KR840000828B1 - 기화기 형식 내연기관의 제어장치 - Google Patents

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Description

기화기 형식 내연기관의 제어장치

제1도는 본 발명의 1실시예에 의한 내연기고나 제어장치의 계통도.

제2도는 제1도 계통도의 블럭도.

제3도는 본 발명의 1실시예에 의한 기화기의 단면도.

제4도는 슬로우 솔레노이드 밸브, 메인 솔레노이드 밸브의 개변율에 대한 공연비의 변화를 나타낸 그래프.

제5도는 슬로우 솔레노이드밸브의 구동신호를 메인 솔레노이드 밸브의 구동신호의 반전신호로 구성한 경우에 있어서 구동신호의 충격계수와 공연비의 관계를 나타낸 그래프.

제6도는 보정 솔레노이드 밸브의 개변율과 공연비의 관계를 나타낸 그래프.

제7도는 에어밸브의 특성을 나타낸 그래프.

제8도는 압력제어변의 단면도.

제9도는 EGR밸브의 단면도.

제10도는 엔진의 난기운전사에 있어서의 엔진온도에 대한 엔진회전수 및 공연비의 관계를 나타낸 그래프.

제11도는 비정상운전시의 공연비 재어의 플로우챠트.

제12도는 엔진회수에 대한 가장 적당한 공연비 및 기화기의 세팅에 의해 정하는 공연비의 관계를 나타낸 그래프.

제13도는 흡기부압 및 엔진회수에 의한 슬로우 솔레노이드 밸브 및 메인 솔레노이드 밸브의 소망하는 개변율의 매핑(pmaping)상태를 시간적으로 나타낸 도면.

제14도는 O₂센서에 의한 피이드백 제어가 정상인가 아닌가를 검사하는 장치의 블럭도.

제15도는 O₂센서에 의한 피이드백 제어가 정상인가 아닌가를 검사를 하는 플로우챠트.

제16도는 엔진회전에 의한 EGR밸브의 소망 개변율의 매핑상태를 시각적으로 나타낸 도면,

제17도는 엔진회전수와 흡기부압에 의한 EGR밸브의 소망 개변율의 매핑을 시각적으로 나타낸 도면.

제18도는 EGR밸브의 개변율의 상한 그리고 또 하한을 정하는 정수의 드로틀 밸브 개도에 대한 관계를 나타낸 그래프.

제19도는 배기환류율 제어의플로우챠트이다.

본 발명은 기화기 형식내연기관의 제어장치에 관한 것이며, 특히 기화기 형식내연 기관의 공연비 제어장치에 관한 것이다. 자동차에 적재되는 기화기 형식의 내연 기관에 있어서, 배기가스 정화대책 및 엔진 운전의 높은 효율화를 위해 엔진의 운전조건에 따른 엔진에 공급되는 공기와 연료의 적정한 정합(matching)이 필요하다.

배기가스 정화대책상 3원촉매를 사용할 경우는 예를들면 O₂센서에 의한 피이드백 제어에 의해 엔진에 공급하는 혼합기의 공연비를 이론 공연비 즉, 14.7로 제어한다. 그러나 14.7이라는 공연비는 엔진 운전의 효율점 및 연비(燃費)의 점에서는 반드시 적당하지는 않다. 따라서 엔진 운전효율, 연비를 개선하기 위해서는 O₂센서에 의한 피이드백 제어에 대신하는 공연비 제어를 행하는 동시에 배기가스 정화대책을 도모할 필요가 있다.

컴퓨터를 도입하여 엔진의 운전조건에 의거 연산을 행하고 공연비의제어를 행하는 내연기관의 전자제어방법으로서는 엔진의 운전조건에 따른 소정의 값을 사전에 기억하고 이 기억치에 의거하여 엔진 운전의 제어를 행하는 것은 이미 알려져 있으며 이것은 예를들면 미국특허 제3,689,755호에 기재되어 있으나 기화기형식의 내연기관에 있어서의 공연비 제어를 기억치에 의거하여 어떻게 행하는가에 대해서는 하등 기재되어 있지 않다.

본 발명의 목적은 공연비제어를 간단히 또한 정밀하게 행할 수 있는 기화기 형식 내연기관의 제어장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 특징은 기화기의 저속연료 계통과 중고속연료계통에 각각 관련하여 설치된 슬로우 전자 밸브와 메인 전자밸브, 엔진의 운전상태를 검출하여 운전상태에 따른 신호를 출력하는 복수개의 검출장치, 상기한 엔진의 운전상태에 대응하여 예정된 값을 기억하는 최소한 하나의 전자적 기억장치, 상기한 검출장치에서 검출된 운전상태에 대응하여 선정됨, 상기 예정된 값에 따라서 상기한 슬로우 전자 밸브 및 메인 전자밸브에 개변율(開辨率)신호를 주며 저속연료 계통과 중고속 연료통계에서 공급되는 혼합기의 공연비를 조정하는 전자적 제어장치등을 가지는 기화기 형식내연 기관의 제어장치에 있다. 이 구성에 의하면 엔진의 운전상태에 의해 전자적 기억장치의 값이 선택되고 이 선택된 값에 의거하여 슬러우 전자밸브와 메인 전자 밸브의 개변율이 제어되면, 이 결과 엔진에 공급되는 혼합기가 그때의 엔진의 운전 상태에 필요한 공연비로 연속적으로 조절되는 것이다.

