汽车燃料喷射控制装置.pdf

本发明提供一种汽车燃料喷射控制装置，该装置包括：节流阀值输入部，用于接收节流阀的开闭值；电子控制单元信号输入部，从电子控制单元接收用于向各个气缸的喷油器发送的信号；制动器信号输入部，用于接收制动器的信号；多个喷油器输出控制开关，安装于各气缸的喷油器线圈与电源之间，用于控制所述喷油器；以及控制部，根据从节流阀值输入部、电子控制单元信号输入部及制动器信号输入部接收的信号，进行规定的计算，向多个喷油器输出控制开关输出控制信号，以此控制多个喷油器。本发明的燃料喷射控制装置通过减少不同气缸的输出偏差来减少噪声和振动，并提高汽车燃油经济性。另外，能够防止因汽车的电子控制单元的问题而引起的爆冲。

权利要求书
1.  一种汽车燃料喷射控制装置，在每个气缸具有用于向气缸的内部供给燃料的喷油器并由电子控制单元进行控制的内燃机的控制装置中，上述汽车燃料喷射控制装置的特征在于，
包括：
节流阀值输入部，用于接收节流阀的开闭值；
电子控制单元信号输入部，从所述电子控制单元接收用于向各个气缸的喷油器发送的信号；
制动器信号输入部，用于接收制动器的信号；
多个喷油器输出控制开关，安装于各气缸的喷油器线圈与电源之间，用于控制所述喷油器；以及
控制部，根据从所述节流阀值输入部、所述电子控制单元信号输入部及所述制动器信号输入部接收的信号，进行规定的计算，向所述多个喷油器输出控制开关输出控制信号，以此控制多个所述喷油器。

2.  根据权利要求1所述的汽车燃料喷射控制装置，其特征在于，
所述控制部包括：
基准气缸检测部，从所述各个气缸中检测出做功行程所需的时间最长气缸并将其设定为基准气缸；
喷油器输出控制部，在所述制动器启动的情况下，截止所述喷油器输出控制开关而防止所述喷油器进行输出，在制动器未启动且处于急加速的情况下，导通所述喷油器输出控制开关而使所述喷油器进行输出；以及
喷油器喷射量控制部，通过控制各气缸的所述喷油器输出控制开关的导通时间来控制所述喷油器的喷油量，使得各气缸的做功行程所需的时间与所述基准气缸的做功行程所需的时间相同。

3.  根据权利要求2所述的汽车燃料喷射控制装置，其特征在于，
所述喷油器输出控制部，在所述控制部的微型计算机发生故障的情况下，导通所述多个喷油器输出控制开关。

4.  根据权利要求1所述的汽车燃料喷射控制装置，其特征在于，
还包括：
空气吸入阀开闭器，安装于进气通路的一个分支通路上且在所述节流阀之前的位置，用于控制空气的吸入量，
所述控制部还包括：
开闭器控制部，根据发动机转数是否到达指定RPM值，以指定值控制所述空气吸入阀开闭器。

5.  根据权利要求4所述的汽车燃料喷射控制装置，其特征在于，
所述开闭器控制部在所述节流阀的开闭值处于急加速状态值的情况下，以最大值控制所述空气吸入阀开闭器。

6.  根据权利要求1至5中任一项所述的汽车燃料喷射控制装置，其特征在于，
还包括：
状态显示部，从所述控制部接收状态信息来显示。

7.  根据权利要求6所述的汽车燃料喷射控制装置，其特征在于，
所述状态信息包括：所述制动器是否启动、是否检测出所述基准气缸的状态、是否处于急加速状态及所述控制部是否处于故障状态。

说明书汽车燃料喷射控制装置
技术领域
本发明涉及汽车发动机燃料喷射控制装置，更具体而言，涉及在发动机中根据发动机转数的变化来向发动机的各个气缸分别分配并供给不同的燃料量，从而不仅可以防止由发动机转数的偏差而引起的噪声及振动，而且可以降低燃油消耗。当控制装置发生故障时，用于直接连接到电子控制单元(ElectronicControlUnit：ECU)，当急加速时，无需本发明的燃料喷射控制而直接通过电子控制单元来喷射燃料，在发生爆冲(UnintendedAcceleration：UA)的情况下，切断燃料的燃料喷射控制装置。
