KR20060001072A

KR20060001072A - 내연기관의 실화 판정 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20060001072A
Application number: KR1020040050094A
Authority: KR
Inventors: 김창현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2006-01-06
Also published as: CN100416256C; CN1715859A; US7155965B2; US20060000264A1; KR100579926B1

Abstract

본 발명의 실시예에 의한 내연기관의 실화 판정 방법은, 세그먼트 시간을 산출하는 단계; 상기 산출된 세그먼트 시간을 표준화하여 표준화된 세그먼트 시간을 산출하는 표준화 단계; 상기 표준화된 세그먼트 시간을 실린더별 로패스 필터를 이용하여 보정하는 단계; 상기 보정된 표준화된 세그먼트 타임의 최소값 및 설정된 오프셋 값을 합산하여 실화 판정 기준값을 산출하는 단계; 및 상기 보정된 표준화된 세그먼트 타임과 상기 실화 판정 기준값의 비교를 통하여 실화 여부를 판정하는 단계;를 포함한다.

내연기관, 세그먼트, 실화, 러프러닝, 로패스 필터

Description

내연기관의 실화 판정 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING COMBUSTION MISFIRE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

도1은 본 발명의 실시예에 의한 내연기관의 실화 판정 시스템의 구성도이다.

도2는 본 발명의 실시예에 의한 내연기관의 실화 판정 방법을 개념적으로 보여주는 도면이다.

도3은 본 발명의 실시예에 의한 내연기관의 실화 판정 방법의 흐름도이다.

본 발명은 내연기관의 실화(combustion misfire)를 판정하는 방법에 관한 것이다.

실화가 발생하는 경우에 배가가스에 포함되는 유독 물질(toxic substances)이 증가하므로 대기오염의 원인이 되고 엔진의 효율도 저하되는 문제가 있다.

따라서, 엔진이 작동하는 동안 실화가 발생하는지의 여부를 판정하여 적당한 조치를 취하는 것이 필요하다.

종래에 엔진 회전수(rpm)의 변화에 기초하여 실화를 판정하는 방법이 소개된 바 있다. 예를 들어, 미국특허번호 5,875,411 및 5,861,553에는 엔진 러프러닝 값(rough-running value)을 기초로 엔진의 실화를 판정하는 방법이 기재되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 실화 판정 방법에서는 세그먼트 시간(segment time)의 디지털 필터링을 통하여 엔진 러프러닝 값을 계산하여야 하므로, 계산 과정이 복잡하고 계산 로드(load)가 크게 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 간단한 계산과정을 통하여 엔진의 실화 여부를 판정할 수 있는 실화 판정 방법 및 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 내연기관의 실화를 판정하는 실화 판정방법은,

세그먼트 시간을 산출하는 단계;

상기 산출된 세그먼트 시간을 표준화하여 표준화된 세그먼트 시간을 산출하는 표준화 단계;

상기 표준화된 세그먼트 시간을 실린더별 로패스 필터를 이용하여 보정하는 단계;

상기 보정된 표준화된 세그먼트 타임의 최소값 및 설정된 오프셋 값을 합산하여 실화 판정 기준값을 산출하는 단계; 및

상기 보정된 표준화된 세그먼트 타임과 상기 실화 판정 기준값의 비교를 통하여 실화 여부를 판정하는 단계;를 포함한다.

상기 표준화 단계는, 기준 기통의 세그먼트 시간 및 n번째 기통의 세그먼트 시간의 차이, 및 이전 행정에서의 기준 기통의 세그먼트 시간과 현재 행정의 기준 기통의 세그먼트 시간의 차이에 기초하여 상기 표준화된 세그먼트 시간을 보정하는 것이 바람직하다.

상기 표준화된 세그먼트 시간(TS_C(n))은, 다음 식에 의한 값으로 산출되는 것이 더욱 바람직하다.

[식]

여기서,

TS: 세그먼트 시간,

i: 행정 번호,

n: 기통 번호(4기통의 경우 0, 1, 2, 또는 3),

TS(0): 현재 행정("i"번째 행정)의 기준 기통의 세그먼트 시간,

TS(0)': 이전 행정("i-1"번째 행정)의 기준 기통 세그먼트 시간,

TS(n): 현재 행정("i"번째 행정)의 n번째 기통의 세그먼트 시간,

X(n)(i): 세그먼트 시간의 표준화 값,

LPF: 로패스 필터 함수이다.

