KR930005032B1

KR930005032B1 - 내연기관의 점화시기 제어장치

Info

Publication number: KR930005032B1
Application number: KR1019880010221A
Authority: KR
Inventors: 쇼이찌 와시노; 사도루 오오구보
Original assignee: 미쓰비시전기주식회사; 시끼모리야
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1993-06-12
Also published as: DE3833084C2; JPS6487874A; DE3833084A1; US4905648A; KR890005386A

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 점화시기 제어장치

제1도는 이 발명의 한 실시예에 의한 내연기관의 점화시기 제어장치의 주요 구성도.

제2도는 동상의 실시예에 의한 점화시기 제어를 행하는 플로챠트.

제3도는 동상의 실효발열량 Q를 계산하는 플로챠트.

제4도는 제2도와 제3도의 조합효과를 알기 쉽게 설명하기 위한 점화시기 대실효 발열량의 관계를 표시하는 특성도.

제5도, 제6도는 노킹레벨 및 발생토오크의 점화시기와의 관계를 표시하는 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 에어크리너 2 : 에이플로미터

3 : 드로틀변 4 : 흡기매니홀드

5 : 실린더블럭 6 : 수은센서

7 : 크랭크각 센서 8 : 배기센서

10 : 연료분사변 11 : 점화플러그

13 : 압력센서 15 : 제어장치

이 발명은 연료의 종류나 노킹발생과는 관계없이, 더구나 기관의 경시변화나 사용 연료량과 무관계하게 항상 최대토크를 얻을 수 있는 점화시기로 제어할 수 있도록 된 내연기관의 점화시기 제어장치에 관한 것이다.

종래 내연기관의 점화시기 제어장치로서는 일본국특개소 59-3175호 공보나 특공소 57-61897호 공보에 기재된것이 있다.

노크센서에 의한 노킹제어는 종래로부터 여러가지가 알려져 있지만, 기관의 다기통의 경우를 생각하면 전기통을 동시에 제어하는것과 기관마다 독립적으로 제어하는 것이 있다. 일반적으로 기통간의 압축비나 공연비, 연소실벽의 온도등의 차이에 의하여 노킹이 발생하는 점화시기는 기통마다 상이하여 동이한 것은 아니므로 기관마다 노킹레벨을 검출하여 노킹이 발생된 기통만 점화시기를 지연시키는 제어를 행하는 편이 양호한 출력성능을 얻을 수 있다. 이 경우 종래는 각기통에 공통된 기본(베이스)점화시기를 운전조건에 따라 구하고 진각측은 이 기본점화 시기보다 점화시기가 리딩(leading)하지 않는 범위내에서, 또 지연각측은 노크센서의 감도의 불균형이나 노이즈나 기계진동에 의하여 센서출력이 증대되고, 외관상 노킹이 발생하고 있다고 판단되어 필요이상으로 지연각시켜 대폭적인 토크저하를 초래하지 않도록 하기 위하여 [경미한 노킹상태(소위 트레이스노크, trace Knock)상태를 부여하는 점화시기]

-δ° 또는 MBT(Minimum advance for Best torque)점이 트레이스 토크점 보다 지연각측에 있을 때는 MBT -δ°의 점(δ°=5°∼6° 정도가 적당)에, 지연각측의 한도치를 미리 설치하고 이 한도치 보다 지연각되지 않는 범위내에서 노킹레벨에 대하여 진각 지연각 제어를 행하도록 하였다.

즉, 우선 기본점화시기에 의하여 점화시켜 노킹이 발생하였을때 그 노킹을 회피할 노킹레벨에 대응되어 점화시기를 지연시켜 경미한 노킹상태로 한다.

그리고 이 지연각조작에 의하여 전혀 노킹이 발생하지 아니하였을때는 필요이상으로 점화시기를 지나치게 지연시킨 것으로서 재차 진각시켜 항상 경미한 노킹상태로 되도록 하고있다. 이 경우 만약 진각조작에 의하여 점화시기가 기본점화 시기보다 전진해 버리는 경우는 점화시기를 기본점화 시기로 규제하는 것이다.

이 기본점화 시기로서는 적용기관의 경미한 노킹레벨 이하에서 최대토크를 부여하는 점화시기가 설정된다.

