KR20000076128A

KR20000076128A - 공기추진밸브의 제어 장치

Info

Publication number: KR20000076128A
Application number: KR1019997008217A
Authority: KR
Inventors: 토르노오스카; 클루트카르스텐; 해밍베르너; 슈르야디이반; 프랑케슈테펜; 블로이어를레미카엘
Original assignee: 클라우스 포스, 게오르그 뮐러; 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2000-12-26
Also published as: JP2001516419A; CN1249018A; DE59708340D1; CN1084836C; KR100466905B1; EP0970303A1; EP0970303B1; US6318085B1; WO1998044249A1; 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 067에 공개되어 있다. 공기추진밸브는 단지 공압적(pneumatic)으로 흡입압력에 의해서 제어되며, 흡입관에서 드로틀 밸브(throttle valve)의 출력측에서 자동차의 추진운전으로부터 발생하는 부압(under pressure)이 발생될 때 공기추진밸브가 열린다. 이를 통해서 공기추진관을 지나는 압축기의 출력측은 흡입측과 연결되어 모터가 요구하고 있는 신속한 드로틀 밸브의 폐쇄를 행하는 터보압력이 흡입관의 압축기 출력방향으로 점차 감소하게 된다. 그러나 공기추진밸브의 개폐작동은 단지 흡입압력만의 인자로서는 최적제어로 정의되지 않는다.

따라서 본 발명은 공기추진밸브의 정확히 정의(인자의 결정)로 인한 개폐를 가능하도록 하는 전술한 종류의 장치를 제공하게 되는 데에 근거를 두고 있다.

본발명은 공기압축기(compressor)의 공기추진밸브(ambient air pulsed valve)가 흡입관으로 건너가게 되는(또는 브릿지 연결) 공기추진관에 장치되어 있으며, 이때의 공기추진밸브가 흡입관의 압력을 통해서 드로틀 밸브의 출력측에서 제어되는, 내연기관의 터보(turbo)의 공기추진밸브의 제어 장치에 관한 것이다.

도 1은 본발명의 장치를 가진 모터의 도식적인 블록회로도를 나타낸 도면.

도 2는 본발명의 장치의 블록회로도를 나타낸 도면.

부가 제어압력을 공기추진밸브에 주입하고, 이때의 부가 제어압력의 유입을 통해서 흡입압력과 무관하게 공기추진밸브가 열리게 하므로서 청구항 1 항의 주안점을 포함한 상기의 과제는 해결된다. 드로틀 밸브가 신속하게 폐쇄되는 경우에 공기추진밸브는 드로틀 밸브의 출력측 흡입부압에 의해서 미리 폐쇄되는 것을 방지하게 된다. 그리고 터보압력은 균일하게 그리고 점차적으로 감소한다. 또한 터보압력진동과 이를 통해 발생한 자동차의 반복된 일시정지현상(자동차가 쿨룩거리는 현상)을 방지하게 된다.

종속항에 따라서 전기제어 가능한 전자 밸브(electro magnetic valve)가 구비되어 있으며, 전자 밸브를 지나서 부가 제어압력은 부압저장소으로 부터 공기추진밸브로 주입된다. 제어신호에 의해서 전자 밸브가 작동할 때에 제어압력은 부압저장소에서 공기추진밸브의 드로틀 밸브의 출력측으로 완전히 도달하게 되고, 전자 밸브가 작동되지 않는 상태에서는 완전히 흡입관압력이 공기추진밸브의 드로틀 밸브의 출력측을 이르게 된다. 기계의 부하구배(load gradient)가 규정-터보압력에 종속된 증폭값을 넘어설 때에 전자 밸브를 작동시키는 제어신호가 송출된다. 압력증폭은 실제-터보값과 주위압력에 따른 특성곡선으로 부터 얻게 된다. 실제 부하구배는 맨처음 시간클록(time clock)으로 시간지연된 부하구배에 대해서 증가하게 되는 경우에 부하구배와 논리값은 서로 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 제어신호이 작용하여한다. 압력증폭값은 실제-터보압력과 주위압력에 따른 특성곡선으로 부터 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 있는 드로틀 밸브(4)와 센서(5)가, 드로틀 밸브(4)의 개방 각도(α)를 감지하게 위해서 구비되어 있다. 그밖에 흡입관(2)에서 드로틀 밸브(4)의 출력측에 압력센서(6)가 실제-터보압력(pvdk)을 감지한다. 내연기관(1)에서는 회전수 센서(7)가 모터의 회전수(nmot)를 감지하기 위해서 구비되어 있다. 제어장치(SG)는 드로틀 밸브(4)가 열리는 각도(α), 실제-터보압력(pdvk), 모터 회전수(nmot)와 입력신호의 역할을 하는 측정된 주위압력(pu)을 포함하고 있다.

