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KR0180389B1 - 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치 - Google Patents

자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치

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Publication number
KR0180389B1
KR0180389B1 KR1019940016951A KR19940016951A KR0180389B1 KR 0180389 B1 KR0180389 B1 KR 0180389B1 KR 1019940016951 A KR1019940016951 A KR 1019940016951A KR 19940016951 A KR19940016951 A KR 19940016951A KR 0180389 B1 KR0180389 B1 KR 0180389B1
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KR
South Korea
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signal
outputting
reference voltage
knocking
output
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KR1019940016951A
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Inventor
박경혁
Original Assignee
전성원
현대자동차주식회사
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

크랭크각 신호를 입력되는 제어신호에 따라 적분하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 적분수단과; 상기 적분수단에서 출력되는 신호를 일정시간동안 홀드시킨 다음 입력되는 제어신호에 따라 출력하는 신호유지수단과; 상기 신호유지수단에서 출력되는 신호를 입력으로 하여 (+)반파의 기준전압과 (-)반파의 기준전압을 설정하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 각각 출력하는 기준전압 설정수단과; 상기 기준전압 설정수단에서 출력되는 (+)반파 기준전압과 입력되는 노킹신호를 비교연산하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 제1비교수단과, (-)반파 기준전압과 입력되는 노킹신호를 비교연산하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 제1비교수단으로 이루어진 신호비교수단과; 상기 신호비교수단에서 각각 출력되는 신호를 가산하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 신호가산수단으로 이루어지는 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치는, 자동차의 노킹신호의 노이즈를 제거하여 보다 정확하게 노킹발생여부를 판단하여, 그에 따른 적절한 제어를 수행하여 엔진의 출력저하를 방지하고 기구의 손실을 방지할 수 있다.

Description

자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치
제1도는 종래의 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치의 구성 블럭도이고,
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치의 구성 블럭도이고,
제3도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치의 상세 회로도이고,
제4도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치의 신호 파형도이다.
이 발명은 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 자동차의 노킹여부를 감지하는 노킹 센서신호의 노이즈 중첩으로 인한 오류를 방지하기 위한 자동차의 점화 노이즈 제거장치에 관한 것이다.
노킹(knocking)이란 연소실내의 미연소 말단가스가 압축착화되어 연소가 급격히 발생하는 이상연소로서 큰 소음을 유발하는 현상을 말한다. 노킹이 미약하게 발생할 정도이면 등용도가 좋아져서 팽창일의 낭비가 없게 되기 때문에 출력과 효율이 향상되지만, 노킹의 정도가 지나치게 되면 여러가지 장해가 발생하게 된다.
노킹이 격렬하게 발생하게 되면 미연소 말단가스가 일순간에 이상 연소되어서 압력과 온도가 급격히 상승하게 된다. 이로 인하여 고주파의 압력파가 발생하여 기관의 비정상적인 동력전달과 진동이 증가 된다. 방열량이 증가함에 따라 기관 각부의 온도가 상승하게 되어 피스톤, 피스튼 베어링, 베어링 또는 벨브의 소손이나 파손을 유발시키게 되며, 방열량 증가에 의하여 출력이 감소하게 된다.
또한, 비정상 동력전달과 진도에 따라 기관의 출력이 저감된다.
상기와 같이 노킹의 발생에 따른 문제점이 많으므로, 일반적으로 자동차의 노킹발생여부를 감지하여 노킹이 발생하면 점화시기를 늦추어 노킹을 억제하는 노킹방지장치가 사용된다.
점화시기가 빠르면 상사점 부근에서 연소압력의 상승이 증가하고 이로 인하여 말단가스에 가하는 압력이 높기 때문에 노킹이 촉진되므로 점화시기를 늦게 하는 것은 토킹을 억제하는 가장 확실한 방법이 된다.
종래에는 노킹의 발생여부를 감지하여 그에 따른 점화시기를 제어하기 위하여, 첨부한 제1도에 도시되어 있듯이 노킹센서로부터 출력되는 신호는 다이오드에 의하여 일정전압으로 제한된 다음 제어부로 입력되게 된다.
