KR900006088B1

KR900006088B1 - 내연기관의 아이들 회전수 제어장치

Info

Publication number: KR900006088B1
Application number: KR1019870005429A
Authority: KR
Inventors: 다께오 사사끼
Original assignee: 미쓰비시전기 주식회사; 시끼 모리야
Priority date: 1986-06-26
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1990-08-22
Also published as: AU590092B2; KR880000682A; AU7470887A; US4790276A; DE3767229D1; EP0251723A2; EP0251723A3; EP0251723B1

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 아이들 회전수 제어장치

제1도는 이 발명의 한 실시예에 내연기관의 아이들(idle)회전수 제어장치의 블록 구성도.

제2도는 동장치의 목표맵(map)기억부 내용을 표시한 특성도.

제3도는 동장치의 비교편차에 대한 구동시간을 변환 맵 기억부 내용을 표시한 특성도.

제4도는 동장치의 각 상태에서의 동작을 표시하는 타임차트.

제5도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 내연기관의 아이들 회전수 회전수제어장치의 블록구성도.

제6도는 동 아이들 회전수 제어장치의 각 상태에서의 동작을 표시하는 타임차트.

제7도는 이 발명의 또다른 실시예에 의한 내연기관의 아이들 회전수 제어장치의 블록구성도.

제8도 및 제9도는 각각 동 아이들 회전수 제어장치의 각 상태에서의 동작을 표시하는 타임차트.

제10도는 동 아이들 회전수 제어장치의 또다른 실시예에 의한 요부의 다른 블록구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 스로틀밸브 4 : 액추에이터

5 : 로드 6 : 액추에이터 위치검출기

7 : 회전수 검출수단 8 : 수온검출기

9 : 차속스위치 100 : 아이들 회전수 제어장치

110 : 위치피드백 제어부

111 : 목표액추에이터의 위치맵기억부

113 : 위치편차-구동시간 변환맵 기억부 120 : 회전수피드백 제어부

121 : 목표회전수 맵기억부

123 : 회전수편차-구동시간변환맵 기억부

130 : 선택회로 140 : 위치편차연산부

142 ,148 : 스위치 143 : 단시간 편차연산부

145 : 평균편차연산부 147 : 가산기

150 : 구동회로

이 발명은 스로틀밸브의 폐쇄측 스포터위치를 변위시키는 액추에이처(actuator)를 제어하여 소망하는 아이들(idle)회전수로 제어하는 내연기관의 아이들 회전수 제어장치에 관한 것이다. 일반적으로 기관의 흡기관에 설치된 스로틀밸브의 개도(開度)를 변화시켜서 아이들 회전수 소망치로 제어하는 아이들 회전수제어장치는 기관 회전수를 검출하고 이 검출된 실회전수와 사전에 설정된 목표회전수를 비교하여 실회전수가 목표회전수에 수렴하도록 피드백 제어를 하고 있다. 또 아이들시와 같은 저회전시에서는 스로틀개도를 변화시켜도 회전수가 변화하기까지의 시간지연이 크며 따라서 회전수 피드백 제어에서 공기조회기 동작과 같은 기관의 부하기 급변한 경우에는 회전수에 대하여 우수한 추종성을 얻는것은 곤란하기 때문에 기관회전수가 스로틀개도에 대응하는 특성을 살려 스로틀밸브 개도를 검출하는 검출기를 구비하고 사전에 설정된 목표스로틀개도를 유지하도록 개도피드백 제어를 하는것이 사용되고 있다.

종래의 아이들 회전수 제어장치는 상기와 같이 구성되어있지만, 차량의주행상태에서 기어를 접속하고 가속페달을 밟지않고 감속운전할때는 기관이 차량에 의하여 구동되게 되므로 스로틀밸브는 아이들 위치에 있어도 소위 아이들 상태와는 다르다. 또 고속 아이들 기능을 도입한 장치에서는 차량주행중에도 기관의 난기가 진행되기 때문에 흡기공기량을 제어하는 액추에이터를 수온상승에 수반하여 폐쇄측으로 구동하지 않으면 안되며 이경우의 제어목표치로서 액추에이터 위치정보가 사용된다. 그러나, 액추에이터 검출위치와 이이들 흡입공기량 특성의 차이 또는 아이들 부하의 기관별 차이에 의하여 2개 목표치에 차가 상겨서 상기 감속운전시에는 아이들 상태에 필요한 공기량과 상이한 값이 되어서 감속감이 부족하여 운전자에게 불안감을 주거나 혹은 엔진이 정지되어 버리는 등의 문제가 있었다. 특히 기관의 길들이기전의 새차 상태에서는 기관각부의 마찰저항이 크고 같은 아이들 공기량 일지라도 엔진이 정지되기 쉬운 문제점이 있었다.

또한 종래의 아이들 회전수 제어장치는 특히 차량주행중 그 제어장치에 데이터를 입수하고 있지 않은 기관부하변화 예를들면 헤드라이트, 브레이크램프, 라디에어터팬 모터등의 전기부하에 의하여 부하변화가 생긴 경우 소망의 아이들 회전수를 유지하는 것이 곤란하며 회전수의 이상상승이나 이상저하가 발생하고, 특히 회전수저하가 발생한 경우는 주행중이라도 변속시의 가속중단시나 정지하려고 기어를 빼고 주행할때에 엔진이 정지되어 버리는 문제가 있었다.

이 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 감속운전시등에 있어서도 감속감의 부족이 없으며 또 엔진이 정지될 염려가 없는 내연기관의 아이들 회전수 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 이 발명은 일시적인 기관부하의변화가 생겨도 혹은 차량운행중 기관에 부하가 부가된 경우에도 아이들 회전수를 소망치에 유지할 수 있는 내연기관의 아이들 회전수 제어장치를 얻는데 목적이 있다.

이 발명에 관한 내연기관의 아이들 회전수 제어장치는 목표회전수와 실회전수를 비교하여 목표회전수에 수렴하도록 액추에이터를 제어하는 회전수 피드백 제어부와, 목표회전수로의 수렴시의 액추에이터 실위치와 제1목표위치의 편차를 평균화처리하는 위치편차 연산부와, 이 위치편차의 평균을 목표위치에 가산한 수치로 액추에이터를 제어하는 위치피드백 제어부와 아이들 상태에 있을때는 회전수피드백 출력을, 아이들 상태가 아닐때 또는 차량 주행시는 위치피드백 제어부의 출력을 선택하는 선택회로를 구비한 것이다.

