KR910002123B1 - 내연기관의 녹 제어장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

내연기관의 녹 제어장치

제1도는 본원 발명의 내연기관의 녹(knock)제어장치의 일실시예의 블록회로도.

제2도는 본원 발명의 내연기관의 녹제어장치의 동작파형도.

제3도는 본원 발명의 내연기관의 녹제어장치의 다른 실시예의 동작파형도.

제4도는 노이즈레벨검출기의 출력특성의 일례를 나타내는 도면.

제5도는 종래의 내연기관의 녹제어장치의 불록회로도.

제6도는 가속도센서의 출력신호의 주파수특성도.

제7도 및 제8도는 제5도의 각 부의 동작파형도.

본원 발명은 내연기관의 특성에 제한되지 않고 녹(knock)검출을 확실히 행할 수 있는 내연기관의 녹제어장치에 관한 것이다.

기관에 발생하는 녹을 검출하고, 억제하는 제어방식에는 연료제어, 점화시기제어, 과급압(過給壓)제어등이 있으며, 가장 많이 실용되고 있는 점화시기제어에 대하여 설명한다.

다음에, 제5도에 나타낸 종래의 내연기관의 점화시기 제어장치에 대하여 기술한다. 이 제5도의 (1)은기관에 부착되어 기관의 진동가속도를 검출하는 가속도센서, (2)는 가속도센서(1)의 출력신호중 노킹에 대해 감도 높은 주파수의 신호성분을 통과시키는 주파수필터, (3)은 주파수필터(2)의 출력신호중 녹검출에 대해 방해파가 되는 소음을 차단하는 아날로그게이트, (4)는 방해소음의 발생시기에 대응해서 아날로그게이트(3)의 개폐를 지시하는 게이트타이밍제어기이다.

아날로그게이트(3)가 열려서 통과한 주파수필터의 출력은 소음레벨검출기(5)로 검출되는 동시에 비교기(6)에 가하도록 되어 있다.

이 소음레벨검출기(5)는 노킹 이외의 기관의 기계진동소음의 레벨을 검출하여 비교기(6)에 출력을 가하고, 또한 비교기(6)는 아날로그게이트(3)의 출력전압과 소음레벨검출기(5)의 출려전압을 비교하고, 녹검출펄스를 발생하여 적분기(7)에 가하도록 되어 있다.

적분기(7)는 비교기(6)의 출력펄스를 적분하고, 노킹강도에 따른 적분전압을 발생하여 이상기(移相器)(8)에 출력하도록 되어 있다.

이상기(8)는 적분기(7)의 출력전압에 따라 기준정화신호의 위치를 변위시키는 것이다.

한편, (9)는 미리 설정한 점화진각(点火進角)특성에 따른 점화신호를 발생하는 회전신호발생기이다. 이 회전신호발생기(9)의 출력을 파형정형(波形整形)회로(10)에서 파형정형하고, 파형정형회로(10)는 동시에 점화코일(12)의 통전의 폐로각(閉路角)을 제어한다.

전환회로(11)는 이상기(8)의 출력신호에 의하여 점화코일(12)의 급전을 단속(斷織)하는 것이다.

제6도에 가속센서(1)의 출력신호의 주파수특성을 나타낸다. 제6도에 있어서, (A)는 노킹이 없는 경우이며,(B)는 노킹이 발생한 경우이다.

이 가속센서(1)의 출력신호에는 녹신호(노킹에 수반하여 발생되는 신호) 또는 그 이외의 기관의 기계적소음이라든가 신호전달경로에 편승하는 각종 소음성분 예를 들면 점화소음등이 포함된다. 제6도의 (A)와(B)를 비교하면 녹신호에는 특유의 주파수특성이 있는 것을 알 수 있다.

이 분포는 기관이 상이, 또는 가속도센서(1)의 부착위치의 상이에 따라 차는 있으나, 각각의 경우 노킹의 유무에 따라 명확한 분포의 차이가 있다.

그래서, 이 녹신호를 가진 주파수성분을 통과시킴으로써 따른 주파수성분의 소음을 억압하고 녹신호를 효율좋게 검출할 수 있다.

제7도, 제8도는 제5도의 각 부와 동작파형을 나타낸다. 동일 부호는 동일 부분의 파형을 나타내는 것이며, 제7도는 기관의 노킹이 발생하고 있지 않은 모드를, 제8도는 기관의 노킹이 발생하고 있는 모드를 나타내고 있다.

