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KR930005157B1 - 공연비 제어장치 - Google Patents

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KR930005157B1
KR930005157B1 KR1019890007156A KR890007156A KR930005157B1 KR 930005157 B1 KR930005157 B1 KR 930005157B1 KR 1019890007156 A KR1019890007156 A KR 1019890007156A KR 890007156 A KR890007156 A KR 890007156A KR 930005157 B1 KR930005157 B1 KR 930005157B1
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시끼 모리야
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Abstract

내용 없음.

Description

공연비 제어장치
제1도 및 제2도는 본 발명 장치의 전체 구성도 및 제어회로의 구성도.
제3도 내지 제5도는 본 발명 장치의 동작을 나타내는 플로우챠트도.
제6도 및 제7도는 목표 공연비를 산출하기 위한 특성도.
제8도는 보정 계수를 기억하는 구도 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 엔진 15a,15b : 연료 분사 밸브
19 : 흡기량 센서 20 : 흡기온 센서
21 : 수온 센서 22 : 광역 공연비 센서
23 : 회전 속도 센서 24 : 제어 회로
본 발명은 엔진의 공연비 제어장치에 관한 것이다.
종래의 공연비 제어 장치에 있어서는 예컨대 특개소 58-204942호에 개시되는 바와 같이 엔진의 배기 가스 성분으로 공연비를 검출하는 공연비 센서를 갖추고 이 공연비 센서의 출력을 적분하여 상기 적분값에 따라 공연비를 보정하도록 하고 있었다.
그러나 상기한 종래 장치에서는 공연비 센서는 공연비가 리치(rich)인지 리인(lean)의 2값밖에 판정할 수 없었다. 이 때문에, 공연비 센서의 출력으로 인한 적분 처리 제어는 단위시간당 일정값밖에 증감할 수 없고 보정 계수가 큰 경우에는 장시간 그 운전대에 체재하지 않으면 충분히 수속하지 않기 때문에, 충분한 공연비 제어를 행할 수 없으며, 배기가스의 청정화를 확실히 행하게 할 수 없었다. 또한 종래의 공연비 센서를 사용한 경우에는 엔진을 고회전, 고부하로 운전할 때에 출력 증가등을 위해 공연비를 진하게 하고 있으며 상기 영역에서는 공연비 보정 정보를 얻을 수 없었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이룩된 것이며, 공연비 제어의 수속성을 높여 양호한 공연비 제어를 행함과 동시에 모든 영역에서 공연비 보정 정보를 얻어 정확한 공연비 제어를 행할 수 있는 공연비 제어 장치를 얻음을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 공연비 제어 장치는 엔진의 배기가스 성분으로 공연비를 연속적으로 검출하는 광역 공연비 센서와 목표 공연비와 실공연비의 편차에 따라 보정 계수를 결정하는 수단과 이 보정 계수를 적분하는 수단과 이 적분값을 보정 정보로서 기억하는 메모리와 기본 연료 분사량을 보정 정보에 따라 보정하는 수단을 갖춘 것이다.
본 발명에서 광역 공연비 센서는 공연비를 리치(rich)에서 리인(lean)까지 연속하여 선형으로 검출할 수 있다. 또한, 보정 계수는 목표 공연비와 실공연비의 편차에 따라 결정되고, 그 편차가 커지면 보정 계수도 커지며 그 적분값도 커진다.
이하 본 발명의 실시예를 도면과 함께 설명한다.
