KR19980036336A

KR19980036336A - 엔진의 실화 검출방법

Info

Publication number: KR19980036336A
Application number: KR1019960054899A
Authority: KR
Inventors: 유철호
Original assignee: 김영귀; 기아자동차 주식회사
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1996-11-18
Publication date: 1998-08-05

Abstract

엔진의 실화에 따라 연소실로 유입되는 연료의 양을 전자적으로 제어함으로써, 희박 연소 엔진의 최적공연비를 실현하고, 아울러 배기가스의 유해 성분을 저감시킨다. 또, 검출장치의 장착에 따른 제조 비용의 상승을 억제하고, 실린더헤드의 구조를 단순화한다. 이를 위하여, 이 발명은 피스톤에 연동되는 크랭크 샤프트(2)의 일단부에 피스톤 수의 배수로 형성된 12개의 치차(3)를 형성하고, 상기 치차간의 펄스와 시간을 크랭크 각센서(4)로 계측하여, 그 계측값을 기준으로 전자제어유니트에서 크랭크 각속도를 연산하고, 상기 크랭크 각속도를 정상연소시의 각속도와 비교하여 그 차가 ±2rad/sec 이상으로 될 경우 엔진 실화로 판단하여; 상기 전자제어유니트에서 인젝터(5)의 연료 분사 시간을 제어하므로서, 연소실로 유입되는 혼합기의 공연비를 낮춰 엔진 실화를 보상한다.

Description

엔진의 실화 검출방법

제 1 도는 이 발명에 의한 엔진의 실화 검출장치를 보인 개략적인 구성도.

제 2 도는 이 발명에 의해 검출된 펄스 신호를 보인 도면.

제 3 도는 이 발명에 의해 검출된 크랭크 각속도를 보인 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 엔진2 : 크랭크 샤프트

3 : 치차4 : 크랭크각센서

5 : 인젝터

[발명의기술분야]

이 발명은 엔진의 실화(misfire) 검출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 실화 상태를 검출하여, 그 시그널에 의해 엔진의 운전 조건을 전자적으로 제어함으로써, 희박한 혼합기의 설정이 가능하고 배기가스의 유해 성분을 저감시킬 수 있도록 하는 엔진의 실화 검출방법에 관한 것이다.

[발명의배경]

최근 제작 판매되고 있는 자동차는 엔진 및 변속기와 현가장치, 브레이크 장치등이 차체의 각 부분에 배치되어 있는 센서의 입력신호를 받아 전자적으로 제어됨으로써, 자동차가 가장 이상적인 상태로 운행될 수 있도록 한다.

이러한 전자제어방식에 있어서 연료분사장치는 인젝터(injector)와 연료분사량을 제어하는 전자제어유니트(ECU)를 이용하여 엔진에서 필요로 하는 혼합기의 공급을 종래의 기화기방식보다 유효 적절하고 정밀하게 제어한다. 예를 들어, 전자식 가솔린 분사(EGI; Electronic Gasoline Injection) 시스템은 일정한 압력으로 유지된 연료를 흡입 공기량에 따라 어느 시간동안 개방되는 인젝터를 통해 흡기 매니폴드 내부로 분사한다.

이러한 전자제어 연료분사장치는 엔진의 회전속도, 흡입 공기량, 냉각수 온도, 흡입공기 온도 및 차속 등 엔진의 상태를 각종 센서로 검지한 후, 전자제어유니트에서 연산하고, 각 운전조건에 가장 적합한 연료를 연소실로 공급하여 최적의 혼합기를 형성하므로, 엔진 회전의 전역에서 최적공연비를 형성하여, 경제적이면서도 배기가스 대책에 유리한 것이 특징이다.

그러나 상기한 전자제어 연료분사장치는 고장이나 노후시 엔진의 실화를 발생시키게 된다. 이러한 엔진의 실화는 배기가스의 유해 성분을 증가시키는 주요인으로 작용한다.

이런 까닭으로 대기오염의 주범인 자동차에 고장진단장치의 탑재가 요구되고 있으며, 근년에는 그 배기가스의 규제가 의무화될 추세이다.

