KR0152123B1 - 내연 기관의 아이들 회전수 제어 장치 - Google Patents

Abstract

가변 용량형 콤프레서를 이용한 경우 등에 FICD 밸브에 의한 보조 공기 유량이 광이됨에 따른 아이들 회전수의 상승을 방지한다.

아이들 운전시에는 AAC 밸브의 피드백 제어에 의해 아이들 회전수가 제어되고(스텝3), 또한 에어콘용 콤프레서가 작동하고 있으면, 원칙적으로 FICD 밸브(17)이 ON 작동한다(스텝9). FICD 밸브의 고정적인 보조 공기 유량에 대하여 실제의 외부 부하가 적은 경우에는 실제 회전수(Ne)가 과도하게 상승하기 때문에, 판정치 이상의 상태가 10초이상 계속되면(스텝4), FICD 밸브(17)을 OFF로 한다(스텝 7,10). 마찬가지로, AAC 밸브에 대한 피드백 제어값이 소정 시간 이상 10% 이하로 되었을 경우에도(스텝 5), FICD 밸브를 OFF로 한다.

Description

내연 기관의 아이들 회전수 제어 장치

제1도는 본 발명의 구성을 도시한 특허 청구 범위 대응도.

제2도는 본 발명에 관련한 아이들 회전수 제어 장치의 한 실시예를 도시한 구성 설명도.

제3도는 본 실시예에 있어서 FICD 밸브의 제어를 나타내는 플로우챠트.

제4도는 에어콘 운전 개시시에서의 기관 회전수 등의 변화를 나타내는 타임챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제1보조 공기 제어 밸브 2 : 회전수 검출 수단

3 : 피드백 제어 수단 4 : 제2 보조 공기 제어 밸브

5 : 하이 아이들 방지 수단

본 발명은 내연 기관의 아이들 회전수를 피드백 제어하는 아이들 회전수 제어 장치에 관한 것이다.

내연 기관의 실제의 아이들 회전수를 크랭크 각도 센서 등에서 검출하고, 트로틀 밸브를 바이패스하여 설치된 보조 공기 제어 밸브의 개도(開度) 제어 등에 의해 아이들 회전수를 목표 회전수를 목표 회전수로 피드백 제어하도록 한 아이들 회전수 제어 장치는 공지되어 있다(예를 들면 특개소 62-13753호 공보 등 참조).

이 피드백 제어 방식으로서는 여러 가지가 있지만, 예를들면 보조 공기 제어밸브로서 디지털형 유량 제어 밸브를 이용하여, 그것의 ON 듀티브를 목표 회전수와 실제 회전수와의 편차에 기초하여 비례 적분 제어 등에 의해 구하고, 보조 공기의 유량 제어를 행하도록 하고 있다.

한편, 자동차용 내연 기관에서는 차실(車室) 냉방용 콤프레서나 파워 스티어링용 유압 펌프 등이 기관 출력으로 구동되기 때문에, 이들 외부 부하가 내연 기관에 작용했을 때에, 그대로의 상태에서는 내연 기관의 아이들 회전수는 크게 변동한다. 또한, 냉방 능력의 확보 등을 위하여 목표 아이들 회전수 자체를 보통때보다도 높게 부여하는 경우도 있다. 그래서, 종래로부터, 상술한 피드백 제어용의 보조 공기 제어 밸브와는 별도로 외부 부하용 보조 공기 제어 밸브를 병렬로 설치하여 외부 부하 작용시에 이 외부 부하용 보조 공기 제어 밸브를 통하여 소정량의 보조 공기를 도입하도록 한 것도 있다. 이 외부 부하용의 보조 공기 제어 밸브로서는 예를 들면, 단순한 개폐형의 솔레노이브 밸브 등이 이용되지만, 이와 같이 외부 부하용의 보조 공기 제어 밸브를 피드백 제어용 보조 공기 제어 밸브와는 별도로 설치함으로써, 피드백 제어용 보조 공기 제어 밸브의 용량을 비교적 적게 할 수 있는 것이다.

