KR940000345B1 - 내연기관용 녹(Knock) 검출장치 및 그 페일검출방법 - Google Patents

내연기관용 녹(Knock) 검출장치 및 그 페일검출방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관용 녹(Knock) 검출장치 및 그 페일검출방법
제1도는 본 발명에 의한 내연기관용 녹검출장치의 한 실시예를 나타내는 블록도.
제2도는 제1도의 실시예의 동작을 설명하기 위한 파형도.
제3도는 본 발명에 의한 내연기관용 녹검출장치의 페일검출방법을 나타내는 플로차트.
제4도는 종래의 내연기관용 녹검출장치를 나타내는 블록도.
제5도는 제4도의 종래장치의 동작을 설명하기 위한 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 녹센서 20 : 인터페이스회로
49 : ECU 41 : 지각반영처리부(遲角反映處理部)
42 : 평균화처리부 A : 녹센서의 출력신호
B75°: 제1의 기준위치 B5°: 제2의 기준위치
VR1: 제1의 레벨 VR2: 제2의 레벨
VTH: 임계치레벨 θR: 녹검출시의 지각제어각
θF: 페일검출시의 지각보정각 S2 : 평균화처리하는 단계
S4 : 페일을 판정하는 단계 S12 : 기통점화위치를 지각시키는 단계
본 발명은, 자동차용 휘발유 엔진등의 내연기관의 녹(Knock)을 검출하는 장치 및 그 페일(Fail) 검출방법에 관한 것이고, 특히 높은 제어성과 원가인하를 실현시킨 내연기관용 녹검출장치 및 그 페일검출방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 휘발유 엔진등의 내연기관의 복수의 기통에 의해 구동되고 있으며, 각 기통에 있어서 압축된 혼합개스를 가장 적절한 점화위치에서 연소시킬 필요가 있다. 이러기 위해서, 내연기관제어용으로 마이크로컴퓨터(ECU)를 사용하며, 각 기통마다에 대해 점화기에 의한 점화시기 및 분사기에 의한 연료분사 순서등을 가장 적절하게 제어하고 있다.
그런, 점화위치가 진각(進角)쪽으로 너무 치우쳐 제어되면, 이상연소에 의해 노킹이라 불리는 진동이 발생하고, 기통을 손상시킬 염려가 있기 때문에, 이상진동이 검출되었을 경우에는, 기통의 점화위치를 지각쪽으로 제어하고 있다.
제4도는 종래의 내연기관용 녹검출장치를 나타내는 블록도이다. 이 도면에 있어서, 1은 내연기관구동용기통 중의 하나 또는 여기에 부착된 녹센서이고, 진동을 검출하기 위한 압전소자 등으로 이루어지고 있다.
2는 녹센서(1)의 출력신호 A를 수신하는 녹검출회로이고, 노킹특유의 주파수(예 : 7KHz)를 통과시키는 필터(21)과, 필터(21)의 출력신호를 소정의 타이밍에서 주기적으로 통과시키는 게이트(22)와, 게이트(22)의 출력신호 A'에 따라 백그라운드레벨 BGL을 생성하는 BGL발생기(23)과, 게이트(22)의 출력신호 A'와 백그라운드레벨 BGL을 비교하여 출력신호 A'가 백그라운드레벨 BGL을 초과하였을 때에 출력신호를 온으로 하는 비교기(24)와, 비교기(24)의 출력신호를 적분하는 적분기(25)를 갖추고 있다.
3은 적분기(25)의 출력신호를 디지틀신호로 변환하는 AD변환기이다.
4는 AD변환기(3)의 출력신호 VR를 입력하여 각 기통을 제어함과 함께, 게이트(22)에 대한 마스크신호 M 및 적분기(25)에 대한 리셋트신호 R을 출력하는 마이크로컴퓨터(이하, ECU라 한다)이고, AD변환기(3)의 출력신호 VR에 따라 기통점화위치를 지각쪽으로 반영시키기 위한 지각제어각 θR를 생성하는 지각반영처리부(41)을 갖추고 있다.
다음에는, 제5도의 파형도를 참조하면서, 제4도에 나타낸 종래의 내연기관용 녹검출장치의 동작에 대해 설명한다.
