KR0176721B1 - 내연기관용 연료공급 제어장치 - Google Patents

내연기관용 연료공급 제어장치 Download PDF

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이시마루 쓰네오
닛뽕 덴소오 가부시기 가이샤
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Abstract

본 발명은 엔진의 작동상태에 따라서 엔진에의 연료분사량을 재어한는 자동차의 내연기관 엔진용 연료공급 제어장치에 관한 것으로, 이 장치는 엔진 속도와 차량속도에 따라서 엔진의 변속기내의 기어시프트 위치를 검출하고, 기어시프트 위치와 차량속도에 따라서 압력결정치를 설정한다. 이 압력 결정치는 실제의 흡기관 압력과 비교해서 그 결정이 엔진의 흡기관 압력이 압력결정치 보다 높을 때에 고부하 상태가 되게 만들어진다. 이 장치는 엔진이 고부하 상태에 있다는 결정하에 엔진에의 연료분사량을 증가한다.
이 장치는 자동차의 효과적인 주행을 안전히 하게끔 엔진 고부하 상태를 정확하게 검출한다.

Description

내연기관용 연료공급 제어장치
제1도는 본 발명에 따르는 연료공급 제어장치의 전체 구성을 도시한 도면.
제2도는 내연기관이 고부하 상태에 있는 것을 결정하기 위한 결정작동을 설명하는 순서도.
제3도는 연료공급 증가작동을 설명하는 순서도.
제4도는 고부하 결정작동에 사용되는 이차원 도면.
제5도는 고부하 결정작동을 위해서 사용되는 이차원 도면.
제6도는 본 발명의 제2실시예를 따르는 고부하 결정작동을 설명하는 순서도.
제7도는 본 발명의 제3실시예를 따르는 고부하 결정작동을 설명하는 순서도.
제8도는 제3실시예의 고부하 결정작동에서 사용되는 이차원 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 엔진 2 :흡기관
4 : 압력센서 7 : 차량속도센서
8 : 전자제어장치 9 : 분사기
본 발명은 엔진의 연소실내의 연료의 공급량을 제어하는 내연기관용 연료공급 제어장치에 관한 것이다.
종래에는, 엔진상태 및 자동차의 주행상태에 따라서 내연기관의 연소실 내에의 연료공급량을 잔자적으로 제어하는 수단으로서 엔진이 고부하 상태일때에 연소실에의 연료공급량을 증가하게 엔진상태를 검출하는 장치가 알려져 있다. 예컨대, 엔진이 고부하 상태인가 아닌가를 결정하는 결정은 드로틀 밸브 개도(開度) 센서를 사용함이 없이 흡기관내의 압력의 크기에 따라서 만들어진다. 더 상세하게는, 고부하 상태를 결정하는 결정레벨은 흡기관 압력과 비교하게끔 엔진의 속도에 따라서 설정되고, 그래서 고부하 상태가 흡기관 압력이 결정레벨을 초과할 때에 결정된다(예컨대, 일본국 특허 공개 공보 제 1-277631호에 공개된 것). 그러나, 그와 같은 기술로 야기되는 문제가 있다. 자동차가 고지나 또는 기타 경우를 주행하는 경우에 있어서, 흡기관 압력은 대기 압력에 영향을 받아서 흡기관이 고부하 상태인 엔진을 무시한 결정레벨 이상이 되지 않아서 엔진으로 부터 충분한 출력을 얻을 수 없다는 곤난에 직면하게 된다.
