KR890005022B1 - 내연기관의 연료분사 제어장치 - Google Patents

내연기관의 연료분사 제어장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 연료분사 제어장치
제 1도는 본원 발명의 일실시예에 의한 내연기관의 연료분사 제어장치를 일부 단면으로 나타낸 실시예도.
제 2도는 본원 발명의 일실시예를 나타낸 보정회로의 구성도.
제 3도는 제 2도의 보정회로의 보정계수 특성도.
제 4도는 공기량 검출오차율의 특성도.
제 5도는 종래의 내연기관의 연료분사 제어장치를 일부 단면으로 나타낸 구성도.
제 6도는 상기 제 5도의 공기유량센서의 파형도.
제 7도는 상기 제 5도의 공기유량센서의 특성도.
제 8도는 상기 제 5도의 흡입공기량의 특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 내연기관 2 : 인젝터
3 : 공기유량센서 5 : 스로틀밸브
7 : 수온센서 8 : 제어장치
9 : 점화장치 15 : 개폐도센서
16 : 흡기온센서 100 : 평균화수단
101 : 메모리회로 102 : 보정수단
103 : 회전수검출수단 104 : 회전수 보정수단.
본원 발명은 자동차용 내연기 관의 흡입공기량 계측치의 처리에 관한 내연기관의 연료분사 제어장치에 관한 것이다.
제 5도는 종래의 내연기관의 연료분사 제어장치를 나타낸 블록접속도이며, 도면에 있어서, (1)은 내연기관, (2)는 내연기관(1)에 연료를 공급하는 전자구동식 인젝터, (3)은 기관에 흡입되는 공기량을 검출하는 열선식 공기유량센서, (5)는 흡기관(6)의 일부에 설치되어 기관으로의 흡입공기량을 조절하는 스로틀밸브, (7)은 워터재킷 (water jacket)내의 수온에서 기관의 온도를 검출하는 수은센서, (8)은 공기유량센서(3)에서 얻어지는 공기량 신호로부터 기관에 공급해야 할 연료량을 연산하고, 상기 인젝터에 요구 연료량에 대응한 펄스폭의 전압을 인가하는 제어장치이다. (9)는 기관의 소정 각도마다 펄스신호를 발생하는 점화장치, (11)은 연료탱크, (12)는 연료를 가압하기 위한 연료펌프, (13)은 상기 인젝터(2)에 공급하는 연료의 압력을 일정하게 유지하기 위한 연료압축 레규레이터, (80)-(84)는 상기 제어장치(8)의 구성 요소이며, (80)은 입력 인터훼이스회로, (81)은 마이크로프로세서이며, 이것이 각종 입력신호를 처리하고, ROM(82)에 미리 기억된 프로그램에 따라 상기 내연기관(1)의 연소실에 공급해야 할 연료량을 연산하여, 상기 인젝터 (2)에 이 연산한 연료량에 대응하는 구동제어신호를 입력한다. (83)은 상기 마이크로프로세서(81)가 연산 실행중에 데이터를 일시 기억하기 위한 RAM, (84)는 상기 인젝터(2)를 구동하는 출력 인테훼이스회로이다.
다음에 동작에 대해 설명한다. 상기와 같이 구성된 종래 장치에 있어서는 공기유량센서(3)에 의해 검출된 기관으로의 흡입공기량신호를 근거로, 제어장치(8)에 의해 기관에 공급해야 할 연료량을 연산하고, 점화장치(9)에서 얻어지는 회전펄스 주파수에서 기관의 회전수를 구하고, 기관 1회전당 연료량을 산출하여, 점화펄스에 동기해서 인젝터(2)에, 상기 구동제어신호인 소요 펄스폭의 전압을 인가한다. 그리고, 기관의 요구 공기-연료비율은 기관의 온도가 낮을 때는 연료를 리치(rich)쪽으로 설정할 필요가 있으므로, 수온센서(7)에서 얻어지는 온도신호에 따라, 인젝터(2)에 인가하는 펄스폭을 증대 보정한다. 즉, 공기-연료비율을 온도 보정한다.
이 연료제어에 사용하는 열선식 공기유량센서(3)는 흡입공기량을 중량으로 검출할 수 있기 때문에, 대기압의 보정수단은 새로 설치할 필요가 없다고 하는 띄어난 특징으로 갖고 있지만, 엔진의 밸브오버랩(overlap)에 의해 생기는 공기의 역분사에 민감하며, 역분사를 포함하여 흡입공기량신호로서 검출해 버린다. 즉, 밸브 오버랩에 의해 공기유량센서(3)는 실제의 흡입공기량 보다도 많은 출력신호를 발생한다. 상기 역분사는 특히 기관의 저속 전개(全開)시에 발생하기 쉬우며, 제 6도에 나타낸 바와같이 실제의 흡입공기는 시간(TR)간에 있어서, 흡입되고 있지 않음에도 불구하고, 제 6도와 같이 역분사에 의해 마치 흡입공기가 증가한 것 같은 특성으로 된다.
