KR900000151B1 - 내연기관의 연료제어장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 연료제어장치
제1도는 이 발명의 구성도.
제2도는 동상의 내연기관의 연료제어장치의 구체적인 예로서의 한 실시예를 나타내는 구성도.
제3도는 이 발명의 동작파형도.
제4도, 제6도 및 제7도는 이 발명의 한 실시예에 의한 내연기관의 연료제어장치의 동작을 나타내는 프로챠트.
제5도는 동상의 내연기관의 연료제어장치의 AFS 출력주파수에 대한 기본구동시간 변환계수의 관계를 나타내는 도면.
제8도는 제6, 7도의 플로(Flow)의 타이밍을 나타내는 타이밍프로챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 엔진 12 : 드로틀밸브(Throthle Valve)
13 : 에어프로센서(Air flow sensor) 14 : 인젝터(Injector)
15 : 흡기관
17 : 크랑크앵글센서(Crank angle sensor)
18 : 수온센서 19 : 시동스위치
20 : AN검출수단 21 : AN연산수단
22 : 제어수단
이 발명은 내연기관의 연료제어장치에 관한 것이다. 종래 내연기관의 연료분사에 있어서는, 각 기통마다 인젝터를 설치한 멀티포인트(Multipoint)방식이 일반적이고, 또 각 인젝터를 각 기통의 소정의 크랑크 각으로 순차 분사하는 시퀀셜(Seqential)방식이 행해지고 있다. 이것은 각 인젝터의 구동펄스폭의 범위를 넓게 잡을 수 있고, 공연비 제어를 용이하게 할 수 있기 때문이다. 그러나, 상기 종래장치에서는 인젝터의 구동펄스폭이 4사이클 21엔진의 경우, 완전 가열상태의 교부하에서 15msec정도로 되며 극저온의 시동일 때에는 200msec정도로 된다. 이 때문에, 구동시간이 큰 다이나믹레인지 (dynamic range)를 필요로 하며, 이것을 제어하는 제어부emd은 타이머의 비트(Bit)수가 커지기 때문에 구성이 복잡해져서 고가로 된다.
이 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로써 제어부등의 구성을 간단하고 염가로 할 수 있는 내연기관의 연료제어장치를 얻는데 그 목적이있다. 이 발명의 연료제어장치는, 저온시동시 각 인젝터의 구동펄스폭이 클때에 각 인젝터를 이 펄스폭보다 작은 펄스쪽으로 1흡기당 복수의 구동하도록 한 것이다. 이 발명에 있어서, 통상 운전시에는 각 인젝터를 1흡기당 1회 구동하고 있지만, 저온시동시 펄스폭이 클때에는 이 펄스폭보다 작은 펄스폭으로 1흡기당 복수회 구동한다.
이하, 이 발명의 실시예를 도면에 의하여 설명한다.
제1도는 이 발명에 의한 내연기관의 연료제어장치의 구성을 표시하는 것인데, 1은 엔진, 10은 에어크리너, 11은 서지탱크, 12는 드로틀밸브, 13은 카르만(Karman)식 에어프로센서, (이하 AFS라 약칭한다) 14는 엔진(1)의 각 기통마다 설치된 인젝터, 15는 흡기관, 16은 배기관, 17은 크랑크앵글센서, 18은 수온센서, 19는 시동스위치이다.
AFS(13)는 엔진(1)에 흡입되는 공기량에 따라 펄스를 출력하고, 크랑크앵글센서(17)는 엔진(1)의 회전에 따라 제8도(b)에 표시한 것과 같이 SGT (크랑크앵글)펄스(예컨데 펄스의 상승에서 다음의 상승까지 크랑크앵글로서 180°라 한다) 및 예컨데 No.1의 기통의 압축행정시에 「H」의 SGC신호(기통식신번호)를 출력시킨다.
