KR940006052B1 - Pressure detecting apparatus for a cylinder - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
제 1 도는 본 발명 장치의 구성도.1 is a block diagram of an apparatus of the present invention.
제 2 도는 종래 장치의 구성도.2 is a block diagram of a conventional apparatus.
제3a도와 제3b도는 본 발명에 의한 통내압 특성도와 각부 출력 파형도.3A and 3B are cylinder pressure characteristics and respective output waveform diagrams according to the present invention.
제 4 도는 본 발명에 의한 통내압 검출 시이퀀스도.4 is a pressure detection sequence diagram according to the present invention.
제 5 도는 기통 용적 특성도.5 is a cylinder volume characteristic diagram.
제 6 도는 본 발명에 의한 맵 데이타 특성도.6 is a map data characteristic diagram according to the present invention.
제 7 도 및 제 8 도는 본 발명에 의한 도시 평균 유효압 산출 동작을 도시한 플로차아트 및 타임 차아트.7 and 8 are flowcharts and time charts showing the urban average effective pressure calculation operation according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 엔진 2 : 내지1: engine 2: to
5 : 기통 6 : 내지5: cylinder 6: to
9 : 압력 센서 10 : 크랭크각 센서9: pressure sensor 10: crank angle sensor
26 : 싱글 칩 마이콤 27 : A/D 컨버어터26: single chip microcomputer 27: A / D converter
28 : 메모리 29 : 멀티플렉서28: memory 29: multiplexer
30 : 기내압 계측부30: pressure measurement unit
본 발명은 다기통 내연기관의 기통내압력을 검출하는 내연기관의 통내압 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cylinder internal pressure detection device for detecting a cylinder internal pressure of a multi-cylinder internal combustion engine.
다기통 엔진의 기통내압력을 검출하고 특성을 해석하는 장치로서는 제 2 도에 도시한 것이 일반적이었다. 도면부호 1은 #1~#4의 기통(2-5)을 갖는 엔진, 6-9는 각 기통(2-5)의 압력을 검출하는 압력 세서, 10은 엔진(1)의 크랭크각에 대응해서 펄스를 발생하고 압력 검출 타이밍을 결정하는 크랭크각 센서이다. 11은 압력 센서(6-9) 및 크랭크각 센서(10)의 출력을 받아 통내압을 계측하는 통내압 계측 부분으로 압력 센서(6-9)의 출력을 전압치에 변환하는 인터페이스(I/F) (12-15)와 크랭크각 센서(10)의 출력이 입력되는 타이밍 인터페이스(16)와 인터페이스(12-15)의 출력을 디지탈치로 변환하는 A/D 컨버어터(17-20)와 A/D 컨버어터(17-20)의 출력을 기억하는 메모리(21-24)와 타이밍 인터페이스(16) 및 메모리(21-24)와 출력이 입력됨과 동시에 A/D 컨버어터(17-20) 및 메모리(21-24)에의 출력이 발생하고 데이타 샘플수, 계측 개시, 종료를 제어함과 동시에 측정 데이타를 해석하는 데이타 수집 해석 장치(25)를 가지고 있다.The apparatus shown in FIG. 2 was common as an apparatus which detects the cylinder internal pressure of a multicylinder engine, and analyzes a characteristic.
이 데이타 수집 해석 장치(25)는 예컨대 퍼스날 콤퓨터로 형성되며 통내압 계측부분(11)은 일반적으로 시판되고 있다.The data collection and analysis device 25 is formed of, for example, a personal computer, and the cylinder pressure measurement portion 11 is generally commercially available.