또한 이 발명에 관한 내연기관의 아이들 회전수 제어장치는 목표회전수와 실회전수를 비교하여 목표회전수에 수렴하도록 액추에이터를 제어하는 회전수피드백 제어부와, 목표회전수로의 수렴시 액추에이터 실위치와 제1목표위치의 편차를 평균화 처리하는 동시에 이 평균위치편차와 단시간 위치편차를 제1목표위치에 가산하고 제2목표위치를 설정하는 위치편차 연산부와, 제2목표위치에 의하여 액추에이터를 제어하는 위치 피드백 제어부와, 아이들 상태에 있을때는 회전수 피드백 제어부의 출력을, 그러나 아이들 상태가 아닐때 또는 차량주행시는 위치피드백 제어부의 출력을 선택하는 선택회로 혹은 아이들 상태에 있으며 또한 차량정지시인 경우 또는 기관의 실회전수가 목표회전수보다 저하한 경우에 회전수 피드백 제어부의 출력을 선택하는 선택회로를 구비한 것이다.

이 발명에서는 회전수 피드백 제어부에 의하여 목표회전수에 수렴한 경우의 액추에이터 실위치가 목표위치와 상이한 경우 그 편차를 위치편차 연산부에서 평균화처리하고 이 수치에서 목표위치를 보정하여 액추에이터를 제어하며 소망의 아이들 회전수를 유지한다. 또한 이 발명에서는 회전수 피드백 제어부에 의하여 목표회전수에 수렴한 경우의 액추에이터 실위치가 목표위치와 상이한 경우 그 편차를 평균편차 연산부에서 평균화 처리하여 평균위치편차를 연산하는 동시에 차량정지시등의 기관의 일시적인 부하변화에 의한 회전수변동분을 반영시키는 단시간 위치편차를 연산하여 이들 위치편차를 목표위치에 가산하고 이수치로 액추에이터를 제어하여 소정의 아이들 회전수에 유지한다. 또 차량주행중 기관에 부하증가가 생겨서 아이들 상태의 실회전수가 목표회전수 보다 저하한 경우 선택회로는 회전수 피드백 제어부의 출력을 선택하고 저하한 기관의 회전을 회전수 피드백 제어에 의하여 소정의 아이들 회전수에 제어한다.

이하 이 발명의 실시예 도면에 의하여 설명한다.

제1도는 이 발명의 한 실시예에 의한 아이들 회전수 제어장치의 블록 구성도이다. 1은 기관의 기화기, 2는 기화기에 설치된 스로틀밸브, 3은 스로틀밸브축에 설치된 레버, 4는 직류전동기를 사용한 액추에이터, 5는 액추에이터(4)의 로드(rod)이며 상기 액추에이터(4)는 전동기의 회전운동을 도시아니한 기어를 통하여 직성운동으로 변환하며 로드(5)를 신축시키고 아이들 회전수를 제어하는 동시에 운전자가 도시아니한 가속 페달을 밟지 않을때는 로드(5)는 스로틀밸브의 레버(3)과 접촉하고 접지전위로 되는 아이들 스위치를 겸용하고 있다.

6은 액추에이터(4)의 로드신축 위치를 검출하는 액추에이터 위치검출기, 7은 기관회전수를 검출하는 회전수 검출수단, 8은 기관의 냉각수온을 검출하는 수온검출기, 9는 차량의 주향중 여부를 검출하는 차속스위치이다. 100은 아이들 회전수 제어장치이며 이 내부에는 아래 설명하는 회로블록이 포함되어 있다.

110은 위치피드백 제어부이며, 그 내부에는 목표 액추에이터위치 맵(map)기억부(111), 목표위치와 액추에이터위치검출기(6)에서 전달된 실제의 액추에이터위치를 비교하는 비교기(112), 비교기(112)에서 얻은 위치편차에 대하여 액추에이터(4)의 구동시간을 결정하는 위치편차 △p-구동시간 T변환맵 기억부(113)가 포함된다. 또 120은 회전수피드백 제어부이며 이 내부에는 목표회전수맵 기억부(1221), 목표회전수와 회전수검출수단에서 전달된 실회전수를 비교하는 비교기(122), 비교기(122)에서 얻은 회전수 편차 △N에 대하여 액추에이터(4)의 구동시간 T을 결정하는 회전수편차 △N-구동시간 T변환맵(123)이 포함된다. 130은 위치피드백 제어부(110)의 출력신호와 회전수피드백 제어부(120)의 출력신호의 어느한쪽을 선택하는 선택회로이며 이 내부에는 절환스위치(131)과 운전조건 판정부(132)가 포함되어 있다.

140은 위치편차연산부로 이 내부에는 목표액추에이터 위치맵기억부(111)의 출력과 액추에이터 위치검출기(6)에 의하여 검출된 액추에이터(4)의 실위치신호를 비교하는 비교기(141), 이 비교기(141)의 출력을 후술하는 소정의 시정수로 평균화 처리하는 평균편차 연산부(145), 연산된 편차치를 기억하는 불휘발성기억소자(144), 평균편차치와 목표액추에이터 위치를 가산하는 가산기(147), 운전조건판정회로(132)에 의하여 제어되고 평균연산을 실행할때만 온(ON)하는 스위치(142)가 포함되어 있다. 150은 선택회로(130)의 출력을 받아서 액추에이터(4)의 구동전압을 송출하는 구동회로이다.

제2는 목표맵 기억부의 각 내용을 표시하며 (a)는 목표액추에이터 위치맵 기억부(11)의 내용을, (b)는 목표회전수맵 기억(121)의 내용을 표시하고 있다.

제3도는 비교편차에 대한 구동시간 변환맵 기억부의 내용을 표시하며, (a)는 위치편차에 대한 구동시간 변환맵 기억부(113)의 내용을, (b)는 회전수편차에 대한 구동시간 변환맵 기억부(123)의 내용을 표시하고 있다.

