KR100882926B1 - 다중 실린더 내연 기관 엔진 제어방법 및 제어시스템 - Google Patents

다중 실린더 내연 기관 엔진 제어방법 및 제어시스템 Download PDF

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Abstract

엔진의 회전시에 시간에서 변하는 제어 파라미터에 응답하여 다중 실린더 내연기관 엔진의 각 실린더에 대한 각 연소 싸이클동안의 작동의 실행은 각 실린더의 연소 싸이클 동안의 작동의 실행을 제어하고 타이밍을 설정하는 내연기관 엔진을 위한 제어 유니트로 각 엔진 회전시에 다수의 구별되는 순간에서 적어도 하나의 센서 장치에 의해 포착된 제어 파라미터의 순간값의 통신 단계를 포함하는 방법에 의해 제어되며,
포착된 디지털 제어 파라미터 신호는 통신 버스 네트워크(39, 40)에 노드를 형성하는 적어도 하나의 엔코더 인터페이스 모듈(33, 34)에 공급되며, 상기 제어 유니트(47)에 관련된 제어기 인터페이스 모듈(22)에 의해 형성된 다른 노드로 통신 버스 네트워크(39, 40)를 경유하여 동시의 방송 전송에 의해 통신되는 데이터 메시지에 포함되며,
보상 데이터는 제어기 인터페이스 모듈(22)에 의해 수신된 연속적인 데이터 메시지들간의 각 인터벌의 제어 파라미터의 추정값의 계산에 의하여, 각각의 제어기 인터페이스 모듈을 위하여, 통신 버스 네트워크(39, 40)를 경유하여 전송에 의해 야기되는 실시간 메시지 통신으로부터의 벗어남에 대한 보상을 위하여 데이터 메시지에 포함된다.

Description

다중 실린더 내연 기관 엔진 제어방법 및 제어시스템{Control method and system for a multi-cylinder internal combustion engine}
도 1은 다중 실린더 해양 디이젤 엔진을 위한 선행기술인 전자 제어 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제어 방법 및 제어 시스템의 일실시예의 전체적인 블록 다이아그램이다.
도 3은 도 2에 도시된 시스템에 사용되는 표시에 기초한 통신 버스 네트워크에 대한 노드 인식 구성의 일실시예를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 바와 같은 통신 버스 네트워크를 통하여 전송되는 메시지를 위한 메시지 포맷의 일실시예를 도시하는 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 바와 같은 2개의 연속적인 통신 메시지들 사이에서의 업데이트 인터벌 동안의 최고 변화를 나타내는 도 4에 의해 도시된 바와 같이 포맷된 메시지의 통신의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 제어 시스템의 바람직한 크로스-리던던트 실시예의 간단한 블록 다이아그램이다.
도 8은 도 7에 도시된 바와 같은 크로스-리던던트 제어 시스템의 구별된 추정 수단들간의 선택을 나타내는 블록 다이아그램이다.
도 9는 도 2 또는 도 7에 도시된 바와 같은 제어 시스템에 의한 동일한 값를 포함하는 엔코더 메시지의 전송 및 제어 파라미터의 순간값의 포착 사이의 시간 지연 또는 오프셋에 대한 보상을 나타내는 그래프이다.
도 10은 도 2 또는 도 7에 도시된 바와 같은 제어 시스템에서의 연속적인 제어 파라미터 엔코더 메시지들 간의 업데이트 인터벌에서의 제어 파라미터의 순간값의 선형 외삽에 의한 추정치를 나타내는 그래프이다.
도 11은 도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같은 제어 방법 및 제어 시스템의 전체 작동을 나타내는 다이아그램이다.
본 발명은 다중 실린더 내연기관, 특히 보드 선박상의 추진 기계로서 사용되는 다중 실린더 해양 디이젤 엔진을 위한 제어 방법 및 제어 시스템에 관한 것이다.
보다 자세하게는, 본 발명은 엔진의 각각의 회전시에 시간에 따라 변화하는 제어 파라미터에 응답하여 다중 실린더 내연 기관 엔진의 각 실린더에 대한 각각의 연소 싸이클동안에 작동을 전자적으로 제어하는 것에 관한 것이다. 일반적으로, 그러나, 소모적이지 않은 경우로서, 작동은, 각각의 연소 싸이클 동안에 시간에 맞게 제어되는 실행은 순간적인 연료 분사, 점화, 유입 및 배출 밸브 작동 및 윤활유의 공급과 실린더로의 압축 공기의 공급을 포함한다.
이러한 제어 파라미터는 적어도 하나의 센서 장치에 의해 크랭크샤프트 주위에 일정하게 분포된 다수의 개별 센싱 지점에서 포착되는 순간적인 크랭크샤프트의 각도 위치가 된다.
본 발명에 있어서, 이러한 종류의 제어 방법 및 제어 시스템은 출원인인 소유의 일본 특허 JP3483743 B2에 공지되어 있으며 그 제어 시스템의 손상 또는 임계부분에 의해 야기되는 작동상의 방해의 위험을 최소화하도록 높은 수준의 오차를 달성하는 주요 목적을 가진 제어 시스템을 개시하고 있다. 이러한 목적은 2개의 중앙 엔진 제어 유니트, 엔진 크랭크샤프트의 속도와 각도 위치를 탐지하는 2개의 개별 센서 장치, 및 중앙 엔진 제어 유니트와 개별 실린더 제어 유니트 사이의 2개의 개별 통신 라인을 포함하는 완전 부가 시스템으로서 선행 기술 시스템을 구성함으로써 만족되었다.
각각의 실린더의 각각의 연소 싸이클 동안의 작동의 실행을 정확한 타이밍에 제어하는 것이 매우 중요하며, 크랭크샤프트의 순간 각 위치에 대한 정확한 정보와 업데이트된 정보에 의존하기 때문에, 전술한 선행 기술 시스템은 다수의 개별 광학 탐지부재를 각각 포함하며 크랭크샤프트에 인접하게 배치된 센서 장치에 의해 고정밀도로 정해지는 구별되는 순간 크랭크샤프트 위치값을 포함하는 제어 파라미터의 실시간 데이터 전송을 위한 필수적인 장치에 의존하게 된다. 이러한 탐지 부재는 관련된 개별 시호 라인들을 통하여 엔진 및 실린더 제어 유니트에 연결된다. 실제 엔코딩 홈 및 상기 센서 장치에 사용되는 탐지 부재의 유형에 따라, 각 센서 장치의 탐지 부재의 갯수와 그리고 각각의 센서 장치로부터 상기 엔진 및 실린더 제어 유니트로의 관련된 개별 신호 라인들의 갯수는 일반적으로 4 내지 12개의 개별 신호 라인으로 변화하게 된다.
이러한 선행 기술 시스템은 다중 실린더 내연 기관 엔진에 대한 신뢰할 수 있으며 오류-안전적인 전자 제어 모드를 제공하는 것으로 밝혀진 반면에, 각각의 센서 장치로부터 상기 엔진 및 실린더 제어 유니트로의 다수의 관련 개별 신호 라인에 대한 필요성은 심각한 문제점, 특히, 추진 기계 온보드 선박의 장착에 문제점을 나타낸다. 엔진 실린더의 갯수가 일반적으로 4개에서 14개로 변화함에 따라, 이러한 추진 기계는 상기 크랭크샤프트 및 엔진 및 실린더 제어 유니트로부터 신호를 포착하는 센서 장치가 현저히 물리적으로 분리되어 배치되는 매우 복잡하고 대형의 시스템이 되어, 관련 개별 신호 라인들은 대응하여 상당한 거리로 도입되어야 하거나 다양한 유니트에 연결되어야 한다. 또한, 선박 기계실에서의 물리적 화학적 환경은 이러한 신호 라인에 사용되는 케이블의 품질에 있어서 높은 수준을 요구한다.
이러한 문제점은 추진 기계 및 다양한 부가적 엔진 장착물간의 작동 상태 메시지와 엔진 제어 지시의 통신과, 비상 작동 스테이션에서나 브릿지상에 배치되는 터미널의 외부 작동 및/또는 모니터링을 포함하는 온보드 선박의 다른 데이터 전송 유형에서, 그것이 다수의 노드 터미널 간의 메시지 통신이 네트워크 프로토콜에 의해 제어되고 작동되는 단일의 공유 통신 라인 상에 영향을 주게됨으로써 통신 버스 네트워크를 사용하는 기술의 상태가 된다는 점에서 추가적으로 강조될 수 있다.
이러한 네트워크 기판의 통신 시스템을 사용하는 일실시예는 WO 2005/124161에 개시된 바와 같은 유동 밸브의 제어를 위한 버스 모듈의 사용과, WO 2005/119974에 개시된 바와 같은 분포된 처리 제어 시스템에서의 데이터의 전송을 위한 또는 US 2004/0010349 및 US 2004/0042401 및 US 특허 6,629,247호에 개시된 바와 같은 차량 또는 전원 공급 시스템의 기술 데이터 통신 또는 모니터링을 설정하는 제너레이터를 위한 표준 CAN(Controller Area Network) 프로토콜의 사용과, 덴마크 특허 168807호에 개시된 바와 같은 자동화 및 모니터링 목적을 위하여 또는 EP 1 591 649에 개시된 바와 같은 디이젤 엔진을 위한 선박상의 높은 부가 국지 데이터 통신 네트워크의 사용을 포함한다. 이러한 선행기술 중 어느것도 다중 실린더 엔진의 실린더에서의 연소 과정의 중요한 전자 제어에 관한 임의의 정보를 포함하지 않는다.
전술한 배경 기술을 배경으로, 다중 실린더 내연 기관 엔진의 각 실린더에서의 각 연소 싸이클 동안의 작동을 제어하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적인데, 이에 의해 전술한 문제점 및 JP 3483743에 설명된 선행 기술의 제어 시스템의 단점이 극복되면서, 선행 기술 시스템에 적어도 부합하는 수준으로 신뢰할 수 있고 오류-안정적인 작동성을 가질 수 있게 된다.
본 발명의 다른 목적은 하나 이상의 센서 장치로부터 다중 실린더 내연 기관 엔진의 실린더 제어 유니트 및 엔진으로의 제어 파라미터 데이터의 실시간 통신에 대한 선행 기술에서의 실제적이고 유효한 요구사항이 없어도 되면서, 반면에 실제 적으로 제어 파라미터 데이터가 실시간으로 통신되는 것과 동일한 수준의 정확성으로 각 연소 싸이클동안에 실린더 제어 유니트에 의해 행해짐으로써 작동의 제어와 타이밍이 유효하게 되는 것이 유지된다.
이러한 목적을 달성하고, 하기에서 설명되는 것이 명확하도록, 본 발명의 제 1 특징에 따르면, 엔진의 각 회전시에 시간에 따라 변화하는 제어 파라미터에 응답하여 다중 실린더 내연 기관 엔진의 각 실린더에 대한 각 연소 싸이클동안에의 작동을 제어하는 방법은, 적어도 하나의 센서 장치에 의해 각 엔진 회전시에 다수의 개별 순간에서 상기 제어 파라미터의 순간값를 포착하는 단계와, 각 실린더의 각 연소 싸이클동안에 작동의 타이밍을 정하고 제어하기 위하여 상기 내연 기관 엔진용 제어 유니트에 상기 제어 파라미터의 순간값을 디지털 제어 파라미터 신호로서 통신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제어 방법은, 적어도 하나의 센서 장치로부터 통신 버스 네트워크에서의 노드, 상기 제어 유니트에 관련된 제어기 인터페이스 모듈에 의해 개별적으로 형성된 다른 노드를 형성하는 적어도 하나의 엔코더 인터페이스 모듈로 상기 디지털 제어 파라미터 신호를 공급하는 단계;와
상기 통신 버스 네트워크를 경유하여 전송을 위한 데이터 메시지에 상기 디지털 제어 파라미터 신호를 포함하는 단계;와
상기 제어기 인터페이스 모듈 각각으로 상기 통신 버스 네트워크를 경유하여 동시에 브로드캐스트 전송함으로써 상기 데이터 메시지를 통신하는 단계;와
선택적으로, 상기 데이터 메시지에 보상 데이터를 포함하고 상기 제어기 인터페이스 모듈에 의해 연속적인 수신 데이터 메시지간의 각 인터벌에서의 상기 제어 파라미터의 추정값의 제어기 인터페이스 모듈에 대한 계산으로써 상기 통신 버스 네트워크를 경유하여 전송에 의해 야기되는 상기 디지털 제어 파라미터 신호의 실시간 통신으로부터 오차를 보상하는 단계로서, 상기 계산은 각 전송된 메시지에서 포함된 상기 보상 데이터와 상기 제어 파라미터의 상기 순간값으로부터 행해지는 보상 단계를 포함한다.
