KR930001395B1

KR930001395B1 - 엔진의 연료 제어 장치

Info

Publication number: KR930001395B1
Application number: KR1019890008033A
Authority: KR
Inventors: 하지메 가꼬
Original assignee: 미쯔비시 덴끼 가부시끼 가이샤; 시끼 모리야
Priority date: 1988-06-15
Filing date: 1989-06-12
Publication date: 1993-02-27
Also published as: DE3919323A1; DE3919323C2; US4928655A; JPH01315643A; KR900000580A

Abstract

내용 없음.

Description

엔진의 연료 제어 장치

제1a도는 본 발명의 일실시예를 따른 제어 장치 등의 블럭도.

제1b도는 본 발명의 일실시예를 따른 장치의 메인 루틴을 도시한 순서도.

제2도는 본 발명의 일실시예를 따른 고분해능을 실현시킬 수 있는 설명도.

제3도는 엔진부의 일 구성예를 도시한 구성도.

제4도는 제3도중의 종래의 제어 장치 등의 한 구성예를 도시하는 블럭도.

제5도는 종래 장치의 메인 루틴을 도시한 순서도.

제6도는 저역통과 디지탈 필터 수단의 블럭선도.

제7도는 메인 루틴의 일부의 상세한 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 엔진 3 : 흡기관

4 : 드로틀 밸브 5 : 이그나이터

6 : 점화 코일 7 : 인젝터

9 : 압력 센서 11A : 제어 장치

13 : 밧테리 203A : A/D변환기

본 발명은 엔진의 흡기관 압력을 검출하여 이 검출치를 토대로 연료 분사량을 제어하는 엔진의 연료 제어 장치에 관한 것이다.

종래의 이 같은 종류의 장치에 대해서 제3도 내지 제7도를 참조하여 설명을 한다. 제3도는 스피드 덴시티 방식(SPK)의 종래 장치의 구성을 도시하는 블럭도이다. 제3도에서, 예를 들어, 차량의 탑재된 엔진(1)은 에어크리너(2)에서 흡기관(3)과 드로틀 밸브(4)를 거쳐서 흡기한다. 점화시에는 예를 들자면 디스트리 뷰터내의 신호 발생기(도시되지 않음)로부터 나온 신호에 의해 이그나이터(5)가 ON에서 OFF로 변화하여, 이 변화시에 점화 코일(6)의 2차측에 고압의 점화 신호가 발생하여, 이 점화 신호가 엔진(1)의 점화 플러그(도시 아니함)에 공급되어서 점화를 한다. 이 점화 신호의 발생에 동기되어 인젝터(7)에서 연료가 트로틀 밸브(4)보다 상류의 흡기관(3) 내부에 분사 공급된다. 분사 공급된 연료는 상기 흡기 동작에 의해 엔진(1)에 흡입된다. 연소후의 배기 가스는 엔진(1)에서 배기 매니폴드(8) 등을 통해 외부로 배출된다.

한편, 흡기관(3)의 드로틀 밸브(4)보다 하류의 흡기관 압력은 압력 센서(9)에 의해 절대압으로 검출되며, 이 절대압에 대응하는 크기의 아날로그 검출 신호 또는 이그나이터(5)의 1차측 점화 신호가 제어 장치(11)에 입력된다. 제어 장치(11)는 아날로그 압력 검출 신호와 1차측 점화 신호로부터 연료 분사량을 연산하여, 인젝터(7) 개폐 제어 등을 한다.

제4도는 상기 제어 장치(11)의 블럭 구성을 도시하고, 제4도는 마이크로컴퓨터(100), CPU(200), 카운터(201), 타이머(202), A/D변환기(203), RAM(204), 제5도 및 제7도의 플로우를 프로그램으로 격납하고 있는 ROM(205), 출력 포트(206), 버스(207) 등으로 구성되어 있다. 이그나이터(5)로부터 나온 1차측 점화 신호는 제1입력 인터페이스 회로(101)로 파형 정형되어 인터럽트 입력으로서 마이크로컴퓨터(100)에 입력된다. 이 인터럽트 시에는 카운터(201)의 점화 신호주기 계측기가 판독되어 회전수 검출용인 RAM(204)에 격납된다. 압력 센서(9)의 출력 신호는 제2입력 인터페이스 회로(102)에 의해 파형 정형됨과 동시에 노이즈 몫이 제거된 후 10비트 A/D변환기(203)에 의해 A/D변환된다. 연료 분사량은 인젝터(7)의 개폐 시간으로 연산되어, 보정되거나 또는 그대로 타이머(202)에 세트된다. 이 타이머(202)의 동작이나 출력포트(206)로부터 소정 레벨의 전압이 출력되고, 출력 인터페이스 회로(103)에서 전압-전류 변환되어, 인젝터(7)의 밸브를 열어준다. 또한, 마이크로컴퓨터(100)는 키 스위치(12)를 거쳐서 밧테리(13)의 전압을 입력한 전원회로(104)로부터 나온 정전압을 수신하여 동작한다.

