KR0151702B1 - 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템 - Google Patents

내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템

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KR0151702B1
KR0151702B1 KR1019920701253A KR920701253A KR0151702B1 KR 0151702 B1 KR0151702 B1 KR 0151702B1 KR 1019920701253 A KR1019920701253 A KR 1019920701253A KR 920701253 A KR920701253 A KR 920701253A KR 0151702 B1 KR0151702 B1 KR 0151702B1
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마이어 루디
괼쩨르 토마스
에빙게르 베른하르트
슐러 디터
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랄프 베렌스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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    • 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
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
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    • F02D41/047Taking into account fuel evaporation or wall wetting

Abstract

본 발명은 계량된 연료량을 가속 및 감속시에 적용하기 위한 기본 분사량 신호 및 변환 보정 신호를 갖는 내연 기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템을 제안하며, 이 시스템에서 변환 보정 목적의 벽-필름량 신호 및 방출 인자 신호(TK)는 하중 및 회전 속도의 함수로 형성되고 변환 보정 신호는 상기 벽-필름량 신호 및 방출 인자 신호를 고려한 것이다. 방출 인자 신호는 특성도로부터 판독되거나 두개의 구체적인 수치일 수 있다. 이 시스템은 배기 가스등의 최적 변환 행위를 성취할 목적으로 사용된다.