제4도는 가속페달을 밟았을때 혹은 놓았을때의 동작을 표시하는 타임차트로서로, (a)는 액추에이터위치, (b)는 기관회전수, (c)는 스로틀밸브 (2)가 아이들 상태에 있는지의 여부를 검출하는 아이들 스위치정보, (d)는 차량의 주향, 정지를 표시하는 차속신호, (e)는 선택회로(130)의 선택상태를 표시하고 있다. 이어서 이러한 구성의 아이들 회전수 제어장치의 동작에 관하여 설명한다. 스로틀밸브(2)는 운전자가 도시생략된 차량의 가속페달을 밟으므로서 연동하여 개폐하는 것으로 가속페달이 밟으면은 이에 따라 스로틀밸브(2)가 열리며, 이 결과 흡입공기량이 증가하는 동시에 연료공급량도 증가한다. 기관이 무부하운전의 경우에는 그조작에 의하여 회전수가 상승한다. 반대로 가속페달을 놓으면은 도시 생략한 스프링에 의하여 스로틀밸브(2)가 닫혀 혼합기체 공기량이 감소하고 기관회전수가 저하한다. 소위 아이들회전수를 유지하기 위하여는 그것에 맞는 혼합기체량을 공급할 필요가 있으며 적당한 스로틀개도를 유지할 필요가 있다.

이 발명에서는 스로틀밸브축에 레버(3)를 설치하는 동시에 이 레버(3)에 대면하여 액츄에이터(4)를 설치하고 액추에이터(4)의 로드(5)를 신축시켜서 레버(3)를 밀어 올리는 것으로 아이들회전수를 소정치에 유지하고 있다.

이와같은 제어를 제4도에 표시한 차량정지상태에서 주행하고 다시 정차한 경우의 동작에 관하여 설명한다.

지금시각 t₁에서 차량정지상태에 있고 아이들 스위치가 온(ON)이면은 운전조건 판정부(132)는 소위기관이 아이들 상태에 있다고 판정하고 절환스위치(131)가 회전수 피드백 제어부(120)측을 선택한다. 한편, 회전수피드백 제어부(120)내의 목표회전수 맵기억부(121)에는 제2b도와 같이 수온검출기(8)을 출력에 따른 목표아이들 회전수가 기억되어 있다. 여기서 지금 수온이 Tw₁이라고 하면 목표회전수 맵에 의하여 목표 회전수 N(Tw₁)을 산출하고 비교기(122)에 송출한다. 비교기(122)에서는 회전수검출수단(7)에서 검출된 실회전수 N(t₁)와 목표회전수 N(Tw₁)의 회전편차를 연산하고 그 결과를 회전수편차-구동시간 변환맵 기억부(123)에 보낸다. 이 회전수편차-구동시간 변환맵기억부(123)내에는 제3b도와 같이 회전수편차에 대하여 1회의 구동으로 보상할 수 있는 액추에이터(4)의 구동시간이 기억되어 있다.

예를들면 회전수편차 △Ni에 대한 구동시간은 T(△Ni)로 되며 이 구동방향과 구동시간 상당의 전압신호가 선택회로(130)에 송출된다. 선택회로(130)의 절환스위치(131)는 상술한 바와같이 회전수 피드백 제어부(120)에 접속되어 있으므로 전압신호는 구동회로(150)를 통하여 액추에이터(4)에 전달되어 상당하는 시간 구동된다. 이결과 로드(5)가 이동하고 레버(3)를 통하여 스로틀밸브(2)를 변위시켜 목표회전에 근접시킨다. 또 기관의 아이들링 운전시에는 스로틀개도를 변위시켜도 회전수가 추종하기까지 1초정도의 시간을 필요로 한다. 이때문에 1회 구동이 완료되고 스로틀개도가 변위한후 소정시간 예를들면 1초간 경과한후 다음번 회전수 비교를 실시하고 다시 편차가 존재하는 경우 수정동작이 순차 실행된다. 한편 상기 회전수 피드백제어(이하 NFB라 함)중 위치편차연산부(140)의 스위치(142)는 온되어 있으며 목표액추에이터 위치맵기억부(111)에서 출력되는 제1목표위치와 액추에이터(4)의 실위치 비교기(141)에서 비교되어 그 편차가 평균편차연산부(145)에 입력된다.

그리고 목표액추에이터 위치맵기억부(111)는 목표회전수맵기억부(121)와 기본적으로 대응한 내용이 기억되어 있으며 제2a도와 같이 수온에 대한 목표액추에이터위치가 기억되어 있다. 예를들면 수온이 Tw₁이라면 목표액추에이터위치는 p₁이 되고 이것이 비교기(141)로 송출된다. 평균편차연산부(145)는 30초에서 30분정도의 시간정수로 편차를 평균화하여 연산된 평균편차치는 불휘발성 기억소자(144)에 기억되는 동시에 가산기(147)에서 목표액추에이터위치의 수치에 가산되어 이것이 제2목표액추에이터 위치가 된다.

상기 평균위치연산을 행하는 목적은 액추에이터위치검출기(6)와 실제의 흡입공기량간에 차이가 있으며 위치피드백 제어를 한경우 회전수편차가 생기며 또 그 편차는 차량별로 다르기 때문에 그 오차흡수수단이어야 한다는 것과 그리고 한시기의 부하변화로 그 편차를 구하는 것은 아니고 엔진난기, 전기부하변동, 반클러치조작등으로 발생하는 기관부하변동을 평균화할 필요가 있다는 것이다. 이때문에 평균화 시간정수는 30초에서 30분정도의 수치에 설정되어있다. 또 불휘발성 기억소자(144)는 기관의 배터리에 직접 접속되어 있으며 키스위치를 오프(off)상태로 하여도 직전의 평균 편차를 계속 유지할수가 있다.

