KR20140072237A - 사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 사이클행정주기 입력신호 추출 및 신호 처리 장치와 그 방법 - Google Patents

사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 사이클행정주기 입력신호 추출 및 신호 처리 장치와 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140072237A
KR20140072237A KR1020120135093A KR20120135093A KR20140072237A KR 20140072237 A KR20140072237 A KR 20140072237A KR 1020120135093 A KR1020120135093 A KR 1020120135093A KR 20120135093 A KR20120135093 A KR 20120135093A KR 20140072237 A KR20140072237 A KR 20140072237A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
period
angle
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Application number
KR1020120135093A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101414425B1 (ko
Inventor
이윤형
표명화
김지훈
노찬종
김민수
Original Assignee
주식회사 다임코
코리아가스콘트롤스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 다임코, 코리아가스콘트롤스 주식회사 filed Critical 주식회사 다임코
Priority to KR1020120135093A priority Critical patent/KR101414425B1/ko
Publication of KR20140072237A publication Critical patent/KR20140072237A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101414425B1 publication Critical patent/KR101414425B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

본 발명은 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리장치와 그 방법을 개시한 것으로, 이러한 본 발명은 가솔린이나 디젤의 전자제어 내연기관을 가스연료를 사용하기 위한 내연기관으로 구조를 설계 변경시, 전자제어유니트가 분사, 압축, 점화, 배기의 사이클(주기)의 각 행정에 맞게 동작유체가 제어되도록 엔진의 위치상태를 검출하는 원 신호부와 원신호를 처리하기 위한 신호처리부 및 전자제어유닛을 포함하는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호 처리 장치를 구성한 것이다.

Description

사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호 처리 장치 및 그 방법{CYCLIC SIGNAL PROCESSING DEVICE, AND CYCLIC SIGNAL ANALYSIS METHOD OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호 처리 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가솔린 또는 디젤의 전자제어 내연기관을 LPG(액화석유가스), NG(천연가스), 셰일가스, DME(디메틸에테르)와 같은 동작유체인 가스연료를 사용하기 위한 구조로 변경시, 전자제어유니트(ECU)가 분사, 압축, 점화, 배기의 사이클(주기)의 각 행정에 맞게 동작유체를 제어하도록, 연료 분사시점 및 점화시점을 결정하는 센서의 원 신호원을 이용하여 가스 연료의 특성에 맞게 연료분사시점과 분사량 보정 및 점화시점을 타이밍 어드밴스(Timing Advance)하여 전자제어유닛(ECU)으로 전달되는 신호원의 주기신호 추출 및, 추출된 신호의 처리가 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차에서 엔진(Engine)이란 동작유체를 공급하여 연소, 폭발시켜 동작유체가 팽창하는 힘을 크랭크 축의 회전력으로 바꾸어 출력을 얻는 장치인 것이다.
상기 엔진이 지속적인 일을 하기 위해서는 동작유체를 다시 고온, 고압의 상태로 순환적 변화를 주어야 하며, 일반적으로 흡입, 압축, 폭발, 배기와 같이 4개의 동작을 피스톤이 4행정하여 1사이클을 완성하는 형태의 엔진이 사용되어진다.
특히, 전자제어 내연기관에서는 연료분사시점과 점화시점을 결정하기 위해 회전운동을 하는 크랭크 또는 캠에 다양한 포지션센서를 사용하여 엔진을 제어하게 되는데, 포지션센서의 종류로는 옵티컬 센서 타입, 홀 센서 타입, 마그네틱 픽업 타입 등이 있다.
상기 옵티컬 타입과 홀 센서 타입은 디지털 신호원이 출력되고, 상기 마그네틱 픽업 타입은 아날로그 신호원이 출력되는 것이다.
이때, 캠샤프트에 설치되는 포지션 센서(CMPS)는 전자엔진제어 시스템에서 1번 실린더의 상사점(TDC)을 알려주는 센서로, 이는 전자점화시스템(DLI)의 점화순서와 인젝터의 연료분사 순서를 결정하도록 한 것이다.
그리고, 크랭크샤프트에 설치되는 포지션 센서(CKPS)는 엔진 크랭크 축의 위치와 회전수를 엔진제어시스템에 알려주는 센서로, 상기 엔진제어시스템은 상기 포지션센서(CKPS)의 시그널과 캠축의 위치를 알려주는 CMPS 시그널을 비교하여 엔진의 정확한 위치를 확인하여 연료의 분사시기와 점화시기를 결정한 후 이를 통해 엔진을 정밀 제어할 수 있도록 한 것이다.
