KR100333008B1

KR100333008B1 - 과급기부착엔진의과급압제어장치

Info

Publication number: KR100333008B1
Application number: KR1019940024689A
Authority: KR
Inventors: 시미즈료; 후지이마사키; 코바야시히데키
Original assignee: 마츠다 가부시키가이샤
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 2002-09-04
Also published as: JP3366399B2; KR950008941A; DE4434931A1; US5454360A; JPH0797928A

Abstract

엔진으로 구동되고, 엔진쓰로틀밸브하류의 흡입통로내에 배치된 과급기를 지닌 엔진을 위한 과급압제어장치로서, 과급기상류 및 엔진쓰로틀밸브하류의 흡입통로이룹와 과급기하류의 흡입통로일부를 연결하는 바이패스통로와 바이패스통로에 배치된 바이패스밸브를 구비하며, 바이패스밸브는 흡입공기를 제어된 유량으로 과급기에 바이패스하도록 제어된다.

Description

과급기부착엔진의 과급압제어장치{SUPERCHARGING PRESSURE CONTROL DEVICE FOR SUPERCHARGED ENGINE}

본 발명은 기계식과급기부착엔진의 과급압제어장치, 특히 과급기를 우회하는 공기통로에 설치된 바이패스밸브에 의해 과급압을 제어하는 과급압제어장치에 관한 것이다.

엔진으로 직접 구동되는 기계식과급기로 과급압을 얻기 위해선 과급압제어장치가 엔진부하 및 엔진속도에 따라 쓰로틀밸브와 서어지탱크 사이에 배치된 과급기로 부터 흡입통로 상류 및 하류의 바이패스통로 연통부에 설치된 바이패스밸브를 개폐하도록 제어하고 있으며, 이런 과급압제어장치는 예를 들면 일본특허공개No.2-283816호에 공저되어 있다. 바이패스밸브는 일반적으로 다이아프램식의 부압작동기를 구비한 형태로 되어 있으며, 이외에 전기쓰로틀을 사용한 것도 있다.

상기와 같은 바이패스밸브의 개폐제어에 의해서 과급압을 제어하는 경우, 바이패스밸브개방도에 대해 목표과급압의 데이타맵을 조회함으로써 엔진속도와 일반적으로 쓰로틀개방도로 표현되는 엔진부하에 따라 목표과급압을 설정한 후, 목표과급압을 얻도록 바이패스밸브를 개폐하기 위해 작동부압이 제어된다. 이 경우, 바이패스통로의 바이패스공기유량 또는 바이패스공기량은, 다이패스밸브개방도외 바이패스밸브전후의 압력차, 즉, 과급기 상 ·하류 사이의 압력차에 의하므로, 동일한 바이패스밸브개방도에서도 압력차의 변화에 따라 변하여 트랙션제어의 정밀도 및/또는 자동변속기예에 관련한 토크감소제어의 정밀도가 악화한다고 하는 문제점이 있었다. 예를 들면, 엔진속도가 2,000rpm이고 쓰로틀개방도가 1/4일때 과급압을 100mmHg로 하는 한편, 쓰로틀완전개방에 대한 트랙션제어시 과급압을 동일압력, 즉 100mmHg으로 하락시킨 경우에도 목표과급압은 100mmHg으로 동일함에도 불구하고 쓰로틀개방도 1/4에서의 통상과급압제어시와 쓰로틀완전개방에서의 트랙션제어시 사이에서 쓰로틀배브의 하류 또는 과급기 상류의 압력은 크게 변화한다. 따라서, 트랙션제어 등의 정밀도는, 통상적인 과급압제어의 실행을 전제로 하여 목표과급압에 대해 무조건적으로 바이패스밸브의 개방도를 설정할 경우 악화된다. 이런 문제점을 해결하기 위해, 종래의 과급압제어에서는 목표과급압뿐만 아니라 엔진속도 및 쓰로틀개방도를 파라메타로 한 3차원맵 등에 의해 설정한 바이패스밸브의 개방도로 제어를 행할 필요가 있으나, 이런 종류의 제어는 실제적으로 곤란하다. 또한, 바이패스밸브가 목표과급압에 따라 설정된 개방도를 얻도록 작동부압을 제어하는 경우, 과급압제어장치에 대해 과급기 및 제어장치의 개개의 작동특성의 소정작동특성 혹은 표준작동특성으로부터의 변동을 보정하는 별도의 기구가 필요하게 되고, 또한, 과급압제어장치에 대해, 바이패스밸브의 개방도를 검출하는 센서 및 바이패스밸브를 통과하는 공기의 유량을 검출하는 센서가 필요하게 되며, 이들 부가적인 구성요소는 불가피하게 비용을 증가시키고 과급압제어장치의 구조를 복잡하게 한다.

