KR100509145B1 - 배기가스 재순환 밸브의 제어장치 - Google Patents

Abstract

제어밸브의 목표 개폐위치에 대응하는 입력데이터와 상기 제어밸브의 현 개폐위치의 검출 데이터와의 편차량 또는 이 편차치를 입력으로 하는 PI 제어량 연산부의 출력치에 따라 히스테리시스를 보정하는 것이다.

Description

배기가스 재순환 밸브의 제어장치{CONTROLLER OF EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE}

본 발명은 배기가스의 재순환계중에 구비하는 배기가스 재순환「이하 EGR(Exhaust Gas Ricirculation)이라 칭한다」밸브의 제어장치에 관한 것이다.

도 1은 엔진 E의 배기통로 a 와 흡기통로 b 를 연통하는 배기환류통로 c 에 EGR밸브의 제어밸브(11)를 배치한 구성도이다.

이 EGR밸브의 제어장치는 예를들면, 하이브리드 PM형 4상 등의 스테핑 모터 M에 의해 제어밸브(11)를 개폐제어하도록 되어 있고, 그 스테핑 모터 M를 스텝각 단위로 오픈 루프 제어함으로서, 제어밸브(11)의 개도가 조정된다.

그런데, 이같은 스테핑 모터(M)을 사용한 제어장치는, 스테핑모터(M)의 스텝각 단위로만 제어밸브(11)의 개도를 제어할 수 있으므로 제어밸브(11)의 조정개도의 분해능에 한계가 있었다.

또 스테핑 모터(M)의 오픈 제어에서는 탈조현상이 생기는 일이 있으므로, 응답성에도 한계가 있고, 또 한번 탈조한 경우에는 제어량에 오차가 발생한 그대로되기 때문에 신뢰성이 악화된다는 문제점이 있었다.

그래서, 종래의 EGR밸브의 제어장치는, 작동수단에 의해 제어밸브(11)의 개방향 또는 폐 방향으로 소정의 리턴 토크를 부여하고, 또 직류모터(이하, DC모터라고도 칭한다)의 한방향의 통전에 의해 제어밸브(11)를 폐방향 또는 개 방향으로 가변하는 모터토크를 부여하며, 이들의 토크 밸런스에 의해 개폐하는 것으로, 상기 제어배브(11)의 목표 개폐위치에 따른 모터토크를 발생시키도록 상기 직류모터를 오픈 루프에 의해 제어하는 오픈 루프제어계와, 상기 제어밸브(11)의 목표 개폐위치에 대응하는 입력데이터와, 상기 제어밸브(11)의 현 개폐위치의 검출데이터와의 편차에 따라, 상기 직류모터를 피드백 제어하는 피드백 제어계를 구비한 것이, 예를들면 일본국 특개평 10-122059 호 공보에 기재되어 있다.

우선, 이 직류모터를 사용한 구동방식에 대해 설명한다.

제어밸브(11)의 개도를 직류서보모터 방식에 의해 피드백 제어하는 경우, 슬라이드 저항식과 같은 포지션 센서를 사용해서 제어밸브(11)의 개도를 연속적으로 검지해서 피드백 제어함으로써, 직류모터의 발생토크를 연속적으로 제어해서 제어밸브 (11)의 조정개도의 분해능을 이론상 무한히 작게할수가 있다.

또 직류모터는 스테핑 모터(M)와 같은 탈조현상에 의한 제어오차가 발생하지 않고 그만큼 스테핑모터(M)를 사용한 경우에 비해 응답성을 올릴수가 있고 신뢰성도 향상된다.

이와 같은 직류모터를 사용한 EGR밸브의 구동방식은 소위말하는 토크 밸런스 방식을 채용하고, 작동수단으로서의 스프링에 의해 폐방향(또는 개방향)에 소정의 리턴토크를 부여하고, 또 직류모터의 한방향의 통전에 의해 개방향(또는 폐방향)으로 가변의 모터토크를 부여하며, 이들의 토크밸런스에 의해 개폐 제어하려고 한다.

이같은 구동방식의 경우, EGR밸브에는, 항상 리턴토크가 부여되게 되므로, 도 2와 같은 프릭션에 의한 히스테리시스를 갖는 라인 A,B의 경사에 의해 개폐위치(시프트 량)이 변화하게 된다.