이때, 옵티컬 타입과 홀 타입을 이루는 포지션 센서(CMPS)는 모두 신호원이 디지털로 출력되지만 신호 출력 형태는 타킷 모양에 따라 다르게 나타나며, 상기 옵티컬 타입의 포지션 센서(CMPS)는 대부분 원판에 뚫린 직사형의 긴 홈을 설치하고 빛을 내는 발광다이오드와 슬롯, 그리고 포토 다이오드(또는 TR)가 일직선상에 위치할 때 전압을 발생시키는 것이고, 상기 홀 타입의 포지션 센서(CMPS)에서는 캠축에 홈을 파거나 홈을 돌출시키거나, 또는 홈을 파서 핀으로 박아 돌출된 부분을 이용하는 형식이거나, 또는 캠축의 원형 부분을 원주의 반만 크게 만드는 형식 등이 있으며 타킷의 모양에 따라 신호의 형태도 다르게 나타나는 것이다.
그리고, 고정식 캠축의 엔진에서 크랭크샤프트에 설치되는 포지션센서(CKPS)와 캠샤프트에 설치되는 포지션센서(CMPS)의 신호원은 엔진회전수에 상관없이 항상 같은 위치에서 나타나지만, CVVT 시스템이 적용되는 엔진의 경우에는 포지션센서(CKPS)(CMPS)의 위치가 엔진회전수와 부하에 따라 다르게 위치하는 것이다.
한편, 실린더의 개수에 따라 크랭크 축의 회전수와 캠축의 회전수는 일정한 관계를 가지므로, 포지션센서(CMPS)의 신호로 엔진의 회전수를 확인할 수 있어 포지션센서(CKPS)(CMPS)의 신호를 비교하면 피스톤의 위치를 확인할 수 있게 되면서 가변 캠축 시스템인 CVVT 시스템에서 캠축의 가변 각도를 확인할 수 있는 것이다.
이때, 상기 포지션센서(CKPS)는 크랭크 축의 위치를 알기 위하여 크랭크 축의 전방측 풀리나 후방측 플라이 휠, 그리고 크랭크 축의 중간에 설치하게 되는데, 그 설치 위치에 관계없이 크랭크 축이 1회전하는 것을 알기 위해 슬롯이나 돌기(투스), 그리고 슬릿을 설치하여 엔진이 회전할 때 발생하는 신호를 숫자로 엔진의 위치나 엔진회전수를 확인할 수 있도록 한 것이다.
최근에는 직접점화시스템(DLI)이 사용됨에 따라 마그네틱 픽업 타입과 홀 타입의 포지션센서(CKPS)를 사용하였다.
즉, 상기 마그네틱 픽업 타입의 포지션센서(CKPS)의 경우, 크랭크 축 한 부분에 60개의 돌기(투스)를 설치하고, 그 중 2개의 돌기를 하나로 합치거나 없애 참고점(기준신호)으로 정하면 구분이 가능하게 되므로, 엔진제어시스템은 크랭크 축의 위치를 알 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 종래에는 전자제어유닛(ECU 또는 ECM)의 메이커나 자동차 메이커에 따라 다양한 타입의 포지션센서를 사용하여 연료분사시기와 점화시기를 결정하여 전자제어 내연기관을 사용하도록 하였으며, 전자제어 내연기관의 시스템 구성은 연료를 공급하기 위한 연료공급장치와 공기량을 조절하고 측정하는 흡기장치, 연소실내의 혼합가스를 점화하는 점화장치, 그리고 엔진상태를 파악하기 위한 포지션센서 및 전자제어유닛(ECU)으로 구성되어지는 것이다.
이때, 상기와 같은 가스연료(동작유체)를 사용하기 위해 가솔린 내연기관의 경우에는 연료공급장치의 추가 또는 변형하여야 하고, 디젤 내연기관의 경우에는 실린더 변경(압축비 등 가스를 사용하기 위해)시켜야 하며, 이에 더하여 전자제어유닛(ECU) 또는 보조 ECU 등을 추가적으로 설치하여 시스템을 구성해야 하는 것이다.
