KR930006091B1 - 엔진의 유휴 회전수 제어장치 - Google Patents

엔진의 유휴 회전수 제어장치

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KR930006091B1
KR930006091B1 KR1019930002167A KR930002167A KR930006091B1 KR 930006091 B1 KR930006091 B1 KR 930006091B1 KR 1019930002167 A KR1019930002167 A KR 1019930002167A KR 930002167 A KR930002167 A KR 930002167A KR 930006091 B1 KR930006091 B1 KR 930006091B1
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다까노리 후지모또
히로야스 기사이찌
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미쯔비시 덴끼 가부시끼가이샤
시끼 모리야
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Abstract

내용 없음.

Description

엔진의 유휴 회전수 제어장치
제1도 및 제3도는 본 발명의 바람직한 실시예의 전체 구성도.
제2도 및 제4도는 각기 제1도 및 제3도의 본 발명의 장치의 제어 유니트의 구성도.
제5a 내지 f도 및 제6a 내지 d도는 각기 제1도 및 제3도의 본 발명 장치의 동작을 나타내는 타임챠트.
제7도, 제8도 및 제9도는 본 발명의 장치의 동작을 나타내는 순서도.
제10, 제11 및 제12도는 본 발명에 의한 제어 유니트에 기억된 제어 특성도.
제13a 내지 f도는 본 발명 장치의 여자 기간 검출 기간인 크랭크 기간을 전환한 경우의 각 부분의 타임챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 발전기 2 : 스위칭 수단
4 : 밧테리 5 : 제어 유니트
6 : 솔레노이드 7 : 전자 밸브
8 : 바이패스 통로 11 : 필드 코일
본 발명은 엔진의 유휴 회전수 제어장치에 관한 것으로, 특히 엔진에 공급되는 흡입 공기량의 전기 부하량에 따른 보정에 관한 것이다.
종의 유휴 회전수 제어장치에서는 목표 유휴 회전수와 실엔진 회전수의 편차에 따라 엔진에 공급되는 흡입 공기량을 제어하고, 엔진 회전수를 목표 회전수로 보유하는 것이 행하여지고 있다.
상기 종래 장치에서는 대량으로 전력을 소비하는 전기부하(헤드라이트, 전동라디에이터 팬등)가 사용되면, 전기부하에 전력을 공급하는 발전기의 작동이 엔진의 부하증대로 되고, 엔진 회전수가 저하한다. 상기 엔진 회전수의 저하는 상기 제어 동작에 의하여 곧 목표 회전수로 복귀하지만, 제어 응답이 지체함으로 전기 부하의 크기에 의하면 엔진 스톨에 이르는 경우도 있다.
그래서 예를들면 특허공개공보 소화 제58-197449호 등에서는 복수의 전기 부하 스위치에 대응한 전기 부하 스위치를 설치하고, 상기 전기 부하 스위치의 온오프를 검출하여 흡입 공기량을 보정하는 것이 제안되고 있지만, 전기 부하의 수에 대응한 스위치나 입력 회로가 필요하게 되고, 제어장치의 규모를 복잡화 하는 것이었다.
그래서, 예를들면 특허공개공보 소화 제59-5855호에서는 발전기의 필드 전류를 제어하는 스위칭수단의 여자 기간을 검출하는 여자 기간 검출수단을 설치하고, 이 검출수단의 출력에 의하여 결정되는 제어량에 의하여 엔진 회전수를 제어하고 엔진 스톨이나 제어 응답 지체의 해소를 할 수 있도록 하였다. 그러나 상기 여자 기간은 발전기의 온도에 의하여 변화하는 것이고, 동일 전기 부하량이어도 발전기의 온도가 높게되는 만큼, 상기 여자 기간이 길게되고, 따라서 상기 여자 기간에 의하여 결정되는 제어량은 요구되는 제어량 보다 크게되고, 상기 여자 기간은 짧게되고, 상기 여자 기간에 의하여 결정되는 제어량은 요구되는 제어량보다 작게되고, 엔진 회전수의 저하를 초래하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 구성이 간단하고 엔진 스톨이나 응답지체를 해소할 수 있으며, 엔진 회전수를 항시 정확하게 제어할 수 있는 엔진의 유휴 회전수 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 엔진의 유휴 회전수 제어장치는 엔진의 소정 크랭크 기간마다의 여자 기간을 검출하는 여자 기간 검출수단과, 엔진의 흡입 공기량을 상기 여자 기간에 따라 보정함과 동시에, 상기 소정 크랭크 기간을 엔진 회전수에 따라 가변하는 보정 수단을 설치한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 엔진의 유휴 회전수 제어장치는, 발전기의 온도를 직접 또는 간접적으로 검출하는 온도 검출수단과, 엔진 회전수를 제어하는 제어량을 발전기의 여자 기간에 의하여 결정함과 아울러 이 제어량을 발전기 온도에 따라 보정하는 보정 수단을 설치한 것이다.
