KR19990014125A

KR19990014125A - 엔진제어장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR19990014125A
Application number: KR1019980029751A
Authority: KR
Inventors: 다케시 곤노; 모리오 사토
Original assignee: 요시노 히로유키; 혼다키켄고교 가부시키가이샤
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 1999-02-25
Also published as: EP0893591A3; KR100285256B1; CN1267788A; EP0893591A2; DE69826077D1; ES2229424T3; ID20621A; JP4375685B2; DE69826077T2; EP0893591B1; TW413714B; CN1199008C; JPH1193760A

Abstract

본 발명은 연산을 다른 회전주기로 2분할함으로써, 엔진부하나 크랭크 샤프트(엔진)의 회전수의 변동에 따라, 용량이 작은 마이크로 컴퓨터이라도 연산시간이 크랭크 샤프트(엔진)의 회전에 추종할 수 있고, 단순한 구성으로 저가격화가 도모되며, 정확한 불꽃점화시각 및 연료분사시각의 제어가 가능한 엔진 제어장치를 제공하는 것으로써, 엔진회전센서, 스로틀각 센서, 흡기관부압(PB)센서, 수온센서등의 각종 센서(2)와, 계수수단(3)과, 검색연산수단(4)과, 작동 타이밍수단(5)을 구비한 엔진 제어장치(1)에 관한 것이다.

Description

엔진제어장치 및 그 제어방법

본 발명은 주로 자동2륜차등의 가솔린 엔진에 있어서 고속회전시에도 엔진의 회전변동에 영향을 받지않고 정확한 불꽃점화시기 및 연료분사시기의 제어를 행하는 엔진제어장치에 관한 것이다.

종래의 엔진제어장치는, 엔진을 전자제어한 경우, 엔진운전상태의 변화에 제어의 연산시간이 맞지않게 될 경우가 상정되어 있다.

이를 위한 해결수법으로써, 예를들면 연산시간이 맞지않게 된 경우에 불꽃점화시기나 연료분사량을 고정치로 하는 것이나, 연산자체를 격회전주기로 행하는 것이다(예를들면 일본국 특공평2-48731호).

도10에 종래의 엔진 제어장치의 요부 블록 구성도를 도시한다. 도10에 있어서 종래의 엔진 제어장치는, 센서(51), 엔진제어유니트(ECU)(55)로 구성되어 있다.

도9(a)에 도10에 도시하는 엔진제어장치의 불꽃점화시기 제어 타이밍 챠트를 도시한다.

엔진제어유니트(55)는 마이크로 컴퓨터를 포함하는 공지의 제어유니트의 일예이다.

크랭크축과 연결되어 있는 로터(52)에 설치한 리럭터(53)와 펄서 코일(54)에 의해 간헐적으로 발생하는 펄서 신호(SL)를 엔진제어유니트(55)에 공급한다.

또한, 부하 센서등의 각종 센서로부터의 신호를 엔진제어유니트(55)로 공급한다.

엔진제어유니트(55)는 간헐적으로 발생하는 펄서 신호로부터 그 주기(CR)를 연산하고(도9(a)에 있어서는 SL1과 SL3과의 시간간격을 연산), 상기 주기(CR)에서 엔진의 회전속도(Ne)를 연산하여 구한다.

그리고 회전속도(Ne)에서 점화시기 테이블을 검색하여 점화시기를 구한다.

엔진제어유니트(55)가 연료분사제어도 행하는 것이면, 회전속도(Ne)와 엔진부하 센서신호에서 연료분사 맵을 검색하여 연료분사량을 구한다.

구해진 점화시기의 값은, 크랭크회전의 기준위치에 대한 회전각(크랭크 상사점 몇도 전일 때의 값 : BTDC)이므로, 이것을 주기(CR)에 대한 시간으로 변환하는 연산을 행하여 점화시각(Tig)을 구한다.

그리고, 펄서 신호(SL5)의 도달을 기준으로 카운트 개시하는 점화 카운터의 카운트치가 Tig로 되면, 점화 코일에 신호를 출력하여 불꽃점화를 행한다.

이상 기술한 종래기술에서는, 테이블이나 맵의 검색이나 점화시각의 연산에 시간이 걸린다.

특히 점화시기를 점화시각으로 변환하는 연산은, 나눗셈(CR = 1/N)이므로 연산시간이 길어진다.

또한 파라미터의 변화에 따라 연산시간이 다르고 일정하지 않다.

따라서, 구해진 점화시각(Tig)에 대해 점화시각(Tig)을 산풀하기 위한 연산완료가 시간에 맞추지 못할 경우가 발생할 수 있다.

또한, 아이들링(idling)등의 저회전 운전시에는 1회전중에도 회전변동이 발생하므로, 펄서 신호(SL5)가 와서 점화시각(Tig)에 도달하기까지의 크랭크 회전속도도 일정하지 않다.

따라서, 점화시각(Tig)이 큰 값일 경우에는 연산완료가 시간에 맞추어도 회전변동에 의해 실제로 점화하는 타이밍과 엔진의 최적 점화 타이밍간에 편차가 발생해버릴 경우가 있다.

이 편차는 엔진의 기통수가 적을수록 커지기 쉽다.

도9(b)는 도9(a)와는 별도의 선행기술이고, 도9(a)에 대해 다음의 점이 다르다.

