KR101016139B1 - 차량 액츄에이터를 제어하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 정상 작동 및 후속 작동에서 차량의 액츄에이터(3)를 제어하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 액츄에이터(3)가 트리거링되는 최대 속도는 정상 작동에서보다 후속 작동에서 더 낮다.
정상 작동, 후속 작동, 액츄에이터, 최대 속도, 스로틀 밸브

Description

차량 액츄에이터를 제어하기 위한 장치 및 방법 {Device and Method for Controlling The Actuating Member of The Motor Vehicle}
도1은 스로틀 밸브를 제어하기 위한 본 발명의 장치를 구비한 스로틀 밸브.
도2는 스로틀 밸브 제어의 특성 곡선.
도3은 본 발명에 따른 장치의 개략적 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 상세한 설명>
1 : 제어 장치
2 : 구동부
3 : 스로틀 밸브
4 : 정지부
10 : 흡입관
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 장치 및 방법에 관한 것이다. 독일 공개 공보 제103 54 054호로부터, 스로틀 밸브가 트리거링되는 엔진을 작동하기 위한 장치 및 방법이 이미 공지되어 있다. 엔진 정지에 대한 요구가 발생하면, 먼저 스로틀 밸브가 규정된 폐쇄 위치로 조절되고, 그 후에 비로소 엔지 정지가 가능해진다.
이에 반해, 독립항의 특징부를 가지는 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법은 엔진의 후속 작동에서도 차량 액츄에이터를 안전하고 확실하게 제어할 수 있는 장점을 가진다. 따라서, 액츄에이터가 미리 초기 위치에 오지 않고서도 엔진 정지가 실행될 수 있다. 또한, 예컨대 차량 엔진의 시동을 위해 또는 차량의 후속 작동에서 시험 및 진단 기능을 위해 요구되는 액츄에이터의 조절 운동을, 차량의 후속 작동에서도 여전히 허용하는 것이 가능하다.
다른 장점 및 개선점은 종속 청구항의 특징부를 통해 나타난다. 액츄에이터의 트리거링의 최대 속도를 제한하는 것은, 상기 액츄에이터가 정지부를 포함할 때 특히 바람직하며 액츄에이터는 구동부에 의해 상기 정지부를 향해 운동할 수 있다. 따라서, 정지부 방향으로의 액츄에이터 운동의 최대 속도를 제한하는 것으로 충분하다. 상기 장치는 후속 작동 중에 액츄에이터의 모든 운동이 최대 속도에 관하여 제한될 때, 특히 간단히 형성될 수 있다. 새로운 시동 요구에 의해 재설정(reset) 이 야기된 경우 규정되지 않은 액츄에이터의 신속한 운동이 발생하지 않고, 후속 작동 중에도 상기 요구가 허용될 수 있다. 액츄에이터의 디지털식 조절과 관련된 본 발명에 따른 장치는 특히 유용하다. 상기 장치는 후속 작동에서 더 큰 시간 상수의 저역 필터가 사용될 수 있도록 설계될 수 있다. 이러한 장치는 특히 간단하게 형성될 수 있다. 차량의 각각의 작동 상태를 알아내기 위해, 상기 장치는 차량의 점화의 온 신호 또는 차량 점화의 오프 신호를 간단한 방식으로 평가할 수 있다.