기관의 저부하 조건에서는 점화시기와 발생토크의 관계가 제5도에 파손으로 표시한 것과같이 되어 점 A에서 표시한 경미한 노킹레벨을 부여하는 점화시기보다도 최대토크를 부여하는 시기(MBT가 지연각측에 있지만 고부하 조건에서는 점화시기와 발생토크의 관계가 제5도에 실선으로 표시한 것과같이 되며 옥탄가가 낮은 개솔린을 사용하면 점 B에서 표시한 경미한 노킹레벨을 부여하는 점화시기가 MBT보다도 지연각측에 있게된다.

옥탄가가 높은 개솔린을 넣었을때는 경미한 노킹레벨을 부여하는 점화시기가 제5도의 점 c와 같이되어 MBT가 지연각측으로 오는 운전조건(특히, 고회전측)도 있다.

이 때문에 기본점화시기는 저부하에서 MBT, 고부하에서는 경미한 노킹레벨 또는 MBT의 점화기를 설정하는 것이다.

종래의 점화시기 제어장치는 이상과 같이 구성되어 있으므로 기관의 경사변화에 의하여 기본점화 시기의 설정시기와 실사용 시기에 있어서, MBT와 경미한 노킹레벨을 부여하는 점화시기와의 관계가 대폭적으로 어긋나거나 혹은 여러가지 연료(소위 하이옥탄개솔린, 레귤러개솔린, 알코올 함유율이 다른 개솔린 등)의 사용에 의하여 기본점화시기의 설정시와 실사용시에 있어서, MBT와 경미한 노킹레벨을 부여하는 점화시기와의 관계가 대폭적으로 어긋났을때는 최대토크가 얻어지는 점화시기로 제어할 수 있다고는 할 수 없었다.

이것은 제6도를 사용하여 설명한다.

이 도면에 있어서, 파선은 기본점화 시기의 설정시에 있어서의 노킹발생 레벨과 발생토크의 점화시기와의 관계를, 또 실선은 기관의 경시변화에 의하여 변화된 실사용시의 노킹발생 레벨과 발생토크의 점화시기와의 관계를 각각 표시하였다.

위에서 설명한 바와같이 기본점화시기의 설정시, 토크는 발생하지 않으므로 종래의 점화시기 제어장치는 점화시기를 기본점화시기, 즉 MBT로 제어할 수 있다.

그렇지만, 실선으로 표시된 실사용시로되면 이 점화시기에서는 경미한 노킹레벨을 부여하는 점화시기(이 예에서는 기본점화시기의 설정시 MBT)로 제어하게 된다.

한편, 이때의 최대토크를 부여하는 점화시기는 MBT에 이동하여 버렸기 때문에 실제로 제어할 수 있는 점화시기는 최대토크를 부여하는 점화시기로 되어있지 않는 것은 명백한 것이다. 이상 설명한 바와같이, 종래의 점화시기 제어장치에서는 점화시기를 기본점화시기 또는 경미한 노킹을 부여하는 점화시기로만 제어할 수 없었기 때문에 기관특성의 변화에 따라 적응적으로 제어할 수 없었으며 언제나 최대토크를 부여하는 점화시기로 제어할 수 있다고는 할 수 없는 문제점을 갖고 있었다.

이 발명은 상기와같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로써, 노킹발생에 관계없이 항상 최대토크를 부여하는 점화시기로 제어할 수 있는 내연기관의 점화시기 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이 발명에 관한 내연기관의 점화시기 제어장치는 실린더내 압력을 검출하는 압력센서와, 크랭크각을 검출하는 검출수단과, 상기 압력센서 및 크랭크각 검출수단의 출력에 의하여 1회의 점화 사이클내에 있어서 압축 및 팽창행정중의 크랭크각에 있어서의 실린더내 압력 P(θ), 크랭크각 θ 및 실린더용적 V(θ)의 값에서 1싸이클내의 연료의 실효발열량θ와 연료의 유효연소비율 K를 산출하여 점화시기를 제어하는 제어장치등을 설치한 것이다.

이 발명에 있어서는 압력센서로 검출된 검출출력과 검출수단의 검출출력을 제어장치에 입력시키고 제어장치는 1회의 점화싸이클내에 있어서, 압축 및 팽창행정중의 크랭크각에 있어서의 실린더내 압력 P(θ), 크랭크각 θ 및 실린더용적 V(θ)의 값에서 1싸이클내의 연료의 실효발열량 Q와 연료의 유효연소비율 K를 산출하며 이 유효발열량 Q 또는 유효연소비율 K 중 적어도 1개의 값이 최대가 되도록 점화시기를 제어한다.

