KR940001349B1

KR940001349B1 - 내연기관용 혼합연료의 혼합율 검출방법

Info

Publication number: KR940001349B1
Application number: KR1019910001804A
Authority: KR
Inventors: 마사또 요시다; 타까나오 요꼬야마; 무네요시 난바; 요시히꼬 카또; 카즈마사 이이다; 카쯔히꼬 마야모또
Original assignee: 미쯔비시지도오샤고오교오 가부시기가이샤; 나까무라 유이찌
Priority date: 1990-02-02
Filing date: 1991-02-02
Publication date: 1994-02-19
Also published as: US5267163A; KR910021524A; JP3067217B2; JPH04214950A

Abstract

요약 없음.

Description

내연기관용 혼합연료의 혼합율 검출방법

제1도는 본 발명의 방법이 적용된 내연기관의 개략도.

제2도는 내연기관의 제어유니트에 의해서 실시되는 메인루우틴의 순서도.

제3도는 추정혼합물과 보정계수와의 관계를 표시하는 그래프.

제4도는 혼합율의 연산루우틴을 표시한 순서도.

제5도는 흡기부압에 대한 보정계수를 표시한 맵.

제6도는 배터리 전압에 대한 보정계수를 표시한 맵.

제7도는 흡기부압에 대한 보정계수를 표시한 맵.

제8도는 배터리 전압에 대한 보정계수를 표시한 맵.

제9도는 본 발명의 방법에 의해 산출된 혼합연료의 추정혼합율과, 연료인젝터로부터 분사되는 혼합연료의 혼합율을 표시한 그래프.

제10도는 본 발명의 검출방법을 대략적으로 표시한 블록선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 내연기관(엔진) 12 : 실린더헤드

14 : 피스톤 16 : 연소실

18 : 흡기통로 20 : 제1흡기관

22 : 드로틀보디 24 : 서어지탱크

26 : 제2흡기관 28 : 내부통로

30 : 에어클리이너 32 : 필터엘리멘트

34 : 정류기 36 : 에어플로우센서

38 : 대기압센서 40 : 기온센서

42 : 제어유니트 44 : 드로틀밸브

46 : 드로틀위치센서 48 : 속도제어모우터

50 : 부우스트압센서 52 : 워어터자켓

54 : 수온센서 56 : 연료인젝터

58 : 분기관 60 : 연료공급관

62 : 연료탱크 64 : 연료공급펌프

66 : 혼합율센서 68 : 조압관로

70 : 압력조정기 72 : 하우징

74 : 벨로우프램 76 : 부압실

78 : 액실 80 : 공압관로

82 : 귀환관로 84 : 압축코일스프링

86 : 배기통로 88 : 내부통로

90 : 제1배기관 92 : 촉매유니트

94 : 제2배기관 96 : 머풀러

98 : 산소센서 100 : 크랭크각센서

102 : 상사점센서 104 : 전압센서

106 : 입력/출력회로 108 : 연산처리회로

110 : 기억회로 112 : 구동회로

본 발명은, 내연기관의 연소실에 다른 종류의 연료로 이루어진 혼합연료가 공급될때, 이 혼합연료의 혼합율을 검출하기 위한 내연기관용 혼합연료의 혼합을 검출방법에 관한 것이다.

메탄올이 완전연소되면, 그 연소가스속에 유해물질이 적으므로, 메탄올은, 자동차의 연료로서 주목되고 있다. 즉, 자동차의 연료로서 메탄올을 사용하면, 자동차의 배기가스에 의한 환경오염을 방지하는데 있어서 이점이 된다. 그때문에, 메탄올은, 자동차용의 연료로서 뛰어나므로, 메탄올을 연료로한 메탄올 엔진의 개발도 진행되고 있다.

그러나, 모든 자동차의 연료를 어떤시기에 있어서, 가솔린에서부터 메탄올로 즉시 절환하는 것은, 사실상 불가능하다. 그때문에, 자동차의 연료가 가솔린에서부터 메탄올로 완전히 절환된다고 해도, 절환의 과도기에 있어서는, 자동차의 연료로서 가솔린도 사용되고, 또 동시에 메탄올도 사용되는 상황이 발생하는 것으로 예상된다.

이와같이 자동차의 연료로서 다른 종류의 연료가 동시에 사용되는 상황에서는, 가솔린이라도 또 메탄올이라도 연료로서 사용할 수 있고, 나아가서는 이들 가솔린과 멘탄올을 혼합해서 얻은 혼합연료도 사용할 수 있는 엔진이 요망되게 된다.

이와같은 엔진에서는, 예를들면 연소실에 분사되는 혼합연료의 혼합율, 즉, 가솔린과 메탄올과의 혼합의 비율을 정확하게 검출하지 않으면, 연소실에서의 혼합가스(혼합연료와 공기와의 혼합물)의 점화시기나, 연료인젝터로부터 연소실내를 향해서 분사되는 혼합연료의 분사량등의 각종 제어량을 그 목표치에 정확하게 일치시킬 수 없다.

혼합연료의 혼합율을 검출하는데는, 예를들면 두가지의 검출방법이 있다. 그 하나의 검출방법은, 산소센서를 사용해서, 혼합연료의 혼합율을 간접적으로 검출하는 방법이다. 산소센서는, 엔진의 배기가스속에 함유되는 산소농도를 검출하는 것이며, 산소센서의 출력신호로부터 연소실로 공급되는 공연비를 검출할 수 있다. 따라서, 검출한 공연비의 값에 대응하는 혼합연료의 혼합율을 피이드백제어에 의거하여 학습해서 얻으므로서, 혼합연료의 혼합율을 간접적으로 추측가능해진다.

