KR950003341B1 - 내연기관의 점화시기 제어장치 - Google Patents

Abstract

요약없음.

Description

내연기관의 점화시기 제어장치

제 1 도는 이 발명의 한 실시예를 표시하는 블록도.

제 2 도 및 제 3 도는 제 1 도의 동작설명을 위한 파형도.

제 4 도 및 제 5 도는 이 발명의 요부특성도.

제 6 도는 이 발명을 설명하기 위한 도면.

제 7 도는 이 발명의 다른 실시예를 표시하는 블록도.

제 8 도 및 제 9 도는 제 7 도의 동작설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 공진형가속도센서 3 : 아날로그게이트

4 : 게이트 타이밍제어기 6 : 비교기

7 : 적분기 8 : 이상기

9 : 회전신호발생기 10 : 파형정형회로

11 : 스위칭회로 12 : 점화코일

21 : 콘덴서 22 : 스위치

30,30A : 이상상태검출기

이 발명은 내연기관의 점화시기 제어장치에 관한 것으로 특히 노킹검출을 위한 진동가속센서의 이상을 검출하는 내연기관의 점화시기 제어장치에 관한 것이다.

내연기관의 점화시기 설정은 내연기관의 운전상태에 대하여 효율이 최상이 되도록 하는 것이 바람직하며 일반적으로 내연기관이 노킹하지 않는 범위에서 될 수 있는 한 MBT(minimum advance for Best Torque)에 근접하도록 점화시기를 설정하는 것이 바람직하다.

그러나, 종래 장착되어온 점화시기 제어장치는 기계식이 많고, 제품의 차이나 경년변화에 대하여 점화진각특성이 안정되어 있지 않다.

그러므로 실제의 점화시기 설정은 노킹을 방지하기 위하여 상기 바람직한 점화진각특성보다도 상당히 지연측에 설정된다.

이것으로는 내연기관의 효율이 악화된다.

또 가령, 차이나 경년변화 없는 점화시기 제어장치를 사용하여도 노킹형상이 내연기관의 흡기온도·습도 또한 공연비 등에 의하여 좌우되므로 어떤 조건하에 노킹이 발생하지 않는 점화시기로 설정하여도 상이한 운전조건하에서도 노킹발생의 우려가 있다. 그래서 노킹을 검지하고 노킹이 발생하면은 점화시기를 지연시키는 제어를 하면 상기와 같은 기계식의 차이나 운전조건의 차이에 의하여 점화진각특성에 오차가 생겨도 거의 노킹이 발생되지 않도록 점화시기를 맞출 수 있다.

이와같이 이 점화시기 제어장치는 미리 기준의 점화진각특성을 MBT에 근접시키기 위하여 선행측으로 설정해두고 노킹발생에 대응하여 적시 지각제어를 행함으로써 최적의 점화시기에 제어할 수 있는 것이다.

그렇지만은 노킹검출계가 이상상태로 된 경우에는 문제가 있다.

즉 노킹검출계에 이상이 발생하면 노킹정보를 얻지 못하여 적정한 지각제어를 할 수 없게 되고 내연기관은 노킹에 의한 대진동을 발생할뿐만 아니라 그 파괴로도 이어지는 큰 문제가 된다.

이에 대처하기 위하여는 노킹검출계가 이상상태가 발생하면은 노킹이 발생하지 않는 점화시기로 제어하든가 혹은 경보를 발생시키는 등에 바람직하다.

이 발명은 상술과 같은 점에 비추어 하게 된 것으로 노킹검출을 위한 진동가속도검출계의 이상을 검출할 수 있는 내연기관의 점화시기 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

이 발명에 의한 내연기관의 점화시기 제어장치는 점화코일의 급전을 단속하는 스위치수단과, 이 스위치수단을 내연기관의 회전에 동기하여 개폐시키는 점화신호를 발생하는 점화신호발생수단과, 내연기관의 진동가속도를 검출하는 공진형가속도센서와, 이 공진형가속도센서의 출력에 기준하여 얻게 되는 노킹신호에 대응하여 상기 점화신호에 의한 상기 스위치수단의 개폐시기를 제어하는 제어수단과, 상기 공진형가속도센서의 출력측과 접지간에 스위치를 통하여 접속된 용량부하와, 상기 스위치의 폐쇄에 대응한 상기 공진형가속도센서의 출력변동에 의하여 이상상태를 검출하는 이상상태검출수단을 구비한 것이다.

이 발명에 있어서는 공진형가속센서의 출력측과 접지간에 스위치를 통하여 용량부하를 접속한다.

