KR20170016459A - 내연 기관 및 내연 기관의 작동 조건을 검출하는 방법 - Google Patents

내연 기관 및 내연 기관의 작동 조건을 검출하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170016459A
KR20170016459A KR1020177000506A KR20177000506A KR20170016459A KR 20170016459 A KR20170016459 A KR 20170016459A KR 1020177000506 A KR1020177000506 A KR 1020177000506A KR 20177000506 A KR20177000506 A KR 20177000506A KR 20170016459 A KR20170016459 A KR 20170016459A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cylinder
engine
pressure
detect
sensor element
Prior art date
Application number
KR1020177000506A
Other languages
English (en)
Inventor
오라 슈텐라아스
미카엘 노르딘
Original Assignee
스카니아 씨브이 악티에볼라그
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 스카니아 씨브이 악티에볼라그 filed Critical 스카니아 씨브이 악티에볼라그
Publication of KR20170016459A publication Critical patent/KR20170016459A/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
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/022—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using an optical sensor, e.g. in-cylinder light probe
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F02D35/024—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/027—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • 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
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • 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
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/08—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
    • G01L23/10—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically by pressure-sensitive members of the piezoelectric type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

본 발명은 연소 엔진(1)에 관한 것으로, 연소 엔진의 작동 조건을 검출하도록 구성되어 있는 장치(3)를 구비하고, 상기 장치(3)는 엔진의 실린더(6)의 실린더 헤드(8) 상에서 실린더 챔버와 별개로 배치되는 적어도 하나의 센서 부재(7)를 구비하는 장치(4)를 포함한다. 센서 부재(7)는 상기 실린더 챔버 내의 압력 변화에 의해 발생되어 상기 실린더 헤드 또는 실린더 헤드에 인접하는 부분에 전파되는 움직임을 검출하도록 구성된다.

Description

내연 기관 및 내연 기관의 작동 조건을 검출하는 방법{INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR DETECTING OPERATING CONDITIONS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 엔진의 작동 조건을 검출하도록 구성된 장치를 포함하는 연소 엔진에 관한 것으로, 상기 장치는 엔진의 적어도 하나의 실린더에서 실린더 챔버의 압력 변화를 검출하도록 구성되는 장치와 엔진의 적어도 하나의 실린더에서 실린더 챔버의 압력 변화를 검출하는 방법을 포함한다.
엔진으로부터 에너지/연료 질량 출력을 최대로 생성하고, 최소량의 배출을 하면서, 연소 엔진에 사용되는 연료가 엔진의 실린더에서 연소되도록 연소 엔진의 제어를 달성하기 위한 끊임없는 열망이 있다. 연소 엔진의 작동 조건에 대한 지속적인 지식을 얻고자하는 노력이 중요하다. 이러한 엔진 실린더의 실린더 챔버의 작동 중에 발생하는 압력 변화는 엔진의 작동 조건에 관한 중요한 정보를 포함한다.
이러한 정보에 액세스하기 위해, 연소 엔진은 실린더 챔버 내부의 압력을 검출하기 위해 엔진 벽을 관통하는 구멍을 통해 실린더 챔버에 도달하는 압력 센서를 포함하는 상기 장치를 갖추고 있다.
본 발명의 목적은 종래의 연소 엔진 및 방법과 관련하여 적어도 하나의 면에서 개선된 연소 엔진 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 첨부된 청구항에 따른 엔진 및 방법으로 달성된다.
놀랍게도, 센서 부재가 예를 들어 실린더에 인접하지만 실린더 외부, 예를 들어 실린더로부터의 출구에 인접하거나 또는 실린더에서의 입구 채널에 인접하여 엔진에서 실린더 헤드의 부분 또는 실린더 헤드에 인접한 부분 상에 배치될 때, 상기 실린더 챔버의 압력 변화에 의해 발생되어 상기 실린더 헤드 또는 상기 부분에 전파되는 움직임 또는 진동이 검출될 수 있고, 그 결과 실린더 챔버의 간접적인 압력 변화가 신뢰성 있는 방식으로 검출될 수 있다는 것이 명백해졌다. 따라서, 예를 들어, 엔진의 관련 실린더의 실린더 챔버에서 시간에 따른 가스 압력의 발생이 신뢰성있게 유도될 수 있다. 따라서, 연소 챔버에 구멍을 뚫지 않아도 되고, 비용 절감이 달성될 수 있으며, 실린더 챔버로 삽입된 압력 센서에 의해 야기되는 본 발명의 혼란이 방지될 수 있다.
