KR100371625B1 - 전자기부하제어방법및장치 - Google Patents

전자기부하제어방법및장치 Download PDF

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Abstract

내연기관 내에 분사해야 할 연료량에 영향을 미치는 전자기 부하, 특히 솔레노이드 밸브를 제어하는 방법 및 장치를 제공한다. 솔레노이드 밸브의 구동 지속 시간은 지연 시간에 의해 보정될 수 있다. 이 경우 지연 시간은 부하에 공급하는 전력의 변화에 대응하여 예측될 수 있다.

Description

전자기 부하 제어 방법 및 장치
발명의 범위
본 발명은 전자기 부하(electromagnetic load)를 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 그러한 전자기 부하는 특히 내연기관의 연료 계량을 제어하는 데 사용되고 있다.
종래 기술
분사해야 할 연료량을 제어하기 위한 방법 및 장치는 공지되어 있다. 이 공지된 방법 및 장치의 경우에, 솔레노이드 밸브가 분사 주기를 조절한다. 솔레노이드 밸브의 경우, 시기 적절한 구동점과 솔레노이드 밸브의 반응 사이에는 특정한 시간 간격이 발생한다. 이러한 시간 간격은 일반적으로 밸브의 지연 시간, 인입 시간(pull-in time) 또는 강하 시간(drop-out time)이라 불려진다. 상기 지연 시간은 특히 코일 온도 및 여러가지 다른 변수에 의존한다. 또한, 솔레노이드 밸브의 지연 시간이 변하면 분사 지속 시간을 변화시키고, 따라서 분사된 연료량의 변화를 초래한다.
발명의 목적
본 발명의 목적은 분사된 연료량을 제어하기 위한 방법 및 장치에서 정확도를 개선하는데 있다. 이 목적은 청구범위에 기술된 특징에 의해 달성된다.
발명의 장점
본 발명에 의한 방법 및 장치는 연료 계량의 정확도를 크게 개선시킬 수 있다.
본 발명의 유익하고 편리한 추가적인 한정 및 개선 사항은 종속 청구범위에 기술되어 있다.
실시예의 설명
본 발명은 내연기관에 분사해야 할 연료량을 제어하기 위한 장치의 실시예를 사용하여 이하에서 설명한다. 그러나 본 발명은 그와 같은 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 장치는 전자기 부하의 구동 지속 시간이 솔레노이드 밸브를 통과하는 유동 매체의 체적 유량과 같은 변수를 결정하는 곳에서는 항상 사용될 수 있다.
제 1 도는 내연기관의 제어를 실예로 들어서, 분사해야 할 연료량을 제어하기 위한 장치의 필수적인 요소를 도시한다. 도면부호(100)는 솔레노이드 밸브를 가리킨다. 솔레노이드 밸브(100)의 한 단자는 전압 공급원의 한 단자(Ubat)에 연결된다. 솔레노이드 밸브(100)의 다른 단자는 스위칭 수단(110)을 거쳐 전압 공급원의 접지 접속부에 연결된다.
상기 스위칭 수단(100)은 제어 유닛(120)에 의해 구동된다. 또한, 상기 제어 유닛(120)은 전압 공급원에 연결되고, 또한, 작동 특성 변수를 검출하기 위한 하나 이상의 센서(130)에 연결된다.
상기 제어 유닛은 적어도 센서(130)에 연결되는 분사량 예정(predetermining) 장치(122)를 포함한다. 상기 분사량 예정 장치(122)는 제 1 신호를 접합점(124)에 인가한다. 보정 장치(128)의 출력 신호(Tst)는 접합점(124)의 제 2 입력부에 인가된다. 상기 접합점(124)은 보정된 분사 시간을 출력 스테이지(126)에 인가한다. 다음에 이 출력 스테이지(126)가 스위칭 수단을 적절하게 구동한다.
제 1 도는 가장 필수적인 요소만을 도시한다. 따라서, 예를 들어, 솔레노이드 밸브를 통해 흐르는 전류를 검출하는 저항 측정기를 설치할 수도 있다. 또한, 스위칭 수단(110)과 솔레노이드 밸브(100)의 순서를 바꿀 수도 있다. 출력 스테이지(126), 분사량 예정 장치(122) 및 보정 장치(128)는 하나의 물리적 유닛으로서 만들어질 수 있다. 분사량 예정 장치(122)는 일반적으로 내연기관의 출력을 제어 하는 엔진 제어기이다.
스위칭 수단은 특히 전계 효과 트랜지스터와 같은 트랜지스터로서 만들어지는 것이 바람직하다.
고저항 분사 밸브는 원가면에서 유용하게 사용된다. 그와 같은 밸브에 있어서, 대부분의 전력은 밸브 코일에서 변환된다. 그 때문에 밸브의 온도를 크게 상승시킨다.
저항이 온도의 변화에 대응하여 변하는 코일의 경우에, 이것은 인입 시간 및/또는 강하 시간이 코일 온도의 변화에 대응하여 변화하도록 한다. 온도가 밸브 제어부의 인가된 듀티비(duty ratio; 부하비)에 의존하기 때문에 듀티비도 지연 시간에 영향을 준다. 분사량의 편차 때문에 내연기관에서 허용할 수 없는 유해한 배기 가스를 방출할 수 있다.
본 발명에 의하여, 제어 유닛(120)은 분사된 연료량에 대한 코일 온도의 영향을 보상한다.