본 발명의 목적은 엔진속도 및 쓰로틀개방도의 차이에도 불구하고 파급압목표치만을 변경하는 것만으로 정확하고 정밀한 과급압제어를 실현하는 과급압제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 과급기 및 제어장치의 제어특성의 소정제어특성 혹은 표준제어특성으로부터의 변동을 보정할 수 있는 과급압제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은, 엔진으로 구동되고 엔진쓰로틀밸브 하류의 흡입통로에 배치된 과급기, 과급기 상류 및 엔진쓰로틀밸브 하류의 흡입통로 일부와 과급기하류의 흡입통로 일부를 연결하는 바이패스통로에 배치된 바이패스밸브를 구비한, 과급기부착엔진의 과급압제어장치를 제공함으로써 달성된다. 상기 바이패스밸브는 흡입공기가 제어된 유량으로 과급기를 우회하도록 제어장치에 의해 제어된다. 제어장치는 엔진구동상태에 따라 과급공기의 목표압을 설정하고. 과급공기의 목표압이 달성된 경우, 과급공기의 목표압 및 엔진속도에 의거하여 엔진내에 도입되는 흡입공기의 목표유량을 결정하고, 흡입공기의 목표유량과 엔진쓰로틀밸브의 개방도애 따라 과급기와 엔진쓰로틀밸브 사이의 흡입통로내 흡입공기의 목표압을 결정하고, 흡입공기의 목표압과 엔진속도에 의거하여 바이패스밸브의 개방도를 계산한다. 바이패스밸드는 계산된 밸브개방도를 제공하도록 제어된다.

상세하게는, 제어장치는 이들 과급공기의 목표압과 흡입공기의 목표압 사이의 압력차를 계산하고, 압력차에 의거하여 바이패스밸브제어값을 계산한다. 과급기의 목표토출량은 과급공기의 목표압, 흡입공기의 목표압 및 엔진속도에 의거해서 추정되고, 흡입공기가 과급기를 우회하는 목표유량은 흡입공기의 목표유량 및 바이패스공기의 목표유량에 의거하여 결정된다. 바이패스밸브의 밸브제어값은 바이패스공기의 목표유량에 의거하여 계산될 수 있고, 목표토출량의 추정은 목표과급압에 대한 흡입목표압의 비율을 나타내는 파라메타에 의거한다.

또한, 과급기가 과급공기를 토출하는 실제과급압을 검출하여 바이패스밸브의 제어시 반영할 수 있다. 즉, 목표토출량은 목표토출압과 실제과급압 사이의 압력차에 의거하여 보정된다. 특히, 바이패스밸브에 대한 구동수단은 압력차에 의거하여 구동특성이 변화될 수 있다.

엔진속도 및 쓰로틀개방도에 변화가 있는 경우에도 단지 목표과급압의 설정만을 변화시킴으로써 정밀한 과급압제어를 정확하게 행하는 본 발명의 과급압제어장치는 다음 측면에 의거한 것이다. 즉, 바이패스밸브의 개방도제어에 있어서, 바이패스밸브의 개방시 역류하는 바이패스공기의 유량은, 바이패스밸브의 압력차 즉, 목표과급압과 엔진쓰로틀밸브 상류의 흡입공기압 사이의 압력차에 따라 결정되는 바이패스밸브의 작동압에 따라 무조건적으로 결정되므로 목표과급압을 달성하기 위해 필요한 흡입공기의 바이패스유량을 구할 수 있고, 또한 압력차가 구해진 경우, 목표과급압을 생성하기 위해 필요한 바이패스밸브의 개방도를 바이패스밸브의 작동특성으로부터 구할 수 있다.

본 발명의 과급압제어장치는 구조가 단순하고, 소정작동특성 또는 표준작동특성과 각각의 과급기 및 제어장치의 작동특성의 차이를 보정한다. 또한, 과급압제어장치는, 과급기로부터의 공기토출량이 추정되어 목표과급압을 달성하는데 필요한 바이패스공기유량을 결정하는 경우, 과급기 앞뒤의 압력비, 예를 들면 목표과급압, 즉 과급기 하류의 공기압과 과급기 상류의 흡입공기압 사이의 압력차에 관한 파라메타에 의거하여 과급기의 목표토출량이 추정되도록 구성된다. 이 경우, 예를 들면, 추정된 목표토출량이 목표과급압을 따르더라도, 엔진쓰로틀밸브하류의 흡입공기압이 통상제어와, 트랙션제어시 등에서 완전쓰로틀개방으로 실행된 제한된 제어 사이에서 변하기 때문에 발생된 공기밀도의 변화에 기인하여 제어오차가 생성하게 된다. 따라서, 과급기상류의 흡입공기압으로 목표토출량을 보정하는 것이 바람직하다.

목표과급압은 엔진속도 및 쓰로틀개방도를 포함하는 엔진작동상태에 따라 맵상에 통상의 과급압제어상태에서 구해진다. 반면, 예를 들면, 트랙션제어가 행해지는 경우는 목표과급압에 특별한 제한이 부과된다. 목표과급압이 결정되면, 목표과급압을 얻는데 필요한, 엔진내에 도입되는 흡입공기유량이 실험적으로 준비된 엔진속도와 관련한 데이타표상에서 구해지며, 다음, 목표과급압을 얻는데 필요한 흡입공기의 바이패스유량이 추정되거나, 계산된다. 과급기상류의 흡입공기압은 엔진쓰로틀밸브의 개방도에 따른 압력강하에 의거해서 결정되거나 계산되며 이렇게 얻어진 바이패스흡입공기유량과 과급기 앞뒤, 즉 바이패스밸브의 상하류 사이의 압력차에 의거해서 작동압 등의 바이패스밸브제어파라메타가 맵상에 결정되며, 이에 의해 바이패스밸브가 작동되어 개폐된다.

