KR930002081B1 - 자동차엔진 제어방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

자동차엔진 제어방법
제1도는 자동차엔진제어장치의 일반적인 배치를 표시한 개략도,
제2도는 종래의 엔진제어방법에 의하여 제1도에 엔진제어방치에서 수행되는 주루틴의 플로차트.
제3도는 종래의 엔진제어방법에 의하여 제1도의 엔진제어장치에서 수행되는 크랭크각 인터럽트루틴의 플로차트.
제4도는 이 발명의 엔진제어방법의 한실시예에 의한 크랭크각 인터럽트루틴의 플로차트.
제5도는 이 발명의 엔진제어방법의 다른 실시예에 의한 크랭크각 인터럽트루틴의 플로차트이다.
이 발명은 자동차에 탑재된 엔진제어방법으로서 특히 엔진을 마이크로컴퓨터에 의하여 최적으로 제어하는 엔진 제어방법에 관한 것이다.
제1도는 연료분사형 엔진을 제어하는 종래의 엔진제어장치를 표시한다. 제1도에서 도시된 엔진은 엔진블록내에 냉각액 순환용 물재킷(jacket)이 형성된 엔진본체(1), 흡입공기를 공급하는 엔진본체(1)에 연결된 흡기통로 혹은 매니폴드(1b), 대기에 배기가스를 배기하는 엔진본체(1)에 연결된 배기통로 혹은 매니폴드(1c), 엔진본체(1)에 흡입된 흡입공기량을 감지하는 흡기량센서(2), 소정의 크랭크각에 동기하여 즉 엔진본체(1)가 소정의 크랭크각이 될때마다 출력신호를 발생하난 크랭크각센서(3), 엔진본체(1)의 온도 즉 물재킷(1a)내 냉각액온도를 감지하는 엔진블록에 설치된 온도센서(4), 흡기량센서(2), 크랭크각센서(3) 및 온도센서(4)와 연결되고 이들로부터 입력된 출력신호에 기준하여 적절한 연료분사펄스폭을 연산하고 이 연산된연료 분사펄스폭에 대응한 출력신호를 발생하는 제어유닛(5), 그리고 흡기매니폴드(1b)에 설치되고 제어유닛(5)에 연결되어 입력된 제어유닛(5)의 출력신호에 의하여 흡기매니폴드(1b)내에 연료를 분사하는 연료분사변(6)으로 구성된다.
제어유닛(5)에는 엔진을 제어하는 제어프로그램이 기억되어있다. 특히 제어유닛(5)은 제2도 및 제3도의플로차트에 표시한 방법으로 엔진을 제어하게 된다.
제2도는 주루틴을 그리고 제3도는 엔진의 소정크램크각에 동기하여 크랭크각 센서(3)에서 발생하는 크랭크각신호에 의하여 인터럽트처리하는 크랭크각 인터럽트 루틴을 도시한 것이다.
먼저 제2도에서, 도시생략된 점화스위치를 엔진시동을 위하여 폐로후 제어유닛(5)내에 기억된 제어프로그램은 스텝(301)에서 초기화된다. 스텝(302)에서는 엔진실속을 처리하여 스텝(303)에서 엔진의 실속여부를 판단하고 실속시는 스텝(302)으로 복귀하여 아니면은 스텝(304)으로 진행하여 온도센서(4)에 의하여 감지된 엔진온도와 같은 엔진상태의 제계수를 기준하여 엔진의 난기상태를 보정하는데 사용되는 제보정계수 Kc를 연산하고 그후 스텝(303)으로 복귀한다.
다른 한편, 제3도에 도시한 크랭크각 인터럽트루틴은 아래와 같이 수행된다.
먼저 스텝(401)에서 연속되는 크랭크각신호사이의 기간 즉 엔진이 한주기에서 소정 크랭크각이된 순간과 다음주기에서 소정크랭크각이된 순간 사이를 계측하고 그결과치를 엔진회전수의 정보로서 사용한다.