상기 판정단계는 상기 보정된 표준화된 세그먼트 시간이 상기 실화 판정 기 준값보다 큰 경우에 실화가 발생한 것으로 판단하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 의한 내연기관의 실화 판정 시스템은, 크랭크각 센서; 및 상기 크랭크각 센서의 신호를 기초로 실화 판정 방법을 수행하는 제어유닛;을 포함하고, 상기 제어유닛은 상기한 본 발명의 실시예에 의한 실화 판정 방법을 수행하기 위한 명령을 수행하도록 프로그램된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명한다.

도1에는 내연기관(101)(이하에서, "엔진"이라고 함)이 도시되어 있다. 엔진(101)에는 크랭크각 변환 휠(crank angle transducer wheel)(103)이 구비되고, 크랭크각 변환 휠(103)에는 복수개의 마킹(marking)(105)이 형성된다.

크랭크각 변환 휠(103)의 일측에는 크랭크각 센서(107)가 배치되며, 크랭크각 변환 휠(103)의 회전운동(rotational movement)은 크랭크각 센서(107)에 의해 전기 신호(electrical signal)로 변환된다.

제어유닛(109)은 크랭크각 센서(107)의 신호를 기초로 실화 판정을 수행하도록 구성된다. 제어유닛(109)은 컴퓨터로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 제어유닛(109)은 마이크로프로세서, 메모리, 및 관련 하드웨어와 소프트웨어를 포함하고, 이하에서 설명할 본 발명의 실시예에 의한 내연기관의 실화 판정 방법을 수행하기 위한 명령(instructions)을 수행하도록 프로그램된다.

제어유닛(109)에 의해 실화(combustion misfire) 판정되는 경우에, 제어유닛(109)은 경고등(111)을 스위칭(switching)시킴으로써 경고등(111)이 점등되도록 하는 것이 바람직하다.

이하에서, 도2 및 도3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 내연기관의 실화 판정 방법에 대해 설명한다.

우선, 제어유닛(109)은 크랭크각 센서(107)의 신호를 기초로 세그먼트 시간(segment time)(TS(n))을 산출한다(S301). 세그먼트 시간의 산출은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 자명하므로, 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.

도2에 도시된 바와 같이, 세그먼트 타임(TS(n))은 크랭크각 센서(107)의 신호를 기초로 세그먼트 시간 산출 모듈(201)에 의해 산출될 수 있다.

그리고 나서, 제어유닛(109)은 산출된 세그먼트 시간을 표준화한다(S203). 세그먼트 타임의 표준화는 도2의 도면번호 203의 모듈에 의해 수행될 수 있다. 세그먼트 타임의 표준화에 의해 표준화된 세그먼트 타임(TS_C(n))이 산출된다. 표준화된 세그먼트 타임은 세그먼트 타임 이동평균이라고도 할 수 있다.

예를 들어, 표준화된 세그먼트 타임(TS_C(n))은 다음과 같은 식1에 의한 값으로 산출될 수 있다.

[식1]

여기서,

TS: 세그먼트 시간,

i: 행정 번호,

n: 기통 번호(4기통의 경우 0, 1, 2, 또는 3),

TS(0): 현재 행정("i"번째 행정)의 기준 기통의 세그먼트 시간,

TS(0)': 이전 행정("i-1"번째 행정)의 기준 기통 세그먼트 시간,

X(n)(i): 세그먼트 시간의 표준화 값,

LPF: 로패스 필터 함수이다.

기준 기통의 세그먼트 시간 및 n번째 기통의 세그먼트 시간의 차이, 및 이전 행정에서의 기준 기통의 세그먼트 시간과 현재 행정의 기준 기통의 세그먼트 시간의 차이에 기초하여 세그먼트 시간의 표준화 값이 산출됨으로써, 엔진의 진동 등에 의해 세그먼트 시간의 변동이 보정된 표준화된 세그먼트 시간이 산출된다.

"LPF"는 세그먼트 표준화 값의 급격한 변화를 방지하기 위한 적절한 시정수(time constant)를 가지는 로패스 필터(low pass filter)를 의미한다. 로패스 필터의 시정수는 엔진 진동 특성 등 엔진의 정상적이 작동 상태에서 세그먼트 타임에 영향을 주는 각종 파라미터를 고려하여 결정될 수 있다.

그리고, 제어유닛(109)은 실린더별 로패스 필터(205)를 이용하여 표준화된 세그먼트 타임을 보정한다(S315).

제어유닛(109)은 보정된 표준화된 세그먼트 타임 중 최소값과 설정된 오프셋 값을 합산하여 실화 판정 기준값을 산출한다(S320).

