KR900001625B1 - 엔진제어시스템 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

엔진제어시스템
제1도는 본 발명에 따른 엔진제어시스템을 구비한 내연기관의 개략적인 설명도.
제2도는 부하값과 연관된 스로틀밸브 개방에 대하여 공연비와 연관된 점화시간에 관한 엔진작동 특성을 나타내는 그래프.
제3도는 공연비 보상맵.
제4도는 점화시간 보상맵.
제5도는 엔진속도와 스로틀밸브 개방도 간의 소정관계를 나타낸 그래프.
제6도는 엔진제어시스템의 제어유닛 동작의 특징적인 부분을 설명하는 플로차트.
본 발명은 내연기관을 제어하는 시스템에 관한 것으로, 여기서 내연기관은 흡입매니폴드와, 아이들위치와 완전히 개방된 위치사이에서 개폐되도록 흡입매니폴드내에 배설된 스로틀밸브와, 흡입매니폴드를 경유하는 공기흐름내로 연료를 분사하여 엔진내로 흡입되는 공기연료혼합물을 생성하는 적어도 하나 이상의 전기적으로 작동되는 연료분사기를 포함하는 연로분사시스템과, 엔진실린더내의 공기연료혼합물을 점화하는 점화플러그를 포함하는 점화시스템을 구비하고 있다.
상기 유형의 내연기관용 제어시스템은 연료분사기에 전기적으로 접속된 전기 제어유닛과, 스로틀밸브의 위치를 검출하여 검출된 스로틀밸브 위치를 나타내는 전기적 스로틀위치신호를 제어유닛에 전송하는 스로틀위치센서와, 엔진속도를 검출하여 검출된 엔진속도를 나타내는 전기적 엔진속도신호를 제어유닛에 전송하는 엔진속도센서와, 엔진온도를 검출하여 이온도신호를 제어유닛에 전송하는 온도센서와, 흡입매니폴드를 경유하여 엔진내로 흡입된 공기유량을 검출하는 공기 유량계를 구비하고 있는 것은 이미 공지되어 있다. 제어유닛은 검출된 엔진속도와 검출된 엔진흡입공기유량을 근거로 결정된 엔진속도와 부하값 사이의 소정관계를 나타내는 제1의 소정 맵에 따라 연료분사시스템을 경유하여 엔진내로 연료를 공급하는 속도를 제어한다.
제1의 소정 맵은 검출된 엔진속도에 대한 소정 부하값 이하의 화학량톤적 공연비(空燃比) 영역과, 소정 부하값 이상의 동력영역을 포함한다. 제1의 소정 맵에 따라 제어된 연료공급속도는 검출된 엔진속도와 부하값이 제1의 소정 맵의 동력범위내에 있는 화학량론적 공연비보다 농후한 공연비의 공기연료혼합물이 엔진에 공급되도록 결정된다. 또한 제어유닛은 점화시스템에 전기적으로 접속되어 제1의 소정 맵과 유사한 제2의 소정 맵에 따라 점화시간을 제어한다. 검출된 엔진속도와 부하값이 제2의 소정 맵의 화학량론적 공연비영역 내에 있는 경우 제2의 소정 맵에 따라 제어된 점화시간을 동력영역에서 보다 빨라진다.
이러한 유형의 엔진제어시스템은 내연 기관을 주변의 높은 공기온도에서 동작시킬 때는 물론 이 엔진을 설치한 자동차를 더운 지역에서 동작시키거나 이 자동차를 경사도가 높은 언덕에 오르도록 동작시킬때 경험된 바와 같이 어느 경우에서나 그를 설치한 내연기관이 노크되거나 손상되는 문제가 발생된다. 왜냐하면 이러한 엔진동작 조건하에서 엔진내에 흡입된 공기는 밀도가 매우 낮고, 엔진은 상당히 고온상태로 되기 때문이다. 이러한 경우 엔진스로틀밸브를 넓게 개방되나, 공기유량계에 의하여 측정된 엔진흡입 공기유량은 스로틀밸브 개방정도에 비하여 비교적 낮은 것으로 된다. 따라서 엔진이 스로틀밸브를 넓게 개방한 상태로 고부하 조건하에서 동작되는 동안, 제1및 제2의 소정 맵에 따라 동작되는 제어유닛에 의한 엔진제어는 공기연료혼합물과 점화시간이 엔진을 실제로 작동시키는 상태하의 고부하 엔진동작 조건에서 보다 더 희박해지고 빨라지게 된다.
