KR20030041470A - 내연기관의 기통 판별방법 - Google Patents

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이상민
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D2041/0092—Synchronisation of the cylinders at engine start

Abstract

본 발명은 내연기관의 기통 판별방법에 관한 것으로서,
(a) 점화플러그의 이온전류를 검출하는 단계;
(b) 상기 검출된 이온전류 값이 기설정된 기준치보다 큰 지를 판단하는 단계; 및
(c) 상기 검출된 이온전류 값이 기설정된 기준치보다 크면, 해당 실린더가 압축행정 중이라고 판단하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

내연기관의 기통 판별방법{CYLINDER DETERMINING METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관의 기통 판별방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 점화 플러그의 방전전압에 따른 이온전류의 차이를 이용하여 기통을 판별하는 방법에 관한 것이다.
일반적인 가솔린 엔진에서는 크랭크 축이 회전하에 따라 피스톤이 왕복운동을 하는데, 4행정 기관의 경우 4기통 엔진에서의 1번 및 4번 실린더의 피스톤의 위치는 서로 같게 된다. 4행정 기관에서 1번 피스톤이 압축행정인 동안 4번 피스톤은 배기행정으로 작동하고, 1번 피스톤이 배기행정인 동안 4번 피스톤은 압축행정으로작동하게 된다.
이때, 정밀한 공연비 조절을 위한 연료분사시기 제어나 노크(Knock) 제어 등을 위해서는 이 두 실린더를 구별해야 할 필요가 있다.
종래에는, 1번 실린더와 4번 실린더를 구별하기 위하여 크랭크축이 2회전 할때 1회전을 하는 캠축에 캠 센서를 장착하여 이 신호를 이용하여 1번과 4번 실린더를 구별하는 방법이 제시되어 있다.
즉, 기존 방식의 경우에 시동키(ignition key)가 온(on) 된 후에 크랭킹이 시작되면, ECU가 캠축에 장착된 캠 센서로부터 신호가 입력되면 1번 실린더가 압축행정인지 배기행정 인지를 구분하여 인식함으로써 엔진을 정상적인 상태로 구동시키게 된다.
그러나, 이와 같이 기통을 판별하기 위해서 캠축에 센서를 장착하는 경우에는 센서 장착공간이 있어야 하므로, 엔진 설계시의 자유도가 감소하고, 추가 비용이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 점화플러그의 방전 전압값에 따른 이온전류의 차이를 이용하여 기통을 판별하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도1은 내연기관의 점화장치 및 이온전류 검출장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 기통 판별방법을 보여주는 순서도이다.
도3은 점화플러그의 방전전압과 이온전류의 관계를 보여주는 그래프이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진 기통 판별방법은
(a) 점화플러그의 이온전류를 검출하는 단계;
(b) 상기 검출된 이온전류 값이 기설정된 기준치보다 큰지를 판단하는 단계; 및
(c) 상기 검출된 이온전류 값이 기설정된 기준치보다 크면, 해당 실린더가 압축행정 중이라고 판단하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기통 판별방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1은 내연기관의 점화장치 및 이온전류 검출장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기통 판별방법이 적용되는 시스템은 연소실 내로 방전전압을 공급하는 점화장치(10), 이온전류를 검출하는 이온전류 검출장치(20) 및 점화를 제어하고 검출된 이온전류를 이용하여 기통 판별을 수행하는 ECU(Electric Control Unit) (30)를 포함한다.
바람직하게는, 점화장치(10)는 배터리 등의 전원(11), 1차 점화코일(12a), 2차 점화코일(12b), 점화제어회로(13) 및 실린더 내에 설치된 점화플러그(14)를 포함한다.
이온전류 검출장치(20)는 이온전류를 검출하기 위한 이온전류 검출회로부 (21), 콘덴서(22) 및 제너다이오드(23)을 포함한다.
이러한 이온전류 검출장치(20)는 이온전류를 측정하기 위한 일예이며, 상기 장치 외에도 다양한 회로를 구성하여 이온전류를 측정할 수 있다.
이온전류(ionic current)는 내연기관의 연소 진행에 대한 다양한 정보를 제시하므로, 다양한 방법의 이온전류 측정방법과 그 이용방법이 제시되어 있다.
