KR20010023444A - 연료분사 진단 제어장치 - Google Patents

Abstract

연료분사식 내연기관용 진단/제어장치는 제어시스템(14)에 직접 연결되는 엔진제어 컴퓨터(11)의 분리 후에, 리드(16)를 통해서 연료 인젝터(10)에 연결될 수 있는 제어시스템(14)을 포함한다. 산소센서(13)는 지점(17)에서 제어시스템(14)에 연결됨으로써, 제어시스템(14)은 엔진제어 컴퓨터(11)와 연료인젝터(10)사이에 연결되며, 엔진제어 컴퓨터(11)와의 독립이 요구될 때 인텍터를 직접적으로 제어하기 위한 폐루프 또는 개루프 모드로 작동될 수 있다.

Description

연료분사 진단 제어장치{FUEL INJECTION DIAGNOSTIC CONTROL DEVICE}

가장 최근의 가솔린 구동식 생산차량은 산소센서를 사용하며, "폐루프(closed loop)" 모드로 작동하는 것으로 알려진 촉매 변환기 및 공기/연료비(AFR)를 전기적으로 제어하는 엔진 제어시스템을 구비하고 있다. 산소 검출량은 각종 다른 요소와 함께 엔진 제어컴퓨터(ECU)로 전달되며, 반복되는 AFR의 자기-보정을 제공하기 위해 전기적인 조절이 행해진다. 이것은 엔진이 완전연소되는 14.75:1(계수 (λ=1)로도 알려진)의 공연비로 운전되도록 의도된다.

이 폐루프 모드는 그러나, 많은 결점들로 인해 진단하는데 어려움을 줄 수 있다. 예를 들면, ECU는 공기 누출 점 이전에 위치되는 에어 플로우미터로부터 얻은 부정확한 검출량에 의거하여 엔진에 공급되는 연료량의 조절을 통해서 이를 보상하려는 시도에 따라, 흡기 매니폴드에서 공기가 누출되는 차량은 매우 불규칙적으로 공회전된다. 이것은 통상적인 진단을 어렵게 하며, 대부분의 경우에, 공통 시험절차에 앞서서 엔진을 안정화시키는 과정을 필요로 한다.

폐루프 모드를 벗어난 차량을 이용한 그 같은 결점을 정비하기에 앞서서 안정적인 운전을 달성하고 안정된(변동이 없는)비율로 연료 인젝터의 펄스발생을 제어하기 위한 수단을 도입함으로써 개루프 조건으로 운전되도록 하려는 하나의 시도가 있었다. 어떤 종류의 연료 제어장치에 의해서 이를 달성하고, 펄스발생을 가변시키는 방법을 소개하기 위해서, 엔진에 분사되는 연료량을 수동으로 조절하는 것이 가능하다. 배기가스 분석기의 도움으로 엔진이 계수 1로 운전되지 않을 때의 촉매 변환기 시험과 같은 더 많은 시험을 행할 수 있으며, 배기가스의 배출을 모니터링하는 것이 가능하다.

본 발명은 가솔린 구동식, 전자 연료분사(EFI)엔진용 자동진단 조력 또는 제어장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르는 연료분사식 내연기관용 진단/제어장치는 적어도 하나의 엔진연료 인젝터 및 엔진제어 컴퓨터에 직접 전기적으로 연결하기 위한 수단과, 엔진제어 컴퓨터와 독립적으로 상기 적어도 하나의 인젝터를 작동시키는 수단을 포함한다.

또한, 본 발명에 따르면, 제어시스템을 제공하는 단계와, 연료 인젝터에 통상적으로 연결되는 엔진제어 컴퓨터 대신에, 이 제어시스템을 적어도 하나의 엔진연료 인젝터에 직접 전기적으로 연결하는 단계와, 이 제어시스템을 엔진 제어컴퓨터에도 연결하는 단계와, 이 제어시스템이 엔진제어 컴퓨터와 독립적으로 상기 적어도 하나의 인젝터를 제어하게끔 되는 단계를 포함한다.

이하, 단지 일예로서 제시한 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 통상적인 폐루프 컴퓨터 제어식 연료분사 시스템을 나타낸 구성도이고;

도 2는 개루프 모드로 작동될 수 있으며, 본 발명에 따라 연결된 제어시스템을 포함하는 연료분사 시스템을 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 4-사이클 내연기관의 연료 인젝터는 10번으로 표시되어 있다. 인젝터의 제어 또는 펄스발생은, 차량 밧데리(12)로부터의 통전시에 촉매 변환기의 앞쪽에서 가능한 한 엔진에 근접하게 배치되는 배기시스템 내에 주로 위치되는 산소센서(13)로부터 수신한 신호에 따라 작동되는 ECU(11)에 의해서 제공된다.

ECU(11)는 리드(9)를 통해서 인젝터(10)에 연결되고 리드(8)를 통해서 산소센서에 연결된다.