보통, 각 기통은 TDC(상사점 ; 0°)에서 5°정도 앞위치(B5°)에서 점화되고, 혼합개스의 폭발은, TDC에서 10°~60°정도 경과한 위치 A10°~A60°부근에서 일어나므로 이상연소에 의한 녹도 이 폭발타이밍에서 발생한다.
따라서, 특히 녹이 발생할 경우, 녹센서(1)의 출력신호 A는 제5도와 같이 주기적으로 큰 진폭을 갖는 파형이 된다. ECU(4)는 녹검출회로(2)가 출력신호 A를 효율적으로 수신하도록 게이트(22)에 대해서 소정 주기마다 반전하는 마스크신호 M을 출력한다. 이 마스크신호 M은, 예를들어 검토대상이 되는 기통에 대해, 신호가 오르는 새점이 B75°정도, 신호가 내리는 시점이 B5°정도에 설정되고, 레벨 ″H″때 게이트(22)를 금지시킨다. 또 ECU(4)는 적분기(25)에 대해서 소정주기마다 리셋신호 R을 출력하나, 이 리셋신호 R의 출력타이밍은 마스크신호 M이 오르는 타이밍과 일치한다.
녹검출회로(2)내의 필터(21)은 녹발생시의 주파수성분을 통과시키고, 게이트(22)는 마스크신호 M이 ″L″레벨인 기간동안만 출력신호 A를 통과시킨다.
BGL발생기(23)은 게이트(22)의 출력신호 A'에 따라 출력신호 A'에 포함되는 백그라운드를 판별하고, 녹검출의 기초가 되는 백그라운드레벨 BGL을 생성한다.
비교기(24)는 출력신호 A'가 백그라운드레벨 BGL을 초과할 때, 녹발생레벨임을 판별하고, 출력신호 ″H″를 낸다. 적분기(25)는 리셋신호 R로 리셋될 때마다 비교기(24)의 출력신호를 적분하고, AD변환기(3)은 적분기(25)의 출력신호를 디지틀의 적분치 VR로 변환한다.
EUC(4)는 AD변환된 적분치 VR를 기통의 점화될 때마다 입력시키고, 이 적분치 VR에 따라 녹을 억제하는 방향으로 점화위치를 보정하기 위한 지각제어각 θR를 출력한다. 또, 지각반영처리부(41)에서 생성되는 지각제어각 θR은 :
θR=VR×N
여기서, N : 반영율로 나타내어진다.
한편, 녹센서(1)이 고장 등으로 인하여 검지를 실패(페일)할 경우, 출력신호 A를 거의 얻을 수 없게 되므로, 백그라운드레벨 BGL이 이상치로 된다. 따라서, 별도의 비교기(도시생략)를 사용하여 백그라운드레벨 BGL의 값을 검출하고, 이상치(異相値)로 되었을 때 녹센서(1)의 페일을 판별해서 페일세이프가 되도록 지각제어를 행한다.
종래의 내연기관용 녹검출장치는 이상과 같이 하드웨어 구성의 녹검출회로(25)가 BGL발생기(23), 비교기(24) 및 적분기(25)등으로 이루어진 녹판별수단을 포함하고 있으므로, 제어에 있어서 하드웨어의 부담이 크게 될뿐만 아니라, 전체구성이 복잡해지고, 원가인하를 도모할 수 없는 문제점이 있었다.
같은 식으로, 종래의 내연기관용 녹검출장치의 페일검출방법은, 녹검출회로에 있어서, 하드웨어에 의해 행하므로, 사용장치가 대형화되어 원가인하를 도모할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 하드웨어 구성을 간략화시켜 ECU의 제어성의 자유도를 높임으로써, 원가인하를 실현시킨 내연기관용 녹검출장치 및 페일검출방법을 얻는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 관한 내연기관용 녹검출장치는, 내연기관의 진동을 검출하는 녹센서와, 내연기관을 구동시키는 기통의 제1 및 제2의 기준위치에 대응한 녹센서의 출력신호의 제1 및 제2의 레벨을 생성하는 인터페이스 회로와, 제1 및 제2의 레벨에 따라 기통의 점화제어를 행하는 ECU를 갖추고, 이 ECU가 제2의 레벨을 소정기간마다 평균화처리하는 평균화처리부와, 제1의 레벨이 평균화된 제2의 레벨에 따라 임계치레벨을 초과하였을 경우 기통의 점화이치를 지각시키는 지각반영처리부를 포함하고 있는 것이다.
