KR20020094494A - Device and the method for knock controlling of engine in vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 엔진의 노크 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 검출되는 점화 플러그에 잔류된 이온전류에 따라 점화시기를 제어하여 노크 발생을 방지할 수 있는 차량용 엔진의 노크 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a knock control apparatus and a method for a vehicle engine, and more particularly, to a knock control apparatus for a vehicle engine capable of preventing the occurrence of knocks by controlling the ignition timing according to the ion current remaining in the detected spark plug; It's about how.
가솔린 엔진에서는 피스톤으로 압축한 혼합기에 점화 플러그로 스파크를 발생케 하여 점화 에너지를 주어 혼합기를 연소시켜 출력을 얻는다.In gasoline engines, the piston-compressed mixer generates sparks with spark plugs and gives ignition energy to burn the mixer to obtain power.
점화는 도 4에 도시되어 있는바와 같이 엔진 제어 장치(20)에 기 설정된 프로그램에 의해 차량 동작상태 변화에 따른 각종 데이터를 분석하여 가장 이상적인 점화 제어신호를 구동장치(30)에 출력하면, 구동장치(20)의 파워TR(31)은 상기 엔진 제어 장치(20)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 작동 온/오프 되어진다.As shown in FIG. 4, when the ignition control signal is output to the driving device 30 by analyzing various data according to the change of the vehicle operating state by a program preset in the engine control device 20, the driving device is driven. The power TR 31 of 20 is operated on / off in synchronization with the control signal output from the engine control device 20.
따라서, 상기 파워TR(31)의 동작상태에 따라 점화코일(32)의 1차코일로 배터리(1)의 전압이 인가되어 상기 점화 코일(32)의 2차 코일에서 소정의 값으로 승합된 전압이 점화 플러그(33)에 전달되어 불꽃 에너지로 방출됨으로서, 도면에 도시되어 있지 않은 실린더 내부에 분사된 연료를 연소시킨다.Accordingly, the voltage of the battery 1 is applied to the primary coil of the ignition coil 32 according to the operating state of the power TR 31, and the voltage multiplied by the secondary coil of the ignition coil 32 to a predetermined value. It is transmitted to this spark plug 33 and discharged as flame energy, thereby burning fuel injected into a cylinder not shown in the figure.
이 때, 점화 플러그의 스파크 갭 주변의 혼합기에 화염핵이 형성되어 화염이 연소실 전체에 전파되어 연소 압력이 상승한다.At this time, a flame nucleus is formed in the mixer around the spark gap of the spark plug, and the flame propagates through the combustion chamber to increase the combustion pressure.
상기에서 점화 시기가 너무 빠르면 혼합기의 압력이 아직 충분히 상승되지않기 때문에 점화 지연이 길어지는 동안 압축 압력이 상승함과 동시에 연소 가스가 실린더 내에 체류하는 시간이 증가하므로 열손실도 많다.In this case, if the ignition timing is too early, the pressure of the mixer is not yet sufficiently increased, so that the compression pressure is increased while the ignition delay is long, and the time for which the combustion gas stays in the cylinder increases.
또한, 연소의 최고 압력이 높아지면 소음이 커지고 연소 가스의 최고 온도도 높아진다.In addition, the highest pressure of combustion increases the noise and the highest temperature of the combustion gas.
따라서, 연소 가스의 최고 온도가 높아짐에 따라 연소시 화염전파가 비정상적으로 이루어지는 노킹 현상이 발생된다.Accordingly, as the maximum temperature of the combustion gas is increased, knocking phenomenon occurs in which flame propagation is abnormal during combustion.
상기한 노킹은 연소실 내의 혼합기가 점화 플러그로부터 인화된 화염의 전파를 기다리지 않고 자기 착화하여 충격적으로 연소하는 현상으로서, 연소가스의 진동에 의해 열의 전달이 좋아지기 때문에 그 상태가 계속되면, 점화플러그의 전극이나 피스톤의 과열, 용손을 만들어 엔진의 손상을 초래하는 문제점을 내포하고 있다.The knocking is a phenomenon in which the mixer in the combustion chamber self-ignites and shocks combustion without waiting for the propagation of the flame flame from the spark plug. If the condition continues because the heat of the combustion gas is improved, the spark plug may be removed. There is a problem of overheating of the electrode or piston, melting and causing damage to the engine.
