KR20230103464A - Misfire diagnosis method and device of engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호(Tooth time signal)를 이용하여 엔진의 실화 여부를 진단하는 엔진의 실화 진단 방법 및 장치에 관한 것으로, 상기 엔진의 실화 진단 방법은 한 사이클 동안 상기 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호에서 선형 추세를 제거하는 선형 추세 제거단계와, 선형 추세가 제거된 투스 신호 중 미리 설정된 두 특정 위치의 투스 신호로부터 속도 추세선을 생성하는 속도 추세선 생성단계와, 상기 속도 추세선으로 제1 비교값을 산출하는 제1 비교값 산출단계와 상기 속도 추세선으로 제1 임계값을 산출하는 제1 임계값 산출단계, 그리고 상기 제1 비교값과 상기 제1 임계값을 비교하여 실화여부를 진단하는 실화 진단단계를 포함한다. 이러한 방법으로, 별도의 하드웨어적인 추가 구성 없이도 소프트웨어만으로 실화 진단이 가능하므로 개발 비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to an engine misfire diagnosis method and apparatus for diagnosing whether an engine misfires using a tooth time signal output from a crank angle sensor, wherein the engine misfire diagnosis method measures the crank angle during one cycle A linear trend removal step of removing the linear trend from the tooth signal output by the sensor, a speed trend line generation step of generating a speed trend line from tooth signals at two specific positions set in advance among the tooth signals from which the linear trend is removed, and the speed trend line A first comparison value calculation step of calculating a first comparison value, a first threshold value calculation step of calculating a first threshold value based on the speed trend line, and comparing the first comparison value and the first threshold value to determine whether a misfire occurs. Includes a misfire diagnosis step to diagnose. In this way, it is possible to diagnose a misfire only with software without additional hardware configuration, so that development costs can be reduced.
Description
본 발명은 엔진의 실화 진단 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 크랭크각 센서에서 계측된 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도 정보를 이용하여 실화를 진단하는 엔진의 실화 진단 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for diagnosing a misfire in an engine, and more particularly, to a method and apparatus for diagnosing a misfire using engine speed information calculated from a tooth signal measured by a crank angle sensor.
화석연료를 사용하는 엔진에서 분사된 연료가 연소하지 않고 그대로 외기로 배출되는 현상을 실화(Misfire)라 한다. 엔진 실화가 발생하면 미연소된 연료가 그대로 배출되어 대기오염에 악영향을 미치거나 미연소된 연료가 촉매에서 연소되어 촉매를 손상시킬 수 있다.A misfire is a phenomenon in which fuel injected from an engine using fossil fuel is discharged to the outside without burning. When an engine misfire occurs, unburned fuel may be discharged as it is, adversely affecting air pollution, or unburned fuel may burn in the catalyst and damage the catalyst.
이에 따라, 자동차의 경우 ECU 내에 실화검출 로직을 탑재하여 실화를 진단함으로써 대기오염이나 촉매 손상을 방지하고 있다. 일반 양산 차량의 경우 크랭크각 센서에서 계측된 투스 신호(Tooth time signal)로부터 엔진 속도를 추출하여 실화를 진단하는 엔진 러프니스(Engine roughness) 방법이 주로 채택되고 있다.Accordingly, in the case of automobiles, air pollution or catalyst damage is prevented by diagnosing misfire by mounting a misfire detection logic in the ECU. In the case of general mass-produced vehicles, an engine roughness method for diagnosing a misfire by extracting an engine speed from a tooth time signal measured by a crank angle sensor is mainly adopted.
엔진 변동성을 이용한 엔진 러프니스 방법은 CARB(미국 캘리포니아 대기환경청)에서 규정하고 있는 실화 검출 영역을 커버하기는 하나, Post Oscillation 현상에 의한 실환 진단의 정확성이 떨어지는 한계가 있다.The engine roughness method using engine variability covers the misfire detection area specified by CARB (California Air Quality Management Agency), but has limitations in terms of accuracy in diagnosing misfires due to post oscillation.
엔진 변동성을 이용하는 방식 외에도 폭발 행정 과정에서 점화 플러그 회로에서 발생하는 이온 전류(Ionic current)를 계측하여 실화를 진단하는 방법도 알려져 있다. 또한 실린더의 연소 압력을 직접 계측하여 실화를 진단하는 방법도 알려진 바 있다.In addition to a method using engine variability, a method of diagnosing a misfiring by measuring an ionic current generated in a spark plug circuit during an explosion stroke is also known. In addition, a method of diagnosing misfiring by directly measuring the combustion pressure of a cylinder has also been known.
그러나, 이러한 방법(이온 전류를 이용하는 방법 또는 연소 압력을 특성을 이용하는 방법)들은, 기존의 차량에 새로운 기능을 추가하거나, 새로운 센서를 추가해야만 하기 때문에 차량 가격이 상승되고, 이로 인해 양산 차에 적용하기에는 비용적 측면에서 부담이 있을 수밖에 없다.However, these methods (methods using ion current or methods using combustion pressure as a characteristic) increase vehicle prices because new functions or new sensors must be added to existing vehicles, which is why they are applied to mass-produced vehicles. It is bound to be burdensome from a cost standpoint.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 별도의 센서나 장비의 추가 없이 크랭크각 센서에서 계측된 출력 신호를 이용하여 엔진의 실화 여부를 검출하는 주파수 분석 방식이 제안되기도 하였으나, 기존 주파수 분석 방식은 주로 진폭(Amplitude)과 위상(Phase) 정보를 바탕으로 실화 여부를 진단하는 방식이기 때문에 특정 운전 영역에서의 진단 정밀성이 떨어지는 문제가 있다.In order to solve this problem, a frequency analysis method that detects misfiring of the engine using the output signal measured by the crank angle sensor without adding a separate sensor or equipment has been proposed, but the existing frequency analysis method mainly uses amplitude (amplitude) ) and phase information, there is a problem of poor diagnostic accuracy in a specific driving area.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 별도의 센서나 장비의 추가 없이 크랭크각 센서의 출력 신호만으로 단순하면서도 정확하게 실화(Misfire)를 진단/검출할 수 있는 엔진의 실화 진단 방법 및 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. The present invention was invented to solve the above problems, and a method for diagnosing misfire in an engine that can simply and accurately diagnose/detect a misfire only with an output signal of a crank angle sensor without adding a separate sensor or equipment, and Its purpose is to provide a device.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진의 실화 진단 방법은, 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호(Tooth time signal)를 이용하여 엔진의 실화 여부를 진단하는 엔진의 실화 진단 방법에 관한 것이다.In order to achieve the above object, an engine misfire diagnosis method according to a preferred embodiment of the present invention uses a tooth time signal output from a crank angle sensor to diagnose misfire of an engine. It's about how.
보다 구체적으로, 상기 엔진의 실화 진단 방법은 한 사이클 동안 상기 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호에서 선형 추세를 제거(Linear Detrend)하는 선형 추세 제거단계; 선형 추세가 제거된 투스 신호 중 미리 설정된 두 특정 위치의 투스 신호로부터 속도 추세선을 생성하는 속도 추세선 생성단계; 상기 속도 추세선으로 제1 비교값을 산출하는 제1 비교값 산출단계; 상기 속도 추세선으로 제1 임계값(Threshold)을 산출하는 제1 임계값 산출단계; 및 상기 제1 비교값과 상기 제1 임계값을 비교하여 실화여부를 진단하는 실화 진단단계;를 포함하여 이루어진다. More specifically, the method for diagnosing a misfire of the engine includes a linear trend detrend step of removing a linear trend from a tooth signal output by the crank angle sensor during one cycle; A speed trend line generating step of generating a speed trend line from tooth signals at two specific positions set in advance among the tooth signals from which the linear trend has been removed; a first comparison value calculating step of calculating a first comparison value based on the speed trend line; a first threshold calculation step of calculating a first threshold based on the speed trend line; and a misfire diagnosis step of diagnosing misfire by comparing the first comparison value with the first threshold value.
여기서, 상기 속도 추세선 생성단계는, 흡입행정 초기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도 성분과 흡입행정 초기 시간 성분을 포함하는 엔진 속도 커브 상의 한 점과, 배기행정 말기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도 성분과 배기행정 말기 시간 성분을 포함하는 엔진 속도 커브 상의 다른 한 점을 연결하여 속도 추세선을 생성하도록 이루어진다.Here, the speed trend line generating step is a point on the engine speed curve including the engine speed component calculated from the tooth signal at the beginning of the intake stroke and the time component at the beginning of the intake stroke, and the engine speed component calculated from the tooth signal at the end of the exhaust stroke A speed trend line is generated by connecting another point on the engine speed curve including the time component at the end of the exhaust stroke and the end of the exhaust stroke.
그리고, 상기 제1 비교값 산출단계는, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)으로 상기 제1 비교값을 산출하도록 이루어진다. In the first comparison value calculation step, the first comparison value is calculated as the square of the difference between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line ((drpm F -drpm L ) 2 ) done to do
이때, 상기 제1 임계값 산출단계는, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)을 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 산출될 수 있다. In this case, in the first threshold calculation step, the square of the difference between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line ((drpm F -drpm L ) 2 ) is plotted in the form of a three-dimensional graph. It can be calculated by converting indicators existing on the plane that divides the misfiring area and the normal ignition area on the diagram into data.