도1에는 차량에 설치되는 엔진의 흡입관(10)이 개략적으로 도시되어 있다. 상기 엔진 및 차량은 명료함을 위해 여기서는 도시되지 않는다. 상기 흡입관(10)을 통해, 엔진에서의 연소에 필요한 공기가 흡입된다. 공기 유동에 영향을 주기 위해, 회전축(5)을 중심으로 회전 가능하게 지지되는 스로틀 밸브(3)가 제공된다. 스로틀 밸브(3)는 제공된 흡입관(10)의 유동 횡단면에 영향을 주도록, 모터(2)에 의해 회전축(5)을 중심으로 회전 가능하게 조절될 수 있다. 이러한 공기량에 의해, 엔진의 출력이 영향을 받는다. 흡입관(10)에서 스로틀 밸브(3)의 위치를 제어하기 위해, 연결 도관(6)을 통해 스로틀 밸브(3)의 구동부(2)와 연결된 제어 장치(1)가 제공된다. 예컨대 전기 모터로 형성되는 구동부(2)는 스로틀 밸브(3)와 기계적으로 연결되고, 상기 구동부(2)의 작동에 의해 흡입관(10)에서 스로틀 밸브(3)의 위치가 조정될 수 있다. 구동부(2)는 연결 도관(6)을 통해 스로틀 밸브(3)의 위치 신호를 제어 장치(1)에 피드백한다. 스로틀 밸브(3)의 위치 제어는 조절로서 실행되며 제어 장치(1)는 스로틀 밸브(3)의 원하는 위치를 변경하도록 제어 신호를 발생시킨다. 적절한 제어 신호에 의해, 제어 장치(1)의 구동부(2)는 스로틀 밸브를 양방향으로 이동시키기 위해, 즉 횡단면이 확대되는 방향 및 횡단면이 축소하는 방향으로 이동시키기 위해 제어 장치(10)에 의해 트리거링된다.
흡입관(10)에서 스로틀 밸브(3)의 운동을 제한하기 위해, 여기서는 흡입관(10)의 벽부의 만입부로서 개략적으로 도시된 정지부(4)가 제공된다. 이러한 유형의 기계적 정지부(4)는 폐쇄된 스로틀 밸브(3)에 해당하는 스로틀 밸브(3)의 한정된 최종 위치를 제어한다. 구동부(2)에 의해 스로틀 밸브(3)는 정지부(4) 쪽으로 능동적으로 조절된다. 그렇지만, 구동부(2)에 의해 가능한 바와 같이 스로틀 밸브(3)가 최대 힘 및 속도로 간단히 정지부(4)를 향해 이동하는 것을 의도한 것은 아니며, 이는 스로틀 밸브(3) 파손의 위험이 존재하기 때문이다. 이것은 스로틀 밸브(3)의 소성 변형 및 파손으로 나타날 수 있다. 차량 구동시에 최대한 신속히 스로틀 밸브(3)가 폐쇄된다 하더라도, 정지부(4)에 대한 접근은 주의깊게 실행되므로 스로틀 밸브(3)는 파손되지 않는다. 이것은 도2를 기초로 설명되었다.
도2에서, 스로틀 밸브(3)의 개방도는 시간(t)에 대해 도시되었다. 100% 의 개방도는 스로틀 밸브(3)의 완전한 개방에 상응하며 즉, 스로틀 밸브(3)는 흡입관(10)에서 최대로 가능한 유동 횡단면을 릴리스한다. 이것은 스로틀 밸브(3)가 흡입관(10)의 종방향에 평행하게 배향되는 것을 의미한다. 0% 의 개방도는 스로틀 밸브(3)의 완전한 폐쇄 즉, 흡입관(10)에서 가능한한 최소한의 유동 횡단면에 해당한다. 이것은 스로틀 밸브(3)가 정지부(4)에 접할 때의 상태에 해당한다. 따라서, 이러한 상태에서는 스로틀 밸브(3)와 흡입관(10)의 벽 사이의 미세한 간극을 통한 공기 유동만이 가능하다. 도2에서, 스로틀 밸브(3)의 폐쇄는“완전 개방(=100%)”의 상태에서 “완전 폐쇄(=0%)”의 상태로 도시되어 있다.
