KR19990059908A - 엔진 실화 검출장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

차량 운행중 배기가스중의 산소 농도를 검출하는 산소 센서의 신호 변동율을 이용하여 엔진의 실화(점화 불량) 및 그 실화의 종류를 검출하는 엔진 실화 검출장치 및 그 방법에 관한 것으로, 차량의 운행중 발생되는 배기가스중의 산소 농도를 검출하는 산소 센서의 신호를 미분하여 변동율을 검출한 뒤, 최대값과 최소값의 차에 의한 변화폭에 따라 엔진 실화 발생을 판단하고, 크랭크 1주기 동안 발생되는 실화 회수에 따라 연속 실화인지 동시 실화인지를 판단하므로 외부로부터의 차량 부하조건 즉, 외부 도로조건의 변화에 상관없이 항상 정확한 실화 판단을 할 수 있을 뿐만 아니라 그 발생된 실화가 연속 실화인지 동시 실화인지를 정확히 판단할 수 있다.

Description

엔진 실화 검출장치 및 그 방법

본 발명은 엔진 실화 검출장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 운행중 배기가스중의 산소 농도를 검출하는 산소 센서의 신호 변동율을 이용하여 엔진의 실화(점화 불량) 및 그 실화의 종류를 검출하는 엔진 실화 검출장치 및 그 방법에 관한 것이다.

차량의 운행중 발생되는 엔진의 실화(점화 불량)를 검출하는 엔진 실화 검출장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량 엔진의 실화는 연료 공급 계통의 고장으로 인한 혼합비의 이상과 연료의 옥탄가, 점화 계통의 고장으로 인한 점화 시기의 이상 등에 의해 발생되며, 차량 운행중 엔진 실화가 발생되면 엔진 동작이 불안정해지며 엔진 출력이 저감됨과 동시에 더 나아가 불완전 연소로 인하여 배기가스중의 유해 성분이 증가된다.

이러한 것을 방지하기 위하여 차량 운행중 엔진 실화 발생을 판단하여 그에 다른 적절한 조치가 이루어져야 한다.

이와 같은 차량 운행중의 엔진 실화를 판단하기 위하여 종래에는 크랭크 각속도 변화를 측정하여 간접적으로 엔진 실화를 감지하였는데, 그 장치와 방법을 도 5와 도 6a, 도 6b를 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 종래의 엔진 실화 검출장치를 개략적으로 도시한 구성도로서, 크랭크 샤프트(1)의 플라이 휠(2)측에 원주 상에 홀이 형성된 센서 휠(3)과, 센서 휠(3)의 홀 회전에 따른 소정 주기의 신호를 출력하는 크랭크 각속도 센서(4)와, 크랭크 각속도 센서(4)의 신호를 분석하여 엔진 실화를 검출하는 ECU(5)로 이루어진다.

차량의 운행중 크랭크 샤프트(1)의 회전과 연동하여 회전하는 센서 휠(3)의 홀 이동을 크랭크 각속도 센서(4)에서 검출하여 도 6a와 같은 소정의 주기 신호를 출력하면 ECU(5)는 측정된 각속도나 그 각속도에 의해 계산된 토크 파형에 관한 정보를 이용하여 도 6b와 같이 각 신호를 변환한다. 그리고 엔진 속도와 부하에 대해 미리 결정된 기준값과 비교하여 그 값보다 크면 실화로 판단하고 그 이하이면 정상 연소라고 판단한다.

전술한 바와 같은 종래의 방법에서는 엔진이 정상 연소를 하고 있어도 외부도로 조건이 거친 도로 조건이 되거나, 고속 저부하 영역에서는 검출되는 크랭크 각속도 신호값이 설정된 기준값보다 커지는 경우가 발생되어 정확한 실화 구분이 어려울 뿐만 아니라 연속 실화 및 동시 실화를 정확히 판별하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 별도의 센서 없이 산소 센서의 신호 변동율을 이용한 직접적인 방법으로 엔진 실화의 종류를 판별하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 엔진 실화 검출장치를 개략적으로 도시한 구성도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예인 엔진 실화 검출방법을 개략적으로 도시한 동작 순서도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 연속 실화시 검출되는 산소 센서 신호의 변동율을 도시한 파형도이고,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 동시 실화시 검출되는 산소 센서 신호의 변동율을 도시한 파형도이고,

