KR20070068477A - 내연기관을 제어하기 위한 디바이스 - Google Patents

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KR20070068477A
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리오넬 코르데세스
디디에르 마르티네즈
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르노 에스.아.에스.
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Abstract

본 발명은 내연기관(601)을 제어하기 위한 신호를 발생시키기 위한 수단(600), 내연기관(601)의 연소실의 압력 측정 신호를 공급하기 위한 센서(602), 및 필터링된 압력 신호를 발생시키기 위한 필터링 디바이스(603)를 포함하는 내연기관(601)을 제어하기 위한 디바이스로서, 상기 필터링 디바이스(603)는 아날로그 전자 부품들로 제조되는 것인, 내연기관(601)을 제어하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은, 필터링 디바이스(603)는 다이렉트 파트(201, 202, 203, 204) 및 리턴 파트(205)를 가진 폐루프 구성을 가지는 것을 특징으로 하고, 상기 리턴 파트는 상기 필터링된 압력 신호(P)를 재-주입하기 위한 모듈을 포함하고 상기 다이렉트 파트는 이하의 모듈을 포함한다: 압력 측정 신호(Pr)와 상기 재-주입 모듈(205)의 출력 사이의 차이를 발생시키는 제1 감산 모듈(201), 상기 감산 모듈의 출력에서의 정적 비-선형 모듈(202), 상기 비-선형 모듈로부터의 적분에 의해 상기 필터링된 압력 신호(P)를 발생시키는 적분 모듈(204).
내연기관, 연소실 내의 압력, 필터링된 압력 신호, 필터링 디바이스

Description

내연기관을 제어하기 위한 디바이스{DEVICE FOR CONTROLLING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관을 제어하기 위한 디바이스에 관한 것이다.
자동차 분야에서 엔진들의 열역학적 사이클의 연소상(combustion phase)에 대한 정밀한 제어를 할 수 있는 것은 중요하다. 이를 위해, 연소실 내의 압력을 측정하고, 이 측정에 기초하여 소정 개수의 특징적 파라미터들, 특히 엔진의 피드백 제어를 위해 사용될 수 있는 파라미터들을 결정하는 것이 보통이다. 예를 들어, 이러한 파라미터들은 연소 시작시간, 엔진으로부터의 음파 방사력(power of acoustic emissions), 또는 엔진에 의해 공급된 출력이다. 그러나, 연소실 내에서 측정에 의해 얻어진 압력 신호는, 측정 노이즈를 기생 요동(parasitic fluctuations)의 형태로 나타내기 때문에 선행 처리 없이는 사용될 수 없다. 자동차 엔진의 연소실 내에서 측정된 이와 같은 처리되지 않은 압력 신호 P(t)의 예가 도 1a 및 도 1b에서 시간의 함수로 도시되어 있다. 도 1b는 도 1a에 도시된 신호의 확대된 상세도로서, 연소의 시작에 대응하는 것이다. 이와 같은 신호로 나타나는 요동은 연소실 내의 압력의 변화에 대응하는 것이 아니라, 기생 기계 요동(parasitic mechanical fluctuations)에 기인하는 것이다. 그러므로 이 측정된 신호는, 피드백 제어를 위 해 사용될 수 있는 파라미터들을 결정하기 위해 사용되기 이전에 필터링 되어야만 한다.
선형적인 필터링을 포함하는 간단한 솔루션들은 압력 신호에서의 바람직하지 않은 요동 요소들이 감소되는 것을 허용한다. 그러나, 이런 타입의 필터링은, 10kHz부근에 위치하고, 연소 시작에서의 압력의 급격한 상승(도 1a 또는 1b에서, 이 급격한 상승은 t=0.015 부근에서 발생한다)에 대응하는 주파수 성분도 역시 감쇠시키는 단점을 가진다. 그러므로 연소의 시작에 대한 정밀한 검출은 이와 같은 방법으로는 특히 가능하지 않다.
기타의 알려진 솔루션들은 웨이블릿 변환(wavelet transforms)의 사용에 의존한다. 따라서, 특허출원 US 2003/0 145 829 A1은, 연소의 시작이 연소실 내에서 얻어지는 압력의 측정치로부터 연소실 내에서 검출되는 것을 허용하는 방법을 기술한다. 압력 신호는 웨이블릿 변환을 적용함으로써 필터링된다. 연소의 시작은, 이와 같이 구해진 웨이블릿 계수를 분석함으로써 검출되는데, 이는 연소의 시작이 웨이블릿 계수의 절대값에서 가파른 상승을 보인다는 점을 이용하는 것이다.