다음에, 제5도의 내연기관의 점화시기 제어장치의 동작을 설명한다. 기관의 회전에 의해 미리 설정된 점화시기 특성에 대응하여 회전신호발생기(9)에서 발생하는 점화신호는 파형정형회로(10)에 의하여 원하는 페로각을 갖는 개폐펄스로 파형정형되고, 이상기(8)를 통해서 전환회로(11)를 구동하며, 점화코일(12)의 급전을 단속하고, 그 통전전류의 차단시에 발생하는 점화코일(12)의 점화전압에 의하여 기관은 점화되어서 운전된다.

이 기관의 운전중에 일어나는 기관진동은 가속도센서(1)에 의하여 검출된다.

기관의 노킹이 발생하고 있지 않은 경우에 있어서는, 노킹에 의한 기관진동은 발생하지 않으나, 다른 기계적 진동에 의해 가속도 센서(1)의 출력신호에는 제7도(a)에서 나타낸 바와 같이 기계적 소음이나 점화시기(F)에 신호전달에 편승하는 점화소음이 발생한다.

이 신호는 주파수필터(2)를 통과함으로써 제7도(b)와 같이 기계적 소음성분이 상당히 억압되지만, 점화소음성분은 강력하기 때문에 주파수필터(2)를 통과한 후에도 커다란 레벨로 출력되는 수가 있다.

이대로는 점화소음을 녹신호로 오인해 버리기 때문에 아날로그게이트(3)는 이상기(8)의 출력에 의해서 트리거(trigger)되는 게이트타이밍제어기(4)의 출력(제7도(c))에 의하여 점화시기에서 어느 기간 그 게이트를 폐쇄하여 점화소음을 차단한다. 이 때문에, 아날로그게이트(3)의 출력에는 제7도(d)의 (a)와 같이 레벨이 낮은 기계적 소음만이 남는다.

한편, 소음레벨검출기(5)는 아날로그게이트(3)의 출력신호의 피크치 변화에 따라 동작하며, 이 경우에 통상의 기계적 소음의 피크치에 의한 비교적 완만한 변화에 따라 동작할 수 있는 특성을 가지며, 기계적 소음의 피크치보다 약간 높은 직류전압을 발생한다(제7도(d)의 (b)).

따라서, 제7도(d)에 나타낸 바와 같이, 아날로그게이트(3)의 출력신호의 평균적인 피크치보다도 소음레벨검출기(5)의 출력이 크기때문에, 이들을 비교하는 비교기(6)의 출력은 제7도(e)와 같이 아무것도 출력되지 않으며, 결국 소음신호는 모두 제거된다.

이 때문에, 적분기(7)의 출력전압은 제7도(f)와 같이 제로인채로 이상기(8)에 의한 이상각(移相角)(입출력(제7도(g),(h)의 위상차)도 제로가 된다.

따라서, 이 출력에 의하여 구동되는 전환회로(11)의 개폐위상 즉 점화코일(12)의 통전의 단속위상은 파형정형회로(10)의 출력의 기준 점화신호와 동위상(同位相)으로 되고, 점화시기는 기준점화시기로 된다.

또한, 노킹이 발생한 경우 가속도센서(1)의 출력에는 제8도(a)와 같이 점화시기보다 어느 시간 늦은 부근에서 녹의 신호가 포함되고, 주파수필터(2) 및 아날로그게이트(3)를 통과한 후의 신호는 제8도(d)의(가)와 같이 기계적 소음에 녹신호가 크게 중첩한 것이 된다.

이 아날로그게이트(3)를 통과한 신호중 녹신호의 상승은 급격하기 때문에 소음레벨검출기(5)의 출력전압의 레벨이 녹신호에 대하여 응답이 늦어진다.

이 결과, 비교기(6)의 입력은 각각 제8도(d)의 (가),(나)로 되므로 비교기(6)의 출력에는 제8도(e)와 같이 펄스가 발생한다.

적분기(7)가 그 펄스를 적분하고, 제8도(f)와 같이 적분전압을 발생한다. 이상기(8)가 적분기(7)의 출력전압에 따라서 파형정형회로(10)의 출력신호(제8도(g)(기준점화신호))를 시간적으로 지연측에 이상(移相)하기 때문에, 이상기(8)의 출력은 이상이 파형정형회로(10)의 기준점화신호의 위상보다도 늦어지고, 제8도(h)에 나타낸 위상으로 전환회로(11)를 구동한다.

