KR900004073B1 - 전자통제 엔진 제어장치 - Google Patents

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KR900004073B1 KR1019860010642A KR860010642A KR900004073B1 KR 900004073 B1 KR900004073 B1 KR 900004073B1 KR 1019860010642 A KR1019860010642 A KR 1019860010642A KR 860010642 A KR860010642 A KR 860010642A KR 900004073 B1 KR900004073 B1 KR 900004073B1
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디.스톨만 도날드
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Abstract

내용 없음.

Description

전자통제 엔진 제어장치
제 1 도는 본 발명의 원리에 부합되는 엔진제어장치에 있어서 차량 액셀레이터 페달의 도식도.
제 2 도는 본 발명의 원리에 부합되는 차량엔진 및 엔진제어장치의 도식도.
제 3 도는 본 발명의 원리를 수행함에 있어서 제 2 도의 엔진 제어장치의 작동상태를 나타낸 컴퓨터플로우도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 내연기관(internal combustion engine)
12 : 액셀레이터 페달(accelerator pedal)
18 : 선형전위차계(linear potentiometer)
20 : 힘 센서(force sensor)
24 : 드로틀 브레이드(throttle blade)
26 : 연료분사장치(fuel injector)
38 : 엔진제어 컴퓨터(engine control computer)
30 : 서보 모우터(servo motor)
32 : 애널로그-디지털 변환기(analogue-digital converter)
34 : 힘측정회로(force measurement. circuit)
36 : 위치 센서(position sensor)
38 : 드로틀 위치 서보(throttle position servo)
본 발명은 엔진제어장치 특히, 전자통제 엔진제어장치(failsafe engine controller)에 관한 것이다. 수동액셀레이터 페달(operator actuated accelerator pedal)과 엔진 사이의 기계적 결합을 필요로하지 않는 차량엔진장치류가 널리 알려져 있다.
상기 엔진 제어장치류는 통상적으로 다양한 저항전위차계등에 의해서 액셀레이터 페달의 위치를 모니터링한다. 상기 엔진제어장치류의 한 형태에 있어서, 엔진의 흡입구내에서의 드로틀 브레이드(throttle blade)가 액셀레이터 페달위치에 따라 전기작동기에 의해서 위치조절되어 엔진내로의 매스공기흐름(mas airflow)을 제어하고, 그리고 엔진에 공급되는 연료가 소정의 공기/연료 비(공연비)를 달성하도록 상기 공기흐름에 근거하여 계량(metering)된다.
상기 엔진제어장치류의 또 다른 형태는 엔진으로 이동되는 연료가 액셀레이터 페달위치에 따라 계량되고 드로틀 브레이드의 위치가 전기작동기에 의해서 결정되어 연료흐름에 따라 엔진내로의 매스 공기흐름을 제어하여 소정의 공기/연료비가 달성되도록 구성된다. 상기 엔진제어장치류내에서의 액셀레이터 페달과 드로틀 브레이드 사이의 기계적 결합이 없을 때, 드로틀 브레이드가 개방상태로 유지되는 경우 전자통제를 제공하는 것이 제안되었다.
상기 작동은 드로틀 브레이드의 위치와 액셀레이터 페달의 위치를 비교함으로써 수행된다. 액셀레이터 페달이 드로틀 브레이드가 밀폐되는 아이들위치(idle position)로 복귀된후에도 드로틀 브레이드가 선정된 시간동안 개방위치에 유지되는 경우 드로틀 작동기에 의한 드로틀의 밀폐 또는 엔진 장치등의 교정작동이 수행된다.
상기 장치는 미국 특허 No. 4,393,833호에 나타나 있다. 상기 엔진제어장치는 드로틀 브레이드가 개방위치에 유지되는 경우는 전자통제 작동을 제공하지만, 액셀레이터 페달이 오프-아이들 위치(off-idleposition)에 유지되는 경우 전자통제 작동을 제공하지는 못한다.
