KR920007813B1 - 흡기관 부압 측정을 이용한 대기압 측정법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

흡기관 부압 측정을 이용한 대기압 측정법

제1도는 본 발명의 흡기관 부압 측정을 이용한 대기압 측정법의 한 실시예를 설명하기 위한 종래의 엔진의 흡기 계통을 중심을 한 시스템도.

제2도는 동일한 상기 실시예를 설명하기 위한 파형도.

제3도는 제2도를 보다 명확히 한 도면.

제4a도 내지 제4d도는 자동차의 키 스위치를 ON에서 크랭킹으로 가져가 엔진의 완폭 완료후(엔진이 걸린후) ON으로 키 스위치를 되돌리때에 관한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 흡기관 3 : 주입기

4 : 드로틀 밸브 5 : 드로틀 개도 센서

6 : 부스트 센서 7 : 흡기온 센서

8 : 엔진 수온 센서 12 : 컴퓨터

13 : 대기압 센서 20 : 전압 파형

21 : 최대 리플값 23 : 최소 리플값

본 발명은 내연기관에 있어서 연료량을 산출하기 위해 필요한 대기압을 흡기관 부압 측정용 부스트(boost) 센서의 출력의 최대 리플값을 이용해서 측정하도록 한 흡기관 부압 측정을 이용한 대기압 측정방법에 관한 것이다.

종래예로서, 일본국 특허 공개 공보 소화 제61-205832호가 있다. 제1도는 엔진의 흡기등의 기본적인 구성을 도시하는 도면인데, 후술하는 본 발명의 흡기관 부압 측정을 이용한 대기압 측정법의 설명에도 원용되는 것이다.

상기 제1도에 있어서, (1)은 공기중에서의 먼지를 제거할 목적인 에어 크리너, (2)는 흡기관이다.

상기 흡기관(2)에는 주입기(3), 드로틀 밸브(4)가 배치되어 있으며, 상기 주입기(3)는 후술하는 컴퓨터로 제어되며, 가솔린 연료를 분출하는 것이다. 또, 드로틀 밸브(4)는 운전자의 의지로 움직이는 것이다. 상기 드로틀 밸브(4)의 개도 8열린 정도)를 드로틀 개도 센서(5)로 전압 변환해서 출력하도록 되어 있다.

또, 부스트 센서(6)는 상기 흡기관(2)의 드로틀 밸브(4)의 하류의 압력(주로 부압)을 검출하도록 되어 있으며 또한, 상기 흡기관(2)의 흡기 온도는 흡기온 센서(7)로 측정하도록 되어 있다. 한편, 엔진(10)의 냉각수의 온도는 엔진 수온 센서(8)로 검출하도록 되어 있다.

흡입 매니폴드(intake manifold, 9)는 에어 크리너(1)의 공기와 주입기(3)로부터 분출된 가솔린의 혼합기를 분배하여, 엔진(10)으로 보내도록 되어 있다.

상기 엔진(10)에서 연소된 배기 가스가 배기 매니폴드(11)를 거쳐서 유출하도록 되어 있다.

또한, (12)는 드로틀 개도 센서(5), 부스트 센서(6), 흡기온 센서(7), 엔진 수온 센서(8)로부터의 신호 및 도시하고 있지 않은 점화 계통으로부터의 신호를 받아서 엔진 회전수를 산출하는 컴퓨터이며, 이들의 신호로 상기 주입기(3)등에 지시한다. 또, (13)은 상기 컴퓨터(12)에 대기압 정보를 전하기 위한 대기압 센서이다.

다음에, 본 시스템의 움직임을 간단히 설명한다. 엔진 운전 상태는 드로틀 개도 센서(5), 부스트 센서(6), 흡기온 센서(7), 엔진 수온 센서(8), 대기압 센서(13), O₂센서(도시하지 않음), EGR 개도 센서(도시하지 않음), 엔진 회전 신호(도시하지 않음)등 각종의 센서의 출력이 컴퓨터(12)에 입력됨으로써 판별되고 있다.