즉, 도9(a)에서는 주기(CR2)에 의거한 연산을 주기(CR3)중에 행하고, 주기(CR3)의 개시와 동시에 카운트를 개시한 카운트값과 상기 연산결과로 점화동작을 행하는데, 도9(b)경우에는 주기(CR2)중에 행한 연산결과에 의해 (CR2)의 다음 주기인 (CR3)의 개시와 동시에 카운트를 개시한 카운터값으로 점화동작을 행한다.

도9(b)에서는, 구해진 점화시각(Tig)에 연산완료가 시간에 맞추지 못하는 점이 해결되는데, 연산이 기초로 하는 회전주기는 도9(a)의 경우에 대해 1회전전의 주기가 되므로, 크랭크 샤프트의 회전변동이 큰 경우에는 실제로 점화하는 타이밍과 점화를 행하는 시점에서의 최적점화 타이밍간에 편차가 발생하여, 정확한 점화동작을 얻을 수 없는 경우가 있다.

또한, 이 선행기술의 도9(b)도, 엔진 1회전중의 회전변동에 기인하는 편차는 해결할 수 없다.

이상 도9(a)(b)에서는, 점화제어로 설명했는데, 연료분사의 경우도 유사하고, 입력에 필요한 각종 센서의 수가 다름으로써(예를들면 수온센서나 흡기압센서등을 부가하는등), 맵 검색이나 그 보정연산이 복잡하고 전 연산시간이 길게 걸리는 과제는 마찬가지이다.

맵 검색은 회전수(N)와 각종 센서 신호량에 대응한 연료분사 데이터를 검색하는 것이고, 각종 센서로부터의 신호량과 크랭크 샤프트(엔진)회전수(N)에 대응하는 특성치로써 시간의 형으로 ROM등의 기억소자에 상기 데이터를 미리 기억시키는 것이다.

예를들면, 회전수와 스로틀각에 대한 연료분사량 데이터를 검색하고, 연료분사량을 얻는다.

테이블의 검색은, 회전수(N)에 대응한 점화시기 데이터를 검색하는 것이고, 크랭크 샤프트(엔진)회전수(N)에 대응하는 특성치로써 각도의 형으로 ROM등의 기억소자에 상기 데이터를 기억시키는 것이다.

예를들면 회전수에 대한 BTDC 데이터를 검색하여 점화시기를 얻는다.

여기서, 테이블 검색연산이나 맵 검색연산은 연산처리시간이 일정하지 않고, 또한 비교적 긴 시간을 요한다.

또한, 맵 검색으로 부터의 연료분사 데이터는 각종 센서로부터의 신호량과 회전수에 대응하는 연료분사량치이고, 테이블 검색으로 부터의 진각(進角) 데이터는 회전수에 대한 BTDC의 각도치이다.

그러나, 실제 점화동작시에 기본이 되는 것은, 펄서 신호(SL5)가 오고 나서의 경과시간의 타이밍이다.

따라서, 여기서 각도에서 시간치로의 변환을 행할 필요가 발생하고, 이 변환이 나눗셈(CR = 1/N)이므로 연산시간이 길어진다.

또한 파라미터의 변화에 따라 연산시간이 다르고, 일정하지 않다.

상기와 같은 사정에 감안하여, 본원 발명은 고회전시에도 소정 시간내에서 연산처리를 행하고, 또한 최신 회전주기와의 편차를 적게한 엔진 제어장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

또한, 본원 발명은 회전변동의 영향에 따라 회전주기를 연산하는 사이에 실제의 엔진의 크랭크각과 점화 카운터치에 발생하는 편차를 적게한 엔진 제어장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

또한, 차량 특히 자동2륜차등에 이용되는 마이크로 컴퓨터는, 현재 상태에서는 코스트면의 형편으로 4∼8비트정도의 싼 것을 채용하고 싶은 경우가 있지만, 복잡한 제어 프로그램의 경우에는, 그 전체 연산을 단시간에 행하는데는 처리능력이 부족하고, 또한 연산의 클럭도 느리기 때문에, 마이크로 컴퓨터를 고성능이고 고가인 것으로 하지 않을 수 없는 경우가 있다.

따라서 복잡한 제어를 단순한 구성으로 실현가능하게 한 고성능이면서 낮은 가격의 엔진제어장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

도1은 본 발명에 관한 엔진 제어장치의 전체구성도,

도2는 본 발명에 관한 엔진 제어장치의 검색연산수단의 블록 구성도,

도3은 청구항2에 관한 엔진 제어장치의 전체구성도,

도4는 청구항1 및 청구항2에 관한 불꽃점화시기 제어와 연료분사시기 제어의 타이밍 챠트도,

도5는 본 발명에 관한 엔진 제어장치의 제어방법의 플로우도,

도6은 본 발명에 관한 엔진 제어장치의 제어방법의 플로우도,

도7은 본 발명에 관한 엔진 제어장치의 제어방법의 플로우도,

도8은 본 발명에 관한 엔진 제어장치의 제어방법의 플로우도,

도9는 종래의 불꽃점화시기 제어의 타이밍 챠트도,

도10은 종래의 엔진 제어장치이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 10 : 엔진제어장치 2, 51 : 센서

3 : 계수수단 4 : 검색연산수단

5 : 작동 타이밍 수단 6 : 교체수단

11 : 연산수단 12 : 검색수단

13 : 기억/연산수단 52 : 플라이 휠(로터)

53 : 리럭터(reluctor) 54 : 펄서 코일(pulser coil)

55 : 엔진제어 유니트(ECU) CR1, CR2 : 크랭크 샤프트의 주기(일회전)

DT : 펄서 신호 동작시간 IGT : 불꽃점화 데이터

IJT : 연료분사 데이터 SL : 펄서 신호

SL1,SL3,SL5 : 개시 카운터 신호 SL2,SL4,SL6 : 종료 카운터 신호

Tig1,Tig2 : 불꽃점화시각 Tij1, Tij2 : 연료분사시각

상기 과제를 해결하기 위한 청구항1에 관한 엔진 제어장치는, 검색연산수단의 연산과, 작동 타이밍 연산수단의 연산으로 나누고, 검색연산수단의 연산을 작동 타이밍 연산수단의 연산보다 1회전 주기전에서 행하는 것을 특징으로 한다.

