[go: up one dir, main page]

KR102063971B1 - 이산 푸리에 변환과 엔진 속도의 진폭 변화 분석을 활용한 엔진 실화 진단 시스템 및 방법 - Google Patents

이산 푸리에 변환과 엔진 속도의 진폭 변화 분석을 활용한 엔진 실화 진단 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102063971B1
KR102063971B1 KR1020180154600A KR20180154600A KR102063971B1 KR 102063971 B1 KR102063971 B1 KR 102063971B1 KR 1020180154600 A KR1020180154600 A KR 1020180154600A KR 20180154600 A KR20180154600 A KR 20180154600A KR 102063971 B1 KR102063971 B1 KR 102063971B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
misfire
cylinder
engine
discrete fourier
output signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020180154600A
Other languages
English (en)
Inventor
한풍규
Original Assignee
현대오트론 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대오트론 주식회사 filed Critical 현대오트론 주식회사
Priority to KR1020180154600A priority Critical patent/KR102063971B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102063971B1 publication Critical patent/KR102063971B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/04Testing internal-combustion engines
    • G01M15/11Testing internal-combustion engines by detecting misfire
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/14Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
    • G06F17/141Discrete Fourier transforms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1015Engines misfires
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Discrete Mathematics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

본 발명은 이산 푸리에 변환과 엔진 속도의 진폭 변화 분석을 활용한 엔진 실화 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명은 일 실시예로 크랭크축 위치 센서의 출력 신호를 이용하여 4기통 엔진 내 실화 발생 여부를 진단할 수 있는 시스템에 있어서, 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 이산 푸리에 변환하는 이산 푸리에 변환부; 상기 이산 푸리에 변환부를 통해 이산 푸리에 변환된 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 토대로 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 산출하는 PSD 산출부; 및 상기 PSD 산출부에서 산출된 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 하모닉차수 값을 토대로 엔진 내 실화 발생 여부를 진단하는 실화 발생 진단부;를 포함하는 엔진 실화 진단 시스템을 제공한다.

