KR960005753B1 - 연료혼합내연기관의 제어방법 - Google Patents

연료혼합내연기관의 제어방법 Download PDF

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무네요시 난바
요시히꼬 카토
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카쯔히꼬 미야모토
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미쯔비시지도오샤고오교오 가부시기가이샤
나까무라 유이찌
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
연료혼합내연기관의 제어방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명 방법을 설명한 블록도.
제2a도 내지 제2c도는 본 발명 방법에 의거해서 경시적으로 변화하는 공연비의 출력이나 각 특성치의 파형도.
제3도는 본 발명 방법을 채용한 엔진제어장치의 개략구성도.
제4a도 내지 제4e도는 제3도의 엔진제어장치내의 각 특성치의 경시변화를 표시한 파형도.
제5a도 및 제5b도는 제3도의 장치가 행하는 엔진제어처리장치에서 사용하는 제어프로그램의 순서도를 표시하고 있다.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 내연기관에 공급되는 혼합연료의 혼합율을, 혼합율센서를 사용하지 않고 구할 수 있는 연료혼합내연기관의 제어방법에 관한 것이다.
[배경기술]
최근 저공해 연료로서 메탄올이 주목되고 있으며, 메탄올엔진의 개발도 진행되고 있다. 그러나, 전체 자동차의 사용연료를 즉석에서 가솔린으로부터 메탄올로 절환하는 것은 거의 불가능하며 절환시기에 있어서는 적어도 일시적으로, 메탄올연료와 가술린연료가 혼재하는 상황이 예상된다.
그와 같은 상태에 대처하기 위하여 가솔린연료, 메탄올연료의 어느쪽이든 사용가능한 즉, 사용연료에 자유도가 있는 차량(이하 간단히 FFV라고 기록)의 도입이 제안되고 있다.
그런데, 이와 같은 FFV에서는 엔진의 제어를 정확하게 행하는데다, 항상 연료의 가솔린과 메탄올의 혼합비인 혼합율을 검출해두어, 기관의 각종제어를 실행하게 된다. 이 경우에 사용하는 혼합율검출수단으로서의 연료 공급계에 직접 마주 설치되어 직접 혼합율을 검출할 수 있는 혼합율센서가 있으며, 이것이 연구개발되어 사용되고 있다.
또, 엔진배기의 산소농도정도 즉 공연비정보를 출력하는 O2센서를 사용해서 혼합율을 검출하는 방법도 있다.
그래서 종래의 광전변환소자를 사용한 혼합율센서는 온도보정이 곤란한 경우가 많고, 광학계의 경시적인 오염에 의한 오차나 내구성에 문제가 많아 실용화가 지연되고 있다.
다른 한편, O2센서를 사용한 방법에서는, 이 O2센서에 의해 피드백학습치로부터 혼합율을 구한다는 것이다. 그러나, 이 피이드백학습제어는 어느정도 안정된 주행상태가 되지 않으면 행할 수 없으므로, 혼합율을 구할 수 없다는 문제가 있다.
[발명의 개시]
본 발명의 목적은 O2센서의 출력을 사용해서 혼합율을 검출할 수 있는 연료혼합내연기관의 제어방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내연기관에 가솔린과 메탄올과의 혼합연료를 공급하는 연료공급장치, 내연기관의 배기중의 공기비정보를 농후와 희박의 판정전압을 중심으로 경시적으로 증감시켜서 출력하는 O2센서 및 상기 O2센서의 출력을 사용해서 적어도 적분제어를 포함한 연산방법으로 공연비피드백보정계수를 산출해서, 내연기관의 공연비가 목표치가 되도록 연료공급량을 조정하는 제어수단을 가진 내연기관의 제어방법에 있어서, 상기 피드백보정계수에 피이크치가 발생할 때마다 현행의 피이크치와 전회의 피이크치와의 피이크평균치를 산출하고, 현행의 혼합율보정계수에 상기 피이크평균치를 승산해서 다음회의 혼합율보정계수를 구하고, 상기 구하여진 혼합율보정계수를, 적어도 내연기관에 공급되는 연료량과 점화시기를 포함하여 복수의 제어에 사용하는 것을 특징으로 하는 연료혼합내연기관의 제어방법을 제공하고 있다. 이 방법에 의하면, 공연비정보로부터 피이드백보정계수를 구하고, 이 피이드백보정계수로부터 피이크평균치를 산출하고 이 피이크치에 의해 혼합율보정계수를 갱신하므로써 혼합율을 구할 수 있게 된다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하, 본 발명으로서의 연료혼합내연기관의 제어방법을 설명한다.
