KR101444516B1 - 내연 기관의 속도를 제어하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 장치는 속도 기준 데이터 뿐만 아니라 내연 기관의 속도 측정 데이터 (51) 를 수신하도록 배열된 속도 신호를 형성하기 위한 제어기를 포함한다. 장치는 부가적으로, 제어 신호를 형성할 때 (53) 이용되도록 설정된 속도 기준 값에 기초하여 내부 속도 기준 값을 형성하기 (52) 위한 모듈을 포함한다.

Description

내연 기관의 속도를 제어하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THE SPEED OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관의 속도 제어에 관한 것이다.

도 1 은 내연 기관의 속도를 제어하는 통상의 방법을 도시한다. 제어는 전체 엔진의 속도 제어에 책임이 있는 메인 제어 모듈 (1) 에서 수행된다. 메인 제어 모듈은 엔진의 총 연료 조건을 계산한다. 총 연료 조건 데이터는 실린더 제어 모듈 (2) 로 전송된다. 실린더 제어 모듈은 모듈에 의해 제어되고 있는 실린더들에 대한 연료 주입의 기간을 설정한다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 내연 기관의 샤프트 (3) 의 속도는 속도 센서 (4) 에 의해 측정된다. 도 1 의 설계를 이용하면, 엔진의 실린더들에 의해 수신된 연료의 양은, 모든 실린더들이 대략 동일한 양의 연료를 수신하고 이에 따라 실린더들이 또한 엔진의 로드를 균등하게 공유하도록 제어될 수 있다.

도 2 는 메인 제어 모듈 (1) 과 실린더 제어 모듈 (2) 간의 데이터 통신에서 문제가 있는 상황을 도시한다. 이 경우에서, 엔진의 14 개의 총 연료 조건의 데이터는 실린더 제어 모듈들로 트랜스퍼될 수 없다. 엔진 속도 데이터가 각각의 실린더 제어 모듈로 직접 트랜스퍼되지 않았다면, 속도 센서에 대한 실린더 제어 모듈의 특정 접속들이 필요할 것이다. 도 2 는 이러한 설계를 예시하기 위해, 센서와 실린더 제어 모듈들 간의 접속 및 다른 속도 센서 (5) 를 나타낸다. 그러나, 문제는 각각의 실린더가 대략 동일한 양의 연료를 얻도록 만드는 것이 불가능한다는 것이다. 실린더 제어 모듈들이 동일한 속도 기준을 이용하더라도, 실린더 제어 모듈들은 독립적이고 함께 통신하지 않는다. 속도 측정 데이터는 실린더들 사이에서 변할 수 있고, 실린더 제어 모듈들은 동기화되지 않기 때문에, 공급 연료의 양은 실린더 제어 모듈들 사이에서 변동하기 시작한다. 최종 결과는, 몇몇 실린더들이 엔진의 전체 로드를 견디고, 즉 대량의 연료가 몇몇 실린더들에 유입되는 반면, 다른 실린더들에는 연료가 전혀 공급되지 않는다는 것이다. 따라서, 몇몇 실린더들은 오버로딩될 수 있고, 이는 엔진 손상을 야기할 수 있다.

본 발명의 목적은 전술된 문제점들의 단점을 제거하거나 적어도 감소시키기 위한 방법 및 장치를 생성하는 것이다. 이 목적은, 청구항 1 에 따른 방법 및 청구항 6 에 따른 장치에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 내연 기관의 속도를 제어하는 방법은, 내연 기관의 속도를 측정하는 단계, 제어 신호 데이터를 이용함으로써 제어 신호를 형성할 때 설정된 속도 기준 데이터 대신에 이용하기 위한 내부 속도 기준 값을 형성하는 단계, 및 측정에 대한 응답 뿐만 아니라 내부 및 설정된 속도 기준 값에 대한 응답으로서 제어 신호를 형성하는 단계를 포함한다.

내부 속도 기준 값을 형성하는 단계는 소정 기준에 의한 제어 신호의 값에 따른 일부분을 설정된 기준 값에서 감산함으로써 내부 속도 기준 값에서 설정된 기준 값의 효과를 감소시키는 기능을 포함한다.