그 결과, 공기유량센서(3)의 출력은 제 7도에 나타낸 바와같이 저속 전개영역에 있어서, 실제의 값(도면의 파선으로 나타낸 값) 보다도 상당히 큰 값을 나타낸다. 기관이나 흡입계의 레이아웃(layout)등에도 따르지만, 통상 역분사에 의한 오차는 최대 50% 정도에 도달하기 때문에, 이대로는 실용에 제공될 수 없다. 이와 같은 오차를 보상하기 위해, 제 8도에 나타낸 바와같이 공기유량센서(3)에서 얻어지는 출력신호(a)를 무시하고, 미리 기관의 흡입하는 최대흡기량(불균일성을 포함)을 ROM(82)에 설정해 두고, 예를들면(c)로 나타낸 바와같이 기관의 실제의 흡입공기량의 평균치(b)에 대해 약간 큰 값(예를들면 10%)으로 클립(clip)하는 방법이 제안되어 있다. 그런데, 이 방법에서는 제 8도의 (c)로 나타낸 클립치는 시이레벨 (sea level)이며, 또한 상온에 있어서의 기관의 최대 흡입공기량을 설정하는 것으로 되기 때문에, 대기압이 낮은 고지 주행이나 흡입공기온도가 높을 경우에 있어서는, 실제의 공기밀도의 저하에 의해 공기-연료비율이 대폭 리치쪽으로 시프트하여, 연료를 낭비할 뿐만 아니라 실화를 초래할 가능성도 있다. 한편, 흡입공기온도가 낮을 때에는 공기-연료비율이 리인(lean)쪽으로 변동한다고 하는 문제점을 가지고 있다. 또, 이와 같은 흡입공기의 역분사에 의한 공기유량센서(3)의 검출오차를 보정하는 방법으로서 역분사에 의한 파형을 판단하여 감산하는 방법도 제안되어 있지만, 역분사의 파형은 기관의 회전수나 스로틀밸브 개폐도에 대해 여러가지로 상이하며, 양호한 정밀도로 보정하기는 곤란했었다.
이와 같이, 종래의 내연기관의 연료분사제어장치는 이상과 같이 구성되어 있으므로, 저속 전개시에 생기는 공기의 역분사에 의해 열선식 공기유량센서가 흡입공기량을 실제의 값 보다도 많게 검출해 버리므로, 공기-연료비율을 적절히 제어할 수 없는 운전영역이 존재하는 따위의 문제점이 있었다.
본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 역분사가 발생하는 기관의 저속 전개운전영역에 있어서도, 기관의 회전수와 스로틀밸브 개폐도와 흡기온도에 대응해서 열선식 공기유량센서의 출력을 보정함으로써 적정한 공기-연료비율이 얻어지도록 한 내연기관의 연료분사 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명에 의한 내연기관의 연료분사 제어장치는 흡입공기량을 조정하는 스로틀밸브의 개폐도 및 기관의 회전수에 의해구한 보정계수에서, 제 1의 보정수단이 기관의 역분사 영역에 있어서의 열선식 공기유량센서의 출력신호를 보정하며, 이 출력신호를 제 2의 보정수단에 의해 흡입공기의 온도에 의해 보정하고, 이 제 2의 보정수단에서 보정한 흡입공기량 신호에 의해 연료분사량을 결정하는 구성으로 한 것이다.
본원 발명에 있어서의 제어장치는 열선식 공기유량센서의 출력신호에 의해 연료분사량을 결정할 때, 스로틀밸브의 개폐도와 기관의 회전수에 의해 구한 보정계수에 의해, 상기 출력신호를 보정하고, 다시 이 보정한 출력신호를 흡입공기의 온도에 의한 공기량 변화에 의해 재차 보정하며, 이 보정한 흡입공기량 출력신호에 의해 연료분사량을 결정하도록 작용한다.
다음에, 본원 발명의 일실시예를 도면에 의해 설명한다. 제 1도에 있어서, (15)는 가변저항기 등으로 이루어진 스로틀밸브(5)의 개폐도를 검출하는 개폐도센서, (16)은 흡기관내에 설치되어, 흡입공기온도를 검출하는 흡기온도센서이며, 이들 각 센서 (15), (16)의 검출출력은 제어 장치(8)에 입력되도록 되어 있다. 그리고, 이이외의 제 5도에 나타낸 것과 동일한 구성부분에는 동일부호를 붙여 중복되는 설명을 생략했다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
연료비의 연산은 역분사가 발생하지 않는 영역에 있어서는 종래예와 마찬가지로 제어장치(8)에서 행해진다. 역분사가 발생하는 운전영역에 대해서는, 제 2도의 보정회로 구성도에 나타낸 구성에 의해 보정을 한다. 제 2도에 있어서, (103)은 점화장치(9)의 펄스신호에서 기관의 회전수를 검출하는 회전수 검출수단, (104)는 회전수 검출수단(103)에서 얻어진 회전수정보를 흡기온도센서(16)가 검출한 흡기온도에 의해 보정하는 회전수보정수단, (101)은 개폐도센서(15)에서 얻어지는 스로틀밸브 개폐도와 회전수 보정수단(104)에서 얻어지는 기관회전수정보에 대응해서 보정계수가 맵(map)된 메모리회로, (100)은 공기유량센서(3)의 맥동(脈動)을 포함한 출력(mass flow)치를 평균화하는 평균화수단, (102)는 평균화수단(100)의 출력 신호를 메모리 회로 (101)의 보정계수 및 흡기온도센서(16)의 신호에 따라 보정하는 보정수단이다. 메모리회로(101)에는 기관의 회전수정보와 스로틀밸브 개폐도에 대응해서 제 3도에 나타낸 바와같은 보정 계수가 맵으로서 미리 기억되고 있으며, 이 보정계수를 공기유량센서(3)의 출력의 평균치에 곱함으로써, 공기유량센서(3)의 역분사영역에 있어서의 오차를 보정 한다.