도한 기관의 길들이기가 안된 새차와 같은 경우에는 일반적으로 프리쿠션 손실이 크며 이결과 액추에이터(4)를 목표위치에 위치시켜도 실제의 아이들 회전수가 낮고 엔진이 정지되기 쉽다는 문제가 있지만 불휘발성 기억소자(144)에 최초로 전원이 공급될 경우는 기관의 길들이기전의 새차상태라고 판정하여 사전에 결정된 초기위치 편차치를 기억소자(144)에 초기설정한다. 이 초기위치편차치는 길들이기전의 프리쿠션 손실에 상당하는 것으로 일반적으로 아이들 회전수를 100-150rpm 증가시키는 수치에 상당한다. 가산기(147)에서 송출된 제2목표액추에이터 위치의 신호는 위치피드백 제어부(110)의 비교기(112)에서 액추에이터위치 검출기(6)로부터 실위치가 비교되고 그 편차가 위치편차-구동시간 변환맵기억부(113)에 입력된다.

이 위치편차-구동시간 변환맵기억부(113)내에는 제3a도와 같이 위치편차에 대한 액추에이터(4)의 구동시간이 기억되어 있다. 여기서 예를 들면 위치편차가 △Pi이면 구동시간은 T(△Pi)로 되고 이 구동시간 및 구동방향의 전압신호가 선택회로(130)에 송출된다. 선택회로(130)의 절환스위치(131)는 기관이 아이들 상태에 있는경우 회전수피드백 제어부(120)에 접속되어 있지만 가속 페달이 밟혀 아이들 스위치가 오프되면은 위치피드백 제어부(110)에 접속된다. 지금 제4도와 같이 차량이 주행상태이며 아이들 스위치가 오프인 시각 t₂의 경우 절환스위치(131)는 위치피드백 제어(PFB)를 선택한다. 또 위치편차 연산부(140)의 스위치(142)는 오프되어 NFB중 기억한 평균위치편차가 목표위치에 가산되어서 제2목표위치로 되어서 PFB가 실행된다.

그리고 차량이 주행상태이고 아이들 스위치가 온인 감속운전시의 시각 t₃에서는 제2목표위치에 의하여 PFB가 실행되기 때문에 감속기의 부족이나 클러치를 띄었을 경우등에 엔진의 정지가 방지된다. 또한 시각 t₄에서는 차량도 정지하고 기관도 아이들 상태에 있기 때문에 NFB가 실행되고 위치편차연산부(140)는 목표위치와 실위치의 편차를 평균화 처리한다.

다음은 이 발명의 다른 실시예를 도면에 기준하여 설명한다.

제5도는 이 발명의 다른 실시예의 의한 아이들 회전수 제어장치의 블록구성도이며 여기서 제1도와 같은 블록은 그 설명을 생략한다. 140은 위치편차 연산부이며 그 내부에는 목표액추에이터 위치맵기억부(111)의 출력과 액추에이터위치검출기(6)에 의하여 검출된 액추에이터(4)의 실위치신호를 비교하는 비교기(141), 이 비교기(141)의 출력을 운전조건판정회로(132)에 의하여 제어되는 스위치(142)를 통하여 입력하고 비교기(141)의 출력인 위치편차와 대략같은 수치의 단시간 위치편차를 연산하는 단시간 편차연산부(143), 그 연산된 수치를 기억하는 불휘발성 기억소자(144), 단시간편차연산부(143)의 출력을 후술하는 소정의 시간정수로 평균화처리하는 평균차연산부(145), 연산된 수치를 기억하는 불휘발성 기억소자(146), 평균편차 연산부(145)의 출력인 평균위치편차치와 단시간 편차연산부(143)의 출력의 단시간 위치편차를 목표위치에 가산하는 가산기(147), 차량주행시에는 단시간 편차연산부(143)의 출력이 가산기(147)로 입력하는 것을 정지하는 스위치(148), 평균편차연산부(145)의 출력과 목표액추에이터 위치맵기억부(111)를 가산하여 비교기(141)에 송출하는 가산기(149)로 구성되어 있다. 또 150은 선택회로(130)의 출력을 받아서 액추에이터(4)의 구동전압을 송출하는 구동회로이다.

이어서 이러한 구성의 아이들 회전수 제어장치의 동작을 제6도의 타임차트를 사용하여 설명한다.

지금 시각 t₁에서 차량정지에 있으며 아이들 스위치가 온이면은 운전조건 판정부(1332)는 소위기관의 아이들 상태에 있다고 판정하여 절환스위치(131)가 회전수 피드백제어부(120)측을 선택한다. 한편 회전수피드백제어부(120)내의 목표회전수맵 기억부(121)에는 수온검출기(8)에서 출력되는 수온정보에 따른 목표 아이들 회전수가 사전에 설정되어 기억되어 있다. 이 목표회전수는 비교기(122)에서 송출되며 비교기(122)에서는 회전수검출수단(7)에서 검출된 실회전수와 비교하여 회전편차를 연산하고 그 결과를 회전수편차-구동시간 변환맵기억부(123)에 송출한다. 회전수편차-구동시간 변환맵기억부(123)내에는 그 회전수 편차에 대하여 1회 구동으로 보상할 수 있는 액추에이터(4)의 구동방향 및 구동시간이 기억되어 있으며 이 구동방향과 구동시간 상당의 전압신호가 선택회로(130)에 송출된다.

선택회로(130)의 절환스위치(131)는 상술한 바와같이 회전수피드백 제어부(120)에 접속되어 있기 때문에 전압신호는 구동회로(150)를 통하여 액추에이터(4)에 전달되어 상당하는 시간구동된다. 이 결과 로드(5)가 이동하고 레버(3)를 통하여 스로틀밸브(2)를 변위시켜 목표회전수에 근접시킨다. 또 기관의 아이들링 운전시에는 스로틀개도를 변위시켜도 회전수가 추종하기까지 1초정도의 시간을 필요로 한다. 이때문에 1회 구동이 완료하고 스로틀개도가 변위한 후부터 소정시간 예를들면 1초간 경과한후 다음 번의 회전수 비교를 실시하고 다시 편차가 존재하는 경우 수정동작이 순차 실행된다.

한편 상기 회전수피드백 제어중 위치편차연산부(140)의 스위치(142)는 온되어 있으며 비교기(141)에서 비교된 액추에이터(4)의 목표위치와 실위치의 편차가 단시간 편차연산부(143)에 입력된다. 그리고 제1목표작동기 위치신호를 출력하는 목표액추에이터 위치맵기억부(111)는 목표회전수맵 기억부(121)와 기본적으로 대응한 내용이 기억되어 있다.

