KR20100101854A - 엔진 토크 불균형 판정 장치 및 엔진 점화시기 보정에 의한토크 불균형 해소 장치 - Google Patents

엔진 토크 불균형 판정 장치 및 엔진 점화시기 보정에 의한토크 불균형 해소 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 토크 불균형 판정 장치는 엔진 구동축이 소정의 단위 각도를 회전하는데 소요되는 회전 소요 시간을 각 단위 각도 별로 순차적으로 측정하는 회전 소요시간 산출부; 4*(제2 회전 소요 시간 - 제3 회전 소요 시간) - (제1 회전 소요 시간 - 제4 회전 소요 시간)값을 ER(Engine Roughness; 엔진 러프니스)값으로 설정하는 ER산출부; 및 상기 ER값의 크기가 소정의 값을 초과하는 경우를 토크 불균형으로 판정하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아이들 상태나 저속주행 구간에서 엔진을 작동할 경우 왜란에 의해서 실린더별 토크가 다르게 발생하면 이를 용이하게 탐지할 수 있으며, 특히 가감속중이라도 상기 토크 불균형을 용이하게 탐지할 수 있다.
또한, 토크 불균형을 탐지하여 엔진의 점화시기를 보정할 수 있는 효과가 성취된다.
엔진 러프니스, 토크 불균형, 점화 시기 보정

Description

엔진 토크 불균형 판정 장치 및 엔진 점화시기 보정에 의한 토크 불균형 해소 장치{DEVICE DETECTING UNBALACED TORQUE OF ENGINE AND CORRECTION BY ADJUSTING IGNITION TIMING OF ENGINE}
엔진에서 발생하는 각 실린더 별 토크의 불균형을 가감속에도 불구하고 용이하게 탐지할 수 있는 장치 및, 토크 불균형의 경우 엔진 점화시기 보정을 통해 해소할 수 있는 장치와 관련된 기술분야에 관한 발명이다.
자동차 엔진이 아이들 상태나 저속운행을 할 경우, 왜란에 의해서 각 실린더 사이에 토크의 불균형이 생길 수 있다. 예를 들면, 엔진 마운팅(Engine Mounting) 조건 등에 의한 왜란, 엔진의 점화 시기 및 가변 밸브 시스템 등에 의한 운전 상태 변화로 인한 왜란, 변속 시점에 각가속도의 변화에 의한 왜란 등과 같은 많은 왜란에 의해 각 실린더 토크의 불균형이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 토크의 불균형이 발생되면 진동과 소음이 증가하게 되어 운전성을 저해하는 요소가 된다.
자동차 ECU로부터 계산된 각 실린더별 점화시기에 의해서 엔진이 구동하게 되는데, 아이들 상태나 저속주행 구간에서 엔진을 작동할 경우 왜란에 의해서 실린더별 토크가 다르게 발생할 수 있다. 이 경우, 토크 불균형에 의해서 진동과 소음이 발생하게 되어 운전성을 저해하는 문제점이 있다.