또, 본 발명에 관한 내연기관용 녹검출장치의 페일검출방법은, 녹센서의 출력신호의 레벨을 소정기간마다 평균화처리하는 단계와, 평균화된 레벨이 소정치보다 작을 경우, 녹검출부의 실패를 판정하는 단계와, 실패가 판정된때 기통의 점화위치를 지각시키는 단계를 포함하고 있다.
본 발명에 의한 내연기관용 녹검출장치에 있어서는, 하드웨어 구성의 인터페이스회로가 녹센서가 출력신호에 대응하는 레벨로 변환하고, ECU내의 비교부가 이 레벨의 평균화처리에 다른 임계치레벨과 원레벨을 비교하여 녹발생을 판별한다.
또, 본 발명에 의한 내연기관용 녹검출장치의 페일검출방법에 있어서는, 평균화처리후의 레벨이 소정치보다 작을 경우 페일로 판별하고, 페일세이프로 될 수 있도록 기통의 점화위치를 지각시킨다.
이하, 본 발명의 한 실시예를 도면에 따라 설명한다. 제1도는 본 발명의 한 실시예에 의한 내연기관용 녹검출장치를 나타내는 블록도이고, 1, 25, 3, 41은 상술한 것과 같은 것이다.
또, 적분기(25)는, 녹센서(1)과 AD변환기(3) 사이에 삽입되어 있고, ECU(40)에 대한 인터페이스회로(20)을 구성하고 있다. 또, 적분기(25)를 소정기간마다 리셋시키는 리셋신호 R'는 내연기관의 회전과 동기되고, 또 각 기통에 대한 제1의 기준위치(예 : B75°) 및 제2의 기준위치(예 :B5°)에 각각 대응해서 발생된다. 따라서, 적분기(25)는 제1의 기준위치 B75°에 있어서의 제1의 레벨과, 제2의 기준위치 B5°에 있어서의 제2의 레벨을 발생하도록 되어 있다.
ECU(40)은, 지각반영처리부(41)외에, 제2의 레벨을 평군화처리하는 평균화처리부(42)와, 평균화된 제2의 레벨 VR2 *를 증폭시키고 또 오프셋가산해서 한계치 VTH를 생성하는 증폭 및 오프셋가산부(43)과, 제1의 레벨 VR1과 임계치 VTH를 비교하는 비교부(43)과, 제1 및 제2의 레벨 VR1및 VR2를 평균화처리하는 평균화처리부(45)와, 평군화된 평균치레벨 VP *에 따라 지각보정각 θF를 생성하는 페일검출부(46)을 갖추고 있다. 지각반영처리부(41)은 비교부(44)의 출력신호 VK를 입력으로 하고 있다.
다음에는, 제2도의 파형도를 참조하면서 제1도에 나타낸 본 발명의 내연기관용 녹검출장치의 동작에 대해 설명한다.
녹센서(1)은, 상술한 바와 같이 내연기관의 진동을 검출하고, 녹상태를 검출하기 위한 출력신호 A를 생성한다.
적분기(25)는 R'에 의해 제1의 기준위치 B75°및 제2의 기준위치 B5°에서 리셋되고, 각 기준위치마다의 출력신호 A의 적분치레벨을 샘플링한다. AD변환기(3)은, 적분치레벨을 디지틀치로 변환시키고, 제1 및 제2의 기준위치에 대응한 제1의 레벨 VR1및 제2의 레벨 VR2로서 ECU(40)에 입력시킨다. 이때, 제1의 레벨 VR1및 제2의 레벨 VR2는, 제2도와 같이 샘플링사이클마다 크게 변동한다.