또는, 상기 제1 비교값 산출단계는, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값의 제곱과 끝 지점의 엔진 속도값의 제곱 차이((drpmF 2-drpmL 2)로 상기 제1 비교값을 산출하도록 이루어질 수 있다. Alternatively, the first comparison value calculating step may include calculating the first comparison value as a square difference ((drpm F 2 -drpm L 2 ) between the square of the engine speed value at the start point of the speed trend line and the square of the engine speed value at the end point of the speed trend line. can be made to yield
이때, 상기 제1 임계값 산출단계는, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값의 제곱과 끝 지점의 엔진 속도값의 제곱 차이((drpmF 2-drpmL 2)를 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제1 임계값을 산출하도록 이루어질 수 있다. In this case, the first threshold calculation step may include plotting the difference between the square of the engine speed value at the start point of the speed trend line and the square of the engine speed value at the end point ((drpm F 2 -drpm L 2 ) in the form of a three-dimensional graph. The first threshold may be calculated by converting indicators existing on a plane dividing a misfiring area and a normal ignition area on one diagram into data.
상기 실화 진단단계는, 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크면 실화로 진단하도록 이루어진다. In the misfire diagnosing step, when the first comparison value is greater than the first threshold value, misfire is diagnosed.
그리고, 본 발명의 실시예에 의한 엔진의 실화 진단 방법은 상기 속도 추세선으로 제2 비교값을 산출하는 제2 비교값 산출단계; 및 상기 속도 추세선으로 제2 임계값(Threshold)을 산출하는 제2 임계값 산출단계;를 더 포함할 수 있다. Further, the method for diagnosing a misfire of an engine according to an embodiment of the present invention includes a second comparison value calculating step of calculating a second comparison value based on the speed trend line; and a second threshold calculation step of calculating a second threshold based on the speed trend line.
이때, 상기 실화 진단단계는, 상기 제1 비교값과 상기 제1 임계값을 비교하고, 상기 제2 비교값과 상기 제2 임계값을 비교하여 실화여부를 진단하도록 이루어질 수 있다. In this case, the misfire diagnosis step may include comparing the first comparison value with the first threshold value and comparing the second comparison value with the second threshold value to diagnose misfire.
여기서, 상기 제2 비교값 산출단계는, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이(drpmF-drpmL)로 상기 제2 비교값을 산출하도록 이루어질 수 있다. Here, the second comparison value calculating step may include calculating the second comparison value as a difference (drpm F -drpm L ) between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line.
이때, 상기 제2 임계값 산출단계는, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이(drpmF-drpmL)를 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제2 임계값을 산출하도록 이루어질 수 있다. In this case, the second threshold value calculation step is performed by plotting the difference between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line (drpm F -drpm L ) in the form of a three-dimensional graph. The second threshold may be calculated by turning indicators existing on a plane dividing the normal ignition region into data.
상기 실화 진단단계는, 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값보다 작으면 실화로 진단하도록 이루어질 수 있다. In the misfire diagnosing step, when the first comparison value is greater than the first threshold value and the second comparison value is less than the second threshold value, misfire diagnosis may be performed.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진의 실화 진단 장치는, 엔진 크랭크축의 타겟 휠(Target wheel) 둘레에 배치되어 엔진 속도 계산에 필요한 투스 신호(Tooth time signal)를 생성하는 크랭크각 센서; 및 상기 크랭크각 센서의 투스 신호로부터 한 사이클의 엔진 속도 변화를 분석하고 분석 결과를 이용하여 실화(Misfire) 여부를 진단하는 제어기;를 포함한다. In order to achieve the above object, an engine misfire diagnosis device according to a preferred embodiment of the present invention is disposed around a target wheel of an engine crankshaft to generate a tooth time signal necessary for calculating engine speed a crank angle sensor; and a controller analyzing engine speed change in one cycle from the tooth signal of the crank angle sensor and diagnosing misfire using the analysis result.
여기서, 상기 제어기는, 한 사이클 동안 상기 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호에서 선형 추세를 제거(Linear Detrend)하는 선형 추세 제거부; 선형 추세가 제거된 투스 신호 중 기통 별 미리 설정된 두 특정 위치의 투스 신호를 이용하여 기통 별 속도 추세선을 생성하는 속도 추세선 생성부; 상기 속도 추세선으로 제1 비교값을 산출하는 비교값 산출부; 상기 속도 추세선으로 제1 임계값(Threshold)을 산출하는 임계값 산출부; 및 상기 제1 비교값과 상기 제1 임계값을 비교하여 실화여부를 진단하는 실화 진단부;를 포함하여 이루어질 수 있다. Here, the controller includes: a linear trend removal unit for removing a linear trend from a tooth signal output from the crank angle sensor during one cycle; a speed trend line generation unit for generating a speed trend line for each cylinder using tooth signals at two specific positions preset for each cylinder among tooth signals from which the linear trend has been removed; a comparison value calculating unit calculating a first comparison value based on the speed trend line; a threshold value calculation unit that calculates a first threshold value based on the speed trend line; and a misfire diagnosis unit configured to diagnose misfire by comparing the first comparison value with the first threshold value.
상기 속도 추세선 생성부는, 흡입행정 초기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도 성분과 흡입행정 초기 시간 성분을 포함하는 엔진 속도 커브 상의 한 점과, 배기행정 말기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도 성분과 배기행정 말기 시간 성분을 포함하는 엔진 속도 커브 상의 다른 한 점을 연결하여 속도 추세선을 생성하도록 이루어질 수 있다. The speed trend line generation unit calculates a point on the engine speed curve including the engine speed component calculated from the tooth signal at the beginning of the intake stroke and the time component at the beginning of the intake stroke, and the engine speed component and exhaust stroke calculated from the tooth signal at the end of the exhaust stroke It can be made to create a speed trend line by connecting another point on the engine speed curve that includes the terminal time component.
그리고, 상기 비교값 산출부는, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)으로 상기 제1 비교값을 산출하도록 이루어질 수 있다. And, the comparison value calculation unit may be configured to calculate the first comparison value as the square of the difference between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line ((drpm F -drpm L ) 2 ) there is.
이때, 상기 임계값 산출부는, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)을 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제1 임계값을 산출하도록 이루어질 수 있다. At this time, the threshold value calculation unit calculates the actual fire on a chart plotted in the form of a three-dimensional graph of the square of the difference between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line ((drpm F -drpm L ) 2 ). The first threshold may be calculated by converting indicators existing on a plane dividing the region and the normal ignition region into data.
또는, 상기 비교값 산출부는, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값의 제곱과 끝 지점의 엔진 속도값의 제곱 차이((drpmF 2-drpmL 2)로 상기 제1 비교값을 산출하도록 이루어질 수 있다.Alternatively, the comparison value calculation unit is configured to calculate the first comparison value as a square difference ((drpm F 2 - drpm L 2 ) between the square of the engine speed value at the start point of the speed trend line and the square of the engine speed value at the end point of the speed trend line. can
이때, 상기 임계값 산출부는, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값의 제곱과 끝 지점의 엔진 속도값의 제곱 차이((drpmF 2-drpmL 2)를 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제1 임계값을 산출하도록 이루어질 수 있다. At this time, the threshold value calculation unit, on a diagram plotting the square of the engine speed value at the start point of the speed trend line and the square of the engine speed value at the end point ((drpm F 2 -drpm L 2 ) in the form of a three-dimensional graph The first threshold may be calculated by converting indicators existing on a plane dividing the misfiring area and the normal ignition area into data.
상기 실화 진단부는, 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크면 실화로 진단하도록 이루어진다. The misfire diagnosis unit is configured to diagnose a misfire when the first comparison value is greater than the first threshold value.
그리고, 상기 비교값 산출부는 상기 속도 추세선으로 제2 비교값을 더 산출하고, 상기 임계값 산출부는 상기 속도 추세선으로 제2 임계값(Threshold)을 더 산출할 수 있다. The comparison value calculation unit may further calculate a second comparison value based on the speed trend line, and the threshold value calculation unit may further calculate a second threshold based on the speed trend line.
이때, 상기 실화 진단부는 상기 제1 비교값과 상기 제1 임계값을 비교하고, 상기 제2 비교값과 상기 제2 임계값을 비교하여 실화여부를 진단하도록 이루어질 수 있다. In this case, the misfire diagnosis unit may be configured to diagnose misfire by comparing the first comparison value with the first threshold value and comparing the second comparison value with the second threshold value.
나아가, 상기 비교값 산출부는, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이(drpmF-drpmL)로 상기 제2 비교값을 산출하도록 이루어질 수 있다. Furthermore, the comparison value calculator may be configured to calculate the second comparison value as a difference (drpm F -drpm L ) between an engine speed value at a start point and an engine speed value at an end point of the speed trend line.
이때, 상기 임계값 산출부는, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이(drpmF-drpmL)를 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제2 임계값을 산출하도록 이루어질 수 있다. At this time, the threshold value calculation unit is configured to plot the difference between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line (drpm F - drpm L ) in the form of a three-dimensional graph. It may be made to calculate the second threshold value by converting an indicator existing on a plane that divides into data.
상기 실화 진단부는, 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값보다 작으면 실화로 진단하도록 이루어질 수 있다. The misfire diagnosis unit may be configured to diagnose a misfire when the first comparison value is greater than the first threshold value and the second comparison value is less than the second threshold value.