그러나, 전자제어유닛(ECU)은 흡입공기와 엔진의 회전수에 의해 결정되어지는 기본 연료 분사량과 엔진 회전수와 점화시기의 관계를 가지는 맵(map) 특성 제어 프로그램을 갖고 있으므로, 보조 ECU 또한 전자제어유닛(ECU)의 분사량 정보를 바탕으로 기존 연료와 가스연료의 차이를 보정하여 분사량을 제어하는 시스템 구조로 설계되는 바, Bi-Fuel(이중 연료) 또는 Dual-Fuel(혼합 연료) 방식의 내연기관 시스템에서는 흡기장치 및 점화장치, 그리고 전자제어유닛(ECU)의 개조, 변조가 사실상 어려운 단점이 있고, 노크 발생이나 엔진 출력 저하 및 연비 저하와 배출 가스 증가 등의 문제가 발생할 수 밖에 없는 것이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 가솔린이나 디젤의 전자제어 내연기관을 가스연료(동작유체)를 사용하기 위한 내연기관으로 구조를 설계 변경시, 전자제어유니트(ECU)가 분사, 압축, 점화, 배기의 사이클(주기)의 각 행정에 맞게 동작유체가 제어되도록 엔진의 위치 상태를 검출하는 원 신호부와 원신호를 처리하기 위한 신호처리부 및 전자제어유닛(ECU)을 포함하는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호 처리 장치를 구성함으로써, 연료분사시점 및 점화시점을 결정하는 센서의 원 신호원을 이용하여 가스 연료의 특성에 맞게 연료분사시점과 분사량 보정 및 점화시점을 타이밍 어드밴스(Timing Advance)하여 전자제어유닛(ECU)으로 전달되는 신호원의 주기신호를 추출하고, 그 추출된 신호를 효율적으로 처리될 수 있도록 하면서, 가솔린 또는 디젤의 전자제어 내연기관을 LPG(액화석유가스), NG(천연가스), 셰일가스, DME(디메틸에테르)와 같은 동작유체인 가스연료를 사용하기 위한 구조로 설계 변경이 이루어질 때, 전자제어유닛(ECU)의 프로그램 조작이나 내연기관인 엔진의 직접적인 개조 또는 변형없이 기존의 동작유체인 가솔린이나 디젤 연료, 그리고 혼합가스에 최적화된 상태에 맞게 타이밍 제어를 실시하여 내연기관의 설계 변경에 따른 사용자의 작업 비용 및 시간을 최대한 단축시킬 수 있도록 하는 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리장치와 그 방법을 제공함에 목적이 있는 것이다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리장치는, 크랭크축 또는 캠축의 회전방향이나 회전각도, 그리고 회전수를 확인하여 엔진의 위치상태를 검출한 주기를 가지는 원신호원을 출력하는 신호검출부; 상기 신호검출부로부터 검출되어 출력되는 주기를 갖는 원신호원의 1주기 파형을 포착하여 주기입력신호(진각)를 추출하고, 상기 추출된 주기입력신호(진각)에 따른 타이밍 어드밴스의 지연출력신호(지각)를 출력하는 신호처리부; 및, 상기 신호처리부로부터 출력되는 타이밍 어드밴스의 지연출력신호(지각)에 따라 내연기관의 사이클 특성을 분석하여 작동유체인 가스연료의 특성에 맞게 연료분사량을 보정하면서 연료분사시점과 점화시점을 결정하는 전자제어유닛; 을 포함하여 구성하는 것이다.
또한, 상기 신호검출부는 전자제어 내연기관 시스템에서 전자 점화시스템의 점화순서와 점화시기 및 인젝터의 연료분사 순서, 그리고 가스연료 분사량을 결정하기 위해 1번 실린더의 상사점(TDC)을 검출하는 포지션센서인 것이다.
또한, 상기 포지션센서는 CMPS(캠샤프트 포지션 센서), CKPA(크랭크 포지션 센서), 홀 센서(Hall Sensor) 중 어느 하나인 것이다.
또한, 상기 신호처리부는 상기 신호검출부와 전자제어유닛의 사이에 위치하는 것이다.
다른 한편으로, 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리장치에 의해 구현되는 주기신호 추출 및 신호처리 방법은, 크랭크축 또는 캠축의 회전방향이나 회전각도, 그리고 회전수를 확인하여 엔진의 위치상태를 검출한 주기를 가지는 원신호원을 출력하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계로부터 출력되는 주기를 가지는 원신호원의 1주기 신호파형을 포착하여 주기입력신호(진각)를 추출하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계로부터 추출된 주기입력신호(진각)에 따른 타이밍 어드밴스의 지연출력신호(지각)를 전자제어유닛에 출력하는 제 3 단계; 및, 상기 제 3 단계로부터 출력되는 지연출력신호(지각)에 따라 내연기관의 사이클 특성을 분석하여 작동유체인 가스연료의 특성에 맞게 연료분사량을 보정하면서 연료분사시점과 점화시점을 결정하는 제 4 단계; 를 포함하여 진행하는 것이다.
또한, 상기 제 2 단계는, 엔진의 위치상태를 검출한 주기를 가지는 원신호원의 입력파형을 체크하는 제 21 단계; 상기 제 21 단계로부터 체크된 원신호원의 입력파형으로부터 1주기 신호파형을 포착(추출)하는 제 22 단계; 상기 제 22 단계로부터 포착된 1주기 신호파형당 상승신호와 하강신호의 시간 및 수량을 추출하는 제 23 단계; 상기 제 23 단계로부터 추출되는 상승신호와 하강신호의 시간과 수량으로부터 1주기 신호파형의 기준위치를 분석하고, 상승신호와 하강신호의 시간을 각도로 변환시켜 1주기 신호파형의 각도를 분석하는 제 24 단계; 및, 상기 제 24 단계로부터 1주기 신호파형의 각도 분석에 따른 주기입력신호(진각)을 추출하고 저장하는 제 25 단계; 를 포함하여 진행하는 것이다.
또한, 상기 제 3 단계는, 상기 제 2 단계로부터 추출되는 주기입력신호(진각)의 기준위치를 설정하는 제 31 단계; 상기 제 31 단계로부터 설정된 기준위치에 따라 상기 24 단계에서 분석된 1주기 신호파형의 분석결과 및 상기 주기입력신호(진각) 또는 지연출력신호(지각)의 출력시간을 연산하는 제 32 단계; 상기 제 32 단계의 연산으로부터 주기입력신호(진각)에 따른 지연출력신호(지각)를 생성한 후 이를 전자제어유닛에 출력하는 제 33 단계; 를 포함하여 진행하는 것이다.
