KR20100016145A

KR20100016145A - 내연 엔진에 가속도계를 장착하고 신호 대 잡음 비를 증가시키는 방법

Info

Publication number: KR20100016145A
Application number: KR1020097022911A
Authority: KR
Inventors: 리차드 안시머; 두란 청
Original assignee: 웨스트포트 파워 인코포레이티드
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2010-02-12
Also published as: EP2156032B1; CN101765707A; EP2156032A4; EP2156032A1; US20080035108A1; US7444231B2; CN101765707B; WO2008119159A1

Abstract

내연 엔진에 가속도계를 장착하는 방법이 개시된다. 이 방법은 엔진 구성요소 상의 결합면으로서, 엔진의 연소실 외부에 위치하고, 연소 동작 동안에 연소실 내부에서의 엔진 노크 이외의 적어도 한가지 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 생성시킬 수 있는 곳에 위치하는 엔진 구성요소 상의 결합면에 가속도계를 고정시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 신호 와이어의 한쪽 단부를 가속도계에 그리고 반대쪽 단부를 신호 처리기에 연결하는 단계, 및 신호 출력의 신호 대 잡음 비를 증가시키는 단계로서, (i) 0.002 인치 토탈 인디케이터 리딩보다 크지 않은 표면 평탄도를 가지도록 결합면을 엔진 구성요소 상에 형성하는 단계, (ii) 16 마이크로인치보다 크지 않은 표면 거칠기 Rz를 가지도록 결합면을 엔진 구성요소 상에 형성하는 단계, (iii) 신호 와이어를 엔진의 정지 구성요소에 고정시키는 단계, (iv) 전도성 외장 또는 일체형 차폐체를 사용하여 신호 와이어를 차폐시키는 단계, 및 (v) 가속도계를 고정시키기 전에 가속도계와 결합면 사이에 점성 액체를 도포하는 단계 중의 적어도 하나의 단계를 취함으로써 신호 출력의 신호 대 잡음 비를 증가시키는 단계를 포함한다.

가속도계, 엔진 구성요소, 결합면, 엔진 노크, 연소 거동, 신호 대 잡음 비, 신호 처리기, 신호 와이어, 표면 평탄도, 표면 거칠기

Description

내연 엔진에 가속도계를 장착하고 신호 대 잡음 비를 증가시키는 방법{METHOD OF MOUNTING AN ACCELEROMETER ON AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND INCREASING SIGNAL-TO-NOISE RATIO}

본 발명은 내연 엔진의 구성요소에 가속도계를 장착하고 가속도계에 의해 발생된 신호 출력의 신호 대 잡음 비를 증가시키는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 연소실 내부의 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 발생시키는 방법, 및 효율과 성능의 향상 및/또는 엔진 배출 가스의 감소를 위해 엔진을 제어하거나 진단하기 위해 상기의 방법을 채용하는 엔진에 관한 것이다.

가속도계가 엔진 노크를 검출하는 데 이용될 수 있다. 엔진 노크(engine knock)는 예컨대 오토 사이클 엔진에 너무 낮은 옥탄가의 연료가 공급되었을 경우나, 스파크 타이밍이 너무 이른 경우나, 연소실 내의 퇴적층이 조기 발화를 야기하는 핫 스폿을 발생시키는 경우 등에 의해 야기될 수 있는 연소실 내부의 장입 혼합기의 때 이른 제어되지 않은 폭발에 의해 생길 수 있다. 디젤 엔진에 있어서는, 엔진 노크는 예컨대 연료 분사 타이밍이 너무 이른 경우 등에 의해 생길 수 있다. 엔진 노크는 엔진 성능의 저하를 초래할 수 있고, 심한 경우 고쳐지지 않는다면 엔진 노크는 피스톤, 커넥팅 로드, 배기 밸브, 헤드 개스킷 및 스파크 플러그나 글로 우 플러그의 파손을 포함하는 엔진에 대한 심각한 손상을 야기할 수 있다. "노크 센서"로서 채용되는 가속도계는 일반적으로 엔진의 실린더 블록 상에 배치되고, 때로는 실린더 헤드 상에 배치된다. 엔진 노크는 통상적인 연소 거동의 일부가 아닌 격렬한 연소 발생의 경우와 관련된다. 따라서, 엔진 노크는 각 연소 사이클에서 통상적으로 측정되는 연소 거동의 특성이 아니다. 대개의 노크 센서는 전자 엔진 컨트롤러에 베이스 신호 즉 "노킹 없음" 기준 신호를 보내고, 엔진 노크가 검출될 때 쉽게 인지가능한 높은 신호를 보낸다. 기준 신호와 엔진 노크가 검출될 때의 신호 사이에는 비교적 큰 차이가 있기 때문에, 노크 센서의 정밀도는 상대적으로 중요하지 않다. 이런 점에서, 노크 센서는 엔진 노크만을 검출하도록 특성화되어 있다.

연소 사이클에서의 통상적인 연소 거동의 특성값인 신호는 보다 많은 정보를 담고 있고 노크 센서에서 요구되는 신호보다 훨씬 더 정밀할 것을 필요로 한다. 엔진 노크에 의해 야기될 수 있는 심각한 엔진 손상에 대해 보호하는 것을 넘어, 엔진 성능과 효율의 향상 및/또는 엔진 배출 가스의 감소를 위해 내연 엔진 내에서의 연소를 보다 효과적으로 제어하고 진단하기 위해 보다 정밀한 연소 거동 정보가 이용될 수 있다. 대개의 형태의 내연 엔진의 작동은 예컨대 연소 개시(Start Of Combustion("SOC"))의 타이밍을 포함하는 연소 위상, 연소율의 하나의 지표로서의 열방출률을 포함하는 연소율, 실린더 내압, 및 엔진 실화(engine misfiring)에 대한 정보와 같은 연소 거동에 대한 정밀한 정보가 엔진 컨트롤러에 제공되는 경우에 향상될 수 있다. 이러한 정밀한 연소 거동 정보에 의하면, 엔진 성능은 예컨대 연 료 분사 타이밍, 연료 분사율, 및 분사되는 연료의 양과 같은 파라미터를 조절함으로써 향상될 수 있다. 또한, 이러한 연소 거동 정보의 특히 유용한 용례로서는 균일 혼합기 압축 착화(Homogeneous Charge Compression Ignition("HCCI"); "예혼합 압축 착화"라고도 함) 엔진으로 알려진 것이 있다. HCCI 엔진이 아직 크게 상업화되지 않고 있지만, 종래의 압축 착화 디젤 사이클 엔진과 스파크 점화 오토 사이클 가솔린 엔진에 비해 높은 효율 및 낮은 엔진 배출 가스에 대한 잠재력을 제공하고 있기 때문에, 근년에 들어 많은 연구가 HCCI 엔진과 같은 엔진의 개발에 방향을 맞추고 있다. 예컨대, 고속도로 크루즈 주행 조건에서는 클래스 8의 중량 트럭의 디젤 사이클 엔진은 대략 40% 제동 열효율로 작동하고, 이러한 중량의 트럭은 대략 갤런당 6마일의 연비만을 달성한다. HCCI 엔진은 엔진 효율을 크게 향상시켜, 연료의 경제성 면에서 이익을 줄 수 있다. 동급의 디젤 엔진보다 훨씬 효율이 낮은 가솔린 기반 엔진을 사용하는 차량의 경우에, 연료 절감의 잠재력은 훨씬 크다. 또한, HCCI 연소에 의한 보다 적은 엔진 배출 가스의 잠재성 때문에, HCCI 엔진은 미래의 디젤 연료 엔진은 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction)과 그것에 의한 복잡하고 고비용인 다중 촉매 시스템을 회피하게 해 줄지도 모른다.

HCCI 엔진의 상업적 도입을 지연시키고 있는 하나의 주요한 도전 과제는 HCCI 연소를 제어하기가 어렵다는 점에 있으며, 이 도전 과제를 해결하는 데 연소 거동의 정밀한 신호 특성을 발생시키는 시스템이 이용될 수 있다. 예컨대, 기존에 생산되고 있는 SOC 감지 시스템이 HCCI 연소를 광범위한 조건에 걸쳐 가용하게 해주는 데 도움을 줄 수 있을 것이다. 성공적인 것이 될 수 있기 위해서는, 그와 같 은 감지 시스템은 상용 자동차 제품의 중요한 실질적인 요구조건 즉 저비용, 신뢰성 및 내구성을 만족시켜야만 한다.

본 발명은 내연 엔진에 가속도계를 장착하는 방법을 제공한다. 이 방법은 가속도계를 엔진 구성요소에 고정시키는 단계, 신호 와이어의 한쪽 단부를 가속도계에 그리고 반대쪽 단부를 신호 처리기에 연결하는 단계, 측정되는 연소 거동에 기인하는 신호 잡음을 감소시키거나 신호 강도를 증가시키기 위한 여러 단계들 중의 적어도 하나의 단계를 취함으로써 가속도계로부터의 신호 출력의 신호 대 잡음 비를 증가시키는 단계를 포함하고 있다.

가속도계를 엔진 구성요소에 고정시키는 단계는 가속도계를 엔진 구성요소의 결합면에 장착하는 단계를 포함한다. 상기 결합면은 엔진의 연소실의 외부이면서 가속도계가 연소실과 관련한 압축 행정 또는 연소 행정의 적어도 일부 동안에 연소실 내부에서의 엔진 노크 이외의 적어도 한가지 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 생성시킬 수 있는 곳에 위치된다. 실시예에 따라서는, 신호 출력은 엔진 노크의 특성값도 될 수도 있으며, 그러한 실시예에서는, 신호 처리기는 엔진 노크와 적어도 하나의 다른 연소 거동 사이를 구별하도록 출력 신호를 처리하도록 프로그래밍 가능하다. 출력 신호는 엔진 노크 및 엔진 노크 이외의 복수의 다른 연소 거동일 수 있지만, 모든 실시예에 대해서는 공통적으로 출력 신호는 엔진 노크 이외의 적어도 하나의 연소 거동의 특성값인 신호 출력이다. 본 명세서에 있어서, 출력 신호가 특성값인 엔진 노크 이외의 "연소 거동"은, 엔진이 적정하게 운전되고 있을 때의 각각의 연소 사이클 중의 엔진의 통상적인 작동시에 일어나는 "통상적인" 연소 거동으로서 간주될 수 있는 한편, 엔진 노크는 엔진이 적정하게 운전되지 않고, 각각의 연소 사이클 마다가 아닌 불규칙하게 발생하는 "비정상적인" 연소 거동으로서 간주될 수 있다.

신호 출력의 신호 대 잡음 비를 증가시키는 단계는: (i) 0.002 인치(대략 0.05 밀리미터) 토탈 인디케이터 리딩보다 크지 않은 표면 평탄도를 가지도록 결합면을 엔진 구성요소 상에 형성하는 단계, (ii) 16 마이크로인치(대략 0.40 마이크로미터)보다 크지 않은 표면 거칠기 Rz를 가지도록 결합면을 엔진 구성요소 상에 형성하는 단계, (iii) 신호 와이어의 운동에 의해 발생될 수 있는 신호 잡음을 감소시키도록 신호 와이어를 엔진의 정지 구성요소에 고정시키는 단계, (iv) 신호 잡음을 감소시키도록 전도성 외장 또는 일체형 차폐체를 사용하여 신호 와이어를 차폐시키는 단계, 및 (v) 가속도계를 고정시키기 전에 가속도계와 결합면 사이에 점성 액체를 도포하여 이 점성 액체로 가속도계와 결합면 사이의 공극을 채워, 가속도계가 결합면에 고정될 때 연결부의 강성도를 증가시키는 단계 중의 적어도 하나의 단계를 취하는 것을 포함한다. 신호 대 잡음비를 증가시키기 위해, 바람직한 실시예는 상술한 (i) 단계 내지 (v) 단계의 모든 단계를 수행하는 것을 포함한다.