본 발명에 의한 엔진의 실화 진단 방법 및 장치에 따르면, 정상점화와 실화를 명확하게 구분할 수 있는 엔진 특성에 관한 몇 가지 정보(크랭크각 센서의 출력 신호로 알 수 있는 한 사이클 동안의 엔진 속도 최대값과 최소값)만을 이용하여 실화(Misfire) 여부를 진단할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the method and apparatus for diagnosing misfiring of an engine according to the present invention, some information on engine characteristics that can clearly distinguish between normal ignition and misfire (maximum engine speed during one cycle, which can be known from the output signal of the crank angle sensor) and minimum values) can be used to obtain the effect of diagnosing misfire.
그리고, 본 발명에 따르면, 실화 여부를 명확하게 판단할 수 있는 최소한의 주요 정보만을 가지고 실화를 진단/검출함으로써, 실화 진단/검출을 위한 프로세스를 단순화하면서도 정확도 높은 실화 진단/검출이 가능하며, 별도의 하드웨어적인 추가 구성 없이도 소프트웨어만으로 구현이 가능하므로 개발 비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, by diagnosing/detecting a misfire with only the minimum essential information capable of clearly determining whether a misfire exists, it is possible to diagnose/detect a misfire with high accuracy while simplifying the process for diagnosing/detecting a misfire. Since it can be implemented only with software without any additional hardware configuration, the effect of reducing development costs can be obtained.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화 진단 장치를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화 진단 장치에서 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호 데이터에서 선형 추세를 제거하기 전과 선형 추세 제거 후 경과시간에 따른 엔진 속도 변동을 도시한 그래프,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화 진단 방법에서 속도 추세선 생성 과정을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화 진단 방법에서 4기통 엔진의 기통 별 속도 추세선의 기울기를 추출한 결과를 나타낸 3차원 그래프,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화 진단 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔진의 실화 진단 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.1 is a diagram schematically showing an apparatus for diagnosing a misfire of an engine according to an embodiment of the present invention;
2 is a graph showing engine speed variation according to elapsed time before and after removing the linear trend from tooth signal data output from a crank angle sensor in an engine misfire diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a graph showing a process of generating a speed trend line in a method for diagnosing a misfire of an engine according to an embodiment of the present invention;
4 is a three-dimensional graph showing the result of extracting the slope of the speed trend line for each cylinder of a 4-cylinder engine in the method for diagnosing misfiring of an engine according to an embodiment of the present invention;
5 is a flowchart schematically illustrating a method for diagnosing a misfire of an engine according to an embodiment of the present invention;
6 is a flowchart schematically illustrating a method for diagnosing a misfire in an engine according to another embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. This is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be construed as including all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries may be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, interpreted in an ideal or excessively formal meaning. It may not be.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어 사용되는 용어 중 「한 사이클」은 엔진 크랭크축이 두 바퀴 회전하는 구간으로써, 각 기통마다 흡입-압축-폭발(연소 팽창)-배기 행정을 한 차례씩 포함하는 구간을 의미한다. 예를 들어, 4기통 엔진인 경우 4개의 기통(Cylinder)이 정해진 순서대로 흡입-압축-폭발-배기를 수행하여 상기 크랭크축을 두 바퀴 회전시키면 한 사이클이 마무리된다.Among the terms used in describing the embodiment of the present invention, "one cycle" is a section in which the engine crankshaft rotates two times, including intake-compression-explosion (combustion expansion)-exhaust stroke for each cylinder once. means the interval. For example, in the case of a four-cylinder engine, four cylinders perform intake-compression-explosion-exhaust in a predetermined order to rotate the crankshaft twice, completing one cycle.
또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 사용되는 용어 중 「속도 추세선」은 전술한 한 사이클 동안 크랭크축의 회전각도 또는 회전위치를 검출하는 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호 중 기통 별 두 특정 위치의 투스 신호를 이용하여 생성되는 직선을 의미하는 것으로, 여기서 「두 특정 위치」는 기통 별 흡입행정 초기 및 배기행정 말기 각각의 크랭크축 회전위치에 대응하여 설정된 타겟 휠의 회전위치일 수 있다.In addition, among the terms used in describing the embodiment of the present invention, a "speed trend line" is a tooth signal output from a crank angle sensor that detects the rotation angle or rotation position of the crankshaft during the above-described one cycle. This means a straight line generated using a tooth signal. Here, the "two specific positions" may be the rotational positions of the target wheel set in correspondence with the respective crankshaft rotational positions at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke for each cylinder.
참고로, 투스 신호(Tooth time signal)은 엔진 크랭크축이 일정 각도 회전하는데 소요되는 시간을 의미하는 것으로, 상기 크랭크축 선단에 동심 설치된 타겟 휠(Target wheel)의 외면부 둘레에 균등 간격으로 형성되는 복수의 투스(Tooth)를 상기 크랭크각 센서(Crank shaft position sensor)가 인식하여 출력하는 신호를 의미한다.For reference, the tooth time signal means the time required for the engine crankshaft to rotate at a certain angle, and is formed at equal intervals around the outer surface of the target wheel concentrically installed at the tip of the crankshaft It means a signal that the crank shaft position sensor recognizes and outputs a plurality of teeth.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화 진단 장치를 개략적으로 도시해 보인 도면이다. 1 is a diagram schematically showing an apparatus for diagnosing a misfire of an engine according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화 진단 장치는 크랭크각 센서(10)와 제어기(20)를 포함한다. 제어기(20)는 ECU일 수 있으며, 크랭크각 센서(10)는 엔진 크랭크축(30) 상의 타겟 휠(40) 주변에 배치되어 타겟 휠(40)의 회전에 따라 엔진 속도 계산에 필요한 투스 신호(Tooth time signal) 신호를 생성한다.Referring to FIG. 1 , an engine misfire diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
타겟 휠(40)의 외주면에는 상기 크랭크축(30)의 각속도를 측정할 수 있도록 복수 개의 투스(Tooth)가 형성되어 있으며, 타겟 휠(40)이 회전할 때 상기 크랭크각 센서(20)가 상기 투스를 검출하는 시간 정보를 이용하여 제어기(20)가 상기 엔진 크랭크축(30)의 각속도를 계산한다. 그리고 계산된 각속도로부터 엔진 속도를 출력한다.A plurality of teeth are formed on the outer circumferential surface of the
상기 제어기(20)는 가속 페달 조작(미도시)을 통한 운전자의 가속 또는 감속 요구에 맞춰 연료 인젝터(60)와 점화코일(50)의 통전상태를 제어하여 엔진 속도를 제어하는 것은 물론, 상기 크랭크각 센서(10)의 투스 타임 신호로부터 실화 분석 대상인 하나의 엔진 사이클의 엔진 속도 변화를 분석한다. 그리고 분석 결과를 이용하여 실화(Misfire) 여부를 진단한다.The
실화(Misfire)는 엔진 실린더에 분사된 연료가 연소하지 않고 그대로 외기로 배출되는 현상을 말한다. 실화가 발생하면 폭발(연소 팽창)행정에서 엔진 속도를 가속시키는 에너지원이 발생하지 않기 때문에 투스 신호(Tooth time siganal, 엔진 크랭크축이 일정 각도 회전하는데 소요되는 시간)의 주기성이 훼손된다.Misfire refers to a phenomenon in which fuel injected into an engine cylinder is discharged to the outside without burning. When a misfire occurs, the periodicity of the tooth signal (tooth time siganal, the time required for the engine crankshaft to rotate at a certain angle) is damaged because an energy source that accelerates the engine speed is not generated in the explosion (combustion expansion) stroke.
실화는 폭발 행정에서의 연료 미연소 
본 발명은 이처럼 실화 시 나타나는 엔진 속도의 변화 특성을 이용하여 엔진에서 발생하는 실화를 정확하면서도 신속하게 진단/검출할 수 있다. 특히, 다기통 엔진에서는 각 기통 별로 실화 발생 여부를 진단/검출할 수 있다.According to the present invention, a misfire occurring in an engine can be accurately and quickly diagnosed/detected by using the characteristics of change in engine speed in the event of a misfire. In particular, in a multi-cylinder engine, it is possible to diagnose/detect whether a misfire has occurred for each cylinder.
이를 위하여, 상기 제어기(20)는 선형 추세 제거부(21)와, 속도 추세선 생성부(22), 비교값 산출부(23), 임계값 산출부(24), 그리고 속도 추세선 정보를 바탕으로 실화 여부를 진단하는 실화 진단부(25)를 포함한다.To this end, the
상기 선형 추세 제거부(21)는 한 사이클 동안 상기 크랭크각 센서(10)가 출력하는 투스 신호에서 선형 추세를 제거(Linear Detrend)한다. 크랭크각 센서(10)가 출력하는 신호 데이터에서 선형 추세를 제거하지 않으면, 실화가 발생한 직후에 나타나는 Post Oscillation 현상이 기통 별 엔진 속도 변동에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.The
실화 직후에 나타나는 Post Oscillation 현상이 기동 별 엔진 속도 변동에 영향을 미치면, 실화 여부를 진단함에 있어 정확하고 정밀한 진단이 어려울 수 있다. 그러므로 한 사이클 동안 수집된 크랭크각 센서(10)의 출력 신호 데이터에서 선형 추세를 제거(Linear detrend)함으로써, 실화 직후에 나타나는 Post Oscillation 현상이 엔진 속도에 미치는 영향을 사전에 제거함이 바람직하다.If the post oscillation phenomenon that appears immediately after a misfire affects engine speed fluctuations for each maneuver, accurate and precise diagnosis may be difficult in diagnosing a misfire. Therefore, it is preferable to remove the effect of the Post Oscillation phenomenon immediately after a misfire on the engine speed in advance by removing the linear trend from the output signal data of the
한 사이클 내 모든 투스 신호에서 선형 추세를 제거한다는 것은 다른 의미로, 한 사이클 동안 모든 투스 신호로부터 산출되는 엔진 속도에서 이들 평균값을 빼는 것을 의미한다. In other words, removing the linear trend from all tooth signals in one cycle means subtracting these average values from the engine speed calculated from all tooth signals in one cycle.