하나의 가능한 해결은, 대기 압력센서의 검출결과에 따라서 흡기관 압력을 보정하는 대기 압력센서를 제공하는 것이다. 그러나, 이 기술은 또한 장치가 부가적으로 새로운 센서를 제공하기 때문에 복잡하게 되는 문제가 발생한다. 더욱이, 일본국 특허 공개 공보 제61-207857호에서 공개 되듯이, 이 기술은 변속기의 기어위치가 검출되어서 각 개의 기어위치에 따라서 설정된 소정치 보다 실제의 엔진속도가 높을 때에, 결정이 드로틀 밸브가 완전 개방상태에 있게끔 결정하는 기술이다. 그리고, 이때에 흡기관 압력센서의 결정치는 엔진이고, 부하상태에 있는지 아닌지를 점검하게 흡기관 압력과 보정된 결정레벨을 비교하도록 판독된 대기 압력에 따라서 결정레벨을 보정하게끔 대기 압력으로서 판독된다. 그러나, 예컨대 자동차가 고개길을 내려가는 경우에 있어서, 이 기술은 또한 문제를 갖게 된다. 엔진속도가 1.2 개방 또는 약간 개방된 상태의 드로틀 밸브와 관계 없이 소정치까지 점차 증가할 때, 결정이 잘못되어 드로틀 밸브가 완전 개방상태에 놓이게 됨으로써 흡기관 압력이 오판결정에 따라 대기압으로 판독되므로서 엔진의 고부하 상태를 정확히 결정하기가 어렵다. 더욱이, 자동차가 고개길을 올라갈 경우에 있어서, 드로틀 밸브가 완전 개방상태인 것을 무시하고 고부하 결정이 엔진속도가 거의 증가하지 않기 때문에 이루어지지 않는 가능성이 있다.
엔진내에 유효적으로 연료를 공급하게 엔진의 고부하 상태를 정확하게 검출하는 능력을 가진 내연기관용 연료공급 제어장치를 제공하는 것이 본 발명의 하나의 목적이다.
본 발명에 따르는 연료공급 제어장치는, 더욱이 차량속도와 기어시프트 위치에 따라서 흡기관 압력결정을 설정하고, 또 엔진의 변속기의 기어시프트 상태를 검출하게끔 엔진의 회전속도와 자동차의 속도를 검출한다. 설정된 압력결정치는 실제적인 흡기관 압력이 압력결정치 보다 높을 때에, 엔진이 고부하 상태에 있는지를 결정하게끔 실제의 흡기관 압력과 비교된다.
이 장치는 엔진 고부하 상태 결정에 응해서 엔진에 연료분사량을 증가한다.
본 발명의 목적과 특징은 첨부 도면과 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명으로 분명해질 것이다.
제1도는 내연기관에 적용된 본 발명의 실시예에 의한 연료공급 제어 장치의 구성을 도시한다. 제1도에 있어서, 참조번호 (1)로 표시된 것은 흡기관(2)에 연결된 공기정화기로 부터 엔진(1)에 공기를 도입하기 위한 내연기관이다. 흡기관(2)에 흡인될 공기량을 제어하는 가속페달과 관련해서 열릴 수 있고, 또 닫을 수 있는 드로틀 밸브가 부착되어 있다.
더욱이, 흡기관(2)과 관련해서 다음에 설명될 전자제어장치에 검출신호를 출력하는 흡기관(2)내의 압력을 검출하기 위한 압력센서가 부착되어 있다. 참조번호(5)는 엔진(1)의 회전속도(엔진속도)(Ne)를 얻기 위한 한매소정 크랭크 각도에서 신호를 출력하게 배전기(6)내에 수용된 회전각도 센서를 표시한다. 회전각도센서(5)의 검출신호는 또한 전자제어장치(8)에 공급된다. 참조번호(7)는 자동차의 속력미터케이블(도시하지 않음)의 회전에 따라서 자동차의 속력을 검출하기 위한 차량속도센서를 표시한다. 마찬가지로, 차량속도센서의 검출신호를 전자제어장치(8)에 입력시킨다.