이 방법에서는 제1도에 표시한 바와 같이, 내연기관의 배기중의 산소농도정보인 공연비정보를 출력할 수 있는 O2센서(1)와, 이 센서의 Vo에 의거해서 제어용 혼합율 B를 출력하는 제어수단(2)과, 공급된 가솔린과 메탄올의 혼합연료의 혼합율에 따라서 산출되는 혼합율보정계수 KB를 기억하는 기억수단(3)과, 혼합율 B에 따른 혼합율보정계수 KB를 환산하는데 사용하는 혼합율맵(4)이 사용된다.
여기서의 O2센서(1)는 공연비에 따른 출력 Vo을 농후와 희박의 판정전압(배기가스의 산업농도가 스토이키오에 있다고 간주되는 값) Vs를 중심으로 경시적으로 증감시켜 출력하는 것이다(제2a도 참조).
이 발명 방법에서는 O2센서(1)로부터의 센서출력 Vo은 제어수단(2)의 비례적분회로(201)에 의해 판정전압 Vs와 비교되고, 그 대소관계에 따라서 비례게인과 적분게인을 비례적분해서 피이드백보정계수 KFB를 구한다. 여기서 얻어진 보정계수 KFB는 센서출력 V0이 판정전압 Vs를 가로지를 때마다 피이크치를 표시한다(제2b도 참조).
또, 산출된 피이드백보정계수 KFB의 서로 인접하는 대소 1쌍의 피이크치(P1,P2,P3……)가 피이크평균치산출회로(202)에 순차 출력된다.
피이크평균치산출회로(202)는, 새롭게 대소 1상의 피이크치가 얻어질 때마다, 각 시점에서의 평균치(Pn-1+Pn)/2를 산출해서 그 피이크평균치 KPEAX를 순차 구한다(제2c도 참조).
이후, 혼합율보정계수산출수단(203)이 선행하는 혼합율보정계수 KB를 기억수단(3)으로부터 호출해서 그 값에 피이크평균치 KPEAK를 승산해서 혼합율보정계수 KB를 산출하고, 이 값으로 기억수단(3)의 값을 개서해서 갱신한다.
계속해서, 제어수단(2)은 갱신된 혼합율보정계수 KB를 혼합율맵(4)에 의거해서, 이것을 역으로 판독해서, 혼합율 B로 환산하게 된다.
이와 같이 해서 얻어진 제어혼합율 B(혹은 이 혼합율정보를 포함한 값인 혼합율보정계수 KB)는, 예를 들면 엔진의 점화시기제어, 엔진의 연료공급계에서 사용하는 연료분사밸브의 흡입공기량 A/N(n)당의 기본구동시간 TB(=A/N(n)×KB×K)의 산출 등에 사용된다. 여기서 K는 그밖의 보정계수이다.
다음에 본 발명인 연료혼합내연기관의 제어방법을 채용한 FFV차량의 엔진제어장치를 제3도에 따라서 설명한다.
여기서, 엔진(10)의 연소실(11)은 흡기로(12)와 배기로(13)에 적시에 연통된다. 흡기로(12)는 에어클리이너(14), 제1흡기관(15), 확장관(16), 제2흡기관(17)에 의해 형성되고, 배기로(13)는 제1배기관(18), 촉매(19), 제2배기관(20), 소음기(21)에 의해 형성되어 있다.
에어클리이너(14)내에는 통과공기량 정보를 출력하는 에어플로우센서(22), 대기압정보를 출력하는 대기압센서(23), 에어온도정보를 출력하는 대기온도센서(24)가 설치되고, 이들은 엔진콘트롤유닛(이후 간단히 콘트롤러라고 기록)(25)에 접속되어 있다.
확장관(16)내에는 드로틀밸브(26)가 장착되고, 동 밸브에는 드로틀포지션센서(27)가 마주 설치되고, 또한 이 드로틀밸브(26)는 그 아이들위치를 아이들스피이드 콘트롤모우터(ISC 모우터)(28)를 개재해서 콘트롤러(25)에 의헤 제어되도로 구성되어 있다.
제2흡기관(17)의 일부에는 물재킷이 마주 설치되어 있으며, 그곳에는 수온센서(29)가 장착되어 있다.
제1배기관(18)의 도중에서, 엔진의 공연비정보를 출력하는 O2센서(30)가 장착되어 있다.
또, 흡기로(12)의 단부에는 연료분사밸브(31)가 장착되어 있다. 이 연료분사밸브(31)는 지관(32)를 를 개재해서 연료관(33)에 접속되어 있다. 이 연료관(33)은 연료펌프(34)와 연료탱크(35)를 연결하고, 그 두중에는 연료압조정용연료압조절기(36)가 장착되어 있다. 또한 이 조절기(36)는 부우스트압에 따라서 연료압을 증감조정할 수 있도록 구성되어 있다.
또한 제3도중 부호(7)은 크랭크각 정보를 출력하는 크랭크각 센서, 부호(38)은 제1기통의 상사점 정보를 출력하는 상사점 센서를 각각 표시하고 있다.
