KR950005897B1

KR950005897B1 - 내연기관의 실화검출장치

Info

Publication number: KR950005897B1
Application number: KR1019910016429A
Authority: KR
Inventors: 아키히로 나카가와; 아키라 이즈미; 료지 니시야마
Original assignee: 미쓰비시덴키가부시키가이샤; 시키모리야
Priority date: 1990-09-20
Filing date: 1991-09-19
Publication date: 1995-06-02
Also published as: KR920006734A; US5337240A; DE4131383C2; DE4131383A1

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 실화검출장치

제1도는 이 발명의 제1발명에 의한 구성을 표시하는 기능블록도.

제2도는 이 발명을 적용한 장치의 한 실시예를 표시하는 구성도.

제3도는 실화시의 각 속도, 시간비율 TU/TL 실린더내압의 관계를 표시하는 파형도.

제4도는 이 발명의 한 실시예에 의한 압축상사점전 45°CA마다 및 압축상사점 마다의 처리루틴을 표시하는 플로차트.

제5도는 이 발명의 한 실시예에 의한 압축상사점후 45°CA마다의 처리루틴을 표시하는 플로차트.

제6도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 압축상사점후 45° CA마다의 처리루틴을 표시하는 플로차트.

제7도는 이 발명의 또 다른 실시예에 의한 압축상사점후 45°CA마다의 처리루틴을 표시하는 플로차트.

제8도는 제6도, 제7도 실시예의 회전수와 공기량에 대한 실화판정용의 맵표시도.

제9도는 이 발명의 제2, 제3의 발명에 의한 구성을 표시하는 기능블록도.

제10도는 제9도를 구체화한 제2발명의 반실시예를 표시하는 구성도.

제11도 및 제12도는 제2발명의 한 실시예의 동작설명을 위한 타임차트.

제13도 및 제14도는 제2발명의 한 실시예의 동작설명을 위한 연산 플로차트.

제15도 및 제17도는 제3발명의 한 실시예의 동작설명을 위한 타임차트.

제16도는 제3발명의 한실시예의 동작설명을 위한 연산플차트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

M1 : 엔진 M2 : 크랭크각검출수단

M3 : 부하검출수단 M4 : 회전수검출수단

M5 : 실화검출수단 M6 : 실화검출부

이 발명은 내연기관의 실화검출장치에 관한 것으로 특허 내연기관의 점화제, 연료계통의 이상에 의한 실화는 검출하기 위한 내연기관의 실화검출장치에 관한 것이다.

종래 이 종류의 내연기관의 실화검출장치로서 예를 들면 일본특개소 62-26345호 공보에 개시된 것이 있다. 이것은 엔진의 실린더내 압력을 실린더내압센서로 검출하고, 이 실린너내압이 피크로 되는 크랭크각을 구하며, 이 피크위치가 미리 정한 크랭크각 기간내에 존재할 때에는 정상으로 판단하는 것이다.

그렇지만은 이와 같은 종래 장치는 실린더내압의 피크위치를 검출하기 위하여 소정기간 단위로 크랭크각마다 연속하여 실런더내압을 재촉할 필요가 있으며, 장치가 복잡하게 되고 경부하 운전조건에서는 실린더내압의 피크치가 압축상사점과 연소에 의한 피크의 2종이 있으며, 그 판정이 어렵고 또 압축상사점전에 피크가 되는 경우에는 실화판정을 할 수 없는 등의 문제점이 있었다.

이 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 비교적 간단한 구성에 의해 광범위한 기관 운전 영역에서 정확한 실화판정이 가능한 내연기관의 실화검출장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

이 발명의 제1발명은 소정 크랭크각을 기준으로 하여 전후의 소정각도 구간의 소요시간 비율을 검출하고, 이 시간비율로부터 실화를 검출하도록 한 것이다.

이 발명의 제2발명에 의한 내연기관의 실화검출장치는 내연기관의 점화시기에 대응한 크랭크각 위치를 부여하는 기준 주기신호의 특정기준각도를 사이에 둔 전후 소정 각도구간의 각 소요시간의 시간비율을 검출하는 시간비율 검출수단과, 상기 시간비율로부터 실화를 판정하는 실화판정수단을 구비한 것이다.

이 발명의 제3발명에 의한 내연기관의 실화검출장치는 내연기관의 소정 크랭크각을 기준으로 하여 전후소정각도구간의 각 소요시간의 시간비율을 검출하는 시간비율 검출수단과, 상기 시간비율의 가속도를 구하고 이 가속도로부터 실화를 판정하는 실화판정수단을 구비한 것이다.

이 발명에서는 소정 크랭크각을 기준으로 한 전후 소정각도구간의 소요시간 비율은 기관의 연소상태에 의하여 상이하며, 예를 들면 압축행정상사점전 소정 각도의 소요시간과, 압축행정상사점후 소정 각도간의 시간비율은 실화유무에 따라 변화하므로 이 시간비율 또는 시간비율의 가속도로부터 실화를 판정하는 것이다.

