KR900003854B1 - 전자제어식 연료분사장치 - Google Patents

전자제어식 연료분사장치 Download PDF

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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

내용 없음.

Description

전자제어식 연료분사장치
제 1 도는 종래의 전자연료분사장치의 구성도.
제 2 도는 제 1 도의 제어장치의 구성도.
제 3 도는 제 2 도의 제어장치에 있어서 시동펄스발생방법을 나타낸 타임차트.
제 4 도는 본원 발명의 기능을 설명하는 블록도.
제 5 도는 본원 발명의 시동펄스발생방법을 나타낸 타임차트.
제 6 도는 본원 발명에 적용되는 플로차트.
제 7 도는 제 6 도의 스텝(55)에서 엔진의 시동에 필요한 연료량을 얻기위한 엔진의 냉각수온도에 대응하는 펄스폭 특성도.
제 8 도는 제 6 도의 스텝을 상세히 설명하는 플로차트.
제 9 도는 제 8 도의 스텝(63)에서 보정계수를 얻기위한 배터리전압에 대응한 보정계수 특성도.
제 10 도는 밸브개방 특성의 악화를 보정하기 위하여 제 6 도의 스텝(55)와 (56)사이에 적용할 수 있는 스텝을 나타낸 플로차트.
제 11 도는 제 10 도의 스텝(66)에서 펄스폭을 얻기위한 배터리전압에 대응한 펄스폭 특성도.
제 12 도는 냉각수온도에 대응하여 펄스폭을 보정하기 위하여 제 6 도의 스텝(55)와 (56)사이에 적용할 수있는 스텝을 나타낸 플로챠트.
제 13 도는 제 12 도의 스텝(68)에서 펄스폭을 얻기위한 냉각수온도에 대응한 펄스폭 특성도.
제 14 도는 엔진회전수에 대응하여 밸브폐쇄기간을 보정하기 위하여 제 6 도의 스텝(59)와 (60)사이에 적용할 수 있는 스텝을 나타낸 플로차트.
제 15 도는 제 14 도의 스텝(71)에서 밸브폐쇄기간을 얻기위한 엔진회전수에 대응한 밸브폐쇄시간 특성도.
본원 발명은 전기신호에 의해서 흡기계의 연료분사밸브를 조작해서 연료공급량을 제어하는 전자제어식 연료분사장치에 관한 것이다.
전자제어식 연료분사장치는 "연료제어방법"이라는 명칭으로 1982년 4월 5일에 일본국 특허공개 제1982-56,632호에 기재되어 있는 바와 같이 잘 알려져 있다.
먼저, 본원 발명이 적용된 전자제어 연료분사장치를 제 1 도에 의하여 설명한다.
제 1 도에 있어서, 에어클리너(1)에서 흡입된 공기는 스로틀보디(2)에 설치되어 운전자에 의해 조작되는 가속페달(3)에 따라 움직이는 스로틀밸브(4)에 의해서 유량이 제어되며, 그 후 서지탱크(5), 흡기분기관(6) 및 흡기밸브(7)를 통해서 내연기관(8)의 연소실(9)에 공급된다. 연소실(9)에서 연소된 공기, 연료의 혼합기는 배기밸브(10)와 배기분기관(11)을 통해서 대기중으로 방출된다. 연료분사밸브(14)는 연소실(9)에 대응해서 흡기분기관(6)에 설치되지만, 그 외의 스로틀밸브(4)의 상류에 한개 설치해도 좋다.
진자제어부(15)는 연신부로서의 마이크로프로세서, 리드온메모리(ROM), 랜덤액세스메모리(RAM) 및 입출력장치(I/O 포트)등으로 이루어지며, 스로틀밸브(4)의 완전개방상태를 검출하는 스로틀센서(16), 엔진을 냉각하는데 사용되는 워터자켓(17)에 부착된 수온센서(18), 흡입공기량을 측정하는 열선식 공기유량계(19), 흡기온도를 검출하는 흡기온도센서(20), 피스턴(21)에 코넥팅로드(22)를 통해서 결합된 크랭크샤프트의 회전각을 검출하기 위하여 크랭크샤프트에 결합되어 엔진의 점화시간을 제어하는 디스트리뷰터(33)의 회전각을 검출하는 회전각센서(23), 점화스위치(24), 스타터스위치(25)등의 입력신호를 받아들인다.