여기서, 라인 A는 모터토크를 중대시켜서 제어밸브(11)을 개방할때의 작동특성, 라인 B는 모터토크를 감소시켜 제어밸브(11)를 폐쇄할때의 작동투성이고, 리턴토크를 부여하는 스프링의 스프링정수에 의해 라인 A,B의 경사가 변화하며, 그 세트토크의 크기에 의해 라인 A,B가 도 2중의 좌우에 시프트한다.

지금, 이같은 작동특성의 제어밸브(11)를 제어하기 위해, 단지 제어밸브(11)의 목표개폐위치에 대응하는 입력데이터와 이 제어밸브의 현 개폐위치의 검출데이터와의 편차에 따라, 직류모터를 PI(비례·적분)제어하는 방법을 채용한 경우를 상정한다.

이 경우에는 도 2와 같은 작동특성과의 관련해서 제어밸브(11)를 목표개폐위치로 안정시키는 것이 어렵게 된다.

즉 모터토크를 증대시켜서 제어밸브(11)를 목표개구위치까지 열기 위해서는, 도 2의 작동특성을 고려해서, 라고 A상을 따른 제어를 하도록 P(비례)게인과 I(적분)게인을 증가시켜야 한다.

그러나, 이 같은 설정하에서, PI제어에 의해 모터토크를 증대시킨 경우에는 제어밸브(11)가 목표개구위치까지 열리자마자 이 제어밸브의 개구위치의 편차가 "0" 이 되어, P성분이 "0" , I 성분이 클리어되고, 리턴토크에 의해 제어밸브(11)가 닫히기 시작한다.

이것이 닫히기 시작한 초기의 단계(소편차시)에서는, P,I성분이 모두 작으므로 모터토크가 리턴토크에 이겨내지 못하고 편차가 커진다.

그후 편차가 어느정도 커져서, 모터 토크와 리턴토크가 균형이 이루어졌다해도, 직류모터의 이너셔때문에 제어밸브(11)의 폐쇄동작은 급정지가 될 수 없고, 즉시 제어밸브(11)를 열어 동작시킬수가 없다.

가령 소편차시에도 비교적은 모터 토크를 발생시키도록 게인을 크게한 경우에는 도 3과 같이 오버슈트와 언더슈트의 증가를 초래하는 악순환에 빠져들게 된다.

이 같은 사정을 고려해서 직류모터를 사용한 소위토크밸런스의 구동방식에 의한 제어밸브(11)의 제어장치의 구성을 도 4로부터 도 7로 설명한다.

도 4에서, 1은 배기가스의 재순환 계중에 개재하는 배기환류 통로 C 가 내부에 형성된 밸브보디이고 제어밸브(11)가 도면과 같이 상동해서 시트(12)에 접함으로써, 배기환류 통로 C 가 폐쇄되고, 제어밸브(11)가 하동해서 시트(12)에서 떨어짐으로써 배기환류통로 C가 열린다.

2는 직류모터(20)를 내장하는 모터케이스이다.

이 직류모터(20)에서, 21은 코일(22)이 감겨진 로터, 23은 마그넷(24)을 구비한 요크이고, 로터(21)의 상단부는 슬라이드 볼(25)과 로터샤프트(26)에 의해 모터케이스(2)에 회전이 자유롭게 지지되고, 로터(21)의 하단부는, 베어링(27)에 의해 밸브보디(1)에 회전이 자유롭게 지지되어 있다.

로터(21)의 상단에는 커뮤데이터(28)가 부착되고, 부러시스프링(29)에 의해 모터 케이스(2)측의 모터부러시 (30)가 커뮤테이터(28)에 눌려져 있다.

40은 로터(21)의 회동위치를 검출하기 위한 포지션 센서이고, 로터(21)의 회동위치에 따라 저항치가 변화하는 형식으로 되어 있다.

이 포지션센서(40)와 모터부러시(30)는 커넥터단자(3)에 의해 후술하는 제어장치에 접속된다.

로터(21)의 내부에는 모터샤프트(31)가 나사결합되어 있고, 그 모터샤프트(31)는 보디(1)측의 가이드부시(13)에 의해 회전이 되지 않게 되어 잇다.