본 발명에서는, 엔진의 소정 크랭크마다 여자 기간이 검출되고, 이것에 의하여 엔진의 흡입 공기량이 보정되고, 전기 부하 변동에 의한 엔진 부하 변동이 정확하게 조기에 검출된다. 또한, 상기 소정 크랭크 기간은 엔진 회전수에 따라 가변된다. 아울러, 본 발명의 다른 일태양에 따라, 엔진 회전수를 제어하는 제어량이 발전기의 여자 기간에 의하여 결정되고, 상기 제어량은 발전기 온도에 따라 보정된다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면과 함께 설명한다.
제1도는 본 실시예에 의한 엔진의 유휴 회전수 제어장치의 구성을 보여주는바, 1은 발전기, 2는 필드 코일(11)의 여자 전류를 제어하는 스위칭수단, 3은 엔진 스위치, 4는 차량 적재 밧테리이다. 발전기(1)는 Y접속된 전기자 권선(10), 필드 코일(11) 및 전기자 권선(10)의 3상 교류 출력을 정류하는 다이오드(12 내지 14)로 구성되어 있다. 스위칭수단(2)은 밧테리(4)의 전압치를 검출하는 전압 검출회로(21), 필드 코일(11)에 직렬로 접속되고, 밧테리(4)의 전압이 소정치보다 낮게되었을 때 전압 검출회로(21)의 출력에 의하여 도통되는 반도체 스위칭 소자(22) 및, 상기 반도체 스위칭 소자(22)가 비도통으로 되었을 때 필드 코일(11)에 흐르는 여자 전류를 전류시키는 다이오드(23)에 의해 구성된다. 5는 필드 코일(11)과 반도체 스위칭 소자(22)의 접속점의 온·오프 신호(이하 "여자 신호"라 한다) 및 엔진의 소정 크랭크각에 동기하여 발생하는 크랭크각 신호를 입력시키고, 엔진의 소정 크랭크간의 필드 코일(11)의 여자 기간(반도체 스위칭 소자(22)의 온(ON)기간)을 검출하고, 그 결과에 따라 제어량을 연산하는 제어 유니트이다. 6은 제어 유니트(5)의 출력인 제어량에 의하여 전자 밸브(7)의 개폐를 제어하는 솔레노이드로서, 전자 밸브(7)의 개폐에 의하여 엔진의 흡기통로(15)에 설치된 드로틀 밸브(9)의 바이패스 통로(8)의 개폐가 행하여진다.
다음에, 상기 구성의 동작에 대하여 설명한다.