ECU(40)에 있어서, 평균화처리부(42)는 제2의 기준위치 B5°에서의 적분치, 즉 제2의 레벨 VR2를 예를들면 10~수 10회에 걸쳐서 평균화처리하고, 증폭 및 오프셋가산부(43)은 평균화된 제2의 레벨 VR2로부터 한계치 VTH를 설정한다. 이때 평균화에 의해, 사이클마다의 변동의 요동은 억제되고, 신뢰성 높은 한계치 VTH가 얻어진다.
녹검출수단으로서 가능하는 비교부(44)는 제1의 기준위치 B75°의 적분치, 즉 제1의 레벨 VR1을 임계치 VTH와 비교하고, 제1의 레벨 VR1이 임계치 VTH를 초과할 경우 노킹의 발생을 나타내는 ″H″레벨의 녹판별신호 VS를 출력한다.
지각반영처리부(41)은, 녹판별신호 Vk를 따라 녹억제에 필요한 제어량을 연산하고, 이 제어량을 연산하고, 이 제어량에 따라 녹억제방향으로 점화위치를 지각시키기 위한 지각제어각 θR을 출력한다. 이와 같이 하여, 제어대상이 되는 기통의 점화위치는 지각측으로 보정되고, 녹은 발생하지 않게 된다.
이 경우, 하드웨어로 구성되는 것은 적분기(25)뿐으로, 다른 녹판별수단은 제어수단과 함께 ECU(40)내에 구성되므로, 제어성의 자유도(自由度)는 높게되고, 또, 하드웨어부담이 경감되어 원가인하가 실현된다.
다음에는, 제3의 플로차트를 참조하면서, 상기의 녹검출장치의 페일검출방법에 대해 설명한다.
이 경우, 제1의 기준위치 B75°및 제2의 기준위치 B5°에서의 샘플링마다의 적분치(제1 및 제2의 레벨) VR1및 VR2의 평균치레벨 VR *이 소정회수 N만큼 소정치 VRF보다 작게 되었을 경우에 페일이 판정된다. 따라서, 페일검출부(46)은, CPU외에 비교부, 카운터 및 플래그 등을 포함하고 있다.
먼저, 맨처음 회에만 페일확인용의 카운터 CF 및 페일확정상태를 나타내는 플래그 F를 각각 0에 리셋시킴과 동시에, 페일판정 비교기준이 되는 소정치 VRF및 페일확정기준이 되는 소정회수 N을 초기설정하다(S1단계).
또, 평균화처리부(45)는, 제1 및 제2의 레벨 VR1및 VR2를 평균화시키고, 평균치레벨 VR *을 생성한다(S2단계).
페일검출부(部)(476)은, 내연기관이 충분한 회전수에 도달하고, 페일검출회전수범위에 있는지 여부를 판정하고(S3단계), 페일검출회전수범위에 도달해 있으면, 평균치레벨 VR *이 소정치 VRF보다 작은지 여부를 판정한다(S4단계).
만약, S4단계에서, VR *＜VRF으로 판정되면, 녹센서(1)을 포함하는 녹검출부가 페일인 것으로 판정하고, 카운터 CF를 증가시킨다(S5단계).
그리하여, 카운터 CF가 소정회수 N에 도달했는지 여부를 판정하고(S6단계). CFN이면, 페일확정상태를 표시하는 플래그 F로 세우고, F=1에 설정하고, CF=N로 한다(S7단계).
한편, S4단계에 있어서, VR * VRF를 판정되면, 녹검출부가 정상이라고 판정하고, 카운터 CF를 감소시킨다(S8단계). 그리하여, 카운터 CF가 0에 도달했는지 여부를 판정하고 (S9단계), CF0이면 플래그 F 및 카운터 CF를 각각 0에 리셋시킨다(S10단계).
이리하여, S7단계 및 S10단계에 있어서 플래그 F의 설정이 이루어진 다음, 플래그 F가 1인지 여부를 판정한다(S11단계).
만약, F=1이면, 페일검출의 확정된 것으로 판정하고, ECU(40)은 지각반영처리부(41)에서의 지각제어각 θR보다 우선시켜 페일검출부(46)으로부터의 지각정보치 θF를 출력한다(S12단계).
이와 같이 하여, 녹검출부가 페일상태로 되더라도, 안정성을 우선시킨 지각보정각 θR에 의한 기통점화가 이루어진다.
