KR900002311B1 - 전자식 내연기관 제어장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

전자식 내연기관 제어장치

제 1a 도 및 제 1b 도는 본원 발명에 의한 전자식 내연기관 제어장치의 일실시예에 의한 동작을 설명하는 계통도.

제 2 도는 본원 발명의 일실시예가 적용된 엔진시스템을 나타낸 설명도.

제 3 도는 흡입공기량과 공전시의 엔진회전수와의 수렴에 관하여 종래예와 본원 발명 장치를 비교하기 위한 설명도.

제 4 도는 본원 발명의 한 실시예에 있어서 공기유량의 기준치를 수정하는 기능에 관한 설명도.

본원 발명은 내연기관의 공전회전수제어에 관한 것이며, 특히 자동차용 내연기관의 공전회전수제어에 적합한 제어장치에 관한 것이다.

자동차의 가솔린엔진 등에서는 공전시의 연료소비의 개선등을 위해 공전회전수를 소정치로 자동적으로 제어하는, 이른바 공전회전수 제어장치(ISC 장치라고도 함)가 채용되고 있다.

그런데, 종래의 ISC장치에서는 예를들면 1982년 12월 1일자 일본국 특개소 57-195,831호 공보에 개시되어 있는 바와같이, 공전시에서의 엔진의 실회전수와 미리 설정되어 있는 공전회전수의 기준치를 비교하고, 이들간의 편차에 따라 흡입공기량을 제어하도록 한 공전회전수의 기준치를 제어목표치로 하는 피이드백제어로 되어 있으며, 이 때문에 가속장치페달이 급격히 되돌려졌을 때의 엔진의 급감속시에 헌팅이 발생하기 쉬우며, 제어성이 충분히 얻어지지 않는다고 하는 결점이 있었다.

본원 발명의 목적은 엔진의 급감속시에서의 적용성이 양호하며, 헌팅의 염려가 없고, 충분한 제어성을 가지고 공전회전수제어가 얻어지도록 한 전자식 내연기관 제어장치를 제공하는데 있다.

이 목적을 달성하기 위해, 본원 발명은 공전회전수의 피이드백 제어시에 있어서의 제어목표를 공전회전수의 기준치에 대응해서 미리 소정치로 설정되어 있는 흡입공기유량으로 결정한 것을 특징으로 한다.

다음에, 본원 발명에 의한 전자식 내연기관 제어장치에 대해, 도시한 실시예에 의해 상세히 설명한다.

제 2 도에 있어서, (1)은 흡기관, (2)는 스로틀밸브, (3)은 공전스위치, (4)는 인젝터(연료분사밸브), (5)는 연료펌프, (6)은 연료탱크, (7)은 실린더내의 연소실, (8)은 에어클리이너, (9)는 흡입공기유량계(흡입공기유량센서), (10)은 회전수센서, (11)은 ISC밸브(idle speed control valve), (12)는 냉각수온센서, (13)은 제어장치이다.

엔진에 대한 흡입공기는 에어클리이너(8)에서 흡기관(1)을 통해 연소실(7)에 공급되지만, 이 때의 흡입공기유량을 스로틀밸브(2)로 조절되며, 그리고 흡입공기유량계(9)에 의해 계측되도록 되어 있다.

한편, 연료는 인젝터(4)에 의해 흡기관(1)내에 분사되어 연료와 공기의 혼합기를 얻도록 되어 있으며, 이때 인젝터(4)에 대한 연료의 공급은 연료탱크(6)에서 연료펌프(5)에 의해 행해진다.

ISC밸브(11)는 스로틀밸브(2)를 우회해서 설치된 전자밸브의 일종이며, 전기신호에 의해 열리고, 스로틀밸브(2)를 우회하는 흡입공기의 통로를 형성한다.

제어장치(13)는 마이크로콤퓨터를 구비하며, 공전스위치(3), 흡입공기유량계(9), 회전수센서(10), 냉각수온센서(12) 등으로부터의 신호를 입력하여, 인젝터(4), 연료펌프(5), 그리고 점화코일 등에 제어신호를 출력해서 엔진에 대한 연료공급이나 공기-연료비율, 점화 등의 제어를 하는 동시에, 제 1a 도 및 제 1b도에 나타낸 계통도와 같은 처리를 하여 ISC밸브(11)에 제어신호 ISC_ON를 공급하고, 이것에 의해 공전수제어를 수행하도록 되어 있다.