제어 방법의 실행을 위하여, 본 발명의 추가적인 특징에 따르면, 상기 엔진의 각 회전시에 시간에 따라 변화하는 제어 파라미터에 응답하여 다중 실린더 내연 기관 엔진의 각 실린더에 대한 각 연소 싸이클에서 작동을 제어하는 시스템은, 각 엔진 회전시에 다수의 분명한 순간에서의 제어 파라미터의 순간값을 포착하는 적어도 하나의 센서 장치와, 상기 실린더의 각 연소 싸이클 동안에 상기 작동이 실행을 제어하고 타이밍을 설정하는 상기 내연기관 엔진에 대한 제어 유니트로 디지털 제어 파라미터 신호로서 포착된 제어 파라미터의 순간값의 통신을 위한 통신 수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 제어시스템은,
적어도 하나의 센서 장치가 이에 상기 디지털 제어 파라미터 신호를 공급하는 적어도 하나의 엔코더 인터페이스 모듈에 연결되며, 상기 엔코더 인터페이스 모듈은 통신 버스 네트워크에 노드를 형성하고 상기 제어 유니트에 연결된 제어기 인터페이스 모듈에 의해 개별적으로 형성된 다른 노드를 형성하며;
상기 디지털 제어 파라미터 신호를 포함하는 데이터 메시지를 생성하는 메시지 생성 수단과 상기 데이터 메시지를 통신하는 전송 수단은 상기 제어기 인터페이스 모듈 각각에 상기 통신 버스 네트워크를 경유하여 상기 데이터 메시지를 동시에 방송(broadcasting)함으로써 상기 데이터 메시지를 통신하도록 제공되며,
선택적으로, 보상 데이터의 생성을 위한 수단은 상기 메시지 생성 수단에 의해 생성된 데이터 메시지에 보상 데이터를 추가적으로 포함하도록 상기 엔코더 인터페이스 모듈에 제공되며, 상기 보상 수단은 상기 제어기 인터페이스 모듈에 의해 수신된 연속적인 데이터 메시지들간의 각 간격에서의 제어 파라미터의 추정값을 계산하여 상기 통신 버스 네트워크를 경유하여 전송함으로써 야기되는 상기 디지털 제어 파라미터 신호의 실시간 통신으로부터의 오차를 보상하도록 각각의 제어기 인터페이스 모듈에 의해 제공되며, 이러한 계산은 전송된 각각의 메시지에 포함된 상기 보상 데이터 및 제어 파라미터의 순간값으로부터 행해진다.
엔코더 장치로부터 다른 통신을 위한 목적에 사용될 수 있는 동일한 통신 버스 네트워크상의 엔진 및/또는 실린더 제어 유니트로의 제어 파라미터 데이터의 통신을 포함하는 엔진 부가 요소의 제어뿐만 아니라, 특히 선박의 추진 기계에서 사용되는 내연 기관 엔진의 제어에 관한 모든 데이터 통신을 수행함으로써, 각 센서 장치의 모든 탐지 부재로부터 엔진 및 실린더 제어 유니트로의 데이터 전송을 위하여 다수의 개별적인 해당 신호 라인에 대한 선행 기술의 요구사항은 면제되어 그 결과 현저한 단순화 및 엔진 장착에 대한 비용 절감이 가능하게 된다.
JP 3483743호의 선행 기술 시스템과 내연 기관 엔진에서의 실린더의 연소 싸이클동안에 행해지는 작동의 일반적인 기계적 제어의 경우와 같이, 본 발명의 제어 방법 및 제어 시스템에서 사용되는 제어 파라미터는 엔진의 모든 실린더의 피스톤 부재와 연결된 엔진 크랭크샤프트의 순간 각 위치인 것이 바람직하다.
상기 통신 버스 네트워크를 경유하여 동시에 방송되어 엔코더 인터페이스 모듈로부터 각각의 제어기 인터페이스 모듈로의 메시지 통신이 예를 들어 주파수 분할 다중 송신(FDM: frequency division multiplex) 및 시분할 다중 송신(TDM: time division multiplex)를 포함하는 다중 송신에서의 다양한 실시간 전송 모드에 의해 행해지는 반면에, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시형태는 상기 통신 버스 네트워크를 경유하여 상기 데이터 메시지의 전송이 적어도 하나의 센서 장치 및 적어도 하나의 엔코더 인터페이스 모듈에 상기 디지털 제어 파라미터 신호를 공급함으로써 상기 제어 파라미터의 순간값의 독립적인 포착이 행해지며, 데이터 메시지에 포함된 보상 데이터는 제 1 및 제 2 보상 데이터를 포함하는데, 상기 제 1 보상 데이터는 대응하는 제어 파라미터의 순간값의 포착 순간에서의 데이터 메시지에 포함된 디지털 제어 파라미터 신호의 변화율을 나타내며, 상기 제 2 보상 데이터는 상기 모든 데이터 메시지의 전송 순간과 대응 제어 파라미터의 순간값의 포착 순간 사이의 시간 오프셋을 나타내는 것을 특징으로 한다.
하기의 설명으로부터 명확하게 드러나듯이, 바람직한 방법의 테스트를 수행하는 것은 엔코더 인터페이스 모듈로부터 제어기 인터페이스 모듈로의 실시간 메시지 통신으로부터의 편차에 대한 보상에 의해 각 연소 싸이클동안에 작동의 제어가 가능하게 되는 것을 확인하였으며, 신뢰성과 정확성과 관련하여, TDM 전송의 경우에 상기 시스템의 개별 유니트의 정확한 시간 동기화를 위한 심각한 요건 및 FDM 전송의 경우에 적용되는 밴드폭(bandwidth) 요건과 같은 시스템에 엄격하고 어려운 요건을 부가하지 않고서 JP 3483743에 개시된 선행 기술의 제어 시스템에 대하여 완전히 대응될 수 있다.
바람직한 실시와 관련하여, 본 발명의 제어 시스템의 바람직한 실시예에 의하면,상기 통신 버스 네트워크는 적어도 하나의 센서 장치 및 적어도 하나의 엔코더 인터페이스 모듈로 상기 디지털 제어 파라미터 신호를 공급함으로써 제어 파라미터의 순간값의 포착과 독립적으로 상기 통신 버스 네트워크를 경유하여 모든 데이터 메시지의 전송을 유효하게 하도록 배치되고 제어되며, 보상 데이터를 형성하는 수단은 제 1 및 제 2 보상 데이터를 형성하도록 배치되어, 상기 제 1 보상 데이터는 대응하는 제어 파라미터의 순간값의 포착 순간에서의 데이터 메시지에 포함된 디지털 제어 파라미터 신호의 변화율을 나타내며, 제 2 보상 데이터는 상기 데이터 메시지의 전송 순간 및 대응하는 제어 파라미터의 순간값의 포착 순간 사이의 시간 오프셋을 나타낸다.
이러한 제어 방법 및 제어 시스템의 비교적 간단하고 신뢰할만한 구현에 있어서, 제 1 및 제 2 보상 데이터는 상기 엔코더 인터페이스 모듈에 공급되는 디지털 제어 파라미터 신호의 각 변화에서 리셋되는 엔코더 타이머 수단에 의해 엔코더 인터페이스 모듈에서 형성되며, 상기 제 1 보상 데이터는 리셋시에 상기 엔코더 타이머 수단의 타이머 카운트를 포함하며, 상기 제 2 보상 데이터는 상기 엔코더 타이머 수단의 연속적인 리셋들 사이의 간격에서의 데이터 메시지의 순간 전송에서의 상기 엔코더 타이머의 타이머 카운트를 포함한다.
각 제어기 인터페이스 모듈 또는 연속적인 업데이트 메시지들 간의 각각의 인터벌에서의 제어 파라미터의 추정값의 계산이 패턴 예상 및/또는 예상 필터 또는 칼만 필터(Kalman filter)의 애플리케이션을 수반하는 다양한 평가 방법에 의해 행해지는 반면에, 상기 제어 파라미터의 추정값이 상기 엔코더 인터페이스 모듈로부터 수신되는 각 데이터 메시지에 포함된 상기 제어 파라미터의 순간값으로부터 선형적인 외삽(extrapolation)에 의해 각 제어기 인터페이스 모듈에서 계산되는 비교적 간단하고 현재의 바람직한 구현에 의해 제공된다. 비록 업데이트 인터벌에서의 제어 파라미터의 추정값에 선형 내삽(interpolation)의 애플리케이션이 업데이트 인터벌에서의 가속 또는 감속과 같은 속도의 변화를 고려하지 않게 되고 전송 시간 지연을 고려하지 않게 되더라도, 이러한 비교적 간단한 평가 접근방법의 정확성은 매우 만족스러운 것으로 밝혀졌다.
바람직하게는, 이러한 외삽은 동일한 데이터 메시지에 포함된 상기 보상 데이터로부터 계산된 동등한 반복 인터벌로 상기 제어 파라미터의 순간값을 포착하는 2개의 연속적이며 구별되는 순간들 사이의 제어 파라미터의 순간값의 변화를 나타내는 반복되는 추가적 상수를 포함하며, 상기 반복 인터벌은 제어기 인터페이스 모듈의 추정 타이머 수단으로부터 얻어지는 리셋 타이머 카운트에 의해 제공되며, 상기 제어기 인터페이스 모듈에 의해 각 데이터 메시지의 수신에 따르는 제 1 리셋 타이머 카운트(Δt추정,1)는 상기 제 1 보상 데이터(Δt속도)에서 상기 제 2 보상 데이터(Δt오프셋, Δt오프셋, mod)를 뺄셈하여 계산되며, 이어지는 리셋 타이머 카운트(Δt추정, n)은 그 다음에 미리 계산된 리셋 타이머 카운트(Δt추정, n-1)에서 상기 제 2 보상 데이터(Δt오프셋, Δt오프셋, mod)를 뺄셈하여 계산된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 센서 장치 및 적어도 하나의 엔코더 인터페이스 모듈에 상기 디지털 제어 파라미터 신호를 공급함으로써 제어 파라미터의 순간값의 포착에 대하여 독립적으로 상기 엔코더 인터페이스 모듈로부터의 상기 데이터의 전송은 특히 적어도 하나의 엔코더 인터페이스 모듈에 의해 형성된 네트워크 노드에 의해 수신된 전송 초대 표시를 각각 따르는 전송 시간 슬롯의 데이터 메시지의 전송을 위한 표시에 기초한 통신 버스 네트워크를 사용하여 구현되며, 각각의 데이터 메시지는 상기 디지털 제어 파라미터 신호 및 상기 제 1 및 제 2 보상 데이터에 추가하여 전송원으로서 상기 네트워크를 인식하는 인식 데이터를 포함한다. 표시에 기초한 버스 네크워크를 사용함으로써, 메시지를 전송하도록 네트워크 노드에 주어진 연속적인 접근들 간의 최대 시간 인터벌이 결정될 수 있고, 수신 노드에서의 메시지를 수신할 때까지 전송 노드에 의해 전송의 시작점으로부터 주행하는 전송 시간이 거의 일정하게 되는 장점이 제공된다.
이러한 표시에 기초한 통신 버스 네크워크를 사용함으로써, 전송 초대 표시는 순차적인 노드 인식 구성에 따라 상기 통신 버스 네트워크의 전체 노드로 통과되는 것이 바람직하며, 여기서, 개별 노드 ID는 상기 노드에 할당된다. 본 발명의 바람직한 제어 방법에서, 상기 엔코더 인터페이스 모듈로부터 상기 제어기 인터페이스 모듈로의 연속적인 업데이트 메시지들간의 인터벌의 현저한 감소는 이와 관련하여 하나 이상의 노드 ID를 엔코더 인퍼테이스 모듈에 할당함으로써 얻어지게 된다. 이러한 구현으로써, 예를 들어 2개의 엔코더 인터페이스 모듈을 사용하는 추가적인 작업에 관련하여, 엔코더 인터페이스 모듈에 통신 버스 네트워크에 대한 노드 ID의 전체 숫자 중 매 2번째 것을 할당하는 것이 가능하게 된다.
