KR20010052474A - 내연기관의 연료 분사량 제어장치 및 방법 - Google Patents

내연기관의 연료 분사량 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

차량에 탑재된 내연기관에 있어서, 보조 브레이크가 비작동 상태로부터 작동상태로 전환된 때에, 연료 분사량을 서서히 증량시키면서, 기관 운전 상태에 따른 연료 분사량으로 전환하도록 제어하는 구성으로서, 보조 브레이크의 작동 지연에 의한 연료의 공급 과다를 방지하고, 배기 성상을 향상시킬 수 있도록 하였다.

Description

내연기관의 연료 분사량 제어장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING FUEL INJECTION AMOUNT OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
차량을 감속 및 정지시키는 브레이크 장치는 차륜에 설치된 회전체를 작동시키는 주 브레이크와, 그 이외의 보조 브레이크로 분류된다. 보조 브레이크로서는 배기 통로의 사이에 설치된 셔터를 닫아 배기 저항에 의하여 제동하는 배기 브레이크, 압축 행정의 종료시 근방에서 실린더 내의 압축 공기를 방출하여 수축 손실에 의하여 제동하는 엔진 브레이크(실개평7-22048호 공보) 등이 있다.
그러나, 보조 브레이크의 작동에는 시간적인 지연이 있으므로, 보조 브레이크를 해제한 때에 다음과 같은 문제가 발생할 우려가 있다. 즉, 보조 브레이크를 해제한 때에는, 연료 분사량은 보조 브레이크 작동시의 분사량으로부터 액셀 개도에 따른 분사량으로 증량된다. 이 때, 연료 분사량의 증량은 응답성이 좋으므로, 보조 브레이크의 해제가 완료될 때까지의 기간동안 연료 과다가 되고, 혼합기가 불완전 연소를 일으켜 배기 성성이 저하되어 버린다.
따라서, 본 발명은 이상과 같은 종래의 문제를 감안하여, 보조 브레이크 해제시에 있어서 반응성을 확보하면서 배기 성상을 향상시킨 내연 기관의 연료 분사량 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의요약
이를 위하여 본 발명은 보조 브레이크의 작동ㆍ비작동을 판별하여, 보조 브레이크가 비작동 상태로부터 작동 상태로 전환될 때에, 연료 분사량을 서서히 증량시키면서, 기관 운전상태에 따른 연료 분사량으로 전환되도록 제어하는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로는, 기관 운전상태에 기초하여, 기관 운전 분사량을 운전함과 동시에, 그 기본 연료 분사량의 상한을 제한하는 최대 연료 분사량을, 보조 브레이크 작동중에는 최소한의 제 1 최대 연료 분사량으로 하고, 보조 브레이크의 비작동중은 보조 브레이크가 해제된 후의 경과 시간에 따라 서서히 증가하는 제 2 최대 연료 분사량으로 연산하고, 그 연산된 기본 연료 분사량과 최대 연료 분사량 중 적은 쪽을 연료 분사량으로서 선택하여 연료 분사장치를 제어하는 구성으로 하였다.
이러한 구성에 의하면, 보조 브레이크가 작동중이면, 최대 연료 분사량으로서, 보조 브레이크 작동중에 있어서 제 1 연료 분사량이 연산된다. 한편, 보조 브레이크가 비작동중이면, 최대 연료 분사량으로서, 보조 브레이크가 해제된 후의 경과 시간에 따라 서서히 증가하는 제 2 연료 분사량이 연산된다. 따라서 연산된 최대 연료 분사량과 기관 운전 상태에 기초하여 연산된 기본 연료 분사량 중 작은 쪽이 연료 분사량으로서 선택되고, 선택된 연료 분사량에 기초하여 연료 분사장치가 제어된다.