곡선 a는 차량의 정상 작동에서 스로틀 밸브(3)의 폐쇄를 도시한다. 이러한 차량의 정상 작동은 정상 운전 작동 즉, 차량의 모든 정상 기능이 수행되는 것이 특징이다. 이는 하나의 스로틀 밸브(3)의 경우, 스로틀 밸브(3)가 엔진의 공기량을 제어하기 위해 사용되고 조작 신호에 따라 가능한한 신속하게 그에 부합하는 엔진의 운전 상태가 구현되는 것을 의미한다. 도2에 도시된 바와 같은 스로틀 밸브(3)의 폐쇄는 곡선 a와 같이“완전 개방”상태로부터 스로틀 밸브가 폐쇄되는 방향으로 매우 높은 속도로 수행된다. 구동부(2)는 제어 장치(1)에 의해 상기 폐쇄된 상태의 방향으로 최대한의 힘으로 트리거링된다. 그렇지만, 정지부(4)로의 스로틀 밸브(3)의 느린 접근이 보장되도록, 정지부(4)에 닿기 직전에 스로틀 밸브(3)의 조절 속도는 확실히 감소한다. 이러한 조치에 의해 정지부(4)에 대한 스로틀 밸브(3)의 충격이 회피되어서, 스로틀 밸브(3) 파손의 위험이 없어진다. 따라서, 폐쇄 방향으로의 스로틀 밸브(3)의 높은 속도에 제동을 걸기 위해, 개방하는 방향으로 제어 펄스를 생성하는 것이 필요할 수도 있다. 따라서 정상 작동시에 대부분의 조절 경로가 매우 빠른 폐쇄 속도로 이루어지고, 스로틀 밸브 근방에서만 폐쇄 속도가 감소한다.
차량의 운전자가 차량을 정지하도록 결정하면, 차량의 정상 작동은 종료한다. 이것은 통상적으로 차량에서 차량의 운전자가 점화 키이를 반대로 돌려서 정상 작동을 종료함으로써 이루어진다. 그렇지만, 근래 차량에 있어서는, 정상 작동이 종료되었지만, 즉, 차량의 규정된 정지가 이루어지도록, 적절한 제어 장치가 짧은 시간 동안 계속 작동하는, 후속 작동이 제공된다. 이제 본 발명에 따르면, 차량의 이러한 후속 작동을 위해, 액츄에이터의 트리거링 속도는 감소한다. 이것은 도2에서 곡선 b를 기초로 도시된다. 알 수 있는 바와 같이, 후속 작동에서 스로틀 밸브를 폐쇄 상태에 오도록 하는 갑작스러운 요구가 있으며, 상기 요구는 스로틀 밸브의 시간 함수가 보다 완만해지는 요구로 변경된다. 도2에서, 곡선 b는, 곡선 a에 비해 명백히 긴 시간 상수를 생성하는, 저역 필터(low-pass filter) 기능에 의해 스로틀 밸브(3)의 폐쇄를 수행한다. 예컨대, 곡선 a에 따른 스로틀 밸브의 완전한 폐쇄는 통상적으로 100 msec 이후에 수행되는 반면, 곡선 b에 따른 스로틀 밸브의 폐쇄는 250 msec 이후에 비로소 수행된다. 운전자 요구를 가급적 신속하게 변환하는 것은 차량의 후속 작동에서 요구되지 않기 때문에, 차량의 운전자에 의해 인지되지 않고서도 이러한 보다 긴 시간 상수 및 그로 인한 스로틀 밸브의 보다 느린 동작이 후속 작동에서 가능하다.
후속 작동에서 스로틀 밸브의 운동 속도가 감소하는 점에 기초해서, 후속 작동에 장애가 있을 경우 스로틀 밸브가 정지부(4)를 향해 높은 속도로 운동하는 것은 나타나지 않는다. 정상 작동에서 스로틀 밸브의 조절이 높은 속도로 먼저 수행되고 정지부(4) 바로 앞에서 비로소 상기 속도가 감소된다. 차량의 후속 작동에서는, 제어 장치(1)가 정지하고 그로 인해 스로틀 밸브(3)의 속도가 정지부(4) 바로 앞에서 감소하지 않을 가능성이 많은 위험이 높아진다. 따라서, 신호에 기초하여 차량이 정지해야 하는 것이 알려지자마자, 도2에 도시된 곡선 b와 같이 느린 조절만이 허용되도록 스로틀 밸브(3)가 작동하는 최대 속도가 감소한다. 즉, 스로틀 밸브(3)의 빠른 조절 운동 도중에 제어 장치(1)가 연결 해제된다면, 스로틀 밸브(3)는 스로틀 밸브(3)의 운동 에너지로 인해 상기 정지부(4) 쪽으로 더 이동한다. 후속 작동에서 제어 장치(1)가 연결 해제되는 높은 위험이 존재하기 때문에, 후속 작동이 결정되자 마자 스로틀 밸브(3)의 최대 가능한 조절 속도는 감소된다.
