KR940004347B1

KR940004347B1 - 내연기관 연료제어시스팀

Info

Publication number: KR940004347B1
Application number: KR1019910013481A
Authority: KR
Inventors: 야스오 다다
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤; 시키모리야
Priority date: 1990-08-04
Filing date: 1991-08-03
Publication date: 1994-05-23
Also published as: KR930004630A; US5125384A; JP2503742B2; JPH0491342A

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관 연료제어시스팀

제1도는 본 발명에 의한 내연기관연료제어시스팀의 한 실시예의 전체구성도.

제2도는 본 발명에 의한 내연기관연료제어시스팀의 다른 실시예의 전체구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 내연기관 3 : 에어플로센서

5 : 스로틀밸브보디 7~10 : 인젝터

13 : 스로틀밸브개도센서 14 : 기관회전센서

15 : O₂센서 16 : 제어장치

17 : 부스트압력센서

본 발명은, 자동차등 내연기관에 사용되는 연료제어시스팀에 관한 것이고, 특히 이 시스템에 사용되는 각종 센서의 열화, 파손 등의 고장을 판정하는 수단에 관한 것이다.

내연기관연료제어시스팀은, 그 예로서 일본국 특공소 62-56340호 공보나 일본국 특개소 62-113839호 공보에 개시되어 있는 것이 있고, 기관의 운전성능 및 효율의 향상 및 배기가스점화를 위한 유효한 수단으로 되어 있다. 그런데, 상기 연료제어시스팀에는 상기 각 공보에서 볼 수 있는 바와 같이 에어플로센서, O₂센서, 회전센서, 부스트압력센서를 위시한 각종 센서나 액튜에이터가 사용되고 있고, 이들의 센서나 액튜에이터가 고장을 일으키게 되면 연료제어시스팀의 기능이 저하한다. 그러나, 이들 센서나 액튜에어터가 고장을 일으키더라도 시스팀의 기능저하가 자동차운행에 있어서 큰 장애를 유발시키지 않는 한 그대로 사용되게 되고, 이럴 경우에, 특히 배기가스정화기능이 저하하는 상태가 계속되고, 환경이 심하게 오염된다는 사실이 근년 명백하게 알려졌다.

그리하여, 단선이나 단락에 의해 센서 및 액튜에이터가 완전불량하게 되었을 경우, 이것을 검출해서 경보하도록 한 것이 종래 제안되어 왔다.

내연기관연료제어시스팀에 있어서, 단선이나 단락에 의해 센서 및 액튜에이터가 완전불량하게 되었을 경우는, 이 사실을 검출해서 경보하는 것이 종래 가능하였으나, 완전불량까지 이르지 않을 정도의 기능의 열화나 손상에 대해서는 종래의 방식으로는 검출이 불가능하고, 방치될 수 밖에 없었다. 특히 애널로그식 센서의 경우의 기능저하를 검출하는 일은 특히 곤란하고, 이것을 구태여 하고자 할 경우에는 같거나 동종의 센서를 복수개 설치하는 방법을 취할 수 밖에 없고, 이렇게 하는 것은 경제적으로 심히 불리한 일이 된다.

본 발명은, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 연료제어시스팀에 본래부터 사용하던 센서만을 사용하고, 그렇지 않으면 판정용센서로서 최소한의 센서만을 부가시킴으로써, 주요센서의 열화 등을 판정할 수 있는 경제적이고 효율적인 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 내연기관연료제어시스팀은, 에어플로센서의 출력에 따른 공기량과, 인젝터의 분사시간에 따른 연료량으로 이루어진 공연비를 연산하는 제1의 공연비연산수단과, 스로틀밸브개도센서의 출력 및 기관회전센서의 출력에 따른 공기량과 인젝터의 분사시간에 따른 연료량으로부터 공연비를 연산하는 제2의 공연비연산수단과, O₂센서의 출력으로부터 공연비를 연산하는 제3의 공연비연산수단과, 제1에서 제3의 각 공연비연산수단에 의한 공연비의 연산치를 서로 비교하고, 어느 것이나 한 가지 연산치가 다른 두 가지 연산치와 일치하지 않을 경우, 에어플로센서, 스로틀밸브개도센서, O₂센서 중에서 일치하지 않은 연산치를 결정짓게 하는 파라미터를 출력하는 센서를 찾아내서 이 센서가 불량한 것이라 판정하는 불량판정수단을 갖춘 것이다.

