KR970007211B1 - 내연기관 제어장치 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

내연기관 제어장치
제1도는 본 발명에 의한 공연비 학습 제어장치의 일실시예의 동작 설명도.
제2도는 본 발명의 일실시예가 적용된 엔진 시스템의 일예를 나타낸 구성도.
제3도, 제4도, 제5도는 각각 본 발명의 일실시예의 동작을 설명하는 플로우챠트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 제어장치 2 : 드로틀센서
3 : O2센서 4 : 수은센서
5 : 회전센서 6 : 공기유량센서
7 : 분사기
본 발명은 자동자용 가솔린 엔진등의 전자식 내연기관 제어장치에 관한 것으로, 특히 학습기능을 구비하고, 항상 최적의 제어파라미터하에서 제어를 행할수 있도록한 내연기관 제어장치에 관한 것이다.
가솔린 엔진등의 내연기관(이하 엔진이라함)에서는, 예를들면 흡입공기에 대한 연료의 공급량을 소정의 비율로 유지하고, 그 비(공연비라 함)가 항상 정확하게 유지되게할 필요가 있다.
그러므로 종래는 흡입공기량등을 계측하고, 그에따라 연료의 공급량을 제어하므로써 소정의 공연비가 얻어지도록 하고 있었으나, 이 방법에서는 배기가스 규제등을 고려했을 경우 충분히 정확한 제어를 얻을수가 없다. 이때문에 공연비 센서를 사용하여 배기가스의 상태를 검출하여 연료공급량을 피이드백 제어를 하게하는 소위 공연비 피이드백 제어가 이용되게 되었다.
그리고 이때 엔진의 회전수 변화범위와 흡입공기량 변화범위등을 예를들면, 각각 10개의 범위로 구분하고, 각각의 조합으로 구성된 100개의 운전영역을 정하고, 각각의 운전영역별로 이상 공연비(=14.7)가 얻어질수 있는 영역 보정계수를 각각 구해두고, 그것을 메모리에 기억하고, 엔진 운전시에 수시로 독출하여 분사량의 계산에 사용하면, 운전영역이 아무리 변해도, 이상 공연비가 되어, 공연비 피이드백의 응답지연에 의한 과도적인 배기가스의 악화를 방지할수가 있다.
그러나 엔진의 제어특성은 엔진자체의 특성의 불균일이나, 제어에 사용하는 각종의 센서나 작동기의 특성의 불균일등에 의하여 엔진별로 크게 다르게 된다. 이때문에 상기한 영역 보정방식에 있어서 필요로 하는 각 영역 보정계수로서는, 표준적인 엔진에 대하여 미리 작성한 것을 다른 모든 엔진에 사용한다고 하는 방법을 채용한 것에서는 거의 의미가 없고, 각각의 엔진별로 각각 독립적으로 작성하여 엔진전용의 ROM으로 구비할 필요가 있어 이때문에 생산성이 나쁘고 가격상승이 되기 쉽다.
또, 상기한 엔진자체나 센서, 작동기의 특성에는 경년(經年)변화도 있어, 제조 당초에 영역 보정계수를 설정해도 어느정도 기간이 경과한 후에도, 거의 의미가 없어져 버리는 일이 많다.
그러므로 이 영역 보정계수의 기억에 데이터의 기입이나 재기입이 가능한 메모리를 사용하여, 엔진 운전중의 학습에 의하여 영역 보정계수가 각 운전영역(학습영역)별로 순차적으로 기입 보충되고, 혹은 재기입되어 가게하여 항상 최신의 운전결과에 의거한 정확한 영역 보정계수(학습 보정계수)가 준비되어, 공연비 제어가 행해지도록 한 학습 제어방식이 최근 주목되게 되었다. 이 학습 제어방식에 의하면 최초에 영역 보정계수를 준비해둘 필요가 없고, 또한 엔진의 특성등에 변화가 생겼을때도, 그것에 대응하여 영역 보정계수가 자기수정되어 가기 때문에 항상 정확한 제어가 기대되어 과도상태도 포함하여 가스의 악화를 방지할 수가 있다. 그러나 이 학습 제어방식에 의한 경우, 종래의 장치에서는, 일본국 특개소 60-90944호 공보에 기재된 바와 같이 공연비 센서에 의하여 구한 공연비 보정계수와 기준치와의 편차를 그대로 소정의 비율로 대응하는 학습 보정계수에 가산하므로서 갱신이 행해지도록 되어 있었다.
