KR100466905B1

KR100466905B1 - 공기추진밸브의 제어 장치

Info

Publication number: KR100466905B1
Application number: KR10-1999-7008217A
Authority: KR
Inventors: 토르노오스카; 클루트카르스텐; 해밍베르너; 슈르야디이반; 프랑케슈테펜; 블로이어를레미카엘
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2005-01-24
Also published as: WO1998044249A1; CN1249018A; JP2001516419A; CN1084836C; KR20000076128A; DE59708340D1; EP0970303A1; EP0970303B1; US6318085B1; DE19712850A1

Abstract

내연기관 터보의 공기추진밸브(13)의 제어를 위한 장치에 있어서, 공기추진밸브(13)는 압축기(9)를 흡입관(2)에서 브릿지 연결된 공기추진관(12)에 장착되어 있으며 공기추진밸브(13)가 흡입압력을 통해서 드로틀밸브(4)의 출력측을 제어하게 된다. 정의된 공기추진밸브(13)의 개폐를 보장하기 위해서 공기추진밸브(13)에 부가 제어압력(17)이 유입되며, 이 부가 제어압력(17)으로 공기추진밸브(13)가 흡입압력(Pdvk)에 무관하게 열리게 된다.

Description

공기추진밸브의 제어 장치{ambient air-pulsed valve control}

이러한 장치는 DE 28 23 067호에 공개되어 있다. 상기 선행기술에서 공기추진밸브는 단지 공압적(pneumatic)으로 흡입관 압력에 의해서만 작동되며, 드로틀 밸브(throttle valve)의 출력측의 흡인관에서, 자동차의 추진 모드시 발생하는 부압(under pressure)이 제공될 때 공기추진밸브가 열린다. 공기추진관을 통해 압축기의 출력측이 흡입측과 연결됨으로써 터보압력이 흡입관의 압축기 하류측으로 감소하게 되고, 이것은 드로틀 밸브의 신속한 폐쇄에 대한 모터의 신속한 응답특성으로 나타난다. 그러나 공기추진밸브의 개폐특성은 단지 흡입관 압력에 의해서만 작동할 경우에는 정의되지 않는다.미국 특허 US-A-5 083 543호로부터, 공기추진밸브는 자신의 제어압력을 부압저장소로부터 유입시켜 얻게 되는 것이 공개되어 있다. 이러한 부압저장소는 흡입압력으로부터 공급된다. 이에 따라서 공기추진밸브는 순수하게 흡입압력에 따라서 제어된다.1994년 7월 29일자 일본 특허 JP 06 117 263 A, Vol. No. 408(M-1647)에 따라서, 공기추진관에서 공기추진밸브가 구비되어 있으며, 이 공기추진밸브가 부압에 따라서 드로틀 밸브의 출력측의 흡입관에서 제어된다. 흡입-출력측과 공기추진밸브사이의 관에 진공저장소가 장착되어 있으며, 이 진공저장소의 부압은 단지 드로틀 밸브의 출력측의 흡입관의 부압에 따라 좌우된다. 진공저장소는 공기추진밸브를 열때에 발생하는 공기유동에서 오는 소음을 완충시키는데 사용하고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 공기추진밸브의 정확히 정의된 개폐를 가능하도록 하는 전술한 종류의 장치를 제공하게 되는 데에 있다.

본 발명은 공기추진밸브가 흡입관내 압축기를 바이패스하는 공기추진관에 장치되어 있으며, 공기추진밸브가 드로틀 밸브의 출력측의 흡입관의 압력을 통해서 제어될 수 있는, 내연기관의 터보 차저(turbo charger)의 공기추진밸브의 제어 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 장치를 가진 모터의 도식적인 블록회로도를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 장치의 기능 다이어그램을 나타낸 도면.

상기 목적은 청구항 제 1 항의 특징에 의해, 전자 제어 가능한 자기 밸브가 구비됨으로써 달성되고, 상기 자기 밸브가 공기추진밸브를 열기 위해서 제어신호에 따라서 흡입압력을 제어신호와 무관한 제어압력을 부압 저장소로부터 공기추진밸브로 공급한다. 따라서 드로틀 밸브가 펌프의 터보공기(또는 터보공기기둥)에 의해 신속하게 폐쇄되는 경우에, 공기추진밸브가 드로틀 밸브의 출력측 흡입부압에 의해서 미리 폐쇄되는 것이 방지될 수 있다. 터보압력은 균일하게 그리고 계속적으로 감소한다. 터보압력진동 및 이로인해 발생되는 자동차의 저킹(jerking)이 방지된다.

종속항에 따라서, 기계의 부하구배가 규정-터보압력에 따른 임계값을 초과하였을 경우에, 자기 밸브를 작동시키는 제어신호가 송출되는 것이 유리하다. 실제 부하구배가 하나의 타이밍 사이클 이전에 제공된 부하구배에 비해 증가하게 되는 경우에 부하구배에 예상값이 중첩된다(합산된다).

