KR840000832B1 - 내연기관을 제어하기 위한 제어방법 - Google Patents

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Description

내연기관을 제어하기 위한 제어방법

제1도는 점화 제어장치도.

제2도는 제1도의 점화 제어장치의 출력과 점화 코일의 1차 전류와의 관계를 나타내는 도면.

제3도는 제1도의 점화 제어장치의 동작을 나타내는 도면.

제4도는 제1도의 점화 제어장치의 블럭도면.

제5도는 점화 제어장치의 제어과정을 나타내는 흐름도.

제6도는 제6도의 스탭(88)의 특성도.

제7도는 엔지의 회전수와 POFF펄스수의 관계를 나타내는 그래프.

제8도는 POFF 펄스수가 일정한 영역을 나타내는 특성도.

제9도는 전원 전압과 점화코일의 1차 전류 통전시간과의 관계를 나타내는 특성도.

제10도는 제5도의 스탭(92)의 상세한 흐름도.

제11도는 전화시기 연산의 다른 실시예를 나타내는 흐름도.

제12도는 점화코일의 1차 전류 통전시간의 연산의 다른 실시예를 나타내는 흐름도이다.

본 발명은 내연기관용의 점화장치의 제어방법에 관한 것이며, 특히 전자적으로 제어하는 점화장치의 제어방법에 관한 것이다.

종래로부터 점화시기를 디지틀적으로 제어하고자 한 것은 있었다. 즉, U.S.P 3,998,193(출원번호 660,364)가 있다. 이 공지예에서는 점화 에너지의 충전 개시점을 결정하기 위한 점화 타이밍에서 계수기를 동작시키는 점이 나타나 있다. 그러나 상기 공지예에서는 전회(previous)의 점화 타이밍과 다음의 점화 타이밍 사이의 값을 연산하는 과정, 필요한 충전기간을 연산하는 과정 및 싱기 두과정의 연산결과로부터 충전 제어량을 결정하는 과정의 개시가 없다. 그러므로 고정밀도의 제어을 행할 수 없었다.

또 점화계의 제어가 엔진 회전에 필연적으로 동기되고 있는 점으로부터 점화시기의 제어나 점화코일으 1차코일 전류의 통전 시간의 제어를 엔진 회전각의 일정 크랭크각을 기점으로 하여 행하도록 되어 있었다. 그러나, 실제로 엔진을 운전하면 이와같은 방법으로서는 충분한 에너지를 확보할 수 없음을 알았다.

즉, 일정 크랭크각을 기준으로한 경우, 이 일정 크랭크각과 점화시기와의 사이 1가 차코일 전류의 통전시간이 된다. 고속회전에서 일정 크랭크각과 점화시기와의 시간이 짧아져서 점화코일에 충분한 에너지가 충전되지 않기 때문에 점화에너지가 부족된다. 또한 고속회전 상태에서는 점화시기가 빨라지는(advance)경향이 있어서 일정 크랭크각과 점화시기간의 위상각이 감소하므로 점점 충전시간은 부족된다. 따라서 충분한 에너지 충전시간의 확보가 곤란하게 되어 점화 에너지가 부족된다.

이에 본 발명의 목적은 엔진에 공급된 연료를 점화하기 위한 점화수단의 에너지 충전시간이 충분하게 확보될 수 있게 하는 엔진의 제어 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 있어서, 엔진은 연료를 공급하기 위한 연료공급수단과, 공급된 연료를 점화하기 위한 점화수단과, 공급된 연료의 연소에 의하여 발행한 열 에너지로부터 변화된 기계적 에너지에 의하여 구동되는 출력축을 갖고 있다. 점화수단은 전원으로부터의 에너지를 충전해 두었다가 점화하기 위해 에너지를 방출하는 점화에너지 발생수단과, 점화에너지 발생수단의 에너지 충전타이밍(DWL timing)과 점화에너지 방전 타이밍(I GL timing)을 제어하기 위한 전자 장치를 갖고 있다.

이 전자장치는 상기 엔진의 출력축의 회전에 동기하여 기준각 신호(REF)를 발생하는 각도센서를 포함한 복수개의 센서와, 센서의 출력에 따라 2 진수 형태로 전기적으로 신호를 만드는 수단과 중앙처리 수단을 갖고 있다.

상기 복수개의 센서는 엔진의 상태를 검출한다.

검출된 상태에 따라 상기 열에너지를 기게적에너지로 변환하는 에너지 변환과정을 제어하기 위하여, 중앙 처리수단은 점화 수단의 에너지 충전타이밍(DWL timing) 및 에너지 방전타이밍(IGN timing)을 각각 나타내는 제1, 제2의 값(DDWL, DIGN)을 반복하여 순차적으로 연산한다.

점화수단은 상기 젭의 값(DDWL)에 따라 전원으로부터의 에너지를 충전하고, 상기 제2의 값(DIGN)에 따라 점화하기 위한 에너지를 방출함으로써 상기 에너지 변환과정을 제어한다.

상기 제1, 제2의 값(DDWL, DIGN)의 계산을 상세하게 설명한다. 중앙처리수단은, 엔진 상태와 점화에너지 방전타이밍(IGN timing) 사이의 소정의 관계를 나타내는 함수를 이용하여 상기한 제2의 값(DIGN)의 연산을 실행하고, 아울러 상기한 제의 값(DDWL)을 연산하기 위해 다음과 같은 과정을 실행하도록 구성되어 있다. 즉, 제1의 값(DDWL)을 연산하기 위해서 중앙처리 수단은 제1단계로서 현재의 점화에너지 방진타이밍(present IGN timing)과 전회의 점화에너지 방전타이밍(previous IGN timin g) 사이의 간격을 나타내는 제1데이터를 발생하고, 제2단계로서 전원으로부터의 에너지를 충전하는데 소요되는 지속시간을 나타내는 제1데이터를 발생하고, 제2단계로서 전원으로부터의 에너지를 충전하는데 소요되는 지속시간을 나타내는 제2데이터를 발생한 다음, 제3단계로서 강기의 제1데이터로부터 제2의 데이터를 빼는 함수에 의해 제1의 값(DDWL)을 발생하는 과정을 실행한다.