다음에, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따라 제공된 제어시스템은 전체적으로 14번으로 표시되어 있으며, ECU(11)와 인젝터(10)"사이"에 제공되어 있다. 그러므로, 통상의 인젝터 연결 플러그(15)는 인젝터(10)로부터 분리되어 있으며, 제어시스템(14)에 전기적으로 연결된 4개의 다른 리드(16)로 대체되어 있다. 또, 산소센서(13)가 지점(17)에서 제어시스템에 연결되어 있다. 분리된 인젝터 플러그(15a)중 하나는 지점(18)에서 제어시스템(14)에 연결됨으로써, 후자는 ECU(11)에도 연결되어 있다.

이들의 연결에 따라서, 제어시스템(14)은 연료 인젝터(10)에 작동적으로 직접 연결되어 있으며, ECU(11)와 독립적으로 그들의 작동을 제어할 수 있다. 그러나, ECU는 반드시 프로그램 타이밍용 참조신호를 제공하기 위해 제어시스템에 연결되어야 한다.

엔진이 기동되면, 초기값에 의해서 "직통(straight through)"모드로 운전됨으로써, ECU(11)는 폐루프 작동을 유지하는 전(全)제어(full control)를 하게 된다. 그러나, ECU(11)로부터 검출되는 인젝터 펄스를 저장하는 것이 가능하므로 펄스를 연속적으로 재생산하고 수동으로 변경하여 폐루프 작동모드에서 연료조절을 전제어하게 된다.

이 모드에 있어서, 산소센서(13)의 작동은 농후 또는 희박운전 조건에 대한 센서의 응답을 보이는 제어시스템에 제공된 2개의 인디케이터 라이트에 의해서 체크될 것이다.

이 모드로부터, 자동 작동모드를 초기화하는 것이 가능하기 때문에, 제어시스템은 통상의 ECU(11)와 매우 동일한 방법으로 산소센서로부터 얻은 검출량에 응답하여 엔진으로 분사되는 연료량을 연속으로 조절하게 된다. 그러나, ECU와는 달리 제어시스템(14)은 장애상태 동안에 간섭되는 정보를 제공하는 센서열과 연결되어 있지 않다.

콘솔(30)상의 제어버튼(3), 인디케이터 라이트(4)에 부가하여, 제어시스템(14)내의 주요 유닛으로는 마이크로프로세서(31), 인젝터 구동장치(32), 전압조절 억제 및 방지장치(33), ECU인젝터 입력 인터페이스(34) 및 산소센서 인터페이스(35)가 있다. 이 제어시스템(14)은 ECU에 어떠한 신호도 피드백 할 수 없으므로, 그에 따른 손실 가능성은 없어지게 된다.

많은 진단시험은 작동 가능한 개루프 모드의 관점에서 이 시스템에 의해 실행할 수 있다. 예를 들면, 촉매 변환기는 인젝터에 공급되는 연료의 제어를 통한 시험을 통해서 정확한 AFR를 얻을 수 있고 이를 유지할 수 있으므로, 가스 분석기를 사용하여 촉매 변환기로부터의 일산화탄소나 다른 배출물질을 체크할 수 있다.

산소센서(13)자체는 부드럽게 구동되는 엔진의 농후 및 희박조건에 의해서 미리 지시됨에 따라 체크될 것이며, 센서로부터 정확한 신호가 입력되었는지의 여부가 체크된다.

또한, 엔진이 계수 1, 즉 14.75:1의 AFR로 확실히 운전되도록 함과 동시에, 엔진이 ECU와 독립적으로 작동될 수 있도록 하기 위해 이 시스템을 사용한다면, 다른 가능한 장애가 제거되는 경우, ECU가 불완전하다는 것을 확인할 수 있다.

흡기 매니폴드의 공기누출은 낮은 연료 공급 및 거친 엔진의 운전을 초래하는 낮은 진공에 의해 검출될 수 있다. 이 제어시스템은 엔진이 정확하게 작동되는지를 결정하여 공기누출이 존재하는지의 진단을 돕기 위해 인젝터 개방시간을 증가시키는데 사용할 수도 있다. 마찬가지로, ECU(11)가 나머지 실린더를 제어하는 동안에 공기누출을 진단하는데 도움이 되도록 각 실린더로 공급되는 연료가 증가될 수 있다.

이 제어시스템은 그들이 청소장치(cleaning bath)에 배치될 때 펄스식 모드로 인젝터를 작동시키기 위해 사용할 수 있다.

이 시스템은 4실린더 이상을 갖는 엔진에 사용될 수 있도록 어댑터를 구비하는 것이 바람직하다.

