KR950000225B1 - 내연기관의 점화시기 제어장치 - Google Patents

내연기관의 점화시기 제어장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 점화시기 제어장치
제 1 도, 제 2 도, 제 9 도, 제 10 도, 제 14 도, 제 16 도, 제 18 도는 본원 발명의 특성도.
제 5 도, 제 8 도, 제 11 도, 제 13 도, 제 17 도는 본원 발명의 플로차트.
제 6 도는 본원 발명을 적용한 연료분사장치의 시스템도.
제 7 도는 제어계를 나타내는 도면.
제 3 도, 제 4 도, 제 12 도, 제 15 도는 실제 차량에서의 테스트결과를 나타낸 도면.
본원 발명은 내연기관의 점화시기 제어장치에 관한 것이며, 특히 가속 직후의 차체진동을 억제하는 점화시기 제어장치에 관한 것이다.
종래의 가속시에 있어서의 점화시기의 제어방법은 일본국 특허공개 제1985-159372호 공보에 기재된 바와 같이, 가속시에 소정치만큼 지각(遲角)을 하여 그후 소정시간 또는 점화할 때마다 천천히 복귀시키도록 하고 있었다. 이 방법은 가속시에 쇼크를 경감하는 것이 목적이고, 그후에 발생하는 전후방향의 차체진동에 대해서는 배려되어 있지 않았다. 전후방향의 차체진동을 억제하는 지각치를 커지게 하면 가속감이 떨어지거나, 실화(失火)되는 문제가 일어나고, 차체진동을 방지하기까지에는 이르지 아니한다.
상기 종래의 기술은 가속 직후의 차체진동에 대해 배려가 되어있지 않으며 가속 운전성에 문제가 있다.
본원 발명의 목적은 가속시에 발생하는 쇼크 및 가속 직후의 차체진동을 방지하는 것에 있다.
상기의 목적은 가속상태인 것을 검출하고, 가속상태이면 회전수의 변화량을 그 방향에 의거하여 점화시기를 제어하므로써 달성된다. 이 점화시기의 제어는 엔진회전수의 변화를 미분치 dN/dt로 검출하고, dN의 크기로 보정량을 결정하며, dN/dt의 부호로 점화시기에 맵(map) 검색치에 대하여 진각(進角), 지각의 보정을 실시한다. 즉, 상기 부호가 플러스의 경우(상기 회전수가 상승시)에는 점화시기의 맵검색치로부터 상기 보정량을 리터드시키고, 또한 상기 부호가 마이너스의 경우(상기 회전수가 저하시)에는 점화시기의 맵검색치로부터 상기 보정량을 어드밴스 시키도록 하였다.
그렇게 하여 엔진회전수가 저하할 때는 토크를 증가시키고, 또한 반대로 상기 회전수가 상승할 때는 토크를 감소시킴으로써 상기 회전수의 변동, 즉 가속시의 쇼크 및 차체진동을 방지할 수 있다.
이하 본원 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 본원 발명을 실시한 연료분사장치의 시스템에 대하여 제 6 도, 제 7 도에 따라 설명한다.
제 6 도에 있어서 공기는 에어클리너(1)의 입구(2)로부터 들어가서, 흡입공기량을 검출하는 열선식 공기유량계(3), 닥트(4), 공기유량을 제어하는 스로틀밸브를 가진 스로틀보디(5)를 지나, 콜렉터(6)에 들어간다.
여기서 공기는 내연기관(7)에 연통되는 각 흡기관(8)에 분배되어 실린더내에 흡입된다. 한편, 연료는 연료탱크(9)에서 연료펌프(10)로 흡인, 가압되어 연료댐퍼(11), 연료필터(12), 분사밸브(13), 연소압력 레귤레이터(14)가 배관되어 있는 연료계에 공급된다. 연료는 상기 레귤레이터(14)에 의해 일정하게 조압(調壓)되어, 흡기관(8)에 설치한 분사밸브(13)로부터 상기 흡기관(8)내에 분사된다. 또한, 상기 공기유량계(3)로부터는 흡입공기량을 검출하는 신호가 출력되며, 이 출력은 콘트롤유닛(15)에 입력되도록 되어있다. 상기 스로틀보디(5)에 스로틀밸브의 개폐도를 검출하는 스로틀센서(18)가 부착되어 있으며, 상기 센서로부터의 신호는 콘트롤유닛(15)에 입력되도록 되어있다.