다음은 이 발명의 제1발명의 실시예를 도면에 의하여 설명한다. 제1도는 이 발명의 기능 블록도이다. 또 제2도는 이 발명의 한 실시예를 표시하는 구성도이다.

제1도, 제2도에서, M1은 엔진, M2는 크랭크각 기준위치(예컨데 상사점) 및 이 기준위치에 대하여 소정각(예컨데 45° CA)만큼 전후한 각도 위치마다 펄스를 출력하는 크랭크각검출수단이다. 크랭크각검출수단(M2)는 예를 들면 제2도와 같이 크랭크 회전을 검출하도록 엔진(M1)에 설치되어 있다. 또 M3는 엔진의 부하를 검출하는 부하검출수단이며, 예를 들면 제2도에 표시하는 흡기량계(M3, 1), 흡기관압센서(M3, 2) 또는 스로틀밸브 개도를 검출하는 스로틀밸브 개도센서(M3, 3)중 적어도 하나를 사용할 수 있다. M4는 회전수검출수단이며 크랭크각검출수단(M2)의 기준위치신호로부터 소정 크랭크각간의 주기를 재촉하고 엔진회전수를 검출한다.

M5는 실화검출수단이며, 부하검출수단(M3) 및 회전수검출수단(M4)의 신호로부터 엔진의 운전상태를 검출하고, 또한 크랭크각검출수단(M2)의 신호로부터 크랭크각의 기준위치를 기준으로 하여 전후의 소정 각도구간의 각 소요시간의 시간비율을 산출하고 이 시간비율로부터 실화를 검출한다. 회전수검출수단(M4) 및 실화검출수단(M5)는 제2도에 표시한 마이크로컴퓨터(M10)에 포함되었으며, 부하검출수단(M3) 또는 크랭크각검출수단(M2)로부터의 신호를 입력하는 입력 인터페이스와, 입력된 아날로그 신호를 변환하는 디지탈 신호로 A/D 변환기 또는 정시간 클록마다 계수하는 타이머카운터(자주 counter)등을 내장한 단일칩마이크로컴퓨터와, 메모리(ROM, RAM)등의 회로로 구성되어 있다.

다음은 이 발명의 기본 원리에 관하여 설명한다.

제3도는 4사이클 4기동엔진에 대한 회전수 1000rpm, 스로틀전개시의 각 속도, 압축상사점전후의 소정 크랭크각 소요시간 비율 T_U/T_L, 각 기통의 실린더내압파형을 표시하고 있다. T_U/T_L는 압축행정상사점을 기준으로 하여 전 소정각도간(예컨데 45°CA간)의 소요시간 T_L와 후 소정각도간(예컨데 45°CA간)의 소요시간 T_U의 시간비율이다. 이 파형은 어느 연소사이클중에 #1, #3, #4, #2의 각 기통이 정상 연소한 후 #1 기통이 어떤 원인 예를 들면 점화계의 이상 등에 의하여 실화하였을 때의 것이다.

지금 #1 기통에 대하여, 정상연소한 쪽을 #1a로 하고, 그 시간비율을 T_Ua/T_La, 실화한 쪽을 #1b로 하고 그 시간비율을 T_Ub/T_Lb라 하면 T_Ua/T_La에 대하여 T_Ub/T_Lb쪽이 증대하고 있음을 알 수 있다. 이것은 정상연소시에는 T_La로 되는 구간이 압축행정중으로 각 속도가 감소하고, T_Ua로 되는 구간이 폭발행정중으로 각 속도가 증가하는데 대하여 실화시에는 T_Ub는 T_La와 같으나 T_Ub로 되는 구간은 실화에 의하여 각 속도가 더욱 감소하여서 소요시간 T_Ub가 증가하기 때문이다. 이에 따라 실화시에는 실화기억의 시간비율 T_U/T_L는 정상연소시의 동일기통의 시간비율보다도 증대하는 것을 이용하여서 실화를 검출하는 것이다.

다음에 제1발명의 실시예에 대하여 설명한다.

제4도 및 제5도는 이 발명의 제1실시예를 표시하는 컴퓨터(M10)의 인산플로도이다.