도 2의 (a)는 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호 데이터에서 선형 추세를 제거하기 전 시간 경과에 따른 엔진 속도 변동을 도시한 그래프이고, 도 2의 (b)는 선형 추세 제거 후 엔진 속도 변동을 도시한 그래프이다.Figure 2 (a) is a graph showing the engine speed change over time before removing the linear trend from the tooth signal data output from the crank angle sensor, Figure 2 (b) is the engine speed change after removing the linear trend is a graph showing
상기 속도 추세선 생성부(22)는 선형 추세가 제거된 투스 신호 중 기통 별 미리 설정된 두 특정 위치의 투스 신호를 이용하여 기통 별 속도 추세선을 생성한다. 예를 들어, 4개의 실린더를 갖는 4기통 엔진일 경우 한 사이클에서 기통 별로 총 4개의 속도 추세선을 생성한다. 같은 식으로 6기통 엔진인 경우에는 한 사이클에서 기동 별도 총 6개의 추세선을 생성한다.The speed trend
속도 추세선 생성에 필요한 투스 신호를 수집하는 상기 두 특정 위치는 바람직한 일례로서, 기통 별 흡입행정 초기 및 배기행정 말기 각각의 크랭크축 회전위치에 대응하여 설정된 타겟 휠(40)의 회전위치일 수 있다. 예를 들어, 4개의 실린더를 갖는 4기통 엔진일 경우 한 사이클에서 기통 별 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 크랭크축 회전위치에 대응하는 타겟 휠(40)의 회전위치일 수 있다.As a preferred example, the two specific positions at which the tooth signals necessary for generating the speed trend line are collected may be the rotational positions of the
도 3을 참조하여 바람직한 일례에 따른 속도 추세선 생성 과정을 살펴보기로 한다.Referring to FIG. 3, a process of generating a speed trend line according to a preferred example will be described.
도 3은 속도 추세선 생성 과정을 설명하기 위한 예시도로서, 1번(Cyl #1), 3번(Cyl #3), 4번(Cyl #4), 2번(Cyl #2) 기통(실린더) 순으로 연소가 이루어지는 4기통 엔진에서 크랭크각 센서(10)가 출력하는 투스 신호(크랭크축 각도)를 기통 별로 구분하여 선형 추세 제거(Linear Detrend) 후 시간 경과(x축 방향)에 따른 엔진 속도 변화(y축 방향)로 나타낸 실험 데이터이다.3 is an exemplary diagram for explaining the speed trend line generation process, and the number 1 (Cyl #1), number 3 (Cyl #3), number 4 (Cyl #4), and number 2 (Cyl #2) cylinders (cylinders) Change in engine speed over time (x-axis direction) after Linear Detrend by classifying the tooth signal (crankshaft angle) output by the
도 3에서 x축인 시간 경과는 크랭크축 각도(Crankshaft angle)로 표시하였고, 이는 투스 신호로 대체할 수 있다. 즉, 크랭크축 각도가 180도이면 30번째 투스 신호, 360도이면 60번째 투스 신호, 540도이면 90번째 투스 신호, 720도이면 120번째 투스 신호에 해당한다. In FIG. 3, the time lapse of the x-axis is represented by the crankshaft angle, which can be replaced by a tooth signal. That is, if the crankshaft angle is 180 degrees, it corresponds to the 30th tooth signal, if it is 360 degrees, it corresponds to the 60th tooth signal, if it is 540 degrees, it corresponds to the 90th tooth signal, and if it is 720 degrees, it corresponds to the 120th tooth signal.
도 3을 참조하면, 속도 추세선(L1)은 기통 별 흡입행정 초기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도 성분과 시간 성분을 포함하는 속도 커브 상의 한 점(P1)과, 기통 별 배기행정 말기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도 성분과 시간 성분을 포함하는 속도 커브 상의 다른 한 점(P2)을 연결함으로써 생성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the speed trend line L1 is a point P1 on the speed curve including the engine speed component and time component calculated from the tooth signal at the beginning of the intake stroke for each cylinder, and the tooth signal at the end of the exhaust stroke for each cylinder. It can be generated by connecting another point (P2) on the speed curve including the engine speed component calculated from and the time component.
보다 구체적으로, 도 3에서 P1은 y축 상으로 엔진 속도 성분을 포함하고 x축 상으로는 시간 성분을 포함하는 점이고, P2 역시 y축 상으로 엔진 속도 성분을 포함하고 x축 상으로는 다른 값의 시간 성분을 포함하는 점이므로, 간단한 수학식(두 점을 지나는 직선을 구하는 식)을 통해 속도 추세선(L1)을 구할 수 있다.More specifically, in FIG. 3 , P1 is a point including an engine speed component on the y-axis and a time component on the x-axis, and P2 also includes an engine speed component on the y-axis and a time component of another value on the x-axis. Since it includes points, the speed trend line L1 can be obtained through a simple equation (an equation for obtaining a straight line passing through two points).
도 3에서, x축과 y축은 각각 시간과 엔진 속도를 나타내므로, 속도 추세선(L1)의 기울기는 엔진 각가속도의 차원을 가지며, 속도 추세선의 기울기는 기통 별로 흡입행정 초기와 배기행정 말기 사이의 엔진 속도의 변화, 즉 엔진 각속도의 크기를 수치화한 것이다In FIG. 3, since the x-axis and the y-axis represent time and engine speed, respectively, the slope of the speed trend line L1 has a dimension of engine angular acceleration, and the slope of the speed trend line is the engine between the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke for each cylinder. It quantifies the change in speed, that is, the magnitude of the engine angular velocity.
물론, 위에서 설명한 속도 추세선 생성은 본 발명의 바람직한 하나의 실시예로서 이에 국한되는 것은 아니다. 즉 속도 추세선을 생성하는 과정에 대해 바람직한 일례로서, 흡입행정 초기와 배기행정 말기의 투스 신호를 이용하는 방법을 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 속도 추세선을 생성함에 있어 사용되는 두 점이 도 3에 예시된 두 점으로 국한됨을 의미하는 것은 아니다.Of course, the generation of the speed trend line described above is not limited thereto as a preferred embodiment of the present invention. That is, as a preferred example of the process of generating the speed trend line, a method of using tooth signals at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke has been shown and described as an example, but the two points used in generating the speed trend line are illustrated in FIG. It does not mean that it is limited to points.
속도 추세선을 생성함에 있어 사용되는 두 점은, 도 3의 엔진 속도 커브 상에서 실화 시 에너지원 미발생으로 인한 엔진 속도 감소 패턴이 정상점화에서의 엔진 속도 증가 패턴과 명확하게 구분되어 표현될 수 있는 점이기만 하면 된다. 즉 두 점은 실화에 의한 속도 감소를 가장 잘 표현할 수 있는 점이기만 하면 된다.The two points used in generating the speed trend line are that the engine speed decrease pattern due to the non-generation of an energy source in the event of a misfire on the engine speed curve of FIG. 3 can be clearly distinguished from the engine speed increase pattern in normal ignition and can be expressed. You just have to cheat. In other words, the two points only need to be the points that can best express the decrease in speed due to misfiring.
상기 속도 추세선 생성부(22)에서 생성된 속도 추세선(L1)에 관한 정보는 비교값 산출부(23)로 제공된다. 상기 비교값 산출부(23)는 제공받은 정보(속도 추세선)로부터 속도 추세선(L1)의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)을 추출한다. 그리고 추출된 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)를 이용하여 제1 비교값을 산출한다. Information on the speed trend line L1 generated by the speed
상기 비교값 산출부(23)는 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)으로 제1 비교값을 산출할 수 있다. The comparison
여기서, 상기 제1 비교값은 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 차이 값을 제곱함에 따라 실화 진단 해상도를 향상시킬 수 있다. Here, the misfire diagnosis resolution can be improved by squaring the difference between the engine speed value drpm F at the start point and the engine speed value drpm L at the end point of the first comparison value.
이렇게 산출된 상기 제1 비교값은 상기 임계값 산출부(24)에서 산출된 제1 임계값과 함께 상기 실화 진단부(25)로 제공되고, 상기 실화 진단부(25)에서 이를 비교하여 실화 여부를 진단한다.The first comparison value calculated in this way is provided to the
상기 임계값 산출부(24)는 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)을 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제1 임계값을 산출한다. The
실화 여부를 판단함에 있어 기준이 되는 제1 임계값은 엔진 부하(Load)와 속도(rpm) 별 정상점화와 실화를 구분할 수 있는 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)한 값을 동일 모사 환경의 시뮬레이션이나 반복 실험을 통해 구하고, 구한 값을 전용 맵에 상기 엔진 부하(Load)와 엔진 속도(rpm) 2가지 인자에 대해 M x N 행렬 형태로 데이터화하여 저장한 값일 수 있다. 실화 진단 지표 값의 분포에 따라 M과 N은 특정 정수로 정의될 수 있다.The first threshold, which is the criterion for determining misfire, is the difference between the engine speed value (drpm F ) at the start point and the end point of the speed trend line that can distinguish between normal ignition and misfire by engine load and speed (rpm). The value of the square of the difference between the engine speed values (drpm L ) ((drpm F -drpm L ) 2 ) is obtained through simulation or repeated experiments in the same simulated environment, and the obtained value is displayed on a dedicated map for the engine load (Load) and the engine It may be a value that has been converted into data and stored in the form of an M x N matrix for two factors of speed (rpm). Depending on the distribution of misfire diagnostic index values, M and N may be defined as specific integers.
