KR940010737B1

KR940010737B1 - 연료분사펌프의 분사시기 제어장치

Info

Publication number: KR940010737B1
Application number: KR1019920000263A
Authority: KR
Inventors: 아끼라 세끼구찌
Original assignee: 가부시기가이샤 젝셀; 이다가끼 유끼오
Priority date: 1991-01-25
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 1994-10-24
Also published as: DE4201805C1; JP2871126B2; KR920015022A; JPH04252857A; US5188084A

Abstract

내용 없음.

Description

연료분사펌프의 분사시기 제어장치

제 1 도는 본 발명에 의한 연료분사시기 제어장치의 개략구성도.

제 2 도는 제 1 도에 나타낸 제어장치의 상세한 블록도.

제 3 도는 제 1 도에 나타낸 제어장치의 기능과 동등한 기능을 마이크로컴퓨우터를 사용하여 실행하기 위한 제어프로그램을 나타낸 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연료분사펌프 2 : 로울러호울도

4 : 타이머장치 5 : 타이머 피스톤

14 : 전자밸브 30 : 센서유닛

31 : 실제분사시기 검출기 40 : 제어장치

41 : 목표 분사시기 결정부 42 : 오차연산부

43 : PID 제어부 44 : 판별부

45 : 정수 결정부

본 발명은 연료분사펌프의 연료분사시기를 유압식 타이머, 편심캠식 타이머 등을 사용하여 제어하도록 한 연료분사펌프의 분사시기 제어장치에 관한 것이다.

예컨데 연료분사펌프의 연료분사시기를 제어하기 위하여 일본국 특개 소59-15640호 공보에서 볼 수 있는 바와 같이 유압식 타이머의 피스톤에 인가되는 유압력을 전자밸브의 분사개시 조절에 따라서 제어하고, 타이머 피스톤에 연결되어 있는 연료분사펌프의 분사시기 조절부재의 위치조절을 하는 구성은 공지되어 있다.

이 종래기술에서는 연료분사펌프 측에서 원판형 캠이 로울러에 닿게 되고 펌프의 플런저를 미는 경우에 로울호울더에 반동력이 작용하지만 이 반동력이 작용하는 주기와 전자밸브의 개폐에 따라 발생하는 타이머의 고압실의 압력변화의 맥동 주기등이 정수배의 관계로 됨에 따라 발생하는 제어시스템내의 공진형상을 피하는 구성으로 되어있고 이에 따라 연료분사시기 제어를 안정하게 할 수 있다.

그러나, 종래의 이런 종류의 연로분사시기 제어를 위한 구성에 있어서는 연료분사에 의한 반동력이 분사시기를 지연시키는 또는 전진되도록 타이머 피스톤에 작용하기 때문에 예컨대 상술한 종래장치에 있어서는 지연(retardation) 방향의 제어이득이 진각방향의 제어이득보다도 커지게 되고, 연료분사시기를 전진시키는 경우와 지연시키는 경우로 제어의 응답성에 차이가 발생하여, 제어의 안정성을 순감한다고 하는 다른 문제점을 지니고 있다.

이 문제는 분배형 연료분사펌프의 유압타이머에서 발생하는 외에 예컨대 직렬형 펌프의 유압타이머를 사용하는 경우에도 마찬가지로 발생한다.

본 발명의 목적은 따라서 연료분사에 의한 반동력이 타이머 장치에 작용함에 따라 발생하는 상술한 불합리를 배제하여 연료분사시기의 제어를 안정하게 할 수 있도록 한 연료분사펌프의 분사시기 제어장치를 제공함에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징은 연료분사펌프의 연료분사시기 조절부재의 위치를 조절하기 위한 압력 응동형(應動型)의 타이머장치와 목표분사시기를 결정하는 제 1 결정수단과 실제분사시기를 검출하는 검출수단과, 제 1 결정수단 및 검출수단에 응답하여 PID 제어에 따라 실제분사시기를 목표분사시기에 일치시키도록 상기 타이머 장치를 제어하는 제어수단등을 구비하여 이루어지는 연료분사펌프의 분사시기 제어장치에 있어서, 상기한 목표분사시기와 상기한 실제분사시기의 대소관계를 판별하는 판별수단과, 이 판별수단의 판별결과에 따라서 연료분사에 따라 발생하는 반동력의 영향을 배제하도록 상기한 PID 제어를 위한 제어정수를 결정하기 위한 제 2 결정수단등을 구비한 점에 있다.

