KR0173780B1 - 내연기관의 연소상태검출방법과 장치 및 그것을 사용한 내연기관의 제어방법과 장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

내연기관의 연소상태검출방법과 장치 및 그것을 사용한 내연기관의 제어방법과 장치

제1도는 본 발명의 정의를 설명하기 위한 파형도.

제2도는 본 발명의 한 실시예를 설명하기 위한 특성도.

제3도는 내연기관의 구조설명도.

제4도는 본 발명의 한 제어플로우챠트.

제5도는 본 발명의 한 실시예.

제6도는 본 발명의 한 실시예의 동작설명을 위한 파형도.

제7도는 본 발명의 한 실시예의 원리를 설명하기 위한 도면.

제8도는 본 발명의 다른 실시예의 플로우챠트.

제9도는 본 발명의 한 실시예로되는 내연기관의 제어장치의 전체도.

제10도는 기능블럭도.

제11도는 회전수계측구간 펄스발생부의 일예를 표시하는 도면.

제12도는 연소상태검출과 그것에 의거한 내연기관의 제어플로우챠트.

제13도는 α, △α를 구하는 방법의 설명도.

제14도는 가속도(α')를 구하는 방법의 설명도.

제15도는 본 발명의 크랭크각(角)센서와 조건을 설명하기 위한 개요설명도.

제16도(a),(b)는 본 발명의 크랭크각센서의 출력의 처리시스템 설명도.

제17도(a),(b)는 본 발명의 크랭크각센서의 한 실시예를 표시하는 도면이고 스리트판과 핫인터럽터를 사용한 예의 설명도.

제18도(a),(b)는 본 발명의 크랭크각센서의 다른 실시예이고 링기어와 전극픽업을 사용한 예의 설명도.

제19도(a),(b)는 본 발명의 한 실시예로 되는 신호처리부의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 에어클리너 2 : 입구부

3 : 열선식공기유량계 4 : 덕트

5 : 스로틀바디 6 : 컬렉터

7 : 내연기관 8 : 흡기관

9 : 연료탱크 10 : 연료펌프

본 발명은 내연기관의 연소상태를 검출하는 새로운 방법 및 장치에 관한 것과 아울러 이 장치를 위하여 제공하는 크랭크각센서에도 관하고 또 이 방법장치를 사용한 내연기관의 제어방법 및 장치에도 관련한다. 종래의 장치는 특개소 58-51243호 공보에 기재된 것과 같이 전회의 점화(点火)에서 금회의 점화까지의 1점화 사이클내에서의 적어도 2점이상으로 내연기관의 회전속도를 검출하고 이 회전속도의 차에 의하여 상기 1점화사이클내에 있어서의 회전속도변동치를 구하고 차례로 구하여지는 이 회전속도변동치를 통계적으로 연산처리하여 내연기관의 연소상태의 판별을 행할 수 있도록 되어 있었다.

상기 종래 기술은 연소상태의 정도의 판정에 관하여 배려되어 있지 않고 정상연소상태인가 부정(不整)연소 상태인가의 판별밖에 할 수 없는 문제가 있었다.

또 상기 종래 기술은 통계적 연산처리에 수반하는 불이익에 관하여 고려되어 있지 않고 검출정도가 나쁘다는 문제나 처리속도가 늦고 타이밍좋게 연소상태를 검출할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은 극히 작은 연소상태의 파악을 목적으로 하고 있으며 다시금 그것을 사용하여 극히 세밀한 제어를 할 수 있는 내연기관의 제어방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 검출정밀도가 좋고 또 처리속도가 빠른 이 종류의 연소상태검출방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로하고 있으며 다시금 그것을 사용하여 내연기관의 제어를 연소상태에 응하여 정밀도좋게 행하는 것을 목적으로 하고 있다.

다시금 본 발명은 이것들의 제어에 사용하기에 호적한 크랭크각센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 회전변동량의 대소에 응한 출력신호를 발생하도록 한 것이다. 또 회전변동량의 정도에 응하여 내연기관의 점화 시기나 연료분사상태를 제어하도록 한 것이다. 다시금 상기 별도의 목적을 달성하기 위하여 1연소구간내의 회전각 가속도를 검출하고 이웃끼리의 기통의 회전각 가속도의 변동량이 소정치를 넘었을 때 소정의 기통이 부정연소상태로 있다고 판정하도록 한 것이다.

또 회전각 가속도의 급변에 응하여 이 급변기통의 점화시기나 연료공급상태를 수정하도록 한 것이다. 다시금 본 발명의 별도의 목적을 달성하기 위하여 크랭크각센서가 720도를 기통수로 나눈 각도마다 2개의 크랭크각폭이 똑같은 회전각도검출용의 구간 펄스를 발생시킬 수 있도록한 것이다.

이와같이 구성한 본 발명은 부정연소의 정도에 응하여 출력한다.