또, 상기 제2의 공연비연산수단은, 부스트압력센서의 출력과 기관회전센서의 출력에 따른 공기량과 인젝터의 분사시간에 따른 연료량에 의해 공연비를 연산하는 것으로 할 수도 있으며, 이 경우, 불량판정수단은, 제1에서 제3의 각 공연비연산수단에 의한 공연비의 연산치를 서로 비교하고, 어느 것이든가 한 가지의 연산치가 다른 두 가지의 연산치와 일치하지 않을 때, 에어플로센서 및 O₂센서의 두 가지 센서중에서 일치하지 않는 상기 연산치를 결정짓게 하는 쪽의 파라미터를 출력하는 센서가 불량한 것이라 판정하는 것으로 한다. 여기서, 불량판정수단은, 어느 것이나 하나의 연산치가 다른 두 가지 연산치와 일치하지 않을 때, 에어플로센서, O₂센서 및 부스트압력센서 중에서 일치하지 않은 연산치를 결정짓게 하는 파라미터를 출력하는 센서를 찾아내서, 이 센서가 불량이나 판정하도록 구성함으로써, 부스트압력센서의 판정을 부가시킨 것으로 할 수도 있다.

본 발명에 있어서는, 제1의 공연비연산수단에 의해 에어플로센서의 출력에 따른 공기량과 인젝터의 분사시간에 따른 연료량으로부터 공연비를 연산하고, 제2의 공연비연산수단에 의해 스로틀밸브개도센서의 출력 및 기관회전센서의 출력에 따른 공기량과 인젝터의 분사시간에 따른 연료량으로부터 공연비를 연산하고, 제3의 공연비연산수단에 의해 O₂센서의 출력으로부터 공연비를 연산한다.

그리고, 불량판정수단에 의해 이들 제1에서 제3까지의 각 공연비연산수단에 의한 공연비의 연산치를 서로 비교하고, 어느 것인가 하나의 연산치가 다른 두 가지 연산치와 일치하지 않을 때 에어플로센서, 스로틀밸브개도센서 및 O₂센서 중에서 일치하지 않은 연산치를 결정짓도록 하는 파라미터를 출력하는 센서가 불량한 것으로 판정한다.

또, 상기 제2의 공연비연산수단을 부스트압력센서의 압력 및 기관회전센서의 출력에 따른 공기량과 인젝터의 분사시간에 따른 연료량으로부터 공연비를 연산하는 것으로 할 경우, 불량판정수단에 의해 제1에서 제3까지의 각 공연비연산수단에 의한 공연비의 연산치를 서로 비교하고, 어느 것인가 한 가지 연산치가 다른 두 가지 연산치와 일치하지 않을 때, 에어플로센서 및 O₂센서의 두 가지 센서중에서, 일치하지 않은 상기 연산치를 결정짓게 하는 센서, 또는 부스트압력센서를 포함하여 일치하지 않는 연산치를 결정짓게 하는 센서를 찾아내서 이 센서가 불량한 것으로 판정한다.

