KR100282896B1

KR100282896B1 - Apparatus and method for determining misfire of a car

Info

Publication number: KR100282896B1
Application number: KR1019970080041A
Authority: KR
Inventors: 박경석
Original assignee: 정몽규; 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 2001-04-02
Also published as: KR19990059827A

Abstract

본 발명은 가감속 및 고속으로 회전하도록 하는 상태에서 파워 트랜지스터의 컬렉터 전압을 측정하여 실화가 발생하는 조건이 되는 연료가 없는 상황 즉 비정상상태에서의 컬렉터 전압과 연료가 있는 정상상태에서의 전압을 검출하므로써, 미리 실험한 실화시의 전압 형상과 정상연소시의 전압형상을 기준으로 엔진의 각 상황별로 운행하면서 폭발 행정시 2차 점화에 의한 전압과 비교하여 실화 여부를 판별하기 위하여, 엔진 제어부의 점화신호에 따라 온/오프 상태가 가변되는 파워 트랜지스터에 의해 전류의 흐름이 가변되는 점화코일로 구성된 점화 장치에 있어서, 점화 신호에 따라 파워 트랜지스터의 컬렉터 전압을 검출하는 전압 검출부와; 전압 검출부의 신호를 일정 기간동안 적분하기 위해 그 기간을 스위칭하기 제1스위치와; 제1스위치가 온동안 적분된 신호를 디지털로 변환시키는 아날로그/디지털 변환기와; 엔진 제어부에서 아날로그/디지털 변환기로부터 인가되는 신호를 샘플링한 후 다시 전압 검출부의 신호를 초기화하기 위해 리셋신호 출력시 온 상태에서 오프로 가변되는 리셋 스위치로 이루어지는 자동차의 실화 판단 장치 및 방법에 관한 것이다.According to the present invention, the collector voltage of the power transistor is measured in a state in which acceleration and deceleration and high speed are performed, thereby detecting a collector voltage in an abnormal state and a voltage in a steady state with fuel. Therefore, in order to determine whether or not a fire occurs by comparing with the voltage caused by the secondary ignition during the explosion stroke while operating for each situation of the engine on the basis of the preliminary experiments on the shape of the misfire voltage and the voltage of the normal combustion. An ignition device comprising an ignition coil whose current flow is changed by a power transistor whose ON / OFF state is variable according to a signal, comprising: a voltage detector for detecting a collector voltage of the power transistor according to an ignition signal; A first switch for switching the period of time to integrate the signal of the voltage detector for a period of time; An analog-to-digital converter for converting the integrated signal to digital while the first switch is on; The present invention relates to a misfire determination apparatus and method for a vehicle including a reset switch that is changed from an on state to an off state when a reset signal is output to sample a signal applied from an analog / digital converter in an engine control unit and then initialize the signal of the voltage detector.

Description

자동차의 실화 판단 장치 및 방법Apparatus and method for determining misfire of a car

본 발명은 자동차의 실화 판단 장치에 관한 것으로서, 실화의 원인이 되는 연료가 없는 상태에서의 점화시 점화 코일 구동 트랜지스터 컬렉터 전압을 측정하여 실린더내의 연소 여부를 모니터링하기 위한 자동차의 실화 판단 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for determining misfire of an automobile, and to an apparatus and method for misfire determination of a vehicle for monitoring combustion in a cylinder by measuring an ignition coil driving transistor collector voltage during ignition in the absence of fuel that causes misfire. It is about.

현재 전기 점화엔진의 폭발행정시 혼합기의 연소여부를 감지하는 방법은 연소 압력을 측정하거나 폭발행정동안의 각속도 변화를 통하여 알 수 있다. 압력을 측정하는 방법은 실제 엔진에서 ECU가 간단히 하기에는 매우 어려운 상황이므로 대부분은 각속도 변화를 이용하고 있다.Currently, the method of detecting whether the mixer is combusted during the explosion stroke of the electric ignition engine can be known by measuring the combustion pressure or changing the angular velocity during the explosion stroke. Since the method of measuring pressure is very difficult for the ECU to simplify in a real engine, most of them use the change in angular velocity.