본 발명의 장치는 다음과 같이 작동한다. 센서에 의해 검출된 작용 상태를 기초로 하여 분사량 예정 장치(122)는 기본 분사 지속 시간(T)을 계산한다. 접합점(124)은 보정 장치(128)의 출력 신호(Tst)를 상기 기본 분사 지속 시간(T)에 가산한다. 상기 보정 장치(128)의 출력 신호는 지연 시간(Tst)이다. 출력 스테이지(126)는 이러한 방법으로 계산된 총 분사 지속 시간(TG)이 지속되는 동안 스위칭 수단(110)에 구동 신호를 인가한다.
상기 출력 스테이지(126)는 특정 듀티비를 갖는 펄스 신호를 스위칭 수단에 인가한다. 상기 듀티비는 여러가지 작동 상태의 변화에 대응하여 미리결정(predetermining)될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 보정 장치(128)는 분사된 연료량에 대한 코일 온도의 영향을 보정한다. 이와 같은 보정 장치(128)는 제 2 도에 상세히 도시되어 있다.
상기 보정 장치(128)는 다음과 같이 구성되어 있다. 듀티비 예정 장치(210)로부터 나온 신호는 제 1 특성부(200; first characteristic)에 인가된다. 상기 제 1 특성부(200)의 출력 신호는 필터(220)를 통과한다. 또한 메모리(230) 및 샘플링 시간 예정 장치(240)가 신호를 필터에 인가한다. 필터의 출력부는 메모리(230)의 입력부와 접합점(250)에 연결된다. 특히 하나의 양호한 실시예로서, 전압 예정 장치(270)의 출력 변수(작동 전압)가 입력 변수로서 공급되는 제 2 성능 그래프(260)의 출력 신호는 접합점(250)의 제 2 입력부를 통과한다. 접합점(250)의 출력 변수는 보정 장치(128)의 출력 변수로써 사용된다.
상기 보정 장치(128)는 다음과 같이 작동한다. 밸브 지연 시간은 출력 스테이지(126)가 밸브(100)를 구동하는 듀티비의 변화에 대응하여 제 1 특성부(200)에 저장된다. 지연 시간과 듀티비 사이의 관계는 실험적으로 결정된다.
이러한 방법으로 결정된 지연 시간은 필터(220)로 인가되고, 이 필터는 코일 온도에 있어서 시간에 의존한 변화를 고려한다. 이는 시간에 관한 지수 함수(exponential function)의 형태가 적합하다. 그와 같은 목적을 위해, 샘플링 시간 예정 장치(240)에 의해 결정되는 고정 시간 프레임(fixed time frame)에 있어서, 순간 판독 지연 시간(instantaneously read delay time)과 이전 시간프레임(preceding time frame)에서 계산한 지연시간 사이의 차가 상수 A와 곱해진다. 상수 A는 1 미만의 정수가 선택되는 것이 바람직하다. 필터링은 아래의 수학식에 의해 실시되는 것이 바람직하다.
이경우, 값 Tsi는 순간 지연 시간(instantaneons delay time), 값 Ts(i-1)는 이전 계산에 대한 지연 시간(the delay time for the preceding calculation), 값 Tssoll은 지연 시간의 요구값(required value of the delay time), A는 상수이다.
상기 수학식에 의해 구해진 결과값은 이전 사이클에서 계산한 지연 시간에 가산된다. 그 결과가 새로운 지연 시간이고, 이 새로운 지연 시간은 분사 시간 보정에 사용되고, 또 다음 계산 사이클을 위해 메모리(230) 내에 버퍼 저장된다.
본 장치는 시간 프레임과 상수 A 를 적절히 선택함으로써 각각의 솔레노이드 밸브에 적용될 수 있다.
이어서, 적합한 부가적인 보정이 공급 전압의 변화에 대응하여 접합점(250)에서 수행된다. 공급 전압(Ubat)의 함수인 보정값은 상기 목적을 위해 제 2 성능 그래프(260)에 저장된다. 이러한 연속 보정은, 예를 들어 차량에서 발생하는 것과 같은, 공급 전압에서 비교적 큰 동적 전압 변화가 발생할 때 특히 필요하다. 이 경우, 공급 전압의 변동 결과로서 발생하는 지연 시간 변화는 필터(220)에 의해 감소되지 않을 수도 있다.
본 발명을 개량하는 경우에, 제 2 성능 그래프(260)를 제 1 특성부(200)에통합시켜 제공될 수도 있다. 이것은 제 1 성능 그래프가 다차원 설계에 속한다는 것을 뜻한다. 지연 시간은 듀티비와 배터리 전압의 변화에 대응하여 저장된다.
본 발명에 의한 방법은, 그의 저항이 명백히 온도에 의존할지라도, 고저항 솔레노이드 밸브가 배기 가스 방출에 악영향을 주지 않고 사용될 수 있다는 장점을 가진다.
제 1 도는 본 발명에 의한 장치의 블록선도.
제 2 도는 하나의 실시예의 상세한 블록선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 솔레노이드 밸브 110 : 스위칭 수단
120 : 제어 유닛 122 : 분사량 예측 장치
124 : 접합점(junction point) 128 : 보정 장치