전자제어장치(이하, ECU라고 한다)(8)는 전기의 센서들과 기타 센서들로 부터의 검출신호들에 따라서 연료계통과 점화계통을 위한 최적 제어량을 계산하기 위한 것이다. 그리고, 분사기(9), 점화기(10), 그리고 기타들을 적절히 제어하게 계산결과에 따라서 제어신호들을 출력한다. ECU(8)는 계산작동을 이행하기 위한 공지된 CPU(중앙처리장치)(8a), 계산에 필요한 제어프로그램과 제어상수를 저장하기 위한 ROM(판독전용메모리)(8b), CPU(8a)의 작동 동안에 계산데이터를 임시로 저장하는 RAM(랜덤 엑세스 메모리)(8c), 그리고 외부장치로 부터의 신호를 입력하고, 또 외부장치에 신호를 출력하기 위한 입출력 포오트(8d)를 포함한다. 여기에 더해서, ECU(8)는 회전각도센서(5) 및 차량속도센서(7)로 부터의 정보에 따라서 자동차의 변속기내의 기어시프트 상태(기어시프트위치)를 검출하기 위한 기어시프트 상태 검출수단으로서 역할을 하고, 기어시프트 상태와 차량속도센서(7)로 부터의 정보에 따라서 압력결정치를 설정하는 압력결정치 설정 수단으로서 역할하고, 또 더욱이, 엔진(1)이 고부하 상태에 있는지 아닌지 작동에 따라 압력센서(4)의 결정신호와 압력결정치에 따라서 결정하는 고부하 결정수단으로서 역할을 한다.
둘째로는, 엔진(1)이 고부하 상태에 있을 때 연료분사량을 증가하기 위한 작동의 용어로 제2도와 제3도에 관해서 다음에 설명될 것이다. 제2도는 엔진(1)이 고부하 상태에 있는지 아닌지를 결정하는 루우틴을 표시한다. 제2도에 있어서, 이 루우틴은 회전각도센서(5)로 부터의 결정신호에 따라서 엔진속도(Ne)를 계산하게 스텝(100)으로 출발하고, 이어서 차량속도센서(7)로 부터의 결정신호에 따라서 차량속도를 판독하도록 스텝(110)으로 진행한다. 이어서, 스텝(120)은 엔진속도(Ne)와 전술한 스텝(100),(110)에서 얻어진 차량속도(SPD)에 따라서 자동차의 변속기의 기어시프트 위치(GEP)를 얻는다. 여기서, 예컨대 제4도에 표시한 바와 같이, 기어시프트 위치(GEP)는 ROM(8b)에서 사전 기억된 2차원 도면을 사용해서 얻어진다. 제4도의 2차원 도면에 있어서, 각 개의 기어시프트 위치(GEP)는 차륜이 도로표면 상태에 따라서 미끄러지기 때문에, 파라미터(SPD 및 Ne)에 대해서 범위를 갖게 설정된다. 그 위에 기어시프트 위치(GEP)가 중립위치에 있는 경우에, 기어시프트 위치 결정 오판을 방지하기 위해서, 기어시프트 위치는 서로가 소정 정도 분리되게 각각 조치된다. 여기서, 또한 기어위치센서가 기어시프트 위치 정보(GEP)를 얻게 부착되는 것은 적당한 일이다.
그후의 스텝(130)에 있어서, 엔진(1)이 고부하 상태인가 아닌가를 검출하기 위한 결정치(PMth)가 차량속도(SPD)와 제5도에 표시한 바와 같은 2차원 도면에 따른 기어시프트 위치(GEP)에 따라서 설정된다.
여기서, 제5도의 2차원 도면은 차량이 안정된 상태로 저지대(해발 0미터)에서 주행하는 경우, 차량속도(SPD)에 대한 흡기관 압력치에 따라서 산출된다. 더욱이, 차량속도가 0(zero)에 가까운 경우에 있어서, 각 개의 기어시프트 위치의 결정치(PMth)가 엔진(1)이 아이들 상태에 있을때에 취해질 흡기관 압력(PMSADL)의 값이 되게 설정된다.