또한, 상기 제 21 단계에서, 주기를 가지는 원신호원은 시간에 따른 엔진 실린더의 위치(각도)를 파형의 형태로 발생시키는 것이다.
또한, 상기 제 22 단계에서, 주기를 가지는 원신호원의 1주기 신호파형의 포착은 주기신호를 기준으로 신호를 일정주기동안 수집한 후 그 수집된 신호의 상승 또는 하강시의 1주기 평균수량을 산출하여 이루어지는 것이다.
또한, 상기 제 22 단계에서, 주기를 가지는 원신호원의 1주기 신호파형 포착시, 엔진 회전수와 부하에 따라 다르게 발생하는 CVVT(연속 가변 밸브 타이밍)에서 포지션센서(CMPS, CKPS)의 원신호원을 각각 포착(Cpature)한 후 주기신호를 기준으로 첫째 신호부터 마지막 신호까지 번호를 부여하는 것이다.
또한, 상기 제 31 단계에서, 추출된 주기입력신호(진각)는 상승신호와 하강 신호로 나누어 데이터를 연산하되, 수집한 상승신호 또는 하강신호 중 가장 길거나 짧은 신호를 분석하여 기준위치를 설정하는 것이다.
또한, 원신호원 및 분석되어 갱신되는 신호원에 부여되는 번호는 원신호원을 기준으로 진각(예측) 또는 지각(지연)을 위하여 측정되어 분석된 시간 및 변환된 각도와 함께 사용되는 것이다.
또한, 상기 1주기 신호파형을 포착하여 추출한 신호원의 기준위치와 엔진특성을 분석시, 상승 신호 및 하강 신호의 시간을 각도로 변환하여 저장하고, 신호에 부여되는 번호를 재설정된 기준위치를 기준으로 부여된 번호를 갱신 처리하는 것이다.
또한, 연료점화시기(각도)를 지정한 기준위치로 변경시, 상기 신호처리부는 변환 저장된 분석결과의 데이터를 입력된 원신호원을 기준으로 전자제어유닛으로 출력하여 지정한 목표위치에서 연료점화가 이루어지도록 한 것이다.
이와 같이, 본 발명은 가솔린이나 디젤의 전자제어 내연기관을 가스연료(동작유체)를 사용하기 위한 내연기관으로 구조를 설계 변경시, 전자제어유니트(ECU)가 분사, 압축, 점화, 배기의 사이클(주기)의 각 행정에 맞게 동작유체가 제어되도록 엔진의 위치상태를 검출하는 원 신호부와 원신호를 처리하기 위한 신호처리부 및 전자제어유닛을 포함하는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호 처리 장치를 구성한 것이며, 이를 통해 연료분사시점 및 점화시점을 결정하는 센서의 원 신호원을 이용하여 가스 연료의 특성에 맞게 연료분사시점과 분사량 보정 및 점화시점을 타이밍 어드밴스(Timing Advance)하여 전자제어유닛으로 전달되는 신호원의 주기신호를 추출하고, 그 추출된 신호를 효율적으로 처리될 수 있도록 하면서, 가솔린 또는 디젤의 전자제어 내연기관을 LPG(액화석유가스), NG(천연가스), 셰일가스, DME(디메틸에테르)와 같은 동작유체인 가스연료를 사용하기 위한 구조로의 설계 변경이 이루어질 때, 전자제어유닛(ECU)의 프로그램 조작이나 내연기관인 엔진의 직접적인 개조 또는 변형이나 추가적인 하드웨어 구성(예; 보조 ECU)없이 기존의 동작유체인 가솔린이나 디젤 연료, 그리고 혼합가스에 최적화된 상태에 맞게 타이밍 제어를 실시하여 내연기관의 설계 변경에 따른 사용자의 작업 비용 및 시간을 최대한 단축시키는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예로 사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호 처리 장치의 개략적인 블럭 구성도.
도 2,3은 본 발명의 실시예로 사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호 처리 방법을 보인 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예로 투스(tooth) 번호가 부여된 원신호원의 파형도.
도 5는 본 발명의 실시예로 투스(tooth) 번호가 부여된 1주기 신호의 포착 파형도.
도 6은 본 발명의 실시예로 투스(tooth) 번호가 부여된 주기입력신호(진각)의 목표위치 출력 파형도.
도 7은 본 발명의 실시예로 투스(tooth) 번호가 부여된 지연출력신호(지각)의 목표위치 출력 파형도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예로 사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호 처리 장치의 개략적인 블럭 구성도를 도시한 것이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호 처리 장치는, 신호검출부(10), 신호처리부(20), 전자제어유닛(30)을 포함하는 것이다.
상기 신호검출부(10)는 크랭크축 또는 캠축의 회전방향이나 회전각도, 그리고 회전수를 확인하여 엔진의 위치상태를 검출한 주기를 가지는 원신호원을 상기 신호처리부(20)에 출력하도록 구성되는 것이다.