그러나, 상기한 산소센서는, 엔진이 안정된 구동상태에서 있지 않으면, 그 출력신호의 값이 정확하게 되지 않는다고 하는 특성을 가지고 있다. 이때문에, 산소센서를 사용하는 방법에서는, 혼합연료의 혼합율을 리얼타임으로 검출할 수 없는 것으로 된다.

이에 대하여, 다른 하나의 검출방법은, 혼합율센서를 사용하는 방법이며, 이 혼합율센서는, 연소실로 향하는 혼합연료의 혼합율을 직접적으로 검출가능하도록 되어 있다. 따라서, 혼합율센서를 사용하면, 앞에 설명한 산소센서를 사용하는 경우에 비해서, 혼합연료의 혼합율을 리얼타임으로 검출할 수 있는 이점이 있다. 그러나, 혼합율센서는, 이 혼합율센서를 통과해서 흐르는 혼합연료의 혼합율을 리얼타임으로 검출하는 것으로서, 상기한 연료인젝터로부터 분사되는 혼합연료의 혼합율을 리얼타임으로 검출하고 있는 것은 아니다. 그때문에, 혼합율센서의 출력신호로부터 얻은 혼합연료의 혼합율과 연료인젝터로부터 실제로 분사되는 혼합연료의 혼합율과의 사이에 차이가 발생하고 있다고 생각할 수 있다.

본 발명의 목적은, 내연기관의 연소실에 공급되는 혼합연료의 혼합율을 정확하게 해서 검출할 수 있고, 그 검출의 응답성까지도 향상시킬 수 있는 내연기관용 혼합연료의 혼합율 검출방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적은, 본 발명의 검출방법에 의해서 달성되며, 이 검출방법은, 내연기관의 연소실에 공급되는 혼합연료의 추정혼합율 B(t)을 연산하기 위한 공정을 포함하고, 이 공정은, 다음식에 의거해서 실시된다.

B(t)=K*B(t-1)+(1-k)*BS(t)

여기서, t는 정수(整數), B(t-1)는, 전회산출된 추정혼합율, BS(t)는, 금회, 혼합율센서에 의해서 얻은 혼합율, K는, 내연기관의 타이프 및 내연기관의 운전파라미터에 따라서, 설정된 지연계수를 각각 표시하고 있다.

상기한 혼합율센서가 내연기관의 연소실에서부터 떨어져서 배치되어 있는 경우, 상기한 추정혼합율 B(t)은, 앞식이 아니고, 다음식으로부터 산출되는 것이 바람직하다.

B(t)=K*B(t-1)+(1+K)*BS(t-n)

여기서, n은, 내연기관의 타이프 및 운전파라미터에 따라서 설정된 제1지연계수, B(t-1)은, 전회산출된 추정혼합율, BS(t)는, 금회, 혼합율센서에 의해서 얻은 혼합율, K는, 내연기관의 타이프 및 내연기관의 운전파라미터에 따라서 설정된 제2지연계수를 각각 표시하고 있다.

상기한 2식에 의하면, 금회산출되는 추정혼합율 B(t)은, 전회의 혼합율 B(t-1)과, 혼합율센서로 얻은 혼합율 BS(t)을 소저으이 지연계수로 결정되는 비율로 가산해서 얻도록 하였으므로, 추정혼합율 B(t)이 반복해서 연산되면 될수록 이 추정혼합율 B(t)은, 내연기관의 연소실에 실제로 공급되는 혼합연료의 혼합율을 리얼타임으로해서 정확하게 표시하는 것으로 된다.

한편, 혼합율센서가 연소실에서부터 떨어져서 배치되어 있는 경우, 혼합율센서로 얻은 현시점의 혼합율 BS(t)이 아니고, n회전에 혼합율센서로 구한 혼합율 BS(t-n)를 사용해서, 금회의 추정혼합율 B(t)을 산출하도록 되어 있으므로, 이 추정혼합율 B(t)은, 혼합율센서와 연소실과의 사이의 용량에 기인하는 혼합연료의 이동에 따른 지연을 보상해서 얻은 값을 취한다. 따라서, 이와 같이해서 구한 추정혼합율 B(t)은, 혼합율센서의 위치에 관계없이, 실제로 연소실에 공급되는 혼합연료의 혼합율을 정확하게 표시하는 것으로 된다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조해서 설명한다.

제1도를 참조하면, 내연기관(10)이 개략적으로 표시되어 있다.

이 엔진(10)은, 다기통엔진이나, 제1도에는, 1개의 기통만이 대표해서 표시되어 있다. 엔진(10)내에는, 실린더헤드(12)와 피스톤(14)에 의해서 연소실(16)이 구규정되어 있다. 연소실(16)로부터는, 흡기통로(18)가 뻗어있으며, 이 흡기통로(18)는, 상류쪽으로부터 제1흡기관(20), 드로틀보디(22), 서어지탱크(24), 제2흡기관(26) 및 실린더헤드(12)내의 내부통로(28)로 이루어지고 있다. 여기서, 제2흡기관(26)은, 인테이크매니포울드의 하나의 분기관이다. 제1흡기관(20)의 선단부에는, 이 선단부를 포위하도록해서 에어클리이너(30)가 장착되어 있다. 에어클리이너(30)내에는, 필터엘리멘트(32)가 배치되어 있으며, 제1흡기관(20)의 선단부는, 필터엘리멘트(32)에 대향하고 있다. 제1흡기관(20)의 선단부내에는, 정류기(34)가 배치되어 있으며, 이 정류기(34)보다도 하류쪽에는, 카르만의 소용돌이식 에어플로우센서(36)가 배치되어 있다. 이 에어플로우센서(36)는, 흡기통로(18)를 흐르는 공기량, 즉 엔진의 흡기량을 검출해서, 그 검출신호를 출력한다.