본 발명은 상기 문제를 해소하고자 한 것이다.
본 발명에 따르면 명세서의 첫번째 문단에 규정한 유형의 내연기관용 엔진제어시스템을 제공한다. 본 발명에 따른 엔진제어시스템은 상기 유형으로 이루어지나, 그 제어유닛은 제1 및 제2의 판정수단을 구비한 것을 특징으로 하며, 제1의 판정수단은 (a) 스로틀밸브 개방도가 소정 값보다 더 넓은가를 판단하고, 제2판정수단은(b) 부하값과 엔진속도가 제1의 소정 맵의 동력영역내에 있는가를 판단한다. 질문(a)에 대한 응답이 YES이고 ,질문(b)에 대한 응답이 NO일때, 제어유닛은 증가된 공연비로 엔진에 연료를 공급하는 동시에, 증가된 공연비와 지연된 점화시간이 스로틀위치센서에 의하여 검출된 스로틀밸브 개방도에 대응하는 맵의 영역내에 있도록 점화시간을 지연시킨다.
제어유닛은 또한(C) 엔진온도가 소정 온도레벨보다 더 높은가를 판단하는 또 다른 판정수단을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 배열에 의하여 질문(a) 및 (c)에 대한 응답이 모두 YES이고, 질문(b)에 대한 응답이 NO일 경우, 제어유닛은 증가된 공연비로 연료를 공급하고, 점화시간을 지연시키는 결정을 할 수 있다.
이 제어유닛은 다른 판정수단을 설치하면 엔진이 낮은 고도에서 작동하지만 고부하 작동조건하에 있는 경우일지라도 엔진노크의 발생이 없도록 하는데 효과적이다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 기술하면 다음과 같다.
제1도를 참조하면, 내연기관(10)은 흡입매니폴드(12)와 밀폐된 아이들위치와 완전히 개방된 아이들위치 사이에서 개폐되도록 흡입매니폴드(12)내에 배설된 스로틀밸브(14)로 이루어져 있다. 종래의 연료분사시스템은 전기적으로 작동되는 연료분사기(16)(하나만 도시됨)를 포함하고 있다. 이 분사기(16)는 흡입매니폴드(12)를 경유하는 공기흐름내로 연료를 분사하여 엔진내로 흡입되는 공기연료 혼합물이 생성된다. 연료분사시스템과 연료분사기(16)는 기술분야에서 잘 알려져 있고, 따라서 여기서는 상세히 기술하지 않는다. 종래의 점화시스템은 점화코일(18), 디스트리뷰터(20)와 엔진실린더(11)의 공기연료혼합물을 점화하도록 설치된 점화플러그(22)(하나만 도시됨)를 포함한다.
엔진(10)은 제어시스템(30)을 구비하며, 이 제어시스템(30)의 전기 제어유닛(32)은 점화시스템의 점화코일(18)과 연료분사기(16)에 전기적으로 연결되어 있다. 스로틀위치센서(34)는 스로틀밸브(14)의 변화하는 위치를 검출하도록 흡입매니폴드(12)상에 설치되고, 제어유닛(32)에 전기적으로 접속되어 그에게 검출된 스로틀밸브 위치를 나타내는 전기적 신호를 전송한다. 엔진속도센서(36)는 엔진속도를 검출하도록 설치되고, 제어유닛(32)에 전기적으로 접속되어 그에게 검출된 엔진속도를 나타내는 전기적 엔진속도신호를 전송한다.
온도센서(38)는 엔진크랭크 케이스에 설치되어 엔진냉각수온도를 검출하고, 제어유닛(32)에 전기적으로 접속되어 그에게 엔진냉각수의 검출된 온도, 즉 엔진(10)의 온도를 나타내는 전기적 신호를 전송한다. 공기유량계(40)는 스로틀밸브(14)의 상류측 및 흡입매니폴드(12)의 상류측 끝부분에 연결된 공기클리너(24)의 바로 하류측에 설치되고, 흡입매니폴드(12)를 경유하여 엔진내로 흡입된 공기유량을 검출한다.
제어유닛(32)은 검출된 엔진속도 N와 검출된 엔진흡입 공기유량을 근거로 결정된 엔진속도 N(r.p.m)와 부하값 Tp(ms) 사이의 소정관계를 나타내는 소정 공연비 보상맵에 따라 연료분사기(16)를 경유하여 엔진(10)내로 연료를 공급하는 속도를 제어한다. 이러한 맵의 예는 제3도에 도시되어 있으며, 제3도에 도시된 맵에서 사선을 그은 화학량론적 공연비영역과 이 맵에서 사선을 굿지 않은 동력영역을 포함한다.