단시간 편차연산부(143)는 비교기(141)의 출력치와 대략같은 단시간 위치편차를 연산하고 이수치를 기억소자(144)에 기억하는 동시에 평균편차연산부(145)에 출력한다. 평균편차 연산부(145)는 30초에서 30분정도의 시간정수로 편차를 평균화하고 연산된 평균편차치는 기억소자(146)에 기억되는 동시에 가산기(147)에서 목표위치가 가산된다.

상기 평균위치연산을 행하는 목적은 액추에이터위치검출기(6)와 실제의 흡입공기량 간에는 차이가 있으며 위치피드백제어를 행한 경우 회전수편차가 생기고 또 그 편차는 차량마다 상이하기 때문에 그 오차 흡수수단이어야 한다는것, 그리고 한시기의 부하 변화에서 이 편차를 구할 수는 없으며 엔진예열 전기부하변동 반클러치조작등으로 발생하는 기관부하변동을 평균화할 필요가 있다는 것이다.

이때문에 평균화의 시간정수는 30초에서 30분정도의 수치에 설정되어 있다. 또 불휘발성 기억소자(144)(146)는 기관의 배터리에 직접접속되어 있으며 키스위치를 오프상태로 하여도 직전의 위치편차치를 계속 유지할 수가 있다. 또한 기관의 길들이기가 되어있지않은 새차와 같은 경우는 일반적으로 프리쿠션 손실이 크며 이 결과 액추에이터(4)를 목표위치에 위치시켜도 실재의 아이들 회전수가 낮고 엔진이 정지되기 쉽다는 문제가 있지만은 불휘발성 기억소자(146)에 최초로 전원이 공급된 경우는 기관의 길들이기전의 새차상태로 판정하여 사전에 결정된 초기위치편차치를 기억소자(146)에 초기설정한다.

이 초기위치편차치는 길들이기전의 프리쿠션 손실에 상당한 것으로 일반적으로 아이들 회전수 100-150rpm증가시키는 수치에 상당한다. 다음은 시각 t₂에서 기관에 어떤 부하가 부가한 경우 회전수는 (b)에 표시한 바와같이 일시적으로 저하한다. 이때 기관은 NFB를 행하고 있기때문에 액추에이터위치는 개방측에 제어되어서 회전수는 소정의 아이들 회전수로 유지된다. 그리고 시각 t₃에 있어서 가속페달이 밟혀 아이들 스위치가 오프로 되면은 절환스위치(131)는 위치피드백 제어부(110)측으로 절환되어 PFB를 행한다. 이때 스위치(142)는 운전조건 판정회로(132)에 의하여 오프되고 평균위치편차의 학습동작은 정지하고 기억소자(144)(146)에 출적된 단시간위치편차와 평균위치편차가 가산기(147)에서 목표위치에 가산되어 이 수치가 제2목표액추에이터위치의 신호로 되어서 비교기(112)로 송출된다. 비교기(112)는 이 신호와 액추에이터위치검출기(6)으로부터의 실위치신호를 비교하여 그 편차가 위치편차-구동시간 변환맵 기억부(113)에 출력된다.

이 위치편차-구동시간 변환맵기억부(113)내에는 회전수편차-구동시간 변환맵 기억부(123)에 대응하여 위치편차에 대한 액추에이터(4)의 구동방향 및 구동시간이 기억되어 있으며 이 신호가 선택회로(130)을 통하여 구동회로(150)에 송출되어 액추에이터(4)가 제어된다. 시각 t₄에서 가속페달을 놓아 아이들 스위치가 온되면은 기관회전수는 제하해가고 또한 NFB로 전환되지만 액추에이터위치는 제2목표위치에 제어되어 있기때문에 (e)와 같이 회전수의 붕괴는 발생하지 않으면 (b)와 같이 가속페달의 오프에서 바로 소정의 아이들 회전수에 제어된다.

즉 단시간위치편차가 가산되지 않고 평균위치편차만에 의한 제어의 경우는 그 액추에이터위치가 (d)와 같이 시각 t₃에서 평균 위치편차만 가산된 목표위치로되고 부하증가분없는 수치로 된다. 그리고 아이들 스위치가 오프상태에서는 기관회전수는 스로틀개도에 의존하기 때문에 문제는 생기지 않지만 시각 t₄에서 기관이 아이들 상태로 돌아가 NFB에 의하여 기관회전수가 소정회전수에 안정하기까지의 사이는 회전수저하가 생기며 이 현상은 가속페달을 오프하여 아이들상태로 될때마다 반복하게 된다.

그리고 상기 실시예에서 스위치(148)을 차량주행상태에서 오프하여 단시간 위치편차를 가산하지 않도록 한것은 예를들면 반 클러치 조작등의 경우는 기관에 대한 큰 부하 증가와같은 상태이므로 이와같은 잘못된 보정량을 사용하지않게 하기위한 것이다. 또 스위치(148)의 오프하는 조건을 차량주행상태로 하지않고 예를들면 기관회전수가 1000rpm이상에서 오프되도록 구성하여도 되며 이 경우는 차량이 주행하여도 기관회전수가 1000rpm를 초과하지 않는한 아이들 상태의 회전변동을 억제할수 있는 효과가 있다.

다음은 이 발명의 또다른 실시예를 도면에 의하여 설명한다.

제7도는 이 발명의 또다른 실시예에 의한 아이들 회전수제어장치의 블록구성도이다. 여기서 제1도 및 제5도와 같은것은 그 설명을 생략한다.

