KR920005851B1

KR920005851B1 - 연료 제어 장치

Info

Publication number: KR920005851B1
Application number: KR1019880013149A
Authority: KR
Inventors: 세쯔히로 시모무라; 유끼노부 니시무라
Original assignee: 미쯔비시 덴끼 가부시끼가이샤; 시끼 모리야
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1988-10-08
Publication date: 1992-07-23
Also published as: JPH01100341A; JPH0737777B2; US4869223A; DE3833332C2; KR890006966A; DE3833332A1

Abstract

내용 없음.

Description

연료 제어 장치

제1도는 본 발명의 연료 제어 장치의 한 실시예의 블럭도.

제2도는 제1도의 연료 제어 장치에 있어서의 이 ECU의 내부 구성을 도시한 블럭도.

제3도는 본 발명의 연료 제어 장치에 있어서의 ECU의 프로그램의 실행예를 도시한 플로우 챠트.

제4도(a) 내지 (e)는 그 연료 제어 장치에 있어서의 흡기량 센서의 특성 변화 및 보정 동작을 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : AFS 3 : 드로틀 밸브

4 : O₂센서 8 : 실린더

9 : 인젝터 10 : ECU

11 : 크랭크각 센서 12 : 시동 스위치

13 : 냉각수 온도 센서 20 : 캐니스터

21 : 전기 제어 밸브 105 : CPU

105a : ROM 105b : RAM

105c, 105d : 타이머 106, 107 : 구동 회로.

본 발명은 내연기관의 연료 제어에 이용되는 흡기량 센서, 예를들면 열선식 흡기량 센서의 경시 변화를 보정 가능하게 한 연료 제어 장치에 관한 것이다.

열선식 흡기량 센서는 열선 표면에 부착하는 물질에 의해 특성 변화가 생기고, 그 결과 기관에의 연료 공급량에 오차를 일으키고, 배기 가스의 악화나 운전 성능 저하라는 문제를 초래한다.

베인형의 흡기량 센서도 미끄럼 이동부에의 부착 물질에 의해 특성 변화가 생기고, 마찬가지 문제가 생긴다. 게다가 부착물에 의해 생기는 특성 변화는 흡기량 센서를 통과하는 유량에 강하게 의존한다. 이런 특성 변화를 보정하기 위해서는 공연비 센서에 의한 피드백 제어하면 좋으나, 이 피드백 제어할 수 없는 영역에서의 보정을 위해 예를들면 일본극 특허공개 소 58-150057호 공보에서 도시되는 학습 보정 방법이 알려져있다. 이는 기관의 배기관에 설치된 공연비 센서의 출력을 피드백하여 공연비를 보정하는 장치이며, 상기 피드백량을 메모리에 기억해 두고, 메모리의 내용에 의해 연료 제어의 기본치를 피드백 영역이외에 있어서도 보정하는 것이다.

그런데 이론 공연비보다 짙은 공연비를 요구하는 피드백 영역이외의 고유량 영역에 있어서 흡기량 센서의 특성 변화를 피드백 보정할 수 있는 영역의 보정량으로부터 추정하여 학습 보정하는 경우, 피드백 보정시에 그 영역에 특이적으로 작용하는 일과성의 공연비 에러가 있을 때는 추정하는 학습 보정치는 잘못된 값이 되며, 고유량 영역의 공연비 에러를 조장할 우려가 있다.