그리고, 스위치를 폐쇄하고 공진형가속센서의 출력에 변동이 있으면 진동가속도검출계의 단선·단락 등 이상상태인 것으로 판단한다.

다음은 이 발명의 한 실시예를 도면에 의하여 설명한다.

제 1 도는 이 발명의 한 실시예를 표시하는 블록도이며, 제 1 도에서, 1은 내연기관에 부착되고 내연기관의 진공가속도를 검출하는 가속도센서이며 여기서는 내연기관의 진동에서 특정주파수 성분을 선택적으로 출력하는 압전소자를 사용한 공진형이다.

2는 버퍼엠프, 3은 버퍼엠프(2)의 출력신호중 녹검출에 대하여 방해파가 되는 잡음을 차단하는 아날로그 게이트, 4는 방해잡음의 발생시기에 대응하여 아날로그게이트(3)의 개폐를 지시하는 게이트 타이밍제어기, 5는 노킹이외의 내연기관의 기계진동잡음의 레벨을 검출하는 잡음레벨검출기, 6은 아날로그게이트(3)의 출력전압과 잡음레벨검출기(5)의 출력전압을 비교하고 녹검출펄스를 발생하는 비교기, 7은 비교기(6)의 출력펄스를 적분하고 노킹강도에 따른 적분전압을 발생하는 적분기, 8은 적분기(7)의 출력전압에 대응하여서 기준전화신호의 위치를 변위시키는 이상기, 9는 미리 설정한 점화진각특성에 대응한 점화신호를 발생하는 회전신호발생기, 10은 회전신호발생기(9)의 출력을 파형정형하고 동시에 점화코일(12)의 통전의 폐로각제어를 행하는 파형정형회로, 11은 이상기(8)의 출력신호에 의하여 점화코일(12)의 급전을 단속하는 스위치수단으로서의 스위칭회로이다.

그리고 3, 4, 6~8은 제어수단을 구성하고 9, 10은 점화신호발생수단을 구성한다.

21은 용량부하로서의 콘덴서이며, 스위치(22)를 통하여 가속도센서(1)의 출력측과 접지간에 접속된다.

후술되는 바와같이 스위치(22)를 "온" 하였을때 가속도센서(1)의 출력레벨에 변동이 없으면 녹센서계(진동가속도검출계)는 이상없는 것으로, 변동이 있으면 녹센서계에 이상이 있다고 판단한다.

23은 비교기이며, 그 한쪽의 입력단자가 잡음레벨검출기(5)의 출력측에 접속되고, 그 다른쪽 입력단자가 기준전압원(24)에 접속되며, 그 출력단자가 스위치(25)를 용하여 적분기(7)의 입력측에 접속된다.

그리고 비교기(23)는 잡음레벨검출기(5)의 출력과 기준전압원(24)의 기준전압을 비교하고, 잡음레벨검출기(5)의 출력이 기준전압보다 큰 경우에는 비동작으로 되어서 스위치(25)를 "오프"시키고, 반대의 경우는 동작하여 스위치 25를 "온"시킨다.

23~25는 이상상태검출수단으로서의 이상상태검출기(30)를 구성한다.

이어서 제 1 도에 표시한 이 발명의 한 실시예의 동작에 관하여 설명한다.

내연기관의 회전에 의하여 미리 설정된 점화시기특성에 대응하여 회전신호발생기(9)에서 발생하는 회전신호는 파형정형회로(10)에 의하여 소망의 폐로각을 가진 개폐펄스로 파형정형되고 이상기(8)를 통하여 스위칭회로(11)를 구동하여 점화코일(12)의 급전을 단속하고 그 통전전류의 차단시에 발생하는 점화코일(12)의 점화전압에 의하여 내연기관은 점화되어서 운전된다.

이 내연기관의 운전중에 일어나는 기관진동은 가속도센서(1)에 의하여 검출된다. 지금 내연기관의 노킹이 발생하고 있지 않는 경우에는 노킹에 의한 기관진동은 발생하지 않으나 다른 기계적 진동에 의하여 가속도센서(1)의 출력신호는 제 2(a) 도에 표시하는 바와같이 기계적 잡음이나 점화시기(F)에 신호전달로 전송되는 점화잡음이 발생한다.

이 신호는 버퍼엠프(2)를 통과함으로써 제 2(b) 도와 같이 기계적 잡음성분이 상당히 억제되지만 점화잡음성분은 강역하기 때문에 버퍼엠프(2)를 통과후에도 큰 레벨로 출력되는 일이 있다.