제1도는 본 실시예에 의한 공연비 제어 장치의 구성을 나타내며, 엔진(11)은 자동차에 탑재되는 공지의 4사이클화한 점화식 엔진으로 연소용 공기를 에어 크리너(air cleaner)(12), 흡기관(13), 드로틀 밸브(14)를 순차로 사이에 두고 흡입한다. 또한 연료는 엔진(11)의 각 기통에 대응하여 마련된 연료 분사 밸브(15a, 15b, …)를 사이에 두고 엔진(11)에 공급된다. 또 연소후의 배기 가스는 배기 매니포울드(manifold)(16), 배기관(17), 삼원 촉매 컨버터(converter)(18)등을 거쳐 대기로 방출된다. 또, 흡기관(13)에는 엔진(11)에 흡입되는 흡기량을 검출하여 흡기량에 따른 아날로그 전압을 출력하는 포텐셔미터(potentiometer)식 흡기량 센서(19)와 엔진(11)에 흡입되는 공기 온도를 검출하여 흡기온에 따른 아날로그 전압(아날로그 검출 신호)을 출력하는 더미스터(thermistor)식 흡기온 센서(20)가 설치된다.
또, 엔진(11)에는 냉각 수온을 검출하여, 냉각 수온에 응한 아날로그 전압을 더미스터식 수온 센서(21)가 설치되고, 배기 매니포울드(16)에는 배기 가스중의 산소 농도에서 공연비를 리치에서 리인까지 연속적으로 검출하는 광역 공연비 센서(22)가 설치되어 있다. 엔진(11)의 크랭크축 회전 속도는 회전 속도 센서(23)로 검출하며, 회전 속도에 응한 주파수 펄스 신호를 출력한다. 상기 회전 속도 센서(23)으로서는 예컨대, 점화 장치의 점화 코일을 사용하면 좋고, 점화 코일의 1차측 단자에서의 점화 코일 신호를 회전 속도 신호로 하면 된다. 상기 각 센서(19 내지 23)의 검출 신호는 제어 회로(24)에 공급되며, 제어 회로(24)는 이들 검출 신호에 의해서 연료 분사량을 연산하고, 전자식 연료 분사 밸브(15a, 15b…)의 밸브 열림 시간을 제어함으로써 연료 분사량을 제어한다.
제2도는 제어 회로(24)의 상세함을 나타내고 (100)은 연료 분사량을 연산하는 마이크로 프로세서(CPU), (101)은 회전수 카운터이며, 회전 속도 센서(23)에서의 신호로 엔진 회전수를 카운트한다. 이 회전수 카운터(101)는 엔진 회전에 동기하여 개입중단 제어부(102)에 대해 개입중단 지령 신호를 보낸다. 개입중단 제어부는 상기 신호를 받으면, 공통 버스 CB를 통하여 CPU(100)에 개입중단 신호를 출력한다. (103)은 디지탈 입력 포트로 도시하지 않은 스타터의 작동을 온·오프하는 스타터 스위치(25)에서의 스타터 신호의 디지탈 신호를 받아 이를 CPU(100)에 전달한다. (104)는 아날로그 멀티플렉서와 A/D변환기로된 아날로그 입력 포트로, 흡기량 센서(19), 흡기온 센서(20), 수온 센서(21), 공연비 센서(22)로부터의 각 신호를 A/D변환하여 순차로 CPU(100)에 읽어들이게 한다. 105는 전원 회로이며, 후술하는 RAM(107)에 대해 배터리(26)에서 직접적으로 전원을 공급한다. 이 배터리(26)의 회로에는 키이 스위치(27)가 마련되어 있으나, 전원 회로(105)는 키이 스위치(27)를 사이에 두지 않고 직접 배터리(26)에 접속되며, RAM(107)은 키이 스위치(27)에 관계없이 상시 전원이 인가되어 있다.
또 배터리(26)는 키이 스위치(27)를 사이에 두고 다른 전원 회로(106)에 접속되며, 전원 회로(106)는 RAM(107) 이외의 부분에 전원을 공급한다. RAM(107)은 프로그램 동작중 일시 사용되는 일시 기억 유니트로 키이 스위치(27)를 오프로 해서 기관 운전을 정지하더라도 그 기억 내용이 소실하지 않는 비휘발성 메모리이다. (108)은 프로그램이나 각종 정수등을 기억해 두는 판독 전용 메모리(ROM)이다. (109)는 레지스터를 포함하는 연료 분사 기간 제어용 카운터로, 다운 카운터로 구성되며, CPU(100)으로 연산된 전자식 연료 분사 밸브(15a, 15b…)의 밸브열림 시간 즉, 연료 분사량을 나타내는 디지탈 신호를 실제의 연료 분사 밸브(15a, 15b…)의 밸브열림 시간을 주는 펄스 시간폭의 펄스 신호로 변환한다. (110)은 연료 분사 밸브(15a, 15b…)를 구동하는 전력 증폭부분이며, (111)은 타이머로 경과 시간을 측정하여 CPU(100)에 전달한다. 회전수 카운터(101)는 회전 속도 센서(23)의 출력에 의해 예컨대, 엔진 1회전마다 1회 엔진 회전수를 측정하며, 그 측정 종료시에 개입중단 제어부(102)에 개입중단 지령 신호를 공급한다. 개입중단 제어부(102)는 그 개입중단 지령에 따라 개입중단 신호를 발생하여 CPU(100)에 연료 분사량의 연산을 행하는 인출 처리 루우틴을 실행시킨다.