그리고 이것에 의해 엔진이 그 때에 필요로 하는 혼합기의 공연비 제어가 간단히 또한 정밀하게 행하여지는 것이다. 이하 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

제1도에 나타낸 바와 같이 엔진(25)에는 흡기관(22), 배기관(26)이 설치되고, 흡기관(22)에는 기화기(7)가 부착되어 있다. 이 기화기(7)에는 저속연료계통에 의해 얻어지는 공연비(이하 A/F라고 기재한다)를 제어하기위한 슬로우 솔레노이드밸브(8) 및 중고속연료계통의 A/F를 제어하기 위한 메인솔레노이드밸브(9)가 설치되어 있으며 이들 솔레노이드밸브에 의한 제어가 없는 경우에 흡기관 부압에 따라서 기화기의 세팅 (setting)에 의해 정하는 A/F(이하 기화기 고유의 A/F라 한다)를 소정의 범위에서 바꿀수 있는 기구로 되어있다. 기화기(7)에는 또 제3도에 나타낸 바와 같이 기화기를 바이패스하여 공기 및 연료를 드로틀밸브 하류에 안내하는 통로가 설치되며 이 통로에는 이 통로를 지나는 공기량, 연료량을 각각 제어하는 에어밸브(4), 보정 솔레노이드 밸브 (6)가 설치되어 있다.

또 기화기(7)에는 드로틀 밸브의 개도(開度)를 검출하는 드로틀밸브 센서(15)가 부착되어 있으며 이 드로틀 밸브 센서(15)에는 특정의 드로틀 밸브의 개도에 대하여 전기신호를 출력하는 드로틀 스위치(14)가 부착되어 있다.

흡기관(22)에는 흡기부압을 측정하기 위한 부압센서(10)가 설치되어 있다. 또 EGR(Exhaust GasRecirculation)량을 제어하기 위한 EGR 밸브(5)가 설치되어 있으며 이 EGR 밸브(5)는 압력제어변(16)에 의해 구동된다.

압력제어변(16)은 흡기부압을 일정 정압(定壓)으로 조절한 후 전기 제어장치(이후 ECU라 한다)(1)에 의해 부여되는 전기신호에 따른 압력을 EGR밸브(5)에 부여하여 이것을 구동한다.

EGR밸브(5)의 동작에 의해 EGR량이 결정된다. 엔진(25)에는 수온센서(13)가 설치되며 엔진 냉각수의 온도를 검출한다. 이 수온센서는 검출온도에 대응하는 전기신호를 출력한다. 엔진(25)의 크랭크축(도시되어 있지 않음)에는 회전센서(12)가 설치되어 있으며 엔진(25)의 연소사이클에 동기한 펄스 신호와 회전수를 나타내는 펄스 신호를 출력한다. 이 회전센서(12)의 회전수 신호는 통상크랭크축의 1회전당 180개 정도의 펄스신호로 형성된다.

배기관(26)의 내부에는 O₂센서(3)가 설치되어 있으며 엔진(25)으로부터 배출되는 연소가스의 산소농도를 검출하는 것에 의해 간접적으로 엔진에 공급되는 혼합기의 A/F를 검출하여 전기신호를 출력한다. O₂센서의 출력신호는 잘 알려져 있는 바와같이 소위 이론 공연비의 값에 있어서 단계적으로 변화한다.

ECU(1)는 부압센서(10), 회전센서(12), 수온센서(13), 드로틀 수의치(14), 드로틀밸브 센서(15), O₂센서(3)에서의 출력신호를 취입하여 이들 신호에 의거, 슬로우 솔레노이드 밸브(8), 메인 솔레노이드밸브(9), 에어밸브(4), 보정솔레노이드 밸브(6), 압력제어변(16)에 부여되는 제어신호를 출력한다. 그리고 본 발명에 직접적으로는 관계가 없으나 엔진(25)에는 분배기(11), 점화코일(2)이 설치되어 ECU(1)의 출력신호에 의해 점화시기가 제어된다.

제2도는 제1도의 제어장치를 블럭도로 나타낸 것이며 ECU (1)는 마이크로 프로세싱 장치(micro Processing Unit) (MPU라 한다)(201), 제어프로그램 및 고정데이터를 격납하는 기억소자(ROM이라한다)(202)제어논리 회로(CL이라한다)(203)를 가지며 이들 MPU, ROM,CL은 어드레스 버스, 데이터버스, 및 컨트롤라인을 통하여 서로 접속되어 있다. ECU (1)는 또 멀티플렉서(MPX) (204), 아날로그 디지탈 변환기( AD) (205)를 가지며 부압(負壓) 센서(10), 수온센서(13), O₂센서(3), 드로틀 밸브 센서(15)로부터 출력 되는 아날로그 신호(Vc'), (Tw'), (O₂), (THo')는 MPX(204)에 입력된다. MPX(204)는 AD(205)에 부여되는 아날로드 신호를 MPU(201)의 지시에 따라 CL(203)에 의해 부여되는 신호로서 선택한다. 선택된 아날로드 신호는 AD(205 )에 의해 디지탈 신호로 변환되어 CL(203)에 읽어 넣어진다. 회전센서(12), 드로틀스위치(14)에서 출력되는 디지탈신호(N'),(Th')는 직접 CL(203)에 읽어넣어진다.

도면중 K는 엔진시동 키이 스위치에 의해 발생되는 신호를 나타내며 이 신호 K가 입력되기 시작하여 각종의 제어가 개시한다. ECU(1)는 이러한 입력신호에 근거하여 각각 슬로우 솔레노이드 밸브(8), 메인 솔레노이드밸브(9), 보정솔레노이드 밸브(6), 에어밸브(4), 압력제어변(16)을 구동하는 구동신호(DSV), (DMV), (DF), (DA), (D EGR)를 출력한다. 이러한 구동신호는 에어밸브 구동신호(DA)를 제외하고 각각 구형파(矩形波)신호로서 그 충격계수 t/T(T는 주기, t는 신호 지속시간을 나타낸다)를 바꾸는 것에 의해 대응하는 밸브의 동작을 제어한다.