제1도는 본 발명에 의한 내연기관연료제어시스팀의 한 실시예의 전체구성도이다. 이 도면에 있어서, 1은 내연기관, 2는 에어클리너이고, 이 에어클리너(2)에는 에어플로센서(3)과 흡기도관(4)가 접속되어 있다. 또 상기 흡기도관(4)의 하류에는 액셀러레이터페들(도시 생략)에 의해 움직이는 스로틀밸브를 갖춘 스로틀밸브보디(5)가 설치되어 있고, 이 스로틀밸브보디(5)의 하류 끝에는 내연기관(1)의 각 기통에 흡기를 분배하는 인테이크매니폴드(6)이 접속되어 있다. 그리하여, 이 인테이크매니폴드가 분기된 관로부분에는 각 기통에 대응해서 연료분사용 인젝터(7), (8), (9), (10)이 각각 부착되어 있다. 또, 내연기관(1)의 각 기통으로부터 배기가스를 유도해서 배출시키는 배기매니폴드(11)의 하류에는 배기가스정화용 촉매장치(12)가 접속되어 있다. 이 촉매장치(12)의 하류에는 머플러(도시 생략)가 접속되어 있다.

상기 스로틀밸브보디(5)에는 스로틀밸브의 열림정도를 검출하는 스로틀밸브개도센서(13)이 부설되어 있다. 또 내연기관(1)에는 이 기관의 출력축의 회전을 검출하는 기관회전센서(14)가 설치되어 있다. 또, 상기 촉매장치(12)의 입구측에는 배기 중의 산소농도를 검출하는 O₂센서(15)가 부착되어 있다.

또 이 도면에 있어서 16은 마이크로컴퓨터를 갖고 있는 제어장치이고, 이 제어장치(16)에는 상기 에어플로센서(3), 스로틀밸브개도센서(13), 기관회전센서(14) 및 O₂센서(15)의 각 검출신호가 입력되고, 이 제어장치(16)으로부터는 상기 각 인젝터(7)~(10)으로 분사신호가 출력된다.

이와 같은 구성을 하고 있는 시스팀에 있어서, 운전자가 액셀러레이터페들을 조작하게 되면, 상기 스로틀밸브보디(5)속의 스로틀밸브가 개폐되고, 이에 따라 내연기관(1)의 출력이 증감한다. 이 경우, 인젝터(7)~(10)에서 분사되는 연료량이 상기 각 센서의 출력에 따른 연산에 의해 조정되고, 이에 따라 운전효율향상이나 배기가스정화를 달성하도록 공연비가 제어된다.

즉, 스로틀밸브보디(5) 속의 스로틀밸브가 열리면, 이 개도에 따라 에어클리너(2)로부터 공기가 흡입된다. 그리하여, 흡입공기량이 에어플로센서(3)에 의해 검출되고, 이때 검출된 흡입공기량에 따라 제어장치(16)에 의해 소정의 공연비가 되도록 연료량이 연산되고, 제어장치(16)으로부터 분사신호가 출력되고, 상기 연료량의 연산치에 맞는 분사시간이 되도록 각 인젝터(7)~(10)이 구동제어 된다.

이와 같이 하여 인젝터(7)~(10)에서 분사된 연료는, 공기와 혼합되어, 혼합가스로 되어 각 기통의 연소실로 흡입된다. 그리하여, 혼합가스는 연소하여 일을 마치고 배기가스가 되어 배기매니폴드(11)를 통해서 배출되고, 촉매장치(12)에서 정화된 다음 머플러를 통해서 방출된다.

연료제어시스팀으로서는, 상기 기본적인 공연비제어의 기능에 부가해서 O₂센서(15)의 출력에 따른 배기가스정화를 위한 공연비의 보정제어나, 스로틀밸브개도센서(13)의 출력이든가 기관회전센서(14)의 출력에 따른 아이들회전제어 등의 다른 기능을 갖추고, 이들이 어느 것이나 제어장치(16)에 의해 제어된다.

그런데, 제어장치(16)에 있어서는, 흡배기의 유체계통에 설치된 상기 에어플로센서(3), O₂센서(15) 및 스로틀밸브개도센서(13)의 출력치를 사용하여 공연비 A/F가 다음의 3가지 관계에 따라 연산된다.