발전기(1)는 엔진에 의하여 구동되고, 밧테리(4)를 충전한다. 스위칭수단(2)은 발전기(1)의 발전 전압 또는 밧테리(4)의 전압이 소정치로 되도록 필드 코일(11)의 여자 기간을 제어하여 그 여자 전류를 제어한다. 다음에, 제2도 및 제5도를 사용하여 소정의 크랭크 기간마다의 여자 기간의 검출 동작에 따라 설명한다. 제2도는 제어 유니트(5)의 상세를 나타내고, 제5도는 그 동작을 나타내는 타임챠트이다. 51은 소정주파수의 펄스 A(제5c도에 도시된다)를 발생하는 펄스 발생기이고, 펄스(A)는 저항(52)을 거쳐 카운터(53)에 입력된다. 한편, 이 입력 신호는 트랜지스타(54)에 의하여 제5b도에 나타내는 여자신호의 비도통 기간만큼 마스크되므로 카운터(53)에는 제5d의 신호(B)가 입력된다. 카운터(53)는 신호(B)를 카운트하고, 제5e도에 나타내는 카운트 값(C)을 CPU(55)로 송출한다. CPU(55)는 제5a도에 도시된 크랭크각 신호의 발생마다(본 실시예에서는 입상 엔진마다) 카운트 값(C)을 읽어들임과 아울러, 초기화 신호R(제5f도)를 출력하여 카운터(53)의 초기화를 행한다. 그 결과, 카운트 값(C)은 제5e도에 나타나듯이 Cp로 된다. 이상의 동작에 의하여, CPU(55)에서 읽어들인 카운트 값(Cp)이 소정 크랭크 기간마다의 여자 기간에 대응한 값으로 된다.
다음에, CPU(55)는 상기 읽어들인 카운트 값(Cp)과 크랭크 신호로부터 흡입 공기량을 제어하는 제어량을 계산하는바, 그 동작을 제6 내지 제8도를 사용하여 설명한다. 제6도는 타임챠트, 제7도 및 제8도는 상기 제어량의 연산 순서를 나타내는 플로우챠트인바, 제어 프로그램에 따라 제8도의 플로우가 실행되며, 이 실행중에 크랭크각 신호가 발생했을 때, 제8도의 플로우가 중지되고, 제7도의 크랭크각 신호 인터럽트루틴(interrupt routine)이 실행된다. 스텝(S51)에서는 카운트 값(Cp)을 읽어들이고, 스텝(S52)에서 외부에 설치된 카운트(53)의 초기화를 행한다. 즉, CPU(55)에 읽어들인 카운트 값(Cp)은 크랭크각 신호마다 경신되고, 제6c도에 나타나듯이 변화한다. 다음에, 스텝(S53)에서는 크랭크각 신호주기(T)를 계측하고, 스텝(S54)에서는 다음식에 의하여 크랭크각 신호주기(T) 사이에 대하는 여자 기간율(D)을 구한다.
D=K1×Cp/T
여기에, K1은 여자 기간율(D) 소정 분해능으로 변환하기 위한 변환 계수이다. 즉 여자 기간율(D)이 의미하는 값은 크랭크각 신호주기(T) 사이의 여자 기간을 제6b도에 나타내는 t1, t2로 하면, DαC(T1+T2)/T로 되며, 필드 코일(11)에 흐르는 여자 전류에 대응한 값으로 되고 제6d도에 나타내는 움직임으로 되는 것을 이해할 수 있다. 이상과 같이하여, 제7도의 크랭크각 신호 인터럽트 루틴은 완료한다.
다음에, 제8도의 루틴에서 여자 기간율(D)을 기초로하여 이것에 대응한 보정량(PE)을 구한다. 우선 스텝(S61)에서 제10도 나타내는 여자 기간율(D)과 (IE)의 관계도에서 IE를 검색한다. IE는 발전기(1)의 출력 전류에 대응한 값으로 된다. D-IE의 관계가 엔진 회전수(Ne)를 패라메터로서 변화하는 것은 D가 필드 코일(11)의 여자 전류에 대응하고, IE가 발전기(1)의 출력 전류에 대응하기 때문이다. 즉, 발전기(1)의 출력은 여자 전류의 크기와 엔진 회전수에 의하여 부여하기 위함이다. 다음에, 스텝(S62)에서는 발전기 출력전류(IE)와 보정량(PE)의 관계를 나타내는 제11도에 의거 IE에 따른 보정량(PE)을 검색한다. 제11도는 설정되는 데이타는 전기 부하가 없을 때의 발전기 출력(IEO)의 점을 보정량 영으로 하고, 전기 부하 증가분에 대응한 보정량을 설정한다. 스텝(S63)에서는 제10도에서 얻어진 보정량(PE)이 흡입 공기량을 제어하는 기본 제어량(PB)에 가산 보정되고, 최종 제어량(PT)을 구한다. 즉, 보정량(PE)에 따라 흡입 공기량이 증가된다.
