KR100287198B1 - Multi-cylinder internal combustion engine with electronic control system - Google Patents
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Abstract
선박 추진 기관은 실린더(2)들에 장착된 복수개의 실린더 인터페이스 유니트(5)와, 복수개의 중앙 엔진 제어유니트(4)를 포함하며, 실린더 요소들용의 액튜에이터(16)들에 제어신호를 제공한다. 상기 엔진 제어 유니트(4)는 병렬기능을 하도록 되어 있다. 2개의 서로 독립된 센서 디바이스(3)는 크랭크 샤프트의 운동과 각도위치를 탐지한다. 2개의 분리된 통신라인(6)들은 엔진 제어 유니트들과, 실린더 인터페이스 유니트들 및 필요하면, 센서 디바이스들을 서로 연결한다. 제어 시스템의 정상 작동시에 실린더 인터페이스 유니트(5)들은 제 1 및 제 2 중앙 엔진 유니트(4)들로부터 신호를 받으며, 엔진 제어 유니트들로부터 받은 신호들의 유효성을 확인하는 스위칭 기능을 갖고 연결되어 있다.The marine propulsion engine comprises a plurality of cylinder interface units 5 mounted on the cylinders 2 and a plurality of central engine control units 4, which provide control signals to the actuators 16 for the cylinder elements. do. The engine control unit 4 is configured to perform a parallel function. Two mutually independent sensor devices 3 detect the motion and angular position of the crankshaft. Two separate communication lines 6 connect the engine control units, the cylinder interface units and, if necessary, the sensor devices. In normal operation of the control system, the cylinder interface units 5 receive signals from the first and second central engine units 4 and are connected with a switching function for checking the validity of the signals received from the engine control units. .
Description
본 발명은 제 1 중앙 엔진 제어유니트와, 엔진 제어유니트로부터 수신된 신호들에 따라 실린더들로의 연료분사용 액튜에이터들에 제어신호를 제공하며 실린더 들에 분배된 다수의 실린더 인터페이스 유니트를 포함하며, 상기 제어시스템은 실린더들의 배기밸브들용의 액튜에이터들과 가능한 다른 실린더 요소들용 액튜에이터 들에 제어신호를 제공하는 전자 제어시스템을 구비한 멀티실린더 내연기관, 특히 선박 추진용 2행정 크로스헤드 엔진에 관한 것이다.The present invention comprises a first central engine control unit and a plurality of cylinder interface units distributed to the cylinders for providing control signals to fuel injection actuators to the cylinders in accordance with signals received from the engine control unit, The control system relates to a multicylinder internal combustion engine, in particular a two-stroke crosshead engine for ship propulsion, having an electronic control system for providing control signals to actuators for exhaust valves of cylinders and to actuators for other cylinder elements. will be.
그러한 내연기관용 전자 제어시스템은 오래동안 알려져 왔다. 예를들어, 미국 특허공보 제 4 009 695호에는 배기와 흡기 밸브, 그리고 연료공급 및 점화에 대한 전자제어장치를 구비한 4행정 가솔린엔진이 개시되어 있다. 상기 특허는 그러한 제어장치를 "전자식 캠샤프트"라고 부르고 그에 대한 장점들이 충분히 기재되어 있 으며, 엔진의 현재 동작모드에 따라 밸브들의 개폐시간의 자유로운 세팅을 포함한 다. 모든 액튜에이터들의 전자제어는 연료의 품질, 공기 밀도, 크랭크샤프트의 운동, 요구되는 엔진 출력과 현재의 엔진 수행 능력등에 대한 신호들에 기초하여 단일의 중앙 엔진제어 유니트에 의해 직접 이루어 진다. 상기 제어는 매우 취약하고 프로세서의 고장은 전체 엔진 제어의 장애를 유발하게 된다.Such electronic control systems for internal combustion engines have long been known. For example, US Patent Publication No. 4 009 695 discloses a four-stroke gasoline engine with an exhaust and intake valve and electronic controls for fuel supply and ignition. The patent calls such a control device an "electronic camshaft" and fully describes its advantages, including the free setting of the opening and closing times of the valves according to the current operating mode of the engine. Electronic control of all actuators is made directly by a single central engine control unit based on signals such as fuel quality, air density, crankshaft motion, required engine power and current engine performance. The control is very vulnerable and failure of the processor will lead to failure of overall engine control.
미국 특허공보 제 4 933 862호에는 엔진 연료공급, 공기 공급 및 배기가스의재순환등을 전자식으로 수행하고 연료공급 제어를 위하여 대부분의 신호연산들이 실린더들의 각각의 쌍 또는 각각의 실린더에 대한 프로세서가 제공된 서브 유니트 에서 수행되도록 연료 공급 제어를 분할하여 수행하는 부분들을 구비한 4행정 엔진 을 개시하고 있다. 이와같이 연산의 일부를 프로세서들에서 분할하여 수행하도록 하는 것은 엔진 동작의 신뢰성을 향상시키고 하나의 프로세서의 고장으로 엔진이 정지되지 않게 한다고 되어 있다. 그러나, 중앙 제어 유니트가 손상되면 제어는 역 시 정지되게 된다.U.S. Patent No. 4 933 862 electronically performs engine fueling, air supply and exhaust gas recirculation, and is provided with a processor for each pair of cylinders or each cylinder for most of the signal operations for fuel supply control. Disclosed is a four-stroke engine having parts for dividing fuel supply control to be performed in a sub unit. This partitioning of some of the operations on the processors is said to improve the reliability of the engine operation and prevent the engine from shutting down due to a failure of one processor. However, if the central control unit is damaged, the control is also stopped.
전술한 첫째 유형의 2행정 디젤 엔진의 작동 신뢰성을 향상시키려는 노력으로, 유럽 특허 제 EP-Bl 0 509 189호는 단일의 중앙 제어 유니트가 각각의 실린더 용의 단일의 실린더 제어 유니트와 연결되어 있으며, 실린더 제어 유니트는 해당 실린더의 연료 인젝터와 배기 밸브의 제어용으로 적어도 2개의 제어 신호들을 출력 하는 전자 제어 시스템을 제안하고 있다. 상기 중앙 엔진 제어 유니트는 연료량과 연료 타이밍, 배기 밸브 타이밍 및 크랭크샤프트 운동에 대한 신호들을 실린더 제 어 유니트에 출력한다. 엔진 제어 유니트에서 고장이 발생되면, 모든 실린더 제어 유니트들은 신호공급이 결여로 영향을 받게 되고 엔진이 정지된다. 더욱이, 제어 유니트의 고장은 해당 실린더의 작동이 정지되어 일시적인 엔진정지가 필수적이며,특히 실린더 윤활이 동일한 제어 유니트에서 조정된다면 더욱 그러하다. 실린더에 서 윤활유가 공급되지 않으면, 피스톤이 건조한 실린더 라이너에서 슬라이드 작동 되지 않게 되므로 엔진이 재작동되기 전에 프랭크샤프트로부터 피스톤을 분리시켜 야 할 필요가 있다. 실린더가 정확하게 분리되면, 상기한 제어 시스템은 다른 실린 더들로 엔진이 재시동될 수 있는 장점이 있지만, 그 엔진이 선박의 추진 엔진이라 면 일시적이라도 엔진의 정지는 크게 바람직스럽지 못하며 허용될 수 없다.In an effort to improve the operational reliability of the first type two-stroke diesel engine described above, EP-Bl 0 509 189 discloses that a single central control unit is connected with a single cylinder control unit for each cylinder. The cylinder control unit proposes an electronic control system that outputs at least two control signals for the control of the fuel injector and the exhaust valve of the cylinder. The central engine control unit outputs signals for fuel amount and fuel timing, exhaust valve timing and crankshaft motion to the cylinder control unit. If a failure occurs in the engine control unit, all cylinder control units are affected by the lack of signal supply and the engine is stopped. Moreover, failure of the control unit is necessary to temporarily stop the operation of the cylinder, especially if the cylinder lubrication is adjusted in the same control unit. If the cylinder is not lubricated, the piston will not slide on the dry cylinder liner and it will be necessary to remove the piston from the frankshaft before the engine is restarted. If the cylinder is correctly separated, the above control system has the advantage that the engine can be restarted with other cylinders. However, if the engine is a propulsion engine of a ship, stopping the engine, even if temporary, is not very desirable and cannot be tolerated.