실린더 챔버(연소 챔버)의 압력 변화에 의해 발생되는 이러한 방식의 움직임은 예를 들어 엔진에서 상기 실린더 헤드 또는 실린더 헤드에 인접한 부분에서 진동, 소음, 즉, 가스 움직임, 돌출부와 같은 다양한 형태의 형상 변화일 수 있다.
상기 적어도 하나의 센서 부재가 실린더 챔버, 즉, 실린더의 연소 챔버와 별도로 배치되어 있다는 사실은, 실린더 챔버의 내부 체적과 직접 접촉하지는 않고 완전히 분리되어 있음을 의미한다. 그러나, 일부 형태의 외부 리세스는 센서 부재가 배치될 수 있는 실린더 챔버의 벽에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센서 부재는 상기 실린더 헤드의 내부 또는 실린더 헤드 상에 배치된다. 바람직하게는 실린더 피스톤의 상사점 근처에 센서 부재를 배치하는 것은 작은 소음의 판독이 용이한 신호가 센서 소자에 도달하는 것을 보장하기 위한 목적으로 유리하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 센서 부재는 250Hz 이하, 0.5Hz-250Hz 또는 0.5Hz-200Hz의 주파수의 움직임, 즉, 큰 스케일의 움직임을 검출하도록 구성된다. 이 경우 센서 부재는 상대적으로 낮은 주파수로 발생하는 움직임을 검출하도록 구성되고, 상기 실린더 챔버 내부의 가스 압력 변화의 기본 주파수는 연소 엔진의 엔진 속도와 동일한 간격 내에 놓여 있으며, 예를 들어 일반적으로 선박용 디젤 엔진의 경우 분당 60 회전(1Hz)이고 모터 바이크용 오토 엔진의 경우 분당 12,000 회전(약 200Hz)일 수 있다. 센서 부재가 이러한 주파수 영역 내의 움직임을 검출하도록 구성되어 있기 때문에, 연소 엔진의 작동 조건에 대한 유용한 정보는 실린더 챔버의 압력 변화에 기인한 움직임에 대한 정보로부터 추출될 수 있다. 센서 부재는 다른 실시예에서는 더 높은 주파수를 검출하도록 배치될 수 있다. 이러한 더 높은 주파수는 kHz 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 센서 부재는 1kHz-20kHz 범위의 주파수를 검출하도록 배치될 수 있다. 다른 주파수 영역 또는 주파수 영역의 조합은 응용에 따라 검출될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 엔진은 엔진의 다수의 실린더에 공통인 실린더 헤드를 가지며, 상기 장치는 다수의 상기 실린더 챔버의 압력 변화로부터 유도되는 움직임을 검출하여 구별하도록 배치된 적어도 하나의 센서 부재를 갖는다. 이러한 실린더 헤드를 갖는 연소 엔진에 센서 부재를 적절하게 배치함으로써, 하나의 센서 부재의 사용만으로 다수의 실린더 챔버의 압력 변화로부터 정보가 얻어질 수 있으며, 따라서 비용 절감이 달성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 장치는 엔진의 모든 실린더 챔버에서의 압력 변화에 의해 발생되는 움직임을 개별적으로 함께 검출하도록 구성된 다수의 센서 부재를 포함한다. 엔진의 실린더 챔버 각각에서 개별적인 압력 변화로부터 유도되는 이러한 움직임을 검출함으로써, 엔진의 작동 조건에 대한 방대한 정보가 얻어지며, 이는 연소 엔진의 상이한 제어 시스템, 진단 및 유사물에서의 적절한 조치를 유도한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 엔진은 엔진 내의 각 실린더에 대한 실린더 헤드를 가지며, 상기 장치는 엔진 내의 각각의 실린더에 대해 개별적인 센서 부재를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 센서 부재는 상기 움직임을 광학적으로 또는 피에조 전기 또는 저항을 통해 검출하도록 구성된다. 이들은 연소 엔진에서 실린더 헤드의 일부 또는 실린더 헤드에 인접한 부분 상에 배치될 때, 실린더 챔버의 압력 변화로부터 유도된 움직임을 검출하기 위한 적절한 유형의 센서 부재이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 장치는 상기 센서 부재로부터의 상기 검출된 움직임에 관한 정보를 수신하고, 상기 정보를 처리하며, 상기 정보를 관련 작동 조건에 대하여 엔진에 저장된 값과 비교하고, 상기 비교에 기초하여 성능 및/또는 엔진의 조건 및/또는 엔진의 프로세스와 관련된 측정값을 전달하도록 구성되어 있는 유닛을 포함한다. 이러한 비교를 통해, 적절한 방식으로 이들을 사용하기 위해, 상기 센서 부재에 의해 검출된 움직임에 기초하여 연소 엔진의 작동 조건에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있게 된다.