[발명이이루고자하는기술적과제]

상술한 배기가스의 규제를 극복하고, 엔진의 운전 상태를 감지하여 전회전 영역에서 최적공연비를 산출하기 위해, 종래에는 엔진의 연소실에 연소압력센서를 설치하고, 그 센서로부터 연소압력을 산출하여 엔진의 실화 및 운전 상태를 검출하고 있다.

이 경우 상기 연소압력센서로부터 엔진의 실화가 검출되면, 전자제어유니트에서는 인젝터로부터 분사되는 연료의 량을 증가시켜 혼합기를 농후하게 함으로써, 전자적인 제어로 실화를 극복한다.

그러나 상기한 종래 기술과 같이 연소실에 설치되는 연소압력센서는 고가의 부품으로, 차량의 제조 비용을 증가시키게 되는 문제점이 있다.

또, 상기 연소압력센서는 실린더헤드에 일체로 설치되야 하기 때문에, 구조가 복잡할 뿐아니라, 실린더헤드의 설계 및 제조를 어렵게 하는 문제점도 있다.

상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 안출된 것으로, 이 발명은 기존에 제안된 센서를 이용하여 크랭크 샤프트의 각속도를 측정하고, 그 측정값에 따라 엔진 실화를 검출함으로써, 제조 비용의 절감과 실린더헤드의 구조 단순화를 실현할 수 있도록 한다.

또한, 이 발명은 엔진의 실화 상태를 검출하여, 그 시그널에 의해 엔진의 운전 조건을 전자적으로 제어함으로써, 희박 연소 엔진의 최대 공연비(24∼25:1)를 실현하고, 아울러, 배기가스의 유해성분을 저감시키고자 한다.

[발명의구성및작용]

상술한 목적을 실현하기 위하여, 이 발명은 다음과 같은 수단을 구비하여 이루어지는 엔진의 실화 검출방법을 제안한다.

즉, 이 발명은 피스톤에 연동되는 크랭크 샤프트의 일단부에 등간격으로 형성된 복수개의 치차를 형성하고, 상기 치차간의 펄스와 시간을 크랭크 각센서(C.A.S)로 계측하여, 그 계측값을 기준으로 전자제어유니트에서 크랭크 각속도를 연산하고, 상기 크랭크 각속도를 정상연소시의 각속도와 비교하여 그 차가 설정치 이상으로 될 경우 엔진 실화를 검출한다.

이에 따라, 엔진의 실화시 상기 전자제어유니트는 인젝터의 연료 분사 시간을 늘여, 연소실로 유입되는 연료를 농후하게 조절하고, 공연비를 낮춤으로써 엔진 실화를 보상한다.

[실시예]

이하, 이 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

제 1도는 이 실시예에 관련된 엔진의 실화 검출장치를 보인 개략적인 구성도이다.

도면에서의 설명 부호(1)은 엔진 전체를 지칭한다. 이러한 자동차의 엔진은 통상 4, 6 실린더로 구성되는 것이 보통이며, 그 배치 구조에 따라 직렬형 또는 V형이 있다.

상기 실린더에는 피스톤이 배치되어 엔진의 구동에 의해, 실린더블록에 설치된 크랭크 샤프트(2)를 회전시키게 된다.

여기서, 이 실시예에 의한 엔진의 실화 검출장치는 상기 크랭크 샤프트(2)의 일단부에 복수개의 치차(3)를 형성하고, 그 치차(3)의 회전 속도를 기존의 크랭크 각센서(4)로 측정하도록 구성된다.

여기서, 상기 치차(3)는 엔진의 실린더 수의 배수 예를 들어, 4, 8, 12개로 형성된다. 즉, 상기 크랭크 각센서(4)는 각 실린더에 대응되는 치차(3)를 측정함으로써, 그 실린더의 연소 상태를 검출한다.

또, 상기 크랭크 각센서(4)는 전자제어유니트(ECU)와 전기적으로 접속되어, 측정된 시그널을 상기 전자제어유니트(ECU)로 전송하며, 상기 전자제어유니트(ECU)에 의해 인젝터(5)를 제어하여 운전조건에 가장 적합한 연료를 분사하므로서, 최적의 공연비를 형성한다.