바이패스공기유량의 추정은 엔진에 도입되는 흡입공기유량을, 과급기 하류의 공기압과 과급기 상류의 흡입공기압 사이의 비율에 관한 파라메타로서 압력차에 의거한 맵상에 추정되어 있는, 엔진속도에 상응하는 목표토출량으로부터 감산함으로써 행해진다. 공기토출량이 일반적으로 결정되는 요인중의 하나인 압력비를 사용하여, 공기토출량의 계산을 비교적 장시간 행한다. 계산속도는 압력비에 관한 압력차 또는 다른 요인을 대체함으로써 증가하며, 또한, 이런 경우, 공기밀도의 보정을 과급기입구온도에 따른 압력차에 의거하여 추정한 공기토출량에 적용함으로써, 통상의 과급압제어와 트랙션제어시의 과급압제어 사이의 쓰로틀개방도의 변화에 대응하여 고정밀도로 공기토출량의 추정을 실현한다.

또한, 바이패스공기유량이 추정되는 경우, 목표과급압을 달성하는데 필요한 공기토출량의 추정 후에, 추정된 공기토출량이, 예를 들면, 부착된 과급기 및/또는 제어장치 각각의 작동특성과 소정작동특성 혹은 표준작동특성과의 차이에 기인하여 발생한다고 생각되는, 실제와 목표과급압 사이의 특정압력차보다 큰 경우, 균일하게 증가 또는 감소되도록 특정값으로 보정을 행한다. 이렇게 보정된 공기토출량은 학습제어용의 학습값으로 유지되어 과급기 및/또는 제어장치의 작동특성의 변화를 상쇄토록 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제 1도에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 과급압제어장치에 의해 제어되는 V형 다기통엔진(1)은 좌우 실린더뱅크(1L),(1R)가 소정의 상대각으로 V형상으로 배치되어 있다. 각각의 좌우 실린더뱅크(1L),(1R)에는 복수의 실린더(도시안함)가 형성되어 있으며, 왼쪽 실린더뱅크(1L)의 실린더는 비교적 길이가 짧은 독립흡입통로(2a)를 거쳐서 왼쪽 서어지탱크(3a)와 독립적으로 연결되어 있고, 마찬가지로, 오른쪽 실린더 뱅크(1R)의 실린더는 비교적 길이가 짧은 독립흡입통로(2b)를 거쳐서 오른쪽 서어지탱크(3b)에 독립적으로 연결되어 있다. 각각의 독립흡입통로(2a),(2b)에는 연료분출밸브(21)가 구비되어 있고, 또한, 각각의 실린더블록(1L),(1R)에는 각 실린더에 대해 점화플러그(22)가 하나씩 구비되어 있다. 이들 연료분출밸브(11) 및 점화플러그(22)는 엔진제어유닛(ECU)(23)에 의해 제어되며, 이 엔진제어유닛은 후술하는 마이크로컴퓨터로 구성된다. 이들 좌, 우 서어지탱크(3a),(3b)는 각각 하류흡입통로(6a),(6b)에 연결되며, 그 상류단에 구비된 공기클리너(4)에 의해 단일 상류흡입통로(5)에서 분기되어 있다. 상류흡입통로(5)에는 공기클리너(4)가 배치되어 있근 상류단으로부터 차례로 흡입공기유량의 검출을 위한 공기흐름센서(7), 쓰로틀밸브(8), 기계식과급기(9)가 설치되어 있다. 또한, 상류흡입통로(5)에는 흡입공기를 과급기(9)를 우회하는 흐름으로 만드는 바이패스통로(10)가 구비되어 있다. 이런 바이패스통로상에 포핏형과급기바이패스밸브(ABV)(12)가 구비되어 다이아프램식 작동기(11)와 협동한다.

이 기술분야에서 잘 알려진 다이아프램식일 수도 있는 작동기(11)는 대기압실(11b)과 다이아프램(11a)에 의해 분할된 작동압실(11c)을 구비하며, 다이아프램(11a)은 대기압실(11b)을 관통하여 뻗어있는 과급기바이패스밸브(12)의 밸브스템(12a)에 연결되어서 작동압실(11c)에 배치된 팽창스프링(13)에 의해 가압되어, 통상 과급기바이패스밸브(12)가 바이패스통로(10)를 차단하는 방향으로 힘을받게 된다. 작동기(11)에는 압력통로(14)가 구비되어 작동부압을 작동압실(11c)로 도입한다. 압력통로(14)는 그 상류부에서 2개의 분기압력통로(14A),(14B)로 분할되고, 한쪽 분기압력통로(14A)는 도시하지 않은 진공펌프 등의 부압원에 연결되어 있고, 제 1듀티솔레노이드밸브(15A)가 구비되어 있어 이를 통해 개폐되며, 다른쪽 분기압력통로(14B)는 대기압에 연통되어 있고, 제 2듀티솔레노이드밸브(15B)가 구비되어 있다.

분기통로(6a),(6b)에는 각각 공랭식 인터쿨러(16A),(16B)가 구비되어 있고, 과급기바이패스통로(10)와 각각의 인터쿨러(16A),(16B) 사이에는 각각 공기를 인터쿨러(16A),(16B)를 우회하여 흐르게 하는 과급기바이패스밸브(12) 하류의 과급기바이패스통로(10)에서 분기하는 인터쿨러바이패스통로(17A),(17E)가 설치되어 있다. 또한, 인터쿨러바이패스밸브(18)는 과급기바이패스통로(10)가 상류흡입통로(5)와 합류하는 합류점 근처의 과급기바이패스통로(10)에 설치되어 있다. 이 바이패스밸브(18)는 하류흡입통로(6a),(6b)와 인터쿨러바이패스통로(17A),(17B) 사이에서 바이패스공기흐름을 전환하며, 바이패스밸브(18)는 다이아프램식 작동기(19)에 의해 작동되어 통상 과급기바이패스통로(10)를 개방하여 공기를 하류흡입통로(6a),(6b)내로 흐르게 하고, 3방솔레노이드밸브(20)를 거쳐 부압이 작동기(19)에 도입된 경우에는 폐쇄하여 공기를 인터쿨러바이패스통로(17A),(17B)내로 흐르게 한다.