흡입관-절대압력이 공기추진밸브를 열 수 있는 압력증폭값 아래에 놓이게 될 때에, 전자 밸브를 작동시키는 제어신호가 준비되어야 한다. 이어서 흡입관-절대압력이 압력증폭값을 초과하는 경우에, 전자 밸브를 작동시키는 제어신호가 제공되어야 한다. 압력증폭값은 실제-터보압력과 주위압력에 따른 특성곡선으로부터 얻을 수 있다.

도면에서 나타내고 있는 실시예에 따라서 본발명은 다음과 같이 자세히 설명한다.

도 1은 흡입관(2)과 배기관(3)을 포함한 내연기관(1)을 나타내고 있다. 흡입관(2)에 드로틀 밸브(4)와 드로틀 밸브(4)의 개방 각도(α)를 감지하기 위한 센서(5)가 구비되어 있다. 그밖에 흡입관(2)에서 드로틀 밸브(4)의 출력측에 실제-터보압력(pvdk)을 감지하기 위한 압력센서(6)가 배치된다. 내연기관(1)에서는 회전수 센서(7)가 모터의 회전수(nmot)를 감지하기 위해서 구비되어 있다. 제어장치(SG)는 드로틀 밸브(4)의 개방 각도(α), 실제-터보압력(pdvk), 모터 회전수(nmot)와 입력신호의 역할을 하는 측정된 주위압력(pu)을 포함하고 있다.

내연기관은 터보 차저를 장착하고 있으며, 배기관(3)에서는 배기터빈(배기 터보)(8)이 배치되고, 흡기관(2)에는 압축기(9)가 배치되어 있다. 압축기(9)는 축(10)을 통해 배기터빈(8)에 의해 구동된다. 배기터빈(8)은 종래의 방법으로 바이패스(Bypass)관(10)에 의해서 바이패스되며, 이 바이패스관(10)에 바이패스 밸브(11)가 배치되어 있다. 바이패스 밸브(11)용 제어신호(ldtv)는 제어장치(SG)에서 발생된다. 바이패스 밸브(11)의 제어는 여기서는 본발명의 대상이 아니기 때문에 자세한 설명을 피하기로 한다.

흡입관(2)에 장착된 압축기(9)는 공기추진관(12)에 의해 바이패스되며, 이공기추진관(12)을 지나서 공기는 압축기(9)의 압력측에 있는 흡입관(2)에서 압축기(9)의 흡입측의 흡입관(2)으로 되돌아갈 수 있다. 공기추진관(12)내에 공압의 공기추진밸브(13)가 장착되고, 이 공기추진밸브(13)와 제어관(14)이 서로 연결된다. 제어관(14)의 압력에 따라서, 공기추진밸브(13)의 개폐가 결정된다.

제어관에는 전기제어 가능한 전자밸브(15)가 있다. 이 전자밸브(15)가 폐쇄되면, 제어관(14)은 관(16)과 서로 연결되고, 관(16)은 드로틀 밸브(4)의 출력측의 흡입관(2)과 연결된다. 이러한 경우에 드로틀 밸브(4)의 하류측에 걸리는 압력은 공기추진밸브(13)에 인가된다. 드로틀 밸브(4)가 닫히므로서 예를 들어서 자동차가 코스팅되는 경우, 드로틀 밸브(4)의 출력측에 부압이 발생하게 된다. 공기추진밸브(13)에 도달한 부압이 어떤 임계값을 넘지 못한다면, 밸브(13)는 열리게 되고, 공기추진관을 지나서 흡입관(2)의 압축기(9)의 압력측에 압력이 감소된다. 따라서 드로틀 밸브(4)의 상류측의 터보압력은 감소하게 된다. 이로서 터보압력의 진동이 방지된다.

드로틀 밸브(4)의 하류측 압력으로 공기추진밸브(13)를 제어하는 것만이 최적으로 규정되지 않은 공기추진밸브(13)의 개폐 특성을 야기한다. 이러한 결점은 드로틀 밸브(4) 출력측 흡입관(2)의 압력에 상관없이 공기추진밸브(13)를 제어하므로서 제거된다. 이를 위해서 전기제어 가능한 전자 밸브(15)에 부압저장소(17)가 연결된다. 전자 밸브(15)가 열릴 경우에는, 부압저장소(17)로부터 부압이 제어관(14)을 지나서 코스팅 공기 재순환 밸브(13)에 유입되는데, 이로인해 공기추진밸브(13)가 즉각적으로 열리게 된다. 전자 밸브(15)에 인가된 제어신호(B_ldsua)에 따라 전자 밸브(15)의 개폐가 결정된다. 이러한 제어신호(B_ldsua)는 제어장치(SG)에 의해서 발생된다. 어떠한 조건하에서 제어신호(B_ldsua)가 전자 밸브(15)를 작동시키기 위해서 제공되는가는, 도 2에 따라 다음에 기술하기로 한다.