그러나, 상기한 종래와 같은 경우에는 여러가지 환경에 의하여 불필요한 성분의 노이즈가 중첩되는 것을 방지할 수 없으며 특히, 노킹신호의 처리과정에 큰 오류를 일으킬 수 있는 점화에 의하여 발생되는 노이즈를 제거하는데 오차가 발생하는 단점이 있다.
그러므로, 이 발명의 목적은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 자동차의 노킹신호의 노이즈를 제거하여 보다 정확하게 노킹발생여부를 판단하여, 그에 따른 적절한 제어를 수행하여 엔진의 출력저하를 방지하고 기구의 손실을 방지하기 위한 자동차의 노킹신호의 불요 노이즈를 제거하고자 하는데 있다.
상기의 목적을 달성하고자 하는 이 발명의 구성은, 크랭크각 신호를 입력되는 제어신호에 따라 적분하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 적분수단과; 상기 적분수단에서 출력되는 신호를 일정시간동안 홀드시킨 다음 입력되는 제어신호에 따라 출력하는 신호유지수단과; 상기 신호유지수단에서 출력되는 신호를 입력으로 하여 (+)반파의 기준전압과 (-)반파의 기준전압을 설정하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 각각 출력하는 기준전압 설정수단과;
상기 기준전압 설정수단에서 출력되는 (+)반파 기준전압과 입력되는 노킹신호를 비교연산하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 제1비교수단과, (-)반파 기준전압과 입력되는 노킹신호를 비교연산하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 제1비교수단으로 이루어진 신호비교수단과;
상기 신호비교수단에서 각각 출력되는 신호를 가산하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 신호가산수단으로 이루어진다.
상기 구성에 의하여 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치의 구성 블럭도이고, 제3도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치의 상세 회로도이고, 제4도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치의 신호 파형도이다.
제2도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치의 구성은, 입력되는 크랭크각신호(CPS)를 적분출력하는 적분기(20)와, 상기 적분기(20)의 동작을 제어하기 위한 신호를 출력하는 제어부(10)와, 상기 적분기(20)의 출력단에 연결된 신호유지부(30)와, 상기 신호유지부(30)의 출력단에 연결되어 노킹신호의 노이즈를 제거하기 위한 기준신호를 출력하는 기준신호 발생부(40)와, 자동차의 노킹여부를 감지하는 노킹감지부(80)와, 상기 기준신호 발생부(40)와 노킹감지부(80)의 출력단에 연결되어 입력되는 노킹신호를 비교출력하는 비교부(50)와, 상기 비교부(50)의 출력단에 연결된 가산부(60)와, 상기 가산부(60)의 출력단에 연결된 신호 처리부(70)로 이루어진다.
상기 적분기(20)의 구성은, 일측단자가 입력되는 크랭크각 신호에 연결된 저항(R1)과, 반전단자가 상기 저항(R1)의 타측단자에 연결되고 비반전단자가 접지된 연산증폭기(A1)와, 일측단자가 상기 저항(R1)의 타측단자에 연결되고 타측단자가 상기 연산증폭기(A1)의 출력단자에 연결된 캐피시터(C1)와, 일측단자가 상기 저항(R1)의 타측단자에 연결되고 타측단자가 연산증폭기(A1)의 출력단자에 연결되고 제어단자가 제어부(10)의 제1신호단자에 연결된 아날로그 스위치(B1)로 이루어진다.
상기 신호유지부(30)의 구성은, 일측단자가 상기 연산 증폭기(A1)의 출력단자에 연결된 아날로그 스위치(B2)와, 일측단자가 상기 아날로그 스위치(B2)의 제어단자에 연결되고 타측단자가 제어부(10)의 제1신호에 연결된 인터버(11)와, 비반전단자가 상기 아날로그 스위치(B2)의 타측단자에 연결된 접지된 연산증폭기(A2)와, 일측단자가 상기 연산증폭기(A2)의 반전단자에 연결되고 출력단자가 상기 연산증폭기(A2)의 출력단자에 연결된 캐패시터(C2)와, 일측단자가 상기 아날로그 스위치(B2)의 타측단자에 연결되고 타측단자가 접지되고 제어단자가 상기 제어부(10)의 제2신호에 연결된 아날로그 스위치(B3)로 이루어진다.
