KR20020030810A - 노크 센서에서의 에러 검출 및 진단을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

노크 센서에서의 에러 검출 및 진단을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노크 센서를 갖는 다기통 엔진용, 에러 검출 또는 진단을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 진단을 목적으로, 센서 신호로부터 생성된 실제 기준값은 소정의 상단 또는 하단 기준 레벨 한계값과 비교된다. 현재의 기준 레벨이 소정의 방식으로 상기 한계값을 초과하거나 미달되는 경우 에러 작동을 의미하게 된다. 기준 레벨은 예를 들면, 노크가 없는 작동에서의 기본 소음에 대응된다. 에러 검출 또는 진단 과정은 각각 가장 시끄러운 소음을 방사하거나 또는 등록하는 실린더에 대해 실행된다.

Description

노크 센서에서의 에러 검출 및 진단을 위한 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR ERROR DETECTION AND DIAGNOSIS IN A KNOCK SENSOR}
엔진에서의 노크 조절을 위해, 노크 센서의 에러 작동의 확실한 검출이 보장되는 신뢰성 있는 노크 검출이 실행되어야 한다는 것은 공지된 사실이다. 이런 노크 센서는 예를 들면 엔진의 실린더에 각각 배속된다. 상기 노크 센서는 해당 실린더에서 노크가 발생하는지 아닌지를 검출할 수 있게 하는 출력 신호를 제공한다. 노크는 회피되어야만 하는 바람직하지 않은 연소를 의미한다.
노크 센서에서의 에러 검출 및 노크 검출 방법은 예를 들면 PCT DE 94/01041호에 공지된다. 이러한 공지된 방법에서는, 예를 들면 구조체 전파음(structure-born noise) 센서인 노크 센서의 출력 신호로부터 회전수에 따르는 규격화된 기준 레벨이 생성된다. 규격화된 기준 레벨에 따라 회전수에 따르는 기준 레벨 한계값이 생성되는데, 경우에 따라 회전수에 따르는 상단 기준 레벨 한계값 및 회전수에 따르는 하단 기준 레벨 한계값이 제어 장치의 메모리에 특성 곡선으로서 저장된다. 기준 레벨은 노크가 없는 작동에서의 엔진의 소음 강도에 대응되도록 생성된다.한편 기준 레벨은 노크 센서의 출력 신호의 적분에 의해 결정되는데, 여기서 기준 레벨은 노크가 발생되지 않는 그런 조건에서 예를 들면 소정 가능한 측정 윈도우 내부에서 결정된다.
고유한 에러 검출을 위해, 공지된 방법의 경우에는 각각의 실제 규격화된 기준값이 회전수에 따르는 두 개의 기준 레벨 한계값과 비교된다. 실제 규격화된 기준 레벨의 소정 가능한 편차가 있는 경우 에러 작동이 검출되는 것이다. 예를 들면 하단 기준 레벨 한계값에 미달되는 경우 노크 센서의 성능 저하가 검출되고, 그 결과 노크 센서로부터 평가 장치로 어떤 신호도 도달될 수 없다. 상단 기준 레벨 한계값을 초과하는 경우도 마찬가지로 센서의 에러 작동으로 간주되고 그에 따른 보상 조치가 취해진다.
노크 센서 라인 등으로의 진동, 방사에 의해 야기되는 높은 바닥 소음(ground noise) 레벨에 대한 안전 거리를 유지할 수 있기 위해서, 진단은 우선 소정의 회전수 한계값 이상에서 실행되고, 이러한 경우 바닥 소음에 대한 규격화된 기준 레벨의 거리는 확실하게 제어될 수 있을 정도로 크다.
본 발명은 독립항의 상위 개념에 따른, 다기통 엔진의 노크(knock) 센서에서의 에러(error) 검출 및 진단을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
도1은 도3에 따른 보충물과 함께 상술된 본 발명에 따른 방법을 실행하기에 적합한 공지된 노크 검출 장치를 도시한다.
도2는 회전수에 대한 상단 및 하단 기준 레벨 한계값을 예시적으로 도시한다.
도3은 노크 센서의 위치에서 가장 시끄러운 소음을 생성시키어 노크 센서의 가장 높은 출력 신호를 발생시키는 실린더의 소음의 평가에 의한, 본 발명에 따른 노크 센서 진단 또는 노크 센서 에러 검출 장치를 도시한다.
본 발명에 따른 노크 센서 진단 방법 및 장치는 공지된 에러 검출과 비교할 때 진단을 실행하기 위한 회전수 한계값이, 에러 검출의 신뢰성이 손상됨이 없이, 낮아질 수 있다는 장점을 갖는다. 한편 유리하게는 작은 회전수에서 노크 센서 에러가 조기에 진단되고 또한 엔진을 손상 전에 보호하도록 보다 빠르게 보상 조치가 취해질 수 있다.