목표분사시기와 실제분사시기의 대소관계, 즉 실제분사시기를 전진시킬 것인가 지연시킬것인가의 판별을 판별수단에서 하게된다. 연료분사시에 발생하는, 반동력이 연료분사시기 조절부재에 대하여 예컨대 연로분사시기를 지연시키는 방향으로 작용하는 경우, PID 제어를 위한 제어정수는 점화시기 제어의 경우의 제어정수가 지연제어의 경우의 제어정수보다도 커지도록 제 2 결정수단으로 결정된다.

그 결과 실제분사시기를 목표분사시기에 일치시키기 위하여 반동력에 저항하여 점화시기의 제어를 하는 경우, 지연시키기 위한 제어의 경우에 비하여 제어이득이 커지게 되어 분사시의 반동력이 분사시기를 지연시키는 방향으로 작용하여도 분사시기의 지연제어 및 점화시기 제어가 동일한 응답성으로 할 수 있다.

분사시의 반동력이 분사시기를 점화가감 시키는 방향으로 작용하는 경우의 작동도 마찬가지이다.

다음에 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 대하여 설명한다. 제 1 도에는 본 발명에 의한 연료분사 제어장치의 개략구성도를 나타내고 있다.

제 1 도에 있어서 개략적으로 부호(1)로 나타내고 있는 것은 분배형의 연로분사펌프이고, 연료분사폄프(1)는 로울러호울더(2)를 구비하였고, 로울러호울더(2)에 장착되어 잇는 로울러(2a)-(2b)는 플런저(도면에 없음)를 그 축방향으로 왕복운동시키기 위한 원판형 캠(도면에 없음)에 강압 용접되어 있다.

로울러호울더(2)는 그 둘레방향으로 일정 각도만큼 회전운동할 수 있도록 구성되어 있고, 로울러호울더(2)의 회전각도 위치를 조절함에 따라 연료분사펌프(1)의 연료분사시기를 조절할 수 있다.

로울러호울더(2)의 각도위치를 조절하여 연료분사시기의 조절을 하기 위하여 연료분사펌프(1)에는 공지된 구성의 유압식의 타이머장치(4)가 설치되어 있다. 여기에서 (5)는 연료분사펌프(1)의 하우징챔버(1a)와 연통하는 실린더(6)내에 왕복운동이 자유롭도록 설치된 타이머 피스톤이며, 타이머 피스톤(5)의 대략 중앙에는 일단부가 로울러호울더(2)에 굳게 부착된 로드(7)의 타단부가 관절조인트 접속되어 있고, 타이머 피스톤(5)은 제 1 챔버(8)내에 수납되어 있는 탄발스프링(9)에 따라 오른손 방향으로 가압되어 있다. 실린더(6)내의 제 2 챔버(10)는 오리피스(11)에 의하여 하우징 챔버(1a)와 연통하고 있고, 하우징 챔버(1a)내에 공급되는 가압연료가 이 오리피스(11)를 개재하여 제 2 챔버(10)내에 공급된다.

제 1 챔버(8)는 한단부가 개구가 연료탱크(도면에 없음)에 접속되어 있는 통로(12)의 다른 단부의 개구에 접속되어 있고, 이에 따라 제 1 챔버(8)는 항상 연료탱크내의 압력에 유지된다. 한편, 제 2 챔버(10)는 통로(13)에 의하여 통로(12)와 접속되어 있으나, 통로(13)의 도중에는 센서유닛(30)으로 부터의 출력에 응답하여 제어장치(40)에서 출력되는 펄스신호(PS)에 응답하여,ON, OFF 제어되는 전자밸브(14)가 설치되어 있다.

나중에 설명하는 바와 같이, 이 펄스신호(PS)의 충격비에 따라서 전자밸브(14)의 평균분사 개시가 제어되어, 이에 따라 제 2 챔버(10)의 내압이 조절되어, 로울러호울더(2)의 각도위치가 제어됨에 따라 희망하는 연료분사시기를 얻을 수 있다.

센서유닛(30)으로 부터는 연료분사펌프(1)와 조합되는 내연기관(도면에 없음)의 회전속도를 나타낸 속도신호(N), 내연기관의 냉각수온을 나타낸 수온신호(TW) 및 가속페달(도면에 없음)의 조작량을 나타낸 가속 신호(AC)가 출력되어 있고, 실제분사시기 검출기(31)로부터는 타이머 피스톤(5)의 위치에 따라서 검출되는 그때의 실제분사시기(TA)를 나타내는 실제신호(P)가 출력되고 있다. 센서유닛(30) 및 실제분사시기 검출기(31)로 부터의 각 신호는 제어장치(40)에 입력되어 있다.

제 2 도에는 제 1 도에 나타내는 제어장치(40)의 구성이 상세히 나타내고 있다.