즉, 현재 엔진 부하와 속도가 입력되면, 상기 전용 맵에서 현재 엔진 부하와 속도 조건에 대응하는 행렬의 셀에 저장된 제1 임계값을 선택하고, 이를 제1 임계값으로 출력하도록 구성될 수 있다.That is, when the current engine load and speed are input, a first threshold value stored in a cell of a matrix corresponding to the current engine load and speed condition may be selected from the dedicated map and output as the first threshold value.
한편, 상기 2가지 인자 중에서 상기 엔진 부하 대신 엔진 토크(Torque)가 사용될 수도 있다.Meanwhile, among the two factors, engine torque may be used instead of the engine load.
임계값을 추출하는 방법을 설명하기 위한 일 예로, 도 4는 4기통 엔진의 기통 별 속도 추세선의 기울기를 추출한 실험 데이터이다. 도 4는 엔진 부하와 속도를 달리하면서 사전에 설정된 타이밍에 정해진 기통(실린더)의 연료 분사를 차단하여 실화를 인위적으로 발생시켰을 때 기통 별 속도 추세선으로부터 추출되는 기울기를 도시한 3차원 그래프이다.As an example for explaining a method of extracting a threshold value, FIG. 4 is experimental data obtained by extracting the slope of a speed trend line for each cylinder of a 4-cylinder engine. 4 is a three-dimensional graph illustrating a slope extracted from a speed trend line for each cylinder when a misfire is artificially caused by blocking fuel injection of a predetermined cylinder (cylinder) at a preset timing while varying engine load and speed.
도 4에 도시된 바와 같이, 엔진 구동 시 기통 별 속도 추세선에서 추출된 기울기를 의미하는 점들의 분포를 보면, 정상점화에서 나타나는 점들(정상점화 시 기통 별 속도 추세선의 기울기)과 실화 시 나타나는 점들(실화 시 기통 별 속도 추세선의 기울기)이 특정 평면을 기준으로 확연하게 구분될 수 있을 정도로 나뉘어 분포하는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, looking at the distribution of points meaning the slope extracted from the speed trend line for each cylinder during engine operation, the points appearing in normal ignition (slope of the speed trend line for each cylinder during normal ignition) and the points appearing during misfiring ( In case of misfiring, it can be seen that the slope of the speed trend line for each cylinder) is divided and distributed to the extent that it can be clearly distinguished based on a specific plane.
참고로, 도 4에서 특정 평면을 기준으로 그래프 상부 영역에 분포하는 무수히 많은 점들이 정상점화 시 기통 별 속도 추세선에서 추출된 기울기를 나타내는 점들이며, 하부 영역에 분포하는 무수한 점들이 연료 분사를 순간적으로 차단하여 인위적으로 실화를 발생시켰을 때 기통 별 속도 추세선에서 추출된 기울기를 나타내는 점들이다.For reference, in FIG. 4, countless points distributed in the upper region of the graph based on a specific plane indicate the slope extracted from the speed trend line for each cylinder during normal ignition, and countless points distributed in the lower region instantaneously control fuel injection. These points indicate the slope extracted from the speed trend line for each cylinder when a misfire is artificially caused by blocking.
이처럼 정상점화와 실화 각각에 대해 속도 추세선의 기울기는 특정값(도 4에서 'Threshold plane'이라고 표현된 평면을 구성하는 속도 추세선 기울기 값)을 기준으로 명확히 구분되는 양상을 띤다. 즉 엔진 부하와 속도에 따라 조금씩 달라지는 상기 특정값을 기준으로 정상점화와 실화 영역이 명확히 구분되는 것을 도 4의 실험 데이터를 통해 분명히 알 수 있다.As such, the slope of the speed trend line for each normal ignition and misfire is clearly distinguished based on a specific value (the slope value of the speed trend line constituting the plane expressed as 'Threshold plane' in FIG. 4). That is, it can be clearly seen through the experimental data of FIG. 4 that the normal ignition and misfire areas are clearly distinguished based on the specific value that varies little by little depending on the engine load and speed.
따라서, 도 4의 실험 데이터에서 상기 특정 평면(Threshold plane) 상에 존재하는 점들(속도 추세선의 기울기 값들)을 추출하고, 해당 점이 추출된 위치의 엔진 부하(Load)와 속도(rpm) 값과 함께 행렬 형태로 데이터화하여 전용 맵에 기록한 뒤 임계값으로 사용하면, 현재 엔진의 속도와 부하 상황에 맞춰 임계값이 출력되므로 기통 별 실화를 정확하게 진단/검출할 수 있다.Therefore, points (slope values of the speed trend line) existing on the specific threshold plane are extracted from the experimental data of FIG. If data is converted into a matrix form, recorded on a dedicated map, and used as a threshold value, the threshold value is output according to the current engine speed and load situation, so misfires for each cylinder can be accurately diagnosed/detected.
따라서, 상기 임계값 산출부(24)는 상기와 같은 방법으로, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)을 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제1 임계값을 산출한다.Therefore, the threshold
또는, 상기 비교값 산출부(23)는 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)의 제곱과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 제곱 차이((drpmF 2-drpmL 2)로 상기 제1 비교값을 산출할 수도 있다. Alternatively, the
이때, 상기 임계값 산출부(24)는 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)의 제곱과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 제곱 차이((drpmF 2-drpmL 2)를 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제1 임계값을 산출하게 된다. At this time, the threshold
상기 실화 진단부(25)는 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크면 실화 실화로 진단할 수 있다. 반대로 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값과 같거나 작으면 정상점화로 진단할 수 있다. 즉, 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 큰지 여부에 따라 실화를 진단하는 알고리즘을 포함할 수 있다.The
추가적으로, 상기 비교값 산출부(23)는 상기 속도 추세선으로 제2 비교값을 더 산출하고, 상기 임계값 산출부(24)는 상기 속도 추세선으로 제2 임계값(Threshold)을 더 산출할 수 있다. Additionally, the comparison
이때, 상기 실화 진단부(25)는 상기 제1 비교값과 상기 제1 임계값을 비교하고, 상기 제2 비교값과 상기 제2 임계값을 비교하여 실화여부를 보다 정밀하게 진단할 수 있다. At this time, the
상기 비교값 산출부(23)는 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 차이(drpmF-drpmL)로 상기 제2 비교값을 산출할 수 있다. The comparison
이때, 상기 임계값 산출부(24)는, 상기에서 설명한 제1 임계값을 산출하기 위한 방법과 동일한 방법을 이용하여, 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 차이(drpmF-drpmL)를 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제2 임계값을 산출할 수 있다. At this time, the threshold
이와 같이, 상기 비교값 산출부(23)가 상기 제1 비교값과 상기 제2 비교값을 산출하고, 상기 임계값 산출부(24)가 상기 제1 임계값과 상기 제2 임계값을 산출하면, 상기 실화 진단부(25)는 상기 제1 비교값과 상기 제1 임계값을 비교하여 실화로 판단되고, 상기 제2 비교값과 상기 제2 임계값을 비교하여 실화로 판단되면, 최종 실화로 진단한다. In this way, when the comparison
여기서 상기 실화 진단부(25)는 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크면 실화로 판단하고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값보다 작으면 실화로 판단할 수 있다. Here, the
즉, 상기 실화 진단부(25)는 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값보다 작으면 실화로 진단할 수 있다. That is, the
반대로, 상기 실화 진단부(25)는 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크지만, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값과 같거나 크면 정상점화로 진단할 수 있다. 그리고, 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값과 같거나 작고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값보다 작으면 정상점화로 진단할 수 있다. 또한, 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값과 같거나 작고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값과 같거나 크면 정상점화로 진단할 수 있다.Conversely, if the first comparison value is greater than the first threshold value, but the second comparison value is equal to or greater than the second threshold value, the
따라서, 상기 실화 진단부(25)는 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값보다 작은 두 가지 조건 모두를 만족한 경우에서만 실화로 진단하므로 한 가지 조건만 고려했을 때 보다 정밀하게 실화를 진단할 수 있다. Therefore, the
이상에서 살펴본 본 발명의 실시예에 따르면, 정상점화와 실화를 명확하게 구분할 수 있는 엔진 특성에 관한 몇 가지 정보(크랭크각 센서가 출력하는 신호로부터 알 수 있는 기통 별 흡입행정 초기 엔진 속도와 배기행정 말기 엔진 속도)만으로도 실화 여부를 진단할 수 있다.According to the embodiment of the present invention reviewed above, some information on engine characteristics that can clearly distinguish normal ignition from misfire (intake stroke for each cylinder, initial engine speed and exhaust stroke, which can be known from the signal output from the crank angle sensor) It is possible to diagnose misfiring only with the final engine speed).