Description

이산 푸리에 변환과 엔진 속도의 진폭 변화 분석을 활용한 엔진 실화 진단 시스템 및 방법{An engine misfire diagnosis system and method using Discrete Fourier Transform and amplitude change analysis of engine speed}
본 발명은 엔진 실화 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이산 푸리에 변환된 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 토대로 파워 스펙트럼 밀도 값을 산출하고, 파워 스펙트럼 밀도 값의 최대값이 나타나는 하모닉차수를 분석함으로써 엔진 실화 발생 여부를 진단하고, 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단되는 경우에는 선형 제거된 엔진 속도의 진폭 변화 분석을 통하여 실화 발생 실린더까지 진단할 수 있는 엔진 실화 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
자동차 산업의 발달로 발생하는 대기오염을 막기 위하여 오랜 기간을 두고 배출가스 규제가 강화되어 왔는데, 이에 대응하기 위하여 엔진 전자 제어 기술의 개발이 촉진되어 왔다.
더욱이, 엔진 전자 제어 기술은 고장진단에 필요한 정보를 차량에 장착된 컴퓨터가 스스로 식별하고 경고하는 것을 의무화하는 OBD Ⅱ(On Board Diagnosis Ⅱ)규정을 적용 받게 됨에 따라 실화 발생으로 인한 배출가스의 증가와 촉매의 손상 가능성을 감지하는 시스템과 방법이 필요하게 되어, 엔진 실린더 내에서 실화가 발생했을 때, 실화의 발생여부와 실화의 종류를 파악하고 엔진의 상태가 비정상임을 알려주는 엔진 실화 진단 시스템과 진단 방법이 요구되었다.
이에 따라, 엔진 러프니스(Engine Roughness)을 이용하여 실화를 진단하는 방식이 90년대부터 개발되어 양산 차량에 적용되고 있었는데, 이와 같은 엔진 변동성을 이용하는 방식은 90년대의 ECU와 반도체 성능 수준을 고려하여 개발되다 보니, CARB에서 규정하고 있는 실화 검출 영역을 커버하기는 하지만 그 영역이 제한적이어서, 높은 RPM, 낮은 부하 구간과 같은 일부 영역에서는 실화를 정확하게 진단할 수 없었으며, 점화 순서가 인접한 실린더 간의 엔진 속도 진폭 변화량을 이용하여 실화 여부를 진단하다 보니 기계 가공 누적 공차에 따른 속도 변화 또는 크랭크축의 비틀림 진동에 의한 속도 변화 보정은 필요하였고, 이로 인하여 실화 진단의 정밀성을 높이기 위해서는 연료 분사 On/Off 보정(Fuel on adaptation, Fuel off adaptation)이 필수적으로 수행되어야 했다.
또한, 최근에는 엔진 변동성을 이용하는 방식 외에도 폭발 행정 과정에서 점화 플러그 회로에서 발생하는 이온 전류(Ionic current)를 계측하여 실화를 진단하는 방안 또는 연소 압력을 직접 계측하여 실화를 진단하는 방안들이 제안되었으나, 상기 방안들은 기존의 차량에 새로운 기능을 추가하거나, 새로운 센서를 추가해야만 해서 자동차 가격을 급격하게 상승시키는 요인이 되었고, 이로 인해 양산에 적용되기에는 한계가 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 별도의 센서나 장비의 추가 없이 크랭크축 위치 센서에서 계측된 출력 신호를 이산 푸리에 변환하여 엔진의 실화 여부를 검출하는 주파수 분석 방식이 제안되기도 하였으나, 종래에 제안되었던 주파수 분석 방식은 주로 진폭(Amplitude)과 위상(Phase)을 임계값(Threshold) 비교하여 실화 여부를 진단하는 방식이어서, 특정 운전 영역에서는 실화 진단의 정밀성이 떨어진다는 문제점이 있었고, 무엇보다 상기 방식의 경우 실화 진단의 기준이 되는 임계값을 산출하기 위한 시험이 필수적이어서 많은 시험 비용이 소모된다는 문제점이 있었는 바, 주파수 분석 방식을 이용하면서도 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방안이 요구되는 실정이다.
미국등록특허공보(제7530261호) “Fourier-based misfire detection strategy”
본 발명은 엔진 실화 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이산 푸리에 변환된 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 토대로 파워 스펙트럼 밀도 값을 산출하고, 파워 스펙트럼 밀도 값의 최대값이 나타나는 하모닉차수를 분석함으로써 엔진 실화 발생 여부를 진단하고, 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단되는 경우에는 선형 제거된 엔진 속도의 진폭 변화 분석을 통하여 실화 발생 실린더까지 진단할 수 있는 엔진 실화 진단 시스템 및 방법을 제공하여, 종래의 엔진 실화 진단 방식이 갖는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 일 실시예로 크랭크축 위치 센서의 출력 신호를 이용하여 4기통 엔진 내 실화 발생 여부를 진단할 수 있는 시스템에 있어서, 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 이산 푸리에 변환하는 이산 푸리에 변환부; 상기 이산 푸리에 변환부를 통해 이산 푸리에 변환된 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 토대로 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 산출하는 PSD 산출부; 및 상기 PSD 산출부에서 산출된 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 하모닉차수 값을 토대로 엔진 내 실화 발생 여부를 진단하는 실화 발생 진단부;를 포함하는 엔진 실화 진단 시스템을 제공한다.
이 때, 상기 이산 푸리에 변환부는 1부터 N 사이클 동안 수집된 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터에서 선형 추세를 제거한 후, 크랭크축의 각속도를 토대로 상기 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 주파수 성분으로 변환시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실화 발생 진단부는 하모닉차수 값이 4N이 아닌 값에서 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 경우 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 실화 진단 시스템은 상기 실화 발생 진단부에서 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단되는 경우, 크랭크축 회전 각도 변화에 따른 엔진 속도의 진폭 변화를 분석하여 실화 발생 실린더를 진단하는 실린더 진단부;를 더 포함할 수 있다.
특히, 상기 실린더 진단부는 각 사이클마다 크랭크축 회전 각도 변화에 따른 엔진 속도의 진폭 변화 구간을 제1 실린더 영역, 제2 실린더 영역, 제3 실린더 영역, 제4 실린더 영역으로 분류하고,
M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭을 비교하여 실화 발생 실린더를 진단하는 것을 특징으로 한다(단, M은 N 이하인 자연수고, L도 자연수이다.).