제3도는 본 발명의 1실시예에 의한 기화기의 단면도이다. 도시한 기화기는 복동현(複胴型)이라고 불리워지는 것이다. 중고속연료계통은 기화기(7)의 입구에서 공기분사(301), 메인노즐(main Nozzle)(302)을 통해 벤츄리에 이르는 공기 통로와 플로우트챔버(303)에서 메인 제트(main Jet)(304)를 통해공기분사구(301)의 주위를 통하여 메인 노즐(302)에 이르는 연료통로를 가진다.

세이더리배럴(secondary barrel)에 관련하여도 마찬가지이 연료계통이 설치된다. 저속연료 계통은 기화기(7)의 입구에서 통로(305), 에어브리드(air bleed)(306), 통로(307)를 통하여 진공퐁트(Vacuum Port)(308) 및 아이들 포오트(idleport)(309)에 이르는 공기통로와 플로우트챔버(303)으로 부터 메인 솔레노이드밸브(9)의 밸브부재(310)의 주위를 통하여 메인 제트(304), 슬로우제트(Slow Jet)(312)를 통하여 통로(307)에 이르는 연료통로를 가진다. 슬로우 솔레노이드밸브(8)는 공기 정화기에 접속되는 공기 입구(313)와, 스프링(314)에 의해 밸브 시이트(Valve seat) (315)에 눌러진 상태에서 솔레노이드가 부세(付勞)되면 밸브시이트(315)로부터 떨어지는 밸브 부재(316)등을 가진다. 이 밸브 부재(316)는 다이아 프램(331)으로 떠받들려지지되어 있다.

통로(317)는 통로(318)를 거쳐서 통로(307)에 연결되어 있다. 슬로우 솔레노이드 밸브(8)의 솔레노이드에는 ECU(1)에서 구형파 구동신호(DSV)가 가해지며 이 구동신호의 충격계수 t/T를 바꿈으로써 밸브시이트(315)와 밸브 부재(316)가 떨어져 있는 시간, 즉 슬로우 솔레노이드 밸브(8)의 개변율을 바꾸고 이것에 의해 저속연료 계통의 A/F를 보정한다.

메인솔레노이드밸브(9)가 부세되면 밸브부재(310)를 구멍(319)을 가지는 밸브 시이트(332)에서 떨어지도록 동작하여 밸브 부재(310)가 밸브 시이트(332)에서 떨어지면 구멍(31)을 통하여 연료고급량을 증대시킨다. 메인솔레노이드밸브(6)의 솔레노이드에는 ECU(1)에서 구형파구동신호(DMS)가 가해지며 이 구동신호의 충격계수 t/T를 변경함으로써 밸브 시이트(332)와 밸브부재(310)가 떨어지는 시간, 즉 메인솔레노이드(9)의 개변율을 변경하여 이것에 의해 중고속연료 계통의 A/F를 보정한다.

제4도는 슬로우 솔레노이드밸브(8), 메인솔레노이드밸브(9)의 개변율에 대한 엔진에 공급되는 혼합기의 A/F의 변화를 나타낸 그래프이며, 횡축은 개변율, 종축은 A/F이다. 단, 엔진 회전수 및 흡기부압은 일정하게 한다. 개변율은 구동신호의 충격계수 t/T에 의해 정해지므로 횡축에는 충격계수 t/T를 취하여도 좋다. 구동신호 DSV와 DMV와는 독립의 동일신호라도 좋으나 구동신호 DSV는 인버어터(30)(제1도)에 의해 얻은 구동 신호 DMV의 반전신호라도 좋다. 이 경우에는 엔진에 공급되는 혼합기의 A/F의 변화는 구동신호의 충격계수 t/T에 대하여 제5도와 같이 나타낼 수 있다.

슬로우 솔레노이드 밸브(8)및 메인 솔레노이드 밸브(9)는 예컨대 개변율 50%를 기준 개변율로서 설정하여 개변율을 이 기준 개변율보다도 증대 또는 감소하는 것에 의해 엔진에 공급하는 혼합기의 A/F를 보정한다. 즉 상기한 기화기 공의 A/F라는 것은 슬로우 솔레노이드 밸브(8), 메인 솔레노이드밸브(9)의 개변율을 기준 개변율로 한 때 기화기의 그외의 세팅에 의해 정해지는 A/F를 말한다.

제3도에 의거하여 설명하면 보정 솔레노이드밸브(6)는 밸브부재(320)를 가지며 부세된 때에 밸브 부재(320)를 좌측으로 이동시켜서 고정부재(321)에서 떨어지도록 동작한다. 고정부재(321)는 거의 삼각형의 난면형상을 가지며 구멍(322)의 내벽과의 사이에 틈을 형성하고 있다.

보정솔레노이드밸브(6)의 솔레노이드에서 ECU(1)에서 구형파 구동신호(DF)가 가해지며 이 구동신호의 충격계수 t/T를 변경하는 것에 의해 밸브 부재(320)와 고정부재(321)가 떨어져 있는 시간 즉 보정솔레노이드밸브(6)의 개변율을 변경하여 플로우트챔버(303)에서 통로(323), (324), 상기한 틈, 통로(325), (326), (327)를 거쳐 엔진에 공급되는 연료의 량을 조절하여 이것에 의해 엔진에 공급되는 혼합기의 A/F를 보정한다.