따라서, 제 1 연료 분사량을 예를 들면 최저량(통상 「0」)으로 설정하여 두면, 보조 브레이크 작동중에 있어서 연료 소비량이 억제된다. 한편, 보조 브레이크가 비작동중인 경우에는, 기본 연료 분사량의 상한을 제한하는 최대 연료 분사량이, 보조 브레이크가 해제된 후의 경과 시간에 따라 서서히 증가하므로, 그 증가율을 적절하게 설정함으로써, 보조 브레이크 해제시에 발생하는 연료 과다 상태를 회피할 수 있다. 또한 보조 브레이크를 해제한 직후의 가속장치에 있어서도, 기관에 대하여 연료 분사가 실시된다.
이와 같이 하여, 보조 브레이크 작동중에는 연료 소비량을 저감할 수 있다. 또한 보조 브레이크 해제시에는 반응성를 확보하면서 배기성상을 향상시킬 수 있다.
이 때 상기 제 2 연료 분사량은 예를 들면 보조 브레이크가 해제된 후의 경과 시간에 따라 단계적으로 증가하는 구성으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 예를 들면 맵 또는 테이블을 사용하여 제 2 연료 분사량을 연산하는 경우, 맵 등의 구성요소를 줄일 수 있으므로, 맵 등을 설정하기 위한 메모리가 작아도 된다.
또한 상기 최대 연료 분사량의 연산은 예를 들면, 보조 브레이크가 해제된 후의 경과 시간에 대한 연료 분사량이 설정된 맵을 참조하여, 제 2 연료 분사량을 연산하는 구성으로 하여도 된다.
이러한 구성에 의하면, 제 2 연료 분사량은 맵을 참조함으로써 연산되므로 연산에 따른 처리 부담의 증대가 억제된다.
또한 상기 보조 브레이크가 복수 종류 구비되어 있는 경우에는, 적어도 하나의 보조 브레이크가 작동중에 있으면 보조 브레이크가 작동중이라 하여 최대 연료 분사량을 연산하는 구성으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 예를 들면 배기 브레이크, 엔진 브레이크 등의 보조 브레이크가 복수 종류 구비되어 있더라도, 적어도 하나의 보조 브레이크가 작동중이면, 보조 브레이크 작동중의 최대 연료 분사량이 연산되므로, 연료 소비량이 더욱 저감된다.
본 발명은 보조 브레이크를 구비한 내연 기관의 연료 분사량 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 보조 브레이크를 해제한 때의 배기성상을 향상시키는 기술에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 본 발명에 관한 연료 분사량 제어장치를 적용한 디젤 기관의 전체 구성도.
도 3은 연료 분사량 제어를 도시하는 플로우차트.
도 4는 최대 연료 분사량을 연산하는 서브 루틴의 플로우챠트.
도 5는 보조 브레이크를 해제한 때의 최대 연료 분사량을 연산하기 위하여 사용하는 맵의 설명도.
도 6은 연료 분사량 제어에 관한 각종 동작을 도시하는 타임 챠트.
도 7은 연료 분사량 제어에 의한 효과 설명도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.
본 발명은 도 1에 도시하는 각 수단을 구비하여 구성된다.
기본 연료 분사량 연산수단 A는 기관 운전상태에 기초하여 기본 연료 분사량을 연산한다.
최대 연료 분사량 수단 B는 기본 연료 분사량의 상한을 제한하는 최대 연료 분사량을 보조 브레이크가 작동중이면, 보조 브레이크 작동중에 있어서 최소한의 제 1 최대 연료 분사량으로 하고, 보조 브레이크가 비작동중이면, 보조 브레이크가 해제된 후의 경과 시간에 따라 서서히 증가하는 제 2 최대 연료 분사량으로서 연산한다.
연료 분사량 선택수단 C는, 연산된 기본 연료 분사량과 최대 연료 분사량 중 적은 쪽을 연료 분사량으로 선택한다.
연료 분사제어 수단 E는, 선택된 연료 분사량에 기초하여, 연료 분사장치 D를 제어한다.
도 2는 상기 본 발명에 관한 내연기관의 연료 분사량 제어장치 (이하, 「연료분사량제어장치」라 한다)를 배기 브레이크 및 엔진 브레이크를 구비한 디젤 기관에 적용한 전체 구성을 도시한다.