다음으로 상기 CPU의 동작에 대해서 제5도를 참조하여 설명한다. 스텝 S1에서는, 점화 신호의 주기의 계측치로부터 회전수 Ne를 연산하여, RAM(204)에 격납한다. 스텝 S2에서는, 압력 센서(9)로부터 나온 아날로그 출력 신호를 A/D변환기(203)로 10비트로 A/D변환하여 흡기관 압력 A/D변환치(이하, 압력치라 칭함) Pb_AD로서 RAM(204)에 격납한다. 스텝 S3에서는 압력치 Pb_AD가 흡기시의 맥동에 의해 리플몫을 포함하기 때문에 제어를 안정화시키는 목적으로 제7도에 도시하는 저역통과 디지탈 필터 처리하여, 상기 압력치 Pb_AD를 사용해서 2차 저역통과 디지탈 필터 처리하여, 필터 처리 흡기관 압력치(이하, 필터 처리 압력치라칭함) PbF를 구한다. 스텝 S4에서는 상기 회전수 Ne와 필터처리 압력치 Pb_F로부터 ROM(205)의 2차원 맵(map)을 맵핑하여 미리 소정의 공연비에 대해서 회전수와 압력치에 대응시켜서 실험적으로 구해져 있는 체적 효율 C_EV(Ne, Pb_F)을 산출한다. 스텝 S5에서는, T_PW=K_O×Pb_F×C_EV(단, K_O는 정수)의 연식식에 따라서 연료 분사량으로서의 펄스폭 T_PW을 산출하여 스텝 S1으로 되돌아가, 상기 동작을 되풀이 한다. 상기 연산된 펄스폭 T_PW은 정되거나 또는 그대로 점화 신호의 발생시에 동기하여 타이머(202)에 세트되어서 타이머(202)를 동작시킨다.

다음으로, 상기 스텝 S3에서 처리하는 저역통과 디지탈 필터 수단으로서의 디지탈 필터에 대해서 설명을 한다. 지금, 소망의 아날로그 필터의 전달함수 H(S)가 얻어진다고 가정하자. 그 주파수 특성은, H(jW_A)로 부여된다. S평면의 허축 S=jW_A를 Z평면의 단위원위에 맵하여 얻어지는 디지탈 필터의 시스템 함수 H_D(Z)의 주파수 특성

은 H_D(jW_A)와 같은 값을 취한다는 것을 알 수 있다.

아날로그 필터의 주파수 W_A와 디지탈 필터의 주파수 W_DT와의 관계는 맵되는 함수로 정해지나, 허축을 단위원에 맵하는 가장 간단한 함수는,

이다. W_A와 W_D의 관계는,

이것을 정리하여,

가 얻어진다.

여기에서, 표본화 주기 T=6×10^-3sec이며, 차단 주파수 Fc=5Hz이며,

의 2차 저역통과 디지탈 필터의 전달 함수는

단,

로 표시된다.

상기 (2)식에서 상기 (1)식을 대입하여 정리하면

단,

가 얻어진다.

상기 (3)식을 블럭 선도로 표시하면, 제6도와 같이된다. 단, 제6도중, (21), (24)는 가산기, (22), (23)은 T sec의 시간지연을 발생시키는 요소, (25)는 (2)의 계수 곱셈회로, (236)는 e_k의 계수 곱셈 회로, (27)은 f_k의 계수 곱셈 회로, (28)은 g_k의 계수 곱셈 회로, Pb_AD(nT)는 n회째(금번회)의 샘플링시의 압력치, Pb_F(nT)는 n회째의 샘플링에 대응하는 필터처리 압력치, U는 중간 변수로, U(nT)는 이번회 U(nT-T)는 전번회, U(nT-2T)는 전전회의 중간 변수를 각각 표시하고 있다.

이 제6도의 블럭 선도를 차분 방정식으로 표시하면,

로된다. 또 다시 상기(4)식을 플로우챠트로 표시하면 제7도와 같이된다.