이 시스템은 다양한 시험을 실행하기 위해서 조작자용 명령어 세트가 주어지므로 조작이 간단하며, 시험결과를 쉽게 얻을 수 있고/또한 시험결과를 계산할 수 있다. 이 장치는 조작자가 차량의 운전석에 앉아서 시험하기에 충분한 길이의 전선 룸(loom)을 구비한 상당히 경량인 핸드-헬드(hand-held)로서 매우 콤팩트하게 만들 수도 있다.

다른 실시예에 있어서, 적절한 센서로부터 신호를 받아 들이도록 차량에 영구적으로 설치될 수 있는 본 발명에 따른 시스템은 인젝터의 제어가 행해지며, ECU에 충분한 제어가 피드백된다면 자동으로 측정할 수 있다. 그러므로, 가령, 엔진이 안정된 연료조건과 일정한 차속으로 작동되는 크루즈(cruise)상태로 운전될 때와 같이, 소정의 요소에 따라 연료분사를 제어할 수 있다. 그러한 작동은 스위치나 인디케이터 라이트 등을 전혀 조작할 필요없이 마이크로프로세서에 의해서 완전히 제어된다. 그러므로, 이 장치는 진단에 의해 작동되는 것이 아니라 연비와 배출가스를 최적으로 제어하기 위한 장치이다.

케이블 하드니스는 차량의 배선에 직접 접속할 수 있으며, 산소센서는 배기계통에 결합하게 된다. 그러므로, 이 같은 설비는 유해가스의 배출이 더욱 적고 더욱 높은 연비를 달성하기 위해서 모니터링하는 배기가스용 폐루프 시스템으로서 과거의 연료분사 차량을 효과적으로 업그레이드하기 위해 사용할 수 있다.

Claims (13)

1. 연료분사식 내연기관용 진단/제어장치에 있어서,

   적어도 하나의 엔진연료 인젝터 및 엔진제어 컴퓨터에 직접 전기적으로 연결하기 위한 수단과, 엔진제어 컴퓨터와 독립적으로 상기 적어도 하나의 인젝터를 작동시키는 수단을 갖는 제어시스템을 포함하는 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   제어시스템은 통상의 엔진 인젝터 연결 플러그의 분리에 의해서 엔진제어 컴퓨터와 다수의 인젝터 사이에 연결되도록 적용되며, 이 시스템을 인젝터에 직접적으로 연결하는 다수의 리드에 의해서 복원되는 장치.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서,

   엔진 배기시스템에 장착된 산소센서의 제어시스템을 연결하기 위한 수단을 포함하는 장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 수단은 제어시스템에 하나의 분리된 인젝터 플러그의 연결을 제공함으로써, 이 제어시스템이 엔진제어 컴퓨터와 연결되어 프로그램 타이밍을 위한 참조신호를 제공하는 장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   제어시스템은 마이크로-프로세서를 포함하는 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   마이크로-프로세서는 신호가 컴퓨터로 피드백되지 않으므로, 그로 인한 손상을 막을 수 있도록 엔진제어 컴퓨터에 연결될 수 있는 장치.
7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   제어시스템은 조작자 진단용 제어 스위치열 및 인디케이터 라이트를 갖는 콘솔을 포함하는 장치.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   제어시스템은 다수의 실린더를 갖는 엔진의 모든 인젝터에 연결하기 위한 어댑터 수단을 포함하는 장치.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

   조작자가 차량의 운전석에 앉아서 시험하기에 충분한 길이의 전선 룸/커넥터를 구비한 상당히 경량인 핸드-헬드로서 매우 콤팩트한 장치.
10. 제 1항 내지 6항중 어느 한 항에 있어서,

    차량 내에 영구적으로 설치하며, 소정의 요소에 따라 자동으로 엔진의 운전을 제어하도록 적용되는 장치.
11. 제어시스템을 제공하는 단계와, 연료 인젝터에 통상적으로 연결되는 엔진제어 컴퓨터 대신에, 이 제어시스템을 적어도 하나의 엔진연료 인젝터에 직접 전기적으로 연결하는 단계와, 이 제어시스템을 엔진 제어컴퓨터에도 연결하는 단계와, 이 제어시스템이 엔진제어 컴퓨터와 독립적으로 상기 적어도 하나의 인젝터를 제어하도록 하는 단계를 포함하는 연료분사식 내연기관의 시험방법.
12. 제 11항에 있어서,

    제어시스템은 엔진의 모든 연료 인젝터와 엔진제어 컴퓨터 사이에 직접 작동적으로 연결되며, 엔진제어 컴퓨터로부터 검출된 인젝터 펄스를 저장하고 상기 검출에 연속으로 응답하여 개루프 작동모드에서 주어지는 연료조절 제어와 동일하게 수정하는 방법.
13. 제 11항 또는 12항에 있어서,

    자동 작동모드에서, 산소센서로부터 얻어진 검출에 응답하여 엔진에 공급되는 연료량을 조절함으로써 소정의 공연비를 얻는 단계를 포함하는 방법.