KR20100018397A - Controller of variable valve timing apparatus - Google Patents

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KR20100018397A KR1020080077138A KR20080077138A KR20100018397A KR 20100018397 A KR20100018397 A KR 20100018397A KR 1020080077138 A KR1020080077138 A KR 1020080077138A KR 20080077138 A KR20080077138 A KR 20080077138A KR 20100018397 A KR20100018397 A KR 20100018397A
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Abstract

PURPOSE: A controller of a variable valve timing system is provided to improve excellent response rate and control precision by reflecting the temperature and the pressure change of oil supplied to an oil control valve. CONSTITUTION: A controller of a variable valve timing system comprises a cam shaft(130), a vane(115), a stator(120), an oil control valve(145), and a sliding mode controller(305). A cam is formed inside the cam shaft. The vane is mounted on one end of the cam shaft. The stator is mounted on the vane and constitutes a retard chamber(100) and an advance chamber(105). The oil control valve supplies oil to the retard chamber and the advance chamber. The sliding mode controller controls the oil control valve. Controlling the oil provided to the retard chamber and the advance chamber through a sliding mode, the sliding mode controller reflects the temperature of the oil provided to the oil control valve and the pressure gradient of the oil.

Description

가변밸브 타이밍 기구의 제어기{CONTROLLER OF VARIABLE VALVE TIMING APPARATUS}CONTROLLER OF VARIABLE VALVE TIMING APPARATUS}

본 발명은 가변밸브 타이밍 기구의 제어기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밸브타이밍의 응답성 향상과 외란에 대한 강건성을 확보한 가변밸브 타이밍 기구의 제어기에 관한 것이다.The present invention relates to a controller of a variable valve timing mechanism, and more particularly, to a controller of a variable valve timing mechanism that improves the responsiveness of valve timing and ensures robustness against disturbance.

가변밸브 타이밍 기구를 장착한 엔진은 운행조건에 따라 최적의 밸브타이밍을 적용할 수 있어 연비와 출력의 개선과 배기가스 저감의 효과가 있다. 이러한 성능개선을 위해서, 밸브타이밍은 운전과 동시에 연속적으로 변화해야 하기 때문에 빠르고 정확한 제어가 뒷받침되어야 한다.The engine equipped with the variable valve timing mechanism can apply the optimum valve timing according to the driving conditions, thereby improving the fuel efficiency, output and reducing the exhaust gas. In order to improve these performances, the valve timing must be continuously changed at the same time as the operation, and must be supported by fast and accurate control.

기존의 가변밸브 타이밍 기구는 PID 제어기 또는 PID 제어기를 변형한 형태의 제어기로 컨트롤되었다. 이러한 기존 제어기들의 문제점은 온도조건이나 RPM 조건에 맞는 맵을 사용해야 한다는 것이다.The existing variable valve timing mechanism is controlled by a controller of a PID controller or a modified PID controller. The problem with these existing controllers is the need to use a map that matches the temperature or RPM conditions.

이 맵을 작성하기 위해 각 조건에서 실험을 통한 보정이 이루어 져야 한다. 또한 이러한 실험과정은 공차 때문에 엔진마다 모두 시행되어야 하는 문제점을 가진다. Experimental corrections have to be made in each condition to create this map. In addition, this experimental process has a problem that must be performed for each engine due to tolerances.

이를 극복하기 위해서는 학습 알고리즘을 추가해야 한다. 이러한 문제점뿐만 아니라, 예상치 못한 미지의 외부입력에 취약한 단점을 가지고 있다.To overcome this, we need to add a learning algorithm. In addition to these problems, it also has the disadvantage of being vulnerable to unexpected and unknown external input.

도면 9는 PID기반제어기의 설계순서도이다.9 is a design flowchart of the PID-based controller.