이 발명의 한 실시예를 도면에 의하여 설명한다.

제1도는 이 발명의 중요구성도, 제2도는 제1도의 제어장치(15) 내에서 실효발열량 Q와 유효연소비율 K를 산출하기 위하여 실시되는 처리내용을 나타내는 플로챠트이다.

우선, 제1도에 있어서, 1은 흡기관에 연결된 에어크리너, 2는 흡기관에 설치되고 흡입공기량을 계측하는 에어플로미터, 3은 흡기관내 설치된 도르틀변, 4는 흡기매너홀드, 5는 실린더 블록, 6은 기관의 냉각수온도를 검출하는 수온센서, 7은 크랭크각센서, 8은 배기매니홀드, 9는 배기매니홀드에 설치된 배기가스 성분농도(산소농도)를 검출하는 배기센서, 10은 연료분사변, 11은 점화플러그, 13은 실린더내 압력을 검출하는 압력센서, 15는 제어장치이다.

크랭크각센서(7)은 크랭크각의 기준위치마다 (4기통기관에서는 180도마다, 6기통기관에서는 120도마다)에 기준위치펄스를 출력시키며 또, 단위각도마다(1도마다)에 단위각 펄스를 출력시킨다.

그리고 제어장치(15)내에 있어서, 이 기준위치 펄스가 입력된후의 단위각 펄스수를 계산함으로써 이때의 크랭크각을 알 수 있다.

또 단위각펄스의 주파수 또는 주기를 계측함으로써 기관의 회전속도를 알 수 있다.

또한 제1도의 예에있어서는 디스트리뷰터내에 크랭크각센서(7)이 설치되어 있는 경우를 표시하였다.

상기 제어장치(15)에는 크랭크각센서(7)으로부터의 크랭크각신호 S3, 배기센서(9)로부터의 배기신호 S4, 수온센서(6)으로부터의 수온신호 S2, 에어플로미터(2)로부터의 흡입공기량신호 S1, 압력센서(13)으로부터의 입력신호 S6 및 도시하지 않은 밧데리 전압신호나 드로틀변전폐신호등이 입력되도록 되어 있다.

또 제어장치(15)는 분사신호 S5를 연료분사면(10)에 출력되도록 되어 있다.

이 제어장치(15)는 CPU, RAM, ROM 입출력인터페이스 등으로된 마이크로 컴퓨터로 구성되어있다.

다음에 동작에 관하여 설명한다.

이 발명의 제어장치(15)에서는 통상의 연료제어이외에, 제3도에 표시한 바와 같이 실효발열량 Q를 정보처리와, 제2도에 표시한 점화시기 제어도할 수 있다.

우선 연료제어장치를 설명한다.

제어장치(15)는 상기 에어플로미터(2)에서 부여되는 흡입공기량신호 S1, 수온센서(6)으로 부터 부여되는 수온신호 S2, 크랭크각센서에서 부여되는 크랭크각신호 S3, 배기센서(9)에서 부여되는 배기신호 S4 및 도시하지 않은 밧데리 전압신호나 드로틀변 전폐신호등을 입력시켜 이들의 신호에 따라 연산되어 기관의 공급해야할 연료분사량을 산출하고, 분사신호 S5를 연료분사변(10)에 출력시킨다.

이 분사신호 S5에 의하여 연료분사변(10)이 작동되어 기관에 소정량의 연료를 공급시킨다.

상기 제어장치(15)내에 있어서, 연료분사량 Ti의 연산은 다음식에 의하여 이루어진다.

Ti=Tp×(1+Ft+KMR/100)×β+Ts……………………(1)

상기 (1)식에 있어서 Tp는 기본분사량인데 흡입공기량을 Ga, 기관의 회전수를 N, 공기연료비를 A/F, 정수를 Ko로 하여 Tp=Ko/FK Ga/N에서 구할 수 있다.