내연기관은 터보를 장착하고 있으며, 이에 대해서 배기관(3)에서는 배기터빈(배기 터보)(8)가 장착되고, 흡기관(2)에는 압축기(흡기터보 또는 흡기터빈)(9)가 장착되어 있다. 압축기(9)는 축을 지나서 배기터빈(8)에 의해 구동된다. 배기터빈(8)은 종래의 방법으로서 바이패스(Bypass)관(10)에 의해서 지나게 되며, 이 바이패스관(10)에 바이패스 밸브(11)가 장착되어 있다. 바이패스 밸브(11)를 제어하는 제어신호(ldtv)는 제어장치(SG)에서 발생된다. 바이패스 밸브(11)의 제어는 여기서는 본발명의 목적물이 아니기 때문에 자세한 설명을 피하기로 한다.

흡입관(2)에 장착된 압축기(9)는 공기추진관(12)으로 브리지식 연결되며, 이공기추진관(12)을 지나서 공기는 압축기(9)의 압력측에 있는 흡입관(2)에서 압축기(9)의 팽창측의 흡입관(2)으로 되돌아 간다. 공기추진관(12)으로 공압의 공기추진밸브(13)가 장착되고, 또한 이 공기추진밸브(13)와 제어관(14)이 서로 연결된다. 제어관(14)측의 압력에 따라서 공기추진밸브(13)의 개폐가 결정된다.

제어관에서는 전기제어 가능한 전자밸브(15)가 있다. 이 전자밸브(15)가 닫히므로서, 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 출력측에 걸리는 압력은 공기추진밸브(13)를 작동시키게 된다. 드로틀 밸브(4)가 닫히므로서 예를 들어서 자동차가 운전되는 경우 드로틀 밸브(4)의 출력측에 부압이 발생하게 된다. 공기추진밸브(13)에 걸린 부압이 확실히 증폭값을 넘지 못한다면, 밸브(13)는 열리게 되고, 공기추진관을 지나서 흡입관(2)에서는 압축기(9)의 압력측에 압력이 해체(팽창)된다. 따라서 드로틀 밸브(4)의 흡입측의 터보압력은 감소하게 된다. 이로서 터보압력의 진동이 방지된다.

단지 드로틀 밸브(4)의 출력측 압력으로 공기추진밸브(13)를 제어하는 것이 공기추진밸브(13)의 개폐작용을 최적화하는 인자로 정의할 수는 없다. 이러한 인자의 불충분성은 압력에 상관없이 흡입관(2)의 드로틀 밸브(4) 출력측에서 공기추진밸브(13)를 제어하므로서 보완된다. 이를 위해서 전기제어 전자 밸브(15)가 부압저장소(17)와 연결되어 있다. 전자 밸브(15)가 열릴 경우에는 부압저장소(17)의 부압이 제어관(14)을 지나서 유입되는데, 이러한 부압은 공기추진밸브(13)를 즉각적으로 열리도록 작용한다. 전자 밸브(15)와 접해 있는 제어신호(B_ldsua)에 의해 전자 밸브(15)의 개폐가 결정된다. 이러한 제어신호(B_ldsua)는 제어장치(SG)에 의해서 발생된다. 어떠한 조건하에서 제어신호(B_ldsua)는 전자 밸브(15)를 작동시키기 위해서 준비되어 있으며, 도 2에 따라 다음을 기술하기로 한다.

도 2의 기능접속도의 제어신호(B_ldsua)는 OR연결의 출력단자에서 논리(1)로 세팅되며, 이어서 신호(pdpd 또는 pdps)가 OR연결의 입력단자와 접속될 때 전자 밸브(15)가 작동하게 된다.