청구항1에 관한 엔진제어장치는, 검색연산수단의 연산과, 작동 타이밍 연산수단의 연산으로 나누고, 검색연산수단의 연산을 작동 타이밍 연산수단의 연산보다 1회전 주기전에서 행하므로, 엔진의 회전변동이나 테이블 검색치 및 맵 검색치의 변화에 따라 연산시간의 변동에 좌우되지 않고, 최신 센서 신호에 의거하는 회전주기로 연산한 불꽃점화시각 및 연료분사시각을 얻을 수 있다.

또한, 청구항2에 관한 엔진 제어장치는, 회전주기에 대해 리럭터의 둘레길이를, N을 자연수로 한 1/2^N의 비율로 하는 것을 특징으로 한다.

청구항2에 관한 엔진 제어장치는, 회전주기에 대해 리럭터의 둘레길이를, N을 자연수로 한 1/2^N의 비율로 하였으므로, 회전수등을 시간함수로 변환할 시에, 통상의 니눗셈(CR = 1/N)을 행하지않고, 단순한 시프트 연산을 하는 것이 가능하다.

청구항3에 관한 엔진 제어장치의 제어방법은, 크랭크 샤프트에 연동하여 회전하는 로터에 리럭터를 설치하고, 리럭터에 대응하여 설치한 펄서 코일이 발생하는 펄서 신호에 의거하여 불꽃점화시각 및 연료분사시각을 제어하는 엔진제어장치의 제어방법으로써,펄서 신호를 입력하는 과정에서 불꽃점화시각 및 연료분사시각을 출력하는 과정까지의 처리를 행하는데 있어서, 처리를 입력신호의 값에 따라 소요시간이 가변하는 처리와, 입력신호의 값에 상관없이 소요시간이 일정해지는 처리로 나누고, 소요시간이 가변하는 처리는 소요시간이 일정해지는 처리보다 1주기전의 회전주기로 행하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 엔진제어장치의 제어방법은 처리를 입력신호의 값에 따라 소요시간이 가변하는 처리와 입력신호의 값에 상관없이 소요시간이 일정해지는 처리로 나누고, 소요시간이 가변하는 처리는 소요시간이 일정해지는 처리보다 1주기전의 회전주기로 행하도록 하였으므로, 테이블 검색치 및 맵 검색치의 변화에 따라 연산시간의 변동에 좌우되지 않고, 최신 센서신호에 의거하는 회전주기로 연산한 불꽃점화시각 및 연료분사시각을 얻을 수 있다.

발명의 실시형태

이하, 본 발명의 실시형태를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

또한, 본 발명은 테이블 검색 및 맵 검색과, 이들 검색값에 의거하여 1회전 주기전에 행하는 불꽃점화시각 및 연료분사시각의 연산과, 이 연산결과와 최신 회전주기에 의거하여 행하는 최신 불꽃점화시각 및 연료분사시각의 연산을 2분할하고, 엔진의 회전변동이나 테이블 검색치 및 맵 검색치의 변화에 따라 연산시간의 변동에 영향을 받지않고, 불꽃점화시각 및 연료분사시각을 얻을 수 있으므로 정확한 제어가 가능하고, 단순한 구성으로 저가격화를 도모할 수 있는 엔진제어장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 실시형태는 불꽃점화시각 및 연료분사시각에 적용할 수 있다.

도1은 청구항1에 관한 엔진 제어장치의 요부 블록도이다.

엔진 제어장치(1)는 엔진 회전센서, 스로틀각 센서, 흡기관 부압(PB)센서, 수온센서등의 각종 센서와, 기억소자와, 마이크로 컴퓨터로 구성한다.

도1에 있어서 엔진 제어장치(1)는, 센서(2)와, 계수수단(3), 검색연산수단(4), 작동 타이밍수단(5)으로 구성한다.

또한, 여기서는 불꽃점화시기의 제어에 대해 설명한다.

센서(2)는, 리럭턴스의 변화를 이용한 전자 픽 업방식을 이용한 것으로 크랭크 샤프트에 부수되는 플라이 휠의 일부에 둘레길이를 45°도로 하거나 리럭터를 구비하고, 이에 비접촉으로 대향한 펄서 코일로 구성된다.

또한, 센서(2)는 회전하는 리럭터의 침입시에 발생하는 개시 카운터 신호(SL1)(홀수번호)와, 리럭터의 퇴거시에 발생하는 종료 카운터 신호(SL2)(짝수번호)로 이루어지는 펄서 신호(SL)(이들 개시 카운터 신호와 종료 카운터 신호를 모아 펄서 신호라고 칭한다)를 계수수단(3), 검색연산수단(4) 및 작동 타이밍수단(5)으로 공급한다.