또, Ft는 기관의 냉각수온도에 대응된 보정계수인데 냉각수온도가 낮을 수 록 큰 값이 된다. 또, MBT는 고부하시에 있어서의 보정계수인데 기본분사량 Tp와 회전속도 N에 따른 값으로써 미리 데이터 테이블에 기억되어있는 값으로 부터 테이블조사에 의해 판독되어 사용된다. Ts는 밧데리 진압에 의한 보정계수인데 연료분사변(10)을 구동시키는 전압변동을 보정하기 위한 계수이다.

또 β는 배기센서(9)로부터의 배기신호 S4에 따른 보정계수인데 이 β를 사용함으로써 혼합공기의 공연비를 소정치, 예컨데 이론공연비 14.6근방의 값으로 피드백 제어할 수 있다.

단, 이 배기신호 S4에 의한 피드백제어를 하고있을 경우에는 항상 혼합공기의 공연비가 일정한 값이 되도록 제어됨으로 상기 냉각수온도에 의한 보정이나 고부하에 의한 보정이 무의미하게 된다.

따라서 배기신호 S4에 의한 피드백제어는 수온에 의한 보정계수 Ft나 고부하에 있어서, 보정계수 KMR가 영의 경우에만 행해진다.

다음에 이 발명의 본질인 실효발열량 Q를 구하는 정보처리내용을 제3도에 의하여 설명한다. 우선, 실효발열량 Q의 산출기 초식과 그 물리적인 의미로 설명한다. 열역학 제1법칙에 의하여 다음식이 성립된다.

dQ=du=pdv

du=cvdT(비내부 에너지)와 Pv=RT(상태방정식),

dT=(pdv+vdp)/R을 상식에 대입하면 다음식을 얻을 수 있다.

여기에서, K는 작동가스의 비열비이다.

이것을 적분하면

즉, 1싸이클내에서 작동가스에 공급되는 순열량(실효발열량) Q는 식(3)에서 주어지며 크랭크각마다의 실린더내압력 p(θ), 실린더용적 v(θ)을 알수있으면 식(3)에 따라 적분함으로써 구할 수 있다.

한편, 1싸이클내에서 작동가스에 공급되는 순열량(실효발열량) Q는 연소에 의하여 발생하는 열량 Qr와 실린더 벽에서 도망가는 열량 Qd의 차이로 부여되므로

Q=Qr-Qd

다시, 1싸이클에서 흡입되는 공기중량을 Ga(공기유량/회전수), 공연비를 F/A, 연소량의 저위 발열량 Hu라하면 Qr=Ha×(F/A)×Ga가 성립되므로 연손실 Qd×Hu×(F/A)×Ga로 표시하면 Q=(1-kd)Hu×(F/A)×Ga=K×Hu×(F/A)×Ga (5)로 되며 K는 연소에 의하여 발생하는 열중 얼마만큼 유효하게 사용되는가를 나타내는 지표, 다시말하면 유효연소 비율이라고도 하는 파라미터이며 Kd는 연소율에 대하여 손실로 없어져버린 열의 비율로 표시하게된다.

이 Kd는 점화시기가 지나치게 빠르게(지나친 직각으로), 노킹이 발생한 경우는 대단히 커진다.

왜냐하면, 노킹에 대하여 발생하는 압력진동에 의하여 실린더벽에 접촉된 작동가스중에 형성되는 온도경계층이 박리되어 작동가스에서 실린더벽으로 열전도율이 매우 커지기 때문이다.

이 결과 실효발열량 Q는 작아진다.

반대로 점화시기가 지나치게 지연된(지나친 진각) 경우는, 실린더 내의 압력이 그다지 크지 않기 때문에 식(3)에서 알 수 있는 바와같이 실효발열량 Q의 계산치가 작아진다.

따라서 실효발열량 Q는 연료의 순발열량중 유효하게 토크로 변환된 열량을 나타내는 물리량으로 되며 예컨대, 제4도의 곡선으로 표시한 바와같이 점화시기에 대하여 단봉특성(unimodal 特性)을 갖는다.

만약 사용되는 열로가 바꾸어지지 않으면은 (따라서 연료의 저위발열량 Hu가 일정하다면)유효연소비율 K도 실효발열량 Q와 마찬가지로 점화시기에 대하여 단봉특성을 갖는다.

이 때문에 실린더압력 p(θ)와 실린더용적 v(θ)에서, 유효연소비율 K, 또는 실효발열량 Q를 계산하여 이들값중 어느 한쪽의 최대가 되도록 점화시기를 제어하면 노킹발생과는 관계없이 항상 최대토크를 얻을 수 있다.

