KR930010854B1 - 내연기관의 공연비 제어 장치 - Google Patents

내연기관의 공연비 제어 장치 Download PDF

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KR930010854B1 KR1019880000471A KR880000471A KR930010854B1 KR 930010854 B1 KR930010854 B1 KR 930010854B1 KR 1019880000471 A KR1019880000471 A KR 1019880000471A KR 880000471 A KR880000471 A KR 880000471A KR 930010854 B1 KR930010854 B1 KR 930010854B1
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미쓰비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
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미쯔비시 덴끼 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 공연비 제어 장치
제1a도 및 1b도는 본 발명 내연기관의 공연비 제어장치의 일실시예를 도시하는 기능 블록도.
제2도는 상기 내연기관의 공연비 제어 장치의 구체적 실시예의 구성도.
제3도는 제2도의 내연기관의 공연비 제어 장치에서의 제어회로의 구성을 도시하는 블록도.
제4도 및 제5도는 상기 제어 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
제6도는 상기 실시예에 있어서의 기관 회전수 대 트로틀 밸브 열림정도에 대응하는 감속 모드와의 관계도.
제7도는 상기 실시예에 있어서의 산소 감지기의 공연비대 출력 전압의 관계도.
제8a도 및 제8b도는 상기 실시예에 있어서의 산소 감지기의 출력 전압과 이론 공연비에 대응하는 전압과의 리치·린의 판별 관계를 도시하는 타임챠트.
제9도는 상기 실시예에 있어서의 제트 연료 전자 밸브의 온 시간 듀티 대 공연비의 관계도.
제10a도 및 제10b도 내지 제12도는 제4도의 흐름도의 일부의 상세를 도시하는 흐름도.
제13a도 및 제13b도 및 제14a도 및 제14b도는 제10a도 및 제10b도의 흐름도의 상세를 설명하기 위한 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
7 : 가속 제어 시간 결정 수단 8 : 가속 제어 시간 계측 수단
본 발명은 자동차 등에 쓰이는 내연기관의 공연비 제어 장치에 관한 것이다.
종래, 자동차 등에 사용하는 내연기관에서는 연비의 저감 또는 배기가스 대책때문에 기관 연소실에 공급하는 혼합공기의 공연비를 제어하는 각종 방식의 공연비 제어 장치가 쓰이고 있다. 예컨대, 특개 소 59-196946에 나타나 있듯이 카뷰레이터와 연료 제어 솔레노이드를 갖추며 내연기관 워밍업후의 통상 운전시에는 산소 감지기 (O2감지기)로 배기 가스중의 산소 농도를 피이드백 제어에 의해 이론 공연비에 수렴시키고 저온시 즉 워밍업중, 시동시, 고부하시, 감속시엔 혼합공기의 공연비를 오픈 루프 제어에 의해 소정의 설정치로 제어하는 소위 피이드백 카뷰레이터 시스템이 알려져 있다.
이들 피이드백 카뷰레이터 시스템에 있어서는, 가속시의 공연비는 카뷰레이터에 조립되어 있는 가속 펌프로부터의 연료 분사량에 의해 보정되며 운전 성능의 향상을 계획하고 있다.
그러나, 가속 펌프는 기계식이며 트로틀이 열림정도에 따라 연료 분출량이 결정되는 것이 일반적으며, 자동차와 같이 각종 운전 조건하에서 사용되는 경우, 각종 가속 조건에 따른 최적 공급 연료량을 설정하기가 곤란하며, 운전 성능면에서 일반으로 다량의 연료를 공급하도록 구성치 않을 수 없으며, 운전 성능, 연비면에서 운전자의 고도한 요구를 만족시키기가 곤란하였다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 여분의 연료 공급을 하지 않고 가감속시의 운전 성능을 향상시킬 수 있는 내연기관의 공연비 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관련하는 내연기관의 공연비 제어 장치는 내연기관의 가속 운전 상태를 검출하며 가속도나 운전 조건에 따른 가속 제어 시간동안 미리 설정된 가속 제어량에 따라서 연료 공급 수단의 전자 밸브를 제어하는 가속 제어량 결정 수단을 설정한 것이다.
본 발명에 있어서는 가속 제어량 결정 수단이 가속 운전 상태를 검지하면 가속도등의 운전 조건에 따른 가속 제어시간동안 연료 공급용인 전자 밸브의 제어 듀티(제어량)를 미리 정해진 가속 제어량에 따라서 연료를 증대시키는 방향으로 제어함으로써 가속 펌프에 의한 연료 공급량 이외에 또한 가속 조건에 따른 연료량을 공급한다.
이하 본 발명의 내연기관의 공연비 제어 장치의 실시예에 대해서 도면에 의거하여 설명하고자 한다.
제1a도 및 제1b도는 그 한 실시예를 도시하는 기능블록도이다. 이 제1a도에 있어서 연료 공급 수단에는 듀티 제어되므로서 공급 연료를 제어하는 전자밸브(1)와 가속펌프(10)를 포함하는 카뷰레이터(11)와 가속으로 구성되어 있다.
내연기관의 각부의 상태를 검출하는 운전 상태 검출수단(2)의 출력은 가속시의 연료 공급량을 결정하는 가속 제어량 결정 수단(3)내의 가속 제어 시간 결정 수단(7)과 제어량 결정 수단(4)에 출력하도록 되어 있다.
가속 제어량 결정 수단(3)은 내연기관이 가속 운전 상태임을 검출하는 가속 판정 수단(5)과, 미리 정해진 전자 밸브(1)에 제공할 가속 제어량을 제공하는 가속 제어량 결정 수단(6)과, 운전 상태 검출 수단(2)과 가속 판정 수단(5)의 출력에 따라서 각 운전 상태에 따른 최적인 가속 제어 시간을 결정하는 가속 제어시간 계측수단(7)과, 가속 제어 시간 결정 수단(7)에서 제공된 가속 제어 시간을 계측하는 가속 제어 시간 계측수단(8)과, 새로운 기술 제어 시간이 설정되었을 때 가속 제어 시간 결정 수단(7)의 값과 가속 제어 시간 계측수단(8)의 가속 제어의 나머지 시간치와 비교하여 긴시간의 데이타를 선택하고 가속 제어 시간 계측 수단(8)에 설정하는 비교수단(9)으로 구성되어 있다.