이 실시예는 소정 크랭크각(예를 들면 압축행정상사점)을 기준으로 하여서 전소정각도간(에컨데 45°CA)간 및 후 소정각도간(예컨데 45°CA간)의 소요시간을 재촉하여서 그 시간비율로부터 실화를 검출한 것이다. 제4도(a), (b)에서는 크랭크각검출수단(M2)의 신호에 의한 인터럽트처리에 의하여 압축행정상사점 전 45°CA마다, 그리고 압축행정상사점마다 소정시간클록으로 계수하는 카운터치를 판독하고 각각 메모리 버퍼 MB45, MTDC에 기억시킨다. 이 기억된 값은 상사점전 45°CA와 상사점의 시각을 표시한다. 또한 제5도는 압축행정상사점후 45°CA마다 실행하는 인터럽트 연산처리의 플로차트이며, S1, S2, S4, S5, S6는 처리수단의 스텝을 표시한다. S1에서는 이 인터럽트 처리시점의 상술한 타이머 카운터치를 판독하여 메모리버퍼 MA45에 기억한다.

그리고, S2에서는 시간비율 T_U/T_L를 T_U/T_L=(MA45-MTDC)/(MTDC-MB45)로부터 구한다. 여기서, MA45-MTDC는 상사점에서 상사점후 45°CA까지의 소요시간을 표시하고, MTDC-MB45는 상사점전 45°CA로부터 상사점까지의 소요시간을 표시하고 있다. 그리고 S4는 S2에서 구한 시간비율이 미리 설정된 실화에 대응하는 소정치보다 큰지를 판단하고, YES이면은 S5로 진행하며 이 기통은 실화하고 있다고 판정하고 처리를 종료한다.

또 S4에서 NO이면은 S6로 진행하고 이 기통은 정상연소하고 있다고 판정하여 처리를 종료한다. 이와 같은 소정크랭크각을 기준으로 하여 전소정각도간의 소요시간과 후소정각도구간의 소요시간 비율을 검출하고 이 시간비율로부터 실화를 검출한다. 제6도는 이 제1발명의 제2실시예를 표시하는 플로차트이다.

이 실시예는 상기 시간비율과 기관의 운전상태에 의하여 미리 정한 소정비율의 대소에 의하여 실화를 판정하는 것이다. 이 실시예도 제1실시예와 마친가지로 제4도에 표시한 바와 같이 타이머카운터치를 메모리 버퍼 MB45, MTDC에 기억시켜둔다.

또한 제6도는 압축행정상사점후 소정각도마다(예컨데 45°CA마다) 행하는 처리의 플로차트이며, S1, S2-S6는 처리수단의 스텝을 표시한다. 여기서, S1, S2는 제5도와 같으므로 설명은 생략한다. S3에서는 기관의 운전상태에 대응하여서 미리 설정된 소정비율 메모리맵에서 그때의 운전상태에 대응한 설정시간비율의 맵치를 판독한다.

여기서, 상기 메모리 맵은 예를 들면 제8도와 같이 설정할 수 있으며 제2도에 표시한 마이크로컴퓨터(M10)내의 메모리에 미리 기억시켜 둔다. 제8도의 횡축은 회전수 N이며 N1, N2, N3로 구분되어 있다. 이 회전수는 크랭크각검출수단(M3)의 출력으로부터 소정크랭크각간의 주기를 계측하여서 검출된다.

또 종측은 엔진의 부하를 표시하는 파라미터이며, 예를 들면 흡입공기량을 계측하는 흡입공기량 Q을 사용하고 있으며, Q1, Q2, Q3로 구분되어 있다. 이들 구분으로 구역분할을 하고 각 구역에 대응하여서 설정비율을 메모리 Pn, q에 할당한다. 여기서 n, q는 각각 횡축과 종축의 구분번호를 표시하고 있다. 이 판독될 때의 회전수와 흡입공기량에 대응하여 맵구역의 설정비율이 판독된다. 이어서, S4에서 YES이면 S5로 진행하고 이 기통은 실화하고 있다고 판정하여 처리를 종료한다.

또 S4에서 NO이면 S6으로 진행하여 이 기통이 정상 연소하고 있다고 판정하여 처리를 종료한다.

이와 같이 시간비율을 운전상태에 대응한 맵치와 비교함으로서 각 운전상태에서의 적절한 판정치를 사용하여서 실화를 검출할 수 있다.

제7도는 이 제1발명의 제3실시예를 표시하는 플로차트이다. 이 실시예는 상기 운전상태에 의하여 미리 정한 맵치를 소정운전상대에서 학습하고 갱신해가는 것이다. 이 실시예에도 제1실시예와 마찬가지로 제4도에 표시한 바와 같이 타이머카운터치를 메모리버퍼 MB45, MTDC에 기억시켜둔다. 또한 제7도는 압축행정상사점후 소정각도마다(에컨데 45°CA마다) 행하는 처리의 플로차트이며, S1∼S6는 제6도와 같으므로 설명을 생략한다; 단 S3에서의 메모리맵은 재기록불능인 메모리(RAM)가 사용된다. S7에서는 학습을 행하여도 괜찮은 조건인지(예를 들면 정상연소시, 소정회전수로 소정시간 계속한 정상상태인가 등)을 판단한다. 그리고 YES이면 그때의 회전수와 흡입공기량에 의하여 제8도의 대응하는 운전상태의 맵치를 현재의 시간비율 T_U/T_L에 기준하여서 수정한 값으로 갱신, 기억하고 처리를 종료한다.