따라서, 크랭크축의 각속도를 측정하여 각속도에 해당하는 회전소요시간을 비교하여 ER값을 필터링 및 평준화하여 각 실린더의 토크 불균형을 판단하고 이에 따라서 점화시기를 보정함으로써 토크 불균형을 해소할 수 있는 장치가 필요하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 토크 불균형 판정 장치는 엔진 구동축이 소정의 단위 각도를 회전하는데 소요되는 회전 소요 시간을 각 단위 각도 별로 순차적으로 측정하는 회전 소요시간 산출부; 4*(제2 회전 소요 시간 - 제3 회전 소요 시간) - (제1 회전 소요 시간 - 제4 회전 소요 시간)값을 ER(Engine Roughness; 엔진 러프니스)값으로 설정하는 ER산출부; 및 상기 ER값의 크기가 소정의 값을 초과하는 경우를 토크 불균형으로 판정하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 회전 소요시간 산출부는 N번째 소정 각도 회전 소요 시간에 해당하는 엔진 구동축의 회전 소요 시간을 각각 측정하여 회전 소요 시간 TN을 각각 산출하고, ER산출부는 상기 4(TN-TN-1)-(TN-2-TN+2)의 값을 ER값으로 설정하는 것을 특 징으로 할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 소정의 각도는 1행정에 대응하는 각도인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진 점화시기 보정 장치는 엔진 구동축이 소정의 단위 각도를 회전하는데 소요되는 회전 소요 시간을 각 단위 각도 별로 순차적으로 측정하는 회전 소요시간 산출부; 4*(제2 회전 소요 시간 - 제3 회전 소요 시간) - (제1 회전 소요 시간 - 제4 회전 소요 시간)값을 ER(Engine Roughness; 엔진 러프니스)값으로 설정하는 ER산출부; 및 상기 ER값의 크기가 소정의 값을 초과하는 경우를 토크 불균형으로 판정하는 판단부; 및 상기 ER값이 소정의 값을 초과하는 토크 불균형 상태에 해당하는 경우 엔진의 어느 하나의 실린더를 기준으로 나머지 실린더의 점화시기를 보정하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 회전 소요시간 산출부는 N번째 소정 각도의 회전 소요 시간에 해당하는 엔진 구동축의 회전 소요 시간을 각각 측정하여 회전 소요 시간 TN을 각각 산출하고, ER산출부는 상기 4(TN-TN-1)-(TN-2-TN+2)의 값을 ER값으로 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 ER산출부, 판단부 및 보정부는 일정 구간의 엔진 각속도가 소정의 값보다 작고, 차량이 가감속 중인 경우에 있어서 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 소정의 각도는 1행정에 대응하는 각도인 것을 특징으로 할 수 있다.
아이들 상태나 저속주행 구간에서 엔진을 작동할 경우, 왜란에 의해서 실린더별 토크가 다르게 발생하면 이를 용이하게 탐지할 수 있으며, 특히 가감속 중이라도 상기 토크 불균형을 용이하게 탐지할 수 있다.
즉, 본 발명에 의하면 크랭크축의 회전 소요시간의 필터링 및 평준화를 통하여 토크 불균형을 용이하게 탐지할 수 있고, 이에 따라 엔진의 점화시기를 보정할 수 있게 된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 토크 불균형 판정 장치(100)의 간략한 구성도를 도시하고 있다.
상기 엔진 토크 불균형 판정 장치(100)는 회전 소요시간 산출부(110), ER산출부(130) 및 판단부(150)를 포함한다.
상기 회전 소요시간 산출부는 크랭크축이 소정 단위 각도를 회전하는데 소요되는 시간인 회전 소요 시간을 각 소정의 단위 각도마다 측정한다.
첫번째 단위각도 경과 구간인 제1 단위각도 구간에 소요되는 시간을 제1 회전 소요시간, 두번째 단위각도 경과 구간인 제2 단위각도 구간에 소요되는 시간을 제2 회전 소요시간...... 등으로 하여 4*(제2 회전 소요 시간 - 제3 회전 소요 시간) - (제1 회전 소요 시간 - 제4 회전 소요 시간)을 ER값으로 설정한다. 보다 일반화한다 면, N번째 소정 단위 각도마다 측정한 회전 소요시간을 TN이라고 한다면, 측정된 회전 소요시간 TN-2, TN-1,TN,TN+1,TN+2를 이용하여 4(TN-TN-1)-(TN-2-TN+2)값을 계산하여 ER값으로 설정한다.
즉, 크랭크 축의 각속도의 변화량을 추출하기 위해서 4(TN-TN-1)를 계산한 후, 지속적인 가감속을 하는 경우에 상기 값이 크게 나타날 수 있으므로 이를 보정하기 위해서 4(TN-TN-1)-(TN-2-TN+2)를 계산하여 ER(엔진 러프니스; Engine Roughness)값을 산출하는 것이다.
상기 ER값이 소정의 값을 초과하는 경우 엔진 실린더별 토크 불균형 상태로 판단한다. 상기 소정 단위 각도는 각 행정의 각도에 대응하는 것이 바람직하다. 이러한 경우 단위 각도는 180도가 되는 것이 통상적이다.