내연 기관의 속도를 제어하기 위한 본 발명에 따른 장치는, 내연 기관의 속도 측정 데이터 및 속도 기준 데이터를 수신하도록 배열된 속도 신호를 형성하기 위한 제어기를 포함한다. 장치는 부가적으로, 제어 신호를 형성할 때 설정된 속도 기준 값 대신에 이용될 내부 속도 기준 값을 형성하기 위한 모듈을 포함하고, 이 모듈은 내부 속도 기준 값을 형성하기 위해 설정된 속도 기준 값 및 제어 신호 데이터를 이용하도록 배열된다.

모듈은 내부 속도 기준 값에서 설정된 기준 값의 효과를 감소시키기 위한 서브모듈을 포함하고, 이 서브모듈은 설정된 기준 값의 소정 부분을 감산하도록 배열되며, 이 부분은 소정 기준 하에서의 제어 신호 값에 의존한다.
US 5553589 는 제어 신호의 피드백 정보가 PID 제어기를 구동하는데 이용되는 내연 기관의 속도를 제어하기 위한 공지된 솔루션을 나타낸다.

본 발명의 다음의 도면들의 리스트는 도면들 내의 참조 부호에 의해 더 상세히 설명된다.
도 1 은 내연 기관의 속도를 제어하기 위한 공지된 장치의 예이다.
도 2 는 내연 기관의 속도 제어 시스템에서 결점이 있는 상황의 예이다.
도 3 은 본 발명에 따른 내연 기관의 속도 제어 시스템의 예이다.
도 4 는 본 발명에 따른 설정된 기준 값의 효과를 감소시키는 예이다.
도 5 는 본 발명에 따른 방법의 예를 나타낸다.

도 3 은 제어 신호에서, 설정된 기준 값 (8) 의 효과를 감소시키는 기능이 실린더 제어 모듈에 제공되는 솔루션의 예이다. 공지된 바와 같이, 실린더 제어 모듈은 속도 측정 데이터 및 설정된 속도 기준에 대한 응답으로서 속도 신호를 형성하는 제어기 (6) 를 포함한다. 제어 신호 (7) 는 실린더에 대한 주입 기간을 나타낸다. 제어 신호는 실린더 제어 모듈에 의해 제어된 실린더들로 전송된다. 필요하다면, 제어 신호는 실린더 특정적으로 (cylinder- specifically) 설정될 수 있다.

설정된 기준 값 (8) 의 효과는 기준 값으로부터 소정 부분을 감산함으로써 감소될 수 있다. 나머지 부분은, 제어기 (6) 가 설정된 기준 값 대신에 이용하는 내부 기준 값 (110) 을 형성한다. 감산된 부분 (100) 은 현재 제어 신호 데이터 (7) 를 이용함으로써 형성된다. 제어 신호 데이터는, 그것이 이용되기 전에 로우 패스 필터 (20) 에서 필터링될 수 있다.

일 실시형태는, 실린더 제어 모듈 (1) 이 내부 속도 기준 값에서의 설정된 기준 신호의 효과를 감소시키기 위한 서브 모듈 (10) 을 포함하는 감산 모듈 (9) 을 포함한다. 서브 모듈은 설정된 기준 값의 소정 부분을 감소시키도록 배열되고, 이 부분은 소정 기준 하에서의 제어 신호의 값에 의존한다.

상기 모듈들은, 소프트웨어로 또는, 예를 들어 ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 카드에 의해 또는 다른 적합한 구현 방법을 이용함으로써 수행될 수 있다. 모듈들은 또한, 물리적으로 또는 소프트웨어로 대형의 집적 유닛의 일부일 수 있다.

도 4 는 이 원리의 예를 나타낸다. 레벨 A 는 0 % 의 가능한 제어 신호 값에 대응한다. 커브 (11) 는 내부 기준 값을 나타낸다. 제어 신호의 양이 증가할 때, 내부 기준 값은 감소한다. 레벨 B 는 100 % 의 가능한 제어 신호 값에 대응한다.

실제로, 설정된 기준 값으로부터 감산될 부분은 설정된 속도 기준 값에 제어 신호 값 및 소정 계수를 곱함으로써 형성되도록 배열될 수 있다. 이 계수는 정수, 곱셈 및 나눗셈을 이용함으로써 형성될 수 있다.