20은 AN검출수단으로서, AFS(13)의 출력과 크랑크앵글센서(17)의 출력에 의하여 엔진(1)의 소정의 크랑크각도사이에 들어가는 AFS(13)의 출력펄스수를 계산한다. 21은 AN 연산수단으로서, AN 검출수단(20)의 출력에서
AN(t)= K1·AN(t-1)+ (1-K1)·PR(1)
의 계산을 행하여, 엔진(1)이 흡수하는 것으로 생각되는 공기량에 대응하는 AFS(13)의 출력 상당펄스수 AN(t)를 계산한다. 여기에서, AN(t-1)은 시각(t-1)일때의 SGT펄스까지 엔진(1)이 흡수한 것으로 간주되는 공기량에 대응하는 AFS(13)의 출력 상당펄스수, PR는 (t-1) ~ t 사이에 검출된 AN 검출수단(20)의 출력이다.
또 제어수단(22)은 AN 연산수단(21)의 출력, 크랑크앵글센서(17)의 출력, 엔진(1)의 냉각수온을 검출하는 수온센서(18)(예컨데 더미스터등)의 출력 및 엔진(1)의 시동상태를 검출하는 시동스위치(19)의 출력을 받아, 엔진(1)의 흡기량에 대응하여 인젝터(14)의 구동시간을 제어하며 이로인하여 엔진(1)에 공급하는 연료량을 제어한다.
제2도는 이 실시예에 의하여 구체적 구성을 표시한 것인데, 30은 AFS(13), 크랑크앵글센서(17), 수온센서(18) 및 시동스위치(19)의 출력신호를 받아, 엔진(1)의 각 기통마다 설치된 4개의 인젝터(14)를 제어하는 제어장치이고, 이 제어장치(30)는 제1도에 있어서의 AN 검출수단(20)~제어수단(22)에 해당되며, ROM(41), RAM(12)을 내장한 마이크로컴퓨터(이하 CPU라 한다)(40)에 의하여 실현된다.
또 31은 AFS(13)의 출력에 접속된 2분주기, 32는 2분주기(31)의 출력을 한쪽의 출력으로 하고, 다른쪽의 입력단자를 CPU(40)의 입력 P1에 접속시킨 배타적논리화 게이트인데, 그 출력단자는 카운터(33)에 접속시킴과 동시에 CPU(40)의 입력 P3에 접속된다. 34는 수온센서(18)과 A/D컨버터(35)의 사이에 접속된 인터페이스, 36은 파형정형회로인데, 크랑크앵글센서(17)의 SGT출력이 입력되어, 그 출력은 CPU(40)의 인터럽트입력 P4및 카운터(37)에 입력된다. 51은 파형정형회로인데, 크랑크앵글센서 (17)의 SGC 출력이 입력되어 그 출력은 CPU(40)의 포트에 입력된다. 시동스위치 (19)는 인터페이스(46)를 통하여 CPU(40)의 포트에 입력된다.
또 38은 인터럽트입력 P3에 접속된 타이머, 39는 밧데리전압 VB를 A/D변환시켜, CPU(40)에 출력하는 A/D컨버터, 43~46은 CPU(40)과 드라이버(47)~(50)의 사이에 설치된 타이머로써 드라이버(47)~(50)의 출력은 각 인젝터(14)에 각각 접속된다.
다음에 제2도에 표시된 연료제어장치의 동작에 대하여 설명한다.
AFS(13)의 출력은 2분주기(31)에 의하여 분주되어 CPU(40)에 제어되는 게이트(32)를 통하여 카운터(33)에 입력된다. 카운터(33)는 게이트(32)의 출력의 하강단간의 주기를 측정한다. CPU(40)는 게이트(32)의 하강을 인터럽션입력 P3에 입력되어 AFS(13)의 출력펄스주기 또는 이것을 2분주할때마다 입터럽션처리하여 카운터 (33)의 주기를 측정한다. 수온센서(18)의 출력은 인터페이스(34)에 의하여 전압으로 변환되고 A/D컨버터(35)에 의하여 소정시간마다 디지탈치로 변환되어 CPU(40)에 입력된다.