도2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 엔진 점화시기 보정 장치(300)의 간략한 구성도를 도시하고 있다. 상기 엔진 점화시기 보정 장치(300)는 회전 소요 시간 산출부(310), ER산출부(330), 판단부(350) 및 보정부(370)를 포함하고 있다.
상기 회전 소요시간 산출부는 크랭크축이 소정 단위 각도를 회전하는데 소요되는 시간인 회전 소요 시간을 각 소정의 단위 각도마다 측정한다.
즉, 제1 단위각도 구간에 소요되는 시간을 제1 회전 소요시간, 제2 단위각도 구간에 소요되는 시간을 제2 회전 소요시간 등으로 하여 4*(제2 회전 소요 시간 - 제3 회전 소요 시간) - (제1 회전 소요 시간 - 제4 회전 소요 시간)을 ER값으로 설정한 다. 보다 일반화한다면, N번째 소정 단위 각도마다 측정한 회전 소요시간을 TN이라고 한다면, 측정된 회전 소요시간 TN-2, TN-1,TN,TN+1,TN+2를 이용하여 4(TN-TN-1)-(TN-2-TN+2)값을 계산하여 ER값으로 설정한다.
상기 판단부는 상기 ER값이 소정의 값을 초과하는 경우를 토크 불균형으로 판정한다. 상기 보정부는 상기 ER값이 소정의 값을 초과하는 토크 불균형 상태에 해당하는 경우 엔진의 어느 하나의 실린더를 기준으로 나머지 실린더의 점화시기를 보정한다.
도3는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 엔진 점화시기 보정 방법의 간략한 흐름도를 도시하고 있다. 엔진의 시동(S702)이 걸린 후 엔진 각속도가 소정의 값 이하(S703)이며 차량의 속도의 가감속(S704)중이 아니라면 ER값을 산출(S705)하여 산출된 ER값이 소정의 값보다 크다면 어느 한 실린더(제2 실린더)를 기준으로 각 실린더의 점화시기를 보정(S706)한다. 이는 지속적인 피드백을 통하여 폐루프 제어를 통해 계속 제어될 수 있다.
도4 및 도5는 엔진각속도(또는 크랭크축 180도 회전 소요 시간)를 이용한 ER산출방식을 그래프를 이용하여 도시하고 있다. 도4의 제1 그래프(500)는 실린더에 의해 구동되는 크랭크 축의 각 단위 각도(180도) 회전 시간을 표시한 것이다. 제2 그래프(510)는 각 단위 각도 구간별 상기 회전시간의 변화량을 도시한 것이다.
도5는 가감속을 포함한 상태에서 크랭크 축 180도 회전시간(막대그래프) 및 엔진 RPM(꺽은선그래프)을 표시한 제3그래프(S520), 180도 회전시간의 변화량을 인접한 시간영역별로 산출하여 도시한 제4그래프(S530), 180도 회전시간의 변화량을 전후 2번째 시간영역별로 산출하여 도시한 제5그래프(S540), 및 상기 제4그래프에서 제5그래프를 감산한 결과인 제6그래프(S550)를포함하고 있다.
즉, N번째 회전 구간의 크랭크 축 180도 회전 소요시간을 SEG_T_COR_N이라고 하면 제4그래프는 4*((SEG_T_COR_N) - (SEG_T_COR_N+1))값을 계산한 결과 그래프이다.
또한, 제5그래프는 (SEG_T_COR_N-2) - (SEG_T_COR_N+2)값을 계산한 그래프이다.