이 제 1a 도 및 제 1b 도에 나타낸 ISC제어처리는 소정의 일정주기, 예를들면 10미리초마다 실행되는 것으로서, 다음에 이 계통도에 따라 동작설명을 한다.

이 ISC제어처리의 실행에 들어가면, 먼저 스텝 20과 스텝 21에서 회전수센서(10)과와 흡입공기유량계(9)에서 엔진회전수 N과 흡입공기유량 Q_A를 수납하고, 이어서 스텝 22에서 냉각수온센서(12)로 수온 T_W을 판독한다. 스텝 23에서 수온 T_W에 대응하는 회전수의 기준치 N_REF를 검색한다. 스텝 24에서, 수온 T_W에 대응하는 공기유량의 기준치 Q_A0를 검색한다. 다음 스텝 25에서, 공전스위치(3)의 신호를 조사하여 엔진이 공전상태로 조작되었는지의 여부를 판단한다.

스텝 25에서의 결과가 공전스위치 오프, 즉 엔진이 공전상태로 조작되고 있지 않다고 판단되었을때는 먼저 스텝 26,27을 실행하고, 각기 플랙 A, 타이머 1, 데이터 Σ△Q, 데이터 P, 데이터 I를 클리어한다. 여기서, 데이터 Σ△Q는 흡입공기유량 Q_A와 흡입공기유량의 기준치 Q_AREF와의 편차 △Q의 적산치, 데이터 P 및 I는 피이드백제어에서 사용되고 있는 주지의 비례분과 적분분을 나타낸다. 그리고 플랙 A 및 타이머 1에 대해서는 후술하는 바에 의해 명백해지므로 생략한다.

이와같이 스텝 26,27의 처리를 끝내면 스텝 28의 처리로 나아가, 먼저 스텝 28에서는 냉각수온센서(12)에서 수온 T_W를 받아들이고, 계속되는 스텝 29에서는 이 수온에 의해 테이블검색해서 기본 제어치 ISC T_W를 구하고, 스텝 30에서는 이 ISC T_W에 적분분 I와 비례분 P를 가산하여 ISC밸브(11)의 제어신호 ISC_ON을 얻어서, 이것을 스텝 31의 처리로서 ISC 밸브(11)에 출력한다. 그리고, 이때에는 스텝 27의 처리를 지나고 있으므로, 데이터 I도 P도 제로이며, 따라서 이 때에는 제어신호 ISC_ON은 기본제어치 ISC T_W와 같아진다.

그리고, 이때의 동작을 제 3 도의 타임챠아트로 나타내면, 이때에는 공전스위치(3)가 오프일 때이므로, 제 3 도의 시각 t₀이전의 상태로 되어, ISC밸브(11)의 신호 ISC_ON는 냉각수온 T_W로 주어지는 기본제어치 ISC T_W로 유지되며, 이것에 의해 스로틀밸브(2)를 우회하는 흡입공기통로의 개폐도는 이 신호 ISC_ON에 대응한 크기로 되어 있다.

그리고, 이 때에는 공전스위치(3)는 오프, 즉 스로틀밸브(2)가 열려 있는 상태이므로, 결국 흡입공기유량 Q_A나아가서 엔진회전수 N은 스로틀밸브(2)의 개폐도에 의해 제어되고 있는 것으로 된다.

다음에 시각 t₀에 이르러, 여기서 가속장치폐달이 완전이 복귀되고, 스로틀밸브(2)가 전폐위치로 조작되었다고 하자.

그러면, 직후의 타이밍으로 제 1a 도 및 제 1b 도의 처리로 들어갔을 때, 스텝 25에서의 결과가 이번에는 온으로 된다.

그래서, 이번에는 먼저 스텝 32로 나아가 여기서 플랙 A를 조사한다. 그리고 이때에는 그때까지 스텝 26이 실행되고 있던 직후이므로, 이 스텝 32에서의 판단결과는 당연히 0으로 된다. 그래서 이때에는 스텝 33에서 타이머 1을 1 증가시키고, 이어서 스텝 34에서 타이머 1이 T₁초에 달했는지의 여부를 조사하지만, 여기서도 결과는 당연히 N₀(왜냐하면, 이 시간 T₁으로서는 5초 근처의 값이 선정되어 있기 때문이다)로 되므로, 계속해서 스텝 35로 나아간다.