컴퓨터(12)는 상기 각각의 센서로부터의 신호에 의해 미리 정해진 최적의 연료 분사량을 결정하고, 주입기(3)로 전기 신호를 보냄과 동시에 다른 작동기도 신호를 내어 차의 배기가스, 연비, 드라이브 느낌등이 늘 최적이 되도록 제어한다.

종래의 시스템에서의 대기압 측정법은 부스트 센서(6)와 동일 구조를 가지는 대기압 센서(13)를 따로 설치하고, 대기압을 측정하고 있었으므로, 동일 종류의 센서를 2개 사용해야 했으며, 원가가 높게 되고, 여분의 공간도 필요하게 된다. 또한 2개의 센서간의 특성의 차이에 의한 정밀도 악화등의 문제점이 있었다.

또, 종래예(특허 공개 공보 소화 제61-205832호)에 나타냈듯이, 부스트 센서(6)를 1개 사용하고, 대기압은 상기 부스트 출력을 연산하는 형태도 있으나, 이것은 부스트 센서 출력의 평균치를 보기 위해 대기압을 정확하게 검출하기 곤란하다는 문제점이 있었다.

또한 종래예에 나타났듯이, 종래예에 의한 대기압 측정 방법은 변속기의 기어 시프트 위치와 엔진 회전수로 설정되는 소정의 운전 상태에 있을때의 조리개 밸브 하류 압력의 크기를 기초로 하며 대기압을 연산한다.

즉, 구체적으로는 변속기의 기어 시프트 위치와 엔진 회전수에 의거해서 조리개 밸브가 전개 연역 근처로 되는 운전 상태를 검출하여, 이 운전 상태에서는 흡기관 압력이 거의 대기압과 같게 되므로, 이때의 흡기관 압력을 기초로 대기압을 연산하므로서 대기압을 측정한다.

이 방법은 기어 시프트 위치와 엔진 회전수에 의해 미리 전개 영역(ZONE)을 예측하여, 이때의 흡기관 압력을 기초로 대기압을 산출하는 방법을 취하고 있기 때문에, 새 차일때와 장기간 주행한 후(내구후)에는, 전개 영역 판정에 어긋남이 생겨서, 흡기관 압력으로부터의 연산에 에러가 생겨, 정밀도가 떨어지는 문제가 있다.

즉, 엔진의 예화등에 의해 엔진 파라미터에 변화가 일어나면 연산값이 대기압을 정확하게 표시하지 않게 된다.

본 발명은 이같은 문제점을 해결하기 위해 이뤄진 것이며, 염가이고 또한 공간 절약이 가능하며, 게다가 정밀도가 좋은 흡기곤 부압 측정을 이용한 대기압 측정법을 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관계되는 흡기관 부압 측정법을 이용한 대기압 측정법은, 각종 센서의 출력이 미리 정해진 상태가 되었을때 흡기관 부압 측정용 부스트 센서 출력의 최대 리플값을 읽도록 한 것이다.

본 발명에 있어서는, 흡기관 부압 측정용 부스트 센서 출력의 최대 리플값을 이용함으로서 엔진 상황으로 대기압을 측정한다.

이하, 본 발명의 흡기관 부압 측정을 이용한 대기압 측정법 실시예에 대해서 도면에 의거하여 설명한다. 본 발명에 적용되는 엔진의 흡기 계통은 이미 말한 바와같이 제1도와 마찬가지이며, 상기 제1도를 원용해서 제2도의 파형도와 더불어 설명한다.

제2도에 있어서 가로축은 시간을 나타내며, 세로축은 부스트 센서(6)의 출력 전압치를 나타내고 있다. 또(20)은 어떤 운전 상태일때 부스트 센서(6)로부터 출력된 전압 파형을 나타내며, (21)은 최대 리플값, (23)은 최소 리플값을 나타낸다.