상기 기준신호 발생부(40)의 구성은, 일측단자가 상기 연산증폭기(A2)의 출력단에 연결된 저항(R2)과, 비반전단자가 상기 저항(R2)의 타측단자에 연결되고 반전단자가 접지된 연산증폭기(A3)와, 일측단자가 상기 저항(R2)의 타측단자에 연결되고 타측단자에 상기 연산증폭기(A3)의 출력단자에 연결된 저항(R3)으로 이루어진 (+)반파 기준신호 발생부(41)와, 일측단자가 상기 연산증폭기(A2)의 단자에 연결된 저항(R4)와, 반전단자가 상기 저항(R4)의 타측단자에 연결되고 비반전단자가 접지된 연산증폭기(A4)와, 일측단자가 상기 저항(R4)의 타측단자에 연결되고 타측단자가 상기 연산증폭기(A4)의 출력단자에 연결된 저항(R5)으로 이루어진 (-)반파 기준신호 발생부(43)로 이루어진다.
상기 비교부(50)의 구성은, 비반전단자가 상기 연산증폭기(A3)의 출력단자에 연결되고 반전단자가 상기 노킹감지부(80)의 출력단에 연결된 비교기(A5)와, 제어단자가 상기 비교기(A5)의 출력단에 연결되고 일측단자가 상기 노킹감지부(80)의 출력단에 연결된 아날로그 스위치(B4)와, 일측단자가 상기 아날로그 스위치(B4)의 출력단에 연결된 저항(R6)과, 반전단자가 상기 저항(R6)의 타측단자에 연결되고 비반전단자가 접지된 연산증폭기(A7)와, 일측단자가 상기 저항(R6)의 타측단자에 연결되고 타측단자가 상기 연산증폭기(A7)의 출력단자에 연결된 저항(R7)으로 이루어진 (+)반파 비교부(51)와, 반전단자가 상기 연산증폭기(A4)의 출력단자에 연결되고 비반전단자가 상기 노킹감지부(80)의 출력단에 연결된 비교기(A6)와, 제어단자가 상기 비교기(A6)의 출력단에 연결되고 일측단자가 상기 노킹감지부(80)의 출력단에 연결된 아날로그 스위치(B5)와, 일측단자가 상기 아날로그 스위치(B5)의 출력단에 연결된 저항(R8)과, 반전단자가 상기 저항(R8)의 타측단자에 연결되고 비반전단자가 접지된 연산증폭기(A8)와, 일측단자가 상기 저항(R8)의 타측단자에 연결되고 타측단자가 상기 비교기(A8)의 출력단자에 연결된 저항(R9)으로 이루어진 (-)반파 비교부(53)로 이루어진다.
상기 가산부(60)의 구성은, 일측단자가 상기 연산증폭기(A7)의 출력단자에 연결된 저항(R10)과, 일측단자가 상기 연산증폭기(A8)의 출력단자에 연결된 저항(R11)과, 일측단자가 상기 저항(R10)의 타측단자에 연결된 저항(R12)과, 반전단자가 상기 저항(R11)의 타측단자에 연결되고 비반전단자가 접지된 비교기(A9)로 이루어진다.
상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치의 작용은 다음과 같다.
자동차에 시동이 걸려 전원이 인가되면 제어부(10)는 모든 작동회로와 사용변수를 초기화한 다음, 입력되는 노킹신호의 노이즈를 제거하기 위하여 적분기(20)를 작동시킨다.
상기 적분기(20)는 엔진구동에 따라 출력되는 크랭크각신호(CPS)를 적분하여 그에 해당하는 신호를 출력한다.
상기에서 제어부(10)는 적분기(20)를 작동시켜 첨부한 제4도에 도시되어 있는 바와 같은 크랭크각 신호(CPS)를 적분시키기 위하여 제1신호(C1)을 로우레벨로 출력한다. 상기 출력된 로우레벨의 제1신호(C1)는 아날로그 스위치(B1)의 제어단자에 인가되어 상기 아날로그 스위치(B1)는 오프된다.