전술된 목적은 검출을 수행하는 방법과 관련하여 달성되며, 전술된 유형의 방법에서, 엔진에서 실린더 헤드 또는 실린더 헤드에 인접하는 부분에서 상기 실린더 챔버의 압력 변화에 의해 발생되는 움직임을 검출한다. 혁신적인 연소 엔진의 상이한 실시예에 관한 상기 논의는 이러한 방법 및 그 이점으로 인해 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진의 적어도 하나의 실린더의 실린더 챔버 에서 시간 경과에 따른 가스 압력의 전개, 즉 실린더 압력 곡선이 상기 검출된 움직임의 정보에 기초하여 계산된다. 이러한 실린더 압력 곡선은 상기 검출된 운동에 기초하여 생성될 수 있는 것으로 나타났다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 검출된 움직임의 정보에 기초하여, 엔진의 적어도 하나의 실린더에서 방출되는 열량의 측정값이 계산된다. 예를 들어, 열량은 손실에 대해 보정된 압력 체적 변화로부터 얻어지는 방출 열(dQ)을 적분함으로써 계산될 수 있다.
Figure pct00001
손실은 일반적으로 열 손실과 실린더에서의 가스 누출이다.
본 발명은 또한 본원 명세서에서 기술된 연소 엔진 및 방법을 사용하도록 구성된 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 프로그램 제품, 전자 제어 장치 및 차량에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 연소 엔진의 작동 조건을 검출하도록 구성된 장치에 관한 것이다. 이러한 장치의 기능과 그것이 제공하는 가능성은 혁신적인 연소 엔진의 전술된 논의에서 설명된다.
본 발명은 임의의 특정 유형의 연소 엔진 및 임의의 특정 연료에 한정되지 않고, 압축 착화 엔진뿐만 아니라 오토 엔진을 포함하며, 휘발유, 에탄올, 디젤 및 가스 형태의 연료를 포함한다.
마찬가지로, 본 발명은 산업 분야, 분쇄 기계와 같은 모든 유형 및 차륜 구동형 차량뿐만 아니라 트럭 및 버스, 보트 및 크롤러 또는 이와 유사한 차량과 같은 다양한 유형의 차량의 사용을 위해 의도된 연소 엔진을 포함한다.
본 발명의 다른 유리한 특징 및 이점은 이하에서 설명된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예를 기술한다.
도 1a, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 엔진의 일부를 도시하는 개략도이다.
도 2a는 엔진의 실린더 헤드 상에 센서 부재의 배치를 나타내는, 도 1의 연소 엔진 일부의 확대도이다.
도 2b는 인접 부분에 배치되어 있는 센서 부재를 구비한 연소 엔진의 일부분을 도시하는 도면으로서, 상기 센서 부재는 엔진 상에서 실린더로부터 배출 채널의 출구와 관련된 영역에 배치된다.
도 3은 시간 경과에 따른 연소 엔진의 실린더에서 실린더 챔버 내의 압력 및 실린더 헤드의 움직임의 검출의 결과로서, 시간 경과에 따라 도 2a 또는 도 2b에 따른 연소 엔진의 센서 부재에 의해 발생되는 신호를 도시하는 도표이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 1의 연소 엔진에 대응하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 구현을 위한 전자 제어 장치의 도표이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 엔진(1)을 매우 개략적으로 도시하며, 도 1에서는 예를 들어 트럭과 같은 암시된 차량(2)에 배치된다. 엔진은 엔진의 작동 조건을 검출하도록 구성된 점선으로 표시된 장치(3)를 구비하고, 이러한 장치는 연소 엔진 실린더의 실린더 챔버(5) 내의 압력 변화를 검출하도록 개략적으로 도시된 장치(4)를 구비하며, 실린더는 이 경우 6개이지만 임의의 개수가 있을 수 있다. 각각의 실린더(6)는 크랭크축(12)을 작동시키도록 배치된 피스톤(14), 입구 채널(15)로부터 실린더의 연소 챔버(5)로 가스 유입을 제어하는 입구 밸브(10) 및 배기 채널(16)을 통해 배기의 유출을 제어하는 배기 밸브(11)를 포함한다.
상기 장치(4)는 실린더 챔버 내의 상기 압력 변화를 검출할 수 있도록 실린더(6) 당 하나의 센서 부재(7)를 가지며, 이는 실린더의 실린더 헤드(8) 상에서 실린더 챔버(5)에 속한 것과 별도로 배치된다. 센서 부재는 피에조 저항 센서이며, 관련 실린더 챔버에서의 압력 변화에 의해 발생되는 예를 들어 진동의 형태로 전파되는 움직임을 검출하도록 구성된다. 도 2a는 이러한 피에조 저항 센서 부재(7)가 실린더 헤드(8)에 어떻게 배치되어 있는지를 나타낸다.