따라서, 로터(21)의 회동량에 따라 모터샤프트(31)가 상하동하게 된다.

모터샤프트(31)의 하단에는 샤프트(14)가 접촉되어 있고, 그 샤프트(14)의 중간부는 가이드실(15)와 가이드 플레이트(16)에 의해 밸브보디(1)에 상하 이동 자유롭게 가이드되고, 또 샤프트(14)의 하단에는 제어밸브(11)가 부착되어 있다.

17은 가이드 실 커버이다.

모터 샤프트(14)의 상단에 부착된 스프링 시트(18)와 가이드 플레이트(16)과의 사이에는 샤프트(14)를 상방, 즉 제어밸브(11)의 폐쇄방향으로 작동하기 위한 스프링(19)이 개재되어 있다.

이같이 구성된 제어밸브(11)는 전술한 바와같은 토크 밸런스 방식에 의해 구동된다.

즉 EGR밸브는, 작동수단으로서의 스프링(19)에 의해 제어밸브(11)의 폐쇄방향에 소정의 리턴토크를 부여하고, 또 직류모터(20)의 한 방향의 통전에 의해 제어밸브(11)의 개방방향으로 가변의 모터토크를 부여하고, 이들의 토크밸런스에 의해 제어밸브(11)를 개폐제어한다.

도 5는 제어장치 전체의 개략구성도이고, 마이크로 컴퓨터 형태의 제어부(50)에 의해 모터구동 전압을 결정한다.

52는 배터리, 53은 후술하는 PI 제어량 연산부(63)의 출력을 변환해서 직류모터(20)에 공급하는 모터의 공급하는 모터구동 전압 변환부이고, 제너 다이오드 (53a), 직류모터(20)에 흐르는 전류를 한 방향만으로 하는 다이오드(53b), FET(전해효과 트랜지스터)(53c), 제어부(50)와 FET(53c)사이에 설치한 인터페이스(53d)로 구성되어 있다.

56은 제어부(50)의 구동전압(5V)를 확보하기 위한 레귤레이터이다.

제어부(50)에는 크랭크각센서 등의 운전상태량 센서(57)로부터의 검출신호와, 포지션센서(40)으로부터의 검출신호가 각각 인터페이스(58),(59)를 통해서 입력된다.

본 예의 포지션센서(40)는, 전압공급부(60)에서 정전압(5v)가 인가되는 저항체(41)상에서 이동하는 가동접점(42)을 구비하고 있다.

이 가동접점부(42)가 로터(21)의 회전에 따라 이동함으로써 그 가동접점부 (42)에서, 로터(21)의 회동위치에 따른 전압이 검출신호로 출력된다.

또, 상기 모터 구동 전압변환부(53)는, 직류모터(20)에 가해지는 전압을 일정주기로 온-오프시켜 그 1주기당의 온시간과 오프시간의 비(구동듀티)에 따른 PWM신호에 의해 FET(53c)를 스위치 동작시켜서, 직류모터(20)에 가하는 평균 구동전압을 제어하도록 되어 있다.

도 6은, 제어부(50)에 의해 구성되는 제어계를 설명하기 위한 개략 블록도이다.

도 6에서, 61은 운전상태량 센서(57)의 검출신호에 따라 제어밸브(11)의 최적한 개폐위치를 구하기 위한 목표위치 연산부이고 그 목표위치에 대응하는 전압(이하, 「목표치 ⓛ」라 한다)을 출력한다.

62는 포지션센서(40)의 검출신호를 A/D변환하는 A/D변환부이고, 제어밸브 (11)의 현재의 개폐위치에 대응하는 전압(이하, 「현재치 ②」라 한다)를 출력한다.

71은 목표치 ⓛ과 현재치 ②의 가감산기로서, 이 목표치 ⓛ과 현재치 ②의 편차에 따라, PI 제어량 연산부(63)가 비례성분(P성분), 적분성분(I성분)을 합친 PI제어량(전압)을 연산해서 출력한다.