또한, 출력된 로우레벨의 제1신호는 인버터(I1)를 통하여 하이레벨로 반전되어 아날로그 스위치(B2)의 제어단자로 인가되어 상기 아날로그 스위치(B2)가 온되므로써, 상기 적분기(20)를 통해 적분된 크랭크각신호(CPS)가 신호 유지부(30)로 출력된다.
상기에서 입력되는 크랭크각 신호(CPS)를 적분시킨 다음 제어부(10)는 제1신호(C1)를 하이레벨로 출력하고 제2신호(C2)를 로우레벨로 출력하므로써, 아날로그 스위치(B3)가 오프되어 적분된 신호는 비교기(A2)를 통하여 기준신호 발생부(40)로 출력된다.
상기 제어부(10)의 제1신호(C1)와 제2신호(C2)는 상기 크랭크각 신호의 적분시기 및 신호의 유지시기를 설정하는 디지탈 신호이다.
상기 기준신호 발생부(40)로 입력된 신호는 각각 (+)반파 기준신호 발생부(41)와 (-)반파 기준신호 발생부(43)로 입력되어, 일정전압으로 증폭된 다음 출력되어 각각 입력되는 노킹신호를 비교연산하기 위한 (+)반파기준신호, (-)반파 기준전압으로 설정되어 비교부(50)로 출력된다.
상기 (+)반파 기준신호 발생부(41)의 비교기(A3)의 출력값(V2)과, (-)반파 깆누신호 발생부(43)의 비교기(A4)의 출력값(V3)은 다음과 같다.
V2 = (1 + R3 / R2) × V1
V3 = -(R5 / R4) × V1
상기 비교부(40)는 상기에서 출력된 (+)반파 기준신호 발생부(41)의 출력값(V2)이 비교기(A5)의 기준전압으로 설정되고, (-)반파 기준신호 발생부(43)의 출력값(V3)이 비교기(A6)의 기준전압으로 설정되어 각 비교기(A5,A6)의 기준단자에 입력되므로써, 비교단자로 입력되는 노킹신호와 각각 설정된 기준전압과 비교하여 그에 해당하는 신호를 출력하게 된다.
노킹감지부(80)는 미연소가스의 압축착화로 인하여 발생하는 노킹여부를 감지하여, 제4도의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 점화노이즈를 포함한 노킹신호를 비교부(50)로 출력한다.
상기 (+)반파 기준전압보다 작은 노킹신호를 통과시키기 위하여, 상기 (+)반파 빅부(51)의 비교기(A5)는 비반전단자로 입력되는 기준전압보다 반전단자의 노킹신호값이 작은 경우에 하이신호를 출력하게 된다.
또한, 상기 (-)반파 기준전압보다 큰 노킹신호를 통과시키기 위하여, 상기 (-)반파 비교부(53)의 비교기(A6)는 반전단자로 입력되는 기준전압보다 비반전단자로 입력되는 노킹신호값이 큰 경우에 하이신호를 출력하게 된다.
상기 비교기(A5)에서 출력된 하이신호는 아날로그 스위치(B4)의 제어단자에 입력되어 아날로그 스위치(B4)가 온되므로써, 노킹 감지부(80)에서 출력되는 노킹신호가 아날로그 스위치(B4)를 통하여 연산증폭기(A7)의 반전단자로 입력되고, 또한, (-)반파의 기준전압보다 큰 노킹신호가 입력되는 경우에 출력된 하이신호가 아날로그 스위치(B5)로 입력되어 아날로그 스위치(B5)가 온되므로써, 노킹신호가 아날로그 스위치(B5)를 통하여 비교기(A8)의 반전단자로 입력된다.
상기 비교기(A5)의 기준전압보다 큰 노킹신호가 입력되거나, 비교기(A6)의 기준전압보다 작은 노킹신호가 입력되는 경우에는 각 비교기(A5,A6)에서 로우신호가 출력되어 아날로그 스위치(B4,B5)가 오프되므로써, 노킹감지부(80)에서 출력되는 노킹신호는 비교기(A7,A8)로 입력되지 않는다.
상기 연산증폭기(A7,A8)로 입력된 노킹신호는 각각 일정전압으로 증폭된 다음 가산부(60)로 입력된다. 상기 연산증폭기(A7,A8)를 통해 출력된 전압은 다음과 같다. Vin은 노킹신호를 나타낸다.