이와 같은 일과성의 에러로서 영향도가 높은 것으로는 캐니스터에 포획된 증발 연료를 기관의 흡기 통로로 소기할때 발생하는 공연비 에러가 있다. 이 소기에 의한 영향은 기관이 저부하에서 운전되고 있을때 고유량일 때는 비교적 작은 레벨이다. 이 때문에 소기의 영향을 제거하지 않으면 추정에 의한 학습 조정은 성립하지 않는다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 이 소기에 의한 학습치의 에러를 방지하고, 바른 학습치를 형성하여 항상 양호한 연료 제어를 실행 가능한 연료 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 연료 제어 장치는 흡기량 센서의 출력이 예정된 대표점 근방에 있을 때, 공연비 피드백 보정량 또는 이에 관계하는 양을 대응하는 메모리에 서입하는 수단과 공연비 제어의 기본량을 메모리의 내용에 따라 보정하는 수단과, 또 피드백 보정량 또는 이에 관계하는 양을 메모리에 서입할 때는 소기 가스제어 밸브를 폐쇄시키는 수단을 갖는다.

본 발명에 있어서는 상기 메모리의 학습 보정치에 의해 공연비 피드백 보정을 할 수 없는 고유량 영역에 있어서 공연비 에러를 보정할 수 있으며, 또 학습 기간중은 강제적으로 제어 밸브를 폐쇄시킴으로써 학습되는 피드백 보정량에 소기 가스가 영향받는 일이 없다.

이하, 본 발명의 연료 제어 장치의 실시예를 도면에 대해 설명한다. 제1도는 그 실시예의 구성을 도시하는 블럭도이며, 엔진의 흡입 공기량을 검출하는 열선식 흡기량 센서(이하 AFS라 칭함)를 이용한 연료 제어 장치의 구성을 도시하는 도면이다.

이 제1도의 1은 에어 클리너, 2는 AFS, 3은 엔진의 흡입 공기량을 제어하는 드로틀 밸브이다.

또, 서어지 탱크(5)에 인입 흡기 매니폴드(6)가 연결되며, 인입 매니폴드(6)는 실린더(8)에 연결되어 있다. 실린더(8)에는 도시하지 않은 캠에 의해 구동되는 흡기 밸브(7)가 설치되어 있다.

실린더(기통)(8)는 도면에서는 간략화를 위해, 엔진의 1기통 부분만이 도시되어 있으나, 실제로는 복수기통으로 구성된다.

각 기통(8)마다 연료 제어 밸브(이하 인젝터라 한다)(9)가 부착되어 있다. 이 인젝터(9)의 연료 분사량을 각 실린더(8)에 흡입되는 공기량에 대해 소정 공연(A/F)비가 되도록 ECU(10)(전자 제어 유니트)로 제어하도록 되어 있다. (4)는 공연비 피드백용 O₂센서이다.

ECU(10)는 AFS₂및 크랭크각 센서(11), 시동 스위치(12), 엔진의 냉각수 온도 센서(4)의 신호를 기초로 하여 연료 분사량을 결정하고, 또 이 연료 분사량에 대응한 펄스폭의 연료 분사 펄스를 크랭크각 센서(11)의 신호에 동기하여 인젝터(9)에 공급하게 되어 있다.

20은 캐니스터로서 통로(23)를 거쳐 도시하지 않은 연료 탱크로부터의 증발 연료를 포획하고, ECU(10)에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브등의 전기 제어 밸브(21)와 통로(22)를 거쳐 포획 연료를 서어지 탱크(5)로 소기하게 되어 있다.

제2도는 ECU(10)의 내부 구성이며, 101은 크랭크각 센서(11), 시동 스위치(12)의 디지탈 입력의 인터페이스 회로, 102는 AFS₂, 냉각수 온도 센서(13) 및 O₂센서(4)의 아나로그 입력의 인터페이스 회로이다.

