KR930000006B1 - 연료분사장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연료분사장치

제1도는 본원 발명에 의한 연료분사장치의 일실시예의 동작을 설명하기 위한 플로도.

제2도는 본원 발명이 적용된 엔진시스템의 일예를 나타낸 블록도.

제3도는 콘트롤유니트의 일실시예를 나타낸 블록도.

제4도는 동작설명을 위한 특성도.

제5도는 본원 발명에 있어서 맵테이블의 일실시예를 나타낸 설명도.

제6도는 맵테이블의 구체적인 일실시예를 나타낸 설명도.

제7도, 제8도 및 제9도는 각각 종래예의 문제점을 나타낸 설명도.

제10도는 본원 발명의 다른 실시예의 플로도.

본원 발명은 연료분사방식의 내연기관에 관한 것이며. 특히 저회전시에서의 엔진의 안정성이 문제로 되는 자동차용 엔진에 적합한 연료분사장치에 관한 것이다.

자동차용 엔진등에서는 액셀러레이터페달(accelerator pedal)을 되돌려서 저속상태로 했을 때, 또는 아이들상태로 했을 때에 회전이 불안정하게 되는 현상이 생길 때가 있다.

종래, 이와 같은 현상에 대처하기 위해 예를들면 일본국 특개소 59-231144호 공보, 특개소 60-30446호 공보에 기재된 바와 같이, 감속시에 아이들스위치의 신호에 의해 리치(rich)보정을 하는 것으로 개선하는 방법이 알려져 있었다. 그러나, 이 방법으로는 엔진이 정상상태로 도달한 다음에서의 운전특성을 개선할 수는 없었다.

본원 발명은 전술한 배경하에 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 저속회전시에서의 엔진회전변동 및 서징(surging)의 억제의 충분하고, 안정된 운전상태가 얻어지도록 한 연료분사장치를 제공하는데 있다.

본원 발명의 특징은 내연기관의 흡입공기량, 회전수 및 온도를 포함하는 각종 작동파라미터에 따라 미리 프로그램된 제어내용에 따라서 연료분사밸브의 밸브개방시간을 제어하는 방식의 연료분사장치에 있어서, 엔진의 제어목표회전수와 실회전수와의 차이 및 단위시간당 회전수의 변화량의 최소한 한쪽의 데이터를 검출하는 수단을 설치하고, 이 데이터를 상기 작동파라미터에 포함하여 상기 연료분사밸브의 밸브개방시간을 제어하도록 구성한 것을 특징으로 하는 연료분사장치에 있다.

다음에, 도면에 따라서 본원 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

통상의 엔진의 공연비(空燃比)(A/F)에 대한 토크특성은 제7도에 나타낸 바와 같이 되어 있으며, 공연비가 13부근에서 토크의 변화가 가장 작아진다. 그러나, 연료소비량, 배기가스 등에 대한 요구로부터 실제로는 공연비는 13보다도 린(lean)인 14.7 또는 더욱 린쪽으로 제어되어 있는 것이 일반적이므로, 약간의 공연 비변동에 의해서도 커다란 토크변화에 이어져서, 엔진회전의 불안전상태를 초래하는 원인으로 된다.

제8도는 이와 같은 엔진의 회전수변동의 일예이며, 엔진회전수를 목표치 N_set로 되도록 제어했음에도 불구하고, 실제로는 △N의 회전편차와 dN/dt의 회전변동이 생겨 버리는 것을 나타내고 있다. 따라서, 안정되어 있는 것일수록 이들 △N,dN/dt가 작게 되어 있다고 할 수 있다.

이것을 제9도에 의해 더욱 상세하게 설명하면, 본원 발명이 적용되는 저속도 조건에서는 스로틀밸브는 전폐(全閉)상태이므로, 스로틀밸브를 우회하는 아이들회전제어용 ISC(idle speed control)밸브로부터의 공기량은 변화하고 있기는 하지만, 공기량은 대략 일정하다고 생각해도 된다. 따라서, 연료분사밸브의 밸브개방시간 T_P=Qa/N은 Qa가 대략 일정한 것으로부터 N에 비례하여 결정된다. 그런데, 엔진에서의 연소를 생각해보면 흡기행정에서 분사된 연료는 그로부터 2행정 후의 폭발행정에서 토크를 발생하므로, 엔진의 신호의 정보도 2행정 지연되게 되어서, 현실적으로 필요한 분사정보 T_P에 대해 엔진에는 (T_P)c가 분사되고 있는 것으로 되기 때문에, 연료공급량에 △T_P의 밸브개방시간에 상당하는 오차가 생겨서, 그 만큼 A/F가 어긋나므로, 제7도에서 설명한 토크의 변동이 나타나 버리는 것이다.

그래서, 본원 발명에서는 이 밸브개방시간에 나타나는 오차 △T_P를 억제하기 위해, 공연비 A/F를 변화시키도록 한 점을 특징으로 한다.

