KR0137362B1 - 공기조절 시스템의 압축기 제어 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음

Description

[발명의 명칭]

공기 조절 시스템의 압축기 제어 방법

[발명의 분야]

본 발명은 공기 조절 시스템의 압축기를 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 자동차 공기 조절 시스템의 압축기 고압단에 설치되어 압축기를 제어하는 압력 센서의 사용과, 공기 조절 시스템의 압축기를 제어하도록 내연기관의 기능을 제어하는 제어 장치의 사용에 관한 것이다.

[발명의 배경]

압축기를 예정된만큼 지연시켜 작동 이전에 예를들면 엔진 속도를 상승시키거나 내연기관에 공급되는 공기의 양을 증가시키므로써 내연기관의 출력을 증가시키는, 공기 조절 시스템의 압축기를 제어하기 위한 방법은 공지되어 있다. 상기 방법에서 출력은 예정된 고정 수치만큼씩 순간 순간 증가한다. 내연기관의 출력이 항상 급격히 증가될 수는 없으므로 압축기가 스위치온(switch on)되기 이전의 지연은 필요한 것이다. 상기 형식의 방법에서, 내연기관의 기능을 제어하기 위하여 제어 장치를 사용하는것 또한 공지되어 있다. 즉, 공기 조절 시스템의 압축기는 더이상 예를들면 자동차 내부에 장착된 온도 조절 장치에 의해 곧바로 제어되지 않는다. 그대신 온도 조절 장치의 신호는, 그 신호에 응답하여 우선 내연기관의 출력을 증가시키고 계속하여 압축기를 지연시켜 스위치 온하는 제어 장치로 보내진다. 내연기관의 출력 증가는 내연기관의 속도를 압축기가 스위치 온될때에도 가능한한 일정하게 유지시킨다.

상기 방법의 결정은 압축기의 스위치 온 도중에 내연 기관에 대한 부하가 일정하지 않다는 것이다. 예를들면 압축기의 스위치 온은 외부 온도가 낮을때 보다는 높을 때 내연기관에 보다 큰 부하를 갖는다. 압축기가 스위치 온될때 내연기관에 걸리는 부하는 압축기의 고압단이 고압일때 더욱 높다. 이는 높은 외부 온도로 인해 압축기가 자주 스위치 온될때 발생한다.

그러므로 공지된 방법에서는, 특정 예비 조건하에서, 압축기가 스위치 온될 때 내연기관의 출력에 여전히 현저한 변동이 존재한다.

[발명의 개요]

이와 대조적으로, 본 발명에 따른 방법의 장점은, 압축기가 작동될때는 언제나 내연기관의 출력이 최적으로 세팅되어 있다는 것이다. 그결과 공기 조절 시스템은 실제로 변동없이 스위치 온된다.

특히 양호한 방법에서, 압축기 고압단의 압력은 예상 되는 내연기관의 부하를 결정하기 위해 측정된다. 압축기를 시동시키는데 필요한 힘이 클수록, 고압단의 압력은 커진다. 압축기가 작동될때 내연기관에 발생하는 부하는 압력 측정의 결과 매우 정확히 예정될 수 있으며, 따라서 내연기관의 출력은 조정될 수 있다.

또한, 예정가능한 지연 시간이 지난후 압축기가 작동되는 방법이 선호된다. 그러므로 압축기의 스위치 온으로부터 예견되는 부하에 따라 내연기관의 출력을 상승시키기에 충분한 시간이 남는다.

다른 양호한 방법에서, 내연기관의 온도가 결정되고 지연 시간이 상기의 온도 함수로서 세트된다. 그러므로 내연 기관의 보다 높은 출력이 세트될때까지 예를들면 낮은 엔진 온도에서 압축기의 스위치 온을 연기하는 것이 가능하다.

또다른 양호한 방법에서, 내연기관의 온도가 결정되고 내연기관의 출력이 온도 함수로서 증가한다. 그러므로 내연 기관의 모든 작동 상태에서 공기 조절 시스템이 변동없이 스위치 온되도록 하기 위해, 출력이 엔진의 모든 온도에서 이상적으로 세팅될 수 있다.

온도를 결정하므로써, 예를들면 높은 엔진 온도에서 공기 조절 시스템 압축기의 스위치 온을 방지할 수 있고, 엔진에는 더이상의 부하가 걸리지 않는다.