제7도에 있어서, 스텝 S31에서 6ms(표본화 주기 T) 마다의 타이밍 인가 아닌가를 판정하여, 타이밍이 아니면, 제5도의 스텝 S4로 진행하여, 타이밍이면 상기 (4b)식에 표시한 바와 같이 이번회의 압력치 Pb_AD와 계수 e_k, f_k와 전회 및 전전회에 구간 중간치 U₁, U₂를 사용해서, U₀=Pb_AD＋e_k·U₁＋f_k·U₂의 연산식에 따라서 연산을 하여 이번회의 중간치 U₀을 구한다. 스텝 S33에서는 상기 (4a)식에 표시한 바와 같이, 이번회, 전회, 전전회의 중간치 U₀, U₁, U₂와 계수 g_k를 사용해서 Pb_F=g_k(U₀＋2U₁＋U₂)의 연산식에 따라서 이번회의 필터 처리 압력치(Pb_F를 구해서 RAM(204)에 격납한다. 스텝 S34에서는 전회의 중간치 U₁를 전전회의 중간치 U₂로서 RAM(204)에 격납한다. 스텝 S35에서는 이번회의 중간치 U₀를 전회의 중간치 U₁로서 RAM(204)에 격납하여 제5도의 스텝 S4으로 나아간다.

A/D변환기(203)를 10비트 구성으로 한 것은 다음의 이유에 의한다. 아이들시의 흡기관(3)의 압력은 약 250mmHg이며, 공연비의 분해능을 1% 이하로 하기 위해서는 A/D변환기(203)의 분해능은 2.5mmHg/비트 이하가 아니면 아니된다. 따라서, 압력 센서(9)와 A/D변환기(203)로 구성되는 압력 검출기의 시방을 풀스케일 950mmHg로하면, 최소한 9비트 이상의 A/D변환기가 필요로 된다. 이로 인하여 9비트의 A/D변환기는 일반적으로 시판되고 있지 아니하기 때문에 A/D변환기(203)로서 시판되고 있는 10비트의 것을 사용하고 있다.

종래의 엔진의 연료 제어 장치는 이상과 같이 구성되어 있으므로, 고가의 10비트 A/D변환기(203)를 사용하지 아니하면 아니되고, 이 때문에, 장치 자체가 고가로 되는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상술된 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 염가의 저분해능의 A/D변환기로 고분해능의 공연비 제어를 할 수 있고, 특히 아이들시에 있어서, 공연비 제어의 분해능을 향상시킬 수 있는 엔진의 연료 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르는 엔진의 연료 제어 장치는, 흡기관 압력을 검출하는 압력 검출 수단과, 이 출력은 N비트의 압력치로 변환하는 A/D변환기와, 압력치에 소정치를 곱해서 N＋1 비트 이상의 소정 비트의 압력치를 산출하는 곱셈수단과, 소정비트의 압력치를 입력으로 하는 저역통과 디지탈 필터 수단과, 필터 처리 압력치에 의거하여 연료 분사량율 연산하는 수단을 설치한 것이다.

본 발명에 있어서, 엔진의 연료 제어 장치는 곱셈 수단에 의해 저분해능으로 염가의 N비트 A/D변환기에서 출력되는 N비트의 압력치에 소정치를 곱해서 N＋1비트 이상의 소정 비트로 증가시켜, 저역통과 디지탈 필터 수단에 의해 N＋1비트 이상의 소정의 비트 압력치를 저역통과 디지탈 필터 처리하여 평균화 하여 유사적으로 N＋1 비트 이상의 소정의 비트의 분해능의 압력치를 얻을 수가 있고, 고분해능화한 압력치에 의거하여 연료 분사량을 산출한다.

다음에, 본 발명의 일 실시예를 도면에 대해서 설명한다. 제3도 및 제4도와 동일 부분 또는 해당 부분에 동일 부호를 붙인 제1a도에 있어서, 본 발명의 일실시예에 의한 장치의 종래의 장치와 다른 점은, 제어 장치(11A)의 마이크로컴퓨터(100A)내의 ROM(205A)의 제5도의 동작 플로우에 대신하여 제1b도(및 제7도)의 동작 플로우를 프로그램으로 하여 격납하여 있는 것과, A/D변환기(203A)로서 8비트의 저분해능의 A/D변환기를 사용하고 있는 점이다. 기타의 구성 및 동작은 종래의 예와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