도 7은 PI 제어량 연산부(63)의 상세도이고, 72, 73은 가감산기(71)의 출력을 증폭하는 증폭기, 74는 증폭기(73)의 출력을 적분하는 적분기, 75는 증폭기 (72)와 적분기(34)의 출력을 감산하는 감산기, 76은 감산기(75)의 출력을 포화시키는 포화기능을 갖는 증폭기, 77은 목표치 ⓛ 과 현재치 ② 및 증폭기(76)의 출력치를 표시하는 표시기이다.

도 8(a)는 시간(가로축)에 대한 포지션센서(40)의 검출치(세로축)의 특성도이고, a 는 이상특성, b는 실제의 동작특성이다.

또 도 8(b)는 시간(가로축)에 대한 직류모터의 인가전압의 특성도이다.

다음 동작에 대해 설명한다.

도 7에서 현재치 ② 와 목표치 ⓛ과의 편차분(오픈 루프제어의 과부족분)을 보충하도록, 피드백 제어계가 PI제어하게 된다.

이 결과, 제어밸브(11)의 개폐방향의 여하에 불구하고 목표위치에 이 제어밸브를 정정(靜定)시킬수가 있다.

그러나, 도 7에 표시하는 종래의 PI제어량 연산부(63)는 도 15(a)의 모터구동전압치대 밸브개도의 특성도에 표시하는 바와같이, 히스테리시스가 있으므로 피드백량을 크게하면 도 8(a)의 곡선에 표시하는 바와같이 제어밸브위치를 검출하는 포지션센서(40)의 검출량에 대해, 도 8(b)에 표시하는바와같이 직류모터(20)로의 인가전압은 시간과 함께 변화하고, 제어가 히스테리시스분 W만큼 늦어지므로 제어밸브위치는 목표위치를 기준으로 해서 헌팅한다.

한편, 밸브기구가 갖는 본래의 응답속도로 동작시키는 데는, 피드백량을 충분히 크게 할 필요가 있다.

종래의 배기가스 재순환 밸브의 제어장치는 이상과 같이 구성되어 있으므로, 히스테리시스가 있기 때문에 응답성이 나쁘고, 제어밸브를 정밀도 좋게 제어할 수 없다는 과제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, PI제어량 연산부의 입력량 또는 PI제어량 연산부에서 출력된 조작량에 따라 히스테리시스를 경감하고, 제어성을 향상시킨 배기가스 재순환 밸브의 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

[발명의 개시]

본 발명에 관한 배기가스 재순환 밸브의 제어장치는 제어밸브의 개방방향 또는 폐쇄방향의 한 방향에 리턴토크를 부여하는 작동수단과, 제어밸브의 개방향 또는 폐방향의 타방향에 모터토크를 부여하는 직류모터를 소유하고, 이들의 토크밸런스에 의해 개폐되는 배기가스 재순환 밸브의 제어장치에서 상기 제어밸브의 목표개폐위치에 대응하는 입력데이터와, 이 제어밸브의 현 개폐위치의 검출 데이터와의 편차를 입력으로 하는 PI제어량 연산부와, 이 PI 제어량 연산부의 출력량으로부터 히스테리시스 보정량을 구하는 히스테리시스 보정부와, 상기 PI 제어량 연산부의 출력량과 상기 히스테리시스 보정량과의 가산결과를 받아서 상기 직류모터에 공급하는 전압으로 변환하는 모터구동전압 변환부를 구비하고, 상기 히스테리시스 보정부는, 상기 PID 제어량 연산부의 출력증감변화를 검출하는 변화방향 판정부와, 상기 변화방향 판정부의 판정결과에 따라, 상기 제어밸브의 히스테리시스 보정량을 구하는 히스테리시스 보정량 연산부를 구비한 것이다.

이로써 PI제어량 연산부에 출력량에서 히스테리시스 보정량을 구하고, 이 히스테리시스 보정량에 의해 제어밸브(11)의 동작 히스테리시스를 저감함으로써 제어밸브를 고정밀도, 그리고 응답성 좋게 제어할수가 있다.

본 발명에 관한 배기가스 재순환 밸브의 제어장치는, PI 제어량 연산부의 출력량을 미분하는 미분기와 이 미분기의 출력이 0 이상인지 0 이하인지를 판단하는 부호 판별기로 이루어진 변화 방향판정부로 구성되고 히스테리시스 보정량 연산부를 부호 판별기의 출력을 증폭하는 증폭기로 구성한 것이다.