엔진(1)저부하시에는, 과급기바이패스밸브(12)와 인터쿨러바이패스밸브(18)는 동시에 개방되어 공기클리너(4)를 통해 도입된 흡입공기는 기계식과급기(9) 및 인터쿨러(16A),(16B)를 우회한 후 각각의 실린더뱅크(1L),(1R)의서어지탱크(3a),(3b)내로 인도된다. 반면, 엔진(1)고부하시에는, 과급기바이패스밸브(12) 및 인터쿨러바이패스밸브(18)는 모두 폐쇄되어 공기클리너(4)를 통해 도입된 공기는 기계식과급기(9)에 흘러서 그에 의해 가압되고 다음, 인터쿨러(16A),(16B)를 통과하는 각각의 서어지탱크(3a),(3b)에 이송된다. 과급압은 후술하는 바와 같이 바이패스밸브(12)의 개폐제어를 통해 제어된다.

엔진제어유닛(ECU)(23)은 각종 제어신호를 받고 제어신호에 의거해서 연료분출밸브(21), 점화플러그(22), 제 1,제 2듀티솔레노이드밸브(15A),(15B) 및 3방솔레노이드밸브(20)를 제어한다. 제어신호는 엔진의 회전속도를 표시하는 엔진속도신호(N_E), 엔진냉각제의 온도를 표시하는 엔진냉각제온도신호(TE), 쓰로틀밸브의 개방도를 표시하는 쓰로틀밸브개방도신호(TV0), 선택된 기어변속을 표시하는 기어위치신호(Gp), 선택된 변속범위를 표시하는 범위위치신호(Rp), 차량의 주행속도를 표시하는 차량속도신호(N_v), 바퀴의 슬립을 표시하는 슬립신호(Ssp), 엔진아이들링을 표시하는 아이들전환신호(Sid), 대기압신호(Pa). 공기의 과급압을 표시하는 과급압신호(Pn), 과급기(9)상류의 상류흡입통로(5)내 신선한 흡입공기의 온도를 표시하는 공기온도신호(Ta), 서어지탱크(3a),(3b)상류의 하류흡입통로(6a),(6b)내 흡입공기온도(이하, 서어지탱크흡입공기온도라 한다)를 표시하는 공기온도신호(Ts), 과급기(9))에서의 토출공기온도를 표시하는 공기온도신호(Ta)를 들 수 있다. 이들 신호는 이 기술분야에서 잘 알려진 센서에 의해 제공된다.

제 2도는, 과급기(9)하류의 서어지탱크(3a),(3b)내 과급압(Pn)이목표과급압(Pmt)에 도달하도록 제어되는 과급압제어용의 공기유량(Q_ABV)을 바이패스하는 제어(ABV 제어)의 기본논리를 나타내며, 목표과급압(Pmt)은 쓰로틀개방도(TVO)의 맵 및 엔진속도(N_E)와 관련하여 통상 설정된다. 목표과급압(Pmt)이 설정되면, 엔진(1)내로 도입되는 흡입공기유량(Q_E)이 산출된다. 이런 흡입공기유량(Q_E)은 엔진속도(NE)와 목표과급압(Pmt)과 관련한 데이타표에서 표준엔진작동조건하에 엔진(1)내로 도입되는 표준흡입공기유량(Q_EO)에 의거해서 결정된다. 실제로는, 흡입공기유량(Q_E)은 서어지탱크흡입공기(T_s)의 온도에 따라 표준흡입공기유량(Q_EO)을 보정함으로써 결정된다. 다음 과급기(9)상류 또는 쓰로틀밸브(8)하류의 흡입공기압(P1)(이하, 상류흡입공기압이라 한다)을 계산한다. 흡입공기(P1)의 상류압은 대기압에서 쓰로틀개방도(TVO)와 흡입공기유량(Q_E)에 의거해서 무조건적으로 결정된 압력감소를 뺌으로써 산출한다.

그후, 과급기(9)에서 공기토출량(Qscout)(이하, 공기토출량이라 한다)을 주정한다. 목표과급압(Pmt)을 달성하기 위해 필요한 공기토출량((Qscout)은 엔진속도(N_E) 및 과급기(9)의 하류쪽과 상류쪽 압력차(Pmt-P1)를 파라미터로 사용한 공기토출량맵으로부터 기본공기토출량(Qscouto)을 추정함으로써 산출한다. 실제로는, 공기토출량(Qscout)은 상류흡입공기압(P1)에 따라 기본공기토출량(Qscouto)에 밀도보정을 가함으로써 구한다. 여기서, 공기토출량(Qscout)은 다음과 같이 표현된다.

공기토출량(Qscout)에 의거해서 목표과급압(Pmt)을 달성하는데 필요한 과급기바이패스통로(10)내에 역류하고 과급기(9)에서 토출된 공기의 바이패스유량(Q_ABV)을 구한다. 바이패스공기유량(Q_ABV)은 공기토출량(Qscout)에서 흡입공기유량(Q_E)을 감산함으로써 결정된다.