아울러, 상기 실린더 진단부는 M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭 사이의 변화량이 기 설정된 값 이상인 경우, 제M 실린더에서 실화가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예로 크랭크축 위치 센서의 출력 신호를 이용하여 4기통 엔진 내 실화 발생 여부를 진단할 수 있는 방법에 있어서, 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 수집하는 데이터 수집 단계; 상기 데이터 수집 단계에서 수집된 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 이산 푸리에 변환하는 이산 푸리에 변환 단계; 상기 이산 푸리에 변환 단계에서 이산 푸리에 변환된 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 토대로 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 산출하는 PSD 산출 단계; 및 상기 PSD 산출 단계에서 산출된 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 하모닉차수 값을 토대로 엔진 내 실화 발생 여부를 진단하는 실화 발생 진단 단계;를 포함하는 엔진 실화 진단 방법을 제공한다.
여기서, 상기 이산 푸리에 변환 단계는 상기 데이터 수집 단계에서 수집된 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터에서 선형 추세를 제거한 후, 크랭크축의 각속도를 토대로 상기 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 주파수 성분으로 변환시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실화 발생 진단 단계는 하모닉차수 값이 4N이 아닌 값에서 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 경우 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔진 실화 진단 방법은 상기 실화 발생 진단 단계에서 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단되는 경우, 크랭크축 회전 각도 변화에 따른 엔진 속도의 진폭 변화를 분석하여 실화 발생 실린더를 진단하는 실린더 진단 단계;를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 실린더 진단 단계는 각 사이클마다 크랭크축 회전 각도 변화에 따른 엔진 속도의 진폭 변화 구간을 제1 실린더 영역, 제2 실린더 영역, 제3 실린더 영역, 제4 실린더 영역으로 분류하고,
M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭을 비교하여 실화 발생 실린더를 진단하는 것을 특징으로 한다(단, M은 N 이하인 자연수고, L도 자연수이다.).
아울러, 상기 실린더 진단 단계는 M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭 사이의 변화량이 기 설정된 값 이상인 경우, 제M 실린더에서 실화가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 주파수 분석 방식을 통해 엔진 실화 진단을 수행하면서 종래의 주파수 분석 방식을 통해 엔진 실화 진단 과정과는 달리, 임계값을 활용하지 않고도 실화 발생 여부 및 실화 발생 실린더를 진단할 수 있으므로, 임계값을 도출해내기 위한 시험 비용을 줄일 수 있다.
또한, 종래의 엔진 변동성을 이용한 실화 진단 방식은 점화 순서가 인접한 실린더 간의 엔진 속도 진폭 변화량을 이용하여 실화 여부를 진단하다 보니 기계 가공 누적 공차에 따른 속도 변화 또는 크랭크축의 비틀림 진동에 의한 속도 변화 보정은 물론, 연료 분사 On/Off에 따른 보정이 필요하다는 문제가 있었으나, 본 발명은 상기 엔진 변동성을 이용하는 방식과 달리 1 사이클마다 같은 세그먼트 간에 엔진 속도의 최대 또는 최소 진폭의 변동 값을 토대로 실화를 진단하며, 같은 세그먼트 간에는 기계 가공 누적 공차에 따른 속도 변화 또는 크랭크축의 비틀림 진동에 의한 속도 변화가 내포되어 있어, 속도 변화를 보정하기 위한 연료 분사 On/Off 보정을 수행하지 않고도 정밀한 엔진 실화 진단이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 실화 진단 시스템에 대한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 실화 진단 시스템의 엔진 실화 진단 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3 (a)는 정상 연소가 이루어진 경우의 주파수 변화에 따른 파워 스펙트럼 밀도 값의 변화량을 도시한 그래프이고, 도 3 (b)는 엔진 내 실화가 발생한 경우의 주파수 변화에 따른 파워 스펙트럼 밀도 값의 변화량을 도시한 그래프이다.
도 4는 종래의 엔진 변동성을 이용하여 실화를 진단하던 방식과 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 실화 진단 시스템의 실화 진단 방식을 비교하기 위한 그래프이다.
도 5는 실화 발생에 따른 엔진 속도의 진폭 변화를 도시한 그래프이다.
도 6 (a)는 제4 실린더에 실화가 발생한 경우의 엔진 속도 진폭 변화를 도시한 그래프이고, 도 6 (b)는 제1 실린더, 제4 실린더에 실화가 발생한 경우의 엔진 속도 진폭 변화를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔진 실화 진단 방법의 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치한다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 출원에서, “포함하다.” 또는 “가지다.” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 실화 진단 시스템에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 실화 진단 시스템에 대한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 실화 진단 시스템의 엔진 실화 진단 과정을 도시한 흐름도이다.
또한, 도 3 (a)는 정상 연소가 이루어진 경우의 주파수 변화에 따른 파워 스펙트럼 밀도 값의 변화량을 도시한 그래프이고, 도 3 (b)는 엔진 내 실화가 발생한 경우의 주파수 변화에 따른 파워 스펙트럼 밀도 값의 변화량을 도시한 그래프이다.
본 발명은 일 실시예로 크랭크축 위치 센서(20)의 출력 신호를 이용하여 4기통 엔진 내 실화 발생 여부를 진단할 수 있는 시스템에 있어서, 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서(20) 출력 신호 데이터를 이산 푸리에 변환하는 이산 푸리에 변환부(200), 상기 이산 푸리에 변환부(200)를 통해 이산 푸리에 변환된 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 토대로 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 산출하는 PSD 산출부(300) 및 상기 PSD 산출부에서 산출된 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 하모닉차수 값을 토대로 엔진 내 실화 발생 여부를 진단하는 실화 발생 진단부(400)를 포함하는 엔진 실화 진단 시스템을 제공한다.