제6도는 보정솔레노이드밸브(6)의 개변율에 대한 엔진에 공급되는 혼합기의 A/F의 변화를 나타낸 그래프이며 '횡축은 개변율, 종축은 A/F이다. 개변율은 구동신호의 출격계수 t/T에 의해 정해지므로 횡축에는 충격계수 t/T를 취하여도 좋다. 보정솔레노이드밸브(6)의 동작은 슬로우솔레노이드밸브(8)나 메인솔레노이드밸브(9)의 동작과 같으나 보정솔레노이드밸브(6)의 제어에 의해 변경되는 A/F의 변화범위가 슬로우솔레노이드밸브(8)나 메인솔레노이드밸브(9)의 제어에 의한 A/F의 변화범위보다도 크다. 즉 통상, 슬로우솔레노이드밸브(8) 메인솔레노이드밸브(9)의 제어에 의한 A/F의 변화폭은 예컨대 A/F=11.7에서 A/F의=17.7까지라는 약 4∼6의 범위이나 보정솔레노이드밸브(6)의 제어에 의한 A/F의 변화폭은 드로틀밸브가 아이들(idle) 개도(開度)에 있을 때는 예컨대 A/F=3에서 A/F=20까지의 약 12∼17의 변화범위이며, 개변율 즉 t/T 100%의 경우의 A/F는 1∼5정도가 되도록 보정솔레노이드밸브(6)를 설정한다.

다시 3도에 관하여 설명하면 에어밸브(4)는 밸브부재(328)를 가지며 부세된때 이 밸브부재(328)를 우측으로 이동시켜서 구멍(329)을 가진 밸브 시이트(333)에서 떨어지도록 동작한다. 에어밸브(4)는 통상, 비례전자면(電磁辯)으로 구성되며 ECU(1 )에서 부여되는 구동신호(DA)의 전류치에 의해 밸브부재(328)의 이동량, 즉 개구면적이 정해지며 이것에 의해 통로(333), 구멍(329) 통로(326), (327)를 통하는 공기량을 조절한다. 에어밸브(4)는 비례전자면에 한정되는 것이 아니고 EGR밸브(5)에 관련하여 후술하는 바와 같은 전기신호에 비례한 부압신호를 받아서 동작하는 부압구동밸브를 구성하여도 좋다.

제7도는 에어밸브(4)의 개변율에 대한 공급공기량의 변화를 나타낸다. 공급공기량이 증대하면 엔진 회전수가 상승하므로 도면중의 종축은 근사적으로 엔진 회전수라고 생각하여도 좋다.

제8도는 압력제어변(16)의 단면도를 나타낸다. 압력제어변(16)은 부압레귤레이터(801)와 솔레노이드밸브(802)를 가진다. 부압레귤레이터(801)는 흡기관(22)에 연통하는 통로(803)와, 다이아프램(804)으로 떠받들려 지지된 밸브부재(805)와, 인장스프링(806)등을 가지며 흡기부압과 스프링(806)의 인장력의 차에 따라서 챔버(807)내의 부압을 일정하게 유지한다. 솔레노이드밸브(802)는 상기 슬로우 솔레노이드밸브(8)와 거의 같은 구조로 다이아프램(808)으로 떠받들려 지지된 밸브부재( 809)와, 밸브부재(809)를 밸브 시이트(810)에 눌러지게 하는 스프링(811)등을 가지며, 통로(812)는 EGR밸브(5)에 연결된다.

솔레노이드밸브(802)가 부세된면 스프링(811)의 압축력에 대항하여 밸브부재 (809)를 밸브시이트(810)에서 떨어지게 한다. 솔레노이드 밸브(802)의 솔레노이드에는 ECU(1)에서 구형파의 구동신호(DEGR)가 부여되어 이 구동신호의 총격계수 t/T에 따라서 EGR밸브(5)에 공급하는 부암의 값을 제어한다.

제9도는 EGR밸브(5)의 단면도를 나타낸다. EGR밸브(5)는 다이아프램(901)으로 떠받들려 지지된 니들밸브부재(902)와 압축스프링(903)을 가지며 통로(904)를 통하여 압력제어변(16)에서 부압이 챔버(905)에 공급되어 공급되는 부압의 값에 따라서 밸브부재(902)를 밸브시이트(906)에서 떨어지게 한다. 통로(907)는 배기관(26)에 연결되고 통로(908)는 흡기관(22)에 연결되어 있다. 따라서 배기관(26)에서 흡기관(22)에의 배기환류율은 EGR밸브(5)의 개변율에 의해 제어된다. EGR밸브(5)의 개변율을 챔버(905)에 공급되는 부압의 값에 따라서 정해지며 부압의 값은 솔레노이드밸브(802)에 부여되는 구동신호(DEGR)의 충격계수에 의해 제어되므로 배기환류율은 구동신호(DEGR)의 충격계수 t/T에 의해 제어되게 하는 것이다.

다음에 엔진의 시동난기운전, 가속운전, 감속운전, 무부하 완속운전(여기서는 이들을 총칭하여 비정상운전이라고 한다) 시의 공연비 제어에 관하여 기술한다. 엔진의 시동시는 엔진은 냉온 상태에 있기 때문에 난기운전이 필요하다. 이때 ECU(1)는 수온센서(13)에 의해 검출되는 엔진 냉각수 온도(Tw)에 따른 목표 회전수(Ns)를 설정한다. 이 목표회전수는 엔진(25)이 충분하게 더워질대까지, 예컨대 냉각수온이 20℃가 될때까지는 일정회전수, 예를들면 2000r.p.m.이다. ECU(1)는 회전수 센서(12)에 의해 검출되는 실시의 회전수(N)와 목표회전수(Ns)를 비교하여 에어밸브(4)의 개변율을 제어한다.