또한, 노킹이 발생하면 연소가스 진동에 따라 그 상태가 지속됨에 따라 점화 플러그 전극이나 실린더 블록내의 무리한 충격을 주어 엔진에 큰 악영향을 미치는 문제점을 내포하고 있다.In addition, when knocking occurs, as the state persists according to the combustion gas vibration, it imposes an excessive impact on the spark plug electrode or the cylinder block, thereby causing a problem that greatly affects the engine.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 점화 플러그의 혼합가스에 의한 연소과정에서 점화 플러그 내 갭 부분에 비정상 착화시 연소가스에 비례하는 이온전류의 발생을 검출하여 점화시기를 조절하고 동시에 드웰 타임(Dwell-Time) 기존 대비 축소하여 점화 플러그에 인가되는 스파크 에너지 양을 축소하여 프리-이그니션(Pre-Ignition)의 상태를 줄일 수 있는 차량용 엔진의 노크제어 방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and the ignition timing is detected by detecting the occurrence of ion current proportional to the combustion gas when the ignition plug is abnormally ignited in the gap portion of the spark plug during combustion by the mixed gas of the spark plug. It is to provide a knock control method of a vehicle engine that can reduce the amount of spark energy applied to the spark plug by adjusting and reducing the dwell time at the same time. .
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,
점화플러그의 이온 전류를 검출하는 이온 전류 검출센서와;An ion current sensor for detecting an ion current of the spark plug;
설정된 프로그램에 의해 점화 제어 신호를 출력한 후, 상기 이온 전류 검출센서에서 검출된 이온 전류를 입력받아 노크 발생여부를 판단하여, 노크 발생이 판단되면 점화시기를 지연시키고, 드웰시간(Dwell Time)을 축소시키기 위한 제어신호를 출력하는 엔진 제어 수단과;After outputting the ignition control signal by the set program, the ion current detected by the ion current detection sensor is input to determine whether knock is generated, and when it is determined that the knock is determined, the ignition time is delayed and the dwell time is set. Engine control means for outputting a control signal for reducing;
상기 엔진 제어 수단에서 출력되는 제어신호에 동기되어 지연되는 점화신호에 따라 점화불꽃을 방출하는 구동수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Characterized in that the drive means for emitting an ignition flame in accordance with the ignition signal delayed in synchronization with the control signal output from the engine control means.
상기한 목적을 달성하기 위한 다른 구성은,Another configuration for achieving the above object is,
차량에 전원이 인가되어 시동 온 되면, 설정된 프로그램에 의해 점화 제어신호를 출력한 후, 검출된 이온 전류가 소정의 기준 값 이상인가를 판단하는 제1 단계와;A first step of determining whether the detected ion current is equal to or greater than a predetermined reference value after outputting an ignition control signal by a set program when the vehicle is powered on and started on;
상기 단계에서 검출된 이온 전류가 소정의 기준 값 이상으로 판단되면 점화 시기를 지연 제어하고, 드웰시간을 축소하여 점화제어신호를 출력하는 제2 단계와;A second step of delaying the ignition timing and reducing the dwell time to output the ignition control signal when it is determined that the ion current detected in the step is equal to or greater than a predetermined reference value;
상기 단계에서, 검출된 이온 전류가 소정의 기준 값 이하로 판단되면 정상착화 제어신호를 출력하는 제3 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In this step, it is characterized in that it comprises a third step of outputting the normalized ignition control signal when it is determined that the detected ion current is less than a predetermined reference value.
도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 노크 제어 장치 구성 블록도.1 is a block diagram of a knock control device of a vehicle engine applied to the present invention;
도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 노크 제어 장치 간략 회로도.2 is a simplified circuit diagram of a knock control apparatus for a vehicle engine applied to the present invention.