상기 제어량 결정 수단(4)은 운전 상태 검출(2)의 신호에 따라서, 각종 운전 상태에 따른 전자 밸브(1)의 제어량을 결정함과 동시에 가속 제어 시간 계측 수단(8)이 가속 제어 시간을 계측중에는 가속 제어량 결정수단(6)의 가속 제어량에 의거해서 전자 밸브(1)의 제어 듀티치를 결정하는 것이다.
이상과 같이 해서, 가속시 가속 펌프(10)로 부터 가속시에 공급되는 이외에 전자 밸브(1)로부터도 운전 상태에 적합한 연료를 공급함으로서 가속 운전시에 요구되는 증량 연료량을 최적으로 제어함으로서 여분의 연료를 공급함이 없이 운전 성능의 향상을 도모할 수 있다. 제1b도에 있어서, 연료 공급 수단(12)은 공급연료를 제어하는 전자 밸브(1)와 가속 펌프를 포함하는 카뷰레이터(11)로 구성되어 있다. 내연기관의 각부의 상태를 검출하는 운전 상태 검출 수단(2)의 출력은 가속시의 연료 공급량을 결정하는 가속 제어량 결정수단(3)내의 가속 제어량 결정 수단(7)과 제어량 결정 수단(4)에 출력하도록 되어 있다.
가속 제어량 결정 수단(3)은 내연기관이 가속 운전 상태임을 검출하는 가속 판정 수단(5)과, 이 가속 판정수단(5)으로 가속 운전 상태가 검출된 다음, 전자밸브(1)에 의해 공급되는 가속시 연료량을 미리 정해진 시간동안 공급하는 시간을 계측하는 가속 제어 시간 계측 수단(60)과, 가속 판정 수단(5)에 의해 검출된 가속도에 따른 상이한 가속 제어량을 연산하는 가속 제어 수단(70)과, 가속 제어중의 가속 제어량을 기억하고 또한 가속 제어 시간 죵료시에는 기억 내용이 클리어 되는 가속 제어량 기억 수단(90)과 가속 제어량 결정 수단(70)과 가속 제어량 기억 수단(90)의 두개의 출력 신호를 비교하여 연료 공급량이 많은 쪽의 출력신호를 가속 제어량 기억 수단(90)에 기억시키도록 신호를 선택하는 선택 수단(80)에 의해 구성되어 있다.
제어량 결정 수단(4)은 운전 상태 수단(2)의 신호에 따라서 각종 운전 상태에 따른 전자밸브(1)의 제어량을 결정함과 동시에 가속 제어량 결정 수단(3)으로 가속 제어량이 출력되어 있는 동안은 상기 가속 제어량에 의해 전자 밸브(1)의 제어량 즉 제어 듀티를 결정하는 것이다.
제2도는 제1a도 및 제1b도이기능 블록도의 구체적 실시예를 도시하는 것이다. 이 제2도에 있어서 우선, 기관측의 구성을 설명하면, (101)은 피스톤, (102)는 실린더, (103)은 흡기 밸브, (104)는 배기 밸브이다.
이 배기 밸브(104)로부터 배출된 배기 가스는 배기관(105)을 거쳐서 그 중에 설치된 삼원촉매 콘버터(106)를 지나, 공기중에 배기되도록 되어 있다.
또, 흡기 밸브(107)에는, 트로틀 밸브(108)가 배치되어 있다. 이 트로틀 밸브(108)의 상류에는 벤튜리(109) 및 에어크리너(110)가 설치되어 있다.
에어크리너(110)를 거쳐서 흡입된 흡입공기가 벤튜리(109)를 통과할 때, 플로트실(111)로부터 연료가 메인 연료 통로(24),(112)를 거쳐 흡인되어서 무화되며 흡입 공기와 혼합 공기로 되어서 트로틀 밸브(108) 및 흡기관(107)을 거쳐서 실린더(102)내에 공급된다.
이 경우, 메인 연료 통로(112)의 도중에는 메인 에어 브리드(13) 및 메인 연료 전자 밸브(14)가 설치되며, 메인 연료 통로(112)로부터 벤튜리(109)에 이르는 연료는 벤튜리(109)의 상류측에 설치한 메인 에어브리드 통로(15)로부터의 흡입 공기에 의해서 미세화된 다음, 벤튜리(10)로 도입된다.
또, 플로트실(111)로부터 메인 에어브리드(13)에 이르는 연료량의 일부는 메인 연료 전자 밸브(14)의 개폐로 가변된다. 또한, 이 메인 연료 전자 밸브(14)는 노말 오픈형의 전자 밸브이다.
한편, 트로틀 밸브(108)의 하류측에는 아이들포트(16)가 설치되며 또, 벤튜리(109)의 상류측에는 슬로우 에어-브리드 통로(117)가 설치되며, 또한 이들 아이들 포트(116)와 슬로우 에어브리드 통로(17)간의 슬로우 연료 통로에는 슬로우 통로 전자 밸브(18)가 설치되며, 트로틀 밸브(108)가 거의 전폐 상태로 되어 있는 아이들시에 있어서 슬로우 연료 전자 밸브(18)를 개방 상태로 함으로써 플로트실(111)내의 연료를 슬로우 에어브리드 통로(17)로부터의 흡입 공기로 흡인해서 혼합공기로 한다음, 이이들 포트(16)로부터 분출시키도록 되어 있다.