한편, S4단계에서의 정상판정이 계속되고, 정상상태확정에 의해 플러그 F가 리셋된 경우는, S11단계에 있어서 F=0가 판정되므로, 페일지각보정(S12단계)이 해제되고, 지각반영처리부(41)에 의한 통상적인 녹지각제어가 행해진다.
또, S3단계에 있어서 내연기관회전수가 페일검출회전수범위에 도달되지 않았다고 판정될 경우, S6단계에 있어서 카운터 CF가 소정회수 N미만인 것으로 판정된 경우 및 S9단계에 있어서 카운터 CF가 0보다 큰 것으로 판정된 경우는 즉시 S11단계로 진행하고, 플래그 F가 참조된다.
본 발명의 페일검출방법에 따르면, 평균치레벨 VR *에 의해, 적분치레벨 VR1및 VR2의 요동이 흡수되므로 검출정밀도를 손상시키는 일은 없다. 또, 소정회수 N만큼 계속해서 페일이 판정된 경우에만 플래그 F가 1로 되므로, 검출착오 등에 의해 플래그 F가 1로 되는 일은 없고, 검출의 신뢰성이 향상된다.
또, 녹검출부가 함께 페일검출부가 소프트웨어로 구성되어 있으므로, 하드웨어 부담이 적은 간단한 구성으로, 또 자유도가 높은 기통의 점화제어가 실현될 수 있다.
또, 상기 실시예에 있어서는, 제1 및 제2의 레벨을 생성시키기 위한 인터페이스회로(20)을 적분기(25)로 구성했으나, 적분기(25) 대신에 피크홀드회로로 구성하더라도 같은 효과를 얻을 수 있다는 것은 두말 할 필요 없다.
또, 비교부(44)의 출력신호 Vk가 단순히 ″H″레벨이 되도록 했으나, 입력신호차에 따른 값(VR1-VTH)이 되도록 해도 좋다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 내연기관의 진동을 검출하는 녹센서와, 내연기관을 구동하는 기통의 제 및 제2의 기준위치에 대응한 녹센서의 출력의 제 및 제2의 레벨을 생성하는 인터페이스회로와, 제 및 제2의 레벨에 따라 기통의 점화제어를 행하는 ECU를 갖추고, 이 ECU가, 제2의 레벨을 소정기간마다 평균화처리하는 평균화처리부와, 제1의 레벨이 평균화된 제2의 레벨이 따른 한계레벨을 초과하였을 경우, 기통의 점화위치를 지각시키는 지각반영처리부를 포함해 갖도록 하였으므로, 하드웨어의 부담이 경감되고, 값싸고 제어성이 높은 내연기관용 녹검출장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또 본 발명에 따르면, 녹센서의 출력신호의 레벨을 소정기간마다 평균화처리하는 단계와, 평균화된 레벨이 소정치보다 작을 경우에 녹검출부의 페일을 판정하는 단계와, 페일이 판정된 경우에 기통의 점화위치를 지각시키는 단계를 설치하였으므로, 경제적으로 신뢰성 높은 내연기관을 녹검출장치의 페일검출방법을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 내연기관의 진동을 검출하는 녹센서와, 상기 내연기관을 구동시키는 기통의 제1 및 제2의 기준위치에 대응한 상기 녹센서의 출력신호의 제1 및 제2의 레벨을 생성하는 인터페이스회로와, 상기 제1 및 제2의 레벨에 따라 상기 기통의 점화제어를 행하는 ECU를 갖추고, 이 ECU는, 상기 제2의 레벨을 소정기간마다 평균화처리하는 평균화처리부와, 상기 제1의 레벨이 상기 평균화된 제2의 레벨에 따른 임계치레벨을 초과한 경우에 상기 기통의 점화위치를 지각시키는 지각반영처리부를 포함해 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 녹검출장치.
  2. 녹센서의 출력신호의 레벨을 소정기간마다 평균화처리하는 단계와, 상기 평균화된 레벨이 소정치보다 작을 경우에 녹검출부의 페일을 판정하는 단계와, 페일이 판정되었을 경우에 기통의 점화위치를 자각시키는 단계를 포함해 갖춘 내연기관용 녹검출장치의 페일검출방법.
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