상기 장치(3)는 또한 차량의 전자 제어 장치로 구성될 수 있는 유닛(9)을 포함하고, 상기 유닛은 센서 부재로부터 검출된 움직임에 관한 정보를 수신하고, 이러한 정보 또는 이러한 센서 정보에 기초하여 계산된 정보를 엔진의 소망하는 작동 조건에 대한 저장된 값과 비교하며, 상기 비교에 기초하여 관련 실린더의 압력 증가와 같은 성능 및/또는 엔진의 조건 및/또는 엔진의 프로세스와 관련된 측정값을 전달하도록 구성된다. 따라서, 예를 들어 연료 분사와 같이, 연소 엔진의 다양한 부품의 제어를 위한 기반을 제공하는, 엔진의 작동 조건 또는 이들로부터의 편차에 관한 정보가 센서 부재의 검출에 기초하여 얻어질 수 있다.
이러한 센서 부재를 전술된 방식으로 배치함으로써, 엔진의 실린더 헤드 또는 실린더 헤드에 인접한 부분에서 실린더 챔버 내의 압력 변화로부터 유도되는 전파 움직임을 검출할 수 있는 능력을 갖게 되고, 관련 실린더 챔버에서의 압력 변화에 대한 측정값으로서 기능하기 위해, 필터링 또는 추가 처리를 필요로 하지 않거나 또는 대안적으로 간단한 필터링 또는 처리를 필요로 하는 높은 품질의 신호들이 얻어질 수 있다. 일 실시예에서, 큰 스케일의 움직임이 검출될 때, 센서 부재가 예를 들어, 0.5Hz 내지 250Hz의 간격 내에서 비교적 낮은 주파수로 엔진의 관련 실린더 헤드 또는 실린더 헤드에 인접한 부분에서 전파되는 움직임을 검출하도록 구성되는 것이 바람직하다. 다른 응용에서, 예를 들어 kHz 영역과 같이, 보다 높은 주파수의 움직임 또는 진동이 센서 부재에 의해 검출된다.
도 2b는 센서 부재의 다른 배치를 도시한다. 여기서 센서 부재는 실린더 헤드에 인접한 영역에 배치된다. 이 예에서, 센서 부재는 엔진, 특히 엔진 블록 상에 배치된다. 센서 부재는 엔진 상에서 실린더에서의 배기 채널의 출구에 인접한 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서 부재는 엔진 상에서 실린더의 배기 채널의 출구 옆 엔진 블록 상의 표면에 배치될 수 있다. 센서가 배치되는 표면은 실질적으로 수직일 수 있다. 센서는 피스톤의 움직임에 수직인 움직임을 검출하도록 배치될 수 있다. 센서는 또한 피스톤의 움직임 방향에 대해 그리고 엔진의 종 방향에 대해 수직인 움직임을 검출하도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 센서는 엔진의 긴 측 상에 위치된다. 센서는 센서가 배치되는 표면에 대해 수직인 방향으로의 움직임을 검출하도록 배치될 수 있다.
다른 실시예(미 도시)에서, 센서 부재는 엔진 상에서 실린더에서의 배기 채널의 출구에 배치될 때와 상당하는 방식으로 배치될 수 있지만, 대신 엔진 상에서 실린더에서의 흡입 채널의 입구에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
도 3은 작동 중에 연료로서 디젤을 사용하는 압축 착화 엔진의 실린더 챔버에서 시간(t)에 걸친 압력(A)의 전개를 도시한다. 실린더 챔버 내의 가스 압력(A)은 종래의 압력 센서로 측정되었다. 동일한 도표는 도 1 및 도 2에 도시된 방식으로 실린더의 실린더 헤드 상에서 실린더 챔버와 별도로 배치된 센서 부재(7)에 의해 얻어진, 시간(t)에 걸친 신호(B)의 전개를 도시한다. 상기 도표는 센서 부재로부터 유도되는 신호(B)가 실린더 챔버에서 발생하는 압력 변화를 매우 잘 나타내고, 이 압력 변화는 실린더의 피스톤이 상사점 근처에있을 때 발생하는 압력 증가로 구성된다. 따라서, 실린더 챔버 내의 피스톤 움직임으로부터 유도되는 검출 움직임은 엔진의 작동 주파수 또는 엔진 속도와 동일한 주파수를 갖는다. 그러나, 피스톤 움직임에 의해 발생되는 이러한 변화 이외의, 실린더 챔버에서의 압력 변화로부터 유도되는 움직임이 검출될 수 있고, 그에 기초하여 연소 엔진의 작동 상태에 관한 결론을 이끌어 낼 수 있다. 따라서, 혁신적인 장치에 의해, 엔진 내의 각 실린더의 실린더 챔버 내의 가스 압력의 시간 경과에 따른 전개, 소위 실린더 압력 곡선이 센서 부재에 의해 검출되는 움직임으로부터 얻어지는 정보에 기초하여 계산되거나 추정될 수 있다. 이러한 검출로부터의 정보에 의해, 각각의 실린더에서 방출되는 열량이 또한 계산될 수 있다. 일부 실시예에서, 전체 실린더 압력 곡선이 이러한 방식으로 추정된다. 일부 실시 예에서는 실린더 압력 곡선의 일부만이 추정된다. 예를 들어, 실린더 압력 곡선은 실린더 내의 압력이 증가하는 단계에서만 추정될 수 있다.