PID기반 제어기에서는 가변밸브 타이밍 기구의 비선형 특성을 반영하고 있지 않기 때문에 오일온도 조건과 엔진 스피드(RPM)에 따라 다른 제어특성을 만족시킬 수 없다. 그렇기 때문에 각 조건에 따라 실험을 통하여 튜닝을 하고 맵으로 작성하여 제어에 활용해야 한다.Since the PID-based controller does not reflect the nonlinear characteristics of the variable valve timing mechanism, other control characteristics cannot be satisfied depending on the oil temperature condition and engine speed (RPM). Therefore, it is necessary to tune through experiments according to each condition, make a map, and use it for control.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 가변밸브 타이밍 기구의 신속성, 정확성 및 미지의 외란에 대한 강인성을 확보한 가변밸브 타이밍 기구의 제어기를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and to provide a controller of a variable valve timing mechanism that ensures the speed, accuracy and robustness of unknown disturbance of the variable valve timing mechanism.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변밸브 타이밍 기구의 제어기는, 캠이 형성된 캠샤프트, 상기 캠샤프트의 일단부에 장칙되는 베인, 상기 베인에 장착되어 지각실과 진각실을 형성하는 스테이터, 상기 지각실과 상기 진각실에 오일을 공급하는 오일컨트롤밸브 및 상기 오일컨트롤밸브를 제어하는 슬라이딩 제어부를 포함하고, 상기 슬라이딩 제어부는, 상기 오일의 온도 및 엔진의 알피엠에 따른 상기 오일의 압력변화를 반영하여 상기 지각실과 상기 진각실에 공급되는 오일을 제어하는 슬라이딩 제어부를 포함한다.The controller of the variable valve timing mechanism according to the present invention for achieving the above object is a camshaft cam is formed, a vane mounted on one end of the camshaft, a stator mounted to the vane to form a perceptual chamber and a true chamber, An oil control valve for supplying oil to the crust chamber and the truth chamber and a sliding control unit for controlling the oil control valve, wherein the sliding control unit reflects the pressure change of the oil according to the temperature of the oil and the engine of the engine. And a sliding control unit controlling oil supplied to the perception chamber and the advance chamber.

또한, 배터리전압의 변동에 따른 외란과 다른 미지의 외란 등을 고려하여 설계되고, 상기 오일이 컨트롤되는 오일컨트롤밸브를 통과하는 오일유동모델, 상기 진각실과 지각실 내의 압력모델 및 로터의 운동모델을 이용한다.In addition, it is designed in consideration of the disturbance and other unknown disturbance according to the variation of the battery voltage, and the oil flow model passing through the oil control valve that the oil is controlled, the pressure model in the chamber and the crust chamber and the motion model of the rotor I use it.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가변밸브 타이밍 기구의 제어기에 의하면, 기존의 PID 기반 제어기보다 뛰어난 응답성과 제어 정밀도를 확보할 수 있다.As described above, according to the controller of the variable valve timing mechanism according to the present invention, it is possible to ensure the responsiveness and control accuracy superior to the conventional PID-based controller.

아울러, 제어기 설계를 모델을 기반으로 하여 모델에 온도와 오일압력 특성 을 반영하고 불확실성과 외란에 대한 강건성을 정량화 함으로서 PID 제어기보다 비교적 간단한 캘리브레이션을 적용 할 수 있다.In addition, it is possible to apply a relatively simple calibration than the PID controller by reflecting the temperature and oil pressure characteristics in the model and quantifying the robustness against uncertainty and disturbance.

또한, 온도변화, 엔진의 속도(회전수) 변화뿐만 아니라 미지의 외란에 대한 강건성을 확보 할 수 있다.In addition, it can secure robustness against unknown disturbances as well as temperature changes and engine speed changes.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail as follows.

가변밸브 타이밍 기구의 온도변화에 따른 오일특성변화, RPM에 따른 오일압력변화 등을 포함한 수학적 모델을 만들고, 이 모델을 기반으로 하여 가변밸브 타이밍 기구의 위치 제어를 위한 제어기를 설계하였으며, 모델 불확실성과 예상하지 못한 외란을 극복하기 위해 슬라이딩모드 제어 이론을 적용한다.A mathematical model including oil characteristic change according to temperature change of the variable valve timing mechanism and oil pressure change according to RPM was made. Based on this model, a controller for position control of the variable valve timing mechanism was designed. The sliding mode control theory is applied to overcome unexpected disturbances.