이와같이 계산된 제1의 값(DDWL)은 전회의 점화에너지 방전 타이밍(previou s IGN timing)과 전원으로부터 보내져 오는 에너지 충전타이밍(DWL timing)과의 사이의 지속시간을 결정함으로서 에냐지 충전타이밍(DWL timing)을 표시한다. 점화에너지 방전타이밍(IGN timing)은 엔진의 상태에 따라 항상변화한다. 현재의 점화에너지 충전타이밍(previous DWL timing)을 계산하는데 사용된 엔진상태는 전회의 점화에너지 방전타이밍(previous IGN timing)을 계산하는데 사용된 엔진상태와 대단히 근사한 상태이므로, 상기 현재의 타이밍과 전회의 타이밍은 그 변화경향이 유사하다. 이 때문에, 어떠한 엔진상태에 있어서도, 점화에너지 방전에 주어진 현재 타이밍과 전회의 타이밍사이의 간격은 큰 값으로서 기준각 신호간의 간격과 거의 같은 값이 된다. 본 발명에서는, 상기 전회의 점화에너지 방전타이밍을 기점으로 하여 현재 점화를 위한 에너지충전 개시점을 결정하므로, 현재점화를 위한 충전 시간은 필요에 따라 상기 간격과 비슷한 값까지 길게할 수 있다. 따라서 에너지를 충전하기 위한 시간이 충분하게 확보할 수 있으므로 어떠한 엔진의 상태에서도 점화수단은 충분한 점화에너지를 방전할 수가 있다. 제1도는 엔진의 주요구성을 나타낸다. 흡기 매니포울드(1)내에 설치된 드로틀 밸브(2)의 개방에 따라 공기가 흡기밸브(3)를 거쳐 실린더의 연소실(4)내로 흡입된다. 또 연료 공급수단(5)으로부터의 연료와 상기 공기가 혼합되어 흡기밸브(3)의 개구를 통해 연소실(4)로 도입된다. 엔진은 점화수단을 갖고 있으며, 이 점화수단은 전자장치와 점화장치와 점화에너지 발생장치(7)와 상기 연소실(4) 내의 혼합기를 착호시키기 위한 점화플러그(6) 및 센서그룹으로 구성되어 있다.

센서그룹은 엔진의 부하상태를 검지하기 위하여 흡입 매니 포울드의 부압(負壓)을 검출하기 위한 부압센서(18)와, 엔진의 냉각수온을 검출하기 위한 수온센서(17 )와, 엔진축(15)의 회전각을 나타내는 신호를 출력하는 각도센서(10)(11)로 구성되어 있다. 원판(12)에는 각도센서(10)(11)에 대응하여 엔진축(15)에 고정적으로 설치되는 돌기(13), (14)가 부착되어 있다. 이 실시예는 6기통 엔진의 예이며 이 원판(12)에는 6기통엔진에 대응하는 각도로 돌기가 설치되어 있다. 이 돌기에는 2종류가 있으며 그 하나는 원판(12)의 둘레 전체에 각도 1도마다 설치된 돌기(14)로서, 각도센서(11)로 검출된다. 따라서 각도센서(11)로부터는 엔진의 축이 1도 회전할 때마다 펄스가 발생한다. 이하 이 펄스를 POS펄스로 표시한다. 다른 또 하나의 돌기는 원판(12)에 120도의 각도마다 설치되어 각도센서(10)에 의하여 검출된다 따라서 엔진 축(15)이 120도 회전할대 마다 각도센서(10)로부터 펄스를 발생시킨다. 이 펄스를 이하 REF펄라 표시한다. 이 REF펄스는 엔진축 회전의 120도마다 발생되나 이것은 본 실시예가 6기통 엔진을 사용한다고 가정했기 때문이며, 4기통 엔진을 사용한 경우는 펄스는 축회전의 180도 마다 생기며, 또 8기통인 경우는 90도가 된다.

전자 제어회로(8)에는 REF펄스와, POS펄스 및 부압센서(18)의 출력인 흡입 매니 포울드의 부압을 나타내는 아날로그 전압(VC)과 수온센서(17)의 출력인 아날로그 전압(TW)과, 전원(9)의 전압(VB)이 입력된다. 이러한 입력에 따라 전자 제어회로 (8)로부터 구형파(IG)가 증폭기(19)를 거쳐 전력트랜지스터(20)에 가해진다. 점화코일(21)의 1차 코일(22)의 단자에 전원(9)의 전압(VB)이 인가되고 전력 트랜지스터( 20)가 도통하므로서 1차 코일(22)에 전원(9)으로부터 전류가 흘러 전자기적 에너지의 상태로 에너지가 충전된다.

다음에 전력 트랜지스터가 차단되어 점화코일(21)의 1차 코일 전류가 차단됨에 따라 2차 코일(23)에 고전압이 발생하여 배전기(24)를 거쳐 점화 플러그(6)로 보내져 점화에너지가 방출된다.

제2도는 전자 제어회로(8)의 출력과 점화코일(21)의 1차 코일 전류와의 관계를 나타내는 도면이다. (A)에 나타내는 구형파(IG)가 제어회로(8)로부터 증폭기(19)를 거쳐 전력 트랜지스터(20)에 인가되다. 이 구형파(IG)에 의하여 점화코일(21)의 1차 코일(22)에 흐르는 전류파형을 동도면(B)에 나타낸다.