즉, 상기 신호검출부(10)는 전자제어 내연기관 시스템에서 전자 점화시스템의 점화순서와 점화시기 및 인젝터의 연료분사 순서, 그리고 가스연료 분사량을 결정하기 위해 1번 실린더의 상사점(TDC)을 검출하는 포지션센서이며, 상기 포지션센서는 CMPS(캠샤프트 포지션 센서), CKPA(크랭크 포지션 센서), 홀 센서(Hall Sensor) 중 어느 하나를 사용하게 되는 것이다.
상기 신호처리부(20)는 상기 신호검출부(10)와 전자제어유닛(30)의 사이에 위치하는 것으로, 상기 신호검출부(10)로부터 검출되어 출력되는 주기를 갖는 원신호원의 1주기 파형을 포착하여 주기입력신호(진각)를 추출하고, 상기 추출된 주기입력신호(진각)에 따른 타이밍 어드밴스의 지연출력신호(지각)를 상기 전자제어유닛(30)에 출력하도록 구성되는 것이다.
상기 전자제어유닛(30)은 상기 신호처리부(20)로부터 출력되는 타이밍 어드밴스의 지연출력신호(지각)에 따라 내연기관의 사이클 특성을 분석하여 작동유체인 가스연료의 특성에 맞게 연료분사량을 보정하면서 연료분사시점과 점화시점을 결정하도록 구성되는 것이다.
즉, 본 발명은 가솔린이나 디젤의 전자제어 내연기관을 LPG(액화석유가스), NG(천연가스), 셰일가스, DME(디메틸에테르)와 같은 동작유체인 가스연료를 사용하기 위한 내연기관으로 구조를 설계 변경하는 경우, 상기 전자제어유닛(30)의 프로그램 조작이나 내연기관인 엔진의 직접적인 개조 또는 변형이나 추가적인 하드웨어(예; 보조 ECU)를 구성하지 않더라도, 기존의 동작유체인 가솔린이나 디젤 연료, 그리고 혼합가스에 최적화된 상태에 맞게 타이밍 제어를 실시하려는데 그 기술적 특징이 있는 것이다.
이를 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면, 제 1 단계로서 신호검출부(10)는 크랭크축 또는 캠축의 회전방향이나 회전각도, 그리고 회전수를 확인하여 엔진의 위치상태를 검출한 주기를 가지는 원신호원을 신호처리부(20)에 출력한다.
그러면, 제 2 단계로서, 상기 신호처리부(20)에서는 주기를 가지는 원신호원의 1주기 신호파형을 포착하여 주기입력신호(진각)를 추출하게 된다.
즉, 상기 제 2 단계에서는, 우선 신호처리부(20)는 첨부된 도 4에서와 같이 엔진의 위치상태를 검출한 주기를 가지는 원신호원의 입력파형을 체크하게 되며, 상기 체크되는 원신호원의 입력파형은 시간에 따른 엔진 실린더의 위치(각도)를 파형의 형태로 발생시킨 것이다.
따라서, 상기 체크된 원신호원의 입력파형으로부터 첨부된 도 5에서와 같이 1주기 신호파형을 포착(추출)하고, 상기 포착된 1주기 신호파형당 상승신호와 하강신호의 시간 및 수량을 추출하게 된다.
여기서, 상기 주기를 가지는 원신호원의 1주기 신호파형의 포착은 주기신호를 기준으로 신호를 일정주기동안 수집한 후 그 수집된 신호의 상승 또는 하강시의 1주기 평균수량을 산출하여 이루어지거나, 또는 주기를 가지는 원신호원의 1주기 신호파형 포착시, 엔진 회전수와 부하에 따라 다르게 발생하는 CVVT(연속 가변 밸브 타이밍)에서 포지션센서(CMPS, CKPS)의 원신호원을 각각 포착(Cpature)한 후 주기신호를 기준으로 첫째 신호부터 마지막 신호까지 번호가 부여되는 것이다.
그러므로, 상기 추출되는 상승신호와 하강신호의 시간과 수량으로부터 1주기 신호파형의 기준위치를 분석하는 한편, 상기 상승신호와 하강신호의 시간을 각도로 변환시켜 1주기 신호파형의 각도를 분석하게 되면, 첨부된 도 6에서와 같이 1주기 신호파형의 각도 분석에 따른 주기입력신호(진각)을 추출하고 저장할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 1주기 신호파형을 포착하여 추출한 신호원의 기준위치와 엔진특성을 분석시, 상승 신호 및 하강 신호의 시간을 각도로 변환하여 저장하게 되며, 아울러 신호에 부여되는 번호를 재설정된 기준위치를 기준으로 부여된 번호를 갱신 처리하도록 하였으며, 상기 원신호원 및 분석되어 갱신되는 신호원에 부여되는 번호는 원신호원을 기준으로 진각(예측) 또는 지각(지연)을 위하여 측정되어 분석된 시간 및 변환된 각도와 함께 사용되도록 한 것이다.