목표분사시기 결정부(41)는 속도신호(N), 수은신호(TW) 및 가속신호(AC)에 응답하여 그때의 엔진의 운전조건에 대응한 가장 적합한 연료분사시기를 맵연산으로 결정하여 그 결정결과를 나타낸 신호가 목표분사시기를 나타낸 목표신호(T)로서 출력된다.

목표신호(T)는 실제신호(P)가 입력되고 있는 오차연산부(42)에 입력되었고, 여기에서 목표분사시기로부터 실제분사시기를 차인하는 계산을 하게 되어, 이 계산결과를 나타내는 오차신호(E)가 오차연산부(42)로 부터 출력된다. 오차신호(E), PID 제어부(43)에 입력되어 여기에서 타이머장치(4)에 따라 연료분사시기의 PID 제어를 하기 위한 신호처리가 오차신호(E)에 대하여 하게 되어 그 결과 얻어진 제어신호(CS)가 출력된다.

PID 제어부(43)에서 실행되는 PID 제어를 위한 PID 정수를 목표분사시기와 실제분사시기의 대소관계에 따라서 결정하기 때문에 본 발명에 의한 도해의 실시예에서는 판별부(44)와 정수결정부(45)가 설치되어 있다.

판별부(44)는 오차신호(E)에 따라서 목표분사시기(TT)와 실제분사시기(TA)의 대소관계를 판별하여, (TT)가 (TA)이상의 경우에는 [1]에서, (TT)가 (TA)보다 작을 경우에는 [0]으로 되는 판별신호(D)가 판별부(44)로부터 출력된다.

정수결정부(45)는 커다란 제어이득을 얻기 위한 1조(租)의 PID 정수 데이타(DI)를 출력하는 제 1 데이터 발생부(46)와 작은 제어이득을 얻기 위한 1조의 PID 정수 데이타(D2)를 출력하는 제 2 데이타 발생부(47)등을 구비하고 있다.

이것들 데이타(D1), (D2)는 판별신호(D)의 내용에 따라서 전환제어되는 전환스위치(48)에 입력되어 있고, 판별신호(D)의 내용에 따라 어느 한쪽의 데이타가 선택되어, 선택된 데이타가 PID 제어부(43)에 있어서의 PID 제어를 위한 PID 제어정수로서 사용된다.

제 1 도에 나타내는 본 실시예의 연료분사펌프(1)에서는 연료분사에 의한 반동력이 발생하였을때 타이머 피스톤(5)은 이에 따라 연료분사시기가 지연되는 방향으로 이동하게 되는 구성이며 따라서 연료분사시기를 진행하도록 제어하는 경우, 즉, TA가 TT보다 작을 경우에는 TA가 TT 이상의 경우에 비하여 연료분사시기 제어를 위한 제어이득을 크게하여 연료분사에 따라 발생하는 반동력의 영향을 경감시키기 때문에, D=[1]의 경우에는 제 1 데이타(D1)가 선택되고, D=[0]의 경우에는 제 2 데이타(D2)가 선택되도록 전환스위치(48)가 제어되는 구성으로 되어 있다.

제어신호(CS)는 전자밸브(14)의 개구의 크기 조절을 위한 펄스신호(PS)를 발생하기 위한 펄스신호 발생부(49)에 입력되어 여기에서 필요로 하는 목표분사시기를 얻음에 필요한 충격비의 펄스신호(PS)가 제어신호(CS)에 따라서 출력된다.

제 1 도 및 제 2 도에 나타낸 구성에 의하면, 목표분사시기 결정부(41)에서 결정된 목표분사시기와 타이머 피스톤(5)의 위치에 따라서 검지된 실제분사시기에 응답하여 오차연산부(42)에서 계산된 양자의 차분에 따라서 PID 제어에 따라 실제분사시기가 피이드백 제어된다.

이러한 경우, 판별부(44)에서 목표분사시기(TT)와 실제분사시기(TA)의 대소관계가 판별되고, 이 판별결과를 나타낸 판별신호(D)에 응답하여 연료분사에 의한 반동력에 따라 발생하는 타이머 피스톤(5)으로 하여금 분사시기를 지연시키는 힘을 고려하여 PID 제어부(43)에서 사용되는 PID 제어정수가 정수결정부(45)에서 결정된다.

그런데, TT가 TA이상이기 때문에 연료분사에 의한 반동력으로 타이머 피스톤(5)에 지연시키려 하는 힘이 가하여지는 경우에 분사시기를 보다 전진시키지 않으면 아니되는 경우에는 제 1 데이타(D1)가 선택되어 제어루우프의 제어이득이 커지게 되고 한편 TT가 TA보다 작기 때문에 연료분사에 의한 반동력으로 타이머 피스톤(5)에 작용하는 분사시기를 지연시키려 하는 힘을 작용시키면서, 분사시기를 지연시키는 경우에는 제 2 데이타(D2)가 선택되어 제어루우프의 제어이득이 작아지게 된다.