또, 에어클리이너(30)내에는, 대기압을 검출해서, 그 검출신호를 출력하는 대기압센서(38)가 배치되어 있는 동시에, 대기의 온도를 검출해서, 그검출신호를 출력하는 기온센서(40)가 배치되어 있다. 이들 대기압센서(38), 기온센서(40) 및 에어플로우센서(36)로부터의 검출신호는, 제어유니트(42)에 공급된다. 드로틀보디(22)내에는, 드로틀밸브(44)가 배치되어 있다. 이 드로틀밸브(44)는, 도시되어 있지 않으나, 액셀페달에 와이어를 개재해서 연결되어 있으며, 이에 의해, 액셀페달의 답입량에 따른 개방도로 되어 있다. 드로틀밸브(44)의 개방도는, 전위차계(potentiometer)로 이루어진 드로틀 위치센서(48)에 의해서 검출되며, 이 검출신호도 또, 상기한 제어유니트(42)에 공급된다. 또, 드로틀보디(22)에는, 아이들속도제어모우터(48)가 갖추어져 있으며, 이 아이들속도제어모우터(48), 제어유니트(42)에 전기적으로 접속되어 있다. 아이들속도제어모우터(48)은, 제어유니트(42)로부터의 제어신호를 받아서, 드로틀밸브(44)를 구동하고, 이 드로틀밸브(44)의 아이들 위치, 즉, 엔진(10)이 아이들회전상태에 있을때의 드로틀밸브(44)의 아이들개방도를 제어한다.

서이지탱크(24)에는, 부우스트압센서(50)가 장착되어 있다. 이 부우스트압센서(50)는, 흡기통로(18)내의 부압, 소위, 흡기부압을 PMP를 검출하고, 그 검출신호를 제어유니트(42)에 출력한다.

제2흡기관(26)의 일부에는, 제2흡기관(26)의 관벽을 이용해서 워어터자켓(52)이 형성되어 있으며, 이 워어터자켓(52)에는, 그 내부의 수온을 검출하기 위한 수온센서(54)가 장착되어 있다. 이 수온센서(54)의 출력신호도, 제어유니트(42)에 공급된다.

또, 제2흡기관(26)에는, 엔진(10)의 실린더헤드(12)의 근처에 위치해서, 연료인젝터(56)가 장착되어 있다. 이 연료인젝터(56)는, 그 전자작동형의 밸브로 이루어지며, 제어유니트(42)로부터 제어신호를 받아서 개폐작동 된다. 연료인젝터(56)는, 분기관(58)을 개재해서, 연료공급관(60)에 접속되어 있다. 이 연료공급관로(60)는, 연료탱크(62)에 접속되어 있다. 연료탱크(62)에는, 가솔린과 메탄올을 혼합한 혼합연료가 저장되어 있다.

연료공급관(60)에는, 연료탱크(62)쪽으로부터 연료공급펌프(64), 혼합율센서(66)가 순차적으로 배설되어 있다. 연료공급펌프(64)는, 연료탱크(62)로부터 빨아올린 혼합연료를 혼합율센서(66)를 통해서, 연료공급관로(60)에 공급한다.

혼합율센서(66)는, 가솔린에 대한 메탄올의 혼합율에 따라, 혼합연료의 광굴절율이 변화하는 것에 착안해서 개발된 센서이다. 즉, 혼합율센서(66)는, 도시하지 않았으나, 혼합연료를 향해서 광을 인도하고, 그리고, 이 혼합연료에 의해 굴절한후, 혼합연료 속을 통과하는 굴절광의 일부를 혼합연료의 굴절율에 따라서 수치하기 위한 광학계와, 이 광학계에서 수치한 굴절광의 광량을 전기신호로 변환하여 출력하는 광전변환소자를 구비하고 있다. 따라서, 광전변환소자로부터의 출력신호는, 혼합연료의 굴절율을 표시하므로, 광전변환소자의 출력신호로부터 혼합연료의 혼합율을 검출할 수 있다.