반면에, 통신 버스 네트워크의 다양한 노드들 사이에서 통신되거나 교환되는 메시지 또는 데이터그램은 전송되는 유틸리티 정보 데이터에 추가하여 시작 경계기호(SD: start delimiter), PAC 프레임 인식자(FID), 소스 인식자(SiD), 목적 인식자(DiD), 정보 길이 표시(IL), 시스템 코드(SC) 및 프레임 체크 순서(FCS)와 같은 다양한 유형의 데이터 필드를 포함하는 PAC로 알려진 표준 패키지 포맷에 따라 포맷되며, 각 제어기 인터페이스 모듈에 대한 업데이트 인터벌의 감소에 대한 추가적 기여사항은 본 발명의 상기 방법 및 시스템의 추가적인 바람직한 구현에 의해, 상기 엔코더 인터페이스 모듈에 연결된 상기 네트워크 인터페이스 모듈로부터 메시지를 전송하기 위하여 상기 통신 버스 네트워크를 통하여 전송되는 표준 메시지에 비교하여 길이가 감소하게 된 수정된 메시지 포맷을 사용하여 달성된다. 상기 엔코더 인터페이스 모듈로부터 상기 제어기 인터페이스 모듈로의 메시지가 동시에 방송됨으로써 통신되고 상기 엔코더 인터페이스 모듈에 연결된 네크워크 인터페이스 모듈이 제어기 인터페이스 모듈에 대해서만 일방향으로 전송하도록 사용되므로, 표준 포맷에서의 인식자 필드의 갯수는 "엔코더 패키지"가 되는 것으로 메시지를 인식하는 단일 필드로 감소된다. 따라서, 각각의 제어기 인터페이스 모듈에 연결된 추정 수단(estimation means)에 직접 경로가 이어질 수 있는 엔코더 패키지와 제어기 인터페이스 모듈 자체에 의해 사용되는 표준 PAC 데이터그램들 사이에서 구별하도록 상기 제어기 인터페이스 모듈에 의해 메시지를 수신하는 것이 가능하게 된다.
상기 엔코더 인터페이스 모듈로부터 엡데이트 메시지에 대하여 길이가 감소 된 메시지 포맷을 사용하는 전술한 바람직한 사용례와 관련하여, 본 발명의 제어 시스템의 추가적인 바람직한 실시예는, 각각의 제어기 인터페이스 모듈에 대하여, 엔코더 인터페이스 모듈로부터 이러한 메시지에서의 엔코더 인터페이스 모듈에 대한 상기 인식 데이터의 발생에 응답하여 상기 제어기 인터페이스 모듈과 관련된 추정 수단으로 수용되는 메시지의 경로를 직접 설정하는 것을 제공한다.
본 발명의 제어 방법 및 시스템의 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 독립적인 엔코더 인터페이스 모듈에 각각 관련된 2개의 독립적인 센서 장치를 포함함으로써 추가적인 작동에 대하여 여분의 작동에 대한 구성을 이루게 되며, 독립적인 상기 엔코더 인터페이스 모듈은 적어도 2개의 독립적인 통신 버스 네크워크를 통하여 메시지를 전송하며, 다른 노드들은 상기 제어기 인터페이스 모듈에 의해 형성된다. 따라서, 각각의 제어기 인터페이스 모듈은 각각 2개의 엔코더 인터페이스 모듈로부터 각각의 경우 적어도 2개의 독립적인 통신 버스 네트워크를 통하여 이러한 메시지를 통신함으로써 업데이트 메시지를 수신하며 JP 3483743 B2의 선행 기술인 시스템에 비교될만한 신뢰성 수준과 오류-안정 작업이 달성될 수 있다.
이러한 구현예의 추가적인 사항으로서, 각각의 상기 독립적인 엔코더 인터페이스 모듈이 적어도 2개의 독립적인 통신 버스 네트워크 중 모두와 메시지 통신하도록 연결되는 점에서 바람직한 크로스-리던던시(redundancy)가 얻어지게 된다. 따라서, 통신 버스 네트워크의 파손 또는 오류가 엔코더로부터 제어 유니트로 메시지 전송의 단절을 일으키기 않는 장점이 얻어지게 된다.
이러한 부가적인 시스템을 구현하는데 있어서, 각각의 제어기 인터페이스 모듈에 대한 독립적인 추정 수단은 모든 독립적인 통신 버스 네트워크를 통하여 전송된 메시지에 대한 제어 파라미터의 추정값을 발생시키는데 제공되며, 상기 독립적인 엔코더 인터페이스 모듈 중 하나로부터 메시지로부터 얻어지는 추정값을 선택하는 것은 적어도 하나의 선택 기준에 부합하는 것에 따라서 추정 수단에 관련된 선택 수단에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 이러한 측정에 의해 제공된 선택에 의해, 각각의 2개의 엔코더 장치로부터 기원하는 메시지가 적어도 2개의 독립적인 통신 버스 네트워크 중 모두를 통하여 통신되는 사실로부터 기인하는 시스템의 크로스-리던던시가 고려될 수 있으며, 따라서, 단일 엔코더 장치로부터의 제어 파라미터의 순간값을 포함하는 동일한 메시지가 2개 이상의 통신 버스 네트워크를 통하여 동시에 통신되어, 2개의 엔코더 중 하나는 "활동" 엔코더로 선택될 수 있는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제어 방법 및 제어 시스템의 바람직한 구현예에서, ArcNet(Attached Resource Computer Network) 프로토콜은 상기 통신 버스 네트워크 상의 일반적인 데이터 통신을 위하여 사용되며, 상기 프로토콜은 표준 ArcNet 통신 조건으로부터의 이탈을 고려하도록 엔코더 인터페이스 모듈에 연결된 상기 네트워크 인터페이스 모듈로부터 상기 메시지의 전송을 위하여 수정된다.
도 1의 도시사항은 JP 3483743 B2에 개시된 종류의 4-실린더 해양 디이젤 엔진에 대한 부가적인 전자 제어 시스템을 도시한다.
이러한 제어 시스템은 엔진의 크랭크샤프트(1)의 각위치를 나타내는 구별되는 제어 파라미터의 순간값이 2개의 일반적인 광-전자 센서 장치(2, 3) 각각에서의 다수의 탐지 부재에 의해 탐지되거나 포착되며 각각의 센서 장치에서의 각각의 탐지 부재로부터 상기 센서 장치(2, 3)로부터 수신되는 디지털 제어 파라미터 신호에 따라 각 실린더에서의 연소 과정을 제어하고 타이밍을 설정하도록 4개의 엔진 실린더(7)에 관련되는 다수의 실린더 제어 유니트(6) 및 2개의 중앙 엔진 제어 유니트(5)로 관련된 개별 신호 라인(4)을 통하여 디지털 제어 파라미터 신호로서 통신되는 방식으로 작동하게 된다.
각각의 중앙 엔진 제어 유니트(5)는, 한편으로는, 각각의 실린더 제어 유니트(6)에 통신 버스 네트워크(8)를 통하여 추가적으로 연결되며, 다른 한편으로는, 2개의 PC 심볼로 도시된 바와 같이 다수의 외부 명령 및/또는 모니터링 터미널(9) 각각에 연결된다.
엔진 제어 유니트(5), 실린더 제어 유니트(6) 및 외부 터미널(9) 간의 제어 및/또는 상태 메시지의 통신이 표준 네트워크 프로토콜에 의해 작동되고 제어되는 상기 통신 버스 네트워크(8)를 통하여 완전히 행해지는 반면에, 각각의 엔진 실린더(7)에서의 각 연소 싸이클동안에 다양한 작동을 극히 임계적으로 타이밍 설정하고 제어하는 것은, 이러한 종래의 시스템에서는, 각각의 이러한 센서 부재로부터 개별 신호 라인(4)을 통하여 상기 센서 장치(2, 3)의 모든 탐지 부재로부터 상기 엔진 제어 유니트(5) 및 실린더 제어 유니트(6) 각각으로 디지털 제어 파라미터 신호의 실시간 전송에 의존한다.
도 1에 도시된 선행기술의 시스템에 비교하여 본 발명의 제어 방법 및 제어 시스템은 도 1에 도시된 시스템의 실린더 제어 유니트와 중앙 엔진 제어 유니트 간의 통신에 대하여 사용되는 것과 동일한 것이 될 수 있는 공통 통신 버스 네트워크를 통하여 제어 파라미터의 순간값의 통신을 행함으로써 현저한 단순화가 가능하게 되어, 도 1의 선행기술의 시스템에 대하여 설명된 다수의 관련 개별 신호 라인에 대한 필요를 제거하게 된다.
도 2에서, 본 발명에 따른 전자 엔진 제어 시스템의 바람직한 실시예의 주요 구성이 개략적인 블록 다이아그램으로 도시된다.
이러한 시스템에서, 엔진의 크랭크샤프트(11)의 각 위치의 구별되는 순간값을 나타내는 제어 파라미터의 순간값은 엔코더 인터페이스 모듈(EIM, 13)에 연결된 엔코더 장치(12)에 의해 포착된다.
상기 엔코더 인터페이스 모듈(EIM, 13)은 도 3을 참조하여 하기에서 설명된 표시에 기초한 통신 버스 네트워크의 개별 노드를 형성하는 네트워크 인터페이스 모듈(NIM, 14)에 연결된다.
엔진의 상기 크랭크샤프트(11)에 인접하게 배치된 엔코더 장치(12)는 크랭크샤프트의 회전을 위하여 크랭크샤프트(11)에 연결된 센서 디스크와 광원을 포함하는 것으로 알려진 유형의 광전자 센서 장치와 상기 센서 디스크의 양측에 위치된 몇가지의 광탐지기의 배열체를 포함한다.
고해상도로 각각의 엔진 회전시에 다수의 구별되는 순간에서의 크랭크샤프트(11)의 순간적인 각 위치를 포착하기 위하여, 적절한 형태의 센서 디스크는 예를 들어 광-전자 탐지 부재로부터의 그레이 코드와 같은 펄스 신호의 발생을 위한 엔코딩 패턴을 가짐으로써 절대적으로 코딩되는 구조 유형으로 된다. 예를 들어, 12-비트 절대 코드 신호를 생성하기 위하여, 상기 센서 디스크상의 엔코딩 패턴은 하나의 트랙에서 그 다음으로 변화하는 트랙을 따라 그 위치가 바뀌는 불투명 또는 반투명 부분을 각각 가진 12개의 원형의 중심적인 트랙을 포함한다. 12 비트의 절대 코딩된 센서 디스크에 있어서, 결과적인 해상도는 212 = 4096 에 대응하게 되며 0.088°의 각 해상도에 대응하는 디스크의 주변 원주를 따라 균일하게 이격된 측정 지점에 대응하게 된다. 도출되는 절대 디지털 제어 파라미터 신호에 있어서, 그레이 코드의 사용은 하나의 측정 지점으로부터 그 다음의 측정지점으로 신호상의 1비트만이 변화하게 되는 현저한 장점을 제공한다.
엔코딩 패턴에서의 공차로부터 유래되는 부정확성을 고려함으로써 절대 코딩된 광 디스크를 사용하여 절대 코딩함으로써 행해지는 위치 탐지의 정확성을 향상시키기 위하여, 위치 측정은 그레이 코드 패턴의 해상도에 대응하는 불투명한 부분과 반투명한 부분을 여러번 변경하여 이진법으로 증가하도록 코딩하도록 코딩 패턴을 가지는 하나의 주변 트랙에 12개의 원형의 동심 트랙의 전술한 절대 코드 패턴을 결합함으로써 개량된다.상기 절대 코딩된 패턴으로부터의 신호에 스트로브를 위한 증가하여 코딩된 패턴을 사용함으로써, 위치 결정의 정확성은 향상되고, 증가하여 코딩된 패턴에 대한 2개의 각이 지도록 분리된 탐지 부재를 사용함으로써 상기 크랭크샤프트의 회전 방향에 대하여 정보가 얻어지게 된다. 또한, 절대 코딩된 패턴을 스트로브하도록 증가하여 코딩된 패턴을 사용하는 것은 절대 코딩된 패턴의 샘플링이 모든 비트가 안정적인 위치에서 행해지도록 함으로써 이진법의 절대 코딩의 원래의 부정확성을 제거하게 된다.
단일의 트랙 증가하는 코딩과 조합되어 각 크랭크샤프트에 대한 12-비트로 코딩된 절대 디지털 제어 파라미터 신호를 사용함으로써, 상기 엔코더 장치(12)로부터 엔코더 인터페이스 모듈(13)로 공급되는 결과적인 신호는 13-비트 신호가 된다. 본 발명의 내용으로서, 2개의 신호에 대한 동일한 각 해상도를 사용함으로써 상기 엔코더 인터페이스 모듈의 작동에 대한 추가적인 장점이 도출되는데, 그 이유는 상기 신호의 단일 비트 증가부상의 각 변화는 절대 코딩된 부분의 단일 비트 변화를 나타내어, 하나의 측정 지점으로부터 다음의 지점으로 크랭크샤프트의 각 변화를 나타내기 때문이다.
따라서, 상기 엔코더 장치(12) 의 탐지 장치에 의해 제공된 13-비트 신호는 단일 비트 증가 신호의 각 스트로브 시프트에서 샘플링되어, 이러한 샘플링 주파수는 2MHz가 되며, 상기 엔코더 인터페이스 모듈(EIM, 13)에 공급되어, 12-비트 그레이 코드 신호부는 이진 코드값으로 변환되고 단일 비트 증가 신호부의 변화에 의해 나타내어지는 바와 같은 이진 코드 값의 각 변화에서의 크랭크샤프트의 각 위치에 대한 제어 파라미터로서 엔코더 레지스터(15)의 위치 서브레지스터(15a)로 도입되는 것이 바람직하다.