스텝(402)에서는 엔진주기당 엔진에 흡입되는 흡기량 Qn(즉 연속되는 크랭크각 신호 혹은 연속되는 흡기행정간 흡입된 흡기량)을 감지된 흡입공기량을 표시하는 흡기량센서(2)의 출력신호에 의하여 연산하여, 스텝(403)에서는 기본 분사펄스폭 τ를 연산하여 스텝(402)에서 연산된 흡입공기량 Qn에 적합한 기본분사 연료량을 결정하게 한다.
기본분사펄스폭은 다음과 같이 연산된다.
τ= Qn × KG
여기서 KG는 펄스대 연료분사변(6)의 연료분사량특성에 의하여 결정되는 정수이다. 스텝(404)에서 엔진의 과도운전중 연료분사변(6)오로부터 분사된 기본연료량을 보정하는 고도보정계수 KACG를 연산하며 이는 연속 엔진흡기행정기간에 엔진에 흡입되는 흡기량변화(Qn-Qn-1)와 같다.
다음 스텝(405)에서 스텝(404)에서 연산된 과도보정계수 KACG를 사용하여 스텝(403)에서 먼저 판정한 기본분사펄스폭 T을 다음식으로 표시되는 과도보정분사 펄스폭 τ1으로 보정한다.
τ1=τ×KACC
이어서 스텝(406)에서는 제2도 주루틴의 스텝(304)에서 연산된 다른 보정계수 Kc를 사용하여 과도분사펄스폭 T1을 또한 다음식으로 표시되는 최종보정펄스폭 τ2으로 보정한다.
τ2=τ1×Kc
스텝(407)에서 제어유닛(5)은 연료분사변(6)에 상기 방법으로 연산된 최종보정펄스폭 τ2를 출력하며 따라서 연료는 최종보정분사펄스폭 τ2에 의하여 연료분사변(6)에서 흡기통로(b)로 분사된다.
상술한 바와같이 종래의 엔진제어장치는 먼저 주루틴에서 제보정계수 Kc가 연산된 다음 연속흡기행정간에 엔진에 흡입되는 행정간 흡기량이 크랭크각 인터럽트루틴에서 연산되고 그것에 의하여 기본분사펄스폭T가 행정간 흡기량에 기준하여 결정되고 이에 과도보정계수 KAcc와 다른 제보정계수 KC를 곱해 보정하여서 최종보정분사펄스 다를 구하고 이를 크랭크각센서(3)의 출력신호에 동기하여 제어유닛(5)에서 연료분사변(6)으로 출력하므로서 소정공연비에 의하여 엔진이 운전되는 것이다.
그러나 최근 최적엔진제어를 통하여 엔진성능을 개선하기 위하여 즉 최대출력 증가를 위한 엔진의 최대RPM 증가를 위하여 혹은 엔진의 과도특성향상 등을 위하여 엔진제어의 각종 과도보정이 요구되어 있다. 그결과 엔진제어는 더욱더 복잡해지고 그러한 보정처리 소요시간은 해마다 길어지는 것이 일반적인 경향이다.
따라서 종래에 있어서는 가령 특히 엔진의 고회전중 크랭크각 인터럽트의 모든 처리를 크랭크각 신호마다 수행하면은 연료분사변(6)의 작동에 타임래그(time lag)이 발생하게 된다.
따라서 연료분사번(6)은 크랭크각센서(3)의 출력에 동기하여 최적시기에 작동되지 않으므로서 주루틴처리시간이 더 길어지고 그래서 제보정계수를 엔진제어에 효과적으로 적시에 반영할 수 없다는 문제점이 있었다.