그것에 의하여 부정연소의 정도가 판정할 수 있으므로 극히 작은 연소상태의 판정이 가능하게 되었다. 또 이 신호로 기통마다 점화시기나 연료공급상태를 제어하므로 극히 세밀한 기관의 제어가 가능하게 되며 최적한 기관의 운전이 가능하게 된다.

별도의 구성에 의하면 대상으로하는 연소구간내의 연소상태가 한개전의 연소상태와 비교하는 것만으로 판별할 수 있으므로 검출에 지연이 없다. 또 회전각 가속도의 변동량으로 검출하므로 정밀도좋게 연소상태를 검출할 수 있다.

또 이 신호에 의거하여 기관의 점화시기, 연료의 공급상태를 제어하므로 지연이 없고 또 정밀도가 좋은 기관의 운전상태의 제어가 가능하게 된다. 다시금 상기 크랭크각 센서는 1연소구간내에 2개의 등각도간격의 펄스를 보낼 수가 있으므로 이 펄스존재중에 카운터로 카운트업하면 2점의 회전각 속도가 구하여진다.

이 차를 구하거나 이 차를 1연소구간의 주기로 나눗셈하면 회전각 가속도가 구하여진다.

[실시예]

우선 본 발명을 사용하는 내연기관의 연료분사장치의 시스템에 관하여 제3도를 사용하여 설명한다. 공기는 에어클리너(1)의 입구부(2)로부터 들어가고 흡입공기량을 검출하는 열선식공기유량계(3), 덕트(4), 공기유량을 제어하는 스로틀밸브를 가지는 스로틀바디(5)를 통하고 컬렉터(6)로 들어간다.

여기서 공기는 내연기관(7)으로 직통하는 각 흡기관(8)에 분배되고 실린더내로 흡입된다.

한편 연료는 연료탱크(9)로부터 연료펌프(10)로 흡인, 가압되어 연료덤퍼(11), 연료필터(12), 분사변(13), 연압(燃壓)레규레이터(14)가 배관되어 있는 연료계에 공급된다.

연료는 상기 레규레이터(14)에 의하여 일정하게 조압(調壓)되고 흡기관(8)에 설치한 분사변(13)으로 부터 상기 흡기관(8)내로 분사된다.

또 상기 공기유량계(3)로부터는 흡입공기량을 검출하는 신호가 출력되고 이 출력은 콘트롤유니트(15)에 입력되도록 되어 있다.

디스트리뷰터(16)에는 크랭크각센서가 내장되어 있으며 분사시기나 점화시기의 기준신호 및 회전수를 검출하는 신호가 출력되고 상기 유니트(15)에 입력되도록 되어 있다.

상기 유니트(15)는 MPU, ROM, A/D변환기, 입출회로를 포함하는 연산장치로 구성되고 상기 공기유량계(3)의 출력신호나 디스트리뷰터(16)의 출력신호등에 의하여 소정의 연산처리를 행하고 이 연산결과인 출력신호에 의하여 상기 분사변(13)을 작동시켜서 필요한 양의 연료가 각 흡기관(8)내로 분사되도록 되어 있다.

또 점화시기는 이그니션코일(17)의 파워트랜지스터에 신호를 보내는 일로 제어하도록 되어 있다.

아래에 본 발명의 한 실시예를 제1도에 의하여 설명한다.

엔진의 회전수는 도에 표시하는 것과 같이 변화하고 있다.

이것은 폭발행정에 의하여 가속되고 그것이외의 행정에서는 감속되기 때문이다.

종래는 이 회전수가 최대로 되는 부근의 Ntop에 있어서 구간시간을 측정하고 순간속도를 구하여 전회와의 차를 택하여 △N으로 하고 있었다. 그러나 부정연소에 의한 상태변화는 회전토크 변동에 직접 나타나게 되는 것이다.

거기서 속도변화(△N)에 와하여 판별하는 것보다는 가속도에 의한 편이 정확하게 판별할 수 있다. 가속도를 구하는 방법은 엔진의 폭발행정중의 엔진회전가속도가 최대로 되는 부근을 사이에 끼듯이 순간속도를 계측한다.

이 값을 Nbot, Ntop으로 하고 Ntop과 Nbot의 차를 α로 한다.

이 α를 가속도로서 취급한다.

또 앞 기통분의 α와의 차를 구하여 이것을 △α로 한다.

△N에 의한 판별에서는 큰 부정연소는 확실하게 판정할 수가 있으나 작은 부정연소도 판정할 수 있도록하면 외부부하에 의한 전체의 레벨의 저하까지 부정연소로서 취급하고 만다.(제2도) 그래서 이 방법으로 판정을 정확하게 하기 위하여는 회전수의 평균치를 항상 구하고 그값에 대한 판정치를 변화시킬 필요가 있다.