중앙 프로세서를 구비한 전자 제어 시스템의 작동의 신뢰성은 2개의 프로세서를 사용함으로써 개선될 수 있음이 알려져 있으며, 상기 프로세서들중 하나는 소위 비상 대기상태로 유지되며 작동중인 다른 프로세서와 동일한 입력신호들이 계속적으로 제공된다. 작동 프로세서가 스위치 유니트에 의해 모니터되며 고장이 확인 되면 제어 시스템은 비상 대기중인 프로세서로 전환하여 즉각 작동될 수 있게 하고 있다. 그러한 제어 시스템은 스위치 유니트 또한 고장날 수 있기 때문에 선박 추진 엔진의 제어에 대해 필수적인 작동 신뢰성을 갖지 못한다.It is known that the reliability of the operation of an electronic control system with a central processor can be improved by using two processors, one of which remains in the so-called emergency standby state where the same input signals as the other processor in operation are continuously maintained. Is provided. The operating processor is monitored by the switch unit and when a fault is identified, the control system switches over to the standby processor and allows for immediate operation. Such control systems do not have the necessary operational reliability for the control of ship propulsion engines as the switch unit can also fail.
또한, 예를들어 W094/29577에 소개된 순수하게 기계적으로 작동하는 지원 시스템을 구비한 전자식으로 제어되는 선박용 엔진을 제공하는 것이 알려져 있으나 바람직하지 못한 과다한 비용이 소요되는 문제가 있었다.It is also known to provide an electronically controlled marine engine with a purely mechanically actuated support system as described, for example, in W094 / 29577, but there is a problem of undesirably excessive costs.
본 발명의 목적은 제어시스템의 고장으로 인한 엔진의 정지 위험이 최소로 되도록 에러에 대하여 크게 관대한 전자 제어 수단을 구비한 내연기관을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an internal combustion engine with electronic control means that is highly tolerant of errors such that the risk of engine shutdown due to a failure of the control system is minimized.
제1도 내지 제3도는 엔진의 제어 시스템의 유니트들 사이의 전체적인 통신라인들의 3가지 다른 형태를 도시하고 있으며,1 to 3 show three different forms of overall communication lines between the units of the engine's control system,
제4도 내지 제6도는 실린더 인터페이스 유니트의 세가지 다른 실시예를 도시하고 있으며,4 to 6 show three different embodiments of the cylinder interface unit,
제7도는 통신 및 제어 프로세서의 예를 도시하고 있으며,7 shows an example of a communication and control processor,
제8도와 제9도는 실린더 윤활 제어에 대한 2개의 개략적인 예시도이다.8 and 9 are two schematic illustrations of cylinder lubrication control.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
2 : 실린더 3 : 센서 디바이스2: cylinder 3: sensor device
4 : 중앙 엔진 제어 유니트 5 : 실린더 인터페이스 유니트4 central
이러한 목적을 위하여, 본 발명의 엔진은 상기 제어 시스템은 제 1 중앙 엔진제어 유니트와 병렬기능을 수행하는 적어도 하나의 다른 중앙 엔진제어 유니트 와, 실린더 인터페이스 유니트들과 중앙 엔진제어 유니트들 사이의 적어도 2개의 독립된 통신 라인들과, 크랭크 샤프트의 운동과 각도 위치를 탐지하는 적어도 제 1및 제 2 서로 독립적인 센서 디바이스를 포함하고, 상기 제 1센서 디바이스는 제 2센서 디바이스와는 다른 통신 라인에 연결되며, 제어시스템의 정상 작동시 실린더 인터페이스 유니트는 제 1 및 제 2 중앙 엔진 제어 유니트들 모두로부터 신호들을 수신하며, 실린더 인터페이스 유니트들은 엔진 제어 유니트들로부터 수신된 신호들 의 유효성을 확인하는 선택기능으로 연관되어 있는 것을 특징으로 한다.For this purpose, the engine of the present invention is characterized in that the control system comprises at least one other central engine control unit performing parallel functions with the first central engine control unit, and at least two between the cylinder interface units and the central engine control units. Two independent communication lines and at least first and second independent sensor devices for detecting movement and angular position of the crankshaft, the first sensor device being connected to a different communication line than the second sensor device In normal operation of the control system, the cylinder interface unit receives signals from both the first and second central engine control units, and the cylinder interface units are associated with an optional function to verify the validity of the signals received from the engine control units. It is characterized by that.
정상 작동시에 적어도 2개의 독립된 신호라인들을 통하여 실린더 인터페이스유니트들로 신호들을 전달하는 적어도 2개의 중앙 엔진제어 시스템의 사용은 제어 시스템 오류에 대하여 매우 높은 여유를 제공하게 되며, 그것은 한 엔진 제어 유니 트 또는 통신 라인들중 하나에 오류가 있더라도 실린더 인터페이스 유니트들에 신 호가 잘못 수신되지 않게 되기 때문이다. 따라서, 한 통신라인이 장애를 일으키거나 한 엔진 제어 유니트가 손상되더라도 모든 실린더들을 완전한 전자 제어하에 작 동될 수 있게 한다. 한 엔진 제어 유니트가 손상되면, 다른 엔진 제어 유니트들로 부터의 신호들이 실린더 인터페이스 유니트들에 직접 이용될 수 있으며, 그것은 정 상 작동시 복수개의 엔진 제어 유니트들이 통신라인들을 통해 신호를 출력하기 때 문이다. 한 엔진 제어 유니트의 고장시에 그 고장이 발생된 순간에 잘못된 제어신 호는 회피되기 때문이다. 이것은 보통 시간기준 신호를 포함하는 실린더 제어에 중 요하다.The use of at least two central engine control systems to transmit signals to the cylinder interface units via at least two independent signal lines in normal operation provides a very high margin of control system error, which is one engine control unit. Or, if there is an error in one of the communication lines, the signal will not be received incorrectly in the cylinder interface units. Thus, all cylinders can be operated under full electronic control even if one communication line fails or one engine control unit is damaged. If one engine control unit is damaged, the signals from the other engine control units can be used directly on the cylinder interface units, because in normal operation a plurality of engine control units output signals via communication lines. to be. This is because a faulty control signal is avoided at the moment of failure of an engine control unit. This is usually important for cylinder control, including time-based signals.
선택기능들이 실린더 인터페이스 유니트들에 연관되어 있고 중앙 엔진 제어 유니트들에 연관되지 않는 것은 본 발명에 중요하며, 그것은 엔진 제어 유니트들로 부터 방출되어 엔진 실린더들로 부배되는 신호들의 유효성이 확인하여 실린더 인터 페이스 유니트들이 실린더들로 분배하기 때문이다. 상기와 같은 선택기능을 수행하 는 한 유니트가 고장나는 경우에 선택기능이 고장난 유니트를 통과한 잘못된 신호 에 의해 제어되는 엔진 실린더에만 영향을 줄 수 있다. 따라서, 인터페이스 유니트 의 고장은 고장난 인터페이스 유니트에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 제어되는 엔진 실린더에만 영향을 줄 수 있다.It is important to the present invention that the optional functions are associated with the cylinder interface units and not with the central engine control units, which validates the signals emitted from the engine control units and distributed to the engine cylinders to ensure that the cylinder inter This is because face units distribute to cylinders. In the event of a failure of a unit performing the above selection function, the selection function may only affect the engine cylinder controlled by the wrong signal passing through the failed unit. Thus, a failure of the interface unit can only affect the engine cylinder, which is wholly or partly controlled by the failed interface unit.