이 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로 모든 운전영역에서 제어동작에 바람직하지 않는 지연을 초래하는 일없이 엔진을 최적으로 제어할 수 있는 엔진제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 이 발명에 의한 한 실시예에서는 각종 센서에 의하여 엔진의 운전상태를 감지하고, 이 감지된 엔진운전상태를 기존하여 마이크로컴퓨터에 의하여 엔진회전주기를 측정하는 스텝과 행정간 흡기량을 측정하는 스텝을 포함하는 복수스텝으로 제어신호를 연산하며, 그리고 상기 연산된 제어신호를 사용하여 엔진운전을 최적화하고, 감지된 엔진운전상태의 제어신호가 연산시 한 번 걸러서 엔진회전속도의 계측스텝과 행정간 흡기량계측스텝을 번화가 한정되는 엔진의 특정운전영역에서 처리 타이핑마다 복수스텝일부를 교호로 연산 및 생략하는 스텝으로 구성한 것이다.
이 발명의 다른 실시예에 의하면, 각종 센서에 의하여 엔진의 운전상태를 감지하고, 이 감지된 엔진운전상태를 기준하여 마이크로컴퓨터에 의하여 행정간 흡기량을 측정하는 스텝을 포함하는 복수스텝으로 연료분사펄스폭을 연산하며, 그리고 상기 연산된 제어신호를 사용하여 엔진운전을 최적화하는 스텝으로 구성되고, 상기 행정간측정스텝은 감지된 엔진운전상태의 변화가 한정되는 엔진의 특정운전영역에서는 연료분사펄스폭연산시 한번걸러서 생략되며, 엔진의 특정운전 영역밖에서는 연료분사펄스폭 연산시마다 실행되는 것이다.
이 발명의 상기 및 다른목적, 특징 그리고 이점은 첨부도면에 의한 몇가지 실시예의 다음 상세한 설명으로 명백하게 될 것이다.
다음은 연료분사변이 있는 연료분사형의 엔진제어에 적용되는 이 발명에 관해 첨부도면에 명시된 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
먼저 제4도에서 이 발명의 한 실시예에 의한 엔진제어방법의 크랭크각 인터럽트 루틴형식의 인터럽트 루틴을 표시한다.
이 실시예에서, 엔진의 일반구성과 이의 주제어루틴은 제1도 및 제2도에 도시된, 기술(旣述)된 종래기술과 같다.
제4도는 도시된 바와같이 이 크랭크각 인터럽트루틴은 소정의 엔진크랭크각에 동기하여 즉 엔진이 소정의 크랭크각이 되었을때 크랭크각센서에 의하여 발생되는 크랭크각 신호에 의하여 수행된다.
상술하면, 스텝(101)에서 크랭크각 인터럽트루틴이 연속흡기행정주기(스텝(401)) 혹은 행정간 흡기량(스텝(402))중 어느것을 계측할 것인가를 판정할때마다 교호잔정플래그(flag)는 "0" 혹은 "1"로 반전된다. 교호판정플래그의 반전후 제어프로세스는 엔진회전수를 판정하는 즉 엔진회전수의 소정치이상 여부를 판정하는스텝(102)로 진행한다.
여기서 소정치이하이면은 플래그잔정(스텝(103))을 건너 바로 스텝(401)로 진행하여 연속크랭크각 신호간의 주기를 계측한다.
한편 스텝(102)에서 소정치이상으로 판정되면은 즉 엔진운전상태의 변화가 한정되어 있으면 템(103)으로 진행하여 플래그가 "0"인지 혹은 "1"인지를 판정한다.
가령 플래그가 "0" 로 판정되면 연속크랭크각 신호의 주기 혹은 엔진회전주기를 스텝(401)에서 계측한다. 반대로 가령 플래그가 "1"이면은 스텝(401)을 건너뛴다. 스텝(401)의 계측 결과는 엔진회전수정보로 사용된다. 그리고 가령 엔전회전수가 소정치 이상이면은 엔진회전주기는 2주기마다 계측되기 때문에 스텝(401)에서 계측된 결과는 2배하여 엔진회전주기의 정확한 주기데이터로 제공된다.
그후 스텝(104)로 진행하여 엔진회전수의 소정치이상여부를 다시 판정하고 소정치이하이면은 스텝(105)의 플래그판정을 건너뛰어 스텝(402)로 진행하고 연속흡입행정간 흡기량을 계측한다.