크랑크앵글센서(17)의 SGT출력은 파형정형회로(36)를 통하여 CPU(40)의 인터럽션입력 P4및 카운터(37)에 입력된다. CPU(40)은 크랑크앵글센서(17)의 SGT출력이 상승할 때마다 인터럽션 처리하게 된다. SGT이 출력의 상승하는 주기를 카운터(37)의 출력에서 검출한다. 또 이 SGT가 상승할때마다 크랑크앵글센서(17)의 SGC신호를 체크하여 No.1 실린더의 압축행정을 검출한다. CPU(40)는 인터페이스 (46)의 출력이 H이면 시동스위치(19)가 온으로 판단한다. 타이머(38)는 소정시간마다 CPU(40)의 인터럽션입력 P5에 인터럽션신호를 발신한다.
A/D컴버터(39)는 밧데리전압을 A/D변환시키고 CPU(40)는 소정시간마다 밧데리전압의 데이터를 거두어 들인다. 타이머(43)~(46)는 CPU(40)에 프리세트되고 CPU(40)의 출력포트 P2에서 트리거되어 소정의 펄스폭을 출력하며, 이 출력이 드라이버(47)~(50)을 통하여 인젝터(14)를 구동시킨다. 다음에, CPU(40)의 동작을 제4도, 제6-7도의 프로챠트에 의하여 설명한다.
우선, 제4도는 CPU(40)의 메인프로그램을 표시하고 CPU(40)에 리세트신호가 입력되면 스텝 100에서 RAM(42), 입력포트 등을 이니셜라이즈(Initialize)하고 스텝 101에서 수온센서(18)의 출력을 A/D변환시켜 RAM(42)에 WT로서 기억시킨다. 스텝 102에서 밧데리전압을 A/D변환시켜 RAM(42)에 VB로서 기억시킨다.
스텝 103에서는 크랑크앵글센서(17)의 주기 TR에 의하여 30/TR를 계산하여 회전수Ne을 계산한다. 스텝 104에서 후술하는 부하데이터 AN와 회전수 Ne에 의하여 AN, Ne/30을 계산하여 AFS(13)의 출력주파수 Fa를 계산한다. 스텝 105에서는 출력주파수 Fa로부터 제5도에 표시한 바와 같이 Fa에 대하여 설정된 f1에 의하여 기본 구동시간 변환계수 KP를 계산한다.
스텝 106에서는 변환계수 KP를 수온데이터 WT에 의하여 보정하여 구동시간 변환계수 K1으로서 RAM(42)에 기억시킨다. 스텝 107에서는 밧데리전압 데이터 VB에서 미리 ROM(41)에 기억된 데이터테이블 f3fmf매핑(Mapping)하고 무용시간 To를 계산하여 RAM(42)에 기억시킨다. 스텝 107의 처리후는 재차 스텝 101의 처리를 반복하게 된다.
제6도는 dls터럽션입력 P3즉 AFS(13)의 출력신호에 대한 인터럽션처리를 표시하고 있다. 스텝 201에서는 카운터(33)의 출력 TF를 검출하여 카운터(33)를 크리어시킨다. 이 TF는 게이트(32)가 상승하는 동안의 주기이다.
스텝 (202)에서 RAM(42)내의 분주플래그(Flag)가 세트되어 있으면, 스텝 103에서 TF를 2분시켜 AFS(13)의 출력펄스주기 TA로서 RAM(42)에 기억시킨다. 다음에, 스텝 204에서 곱셈펄스데이터 RR에 남겨진 펄스데이터 PO를 2배한 것을 가산하여 새로운 곱셈펄스데이터 PR로 한다. 이 곱셈펄스데이터 PR는 크랑크앵글센서(17)가 상승하는 동안에 출력되는 AFS(13)의 펄스수를 곱셈하는 것이며 AFS(13)의 1 펄스에 대한 처리상 156배하여 취급하고 있다.
스텝 (202)에서 분주플래그가 리세트되어 있으면 스텝 (205)에서 주기 TF를 출력펄스주기 T로서 RAM(42)에 기억시켜 스텝 206에서 곱셈펄스데이터 PR에 나머지 펄스데이터 PO를 가산한다. 스텝 207에서는 나머지 펄스데이터 PO에 156을 설정시킨다. 스텝 208에서 분주플래그가 리세트되어 있는 경우는 TF＞2msec 세트되어 있는 경우는 TF＞4msec이면 스텝 210으로, 그 이외 경우는 스텝 209로 진행한다. 스텝 209에서는 분주플래그를 세트시키고, 스텝 210에서는 분주플래그를 클리어시켜 스텝 211에서 P1를 반전시킨다. 따라서 스텝 209에서의 처리경우는 AFS(13)의 출력펄스를 2분주한 타이밍에서 인터럽션입력 P3로 신호가 들어가서 스텝 210의 처리가 행해지는 경우에는 AFS(13)의 출력펄스마다 인터럽션입력 P3에 신호가 들어간다. 스텝 209, 210 처리후 인터럽션처리를 완료한다.