도 2의 기능 다이어그램에서 나타난 바와 같이, 제어신호(B_ldsua)는 OR Gate(OR)의 출력단자에서 논리(1)로 세팅되며, 이어서 신호(pdpd 또는 pdps)가 OR연결의 입력단자에 인가될 때 전자 밸브(15)가 작동하게 된다.

내연기관이 당나믹하게 작동되는 동안에 신호(pdpd)는 전자 밸브(15)를 매우 신속히 작동시켜야 한다. 기계(내연기관)의 부하구배가 하기에 기술한 조건을 충족시킬 때에 다이나믹한 작동을 위한 신호(pdpd)가 세팅된다(논리(1)). 연결 포인트(V1)에서 생성된, 흡입관(2)의 드로틀 밸브(4) 출력측에서 측정된 실제-터보압력(pvdk)과 규정-터보압력(plsol) 사이의 차가 바로 부하구배(dp)가 된다. 규정-터보압력(plsol)은 공지된 방식으로 모터회전수(nmot)와 드로틀 밸브가 열리는 각도(α)에 따른 특성곡선(KFLDPS)으로부터 인식할 수 있게 된다.

우선 연결 포인트(V2)에서 실제 부하구배(dp)와 하나의 타이밍 사이클(i-1) 이전에 제공된 부하구배(dp(i-1)) 사이의 차가 형성됨으로써, 부하구배용 신호(dp)로부터 논리값(pdW)이 형성된다. 지연블록(VZ)은 상기의 부하구배(dp(i-1))를 출력단에서 이용한다. 차신호는 이어서 실제 부하구배(dp)가 이전의 부하구배(dp(i-1))와 같거나 또는 작을 때에 0으로 세팅된 제한기(BG1)를 통해 안내된다. 논리값(pdw)은 곱셈기(MU)에서 적용할 수 있는 시간간격(PIDLDSUA)에 곱셈연산된다. 일정한 시간간격 동안 존재하는 상기 논리값(pdw)은 연결포인트(V3)에서 부하구배용 신호(dp)와 중첩된다. 이로 인해서 연결포인트(V3)의 출구에는 상기의 시간간격 동안에 실제 부하구배에 비해서 증폭된 신호값(pdpld)이 인가된다.

실제 부하구배(dp)가 하나의 타이밍 사이클 이전에 제공된 부하구배(dp(i-1))보다도 클때에, 논리값(pdw)은 0이 아닌 양의 값을 갖게 된다. 즉 드로틀 밸브가 열리는 각도가 계속 감소하기 때문에 규정-터보압력(plsol)은 실제-터보압력(pvdk)에 비해 감소된다. 부하구배가 특정 임계값을 초과한 경우에, 공기추진밸브(13)는 바로 즉시 개방되어야 한다. 논리값(pdw)의 중첩을 통해서 부하구배는 프리세팅된 증폭값에 더 빠르게 도달하게 되고, 그럼으로써 전자밸브(15)가 더 일찍 또는 더 신속하게 열리고 이에 따라 정확한 시간에 공기추진 밸브(13)가 개방된다.

부하구배용 신호(dp)와 논리값(pdw)의 합산신호(pdpld)는 증폭값이 결정되기 전에 단지 신호(pdpld)의 양(+)의 값만을 통과시키는 필터(BG2)를 통해 안내된다. 증폭값 결정블록(SE)은 신호(pdpld)와 프리세팅된 증폭값(sdsua) 사이의 상기 비교를 실행한다. 규정-터보압력(plsol)의 기능을 하는 증폭값(sdsua)은 특성곡선(SDLDSUA)으로부터 얻는다. 전부하에 가까운 영역에서 증폭값(sdsua)은 내연기관의 공회전의 영역에서의 증폭값 보다도 훨신 더 크다. 신호(pdlld)가 임계값(solsaa)을 초과하게 되면, 증폭값 결정블록(SE)의 출력단자에 신호(pdpd)가 논리(1)로 인가된다. 증폭값 결정블록(SE)은 히스테리시스 특성곡선을 포함하고 있으며, 이 특성곡선에 의해 출력신호(pdpd)는 프리세팅된 히스테리시스(HDLDSUA)에 따라 0으로 리세팅된다. 히스테리시스는 하부와 상부의 스위칭 포인트 사이의 차를 나타내고 있으며, 반드시 각각의 기계에 적합하게 설정되고 그럼으로써 신호(pdpd)의 규정되지 않은 스위칭 백 및 포스가 방지된다.

아래와 같이 압력비가 제공되는 경우에, OR-게이트(OR)의 입력단자에 인가된 2차 신호(pdps)가 세팅되어야 한다(논리1).

