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KR950009977B1 - 내연기관제어장치 및 방법 - Google Patents

내연기관제어장치 및 방법 Download PDF

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KR950009977B1
KR950009977B1 KR1019920017744A KR920017744A KR950009977B1 KR 950009977 B1 KR950009977 B1 KR 950009977B1 KR 1019920017744 A KR1019920017744 A KR 1019920017744A KR 920017744 A KR920017744 A KR 920017744A KR 950009977 B1 KR950009977 B1 KR 950009977B1
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와다루 후꾸이
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미쯔비시 덴끼 가부시기가이샤
기다오까 다까시
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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관제어장치 및 방법
제1도는 본 발명에 의한 내연기관제어장치의 일실시예를 나타내는 기능블록도.
제2도는 본 발명에 의한 내연기관제어방법의 일실시예를 나타낸 플로챠트.
제3도는 본 발명에 있어서 생성되는 통내압신호를 나타내는 파형도.
제4도는 종래의 내연기관제어장치를 나타낸 기능블록도.
제5도는 종래의 각도검출수단의 구성을 나타낸 사시도.
제6도는 일반적인 기준위치신호를 나타낸 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1A : 각도검출수단 21 : 통내압센서
31A : 기준위치설정수단 32 :점화시기설정수단(제어시기설정수단)
33 : 시동사이클판정수단 34 : 통내압피크검출수단
θ : 각도신호 H : 시동사이클판정신호
P : 통내압신호 DP : 피크검출신호
Tθ : 기준위치신호 Ta : 제어시간
S1 : 각도신호 및 통내압을 검출하는 스텝
S2 : 시동사이클을 판정하는 스텝
S3 : 통내압의 피크를 검출하는 스텝
S4 : 위치카운터를 리세트하는 스텝
S6 : 제어시간을 설정하는 스텝
본 발명은 소정 크랭크각에 대응한 기준위치신호에 따라서 복수 기통의 타이밍제어시기(점회시기 등)를 결정하는 내연기관제어장치 및 방법에 관한 것이며, 특히 간단한 구성에 의하여 코스트다운 및 고정밀도화를 실현한 내연기관제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 복수의 기통에 의하여 구동되는 크랭크축 및 이 크랭크축에 연동하는 캠축을 가진 내연기관에 있어서는, 각 기통의 점화시기 및 연료분사시기 등의 타이밍제어시기를 결정하기 위하여 기관회전에 동기한 기준위치신호가 사용된다. 기준위치신호는 크랭크각(크랭크축의 회전각도)에 대응한 소정의 기준위치를 나타낼 필요가 있고, 그러므로 기준위치신호발생수단은 기준위치에 대응한 슬릿을 가진 회전판 등으로 구성되어, 크랭크축 또는 캠축에 배설되어 있다.
제4도는 종래의 내연기관제어장치를 나타낸 기능블록도이다.
도면에 있어서, (1)은 예를 들면 캠축에 배설된 회전판(후술함)으로 이루어지는 각도검출수단이며, 기관회전에 동기한 연속펄스로 이루어지는 각도신호 θ와 각 기통의소정 크랭크각에 대응한 기준위치를 나타내는 기준신호 T를 생성한다.
기준위치는, 예를 들면 B75°(상사점(上死點)으로부터 75°직전) 또는 B5°등에 설정된다.
(2)는 엔진부하를 나타내는 유입공기량, 회전수 및 흡기온도 등의 운전조건 D를 검출하는 각종 센서이며, 각 기통내의 통내압을 피드백하는 통내압센서도 포함하고 있다.
(3)은 마이크로컴퓨터로 이루어지는 제어장치이며, 각도신호 θ, 기준신호 T 및 운전조건 D에 따라서 각 기통마다의 점화시기(타이밍제어시기)를 연산하는 동시에 점화시기에 대응한 제어시간 Ta를 생성한다.
제어장치(3)는 각도신호 θ 및 기준신호 T에 따라서 기준위치신호 Tθ를 생성하는 기준위치설정수단(31)과, 각도신호 θ, 기준위치신호 Tθ 및 운전조건 D에 따라서 각 기통의 점화타이밍으로 되는 제어시간 Ta을 생성하는 점화시기설정수단(32)을 구비하고 있다.
점화시기설정수단(32)은 각도신호 θ의 펄스수를 계수하고 또한 기준위치에 응답하여 리세트되는 위치카운터를 포함하고, 소정의 기준위치로부터 점화시기까지의 제어시간 Ta를 설정하는 타이밍설정수단을 구성하고 있다.