크랭크 샤프트의 운동과 각도 위치를 탐지하는 적어도 2개의 상호 독립된 센서 디바이스를 구비한 제어 시스템의 구성으로 센서 디바이스들중 하나가 고장나는 경우에도 엔진의 계속적인 작동이 이루어진다.The configuration of a control system with at least two mutually independent sensor devices for detecting the motion and angular position of the crankshaft ensures that the engine continues to operate even if one of the sensor devices fails.
예를들어 실린더 인터페이스 유니트의 에러에 의해 야기된 제어 시스템의 국소부분이 고장난 실린더 때문에 정상적이 실린더 기능들중 많은 부분이 중단된 다 음에도 실린더 라이너에서 윤활의 유지는 장시간동안 피스톤의 계속적인 왕복운동 을 위하여 매우 중요하다. 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서도 피스톤을 통상의 방법으로 분해하기 위하여 엔진을 일시적으로 정지시키는 것은 가능하며, 그 후에 문제가 발생된 실린더를 분리하고도 엔진은 계속하여 작동될 수 있다. 바람직한 실 시예에서, 인터페이스 유니트의 고장시에도 엔진의 계속적인 작동이 보장되며, 적어도 2개의 다른 실린더 인터페이스 유니트들, 바람직하게는 인접한 실린더 쌍들과 연관된 실린더 인터페이스 유니트들에 의해 실린더의 윤활이 제어되므로 엔진을 일 시적으로 정지시킬 필요성이 제거된다. 인터페이스 유니트들중 하나가 고장나는 경 우에 고장난 인터페이스 유니트에 의해 제어되는 윤활 포인트들에서의 윤활이 이루 어지지 않지만, 그러나 다른 인터페이스 유니트들에 의해 제어되는 윤활 포인트들 의 윤활은 유지되며 따라서 피스톤이 실린더에서 건조된 상태로 슬라이드하지 않도 록 실린더 라이닝의 내측면에서 윤활유 막이 유지된다. 인접한 실린더들 쌍들의 인 터페이스 유니트들을 그 인터페이스 유니트 자신의 실린더와 그리고 인접한 실린더 모두의 윤활 포인트들에서 윤활작용을 제어하도록 함으로써 짧은 통신 라인들과, 실린더당 하나의 유니트와 같이 비교적 작은 수의 인터페이스 유니트들을 제공할 수 있도록 한다. 같은 실린더에 관련한 적어도 2개의 다른 실린더 인터페이스 유니 트들에 의해 한 실린더의 실린더 윤활작용을 제어할 수 있게 한다.The maintenance of lubrication in the cylinder liner does not result in continuous reciprocation of the piston for a long time even after many of the cylinder functions are interrupted due to a failed cylinder, for example a local part of the control system caused by an error in the cylinder interface unit. It is very important to. Even within the scope of the technical idea of the present invention, it is possible to temporarily stop the engine in order to disassemble the piston in a conventional manner, and then the engine may continue to operate even after the problem cylinder is removed. In a preferred embodiment, the engine continues to operate even in the event of a failure of the interface unit, and the engine's lubrication is controlled by at least two different cylinder interface units, preferably cylinder interface units associated with adjacent cylinder pairs. The need to stop them temporarily is eliminated. If one of the interface units fails, lubrication at the lubrication points controlled by the failed interface unit is not achieved, but lubrication of the lubrication points controlled by the other interface units is maintained so that the piston The lubricant film is retained on the inner side of the cylinder lining so that it does not slide dry. The relatively small number of interfaces, such as short communication lines and one unit per cylinder, allows the interface units of adjacent pairs of cylinders to control lubrication at the lubrication points of both the cylinder unit and the adjacent cylinder of the interface unit itself. Allows you to provide units. It is possible to control cylinder lubrication of one cylinder by at least two different cylinder interface units associated with the same cylinder.
더욱이, 한 실린더의 실린더 윤활작용은, 프로세서들이 단일의 또는 그 이상의 실린더들에 단일의 또는 복수개의 인터페이스 유니트들에 물리적으로 위치하든 지간에 각각의 실린더에 대하여 적어도 2개의 독립된 제어 프로세서들에 의해 제어 되게 할 수 있다. 윤활이 전술한 바와같이 2개의 상이한 인터페이스 유니트들에 의 해 제어될 때, 그 제어는 2개의 제어 프로세서들에 의해 수행된다.Moreover, cylinder lubrication of one cylinder is controlled by at least two independent control processors for each cylinder, whether the processors are physically located in single or multiple interface units in single or more cylinders. It can be done. When lubrication is controlled by two different interface units as described above, the control is performed by two control processors.
실린더의 윤활부를 제어하는 하나의 프로세서 또는 실린더 인터페이스 유니 트는, 실린더의 다른 윤활부를 제어하는 다른 프로세서 또는 실린더 인터페이스 유 니트의 고장이 발견되면 여분의 윤활유를 분배할 수 있다. 이것은 특히, 실린더에 서의 연소가 상기의 고장상태에 의해 방해받지 않을 때 이로우며, 그것은 실린더에 서의 연소 잔류물이 실린더에서의 윤활유의 상당한 부분을 소모하기 때문이다. 실 린더의 연소가 방해되지 않는다면 나머지 작동중인 윤활 포인트들에서 여분의 윤활 에 대한 필요가 작아진다.One processor or cylinder interface unit controlling the lubrication portion of the cylinder may dispense excess lubricant if a failure of another processor or cylinder interface unit controlling the other lubrication portion of the cylinder is found. This is particularly advantageous when combustion in the cylinder is not hindered by the above fault condition, since the combustion residue in the cylinder consumes a significant portion of the lubricant in the cylinder. If the combustion of the cylinder is not disturbed, the need for extra lubrication at the remaining running lubrication points is small.
각각의 실린더 인터페이스 유니트는 제 1 및 제 2 중앙 엔진 제어 유니트로 부터 수신된 신호들에 기초하여 액튜에이터 제어 신호들을 결정하는 신호 프로세싱 을 수행하는 적어도 하나의 통신 및 제어 프로세서들을 포함한다. 인터페이스 유니 트들에서의 연산에 대한 분산된 수행은 시스템의 안전도를 향상시켜주며, 그것은 이용하는 곳에 가능한 가까운 곳에서 연산이 수행되게 하며 동시에 연산의 자연성 에 따라 통신 라인들에서의 신호 교통의 감소가 얻어지는 장점이 있다. 엔진 제어 유니트로부터 수신된 신호들은 액튜에이터 제어 신호들의 연산에 포함된 크랭크 샤 프트 위치와 현재 작동 모드와 같은 기본적인 변수들을 포함하는 것이 바람직하다.Each cylinder interface unit includes at least one communication and control processor that performs signal processing to determine actuator control signals based on signals received from the first and second central engine control units. The distributed performance of operations on interface units improves the safety of the system, which allows the operation to be performed as close as possible to the area of use, while at the same time reducing the signal traffic in communication lines depending on the nature of the operation. There is this. The signals received from the engine control unit preferably include basic variables such as the crankshaft position and the current operating mode involved in the calculation of the actuator control signals.