엔진은 통상적으로 복수의 연소실을 가지고 있고, 바람직한 방법은 각각의 결합면으로서, 각각이 복수의 연소실 외부에 위치하고, 각각의 가속도계가 복수의 연소실 중의 적어도 하나의 내부에서의 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 발생시킬 수 있는 곳에 위치하는 각각의 결합면에 복수의 가속도계를 고정시키는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 각각의 가속도계가 연소 사이클 동안의 복수의 연소실 중의 하나의 내부에서의 연소 거동의 특성값인 개별의 신호 출력을 생성시킬 수 있는 곳에 적어도 2개의 가속도계를 위치시키는 단계, 및 복수의 신호 출력을 수신하여 복수의 신호 출력 중의 각각으로부터의 연소 거동 데이터를 복수의 연소실 중의 대응하는 연소실에 매치시키고, 동일한 연소실에 매치된 복수의 신호 출력의 개별의 신호 출력으로부터의 연소 거동 데이터를 결합시킴으로써 복수의 연소실 중의 적어도 하나에 대한 결합 신호를 생성시키도록 신호 처리기를 프로그래밍하는 단계를 더 포함할 수 있다.

복수의 가속도계를 포함하는 그와 같으니 실시예에 있어서는, 이 방법은 복수의 신호 와이어의 각각의 한쪽 단부가 신호 처리기에 그리고 반대쪽 단부가 복수의 가속도계 중의 하나에 연결되도록 복수의 신호 와이어를 하나의 와이어 하니스 내에 패키징하는 단계를 더 포함할 수 있다.

개시되는 방법에 있어, 엔진 노크가 발생했을 때, 신호 처리기는 엔진 노크에 해당하는 특성 진동수를 검출함으로써 또는 엔진 노크의 소정의 특성값 범위 내에 있는 연소 개시의 타이밍을 검출함으로써 엔진 노크를 다른 연소 거동으로부터 구별할 수 있다.

하나의 바람직한 실시예에 있어서, 신호 출력이 특성값인 적어도 하나의 연소 거동은 열방출률에 의해 지시될 수 있는 연소율이다. 이 방법은 신호 출력으로부터 직접적으로 제1의 연소 거동을 판정하고, 제1의 연소 거동으로부터 제2의 연소 거동을 판정하도록 신호 처리기를 프로그래밍하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 제1의 연소 거동이 연소율이라면, 이 방법은 이 연소율 정보를 연소 개시의 타이밍을 포함하는 연소 위상, 총 도시 평균 유효 압력을 포함하는 실린더 내압, 엔진 실화 및 부분 연소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것과 같은 제2의 연소 거동의 특성값을 판정하는 기초로서 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또다른 실시예에 있어서는, 연소 위상, 실린더 내압, 엔진 실화 및 부분 연소와 같은 연소 거동이 가속도계 신호 출력으로부터 직접적으로 판정될 수 있다.

엔진 구성요소에 가속도계를 고정시키는 단계는 엔진의 메인 베어링 캡 중의 하나 또는 엔진의 메인 베어링 캡 볼트 중의 하나에 가속도계를 고정시키는 단계를 포함할 수 있다. 베어링 캡 상에 또는 베어링 캡 근처에 가속도계를 장착할 때는, 이 방법은 바람직하게는 가속도계의 신호 와이어 커넥터를 메인 베어링 캡의 대칭 축선에 대략 평행하도록 배향하고 와이어 하니스 커넥터를 향하게 하는 단계를 더 포함한다. 다른 실시예에서는, 엔진 구성요소에 가속도계를 고정시키는 단계는 엔진의 실린더 헤드에 또는 실린더 헤드 볼트에 가속도계를 고정시키는 단계를 포함할 수 있다.

엔진 구성요소에 가속도계를 고정시키는 데 다른 방법이 사용될 수 있다. 한가지 방법은 결합면을 관통하여 엔진 구성요소 내에 구멍을 보링하고, 구멍 내에 스터드를 고정시키고, 그리고 스터드로 엔진 구성요소의 결합면에 대해 가속도계를 고정시킴으로써, 엔진 구성요소에 가속도계를 고정시키는 단계를 포함한다. 이 방법에 의하면, 엔진 구성요소의 결합면은 구멍의 중심 축선에 대해 0.002 인치( 대략 0.05 밀리미터)보다 크지 않은 수직도를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 엔진 구성요소 내로 보링되는 구멍은 바람직하게는 태핑 가공되어 스터드는 태핑 가공된 구멍의 나사산에 매치되는 나사산을 가진 볼트가 될 수 있다.

엔진 구성요소에 가속도계를 고정시키는 또다른 방법은 엔진 구성요소의 결합면에 대하여 가속도계를 클램핑시키는 단계를 포함한다. 이 방법에 의하면, 결합면의 위치는 엔진 구성요소에 클램프를 그리고 그리고 클램프의 클램핑 부재와 결합면 사이에 가속도계를 고정시키는 데 사용될 수 있는 기존의 파스너 또는 제2의 엔진 구성요소 근처인 것이 바람직하다. 클램프는 기존의 파스너 또는 제2의 엔진 구성요소에 의해 엔진 구성요소에 부착가능한 적어도 하나의 베이스 부재, 및 베이스 부재에 제거가능하게 부착되는 클램핑 부재를 구비하여 제작되는 것이 바람직하다. 이 특징에 의해, 가속도계는 기존의 파스너 또는 제2의 엔진 구성요소를 제거함이 없이 장착 및 제거될 수 있다. 예로서, 엔진 구성요소에 클램프를 고정시키는 기존의 파스너는, 결합면이 메인 베어링 캡 상에 있을 때는 메인 베어링 캡을 메인 베어링 어셈블리에 부착시키는 메인 베어링 캡 볼트일 수 있고, 혹은 결합면이 실린더 헤드 상에 있을 때는 실린더 헤드 볼트일 수 있다. 제2의 엔진 구성요소가 클램프를 부착하는 데 사용되고, 결합면이 실린더 헤드 상에 있다면, 제2의 엔진 구성요소는 스파크 플러그, 글로우 플러그, 연료 분사 밸브일 수 있다.

엔진 구성요소에 가속도계를 고정시키는 또다른 방법은 엔진 구성요소의 결합면에 고정가능한 구성요소측 부분과 가속도계에 고정가능한 가속도계측 부분을 가진 장착 플레이트를 엔진 구성요소의 결합면에 고정시키는 단계; 및 장착 플레이트의 센서측 부분에 가속도계를 고정시키는 단계;를 포함한다. 이 실시예에 의하면, 엔진 구성요소 상의 결합면의 표면 평탄도 및 거칠기 사양은, 엔진 구성요소와 장착 플레이트 사이의 접착력이 엔진 구성요소로부터 장착 플레이트로 운동을 전달할 정도로 충분히 강성도가 있기만 하면, 그렇게 중요하지 않다. 신호 대 잡음 비를 감소시키는 데는, 가속도계와 접촉하고 있는 장착 플레이트의 가속도계측 부분을, 직접 장착 방법에서 엔진 구성요소 결합면에 요구되는 동일한 정도의 평탄도 및 거칠기를 가지도록 제작하는 것이 중요한 것으로 남는다. 이 방법은 가속도계 결합면 및 가속도계를 장착 플레이트에 수납하여 부착하기 위한 일체형 스터드를 가지도록 장착 플레이트의 가속도계측 부분을 제작하는 단계를 더 포함할 수 있다. 직접 장착식 실시예와 마찬가지로, 장착 플레이트가 채용될 때, 이 방법은 일체형 스터드의 중심 축선에 대해 0.002 인치( 대략 0.05 밀리미터)보다 크지 않은 수직도를 가지도록 장착 플레이트의 가속도계 결합면을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 장착 플레이트는 엔진 구성요소의 결합면에 용접, 브레이징, 솔더링 또는 시멘팅에 의해 고정될 수 있다.

가속도계를 장착하는 방법은 재장착 전후의 일치성 있는 신호 출력을 성취하도록 가속도계를 재장착하기 위한 단계들을 더 포함할 수 있다. 가속도계를 재장착하는 방법은 가속도계를 최초로 장착하기 위해 또는 이전에 재장착하기 위해 수행되었던 동일한 단계들을 수행하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 가속도계를 재장착하는 방법은 가속도계가 이전에 장착되었을 때의 가속도계의 배향과 동일한 배향으로 매치시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 개시된 가속도계를 장착하는 방법을 사용하여 엔진 시스템에 장착된 가속도계를 구비한 엔진 시스템 및 엔진 시스템의 작동 방법도 개시된다. 내연 엔진을 작동 및 제어하는 방법은 연소실과 관련한 연소 동작의 적어도 일부 동안에 연소실 내부에서의 엔진 노크가 발생할 때의 엔진 노크와 엔진 노크 이외의 적어도 한가지 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 생성시키는 가속도계를 사용하는 단계를 포함한다. 이 방법은 엔진의 작동을 제어하거나 진단하기 위해 신호 출력으로부터 수집된 정보를 이용한다.

개시되는 내연 엔진은 엔진 구성요소의 결합면에 고정되는 가속도계를 포함하고 있다. 결합면은 엔진의 연소실 외부에 위치하고, 가속도계가 연소실과 관련한 압축 행정 또는 연소 행정의 적어도 일부 동안에 연소실 내부에서의 엔진 노크 이외의 적어도 한가지 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 생성시킬 수 있는 곳에 위치한다. 또다른 실시예에 있어서는, 신호 출력은 엔진 노크 이외의 적어도 하나의 연소 거동에 더하여, 엔진 노크가 발생할 경우, 엔진 노크의 특성값이다. 결합면은 신호 출력의 신호 대 잡음 비를 증가시키는 평탄도 및 표면 거칠기를 가지도록 기계가공된다. 신호 처리기는 엔진 노크가 발생할 때의 엔진 노크와 엔진 노크 이외의 적어도 하나의 다른 신호 거동을 검출하도록 가속도계에 의해 생성된 신호 출력을 수신하고 처리할 수 있다. 가속도계로부터의 출력 신호는 한쪽 단부가 가속도계에 그리고 반대쪽 단부가 신호 처리기에 연결되는 신호 와이어를 통해 가속도계로부터 신호 처리기로 전달될 수 있다. 가속도계는 바람직하게는 개별의 결합면에 고정되는 복수의 가속도계 중의 하나이고, 각각의 가속도계는 자체쪽에 한쪽 단부가 그리고 신호 처리기에 반대쪽 단부가 연결되는 신호 와이어를 가진다.

도 1은 연소실 내부의 연소 거동의 특성값인 신호를 생성시키기 위한 가속도계가 장착된 내연 엔진의 일례의 개략도이고;

도 2A는 하나의 실시예에 따라 스터드/볼트에 의해 가속도계를 장착하는 것을 보여주고 있는 개략도를 도시하고 있고;

도 2B는 하나의 실시예에 따라 스터드/볼트에 의해 가속도계를 장착하는 것을 보여주고 있는 단면도를 도시하고 있고;

도 3은 하나의 실시예에 따라 클램프에 의해 가속도계를 장착하는 것을 보여주고 있는 개략도를 도시하고 있고;

도 4A는 하나의 실시예에 따라 장착 플레이트를 사용하여 가속도계를 간접 장착하는 것을 보여주고 있는 개략도를 도시하고 있고;

도 4B는 하나의 실시예에 따라 장착 플레이트를 사용하여 장착된 가속도계를 보여주고 있는 단면도를 도시하고 있고;

도 5A 및 도 5B는 2가지 다른 기법을 사용하여 장착된 가속도계들로부터 수집된 데이터 사이의 차이를 보여주기 위해 도시된, 가속도계 신호 출력으로부터 생성된 데이터의 예들이고;

도 6A 및 도 6B는 부정확하게 장착된 가속도계와 정확하게 재장착된 가속도계로부터 수집된 데이터 사이의 차이를 보여주기 위해 도시된, 가속도계 신호 출력으로부터 생성된 테이터의 예들이며;

도 7은 연소 엔진 상의 가속도계들의 배치의 일례를 보여주고 있는 개략도이 다.