제2도(A)의 구형파 전압의 상승(rise)에서 전력 트랜지스터(20)는 도통상태로 되며, 점화 코일(21)의 1차 코일 전류는 동 도면(B)에 나타내는 바와같이 상승학 된다. 다음에 도면(A)의 구성파 전압이 하강(tailing)에서 전력 트랜지스터(20)가 차단되고, 도면(B)에 나타내는 바와같이 전류가 차단된다.

이때, 점화가 행해진다. 제2도(C)에서, TDC는 상사점(top dead center)을 나타내며, 6기통 엔진에서는 엔진축이 120도 회전할 때마다 어느 하나의 기통이 상사점에 달한다. ACV는 점화타이밍을 나타내며 점화가 행해진 점부터 상사점까지의 각도을 나타낸다.

INTL은 제1도의 REF펄스에 따라 정해지는 기준각이며 본 실시예에서는 120도 마다 마련되다. 점화코일(21)의 1차 코일 전류의 차단점, 즉 점화시기(IGN timing)는 기준각(INTL)으로부터의 각(DIGN)에 의하여 정해진다. 즉 점화타이밍(ADV)의 제어는 DIGN을 변경하므로서 행해진다. 한편, 점화 에너지 충전타이밍에 해당하는 점화코일의 1차 코일 전류의 통전개시점(DWL timing), 즉 절력 트랜지스터의 도통시간( DON)은 그 하나 앞의 점화시기를 기준으로 하여 그로부터의 각(DOFF)을 변경하므로서 제어된다. 점화 장치에 있어서 제어대상은 지금 설명한 바와같이 두가지가 있으며, 그 하나는 점화에너지의 방출타이밍 점화시기, 즉 1차 코일전류의 차단점이다. 또한 가지는 점화수단의 충전 타이밍, 즉 1차 코일전류의 통전개점이다. 이러한 두 가지의 정보가 구형파형으로 전자 제어회로(8)로부텅 출력된다. 구형파 펄스(IG)의 상승점은 점화코일의 1차 코일전류의 통전 개시점을 의미하며, 상기 구형파펄스(IG)의 하강점은 점화시기를 의미한다.

점화시기를 제어하는 것은 각 기통에 있어서의 공기와 연료의 혼합기의 연소 개시점을 제어하는 것을 의미하며, 이 제어에 의하여 각 기통내의 내부압력 상승 상황이나 온도상승상황을 제어할 수 있다.

또 점화코일의 1차 코일 전류의 통전 개시점을 제어하므로서, 제2도의 전력트랜지스터의 도통시간(DON)에 제어되며 점화코일 1차 전류치, 즉 점화에너지가 제어된다. 점화코일(21)의 1차 코일 전류의 상승상황은 1차코일 전류의 회로 정수나 전원의 공급전압에 의해 결정된다. 여기서 회로정수는 거의 변하지 않는 것으로 생각할 수 있다. 그러나 전원의 공급전압은 변화한다.

지금, 가령 이 전압이 일정하다고 하고, 에너지 충전시각 즉, 점화코일에 전류를 흐르게 하는 시간을 일정하게 하면, 점화코일의 차단 전류, 즉 스파아크 에너지는 일정하게 된다. 이 때문에, 점화 시기에 대하여 항상 일시간 전에 점화코일 1차 전류가 흐르기 시작하도록 통전 개시점을 제어하는 것이 필요하다.

한편, 실제로는 전원의 단자전압이 변동하여 전압이 낮을 때에는 1차 전류의 통전시간을 길게하고 전압이 높을 경우에는 1차 전류의 통전 시간을 짧게하는 것이 필요하다. 이와같은 점이 계산되어 전자 제어회로(8)로부터의 구형파펄스(IG)의 모양으로 출력된다.

제3도에 엔진축의 회전과 점화계의 제어의 상황을 나타낸다. 각 기통의 상사점 (TDC)은 120도마다 존재한다. 또 제1도에서 설명한 기존펄스(REF)도 120도마다 생긴다. 여기서 REF를 TDC의 위치에서 발생시켜도 좋으나 이와같이 하려면 원판(12)과 각도센서(10)의 위치관계를 그렇게 되도록 정하여 설치하는 것이 필요하다. 그러나 이것은 엔진의 회전 상황때문에 곤란한 경우가 있다. 따라서 REF펄스는 TDC에 일치하고 있지 않은 것으로 한다.

이 REF펄스에 따라 INTL펄스를 발생한다.

이 INTL펄스가 점화제어의 기준이 되고 있다.

따라서 INTL펄스는 점화장치의 제어장치의 제어계통상 가장 제어하기 쉬운 각도에 설치되어 있다. 이 INTL펄스는 REF펄스에 따라 만들어지므로 INTL펄스도 본실시예에서는 120도마다 발생한다.

전자 제어회로(8)내의 컴류터에 의하여 DIGN가 계산된다. 이 DIGN는 INTL펄스를 기준으로 한 점화각을 나타내고 있으며, INTL펄스로부터 DIGN 각만큼 회전한 위치에서 점화가 행해진다. 이때의 진각치(advance angle)가 ADV으로 표시된다. 또 점화코일의 1차코일 전류통전개시점은 그 전회의 점화위치를 기준으로 하여 그것보다 DOFF(제3도의 DDWL에 해당)만큼 회전한 위치로 한다. 이리하여 DON동안 1차 코일에 전류가 흐르고 있다. 1차 코일전류의 통전개시점을 전회의 점화위치를 기준으로 하여 행하므로서, 예컨대, INTL 위치나 TDC 위치를 기준으로 하는 것보다 DON을 크게 할 수 있는 이점이 있어 충분한 충전 시간이 확보되어 충분한 전류를 1차코일에 공급가능케 된다.