연료공급관로(60)로부터는, 조압관로(68)가 뻗어있으며, 이 조압관로(68)은, 압력조정기(70)에 접속되어 있다. 이 압력조정기(70)는, 하우징(72)을 구비하고 있으며, 이 하우징(72)내는, 벨로우램프(74)에 의해서, 부압실(76)과 액실(78)로 구획되어 있다. 액실(78)에는, 상기한 조압관로(68)가 접속되어 있다. 한편, 부입실(76)에는, 선으로만 표시한 공압(空壓)관로(80)을 개재해서 서어지탱크(24)에 접속되어 있다. 액실(78)내에는, 귀환관로(82)의 일단부가 배치되어 있으며, 이 귀환관로(82)의 타단부쪽은, 상기한 연료탱크(62)에 접속되어 있다. 또, 부압실(76)에는, 압축코일스프링(84)이 배치되어 있으며, 이 압축코일스프링(84)은, 벨로우프램(74)을 귀환관로(82)의 일단부를 향해서 소정의 힘을 부세하고 있다. 따라서, 도시한 상태에서는, 귀환관로(82)의 일단부는, 벨로우프램(74)에 의해서 폐색되어 있다. 그러나, 연료공급관로(60)내, 즉, 액실(78)내의 혼합연료의 압력이 압축코일스프링(84)의 부세력에 이길 정도로 높아지면, 벨로우프램(74)은, 귀환로(82)의 일단부로 부터 떨어지고, 이에 의해, 연료공급관로(60)는, 액실(78)을 개재해서 귀환관로(82)에 접속되게 된다. 이와 같은 상황에서는, 연료공급관로(60)내의 혼합연료가 귀환관로(82)를 개재해서 연료탱크(62)로 도피되게 되므로, 연료공급관로(60)내의 혼합연료의 압력은 저하되고, 그리고, 귀환관로(82)의 일단부는, 벨로우프램(74)에 의해 다시 폐색된다. 따라서, 벨로우프램(74)가 귀환관로(82)의 일단부는, 서로 협조작용해서 조압밸브를 구성하고 있으며, 연료공급관로(60)내의 혼합연료의 압력은, 압축코일스프링(84)의 부세력에 의해서 결정된다.

한편, 엔진(10)의 연소실(16)로부터는, 상기한 흡기통로(18)외에, 배기통로(86)도 또 뻗어있다. 이 배기통로(86)는, 연소실(16)쪽으로부터, 실린더헤드(12)내의 내부통로(88), 제1배기관로(90), 촉매유니트(92), 제2배기관로(94) 및 머풀러(96)로 이루어져 있다. 도시한 예에서는, 제1배기관(90)내는, 2개의 통로로 구획되어 있으며, 한쪽의 통로에는, 산소센서(98)가 배치되어 있다. 이 산소센서(98)는, 배기통로(86)내를 흐르는 배기가스속의 산소농도를 검출하고, 그 검출신호를 상기한 제어유니트(42)에 공급한다.

또한, 엔진(10)의 연소실(16)에는, 이 연소실(16)는 개구하는 흡기통로(18) 및 배기통로(86)의 포오트를 각각 개폐하기 위한 흡기밸브 및 배기밸브가 배설되어 있으나, 이들 흡기밸브 및 배기밸브의 기능에 관해서는 공지되어 있으므로, 여기서는, 이들을 개략적으로 도시하는 것만으로 그치고, 그 설명은 생략한다. 또, 연소실(16)에는, 점화플러그도 또 배치되어 있는 것은 물론이나, 이 점화플러그에 관해서는, 도면의 간략화를 도모하기 위하여 도시되어 있지 않다.

제어유니트(42)는, 상기한 각종 센서로부터의 검출신호가 공급되나, 상기한 센서이외의 다른 센서로부터의 검출신호도 또 공급되도록 되어 있다. 예를들면, 다른 센서중에는, 엔진(10)의 크랭크가 단위각도 만큼 회전될때마다 펄스신호를 출력하는 크랭크각센서(100)나, 엔진(10)에 있어서의 제1기통의 기준크랭크각, 즉, 제1기통의 피스톤(14)의 상사점을 검출하는 상사점센서(102), 또, 엔진(10)의 배터리의 전압을 검출하는 전압센서(104)등이 있다.

다음에, 제어유니트(42)에 대해서 상세히 설명하면, 이 제어유니트(42)는, 크게 나누어서, 입력/출력회로(106), 연산처리회로(108)와, 기억회로(110) 및 구동회로(112)로 이루어져 있다. 입력/출력회로(106)에는, 상기한 각종 센서로부터의 검출신호가 입력되어서, 이들 검출신호에 대응하는 데이터를 연산처리회로(108)에 공급한다. 연산처리회로(108)에서는, 기억회로(110)에 미리 기억되어 있는 제어프램에 따라서, 데이터의 연산처리를 실시하고, 그리고, 그 결과에 의거한 제어신호 또는 구동신호를 입력/출력회로(106) 및 구동회로(112)를 개재해서, 제어대상인 아이들속도제어밸브(48), 연료인젝터(56) 및 점화플러그등에 공급한다.

상기한 제어프로그램속에는, 혼합연료의 혼합율을 검출하기 위한 검출루우틴이나, 또, 이 검출프로그램의 실시에 의한 결과를 받아서, 예를들면, 연료인젝터(56)의 밸브개방 기간이나, 밸브개방 시기를 제어하기 위한 제어루우틴등이 포함되어 있다.

상기한 검출루우틴 및 제어루우틴은, 제2도의 메인루우틴으로서 표시되어 있으며, 이하에는, 이 제2도의 메인루우틴에 따라서 설명한다.

먼저, 엔진(10)의 점화키이가 온조작되면, 제어유니트(42)나 상기한 각종 센서가 그 작동을 지시하고, 이에 의해, 제어유니트(42)는, 작동센서로부터의 검출신호를 수취해서, 메인루우틴을 실행한다.