디바이더(DV)에 의해 실제-터보압력(pvdk)과 주위압력(pu)으로부터 나온 몫(dpp)이 생성되는 데, 이때의 몫(dpp)은 압축기 압력비와 거의 일치하게 된다. 상기 몫(dpp)은 비교기(comparator)(K1)에 의해서 증폭값(svuvs)과 비교된다. 증폭값(svuvs)은 모터회전수(nmot)의 기능을 나타내는 특성곡선(SVDLDUVS)으로부터 얻게된다. 몫(dpp)이 증폭값(svuvs)을 초과하지 못할 경우에, 비교기(K1)의 출력신호는 RS-플립플롭(FF)을 세팅하게 된다. 압축기 압력이 공기추진밸브(13)를 열게 할 수 있는 상태의 값에 도달한 경우에는, RS-플립플롭의 출력신호(pdps)가 세팅된다. 규정-터보압력(plsol)이 주위압력(pu)을 초과하였을 경우에, RS-플립프롭(FF)이 재세팅되고, 이에 따라 신호(pdps) 즉 공기추진밸브(13)용 제어신호(B_ldsua)가 재세팅된다. 증폭값 결정블록(SES)은 규정-터보압력(psol)과 주위압력(pu)을 비교한다. 히스테리시스(HSLDSUA)는 신호(pdps)의 규정되지 않은 스위칭 백 및 포스를 방지하기 위해서 고려된다.

상기 신호(pdps) 그리고 자계 밸브(15)용 제어신호(B_ldsua)의 세팅 또는 재세팅을 통해서, 드로틀 밸브(4)의 출력측의 흡입관 압력이 어느 임계값 이하로 떨어질 경우 공기추진밸브(13)가 열린다. 그러나 이에 따른 공기추진밸브(13)의 폐쇄는 규정되지 않은 방법으로 흡입관 압력에 의해서 이루어지는게 아니라, 완전히 규정된 방법으로 전자 밸브(15)용 제어신호(B_ldsua)에 의해 이루어지며, 히스테리시스(HSLDSUA)를 고려하여 규정-터보압력(plsol)이 주위압력(pu)을 초과할 경우에만 제어신호(B_ldsua)는 부압저장소(17)로부터 나온 부압은 제어관(14)으로부터 분리시킨다.

Claims

공기추진밸브가 흡입관 압축기를 바이패스하는 공기추진관에 배치되어 있으며, 그리고 공기추진밸브가 드로틀밸브의 출력측의 흡입관 압력에 의해서 제어될 수 있는, 내연기관의 터보 차저의 공기추진밸브의 제어 장치에 있어서,

전기적으로 제어가능한 전자 밸브(15)가 구비되어 있으며, 공기추진밸브를 열기 위해서 상기 전자 밸브(15)가 제어신호(B_ldsua)에 따라서 흡입관 압력(pvdk)을 공기추진밸브로 유입하거나 아니면 제어신호와 무관한 부압저장소(17)로부터 나온 제어압력을 공기추진밸브로 유입하게 되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 수단(V1, VZ, V2, BG1, MU, V3, BG2, SE, OR)이 구비되어 있으며, 부하구배(dp)가 규정-터보압력(plsol)에 따른 증폭값(sdsua)를 초과하게 되었을 때, 상기 수단은 드로틀밸브(4)의 출력측에서 측정된 실제-터보압력(pvdk)과 규정-터보압력(plsol) 사이의 차로부터 부하구배(dp)를 결정하며, 전자 밸브(15)를 작동시키는 제어신호(B_ldsua)를 송출하게 되고, 이에 따라 공기추진밸브(13)가 열리는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 수단(V2, BG1, MU, V3)이 구비되어 있으며, 실제 부하구배(dp)가 하나의 타이밍 사이클 이전에 제공된 부하구배(dp(i-1))에 비해 증가할 경우에, 수단(V2, BG1, MU, V3)이 부하구배(dp)와 논리값(pdw)을 중첩시키는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 논리값(pdw)은 실제 부하구배(dp)와 하나의 타이밍 사이클 이전에 제공된 부하구배(dp(i-1)) 사이의 차로 인해 발생하고, 및 상기 논리값(pdw)은 프리세팅된 시간간격(PIDLDSUA)으로 제한되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 수단(K1, DV, SVDLDUVS, SES, FF)이 구비되어 있으며, 주위압력(pu)에 대한 흡입관 압력(pvdk)의 비가 공기추진밸브(13)를 열리게 하는 증폭값(sldsua) 아래에 있을 때에, 상기 수단은 전자 밸브(15)를 작동시키는 신호(B_ldsua)를 제공하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 전자 밸브(15)가 작동된 후에, 반작동이 히시테리시스(HSLDSUA)에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
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