첫째, 에어플로센서(3)에 의해 검출된 흡입공기량 A와 인젝터(7)~(10)의 분사시간에 따른 연료분사량 F로부터 다음 식( i )에 의해 제1의 공연비(A/F)이 연산된다.

(A/F)=A/F …………………………………………………………………( i )

둘째, 스로틀밸브개도센서(13)의 출력 및 기관회전센서(14)의 출력에서 구해지는 흡입공기량 A와 인젝터(7)~(10)의 연료분사량 F으로부터 다음 식( ii )에 의해 공연비(A/F)가 연산된다.

(A/F)=A/F…………………………………………………………………( ii )

셋째, O₂센서(15)의 출력 V으로부터 다음 식( iii )에 의해 제3의 공연비(A/F)이 연산된다.

(A/F)=V……………………………………………………………………( iii )

그리하여, 시스팀 본래의 기능으로서는 소정의 A/F로 되도록, 식( i )로 연산한 제1의 공연비(A/F)에 따라 기본적인 공연비제어가 이루어지고, 식( iii )으로 연산한 제3의 공연비(A/F)에 따라 보정이 이루어진다.

또, 상기 에어플로센서(3), 스로틀밸브개도센서(13) 및 O₂센서(15)는 상기와 같이 어느 것이나 공연비 A/F에 관한 인자를 출력하는 것으로서, 이들 세 가지 인자는 서로 관계가 있으므로 이들 세 가지 센서(3), (13), (15) 중에서 복수의 것이 동시에 고장을 일으키는 일이 없다고 가정하면, 각각의 인자를 사용한 A/F 끼리를 비교함으로써 이상이 있는 인자를 검출하고, 이 인자를 출력하는 센서를 찾아내서 고장판정을 할 수 있다. 그리하여, 제어장치(16)에 있어서는 다음과 같은 요령에 의해 센서의 고장판정을 하고 있다.

즉, 식( i )~( iii )으로 연산한 (A/F), (A/F) 및 (A/F)의 각 A/F치 끼리를 비교해서,

A/F=A/F=V이면, 에어플로센서(3), 스로틀밸브개도센서(13) 및 O₂센서(15)의 어느 것에도 고장이 없다고 판정하고,

A/F=A/F=V이면, O₂센서(15)에 고장이 있다고 판정하고,

A/F=A/F=V이면, 에어플로센서(3)에 고장이 있다고 판정하고,

A/F=V=A/F이면, 스로틀밸브개도센서(13)에 고장이 있다고 판정한다.

따라서, 이 실시예에 의하면, 공연비제어에는 본래 필요로 하지 않는 아이들회로제어 등 다른 기능을 위해서 연료제어시스팀으로서 본래 필요로 하는 스로틀개도센서(13)의 출력을 사용하여, 상기와 같이 식( ii )에 의해 각각 연산한 공연비(A/F) 및 (A/F)와 비교검증시킴으로써, 배기가스정화를 위한 제어에 사용되는 주요 센서의 열화, 파손 등의 고장판정 및 경보를 용이하게 할 수 있다.

제2도는 본 발명에 의한 내연기관연료제어시스팀의 다른 실시예를 나타내는 전체구성도이다. 이 실시예는 기본적으로 앞서 설명한 제1도의 실시예와 차이가 없는 구성을 갖는 것이다. 따라서, 앞서 나는 실시예와 공통된 부분에 대해서는 이 제2도에 있어서도 같은 부호를 붙여 설명을 생략하고, 다음에는 이 실시예에 특유한 점만을 중심으로 설명한다.

이 실시예에 있어서는, 상기 실시예와 같은 각 센서에 부가해서, 인테이크매니폴드(6)에 부스트압력을 검출하는 부스트압력센서(17)이 설치되어 있다. 그리하여, 이 부스트압력센서(17)을 고장판정용센서로 사용함으로써, 에어플로센서(3) 및 O₂센서(15)이 고장판정을 하고 있다.

즉, 에어플로센서(3), O₂센서(15) 및 부스트압력센서(17)의 출력치를 사용해서 공연비 A/F가 다음 세 가지로 연산된다.