제3도는 CPU(100)의 플로우챠트를 나타내며, 키이 스위치(27) 및 스타터 스위치(25)가 온하에 엔진(11)이 시동되면 스텝(120)에서 기동 지령이 발생되고, 메인 루우틴의 연산 처리가 개시되며, 스텝(121)으로 초기화가 실행되고, 스텝(122)으로 아날로그 입력 포오트(104)에서 냉각 수온, 흡기온에 응한 디지탈값을 읽어 들인다. 스텝(123)에서는 그 결과로 보정량 K1을 연산하며 RAM(107)에 격납한다. 스텝(124)에서는 아날로그 입력 포오트(104)에서 공연비 센서(22)에 따른 디지탈값을 읽어들여, 운전 영역에 응해서 미리 ROM(108)에 기억된 목표 공연비의 편차에서 PID제어로 보정량 K를 구하여 RAM(107)에 격납한다.
제4도는 스텝(124)의 상세한 플로우챠트를 나타낸다. 먼저 스텝(400)에서는 공연비 센서(22)가 활성 상태로 되어 있는지의 여부를 판정하며, 활성 상태가 아니고 귀한 제어할 수 없을 때에는 스텝(406)으로 나아가며, 보정량 K2=1로 하고 스텝(405)로 나아간다. 귀환 제어를 할 수 있을 경우는 스텝(401)으로 나아가며, 경과시간 Δt1를 측정하고, Δt1경과하면 스텝(402)으로 나아간다. 스텝(402)에서는 제6도 및 제7도에 나타내는 바와 같이, 엔진 회전수 N와 흡기량 Q 및 수온에 응하여 미리 ROM(108)에 설정된 목표 공연비를 그때의 운전 상태로 산출한다. 다음에 스텝(403)으로 나아가서, 공연비 센서(22)의 출력에 응한 실공연비를 디지탈값으로 읽어들이고, 스텝(404)에서는 실공연비와 목표 공연비의 편차 ΔA/F 및 공연비 변화 속도
Figure kpo00001
(ΔA/F)로부터 보정량 K2를 비례항 P, 적분항 I, 미분항 D의 함수로서 구한다. 스텝(405)에서는 보정량 K2를 RAM(107)에 격납한다.
제3도의 스텝(125)에서는 보정량 K3을 증감 연산하에 결과를 RAM(107)에 격납한다. 그런데 보정량 K3의 처리 목적은 기본 연산에 의한 기본적(베이스) 연료량이 공연비의 피드백 보정을 행하지 않더라도 현재 엔진의 요구하는 연료량과 될 수 있는대로 일치하도록 경시적으로 수정함으로써, 공연비 피드백 제어가 충분히 가능치 않는 기관과 도시의 응답성을 높이거나, 부품의 경시 변화나 특성 변화를 양호하게 보상하거나 대기압 센서를 사용치 않더라도 고지에서의 대기압 변화의 보상을 가능케 하거나 혹은 공연비 피드백의 정지시(오픈 루우프 제어시)에도 기본 공연비(기본 연료량)를 될 수 있는대로 목표 공연비(요구 연료량)에 일치시키도록 하는 것을 가능케 하는 것이다. 제5도는 스텝(125)의 상세한 플로우챠트를 나타내며, 먼저 스텝(410)에서는 엔진이 정상 상태인지의 여부를 판정한다. 이는 예컨대, 엔진의 과도시동에서 공연비의 변동이 크며, 보정 제어가 충분히 추종, 수속할 수 없는 상태를 제외하기 때문이다. 다음에, 스텝(411)에서 보정량 K3를 연산한다. 보정량 K3은 흡기량 Q와 엔진 회전수 N와 수온으로 제8도와 같은 구도를 형성하고 있으며, 이 구도는 RAM(107) 안에 있다. 이 스텝(411)에서는 흡기량, 회전수, 수온에 따른 보정 계수 K3를 스텝(404)으로 연산한 K2의 값에 따라
Figure kpo00002
만큼 증감시켜, 스텝(412)으로 RAM(107)에서의 제8도의 대응 번지에 격납한다. 본 실시예로는 α는 8에 설정되어 있다. 따라서, 목표 공연비와 실공연비의 편차가 크며, K2가 커지면, 그 크기에 따라 K3도 재빨리 수속한다.
