KR20030050453A - 엔진의 노킹 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 노킹이 발생하는 조건을 기억하여 그 조건에서는 기본 점화시기를 지연시켜 적용하는 대신 전열부에 전류를 공급하여 냉각을 통해 노킹을 방지할 수 있는 엔진의 노킹 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 엔진의 노킹 제어장치에 있어서, 상기 엔진의 실린더 블록에 장착되어 엔진의 불완전 연소에 의한 불규칙한 진동을 검출하는 노킹 센서와; 상기 엔진의 연소실 내부의 가장자리(End Gas Zone)부위에 장착되어 외부로부터 공급되는 전원의 입력에 따라 장착위치 주변을 국부 냉각시키는 전열부와; 상기 엔진의 노킹 제어에 관련된 전반적인 동작을 수행하며, 상기 노킹 센서로부터 입력되는 신호를 분석하여 엔진이 노킹상태이면 점화 지연 제어신호와 상기 전열부 주변의 온도를 냉각시키도록 전열부로 전원을 공급하는 제어부를 포함하여 구성한다.

Description

엔진의 노킹 제어장치 및 방법{KNOCKING CONTROLLING DEVICE OF ENGINE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 엔진에 관한 것으로서, 특히 엔진의 노킹 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 불꽃 점화 엔진은 주로 중저속 영역에서 노킹 방지를 위해 MBT(Minimum spark advance for the Best Torque)보다 지연된 시기에 점화를 하게 되고 이로 인해 엔진이 낼 수 있는 최대의 토크를 사용하지 못하고 있다.

도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 점화시기 지연에 의한 엔진의 노킹 제어과정을 설명한다.

불꽃 점화(Spark Ignition) 엔진에 적용되는 노킹 제어 방법은 대체로 다음과 같다.

먼저, 실린더 블록에 장착되어있는 노킹 센서에서 신호(전압)가 발생되면, 제어부(ECU)로 전달한다.

제어부는 노킹 강도에 따라 점화시기를 일정 각도만큼(크랭크 각 기준) 지연시킨다(S110, S112).

이어서, 제어부는 (S114)으로 진행하여 전달된 노킹 센서 신호와 설정 임계값(Threshold)을 비교한다.

만약, 노킹 센서 신호가 설정 임계값보다 크면 제어부는 노킹이 계속되는 것으로 판단하여 점화시기를 추가로 지연시키고, 노킹이 사라지면 점화시기를 기본 점화시기(점화시기 지연량=0)에 도달할 때까지 조금씩 점화시기를 진각시킨다(S116, S118).

점화시기의 진각 중에 노킹이 발생하면 다시 점화시기를 지연시키고, 노킹이 발생하는 조건을 메모리부에 저장하여 그 조건에서는 기본 점화시기를 일정 각도만큼 지연시켜 적용한다.

위와 같은 방법을 사용할 때 종래의 엔진 노킹 제어 시스템에서는 노킹이 발생한 경우의 운전 조건(RPM, Load)을 저장하여 동일 조건이 반복될 경우 기본 점화시기를 일정 각도만큼 지연시켜 적용함으로써 점화시기 지연에 따른 엔진의 출력감소를 수반하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 엔진의 노킹이 발생하는 조건을 기억하여 그 조건에서는 기본 점화시기를 지연시켜 적용하는 대신 전열부에 전류를 공급하여 냉각을 통해 노킹을 방지할 수 있는 엔진의 노킹 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엔진의 노킹 제어장치에 있어서, 상기 엔진의 실린더 블록에 장착되어 엔진의 불완전 연소에 의한 불규칙한 진동을 검출하는 노킹 센서와; 상기 엔진의 연소실 내부의 가장자리(End Gas Zone)부위에 장착되어 외부로부터 공급되는 전원의 입력에 따라 장착위치 주변을 국부 냉각시키는 전열부와; 상기 엔진의 노킹 제어에 관련된 전반적인 동작을 수행하며, 상기 노킹 센서로부터 입력되는 신호를 분석하여 엔진이 노킹상태이면 점화 지연 제어신호와 상기 전열부 주변의 온도를 냉각시키도록 전열부로 전원을 공급하는 제어부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엔진의 노킹 제어방법에 있어서, 상기 엔진의 노킹상태를 검출하는 단계와; 상기 검출된 엔진의 상태가 노킹상태이면 전열부로 전원을 공급하는 단계와; 상기 검출된 노킹 센서 신호와 맵데이터로 설정된 임계값(Threshold)을 비교하는 단계와; 상기 비교단계에서 검출된 노킹 센서 신호가 설정된 임계값보다 작으면 점화시기를 기본 점화시기(점화시기 지연량=0)에 도달할 때까지 점화시기를 진각시키는 단계와; 기본 점화시기에 도달되면 전열부로 공급되는 전원을 차단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 엔진의 노킹 제어과정을 도시한 흐름도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 노킹 제어장치의 구성을 도시한 도면.