가속도계는 가속도를 측정하기 위한 장치이다. 당업자는 많은 다양한 형태의 가속도계가 존재하고 있다는 것을 이해할 것이다. 압전 소자를 구비한 가속도계가 엔진 노크를 검출하기 위해 개발되었으며, 그와 같은 센서는 본 출원에서 개시하는 방법에 사용될 수 있는 가속도계의 한 형태의 예이다. 그와 같은 센서에서, 이 압전 소자 상에 일정 방향의 힘이 작용하면 압전 소자는 전하를 생성시키고, 이 전하는 힘 방향의 선형 변위와 상관 관계를 가지게 된다. 표면 미세가공 용량형 센서(surface micromachined capacitive sensor)와 같은 다른 형태의 가속도계는 본 출원에서 개시하는 발명에 적합한 형태로는 상용화되고 있지 않은 것으로 알려져 있지만, 다른 형태의 가속도계와 마찬가지로 본 출원의 발명에 적합한 형태로 개조될 수 있을 것이다. 본 발명의 방법 및 엔진의 바람직한 실시예에 있어서, 가속도계는 자신의 움직임의 특성값인 전하, 전압 또는 다른 전기적 신호를 생성하는 전자기계식 장치이다.

가속도계가 엔진 노크를 검출하는 데 이용되어 오긴 했지만, 연소실 내와 둘레에서의 많은 가동 엔진 부품에 의해 생기는 진동과 운동에서 비롯되는 신호 잡음 때문에, 본 출원인이 당해 본원 발명의 기술을 개발하기 전에는, 종전에는 심각한 연소 이상 작동을 검출하는 것을 넘어, 노크 센서가 연소 사이클 동안에 발생하는 보다 미세한 통상의 연소 거동의 특성값으로서의 정밀한 신호 출력을 생성할 수는 없다고 여겨졌다. 한 예를 들어, 4행정 엔진에서 연소 사이클은 흡기 행정, 압축 행정, 연소 행정 및 배기 행정으로 이루어진다. 작동 조건에 따라, 연소 개시의 지령 타이밍이 변할 수 있지만, 연소는 압축 행정 동안에 시작되고 연소 행정 동안에 끝난다. 본 발명은 여기서는 4행정 엔진을 기초로 설명되지만, 엔진 기술 분야의 당업자는 본 발명이 2행정 엔진에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

바람직한 실시예에서는, 복수의 가속도계가 연소실과 관련한 압축 행정 또는 연소 행정의 적어도 일부 동안에 연소실 내부에서의 엔진 노크와 적어도 한가지의 다른 연소 거동에 따른 운동을 갖게 되도록 하는 방식으로 연소 엔진에 장착된다. 이런 식으로 하여, 적어도 하나의 가속도계가 각각의 연소실의 연소 거동의 특성값인 신호를 생성할 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서는, 가속도계는 연소 동작의 적어도 일부 동안의 데이터를 수집하는 것만을 필요로 할뿐, 흡기 행정이나 배기 행정 동안의 어떠한 데이터도 수집할 필요가 없다. 가속도계 신호 출력으로부터 판정되는 연소 거동에 따라, 본 발명의 몇가지 실시예는 압축 행정 또는 연소 행정의 일부에 대해서만 연소 거동을 판정할 수 있다. 예컨대, 어떤 엔진 시스템에서는, 본 발명의 방법 및 장치는 SOC 타이밍을 판정하는 데 채용될 수 있으며, 이러한 엔진 시스템에서는 연소 동작의 최초 부분만이 모니터되는 것을 필요로 한다. 다른 엔진 시스템에서는, 본 발명의 방법 및 장치는 배출 가스를 감소시키도록 엔진 작동이 조절될 수 있도록 전체 연소 동작 동안의 연소 품질을 제어하는 데 채용될 수 있으며, 그러한 실시예에 있어서는 가속도계가 전체 연소 동작에 걸친 압축 및 연소 행정 부분에 대해 신호 출력을 제공하는 것이 바람직하다.

적합한 일정한 신호가 생성되도록 하는 가속도계를 장착하는 예시의 방법, 가속도계를 장착하는 예시의 위치 및 가속도계를 재장착하는 예시의 방법을 아래에 약술한다.

가속도계 장착

도 1은 연소 동작이 발생하고 있을 때 엔진의 연소 사이클의 적어도 일부 동안에서의 연소실 내의 엔진 노크 및 적어도 한가지의 다른 연소 거동에 의해 부여되는 운동의 신호 특성값을 생성하기 위해 가속도계(128)가 내연 엔진(100)의 적정 위치에 장착되어 있는 일례의 시스템의 개략도이다. 엔진(100)은 적어도 하나의 실린더(108)(일반적으로 엔진은 2개 이상의 실린더를 가지겠지만 간단하게 하나의 실린더만 도시함), 실린더(108)의 단부를 덮는 실린더 헤드(104), 및 실린더(108) 내부에서 왕복운동가능한 피스톤(112)를 포함하고 있다. 실린더(108), 실린더 헤드(104), 및 피스톤(112)은 연소실(110)의 전체적인 경계를 형성한다. 장입 혼합기를 연소실(110)에 공급하고 혼합기 산물인 배출 가스를 제거하기 위해 다양한 흡기 밸브 및 배기 밸브(도시 생략)가 연소실(110)과 연통된다. 엔진(100)은 연료/공기 공급 시스템 및 그 외 내연 엔진과 관련한 다른 신규하거나 통상적인 시스템을 포함할 수도 있다.

커넥팅 로드(116)은 한쪽 단부가 일반적으로 피스톤 핀(114)에 의해 피스톤(112)에 부착되고, 다른쪽 단부가 크랭크샤프트(120)의 크랭크 쓰로우 상의 저널 베어링에 부착된다. 왕복운동을 회전으로 변환시키기 위해, 크랭크 쓰로우는 크랭크샤프트(120)에 크랭크샤프트(120)의 선형 회전 축선으로부터 오프셋되는 커넥팅 로드(116)의 연결 지점을 제공한다. 크랭크샤프트(120)는 각각의 실린더로부터 다량의 횡방향 하중을 받으며, 휘어짐과 구부러짐을 감소시키기 위해, 크랭크샤프트(120)는 복수의 베어링에 의해 지지되며, 이들 복수의 베어링에는 크랭크샤프트(120)의 각 단부에 위치하는 베어링뿐만 아니라 엔진 블록측에서 크랭크샤프트(120)를 지지하는 피스톤 실린더들 사이에 배치된 중간 베어링도 포함된다. 크랭크샤프트 베어링은 엔진의 메인 베어링으로서 알려져 있다. 일반적으로 상대적으로 긴 크랭크 쓰로우를 구비하고 높은 압축비를 가진 엔진과 관련되는 고부하 대형 엔진은 각 실린더 사이사이마다 메인 베어링을 채용할 수 있는 한편, 작은 크랭크 쓰로우를 구비하는 엔진은 단부 메인 베어링들 사이에 적은 수의 중간 메인 베어링을 채용할 수 있다. 메인 베어링 어셈블리는 베어링 캡(124)을 구비한다. 도시의 예에서는, 베어링 캡(124)은 4개의 볼트(126)에 의해 메인 베어링 어셈블리의 지지부에 결합되어 있다. 메인 베어링 어셈블리는 피스톤(112)으로부터 크랭크샤프트(120)로 전달되는 하중에 의한 크랭크샤프트(120)의 휘어짐을 방지하여 크랭크샤프트(120)를 지지하고, 피스톤(112)과 메인 베어링 사이의 이러한 밀접한 관련성 때문에, 베어링 캡(124)의 위치는 연소실(110)과 관련한 압축 행정 및/또는 연소 행정의 적어도 일부 동안의 엔진 노크와 적어도 한가지의 다른 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 생성하기 위해 가속도계(128)에 의해 알맞게 높은 신호 대 잡음 비가 측정될 수 있는 위치가 된다. 따라서, 도 1의 실시예에 있어서는, 가속도계(128)는 베어링 캡(124)에 장착되어 있다.

가속도계(128)는 신호 출력을 신호 와이어(132)를 통해 연소 품질 처리 시스 템(136)과 같은 신호 처리기에 제공한다. 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 가속도계(128)는 연소 동작이 발생하였을 때 엔진 연소 사이클의 적어도 일부 동안의 연소 거동의 결과로서 갖게 되는 운동을 측정하고 연소율 변화의 특성값인 상응하는 신호 출력을 생성시킨다. 바람직한 실시예의 방법은 신호 출력을 처리하여 예컨대 열방출률에 의해 지시되는 연소율을 판정하도록 되어 있다. 그 이유는 다른 연소 거동에 비해 신호 출력으로부터 연소율을 정밀하게 판정하는 것이 더 용이하다는 것이 밝혀졌기 때문이다. 연소율 데이터를 추가로 처리하여 SOC 타이밍을 포함하는 연소 위상, 피크 압력을 포함하는 실린더 내압, 실화의 발생, 및 총 도시 평균 유효 압력(Gross Indicated Mean Effective Pressure("GIMEP")) 등과 같은 다른 연소 거동 정보를 판정하는 것이 가능하다. 이러한 과정에 비해 정밀도 면에서 덜 바람직하긴 하지만, 이러한 다른 연소 거동들 중에서 가속도계 신호 출력으로부터 직접적으로 실린더 내압 및 연소 위상과 같은 몇가지 연소 거동을 직접적으로 판정하도록 신호 출력을 처리하는 것도 가능하다. 따라서, 보다 우수한 엔진 제어나 진단을 위해서는 연소 거동 데이터의 정밀성이 중요하기 때문에, 본 실시예에서는 본 발명의 방법 및 장치가 가속도계로부터 수집된 신호 출력 데이터로부터 직접적으로 판정할 수 있는 연소 거동의 바람직한 예로서 연소율이 이용된다.

연소 과정이 없다면, 공기와 연료의 장입 혼합기의 압축과 연이은 피스톤 행정에 결부된 팽창은 베이스라인 프로파일(baseline profile)을 발생시킨다. 압축 행정과 연소 행정 동안의 장입 혼합기의 연소는 베이스라인 프로파일로부터의 편위를 야기하여, 신호 처리기가 연소율과 연소 위상과 같은 연소 거동 을 판정하는 것 을 가능하게 한다. 예컨대, 신호 출력이 베이스라인 프로파일로부터 편위하할 때, 이러한 편위는 장입 혼합기의 연소에 기인할 수 있고, 이러한 편위의 시작 타이밍은 SOC 타이밍과 관련될 수 있으며, 이러한 편위의 크기는 연소율과 같은 연소 거동에 관련될 수 있다. 베이스라인 프로파일로부터의 상당한 크기의 편위가 없다면, 이것은 실화를 지시할 수 있으며, 혹은 편위가 기대했던 것보다 작다면, 이것은 부분적인 연소를 지시할 수 있다. 베이스라인 프로파일로부터의 편위의 크기, 진동수 또는 타이밍과 같은 특질로부터 엔진 노크의 발생을 검출할 수 있다.