콘트롤러(25)는 제어회로(39)와 기억회로(40)와 입출력회로(41)와 밸브구동회로(42)를 구비한다.
제어회로(39)는 각 센서류로부터 각 입력신호를 받아, 이것들을 제5도에 표시한 제어프로그램에 따라서 처리해서 제어신호를 밸브구동회로(42)를 개재해서 출력한다.
기억회로(40)는 제5a도 및 제5b도에 표시한 메인 및 혼합율연산의 각 제어프로그램이나, 제1도중에 표시한 바와 마찬가지의 혼합율맵(4)을 기억처리하고, 또한 제어중에서 사용하는 혼합율보정계수 KB나 제어혼합율 B 그밖이 값을 취득하는 영역을 구비한다.
입출력회로(41)는 상기한 각 센서의 출력신호를 적당히 취득하도록 작동하는 동시에, 각종 제어신호를 도시하지 않은 구동회로를 개재해서 혹은 연료분사밸브(31)를 소정시에 개방시키는 밸브구동신호를 밸브구동회로(42)를 개재해서 출력한다.
여기서, 콘트롤러(25)의 작동을 제5a도 및 제5b도의 제어프로그램과 함께 설명한다.
도시하지 않은 엔진의 키이스위치가 ON되므로써, 콘트롤러 및 각 센서가 구동을 개시한다. 먼저 콘트롤러(25)는 제5a도에 표시한 메인루우틴의 스텝 a1에서 각 설정치, 측정치 등을 초기치로 유지하고, 스텝 a2의 혼합율의 연산루우틴에 들어간다.
제5b도에 표시한 혼합율연산루우틴에서는 먼저 스텝 b1에서 O2센서(30)의 활성판단을 하기 판정요건에 따라서 행한다. 즉, ① 엔진정지시에 있다면 불활성으로 간주한다. ② 엔진정지시와 시동후 15초 경과한 후에 센서출력이 소정치(예를 들면 0.6V)를 가로질렀다면 활성으로 간주한다. ③ 피이드백 제어중에 센서출력이 소정치(예를 들면 0.6V)를 가로지르지 않는 상태가 연속해서 소정시간(예를 들면 20초)이상 계속되면 불활성으로 간주한다.
여기서, O2센서(30)가 활성화되지 않는 동안은 스텝 b2에 달하여, 전회의 혼합율 B(n-1)을 그대로 사용하도록 해서 복귀한다.
다른 한편, 활성화되면 스텝 b3에 달하고, 공연비피이드백 영역에 있는지 아닌지 판단한다. 또한 이 공연비 피이드백영역의 판정기준요건의 일례를 하기한다.
① 수온이 75℃ 이상, ② 흡기온도가 50℃ 이상, ③ 대기압이 580 내지 800mmHg내에 있다. ④ 가속 및 감속역에 없다. ⑤ 미속모우드에 없다. ⑥ 운전영역의 변화가 없다. 기타.
공연비피이드백영역에 없다고 판단되면, 스텝 b2에 진행한다. 이 공연비피이드백영역에 있다고 판정되면, 스텝 b4에 달하고, O2센서(30)의 출력과 판정전압 VRef와의 대소관계가 역전했는지 아닌지의 판단에 들어간다. 이 경우, 전회의 센서출력을 VN-1'금회의 센서출력을 VN, 농후, 희박을 판정전압을 VRef로 하고 이들 값은 순차 갱신되어 소정영역에 저장된다. 그리고 (VN-1-VRef)와 (VN-VRef)의 부화 비교되고, 다르면 반전 즉 여기서는 대조관계가 역전한 것으로 간주하게 된다.
스텝 b4에서 O2센서(30)의 출력이 반전하지 않는 동안은 스텝 b2로, 반전하면(예를 들면 제4b도의 판정전압 Vs(=0.5V)를 가로지르는 시점) 스텝 b5에 달한다. 스텝 b5에서는 금회의 피이드백보정계수 KRB의 피이크치 Pn(예를 들면 제4c도의 각 극대극소치 P1, P2, P3……)을 소정영역에 저장한다. 그리고, 스텝 b6에 있어서, 전회의 피이크치 Pn-1과 금회의 피이크치 Pn의 평균치를 피이크평균 KPEAK(=(Pn-1+Pn)/2)로 해서 산출한다. 또 스텝 b7에서 피이크치 Pn을 전회의 피이크치 Pn-1로 해서 메모리에 저장한다.
여기서 연료의 혼합율 B가 가솔린 100%에서부터 메탄올 85%로 변화했다고 하자(제4a도 참조).