이 때, 상기 4 기통 엔진은 제1 실린더, 제2 실린더, 제3 실린더, 제4 실린더로 구성되며, 상기 제1 실린더, 제2 실린더, 제3 실린더, 제4 실린더는 제1 실린더 - 제3 실린더 - 제4 실린더 - 제2 실린더 순서로 점화된다. 또한, 상기 N은 자연수를 의미하며, 이하에서도 동일한 의미로 사용된다.
종래에는 주파수 분석 방식을 이용한 엔진 실화 진단 시스템은 이산 푸리에 변환된 크랭크축 위치 센서(20) 출력 신호의 진폭 또는 위상을 임계값(Threshold)과 비교하여 실화 발생 여부를 진단하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 실화 진단 시스템은 크랭크축 위치 센서(20) 출력 신호를 이산 푸리에 변환하고, 이산 푸리에 변환된 크랭크축 위치 센서(20) 출력 신호를 토대로 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 산출하고, 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 이용하여 엔진 실화 발생 여부를 진단한다는 점에서 종래의 주파수 분석 방식을 이용한 엔진 실화 진단 시스템과 차별성을 가지며, 본 발명의 엔진 실화 진단 시스템은 상기와 같은 방식을 통해 임계값(Threshold)을 구하기 위한 시험을 하지 않고도 엔진 실화를 진단할 수 있으므로, 시험 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 계산 로직을 단순화하고 부하를 최소화할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 엔진 실화 진단 시스템을 구성하는 구성 요소에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다.
엔진 내에는 크랭크축(Crankshaft)에 연결된 플라이 휠(Flywheel, 10)이 존재하며, 상기 플라이 휠(10)의 외주면에는 크랭크축의 각속도를 측정할 수 있도록 복수 개의 치(Tooth)가 형성되어 있어, 크랭크축 위치 센서(20)에서는 플라이 휠(Flywheel, 10)이 회전하는 것을 감지하여 플라이 휠(10)의 각속도 즉, 크랭크축의 각속도를 측정할 수 있다.
이 때, 본 발명의 엔진 실화 진단 시스템은 신호 처리부(100)를 구비하여 1부터 N 사이클 동안(여기서, 1 사이클은 크랭크축이 720° 회전하는 구간이며, N 사이클은 크랭크축의 720° 회전이 N번 반복되는 구간을 의미한다.)의 플라이 휠(10)의 외주면에 형성된 치(Tooth) 개수의 2배만큼의 크랭크축 위치 센서(20)의 출력 신호(Tooth time signal)를 수신한 후, 1 사이클 당 크랭크축이 720° 회전하는 과정에서 수신된 크랭크축 위치 센서(20)의 출력 신호가 중복되므로, 수신된 크랭크축 위치 센서(20)의 출력 신호 데이터의 절반은 필터를 통해 걸러낸다.
또한, 상기 신호 처리부(100)는 상기와 같은 과정을 거쳐 걸러진 크랭크축 위치 센서(20)의 출력 신호 데이터를 필터를 통해 한 번 더 걸려 기 설정된 하모닉 차수까지의 데이터만을 최종적으로 걸러낸다.
예를 들어, 기 설정된 하모닉 차수가 6인 경우, 상기 신호 처리부(100)는 필터 처리 과정을 통해 크랭크축 위치 센서(20)의 출력 신호를 하모닉 차수가 1일 때부터 6일 때까지의 크랭크축 위치 센서(20)의 출력 신호까지 줄일 수 있으며, 이로써 ECU에서의 연산 과정을 단순화하고, 연산 속도를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 상기 이산 푸리에 변환부(200)는 상기 신호 처리부(100)에서 처리된 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서(20)의 출력 신호 데이터와 크랭크축의 각속도(플라이 휠의 각속도)를 이용하여 크랭크축 위치 센서(20)의 출력 신호를 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform, DFT)하여 주파수 성분으로 변환시키는 역할을 한다.
이 때, 상기 이산 푸리에 변환부(200)는 1부터 N 사이클 동안 수집된 크랭크축 위치 센서(20) 출력 신호 데이터에서 선형 추세를 제거(Linear detrend)한 후, 크랭크축의 각속도를 토대로 상기 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 이산 푸리에 변환(DFT)하여 주파수 성분으로 변환시키는 것이 특징이며, 이산 푸리에 변환부(200)의 선형 추세 제거 과정을 통하여 본 발명의 엔진 실화 진단 시스템은 실화 발생 실린더를 보다 정확하게 진단할 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
여기서, 상기 N은 자연수이며, 1인 것이 바람직하나 이는 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하므로, N의 값이 1에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 선형 추세를 제거하는 과정 외의 크랭크축 위치 센서(20)의 출력 신호를 이산 푸리에 변환하는 과정은 종래에 알려진 방식과 동일하므로, 본 발명에서는 이산 푸리에 변환부(200)의 선형 추세를 제거하는 과정을 제외한 이산 푸리에 변환 과정에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
다음으로, PSD 산출부(300)는 상기 이산 푸리에 변환부(200)에서 이산 푸리에 변환된 크랭크축 위치 센서(20) 출력 신호 데이터를 토대로 파워 스펙트럼 밀도를 산출하는 역할을 한다.
이 때, 파워 스펙트럼 밀도는 단위 주파수 당 에너지 밀도를 의미하며, 상기 PSD 산출부(300)에서 산출된 크랭크축 위치 센서(20) 출력 신호 데이터의 파워 스펙트럼 밀도 값은 실화 발생 진단부(400)로 송신되어, 본 발명의 엔진 실화 진단 시스템에서 실화 발생 진단에 활용될 수 있다.
다음으로, 실화 발생 진단부(400)는 앞서 살핀 바와 같이 상기 PSD 산출부(300)에서 산출된 파워 스펙트럼 밀도를 토대로 엔진 내 실화 발생 여부를 진단하는 역할을 하며, 실화 발생 진단부(400)의 엔진 실화 진단 과정에 대해서는 도 3을 중심으로 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
정상 연소가 이루어진 경우에는 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서(20) 출력 신호에 대한 파워 스펙트럼 밀도의 최대 값이 하모닉차수가 4N일 때(k=4N) 나타나며, 이와 달리 엔진 내 일부 실린더에서 실화가 발생한 경우에는 크랭크축 위치 센서(20) 출력 신호에 대한 파워 스펙트럼 밀도의 최대 값이 하모닉차수가 4N이 아닐 때(k≠4N)에서 나타나게 된다.
예를 들어, 도 3 (a), (b)는 주파수 변화에 따른 4 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서(20) 출력 신호에 대한 파워 스펙트럼 밀도 값의 변화량을 도시한 그래프인데, ⅰ) 정상 연소가 이루어진 경우에는 도 3 (a)에 도시된 바와 같이 하모닉차수가 16(k= 4 X 4 = 16)일 때 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나고, ⅱ) 엔진 내 일부 실린더에서 실화가 발생한 경우에는 도 3 (b)에 도시된 바와 같이 하모닉차수가 16이 아닐 때(k≠16) 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나게 된다.