상기 장점은 두 개의 독립항의 특징을 갖는, 에러 검출 및 진단을 위한 방법 및 장치에 의해 달성된다. 그와 관련하여 엔진 또는 엔진 블록의 소정 가능한 위치에 배치되는 단지 하나의 노크 센서를 포함하는 엔진과 관련된다. 또한 복수의 노크 센서가 존재할 수 있는데, 그러한 경우 각각의 노크 센서는 제 각각의 실린더에 배속된다. 에러 검출 및 진단을 위해서 매번 가장 시끄러운 실린더의 신호, 즉 노크 센서 위치에서 가장 시끄러운 실린더의 신호만이 이용된다. 관련되는 실린더는 엔진의 적용 시 또는 최초 시동 시 결정되는데, 가장 시끄러운 실린더는 유리하게는 최대값 선택을 통해 또는 각각의 실린더에 대해 취해지는 기준 레벨을 비교함으로써 검출된다.
본 발명의 다른 장점은 종속항에서 제공되는 조치를 통해 달성된다. 유리하게는 에러 검출 및 진단은 가장 시끄러운 실린더의 실제 기준 레벨을 상단 및 하단 기준 레벨 한계값과 비교함으로써 실행된다. 유리하게는 기준 레벨 한계값은 마찬가지로 가장 시끄러운 실린더의 기준 레벨에 따라 생성되고, 또한 회전수에 따른다. 적용 시 최대값 선택은 유리하게는 스위칭 수단을 작동함으로써 행해진다. 노크 조절을 위해 그 외 모든 실린더가 고려된다.
본 발명의 실시예가 도면에 도시되고 이하의 설명에서 상세히 설명될 것이다.
도1에는 PCT DE 94/01041호에 공지된, 엔진에서의 노크 검출을 위한 장치가 도시된다. 이런 장치는 상응하는 보충물과 함께, 본 발명에 따른 에러 검출 및 노크 센서 진단 방법을 실행하고 에러 작동이 검출된 경우 대응 조치를 개시할 수 있다.
도1에 도시된 노크 검출 장치의 경우, 엔진의 소정 위치에 배치되는 두 개의 노크 센서(11a, 11b)가 개략적으로 도시된 엔진(10)에 배속된다. 노크 센서(11a, 11b)는 평가 회로(12)에 신호(S1, S2)를 제공하고, 상기 평가 회로(12)는 입력부(E1)를 통해 마이크로프로세서 또는 계산기(13)와 연결된다. 계산기는 엔진의 상세히 도시되지 않는 제어 장치의 구성 요소이다. 다른 입력부(E2)를 통해 추가 신호, 예를 들면 회전수 신호(n)가 계산기(13)로 공급될 수 있다. 계산기(13)는 공급된 신호에 따라 예를 들면 엔진의 점화 최종 스테이지(14) 및/또는 엔진의 분사 밸브 등과 같은 다른 장치를, 예를 들면 출력부(A)에서 적당한 신호를 제공함으로써, 제어한다. 또한 모든 평가 회로는 엔진의 제어 장치의 계산기(13)에 완전히 통합될 수 있다.
실시예에서 평가 회로(12)는 조절 가능한 증폭 계수를 갖는 적어도 하나의 증폭기(15)를 포함하고, 노크 센서(11a, 11b)에 의해 제공되는 출력 신호(S1, S2)는 멀티플렉서(multiplexer)(21)를 통해 교대로 상기 증폭기(15)로 공급될 수 있다. 하류에 위치된 대역 통과 필터(16) 및 복조 회로(17), 예를 들면 정류기에서 신호는 처리되고 결국 적분기(18)에 통합된다. 통합된 신호 또는 조절된 적분기 값은 "KI"로 표시된다. 적분기 값(KI)은 비교 소자(19)에서 기준 레벨과 비교되고, 값(KI)이 소정의 값만큼 기준 레벨(Ref)을 초과할 때 비교 결과에 의해 노크를 검출할 수 있다.
신호(KI, Ref)가 공급되는, 비교 소자(19) 또는 도1에 도시되지 않는 다른 비교 수단이 에러 검출 및 진단을 위해 사용된다. 또한, 실제 기준 레벨 또는 이로부터 생성된 실제 규격화된 기준 레벨이 경우에 따라 상단 및 하단 기준 레벨 한계값과 비교되고, 이 비교에 의해 실제 기준 레벨이 상단 기준 레벨을 초과하거나 또는 하단 기준 레벨에 미달되는 경우 에러가 검출된다. 상기 두 개의 기준 레벨 한계값은 회전수에 따르는 특성 곡선을 이루는데, 실린더로부터 제공되는 소음은 증가하는 진동수에 의해 상승되므로, 기준 레벨 한계값은 증가하는 회전수에 의해 상승된다.