스텝(140)에 있어서, 엔진(1)의 현재의 흡기관 압력(PM)이 흡기관 압력센서(4)로 부터의 결정신호에 따라서 판독된다. 그리고, 스텝(140)에 있어서, 스텝(130)에서 얻은 결정치(PMht)는 스텝(140)에 판독된 흡기관 압력과 비교된다. 흡기관 압력(PM)이 결정치(PMth)보다 클 때에는 결정은 엔진(1)이 고부하 상태에 있게 이루어지고, 거기서 스텝(160)으로 진행한다. 일반적으로, PM이 PMth보다 크지 않을 때에는 결정은 엔진(1)이 고부하 상태에 있지 않게 이루어지고, 거기서 스텝(170)으로 진행한다. 스텝(160)은 연료분사량 결정루우틴의 소정량에 의한 연료분사를 증가하도록 처리를 실행시키기 위한 연료증가 플래그(FBX)를 설정하기 위한 것이다. 스텝(160)의 수행후에 작동 흐름은 주루우틴에 귀환한다. 더욱이, 스텝(170)은 연료증가 플래그(FBX)를 재설정하기 위한 것이다. 스텝(170)의 수행후에 작동흐름은 주루우틴에 귀환한다.
여기에, 고부하 결정을 위해서 흡기관 압력(PM)이 결정치(PMth)와 비교된다 하더라도 고부하 결정을 위해서는 흡기관 압력(PM)이 소정치(α)(예컨대, α = 150 ㎜Hg)를 제5도의 2차원 도면에 따라서 얻어진 결정치(PMth)에 가함으로써 얻어진 값(PMth +α)과 비교된다.
예컨대, 자동차가 작은 경사를 가진 고개를 올라가는 경우에 있어서는 자동차는 통상의 연료공급량으로 충분히 주행할 수가 있다. 그래서, 소정치(α)에 의해서 증가되어 있는 결정치로, 그와 같은 경우에 증가되지 않게 연료공급량이 연료분사량 설정루우틴(다음에 설명될 것이다)에서 제어되는 것이 가능하다.
더욱이, 연료분사량을 결정하기 위한 작동의 용어로 제3도에 관련해서 설명이 이루어질 것이다. 제3도 루우틴은 매소정 회전각도 마다 이루어질 것이다. 제3도에 있어서, 이 작동은 흡기관(2)에 설치된 압력센서(4)로 부터의 정보에 응해서 흡기압력(P)을 판독할 수 있게 스텝(200)으로 출발한다. 이어서, 스텝(210)이 회전각도센서(5)로 부터의 결정 신호에 따라서 엔진속도(Ne)를 계산하게 이어진다. 다음, 스텝(220)은 더욱이 ROM(8b)에 이전에 생산되고 저장된 2차원 도면에 응해서 흡기압력(P)과 엔진속도(Ne)에 따라서 기본적인 분사시간(기본적 분사량)을 설정하게 된다. 스텝(230)에 있어서는 연료증가 플래그(FBX)가 설정되어 있는지 아닌지를 판별한다. 만일에, 스텝(230)의 답이 YES이면 작동 흐름은 스텝(240)으로 진행하고, 또 스텝(230)의 답이 NO이면 작동 흐름은 스텝(250)으로 진행한다.
스텝(240)에 있어서, 연료분사량(TAU)은 Ci가 엔진냉각수, 흡입공기 또는 기타의 온도에 따라서 결정될 보정계수인 경우는, 그리고 FPWR이 엔진(1)이 고부하 영역이라는 결정하에 연료분사량을 증가하기 위한 보정계수인 경우에는 다음의 식에 따라서 계산된다.
TAU = τi × Ci × FPWR
스텝(250)에 있어서, 연료분사량(TAU)은 다음식에 따라서 계산된다.
TAU = τi × Ci
스텝(260)에 있어서, 엔진(1)에 출력하게 스텝(240)이나 (250)에서 계산된 연료분사량(TAU)에 대응하는 제어신호가 출력된다.
따라서, 상기한 바와 같이, 결정치(PMth)는 드로틀센서를 사용함이 없이 흡기관 압력(PM)과 비교되게끔 차량속도(SPD)와 기어시프트 위치(GEP)에 따라 설정되어서 정확하게 고부하 결정을 이행시킨다. 여기에 부가해서, 결정이 엔진이 고부하 상태에 있게 이루어질 때는, 엔진에 대한 연료분사량(TAU)이 고부하 상태시에 큰 출력을 얻게끔 증가된다. 거기서, 자동차는 효과적으로 주행할 수 있다.