이를 보다 구체적으로 살펴보면, 일예로서 주기신호를 기준으로 원신호원의 신뢰성을 위해 32회 동안 신호를 수집하고, 상기 수집한 신호를 상승 또는 하강 신호 중 가장 길거나 가장 짧은 신호를 비교 분석하여 기준신호로 설정하?, 이는 차량에 장착된 슬릿의 형태에 따라 기준신호 형태가 다르기 때문인 것이다.
다음으로, 주기신호의 상승 또는 하강 신호의 수량을 계수한 후, 상기 주기신호를 기준으로 상승 또는 하강 신호의 1주기 평균 수량을 산출한 상태에서, 상기 주기신호를 기준으로 첫째 신호부터 마지막 신호까지 번호를 부여하여 둔다.
다음으로, 상승 신호 및 하강신호 시간을 추출하여 주기신호의 전체 시간을 측정하고 각각의 상승 및 하강에 소요되는 시간을 측정하여 둔다.
일예로, 상승신호가 크랭크각 센서에서 발생된 신호라면 상승 시간은 Tooth(투스; 톱니의 이 모양)에 해당되고, 측정된 1주기 측정시간이 58.8ms, 짝수의 Tooth 측정시간이 2.1ms, 홀수의 3번을 제외한 측정시간이 2.1ms가 되며, Tooth 3번은 10.5ms가 되는 것이다.
이때, 기준신호의 기준위치를 분석 및 설정하여 처음 부여된 번호를 모두 갱신처리하면서, 상승신호 시간을 회전 각도로 변환하여 둔다.
그러면, Tooth 번호를 설정된 기준위치를 기준으로 모두 갱신하였기 때문에 홀수 Tooth 번호가 상승신호가 되면서, 1주기의 측정 각도는 360도 이며, 상기와 같이 1주기 측정시간은 58.8ms가 된다.
이때, 상기 상승신호 각도는 1회전 각도인 360도에, 상승신호 측정시간을 1주기 측정시간으로 나눈 값과 같게 하므로, 즉 각 상승신호 각도는 [ 360도 * 2.1ms / 58.8ms = 12.857도 ]인 것이다.
그러면, 입력신호를 기준으로 분석한 상승 및 하강신호의 변환가도 데이터는 0.001도 단위의 시간으로 산출하여 저장할 수 있는 것이다.
다음으로, 제 3 단계로서, 상기 신호처리부(20)는 상기 추출된 주기입력신호(진각)에 따른 타이밍 어드밴스의 지연출력신호(지각)를 상기 전자제어유닛(30)에 출력할 수 있는 것이다.
즉, 상기 신호처리부(20)는 상기 추출되는 주기입력신호(진각)의 기준위치를 설정한 후, 상기 설정된 기준위치에 따라 분석된 1주기 신호파형의 분석결과 및 상기 주기입력신호(진각) 또는 지연출력신호(지각)의 출력시간을 연산하게 되며, 상기 연산으로부터 첨부된 도 7에서와 같이 주기입력신호(진각)에 따른 지연출력신호(지각)를 생성한 후 이를 전자제어유닛(30)에 출력할 수 있는 것이다.
이를 구체적으로 살펴보면, 우선 회전운동을 하는 원신호의 위치를 시간 및 각도로 분석 및 저장하여, 연료분사시기와 점화시기를 진각(예측) 목표위치로 전자제어유닛(30)에 출력한다.
그러면, 입력신호 기준위치 하강 직전의 신호로부터 출력신호 기준위치 진각(예측)시간을 계산할 수 있고, 원신호의 입력신호 Tooth의 저장데이터 각도에서 출력 진각(예측)의 각도를 제외하면 진각(예측)의 출력 위치가 결정된다.
이때, 입력신호 기준위치 하강 직전의 신호로부터 출력신호 기준위치 진각(예측)시간에 도달시 지연출력신호를 전자제어유닛(30)에 출력하는 것이다.
즉, 원신호의 기준신호가 시작되는 시점에 진각(예측) 계산된 상승신호를 전자제어유닛(30)으로 출력하여 기준신호(기준 각도)를 변경하고, 이에따라 원신호에서 각각의 Tooth 번호에 따른 시간을 측정하게 되며, 입력신호 기준위치로부터 출력신호 지각(지연)시간을 계산할 수 있게 되면서, 원신호의 상승 직전(Rising Edge) 위치에서 출력 지각(지연)각도를 지연함으로써 지연출력신호(지각)의 위치가 결정될 수 있는 것이다.
그러면, 제 4 단계로서, 상기 전자제어유닛(30)은 상기 지연출력신호(지각)에 따라 내연기관의 사이클 특성을 분석하여 작동유체인 가스연료의 특성에 맞게 연료분사량을 보정하면서 연료분사시점과 점화시점을 결정할 수 있게 되고, 상기 결정되는 연료분사시점과 점화시점으로부터 기존의 동작유체인 가솔린이나 디젤 연료, 그리고 혼합가스에 최적화된 상태에 맞게 타이밍 제어를 실시할 수 있는 것이다.