다른 출처인, 특허출원 EP 1 209 458 A1는 내연기관의 연소 노이즈와 관련된 노이즈 레벨을 결정하기 위한 방법을 기술한다. 측정된 압력 신호는 웨이블릿 변환에 의해서 역시 필터링된다. 시작시간-기반의 신호의 에너지는, 파스발의 정리(Parseval's theorem)에 기초하여, 구해진 웨이블릿 계수로부터 추정될 수 있고 이 결과로부터 노이즈 레벨을 추론하는 것이 가능하다. 이 노이즈 레벨은, 엔진 연소 제어 모듈을 위한 피드백 제어 파라미터로서 사용될 수 있다.
그러나, 이러한 방법들은, 연소를 제어하기 위해 필요한 파라미터들을 결정하는데 있어서의 문제점에 대하여 부분적인 솔루션만을 제공한다. 특히, 이러한 방법들은, 이하의 관계식에 의해 정의된 바와 같이, 피상 에너지 방출을 직접적으로 및 정확하게 계산할 수 없다:
Figure 112007041368801-PCT00001
(1)
이 관계식에서
Figure 112007041368801-PCT00002
는 연소 가스의 비열용량(specific heat capacities)의 비율(일정 부피에서의 특정 열용량에 대한 일정 압력에서의 특정 열용량의 비율)을, V(t)는 연소실의 부피를, P(t)는 연소실 내의 압력을, t는 시간을 의미한다. 그러므로 이 식을 풀기 위해서는, 연소실의 부피가 알려져 있을 때 연소실 내에서 실제로 얻어지는 순간 압력 및 시간에 대한 이 압력의 도함수를 결정할 필요가 있다. 따라서 통상 이용 가능한 측정된 압력 신호 내에 포함된 기생 요동을 크게 감소 또는 제거할 수 있다.
프랑스 특허출원 FR 04 07060은, 웨이블릿-기반의 필터링 기술 및 비선형 필터링 함수들을 사용하여 내연기관의 연소실로부터 측정된 압력 신호를 처리하여, 피상 에너지 방출 또는 연소 시작시간과 같은 파라미터들을 결정하기에 적절한, 필터링된 압력 신호를 산출할 수 있는 방법을 기술한다. 그러나, 이 방법은, DSP 타입의 디지털 프로세서에 기초하거나 ASIC(application-specific integrated circuit)에 기초한 구현을 필요로 하고, 따라서 상대적으로 고비용의 구현을 수반한다.
따라서 본 발명의 목적은, 앞서 기술한 이전 솔루션들의 단점을 보이지 않으면서, 피상 에너지 방출 또는 연소 시작시간과 같은 파라미터들을 결정하기에 적절한 필터링된 압력 신호를 산출할 수 있고, 저비용 구현을 수반하는, 연소실로부터 측정된 압력 신호를 처리하기 위한 디바이스를 제공하는 것이다.
내연기관을 제어하기 위한 신호를 발생시키기 위한 수단, 내연기관의 연소실 내에서 측정된 압력에 대한 측정된 압력 신호를 공급하기 위한 센서, 및 필터링된 압력 신호를 발생시키기 위한 필터링 디바이스를 포함하는 내연기관을 제어하기 위한 디바이스에 의해 본 발명에 따라 이 문제가 해결되는데, 이 필터링 디바이스는 아날로그 전자 부품들로부터 생산되고, 다이렉트 파트 및 리턴 파트(direct part and return part)가 있는 폐-루프 구성을 갖는 것을 특징으로 한다. 여기서, 이 루프의 리턴 파트는 상기 필터링된 압력 신호를 재주입하기 위한 재주입 모듈을 포함하고, 상기 루프의 다이렉트 파트는,
- 상기 측정된 압력 신호와 상기 재주입 모듈로부터의 출력 사이의 차이를 발생시키는 제1 감산기 모듈,
- 상기 감산기 모듈의 출력측 상의 정적 비선형 모듈,
- 상기 비선형 모듈의 출력을 적분함으로써 상기 필터링된 압력 신호를 발생시키는 적분기 모듈을 포함한다.