이 결과, 점화시기가 늦어지고, 노킹이 억압된 상태로 된다. 결국 이들 제7도, 제8도의 상태가 반복되어서 최적의 점화시기제어가 이루어진다.

기관의 특성(녹신호를 검출하는 비교기(6)의 입력의 아날로그게이트(3)의 출력인 제7도(d) 및 제8도(d)의 (가)와, 소음레벨검출기(5)의 출력인 제7도(d) 및 제8도(d)의 (나)의 기관회전에 대한 전압특성을 말하며, 기관의 진동특성과 가속도센서(1)의 검출특성을 합친 특성임)에 의하여 상기 비교기(6)의 2종류의 입력전압의 비가 원하는 녹검출이 행해지는 적절한 특성으로 되지 않을 수가 있다.

이와 같은 경우, 각 영역의 녹검출성 및 시스템 설계방침등을 고려하여 부분적으로 타협한 녹검출특성으로 하지 않을 수 없다고 하는 문제가 있다.

본원 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 소음레벨검출기의 출력전압특성을 엔진의 운전상태에 따라서 제어할 수 있는 내연기관의 녹제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본원 발명에 관한 내연기관의 녹제어장치는 녹정보신호로부터 기준전압을 얻는 수단에 입력하는 녹정보신호를 차단하여, 그 차단기간을 기관의 상태에 따라서 제어하는 수단을 설치한 것이다.

본원 발명에 있어서는 게이트타이밍제어기는 기관의 특성에 따라 제어되며, 필터의 출력을 마스크하는 기간에 발생하는 펄스폭을 변경하고, 기준전압 발생수단의 출력을 기관의 특성에 따라서 변경한다.

이하, 본원 발명의 내연기관의 녹제어장치의 실시예에 대하여 도면에 의거하여 설명한다. 제1도는 그 일실시예의 구성을 나타내는 블록도이다. 제1도에 있어서, 가속도센서(1)-아날로그게이트(3) 및 소음레벨검출기(5)-점화코일(12)는 제5도의 종래의 내연기관의 녹제어장치에 나타낸 것과 동일하므로, 이들의 설명은 생략한다.

(21)은 이상기(8)가 출력하는 점화신호의 주기(周期)로부터 기관의 회전수에 대응하는 전압신호를 출력하는 회전수검출기이고, (24)는 이상기(8)가 출력하는 점화신호와 회전수검출기(21)가 출력하는 선압신호에 따라서 펄스를 발생하는 게이트타이밍제어기이다.

다음에, 동작에 대하여 설명 한다. 회전수검출기(21)는 이상기(8)가 출력하는 점화신호의 주기로부터 기관의 회전수에 대응한 함수의 전압신호를 발생한다.

게이트타이밍제어기(24)는 이상기(8)가 출력하는 점화신호에 따라서 점화시기에서 어느 기간 아날로그게이트(3)를 페쇄하는 펄스를 발생하고, 이 펄스폭을 회전수검출기(21)로부터의 전압신호에 따라서 제어해서 출력한다.

아날로그게이트(3)는 게이트타이밍제어기(24)로부터의 펄스폭에 대응해서 작동하고, 주파수필터(2)의 출력을 차단하여 출력한다.

이와 같이하여 아날로그게이트(3)의 출력신호는 점화시기에서 어느 기간 차단되고, 그 기간은 기관의 회전수에 대응한 함수의 시간으로 제어된다.

소음레벨검출기(5)는 아날로그게이트(3)의 출력신호에서 직류전압을 발생하므로, 아날로그게이트(3)의 작동상태에 따라서 발생하는 직류 전압은 제어된다.

비교기(6)는 아날로그게이트(3)의 출력신호와 소음레벨검출기(5)의 출력직류전압과의 전압비교로부터 녹신호를 검출하므로, 상기와 같이 소음레벨검출기(5)의 출력직류전압이 기관의 회전수에 대응해서 제어됨에 따라서, 비교기(6)에서의 녹검출성이 변화한다.

여기서, 게이트타이밍제어기(24)의 동작에 대하여 파형으로 설명한다. 제2도(a)는 이상기(8)의 출력점화신호, 제2도(b)는 게이트타이밍제어기(24)의 출력펄스이다.