상기와 같은 외부 부하용 보조 공기 제어 밸브는 당연하지만 외부 부하의 ON, OFF에 연동하여 개폐 제어된다. 예를 들면, 외부 부하로서 에어콘용 콤프레서에 대응하여 설치되는 보조 공기 제어 밸브 소위 FICD 밸브는 콤프레서가 작동하고 있는 동안은 항상 열린 상태로 유지되어 소정량의 보조 공기를 도입한다. 그렇지만, 최근 많이 채용되고 있는 가변 용량형 콤프레서의 경우에는 콤프레서가 ON 상태로 되어 있어도 실제로 내연 기관에 작용하는 외부 부하는 대단히 작은 경우가 있다. 이 경우, 상술한 피드백 제어용 보조 공기 제어 밸브의 보조 공기의 유량은 감소하는 방향으로 피드백 제어되지만, FICD 밸브의 보조 공기 유량은 고정적인 값이기 때문에(즉, 외부 부하용 보조 공기 제어 밸브는 외부 부하가 걸려 있는 동안에는 항상 열려 있는 상태이므로, 바이패스 통로를 통하여 FICD 밸브를 통과하는 보조 공기의 유량은 항상 일정함), 외기 온도 등에 의해서는 피드백 제어용 보조 공기 제어 밸브의 유량이 최소가 된 상태라도, 전체의 보조 공기 유량이 부하에 비하여 과대해질 때가 있어서, 아이들 회전수가 목표 회전수보다도 높게 유지되어 버리는 소위 하이 아이들 상태가 될 때가 있다.

그래서, 본 발명에서는 외부 부하가 작용하고 있는 상태라도 실제 외부 부하의 대소에 따라서 외부 부하용 보조 공기 제어 밸브를 닫도록 작동시키게 하였다.

즉, 본 발명에 관한 내연 기관의 아이들 회전수 제어 장치는 제1도에 도시한 바와 같이, 내연 기관의 보조 공기 유량을 피드백 제어값의 대소에 따라서 가변 제어하는 제1보조 공기 제어 밸브(1)와, 내연 기관의 실제의 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단(2)과, 검출된 회전수와 목표 회전수와의 편차에 따라서 사이 피드백 제어치를 설정하는 피드백 제어 수단(3)과, 특정 외부 부하에 각각 대응하여 설치되며, 또한 대응하는 외부 부하의 ON 시에 소정량의 보조 공기를 도입하는 제2보조공기 제어 밸브(4)와, 이 제2보조 공기 제어 밸브(4)의 ON 작동시에 기관 회전수와 목표 회전수와의 편차가 소정치 이상 또는 상기 피드백 제어값이 소정치 이하일 경우에 상기 제2보조 공기 제어 밸브(4)를 OFF 상태로 하는 하이 아이들 방지 수단95)를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

외부 부하가 작용하고 있지 않은 상태에서는 제2보조 공기 제어 밸브(4)는 OFF 상태로 되어 있어, 제1보조 공기 제어 밸브(1)만을 통하여 보조 공기가 도입된다. 이 제1보조 공기 제어 밸브(1)는 실 회전수와 목표 회전수와의 편차에 따라서 피드백 제어 수단(3)에 의해 설정되는 피드백 제어치의 대소에 따라서 보조 공기 유량을 가변 제어한다. 이에 따라, 실제의 기관 회전수가 목표 회전수 근방으로 유지된다.

한편, 에어콘용 콤프레서 등의 외부 부하가 ON 작동하면, 이에 따라서 제2 보조 공기 제어 밸브(4)가 ON 작동하여 소정량의 보조 공기를 도입한다. 즉, 제1보조 공기 제어 밸브(1,4)의 쌍방을 통하여 보조 공기가 도입된다.

여기에서, 실제의 외부 부하에 비하여 제2보조 공기 제어 밸브(4)로부터 도입되는 보조 공기 유량이 과대하다면, 제1보조 공기 제어 밸브(1)의 보조 공기 유량이 대단히 적은 상태가 되어도 실제 회전수가 목표 회전수를 상회하는 상태로 되려고 한다. 따라서, 이 경우에는 하이 아이들 방지 수단(5)에 의해 제2보조 공기 제어 밸브(4)가 OFF 상태로 되어 실제의 부하에 걸맞도록 보조 공기 유량이 억제된다. 또, 상기와 같이 제2보조 공기 제어 밸브(4)에 의한 보조 공기 유량이 과대한 상태에서는 제1보조 공기 제어 밸브(1)에 공급되는 피드백 제어값이 대단히 적은값이 되기 때문에, 이것에 기초한 판별에 의해서도 마찬가지로 제2보조 공기 제어 밸브(4)가 OFF 상태로 된다.

