KR20110047202A - 열 기관 밸브의 하나 이상의 전자기 액추에이터용 제어 유닛, 및 그러한 제어 유닛과 전자기 액추에이터의 다양한 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 열 기관의 밸브(13, 14)의 하나 이상의 전자기 액추에이터(15, 16)를 위한 제어 유닛(19, 20)에 관한 것으로서, 이 제어 유닛은 연결 수단(24, 25)에 의해 열 기관의 메인 관리 유닛(21)에 연결되어, 이 연결 수단을 통해 메인 관리 유닛에 의해 제어 유닛으로 전송되는 신호에 기초하여 액추에이터를 구동하는 적어도 제1 구동 프로그램의 영향 하에서 작동할 수 있다. 본 발명에 따르면, 제어 유닛은 응급 정보를 내장한 메모리(26, 27)를 포함하고, 그 신호가 중단되는 경우에 제어 유닛은 응급 정보에 기초하여 전자기 액추에이터를 구동하도록 제2 구동 프로그램을 이용한다. 또한, 본 발명은 그러한 제어 유닛과 전자기 액추에이터의 다양한 조립체에 관한 것이다.

Description

열 기관 밸브의 하나 이상의 전자기 액추에이터용 제어 유닛, 및 그러한 제어 유닛과 전자기 액추에이터의 다양한 조립체{CONTROL UNIT FOR ONE OR MORE ELECTROMAGNETIC ACTUATORS OF A HEAT ENGINE VALVE, AND DIFFERENT ASSEMBLIES OF SUCH CONTROL UNITS AND SUCH ELECTROMAGNETIC ACTUATORS}

본 발명은, 자동차를 움직이게 하는 데에 이용되는 것과 같은 열 기관의 밸브의 하나 이상의 액추에이터용 제어 유닛에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 제어 유닛과 전자기 액추에이터의 다양한 조립체에 관한 것이다.

열 기관은 일반적으로 연소실을 획정하는 실린더를 포함하며, 그 연소실은 한쪽에서는 실린더 블록에 의해, 다른 한쪽에서는 크랭크샤프트에 연결된 왕복동 피스톤에 의해 밀봉된다. 그러한 열 기관은 연소실 내로 연료를 흡입하기 위한 흡기 덕트와 연소 가스를 위한 배기 덕트를 포함하며, 이들 덕트에는 각각 흡기 밸브와 배기 밸브가 장착되어 있다. 흡기 덕트와 배기 덕트는 4행정 기관 작동 사이클이 달성되도록 작동하는 데, 다시 말해 각각의 연소실마다, 그 연소실 내로 공기와 연료가 도입되는 흡기 단계, 공기와 연료의 혼합물을 압축하는 압축 단계, 그 혼합물의 연소로부터 얻어진 연소 가스를 팽창시키는 팽창 단계, 및 연소 가스를 연소실로부터 배기하는 배기 단계가 이루어지되, 이들 단계가 각 실린더에서 크랭크샤프트의 2회전에 걸쳐 순차적으로 이루어지도록 작동한다.

각각의 밸브를 작동시키기 위해, 열 기관의 메인 관리 유닛에, 즉 엔진 제어 유닛 또는 ECU에 연결 수단에 의해 연결된 제어 유닛에 의해 구동되는 전자기 밸브 액추에이터를 이용하는 것이 공지되어 있는데, 그 엔진 제어 유닛은 예를 들면 외부 온도, 엔진 부하, 운전 모드 등에 따른 다수의 매핑(mapping)을 내장한 메모리를 구비한다. 그 제어 유닛은 연결 수단을 통해 메인 관리 유닛에 의해 전송되는 구동 신호에 기초하여 전자기 액추에이터를 구동하기 위한 구동 프로그램의 작동 하에서 작동한다. 구동 신호는 크랭크샤프트의 720°의 사이클에서 해당 실린더의 피스톤의 기준 상사점 다음의 개폐 각도를 결정하고, 또한 물 온도, 오일 온도 및 엔진 속도 등을 결정한다.