그런데 종래의 기술은 엔진의 속도가 높을 때 정상시와 비정상시의 속도차이가 그리 크게 나지 않으므로 실화를 판단하기 위한 기준값을 결정하기에 다소 어려운 문제점이 있다.However, the prior art has a problem that it is difficult to determine the reference value for judging misfire because the speed difference between normal and abnormal when the engine speed is high does not become very large.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가감속 및 고속으로 회전하도록 하는 상태에서 파워 트랜지스터의 컬렉터 전압을 측정하여 실화가 발생하는 조건이 되는 연료가 없는 상황 즉 비정상상태에서의 컬렉터 전압과 연료가 있는 정상상태에서의 전압을 검출하므로써, 미리 실험한 실화시의 전압 형상과 정상연소시의 전압형상을 기준으로 엔진의 각 상황별로 운행하면서 폭발행정시 2차 점화에 의한 전압과 비교하여 실화 여부를 판별하도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by measuring the collector voltage of the power transistor in the state to accelerate and decelerate and rotate at a high speed, there is no fuel that is a condition that a misfire occurs, that is, a collector in an abnormal state By detecting the voltage at the steady state with the voltage and fuel, it compares with the voltage caused by the secondary ignition during the explosive stroke while operating for each situation of the engine based on the pre-experimental fire shape and the normal combustion voltage shape. The purpose is to determine whether or not a true story.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실화 판단 장치에 관한 블록도이고,1 is a block diagram of a misfire determination apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2차적으로 점화를 수행하는 타이밍도이고,2 is a timing diagram of secondary ignition according to an embodiment of the present invention,

도 3a는 정상적인 점화 시기에 점화를 수행하였을 때 점화 코일에 전원을 인가하는 트랜지스터의 컬렉터 전압을 측정한 그래프이고,Figure 3a is a graph measuring the collector voltage of the transistor for applying power to the ignition coil when the ignition is performed at the normal ignition timing,

도 3b는 연료를 넣지 않은 상태에서 폭발 행정중에 2차 점화를 수행하였을 때의 점화 코일에 전원을 인가하는 트랜지스터 컬렉터 전압을 측정한 그래프이고,3B is a graph measuring transistor collector voltage for applying power to an ignition coil when secondary ignition is performed during an explosion stroke without fuel.

도 3c는 연료를 넣은 상태에서 폭발 행정중에 2차 점화를 수행하였을 때의 점화 코일에 전원을 인가하는 트랜지스터 컬렉터 전압을 측정한 그래프이다.3C is a graph measuring the transistor collector voltage for supplying power to the ignition coil when the secondary ignition is performed during the explosion stroke with fuel in.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은The present invention to achieve the above object

엔진 제어부의 점화신호에 따라 온/오프 상태가 가변되는 파워 트랜지스터에 의해 전류의 흐름이 가변되는 점화코일로 구성된 점화 장치에 있어서,An ignition device comprising an ignition coil whose current flow is changed by a power transistor whose on / off state is variable according to an ignition signal of an engine control unit,

점화 신호에 따라 파워 트랜지스터의 컬렉터 전압을 검출하는 전압 검출부와;A voltage detector for detecting a collector voltage of the power transistor according to the ignition signal;

전압 검출부의 신호를 일정 기간동안 적분하기 위해 그 기간을 스위칭하기 제1스위치와;A first switch for switching the period of time to integrate the signal of the voltage detector for a period of time;

제1스위치가 온동안 적분된 신호를 디지털로 변환시키는 아날로그/디지털 변환기와;An analog-to-digital converter for converting the integrated signal to digital while the first switch is on;

엔진 제어부에서 아날로그/디지털 변환기로부터 인가되는 신호를 샘플링한후 다시 전압 검출부의 신호를 초기화하기 위해 리셋신호 출력시 온 상태에서 오프로 가변되는 리셋 스위치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to initialize the signal of the voltage detector again after sampling the signal applied from the analog-to-digital converter in the engine control unit is characterized in that it consists of a reset switch that is changed from the on state to the off when the reset signal output.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the most preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 구성을 도 1을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration of the present invention with reference to Figure 1 as follows.