또한, 슬로우 연료 전자 밸브(18)는 노말 크로즈형인 전자 벨브이다. 또한, 아이들 포트(16)로 부터 출력시키는 혼합 공기량은 슬로우 조정 나사(19)에 의해서 조정된다.
여기에서 트로틀 밸브(108)는 엑셀페달(도시하지 않음)에 연결되어 있으며, 주행중에 있어선 엑셀페달의 작동량에 대응하여 열리게 된다.
한편, 실린더(102)에는 흡기 밸브(103)외에 지름이 작은 제트 밸브(20)가 설치됨과 더불어 이 제트 밸브(20)와 벤튜리(10)의 상류측간에는 벤튜리(10)로 부터 흡기 벨브(103)에 이르는 혼합공기 통로와 병렬로 제트 연료 통로(21)가 설치되며, 이 제트 연료 통로(21)의 도중에 열려있는 플로트실(111)로 부터의 연료 통로를 개폐하도록 설치한 제트 연료 전자 밸브(22)를 열므로서 제트 에어 취입구(23)로부터의 흡입 공기로 플로트실(111)의 연료를 흡인해서 고속의 혼합공기를 형성해서 제트 밸브(20)에 의해 실런더(102)내로 분출시키고, 흡기관(107)으로부터의 혼합 공기와는 독립으로 실린더(102)내에 고속의 혼합 공기를 공급함과 동시에 실린더(2)내에서 혼합 공기의 와류를 발생시키도록 되어 있다.
이 경우 제트 연료 전자 밸브(22)는 노멀 오픈형인 전자 밸브로 구성되어 있다.
(39)는 가속 펌프이다. 이 가속 펌프(39)는 트로틀 밸브(108)에 연동되어 있으며, 트로틀 밸브(108)의 변화량에 비례한 연료를 벤튜리(109)의 상부에 노즐(40)로 직접 분사하도록 되어 있다.
다음으로, 공연비 제어계의 구성에 대하여 설명한다. (30)은 배기가스중의 산소 농도를 검출하는 산소 감지기, (31)는 기관의 냉각수(32)의 온도를 검출하는 온도 감지기이다. 이들 산소 감지기(30) 및 온도 감지기(31)의 출력은 제어 회로(38)에 입력하도록 되어 있다.
또, 아이들 스위치(33)는 트로틀 밸브(108)의 열림정도가 거의 열림 상태일 때, 즉 아이들 운전시에 온닫힘구성하는 것이며 제어 회로(38)에 입력하도록 되어 있다.
밸브 열림정도 검출기(34)는 트로틀 밸브(108)의 회전축에 연결되며, 트로틀 밸브(108)의 열림정도에 따라 전압 신호를 출력하는 것이며, 그 가동단자도 제어 회로 (38)에 접속되어 있다.
기관 회전수 N을 검출하는 회전수 검출기(35)는, 여기에서는 점화 코일(36)과 단속기(37)와의 접속점으로 부터 기관 회전수 N에 대응한 주기의 회전 펄스신호를 취출하고 있어 이 회전 펄스 신호도 제어 회로(38)에 송출하도록 되어 있다.
제어 회로(38)는 상기의 산소 감지기(38) 내지 회전수 검출기(35)의 검출 출력 신호에 의거하여 기관 시동후의 모든 운전 상태에서의 공연비를 메인 연료 전자 벨브(14), 슬로우 연료 전자밸브(18) 및 제트 연료 전자 밸브(22)의 개폐 상태를 바꾸므로서 이론 공연비 또는 설정치로 제어하는 제어 회로이다.
이 경우, 슬로우 연료 전자 밸브(18)는 온 또는 오프중의 어느 한쪽인가에 의해 제어되는데, 메인 연료 전자 밸브(14) 및 제트 연료 전자 밸브(22)는 그 온 시간과 오프 시간의 듀티비가 제어된다.
제어 회로(38)는, 제3도에서 도시하는 바와같이 연산 처리 장치(이하, CPU로 약기)(380)와, 공연비 제어를 행하기 위한 프로그램이나 정수등을 기억한 리드 온리 메모리(이하, ROM으로 약기) (381)과, 연산도중의 결과등을 기억하는 랜덤 억세스 메모리(이하, RAM으로 약기) (382)와, 상기 산소 감지기(30)등이나 메인 연료 전자 밸브(14)등의 신호 송수신용 인터페이스 회로(이하, IFC로 약기) (383)로 구성되어 있다.
다음으로 이상과 같은 구성에 관련하는 동작에 대해서 제4도, 제5도 제10a도 및 제10b도 내지 제12도에서 도시하는 흐름도를 사용하여 설명한다.
우선, 기관이 시동되면, CPU (380)는 ROM(381)에 기억된 프로그램에 따라서 제4도에서 도시하는 메인 루틴 처리를 실행한다. 즉, CPU(380)는 스텝(1000)에 있어서, 회전수검출기(35)로부터의 출력 신호를 받아들이고 이 출력 신호의 주기를 계측하므로서 현재의 기판 회전수 N을 검출한다.
다음으로 스텝(1001)에 있어서, 밸브 열림정도 검출기(34)의 출력신호를 받아들여서 트로틀 밸브(108)의 열림정도 θ를 검출한다.
이 경우, 밸브 열림정도 검출기(34)의 출력 신호는 벨브 열림정도에 대응한 아나로그 전압 신호이므로, IFC(383)에 있어서 디지탈 신호로 변환된 다음, CPU(380)에 입력된다.
다음으로 CPU(380)는 스텝(1002)에 있어서, 산소 감지기(30)의 출력 신호를 받아들여서 현재의 운전 상태에서의 배기 가스중의 산소 농도를 검출한다.
이 경우, 산소 감지기(30)의 출력 신호는 IFC(383)에 있어서 기준 전압과 비교됨으로써 고레벨 또는 저레벨의 신호로 변환된 다음, CPU(380)에 입력된다.