Description

[발명의 명칭]
내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템
[발명의 상세한 설명]
[종래 기술]
본 발명은 청구범위의 주요부분과 같이, 하중, 회전 속도 및 온도용 센서와 계량한 연료량을 가속 및 감속시에 적용하기 위한 기본 분사량 신호 및 변환 보정 신호를 결정하는 수단을 갖는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템을 근거로 한다.
독일연방공화국 공개정보 제 3,042,246 호 및 대응 미합중국 특허 제 4,440,136 호에는 가속을 강화할 목적으로, 강화 인자가 어떤 공식에 따라 형성되고 그 공식의 개개 성분이 하중 및 회전 속도의 함수로서 메모리로부터 호출되는 연료 계량 시스템이 기술되어 있다. 상기 강화 인자는 FM=1+FM 1×FM 2 로 주어진다. 이 방정식에서, FM1 은 회전 속도 및 하중의 종속 변수이고 FM2 는 온도의 종속 변수이다.
독일연방공화국 공개공보 제 3,623,041 호 및 대응 미합중국 출원번호 제 SN 169,274 호에는 가속 명령을 실행하는데 필요한 추가 연료량이 시간을 고려해 최선의 방법으로 계량되게 하도록 가속 명령 신호의 발생과 흡기 밸브 시간사이의 순간적 관계를 고려한, 가속시 연료 계량 방법이 기술되어 있다. 이런 목적으로, 복수의 연속 계량 공정 사이에 계산된 추가 연료량을 제공하기 위한, 또는 소위 잠정 분사를 제공하기 위한 조항들이 형성된다.
가속 강화시의 물리적 문제점은 필요한 추가 연료량을 내연기관의 연소실 자체 내부에 이용할 수 있게 하는 것이다.
이런 문제점은 흡기관 내부에서 계량되는 연료량의 일부가 흡기관의 벽에 달라붙어 최종 분석 수치를 실제 연소 공정에 즉각 이용할 수 없게함으로 특히, 저온시 어려운 문제점을 발생시킨다. 흡기관의 내벽에 침전된 연료는 소위, 연료의 벽-필름을 형성한다. 이 벽-필름 현성은 구조 상태뿐 아니라 특히, 온도, 회전 속도 및 하중에 의존한다. 내연기관의 불완전 작동 상태의 경우에 연료 벽-필름의 증가 및 제거를 제어하는 것이 매우 어려우므로, 이러한 벽-필름을 설명하기 위한 다수의 시도가 이미 행해졌다. 이러한 주제의 기초적인 작업은 미국 자동차 기술자 협회(SAE) 평론 810494 호에, CF Aquino 에 의한 5리터 중앙 연료 분사 엔진의 과도적 A/F 제어 특성에 기술되어 있다.
본 발명의 목적은 가속 및 감속 공정시, 배기 가스에 대한 최적의 변환 행위를 성취할 수 있는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템을 제공하는 것이다.
[발명의 장점]
본 발명에 따른 연료 계량용 제어 시스템은 가속 및 감속시에 계량된 연료의 양을 채택하기 위한 변환 보정 신호가 벽-필름 양의 차이 신호 및 방출 인자 신호를 고려한 작동 변수의 함수로서 처리되므로 변환 모드의 양호한 배기 가스 특성에 의해 구별된다.
본 발명의 다른 장점들은 다음 실시예의 설명으로 청구범위와 관련하여 분명해질 것이다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명의 실시예는 다음의 도면에 더욱 상세히 설명 및 도시되어 있다.
제1도는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템의 개략적인 다이어그램.
제2도는 변환 보정 신호의 준비와 관련한 연료 계량용 전자 제어 시스템의 주요 요소를 도시하는 블록 다이어그램.
제3도는 변환 보정 신호를 형성하기 위한 제 1 가능성에 대한 흐름도.
제4a도는 본 발명을 실행하는 시간-의존 다이어그램.
제4b도는 변환 보정 신호 형성에 대해 더욱 향상한 가능성을 도시하는 시간-의존 다이어그램.
제5도는 변환 보정 신호를 형성하기 위한 제 2 가능성을 실행하는 흐름도.
[실시예의 설명]
제1도는 주요 센서, 제어 유닛 및 분사 밸브를 갖는 내연기관을 개략적으로 도시한다. 이 도면에서 내연기관을 도면부호 10 으로 나타냈다. 이 내연기관은 흡기관(11)과 배기관(12)을 가진다. 흡기관(11)에는 내연기관(10)으로 흐르는 공기 스트림 내부의 연료량을 계량하기 위한 드로틀 밸브(13)와 분사 밸브(15), 필요하다면 공기 흐름 또는 공기량 제어기(14)가 있다. 회전 속도 센서는 도면부호 16, 온도센서는 17 로 나타냈다. 타센서로부터의 신호와 함께, 드로틀 밸브 센서(18) 및 공기 흐름 또는 공기량 센서(14)로 부터의 하중 신호는 내연기관의 제어에 필수적인 적어도 하나의 점화 신호 및 타제어 신호와 분사 밸브(15)용 제어 신호를 생성하는 제어 유닛(20)으로 통과한다.