상기 엔코더 인터페이스 모듈로부터의 연속적인 전송 메시지들 간의 인터벌에서의 제어 파라미터의 추정값의 각 제어기 인터페이스 모듈에서 행해지는 하기의 계산에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 위 추정값은 한편으로는 가장 최근에 전송된 메시지로써 수신된 제어 파라미터의 순간값에 기초하며, 엔코더 타이머 장치(16)의 형태의 이러한 보상 데이터의 생성을 위해 전송된 메시지의 또다른 수단에서의 보상 데이터의 병합은 상기 엔코더 인터페이스 모듈(EIM, 13)에서 제공된다.
상기 타이머 장치(16)는 12 비트 주파수를 가지는 것이 바람직하며, 상기 엔코더 장치(12)에서 상기 탐지기 장치로부터 결과적 신호의 샘플링을 위하여 사용되는 예를 들어 2MHz와 같은 샘플링 주파수에 동일한 클록 주파수에서 작동한다.
단일 비트만이 하나의 각 위치로부터 단일 비트 증가 신호와 조합하여 전체 갯수의 측정지점들 사이에서 그 다음으로 변화되는, 코딩된 절대 디지털 제어 파라미터 신호를 사용하는 바람직한 사용례와 관련하여, 상기 크랭크샤프트(11)의 회전속도를 나타내는 보상 데이터의 제1유형은, 예를 들어, 상기 엔코더 레지스터(15)의 제1 보상 데이터 서브레지스터(15b) 로 각각 리셋할 때에 상기 엔코더 타이머 장치(16)에 의해 도달되는 타이머 카운트(Δt속도)로 들어가며 단일 비트 증가 신호의 각 변화에 의해, 디지털 제어 파라미터 신호의 각 변화에서의 엔코더 타이머 장치(16)를 리셋함으로써 제공된다.
리셋시에 상기 타이머 장치(16)에 의해 도달된 타이머 카운트(Δt속도)는 하나의 측정 지점으로부터 다음의 측정 지점으로의 운동시에 크랭크샤프트(11)의 회전 속도에 의해 야기되는 디지털 제어 파라미터 신호의 변화율을 나타낸다.
상기 제 1 타이머 장치(16)는 상기 클록 주파수로써 카운팅 작업을 실제로 수행하기 때문에, 타이머 장치를 리셋시에 도달되는 상기 타이머 카운트(Δt속도)는 회전 속도에 반비례하게 된다. 따라서, 리셋시에 도달되는 상기 타이머 카운트는 낮은 회전 속도에 대하여 보다 높게 된다. 이러한 것은 하한을 설정하게 되어, 제 1 유형의 보상 데이터가 얻어지게 된다. 전체 4096 비트 보상 및 12 비트의 타이머 해상도 그리고 2MHz의 클록 주파수를 제공하는 12 비트 위치 신호를 사용함으로써, 이러한 하한은 RPM분 = 60 X 2 X 106/40962 = 7,153 rpm 으로 계산된다.
상기 엔코더 장치(12)로부터 얻어지는 제어 파라미터의 순간값을 포함하는 메시지의 전송을 위하여 표시에 기초한 통신 버스 네트워크를 바람직하게 사용함으로써, 상기 제어기 인터페이스 모듈에 의한 추정 위치값의 계산에 사용되는 제 2 유형의 보상 데이터는 엔코더 장치(12)에 의한 이러한 값의 포착에 대하여 제어 파라미터의 특정값을 포함하는 메시지의 전송의 시간 오프셋 또는 시간 지연을 나타낸다.
이러한 제2 유형의 보상 데이터는 상기 엔코더 레지스터(15)의 제2 보상 데이터 서브 레지스터(15c)로 상기 엔코더 타이머 장치(16)의 타이머 카운트를 연속적으로 입력함으로서 얻어지게 되며, 따라서 그 내용은 상기 엔코더 타이머 장치의 타이머 카운트의 각각의 시프트에 의해 임의의 시간에 시프트된다.
상기 엔코더 타이머 장치(16)의 실제 타이머 카운트는 카운트 작업의 각 단계에서 가장 최근의 크랭크샤프트 위치 값의 포착으로부터 시간 오프셋(Δt오프셋)을 나타내는 반면에, 상기 통신 버스 네트워크를 경유하여 제어기 인터페이스 모듈로 엔코더 메시지를 전송함으로써 예상되는 전송 지연을 고려하는 것이 가능하며 바람직하고, 하기에서 설명되는 바와 같이, 이러한 것은 Δt오프셋, mod. = Δt오프셋 + Δt전송의 수정관계를 나타내는 합계 노드(17)에 의해 도 2에 도시된 바와 같이 엔코더 타이머 장치(16)의 타이머 카운트에 의해 나타내어지는 시간 오프셋 값(Δt오프셋)으로의 전송 시간 지연(Δt전송)을 나타내는 상수를 추가함으로써 제 2 보상 데이터 서브레지스터(15c)의 내용을 수정함으로써 유효하게 된다.
따라서, 상기 엔코더 장치(12)로부터의 연속적으로 공급되는 디지털 제어 파라미터 신호들 간의 각각의 인터벌에서의 임의의 시각에서, 상기 엔코더 레지스터(15)의 서브레지스터(15a, 15b, 15c)의 내용은 상기 엔코더 장치(12)로부터 바로 얻어졌으며 상기 위치 서브레지스터(15a)로 입력된 바와 같은 가장 최근에 포착된 크랭크샤프트 위치값과, 리셋시에 상기 타이머 장치(16)의 타이머 카운트(Δt속도)에 의해 제공되고 제 1 보상 데이터 서브레지스터(15b)에 입력된 바와 같은 가장 최근에 측정된 크랭크샤프트 속도의 표시와, 전송 시간 지연을 나타내는 상수(Δt전송)의 추가에 의해 수정될 수 있는, 제 2 보상 데이터 서브레지스터(15c)로의 타이머 장치(16)의 타이머 카운트(Δt오프셋)에 의해 제공된 바와 같이 타이머 장치(16)의 가장 최근의 리셋으로부터 지연된 시간의 표시를 포함하며, 그 결과, 상기 통신 버스 네트워크를 경유하여 상기 제어기 인터페이스 모듈(CIM)로의 방송에 의해 상기 네트워크 인터페이스 모듈(NIM)로부터 전송되는 엔코더 메시지 패키지에 포함되는 각 시간에서의 모든 데이터는 상기 엔코더 레지스터(15)에 저장된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 엔코더 메시지 패키지는 엔코더 인터페이스 모듈(EIM, 13) 및 네트워크 인터페이스 모듈(NIM, 14)에 의해 형성된 네트워크 노드에 의해 표시된 전송 초대의 수신에 응답하여 상기 엔코더 레지스터(15)의 서브레지스터(15a-c)의 내용을 전달함으로써 네크워크 인터페이스 모듈(14)의 메시지 생성수단(18)에 의해 형성된다. 상기 메시지 생성수단(18)에 의해 발생된 각각의 데이터 메시지는 메시지 전송기(19)를 경유하여, 표시에 의해 사용할 수 있게 된 전송 시간 슬롯의 통신 버스 네트워크(20)로 통신하게 된다. 상기 메시지 전송기(19)는 네트워크 인터페이스 모듈의 표준 요소이며 상기 통신 버스 네크워크(20)의 실제 유형에 대한 네트워크 프로토콜의 규정에 따라 일반적으로 작동하게 된다.
상기 네트워크 인터페이스 모듈(NIM, 14)로부터 통신 버스 네트워크(20)를 경유하여 전송된 데이터 메시지가 동시에 방송되어 상기 제어기 인터페이스 모듈(CIM, 22)로 통신되므로, 표준 네크워크 프로토콜의 규정으로부터의 바람직한 수정사항은 도 3 내지 도 5를 참조하여 하기에서 설명되는 바와 같이, 상기 네트워크 인터페이스 모듈(NIM, 14)로부터 전송된 연속적인 엔코더 메시지 패키지들간의 시간 인터벌의 감소를 위하여 제공된다.
상기 제어 방법 및 제어 시스템의 이러한 바람직한 특징은 상기 제어기 인터페이스 모듈(CIM, 22)에 관련된 상기 네트워크 인터페이스 모듈(NIM, 21)이 상기 엔코더 인터페이스 모듈(13)으로부터 유래된 메시지 패키지를 상기 제어기 인터페이스 모듈(22)에 관련된 추정 장치(23)로 직접 경로 설정하도록 하지만 다른 부분과는 분리되도록 할 수 있는 상기 통신 버스 네트워크를 통하여 통신되는 표준 메시지 패키지(PAC)에 비교하여 수정된 메시지 포맷을 사용하는 것이다.
상기 추정 장치(23)에서, 상기 엔코더 데이터 메시지는 추정기 레지스터(24)로 입력되며 상기 크랭크샤프트(11)의 순간적 각 위치를 나타내는 메시지에 포함되는 제어 파라미터의 순간값에 기초하며, 상기 추정 장치로의 도달은 상기 통신 버스 네트워크(20)를 경유한 그 전송과 상기 엔코더 장치(12)에 의한 이러한 제어 파라미터의 순간값의 포착들 간의 시간 인터벌로 지연되며, 상기 크랭크샤프트의 새로운 위치를 나타내는 제어 파라미터의 추정값은 선형 외삽부(25)의 외삽에 의해 본 발명의 제어 방법 및 제어 시스템의 바람직한 최근의 비교적 간단한 구현예에 따라 발생된다.
이러한 선형 외삽은 예시적인 구현예만을 나타내며, 전술하였으며 상기 크랭크샤프트(11)에 의해 야기되는 엔코더 장치의 각회전에 대응하는 제어 파라미터의 순간값의 변화에 근사한 상수를 반복적으로 추가함으로써 본 발명에 따라 행해지며, 이러한 상수를 반복적으로 추가하는 것은 상기 엔코더 타이머 장치(16)와 동일한 클록 주파수에서 카운트 작업을 수행하는 추정 타이머 장치(26)에 의해 반복되는 인터벌 제어되어 행해진다. 이러한 추정 타이머 장치(26)는 상기 엔코더 인터페이스 모듈(13)으로부터의 데이터 메시지의 각각의 도달시에 리셋되며, 상기 선형 외삽부(25)에 의해 사용되는 반복되는 인터벌(Δt추정, n) 기간은 상부 리셋 타이머 카운트에 도달하는 추정 타이머 장치(26)의 카운트 작업에 의해 결정되며, 이때 상기 추정 타이머 장치(26)는 다시 리셋된다. 상기 제어기 인터페이스 모듈(CIM, 22)에 의해 각각의 엔코더 메시지를 수신한 후에, 상기 추정기 타이머 장치(26)를 위한 제1 상부 리셋 타이머 카운트(Δt추정, 1)는 수신된 엔코더 메시지에 포함되어 있고 구별되는 제어 파라미터의 순간값을 포착하는 2개의 연속적인 각 위치들 사이에서 크랭크샤프트의 회전 기간(Δt속도)으로서 측정되는 변화율을 나타내는 수신된 메시지의 제 1 유형이 보상 데이터로부터 수정된 오프셋(Δt오프셋, mod) 또는 제어 파라미터의 순간값의 포착 및 전송간의 오프셋 또는 시간 지연(Δt오프셋)을 나타내는 제 2 유형의 보상 데이터를 뺌으로써 우선 계산된다. 전송 시간 지연(Δt전송)을 고려함으로써, 초기의 반복되는 인터벌은,
Δt추정, 1 = Δt속도 - (Δt오프셋 + Δt전송) 으로서 계산될 수 있게 된다.
초기 반복 인터벌(Δt추정, 1)을 계산한 후에, 각각의 후속 반복 인터벌은,
Δt추정, n = Δt속도 와 동일하게 설명된다.
외삽부(25)의 선형 외삽에 의해 제공되는 제어 파라미터의 수신값에 상수를 반복적으로 추가함으로써, 제어 파라미터의 추정값은 반복적으로 계산된다. 매 시간마다, 새로운 추정값이 계산되며, 추정기 레지스터(24)가 상기 엔코더 인터페이스 모듈(13)로부터 상기 통신 버스 네트워크(20)를 통하여 전송되는 그 다음의 엔코더 메시지에 포함된 제어 파라미터의 실제 포착값을 입력함으로써 업데이트될 때까지 동일한 상수를 추가함으로써 그 다음의 추정값의 계산에 기초하여 사용되도록 상기 추정기 레지스터(24)로 그리고 위치 레지스터(27)로 입력된다.