또, 103은 멀티플렉서이며, A/D(아나로그/디지탈) 변환기(13) 및 O₂센서(4)로부터의 아나로그 입력이 점차 디지탈치로 변환된다. CPU(105)는 ROM(105a), RAM(105b) 및 타이머(105c)를 내장하고 있으며, 상기 인터페이스 회로(101) 및 A/D 변환기(104)로부터 입력되는 신호를 기초로 하여, ROM(105a)에 수납되어 있는 프로그램에 따라 인젝터 구동 펄스폭을 연산하고, 크랭크각 센서(11)의 신호에 동기하여 트리거되는 타이머(105c)에 의해 소정 시간폭의 펄스를 출력하게 되어 있다. 이 펄스폭의 연산에 있어서는, 크랭크각 센서(11)의 신호 주기 계측에 의해 연산된 회전수(N)의 AFS(2)의 출력에 의한 흡기 유량(Q)에 의해 단위 회전당 흡기량에 대응한 기본 분사량(Q/N)을 연산하고, 이 기본 분사량(Q/N)을 냉각수 온도 센서(813)의 출력이나 O₂센서(4)의 출력을 기초로 하여 연산된 보정량에 의해 보정하여 펄스폭이 결정된다.

이 펄스는 구동 회로(106)에서 증폭되고, 구동 회로(106)는 인젝터(9)를 구동하게 되어 있다. 연료 제어에 관련한 상기 구성은 종래부터 공지이므로 보다 상세한 설명은 생략한다.

또 CPU(105)는 기관의 변수를 도시하는 각 입력에 의해 기관의 소정 운전 상태에 대응한 출력(108)으로 구동 회로(107)를 구동시키고 그 출력(109)으로 전기 제어 밸브(21)를 구동하게 하고 있다.

다음에 제3도에 플로우챠트를 이용하여 보정 연산 방법을 설명한다. 제3도는 흡기량 센서의 특성 변화를 보정하는 소정 시간마다 반복되는 연산 플로우를 도시한 것으로, 연료 제어 기타 플로우는 생략하고 있다.

이 도면에 있어서 S₁스텝으로 흡기량 센서 출력 Q를 독취하고, S₂스텝에서 예정된 흡기량 센서 출력치, 즉 유량 Q의 대표치 Q_L과 거의 같은지를 비교한다. 대표치 Q_L은 흡기량 센서의 특성 변화를 대표 가능한 유량으로 선정하고 있다.

또한, 소기 가스의 제어는 본원의 학습에 관계하지 않는 독립된 조건 판정(예를들어 아이들)에 의해 개폐되는 것이며, 이러한 제어는 S₇→S₈이나 S₇→S₉의 과정으로 행해진다. 한편 소기가 행해지고 있는 즉, 밸브가 열린 상태에 있어서는 소기 가스에 의해 C_FB에 오차가 생기므로 학습의 진행이 부정확하다. 따라서, S₃단계에서는 학습 동작을 하기 전에 강제적으로 밸브를 폐쇄시킨다.

제4도(a)는 특성 변화 ε를 도시한 도면이며, 대표점으로서 Q_L은 제4도(e)에 도시한 피드백 보정 유무의 경계에 대응하는 유량 값으로 선정하고 있다.

유량 Q가 거의 대표치 Q_L1와 같은 때 S₃스텝으로 옮겨가고, 전기 제어 밸브(21)를 폐쇄하고, 소기 가스를 차단한다. 다음에 S₄스텝에 있어서 그때의 공연비 피드백량(CFB)을 독취한다.

공연비 피드백량(CFB)은 O₂센서(4)에 의해 공연비가 목표치로 정리되도록 기본 분사량을 피드백 보정하는 계수이며, O₂센서(4)의 출력을 설정치와 비교한 비교 출력을 비례 적분 처리한 출력에 대응하고, 종래 공지의 것이므로 상세한 설명은 생략하지만, 제4도(b)에 도시한 바와 같이, 흡기량 센서(2)의 특성 변화 ε를 없애도록 작용하고 있다.