상술한 이 실시예의 구성에 따른 엔진의 실화 검출방법을 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 피스톤에 연동되는 크랭크 샤프트(2)의 일단부에 실린더 수의 배수로 되는 12개의 치차(3)를 형성하고, 상기 치차(3) 사이의 펄스와 시간을 크랭크 각센서(4)로 계측한다.

상기 크랭크 각센서(4)는 상기 치차(3)의 수에 따라 30도마다 펄스를 측정하여, 제 2도에 도시된 바와 같은 12개의 펄스를 형성한다. 또, 상기 크랭크 각센서(4)는 펄스간의 시간을 계측하여, 그 시그널을 전자제어유니트(ECU)로 전송한다.

이에 따라, 상기 전자제어유니트(ECU)에서는 각 치차(3)의 접선 속도(v)를 연산하고, 이미 알려진 원주의 반경(r)과의 관계에서, 크랭크 각속도(w=v×r)를 연산한다. 이러한 크랭크 각속도가 제 3도 (가)에 잘 도시되어 있다.

이어서, 상기 전자제어유니트(ECU)는 상기 크랭크 각속도를 제 3도(나)에 도시된 정상 연소시의 각속도와 비교하여, 그 차가 규정치 즉, ±2rad/sec 이상으로 될 경우(도면의 'A' 부분), 엔진이 실화되고 있음을 판단한다.

이에 따라, 상기 전자제어유니트(ECU)는 인젝터(5)의 연료 분사 시간을 늘여, 엔진의 연소실로 유입되는 연료를 농후하게 조절하고, 공연비를 낮춤으로써 엔진의 실화를 보상한다.

[발명의효과]

이상에서 설명된 실시예를 통하여, 이 발명에 의한 엔진의 실화 검출방법은 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하게 됨을 알 수 있다.

즉, 이 발명은 엔진의 운전 상태를 파악하여, 실화의 발생을 신속하고 정확하게 보상할 수 있다.

특히, 근래 생산되고 있는 자동차에는 적은 연료를 사용하여 큰 출력과 토오크를 얻을 수 있으며, 배출가스의 유해물질을 줄일 수 있도록 하는 희박 연소 엔진이 채용되고 있다. 그러나 일반적으로 희박 연소 엔진에서는 엔진의 실화를 고려하여, 이론 공연비(16∼18:1) 보다 낮은 공연비(14∼15:1)로 운전 상태를 설정하고 있는 실정이다.

이 발명에 의한 엔진의 실화 검출 방법을 도입하여 연료의 분사량을 전자적으로 제어하면, 운전 조건에 따른 최적의 공연비(23∼25:1)를 얻을 수 있으며, 아울러 배기가스의 유해 성분을 저감시킬 수 있다.

또, 이 발명은 크랭크 샤프트에 치차를 형성하는 간단한 방식으로 이루어지기 때문에, 엔진의 제조 비용의 절감과 실린더헤드의 구조 단순화를 실현할 수 있다.

한편, 이 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 이 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims

피스톤에 연동되는 크랭크 샤프트의 일단부에 실린더 수의 배수로 되는 치차를 형성하고, 상기 치차간의 펄스와 시간을 크랭크 각센서로 계측하는 단계와;

상기 크랭크 각센서로부터 전송된 시그널을 기준으로 전자제어유니트에서 크랭크 각속도를 연산하는 단계와;

상기 크랭크 각속도를 정상 연소시의 각속도와 비교하여, 그 차가 규정치 이상으로 될 경우 엔진 실화로 판단하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 엔진의 실화 검출방법.
제 1 항에 있어서,

치차는 12개가 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 검출방법.
제 1 항에 있어서,

엔진 실화를 판단하는 규정치는 실차의 크랭크 각속도와 정상 연소시의 각속도의 차이가 ±2rad/sec 이상인 것을 기준으로 설정된 것을 특징으로 하는 엔진의 실화 검출방법.