상기 추정 장치(23)로부터 각각의 제어 파라미터의 추정값은 제어기 인터페이스 모듈(CIM, 22)을 경유하여 상기 실린더 또는 실린더들의 연소 싸이클동안의 작동을 제어하고 타이밍을 설정하도록 하나 이상의 실린더에 관련된 분포된 실린더 제어 유니트 또는 중앙 엔진 제어 유니트의 제어부가 되는 제어 유니트(28)로 전달된다.
도 3은 도 2에 도시된 제어 시스템에 사용되는 표시에 기초한 통신 버스 네트워크(20)를 위한 노드 구조의 일례를 상징으로서 그래프로 도시한다. 각각의 원형 상징(29)은 개별 노드 ID로 표시되고 상기 통신 버스 네트워크의 노드를 형성하는 유니트, 터미널, 및 모듈 간의 메시지 교환과 모든 교통에 대한 단일 공유 통신 라인을 형성하는 버스를 경유하여 통신되는 메시지를 수신하거나 전송하도록 허락된 모듈 유니트 또는 터미널의 네트워크 인터페이스 모듈에 할당된 노드를 나타낸다.
표시가 기초된 통신 버스상에서, 특정 노드(21)로부터 하나 이상의 다른 특정 노드로의 메시지 통신은 순차적인 순서로 상기 노드(29)에 가용한 시간 슬롯에서 유효하게 된다. 각각의 노드에서, 메시지의 전송에 유용한 시간 슬롯은 순차적인 순서로 하나의 노드에서 그 다음의 노드로 통과되는 전송 초대 표시(30)를 수신함으로써 개시된다. 상기 전송 초대 표시를 수신하면, 주어진 노드(29)는 전송되기를 대기하는 메시지를 가지게 되며, 상기 버스로의 전송은 가용적인 전송 시간 슬롯의 기간동안에서 유효하고 완성된다. 상기 전송은 메시지 포맷에 포함되는 목적 인식 데이터(DiD)로서 표시되는 하나 이상의 노드를 타겟으로 한다. 상기 표시를 수신하면, 주어진 노드는 전송을 위하여 대기하는 메시지를 가지지 않게 되며, 상기 표시는 순서상으로 그 다음의 노드로 간단히 통과된다.
본 발명의 제어 방법 및 제어 시스템에서 도 3에 도시된 바와 같은 표시에 기초한 통신 버스(20)를 사용하기 위하여, 개별 노드 ID는 예를 들어 본 발명에 따른 부가적인 제어 시스템의 몇가지 제어기 인터페이스 모듈(CIM) 및 2개의 엔코더 인터페이스 모듈(EIM1, EIM2)에 의해 형성된 노드에 할당된다. 지정된 EIM 및 CIM 은 개별 노드ID 숫자와 함께 몇가지 노드(29)를 위한 원형의 기호로 도시된다.
도 3에 도시된 통신 버스 네트워크(20)는 네트워크 프로토콜에 따라 작동되며 제어된다. 본 발명의 제어 방법 및 시스템에서, 바람직한 유형의 통신 버스 네트워크는 ArcNet(Attached Resource Computer Network)로 널리 알려 있다.
이러한 통신 버스 네트워크(20)에서, 엔코더 인터페이스 모듈(EIM) 및 제어 인터페이스 모듈(CIM)을 나타내는 노드에 추가하여 다른 노드들은 각각의 통신 버스 네트워크에 연결된 유니트 또는 터미널, 또는 전체 개수의 모듈이 본 발명의 목적이 되는 각각의 연소 싸이클 동안에 작동을 제어하고 타이밍을 설정하는 신뢰성과 정확성에 영향을 미치지 않는 한도내에서 유지된다는 가정하에 도 1에 도시된 바와 같이 외부 명령 및/또는 모니터링 터미널과 같은 다른 단체에 할당된다.
상기 통신 버스 네트워크의 각 노드에 전송 초대 표시를 할당하는 순차적인 순서로써, 상기 통신 버스 네트워크의 모든 노드를 통하여 전송 초대 표시를 통과하는 시간동안에 임의의 노드는 단일 시간 슬롯의 통신 버스 네트워크에 메시지를 전송하도록 허락된다. 노드의 갯수는 255개의 노드와 같이 비교적 크며, 본 발명의 제어 방법 및 제어 시스템을 위하여, 이러한 것은 단일 노드 ID가 상기 엔코더 인터페이스 모듈에 할당될 때 제어 파라미터의 업데이트된 값을 포함하는 메시지 패키지의 전송을 위하여 엔코더 인터페이스 모듈(EIM)에 가용적인 연속적인 전송 시간 슬롯들 간의 대응하여 긴 인터벌에서 나타나게 된다.
이러한 표시 기초 전송 구성에 의해 야기된 제어 시스템의 작동의 신뢰성과 정확성에 제한되는 것을 피하기 위하여, 하나 이상의 노드 ID가 각각의 엔코더 인터페이스 모듈(EIM)에 할당되는 본 발명의 바람직한 특징이 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전체 갯수중 4번째 노드 ID마다 예를 들어 동일한 엔코더 인터페이스 모듈(EIM1, EIM2)에 할당된다. 도 7에 도시된 바와 같이 크로스 리던던트 제어 시스템에 있어서, 그 상세한 사항은 하기에서 설명될 것이며, 도 3에 도시된 바와 같이, 완전한 순서동안에 상기 네트워크 노드(29)에 가용적인 모든 전송 시간 슬롯의 50%는 이러한 부가적인 시스템의 2개의 엔코더 인터페이스 모듈(EIM1, EIM2) 중에서 업데이트된 메시지의 전송에 가용적이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제어 방법 및 시스템의 바람직한 실제 구현예는 ArcNet(Attached Resource Computer Network) 프로토콜에 의해 제어되는 통신 버스 네트워크를 사용한다. 이러한 프로토콜하에서, 개별 노드들 사이에서 통신되는 메시지 또는 데이터그램은, 이미 전술한 바와 같이, 통신되어지고 일반적으로 규약된 유틸리티 정보 데이터에 추가하여, 시작 경계기호(SD: start delimiter), 정보 길이 표시(IL), 시스템 코드(SC) 및 프레임 체크 순서(FCS)와 같은 통신 필드와, PAC 프레임 인식자(FID), 소스 인식자(SiD), 및목적 인식자(Did), 정보 길이 표시(IL), 시스템 코드(SC) 및 프레임 체크 순서(FCS)와 같은 다수의 인식자 필드를 포함하는 PAC 포맷 또는 표준 패키지로 포맷되어, 전체 메시지 길이는 500 바이트 이하를 넘지 않는 유틸리티 정보의 길이에 의해 주로 결정된다.
본 발명의 제어 방법 및 제어 시스템의 필수적인 구성에 의하면, 상기 제어 파라미터의 순간값과 보상 데이터를 포함하는 엔코더 메시지는, 엔코더 인터페이스 모듈(EIM)의 네트워크 인터페이스 모듈(NIM)이 엔코더 패키지 형태의 메시지 전송을 위해서만 사용되지만 전송 초대 표시보다는 다른 메시지를 수신하는데는 사용되지 않는다는 사실과, 상기 전송은 인식된 수신기 노드로 목적이 설정된 통신으로서 유효하지 않지만 실린더 인터페이스 모듈에 연결된 모든 노드에 동시에 방송됨으로써, 표준 ArcNet 패키지에 비교하여 엔코더 패키지의 길이의 임의의 감소가 임의의 인식자 필드 없이 가능하게 되며 통신원으로서 상기 엔코더 인터페이스 모듈을 나타내는 SID 유형의 필드만을 유지하고 감소된 표준 길이에서 가용 정보의 길이를 유지하게 되는 사실을 고려하여 감소된 길이의 엔코더 메시지 패키지로서 포맷된다
본 발명의 제어 방법 및 제어 시스템의 내용에 사용되는 메시지 포맷의 일례는 도 4에 도시된다. 예시적인 포맷은 아래의 데이터 포맷을 포함한다.
SD: 시작 경계기호(6비트)
ECP: 엔코더 메시지의 인식(8비트)
P: 제어 파라미터의 12-비트값(크랭크샤프트 위치)
S: 12-비트 정보 변화율(제1 보상 데이터)
O: 12-비트 전송 시간 오프셋 정보(제2 보상 데이터);
C: 시스템 노드(4비트)
FCS: 프레임 체크 순서(16비트)
예를 들어 상기 크랭크샤프트의 회전 방향을 역방향으로 하는 엔진 제어 명령 또는 데이터의 변조와 관련하여 추가적인 정보를 전송하는데 사용될 수 있는 4비트 시스템 코드의 메시지 포맷을 편입하는 것은 전체 바이트에서 데이터 패키지가 포맷되는 것에 따라 ArcNet 프로토콜의 바람직한 사용으로부터 유래한다. 본 발명의 제어 방법 및 제어 시스템에 사용되는 유틸리티 정보 데이터의 전송에 대한 이러한 포맷을 사용하는 것은, 달리 말하면, 3 X 12 비트 전체를 만드는 제 1 및 제 2 보상 데이터와 제어 파라미터의 순간값이 예를들어 시스템 코드에 사용될 수 있는 4비트의 사용가능한 잉여분을 제공하게 된다.
도 4에서 나타나는 바와 같이, 결과적인 엔코더 패키지 또는 메시지는 그 길이가 505 바이트 미만이 되는 ArcNet 프로토콜에 따라 통신되는 표준 PAC의 평균 길이에 비교하여 현저하게 감소되는, 전체 94 비트를 만드는 1바이트 플러스 3비트를 각각 수송하는 8개의 ISU(정보 상징 유니트: Information Symbol Unit)와 6비트의 SD 필드로 이루어진다.
도 3을 참조하여 설명하면, 상기 엔코더 메시지에 대한 감소된 길이의 메시지 포맷을 사용함으로써 상기 통신 버스 네트워크의 엔코더 노드로부터 전송되는 연속적인 업데이트 메시지들간의 시간 인터벌을 짧게 하는 것에 추가적인 긍정적 기여가 제공된다.
상기 통신 버스의 작동을 위한 ArcNet 프로토콜을 사용함으로써, 상기 버스 주파수는 2.5Mbit/s 가 되며, 전체 94 비트로의 엔코더 메시지의 감소된 포맷으로, 상기 통신 버스를 경유하는 엔코더 메시지의 전송을 위한 이론적 전송 지연은 37.6㎲가 된다. 2MHz의 클록 주파수에서 추정기 타이머 장치(16, 26)와 엔코더를 작동시킴으로써, 전송 시간 지연을 고려하기 위한 제 2 보상 데이터의 수정을 위한 엔코더 타이머 장치의 타이머 카운트에 의해 나타내어지는 시간 오프셋(Δt오프셋)에 추가되는 상수(Δt전송)은 상기 엔코더 타이머 장치(16)에 대한 70개 카운팅 단계로 선택될 수 있다.
연속적인 업데이트들간의 인터벌의 길이에 영향을 줄 수 있는 추가적인 인자는 엔코더 패키지의 전송에 가용적이지 않은 전체 전송 시간 슬롯 순서의 부분인, 엔코더 패키지보다는 다른 메시지의 전송에 사용되는 시간 슬롯의 주파수 및 기간일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 부분은 노드들의 엔코더 노드로의 하나의 하나 이상의 노드 ID를 할당함으로써 단축된다. 본 발명의 부가적인 제어 시스템에서의 엔코더 패키지의 전송으로의 모든 가용가능한 시간 슬롯 중 50%를 할당하는 전술한 예로부터, 연속적인 엔코더 패키지의 전송에 가용적인 시간 슬롯은 다른 통신 목적을 위한 하나 이상이 아닌 시간 슬롯에 의해 분리된다.
도 5 및 도 6에 도시된 그래프는 엔코더 패키지의 전송을 위한 통신 버스 네트워크의 비가용성을 위하여, 각각의 "최악의 경우" 및 "최상의 경우"를 도시한다. 각각의 경우에서, 상기 제어기 인터페이스 모듈의 업데이트를 위한 실제 엔코더 메시지의 각각의 전송은 "전송을 위한 초대(ITT)" 표시를 모듈, 터미널 또는 엔코더 인터페이스 모듈과 상이한 다른 유니트를 나타내는 노드로 통신하는 것이 뒤따르게 되어, 그 다음의 시간 슬롯은 이러한 노드로부터의 메시지 전송에 가용적이게 된다. 도 5에서, 이러한 가용성은 최대 길이의 표준 PAC의 전송을 위하여 사용되지만, 도 6에서 어떠한 메시지도 ITT 표시를 수용하는 노드로부터 전송을 준비하게 된다. ArcNet 프로토콜 하에서 허용되는 표준 PAC에 대한 전술한 메시지 포맷으로써, 시간 및 통신 지연을 포함하는 엔코더와 상이한 노드로부터의 전송에 유용한 시간 슬롯의 최대 시간은 약 600㎲이며, 반면에 시간 슬롯이 미사용으로 남는 경우에, 최소 시간은 약 100㎲이다.