이 CPU(380)는 이후, 스텝(1003)에서 온도 감지기(31)의 출력 신호를 받아들여서 현재의 냉각수 온도 TP를 검출한다.
이 경우, 온도 감지기(31)의 출력 신호는 IFC(383)에 있어서 디지탈 신호로 변환된 다음, CPU(380)에 입력된다.
CPU(380)는 이같이 해서, 각종 감기의 출력 신호에 의해 기관 회전수 N, 트로틀 밸브 열림정도 θ, 산소 농도 PPM 및 냉각수 온도 TP를 검출한 다음, 다음의 스텝(1004 내지 1009)에 있어서, 기관 회전수 N 및 트로틀 밸브 열림정도 θ에 의거하여 기관의 운전 모드가 시동 모드인지, 고부하 주행시의 동력 모드인지 가속 운전 상태인가 등의 운전 상태를 검출한다.
이 실시예에 있어서의 운전 모드는 산소 감지기(30)의 기능이 정상으로 발휘되지 않는 워밍업 전에 있어서의 불활성 모드와, 냉각 수온이 아직 충분히 높아지고 있지 않은 워밍업 모드와, 워밍업 완료후의 저부하시 또는 정속 회전시의 정상 모드와, 기관 회전수 N이 400RPM이하의 상태인 시동 모드와 고부하 주행시의 동력 모드와, 기관 회전수 N이 2000 RPM이상이며 도한 엑셀 페달이 떨어져 있는 상태(즉 아이들 스위치(33)가 온의 상태)인 감속모드로 구별되며, 또한, 가속 운전 조건시는 동력 모드, 워밍업 모드와 불활성모드인 경우, 가속도에 따른 가속 중량 듀티를 각 모드에서 설정된 메인 연료 전자밸브(14)의 제어 듀티에서 감하므로서 가속시 연료 중량을 행한다. 불활성 모드, 워밍업 모드 및 정상 모드는 제6도에서 도시하는 바와같이 기관 회전수 N과 트로틀 밸브 열림정도 θ에 의해서 또한 16종류의 영역 Z1 내지 Z16으로 구별되어 있다.
그래서, CPU(380)는 우선 스텝(1004)에 있어서 현재의 운전 상태가 어느 영역에 해당하는가를 검출한다.
즉, 제5도의 흐름도에 자세히 도시하듯이, 우선 스텝(200 내지 203)에 있어서 영역 분할을 위해서 회전수에 대응해서 정해진 트로틀 밸브 열림정도의 4개의 기준치 θ1내지 θ4(단, θ1＞θ2＞θ3＞θ4)와 현재의 트로틀 밸브 열림정도 θ를 비교하여, θ＞θ1이면, 스텝(204)에 있어서, RAM(382)내에 설치된 운전 상태의 식별용 레지스터에 동력 영역임을 나타내는 동력 영역 코드를 세트한다.
또, θ2＜θ＜θ1이면, 스텝(205)에 있어서, 영역 Z4 내지 Z16을 나타내는 영역 코드중에서 다시 기관 회전 N에 따라서 선택한 하나의 영역 코드를 세트하고, 다시 θ3＜θ＜θ2이면, 스텝(206)에 있어서 영역 Z3 내지 Z15를 나타내는 영역 코드중에서 다시 기관 회전수 N에 따라서 선택한 하나의 영역 코드를 세트한다.
또, θ4＜θ＜θ3이면, 스텝(207)에 있어서, 영역 Z2 내지 Z14를 나타내는 영역 코드 중에서 디시 기관 회전수 N 에 따라서 선택한 하나의 영역 코드를 선택해서 세트하고, 다시 θ＜θ4이면, 스텝(208)에 있어서, 영역 Z1 내지 Z9를 나타내는 영역 코드중에서 다시 기관 회전수 N에 따라서 선택한 하나의 영역 코드를 선택해서 세트한다.
스텝(205 내지 208)의 처리에 있어서는, 스텝(208)의 처리를 대표해서 도시하고 있는 바와 같이, 영역 분할을 위해 정해진 기관 회전수의 4개의 기준치 N1(=400RPM), N1(=1000RPM), N2(=2000RPM), N3(=4000RPM)중에서 (N2내지 N4)와 현재의 기관회전수 N이 스텝(2080 내지 2082)에 있어서 비교되며 이 비교 결과에 따라서 영역 코드 Z1,Z5,Z9,Z13 하나가 스텝(2083 내지 2086)에 있어서 선택되어서 운전 상태의 식별용 레지스터에 세트된다.
CPU(380)는 이와 같이 하여, 운전 영역을 검출한 다음, 스텝(1005 내지 1009)에 있어서 운전 상태가 시동 모드 내지 정상 모드중의 어느 하나에 해당되는가를 검출하고, 이 검출 결과에 의거하여 공연비를 오픈루프에 의해 제어하든가 또는 피이드백 루프에 의해서 제어하든가를 선택한다.
즉, 스텝(1005)에 있어서, 기판 회전수 N과 기준치 N1(=4000RPM)를 비교하여 N ＜ N1이면 시동 모드임을 검출한다.
스텝(1006)에 있어서, 기관 회전수 N과 기준치 N3(=2000RPM)를 비교하여 N4＞ N이며 또한 아이들 스위치가 온 상태로 되어 있을 경우에는 감속 모드임을 검출하고, 또 스텝(1007)에 있어서 운전 상태의 식별용 레지스터에 동력 영역 코드가 세트되었는지의 여부를 판별하고 세트되어 있을 경우에는 동력 모드임을 검출한다.
또한 스텝(1008)에 있어서 현재의 냉각 수온도 TP와 기준체 TP0를 비교하여 TP＜TP0이면 워밍업 모드임을 검출한다.