연소가 일어난 후에는 실린더 내부에는 전리된 연소가스가 다량 존재하게 되고, 이러한 전리된 연소가스의 존재로 인하여 실린더 내의 점화 플러그(14)에 콘덴서(22) 유지전하 상당의 전압이 인가되면 이온 전류가 흐르게 된다. 콘덴서(22)는 이온전류를 생성하는 전하를 공급하기 때문에, 콘덴서(22)에 접속되고 일측이 접지된 이온전류 검출회로부(21)에도 이온전류와 동일한 크기의 전류가 흐르게 되고, 이온전류 검출회로부(21)는 이 전류를 측정함으로써 이온전류를 측정하게 된다. 측정된 이온전류 신호는 ECU(30)로 입력된다.
일반적인 4기통 엔진에서, 초기 크랭킹 시에 크랭크 축에서 입력되는 신호를 기초로 하여 점화시기가 계산되어 1번 및 4번 (또는 2번 및 3번) 실린더에서 동시에 점화플러그 방전이 이루어진다.
즉, 점화플러그는 1번 및 4번 (또는 2번 및 3번) 실린더를 위한 점화플러그의 점화코일을 공유하여 사용하고, 1번 실린더가 압축행정 중에 1번 점화플러그가 점화되면, 4번 실린더에서는 배기행정 중에 점화가 이루어진다. 따라서, 각 실린더에서 1사이클에 2회(흡기행정중 1회와 배기행정중 1회)의 점화플러그 방전이 일어난다.
이때, 연료는 시동성 향상을 위해 4개의 실린더에서 동시에 분사되므로, 점화를 결정하는 것은 연소실 내의 압력, 즉 기통이 압축행정 중인가 배기행정 중인가에 달려 있다. 연소가 이루어지는 실린더에서의 방전전압은 전술한 바와 같이20000V 이상이며, 배기행정 중인 실린더에서는 5000V 이하의 방전전압이 발생하게 된다.
이 경우에, 점화플러그의 방전전압이 차이가 있으면, 이 차이에 의해 점화플러그의 2차 코일 회로에 흐르는 이온 전류(ionic current)값 또한 차이를 보이게 되므로, 2차 코일의 이온 전류(ionic current) 측정회로를 이용하여 2차 코일의 이온 전류를 검출하여 기통을 판별할 수 있다.
도3은 1번 실린더가 압축행정 중이고, 4번 실린더가 배기행정 중인 경우에, 각 실린더에서의 전압 신호와 이온전류 신호를 보여주는 도면이다.
도3에 나타난 바와 같이, 압축행정중인 실린더에는 큰 방전전압이 발생하게 되고, 그에 따라 이온전류 값도 커지게 된다.
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 기통 판별방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 이온전류 검출장치(20)가 이온전류를 검출한다 (S100). 이온전류 값이 검출되면, ECU(30)가 상기 검출된 이온전류 값을 입력 받아, 상기 입력된 이온전류 값이 기설정된 기준치보다 큰 지를 판단한다 (S200). 상기 기설정된 기준치는 해당 실린더가 압축행정이라고 판단할 수 있는 방전전압 값에 해당하는 이온전류 값으로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 이온전류가 상기 기설정된 기준치보다 크면 해당 실린더가 압축행정이라고 판단할 수 있고, 이온전류가 상기 시설정된 기준치보다 크지 않으면 해당 실린더가 배기행정이라고 판단할 수 있는 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
이온전류가 상기 기설정된 기준치보다 큰 것으로 판단되면, 해당 실린더가 압축행정중인 것으로 판단하고, 이온전류가 상기 기설정된 기준치보다 크지 않은 것으로 판단되면, 해당 실린더가 배기행정중인 것으로 판단한다 (S300 및 S400).
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 기통 판별방법은 캠축에 센서를 장착하지 아니하고, 점화플러그의 방전전압이 압축행정과 배기행정에서 차이를 보인다는 점에 착안하여 점화플러그의 방전전압을 이용하여 실린더가 압축행정 중인지 배기행정 중인지를 판별할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. (a) 점화플러그의 이온전류를 검출하는 단계;
    (b) 상기 검출된 이온전류 값이 기설정된 기준치보다 큰 지를 판단하는 단계; 및
    (c) 상기 검출된 이온전류 값이 기설정된 기준치보다 크면, 해당 실린더가 압축행정 중이라고 판단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 기통 판별방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 점화플러그의 이온전류는 콘덴서를 포함한 이온전류 검출장치에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 기통 판별방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 점화플러그의 이온전류는 이온전류 검출장치에 의해 측정되며, 상기 이온전류 검출장치는 점화 플러그의 2차코일에 연결된 콘덴서와 상기 콘덴서에 연결된 이온전류 검출 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 기통 판별방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이온전류 검출장치는 제너 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 기통 판별방법.
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