설정된 오프셋 값은 엔진속도(rpm), 부하(load) 등을 고려하여 산출될 수 있 다. 예를 들어, 설정된 오프셋 값은 엔진속도와 부하를 변수로 오프셋값이 정의된 테이블(table)을 이용하여 산출될 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 도면번호 207의 모듈은 실린더별 로패스 필터를 통과한 표준화된 세그먼트 타임 중 최소값을 산출하고, 산출된 최소값과 설정된 오프셋값(offset value)이 합산기(209)에 의해 합산됨으로써, 실화 판정 기준값이 산출된다.

실린더별 로패스 필터(205)의 시정수(time constant)는 엔진 정상 작동시의 엔진 진동 특성, 및 실화시 엔진 진동 특성 등을 고려하여 표준화된 세그먼트 타임의 노이즈(noise)를 제거할 수 있도록 설정되는 것이 바람직하다.

그리고 나서, 제어유닛(109)은 로패스 필터(205)에 의해 보정된 표준화된 세그먼트 타임이 실화 판정 기준값 보다 큰지를 판단한다(S325).

도2의 도면번호 211 모듈에 의해 보정된 표준화된 세그먼트 타임과 실화 판정 기준값의 비교가 수행될 수 있다.

보정된 표준화된 세그먼트 타임이 실화 판정 기준값 보다 큰 것으로 판단되면, 실화가 발생한 것으로 판단한다. 따라서, 이 경우에 제어유닛(109)은 경고등(111)을 점등시킨다(S330). 반면, 보정된 표준화된 세그먼트 타임이 실화 판정 기준값 보다 크지 아니한 것으로 판단되면, 실화가 발생하지 아니한 것으로 판단하여 과정이 종료된다.

이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경 및/또는 수정을 포함한다.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 의하면 엔진 러프러닝값의 산출없이 세그먼트 시간을 이용하여 실화를 판정함으로써, 실화판정을 위한 계산 로드가 감소하고 간단한 계산에 의해 신뢰할 수 있는 실화 판정이 가능하다.

Claims

내연기관의 실화를 판정하는 실화 판정방법으로서,

세그먼트 시간을 산출하는 단계;

상기 산출된 세그먼트 시간을 표준화하여 표준화된 세그먼트 시간을 산출하는 표준화 단계;

상기 표준화된 세그먼트 시간을 실린더별 로패스 필터를 이용하여 보정하는 단계;

상기 보정된 표준화된 세그먼트 타임의 최소값 및 설정된 오프셋 값을 합산하여 실화 판정 기준값을 산출하는 단계; 및

상기 보정된 표준화된 세그먼트 타임과 상기 실화 판정 기준값의 비교를 통하여 실화 여부를 판정하는 단계;

를 포함하는 실화 판정 방법.
제1항에서,

상기 표준화 단계는, 기준 기통의 세그먼트 시간 및 n번째 기통의 세그먼트 시간의 차이, 및 이전 행정에서의 기준 기통의 세그먼트 시간과 현재 행정의 기준 기통의 세그먼트 시간의 차이에 기초하여 상기 표준화된 세그먼트 시간을 보정하는 것을 특징으로 하는 실화 판정 방법.
제2항에서,

상기 표준화된 세그먼트 시간(TS_C(n))은, 다음 식에 의한 값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 실화 판정 방법.

[식]

여기서,

TS: 세그먼트 시간,

i: 행정 번호,

n: 기통 번호(4기통의 경우 0, 1, 2, 또는 3),

TS(0): 현재 행정("i"번째 행정)의 기준 기통의 세그먼트 시간,

TS(0)': 이전 행정("i-1"번째 행정)의 기준 기통 세그먼트 시간,

TS(n): 현재 행정("i"번째 행정)의 n번째 기통의 세그먼트 시간,

X(n)(i): 세그먼트 시간의 표준화 값,

LPF: 로패스 필터 함수이다.
제1항에서,

상기 판정단계는,

상기 보정된 표준화된 세그먼트 시간이 상기 실화 판정 기준값 보다 큰 경우 에 실화가 발생한 것으로 판단하는 실화 판정 방법.
크랭크각 센서; 및

상기 크랭크각 센서의 신호를 기초로 실화 판정 방법을 수행하는 제어유닛;을 포함하는 내연기관의 실화 판정 시스템에 있어서,

상기 제어유닛은,

청구항 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 명령을 수행하도록 프로그램되는 실화 판정 시스템.