혁신적인 장치의 센서 부재(7)는 또한 엔진의 작동 조건에 관한 정보를 유닛(9)으로부터 얻기 위해 충전 공기압, 배기 엔진 압력, 크랭크축 각(angle) 등을 측정하는 센서와 같은 다른 센서에 의해 지지될 수 있고, 상기 정보는 엔진의 다른 부품을 제어하는 데에 사용될 수 있다. 메모리 장치에 저장된 이러한 정보가 또한 얻어질 수 있으며, 엔진의 장래의 서비스 또는 유지 보수시에 고려될 수 있다. 상기 데이터가 심각한 유형, 즉, 엔진의 부품에 심각한 오작동이 있음을 암시하는 경우에, 알람 신호가 직접 방출될 수도 있다.
도 4는 모든 실린더(6')(본원 명세서에서는 4개)에 대해 단일의 공통 실린더 헤드(8')를 갖는 연소 엔진에 대해 본 발명이 어떻게 실현될 수 있는지를 개략적으로 도시한다. 도 1의 실시 예에서의 등가의 부품은 '가 추가된 동일한 도면부호로 나타낸다. 상기 실시예에서 두 개의 센서 부재(7')가 있으며, 각각의 센서 부재는 실린더 헤드(8') 내에서 전파되며, 센서 부재에 가장 근접 배치된 두 개의 실린더 (6')의 실린더 챔버에서의 압력 변화로부터 유도되는 움직임을 검출하도록 구성된다.
센서에 의해 검출된 신호는 다양한 방식으로 처리될 수 있다. 예를 들어, 다음의 신호 처리 단계가 수행될 수 있다. 먼저 센서의 전기 신호가 제어 장치/신호 처리 장치에 입력된다. 신호는 대역 통과 필터로 필터링되어 정보가 필요한 주파수 범위에 속하지 않는 불필요한 정보를 제거한다. 신호는 필터링, 평균화 또는 양호한 유사성을 지닌 하나 또는 다수의 연속 기능(들)으로 대체됨으로써 균등화된다. 이어서, 신호는 압축시 압력과 체적 사이의 상관 관계를 통해 스케일링된다. 이어서, (a) 신호의 적절한 부분(들)이 압력 도메인으로 변환된다. 보충 모델링은 압력 곡선을 형성하기 위해 신호의 신뢰성의 갭을 좁힌다. 이렇게 형성된 압력 곡선은 연소의 개시(SOC), 예컨대, 10 %, 50 % 및 90 %와 같이 연소된 연료의 특정 양에서의 다른 크랭크 각도(CA10, CA50, CA90), 연소의 종료(EOC), 지시 평균 유효 압력(IMEP) 및 최대 압력(Pmax)과 같이 엔진 제어시 다른 값을 계산하는 데에 사용된다. 일부 실시예들에서, 전술된 단계들 중 하나 또는 다수는 생략될 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 연소 엔진의 전자 제어 장치의 내부 메모리와 같은, 컴퓨터의 내부 메모리 내에서 로딩 가능한 컴퓨터 프로그램에 적절하게 포함된다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 전자 제어 장치에 의해 판독 가능한 데이터 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 통해 적절하게 제공되며, 상기 데이터 저장 매체는 내부에 저장된 컴퓨터 프로그램을 구비한다. 상기 데이터 저장 매체는 예를 들면 CD-ROM, DVD 등과 같은 형태의 광 데이터 저장 매체, 하드 디스크 드라이브, 디스켓, 카세트 등과 같은 형태의 자기 데이터 저장 매체, 또는 플래시 메모리 또는 ROM, PROM, EPROM 또는 EEPROM 유형의 메모리이다.