즉, 실화 여부를 명확하게 판단할 수 있는 최소한의 주요 정보만을 가지고 실화를 진단/검출함으로써, 실화 진단/검출을 위한 프로세스를 단순화하면서도 정확도 높은 실화 진단/검출이 가능하며, 별도의 추가 구성 없이도 소프트웨어만으로 구현이 가능하므로 개발비용이 저렴하다는 장점이 있다.In other words, by diagnosing/detecting a misfire with only the minimum essential information that can clearly determine whether or not there is a misfire, it is possible to diagnose/detect a misfire with high accuracy while simplifying the process for diagnosing/detecting a misfire, and without additional configuration of the software. It has the advantage of low development cost because it can be implemented only with
더욱이, 기통 별로 구분해 비교값과 임계값을 비교하여 실화 여부를 진단하기 때문에, 엔진의 한 사이클 동안 실화 발생 횟수는 물론, 실화가 발생한 기통, 즉 실린더 위치를 정확하게 진단 및 검출해낼 수 있다는 장점이 있다.Moreover, since misfiring is diagnosed by comparing the comparison value and the threshold value for each cylinder, it is possible to accurately diagnose and detect the number of misfiring occurrences during one cycle of the engine as well as the cylinder position where misfiring occurred. there is.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화 진단 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔진의 실화 진단 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart schematically illustrating a method for diagnosing a misfire in an engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a flowchart schematically illustrating a method for diagnosing a misfire in an engine according to another embodiment of the present invention.
도 1과 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엔진 실화 진단 방법은, 타겟 휠의 투스(Tooth)를 인식한 크랭크각 센서(10)가 출력하는 투스 신호(Tooth time signal)를 이용하여 엔진의 실화 여부를 진단하는 방법으로써, 선형 추세 제거단계(S110), 속도 추세선 생성단계(S120), 제1 비교값 산출단계(S130), 제1 임계값 산출단계(S140), 그리고 실화 진단단계(S150)를 포함한다. 1 and 5, the method for diagnosing an engine misfire according to an embodiment of the present invention uses a tooth time signal output from a
상기 선형 추세 제거단계(S110)에서는 한 사이클 동안 타겟 휠(40)의 회전을 검출하여 크랭크각 센서(10)가 출력하는 투스 신호에서 선형 추세를 제거(Linear Detrend)한다. 크랭크각 센서(10)가 출력하는 신호 데이터에서 선형 추세를 제거하지 않으면, 실화가 발생한 직후에 나타나는 Post Oscillation 현상이 기통 별 엔진 속도 변동에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.In the linear trend removal step (S110), the rotation of the
경우에 따라 선형 추세 제거단계(S110)에는, 크랭크각 센서(10)의 투스 신호를 일정한 간격으로 추려 처리할 신호 데이터의 양을 줄이고, 이를 통해 제어기가 부담해야 할 연산 부하를 크게 경감시키는 다운 샘플링 과정이 포함될 수 있다. 이 경우 최대 다운 샘플링은 기통 별 흡기행정 초기와 배기행정 말기, 그리고 엔진 속도 최대값과 최소값이 나타나는 위치에서만 투스 신호를 수집하는 경우일 수 있다.In some cases, in the linear trend removal step (S110), the tooth signal of the
상기 속도 추세선 생성단계(S120)에서는 상기 선형 추세 제거단계(S110)를 통해 선형 추세가 제거된 투스 신호 중 기통 별 두 특정 위치의 투스 신호를 이용하여 기통 별 속도 추세선을 생성하는 작업이 수행된다. 예를 들어, 4기통 엔진일 경우 한 사이클에서 기통 별로 총 4개의 속도 추세선을 생성한다. 물론 4기통 엔진으로 국한되는 것은 아니며, 엔진은 2기통 이상 다기통 엔진일 수 있다.In the speed trend line generation step (S120), a speed trend line for each cylinder is generated using tooth signals at two specific positions for each cylinder among the tooth signals from which the linear trend has been removed through the linear trend removal step (S110). For example, in the case of a 4-cylinder engine, a total of 4 speed trend lines are generated for each cylinder in one cycle. Of course, it is not limited to a four-cylinder engine, and the engine may be a two-cylinder or multi-cylinder engine.
속도 추세선 생성에 필요한 투스 신호를 수집하는 상기 두 특정 위치는 바람직하게, 기통 별 흡입행정 초기 및 배기행정 말기 각각의 크랭크축 회전위치에 대응하여 설정된 타겟 휠의 회전위치일 수 있다. 예를 들어, 4개의 실린더를 갖는 4기통 엔진일 경우 한 사이클에서 기통 별 흡입행정 초기 및 배기행정 말기 각각의 크랭크축 회전위치에 대응하는 타겟 휠의 회전위치일 수 있다.Preferably, the two specific positions at which the tooth signals necessary for generating the speed trend line are collected may be the rotational positions of the target wheel set corresponding to the respective crankshaft rotational positions at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke for each cylinder. For example, in the case of a 4-cylinder engine having 4 cylinders, the rotational position of the target wheel may correspond to the rotational position of the crankshaft at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke for each cylinder in one cycle.
도 3을 참조하면, 속도 추세선(L1)은 기통 별 흡입행정 초기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도 성분과 시간 성분을 포함하는 속도 커브 상의 한 점(P1)과, 기통 별 배기행정 말기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도 성분과 시간 성분을 포함하는 속도 커브 상의 다른 한 점(P2)을 연결함으로써 생성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the speed trend line L1 is a point P1 on the speed curve including the engine speed component and time component calculated from the tooth signal at the beginning of the intake stroke for each cylinder, and the tooth signal at the end of the exhaust stroke for each cylinder. It can be generated by connecting another point (P2) on the speed curve including the engine speed component calculated from and the time component.
상기 제1 비교값 산출단계(S130)는 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)으로 제1 비교값을 산출할 수 있다. The first comparison value calculation step (S130) is the square of the difference between the engine speed value (drpm F ) at the start point of the speed trend line and the engine speed value (drpm L ) at the end point ((drpm F -drpm L ) 2 ) The first comparison value can be calculated as
여기서, 상기 제1 비교값은 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 차이 값을 제곱함에 따라 실화 진단 해상도를 향상시킬 수 있다.Here, the misfire diagnosis resolution can be improved by squaring the difference between the engine speed value drpm F at the start point and the engine speed value drpm L at the end point of the first comparison value.
상기 제1 임계값 산출단계(S140)는 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)을 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제1 임계값을 산출한다. The first threshold value calculation step (S140) is the square of the difference between the engine speed value (drpm F ) at the start point of the speed trend line and the engine speed value (drpm L ) at the end point ((drpm F -drpm L ) 2 ) is plotted in the form of a three-dimensional graph, the first threshold value is calculated by converting indicators existing on a plane dividing a misfiring area and a normal ignition area into data.
실화 여부를 판단함에 있어 기준이 되는 제1 임계값은 엔진 부하(Load)와 속도(rpm) 별 정상점화와 실화를 구분할 수 있는 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)한 값을 동일 모사 환경의 시뮬레이션이나 반복 실험을 통해 구하고, 구한 값을 전용 맵에 상기 엔진 부하(Load)와 엔진 속도(rpm) 2가지 인자에 대해 행렬 형태로 데이터화하여 저장한 값일 수 있다.The first threshold, which is the criterion for determining misfire, is the difference between the engine speed value (drpm F ) at the start point and the end point of the speed trend line that can distinguish between normal ignition and misfire by engine load and speed (rpm). The value of the square of the difference between the engine speed values (drpm L ) ((drpm F -drpm L ) 2 ) is obtained through simulation or repeated experiments in the same simulated environment, and the obtained value is displayed on a dedicated map for the engine load (Load) and the engine It may be a value that has been converted into data in the form of a matrix for two factors of speed (rpm) and stored.
또는, 상기 제1 비교값 산출단계(S130)는 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)의 제곱과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 제곱 차이((drpmF 2-drpmL 2)로 상기 제1 비교값을 산출할 수도 있다. Alternatively, in the first comparison value calculation step (S130), the square difference between the square of the engine speed value drpm F at the start point of the speed trend line and the engine speed value drpm L at the end point ((drpm F 2 -drpm L 2 ) may calculate the first comparison value.
이때, 상기 제1 임계값 산출단계(S140)는 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)의 제곱과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 제곱 차이((drpmF 2-drpmL 2)를 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제1 임계값을 산출하게 된다. At this time, the first threshold value calculation step (S140) is the square difference between the square of the engine speed value drpm F at the start point of the speed trend line and the engine speed value drpm L at the end point ((drpm F 2 -drpm L 2 ) is plotted in the form of a three-dimensional graph, and the first threshold value is calculated by converting indicators existing on a plane dividing a misfiring area and a normal ignition area into data.
상기 실화 진단단계(S150)는 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크면 실화 실화로 진단할 수 있다. 반대로 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값과 같거나 작으면 정상점화로 진단할 수 있다. 즉, 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 큰지 여부에 따라 실화를 진단하는 알고리즘을 포함할 수 있다.In the misfire diagnosis step ( S150 ), misfire may be diagnosed as misfire when the first comparison value is greater than the first threshold value. Conversely, if the first comparison value is equal to or smaller than the first threshold value, normal ignition may be diagnosed. That is, an algorithm for diagnosing a misfire according to whether the first comparison value is greater than the first threshold value may be included.
그리고, 본 발명의 엔진의 실화 진단 방법은 실화 진단의 정밀도를 향상시키기 위하여 진단 조건을 하나 더 추가하여 실화를 진단할 수 있다. Also, in the method for diagnosing misfiring of an engine according to the present invention, misfiring can be diagnosed by adding one more diagnosis condition in order to improve accuracy of diagnosing misfire.