이러한 시스템에 의해, 열 기관의 최고의 성능 수준이 달성될 수 있다. 그러나, 예를 들면 메인 관리 유닛과 제어 유닛 간에 연결이 끊어짐으로 인해 메인 관리 유닛으로부터 비롯된 신호가 존재지 않는 경우에, 제어 유닛은 액추에이터를 구동할 수 없어, 열 기관이 멈추게 할 것이다.

따라서, 열 기관의 신뢰성을 향상시킬 수단을 구비하는 것이 유리할 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따르면, 열 기관의 밸브의 하나 이상의 전자기 액추에이터를 위한 제어 유닛으로서, 연결 수단에 의해 열 기관의 메인 관리 유닛에 연결되어, 이 연결 수단을 통해 메인 관리 유닛에 의해 제어 유닛으로 전송되는 신호에 기초하여 전자기 액추에이터를 구동하는 적어도 제1 구동 프로그램의 영향 하에서 작동할 수 있는 제어 유닛을 제공한다. 이 제어 유닛은 응급 정보(stop gap information)를 내장한 메모리를 포함하고, 신호가 중단되는 경우에 제어 유닛은 응급 정보에 기초하여 전자기 액추에이터를 구동하도록 제2 구동 프로그램을 이용한다.

따라서, 신호가 존재하지 않더라도, 제어 유닛은 액추에이터를 계속 작동시켜, 차량이 작동하여 예를 들면 수리를 위한 정비소에 도달할 수 있게 한다. 그 때, 액추에이터는 사실상 일정한 제어 프로파일에 따라 액추에이터를 구동하는 통상의 캠 샤프트와 같이 구동할 것이다.

하나의 실시예에 따르면, 그 응급 정보는 열 기관의 속도에 따른 밸브 개폐 각도를 포함한다.

제어 유닛은 밸브 개폐 명령을 1차 전류로 불리는 전류로 전환하는 내부 처리 유닛을 포함할 수 있고, 그 지령은 메인 관리 유닛에 의해 제어 유닛에 전송되는 신호에 또는 그 신호가 중단된 경우에는 응급 정보에 좌우된다.

내부 처리 유닛은 예를 들면 메인 관린 유닛에 대한 슬레이브 모드(slave mode)로, 또는 신호가 중단된 경우에는 독립 모드로서 상시 작동한다.

제어 유닛은 또한 전압 컨버터를 포함할 수 있고, 이 전압 컨버터는 1차 전류의 전압 값에 좌우되는 전압 값을 갖는 2차 전류를 액추에이터에 전달할 수 있다.

본 발명은 또한, 전술한 바와 같은 소위 제어 유닛과, 이 제어 유닛에 의해 구동되는 소위 전자기 액추에이터로 이루어진 쌍들의 조립체에 관한 것이다.

하나의 실시예에 따르면, 그 조립체는 그 쌍들의 제어 유닛들을 동기시키는 동기화 수단을 포함한다.

또한, 본 발명은 전술한 바와 같은 제어 유닛과, 이 제어 유닛에 의해 구동되는 전자기 액추에이터의 조립체에 관한 것이다.

하나의 실시예에 따르면, 그 조립체의 제어 유닛은 액추에이터로부터 원격으로 제공된다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 본 발명의 비한정적인 특정 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 참조함으로써 명백해질 것이다.

본 발명에 따르면, 열기관의 메인 관리 유닛과 전자기 액추에이터용 제어 유닛 간에 연결이 끊어짐으로 인해 메인 관리 유닛으로부터 비롯된 신호가 존재지 않는 경우에도 열 기관이 작동할 수 있게 하여, 열 기관의 신뢰성을 향상시킬 수단이 제공된다.

첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 열 기관의 개략적 사시도이고,
도 2는 그 열 기관의 개략적인 부분 횡단면도이다.

도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 열 기관은 4개의 직렬 실린더(1, 2, 3, 4)를 획정하는 블록(10)을 포함한다. 각각의 실린더(1, 2, 3, 4)는 연소실(5)을 획정하고, 이 연소실(5)은 한쪽에서는 실린더 블록(6)에 의해 밀봉되고, 다른 한쪽에서는 블록(10)에 피벗 가능하게 장착된 크랭크샤프트(9)에 커넥팅 로드(8)에 의해 연결되어 실린더(1, 2, 3, 4) 내에서 두개의 극단 위치(즉, 상사점과 하사점) 간에 미끄럼 이동하는 가동 피스톤(7)에 의해 밀봉된다.