그 결과, 분사시기를 조절하기 위한 타이머 피스톤(5)에 대하여 연료분사에 의한 압력이 인가되어 지연 또는 전진시키기 위한 힘이 작용하여도 전진값을 목표전진값으로 일치시키기 위한 전진 또는 지연제어를 대략 같은 응답성으로서 하게 할 수 있으므로 연료분사에 의한 반동력의 작용의 존재에 불구하고 극히 양호한 분사시기의 제어를 할 수 있다.

더우기, 실제분사시기의 검출은 타이머 피스톤(5)의 위치를 검출하는 구성의 외에 예컨데 연료분사밸브의 니이들 밸브 리프트 타이밍과 엔진의 피스톤의 압축 상사점 타이밍을 비교함에 따라 검출하는 구성이었어도 좋다.

또한, 제어장치(40)의 구성은 제 2 도에 나타낸 구성예에 한정되는 것은 아니고 예컨대 마이크로 컴퓨우터에 필요로 하는 제어프로그램을 실행하게 함에 따라 제 2 도에 나타낸 구성에 의한 기능과 대략 동등한 기능의 구성을 얻을 수 있다.

제 3 도에는 이와 같은 제어프로그램의 한 예를 나타낸 순서도를 나타낸 것으로 다음에 제 3 도의 순서도에 대하여 설명한다.

우선 스텝(51)에서 초기화가 실행되고, 스텝(52)에서 센서유닛(30)으로부터의 신호가 입력되어 디지틀 형식으로 변환하기 위한 입력처리를 하게 된다.

다음의 스텝(53)에서는 입력신호의 내용에 따라서 그때의 엔진의 운전상태에 맞은 가장 적합한 분사시기가 연산되어 이 연산결과가 목표분사시기(TT)로서 결정된다.

스텝(54)에서는 e=TT-TA의 계산을 하게 되고, 스텝(53)에서 e가 영이상인지 아닌지의 판별을 하게 되어 e가 영이상의 경우에는 스텝(53)의 판별결과는 그렇다로 되며, 스텝(56)에서 제 1 데이타(D1)가 PID 제어 정수 데이타로서 설정된다. 한편, e가 영보다 작을 경우에는 스텝(55)의 판별결과는 아니다로 되고 스텝(57)에서 제 2 데이타가 PID 제어 정수 데이타로서 설정된다.

스텝(56) 또는 스텝(57)에서는 PID 제어정수가 설정되면, 스텝(58)에서 이 설정된 PID 제어정수에 따라서, e에 대하여 PID의 제어를 위한 신호처리가 이루어져서 그 결과에 따른 충격비의 펄스신호(PS)가 출력된다(스텝 59).

그 결과 제 2 도에 나타낸 구성에 의한 경우와 마찬가지의 제어를 할 수 있고 그것과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

더우기 위의 설명에서는 분배형 연료분사펌프에 유압식 타이머를 설치하였을 경우의 실시예를 나타내었으나 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니고 예컨대 적당한 연료분사펌프에 편심 캠식 타이머를 설치하였을 경우와 같이 연료분사에 의한 반동력에 따라서 타이머를 전진 또는 지연시키는 작용을 발생하는 구성에 대하여 널리 적용할 수 있는 소기의 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면 상술한 바와 같이 PID 제어정수를 목표분사시기와 실제분사시기의 대소관계에 따라서 연료분사에 따라 발생하는 반응력의 영향을 배제하도록 설정하는 구성이기 때문에 연료분사에 의한 반동력에 따라서 타이머가 지연 또는 전진하는 경우에 있어서도 연료분사시기 제어의 응답성 및 안정성이 현저하게 개시된다.

Claims

연료분사펌프의 연료분사시기 조절부재의 위치를 조절하기 위한 압력 응동형의 타이머장치와 목표분사시기를 결정하는 제 1 결정수단과 실제분사시기를 검출하는 검출수단과 제 1 결정수단 및 검출수단에 응답하여 PID 제어에 따라 실제분사시기를 목표분사시기에 일치시키도록 타이머 장치를 제어하는 제어수단등을 구비하여서 되는 연료분사펌프의 분사시기 제어장치에 있어서 목표분사시기와 실제분사시기의 대소관계를 판별하는 판별수단과, 이 판별수단의 판별결과에 따라 연료분사에 따라 발생하는 반동력의 영향을 배제하도록 PID 제어를 위한 제어정수를 결정하기 위하여 제 2 결정수단등을 구비한 것을 특징으로 하는 연료분사펌프의 분사시기 제어장치.