도 5는 종래의 엔진 실화 검출장치를 개략적으로 도시한 구성도이고,

도 6a와 6b는 종래의 엔진 실화 검출방법을 설명하기 위한 크랭크 각속도를 나타낸 신호 파형도이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 차량 운행중의 크랭크 각도를 검출하는 크랭크 각 검출수단과, 차량 운행중 엔진에서 연소가 일어나는 위치의 실린더를 검출하는 실린더 위치 검출수단과, 차량 운행중 발생되는 배기가스중의 산소 농도를 검출하는 산소 농도 검출수단과, 상기 산소 농도 검출수단과 상기 크랭크 각 검출수단, 실린더 위치 검출수단의 신호를 분석하여 엔진 실화를 판단하며, 그 발생된 실화가 연속 실화인지 동시 실화인지를 판별하는 실화 판단수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 실화 판단수단에서 산소 농도 검출수단의 신호 변동율을 분석하여 그 변동율의 변화폭을 검출한 다음 설정된 기준값과 비교하여 기준값 이상이면 실화로 판단한다.

또한, 크랭크 각 검출수단과 실린더 위치 검출수단의 신호에 따른 크랭크 1주기 동안 실화가 1번씩 연속하여 크랭크 n+1주기 동안 발생하면 n번 연속 실화가 발생한 것으로 판단하고, 크랭크 1주기 동안 2번의 실화가 발생하면 동시 실화가 발생한 것으로 판단한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예인 엔진 실화 검출장치는 크랭크 각 센서(10)와, 실린더 판별 센서(20), 산소 센서(30), ECU(40)로 이루어진다.

크랭크 각 센서(10)는 차량의 운행중 크랭크 각을 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력한다.

실린더 판별 센서(20)는 차량의 운행중 연소되는 실린더를 판별하여 그에 따른 소정의 신호를 출력한다.

산소 센서(30)는 차량의 배기 매니폴드에 설치되며, 차량의 운행중 배기가스중의 산소 농도를 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력한다.

ECU(40)는 크랭크 각 센서(10)와, 실린더 판별 센서(20), 산소 센서(30)를 분석하여 차량의 운행중 발생되는 엔진 실화가 연속 실화인지 동시 실화인지를 판별한다.

상기와 같이 구성된 엔진 실화 검출장치에서 본 발명의 일 실시예인 엔진 실화 검출방법을 도 2와 도 3, 도 4를 참조로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

차량의 운행중 크랭크 각 센서(10)와 실린더 위치 검출 센서(20), 산소 센서(30)에서 각각 크랭크 각도, 연소가 일어나는 실린더의 위치, 배기가스중의 산소 농도를 검출하여(S10, S20, S30) 도 3과 같은 소정의 신호를 출력하면 ECU(40)는 크랭크 각 센서(10)의 신호에 따라 크랭크 각도 1°단위로 산소 센서(30)의 신호(a)를 샘플링한다. 그리고 필터링을 통해 샘플링된 신호중의 노이즈를 제거한 다음 크랭크 각도 1°간격으로 미분하여 산소 센서(30) 신호의 변동율(b)을 검출한다(S40).

이후, ECU(40)는 검출된 산소 센서(30) 신호의 변동율(b)에서 최대값과 최소값의 변화폭(L1, L2)을 연산하고, 그 연산된 산소 센서(30) 신호 변동율(b)의 변화폭(L1, L2)을 설정된 기준값과 비교하여(S50) 기준값보다 크면 실화로 판단하고(S60), 기준값 이하이면 정상 연소라고 판단한다(S65).

이때 엔진 실화가 발생되면 산소 센서(30) 신호의 변동율(b)이 급격히 변화되는 2개의 피크(peak)가 발생하게 되는데, 이것은 실화된 가스가 엔진 피스톤 운동에 의해 밀려나오게 되고, 이 가스중 일부가 배기 매니폴드에서 다른 실린더로부터의 정상 연소된 가스와 혼합되어 산소 센서(30)에 도달함으로 인한 제 1피크와, 배기 매니폴드에 잔류하던 나머지 실화 가스가 해당 실린더의 다음 사이클에서 연소된 가스에 의해 밀려나오면서 다른 실린더로부터의 가스와 혼합됨으로 인한 제 2피크가 중첩되어 나타나기 때문이다.