(메인루우틴)

메인루우틴의 스텝 S1에서는, 각종 이니셜라이즈처리가 실시되고, 다음의 스텝 S2에서는, 기본데드타임 N BASE 및 기본시정수 K BASE가 기억회로(110)로부터 판독된다. 기본데드타임 N BASE 및 기본시정수 K BASE는, 엔진(10)의 종류에 따라서 결정되는 정수이다. 보다 구체적으로는, 이들 정수는, 연료인젝터(56)와 혼합율센서(66)와의 사이의 연료공급관로(60) 부위의 용량에 의거해서, 혼합율센서(66)로 검출한 혼합연료의 혼합율 BS과 연료인젝터(56)로부터 실제로 분사되는 혼합연료의 실제혼합율 BN과의 사이의 차이를 보상하기 위한 기본적인 값을 표시하고 있다. 따라서, 이들 기본데드타임 N BASE 및 기본시정수 K BASE는, 기억회로(110)의 불휘발성메모리에 미리 기억되어 있다.

다음의 스텝 S3에서는, 혼합의 연산루우틴이 실시된다. 이 연산루우틴에서는, 기본데드타임 N BASE, 기본시정수 K BASE, 각종의 보정계수 및 전회 연산루우틴의 실시에 의해 산출된 추정혼합율 B(t-1)에 의거하여, 그 시점에서의 추정혼합율 B(t)이 산출된다. 또한, 추정혼합율 B(t)의 연산수순에 관한 상세한 것은 후술하나, 전회의 추정혼합율 B(t-1)은, 금회의 추정혼합율 B(t)을 산출하기 위하여, 기억회로(110)의 워어크메모리에 저장되는 것으로 되어 있다.

스텝 S3에서, 추정혼합율 B(t)이 산출되면, 다음의 스텝 S4에서는, 엔진회전수 NE가 최소회전수 N ESTOP보다도 높은지 여부가 판별된다. 여기서, 엔진회전수 NE는, 상기한 크랭크각센서(100)로부터의 검출신호를 제어유니트(42)에서 계수하므로서 얻을 수 있다. 한편, 최소회전수 N ESTOP는, 엔진(10)이 자력으로 구동할때의 최소회전수를 표시하고 있다.

스텝 S4의 판별결과가 YES라면, 엔진(10)이 자력으로 구동하고 있다고 판정해서, 다음의 스텝 S5에서, 혼합연료의 분사량이 산출된다. 여기서, 혼합연료의 분사량은, 스텝 S3에서 구한 추정혼합율 B(t)은 물론, 각종의 보정계수를 고려해서 산출되게 된다. 구체적으로는, 혼합연료의 분사량은, 연료인젝터(56)의 밸브개방 기간을 나타내는 구동시간 Tinj로서 산출된다. 이 구동시간 Tinj을 얻는데 있어서는, 먼저 소정의 흡기량 A/N(n)당의 기본구동시간 TB이 산출된다. 이 기본구동시간 TB은, 다음식으로 표시된다.

TB=A/N(n)×KX×KB

여기서, A/N(n)은, 연료인젝터(56)로부터 혼합연료가 분사될때, 이 분사 1회당의 공기량을 표시하고, KX은, A/N(n)에 대해서 이론공연비를 얻을 수 있도록, 혼합연료가 모두 가솔린으로 이루어진 것으로 해서, 연료인젝터(56)의 구동시간을 구하기 위한 보정계수이다.

또, KB는, 엔진(10)의 연료가 모두 가솔린인 경우, 추정혼합율 B(t)에 의거해서 얻어지는 보정계수를 표시하고 있다.

KB=f(B(t))

즉, 보정계수 KB는, 연료가 가솔린만으로 이루어지는 경우에 대하여, 메탄올과 가솔린으로 이루어지는 혼합연료를 중량시키기 위한 보정계수가 된다. 또한, 제3도의 맵을 참조하면, 추정혼합율 B(t)과 보정계수 KB와의 관계가 표시되어 있다.

다음에, 기본구동기간 TB는, 각종의 보정계수에 의해서 보정되어서, 다음식에 표시한 바와같이, 구동시간 Tinj이 산출되게 된다.

Tinj=TB×K FB×Kt×Kb×Kwt×Kac

여기서, K FB는, 피이드백 제어를 위한 보정게수, Kt는, 대기온도의 보정계수, Kb는, 대기압의 보정계수, Kwt는, 수온의 보정계수, Kac는, 가속을 위한 보정계수를 각각 표시하고 있다.

상기한 바와 같이해서, 연료인젝터(56)의 구동시간 Tinj이 산출되면, 메인루우틴의 실행중, 도시하지 않은 연료인젝터(56)의 구동루우틴의 소정의 개입중단시에 실시되므로서, 제어유니트(42)의 구동회로(112)로부터 연료인젝터(56)에 구동신호가 구동시간 Tinj 만큼 출력되며, 이에의해, 연료인젝터(56)로부터 엔진(10)의 연소실(16)에 혼합연료가 분사된다.

이후, 스텝 S6에서는, 혼합연료의 분사량이외의 각종의 제어가 실시된다. 예를들면, 그 제어의 하나로는, 상기한 점화플러그의 점화시기 제어가 있다.

다음의 스텝 S7에서는, 점화키이가 오프조작되어 있는지 여부가 판별된다. 여기에서의 판별결과가 NO의 경우에는, 스텝 S3으로 복귀해서, 이 스텝이후의 스텝이 반복해서 실시된다. 이에 대하여, 스텝 S7의 판별결과가 YES의 경우에는, 즉, 점화키이가 오프로 절환되어 있을 경우에는, 다음의 스텝 S8에서, 키이오프시에 요구되는 각종의 처리가 실시되어서, 메인루우틴이 종료된다.

예를들면, 스텝 S8에서는, 그 하나의 처리로서, 예를들면, 스텝 3의 실시때마다 산출되는 추정혼합율 B(t)의 이력이 기억회로(110)의 불휘발성메모리에 저장된다.