이렇게 해서, 상류흡입공기압(P1)이 결정되면, 바이패스밸브(12) 앞뒤, 즉 과급기(9) 상하류 사이의 압력차(Pmt-P1)가 상류흡입공기압(P1)에 의거해서 구해진다. 또한, 바이패스공기유량(Q_ABV)이 구해지면, 작동기(11)의 작동압실(11c)에 인가되어야 하는 작동부압(Pc)이, 이들 바이패스공기유량(Q_ABV)과 압력차(Pmt-P1)에 의거하여 바이패스밸브(12)의 특성과 관련한 맵으로 부터 구해진다. 다음 듀티솔레노이드밸브(15A),(15B)는 작동기(11)의 작동압실(11c)을 부압원 혹은 대기압과 연통되도록 제어하여 작동기(11)의 작동압실(11c)내에 작동부압(Pc)을 달성시킨다.

바이패스공기유량(ABV)제어 및 과급압제어에 대해 제 4도 및 5도에 표시한다.

목표과급압의 실정을 도시하는 개략블록도인 제 3도를 참조하면, 엔진제어유닛(ECU)(23)의 목표과급압설정부(100)는, 통상의 조건에 대한 통상목표과급압(Pmtn)이, 제 2, 제 3 및 제 4속에 대한 엔진속도(N_E) 및 쓰로틀개방도(TVO)와 관련한 맵, 또는 제 1속에 대한 엔진속도(N_E) 및 쓰로틀개방도(TVO)와 관련한 맵으로 부터 설정되는 통상목표과급압설정수단(101)을 포함한다. 또한, 엔진제어유닛(ECU)(23)의 목표과급압설정부(100)는 트랙션제어시 목표과급압(PmtTCS)으로, 엔진점화시 완전쓰로틀에 대한 목표과급압(PmtABV)으로 통상목표과급압(Pmtn)을 제한하는 제 1과급압제한수단(103), 흡입공기의 충전효율(Ce)을 일정하게 하도록 서어지탱크 흡입공기온도(Ts)에 의거해서 제 1제한목표과급압(Pmt1)을 보정하는 목표과급압보정수단(104), 제 1제한목표과급압(Pmt1)과 보정계수(K)의 적인 보정된 목표과급압(P_mtK)을, 바이패스공기유량(ABV)제어가 실패할 경우 과급압을 중단하고, 효율적인 목표과급압(Pmt)을 제공하는 과급커트신호(S_INT)로 제한하는 제 2과급압제한수단(105)을 포함한다. 또한, 엔진제어유닛(ECU)(23)은 시프트관련과급압제한수단(106), 과급압커트수단(107) 및 편차검출수단(110)을 포함한다. 시프트관련 과급압제한수단(106)은 각각의 자동변속단에 대해 특정된 최대과급압과 변속시 설정된 압력에 의거하여 압력제한수준을 계산한다. 과급압커트수단(107)은 제 2과급압제한수단(105)에 의해 결정된 유효목표과급압(Pmt)과 이상과급압으로서 실제의 과급압(Pn)과의 편차를 표시하는 편차신호를 편차검출수단(110)으로부터 수신하고, 과급커트신호(S_INT)를 제 2과급압제한수단(105)에 공급한다. 특히, 압력편차가 크면, 이것은 이상압릭이 공급되었음을 표시하여 목표과급압을 커트하거나 매우 낮은 수준으로 제한한다. 이와 달리, 목표과급압은 보호수준으로 보호된다. 이 방법으로 통상목표과급압(Pmtn)이 제한되고 보정된 후에는 유효목표과급압(Pmt)으로서 제 4도에 도시한 과급압제어기(200)에 보내진다.

과급압제어를 도시하는 개략블록도인 제 4도를 참조하면, 엔진제어유닛(ECU)(23)의 목표과급압제어부(200)는 흡입공기유량결정수단(201), 상류흡입공기압(P1)을 계산하거나 결정하는 압력결정수단(202), 공기토출량(Qscout)의 추정을 위한 추정수단(203), 서어지탱크흡입공기의 온도(Ts)에 따라 흡입공기유량(Q_E)의 온도관련보정을 위한 제 1보정수단(204), 기본공기토출량(Qscouto)의 밀도관련보정을 위한 제 2보정수단(205), 바이패스공기유량결정수단(206), 밸브제어압력차계산수단(207), 듀티솔레노이드밸브(15A),(15B)의 듀티율을 계산하기 위한 듀티율계산수단(208),(209) 및 학습제어수단(210)을 포함한다. 특히, 목표과급압설정부(100)내에 설정된 목표과급압(Pmt)신호가 흡입공기유량결정수단(201)에 공급되어, 목표과급압(Pmt)을 파라메타로서 사용하는 엔진속도(N_E)와 관련한 표준흡입공기유량맵에서 목표과급압(Pmt)을 달성하기 위한 표준흡입공기유량(Q_EO)이 구해진다. 제 5도에 도시한 바와 같은 표준흡입공기유량맵은 실험데이타에 의거하여 제공된다. 제 1보정수단(204)에 있어서, 서어지탱크공기온도(Ts)에 따라 표준흡입공기유량(Q_EO)에 대해 온도보정이 행해짐으로써 보정된 흡입공기유량(Q_E)이 얻어진다. 계속해서, 압력결정수단(202)에서, 쓰로틀밸브(8) 상류의 대기압(ATP)을 기준으로 한 쓰로틀밸브(8) 앞뒤의 압력강하(△P)가 도 6에 표시한 흡입공기유량과 관련한 압력강하맵으로부터 쓰로틀개방도(TVO)를 파라메타로 해서 산출된고, 식 P1=ATP-△P의 관계로부터 상류흡입공기압(P1)이 구해진다. 또한 추정수단(203)에서, 기본공기토출량(Qscouto)는, 목표과급압(Pmt)을 달성하기 위해 생성되어야 하는 과급기(9)의 압력차(△P=Pmt-P1)를 파라메타로 사용해서 제 7도에 도시한 엔진속도(N_E)와 관련한 공기토출량맵으로 부터 추정한다. 제 2보정수단(205)에서, 상류흡입공기압(P1)과 과급기(9)상류의 상류흡입통로(5)내 흡입공기의 공기온도(Ta)에 따라 기본공기토출량(Qscouto)에 대해 밀도보정이 행해지며, 또한, 예를 들면, 목표과급압(Pmt)과 실제과급압(Pn)의 편차가 특정압력값을 초과하는 경우, 보정된 공기토출량(Qscout)을 특정압력값에 의해 감소시키거나 증가시키는 보정을 행한다. 증가되거나 감소된 공기토출량(Qscout)을 학습제어시 학습공기토출량(Q_LRV)으로 사용한다. 이렇게 보정된 공기토출량(Qscout)은 바이패스공기유량결정수단(206)에 공급된다.