이 경우, 가솔린보다 메탄올의 이론공연비가 적다는(연료부족이다) 것에 의해 센서출력 Vo이 희박으로 계속 기울어진다(제4b도 참조). 그러면 이 센서출력 Vo와 판정전압 Vs와의 대조관계에 의해서 비례게인, 적분게인을 비례적분처리해서 얻어지는 피이드백보정계수 KFB는 연속해서 농후쪽에 있어서 증감을 계속하게 된다(제4c도 참조).
이후 스텝 b8에 진행하면, 혼합율보정계수 KB를 소정영역으로부터 불러들이고, 이값에 피이크평균치 KPEAK를 승산해서 KB의 갱신(KB←KB×KPEAK)을 행한다(제4d도, 제4e도 참조).
또 스텝 b9에 진행하면, 콘트롤러(25)는 혼합율 맵(4)(제1도 참조)을 사용하고, 제1도에 화살표 표시한 바와 같이 이것을 역으로 판독하고, 갱신된 혼합율 보정계수 KB로부터 제어혼합율 B를 산출하여 복귀한다.
혼합율 연산루우틴이 끝나고 제5a도의 메인루우틴의 스텝 a3으로 복귀하면, 여기서는 엔진회전수 NE를 도입하고, 이것이 엔진작동판정회전수 NESTOP를 상회하고 있는지 아닌지 판정한다.
엔진회전시에 스텝 a4에 달하면, 여기서는 제어혼합율 B나 혼합율보정계수 KB를 적당히 받아들여, 연료분사량 제어처리, 점화시기 제어처리, 그밖의 각 제어를 행한다.
여기서, 상기한 스텝 a4내의 처리에 있어서, 연료분사밸브구동시간 Tinj의 산출의 일례를 설명한다. 여기서는 먼저 흡입공기량당 기본구동시간 TB(=A/N(n)×KB×K)를 산출한다. 이 혼합율보정계수 KB는 소정흡입공기량 A/N(n)당 기본구동시간 TB(기본연료량)를, 공급되는 연료의 혼합율에 따른 양으로 조정하기 위하여 사용된다. 또, 연료분사밸브구동시간 Tinj를 기본구동시간 TB와 피이드백보정계수 KFB및 대기온도보정계수 Kt, 대기압보정계수 Kb, 수온보정계수 Kwt, 가속보정계수 Kac등의 각 보정치를 사용해서 산출하게(Tinj=TB×KFB×Kt×Kb×Kwt×Kac)된다.
각종 처리후에 스텝 a5에 달하면, 여기서는 키이 오프인지 아닌지를 판단해서, 키이 오프가 아닌 동안은 스텝 A2로 복귀하고, 키이 오프에서는 스텝 a6의 키이 오프 시점에서의 각종 처리, 예를 들면 불휘발성메모리에의 각 데이터의 기억처리 등이 이루어져 종료한다.
스텝 a3에서부터 제어정지로 해서 스텝 a7에 달하면, 여기서는 스타아터 스위치의 ON을 대기하고, OFF의 동안은 스텝 a8에 달한다. 스텝 a8에서는 엔진정지에 따른 소정의 처리를 행하고, ON하면 스텝 a9로 진행한다. 스텝 a9에서는 시동에 따른 각종 처리를 행하고 스텝 a5로 진행하게 된다.
이상과 같이, 본 발명 방법에서는 O2센서의 공연비의 출력을 사용하고, 이로부터 구한 피이드백보정계수에 의해 피이크평균치를 구하고, 이 피이크평균치에 의해 혼합율보정계수를 갱신하고, 그 갱신된 혼합율보정계수에 의해 혼합율을 구할 수 있다.

Claims (1)

  1. 내연기관(10)에 가솔린과 메탄올과의 혼합연료를 공급하는 연료공급장치(31,32,33,34,35), 내연기관(10)의 배기중의 공연비정보를 농후와 희박의 판정전압을 중심으로 경시적으로 증감시켜서 출력하는 O2센서(1,30) 및 상기 O2센서(1,30)의 출력을 사용해서 적어도 적분제어를 포함한 연산방법으로 공연비피이드백보정계수를 산출해서, 내연기관(10)의 공연비가 목표치가 되도록 연료공급량을 조정하는 제어수단을 가진 내연기관의 제어방법에 있어서, 상기 피이드백보정계수에 피이크치가 발생할 때마다 현행의 피이크치와 전회의 피이크치와의 피이크평균치를 산출하고, 현행의 혼합율보정계수에 상기 피이크평균치를 승산해서 다음회의 혼합율보정계수를 구하고, 상기 구하여진 혼합율보정계수를, 적어도 내연기관(10)에 공급되는 연료량과 점화시기를 포함하는 복수의 제어에 사용하는 것을 특징으로 하는 연료혼합내연기관의 제어방법.
KR1019910701143A 1990-01-19 1991-01-16 연료혼합내연기관의 제어방법 KR960005753B1 (ko)

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