도 3은 도 2에 도시된 전열부의 장착위치를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 노킹 제어과정을 도시한 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 노킹 제어장치의 구성을 설명한다.

본 발명의 실시예는 엔진의 노킹 제어장치에 있어서, 노킹 센서(210), 전열부(220), 제어부(230)를 포함하여 구성한다.

노킹 센서(210)는 엔진의 실린더 블록(200)에 장착되어 엔진의 불완전 연소에 의한 불규칙한 진동을 검출하며, 검출된 노킹 신호를 제어부(230)로 공급한다.

전열부(220)는 도 3에 도시된 바와 같이 엔진의 연소실 내부의 엔드 가스 구역(310)(End Gas Zone)에 장착되어 외부로부터 공급되는 전원의 입력에 따라 장착위치 주변을 국부 냉각시키는 기능을 하는 전열 소자를 말한다.

참고적으로, 전열소자라 함은 금속의 접합면에 전류가 흐르면 도체에 전류가 흐를 때 생기는 주울(Joule) 열효과에 추가하여 펠티어 효과에 의한 발열과 흡열 현상이 발생하는데, 이를 이용한 소자를 말한다.

여기서, 펠티어(Peltier) 효과라 함은 양단면이 연결된 서로 다른 두 금속에 전기적 부하를 걸었을 때 금속의 각기 다른 양단면에서 온도차(발열과 냉각)가 동시에 일어나는 현상을 말한다.

엔드 가스 구역(310)은 점화플러그로부터의 거리가 멀어 점화에 의한 화염면이 도달하기 전에 연소 가스에 의해 혼합기가 압축되어 온도 상승, 노킹을 유발하기 쉬운 부위이다.

따라서, 이곳의 연소실 벽면 내 워터 재킷(300)(Water Jacket)으로부터의 냉각을 보완하기 위해 벽면 내에 전열부(220)를 삽입한다.

전열부(220)의 전원은 (-)극은 실린더 헤드에 접지시키고 (+)극만 제어부(230)에 연결한다.

제어부(230)는 엔진의 노킹 제어에 관련된 전반적인 동작을 수행하며, 노킹 센서(210)로부터 입력되는 신호를 분석하여 엔진이 노킹상태이면 점화 지연 제어신호와 전열부(220) 주변의 온도를 냉각시키도록 전열부(220)로 전원을 공급한다.

상기한 바와 같은 구성에 따라 본 발명의 실시예는 전열부(220)를 사용한 불꽃 점화 엔진의 능동적 노킹 제어를 수행할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 노킹 방지의 수단으로 점화시기 지연만을 사용하지 않고, 연소실 내부의 엔드 가스 구역(310)(연소실 내의 가장자리)에 전열부(220)를 장착하여 국부 냉각을 통해 최대한으로 MBT에 근접한 시기에 점화를 시킴으로써 노킹으로 인한 토크 감소를 최소화할 수 있으며, 연비향상 및 발진가속 성능 향상 등의 효과를 얻을 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 노킹 제어방법을 설명한다.