도 3은 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 노크 제어 방법 동작 순서도.Figure 3 is a flow chart of the knock control method operation of the vehicle engine applied to the present invention.
도 4는 종래의 차량용 엔진의 노크 제어 장치 간략 회로도이다.4 is a simplified circuit diagram of a knock control device of a conventional vehicle engine.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10 : 배터리 100 : 이온 전류 검출센서10: battery 100: ion current detection sensor
200 : 엔진 제어 장치 300 : 구동장치200: engine control device 300: drive device
310 : 파워 TR 320 : 점화 코일310: power TR 320: ignition coil
330 : 점화 플러그330: spark plug
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 노크 제어 장치의 구성 블록도로서, 이온 전류 검출센서(100)는 점화플러그의 이온 전류를 검출하며, 엔진 제어 장치(200)는 기 설정된 프로그램에 의해 점화 제어 신호를 출력한 후, 상기 이온 전류 검출센서(100)에서 검출된 이온 전류를 입력받아 노크 발생여부를 판단하여, 노크 발생이 판단되면 점화시기를 지연시키고, 드웰시간(Dwell Time)을 축소시키기 위한 제어신호를 출력하며, 구동장치(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 지연되는 점화신호에 따라 점화불꽃을 방출한다.1 is a block diagram illustrating a knock control apparatus for a vehicle engine according to the present invention, in which an ion current detection sensor 100 detects an ion current of a spark plug, and the engine control apparatus 200 ignites by a preset program. After outputting a control signal, the ion current detected by the ion current detection sensor 100 is input to determine whether knock is generated, and when it is determined that the knock occurs, the ignition time is delayed and the dwell time is reduced. Outputs a control signal for driving, the drive device 300 emits an ignition flame according to the ignition signal delayed in synchronization with the control signal output from the engine control device 200.
도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 노크 제어 장치의 간략 구성도로서, 차량에 전원을 공급하는 배터리(10)와; 점화 플러그의 이온전류를 검출하는 이온전류 검출센서(100)와; 상기 배터리(10)에서 인가되는 전원을 입력받아 엔진이 시동 온 되면 설정된 프로그램에 의해 점화 제어신호를 출력하고, 이온 전류를 검출하여 검출된 이온 전류가 소정의 기준 값 이상이면 점화시기 지연 신호 및 드웰 시간(Dwell Time)을 축소하여 소정의 제어신호를 출력하는 엔진 제어 장치(200)와; 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어 신호에 동기되어 점화불꽃을 방전하는 구동장치(300)로 구비되어 있다.2 is a simplified configuration diagram of a knock control apparatus for a vehicle engine applied to the present invention, comprising: a battery 10 for supplying power to a vehicle; An ion current detection sensor 100 for detecting an ion current of the spark plug; When the engine is started by receiving the power applied from the battery 10, an ignition control signal is output by a set program, and when the detected ion current is greater than or equal to a predetermined reference value, the ignition timing delay signal and the dwell are detected. An engine control device 200 which reduces a dwell time and outputs a predetermined control signal; It is provided as a driving device 300 for discharging the ignition flame in synchronization with the control signal output from the engine control device 200.
상기에서 구동장치(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호가 출력되어 파워 TR(310)의 베이스 측에 인가되면, 상기 파워 TR(31)이 도통됨에 따라 배터리(10)에서 인가되는 전압이 점화코일(320)의 1차측으로 인가되어 파워 TR(310)의 컬렉터를 거쳐 이미터 접지로 흘러간다.In the driving device 300, when the control signal output from the engine control device 200 is output to the base side of the power TR 310, the power TR 31 is turned on so that the battery 10 is turned on. The applied voltage is applied to the primary side of the ignition coil 320 and flows through the collector of the power TR 310 to the emitter ground.