그런데, 상기 설명에서는 소정 기간마다의 여자 기간의 검출동작에 대해 설명했지만, 여자 기간 검출기간을 고회전까지 고정된 소정 크랭크 기간에서 검출한 경우, 고회전에서는 검출기간이 짧게됨으로 여자 기간의 검출량(Cp)이 크게 변동한다. 그래서, 본 실시예에서는 엔진 회전수에 의하여, 소정 크랭크 기간을 절환하도록 하고 있다. 제13도에 그 변동의 상태를 나타낸다. 제13도는 여자 전류 일정시에서 엔진 회전수가 고회전에서의 카운트 값(Cp) 및 여가 기간율(D)의 작동을 나타낸 도면이고, Cp1, D1은 크랭크각 신호(1) 주기마다 검출한 경우의 검출량, Cp2, D2는 크랭크각 신호(2) 주기마다, 검출한 경우의 검출량을 나타낸다. 도면중의 일점쇄선은 평균의 여자 기간율인바, 그 도면에서 알 수 있듯이, 크랭크각 신호(2) 주기마다 검출 된 카운트 값(Cp2) 및 여자 기간율(D2)쪽은 변동이 적게된다. 그러나, 소정 크랭크 기간을 불필요하게 긴 시간으로 되는 기간으로 설정하면, 검출 응답성이 악화하고 특히 저회전에서는 전기 부하 변화에 대하는 흡입 공기량의 응답 지체가 발생한다. 이 때문에, 엔진 회전수에 의하여 소정 크랭크 기간을 절환함으로서, 전엔진 회전수에서 응답성이 좋은 고정도(高精度)의 검출량을 얻을 수 있다.
이하, 제2도를 참고로하여 본 발명의 또다른 실시예에 대하여 설명할 것인바, 이 도면은 엔진의 유휴 회전수 제어장치의 구성을 나타내는데, 1은 발전기, 2는 필드 코일(11)의 여자 전류를 제어하는 스위칭수단, 3은 엔진 스위치, 4는 차량적재 밧테리이다. 발전기(1)는 Y접속된 전기자 권선(10), 필드 코일(11) 및 전기자 권선(10)의 3상 교류 출력을 정류하는 다이오드(12 내지 14)로 구성되어 있다. 스위치 수단(2)은 밧테리(4)의 전압치를 검출하는 전압 검출회로(21), 필드 코일(11)에 직렬로 접속되고, 밧테리(4)의 전압이 소정치보다 낮게 되었을 때, 전압 검출회로(21)의 출력에 의하여 도통되는 반도체 스위칭 소자(2) 및 상기 반도체 스위칭 소자(22)가 비도통으로 되었을 때, 필드 코일(11)에 흐르는 여자 전류를 전류시키는 다이오드(23)로 구성된다. 5는 필드 코일(11)과 반도체 스위칭 소자(22)의 접속점의 온오프 신호(이하 "여자신호"라 한다)와 엔진의 소정 크랭크각에 동기하여 발생되는 크랭크각 신호 및 엔진의 냉각 수온 센서(도시하지 않음)의 출력을 입력시키고 엔진의 소정 크랭크간의 필드 코일(11)의 여자 기간(반도체 스위칭 소자(22)의 온기간) 및 엔진의 냉각 수온을 검출하고, 그 결과에 따라 제어량을 연산하는 제어 유니트이다. 6은 제어 유니트(5)의 출력인 제어량에 의하여 전자 밸브(7)를 개폐 제어하는 솔레노이드이고, 전자 밸브(7)의 개폐에 의하여 엔진의 흡기 통로(15)에 설치된 드로틀 밸브(9)의 바이패스 통로(8)의 개폐가 행하여진다.
다음에, 제4도 및 제5도를 참고로 상기 구성의 동작에 대하여 설명한다. 발전기(1)는 엔진에 의하여 구동되며, 밧테리(4)를 충전한다. 스위칭 수단(2)은 발전기(1)의 발전전압 또는 밧테리(4)의 전압이 소정치로 되는 필드 코일(11)의 여자 기간을 제어하여 그 여자 전류를 제어한다.