엔진 제어 유니트는 엔진 각각에 의해 주어진 제어 명령과 프로펠러 피치, 선박의 브리지로부터 수신된 조정신호와 같은 외부의 조정신호들용 수집 포인트로 서 적합하다. 상기 신호들은 복수개의 가능한 미리 설정된 모드들중에서 작동 모드 의 선택을 위한 신호와 함께 실린더 인터페이스 유니트들로 입력된다.The engine control unit is suitable as a collection point for external control signals, such as control commands and propeller pitch given by each engine and control signals received from the bridge of the ship. The signals are input to the cylinder interface units together with a signal for selection of an operating mode from among a plurality of possible preset modes.
바람직한 실시예에서, 엔진 제어 유니트들은 부하에 따른 연료분배량을 연산하는 한편, 제어 프로세서에서의 신호 처리는 분사의 요구되는 과정과 그에 관련된 제어 신호들을 연산한다. 상기와 같은 유형의 연산은 프로세서에 다소 과중하며, 연산의 분할은 첫째, 프로세서 부하가 바람직하게 분배된 적당히 빨리 작동하는 제어 시스템을 제공한다. 둘째, 각각의 실린더에 연료 분배량의 결정시에 각각의 실린더의 물리적인 인젝션 시스템에서의 차이, 즉 펌프와 인젝터들 사이의 연결용 파이프에서 연료 흐름 저항, 연료 펌프의 누설량의 차이들과 함께 연료 인젝터의 노즐 면적의 차이와 노즐의 개폐 압력의 차이로 인하여 야기되는 통계적인 부정확성들이 고려되어야 한다. 또한, 연료분배는 평균 RPM에 기초하여 이루어지어야 하기 때문에 단일의 엔진 회전내에서의 엔진 RPM 변화를 고려하여야 한다. 연료 분배량의 연산은 복수개의 엔진 회전수와 같이 장주기에 걸쳐 발생되는 부정확성에 대하여 수정하고 모든 실린더들에 대하여 연산을 위하여 사용되는 적분성분( 합 또는 적분항목의 연산)을 포함함으로써 통계적 부정확성을 보정할 수 있다. 엔진 제어 유니트들에서 분배량들의 연산을 수행함으로써, 앞에 한 연산으로부터 적분성분은 현재의 연산에 직접 이용가능하다. 인터페이스 유니트에서의 분사 과정의 연산은 한 엔진 싸이클 동안에 요구되는 연료량으로 되는 시간에 따른 분배율을 결정한다. 한 예는 분배량을 예비 분사와 주분사 또는 복수의 간헐적인 분사들로 분할하는 것이다. 연료분사가 사실상 일정하게 수행되는 보다 단순한 실시예에서는 인터페이스 유니트는 분사과정의 연산을 수행하지 않는다.In a preferred embodiment, the engine control units calculate the fuel distribution according to the load, while the signal processing in the control processor calculates the required process of injection and the control signals associated therewith. This type of operation is rather heavy on the processor, and the division of the operation first provides a control system that operates reasonably fast, with the processor load preferably distributed. Secondly, the fuel injector with the difference in the physical injection system of each cylinder in the determination of the fuel distribution amount in each cylinder, that is, the fuel flow resistance in the connecting pipe between the pump and the injectors, the difference in the leakage of the fuel pump The statistical inaccuracies caused by the difference in nozzle area and the opening and closing pressure of the nozzle should be taken into account. In addition, since fuel distribution should be based on average RPM, consideration should be given to changes in engine RPM within a single engine revolution. The calculation of fuel distribution corrects statistical inaccuracies by correcting for inaccuracies that occur over a long period of time, such as a plurality of engine speeds, and by including integral components (calculations of sums or integrals) used for calculations for all cylinders. can do. By performing the calculation of the distribution amounts in the engine control units, the integral component from the preceding operation is directly available for the current operation. The calculation of the injection process at the interface unit determines the distribution rate over time which results in the amount of fuel required during one engine cycle. One example is to divide the dispense amount into a preliminary injection and a main injection or a plurality of intermittent injections. In a simpler embodiment where fuel injection is carried out substantially constant, the interface unit does not perform the calculation of the injection process.
다른 실시예에서, 엔진 제어 유니트로부터 수신되는 기본적인 변수들은 현재와 요구되는 엔진 부하에 대한 데이터를 포함하며, 제어 프로세서는 적어도 부하에 따른 연료 분배량과 그에 관련된 액튜에이터 제어 신호들을 연산하고, 실린더들로의 연료분배의 통계적인 부정확성을 보정하는데 사용되는 신호를 엔진 제어 유니트들에 또는 적어도 하나의 다른 실린더 인터페이스 유니트로 출력한다. 출력신호는 통상 분배 신호들의 연산의 일부인 적분성분일 수 있다. 이 신호는 토큰(token)에 의해 하나 또는 그 이상의 유니트들에 특별히 지정되거나 또는 모든 유니트들에 순환될 수 있다.In another embodiment, the basic variables received from the engine control unit include data on the current and required engine loads, wherein the control processor calculates at least fuel distribution according to the load and associated actuator control signals to the cylinders. Outputs a signal to the engine control units or to at least one other cylinder interface unit which is used to correct for the statistical inaccuracy of the fuel distribution. The output signal can typically be an integral component that is part of the computation of the distribution signals. This signal can be specifically assigned to one or more units by a token or can be cycled to all units.
실린더 인터페이스 유니트는 크랭크 샤프트의 위치와 제어신호를 동기화시키 는 타이밍 프로세서를 포함하는 것이 바람직하다. 독립된 타이밍 프로세서를 구비 한 사양은 제어 프로세서를 면제되게 하며, 실린더 인터페이스 유니트에서 수행될 신호처리를 촉진한다. 이것은 실린더 인터페이스 유니트가 다수의 센서 디바이스들 로부터 직접 신호들을 수신하는 경우에 특히 유익하다.The cylinder interface unit preferably includes a timing processor for synchronizing the position of the crankshaft with the control signal. Specifications with independent timing processors allow the control processor to be exempted and facilitate signal processing to be performed at the cylinder interface unit. This is particularly advantageous when the cylinder interface unit receives signals directly from multiple sensor devices.
연료 분사를 제어하는 독립된 서브프로세서를 포함하는 실린더 인터페이스 유니트에 신호 프로세서를 제공할 수 도 있다. 연료분사용 제어신호를 결정하는 연 산은 인터페이스 유니트에서 가장 요구되는 사항이며, 상기 연산을 독립된 서브프 로세서에서 수행하도록 분할하는 것은 단일의 엔진 싸이클 동안에 실린더 액튜에이 터들에 의해 필요한 모든 제어신호를 가장 빨리 연산할 수 있게 한다.It is also possible to provide a signal processor for the cylinder interface unit including an independent subprocessor for controlling fuel injection. The operation of determining the fuel injection control signal is the most demanding in the interface unit, and splitting the operation to be performed in a separate subprocessor is the fastest way to control all the control signals required by the cylinder actuators during a single engine cycle. Enable computation
바람직한 실시예에서, 적어도 2개의 서로 독립된 센서들은 실린더 인터페이스 유니트들과 중앙 엔진 제어 유니트들 모두에 직접 신호를 전달한다. 이렇게 함으로써 크랭크 샤프트의 운동과 현재 각도위치의 연산 목적의 신호가 모든 유니트들에 이용가능하며, 다른 유니트들과 독립적으로 모든 유니트들에서 타이밍 신호들을 결정할 구 있게 하며 제어시스템의 작동 신뢰도를 향상시켜 준다.In a preferred embodiment, at least two independent sensors transmit a signal directly to both the cylinder interface units and the central engine control units. This allows the signals of the crankshaft movement and the calculation of the current angular position to be available for all units, making it possible to determine the timing signals in all units independently of the other units and to improve the operational reliability of the control system. .