도 5는 컴퓨터 소프트웨어의 실행을 위해 중앙 처리 장치(CPU)와 같은 실행 수단(10)을 포함하는 전자 제어 장치(9)를 매우 개략적으로 도시한다. 실행 수단(10)은 데이터 버스(12)를 통해 예컨대, RAM 메모리와 같은 메모리(11)와 통신한다. 상기 제어 장치(9)는 또한 플래시 메모리 또는 ROM, PROM, EPROM 또는 EEPROM 형 메모리의 형태와 같은 데이터 저장 매체(13)를 포함한다. 실행 수단(10)은 데이터 버스(12)를 통해 데이터 저장 수단(13)과 통신한다. 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램은 데이터 저장 매체(13)에 저장된다.
본 발명은 전술한 실시예로 명백하게 제한되지 않고, 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 사상을 벗어나는 사람이 아니라면, 당해 기술 분야의 당업자에게는 다양한 변형이 가능하다는 것이 명백할 것이다.
예를 들어, 연소 엔진은 표시된 것과 달리 다른 수의 실린더를 구비할 수 있다. 또한, 모든 실린더의 실린더 챔버로부터 유도되는 움직임을 검출하는 센서 부재가 필요하지 않으며, 엔진의 실린더 중 하나에서의 압력 변화로부터 유도되는 움직임을 검출하기 위해 상기 장치가 하나의 센서 부재만을 구비하는 것이 타당하다.
센서 부재는, 엔진의 실린더에서 연소가 없는 경우에도, 예를 들어 시동 엔진으로 연소 엔진을 시동할 때와 같이, 실린더 챔버 내부의 압력에 여전히 변화가 있을 때, 상기 움직임을 검출하도록 구성될 수 있다.

Claims (30)

  1. 연소 엔진(1)의 작동 상태를 검출하도록 배치되어 있는 장치(3)를 포함하는 연소 엔진으로,
    상기 장치(3)는 엔진의 적어도 하나의 실린더(6)의 실린더 챔버(5) 내의 압력 변화를 검출하도록 구성된 장치(4)를 포함하는, 연소 엔진에 있어서,
    상기 장치(4)는 엔진의 실린더 헤드(8)의 일부 또는 실린더 헤드에 인접한 부분 상에 상기 실린더 챔버(5)와 별도로 배치되고, 상기 실린더 챔버(5) 내의 압력 변화에 의해 발생되어 상기 실린더 헤드 또는 상기 인접 부분에 전파되는 움직임을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 부재(7)는 상기 실린더 헤드(8) 내에 또는 상기 실린더 헤드(8) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서 부재(7)는 엔진 상에서 실린더에서의 배기 채널의 출구에 인접하는 영역에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서 부재(7)는 엔진 상에서 실린더에서의 입구 채널의 입구에 인접하는 영역에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 센서 부재(7)는 엔진 블록 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센서 부재(7)는 실질적으로 수직인 평면 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센서 부재(7)는 피스톤이 움직이는 방향에 대해 실질적으로 수직인 방향의 움직임을 검출하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 센서 부재(7)는 엔진의 종 방향에 대해 실질적으로 수직인 방향의 움직임을 검출하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 부재(7)는 250Hz 이하, 0.5Hz-250Hz 또는 0.5Hz-200Hz의 주파수를 갖는 움직임을 검출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    엔진의 다수의 실린더에 공통인 실린더 헤드를 구비하며, 상기 장치(4)는 적어도 하나의 센서 부재(7)를 구비하고, 상기 센서 부재(7)는 다수의 실린더 챔버(5)의 압력 변화로부터 유도되는 움직임을 검출하고 구별하도록 배치 및 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치(4)는 엔진의 모든 실린더 챔버(5)에서의 압력 변화에 의해 발생되는 움직임을 개별적으로 함께 검출하도록 구성된 다수의 센서 부재(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  12. 제11항에 있어서,
    엔진의 각각의 실린더(6)용 실린더 헤드(8)를 구비하며, 상기 장치(4)는 엔진의 각각의 실린더(6)에 대한 개별 센서 부재(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  13. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 부재(7)는 상기 움직임을 광학적으로 또는 피에조 전기 또는 피에조 저항성을 통해 검출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  14. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치(3)는 유닛(9)을 포함하고, 상기 유닛(9)은 상기 센서 부재(7)로부터 검출된 움직임에 관한 정보를 수신하고, 상기 정보를 처리하며, 이러한 정보를 엔진의 관련 작동 조건에 대해 저장된 값과 비교하고, 상기 비교에 기초하여 성능 및/또는 엔진의 조건 및/또는 엔진의 프로세스와 관련된 측정값을 전달하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  15. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치(3)는 실린더 사이클 중에 실린더 내의 압력에 상당하는 압력 곡선을 생성하도록 구성되어 있는 장치(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  16. 제15항에 있어서,