상기 종래 기술은 공연비 센서에 의하여 구한 공연비 보정계수와 기준치와의 편차의 소정비율에 따라 학습 보정계수가 보정되기 때문에 어떤 편차량에 대해서는 갱신값이 최대가 되거나 최소가 되거나하여 적절한 학습이 얻어지지 않고, 또 이때 학습조건에 따라서는 어떤 학습영역에 대하여 갱신이 행해진후, 그것에 인접하는 영역에서는 언제까지나 갱신이 행해지지 아니하여 영역간에서의 원활한 제어가 되지 않는다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 항상 적절한 학습이 얻어지고, 운전영역이 변화해도 충분히 원활한 제어가 얻어질수 있게한 공연비 학습 제어장치를 제공하는데 있다.
상기 목적은 공연비 보정계수와 기준치와의 편차에 따라, 소정의 중량화한 량을 산출하고, 그것에 의하여 학습 보정계수를 갱신함과 동시에, 어느 학습영역에 대하여 갱신을 행할때에는 그것에 인접한 학습영역에 대해서도 동시에 갱신이 행해지도록 하므로서 달성된다. 이 결과 편차량에 따라 중량화한 학습 보정계수에 의하여 갱신이 행해지고, 동시에 인접한 학습영역에 대해서도 갱신이 가해지므로 적절한 학습결과에 의하여 연속성을 유지한 갱신이 얻어진다.
이하, 본 발명에 의한 공연비 학습장치에 대하여 도시한 실시예에 따라 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명의 일실시예가 적용된 엔진시스템의 일예를 나타낸 것으로, 마이크로 컴퓨터를 포함하는 제어장치(1)는 엔진(E)에 설치되어 있는 각종센서, 예를들면 드로틀센서(2), O2센서(3), 수온센서(4), 회전센서(5), 공기유량센서(6) 등으로부터, 각각 드로틀밸브 개방도(THV), O2센서출력(O2V), 냉각수온(TW), 엔진회전수(N) 등의 데이터를 취입하고, 그돌의 데이터를 처리하여 분사기(7)에 연료분사 펄스폭(Ti)을 공급하여 공연비 제어를 수행한다.
다음에 제1도에 의하여 본 발명의 일실시예의 동작에 대하여 설명한다. 이 제1도에 있어서, (a)는 O2센서(3)의 출력전압(O2V)에 의한 공연비의 희박과 농후의 판정동작과, 이 판정결과에 의한 공연비 보정계수(AL)의 비례분(P)과 적분분(I)에 의한 증감처리를 나타내고, 동도(b),(c),(d)는 본 발명의 일시예에 있어서의 학습제어동작을 나타낸 것이다. 먼저, O2센서(3)의 출력(O2V)의 판정레벨(SL)과 비교하여, O2센서의 출력전압이 판정레벨(SL)보다 높은 경우는 공연비가 농후라고 판정하고, 공연비 보정계수(AL)를 비례분(P)과 적분분(I)으로 감산한다. 또, 판정레벨(SL)보다 낮은 경우는 희박으로 판정하고, 이때에는 비례분(P)과 적분분(I)의 가산이 행해진다.
한편, 분사기(7)에 인가되는 분사펄스폭(Ti)은 다음 식으로 구해지고, 공연비 보정계수(AL)가 증감하므로서 분사펄스폭(Ti)도 증감된다.
Ti = COEF × Tp × α + TB
COEF = I + KW + KACC + KD + KFUL
Tp =K3×
Figure kpo00002
α = AL + (Ki×L1n) + (K2×L2n)
여기서, TB : 배터리 전압보정항.
KW : 수온증량 보정계수.
KACC : 가속증량 보정계수.
KD : 애프터 아이들(afteridle)증량 보정계수.
KFUL : 전개(全開)중량 보정계수.
Tp : 기본 분사량.
AL : 공연비 보정계수.
K1,K2: 중량화 계수.
L1n : 제1학습치.
L2n : 제2학습치.
이다.
지금, 정상운전임이 판정되면, 공연비 보정계수(AL)의 피이크치, ALp1, ALp2, ALp3, ALp4,…가 샘플되어 평균치
Figure kpo00003
이 계산되고, 편차 δ=
Figure kpo00004
-1.0이 구해진다.
