KR840000733B1 - 내연기관의 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 제어장치

제1도는 본 발명의 제어장치의 블럭도.

제2도는 본 발명의 제어장치의 동작 또는 제어방법을 설명하기 위한 플로우챠트.

제3도는 제1도에 도시한 입출력 인터페이스 회로의 구조를 상세하게 나타낸 블럭도이다.

본 발명은 내연기관의 감속시에 연료분사정지를 하는 연료분사제어수단을 구비한 전자식 내연기관의 제어장치에 관한 것이며, 특히 연료분사정지로 부터 연료분사 복귀시의 개량에 관한 것이다.

종래의 연료분사 제어수단을 가진 전자식 내연기관의 제어장치 및 방법에 있어서는 기관의 감속을 드로틀밸브의 개방도와 기관의 회적수에 의해 검출하는데, 기관의 회전수가 설정값 이상인 상태에서 트로틀밸브가 전폐(全閉)되어 있는 것을 검출할 때 연료분사를 정지시키고 있으며 이에 의하여 엔진 브레이크의 효과가 커지는 한편 연료의 소비량이 적어진다는 이점이 있다.

그러나 연료분사 정지 해제후에, 통상의 연료가 분사되고 통상의 점화 시기에 점화되면 그 연료의 연소에 의하여 기관의 토오크가 급상승하여 승차 기분이 나빠진다. 이 현상의 연료의 재분사 직전의 기관 회전수가 낮을 때 심하다. 그래서 승차 기분의 악화를 방지하기 위해서는 연료분사 정지해제를 위한 기관 회전수의 설정값을 높이지 않으면 안된다. 이때 상술한 엔진 브레이크의 효과 및 연료 소비량의 절감 효과는 작아진다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 연료분사 장치의 개량이 예를들면, 일본 특허원 No.65633/75 및 일본실용신안원 공개 No.41524/78에 제안되어 있다. 위에서 제안된 연료분사장치는 연료분사를 정지한 후 연료를 재분사 할 때 연료 분사량을 서서히 증가시켜 통상의 분사량으로 복귀함으로써 이에 의하여 상술한 승차 기분의 악화를 방지할 수 있는 것이다.

이에 반하여 본 발명은 연료분사 정지후의 연료븐사 복귀시에 점화시기를 제어하여, 즉 통상의 점화시기 보다 지각(遲角)시켜 일정시간 서서히 진각(進角)하여 통상의 점화시기로 환원함으로써 연료분사 정지의 효과를 감소시키지 않고, 승차기분의 악화를 방지 할 수 있는 전자식내연기관의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이하 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

제1도에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 제어장치는 디지탈 연산 처리를 행하는 마이크로프로세싱 유니트(이하 MPU라약칭함)(1),제어 프로그램 및 고정 데이터를 저장하는 기억소자(이하 ROM 이라 약함)(2), 임의의 프로그램 및 데이터를 독출 및 기입 가능한 기억소자(이하 RAM 이라 약함)(3) 및 입출력 인터페이스회로(이후 I/O 인터페이스회로라고 약기함)(4) 등에 의해 기본적으로 구성되는 제어부를 갖고 있으며, 상기 MPU(1), ROM(2), RAM(3) 및 I/O 인터페이스회로(4)는 어드레스버스, 데이터버스 및 제어라인을 통하여 서로 접촉되어 있다. 이들버스는 일괄하여 참조번호(13)로 나타낸다.

제어부에는 엔진의 운전상태에 따른 여러가지의 신호가 입력되어 점화시기제어. 점화코일 1차 전류 통전 개시시기 제어, 연료공급량제어, 배기 가스제어, 엔진의 무부하(idling)시의 엔진 회전수제어 등 여러가지의 엔진 제어가 행해진다.

제1도에 있어서, 흡기 매니코포올드(도시치 않음)에 유입하는 공기량을 검출하는 공기유량제(5), 상기 흡입공기의 온도를 검출하는 흡기온도 센서(6), 엔진의 냉각수 온도를 검출하는 수온센서(7)는 아날로그 신호를 발생하며, 이들의 출력신호가 다다중절환기(multiplexor)(8)에 입력된다.