디젤 기관 (1)의 배기 통로 (2)에는 배기 브레이크를 구성하는 셔터 (3)이 개장되어 있다 셔터(3)은 전자 밸브(4)를 사이에 두고 제어되는 에어 액추에이터(5)에 의하여 회동되고, 배기 통로(2)를 닫음으로써 배기 브레이크로서의 기능을 발휘한다.
또한 디젤 기관(1)의 배기 밸브(6)에는 압축 행정의 종료 시 근방에서 배기 밸브(6)를 소정 개도 열어 연소실 (1a)내의 압축 공기를 방출하여 수축 손실에 의하여 제동하는 엔진 브레이크(7)가 배설된다. 또한, 실린더 헤드(1b)에는 연료실 (1a)를 바라보도록 연료 분사 장치(8)가 배설된다. 또한 전자 밸브(4), 엔진 브레이크(7) 및 연료 분사장치(8)는 마이크로 컴퓨터를 내장한 콘트롤 유니트(9)에 의하여 제어된다.
또한 연료 분사량 제어장치에는 기관 운전상태로서의 액셀 개도 θ를 검출하는 개도 센서(10)와, 기관 회전 속도 Ne를 검출하는 회전 속도 센서(11)가 설치된다. 또한 개도 센서(10) 및 회전 속도 센서(11)의 출력이 콘트롤 유니트(9)에 각각 입력되고, 보조 브레이크의 작동 제어 및 연료 분사량 제어가 실시된다. 또한 개도 센서(10) 대신에 도시하지 않은 전자 거버너의 콘트롤 레버의 위치를 기관 운전 상태로 하여도 된다.
다음으로 이러한 구성으로 이루어진 연료 분사량 제어 장치의 연료 분사량 제어에 대하여 도 3의 플로우챠트를 참조하면서 설명한다.
스텝 1(도면에서는 「S1」이라 약기한다. 이하 동일)에서는 기관 운전 상태에 따른 기본 연료 분사량 Tp가 연산된다. 즉, 개도 센서(10)에 의하여 검출된 액셀 개도θ 및 회전 속도 센서(11)에 의하여 검출된 기관 회전 속도 Ne에 기초하여 도시하지 않은 맵 등을 참조하여 기본 연료 분사량 Tp가 연산된다. 또한 스텝 1의 처리가 기본 연료 분사량 연산수단에 해당한다.
스텝 2에서는 보조 브레이크의 작동 상태에 기초하여, 기본 연료 분사량 Tp의 상한을 제한하는 최대 연료 분사량 Tpmax를 연산하기 위한 서브 루틴이 콜된다. // 또한 최대 연료 분사량 Tpmax의 연산이 최대 연료 분사량 연산 수단에 해당된다.
스텝 3에서는 기본 연료 분사량 Tp가 최대 연료 분사량 Tpmax보다 큰 지 여부가 판정된다. 또한, 기본 연료 분사량 Tp가 최대 연료 분사량 Tpmax보다 크면 스텝 4로 진행되어(Yes), 최대 연료 분사량 Tpmax를 연료 분사량 Te(Te = Tpmax)로 한다. 한편, 기본 연료 분사량 Tp가 최대 연료 분사량 Tpmax 이하가 되면 스텝 5에로 진행되어 (No), 기본 연료 분사량 Tp를 연료 분사량 Te (Te = Tp)로 한다. 즉, 기본 연료 분사량 Tp와 최대 연료 분사량 Tpmax 중 작은 쪽이 연료 분사량 Te로서 선택된다. 또한, 스텝 3 내지 스텝 5의 처리가 연료 분사량 선택 수단에 해당한다.
스텝 6에서는 상기 선택된 연료 분사량 Te에 기초하여 연료 분사장치 (8)을 제어하고, 연료실 (1a) 내에 소정량의 연료 분무를 분사한다. 또한 스텝(6)의 처리가 연료 분사 제어 수단에 해당한다.