마이콤(10)의 점화신호에 따라 온/오프 상태가 가변되는 파워 트랜지스터(50)에 의해 전류의 흐름이 가변되는 점화코일(G.C)과, 점화 신호에 따라 파워 트랜지스터(50)의 컬렉터 전압을 검출하는 전압 검출부(60)와, 전압 검출부(60)의 신호를 일정 기간동안 적분하기 위해 그 기간을 스위칭하기 아날로그스위치(30)와, 아날로그스위치(30)가 온일 동안 적분된 신호를 디지털로 변환시키는 A/D컨버터(20)와, 마이콤(10)에서 A/D컨버터(20)로부터 인가되는 신호를 샘플링한후 다시 전압 검출부(60)의 신호를 초기화하기 위해 리셋신호 출력시 온 상태에서 오프로 가변되는 리셋 스위치(40)와, 아날로그 스위치(30)를 통하여 인가되는 전압을 일정시간 축적하는 컨덴서(C)로 이루어진다.An ignition coil GC whose current flow is changed by the power transistor 50 whose ON / OFF state is changed according to the ignition signal of the microcomputer 10 and the collector voltage of the power transistor 50 are detected according to the ignition signal The voltage detector 60, the analog switch 30 for switching the period of time to integrate the signal of the voltage detector 60 for a predetermined period, and the analog switch 30 converts the integrated signal to digital After sampling the signal applied from the A / D converter 20 and the A / D converter 20 by the microcomputer 10, the signal is reset from the on state to the off state in order to reset the signal of the voltage detector 60 again. It consists of a reset switch 40 which is variable and a capacitor C which accumulates a voltage applied through the analog switch 30 for a predetermined time.

상기 전압 검출부(60)는 파워 트랜지스터(50)와 점화 코일(G.C) 결합단자에 일측 단자가 연결되는 저항(R1)과, 저항(R1)의 타측 단자에 애노드가 연결되고 배터리 단자에 케소드가 연결되는 다이오드와, 다이오드 애노드와 저항(R1)의 타측 단자에 일측 단자가 연결되는 저항(R2)로 이루어진다.The voltage detector 60 includes a resistor R1 having one terminal connected to a coupling terminal of the power transistor 50 and the ignition coil GC, an anode connected to the other terminal of the resistor R1, and a cathode connected to the battery terminal. The diode is connected, and the diode anode and a resistor R2 having one terminal connected to the other terminal of the resistor R1.

상기 저항 R1,R2는 전압을 낮추기 위한 전압 강하용이며, 5V 이하로 낮아지도록 약 10~20정도로 R1/R2의 전압강하비를 맞추도록 한다.The resistors R1 and R2 are for voltage drop to lower the voltage, and adjust the voltage drop ratio of R1 / R2 to about 10 to 20 to be lowered below 5V.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 동작을 도 2를 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 2 the operation of the present invention made as described above is as follows.

먼저 정상상태에서 트랜지스터 컬렉터 전압 형상을 분석하기 위해 연료를 넣고 차량이 동작되도록 한다.First, the fuel is put into operation to analyze the transistor collector voltage shape at steady state.

따라서 운전자가 엔진 동작을 위해 전원을 공급하면 마이콤(10)은 엔진 실린더(미도시)에 소정의 연료를 분사하고, 분사된 연료를 연소시키기 위한 소정의 점화신호를 출력한다.Therefore, when the driver supplies power for engine operation, the microcomputer 10 injects a predetermined fuel to an engine cylinder (not shown), and outputs a predetermined ignition signal for burning the injected fuel.

파워 트랜지스터(50)는 상기 마이콤(10)에서 출력된 점화 신호에 따라 온/오프 동작상태가 가변되어 점화코일(G.C)의 1차 전류를 온/오프시킨다.The power transistor 50 is turned on / off in accordance with the ignition signal output from the microcomputer 10 to turn on / off the primary current of the ignition coil G.C.