제어유닛(32)은 또한 제4도에 도시된 다른 소정의 맵에 따라 엔진(10)의 점화시간을 제어한다.
제1의 상기 맵에 따른 공연비의 제어 및 제2의 상기 맵에 따른 점화시간에 제어는 제2도에 그래프로 도시되어 있으며, 여기서 A와 B 사이의 영역은 화학량론적 공연비영역이고, B와 C 사이의 제2영역은 동력영역이다. 제2도에서 동력영역 B-C에서는 공기 연료혼합물의 농도는 대단히 증가되고, 점화시간은 화학량론적 공연비영역 A-B에서 보다 대단히 지연된다.
상기의 엔진제어시스템의 배열 및 동작은 종래 이 기술분야에서 잘 알려져 있다. 종래의 엔진제어시스템을 구비한 자동차엔진이 스로틀밸브를 실질적으로 완전히 개방한 상태로 대략 해수면기압과 1000 r.p.m.의 엔진 속도로 동작되는 경우, 제어시스템은 동력 영역 B-C에 있는 6.1ms의 부하값 TP에 대응하는 속도로 엔진에 연료를 공급한다. 따라서 제어시스템은 점화시간을 제어하여 동력영역 B-C내에 있도록 지연되게 동작된다.
그러나 이러한 내연기관을 구비한 자동차가 엔진스로틀밸브를 넓게 개방한 상태로 경사도가 높은 언덕을 올라가거나 자동차가 더운 지방에서와 같은 높은 온도에서 주행할 때 이러한 상황하에는 공기밀도가 낮기 때문에 공기유량계(40)에 의하여 검출된 엔진흡입공기의 유량은 스로틀위치센서(34)에 의하여 검출된 넓게 개방된 스로틀밸브위치에 비하여 더 작거나 더 낮다. 따라서 제3도에 도시된 맵에서 읽은 부하값 TP은 제2도에 영역 A-B에 있는 화학량론적 공연비영역내에 있게 된다. 따라서 제어유닛(32)에 의하여 결정된 연료공급속도와 점화시간은 동력영역 B-C에서 보다 빨라진다. 이러한 엔진동작 조건하에서의 공연비는 화학량론적 공연비영역 A-B에서 보다 농후해지고, 점화시간은 스로틀밸브가 넓게 개방되기 때문에 영역 A-B에서 보다 지연되어야 한다.
본 발명에 따른 엔진제어시스템(30)의 구체적 실시예에서, 전기제어유닛(32)은 스로틀위치센서(34)에 의하여 검출된 스로틀밸브(14)의 개방도가 소정값보다 더 넓은가를 판단한다. 이러한 판단은 제6도에 도시된 단계(100)에서 행하고 제5도에 도시된 스로틀개방도와 엔진속도 사이의 소정관계에 근거한다. 단계(100)에서 질문에 대한 응답이 YES일 경우 제어유닛(32)의 동작은 단계(101)로 이행하며, 이 단계에서는 온도센서(38)에 의하여 검출된 엔진온도가 소정온도 레벨보다 더 높은가를 판단한다. 단계(101)에서 질문에 대한 응답이 YES일 경우 다음 단계(102)로 이행하여 엔진속도 N와 부하값 TP이 제4도에 도시된 맵의 동력영역에 있는가를 판단한다. 부하값 TP은 다음과 같이 주어진다.
TP=k×QA/N
여기서, QA는 엔진흡입 공기유량을 나타내며, k는 상수이다. 판단단계(100)에서의 질문에 대한 응답이 YES이고, 판단단계(102)에서 질문에 대한 응답이 NO일 경우 엔진이 경사도가 높은 고부하 조건하에서 동작하거나 더운 대기에서 동작하는 것을 의미한다. 따라서 이 시스템의 동작은 다음 단계(103)로 이행하여 제어유닛(32)이 동작하여 증가된 속도로 연료를 공급한다. 동시에 제어유닛(32)은 단계(104)에서 동작하여 점화시간을 지연시킨다. 증가된 공연비와 지연된 점화시간은 제2도에 도시된 동력영역 B-C에 있게 되며, 이러한 엔진동작 조건하에서 다른 원인으로 발생되는 엔진노크가 일어나지 않도록 한다. 판단단계(101)에서는 엔진이 경사도가 높거나 더운 대기상태가 아닌 조건하에서 동작할지라도 노크될 수 있는 온도범위에서 동작되고 있는 가를 검사하는 단계가 본 발명의 구체적 실시예로서 부가되는 것이 바람직하다.