이로써 간단한 구성으로 적절한 히스테리시스 보정량을 얻을수가 있다.

본 발명에 관한 배기가스 재순환 밸브의 제어장치는, 제어밸브의 개방향 또는 폐 방향의 한방향에 리턴토크를 부여하는 작동수단과 제어밸브의 개방향 또는 폐방향으로 모터토크를 부여하는 직류모터를 소유하고, 토크 밸런스에 의해 개폐되는 배기가스 재순환 밸브의 제어장치에서 상기 제어밸브의 목표개폐위치에 대응하는 입력데이터와, 상기 제어밸브의 현 개폐위치의 검출 데이터와의 편차를 입력으로 하는 PI 제어량 연산부와 이 PI제어량 연산부의 입력량으로부터 제어밸브의 히스테리시스 보정량을 구하는 히스테리시스 보정부와 상기 PI제어량 연산부의 출력량과 상기 히스테리시스 보정량과의 가산결과를 받아서 상기 직류모터에 공급하는 전압으로 변환하는 모터 구동전압 변환부를 구비하고, 상기 히스테리시스 보정부는, 상기 PID 제어량 연산부의 입력량 변화를 판정하는 편차 정부(正負) 판정부와 상기 편차 정부 판정부의 판정결과에 따라. 상기 제어밸브의 히스테리시스 보정량을 구하는 히스테리시스 보정량 연산부를 구비하는 것이다.

이로써, PI 제어량 연산부의 입력량으로부터 제어밸브의 히스테리시스 보정량을 구하고, 이 히스테리시스 보정량에 의해 제어밸브의 동작 히스테리시스를 저감함으로써 제어밸브를 고정밀도, 또 응답성 좋게 제어할수가 있다.

본 발명에 관한 배기가스 재순환 밸브의 제어장치는 목표치와 현재치의 편차인 PI 제어량 연산부의 입력량이 0이상인지 0이하인지를 판별하는 편차 정부 판정부와, 이 편차 정부 판정부의 출력을 증폭하는 증폭기로 구성한 히스테리시스 보정회로를 구비한 것이다.

이로써, 간단한 구성으로 적절한 히스테리시스 보정량을 얻을수가 있다.

도 1은 엔진 배기계의 개략설명도,

도 2는 토크 밸런스 구동 방식의 EGR 밸브에서의 모터토크대 제어밸브 개폐위치의 특성도,

도 3은 그 EGR 밸브에서의 시간대 제어밸브 개폐위치의 특성도,

도 4는 EGR 밸브의 종단면도,

도 5는 직류모터를 사용한 소위 토크 밸런스의 구동방식에 의한 제어장치의 구성도,

도 6 은 그 제어장치에서의 제어부의 구성도,

도 7은 그 제어부에서의 PI 제어량 연산부의 구성을 표시하는 회로도,

도 8은 EGR 밸브의 동작특성도,

도 9는 본 발명에 관한 EGR 밸브의 제어장치에서의 제어부의 실시의 형태1을 표시하는 구성도,

도 10은 도 9의 제어부에서의 PI 제어량 연산부와 히스테리시스 보정부의 회로도,

도 11은 실시의 형태 1에 의한 EGR밸브의 동작 특성도,

도 12는 본 발명에 관한 EGR밸브의 제어장치에서의 제어부의 실시의 형태 2를 표시하는 구성도,

도 13은 도 12의 제어부에서의 PI 제어량 연산부와 히스테리시스 보정부의 회로도,

도 14는 실시의 형태 2에 의한 EGR밸브의 동작특성도,

도 15는 히스테리시스를 상쇄하는 설명도.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위해 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해, 첨부한 도면을 따라 설명한다.

실시의 형태 1

도 9는 본 발명의 실시의 형태1에 의한 EGR밸브의 제어장치에서의 제어부를 표시하는 구성도, 도 9에서 101은 운전 상태량 센서(100)의 검출신호에 따라 제어밸브(11)의 최적한 개폐위치를 구하기 위한 목표위치연산부이고, 그 목표위치에 대응하는 전압(이하, 「목표치 ①」이라 함)을 출력한다.