그리고 140은 위치편차연산부이며 이 내부에는 목표액추에이터 위치맵기억부(111)의 출력과 액추에이터위치검출기(6)에 의하여 검출된 액추에이터(4)의 실위치신호를 비교하는 비교기(141), 이 비교기(141)의 출력을 운전조건 판정회로(132)에 의하여 제어되고 회전수피드백 제어를 행하고 있을때 온하는 스위치(142)를 통하여 입력하고 비교기(141)의 출력인위치편차와 대략같은 수치의 단시간 위치편차를 연산하는 단시간 편차연산부(143), 그 연산된 수치를 기억하는 불휘발성 기억소자(144), 단시간 편차연산부(143)의, 출력을 후술하는 소정의 정수로 평균화 처리하는 평균편차연산부(145), 연산된 수치를 기억하는 불휘발성 기억소자(146), 평균편차연산부(145)의 출력인 평균우치편차치와 단시간 편차연산부(143) 출력의 단시간위치편차를 목표위치에 가산하는 가산기(147), 후술하는 제2회전수 판별수단(160)에 의하여 제어되고 기관의 실회전수가 1000rpm이상이 되었을 경우에 단시간 편차연산부(143) 출력의 가산기(147)로의 입력을 정지하는 스위치(148), 평균편차연산부(145) 출력과 목표액추에이터 위치맵기억부(111) 출력을 가산하여 비교기(141)에 송출하는 가산기(149)로 구성되어 있다.

또, 124는 회전수검출수단(7)에서 검출된 기관의 실회전수와 목표회전수맵 기억부(121)의 목표회전수와 비교하여 실회전수가 목표회전수 이하가 되었을때 출력을 발생하는 제1회전수 판별수단, 132a는 제1입력단자에 아이들 스위치신호, 제2입력단자에 차속스위치(9)의 신호를 입력하는 AND회로, 132b는 제1입력 단자에 제1 회전수 판별수단(124)의 신호, 제2 입력단자에 AND회로(132a)의 출력을 입력하는 OR회로이며 그 출력이「H」인 경우에 절환스위치(131)를 회전수피드백 제어부(120)축으로 절환한다.

그리고 150은 선택회로(130)의 출력을 받아서 액추에이터(4)의 구동전압을 송출하는 구동회로, 160은 회전수검출수단(7)의 출력을 입력하고 실회전수가 1000rpm이상의 경우에 스위치(148)를 오프시키는 제2회전수 판별수단이다. 이어서 이러한 구성의 아이들 회전수 제어장치의 동작을 제8도 및 제9도의 타임차트에 의하여 설명한다.

지금 시각 t2₂₁이전에서 차량정지상태이며 또한 아이들스위치가 온이면은 운전조건판정부(312)는 소위 기관이 아이들상태에 있다고 판단하여 절환스위치(131)는 회전수피드백 제어부(120)측을 선택한다. 한편 회전수피드백 제어부(120)내의 목표회전수맵 기억부(121)에는 수온검출기(8)에서 출력되는 수온정보에 따른 목표 아이들 회전수가 미리 설정되어 기억되어 있다.

이 목표회전수는 비교기(122)에 송출되고 비교기(122)에서는 회전수검출수단(7)에서 검출된 실회전수와 비교하여 회전편차를 연산하며 이 결과를 회전수편차-구동시간변환맵 기억부(123)에 송출한다. 회전수편차-구동시간 변환맵 기억부(123)내에는 그 회전수 편차에 대하여 1회 구동으로 보상할 수 있는 액추에이터(4)의 구동방향 및 구동시간이 기억되어 있으며 이 구동방향과 구동시간 상당의 전압신호가 선택회로(130)에 송출된다.

선택회로(130)의 절환스위치(131)은 상술한 바와같이 회전수피드백 제어부(120)에 접속되어 있기때문에 전압신호는 구동회로(150)를 통하여 액추에이터(4)에 전달되어 상당하는 시간구동된다. 이 결과 로드(5)가 이동하여 레버(3)를 통하여 스로틀밸브(2)를 변위시켜 목표호전수에 근접시킨다. 또 기관의 아이들링 운전시에는 스로틀개도를 변위시켜도 회전수가 추종하기까지 1초정도의 시간을 필요로 한다. 이때문에 1회구동을 완료하고 스로틀개도가 변위하고부터 소정시간 예를들면 1초간 경과한후 다음회의 회전수 비교를 실시하고 다시 편차가 존재하는 경우 수정동작이 순차 실행된다.

한편 상기 회전수피드백 제어중 위치편차연산부(140)의 스위치(142)는 온으로 되어 있으며 비교기(141)에서 비교된 액추에이터(4)의 목표위치와 실위치의 편차가 단시간 편차연산부(143)에 입력된다. 그리고 제1목표 액추에이터위치신호를 출력하는 목표액추에이터 위치맵기억부(111)는 목표회전수맵 기억부(121)과 기본적으로 대응한 내용이 기억되어 있다. 단시간 편차연산부(143)는 비교기(141)의 출력치와 대략같은 단시간 위치편차를 연산하고 이 수치를 기억소자(144)에 기억하는 동시에 평균편차연산부(145)에 출력한다. 평균편차연산부(145)는 제8a도의 (가)에 표시한 바와같이 30초에서 30분 정도의 시간정수로 편차를 평균화하고 단시간 위치편차 (나)가 영이 되도록 평균편차치를 수렴시켜간다. 그리고 연산된 평균편차치는 기억소자(146)에 기억되는 동시에 가산기(147)에서 목표위치에 가산된다.

상기 평균위치연산을 행하는 목적은 액추에이터위치검출기(6)과 실제의 흡입공기량간에 차이가 있으며 위치피드백 제어를 행한경우 회전수편차가 생기며 또 그 편차는 차량마다 상이하기 때문에 그 오차흡수수단이어야 할 것, 그리고 한시기의 부하변화로 그 편차를 구하는 것은 아니고 엔진난기, 전기부하변동, 반클러치 조작등으로 발생하는 기관부하변동을 평균화할 필요가 있다는 것이다.

이때문에 평균화의 시간정수는 30초에서 30분정도의수치에 설정되어 있다. 또 불휘발성 기억소자(144)(146)는 기관의 배터리에 직접 접속되어 있으며 키스위치를 오프상태로 하여도 직전의 위치편차치를 계속 유지할 수가 있다. 또한 기관의 길들이기가 되어있지 않은 새차와 같은 경우에는 일반적으로 프리쿠션 손실이 크며 이결과 액추에이터(4)를 목표위치에 위치시켜도, 실제의 아이들 회전수가 낮아 엔진이 정지되기 쉽다는 문제가 있지만은 불휘발성 기억소자(146)에 최초로 전원이 공급된 경우는 기관의 길들이기전의 새차상태로 판정하고 미리 정해놓은 초기위치편차치를 기억소자(146)에 초기설정한다. 이 초기위치편차치는 길들이기전의 프리쿠션 손실에 상당하는 것으로 일반적으로 아이들 회전수를 100-150rpm 증가시키는 수치에 상당한다.