통상은 스텝(122 내지 125)의 메인 루우틴 처리를 제어 프로그램에 따라 되풀이 하여 실행한다. 제2도에서 개입중단 제어부(102)에서 연료 분사량 연산의 개입중단 신호가 입력되면 CPU(100)은 메인 루우틴 처리중일지라도 즉각 그 처리를 중단하고, 스텝(103)의 개입중단 처리 루우틴으로 옮긴다. 스텝(131)에서는 회전수 카운터(101)로부터의 엔진 회전수 N를 나타내는 신호를 인출하고, 스텝(132)으로 아날로그 입력 포트(104)에서 흡기량 Q를 나타내는 신호를 인출하며, 스텝(133)에서는 연산 처리에 있어서의 보정량 K3의 기억 처리를 위한 파라미터로서 사용하기 위해서 RAM(107)에 격납한다. 다음에 스텝(134)으로 회전수 N와 흡기량 Q로 정해지는 기본적인 연료 분사량(즉, 연료 분사 밸브(15a, 15b…)의 분사 시간폭 t)를 계산한다. 계산식은
Figure kpo00003
(F는 정수)이다. 다음에 스텝(135)에서는 메인 루우틴으로 구한 연료 분사용의 각종 보정량을 RAM(107)로 읽어내며, 공연비를 결정하는 분사량(분사 기간폭)의 보정 계산을 행한다. 분사시간 폭의 T의 계산식은 T=t×K1×K2×K3이다. 다음에 스텝(136)에서는 보정 계산한 연료 분사량의 데이타를 카운터(109)에 셋트한다. 다음에 스텝(137)으로 나아가서 메인 루우틴으로 복귀한다. 이 복귀때에는 개입중단 처리로 중단한 처리 스텝으로 되돌아온다.
게다가, 상기 실시예에 있어서는 보정 계수 K3을 RAM(107)에 분할하여 격납하기 위한 파라미터로서 흡기량과 엔진 회전수를 사용하며, 제6도에 나타내는 바와 같이 소정 간격마다 분할하여 구도를 형성했지만, 이 경우 K3의 수 즉, 메모리 수가 많아지며 비용상승이나 신뢰성 저하의 염려가 있기 때문에 파라미터를 흡기량 Q만큼으로 하고, 보정량 K3을 K1, K2, K3, …Km으로 하더라도 된다. 또한 상기 실시예로는 보정량 K3을 RAM(107)에 분할하여 격납하는 파라미터로서 흡기량 Q를 사용했으나, 그밖에 예컨대, 흡입부압 드로틀 밸브열림 정도를 사용해도 좋은 것은 물론이다. 그 위에, 상기 실시예에 있어서는 보정량 K3을 연산하여 기억 처리하는 스텝(125)으로 단위 시간 경과마다 K3을 연산하고, 고쳐쓰기(격납)하도록 처리하고 있으나, 엔진의 단위 회전 ΔN마다 K3의 연산 고쳐쓰기 처리를 행하게 하더라도 좋음은 물론이다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 목표 공연비와 실공연비의 편차에 따라 보정 계수를 결정하고 있으며 편차가 커지면 그 적분값도 커지기 때문에, 보정 계수도 커지며, 공연비 제어의 수속성을 높일 수 있고, 응답성이 좋은 공연비 제어를 행할 수 있다. 또한, 공연비 센서로서, 공연비를 리치에서 리인까지 연속하여 검출할 수 있는 광역 공연비 센서를 사용하고 있으므로, 모든 운전 영역에서 공연비의 보정 계수를 구할 수가 있으며, 정확한 공연비 센서를 행할 수 있다. 따라서, 엔진 과도시, 공연비 센서의 비활성시, 저수온시와 고부하, 고회전시 등의 모든 운전 영역에서 공연비를 아주 정확하게 제어할 수 있으며, 또한 엔진의 경시 변화, 공연비 센서의 열화, 생산시 특성의 흩어짐도 보상해서 아주 정확하게 공연비를 제어할 수가 있다.

Claims (1)

  1. 엔진의 배기 가스 성분으로 공연비를 연속적으로 검출하는 광역 공연비 센서와, 엔진 운전 상태에 따라 목표 공연비를 설정하는 수단과, 목표 공연비와 실공연비의 편차에 따라 보정 계수를 결정하는 수단과, 이 보정 계수를 적분하는 수단과, 이 적분값을 보정 정보로서 엔진 운전 상태에 따라 기억하는 비휘발성 메모리와, 엔진 운전 상태에 따라 기본 연료량을 연산하는 연산 수단과, 이 기본 연료 분사량을 상기 보정 정보에 따라 보정하는 수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 공연비 제어장치.
KR1019890007156A 1988-07-27 1989-05-29 공연비 제어장치 Expired - Lifetime KR930005157B1 (ko)

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