특히 유익한 한 실시예에 따라, 본 발명에 따른 상기 디바이스는,
- 상기 측정된 압력 신호와 상기 필터링된 압력 신호 사이의 차이를 발생시키는 제2 감산기 모듈,
- 상기 제2 감산기 모듈의 출력측 상의 로우-패스(low-pass) 필터링 모듈,
- 상기 필터링된 압력 신호와 상기 로우-패스 필터링 모듈로부터의 출력의 합의 형태로, 교정된 필터링된 압력 신호를 발생시키는 가산기 모듈을 더 포함한다.
본 발명에 따른 상기 디바이스는,
- 적분기 모듈 내에 입력되는 신호는, 이득 계수(gain factor)는 무시하며, 필터링된 압력 신호의 시간에 대한 도함수에 대응하는 신호이다;
- 상기 디바이스는, 재주입되기 전 상기 필터링된 압력 신호에 적용되는 이득을 조정하기 위한 적어도 하나의 승산기 모듈을 포함한다;
- 상기 비선형 모듈에 의해 수행되는 함수는 소프트 또는 하드 문턱 함수이다;
- 상기 비선형 모듈은 적어도 하나의 레지스터 및 백투백 방식(back-to-back)으로 병렬로 접속된 적어도 두 개의 다이오드로 만들어진다;
- 상기 제1 감산기 모듈 또는 제2 감산기 모듈 또는 가산기 모듈은 연산 증폭기 및 적어도 하나의 레지스터로 제작된다;
- 상기 적분기 모듈은 적어도 하나의 레지스터 및 하나의 커패시터로 제작된다;
- 상기 로우-패스 필터링 모듈은 적어도 하나의 레지스터 및 하나의 커패시터로 제작된다
라는 이로운 특징들 중 하나 또는 그 이상의 특징을 추가로 나타낼 수 있다.
본 발명의 기타의 특징 및 장점들은 앞으로 상세하게 기술될 설명으로부터 명백해질 것이다. 첨부한 도면들에 있어서,
- 도 1a는 연소실 내에서 측정된 압력 신호의 예를 도시한 도면,
- 도 1b는 도 1a에 도시된 신호의 세부적인 부분을 도시한 도면,
- 도 2a는 본 발명에 따라 엔진 제어 디바이스의 필터링 디바이스에 대한 제1 실시예의 블럭도를 도시한 도면,
- 도 2b는 본 발명에 따라 엔진 제어 디바이스의 필터링 디바이스에 대한 제2 실시예의 블럭도를 도시한 도면,
- 도 3a 내지 3d는 본 발명에 따라 엔진 제어 디바이스의 필터링 디바이스의 다양한 모듈에 대한 실시예들을 도시한 도면,
- 도 4는, 도 3b의 모듈에 의해 수행되는 함수의 모습을 도시한 도면,
- 도 5는 피드백 제어를 사용하여 본 발명의 엔진 제어 디바이스에 대한 블럭도를 도시한 도면,
- 도 6은 본 발명에 따른 필터링이 적용된 경우와 적용되지 않는 경우의 압력 신호의 모습을 도시한 도면,
- 도 7은 본 발명에 따른 필터링이 압력 신호에 적용된 경우와 적용되지 않는 경우가 도시된 도 6의 압력 신호의 도함수 모습을 도시한 도면.
도 5는, 제어 신호 Com을 발생시키는 엔진(601)을 제어하기 위한 수단에 대 응하는 유닛(600)에 의해 제어되는 엔진(601)을 제어하기 위한 디바이스를 도시하고 있다. 엔진의 연소실 내의 압력은 센서(602)에 의해 측정된다. 이 센서에 의해 발생된 아날로그 신호는 본 발명에 따라 필터링 디바이스(603)에 전송된다. 제어 수단(600)은, 차량 엔진의 연소를 제어하도록 의도된 자동차 컴퓨터의 계산 수단으로서 전형적으로 사용된다. 이 경우, 필터링 디바이스(603)로부터의 신호들은 제어 모듈(600)에 주입되기 이전에 디지털화된다.