도 4는 스텝 2에 있어서 최대 연료 분사량 Tpmax의 연산처리 플로우챠트를 나타낸다.
스텝(11)에서는 보조 브레이크가 작동중인지 여부가 판정된다. 이 때 보조 브레이크가 작동중에 있는 지의 판정은 예를 들면 개도 센서(10)에 의하여 검출된 액셀 개도θ가 「0」, 즉, 보조 브레이크의 작동 조건이 성립하는 지 여부를 판정함으로써 실시할 수 있다. 또한 보조 브레이크가 작동중일 때에는 스텝(12)로 진행되고(Yes), 보조 브레이크가 비작동중이면 스텝(13)으로 진행된다 (No).
스텝 (12)에서는 최대 연료 분사량 Tpmax로서, 보조 브레이크 작동중에 있어서 연료 분사량 (제 1 최대 연료 분사량)이 연산된다. 이 때, 보조 브레이크 작동중에 있어서의 연료 분사량은 최소한의 값이며, 통상적으로는 일정치 「0」으로 설정된다.
스텝(13)에서는 최대 연료 분사량 Tpmax로서 보조 브레이크가 해제된 후의 경과 시간에 따른 연료 분사량(제 2 최대 연료 분사량)이 연산된다.
이 때, 연료 분사량은 도 5에 도시하는 바와 같은 경과 시간에 대한 연료 분사량이 설정된 맵을 참조하여 연산된다. 맵은 경과시간에 따라 연료 분사량이 서서히 그리고 단계적으로 증가하도록 설정되어 있다.
이상 설명한 연료 분사량 제어장치에 의하면, 도 6에 도시하는 바와 같은 연료 분사량 제어가 실시된다. 즉, 액셀 개도 θ가 「0」이 되면, 보조 브레이크의 작동조건이 성립하고, 보조 브레이크 신호가 OFF로부터 ON으로 된다. 그러면, 배기 브레이크 및 엔진 브레이크가 작동 개시됨과 동시에, 보조 브레이크 작동중에 있어서 연료 분사량으로 전환된다. 이 때 배기 브레이크 및 엔진 브레이크는 그 작동에 시간적인 지연이 있으므로, 액셀 개도 θ가 「0」이 된 후 다소의 지연을 수반하여 최대 제동력을 발휘한다.
이 상태에서 차량을 가속하도록 액셀 페달 을 조작하고, 또한 액셀 개도 θ가 소정 개도 θo(예를 들면 5%)가 되면 보조 브레이크의 작동조건이 성립하게 되어 보조 브레이크 신호가 ON으로부터 OFF로 된다. 이 경우, 배기 브레이크 및 엔진 브레이크가 해제되나, 그 작동에 시간적인 지연이 있으므로 다소의 지연이 따르면서 보조 브레이크가 해제된다. 이 때 기관 운전상태에 따른 기본 연료 분사량 Tp는 한꺼번에 증가하나, 최대 연료 분사량 Tpmax는 보조 브레이크 신호가 OFF가 된 후의 경과시간에 따라 서서히 그리고 단계적으로 증가한다. 또한 기본 연료 분사량 Tp와 최대 연료 분사량 Tpmax 중 작은 쪽이 연료분사량 Te로서 선택되고, 연료 분사량 Te에 기초하여 연료 분사장치(8)이 제어된다.
따라서 도 7에 도시하는 바와 같이, 최대 연료 분사량 Tpmax에 의하여 기본 연료 분사량 Tp의 상한이 제어되므로, 보조 브레이크가 해제된 직후에, 연료 공급 과다가 되는 것이 방지되고, 배기성상을 향상시킬 수 있다 (영역 A 참조). 또한 보조 브레이크를 해제한 직후부터 연료 분사가 실시되므로, 보조 브레이크 해제시의 반응성를 확보할 수 있다 (영역 B 참조).