실린더 블록(6)에 마련된 흡기 덕트(11)와 배기 덕트(12)가 각각의 연소실(5) 내로 개방되어 있다. 흡기 덕트(11)와 배기 덕트(12)에는 각각 흡기 밸브(13)와 배기 밸브(14)가 장착되어 있고, 이들 밸브는 각각 전자기 액추에이터(15, 16)에 의해 개방 및 폐쇄의 두 위치들 간에 이동한다. 각각의 전자기 액추에이터(15, 16)는 도면 부호 19, 20으로 나타낸 제어 유닛에 의해 구동된다. 다른 실시예에서, 그러한 액추에이터는 흡기 밸브에만 마련되거나 배기 밸브에만 마련될 수도 있다.

점화 플러그(17)가 연소실(5)로 통하도록 실린더 블록(6)에 장착되어 있다. 이 점화 플러그(17)는 그 자체로 공지되어 본 명세서에서는 도시 생략한 점화 회로에 연결된다.

연료 주입 장치로서 분사기(18)가 또한 실린더 블록(6)에 장착된다.

열 기관은 또한 메인 관리 유닛(엔진 제어 유닛, 즉 ECU)을 포함한다. 도면 부호 21로 나타낸 메인 관리 유닛은 특히 분사기(18), 전자기 액추에이터(15, 16), 및 점화 회로에 이들을 제어하도록 연결된다. 그 자체로 공지된 메인 관리 유닛(21)은, 예를 들면 프로세서와 같은 처리 모듈(22)이나 연산 모듈, 및 이에 연결되어 처리 모듈(22)에 의해 실행되는 프로그램을 내장한 메모리(23)를 포함한다.

그 자체로 공지된 방식으로, 각각의 실린더의 작동 사이클은, 흡입 단계(또는 행정), 압축 단계, 팽창 단계 및 배기 단계를 포함하는 4행정 사이클이다. 각 단계는 1/4 작동 사이클, 또는 크랭크샤프트의 1/2 회전을 나타낸다.

정상 작동 모드에서, 연결 수단(24, 25)에 의해 전자기 액추에이터(15,16)의 제어 유닛(19, 20)에 연결된 엔진 관리 유닛(21)은, 720°의 사이클에 걸친 해당 밸브의 개폐 각도, 물 및 오일의 온도, 상사점의 기준 큐(reference cue) 등을 결정하는 신호를 제어 유닛(19, 20)에 전송하여, 이 제어 유닛(19, 20)이 수신된 그 신호에 담긴 정보를 기초로 전자기 액추에이터(15, 16)를 구동할 수 있게 한다.

본 발명에 따르면, 제어 유닛은 특히 엔진 속도에 기초한 밸브 개폐 각도를 포함하는 응급 정보를 내장한 메모리(26, 27)를 포함한다.

예를 들면, 제어 유닛(19, 20)과 엔진 관리 유닛(21) 간의 연결이 끊어짐으로 인해 그 신호가 존재하지 않는 경우, 제어 유닛(19, 20)은 메모리(26, 27)에 내장된 응급 정보를 이용함으로써 특정 구동 프로그램을 실행시킨다. 바람직하게는, 응급 정보는 전자기 액추에이터가 표준 운전 모드에 상응하는 프로파일, 다시 말해 연료 소모와 성능 간의 타협으로부터 초래되는 프로파일에 따라 구동될 수 있게 한다.

제어 유닛은 예를 들면 메인 관린 유닛에 대한 슬레이브 모드로, 또는 신호가 중단된 경우에는 독립 모드로서 작동하여 항시 활성화되어 있는 스마트 유닛이다. 그 제어 유닛은 또한 밸브 개폐 명령을 1차 전류로 불리는 전류로 전환하는 내부 처리 유닛을 포함할 수 있고, 그 전류는 메인 관리 유닛에 의해 제어 유닛에 전송되는 신호에 또는 그 신호가 중단된 경우에는 응급 정보에 좌우된다.