다중절환기(8)는 아날로그-디지탈 변환기(A-D eonverter)(9)에 가해지는 아날로그 신호를 선택하는 기능을 가지며, MPU(1)의 지시에 따라 I/O 인터페이스회로(4)로부터의 신호에 의하여 선택된다. 선택된 아날로그 신호는 A-D변환기(9)에 의하여 디지탈 신호를 변환된다. 이 변환 결과로 얻어진 다디지탈신호는 I/O 인터페이스회로(4)에 들어가게 되어 있다.

스위치(10)는, 드로틀밸브(도시치 않음)가 전개(全開)임을 검출하여 디지탈 신호를 출력한다. 이 디지털 신호는 인터페이스회로(4)에 보내진다. 크랭크각도 센서(11)는, 크랭크 축에 동기되어 회전하는 타이밍 기어를 통하여 크랭크축의 회전각에 따라 2개의 펄스신호(CP1),(CP2)를 발생한다. 펄스(CP1)는, 크랭크 회전각 180°(4기통 엔진의 경우)에 한번출력되며, 기준 크랭크각 위치를 나타내는 신호이다. 펄스(CP2)는 크랭크 회전각도 1˚마다 1회 출력된다. 이들 펄스(CP1),(CP2)는 직접 인터페이스 회로(4)에 보내짐과 동시에 회전수 카운터(12)에 입력되며, 회전수카운터(12)는 엔진 회전수를 디지털 신호로 I/O인터페이스회로(4)에 보낸다.

흡기온도센서(6) 및 수온센서(7)로 부터의 신호는 예컨데, 연소분사량의 보정 등에 사용되나, 연료분사량의 보정은 본 발명과 관계가 없다. 이들 센서는, 제어부에 엔진의 운전상황에 따른 여러 가지의 신호가 입력되는 것을 예시하기 위하여 도면에 나타낸 것이다.

제어부로부터 출력되는 본 발명에 관련되는 신호는, 상술한 입력정보에 따라 MPU(1)가 ROM(2)에 격납되어 잇는 제어프로 그램에 따라 계산한 연료분사 데이터를 I/O 인터페이스회로(4)에 가함으로써 얻어지는 연료분사 신호(INJ)와, 점화시기 데이터를 I/O 인터페이스회로(4)에 가함으로써 얻어지는 점화신호(IGN)이다.

통상, 연료분사 데이터는, 공기 유량계(5)에 의하여 검출된 흡입 공기량과 크랭크각도 센서(11)에 의하여 검출된 회전각도 펄스(CP2)를 계수함으로써 얻어진 엔진 회전수 데이터에 의하여 MPU(1)에 의하여 미리 구해지며, 이 분사 데이터는 상술한 펄스신호(CP1)의 발생 타이밍에 대응한 시점에서 I/O 인터페이스회로(4)에 레지스터에 설정된다.

또 점화시기 데이터는 상술한 분사량등으로 알 수 있는 엔진 부하 데이터와 엔진 회전수에 의하여 구해져 임의의 타이밍으로 I/O 인터페이스회로(4)의 다른 레지스터에 설정된다. 제2도를 참조하여 본 발명의 엔진 제어를 설명한다. MPU(1)는 엔진 제어를 위한 여러 가지의 연산 처리를 하고 있으나, 펄스(CP1)가 I/O 인터페이스회로(4)를 거쳐 입력되면, 제2도의 플로우챠트(순서도)에 나타낸 연산 과정으로 들어간다. 즉, 펄스신호(CP1)는 개입 중단신호로서 직접 제어부에 입력된다. 엔진이 통상 운전으로부터 감속운전되는 경우, 연료분사는 정지하게 된다. 감속운전에 들어간 직후에 펄스(CP1)가 발생하면 MPU(1)는 우선 점화시기의 변경표시가 되어 있는지의 여부를 점검한다(스텝 21). 본 발명에 의한 점화시기의 변경은 엔진이 일정 설정값 이하의 회전수로부터 가속될 때 이루어지므로, 감속개시 직후인 시점에서는 점화시기의 변경 표시가 아직 이루어지지 않고 있다.