제1도에 도시한 내연기관용 연료 계량 시스템의 기본 구조는 공지되어 있다. 본 발명은 내연기관 및 이를 장착한 차량에 대한 최선의 변환 행위와 가능한 한 청정한 배기 가스를 얻는 것을 목적으로 하는, 가속 및 감속용 변환 보정 신호를 제공하기 위한 것이다.
제2도는 본 발명에 따른 연료 계량용 전자 제어 시스템을 도시하는 블록 다이어그램이다. 이 도면에도 제1도에 공지된 요소들이 이미 전술한 도면 부호로 제공되어 있다.
도면부호 25 는 기본 분사 신호(tlk) 출력용 기본 특성도(characteristic map)를 나타낸다. 도면부호 26 은 방출 인자 신호(TK) 출력용 방출 인자 특성도를, 27 은 대응 벽-필름량 신호(WK)출력용 벽-필름량 특성도를 나타낸다. 이 세 개의 특성도(25,26,27)는 하중 센서(18) 및 회전 속도 센서(16)로부터 입력 신호를 수용한다. 벽-필름량 특성도(27)는 연속적인 벽-필름량 수치 사이의 차이 신호(△Wn =WK-KW-1)에 대한 차이값 형성 수단과 연결되어 있다.
블록(30)은 초과 작동의 끝을 표시하는 신호를 출력한다. 그 다음 블록(39)은 초과 상태 이전 기간의 함수로서 정정 신호(TUKSAS)를 생성한다. 합산점(32)은 두 블록(28,31)의 출력 신호를 연속적으로 조합한다. 또한, 합산점(32)의 출력 신호(32)가 온도 센서(17)에 차례로 연결되는 블록(34)으로부터의 온도 의존 신호와 곱해지는 곱셈점(33)도 연결되어 있다. 이 결과치는 온도 및 작동 기간의 함수로서 정정된 벽-필름 변경 신호(△Wn)이다.
다음 블록(29)에서, 변경 신호(△Wn)는 이전의 모든 차이값(SUM△WK-1)에 즉시 더해진 결과, 신호(SUM△WK=WK-WK-1+SUM△WK-1)가 블록(29)의 출력으로 이용된다. 이 신호는 방출 인자 특성도(26)로부터의 신호(TK)와 곱셈점(36)에서 연결된다. 그후, 변환 보정 신호(UKk)는 곱셈점(36)의 출력으로 이용된다. 계속해서, 이 신호는 합산점(37)에서 기본 특성도(25)의 출력 신호(tlk)에 연결된 후 필요에 따라 블록(38)에서 람다 및 온도 함수로서 추가 정정된다. 그후, 최종적으로 정정 블록(38)의 출력 신호는 전체 분사 신호(ti)로서 분사 밸브(14)에 이용된다.
또한, 라인(35)위의 신호와 곱셈점(36)의 출력 신호를 수용하는 차이값 형성 수단(39)이 남아 있어서 하나의 계산 단계를 블록(29)에서 후처리하도록 제 2 신호를 형성한다.
제2도의 주요 사항은 제3도에 도시한 흐름도를 사용하여 적합하게 설명된다. 개개의 계산 단계들은 시간 간격이나 각도 간격(예를 들어, 크랭크 축과 관련한)에 의해 처리될 수 있다.
제3도에 있어서, 시작점은 도면부호 40으로 나타냈다. 블록(41)에서 하중 수치(αk)와 회전 속도 수치(nk)를 판독한다. 여기서, k는 순간 tk에서 이용할 수 있는 개개의 편차 수치를 나타낸다. k-1은 이전 샘플링 순간의 각 경우에 있어서의 대응 수치를 나타낸다.
블록(41) 다음에는 기본 계량용 신호(tlk)용 및 벽-필름 연료량(WK)용 수치가 제2도에서 공지된 각각의 특성도(25,26,27)로부터 이미 설정된 보간 수치로서 이용하거나 판독하는 블록(42)이 있다.
제2도의 블록(28)에 대응하는 블록(43)에서는 연속적인 샘플링 순간에서의 개별적인 벽-필름 연료량 수치사이의 차이값을 구한다. 블록(44)에서의 정정은 온도 및 초과 기간의 함수로 형성된다. 다음 블록(45)에서는 이전 차이값(SUM△W-1)의 미삽입 잔여 수치가 블록(44)에서 형성된 현재 벽-필름 차이값(△Wn)에 더해진다. 그 다음 블록(46)은 제2도의 곱셈점(36)에 대응한다. 이 블록에서, 순간적으로 타당한 변환 보정 신호(UKk)가 결정된다. 제2도의 차이값 형성점(39)에 대응하는 블록(47)에서는 블록(45)의 다음 계산 단계용 SUM△WK의 변경량을 계산한다. 최종적으로, 블록(48)에서는 제2도의 합산점(37)에 대응하는 형태로 출력 신호를 형성하며, 다음 블록(49)에서 추가 정정이 수행된다. 이후, 전체 분사 기간(ti overall)에 관한 신호가 출력되고 프로그램 작업이 프로그램 끝 단계(50)에서 종료한다.
제2도 및 제3도는 각각의 샘플링 순간(tk)에서 대응 특성도(27,42)로부터의 벽-필름 연료량 신호를 판독하는 하중 및 회전 속도 의존성을 설명한다. 이 벽-필름 연료량 수치는 하중 및 회전 속도의 함수로서 각 샘플링 순간에서 다시 결정되어 이로부터 차이값이 결정된다. 이 값은 초기 벽-필름 차이의 잔류치를 고려하여 블록(29,44)에 연결된다. 이전의 초과 작동 또는 각각의 온도에 따라, 정정항을 형성하여 최종적으로 라인(35) 및 블록(47)의 벽-필름 연료량 신호(SUM△WK)에 이르게 한다. 이 수치는 순간적으로 합당한 변환 보상 신호(UKk)를 형성하도록 방출 인자 특성도(26,42)로부터의 방출 인자 신호(TK)로 곱해지며, 이 변환 보정 신호(UKk)는 기본 특성도(25)로부터의 기본 분사량 신호(tlk)에 더해진다.