한편, 스텝 S4에서의 판별결과가 NO라면, 아직, 엔진(10)이 자력으로 구동하고 있지 않다고 판정해서, 스텝 S9으로 나아간다. 이 스텝 S9에서는, 엔진(10)의 시동기모우터의 스위치, 즉, 시동기스위치가 온조작 되어 있는지 여부가 판별된다. 여기에서의 판별결과가 NO의 경우에는, 스텝 S10의 실시를 거쳐서, 스텝 S7로 나아간다. 스텝 S10이 실시될때에는, 아직, 엔진(10)은 그 구동이 자력 또는 타력에 관계없이 정지된상태에 있으므로, 이 경우, 스텝 S10에서는, 엔진(10)의 정지시에서의 각종의 제어가 실시된다. 이 제어의 하나로는, 예를들면 각 학습치의 백업메모리에의 기억, 또, 다음회의 엔진(10)의 시동을 용이하게 하기 위한 준비가 있다.

이후, 점화키이가 온으로 절환된채의 상태에서는, 스텝 S7의 판별은, 항상 NO로 되므로, 스텝 S3,S4,S9,S10,S7의 스텝이 반복해서 실시되는 것만큼, 스텝 S9의 판별결과가 YES로 되는 것을 기다리게 된다.

스텝 S9의 판별결과가 YES로 되면, 스텝 S11로 나아가며, 이 스텝에서는, 엔진(10)의 시동에 따른, 각종의 제어가 실시된다. 이 제어의 하나에는, 예를들면, 연료점화시기제어를 위한 기본치에 고정치를 입럭하는 것등이 있다.

또한, 스텝 S11이 실시된 후에 있어서, 재차 스텝 S3 이후의 스텝이 실시될때에는, 스텝 S4의 판별결과가 YES로 되므로, 상기한 스텝 S5 이후로 나아가는 루우틴이 점화키이의 오프조작까지 반복해서 실시되게 된다.

상기한 스텝 S3에서의 혼합율의 연산루우틴의 상세한 것은 제4도에 표시되어 있으며, 이하에는, 이 연산루우틴에 대해서 설명한다. 이 연산루우틴은, 메인루우틴의 종료조건이 성립될때까지, 소정의 주기로 반복해서 실시되는 것으로 된다.

(혼합율의 연산루우틴)

먼저, 스텝 S31에서는, 혼합율센서(66)로부터의 검출신호에 의거해서 구한 혼합율 BS(t)이 기억회로(110)의 워어크메모리에 저장된다. 여기서,이 워어크메모리에는, 연산루우틴, 즉 스텝 S31이 반복해서 실시될때마다, 혼합율 BS(t)이 순차적으로 저장된다. 즉, 워어크메모리는, (n+1)개의 혼합율 BS의 값을 유지하기 위한 영역을 가지고 있다.

여기서, n은 정수(整數)이다. 따라서, 워어크메모리에는, 그 시점의 혼합율 BS과 n회전까지의 혼합율 BS을 포함한 혼합율 BS의 이력이 저장되어 있다.

상기한 정수 n은, 혼합율센서(66)를 통과한 혼합연료가 연료인젝터(56)로부터 실제로 분사될때까지의 제1지연계수, 즉, 주로, 혼합율센서(66)와 연료인젝터(56)와의 사이의 연료공급관로(60) 및 분기관로(58)의 용량에 기인해서, 혼합연료의 이동에 소요되는 데드타임을 표시하고 있으며, 이 데드타임 n은, 다음의 스텝 S32에서 결정된다. 이 스텝에서는, 먼저, 부우스트압센서(50)로부터의 검출신호에 의해 구한 흡기부압 PMP 및 전압센서(04)로부터의 검출신호에 의해 구한 배터리 전압 BAT이 각각 판독되며, 그리고, 이들 흡기부압 PMP, 배터리 전압 VBAT 및 상기한 기본데드타임 N BASE에 의거하여, 데드타임 n이 산출되게 된다. 이 데드타임 n의 산출에 있어서, 구체적으로는, 먼저, 제5도에 표시되어 있는 맵으로부터, 흡기부압 PMP에 의거하여, 보정게수 KMP가 구하여져서, 이 보정계수 KMP는, 상기 워어크메모리의 소정영역에 저장된다. 또, 제6도의 맵으로부터는, 배터리 전압 VBAT에 의거하여, 보정계수 KBAT가 마찬가지로 해서 구하여지며, 이 보정게수 KBAT도 또, 워어크메모리의 소정영역에 저장된다. 제5도 및 제6도의 맵은, 기억회로(110)의 불휘발성메모리에 미리 기억되어 있다.

보정계수 KMP, KBAT가 구하여지면, 데드타임시간 n은, 다음식에 의해 산출된다.

n=KMP*KBAT*N BASE ………………………………………………… ①

여기서, 데드타임시간 n에는, 그 최대치 nMAX가 설정되어 있으며, 그때문에, ①식으로부터 산출한 데드타임 n이 최대치 nMAX를 초과하게 되는 경우, 즉, n>nMAX의 경우에는, 데드타임 n은, nMAX로 설정된다.

다음의 스텝 S33에서는, 현시점으로부터, n회전에 혼합율센서(66)로부터 얻은 혼합율 BS, 즉, 혼합율 BS(t-n)이 워어크메모리로부터 판독된다. 그리고, 다음의 스텝 S34에서는, 연산루우틴의 전회의 실시에 의해 얻은 혼합율 BS(t-1)이 워어크메모리로부터 판독된다.