상기 전압 파형(20)은 컴퓨터(12)에 입력되며, 컴퓨터(12)내의 도시되어 있지 않은 평활 회로로, 평균 전압(22)과 같이되며, 소정의 압력값으로서 판독된다. 부스트 센서(6)의 출력 파형이 제2도에 도시하는 전압파형(20)과 같이 출력되는 것은 엔진(10)의 각 기통에 혼합기의 유입을 온 오프하는 밸브(도시하지 않음)가 부착되어 있기 때문이며, 상기 밸브가 열려 있을때엔 부스트 센서(6)의 출력은 강한 부압으로 되며, 최소 리플값(23)이 된다.

밸브가 닫히면 흡입되었던 혼합기는 움직임이 정지되며, 최대 리플값(21)으로 된다. 상기 최대 리플값(21)의 값은 엔진 회전수 또는 드로틀 밸브(4)의 개도, 기타 엔진의 온도 상태에 의해 정해지는데, 엔진 운전중, 즉, 크랭킹 초기에 상기 최대 리플값(21)이 대기압에 매우 가까운 값을 나타낸다는 것이 실험적으로 확인되었다. 또, 엔진 상태를 같게 하면 상기 대기압 상태를 재현성있게 검출한다는 것도 확인되었다.

또한, 상기 실시예에서는, 주입기가 드로틀 밸브의 상류에 있는 경우를 나타내었으나, 흡입 매니폴드(9)의 각 기통에 별개로 있어도 좋다. 또한, 엔진 설정을 위한 각종 센서의 입력중에서 확실도 있게 대기압을 검출할 수 있다면, 불필요한 센서를 생략해도 된다.

또한, 상기 실시예에서는, 연료 분사용 컴퓨터의 예에 대해서 말했는데, 다른 목적에 쓰이는 부스트 센서(예컨대 미터 표시용)을 써서 대기압을 측정해도 마찬가지 효과를 나타낸다.

엔진 운전중에 최대 리플값(21)에 대기압에 매우 가까운 값을 표시하는 것이 실험적으로 확인된 한 예로서 제3도와 관련하여 이하에 설명된다.

제3도는 엔진 시동시(크랭크시)의 엔진 회전수와 흡기관 부압을 도시하고 있다. 흡기관 부압의 ○표부의 확대가 제2도이며, 최대 리플값은 대기압에 가까운 값을 표시한다.

또한, 드로틀 밸브(4)가 전개(완전 개방)에 가까울때도, 최대 리플값이 대기압을 표시하는 것이 실험적으로 확인되었다. 단, 상기 조건은 엔진의 종류에 따라 다르며, 각종의 센서 출력값에 의해 한결같이 정해진다.

제3도에 대해서 이해를 쉽게 하기 위해 제4a도 내지 제4d도를 사용해서 재설명하면, 제3도는 본원의 구체적인 한예를 도시하는 것이나; 차의 키 스위치를 ON에서 크랭킹으로 가져가, 또다시 엔진의 완폭 완료후(엔진히 걸린후), ON으로 키 스위치를 되돌릴때에 대해서, 본원에 관한 내용을 이하 제4a도 내지 제4d도와 관련하여 상술한다.

제4a도는 키 스위치 움직임(운전자의 의지)을 도시하며, 제4b도는 부스트 센서의 출력 전압을 도시하며, 제4c도 및 제4d도는 컴퓨터의 동작을 도시한다.

운전자가 키 스위치를 ON으로 하면, 연료 펌프등 관련 기기에 통전된다. 따라서 당연히 부스트 센서 컴퓨터등으로도 전력이 공급된다. 이때, 컴퓨터는 각종의 메모리등이 엔진이 직전에 정지한 상태 혹은 불안정한 상태로 되어 있기 때문에 일정 시간 리셋 신호를 발생시킨다. 이때, 엔진은 회전하고 있지 않고 부스트 센서의 출력은 그때의 대기압에 상당하는 출력을 표시한다. 이때의 부스트 센서의 출력값을 읽으면, 대기압이 측정되나, 실제로는 운전자의 키 스위치 ON→크랭킹으로 이행하는 시간은 매우 짧은 것이 일반적이기에, 컴퓨터의 리셋 신호 기간중에 크랭킹으로 이행하는 일도 있을 수 있으므로, 대기압을 읽을 수는 없다.