도 1은 가변밸브 타이밍 기구의 구성도이고, 가변밸브 타이밍 기구의 수학적 모델을 구하기 위해 자유물체도로 나타내면 도 2과 같다.FIG. 1 is a configuration diagram of a variable valve timing mechanism, and is shown in FIG. 2 as a free physical diagram for obtaining a mathematical model of the variable valve timing mechanism.

도 1을 참조하면, 가변밸브 타이밍 기구는 가변밸브기구(100), 캠샤프트(105), 지각유로(110), 진각유로(115), 오일컨트롤밸브(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the variable valve timing mechanism includes a variable valve mechanism 100, a cam shaft 105, a perceptual flow path 110, an advance path 115, and an oil control valve 120.

또한, 상기 캠샤프트(105)의 일단부에는 상기 가변밸브기구(100)가 배치되고, 상기 가변밸브기구(100)와 상기 오일컨트롤밸브(120) 사이에는 상기 진각유로(115)와 상기 지각유로(110)가 형성된다.In addition, the variable valve mechanism 100 is disposed at one end of the cam shaft 105, and the advance passage 115 and the perceptual flow path are disposed between the variable valve mechanism 100 and the oil control valve 120. 110 is formed.

또한, 상기 가변밸브기구(100)는 로터(125), 베인(130), 스테이터하우징(135) 및 스토퍼핀(150)을 포함하고, 상기 베인(130)의 양측으로 상기 지각 실(140)과 상기 진각실(145)이 형성된다.In addition, the variable valve mechanism 100 includes a rotor 125, a vane 130, a stator housing 135, and a stopper pin 150, and the crust chamber 140 may be disposed at both sides of the vane 130. The shell chamber 145 is formed.

상기 오일컨트롤밸브(120)는 슬라이딩모드 제어기(305)에 의해서 제어되며, 상기 슬라이딩모드 제어기(305)는 수학적인 모델을 이용하여 오일압력, 오일온도 및 배터리전압과 같은 여러 가지 변수를 고려한다.The oil control valve 120 is controlled by the sliding mode controller 305, and the sliding mode controller 305 considers various variables such as oil pressure, oil temperature and battery voltage using a mathematical model.

도 2를 참조하면, 상기 오일컨트롤밸브 내에는 상기 슬라이딩제어기에서 인가되는 전압에 따라서 움직이면서 오일을 상기 지각실(140) 또는 상기 진각실(145)로 공급하는 스풀(200)이 장착된다.Referring to FIG. 2, the oil control valve is mounted with a spool 200 for supplying oil to the perceptual chamber 140 or the advance chamber 145 while moving in accordance with a voltage applied from the sliding controller.

본 발명의 실시예에서, 상기 슬라이딩모드 제어기(305)는 배터리센서로부터 배터리의 전압을 감지하고, 온도센서로부터 오일 온도를 감지하며, 엔진의 알피엠의 변동에 따른 오일의 압력을 오일 압력센서로부터 감지한다.In the exemplary embodiment of the present invention, the sliding mode controller 305 detects the voltage of the battery from the battery sensor, detects the oil temperature from the temperature sensor, and detects the oil pressure according to the variation of the engine of the engine from the oil pressure sensor. do.

상기 수학적 모델은 3가지 하위 모델로 구성되는데, 상기 스풀밸브(200)에서 공급되는 오일유동모델, 상기 진각실(145)과 상기 지각실(145) 내의 압력모델, 상기 로터(125)의 운동모델이 그것이다.The mathematical model consists of three sub-models, an oil flow model supplied from the spool valve 200, a pressure model in the advance chamber 145 and the perceptual chamber 145, and a motion model of the rotor 125. This is it.

상기 스풀밸브(200)에서 공급되는 오일유동모델은 오리피스 법칙, 베르누이 방정식 그리고 연속방정식을 이용하여 구하면 식 (1)과 같다.The oil flow model supplied from the spool valve 200 is obtained by using Orifice's law, Bernoulli's equation, and continuous equation.