또 스텝(1009)에 있어서, 산소 감지기(30)의 출력 전압 신호 V2와 기준치 V를 비교하여 V2＜V의 상태가 소정시간(예컨대, 10초)계속하면 산소 감지기(30)가 불활성 모드임을 검출한다. 그리고, 시동 모드, 동력모드, 감속모드, 워밍업 모드, 불활성 모드에선 스텝(1011)의 오픈 루프 제어 처리를 선택하고, 이것 이외의 모드, 즉 정상 모드에선 스텝(1010)의 피이드백 제어 처리를 선택한다.
즉, CPU(380)는 산소 감지기(30)의 출력에 의거하는 피이드백 제어가 불가능한 운전 모드(시동 모드, 워밍업 모드, 불활성 모드) 및 이론 공연비 보다 마력을 우선하기 때문에 피이드백 제어를 행할 필요가 없는 운전 모드(동력 모드) 및 피이드백 제어를 실행히도 의미가 없는 운전 모드(감속 모드)의 특수한 운전 모드에서는 모두 스텝 (1011)의 오픈 루프 제어 처리를 선택한다.
한편, 스텝(1014)에서는, 소정 시간 간격마다의 트로틀 감지기(34)의 변화율로 트로틀 밸브(108)의 변화율을 검지하고, 메인 연료 전자 밸브(14)의 가속시 연료 증량에 따른 제어 듀티 및 가속 증량 시간 타이머(TMACC)의 설정을 행한다. 스텝(1013)에서는 시동 모드, 감속 모드시엔 가속시 연료 증량 제어를 중지시키는 처리를 행한다.
스텝(1015)에선 메인 연료 전자 밸브(14)에 대해서, 이 스텝 이전에서 결정된 제어 듀티로부터 스텝(1014)에서 설정된 가속 증량 듀티비 Da%를 감하고 가속시 공급 연료량을 증량한 제어 듀티비를 제공한다.
다음으로, 스텝(1012)에 있어서, 메인 연료 전자 밸브(14), 슬로우 연료 전자 밸브(13) 및 제트 연료 전자 밸브(22)의 구동제어를 행한다.
운전 상태가 상기의 조건에 없는 운전모드, 즉, 워밍업 운전 완료후의 저부하 또는 정속 회전시의 정상 모드등에선, 스텝(1010)의 피이드백 제어 처리를 선택하며, 산소 감지기(30)의 출력 신호를 비례적분 처리하고, 제트 연료 전자 밸브(22)의 온시간(폐시간)과 오프 시간의 비(펄스 듀티)를 결정하고 , 스텝(1012)에 있어서 스텝(1012)의 처리 결과에 의거하여 제트 연료 전자 밸브(22)를 구동하며, 비례 적분 제어(PI 제어)하므로서 실린더(102)에 공급되는 혼합공기의 공연비를 이론 공연비에 수렴시킨다.
즉, 산소 감지기(30)의 출력 전압 신호 V2를 제7도에서 도시하듯이 공연비가 리치(rich)측일 때엔 높은 전압 레벨이 되며, 린(lean)측일 때엔 낮은 전압 레벨이 되므로, 이론 공연비 (=14.7)에 대응하는 전압을 기준전압 VTll로 설정하고, 신호 감지기(30)의 출력 전압 신호 V2가 이 기준전압 VTll를 가로지를 때마다 리치, 린 판별을 행하며, 이 판별 신호를 제8도의 타임 챠트에서도시 하듯이 비례 적분 처리하여 제어량을 결정하며, 이것에 대응해서 제트 연료 전자 밸브(22)의 구동용의 일정 주기의 펄스 신호의 듀티비 D1를 제어한다. 스텝(1015), 스텝(1012)은 이미 설명하고 있으므로 여기에서 설명을 생략한다.
상기로도 분명하듯이 실린더(102)내에 공급되는 혼합 공기의 공연비는 제9도에서 도시하듯이 제트 연료 전자 밸브(22)의 온시간 듀티가 길어지는 것에 비례해서 린측으로 제어되며 반대로 온시간 듀티가 짧아지는 것에 비례해서 리치측으로 제어된다. 이와 같은 피이드백 제어가 계속해서 행해지는 결과, 실린더(102)내에 공급되는 혼합공기의 공연비는 이론 공연비에 수렴된다. 이 경우, 피이드백 제어시에 있어선, 메인 연료 전자 밸브(14)는 그 구동 펄스의 듀티비가 다음의 표 1에서 나타내듯이 100%로 설정되어서 전폐 상태로 구동되며, 한편 슬로우 연료 전자 밸브(18)는 그 구동 펄스가 온측으로 설정되어서 전개 상태로 구동된다.
이 때문에, 실린더(102)내에는 제트 밸브(20)를 경유한 혼합 공기와, 메인 연료 전자 밸브(14)의 바이패스통로(24)를 통해서 벤튜리(109)에서 무화되며 또한 흡기 밸브(103)를 경유한 혼합공기와 아이들 포트(16)로부터의 혼합공기가 공급되어 진다.
정상 주행상태에선, 피이드백 제어시에 있어선 이들 3개의 통로로부터의 혼합공기의 공연비가 제트 벨브(20)만으로부터의 혼합공기의 공연비를 바꾸므로서 이론 공연비로 제한된다.
[표 1]
Figure kpo00002
이 경우, PI 제어에 있어서의 리치측 및 린측의 비례정수 PR, PL과 리치측 및 린측의 적분 정수 IR, IL은 다음의 표 2에서 나타내듯이 운전영역 별로 정해지며 정밀하게 제어가 행해진다.
단, 가속시엔 제4도의 흐름도의 스텝(1015)에서 가속 증량 듀티 Dα% 상당분의 연료가 일시적으로 메인 연료 전자 밸브(14)로부터 공급되며, 가속 펌프(39)의 보정을 행하며, 운전 성능의 향상을 도모하기 때문에 일시적으로 이론 공연비보다 리치하게 되는데 가속 증량 시간 종료후는 다시 PI 제어에 의해 이론 공연비로 피이드백 제어된다.