내연기관의 순간 부하 상태가 감지되며, 예정가능한 부하 상한치를 초과했을 때에는 압축기의 작동이 방지되는 다른 양호한 방법 또한 선호된다. 그러므로 만약 예를들어 내연기관의 전체 출력이 가속 작동을 위해 사용된다면, 압축기의 스위치 온 결과로서 출력 감소가 방지된다.

상기 형식의 방법을 수행하기 위한 본 발명에 따른 제어 회로의 장점은, 압축기 고압단의 압력이 센서에 의해 감지되고 그결과 압축기의 스위치 온 도중에 발생하는 내연기관에서의 부하가 매우 정확히 예측 가능하다는 것이다. 따라서 압축기의 스위치 온이 실제로 변동없이 발생할 수 있도록, 적절한 제어 배치에 의해, 내연기관의 출력이 감지된 압력의 함수로서 증가될 수 있다.

통상의 제어 회로에는 지연 부재가 제공되는바, 압축기 또는 압축기는 지연부재에 의해 예정가능한 지연 시간 이후에만 작동 가능하다. 예를들면 내연기관이 시동된 이후 압축기가 작동하지 않는동안 10 내지 20초의 지연 시간이 선택될 수 있다. 그러므로 내연기관은 모든 엔진 제어 작업이 일시적인 상태일 때 부가의 부하를 받지 않는다.

부가의 양호한 제어 회로에는 모니터링 회로가 있는데 이에 의해 각 스위치 소자 또는 일단의 스위치 소자의 작업 능력이 체크된다. 결점이 있을때는, 압축기의 작동이 중지되므로써 내연기관의 과부하 가능성이 배제된다.

[도면의 설명]

본 발명의 양호한 실시예는 본 발명에 따른 제어 회로를 기본적으로 도시한 블록 선도에 도시되어 있다.

[양호한 실시예에 관한 설명]

도면은 공기 조절 시스템의 압축기를 제어하기 위한 방법을 수행하기 위한 제어 회로를 도시한다. 자동차 공기 조절 시스템의 응축기 또는 압축기가 예로서 본원에 선정되어 있다.

제어 회로는 내연기관의 기능을 제어하는 제어 유니트를 구비한다. 상기 형식의 제어 장치는 공지되어 있으므로 본원에서 그 기능을 상세히 다룰 필요는 없다.

도면은 자동차의 내연기관(1)으로 구동되며 압축기(2)를 포함하는 공기 조절 시스템의 기능을 도시하는 블록 선도이다. 제어가능한 커플링(3)으로서 설계된 스위치 부재는 내연기관(1)과 압축기(2) 사이에 제공된다. 전자기적 커플링이 양호하게 선택된다.

공기 조절 시스템의 압축기는 자동차의 내부 온도가 너무 높을때와 자동차 내부의 공기 습도가 너무 높을때 스위치 온될 수 있다. 예를들면 자동차 내부에 위치하는 온도 조절 장치에 의해 온도 종속적인 스위치 온이 얻어질 수 있다. 간단한 공기 조절 시스템에서는 압축기가 공기 조절 시스템의 온도 조절 장치에 의해 직접 스위치 온된다. 이경우 온도 조절 장치와 압축기 사이의 연결이 필요하며, 이 연결은 도면에서 파선으로 표시되어 있다.

온도 조절 장치(4)와 압축기(2) 사이에는 어떤 직접적인 연결이 없음을 도면으로부터 알 수 있다. 그대신 온도 조절 장치로부터의 출력 신호가 제어 장치(5)에 공급된다.

제어 장치(5)는 여러 센서로부터 부가의 정보를 수신한다. 예를들면 압축기의 고압단에는 그곳의 압력을 감지하여 대응 신호를 제어 장치(5)에 전달하는 압력 센서(6)가 존재한다. 압력 센서는 예를들면 공기 조절 시스템의 냉각 유체의 압력에 비례하는 전압을 전달하도록 설계될 수 있다. 동시에 예를들면 압력 센서(6)에서의 출력 전압은 압축기 고압단의 압력이 0에서 30.6kg/㎠(30 바아)까지 상승할때 0부터 5V까지 변할 수 있다.

내연기관의 온도는 온도 센서(7)에 의해 감지된다. 예를들면 내연기관의 오일의 온도나 냉각 유체의 온도가 측정될 수 있다. 온도 센서(7)는 라인을 통해 제어 장치와 연결된다.