背景技术
通常情况下，发动机通过加减燃料供给量来调节负荷。
此时，发动机由多个气缸构成，各个气缸虽然以相同的形态制造，但因在制造工序中发生的偏差或在使用过程中的老化而引起的偏差导致每个气缸的输出存在差异。
这种输出的差异引起发动机的振动及噪声，并且导致汽车燃油经济性的下降。
为了解决这种在不同气缸中产生差异的问题，韩国公开特许第10-2009-0004086号提出了不同气缸的喷射量校正方法。
并且，提出了与上述技术类似的相关技术，但存在因用于决定作为基准的喷射量的方法并不精确而依旧存在偏差，且输出下降的问题。
并且，存在无法防止由汽车的电子控制单元的问题而引起的爆冲的问题。
并且，在需要急加速的情况下，在最短的时间内提高输出要比解决气缸之间的输出偏差的控制更重要，但存在不具有这种功能的问题。
发明内容
发明要解决的技术问题
因此，本发明的目的在于提供燃料喷射控制装置，该燃料喷射控制装置通过减少不同气缸的输出偏差来减少噪声和振动，并提高汽车燃油经济性，还能够获得能够解决偏差的最大输出。
并且，本发明的目的在于提供燃料喷射控制装置，该燃料喷射控制装置能够防止因汽车的电子控制单元的问题而引起的爆冲。
并且，本发明的目的在于提供燃料喷射控制装置，该燃料喷射控制装置在需要急加速的状况下不会控制喷射量。
用于解决的问题的技术手段
为了解决上述目的，本发明的汽车燃料喷射控制装置，在每个气缸具有用于向气缸的内部供给燃料的喷油器并由电子控制单元进行控制的内燃机的控制装置中，上述汽车燃料喷射控制装置的特征在于，包括：节流阀值输入部，用于接收节流阀的开闭值；电子控制单元信号输入部，从所述电子控制单元接收用于向各个气缸的喷油器发送的信号；制动器信号输入部，用于接收制动器的信号；多个喷油器输出控制开关，安装于各气缸的喷油器线圈与电源之间，用于控制所述喷油器；以及控制部，根据从所述节流阀值输入部、所述电子控制单元信号输入部及所述制动器信号输入部接收的信号，进行规定的计算，向所述多个喷油器输出控制开关输出控制信号，以此控制多个所述喷油器。
本发明的汽车燃料喷射控制装置，其特征在于，所述控制部包括：基准气缸检测部，从所述各个气缸中检测出做功行程所需的时间最长气缸并将其设定为基准气缸；喷油器输出控制部，在所述制动器启动的情况下，截止所述喷油器输出控制开关而防止所述喷油器进行输出，在制动器未启动且处于急加速的情况下，导通所述喷油器输出控制开关而使所述喷油器进行输出；以及喷油器喷射量控制部，通过控制各气缸的所述喷油器输出控制开关的导通时间来控制所述喷油器的喷油量，使得各气缸的做功行程所需的时间与所述基准气缸的做功行程所需的时间相同。
本发明的汽车燃料喷射控制装置，其特征在于，所述喷油器输出控制部，在所述控制部的微型计算机发生故障的情况下，导通所述多个喷油器输出控制开关。
本发明的汽车燃料喷射控制装置，其特征在于，还包括：空气吸入阀开闭器，安装于进气通路的一个分支通路上且在所述节流阀之前的位置，用于控制空气的吸入量，所述控制部还包括：开闭器控制部，根据发动机转数是否到达指定RPM(RevolutionsPerMinute：转数/分 钟)值，以指定值控制所述空气吸入阀开闭器。
本发明的汽车燃料喷射控制装置，其特征在于，所述开闭器控制部在所述节流阀的开闭值处于急加速状态值的情况下，以最大值控制所述空气吸入阀开闭器。
本发明的汽车燃料喷射控制装置，其特征在于，还包括：状态显示部，从所述控制部接收状态信息来显示。
