KR100378452B1 - 전자기부하의제어방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특히 디젤 기관에서의 연료량 조절에 영향을 주기 위한 솔레노이드 밸브와 같은 전자기 부하(100)의 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 부하(100)는 제어 신호에 의해 제어 가능한 전류 제어 수단(110)에 직렬로 접속되어 있다. 제어 신호는 조정 수단(150)에 의해 미리 결정될 수 있다. 전자기 부하의 전환 시점을 구하기 위해, 조정 수단(150)의 출력 신호를 평가할 수 있다.

Description

전자기 부하의 제어 방법 및 장치
전자기 부하의 제어 방법 및 장치는 예를 들면, 독일 특허 출원 공개 제 3426799호 공보(미국 특허 제 4653447호 명세서)로부터 공지되어 있다. 이 독일 특허에 개시된 장치에서는 전환 시점 및 이 시점을 기초로 솔레노이드 밸브의 접속시점 및 차단 시점이 검출된다. 솔레노이드 밸브를 흐르는 전류의 파형(또는 곡선)을 기초로, 솔레노이드 밸브의 정학한 전환 시점이 결정된다.
이 종류의 솔레노이드 밸브는 가솔린 기관 및/또는 디젤 기관에서의 연료 분사 제어를 위해 사용된다. 아주 작은 분사량이라도 정확히 양을 조절하기 위해 특히, 솔레노이드 밸브의 가동자가 그 2개의 종료 위치에 도달하는 전환 시점이 중요하다.
공지의 장치에서는 전환 시점이 통상 발생하는 시간 윈도우 내에서, 전류 파형 및/또는 전압 파형이 평가되고 또한 그 파형에 근거하여 전환 시점이 결정되는 방법이 사용된다. 그 때 솔레노이드 밸브에 가해지는 전압 내지 솔레노이드 밸브를 흐르는 전류가 소정의 값으로 조정된다. 즉, 솔레노이드 밸브 전류 또는 전압의 연속적인 파형을 발생시키기 위해 일정한 솔레노이드 밸브 전압 내지 전류가 제공된다.
이 때문에, 전환 시점의 검출이 가능하도록 하기 위해, 특유의 제어를 실시해야 하는, 통상 BIP 윈도우로 지칭되는 특유의 제어 단계(phase)를 정할 필요가 있다. 더욱이, 전류 파형 평가는 대단히 번잡하다.
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 기재된 전자기 부하 제어 방법 및 제어장치에 관한 것이다.
다음으로 본 발명의 실시예를 도면을 사용하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 장치의 블록선도이고, 도 2는 시간에 대한 각종 신호의 파형도이다.
본 발명의 과제는 서두에 기술한 형식의 전자기 부하 제어 방법 및 장치에 있어서, 전환 시점 검출을 간단히 하는 것이다.
본 발명의 방법 및 장치에 의하면, 전환 시점을 구하기 위한 비용을 최소한으로 할 수 있다는 장점이 발생한다. 또한, 본 발명의 방법은 각종 형태의 솔레노이도 밸브에 보편적으로 정합될 수 있다. 회로 수단에 필요한 비용은 대단히 작다.
이하에 설명하는 실시예는 전자기 부하를 제어하기 위한 장치이다. 기본적으로, 후술하는 장치 및 방법은 어떠한 전자기 부하와 관련해서도 사용될 수 있다. 그것은 특정한 용도에 제한되지 않는다. 그러나 본 발명의 장치 및 방법은 내연기관과 연관하여, 특히 자기점화식 내연 기관의 연소실에서의 연료량 조절과 관련하여 사용하면 특별히 유리하다. 이 목적을 위해 특별히 유리하게는 내연기관에서의 연료량 조절을 제어하기 위한 솔레노이드 밸브가 사용된다.
이 경우 특히 작은 부하에 있어서, 극히 작은 분사량이 가능한 한 정확하게 양 조절되는 것이 필요하다. 이 때문에 이 경우에도, 전류가 흐르는 솔레노이드 밸브의 가동자가 종료 위치에 도달하는 시점을 아는 것이 필요하다. 이 시점은 통상, 분사 기간의 시작(BIP: Begin of Injection Period)으로 나타난다.