또한, 센서는 도시하지 않은 파형정형회로를 이용하여 구형파의 펄스신호를 발생한다.

계수수단(3)은 수정발신기, 파형정형회로, 클럭발신회로, 카운터회로, 극성분별회로등으로 구성하고, 센서(2)로부터의 펄서 신호(SL)를 카운트하고, 펄서 신호(SL)에 대응한 2카운트지연의 코맨드신호(Sc)를 검색연산수단(4)으로 공급한다.

또한, 펄서 신호(SL)는 극성분별회로에 의해 분별한 개시 카운터 신호(SL1)(홀수번호) 혹은 종료 카운터 신호(SL2)(짝수번호)의 어느쪽이라도 되고, 한편 이후 개시 카운터 신호(SL1)를 펄서 신호(SL)로써 취급한다.

검색연산수단(4)은 연산수단, 검색수단, 기억/연산수단을 구비하고, 펄서 신호(SL)보다 엔진회전수(N)에 대응하는 점화시기 데이터를 테이블에서 검색한다.

다음에, 테이블에서의 검색치에 의거하여 불꽃점화시각을 연산하고, 계수수단(3)으로 부터의 코맨드신호(Sc)가 오면, 연산결과의 신호(IGT)를 작동 타이밍수단(5)으로 공급한다.

작동 타이밍수단(5)은 극성분별회로, 연산회로, ROM등의 메모리를 구비하고, 센서(2)에서의 최신 펄서 신호(SL)(개시 카운터 신호(SL1)(홀수))가 공급되면, 검색연산수단(4)에서의 신호(IGT)(2회전 주기전)와, 1회전전의 회전주기에 의거하여 연산하고, 불꽃점화시각의 신호(Tig)를 출력한다.

또한, 작동 타이밍 수단(5)은 1회전전의 회전주기에 의거하여 신호(IGT)치등을 연산할 경우에, 각도로부터 개시치로의 변환을 나눗셈(CR = 1/N)으로 행하지않고 시프트연산을 행한다.

여기서, 시프트 연산이 가능하도록, 미리 나눗셈의 분자계수를 각도로써 기억시켜 두고, 1회전주기(360°)로 나눗셈을 행한다.

이것은 2회전 주기전에서 검색한 데이터치에 대해 「1회전주기에 대해 몇분의 1로 점화를 한다.」라는 것이다.

또한, 연료분사제어는 불꽃점화제어와 동일구성, 동일작용이므로 설명을 생략한다.

도2는 본 발명에 관한 검색 연산수단(4)의 블록구성도이다.

또한, 도2에서는 연료분사제어에 대해 설명한다.

검색연산수단(4)은 연산수단(11), 검색수단(12), 기억/연산수단(13)을 구비한다.

연산수단(11)은 카운터회로, 극성분별회로, 연산회로등으로 구성하고, 펄서 신호(SL)(개시 카운터 신호(SL1))의 간격에서 크랭크 샤프트(엔진)의 주기를 알 수 있다.

또한, 이 주기에서 엔진의 회전수를 연산하고, 회전주기와 회전수의 값을 검색수단(12)과 기억/연산수단(13)으로 공급한다.

검색수단(12)은 스로틀각 센서, 흡기관 부압(PB)센서, 수온 센서등의 각종 센서량과 엔진회전수에 대응하는 연료분사 데이터를 ROM등의 기억소자에 사전에 맵으로써 기억시켜 둔다.

예를들면, 엔진의 회전수와 스로틀량에 대응한 연료분사량의 수치(3차원)로써 ROM등의 기억소자에 사전에 맵으로써 기억시켜 둔다.

다음에, 검색수단(12)은 스로틀각 센서, 흡기관부하(PB)센서, 수온센서등의 각종 센서에서의 값을 판독하고, 이들 값이 이상한 값이 아닌지 체크를 행한다.

또한, 검색수단(12)은 펄서 신호(SL)에서 얻은 회전수(N)와 센서신호량을 기초로 맵(3차원)검색하고, 맵검색으로 얻은 연료분사량의 Ti값을 기억/연산수단(13)으로 공급한다.

기억/연산수단(13)은 극성분별회로, 카운터회로, 맵 검색회로, 홀드(hold)회로등으로 구성하고, 검색수단(12)에서의 맵검색으로 얻은 연료분사량의 Ti치를, 회전수에서 회전주기에 대응한 시간함수로 변환한 값에 의거하여 연료분사량을 연산하여, 수치를 홀드해 두고, 계수수단(3)에서의 코맨드 신호(Sc)가 오면, 연산결과의 신호(IGT)를 작동 타이밍 수단(5)으로 공급한다.

이와같이, 청구항1에 관한 엔진제어장치는, 검색연산수단의 연산과, 작동 타이밍 연산수단의 연산으로 나누고, 검색연산수단의 연산을 작동 타이밍 연산수단의 연산보다 1회전 주기전에 행하므로, 엔진의 회전변동이나 테이블 검색치 및 맵 검색치의 변화에 따라 연산시간의 변동에 좌우되지 않고, 최신 센서신호에 의거하는 회전주기로 연산한 불꽃점화시각 및 연료분사시각을 얻을 수 있으므로 엔진의 회전변동에 영향받지않고 정확한 제어가 가능하다.

도3은 청구항2에 관한 엔진 제어장치의 전체 구성도이다.