한편 가령 스텝(104)에서 엔진회전수가 소정치 이상이면은 스텝(105)에서 플래그를 판정한다.
가령 플대그가 "1"이면은 스텝(402)에서 행정간 흡기량을 계측한다.
반면 플래그가 "0"이면은 스텝(402)를 건너뛴다.
즉 엔진회전수가 소정치와 같거나 그 이하이면은 크랭크각 인터럽트루틴마다 크랭크각 신호주기 및 행정간흡기량을 계측하는 반면 엔진회전수가 소정치 이상이면은 이들 양 계측은 크랭크각 인터럽트루틴마다 등시에 수행되지 않으며 교호로 수행된다.
또 스텝(402)에서 연속흡기행정간 혹은 크랭크각 신호간 엔진에 흡입되는 흡기량 Qn을 계측한다.
이경우 예를들어 카르먼 흡기량센서가 사용되면은 행정간흡기량 Qn는 연속흡기 행정간 펄스수로 표시된다.
이와 관련하여 행정간 흡기량은 엔진회전수가 소정치이상일때 2크랭크각신호마다 계측되므로 스텝(402)에서 계측된 흡기량의 절반을 행정간 흡기량 Qn으로서 취급한다.
이어 스텝(403)에서 행정간흡기량 Qn에 해당되는 기본연료분사량을 결정하는 기본연료분사펄스폭 τ이 다음과 같이 연산된다.
τ=Qn×KG
KG는 엔진의 분사펄스폭대 연료분사량특성에 의하여 결정되는 정수이다.
엔진회전수가 소정치이상이므로 이번회의 크랭크각 인터럽트루틴에서 흡기량을 계측하지 않았을 경우에는 전회의 크랭크각 인터럽트루틴에서 계측된 전희흡기량을 사용한다.
다음 스텝(106)은 스텝(102) 및 스텝(104)와 마찬가지로 엔진회전수의 소정치이상여부를 다시 판정하며 소정치이하일때는 과도보정계수 KACC및 기본펄스폭 T의 과도보정을 제3도의 동일 스텝과 같은 스텝(404)와 스텝(405)에서 각각 연산한다.
한편 엔진회전수가 소정치이상으로 판단되면 스텝(404) 및 스텝(405)을 건너뛰어 스텝(406)으로 진행한다.
과도보정은 엔진의 과도운전에 기인한 연료부족을 보층하기 위하여 실시된다. 이 목적을 위하여 스텝(404)에서 과도보정계수 KACC는 연속행정간 흡기량의 변화 Qn-Qn-1에 기준하여 산출되고 또한 스텝(405)에서 과도보정분사펄스폭 T1은 기본펄스폭 T에 과도보정계수 KACC를 곱하여 결정된다.
스텝(406)에서는 제보정의 연산이 수행되며 즉 스텝(106)에서 스텝(406)으로 진행필패 즉 엔진회전수가 소정치 이상일때 스텝(403)에서 연산된 기본펄스폭 τ은 엔진운전상태를 표시하는 기타보정요소를 기준하여 즉 기본분사 펄스폭 r에 제보정계수 Kc를 곱하여서 보정된다.
한편 스텝(106)에서 스텝(404) 및 스텝(405)를 통하여 스텝(406)으로 진행하면은 즉 엔진회전수가, 소정치와 같거나 그 이하일때 스텝(405)에서 연산된 과도보정분사펄스폭 τ1은 또한 엔진운전상태를 표시하는 다른요소에 기준하여 즉 τ1에 제보정계수 Kc를 곱하여 보정된다.
마지막으로 스텝(407)에서 스텝(406)에서 구한 연료분사펄스폭 τ2를 분사변구동신호로서 연료분사변으로 출력하므로서 연료분사펄스폭 τ2에 의하여 결정된 연료량이 연료분사변으로부터 엔진의 흡기통로로 분사된다.