이상 설명한 원리에 의하여 제3도의 표시한 플로챠트에 의하여 설명한다.

제3도는 1도마다의 크랭크각 샘플링으로 하였을때의 실효발열량 Q를 계산하는 플로챠트를 표시하였다.

메인루틴(제2도에 표시한 플로챠트)에서 제3도에 표시된 루틴으로 들어가면 스텝(100)에서 크랭크각 θ를 입력하며 입력된 크랭크각의 압축ㆍ팽창(연속)행정에 있는지의 여부를 스텝(101)에서 판단한다.

이 스텝(101)에서의 판단결과 「YES」이면 스텝(102)로 진행하면 실린더압력 p(θ)를 입력하며 또 스텝(101)의 판단결과 「NO」이면 본래의 스텝(100)으로 되돌아가서 다음의 크랭크각의 입력을 기다린다.

다음에 스텝(103)에서는 스텝(100)에서 입력된 크랭크각이 압력 BDC인지의 여부를 조사한다.

만약 크랭크각 θ가 압축 BDC이면 소위 초기화 과정으로 들어간다.

즉, 스텝(104)에서 Q=0, P₁=P(θ), V₁=v(θ)로서 스텝(100)으로 되돌아간다.

만약, 크랭크각 θ가 압축 BDC가 아니면 스텝(105)로 진행하며 크랭크각 θ가 연소(팽창) BDC인지 여부를 판단한다.

만약, 이 스텝(105)에서의 판단이 「NO」이면 스텝(106)(107)에서 dQ를 계산하고 이것을 곱셈하며 또 「YES」이면 본래의 스텝(100)으로 돌아간다.

제3도는 이미 설명한 바와같이 제어장치(15)내에서의 실효발열량 Q와 유효연소비율 K의 산출처리는 표시한 플로챠트이며 제3도에 표시한 루틴에서는 소위 힐클라임밍(hillclimbing)의 원리에 의한 점화시기 제어를 실시한다.

즉, 우선 스텝(200)에서는 기관동작점을 검출하며 기본점화시기 SAo를 테이블 조사에 의하여 구한다.

다음에 스텝(210)에서는 기관의 냉각수은 등에서 기관상태가 온 상태인지의 여부를 판단하면 No(냉상태시)이면 점화시기를 기본점화시기 SAo로 설정하여(스텝 221), 이그나이터(igniter)를 구동시켜(스텝 230), 제3도의 실효발열량 Q를 계산하는 루틴으로 넘어간다.

한편, 스텝(210)에서 「YES」(온상태시)이면, 점화기를 기본점화시기 SAO에서 소정의 각 △SA 만큼 진행하여(스텝 220), 이그나이터를 구동(스텝 230)시키며, 먼저와 마찬가지로 제3도의 실효발열량 Q를 계산하는 루틴으로 넘어간다.

제3도에 표시한 루틴에서 재차 제2도의 루틴으로 돌아왔을때는 R₁에서 처리가 시작된다. 즉, 한번더 기관의 냉각수온등에서 기관의 상태가 온상태인지 여부를 판단하면(스텝 250), 기관의 냉상태시에 있을때에는(「NO」이면), 점화시기는 기본점화시기 SAo 그대로하여 스텝(292), 스텝(300)-스텝(310)으로 진행하여 재차 제3도의 실효발열량 Q를 계산하는 루틴으로 넘어간다.

스텝(250)에서, 「YES」(기관의 상태가 온상태임)로 판단하였을때 다음의 스텝(260)으로 진행한다.

스텝(260)에서는 제3도의 루틴에서 계산된 금회(今回)의 Q값이 소정치 Qo보다 큰것인지의 여부를 판단한다.

만약 「NO」(금회의 Q값이 소정치 Qo로 보다 작음)이면 점화시기 SA를 기본점화시기 SAo로 하여(스텝 292) 이그나이터를 구동시킨다(스텝 300).

만약, 「YES」(금회의 Q값이 소정치 Qo 보다 큼)이면, 스텝(280)으로 진행한다.

이 스텝에서는 스텝(310)에서 기억시킨 Q값(전번회의 Q값에 해당)를 판독하여, 금회의 Q값과 전번회의 Q값의 차 △Q(=금회의 Q값-전번회의 Q값)를 산출하고 금회의 Q값의 차 △Q의 절대치 1△Q1가 소정치 「Qo 보다 큰 것인지」의 여부를 판단한다.