제5도는 각도검출수단(1)을 나타낸 사시도이며, (10)은 캠축과 일체의 회전판, (11)은 회전판(10)의 외주에 따라서 배설된 소정 피치의 슬릿, (12)는 기통수에 대응하여 회전판(10)에 배설된 슬릿, (15)는 슬릿(11)에 대향 배치된 발광소자, (16)은 슬릿(11)을 통과한 광에 의하여 각도신호 θ를 생성하는 수광소자, (17)은 슬릿(12)에 대향 배치된 발광소자, (18)은 슬릿(12)을 통과한 광에 의하여 기준신호 T를 생성하는 수광소자이다.
여기서는 4기통의 경우를 나타내고 있으며, 4개의 슬릿(12)이 등간격으로 배설되어 있다.
제6도는 각도검출수단(1)으로부터 생성되는 각도신호 θ 및 기준신호 T를 나타낸 파형도이다.
각도신호 θ의 펄스간격은 크랭크각으로 환산하여, 예를 들면 0.5° 정도로 설정되어 있으며, 기준신호 T는 각 기통 #1, #3, #4 및 #2의 기준위치에서 순차 생성된다. 따라서, 제5도에 나타낸 회전판(10)은 슬릿(12)의 위치가 기준위치에 대응하도록 캠축에 대하여 고정밀도로 장착되어 있다.
다음에, 제5도 및 제6도를 참조하면서, 제4도에 나타낸 종래의 내연기관제어장치의 동작에 대하여 설명한다.
제6도와 같이, 기관회전에 동기하여 각도검출수단(1)으로부터 생성된 기준신호 T 및 각도신호 θ는 제어장치(3)에 입력된다.
제어장치(3)내의 기준위치설정수단(31)은 기준신호 T가 상승한 시점의 각도신호 θ를 기준위치로 하여, 기준위치신호 Tθ를 생성한다.
점화시기설정수단(32)내의 위치카운터는 기준위치신호 Tθ가 나타내는 기준위치에 응답하여 리세트되는 동시에 각도신호 θ를 계수하고 있으며, 점화시기설정수단(32)은 위치카운터의 계수치 및 운전조건 D에 따라서 점화시기(크랭크각환산)를 연산하여, 기준위치로부터 점화시기까지의 제어시간 Ta를 구한다.
이때, 점화시기설정수단(32)은 통상은 운전조건 D에 따라서 미리 설정된 맵에 의거하여 점화시기를 연산하지만, 경년(經年)변화 등에 의한 변동을 고려하여, 통내압신호(운전조건 D에 포함됨)의 피크위치를 피드백하여, 실제로 최적의 점화가 행해졌는가의 여부를 확인하였다.
종래의 내연기관제어장치 및 방법은 이상과 같이, 각도검출수단(1)으로부터 얻어지는 2계통의 펄스신호 T 및 θ에 따라서 기준위치신호 Tθ를 구하고 있으므로, 슬릿(11) 및 (12)에 대응한 2개의 검출계(檢出系)가 필요하게 되어서, 코스트업에 이어질 뿐만 아니고, 특히 회전판(10)을 엔진에 직결된 크랭크축에 장착하는 경우에는 포토커플러(15)~(18)의 배치 등이 곤란하게 된다고 하는 문제점이 있다.
또, 기준신호 T를 고정밀도로 생성하기 위하여 회전판(10)의 회전축에의 장착정밀도가 엄격한 것이 요구된다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 기준위치신호를 생성하기 위한 펄스신호검출을 1계통에서 행하여, 코스트다운을 실현하는 동시에, 각도검출수단의 장착을 무조정화하여 용이하게 고정밀도화를 실현한 내연기관제어장치 및 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 내연기관제어장치는 기관회전에 동기한 소정 회전각도마다 신호를 생성하는 각도검출수단과, 복수의 기통중 최소한 하나의 기통의 통내압을 검출하는 통내압센서와, 기관의 시동직후의 소정 기간을 판정하는 시동사이클판정수단과, 상기 시동직후의 소정 기간에 있어서의 상기 통내압의 피크가 검출된 시점의 각도신호를 기준위치로 하여 기억설정하는 기준위치설정수단과, 상기 각도신호를 계수하고 또한 상기 기준위치에 응답하여 리세트되는 위치카운터를 포함하여 상기 위치카운터의 계수치에 따라서 상기 기통마다의 제어시기를 설정하는 제어시기설정수단을 구비한 것이다.
또, 본 발명에 관한 내연기관제어방법은 기관회전에 동기한 소정 회전각도마다 신호를 검출하는 스텝과, 복수의 기통중 최소한 하나의 기통의 통내압을 검출하는 스텝과, 기관의 시동직후이 소정 기간을 판정하는 스텝과, 상기 시동직후의 소정 기간에 있어서의 상기 통내압의 피크가 검출되었을 때에 각도신호를 계수하여 기억설정하는 위치카운터를 리세트하는 스텝과, 상기 위치카운터의 계수치에 따라서 상기 기통마다의 제어시기를 설정하는 스텝을 구비한 것이다.