첫째, 에어플로센서(3)에 의해 검출된 흡입공기량 A와 연산분사량에 상당한 인젝터(7)~(10)의 연료분사량 F로부터 다음 식( i )에 의해 제1의 공연비(A/F)가 연산된다.

둘째, 부스트압력센서(17)의 출력 및 기관회전센서(14)의 출력에서 구해지는 흡입공기량 A와 인젝터(7)~(10)의 연료분사량 F로부터 다음 식( iv )에 의해 제2의 공연비(A/F)가 연산된다.

(A/F)=A/F…………………………………………………………………( iv )

또, 셋째, O₂센서(15)의 출력 V으로부터 다음 식( iii )에 의해 제3의 공연비(A/F)이 연산된다.

그리하여, 부스트압력센서(17)이 역시 상기 에어플로센서(3) 및 O₂센서(15)와서로 관계하는 인자를 출력하는 것이므로, 이들 세 가지 센서(3), (15), (17) 중의 복수의 센서가 동시에 고장을 일으키는 일이 없는 것으로 가정하고, 다음의 요령으로 센서의 고장판정이 될 수 있다.

즉, ( i ), ( iii ) 및 ( iv )의 각 식으로 연산한 (A/F), (A/F) 및 (A/F)의 각 A/F치 끼리를 비교하며,

A/F=A/F=V이면, 에어플로센서(3) 및 O₂센서(15) 어느 것이나 고장이 없다고판정하고,

A/F=A/F=V이면, O₂센서(15)에 고장이 있다고 판정하고,

A/F=A/F=V이면, 에어플로센서(3)에 고장이 있다고 판정한다.

따라서, 이 실시예에 따르면, 부스트압력센서(17)을 최소한의 판정용센서로서 부가시킴으로써, 이 부스트압력센서(17)의 출력에 사용하여 식( iv )으로 연산한 공연비(A/F)를, 공연비제어에 본래 필요로 하는 에어플로센서(3) 및 O₂센서(15)의 출력으로부터 식( i ) 및 ( iii )에 의해 각각 연산한 공연비(A/F) 및 (A/F)와 비교검증함으로써, 이 경우 역시, 배기가스정화를 위한 제어에 사용하는 주요센서의 열화, 파손 등의 고장판정 및 경보를 용이하게 할 수 있다.

또, 이 실시예에 있어서는, A/F=V=A/F의 판정을 함으로써 부스트압력센서(17)의 고장도 판정할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 에어플로센서의 출력에 따른 공기량과 인젝터의 분사시간에 따른 연료량으로부터 연산한 공연비와, 스로틀밸브개도센서의 출력 및 기관회전센서의 출력에 따른 공기량과 인젝터의 분사시간에 따른 연료량으로부터 연산한 공연비와, O₂센서의 출력으로부터 연산한 공연비를 비교하고, 어느 것인가 한 가지 연산치가 다른 두 가지 연산치와 일치하지 않을 경우, 상기 에어플로센서, 상기 스로틀밸브센서 및 상기 O₂센서 중에서 일치하지 않은 상기 연산치를 결정짓게 하는 센서를 찾아내서 이 센서가 불량한 것으로 판정하도록 구성하였으므로, 배기가스정화를 위한 제어에 사용하는 주요 센서의 열화, 파손 등의 고장을 연료제어시스팀의 본래 필요로 하는 센서 이외의 다른 것을 더 사용하지 않고, 경제적이면서 용이하고 정확히 판정할 수 있다.