원칙적으로는, 후속 작동 도중에 정지부(4) 쪽으로의 조절 속도를 제한하는 것만으로도 충분할 수 있다. 후속 작동 도중에 개방 방향으로의 스로틀 밸브(3)의 조절 운동이 여전히 필요하다면, 이것은 신속하게 즉, 더 높은 최대 속도로 수행될 수 있다. 그러나 물론 이것은 후속 작동에서 액츄에이터가 작동할 수 있게 되는 최대 속도가 일반적으로 감소할 때 특히 간단하다.
도1에는, 개별 제어 장치(1)로서 스로틀 밸브(3)를 제어하기 위한 장치가 도시되어 있다. 상기 제어 장치(1)는 스로틀 밸브(3)의 위치 조절 외에도 차량 엔진의 다른 제어 과제를 인지하는 예컨대 엔진 제어와 같은 보다 큰 제어 장치의 일부일 수 있다.
엔진의 시동시에, 모든 계산 프로세스가 규정된 최초 상태로부터 실행되도록 통상적으로 모든 제어 장치는 초기 상태로 복귀된다. 이러한 재설정시에, 제어 장치에 의해 다른 계산 프로세스가 처리될 수 없다. 따라서, 운전자에 의한 차량의 후속 작동 도중에 차량이 다시 정상 작동으로 변환된다면, 짧은 시간동안 제어 기능이 인지될 수 없다. 따라서 이러한 기간 도중에는, 스로틀 밸브(3)에 대한 제어 간섭이 이루어질 수 없다. 따라서 이와 같은 재설정 도중에, 스로틀 밸브(3)는 저장된 운동 에너지로 인해 재설정 시작 시의 순간 속도로 시작하여 간단하게 계속 운동한다. 후속 작동 도중에 최대 속도를 제한함으로써, 재설정 프로세스 도중에 스로틀 밸브가 상당한 에너지로써 정지부(4)를 향해 충돌할 정도로 높은 속도를 가지는 것이 배제된다. 따라서, 재설정 도중에 스로틀 밸브(3)가 파손되는 것이 회피된다.
본 발명은 엔진의 흡입관(10)의 스로틀 밸브(3)에 기초하여 설명되었다. 그렇지만, 액츄에이터를 제어하기 위한 본 발명에 따른 장치 및 액츄에이터를 제어하기 위한 본 발명에 따른 방법은 차량에서 전기식으로 작동되는 모든 액츄에이터에 이용될 수 있다. 여기서 제시된 스로틀 밸브(3) 외에도, 예컨대, 차지 모션 밸브, 배기 가스 복귀 밸브, 압축기용 바이패스 밸브 또는 배기 가스 터보 과급기용 바이패스 밸브 등을 고려할 수 있다. 통상적으로 본 발명은 액츄에이터의 최종 위치를 위해 기계적 정지부가 제공되는 차량의 모든 액츄에이터에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 트리거링의 변환 가능성은 액츄에이터의 트리거링을 위한 저역 필터를 사용하는 것이고, 정상 작동을 위해 다른 시간 상수가 후속 작동에서와 같이 사용되는 것이다. 도3에는, 이와 같은 변환을 위해, 제어 장치(1)에 제공되어 있는 개략적인 개별 처리 블록이 도시되어 있다. 또한, 저역 필터(100)에는 시간 상수(101) 및 소망 신호(102)가 공급된다. 소망 신호(102)는 예컨대, 스로틀 밸브(3)의 원하는 위치와 같은 액츄에이터의 원하는 위치이다. 저역 필터(100)에 의해, 액츄에이터의 원하는 위치(102)는 상응하게 저역 필터링된 트리거링 신호(103)로 변환된다. 이러한 저역 필터링에 의해 액츄에이터의 위치가 원하는 값으로 갑자기 되는 것이 아니라,“라운딩되어(rounded)”저역 필터링된 출력 함수(103)에 의해 원하는 값으로 되는 것이 가능하다. 저역 필터(100)로 공급되는 시간 상수(101)에 따라, 도2의 곡선 a 및 b의 서로 다른 시간 그래프가 나타날 수 있다. 시간 상수(101)의 공급은 작동 모드 신호(105)가 공급되는 선택 유닛(104)을 통해 수행된다. 이러한 작동 모드 신호는 차량에서 통상적으로 차량의 운전자에 의한 점화 로크 작동을 통해 생성되는 바와 같이, 예컨대 “점화-온”또는 “점화-오프”신호로 구성될 수 있다. 