상기 구성에 있어서 압력 센서(6-9)은 기통(2-5)의 압력을 검출하며, 크랭크각 센서(10)은 소정 간격(예컨대 크랭크각으로 1°간격)으로 단위각 펄스를 발생한다. 압력센서(6-9)의 출력은 인터페이스(12-15) 및 A/D 컨버어트(17-20)를 사이에 두고 메모리(21-45)에 입력되어 기억되고 게다가 데이타 수집 해석 장치(25)에 입력되며, 또 크랭크각 센서(10)의 출력도 타이밍 인터페이스(16)를 사이에 두고 데이타 수집해석 장치(25)에 입력된다. 데이타 수집 해석 장치(25)는 이들 입력에 의해서 메모리(21-24)의 용량 범위에서 정해지는 샘플수로 소정 크랭크각 간격마다 데이타를 연속하여 수집하고 계측 종료후 데이타를 해석하며, P(θ)선도(크랭크 각도마다)의 압력변화, P-V 선도(행정용적과 압력과의 관계), Pi(도시평균 유효압)등의 기관 특성을 도시한 평가지표로 정리한다.In the above configuration, the pressure sensor 6-9 detects the pressure in the cylinders 2-5, and the crank angle sensor 10 generates unit angle pulses at predetermined intervals (e.g., 1 ° intervals in crank angle). The output of the pressure sensor 6-9 is input and stored in the memory 21-45 with the interface 12-15 and the A / D converter 17-20 interposed therebetween, and furthermore, the data acquisition and analysis device 25. The output of the crank angle sensor 10 is also input to the data collection and analysis device 25 with the
그러나 상기 종래 장치에서는 압력 데이타를 연속으로 수집하여 기억한 후 평가지표로 정리해서 특성을 해석하는 방식이기 때문에 본질적으로 리얼타임에서의 계측은 불가능하며 예컨대 운전중에 엔진 특성을 검출하여 악화하다면 수정개선하는 엔진 제어 용도에는 사용 불능이다.However, since the conventional apparatus collects and stores pressure data continuously and organizes them into evaluation indicators to analyze the characteristics, the measurement is not possible in real time. For example, if the engine characteristics are detected and deteriorated during operation, the correction is improved. It cannot be used for engine control applications.
또한 엔진 성능을 파악하기 위해서는 데이타 수집을 위해 어느 정도의 연소 사이클수, 예컨대 750rpm의 아이들 상태에서 6000rpm로의 가속 테스트중에서 적어도 30사이클이 필요하며, 메모리(21-24)의 용량은 30(사이클)×720(4사이클 엔진의 1행정 크랭크 각)×1byte(압력 데이타를 대충 기억하기 위한 용량)=21.6kbyte로 되고, 압력 데이타가 2byte 분이면 새로이 배가되어 메모리 용량이 커져서 가격이 비싸진다고 하는 과제가 있었다.In addition, in order to understand engine performance, at least 30 cycles are required during the acceleration test to a certain number of combustion cycles, for example, at 6000 rpm at an idle state of 750 rpm, and the capacity of the memory 21-24 is 30 (cycles) × 720 (one-stroke crank angle of a four-cycle engine) x 1 byte (capacity to store pressure data roughly) = 21.6 kbytes, and when the pressure data was 2 bytes, the problem was that the pressure doubled and the memory capacity became large and the price was high. .
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 통내압 계측을 리얼타임으로 계측할 수 있고, 또한 엔진의 도시 평균 유효압을 산출하여 엔진 제어로의 적용이 가능함과 동시에 메모리 용량을 저감하여 염가로 할 수 있는 내연기관의 통내압 검출 장치를 얻음을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to measure the cylinder pressure measurement in real time, and to calculate the city average effective pressure of the engine, which can be applied to engine control and at the same time reduce the memory capacity. It is an object of the present invention to obtain a cylinder pressure detection device of an internal combustion engine that can be inexpensively made.
본 발명의 목적을 성취하기 위해, 본 발명에서, 내연기관의 통내압 검출 장치는 각 기통의 통내압을 검출하는 각 압력 검출 수단 출력을 소정 크랭크 각마다(예컨대 크랭크 각으로 1°간격) 순차로 전환하여 선택하는 신호 선택 수단과 신호 선택 수단 출력을 크랭크각 검출 수단 출력에 응해 연산 기억하는 연산 기억 수단을 제공하는 것이다.In order to achieve the object of the present invention, in the present invention, the internal pressure detection apparatus of an internal combustion engine sequentially outputs the output of each pressure detecting means for detecting the internal pressure of each cylinder at predetermined crank angles (e.g., 1 ° intervals of crank angle). An arithmetic storage means for arithmetic storage of a signal selection means for switching and selecting and a signal selection means output in accordance with the crank angle detection means output is provided.
또한, 본 발명에서, 내연기관의 통내압 검출 장치는 각 기통의 통내압을 검출하는 각 압력 검출 수단 출력을 연소사이클마다 순차로 전환하여 선택하는 신호 선택 수단과, 신호 선택 수단 출력을 크랭크각 검출수단 출력에 응해 연산 기억하는 연산 기억 수단을 제공하는 것이다.Further, in the present invention, the cylinder pressure detection apparatus of the internal combustion engine includes signal selection means for sequentially switching and selecting each pressure detection means output for detecting the cylinder internal pressure of each cylinder for each combustion cycle, and crank angle detection of the signal selection means output. An arithmetic storage means for arithmetic storage in response to a means output is provided.