디스트리뷰터(16)에는 크랭크각센서가 내장되어 있으며, 분사시기나 점화시기의 기준신호 및 회전수를 검출하는 신호가 출력되어, 상기 유닛(15)에 입력되도록 되어있다. 상기 유닛(15)은 제 7 도에 나타낸 바와 같이 MPU, EP-ROM, RAM 및 A/D변환기, 입출력회로를 포함하는 연산장치 I/O로 구성되고, 상기 공기유량계(3)의 출력신호나 디스트리뷰터(16)의 출력신호 등에 의해 소정의 연산처리를 행하고, 이 연산결과인 출력신호에 의해 상기 분사밸브(13)를 작동시켜, 필요한 양의 연료가 각 흡기관(8)내에 분사되도록 되어있다. 또한, 점화시기는 이그니션코일(17)의 파워트랜지스터에 신호를 보냄으로써 제어하도록 되어 있다.
상기와 같은 구성에 있어서, 본원 발명의 점화시기의 제어에 대하여 각 제어항목별로 설명한다.
[기본제어]
본원 발명의 기본제어에 대하여 제 1 도 내지 제 5 도에 따라 설명한다.
제 1 도는 가속시에 있어서의 회전수의 변동과 점화시기 제어의 방법을 나타내고 있다.
스로틀밸브(5)를 열고 가속을 하면, 엔진회전수는 제 1 도에 나타낸 바와 같이 주기적으로 변동하고, 최초의 회전수의 상승이 크면 가속쇼크로 느끼며, 또한 그 후의 회전변동이 크면 차체진동으로 느끼게 된다.
따라서, 본원 발명의 기본제어는 우선 가속을 단위시간당의 스로틀개폐도의 변화량이나 공기량의 변화량 또는 연료분사펄스폭(Tp)의 변화량 등으로 검출하고, 그 다음 점화시기의 수정을 행하도록 하고 있다. 점화시기의 수정은 소정 시간마다 엔진회전수를 받아들여서 그 시간적 변화량 이른바 미분치 dN/dt를 구하여, 그 변화량과 부호에 의거하여 행하는 것이다.
즉, 제 1 도에 있어서 구간(Ⅰ)은 회전수가 상승, 구간(D)는 회전수가 하강하는 구간이다.
따라서, 구간(Ⅰ) 사이에서는 dN/dt가 플러스이고, 이 구간은 기본점화시기 IGNM으로부터 dN의 값에 상응한 보정량을 감산해서 지각을 행한다. 반대로 구간 (D)사이에서는 dN/dt가 마이너스이고, 이 구간은 기본점화시기 IGNM에 dN의 크기에 상응한 보정량을 가산해서 진각을 행하도록 수정한다.
또한, 회전수의 편곡점(偏曲點) 근처에서는 dN의 값이 소정치보다 작기 때문에 점화시기의 수정은 행하여지지 않으며, 기본점화시기 IGNM이 그대로 출력된다.
여기서, 기본점화시기 IGNM이라는 것은 부하와 상기 회전수에 의해 정해진 메모리로부터 판독되고 있다. 또한 회전수의 변화량에 대응한 점화보정량도 메모리로부터 판독되며, 그 특성은 제 2 도에 나타낸 바와 같이 회전수의 변화량 dN이 커질수록 보정량 ΔIGN도 커지도록 되어 있다.
상기의 기본제어를 실행하는 플로차트를 제 5 도에 의거하여 설명한다. 또한 기본제어를 적용한 테스트결과를 제 3 도, 제 4 도에 의거하여 설명한다.