만약 「YES」이면 스텝(290)에서 금회의 점화시기를 α×△Q의 직각 또는 지연각시킨다.

즉, 금회의 점화시기 SA=전번회의 점화시기 SA+α×△Q(α＞o ; BTDC표시)로 설정하여 이그나이터를 구동시킨다(스텝 300).

스텝(280)에서 금회의 Q값과 전번회의 Q값의 차 △Q의 절대치 1△Q1가 소정치 △Qo 보다 작으면(「NO」), 점화시기를 전번회 그대로하여(금회의 점화시기 SA=전번회의 점화시기 SA스텝 291), 이그나이터를 구동시킨다(스텝 300).

이그나이터를 구동시킨후는 스텝(310)으로 진행하며 금회의 Q값을 기억시켜 재차 제3도의 실효발열량 Q를 계산하는 루틴으로 넘어간다.

결국 R₁→스텝(260)→스텝(310)→J₂→제3도에 표시한 루틴→R₁의 루프를 반복함으로써 실효발열량 Q를 최대, 따라서 발생토크를 최대가 되도록 점화시기를 제어할 수 있다. 제4도는 제2도와 제3도에 표시한 루틴의 동작을 도면으로 설명하기 위한 것이다. 도면중 종축은 실효발열량 Q를 나타내고 횡축은 BTDC로 표시한 점화시기를 나타낸다(따라서 우측으로 갈수록 진각된다).

제4도를 바탕으로하여 기관이 온상태에 있을 때를 예를들어 설명한다.

우선 제2도의 스타트로부터 스텝(230)에서 점화시기를 기관등 작점에 대응하는 기본점화시기 SAo 보다 △SA만큼 진행시켜 점화시킨다.

지금, 점화시기가 기본점화시기 SAo일때의 실효발열량 Q가 제4도의 점 ‘에’그리고 제3도의 루틴에서 계산된 실효발열량 Q가 점 B에 각각 있다고 하자.

제2도의 스텝(280)에서는 B-A의 값을 구한다.

제4도의 예에서는 △Q의 값 (B-A의 값)는 소정치 △Q 보다 큼으로 스텝(290)에서 점화시기를 다시 α×△Q만큼 진행시켜 제2도의 스텝(300)에서 점화시키며, 스텝(310)을 경유하여 제3도의 루틴에서 실효발열량 Q를 계산하여 스텝(250)으로 되돌아간다.

기관은 온상태이므로 스텝(260)으로 진행하여 스텝(270)에서 재차 제4도의 △Q값(C-B값)을 구한다.

이 값이 소정치 △Qo 보다 크면 전번회와 같은 루프를 반복하여 점화시기를 다시 α×△Q만큼 진행되어진다.

이 반복진각에 의하여 점화시기는 점차로 최대실효 발열량 Q를 부여하는 제4도의 M점에 접근하여 간다.

점화시기 M점에 가까워지면 △Q값은 소정치 △Qo 보다 작아지므로 제2도의 스텝(280)에서 스텝(291)로 분기되고 이 시점에서 점화시기는 M점 근방의 점화시기로 고정되게 된다. 이로 인하여 점화시기는 항상 M점근방의 점화시기로 고정되는 것이다.

제2도의 스텝(260)에서 실효발열량 Q의 값이 소정치 Qo 보다 작은 것인지의 여부를 판단하는것은 기관에 발생된 어떤 이상을 검출한 경우(예를 들면 실화(失火)하였을때, 극단으로 연소가 나쁠때, 금회의 Q값이 소정치 Qo 보다 작은 경우가 발생한다)에는 점화시기를 미리 기관동작점에 따라 설정된 기본점화시기 그대로하여 이 발명의 점화시기 제어를 실시하지 않도록 하기 때문이다.

또 계산된 금회의 Q값이 소정치 Qo 보다 크지만 금회의 Q값과 전번회의 Q값의 차 △Q의 절대치 1△Q1가 소정치 △Qo 보다 작은 경우는 금회의 Q값과 전번회의 Q값의 사이에는 의막없는 차이라고 판단하며 점화시기를 전번회의 점화시기 그대로하여 제어하지 않는다.