S7에서는 NO이면 처리를 종료한다. 이와 같이 운전상태에 의하여 미리 정한 맵치를 소정운전 상태에서 T_U/T_L의 학습치에 기준하여 보정함으로써 엔진의 차이나 경시변화에 의한 영향이 없으며 최적의 판정치를 사용하여서 실화를 검출할 수가 있다.

그리고 상기 실시예는 현재의 시간비율 T_U/T_L만에 기준하여서 맵치를 갱신하였으나, 예를 들면 과거의 소정회수의 시간비율의 평균치, 기타 평균화 처리치 혹은 어떤 통계적인 처리를 가한 것을 새로운 맵치로서 갱신, 기억시켜도 된다.

다음은 이 발명의 제2발명에 의한 한 실시예를 도면에 의하여 설명한다. 제9도는 이 실시예의 기능 블록도이다. 제9도에서, M1은 엔진, M2는 이 엔진 M1에 접속되고 점화제어에 사용되는 기준크랭크각 위치를 출력하는 크랭크각검출수단, M6은 이 크랭크각검출수단 M2에 접속되고 시간비율을 검출하는 시간검출수단 및 실화를 판정하는 실화판정수단을 포함하는 실화검출부이며, 이 실화검출부(M6)는 크랭크각검출수단(M2)의 신호로부터 엔진(M1)의 측정기준각도 예를 들면 상사점을 사이에 둔 전후의 기준주기신호의 시간비율 또는 이 시간비율의 가속도로부터 실화를 판정한다.

제10도는 제9도를 구체화한 이 발명의 제2발명에 의한 실시예를 표시한 구성도이다. 도면에서, 1은 #1∼#4의 기통(2)∼(5)를 가진 엔진, 6은 엔진(1)의 크랭크축 또는 캠축에 접속되고, 기통(2)∼(5)의 점화위치에 대응하는 크랭크각의 기준위치마다(예컨데 180도) 주기신호를 출력하는 크랭크각 센서이다. 7은 크랭크각센서(6)의 출력을 받아 시간비율을 검출하고, 이 시간비율로부터 실화를 검출하는 실화검출부이며, 이 실화검출부(7)는 크랭크각센서(6)의 신호를 마이크로컴퓨터(9)(이하 마이컴이라 함)에 전달하는 인터페이스(8)와 처리수순, 제어정보를 기억하는 메모리(10), 정시간 클록마다 업카운트하는 타이머카운터(자주 카운터)(11) 및 실화검출 연산처리를 실행하는 CPU(12) 등을 내장한 마이컴(9)에 의하여 구성되어 있다.

상기 구성에서, 크랭크각센서(6)의 신호는 인터페이스(8)를 통하여서 마이컴(9)으로 입력되고 연산처리가 실행된다.

다음은 이 실시예의 동작에 관하여 설명한다. 먼저 크랭크각 센서(6)와 점화, 연소의 관계에 대하여 설명한다. 제11도(a), (b)에 4행정사이클 4기동엔진의 크랭크각에 대한 각 기통(2)∼(5)의 압력변화와 각부파형을 표시한다. 동도(a)에서, 실선은 엔진(1)의 제1기통 #1의 압력파형이며, BDC는 하사점, TDC는 상사점이다.

또 파선은 제3기통 #3, 1점쇄선은 제2기통 #2, 2점쇄선은 제4기통 #4의 압력파형이다. 제11도와 같이 4기통 엔진에서는 각 기통의 연소사이클은 크랭크각 180도의 위상차가 있다.

그리고 제2기통 #2, 제13기통 #3, 제4기통 #4의 압력파형은 압축과 폭발행정만을 기재하고 흡입, 배기의 행정은 기재를 생략하고 있다.

크랭크각센서(6)는 제11도(b)에 표시한 바와 같이 각 기통(2)∼(5)의 점화시기에 대응하여 TDC에 대하여 예컨데 6도전의 위치를 기준으로 하여 180도 주기로 예컨데 110도의 Low구간(이하 L라 한다)과 70도의 High구간(이하 H라 한다)으로 분할된 주기신호를 발생한다. 일반적으로 점화제어는 이 신호를 참조하여 여기에 도시하지 않은 점화코일의 통전을 제어한다. 즉 제1기통 #1을 예로 들면 크랭크각 180도 내지 360도에서의 압축행정의 H구간에 점화코일의 통전을 개시하고 회전수 부하에 대응하여 정해진 점화시기에 TDC근방에서 H에서 L로 변화하는 크랭크각센서(6)의 신호를 참조하여 점화코일의 통전을 차단하며, 이에 따라 발생하는 고전압을 점화플러그에 인가하여 착화시킨다. 이에 대응하여서 제11도(a)에 실선으로 표시한 바와 같이 실린더내압은 크랭크각 360도 대지 540도에서의 폭발행정에서 착화하고, 연소압력이 증대한다. 이하 마찬가지로 180도 주기로 착화순서 #1→#3→#4→#2→#1와 같은 연소사이클이 반복된다.