도 1에는, 솔레노이드 밸브 제어되는 연료량 조절 장치를 제어하기 위한 장치의 중요한 요소가 개략적으로 도시되어 있다. 전자기 부하(100), 전류 제어 수단(110), 및 전류 측정 수단(120)이 급전 전압(Ubat)과 어쓰 사이에 직렬로 접속되어 있다.
전류 측정 수단(120)으로는 오옴 저항이 사용된다. 전류 제어 수단으로는 트랜지스터, 특히 전계 효과 트랜지스터가 사용된다. 부하는 유도 저항, 특히 솔레노이드 밸브의 코일이다.
전류 측정 수단(120)의 2개의 접속 단자는 전류 검출부(130)에 접속되어 있다. 전류 검출부(130)는 접속점(135)에 실제 전류값(Iist)을 제공한다.
접속점(135)의 제 2 입력측에는 목표 전류값(Isoll)이 인가된다. 이 목표 전류값(Isoll)은 제어부(140)에 의해 제공된다.
접속점(135)의 출력 신호가, 전류 조정기(150), 특히 아날로그 조정기에 제공된다. 전류 조정기(150)의 출력 신호(UR, IR)는 조정량 검출부(160)를 거쳐서 전류 제어 수단(110)의 제어 단자에 이른다. 전계 효과 트랜지스터를 사용한 경우, 제어 단자는 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자이다.
조정량 검출부(160)로는, 그 양 접속 단자가 BIP 검출부(170)에 접속되어 있는 오옴 저항이 사용된다. BIP 검출부(170)도 제어부(140)에 신호를 제공한다. BIP 검출부(170)는 유리하게는, 조정량 검출부(160)에서의 전압 효과를 평가하는 비교기(comparator)로서 구성되어 있다. 미분된 출력 전압(UR)이 0보다 작아지면 즉시 BIP 검출부(170)는 출력 신호를 발생시킨다. 미분된 조정 출력 전압 또는 조정기 출력 전류의 흐름 방향을 기초로, BIP 검출부(170)는 전환 시점을 검출한다.
이 장치의 동작을 도 2에 도시한 신호를 참고로 후술한다. 제 1 행에는 제어 신호(Uein)가 시간(t)에 대해서 도시되어 있다. 이 신호는 제어 유닛(140)이 목표 전류값(Isoll)을 접속점(135)에 전송하였는지 여부를 나타낸다.
제 2 행에는 솔레노이드 밸브를 흐르는 전류(IMV)가 도시되어 있다. 제 3 행에는 조정기(150)의 출력측에 나타나는 조정기 전압(UR)이 도시되어 있고, 제 4 행에는 미분된 조정기 출력 전압 내지 조정기 출력 전류(IR)가 도시되어 있다. 마지막 행에는 BIP 검출부(170)의 출력 신호(UBIP)가 도시되어 있다.
시점(t1)까지 제어 장치(140)는 신호를 송출하지 않는다. 그 결과, 전류 제어 수단(110)은 부하(100)에 흐르는 전류를 중단하고, 또한 솔레노이드 밸브는 제어되지 않는다. 시점(t1)에서부터 제어 유닛(140)은 목표 전류값을 미리 결정한다. 이것은 출력 신호(Uein)가 높은 값을 갖는 것을 의미한다. 솔레노이드 밸브를 흐르는 전류는 아직 그 목표값에 도달하지 않기 때문에, 그 결과 접속점(135)의 출력측에는 0이 아닌 다른 값이 나타난다. 이에 기초하여, 조정기(150)는 0에서 임의의 값으로 상승하는 적합한 조정량(UR)을 송출한다. 즉, 전류 제어 수단의 게이트가 전류에 의해 충전된다. 그 때문에 전류는 대단히 신속하게 상승한다. 이 결과 여기에서도, 전류 제어 수단(110)이 전류(IMV)를 흘리고 또한 이 전류(IMV)는 상기 시간동안 상승한다.