따라서 다음 스텝(25)에서 연료분사 시기 인가의 여부가 점검된다. 연료분사 시기가 아니면 연료분사는 되지 않으므로, 즉시 개입중단처리를 종료하여, 다른 연산처리가 이루어진다. 스렙(40)은 개입중단 처리가 끝났음을 의미한다. 연료분사 시기일 것 같으면 연료분사 데이터가 I/O 인터페이스회로(4)의 후술하는 INJ 레지스터에 설정되고, 또 회전수 데이터가 입력된다(스렙 26,27). 연료분사 데이터는 흡입공기량, 엔진의 회전수에 의하여, 미리 MPU(1)에 의해 연산되어 RAM(3)에 넣어둔다. 다음에 드로틀밸브가 전폐(全閉)인가 아닌가를 점검한다(스렙 28). 감속 운전시는 일반적으로 드로틀 밸브는 전폐이므로, 다음 스렙(30)에서 엔진 회전수가 연료분사를 정지해야 될 회전수 이상인가의 여부가 점검된다.

감속 운전에 들어간 직후는, 엔진 회전수는 크므로, 연료분사를 정지해야 할 것을 나타내는 표식이 생겨(스렙 33), 연료분사 정지를 지령하고(스렙 34), 개입중단 처리를 끝낸다. 따라서 스렙(26)에서 연료분사 데이터가 설정되나 연료분사는 이루어지지 않는다. 한편, 감속운전시에 드로틀 밸브를 여는 일이있다. 이것은 급가속을 요구하는 것을 의미한다. 이 경우는 스렙(28)으로 부터 스렙(29)을 통하여 즉시 개입중단 처리를 끝내어 연료분사 정지제어를 행하지 않는다. 스렙(29)은 후술하는 바와 같이 점화 시기가 변경되어 잇을 경우 이것을 해제하는 것이다.

엔진 속도가 감속되어 소정의 연료분사정지 회전수 이하로 되었을 때 펄스(CP1)가 발생하면, 스텝(30)전까지는 상술한 처리가 이루어지고, 계속해서 스텝(30)에서 연료분사 정지 회전수이하임을 판단한 후, 스텝(31)에서 엔진 회전수가 여료재분사를 개시해야 할 회전수 이하인지의 여부가 점검된다.

만일 엔진 회전수가 소정의 회전수 이하가 되어도 연료분사가 이루어지지 않으면, 엔진은 정지되므로, 연료 재분사를 개시해야 할 회전수를 설정하여, 엔진 속도가 이 설정 회전수 이하가 되었을 경우는, 연료의 분사를 핸하지 않으면 안된다. 스텝(31)에서 연료분사를 개시해야 할, 설정 회전수 이상임을 판단하면 다음에 연료 분사 정지 표시가 되어있는지 여부가 점검된다.(스텝 32).

이때 스텝(33)에서 이미 연료분사 정지 표시가 되어 있으므로 연료분사 정지를 명령하여(스텝 34), 개입중단 처리를 끝낸다. 엔진 속도가 더욱 감소되어 연료분사정지 회전수 이하인 한편 연료 재분사를 개시해해야 할 회전수로 까지 저하되었을 때, 펄스(CP1)가 발생하면, 스텝(31)전까지는 상술한 처리가 이루어지며, 이어서 스텝(31)에서 연료 재분사 개시 회전수 이하임을 판단한 뒤 스텝(35)에서 연료분사 정지 표시가 되어 있는지 여부가 점검된다. 이때 스텝(33)에서 이미 연료분사 정지표시가 되어 있으므로, 스텝(36)이 실행된다. 스텝(36)에서는 점화시기 데이터의 변경값을 연산하여 I/O 인터페이스회로(4)의 후술하는 ADV-레지스터에 설정한다. 점화시기는 엔진의 피스톤의 상사점으로 부터의 진각으로 연산되나, ADV-레지스터에는 기준크랭크 각 위치로 부터 점화시기 까지의 크랭크 각에 대응하는 데이터가 설정된다. 펄스(CP1)는 크랭크 각 신호이므로, ADV-레지스터에 설정되는 데이터는, 펄스(CP1)의 발생으로 부터 점화 까지의 크랭크각에 대응한다. 즉 드로틀 밸브가 전폐(全閉)이고 엔진속도가 설정된 연료재분사개시 회수이하인 한편 분사 정지 중임을 판단하면, 연료분사 정지로 부터 연료분사 복귀를 해야 할 시점인 것이 판단되어, 변경된 점화시기 데이터가 설정된다. 이에 따라 점화시기가 변경된다.