에어밸브(4)의 개변율이 크게 되면 회전수(N)가 크게 된다. 다음에 ECU(1)는 이 회전의 경우에 어느정도의 연료량을 공급하면 좋은가를 에어밸브(4)의 구동제어신호(DA) 및 엔진 냉각수온도(Tw)에 근거하여 계산해서 보정솔레노이드(6)의 개변율을 결정한다.

제10도에서 실선 A로 나타낸 바와 같이 엔진 냉각수온도가 일정한 온도(a) 이상이 되면 설정 목표회전수를 서서히 내리고 최종적으로는 냉각수 온도(b)에 있어서 무부하운전시의 회전수로까지 내린다. 이때 엔진 회전수를 목표회전수로 하기 위해 에어밸브(4)의 개변율은 ECU(1)에 의해 차례로 제어된다. 이때의 연료량은 엔진(25)의 온도가 낮은 때에는 다량으로 엔진에 공급되는 혼합기의 A/F를 농후(濃厚)하게할 필요가 있으나 엔진(25)의 온도가 높게 된때는 농도를 짙게할 필요가 없으므로 보정솔레노이드(6)의 개변율을 적게하여 A/F를 약하게 하고, 예컨대 A/F=8∼A/F=14.7로 변경한다. 이와같이 엔진 냉각수 온도(Tw)의 관수(關數)로서 A/F를 제어하는 것은 상기한 바와같이 보정솔레노이드(6)의 개변율을 결정하는 요인의 하나로서 엔진 냉각수 온도(T w)를 사용하는 것에 의해 행해지며 구체적으로는 엔진냉각수 온도(Tw)에 대응하는 계수 J(DA)를 ECU(1)의 ROM에 기억하여 두고 이것을 순차적으로 읽어내어 보정솔레노이드(6)의 개변율 결정을 계산에 사용하는 것에 의해 행해진다.

그러나 이와같이 엔진 냉각수온도(Tw)의 관수만으로서 A/F를 변화시키면 냉각수온도(Tw)에 따라서 설정되는 목표회전수에서 엔진회전수가 빗나가 있을때는 에어밸브(4)에 의해 기화기(7)를 바이패스하여 공기가 공급되어 있으므로 실제의 엔진 회전수에 대응하는 A/F를 정할수가 없다. 이 때문에 보정솔레노이드의 개변율은 실제의 엔진 회전수의 요인으로 제어할 필요가 있다. 이 제어는 상기한 바와같이 보정솔레노이드 (6)의 개변율을 결정하는 요인의 이외의 하나로서 에어밸브(4)의 구동제어 신호(DA)를 취임하는 것에 비해 행해진다.

에어밸브(4)는 구동제어신호(DA)와 엔진 냉각수온도(Tw)에 근거하는 보정솔레노이드(6)에 의한 제어에 의해 얻어지는 A/F를 제10도에 점선 B로 나타낸다. 단 제10도에 있어서 F/A의 값을 충축에 취하고 있다. 엔진의 무부하 운전시에 있어서의 공연비 제어도 상기한 난기 운전시와 마찬가지이다. 단, 무부하 운전시에 일반적으로 엔진 온도는 높으므로 제어동작은 예컨대 제10도의 온도(b)에서 행해진다.

엔진의 가속운전은 기준 흡기부압변화(dV_C/dt)_S를 설정하고, 부압센서(10)에서의 흡기부압신호에 근거한 실제의 흡기부압변화(dve/dt)를 검출후 양자를 비교하여 판별한다. 가속운전임을 판단하면, (dV_C/dt)_S에 따른 보정 솔레노이드밸브(6)의 개변율 지령값(DF')을 엔진 냉각수온도(Tw)에 대응하는 계수 J(DA)로 수정하여 보정 솔레노이드 밸브(6)의 구동재어신호(DF)를 얻고, 이 신호(DF)에 의해 보정솔레노이드밸브 (6)의 개변율을 재어하여 A/F를 제어한다.

엔진의 감속운전은, (dV_C/dt)_S와 dV_C/dt와의 비교에 의하여 가속운전이 아님을 판단하고, 드로틀 밸브가 전페임을 판단한후 기준 흡기부압(V_CS)과 실제의 흡기부압( V_C)을 비교하여 판별한다. 감속운전이라고 판별되면 V_C=V_CS가 되도록 에어밸브(4)의 개변율을 제어한다. 이때 공급해야할 연료량의 재어는 난기 운전시와 거의 마찬가지로 행해진다.

그리고 이 감속운전시에는 흡기부압을 소정치로 제어할수가 있으므로 코스팅 리처등의 기능을 가질수가 있다.

제11도를 참조하여 상술한 비정상운전시의 공연비 제어동작을 설명한다. 우선수온센서(13)에 의해 엔진 냉각수온도(Tw)가 검출되어 엔진 온도에 따른 목표회전수 (M_S)가 설정된다(스텝 1101,1102). 동시에 엔진 회전수(N), 흡기관부압(V_C)을 부압센서(10), 회전센서(12)에 의개 검출한다(스텝 1103). 기준 흡기부압 변화율(dV_C/dt )_S를 설정하여 실제의 흡기부압 dV_C/dt와 비교하여 가속운전인가 아닌가를 판단한다(스텝1104,1105).