    실린더 내의 압력은 실린더 내의 압력이 증가할 때에만 결정되는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
  17. 연소 엔진의 작동 조건을 검출하는 방법으로,
    엔진의 적어도 하나의 실린더(6)의 실린더 챔버(5) 내의 압력 변화를 검출하는 단계를 포함하는, 검출 방법에 있어서,
    상기 검출은 상기 실린더 챔버(5) 내의 압력 변화에 의해 발생되는 엔진의 실린더 헤드(8) 또는 실린더 헤드에 인접하는 부분의 움직임을 검출함으로써 발생하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 검출은 상기 실린더 헤드(8) 내에 또는 상기 실린더 헤드(8) 상에 배치되어 있는 센서 부재(7)로 발생하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 검출은 엔진 상에서 실린더에서의 배기 채널의 출구에 인접하는 영역에 배치되어 있는 센서 부재(7)로 발생하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 검출은 엔진 상에서 실린더에서의 입구 채널의 입구에 인접하는 영역에 배치되어 있는 센서 부재(7)로 발생하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    250Hz 이하, 0.5Hz-250Hz 또는 0.5Hz-200Hz의 주파수인 움직임이 검출되는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    검출된 움직임 또는 상기 움직임의 처리된 형태의 정보를 엔진(1)의 관련 작동 조건에 대해 저장된 값과 비교하는 단계, 및
    상기 비교에 기초하여 성능 및/또는 엔진의 조건 및/또는 엔진의 프로세스와 대한 측정값을 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    엔진(1)의 적어도 하나의 실린더(6)의 작동 사이클 중에, 실린더 챔버(5)에서 시간 경과에 따른 가스 압력의 전개, 즉 실린더 압력 곡선이 상기 검출된 움직임의 정보에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  24. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    크랭크 각(angle)에 따라 상기 검출된 움직임에 기초하여 엔진(1)의 적어도 하나의 실린더(6)에서 방출되는 열량의 측정값이 계산되는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  25. 컴퓨터의 내부 메모리 내에 직접적으로 다운로드될 수 있는 컴퓨터 프로그램으로,
    컴퓨터 프로그램은 상기 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터에서 실행될 때, 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 단계를 컴퓨터가 제어하도록 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  26. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 내구성 있는 데이터 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로,
    제25항에 따른 컴퓨터 프로그램의 컴퓨터 프로그램 코드가 데이터 저장 매체 상에 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  27. 연소 엔진용 전자 제어 장치로,
    실행 수단(10), 실행 수단에 연결되는 메모리(11) 및 실행 수단에 연결되는 데이터 저장 매체(13)를 포함하며, 제25항에 따른 컴퓨터 프로그램의 컴퓨터 프로그램 코드가 상기 데이터 저장 매체(13) 상에 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
  28. 연소 엔진(1)의 작동 조건을 검출하도록 구성되는 장치로,
    상기 장치는 엔진의 적어도 하나의 실린더(6)의 실린더 챔버(5) 내의 압력 변화를 검출하도록 구성되어 있는 장치(4)를 포함하는, 장치에 있어서,
    상기 장치(4)는 적어도 하나의 센서 부재(7)를 포함하고, 상기 센서 부재(7)는 엔진의 실린더 헤드(8)의 부분 또는 실린더 헤드에 인접하는 부분 상에서 상기 실린더 챔버(5)와 별개로 배치되어 있으며, 상기 실린더 챔버(5) 내의 압력 변화에 의해 발생되는 엔진의 실린더 헤드(8) 또는 실린더 헤드에 인접하는 부분의 움직임을 검출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 차량으로,
    제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 연소 엔진(1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  30. 제29항에 있어서,
    트럭, 버스, 보트 또는 크롤러와 같은 차륜 구동형 차량인 것을 특징으로 하는 차량.