점화시기의 변경은 통상의 진각(進角)된 점화시기를 소정의 일정값 만큼 지각(遲角)시키는 것이다. 통상의 진각(進角)된 점화시기( ADV)는 상술한 바와 같이 엔진 부하와 엔진 회전수에 따라 구하여지는데, MPU(1)는 ADV=f(N,L)에 따라 통상의 점화 시기를 연산한다.

여기서 N,L은 각각 엔진의 회전수 및 엔진의 부하를 나타낸다. 스텝(36)에서 점화시기 데이터의 변경값을 설정할 때에는, MPU(1)는, 소정의 일정한 지각값(遲角***)을 라 할 때, 'ADV=f(N,L)- 에 의해 통상의 점화시키 보다도 지각된 점화시기를 연산한다. 소정의 지각값( )은 임의로 정할 수 있다. I/O인터페이스회로의 ADV-레지스터에 설정되는 데이터는 4기통의 경우 180°- 'ADV이다. 점화시기 데이터의 변경값을 설정함과 동시에 점화시기의 변경을 나타내는 표식을 세워 연료 분사 정지 표시를 해제한다(스텝 37,38). 이어 펄스(CP1)가 발생하면 스텝(21)에서 절화시기의 변경표시가 되어 있는지 여부가 점검되나, 이때 스텝(37)에서 점화시기의 변경 표시가 되어 있으므로 스텝(22)이 동작되어 전번의 점화시기 보다도 일정값 만큼 진각시킨 점화시기를 연산하여, 그 연산 결과의 점화시기 데이터를 I/O 인터페이스 회로(4)의 ADV-레지스터에 설정한다. 펄스(CP1)의 발생시각을 t, 그 직전의 펄스(CP1)의 발생 시각을 t-1로 하고, 시각(t)‘(t-1)에서의 점화시기를 ADV(t), ADV(t-1)라 하면, 스텝(22)에 서연산되는 점화시기는 ADV(t)= ADV(t-1)+ ADV이다.

여기서 ADV는 점화시기를 진각할 일정값으로서 임의로 정할 수 있다. 점화는 여기서 연산된 점화 시기에 따라 이루어진다. 다음스텝(23)에서는 스텝(22)에서 일정한 만큼 진각된점 화시기가 통상의 점화시기로 복귀했는지 여부 즉, 스텝(22)에서 계산한 ADV가 ADV=f(N,L)와 같은지 여부를 점검란다. 만일같지 않으면 스텝(25)에서 연료분사기 인지 여부를 점검하여, 만일 분사 시기가 아니면 연료분사 데이터를 설정하지 않고 개입중단 처리를 끝낸다. 만일 연료분사 시기이면, 연료분사 데이터의 설정을 한다(스텝 26).이때 스텝(38)에서 연료분사 정지가 해제되어 있으므로 이 연료분사 데이터에 따라연료분사가 행해진다. 스텝(27)에서 엔진 회전수를 받은 뒤 스텝(28)에서 드로틀밸브가 전폐인가를 점검하나, 이때 드로틀밸브가 전폐가 아니면, 스텝(37)에서 행해진 점화시기 변경표시를 해제하여(스텝 29), 점화시기의 변경을 하지 않고 개입중단 처리를 끝낸다.

드로틀밸브가 전폐이면 스텝(30),(31)을 실행한다. 스텝(31)에서는 엔진 회전수가 연료재분사 개시회전수 이하 인가를 점검하나, 만일 이하일 때는 스텝(35)에서 연료분사 정지 표시가 되어있는지 여부를 점검하고, 이하가 아니면 스텝(32)에서 연료분사정지 표시가 되어 있는지 여부를 점검한다. 이때스텝(38)에서 연료분사 정지 표시가 해제되어 있으므로 개입 중단 처리를 끝낸다. 그 다음 기준 크랭크 각 위치 신호인 펄스(CP1)가 발생할 때 마다 상술한 처리를 행한다. 따라서 스텝(36)에서 일정값만큼 지각된 점화시기는 스텝(22)에서 서서히 진각되어, 이 서서히 진각되는 점화시기에 점화가 이루어지게 된다.