제어 유닛은 또한 전압 컨버터를 포함할 수 있고, 이 전압 컨버터는 1차 전류의 전압 값에 좌우되는 전압 값을 갖는 2차 전류를 액추에이터에 전달할 수 있다.

도시 생략한 하나의 실시예에 따르면, 제어 유닛은 모든 액추에이터에 대해 하나의 동일한 것일 수 있다. 그 제어 유닛은 원격 유닛으로 마련되어, 전자석의 코일에 공급될 전류를 위한 전기적 연결에 의해 각각의 액추에이터에 연결된다.

도시한 실시예에 상응하는 다른 실시예에 따르면, 제어 유닛은 각 액추에이터마다 제공될 수도 있다. 도시 생략한 동기화 수단이, 예를 들면 각각의 제어 유닛의 내부 처리 유닛들을 상호 연관지어 서로에 대해 타이밍을 맞출 수 있게 함으로써 모든 실린더에서 열 기관에 대한 원하는 작동 모드를 보장하도록 마련된다.

명백하게는, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 청구 범위에 의해 정해지는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 그 변형예들이 적용될 수도 있다.

특히, 스포츠 차량에서, 응급 정보는 스포티 운전 모드(sporty drive)에 상응하는 액추에이터 구동 프로파일, 즉 엔진 성능을 우선시하도록 최적화된 액추에이터 구동 프로파일쪽에 적합하게 될 수 있다.

또한, 메모리(26, 27)는 다수의 구동 프로그램 및 각종 응급 정보를 내장할 수 있다.

Claims (9)

1. 열 기관의 밸브(13, 14)의 하나 이상의 전자기 액추에이터(15, 16)를 위한 제어 유닛(19, 20)으로서,
   연결 수단(24, 25)에 의해 열 기관의 메인 관리 유닛(21)에 연결되어, 이 연결 수단을 통해 메인 관리 유닛에 의해 상기 제어 유닛으로 전송되는 신호에 기초하여 전자기 액추에이터를 구동하는 적어도 제1 구동 프로그램의 영향 하에서 작동할 수 있는 제어 유닛에 있어서,
   상기 제어 유닛은 응급 정보(stop gap information)를 내장한 메모리(26, 27)를 포함하고, 상기 신호가 중단되는 경우에 제어 유닛은 상기 응급 정보에 기초하여 전자기 액추에이터를 구동하도록 제2 구동 프로그램을 이용하는 것을 특징으로 하는 전자기 액추에이터용 제어 유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 응급 정보는 열 기관의 속도에 따른 밸브 개폐 각도를 포함하는 것인 전자기 액추에이터용 제어 유닛.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밸브 개폐 명령을 1차 전류로 불리는 전류로 전환하는 내부 처리 유닛을 더 포함하며, 상기 전류는 메인 관리 유닛에 의해 제어 유닛에 전송되는 신호에 또는 이 신호가 중단된 경우에는 응급 정보에 좌우되는 것인 전자기 액추에이터용 제어 유닛.
4. 제3항에 있어서, 상기 내부 처리 유닛은 메인 관린 유닛에 대한 슬레이브 모드(slave mode)로서, 또는 신호가 중단된 경우에는 독립 모드로서 상시 작동하는 것인 전자기 액추에이터용 제어 유닛.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 전압 컨버터를 더 포함하며, 이 전압 컨버터는 1차 전류의 전압 값에 좌우되는 전압 값을 갖는 2차 전류를 액추에이터에 전달할 수 있는 것인 전자기 액추에이터용 제어 유닛.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 소위 제어 유닛과, 이 제어 유닛에 의해 구동되는 소위 전자기 액추에이터로 이루어진 쌍들의 조립체.
7. 제3항에 있어서, 상기 쌍들의 제어 유닛들을 동기시키는 동기화 수단을 포함하는 것인 조립체.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 제어 유닛과, 이 제어 유닛에 의해 구동되는 전자기 액추에이터의 조립체.
9. 제7항에 있어서, 상기 제어 유닛은 전자기 액추에이터로부터 원격으로 제공되는 것인 조립체.

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