이상 기술한 보정방법은 미리 정한 흡입공기 온도하에 있어서는 충분히 그 효과를 발휘하지만, 흡입공기온도가 변화하면 음속이 그것에 수반해서 변화하여, 역분사에 의해 생기는 공기유량센서의 오차특성도 달라지게 된다.
그리고, 본원 발명에서는 제 4도에 나타낸 바와같은 흡입공기 온도의 변화에 수반하는 공기의 이동속도의 변화(절대온도의 평방근(平方根)에 비례)에 의해 생기는 역분사에 의한 검출오차율의 변도 및 음속변화에 의해 생기는 관성과도 공급특성의 회전수에 대한 오차에 의한 검출오차율의 변동을 해소하고자, 흡입공기온도를 상기 흡기온도센서(16)에 의해 검출하고, 흡입공기온도에 의한 공기량의 변동을 억제하여, 연료공급량 즉 연료분사량의 보정의 정밀도를 높이고 있다. 즉, 흡입공기온도가 높을수록, 관성과도공급의 피이크를 발생하는 회전수가 고회전측으로 이동하므로, 흡기온도(절대온도)의 평방근에 비례해서 실제의 회전수를 높은 쪽으로 보정해서 다시 읽고, 또한 음속변화에 의한 흡입공기량 검출오차율의 변동을 억제하기 위해, 흡기온도가 높을수록, 제 3도에 나타낸 스로틀밸브(5)의 개폐도와 기관회전수에 대응해서 미리 설정된 보정계수를 작은 쪽으로 보정한다.
이상과 같이, 본원 발명에 의하면, 스로틀밸브의 개폐도를 검출하는 개폐도센서와 흡입공기의 온도를 검출하는 흡기온도센서를 설치하고, 기관의 특성에 맞추어서 미리 기관회전수와 스로틀밸브의 개폐도에 대응해서 얻은 보정계수에 의해, 역분사영역에 있어서의 공기유량센서의 출력신호를 저감하는 방향으로 보정하는 동시에, 다시 흡입공기온도에 의한 공기량변화에 수반하는 공기유량센서 출력의 오차도 보정하는 구성으로 한 것에 의해, 열선식 공기유량센서를 사용한 연료공급제어를 기관의 저속 전재를 포함한 모든 영역에 대해 양호한 정밀도로 할 수 있으며, 모든 운전조건에 있어서 적절한 공기-연료 비율을 얻을 수 있다. 또한 대기압이 낮은 고지 주행에 있어서도 평지시와 같이 검출치를 비율로 저감하도록 하고 있으므로, 종래 장치와 같이 리치쪽으로 큰 오차가 생기는 일이 없다고 하는 매우 뛰어난 내연기관의 연료분사 제어장치가 얻어진다고 하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 기관의 흡입공기량을 열선식 공기유량센서에 의해 검출하고, 이 열선식 공기유량센서의 출력신호에 의해, 상기 기관의 연소실에 대한 연료분사량을 제어장치에 의해 연산하며, 이 제어장치의 연산출력에 의해, 인젝터를 제어하는 내연기관의 연료분사 제어장치에 있어서, 상기 흡입공기량을 조정하는 스로틀밸브의 개폐도와 상기 기관의 회전수에 의해 구한 보정계수에 의해, 상기 기관의 역분사영역에 있어서의 상기 열선식 공기유량센서의 출력신호를 보정하는 제 1의 보정수단과, 이 제 1의 보정수단에 의해 얻어지는 출력신호를 상기 흡입공기의 온도에 의해 보정하는 제 2의 보정수단을 구비하며, 이 제 2의 보정수단에 의해 보정한 흡입공기량신호에 의거하여, 연료분사량을 결정하도록 한 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 기관의 회전수를 흡입공기의 온도에 의해 보정한 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 흡입공기량을 조정하는 스로틀밸브의 개폐도 및 기관의 회전수에 의해 구한 보정계수를 맵(map)으로서 메모리내에 기억시켜 두는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사 제어장치.
  4. 제 2항에 있어서, 기관의 회전수를 흡입공기의 절대온도의 평방근에 비례해서 보정한 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사 제어장치.
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