102는 포지션 센서(104)의 검출신호를 A/D변환하는 A/D변환부이고, 제어밸브(11)의 현재의 개폐위치에 대응하는 전압(이하, 「현재치 ②」라고 함)을 출력한다. 이들의 목표치 ①과 현재치 ②를 감산기(111)에서 감산한 편차에 따라 PI제어량 연산부(103)가 비례성분(P성분), 적분성분(I성분)을 합친 PI제어량(전압)을 연산해서 출력한다.

105는 히스테리시스 보정부로, 이 히스테리시스 보정부(105)는 PI제어량 연산부(103)의 출력 증감변화를 검출하는 변화방향판정부(106)와, 이 변화방향 판정부(106)의 출력량에서 제어밸브(11)의 히스테리시스 보정량을 구하는 히스테리시스 보정량 연산부(107)로 구성되고 있다.

119는 PI 제어량 연산부(103)의 출력량과 히스테리시스 보정량을 가산하는 가산기, 108은 가산기(119)의 가산결과를 받아서 직류모터(20)에 공급하는 전압으로 전환하는 모터 구동전압 변환부이다.

도 10은 PI 제어량 연산부(103), 히스테리시스 보정부(105)를 상세히 표시한 도면이고, PI제어량 연산부(103)는 가감산기(111)의 출력을 증폭하는 증폭기 (112),(113), 증폭기(113)의 출력을 적분하는 적분기(114), 증폭기(112)의 출력과 적분기(114)의 출력을 감산하는 감산기(115)로 구성되어 있다.

히스테리시스 보정부(105)를 구성하는 변화 방향 판정부(106)는 감산기(115)의 출력을 미분하는 미분기(116)와, 이 미분기(116)의 출력이 0 이상(0이상인 경우는 +1)인가 0 이하(0 이하인 경우는 - 1)인가를 판단하는 부호판별기(117)로 구성되어 있다.

또, 히스테리시스 보정부(105)를 구성하는 히스테리시스 보정량 연산부(107)는 부호판별기(117)의 출력을 증폭하는 증폭기(118)로 구성되어 있다.

이 증폭기(118)의 출력은 감산기(115)의 출력과 가산부(119)에서 가산하고, 이 가산부(119)의 출력을 포화기능을 갖는 모터 구동전압 변환부(108)를 통해서 직류모터(20)에 공급한다.

도 11(a)는 시간(가로축)에 대한 포지션센서(40)의 검출치(세로축)의 특성도이고, a는 이상특성, b는 실제의 동작특성이다.

또 도 11(b)는 시간(가로축)에 대한 직류모터의 인가전압의 특성도이다.

다음 동작에 대해 설명한다.

외부에서 목표치 ①가 부여되면, 포지션 센서(104)에서 검출된 현재치 ②와 가감산기(111)에서 가감산해서 얻어진 편차를 증폭기(112),(113)에서 증폭하고, 증폭기(113)의 출력을 적분기(114)로 적분한 후, 증폭기(112)의 출력과 감산기(115)로 감산한다.

계속해, 감산기(115)의 출력을 미분기(116)로 미분하고, 그 미분치를 0이하인가 0이상인가를 부호 판별기(117)로 판단하며, 0 이하인 경우는 -1, 0 이상인 경우는 +1 을 증폭기(118)로 증폭해서 히스테리시스 보정량을 얻는다.

이 경우 기동시마다에 상승전류에 따라 증폭기(118)의 게인을 결정함으로써 항상 적정한 히스테리시스 보정량을 얻을 수가 있다.

그리고, 이 히스테리시스 보정량을 상기 감산기(115)의 출력에 가산기(119)로 가산함으로써, 도 15(b)에 표시한 바와 같이 모터 구동전압치 대 제1의 조작량(가산기(119)의 출력량)의 특성이, 도 15(a)에 표시하는 모터구동전압치 대 밸브개도의 히스테리시스를 갖는 특성과 같게 된다.

그래서, 양 특성을 겹친 제1의 조작량 대 밸브개도의 특성은 도 15(c)에 표시하는 바와 같이 되어, 히스테리시스가 없어진다.