Figure 112008056572311-PAT00001
Figure 112008056572311-PAT00001

Figure 112008056572311-PAT00002
Figure 112008056572311-PAT00003
은 부하유량과 부하압력이다
Figure 112008056572311-PAT00004
. 그 리고
Figure 112008056572311-PAT00005
는 유량계수,
Figure 112008056572311-PAT00006
는 스풀밸브의 출구 포트 폭 그리고
Figure 112008056572311-PAT00007
는 오일 밀도 이다.
Figure 112008056572311-PAT00002
and
Figure 112008056572311-PAT00003
Is the load flow rate and load pressure
Figure 112008056572311-PAT00004
. And
Figure 112008056572311-PAT00005
Is the flow coefficient,
Figure 112008056572311-PAT00006
Is the outlet port width of the spool valve and
Figure 112008056572311-PAT00007
Is the oil density.

상기 스풀밸브(200)의 이동량

Figure 112008056572311-PAT00008
는 상기 오일컨트롤밸브(120)에 인가되는 PWM 듀티와 비례관계로 실험을 통해 관계식을 구할 수 있다.Movement amount of the spool valve 200
Figure 112008056572311-PAT00008
The relational expression can be obtained through an experiment in a proportional relationship with the PWM duty applied to the oil control valve 120.

아울러, 상기 진각실(145)과 상기 지각실(140) 내의 압력모델은 두 실내의 연속방정식을 이용하여 식 (2)와 같이 구한다.In addition, the pressure model in the advance chamber 145 and the perceptual chamber 140 is obtained as in Equation (2) using a continuous equation of two rooms.

Figure 112008056572311-PAT00009
Figure 112008056572311-PAT00009

여기서 Vt 는 두 실(145, 140)의 부피와 상기 오일경로(110, 115)의 부피를 포함한 전체 부피이고,

Figure 112008056572311-PAT00010
은 상기 로터(125) 중심과 상기 베인(130)의 무게중심 사이의 거리이다.
Figure 112008056572311-PAT00011
는 상기 베인(130)의 각 위치 즉, 캠 위상이다.Where Vt is the total volume including the volume of the two seals 145 and 140 and the volume of the oil paths 110 and 115,
Figure 112008056572311-PAT00010
Is the distance between the center of the rotor 125 and the center of gravity of the vane 130.
Figure 112008056572311-PAT00011
Is the angular position of the vanes 130, i.e., the cam phase.

상기 로터(125)의 운동모델은 상기 로터(125)에 가해지는 힘에 대한 운동방정식을 이용하여 식 (3)과 같이 구한다.The motion model of the rotor 125 is obtained as in Equation (3) using the equation of motion for the force applied to the rotor 125.

Figure 112008056572311-PAT00012
Figure 112008056572311-PAT00012

여기서

Figure 112008056572311-PAT00013
는 상기 베인(130)을 포함하는 상기 로터(125)의 전체 질량이 고 b는 오일의 점성감쇠계수, k는 스프링상수 이다. 그리고
Figure 112008056572311-PAT00014
는 마찰력이다.here
Figure 112008056572311-PAT00013
Is the total mass of the rotor 125 including the vanes 130, b is the viscous damping coefficient of the oil, k is the spring constant. And
Figure 112008056572311-PAT00014
Is the frictional force.

위 3개의 하위모델을 결합하여 가변밸브 타이밍 기구의 수학적 모델은 식 (4)와 같다.By combining the three submodels above, the mathematical model of the variable valve timing mechanism is shown in Equation (4).

Figure 112008056572311-PAT00015
Figure 112008056572311-PAT00015

여기서 변수 및 계수는 다음과 같다.Where the variables and coefficients are

Figure 112008056572311-PAT00016
Figure 112008056572311-PAT00016

이 모델을 기반으로 하여 가변밸브 타이밍 기구의 위치제어를 위해서 슬라이딩모드 제어기를 설계한다.Based on this model, a sliding mode controller is designed to control the position of the variable valve timing mechanism.

식 (4)에서

Figure 112008056572311-PAT00017
는 상태 벡터,
Figure 112008056572311-PAT00018
는 제어입력,
Figure 112008056572311-PAT00019
는 외란, 그리고
Figure 112008056572311-PAT00020
는 시스템 계수 와 제어 게인 이며 오일 온도변화와 오일 압력변화에 대한 특성을 포함하고 있다. In equation (4)
Figure 112008056572311-PAT00017
State vector,
Figure 112008056572311-PAT00018
Is the control input,
Figure 112008056572311-PAT00019
Is disturbance, and
Figure 112008056572311-PAT00020
Are system coefficients and control gains, and include characteristics of oil temperature change and oil pressure change.