센서들과 그에 관련된 유니트들 사이의 와이어링을 단순화할 수 있도록 하는 변형예에서, 적어도 2개의 서로 독립된 센서들은 오로지 엔진 제어 유니트들에만 직접 신호를 전달한다. 상기 센서들로 부터의 신호에 기초하여 엔진 제어 유니트들은 크랭크 샤프트의 운동과 현재 각도위치를 연산하고 실린더 인터페이스 유니트들에 액튜에이터들의 정확한 작동에 필요한 신호를 제공한다. 각각의 센서는 엔진 제어 유니트들 모두에 신호를 제공하는 것이 바람직하다.In a variant that makes it possible to simplify the wiring between the sensors and their associated units, at least two mutually independent sensors only transmit signals directly to the engine control units. Based on the signals from the sensors, the engine control units calculate the motion and current angular position of the crankshaft and provide the cylinder interface units with the signals necessary for the correct operation of the actuators. Each sensor preferably provides a signal to all of the engine control units.
보다 발전된 변형예에서, 엔진 제어 유니트와 실린더 인터페이스 유니트는 서로 동기화된 클록을 포함하며, 엔진 제어 유니트로부터 실린더 인터페이스 유니 트에 의해 수신된 신호들은 각각의 액튜에이터용 제어 신호가 출력되는 순간의 데이터와 연관된다. 실린더 인터페이스 유니트는 액튜에이터 제어 신호가 출력되기전 에 그 액튜에이터 제어 신호를 제공하기 위한 필요한 신호 처리를 수행하며, 그런 다음 그 자신의 국부적인 클록이 미리 설정된 신호 출력순간에 도달하면 제어신호 가 출력된다.In a more advanced variant, the engine control unit and the cylinder interface unit comprise a clock synchronized with each other and the signals received by the cylinder interface unit from the engine control unit are associated with the data at the moment the control signal for each actuator is output. do. The cylinder interface unit performs the necessary signal processing to provide the actuator control signal before the actuator control signal is output, and then outputs the control signal when its own local clock reaches a preset signal output moment.
다른 실시예에서, 엔진 제어 유니트들은 실린더 인터페이스 유니트의 액튜에이터들중 적어도 하나의 제어를 위한 신호들 연산을 완료하고 액튜에이터가 작동되기 전에 미리 설정된 주기로 신호를 출력하며, 실린더 인터페이스 유니트는 신호의 유효성 체크를 독점적으로 수행하고 그 신호를 액튜에이터로 전달한다. 이것은 실린더 인터페이스 유니트 구성을 매우 단순화시키며, 신호 연산은 엔진 제어 유니트에 의해 수행된다. 미리 설정된 주기는 신호를 인터페이스 유니트로 전달하고 유효성을 체크하는데 필요한 시간에 해당하는 기간을 갖는다. 이경우에 인터페이스 유니트는 로컬 클록에 관하여 액튜에이터로의 신호출력을 제어할 필요가 없이 신호를 바로 전달한다. 그러나, 미리 설정된 주기는 사실상 길게 하는 것이 바람직하며, 액튜에이터의 작동은 전술한 바와같이 동기화된 로컬 클록을 사용하여 엔진 싸이클과 동기화되고, 제어 시스템은 그의 많은 구성요소들에서 고장이 발생될 수 있는 신호교통의 변화에 덜 민감하며 보다 정확하게 된다.In another embodiment, the engine control units complete the operation of the signals for the control of at least one of the actuators of the cylinder interface unit and output the signal at a predetermined period before the actuator is operated, the cylinder interface unit checking the validity of the signal. It performs exclusively and passes the signal to the actuator. This greatly simplifies the cylinder interface unit configuration, and the signal calculation is performed by the engine control unit. The preset period has a period corresponding to the time required to deliver the signal to the interface unit and check its validity. In this case, the interface unit passes the signal directly without the need to control the signal output to the actuator with respect to the local clock. However, it is desirable to make the preset period practically long, and the operation of the actuator is synchronized with the engine cycle using the synchronized local clock as described above, and the control system is a signal that can fail in many of its components. It is less sensitive to changes in traffic and becomes more accurate.
실린더에 제공된 실린더 인터페이스 유니트들은 각각 복수개의, 예를들어 2개 또는 3개의 실린더들 각각에 작용한다. 이것은 특정엔진에 대한 인터페이스 유 니트들의 전체 수를 감소시키며, 동시에 제어 시스템의 제조 비용을 저감시킴과 동 시에 동작 신뢰도가 향상되고 복수개의 엔진 실린더들에 영향을 주는 실린더 인터페이스 유니트들의 고장율이 저감된다. 그러므로, 각 실린더에 대해 적어도 하나의 실린더 인터페이스 유니트가 바람직하다.The cylinder interface units provided in the cylinder each act on a plurality of, for example two or three cylinders each. This reduces the total number of interface units for a particular engine, while at the same time reducing the manufacturing cost of the control system while simultaneously improving operating reliability and reducing the failure rate of cylinder interface units affecting multiple engine cylinders. . Therefore, at least one cylinder interface unit for each cylinder is preferred.
실린더 인터페이스 유니트와 관련된 적어도 하나의 액튜에이터들이 적어도 2개의 실린더들을 담당하도록 본 발명에 따라 엔진을 디자인 할 수도 있다. 예를들면, 복수개가 연합하여 작동되는 도징 피스톤을 구비한 액튜에이터로 구동되는 윤활장치는 하나 이상의 실린더의 윤활 포인트들에 윤활유를 공급하며, 적어도 2개의 다른 인터페이스 유니트들에 의해 하나의 실린더에 실린더 윤활수단을 간편하게 구비한다. 인터페이스 유니트가 하나 이상의 실린더를 담당하는 경우에 연료분사용 액튜에이터는 2개의 실린더들을 담당하고 배기밸브용 액튜에이터도 2개의 실린더들 을 담당하게 되는 것이 바람직하다. 그 경우 실린더 인터페이스 유니트들의 수는 액튜에이터의 수와 동일하다.The engine may be designed according to the invention such that at least one actuator associated with the cylinder interface unit covers at least two cylinders. For example, a lubricator driven by an actuator having a plurality of dosing pistons actuated in combination lubricates one cylinder with lubrication points and lubricates one cylinder by at least two different interface units. The means is easily provided. In the case where the interface unit serves one or more cylinders, it is preferable that the fuel injection actuator serves two cylinders and the exhaust valve actuator also serves two cylinders. In that case the number of cylinder interface units is equal to the number of actuators.
본 발명은 실시예를 도시한 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하기로 한 다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings showing embodiments.