점화시기가 서서히 진각되어 통상의 점화시기로 복귀했을 때, 즉, 스텝(23)에서 ADV(t)가 ADV와 같다고 점검되면 점화시기의 변경표시를 해제한다(스텝 24). 이후 스텝(25-40), 스텝(25-26-27-28-40), 스텝(25-26-27-28-30-38-40), 스텝(25-26-27-28-30-31-32-40)을 거쳐 개입 중단 처리를 끝낸다. 이들 경로로부터 알 수 있는 바와 같이, 이제는 점화시기의 변경이나 연료분사 정지는 행하여지지 않으며 통상의 엔진 운전 제어가 이루어진다.

제3도는 I/O 인터페이스회로(4)의 본 발명에 의한 제어에 관련되는 회로의 블록도이다. 제2도의 스텝(36)에서 MPU(1)가 연산한 점화시기 데이터 및 스텝(22)에서 연산한 점화시기 데이터는 ADV-레지스터(302)에 설정된다. 점화시기 데이터와 함께 점화코일(도시치 않음)의 1차 전류의 통전 개시시기 데이터가 연산되어 이 통전 개시시기 데이터는 DWL 레지스터(304)에 설정된다.

ADV-레지스터(302)의 출력은, 비교기(304)에 입력되고, 또 DWL-레지스터(304)의 출력은 비교기(308)에 입력되며, 비교기(306)는 제1의 카운터 레지스터(310)의 계수 값이 ADV-레지스터(302)의 설정값에 달했을 때 펄스를 발생한다. 또 비교기(308)는 제2의 카운터 레지스터(312)의 계수값이 DWL-레지스터(304)의 설정값에 달했을 때 펄스를 발생한다.

비교기(306)는 점화시기 펄스를 출력하며, 비교기(308)는 점화코일의 1차 전류의 통전 개시시기 펄스를 출력한다. RS플립플롭(314)는 각 비교기(306),(308)의 출력에 따라 "1","0"출력을 반복하여 ***출력단자에서 점화신호(IGN)를 발생한다. 이 점화신호에 의하여 점화코일이 구동된다.

제1의 카운터 레지스터(310)는, AND게이트(316)를 통하여 입력되는 펄스신호(CP2)를 계수하도록 되어있고, AND 게이트(316)는 펄스신호(CP1)로 세트되는 RS 플립플롭(318)의 Q출력에 의해 도통되도록 되어있다. 제1의 카운터 레지스터(210)는 펄스(CP1)로 리세트 되고, 또 RS 플립플롭(318)은 비교기(306)의 출력으로 리세트된다. 즉, 비교기(306)의 출력으로 RS 플립플롭(318)이 리세트 되어 있는 상태로부터 펄스신호(CP1)로 RS 플립플롭(318)이 세트 상태에 들어가면, AND 게이트(316)가 도통되어, 제1의 카운터(310)는 그 계수 값이 ADV-레지스터(302)의 설정값과 일치되어 비교기(306)가 출력을 발생할 때까지 펄스신호(CP2)를 계수한다.

따라서, 제2도의 스텝(22)에서 펄스(CP1)의 발생마다, 점화시기를 일정값 만큼 진각 시키도록 ADV 레지스터(302)의 설정값이 변경되면, 스텝(36)에서 강제적으로 지각된 점화시기를 서서히 진각 시킬수 잇게 된다. 따라서 연료분사를 개재하여도 엔진 토오크는 급상승하지 않으며 원활한 토오크 상승을 얻을 수 있다.