도 2a는 본 발명에 따른 제어 디바이스의 필터링 디바이스에 대한 제1 실시예에 대한 블럭도를 도시하고 있다. 더욱 상세히 기술되겠지만, 모듈 각각은 아날로그 전자 부품들로 만들어진다. 필터링 디바이스는, 적어도 하나의 다이렉트 필터링 브랜치(branch), 및 필터링된 압력 신호를 재주입하는 것을 허용하는 적어도 하나의 리턴 브랜치를 가진 폐-루프 구성을 포함한다. 연소실 내에 위치한 측정 센서로부터 오는 신호인, 처리되지 않은 측정된 압력 신호 PR는 필터링 디바이스에 입력된다.
제1 실시예에서, 본 발명에 따른 필터링 디바이스는 다이렉트 브랜치를 포함하고, 이 다이렉트 브랜치는,
- 제1 감산기 모듈(201),
- 비선형 정적 모듈(202),
- 승산기 모듈(203), 및
- 필터링된 압력 신호 P를 발생시키는 적분기 모듈(204)
이 직렬로 접속된 상태로 포함된다.
본 발명에 따른 필터링 디바이스는, 적분기 모듈(204)의 출력측 상에서 이용 가능한 필터링된 압력 신호 P가 제1 감산기 모듈(201) 내에 재주입되는 것을 허용하는 재주입 모듈(205)에 의해 형성된 리턴 브랜치를 포함한다.
제1 감산기 모듈(201)은, 측정된 압력 신호 PR와 필터링된 압력 신호 P사이의 차이에 대응하는 차이 신호ε을 발생시킨다. 비선형 모듈(202)의 수단에 의해 이 압력 차이 신호ε에 비선형 연산이 시행된다. 이 비선형 모듈의 목적은 차이 신호ε에 포함된 저-진폭 요동을 감쇠시키는 것이다. 비선형 함수 NL은 바람직하게 소프트 문턱 함수(soft thresholding function) 또는 하드 문턱 함수(hard thresholding function)이다.
소프트 문턱 함수 NL(x)는 수학적으로,
Figure 112007041368801-PCT00003
라는 식에 의해 정의된다.
하드 문턱 함수 NL(X)는 수학적으로,
Figure 112007041368801-PCT00004
라는 식에 의해 정의된다.
비선형 연산 후, 필터링된 압력 차이 신호는 적분기 모듈(204) 안으로 주입되기 전에, 비선형 모듈(202)로부터 출력되는 신호에 이득 K를 적용하는 승산기 모듈(203)에 의해 임의로 조정된다. 여기서 적분기 모듈(204)의 기능은 출력시 필터링된 압력 차이 신호의 시간에 관한 적분을 나타내는 신호를 발생시키는 것이다. 필터링된 압력 신호 P에 의해 형성되는 적분기 모듈(204)로부터의 출력은, 재주입 모듈(205)을 통해 필터링 디바이스의 입력측 상의 제1 감산기 모듈(201) 내에 재주입된다. 재주입 모듈(205)에 의해 적용되는 라플라스 전달 함수 (Laplace transfer function) F(s)는, 단순 단위 이득 또는 단순 루핑백으로서 적용될 때, 바람직하게 F(s)=1이다.
승산기 모듈(203)은 도 2a에서 적분기 모듈의 입력측 상에 도시되어 왔다; 그러나, 적분기 모듈의 출력측 상에 또는 재주입 모듈의 입력측 상의 리턴 브랜치에 동등하게 놓일 수 있다. 이득은, 다양한 모듈들(202, 203, 204, 또는 205)을 위해 선택된 실시예에 따라 달라질 수 있다. 여기서 이들 모듈들은 이 모듈 중의 한 모듈로 등등하게 병합될 수도 있다. 본질적인 특징은, 알려진 바와 같이, 비선형 필터의 컷오프 주파수가 사양을 충족시킬 수 있도록, 필터링 디바이스 및 리턴 브랜치의 개방-루프 전달 함수의 정적 이득(static gain)이 조정되는 것이다.
다이렉트 브랜치에서 접속된 모듈들의 연속성 때문에 그리고 적분기의 출력측 상의 필터링된 압력 신호 P가 재주입되는 폐-루프 구성 때문에, 적분기 모듈(204) 내에 입력되는 신호는, 이득 계수를 무시하며, 필터링된 압력 신호의 도함 수에 대응한다. 그 결과, 필터링된 압력 신호의 도함수를 발생시키기 위해, 필터링된 압력 신호를 발생시키는 필터링 디바이스 외의 다른 추가 수단을 사용할 필요가 없다. 이는 본 발명에 따른 회로 구성을 특히 이롭고 단순하게 만든다.