α에 의한 판별에서도 마찬가지로 외부부하가 주어지면 전체의 레벨이 저하하고말아 판정치를 변화시키지 않으면 아니된다.

다음에 △α에 의한 판별이지만 제2도에 표시하는 것과 같이 외부로부터의 영향을 받지않고 부정연소를 판정할 수가 있다.

이것은 외부부하에 의하여 회전수자체는 저하하지만 폭발행정이 미치는 가속도는 연소상태에 의해서만 변화하기 때문이다.

그리고 α에서는 전체의 레벨에 저하하고 마는 곳을 앞 기통과의 차를 취하고 △α로 하는 것으로 평균화라는 효과를 낳고 부정연소시에만 확실하게 판정할 수가 있다.

또 △α에서는 그 산출방법(제1도중의 식 참조)에 의하여 부정연소에 의한 검출치의 저하의 직후에 크게 검출치가 +측으로 올라간다.

이 현상을 사용하여 판단하면 보다 정확하게 판정하는 것이 가능하다.

제4도에 플로우챠트를 표시한다.

크랭크각센서(제3도중 디스트리뷰터(16)에 포함한다)에 의한 신호로부터 가속도가 최대로 되어 있는 폭발 행정의 전후에서 회전수 Nbot, Ntop를 계측하고

를 구한다. 이 △α의 값을 비교치(C)와 비교하고 어떻게 제어를 행하는가를 판단한다.(C는 값이 다른 복수의 비교치여도 좋다)

이 판단은 콘트롤유니트(15)(제3도)로 행한다. 또는 직접 액츄에이터로 신호를 보내어 액츄에이터 자신으로 판단한다.

제어(A∼C)의 예로서 점화시기제어를 들 수 있다. 본 발명을 점화시기제어에 사용하면 제어(A)에서는 부정연소라고 보아서 점화시기를 서둘고 B에서는 늦춘다.

그래서 C에서는 아무것도 하지 않는다.

이상과 같이 이 검출법으로 부정연소를 검출할 수 있으나 단지 검출하는 것뿐만아니라 어느 기통에 일어났는가도 판정할 수 있다.

제2도에서는 가령 4기통의 엔진으로서 기통#을 부치고 있으나 이 경우 #2가 부정연소하고 있는 것을 크랭크각센서의 TDC신호로부터 판단한다.

크랭크각센서는 기통#을 알 수 있도록 TDC신호의 스리트의 크기가 변화하고 있기 때문이다.

또 제5도에 직접 엔진의 가속도를 보는 방법을 표시한다.

엔진에 롤방향의 가속도를 측정할 수가 있도록 가속도픽업을 부치고 그 값을 판측하면 도면에 표시한 것과 같이 되어 있다.

정상일때에는 산이 예리하지만 부정연소일 때에는 산은 낮게 선단이 동그스럽게 된다. 이것을 이용하여 산의 예리스러운 것을 계측하는 것으로 부정연소를 판정할 수가 있다.

이 방법은 △α와 같이 계산으로 구한 것은 아니고 직접 엔진의 토크변동을 가속도의 변동으로서 관측할 수가 있으므로 가장 정확하다. 그래서 △N법, △α법, 가속도계법을 조합시켜서 판단하는 것으로 거의 완전하게 연소상태를 판정할 수가 있다.

또 △α법을 행함에 있어서 크랭크각센서로부터의 신호를 사용하고자하나 크랭크각 센서는 컴샤프트에 취부되어 있는 것이 많고 기어의 백래쉬등에 의한 오차를 포함하고 있으며 정확한 크랭크각을 알 수가 없다.

그래서 크랭크샤프트에 직접하고 있는 프라이휠의 링거어에 전자픽업을 부쳐서 신호를 만드는 것에 의하여 정확하게 크랭크각을 알 수가 있다. 이것에 의하여 오차가 작은 신호를 얻을수가 있으므로 보다 정확하게 가속도, 가속도(α) 차를 구할 수가 있다.

제6도, 제7도에 Nbot, Ntop의 계측위치의 실시예를 표시한다.

실험에 의하면 TDC후 55°를 중심으로하여 그 전후 20°의 폭으로 속도를 계측하여 Nbot, Ntop로하고 이것들의 값으로부터 가속도(α), 가속도차(△α)를 구하여 연소상태를 판정하면 거의 오판정이 없는 것을 알았다.

단 속도계측폭을 20°로 하고있으나 이 폭에 관해서는 검토를 행하고 있지 않다.

다음에 본 발명을 내장기관의 점화시기제어에 사용한 예를 제2, 8도를 사용하여 설명한다.

본 발명에서는 내연기관의 연소상태를 기통별로 상시 검출하고 있다.

기통별의 판단은 폭발행정의 가속도(α)로 행하고 있으므로 그 차(△α)가 연소상태의 판정기준으로 된다.