내연기관의 부하 상태는 소위 부하 센서(8)에 의해 감지될 수 있다. 그러므로 예를들면 드로틀 플립(flap)의 위치나 가속기 페달과 연결되는 변속기의 위치가 결정될 수 있다. 본 센서로부터의 출력 신호 역시 제어 장치(5)에 공급된다.

또한 제어 장치(5)와 커플링(3) 사이에 삽입되는 지연 회로(9)가 존재한다.

더구나, 제어 장치는, 라인(11)을 거쳐서 내연기관과 연결되는 제어 장치(10)를 갖는다.

또한 각각의 스위치 소자 또는 일단의 스위치 소자의 기능을 모니터하는 모니터링 회로(12)가 존재한다.

이경우 모니터링 스위치는 예를 들면 온도 조절 장치(4), 압축기(2), 압력센서(6), 지연 회로(9), 부하 센서(8), 온도 센서(7), 제어 장치(10) 및 제어 장치(5)의 각 스위치 유니트와 연결된다. 이에 필요한 선은 도면이 복잡해지지 않도록 도시하지 않았다.

최종적으로, 메이크 접점으로서 설계되고 적절한 전압 공급원과 연결되는 스위치(13)가 있다. 예를들어 자동차내의 공기 습도가 너무 높을때 압축기는 상기 스위치에 의해 온도 조절 장치와 무관하게 또는 자동차의 내부 온도와 무관하게 스위치 온될 수 있다. 본 발명에 따른 기계적 스위치 대신에 전기 스위치가 제공될 수 있다.

통상, 내연기관 제어용 제어 장치는 예를들면 내연기관의 엔진 온도와 부하 상태같은 본원에 필요한 상술된 모든 신호를 포함한다. 압력-센서 신호만이 추가로 도입되어야 한다. 상기 스위치(13)와 지연 회로(9) 역시, 예를들면 계전기와 같은 스위치를 거쳐서 상기 조절 스위치의 압축기를 제어하는 제어 장치(5)내에 집적될 수 있다.

내연기관으로 구동되는 압축기를 제어하기 위한 방법과 도면에 도시된 회로의 기능이 후술된다.

자동차 내부의 온도가 예정가능한 한계치를 초과하면 온도 조절 장치(4)는 대응하는 출력 신호를 제어 장치(5)에 보낸다. 상기 신호의 결과 압축기는 즉시 스위치 온되지 않는다. 압축기의 작동 상태와 연결되는 압축기(2)의 작동 상태가 우선 결정된다. 이는, 압축기 고압단의 압력을 감지 하여 대응 신호를 제어 장치(5)로 전달하는 압력 센서(6)에 의해 수행된다. 내연기관의 압력 및 예견되는 부하는 일정한 불연속적인 순간에 그러나 양호하게 연속적으로 측정된다.

내연기관의 출력이 압축기(2)의 스위치 온 도중에 현저히 감소되는 것을 방지하기 위하여 우선 내연기관 출력이 증가한다. 이는 제어 장치(10)로부터의 대응 신호에 의해 라인(11)을 거쳐서 성취된다. 그러나 여기에서 내연기관의 출력이 증가되는 양은 중요하지 않다. 그러므로 예를들면 내연기관으로 공급되는 공기의 양을 제어 장치(10)에 의해 증가시킬 수 있다. 또한 출력을 증가시키기 위해서 점화각을 적절히 조절하는 것도 가능하다. 예를들어 내연기관으로 공급되는 연료/공기 혼합물도 농후해질 수 있다. 상기의 마지막 해결책은 희박 연소 엔진에 특히 적합한다.

압축기(2)는 내연기관의 출력이 증가된 이후에만 스위치 온된다. 따라서 내연기관의 출력을 확실히 증가시키기 위해 압축기는 일정한 지연 시간 이후에만 스위치 온된다. 지연 시간은 제어 장치(5)에 의해 변화 가능하다. 상기의 지연은 지연 회로(9)에 의해 보장된다.

지연 시간이 경과된 후, 내연기관(1)과 압축기(2) 사이에 제공된 커플링이 작동되므로써, 내연기관으로부터 압축기로 동력이 전달된다.