도 2b는 본 발명에 따른 엔진(601)을 제어하기 위한 디바이스의 필터링 디바이스에 대한 제2 실시예의 블럭도이다. 모듈(201) 내지 모듈(205)은 제1 실시예에서 사용한 것과 동일한 것이며, 또한 동일한 방식으로 접속되어 있다. 이에 추가하여, 이 실시예는, 필터링 디바이스에 입력되는 측정된 압력 신호 Pr과 적분기 모듈(204)로부터 출력되는 필터링된 압력 신호 사이의 차이를 계산하는 감산기 모듈(206)을 포함한다. 이 차이 신호는 감산기 모듈(206)의 출력측 상에서 얻어지고 로우-패스 필터 F1(207)에 의해서 필터링된다. 적분기 모듈(204)의 출력측 상에서 필터링된 압력 신호 P와 로우-패스 필터로부터 출력된 신호 사이의 차이는, 상기 필터링된 압력 신호 P와 상기 로우-패스 필터링 모듈(207)로부터의 출력의 합의 형태로, 교정된 필터링된 압력 신호 Pout를 생성시키는 가산기 모듈(208)을 사용하여 계산된다. 이 제2 실시예는, 소자(206), (207), 및 (208)의 존재로 인해 비선형 모듈(202)의 비선형 함수에 의해 도입된 전압 시프트(voltage shift)를 보상하는 것을 가능하게 한다. 그러나, 만약 필터링된 압력 신호에 대한 시프트가 그 필터링된 압력 신호에 적용될 처리 연산을 방해하지 않는다면, 이와 같은 교정은 엄격히 필수적인 것은 아니다. 구현의 단순화가 요구되는 모든 경우에, 제2 실시예 보다는 제1 실시예가 선택될 것이다.
제1 및 제2 실시예를 위한 모듈(201, 202, 204, 206, 207)의 실시예가 도 3a 내지 도 3d에 주어진다.
도 3a는 감산기 모듈(201 또는 206)의 실시예를 제공한다. 이 실시예에서, 감산기 모듈은 연산 증폭기 As, 및 감산기 모듈의 입력 V1, V2 양단의 이득을 조정하기 위한 4개의 레지스터 Rs1, Rs2, Rs3, Rs4로 제작된다. 감산기 모듈의 전달 함수는 이하의 관계식으로 주어진다:
Figure 112007041368801-PCT00005
더 많은 또는 더 적은 개수의 레지스터 또는 기타의 기본적인 아날로그 소자들을 포함하는 감산기 모듈의 다른 실시예 또한 생각해 볼 수 있다.
도 3b는 비선형 모듈(202)의 실시예를 제시한다. 단순하지만, 양호한 가격대비 성능 트레이드 오프(cost/performance trade off)를 보여주는 이 실시예에서, 비선형 모듈(202)은, 그 모듈의 출력 이득을 조정하기 위한 레지스터 RD, 및 병렬로 및 백투백 방식(back-to-back)으로 접속된 2개의 다이오드 D1 및 D2 로 만들어진다. 병렬로 접속된 2개의 다이오드에 의해 형성된 이 어셈블리는 레지스터 Rd와 직렬로 놓이며, 여기서 입력 전압은 이 직렬 구성의 양단에 접속된다. 출력 전압 Vout는 레지스터 RD의 단자로부터 취해진다. 이와 같은 실시예를 사용하여 얻어진 전달 함수가 도 4에 예시되어 있다. 이것은 소프트 문턱 함수이다. 이 솔루션은 매우 단순하 면서 비용이 많이 들지 않는다는 장점을 가진다. 예를 들어 하드 문턱 함수가 수행되는 것을 허용하는 더욱 복잡한 실시예도 생각해 볼 수 있다.
도 3c는 적분기 모듈(204)의 실시예를 제시한다. 이 실시예에서, 적분기 모듈(204)은 연산 증폭기 Ar, 레지스터 RI, 및 커패시터 CI로 제작된다. 더 많은 또는 더 적은 개수의 레지스터들 또는 기타의 기본적인 아날로그 소자들이 있는 다른 실시예들 또한 생각해 볼 수 있다. 이와 같은 적분기 모듈을 위한 라플라스 전달 함수는 일반적으로 아래의 식과 같다.