따라서 상기 점화 코일(20)의 1차 코일이 오프될 때 2차 코일에는 큰 전압이 유도되어 이로 인해 엔진 실린더(미도시)에 부착되어 있는 점화 플러그에서 방전이 일어나 분사된 연료를 연소시킨다.Accordingly, when the primary coil of the ignition coil 20 is turned off, a large voltage is induced to the secondary coil, thereby causing a discharge from the spark plug attached to the engine cylinder (not shown) to burn the injected fuel.

이것은 다시 1차 코일에도 영향을 미치게 됨에 따라 마이콤(10)은 저항(R1)에 의해 전압 강하되어 A/D변환기(20)에 의해 변환된 1차 코일에 흐르는 전압의 형상을 비교한다.As this affects the primary coil again, the microcomputer 10 compares the shape of the voltage flowing through the primary coil converted by the A / D converter 20 by the voltage drop by the resistor R1.

그러나 본 발명은 1차 점화 시기에서의 전압을 적분하여 전압을 분석하지 않고 폭발 행정시의 2차 점화가 이루어질 때까지 계속 컨덴서에 전압이 축적되도록 아날로그 스위치(30)를 온상태로 유지한다.However, in the present invention, the analog switch 30 is kept on so that voltage is accumulated in the capacitor until the secondary ignition is performed in the explosion stroke without analyzing the voltage by integrating the voltage at the primary ignition timing.

상기와 같이 1차 점화시기에서의 전압 분석을 하지 않고 2차 점화시기에서의 전압 분석을 하는 이유는 1차 점화 시기에서의 전압 분석의 데이터가 실화 여부에 따라 별 차이가 없어 분석이 매우 어렵기 때문이다.The reason for the voltage analysis at the second ignition time without performing the voltage analysis at the first ignition time as described above is very difficult to analyze because the data of the voltage analysis at the first ignition time do not differ significantly depending on the misfire or not. Because.

이때 2차 점화후 트랜지스터 컬렉터 전압은 도 3c와 같이 나타난다.At this time, the transistor collector voltage after the secondary ignition is shown in FIG. 3C.

그리고 고의로 실화를 발생하기 위하여 연료를 넣지 않고 2차 점화후의 트랜지스터 컬렉터 전압을 분석하면 도 3b와 같이 나타난다.In addition, when the transistor collector voltage after the secondary ignition is analyzed without adding fuel to intentionally cause misfire, it appears as shown in FIG. 3B.

여기서 도 3b의 전압은 도 3c의 전압보다 매우 높게 나타나 있을 뿐만 아니라 먼저 또한 넓게 되어있다.The voltage of FIG. 3b here is not only shown much higher than the voltage of FIG. 3c, but is also wider first.

도 3b에서 전압이 높고 상승 면적이 넓다는 것은 그만큼 스파크가 일어나는 조건이 어렵다는 것을 뜻하며 반면 도 3c에서 상승 전압이 낮고 면적도 적은 것을 쉽게 방전이 일어났음을 뜻한다.In FIG. 3B, a high voltage and a large rising area mean that the sparking condition is difficult. On the other hand, in FIG. 3C, a low rising voltage and a small area mean that discharge is easily performed.

결국 연소 과정에 의해 이온들이 많이 발생하여 스파크가 일어나기 쉬운 조건이 되어 있음을 보여준다.Eventually, a lot of ions are generated by the combustion process, which shows that the conditions are likely to spark.

따라서 고의로 실화를 발생시키거나 정상적으로 연료를 넣고 실험하여 얻은 2차 점화후의 전압 형상을 기준으로 각 엔진 조건을 다양하게 하여 모니터링할 때 전압 형상이 도 3b와 비슷하면 실화로 판정하고 도 3c와 비슷하면 정상 연소로 판정하게 된다.Therefore, when monitoring by varying each engine condition on the basis of the voltage shape after the secondary ignition obtained by intentionally causing misfire or experimenting with fuel normally, if the voltage shape is similar to that of FIG. It is determined to be normal combustion.