다음에, 본원 발명에 의한 연료분사장치에 대하여 도시한 실시예에 의해 상세히 설명한다.

제2도는 본원 발명의 일실시예가 적용된 엔진시스템의 일예이며, 도면에 있어서, 엔진(1)은 기통수에 대응한 수의 인젝터(3)를 흡기관(2)에 구비하고 있다. 이 흡기관(2)은 상류의 콜렉터(4)에서 하나로 합치고, 다시 상류에 엔진(1)의 흡입공기량을 조정하는 스로틀밸브(5)를 구비하고 있다.

또, 이 스로틀밸브(5)를 바이패스하여 엔진(1)의 회전수를 제어하기 위한 ISC밸브(6)가 설치되어 있으며, 스로틀밸브(5)가 전폐위치에 있을때, 이 ISC밸브(6)의 제어에 의해 엔진(1)의 회전수를 제어할 수 있다.

한편, 엔진(1)의 흡기량은 더욱 상류에 설치되어 있는 공기유량센서(7)에 의해 검출되며, 또 엔진(1)의 회전수는 회전센서(8)에 의해 검출된다.

그 밖에, 콘트롤유니트(9)에는 엔진온도센서(10), 배기가스센서(11)로부터의 신호도 입력되어 있으며, 이것에 의해 필요한 제어가 수행되도록 되어 있다.

엔진(1)에 대한 연료의 공급은 인젝터(3)의 밸브개방에 의해 행해지며, 이때의 공급량의 계량은 밸브개방시간의 제어에 의해 행해진다.

또, 연료는 연료펌프(12)와 연압레귤레이터(13)에 의해 가압조압(加壓調壓)되어 인젝터(3)에 공급되고 있다.

제3도는 콘트롤유니트(9)의 연료분사밸브(3)를 제어하는 부분의 블록도이며, 공기유량센서(7), 회전센서(8), 엔진온도센서(10), 배기가스센서(11) 등의 작동파라미터가 밸브개방시간결정수단(14)에 입력되어 있다.

또한, 회전센서(8)로부터의 실제의 회전수는 목표회전수설정수단(5)으로 설정되는 목표회전수와의 편차 및 단위시간당 회전수의 변화량의 최소한 한쪽의 데이터를 검출하는 회전수변동검출수단(16)으로 보내진다. 이 회전수변동검출수단(17)의 데이터는 보정성분발생수단(17)으로 보내져서 연료분사밸브(3)의 밸브개방시간을 보정하는 보정성분으로 변환되어 밸브개방시간결정수단(14)의 작동파라미터의 하나로서 입력된다.

다음에, 이 실시예의 동작에 대하여 설명한다.

본원 발명은 회전수 N의 변동과 A/F의 변동이 관련하는 것으로부터, △N,dN/dt의 크기에 의해 A/F를 변화시키는 것이다. 즉, 인젝터(3)의 최종적인 밸브개방시간 T_i을,

T_i=T_P(1+K₁+K₂…+K₃+K_TR)+T_S……………………………………… (1)

에 의해 계산하도록 한 것이다. 여기서, T_P는 Qa/N에 의해 결정되는 기본밸브개방시간, K₁,K₂,K₃등은 엔진의 온도 등에 의해 정해지는 보정계수이다. 그리고, T_S는 인젝터(3)에 의한 밸브개방지연시간을 보상하기 위한 계수이다.

그리고, 제수 K_TP가 본원 발명에 의해 부가된 것이다.

여기서, 목표로 하는 엔진회전수 N_set로부터의 오차 △N, 및 회전수의 변화량 dN/dt과 A/F와의 관계에 대해 설명한다. 아이들 및 저속주행시는 스로틀밸브(5)는 전폐에 가까운 상태에 있으며, 이 때에는 흡입공기량 Qa은 거의 일정하다. 따라서, 본래 이 상태에서의 회전변화는 발생할 수 없는 것이다.

그러나, 예를들면 어떤 외란(外亂)(A/F라도 좋고, 또는 다른 외란이라도 좋음)이 작용한 경우, 회전수의 변동이 생긴다.

그런데, 이 변동에는 정적인 것과 동적인 것으로 나눌 수 있다.

먼저, 정적인 것으로서는 설정회전수 N_set에 대한 평균회전수의 오차 △N로서 나타나며, 이 오차 △N는 A/F에 비례하고, A/F가 리치로 될 수록 이 △N은 커진다. 이 관계를 제4도(a)에 나타낸다.

한편, 회전수의 변동 dN/dt은 동적인 변동이며, 이것이 커지면 운전자는 서징을 느끼게 된다. 여기서, 상기 △N,dN/dt는 회전수 변동검출수단(16)으로 검출된다.