이 때, 상기 점화 코일(320)의 2차측으로 부터 형성된 소정의 전압의 유도 전류가 점화 플러그(330)에 공급되어져 불꽃 방전함으로서, 도면에 도시되어 있지않은 실린더 내에 분사된 연료가 연소되어진다.At this time, the induced current of a predetermined voltage formed from the secondary side of the ignition coil 320 is supplied to the spark plug 330 to discharge sparks, so that fuel injected into a cylinder not shown in the figure is combusted.
이후, 이온 전류 검출센서(100)는 점화 플러그(330)에 잔류하고 있는 이온 전류를 검출하고, 상기 검출된 이온 전류는 엔진 제어 장치(200)로 인가되어 진다.Thereafter, the ion current detection sensor 100 detects the ion current remaining in the spark plug 330, and the detected ion current is applied to the engine control apparatus 200.
상기한 구성으로 이루어진 차량용 엔진의 노크 제어 방법을 첨부한 도 3을 참조하여 설명한다.A knock control method for a vehicle engine having the above configuration will be described with reference to FIG. 3.
차량에 배터리(10) 전원이 인가되어 시동 온 되면, 엔진 제어 장치(200)는 사용하는 모든 변수를 초기화시킨다.When the battery 10 is powered on and started on the vehicle, the engine control apparatus 200 initializes all variables used.
이에, 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 이온전류 검출센서(100)는 점화 플러그(330)에 잔류하고 있는 이온 전류를 검출한다.Accordingly, the ion current detection sensor 100 shown in FIGS. 1 and 2 detects the ion current remaining in the spark plug 330.
엔진 제어 장치(200)는 상기 이온 전류 검출센서(100)에서 검출된 이온 전류를 인가받고자, 소정의 제어 신호를 출력하고, 이온 전류 검출센서(100)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 검출한 이온 전류를 출력한다.The engine control device 200 outputs a predetermined control signal to receive the ion current detected by the ion current detection sensor 100, and the ion current detection sensor 100 is output from the engine control device 200. The ion current detected in synchronization with the control signal is output.
이후, 엔진 제어 장치(200)는 도면에 도시되어 있지 않은 차량 동작상태를 검출하는 장치의 신호를 입력받아 차량의 엔진 점화 제어신호를 출력한다(S100,S110).Thereafter, the engine control apparatus 200 receives a signal of a device for detecting a vehicle operating state, which is not shown in the drawing, and outputs an engine ignition control signal of the vehicle (S100 and S110).
상기 엔진 제어 장치(200)에서 엔진 점화 제어 신호가 출력됨에 따라 구동장치(300)의 파워 TR(310)은 베이스에 인가되는 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 점화 제어 신호에 도통되어지고, 점화 코일(320)의 1차측에 흐르는 배터리(10) 전류는 파워 TR(310)의 컬렉터를 거쳐 이미터 접지로 흘러간다.As the engine ignition control signal is output from the engine control device 200, the power TR 310 of the driving device 300 is turned on to the ignition control signal output from the engine control device 200 applied to the base, and ignition Battery 10 current flowing to the primary side of coil 320 flows to the emitter ground via the collector of power TR 310.
이 때, 상기 점화 코일(320)의 2차측으로 부터 형성된 소정의 전압의 유도 전류가 점화 플러그(330)에 공급되어져 불꽃 방전함으로서, 도면에 도시되어 있지 않은 실린더 내에 분사된 연료가 연소되어진다.At this time, the induced current of a predetermined voltage formed from the secondary side of the ignition coil 320 is supplied to the ignition plug 330 to discharge sparks, so that fuel injected into a cylinder not shown in the figure is combusted.
이 후, 엔진 제어 장치(200)는 이온 전류 검출센서(100)로부터 검출되어 입력되는 점화 플러그(330)에 잔류하고 있는 이온 전류가 소정의 설정 기준 값 이상인가를 판단한다(S120).Thereafter, the engine control apparatus 200 determines whether the ion current remaining in the spark plug 330 detected and input from the ion current detection sensor 100 is equal to or greater than a predetermined set reference value (S120).