제2도의 △α검출치의 a,b를 보면 부정연소가 일어났을 시에는 △α의 값이 마이너스로 크게 흔들려 직후에는 플러스로 크게 나온다. c,d에서는 엔진회전이 복귀하려고하는 터이므로 c에서 플러스로 흔들려도 d에서는 0의 값을 표시하고 있다.

이와같이 △α에서는 부정연소시에는 반듯이 다음의 기통의 값도 크게 흔들린다. 그래서 제5도의 플로우챠트를 사용하여 설명하면 다음과 같이 된다.

회전(△α)의 값은 제2도 참조.

우선 #2의 △α를 검출한다.

이것이 음의 값이므로 앞의 기통의 △α를 조사한다. 그러면 #4는 정상이었으므로 △α는 0이다. 어떠한 제어도 행하지 않고 다음의 #의 △α를 검출, 이 값은 양의 값이다.

그래서 플로우챠트에 따라서 직전기통, 즉 #2의 연소를 약하게 하는 방향으로 제어를 행한다. 이 제어에는 표 1에 표시하는 것이 고려된다.

또 본 실시예에서는 회전변동폭에 의하여 연소상태를 다음 표 2와 같이 크랭크를 취부하였다.

그래서 이 정도에 응하여 표 1의 진각, 지각치 및 연료의 증감율을 변하였다.

제9도는 본 발명의 한 실시로되는 내연기관의 제어장치의 구성을 표시한다. 종래의 엔진콘트롤시스템과 마찬가지의 구성으로 충분하며 특별히 부가하는 것은 없다. 즉 저코스트로 실현할 수 있다.

제10도에 기능블럭도를 표시한다. 본 실시예에서는 연소상태의 변화를 엔진크랭크샤프트의 회전각가속도의 변화에서 본다. 그래서 연소상태의 변화가 가장 잘 나타나는 폭발행정에서의 가속도를 계측하지 않으면 아니된다. 우선 회전수계측구간 펄스발생부에서 폭발행정을 표시하는 펄스를 발생한다.

이 방법으로서는 제11도와 같이 Ref신호, Pos신호로 부터 합성하는 것과 후술하는 크랭크각센서에 미리 스리트를 새겨놓은 것등이 있다.

다음에 펄스폭계측부에서 발생시킨 펄스의 구간시간을 계측한다. 이 방법은 c/u내부의 카운터를 사용하든지 외부카운터를 사용하는 것등이 고려된다. 그리고 연산부에서 계측시간으로부터 회전속도로 변환하고 가속도, 가속도의 차를 구한다. 이상의 값에 의하여 제어한다.

제12도에 본 발명의 연소상태검출방법의 실시예를 표시하는 플로우챠트이다.

제4도에서 구한 것을 사용하여 부정연소를 판별하고 있다.

이 △α의 값은 부정연소한 기통에서 판정치를 초과하고 다음의 기통이 정상이면 다음의 기통의 값은 이상기통과는 부호가 반대의 값을 내보내는 것이 특징이다.

거기서, △α가 이상판정치를 초과하였을시에, 직전의 기통의 △α을 조사하여 그 기통이 반대의 부호로 판정치를 초과하고 있으면, 직전기통이 부정연소하고 있다는 것을 알 수 있다. 그래서 직전기통의 연소를 정상으로하도록 점화시기를 변화시키든지 점화시기만으로는 제어할 수 없을 때에는 연료분사량도 변화한다.

가속도(α')의 값을 구하는 방법은 다음과 같다. 엔진의 폭발행정중에 회전가속도가 최대로 되는 크랭크각을 중심으로하여 그의 전후에서 순간속도를 계측한다.

중심보다 앞의 값을

, 후의 값을

로하여

와

의 차를 가속도 α(n)로 한다.

이 방법으로 구하여지는 α는 원래 가속도가 의미하는 시간으로 미분한 값과는 틀리고 의사(擬似)가속도 이다.

그러나 엔진회전속도가 안정되어 있는 엔진상태 (예를들면 아이들링)에서는 속도계측구간의 사이의 시간의 틀림은 거의없고 가속도의 값으로의 영향은 없다고 생각하여도 문제없다. 그래서 엔진회전수가 일정할 때에는 유효하다고 말할 수 있다.

그런데 엔진회전속도의 변동이 클때에는 (예를들면 자동차에서의 가속, 감속시), 속도계측구간의 사이의 시간의 틀림이 크게된다. 그렇게하면 가속도의 정의에 있어서의 시간만큼도 계측하여 고려해둘 필요가 있게된다. 그래서 제13도에 표시하는 구하는 방식으로 가속도를 구한다.

우선

의 차(α)를 구한다.

이때에 속도계측구간의 사이의 시간 t(n)을 계측해 놓고 α를 t(n)로 나누는 것에 의하여 원래의 가속도라고 하는 α(n)를 구한다.