회전각센서(23)는 크랭크샤프트의 2회전에 대해서 1회의 펄스를 발생하는 위치검출기(26)와 소정의 크랭크각, 예를 들면 크랭크샤프트(도시생략)를 회전시키면 30°마다 절스를 발생하는 각도검출기(27)를 갖추고 있다.
연료분사밸브(14)에는 연료통로(29)를 통해서 연료탱크(30)로부터 연료펌프(31)에 의해서 연료가 압송된다. 전자제어부(15)는 여러가지의 입력신호에 따라서 연료분사량, 연료분사시기를 계산해서 연료분사펄스를 연료분사밸브(14)로 보내는 동시에, 점화시기를 계산해서 점화코일(32)에 전류를 보내고, 점화코일(32)의 1차전류를 디스트리뷰터(33)에 보내서 점화플럭으로 배전된다.
제 2 도는 전자제어부(15)의 구성을 나타내는 블록도이며, 수온센서(18), 공기유량계(19), 흡기온도센서(20), 스로틀센서(16)의 출력은 A/D 콘버터(34)에 보내져서 디지탈신호로 변환된다. 회전수검출기(35)는 회전각센서(23)의 각도검출기(27)로부터의 펄스에 따라 개폐되는 게이트와, 클록펄스발생기(36)로부터 게이트를 통해서 보내지는 클폴펄스를 카운트하는 카운터를 포함하며, 회전수N에 반비례하는 값이 카운터의 출력으로서 발생된다.
점화스위치(24), 스타더스위치(25) 및 회전각센서(23)의 위치검출기(26)의 출력은 레치(latch) 회로(37)에 일시적으로 기억된다. 마이크로프로세서(40)는 버스라인(41)을 통해서 ROM(42), RAM(43) 및 기타의 블록(34),(35),(37)과 접속되어 있으며, 소정의 프로그램에 따라서 연료분사량을 연산한다. 이 연료분사량에 대응한 값은 연료분사 제어회로(44)에 기억되며, 이 기억된 값과 클록펄스가 일치했을때 출력펄스가 형성되며, 이 펄스는 구동회로(45)를 통해서 연료분사밸브(14)로 보내진다.
그리고, 가감속의 보정은 스로틀센서(16)의 출력을 받아 마이크로 프로세서(40)에서 처리하여 연료를 증량, 감량하는 것이다.
그리고, 이 종류의 분사장치에 있어서는 제 3 도에 나타낸 바와 같이, 차트(a)에 나타낸 스타터스위치신호가 온으로 되어 크랭킹이 행해졌을 때에 차트(b)에 나타낸 분사개시신호가 발생되며, 이에 따라서 차트(c)에 나타낸 분사펄스가 연료분사밸브에 부여되고 있었다.
여기서, 분사펄스는 분사개시신호 사이에서 TON과 TOFF로 구분되어, TON이 냉각수 온도에 의해서 변화되어 있었다.
그러나, 연료를 TON의 시간에만 한번에 다량으로 공급하기 때문에 연료가 적절하게 증발하지 않으며, 연료실내의 혼합기 농도가 적절화되지 않아 시동성이 나쁜 문제 등이 있으며, 이것은 저온으로 될수륵 현저하였다.
상기 문제를 해소하기 위하여 1984년 12월 5일자 일본국 특허공고 제1974-45,650호에 개재된 바와 같은 "시동시의 가솔린 분사엔진의 연료제어방법"이 발명되었다. 이 종래의 기술에는 전후하는 분사개시 신호 사이에서 계속해서 분사펄스가 발생되는 것이 개시되어 있다.
그러나, 연료의 소요량을 판단하지 않고, 연료를 계속해서 분사하기 때문에 엔진의 소요량 이상을 연료를 과도로 소비한다는 문제가 있다.
본원 발명의 목적은 연료실내의 공기, 연료혼합기의 농도를 적정히 하고 엔진의 연료소비를 적정히 할 수 있는 전자제어식 연료분사장치를 제공하는데 있다.
본원 발명에 의하면, 시동시의 연료는 분사펄스 신호에 의해 분량하여 공급되고, 분사펄스 신호의 펄스열(列)폭은 엔진연료실의 온도에 의해 제어되므로, 연료가 충분히 증발해서 적정한 혼합기농도로 유치되고, 엔진연료실의 온도를 검지해서 엔진에 연료공급을 적정히 한다.
다음 본원 발명의 일실시예를 상세하게 설명하며, 제 4 도, 제 5 도에 있어서 본원 발명의 기본적인 개념을 설명한다.