여기서, 연료분사량이 고부하 상태에 있을 때에 소정시간(FPWR)에 까지 증가하지만 흡기관 압력(PM)과 결정치(PMth) 사이의 편차가 계산되어서 보정계수(FPWR)가 그 사이의 편차(PM-PMth)에 따라서 산출되는 것이 적당하다. 즉, 연료분사량의 증가도가 편차(PM-PMth)가 크게 됨에 따라서 크게 된다. 더욱이, 또한 보정계수(FPWR)가 실행의 출발로 부터의 경과시간에 따라서 연료분사량의 증가도를 점점 감소하게끔 산출되는 것이 적당하다. 그와 같은 제어로 연료소비의 저하를 방지하는 동시에 엔진의 부하 상태에 따라서 연료분사량의 증가율을 정확하게 설정하는 것이 가능하다.
더구나, 엔진이 연료분사량의 증가를 요구하는 고부하 상태인지 아닌지를 결정하기 위한 다른 실시예의 용어로 제6도에 관련해서 다음에 설명이 이루어질 것이다. 제6도는 엔진이 고부하 영역인가 아닌가를 결정하기 위한 순서도이다. 여기서는 제2도의 것과 대응하는 스텝이 동일번호가 붙여지고, 또 그것의 설명은 간략하게 하기 위해서 생략된다. 이 루우틴과 제2도의 루우틴 사이의 하나의 차이는 엔진이 연료분사량의 증가 요구된다는 상태에 있는지 아닌지를 결정하기 위한 조건에 관한 것이다. 즉, 연료증가 플래그(FBX)가 설정되었는가 아닌가를 결정하기 위한 조건이다.
스텝(151)에 있어서는 흡기관 압력변화가 이전의 흡기관 압력(PM1)과 현재의 흡기관 압력(PM) 사이의 편차에 따라서 얻어진다. 그리고, 스텝(152)에 있어서는 엔진속도변화(△Ne)가 이전의 엔진속도(Ne1)와 현재의 엔진속도(Ne) 사이의 편차에 따라서 얻어진다. 그래서, 스텝(153)에 있어서는 흡기관 압력변화(△PM)가 소정치(β)와 비교된다. 만일에, 흡기관 압력변화(△PM)가 소정치(β)보다 작다면, 작동흐름은 스텝(154)으로 전진하고, 그리고 만일에 소정치(β)보다 크다면 작동흐름은 스텝(170)으로 진행한다. 스텝(154)에 있어서, 엔진속도변화(△Ne)가 소정치(γ)와 비교된다. 만일에, 엔진속도변화(△Ne)가 소정치(γ)보다 작다면 작동은 스텝(160)으로 전진하고, 또 만일에 소정치(γ)보다 크다면 작동은 스텝(170)으로 진행한다. 스텝(160)또는 (170)의 실행후에스텝(180)은 RAM(8c)과 현재 계산한 흡기관 압력(PM1)과 엔진속도(Ne1)내에 저장된다. 그후에, 제3도에서 표시한 루우틴을 설정하는 연료분사량에 있어서, 연료증가 플래그(FBX)가 검출된다.
만일에, 그 플래그(FBX)가 설정되면 증가된 연료분사량이 설정된다.
즉, 스텝(153)과 (154)의 결정처리가 부가적으로 이루어지기 때문에, 예컨대 가속페달이 자동차가 시가지를 주행할 때에 장시간 동안 자동차를 가속시키기 위해 급속히 약화되었다 할지라도 엔진(1)이 고부하 영역에 있는 오판하에 연료분사량의 증가를 방지하는 것이 가능하다. 이것은, 풍부한 쪽에 이동한 공기 연료비율로 인해 배기가스의 유해성분의 증가와 연료소비의 저하를 방지할 수가 있다.