작동 상태 신호(105)에 따라, 선택 장치(104)에서 저역 필터(100)를 위한 보다 짧은 또는 보다 긴 시간 상수(101)가 선택된다. 도3에 따른 장치는 상응하는 디지털 회로에서의 프로그램 및 공지된 간단한 아날로그 회로 수단을 통해서도 구현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 액츄에이터의 트리거링의 최대 속도가 후속 작동에서 더 낮아지는 차량 액츄에이터 제어를 위한 장치 및 방법이 제공된다.

Claims (8)

  1. 차량의 정상 작동 및 후속 작동에서 차량 액츄에이터(3)를 제어하기 위한 장치(1)에 있어서,
    액츄에이터(3)의 트리거링의 최대 속도는 정상 작동에서보다 후속 작동에서 더 낮은 것을 특징으로 하는, 차량의 정상 작동 및 후속 작동에서 차량 액츄에이터 를 제어하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 액츄에이터(3)는 기계적 정지부(4)를 포함하고, 액츄에이터(3)는 구동부(2)에 의해 정지부(4) 쪽으로 그리고 정지부(4)로부터 멀리 운동할 수 있으며, 후속 작동에서 액츄에이터(3)가 정지부(4) 쪽으로 운동하는 최대 속도는 적어도 감소하는 것을 특징으로 하는, 차량의 정상 작동 및 후속 작동에서 차량 액츄에이터를 제어하기 위한 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 후속 작동에서는 일반적으로 액츄에이터(3)가 운동하는 최대 속도가 감소하는 것을 특징으로 하는, 차량의 정상 작동 및 후속 작동에서 차량 액츄에이터를 제어하기 위한 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 후속 작동에서는 차량의 운전자의 시동 요구에 의해 장치(1)의 재설정이 개시될 수 있고, 상기 재설정 도중에 장치(1)는 구동부(2)에 대한 제어 신호를 생성하지 않는 것을 특징으로 하는, 차량의 정상 작동 및 후속 작동에서 차량 액츄에이터를 제어하기 위한 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 액츄에이터(3)가 원하는 위치로 이동되도록 하는, 디지털식 조절부가 제공되는 것을 특징으로 하는, 차량의 정상 작동 및 후속 작동에서 차량 액츄에이터를 제어하기 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서, 저역 필터링 방식으로 원하는 위치로 이동되고, 정상 작동에서는 후속 작동에서보다 감소된 시간 상수가 이용되는 것을 특징으로 하는, 차량의 정상 작동 및 후속 작동에서 차량 액츄에이터를 제어하기 위한 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 정상 작동은 점화 온 신호에 의해 인식되고 후속 작동은 점화 오프 신호에 의해 인식되는 것을 특징으로 하는, 차량의 정상 작동 및 후속 작동에서 차량 액츄에이터를 제어하기 위한 장치.
  8. 차량의 정상 작동 및 후속 작동에서 차량 액츄에이터(3)를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    액츄에이터(3)가 트리거링되는 최대 속도는 정상 작동에서보다 후속 작동에서 더 낮은 것을 특징으로 하는, 차량의 정상 작동 및 후속 작동에서 차량 액츄에이터를 제어하기 위한 방법.
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