도3에 있어서, 엔진 제어장치(10)는 센서(2), 계수수단(3), 검색연산수단(4), 작동 타이밍수단(5), 교체수단(6)을 구비한다.

또한, 센서(2)에서 검색연산수단(4)까지는 도1과 같은 구성이므로, 설명은 생략한다.

또한, 연료분사제어는 불꽃점화제어와 유사구성, 유사작용이므로 설명을 생략한다.

작동 타이밍 수단(5)은 극성분별회로, 연산회로, ROM등의 메모리를 구비하고, 센서(2)에서의 최신 펄서 신호(SL)(개시 카운터 신호(SL1))가 공급되면, 크랭크 샤프트(엔진)의 회전수와 검색연산수단(4)에서의 신호(IGT)로부터 1회전전의 회전주기에 의거하여 신호의 IGT치등과 연산하고, 곧 점화시간을 지시하는 불꽃점화시각의 신호(Tigo)를 교체수단(6)으로 공급한다.

교체수단(6)은, 연산회로, 극성분별회로, 클럭회로, 기억소자등을 구비하고, 센서(2)에서의 종료 카운터 신호(SL2)(짝수번호)가 오기까지, 작동 타이밍 수단(5)으로 얻은 불꽃점화시각의 신호(Tigo)를 출력할 수 있을 시는, 신호(Tigo)를 (Tig)로 하여 불꽃점화시각을 출력한다.

또한, 불꽃점화시각의 신호(Tigo)를 출력중에 종료 카운터 신호(SL2)(짝수번호)가 온 경우는, 1회전전의 회전주기를 개시 카운터 신호(SL1)(홀수번호)로부터 종료 카운터신호(SL2)(짝수번호)까지의 주기시간으로 바꾸어 연산하여, 불꽃점화시각의 출력신호(Tig)를 출력한다.

상기 교체를 행하는 이유는 하기 때문이다.

개시 카운터 신호(SL1)(홀수번호)가 와서 금방 점화가 가능한 점화시간이면 회전변동에 의한 오차분이 작다.

그러나, 점화시간이 길면 오차분이 커져 버린다.

이 때문에 점화시간이 길 경우(예를들면 엔진의 회전수가 낮을 때등)에, 종료 카운터 신호(SL2)(짝수번호)가 오면, 1회전전의 회전주기에 의거하여 행한 연산을, 최신 개시 카운터 신호(SL1)(홀수번호)로부터 종료 카운터 신호(SL2)(짝수번호)까지의 시간에 의거하여 행하는 연산으로 교체한다.

또한, 이것은 1회전 주기에 대응하는 각도(360°)를 개시 카운터 신호(SL1)로부터 종료 카운터 신호(SL2)까지의 각도(45°)로 바꾸어 연산하는 것이다.(리럭터의 둘레길이를 45°로 하였으므로, 회전주기에 대해 리럭터의 둘레길이는 1/2³의 비율이 된다.)

도4는 본 발명에 관한 불꽃점화시기 제어와 연료분사시기 제어의 타이밍 챠트도이다.

도4에 있어서 음극성의 펄서 신호는 회전하는 리럭터의 침입시(리럭터와 펄서 코일이 만났을 때)에 발생하는 개시 카운터 신호(SL3, SL5)(홀수번호), 또한, 양극성의 펄서 신호는 리럭터의 퇴거시(리럭터와 펄서 코일이 떨어졌을 시)에 발생하는 종료 카운터 신호(SL4, SL6)(짝수번호)이다.

또한, 최신 개시 카운터 신호를 SL5로 하여 설명한다.

개시 카운터 신호(SL3)(홀수번호)와 종료 카운터 신호(SL4)(짝수번호)의 간격이 둘레길이를 45°로 설정한 리럭터에 대응한다.(리럭터의 둘레길이를 45°로 하였으므로, 회전주기에 대해 리럭터의 둘레길이는 1/2³의 비율이 된다.)

또한, 1회전전의 개시 카운터 신호(SL3)와 최신 개시 카운터 신호(SL5)의 간격, 혹은 1회전의 종료 카운터 신호(SL4)와 최신 종료 카운터 신호(SL6)의 간격은 크랭크 샤프트의 주기(1회전)(CR)이다. (1회전주기 = 360° 이것은 일정)

다만, 시간의 단위계로써의 회전주기는, 예를들면(SL5-SL3)나 (SL6-SL4)이로, 회전수에 따라 변화하고 있다.

1회전전의 개시 카운터 신호(SL3)가 오면, 우선, 2회전전의 주기(CR1)에서 크랭크 샤프트의 회전수(N)를 연산한다.

다음에, 이번의 불꽃점화시기를 산출하기 위해, 이 회전수(N)로 크랭크각의 최적치(BTDC)를 테이블에서 검색한다.

또한, 이 진각치를 시간함수로 연산(CR1 = 1/N)한다.

또한, 여기서의 회전주기는 (SL3 - SL1)의 시간이다.

또한, 연료분사량을 산출하기 위해, 이 때 스로틀각 센서, 흡기관 부압(PB)센서, 수온센서등의 각종 센서에서의 값을 판독함과 동시에, 이들 값이 이상한 값이 아닌가 체크를 행한다.

또한, 이 회전수와 센서의 값(예를들면 TH = 스로틀량)에서 연료분사량을 맵에서 검색한다.