우선 제 5 도의 플로차트에 있어서, 스텝 100 ; 이 스텝에서는 크랭크각센서의 출력신호로부터 얻어진 엔진회전수 N, 상기 센서와 에어플로센서의 신호에 의거하여 메모리로부터 기본점화시기 IGNM, 그리고 스로틀센서의 출력신호(θth)를 읽어 넣는다. 이 읽어넣음은 소정 시간마다 행하여진다. 또한 (Qa)는 공기량, (Tp)는 기본분사펄스폭 Qa/N이다.
스텝 101 ; 스텝 100에서 읽어넣은 (θth)의 단위시간당의 변화량 Δθth을 산출하여, 상기 Δθth가 소정치 ΔθthREF보다 클 경우에 가속이라고 판단한다. 또한 가속의 판별에는 공기량(Qa), 펄스폭(Tp)를 사용해도 된다.
스텝 102 ; 가속검출하고 나서 점화시기를 보정하는 데에 필요한 소정시간 TSET을 설정한다.
스텝 103 ; 스텝 100에서 읽어넣은 엔진회전수 N을 미분(dN/dt)하여, 상기 dN치가 소정치 NREF보다 큰가 아닌가를 판단한다. 작은 경우에는 기본점화시기의 수정을 하지 않는다.
스텝 104 ; 스텝 103에서 구한 변화량 dN치에 상응한 보정량 ΔIGN이 제 2 도에 나타낸 바와같은 특성을 갖춘 메모리로부터 구해진다.
스텝 105 ; 스텝 103에서 구해진 회전수의 변화량 dN/dt의 부호가 플러스인가 마이너스인가를 판단하여, 회전수가 상승방향에 있는가, 하강방향에 있는가를 구한다.
스텝 106 ; 스텝 105에서 회전수가 상승방향에 있다고 판단되면, 스텝 104에서 구해진 보정량 ΔIGN을 기본점화시기 IGNM으로부터 감산하여, 점화시기의 수정을 한다.
스텝 107 ; 스텝 105에서 회전수가 하강방향에 있다고 판단되면 스텝 104에서 구해진 보정량 ΔIGN을 기본점화시기 IGNM에 가산하여, 점화시기의 수정을 한다.
스텝 108 ; 이 스텝에서는 스템 100에서 읽어넣은 IGNM 또는 스텝 106, 107에서 구해진 IGN을 소정의 어드레스에 격납하여, 실제의 점화시기 제어에 대비한다.
스텝 109 ; 이 스텝에서는 스텝 102에서 설정된 소정시간이 되었는가를 판단한다.
상기의 기본제어를 적용하여, 실제 차량으로 가속성 테스트를 행한 결과를 제 3 도에, 또한 종래 기술에서의 가속성 테스트결과를 제 4 도에 나타냈다.
상기의 제 3, 4 도를 비교하면 명백한 바와같이, 본원 발명을 적용한 경우는 차량 전후 가속도 G의 상승이 작으며, 또한 그 후의 G의 변동이 없다는 것으로부터, 가속시의 쇼크 및 그 후의 차체진동이 억제되고 있다는 것을 알 수 있다.
다음에 상기한 기본제어의 응용에 대하여 설명한다.
[보정시간 TSET의 설정]
가속의 크기에 따라 엔진의 발생토크가 변하며, 차체에의 영향도 변환다. 당연한 일이지만 가속이 클수록 발생토크도 커지고 차체에의 영향도 커진다. 따라서 가속이 클수록 가속검출후 기본점화시기를 수정하는 소정 시간을 길게 하도록 한 것이고, 설정치를 제 9 도에 표시하였다. 또한, 이 설정치는 엔진의 성능 및 엔진의 마운트방법, 서스펜션 등의 특성으로 결정하는 것이다.
[점화시기 보정량의 설정]
상기한 바와 같이, 가속이 클수록 엔진의 발생토크가 커진다. 따라서, 가속시의 쇼크는 커지고 또한 그 후의 차체진동은 커지며, 더구나 접속시간이 길어진다. 그래서 가속의 크기에 따라서, 점화시기의 보정량 ΔIGN을 결정하도록 한 것이고, 보정량의 특성을 제 10 도에 나타냈다.
다음에 상기의 두가지를 고려한 점화시기의 제어방법에 대하여, 제 8 도의 플로차트에 따라 설명한다. 그리고 제 5 도에 나타낸 플로차트와 다른 점만을 설명한다.