이와같은 방법으로 크랭크 각 인터럽트루딘의 모든처리가 종료된다.
제4도에서 명백한 바와같이 엔진회전수번화 및 행정간 흡기량변화가 비교적 큰 저회전영역에서는 크랭크각 신호인터럽션마다 연속크랭크가 각 신호간주기(크랭크각 신호주기) 및 행정간 흡기량의 양계측을 실시하고 계측된 행정간흡기량 변화에 따라 과도보정을 실시하는 반면 엔진회전수 및 행정간흡기량의 변화가 전혀없거나 거의 없는 고회전영역에서는 크랭크각 신호주기와 행정간흡기량을 크랭크각 신호인터럽션마다 교호로 계측하며 과도보정이 불필요하기 때문에 행정간 흡기량을 과도보정을 하지 않는다.
다음 제5도는 이 발명의 다른 실시예를 표시한다.
이 실시예는 제4도에 도시된 한 실시예로서 스텝(102)(103) 및 (401)을 생략하여 크랭크각 인터럽트루틴처리를 간소화하고 소요처리시간을 단축시킨 것이 다르다.
이 실시예에서 제4도의 스텝(401)에서와 같이 엔진회전주기의 계측을 수행하지 않으므로 제4도의 스텝(102) 및 (103)에서와 같이 엔진회전수의 판정 및 플래그의 판정은 불필요하다.
그래서 엔진회전수가 소정치 이상일때 즉 엔진운전상태의 변화가 한정될때 흡기의 계측은 부분적으로 생략하거나 혹은 2회째 크랭크각 인터럽트 타이밍마다 수행한다.
이 실시예의 나머지 스텝들은 제4도의 실시예의 스텝과 같다.
주루틴에서 제보정계수의 연산의 일부를 필요에 따라 교호처리되거나 부분생략할 수 있으며 그리고 연료분사제어 이외의 통상 동시에 실행되는 복수엔진제어도 실제 엔진운전에 문제가 생기지 않는한 특정타이밍 마다 교호방법이나 혹은 부분생략하여 처리될 수 있음은 물론이다.
또 그러한 특정교호 또는 생략처리 타이밍을 크랭크각 신호타이밍 마다에 한정되지 않으며 2회 이상의 크랭크각 신호마다 혹은 소정시간간격마다 혹은 주루틴의 소정처리회수마다로 하여도 된다.
또한 상술한 실시예에서는 엔진회전수가 소정치이상일때 교호 혹은 생략처리를 수행하였지만, 그러한 교호 및 생략처리를 엔진부하가 소정치이상일때 즉 행정간 흡기량이 소정치이상일때 수행하도록 할 수도 있다.

Claims (12)

  1. 각종 센서에 의하여 엔진운전상태를 감지하고, 이 감지된 엔진운전상태로부터 엔진운전상태의 변화가 한정되는 특정 운전영역내 여부를 결정하며, 감지된 엔진운전상태에 기준하여 엔진회전주기를 측정하는 스텝과 행정간흡기량을 계측하는 스텝을 포함하는 복수스텝으로 마이크로컴퓨터에서 연료분사펄스폭을 연산하고, 이 연산된 연료분사펄스폭을 사용하여 엔진의 운전을 최적화하며, 엔진이 상기 특정운전영역 밖일때는 상기 연료분사펄스폭을 연산시마다 엔진 회전주기 및 행정간 흡기량의 스텝을 연산하고, 엔진이 상기 특정운전영억내 일때는 상기 연료분사펄스폭을 연산시 한번 걸러서 엔진회전주기를 계측하는 스텝과 행정간 흡기량을 계측하는 스텝을 교호로 연산 및 생략하는 구성으로 된 자동차엔진 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 특정운전영역은 매분당 엔진회전수가 소정치이상의 영역인 자동차엔진 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 특정운전영역은 엔진부하가 소정치이상의 영역인 자동차엔진 제어방법.