바이패스공기유량결정수단(206)에서, 공기토출량(Qscout)과 흡입공기유량(Q_E)의 차이가 계산되어, 목표과급압(Pmt)달성시의 바이패스공기유량(Q_ABV)이 얻어진다. 제작해서, 밸브제어압차계산수단(107)에서, 작동기(11)의 작동압력실(11c)에 도입되어야 하는 작동부압(Pc)이, 목표과급압(Pmt)과 상류흡입공기압(P1) 사이의 압력차를 파라메타로서 사용해서, 제 8도에 도시한 바이패스공기유량(Q_ABV)에 관한 작동압력맵으로 부터 결정된다. 마지막으로, 듀티율계산수단(208),(209)에서, 듀티솔레노이드밸브가 구동되는 듀티율이 각각 듀티솔레노이드밸브(15A),(15B)에 대해 결정된다. 이들 듀티율을 표현하는 구동신호(S_DUTY)는 각각 배터리힘(vb)에 따른 보정후 듀티솔레노이드밸브(15A),(15B)에 대해 공급된다.

제 1도에 도시한 과급압제어장치의 작동은 엔진제어유닛(ECU)(23)의 마이크로컴퓨터에 대한 루틴을 나타내는 플로우챠트인 제 9도 및 10도를 검토해볼때 잘이해될 수 있다. 컴퓨터프로그래밍에 관해선 이 기술분야에서 잘 알려져 있다. 다음 설명은 이 기술분야에서 통상의 기술을 지닌 프로그래머가 마이크로컴퓨터용의 적합한 프로그램을 준비할 수 있도록 기술된 것이다.

마이크로컴퓨터의 과급압제어시퀀스루틴의 플로우챠트인 제 9를 참조하면, 제어를 개시해서 직접 스텝S1으로 진행한다. 여기서, 목표과급압(Pmt)은 쓰로틀개방도(TVO), 엔진속도(N_E), 선택기어단(Gp), 선택레인지(Rp)의 제어신호 및 각종토크감소제어신호에 의거해서 결정된다. 스텝S2에서, 목표과급압(Pmt)에 대응하는 흡입공기유량(Q_E)은 엔진속도(N_E)에 따른 표준흡입공기유량맵(제 5도에 도시)에서 구한 표준흡입공기유량(Q_EO)을 서어지탱크흡입공기의 온도(Ts)로 보정하여 결정한다. 계속해서, 스텝S3에서, 압력강하맵(제 6도 참조)으로부터 쓰로틀개방도(TVO)에 대응하는 쓰로틀밸브(8) 앞뒤의 압력강하(△P)에 따라 상류흡입공기압(P1)이 결정된다. 스텝S4에시는, 압력강하(△P)에 따라 기본공기토출량맵(제 7도 참조)으로부터 기본공기토출량(Qscouto)이 구해지며, 상류흡입공기압(P1)과 신선한 흡입공기온도(Ta)에 관한 밀도관련보정을 행하여 공기토출량(Qscout)을 결정한다.

스텝S5에서는 바이패스공기유량(Q_ABV)을 결정하며, 여기서는 공기토출량(Qscout)과 흡입공기유량(QE)의 차이를 구하고, 그것에학습공기토출량(Q_LRN)을 가한 것을 바이패스공기유량(Q_ABV)으로 한다. 스텝S6에서, 작동부압(Pc)은 압력차(△P)에 따른 제 8도에 도시한 바이패스공기유량(Q_ABV)에 관한 작동압력맵으로 부터 결정하며, 제 8도로 부터 명확하듯이, 바이패스공기유량(Q_ABV)의 증가에 따라, 또는 압력차(△P=Pmt-P1)의 감소에 따라 바이패스밸브(11a)는 크게 개방된다. 마지막으로, 스텝S7에서, 듀티솔레노이드밸브(15A),(15B)가 구동되어 작동기(11)의 작동압력실(11c)내에 작동부압(Pc)을 달성시킨다.