이하, 본 발명의 한 실시예를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 관한 아이들 회전수 제어 장치의 기계적 구성을 도시한 구성 설명도로서, 내연기관(11)의 흡기 통로(12)에 트로틀 밸브(13)가 끼워져 장착되어 있으며 동시에 이 트로틀 밸브(13)을 바이패스하도록 제1바이패스 통로(14) 및 제2바이패스 통로(15)가 병렬로 형성되어 있다. 제1바이패스 통로(14)에는 제1보조 공기 제어 밸브로서 적당한 디지탈형 유량 제어 밸브로 이루어진 AAC 밸브(16)가 끼워져 장착되어 있고, 또한, 제2바이패스 통로(15)에는 제2보조 공기 제어 밸브로서 ON, OFF형 솔레노이드 밸브로 이루어진 FICD 밸브(17)이 끼워져 장착되어 있다. 또, AAC 밸브(16)은 피드백 제어값으로서 공급되는 구동 펄스 신호의 ON 듀티비에 따라서 보조 공기의 유량 제어를 행하고 있다. 또한 FICD 밸브(17)은 도시되지 않은 에어콘용 콤프레서의 부하를 충분히 상쇄시킬 수 있는 고정적인 유량을 갖고 있다.

상기 트로틀 밸브(13)에는 이것이 거의 닫히는 위치 즉 아이들 개도에 있을 때에 ON 신호를 발하는 아이들 스위치(18)이 설치되어 있다.

그리고, 흡기 통로(12)의 트로틀 밸브(13) 상류측에 보조 공기도 포함된 전체의 기관 흡입 공기 유량을 검출하는 에어 플로우 메터(19)가 설치되어 있다. 상기 흡기통로(12)의 하류측에는 각 기통(氣筒)마다 연료 분사 밸브(20)가 설치되어 있다.

또, 참조 번호(21)은 내연 기관(11)의 냉각수 온도를 검출하는 수온 센서, 참조 번호(22)는 배기중의 잔존 산소 농도로부터 공연비의 농후·희박을 검출하는 공연비 센서를 가리키고 있다.

또 상기 내연 기관(11)에는 기관 프랭크축에 동기하여 회전하고, 일정 크랭크 각도마다. 펄스 신호를 발생하는 크랭크 각도 센서(23)가 회전수 검출 수단으로서 설치되어 있다.

또한 참조 번호(24)는 운전자에 의해 조작되는 에어콘 스위치, 참조 번호(25)는 도시되지 않은 콤프레서용 전자 클러치를 ON, OFF하는 에어콘 릴레이이다.

참조 번호(26)은 상기 각 센서류의 검출 신호에 기초하여 AAC 밸브(16), FICD 밸브(17)에 의한 보조 공기 유량 및 연료 분사 밸브(20)에서의 분사량을 제어하고, 아이들 회전수를 피드백 제어하는 콘트롤 유니트를 도시하고 있다. 이 콘트롤 유니트(26)은 CPU, RAM, ROM, I/O 포트를 포함하는 디지털 마이크로컴퓨터 시스템으로 이루어지고, 소정이 프로그램에 따라서 아이들 회전수 제어를 행하고 있다.

상기 실시예의 구성에 있어서는 아이들 스위치(18)에 의해 트로틀 밸브(13)의 완전히 닫힌 상태 즉 아이들 상태가 검출되면, 크랭크 각도 센서(23)에서 검출되는 실제 회전수와 목표 회전수와의 편차에 따라서 AAC 밸브(16)이 피드백 제어된다. 구체적으로는, 상기 편차에 기초하여 비례 적분 제어 등에 의해 AAC 밸브(16)의 구동 펄스 신호의 ON 듀티비에 상당하는 피드백 제어값이 연산되고, 이 피드백 제어 값의 대소에 따라서 제1바이패스 통로(14)를 통과하는 보조 공기 유량을 증감 변화시키도록 되어 있다.