Figure 112007041368801-PCT00006
전달 함수가
Figure 112007041368801-PCT00007
인 수동 적분기(passive integrator)도 생각해 볼 수 있는데, 여기서 t는 시간 상수이다. 제1 타입의 전달 함수에 대한 실시예들은 일반적으로 덜 비싼데, 이는 제2 타입의 실시예와는 달리, 이 실시예들이 적분기 모듈 임피던스 매칭을 위한 팔로워 모듈(follower module)을 요구하지 않기 때문이다.
도 3d는 로우-패스 필터링 모듈(207)의 실시예를 제시한다. 이 실시예에서, 로우-패스 필터링 모듈은 레지스터 RF 및 커패시터 CF로부터, 1차(first order) 로우-패스 필터의 형태로 만들어진다. 라플라스 전달 함수는 이하의 식이다.
Figure 112007041368801-PCT00008
더 많은 개수의 레지스터 또는 커패시터들을 갖는 다른 실시예들도 생각해 볼 수 있다. 로우-패스 필터를 만들 수 있는, 특히 더 높은 차수의 로우-패스 필터들의 형태로 이루어진 로우-패스 필터를 만들 수 있는 임의의 실시예도 적합할 것이다.
도 6 및 도 7에는, 처리되지 않은 압력 신호 PR(700) 및 필터링된 신호 P (701)의 시간 t에 대한 함수의 모습과, 이들 신호의 도함수인 dPR/dt(800) 및 dP/dt(801)의 모습이 각각 예시되어 있다. 필터링 디바이스의 유효성은, 이 디바이스가 처리되지 않은 압력 신호의 가파르게 상승하는 엣지(edge)를 그대로 유지시켜주는 능력이 있다는 것이 확인되는 바로 그 시점에서 관찰될 수 있다. 여기서, 상기 상승하는 엣지는 도 6 및 도 7에서 시간 t=0.015s 일 때인 연소의 시작에 대응한다. 그러므로 연소의 시작에 대한 정확한 결정은, 본 발명에 따른 방법에 의해 발생된 필터링된 압력 신호에 기초하여 달성될 수 있다.
필터링된 압력 신호의 도함수 dP/dt 및/또는 필터링된 압력 신호 자체를 사용하면, 연소의 하나 또는 그 이상의 특징적 파라미터들, 특히 엔진 내의 연소의 피드백 제어를 위해 사용될 수 있는 파라미터들을 결정하는 것이 특히 가능하다.
예를 들어, 피상 에너지 방출 dQ/dt는 이미 기술된 이하의 관계식을 사용하여 결정된다:
Figure 112007041368801-PCT00009
(1)
예를 들어, 연소-시작 시간 t0은, 이하의 공식을 만족하는 t0으로서 주어진다:
Figure 112007041368801-PCT00010
이 등식에서 St0는 미리 결정된 문턱값이다.
이 부분에 대해, 엔진의 음파 방사력은 필터링된 압력 신호의 도함수 dP/dt로부터 직접적으로 결정된다.
제어 장치(600) 내로의 입력은, 본 발명에 따른 필터링 디바이스(603)에 의해 발생된 세트포인트(setpoint) 신호 또는 벡터 Yr 및 피드백 신호 또는 벡터 X 양자 모두, 즉, 선택된 실시예에 따른 도 2a의 신호 P 또는 도 2b의 Pout이다. 세트포인트 벡터 Yr는, 예를 들어 엔진 출력의 세트포인트 값 및 음파 방사력의 세트포인트 값을 포함한다. 이 세트포인트 값들은 바람직하게는, 하나의 열역학적 사이클 동안에 확립된 또는 몇 개의 사이클들에 걸쳐 확립된 평균값들이다. 피드백 벡터 X는, 예를 들어 본 발명에 따른 필터링 디바이스에 의해 필터링된 압력 P의 순간값 및 이 압력값의 도함수 dP/dt를 포함하며, 이 값들은 데이터 항목들로서, 이 데이터 항목들에 기초하여 실제 엔진 출력값과 음파 방사력에 대한 실제 값이 결정되어, 세트포인트 벡터 내의 대응하는 값들과 비교될 수 있다.