먼저, 제어부(230)는 (S410)에서 노킹 센서(210)를 통해 입력되는 신호를 분석하여 엔진의 노킹상태를 검출한다.

(S410)에서 검출된 엔진의 상태가 노킹상태이면 제어부(230)는 (S412)으로 진행하여 노킹 강도에 따라 점화시기를 일정 각도만큼(크랭크 각 기준) 지연시킨다.

이어서, 제어부(230)는 (S414)으로 진행하여 전열부(220)로 전원을 공급한다.

그리고, (S416)으로 진행하여 검출된 노킹 센서 신호와 맵데이터로 설정된 임계값(Threshold)을 비교한다.

여기서, 설정 임계값은 엔진 회전수 및 부하(RPM, Load)에 따라 다르며 제어부(230)의 메모리부에 맵(MAP) 데이터로 저장된다.

만약, 노킹 센서 신호가 설정 임계값보다 크면 제어부(230)는 노킹이 계속되는 것으로 판단하고, 전술한 (S412)으로 진행하여 점화시기를 지연시킨다.

이와는 반대로 노킹 센서 신호가 설정 임계값보다 작으면 제어부(230)는 점화시기를 기본 점화시기(점화시기 지연량=0)에 도달할 때까지 조금씩 점화시기를 진각시킨다(S418, S420).

이어서, 제어부(230)는 전술한 (S420)에서 기본 점화시기에 도달되면 (S422)으로 진행하여 전열부(220)로 공급되는 전원을 차단한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진의 노킹 제어장치 및 방법은 초기 노킹 발생시 점화 지연과 동시에 냉각을 시킴으로써 노킹의 재발을 방지하여 점화시기 회복을 빠르게 하며 점화시기 지연량을 감소시킬 수 있다.

또한, 노킹 발생 조건 반복시 점화시기 지연 대신 전열부의 냉각으로 대응함으로써 점화 지연을 최소화하여 토크 감소를 최소화할 수 있다.

또한, 실차에서는 가속성 향상과 동일 연료량으로 높은 토크를 얻을 수 있으므로 주행 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 엔진의 노킹 제어장치에 있어서,

   상기 엔진의 실린더 블록에 장착되어 엔진의 불완전 연소에 의한 불규칙한 진동을 검출하는 노킹 센서와;

   상기 엔진의 연소실 내부의 가장자리(End Gas Zone)부위에 장착되어 외부로부터 공급되는 전원의 입력에 따라 장착위치 주변을 국부 냉각시키는 전열부와;

   상기 엔진의 노킹 제어에 관련된 전반적인 동작을 수행하며, 상기 노킹 센서로부터 입력되는 신호를 분석하여 엔진이 노킹상태이면 점화 지연 제어신호와 상기 전열부 주변의 온도를 냉각시키도록 전열부로 전원을 공급하는 제어부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 엔진의 노킹 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전열부는 연소실 벽면 내에 삽입되어 상기 제어부로부터 공급되는 전원의 입력에 따라 워터 재킷(Water Jacket)으로부터의 냉각을 보완하며, (-)극은 실린더 헤드에 접지되고 (+)극은 제어부에 연결되는 전열소자로 구성하는 것을 특징으로 하는 엔진의 노킹 제어장치.
3. 엔진의 노킹 제어방법에 있어서,

   상기 엔진의 노킹상태를 검출하는 단계와;

   상기 검출된 엔진의 상태가 노킹상태이면 전열부로 전원을 공급하는 단계와;

   상기 검출된 노킹 센서 신호와 맵데이터로 설정된 임계값(Threshold)을 비교하는 단계와;

   상기 비교단계에서 검출된 노킹 센서 신호가 설정된 임계값보다 작으면 점화시기를 기본 점화시기(점화시기 지연량=0)에 도달할 때까지 점화시기를 진각시키는 단계와;

   기본 점화시기에 도달되면 전열부로 공급되는 전원을 차단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진의 노킹 제어방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 비교단계에서 검출된 노킹 센서 신호가 설정된 임계값보다 크면 점화 지연 제어신호를 출력하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진의 노킹 제어방법.