다음에 제1도(b)에 나타낸 테이블을 사용하여 이편차(δ)에 대응하는 학습보정량(Xn)이 검색되고, 이 Xn에 의하여 학습 보정계수의 갱신이 행해진다. 그런데, 본 실시예에서는 제1도(c),(d)에 나타낸 바와 같이 학습영역이 제1, 제2의 것으로 나누어져 있고, (c)에 나타낸 제1 학습영역에서는 그 흡입공기량(Qa)에 의한 분할점이 8,16,23…으로 설정되어 있는데에 대하여 제2학습영역의 분할점은(d)에 나타낸 바와 같이 12,20,17…로 서로 어긋난 상태로 설정되어 있고, 이때문에 예를들면 제1 학습영역의 분할점의 경계부근에서 운전되어도 제2학습영역에서 학습할 수가 있다. 또한 이들의 (c),(d)도 있어서의 L1n,L2n은 양자의 학습영역에 대응한 학습치가 격납되는 RAM(재기입 가능한 메모리)의 영역을 나타낸다. 그리고 이들의 영역(L1n,L2n)에 대한 학습보정량(Xn)에 의한 갱신에 있어서는 어떤 영역, 예를들면 기금 영역(L2n)이 갱신되는 것으로 하면 이것에 인접하는 전후 두개의 영역 L20과 L22도 동시에 갱신되게 되어있고, 이때의 보정량에 대해서는 제1도(d)의 하측에 표시되어 있다. 또한, 상기한 바와같이 그 아래식은 학습치 L21이 갱신된 경우를 나타내고 있다. 여기서 Ko는 갱신계수로서 예를들면 0.5이다.
L21의 갱신, L21New = L21Old + Xn인접하는 학습치의 갱신,
L20New = Ko × (L21New + L20Old)
L22New = Ko × (L1New + L22Old)
다음에 제3도, 제4도, 제5도는 제1도의 동작을 실현하기 위한 플로우챠트이고, 제어장치(1)내의 마이크로컴퓨터의 일 프로그램으로서 실행되는 것이다. 또한 이 프로그램은 소정주기, 예를들면 100ms마다 기동한다.
최초에 O2센서가 활성화(출력전압이 0∼1.01V의 사이를 변화한다)되어 있는지의 여부를 판정하고(S1), 활성화되어 있지않은 경우는 공연비 보정계수(AL)를 1.0으로하여 종료한다(S2). 활성화되어 있는 경우는 엔진냉각수온(TW)이 80℃이상인가, 수온증량 보정계수 KW=0인가, 가속증량 보정계수 KACC=0인가, 아프터아이들 증량 보정계수 KD=0인가, 가속후 소정시간 이상 경과하고 있는가, 감속후 소정시간 이상 경과하고 있는가를 살피고(S3∼S8), 만족하고 있지 않은 경우는 제1학습영역의 OK프랙과 제2학습영역의 OK플랙을 에러로 한다(Sa∼S10).
한편, 상기 모든조건을 만족했을 경우는 흡입공기량(Qa)으로부터 제1학습영역 NO학습영역의 구분개소의 검색)과 제2학습영역 NO를 검색하고(S11), 각각 동일한 학습영역인가를 보고 동일한 경우는 각각에 대한 학습영역 OK플랙 1을 세트한다(S12∼S17).
다음에 O2센서에 의한 공연비의 피이드백 제어조건 즉, 수온(TW)이 40℃이상, 드로틀개방도(THV)가 α˚이하, 엔진회전수(N)가 NO이하를 만족하는가를 보고(S18-S20), 만족하고 있지않은 경우는 공연비 보정계수 AL =1.0으로하여 종료한다(S2).
한편 상기조건을 만족한 경우는 제4도의 플로우챠트에 진행하여, O2센서 출력전압에 의하여 공연비 보정계수(AL)를 비례분(P)과 적분분(I)로 가산한다(S21∼S27). 그다음 상기한 제1학습영역의 OK플랙과 제2학습영역의 OK플랙을 보고, 각각에 대하여 O2센서신호가 농후로부터 희박으로의 변화를 3회 반복했는가를 보고(S28∼S32), 3회 반복했을 경우는 공연비 보정계수의 평균치
Figure kpo00005
를 구하기 위한 AL의 피이크치의 샘플을 소정희 행하고(S33~S35), 각각 학습완료플랙에 1을 세트한다(S36∼S37), 학습완료플랙이 세트된 경우, 각각의 플랙에 대응하여 공연비 보정계수의 평균치(
Figure kpo00006
), 편차(S), 학습보정량(Xn), 학습치의 갱신 학습완료플랙의 클리어를 행하고(S33∼S48), 제5도의 분사펄스폭(Ti)의 연산처리에 진행한다.