내연기관이 운전되는 동안에 신호(pdpd)는 전자 밸브(15)를 신속히 제어하도록 작용한다. 기계(내연기관)의 부하구배가 다음의 기술한 조건을 만족할 때에 운전을 위한 신호(pdpd)는 세팅된다(논리(1)). 연결 포인트(V1)에서 보듯이 흡입관(2)의 드로틀 밸브(4) 출력측에서 측정된 실제-터보압력과 규정-터보압력(plsol) 사이의 편차가 바로 부하구배(dp)가 된다. 규정-터보압력(plsol)은 종래와 마찬가지로 모터회전수(nmot)와 드로틀 밸브가 열리는 각도(α)에 따른 특성곡선(KFLDPS)으로부터 인식할 수 있게 된다.

연결 포인트(V2)에서 실제 부하구배(dp)와 시간클록(i-1)으로 인한 시간지연된 부하구배(dp(i-1)) 사이의 편차를 얻기 위해서 부하구배의 신호(dp)로부터 논리값(pdW)을 얻게 된다. 지연블록(VZ)은 상기의 부하구배(dp(i-1))를 출력단에서 보내고 있다. 편차신호는 이어서 작용 부하구배(dp)가 이전의 부하구배(dp(i-1))와 같거나 또는 작을 때에 0으로 세팅된 필터(BG1)를 지나서 계속 진행하게 된다. 논리값(pdw)은 곱셈기(MU)에서 시간간격(PIDLDSUA)으로 곱셈연산된다. 일정한 시간간격 동안의 논리값(pdw)은 연결포인트(V3)에서 부하구배의 신호(dp)와 중첩된다. 이로 인해서 연결포인트(V3)의 출구에서는 상기의 시간간격 동안에 부하구배에 대해서 증폭된 신호값(pdpld)에 이르게 된다.

작용 부하구배(dp)가 시간클록으로 지연된 부하구배(dp(i-1))보다도 클때에 논리값(pdw)은 0보다 큰 양의 값을 갖게 된다. 즉 규정-터보압력(plsol)은 실제-터보압력(pvdk)에 비해 드로틀 밸브가 열리는 각도가 작으므로, 이에 따른 압력 또한 감소하게 된다. 부하구배가 설정된 증폭값을 초과한 경우에 공기추진밸브(13)는 반드시 시간지연이 없이 열리어야 한다. 논리값(pdw)의 중첩을 통해서 부하구배는 설정된 증폭값에 아주 빠르게 도달하게 되고, 전자밸브(15)가 신속하게 열리는 동시에 정확한 시간에 공기추진 밸브(13)가 작동하게 된다.

부하구배의 신호(dp)와 논리값(pdw)의 합산신호(pdpld)는 증폭값이 결정되기 전에(증폭값 결정블록) 단지 신호(pdpld)의 양(+)의 값만을 통과시키는 필터(BG2)를 통과하게 된다. 증폭값 결정블록(SE)은 신호(pdpld)와 설정된 증폭값(sdsua) 사이를 비교하므로써 실행된다. 규정-터보압력(plsol)의 기능을 하는 증폭값(sdsua)은 특성곡선(SDLDSUA)으로부터 얻는다. 최고부하 영역의 증폭값(sdsua)은 뚜렷하게 내연기관의 공회전의 영역에서의 증폭값 보다도 크게 되어, 증폭값 결정블록(SE)의 출력단자와 신호(pdpd)가 논리(1)로 접속하게 된다. 증폭값 결정블록(SE)은 히스테리시스 특성곡선을 이루고 있으며, 이 특성곡선에 의해 출력신호(pdpd)는 설정된 히스테리시스(HDLDSUA)에 따라 0으로 재세팅된다. 히스테리시스는 하부와 상부의 접속포인트사이의 편차를 나타내고 있으며, 반드시 각각의 기계에 적합하게 설정되고 신호(pdpd)의 불완전한 접속이 방지된다.

아래와 같이 압력비가 전제되는 경우에 OR-연결자의 입력단자에 걸려있는 2차 신호(pdps)는 세팅된다(논리1).