이러한 신호를 사용하여, 각 벽-필름 양 수치가 연속적으로 결정되고 편성중의 변경치는 변환 보상 신호로서 고려된다.
제4a도는 제2도 및 제3도에 기술한 함수로 주어질 때 변환 보상(UK)과정의 예를 도시한다. 이 도면은 가속 명령이 순간 to에서 발생되었다고 가정된 것이다.
시간에 대한 변환 보상의 편차는 드로틀 밸브 및 회전 속도-의존 방출 인자(T)에 의해 결정된다.
제4b도는 변환 보정의 변경된 실행의 경우에 있어서 통상적인 편차를 도시한다. 필요한 변환 보정의 계산 후 즉시, 소위 잠정 분사가 유발되며 정상적인 분사에 비동시적으로 추가 연료량을 제공한다. 잔존하는 추가량이 두 저장 장치사이에 분포된다. 순간 t1에서, 이들 저장 장치의 방출이 시작되며, 한 저장 장치는 급속하게 타저장 장치는 천천히 방출한다. 순간 t2에서는 저속 방출만이 효과적이다.
제4b도의 편차는 특성도에서 방출인자에 대한 계산을 필요없게 한다. 대신에, 그 특성도는 2개의 응용 상수에서 이탈한 2개의 방출 인자로 대체된다. 차등 회전 속도/하중 점들 경우에 변화하기 쉬운 급속 및 저속 방출 장치사이의 분포를 형성하기 위해, 상기 분포 인자도 회전 속도 및 하중에 대한 특성도로 설명될 수 있다.
제4b도의 신호 편차의 실행에 대한 한 가능성이 제5도에 도시되어 있다. 제3도의 블록에 대응하는 제5도의 블록에도 대응 도면 부호가 제공되어 있다. 블록(42)에서, 특성도로부터의 방출 인자 신호를 형성하는 것은 생략되어 있고 이 인자는 이후로 연속해서 형성된다. 현재의 벽-필름 차이 신호(△Wn)의 형성에 관해 제3도에서 공지된 블록(43)다음에서, 상기 차이 신호가 초기치로 보간된다.
이 보간을 도면부호 55로 표시했다. 만일, 초기치가 도달하지 않으면, 블록(56)에서 변경 수치에 대한 계산을 다음 공식,
SUM △WKL= △ Wn.AL+SUM △WK-1L
SUM △WKS= △ Wn.AS+SUM △WK-1S
여기서, AL+AS=1
에 따라 수행한다.
만일, 블록(55)에서 어떤 초기치 보다 큰 변경 신호 수치가 탐지되면, 블록(57)에서 다음 공식,
SUM △WKL= △ Wn.AL+SUM △WK-1L
SUM △WKS= △ Wn.AS+SUM △WK-1S
SUM △WKZ= △ Wn.AZ
여기서, AL+AS+AZ=1
에 따라 계산을 수행한다.
AL, AS및 AZ는 세개의 저장 장치 즉, 장시간, 단시간 및 잠정 분사 저장 장치 사이에 새롭게 추가된 총 벽-필름 차이값(△Wn)을 분배하는 적용 인자이다.
그 다음 블록은 잠정 분사 신호(UKkZ=SUM△WKZ)를 형성하는 블록(58)이다. 드로틀 밸브 신호에서 양수의 변경치가 보간 유닛(59)에서 연속적으로 검출되면, 잠정 분사(UKkZ)의 출력이 블록(60)에 발생한다. 이 잠정 분사의 출력후, 대응 잠정 분사 신호(UKkZ)가 블록(61)에서 0으로 설정된다.
프로그램 내부의 접합점(62)은 드로틀 밸브 위치의 출력 음수 변경과 관련한 보간 유닛(59) 및 두 블록(56,61)의 출력을 연결한다.
저속 방출(TL) 및 급속 방출(TS)의 계산은 블록(46')에서 모든 브랜치에 대해 공동으로 수행된다. 그 다음 블록은 변환 보상 신호(UKkL, UKkS)를 각각의 응용 최대치(max, UKs, max, UkL)에 제한하는 블록(65)이다. 제3도의 흐름도를 따라, 블록(47')은 전체 분사 시간 신호 형성용 블록(66)의 앞에 있다.
상기 사실에 비추어, 변환 보정 신호에 따라 전체 분사 신호(tik)는 음수 수치라고 가정할 수 있으며, 질문 단계(67)는 음수 수치가 0보다 큰지 아니면 작은지를 결정하는 초기치로 간주된다. 만일, 전체 분사 신호가 0보다 작으면, 분사 시간은 블록(68)에서 0으로 제한되는 동시에 음수인 나머지 수치는 다음 분사에 고려된다.
만일, 블록(66)에서 형성된 수치가 0보다 크면, 전체 분사 신호는 다음 분사에 고려될 어떤 잔류치를 남기지 않고 계량된다. 이 결과가 블록(70)에 나타나 있다. 최종적으로, 블록(49)에서는 추가 정정이 수행되어 결론적인 분사량 신호(ti overall)가 출력된다.
제4b도에 있어서 중요한 사항은 수치(AL, AS)를 사용하여 벽-필름 양의 변경이 블록(56,57)에서 측정되며, 후자의 경우에 제4a도의 설명에 따라 차등 시간 상수를 사용하여 방출할 목적으로 AZ가 추가된다는 점이다.