KR1020177000506A 2014-06-17 2015-06-16 내연 기관 및 내연 기관의 작동 조건을 검출하는 방법 KR20170016459A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1450746-1 2014-06-17
SE1450746 2014-06-17
PCT/SE2015/050693 WO2015195032A1 (en) 2014-06-17 2015-06-16 Internal combustion engine and method for detecting operating conditions of an internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170016459A true KR20170016459A (ko) 2017-02-13

Family

ID=54935868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177000506A KR20170016459A (ko) 2014-06-17 2015-06-16 내연 기관 및 내연 기관의 작동 조건을 검출하는 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170082516A1 (ko)
KR (1) KR20170016459A (ko)
DE (1) DE112015002265T5 (ko)
WO (1) WO2015195032A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017091130A1 (en) * 2015-11-23 2017-06-01 Scania Cv Ab Method and device for determining in-cylinder pressure of a combustion engine

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT941741B (it) * 1971-11-11 1973-03-10 Snam Progetti Dispositivo per la rivelazione di fenomeni di combustione anomala su motori a combustione interna mediante trasduttori
US4384473A (en) * 1980-05-14 1983-05-24 General Motors Corporation Engine knock control with detector and filter
JPS5880535A (ja) * 1981-11-10 1983-05-14 Ngk Spark Plug Co Ltd 内燃機関の制御装置
WO1990002871A1 (en) * 1988-09-10 1990-03-22 Robert Bosch Gmbh Engine misfire detection and engine exhaust systems
FI94665C (fi) * 1993-02-01 1995-10-10 Sampower Oy Menetelmä ja laite polttoaineen ruiskutuksen ohjaamiseksi polttomoottorin palotilaan
US5392642A (en) * 1993-06-30 1995-02-28 Cummins Engine Company, Inc. System for detection of low power in at least one cylinder of a multi-cylinder engine
GB2314882A (en) * 1996-06-24 1998-01-14 Cummins Engine Co Inc Controlling fuel supply to i.c. engine using cylinder pressure measurements derived from strain gauge in cylinder head bolt
DE10108051C2 (de) * 2001-02-20 2003-04-03 Siemens Ag Vorrichtung zum Messen des Verbrennungsdruckes
JP4086602B2 (ja) * 2002-09-17 2008-05-14 株式会社日立製作所 多気筒エンジンの制御装置及び制御方法
DE10327147A1 (de) * 2003-06-17 2005-01-05 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zur Erfassung eines Zylinderinnendrucks
US7543502B2 (en) * 2005-04-08 2009-06-09 Analatom Incorporated Compact pressure-sensing device
US7974762B2 (en) * 2007-02-07 2011-07-05 Volvo Powertrain Ab Self tuning cylinder pressure based heat release computation
GB2471893B (en) * 2009-07-17 2013-08-28 Gm Global Tech Operations Inc Misfire detection through combustion pressure sensor
CA2673216C (en) * 2009-07-31 2011-05-03 Westport Power Inc. Method and apparatus for reconstructing in-cylinder pressure and correcting for signal decay
US9915217B2 (en) * 2015-03-05 2018-03-13 General Electric Company Methods and systems to derive health of mating cylinder using knock sensors

Also Published As

Publication number Publication date
DE112015002265T5 (de) 2017-03-02
US20170082516A1 (en) 2017-03-23
WO2015195032A1 (en) 2015-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6804930B2 (ja) 内燃機関の燃焼室内への水噴射を診断するための方法および装置
EP2893176B1 (en) Apparatus for detecting abnormal combustion in a combustion engine
JP4327582B2 (ja) ノッキング検知装置
KR20120114229A (ko) 내연기관에서의 제어되지 못한 연소를 검출하기 위한 방법 및 장치
US8069713B2 (en) Method for evaluating the plausibility of a pressure difference value determined across a particle filter
JP4826962B2 (ja) 内燃機関の制御装置ならびに制御方法
KR20170016460A (ko) 내연 기관의 밸브의 진단 방법 및 장치
KR20170016459A (ko) 내연 기관 및 내연 기관의 작동 조건을 검출하는 방법
KR20170018387A (ko) 내연 기관의 성능을 진단하는 방법 및 장치
JP2013104371A (ja) 内燃機関の制御装置
CN113418710A (zh) 发动机装置及异音检查系统
JP6020061B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2010127102A (ja) 筒内圧センサの異常判定装置
JP5708543B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4802905B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US8109253B2 (en) Method for ascertaining the noise emission of an internal combustion engine
WO2015195034A1 (en) Method and device for compression diagnosis of an internal combustion engine.
WO2015195038A1 (en) Method and device for determining serviceability of an auxiliary unit used at operation of an internal combustion engine
WO2015195041A1 (en) Method for detecting undesired supply of fuel in an internal combustion engine
JP6440487B2 (ja) 内燃機関の制御装置
WO2015195039A1 (en) Method and device for determining amount of fuel injected into a cylinder space of an internal combustion engine
JP5851361B2 (ja) 内燃機関の診断装置
JP5620712B2 (ja) エンジン故障事前感知システム
WO2015195037A1 (en) Method and device at compression braking of a vehicle
JP2013181518A (ja) 悪路判定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application