신뢰성을 높이기 위해, 상단 기준 레벨 한계값의 초과 또는 하단 기준 레벨 한계값의 미달이 적용 가능한 지속 시간 동안 충족되어야 한다는 조건이 에러 검출을 위해 추가로 요구된다.
바닥 소음 레벨에 대한 안전 거리를 유지할 수 있기 위해서, 에러 검출 및진단은 우선 소정의 최소 회전수(nG) 이상에서 실행되어야 하고, 이러한 경우 기준 레벨 한계값에 대한 바닥 소음의 거리는 충분히 크다. 그래서 이러한 최소 기준 레벨(Refmin)은 최소 회전수(nG)를 전제로 한다.
회전수(n)에 대한 상단 및 하단 기준 레벨 한계값의 경과 및 최소 기준 레벨에 대한 예가 도2에 도시된다.
노크 센서의 출력 신호로부터 기준 레벨을 생성하는 것 그리고 선행 기준 레벨로부터 기준 레벨 한계값을 정하는 것은 PCT DE 94/01041에 충분히 설명되고 이로써 본 명세서에서는 상세하게 설명될 필요는 없다.
단일 노크 센서를 갖는 엔진의 경우, 실린더 특성적으로 결정되는, 기준 레벨의 차이는 부분적으로 매우 크다. 내부 및 외부 실린더 사이의 소음 강도 차이는 상당히 크고 각 실린더에 대해 상이한 기준 레벨이 채택되도록 관리된다. 소음 강도 차이는 노크 센서의 조립 위치로부터 각각의 실린더로의 상이한 거리 및 구조체 전파음의 상이한 전달 경로에 기인한 결과이다. 예를 들면 모터 블록 또는 엔진 블록의 물 또는 오일 채널은 구조체 전파음의 전달을 방해한다. 일반적으로 상이한 실린더에서 발생되는 소음은 상이할 수 있는 것이다. 본 발명에 따라 상기 진단을 가장 시끄러운 실린더 또는 실린더 특성적으로 가장 시끄럽게 등록된(registered) 소음에 한정함으로써, 변함 없는 바닥 소음 레벨과 하단 기준 레벨 한계값(REFMIN) 사이의 거리는 증가될 수 있다. 이를 통해 공지된 시스템의 경우보다 더 짧은 회전수의 경우에도 진단이 수행될 수 있고 노크 센서 에러의 보다 빠른 진단이 가능하게 되며, 이것은 동시에 엔진 손상되기 전에 보호하도록 보다 빠른 보상 조치가 취해질 수 있다는 것을 의미한다.
가장 시끄러운 실린더 또는 가장 시끄러운 실린더 특성적인 소음 및 가장 높은 기준 레벨은 엔진의 최초 시동이 적용되는 경우에 선택된다. 또한, 발생되는 소음은 측정되어 가장 시끄러운 소음, 즉, 가장 시끄러운 실린더에 속하는 소음이 선택된다. 노크 센서의 실린더 특성적인 출력 신호를 서로 비교함으로써 적용 시 또는 최초 시동 시 또는 시험 상태에서 가장 시끄러운 실린더가 검출될 수 있다. 그런 최대값은 실린더 특성적으로 결정되는 기준값에 의해 선택된다.
이러한 실린더로부터 에러 검출 및 진단이 행해진다. 하지만 노크 검출을 위해 모든 실린더가 고려될 것이다.
도3에 따른 실시예에서, 4개의 실린더(1, 2, 3, 4)를 구비한 엔진(10)에는 단일의 노크 센서(11)가 배속된다. 노크 센서(11)는 실린더에서 발생하는 소음에 좌우되는 출력 신호를 제공한다. 노크 센서(11)의 출력 신호로부터 실린더 특성적 기준 레벨(REF1 내지 REF4)이 생성되는데, 기준 레벨은 PCT DE 94/01041에 설명된 방법에 상응하게 생성된다. 에러 검출 및 진단을 위해, 하나의 기준 레벨만이 최대값 선택부(22)를 통해 두 개의 비교 소자(24, 25)에 전송된다. 어떤 기준값이 전송되는지는 예를 들면 최대값 선택부(22) 스위치의 작동을 통해 적용되는 경우 결정될 수 있다. 이러한 작동은 화살표(23)로 표시된다.
비교 소자(24, 25)에서 가장 시끄러운 실린더의 실제 기준값은 경우에 따라 상단 기준 레벨 한계값(REFSO) 및/또는 하단 기준 레벨 한계값(REFSU)과 비교된다. 두 개의 기준 레벨 한계값(REFSO 및/또는 REFSU)은 회전수에 따라 가장 시끄러운실린더의 기준 레벨로부터 생성되는데, 예를 들면 동일 실린더의 선행 기준 레벨이 고려된다. 기준 레벨 한계값은 공급된 모터 회전수(nmot)에 따라 예를 들면 블록(28, 29)에서 형성되고 전자 메모리에 저장된다.