도 1은 부호 1로 대체적으로 표시된 크로스 헤드형의 대형의 저속 2행정 디 젤엔진을 도시하고 있다. 상기 엔진은 전력망용 전력을 생산하는 발전기용 기관 또 는 선박 추진용 기관일 수 있다. 이러한 엔진들은 다수의, 통상 4 - 14개의 실린더 들을 포함하며, 각각의 실린더는 배기밸브, 연료 인젝터를 구비한 연료장치, 실린 더 윤활 포인트들, 시동 또는 제어용 에어밸브 및 선택된 실린더 요소들의 배기가 스 압력과 온도, 및 실린더 압력과 온도등과 같은 실린더 작동 상태를 모니터하는 센서들을 포함한다. 상기 제어되는 실린더 요소들은, 도시되지 않은 액튜에이터에 의해 시동되며 통상적으로 유압으로 구동된다. 관련된 액튜에이터들을 구비한 각각 의 요소들 자체는 공지기술이므로 상세한 설명을 필요로 하지 않는다. 실린더당 엔 진의 출력은 통상 400 - 5900 KW의 범위에 있다. 본 발명에서 저속 엔진은 30 - 200 RPM 범위의 통상 속도를 갖는 엔진을 의미한다. 그러나, 본 발명은 1 - 1000 KW 범위의 실린더 출력과 100 - 1000 RPM 범위의 RPM을 갖는, 선박 추진용 중간 속 도의 4행정 엔진에도 적용할 수 있다. 이 경우 각 실린더는 역시 흡기밸브를 갖는 다.FIG. 1 shows a large, low speed two-stroke diesel engine of the cross head type indicated generally by the numeral 1. The engine may be an engine for generators or a ship propulsion engine that produces power for the grid. These engines include a number of, typically 4-14 cylinders, each cylinder having an exhaust valve, a fuel system with a fuel injector, cylinder lubrication points, an air valve for starting or controlling and the exhaust gas of selected cylinder elements. Sensors to monitor cylinder operating conditions such as pressure and temperature and cylinder pressure and temperature. The controlled cylinder elements are started by an actuator not shown and are usually hydraulically driven. Each element with associated actuators itself is well known and does not require detailed description. The output of the engine per cylinder is usually in the range of 400-5900 KW. Low speed engine in the present invention means an engine having a normal speed in the range of 30-200 RPM. However, the present invention is also applicable to a medium speed four-stroke engine for ship propulsion, having a cylinder output in the range of 1-1000 KW and RPM in the range of 100-1000 RPM. In this case each cylinder also has an intake valve.
엔진의 전자 제어 시스템은, 크랭크 샤프트의 운동과 현재의 각도 위치를 탐지하는 복수개의 센서 디바이스(3), 복수개의 중앙 엔진 제어 유니트(4), 복수개의 실린더 인터페이스 유니트(5) 및 상기 유니트(4,5)들 사이의 복수개의 통신 라인 (6)을 포함한다.The electronic control system of the engine includes a plurality of sensor devices (3), a plurality of central engine control units (4), a plurality of cylinder interface units (5) and the unit (4) for detecting the movement of the crankshaft and the current angular position. A plurality of
상기 센서 디바이스(3)는 본 기술 분야에서 널리 알려져 있으며, 예를들어 크랭크 샤프트의 회전운동에 종동하는 부재에 형성된 측정 포인트들의 통과를 하나 이상의 센서들로 탐지하는 광학적 증분 인코더(incremental encoder)와 같은 광전,또는 전자기식일 수 있다. 제로 펄스 발생기와 마찬가지로 샤프트 회전당 예를들어 2048개의 측정 포인트들이 있을 수 있다. 상기 측정 포인트들은 샤프트상의 그들의 위치에 따라 부호화된다. 그 경우 제로 펄스 발생기는 불필요하다. 선택된 클록신 호에 근거하여, 현재의 각도위치, 각속도 및 샤프트의 가속도등이 잘 알려진 방법 으로 산출된다. 적어도 2개의 센서들은 서로 기계적으로 독립되고, 예를들어 엔진 의 각기 단부들에 장착될 수 있다.The
엔진 제어 유니트(4)는 기관장치에 장착된 센서들과 외부의 유니트들로 부터의 전체적인 모니터링 및 조정 신호들을 수신하고, 실린더 인터페이스 유니트로 신 호를 출력함과 아울러 연료, 물 및 압유 공급펌프들, 공기 조절용 압축기 및 보조 블로어등과 같은 통상적인 엔진 유니트들로 신호를 출력한다.The
엔진 제어 유니트(4)는 예를들어 엔진의 과급기, 소기장치, 실린더 액튜에이터들에 압유를 공급하는 장치, 연료공급장치, 샤프트와 추진장치, 및 실린더 인터 페이스 유니트들로 부터의 모니터링한 신호들(7)을 수신한다. 통상적인 신호형태의 예는 다음과 같다. 과급장치로 부터의 신호들은 과급기용 RPM과 진동변수, 흡기와 배기가스의 온도와 압력등과 같은 변수등의 운전상태에 관한 것이다. 소기장치로 부터의 신호들은 통상적으로 소기 수용기에서의 측정 온도와 압력들에 관한 것이 다. 유압장치 신호들은 통상 압유공급 압력 측정치들에 관한 것이다. 연료공급장치 로 부터의 신호들은 실린더들로 공급된 연료의 온도와 압력 그리고 가능하면 연료 의 품질에 대한 변수들에 관한 것이다. 샤프트와 추진장치로 부터는 CP 추진장치의 경우 추진장치의 현재 피치와 샤프트의 RPM에 관한 신호들이 수신된다. 더욱이 엔 진 제어 유니트는 선박의 안전장치로부터 그리고 샤프트 제너레이터들로부터 신호 를 수신한다.The
엔진 제어 유니트는, 예를들어 긴급 운전반으로부터 또는 엔진 제어실로부 터, 선박의 지휘 브릿지로 부터의 외부 제어 신호들(8)을 받을 수 있다. 상기 예와 같은 신호들은 엔진의 시동 또는 정지에 대한 명령일 수 있으며, 부하 변경에 대한 지시, 엔진 운전을 위한 변수들의 최적화 또는 특정 운전 모드의 수동 작동에 대한 지시일 수 있다.The engine control unit can receive external control signals 8 from the command bridge of the ship, for example from an emergency operating panel or from the engine control room. Signals such as the above example may be commands for starting or stopping the engine and may be instructions for changing loads, optimizing parameters for engine operation, or for manual operation of a particular mode of operation.
엔진 제어 유니트는 수신된 센서 신호들의 유효성을 바람직하게 확인한다. 하나 또는 그 이상의 센서들로 부터의 신호가 잘못된 것으로 나타나면, 엔진 제어 유니트는 잘못된 신호와 같은 유형의 예전의 신호들에 기초하여 또는 다른 센서들 로 부터의 신호들에 기초하여 잘못된 신호의 추정연산을 수행하도록 될 수 있으며, 상기 추정연산은 잘못된 신호가 속하는 엔진 부분의 조건에 대한 미리 설정된 그리 고 미리 프로그램된 설명을 이용한다.The engine control unit preferably confirms the validity of the received sensor signals. If a signal from one or more sensors is found to be wrong, the engine control unit performs an estimation operation of the wrong signal based on previous signals of the same type as the wrong signal or based on signals from other sensors. The estimation operation uses a preset and preprogrammed description of the condition of the engine part to which the wrong signal belongs.
엔진 제어 유니트는 제어 신호(9)들을 공통의 엔진 유니트들에 출력한다. 상기 출력신호들은 예를들어 여유있게 구성된 유압장치에서의 유압, 공기 조절장치의 공기압, 연료장치에서의 연료압 및 보조 블로어들과 과급기 등에 대한 제어신호들 이다.The engine control unit outputs the control signals 9 to the common engine units. The output signals are, for example, control signals for the hydraulic pressure in the hydraulic system, the air pressure of the air conditioner, the fuel pressure in the fuel system, and the auxiliary blowers and the supercharger.