다음은 실화검출의 구체적 방법을 설명한다.

제11도(a), (c)에 연소와 각 속도의 단계를 표시한다. 그리고 이 도면은 엔진회전수 1000rpm의 경우이다.

동도(a)에 실선으로 표시한 제1기통 #1에 있어서, 크랭크각 360도를 중심으로 하는 하형은 정상 연소의 경우이며, 흡입행정에서 충전된 혼합기는 압축행정에서 가압되고 압축의 TDC 부근에서 점화되며, 폭발행정에서 급격팽창하고 배기행정에서 기통외로 배출된다.

다음에 점화실패 혹은 공기와 안료의 혼합비가 부적절한 경우에 발생하는 실화상태를 설명한다.

크랭크각 1080도를 중심으로 하는 압력파형이 이에 상당하며, TDC를 중심으로 하여 좌우대칭이 된다. 이 예의 경우, 연소가 전혀 없는 경우 즉 완전실화 상태를 표시하고 있으나, 실화의 정도가 경미하면 폭발행정의 압력천이(遷移)는 크랭크각 360 내지 540도에 표시하는 정상시에 압력파형의 중간치로 된다. 또 각 속도는 제11도(c)의 크랭크각 D 내지 1080도에 표시한 바와 같이 각 기통의 폭발에 의한 토크상승에 대응하여서 각 속도가 증대하고 압축에 대응하여 감소하는 특성이 있다. 여기서 실화가 발생하면 크랭크각 1080도 이후에 표시한 바와 같이 폭발에 의한 토크상승을 얻지 못하므로 각 속도는 감소하고 다음의 제3기통 #3의 폭발이 발생하기까지 계속 감소한다. 그래서 이 발명은 이에 착안하여 실화유무에 따라 발생하는 크랭크각의 소정구간의 각 속도변동으로부터 실화를 판정하려는 것이다.

제12도, 제13도, 제14도는 이 실시예에 의한 마이컴(9)의 타임차트 및 연산플로차트이다. 이 실시예는 크랭크각센서(6)의 점화주기신호 예컨데 제11도(b)도에 표시한 상사점 TDC전 6도보다 앞의 크랭크각 70도의 H구간 TL과 TDC를 사이에 둔 110도의 L구간 TU의 소요시간을 계측하여서 그 시간비율로부터 실화를 검출한다.

제12도에 크랭크각과 연산처리의 상세한 타임차트를 표시한다.

상사점 TDC를 기준으로 상사점전 76도(이하 BTDC76도로 기재)마다 크랭크각 센서(6)의 신호에 의하여 인터페이스(8)를 통해 마이컴(9)에 인터럽트가 발생하고 인터럽트 처리루틴으로서 제13도의 플로가 실행되며 상사점 6도(이하 BTDC6도로 기재)마다 제14도의 플로가 실행된다.

먼저 제13도에서, CPU(12)는 스텝(S1)에서 소정시간 클록마다 업카운트하는 타이머(11)의 카운트치를 판독하여 메모리(10)내에 설치된 메모리 MB76(도시생략)에 기억한다. 여기서 이 기억된 값은 BTDC76도에서의 시각을 나타낸다. 다음에 스텝(S2)로 이행하고 이 처리가 프로그램의 시작시점에서 첫회인지를 도시생략한 플래그를 참조하여 판정한다. 이 플래그는 프로그램의 시작시점에서 첫회를 나타내도록 세트되어 있으며 이 경우에는 동플래그를 지우는 동시에 Yes로 분기하고 처리를 종료한다.

다음에 CPU(12)는 크랭크각센서(6)의 신호가 BTDC6도가 되기까지 대기한다. 엔진이 회전하여 제12도에 표시하는 BTDC6도의 시점에 달하면 크랭크각센서(6)의 신호에 의하여 다시 인터럽트가 발생하며 제14도의 플로가 실행된다. 스텝(S7)에서 타이머(11)의 카운트치를 단독가여 BTDC6도의 시각을 표시하는 값을 메모리 MB6(도시생략)에 기억한다.

이어서, 스텝(S8)에서, 제13도의 스텝(S1)에 부여된 BTCD76도의 시각을 참조하여서 제12도에 표시하는 구간 TL의 소요시간을

TL=MB76-MB6 ………………………………………………………… (1)

에 의하여 산출하고 메모리 TL(도시생략)에 기억하고 처리를 종료한다.