학습된 공기토출량결정시퀀스루틴의 플로우챠트인 제 11도를 참조하면, 결정시퀀스제어가 개시되어 스텝T1으로 진행하여, 특정학습조건이 성립되었는지 아닌지의 결정을 한다. 이 결정을 "YES"대답이 부여될 때까지 반복한다. "YES"대답은 시퀀스를 스텝T2로 진행시켜, 목표과급압(Pmt)과 실제과급압(Pn)과의 편차가 계산되고, 계속해서 스텝T3으로 진행하여 학습공기토출량(Q_LRN)이 과급압편차에 따라 계산된다. 학습공기토출량(Q_LRN)은 실제과급압(Pn)이 목표과급압(Pmt)보다 클 때 증가보정되거나, 실제과급압(Pn)이 목표과급압(Pmt)보다 작은 경우 감소보정된다. 학습제어수단(210)에서 학습공기토출량(Q_LRN)은 공기토출량(Qscout)에 첨가된다.

본 발명의 과급압제어장치에 있어서, 과급압제어는 작동기에 도입된 작동부압을 제어하는 대신에 전기적으로 제어된 쓰로틀밸브의 개방도를 제어함으로써 행할 수 있다.

바이패스밸브를 바이패스공기유량과 과급기 앞뒤의 압력차이에 의거해서 제어하는 본 발명의 과급압제어장치에 의하면, 과급압제어는 엔진속도 및 쓰로틀개방도에 따라 맵의 값을 변화시키는 복잡한 제어를 사용하지 않고, 단순히 목표과급압의 설정을 변화시킴으로서 높은 제어정밀도로 정확하게 행할 수 있다. 또한, 바이패스공기유량은 과급기로부터 설정된 공기토출량에 의거해서 결정될 뿐만 아니라, 추정된 공기토출량은 목표과급압과 실제과급압과의 편차에 따라 보정되고 과급기의 학습공기토출량으로서 유지되기 때문에, 소정작동특성 혹은 표준작동특성으로부터 과급기 및 제어장치의 작동특성의 변동이 보정되는 제어를 실현할 수 있다.

또한, 과급기상류의 흡입공기압에 따라 보정되는 과급기의 추정공기토출량으로부터 바이패스공기유량이 결정되므로, 쓰로틀개방도가 다른 통상의 과급압상태 및 과급압이 제한되어 있는 상태에 모두 대응하여 고정밀도로 과급압제어를 행할 수 있다.

제 1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 과급압제어장치로 제어된 과급압엔진을 도시한 개략도

제 2도는 과급압제어장치의 과급압제어의 기본논리도

제 3도는 목표과급압을 설정하는 과급압제어장치의 요부블록도

제 4도는 과급압을 제어하는 과급압제어장치의 요부블록도

제 5도는 과급압제어시 흡입공기량을 결정하는데 사용된 특성맵

제 6도는 과급압제어시 압력차를 결정하는데 사용된 특성맵

제 7도는 과급압제어시 과급기로부터의 공기토출량을 결정하는데 사용된 특성맵

제 8도는 과급압제어시 작동부압을 결정하는데 사용된 특성맵

제 9도는 과급압제어의 주순차루틴을 도시한 플로우챠트

제 10도는 과급압제어시 학습치결정의 서브루틴을 도시한 플로우챠트

(1) …엔진 (2a),(2b) …흡입통로

(3a),(3b) …서어지탱크 (4) …공기클리너

(5) …상류흡입통로 (6a),(6b) …하류흡입통로

(7) … 공기흐름센서 (8) …쓰로틀밸브

(9) …과급기 (10) …바이패스통로

(11) …작동기 (12) …과급기바이패스밸브

(13) …팽창스프링 (14) …압력통로

(15A),(15B) …듀티솔레노이드밸브

(16A),(16B) …인터쿨러 (17A),(17B) …바이패스통로

Claims

엔진으로 구동되고, 엔진쓰로틀밸브하류의 흡입통로에 배치된 과급기, 과급기상류 및 엔진쓰로틀밸브하류의 흡입통로일부와 과급기하류의 흡입통로일부를 연결하여 흡입공기를 과급기에 우회시키도록 하는 바이패스통로 바이패스통로내 공기유량을 제어하기 위해 바이패스통로에 배치된 바이패스밸브 및 바이패스밸브의 작동을 제어하기 위한 제어장치로 이루어진 과급기부착엔진의 과급압제어장치로서,

상기 엔진쓰로틀밸브의 쓰로틀개방도를 검출하는 개방도검출수단;

상기 엔진의 회전속도를 검출하는 속도검출수단;

상기 엔진의 구동상태에 따라 상기 엔진내로 상기 과급기가 공기를 충전하는 목표과급압을 설정하는 과급압설정수단;

상기 목표과급압 및 상기 엔진의 회전속도에 의거하여 상기 목표과급압의 달성시 상기 엔진내로 도입되는 흡입공기의 목표흡입공기유량을 결정하는 흡입공기유량결정수단:

상기 목표흡입공기유량과 상기 엔진쓰로틀밸브의 상기 쓰로틀개방도에 따라 상기 과급기와 상기 엔진쓰로틀밸브사이의 상기 흡입통로내 흡입공기의 목표압을 결정하는 압력결정수단;