dV_C/pt―(dV_C/dt)_S〈0이라면 가속운전이 아니고, 다음에 드로틀 밸브가 전페인가 아닌가를 판단한다(스텝 1106). 드로틀 스위치(14)는 드로틀 밸브가 전폐인때 ON하여 전기신호를 출력한다. 드로틀 밸브가 전폐라면 감속운전, 시동운전, 또는 무부하 운전이며 다음에 기준 흡기부압(V_CS)을 설정하여 실제의 흡기부압(V_C)과 비교한다(스텝 1107, 1108). 만약 V_C―V_CS〈0이라면 (V_C, V_CS는 부압의 절대값이다.) 감속운전이 아니며 시동운전 또는 무부하 완속운전이며 엔진 회전수(N)가 엔진 냉각수온도(Tw)에 따라서 설정된 목표회전수(N_S)가 되도록 에어밸브(4)를 통하여 바이패스 되는 공기량을 제어한다(스텝 1109, 1110, 1111, 1112),

이 공기량 제어를 위해 에어밸브 구동신호(DA)를 제어논리회로(203)에 세트한다. 연료공급량의 제어는 스텝(1113),(1114),(1115),(1116)에서 행해진다. 즉, 에어밸브 구동신호(DA)에 대응하여 A/F=14.7(λ=1)로 하는 보정솔레노이드(6)의 개변율 지령값 λ(DA)의 테이블이 미리ECU(1)의 ROM에 짜여져 있고 이 테이블에서 제어논리회로(CL)에 세트된 에어 밸브 구동신호(DA)에 대응하는 개변율 지령값 λ(DA)을 읽어낸다(스텝 1113). 다음에 ROM에 미리 짜여진 레이블에서 엔진 냉각수온도 (Tw)에 따른 계수J(DA)를 읽어낸다(스텝1114). 계수J(DA)는 예를들면 엔진 냉각수온도가 매우 높을때 예컨대 60℃이상에서는 1, 20℃에서는 1.4, 10℃에서는 2의 값이다. 다음에 보정 솔레노이드 밸브(6)의 구동신호(DF)를 DF=λ(DA)·J(DA)·DA의 계산식에 근거하여 계산하고(스텝 1115), 이 구동신호(DF)를 보정 솔레노이드밸브 (6)에 부여하여 그 개변율을 제어하여 연료공급량을 제어한다(스텝 1116). 개변율 지령값 λ(DA)에 엔진 온도에 따른 계수J(DA)를 곱하는 것은 엔진 냉각수온도(Tw)에 따른 A/F를 얻기 위해서이며 에어밸브 구동신호(DA)를 곱하는 것은 엔진 회적수(N )가 설정치(N_S)와 엇갈려 있는 경우에 실제의 회전수에 따른 A/F를 얻기 위함이다. 그리고 본 실시예에서는 공연비 제어와 동시에 스텝(1109∼1112)에서 엔진 회전수 제어가 행새지는 것은 명백하다. 스텝(1105)에서 dV_C/pt―(dV_C/dt)_S≥0이라면 가속운전이라고 판단하여 ROM의 테이블에 미리 기억되어 있고 (dV_C/dt)_S에 대응하는 보정솔레노이드(6)의 개변율 지령값(DF')을 읽어낸다(스텝 1117).

다음에 엔진 냉각. 온도(Tw)에 따른 계수 J(DA)를 읽어내어(스텝 118). DF =DF'·J(DA)에 의해 보정 솔레노이드밸브(6)의 구동신호(DF)를 계산한다(스텝 11 19). 이 구동신호(DF)를 보정 솔레노이드 밸브(6)에 가하여 그 개변율을 제어하여 연료공급량을 제어한다. 스텝(1108)에서 V_C―V_CS≥0이라면 감속운전이라고 판단하여 V_C=V_CS가 되도록 에어밸브(4)의 개변율을 제어한다(스텝 1120, 1112). 이때의 연료공급량의 제어드 스텝(1113), (1114), (1115)와 통하여 시동운전시 또는 무부하 운전시거 을의 마찬가지로 행해진다.

스텝(1106)에서 드로틀 밸브가 전폐가 아니라면 일정한 속도로 주행하는 정상운전이나 또는 난기주에 주행하는 경우이며 이 경우에는 엔진 냉각숭노도(Tw)에 따라서 에어밸브(4)를 제어한다(스텝 1121,1121). 이 제어는 엔진 온도가 어느 일정온도 (Tws), 예컨대 60℃이하의 경우 엔진 온도가 낮은 만큼 에어밸브(4)의 개변율을 증대하는 것으로서 엔진 온도가 매우 높은 때에는 에어밸브(4)와 제어는 행해지지 않으며, 제15도의 정상 상태의 제어에 들어간다. 따라서 엔진이 충분히 따뜻해지고 있는 정상운전시에는 에어밸브(4)는 닫혀져 있다.

다음에 엔진을 일정 회전수로 회전하는 정상 운전시의 공연비 제어에 관하여 설명한다. 정상 운전시에는 엔진에 공급되는 혼합기의 A/F는 일정한 목표값으로 유지하는 것이 바람직하다. 주행부하 상태에 있어서의 이 목표값의 일예를 열거하면 엔진 회전수 (N)에 대하여 목표 A/F값은 제12도의 곡선(C)과 같이 된다. 그러나 기화기 고유의 A/F는 점선의 곡선(D)과 같이 변화한다. 단 제12도의 종축은 A/F의 값을 취하고 있다. 슬로우 솔레노이드 밸브(8) 및 메인 솔레노이드밸브(9)는 곡선(D)으로 나타내지는 기화기 고유의 A/F를 곡선(C)으로 나타내지는 목표A/F로 보정하는 것이며, 이 보정을 하기 위해 슬로우 솔레노이드 밸브(8) 및 메인 솔레노이드 밸브(9)의 개변율 이구동신호 (DSV)및 (DMV)에의해 제어된다.