[표 2]
Figure kpo00003
그런데, CPU(380)는 제4도의 스텝(1011)의 오픈 루프 제어 처리에 있어서, 운전 모드별로 다음의 표 3 내지 표 6에서 도시된 바와 같은 듀티비로 전자 밸브(14),(18),(22)를 제어한다.
[표 3]
Figure kpo00004
[표 4]
동력모드
Figure kpo00005
즉, CPU(380)는 시동모드에 있어서는 슬로우 연료 전자 밸브(18)만을 전개 상태로 해서 기관을 아이들포트(16)만의 혼합공기에 의해서 회전시키는데, 동력 모드에 있어선, 기관 회전수 K에 따라서 메인 연료 전자밸브(14) 및 제트 연료 전자 밸브(22)의 듀티비를 표 4에 나타낸 바와 같이 설정해서 실린더(102)내에 공급되는 혼합공기의 공연비를 제어한다.
또, 감속 모드에선 3개의 전자 밸브(14), (18), (22)의 전부를 전폐상태로 해서 연료를 차단한다.
또한, CPU(380)은 워밍업 모드에 있어선 메인 연료 전자 밸브(14) 및 제트 연료 전자 밸브(22)의 듀티비를 표 5에서 나타내는 바와같이, 운전 영역별로 설정하고, 실린더(102)내에 공급되는 혼합공기의 공연비를 제어한다.
[표 5]
워밍업 모드
Figure kpo00006
[표 6]
불활성 모드
Figure kpo00007
또, 불활성 모드에 있어선 메인 연료 전자 밸브(14)의 듀티비를 100%로 해서 전폐 상태로 함과 더불어, 제프 연료 전자밸브(22)의 듀티비를 표 6에 나타낸 바와같이 운전 영역별로 설정하고 혼합공기의 공연비를 제어한다.
정상 모드, 워밍업 모드 및 불활성 모드시에 있어서, 이와같이 기관 회전수 N과 트로틀 밸브 열림정도 θ에 따라서 정해진 운전 영역별로 메인 연료 전자 밸브(14) 및 제트 연료 전자 밸브(22)의 듀티비를 설정함으로서, 정상의 주행 상태에 따라서 공연비를 정밀하게 제어할 수 있다.
다음으로, 가속 운전시의 제어에 대해서 제4도의 플로우챠트중 가속 운전시에 관련된 스텝(1013), (1014),(1015)의 상세를 제10a도 및 제10b도 내지 제14도를 사용하여 상세히 설명하기로 한다. 제4도의 스텝(1014)의 상세를 제10a도 및 제10b도를 사용하여 설명한다.
제10a도에 있어서, 스텝(401)에선, 예컨대 80msec 마다의 일정 시간마다 밸브 열림정도 검출기(34)의 출력 신호의 차분으로부터 밸브 열림정도 변화율을 검출하고 가속 레지스터 △ θ에 격납한다.
스텝(402)에선, 밸브열림정도 변화율이 미리 정해진 변화늉 Kθ1이상일 때, 스텝(403)으로 진행한다. 이 스텝(403)에선, 온도 감지기(31)의 출력 신호로부터 냉각 수온이 소정치 Kθ1보다 저온일 때, 즉, 위밍업의 가속 증량 시간 DTACC1를 가속 증량 시간 레지스터 RTMACC에 세트한다. 한편, 스텝(403)에서 냉각 수온이 소정치 Kθ1보다 고온일 대면, 저온시 가속 증량 시간 DTACC1보다 짧은 고온시의 가속 증량 시간 DTACC2를 가속 증량 시간 레지스터 RTMACC에 설정하고 스텝(406)으로 진행한다.
스텝(406)에선, 미리 정해진 가속 증량 듀티 KD1을 가속 증량 듀티 격납 레지스터 RACC에 격납한다.
다음으로 스텝(407), (408)에 있어선, 스텝(402)에서 가속 운전 상태가 검출된 다음, 스텝(404) 또는 스텝(405)에서 설정된 신규 가속 증량 시간 데이타와, 가속 증량 잔류시간을 계측하는 가속 증량 시간 계측 타이머 TMACC를 비교하여 큰 값을 격납하고 있는 타이머 또는 레지스터의 내용이 가속 증량 시간 계측 타이머 TMACC에 남도록 동작한다. 한편, 스텝(402)에서 미리 정해진 밸브 열림정도 변화율 Kθ1이하가 검출되었을 때엔, 정상 운전 상태로 복귀했다고 간주하고 스텝(409)으로 진행하며, 가속 증량 시간 타이머 TMACC의 잔류 시간이 「0」이 아닌 때엔, 스텝(410)으로 진행하며, 일정시간 경과할 때마다 가속 증량 시간 타이머 TMACC를 감산하고, 종료하여 다시 스텝(409)에서 가속 증량 타이머 TMACC의 잔류시간이 「 0」가 아닌 때엔, 스텝(410)에서 일정시간 경과되었으면 감산하도록 동작하며, 그후, 스텝(409)에서 가속 증량 시간 타이머 TMACC가 「0」이면, 스텝(411)으로 진행하며, 가속 증량 듀티 격납 레지스터 RACC를 클리어한다.
제10b도에 있어서, 스텝(401')에선 예컨대, 80msec마다의 일정시간마다 밸브 열림정도 검출기(34)의 출력 신호의 변화량으로부터 밸브 열림정도 변화율을 검출하고 가속도 레지스터 △θ에 격납한다.