연소실 내에서 측정된 압력 신호가 필터링 되도록 허용하는 본 발명에 따른 방법을 사용하면, 엔진의 열역학적 사이클의 연소 단계를 제어하는 것이 정확하고 저렴해질 수 있다. 엔진에 대해 단 하나의 압력 센서만이 이용가능할 때, 그 압력 센서가 제공하는 측정된 압력 신호에 기초하여 피드백 제어가 수행될 것이다. 멀티-실린더 엔진의 경우에, 몇 개의 실린더들 내에서 압력을 검출하기 위해 몇 개의 센서가 이용 가능하다면, 본 발명에 따른 방법에 의해 각각 필터링된 다양한 측정 압력 신호들을 고려하여 피드백 제어가 수행될 수 있다.

Claims (10)

  1. 내연기관(601)을 제어하기 위한 신호를 발생시키기 위한 수단(600), 내연기관(601)의 연소실 내에서 측정된 압력에 대한 측정된 압력 신호를 공급하기 위한 센서(602), 및 필터링된 압력 신호를 발생시키기 위한 필터링 디바이스(603)를 포함하는 내연기관(601)을 제어하기 위한 디바이스로서, 상기 필터링 디바이스(603)는 아날로그 전자 부품들로 제조되고, 다이렉트 파트(201, 202, 203, 204) 및 리턴 파트(205)가 있는 폐-루프 구성을 가진 것을 특징으로 하고, 상기 리턴 파트는 상기 필터링된 압력 신호(P)를 재주입하기 위한 재주입 모듈(205)을 포함하며, 상기 루프의 다이렉트 파트는,
    - 상기 측정된 압력 신호(Pr)와 상기 재주입 모듈(205)로부터의 출력 사이의 차이를 발생시키는 제1 감산기 모듈(201),
    - 상기 감산기 모듈의 출력측 상의 정적 비선형 모듈(202),
    - 상기 비선형 모듈의 출력을 적분함으로써 상기 필터링된 압력 신호(P)를 발생시키는 적분기 모듈(204)
    을 포함하는 것인, 내연기관을 제어하기 위한 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 감산기 모듈(201), 상기 비선형 모듈(202), 및 상기 적분기 모듈(204)은 상기 필터링 루프의 다이렉트 파트에서 직렬로 접속되는 것 을 특징으로 하는 것인, 내연기관을 제어하기 위한 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    - 상기 측정된 압력 신호(Pr)와 상기 필터링된 압력 신호(P) 사이의 차이를 발생시키는 제2 감산기 모듈(206),
    - 상기 제2 감산기 모듈의 출력측 상의 로우-패스 필터링 모듈(207),
    - 상기 필터링된 압력신호(P)와 상기 로우-패스 필터링 모듈(207)로부터의 출력의 합의 형태로, 교정된 필터링된 압력 신호(Pout)를 발생시키는 가산기 모듈(208)
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연기관을 제어하기 위한 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적분기 모듈(204) 내에 입력되는 신호는, 이득 계수(gain factor)를 무시하며, 필터링된 압력 신호(P)의 시간에 관한 도함수에 대응하는 것을 특징으로 하는 것인, 내연기관을 제어하기 위한 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터링된 압력 신호가 재주입되기 이전에 상기 필터링된 압력 신호에 적용될 이득을 조정하기 위한 적어도 하 나의 승산기 모듈(203)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관을 제어하기 위한 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비선형 모듈에 의해 수행된 함수는 소프트 또는 하드 문턱 함수(soft thresholding function or hard thresholding function)인 것을 특징으로 하는 것인, 내연기관을 제어하기 위한 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비선형 모듈(202)은, 적어도 하나의 레지스터, 및 백투백 방식(back-to-back)으로 병렬로 접속된 적어도 2개의 다이오드로 만들어지는 것을 특징으로 하는 것인, 내연기관을 제어하기 위한 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 감산기 모듈(201) 또는 제2 감산기 모듈(206) 또는 가산기 모듈(208)은, 연산 증폭기 및 적어도 하나의 레지스터로 제작되는 것을 특징으로 하는 것인, 내연기관을 제어하기 위한 디바이스.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적분기 모듈(204)은 적어도 하나의 레지스터 및 하나의 커패시터로 제작되는 것을 특징으로 하는 것인, 내연기관을 제어하기 위한 디바이스.
  10. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 로우-패스 필터링 모듈(207)은 적어도 하나의 레지스터 및 하나의 커패시터로 제작되는 것을 특징으로 하는 것인, 내연기관을 제어하기 위한 디바이스.
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