도 5 는 방법 예를 나타낸다. 이 방법은, 내연 기관의 속도를 측정하는 단계 (51), 제어 신호를 형성할 때 속도 기준 데이터 대신에 이용하기 위한 제어 신호 데이터를 이용함으로써 내부 속도 기준 값을 형성하는 단계 (52) 및 측정에 대해 그리고 내부 및 설정된 속도 기준 값에 대한 응답으로서 제어 신호를 형성하는 단계 (53) 를 포함한다.

상기의 방법을 형성하는 것에서 알 수 있는 바와 같이, 방법은 제어기 부분 (6) 에서 설정된 기준 값 대신에 내부 기준 값을 이용하는 것을 가능하게 만든다.

내부 속도 기준 값을 형성하는 단계는 소정 기준에 의해 제어 신호의 값에 의존하는 부분을 설정된 기준 값에서 감산함으로써 내부 속도 기준 값에서의 설정된 기준 값의 효과를 감소시키는 기능을 포함한다. 도 4 를 참조하자. 실제로, 설정된 기준 값에서 감산될 부분은 제어 신호 값 및 소정 계수를 설정된 속도 기준 값에 곱함으로써 형성되도록 배열될 수 있다. 계수는, 정수를 곱하거나 나눔으로써 형성될 수 있다. 전술된 바와 같이, 형성될 제어 신호는 실린더의 연료 주입의 기간을 나타낸다.

알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시형태는 다수의 솔루션에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 텍스트에서 언급된 예들에 제한되지 않는다.

따라서, 임의의 발명의 실시형태들이 본 발명의 범위 내에서 수행될 수 있다.

Claims (8)

1. 내연 기관의 속도를 제어하는 방법으로서,
   상기 내연 기관의 속도를 측정하는 단계 및 상기 측정 및 설정된 속도 기준 값에 대한 응답으로서 제어 신호를 형성하는 단계를 포함하고,
   상기 방법은 또한, 상기 제어 신호를 이용함으로써, 상기 제어 신호를 형성할 때 이용하기 위한 내부 속도 기준 값을 형성하는 단계를 포함하고,
   상기 내부 속도 기준 값을 형성하는 단계는 상기 제어 신호의 값에 의존하는 감산 부분을 상기 설정된 속도 기준 값에서 감산하는 기능을 포함하고, 상기 감산 부분은 상기 설정된 속도 기준 값, 상기 제어 신호 값 및 계수를 곱함으로써 형성되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 속도 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 신호는 실린더의 연료 주입의 기간을 나타내는 것을 특징으로 하는 내연 기관 속도 제어 방법.
3. 내연 기관의 속도를 제어하기 위한 장치 (1) 로서,
   제어 신호를 형성하기 위한 제어기 (6) 를 포함하고,
   상기 장치 및 상기 제어기는 상기 내연 기관의 속도 데이터를 수신하도록 배열되고, 상기 장치는 설정된 속도 기준 값을 수신하도록 배열되며,
   상기 장치는 또한, 수신된 상기 속도 데이터 및 내부 속도 기준 값에 대한 응답으로서 상기 제어기에 의해 상기 제어 신호를 형성할 때 이용하기 위한 상기 내부 속도 기준 값을 형성하기 위한 모듈 (9) 을 포함하고,
   상기 모듈 (9) 은 상기 내부 속도 기준 값을 형성하기 위해 상기 설정된 속도 기준 값 및 상기 제어 신호의 값을 이용하도록 배열되고, 상기 모듈은 서브모듈을 포함하고, 상기 서브모듈은 상기 설정된 속도 기준 값의 감산 부분을 감산하도록 배열되고, 상기 감산 부분은 상기 제어 신호의 값에 의존하고, 상기 감산 부분은 상기 설정된 속도 기준 값, 상기 제어 신호 값 및 계수를 곱함으로써 형성되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 속도 제어 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어 신호는 실린더의 연료 주입의 기간을 나타내는 것을 특징으로 하는 내연 기관 속도 제어 장치.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 장치는 실린더 제어기 모듈인 것을 특징으로 하는 내연 기관 속도 제어 장치.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 제어 신호는 상기 모듈에서 이용되기 전에 로우 패스 필터에서 프로세싱되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 속도 제어 장치.
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