KR20020072543A - 내연 기관의 구동열 내의 기계적 진동을 감쇠시키는 방법 - Google Patents

내연 기관의 구동열 내의 기계적 진동을 감쇠시키는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연 기관의 구동열에서의 기계적 진동을 감쇠시키는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은:
- 상기 구동열 내의 진동 들뜸의 검지와, 그리고
- 상기 구동열 내의 진동 들뜸의 발생의 경우, 상기 구동열 내의 진동을 감쇠시키기 위해 상기 내연 기관의 점화각의 조절을 포함하며, 상기 점화각의 조절이 유연한 방식으로 실행된다.

Description

내연 기관의 구동열 내의 기계적 진동을 감쇠시키는 방법{METHOD FOR DAMPING MECHANICAL VIBRATIONS IN THE DRIVE TRAIN OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
자동차의 내연 기관과 구동 휠 사이의 구동열은 반드시 일정한 탄성을 가지며, 따라서, 부하 변화(load change)의 경우에, 바람직하지 않은 진동이 구동열 내에서 발생한다. 구동열 내의 이러한 유형의 진동을 감쇠시키는 방법 즉, 부하 변화 후 소정의 공회전 시간(idle time)이 경과한 후, 내연 기관의 점화각이 소정의 유효한 지속 기간에 대해 한정된 각도 만큼 감소되는 것이 공지되어 있다. 소정의 유효한 지속 기간이 경과한 후, 점화각은 원래 값으로 다시 돌아온다. 이러한 유형의 점화각 제어는 내연 기관의 구동 토크 상에 유리한 영향을 주므로, 부하 변화에 의해 발생되는 구동열 내의 진동을 감쇠시킨다.
그러나, 상술한 공지된 방법의 한 가지 단점은 내연 기관의 구동열 내의 부하 변화에 의해 발생되는 기계적 진동을 감쇠시키기 위해, 부하 변화가 유지되는 동안 제조상 허용오차, 엔진 서스펜션의 시효 효과(aging effect), 및 현재변속비(current transmission ratio)가 무시된다는 것이다. 따라서, 시간의 과정에서, 내연 기관의 서스펜션이 시효 효과로 인해 점점 상태가 악화된다. 또한, 트랜스미션 엔진(transmission engine)에 있어서, 부하 변화들은 높은 기어에서 보다 낮은 기어에서 큰 영향을 준다.
본 발명은 청구범위 제 1항의 전제부에 따른, 내연 기관의 구동열 내의 기계적 진동을 감쇠시키기 위한 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 흐름도의 형태로 나타내는 도면이다.
도 2는 부하 변화 후의 점화각의 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 3은 부하 변화 후의 점화각의 다른 프로파일을 나타내는 도면이다.
따라서, 본 발명이 기본으로 하는 목적은 부하 변화에 의해 발생되는 내연 기관의 구동열 내의 진동을 감쇠시키기 위한 방법을 제공하는 것이며, 이러한 방법은 내연 기관, 또는 이러한 내연 기관에 연결된 트랜스미션의 현재 작동 상태와 엔진 서스펜션의 시효 효과를 고려한다.
본원의 청구범위 제 1항의 전제부에 기재된, 상술한 공지된 방법으로부터 출발하여, 본 발명은 청구범위 제 1항의 특징부에 의해 달성된다.
본 발명은 부하 변화의 경우에 있어서의 점화각 감소를 유연성 없이 제어하는 것이 아니라, 각각의 경계 조건의 함수로서 유연하게 제어하는 포괄적 기술 교시를 포함한다.
바람직하게, 이 경우, 내연 기관의 구동열 상에 작용하는 진동 들뜸(vibration excitation)이 검지되고, 부하 변화의 경우에 점화각의 감소가 진동 들뜸의 함수로서 유연하게 제어된다.
이러한 진동 들뜸은 예컨대, 내연 기관의 스로틀 밸브의 설정각이 측정되는 것에서 검지될 수도 있다. 스로틀 밸브의 갑작스런 개방의 경우와, 결과적으로 내연 기관의 구동 토크에서 예측되는 갑작스런 상승의 경우에, 구동열 내에 진동이형성되는 것을 방지하기 위해 점화각 조절이 초기 단계에서 제어될 수 있다.
또한, 내연 기관의 작동 상태가 결정됨으로써, 구동열 내에 진동 들뜸이 검지될 가능성도 있다. 따라서, 예컨대, 내연 기관의 회전 속도가 측정될 수 있어서, 이로부터 회전 속도의 시간에 따른 변화를 계산해서, 갑작스런 회전 속도 변화의 경우에 부하 변화가 예측될 수 있다.
구동열 내의 부하 변화의 유연성 검지(flexible detection)에 추가로, 본 발명의 바람직한 실시예에서 부하 변화에 대한 반응도 유연한 방식(flexible way)으로 실행된다. 따라서, 예컨대, 부하 변화의 양에 점화각 감소의 양을 적합시킬 수 있다. 한편, 이것은 예컨대, 내연 기관의 서스펜션 상에서의 시효 효과가 보상된다는 장점을 준다. 다른 한편, 이에 의해, 내연 기관의 작동 상태, 또는 내연 기관, 구동열 및 트랜스미션으로 이루어지는 전체 시스템의 작동 상태도 고려된다.
본 발명의 변경예에서, 부하 변화에 대한 반응에 앞서, 아래의 변수들 중 하나 이상의 함수로서 유연한 방식으로 내연 기관을 조절하기 위해, 회전 속도, 회전 속도 변화, 스로틀 밸브 위치, 스로틀 밸브 위치의 변화, 질량 공기 유량, 흡입 공기 온도, 냉각제 온도, 차량 속도 및/또는 트랜스미션의 변속비 검지되어, 내연 기관의 작동 상태가 우선 결정된다.