즉, 상기 추출된 주기입력신호(진각)는 상승신호와 하강신호로 나누어 데이터를 연산하되, 수집한 상승신호 또는 하강신호 중 가장 길거나 짧은 신호를 분석하여 기준위치를 설정하게 되므로, 연료점화시기(각도)를 지정한 기준위치로 변경시, 상기 신호처리부(20)는 변환 저장된 분석결과의 데이터를 입력된 원신호원을 기준으로 상기 전자제어유닛(30)으로 출력하여, 상기 전자제어유닛(30)에서의 타이밍 제어를 통해 지정한 목표위치에서 연료점화가 이루어지도록 하게 되는 것이다.
이상에서 본 발명의 사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호 처리 장치 및 그 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
10; 신호검출부
20; 신호처리부
30; 전자제어유닛

Claims (14)

  1. 크랭크축 또는 캠축의 회전방향이나 회전각도, 그리고 회전수를 확인하여 엔진의 위치상태를 검출한 주기를 가지는 원신호원을 출력하는 신호검출부;
    상기 신호검출부로부터 검출되어 출력되는 주기를 갖는 원신호원의 1주기 파형을 포착하여 주기입력신호(진각)를 추출하고, 상기 추출된 주기입력신호(진각)에 따른 타이밍 어드밴스의 지연출력신호(지각)를 출력하는 신호처리부; 및,
    상기 신호처리부로부터 출력되는 타이밍 어드밴스의 지연출력신호(지각)에 따라 내연기관의 사이클 특성을 분석하여 작동유체인 가스연료의 특성에 맞게 연료분사량을 보정하면서 연료분사시점과 점화시점을 결정하는 전자제어유닛; 을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호검출부는 전자제어 내연기관 시스템에서 전자 점화시스템의 점화순서와 점화시기 및 인젝터의 연료분사 순서, 그리고 가스연료 분사량을 결정하기 위해 1번 실린더의 상사점(TDC)을 검출하는 포지션센서인 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 포지션센서는 CMPS(캠샤프트 포지션 센서), CKPA(크랭크 포지션 센서), 홀 센서(Hall Sensor) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호처리부(20)는 상기 신호검출부(10)와 전자제어유닛(30)의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리장치.
  5. 크랭크축 또는 캠축의 회전방향이나 회전각도, 그리고 회전수를 확인하여 엔진의 위치상태를 검출한 주기를 가지는 원신호원을 출력하는 제 1 단계;
    상기 제 1 단계로부터 출력되는 주기를 가지는 원신호원의 1주기 신호파형을 포착하여 주기입력신호(진각)를 추출하는 제 2 단계;
    상기 제 2 단계로부터 추출된 주기입력신호(진각)에 따른 타이밍 어드밴스의 지연출력신호(지각)를 전자제어유닛에 출력하는 제 3 단계; 및,
    상기 제 3 단계로부터 출력되는 지연출력신호(지각)에 따라 내연기관의 사이클 특성을 분석하여 작동유체인 가스연료의 특성에 맞게 연료분사량을 보정하면서 연료분사시점과 점화시점을 결정하는 제 4 단계; 를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 단계는,
    엔진의 위치상태를 검출한 주기를 가지는 원신호원의 입력파형을 체크하는 제 21 단계;
    상기 제 21 단계로부터 체크된 원신호원의 입력파형으로부터 1주기 신호파형을 포착(추출)하는 제 22 단계;
    상기 제 22 단계로부터 포착된 1주기 신호파형당 상승신호와 하강신호의 시간 및 수량을 추출하는 제 23 단계;
    상기 제 23 단계로부터 추출되는 상승신호와 하강신호의 시간과 수량으로부터 1주기 신호파형의 기준위치를 분석하고, 상승신호와 하강신호의 시간을 각도로 변환시켜 1주기 신호파형의 각도를 분석하는 제 24 단계; 및,
    상기 제 24 단계로부터 1주기 신호파형의 각도 분석에 따른 주기입력신호(진각)을 추출하고 저장하는 제 25 단계; 를 더 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 3 단계는,
    상기 제 2 단계로부터 추출되는 주기입력신호(진각)의 기준위치를 설정하는 제 31 단계;
    상기 제 31 단계로부터 설정된 기준위치에 따라 상기 24 단계에서 분석된 1주기 신호파형의 분석결과 및 상기 주기입력신호(진각) 또는 지연출력신호(지각)의 출력시간을 연산하는 제 32 단계;
    상기 제 32 단계의 연산으로부터 주기입력신호(진각)에 따른 지연출력신호(지각)를 생성한 후 이를 전자제어유닛에 출력하는 제 33 단계; 를 더 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 21 단계에서, 주기를 가지는 원신호원은 시간에 따른 엔진 실린더의 위치(각도)를 파형의 형태로 발생시키는 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 22 단계에서, 주기를 가지는 원신호원의 1주기 신호파형의 포착은 주기신호를 기준으로 신호를 일정주기동안 수집한 후 그 수집된 신호의 상승 또는 하강시의 1주기 평균수량을 산출하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제 22 단계에서, 주기를 가지는 원신호원의 1주기 신호파형 포착시, 엔진 회전수와 부하에 따라 다르게 발생하는 CVVT(연속 가변 밸브 타이밍)에서 포지션센서(CMPS, CKPS)의 원신호원을 각각 포착(Cpature)한 후 주기신호를 기준으로 첫째 신호부터 마지막 신호까지 번호를 부여하는 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 31 단계에서, 추출된 주기입력신호(진각)는 상승신호와 하강 신호로 나누어 데이터를 연산하되, 수집한 상승신호 또는 하강신호 중 가장 길거나 짧은 신호를 분석하여 기준위치를 설정하는 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 원신호원 및 분석되어 갱신되는 신호원에 부여되는 번호는 원신호원을 기준으로 진각(예측) 또는 지각(지연)을 위하여 측정되어 분석된 시간 및 변환된 각도와 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 1주기 신호파형을 포착하여 추출한 신호원의 기준위치와 엔진특성을 분석시, 상승 신호 및 하강 신호의 시간을 각도로 변환하여 저장하고, 신호에 부여되는 번호를 재설정된 기준위치를 기준으로 부여된 번호를 갱신 처리하는 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    연료점화시기(각도)를 지정한 기준위치로 변경시, 상기 신호처리부는 변환 저장된 분석결과의 데이터를 입력된 원신호원을 기준으로 전자제어유닛으로 출력하여 지정한 목표위치에서 연료점화가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 사이클행정을 가지는 전자제어 내연기관의 주기신호 추출 및 신호처리 방법.