따라서, 가산기(119)의 출력을 입력으로 한 모터구동전압 변환부(108)의 출력으로 직류모터(20)를 구동함으로써 포지션 센서(104)의 출력이 목표치 ①에 일치한 순간(도 11(a)의 P 1점), 모터전압이 되는 가산기(119)의 출력이 도 11(b)의 직선(11)에 표시하는 바와 같이 급격히 변화해서, 히스테리시스 지연 W가 없는 제어를 할 수가 있다.

이상과 같이, 이 실시의 형태 1에 의하면 PI제어량 연산부의 출력량으로부터 히스테리시스 보정량을 구하고 히스테리시스 보정량에 의해 EGR밸브의 히스테리시스를 저감함으로써, 제어밸브를 고정밀도, 또 응답성 좋게 제어할 수가 있다.

실시의 형태 2

도 12는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 제어밸브(11)의 제어장치에서의 제어부를 표시하는 구성도이다.

도 12에서, 131은 히스테리시스 보정부로서, 이 히스테리시스 보정부(131)는 PI제어량 연산부(103)의 입력량 방향변화를 판정하는 편차 정부 판정부(132)와, 이 편차 정부 판정부(132)의 출력측에 설치한 히스테리시스 보정량 연산부(133)에 의해 구성되어 있고, 기타는 상기 도 9에 표시하는 실시의 형태 1과 같은 구성이므로 동일부분에는 동일부호를 붙여서 중복설명을 생략한다.

도 13은 PI제어량 연산부(103), 히스테리시스 보정부(131)를 상세히 표시한 도면이고, PI 제어량 연산부(103)는 목표치 ①과 현재치 ②를 가감산하는 가감산기(121)의 출력을 증폭하는 증폭기(122),(123), 이 증폭기(123)의 출력을 적분하는 적분기(124), 증폭기(122)의 출력과 적분기(124)의 출력을 감산하는 감산기(125)로 구성되어 있다.

히스테리시스 보정부(131)는 가감산기(121)의 편차 출력 즉 PI 제어량 연산부(103)의 입력량이 0이상(0 이상인 경우는 +1)이거나 0이하(0이하인 경우는 -1)를 판별하는 부호판별기로 이루어지는 편차 정부 판정부(132)와 이 편차정부 판정부(132)의 출력 측에 설치한 증폭기로 이루어지는 히스테리시스 보정량 연산부(133)로 구성되어 있다.

이 히스테리시스 보정량 연산부(133)의 출력은 감산기(125)의 출력과 가산기(129)에서 가산하고, 이 가산기(129)의 출력을 포화기능을 갖는 모터구동 전압변환부(108)를 통해서 직류모터(20)에 공급한다.

도 14(a)는 시간(가로축)에 대한 포지션 센서(40)의 검출치(세로축)의 특성도이고, a 는 이상특성, b는 실제의 동작특성이다.

또 도 14(b)는 시간(가로축)에 대한 직류모터의 인가전압의 특성도이다.

다음 동작에 대해 설명한다.

외부에서 목표치 ① 가 부여되면, 포지션 센서(104)에서 검출된 현재치 ②와 가감산기(121)로 가감산해서 얻어진 제어량을 증폭기(122),(123)에서 증폭하고, 증폭기(123)의 출력을 적분기(124)로 적분후, 증폭기(122)의 출력과 감산기(125)로 감산한다.

다음, 가감산기(121)의 출력, 즉 PI 제어량 연산부(103)의 입력량을 0이하인지 0이상인지를 편차 정부 판정부(132)에서 판단하고, 0이하인 경우는 -1, 0이상인 경우는 +1 을 히스테리시스 보정량 연산부(133)에서 증폭해서 히스테리시스 보정량을 얻는다.

이 경우, 기동시마다에 상승전류에 따라 히스테리시스 보정량 연산부(133)의 게인을 결정함으로써 항상 적정한 히스테리시스 보정량을 얻을 수가 있다.