특히 TDC나 INTL펄스의 위치는 일단 정해지면 엔진회전에 대하여 항상 고정이다. 따라서 점화 타이밍(ADV)이 커지면, TDC 또는 INTL과 점화 각과의 사이가 작아져, DON을 충분하게 잡을 수가 없다.

특히 고속회전에 있어서는 일정시간에 대한 DON의 비율이 커져야 하며, 이 때문에 점화코일에 전류를 계속 흐르게 하기 위한 기간(DON)은 큰 값이 되어야 한다. 이 문제를 해결하기 위해서는 DON의 기중이 되는 점은 고정점 보다 진각치와 함께 변동하는 유동점이 더 바람직하다.

따라서 전회의 점화 스위치를 기준하므로 하는 것은 이런 점에서 대단히 좋은 결과를 얻을 수가 있다.

제1도의 전자제어회로(8)의 상세도를 제4도에 나타낸다. 중앙처리장치(이하 CPU이라 표시함)와 일기전용기억장치(이하 ROM이라 칭함)와 등속호출 기억장치(이하 RAM이라 칭함)는 제어버스(38), 어드레스 버스(40), 데이터 버스(42)에 의하여 연결되어 있다.

아날로그 디지틀 변환계에는 멀티플렉서(multiplexer)(이하 MPX라 칭함)(44 ), 아날로그 디지틀 변화기(이하 ADC로 함)(46), 디지틀 값 유지레지스터(이하 ADR EG라함)(48)는 각각 제어버스(38), 어드레스 버스(40), 데이버 버스(42)를 거쳐 CP U(32)와 연결되어 있다. CPU(32)로부터 데이터에 의하여 MPX(44)는 부압신호(V C)나 전원전압(VB) 또는 수온(TW)을 선택하여 ADC(46)에 입력시킨다. ADC(46)는 CPU(32)로부터의 기동신호에 따라 MPX(44)로부터의 아날로그신호를 디지틀 값으로 변환하여 ADREG(48)에 세트한다. 이 디지틀 값은, 제어버스(38)에서 독출신호가 송출되고 어드레스 버스(40)에서 ADREG가 지정되는 것에 의해 데이터 버스(42)를 거쳐 CPU(32)에 넣어져 여러가지의 계산에 사용된다.

회전속도 정보의 취입은 카운터(50)(이하 N카운터라함)와 그 래치회로(52)(이하 NREG라함)에 의하여 이루어진다. N카운터(50)는 CPU(32)에 의하여 지정된 시간동안 POS펄스를 계수한다. CPU로부터의 지정 시간이 경과하면 POS펄스의 계수치는 NREG(52)에 래치되고, 또 N카운터(50)는 클리어된다. 그 후 다시 POS펄스를 CP U로부터 지정된 시간동안 계수한다.

그리하여 NREG(52)에 래치된다.

이 NREG(52)의 값도 제어버스(38)와 어드레스 버스(40)의 값에 의하여 데이터 버스(42)를 거쳐 CPU(32)에 취입된다.

제3도에서 REF펄스로부터 INTL펄스를 만드는 동작은 래지스터(INTLREG)( 54), 카운터(INTLC)(56), 콤퍼레이터(INTLCOM)(58), 단안정멀티바이브레이터(I NTLD)(60)에 의하여 달성된다. REF펄스와 INTL펄스 사이의 위상각에 대응한 POS펄스수가 CPU에 의해 INTLREG(54)에 세트되는데, 이 펄스수를 나타내는 디지틀 값은 제3도의 DINTL로 표시되는 값으로서 ROM내에 보존되어 있다. 카운터(INTLC)는 REF펄스에 의하여 클리어되고, 그 후 POS펄스수가 CPU에 의해 INTLREG(54) 세트된 DINTL의 값 이상이 되면 콤퍼레이터(INTLCOM)(58)로부터의 출력이 상승하고, 이 상승에 따라 INTLD(60)으로부터 INTLD펄스가 출력된다. 이 INTLD펄스는 점화시기(IGN timing)를 설정하는데 기준펄스로서 사용된다. 다음에 점화펄스의 발생에 대하여 설명한다. 레지스터(ADV REG)(62)에 CPU로부터 각도 DIGN에 대응하는 POS펄스수가 세트된다. INTL펄스가 INTLD(60)로부터 출력되므로서 카운터(ADVC)(6 4)가 클리어되고, 그 후 POS펄스르 계수한다. 이 펄스계수값이 ADV REG (62)의 세트값이상이 되므로서 콤퍼레이터(ADVCOM)(66)의 출력이 상승하고, 이 상승에 응답하여 단안정 멀티바이브레이트(ADVD)(68)가 펄스를 출력하고, 플립-플롭(78)의 출력이 하강한다. 이 출력의 하강으로 전력 트랜지스터(20)(제1도)가 차단 상태로 되어 점화가 행해진다.

한편 점화코닐 1차코일 통전개시점(DWL timing)의 제어는 레지스터(DWL REG)(70), 카운터(DWLC)(72) 콤퍼레이터(DWLCOM)(74)에 의하여 행해진다.