보정량은 흡기부압(V_C). 엔진회전수(N)에 의해 결정할 수 있으기 흡기부압( V_C)과 엔진 회전수(N)와는 거의 무관계이며 각 운전 상태에 있어서 양자의 관계는 가지 각색이다. 이 때문에 본 실시예에서는 각종의 운전상태에 따른 목표 A/F값에 대응하는 슬로우 솔레노이드 밸브(8) 및 메인 솔레노 이드밸브(9)의 개변율(t/T)_VMECU(1)의 ROM(202)에 흡기부압(V_C)과 엔진회전수(N)에 의해 매핑(mapping)되어 있다.

이 매핑 상태를 시각적으로 제13도에 나타낸다. 물론 이 기억되어 있는 개변율 (t/T)_VM은 제12도의 곡선(D)이 예컨대 50%라고 하는 기준 개변율의 상태에서의 특성을 나타내고 있는 것을 고려하여 결정되는 것이다. ECU(1)는 부압센서(10)에 의해 검출되는 흡기부압(V_C)과 회전센서(12)에 의해 검출되는 엔진회전수(N)에서 기억되어 있는 개변율(t/T)_VM을 읽어내어 이 개변율에 따라서 구동신호(DSV)또는(DMV)의 어느 쪽인가의 충격계수(t/T)를 결정한다.

정상운전시에 있어서 배기가스 정화대책상 3원촉매를 사용하는 경우에는 A/F의 값을 14.7 (λ=1)의 근방으로 결정해야 한다. 이 때문에 O₂센서(3)의 출력을 슬로우 솔레노이드밸브(8), 메인 솔레노이드 밸브(9)에 피이드 백하여 슬로우 솔레노이드 밸브(8), 메인 솔레노이드 밸브(9)를 제어한다.

이 경우 피이드백 제어가정상으로 행해지고 있는가 아닌가를 검사할 필요가 있다.

O₂센서의 출력은

에 있어서 단계적으로 변화하는 것이므로 A/F의 값을 14.7이상으로 또는 이하로 변동시켜서 O₂센서의 출력을 검지하는 것에 의해 피이드 백 제어가 정상인가 아닌가를 검사하는 것이 가능하다. A/F값의 상기 변동을 얻기 위한 개변율의 변화를 (t/T)_VF로 하면 매핑에 의해 연료분사 밸브의 개변율을 기억하고 있는 연료분사 형식의 엔진에 있어서는 통상(t/T)_VF는 기억개변율 (t/T)_VF의 관계 즉 (t/T)_VF={(t/T)_VM}로 하는 것이 일반적이다. 그러나 기화기 형식의 엔진에 있어서는 (t/T)_VM이 엔진 회전수 또는 흡기부압에 대하여 대개의 경우 비례관계를 가지고 있는 것이 아니고 기화기의 세팅에 의해 좌우되고 개개의 엔진에 관하여 다른 값이며 또 엔진의 흡기량에 대하여 凹凸을 가지는 일이 많다. 이때에는 (t/T)_VF를 (t/T)_VM의 관계로서 결정하는 경우에는 (t/T)_VF가 필요이상으로 크게 되는 일이 있고 배기가스 정화대책상 바람직하지 못하다.

이 때문에 본 실시예에 있어서는 제14도에 나타낸 바와 같이 피이드백 제어회로 (28)를 설치하고 이것에 매핑에 의해 기억된 (t/T)_VM을 입력함과 동시에 O₂센서의 출력신호(V_O)를 입력하고 A/F=14.7 (λ=1)에 대응하는 기준신호(Vλ)와 신호(V_O)와의 비교에 따라서 (t/T_V=(t/T)_VM±(t/T)_VF의 연산을 행하여 실제의 개변율 (t/T)_V를 결정한다. 구동신호(DVS)및 (DMV)의 충격계수(t/T)는 상기(t/T)_V에 따라서 결정된다. 상기한 A/F의 값을 변동시키는 제어에 관하여 제15도를 참조하여 설명한다. 우선 회전센서(12)에서 엔진회전수(N)를 검출하고 부압센서(10)에서 흡기부압(V_C)을 검출하여(스텝 1501), 이러한 엔진회전수(N), 흡기부압(V_C)에 따른 개변율(t/T)_VM을 매프(map)에서 읽어낸다(스텝 1502), 다음에 O₂센서의 출력신호(V_O)를 검출한후(스텝 1503) O₂센서에 의한 피이드백 제어를 개시해야하느냐 아니하느냐를 판단한다(스텝 1504)이 판단은 O₂센서 온도와 엔진 온도, 필요에 따라서 O₂센서의 출력신호(V_O)의 값등에 의해 행해진다. 피이드 백제어를 행해야함을 판단하면, A/F=14.7 (λ=1)에 대응하는 기준신호(Vλ)를 ROM(2)에서 읽어내어(스텝 1505), V_O와 Vλ의 비교를 행한다(스텝 1506).

V_O― Vλ〈0이라면, (t/T)_V=(t/T)_VM+(t/T)_VF로서 실제의 개변도(t/T)_V를 정하고, V_O― Vλ

0이라면 (t/T)_V=(t/T)_VM-(t/T)_VF로서 실제의 개변도(t/T)_V를 정한다(스텝 1507, 1508). 구동신호(DSV), (DMV)는 그 충격계수(t/T)가 (t/T)_V에 의해 정해지며 슬로우 솔레노이드 밸브(8), 메인 솔레노이드밸브(9)에 부여된다(스텝 1509 ). 스텝(1504)에서 O₂센서에 의한 피이드백제어를 개시할 수 없다고 판단한 경우는 (t/T)_V=(t/T)_VM으로 한다(스텝 1510).