따라서, 동일한 엔코더로부터 전송되는 2개의 연속적인 데이터 메시지간의 업데이트 인터벌의 최대 시간은 약 1200㎲인 반면에, 도 7을 참조하여 하기에 기술된 바와 같이, 완전 크로스 리던던트 구조에 대해서는 업데이트 인터벌의 최소 시간은 약 100㎲가 된다. 이러한 배경에서, 상기 제어기 인터페이스 모듈을 업데이트하는 평균 주파수는 약 3000Hz가 된다.
도 7에서, 딘순화된 블록 다이아그램은 본 발명의 제어 시스템의 바람직한 실시예의 완전 크로스 리던던트 구조의 예를 도시한다.
이러한 구조에서, 엔진 회전동안의 크랭크샤프트의 순간 위치와 같은 제어 파라미터의 순간값은 각각이 도 2에 도시된 바와 동일한 방식으로 제 1 및 제 2 타이머 장치와 엔코더 레지스터로 구성되는 개별적이며 독립적인 엔코더 인터페이스 모듈(EIM1, EIM2)(33, 34)에 연결된 2개의 독립 엔코더 장치(31, 32)에 의해 포착된다.
2개의 동등하게 독립적인 통신 버스 네트워크(39, 네트워크 A: 40, 네트워크 B) 를 경유하여 2개의 각각의 엔코더 장치(31, 32)로부터의 제어 파라미터의 순간값을 포함하는 엔코더 메시지의 전송을 위하여, 각각의 엔코더 인터페이스 모듈(33, 34,: EIM1, EIM2)은 통신 버스 네트워크(40)의 노드를 형성하는 네트워크 인터페이스 모듈(36, 38: NIM B)와 통신 버스 네트워크 (39, 채널(A))의 노드를 형성하는 네트워크 인터페이스 모듈(NIM A; 35, 37)을 구비하는, 2개의 독립적인 네트워크 인터페이스 모듈(NIM A, NIM B: 35, 36, 37, 38)을 포함하여, 도 3에 도시된 바와 같은 각각의 통신 버스 네트워크 (39, 40) 상의 엔코더 패키지의 전송에 이용될 수 있는 2개의 네트워크 노드를 만들게 된다.
도 7에 도시된 크로스 리던던트 구조에서, 본 발명의 제어 방법의 구현을 위한 제 1 및 제 2 보상 데이터와 제어 파라미터의 순간값을 포함하는 엔코더 메시지의 발생에 대하여 제어 시스템의 원칙적 작동은 도 2에 도시된 구조에 대한 것과 동일하게 설명된다.
제어 유니트측에서, 2개의 독립적인 네트워크 인터페이스 모듈(NIM A, NIM B: 41, 42) 중 하나는 각각 상기 통신 버스 네트워크(39, 채널A; 40, 채널B) 중하나와 다른 것의 단일 노드를 형성한다. 크로스 리던던트 구조를 따라서, 각각의 상기 네트워크 인터페이스 모듈(41, 42)은 2개의 추정기(43, 44)에 연결된다.
각각의 2개의 추정기(43 44)에서, 각각의 2개의 통신 버스 네트워크(39, 채널A: 40, 채널B) 를 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이 추정된 위치에 대한 레지스터와 추정기 타이머 장치, 선형 외삽부, 엔코더 메시지에 대한 레지스터를 포함하는 동일한 요소가 제공된다.
동일한 제어 파라미터, 즉 크랭크샤프트의 순간적인 각 위치를 측정하기 위한 2개의 독립 엔코더 장치(31, 32)를 사용한 크로스 리던던트 구조의 결과, 각각의 2개의 독립적인 통신 버스 네트워크(39, 채널A; 40, 채널B)에 대하여, 상기 엔코더 장치(31, 32) 중 하나와 다른 것으로부터 유래된 엔코더 메시지들 간의 선택을 형성하는 것이 제어 유니트측상에 필요하게 된다. 이를 위하여, 엔코더 장치(45) 형태의 선택 장치가 제공되는데, 이는 한편으로는 네트워크 인터페이스 모듈(NIM A, NIM B; 41, 42) 각각에 연결되며, 다른 한편으로는 2개의 추정기(43, 44) 각각에 연결된다.
상기 엔코더 선택기에서 모든 도착하는 엔코더 메시지의 정보 데이터 내용의 분석 및 평가가 행해지며, 도 2를 참조하여 전술한 바와 같은 작동 및 계산에 따라 새로운 제어 파라미터의 추정값으로써 엔코더 선택기(45) 및 제어 유니트(47) 사이에서 연결된 피스톤 레지스터(46)을 업데이트하도록 엔코드 신호 및 대응 추정값이 수용되어 선택된다. 이러한 것은 다른 엔코더 장치가 준비상태에서 작동하고 엔코더 장치(31, 32) 중 하나가 "활동" 상태인 것으로 선택되는데 사용되는 것이 바람직하다.
이러한 선택 작업을 행함에 있어서, 각각의 추정기(43, 44)의 위치 레지스터(27)로 입력된 제어 파라미터의 순간값은 도 8에 도시된 블록다이아그램에 도시된 바와 같이 엔코더 선택기(45)의 부분을 형성하는 선택기 회로(48)에 공급되며, 상기 엔코더 장치(31, 32)로부터 도달하는 메시지들 간의 실제 선택을 행하는 다수의 선택기준 모듈(49, 50, 51, 52)에 의해 제어되며, 들어오는 엔코더 메시지의 정보 데이터 내용의 분석을 위하여 적어도 하나의 선택 기준의 애플리케이션에 의해 임의의 추정기(43, 44)로부터 엔코더 선택기(45)에 공급된다.
도 8에 도시된 바와같이, 다양한 선택 기준이 하기의 사항을 포함하는 모듈(49 - 52)에 의해 조합되거나 개별적으로 적용될 수 있다.
엡데이트 관측(모듈 49) : 엔코더 장치(31, 32) 중 하나가 "활동" 엔코더가 되도록 선택되면서, 준비 또는 비활동 엔코더 장치로부터 도달하는 업데이트 메시지의 주파수에 비교하여 상기 활동 엔코더로부터 도달하는 업데이트 메시지의 주파수가 관측된다. 나중의 업데이트 주파수가 이전의 것보다 현저히 큰 경우, 즉 3배 이상인 경우, 활동 상태가 되도록 보다 이전에 준비가 된 엔코더 장치의 선택을 위하여 호출하는 활동 엔코더에 문제를 나타내는 것으로 될 수 있다.
위치 변화 관측(모듈 50) : 선택된 활동 엔코더 장치로부터 도달한 연속적인 업데이트 메시지에 포함된 바와 같은 크랭크샤프트의 순간값을 나타내는 제어 파라미터의 순간값의 변화를 관측하고, 이러한 변화를 업데이트 메시지에 포함된 변화율 정보에 비교함으로써, 제어 파라미터의 순간값의 관측된 변화와 크랭크샤프트 속도를 나타내는 변화율 정보간의 차이의 발생이 탐색된다. 상기 제어 파라미터의 순간값의 변화는 3배 이상 높거나 0으로 되는 것과 같이, 실제값과 비교하여 현저히 높은 값이거나 현저히 낮은 값이라면, 이러한 것은 활동 상태가 되는 보다 일찍 준비된 상태의 엔코더의 선택을 요구하는 전송 활동 엔코더 모듈상의 에러에 대한 표시를 제공하게 된다.
속도 비교 (모듈 51) : 선택된 활동 엔코더 장치 및 준비 상태의 엔코더 장치로부터 도달하는 업데이트 메시지의 제 1 보상 데이터로서 포함된 변화율 정보를 관측함으로써, 도달 메시지의 이러한 부분들간의 차이의 발생이 탐지된다. 준비 상태의 엔코더 장치로부터 수신되는 변화율 정보의 대응 변화가 뒤따르지 않는, 상기 활동 엔코더 장치로부터의 변화율 정보의 갑작스런 높은 변화의 발생은 홀동 상태가 되는 보다 일찍 준비된 엔코더 장치의 선택을 요구하는 활동 엔코더 장치상의 에러에 대한 표시를 제공한다.
시스템 코드 체크 (모듈 52) : 다양한 에러 조건의 발생은 전송 활동 엔코더 모듈에서 이미 발견되기 때문에, 이러한 에러 조건의 표시는 메시지 포맷의 시스템 코드 필드(C)에서의 비트값을 세팅함으로써 전송된 업데이트 메시지와 통신될 수 있다. 업데이트 메시지의 C 필드의 관측에 의해, 활동 상태가 되는 보다 일찍 준비된 엔코더 장치의 선택일 필요할 경우에는, 이러한 것이 체크된다. 전송 엔코더 모듈에서 탐지될 수 있는 에러 조건의 예는 하나의 크랭크샤프트 측정 위치로부터 그 다음의 위치로의 제어 파라미터의 순간값에 대한 그레이 코딩된 비트 순서의 변화에 관한 것이다. 하나 이상의 비트가 변화되거나, 값이 변화되지 않아야 하는 위치에서의 비트값이 변화되면, 이러한 것은 에러 조건의 표시를 제공하게 된다.
예시적으로 전술한 선택 기준은 독자적으로 또는 조합하여 상기 제어 시스템의 부가적인 구조의 2개의 엔코더 모듈들 간의 선택을 위한 기초로서 적용된다.
상기 제어 시스템의 원하는 작동 안정성을 보장하기 위하여, 선택된 엔코더 장치가 특정 최소 시간동안에 활동 엔코더로서 유지되는 것을 보장하도록 실제 엔코더 선택이 엔코더 선택기(45)의 선택기 회로(48)에 의해 이루어지는 하는 것이 바람직하다.
선택된 활동 엔코더 장치(31, 32)로부터 업데이트 엔코더 메시지가 도달하면, 실제로 순간 크랭크 샤프트의 위치를 나타내는 메시지에 포함된 제어 파라미터의 순간값은 위치 레지스터(46)의 엔코더 선택기(45)에 의해 이루어진 선택의 결과로서 각각의 추정기 장치에서의 위치 레지스터(27)로 바로 입력된다.
시간 인터벌동안에, 선택된 활동 엔코더로부터의 그 다음의 업데이트 메시지가 도달할 때까지, 위치레지스터(46)는 전술한 바와 같이 선택된 활동 엔코더를 위한 추정된 위치값에 의해 반복적으로 업데이트된다.
선택된 활동 엔코더로부터의 가장 최근의 업데이트 메시지에 포함된 제 1 보상 데이터값으로부터 제 2 보상 데이터값을 뺄셈함으로써 추정된 위치값으로써 위치레지스터(46)의 업데이트에 대한 반복 인터벌의 계산에 대한 기초는 각각의 추정기 측에 의해 수신되고 엔코더에 의해 발생되어 전송되는 바와 같은 업데이트 메시지에 포함된 실제 위치 정보를 나타내는 도 9의 상부 및 하부의 그래프로 도시된다.
각각의 그래프에서, 4각 파형 신호는 메시지에 포함된 위치 정보의 부분 사항을 나타내며, 엔코더측에 의해 발생되어 전송되는 메시지에 포함된 변화율 정보(△t속도) 및 시간 오프셋 정보(△t오프셋)은 각각 쇄선으로 표시된 "속도"와 파선으로 표시된 "오프셋"에 의해 나타내어지며, 상기 추정기측상의 추정된 위치값의 발생에 대하여 사용되는 반복 시간 인터벌은 굵은 선으로 표시된 "스피드 오프셋"에 의해 표시된다. 그러나, 이러한 표시는 추정기의 추정된 위치값의 발생에 사용되는 반복 시간 인터벌이 포착으로부터 실제 위치 정보의 전송으로의 시간 지연에 대한 보상량 및 이에 따라 전송 시간에서의 엔코더 메시지에 편입된 포착된 위치 정보의 "나이(age)"에 대한 보상량에 의해 엔코더측상에서 측정되는 바와 같이 실제 크랭크샤프트 속도의 증가에 대응된다.
엔코더 모듈 또는 엔코더 모둘들로부터의 연속적인 업데이트 메시지들간의 추정된 위치값의 발생에 대한 각각의 추정기(43, 44)에 적용되는 선형 외삽에 있어서, 각 추정기 장치에서의 추정기 타이머(26)에 대한 상부 리셋 타이머 카운트로서의 "속도 오프셋"값의 사용은 추정된 위칙밧이 발생되면서 반복된 인터벌이 2개의 연속적인 업데이트 엔코더 메시지들간의 인터벌에 대하여 동일하게 남게되고 이전의 업데이트 엔코더 메시지와 통신하게 되는 RPM 단위의 실제 포착된 크랭크샤프트 속도에 대한 값에 대응된다.