또한 보조 브레이크가 해제된 때의 최대 연료 분사량 Tpmax는 도 5에 도시하는 맵이 아니라, 연료 분사량이 서서히 그리고 부드럽게 증가하는 맵을 참조하여 연산하여도 된다. 또한 도 5에 도시하는 맵을 사용하는 경우에는 보간(補間) 연산을 하여, 연료 분사량이 서서히 그리고 부드럽게 증가하도록 하여도 된다. 또한 최대 연료 분사량 Tpmax의 연산은 보조 브레이크가 해제된 후의 소정 시간 내에만 실시하고, 그 이후에는 일정치로 고정하도록 하여도 된다.
이상 설명한 실시형태에서는, 디젤 기관을 전제로 하였으나, 가솔린 기관에 본 발명에 관한 연료 분사량 제어 장치를 적용하는 것도 가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 차량에 탑재되는 디젤 기관이나 가솔린 기관에 적용할 수 있고, 나아가 자동차 산업에 공헌하는 것이다.

Claims (7)

  1. 보조 브레이크의 작동ㆍ비작동을 판별하는 기구와, 보조 브레이크가 비작동 상태로부터 작동상태로 전환될 때에, 연료 분사량을 서서히 증가시키면서, 기관 운전상태에 따른 연료 분사량으로 전환하도록 제어하는 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 분사량 제어장치
  2. 기관 운전상태에 기초하여, 기본 연료 분사량을 연산하는 기본 연료 분사량 연산수단과,
    상기 연산된 기본 연료 분사량의 상한을 제어하는 최대 연료 분사량을, 보조 브레이크 작동중에는 최소한의 제 1 최대 연료 분사량으로 하고, 보조 브레이크가 비작동중일 때에는 보조 브레이크가 해제된 후의 경과시간에 따라 서서히 증가하는 제 2 최대 연료 분사량으로서 연산하는 최대 연료 분사량 연산수단과,
    상기 연산된 기본 연료 분사량과 최대 연료 분사량 중 작은 쪽을 연료 분사량으로 선택하는 연료 분사량 선택 수단과,
    선택된 연료 분사량에 기초하여, 연료 분사량을 제어하는 연료 분사량 제어수단,
    을 포함하여 구성되는 내연기관의 연료 분사량 제어장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 연료 분사량은 보조 브레이크가 해제된 후의 경과 시간에 따라 단계적으로 증가하는 구성인 내연기관의 연료 분사량 제어장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 최대 연료 분사량 연산수단은 보조 브레이크가 해제된 후의 경과시간에 대한 연료 분사량이 설정된 맵을 참조하여, 제 2 연료 분사량을 연산하는 구성인 내연기관의 연료 분사량 제어장치.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조 브레이크가 복수 종류 구비되어 있는 경우에는,
    상기 최대 연료 분사량 연산수단은 적어도 하나의 보조 브레이크가 작동중이면 보조 브레이크가 작동중이라고 하여 최대 연료 분사량을 연산하는 구성으로 되어 있는 내연기관의 연료 분사량 제어장치.
  6. 보조 브레이크가 비작동 상태로부터 작동 상태로 전환될 때에, 연료 분사량을 서서히 증량하면서, 기관 운전상태에 따른 연료 분사량으로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 분사량 제어방법.
  7. 기관 운전상태에 기초하여, 기본 연료 분사량을 연산함과 동시에,
    상기 기본 연료 분사량의 상한을 제한하는 최대 연료 분사량을 보조 브레이크 작동중에 있어서 제 1 최대 연료 분사량으로 하고, 보조 브레이크가 비작동중일 때에는, 보조 브레이크가 해제된 후의 경과시간에 따라 서서히 증가하는 제 2 최대 연료 분사량으로 하여 연산하고,
    상기 연산된 기본 연료 분사량과 최대 연료 분사량 중 작은 쪽을 연료 분사량으로서 선택하고,
    상기 선택된 연료 분사량에 기초하여, 연료 분사 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 분사량 제어방법.
KR1020007013556A 1999-03-31 2000-03-31 내연기관의 연료 분사량 제어장치 및 방법 KR20010052474A (ko)

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