상기 발명에서의 압력 검출 수단 출력은 소정 크랭크각마다 전환되어 선택되고 연산 기억되기 때문에 각기통압력은 연소 사이클마다 리얼타임으로 계측됨과 동시에 계측결과의 메모리 용량도 작아진다.Since the pressure detection means output in the above invention is switched and selected and calculated and stored for each crank angle, each cylinder pressure is measured in real time for each combustion cycle and the memory capacity of the measurement result is also reduced.
또 다른 본 발명에서, 내연기관의 통내압 검출장치는 각 기통의 통내압을 검출하는 각 압력 검출 수단 출력을 연소 사이클마다 순차로 전환하여 선택하는 신호 선택 수단과 크랭크 각에 대한 기통의 용적 또는 용적 변화율을 맵으로 하여 기억하는 기억 수단과 크랭크각 신호 발생마다 신호 선택 수단 출력과 상기 맵 데이타와의 곱셈을 행하고 그 적을 1연속 사이클간 가산하여 도시 평균 유효압을 산출하는 연산 수단을 제공 하는 것이다.In still another aspect of the present invention, the cylinder pressure detection device of an internal combustion engine is a volume or volume of a cylinder for a crank angle and a signal selection means for sequentially switching and selecting each pressure detection means output for detecting the cylinder internal pressure of each cylinder for each combustion cycle. A storage means for storing the change rate as a map and a calculation means for multiplying the signal selection means output and the map data for each crank angle signal generation, and adding the enemy for one continuous cycle to calculate the average urban effective pressure.
상기 발명에서의 압력 검출 수단 출력은 연소 사이클마다 전환되어 선택되고, 선택된 신호는 미리 기억된 기통의 용적 또는 용적 변화율의 맵 데이타와 크랭크각 신호발생마다 곱셈되며 그 적은 1연소 사이클간 가산되어 도시평균 유효압이 산출된다.The pressure detection means output in the present invention is switched and selected for each combustion cycle, and the selected signal is multiplied by the crank angle signal generation and the map data of the volume or volume change rate of the cylinder stored in advance, and the number is added between one combustion cycle and the city average The effective pressure is calculated.
이하 본 발명의 실시예를 도면과 함께 설명하겠다. 제 1 도는 본 발명 실시예에 의한 통내압 검출 장치 구성을 나타내고 도면부호 26은 A/D 컨버어터(27) 및 메모리(28)를 가지는 싱글칩 마이콤, 29는 인터페이스(12-15)이 출력을 선택하여 전환하는 멀티플렉서(multiplexer)이고, 인터페이스(12-16)와 멀티플렉서(29)는 마이콤(26)으로 구성된 통내압 계측부(30)가 있다.An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a block diagram of a cylinder pressure detecting device according to an embodiment of the present invention, and
상기 구성에 있어서 압력센서(6-9)의 출력은 인터페이스(12-15)를 사이에 두고 멀티플렉서(29)에 입력되며 여기서 신호가 선택되어 마이콤(26)에 입력된다. 제3a도의 (a)-(d)(제2, 3실시예에서는 제3b도의 (a))는 4스토로오크의 엔진의 크랭크 각에 대한 기통(2-5)의 압력 변화와 각부의 파형을 나타내고, TDC는 엔진(1)의 상사점, BDC는 엔진(1)의 하사점을 나타낸다.In the above configuration, the output of the pressure sensor 6-9 is input to the multiplexer 29 with the interface 12-15 therebetween, where a signal is selected and input to the
크랭크각 센서(10)는 제3a도의 (e), (f) (제2, 3실시예에서는 제3b도의 (b)-(c)도에 도시한 바와같이 720°간격으로 기통 식별 신호를 출력함과 동시에 1°간격의 크랭크각 신호를 출력하며 이들 신호는 타이밍 인터페이스(16)를 사이에 두고 마이콤(26)에 입력된다. 이에 따라서 제 1 실시예에서는 멀티플렉서(29)에 의해 선택된 압력신호는 A/D 크랭크(27)로 제3a도 (g)-(j)에 도시한 바와같이 각 기통에서 크랭크각의 1°간격으로 예컨대 4기통 엔진이라면 각 기통단 4°간격으로 A/D 변환되어 메모리(28)에 기억된다. 또한, 제2, 3실시예에서는 멀티플렉서(29)에 의해 선택된 압력 신호 A/D 컨버어터(27)로 제3b도의 (d)에 도시한 바와 같이 소정 크랭크각의 예컨대 2°간격으로 A/D 변환되어 메모리(28)에 기억된다.The crank angle sensor 10 outputs a cylinder identification signal at 720 ° intervals as shown in (e) and (f) of FIG. 3a ((b) to (c) of FIG. 3b in the second and third embodiments). And at the same time output a crank angle signal with a 1 ° interval, and these signals are input to the
이러한 사이퀀스(sequence)로 통내압을 계측하면 전기통의 통내압 정보가 720°간격으로 계측할 수 있다. 또한 기통수가 n의 경우에는 기통마다의 통내압 센서 출력을 A/D 변환하는 간격을 크랭크 각으로 n°간격이 된다. 다만 기통수 n는 720의 약수임이 바람직하다.When the cylinder pressure is measured by such a sequence, the cylinder pressure information of the electric cylinder can be measured at 720 ° intervals. In the case where the number of cylinders is n, the interval for A / D conversion of the pressure resistance sensor output for each cylinder becomes n ° interval with the crank angle. However, the cylinder number n is preferably a divisor of 720.