이어서, 제3도의 스텝에서 독취한 C_FB를 S₅스텝에 있어서 평균화 연산하고, 그 평균치(C_L)를 S₆스텝에서 메모리(M_L)에 서입한다. 이 평균화 연산은 비례. 적분 처리된 C_FB의 변화점(최대, 최소점)의 값을 복수회 상가 평균하거나 혹은 복수회의 상가 평균치와, 그 이전 까지의 평균치에 중첩 계수를 곱하여 가산하는 등의 방법에 의해 평균화 연산이 이루어진다. 일반적으로 C_FB는 기관의 여러가지 변동, 또는 비례.적분 처리에 의한 변동 요인에 의해 상당히 변동되기 때문에 C_FB의 순가치를 보정치로 하여 메모리에 서입하면 오보정에 의한 폐해가 생길 우려가 있기 때문에, C_FB를 평균화하는 것이 바람직하다. 단, 이 변동을 허용하면 항상 이 평균화를 필요로 하지는 않고 직접 C_FB치를 메모리에 서입할 수도 있다.

또, 이 C_FB의 평균치(C_L)를 기억하는 메모리는 배터리 백업 메모리 RAM에 의한 불휘발성 메모리인 것이 바람직하다.

S₂스텝에서 유량 Q가 대표치 Q_L과 같지 않을때(비학습 모드)는 S₇스텝에 있어서 전기 제어 밸브(21)의 제어 모드를 기관 변수 신호에 의해 판정하고, 예를들면 공전 운전에서는 밸브 패쇄, 그 이외에는 밸브 개방 모드라고 판정한다. 판정이 밸브 개방 모드이면 S₈스텝에서 전기 제어 밸브(21)를 밸브 개방시키고, 밸브 폐쇄 모드이면 S₉스텝에서 밸브 폐쇄시킨다.

S₁₀스텝에서는 유량 Q가 Q_OL보다 큰지를 비교하고, 크면 패드백 금지 영역이며, S₁₁스텝에서 메모리 ML의 기억내용, 즉 보정치 C_L을 독출하고 이 값에 의해 연료 기본 분사량을 보정하면 흡기량 센서의 특성 변화가 C_L에 상당하는 만큼 제거되고, 양호한 연료 제어 상태가 얻어진다.

이상 설명에서 명백한 바와 같이, 유량 대표점 Q_L은 피드백 보정을 행하는 영역에 있어서 가급적 큰 유량 영역으로 설정하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 학습 보정치 C_L을 실제로 적용하는 영역의 에러를 보다 정확히 보정할 수 있기 때문이다. 또 보정치 C_L을 유량이 Q_L보다 작은 영역에 적용하면 에러를 조장하는 오보정이 된다.

따라서 제4도(a) 내지 (e)와 같이 Q_CL(≒Q_L) 이상의 영역에만 적용하는 것이 타당하다. 또, 본 실시예에서는 피드백 보정 유무의 경계가 되는 유량 Q_OL이상을 학습 보정치에 의한 보정을 행하는 영역으로 규정하였으나, 기관의 회전수 N과 흡기량 센서의 출력 Q 또는 Q/N으로부터 피드백 보정을 정지하는 고유량 영역을 판정해도 마찬가지 제어를 행하는 것은 물론이다. 또, 기관의 운전 상태가 변동하는 경우 Q=Q_L이 되는 시간이 충분히 지속되지 않고, 적절한 보정치 C_L을 취득할 수 없다. 거기서 실용적으로는 Q_L±△Q의 범위에 있을 Q≒Q_L때로 보아 보정치 C_L취득 기회를 늘이는 것이 바람직하지만, △Q가 너무 크면 에러 ε에 유량 의존성이 있기 때문에 취득한 보정치 C_L에 변동이 생기는 것이 명백하며, △Q의 값에는 적합한 범위가 존재한다.

이상의 실시예에 있어서는 흡기량 센서로서 열선식 흡기량 센서를 이용한 연료 제어 장치에 대해 설명하였다. 이는 열선식 흡기량 센서가 운전과 함께 열선 표면의 부착물질에 의해 상당한 유량 의존성이 있는 특성 변화를 도시하기 위한 것이다. 그러나, 베인형을 비롯, 다른 방식의 흡기량 센서에 있어서도 적지만 유량 의존성이 있는 특성 변화를 보이므로 본 발명의 보정 방법은 마찬가지로 유효함은 물론이다.