이 소정치는 말하자면 불감대에 해당하는 것으로써 사이클마다의 Q값의 불균형으로 점화시기 제어가 응동되어 불합리가 발생하지 않도록 하기위한 것이다.

여기에서 소정치 Qo, △Qo 및 α는 기관동작점에 따른 값으로 설정하면 보다 자세한 제어를 할 수 있으므로 미리 기관의 동작점에 따라 소정치 Qo, △Qo 및 α를 설정하여 데이터를 테이블에 기억시켜 두는것이 바람직 하다는것은 당연한 것이다.

또, 제2도에 표시한 루틴에서 처음으로 스텝(260)에 왔을때는 금회의 Q값으로서는 미리 기관의 동작점에 따라 구한것을 사용하여야 하는 것이다.

따라서 소정치 Qo, △Qo 보다 α 이외에 미리 기관의 동작점에 따라 Q의 값에 관하여도 데이터 테이블에 기억시켜 두는것이 바람직하다.

그리고, 이 기관의 동작점을 결정하는 파라미터의 조합으로서는(토크, 기관회전수), (흡기관압력, 기관회전수), (단위 회전수당의 흡입공기 유량, 기관회전수) 등이 된다는 것은 설명할 필요도 없는 것이다.

그런데 제2도에 표시한 루틴은 1싸이클마다 실시하면되지만 제3도에 표시한 계산은 크랭크 각 1도마다 행할필요가 있다.

따라서 이 계산은 지극히 고속으로 행하지 않으면 않되지만 이와같은 고속계산은 구동용 프로세서(일본전기주식회사 제 u PD7281)를 코프로세서로서 사용하면 가능하다.

즉, 메일루틴의 계산에는 주프로세서(통상의 Neumann processor로가)를 사용하여 제3도에 표시한 계산을 코프로세서(데이터구동형 프로세서)를 사용하면되고 주프로세서의 메인루틴에서는 종래의 연료제어연산(연료분사 펄스폭 Ti의 연산이나 기관동작점의 판단등)이나 제3도의 루틴으로의 연산의 흐름제어 및 제2도에 표시된 연산등을 행하면된다.

이 부분의 상황을 더 구체적으로 설명한다.

즉, 데이터구동형 프로세서는 연산의 데이터에 의하여 구동되는 특징을 갖고 있으므로 이 특징을 이용하여 제3도의 루틴으로가는 연산의 흐름제어를 다음과 같이 할 수 있다.

예컨대 주프로세서에 크랭크각도의 신호가 입력되었을때 주프로세서는 제3도의 연산프로그램이 저장된 코프로세서(데이터구동형 프로세서)에 크랭크 각도와 이때의 통내압 P(θ)의 데이터를 보냄으로써 제3도의 루틴으로 가는 연산의 흐름제어가 가능하게 된다. 왜냐하면, 데이터구동형 프로세서는 필요한 데이터가 갖추어지면 자동적으로 연산을 실행하기 때문이다.

그리고 제3도의 연산프로그램중 스텝(104)에서 「YES」의 경우 데이터구동형 프로세서는 곱셈결과 Q데이터를 주프로세서에 되돌려보내면 된다.

그리고 이 데이터를 받은 주프로세서에서는 제2도에 표시된 루틴으로 들어가서(R₁), 스텝(250)이하의 계산을 하면된다.

만약, 데이터구동형 프로세서가 자립형 프로세서이면, 상기와 같이 주프로세서나 코프로세서로 나눌 필요는 없으며 이 데이터구동형 프로세서를 단순히 주프로세서로 사용하면 되고 모든연산을 그중에서 실행하면 된다.

물론, 데이터구동형 프로세서를 사용한다하여도 제3도의 루틴에서 실린더용적 V(θ)와 그 변화분 dv(θ)는 이미 알고 있는 값이므로, θ에 관한 1차원 데이터 테이블에 미리 기억시켜두고 판독하여 계산에 사용하면 연산시간이 보다 짧아진다는 것은 말할 나위도 없다.

이상의 설명에서는, 주로 실효발열량 Q를 사용하였지만, 상술한 것과 같이 유효연소비율 K(=Q/Hu)도 사용연료가 바꾸어지지 않으면 점화시기에 대하여 단봉특성을 갖는 것이므로 실효발효량 Q 대신에 유효연소비율 K를 사용하여도 된다. 또 1싸이클 내에서 하는 일로서는 도시한 평균유효압 Pi가 있다.