상기에서 검출되어 입력된 이온 전류가 소정의 설정 기준 값 이상임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 엔진의 노킹을 방지하기 위해, 설정된 프로그램에 의해 소정의 점화시기 지연 제어신호를 출력한다(S130).When it is determined that the ion current detected and input is equal to or greater than a predetermined reference value, the engine control apparatus 200 outputs a predetermined ignition timing delay control signal by a set program to prevent knocking of the engine (S130). ).
상기에서, 점화시기 지연 제어신호가 출력됨에 따라, 고온의 엔진 실린더의 온도가 작은 온도지만 일정온도로 낮아지게 된다.In the above, as the ignition timing delay control signal is output, the temperature of the high temperature engine cylinder is small but the temperature is lowered to a constant temperature.
또한, 엔진 제어 장치(200)는 점화코일(320)에 인가되는 드웰시간(Dwell Time)을 기존 대비 소정의 시간으로 축소 제어하여 점화 플러그(330)에 인가되는 스파크 에너지양을 축소시킨다(S140).In addition, the engine control apparatus 200 reduces the amount of spark energy applied to the spark plug 330 by reducing and controlling the dwell time applied to the ignition coil 320 to a predetermined time compared to the existing one (S140). .
하지만, 상기(S120)에서 검출되어 입력된 이온 전류가 소정의 설정 기준 값 이하임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 점화제어신호를 출력하여 정상착화 시킨다(S150).However, when it is determined that the ion current detected and input in step S120 is equal to or less than a predetermined reference value, the engine control apparatus 200 outputs an ignition control signal to normalize the operation (S150).
이로서, 실린더 블럭내에 발생하는 노킹이 단 한번이라도 발생시 이온전류 발생장치에 의해 사전 체크되어 엔진 제어 장치의 피드 백 작용에 의해 차량 보호를 확실히 해줄 수 있다.Thus, the knocking occurring in the cylinder block is checked in advance by the ion current generator when it occurs only once, and the vehicle protection can be assured by the feedback action of the engine control device.
이는 기존에 노킹 발생시 노크 센서가 있지만 이는 지속적 노크 발생에 의해 진행되어 이미 엔진 내부는 손상을 많이 받은 상태이므로 본 장치 및 방법을 이용하여 노크 방지 및 시스템 과열 보호도 병행할 수 있다.This is a knock sensor in the case of knocking in the past, but it is progressed by the continuous knock generation, and the engine is already damaged a lot, so the knocking prevention and system overheating protection can also be performed by using this apparatus and method.
이상 설명한 바와 같이 차량용 엔진의 노크 제어 방법은 점화 플러그의 혼합가스에 의한 연소과정에서 점화 플러그 내 갭 부분에 비정상 착화시 연소가스에 비례하는 이온전류의 발생을 검출하여 점화시기를 조절하고 동시에 드웰 타임(Dwell-Time) 기존 대비 축소하여 점화 플러그에 인가되는 스파크 에너지 양을 축소함으로서, 프리-이그니션(Pre-Ignition)의 상태를 줄일 수 있고, 실린더 블럭내에 발생하는 노킹이 단 한번이라도 발생시 이온전류 발생장치에 의해 사전 체크되어 엔진 제어 장치의 피드 백 작용에 의해 차량 보호를 확실히 해줄 수 있으며, 노크 방지 및 시스템 과열 보호도 병행할 수 있다.As described above, the knock control method of a vehicle engine detects the generation of ion current proportional to the combustion gas when an abnormal ignition occurs in the gap portion of the spark plug during combustion by the mixed gas of the spark plug, and adjusts the ignition timing and at the same time. (Dwell-Time) By reducing the amount of spark energy applied to the spark plug by reducing it compared to the existing one, it is possible to reduce the state of pre-ignition and to generate an ion current when only one knock occurs in the cylinder block. It is pre-checked by the device to ensure vehicle protection by the feedback action of the engine control device, as well as anti-knock and system overheat protection.
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