제2의 카운터 레지스터(312)도 펄스신호(CP2)를 AND 게이트(320)을 거쳐 계수하나, AND 게이트(320)의 도통 조건이 AND게이트(316)와는 다르다. 즉, RS플립플롭(322)의 Q출력의 성립으로 AND게이트(320)가 도통되도록 설정되어 있으며, RS플립플롭(322)의 리세트는 비교기(308)의 출력으로 이루어진다. 따라서, 비교기(306)가 출력을 발생한 후, DWL-레지스터(304)에 설정된 값까지, 제2의 카운터 레지스터(312)는 펄스신호(CP2)를 계수하게 된다.

카운터 레지스터(312)의 계수 값이 DWL-레지스터(304)의 설정값과 일치하면, 비교기(308)의 출력에 의하여, 비교기(308)의 출력에 의하여 "0"레벨로 되어 있던 신호(IGN)가 "1"레벨이 되고, 이로 인하여 점화 코일의 1차 전료의 통전이 개시된다.

크랭크 회전각 180˚에 1회 출력되고 펄스신호(CP1)는, 분주기(324)에서 1/2분주된다. 따라서 분주기(324)의 출력은 크랭크 회전각 360˚에 하나의 펄스신호가 된다. 분주기(324)의 출력펄스는 RS플립플롭(326)의 세트단자, 카운터(328)의 리세트 단자에 가해짐과 동시에, RS플립플롭(330)의 세트단자에 가해진다. RS플립플롭(330)의 Q출력은, 연료분사신호(INJ)로서 연료분사기를 구동하여 연료분사가 이루어진다.

분주기(324)의 출력펄스가 RS플립플롭(326)에 입력되면 그의 Q출력에 의하여 AND게이트(332)가 도통되어 카운터(328)는 클록신호(clock)를 받는다. 이때 카운터(328)는 분주기(324)의 출력펄스에 의하여 리세트 되어있다. 클록신호는 도시되어 있지 않은 발진기로 부터 발생된다. INJ-레지스터(334)에는 연료분사 데이터가 설정된다. 이것은 제2도의 스텝(26)에 대응한다.

INJ-레지스터(334)의 출력은 비교기(336)에 보내진다. 카운터(328)는AND게이트(332)를 거쳐 입력되는 클록신호를 계수하여 그 출력을 비교기(336)에 보낸다. 카운터(328)의 계수 값이 INJ 레지스터(334)의 설정값에 일치되면 비교기(336)는 출력을 발생하여 이 출력은 RS플립플롭(330)의 리세트 단자에 가해져 INJ 신호가 "0" 레벨이 되어 연료분사가 정지한다. 제2도의 스텝(34)에서의 연료분사 정지 지령은 INJ-레지스터(334)에 영(ZERO)을 설정함으로써 이루어진다.

이상으로 이해될 수 있듯이, 본 발명에서는 기관 감속시의 연료분사 정지후 연료를 재분사 하고자 할 때, 점화시기를 통상보다 지각시켜 서서히 통상의 점화시기로 복귀되도록 하였으므로, 연료분사 정지 회전수의 범위를 넓게 즉, 극히 낮은 회전수 까지 설정하더라도 연료 재분사시에 기관 토오크가 원활하게 상승되어 승차 기분의 악화를 방지할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 엔진의 운전 조건을 검출하는 수단과, 검출수단의 출력신호에 의하여, 연료분사 데이터를 결정하는 수단과, 연료분사 데이터에 따라 엔진에 연료를 분사하는 수단과, 검출수단의 출력신호에 의하여 점화시기 데이터를 결정하는 수단과, 점화시기 데이터에 따라 엔진의 점화를 행하는 수단과, 검출수단의 출력신호에 의하여 연료분사 정지 조건을 판정하는 제1의 판정수단과, 제1의 판정수단의 연료분사 정지 판정에 따라 연료분사 수단에 연료분사 정지를 지령하는 수단과, 검출수단의 출력수단에 의하여 연료의 재분사 조건을 판정하는 제2의 판정수단과, 제2의 판정수단의 연료 재분사의 판정에 따라, 연료분사 수단에 연료의 분사를 지령하는 수단과, 제2의 판정수단의 연료 재분사의 판정결과에 따라 점화시기 데이터를 지각시키는 수단과, 지각된 점화시기 데이데를 엔진 파라미터에 의해 정해지는 정규 점화 시기 데이터로 복귀시키는 수단을 포함하는 내연기관의 제어장치

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