스텝 110 ; 앞의 스텝에서 검출한 가속의 크기 Δθth에 상응한 소정의 시간 TSET를 제 9 도에 나타낸 특성을 갖춘 메모리로부터 구하여 설정한다.
스텝 111 ; 스텝 103에서 구한 변화량 dN을 가속의 크기 Δθth에 상응한 보정량 ΔIGN을 제 10 도에 나타낸 특성을 갖춘 메모리로부터 구하여 설정한다.
상기와 같이 하므로써, 모든 가속에 대응할 수 있으며 더욱이 본원 발명의 효과를 얻을 수 있는 것이다.
[기어위치에 의한 보정]
레이싱(lacing)(뉴트럴)일 때는 기어가 접속되어 있는 경우와 같은 회전변동은 없고, 상승만으로 된다. 따라서 본원 발명에 의한 점화시기 제어가 동작하면 기본점화시에는 지각수정되기 때문에 레이싱성능이 손상된다. 제 12 도는 그 테스트결과를 나타낸 것이다. 그래서 뉴트럴시는 가속을 검출해도 본원 발명에 의한 점화시기 제어는 동작하지 않도록 한 것이다. 제 11 도는 상기의 플로차트를 나타낸 것이고, 제 5 도에 나타낸 기본제어의 플로차트와 상이한 점만을 설명한다.
스텝 112 ; 제 5 도의 스텝 100에 대하여 뉴트럴스위치신호의 읽어넣음이 추가된다.
스텝 113 ; 이 스텝에서 뉴트럴인가 아닌가의 판단을 한다. 뉴트럴스위치가 온인 경우, 즉 뉴트럴일 때는 앞의 스텝에서 가속을 검출해도, 본원 발명에 의한 점화시기 제어는 행하여지지 않도록 하고 있다.
상기와 같이 하므로써 레이싱성능이 손상되는 일은 없다. 또다시 기어위치를 검출하므로써, 그 기어에 상응한 보정량 ΔIGN을 미리 설정한 메모리에서 구하고, 기본점화시기를 수정함으로써, 어느 기어에 있어서도 가장 적합한 진동을 제어하는 효과를 얻을 수 있다. 또한 보정량 ΔIGN은 기어위치가 낮아질수록 커지도록 되어있다.
그리고, 가속검출후 점화시기를 수정하는 소정시간을 기어위치로 변경시킴으로써 상기와 같은 진동제어효과를 얻을 수 있다. 상기 소정시간은 기어위치가 낮아질수록 길게 되어 있다. 이들은 기어위치가 낮아질수록 발생토크가 커지기때문에 보정을 많이 걸 필요가 있기 때문이다.
[진각 보정량과 지각 보정량의 설정]
엔진에 따라서는 기본점화시기가 진각측에 설정되어 있는 것도 있다. 이 경우에는 기본제어와 같이, 진각보정량과 지각보정량이 같으면 진각보정시에 녹킹(knocking)이 생기기 쉽다. 또 기본점화시기가 표준설정이라도 저회전구역으로의 가속에 있어서, 진각보정시의 녹킹이 생기기 쉽게 되는 문제가 염려된다. 그래서 진각보정량과 지각보정량을 변경하도록 하였다. 제 13 도는 그 플로차트를 나타낸 것이며, 제 5 도에서 설명한 기본제어의 플로차트와 상이한 점만을 설명한다.
스텝 114 ; 앞의 스텝에서 구한 부호(플러스)와 변화량 dN의 값에 상응한 보정량 ΔIGNp을 제 14 도에 나타낸 바와같은 특성을 갖춘 메모리로부터 구할 수 있다.
스텝 115 ; 앞의 스텝에서 구한 부호(마이너스)와 변화량 dN의 값에 상응한 보정량 ΔIGNn을 제 14도에 나타낸 바와 같은 특성을 갖춘 메모리로부터 구할 수 있다.