제2도(a)의 하강은 점화시기이고, 이것에 동기하여 게이트타이밍제어기(24)로부터 펄스가 출력된다. 이 펄스는 제2도(a)의 하강(점화시기)을 기준으로 하고, 회전수검출기(21)로부터의 전압신호에 따른 시간폭(T_P)의 펄스로서 출력되어 아날로그게이트(3)에 입력된다.

제4도에 이와 같이해서 제어된 소음레벨검출기(5)의 출력직류전압의 특성을 나타낸다. 여기서, (A)는 제5도에 나타낸 종래의 내연기관의 녹제어장치와 같이 제어하지 않은 경우의 특성, (B)와 (C)는 본원 발명에 따라서 제어한 경우의 특성예를 나타낸다.

특성(B)는 특성(A)에 대해 기관회전수 N₁, N₂에서 전압이 높은쪽으로 절곡된 특성이다. 게이트타이밍제어기(24)로부터의 펄스 시간폭은 기관회전수 O-N₁, N₁-N₂, N₂이상의 영역으로 니뉘어 제어되며, 기관회전수 N₁이상에 있어서 제어되지 않는 경우보다 짧아지는 방향으로 제어된다.

특성(C)는 특성(A)에 대해 기관회전수 N₃에서 전압이 낮은쪽으로 절곡된 특성이다. 게이트타이밍제어기(24)로부터의 펄스 시간폭은 기관회전수 N₃을 경계로 해서 제어되며, 기관회전수 N₃이상에 있어서 제어되지 않는 경우보다 길어지는 방향으로 제어된다.

게이트타이밍제어기(24)의 출력펄스의 시간폭을 제어하는 다른 실시예를 제3도(a),(b)에 나타낸다. 이 경우, 이상기(8)의 출력점화신호(제3도(a))의 하강(점화시기)를 기준해서 전후방향으로 게이트타이밍제어기(24)의 출력펄스의 시간폭을 제어하는 것이다.

점화시기보다 이전의 시점에서 아날로그게이트(3)를 작동시키므로 여유를 가진 확실한 출력신호의 차단을 할 수 있다.

점화시기를 기준으로 하고 그보다 앞쪽과 뒤쪽을 동시에 제어 또는 개별적으로 제어해도 동등한 효과를 얻으며, 주파수필터(2)의 출력신호의 발생상태에 맞추어서 보다 효과적인 제어로 할 수 있다.

이상의 설명에서 기관회전수에 대응해서 아날로그게이트(3)의 작동을 제어하였지만, 기관의 각종 정보(예를 들면 흡기관 압유온도, 수온등)에 의해서도 같은 제어를 행할 수 있고, 기관회전수에 대한 제어에 가하여 행하면 보다 미세한 제어로 할 수 있다.

또한, 게이트다이밍제어기(24)를 컴퓨터를 사용하여 구성하면, 그 출력펄스의 시간폭을 자유로이 제어할 수 있다.

또한, 회전수검출기(21)의 입력은 파형정형회로(10)의 출력점화신호로서도 아무런 지장없이 동등한 특성을 얻을 수 있다.

나아가 본원 발명은 다른 녹억제방식(예를 들면 과급압제어, 연료제어)에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.

본원 발명은 이상 설명한 바와 같이 기관의 녹정보를 검출하고, 이 녹정보와 그것으로부터 얻은 기준전압과의 전압비교에서 녹신호를 검출하며, 이에 의해서 기관에 발생하는 녹을 억제하는 제어장치에 있어서, 상기 기준전압을 발생하는 회로의 입력신호를 차단하고, 그 차단기간을 기관의 운전상태에 대응해서 제어하도록 하였으므로, 기관의 특성 또는 검출하는 녹정보신호의 특성에 의하여 제한하지 않고 녹신호가 확실하게검출될 수 있다는 실용상 우수한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 기관의 녹(knock)정보신호를 검출하는 제1의 수단과, 상기 녹정보신호와 이 녹정보신호를 기준으로 하여 기준전압발생수단으로 얻은 기준전압과를 비교하여 기관의 녹을 검출해서 녹을 억제하는 제2의 수단과, 상기 기준전압 발생수단에 입력하는 상기 녹정보신호를 차단하여 그 차단기간을 기관의 상태에 따라서 제어하는 제3의 수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 내연기관의 녹제어장치.

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