내연 기관의 작동 상태의 함수 또는 부하 변화의 함수로서 상술한 유연한 점화각 조절의 기본틀 내에서 여러 점화각 매개변수가 변경될 수도 있다. 이에 대한 한 가지 가능성은 부하 변화의 발생과 점화각에 있어서의 변화 사이의 공회전 시간을 측정된 값의 함수로서 변경시키는 것이다. 다른 가능성은 점화각 조절의 양을상응하게 변경시키는 것을 제공한다. 또한, 부하 변화에 의해 발생되는 구동열 내의 진동의 최적 감쇠를 달성하기 위해, 점화각 조절의 시간을 측정된 값에 적합시키는 가능성도 있다. 결국, 구동열에서 최적의 감쇠를 발생시키기 위해, 점화각이 원래 값으로 복귀하는 타입이 제어될 수도 있다.
상술한 타입의 점화각은 본 발명의 요지 내에서 단독으로 또는 결합되어 사용될 수도 있다.
본 발명의 다른 유리한 개선점이 종속항에 기재되어 있거나, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 예시적인 실시예의 상세한 설명과 더불어 아래에 보다 상세히 설명되어 있다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 방법에 있어서, 내연 기관의 구동열 내의 진동을 감쇠시키기 위해, 스타팅 단계(starting step; 1) 후에 먼저, 단계(2)에서, 구동열의 회전 속도의 시간 변화(ndif)와 스로틀 밸브 각도의 시간 변화(α'DK1)가 결정되어, 구동열 내의 부하 점프가 검지될 수 있다.
이후, 단계(3)에서, 내연 기관의 작동 상태의 함수로서 다차원 특성 다이어그램으로부터 회전 속도 변화에 대한 임계값(ndif,max)과 스로틀 밸브 위치의 변화에 대한 임계값(α'DK1,max)이 판독된다. 이러한 임계값의 결정은 여기서 회전 속도(n), 회전 속도의 변화(ndif), 스로틀 밸브 위치(αDK1), 스로틀 밸브 위치의 변화(α'DK1), 공기 질량(mL), 공기 온도(TL), 냉각제 온도(TKM), 차량 속도(v) 및 변속비에 좌우된다.
다음 단계(4)에서, 내연 기관에 의해 구동되는 자동차의 구동기(driver)가 갑자기 가스 페달을 작동시켰는지에 관해 체크되어, 스로틀 밸브를 개방시킨다. 이를 위해, 스로틀 밸브 위치에서의 측정된 변화(α'DK1)가 임계값(α'DK1,max)과 비교된다. 임계값(α'DK1,max)에 도달하지 못 하는 경우에는, 이러한 부하 변화가 분명히 없는 것이므로 다시 단계(2)로 되돌아간다. 반대로, 임계값(α'DK1,max)을 초과한다는 것은 자동차의 구동기가 갑자기 가속되어 내연 기관의 구동 토크에서의 상승이 예측될 수 있음을 나타낸다.
따라서, 소정의 임계값을 초과하는 경우에는 타임스팬(timespan; t1)이 시작되는 단계(5)로 전달된다.
타임스팬(t1) 동안, 다음 단계(6)에서, 측정된 회전 속도 변화(ndif)는 내연 기관의 구동 토크에서의 갑작스런 상승도 부하 변화에 이르게 되는가를 체크하도록, 이전에 계산된 임계값(ndif,max)과 연속적으로 비교되며, 이것은 대응하는 회전속도의 상승으로 나타내어 진다. 소정의 임계값(ndif,max)에 이르지 못 하는 경우에, 구동 토크에서의 상승이 부하 변화에 이르지 못 하는 것으로 추측되어, 단계(2)로 되돌아 간다.
그렇지 않다면, 단계(7)에서, 내연 기관의 작동 상태는 회전 속도(n), 회전 속도의 변화(ndif), 스로틀 밸브 위치(αDK1), 스로틀 밸브 위치의 변화(α'DK1), 공기 질량(mL), 공기 온도(TL), 냉각제 온도(TKM), 차량 속도(v) 및 변속비가 측정됨으로써 결정된다.
다음에, 단계(8)에서, 점화각 조절의 매개변수 Δttot, ΔtWIRK, ΔtREL및 Δψ가 계산되며, 이들의 물리적 중요성은 부하 변화 후에, 도 2에 도시된 점화각 프로파일로부터 분명해진다.
점화각 제어에 대한 개별 제어 매개변수의 계산은 여기서, 매개변수 값이 다차원 특성 다이어그램으로부터 판독됨으로써 내연 기관의 작동 상태의 함수로서 실행된다.
점화각 조절에 대한 하나의 매개변수는 이 경우에, 검지된 부하 변화 후에 점화각이 감소되기 전에 먼저 통과하는 공회전 시간(Δttot)이다. 다른 매개변수는 각도(Δψ)이며, 공회전 시간(Δttot)이 경과한 후 이 각도(Δψ)에 의해 점화각이 감소한다. 또한, 본 발명에 따른 방법의 기본골격(framework) 내에서, 이러한 변수에서 점화각이 감소하는 시간의 간격을 나타내는 유효한 지속 기간(ΔtWIRK)도 제어된다. 결국, 복귀 시간(Δtre1)도 제어되는데, 유효한 지속 기간(ΔtWIRK)이 경과한 후 이러한 복귀 시간(Δtre1) 내에 점화각이 다시 정상값으로 회복된다. 도시된 실시예에서, 원래 값으로의 점화각의 복귀는 2개의 시간 세그먼트(segments)에서 발생하며, 이 시간 내에서 각각의 경우의 점화각은 시간에 대해 선형으로 작용한다.
점화각 조절에 대한 매개변수가 결정된 후, 단계(9)에서, 부하 변화에 의해 발생되는 구동열 내의 진동을 감쇠시키도록 실제 점화각 조절이 실행된다.
이후, 단계(2)로 되돌아가서 다음의 부하 변화가 검지될 수 있다.
도 3은 부하 변화 후 점화각의 다른 프로파일을 도시하는데, 이러한 점화각 프로파일은 부하 변화에 최적으로 적합하게 되어, 시간에 대해 선형으로 작용하지 않는다.
본 발명은 상술한 예시적인 바람직한 실시예로 구현되는 것에 제한되지 않는다. 오히려, 기본적으로 상이한 타입인 실시예를 사용하여 도해되는 해결방안을 이용하는 다수의 변경이 고려될 수도 있다.