거기에서 엔진을 크랭킹으로 이행한 직후의 부스트 센서의 출력값을 피크 홀드(최대 출력값을 읽어 기억함)하면, 수 싸이클의 간격이 대기압을 표시하는 것이 실험적으로 확인되고 있으며(제3도), 대기압의 읽어넣음이 가능해진다.

그런데, 이 방법으로 예를들자면, 키 스위치 OFF직후의 재시동의 경우 엔진이 계속 회전하고 있는 일이 있으며, 부스트 센서위 피크 출력값이 대기압을 표시하지 않는때도 있으므로 엔진의 회전 속도를 보아 어떤 속도 이하인 것을 확인하지 않으면 안된다. 그로 인하여, 부스트 센서의 출력 최대 리플값을 읽어넣을때에 엔진 회전 속도가 필요해진다.

다음에 시동때 이외에 있어서, 본 발명의 실시예에 대해서 이하에 설명한다.

시동 이외에 있어서의 본 발명의 실시예에 대해서

(표 1)은 어떤 엔진에 있어서, 엔진 회전수와 드로틀 개도(실제로는 엔진 부압으로 바꾸어 놓아서 측정함)에 대응하는 압력 센서의 직류 출력값과 그 교류(리플폭 Vp-p)의 실측값을 개재한다.

상기 엔진 부압을 측정하는데에 사용한 입력 센서에 의한 본 테스트시의 대기압 출력은 4.10V이다(센서의 불균형에 의해 측정 출력이 다르기 때문에 동일 센서로 측정함). 본 대기압에 가장 가까운 리플 리크값을 도시하는데에 드로틀 개도 전개에서 엔진 회전수는 1000rpm이다. 여기에서 3.90±0.25=4.150으로 되어 대기압의 4.10V와 약간 다르나, 이것은 리플이 이상적인 정현파가 아니고 약간 무디어져 있기 때문이다.(피크값으로 읽으면 대기압에 가깝다).

또다시, 온도 조건에 대해서는 그다지 어려운 조건은 없으나, 엔진 수온이 40℃(예로)이상이 좋다. 이는 고온으로 되면 각부의 밸브 움직임들이 완만해지기 때문이다.

다른 조건으로 상기한 엔진 회전 및 드로틀 개도가 일정 시간 계속된때(예를들자면 3초 이상)의 최종값을 읽어넣는 것이 좋은데, 이는 감속등의 과도시의 측정 에러를 피할 수 있기 때문이다.

또한, 고속으로 되어 리플폭이 큰 쪽으로 커지면, 흡입 밸브의 고속 작동의 영향을 받을 수 있다.

본 발명은 이상 설명한대로, 흡기관 부압 측정용 부스트 센서를 써서 대기압까지 측정할 수 있도록 구성 했으므로, 장치를 염가로 할 수 있고, 정밀도 역시 양호해지며 또한 공간도 절약된다.

또한, 압력 센서의 출력 전압 파형의 최대 리플값을 읽도록 했으므로, 자동차 시동시 빈번하게 대기압을 읽을 수 있다는 이점이 있으며, 또한 컴퓨터로 복잡한 연산을 할 필요가 없으므로, 소프트웨어에 부담을 줄 필요도 없다.

[표 1]

엔진 회전수와 드로틀 개도(엔진 부압)에 의한 압력

센서 직류 출력값과 출력 리플폭(Vp-p)

-실측값-대기압출력 4.10V(동일압력센서)

Claims (1)

1. 내연기관의 부하 상태를 검출하는 목적인 부스트 센서(6)를 구비하며, 내연기관의 운전 상태가 미리 정해진 조건이 되었을때, 즉, 엔진 시동시(크랭킹 초기)에, 상기 부스트 센서(6)의 출력의 최대 리플값(21)을 읽어 대기압의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 흡기관 부압을 이용한 대기압 측정법.

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