이 스텝 35에서는 엔진의 회전수 N이 공전회전수의 기준치 N_REF에 대해 소정의 회전수편차 N₁이내로 근접했는지의 여부를 조사하도록 되어 있으며, 이때의 편차 N₁에는 100-200rpm이 선정되어 있다. 그리고, 이 스텝 35에서의 결과가 N₀일 때에는 스텝 36을 뛰어 넘어 스텝 37로 나아간다.

한편, 스텝 34 또는 스텝 35에서의 결과가 YES일때에는 스텝 36에서 플랙 A를 세트하고 나서 스텝 37로 나아간다.

스텝 37에서는 미리 설정되어 있는 흡입공기유량의 표준치 Q_A0를 흡입공기유량의 기준치Q_AREF로서 세트하고, 이후 스텝 38에서 이 기준치 Q_AREF와 실제의 흡입공기유량 Q_A와의 편차 △Q를 구하고, 스텝 39에서는 이 편차 △Q의 그때까지의 적산치에 순차적으로 이 새로운 편차 △Q를 가산해 가는 처리를 하고, 그후, 스텝 40에서는 소정의 계수 kp를 편차 △Q에 곱해서 비례분 P를 구하고, 스텝 41에서는 소정의 계수 k₁를 Σ△Q에 곱해서 적분분 I를 구한다.

따라서, 이때에는 그후, 스텝 31에서 출력되는 신호 ISC_ON는 이 비례분 P와 적분분 I가 가산된 것으로 되며, 여기서 비로서 흡입공기유량의 기준치 G_AREF를 제어의 목표치로 한 흡입공기유량 Q_A의 피이드백의 제어가 얻어지게 되고, 그 결과, 제 3 도의 시각 t₀이후, ISC밸브(11)에 대한 제어신호 ISC_ON의 듀우티는 순차적으로 ISC T_W에서 (P+I)씩 저하되어 가며, 이것에 따라서 흡입공기유량 Q_A는 기준치 Q_AREF에 수렴되며, 다시 엔진회전수 N도 기준치 N_REF에 수렴되어 간다.

한편, 이렇게 해서 시각 t₀이후, 시간 T₁이 경과하거나 또는 엔진회전수 N이 기준치 N_REF에 대해 편차 N₁이 이내로 접근했다고 하면, 이 시점에서의 처리에 있어서 스텝 36이 실행되고, 여기서 플랙 A가 세트된다.

그렇게하면, 이 플랙 A가 세트된 시점 이후, 이번에는 스텝 33-스텝 37의 처리 대신 스텝 42-스텝 46의 처리가 실행되게 된다.

먼저, 스텝 42에서는 엔진회전수 N과 기준치 N_REF와의 편차의 절대치가 소정치 N₂보다 큰지의 여부가 판단된다. 그리고 결과가 N₀일때에는 스텝 43을 실행하여 타이머 2를 클리어할 뿐이다. 그리고 이때의 소정치 N₂는 예를들면 50rpm이 선정된다.

다음에, 스텝 42에서의 결과가 YES로 되었을 때에는 먼저 스텝 44에서 타이머 2를 1 증가시킨다. 그후, 스텝 45에서 타이머 2가 소정시간 T₂이상으로 되었는지의 여부를 조사하고, 판단결과가 N₀일때에는 스텝 46은 뛰어 넘는다. 그리고 이 소정시간 T₂는 예를들면 1초가 선정되어 있다.

그리고, 스텝 45에서의 결과가 YES로 되면, 여기서 스텝 46을 실행하고, 엔진회전수의 기준치 N_REF와 실제의 회전수 N과의 편차(N_REF-N)에 대해 소정의 관계 k1를 곱셈한 것을 그때까지의 흡입공기유량의 기준치 Q_AREF로 가산해서 새로운 기준치 Q_AREF로 한다. 한편, 이 스텝 46을 지나지 않을 때에는 스텝 37에서 이미 세트되어 있던 Q_A0=Q_AREF라고 하는 기준치나 또는 이전에 스텝 46에서 설정되어 있던 기준치의 어느것이 그대로 Q_AREF로 남겨지고, 스텝 38로 나아가게 된다.