판단단계(100) 및 (101)에서 질문에 대한 응답이 모두 NO이거나, 단계(102)에서 질문에 대한 응답이 YES일 경우 제어유닛(32)의 동작은 연료증가와 점화시간 지연단계(103) 및 (104)를 우화하여 진행된다.

Claims (2)

  1. 내연기관은 흡입매니폴드와, 아이들위치와 완전히 개방된 위치사이에서 개폐되도록 상기 흡입매니폴드내에 배설된 스로틀밸브와, 상기 흡입매니폴드를 경유하는 공기흐름내로 연료를 분사하여 엔진내로 흡입되는 공기연료혼합물을 생성하는 적어도 하나이상의 전기적으로 작동되는 연료분사기를 포함하는 연료분사시스템과, 엔진실린더의 공기연료혼합물을 점화하는 점화플러그를 포함하는 점화시스템을 구비하고, 제어시스템은 상기 연료분사기에 전기적으로 접속된 전기 제어유닛과, 상기 스로틀밸브의 위치를 검출하여 검출된 스로틀밸브위치를 나타내는 전기적 스로틀위치신호를 상기 제어유닛에 전송하는 스로틀위치센서와, 엔진속도를 검출하여 검출된 엔진속도를 나타내는 전기적 엔진속도신호를 상기 제어유닛에 전송하는 엔진속도센서와, 엔진온도를 검출하여 이 온도신호를 상기 제어유닛에 전송하는 온도센서와, 상기 흡입매니폴드를 경유하여 상기 엔진내로 흡입된 공기유량을 검출하는 공기유량계를 구비하고, 상기 제어유닛은 검출된 엔진속도와 검출된 엔진흡입 공기유량을 근거로 결정된 엔진속도와 부하값 사이의 소정관계를 나타내는 제1의 소정 맵에 따라 상기 연료분사시스템을 경유하여 상기 엔진내로 연료를 공급하는 속도를 제어하고, 상기 제1의 소정맵은 검출된 엔진속도에 대한 소정 부하값 이하의 화학량론적 공연비영역과, 상기 소정 부하값 이상의 동력영역을 포함하고, 상기 제1의 소정 맵에 따라 제어된 연료공급속도는 검출된 엔진속도와 부하값이 상기 제1의 소정맵의 상기 동력영역내에 있는 경우 화학량론적 공연비보다 농후한 공연비의 공기연료혼합물이 엔진에 공급되도록 결정되고, 상기 제어유닛은 상기 점화시스템에 전기적으로 접속되어 상기 제1의 소정 맵과 유사한 제2의 소정 맵에 따라 점화시간을 제어하고, 검출된 엔진속도와 부하값이 상기 제2의 소정 맵의 화학량론적 공연비영역내에 있는 경우 상기 제2의 소정 맵에 따라 제어된 점화시간은 동력영역에서 보다 빨라지는 내연기관의 제어시스템에 있어서, 제어유닛은(a) 스로틀밸브 개방도가 소정값보다 더 넓은가를 판단하는 제1의 판정수단과, (b) 부하값과 엔진속도가 제1의 소정 맵의 동력영역내에 있는가를 판단하는 제2의 판정수단을 구비하고, 또한 상기 제어유닛은 증가된 공연비로 엔진에 연료를 공급하는 동시에, 증가된 공연비와 지연된 점화시간이 상기 스로틀위치센서에 의하여 검출된 상기 스로틀밸브 개방도에 대응하는 제1 및 제2맵의 영역내에 있도록 점화시간을 지연시키는 엔진제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어유닛은 또한(c) 상기 온도센서에 의하여 검출된 엔진온도가 소정온도 레벨보다 더 높은가를 판단하는 제3의 판정수단을 구비하고, 이러한 배열에 의하여 질문(a) 및 (c)에 대한 응답이 모두 YES이고, 질문(b)에 대한 응답이 NO일 경우, 제어유닛이 상기 증가된 공연비로 연료를 공급하고, 점화시간을 지연시키는 엔진제어시스템.
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