도 6을 참조하면, 본 발명의 엔진의 실화 진단 방법은 선형 추세 제거단계(S210), 속도 추세선 생성단계(S220), 제1 비교값 산출단계(S230), 제1 임계값 산출단계(S240), 제2 비교값 산출단계(S250), 제2 임계값 산출단계(S260), 그리고 실화 진단단계(S270)를 포함한다. Referring to FIG. 6 , the method for diagnosing a misfire of an engine according to the present invention includes removing a linear trend (S210), generating a speed trend line (S220), calculating a first comparison value (S230), and calculating a first threshold (S240). , a second comparison value calculation step (S250), a second threshold value calculation step (S260), and a misfire diagnosis step (S270).
여기서, 선형 추세 제거단계(S210), 속도 추세선 생성단계(S220), 제1 비교값 산출단계(S230), 제1 임계값 산출단계(S240)는 상기 도 5를 참조하여 설명한 선형 추세 제거단계(S110), 속도 추세선 생성단계(S120), 제1 비교값 산출단계(S130), 제1 임계값 산출단계(S140)와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다. Here, the linear trend elimination step (S210), the speed trend line generation step (S220), the first comparison value calculation step (S230), and the first threshold value calculation step (S240) are the linear trend elimination steps described with reference to FIG. 5 ( S110), the speed trend line generation step (S120), the first comparison value calculation step (S130), and the first threshold value calculation step (S140) are the same, so detailed description thereof will be omitted.
상기 제2 비교값 산출단계(250)는 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 차이(drpmF-drpmL)로 상기 제2 비교값을 산출한다. In the second comparison value calculation step 250, the second comparison is performed using the difference (drpm F -drpm L ) between the engine speed value drpm F at the start point of the speed trend line and the engine speed value drpm L at the end point of the speed trend line. Calculate the value.
그리고, 상기 제2 임계값 산출단계(S260)는 상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값(drpmF)과 끝 지점의 엔진 속도값(drpmL)의 차이(drpmF-drpmL)를 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제2 임계값을 산출한다. In the second threshold value calculation step (S260), the difference (drpm F -drpm L ) between the engine speed value (drpm F ) at the start point of the speed trend line and the engine speed value (drpm L ) at the end point of the speed trend line is calculated in three dimensions. The second threshold value is calculated by converting indicators existing on a plane dividing a misfiring area and a normal ignition area on a chart plotted in a graph form into data.
이와 같이, 상기 제1 비교값과 상기 제2 비교값을 산출하고, 상기 제1 임계값과 상기 제2 임계값을 산출하면, 상기 실화 진단단계(270)는 상기 제1 비교값과 상기 제1 임계값을 비교하여 실화로 판단되고, 상기 제2 비교값과 상기 제2 임계값을 비교하여 실화로 판단되면, 최종 실화로 진단한다. In this way, when the first comparison value and the second comparison value are calculated, and the first threshold value and the second threshold value are calculated, the misfire diagnosis step 270 determines the first comparison value and the first threshold value. If it is determined to be a misfire by comparing the threshold value and if it is determined to be a misfire by comparing the second comparison value and the second threshold value, the final misfire is diagnosed.
여기서 상기 실화 진단단계(270)는 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크면 실화로 판단하고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값보다 작으면 실화로 판단할 수 있다. Here, in the misfire diagnosis step 270, it may be determined as a misfire if the first comparison value is greater than the first threshold value, and may be determined as a misfire if the second comparison value is less than the second threshold value.
즉, 상기 실화 진단단계(270)는 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값보다 작으면 실화로 진단할 수 있다. That is, in the misfire diagnosing step 270, when the first comparison value is greater than the first threshold value and the second comparison value is less than the second threshold value, misfire can be diagnosed.
반대로, 상기 실화 진단단계(270)는 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크지만, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값과 같거나 크면 정상점화로 진단할 수 있다. 그리고, 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값과 같거나 작고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값보다 작으면 정상점화로 진단할 수 있다. 또한, 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값과 같거나 작고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값과 같거나 크면 정상점화로 진단할 수 있다.Conversely, in the misfiring diagnosis step 270, if the first comparison value is greater than the first threshold value but the second comparison value is equal to or greater than the second threshold value, normal ignition may be diagnosed. In addition, when the first comparison value is equal to or smaller than the first threshold value and the second comparison value is smaller than the second threshold value, normal ignition may be diagnosed. In addition, when the first comparison value is equal to or smaller than the first threshold value and the second comparison value is equal to or greater than the second threshold value, normal ignition may be diagnosed.
따라서, 상기 실화 진단단계(270)는 상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값보다 작은 두 가지 조건 모두를 만족한 경우에서만 실화로 진단하므로 한 가지 조건만 고려했을 때 보다 정밀하게 실화를 진단할 수 있다. Therefore, in the misfire diagnosis step 270, a misfire is diagnosed only when both conditions are satisfied: the first comparison value is greater than the first threshold value and the second comparison value is less than the second threshold value. Misfires can be diagnosed more precisely when only one condition is considered.
이상의 본 발명에서는 4기통 엔진을 예로 들어 실화 발생 여부 및 실화 발생 위치를 진단하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 엔진 실화 발생 여부 및 실화 발생 실린더 진단 과정은 4기통 엔진에 한정되는 것은 아니다. 2기통 이상의 다기통 엔진, 예컨대, 6기통, 8기통, 16기통 엔진 등 다양한 종류의 엔진에 확대 적용할 수 있음을 밝혀 둔다.In the present invention, a 4-cylinder engine has been taken as an example to diagnose whether a misfire has occurred and a misfire location has been described as an example. It should be noted that it can be extended and applied to various types of engines, such as multi-cylinder engines of 2 or more cylinders, for example, 6-cylinder, 8-cylinder, and 16-cylinder engines.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for explaining the present invention in detail, the present invention is not limited thereto, and the present invention is within the technical spirit of the present invention. It is clear that modification or improvement is possible by the person.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다. All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.
10 : 크랭크각 센서
20 : 제어기
21 : 선형 추세 제거부
22 : 속도 추세선 생성부
23 : 비교값 산출부
24 : 임계값 산출부
25 : 실화 진단부
30 : 크랭크축
40 : 타켓 휠
50 : 점화코일
60 : 연료인젝터10: crank angle sensor
20: Controller
21: linear trend removal unit
22: speed trend line generation unit
23: comparison value calculation unit
24: threshold calculation unit
25: misfire diagnosis unit
30: crankshaft
40: target wheel
50: ignition coil
60: fuel injector
Claims (22)
한 사이클 동안 상기 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호에서 선형 추세를 제거(Linear Detrend)하는 선형 추세 제거단계;
선형 추세가 제거된 투스 신호 중 미리 설정된 두 특정 위치의 투스 신호로부터 속도 추세선을 생성하는 속도 추세선 생성단계;
상기 속도 추세선으로 제1 비교값을 산출하는 제1 비교값 산출단계;
상기 속도 추세선으로 제1 임계값(Threshold)을 산출하는 제1 임계값 산출단계; 및
상기 제1 비교값과 상기 제1 임계값을 비교하여 실화여부를 진단하는 실화 진단단계;
를 포함하는 엔진의 실화 진단 방법.
An engine misfire diagnosis method for diagnosing misfire of an engine using a tooth time signal output from a crank angle sensor,
a linear detrend step of removing a linear trend from a tooth signal output from the crank angle sensor during one cycle;
A speed trend line generating step of generating a speed trend line from tooth signals at two specific positions set in advance among the tooth signals from which the linear trend has been removed;
a first comparison value calculating step of calculating a first comparison value based on the speed trend line;
a first threshold calculation step of calculating a first threshold based on the speed trend line; and
a misfire diagnosis step of diagnosing misfire by comparing the first comparison value with the first threshold;
Misfire diagnosis method of an engine comprising a.
상기 속도 추세선 생성단계는,
흡입행정 초기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도 성분과 흡입행정 초기 시간 성분을 포함하는 엔진 속도 커브 상의 한 점과,
배기행정 말기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도 성분과 배기행정 말기 시간 성분을 포함하는 엔진 속도 커브 상의 다른 한 점을 연결하여 속도 추세선을 생성하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 1,
The speed trend line generation step,
A point on the engine speed curve including the engine speed component calculated from the tooth signal at the beginning of the intake stroke and the time component at the beginning of the intake stroke;
A method for diagnosing a misfire of an engine, characterized in that a speed trend line is generated by connecting another point on an engine speed curve including an engine speed component calculated from a tooth signal at the end of an exhaust stroke and a time component at the end of an exhaust stroke.
상기 제1 비교값 산출단계는,
상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)으로 상기 제1 비교값을 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 1,
In the first comparison value calculation step,
Wherein the first comparison value is calculated as the square of the difference between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line ((drpm F -drpm L ) 2 ).
상기 제1 임계값 산출단계는,
상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)을 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 산출된 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 3,
In the first threshold calculation step,
The square of the difference between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line ((drpm F -drpm L ) 2 ) is plotted in the form of a three-dimensional graph. Distinguish between the misfiring area and the normal ignition area A method for diagnosing a misfire of an engine, characterized in that it is calculated by converting indicators existing on a plane into data.
상기 제1 비교값 산출단계는,
상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값의 제곱과 끝 지점의 엔진 속도값의 제곱 차이((drpmF 2-drpmL 2)로 상기 제1 비교값을 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 1,
In the first comparison value calculation step,
Wherein the first comparison value is calculated as a difference between the square of the engine speed value at the start point of the speed trend line and the square of the engine speed value at the end point ((drpm F 2 -drpm L 2 ) Method for diagnosing an engine misfire .