따라서, 각각의 업데이트된 엔코더 메시지를 따르는 인터벌에서의 추정된 위치값의 발생은 업데이트 메시지와 통신되는 속도 변화를 고려하게 되지만, 연속적인 업데이트 엔코더 메시지들간의 인터벌에서의 가속이나 감속에 의해 야기되고 실제 크랭크샤프트의 각도 위치에 잠재적으로 영향을 주게되는 크랭크 샤프트 속도 변화는 고려되지 않는다.
이러한 크랭크샤프트 가속의 잠재적 영향은 각 실린더로의 시작 공기를 공급하여 엔진을 시동시키고 소위 "충돌 정지" 상황에서 전방 추진을 위한 특정 속도에서의 엔진 작동이 역회전 방향으로 시동하고 엔진의 크랭크샤프트의 제동이 고정되게 역회전 명령으로 주어지게 되는 거의 일정한 엔진 속도에서의 꾸준한 작동의 작동 상황동안 점검된다.
꾸준한 작동상황에서, 상사점(TDC) 위치에 인접한 피스톤에서 각각 발생되는 연속적인 점화들간의 다중 실린더 엔진의 단일 실린더에 대한 단일 연소 싸이클을 통한 크량크샤프트 속도의 변화는 양호하게 근사치로 상사점과 하사점간의 가속에 의해 속도 변화가 거의 선형을 이루는 가로놓인 싸인 곡선에 의해 조화 변화로서 설명될 수 있으며 제2차 다항식에 의해 양호한 정확성으로 적어도 근사화될 수 있다.
극단적인 "충돌 정지" 상황에서, 상기 엔진은 우선 "윈드-밀링(wind-milling)"으로 알려진 아이들 작동에 의해 크량크샤프트 속도의 현저한 감속을 허용하는 점화의 중단에 의해, 그 다음으로 실린더의 일반적인 점화가 일어나는 수준으로 역방향 회전으로 가속함으로써 순간적으로 뒤따르는 크량크샤프트의 완전 제동을 일으키는 순서로 상기 실린더에 압축 공기를 공급함으로써 정지된다. 일단 상기 실린더의 점화가 개시되면, 크랭크샤프트 속도는 조화 변화에 거의 동일하게 다시 나타나게 된다. 따라서, 역추진모드, 즉 이전의 전방 추진으로부터 유래되는 물의 유동에 대하여 작동하는 엔진의 잠재적인 영향은 실용적인 목적에서 무시될 수 있다.
도시를 위하여, 연속적인 몇가지 추정 위치값에 대하여 계속되는 크랭크샤프트의 부드러운 가속에 의해 야기되는 이론적인 잠재적 선택 추정 에러는 시간에 대 한 함수로서 크랭크샤프트의 각 위치(P)의 도 10에 도시된 그래프에 의해 도시된다. 곡선(P실제)는 도 2의 엔코더 장치(12) 또는 도 7의 엔코더 장치(31, 32)에 의해 위치값을 포착함으로써 얻어지는 바와 같은 실제 크랭크샤프트 위치를 나타내지만, 각각의 파선 위치값(Pest1 - Pest4)는 수직축에 교차하는 실제 위치로부터 시작하는 그 다음의 업데이트 메시지의 도착시에 이전에 설명된 선형 외삽(LE1 - LE4)에 의해 얻어지게 되는 추적된 위치를 나타낸다.
실제 상황을 고려하여, 도 10에 도시된 것은 과장되어 있는데, 그 이유는, 전술한 바로부터 드러나는 바와 같이, 예를 들어 60rpm의 크량크샤프트 회전속도에 대하여, 약 3000개의 업데이트 엔코더 메시지가 추정 에러를 최소화하는 각각의 엔진 회전에 대하여 수신되도록 예측될 수 있다.
정리하면, 전술한 바와 같은 본 발명의 제어 방법 및 제어 시스템의 바람직한 구현예의 전체적인 작동은 도 7에 도시된 완전 크로스-리던던트 시스템 구성에 관한 도 12의 작동 다이아그램에 의해 도시될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 12 비트 그레이 코딩된 위치값 및 단일 비트 속도 표시를 포함하는 제어 파라미터의 실제값은 엔코더(1, 2)에 의해 포착된다. 각각의 엔코더에 연결된 엔코더 인터페이스 모듈에서, 12비트의 제 1 보상 데이터는 포착된 속도 표시로부터 결정되며, 12 비트의 제 2 보상 데이터는 가장 최근에 포착된 위치값으로부터 지연된 시간의 연속적인 특정에 의해 결정된다. 엔코더 ID 및 4 비트 시스템 코드와 함께, 위치 및 제 1 및 제 2 보상 데이터를 포함하는 3개의 12비트 값은 데이터 메시지에 포함되어, 프레임 체크 순서(FCS)는 편입되어 업데이트 엔코더 메시지를 형성하게 된다.
통신 버스를 경유하여 방송함으로써, 업데이트 엔코더 메시지는 상기 통신 버스 네트워크에 연결된 각각의 제어기 인터페이스 모듈(CIM)에 의해 수신되며 상기 업데이트 엔코더 메시지로써 수신된 실제 위치값으로부터 선형 외삽함으로써 추정된 위치값의 발생을 위하여 추정기(1, 2)로 경로가 설정된다.
현재의 바람직한 구현예에서, 본 발명의 제어 방법 및 제어 시스템은 모든 관련된 엔코더 및 제어 인터페이스 모듈에 대한 공유된 통신 라인을 형성하는 통신 버스 네트워크를 경유하여 데이터 메시지의 통신에 의해 선행기술의 방법에 완전히 대등한 정확성과 신뢰성으로써 다중 실린더 내연기관 엔진의 각 실린더에 대한 각 연소 싸이클동안에 작동을 제어하게 되어, 센서 장치의 탐지 부재로부터의 복잡한 개별 신호 라인에 대한 선행 기술의 제어 방법에 대한 필요성이 면제되게 된다.
본 발명의 제어 방법 및 제어 시스템은 하나의 현재 바람직한 구현예를 참조하여 전술하였는데, 제어 파라미터의 순간값을 포함하는 데이터 메시지는 상기 제어 파라미터, 즉 시간 지연을 독립적으로 포착하여, 예를 들어 표시에 기초한 통신 버스 네트워크를 사용함으로써 통신되며, 본 발명의 범위는 첨부한 청구범위에 의해 제공되는 범위 내에서 통신 버스 네트워크 및 다른 전송 모드의 다른 유형을 사용하는 선택적인 실시예를 포함한다.

Claims (30)

  1. 엔진의 회전시에 시간에 변화하는 제어 파라미터에 응답하여 다중 실린더 내연기관 엔진의 각 실린더에 대하여 각 연소 싸이클동안 작동의 실행을 제어하는 방법으로서, 상기 방법은,
    적어도 하나의 센서 장치(12; 31, 32)에 의해 각 엔진의 회전시에 다수의 구별되는 순간에 상기 제어 파라미터의 순간값을 포착하는 단계와;
    각 실린더의 각 연소 싸이클 동안에 작동의 실행을 제어하고 타이밍을 설정하는 상기 내연기관 엔진에 대한 제어 유니트(28; 47)로 상기 제어 파라미터의 상기 순간값을 디지털 제어 파라미터 신호로서 통신하는 단계를 포함하는 제어 방법에 있어서,
    적어도 하나의 상기 센서 장치(12; 31, 32)로부터, 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)에서의 노드(29)와, 상기 제어 유니트(28; 47)에 관련된 제어기 인터페이스 모듈(22)에 의해 각각 형성된 다른 노드를 형성하는 적어도 하나의 엔코더 인터페이스 모듈(13; 33, 34)로 상기 디지털 제어 파라미터 신호를 공급하는 단계와;
    상기 통신 버스 네트워크를 경유하여 전송을 위한 데이터 메시지에 상기 디지털 제어 파라미터 신호를 포함하는 단계와;
    상기 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)를 경유하여 상기 제어기 인터페이스 모듈(22)로의 동시 방송 전송에 의해 상기 데이터 메시지를 통신하는 단계와;
    상기 데이터 메시지에 보상 데이터를 포함하고 각각의 제어기 인터페이스 모듈(22)을 위하여 상기 제어기 인터페이스 모듈(22)에 의해 수신되는 연속적인 데이터 메시지들간의 각각의 인터벌에서의 상기 제어 파라미터의 추정값을 계산함으로써 상기 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)를 경유하여 전송에 의해 야기되는 상기 디지털 제어 파라미터 신호의 실시간 통신으로부터의 이탈을 보상하는 단계로서, 상기 계산은 상기 제어 파라미터의 상기 순간값과 각각 전송된 메시지에 포함된 상기 보상 데이터로부터 행해지는 보상단계를 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 파라미터의 상기 순간값은 각각의 상기 실린더의 피스톤 부재에 연결된 엔진 크랭크샤프트(11)의 순간적인 각 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)를 경유하여 상기 데이터 메시지를 전송하는 것은, 적어도 하나의 센서 장치(12, 31, 32)에 의한 상기 제어 파라미터의 상기 순간값을 포착하는 것과 독립적으로 행해지고 적어도 하나의 상기 엔코더 인터페이스 모듈(13; 33, 34)로 상기 디지털 제어 파라미터 신호를 공급하는 것과 독립적으로 행해지며, 데이터 메시지에 포함된 상기 보상 데이터는 제 1 보상 데이터 및 제 2 보상 데이터를 포함하며, 상기 제 1 보상 데이터는 제어 파라미터의 순간값의 포착 순간에서의 데이터 메시지에 포함된 상기 디지털 제어 파라미터 신호의 변화율(△t속도)을 나타내며, 상기 제 2 보상 데이터는 상기 데이터 메시지의 전송 순간과 상기 제어 파라미터의 상기 순간값의 포착 순간 사이의 시간 오프셋(△t오프셋)을 나타내는 것을 특징으로 하는 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 보상 데이터 및 상기 제 2 보상 데이터는 상기 엔코더 인터페이스 모듈(13; 33, 34)에 공급된 상기 디지털 제어 파라미터 신호의 각 변화에서 리셋되는, 엔코더 타이머 수단(16)에 의해 상기 엔코더 인터페이스 모듈(13; 33, 34)에서 생성되며, 상기 제 1 보상 데이터는 리셋시에 상기 엔코더 타이머 수단(16)의 시간 카운트를 포함하며, 상기 제 2 보상 데이터는 상기 엔코더 타이머 수단의 연속적인 리셋들간의 인터벌에서의 데이터 메시지의 전송 순간에서의 상기 엔코더 타이머 수단(17)의 시간 카운트를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 보상 데이터(△t오프셋)는 상기 통신 버스 네트워크를 경유하여 상기 데이터 메시지의 전송을 위한 전송 시간 지연(△t전송)을 나타내는 상수를 추가함으로써 수정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 파라미터의 상기 추정값은 상기 엔코더 인터페이스 모듈(13; 33, 34)로부터 수신된 각각의 데이터 메시지에 포함된 상기 제어 파라미터의 상기 순간값으로부터 선형 외삽되어 각 제어기 인터페이스 모듈에서 계산되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 외삽은 동일한 상기 데이터 메시지에 포함된 상기 보상 데이터로부터 계산된 동일한 반복 인터벌에서 상기 제어 파라미터의 상기 순간값의 2개의 연속적인 구별되는 포착 순간들 사이의 상기 제어 파라미터의 상기 순간값의 변화를 나타내는 상수의 반복된 추가를 포함하며, 상기 반복 인터벌은 상기 제어기 인터페이스 모듈(22)의 추정기 타이머 수단(26)의 리셋 타이머 카운트(△t추정, n)에 의해 제공되며, 상기 제어기 인터페이스 모듈에 의해 각 데이터 메시지의 수신을 따르는 제 1 리셋 타이머 카운트(△t추정, 1)는 상기 제 1 보상 데이터(△t속도)로부터 상기 제 2 보상 데이터(△t오프셋,△t 오프셋, mod)를 뺄셈하여 계산되며, 이어지는 리셋 타이머 카운트(△t추정, n)는 (△t속도) 와 동일하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    표시에 기초한 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)는 적어도 하나의 엔코더 인터페이스 모듈(13; 33, 34)에 의해 형성된 네트워크 노드에 의해 수신된 전송 초대 표시(30)를 각각 따르는 전송 시간 슬롯의 상기 데이터 메시지의 전송을 위해 사용되며, 각각의 데이터 메시지는, 상기 디지털 제어 파라미터 신호 및 상기 제 1 및 제 2 보상 데이터에 추가하여, 전송원으로서 상기 네트워크 노드를 확인하는 확인 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전송 초대 표시는 개별 노드 ID가 상기 노드에 할당되어 하나 이상의 노드 ID는 적어도 하나의 엔코더 인터페이스 모듈(13; 33, 34)에 할당되는, 순차적인 노드 확인 구조에 따라 상기 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)의 모든 노드(29)로 통과하게 되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터 메시지는 상기 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)를 경유하여 전송된 표준 메시지에 비교하여 감소된 길이의 수정된 메시지 포맷을 가진 상기 네트워크 인터페이스 모듈(14; 35-38)에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    제어기 인터페이스 모듈에 연결된 네트워크 인터페이스 모듈(21; 41, 42)에 의해 수신된 데이터 메시지는 이러한 메시지의 엔코더 인터페이스 모듈에 대한 상기 확인 데이터의 발생에 응답하여 상기 실린더 인터페이스 모듈의 다른 부분으로부터 분리된 추정 수단(43, 44)에 바로 경로 