이어서, 다음 기통의 점화신호에 대응하는 BTDC76도의 위치에 달하면은 다시 제13도의 처리가 실행된다. 여기에서는 스텝(S1)에 메모리 MB76의 값을 갱신하고 다음회의 처리에 대비하는 동시에 스텝(S2)에서 전회처리에서 초기 플래그가 지워져 있기 때문에 스텝(S3)로 이행한다. 스텝(S3)에서는 제14도의 스텝(S7)에서 부여된 BTDC6도에서의 시각을 참조하여서 제12도에 표시하는 구간 TU의 시간을

TU=MB6-MB76 ………………………………………………………… (2)

에 의하여 산출하고 이어서 시간비율을

시간비율=TU/TL ………………………………………………………… (3)

에 의하여 산출한다. 다음은 스텝(S4)에서 이 시간비율이 미리 설정된 실화에 대응하는 소정치보다 큰 지를 판정하고 클 때에는 스텝(S5)로 분기하고 실화하고 있다고 판정하며, 작으면은 정상으로 판정하고 각각 처리를 종료한다. 이하 동일하게 하여 BTDC76도에서는 제5도의 플로가, BTDC6도에서는 제14도의 플로가 실행되고 각 기통에 대응하는 시간비율이 순차 산출된다.

제11도(d)는 실화와 시간비율 TU/TL(%)의 관계표시도이다. 동도면에서 실선은 각 기통 #1∼#4에 대응하여 각각 산출되는 시간비율치이며 동도면에 파선으로 표시하는 예컨데 158(%)의 값을 제13도의 스텝(S4)에서 사용하는 실화판정치에 설정하면 크랭크각 1080도를 중심으로 하는 제1기통 #1의 실화에 대응하여서 시간비율 TU/TL가 증대하고 소정치 이상이 되기 때문에 실화를 판정할 수 있는 것은 명백하다.

이와 같이 이 실시예에 의하면, 점화제어에 사용하면 크랭크각 센서를 이용하고 있기 때문에 특별히 센서를 설치할 필요가 없으며 또 시간비율은 압축행정에 기준한 시간으로 나누고 있으므로 엔진의 부하변동을 정규화할 수 있다.

다음은 이 발명의 제3발명의 실시예를 설명한다. 이 실시예의 구성은 제2발명의 실시예에서 사용한 제10도와 같은 것이 사용되므로 그 상세한 설명은 생략한다. 제15도는 크랭크각과 연산처리의 상세한 타임차트이며, 제16도와 제14도는 마이컴(9)의 연산플로차트이고, 제17도는 가속도와 실화의 관계를 표시하는 타임차트이다. 여기서, 이 실시예에서는 BTDC6도 마다의 인터럽트 처리루틴은 제2발명의 실시예와 동일한 제14도의 플로차트를 사용하고 BTDC76도 마다의 인터럽트 처리루틴은 제13도 대신 제16도의 플로차트가 사용된다. 그리고 도면 중 제2발명의 실시예와 동일부분에는 동일부호를 붙이고 설명을 생략한다. 또 도면중의 i는 현재치를 표시하며 i-1은 전회치를 의미한다.

먼저 제15도에서, 크랭크각이 BTDC76도에 달하면 제16도의 플로가 실행된다. 여기서 스텝(S1)과 (S2)는 제13도와 동일하며, 프로그램 시작후 첫회이므로 메모리 MB76에 이 시점에서의 시각을 기억하고 처리를 종료한다.

다음에 제15도에서 BDC의 직전에 위치하는 BTDC6도의 위치에 달하면 제14도의 플로가 실행되고, 이 시점에서의 시각을 메모리 MB6에 기억하는 동시에 제15도에 TLi-1으로 표시하는 구간의 소요시간을 상기 (1)식에 기준하여 산출하고 메모리 TL에 기억하며 처리를 종료한다. 이어서 다음 기통의 점화신호에 대응하는 BTDC76도의 위치에 달하면 다시 제16도의 플로가 실행된다.

스텝(S1)에서는 이 시점에서의 시각을 메모리 MB76에 기억하여 이어서 스텝(S2)에서는 NO로 판단하고 스텝(S3)에 분기한다. 스텝(S3)에서는 상기 (2)식에 기준하여 제15도의 구간 Tui-1의 소요시간을 산출하는 동시에 시간비율이 상기 (3)식에 의하여 계산된다.