다음은 시각 t2₂₁에서 가속페달을 밟아 아이들스위치가 제8c도와 같이 오프되면은 절환스위치(131)는 위치피드백 제어부(110)측으로 절환되어 PFB를 행하게 된다. 이때 스위치(142)는 운전조건 판정회로(132)에 의하여 오프되고 평균위치편차의 학습동작이 정지되며 평균위치편차치가 가산기(147)에서 목표위치에 가산되어서 이 수치가 제2목표 액추에이터위치신호로서 비교기(112)에 송출된다.

비교기(112)는 이 신호와 액추에이터위치검출기(6)로부터의 실위치신호를 비교하고 이 편차가 위치편차-구동시간 변환맵 기억부(113)에 출력된다. 이 위치편차-구동시간 변환맵기억부(113)내에는 회전수편차-구동시간변환맵 기억부(123)에 대응하여 위치편차에 대한 액추에이터(4)의 구동방향 및 구동시간이 기억되어 있으며 이 신호가 선택회로(130)를 통하여 구동회로(150)에 송출되어서 액추에이터(4)를 제어하게 된다. 또한 시각 t₂₂에서 예를들면 전기부하등의 부하가 기관에 인가된 경우 기관은 PFB를 행하고 있으므로 액추에이터위치는 변화하지 않으며 기관회전수는 스로틀개도에 의존한다. 그리고 가속페달을 놓아서 시각 t₂₃에서 아이들스위치가 온이되고 또한 기관과 구동륜과의 연결이 단절된 소위 기어를 뺀 주행 (다)이 차량정지시각 t₂₅까지 행하여졌을 경우 시각 t₂₄에서 회전수가 제8b도와 같이 목표회전수보다 제하하면은 제1회전수 판별수단(124)으로부터 신호가 송출되어 OR회로(132b)의 출력은「H」로 되어 절환스위치(131)은 아이들스위치 및 차량주행상태에 불구하고 회전수피드백 제어부(120)측에 접속되어 액추에이터위치는 부하증가분이 가산되어서 기관회전수는 바로 목표회전수에 제어된다.

또 제8도중 1점쇄선 (라)으로 표시하는 것은 비교를 위하여 상기 제1회전수 판별수단(124)이 설치되어 있지 않은 경우이다. 즉 이 경우라면 시각 t₂₄에서는 주행상태이기 때문에 PFB는 지속하고 있으며 따라서 액추에이터위치는 부가인가전과 변함없고 회전수는 부하인가 상당분만큼 저하되며 이 상태는 차량이 정지하는 시각 t₂₅까지 계속하게 된다. 그리고 시각 t₂₆에서 부하의 인가가 해제되면은 NFB를 행하고 있으므로 회전수는 약간 상승후 소정의 아이들 회전수에 유지된다.

제9도는 차량발차시의 반클러치 조작에 관한 타임챠트이다. 지금 시각 t₃₁에서 가속페달을 밟아 아이들스위치가 오프로되고, 그런후 시간 t₃₂에서 클러치가 조작되었을 경우 기관회전수가 목표회전수(예를들면 700rpm)보다 저하하면은 상술한 바와같이 선택회로(130)는 회전수피드백제어부(120)측을 선택한다. 이때문에 즉각 액추에이터위치가 개방측으로 제어되어서 회전수가 상승하며 시각 t₃₃에서 목표회전수에 도달하면은 기관은 PFB로 절환된다. 그리고 이 시각 t₃₃에서의 액추에이터위치가 평균위치편차 (가)와 단시간 위치편차 (나)의 가산치가 된다.

그러나 이 경우의 단시간 위치편차 (나)는 본래 기관의 부하증가에 대한 보정량과 상이한 것이기 때문에 이 단시간위치편차 (나)를 가산한 수치로 액추에이터위치를 보정하면은 아이들 회전수가 이상상승하게 된다. 이때문에 시각 t₂₄에서 회전수가 1000rpm를 초과하면은 제2회전수 판별수단(160)에 의하여 스위치(148)는 오프되고 단시간 위치편차 (나)는 리세트되어서 기관의 이상 회전수 상승이 방지된다.

제10도는 위치편차연산부(140)의 평균위치편차와 단시간위치편차의 가산치가 소정치 이상인 경우는 NFB를 금지하도록한 또다른 실시예의 요부의 다른 블록구성을 표시한다. 도면에서 170은 단시간 편차연산부(143)과 평균편차 연산부(145)의 출력을 가산하는 가산기(147a)의 출력이 소정치 이하인지 아닌지를 판별하는 개도판별기이며 그 출력은 AND회로(132c)의 제1입력단자에 접속되어 있다. 또 이 AND회로(132c)의 제2입력단자에는 제1회전수 판별수단(124)의 출력이 접속되고 출력단자는 OR회로(132b)의 제1입력단자에 접속되어 잇따.

147b는 가산기(147)내의 가산기(147a) 출력과 도시생략한 목표액추에이터 위치맵 기억부(111) 출력을 가산하는 가산기로서 이들을 제외한 다른 구성은 제7도와 같기때문에 대응부분에 동일부호를 붙여서 그 설명을 생략한다. 즉 NFB를 행하는 조건으로서 아이들스위치 온, 차량정지중의 상태 이외에 실회전수가 목표회전수 이하의 경우가 있지만 이 경우는 학습치(단시간 위치편차 + 평균위치편차)가 소정치 이하에 한하도록 한것으로 개도판별기(170)는 학습치가 소정치 이하에서「H」소정치 이상에서「L」를 출력하며, 이때문에 학습치가 소정치 이상의 경우 AND회로(132c)의 출력은「L」로 되고 OR회로(132b)는 아이들스위치 온, 차량정지중 이와의 NFB를 금지한다.