더욱이 엔진 제어 유니트는 실린더 인터페이스 유니트(5)들에 신호를 출력한다. 인터페이스 유니트들에서 가능한 정도까지 연산을 수행하는 본 실시예에서 사 용되는 신호의 예는 엔진 부하를 변경시키는 신호들과 요구되는 운전모드의 선택을 위한 신호들이다. 상기 인터페이스 유니트는, 예를들어 엔진정지, 엔진시동, 저부 하운전, 연소시 질소산화물 형성이 최소화되는 조건의 운전, 연료소비 저감운전, 고정부하에서의 운전 및 엔진 부하증가시의 운전, 엔진 부하저감시의 운전 및 안전 모드에서의 운전등과 같은 운전모드들에 대하여 미리 프로그램된 연산 루틴들을 갖 는다. 다른 실시예에서는 상기와 같은 연산은 가능한 범위까지 엔진 제어 유니트에 서 이루어질 수 있으며, 이것은 여러 운전모드들에 대한 연산 루틴들이 엔진 제어유니트에 저장되어 있어서, 공조기 작동용 시간 지정 신호, 실린더 윤활용 시간 지 정 신호, 예를들어 예비분사 및 주분사로 이루어지거나 연속 분사 또는 간헐적인 분사로 된 연료분사의 특정 시간에서의 개시 및 정지와 같은 연료 액튜에이터의 작 동용 신호, 특정시간에서 배기밸브의 개폐를 위한 신호들을 실린더 인터페이스 유 니트들로 출력한다. 앞의 실시예는 인터페이스 유니트들에서 연산이 분산화되어 제 어 시스템에서 보다 신뢰성이 향상되게 하고 통신라인들에서 장애가 덜 발생하게 하기 때문에 바람직하다. 물론, 상기한 두가지 예들 사이에서 중간으로 제어 시스 템을 설계할 수도 있다.Furthermore, the engine control unit outputs a signal to the
정상 운전상태에서, 실린더 인터페이스 유니트(5)는 두 개 또는 모든 엔진 제어 유니트들(4)로부터 신호들을 수신할 수 있으며 수신된 신호들의 유효성 체크 를 수행할 수 있어서 각 신호 형태에 대하여 엔진 제어 유니트들중 오직 하나만 선 택된다. 엔진 제어 유니트에서의 연산 에러가 발생하여 달리 수정해야 하는 위험은 극히 낮다. 그러므로 엔진 제어 유니트가 만일 잘못된 신호를 출력한다면, 그것은 실제로 엔진 제어 유니트로 입력된 신호들에서의 에러, 예를들어 엔진 모니터링에 서 고장난 센서로 부터의 입력 신호에 기인된 것이다. 그러므로, 인터페이스 유니 트의 유효성 체크는 여러 엔진 제어 유니트들로 부터의 신호들의 크기 비교를 포함 한다. 신호들이 동일하거나 또는 미리 설정된 제한값보다 작은 편차만 있다면, 엔 진 제어 유니트들중 하나로 부터의 신호는 인터페이스에 의해 선택되고 사용되도록 가장 우선권을 갖는다. 상기 신호비교가 미리 설정된 제한값보다 더 큰 차이를 나 타내면, 여러 가지의 조치를 선택할 수 있다. 가장 간단한 선택은, 운전모드 변경 의 신호가 수신되지 않았다면, 예전의 유효한 동일 형태의 신호들중에서 편차가 가 장 작은 신호를 받아들이는 것이다. 운전모드가 변경되었다면, 새로운 운전모드와 관련한 미리 프로그램된 기준 신호값들에 가장 적합한 신호를 선택할 수 있다. 현 재의 운전모드와 관련한 그와같은 기준값들의 비교는 운전모드가 변경되지 않은 경 우의 선택방법으로도 사용될 수 있다. 동일 형태의 수신된 신호들이 현재의 운전모 드와 관련한 미리 설정된 범위밖에 있으면, 인터페이스 유니트는 수신된 신호들을 거절하도록 미리 프로그램될 수 있으며, 그대신에 최적운전은 아니지만 안전한 실 린더 운전을 가능하게 하는 미리 설정된 신호값을 사용한다. 연료공급과 관련하여 예를들면, 신호에 의해 비교적 적은 량의 연료를 분사할 수 있으며 연소중 실린더 에서의 최대 압력을 제한하는 공지의 방법으로 밸브를 개폐하도록 배기밸브의 작동 을 선택할 수 있고, 실린더 윤활의 경우에 미리 설정된 풍부한 량의 윤활유를 분배 하게 할 수 있다.In normal operation, the
하나의 신호가 수신될 때 그에 대한 유효성 체크는, 다른 엔진 제어 유니트 로 부터의 손실된 신호가 본 엔진 제어 유니트로의 통신 라인의 파손 또는 손상에 기인하여 연속적인 신호제공이 이루어지지 않기 때문인 것으로 추정하여 수행된다.When one signal is received, its validity check is presumed that the lost signal from the other engine control unit does not provide a continuous signal due to breakage or damage of the communication line to the engine control unit. Is performed.
통신선(6)들은, 유니트(4,5)들 각각이 적어도 2개의 통신라인으로 연결되고 그 통신라인들 각각을 통해 상호 교신할 수 있도록 적어도 이중 접속으로 형성되어 있다. 상기 통신선들은 멀티-드롭 라인들, 즉 유니트들이 평행하게 연결된 개방배 열로서 도면에 도시되어 있다.The
도 1에 도시된 실시예에서, 센서 디바이스(3)는 독립된 이중 신호라인(10)을 통해 유니트(4)와 유니트(5) 모두와 연결되어 있다. 도 2에 도시된 실시예에서는, 센서 디바이스(3)는 신호라인(10a)을 통해 각각의 엔진 제어 유니트(4)들과 연결된 다. 엔진 제어 유니트들이 센서 디바이스들로부터 독립된, 바람직하게는 동전기적 으로 독립된 신호입력들을 통해 신호들을 수신하도록 신호라인(lOb)을 통해 하나의 센서 디바이스(3)를 다른 센서 디바이스의 엔진 제어 유니트와 연결하는 것이 선택 적으로 가능하며, 이것은 시스템의 작동 신뢰도를 향상시킨다. 이 경우에 엔진 제 어 유니트들은 센서 디바이스(3)로 부터의 2 이상의 신호입력측으로 수신되는 신호 들의 유효성 체크를 수행하도록 될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 센서(3)들 로부터 수신된 펄스 신호들을 크랭크 샤프트의 운동과 현재 위치를 나타내는 신호 들로 변환시키도록 이중 통신선(6)들과 센서 디바이스(3)들 사이에 프로세서 유니 트(3a)가 제공되며, 이로써 유니트(4,5)들에 분배하기전에 중앙에서 상기 크랭크 샤프트의 운동과 위치 연산을 수행하도록 한다.In the embodiment shown in FIG. 1, the
실린더 인터페이스 유니트(5)들은 여러 가지 방법으로 설계될 수 있다. 그중 한 방법은, 단일의 실린더(2)와 관련된 여러 액튜에이터들 및 2개씩 독립된 통신라 인(6)들과 연결되는 하나의 통신 및 제어 프로세서에 액튜에이터 제어 신호들의 확 정과 유효성 체크를 위한 모든 연산을 모으는 것이다. 다른 가능성은 도 4에 도시 된 바와같이, 실린더 인터페이스 유니트(5)가 예를들어 그 내부 버스(bus:14)를 통 해 상호 교통하는 타이밍 프로세서(13)와, 통신 및 제어 프로세서(12)를 포함하도 록 하는 것이다. 상기 타이밍 프로세서(13)에는 센서 디바이스(3)로 부터의 펄스 신호들(15)이 제공된다. 이것은 도 1에 도시된 신호라인(10)들을 통해 이루어진다.The
도 4의 프로세서(12)는 연료공급을 위해 연료장치의 액튜에이터(16)에 제어 신호를 전달한다. 액튜에이터는 신호들에 의해 작동되어 엔진 싸이클에 관련하여 요구되는 타이밍으로 다수의 인젝터(17)들을 통해 연료 분사를 수행한다. 연료장치 는 비교적 저압으로 연료공급원과 연결되고, 액튜에이터에 의해 전자식으로 제어되 며 유압식으로 구동되는 연료 펌프를 포함한다. 작동시에 연료펌프는 연료를 고압 으로 하나 이상의 인젝터에 송급한다. 설계 변경예에서, 상기 연료장치는 고압의 연료 공급원과 연결될 수 있으며, 소위 공동 레일 형태의 연료장치에서와 같이, 분 사과정의 개시와 종료를 위한 액튜에이터에 의해 개폐되는 제어밸브들을 포함할 수 있다.The processor 12 of FIG. 4 transmits a control signal to the