V6 = -(R7 / R8) × Vin
V7 = -(R9 / R8) × Vin
상기 (-)반파 비교연산부(51)를 통해 출력된 신호는 가산부(60)의 증폭기(A9)를 통해 반전증폭된 다음, (+)반파 비교연산부(51)에서 출력되는 신호와 가산되어 제4도에 도시되어 있는 바와 같이 출력된다.
상기 가산부(60)를 통해 출력되는 신호의 출력값(Vout)은 다음과 같다.
Vout = [-(R12 / R10) × V7] + [-(R12 / R11) × V8]
상기에서 설정된 (+)반파 기준전압보다 작고 (-)반파 기준전압보다 큰 노킹신호만이 가산되어 제2도의 신호처리부(70)로 입력되어, 제어부(10)는 신호처리부(70)에서 출력되는 노킹신호에 따라 점화시기를 제어하게 된다.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 노킹감지부로부터 출력되는 노킹신호의 불필요한 노이즈 성분을 제거하므로써, 보다 정확하게 노킹여부를 판단하여 엔진 출력저하를 방지할 수 있다.
또한, 노킹여부를 판단하는 정확성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 크랭크각 신호를 입력되는 제어신호에 따라 적분하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 적분수단과; 상기 적분수단에서 출력되는 신호를 일정시간동안 홀드시킨 다음 입력되는 제어신호에 따라 출력하는 신호유지수단과; 상기 신호유지수단에서 출력되는 신호를 입력으로 하여 (+)반파의 기준전압과 (-)반파의 기준전압을 설정하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 각각 출력하는 기준전압 설정수단과; 상기 기준전압 설정수단에서 출력되는 (+)반파 기준전압과 입력되는 노킹신호를 비교연산하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 제1비교수단과, (-)반파 기준전압과 입력되는 노킹신호를 비교연산하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 제1비교수단으로 이루어진 신호비교수단과; 상기 신호비교수단에서 각각 출력되는 신호를 가산하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 신호가산수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 신호비교수단은, 설정된 (+)반파 기준전압보다 큰 노킹신호가 입력되는 경우에는 노킹신호를 비교연산출력하지 않고, 설정된 (-)반파 기준전압보다 작은 노킹신호가 입력되는 경우에 노킹신호를 비교연산출력하지 않는 것을 특징으로 하는 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 적분수단은, 제어신호에 따라 작동하는 아날로그 스위치와, 크랭크각 신호를 적분하는 적분기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 노킹신호의 노이즈 제거장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기한 신호유지수단은, 제어신호에 따라 작동되어 상기 신호적분수단에서 출력되는 신호를 입력시키는 다수의 아날로그 스위치와, 상기 아날로그 스위치를 통해 입력되는 신호를 출력하는 증폭기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기한 기준전압 설정수단은 상기 신호유지수단에서 출력되는 신호를 증폭출력하여 그에 해당하는 (+)반파 기준전압을 출력하는 (+)반파 기준전압 설정수단과; 상기 신호유지수단에서 출력되는 신호를 반전증폭출력하여 그에 해당하는 (-)반파 기준전압을 출력하는 (-)반파 기준전압 설정수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기한 신호비교수단은, 상기 (+)반파 기준전압 설정수단에서 출력되는 신호와 입력되는 노킹신호를 비교하여 그에 해당하는 신호를 출력하는 비교기와, 상기 비교기에서 출력되는 신호에 따라 작동되는 아날로그 스위치와, 상기 아날로그 스위치를 통하여 출력되는 신호를 증폭출력하는 증폭기로 이루어진 (+)반파 비교수단과; 상기 (-)반파 기준전압 설정수단에서 출력되는 신호와 입력되는 노킹신호를 비교하여 그에 해당하는 신호를 출력하는 비교기와, 상기 비교기에서 출력되는 신호에 따라 작동되는 아날로그 스위치와, 상기 아날로그 스위치를 통하여 출력되는 신호를 증폭출력하는 증폭기로 이루어진 (-)반파 비교수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치.
KR1019940016951A 1994-07-14 1994-07-14 자동차의 노킹신호 노이즈 제거장치 KR0180389B1 (ko)

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