상기 두 개의 비교 중 어느 하나가 실제 기준 레벨의 승인되지 않는 값이 존재하는 것을 나타낸다면, 상응하는 고신호(high-signal)는 OR-게이트(26)로 공급되고, 이를 통해 출력부에 에러 신호가 발생된다. 에러 신호는 에러 표시기(30)에 나타날 수 있고 및/또는 점화 등에 영향을 주기 위한 적당한 조치가 개시될 수 있고, 따라서 엔진이 안전한 작동 상태에 놓일 수 있다. 시간 회로(27)는 필요한 경우에는 에러가 소정의 시간동안 지속될 때만 에러 표시기를 활성화할 수 있다.
도3에 따른 실시예는 엔진의 제어 장치의 계산기(13) 또는 평가 회로(12)의 구성 요소일 수 있고 또는 추가적으로 삽입될 수 있다. 또한 필요한 경우에는 두 개의 가장 시끄러운 실린더가 선택될 수 있다.
에러 검출 시 필요한 경우에는 부가적 안전 계수가 삽입될 수 있는데, 상기 안전 계수는 가장 시끄러운 실린더의 실제 기준 레벨이 이 계수와 상단 기준 레벨 한계값을 곱한 값을 초과하거나 또는 상기 안전 계수와 하단 기준 레벨 한계값을 곱한 값에 미달되는 때 우선 에러 검출을 가능케 한다.

Claims (11)

  1. 소정의 방식으로 다기통 엔진의 실린더에 배속되고 등록된 소음에 따르는 출력 신호를 제공하는 노크 센서에서의 에러 검출 및 진단 방법에 있어서,
    에러 검출 및 진단은 가장 크게 소음을 발생하는 실린더 또는 실린더들로부터 행해지거나 또는 노크 센서에 가장 시끄러운 소음을 제공하는 실린더 또는 실린더들로부터 행해지며, 소음에 따르는 실제 값이 적어도 소정 가능한 상단 한계값을 초과하거나 또는 소정 가능한 하단 한계값에 미달될 때 에러가 검출되는 것을 특징으로 하는 에러 검출 및 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서, 가장 시끄러운 실린더는 엔진의 최초 시동 시 선택되는 것을 특징으로 하는 에러 검출 및 진단 방법.
  3. 제1항에 있어서, 가장 시끄러운 실린더는 시험대에서의 소음 강도 측정에 의해 또는 각각의 실린더로부터 주어지는 출력 신호 또는 그로부터 결정되는 기준값을 비교함으로써 선택되는 것을 특징으로 하는 에러 검출 및 진단 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 에러 검출은 노크 센서의 소정의 출력 신호로부터 생성되는 기준 레벨에 의해 수행되며, 실제 기준 레벨이 상단 또는 하단 기준 레벨 한계값을 소정의 방식으로 초과하거나 또는 미달될 때, 에러가검출되는 것을 특징으로 하는 에러 검출 및 진단 방법.
  5. 제4항에 있어서, 기준 레벨 한계값은 가장 시끄러운 실린더의 선행하는 기준 레벨로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 에러 검출 및 진단 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 안전 영역을 결정하는 적어도 하나의 소정 가능한 계수와 상단 기준 레벨 한계값을 곱한 값을 초과하거나 또는 제2 계수와 하단 기준 레벨 한계값을 곱한 값에 미달되면 비로소, 에러 검출이 행해지는 것을 특징으로 하는 에러 검출 및 진단 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 에러 조건이 소정 가능한 적용 가능 시간보다 더 길게 지속될 때 에러가 검출되는 것을 특징으로 하는 에러 검출 및 진단 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 회전수에 따르는 특성 곡선으로서의 기준 레벨 한계값은 전자 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는 에러 검출 및 진단 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 에러가 검출된 경우 엔진의 안전한 작동을 위한 보상 조치 및/또는 표시기가 개시되는 것을 특징으로 하는 에러 검출 및 진단 방법.
  10. 소정의 방식으로 다기통 엔진의 실린더에 배속되고 등록된 소음에 따르는 출력 신호를 제공하는 노크 센서에서의 에러 검출 및 진단 장치에 있어서,
    상기 장치는 적어도, 가장 크게 소음을 발생하는 실린더로부터 형성된 신호 또는 가장 시끄러운 소음을 노크 센서에 제공하는 실린더의 신호만을 에러 검출을 위해 전송하는 최대값 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 에러 검출 및 진단 장치.
  11. 소정 가능한 방식으로 다기통 엔진의 실린더에 배속되는 노크 센서에서의 에러 검출 및 진단 장치에 있어서,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법 중 적어도 하나의 방법을 실행하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 에러 검출 및 진단 장치.
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