프로세서(12)는 또한 실린더 윤활장치(18)가 현재 운전조건에 적합한 윤활유량을 분배하도록, 바람직하게는 엔진 싸이클의 특정시간에 윤활유 분배를 하도록 실린더 윤활장치(18)에 제어신호를 출력한다.The processor 12 also outputs a control signal to the
타이밍 프로세서(13)가 독립된 신호라인(10)을 통해 하나 이상의 센서(3)와 연결되어 있으면, 수신된 펄스 신호들의 유효성을 확인한다. 센서 신호들의 유효성 확인은 간단히 수행되며, 그것은 엔진이 그 운전속도를 얼마나 빨리 변경할 수 있 는지에 대한 제한들은 널리 알려져 있고, 또한 비교적 한정되어 있기 때문이다. 그 에 대한 가장 단순한 평태로는 유효성 확인은, 하나의 신호가 제 1의 우선권을 가 지며 이것은 미리 설정된 간격내에서 유지되는 한 계속 사용되고 제 1 우선권의 신 호가 간격범위를 벗어나거나 잘못 나타날 때 다른 신호를 사용하는 것을 포함한다.If the
타이밍 프로세서는, 예를들어 수신된 펄스신호를 크랭크 샤프트의 현재 각도 위치와 운동을 나타내는 신호로 번역하며, 예를들어 엔진 싸이클중에 여러 제어신 호들이 실린더의 액튜에이터들로 공급되어야 할 시간들을 연산하고, 그에 따라 프 로세서(12)에 필요한 신호를 출력할 수 있다. 타이밍 프로세서는 또한 배기밸브 (20)용 액튜에이터(19)에 직접 제어신호들을 공급할 수 있으며, 시동과 함께 제어 신호들을 공기조절 밸브용 액튜에이터(21)로 직접 역전시킨다.The timing processor, for example, translates the received pulse signal into a signal representing the current angular position and motion of the crankshaft. For example, during the engine cycle, the various control signals calculate the time to be supplied to the actuators of the cylinder. Therefore, a signal necessary for the processor 12 can be output. The timing processor may also supply control signals directly to the
도 5는 연료분사과정에 대한 연산을 수행하는 독립된 보조 프로세서(22)를 포함한다. 이경우에 타이밍 프로세서(13)는 프로세서(12)와 보조 프로세서(22) 모 두에 실린더 타이밍에 대한 데이터를 전달할 수 있다. 프로세서(12)는 제어신호들 을 실린더 윤활장치, 배기밸브(20) 및 공기 조절장치들 각각을 위한 액튜에이터 (18,19,21)들로의 제어신호를 결정한다.5 includes a
도 6은 도 4에 도시된 것과 같은 유형의 2개의 독립된 인터페이스 유니트들이 통상의 하우징에 결합된 실시예를 도시하고 있다. 인터페이스(5)는 각각의 타이 밍 프로세서(13)들에 대해 2개의 독립된 통신 및 제어 프로세서(12)들을 포함한다.하나의 프로세서(12)는 액튜에이터(16)를 통해 연료공급을 제어하며 실린더 윤활장 치용 액튜에이터(18)를 제어한다. 다른 프로세서(12)는 같은 실린더에 대하여 독립 된 실린더 윤활장치용 제 2의 액튜에이터(18)와 공기조절장치 및 배기밸브(20)를 제어한다.FIG. 6 shows an embodiment in which two independent interface units of the type as shown in FIG. 4 are combined in a conventional housing. The
통신 및 제어 프로세서(12)는 도 7에 도시된 것과 같이 표시되어 있다. 2개의 통신라인(6)들과의 연결은 예를들어 RS485형의 2개의 독립된 라인 구동장치/수 신기(22)를 통해 이루어진다. 24 V 바테리로 될 수 있는 전원(23)은 예를들어 5 V 의 전압을 각각의 통신 회로들에 제공하며 동전기적으로 독립된 입력 및 출력측을 갖는 2개의 DC/DC 컨버터(25)와 회로(24)를 통해 평행하게 연결되어 있다. 각각의 회로(22)는, 광연결기 또는 커패시터와 같은 전기적으로 분리된 부재(28)를 포함하 는 다수의, 예를들어 3개의 신호경로(27)들을 통하여 관련된 통신 제어기(26)와 연 결되어 있다. 상기 제어기(26)들은 내부 버스(29)를 통하여 프로세서(30)와 연결되 어 있으며 상기 프로세서(30)는 요구되는 연산을 수행하도록 그리고 신호의 유효성 확인을 수행하도록 프로그램되어 있다. DC/DC 컨버터(31)를 통하여, 프로세서(30)는 전원(23)과 연결되어 있다. 이러한 구조는 통신 및 제어 프로세서에 있는 유니 트들과 연관된 2개의 통신 라인(6)들은 전기적으로 완전히 분리되며 프로세서(30)역시 회로(22)와 전기적으로 완전히 독립된다. 따라서, 220 V 전원에 잘못 연결하 는 것과 같이 한 라인(6)에 과전압이 인가되어 그 결과 상기 라인과 직접 연결된 회로(22)가 손상되더라도 프로세서(30) 또는 다른 라인(6)과 직접 연결된 회로(22)에 어떠한 손상도 발생되지 않는다.The communication and control processor 12 is represented as shown in FIG. The connection with the two
전술한 바와같이, 각 실린더(2)의 실린더 윤활은 2개의 독립된 프로세서들 또는 2개의 실린더 인터페이스 유니트(5)에 의해 완전하게 제어된다. 도 8은 실린 더 라이너의 윤활 포인트(32)들의 윤활을 각각 조작하는 2개의 인터페이스 유니트 들과 각각의 실린더가 연결된 실시예를 도시하고 있다. 각각의 윤활 포인트는 지정 된 도징장치를 구비하거나 복수개의 윤활 포인트들에 윤활유를 공급하는 도징장치 를 갖는다. 첫째 경우에서 링(33)들은 도징장치들로의 신호 라인을 나타내며, 두 번째 경우에서 링들은 도징 유니트들로부터 윤활 포인트들로 윤활유를 분배하는 분 배관들을 나타내고 있다.As mentioned above, the cylinder lubrication of each
도 9에는 각각의 실린더가 인터페이스 유니트(5)를 구비하며, 실린더들의 윤활 제어장치가 쌍들로 배열되어 한쌍의 실린더중 한 실린더와 관련된 인터페이스 유니트가 그 실린더의 윤활 포인트들의 일부에서의 윤활을 제어하며 다른 실린더의 윤활 제어는 해당 실린더의 인터페이스에 의해 수행되도록 하는 것을 도시하고 있 다.In FIG. 9 each cylinder has an
본 발명의 상기한 여러 실시예들의 상세한 구조는 본 발명의 범위를 벗어나 지 않고 다른 실시예의 구조를 제공함으로써 조합될 수 있다. 도 6에 도시된 독립 된 프로세서(12,13)들중 하나 또는 모두는 도 5에서와 같이 형성될 수 있으며, 액 튜에이터(16,18,19,21)는 도면들에 도시된 것과 다른 프로세서들에 의해 제어될 수 있다.The detailed structure of the above-described various embodiments of the present invention can be combined by providing structures of other embodiments without departing from the scope of the present invention. One or both of the
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