마이콤(26)에서 수집된 통내압 정보로서는 ①계측 크랭크각(제 1 실시예의 경우는 1°, 제2,3실시예의 경우는 2°))마다 연산하는 파라미터, 예컨대 크랭크각을 θ, 통내압을 P로 하여 dP/dθ② 1연소 사이클 계측 종료시에 연산하는 파라미터, 예컨대 Pi(도시 평균 유효압)등이 있으며 마이콤(26)은 ①의 경우에는 A/D 그랭크(27)의 A/D 변환 종료후에 연산을 실시하고 순차로 메모리(28)에 스토어한다. ②의 경우에는 1연소 사이클 계측 종료시의 계산치가 평가 지표가 되도록 계산하여 그 정보를 메모리(28)에 저장한다. 정보를 기억하는 메모리(28)의 용량은 샘플수(예컨대 720byte)+α(각 평가지표에 변환하기 위한 템포러리한 레지스터)가 되어 종래보다 대폭으로 축소된다.As the cylinder pressure information collected by the
또한 상기 실시예에 있어서는 4기통 엔진에서 클랭크각 센서의 각도 검출 정밀도를 1°로 했으나 n기통 엔진 크랭크각 센서의 각도 검출 정도를 X°로 하면 각 기통단간격으로 통내압 정보를 계측할 수 있는 것은 명백하다.In the above embodiment, the angle detection accuracy of the crank angle sensor is 1 ° in the four-cylinder engine, but when the angle detection accuracy of the n-cylinder engine crank angle sensor is X °, It is clear that the cylinder pressure information can be measured at intervals.
제2, 3실시예의 시이퀀스는 720°간격을 반복되어 제 4 (a)도에 도시한 것처럼 된다. 즉 먼저 #1의 기통(2)의 압력 데이타가 흡입으로부터 배기까기의 1연소사이클로 A/D변환되어 다음 180°의 크랭크각 사이에서 데이타 처리가 행해진다. 마찬가지로 #3, #4, #2의 각 기통 4, 5,3의 순으로 720°간격으로 A/D변환 및 데이타 처리가 실시된다. 따라서 각 기통(2-5)의 데이타 수집은 4회에 한번 비율로 간헐적으로 순차로 행해진다. 또한 기통수가 n의 경우에는 기통마다의 계측 주기는 n회에 1회, 다음 행정에의 크랭크각 간격은 720°/n으로 된다.The sequences of the second and third embodiments are repeated at intervals of 720 degrees, as shown in Fig. 4A. That is, first, the pressure data of the
또한, 제 4(b)도,제4(c)도는 크랭크각 센서(10)의 출력을 재차 나타낸 것이다.4 (b) and 4 (c) show the output of the crank angle sensor 10 again.