스텝(402'), 밸브 열림정도 변화율이 미리 정해진 변화율 Kθ1이상일 때, 제1의 가속 운전 조건 성립으로 판단하고, 스텝(403')에서 메인 연료 전자 밸브(14)에 제공되는 가속 증량 듀티 KD1을 가속 증량 듀티 격납 레지스터 RACC1에 격납하고, 스텝(406')에서 미리 정해진 가속 증량 시간 DATACC를 가속 증량 시간 타이머 TMACC에 격납하고, 다음 스텝으로 진행한다.
스텝(407') 및 (408')에선, 현재의 가속 증량 듀티를 기억하고 있는 가속 증량 듀티 격납 레지스터 RACC의 내용과 스텝(403')에서 설정된 증량 듀티 격납 레지스터 RACC1의 내용이 큰쪽의 가속 증량 듀티 Da%로 해서 가속 증량 듀티 격납 레지스터 RACC에 남도록 처리된다.
한편, 스텝(402')에서 소정의 변화율 Kθ1보다 작다고 판정되었을 때엔, 스텝(404')에서 변화율 Kθ1보다 작은 설정치의 변화율 Kθ2와 비교되며 밸브 열림정도 변화율이 변화율 Kθ2보다 클 경우엔, 스텝(405')에서 메인 연료 전자 밸브(14)에 제공되는 가속 증량 듀티 KD2를 가속 증량 듀티 Da%로서 가속 증량 듀티 격납 레지스터 RACC1에 격납하고, 스텝(406')으로 진행하며, 이하 스텝(407') 및 (408)에선 상술한 제어가 실행된다.
또, 스텝(404')에서 밸브 열림정도 변화율이 변화율 Kθ2보다 작을 때엔 스텝(409') 내지 (411')로 진행하며, 가속 증량 시간 타이머 MACC의 제어를 행한다.
스텝(409')에서 가속 증량 시간 타이머 TMACC가 「0」이 아닐 때에는, 스텝(410')에서 소정치를 TMACC로부터 감산하고, 처리를 종료한다. 스텝(409')에서 가속 증량 시간 타이머 TMACC가 「0」에 도달했다고 판단되었을때, 즉 스텝(406')에서 설정한 가속 증량 시간 DTACC가 그후 스텝(404')으로부터 스텝(409')을 경유하기시간한 다음에 경과했을 때, 스텝(411')으로 진행하여, 가속 증량 듀티 격납 레지스터 RACC의 내용을 클리어한다.
제4도의 스텝(1013)의 상세한 제11도에 도시한다. 제11도에 있어서, 시동 모드, 감속 모드시는 가속 증량할 필요가 없으므로 스텝(501 및 502)에서 가속 증량 듀티 격납 레지스터 RACC의 가속 증량 시간 타이머 TMACC의 내용을 클리어 한다.
제4도의 스텝(1015)에선, 제12도에서 도시하듯이 가속 증량 시간 타이머 TMACC가 「0」가 아닐때, 스텝(603)으로부터 (604)으로 진행하며, 제4도의 스텝 (1010) 및 (1011)에서 설정된 메인 연료 전자 밸브(14)의 기본 제어 듀티 DMB로부터 제4도의 스텝(1014)에서 결정한 가속 증량 듀티 격납 레지스터 RACC의 내용을 감산하고, 가속 증량 듀티 Da%분의 연료를 운전 상태에 따른 시간동안 증량한다.
제10a도의 스텝(407) 및 (408)의 처리가 필요한 이유를 말한다. 이 스텝(407)및 (408)의 처리가 없으며, 각 스텝(404) 및 (405)에서 가속 증량 시간이 결정되었을 때, 가속 증량 시간 DTACC1 또는 DTACC2를 직접 써넣었을 경우, 제13도에서 나타내는 불편함이 발생하는 경우가 있다.
즉, 13a도에선 시각 t0에서 가속 제어 조건이 성립되며, 제10a도의 스텝(404)에서 설정한 가속 증량 시간 DTACC1을 설정한 다음, 가속 증량 시간 계측 타이머 TMACC가 시간 DTACC1을 계측하기 시작한다음, 시각 t1에서 새로이 가속 조건이 성립되어 스텝(405)에서 가속 증량 시간 DTACC2가 가속 증량 시간 계측 타이머 TMACC에 설정된 다음, 스텝(409),(410) 및 (411)에서 가속 증량 시간을 계측후 시각 t2에 있어서, 가속 증량 시간 DTACC2가 경과되어, 가속 증량 듀티 격납 레지스터 RACC의 내용이 클이어되기 때문에, 본래 시각 t2까지 가속 증량해야할 것이 짧은 시간으로 증량 제어가 중단되게 되어 운전 성능이 악화되는 불편이 발생한다.
또한 제10b도의 스텝(407' 및 408')의 처리가 필요한 이유를 설명하고자 한다. 스텝(407' 및 408')의 처리 없이 스텝(403' 및 405')에서 가역 증량 듀티를 가속 증량 듀티 레지스터 RACC에 직접 서임한 경우, 제13b도에서 도시한 불편함이 발생하다.
즉, 제13b도에 있어서, t0에 가속 증량 조건이 일시적으로 발생하여 스텝(403')에서 가속 증량 듀티 KD1이 설정된 다음 시각 t1까지는 스텝(406')에서 설정한 가속 증량 시간 DTACC를 계측하며, 이 동안은 가속 증량 듀티 격납 레지스터 RACC에서 가속 증량 듀티 KD1이 격납되어 있으나 시각 t1에 있어서 새로이 가속 증량 조건이 스텝(404')에서 성립되었으므로, 가속 증량 듀티를 격납하고, 레지스터 RACC의 내용은 가속 증량 듀티 KD2로 갱신되며, 그후 가속 증량 시간 DTACC 동안 가속 증량 듀티로서 메인 연료 전자 밸브(14)에 반영된다.
시각 t2까지는 가속 증량 듀티 KD1을 제공한 다음, 시각 t3까지는 가속 증량 듀티 KD2을 제공하는 것이 필요하지만 시각 t2와 t3간의 작은 가속 증량 듀티 KD2가 제공되므로 운전 성능의 저하라는 불편이 발생한다.