따라서 스텝 32에서 스텝 42로 나아갔을 때에는 제 4 도에 나타낸 바와같이, 엔진회전수 N이 기준치 N_REF에 대해 소정치 N₂미만의 범위에 수렴되어 있는지 아닌지가 조사되고, 그것이 이 범위를 계속해서 T₂시간 이상 초과했을 때에는 엔진회전수 N과 기준치 N_REF와의 편차에 따른 양만 흡입공기유량의 기준치 Q_AREF가 보정되게 된다. 그리고 이 공전회전수의 기준치 N_REF로서는 예를들면 650rpm이 선정되어 있다.

그래서, 이 제 1a 도 및 제 1b 도의 처리가 반복된 결과 얻어지는 동작을 정리하면 1) 가속장치페달이 되돌려져서 공전상태로 되면, 스텝 25에서의 결과가 온으로 되고, 이 결과, 스텝 38-스텝 41, 그리고 스텝 28-스텝 31이 반드시 실행되도록 되기 때문에, 흡입공기유량의 기준치 Q_AREF를 제어목표치로 하는 흡입공기유량 Q_A의 피이드백 제어가 제 3 도의 시각 t₀이후에 나타난 바와같이 얻어지며, 엔진 회전수 N이 공전회전수 기준치 N_REF에 수렴되는 제어가 얻어진다.

2) 공전상태로 된 다음의 최초의 한 동안은 흡입공기유량의 기준치 Q_AREF는 스텝 37의 처리에 의해, 미리 공전회전수의 기준치 N_REF에 대응해서 설정되어 있는 표준치 Q_A0로 되며, 이것이 흡입공기유량 Q_A의 제어목표치로 되지만, 스텝 33-스텝 36의 처리에 의해, 시간 T₁이 경과하거나, 또는 엔진회전수 N이 기준치 N_REF에 대해 소정치 N₁이내에 가까와지면, 스텝 42-스텝 46에 의해 제 4 도에 나타낸 흡입공기유량의 기준치 Q_AREF에 대한 보정기능이 작용하게 되며, 엔진의 공전운전조건의 변화, 예를 들면 보조기기의 구동조건의 변화 등에 의해 공전회전수의 기준치 N_REF에 대한 흡입공기유량의 기준치 Q_AREF의 관계가 바뀌었을 경우에도, 항상 바르게 엔진회전수 N을 기준치 N_REF로 유지하는 제어가 얻어진다.

그리고, 이상의 실시예에서는 공전회전수의 기준치 N_REF를 고정시키고 있지만, 이것을 엔진의 운전조건에 따라 변화시키도록 해도 좋다.

예를들면, 이 기준치 N_REF를 엔진의 냉각수온의 함수로서 부여하도록 해주면, FISC(fast idle speed control)기능을 갖게 할 수 있으며, 또 차량냉방장치 등 보조기기의 온,오프에 따라 바꾸도록 해주면, 공전상승 기능을 부가시키는 것도 용이하다.

또, 본원 발명은 제 2 도에 나타낸 바와같은 연료분사방식의 엔진뿐만 아니라, 기화기를 사용한 엔진에도 적용할 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와같이, 본원 발명에 의하면 공전시에서의 흡입공기유량 피이드백제어를 위한 제어목표치를, 엔진의 공전회전수의 기준치가 아니라, 그것에 대응한 흡입공기유량의 기준치로 했으므로, 공전 이행시에서의 급감속시에 있어서도 헌팅발생의 염려가 없고, 충분한 응답성하에서 뛰어난 제어성을 용이하게 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 공전회전수 제어기능을 구비한 전자식 내연기관 제어장치에 있어서, 공전시에서의 흡입공기유량의 기준치를 설정하는 수단을 설치하고, 상기 기준치를 제어목표로 하는 흡입공기유량의 피이드백제어에 의해 공전회전수의 제어를 하도록 이루어지는 것을 특징으로하는 전자식 내연기관 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 흡입공기유량의 기준치를 설정하는 수단이 미리 설정되어 있는 공전회전수의 기준치와 엔진의 공전시에서의 실회전수와의 편차에 따라 상기 흡입공기유량의 기준치를 설정하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식 내연기관 제어장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 흡입공기유량의 기준치가 엔진온도의 함수로서 주어지도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식 내연기관 제어장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 공전회전수의 기준치가 엔진온도의 함수로서 주어지도록 이루어지는 것을 특징으로하는 전자식 내연기관 제어장치.

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