단시간 후, 조정량(UR)은 그 최대치에 이르고 또한 전류(IR)는 강하한다. 시점(t2)에 있어서, 솔레노이드 밸브를 흐르는 전류(IMV)는 그 목표값(Isoll)에 도달한다. 그 결과, 조정기(150)의 출력량(UR)이 변화한다. 상기 출력량(UR)은 그때까지 보다도 작은 값을 갖는다. 이로 인해, 전류(IR)가 단기간에 음의 값을 얻게 된다. 그것은 시점(t2)에서 그 극성을 변화시킨다. 이 때문에, 시점(t2)에서 BIP 검출부(170)가 전류 방향의 변화를 지시하는 신호를 송출하게 된다.
시점(t3)에서 솔레노이드 밸브의 가동자는 그 새로운 종료 위치에 이른다. 이로써, 코일의 인덕턴스가 변화된다. 코일의 인덕턴스 변화에 의해, 조정기(150)의 출력 신호(UR)의 불연속성이 발생하고, 그 결과 전류(IR)의 극성 전환 또는 변화가 일어난다. 전류(IR)의 상기 극성 전환은 또한, BIP 검출부(170)가 시점(t3)에 펄스 신호를 제어부(140)에 송출하도록 작용한다.
제어 장치(140)는 신호(UBIP)의 제 2 펄스를 솔레노이드 밸브의 전환 시점으로서 검출하고 이 신호를 적합하게 평가한다. 본 발명의 구성에서 BIP 검출부는 시점(t2)에서 제 1 펄스를 억압하도록 설정되어 있다.
본 발명에 의하면, 솔레노이드 밸브에 있어서 전환 시점(BIP)이 전류 조정기의 조정량 평가에 의해 얻어진다. 전류 조정기로서 유리하게는 아날로그 조정기가 사용된다.
선택적으로, 전압 조정부가 설치되어 있도록 설정할 수도 있다. 이 경우, 부하를 흐르는 전류에 대하여 선택적으로 부하에서 강하하는 전압이 목표치로 조정된다. 조정량의 평가는 상응하게 이루어진다.

Claims (6)

  1. 디젤 기관에서의 연료량 조절에 영향을 주기 위한 솔레노이드 밸브와 같은 전자기 부하(100)의 제어 방법으로서, 상기 전자기 부하(100)는 전류 제어 수단(110)에 직렬로 접속되어 있고, 상기 전류 제어 수단(110)에는 제어 신호가 공급될 수 있으며, 상기 제어 신호는 조정 수단(150)에 의해 미리 결정될 수 있는 전자기 부하의 제어 방법에 있어서,
    상기 전자기 부하의 전환 시점을 구하기 위해, 상기 조정 수단(150)의 출력 신호를 평가할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자기 부하의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 조정 출력 전압(UR)이 평가되는 것을 특징으로 하는 전자기 부하의 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조정 출력 전압(UR)의 도함수가 극성 변화를 가질 때, 전환 시점이 검출되는 것을 특징으로 하는 전자기 부하의 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 조정 출력 전류(IR)가 평가되는 것을 특징으로 하는 전자기 부하의 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 조정 출력 전류(IR)의 흐름 방향이 변화할 때, 전환 시점이 검출되는 것을 특징으로 하는 전자기 부하의 제어 방법.
  6. 디젤 기관에서의 연료량 조절에 향을 주기 위한 자기 밸브와 같은 전자기 부하(100)의 제어 장치로서, 상기 부하(100)는 전류 제어 수단(110)에 직렬로 접속되어 있고, 상기 전류 제어 수단(110)에는 제어 신호가 공급될 수 있으며, 상기 제어 신호는 조정 수단(150)에 의해 미리 결정될 수 있는 전자기 부하 제어 장치에 있어서,
    상기 전자기 부하의 전환 시점을 구하기 위해, 상기 조정 수단(150)의 출력 신호를 평가하는 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기 부하의 제어 장치.
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