예를들면, 액셀레이터 페달이 오프-아이들 위치에 유지되는 경우, 상기 엔진제어장치는 액셀레이터 페달의 유지위치(stuck position)에 상응하여 전형적으로 드로틀 브레이드의 개방을 가져오게 된다. 액셀레이터 페달의 위치와 드로틀 브레이드의 위치사이의 오차가 없기 때문에, 어떠한 교정작동도 상기 엔진제어장치에 의해서 수행되지 않는다. 따라서, 본 달명은 액셀레이터 페달이 유지되는 경우 전자통제 작동을 포함하는 엔진제어장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다. 이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 엔진아이들위치로 바이어스되어 적용된 힘에 상응하여 오프-아이들 위치로 작동하는 액셀레이터 페달 ; 액셀레이터 페달의 위치를 감지하는 위치센싱수단(position sensing means) : 으로 구성되고, 공기 및 연료가 공급되는 흡입공간을 갖는 내연기관에 적절한, 엔진제어장치에 있어서, 액셀레이터페달에 적용된 힘을 감지하기 위한 힘센싱수단(power sensing means) : 및 힘 센싱수단에 의해서 감지된, 액셀리이터 페달에 적용된 힘에 응답하여, 액셀레이터 페달에 적용된 힘이 영(zero)보다 큰 경우는 위치센싱수단에 의해서 감지되는 액셀레이터 페달위치에 따라, 그리고 액셀레이터페달에 적용된 힘이 영(zero)인 경우는 엔진아이들 스케줄(engine idle schedule)에 따라, 공기와 연료 혼합물을 내연기관에 공급하는 응답수단으로구성되어, 액셀레이터 페달 위치가 오프-아이들 위치에 유지될지라도 액셀레이터 페달에 적용될 힘이 영(zero)인 경우, 엔진작동이 아이들 상태에서 유지되도록 구성되는 전자통제 엔진 제어장치에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 조작원 설정 엔진아이들 작동모우드(operator commanded engine idle operatingmode)를 표시하는 조건은 액셀레이터 페달의 위치에 무관하게 감지되고 엔진의 아이들 작동 모우드가 그것에 응답하여 설정된다.
또 조작원설정 엔진아이들 작동 모우드를 표시하는 조건은 차량 조작원에 의하여 액셀레이터 페달에 적용된 힘을 모니터링함으로써 감지된다. 액셀레이터 페달에 적용된 힘이 영(zero)인 경우, 엔진작동은 액셀레이터 페달의 위치에 무관하게 아이들 작동모우드로 강요된다. 이하, 도면을 통하여 본 발명을 상세히 설명한다. 제 1 도 및 제 2 도에 나타난 바와같이, 내연기관(10)은 액셀레이터 페달(12)를 엔진아이들 위치로 회전시키려는 스프링(16)의 복원력에 반하여, 액셀레이터 페달(12)를 피벗(14)에 대하여 오프-아이들 위치로 회전시키려는 힘을 차량 조작원이 액셀레이터 페달(12)에 적용함으로써 제어된다.
액셀레이터페달(12)는 엔진 아이들 위치로부터, 스프링(16)력에 반하어 적용되는 힘의 크기에 좌우되는, 오프-아이들 위치로 회전된다. 제 2 도에 도시된 엔진제어장치는 액셀레이터페달(12)의 위치를 감지하여 내연기관(10)의 실린더부하(cylinder charge)를 조절한다. 한 실시예에 있어서, 액셀레이터 페달(12)의 위치는 소정의 연료분사량을 나타난다. 이경우에 있어서, 엔진제어장치는 엔진 연료분사장치를 제어하여 소정량을 분사하고 내연기관(10)으로의 매스공기흐름을 조절하여 소정의 공기/연료비를 달성한다.
또다른 실시예에 있어서, 액셀레이터 페달(12)의 위치는 소정의 매스공기흐름량을 나타낸다. 이 경우에 있어서, 엔진제어 장치는 내연기관(10)으로의 매스공기흐름을 소정흐름으로 조절하고 내연기관(10)으로 분사되는 연료의 양을 제어하여 소정의 공기/연료비를 달성한다. 조작원 입력설정값을 표시하는 액셀레이터 페달(12)의 위치의 측정을 제공하도록, 선형전위차계(18)(위치센싱수단을 한정함)는, 피벗(14)에 대하여 액셀레이터 페달(12)를 회전시킴으로써 작동되도록 그 위치가 결정된다.
상기 선형전위차계(18)의 출력은 제 2 도의 엔진제어장치에 사용되어 내연기관(10)으로의 공기 및 연료 입력을 제어한다. 게다가, 저항 변형게이지의 형태를 취할 수 있는 힘 센서(20)은 액셀레이터 페달(12)에 대한 스프링(16)력에 반하여 자량 조작원에 의하여 액셀레이터 페달(12)에 적용된 힘의 크기인 출력을 제공하도록 액셀레이터 페달(12)에 의해서 지지된다.
제 2 도에 나타난 바와같이, 공기 및 연료는 드로틀 보어(22)를 통해 내연기관(10)내로 유입되며, 상기 드로틀 보어(22)내에는 내연기관(10)내로의 공기 흐름을 제어하는 드로틀 브레이드(24)가 설치되어 있다.