모델 불확실성과 외란에 대한 강건성을 정량화하면 식 (5)와 같다. To quantify the model uncertainty and robustness against disturbances, Eq.

Figure 112008056572311-PAT00021
Figure 112008056572311-PAT00021

Figure 112008056572311-PAT00022
는 공칭값(nominal value)이며,
Figure 112008056572311-PAT00023
는 모델 불확실성에 대한 값이다. 그리고 D는 외란의 상한값이다. 이 값들은 다음과 같이 정한다.
Figure 112008056572311-PAT00022
Is the nominal value,
Figure 112008056572311-PAT00023
Is the value for model uncertainty. And D is the upper limit of disturbance. These values are determined as follows.

시스템계수에 대한 불확실성

Figure 112008056572311-PAT00024
는 식 (6)과 같이 알고 있는 함수F에 상한값을 갖는다.Uncertainty about system coefficients
Figure 112008056572311-PAT00024
Has an upper limit on a known function F, as shown in equation (6).

Figure 112008056572311-PAT00025
Figure 112008056572311-PAT00025

제어게인

Figure 112008056572311-PAT00026
는 하한값과 상한값 사이값으로 제한된다. Control gain
Figure 112008056572311-PAT00026
Is limited to a value between the lower limit and the upper limit.

Figure 112008056572311-PAT00027
Figure 112008056572311-PAT00027

이렇게 제어기 설계단계에서 모델 불확실성과 미지의 외란에 대한 고려를 하기 때문에 시스템 자체의 온도변화, 오일 압력변화 그리고 모델에서 포함하지 못했 던 캠축을 통해 들어오는 반발력, 마찰요인, 배터리 전압의 영향 등 외부환경적 요인에 대해 강건성을 가지게 된다.Since model uncertainty and unknown disturbance are taken into account during the design stage of the controller, external environmental factors such as changes in the temperature of the system itself, oil pressure, and the effects of repulsive forces, friction factors, and battery voltages coming through the camshaft that are not included in the model It is robust against factors.

다음으로 가변밸브 타이밍 기구의 추종값

Figure 112008056572311-PAT00028
차이를 식 (7)과 같이 오차로 정의 하면 슬라이딩 s(t)=0 는 식 (8)과 같이 구해진다.Next, the following value of the variable valve timing mechanism
Figure 112008056572311-PAT00028
If the difference is defined as an error as in Eq. (7), the sliding s (t) = 0 is obtained as in Eq. (8).

Figure 112008056572311-PAT00029
Figure 112008056572311-PAT00029

여기서

Figure 112008056572311-PAT00030
는 양의 상수값을 선택한다.here
Figure 112008056572311-PAT00030
Selects a positive constant value.

슬라이딩 조건은 식 (9)와 같다.Sliding condition is the same as (9).

Figure 112008056572311-PAT00031
Figure 112008056572311-PAT00031

여기서

Figure 112008056572311-PAT00032
는 양의 상수값을 선택한다.here
Figure 112008056572311-PAT00032
Selects a positive constant value.

식 (9)로부터 전개하면 식 (10)과 같다.When it develops from Formula (9), it is the same as Formula (10).

Figure 112008056572311-PAT00033
Figure 112008056572311-PAT00033

식 (9)와 (10)을 통하여 제어입력 u는 식(11)과 같이 구해진다.Through equations (9) and (10), the control input u is obtained as in equation (11).

Figure 112008056572311-PAT00034
Figure 112008056572311-PAT00034

제어입력의 부호함수는 전기적 또는 물리적인 채터링을 야기할 수 있으므로, 부호함수 대신 포화함수로 대신하여 사용한다.Since the sign function of the control input can cause electrical or physical chattering, use the saturation function instead of the sign function.

Figure 112008056572311-PAT00035
Figure 112008056572311-PAT00035

따라서 식 (11)은 다음과 같이 식 (12)로 나타낸다.Therefore, Formula (11) is represented by Formula (12) as follows.