본 발명에 있어서는, 기관의 크랭킹시, 즉 기통의 실화(失火) 상태에 있는 시동사이클에서의 통내압피크 TDC(상사점 : 크랭크각이 0°)에 대응하는 점에 착안하여, 통내압의 피크위치에 따라서 기준위치를 구하여 기준신호를 필요로 하지 않는다.
[실시예 1]
다음에, 본 발명의 일실시예에 대하여 도면에 따라서 설명한다. 제1도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 기능블록도이며, 각조 센서(2) 및 점화시기설정수단(32)은 전술한 바와 같은 것이다. 또, (1A), (3A) 및 (31A)는 각도검출수단(1), 제어장치(3) 및 기준위치설정수단(31)에 각각 대응하고 있다.
이 경우, 각도검출수단(1A)은 각도신호 θ만을 생성하고 있으며, 제5도내의 슬릿(12), 포토커플러(179) 및 (18)는 필요로 하지 않는다.
(21)은 복수의 기통중 최소한 하나의 통내압을 검출하여 통내압신호 P를 생성하는 통내압센서(22)는 크랭킹신호 C를 생성하는 시동스위치이며, 이것들은 각종 센스(2)에 포함할 수 있다.
제어장치(3A)는 크랭킹신호 C에 따라서 기관의 시동사이클을 판정하는 시동사이클판정수단(33)과, 시동사이클판정신호 H에 응답하여 시동사이클에 있어서의 통내압신호 P의 피크를 검출하는 통내압피크검출수단(34)을 더 구비하고 있다.
기준위치설정수단(31A)은 통내압피크검출수단(34)으로부터의 피크검출신호 DP에 응답하여, 통내압의 피크가 검출된 시점의 각도신호 θ를 기준위치로 하고, 이 기준위치를 나타내는 기준위치신호 Tθ를 생성한다.
다음에, 제2도의 플로차트 및 제3도의 파형도를 참조하면서, 제1도에 나타낸 본 발명의 일실시예의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 제어장치(3A)는 각도검출수단(1A) 및 통내압센서(21)로부터의 각도신호 θ 및 통내압신호 P를 검출하고(스텝 S1), 각도신호 θ를 기준위치설정수단(31A) 및 제어시기설정수단인 점화시기설정수단(32)에 입력하고, 통내압신호 P를 점화시기설정수단(32) 및 통내압피크검출수단(34)에 입력한다.
또, 시동사이클판정수단(33)은 크랭킹신호 C를 검출하고, 크랭킹신호 C의 유무에 따라서 시동사이클인가의 여부를 판정한다(스텝 S2).
만일, 시동스위치(22)가 조작되어 크랭킹신호 C가 생성되면, 시동으로부터 소정 시간만큼 시동사이클판정신호 H가 생성된다. 일반적으로, 크랭킹개시로부터 소정 기간은 셀모터에 의한 기동(起動)이 행해져서 각 기통은 실화(失火) 상태에 있으므로, 시동사이클판정신호 H는 기통의 실화상태를 나타내고 있다.
시동사이클판정신호 H가 생성되면, 통내압피크검출수단(34)은 유효하게 되고, 시동사이클에서이 통내압의 피크를 검출하기 위하여 통내압신호 P가 피크인가의 여부를 판정한다(스텝 S3).
이 때, 통내압센서(21)가 각 기통에 배설되어 있다고 하면, 통내압신호 P는 제3도와 같이 각 기통 #1, #3, #4 및 #2의 TDC에서 피크로 된다.
만일, 통내압피크검출수단(34)이 통내압피크를 검출하여, 피크검출신호 DP가 생성되면, 기준위치설정수단(31A)은 통내압피크가 검출되었을 때의 각도신호 θ를 기준위치(TDC)로 하여 기준위치신호 Tθ를 생성한다.
점화시기설정수단(32)은 기준위치신호 Tθ가 나타내는 기준위치에 의하여 각도신호 θ를 계수하는 위치카운터를 리세트하고(스텝 S4), 이어서 각도신호 θ에 응답하여 위치카운터를 인크리멘트한다(스텝 S5).
그리고, 점화시기설정수단(32)은 전술한 바와 마찬가지로, 운전조건 D, 통내압신호 P 및 위치카운터의 계수치에 따라서, 기통마다의 타이밍제어시기에 대응한 제어시간 Ta를 설정한다(스텝 S6).