마찬가지로, 이 연료분사량의 값을 분사밸브의 밸브를 여는 시간으로 연산한다. 또한, 여기서의 회전주기는, (SL3 - SL1)의 시간이다.

먼저의 테이블 검색치에서 최종 불꽃점화 데이터를 산출하고, 신호(IGT)로 해 둔다.

또한, 먼저의 맵 검색치에서 최종 연료분사 데이터를 산출하고, 신호(IJT)로 해 둔다.

또한, 신호(IGT)산출을 위한 테이블 검색 및 신호(IJT)산출을 위한 맵 검색은, 도면에 도시하는 바와같이, 전회의 불꽃점화시각Tig1(n-1)의 연산 및 전회의 연료분사시각Tig1(n-1)의 연산이 실행된 후의 펄서 신호 동작시간(SL4-SL3)내의 타이밍A(n)에서 실행하던지 또는 종료 카운터 신호(SL4)발생후의 전회의 불꽃점화시각Tig2(n-1) 및 전회의 연료분사시각Tij2(n-1)의 연산이 실행된 후의 1회전전의 주기(CR2)내의 타이밍B(n)에서 실행한다.

또한, 테이블 검색 및 맵 검색의 타이밍A(n), B(n)은 타이밍A(n)만으로 실행해도 되고, 타이밍B(n)만으로 실행해도 되며, 타이밍A(n) 및 타이밍B(n)의 양방으로 실행해도 된다.

다음에, 최신 개시 카운터 신호(SL5)가 오면, 2회전전의 회전주기(SL3 -SL1)를 기초로 1회전전의 주기(CR2)간에 검색, 연산을 한 불꽃점화 데이터의 신호(IGT)와, 1회전전의 주기신호(SL5-SL3)의 각도를 기초로 최신의 불꽃점화시각(Tig)을 연산한다.

마찬가지로, 최신 개시 카운터 신호(SL5)가 오면, 2회전전의 회전주기(SL3-SL1)를 기초로 1회전전의 주기(CR2)간에 검색, 연산을 한 연료분사 데이터 신호(IJT)와 1회전전의 회전주기(SL5-SL3)의 각도를 기초로 최신 연료분사시각(Tij)을 연산한다.

다음에, 불꽃점화시각의 연산식을 수1로 표시한다.

또한, 여기서는 편의상 불꽃점화시각을 Tig1로 기술한다.

수1

Tig = CR2 × IGT ×(90°/360°) - Tig 연산시간

여기서, 상기 수1의 연산식의 설명을 한다.

GR2는 최신 회전주기(SL5 - SL3)이다.

IGT는 2회전전의 회전주기(SL3 - SL1)를 기초로 1회전전의 주기(CR2)간에서 검색 및 연산결과의 (불꽃점화시간)신호이다.

Tig연산시간은 이 연산에 걸린 시간이다.

또한, (90°/360°)는 BTDC 각도는 1회전주기에 대한 시간함수이므로 나눗셈(비율)을 행하는 것과 동등하므로, 시프트 연산이 가능하도록 미리 나눗셈의 분자계수를 90°로 하여 기억시켜 둔다.

그러나, 실제 연산시에는, 연산식, 수2와 같이 시프트 연산이 가능하다.

수2

Tig1 = CR2 × IGT × (1/2²)-Tig 연산시간

또한, 상기 불꽃점화시각을 Tig1을 출력중에 종료 카운터 신호(SL6)가 오면, 최신 회전주기(SL5 - SL3)를 개시 카운터 신호(SL5)로부터 종료 카운터 신호(SL6)까지의 주기시간으로 바꾸어 연산하고, 출력신호(Tig)를 불꽃점화시각의 신호로써 출력한다.

또한, 이것은 1회전 주기에 대응하는 각도(360°)를 개시 카운터 신호(SL5)로부터 종료 카운터 신호(SL6)까지의 각도(45°)로 절환하여 연산하는 것이다. (리럭터의 둘레길이를 45°로 하였으므로, 회전주기에 대해 리럭터의 둘레길이는, 1/2³의 비율이 된다.)

이 때의 연산식을 수3으로 표시한다.

또한, 여기서는, 편의상 불꽃점화 시각을 Tig2라고 표기한다.

수3

Tig2 = DT × IGT ×(90°/45°) - DT -Tig 연산시간

여기서, 상기 수3의 연산식의 설명을 한다.

DT는 최신 펄서 신호 동작시간(SL6 - SL5)이다.

IGT는 2회전전의 회전주기(SL3 - SL1)를 기초로 1회전전의 주기(CR2)간에서 검색 및 연산결과의 (불꽃점화시간)데이터이다.

Tig 연산시간은 이 연산에 걸린 시간이다.

또한, (90°/45°)는 BTDC의 각도는 1회전주기에 대한 시간함수이므로 나눗셈(비율)을 행하는 것과 같으므로, 시프트 연산이 가능하도록 미리 나눗셈의 분자계수를 90°로 하여 기억시켜 둔다.

마찬가지로 실제 연산시에는, 연산식, 수4와 같이 시프트 연산이 가능하다.

수4

Tig2 = DT × IGT ×(21) - DT -Tig 연산시간

또한, 연료분사시각의 연산식은, 상기의 불꽃점화시각의 연산식과 같으므로 연산식을 생략하는데, 연산식상에서의 불꽃점화시각과 연료분사량과의 대응은, 하기에 도시하는 대로이다.