그리고 이 히스테리시스 보정량을 상기 감산기(125)의 출력에 가산기(129)에서 가산하고, 이 가산기(129)의 출력을 입력으로 한 모터 구동전압부(108)의 출력으로 직류모터(20)를 구동함으로써 실시의 형태 1과 같은 이유에 의해 포지션 센서(104)의 출력이 목표치 ①에 일치한 순간(도 14(a)의 P2 점), 직류모터(20)의 인가전압이 도 14(1)의 직선(12)에 표시한 바와 같이 급격히 변화해서 히스테리시스 지연이 없는 제어를 할 수가 있다.

이상과 같이 이 실시의 형태 2에 의하면, PI 제어량 연산부(103)의 입력량에서 EGR밸브의 히스테리시스 보정량을 구하고, 이 히스테리시스 보정량에 의해 EGR밸브의 히스테리시스를 저감함으로써 제어밸브를 고정밀도로, 또 응답성이 좋게 제어할 수가 있다.

이상과 같이 본 발명에 관한 배기가스 재순환 밸브의 제어장치는 배기 통로(a)의 배기의 일부를 흡기통로(b)에 되돌리는 것을, 엔진의 작동상태의 변화에 신속하게 응답해서 실시하는 것에 적합하다.

Claims (4)

1. 제어밸브의 개방향 또는 폐방향의 한방향으로 리턴토크를 부여하는 작동수단과, 제어밸브의 개방향 또는 폐방향으로 모터토크를 부여하는 직류모터를 구비하고, 상기 양 토크의 토크밸런스에 의해 개폐되는 배기가스 재순환 밸브의 제어장치에 있어서,

   상기 제어밸브의 목표 개폐위치에 대응하는 입력데이터와 상기 제어밸브의 현 개폐위치의 검출데이터의 편차를 입력으로 하는 PI 제어량 연산부와,

   상기 PI 제어량 연산부의 출력량으로부터 히스테리시스 보정량을 구하는 히스테리시스 보정부와,

   상기 PI 제어량 연산부의 출력량과 상기 히스테리시스 보정량의 가산결과를 받아서 상기 직류모터에 공급하는 전압으로 변환하는 모터 구동전압 변환부

   를 구비하며,

   상기 히스테리시스 보정부는, 상기 PI 제어량 연산부의 출력증감변화를 검출하는 변화방향 판정부와, 상기 변화방향 판정부의 판정결과가 소정치 이하인 경우는 부의 값에 의해, 소정치 이상인 경우는 정의 값에 의해, 상기 제어밸브의 히스테리시스 보정량을 구하는 히스테리시스 보정량 연산부를 구비하는 것

   을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브의 제어장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 변화방향 판정부를, 상기 PI 제어량 연산부의 출력량을 미분하는 미분기와, 상기 미분기의 출력이 0 이상인가 0 이하인가를 판단하는 부호 판별기로 이루어지는 변화방향 판정부로 구성하고, 상기 히스테리시스 보정량 연산부를, 상기 부호 판별기의 출력을 증폭하는 증폭기로 구성하는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브의 제어장치.
3. 제어밸브의 개방향 또는 폐방향의 한방향으로 리턴토크를 부여하는 작동수단과, 제어밸브의 개방향 또는 폐방향으로 모터토크를 부여하는 직류모터를 구비하고, 상기 양 토크의 토크밸런스에 의해 개폐되는 배기가스 재순환 밸브의 제어장치에 있어서,

   상기 제어밸브의 목표개폐위치에 대응하는 입력 데이터와 상기 제어밸브의 현 개폐위치의 검출데이터의 편차를 입력으로 하는 PI 제어량 연산부와

   상기 PI 제어량 연산부의 입력량으로부터 히스테리시스 보정량을 구하는 히스테리시스 보정부와,

   상기 PI 제어량 연산부의 출력량과 상기 히스테리시스 보정량의 가산결과를 받아서, 상기 직류모터에 공급하는 전압으로 변환하는 모터 구동전압 변환부

   를 구비하며,

   상기 히스테리시스 보정부는, 상기 PI 제어량 연산부의 입력량 변화를 판정하는 편차 정부(正負) 판정부와, 상기 편차 정부 판정부의 판정결과가 소정치 이하인 경우는 부의 값에 의해, 소정치 이상인 경우는 정의 값에 의해, 상기 제어밸브의 히스테리시스 보정량을 구하는 히스테리시스 보정량 연산부를 구비하는 것

   을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브의 제어장치.
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