다음에 스텝(S9)로 이행하고 제15도에 Ti-1으로 표시하는 구간의 소요시간을 메모리 TL의 값 및 스텝(S3)에서 산출한 TU의 값을 사용하여

Ti=TL+TU ……………………………………………………………… (4)

에 의하여 산출한다. 다음은 스텝(S10)에서 이 처리가 프로그램의 시작시점으로부터 2회째인지를 도시생략한 플래그를 참조하여서 판정한다. 이 플래그는 프로그램의 시작시점에서 2회째를 인지를 표시하도록 세트되어 있으며 이 경우에는 동플래그를 지우는 동시에 YES로 분기하고 스텝(S13)으로 이행한다. 여기서는 메모리(10)내에 설치된 전회의 Ti치를 보존하는 메모리 Ti-1에 이번회에 상기 (4)식으로 산출한 Ti를 기억하는 동시에 동일하게 하여 전회의 TU/TL치를 보존하는 메모리 TUi-1/TLi-1에 이번회에 상기 (3)식으로 구한 시간비율 TU/TL를 기억하고 처리를 종료한다.

엔진이 회전하여 제15도의 TDC의 직전에 위치하는 BTDC6도의 위치에 달하면 제14도의 플로가 실행되고 이 시점에서의 시각을 메모리 MB6에 기억하는 동시에 제15도에 TLi로 표시하는 구간의 소요시간이 상기 (1)식에 의하여 산출되고 메모리 TL에 기억된다.

이어서, 크랭크각이 다음 기통의 점화신호에 대응하는 BTDC76도의 위치에 달하면 다시 제16도의 플로가 실행되는데 이 처리는 3회째이므로 스텝(S1), (S2), (S3), (S9)의 경로에 의하여 현시점에서의 시각이 메모리 MB76에 기억되고 제15도의 구간 TUi의 소요시간 TU 및 구간 Ti의 소요시간이 각각 상기 (2)식 및 (3)식으로 산출된다.

다음에 스텝(S10)으로 이행하여 처리회수를 판단하는데, 스텝(S10)에서의 2회째 처리로 플래그가 지워져 있으므로, NO로 분기하고 스텝(S11)로 이행한다. 여기서는 상술한 메모리치, 계산치를 사용하여서 가속도를

가속도=TLi/(Ti-1)³×[TUi/TLi-(TUi-1/TLi-1)] ………………… (5)

에 의하여 산출한다.

다음 스텝(S12)에서 이 가속도가 미리 설정된 실화에 대응하는 소정치보다 큰 지를 판단하고 클 때에는 스텝(S5)에 분기하고 실화하고 있다고 판정하며, 작으면은 스텝(S6)으로 분기하고, 정상이라고 판정한다. 다음에 스텝(S13)으로 이행하고 4회째 이후의 연산에 대비하여서 이번회의 Ti 및 TU/TL를 전회의 메모리 Ti-1 및 TUi-1/TLi-1에 각각 기억하고 처리를 종료한다.

이하 동일하게 하여 BTDC76도에는 제16도의 플로가 BTDC6도에서는 제14도의 플로가 실행되고 각 기통에 대응하는 가속도가 순차 산출된다.

다음은 이 제3발명에 의한 가속도에 관하여 설명한다. 왕복된 운동에서 각 가속도 α(rad/S₂)은

α=(ωi-ωi-1)/Ti ……………………………………………………… (6)

ωi : 기간 Ti에서의 각속도

Ti : 각 점화간의 주기

이며 각 속도 ωi(rad/S)는

ωi=4π/c×(1/Ti) ……………………………………………………… (7)

c=기통수

상기 (6) 및 (7)식에 의하여

α=4π/c×(1/Ti)×{Ti/Ti²-[Ti-1/(Ti-1)²]} ……………………… (8)

여기서 Ti-1=Ti+△Ti로 하고 △Ti^2≪1로 하면은 근사적으로

α=4π/c×(Ti-Ti-1)/Ti³……………………………………………… (9)

이 된다.

또 시간비율 TU/TL와의 관계는 Ti=TL+TU이며 TL항은 압축행정에 포함되는 충전공기량의 정보이며, TU를 공기량기준으로 정규화하는 것을 의미한다. 여기서 인접하는 기통의 충전공기량이 일정하다고 하면

TLi=TLi-1이 되고 △Ti=(Ti-1)-(Ti)=(TUi-1)-(TUi)의 관계로부터

α=4π/C×(TLi/Ti³)×[TUi/TLi-(TUi-1/TLi-1)] ……………… (10)

이 된다. 이 발명에 사용한 연산식은 4π/C의 항을 삭제하고 각 가속도의 근사식으로서 가속도(1/S²)는

가속도=TLi/(Ti-1)²×[TUi/TLi-(TUi-1/TLi-1)] ………………… (11)

을 사용하여 실화에 의하여 발생하는 각 속도변동을 가속도로서 판정하는 것이다. 제17도는 제2발명의 실시예에 의한 동작의 타임차트이다. 동도(a), (b), (c)는 가속도에 사용하는 기호가 부가된 이외는 제11도에 도시한 제2발명의 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.