가속도계가 많은 가동 구성요소를 구비하고 있는 엔진에 장착되기 때문에, 가속도계에 의해 추가적인 힘들도 측정되지만, 연소 거동과 다른 원인에 기인하는 힘들은 여기서는 "잡음" 으로서 정의한다. 예를 들면, 잡음원으로서는 불균형으로 인한 크랭크샤프트 진동, 캠샤프트 진동, 기어 맞물림 진동, 차량 섀시 진동으로 인한 엔진 진동 등을 들 수 있다. 그와 같은 잡음원은 연소 사이클 동안에 연소실 내에서의 연소 거동에 기인한 힘보다 훨씬 큰 진동수로 가속도계에 작용할 수 있는 힘을 생성한다. 가속도계에 의해 생성되는 신호 출력은 대개 적어도 연소 사이클 진동수보다 큰 크기 정도인 진동수로 요동하는 신호 전압의 요동을 야기하는 잡음을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 그와 같은 추가적인 힘의 크기는, 신호 대 잡음 비를 향상시키도록, 연소 거동에 의해 야기되는 운동의 진폭이 잡음에 의해 야기되는 운동보다 훨씬 더 크게되는 곳에 가속도계(128)의 위치를 선택함으로써 감소된다. 가속도계에 의해 생성되는 신호 출력의 "신호 대 잡음" 비는 여기서 피크 연소 거동에 결부된 신호 진폭과 잡음에 기인한 요동의 신호 진폭 간의 비로서 정 의된다. 바람직한 실시예에서, 신호 대 잡음 비는 적도도 4:1이고, 이보다 더 높은 것이 바람직하며, 그 이유는 더 높은 신호 대 잡음 비를 가진 신호 출력일수록 연소 거동의 더 정밀한 특성값인 여과 신호를 생성하도록 처리될 수 있기 때문이다.

연소실(110) 외부의 연소 엔진(100) 상의 다른 위치에 장착된 가속도계가가 적합한 신호 대 잡음 비를 가진 신호 출력을 생성할 수 있다면, 연소실(110) 외부의 연소 엔진(100) 상의 다른 위치가 가속도계(128)를 장착하기 위해 이용될 수 있다. 예컨대, 연소 품질 정보가 얻어질 수 있는 다른 가속도 장착 위치로는 메인 베어링 캡 볼트(126), 실린더(108), 실린더 헤드(104), 또는 실린더 헤드 볼트(도 1에서 도시 생략됨)가 포함된다. 가속도계의 또다른 가능한 장착 위치로는 직접분사 인젝터, 스파크 플러그, 글로우 플러그, 또는 연소 거동의 변화로 인해 이동하는 임의의 부품이 포함된다. 다른 모든 위치보다 반드시 더 좋은 특정 장착 위치는 없다. 더 좋은 장착 위치는 엔진의 설계 구조와 연소 거동 정보가 얼마나 잘 연소실로부터 장착 위치로 전달되느냐에 달려 있는 것이다. 일반적으로, 연소 거동에 의해 주어지는 운동에 보다 직접적으로 노출되어 있는 가속도계가 연소 센서 시스템에 사용하기에 더 적합하며, 보다 직접적인 노출이 일반적으로 더 큰 신호 대 잡음 비를 얻어내기 때문이다. 증가된 신호 대 잡음 비는 더 간단하고, 더 정확하고, 더 신뢰성 있는 처리 방법으로 가속도계에 의해 생성된 신호 출력으로부터 연소 정보를 추출해내는 것을 가능하게 해준다. 그러므로, 일반적으로 연소실로부터의 전달 경로 내에 부품수가 작고 전달 경로 내의 부품들을 통해 도입되는 신호 잡음으로부터의 간섭이 적은 구성요소에 가속도계를 장착하는 것이 좋다.

장착 위치를 선정함에 있어서의 다른 인자로는 편리성과 실용성을 들 수 있다. 가속도계의 형태도 인자가 될 수 있다. 임의의 저가의 가속도계가 잡음에 민감하고, 그러한 가속도계가 채용된다면, 더 높은 신호 대 잡음 비를 가지는 장착 위치가 바람직하다.

각각의 실린더 쌍별로 분리하는(예컨대 2개의 실린더 한쌍씩) 베어링 캡을 구비한 엔진에 있어서는, 엔진의 각 실린더를 위한 가속도계를 장착하는 데는 2개의 베어링 캡이 유용하다. 관찰에 의하면 대부분의 베어링 캡/실린더 조합이 인접한 실린더의 유용한 연소 품질 정보를 제공한다는 것이 발견되었다. 인접한 실린더들 사이에 가속도계(128)를 장착함으로써, 인접한 실린더 각각의 압축 행정 및 연소 행정의 적어도 일부 동안의 연소 정보를 포함한 신호의 생성을 가능하게 해준다. 즉, 인접한 피스톤들은 일반적으로 오프셋된 연소 사이클을 가지기 때문에, 또한 연소 거동은 압축 행정과 연소 행정 동안에만 발생하기 때문에, 1개의 가속도계가 2개의 연소실에 대한 연소 거동 데이터를 수집하도록 사용될 수 있다.

도시의 시스템은 또한 신호 와이어(132)를 통해 전달된 가속도계 신호 출력을 분석하기 위한 연소 품질 처리 시스템(136)을 구비하고 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 신호 출력은 잡음을 여과하도록 처리되고, 그런 다음 여과된 신호는 예컨대 연료 분사 타이밍이나 연료 분사량 및 당업자가 알 수 있는 기타 파라미터를 조절하는 등에 의해 연소 진단, 모니터, 조작을 포함한 다양한 목적으로 이용될 수 있다. 연소 거동에 대한 향상된 정보는 연소 품질을 향상시키는 사용될 수 있고, 이는 향상된 성능, 효율 및/또는 저감된 엔진 배출 가스로 이어진다.

가속도계(128)는 수 많은 장착 기법을 이용하여 연소 엔진에 장착될 수 있다. 이러한 장착 기법으로는 가속도계를 엔진에 직접 고정시키는 방법; 가속도계를 엔진에 클램핑하는 방법; 및 가속도계를 장착 플레이트를 통해 엔진에 간접적으로 고정시키는 방법을 들 수 있다.

가속도계를 엔진에 직접 고정시키는 한가지 방법이 도 2A 및 도 2B에 예시되어 있다. 가속도계(128)는 스터드 또는 볼트(202)의 사용을 통해 엔진의 구성요소(200)의 결합면(201)에 고정된다. 스터드 또는 볼트(202)를 수납하기 위한 구멍이 구성요소(200) 내로 드릴링 및 태핑 가공되고, 스터드 또는 볼트(202)가 이 구성 내에 고정된다. 그런 다음, 가속도계(128)가 스터드 또는 볼트(202)에 고정되어 엔진의 구성요소(200)의 결합면(201)에 맞닿는다. 이것이 엔진에의 가속도계(128)의 견고한 부착의 가장 직접적인 방법이다. 가속도계(128)는 와이어 하니스(도시 생략)의 일부를 형성할 수 있는 신호 와이어(도시 생략)와의 연결을 위한 커넥터(206)를 가지고 있다. 최상의 신호 결과를 위해, 가속도계(128)에 의한 운동의 정밀한 감지를 가능하게 해주도록 엔진 구성요소(200) 상의 결합면(201)은 기계가공 또는 주조 방법을 통해 충분히 편평하고, 매끄럽고 구멍에 대해 수직이 되도록 제작되어야 한다.

결합면(201)은 가속도계(128)와의 결합을 위한 적합한 표면을 제공하도록 기계가공(밀링가공)될 수 있다. 보다 우수한 신호를 얻기 위해, 표면 평탄도 한계는 0.002"(0.05mm) 토탈 인디케이터 리딩(Total Indicator Reading("TIR"))보다 크면 안된다. 여기서, 토탈 인디케이터 리딩(Total Indicator Reading("TIR"))은 원하는 평면으로부터의 전체 결합면의 표면 편차를 측정했을 때의 최대값에서 최소값까지의 판독값의 차이(스팬(span))로서 정의된다. 표면 거칠기 Rz는 최대 16 마이크로인치(0.40 마이크로미터)여야 한다. 여기서, 표면 거칠기 Rz(10점 평균 거칠기)는 개별 측정 거리 내에서의 가장 높은 꼭대기부의 높이와 가장 깊은 골짜기부의 깊이의 합으로서 정의되며, 본 실시예에서는 개별 측정 거리는 0.03 인치(대략 0.76 mm)이다. 스터드 장착 기법을 사용할 때는, 결합면(201)의 영역은 구멍의 중심 축선에 대해 0.002"(0.05mm)보다 크지 않은 수직도를 가져야만 하며, 이는 결합면의 에지에서 표면은 이상적인 표면에서 이 특정 거리보다 크게 벗어나지 않아야 한다는 것을 의미한다. 필요한 신호를 생성하기 위한 연소 센서 시스템에 채용될 수 있는 다양한 형태의 가속도계가 존재하지만, 고비용의 연구 등급의 가속도계와 비교했을 때, 비교적 저비용의 노크 센서가 유효하게 기능할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 가속도계가 상용화된 노크 센서일 때에는, 상술한 표면 사양들은 어떠한 엔진, 어떠한 장착 위치 또는 어떠한 센서에서도 변화되지 않는다.

가속도계(128)의 장착 방법이 가속도계(128)가 장착되는 엔진 구성요소(200)의 작동 수명을, 예컨대 약화시키는 등에 의해, 상당히 감소시키는 것을 방지하는 데 주의하여야 한다. 상기 약화는 예컨대 드릴링 가공된 구멍의 영역 둘레와 같은 곳에서의 높은 응력 집중의 도입에 의해 야기될 수 있다. 이러한 문제점에 대한 하나의 해법은 결합면과 스터드에 의해 변경을 겪지 않은 경우에서의 동일한 엔진 구성요소와 비슷한 작동 수명을 확보하도록 결합면 둘레에 더 많은 재료를 가지는 엔진 구성요소(200)의 새로운 주조법을 창안하는 것이다. 선택적으로, 엔진 구성요소 내로 구멍이 드릴링 가공되었다 하더라도 엔진 구성요소가 실질적으로 감소된 수명을 나타내지 않도록 장착 위치가 선정될 수도 있다. 이는 기계 설계 및 엔진 구성요소의 설계에 경험을 가지고 있는 자에 의해 결정될 수 있는 것으로서, 이미 과잉의 재료를 가지고 있거나 높은 수준의 구조적 강도 즉 구조적 무결성을 가진 재료로 이루어져 있는 장착 위치를 선정함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 엔진 구성요소 상의 결합면을 편평하게 기계가공할 때는, 엔진 구성요소(200)가 가능한한 원래의 구조적 무결성을 최대한 유지하는 것을 보장하도록 최소량의 재료를 제거하는 것이 중요하다.

가속도계(128)를 엔진 구성요소(200)에 장착하는 데 스터드 또는 볼트(202)를 사용할 때에는, 대표적인 하중 부하 환경에 대한 응답하는 부품의 응력 특성의 변화를 확인하기 위해 상세 유한 요소 해석이 실행되어야 한다. 어떠한 변경에도 구조적 무결성이 유지되는 것을 보장하기 위해 피로 특성의 조사도 수행될 수 있다. 피로 및 응력 분석을 위한 보수적인 관점에서의 강도 분류 번호을 얻기 위해 재료, 하중 부하 형태, 표면 다듬질 등에 적합한 적정 디레이팅 상수(derating constant)가 사용되어야만 한다. 이러한 분석은 본 발명의 방법을 실시하기 위해 가속도계가 부착되는 모든 엔진 부품에 대해 수행되어야만 한다. 또한, 센서 장착 형태가 변경된다면(예컨대 다른 치수의 구멍이 사용된다든지 하여), 센서를 장착하기 전에, 상기 분석이 반복되어져야만 한다.