제3도에서 도시한 바와같이, 전회의 점화위치와 점화코일 1차 전류 통전개시점과 사이의 각도 DOFF에 대응하는 POS펄스수가 레지스터(DWL REG)(70)에 서트된다. 카운터(DWLC)(72)는 전회의 점화위치의 펄스, 즉 ADVD (68)의 출력에 의하여 클리어되고 그후 POS펄스리 계수한다. 이 계수값이 DWLREG(70)의 세트값(DDWL) 이상이 되면 콤퍼레이터(DWLCOM)(74)로부터의 출력이 상승하고, 이 상승에 의하여 단안정 멀티바이브레이터(DWLD)(76)가 트리거된다. 이 DWLD(76)의 출력으로 플립-플롭(78)이 세트되어 제1도의 전력트랜지스터(20)가 도통한다.

제4도에 잇어서의 ADVREG(62)와 DWLREG(70)에 세트하는 데이터의(DIG N)(DDWL)계산을 제5도에 나타낸다. 스텝(82)에서 제4도의 ADREG (48)로부터 디지틀값의 형태의 전원 전압(VB), 부압(VC), 수온(TW)을 읽어 RAM(36)내에 세트한다. 본 실시예에서는 엔진의 부하상태를 검지하는 하나의 방법으로서 부압(VC)을 취입하고 있으나 이 대신 드로틀각(θTH)을 취입하여도 좋다. 다음에 스텝(84)에서 NRE G(52)로부터 엔진 회전속도(N)를 취입한다.

이 데이터(N)와 (VC)로부터 ROM(34)내의 맵(map)을 검색하여, 점화진각의 하나의 인자인 θADV₁을 구하여, 이 값을 RAM(36)내에 기록한다. 스텝(38)에서 다른 인자(θADV2)를 구한다. θADV₂는 수온에 대하여, 예컨대 제6도에 도시된 바와같이 변화한다. 스텝(90)에서 θADV2와 θADV1을 가산한다. 이에 따라 제3도의 ADV에 대응한 각 θADV가 구해진다. 여기서 제3도의 INTL펄스는 앞서 설명한 바와같이 크랭크각의 120도 마다 발생하며 그 각은 일정하다.

따라서 INTL펄스와 다음의 TDC간의 크랭크각은 고정값이다. 이 고정값으로부터 상기 스텝(90)에서 계산한 각도 θADV를 뺀 값(DIGN)을 레지스터 ADVREG(62)에 세트한다. 이와 동시에 θADV는 다음의 통전 개시점의 계산을 위하여 RAM(36)에 기록된다.

다음에 스텝(92)으로 나아가 제3도의 DOFF각이 계수되어, 레지스터 DWLRE G(70)에 세트된다. 이로써 제5도의 흐름도를 나타낸 과업이 끝난다.

다음은 제5도의 흐름도에 있어서의 스텝(92)의 통전 개시점의 계산을 상세히 설명한 것이다. 제2도 또는 제3도에서 DOFF의 각도를 계산한다. 이 DOFF의 각도를 결정하기 위한 인수는 3개가 있다. 제1의 인수는 전회의 점화진각 ADV(previous)과 그 다음의 점화진각 ADV(present)과의 차이 ΔADV이다. 이것은 전회의 점화시기를 기준으로 하여 점화코일 1차 전류의 통전개시점을 결정함으로서 이루어진다. 제2의 인수는 엔진의 회전속도(N)이다. 점화코일의 1차 전류 통전시간은 전원의 단자전압으로 결정되는 값이며 엔진회전이 변하더라도 항상 이것과는 관계없이 되도록 해야 한다. 그러나 점화코일의 1차 전류 통전시간은 제어를 위해 크랭크각으로 변환되므로, 엔진 회전속도를 고려할 필요가 있다. 제3의 인수는 전원전압(VB)이다. 따라서 크랭크각(DO FF)는 다음과 관계가 된다.

DOFF=f(ΔADV, N, VB) ........(1)

먼저 ΔADV와 DOFF와의 관계를 조사한다. 지금 ΔADV를 다음식으로 정의한다.

ΔADV=ADV(present)-AD(pevrious) ........(2)

또 엔진 회전속도(N)와 전원이 단자전압(VB)은 변화하지 않는다고 가정한다. 현재의 ADV(present)가 전회의 ADV(previous)보다 큰 경우 즉, 현재의 DIGN이 전회의 ADV 보다 작은 경우 DOFF는 그값만큼 작게할 필요가 있다.

따라서 다음식이 성립된다.

DOFF=θINTL-DON-ΔADV ........(3)

여기서 θINTL은 각도센서(10)의 REF펄스간의 간격각도이다. 또 θINTL-ΔADV는 현재의 점화타이밍과 전회의 점화타이밍의 간격을 나타낸다.

높은 정밀도를 요하지 않는 경우에는 ΔADV는 무시할 수 있고, θINTL을 현재의 점화타이밍과 전회의 점화타이밍간의 간격으로 볼 수가 있다.

θINTL과 엔진의 기통수와 관계는 다음과 같이 된다.

........(4)

여기서, KCYL은 엔진 기통수에 따라 결정되는 값이며 기통수의 1/2값이다.

또 제3식에서 각도 DON는 점화코일(21)에 1차 코일 전류가 흐르고 있는 시간이다.

다음에 제2의 인수인 엔진 회전속도(N)와 DOFF와의 관계를 살펴본다.

에진 회전속도가 N(r.p.m)일 때에 임의의 각도 θ를 회전하는데 필요한 시간 τ는 다음식의 관계가 있다.

τ(초)=θ6N ........(5)

따라서 일정시간 폭/τN를 생각할 경우, 이 시간 τN동안에 각도센서(11)로부터 출력되는 펄스수 Pn은 엔진 회전수에 대하여 다음 관계로 된다.