Figure 112008056572311-PAT00036
Figure 112008056572311-PAT00036

도 3은 가변밸브타이밍시스템에 위에서 구한 슬라이딩제어기를 적용한 구성도이다.3 is a configuration diagram applying the sliding controller obtained above to the variable valve timing system.

도 3을 참조하면, 비선형 특성을 반영한 모델에 의해서 상기 슬라이딩제어 기(305)는 목표캠 각도를 입력받고, 상기 목표캠 각도 수치에 따라서 상기 오일컨트롤밸브(120)에 제어입력 신호를 전달한다.Referring to FIG. 3, the sliding controller 305 receives a target cam angle by a model reflecting a nonlinear characteristic and transmits a control input signal to the oil control valve 120 according to the target cam angle value.

또한, 상기 슬라이딩제어기(305)는 캠위치센서와 크랭크위치센서로부터 캠의 회전위치(위상) 신호를 인가받는다.In addition, the sliding controller 305 receives a rotational position (phase) signal of the cam from the cam position sensor and the crank position sensor.

도 4의 슬라이딩모드 제어기 설계순서도에서 보는 것처럼, 비선형특성을 포함한 가변밸브 타이밍 기구의 모델을 기반으로 제어기를 설계함으로써 오일온도와 엔진스피드의 영향이 제어에 반영되고 있다.As shown in the sliding mode controller design flowchart of FIG. 4, the influence of oil temperature and engine speed is reflected in the control by designing the controller based on a model of a variable valve timing mechanism including a nonlinear characteristic.

뿐만 아니라, 제어기 설계과정에서 모델 불확실성과 미지의 외란에 대한 강건성을 정량화 함으로써 배터리 전압의 변화나 단품의 공차 등 외란에 대해 강건한 장점을 가진다. In addition, by quantifying the model uncertainty and robustness against unknown disturbances in the controller design process, it has robust advantages against disturbances such as changes in battery voltage and tolerance of components.

이러한 설계과정은 1주일 정도 소요되며 공차에 대한 강건성으로 같은 엔진에 대해서는 한번의 작업만 해주면 된다. 아래 표 1은 PID 기반제어기와 슬라이딩모드 제어기를 비교한 내용이다.This design process takes about a week and requires only one operation for the same engine due to the robustness of the tolerances. Table 1 below shows the comparison between the PID-based controller and the sliding mode controller.

제어기 종류  Controller type PID 기반제어기 PID based controller 슬라이딩모드 제어기 Sliding mode controller 캘리브레이션  calibration 오일 온도와 엔진스피드에 따라 실험이 필요  Requires experimentation depending on oil temperature and engine speed 모델에 포함됨. Included in the model. 배터리전압 외란  Battery voltage disturbance 배터리전압에 대한 OCV 홀딩 듀티 사이클 맵 작성  Create OCV Holding Duty Cycle Map for Battery Voltage 모델에 포함되고 모델 불확실성도 제어기 설계단계에서 고려함 Included in the model and model uncertainty is taken into account during the controller design phase 외란에 대한 강건성  Robustness against disturbance 미지의 외란에 대해서 취약함 Vulnerable to Unknown Disturbance 강건함 Robustness 제어성능  Control performance -- PID 보다 뛰어난 제어성능 Better control performance than PID 공차에 대한 강건성  Robustness to Tolerance 공차 때문에 각 엔진에 캘리브레이션 필요, 또는 학습알고리즘 필요 Tolerances require calibration for each engine, or learning algorithm 공차에 대한 강건함 Robustness Tolerance 캘리브레이션 소요시간  Calibration time 한 달 정도 About a month 1주일 정도 About a week

도 5는 PID 제어기와 슬라이딩모드 제이기(SMC: Sliding Mode Controller)를 사용하여 목표 캠 각도를 5도에서 45도로 계단입력을 주었었을 때 실험결과를 보여준다. 결과를 보면 슬라이딩모드 제어기가 신속하게 정상상태에 도달함을 알 수 있다.FIG. 5 shows an experimental result when a target cam angle is input from 5 degrees to 45 degrees using a PID controller and a sliding mode controller (SMC). The results show that the sliding mode controller quickly reaches steady state.