예를 들어, 이하와 같이 구조적 무결성 분석이 실행되어졌다. 유한 요소 해 석이 실행되었다. CUMMINS®ISX™ 엔진의 메인 베어링 캡의 상부 중앙부에 8 mm 직경과 10 mm 깊이의 구멍을 드릴링 가공했을 때의 효과를 조사하기 위해 유한 요소 해석이 수행되었다. 유한 요소 해석은 Ansys®DesignSpace®9.0을 사용하여 수행되었고; 메인 베어링의 모델은 ProEngineer®200Oi로 생성되었다. 시뮬레이션은 높은 피크 실린더 압력으로 인한 가능한 최대 하중과 동등한 베어링 하중으로 진행되었다. 시뮬레이션의 결과는 최대 등가 응력(maximum equivalent stress)과 총 변형량에 있어서 상당한 변화는 없음을 나타냈다. 전술한 분석에서 적어도 결과면에서는, 메인 베어링 캡 상의 스터드 장착 방법은 추후의 가속도계를 기반으로 하는 엔진 제어 시스템 개발에 수용가능한 것으로 판정되었다.

가속도계(128)를 엔진에 장착하는 하나의 변경된 방법이 도 3에 도시되어 있는데, 여기서는 클램프 장착 방법이 이용되고 있다. 이 방법은 엔진 장착 위치에 대한 변경을 필요로 함이 없이 실시될 수 있으며, 따라서 클램프가 센서(128)를 엔진 구성요소(200)에 고정시키는 데 기존의 파스너를 사용한다면 센서(128)가 장착되는 엔진 구성요소(200)의 약화를 회피할 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시되 바와 같이, 기존의 메인 베어링 캡 볼트((212))가 클램프를 메인 베어링 캡에 부착하는 데 이용될 수 있다. 전술한 방법과 마찬가지로, 가속도계(128)의 결합측은 엔진 구성요소(200) 상의 충분히 편평하고 매끄러운 결합면(201)에 부착되어야만 하며, 충분히 편평하고 매끄러운 결합면(201)은 특정 주조 공정(다이캐스팅이나 인베스트먼트 캐스팅 등의 주조 공정)이나 기계가공을 통해 성취될 수 있다.

도 3은 3개의 구성요소, 즉 메인 베어링 캡 볼트(212)에 의해 하향 고정되어 있는 2개의 베이스 구성요소(208, 209), 및 클램핑 구성요소(210)를 구비하고 있는 클램프의 일례를 도시하고 있다. 센서(128)는 클램핑 구성요소(210)에 의해 메인 베어링 캡(200)에 맞닿아 하향 고정되어 있다. 클램핑 구성요소(210)는 볼트(214)를 사용하여 베이스 구성요소(208, 209)에 체결되어 있다. 당업자에 의해 알 수 있는 다른 구성도 가능하다. 클램핑 구성요소(210)를 제거가능하게 제작하는 것의 한가지 장점은 메인 베어링 캡 볼트(212)를 제거함이 없이 가속도계(128)의 제거 및 재설치를 가능하게 해준다는 점이다. 일반적으로 메인 베어링 볼트(212)는 일반적으로 높은 체결 토크를 요구하기 때문에 재설치하기가 어렵다.

클램프 자체가 센서(128)에 추가적인 운동을 도입하지 않게 하는 것을 보장하는 것에 주의하여야 한다. 따라서, 클램프는 충분히 강성이어야만 하고, 특히 측정될 운동의 방향에 있어서 충분히 강성이어야 한다. 클램프가 구부러지게 되면, 가속도계(128)는 구부러지는 클램프에 결부된 운동에 의해 영향을 받게 될 것이고, 이는 신호 잡음을 증가시켜, 신호 대 잡음 비를 감소시킬 수 있다.

클램프는 강성(특히 진동 방향에 있어서의), 공간 제약성, 클램프 설치의 용이성, 다양한 가속도계 형태를 수용하는 적응성, 및 센서 교체의 용이성에 대해 순응하는 것이 바람직하다. 또한, 센서(128)가 장착될 가용 공간 내에, 강성을 증가시키도록 클램프에 사용될 재료의 양 및 클램핑 구성요소(210)의 깊이를 증가시키는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 있어서, 공간적으로 가용하고 재료 비용이 합리적이라면, 강성도는 클램핑 요소(210)의 구부러짐에 의해 잡음이 신호 출력에 도입되는 일이 없게 되는 지점까지 증가된다.

가속도계(128)를 엔진 구성요소(200)에 부착하는 또다른 방법은 도 4A 및 도 4B에 도시된 바와 같이 장착 플레이트(218)의 이용을 통하는 것이다. 장착 플레이트(218)는 가속도계(128)를 부착하기 위해 한쪽에 너트(216)를 수납하기 위한 일체형 스터드를 구비하고 있다. 장착 플레이트(218)의 다른쪽은 용접, 브레이징, 솔더링 또는 시멘팅과 같은 알려진 부착 방법에 의해 결합면(201) 상에서 엔진 구성요소(200)에 부착되도록 되어 있다. 용접, 브레이징 도는 솔더링을 이용할 때에는, 열냉각 효과가 고려되어져야만 한다. 용접, 브레이징 또는 솔더링 이후의 엔진 구성요소(200)의 부적합하고 불균일한 냉각은 엔진 구성요소(200)의 뒤틀림 및/또는 약화를 야기할 수 있다. 게다가, 솔더링이나 브레이징을 이용하면 가속도계(128)를 엔진 구성요소(200)에 견고하고 신뢰성 있게 장착할 정도로 충분히 강한 접착 강도를 성취하지 못할 수도 있다. 에폭시 또는 아교의 사용을 통해 시멘팅을 이용할 때에는, 장착 영역의 열적 그리고 화학적 환경이 고려되어져야만 한다. 예컨대, 고온의 모터 오일에 노출되면 부적합한 접합제가 사용되는 경우, 장착 플레이트(218)와 엔진 구성요소(200) 사이의 접합력을 약화시킬 수 있다. 이 방법은 드릴링 가공된 구멍이 필요 없기 때문에 유리하다. 게다가, 장착 플레이트(218)와 엔진 구성요소(128) 사이의 결합력이 충분히 강하다면, 엔진 구성요소(200) 상의 기계가공된 표면은 필요치 않다. 가속도계(128)가 맞닿아 유지되는 장착 플레이트(218)의 결합면은 도 2A 및 도 2B에 도시된 바와 같이 가속도계(128)를 엔진 구성요소(200)의 결합면에 직접 장착할 때에 요구되는 것과 같은 표면 사양 및 거칠기 사양으로 기계가공된다.

대표적인 가속도계 데이터 세트가 클램프 장착 기법과 스터드 장착 기법을 이용하여 메인 베어링 캡에 장착된 가속도계로부터 수집되었고, 신호 출력 데이터가 처리되어 각각 도 5A 및 도 5B에 도시된 여과된 데이터를 생성하였다. 이들 도면의 도시에서, 측정된 여과된 가속도계 신호는 볼트("V") 단위로 수평축 상에 상사점 이후의 회전 각도로 표시된 크랭크 각도에 대해 수직축에 나타내어져 있다. 도시된 데이터는 다른 연소 개시 타이밍을 사용한 시험들로부터 수집되었다. 실선은 공칭 SOC 타이밍에 대해 각각의 가속도계로부터 수집된 데이터를 도시한 것이다. 긴 쇄선은 SOC 타이밍이 앞당겨졌을 때 동일한 각각의 가속도계로부터 수집된 데이터를 도시한 것이고, 짧은 쇄선은 SOC 타이밍이 지연되었을 때 수집된 데이터를 도시한 것이다. SOC 타이밍에 있어서의 차이는 연소가 발생할 때의 신호 데이터에 있어서의 예상된 변동을 야기하였지만, 신호 데이터는 SOC 이전의 압축 행정 동안과 폭발 행정(연소 행정)의 후반(이 도시예에서는, 상사점 이후의 대략 20도 크랭크각 이후)에서 한층 더 일치할 것으로도 예상되었다. 도시의 데이터로부터 볼 수 있는 바와 같이, 도 5A에 도시된 클램프 장착법의 가속도계에 의해 생성된 가속도계 데이터에서 한층 더한 불일치가 존재하고 있으며, 이는 클램프의 구부러짐에 의해 야기되는 것으로 생각된다. 또한, 클램핑 장착된 가속도계로부터의 신호 강도는 스터드 장착된 가속도계보다 상당히 더 높으며, 이러한 더 높은 진폭은 클램핑 구성요소의 구부러짐에 의해 야기되는 것으로 생각된다. 그럼에도 불구하고, 양자의 센서로부터 얻어진 데이터는 연소 사이클의 적어도 일부 동안의 연소 거동을 특징짓는데 데 사용될 수 있는 데이터를 산출한다.

가속도계에 의해 생성된 신호를 신호 처리 장치로 전달하기 위한 신호 와이어(132)는 가속도계를 엔진에 장착하기 전이나 후에 연결될 수 있다. 신호 와이어(132)용 와이어 하니스는, 과도한 와이어 운동이 신호에 잡음을 도입시킬 수 있기 때문에, 엔진의 정지 구성요소에 고정되는 것이 바람직하다. 본 명세서에서, "정지" 구성요소는 왕복운동하는 피스톤(112)과 회전하는 크랭크샤프트(120)와 같은 "가동" 구성요소에 관하여 이동이 없는 크랭크케이스(122), 실린더 블록(108), 실린더 헤드(104), 및 메인 베어링 캡(124)과 같은 엔진 구성요소로서 정의된다. 즉, 더 명확히 해두자면, 이 정의에 의하면, 정지 구성요소는 진동할 수 있는 구성요소들 또는 엔진이 차량에 장착되었을 경우에 엔진과 함께 전체로서 이동하는 구성요소들을 포함한다. 예컨대, 센서(128)가 메인 베어링 캡(124) 보디에 장착되는 경우에, 와이어 하니스는 크랭크케이스(122) 내부에서 메인 베어링 캡(124) 및 크랭크케이스(122)의 보디에 장착 고정되는 것이 바람직하다. 와이어를 엔진 블록에 장착 고정시키는 데에는 브래킷, 도관, 금속 p-클립(고무 코팅된), 그로밋 또는 다른 알려진 파스너 형태가 이용되는 것이 바람직하다. 신호 잡음을 감소시키는 것에 더하여, 크랭크케이스 내의 크랭크샤프트가 회전하는 곳 근처나 가동 부품 근처의 엔진 상의 다른 위치에 장착되는 와이어를 위해, 와이어를 가동 부품들과의 간섭을 방지하도록 고정시키는 것도 어느 것 못지 않게 중요하다. 와이어 하니스를 견고하게 장착하는 것은 또한 센서 상의 커넥터가 과도하게 진동하여 잡음을 생성하거나 느슨해져 신호를 완전히 단절시키지 않게 되는 것을 보장할 것이다. 향상된 내구성을 위해, 당업자는 도 1에 도시된 도시예는 개략도이며 신호 와이어(132) 의 급격한 굽힘은 가능한한 어디에서도 회피되는 것이 바람직하다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 신호 와이어(132)의 굽힘 반경은 와이어 자체의 직경보다 작아서는 안된다. 신호 와이어 및 센서 상의 커넥터의 진동을 감소시키도록 하는 와이어 하니스 장착은 더 높은 신호 대 잡음 비를 가진 신호를 생성하기 위해 중요하다.

가속도계(128)로부터 가속도계 전기 신호를 연소 품질 처리 시스템(136)으로 전달하는 데 이용되는 와이어 하니스를 설계할 때 고려되어야만 할 다른 점으로는 가속도계 전기 신호가 역효과적으로 여과되거나 감쇠되지 않도록 저항과 전기용량과 같은 하니스 배선의 재료 특성값을 선정하는 것이 포함된다. 예시의 시스템은 각각의 센서로부터 연소 품질 처리 시스템(136)으로 이어지는 개별의 신호 와이어(132)를 각각이 구비하는 복수의 가속도계를 채용하는 것이 바람직하기 때문에, 신호 와이어(132)는 엔진 상의 각각의 가속도계(128)로부터의 각각의 가속도계 전기 신호가 동일한 방식으로 작용을 받는 즉 예컨대 여과 및/또는 감소되도록 설계될 수 있다. 예컨대, 바람직한 실시예에 있어서, 복수의 신호 와이어(132)의 각각의 하나씩의 길이는 동일하다.