제 4 도에 있어서, 참조번호(50)은 시동판별 수단이며, 이것은 예를 들면 스타터스위치신호가 온이 되는 것으로 판별되고, 제 5 도의 차트(a)에 나타낸 신호가 발생한다.
시동판별수단(50)에서 크랭킹상태라고 판별되면 스타터에 의해서 내연기관(8)이 회전되고 있기때문에 분사개시신호발생수단(51)으로부터 제 5 도의 차트(b)에 나타낸 분사개시신호가 발생된다. 이 분사개시신호로서는 크랭크각 센서로부터의 기준신호나 점화장치의 1차전류신호등이 사용된다.
그리고, 분사개시신호발생수단(51)으로부터 분사개시신호가 발생되면 이것에 동기해서 분사펄스발생수단(51)에서 제 5 도의 차트(c)로 나타낸 분사펄스가 발생된다. 이 분사펄스는 전후하는 분사개시 신호사이에서 최소한 2개이상 발생되고 있다.
여기서 분사펄스의 수 또는 시기등의 보정은 펄스보정수단(53)에 의해서 행하여지고, 이 보정의 파라미터는 여러가지의 것이 사용된다.
연료분사밸브(14)는 분사펄스발생수단(52)의 출력신호에 의해 제어된다.
다음에 제 4 도에 나타낸 방식을 마이크로컴퓨터로 실시했을 때의 플로차트를 제 6 도에 따라 설명한다.
제 6 도의 스텝(54)에서 스타터스위치가 온인지의 여부가 판단되며, 온이면 크랭킹중이라고 판단해서 스텝(55)으로 나아간다. 스텝(54)은 시동판별수단(50)에 대응하고, 스텝(55)은 제 4 도의 분사개시신호발생수단(51)에 대응한다.
스텝(55)에서는 시동시에 필요한 연료량을 제 7 도에 나타낸 냉각수온도-펄스폭 특성도로부터 구해서 설정한다. 이 특성은 마이크로컴퓨터의 ROM에 기억되어 있고, 마이크로컴퓨터에 설정되어 있는 소정의 주기로 판독된다.
스텝(55)에서, 엔진시동에 필요한 연료랑을 제 7 도의 냉각수온도-펄스폭 특성도 대신에 엔진오일온도-펄스폭 특성도(도시생략)로부터 구할 수 있다. 엔진오일온도-펄스폴 특성도는 냉각수온도-펄스폭 특성도와 유사하다. 엔진오일온도-펄스폭 특성도와 냉각수온도-펄스폭 특성도는 둘 다 내연기관의 온도가 저하함에 따라 분사펄스의 수가 증가하도록 엔진연료실의 온도에 따라 펄스폭 TST가 변하는 특성을 가지고 있다. 연료량은 분사펄스폭 TST로 나타낸다. 분사펄스폭 TST는 TON×n 또는 n(TON+TOFF)에 의해 나타난다. TON은 제 5 도(c)의 연료분사밸브(14)의 개방시간 간격을 나타내고, TOFF는 제 5 도(c)의 연료분사밸브(14)의 폐쇄시간 간격을 나타낸다. 제 7 도의 특성도에 의하면, 분사펄스폭 TST는 제 5 도(c)에 나타낸 바와같이 전후 분사개시신호 사이에서 다음과 같은 스텝으로 제어된다.
스텝(66),(67),(68) 및 (69)가 이행되지 않을 때에는 스텝(56)에서 분사개시신호에 동기해서 분사펄스가 연료분사밸브(14)에 인가되어 연료가 분사된다. 스텝(56)은 제 4 도의 분사펄스발생수단(52)에 대응한다.
다음에 타이머에 의해서 분사펄스의 발생시간이 계측되고, 제 5 도에 나타낸 TON의 시간을 초과했는지의 여부가 스텝(57)에서 판단되고, 초과되어 있지 않으면 스텝(57)을 재차 반복하고, 초과되어 있으면 스텝(58)로 나아간다.
스텝(48)에서는, 분사펄스의 합계시간 AOLD에 금번 실행한 TON을 가산해서 새로운 합계시간 ANEW을 구한다.
스텝(59)에서는, 이 합계시간 ANEW와 스텝(55)에서 구한 분사펄스폭 TST와 비교하고, 합계시간 ANEW가 분사펄스 폭 TST보다 크면 다음의 분사개시신호가 올 때까지 대기한다. 합계시간 ANEW가 분사펄스폭 TST보다 작으면 스텝(70),(72)가 이행되지 않을 때 스텝(60)으로 나아간다.