본 발명의 실화 발생 진단부(400)는 상기와 같이 실화 발생 유무에 따라 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서(20) 출력 신호에 대한 파워 스펙트럼 밀도의 최대 값이 나타나는 하모닉차수 값이 다르다는 점에 주목하여 ⅰ) 하모닉차수 값이 4N일 때, 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 경우에는 엔진이 정상 연소 한 것으로 진단하고, ⅱ) 하모닉차수 값이 4N이 아닌 값에서 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 경우에는 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단할 수 있다.
본 발명의 엔진 실화 진단 시스템은 상기 실화 발생 진단부(400)를 통해 엔진 내 실화 발생 여부를 진단할 뿐만 아니라, 실화 발생 실린더까지 진단할 수 있도록 실린더 진단부(500)를 더 포함할 수 있는데, 상기 실린더 진단부(500)의 실화 발생 실린더 진단 과정에 대해서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 4는 종래의 엔진 변동성을 이용하여 실화를 진단하던 방식과 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 실화 진단 시스템의 실화 진단 방식을 비교하기 위한 그래프이고, 도 5는 실화 발생에 따른 엔진 속도의 진폭 변화를 도시한 그래프이다. 또한, 도 6 (a)는 제4 실린더에 실화가 발생한 경우의 엔진 속도 진폭 변화를 도시한 그래프이고, 도 6 (b)는 제1 실린더, 제4 실린더에 실화가 발생한 경우의 엔진 속도 진폭 변화를 도시한 그래프이다.
이 때, 도 4 내지 도 6의 x축은 크랭크축 회전 각도에 대응되는 플라이 휠(10)의 치(teeth) 수이며, y축은 선형 제거된 엔진 속도(RPM)이다.
실린더 진단부(500)는 상기 실화 발생 진단부(400)에서 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단되는 경우에 크랭크축 회전 각도의 변화에 따른 엔진 속도(회전 속도)의 진폭(Amplitude) 변화를 분석하여 실화 발생 실린더를 진단하는 역할을 한다.
종래에 제안되었던 엔진 변동성(Engine roughness)을 이용한 엔진 실화 진단 방식의 경우에도 상기 실린더 진단부(500)와 유사하게 엔진 속도의 진폭 변화를 토대로 실화 발생 여부 또는 실화 발생 실린더를 진단하곤 하였다.
특히, 상기 엔진 변동성을 이용한 엔진 실화 진단 방식은 도 4의 상단에 도시된 바와 같이 1 사이클 동안 점화 순서가 인접한 실린더 영역에서의 엔진 속도 진폭 변화를 토대로 실화 발생 여부를 진단하는 방식이어서, 점화 순서가 인접한 실린더 영역에서의 엔진 속도 진폭은 설계 형상, 엔진의 온도, 가공 공차, 크랭크축의 비틀림 진동, 연소 과정(폭발 행정)에 의한 속도 변화에 영향을 받아, 상기 영향을 제거하기 위한 연료 On/Off 보정(Fuel On/Off adaptation)이 수행되지 않고서는 실화 진단이 어려운 경우가 있었다.
본 발명의 실린더 진단부(500)는 상기와 같은 문제점을 주목하여 1 사이클 동안 점화 순서가 인접한 실린더 영역에서의 엔진 속도 진폭 변화를 토대로 실화 발생 여부를 진단하지 않고, 각 사이클마다 크랭크축 회전 각도 변화에 따른 엔진 속도의 진폭 변화 구간을 제1 실린더 영역, 제2 실린더 영역, 제3 실린더 영역, 제4 실린더 영역으로 분류하고, 도 4 하단에 도시된 바와 같이 M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭을 비교하여 실화 발생 실린더를 진단하는 것이 특징이다(이 때, N은 자연수이며, (단, M은 N 이하인 자연수고, L도 자연수이다.).
이 때, 엔진이 4 기통 엔진인 경우에는 실린더 영역을 제1 실린더 영역부터 제4 실린더 영역까지 나눌 수 있겠으나, 엔진의 기통수가 늘어나는 경우에는 실린더 영역을 엔진 기통 수에 대응되도록 나누고, 이를 토대로 실화 발생 실린더를 진단할 수 있음은 당연하다.
즉, 1 사이클 동안 점화 순서가 인접한 실린더 영역 사이의 엔진 속도 진폭 변화를 토대로 엔진 실화 여부를 진단하던 종래의 엔진 변동성을 이용한 엔진 실화 진단 방식과 달리, 본 발명의 실린더 진단부(500)는 M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭을 비교하여 실화 발생 실린더를 진단하는 것이며, 동일 실린더 영역의 엔진 속도 진폭 내에는 엔진 속도 진폭 내에 설계 형상, 엔진의 온도, 가공 공차, 크랭크축의 비틀림 진동, 연소 과정에 의한 속도 변화의 영향이 동일하게 반영되어 있다고 할 것이어서 상기 실린더 진단부(500)에서는 종래의 엔진 변동성을 이용한 엔진 실화 진단 방식과 달리 설계 형상, 엔진의 온도, 가공 공차, 크랭크축의 비틀림 진동, 연소 과정에 의한 속도 변화 영향을 제거하지 않고도 실화 발생 실린더를 정확하게 진단할 수 있다는 장점이 있다.
아울러, 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터에서 선형 추세를 제거하지 않은 경우에는 정상 점화 실린더에서 발생한 오버슈트(Overshoot)가 실화가 발생한 실린더의 엔진 속도 진폭에 영향을 끼칠 수 있으며, 이로 인해 엔진 속도의 진폭 변화를 분석하는 것만으로는 실화 발생 실린더를 정확하게 진단하기 어려운 경우가 발생할 수 있었으나,
본 발명의 엔진 실화 진단 시스템은 앞서 언급한 바와 같이 상기 이산 푸리에 변환부(200)에서 1부터 N 사이클 동안 수집된 크랭크축 위치 센서(20) 출력 신호 데이터에서 선형 추세를 제거(Linear detrend)한 후, 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 이산 푸리에 변환(DFT)함으로써, 정상 점화 실린더에서 발생한 오버슈트가 실화 발생 실린더의 엔진 속도 진폭에 미치는 영향을 제거할 수 있으며, 결과적으로 본 발명의 실린더 진단부(500)는 선형 제거된 엔진 속도의 진폭 변화를 활용하여 실화 발생 실린더 진단의 정밀성을 높일 수 있다.
도 5는 제1 실린더와 제4 실린더에서 실화가 발생하였을 때의 엔진 속도 진폭 변화를 도시한 그래프인데, 제1 실린더와 제4 실린더의 실화 발생을 전후로 ⅰ) 실화가 발생하지 않은 제2 실린더, 제3 실린더 영역에서는 엔진 속도 진폭이 거의 변화하지 않으나, ⅱ) 실화가 발생한 제1 실린더 영역과 제4 실린더 영역에서는 엔진 속도 진폭이 급변하게 된다.
이 점을 참고하여, 본 발명의 실린더 진단부(500)는 M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭 사이의 변화량이 기 설정된 값 이상인 경우에는 제M 실린더에서 실화가 발생한 것으로 진단할 수 있고, 반대로 M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭 사이의 변화량이 기 설정된 값보다 작은 경우에는 제M 실린더에서는 정상 연소가 이루어진 것으로 진단할 수 있다.
이 때, 상기 기 설정된 값은 시험을 통해 도출된 값이며, 엔진의 종류 또는 사용 환경에 따라 가변될 수 있음은 당연하다.
예를 들어, 상기 실린더 진단부(500)는 도 6 (a)에 도시된 바와 같이 각 사이클마다 제1, 2, 3 실린더 영역에서의 엔진 속도 진폭은 크게 변화하지 않는 상태에서, 특정 사이클을 전후로 제4 실린더 영역의 엔진 속도 진폭은 크게 변화하는 경우에는 제4 실린더에서 실화(단일 실린더 실화)가 발생한 것으로 진단할 수 있으며, 엔진 속도 진폭이 다시 원 상태로 복귀된 경우에는 해당 사이클로부터 실화가 발생하였던 제4 실린더에서도 정상 연소가 이루어지고 있는 것으로 진단할 수 있다.