상기(S50)에서 검출되는 산소 센서(30) 신호 변동율(b)의 변화폭(L1~L10)이 설정된 기준값보다 커서 엔진 실화로 판단되면(S60) ECU(40)는 크랭크 각 센서(10)와 실린더 위치 검출센서(20)의 신호에 따라 크랭크 1주기(T) 동안의 실화 발생 빈도수를 검출한다(S70).

이때 하나의 실린더에 연속적으로 5회의 실화가 발생되면 도 3에서와 같이 산소 센서(30) 신호 변동율(b)의 변화폭(L1~L6)이 기준값보다 커지는 피크가 각 크랭크 1주기마다 1개씩 규칙적으로 크랭크 6주기에 걸쳐서 발생되고, 두 개의 실린더에서 동시 실화가 발생될 경우에는 도 4에서와 같이 산소 센서(30) 신호 변동율(b)의 변화폭(L7~L10)이 기준값보다 커지는 피크가 크랭크 1주기에 2개씩 크랭크 2주기에 걸쳐서 발생된다.

그러면 ECU(40)는 산소 센서(30) 신호 변동율(b)의 변화폭이 기준값보다 커지는 피크가 도 3에서와 같이 크랭크 1주기마다 1번씩 규칙적으로 크랭크 n+1주기에 걸쳐 발생되면 실화가 n번 연속하여 발생한 것으로 판단하고, 도 4에서와 같이 크랭크 1주기에 피크가 2번씩 발생되면 두 개의 실린더에서 동시에 실화가 발생한 것으로 판단한다(S80).

이와 같이 본 발명은 배기가스중의 산소 농도를 검출하는 산소 센서의 신호 변동율을 이용하여 직접적인 방법으로 실화를 감지하므로 외부로부터의 차량 부하조건 즉, 외부 도로조건의 변화에 상관없이 항상 정확한 실화 판단을 할 수 있을 뿐만 아니라 그 발생된 실화가 연속 실화인지 동시 실화인지를 정확히 판단할 수 있다.

Claims (6)

1. 차량 운행중의 크랭크 각도를 검출하는 크랭크 각 검출수단과;

   차량 운행중 엔진에서 연소가 일어나는 위치의 실린더를 검출하는 실린더 위치 검출수단과;

   차량 운행중 발생되는 배기가스중의 산소 농도를 검출하는 산소 농도 검출수단과;

   상기 산소 농도 검출수단과 상기 크랭크 각 검출수단, 실린더 위치 검출수단의 신호를 분석하여 엔진 실화를 판단하며, 그 발생된 실화가 연속 실화인지 동시 실화인지를 판별하는 실화 판단수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 검출장치.
2. 차량의 운행중 발생되는 배기가스중의 산소 농도를 검출하는 산소 센서의 신호를 미분하여 변동율을 검출하는 단계와;

   산소 센서 신호의 변동율에서 최대값과 최소값의 차에 의한 변화폭을 검출하는 단계와;

   상기 변화폭에 따라 엔진 실화 발생을 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 엔진 실화가 발생한 것으로 판단되면 그 발생된 실화가 연속 실화인지 동시 실화인지를 판단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 검출방법.
3. 청구항 2 에 있어서, 상기 단계에서 연속 실화와 동시 실화는 크랭크 1주기 동안 검출되는 실화 회수에 따라 판단하는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 검출방법.
4. 청구항 3 에 있어서, 상기에서 크랭크 1주기 동안 1번의 실화가 연속하여 발생할 때에는 연소 실화라 판단하는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 검출방법.
5. 청구항 3 에 있어서, 상기에서 크랭크 1주기 동안 2번의 실화가 발생할 때는 동시 실화라 판단하는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 검출방법.
6. 청구항 4 에 있어서, 상기에서 크랭크 1주기 동안 1번의 실화가 n+1번 연속하여 발생되면 연속 실화가 n번 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 검출방법.