따라서, 드로틀 브레이드(24)는 내연기관(10)에 대한 공기 공급 수단의 일부를 형성하게 된다. 연료는, 연료 공급수단을 한정하는 연료분사장치(26)에 의해서, 드로틀 브레이드(24)위에서 드로틀 보어(22)내로 분사된다. 상기 실시예에 있어서, 연료분사장치(26)에 의해서 분사되는 연료의 양은 액셀레이터 페달(12)에 의해서 설정되고, 드로틀 브레이드(24)는 내연기관(10)으로의 공기흐름을 조절하여 소정의 공기/연료비를 달성하도록 그 위치가 결정된다.
연료분사장치(26) 및 드로틀 브레이드(24)의 제어는 엔진제어장치에 의해서 수행되는데, 이 엔진제어장치의 기본 부재는 디지털 마이크로 처리장치(digital micro processor) 형태의 엔진 제어 컴퓨터(28)이며, 이 엔진 제어 컴퓨터(28)에는 작동 프로그램이 저장되어 있는데, 이 작동 프로그램은 스텝 바이 스텝 실행이 본 발명의 원리에 따라 연료 분사장치(26)을 제어하고 드로틀 브레이드(24)의 위치를 결정하도록 프로그램화 되어 있다.
일반적으로, 엔진제어컴퓨터(28)은, 액셀레이터 페달(12)의 위치에 따라 내연기관(10)으로 연료를 분사하도록 연료분사장치(26)에 대한 타임펄스(timed pulse)를 발생시키고 서보 모우터(30)에 의해서 드로틀 브레이드(24)의 위치를 제어하여 소정의 공기/연료비를 나타내는 공기흐름을 달성한다.
상기 엔진제어 컴퓨터(28)은 기억장치, 중앙처리장치, 입력/출력회로 및 계시기를 포함하는 통상의 자동컴퓨터이고, 이 분야의 통상의 지식을 가진자에 의하여 프로그램화될 수 있다. 다양한 애널로그시그날의 측정치는 애널로그-디지털 변환기(32)에 의해서 엔진제어컴퓨터(28)에 제공된다. 상기 애널로그시그날은 액셀레이터 페달(12)의 위치를 표시하는 선형전위차계(18)의 출력, 내연기관(10)으로의 매스 공기흐름을 측정하는 통상의 매스공기흐름 센서(도시되어 있지 않음)의 출력, 힘센서(20)에 의해서 감지되는 힘을 나타내는 힘 측정회로(34)의 출력, 엔진냉각제에 노출되는 통상의 온도센서에 의해서 제공되는 엔진냉각제온도 시그날, 그리고 위치, 센서(36)에 의해서 제공되는 드로틀 브레이드(24)의 위치를 표시하는 애널로그시그날을 포함한다.
위치센서(30)은 서보모우터(30)의 출력샤프트에 의해서 작동되는 전위차계 형태이고, 그것의 출력은 드로틀 브레이드(24)의 각위치(angular position)를 표시한다. 힘 센서(20) 및 힘 측정회로(34)는 힘 센싱수단을 형성한다. 다양한 애널로그 시그날은 엔진 제어컴퓨터(28)의 설정따라 애널로그 디지털 변환기(32)에 의해서 디지털 시그날로 변환된다.
상기 디지털값은, 연료분사장치(26)을 제어할시 사용하고 드로틀 브레이드(24)의 위치를 제어하기 위하여, 엔진제어 컴퓨터(28)내의 등속호출기억장치에 저장된다. 게다가, 앤진제어컴퓨터(28)은 통상의 점화배전기(도시되어 있지 않음)에서 분당 회전수로 엔진속도를 표시하는 펄스입력을 수용한다. 상기 펄스는 각각의 흡입작동 및 기능(event and function)에 한번 제공되어, 내연기관(10)의 각각의 흡입작동에 대하여 연료펄스를 제공하는, 연료분사장치(26)의 작동을 개시시킨다.
엔진제어 컴퓨터(28)의 출력은 액셀레이터 페달(12)의 위치에 의해서 설정되는 연료의 양을 제공하도록 계산된 폭을 갖는 연료분사장치(26)에 대한 타임펄스이다. 게다가, 엔진제어 컴퓨터(28)은 내연기관(10)으로의 소정의 매스공기흐름을 제공하여, 소정의 공기/연료비를 달성하도록 설정된 드로틀 브레이드 위치(commanded throttle blade positon)를 나타내는 디지털-애널로그 변환기(37)에서의 디지털 시그날을 제공한다. 디지털-애널로그 변환기(37)의 출력은 드로틀 위치 서보(38)에 제공된다.
