KR900003856B1

KR900003856B1 - 공연비(空燃比) 제어장치

Info

Publication number: KR900003856B1
Application number: KR1019870008683A
Authority: KR
Inventors: 신지 고지마; 세이지 와다야; 료지 니시야마
Original assignee: 미쓰비시전기 주식회사; 시끼모리야
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1987-08-07
Publication date: 1990-06-02
Also published as: KR880004206A; JPS6388243A

Abstract

내용 없음.

Description

공연비(空燃比) 제어장치

제 1 도는 이 발명의 공연비제어장치의 구성도.

제 2 도는 이 발명에 관한 동작을 표시한 플로챠트.

제 3 도는 종래 내연기관의 공연비제어장치의 구성도.

제 4 도는 종래의 공연비장치에 있어서 공연비센서의 구성도.

제 5 도는 제 4 도의 공연비센서의 특성도.

제 6 도는 종래내연기관의 공연비제어장치의 동작을 표시하는 플로챠트.

제 7 도는 종래내연기관의 공연비제어장치의 동작파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 내연기관 2 : 흡기관

3 : 압력센서 5 : 회전센서

6 : 분사기 7 : 배기관

8 : 공연비센서 9 : 제어장치

10 : 온도센서 81 : 산소펌프용기(pum pcell)

82 : 산소전지용기 91 : AD컨버터

92 : 입력회로 93 : 마이크로 프로세서

94 : ROM 95 : RAM

97 : 출력회로 100 : 저항체

이 발명은 히터가 달린 공연비센서를 사용하여 공연비의 피드백(Feed back)제어를 행하도록 된 내연기관의 공연비제어장치에 관한 것으로써, 특히 공연비센서의 저온시에 있어서 파괴를 보호하도록 한 것이다. 종래로부터 이론공연비에서 출력전압이 반전하는 공연비센서(산소센서)를 사용한 공연비 피드백제어장치에 있어서, 내연기관이 경부하상태일때나, 공연비센서의 장착위치가 배기관의 후방에 있으므로 공연비센서의 온도가 낮아 활성화되지 않는 경우에, 전열히터를 내장시켜 센서를 고온으로 보존되도록 한 것이 실용화되어 있다.

또 공연비에 대하여 직선적으로 변화하는 아날로그치를 출력시키는 공연비센서로 일부 실용화되어 있지만, 이 공연비센서에도 출력정밀도의 향상이나 활성화를 목적으로 절열히터가 내장되어 있다. 이러한 공연비센서를 사용한 공연비피드백제어는 배출가스를 정화하기 위해 기화관이나 연료분사장치가 달린 내연기관에 사용되고 있지만, 여기에서는 종래예로서 스피드덴시티(Speed density)방식연료분사장치를 사용하며 공연비에 대하여 리니어(linear)출력을 발생시키는 공연비센서를 적용시킨 시스템에 관하여 설명한다. 제 3 도는 종래내연기관의 공연비제어장치의 구성도이다.

제 3 도에 있어서, 1은 내연기관, 2는 이 내연기관(1)에 접속된 흡기관, 3은 이 흡기관(2)내에 설치된 드로틀밸브(Throttle valve)이다. 이 흡기관(2)내의 압력은 센서(4)에서 검출하며 그 검출출력은 AD컨버터(91)에 송출하도록 되어있다. 또 내연기관(2)의 회전을 펄스로서 회전센서(5)에서 검출하도록 되어 있으며 이 회전센서(5)의 출력을 입력회로(92)에 송출하도록 되어있다.

또한, 흡기관(2)으로 분사기(6)에 의하여 연료를 분사하도록 되어 있으며 이 분사기(6)는 출력회로(96)의 출력으로 구동되도록 되어 있다. 내연기관(1)에 배기관(7)이 접속되어 있고 이 배기관(7)내의 배기가스성분에서 공연비에 대응된 출력이 공연비센서(8)에서 AD컨버더(91)에 송출하도록 되어 있다. 한편, 9는 압력센서(4), 회전센서(5)와 공연비센서(8)등의 정보에서 소요연료량을 연산하여 분사기(6)의 구동펄스폭을 발생시키는 제어장치이다.

이 제어장치(9)에 있어서 AD컨버터(91)은 공연비센서(8) 및 압력센서(4)등의 아나로그신호를 디지탈치로 변환시켜 마이크로 프로세서(93)에 송출하도록 되어 있다. 또 압력회로(92)는 회전센서(5)의 펄스입력신호를 레벨변환시키기 위한 입력회로로서, 이 출력도 마이크로 프로세서(93)에 송출하도록 되어 있다. 이 마이크로 프로세서(93)는 AD컨버터(91) 및 입력회로(92)에서 얻은 디지탈 및 펄스신호에 바탕을 두고 내연기관(1)에 공급할 연료량을 연산하고, 그 결과에 따라서 분사기(6)의 구동펄스폭을 출력한다. 이 마이크로프로세서(93)의 제어수순이나 데이터를 미리 ROM(94)에서 기억하고 있으며 또 RAM(95)에서 연산과정에 있어서의 데이터를 일시적으로 격납하도록 하고 있다.