또한, 상기 실린더 진단부(500)는 도 6 (b)와 같이 제2 실린더, 제3 실린더 영역에서의 엔진 속도 진폭은 크게 변화하지 않는 상태에서, 특정 사이클을 전후로 제1 실린더 영역과 제4 실린더 영역의 엔진 속도 진폭이 크게 변화하는 경우에는 제1 실린더, 제4 실린더에서 실화가 발생(듀얼 실린더 실화)한 것으로 진단할 수 있다.
아울러, 도면 상에 도시되지는 않았으나 제2 실린더, 제4 실린더 영역에서의 엔진 속도 진폭은 크게 변화하지 않는 상태에서, 특정 사이클을 전후로 제1 실린더 영역과 제3 실린더 영역의 엔진 속도 진폭이 크게 변화하는 경우에는 상기 실린더 진단부(500)에서 제1 실린더와 제3 실린더에 실화가 발생한 것으로 진단할 수 있음은 당연하다.
다음으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔진 실화 진단 방법에 대하여 살펴보도록 한다.
이 때, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔진 실화 진단 방법의 순서도이며, 본 발명의 엔진 실화 진단 방법의 각 과정(단계)에 대한 구체적인 설명은 앞서 설명한 바와 동일하므로, 이하에서는 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
본 발명은 또 다른 실시예로 크랭크축 위치 센서의 출력 신호를 이용하여 4기통 엔진 내 실화 발생 여부를 진단할 수 있는 방법에 있어서, 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 수집하는 데이터 수집 단계(S210), 상기 데이터 수집 단계(S210)에서 수집된 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 이산 푸리에 변환하는 이산 푸리에 변환 단계(S220), 상기 이산 푸리에 변환 단계(S220)에서 이산 푸리에 변환된 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 토대로 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 산출하는 PSD 산출 단계(S230) 및 상기 PSD 산출 단계(S230)에서 산출된 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 하모닉차수 값을 토대로 엔진 내 실화 발생 여부를 진단하는 실화 발생 진단 단계(S240)를 포함하는 엔진 실화 진단 방법(S200)을 제공한다.
이 때, 상기 이산 푸리에 변환 단계(S220)는 상기 데이터 수집 단계(S210)에서 수집된 1부터 N 사이클 동안 수집된 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터에서 선형 추세를 제거(Linear detrend)한 후, 크랭크축의 각속도를 토대로 상기 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 주파수 성분으로 변환시키는 것을 특징으로 하며, 이를 통해 정상 점화 실린더에서 발생한 오버슈트(Overshoot)가 실화가 발생한 실린더의 엔진 속도 진폭에 끼치는 영향을 제거할 수 있으므로, 본 발명의 엔진 실화 진단 방법(S200)은 후술할 실린더 진단 단계(S250)에서의 실화 발생 실린더 진단 정밀성을 향상시킬 수 있다(단, N은 자연수이다.).
또한, 상기 실화 발생 진단 단계(S240)는 하모닉차수 값이 4N에서 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 경우에는 정상 연소가 이루어진 것으로 진단하고, 반대로 하모닉차수 값이 4N이 아닌 값에서 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 경우에는 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단할 수 있다.
아울러, 본 발명의 엔진 실화 진단 방법(S200)은 상기 실화 발생 진단 단계(S240)에서 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단되는 경우, 크랭크축 회전 각도 변화에 따른 엔진 속도의 진폭 변화를 분석하여 실화 발생 실린더를 진단하는 실린더 진단 단계(S250)를 더 포함하여, 엔진 내 실화 발생 여부뿐만 아니라 실화 발생 실린더까지 진단할 수 있는 것이 특징이다.
이 때, 상기 실린더 진단 단계(S250)는 각 사이클마다 크랭크축 회전 각도 변화에 따른 엔진 속도의 진폭 변화 구간을 제1 실린더 영역, 제2 실린더 영역, 제3 실린더 영역, 제4 실린더 영역으로 분류하고,
M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭을 비교하여, ⅰ) M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭 사이의 변화량이 기 설정된 값 이상인 경우에는 제M 실린더에서 실화가 발생한 것으로 진단할 수 있고, ⅱ) 반대로 M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭 사이의 변화량이 기 설정된 값보다 작은 경우에는 제M 실린더에서 정상 연소가 이루어진 것으로 진단할 수 있다(단, M은 N 이하인 자연수고, L도 자연수이다.).
이 때, 엔진이 4 기통 엔진인 경우에는 실린더 영역을 제1 실린더 영역부터 제4 실린더 영역까지 나눌 수 있겠으나, 엔진의 기통수가 늘어나는 경우에는 실린더 영역을 엔진 기통 수에 대응되도록 나누고, 이를 토대로 실화 발생 실린더를 진단할 수 있음은 당연하다.
정리하면, 본 발명은 임계값을 이용하여 엔진 실화 여부 또는 실화 발생 실린더를 진단하던 종래의 주파수 분석 방식을 이용한 엔진 실화 진단 시스템 및 방법과는 달리, ⅰ) 이산 푸리에 변환된 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 토대로 파워 스펙트럼 밀도 값을 산출하고, 파워 스펙트럼 밀도 값의 최대값이 나타나는 하모닉차수를 분석함으로써 엔진 실화 발생 여부를 진단하고, ⅱ) 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단되는 경우에는 선형 제거된 엔진 속도의 진폭 변화 분석을 통하여 실화 발생 실린더까지 진단할 수 있는 엔진 실화 진단 시스템 및 방법을 제공하여, 임계값 도출을 위한 시험에 소모되는 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 임계값을 ECU 내에 맵핑해두지 않고도 엔진 실화 진단을 할 수 있어 계산 로직을 단순화하고 부하를 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에서는 4기통 엔진 내에서 실화 발생 여부를 진단하고, 실화 발생 실린더를 진단하는 과정을 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 엔진 실화 발생 여부 및 실화 발생 실린더 진단 과정은 4기통 엔진에 한정되는 것은 아니며, 8기통, 16기통 엔진 등 다양한 종류의 엔진에 확대 적용할 수 있음 당연하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
또한, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 플라이 휠
20 : 크랭크축 위치 센서
100 : 신호 처리부
200 : 이산 푸리에 변환부
300 : PSD 산출부
400 : 실화 발생 진단부
500 : 실린더 진단부

