KR0145683B1 - 내연기관의 공회전 속도 제어방법 - Google Patents

Abstract

내연기관의 공회전 속도 제어 방법에 있어서, 기본 공기량과 목표 공기량을 계산하고, 엔진의 흡입 공기량 센서 출력을 받아 상기 목표 공기량으로 부터 편차 공기량을 산출하고, 듀티 증,감에 따라서 비례, 적분 제어값을 계산하고 보정장치를 합하여 보정 공기량을 산출하고, 상기 계산된 기본 공기량에 보정 공기량을 합하여 최종 듀티를 계산하여 액튜에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공회전 속도 제어 방법에 관한 것.

Description

내연기관의 공회전 속도 제어 방법

제1도는 종래의 공회전 속도 제어를 위한 계통도,

제2도는 종래 공회전 속도 제어를 위한 흐름도,

제3도는 본 발명에 따른 공회전 속도 제어를 위한 계통도,

제4도는 본 발명에 따른 공회전 속도 제어를 위한 흐름도이다.

본 발명은 자동차 내연기관의 공회전 속도 제어 방법에 관한 것으로, 특히 제어변수로서 내연기관에 흡입되는 흡입 공기량을 채택하여 보다 안정된 공회전 상태를 유지시키므로써 공회전 상태에서의 공연비를 정밀하게 제어하도록 한 내연기관의 공회전 속도 제어 방법에 관한 것이다.

현재 내연기관의 공회전 속도 제어를 위해 채택되고 있는 제어방식은 소위 비례-적분(PI) 제어 방식에 의하여 제어되는 방식으로, 제어를 위한 주요 입력 변수로는 엔진의 회전수를 검출하여 사용하고 있다. 엔진에 공급되는 공기로서 이는 액튜에이터에 의하는데 엔진에 흡입되는 공기량은 아이들 스피드 액튜에이터(idle speed actutor)의 구동시간에 비례하므로 그 구동시간을 적절히 결정하는 것이 중요하다.

상기 시간은 엔진에 유입되는 공기량, 냉각수온, 드로틀개도, 엔진회전수에 따라 PI 제어 방법에 의해 결정되는데, 아이들 상태로 미속 주행을 하거나 엔진 브레이크를 사용하면서 서서히 감속하는 경우처럼 드로틀개도는 아이들 상태이지만 엔진 회전수(RPM)이 차륜의 회전에 의존하는 경우 오히려 RPM에 의해 귀환제어는 오차를 유발하기 때문에 공회전 상태가 불안정해지며 공연비를 정밀하게 제어할 수 없어 유해한 배기가스가 많이 배출되며, 연비도 나빠진다.

또한 차량의 운전성에도 좋지 않아 영향을 미치게 된다.

본 발명의 목적은 상기의 문제를 해결하는 것으로 제어 입력 변수로서 내연기관의 실질적으로 흡입되는 공기량을 태책하여 제어토록 하므로써 보다 안정된 공회전 상태를 유지시켜 공회전 상태에서의 공연비를 정밀하게 제어함으로써 배기가스의 저감 효과, 연비의 개선 및 차량의 운전성을 향상시키는 내연기관의 공회전 속도 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하는 제어 방법은 내연기관의 공회전 속도 제어 방법에 있어서, 기본 공기량과 목표 공기량을 계산하고, 엔진의 흡입 공기량 센서 출력을 받아 상기 목표 공기량으로 부터 편차 공기량을 산출하고, 듀티 증, 감에 따라서 비례, 적분 제어값을 계산하고 보정장치를 합하여 보정 공기량을 산출하고, 상기 계산된 기본 공기량에 보정 공기량을 합하여 최종 듀티를 계산하여 액튜에이터를 제어하는 것임을 특징으로 한다.

다음에 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 구체적인 설명에 앞서 배경 설명으로 종래 기술을 이하 설명한다.

내연기관의 공회전 속도제어를 위해 엔진에 흡입되는 공기량은 아이들 스피드 액튜에이터의 구동시간(ISCTIM)으로 제시되며, 이의 일반식은 다음의 식(I)로 주어진다.

상기 식(1)에서 ISCBSC는 기본 공기량으로 엔진에 유입되는 공기량, 냉각수온, 드롤틀개도, 엔진 회전수 등에 따라 결정되는 값이다. 그리고 ISCCOR은 엔진 RPM 피드백에 의한 보정 공기량이며 다음의 식(2)로 표현된다.

상기 식(2)에서 PROCOR과 INTCOR은 각각 비례 제어치 및 적분 제어치이며 이는 다음의 식 (3),(4)로 표현된다.

상기 식(3),(4)에서 G_p,G_i는 각각 비례, 적분 제어 이득이며, ΔRPM은 RPM 편차로서 현재 RPM에서 목표 RPM을 감한 값이다.

상기한 식(1) 내지 (4)에 의해 속도 제어 된다. 제1도는 이를 근거로한 제어 계통도이며, 제1도에서 보듯이, 엔진(1)으로부터 현재 속도(RPM), 공기량, 냉각수온, 드로틀개도를 센서를 통해 정보를 얻고 RPM은 감산기(5)를 통해서 목표 RPM 산출부(4)의 출력값과 감해져 편차치 ΔRPM을 생성한다. 목표 RPM 산출부(4)는 엔진으로 부터 얻어진 상기 4개의 상태값을 사용하여 계산하고 4개의 상태값은 기본 공기량 산출부(3)에도 인가되어 기본 공기량 데이타를 산출한다. 기본 공기량은 가산기(7)에 가해지고 이 가산기(7)는 또는 ΔRPM 값을 사용해 보정 듀티(duty)를 생성하는 보정 듀티 계산부(6)의 출력치를 받아 서로 가산시켜 액튜에이터(2) 구동시간을 출력한다.

식(1) 내지 (4)는 주로 보정 듀티 계산부(6)에서 행해진다.

제2도는 제1도의 계통도에 준한 제어방법을 설명하는 흐름도로서, 다음과 같이 설명된다. 스텝1에서 기본 공기량과 목표 RPM을 계산하고, 스텝2에서 엔진의 현재 RPM과 목표 RPM으로부터 ΔRPM을 계산하고, 스텝3에서 듀티 증,감 여부를 판정한다. 듀티 증감에 따라 스텝4에서 식(3),(4),(2)를 계산하고 스텝5로 진행하여 식(1) 계산에 의해 최종 듀티를 얻는다.

제1도에서 보듯이 보정듀티 계산을 위해서 현재 엔진 RPM을 필요로 하였다. 이에 관련한 문제는 앞서 설명한 바와 같으므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에서 제기된 문제를 해소하도록 제3도에 보인 바와같이 현재 RPM 대신에 현재 엔진에 흡입되는 공기량을 주요 제어 변수로 하여 보다 정밀한 제어가 이루어지도록 한다. 이에 대한 설명은 다음과 같다.

본 발명은 내연기관의 공회전 속도 제어시 내연기관에 실질적으로 흡입되는 공기량을 제어입력 변수로 고려하는 것으로 우선, 본 발명에 따른 아이들 스피드 액튜에이터의 구동시간에 관한 식은 앞서 언급한 식(1),(2)와 동일하다. 그러나 식(1),(2)에서 ISCCOR의 의미는 RPM 피드백 제어가 아닌 공기량 피드백에 관한 공기량이라는 점에서 다르다 즉 식(2)에 나타난 PROCOR과 INTCOR의 의미는 다음의 식(5),(6)으로 각각 표현된다.

상기 식에서 G_p,G_i는 각각 비례, 적분 제어 이득이며 ΔMAP는 공기량의 편차로서 현재 공기량에서 목표 공기량을 감한 값이다.

제3도는 본 발명의 장치 계통도이며 제1도와 유사하나 보정 듀티 계산부(11)에 입력되는 Δ공기량이 엔진(1)의 현재 공기량 값에 근거한다는 것이 다르다. 그리고 보정 듀티 계산부(8)의 계산 과정은 상기 (5),(6)에 따르고 그외 다른 블록은 제1도와 동일하다.

전자 제어 장치의 마이컴은 프로그램상에서 기본 공기량과 목표 공기량을 갖고 있고 엔진의 흡입 공기량 센서(AFS) 출력치를 받아, 갖고 있는 목표 공기량과 감하여 Δ공기량 값을 생성하고, 보정듀티 계산과정을 진행한다.

다음에 흐름도를 참조하여 설명한다.

제4도는 본 발명에 제어 방법을 표현한 흐름도이다.

스텝10에서 상기 언급한 기본 공기량과 목표 공기량을 계산하고 스텝11과 같이 입력된 흡입 공기량으로 Δ공기량(ΔMAP)을 계산한다.

다음에 스텝12와 같이 듀티 증,감 여부를 판정하고 듀티가 증가 또는 감소되어야 하는 경우에 따라서 스텝(3)과 같이 식(5),(6),(2)를 차례대로 계산해간다.

이와같이 보정 공기량을 산출한 후 최종으로 스텝14와 같이 식(1)에 따라 최종 듀티를 계산하고 액튜에이터를 구동한다.

이와같이 본 발명에 따른 제어 입력 변수로 내연기관에 실질적으로 흡입되는 공기량을 채택하므로서 보다 안정된 공회전 상태를 유지시킬 수 있으므로 공회전 상태에서 공연비를 보다 정밀히 행할 수 있다.

Claims (1)

1. 내연기관의 공회전 속도 제어 방법에 있어서, 기본 공기량과 목표 공기량을 계산하고, 엔진의 흡입 공기량 센서 출력을 받아 상기 목표 공기량으로 부터 편차 공기량을 산출하고, 듀티 증,감에 따라서 비례, 적분 제어값을 계산하고 보정장치를 합하여 보정 공기량을 산출하고, 상기 계산된 기본 공기량에 보정 공기량을 합하여 최종 듀티를 계산하여 액튜에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공회전 속도 제어 방법.