이대로는 점화잡음을 녹신호로 오인하게 되기 때문에 아날로그게이트(3)는 이사기(8)의 출력에 의하여 트리커되는 게이트타이밍회로(4)의 출력(제 2(c) 도)에 의하여 점화시기에서 어느 기간 그 게이트를 폐쇄하고 점화잡음을 차단한다.

이때문에 아날로그게이트(3)의 출력에는 제 2(d) 도의 (가)와 같이 레벨이 낮은 기계적 잡음만 남는다.

한편 잡음레벨검출기(5)는 아날로그게이트(3)의 출력신호의 피크치변화에 대응 작동하고 이 경우 통상의 기계적 잡음의 피크치에 의한 비교적 완만한 변화에는 대응작동할 수 있는 특성이 있어 기계적 잡음의 피크치보다 약간 높은 직류전압을 발생한다(제 2(d) 도의 나)).

따라서 제 2(d) 도에 표시한 바와같이 아날로그게이트(3)의 출력신호의 평균적인 피크치보다도 잡음레벨검출기(5)의 출력이 크기때문에 이들을 비교하는 비교치(6)의 출력 결국 이들 제 2 도, 제 3 도의 상태가 반복되어서 최적의 점화시기제어가 이뤄진다.

이어서, 가속도센서(1), 콘덴서(21) 및 이상상태검출기(30) 등의 관련 동작에 관하여 설명한다.

먼저 가속도센서(1)로서는 예를들면 원판기본형상의 외주부를 고정한 공진형으로 한다.

이것은 용량이 출력측에 접속되어도 출력신호의 변화가 적다.

제 4 도 및 제 5 도는 이것을 나타낸 것으로, 제 4 도는 콘덴서(21) 대신에 실드선길이(300pF/m)를 1m, 5m로 변경하였을때의 가진(加振) 주파수에 대한 가속도센서(1)의 출력전압의 변화를 표시하고 있으며 이에 따라 접속하는 용량이 변하여도 출력전압은 일정한 것을 알 수 있다.

또 제 5 도는 같은 실드선길이를 1m, 5m로 변경하였을때의 엔진회전수에 대한 가속도센서(1)의 출력전압변화를 표시하고 있으며 이 경우도 접속하는 용량이 변하여도 출력전압은 대략 일정한 것을 알 수 있다.

그런데, 이상상태판정시 가속도센서(1)의 출력측에 스위치(22)를 통하여 콘덴서(21)를 접속한다.

지금 제 6(a) 도와 같이 녹센서가 정상인 경우 가속도센서(1)의 출력신호는 변화하지 않으므로 잡음레벨검출기(5)의 출력(비교기준전압, 이하 BGL라 한다)도 변화하지 않으며, 더욱이 BGL이 기준전압원(24)의 기준전압 Vref보다도 크기 때문에 비교기(23)는 비동작이며 스위치(25)는 "오프"이다.

온 제 2(e) 도와 같이 아무것도 출력되지 않으며 결국 잡음신호는 모두 제거된다.

이때문에 적분기(7)의 출력전압은 제 2(f) 도와 같이 0 그대로이고 이상기에 의한 이상각(입출력(제 2(g) 도 제 2(h) 도)의 위상차)도 0이 된다.

따라서 이 출력에 의하여 구동되는 스위칭회로(11)의 개폐위상 즉 점화코일(12)의 통전의 단속위상은 파형정형회로(10) 출력의 기준점화신호와 동위상이 되고 점화시기는 기준점화시기가 된다.

또 노킹이 발생한 경우 가속도센서(1)의 출력에는 제 3 도와 같이 점화시기보다 어느 시간 지연된 부근에서 녹신호가 포함되고 버퍼앰프(2) 및 아날로그게이트(3)를 통과후의 신호는 제 3(d) 도의 (가)와 같이 기계적 잡음에 녹신호가 크게 중첩한 것이 된다.

이 아날로그게이트(3)를 통과한 신호중 녹신호의 상승은 급격하게 되므로 잡음레벨검출기(5)의 출력전압의 레벨이 녹신호에 대하여 응답이 지연된다.

그 결과 비교기(6)의 입력은 각각 제 3(d) 도의 (가), (나)로 되므로 비교기(6)의 출력에는 제 3(e) 도와 같은 펄스가 발생한다.

적분기(7)가 그 펄스를 적분하고 제 3(f) 도와 같이 적분전압을 발생한다.

그리고 이상기(6)가 적분기(7)의 출력전압에 대응하여 파형정형회로(10)의 출력신호(제 3(g) 도(기준점화신호))를 시간적으로 지연측에 이상하므로 이상기(8)의 출력은 위상이 파형정형회로(10)의 기준점화신호의 위상보다도 지연되고, 제 3(h) 도에 표시하는 위상으로 스위칭회로(11)를 구동한다.