설정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    독립적인 엔코더 인터페이스 모듈(33, 34)에 각각 관련되는 2개의 독립 센서 장치(31, 32)의 사용을 포함하는 부가적인 작동에 의해, 독립적인 상기 엔코더 인터페이스 모듈(33, 34)은 각각의 다른 상기 노드들이 상기 제어기 인터페이스 모듈에 의해 형성되는 적어도 2개의 독립적인 통신 버스 네트워크(39, 40)를 경유하여 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    독립적인 상기 엔코더 인터페이스 모듈(33, 34)은 적어도 2개의 독립적인 통신 버스 네트워크(39, 40) 모두에게 데이터 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    각각의 제어기 인터페이스 모듈(22)에 대하여, 상기 제어 파라미터의 상기 추정값은 독립적인 각각의 상기 통신 버스 네트워크(39, 40)를 경유하여 전송된 메시지를 위하여 독립적인 추정수단(43, 44)에 의해 생성되며, 독립적인 상기 엔코더 인터페이스 모듈(33, 34)들 중 하나로부터의 메시지로부터 얻어진 상기 제어 파라미터의 상기 추정값을 선택하는 것은 적어도 하나의 선택 기준에 따른 수락에 의존하는 상기 추정수단(43, 44)에 관련된 선택 수단(45)에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    ArcNet 프로토콜은 상기 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)상의 일반적인 데이터 통신을 위하여 사용되며, 상기 프로토콜은 표준 ArcNet 통신 요건으로부터의 벗어남을 고려하기 위하여 적어도 하나의 엔코더 인터페이스 모듈로부터 상기 데이터 메시지의 전송을 위하여 수정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  16. 엔진의 각 회전시에 시간에서 변화하는 제어 파라미터에 응답하여 다중 실린더 내연 기관 엔진의 각 실린더에 대한 각 연소 싸이클 동안에 작동의 실행을 제어하는 제어 시스템으로서,
    상기 시스템은 각 엔진 회전시에 다수의 구별되는 순간에서의 상기 제어 파라미터의 순간값을 포착하기 위한 적어도 하나의 센서 장치(12; 31, 32)와;
    상기 실린더의 각 연소 싸이클동안의 작동의 실행을 제어하고 타이밍을 설정하는 상기 내연 기관 엔진을 위한 제어 유니트(28, 47)로 상기 제어 파라미터의 포착된 상기 순간값을 디지털 제어 파라미터 신호로서 통신하기 위한 통신 수단을 포함하는 제어 시스템에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서 장치(12; 31, 32)는 상기 디지털 제어 파라미터 신호를 엔코더 인터페이스 모듈에 공급하는 적어도 하나의 엔코더 인터페이스 모듈에 연결되며, 상기 엔코더 인터페이스 모듈(13; 33, 34)은 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)에 노드(29)를 형성하며, 다른 노드는 상기 제어 유니트(28; 47)에 관련된 제어기 인터페이스 모듈(22)에 의해 각각 형성되며;
    상기 디지털 제어 파라미터 신호를 포함하는 데이터 메시지를 생성하도록 메시지 생성 수단(18)이 제공되며, 각각의 상기 제어기 인터페이스 모듈(22)로 상기 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)를 경유하여 동시에 방송함으로써 상기 데이터 메시지를 통신하도록 전송 수단(19)이 제공되며,
    선택적으로, 보상 데이터의 생성을 위한 수단(16, 17)은 상기 메시지 생성 수단에 의해 생성된 데이터 메시지에 상기 보상 데이터를 추가적으로 포함하도록 상기 엔코더 인터페이스 모듈(13;33, 34)에 제공되며, 상기 제어기 인터페이스 모듈(22)에 의해 수신된 연속적인 데이터 메시지들 간의 각 인터벌에서의 상기 제어 파라미터의 추정값의 계산에 의해 상기 통신 버스 네트워크를 경유한 전송에 의해 발생되는 상기 디지털 제어 파라미터 신호의 실시간 통신으로부터의 벗어남에 대한 보상을 위하여 각 제어기 인터페이스 모듈(22)에 의해 보상 수단이 제공되며, 상기 계산은 각 전송된 메시지에 포함된 상기 보상 데이터 및 상기 제어 파라미터의 상기 순간값으로부터 행해지는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 센서 장치(12; 31, 32)는 상기 제어 파라미터의 상기 순간값으로서 사용되기 위하여 상기 실린더 각각의 피스톤 부재에 연결된 엔진 크랭크샤프트(11)의 각 위치의 순간값을 포착하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)는 적어도 하나의 센서 장치(12; 31, 32) 및 적어도 하나의 엔코더 인터페이스 모듈(13; 33, 34)로의 상기 디지털 제어 파라미터 신호의 공급에 의해 상기 제어 파라미터의 상기 순간값의 포착에 독립적인 상기 데이터 메시지의 전송에 영향을 주도록 제어되어 배치되며, 상기 보상 데이터의 생성을 위한 수단은 제 1 및 제 2 보상 데이터를 생성하도록 배치되며, 상기 제 1 보상 데이터는 상기 제어 파라미터의 상기 순간값의 포착 순간에서의 데이터 메시지에 포함된 상기 디지털 제어 파라미터 신호의 변화율(△t속도)을 나타내며, 상기 제 2 보상 데이터는 상기 데이터 메시지의 전송 순간과 상기 제어 파라미터의 상기 순간값의 포착 순간 사이의 시간 오프셋(△t오프셋)을 나타내는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 보상 데이터의 생성을 위한 수단은 엔코더 타이머 수단(16)을 포함하며, 리셋 수단은 상기 엔코더 인터페이스 모듈(13; 33, 34)에 공급되는 상기 디지털 제어 파라미터 신호의 각 변화에서의 상기 엔코더 타이머 수단(16)을 리셋하기 위하여 제공되며, 상기 제 1 보상 데이터는 리셋시에 상기 엔코더 타이머 수단(16)의 타이머 카운트(△t속도)로서 생성되며, 상기 제 2 보상 데이터는 상기 엔코더 타이머 수단(16)의 연속적인 리셋간의 인터벌에서의 데이터 메시지의 전송시에 상기 엔코더 타이머 수단(16)의 타이머 카운트(△t오프셋)로서 발생되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 통신 버스 네트워크를 경유하여 상기 데이터 메시지의 전송을 위하여 전송 시간 지연(△t전송)을 나타내는 상수를 추가함으로써 상기 제 2 보상 데이터(△t오프셋)의 수정을 위한 수단(17)이 상기 엔코더 인터페이스 모듈에 제공되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어 파라미터의 상기 추정값의 계산을 위하여 각각의 제어기 인터페이스 모듈(22)에 관련된 추정 수단(23; 43, 44)은 상기 엔코더 인터페이스 모듈(13; 33, 34)로부터 수신된 각 데이터 메시지에 포함된 상기 제어 파라미터의 상기 순간값으로부터 선형 외삽에 의해 상기 제어 파라미터의 상기 추정값을 계산하도록 외삽 수단(25)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 외삽은 동일한 데이터 메시지에 포함된 보상 데이터로부터 계산된 반복 인터벌에서의 상기 제어 파라미터의 상기 순간값의 2개의 연속적인 구별되는 포착 순간들간의 상기 제어 파라미터의 상기 순간값의 변화를 나타내는 상수의 반복된 추가를 포함하며, 상기 반복 인터벌은 상기 외삽 수단(25)에 연결된 리셋 타이머 카운트(Δ추정, n)에 의해 제공되며, 상기 제 1 보상 데이터(Δt 속도)로부터 상기 제 2 보상 데이터(Δt오프셋, 오프셋, mod)를 뺄셈하여 상기 제어기 인터페이스 모듈에 의해 수신된 각 데이터 메시지를 따르는 제 1 리셋 타이머 카운트(Δt추정, 1)의 계산을 위하여, 그리고 후속 리셋 타이머 카운트(Δ추정, n)를 (Δt속도)와 동일하게 되도록 설정하기 위헌 수단이 상기 제어기 인터페이스 모듈에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  23. 제 18 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)는 상기 엔코더 인터페이스 모듈에 의해 형성된 네트워크 노드에 의해 수신된 전송 초대 표시(30)를 각각 따르는 전송 시간 슬롯의 상기 메시지의 전송을 위한 표시에 기초한 네트워크이며, 각각의 상기 메시지는 상기 디지털 제어 파라미터 신호 및 상기 제 1 보상 데이터와 상기 제 2 보상 데이터에 추가하여, 전송원으로서 상기 네트워크 노드를 확인하는 확인 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 표시에 기초한 네트워크(20; 39, 40)는 개별 노드 ID가 적어도 하나의 상기 엔코더 인터페이스 모듈(13; 33, 34)에 할당되는 하나 이상의 노드 ID를 가진 상기 통신 버스 네트워크의 모든 노드(29)에 할당되어, 상기 전송 초대 표시(30)는 모든 노드(29)로 순차적으로 통과하게 되는 순차적인 노드 확인 구조를 포함하는 네트워크 프로토콜에 따라 작동되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 메시지 생성 수단(18)은 상기 네트워크 인터페이스 모듈(14)에 의해 제공되며 상기 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)를 경유하여 전송된 표준 메시지에 비교하여 감소된 길이의 수정된 메시지 포맷을 가진 상기 메시지의 발생을 위하여 제공되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  26. 제 23 항에 있어서,
    각각의 제어기 인터페이스 모듈을 위하여, 상기 제어기 인터페이스 모듈의 다른 부분과 분리된 추정기 장치(23; 43, 44)와, 상기 엔코더 인터페이스 모듈(13; 33, 34)로부터 이러한 메시지의 확인 데이터의 발생에 응답하여 상기 추정기 장치(23; 43, 44)로 바로 수신된 방송된 메시지를 경로설정하는 수단을 포함하는 상기 제어기 인터페이스 모듈에 관련된 네트워크 인터페이스 모듈(21; 41, 42)을 포함하는 추정수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  27. 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    독립적인 엔코더 인터페이스 모듈(33, 34)에 각각 관련된 2개의 독립적인 센서 장치(31, 32)를 포함하여 부가적인 작동에 대하여 구성되며, 독립적인 상기 엔코더 인터페이스 모듈은 다른 노드(29)가 상기 제어기 인터페이스 모듈(22)에 의해 형성되는 적어도 2개의 독립적인 통신 버스 네트워크(39, 40)를 경유하여 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  28. 제 27 항에 있어서,
    각각의 독립적인 상기 엔코더 인터페이스 모듈(33, 34)은 적어도 2개의 독립적인 상기 통신 버스 네트워크(39, 40) 모두와 메시지 통신을 위하여 연결되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  29. 제 27 항에 있어서,
    각각의 상기 제어기 인터페이스 모듈(22)을 위하여, 독립적인 상기 통신 버스 네트워크(39, 40)를 경유하여 전송되는 메시지에 대한 상기 제어 파라미터의 상기 추정값을 생성하도록 독립적인 추정 수단(43, 44)이 제공되며, 독립적인 상기 엔코더 인터페이스 모듈(33, 34)중 하나로부터의 메시지로부터 얻어진 상기 제어 파라미터의 상기 추정값을 선택하는 것은 적어도 하나의 선택 기준에 대한 수락에 따라 상기 추정 수단(43, 44)에 관련된 선택 수단(45)에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  30. 제 27 항에 있어서,
    각각의 상기 통신 버스 네트워크(20; 39, 40)는 상기 통신 버스 네트워크상의 일반적인 데이터 통신을 위한 ArcNet 프로토콜에 따른 작동을 위하여 ArcNet 제어기를 포함하며, 상기 프로토콜은 표준 ArcNet 프로토콜 요건으로부터 벗어남을 고려하기 위하여 상기 엔코더 인터페이스 모듈로부터 상기 메시지의 전송을 위하여 수정되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
KR1020070036617A 2007-03-12 2007-04-13 다중 실린더 내연 기관 엔진 제어방법 및 제어시스템 KR100882926B1 (ko)

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