드로틀 위치서보(38)은 디지털-애널로그 변환기(37)에 의해서 제공되는 설정된 드로틀 위치와 위치 센서(36)에 위해서 제공되는 드로틀 브레이드(24)의 실제위치에 응답하여 시그날을 서보 모우터(30)에 보내어 설정된 드로틀 위치를 달성하도록 드로틀 브레이드(24)의 위치를 결정하게 된다. 서보 모우터(30), 위치센서(36) 및 드로틀 위치서보(38)은 드로틀 위치 결정 장치를 형성한다.
본 발명에 따라 연료분사장치(26)을 제어하고, 드로틀 브레이드(24)의 위치를 결정하고, 그리고 전자통제작동을 제공하는 엔진 제어 컴퓨터(28)의 작동이 제 3 도에 도시되어 있다. 제 3 도의 플로우도는 엔진제어컴퓨터(28)의 작동을 나타내며 기억 장치내에 저장된 작동프로그램의 형식으로 수행된다. 상기 프로그램은 스텝(40)에서 시작되어 컴퓨터가 다양한 입력자료를 판독하고 저장하는 스텝(42)로 진행된다.
상기 스텝에서, 애너로그-디지털 변환기(32)에 대한 애널로그 입력값이 차례로 판독되어 엔진제어컴퓨터(28)내의 기억장치에 저장된다. 다음에, 상기 프로그램은 힘 센서(20)에 의해서 감지되고 스텝(42)에 저장된 힘의 크기가 영(zero)과 비교되는 결정포인트(44)로 진행된다.
상기 힘의 크기가 영(zero)보다 큰 즉, 조작원이 액셀레이터 페달(12)에 힘을 적용하여 소정의 오프-아이들 연료흐름을 설정하는 경우, 상기 프로그램은, 스텝(46)으로 진행되고, 여기서, 선형 전위치계(18)의 출력에 의해서 표시되는 설정된 연료흐름을 달성하기 위하여, 내연기관(10)의 각각의 흡입작동에 대하여 분사될 연료펄스폭이 절정된다.
상기 펄스폭은 엔진제어 컴퓨터(28)의 출력계수장치내에 세팅되고 각각의 흡입작동에 응답하여 각각의 분당회전수(rpm) 시그날로 나타난다.
다음에 프로그램은 스텝(46)으로부터 스텝(48)로 진행되고, 여기서, 소정의 공기/연료비를 제공하기 위하여 요구되는 매스공기흐름이 결정된다. 다음에 프로그램은 스텝(48)에서 스텝(50)으로 진행되고, 여기서, 설정된 드로틀 위치를 표시하는 디지털 애널로그 변환기(37)에서의 출력이 스텝(42)에서 측정된 매스 공기흐름센서로부터 온 실제 공기흐름과 스텝(48)에서 결정된 소정의 매스공기흐름 사이의 차이에 따라 조절된다. 상기 시그날은 소정의 공기/연료비를 정확하게 얻을 수 있도록 비례 및 적분텀(term)에 따라 조절된다.
드로틀 위치서보(38)은 상기 설정된 시그날에 응답하여 서로 모우터(30)에 의해 드로틀 브레이드(24)의 위치를 결정하고 위치 센서(36)으로부터 온 피드백시그날에 응답하여 내연기관(10)으로의 설정된 소정매스공기 흐름을 달성했다.
결정포인트(44)로 다시 돌아가서, 힘이 영(zero) 즉, 조작원이 액셀레이터 페달(12)에 어떠한 힘도 적용하지 않으므로 아이들 연료를 설정하는 경우, 상기 프로그램은 스텝(46)을 바이패스하여 내연기관(10)에 대한 연료입력이 엔진 아이들 연료 스케줄에 따라 제어되는 스텝(52)로 진행된다. 상기 스텝에서, 내연기관(10)은 엔진온도의 함수로서 기억장치내에 저장된 아이들 속도연료펄스 순람표로부터 얻어진 연료펄스폭에따라 아이들 속도로 제어된다.
상기에서 알 수 있는 바와같이, 아이들 연료공급을 달성하기 위한 상기 펄스폭은 선형 전위차계(18)이 오프-아이들 연료 설정값을 표시하는 시그날을 산출한다 할지라도 제공된다.