이후, 스텝 S35에서는, 스텝 S32에서 구한 흡기부압 PMP, 배터리 전압 VBAT 및 기본시정수 KBASE에 의거하여, 제2지연 변수인 필터계수 K가 산출된다. 이 필터계수 K는, 주로 엔진(10)의 흡기량에 따라서 설정되는 계수이며, 구체적으로는, 먼저, 제7도의 맵으로부터, 흡기부압 PMP에 의거하여, 보정계수 K'MP가 구하여지고, 그리고, 제8도의 맵으로부터는, 배터리 전압 VBAT에 의거하여, 보정계수 K'BAT가 구하여진다. 이들 보정계수 K'MP, K'BAT도 또, 워어크메모리의 소정영역에 저장된다. 또한, 제7도 및 제8도의 맵도 또, 기억회로(110)의 불휘발성메모리에 미리 기억되어 있는 것은 물론이다.

보정계수 K'MP, K'BAT가 구하여지면, 필터계수 K는, 다음식에 의해 산출된다.

K=K'MP*K'BAT*K BASE …………………………………………………… ②

단, 필터계수 K는, 1≥K≥0의 값을 취한다.

다음의 스텝 S36에서는, 먼저의 스텝 S32,S33,S34,S35에서 각각 구한 데드타임 n, 혼합율 BS(t-n), 추정혼합율 B(t-1) 및 필터계수 K에 의거하여, 다음식으로부터 금회의 추정혼합율 B(t)이 산출된다.

B(t)=K*B(t-1)+(1-K)*BS(t-n) …………………………………………… ③

상기식에서 명백한 바와같이, 금회산출되는 추정혼합율 B(t)은, 전회산출된 추정혼합율 B(t-1)과, n회전에 혼합율센서(66)에 의해서 얻은 혼합율 BS(t-n)을 필터계수 K에 의해 결정되는 비율로 각각 가산한 값을 취한다. 따라서, 필터계수 K가 크게되면, 금회의 추정혼합율 B(t)의 값에 관해서, 전회의 추정혼합율 B(t-1)이 차지하는 비율이 증가하고, 이에 비해, 필터계수 K가 작게되면, 혼합율센서(66)에 의해서 n회전에 얻은 혼합율 BS(t-n)이 차지하는 비율이 증가하게 된다. 이후, 스텝 S37에서, 전회산출한 추정혼합율 B(t-1)의 값은, 금회산출한 추정혼합율 B(t)은 값으로 치환되며, 그리고, 금회산출한 추정혼합율 B(t)은, 상기한 메인루우틴에서의 혼합연료의 분사량이나 점화시기의 제어를 위하여 사용된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 혼합연료의 혼합율의 검출방법에 의하면, 엔진(10)의 운전상황에 따라서 데드타임 n 및 필터계수 K가 산출되고, 그리고, 이들 데드타임 및 필터계수 K를 사용해서, 금회의 추정혼합율 B(t)의 전회산출한 추정혼합율 B(t-1) 및 n회전의 혼합율 BS에 의거하여 산출된다. 따라서, 이와 같이해서 산출된 추정혼합율 B(t)은, 연료공급관로(60)에 있어서, 혼합율센서(66)와 연료인젝터(56)와의 사이의 용적에 기인하여, 혼합율센서(66)에 의해서 얻은 혼합연료의 혼합율 BS과 연료인젝터(56)로부터 실제로 분사되는 혼합연료의 혼합율과의 사이의 차이를 정확하게 보상한 값을 취한다.

이것은, 제9도를 참조하면 보다 명백해진다. 이 제9도에서는, 추정혼합율 B(t)은, 1점쇄선으로 표시되고 있으며, 또, 연료인젝터(56)로부터 실제로 분사되는 혼합연료의 실제혼합율 BN은, 파선으로 표시되어 있다.

이들 1점쇄선과 파선을 비교하면, 명백한 바와같이 추정혼합율 B(t)은, 실제혼합율 BN에 거의 정확하게 일치하는 것을 알 수 있다. 또한, 제9도에 있어서, 실선은, 혼합율센서(66)에 의해서 얻은 혼합율 BS을 표시하고 있다. 이 결과, 본 발명의 검출방법을 사용해서 산출한 추정혼합율 센서 B(t)에 의거하여, 연료인젝터(56)로부터의 혼합연료의 분사량 및 점화시기를 제어하면, 엔진(10)의 출력제어를 최적으로 실시가능하게 된다.

또한, 제10도는, 본 발명의 검출방법을 대략 표시한 블록선도이며, 이 블록선도로부터도, 추정혼합율 B(t)을 산출하기 위한 수순은 명백하다. 여기서, 계수를 설정하기 위한 수단 및 제어수단은, 구체적으로는, 제1도의 제어유니트(42)에 의해 실현되는 것이다. 본 발명은, 상기한 일실시예에 제약되는 것은 아니며, 여러가지의 변형이 가능하다. 예를들면, 일실시예에서는, 엔진(10)의 운전상황에 따라서, 데드타임 n 및 필터계수 K의 값이 변화하도록 하였으나, 이들 데드타임 n 및 필터계수 K를 정수로서 설정해도 된다. 이 경우, 제3도에 표시한 혼합율의 연산루우틴에 있어서, 스텝 S32, S35는 생략할 수 있다.