그 결과 점화시기가 지연되고 노킹이 억압된 상태로 된다.

다음에 제 6(b) 도와 같이 가속도센서(1)의 버퍼엠프(2)간에서 이상상태 예컨대 단선이 발생한 경우를 생각한다.

버퍼엠프(2)이후(가속도센서(1)이외)는 제어회로(도시생략)에 내장되므로 콘덴서(21)는 버퍼엠프(2)의 입력측에 접속되는 것이며, 단선은 콘덴서(21)가 접속된 점도다도 감속도센서(1)측에서 발생되는 것이 일반적이다.

예를들면 차체하네스(harness)에서의 단선이다.

그리고 이 단선이 발생하면 잡음레벨검출기(5)로부터의 BGL가 저하하고 기준전압원 Vref보다도 낮아지므로 비교기(23)가 동작하며 스위치(25)가 "온"된다.

그러면은 이상상태검출기(30)는 이상검출신호를 발생하여 적분기(7)의 출력을 소정치로 유지하고 이상기(8)에 의한 지각량을 소정치로 제어하고 점화시기를 소정각도만큼 지연시킨다.

그런데, 상술과 같이 원리상 정상시의 BGL에 대하여 저레벨로 기준전압 Vref를 설정한 까닭이나, 이에 대하여 이상상태시의 BGL는 제 6(c) 도의 파선과 같이 되며, 엔진의 작동주기에 수반하여 근소하긴하나 버퍼앰프(2)에 친입하는 각종 전기잡음에 의하여 고회전축일수록 그 레벨은 상승경향이 있다.

즉, 고정치인 기준전압 Vref에서는 전회전역에 있어서, 적정치로 설정하기 어려운 레벨이다.

따라서, 기준전압 Vref는 엔진운전영역에서의 정상시의 BGL의 최대치보다 작고 이상상태시의 BGL의 최소치보다 큰 중간치에 설정할 필요가 있다.

이것은 부하에 대한 특성으로서도, 각종 제어영역에서 기본적으로 말할 수 있다.

제 7 도는 이 발명의 다른 실시예를 표시하는 블록도이며, 이 실시예에서는 미리 기준전압을 운전영역에 대응한 맵(map)으로 준비하고 또한 가속도센서(1)의 출력에 기준한 BGL에 의하여 학습 보정하고 그 엔진에 적정한 기준을 설정한다.

학습이 가능한 상태여부는 콘덴서(21)를 접속한 경우에 가속도센서(1)의 출력이 변화없고 또는 고부하영역에서 녹제어가 작동하는 등에 의하여 녹센서계가 정상임을 판단할 수 있어 학습가능조건하임을 한정할 수 있다.

그래서 제 1 도의 기준전압원(24) 대신에 버퍼(33), 증폭기(34), 기준전압맵(35) 및 판정치 연산기(36)를 사용하여 이상상태검출수단으로서의 이상상태검출기(30A)를 구성하고, 버퍼(33)의 입력측을 잡음레벨검출기(5)에 접속하며, 버퍼(33)의 출력측을 증폭기(34)를 통하여 판정치연산기(36)의 한쪽 입력측에 접속하고 기준전압맵(35)을 판정치연산기(36)의 다른쪽 입력측에 접속하며 판정치 연산기(36)의 출력측을 비교기(23)의 다른쪽 입력단자에 접속한다.

그리고 잡음레벨검출기(5)의 출력측 BGL를 버퍼(33) 및 증폭기(34)를 통하여 판정치 연산기(36)에 입력한다.

이 판정치연산기(36)는 학습조건하(도시생략된 각층 센서출력에서 엔진의 운전상태가 일정영역내에 연속하여 존재한다고 판정된 경우)에서 기준전압맵(35)으로부터의 영역대응의 맵치를 베이스치로 하고 BGL에서 그 보정량을 연산하여서 보정치를 구하여 맵치와 보정치에서 실제 사용하는 판정기준치를 설정하고 진의 기준전압으로서 비교기(23)에 출력한다.

이 구하는 보정치는 엔진의 특성, 엔진제어시스템 구성 및 그 특성에서 미리 확인되는 제 6(c) 도의 특성과 같이 표시되는 정상시의 BGL와 이상상태시의 BGL의 기본관계에 기준하여 각 영역에서 설정할 수 있는 것이며 보정치의 범위로서도 미리 한정시킬 수 있는 것이다.

따라서 보정치가 소정치 이상일 때 이 자체가 이상이라고 판단하여 이상상태제어에 이행하는 것도 괜찮다.