다음에 도시 평균 유효압 Pi의 산출에 관하여, 설명하겠다. 엔지(1)의 1연소 사이클에 행하는 동시 작업 Wi는 Wi=P.dV(kg.cm)이며, P는 통내압(kg/㎠), V는 기통용적(㎤)이다. 이 도시 작업 Wi를 행정용량 Vh(㎤)으로 나눔으로써 도시 평균 유효압 Pi=Wi/Vh(kg/㎠)가 구해진다.Next, the calculation of the city average effective pressure Pi will be described. Simultaneous work Wi performed in one combustion cycle of the
여기서 실제로 쓰이는 연산식은The expression that is actually used here
이 된다. 다만 CA는 크랭크각, PAD는 압력센서(6-9)의 출력의 크랭크각 신호 발생마다(1°마다)의 A/D변환치, MCA는 dV에 상당하는 값을 크랭크각 θ에 대응한 맵에서 읽어낸 것이다. 즉 제 5 도는 크랭크각에 대한 용적 변화를 나타태고 이 제 5 도의 관계에서 제 6 도에 도시한 크랭크각에 대한 용적변화율의 관계를 구하며, 제 6 도의 관계를 맵 데이타로서 마이콤(26)의 메모리에 미리 기억시켜두고,이 맵 데이타를 크랭크각에 대응해서 읽어낸다.Becomes However, CA corresponds to crank angle θ, P AD corresponds to A / D conversion value per crank angle signal generation (every 1 °) of output of pressure sensor 6-9, and M CA corresponds to d c corresponding to crank angle θ. It is read from a map. That is, FIG. 5 shows the volume change with respect to the crank angle, and obtains the relationship between the volume change rate with respect to the crank angle shown in FIG. 6 in the relationship of FIG. The map data is read in correspondence with the crank angle.
제 7 도 및 제 8 도는 도시 평균 유효치 Pi를 산출하기 위한 플로차아트 및 타임 차아트를 나타내며, 계측 개시시점의 스텝(100)에서는 P1카운터를 클리어함과 동시에 맵 어드레스를 초기화한다. 또한 #1 기통(2)의 흡기 TDC에 동기화되어 있다. 다음에 스텝(101)에서는 제 8 (b)도에 도시한 바와같이 A/D변환을 개시시켜 압력을 검출한다. 스텝(102)에서는 제 8 (c)도에 도시한 바와같이 맵 데이타의 판독을 행한다. 스텝(103)에서는 A/D변환을 종료했었는지의 여부를 판정하고, 종료한 경우에는 스텝(104)에서 A/D변환된 압력 데이타 PAD와 맵 데이타 MCA를 곱셈하여 그 적을 템포러리 레지스터 Temp에 격납한다. 스텝(105)에서는 P1레지스터에 Temp의 값을 가산하여 새로운 P1로서 세트한다 .스텝(106)에서는 CA가 720°에 달했는지의 여부를 판정하고, 상기와 같은 루우프를 크랭크각의 1°에서 720°까지(1연소 사이클)반복하여 도시 평균 유효압 Pi를 산출하여 스탭(107)에서 P1레지스터에 저장한다. 또 맵 데이타로서 기통용적을 기억하도록해도 된다.7 and 8 show a flow chart art and a time chart art for calculating the city average effective value Pi. In
이상과 같이 제1, 2실시예에 따르면 각 기통의 압력데이타를 소정 크랭크각 마다 순차로 전환하여 선택하며 데이타 처리를 하고 있으므로, 각 기통 압력을 리얼타임으로 계측할 수 있고 이 게측 결과를 엔진의 공연비 제어나 점화시기 제어에 사용함으로써 엔진 특성의 개선을 꾀할 수 있다. 또한 메모리 용량도 작아서 좋고 염가로 할 수 있다.As described above, according to the first and second embodiments, since the pressure data of each cylinder is sequentially selected for each predetermined crank angle, the data is processed and the cylinder pressure can be measured in real time. By using it for air-fuel ratio control or ignition timing control, the engine characteristics can be improved. In addition, the memory capacity is small and can be made cheap.
또 제 3 실시예에 의하면 도시 평균 유효압 Pi를 크랭크각 신호 발생마다 산출하도록 하고 있으며 도시 평균 유효압 Pi를 리얼타임에 계측할 수 있고 이 Pi를 최대 혹은 균일하게 하는 엔진 제어가 가능케 된다. 또한 각 압력 검출 수단 출력을 간헐적으로 순차로 선택하도록 하고 있으며 데이타 처리에서의 메모리 용량을 작게하여 염가로 할 수 있다.According to the third embodiment, the city average effective pressure Pi is calculated for each crank angle signal generation, and the city average effective pressure Pi can be measured in real time, and the engine control for maximizing or uniformizing the Pi can be performed. In addition, the output of each pressure detection means is intermittently selected, and the memory capacity in the data processing can be reduced to reduce the cost.
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