Pn(펄스수)=(6N/θPOS)×τN ........(6)

여기서 θPOS는 POS펄스의 발생주기의 크랭크각으로서, 본 실시예에서는 1도로 선택되어 있다. 이 식으로부터, 예컨대 제4도에서 CPU(32)로부터 N카운터(50)에 시간 τN(초)동안 POS펄스를 계수하돌고 지시했을 경우, 엔진 회전속도에 의하여 POS펄스의 카운트치가 어떻게 변화하는가를 알 수 있다. 이 카운트치 Pn(펄스수)로부터 반대로 회전수(N)를 구서면 다음식이 된다.

.......(7)

다음에, 제2도로 되돌아가서 크랭크각 DON에 대응한 1차 전류 통전시간을 τON(초)라 가정한다.

이 1차 전류 통전시간(τON)은 전원의 단자전압(VB)에 의하여 결정되는 값으로서 τON시간의 결정에 대해서는 나중에 설명하기로 한다. 여기서는 τON시간은 이미 결정되어 있는 것으로 한다. 엔진 회전속도가 N(r.p.m)일 때의 DON 각은 다음식이 된다.

DON=6N×τON

여거서 N(r.p.m)은 식(6)의 카운트치 Pn(펄스수)으로부터 구하여지므로, DON은 다음 식으로 나타낼 수 있다.

DON=(τON/τN)θPOS×Pn ........(8)

점화코일 1차 전류를 차단하고 있는 각 DOFF는

DOFF를 다음 관계식에 의하여 크랭크각 센서의 POS펄스수 POFF로 환산된다.

POFF=DOFF/θPOS

=θINTL/θPOS-(τON/τN)Pn

=PINTL-K1×Pn ........(9)

단, PINTL은 INTL신호로부터 다음의 INTL신호까지의 즉, REF신호로부터 다음의 REF신호까지의 POS펄스수로서 미리 알 수가 있다. 여기서 K1=(τON/τN)은 POS펄스의 계측시간(τN)과 점화코일의 1차 전류의 통전시간(τON)과의 비이다.

제9식에서, Pn의 값은 엔징회전속도와 함께 커진다. 따라서 엔진회전수가 커지면 POFF가 영(0)이 되고 만다. 예를 들면 제7도에서 제9식을 엔진 회전속도의 변화에 따라 실선으로 나타내는 바와같이 POFF펄스수는 감소하여 N=N₂에서 POFF는 0이된다. 만약 POFF가 0이 되면 점화코일의 1차전류는 계속 흐르게 되므로, 이것을 방지하기 위하여 반드시 일정펄스수에 대하여 점화코일의 전력 트랜지스터(20)(제1도)를 OFF시켜야 한다. 따라서 N1(r.p.m)이상의 회전속도에서는 POFF를 일정치(PC)로 고정한다.

이상의 설명에 있어서는 전원전압(VB)이 예컨대 소정의 VB1 값으로 고정되어 τON이 일정한 값으로 고정된 경우에 해당된다. 그러나 이 전압 VB가 커지면 τON은 작아져, 더 빠른 속도가 되아도 일정한 POFF 즉, PC를 확보가능하게 된다.

예를 들면 전원의 전압이 VB2가 되었을때 엔진 회전속도 N=N₃(제7도)보다 POFF를 일정치 PC로 하면된다. 회전속도가 어떤 범위에서부터 POFF를 일정치로 하는가는 전원의 전압에 따라 결정된다. 이 관계를 제8도에 나타낸다. 실제로는 경계의 회전속도는 전원의 전압의 함수가 되나 전원전압의 변화폭은 미리 예측되며 더구나 그다지 크지 않으므로 전원전압 VB1 이하는 일정하게 한다.

다음에 제3으 인수인 전원전압과의 관계를 나타낸다.

제1도의 점화코일(21)의 1차 코일(22)의 전류값을 일정값으로 하기 위한 통전시간은 밧데리(전지)전압의 여수의 자연대수가 된다. 이 관계를 그래프로 나타내면 제9도에 나타내는 실선과 같이 된다. 이것을 점선과 같이 근사시킨다. 밧데리 전압 VOB를 중심으로 하여 비례계수를 KC1과 KC2로 한다. 이것에 의하여 점화 코일의 통시간 τON은

단, VB≤VBO일 때 KC=KC1이 되며, VB＞VBO일 때 KC=KC2가 된다. DON에 대응한 POS펄스수를 PON으로 한다. PON은 다음식이 된다.

이 식으로부터 전력 트랜지스터(20)가 OFF상태의 펄스를 POFF라 하면 다음식이 된다.

단

이다.

이상의 설명에 따라 제1, 제2, 제3의 인수를 고려하면 다음 식이 된다.

이 식을 계산하므로서 점화코일의 통전 개시점이 구해진다.

단, PIG=ΔθADV/θPOS이다.

다음에 제10도에 의하여 점화코일에의 전류 공급 개시점(DWL timing)의 계산을 설명한다. 제10도는 제5도의 스텝(92)의 상세한 설명이다. 스텝(102)에서 앞서의 점화진각 θADV(previous)과 이제부터 제어하고저 하는 점화진각 θADV(present)와의 차를 POS펄스수의 차로 구한다.

이 차인 POS펄스수를 PIG로 한다.

다음에 스텝(104)에서 점화코일의 전류 차단각이 일정각 PC 이상이 되는지 여부를 판단한다. 이 판단은 제8도의 특성에 따라 행한다. 즉, 제5도의 스텝(82), (84)에서 검출한 전원전압 VB나 엔진속도 N(r.p.m)(회전수 대신 기준 크랭크각 간의 주기라도 된다. 단 이 경우 회전수와 역비례관계가 된다. 본 발명에서는 어떤 것이라도 좋으므로 이것을 포함시킨 매개 변수로서 사용된다)에 따라 결정되는 제8도의 POFF가 일정영역(사선부분)을 ROM내에 맵(map)으로 기억하고 이 맵을 검색하므로서 POFF가 일정영역인지 어떤지를 판단한다. 스텝(104)에서 일정영역내이면, 스텝(120)으로 비월한다.