Claims (13)

  1. 내연 기관의 구동열 내의 기계적 진동을 감쇠시키는 방법으로서,
    - 상기 구동열 내의 진동 들뜸의 검지와, 그리고
    - 상기 구동열 내의 진동 들뜸의 발생의 경우, 상기 구동열 내의 진동을 감쇠시키기 위해 상기 내연 기관의 점화각의 조절을 포함하는 방법에 있어서,
    상기 점화각의 조절을 유연한 방식으로 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 점화각의 조절이 진동 들뜸의 함수로서 유연한 방식으로 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 구동열 내의 진동 들뜸을 검지하기 위해, 상기 내연 기관의 상기 스로틀 밸브 위치의 변화 및/또는 상기 구동열의 회전 속도 변화가 검지되는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내연 기관의 작동 상태가 결정되고, 상기 내연 기관의 작동 상태의 함수로서 유연한 방식으로 상기 점화각의 조절이 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 내연 기관의 작동 상태를 결정하기 위해, 회전 속도, 회전 속도 변화, 회전 속도차, 스로틀 밸브 위치, 표준화된 챠지(charge), 상기 스로틀 밸브 위치의 변화, 상기 표준화된 부하의 변화, 질량 공기 유량, 흡기 온도, 냉각제 온도, 차량 속도 및/또는 변속비가 검지되어, 상기 변수들 중 하나 이상의 함수로서 유연한 방식으로 점화각을 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내연 기관의 점화각은 상기 진동 들뜸의 검지 이후 공회전 시간이 경과한 후에만 조절되며, 상기 공회전 시간은 상기 내연 기관의 작동 상태 및/또는 진동 들뜸의 함수로서 유연한 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진동 들뜸의 검지 이후, 상기 점화각이 소정의 교정각으로 조절되고, 상기 교정각이 상기 내연 기관의 작동 상태 및/또는 진동 들뜸의 함수로서 유연한 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진동 들뜸의 검지 이후, 상기 점화각이 소정의 유효한 지속 기간에 대해서만 조절되고, 상기 유효한 지속 기간이 상기 내연 기관의 작동 상태 및/또는 진동 들뜸의 함수로서 유연한 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 유효한 지속 기간이 경과한 후 상기 점화각의 재설정은 상기 내연 기관의 작동 상태 및/또는 진동 들뜸의 함수로서 유연한 방식으로 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 유효한 지속 기간이 경과한 후, 상기 점화각이 세그먼트들로 시간에 대해 선형으로 재설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 유효한 지속 기간이 경과한 후, 상기 점화각이 제 1 구배 기울기(gradient)를 가진 제 1 시간 세그먼트로, 그리고 연속해서 제 2 구배 기울기를 가진 제 2 시간 세그먼트로 재설정되며, 상기 구배 기울기가 상기 제 1 세그먼트에서 보다 제 2 세그먼트에서 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점화각은 상기 내연 기관이 부분-부하 범위에서 작동하는 경우에만 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점화각은 상기 내연 기관이 상기 오버런 모드에서 작동하는 경우에만 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
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