그리고 마이크로프로세서(93)의 출력신호에 따라서 출력회로(96)에서 분사기(6)를 구동시키도록 하고 있다.

상기 제 3 도중의 공연비센서(8)는 제 4 도에 표시한 것과같이 구성되어 있는데, 81은 산소펌프용기, 82는 산소전지용기, 83a 및 83b는 다공질로된 전극, 84는 확산실, 85는 기준전압원, 86은 비교증폭기, 87은 펌프구동회로, 88은 펌프의 전류를 검출하기 위한 저항이다. 또 103은 전기적절연체인데, 이 전기적절연체(103)의 위에 저항치(100)가 형성되어 있다. 저항체(100)는 전열히터의 역할을 한다. 그리고 102는 에어갭이다.

이 공연비센서(8)의 구성은 이미 공지(일본국 특개소 59-190646호 공보 및 특개소 60-128349호 공보)의 것이며 기준전압원(85)를 약 0.4V로 설정하고, 이 전압과 산소전지용기(82)의 전압을 비교증폭기(86)에서 비교하며 이 편차가 영이되도록 펌프구동회로(87)를 통하여 산소펌프용기(81)에 전류를 흐르게 함으로서 확산실(84)내의 배기가스가 이론공연비에 상당하도록 작용시키는 것이다.

이러한 원리를 사용하여 이론공연비보다 희박(lean)측, 농후(rick)측을 공히 검출할 수 있으며 그 측정결과는 저항(88)의 양단의 전압으로서 거낼수 있으며 제 5 도에 표시한 것과 같이 넓은 공연비의 범위에 대하여 선형출력전압을 얻을 수 있다. 저항체(100)는 기관운전중, 제어장치(9)내의 출력회로(97)에 의하여 통전되고 공연비센서(8)는 가열되어 활성화된다.

다음에, 상기 공연비센서(8)를 사용한 공연비피드백의 종래 제어방법을 제 6 도에 의하여 설명한다. 이 제 6 도는 제 1 도에 표시한 제어장치(9)의 제어수순을 플로챠트로 표시한 것이다. 스탭 S₁에서 회전센서(5)로부터 입력되는 펄스신호, 즉 엔진회전수 Ne를 판독하며, 스텝S₂에서 압력센서(4)로부터 얻어진 흡기관내압력(절대압력)의 값 Pb를 판독하며 스탭 S₃에서는 스탭 S₁및 S₂에서 판독된 정보를 기초로 분사기(6)의 기본구동펄스폭 대를 연산한다. 연산식은 r₀=K·Pb·η_v로 표시되며 K는 정수, η_v는 흡기압력 Pb와 엔진회전수 Ne에 대응하여 미리 정해진 충전효율이다.

다음에, 스텝 S₄에서 목표공연비(A/F)S가 설정된다.

이 목표공연비(A/F)S는 예컨대 제 7 도(제 7 도 (a)는 기관의 정지, 운전사이클을 표시하며 제 7 도 (b)는 공연비센서의 히터의 온, 오프 사이클을 표시한다)에 표시한 바와같이 엔진회전수 Ne와 흡기압력 Pb에 대응하여 최적한 동력성능과 연료비를 얻을 수 있도록 미리 설정되어 있지만, 다시 엔진의 온도가 가감속상태등에 의하여 변화되어도 된다.

스탭 S₅에서는 공연비센서(안의 출력신호(A/F)R를 판독하며 스탭 S₆에서 공연비의 편차(A/F)S-목표공연비(A/F)R를 구하고 이값을 적당한 게이(Gain)으로 적분한다. 스텝 S₇에서는 이 적분치 I의 값이 미리 정해진 상하한치 I(리미트치 I)(LMT)를 초과하고 있는지의 여부를 판별하며 리미트치 이내이면 스탭 S₈에서 보정치 I=I로 하고 만약 리미트치를 초과하였으면 스탭 S₉에서 보정치 I=I(LMT)로 한다.

다음에, 스텝 S₁₀에서 분사펄스폭 r를 스텝 S₃에서 먼저구한 기본분사펄스폭 r₀에 상기 보정치 I₁를 곱셈함으로서 구한다. 이상의 동작이 반복되어 공연비는 목표치(A/F)S로 되도록 피드백제어된다. 그런데, 이상의 동작은 공연비센서(8)가 기관의 배출가스온도나 저항체(100)의 가열에 의하여 활성화하고 있어야만 가능하다. 통상적으로 기관이 경부하시에는 배기온도가 낮아 활성화 온도에 도달하기 힘들므로 공연비센서에 전열히터를 내장시켜 제 7 도와 같이 기관작동중에는 통전되도록 하고 있다.