그렇지 않으면 스텝(106)으로 진행하여 제9도에서 나타낸 전원전압VOB와 실제의 전원전압 VB를 비교한다. 만일 VBO

VB이면 제9도의 특성으로부터 KC/τN을 KC2/τN으로 하여 KC를 결정한다. 또한 VBO＜VB이면 KC를 KC2로 한다. 여기서 KC1과 KC2는 이미 구해져 있는 값이다. 또 τN은 앞에서의 POS펄스의 측정시간 폭이다. KC의 결정이 스텝(108), (110)에서 행해지면 스텝(112), (114)에서 PON이 계산되고, 다시 스텝(116)에서 POFF가 계산된다. 이 POFF치는 제14식으로부터 할 수 있는 것이며, PINTL-PON-PIG의 값이 된다.

여기서 PIG는 기준점으로 한 점화시기(previous IGN timing)와 제어코저하는 점화시기(present IGN timing)와의 차이며 이 값은 작은 값이다. 따라서 점화코일에 1차코일 전류를 통전하고 있는 시간을 나타내는 POS펄스수 PON은 PINTL에 해당하는 시간까지 넓혀진다. 단 POFF를 0으로 하면 제1도의 전력트랜지스터(20)가 등 OFF가 되지 않으므로 이 출력트랜지스터가 확실하게동작하는 시간이상의 시간에 해당하는 POFF가 필요하게 된다. 이판단을 스텝(118)에서 행한다.

전력트랜지스터가 확실하게 OFF하는 시간에 대응한 POS펄스수를 PC로 하고, 이 PC와 POFF를 비교한다. 만일 POFF＞PC이면 계산된 POFF의 값을 제4도의 DWLREG(70)에 POFF치를 세트한다.

POFF＜PC이면 스텝(120)에서 POFF를 PC로 변경하고, 스텝(122)에서 DW LREG(70)에 POFF치를 세트한다.

이와같이 하여 점화계의 연산이 이루어지며 이에 따라 점화계가 제어된다.

본 발명에 의하면, 앞서의 점화시기를 기점으로한 이상량(移相量)에 의하여 점화코일의 전류공급개시점을 제어하므로 점화코일의 전류통전시간의 제어범위가 커져서 고속회전영역에서도 충분한 점화에너지를 확보할 수가 있게 된다.

또한 본 발명의 실시예에서는 점화코일의 1차 전류를 차단하는 출력트랜지스터가 완전하게 OFF동작되는 시간을 반드시 확보할 수 있으므로 사고를 일으키는 일이 없다. 또한 전원전압의 변동에 따르는 점화코일의 전류 공급개시점의 제어를 전자 전압을 변수로 하는 1차 변수에 근사시켜 행하므로 연상이 간단하다. 또 엔진회전에 의한 계측시간에 대응한 값을 매개변수로 하여 상기 전류 공급개시점이 제어되므로 계측시간이 변경되어도 그 변경치를 ROM에 세트함으로써 소프트 웨어를 정정하는 일없이 사용할 수 있다.

이상 설명한 실시예에서는 CPU(32)는 제4도의 ADVREG(62)나 DWLREG (70)으로서 세트데이터인 DADV나 DDWL를 POS펄스수로 세트하였다. 그러나 POS펄스의 수가 아니고 클록펄스의 수로서 나타내어 세트하는 것도 가능하다.

이 경우 제4도의 회로에 클록발생기(230)를 마련할 필요가 있다. 카운터 ADV C(64)나 DWLC(72)는 POS펄스를 카운트하는 대신 클록발생기(230)의 클록을 카운트한다. 이와같이 점화시기나 통전개시점의 제어를 클록펄스수로 하는 방법을 아래에 설명한다.

제11도에는 진행시간을 결정하는 프로그램이 도시되어 있다. 스텝(232)에서 엔진속도로부터 REF와 앞서의 REF펄스간의 간격 T 및 부압 VC를 구한다. 취입된 주기 T 및 부압 VC에 기인하여 스텝(234)에 맵(map)검색한다. 이 진행시간 TIG맵은 미리 기억되어 있으며 진행시간 TIG는 TIG=f(T, VC)로 주어진다.

이와같이 하여 구해진 진행시간 TIG는 스텝(236)에 진생 레지스터 ADVREG (62)에 세트되어 제11도의 과업이 끝난다.

제12도에는 통전시간을 결정하는 제어프로그램이 도시되어 있다. 도면에서, 검출한 REF펄스간 주기 T 및 전원전압 VB가 스텝(242)에서 취입된다. 스텝(244)에서 취입된 전압 VB와 기준전압 VBO(제9도)를 비교한다. 이 기준전압 VBO는 점화코일에 따라 결정되는 고유한 구동 저압이며 예를들면 5msec 통전했을 때 소정의 점화코일 1차 전류를 얻을 수 있는 전압이다. 스텝(246), (248)에서는 전원전압에 근사한 비례정수가 설정된다. 제9도에 나타내는 바와 같이 전압 VB에 대하여 에너지 충전에 필요한 시간 τON이 이상적인 보정 특성인 실선으로 결정된다. 이 이상적인 보정 곡선을 직접 취급하는 것은 비직선형 때문에 곤란하므로 접선근사(提線近似)를 시커서 기준전압 VBO를 경계로 하여 VB

VBO일 때는 비례정수 KC2를 설정하고 VB＜VBO인 땐느 비례정수 KC1을 설정하도록 하고 있다.