따라서, 운전성을 좋게 하기 위해서는 이 dN/dt를 작게 할 필요가 있다. 이 dN/dt와 A/F와의 관계는 제9도에서도 설명한 바와 같이, 단순한 비례관계는 아니고 제4도(b)에 나타낸 바와 같이 A/F의 미소한 변화도 확대된 형태로 dN/dt에 반영된다.

그래서, 본원 발명의 실시예에서는 이 제4도에 따라서 이것을 소거하도록 해서 보정성분발생수단(17)에서 보정계수 K_TP를 부여하도록 하고 있다. 구체적으로는 제5도에 나타낸 바와 같은 맵(map)형태의 테이블을 사용하여, 콘트롤유니트(9)의 CPU에 의해 제1도에 나타낸 바와 같이 처리하는 것으로 실시할 수 있다.

이 제5도의 테이블은 △N와 dN/dt를 변수로 하여 계수 K_TP를 부여하는 것으로서, 제1도에 있어서 먼저 S1에서 데이터 N,Qa를 수신하고, 이어서 S2에서 ISC(idle speed control)가 행해지고 있는지의 여부를 조사하고, 결과가 YES일때에는 S3의 처리로 데이터 △N,dN/dt를 구하고, 계속되는 S4에서 맵테이블을 검색하여 데이터 K_TP를 구한다. 그후, S5의 처리에서 밸브개방시간 Ti을 계산하고, S6에서 이 밸브개방시간 Ti을 인젝터(3)에 출력하여 처리를 끝낸다. 한편, S2에서의 결과가 NO로 되어 있을 때, 즉 ISC가 행해지고 있지 않았을 때에는 이 처리후 즉시 S6의 처리로 향하여, 전회와 같은 데이터 Ti를 출력한다.

제6도는 예를들면 2000cc급의 엔진을 탑재한 자동차의 테스트 결과에 의한 테이블의 테이터내용의 일예를 나타낸 것으로, △N이 +84rpm에서 2%, dN/dt가 +84rpm/40ms에서 -0.07%의 값으로 되어 있다. 그리고, 이 테이블을 채용한 것에 의해 서징, 즉 dN/dt가 발생한 경우에도 그것에 대응한 K_TP에 의한 보정이 행해지며, dN/dtk=0,△N=0의 상태로 수속(收束)되어, 서징을 충분히 억제할 수 있다.

그리고, 이상의 실시예에서는 ISC가 행해지고 있는 시스템의 경우, 즉 목표회전수 N_set가 존재하고 있는 시스템의 경우에 대해 설명했지만, 데이터 △N가 존재하지 않는 시스템일 때에는 데이터 dN/dt만에 의해 테이블검색을 하도록 해도 좋은 것은 물론이다.

예를들면 제10도에 나타낸 플로도에서 설명하면, S1에서 데이터 N,Qa를 수신하고, 이어서 S3에서 회전변동 dN/dt을 구하며, 계속되며 S4에서 맵검색을 하여 데이터 K_TP를 구한다. 이 데이터 K_TP는 제5도에 나타낸 dN/dt와 △N을 변수로 하는 맵이 아니라, dN/dt를 변수로 하는 맵이다.

그후, S5의 처리에서 밸브개방시간 Ti을 계산하고, S6에서 이 밸브개방시간 Ti을 인젝터(3)에 출력하여 처리를 끝낸다.

이상 설명한 바와 같이, 본원 발명에 의하면 회전수편차나 회전수변동에 따라서 공연비가 제어되며, 이것에 의해 회전수가 목표회전수로 수속되어 감으로써, 서징등이 충분히 억제되어 우수한 운전성을 부여할 수 있다.

Claims (2)

1. 내연기관의 흡입공기량, 회전수 및 온도를 포함하는 작동파라미터에 따라 연료분사밸브의 밸브개방시간을 결정하는 밸브개방시간결정수단을 구비하는 연료분사장치에 있어서, (a) 상기 내연기관의 실회전수와 목표회전수와의 편차량의 크기를 구하는 편차량검출수단, (b) 상기 내연기관의 실회전수의 단위시간당의 변화량의 크기를 구하는 변화량검출수단, (c) 상기 편차량을 제1의 파라미터로 하고, 상기 변화량을 제2의 파라미터로 하여, 이들 파라미터에 의해 미리 결정되며, 더욱이 변화량 및 편차량의 크기에 의존한 상기 연료분사밸브의 밸브개방시간을 보정하는 보정성분이 기억된 기억수단을 구비하고, (d) 상기 밸브개방시간 결정수단은 상기 편차량검출수단 및 상기 변화량검출수단으로부터의 편차량 및 변화량에 대응하여 상기 기억수단으로부터 보정성분을 독출하고, 이 독출된 보정성분에 의거하여 상기 연료분사밸브의 밸브개방시간을 보정하는 것을 특징으로 하는 연료분사장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 보정성분은 상기 편차 및 변화량이 클수록 보정의 정도가 커지는 값으로 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사장치.

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