한편, 외부 부하로서 대표적인 에어콘용 콤프레서가 작동하면, 그러한 외부부하를 상쇄하도록 FICD 밸브(17)가 ON 작동하여 소정량의 보조 공기를 증량하도록 되어 있다.

제3도의 플로우차트는 에어콘용 콤프레서의 작동에 대응하는 FICD 밸브(17)의 제어 내용을 도시한 것으로, 이하에 이것을 설명한다. 또, 이 처리는 일정 시간마다 반복 실행한다.

우선, 스텝(1,2)에서는 에어콘 스위치(24)가 ON 상태인지 OFF 상태인지를 판단하여, ON 상태이면 에어콘 릴레이(25)를 통하여 도시되지 않은 콤프레서를 ON 상태로 한다. 다음에, 스텝(3)에서는 AAC 밸브(16)을 이용한 아이들 회전수의 피드백 제어 중인지 여부의 판정을 행한다. 여기에서 아이들 회전수의 피드백 제어가 실행되고 있으면, 스텝(4,5)로 진행하여 소위 하이 아이들 상태인지 여부의 판정을 행한다. 즉, 스텝(4)에서는 그때의 실 회전수(Ne)와 판정 기준치(Nest+d)를 비교하여, 실 회전수(Ne)가 판정 기준치(Nest+d)이상으로 되어 있는 상태가 10초이상 계속 되었는지의 여부를 판정한다. 또, 상기 Nest는 그때의 목표 회전수를 나타내며, 제4도에 도시한 바와 같이, 판정 기준치는 이 목표 회전수(Nset)보다 소정량 d만큼 높게 설정되어 있다. 또한, 스텝(5)에서는 AAC 밸브(16)에 공급되고 있는 피드백 제어값이 소정의 판정 기준치(예를 들면 10%)이하로 되어 있는 상태가 20초 계속되었는지의 여부를 판정하고 있다. 상기의 스텝(4) 및 스텝(5)의 판별이 모두 NO인 경우에는 스텝(6)으로 진행하여 플래그에 1을 세트한다. 스텝(4) 또는 스텝(5)이 어느쪽인가에서 YES인 경우에는 스텝(7)로 진행하여 플래그를 0으로 한다.

그리고, 스텝(8)에서 플래그의 판정을 행하여 이 플래그가 1이면 스텝(9)로 진행하여 FICD 밸브(17)을 ON 상태로 한다. 즉 이 FICD 밸브(17)을 통하여 보조 공기의 도입을 행한다. 스텝(8)에서 플래그가 0이면, 스텝(10)으로 진행하여 FICD 밸브(17)을 OFF로 한다. 즉, FICD 밸브(17)을 통한 보조 공기의 도입을 정지한다.

즉, 아이들 상태이며 동시에 에어콘용 콤프레서가 ON상태인 경우에는, 원칙적으로 FICD 밸브(17)이 온도을 되지만, 실 회전수(Ne)가 판정 기준치(Nest+d) 이상이 된 상태가 10초 이상 계속된 경우, 또는 AAC밸브(16)의 피드백 제어값이 10%이하로 된 상태가 20초 이상 계속된 경우에는 하이 아이들 상태를 회피하기 위하여 플래그가 0[스텝(7)]이 되고, FICD 밸브(17)이 OFF 상태로 된다[스텝(10)].

또, 스텝(1)에서 에어콘 스위치(24)가 OFF 상태로 되어 있는 경우에는 스텝(11)로 진행하여 플래그를 1로 세트함과 동시에, 스텝(12)로 진행하여 FICD 밸브(17)을 OFF 상태로 유지한다. 그 때문에, 에어콘 스위치(24)가 ON이고, 동시에 비(非) 아이들 상태[스텝(3)]인 경우는, 원칙적으로 플래그가 1로 되어 있고, FICD 밸브(17)을 통한 보조 공기의 도입이 행해진다.