제17도(d)는 실화와 가속도(1/S²)의 관계 표시도이며 실선은 각 기통 #1∼#4에 대응하여서 각각 산출되는 가속도이다.

동도에 파선표시한 예컨데 5(1/S²)의 값을 제16도의 스텝(S12)에서 사용하는 실화판정치로 설정하면 크랭크각 1080도를 중심으로 하는 제1기통 #l의 실화를 가속도에서 검출할 수 있음을 명백하다.

이와 같이 이 실시예에서는 검출감도가 극히 양호하고 또 시간비율은 입축공정에 기준한 시간으로 나누고 있으므로 엔진의 부하 변동을 정규화 할 수 있다.

그리고 상기 제2, 제3발명의 실시예에서는 실화를 판정하는 값을 공정치로 하였으나 과거의 소정회수의 시간비율 또는 가속도의 평균치나 기타 평균화 처리치 혹은 어떠한 통제처리를 가한 것을 판정치로 하여도 된다. 또 각 기통의 실화판정치를 기억해두고, 소정회수 또는 소정시간내의 실화율을 계산하고 표시 등에 사용하여도 된다. 또 실화기통을 특정하고 이것을 식별하도록 구성하여도 된다. 그리고 상기 각 실시예에서는 4기통의 경우를 설명하였으나 단기통, 기타 복수기통에도 적용할 수 있으며 상기 각 실시예와 같은 효과를 나타낸다.

이상과 같이 제1발명에 의하면 소정 크랭크각을 기준으로 하여 전 소정각도간의 소요시간과 후 소정각도간의 소요시간의 시간비율을 검출하고 이 크랭크각에 의하여 실화를 검출하도록 구성하였으므로 엔진의 운전조건(부하, 회전수 등)의 차이로 발생하는 검출력의 변동을 정규화 할 수 있으며, 실화시의 검출성 향상 및 구성의 간소화를 기할 수 있다.

또 제2발명은 내연기관의 점화시기에 대응한 크랭크각 위치를 부여하는 기준주기 신호의 특정기준 각도를 사이에 끼우는 전후의 소정각도구간의 각 소요시간의 시간비율을 검출하는 시간비율 검출수단과, 상기 시간비율에서 실화를 판정하는 실화판정수단을 구비하였으므로 점화제어를 사용하는 크랭크각 센서를 이용하고 있기 때문에 특별한 센서 설치가 불필요하고 간단한 구성으로 염가이고 정도높은 장치를 얻을 수 있으며, 더구나 시간비율은 압축행정에 기준한 시간으로 나누도록 하였으므로 엔진의 부하변동을 정규화할 수있도록 엔진회전수 부하 등의 운전상태에 관계없이 균일한 출력을 얻게 되는 효과가 있다.

또한, 제3발명은 내연기관의 소정크랭크각을 기준으로 하여 전후의 소정각도구간의 각 소요시간의 시간비율을 검출하는 시간비율 검출수단과, 상기 시간비율의 가속도를 구하고, 이 가속도로부터 실화를 판정하는 실화판정수단을 구비하였으므로, 검출강도가 극히 양호하고 정도높은 것을 얻게 되며 또 크랭크각 센서는 전용의 것을 설치하여도 되고 통상의 것을 유용하여도 되며 더욱이 시간비율은 압축행정에 기준한 시간으로 나누도록 하였기 때문에 엔진의 부하변동을 정규화할 수 있고, 엔진회전수, 부하 등의 운전상태에 관계없이 균일한 출력을 얻게 되는 효과가 있다.

Claims

내연기관의 소정크랭크각도를 기준으로 하여 전후의 소정각도구간의 각 소요시간 비율을 검출하는 수단과, 이 시간비율로부터 실화를 판정하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 실화검출장치.
제1항에 있어서, 시간비율과 기관의 운전상태에 대응하여 메모리에 기억된 설정비율의 관계가 소정의 관계를 충족할 때 실화로 판정하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실화검출장치.
제2항에 있어서, 메모리에 기억된 설정비율을 검출된 시간비율에 기준하여서 갱신기억하고 이 기억치와 현재의 시간비율의 관계가 소정의 관계를 충족할 때 실화로 판정하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 실화검출장치.
제1항에 있어서, 내연기관의 1주기를 분할하는 소정의 크랭크각도를 기준으로 하여 그 전후의 소정각도구간의 각 소요시간의 시간비율을 검출하는 시간비율 검출수단과, 상기 시간비율로부터 실화를 판정하는 실화판정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 실화검출장치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 내연기관의 1주기를 분할하는 소정의 크랭크각도를 기준으로 하여 그 전후의 소정각도구간의 각 소요시간의 시간비율을 검출하는 시간비율 검출수단과, 상기 시간비율의 가속도를 구하고 이 가속도로부터 실화를 판정하는 실화판정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 실화검출장치.