상기 흡입공기의 목표압과 상기 엔진의 회전속도에 의거하여 제어값을 결정하는 제어값결정수단; 및

상기 제어값으로 상기 바이패스밸브를 구동함으로써 상기 목표과급압을 부여하는 밸브구동수단을 구비한 것을 특징으로 하는 과급압제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어값결정수단은 상기 목표과급압과 상기 흡입공기의 목표압사이의 압력차를 결정하고, 상기 압력차에 의거하여 상기 제어값을 결정하는 것을 특징으로 하는 과급압제어장치.
제 2항에 있어서,

상기 목표과급압, 상기 흡입공기의 목표압, 상기 엔진의 회전속도에 의거하여 상기 과급기의 목표토출량을 추정하는 추정수단, 및 상기 목표흡입공기유량 및 상기 목표토출량에 의거하여 흡입공기가 상기 과급기를 우회하는 목표바이패스공기유량을 결정하는 바이패스공기유량결정수단을 더 구비하고, 상기 제어값결정수단은 상기 목표바이패스공기유량에 의거하여 상기 제어값을 결정하는 것을 특징으로 하는 과급압제어장치.
제 3항에 있어서,

상기 추정수단은, 상기 목표과급압에 대한 상기 흡입공기의 목표압의 비율을 나타내는 파라메타에 의거하여 상기 목표토출량을 추정하는 것을 특징으로 하는 과급압제어장치.
제 3항에 있어서,

상기 과급기가 과급공기를 토출하는 실제과급압을 검출하는 압력검출수단을 더 구비하고. 상기 추정수단은 상기 목표과급압과 상기 실제과급압사이의 차이에 의거하여 상기 목표바이패스공기유량을 보정하는 것을 특징으로 하는 과급압제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 과급기가 과급공기를 토출하는 실제의 과급압을 검출하는 압력검출수단을 더 구비하고, 상기 밸브구동수단은 상기 목표과급압과 상기 실제과급압사이의 차이에 의거하여 이들 구동특성을 변화시키는 것을 특징으로 하는 과급압제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 과급기는 기계식인 것을 특징으로 하는 과급압제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 과급압설정수단이, 엔진의 구동상태와 목표과급압과의 관계가 설정되어 있는 제어맵과, 검출된 엔진의 구동상태에 의거해서 목표과급압을 결정하고;

상기 흡입공기유량결정수단이, 동일한 목표과급압에 있어서, 엔진의 회전속도가 클 때의 목표흡입공기유량이 엔진의 회전속도가 작을 때의 목표흡입공기유량에 비해서 큰 값이 되도록 목표흡입공기유량을 결정하는 동시에, 동일한 엔진의 회전속도에 있어서, 목표과급압이 클 때의 목표흡입공기유량이 목표과급압이 작을 때의 목표흡입공기유량에 비해서 큰 값이 되도록 목표흡입공기유량을 결정하고;

상기 압력결정수단이, 동일한 목표흡입공기유량에 있어서, 쓰로틀개방도가 클 때의 목표압이 쓰로틀개방도가 작을 때의 목표압에 비해서 큰 값이 되도록 목표압을 결정하는 동시에, 동일한 쓰로틀개방도에 있어서, 목표흡입공기유량이 클 때의 목표압이 목표흡입공기유량이 작을 때의 목표압에 비해서 작은 값이 되도록 목표압을 결정하고;

상기 제어값결정수단이, 동일한 엔진의 회전속도에 있어서, 목표압이 클 때의 바이패스밸브의 작동부압이 목표압이 작을 때의 당해 작동부압에 비해서 작은 값이 되도록 제어값을 결정하는 동시에, 동일한 목표압에 있어서, 엔진의 회전속도가 클 때의 상기 작동부압이 엔진의 회전속도가 작을 때의 상기 작동부압에 비해서 큰 값이 되도록 제어값을 결정하는 것을 특징으로 하는 과급압제어장치.
제 2항에 있어서,

상기 제어값결정수단이, 상기 압력차가 클 때의 바이패스밸브의 작동부압이 상기 압력차가 작을 때의 상기 작동부압에 비해서 큰 값이 되도록 제어값을 결정하는 것을 특징으로 하는 과급압제어장치.
제 3항에 있어서,

상기 추정수단이, 동일한 엔진의 회전속도와 동일한 목표과급압에 있어서,목표압이 클 때의 과급기의 목표토출량이 목표압이 작을 때의 목표토출량에 비해서 작은 값이 되도록 목표토출량을 결정하고, 동일한 엔진의 회전속도와 동일한 목표압에 있어서, 목표과급압이 클 때와 목표토출량이 목표과급압이 작을 때의 목표토출량에 비해서 큰 값이 되도록 목표토출량을 결정하고, 동일한 목표과급압과 동일한 목표압에 있어서, 엔진의 회전속도가 클 때의 목표토출량이 엔진의 회전속도가 작을 때의 목표토출량에 비해서 큰 값이 되도록 목표토출량을 결정하고;

상기 바이패스공기유량결정수단이, 상기 목표흡입공기유량과 상기 목표토출량과의 편차를 목표바이패스공기유량으로 설정하고,

상기 제어값결정수단이, 상기 목표바이패스공기유량이 클 때의 바이패스밸브의 작동부압이, 상기 목표바이패스공기유량이 작을 때의 당해 작동부압보다도 커지도록 제어값을 결정하는 것을 특징으로 하는 과급압제어장치.
제 4항에 있어서,

상기 추정수단이, 상기 비율이 클 때의 과급기의 목표토출량이, 상기 비율이 작을 때의 상기 목표토출량에 비해서 큰 값이 되도록 제어값을 결정하는 것을 특징으로 하는 과급압제어장치.