本发明的汽车燃料喷射控制装置，其特征在于，所述状态信息包括：所述制动器是否启动、是否检测出所述基准气缸的状态、是否处于急加速状态及所述控制部是否处于故障状态。
发明效果
本发明具有如下效果：减少不同气缸的输出偏差来减少噪声和振动，并提高汽车燃油经济性，而既可以解决偏差，又具有最小输出的气缸可以以最大方式进行输出来在偏差解决范围内得到最大输出。
并且，本发明具有如下效果：检测节流阀、发动机转数及制动器信号来防止因汽车的电子控制单元的问题而引起的爆冲。
并且，本发明具有如下效果：在判断节流阀的信号为急加速的情况下，不会控制喷射量而直接传递电子控制单元的信号，从而防止对急加速产生障碍。
附图说明
图1为本发明一实施例的汽车燃料喷射控制装置的框图。
图2a为示出现有的喷油系统的结构框图；
图2b为示出本发明的喷油系统的结构框图。
图3为示出本发明一实施例的空气吸入阀开闭器的安装示意图。
图4为本发明一实施例的汽车燃料喷射控制装置的一部分框图。
图5为本发明一实施例的汽车燃料喷射控制装置的基准气缸检测部的检测方法的流程图。
图6为本发明一实施例的汽车燃料喷射控制装置的喷油器输出控制部的控制方法的流程图。
图7为本发明一实施例的汽车燃料喷射控制装置的喷油器喷射量 控制部的控制方法的流程图。
图8为本发明一实施例的汽车燃料喷射控制装置的空气吸入阀开闭器控制部的控制方法的流程图。
附图标记的说明
10：喷油器输出控制开关20：空气吸入阀开闭器
110：节流阀值输入部120：制动器信号输入部
130：电子控制单元信号输入部150：控制部
151：基准气缸检测部152：空气吸入阀开闭器控制部
153：喷油器输出控制部154：喷油器喷射量控制部
160：状态显示部
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。但是，本发明的实施方式可变形为多种其他形态，本发明的范围并不局限于以下所述的实施方式。并且，本发明的实施方式是为了向本发明所属技术领域的普通技术人员更完整地说明本发明而提供的。因此，为了更明确的说明，可以对附图中的要素的形状及大小等进行放大，而在附图中以相同的附图标记来表示的要素为相同的要素。
图1为本发明一实施例的汽车燃料喷射控制装置的框图，图4为本发明的一实施例的控制部的框图。
参照图1至图4，本汽车燃料喷射控制装置可包括节流阀值输入部110、制动器信号输入部120、ECU信号输入部130、多个喷射器输出控制开关10、空气吸入阀开闭器20、控制部150及状态显示部160。此时，控制部150可包括基准气缸检测部151、空气吸入阀开闭器控制部152、喷射器输出控制部153及喷射器喷射量控制部154。
本汽车燃料喷射控制装置的每个气缸具有向气缸内供给燃料的喷油器，各喷油器与喷油器输出控制开关10及ECU单元 的大功率三极管(Transistor:TR)相连接，作为被电子控制单元控制的内燃机的控制装置，能够向上述喷油器输出控制开关10和上述空气吸入阀开闭器20输出信号来进行控制。
上述节流阀值输入部110为接收节流阀的开闭值的单元，由于节流阀根据其开闭程度来发送不同的电信号，因此可以接收该值。
上述制动器信号输入部120为接收制动器信号的单元，在本发明的一实施例中，与用于控制制动器灯的线相连接来接收该信号。
上述ECU信号输入部130为接收由电子控制单元发送的、用于向各个气缸的喷油器喷射燃料的输出信号的单元。在没有安装本发明的汽车燃料喷射控制装置的情况下，喷油器直接被电子控制单元所控制，而本装置对上述的电子控制单元的输出信号进行调制，因而需要输入上述输出信号。