Claims (12)

  1. 크랭크축 위치 센서의 출력 신호를 이용하여 4기통 엔진 내 실화 발생 여부를 진단할 수 있는 시스템에 있어서,
    1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 이산 푸리에 변환하는 이산 푸리에 변환부;
    상기 이산 푸리에 변환부를 통해 이산 푸리에 변환된 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 토대로 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 산출하는 PSD 산출부; 및
    상기 PSD 산출부에서 산출된 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 하모닉차수 값을 토대로 엔진 내 실화 발생 여부를 진단하는 실화 발생 진단부;
    를 포함하고,
    상기 실화 발생 진단부는,
    하모닉차수 값이 4N이 아닌 값에서 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 경우 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 진단 시스템. (단, N은 자연수이다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이산 푸리에 변환부는,
    1부터 N 사이클 동안 수집된 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터에서 선형 추세를 제거한 후, 크랭크축의 각속도를 토대로 상기 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 주파수 성분으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 진단 시스템.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 실화 발생 진단부에서 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단되는 경우, 크랭크축 회전 각도 변화에 따른 엔진 속도의 진폭 변화를 분석하여 실화 발생 실린더를 진단하는 실린더 진단부;를 더 포함하는 엔진 실화 진단 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 실린더 진단부는,
    각 사이클마다 크랭크축 회전 각도 변화에 따른 엔진 속도의 진폭 변화 구간을 제1 실린더 영역, 제2 실린더 영역, 제3 실린더 영역, 제4 실린더 영역으로 분류하고,
    M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭을 비교하여 실화 발생 실린더를 진단하는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 진단 시스템.
    (단, M은 N 이하인 자연수고, L도 자연수이다.)
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실린더 진단부는,
    M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭 사이의 변화량이 기 설정된 값 이상인 경우, 제L 실린더에서 실화가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 진단 시스템.
  7. 크랭크축 위치 센서의 출력 신호를 이용하여 4기통 엔진 내 실화 발생 여부를 진단할 수 있는 방법에 있어서,
    1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 수집하는 데이터 수집 단계;
    상기 데이터 수집 단계에서 수집된 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 이산 푸리에 변환하는 이산 푸리에 변환 단계;
    상기 이산 푸리에 변환 단계에서 이산 푸리에 변환된 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 토대로 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 산출하는 PSD 산출 단계; 및
    상기 PSD 산출 단계에서 산출된 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 하모닉차수 값을 토대로 엔진 내 실화 발생 여부를 진단하는 실화 발생 진단 단계;
    를 포함하고,
    상기 실화 발생 진단 단계는,
    하모닉차수 값이 4N이 아닌 값에서 파워 스펙트럼 밀도의 최대값이 나타나는 경우 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 진단 방법. (단, N은 자연수이다.)
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이산 푸리에 변환 단계는,
    상기 데이터 수집 단계에서 수집된 1부터 N 사이클 동안의 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터에서 선형 추세를 제거한 후, 크랭크축의 각속도를 토대로 상기 크랭크축 위치 센서 출력 신호 데이터를 주파수 성분으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 진단 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 실화 발생 진단 단계에서 엔진 내 실화가 발생한 것으로 진단되는 경우, 크랭크축 회전 각도 변화에 따른 엔진 속도의 진폭 변화를 분석하여 실화 발생 실린더를 진단하는 실린더 진단 단계;를 더 포함하는 엔진 실화 진단 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 실린더 진단 단계는,
    각 사이클마다 크랭크축 회전 각도 변화에 따른 엔진 속도의 진폭 변화 구간을 제1 실린더 영역, 제2 실린더 영역, 제3 실린더 영역, 제4 실린더 영역으로 분류하고,
    M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭을 비교하여 실화 발생 실린더를 진단하는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 진단 방법.
    (단, M은 N 이하인 자연수고, L도 자연수이다.)
  12. 제11항에 있어서,
    상기 실린더 진단 단계는,
    M-1 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭과 M 사이클의 제L 실린더 영역의 엔진 속도 진폭 사이의 변화량이 기 설정된 값 이상인 경우, 제L 실린더에서 실화가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 엔진 실화 진단 방법.
KR1020180154600A 2018-12-04 2018-12-04 이산 푸리에 변환과 엔진 속도의 진폭 변화 분석을 활용한 엔진 실화 진단 시스템 및 방법 Active KR102063971B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180154600A KR102063971B1 (ko) 2018-12-04 2018-12-04 이산 푸리에 변환과 엔진 속도의 진폭 변화 분석을 활용한 엔진 실화 진단 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180154600A KR102063971B1 (ko) 2018-12-04 2018-12-04 이산 푸리에 변환과 엔진 속도의 진폭 변화 분석을 활용한 엔진 실화 진단 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102063971B1 true KR102063971B1 (ko) 2020-01-08