제7도는 크랑크앵글센서(17)의 출력에 의하여 CPU(40)의 인터럽션입력 P4에 인터럽션신호가 발생할때의 인터럽션처리를 표시하고 있다. 스텝 301에서 크랑크앵글센서(17)가 상승하는 동안의 주기를 카운터(37)에서 판독하여 주기 TR로서 RAM(42)에 기억시키고 카운터(37)를 클리어한다. 스텝 302에서 주기 TR내에 AFS(13)의 출력펄스가 있는 경우는, 스텝 303에서 그 직전의 AFS(13)의 출력펄스의 시각 tO1과 크랭크앵글센서(17)의 이번회의 인터럽션시간 tO2의 시간차 Δt = tO2- tO1를 계산하여 이것을 주기 TS로 하고 주기 TR내에 AFS(13)의 출력펄스가 없는 경우는 주기 TR를 주기 TS로 한다.
스텝 305에서는 156×TS/TA의 계산에 의하여 세트되어 있는 경우는 스텝 305에서 156 x TS/2 TA의 계산에 의하여 시간차 Δt를 AFS(13)의 출력펄스데이터 ΔP로 변환시킨다. 즉 전번회의 AFS(13)의 출력펄스주기와 이번회의 AFS(13)의 출력펄스주기가 동일한 것으로 가정하여 펄스데이터 ΔP를 계산한다. 스텝 306에서는 펄스데이터 ΔP가 156보다 작으면 스텝 308로, 크면 스텝 307에서 156으로 클리프(Clip)한다. 스텝 308에서는 나머지 펄스데이터 PO에서 펄스데이터 ΔP를 감산하여, 새로운 펄스데이터 ΔP로 한다.
스텝 309에서는 나머지 펄스데이터 PO가 (+)이면, 스텝 313으로, 다른 경우에는 펄스데이터 ΔP의 계산치가 AFS(13)의 출력펄스보다도 지나치게 크므로 스텝 310에서 펄스데이터 ΔP를 PO와 같게 하고, 스텝 313에서 나머지 펄스데이터를 영으로 한다. 스텝 313에서는 곱셈펄스데이터 RR에 펄스데이터 ΔP를 가산하여, 새로운 곱셈펄스데이터 PR로 한다. 이 데이터 PR가 이번회의 크랑크앵글센서(17)가 상승하는 동안에 AFS(13)가 출력한 것으로 생각되는 펄스수에 해당된다.
스텝 314에서는 (1)식에 해당하는 계산을 한다. 즉 크랑크앵글센서(17)의 전번회의 상승까지 계산된 부하데이터 AN와 곱셈펄스데이터 PR에 의하여 K1·AN + K2·PR를 계산하여 결과를 이번회의 새로운 부하데이터 AN으로 한다. 스텝 315에서는, 이 부하데이터 AN가 소정치 α보다 크게되면 스텝 316에서 α로 클립되고 엔진(1)의 전개시에 있어서도 부하데이터 AN가 실제값보다도 크지않도록 한다.
스텝 317에서 곱셈펄스데이터 PR를 클리어시킨다. 스텝 318에서는 SGC(기통식별신호)가 H냐 L냐를 판정하며, No.1의 기통(실린더)의 압축행정시에는 SGC가 H이므로 스텝 320으로 진행한다. 실린더카운터를 클리어시켜, SGC가 L인 경우에는 스텝 319에서 실린더카운터를 (+1)로 한다.
스텝 321에서는, 시동스위치(19)가 온인지의 여부를 판정하고 온 즉 시동시이면, 스텝 322에서 수온 데이터 WT에서 구동시간데이터 즉 펄스폭 TC를 결정하며, 시동스위치(19)가 오프의 경우에는 스텝 323에서 구동시간데이터 T1를 T1= AN·K1+ TD를 계산한다.