또, 혼합율센서(66)가 연료인젝터(56)에 충분히 접근해서 배치되어 있는 경우에는, 데드타임 n을 n=0로 해서 설정하는 것도 가능하다. 이 경우, 추정혼합율 B(t)은, 다음식에 의해 산출되게 된다.

B(t)=K*B(t-1)+(1-K)*BS(t)

상기식으로부터 추정혼합율 B(t)이 산출되는 경우에는, 혼합율센서(66)에 의해서 얻은 혼합율 BS(t)의 이력을, 제어유니트(42)에 있어서의 기억회로(110)의 메모리에 유지해둘 필요가 없으므로, 이 메모리의 용량을 작게할 수 있는 이점이 있다.

상기한 일실시예에서는, 데드타임 n이 연산루우틴의 연산회수로 표시되어 있으나, 이 대신에, 데드타임 n을 상기한 크랭크각 센서(100)로부터의 소정의 펄스신호수로 표시해도 되며, 또는, 제어유니트(42)에 내장되어 있는 타이머로 계측하는 시간으로 표시하도록 해도 된다. 또, 일실시예에서는, 1개의 기통에 착안해서 설명하였으나, 본 발명의 검출방법을 다른 기통에 적용하는 경우, 그 기본데드타임 및 기본시정수의 값이, 그 기통에 있어서의 연료인젝터와 혼합율센서와의 사이의 용량의 상이에 따라서 다른 것은 물론이다.

Claims

연소실을 향해서 혼합연료를 공급하는 연료공급통로와, 이 연료공급통로에 배치된 혼합율센서로서, 이 혼합율센서를 통과해서 흐르는 혼합연료의 혼합율을 검출하는 혼합율센서를 구비하여 이루어지는 내연기관에 있어서, 다음식에 의거하여, 혼합연료의 추정혼합율 B(t)을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 혼합연료의 혼합율 검출방법.

B(t)=K*B(t-1)+(1-K)*BS(t)

여기서, t는 정수, B(t-1)는, 전회산출된 추정혼합율, BS(t)는, 금회, 혼합율센서에 의해서 얻은 혼합율, K는, 내연기관의 타이프 및 내연기관의 운전파라미터에 따라서 설정된 지연계수를 각각 표시한다.
연소실을 향해서 혼합연료를 공급하는 연료공급통로와, 이 연료공급통로에 배치된 혼합율센서로서, 이 혼합율센서를 통과해서 흐르는 혼합연료의 혼합율을 검출하는 혼합율센서를 구비하여 이루어진 내연기관에 있어서, 다음식에 의거하여, 혼합연료의 추정혼합율 B(t)을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 혼합연료의 혼합율 검출방법.

B(t)=K*B(t-1)+(1-K)*BS(t-n)

여기서, t는 정수, n은, 내연기관의 타이프 및 내연기관의 운전파라미터에 따라서 설정된 제1지연계수, B(t-1)은, 전회산출된 추정혼합율, BS(t-n)은, n회전에 혼합율센서에 의해서 얻은 혼합율, K는, 내연기관의 타이프 및 내연기관의 운전파라미터에 따라서 설정된 제2지연계수를 각각 표시한다.
제2항에 있어서, 상기 내연기관은, 연소실의 근처에 배치되고, 연료공급통로로부터 공급된 혼합연료를 연소실을 향해서 분사하는 연료인젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 혼합연료의 혼합율 검출방법.
제3항에 있어서, 상기 추정혼합율 B(t)은, 소정의 주기로 실시되고 연산공정에 의해서 산출되고, 상기 제1지연계수 n는, 상기 연료인젝터와 혼합율센서와의 사이의 혼합연료의 이동거리에 의거해서 설정된 추정혼합율 B(t)의 소정의 연산주기수로 표시되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 혼합연료의 혼합율 검출방법.
제3항에 있어서, 내연기관은, 내연기관의 회전수를 단위시간당의 펄스신호수에 의거해서 검출하는 회전센서를 구비하고 있고, 상기 제1지연계수 n는, 상기 연료인젝터와 혼합율센서와의 사이의 혼합연료의 이동거리에 의거해서 설정되고, 회전센서로부터의 소정펄스신호수로 표시되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 혼합연료의 혼합율 검출방법.
제3항에 있어서, 상기 제1지연계수 n는, 연료인젝터와 혼합율센서와의 사이의 혼합연료의 이동거리에 따라서 설정된 소정의 시간으로 표시되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 혼합연료의 혼합율 검출방법.
제2항에 있어서, 상기 제1지연계수 n는, 상기 연료인젝터와 혼합율센서와의 사이의 용량 및 혼합연료의 유량에 기인한 혼합연료의 공급지연을 보상하는 계수로 표시되고, 제2지연계수 K는, 내연기관의 흡기량에 따라서 설정된 계수로 표시되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 혼합율의 검출방법.
제7항에 있어서, 상기 제1지연계수 n 및 제2지연계수 K는, 다음식에 의해 각각 산출되며,

n=KMP*KBAT*NBASE

K=K'MP*K'BAT*K BASE

여기서, KMP, K'MP는, 흡기부압에 대한 보정계수, K BAT, K'BAT는, 내연기관의 종류에 의해서 결정되는 고정치, K BASE는, 내연기관의 종류에 의해서 결정되는 고정치를 각각 표시하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 혼합연료의 혼합율 검출방법.
제8항에 있어서, N BASE 및 K BASE는, 상기 연료인젝터와 혼합율센서와의 사이의 용량에 의거해서 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 혼합연료의 혼합율 검출방법.