그리고 판정연산기(36)의 출력은 제 8 도에 표시한 바와같은 특성을 한예로 한다.

또 이상상태제어는 일반적으로 녹제어영역에 대하여 행하고 엔진보호를 하므로 스위치(25)의 동작은 제 9 도와 같이 경부하시는 개방으로 하여 이상상태검출신호를 적분기(7)로 송출하지 않으며, 중부하시는 폐쇄하여 이상상태검출신호를 적분기(7)로 송출한다.

이상과 같이 이 발명에 의하면 점화코일의 급전을 단속하는 스위치수단과, 이 스위치수단을 내연기관의 회전에 동기하여 개폐시키는 점화신호를 발생하는 점화신호발생수단과, 내연기관의 진동가속도를 검출하는 공진형 가속도센서와, 이 공진형가속도센서의 출력에 기준하여 얻게되는 노킹신호에 대응하여 상기 점화신호에 의한 상기 스위치수단의 개폐시기를 제어하는 제어수단과, 상기 공진형가속도센서의 출력측과 접지간에 스위치를 통하여 접속된 용량부하와, 상기 스위치의 폐로에 대응한 상기 공진형가속도센서의 출력의 변동에 의하여 이상상태를 검출하는 이상상태검출수단을 구비하였으므로 가속도센서의 출력측에 유도하는 잡음을 억제하여 정확하게 그 이상을 검출할 수 있으며 따라서 이 이상검출신호에 의하여 내연기관의 점화시기가 지나치게 앞선 것을 늦추거나 경보를 발하는 것도 가능하게 하는 내연기관의 점화시기 제어장치를 얻게 되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 점화코일의 급전을 단속하는 스위치수단과, 상기 스위치수단을 내연기관의 회전에 동기하여 개폐시키는 점화신호를 발생하는 점화신호발생수단과, 내연기관의 진동가속도를 검출하고 이에 대응하는 출력신호를 발생하는 공진형가속도센서와, 내연기관을 점화코일에 의해 적정하게 점화시키기 위하여 상기 가속도센서의 출력에 기준하여 상기 스위치수단의 개폐시기를 제어하는 제어수단과, 상기 가속도센서의 출력측과 접지간의 스위치를 통하여 접속된 용량부하와, 상기 스위치의 폐쇄에 대응한 상기 가속도센서의 출력변화에 따라 제어수단과 가속도센서를 가지는 녹검출시스템의 이상상태를 검출하며, 그것에 의해 제어수단이 이상검출기의 출력이 없을때 점화하는 정상적인 점화시기로부터 규정된 범위로 내연기관의 점화시기를 지체시키는 방법으로 이상상태검출수단으로부터의 출력신호에 기준하여 스위치수단을 제어하는 이상상태검출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 제어수단은 입력측에 가속도센서가 접속된 버퍼엠프와, 버퍼엠프가 개방될 때 출력신호를 통과시키고, 폐쇄될 때 출력신호를 차단하는 아날로그게이트와, 내연기관 각각의 점화시 미리 정해진 시간에 아날로그게이트의 개폐를 제어하는 게이트 타이밍제어기와, 가속도센서의 출력신호에 포함된 잡음레벨을 검출하고 이에 대응하는 출력신호를 발생하는 잡음레벨검출기와, 아날로그게이트의 출력신호와 잡음레벨검출기의 출력신호를 비교하여 아날로그게이트 출력신호가 잡음레벨검출기의 출력신호보다 클때 출력신호를 발생하는 비교기와, 비교기의 출력신호를 적분하고 이에 대응한 출력신호를 발생하는 적분기와, 스위치 구동을 위하여 적절한 파형으로 회전신호발생기로부터의 출력신호파형을 정형하는 파형정형회로와, 적분기의 출력신호에 기준하여 파형정형회로의 출력신호의 위상각을 변위시키고 상기 스위치로 상응하는 출력신호를 발생시키는 이상기로 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
3. 제 1 항에 있어서, 이상상태검출수단은 잡음레벨검출기의 출력신호와, 기준전압을 비교하여 잡음레벨검출기의 출력신호가 기준전압보다 클때 출력신호를 발생하는 비교기와, 비교기와 적분기 사이에 접속되고 비교기에 출력신호가 발생하였을때 비교기에서 적분기로 일정치의 적분기 출력을 유지하도록 출력신호를 통과시키고 폐쇄하는 스위치수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
4. 제 3 항에 있어서, 기준전압이 일정한 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
5. 제 3 항에 있어서, 기준전압이 내연기관의 운전조건에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.

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