상기의 제어를 적용하여, 실제의 차량으로 가속성 테스트를 한 결과를 제 15도에 나타냈다. 제 3 도에 나타낸 결과와 비교하여도 알 수 있는 바와 같이 차량전후의 가속도의 성능을 변경시키지 않고, 진각량이 적게 억제되어 있으며, 녹크가 개선된다는 것을 알 수 있다.
[보정영역의 설정]
상기한 기본제어가 발진시에 동작하면 발진시의 터프니스(toughness)를 저하시키거나, 또는 회전수가 높은 곳에서는 가속해도 가속쇼크는 작으며, 차체진동도 생기기 힘들다. 따라서 이와 같은 운전영역에서 상기제어가 동작하면 가속감이 손상되는 문제가 생긴다. 그래서, 점화시기의 수정을 소정의 회전수 범위만큼만 하도록 한 것이다.
스텝 16 도에 있어서는 엔진회전수가 N1이상 N2이하의 범위만을 기본제어의 동작을 하도록 하였다. 본 실시예에서는 N1은 600rpm, N2는 2400rpm으로 하였다. 이것은 상기의 이유 때문에 이와 같이 설명한 것이다.
상기의 제어를 제 17 도에 나타낸 플로차트에 따라 설명한다. 제 5 도에 나타낸 플로차트와 동일번호의 것은 같은 처리를 나타내며, 이 차트와 상이한 점만을 설명한다.
제 116 ; 스텝 110에서 읽어넣은 N이, N1＜N＜N2이면 점화시기의 수정이 필요하다고 판단하고, 다음 스텝으로 이행한다.
상기와 같이 가속쇼크나 차체진동이 생기기 쉬운 운전영역만 점화시기의 수정을 행하는 것이 되며, 기본제어의 동작에 의한 다른 운전영역에서의 운전성능의 저하를 방지할 수 있다.
제 18 도는 보정영역을 (A)와 (B)의 둘로 나눈 것이고, 보정영역(A)에서는 기본제어가, 또 (B)에서는 제 13 도에 나타낸 제어가 동작하도록 한 것이며, 저회전영역에서 가속시켰을 때의 녹크를 방지하도록 한 것이다.
상기한 바와 같이, 본원 발명에 의하면 우선 가속의 검출을 하여, 가속시의 회전변동을 미분치 dN/dt로 파악하고, 회전수의 변화량 dN와 dN/dt의 부호에 의거하여 기본점화시기의 수정을 하므로서, 회전변동을 작게하는 방향으로 토크제어를 할 수 있으므로, 가속시의 쇼크 및 차체진동을 억제하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. (a) 엔진의 회전수를 검출하는 회전검출수단, (b) 상기 회전수신호의 변화방향을 판별하는 변화방향 판별수단, (c) 상기 회전수신호의 소정시간당 변화량에 대응한 점화시기의 보정량을 구하는 점화시기의 보정량 결정수단, (d) 엔진의 가속상태를 검출하는 가속검출수단, (e) 가속검출후 상기 변화방향 판별수단 및 점화시기의 보정량 결정수단에 의하여 결정되는 점화진각량(進角量) 또는 점화지각량(遲角量)의 최소한 한쪽에서 기본점화시기를 수정하는 점화시기 수정수단으로 이루어지는 내연기관의 점화시기 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 점화시기 수정수단을 가속검출 후 소정시간 작동하도록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 소정시간을 가속의 크기에 따라 결정하도록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 점화시기의 보정량 결정수단은 가속의 크기에 상응한 보정량을 구하도록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 점화시기의 보정량 결정수단은 기어가 뉴트럴일 때와 그렇지 않을 때에는 상이한 보정량을 구하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 점화시기의 보정량 결정수단은 기어위치에 따라 상이한 보정량을 구하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 소정시간을 기어위치에 상응하여 결정하도록 한 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 점화지각량과 상기 진각량은 상이한 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 가속을 검출하여도 가속 개시시의 엔진회전수가 소정치 이하인 경우에는, 점화시기의 수정을 하지 않도록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 가속을 검출하여도 가속 개시시의 엔진회전수가 소정치 이상인 경우에는, 점화시기의 수정을 하지 않도록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 점화시기 제어장치.
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