IGT를 IJT, Tig를 Tij, Tig1을 Tij1 및 Tig2를 Tij2로 하고, 수4에 대입함으로써 연료분사시각을 산출할 수 있다.

이와같이, 청구항1과 청구항2에 관한 엔진 제어장치는, 검색연산수단의 연산과, 작동 타이밍 연산수단의 연산으로 나누고, 검색연산수단의 연산을 작동 타이밍 연산수단의 연산보다 1회전 주기전에서 행하여, 회전주기에 대해 리럭터의 둘레길이를, N을 자연수로 한 1/2^N의 비율로 하였으므로, 엔진의 회전변동이나 테이블 검색치와 맵 검색치의 변화에 따라 연산시간의 변동에 좌우되지 않고, 또한, 불꽃점화시각 및 연료분사시각을 출력중에, 엔진의 회전변동이 일어나도 시간함수의 변환을 시프트 연산함으로써, 빠르게 절환되며, 최신 센서신호에 의거한 불꽃점화시각 및 연료분사시각을 얻을 수 있으므로, 정확하고 최적의 불꽃점화시각 및 연료분사시각의 제어가 가능하다.

도5∼도8은 본 발명에 관한 엔진 제어장치의 제어방법의 플로우도이다. 도5는 메인 플로우도, 도6은 테이블/맵 검색처리의 플로우도, 도7은 홀수펄스 신호처리의 플로우도, 도8은 짝수펄스 신호처리의 플로우도이다.

또한, 도6의 테이블/맵 검색처리가 청구항3에 기재의 펄서 신호를 입력하는 과정에서 불꽃점화시각 및 연료분사시각을 출력하는 과정까지의 처리를 행하는데 있어서, 이 처리가 입력신호의 값에 따라 소요시간이 가변하고, 도7 및 도8의 연산처리가 입력신호의 값에 상관없이 소요시간이 일정하게 되는 처리에 대응한다.

도5의 메인 플로우도에 있어서, 전원투입후, 초기화한 후에 크랭크 회전이 발생하면, 펄스가 다수 입력되며, 스텝(S1)에서 스테이지 확정의 확인 판단을 행하고, 스테이지 확정의 경우에는 스텝(S2)으로 이행하고, 스테이지 확정이 불가능한 경우에는 스텝(S7)의 EXIT에 의해 메인 플로우를 이탈한다.

스텝(S2)에서는 펄스가 홀수펄스인지 아닌지의 판단을 행하고, 홀수 펄수인 경우에는 스텝(S3)으로 이행하여 홀수펄스 신호처리를 행한다.

한편, 홀수펄스가 아닌 경우에는 스텝(S4)로 이행한다.

또한, 스텝(S3)의 홀수펄스 신호처리의 상세한 것은 도7에서 설명한다.

스텝(S4)에서 펄수가 짝수펄스인지 여부의 판단을 행하고, 짝수펄스인 경우에는 스텝(S5)로 이행하여 짝수펄스 신호처리를 행한다.

한편, 짝수펄스가 아닌 경우에는 스텝(S7)의 EXIT에 의해 메인 플로우를 이탈한다.

또한, 스텝(S5)의 짝수펄스 신호처리의 상세한 것은 도8에서 설명한다.

스텝(S5)의 짝수펄스 신호처리후, 스텝(S6)에서는 주기CR(n)에 의거하는 테이블/맵 검색처리를 행한다.

또한, 스텝(S6)의 테이블/ 맵 검색처리의 상세한 것은 도6에서 설명한다.

스텝(S6)종료후는 스텝(S7)의 EXIT에 의해 메인 플로우를 이탈한다.

도6의 테이블/맵 검색처리 플로우도에 있어서, 스텝(S11)에서 주기CR(n) 및 센서치로부터 불꽃점화 데이터IGT(n+1)를 검색하고, 이어서 스텝(S12)에서 주기CR(n) 및 센서치로부터 연료분사 데이터IJT(n+1)를 검색하여 도5의 스텝(S6)으로 되돌아간다.

도7의 홀수펄스 신호처리의 플로우도에 있어서, 스텝(S21)에서는 주기CR(n)의 연산을 실행하고, 스텝(S22)에서는 불꽃점화 데이터IGT(n)와 주기CR(n)로부터 점화시각Tig(n)을 산출한다.

스텝(S23)에서 산출된 점화시각Tig(n)을 점화 카운터에 셋트하여 스텝(S24)으로 이행한다.

또한, 스텝(S23)에서 셋트된 카운터는, 셋트치를 시간경과와 함께 다운 카운트해가고, 0으로 된 시점에서 점화처리를 행한다.

스텝(S24)는 연료분사 데이터IJT(n)과 주기CR(n)로부터 연료분사시각Tij(n)을 산출한다.

이어서, 스텝(S25)에서 산출된 연료분사시각Tij(n)을 연료분사 카운터에 셋트한다.

또한, 스텝(S25)에서 셋트된 카운터는, 셋트치를 시간경과와 함께 카운트 다운해가고, 0으로 된 시점에서 연료분사를 행한다.

도8의 짝수펄스 연산처리의 플로우도에 있어서, 스텝(S31)에서는 펄서 동작시간(DT)의 연산을 실행하고, 스텝(S32)에서는 주기CR(n)에서의 점화처리가 이미 종료해 있는지 여부의 판정을 행하고, 이미 종료한 경우에는 스텝(S35)으로 이행하고, 종료하지 않은 경우에는 스텝(S33)으로 이행한다.