상기 스텝(52)에서 아이들 연료펄스폭을 결정한 후에, 프로그램은 스텝(48)로 진행되고, 여기서, 스텝(52)에서 결정된 아이들 연료펄스폭에 따라 소정의 공기흐름비를 얻기위하여 요구되는 매스공기흐름이 결정된다. 다음에, 프로그램은 스텝(48)로 부터 스텝(50)으로 진행되고, 여기서, 소정의 매스공기흐름을 달성하기 위하여 상기한 바와같이 드로틀 브레이드(24)의 위치가 결정된다. 다음에, 프로그램은 스텝(50)으로부터 스텝(54)로 진행되어 루우틴(routine)을 종료한다.
제 3 도의 플로우챠트에 나타난 바와같이, 엔진제어 컴퓨터(28)의 작동은, 액셀레이터 페달(12)가, 선형전위차계(18)이 아이들 보다 큰 설정된 연료펄스폭을 갖는 위치에 유지되거나, 조작원이 액셀레이터 페달(12)에 힘을 적용하지 않는 경우에도, 내연기관(10)의 전자통제를 제공한다.
상기 작동은 힘 센서(20)에 의해서 감지된 액셀레이터 페달에 대한 힘이 차량조작원이 액셀레이터 페달(12)에 어떠한 힘도 적용하지 않으므로 엔진 아이들 조건을 설정하도록 하는 경우, 스텝(42)에서 시행되는 정상연료제어루우틴을 바이패스함으로써 성취된다. 연료공급장치, 공기 공급장치, 드로틀위치결정장치(상기에서 한정된) 및 엔진제어컴퓨터(28)은, 액셀레이터 페달(12)에 적용된 힘에 응답하는 응답장치를 형성하여 액셀레이터 페달(12)에 적용된 힘이 영(zero)보다 큰 경우는 액셀레이터 페달 위치에 따라, 그리고 적용된 힘이 영인 경우는 엔진 아이들 스케줄에 따라, 공기 및 연료 혼합물을 내연기관(10)에 제공한다.

Claims (2)

  1. 엔진 아이들위치로 바이어스되어 적용된 힘에 상응하여 오프-아이들 위치로 작동하는 액셀레이터 페달(12), 액셀레이터 페달의 위치를 감지하는 위치센싱수단(18)로 구성되고, 공기 및 연료가 공급되는 흡입공간(intake space)을 갖는 내연기관(10)에 적합한, 엔진제어장치에 있어서, 엑셀레이터 페달에 적용된 힘을 감지하기위한 힘 센싱수단(20, 34) : 힘 센싱수단에 의해서 감지된, 액셀레이터 페달에 적용된 힘에 응답하여, 액셀레이터 페달에 적용된 힘이 영(zero)보다 큰 경우는, 위치 센싱수단에 의해서 감지되는 액셀레이터 페달 위치에 따라, 그리고 액셀레이터 페달에 적용된 힘이 영(zero)인 경우는 엔진아이들 스케줄(engine idle schedule)에 따라, 공기와 연료 혼합물을 내연기관에 공급하는 응답수단(responsive means)(26,28,30,38)로 구성되어 액셀레이트 페달위치가 오프-아이들 위치에 유지될지라도 액셀레이터 페달에 적용된 힘이 영(zero)인 경우, 엔진작동이 아이들 상태로 유지됨을 특징으로 하는 전자통제 엔진제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 응답수단(28)이 힘 센싱수단(20, 34)에 의해서 감지되는 액셀레이터 페달(12)에 적용되는 힘에 응답하여 액셀레이터 페달에 적용된 힘이 영(zero)보다 큰 값을 갖는 경우, 위치 센싱수단(18)에 의해서 감지되는 액셀레이터 페달위치에 따라 흡입공간에 연료를 공급하고, 액셀레이터 페달에 적용된 힘이 영(zero)의 값을 갖는 경우, 흡입 공간에 아이들 연료량을 공급하는 연료공급장치(26) ; 흡입공간으로의 공기흐름을 조절하도록 작동되는 다양한 위치드로틀 브레이드(24) ; 그리고 흡입공간에 적용된 연료에 응답하여 흡입공간으로의 공기흐름에 의하여 소정의 공기/연료비가 달성되도록 드로틀 브레이드위치를 결정하는 드로틀 위치 결정수단(30, 36, 38)로 구성됨을 특징으로 하는 전자 통제 엔진제어장치.
KR1019860010642A 1985-12-23 1986-12-12 전자통제 엔진 제어장치 KR900004073B1 (ko)

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US812,901 1985-12-23
US06/812,901 US4640248A (en) 1985-12-23 1985-12-23 Failsafe drive-by-wire engine controller
US812901 1985-12-23

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