제6 그래프는 제4그래프의 값에서 제5그래프의 값을 차감한 그래프이다. 즉, 제6그래프는 4*((SEG_T_COR_N) - (SEG_T_COR_N+1)) - (SEG_T_COR_N-2) - (SEG_T_COR_N+2)의 값을 도시하고 있다. 이렇게 회전 소요 시간을 가공함으로써, 필터링 및 평준화가 가능하게 되면, 따라서, 제6 그래프는 차량이 가감속중이더라도 토크 불균형이 생겼다면 불균형이 생긴 시점 전후에서만 그 결과 크기가 매우 크게 나타나는 특성이 있게 된다. 따라서, 상기 제6 그래프에서 일률적으로 소정의 값 이상이 되는 경우가 토크 불균형이 이뤄지는 시점이라고 판단할 수 있으므로 자동적으로 토크 불균형을 탐지할 수 있는 것이 매우 용이하다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 토크 불균형 판정 장치의 간략한 구성도를 도시하고 있다.
도2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 엔진 점화시기 보정 장치의 간략한 구성도를 도시하고 있다.
도3는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 엔진 점화시기 보정 방법의 간략한 흐름도를 도시하고 있다
도4 및 도5는 엔진각속도를 이용한 ER산출방식을 그래프를 이용하여 도시하고 있다.
<도면의 주요부에 대한 설명>
100: 엔진 토크 불균형 판정 장치
300: 엔진 점화시기 보정 장치
110, 310: 회전 소요 시간 산출부
130, 330: ER산출부
150, 350: 판단부

Claims (9)

  1. 엔진 구동축이 소정의 단위 각도를 회전하는데 소요되는 회전 소요 시간을 각 단위 각도 별로 순차적으로 측정하는 회전 소요시간 산출부;
    상기 각 단위 각도 별 회전 소요 시간의 변화량을 기반으로 ER(Engine Roughness; 엔진 러프니스)값을 설정하는 ER산출부; 및
    상기 ER값의 크기가 소정의 값을 초과하는 경우를 토크 불균형으로 판정하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 토크 불균형 판정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 ER산출부는 4*(제2 회전 소요 시간 - 제3 회전 소요 시간) - (제1 회전 소요 시간 - 제4 회전 소요 시간)값을 ER값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 엔진 토크 불균형 판정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전 소요시간 산출부는 N번째 소정 각도의 회전 소요 시간을 측정하여 회전 소요 시간 TN을 설정하고,
    상기 ER산출부는 상기 4(TN-TN-1)-(TN-2-TN+2)의 값을 ER값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 엔진 토크 불균형 판정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 각도는 1행정에 대응하는 각도인 것을 특징으로 하는 엔진 점화시기 보정에 의한 토크 불균형 해소 장치.
  5. 엔진 구동축이 소정의 단위 각도를 회전하는데 소요되는 회전 소요 시간을 각 단위 각도 별로 순차적으로 측정하는 회전 소요시간 산출부;
    상기 각 단위 각도 별 회전 소요 시간의 변화량을 기반으로 ER값을 설정하는 ER산출부;
    상기 ER값의 크기가 소정의 값을 초과하는 경우를 토크 불균형으로 판정하는 판단부; 및
    상기 ER값이 소정의 값을 초과하는 토크 불균형 상태에 해당하는 경우 엔진의 어느 하나의 실린더를 기준으로 나머지 실린더의 점화시기를 보정하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 점화시기 보정에 의한 토크 불균형 해소 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 ER산출부는 4*(제2 회전 소요 시간 - 제3 회전 소요 시간) - (제1 회전 소요 시간 - 제4 회전 소요 시간)값을 ER값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 엔진 점화시기 보정에 의한 토크 불균형 해소 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 회전 소요시간 산출부는 N번째 소정 각도의 회전 소요 시간을 측정하여 회전 소요 시간 TN을 설정하고,
    상기 ER산출부는 상기 4(TN-TN-1)-(TN-2-TN+2)의 값을 ER값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 엔진 점화시기 보정에 의한 토크 불균형 해소 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 ER산출부, 판단부 및 보정부는 일정 구간의 엔진 각속도가 소정의 값보다 작고, 차량이 가감속 중이지 않는 경우에 있어서 동작하는 것을 특징으로 하는 엔진 점화시기 보정에 의한 토크 불균형 해소 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 소정의 각도는 1행정에 대응하는 각도인 것을 특징으로 하는 엔진 점화시기 보정에 의한 토크 불균형 해소 장치.
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