Family

ID=69154039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180154600A Active KR102063971B1 (ko) 2018-12-04 2018-12-04 이산 푸리에 변환과 엔진 속도의 진폭 변화 분석을 활용한 엔진 실화 진단 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102063971B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010065837A (ko) * 1999-12-30 2001-07-11 이계안 엔진실화 검출시스템 및 엔진실화 검출방법
KR20130064344A (ko) * 2011-12-08 2013-06-18 자동차부품연구원 자동차 휠 밸런스 진단 장치 및 그 휠 밸런스 진단 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010065837A (ko) * 1999-12-30 2001-07-11 이계안 엔진실화 검출시스템 및 엔진실화 검출방법
KR20130064344A (ko) * 2011-12-08 2013-06-18 자동차부품연구원 자동차 휠 밸런스 진단 장치 및 그 휠 밸런스 진단 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
미국등록특허공보(제7530261호) "Fourier-based misfire detection strategy"

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11591981B2 (en) System and method for detecting malfunctioning turbo-diesel cylinders
US5200899A (en) Method and system for detecting the misfire of an internal combustion engine utilizing angular velocity fluctuations
KR102063974B1 (ko) 이산 푸리에 변환과 선형 성분이 제거된 엔진 속도의 변동 분석을 활용한 엔진 실화 진단 시스템 및 방법
JPH04219448A (ja) 内燃機関における不点火検出装置
US6314802B1 (en) Optimal engine speed compensation method used in misfire detection
JPH04365958A (ja) 内燃機関用失火検出装置
KR100305832B1 (ko) 주파수 분석을 이용한 엔진 실화 검출 시스템과 검출방법
JPH09119338A (ja) 燃焼ミスファイヤの検出方法
US6725709B2 (en) Combustion state diagnosing system and combustion state diagnosing method for diagnosing engine and recording medium
KR102131713B1 (ko) 다기통 엔진의 실화 진단 방법 및 장치
CN111989476B (zh) 内燃机的充气行为的傅里叶诊断
KR101180410B1 (ko) 내연기관의 실화 검출방법 및 그 장치
JP2666231B2 (ja) 内燃エンジンの燃焼状態検出装置
JPH06146999A (ja) 内燃エンジンの燃焼状態検出装置
KR102063971B1 (ko) 이산 푸리에 변환과 엔진 속도의 진폭 변화 분석을 활용한 엔진 실화 진단 시스템 및 방법
KR102163796B1 (ko) 다기통 엔진의 실화 진단 방법 및 장치
KR102119872B1 (ko) 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법 및 시스템
KR102202723B1 (ko) 다기통 엔진의 실화 진단 방법 및 장치
KR102153484B1 (ko) 다기통 엔진의 실화 진단 방법 및 장치
US6278934B1 (en) System and method for detecting engine misfires using optimal phase delay angle
JPH08312445A (ja) 燃焼中の失火識別方法
KR102109673B1 (ko) 이산 푸리에 변환과 임계값 이동을 활용한 엔진 실화 진단 시스템 및 방법
US6305352B1 (en) Method for detecting an abnormal disturbance of an internal combustion engine torque
KR102300965B1 (ko) 다기통 엔진의 실화 진단 방법 및 장치
JP4316914B2 (ja) 失火検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20181204

PA0201 Request for examination
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20190926

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20191204

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20200102

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20200103

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration