KR0145685B1 - 공전속도 조정시스템 - Google Patents

Abstract

다점 연료분상식의 엔진에서 나타나는 각 실린더간의 공연비 차이를 해결함으로써 엔진 부조현상을 방지하고자, 흡기 매니홀드(4)에 연통된 서어지탱크(3)로 별도의 보조인젝터(16)를 장착시키고, ECU(14)에 의해 개폐 제어되는 3상밸브(19)를 개재하여 상기한 보조인젝터(16)로 연료를 급송함과 아울러 이 보조인젝터(16)의 보조연료관(17)에 설치된 연료압센서(18)를 통해 급송되는 연료압의 검출신호가 상기한 ECU(14)에 입력되게 하고, ECU(14)는 엔진(8)이 공전상태인 때에 보조인젝터(16)만이 연료를 분사하도록 제어하면서 규정공정속도로 앤진(8)이 가동되도록 규정공전속도 N과 실제공전속도 Na를 연산하여 얻은 수정치 dn에 관한 연료압의 비례적분제어량 Pc을 결정하고, 규정공전속도 N에 대응하는 예상연료압 Pp와 상기한 비례적분제어량 Pc를 연산하여 참고연료압 Pr을 구한 다음, 이 참고연료압 Pr에서 연료압센서(18)를 통해 검출된 실제연료압 Pa을 연산하여 추가연료압 dP를 구하고, 이 추가연료압 dP가 0이 되도록 예상연료압 Pp를 결정하면서 연료공급량을 증감 조절한 다음, 조절된 연료공급량의 증감에 따른 추가요구공기량 dQ를 얻기위하여 참고공기량 Qr에서 실제공기량 Qa을 연산하고, 이 추가요구공기량 dQ가 0으로 될 때 까지 참고공기량 Qr을 반복 결정함으로써 상기한 보조인젝터(16)에 의존하여 연료를 공급받는 엔진(8)이 이론공연비에 일치하는 공전속도로 가동되게 하는 공전속도 조절시스템.

Description

공전속도 조정시스템

제1도는 종래의 엔진 컴퓨터 제어방식에 관련된 예를 나타내는 개략 구성도.

제2도는 본 발명에 관련된 엔진 컴퓨터 제어방식에 관련된 예를 나타내는 개략 구성도.

제3도는 본 발명에 관련된 프로그램의 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:에어크리너 2:스로틀바디

3:서어지탱크 8:엔진

9:에어플로우센서 10:서보모터

11:스로틀포지션센서 12:산소센서

13:인젝터 14:ECU

15:크랭크각센서 16:보조인젝터

18:연료압센서 19:3상밸브

본 발명은 엔진의 공정속도 조정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 실린더간의 공연비 차이가 생기지 않게 할 수 있는 공전속도 조정시스템에 관한 것이다.

자동차용 엔진에 있어서, 특히 다점 연료분사방식의 컴퓨터 제어엔진은 각 실린더로 나누어 연통된 흡기 매니홀드 내부의 공기 밀도에 다소 차이가 있음에 기인하여 각 실린더간의 공연비가 다르게 되는 단점을 안고 있다.

제1도는 종래이 일반적인 엔진 컴퓨터 제어방식을 나타내는 개략도로서, 에어크리너(1)에서 스로틀바디(2), 그리고 서어지탱크(3)를 통해 흡기매니홀드(4)로 이어지는 흡기계통과, 배기 매니홀드(5)를 통해 촉매반응기(6)및 머플러(7)로 이어지는 배기계통을 갖춘 엔진(8)이 기보적 구성으로 되고 있다.

에어크리너(1)측에는 흡입공기의 유량을 검출하는 에어플로우센서(9)가 설치되어 있고, 또 스로틀바디(2)에 장착된 스로틀밸브는 서보모터(10)에 연동하여 개방되는 것이며, 이 때의 스로틀밸브 개방도는 스로틀포지션센서(11)가 검출하게 되어 있다.

그리고 배기계통에는 산소센서(12)가 설치되어 있어서 배기개스에 포함된 산소량을 측정하여 완전연소여부를 가릴 수 있게 되어 있다.

엔진(8)으로의 연료공급은 인젝터(13)에 의해 행해지는데, 이 인젝터(13)에 의해 분사되는 연료의 량은 분사시간으로 결정된다.

더 상세하게 설명하면, ECU(14)는 에어플로우센서(9)를 통한 흡입공기량 신호를 입력받아서 설정된 공연비에 맞춰 인젝터(13)의 기본 분사시간을 결정하고, 또 엔진(8)의 크랭크각센서(15)는 1번실린더의 점화시기와 엔진(8)의 회전속도신호를 ECU(14)로 입력시켜서 연료의 분사시간을 증감 보정하게 된다.

그 외에도 ECU(14)는 도시하지 않은 홉기온도센서, 냉각수온센서, 공전스위치, 서보모터 포지션센서, 차속센서 등으로부터의 신호를 입력받게 되어 있다.

ECU(14)는 에어플로우센서(9), 스로틀포지션센서(11), 산소센서(12), 크랭크각센서(15) 그리고 도시하지 않은 흡기온도센서, 냉각수온센서, 공전스위치의 신호를 받고, 이를 연산처리하여 설정된 공연비에 맞게 인젝터(13)의 기본분사시간을 결정하여 준다.

그리고, 엔진(8)이 공정속도 조절은 ECU(14)가 스로틀포지션센서(11), 크랭크각센서(15) 및 도시하지 않은 냉각수온센서, 공전스위치, 서보모터 포지션센서, 차속센서의 신호를 입력받아 서보모터를 구동 제어함으로써 이루어지게 되어 있다.

상술한 바와 같이 다점 연료분사방식의 엔진에서는 에어플로우센서(9)의 신호와 산소센서(12), 그리고 수온센서, 흡기온도센서, 스로틀포지션센서 및 공전스위치의 신호에 의해 공연비가 제어되는 방식이므로 스로틀바디(2)에서 흡기 매니홀드(4)를 거쳐 각 실린더로 이어지는 통로의 길이차로 인한 각 실린더간의 흡입공기 밀도 차이는 전혀 공연비 제어에 참조되지 않고 있다.

실제로, 각 실린더에 흡입되는 공기의 양은 스로틀바디(2)에서 가장 가까운 4번 실린더가 많고, 가장 멀리 위치하는 1번 실린더는 가장 적게 된다.

이와 같이 각 실린더간에 흡입공기의 밀도차가 생기면 당연히 각 실린더간의 공연비에도 차이가 생기기 마련이도, 각 실린더간의 공연비 차이는 연소현상의 차이를 초래하여 엔진 부조현상의 원인이 된다.

본 발명의 목적은 다점 연료분사방식의 엔진에서 나타나는 각 실린더간의 공연비 차이를 해결함으로서 엔진 부조현상을 방지할 수 있게 한 공정속도 조정시스템을 제공함에 있다.

상기의 목적에 따라 본 발명은 엔진의 각 실린더마다 개별의 인젝터가 장착되어서 연료를 분사하는 다점 연료분사방식의 컴퓨터 제어 엔진에 있어서, 흡기 매니홀드에 연통된 서어지탱크로 보조인젝터를 장착시키고, ECU에 의해 개폐되는 제어되는 3상밸브를 개재하여 상기한 보조인젝터로 연료를 급송함과 아울러 이 보조인젝터의 보조연료관에 설치된 연료압센서를 통해 급송되는 연료압의 검출신호가 상기한 ECU에 입력되게 하고, ECU는 엔진이 공전상태인 때에 보조인젝터만이 연료를 분사하도록 제어하면서 규정공정속도로 엔진이 가동되도록 규정공전속도와 실제공전속도를 연산하여 얻은 수정치에 관한 연료압의 비례적분제어량을 결정하고, 규정공정속도에 대응하는 예상연료압과 상기한 비례적분제어량 연산하여 참고연료압를 구한 다음, 이 참고연료압에서 연료압센서를 통해 검출된 실제연료압을 연산하여 추가연료압을 구하고, 이 추가연료압이 0이 되도록 예상연료압을 결정하면서 연료공급량을 증감 조절한 다음, 조절된 연료공급량의 증감에 따른 추가요구공기량이 얻기 위하여 참고공기량에서 실제공기량을 연산하고, 이 추가요구공기량이 0으로 될 때 까지 참고공기량을 반복 결정하여 이론공연비에 일치하는 공전속도를 얻을 수 있게 함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면 제2도 내지 제3도를 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명이 적용된 엔진 컴퓨터 제어방식의 개략적 구성을 나타내는 도면으로서, 상술한 제1도와 동일한 부분은 설명의 중복을 피하고자 동일부호를 부여하고 있다.

본 발명에 관련된 엔진(8)은 스로틀바디(2)와 연통된 서어지탱크(3)에 보조인젝터(16)를 갖추고 있다.

이 보조인젝터(16)는 보조연료관(17)을 통해 통상의 연료펌프로부터 연료를 공급받게 되어 있으며, 이 보조연료관(17)의 도중에는 연료압센서(18)가 장차되어서 연료압의 검출신호를 ECU(14)로 입력시키게 되어 있다.

또한 보조연료관(17)은 3상밸브(19)를 경유하여 주연료관(20)과 접속되며, 이 주연료관(20)은 통상의 연료펌프로 연통되는 한편 상기한 3상밸브(19)는 ECU(14)에 의해 개폐되어서 주연료관(20)을 타고 공급되는 연료가 보조연료관(17)혹은 바이패스관(21)으로 공급되게 해준다.

본 발명에서 서어지탱크(3)에 보조인젝터(16)를 배치하는 주된 이유는, 서어지탱크(3)에서 각 실린더간의 연통길이가 동일하게 되어 있기 때문이다.

따라서 엔진(8)이 공전중인 때는 오로지 서어지탱크(3)에서 보조젝터(16)만이 연료분를 행함로써 각 실린도간의 공연비 차이가 생기지 않게 할 수 있다.

즉, 상술한 본 발명에서 ECU(14)는 제3도의 플로우챠트로 나타낸 바와 같은 프로그램으로 동작하게 된다.

예시된 플로우챠트는 부프로그램에 관련되는 것이고, 주프로그램을 종래의 ECU에 입력된 것과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

먼저 엔진(8)의 시동은 3상밸브(19)가 오프되고 보조인젝터(16)는 비작동인 상태에서 종래와 마찬가지로 각 인젝터(13) 모두가 동작되어 농후한 혼합기를 각 실린더로 공급되게 하는 방식으로 이루어진다. 엔진(8)이 시동된 상태에서 서보모터(10)에 부속된 공정스위치가 하이신호를 ECU(14)를 입력하면 ECU(14)는 엔진 공전상태로 판별한다. 반대로 공전스위치가 로우신호를 입력하는 경우에는 주행모드로 판별하여 3상밸브(19)의 오프 및 보조인젝터(16)의 비작동상태는 그대로 유지되면서 주프로그램으로 들어가서 종래와 동일한 주행모드에 따라 최적의 정상운전상태가 되도록 제어하게 된다.

또한 이 과정에서 엔진(8)이 난기상태로 돌입할 때 까지의 패스트 아이들작용도 주프로그램에 따라 종래와 마찬가지로 제어된다.

ECU(14)가 엔진(8)이 난기된 공전상태로 돌입하였음을 판별하면, 3상밸브(19)를 온시키고 보조인젝터(16)를 통해 연료가 분사되게 하는 즉시로 모드 인젝터(13)에 비동작신호를 보내어 엔진(8)이 단지 보조인젝터(16)에 의존하여 가동되게 한다.

다음에 ECU(14)는 보조인젝터(16)에 의해 가동되는 엔진(8)의 공전속도가 규정공전속도 N(700 내지 800±100RPM)으로 유지되게 제어하는 단계로 들어간다. 이 때는 크랭크각센서(15)에서 검출 입력되는 신호를 통해 실제공전속도 Na를 계측하고, 이 값 Na를 규정공전속도 N과 연산시켜서 수정치 dn을 얻고, 이 수정치 dn에 관련되는 연료압의 비례적분 제어량 Pc를 결정한다.

상기의 비례 적분제어량 Pc가 결정되면, 이 값에 예상연료압 Pp를 합산하여 참고연료압 Pr을 연산한다. 다시 말해서 참고연료압 Pr=Pp+Pc가 되는 것이다.

그런데 참고연료압 Pr과 연료압센서(17)에 의해 검출되는 실제연료압 Pa는 일치하지 않을 수도 있으므로 이를 연산하여 추가요구연료압 dP를 얻는다.

즉, dP=Pr-Pa로 연산한다.

얻어진 추가요구연료압 dP가 제로값이 될 때 까지 ECU(14)는 연료펌프를 가속시켜서 연료의 공급압력을 높여주고, 이에 따라 증대되는 비례적분 제어량 PC의 결정을 반복하면서 수정을 계속한다.

반복된 수정단계를 통해 추가요구연료압 d=0이 되었을 때, ECU(14)는 다음 단계로 넘어가서 산소센서(12)의 입력신호를 판독하여 이론공연비에 일치하는가를 판별하고, 일치된 때는 주프로그램으로 연료압을 피이드백 제거학 주프로그램으로 리턴한다. 반대로 이론공연비를 벗어난 때는 다을 단계로 넘어가서 참고공기량 Qr을 결정한다.

ECU(14)는 다시 에어플로우센서(9)를 통해 계측되는 실제공기량 Qa을 상기한 참고공기량 Qr과 연산처리하여 추가요구공기량 dQ를 얻는다.

즉, dQ=Qr-Qa로 연산한다.

얻어진 추가요구공기량 dQ가 제로값이 될 때 까지 서보모터(10)를 구동제어하여 스로틀밸브가 더 개방되게 하면서 동시에 이와 비례하여 증대되는 예상공기량 Qc의 결정을 반복하면서 수정을 계속한다.

반복된 수정단계를 통해 추가요구공기량 dP=0이 되었을 때, 다음 단계로 넘어가서 요구되는 수공전속도 변화치 δ에 대하여 수정치 dn의 값이 작은가의 여부를 비교 판별한다.

만약 작은 것으로 판별되면 주프로그램으로 리턴하여 그에 따른 제어를 수행하고, 큰 값으로 판별되면 다시 수정치 dn에 관한 연료압의 비례적분 제어량 Qc를 결정하는 단계로 되돌아가서 상술한 과정을 반복한다.

이상과 같이 본 발명의 시스템은 엔진이 공전인가의 여부를 판별하고, 공전중인 때에는 서어지탱크에 장착된 보조인젝터만으로 연료를 분사하여 엔진이 가동되게 함과 동시에 이 보조인젝터를 통해 공급되는 연료량이 규정공전속도를 달성할 수 있도록 연료압을 가감 조절하여 정숙한 공전상태가 유지되게 하는 것이며, 또한 연료압의 변동에 따른 불완전연소문제도 산소센서의 입력신호를 판독하여 이론공연비를 젓어난 때는 연료압 또는 공기량을 증감 조절함으로써 정숙한 공전속도와 이론공연비에 가까운 연소를 가능케 하는 것이다.

Claims (1)

1. 엔진의 각 실린더마다 개별의 인젝터가 장착되어서 연료를 분사하는 다점 연료분사방식의 컴퓨터 제어 엔진에 있어서, 흡기 매니홀드(4)에 연통된 서어지뱅크(3)로 보조인젝터(16)를 장착시키고, ECU(14)에 의해 개폐 제어되는 3상밸브(19)를 개재하여 상기한 보조인젝터(16)로 연료를 급송함과 아울러 이 보조인젝터(16)의 보조연료관(17)에 설치된 연료압센서(18)를 통해 급송되는 연료압의 검출신호가 상기한 ECU(14)에 입력되게 하고, ECU(14)는 엔진(8)이 공전상태인 때에 보조인젝터(16)만이 연료를 분사하도록 제어하면서 규정공전속도로 엔진(8)이 가동되도록 규정공정속도 N과 실제공전속도 Na를 연산하여 얻은 수정치 dn에 관한 연료압의 비례적분제어량 Pc을 결정하고, 규정공전속도 N에 대응하는 예상연료압 Pp와 상기한 비례적분제어ㄹ Pc를 연산하여 참고연료압 Pr을 구한 다음, 이 참고연료압 Pr에서 연료압센서(18)를 통해 검출된 실제연료압 Pa을 연산하여 추가연료압 dp를 구하고, 이 추가연료압 dP가 0이 되도로 예상연료압 Pp를 결정하면서 연료공급량을 증감 조절한 다음, 조절된 연료공급량의 증감에 따른 추가요구공기량 dQ를 얻기위하여 참고공기량 Qr에서 실제공기량 Qa을 연산하고, 이 추가요구공기량 dQ가 0으로 될 때 까지 참고공기량 Qr을 반복 결정하여 이론공연비에 일치하는 공전속도를 얻을 수 있게 함을 특징으로 하는 공전속도 조절시스템.