여기에 부가해서, 엔진(1)이 고부하 영역에 있는지 아닌지를 결정하기 위해서 또 다른 결정조건을 부가하는 것이 적당하다. 제7도는 이 경우에 있어서의 고부하 결정작동을 표시하는 순서도를 표시한다. 제7도에 있어서, 제2도의 것들에 대응하는 스텝들은 동일한 번호가 붙여지고, 또 설명은 간소화하게 생략된다. 이 루우틴과 제2도의 루우틴 사이의 하나의 차이는 스텝(157)이 흡기관 압력(PM)이 결정치(PMth)보다 큰 시간을 계산하기 위한 것이다. 만일에 시간(Ta)이 소정시간(To)보다 길다면, 스텝(160)은 연료증가 플래그(FBX)를 설정하게 실행된다.
더욱이, 소정시간(To)은 제8도에 표시한 바와 같이, 흡기관 압력(PM)과 결정치(PMth) 사이의 편차(PM-PMth)에 따라서 산출되거나 또는 변경된다. 더 상세하게는, 소정시간(To)은 편차(PM-PMth)가 큰 만큼 작게 되도록 설정된다.
본 발명에 따라서, 흡기관 압력 검출수단에 의해서 검출된 흡기관 압력이 흡기관 압력의 검출시의 차량속도와 기어시프트 상태에 따라서 설정된 압력결정 보다 클 때에는 그 결정이 엔진이 고부하 상태에 있게, 그리고 연료 공급량이 고부하 결정에 응해서 증가되게 이루어진다. 이 장치는 자동차의 효과적 주행을 안전히 하게끔 엔진의 고부하 상태를 정확하게 검출한다.
더욱이, 본 발명에 있어서는 또한 연료공급 제어를 위한 이 검출결과를 사용하게끔 엔진이 고부하 상태에 있을 때에 얻어진 흡기관 압력센서의 검출결과를 대기 압력으로 판독하는 것이 적당하다.

Claims (6)

  1. 자동차의 속도를 검출하는 수단과, 엔진의 회전속도를 검출하는 수단과, 엔진의 변속기의 기어시프트 상태를 검출하는 수단과, 엔진의 흡기관내의 압력을 검출하는 수단과, 차량속도 검출수단의 검출결과와 흡기관 압력의 검출시의 기어시프트 상태 검출수단의 검출결과에 따라서 흡기관 압력결정치를 설정하는 수단과, 흡기관 압력 검출수단의 검출결과가 압력결정치 설정수단의 설정결과 보다 클 때에 엔진이 고부하 상태에 있다는 것을 결정하기 위해 압력 결정치 설정수단의 설정결과와 흡기관 압력 검출수단의 검출결과를 비교하는 수단과, 엔진에 대한 연료분사량을 고부하 결정수단이 엔진이 고부하 상태에 있다고 결정할 때에 증가하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 내연기관용 연료공급 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 흡기관 압력의 하나 이상의 변화, 엔진속도의 변화, 차량속도의 변화가 소정치 이하가 되었을 때, 또한 흡기관 압력 검출수단의 검출결과가 압력결정치 설정수단의 설정결과 보다 클 때에, 고부하 결정수단이 엔진의 고부하 상태를 결정하는 것을 특징으로 하는 자동차의 내연기관용 연료공급 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 고부하 결정 수단이 흡기관 압력 검출수단의 결정결과가 소정시간을 위한 압력결정치 설정수단의 설정결과 보다 클 때에, 엔진의 고부하 상태를 결정하는 것을 특징으로 하는 자동차의 내연기관용 연료공급 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기한 기어시프트 상태 검출수단이 차량속도 검출수단과 엔진속도검출수단의 검출결과에 따라서 엔진의 변속기의 기어 시프트 상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 자동차의 내연기관용 연료공급 제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기한 고부하 결정수단이 엔진이 고부하 상태에 있는 것을 검출할 때에, 대기 압력으로서 흡기관 압력 검출수단의 결정결과를 판독하기 위해 흡기관 압력 검출수단에 결합되는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 내연기관용 연료공급 제어장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기한 소정시간이 흡기관 검출수단의 검출결과와 압력결정치 설정수단의 설정결과 사이의 변화에 따라서 변경되는 것을 특징으로 하는 자동차의 내연기관용 연료공급 제어장치.
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