  4. 제l항에 있어서, 상기 복수스텝은 마이크로컴퓨터가 인터럽트될때 실행되는 인터럽트루틴으로 처리되는 자동차엔진 제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 인터럽트루틴은 상기 엔진의 일정한 크랭크각에서 인터럽트 처리되는 크랭크각 인터럽트루틴인 자동차엔진 제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 크랭크각 인터럽트루딘은 상기 엔진의 소정크랭크각을 이룬 순간에 엔진 크랭크각을 감지하고 크랭크각 신호를 빌생하며, 엔진의 특정운전영역 밖일때 엔진의 회전주기를 측정하고 연속흡입행정간 엔진으로 흡입되는 흡기량을 계측하며, 엔진이 특정운전영역내일때 엔진운전영역정보를 얻기 위하여 엔진의 회전주기를 교호로 계측하고 연속흡입행정간 엔진에 흡입되는 흡기량을 교호에 계측하며, 계측된 흡기량에 기준하여 연료분사펄스폭을 연산하여 엔진운전을 제어하고, 엔진이 특정운전영역내일때만 연속계측된 흡기량에 기준하여 과도보정계수를 연산하고, 엔진이 특정운전영역일때만 과도보정계수로 연료분사펄스폭을 보정하며, 과도보정된 연료분사펄스폭을 다른 보정계수로 다시 보정하며, 이 재보정된 연료분사펄스폭에 의하여 엔진을 제어하는 구성으로 된 자동차엔진 제어방법.
  7. 각종센서에 의하여 엔진운전상태를 감지하고, 이 감지된 엔진운전상태로부터 엔진운전상태의 변화가 한정되는 특정운전영역내 여부를 결정하며, 감지된 엔진운전상태에 기준하여 행정간흡기량을 계측하는 스텝을 포함하는 복수스텝으로 마이크로컴퓨터에서 연료본사펄스폭을 연산하고, 이 연산된 연료분사펄스폭읕 사용하여 엔진 운전을 최적화하며, 엔진이 특정운전영역밖일때는 연료분사펄스폭이 연산시마다 행정간 흡기량을 계측하는 스텝을 연산하고, 엔진이 특정운전 영역내일때는 연료분사펄스폭 연산시 한번 걸러서 행정간흡기량을 계측하는 스텝을 교호로 연산 및 생략하는 구성으로 된 자동차엔진 제어방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 특정운전영역은 매분당 엔진회전수가 소정치이상의 영역인 자동차엔진 제어방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 특정운전영역은 엔진부하가 소정치이상의 영역인 자동차엔진 제어방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 복수스텝은 마이크로컴퓨터가 인터럽트 될때 실행되는 인터럽트루틴으로 처리되는 자동차엔진 제어방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 인터럽트루틴은 상기 엔진의 일정한 크랭크각에서 인터럽트 처리되는 크랭크각 인터럽트루틴은 자동차엔진 제어방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 크랭크각 인터럽트루틴은 상기 엔진이 소정크랭크각을 이룬순간에 엔진 크랭크각을 강지하고 크랭크각 신호를 발생하며, 엔진이 특정운전영역밖일때 크랭크각 인터럽트루틴이 실행될매마다 연속흡입행정간 엔진에 흡입되는 흡기량을 계측하고, 엔진이 특정운전영역내일때 크랭크각 인터럽트루틴이 실행시 하나 걸러서 연속흡입행정간 엔진으로 흡입되는 흡기량을 계측하며, 계측된 흡기량에 기준하여엔진의 운전을 제어하기위한 연료분사펄스폭을 연산하고, 엔진이 특정운전영역내일때만 연속계측된 흡기량에 기준하여 과도보정계수를 연산하며, 엔진이 특정운전영역일때만 상기 과도보정계수로 연료분사 펄스폭을 보정하고, 과도보정된 연료분사펄스폭을 다른 보정계수로 다시 보정하며, 이 재보정된 연료분사펄스폭에 의하여 엔진운전을 제어하는 구성으로된 자동차엔진 제어방법.
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