이상의 기재로서 명백한 바와같이 본 발명에 있어서는 정상운전시의 공연비제어는 엔진 회전수(N)와 흡기부압(V_C)에 의한 개변율이 매핑에 근거하여 슬로우 솔레노이드 밸브(8), 메인 솔레노 이드밸브(9)의 동작에 의해 행해지고, 비정상운전시의 공연비 제어는 엔진 회전수(N), 흡기부압(V_C)및 엔진온도(Tw)에 근거하는 계산에 의해 에어밸브(4), 보정 솔레노이드 밸브(6)의 동작에 의해 행해진다. 어느쪽의 공연비제어를 행하느냐는 엔진 회전수(N), 흡기부압(V_C)의 변화율, 엔진온도(Tw)및 드로틀밸브나 전폐인가 아닌가에 근거하여 판단한다.

다음에 EGR량의 제어에 관하여 기술한다. EGR량의 제어는 정상운전시의 공연비제어도 마찬가지로 압력제어변(16)의 솔레노이드 밸브(802)의 개변율을 매핑하는 것에 의해 행해진다.

정상운전시의 공연비 제어의경우 흡기부압(V_C)과 엔진회전수(N)로 슬로우 솔레노이드 밸브(8), 메인 솔레노 이드밸브(9)의 개변율의 매핑을 행하였지마는 EGR량의 제어의 경우 EGR에 의해 통상, 흡기부압은 변화를 받으므로 EGR량(즉, 솔레노이드 밸브(802)의 개변율(t/T)_EV을 흡기부압과 엔진 회전수로서 매핑하는것은 EGR제어의 자려진동을 일으켜서 제어가 불가능하게 된다.

따라서 EGR량(즉(t/T)_EV)의 매핑은 제16도에 시각적으로 나타낸 바와 같이 EGR에 의해 영향을 받지않는 엔진 회전수(N)와 드로틀 밸브 개로(TH₀)에 의해 행하는 것이 필요하고 이것에 의해 자려진동 등의 문제는 제거할 수가 있고 정확한 제어를 행할 수가 있다. 그 외의 방법으로서 EGR량의 매핑은 제17도에 시각적으로 나타낸 바와같이 흡기부압(V_C)과 엔진회전수(N)로 행하고 그 매핑량에 대하여 드로틀밸브 개로(TH₀)에 따라서 클램프를 곱한 방법이 있다. 즉 EGR량=F·f(N, V_C), F=f (T H₀)로 하는 것이다. 클램프정수(F)는 제18도에 나타낸바와 같이 드로틀 밸브 개로(T H₀)에 대하여 비례하는 값이다. 실험에 의하면 EGR량은 그 히칭에 의해, 증가방향으로 발산하는 경우와 감소방향으로 발산하는 경우가 있으므로 각각의 경우에 따라서 클램프는 증가방향 또는 감소방향으로 행하든가 또는 소정의 폭을 가지고 양방향으로 행한다. 후자의 방법에 관하여 제19도를 참조하여 설명한다. 우선 엔진회전수(N), 흡기부압( V_C), 드로틀밸브 개로(TH₀)를 회전센서(12), 부압센서10), 드로틀센서(15)에 의해 검출하고(스텝 1901), TH₀또는 TH₀XN에 대한 기준최대개변율(t/T)_EVMAX및 기준최소 개변율(t/T)_EVMIX을 설정한다(스텝 1902).

다음에 N과 V_C에 의해 매프(map)에서 기억되어 있는 개변율(t/T)_EVM을 읽어내고(스텝 1903), (t/T)_EVM과 (t/T)_EVMAX를 비교한다(스텝 1904). (t/T)_EVM―(t/T)_EVMAX≥0이라면, (t/T)_EV=(t/T)_EVMAX로 하는 것을 결정하여 (t/T)_EVMAX에 대응하는 충격계수 (t/T)를 가진 구동신호(DEGR)을 솔레노 이드밸브(802)에 부여한다(스텝 1905, 1906). (t/T)_EVM―(t/T)_EVMAX〈0이라면 다음에 (t/T)_EVM과 (t/T)_EVMIN을 비교한다(스텝 1907). (t/T)_EVM―(t/T)_EVMIN

0이라면 (t/T)_EV―(t/T)_EVM으로 하고, (t/T )_EVM―(t/T)_EVMIN〈0이라면 (t/T)_EV―(t/T)로서, 각각 (t/T)_EVM, (t/T)_EVMIN에 대응하는 구동신호(DEGR)의 충격계수(t/T)를 정한다(스텝 1908, 1909, 1906).

제11도에서 설명한 과업과 제19도에서 설명한 과업과는 ECU(1)와의 내장하는 타이머에의해 예를들면 20m Sec마다 기동하는 것에 의해 엔진의 특성에 영향을 주지 않고 양과업을 실행할 수가 있다.

Claims (1)

1. 기화기의 저속연료 계통과 중고속 연료계통에 각각 관련하여 설치된 슬로우 전자 밸브 및 메인 전자밸브와, 엔진의 운전 상태를 검출하여 운전 상태에 따른 신호를 출력하는 복수개의 검출장치와, 상기 엔진의 운전 상태에 대응하여 예정된 값을 기억하는 최소한 하나의 전자적 기억장치와, 상기 검출장치에서 검출된 운전 상태에 대응하여 선정된 상기 예정된 값에 따라 상기 슬로우 전자 밸브 및 메인 전자 밸브에 개변율 신호를 부여하여 상기 저속연료 계통과 중고속 연료계통으롭터 공급되는 혼합기의 공연비를 조정하는 전자제어장치를 가진 기화기 형식내연 기관의 제어장치.

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