한편, 캐니스터(20)로 부터의 소기 가스의 제어는 상기 S₇스텝에 있어서 모드 판정되고, 소정 운전 모드(예를들어 공전 운전 상태)에서는 제어 밸브(21)가 폐쇄되고, 다른 운전 모드에서는 밸브 개방되고, 이 밸브 개방시에 소기 가스 흡기에 혼입하는 것이다. C_FB의 학습이 행해지는 Q≒Q_L인 영역에서는 S₃스텝에 있어서 강제적으로 제어 밸브(21)가 밸브 폐쇄되기 때문에 소기 가스가 흡기에 혼입하는 것을 저지하고 있다. 따라서 학습 보정치에 소기 가스에 의한 영향이 나타나지 않기 때문에, 양호한 학습 보정이 가능해진다.

또, 이 실시예에서는 Q≒Q_L인 영역에 있을때 반드시 소기가 금지되기 때문에, 이 영역 운전이 장시간 지속되는 일이 가령 있다고 하면 캐니스터에 증발 연료가 포획되는 양과 소기되는 양의 수지가 불균형되며, 캐니스터에 연료가 과도하게 축적되는 결점도 생각할 수 있다. 이 경우는 Q≒Q_L의 학습 기간 S₁이 소정 시간에 달하면 S₃로부터 S₆까지의 스텝을 적절히 소정 시간 이끄는 처리를 행하는 것이 바람직하다.

본 발명은 이상 설명한 바와 같이, 흡기량 센서의 특성 변화를 대표하는 유량점 또는 근방에 있어서 공연비 피드백량을 대응하는 메모리에 유지하고, 그 메모리 내용을 보정치로 하여 연료 제어의 기본량을 보정하게 하였으므로 흡기량 센서에 특성 변화가 있어도 양호한 제어 상태가 얻어진다.

또, 피드백 보정량의 학습시에는 소기 제어 밸브를 밸브 폐쇄시키고 있기 때문에, 메모리의 보정치에 소기 가스에 의한 공연비 에러가 작용하지 않으므로 소기가 영향을 가하지 않는 고유량 영역에 있어서 오보정이 생기지 않는다.

Claims

연료 제어 밸브(9)의 작동에 따라 내연기관에 연료를 공급하는 수단(106), 상기 내연기관의 흡기 통로내에 배치되고 흡입 공기량을 검출하는 흡기량 센서(2), 이 흡기량 센서의 출력을 기초로 하여 내연기관의 요구 연료량을 연산하고 그 기본치를 기초로 하여 상기 연료 제어 밸브를 제어하여 내연기관에 연료를 공급하도록 상기 수단(106)을 제어하는 동시에 내연기관의 배기관에 부착되고 공연비에 따라 출력을 발생하는 공연비 피드백용 O₂센서(4)의 출력을 받아 공연비가 소망의 값이 되도록 상기 기본치를 피드백 보정하는 연료 제어 수단(10)을 구비한 연료 제어 장치에 있어서, 이 연료 제어 수단은 상기 흡기량 센서의 출력이 소정 대표점 근방에 있을때 상기 피드백 보정량(CFB)을 메모리(105b)에 서입하는 수단과, 상기 메모리(105b)의 내용에 의해 상기 기본치를 보정하는 수단과, 캐니스터(20)에 포획된 증발 연료가 내연기관의 흡기계로 귀환되는 것을 개폐 제어하는 제어 밸브(21)를 상기 메모리의 서입 동작시에 폐쇄시키는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 제어 장치.
제1항에 있어서, 피드백 보정치를 예정한 기간동안 평균화한 값으로 메모리(105b)에 서입하게 한 것을 특징으로 하는 연료 제어 장치.