제4도는 상기의 플로우차트에 기초하여 에어콘 운전 개시시의 기관 회전수 변화 등을 도시한 것으로 참조 부호(a)에 도시한 바와 같이 에어콘 스위치(24)가 ON이 되면, 참조 부호(b)에 도시한 바와 같이 에어콘 릴레이(25)가 연동하여 도시되지 않은 콤프레서의 구동이 개시됨과 동시에, 참조 부호(c)에 도시한 바와 같이 FICD 밸브(17)이 ON 작동한다. 이에 따라, 제2바이패스 통로(15)를 통하여 소정량의 보조 공기가 도입되기 때문에, 참조 부호(d)에 도시한 기관 회전수의 저하가 방지된다. 특히, 본 실시예에서는 아이들 값의 냉방 능력의 확보를 위하여, 에어콘의 ON 작동과 동시에 목표 회전수(Nest)를 높게 설정하도록 하고 있기 때문에, 기관 회전수(Ne)는, 약간 지연된 후, 참조 부호(d)에 도시한 바와 같이 상승한다. 한편, AAC 밸브(16)에 공급되는 피드백 제어값은 목표 회전수(Nest)의 상승에 따라서 일단 증대하지만, 실제의 회전수(Ne)가 목표 회전수(Nest)를 상회한 단계에서 서서히 감소 방향으로 향한다.

여기에서, 가변 용량형 콤프레서 등과 같은 실제의 콤프레서 부하가 FICD 밸브(17)에 의한 보조 공기 유량보다도 상대적으로 작은 경우에는 참조 부호(d)에 도시한 바와 같이, 실제 회전수(Ne)가 목표 회전수(Nset), 또는 그것보다 높게 설정된 판정 기준치(Nest+d)를 상회하는 상태가 길게 계속한다. 따라서, 이런 상태가 소정 시간, 구체적으로 10초 동안 계속된 경우에는 상술한 플로우챠트의 스텝(4)의 판별에 기초하여, 제4(c)도에 도시한 바와 같이 FICD 밸브(17)가 OFF로 된다. 이에 따라, 실제의 아이들 회전수(Ne)를 목표 회전수(Nest) 근방에까지 저하시킬 수 있다.

또, 이와 같이 실제 회전수(Ne)가 목표 회전수(Nest)를 상회하는 상태가 계속되면, 피드백 제어값은 참조 부호(e)에 도시한 바와 같이 서서히 감소하여 10% 이하의 최소치에 도달한다. 따라서, 이 피드백 제어값이 10% 이하인 상태가 소정시간 구체적으로는 20초 이상 계속된 경우에는 FICD 밸브(17)이 OFF로 된다.

상기한 바와 같이 FICD 밸브(17)이 OFF로 된 후에는 콤프레서의 부하도 포함하여, AAC 밸브(16)의 피드백 제어만으로 아이들 회전수 제어가 이루어진다.

이상, 본 발명을 에어콘용 콤프레서의 부하에 대응하는 FICD 밸브(17)의 제어에 적용한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 파워 스티어링용 오일 펌프 등의 외부 부하에 대하여 제2보조 공기 제어 밸브를 구비하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.

이상의 설명에서 분명해진 바와 같이, 본 발명에 관한 내연 기관의 아이들 회전수 제어 장치에 의하면, 실제로 내연 기관에 작용하는 외부 부하가 작은 경우라도 아이들 회전수가 과도하게 높아져 버리지 않고, 한층 적절한 아이들 회전수 제어를 행할 수 있다. 특히, 외부 부하의 대소와 이 외부 부하용 제2보조 공기 제어 밸브의 유량 등을 엄밀하게 맞출 필요가 없게 되어, 외부 부하로서 가변 용량형 콤프레서를 이용하는 경우 등에 적절하게 된다.

Claims (1)

1. 내연기관의 아이들 회전수 제어 장치에 있어서, 내연 기관의 보조 공기 유량을 피드백 제어값의 대소에 따라서 가변 제어하는 제1보조 제어 밸브와, 내연 기관의 실제의 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단과, 검출된 회전수와 목표 회전수와의 편차에 따라서 상기 피드백 제어값을 설정하는 피드백 제어 수단과, 특정 외부 부하에 각각 대응하여 설치되며, 또한 대응하는 외부 부하의 ON시에 소정량의 보조 공기를 도입하는 제2 보조 공기 제어 밸브와, 상기 제2 보조 공기 제어 밸브의 ON 작동시에 기관 회전수와 목표 회전수와의 편차가 소정치 이상 또는 상기 피드백 제어값이 소정치 이하인 경우에 상기 제2보조 공기 제어 밸브를 OFF 상태로 하는 하이 아이들 방지 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 아이들 회전수 제어 장치.