전술한 바로부터, 예를들면 내연기관에 공급되는 공기의 양은 압축기가 스위치 온되기 전에 증가된다. 그러므로 압축기는 사실상 변동없이 스위치 온될 수 있다. 압축기 출구측의 압력이 압력 센서(6)에 의해 결정되므로, 출력의 증가는 압축기의 순간 작동 상태와 조화될 수 있다. 그러므로 만약 압축기 출구측의 압력이 높다면 즉 압축기가 스위치 온될때 내연기관에 걸리는 부하가 크다면, 압축기가 작동되기 이전에 내연기관의 출력은 압축기 고압단의 압력이 낮을때마다 현저히 증가된다.

출력의 증가 정도는 여러가지 주위 환경과 조화될 수 있다. 예를들면, 내연기관(1)의 온도는 온도 센서(7)에 의해 감지될 수 있다. 만약 이것이 여전히 비교적 낮다면, 내연 기관의 출력 증가는 압축기(2)의 스위치 온 이전에 제어 장치(10)에 의해 예정된다. 내연 기관의 온도를 한계치와 비교 하여 만약 상한치를 초과한다면 압축기의 작동을 완전히 방지할 수 있다. 이는 압축기의 스위치 온에 의한 내연기관의 과부하를 방지한다.

내연기관(1)의 순간 부하 상태는 적절한 센서(B)에 의해서도 감지될 수 있다. 예정가능한 부하 상한치를 초과 했을때 즉 내연기관의 전(full) 부하 상태일때, 내연기관의 과부하 가능성을 배제하기 위해서 압축기의 스위치 온을 방지할 수 있다.

또한 여러 센서로부터의 정보가 종합될 수 있다. 예를들면 내연기관의 일정한 부하 상태에서 압축기 고압단의 예정가능한 압력 한계치가 초과될때 압축기(2)의 스위치 온 역시 방지될 수 있다.

지연 회로(9)는, 내연기관(1)의 시동이후 예정된 시간, 예를들면 10 내지 20초동안 근본적으로 커플링(3)에 의해 압축기(2)가 작동되지 않도록 설계 가능하다. 그러므로 제어 유니트(5)는 내연기관의 모든 기능이 최적치로 세팅되는데 충분한 시간을 갖는다. 따라서 압축기는 엔진 제어 작동의 증강 이후에만 처음으로 스위치 온될 수 있다.

제어 회로에 소속되는, 도면에 도시된 모니터링 회로(12)는 보호 기능을 제공한다. 상기 회로는 회로의 각 요소, 예를들면, 제어 장치(5)의 서브 시스템 또는 센서에 결점이 있을때를 확인한다. 결점이 확인되면 제어 장치(5)는 공기 조절 시스템의 압축기와 같은 절대적으로 필요하지는 않은 압축기가 작동되지 않도록 보장한다. 이는 기능 상실의 경우에 내연기관(1)에의 불필요한 부하를 방지한다. 모니터링 회로 역시 제어 장치(5) 내부에 집적될 수 있다.

자동차내의 공기 습도가 너무 높으면 공기 조절 시스템은 온도 조절 장치(4)에 관계없이 스위치(13)에 의해 스위치 온될 수 있다. 공기 조절 시스템의 압축기(2)를 커트 인(cut in)하라는 명령이, 한편으로는 전압 공급원과 다른편으로는 제어 장치(5)와 연결되는 스위치에 의해 전달된다. 이 커트 인 신호는 자동차 내부의 온도가 높을때 온도 조절 장치(4)가 전달하는 그것과 필적한다. 온도가 너무 높거나 공기 습도가 너무 높을때 공기 조절 시스템이 스위치 온되든 안되든간에 제어 회로의 기능은 동일하다. 즉 압축기(2)가 작동하기 이전에 내연기관(1)의 출력은 압축기 작동으로부터 기대되는 부하의 함수로서 증가한다. 이 경우도 역시 압축기는 내연 기관(1)의 증가된 출력이 보장될때만 지연 회로(9)에 의해 스위치 온된다. 그밖의 점에서는 제어 회로의 상기 기능이 동일하므로 이에 대해 상술할 필요가 없다.

모든 경우에 내연기관(1)의 출력은 압축기 또는 압축기(2)가 스위치 온되기 이전에, 압축기기로부터 기대되는 부하의 함수로서 증가된다. 이는 내연기관의 모든 속도 범위내에서 압축기가 변동없이 스위치 온되도록 한다. 내연기관이 공회전 할때는 엔진 속도가 감소할 가능성이 없다. 또한 본 발명에 따른 제어 회로나 본원에 기재된 방법은, 내연기관의 부하나 온도와 같은 작동 상태가 제어 작동에 통합되므로, 내연기관이 과부하에 대해 보호되도록 보장한다.