스텝(S33)에서는 불꽃점화 데이터IGT(n)와 펄서 동작시간DT(n)으로부터 점화시각Tig(n)를 산출한다.

스텝(S34)에서는 산출한 점화시각Tig(n)을 점화 카운터에 셋트한다.

스텝(S35)에서 주기CR(n)에서의 연료분사처리가 이미 종료해 있는지 여부의 판정을 행하고, 이미 종료해 있는 경우에는 메인으로 되돌아가고, 종료하지 않은 경우에는 스텝(S36)에서 연료분사 데이터IJT(n)와 펄서 동작시간DT(n)으로부터 분사시각Tij(n)을 산출한다.

이어서, 스텝(S37)에서 산출된 분사시각Tij(n)을 연료분사 카운터에 셋트한 후, 메인으로 되돌아간다.

또한, 도7 및 도8의 플로우에서 설명한 연산처리는, 시프트 연산으로 행함으로써 일정시간이 되므로, 연산에 이용하는 주기(CR)는 연산직전의 주기로 한다.

한편, 불꽃점화 데이터(IGT) 및 연료분사 데이터(IJT)의 테이블/맵 검색에 요하는 처리시간은 검색시점에 따라 다르기 때문에, 테이블/맵 검색에 이용하는 주기는, 점화시각Tig(n) 및 분사시각Tij(n)에 이용하는 주기(CR)보다도 1주기전의 주기에 의거하여 행한다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 엔진 제어장치는, 검색연산수단의 연산과, 작동타이밍 연산수단의 연산으로 나누고, 검색연산수단의 연산을 작동타이밍 연산수단의 연산보다 1회전 주기전에서 행하므로, 엔진의 회전변동이나 테이블 검색치와 맵 검색치의 변화에 따라 연산시간의 변동에 좌우되지 않고, 최신 센서신호에 의거하는 회전주기로 연산한 불꽃점화시각 및 또는 연료분사시각을 얻는 것이 가능하므로, 정밀도 높은 불꽃점화시각 및 연료분사시각의 연산이 얻어지며, 저코스트로 정확하고 최적의 제어가 가능하다.

또한, 본 발명에 관한 엔진 제어장치는, 회전주기에 대해 리럭터의 둘레길이를 N을 자연수로 한 1/2^N의 비율로 하였으므로, 회전수등을 시간함수로 변환할 시에, 나눗셈(CR = 1/N)을 행하지않고, 시프트 연산이 가능하므로, 한층 세세한 제어에 의해 엔진 회전변동에 연향받지않고 정밀도 높은 불꽃점화시각 및 연료분사시각의 연산이 얻어지므로, 고속시의 엔진회전이 높은 경우에도 아이들링시와 같은 회전변동이 클 때에 있어서도 연산처리시간이 크랭크 샤프트(엔진)의 회전변동에 추종할 수 있고, 정확하고 최적의 불꽃점화시각 및 연료분사시각의 제어가 가능하다.

따라서, 연산이 다른 회전주기로 2분할함으로써, 엔진부하나 크랭크 샤프트(엔진)의 회전수의 변동에 대해, 용량이 작은 마이크로 컴퓨터이라도 연산시간이 크랭크 샤프트(엔진)의 회전에 추종할 수 있고, 단순한 구성으로 저가격화가 도모되며, 정확한 점화시각 및 연료분사시각의 제어가 가능한 엔진 제어장치 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

Claims

크랭크 샤프트에 연동하여 회전하는 로터에 리럭터를 설치하고, 상기 리럭터에 대응하여 설치한 펄서 코일이 발생하는 펄서 신호에 의거하여 불꽃점화시각 및 또는 연료분사시각을 제어하는 엔진 제어장치로써, 상기 펄서 신호를 카운트하는 수단과, 상기 펄서 신호의 회전주기를 기초로 테이블 검색 및 맵 검색을 행하여 검색한 값에서 연산을 행하는 검색연산수단과, 상기 회전주기와 상기 검색연산수단의 값에 의거하여 불꽃점화시각 및 연료분사시각을 연산하는 작동 타이밍 연산수단을 구비한 것에 있어서, 상기 검색연산수단의 연산과, 상기 작동 타이밍 연산수단의 연산을 나누고, 상기 검색연산수단의 연산을 상기 작동 타이밍 연산수단의 연산보다 1회전 주기전에서 행하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 회전주기에 대해 상기 리럭터의 둘레길이를, N을 자연수로 한 1/2^N의 비율로 하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어장치.
크랭크 샤프트에 연동하여 회전하는 로터에 리럭터를 설치하고, 상기 리럭터에 대응하여 설치한 펄서 코일이 발생하는 펄서 신호에 의거하여 불꽃점화시각 및 또는 연료분사시각을 제어하는 엔진 제어장치의 제어방법으로써, 상기 펄서 신호를 입력하는 과정에서 불꽃점화시각 및 연료분사시각을 출력하는 과정까지의 처리를 행하는 것에 있어서, 상기 처리를 입력신호의 값에 따라 소요시간이 가변하는 처리와, 입력신호의 값에 상관없이 소요시간이 일정하게 되는 처리로 나누고, 상기 소요시간이 가변하는 처리는, 상기 소요시간이 일정하게 되는 처리보다 1주기전의 회전주기로 행하도록 한 것을 특징으로 하는 엔진 제어장치의 제어방법.