제4도는 제어 유니트(5)의 상세도이고, 제5도는 그 동작을 나타내는 타임챠트이다. 51은 소정 주파수의 펄스 A(제5c도에 나타낸다)를 발생하는 펄스 발생기이고, 펄스(A)는 저항(52)을 거쳐 카운터(53)에 입력된다. 한편, 이 입력 신호는 트랜지스타(54)에 의하여 제5b도에 나타나는 여자 신호의 비도통 기간만큼 마스크됨으로, 카운터(53)에는 제5c도의 신호(B)가 입력된다. 카운터(5)는 신호(B)를 카운트하고, 제5e도에 나타내는 카운트 값(c)를 CPU(55)에 송출한다. CPU(55)는 제5a도에 나타내는 크랭크각 신호의 발생마다 (본 실시예에서는 동작개시 엔진마다) 카운트 값(Cp)을 읽어들임과 아울러 초기화 신호 R(제5f도)를 출력하여 카운터(53)의 초기화를 행한다. 이상의 동작에 의하여 CPU(55)가 읽어들인 카운트 값(Cp)이 소정 크랭크 기간마다의 여자 기간에 대응한 값으로 된다.
CPU(55)는 엔진 냉각 수온 정보를 읽어들이고, 이 엔진 냉각스온과 카운트 값(Cp) 및 크랭크각 신호로부터 흡입 공기량을 제어하는 제어량을 연산하는바, 그 동작을 제7, 제9, 제10, 제11 및 제12도을 사용하여 설명하다, 제7도 및 제9도는 상기 제어량의 연산 순서를 나타내는 플로우챠트로서, 제어 프로그램에 따라 제9도의 플로우가 반복실행되며, 이 실행중에 크랭크각 신호가 발생했을때, 제9도의 플로우가 증지되고, 제7도의 크랭크각 신호 인터럽트 루틴이 실행된다. 스텝(S51)에서는 카운트 값(Cp)을 읽어들이고 스텝(S52)에서 외부에 설치된 카운터(53)의 초기화를 행한다. 즉, CPU(55)가 읽어들인 카운트 값(Cp)은 크랭크각 신호마다 경신된다. 다음에, 스텝(S53)에서는 크랭크각 신호주기(T)를 계측하고, 스텝(S54)에서는 다음식에 의하여 크랭크각 각 신호주기(T) 사이에 대하는 여자 기간율(D)를 구한다.
D=K1×Cp/T
여기서, K1은 여자 기간율(D)을 소정 분해능으로 변환하기 위한 변환계수이다. 즉, 여자 기간율(D)이 의미하는 값은 필드 코일(11)에 흐르는 여자 전류에 대응한 값으로 된다. 이상과 같이하여 제7도의 크랭크각 신호 인터럽트 루틴은 완료된다.
다음에, 제9도의 루틴으로 여자 기간율(D)을 기초로, 우선, 스텝(S61)에서 제10도에 나타내는 여자 기간율(D)과 (IE)의 관계도에서 IE를 검색한다. 상기 IE는 엔진이 충분하게 예열된 상태, 즉, 발전기(1)가 충분하게 예열된 상태에서 발전기(1)의 출력 전류에 대응한 값으로 된다. D-IE의 관계가 엔진 회전수(NE)에 의하여 설정되는 것은 D가 필드 코일(11)의 여자 전류에 대응하고, IE가 발전기(1)의 출격 전류에 대응하기 때문이다. 즉, 발전기(1)의 출력은 여자 전류의 크기와 엔진 회전수에 의하여 부여되기 때문이다. 다음에 스텝(S62)에서는 발전기 출력 전류(IE)와 보정량(PE)의 관계를 나타내는 제11도에서, 발전기(1)가 충분하게 예열된 상태에서의 표준 보정량(PE)이 발전기 출력 전류(IE)에 따라 검색된다.