상기와 같은 종래 내연기관의 공연비제어장치에 있어서는 통상의 분위기 온도하에서는 정상적으로 기능을 발휘하지만, 0°∼-30℃와 같은 저온분위기에 있어서 기관시동후 기관의 예열이 완로되기전에 기관을 정지시키면, 배기관의 온도는 충분히 상승되어 있지않기 때문에 운전중, 배기가스중에 포함되어 있는 수증기가 배기관 중에서 물방울이 되어 공연비센서에도 물방울이 부착하는 일이있다.

공연비센서는 에어갭이나 소공이 있는 구조로 되어있기 때문에 에어캡등에 물방울이 부착된채 그대로 저온중에 방치되면 이 물방울이 동결하며 동결에 의한 팽창에 의하여 공연비 센서의 용기가 파괴되는 문제점이 있었다.

이 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서 공연비센서에 물방울이 부착하여도 물방울의 동결에 의한 공연비센서의 파괴를 방지할 수 있는 공연비제어장치를 얻는데 그 목적이 있다. 이 발명의 공연비제어장치는 외기온도를 검출하는 온도센서와, 이 온도센서의 검출온도를 판별함으로서 기관정지후에도 공연비센서의 전열히터에 통전시키는 수단을 설치한 것이다.

이 발명에 있어서는 온도센서에의 외기의 온도를 검출하여 기관정지시에 외기온도가 동결온도로 되는 소정치 이하이면 기관정지후에도 소정시간, 공연비센서의 히터에 통전시켜 가열한다. 이 발명의 공연비제어장치의 실시예에 관하여 이 도면에 따라 설명한다.

제 1 도는 이 발명의 한 실시예의 구성을 표시한 도면인데 제 1 도에 표시한 실시예의 구성은 전술한 제 3 도의 종래예에 대하여 외기온도를 검출하는 온도센서(10)를 부가시킨 것이외는 동일하지만, 제어장치(9)내의 마이크로프로세서(93)을 중심으로 한 연산부의 연산처리 및 데이터설정방법이 종래장치와는 일부 다르며 제 2 도의 플로차트에 표시한 부분의 기능을 새로히 부가시킨 것이다.

제 2 도의 플로차트에 있어서, 스텝(200)에서 키스위치의 오프에 의하여 기관이 정지하였는지의 여부를 판별하여 기관이 정지후이면, 스텝(201)에서 온도센서(10)의 출력에 의하여 외기온도가 소정치(예컨대 70℃이상)인지의 여부를 판별하여 소정치이하이면, 스텝(20)에서 히터통전의 타이머를 작동시키고 이 타이머가 작동중에는 공연비센서(8)의 저항체(100)에 통전시켜 공연비센서(8)를 가열한다. 이 타이머의 작동시간은 공연비센서(8)에 부착된 수분을 증발시키는데 충분한 시간이 필요한 것이며 주위온도가 낮은 경우에는 수분간 정도이면 된다.

또 상기 실시예의 설명에 있어서는 히터 통전의 타이머 수단으로서 마이크로프로세서(93)를 사용한 소프트웨어에 의한 방법을 들였으나, 회로(하드웨어)에 의하여도 동등한 기능을 실현할 수 있다는 것은 말할 나위도 없다.

이 발명은 이상 설명한 바와같이 기관이 정지된 후 소정시간만 공연비센서의 히터에 통전시켜 가열하도록 하였으므로 공연비센서에 부착된 물방울이나 수분을 증발시켜 제거할 수 있다. 따라서 주위온도가 낮아 기관이 충분하계 예열되지 않은채 정지할 경우에 있어서도 기관정지후 공연비센서에 부착된 수분이 동결하여 공연비센서를 파괴시키는 문제점을 해결할 수 있는 것이다.

Claims

배기관에 장착되어 배출가스성분에 따라 공연비정보를 출력하는 공연비센서, 이 공연비센서에 일체적으로 구성된 전열히터, 외기온도를 검출하는 온도센서, 기관의 동작유무를 검출하는 정지검출수단, 상기 온도센서에 의하여 외기온도가 소정치 이하인것을 판별하는 온도판별수단, 상기 정지검출수단이 작동시에 상기 온도판별수단이 작용하고 있을때에는 상기 정지검출수단 작동후부터 소정시간만 작동하는 타이머, 이 타이머 작동중에는 상기 전열히터에 통전시키는 수등등을 구비하여서 된 공연비제어장치.