스텝(407,407') 및 (408,408')에서 나타내는 처리를 추가함으로서 제13a도 및 제13b도에서 설명한 타이밍으로 가속 조건이 발생했을 경우에는, 제14a도 및 제14b도에 도시하듯이 가속 증량 듀티가 부여되며 운전 성능의 저하로 방지할 수 있다. 여기에서 시각 t2와 t3간의 가속 증량 듀티가 많아지는데 특별히 문제되지 않는다.
이상과 같이 해서 가속 운전시는 가속 운전에 따른 가속 증량 시간동안 메인 연료 전자 밸브(14)에 가속 증량 듀티 Da%를 제공할 수 있으므로 가속 펌프(39)의 기본 분사량을 적게 설정하고, 가속 운전 조건에 따른 요구 연료량을 메인 연료 전자밸브(14)로부터 공급함으로서 특히 가속 펌프로는 실현할 수 없는 분사시간의 제어를 가능하게 하기 때문에 가속시의 운전 성능을 개선할 수 있다.
이상 설명한 예로는 가속도에 따라서 가속 제어량을 바꾸는 예에 대해서 설명했으나 마찬가지로 해서 일정 가속도 이상을 검지했을 경우에도 저온시는 가속 제어량을 많이 설정하고, 고온시는 가속 제어량을 적게 설정함으로서 넓은 온도 범위에 걸쳐서 가속 펌프로부터의 연료 분사량을 보다 최적으로 제어할 수 있다.
이상은 메인 연료 전자 밸브(14)가 정상 모드로 피이드백 제어에 사용되지 않는 예에 대해서 설명했지만 피이드백 제어에 사용하는 전자 밸브 1개만으로 공연비 제어하는 경우에 있어서도 이 전자 밸브에 본 발명을 적용할 수 있음은 설명할 것도 없다.
또, 상기 실시예에선 가속시는 증량 듀티를 별도 산출하고 기본 제어 듀티치로 보정하는 예를 나타내었지만 가속 운전시를 하나의 오픈루프 조건으로서 설정한 것에 있어서도 제14b도 및 제11도에 나타낸 개념을 이용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 내연기관에 연료를 공급하는 가속 펌프를 내장한 카뷰레이터와 듀티 제어되므로서 공연비를 제어할 수 있도록 구성된 적어도 1개의 전자 밸브를 갖춘 연료 공급수단과, 내연기관의 운전 상태를 검출하는 운전 상태 검출수단과, 운전상태 또는 상이한 가속도에 따른 상이한 가속 제어량을 미리 정해진 시간동안 출력하는 가속 제어량 결정 수단과 상기 운전상태 검출수단의 정보에 따라서 상기 전자 밸브의 제어 듀티를 결정하며, 또한 상기 가속 제어량 결정수단에 의해 가속시 제어량이 제공되었을 때에 이 가속 제어량에 의거해서 상기 전자 밸브의 제어 듀티를 결정하여 가속시에 가속 펌프에 의한 연료 분출량의 보정을 행하는 제어량 결정수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 공연비 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 가속 제어량 결정수단은, 가속 운전 상태임을 검출하는 가속 판정수단과 이 가속 판정수단으로 가속 운전 상태가 검출된 후 가속시 연료량을 미리 정해진 시간동안 공급하는 시간을 계측하는 가속 제어시간 계측수단과, 가속 판정수단으로 검출된 가속도에 따른 상이한 가속 제어량을 연산하는 수단과, 가속 제어중의 가속 제어량을 기억하며 또한 가속 제어시간 종료시는 기억 내용이 클리어되는 가속 제어량 기억수단과, 상기 연산된 가속 제어량과 기억 내용을 비교하여 연료 공급량이 많은 쪽을 상기 가속 제어량 기억수단에 기억시키기 위해 선택하는 선택수단을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공연비 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 내연기관에 연료를 공급하는 가속 펌프를 내장한 카뷰레이터와 듀티 제어되므로서 공연비를 제어할 수 있도록 구성된 적어도 1개의 전자 밸브를 갖춘 연료 공급수단과, 내연기관의 운전 상태를 검출하는 운전 상태 검출수단과, 운전 상태 또는 상이한 가속도에 따른 상이한 가속 제어시간동안, 상기 전자 밸브에 제공되는 미리 정해진 가속 제어량을 설정하는 가속 제어량 결정수단과, 상기 운전 상태 검출수단의 정보에 따라서 상기 전자 밸브의 제어 듀티를 결정하며, 또한 상기 가속 제어량 결정수단에 의해 가속시 제어량이 제공되었을 때에 이 가속 제어량에 의거해서 상기 전자밸브의 제어 듀티를 결정하는 제어량 결정수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 공연비 제어장치.
  4. 제3항에 있어서, 가속 제어량 결정수단은, 가속 운전 상태임을 검출하는 가속 판정수단과, 상기 운전상태 검출수단의 출력과 상기 가속 판정수단의 출력에 따라서 각 운전 상태에 따른 최적의 가속 제어시간을 결정하는 가속 제어시간 결정수단과, 이 가속 제어시간 결정수단으로 제공된 가속 제어시간을 계측하는 가속 제어시간 계측수단과, 상기 가속 제어시간 결정수단에 의해 새로운 가속 제어시간이 설정되었을 때 이 가속 제어시간과 상기 가속 제어시간 계측수단의 가속 제어의 잔류 시간치를 비교하여 긴 시간 데이타를 상기 가속 제어시간 계측수단으로 설정하는 비교수단과, 상기 가속 판정수단으로 판정될 때 상기 가속 제어시간 계측수단이 가속 제어시간의 계측중에 가속 제어량을 상기 제어량 결정수단으로 출력하는 가속 제어량을 제공하는 장치를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 공연비 제어장치.
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