上述控制部150为控制喷油器输出控制开关10及空气吸入阀开闭器20的控制装置，通过向上述喷油器输出控制开关10和上述空气吸入阀开闭器20输出信号来控制空气吸入量及喷油器的喷油量，以此对发动机的燃料喷射进行控制。
上述状态显示部160为显示控制部150的状态的单元。
图2a为示出现有的喷油系统的结构框图。图2b为示出本发明的喷油系统的结构框图。如图2b所示，喷油器输出控制开关10安装于各气缸的喷油器线圈与电源之间，用于控制喷油器。如图2a及图2b所示，在现有技术中，喷油器只受到电子控制单元的控制，而在本发明中，喷油器受到控制部150(下面将进行说明)及电子控制单元共同的控制。在此，所述喷油器输出控制开关10可以由场效应晶体管(FieldEffectTransistor：FET)构成。通过控制喷油器输出控制开关10的导通、截止以及导通时间，来控制喷油器的开启、关闭以及喷油量。
图3为示出本发明的一实施例的空气吸入阀开闭器20的安装示意图。如图3所示，空气吸入阀开闭器20可安装于进气通路的一个分支通路上且在节流阀之前的位置，用于控制空气的进气量。关于空气吸入阀开闭器20的控制流程，将后面进行详细说明。
图4为本发明的一实施例的控制部150的框图。参照图4，控制部150由微型计算机(省略图示)、基准气缸检测部151、空气吸入阀空气吸入阀开闭器控制部152、喷油器输出控制部153及喷油器喷射量控制部154构成。该微型计算机具有中央运算单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)及输入输出接口(I/O接口)。也可以由多个微型计算机构成控制部150。控制部150分别从节流阀值输入部110、制动器信号输入部120及ECU信号输入部130接收信号，并基于这些信号，执行规定的运算，向上述喷油器输出控制开关10和空气吸入阀开闭器20输出控制信号，以此对发动机的燃料喷射进行控制。
图5为本发明一实施例的汽车燃料喷射控制装置的基准气缸检测部151的检测方法的流程图。在本发明中，“基准气缸”是指：在发动机所具备的多个气缸中，气缸的做功行程所需的时间(即，在气缸的做功行程中，活塞从上止点推至下止点为止的时间)最长的气缸。上述的气缸的做功行程所需的时间是可以通过测量从本气缸喷射燃料到下一个气缸喷射燃料为止的时间来获得。
在本发明中，首先，通过基准气缸检测部151在多个气缸中确定基准气缸，然后，喷油器喷射量控制部154根据基准气缸的喷油器输出控制开关10的导通时间控制其他气缸的喷油器输出控制开关10的导通时间，由此控制各气缸喷油器的喷射量，使得其他各气缸的做功行程所需的时间与基准气缸的做功行程所需的时间相同。关于喷油器喷射量控制部154的控制流程将在后面详述。
在此，首先参照图5，对基准气缸检测部151的动作进行详细说明。基准气缸检测部151部首先存储各个气缸的做功行程所需的时间(步骤S110)。然后，比较各气缸的做功行程所需的时间，并将做功行程所需的时间最长的气缸作为候选的基准气缸(步骤S120)。之后，判断某个气缸成为候选基准气缸的次数是否达到指定的次数以上(步骤S130)，若达到指定的次数以上(在步骤S130中为“是”)，则将该气缸设定为基准气缸(步骤S140)，若未达到指定的次数(在步骤S130中为“否”)，则返回到步骤S110，重复进行基准气缸的判断，由此确定基准气缸。在发动机启动之后设定一次基准气缸，在发动机熄灭之前，该基准气缸保持不变。然后，下一次发动机启动时，重新设定基准气缸。