본 발명은 실화 시뮬레이션을 통하여 얻은 실화시 폭발행정 2차 점화후의 트랜지스터 전압신호를 기준으로 실제 엔진을 동작시켜 폭발행정 2차 점화후의 전압과 비교하면 실화 여부를 판별할 수 있으므로 가감속 또는 고속과 같은 판별하기 어려운 상황에서도 실화가 판단되므로 엔진 개발에 효과적으로 이용될 수 있다.According to the present invention, the actual engine is operated based on the transistor voltage signal after the second explosion ignition during the misfire simulation to compare the voltage after the second ignition with the explosion stroke, so that the misfire can be determined. The misfire is judged even in difficult situation, so it can be effectively used for engine development.

Claims

엔진 제어부에서 아날로그/디지털 변환기로부터 인가되는 신호를 샘플링한후 다시 전압 검출부의 신호를 초기화하기 위해 리셋신호 출력시 온 상태에서 오프로 가변되는 리셋 스위치로 이루어지는 자동차의 실화 판단 장치.A misfire determination device for a vehicle comprising a reset switch that is changed from an on state to an off state when a reset signal is output in order to initialize a signal of a voltage detector after sampling a signal applied from an analog / digital converter by an engine control unit.

청구항 1에 있어서, 전압 검출부는 파워 트랜지스터와 점화 코일 결합단자에 일측 단자가 연결되는 제1저항과, 제1저항의 타측 단자에 애노드가 연결되고 배터리 단자에 케소드가 연결되는 다이오드와, 다이오드 애노드와 제1저항의 타측 단자에 일측 단자가 연결되는 제2저항으로 이루어지며, 상기 제1저항 및 제2저항은 전압을 낮추기 위한 전압 강하용이고 5V 이하로 낮아지도록 약 10~20정도로 제1저항/제2저항의 전압강하비를 맞추도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차의 실화 판단 장치.The diode of claim 1, wherein the voltage detector includes: a first resistor having one terminal connected to the power transistor and the ignition coil coupling terminal; an anode connected to the other terminal of the first resistor and a cathode connected to the battery terminal; and a diode anode. And a second resistor having one terminal connected to the other terminal of the first resistor, wherein the first resistor and the second resistor are for a voltage drop to lower the voltage and are about 10 to about 20 to be lowered below 5V. Misfire determination device for a vehicle, characterized in that to match the voltage drop ratio of the second resistance.

정상 점화 시기에서의 점화 수행후 폭발 행정에서 한번 더 점화시켜 이 상태에서의 고의 실화 발생할 때의 트랜지스터 컬렉터 전압과 실화 조건이 아닌 상태에서의 트랜지스터 컬렉터 전압을 비교하는 제1단계와;A first step of igniting once more in an explosion stroke after performing ignition at the normal ignition timing and comparing the transistor collector voltage when the misfire occurs in this state with the transistor collector voltage in a non-fire condition;

실제로 엔진을 각 운전 영역별로 회전시켜 폭발 행정에서 2차 점화한 후 발생하는 트랜지스터 컬렉터 전압이 제2단계에서 분석된 실화시의 트랜지스터 컬렉터 전압 형상과 비슷하면 실화로 판정하는 제2단계로 이루어지는 자동차의 실화 판단 방법.In fact, if the transistor collector voltage generated after the second ignition in the explosion stroke by rotating the engine for each driving region is similar to the transistor collector voltage shape in the case of misfire analyzed in the second stage, How to judge a true story.

청구항 3에 있어서, 비교하기 쉽게 하기 위하여 정상 점화 시기의 트랜지스터 컬렉터 전압을 비교하지 않고 폭발 행정에서 2차 점화 상태에서 트랜지스터 컬렉터 전압을 검출하는 것을 특징으로 하는 자동차의 실화 판단 방법.The method according to claim 3, wherein the transistor collector voltage is detected in the secondary ignition state in the explosion stroke without comparing the transistor collector voltages at the normal ignition timing for easy comparison.