TC가 50msec 이상이면 스텝 325에서
Figure kpo00001
를 계산하고, 스텝 326에서 T1= TC+ TD를 계산하며 스텝 327에서 4개의 인젝터(14)를 동시에 구동시킨다. 또 TC가 50msec 이하의 경우에는, 스텝 328에서 T1=TC+TD를 계산한다.
스텝 323,328에서는 스텝 329 이하로 진행하며 실린더카운터가 0인 경우에는 No.4 실린더의 인젝터(14)를 구동시키며, 실린더카운터가 1인 경우에는, No.3의 인젝터(14)를 구동시키고, 2인 경우에는 No.2의 인젝터(14)를 구동시키며, 그 이외의 경우에는, No.1의 인젝터(14)를 구동시킨다.
상기한 바와 같이 시동시이고 또 저온시에는 구동펄스폭 TC가 크기 때문에, 이것을 4분할한 펄스폭으로 동시에 각 인젝터(14)를 구동시킨다. 이 경우, 각 인젝터(14)는 1회의 흡기에 대하여 복수회 구동된다.(통상은 1흡기에 1회 소정크랑크각에서 각 인젝터(14)는 구동된다). 이 상태를 제3b도에 표시한다.
또 제3도에 있어서(a)는 크랑크앵글센서(17)의 SGT신호, (b)는 SGC신호, (c)는 실린더카운터의 출력, (d)~(g)는 각 인젝터(14)의 구동펄스를 표시한다. 시동시이고 비교적 수온이 고온의 경우 및 시동시가 아닌 경우에는 제3a도에 표시한 바와 같이 각 인젝터(14)를 순차적으로 구동시킨다.
제8도는 제4도 및 제6~7도의 처리분주플래그 클리어시의 타이밍을 표시한 것인데, (a)는 분주기(31)의 출력을 표시하며, (b)는 크랑크앵글센서(17)의 SGT의 출력을 표시한다. (c)는 나머지 펄스데이터 PD를 표시하며, 분주기(31)의 상승 및 하강 (AFS(13)의 출력펄스의 상승)마다 156으로 설정되고, 크랑크앵글센서(17)가 상승할 때마다, 예컨데 PD= PD- 156 × TS/ TA이 계산결과로 변경된다. (이것은 스텝 305~312의 처리에 해당된다) (a)는 곱셈펄스데이터 PR의 변화를 표시하며 분주기(31)의 출력의 상승 또는 하강마다 나머지 펄스 데이터 PO가 곱셈되는 상태를 표시하고 있다.
이상 설명한 바와 같이 이 발명에 의하면 시동시등의 저속시에서 각 인젝터의 시동펄스폭이 넓을 때는, 각 인젝터를 좁은 펄스폭으로 1회의 흡기에서 복수회 구동하도록 하고 있으며 제어수단에 설치된 타이머의 비트(Bit)수를 감소시킬 수 있으므로써 장치를 간단하고 염가로 할 수 있다.
또 인젝터의 구동을 복수회로 나누어 행해지므로 엔진의 흡기 이전부터 인젝터를 구동하게 되어 공기와 연료의 혼합을 양호하게 할 수 있다.

Claims (2)

  1. 엔진의 흡기량을 검출하는 흡기량 검출수단과, 이 흡기량 검출스단의 출력에 따른 펄스폭으로 각 기통마다 설치된 각 인젝처에 순차적으로 구동신호를 가하는 제어수단을 구비한 내연기관의 연료제어장치에 있어서, 상기 펄스폭이 소정치 이상의 경우에 이 펄스폭보다 작은 펄스폭으로 각 인젝터를 각각 1회의 흡기에서 복수회구동 하도록 하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료제어장치.
  2. 청구범위 제1항에 있어서, 상기 각 인젝터의 복수회구동을 엔진의 시동시에만 행해지도록 한 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료제어장치.
KR1019860007995A 1986-04-29 1986-09-24 내연기관의 연료제어장치 KR900000151B1 (ko)

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