이 α'(n)를 사용하는 것에 의하여 회전속도가 변동하는 것에 의해 생기는 시간만큼의 영향을 받는일 없이 정확하게 폭발행정의 가속도를 구할 수가 있다.

또 속도계측구간의 사이의 시간(t)의 계측방법을 제14도에 표시한다.

회전속도

는 속도계측구간의 평균속도이다.

이 2개의 속도로부터 α'(n)을 구할 때 dN을 dt로 나눌 필요가 있다.

이 dt는

를 구한 구간의 중심과 중심을 계측한 시간(t₁)인 것이 바람직하지만 여기에 한정하는 것은 아니다.

또 실제에는 t₁', t₁와 같이 속도계측구간의 처음부터 시작하고 끝에서 끝날때까지에서 계측하여도 이 속도계측구간은 미소구간이기 때문에 지장을 주지는 않는다.

아래에 본 발명의 한 실시예의 크랭크각센서를 제14도 ∼ 제19도를 사용하여 설명한다. 우선 제15도를 사용하여 본 발명의 개요를 설명한다.

내연기관, 특히 4사이클엔진에서는 각 통마다 흡기, 압축, 연소, 배기의 공정을 반복하고 있으며 엔진전체로서는 크랭크각 720도를 기통수로 나눈 각도(4기통엔진의 경우 180도)마다 연소가 일어나고 있다.

그러나 그 연소도 압력변동이 있기때문에 크랭크축에 발생하는 회전각 속도는 도면에 표시하는 것과 같이 변동하고 있다.

또 그 회전각 가속도는 도면의 아래쪽에 표시하는 것과 같이 변동하고 있으며 그 피크위치는 회전각 속도가 뚝 떨어짐으로서 최대로되는 위치의 중간에 있다.

그래서 기통별로 회전각 가속도를 검지하는 것으로 각 기통의 연소상태를 검지할 수 있다는 사실에 의거하여 그 회전각 가속도를 검출하는 방법을 검토한 결과 회전각 가속도의 피크를 중심으로한 양측의 2점의 각 속도를 구하고 그 2개의 각 속도의 차를 취하든지 다시금 그 값을 2점간의 시간으로 나누든지하는 처리를 행하는 것으로 회전각 속도를 잘 검지할 수 있고 기통별의 연소상태를 파악할 수가 있는 것을 알았다.

본 실시예에서는 그 기통별의 연소상태를 파악하기 위한 2점의 각 속도검출용의 크랭크각신호를 발생시키는 것을 목적으로하여 종래의 한번 독해용의 각도신호(Pos)나 기통마다 발생하는 기통판별신호(Ref)와는 별도로 제3의 출력으로서 제15도에 표시하는 것과 같은 구간펄스를 발생시키는 크랭크각센서를 제공하는 것이다.

제15도에는 각 속도검출점을 구간신호로서 표시하고 있다.

그래서 각 속도는 구간신호펄스폭을 계측하는 것으로 구할 수 있지만 펄스폭계측하는 시스템측의 처리회로의 제약으로부터 구간신호펄스를 항상 각 속도가 높게 되는 쪽(Uper신호)과 항상 각속도가 낮게 되는 쪽(Lower신호)으로 나누어서 따로따로의 신호선에 실리는 것과 2개의 구간펄스를 1개의 신호선에 실리는 것의 2가지가 고려된다.

또 이 구간펄스는 Lower신호, Uper신호 공히 같은 크랭크각폭으로 되지 않으면 아니된다. 이 펄스폭을 크게 취하면 여러가지 오차가 작게되는 경향이 있으므로 센서의 취부장소등에서 오차가 크게될 경우에는 펄스폭을 크랭크각에서 20도정도까지 올릴 필요가 있다.

제16도에서는 센서로부터 발생한 구간신호가 어떠한 시스템으로 신호처리되는 가를 표시하고 있다.

(a)의 구간신호를 1개의 신호선에 출력한 경우에서는 2가지의 처리법이 있으며 1개는 구간펄스가 펄스폭 계측용 타이머모듈에 입력될 때마다 그 계측치를 메모리에 수납시키는 방법이며 또 한가지는 2개의 구간펄스를 검파회로를 통하여 분리하고 부터 별도 포트로 펄스폭 계측용 타이머 모듈에 입력시키는 방법이다.

(b)의 구간신호분리형의 처리회로는 2개의 구간펄스를 직접 별도의 포트를 펄스폭 계측용 타이머 모듈에 입력시킬 수가 있으므로 간단한 형으로 된다. 구간펄스의 출력위치에 관하여서는 각 가속도의 피크 위치가 ATDC 50∼60도로 오므로 그 점을 사이에 끼듯이 Lower측을 ATDC30∼50도로 하고 Uper측을 60∼80도의 구간펄스로하면 좋다.