이와같은 제어를 하는 이유는 학습치가 소정치를 초과하는 경우는 무엇인가 기관이 이상의 생길수 있기 때문에 위험방지를 위하여 NFB를 하지않도록 하기 위함이다.

이상과 같이 이 발명에 의하면 작동기의 실위치와 목표위치의 편차를 평균화처리하고, 이 수치로 목표위치를 보정하여 액추에이터를 제어하도록 하였으므로 감속운전시등에 있어서도 감속감의 부족이 없으며 또 엔진이 정지될 우려가 없는 등의 효과가 있다. 또한 이 발명에 의하면 액추에이터의 실위치와 목표위치의 편차를 평균화처리하여 구한 평균위치편차와 단시간의 위치편차에 의하여 목표위치를 보정하고 액추에이터를 제어하는 동시에 기관의 실회전수가 목표회전수보다 저하한 경우는 회전수피드백 제어를 행하도록 하였으므로 차량주행 중에 기관에 부하가 인가된 경우라도 아이들 회전수의 저하가 없이 소정의 아이들 회전수에 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

내연기관의 회전수를 검출하는 회전수 검출수단, 기관의 스로틀밸브를 밟고 있지 않는 상태를 검출하는 아이들 검출기, 아이들시의 기관의 흡입공기량을 제어하는 액추에이터, 이 액추에이터의 구동위치를 검출하는 액추에이터 위치검출수단, 적어도 상기 회전수 검출수단, 아이들 검출기 및 액추에이터위치 검출수단의 정보를 수신하여 상기 액추에이터를 구동제어하는 내연기관의 아이들 회전수 제어장치에 있어서, 미리 설정된 목표회전수와 상기 회전수검출수단에서 얻은 실회전수를 비교하고 목표회전수에 수렴하도록 상기 액추에이터를 제어하는 회전수피드백 제어부, 이 회전수피드백 제어부에 의하여 목표회전수에 수렴한 경우의 상기 액추에이터의 실위치와 미리 설정된 제1목표위치의 편차를 소정의 시간정수로 평균화처리하는 위치편차연산부, 이 위치편차연산부에서 구한 평균위치편차를 상기 목표위치에 가산하여 제2목표위치를 설정하고 이 제2목표위치에 상기 액추에이터의 실위치가 수렴하도록 액추에이터를 구동하는 위치피드백 제어부, 상기 스로틀밸브가 아이들 상태에 있을때는 상기 회전수 피드백 제어부의 출력을, 아이들 상태가 아닐때 또는 차량주행시는 상기 위치피드백 제어부의 출력을 선택하는 선택회로, 이 선택회로의 출력에 의하여 상기 액추에이터를 구동하는 구동부를 구비한 내연기관의 아이들 회전수 제어장치.
제1항에 있어서, 위치편차연산부의 평균화시정수를 대략 30초 내지 30분으로 설정하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 아이들 회전수 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 위치편차 연산부에서 구한 평균위치편차치는 기억소자내에 기억되고 점화스위치가 오프(off)위치에 있어도 평균위치편차치를 기억하고 있는것을 특징으로 하는 내연기관의 아이들회전수 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 위치편차 연산부는 차량의 배터리가 최초로 접속되어 있을때는 기관의 길들이기전의 아이들 부하변동차에 상당하는 흡입공기량분만큼 높게되는 위치상당의 평균위치편차치를 초기치로 하는것을 특징으로 하는 내연기관의 아이들 회전수 제어장치.
내연기관의 회전수를 검출하는 회전수검출수단, 기관의 스로틀밸브를 밟고 있지않는 상태를 검출하는 아이들검출기, 아이들시의 기관의 흡입공기량을 제어하는 액추에이터, 이 액추에이터의 구동위치를 검출하는 액추에이터위치 검출수단, 적어도 상기 회전수 검출수단, 아이들 검출기 및 액추에이터위치 검출수단의 정보를 수신하여 상기 액추에이터를 구동 제어하는 내연기관의 아이들 회전수 제어장치에 있어서, 미리 설정된 목표회전수와 상기 회전수검출수단에서 얻은 실회전수를 비교하고, 목표회전수에 수렴하도록 상기 액추에이터를 제어하는 회전수피드백 제어부, 이 회전수피드백 제어부에 의하여 목표회전수에 수렴한 경우의 상기 액추에이터의 실위치와 미리 설정된 제1목표위치의 편차를 소정의 시정수로 평균화처리하여 평균위치편차를 연산하는 동시에 이 위치편차의 단시간 위치편차를 연산하며 이들 평균위치편차 및 단시간위치 편차를 상기 목표위치에 가산하여 제2목표위치를 설정하는 위치편차연산부, 이 제2목표위치에 상기 액추에이터의 실위치가 수렴하도록 액추에이터를 구동하는 위치피드백 제어부, 상기 스로틀밸브가 아이들 상태에 있을때는 상기 회전수피드백 제어부의 출력을, 그러나 아이들 상태가 아닐때 또는 차량주행시는 상기 위치피드백 제어부의 출력을 선택하는 선택회로, 이 선택회로의 출력에 의하여 상기 액추에이터를 구동하는 구동부를 구비한 내연기관의 아이들 회전수 제어장치.
제5항에 있어서, 단시간 위치편차를 목표위치에 가산하는 것을 차량주행시에 정지하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 아이들 회전수 제어장치.
제5항에 있어서, 상기 선택회로에서는, 상기 회전수피드백 제어부의 출력과 상기 위치피드백 제어부의 출력중에서 상기 스로틀밸브가 아이들상태이며 또한 차량정지시일때 혹은 기관의 실회전수가 목표회전수보다 저하한 경우에는 상기 회전수피드백 제어부의 출력을 선택하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 아이들 회전수 제어장치.
제5항에 있어서, 단시간 위치편차를 목표위치에 가산하는 것을 기관회전수가 1000rpm이상에서 정지하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 아이들 회전수 제어장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 위치편차 연산부의 평균위치편차와 단시간 위치편차의 가산치가 소정위치 이상인 경우에는 회전수 피드백제어를 금지하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 아이들 회전수 제어장치.