먼저, 흡입공기량(Qa)으로부터 제1학습영역과 제2학습영역에 대응한 학습치(L1n∼L2n)를 검색하고(S49), 최종 공연비 보정계수(α)를 계산한다(S50). K1∼K2는 예를들면 어느것이나 0.5라는 값을 갖는 중량화 계수이다. 이외에
L1n ≥ L2n 일때, α = AL + L1n
L1n ≥ L2n 일때, α = AL + L2n
으로하고, 항상 양자의 학습치의 큰쪽을 채용하는 방법으로 해도 좋다, 다음에 흡입공기량(Qa)과 엔진회전수(N)로부터 기본분사량(Tp)을 계산하고(S51), 각종의 보정계수로부터 최종분사펄스폭(Ti)을 구하고 종료한다(S52~S53).
따라서 이 실시예에 의하면 공일비 보정계수와 기준치와의 편차에 따라 중량화된 량을 학습계수에 대한 갱신처로 할수가 있고, 또한 이 갱신이 항상 인접하는 영역과 함께 행해지기 때문에 적절한 제어상태에서 원활한 제어가 얻어짐과 동시에 학습영역의 한쪽의 경계부분에서도 다른쪽은 경계로 되어있지 않기 때문에 학습의 기회가 많이 부여되어 추종성이 좋은 학습을 얻을수가 있다.
즉, 종래의 기술에서는 학습영역의 구분점의 경계부근에서는 아무리 정상운전이 행해져도 인접하는 영역간을 교차해버리기 때문에 좀처럼 학습의 기회가 오지않고, 그만큼 학습의 기회가 적어져 있으나, 상기 실시예에서는 학습영역의 분할점을 어긋나게한 2종류의 학습영역을 설정하고 있기 때문에 학습영역의 한쪽의 분할점의 근방에서 운전되었을 경우에도 다른쪽의 학습영역에서는 분할점에 걸리지 않으므로 학습의 기회가 많아져 양호한 학습을 얻을수가 있는 것이다. 또한 실시예는 공연비 제어에 대한 것이나 점화시기 제어등에도 적용할수 있다.
본 발명에 의하면 공연비 보정계수와 기준치와의 편차에 따라 중량화한 량으로, 인접한 학습영역도 포함하여 동시에 학습치의 갱신이 행해지기 때문에 항상 최적의 학습결과에 의거한 양호한 학습제어를 얻을수가 있다.

Claims (5)

  1. 내연기관의 작동변수에 의거하여 기본제어량을 결정하는 기본제어량 결정수단과, 상기 내연기관의 특정 작동변수를 귀환 제어하여 상기 기본제어량을 보정하는 귀환 제어수단과, 상기 내연기관의 작동변수에 의거하여 운전상태를 복수의 운전영역으로 분할하고, 이들의 운전영역별로 상기 기본제어량을 보정하는 보정량을 기억한 보정량 기억수단과, 상기 귀환제어수단의 출력에 의거하여, 상기 보정량기억 수단의 보정량을 갱신함과 동시에 그 갱신에 있어서 특정 운전영역에서의 보정량의 갱신이 행해질때에는 이 특정 운전영역에 인접하는 운전영역에서의 보정량의 갱신을 행하는 보정량 갱신수단을 구비한 내연기관 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 특정 운전영역의 보정량의 갱신에 있어, 인접하는 운전영역의 보정량은 특정 운전영역의 새로운 보정량과 인접하는 운전영역의 보정량을 가산하여 중량화된 값인 내연기관 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보정량 기억수단은 각각의 운전영역의 구분점을 서로 어긋나게한 제1기억영역과 제2기억영역으로 구성되고, 이들의 제1기억영역과 제2기억영역의 동일 운전영역으로부터 얻어진 각각의 보정량으로부터 상기 기본제어량을 보정하는 내연기관 제어장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1기억수단과 상기 제2기억수단으로부터의 보정량은 각각 중량화되어 가산되는 내연기관 제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기본제어량 결정수단에서 결정되는 기본제어량은 연료분사량이고, 그 작동변수는 흡입 공기량과 회전수이고, 상기 귀환 제어수단에저 귀환 제어되는 특정 작동변수는 공연비인 내연기관 제어장치.
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