제11도에 설정된 데이타는 전기 부하가 없을 때의 발전기 출력(IEO)점을 보정량 0으로 하고, 전하 부하 증가분에 대응한 보정량을 설정한다. 스텝(S63)에서는 엔진의 냉각 수온 정보(WT)를 읽어들이고, 스텝(S64)에서는 제12도에 나타내는 냉각수온(WT)과 보정계수(KET) 테이블에서, 엔진의 냉각 수온(WT)에 대응한 보정계수(KET)가 검색된다. 스텝(S65)에서는 보정량(PET)에 보정계수(KET)를 승산한다. 여기서 보정계수(KET)는 엔진이 충분하게 예열된 사태 즉 발전기(1)가 충분하게 예열된 상태에서 엔진의 냉각 수온에 대응한 보정계수(KET)를 1.0로 하고, 이것보다도 냉각 수온 즉 발전기(1)의 온도가 낮은 상태에서는 보정량(PE)의 부족을 보충하도록 보정계수(KET)를 크게하고, 엔진의 냉각 수온 즉 발전기(1)의 온도가 예열된 상태보다도 높은 상태에서는 보정량(PE)이 증대되지 않도록 보정계수(KET)를 작게한다. 이것에 의하여, 보정량(PE)과 보정계수(KET)의 적(PET)은 발전기(1)의 온도에 관계없이 항시 전기 부하에 대응한 제어량으로 되도록 설정된다. 스텝(S66)에서는 PET에 흡입 공기량의 기본 제어량(PB)이 가산되고, 최종 제어량(PT)이 구하여진다. 이렇게하여 PET에 따라 흡입 공기량이 증가한다.
상기 실시예에서는 냉각수온에 의하여 보정계수(KET)를 검색하였지만, 엔진의 흡입 공기온에 의하여 보정계수(KET)를 검색하여도 같을 효과를 얻을 수 있다. 또한, 보정량(PE)에 보정계수(KET)를 곱하였지만, 여자 기간 또는 여자 기간율(D)에 보정계수(KET)를 곱하여 PET를 구하여도 같은 효과를 가진다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 발전기의 필드 전류를 제어하는 스위칭수단의 여자 기간을 검출하고, 그 여자 기간에 의하여 결정되는 보정량에 의하여 엔진에 공급되는 흡입 공기량 또는 발전기 온도를 보정하도록 하였으므로, 전기 부하 증대에 대한 엔진 부하 변동을 정확하고 조기에 검출 할 수 있고, 제어 응답지체에 의한 엔진 회전수의 저하나 엔진 스톨을 억제할 수 있고, 구성도 간단하다. 발전기의 출력 위상은 엔진 회전위상에 동기함으로, 보정량을 소정 크랭크 기간마다의 여자 기간에 의하여 결정하여, 정도(精度)가 높은 검출량이 안정하게 얻어진다. 소정 크랭크 기간을 엔진 회전수에 의하여 변화시키므로 전엔진 회전수 영역에서 응답성이 좋은 고정도의 부하 변동의 검출량을 얻을 수 있다. 또한, 엔진 회전수를 제어하는 제어량을 발전기의 여자 기간에 의하여 결정하고, 이 제어량을 발전기 온도에 따라 보정하고 있으며 발전기 온도에 따라 변화하는 상기 여자 기간이 바르게 보정되고, 따라서 제어량이 바르게 결정되어 엔진 회전수를 정확하게 제어할 수 있다.

Claims (1)

  1. 엔진에 의하여 구동되고 밧테리를 충전하는 발전기와, 그 발전기의 발전 전압 또는 상기 밧테리 전압이 소정 전압으로 되도록 발전기의 필드 코일의 여자 기간을 제어하여 그 여자 전류를 제어하는 스위칭수단과, 상기 여자 기간을 검출하는 여자 기간 검출수단과, 발전기의 온도를 직접 또는 간접적으로 검출하는 온도 검출수단과, 엔진 회전수를 제어하는 제어량을 상기 여자 기간에 의하여 결정함과 아울러 이 제어량을 온도 검출수단의 출력에 따라 보정하는 보정수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 엔진의 유휴 회전수 제어장치.
KR1019930002167A 1989-03-08 1993-02-17 엔진의 유휴 회전수 제어장치 KR930006091B1 (ko)

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