전술한 각각의 장착 방법에 있어서는, 예컨대 실리콘 그리스와 같은 경질 윤활제 등의 점성 액체의 얇은 도포막이 가속도계의 적합한 배치 및 배향을 용이하게 하도록 가속도계의 접촉면과 엔진 구성요소의 결합면 사이에 도포될 수 있다. 점성 액체는 섭씨 20도에서 적어도 2500 센티푸아즈의 점도를 가지고 결합면에서의 작동 환경에서 안정적인 것이 바람직하다. 그와 같은 액체는 가속도계에의 운동 전달성을 향상시켜, 거의 비압축성인 유체로 공극을 채우고, 이것에 의해 조인트의 압축 강성도를 증가시킨다. 이것은 시스템의 공진 진동수에 있어서의 임의의 변화가 측정에 상당한 영향을 미치게 되는 높은 진동수에서의 측정에 특히 중요하다.

커넥터(206)는 3-5도 범위 내에서 메인 베어링 캡 대칭 축선에 대해 대략 평행하고 와이어 하니스 커넥터를 향해 위치되는 것이 바람직하다. 그런 다음, 장착 볼트 또는 너트가 소정의 토크로, 예컨대 20 Nm로 조여질 수 있다. 그런 다음, 와이어 하니스 커넥터는 가속도계 및 예컨대 오실로스코프 등의 적합한 신호 처리 장치에 연결될 수 있다. 그런 다음, 가속도계의 운동을 야기시킴으로써 가속도계의 설치 상태가 시험될 수 있을 것이다. 때때로, 시험에서 가속도계가 그것의 운동을 나타내는 신호를 생성하도록 기능하지 못하는 것으로 나타나면, 가속도계를 제거하고, 핀에의 와이어 연결을 전환한 다음 가속도계를 재장착함으로써 교정될 수 있다.

가속도계의 부하 하중으로도 불리는 가속도계 상의 조임 토크가 중요하다. 센서 장착 기법과 표면 준비 처리는 특히 높은 진동수에서 측정의 진폭-진동수 응답에 영향을 미칠 수 있다. 매끄럼고 편평한 표면으로 맞닿음 결합을 확보하는 데 주의를 기울여야만 한다. 장착면 또는 센서의 패임, 긁힘이나 여타의 변형은 진동수 응답에 영향을 미칠 수 있다. 표면 상태는 상술한 공차로 준비되어져야만 한다.

적합한 장착 위치 및 장착 방법을 선택할 때, 신호 대 잡음 비는 a) 충분한 신호 대 잡음 비를 확보하는 가속도계 위치를 선택하는 것; b) 가속도계의 장착 위치 표면에의 견고한 연결을 확보하는 것; c) 연결부의 강성도를 증가시키기 위해 장착 위치에서의 센서와 결합면 사이의 작은 공극을 채우도록 결합면에 점성 액체를 도포하는 것; d) 케이블(와이어)의 운동이 잡음을 야기할 수 있기 때문에 엔진의 정지 구성요소에 케이블이 견고하게 체결되는 것을 보장하는 것; e) 전자기 잡음의 영향을 감소시키기 위해 케이블을 전도성 외장 내에 봉입하거나 일체형 차폐체를 구비한 케이블을 이용함으로써 케이블을 차폐하는 것; f) 센서에의 케이블 연결이 견고한 것을 보장하는 것(측정점에서 존재할 수 있는 임의의 심한 진동으로부터 연결부를 멀리 유지시키도록 일체형 케이블을 구비한 가속도계가 선호될 수 있다); 중의 어느 하나 또는 그 조합의 처리를 행함으로써 증가될 수 있다.

센서 재장착

종종, 예컨대 가속도계가 교체될 필요가 있는 경우나 센서가 부착되는 엔진 구성요소가 분해되거나 교체될 필요가 있는 경우와 같이 가속도계를 제거하고 재장착할 필요가 있을 수 있다. 도 6A 및 도 6B는 센서를 재장착할 때 센서를 최초로 장착할 때 사용되었던 동일한 방법이 재사용되는 경우에 재장착된 센서가 일치하는 신호 특성값을 생성할 수 있음을 보여주고 있다. 도 5A 및 도 5B와 마찬가지로, 측정된 가속도계 신호는 볼트("V") 단위로 수직축 상의 크키로 나타내어져 상사점 이후의 각도로서 수평축 상의 크기로 나타내어진 크랭크 회전 각도에 대해 도시되어 있다. 도 6A 및 도 6B에서, 실선은 최초의 가속도계 신호를 도시하고 있고, 쇄선은 재장착 이후에 가속도계로부터의 데이터를 도시하고 있다. 도 6A는 가속도계를 비정밀하게 장착하면 재장착에 뒤따라 상당히 불일치하는 신호 취득 결과를 초 래할 수 있다는 것을 보여주고 있다. 재장착에 의해 도입될 수 있는 문제점으로는 a) 동일한 예비부하 토크가 가해지는 것을 보장할 수 없다는 것(+/- 10%); b) 센서가 동일하게 배향되는(즉, 케이블/커넥터가 동일한 방향 및 각도로 보고 있는) 것을 보장할 수 없다는 것; c) 센서의 장착 표면과 센서의 장착 표면이 결합되는 엔진 구성요소의 장착 표면 사이에 부스러기가 전혀 존재하지 않는 것을 보장할 수 없다는 것;이 있으며, 그 가능성은 무제한적이다. 센서의 최초 장착과 재장착 사이의 신호 일치성을 증가시키는 몇가지 방법으로서는 a) 전달성을 향상시키고 조인트의 압축 강성도를 증가시키기 위해 거의 비압축성인 유체로 작은 공극을 채우도록 경질 윤활제와 같은 점성 유체의 얇은 층을 도포하는 것; b) 압축성 예비부하력으로부터 발생되는 전압을 방출(방출하지 않으면 데이터 취득 장치에 바이어스 전압이 나타나는 것을 야기할 수 있다)하는 데 압전 소자를 구비한 노크 센서가 사용되는 경우에 가속도계의 설치 후에 가속도계의 단자들을 브리지(bridge)하는 것;이 있을 수 있다. 도 6A에 도시된 데이터와의 비교를 위해, 정밀하게 재장착되는 가속도계와 결부된 데이터를 도 6B에 재현하여 도시하고 있다. 따라서, 일치성 있는 신호 출력을 보장하기 위해, 가속도계를 재장착하는 단계들은 동일한 예비부하 토크를 가하는 단계, 압전 소자를 채용한 가속도계 상의 압축성 예비부하력으로부터 발생되는 전압을 방출하도록 단자들을 브리지하는 단계, 및 신호 대 잡음 비를 증가시키기 위해 채용되는 각각의 단계들을 포함하는 최초로 가속도계를 장착하기 위해 최초에 이어졌던 단계들을 되풀이하여야만 한다. 가속도계를 최초로 장착하기 위한 단계들과 가속도계를 재장착하기 위한 단계들 사이의 유일한 차이점은, 가속 도계를 엔진 구성요소에 최초로 장착할 때에는 이전 설치의 단계들을 매치시킬 필요가 없지만, 가속도계를 재장착하거나 새로운 가속도계로 교체할 때에는 바람직한 방법에 있어 설치 단계는 이전에 설치된 가속도계의 배향에 매치시키는 단계에 더하여 이전의 장착을 따르는 모든 단계를 포함한다.

가속도계는 일반적으로 한쪽 방향만의 가속도를 측정하도록 설계된다. 다른 방향들에서 누락이 있을 수 있으며, 이러한 누락은 연구 등급의 센서 보다 양산형 가속도계에서 더 일반적이다. 이론적으로는, 메인 베어링 캡이나 다른 적합한 장착 위치 상의 동일 평면 내에서의 가속도계의 회전은 결과 신호에 영향을 주지 않아야만 한다. 하지만, 생성되는 신호에 있어서의 불일치성을 도입하는 원인으로서의 가속도계의 회전을 제거하기 위해서는, 가속도계의 회전은 감소되어야만 하고, 바람직하게는 방지되어야 한다. 가속도계의 회전을 변화시키지 않는 또다른 이유는, 가속도계가 메인 베어링 캡에 장착되거나 메인 베어링 캡 근처에 장착되는 경우에, 커넥터의 배향을 변화시키면 커넥터 또는 신호 와이어가 크랭크샤프트와 같은 가속도계 장착 위치 근처의 가동 구성요소와 간섭하는 것을 야기할 수 있기 때문이다.

가속도계의 부하 하중으로도 불리는 가속도계 상의 최초의 조임 토크 즉 예비부하 토크가 센서의 재장착시에 그대로 유지되어야만 한다. 변환기 장착 기법과 표면 준비 처리는 특히 높은 진동수에서 측정의 진폭-진동수 응답에 영향을 미칠 수 있다. 장착 방법과 관련하여 상술한 바와 같이, 센서 장착 표면과 결합면 사이 또는 센서 장착 표면과 장착 플레이트 사이에 편평한 맞닿음 결합을 확보하는 데 주의를 기울여야만 한다.

센서 리던던시(SENSOR REDUNDANCY)

직렬형 실린더 형태, V형 실린더 형태 및 수평대향형 실린더 형태 등을 포함하는 수많은 다양한 엔진 형태가 존재한다. 가속도계는 엔진의 연소 거동 및/또는 특성을 반영하는 데이터 세트의 생성을 위해 내연 엔진의 각각의 실린더로부터 데이터를 수집하는 데 사용될 수 있다. 인접한 실린더들 사이의 연소 사이클의 타이밍은 오프셋되어 있기 때문에, 단일의 가속도계가 예컨대 2개의 인접한 실린더 사이의 메인 베어링 캡 상과 같이 2개의 인접한 실린더 사이의 적합한 위치에 배치된다면, 단일의 가속도계가 인접한 실린더들로부터 데이터를 수집하도록 사용될 수 있다. 하나의 바람직한 구성에 있어서, 인접한 실린더들로 이루어진 각 세트 마다의 사이에 1개의 가속도계를 배치하는 것에 의해, 내부 실린더의 데이터는 적어도 하나의 제2의 가속도계에 의해 수집된다. 그와 같이 함으로써, 수집된 데이터는 서로에 대해 상호참조될 수 있어, 수집된 데이터의 정밀도 및 정확성을 보장 및/또는 증가시킨다. 바람직한 실시예에 있어서, 적어도 2개의 가속도계가 각각의 피스톤 실린더의 연소 거동의 신호 특성값을 생성하는 데 사용된다. 가속도계로부터 신호 출력을 수신하는 신호 처리기는 연소 거동 데이터를 식별하고 연소 거동 데이터를 각각의 실린더와 매치시키도록 프로그래밍된다. 하나의 실린더에 대해 하나보다 많은 가속도계로부터 연소 거동 데이터가 수집되는 경우에는, 신호 처리기는 각 실린더에 매치된 신호 출력들을 결합하고, 연소 거동 데이터로부터 잡음을 여과 하여, 결합 신호(combined signal)를 생성하도록 프로그래밍된다.