단 Lower측과 Uper측을 가까이할수록 감도가 좋게되지만 떨어진 경우의 한계는 Lower측이 ATDC10∼30도로 Uper측을 ATDC80∼100도로 한 경우이다.

이 위치는 꼭 Lower측이 각 속도최소로 되는 위치이고 Uper측이 각 속도 최대로 되는 위치이다.

다음에 제17도에서 제19도까지를 사용하여 구체적인 크랭크각 신호발생기구에 관하며 설명한다. 우선 제17도는 크랭크축에 동기하여 720으로 1회전하는 원판(31)에 구간펄스에 상당하는 스리트(33)를 설치하고 그 구간을 핫인터럽트(37)로 검출하는 것으로 구간펄스신호를 내보내는 것이다.

동작으로서는 핫인터럽터의 검출부를 원판으로 차단할 때 출력 OFF인 스리트부에서 ON으로된다. 이경우 (a)의 구간신호를 1개의 신호선에 실리려면 2개의 구간펄스를 발생시키는 스리트위치를 전주를 등간격으로 새겨져있는 각도계측용 스리트나 크랭크각 720도를 기통수로 나눈 각도마다 새겨져있는 기통 판별용 스리트와는 별도로 동일원판상의 원심원상에 설치할 필요가 있다.

(b)의 구간신호를 분리하여 내보내는 경우에서는 구간펄스발생용 스리트를 동일원판상의 원심원상에 이중으로 설치하게 되며 구간발생측의 핫인터럽터(32)도 전부에서 4쌍이 필요하게 된다.

이경우 구간계측오차의 요인으로서는 스리트의 가공정도와 원판이 기어 또는 체인으로 크랭크축에 연결하여 회전하기때문에 발생하는 가터의 2가지가 생각된다. 따라서 오차를 작게하기 위하여 구간펄스폭을 20도 정도까지 넓힐 필요가 있다.

다음에 제18도를 사용하여 크랭크축에 동기하여 회전하는 자성체링기어(34)의 구간펄스에 상당하는 돌기부(35)를 설치하고 그 구간을 엔진측에 고정된 전자픽업(37)으로 검출하고 펄스신호를 내보내는 것에 관하여 설명한다. 동작으로서는 전자픽업의 검출부에 자성체의 돌기가 가까이하면 출력은 ON으로 되며 떨어지면 출력은 OFF로 된다.

이 경우에서는 (a) 구간신호를 1개의 신호선에 실리려면 2개와 구간펄스를 발생시키는 자성체의 기어(5)의 취부위치를 전주(全周)를 등간격으로 새겨져 있는 각도신호용 기어나 크랭크각 720도를 기통수로 나눈 각도마다 새겨져 있는 기통판별용 기어와는 별도로 평행으로 하여 설치할 필요가 있다.

(b)의 구간신호를 분리하여 내보내는 경우에서는 Uper측의 구간과 Lower측의 구간을 따로따로 픽업으로 검출할 필요가 있으므로 따로따로의 기어를 설치하게 된다.

전자픽업으로 자성체의 돌기를 검출할 경우 펄스 파형의 상승, 하강이 익화되기때문에 픽업후의 신호는 어떠한 형의 파형형성회로(38)를 집어 넣을 필요가 있다.

또 이와같은 링기어를 크랭크축상에 설치하도록하면 가터등의 오차요인이 없어지기때문에 구간펄스폭은 비교적 작아도 정도가 좋게된다.

제19도에는 종래의 각도계측용 신호(Pos)와 기통별 신호(Ref)로부터 신호처리로 구간펄스를 보내는 것의 한예가 표시되고 있다.

그 동작으로서는 크랭크각 720도를 기통수로 나눈 각도마다 발생하는 Ref신호를 트리거로 하여 4개의 카운터(39)에 입력하고 2번정도의 간격으로 발생하는 Pos신호를 카운터의 클럭으로서 입력시킨다. 그리고 어느 소정의 각도가 오면 카운터로부터 펄스가 발생하도록 구성하여 둔다. 이경우 2개의 구간펄스를 내보내기 위하여는 4개의 카운터가 독립하여 신호를 내보내는 위치지정될 필요가 있다.

본 실시예에서는 4개의 프리세스더블다운카운터를 사용하였다.

다음에 이 4개의 신호의 처리에서는 (a)의 구간신호를 1개의 신호선에 실릴 경우 구간펄스의 상승위치에 오는 신호는 플립플롭(11)의 세트입력과 접속된 2입력 OR게이트(10a)로 들어간다.

또 구간펄스의 하강위치에오는 신호는 플립플롭(11)의 리세트입력과 접속된 2입력 OR게이트(10b)로 들어가도록 구성한다.