KR1020120135093A 2012-11-27 2012-11-27 사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 사이클행정주기 입력신호 추출 및 신호 처리 장치와 그 방법 KR101414425B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120135093A KR101414425B1 (ko) 2012-11-27 2012-11-27 사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 사이클행정주기 입력신호 추출 및 신호 처리 장치와 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120135093A KR101414425B1 (ko) 2012-11-27 2012-11-27 사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 사이클행정주기 입력신호 추출 및 신호 처리 장치와 그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140072237A true KR20140072237A (ko) 2014-06-13
KR101414425B1 KR101414425B1 (ko) 2014-07-07

Family

ID=51126113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120135093A KR101414425B1 (ko) 2012-11-27 2012-11-27 사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 사이클행정주기 입력신호 추출 및 신호 처리 장치와 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101414425B1 (ko)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100242080B1 (ko) * 1996-12-27 2000-03-02 정몽규 크랭크 각 검출장치
KR100335927B1 (ko) * 1999-07-21 2002-05-09 이계안 크랭크 각도 신호 처리장치 및 그 처리 방법
JP2007332814A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Nikki Co Ltd ガソリン代替燃料エンジンの点火制御方法およびその装置
JP4795876B2 (ja) * 2006-07-07 2011-10-19 株式会社ニッキ ガソリン代替燃料エンジンの点火制御方法およびその装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR101414425B1 (ko) 2014-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2636283C2 (ru) Система обнаружения пропуска зажигания для двигателя внутреннего сгорания
JP4380604B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US8342011B2 (en) Method for determining a value representative of the pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine
US7200487B2 (en) System and method for processing an accelerometer signal to assist in combustion quality control in an internal combustion engine
US10012155B2 (en) Combustion pressure feedback based engine control with variable resolution sampling windows
CA2889605C (en) Detecting and mitigating abnormal combustion characteristics
US8676471B2 (en) Method for determining an index of the fuel combustion in an engine cylinder
US7647155B2 (en) Apparatus and method for calculating work load engine
EP2910760A1 (en) In-cylinder pressure detection device for internal combustion engine
JP2008223764A (ja) 車両診断のシステムおよび方法
EP1801399B1 (en) Apparatus and method for calculating work load of engine
JP2005291182A (ja) 失火検出装置
US10156187B2 (en) Combustion status detection device for internal combustion engine
KR20130025397A (ko) 분사 제어 방법
AU2005306541B2 (en) System and method for processing an accelerometer signal to assist in combustion quality control in an internal combustion engine
EP2871355A1 (en) Internal combustion engine ignition period control device
KR101414425B1 (ko) 사이클 행정을 가지는 전자제어 내연기관의 사이클행정주기 입력신호 추출 및 신호 처리 장치와 그 방법
US9322382B2 (en) Method for detecting detonation phenomena in an internal combustion engine
JP2007040208A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4507201B2 (ja) 多気筒内燃機関の制御装置
JP5998904B2 (ja) 内燃機関の失火判定装置
US20120041667A1 (en) Device and method for operating an internal combustion engine, computer program, computer program product
De Ojeda et al. High Speed Data Acquisition for Real Time Feedback in a Light Duty Engine Combustion-Mode Switching Application
JP5737205B2 (ja) 筒内圧センサの異常診断装置
KR101393566B1 (ko) 엔진의 상사점 보정방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170626

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180621

Year of fee payment: 5