Claims (12)

  1. 하중(α, P, QL), 회전 속도 및 온도용 센서와, 계량한 연료량을 가속 및 감속시에 적용하기 위한 기본 분사량 신호 및 변환 보정 신호 결정용 수단을 갖는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템에 있어서, 작동 점-의존 벽-필름량 신호와 이미 방출된 부분적인 양의 변경에 대한 전체적 균형의 형태인 변환 보정용 벽-필름량 변경 신호(SUM△WK) 및 방출 인자 신호(TK)는 하중 및 회전 속도의 함수로서 형성되고 상기 변환 보정 신호(UKk)는 상기 벽-필름량 변경 신호(SUM△WK) 및 방출 인자 신호에 의존하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 변환 보정 신호(UKk)는 벽-필름량 변경 신호(SUM△WK)와 방출 인자(TK)의 곱으로 얻어지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 벽-필름량 변경 신호는 다음 공식, 즉, SUM△WK = WK-WK-1+SUM WK-1[여기서, WK=f(loadK, nk)]에 따라 형성되는 것을 특징을 하는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 SUM△WK는 온도(θ) 및 작동 기간의 함수로서 보정되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 방출 인자 신호(TK)는 하중 및 회전 속도[TK=f(loadK, nk)]에 의존하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템.
  6. 제 1 항에 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 다음의 연료 계량 신호용 변환 보정 신호를 결정할 때, 이미 계량된 부분은 다음 공식, 즉 SUM△WK-1=SUM△WK-UKk에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 방출 인자 신호(TK)는 하중 변경 신호에 의존하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 한 저장 장치는 고속으로 방출되고(TS사용) 다른 한 저장 장치는 저속으로 방출되는(TL사용) 두 저장 장치 사이의 각 단계에 상기 벽-필름량 차이 신호(SUM△WK)가 분배되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 한 저장 장치는 한 단계에서 늘 완전하게 비워지고(잠정 분사 저장 장치) 다른 두 저장 장치는 각각 고속(TS사용) 및 저속(TL사용)으로 방출되는 세개의 저장 장치 사이의 각 단계에 상기 벽-필름량 차이 신호(SUM△WK)가 분배되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 다수의 저장 장치 사이에 있는 벽-필름량 변경 신호(SUM△WK) 분배용 인자는 일정하지 않고 회전 속도 및 하중에 대한 특성도의 형태로 예정되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 변환 보정 신호(UKk)은 제한적인 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 계산된 분사 시간이 0보다 작은 경우에, 다음 계량 순간에 계량되는 연료가 없고, 그 (음수)잔류량이 다음 계량 공정에 고려되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템.
KR1019920701253A 1989-11-30 1990-10-12 내연기관의 연료 계량용 전자 제어 시스템 KR0151702B1 (ko)

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