(b)의 구간신호를 분리할 경우에는 2개의 플립플롭에 따른 세트입력과의 세트입력이 들어가도록 구성한다. 이상의 로직회로는 콘트롤유니트측에 설치하여도 좋지만 오동작등의 방지를 생각하면 크랭크각센서측에 설치하는 편이 신호선이 짧아지므로 바람직하다.

Claims (25)

1. 기관의 크랭크축의 회전변동을 기통단위로 감시하여 기통마다 연소상태를 검출하는 것에 있어서 상기 회전변동량의 대소에 응하여 부정연소(不整燃燒)외 정도를 판정하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출방법.
2. 기관의 크랭크축의 회전변동을 기통단위로 감시하여 기통마다 연소상태를 검출하는 것에 있어서 이웃끼리의 기통의 한 연소구간내에 있어서의 회전변동량의 차에 의거하여 후속측의 기통의 연소상태를 판정하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출방법.
3. 기관의 크랭크축의 회전변동을 기통단위로 감시하여 기통마다 연소상태를 검출하는 것에 있어서 각 기통의 한 연소구간내의 회전상승율을 검출하고 이 회전상승율의 떨어지는 상태에 의거하여 그 기통의 부정연소상태를 판정하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출방법.
4. 기관의 크랭크축의 회전변동을 기통단위로 감시하면 기통마다 연소상태를 검출하는 것에 있어서 각 기통의 1연소구간내의 회전각 가속도를 검출하고 이웃끼리의 기통의 회전각 가속도의 변동량이 소정치를 넘었을 때 소정의 기통이 부정연소상태인 것을 판정하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출방법.
5. 기관의 크랭크축의 회전변동을 기통단위로 감시하여 기통마다 연소상태를 검출하는 것에 있어서 각 기통의 1연소구간내에 소정주기의 구형파펄스를 발생하는 펄스발생수단과 이 펄스 발생수단이 출력펄스수를 각 기통의 상사점 직후의 일정구간을 계수하여 상사점 직후의 크랭크축의 회전속도를 구하는 상사점측 회전속도검출수단, 상기 펄스발생수단의 출력펄스수를 동일 기통의 하사점 직전의 일정구간을 계수하여 하사점직전의 회전속도를 구하는 하사점측 회전속도검출장치, 양회전속도검출수단의 출력에 의거하여 이 구간의 회전각 가속도를 구하는 회전각 가속도검출장치, 이웃끼리의 기통의 회전각 가속도를 비교하여 부정연소기통을 판별하는 판별수단을 가지는 내연기관의 연소상태검출장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 판별수단이 복수의 기준회전각 가속도치를 구비하고 있고 검출치의 크기에 의하여 부정연소의 정도를 판정하는 기능을 가지는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출장치.
7. 내연기관의 크랭크축과 동기하여 회전하는 부재와 이 회전에 동기한 펄스신호를 발생시키는 부재로 구성되는 크랭크각 신호발생 기구에 있어서 크랭크각 720도를 기통수로 나눈 각도마다 2개의 크랭크각 폭이 똑같은 펄스신호를 발생시키는 것을 특징으로한 내연기관의 연소상태 검출장치용 크랭크각 센서.
8. 제7항에 있어서, 2개의 크랭크각 펄스신호의 발생위치를 엔진의 각 기통마다의 연소에 수반하여 발생하는 각 가속도가 최대로 되는 크랭크각 위치를 중심으로 하여 끼우는 위치로 하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출장치용 크랭크각 센서.
9. 제7항에 있어서, 2개의 크랭크각 펄스신호의 발생위치를 회전각 속도가 최대치와 최소치의 위치로 하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출장치용 크랭크각 센서.
10. 제7항에 있어서, 크랭크각 신호발생기구를 크랭크축에 동기하여 크랭크각 720도로 1회전하는 스리트부원판과 펄스신호를 발생시키는 핫인터럽터로 구성하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태 검출장치용 크랭크각센서.
11. 제10항에 있어서, 2개의 크랭크각 펄스를 발생시키는 스리트위치를 전주(全周)를 등간격으로 새겨있는 각도신호용 스리트나 크랭크각 720도를 기통수로 나눈 각도마다 새겨있는 기통판별용 스리트와는 별도로 동일 원판상에 동심원상으로 설치하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출 장치용 크랭크각센서.
12. 제7항에 있어서, 크랭크각 신호발생기구를 크랭크축에 동기하여 회전하는 자성체의 기어와 전자식 픽업의 검출부로 구성하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출장치용 크랭크각센서.