한편, 스텝 S2에 있어서 시동사이클이 아니라고 판정된 경우 및 스텝 S3에 있어서, 통내압피크가 아니라고 판정된 경우에는, 스텝 S5로 이행하여, 위치카운터의 인크리멘트(각도신호 θ의 계수)가 행해진다.
이와 같이, 통내압신호 P의 피크에 따라서 각 기통의 TDC를 기준위치에 설정함으로써, 각도검출수단(1A)의 검출계(檢出系)는 1계통으로 된다. 또, 시동사이클에 있어서의 통내압피크가 확실하게 TDC를 나타내므로, 회전판의 장착은 무조정으로 되며, 각도신호 θ의 분해능(分解能)에 상응한 정밀도를 얻을 수 있다.
[실시예 2]
그리고, 상기 실시예에서는 각 기통에 통내압센서(21)를 배설한 경우를 설명하였으나, 점화시기설정수단(32)은 통내압피크가 검출된 기통을 특정 기통으로 함으로써, 각도신호 θ의 계수치에 따라서 연속적으로 기통 및 크랭크각을 판정할 수 있으므로, 통내압센서(21)를 하나의 기통에만 설치해도 된다.
[실시예 3]
또, 타이밍제어시기를 점화시기로 하였으나, 다른 타이밍제어시기, 예를 들면 연료 분사시기에도 적용 할 수 있고, 동등한 작용효과를 얻는다.
또, 기준위치 즉 TDC를 기준위치로 하여 제어시간 Ta를 구했으나, 위치카운터의 계수치에 따라서, B75° 또는 B5° 등을 신규의 기준위치로 하여 연산에 의하여 설정해도 된다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 기관회전에 동기한 소정 회전각도마다 신호를 생성하는 각도검출수단과, 복수의 기통중 최소한 하나의 기통의 통내압을 검출하는 통내압센서와, 기관의 시동직후의 소정 기간을 판정하는 시동사이클판정수단과, 상기 시동직후의 소정 기간에 있어서의 상기 통내압이 피크가 검출된 시점의 각도신호를 기준위치로 하여 기억설정하는 기준위치설정수단과, 상기 각도신호를 계수하고 또한 상기 기준위치에 응답하여 리세트되는 위치카운터를 포함하여 상기 위치카운터의 계수치에 따라서 상기 기통마다의 제어시기를 설정하는 제어시기설정수단을 구비하여, 기준위치신호의 검출계를 간략화하였으므로, 코스트다운 및 고정밀도화를 실현한 내연기관제어장치가 얻어지는 효과가 있다.
또, 본 발명에 의하면, 기관회전에 동기한 소정 회전각도마다 신호를 검출하는 스텝과, 복수의 기통중 최소한 하나의 기통의 통내압을 검출하는 스텝과, 기관의 시동직후의 소정 기간을 판정하는 스텝과, 상기 시동직후의 소정 기간에 있어서의 상기 통내압의 피크가 검출되었을 때에 각도신호를 계수하여 기억설정하는 위치카운터를 리세트하는 스텝과, 상기 위치카운터의 계수치에 따라서 상기 기통마다의 제어시기를 설정하는 스텝을 구비하여, 기준위치신호의 검출계를 간략화하였으므로, 코스트다운 및 고정 밀도화를 실현한 내연기관제어방법이 얻어지는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 기관회전에 동기한 소정 회전각도마다 신호를 생성하는 각도검출수단과, 복수의 기통중 최소한 하나의 기통의 통내압을 검출하는 통내압센서와 기관의 시동직후의 소정 기간을 판정하는 시동사이클판정수단과, 상기 시동직후의 소정 기간에 있어서의 상기 통내압의 피크가 검출된 시점의 각도신호를 기준위치로 하여 기억설정하는 기준위치설정수단과, 상기 각도신호를 계수하고 또한 상기 기준위치에 응답하여 리세트되는 위치카운터를 포함하여 상기 위치카운터의 계수치에 따라서 상기 기통마다의 제어시기를 설정하는 제어시기 설정수단을 구비한 내연기관제어장치.
  2. 기관회전에 동기한 소정 회전각도마다 신호를 검출하는 스텝과, 복수의 기통중 최소한 하나의 기통의 통내압을 검출하는 스텝과, 기관의 시동직후의 소정 기간을 판정하는 스텝과, 상기 시동직후의 소정 기간에 있어서의 상기 통내압의 피크가 검출되었을 때의 각도신호를 계수하여 기억설정하는 위치카운터를 리세트하는 스텝과, 상기 위치카운터의 계수치에 따라서 상기 기통마다의 제어시기를 설정하는 스텝을 구비한 내연 기관제어방법.
KR1019920017744A 1991-12-10 1992-09-29 내연기관제어장치 및 방법 KR950009977B1 (ko)

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