도 6는 Sine 함수 입력을 주었을 때 결과이다. PID 제어기와 오차를 비교하면 슬라이딩모드 제어기의 정확도를 확인할 수 있다.6 shows the result when a Sine function input is given. Comparing the error with the PID controller, you can check the accuracy of the sliding mode controller.

도 7과 도 8는 외란에 대한 강건성을 보여준다. 7 and 8 show the robustness against disturbances.

도 7은 외란으로서 배터리전압을 12 V 에서 14 V로 스텝입력을 주었을 때 실험결과이고 도 8는 배터리전압을 10 V 에서 14 V 사이로 스윙 했을 때 실험결과이다. 이 실험결과 그래프를 통하여 슬라이딩모드 제어기의 강건성을 확인할 수 있다. 7 is an experimental result when a battery voltage is input from 12 V to 14 V as a disturbance, and FIG. 8 is an experimental result when the battery voltage is swinged from 10 V to 14 V. FIG. The experimental results show the robustness of the sliding mode controller.

뿐만 아니라, 도 7과 8에서처럼 PID 제어기에서는 배터리 전압에 따라 OCV(오일컨트롤밸브)의 홀딩 PWM 듀티가 달라짐으로 제어성능에 악영향을 미친다. In addition, in the PID controller, as shown in FIGS. 7 and 8, the holding PWM duty of the OCV (oil control valve) varies according to the battery voltage, which adversely affects the control performance.

이것을 극복하기 위해서 PID 제어기에서는 배터리 전압에 따른 실험을 통하여 맵을 작성해서 적용해야 한다.To overcome this problem, the PID controller needs to create and apply a map through experiments with battery voltage.

따라서, PID 제어기는 실험으로 인해 한 달 정도의 캘리브레이션 기간이 필요하며, 오차로 인해서 각 엔진마다 캘리브레이션을 시행해야 하는 문제점을 가진다. 이를 극복하기 위해서는 학습알고리즘이 추가적으로 필요하다.Therefore, the PID controller needs a calibration period of about one month due to the experiment, and has a problem in that calibration is performed for each engine due to an error. To overcome this, additional learning algorithm is needed.

본 발명의 실시예에 따른 슬라이딩모드 제어기는 배터리전압과 같은 외란에 대한 고려가 모델에 포함되어 있으므로 별도의 맵데이터를 필요하지 않아 캘리브레이션 기간이 짧아진다.In the sliding mode controller according to the exemplary embodiment of the present invention, since the consideration of disturbances such as battery voltage is included in the model, the calibration period is shortened because no separate map data is required.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and easily changed and equalized by those skilled in the art from the embodiments of the present invention. It includes all changes to the extent deemed acceptable.

도면 1은 가변밸브 타이밍 기구의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a variable valve timing mechanism.

도면 2는 가변밸브 타이밍 기구의 자유 물체도이다.2 is a free object diagram of the variable valve timing mechanism.

도면 3은 슬라이딩모드 제어기의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a sliding mode controller.

도면 4는 슬라이딩모드 제어기의 설계순서도이다.4 is a design flowchart of the sliding mode controller.

도면 5은 4도에서 45도로 스텝입력에 대한 PID 제어기와 슬라이딩모드 제어기의 추종 결과를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the following results of the PID controller and the sliding mode controller for the step input from 4 degrees to 45 degrees.

도면 6은 Sine함수 입력에 대한 PID 제어기와 슬라이딩모드 제어기의 추종 결과를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the following results of a PID controller and a sliding mode controller for inputting a sine function.

도면 7은 외란으로서 배터리전압 스텝입력에 대한 PID 제어기와 슬라이딩모드 제어기의 추종 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating a tracking result of a PID controller and a sliding mode controller for battery voltage step input as disturbances.

도면 8는 외란으로서 배터리전압 스윙에 대한 PID 제어기와 슬라이딩모드 제어기의 추종 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 8 is a graph illustrating a tracking result of a PID controller and a sliding mode controller for battery voltage swing as disturbances.