图6为本发明的一实施例的喷油器输出控制部153的控制方法的流程图。喷油器输出控制部153控制喷油器输出控制开 关10的导通、截止，来控制喷油器的开启、关闭。
参照图6，上述喷油器输出控制部153对上述控制装置150的微型计算机的电信号进行检测(步骤S310)，在控制装置150发生故障的情况(步骤S311)下，将由ECU信号输入部130输入的信号直接输出至喷油器。
在控制装置150正常工作的情况下，判断发动机转数值是否在指定值以内(步骤S320)，在指定值以内的情况下(步骤S320中为“是”)，使喷油器输出控制开关10导通而使喷油器进行输出(步骤S331)。
在不在指定值以内的情况下(步骤S320中为“否”)，判断是否在指定基准气缸之前(步骤S330)，在指定基准气缸之前的情况下(步骤S330中为“是”)，使喷油器输出控制开关10导通而使喷油器进行输出(步骤S331)，在指定基准气缸之后的情况下(步骤S330中为“否”)，判断是否为制动器启动(ON)且ECU信号连续接通(ON)的情况(步骤S340)。
在步骤S340中为“是”的情况下，使喷油器输出控制开关10截止而关闭喷油器输出(步骤S361)，在步骤S340中为“否”的情况下，判断是否为制动器启动(ON)且发动机转数为指定值以上且已指定基准气缸且喷油器喷射值的最小值的2.5倍以上的情况(步骤S350)。
在步骤S350中为“是”的情况下，使喷油器输出控制开关10截止而关闭喷油器输出(步骤S361)，在步骤S350中为“否”的情况下，判断是否为制动器启动且发动机转数为指定值以上的条件下发动机转数和节流阀异常的情况(步骤S360)。
在步骤S360中为“是”的情况下，使喷油器输出控制开关10截止而关闭喷油器输出(步骤S361)，在步骤S360中为“否”的情况下，判断是否为制动器未启动(OFF)且指定基准气缸之后且发动机转数为指定值以上的处于急加速的情况(步骤S370)。
在步骤S370中为“是”的情况下，使喷油器输出控制开关10导通而打开(ON)喷油器输出(步骤S371)，在步骤S370中为“否”的情况下，通过将要后述的喷油器喷射量控制部154来进行正常节约控制(步骤S380)。
在上述喷油器喷射值的最低值的2.5倍的情况下，使喷油器输出控制开关10截止而关闭喷油器输出(步骤350、步骤361)的理由是：若在喷油器喷射值小于2.5倍的情况下关闭喷油器输出，则存在熄火的忧虑；若在大于2.5倍的情况下保持开启输出的状态，则存在燃料消耗大的问题。如上所述，在制动器启动(ON)且发动机转速为异常的情况下，关闭(OFF)喷油器的输出，因此能够防止因汽车的电子控制单元的问题而引起的爆冲。
图7为本发明的一实施例的喷油器喷射量控制部154的控制方法的流程图。喷油器喷射量控制部154通过控制各气缸的喷油器输出控制开关10的导通时间来控制各气缸的喷油器的喷油量，若本气缸的做功行程所需的时间大于基准气缸，则加大本气缸的喷油器输出控制开关10的导通时间来增加本气缸的喷油量；若本气缸的做功行程所需的时间小于基准气缸，则缩小本气缸的喷油器输出控制开关10的导通时间来减少本气缸的喷油量；若本气缸的做功行程所需的时间等于基准气缸，则本气缸的喷油器输出控制开关10的导通时间保持不变，从而使得各气缸的做功行程所需的时间与所述基准气缸的做功行程所需的时间相同。
下面，参照图7，对上述喷油器喷射量控制部154的动作进行详细说明。在下面的说明中，喷油器的输出时间是指该喷油器的喷油器输出控制开关10的导通时间。