제어 장치의 기본적인 설명과 내연기관으로 구동 되는 압축기 제어를 위한 방법에 대한 설명에 의하면, 압축기가 작동하기 이전에 자동차 내연기관의 출력이 내연기관에 발생 하는 부하의 함수로서 증가하므로, 자동차 공기 조절 시스템의 압축기 고압단에 설치된 압력 센서의 사용에 의해 압축기의 이상적인 제어가 가능하다는 것은 명백하다.

상기 형식의 센서로부터의 출력 신호는, 상기의 특성을 갖는 내연기관의 기능을 제어하기 위한 제어 장치에 공급된다.

압력 센서로부터의 출력 신호를 평가하는 제어 장치(5)는 상한 압력이 초과될때와 압력이 예정가능한 하한 압력 이하로 떨어질때 공기 조절 시스템의 압축기가 스위치 온되지 못하도록 설계 가능하다. 공기 조절 시스템의 기능을 보호하기 위해 필요한 압력 스위치 및 압력 센서는 그러므로 생략될 수 있다.

도면과 관련하여 방법을 수행하기 위해서, 내연기관 특히 자동차 공기 조절 시스템의 압축기를 제어하기 위해 내연기관의 기능을 제어하고 압축기가 작동하기 이전에 압축기에 의해 내연기관에 발휘되는 부하를 감지하는 센서를 갖는 제어 장치 및 내연기관의 출력을 압축기에 의해 내연기관에 존재하는 부하의 함수로서 증가시키는 제어 장치를 구비할 수 있다. 상기 형식의 제어 장치의 기능은 상기와 같은 사용에서개량된다. 특히 공기 조절 시스템의 압축기 혹은 압축기의 변동없는 스위치 온이 성취될 수 있다. 또한 도면에 관한 설명으로 상기에 설명되어 있듯이, 압축기의 제어와 함께 내연기관의 가동을 향상시키는 부가의 안전 기능이 존재할 수 있다. 기능 사실은 확실하게 감지되며 기능이 상실되는 경우 예를 들어 공기 조절 시스템의 압축기로 인해 내연기관에 부하가 추가될 가능성은 없다.

Claims (11)

1. 내연기관에 대해 결합 및 결합 해제되어 이에 의해 구동될 수 있는 압축기를 제어하기 위한 방법으로서, 결합 이전에 압축기가 내연기관에 부과할 예상 부하를 결정하는 단계와, 내연기관의 파워 출력을 상기 결정된 예상 부하에 맞춰 증가시키는 단계와, 상기 내연기관 출력이 예상 부하에 맞게 된 후 압축기를 내연기관에 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 압축기는 자동차의 공기 조절 시스템의 압축기(2)인 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 예상 부하는 연속적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
4. 제2항에 있어서, 예상되는 내연기관(1)의 부하를 결정하기 위해 압축기(2) 고압단의 압력을 측정하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 압축기는 예정가능한 지연 시간이 경관된 후 내연기관에 결합되어 작동되는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
6. 제2항에 있어서, 내연기관(1)의 온도가 결정되고, 지연 시간은 이 온도 함수로서 선정되는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
7. 제2항에 있어서, 내연기관(1)의 온도를 결정하는 단계와, 내연기관의 파워 출력을 결정된 온도 함수로서 증가시키는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
8. 제2항에 있어서, 내연기관(1)의 온도를 결정하는 단계와, 온도가 상한치를 초과했을 때 압축기의 작동을 방지하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
9. 제2항에 있어서, 내연기관의 순간 부하 상태를 측정하는 단계와, 부하가 예정 가능한 상한치를 초과했을 때 압축기의 작동을 방지하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 압축기는 임의의 특정 시간에서의 예상 부하를 나타내는 가변 상태량을 가지며, 상기 방법은 가변 상태량을 모니터링하고 이용하여 상기 예상 부하를 결정하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 압축기는 공기 조절 시스템용 압축기(2)이고, 상기 상태량은 압력 센서(6)에 의해 모니터링되는 압력인 것을 특징으로 하는 압축기 제어 방법.