또, 흡기계통의 부스트압력을 검출하는 부스트압력센서를 부가시키고, 에어플로센서의 출력에 따른 공기량과 상기 인젝터의 분사시간에 따른 연료량으로부터 연산한 공연비와, 부스트압력센서의 출력 및 기관회전센서의 출력에 따른 공기량과 인젝터의 분사시간에 따른 연료량으로부터 연산한 공연비와, O₂센서의 출력으로부터 연산한 공연비를 비교하고, 어느 것인가 한 가지 연산치가 다른 두 가지 연산치와 일치하지 않을 경우, 적어도 상기 에어플로센서 및 상기 O₂센서의 두 가지 센서 중에서, 일치하지 않은 상기 연산치를 결정짓도록 하는 센서를 찾아내서 이 센서가 불량한 것으로 판정하도록 구성하므로써, 고장판정용으로 부스트압력센서를 부가시키는 것만으로 배기가스정화를 위한 제어에 사용하는 주요 센서의 열화, 파손 등의 고장을 경제적이면 용이하고 정확히 판정할 수 있다.

Claims

적어도, 흡입공기량을 검출하는 에어플로센서와, 스로틀밸브개도를 검출하는 스로틀밸브개도센서와, 배기 중의 산소농도를 검출하는 O₂센서와, 기관회전을 검출하는 기관회전센서를 갖추고, 상기 에어플로센서의 출력에 따라 연료량을 결정함과 동시에 이 연료량을 상기 O₂센서의 출력에 따라 보정함으로써 인젝터에 의한 연료의 분사량을 제어하고, 또 상기 스로틀밸브개도센서의 출력에 따라 특정운전상태에 따른 연료제어를 행하는 내연기관연료제어시스팀에 있어서, 상기 에어플로센서의 출력에 따른 공기량과 상기 인젝터의 분사시간에 따른 연료량으로부터 공연비를 연산하는 제1의 공연비연산수단과, 상기 스로틀밸브개도센서의 출력 및 상기 기관회전센서의 출력에 따른 공기량과 상기 인젝터의 분사시간에 따른 연료량으로부터 공연비를 연산하는 제2의 공연비연산수단과, 상기 O₂센서의 출력으로부터 공연비를 연산하는 제3의 공연비연산수단과, 상기 제1에서 제3의 각 공연비연산수단에 의한 공연비의 연산치를 서로 비교하여, 어느 한 가지의 연산치가 다른 두 가지 연산치와 일치하지 않을 경우, 상기 에어플로센서, 상기 스로틀밸브개도센서 및 상기 O₂센서 중에서, 일치하지 않는 연산치를 결정짓게 하는 센서를 찾아내서 이 센서가 불량한 것으로, 판정하는 불량판정수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 내연기관연료제어시스팀.
적어도, 흡입공기량을 검출하는 에어플로센서와, 배기 중의 산소농도를 검출하는 O₂센서와, 기관의 회전을 검출하는 기관회전센서와, 흡기계통을 부스트압력을 검출하는 부스트압력센서를 갖추고, 상기 에어플로센서의 출력에 따라 연료량을 결정함과 동시에 이 연료량을 상기 O₂센서의 출력에 따라 보정함으로써 인젝터에 의한 연료의 분사량을 제어하는 내연기관연료제어시스팀에 있어서, 상기 에어플로센서의 출력에 따른 공기량과 상기 인젝터의 분사시간에 따른 연료량으로부터 공연비를 연산하는 제1의 공연비연산수단과, 상기 부스트압력센서의 출력 및 상기 기관회전센서의 출력에 따른 공기량과 상기 인젝터의 분사시간에 따른 연료량으로부터 공연비를 연산하는 제2의 공연비연산수단과, 상기 O₂센서의 출력으로부터 공연비를 연산하는 제3의 공연비연산수단과, 상기 제1에서 제3의 각 공연비연산수단에 의한 공연비의 연산치를 서로 비교하고, 어느 것이나 한 가지의 연산치가 다른 두 가지의 연산치와 일치하지 않을 때, 적어도 상기 에어플로센서 및 상기 O₂센서의 두가지 센서 중에서, 일치하지 않는 연산치를 결정짓도록 하는 센서를 찾아내서 이 센서가 불량한 것으로 판정하는 불량판정수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 내연기관연료제어시스팀.