상기 제1 임계값 산출단계는,
상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값의 제곱과 끝 지점의 엔진 속도값의 제곱 차이((drpmF 2-drpmL 2)를 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제1 임계값을 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 5,
In the first threshold calculation step,
The difference between the square of the engine speed value at the start of the speed trend line and the square of the engine speed value at the end ((drpm F 2 -drpm L 2 ) is plotted in the form of a three-dimensional graph. A method for diagnosing a misfire in an engine, characterized in that the first threshold value is calculated by converting an index existing on a plane into data.
상기 실화 진단단계는,
상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크면 실화로 진단하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 1,
The misfire diagnosis step,
The method of diagnosing a misfire of an engine, characterized in that diagnosing a misfire when the first comparison value is greater than the first threshold value.
상기 속도 추세선으로 제2 비교값을 산출하는 제2 비교값 산출단계; 및
상기 속도 추세선으로 제2 임계값(Threshold)을 산출하는 제2 임계값 산출단계;를 더 포함하고,
상기 실화 진단단계는,
상기 제1 비교값과 상기 제1 임계값을 비교하고, 상기 제2 비교값과 상기 제2 임계값을 비교하여 실화여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 1,
a second comparison value calculating step of calculating a second comparison value based on the speed trend line; and
A second threshold calculation step of calculating a second threshold with the speed trend line; further comprising,
The misfire diagnosis step,
The method of diagnosing a misfire of an engine, characterized in that by comparing the first comparison value with the first threshold value, and comparing the second comparison value with the second threshold value to diagnose a misfire.
상기 제2 비교값 산출단계는,
상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이(drpmF-drpmL)로 상기 제2 비교값을 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 8,
In the second comparison value calculation step,
The misfire diagnosis method of the engine, characterized in that for calculating the second comparison value as a difference (drpm F - drpm L ) between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line.
상기 제2 임계값 산출단계는,
상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이(drpmF-drpmL)를 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제2 임계값을 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 9,
In the second threshold calculation step,
The difference between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line (drpm F -drpm L ) is plotted in the form of a three-dimensional graph, which exists on a plane that divides the misfiring area and the normal ignition area. A method for diagnosing a misfire in an engine, characterized in that the second threshold is calculated by converting indicators into data.
상기 실화 진단단계는,
상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값보다 작으면 실화로 진단하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 8,
The misfire diagnosis step,
and diagnosing a misfire when the first comparison value is greater than the first threshold value and the second comparison value is less than the second threshold value.
상기 크랭크각 센서의 투스 신호로부터 한 사이클의 엔진 속도 변화를 분석하고 분석 결과를 이용하여 실화(Misfire) 여부를 진단하는 제어기;를 포함하고,
상기 제어기는,
한 사이클 동안 상기 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호에서 선형 추세를 제거(Linear Detrend)하는 선형 추세 제거부;
선형 추세가 제거된 투스 신호 중 기통 별 미리 설정된 두 특정 위치의 투스 신호를 이용하여 기통 별 속도 추세선을 생성하는 속도 추세선 생성부;
상기 속도 추세선으로 제1 비교값을 산출하는 비교값 산출부;
상기 속도 추세선으로 제1 임계값(Threshold)을 산출하는 임계값 산출부; 및
상기 제1 비교값과 상기 제1 임계값을 비교하여 실화여부를 진단하는 실화 진단부;
를 포함하는 엔진의 실화 진단 장치.
A crank angle sensor disposed around a target wheel of an engine crankshaft to generate a tooth time signal necessary for calculating an engine speed; and
A controller that analyzes engine speed change in one cycle from the tooth signal of the crank angle sensor and diagnoses misfire using the analysis result;
The controller,
a linear trend removal unit for removing a linear trend from a tooth signal output from the crank angle sensor during one cycle;
a speed trend line generation unit for generating a speed trend line for each cylinder using tooth signals at two specific positions preset for each cylinder among tooth signals from which the linear trend has been removed;
a comparison value calculating unit calculating a first comparison value based on the speed trend line;
a threshold value calculator configured to calculate a first threshold based on the speed trend line; and
a misfire diagnosis unit that compares the first comparison value with the first threshold value to diagnose misfire;
Engine misfire diagnosis device comprising a.
상기 속도 추세선 생성부는,
흡입행정 초기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도 성분과 흡입행정 초기 시간 성분을 포함하는 엔진 속도 커브 상의 한 점과,
배기행정 말기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도 성분과 배기행정 말기 시간 성분을 포함하는 엔진 속도 커브 상의 다른 한 점을 연결하여 속도 추세선을 생성하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 장치.
According to claim 12,
The speed trend line generation unit,
A point on the engine speed curve including the engine speed component calculated from the tooth signal at the beginning of the intake stroke and the time component at the beginning of the intake stroke;
An engine misfire diagnosis device, characterized in that for generating a speed trend line by connecting another point on an engine speed curve including an engine speed component calculated from the tooth signal at the end of the exhaust stroke and a time component at the end of the exhaust stroke.
상기 비교값 산출부는,
상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)으로 상기 제1 비교값을 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 장치.
According to claim 12,
The comparison value calculator,
Wherein the first comparison value is calculated as the square of the difference between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line ((drpm F -drpm L ) 2 ).
상기 임계값 산출부는,
상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이의 제곱((drpmF-drpmL)2)을 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제1 임계값을 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 장치.
According to claim 14,
The threshold value calculation unit,
The square of the difference between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line ((drpm F -drpm L ) 2 ) is plotted in the form of a three-dimensional graph. Distinguish between the misfiring area and the normal ignition area An engine misfire diagnosis device, characterized in that the first threshold value is calculated by converting indicators existing on a plane into data.
상기 비교값 산출부는,
상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값의 제곱과 끝 지점의 엔진 속도값의 제곱 차이((drpmF 2-drpmL 2)로 상기 제1 비교값을 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 장치.
According to claim 12,
The comparison value calculator,
Wherein the first comparison value is calculated as a square difference ((drpm F 2 -drpm L 2 ) between the square of the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line. .
상기 임계값 산출부는,
상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값의 제곱과 끝 지점의 엔진 속도값의 제곱 차이((drpmF 2-drpmL 2)를 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제1 임계값을 산출하는 것을 특징으로 하는엔진의 실화 진단 장치.
According to claim 16,
The threshold value calculation unit,
The difference between the square of the engine speed value at the start of the speed trend line and the square of the engine speed value at the end ((drpm F 2 -drpm L 2 ) is plotted in the form of a three-dimensional graph. A misfiring diagnosis device for an engine, characterized in that the first threshold is calculated by turning indicators existing on a plane into data.
상기 실화 진단부는,
상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크면 실화로 진단하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 장치.
According to claim 12,
The misfire diagnosis unit,
The misfire diagnosis apparatus of an engine, characterized in that diagnosing a misfire when the first comparison value is greater than the first threshold value.
상기 비교값 산출부는 상기 속도 추세선으로 제2 비교값을 더 산출하고,
상기 임계값 산출부는 상기 속도 추세선으로 제2 임계값(Threshold)을 더 산출하고,
상기 실화 진단부는 상기 제1 비교값과 상기 제1 임계값을 비교하고, 상기 제2 비교값과 상기 제2 임계값을 비교하여 실화여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 장치.
According to claim 12,
The comparison value calculation unit further calculates a second comparison value based on the speed trend line;
The threshold value calculation unit further calculates a second threshold value based on the speed trend line,
The misfire diagnosis unit compares the first comparison value with the first threshold value, and compares the second comparison value with the second threshold value to diagnose misfire.
상기 비교값 산출부는,
상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이(drpmF-drpmL)로 상기 제2 비교값을 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 장치.
According to claim 19,
The comparison value calculator,
Wherein the second comparison value is calculated as a difference between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line (drpm F - drpm L ).
상기 임계값 산출부는,
상기 속도 추세선의 시작 지점의 엔진 속도값과 끝 지점의 엔진 속도값의 차이(drpmF-drpmL)를 3차원 그래프 형태로 플로팅한 도표 상에서 실화영역과 정상점화 영역을 구분하는 평면상에 존재하는 지표를 데이터화하여 상기 제2 임계값을 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 장치.
According to claim 20,
The threshold value calculation unit,
The difference between the engine speed value at the start point and the engine speed value at the end point of the speed trend line (drpm F -drpm L ) is plotted in the form of a three-dimensional graph, which exists on a plane that divides the misfiring area and the normal ignition area. A misfire diagnosis device for an engine, characterized in that the second threshold is calculated by converting indicators into data.
상기 실화 진단부는,
상기 제1 비교값이 상기 제1 임계값보다 크고, 상기 제2 비교값이 상기 제2 임계값보다 작으면 실화로 진단하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 진단 장치.
According to claim 19,
The misfire diagnosis unit,
The misfire diagnosis apparatus for an engine, characterized in that diagnosing a misfire when the first comparison value is greater than the first threshold value and the second comparison value is less than the second threshold value.
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| KR102153484B1 (en) * | 2019-07-25 | 2020-09-08 | 현대오트론 주식회사 | Misfire diagnosis method and device of Multi cylinder four-stroke engine |
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| KR102153484B1 (en) * | 2019-07-25 | 2020-09-08 | 현대오트론 주식회사 | Misfire diagnosis method and device of Multi cylinder four-stroke engine |
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