디바이더(DV)에 의해 실제-터보압력(pvdk)과 주위압력(pu)으로부터 나온 몫(dpp)이 결정되는 데, 이때의 몫(dpp)은 압축비와 거의 일치하게 된다. 몫(dpp)은 비교기(comparator)(K1)에 의해서 증폭값(svuvs)과 비교된다. 증폭값(svuvs)은 모터회전수(nmot)의 기능을 나타내는 특성곡선(SVDLDUVS)으로 부터 얻게 된다. 몫(dpp)이 증폭값(svuvs)을 초과하지 못할 경우에, 비교기(K1)의 출력신호(K1)는 RS-플립플롭(FF)을 세팅하게 된다. 압축비(13)가 공기추진밸브(13)를 열게 할 수 있는 상태의 값으로 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)의 제어신호(B_ldsua)가 재세팅된다. 증폭값 결정블록(SES)은 규정-터보압력(psol)과 주위압력(pu)을 비교한다. 이때의 증폭값 결정블록에 있어서 히스테리시스(HSLDSUA)는 불안정한 접속 신호(PDPS)를 방지하기 위해서 고려된다.

신호(pdps) 그리고 전자 밸브(15) 제어신호(B_ldsua)의 세팅 또는 재세팅을 통해서 드로틀 밸브(4)의 출력측의 흡입압력이 확실한 증폭값으로 되었을 때 공기추진밸브(13)가 열린다. 이에 따른 공기추진밸브(13)의 폐쇄는 흡입압력에 의해서 정의되는 대신 전자 밸브(15)의 제어신호(B_ldsua)에 의해 정의되며, 히스테리시스(HSLDSUA)의 상황에서 규정-터보압력(plsol)이 주위압력(pu)을 초과할 때에 제어신호(B_ldsua)는 부압을 부압저장소(17)로부터 맨먼저 제어관(14)과 분리시킨다.

Claims

공기추진밸브가 압축기를 흡입관에서 브릿지 연결되어 있는 공기추진관에 장착되어 있으며 그리고 공기추진밸브가 흡입압력에 의해서 드로틀밸브의 출력측을 제어하는 내연기관의 공기추진밸브의 제어 장치에 있어서,

공기추진밸브(13)에 부가 제어압력(17)을 유입시키고, 제어압력(17)으로 공기추진밸브(13)가 흡입압력(pdvk)과 무관하게 열리는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 전자 밸브(15)가 구비되어 있으며, 전자 밸브(15)를 지나서 부압저장소(17)로부터 부가 제어압력이 공기추진밸브(13)로 유입되고, 그리고 제어신호(B_ldsua)에 의해서 전자 밸브(15)가 작동하는 경우에 완전히 제어압력은 부압저장소(15)로부터 그리고 전자 밸브(15)가 작동하지 않을 경우에는 완전히 흡입압력(pvdk)이 공기추진밸브(13)의 드로틀 밸브(4)의 출력측에 이르게 되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 수단(V1, VZ, V2, BG1, MU, V3, BG2, SE, OR)이 구비되어 있으며, 또한 부하구배(dp)가 규정-터보압력(plsol)에 따른 증폭값(sdsua)를 초과하게 되었을 때 상기 수단이 드로틀밸브(4)의 출력측에서 측정된 실제-터보압력(pvdk)와 규정-터보압력(plsol)의 사이의 편차로 부터 부하구배(dp)가 결정되며, 전자 밸브(15)를 작동시키는 제어신호(B_ldsua)를 송출하게 되어, 공기추진밸브(13)가 열리게 되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 수단(V2, BG1, MU, V3)이 구비되어 있으며, 실제 부하구배(dp)가 시간클록으로 시간지연된 부하구배(dp(i-1))에 대해서 증가할 경우에 수단(V2, BG1, MU, V3)이 부하구배(dp)와 논리값(pdw)를 중첩시키는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 논리값(pdw)은 실제 부하구배(dp)와 시간클록으로 시간지연된 부하구배(dp(i-1)) 사이의 편차에서 발생하고, 또 상기 논리값(pdw)은 설정된 시간간격(PIDLDSUA)으로만 제한하게 되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 수단(K1, DV, SVDLDUVS, SES, FF)이 구비되어 있으며, 주위압력(pu)에 대한 흡입압력(pvdk)의 비가 공기추진밸브(13)가 열리게 되는 증폭값(sldsua) 아래에 있을 때에 상기 수단이 전자 밸브(15)를 작동시키는 신호(B_ldsua)를 대기시키고 있는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 전자 밸브(15)가 작동된 후에 이에 반한 반작동이 히시테리시스(HSLDSUA)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어 장치.