다음으로, 이와 같은 구성의 장치의 동작을 제1도에 대해서 설명을 한다. 스텝 S11에서는 점화 신호의 주기의 계측치로부터 회전수 Ne로 연산하여 RAM(204)에 격납하며, 스텝 S12에서는 A/D변환기(203A)에 의해 압력 센서(9)의 아날로그 출력신호를 8비트로 A/D변환하여 8비트의 압력치 Pb_AD를 검출하여, 스텝 S13에서는 이 압력치 Pb_AD하여, 스텝 S13에서는 이 압력치 Pb_AD와 미리 설정된 수치 4를 곱셈하여, 압력치 Pb_AD를 2비트 몫 그대로 상위 비트측에 시프트시켜서 10비트의 압력치 Pb_AD로 한다. 스텝 S14에서는, 이 10비트의 압력치 Pb_AD를 사용해서 제7도에 도시한 저역 통과 디지탈 필터 처리를 하여 10비트의 필터처리 압력치 Pb_F를 산출한다. 스텝 S15에서는, 상기 회전수 Ne 및 필터 처리 압력치 Pb_F를 사용해서 2차원 맵을 맵핑하여 미리 실험적으로 구해지고 있는 체적 효율 C_EV(Ne, Pb_F)을 산출한다. 스텝 S16에서는 상기 필터 처리 압력치 Pb_F, 상기 체적 효율 C_EV(Ne, Pb_F) 및 미리 설정된 정수 K를 사용래서 T_PW=K×Pb_F×C_EV의 연산을 하여 연료 분사량으로서의 펄스폭 PW을 산출하여, 스텝 S11으로 되돌아가 상기 동작을 되풀이 한다.

다음으로, 8비트의 압력치가 10비트의 필터 처리 압력치로되어, 더욱 이 10비트의 유사 분해능을 갖는점에 대해서 제2도를 참조하여 설명한다. 상기 도면에 있어서, m-1, m, m＋1는 8비트의 각 압력치를 도시하고, 흡기관 압력 신호(A/D변환 직전의 아날로그 신호)의 진폭을 8비트의 폭에 해당하는 3각파로 근사하여, 1주기당 8회 표본화 하였을때의 8비트의 A/D변환치(압력치) 및 저역통과 디지탈 필터 처리치(필터처리 압력치)를 도시하고 있다. 제2a도, 제2b도, 제2c도, 제2d도는 각각 8비트 해당으로 1/4비트폭 몫씩 3각파의 중심(일점 쇄선)을 압력치 m의 아날로그 신호 범위로 어긋나게 하고 있으나, 그것에 대응하여 저역통과 디지탈 필터 수단의 출력 해당인 평균치는 4m-2, 4m-1, 4m, 4m＋1과 같이 10비트 해당으로 1LSB몫씩 어긋나 있으며, 유사적으로 10비트의 분해능을 갖는 것을 알 수 있다.

실질적인 분해능은 1주기당의 표본화 회수나 진폭, 파형에 의해 변화하나, 특히 가늘은 분해능을 필요로 하는 아이들 근처에서는 회전수가 낮으므로 리플의 주기도 길어져 그로인하여 1주기당의 표본화 회수는 10비트 해당의 분해능을 얻는데에 충분한 회수로 된다. 예를 들자면, 아이들 회전수를 700rpm으로 하였을 때, 흡기관 압력의 리플 주기는 43m sec이다. 따라서, 표본화 주기를 6m sec로 하면 1주기당 약 7회의 표본화가 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면 N비트의 저분해능의 A/D변환기에서 출력되는 압력치에 소정치를 곱셈하여 (N＋1) 비트 이상으로 하여, (N＋1) 비트 이상의 압력치를 저역통과 디지탈 필터 처리에 의해 평균화하여 (N＋1) 비트 이상의 고분해능의 필터처리 압력치를 구해서, 이 (N＋1) 비트 이상의 유사 분해능의 필터처리 압력치에 의거하여 연료 분사량을 연산하도록 구성하였으므로, 염가의 저 N비트의 A/D변환기를 사용해서 (N＋1) 비트 이상의 고분해능의 압력치를 얻을 수가 있고, 장치 자체가 염가로 됨과 동시에 공연비 제어를 고분해능으로 할 수 있고, 특히 아이들시에 있어서 공연비 제어의 분해능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

엔진의 흡기관 압력을 검출하는 압력 검출 수단(9)과, 상기 압력 검출 수단의 아날로그 출력 신호를 N비트의 압력치로 변환시키는 A/D변환기(203A)와, 상기 N비트의 압력치에 미리 설정된 소정치를 곱해서 N＋1비트 이상의 소정 비트의 압력치를 산출하는 곱셈 수단(S13)과, 상기 소정 비트의 압력치를 입력하여 저역 통과 디지탈 필터 처리하여 상기 소정 비트의 필터 처리 압력치를 출력하는 저역통과 디지탈 필터 수단(S14)과, 상기 필터 처리 압력치를 토대로 연료 분사량을 산출하는 수단(S16)을 구비하는 엔진의 연료 제어 장치.