首先，判断本喷油器是否为基准气缸的喷油器(步骤S510)，在判定为基准气缸的喷油器的情况(在步骤S510中为“是”)下，直接传递上述电子控制单元的输出(步骤S511)，在判定为不是基准气缸的喷油器的情况(在步骤S510中为“否”)下，判断本气缸做功行程所需的时间是否与基准气缸的做功行程所需的时间相同(步骤S520)。
在小于基准气缸时，将调节量加大一个单位；大于基准气缸时，将调节量减小一个单位(步骤S521)；在等于基准气缸时，调节量保持不变(S530)。在本发明中，调节量的单位是10μs，该调节量的单位可根据不同车型以及控制需要来设定。
然后，判断上述调节量是否大于等于指定的调节量最大值(步骤S540)，在大于等于指定的调节量最大值的情况下，将调节量最大值代入到调节量中(步骤S541)。调节量最大值是可以根据不同车型来设置，调节量过大有可能导致汽车的抖动，因此优选设定为基准气缸的输出时间的5％以内。
然后，通过从基准气缸的喷油器的输出时间中减去所计算出的调节量，来计算出本气缸的喷油器的输出时间(步骤S550)。以上述计算出的本气缸的喷油器的输出时间控制喷油器(步骤S560)。
如上所述，通过将各气缸的做功行程所需的时间与基准气缸的做功行程所需的时间进行比较，并利用所计算的差值来控制各喷油器的输出时间，使得所有气缸的做功行程所需的时间变得相同。由此，减少不同气缸的输出偏差，从而达到减少噪声和振动且提高汽车燃油经济性的效果。
图8为本发明的一实施例的空气吸入阀开闭器控制部152的控制方法的流程图。空气吸入阀开闭器控制部152用于与发动机转数相匹配地控制空气吸入阀开闭器20。
参照图8，上述空气吸入阀开闭器控制部152首先判断发动机的转数是否到达指定RPM值(步骤S210)，在达到指定RPM值的情况下，以指定值控制空气吸入阀开闭器20(步骤S211)，其中，关于空气吸入阀开闭器20的指定开闭值，事先存储有与发动机转数相对应的开闭值，例如在3000RPM时空气吸入阀打开20％，在3300RPM时空气吸入阀打开40％，在3600RPM时空气吸入阀打开60％等。
在步骤S210中发动机转速未达到指定RPM值的情况下，判断节流阀的开闭值是否处于紧急加速的情况(步骤S220)，在紧急加速的情况下，以最大值控制空气吸入阀开闭器20(步骤S221)。即，在节流阀的开闭状态为以急加速的方式设定的值的情况下，将空气吸入阀开闭器20开启最大。由此，在不影响急加速的情况下，能够节省燃油消耗。
状态显示部160为显示控制部150的状态的单元。状态显示部160从控制部50接收信号，根据所接收的信号判断制动器是否启动、是否检测出基准气缸、是否处于急加速状态及控制部是否处于故障状态，来显示的单元。
在本发明的优选的一实施例中，通过使发光二极管(LED)点亮、熄灭或闪烁来显示上述控制部150的各种状态。用户通过状态显示部160能够直观地确认控制部150的正常工作与否，因此无需特殊设备也能够及时发现控制部150的异常，从而能够及时进行维修。
实施例1
将本发明的汽车燃料控制喷射装置设置于2002年产SM520自动车辆之后，进行行驶来测定燃料消耗量，并在相同条件下，以未设置本发明的装置的状态测定燃料消耗量，并进行了比较。
表1

在如上所述的实验中，与未设置装置的车辆相比，设置了本发明的喷油器喷射量控制开关的车辆的汽油(燃料)消耗节减了7.27％，在设置了本发明的喷油器喷射量控制卡关及空气吸入阀开闭器的车辆汽油(燃料)消耗节减了25.03％。
本发明并不局限于上述的实施方式及附图，而是由所附的发明要求保护范围限定。因此，在不脱离记载于发明要求保护范围的本发明的技术思想的范围内，可由本发明所属技术领域的普通技术人员进行多种形态的置换、变形及变更，这也应属于本发明的范围。