스텝(60)에서는 분사펄스출력을 오프로 해서 분사밸브(14)로부터의 연료공급을 정지한다.
다음에 스텝(61)에서, 역시 타이머에 의해서 분사펄스가 출력되고 있지 않은 시간이 계측되고, 제 5 도에 나타낸 TOFF의 시간을 초과했는지의 여부가 판단된다. TOFF의 시간을 초과하고 있지 않으면 스텝(61)을 재차 반복하고, 초과하고 있으면 스텝(56)으로 되돌아가서 지금까지의 처리를 다시 실행한다.
이와 같은 플로차트의 실행에 의해서 제 5 도(c)에 나타낸 분사펄스가 얻어지는 것이다.
제 6 도의 스텝(55)에서, 시동에 필요한 연료량은 냉각수온도에 따라 제 7 도의 냉각수온도-펄스폭 특성도로부터 구할 수 있지만, 이 연료량은 분사펄스폭 TST의 일정한 길이의 펄스열에 의해 제어된다. 분사펄스폭 TST의 일정한 길이의 펄스열은 -30℃의 엔진냉각수온도에 대응한 펄스폭으로 설정된다. 자동차엔진은 -30℃의 엔진냉각수온도에 있어서도 시동되어야 한다는 규칙이 있다. 엔진냉각수온도가 -30℃일지라도, 펄스폭 TST의 길이는 제 5 도(c)에 나타낸 바와 같이 전후 분사개시신호간의 간격의 길이보다 짧다.
다음에 분사펄스의 보정에 대해서 설명한다.
먼저 시동시에는 배터리전압이 저하하기 때문에 분사펄스폭 TST을 보정할 필요가 있다. 이 때문에 제 8 도에 나타낸 바와 같은 플로차트에 의해서 이 보정이 행해진다.
제 8 도의 스텝(62)에서 시동을 위한 분사펄스폭 TST를 ROM에서 판독한다.
다음으로 스텝(63)에서 제 9 도에 나타낸 바와 같은 배터리전압-보정계수 특성도로부터 보정계수 TTST를 판독한다. 이 계수는 배터리전압이 낮을수록 분사량을 많게 하는 특성치를 가지고 있다.
이들 데이터로부터 스텝(64)에서 보정된 분사펄스폭 TSTO를 구한다. 이것은 다음의 식(1)에서 구해진다.
SSTO= TST× TTST
그리고, 이 펄스폭 TSTO을 스텝(65)에서 설정해서 스텝(56)으로 나아간다.
이와 같은 플로차트를 실행하면 배터리전압의 변동보상이 가능해진다.
다음으로 분사펄스의 TON과 TOFF의 시간은 일정해도 좋으나, 이들을 변경하므로서 보다 많은 문제를 해결할 수 있다.
예를 들어 배터리전압이 저하하면 연료분사밸브의 개방특성이 약화해서 연료량이 소정치보다 대폭적으로 감소하는 문제가 고려된다.
이 때문에 제 10 도에 나타낸 바와 같이 스텝(66)에서 제 11 도에 나타낸 배터리전압-TON특성도에서 TON을 판독한다. 이 펄스폭 TON은 배터리전압이 저하할수록 커지는 특성을 가지고 있다. 따라서 밸브 개방특성악화에 의한 연료량의 감소를 보상할 수 있다.
다음으로 스텝(67)에서 펄스폭 TON을 소정의 어드레스에 격납하고 스텝(56)으로 나아간다. 따라서 이 이후 스텝(57)에서 사용되는 TON은 보정된 TON으로 된다.
또한, 이 배터리전압의 보정과는 별도로 엔진냉각수온도에 따라서도 TON의 시간을 변경할 수 있다.
바꾸어 말하면, 엔진냉각수온도가 높을수록 가솔린과 같은 연료는 더 용이하게 증발될 수 있기 때문에, 엔진냉각수온도가 높으면 시동시 더 많은 양의 연료를 공급해도 엔진이 시동될 수 있다.
제 12 도의 스텝(68)에서 제 13 도에 나타낸 냉각수온도-TON특성도로부터 TON을 판독한다. 이 펄스폭 TON은 냉각수온도가 높을수록 커지는 특성을 가지고 있다.