13. 제12항에 있어서, 2개의 크랭크각 펄스를 발생시키는 자성체의 기어의 취부위치를 전주를 등간격으로 새겨져 있는 각도신호용 기어나 크랭크각 720도를 기통수로 나눈각도마다 새겨져 있는 기통판별용 치차와는 별도로 평행으로하여 설치하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출장치용 크랭크각센서.
14. 제7항에 있어서, 2개의 크랭크각 펄스를 발생시키는 기구를 각도 신호와 기통판별신호로부터 신호처리하여 얻는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태 검출장치용 크랭크각센서.
15. 제14항에 있어서, 신호처리부로서 기통판별신호를 트리거로하여 각도신호를 카운트하고 소정의 수가 오면 신호를 내보내는 카운터부와 이 카운터부로부터의 신호를 세트, 리세트신호로서 신호를 내보내는 플립플롭부로 구성하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태 검출장치용 크랭크각 센서.
16. 기관의 각 기통의 연소상태에 응하여 기관의 운전상태를 제어하는 것에 있어서 부정연소의 정도에 응하여 부정연소기통의 점화시기를 수정하는 것을 특징으로하는 내연기관의 제어방법.
17. 기관의 각 기통의 연소상태에 응하여 기관의 운전상태를 제어하는 것에 있어서 부정연소의 정도에 응하여 부정연소기통에 대응하는 연소공급상태를 수정하는 것을 특징으로하는 내연기관의 제어방법.
18. 기관의 각 기통의 연소상태에 응하여 기관의 운전상태를 제어하는 것에 있어서 부정연소의 정도에 응하여 부정연소기통의 점화시기와 이 기통에 대응하는 연료의 공급상태와를 수정하는 것을 특징으로하는 내연기관의 제어장치.
19. 기관의 각 기통의 연소상태에 응하여 기관이 운전상태를 제어하는 것에 있어서 각 기통의 1 연소구간내에서의 회전각 각속도의 변동량에 응하여 기통마다 다음의 점화사이클에 있어서의 점화시기와 다음의 연소구간에 있어서의 연료의 공급상태가 적어도 어느한쪽을 수정하는 것을 특징으로하는 내연기관의 제어장치.
20. 내연기관의 크랭크축과 동기하여 회전하는 부재와 그 회전에 동기한 펄스신호를 발생시키는 부재로 구성되는 크랭크각 신호발생수단을 가지고 이 크랭크각 신호발생수단의 출력에 의거하여 기관의 각 기통의 연소상태를 검출하여 기관의 각 기통마다의 점화시기와 연료공급 상태를 수정하는 운전상태 수정수단을 가지는 것에 있어서 상기 크랭크각신호발생수단이 크랭크각 720도를 기통수로 나눈 각도마다 2개의 크랭크각폭이 똑같은 펄스신호를 발생시키는 펄스발생수단을 가지고 이 펄스신호가 존재하는 사이에 작동하는 카운터가 각각의 펄스신호발생위치에 대응한 크랭크축의 회전수에 대응한 출력치를 발생하도록 되어 있으며 다시금 이 출력치의 차가 갑자기 작게되었을 때 기관의 점화시기나 연료공급상태를 대표하는 연료분사펄스가 적어도 어느것의 한쪽이 상기 운전상태 수정수단에 의하여 변동되도록 되어 있는 것을 특징으로하는 내연기관의 제어장치.
21. 제4항, 제19항에 있어서, 회전각속도가 연료구간내의 2점에서 구한 회전수의 차를 1연소구간의 주기로 나눗셈한 것이라는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출방법 및 내연기관의 제어장치.
22. 엔진의 크랭크각도를 검출하는 크랭크센서, 흡입공기량을 계측하는 에어플로센서등의 각종의 센서와 이것들의 센서로부터의 신호를 처리하여 엔진의 제어를 행하는 콘트롤유니트로 이루어지는 엔진제어장치에 있어서 크랭크각센서로부터의 신호에 의하여 압축상사점에서 어느 규정위치에 있어서의 속도(Nbot) 및 폭발하사점에서 어느 규정위치에 있어서의 속도(Ntop)를 계측하고 가속도 α(=Ntop-Nbot)를 구하여 가속도(α)의 대소에 의하여 엔진의 연소상태를 판정하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출방법.
23. 제22항에 있어서, 가속도(α)의 대신에 가속도의 차 △α=α(n)-α(n-1)의 대소에 의하여 엔진의 연소상태를 판정하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출방법.
24. 제22항에 있어서, 크랭크가센서로부터의 신호에 의하여 가속도(α)를 구하는 대신에 엔진의 폴방향의 가속도를 검출하는 가속도계를 부착하여 가속도계에서 얻어지는 가속도의 대소에 의하여 연소상태를 판정하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출방법.
25. 제22항, 제23항에 있어서, 크랭크각 센서로부터의 신호대신에 플라이휠(fly wheel)의 링기어에 전자픽업을 달고 그 신호에 의하여 가속도(α), 가속도의 차(△α)를 구하여 엔진의 연소상태를 판정하는 것을 특징으로하는 내연기관의 연소상태검출방법.

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