도면 9는 PID기반제어기의 설계순서도이다.9 is a design flowchart of the PID-based controller.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100: 지각실100: tectonic chamber

105: 진각실105: advance chamber

110: 로터110: rotor

115: 베인115: vane

120: 스테이터120: stator

125: 가변밸브 타이밍 기구125: variable valve timing mechanism

130: 캠샤프트130: camshaft

135: 진각유로135: Acute Euro

140: 지각유로140: Crust Euro

145: 오일콘트롤벨브145: oil control valve

Claims (9)

캠이 형성된 캠샤프트;A cam shaft having a cam formed thereon; 상기 캠샤프트의 일단부에 장칙되는 베인;Vanes mounted on one end of the camshaft; 상기 베인에 장착되어 지각실과 진각실을 형성하는 스테이터;A stator mounted to the vane to form a crust chamber and a true chamber; 상기 지각실과 상기 진각실에 오일을 공급하는 오일컨트롤밸브; 및An oil control valve for supplying oil to the crust chamber and the truth chamber; And 상기 오일컨트롤밸브를 제어하는 슬라이딩모드 제어기;A sliding mode controller controlling the oil control valve; 를 포함하고,Including, 상기 슬라이딩모드 제어기는,The sliding mode controller, 상기 오일컨트롤밸브로 공급되는 오일의 온도 및 오일의 압력변화를 반영하여 상기 지각실과 상기 진각실에 공급되는 오일을 슬라이딩 모드 방법으로 제어하는 가변밸브 타이밍 기구의 제어기.And a variable valve timing mechanism for controlling oil supplied to the crust chamber and the true chamber by a sliding mode method by reflecting the temperature of the oil supplied to the oil control valve and the pressure change of the oil. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 슬라이딩모드 제어기는,The sliding mode controller, 배터리전압의 변동에 따른 외란을 기초하여 상기 오일컨트롤밸브를 제어하는 가변밸브 타이밍 기구의 제어기.A controller of a variable valve timing mechanism for controlling the oil control valve based on disturbance caused by a change in battery voltage. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 슬라이딩 제어부는,The sliding control unit, 상기 오일컨트롤밸브에서 상기 진각실과 지각실로 공급되는 오일의 오일유동모델을 이용하는 가변밸브 타이밍 기구의 제어기.A controller of a variable valve timing mechanism using an oil flow model of oil supplied from the oil control valve to the advance chamber and the perception chamber. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 오일유동모델은 수식(1)
Figure 112008056572311-PAT00037
에 의해서 계산되는 가변밸브 타이밍 기구의 제어기.
The oil flow model is represented by Equation (1)
Figure 112008056572311-PAT00037
The controller of the variable valve timing mechanism calculated by.
제3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 슬라이딩 제어부는,The sliding control unit, 상기 진각실과 지각실 내의 압력모델을 이용하는 가변밸브 타이밍 기구의 제어기.A controller of a variable valve timing mechanism using the pressure models in the advance chamber and the perception chamber. 제5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 압력모델은 수식(2)
Figure 112008056572311-PAT00038
에 의해서 계산되는 가변밸브 타이밍 기구의 제어기.
The pressure model is equation (2)
Figure 112008056572311-PAT00038
The controller of the variable valve timing mechanism calculated by.
제3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 진각실과 지각실을 형성하는 베인과 로터를 포함하고,A vane and a rotor forming the chamber and the chamber, 상기 슬라이딩 제어부는 상기 베인과 로터의 운동모델을 이용하는 가변밸브 타이밍 기구의 제어기.The sliding control unit is a controller of the variable valve timing mechanism using the motion model of the vane and the rotor. 제7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 운동모델은 수식(3)
Figure 112008056572311-PAT00039
에 의해서 계산되는 가변밸브 타이밍 기구의 제어기.
The exercise model is equation (3).
Figure 112008056572311-PAT00039
The controller of the variable valve timing mechanism calculated by.
제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 오일의 온도를 감지하는 온도센서와 상기 오일의 압력을 감지하는 압력센서를 더 포함하는 가변밸브 타이밍 기구의 제어기.And a temperature sensor detecting a temperature of the oil and a pressure sensor detecting a pressure of the oil.
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