다음에 스텝(69)에서 펄스폭 TON을 소정의 어드레스에 격납하고 스텝(56)으로 나아간다. 그리고, 이 이후 스텝(57)에서 사용되는 펄스폭 TON은 보정된 펄스폭 TON으로 된다.
그리고, 제 6 도에 나타낸 스텝(55)와 (56)사이에서 제 10 도, 제 11 도에서 나타낸 배터리전압 보정과, 제 12 도, 제 13 도에서 나타낸 냉각수온도 보정을 조합해도 좋다.
이밖에 엔진회전수가 높아져서 TON의 시간이 분사개시신호간의 시간보다 더 길어지면 소요의 연료량이 얻어지지 않게 되는 문제가 있다.
전후 분사개시신호간의 시간 간격은 위치검출기(26)에 의해 발생되는 크랭크각신호의 시간 간격에 의해 결정된다. 엔진의 회전속도가 증가되면, 위치검출기(26)에 의해 발생되는 전후신호간의 시간 간격이 또한 짧아지기 때문에, 분사개시신호간의 간격이 짧아진다. 엔진의 회전속도가 증가될 때, TOFF의 전체시간 간격이 짧아지지 않으면, 연료의 소요량이 엔진에 공급되지 않는다.
따라서, 제 14 도에 나타낸 바와같이 스텝(70)에서 회전수 N를 검출하고, 스텝(71)에서 제 15 도에 나타낸회전수-TOFF특성도에서 TOFF를 판독한다.
다음에 이 TOFF를 스텝(72)에서 소정의 어드레스에 격납하고 스텝(60)으로 나아간다. 따라서, 스텝(61)에서 사용되는 TOFF는 이 보정된 TOFF이다.
여기서 제 15 도에 나타낸 TOFF특성도는 분사개시신호간에서 최소한 2개이상의 TON이 발생할 수 있도록 정해져 있다.
이상과 같이 본원 발명에 의하면, 엔진의 연료실의 온도에 따라 전후하는 분사개시신호의 사이에 최소한 2회이상 연료를 분사하도록 하였기 때문에 엔진이 불필요한 연료를 소모하지 않고 연료의 증발이 충분히 이루어져서 시동성을 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. (a) 흡기계에 설치된 전기적으로 구동되는 연료분사밸브(14)와, (b) 내연기관(8)의 크랭킹상태를 판정하는 시동판별수단(50)과, (c) 상기 시동판별수단(50)이 크랭킹상태라고 판정했을 때에, 상기 연료분사밸브(14)의 분사개시시기를 결정하는 분사개시신호를 발생하는 연료분사개시 신호발생수단(51)과, (d) 상기분사개시 신호발생수단(51)으로부터 발생된 전후하는 분사개시신호의 사이에 상기 연료분사밸브(14)를 열기위한 분사펄스를 발생하는 분사펄스발생수단(52)으로 이루어지며, 상기 분사펄스의 수가 상기 내연기관(8)의 온도가 저하됨에 따라 증가하도록 상기 분사펄스발생수단(52)을 제어하기 위한 펄스보정수단(53)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자제어식 연료분사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 펄스보정수단(53)이 상기 내연기관(8)의 엔진연소실(9) 온도에 대응하여 상기 분사펄스의 수를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 연료분사장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 펄스보정수단(53)이 상기 내연기관(8)의 엔진냉각수온도에 대응하여 상기 분사펄스의 수를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 연료분사장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 펄스보정수단(53)이 상기 내연기관(8)의 엔진냉각수온도 -30℃에 대응하여 일정한 간격으로 상기 분사펄스의 수를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 연료분사장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 펄스보정수단(53)이 상기 내연기관(8)의 스타터스위치(25)를 온하는데 사용되는 배터리의 전압에 대응하여 상기 분사펄스의 수를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 연료분사장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 펄스보정수단(53)이 상기 내연기관(8)의 스타터스위치(25)를 온하는데 사용되는 배터리의 전압에 대응하여 상기 분사펄스의 펄스폭(TON)을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 연료분사장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 펄스보정수단(53)이 상기 내연기관(8)의 엔진냉각수온도에 대응하여 상기 분사펄스의 펄스폭(TON)을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 연료분사장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 펄스보정수단(53)이 상기 내연기관(8)의 회전수에 대응하여 상기 연료분사밸브(14)의 폐쇄시간(TON) 간격을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 연료분사장치.
KR1019870000657A 1986-01-31 1987-01-28 전자제어식 연료분사장치 KR900003854B1 (ko)

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