Claims (7)

  1. 내연 기관 내로 분사될 연료량에 영향을 미치는 전자기 부하, 특히, 솔레노이드 밸브를 구동하기 위해, 솔레노이드 밸브의 구동 지속 시간을 솔레노이드 밸브의 반응 지연 시간에 의해 보정할 수 있도록 하는 전자기 부하(electromagnetic load) 제어 방법에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브의 반응 지연 시간은 상기 부하에 공급되는 전력의 변화에 대응하여 미리 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브의 반응 지연 시간은 적어도 솔레노이드 밸브에 인가되는 듀티비(duty ratio)의 변화에 대응하여 미리 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브의 반응 지연 시간은 적어도 공급 전압값의 변화에 대응하여 미리 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브의 반응 지연 시간은 필터링되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 순간 지연 시간을 값 Tsi로 하고, 이전 계산에 대한 지연 시간을 값 Ts(i-1)로 하고, 지연 시간의 요구값을 Tssoll로 하고, 상수를 A 라고 할 때, 지연 시간은 수학식 :
    Tsi= Ts(i-1)+ (Tssoll- Ts(i-1)) * A 에 따라 필터링되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  6. 내연기관 내로 분사될 연료량에 영향을 미치는 전자기 부하, 특히, 솔레노이드 밸브를 제어하기 위해, 솔레노이드 밸브의 구동 지속 시간을 솔레노이드 밸브의 반응 지연 시간에 의해 보정하는 수단을 가지는 전자기 부하 제어 장치에 있어서,
    상기 부하에 공급되는 전력의 변화에 대응하여 상기 솔레노이드 밸브의 반응지연 시간을 미리 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브의 반응 지연 시간은 듀티비의 변화에 대응하여 적어도 하나의 특성부에 저장되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
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