스텝(246)에서 비례정수 KC2가 설정되었을 경우에는 스텝(250)에서 (VB-VBO)의 연산조작이 되고, 또 스텝(248)에서 비례정수 KC1이 설정되었을 경우에는 스텝(252)에서 (VBO-VB)의 연산조작이 된다. 이와 같은 연산을 한 후 스텝(254)에서 (IVBO-VB1 ： XKC의 연산을 하여 전압보정시간 τB가 구해진다. 여기서 사용되는 비례정수 KC는 스텝(246)을 통과하고 있으면 KC1, 스텝(248)을 통과하고 있으면 KC이다.

다음에 스텝(256)에서 전압보정시간 τB와 기본 통전시간 τONO를 가한다. 기본 통전시간 τONO는 기본 전압VBO에 대응하여 소정의 통전전류를 얻기 위한 시간이다(제9도 참조). 따라서 전압보전 시간 τB와 기본 통전시간 τONO를 가하므로 필요한 에너지 충전시간이 얻어진다. 이 시간이 제3도의 지속기산(duration) DON을 타나내는 값이 된다. 즉 DON은 DON=τONO＋τB이다.

다음의 스텝(258)에서, 주기 T로부터 스텝(256)에서 구한 시간(τONO＋τ B)을 감산하여 DWL(dwell)설정시간 즉 점화로부터 통전개시까지의 시간이 구해진다.

스텝(260)에서는 점화시기의 진각차(ΔTIG)의 계산을 한다. 점화시기는 반복하여 점화조작이 되는 도중에서 생기는 부하의 변동, 회전변동에 의하여 불일치가 생겨 보정을 가하면서 나갈 필요가 있다. 즉, 현재의 점화시기 IGN타이밍(present)을 감산하므로서 진각차 ΔTIG가 구해진다.

스텝(260)에서 구해진 진각차ΔTIG는 스텝(258)에서 구해진 DWL 설정시간 T-(τONO＋τB)에 가산되어 참된 설정시간이 구해진다.

이 DWL 설정시간은 스텝(264)에서 제4도의 클로발생기(230)의 클록주기로 나누어지므로서 클롤펄스수로 변환되어 DDWL의 값이 얻어진다.

즉 DDWL은

DDWL=(T＋ΔTIG-DON)/τP

식으로 표시된다. 여기서 τP는 클록펄스의 주기이다. 스텝(266)에서 DWL레지스터 DWLREG(70)에 이DDWL가 세트된다. 이와같이 하여 제12도의 과정이 끝난다.

이상과 같이하여 설정되는 운전유지(DWL)시간 및 진행시간에 따라 점화코일 통전개시 시기가 정해져서 소정의 운전 휴지(DWL) 시간후 점화가 된다.

이상 설명한 바와같이 본 실시예에 의하면 점화시기, 즉 통전 개시점이 시간에 따라 설정되므로 정밀한 점화를 도모할 수 있다. 특히, 크랭크각 센서에 의한 POS신호의 발생이 불필요하게 되므로 크랭크각 센서의 구조가 간략화되고 더구나 크랭크각 센서대신 1 점화주기에 1 각도 위치에 대응하는 시간 신호를 출력하는 픽업(pick up)으로 구성되므로 상기 크랭크각 센서 또는 픽업은 분배기에 삽이비하여 구성될 수 있다.

이 경우 제4도의 N카운터(50)와 NREG(52) 대신 각도센서(10)의 출력인 REF펄스의 주기를 측정하여 주기 T를 구하게 된다.

본 발명의 결론은 다음과 같다.

점화 에너지 부족을 방지하기 위하여 점화 코일에 인가된 제1차 코일의 전류가 흐르는 시간을 충분히 확보해야 하므로 반복적인 점화싸이클에서 제1차 코일 전류흐름의 시작점을 위한 시작점점으로서, 전회 점화 타이밍이 사용된다. 중앙처리장치를 포함한 연산회로는 전회 점화 타이밍과 제1차 코일 전류흐흠의 개시점간의 시간간격을 타나내는 데이터를 산출한다.

카운터는 전회 타이밍으로부터 이 계수동작을 시작한다. 카운터의 내용이 산출된 데이터의 결과와 일치하면 점화코일에 공급된 제1차 코일의 전류가 흐른다.

이 데이터는 전회 점화타이밍과 현재의 점화 타이밍간의 시간에서 제1차 전류 흐름기간을 빼면 얻어진다.

Claims (1)

1. 엔진의 회전에 응동하여 엔진의 소정회전마다 기준신호를 발생하는 스텝과, 엔진 상태를 검출하는 스텝과, 이 엔진의 상태에 따라 상기한 기준신호로부터 점화타이밍까지의 점화제어량을 결정하는 스텝과, 전회의 점화 타이밍으로부터 점화 에너지의 충전개시 타이밍까지의 충전 제어량을 연산하는 스텝등으로 구성되어 상기 충전 제어량에 따라 점화 에너지의 충전을 행한후 이 충전된 점화 에너지를 방전하는 것에 의해 점화를 행하는 엔진의 점화 제어방법에 있어서, 싱기한 충전 제어량을 연산하는 스텝은 전회의 저화 타이밍과 그 다음의 점화 타이밍의 사이값을 연산하는 스텝과, 점화 에너지의 충전에 필요한 충전기간을 연산하는 스텝과, 상기한 전회와 그 다음의 점화 타이밍 사이의 값과, 상기 충전 기간의 값으로부터 충전 제어량을 연산하는 스텝을 가지는 것을 특징으로 하는 내연 기관을 제어하기 위한 제어방법.

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