하나의 가속도계가 고장났을 경우에도, 계속해서 모든 실린더에 대해 데이터를 수집할 수 있는 성능은 강건성(robustness)을 증가시키므로 어떠한 연소 측정 시스템에 대해서도 유리하다. 도 7은 각각의 실린더에 대해 센서 리던던시를 가지는 6 실린더 연소 엔진 상의 가속도계 배치의 일 예를 보여주는 개략도이다. 도시의 구성이 직렬형 6 엔진의 6 실린더를 기준으로 설명되어 있지만, 동일한 구성이 V형 12 엔진의 2개의 6 실린더 뱅크에 연결되는 크랭크샤프트에도 사용될 수 있을 것이다. 도 7에, 메인 베어링 캡(MBC 1, MBC 2, MBC 3, MBC 4, MBC 5, MBC 6, MBC 7), 실린더(CYL 1 , CYL 2, CYL 3, CYL 4, CYL 5, CYL 6) 및 가속도계(230, 232, 234, 236, 238, 240, 242, 244)의 상대 위치가 도시되어 있다. 이 도시예에서는, 8개의 가속도계가 6개의 실린더에 관련한 연소 특성값을 나타내는 데이터를 수집하기 위해 채용되고 있다. 예컨대, 도시의 구성에 의하면, 실린더(CYL 1) 내에서의 연소에 의해 야기되는 운동은 메인 베어링 캡(MBC 2) 상에 장착된 가속도계(230 및 232)에 의해 측정될 수 있다. 실린더(CYL 2 및 CYL 3) 내에서의 연소에 의해 야기되는 운동은 메인 베어링 캡(MBC 3) 상에 장착된 가속도계(234 및 236)에 의해 측정될 수 있다. 실린더(CYL 4 및 CYL 5) 내에서의 연소에 의해 야기되는 운동은 메인 베어링 캡(MBC 5) 상에 장착된 가속도계(238 및 240)에 의해 측정될 수 있다. 실린더(CYL 6) 내에서의 연소에 의해 야기되는 운동은 메인 베어링 캡(MBC 6) 상에 장착된 가속도계(242 및 244)에 의해 측정될 수 있다.

덜 바람직하지만 작동가능한 하나의 실시예에 있어서는, 메인 베어링 캡(MBC 2, MBC 4 및 MBC 6)의 각각에 하나씩으로 단지 개의 가속도계만이 채용될 수 있다. 이 덜 바람직한 실시예에 의하면, 각각의 가속도계가 2개의 피스톤 실린더 사이의 베어링 캡 상에 위치되어, 각각의 피스톤 실린더 내의 연소 거동은 인접한 베어링 캡에 장착된 하나의 가속도계에 의해 모니터될 수 있다. 이러한 구성은 센서 리던던시가 없기 때문에 덜 바람직하다. 엔진 제어 및 진단을 위해 사용되는 연소 거동 데이터를 수집하기 위해서는, 가속도계 중 하나가 고장날 경우에, 정밀도 및 강건성 향상을 위해 리던던트 신호(redundant signal)가 있는 것이 바람직하다. 6 실린더 엔진의 경우, 해당 피스톤 실린더에 이웃한 베어링 캡 상에 센서를 위치시킴으로써 높은 신호 대 잡음 비를 구비하여 신호 리던던시를 제공하기 위해서는, 예컨대 메인 베어링 캡(MBC 2, MBC 4 및 MBC 6)의 각각에 2개씩 배치시키는 것과 같이, 사용될 수 있는 가속도계의 최소 개수는 6개이다. 선정된 위치에서 충분한 간극이 가용하고, 적합한 신호 대 잡음 비가 관찰된다면, 어떠한 메인 베어링 캡 또는 모든 메인 베어링 캡이 하나 이상의 가속도계를 장착하는 데 사용될 수 있다.

가속도계가 장착되는 엔진 구성요소의 진동이 가속도계로부터 방출되는 신호 출력 내로 잡음을 도입시킨다. 연소 사이클 진동수보다 훨씬 높은 진동수의 진동은 연소 사이클의 진동수에 가까운 낮은 진동수의 진동에 비해 신호 출력으로부터 여과하기가 더 쉽다. 만약, 그와 같은 낮은 진동수의 진동이 관찰된다면, 이것은 가속도계 신호의 정밀도에 부정적으로 작용할 수 있다. 따라서, 만약 낮은 진동수의 진동이 특정 엔진 구성요소와 관련하여 관찰된다면, 낮은 진동수의 진동이 관찰되지 않고 적합한 신호 대 잡음 비가 존재하는 또다른 엔진 구성요소 상에 가속도 계를 장착하는 것이 바람직하다.

본 발명은 다수의 예시의 실시예와 관련하여 설명되어졌다. 하지만, 수 많은 변경 및 수정이 청구범위에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

Claims

내연 엔진에 가속도계를 장착하는 방법으로서,

a) 엔진 구성요소 상의 결합면으로서, 엔진의 연소실 외부에 위치하고, 가속도계가 연소실과 관련한 압축 행정 또는 연소 행정의 적어도 일부 동안에 연소실 내부에서의 엔진 노크 이외의 적어도 한가지 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 생성시킬 수 있는 곳에 위치하는 엔진 구성요소 상의 결합면에 가속도계를 고정시키는 단계;

b) 신호 와이어의 한쪽 단부를 가속도계에 그리고 반대쪽 단부를 신호 처리기에 연결하는 단계; 그리고

c) 신호 출력의 신호 대 잡음 비를 증가시키는 단계로서:

0.002 인치(대략 0.05 밀리미터) 토탈 인디케이터 리딩보다 크지 않은 표면 평탄도를 가지도록 결합면을 엔진 구성요소 상에 형성하는 단계,

16 마이크로인치(대략 0.40 마이크로미터)보다 크지 않은 표면 거칠기 Rz를 가지도록 결합면을 엔진 구성요소 상에 형성하는 단계,

신호 와이어의 운동에 의해 발생될 수 있는 신호 잡음을 감소시키도록 신호 와이어를 엔진의 정지 구성요소에 고정시키는 단계,

신호 잡음을 감소시키도록 전도성 외장 또는 일체형 차폐체를 사용하여 신호 와이어를 차폐시키는 단계, 및

가속도계를 고정시키기 전에 가속도계와 결합면 사이에 점성 액체를 도포하 여 이 점성 액체로 가속도계와 결합면 사이의 공극을 채워, 가속도계가 결합면에 고정될 때 연결부의 강성도를 증가시키는 단계 중의 적어도 하나의 단계를 취함으로써, 신호 출력의 신호 대 잡음 비를 증가시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 연소실은 복수의 연소실 중의 하나이고, 각각의 결합면으로서, 각각이 복수의 연소실 외부에 위치하고, 각각의 가속도계가 복수의 연소실 중의 적어도 하나의 내부에서의 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 발생시킬 수 있는 곳에 위치하는 각각의 결합면에 복수의 가속도계를 고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서, 각각의 가속도계가 연소 사이클 동안의 복수의 연소실 중의 하나의 내부에서의 연소 거동의 특성값인 개별의 신호 출력을 생성시킬 수 있는 곳에 적어도 2개의 가속도계를 위치시키는 단계, 및 복수의 신호 출력을 수신하여 복수의 신호 출력 중의 각각으로부터의 연소 거동 데이터를 복수의 연소실 중의 대응하는 연소실에 매치시키고, 동일한 연소실에 매치된 복수의 신호 출력의 개별의 신호 출력으로부터의 연소 거동 데이터를 결합시킴으로써 복수의 연소실 중의 적어도 하나에 대한 결합 신호를 생성시키도록 신호 처리기를 프로그래밍하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서, 복수의 신호 와이어의 각각의 한쪽 단부가 신호 처리기에 그리고 반대쪽 단부가 복수의 가속도계 중의 하나에 연결되도록 복수의 신호 와이어를 하나의 와이어 하니스 내에 패키징하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, c) 신호 출력의 신호 대 잡음 비를 증가시키는 단계에서 취해지는 모든 단계들을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 엔진 노크가 발생했을 때, 신호 처리기는 엔진 노크에 해당하는 특성 진동수를 검출함으로써 또는 엔진 노크의 소정의 특성값 범위 내에 있는 연소 개시의 타이밍을 검출함으로써 엔진 노크를 다른 연소 거동으로부터 구별하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 신호 출력이 특성값인 적어도 하나의 연소 거동은 연소율, 연소 위상 및 총 도시 평균 유효 압력으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항에 있어서, 신호 출력으로부터 직접적으로 제1의 연소 거동을 판정하고, 제1의 연소 거동으로부터 제2의 연소 거동을 판정하도록 신호 처리기를 프로그래밍하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서, 제1의 연소 거동은 연소율인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 엔진 구성요소에 가속도계를 고정시키는 단계는 엔진의 메인 베어링 캡 중의 하나 또는 엔진의 메인 베어링 캡 볼트 중의 하나에 가속도계를 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10 항에 있어서, 가속도계의 신호 와이어 커넥터를 메인 베어링 캡의 대칭 축선에 대략 평행하도록 배향하고 와이어 하니스 커넥터를 향하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 엔진 구성요소에 가속도계를 고정시키는 단계는 엔진의 실린더 헤드에 또는 실린더 헤드 볼트에 가속도계를 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 엔진 구성요소에 가속도계를 고정시키는 단계는 엔진의 실린더 블록에 가속도계를 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 결합면을 관통하여 엔진 구성요소 내에 구멍을 보링하고;

구멍 내에 스터드를 고정시키고;

스터드로 엔진 구성요소의 결합면에 대해 가속도계를 고정시킴으로써, 엔진 구성요소에 가속도계를 고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서, 구멍의 중심 축선에 대해 0.002 인치( 대략 0.05 밀리미터)보다 크지 않은 수직도를 가지도록 엔진 구성요소의 결합면을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서, 구멍을 태핑 가공하는 단계를 더 포함하고, 스터드는 태핑 가공된 구멍의 나사산에 매치되는 나사산을 가진 볼트인 것을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서, 스터드가 내부에 설치되는 보어를 갖지 않는 엔진 구성요소와 같은 변경되지 않은 엔진 구성요소와 비교하여, 구멍을 보링 가공하는 것이 엔진 구성요소를 약화시키지 않도록, 결합면 둘레에 더 많은 재료를 가진 엔진 구성요소를 제작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서, 엔진 구성요소에 가속도계를 고정시키는 단계는 메인 베어링; 메인 베어링 볼트; 실린더 헤드; 실린더 헤드 볼트; 및 실린더 블록 중의 하나에 가속도계를 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 엔진 구성요소에 가속도계를 고정시키는 단계는 엔진 구성요소의 결합면에 대하여 가속도계를 클램핑시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서, 엔진 구성요소에 클램프를 그리고 클램프의 클램핑 부재와 결합면 사이에 가속도계를 고정시키는 데 사용될 수 있는 기존의 파스너 또는 제2의 엔진 구성요소 근처에 결합면을 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 기존의 파스너 또는 제2의 엔진 구성요소에 의해 엔진 구성요소에 부착가능한 적어도 하나의 베이스 부재, 및 가속도계가 기존의 파스너 또는 제2의 엔진 구성요소를 제거함이 없이 장착 및 제거될 수 있도록 베이스 부재에 제거가능하게 부착되는 클램핑 부재를 구비한 클램프를 제작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 클램프를 엔진 구성요소에 고정시키는 기존의 파스너로서, 메인 베어링 캡을 메인 베어링 어셈블리에 부착시키는 볼트를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 가속도계가 장착될 엔진 구성요소로 엔진의 실린더 헤드 를 선택하는 단계, 및 클램프를 실린더 헤드에 고정시키는 데 사용되는 다른 엔진 구성요소로서, 실린더 헤드에 장착되는 하나의 엔진 구성요소를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 23 항에 있어서, 클램프를 실린더 헤드에 고정시키는 데 사용되는 제2의 엔진 구성요소로서, 연료 분사 밸브, 스파크 플러그 및 글로우 플러그 중의 하나를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 엔진 구성요소에 가속도계를 고정시키는 단계는:

엔진 구성요소의 결합면에 고정가능한 구성요소측 부분과 가속도계에 고정가능한 가속도계측 부분을 가진 장착 플레이트를 엔진 구성요소의 결합면에 고정시키는 단계; 및

장착 플레이트의 센서측 부분에 가속도계를 고정시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 25 항에 있어서, 가속도계 결합면 및 가속도계를 장착 플레이트에 수납하여 부착하기 위한 일체형 스터드를 가지도록 장착 플레이트의 가속도계측 부분을 제작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 있어서, 일체형 스터드의 중심 축선에 대해 0.002 인치( 대략 0.05 밀리미터)보다 크지 않은 수직도를 가지도록 장착 플레이트의 가속도계 결합면을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 25 항에 있어서, 엔진 구성요소의 결합면에 용접, 브레이징, 솔더링 또는 시멘팅에 의해 장착 플레이트를 고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 신호 와이어를 엔진의 정지 구성요소에 고정시키는 단계를 수행할 때, 신호 와이어를 정지 구성요소에 고정시키기 위해 브래킷, 도관, p-클립을 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 결합면과 가속도계 사이에 점성 액체를 도포하는 단계를 수행할 때, 점성 액체로서 도포되는 환경에 안정적인 윤활제를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 결합면과 가속도계 사이에 점성 액체를 도포하는 단계를 수행할 때, 섭씨 20도에서 적어도 2500 센티푸아즈의 점도를 가진 점성 액체를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 가속도계를 재장착할 때, 가속도계를 최초로 장착하기 위 해 또는 이전에 재장착하기 위해 수행되었던 동일한 단계들을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 가속도계를 재장착할 때, 가속도계가 이전에 장착되었을 때의 가속도계의 배향과 동일한 배향으로 매치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 신호 출력은 가속도계의 구성요소인 압전 소자에 의해 생성되는 전압 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
제 34 항에 있어서, 가속도계를 최초로 장착하거나 재장착할 때, 엔진 구성요소의 결합면에 대해 가속도계를 고정시킨 후에 압전 소자 상의 압축성 예비부하력으로부터 발생되는 전압을 방출하도록 가속도계의 단자들을 브리지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
내연 엔진에 가속도계를 장착하는 방법으로서,

a) 엔진 구성요소 상의 결합면으로서, 엔진의 연소실 외부에 위치하고, 가속도계가 연소실과 관련한 압축 행정 또는 연소 행정의 적어도 일부 동안에 연소실 내부에서의 엔진 노크가 발생할 때의 엔진 노크와 엔진 노크 이외의 적어도 한가지 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 생성시킬 수 있는 곳에 위치하는 엔진 구성요소 상의 결합면에 가속도계를 고정시키는 단계;

b) 신호 와이어의 한쪽 단부를 가속도계에 그리고 반대쪽 단부를 신호 처리기에 연결하는 단계; 그리고

c) 신호 출력의 신호 대 잡음 비를 증가시키는 단계로서:

0.002 인치(대략 0.05 밀리미터) 토탈 인디케이터 리딩보다 크지 않은 표면 평탄도를 가지도록 결합면을 엔진 구성요소 상에 형성하는 단계,

16 마이크로인치(대략 0.40 마이크로미터)보다 크지 않은 표면 거칠기 Rz를 가지도록 결합면을 엔진 구성요소 상에 형성하는 단계,

신호 와이어의 운동에 의해 발생될 수 있는 신호 잡음을 감소시키도록 신호 와이어를 엔진의 정지 구성요소에 고정시키는 단계,

신호 잡음을 감소시키도록 전도성 외장 또는 일체형 차폐체를 사용하여 신호 와이어를 차폐시키는 단계, 및

가속도계를 고정시키기 전에 가속도계와 결합면 사이에 점성 액체를 도포하여 이 점성 액체로 가속도계와 결합면 사이의 공극을 채워, 가속도계가 결합면에 고정될 때 연결부의 강성도를 증가시키는 단계 중의 적어도 하나의 단계를 취함으로써, 신호 출력의 신호 대 잡음 비를 증가시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 36 항에 있어서, 연소실은 복수의 연소실 중의 하나이고, 각각의 결합면으로서, 각각이 복수의 연소실 외부에 위치하고, 각각의 가속도계가 복수의 연소실 중의 적어도 하나의 내부에서의 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 발생시킬 수 있는 곳에 위치하는 각각의 결합면에 복수의 가속도계를 고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 37 항에 있어서, 각각의 가속도계가 연소 사이클 동안의 복수의 연소실 중의 하나의 내부에서의 연소 거동의 특성값인 개별의 신호 출력을 생성시킬 수 있는 곳에 적어도 2개의 가속도계를 위치시키는 단계, 및 복수의 신호 출력을 수신하여 복수의 신호 출력 중의 각각으로부터의 연소 거동 데이터를 복수의 연소실 중의 대응하는 연소실에 매치시키고, 동일한 연소실에 매치된 복수의 신호 출력의 개별의 신호 출력으로부터의 연소 거동 데이터를 결합시킴으로써 복수의 연소실 중의 적어도 하나에 대한 결합 신호를 생성시키도록 신호 처리기를 프로그래밍하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 38 항 중의 어느 한 항에 의해 엔진에 장착된 가속도계를 사용하여 내연 엔진을 작동 및 제어하는 방법으로서, 연소실과 관련한 연소 동작의 적어도 일부 동안에 연소실 내부에서의 엔진 노크 이외의 적어도 한가지 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 생성시키는 가속도계를 사용하는 단계, 및 엔진의 작동을 제어하고 진단하기 위해 신호 출력으로부터 수집된 정보를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 38 항 중의 어느 한 항에 의한 방법을 사용하여 내연 엔진에 장착되는 가속도계를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
내연 엔진으로서,

a) 엔진 구성요소 상의 결합면으로서, 엔진의 연소실 외부에 위치하고, 가속도계가 연소실과 관련한 압축 행정 또는 연소 행정의 적어도 일부 동안에 연소실 내부에서의 엔진 노크 이외의 적어도 한가지 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 생성시킬 수 있는 곳에 위치하고, 기계가공에 의해 신호 출력의 신호 대 잡음 비를 증가시키는 평탄도 및 표면 거칠기를 가지고 있는 엔진 구성요소 상의 결합면에 고정되는 가속도계;

b) 가속도계에 의해 생성된 신호 출력을 수신하고 처리하여, 전자 엔진 제어기가 엔진을 제어하거나 진단하는 데 이용할 수 있는 연소 거동에 관한 연소 데이터를 생성할 수 있는 신호 처리기; 그리고

c) 한쪽 단부가 가속도계에 그리고 반대쪽 단부가 신호 처리기에 연결되는 신호 와이어;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 가속도계는 개별의 결합면에 고정되는 복수의 가속도계 중의 하나이고, 각각의 가속도계는 자체쪽에 한쪽 단부가 그리고 신호 처리기에 반대쪽 단부가 연결되는 신호 와이어를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 신호 와이어는 신호 잡음을 감소시키기 위해 차폐되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 신호 와이어는 엔진의 작동 중에 신호 와이어의 운동을 감소시키도록 엔진의 정지 구성요소에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 신호 처리기는 신호 출력으로부터의 적어도 얼마간의 잡음을 여과하도록 프로그래밍 가능하여, 적어도 하나의 연소 거동의 보다 정밀한 특성값이 되는 연소 데이터를 발생시키는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 신호 출력으로부터 판정되는 적어도 하나의 연소 거동은 연소율, 연소 위상 및 총 도시 평균 유효 압력으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 신호 처리기는 신호 출력으로부터 또는 신호 출력으로부터 판정된 연소 데이터로부터 연소 개시의 타이밍을 평가하도록 프로그래밍되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 결합면은 0.002 인치(대략 0.05 밀리미터) 토탈 인디케 이터 리딩보다 크지 않은 표면 평탄도 및 16 마이크로인치(대략 0.40 마이크로미터)보다 크지 않은 표면 거칠기 Rz를 가지는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 결합면을 가진 엔진 구성요소는 메인 베어링 캡 또는 메인 베어링 캡 볼트인 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 결합면을 가진 엔진 구성요소는 엔진의 실린더 헤드 또는 실린더 헤드 볼트인 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 결합면을 가진 엔진 구성요소는 엔진의 실린더 블록인 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 가속도계를 결합면에 고정시키는 스터드를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 52 항에 있어서, 엔진 구성요소의 결합면은 스터드의 중심 축선에 대해 0.002 인치(대략 0.05 밀리미터)보다 크지 않은 수직도를 가지는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 가속도계를 결합면에 고정시키는 클램프를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 54 항에 있어서, 엔진에 엔진 구성요소를 체결하고 있는 기존의 파스너가 클램프를 엔진 구성요소에 부착시키는 데 이용되는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 55 항에 있어서, 파스너는 메인 베어링 캡을 메인 베어링 어셈블리에 결합시키는 메인 베어링 캡 볼트인 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 55 항에 있어서, 파스너는 실린더 헤드를 실린더 블록에 부착시키는 실린더 헤드 볼트인 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 54 항에 있어서, 클램프는 연소실에 연결된 제2의 엔진 구성요소에 의해 엔진 구성요소에 고정되는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 58 항에 있어서, 결합면을 가진 엔진 구성요소는 실린더 헤드이고, 제2의 엔진 구성요소는 연료 인젝터, 스파크 플러그 및 글로우 플러그로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 54 항에 있어서, 클램프는 결합면을 가진 엔진 구성요소로부터 클램프의 베니스 부재를 체결해제함이 없이 가속도계가 장착, 제거, 재장착될 수 있는 제거가능한 클램핑 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 결합면과 가속도계 사이에 배치되는 장착 플레이트를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 61 항에 있어서, 장착 플레이트는 용접, 브레이징, 솔더링 또는 시멘팅에 의해 결합면에 고정되는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 신호 와이어를 엔진의 정지 구성요소에 고정시키는 브래킷, 도관 또는 p-클립을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 41 항에 있어서, 가속도계와 결합면 사이에 섭씨 20도에서 적어도 2500 센티푸아즈의 점도를 가지는 점성 액체를 더 포함하고 있고, 이것에 의해 가속도계와 결합면 사이의 작은 공극이 채워져 연결 강성도가 증가되는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 64 항에 있어서, 점성 액체는 결합면에서의 작동 환경에 안정적인 윤활제인 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
내연 엔진으로서,

a) 엔진 구성요소 상의 결합면으로서, 엔진의 연소실 외부에 위치하고, 가속도계가 연소실과 관련한 압축 행정 또는 연소 행정의 적어도 일부 동안에 연소실 내부에서의 엔진 노크가 발생할 때의 엔진 노크와 엔진 노크 이외의 적어도 한가지 연소 거동의 특성값인 신호 출력을 생성시킬 수 있는 곳에 위치하고, 기계가공에 의해 신호 출력의 신호 대 잡음 비를 증가시키는 평탄도 및 표면 거칠기를 가지고 있는 엔진 구성요소 상의 결합면에 고정되는 가속도계;

b) 가속도계에 의해 생성된 신호 출력을 수신하고 처리하여, 전자 엔진 제어기가 엔진을 제어하거나 진단하는 데 이용할 수 있는 엔진 노크 및 연소 거동에 관한 연소 데이터를 생성할 수 있는 신호 처리기; 그리고

c) 한쪽 단부가 가속도계에 그리고 반대쪽 단부가 신호 처리기에 연결되는 신호 와이어;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
제 66 항에 있어서, 가속도계는 개별의 결합면에 고정되는 복수의 가속도계 중의 하나이고, 각각의 가속도계는 자체쪽에 한쪽 단부가 그리고 신호 처리기에 반대쪽 단부가 연결되는 신호 와이어를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.