따라서, Pi가 최대가 되도록 점화시기를 제어하는 것도 생각할 수 있다.

그러나, 잘 알려져 있는 바와같이 평균유효압 Pi의 산출에는 4공정(흡입, 압축, 팽창, 배기)에 걸친 적분(0-729deg)이 필요한데 대하여 실효발열량 Q의 산출에는 전반의 두공정(압축, 팽창)에 걸친 적분(0-360deg)이면 된다는 큰 효과가 있다.

이상의 설명에 있어서 특히 기통수를 한정하지 않았지만, 이 발명은 기통수에 한정되는 것이 아니며 기통수에만 실린더내 압력센서를 사용하면 기통별점화시기가 가능하며 1기통에만 실린더 내압력센서를 장착시켜도 이 발명의 점화시기제어가 가능한 것이다.

이상의 설명에 있어서, 소위 전자제어 연료분사장치를 장착시킨 기관의 경우에 관하여 설명하였지만, 이 발명은 여기에 한정되는 것은 아니며 전작적으로 점화시기를 제어하는 수단 및 장치를 장착시킨 기관이면 어떤 기관에 있어서도 동일한 효과를 갖고 있는 것이다.

이상과 같이 이 발명에 의하면 실린더내압력 P(θ)와 실린더 용적 V(θ)에서 1싸이클내의 실효발열량 Q와 연료의 유효연소비율 K를 구하고 이중 적어도 1개의 값을 사용하여 실효발열량 Q 또는 유효 연소비율 K가 최대가 되게 점화시기를 제어하도록 구성하였으므로 연료의 종류나 노킹발생과는 관계없이 더구나 기관의 경시변화나 사용연료와는 무관계하에 항상 최대토크를 얻을 수 있는 점화시기로 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims

점화시기를 전자적으로 제어하는 수단 및 장치를 가진 내연기관의 실린더내압력을 검출하는 검출수단과, 상기 내연기관의 크랭크각을 검출하는 검출수단과 상기 양 검출수단의 검출신호를 입력으로 하고 1회의 점화싸이클내의 압축 및 팽창행정중의 크랭크각에 대한 실린더 내압력 p(θ), 크랭크각(θ) 및 실린더용적 v(θ)의 값에서 1싸이클내의 연료실효 발열량 Q를 산출하며 또 연료의 유효연소비율 K 또는 연료의 전위발열량 Hu를 산출하여 실효발열량 Q 및 유효연소비율 K 중 적어도 1개에 따라 점화시기를 제어하는 제어장치를 구비한 내연기관의 점화시기 제어장치.
제1항에 있어서, 제어장치는 1싸이클내의 발열량 Q의 산출에 있어서, 공기의 비열비를 K로서,

로 되는 식을 사용하고 크랭크각 θ에 대한 실린더용적 v(θ)의 값과, v(θ)의 크랭크각마다의 변화 dv(θ)의 값을 데이터 테이블로서 메모리에 기억시켜 계산시 판독하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
제2항에 있어서, 제어장치는 1싸이클내의 발열량 Q의 산출을 코프로세서로 행하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
제3항에 있어서, 코프로세서로서 데이터구동형 프로세서를 사용하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
제2항에 있어서, 1싸이클내의 연료의 실효발열량 Q의 값이 소정치 Qo 보다 작을 때는 점화시기를 기본 점화시기로 하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
제2항에 있어서, 제어장치는 전번회싸이클내의 연료의 실효발열량 Q의 값과 금회싸이클내의 실효발열량 Q의 값의 절대치 1△Q1가 소정치 △Qo 보다 클때이고 기관이 온상태 일때에만 점화시기를 제어하며 그 제어폭을 α×△Q에 비례시키는 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
제2항에 있어서, 소정치 Qo, △Qo, α를, 기관의 동작점을 나타내는 적어도 두 개의 파라미터에 대하여 미리 기억시켜 두는 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
제7항에 있어서, 내연기관의 동작점을 나타내는 두 개의 파라미터로서, 토크와 기관회전수 또는 흡기관압력과 기관회전수 또는 단위회전수당의 흡입공기유량과 기관회전수중 어느 1개를 조합시키는 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.