KR980009829A - 폐루프 공회전 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐루프(Closed Loop) 공회전 제어(Idle Speed Control ; ISC) 시스템에 관한 것으로, 특히 페루프 제어 시스템으로서 크랭크각 센서의 출력을 이용한 공회전 속도의 피드백 제어에 의해 공회전 속도를 자연스럽게 할 수 있는 시스템을 더 안정되게 구성할 수 있는 폐루프 공회전 제어 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 엔진의 크랭크축에 설치되어 크랭크 각속도를 검출하여 출력하기 위한 크랭크각 센서와, 상기 크랭크 각속도를 엔진의 rpm 값으로 변환하여 출력하기 위한 속도 변환기와, 공회전 상태의 기준 rpm값과 상기 현 엔진 rpm값 사이의 차이값을 에러값으로 발생하는 에러 검출수단과, 상기 에러값에 기초하여 비례 적분된 제어값을 구하고 엔진 rpm에 영향을 미치는 토오크 부하에 따른 보상값을 고려하여 최종 제어값을 구하는 제어수단과, 상기 최종 제어값에 응답하여 아이들 포트와 흡기 다기관 사이에 설치된 ISC 밸브의 개도량을 제어하여 스로틀 바디를 통과하는 흡입 공기량을 제어하는 ISC 액튜에이터로 구성되어, 상기 에러 검출수단으로부터 발생되는 에러값이 제로가 될 때까지 피드백 제어가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명에서는 공회전시에 각종 토오크 부하의 작동에 따라 폐루프 제어방식으로 ISC 밸브를 제어하므로 빠르고 정확하게 공회전시의 기준 rpm값을 유지할 수 있고 시스템을 안정되게 유지할 수 있다.

Description

폐루프 공회전 제어 시스템

본 발명은 폐루프(Closed Loop) 공회전 제어(Idle Speed Control ; ISC) 시스템에 관한 것으로, 특히 폐루프 제어 시스템으로서 크랭크각 센서의 출력을 이용한 공회전 속도의 피드백 제어에 의해 공회전 속도를 자연스럽게 할 수 있고 시스탬을 더 안정되게 구성할 수 있는 폐루프 공회전 제어 시스템에 관한 것이다.

종래 기술

기관은 운전상태에 따라 시동운전, 무부하운전, 저속운전, 경부하운전, 고부하운전으로 구분되며, 각 운전상태에 따라 기화기에서 요구되는 적절한 혼합기를 공급하도록 다음과 같은 연료공급회로를 가지고 있다.

즉, 연료공급회로는 연료펌프에서 압송된 연료를 일단 플로트실에 저장하며 연료의 유면을 일정하게 유지하는 플로트회로와, 기관이 공회전(Idling)할 때나 저속회전할 때 적당한 혼합기를 공급하는 저속회로와, 자동차가 주행할 때 주로 작동하는 회로로서 넓은 범위의 회전상태에서 연료를 공급하는 메인회로와, 고속주행할 때나 등판할 때, 기관에 큰 출력이 요구되는 경우에 농후한 혼합기를 공급하는 동력회로와, 가속할 때 다량의 연료를 공급하는 가속회로와, 기관을 시동할 때 농후한 혼합기를 공급하는 초크 회로로 나뉘어 진다.

상기 저속회로에서는 제1도에 도시된 바와 같이 공회전에 따라 스로틀 밸브를 닫았을 때 혼합기는 바이패스 통로의 ISC 밸브(1)를 거쳐 공전포트(Idle Port)로부터 흡기 매니폴드로 공급된다.

이 경우 아이들 안정성을 증진시키기 위하여 공회전속도 제어시스템은 ECU(Engine Control Unit)(5)의 제어에 따라 공회전 액투에이터(3)가 작동하여 상기 ISC 밸브(1)의 개도량을 조절한다. 즉, ISC 밸브(1)의 개도량은 엔진의 상태를 알려주는 여러부위의 센서로부터 입력되는 각종 데이터를 분석하여 ECU(5)에서 제어하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 ISC 시스템은 오픈 루프 시스템(Open Loop System)에 의해 제어되고 있으며, 이 경우에는 예를들어 에어콘과 같은 부하에 대한 상수값이 메모리에 미리 정해져 있어 이에 따른 상수값이 ECU의 ISC 밸브 제어에 적용되고 있다. 따라서 작동중인 부하의 크기에 비례한 완전한 제어가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적을 페루프 제어 시스템으로서 크랭크각 센서의 출력을 이용한 공회전 속도의 피드백 제어에 의해 공회전 속도를 자연스럽게 할 수 있고 시스템을 더 안정되게 구성할 수 있는 페루프 공회전 제어 시스템을 제공하는데 있다.

제1도는 종래의 오픈 루프 공회전 제어 시스템에 대한 개략 블록도.

제2도는 본 발명에 따른 폐루프 공회전 제어 시스탬에 대한 개략 블록도이다.

* 도면 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 엔진 13 : 크랭크각 센서

15 : 속도 변환기 17 : 차동 증폭기

19 : PI 제어기 21 : 가산기

23 : ISC 액튜에이터 25 : ISC 밸브

27 : 흡기 다기관

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 엔진의 크랭크축에 설치되어 크랭크 각속도를 검출하여 출력하기 위한 크랭크각 센서와, 상기 크랭크 각속도를 엔진의 rpm값으로 변환하여 출력하기 위한 속도 변환기와, 공회전 상태의 기준 rpm값과 상기 현 엔진 rpm값 사이의 차이값을 에러값으로 발생하는 에러 검출수단과, 상기 에러값에 기초하여 비례 적분된 제어값을 구하고 엔진 rpm에 영향을 미치는 토오크 부하에 따른 보상값을 고려하여 최종 제어값을 구하는 제어수단과, 상기 최종 제어값에 응답하여 아이들 포트와 흡기 다기관 사이에 설치된 ISC 밸브의 개도량을 제어하여 스로틀 바디를 통과하는 흡입공기량을 제어하는 ISC 액튜에이터로 구성되어, 상기 에러 검출수단으로부터 발생되는 에러값이 제로가 될 때까지 피드백 제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐루프 공회전 제어 시스템을 제공한다.

또한 상기 에러검출수단은 차동 증폭기로 구성되며, 상기 제어수단은 ECU로 구성될 수 있다.

또한 상기 제어수단은 상기 에러값에 기초하여 비례 적분된 제어값을 구하기 위한 비례 적분 콘트롤러와, 상기 제어값에서 토오크 부하에 따른 보상값을 감하는 감산기로 구성될 수도 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 에어콘 또는 파워 핸들과 같은 토오크 부하가 작동되는 경우 크랭크각 센서의 출력을 속도값으로 변환하여, 현재의 rpm값을 구하고 기준 속도값과 비교 처리하여 에러값을 구한후, 이 에러값이 제로가 될 때까지, 즉 현재의 rpm이 기준 속도값(rpm)과 동일해질 때까지 비례 적분 제어 방식으로 공회전 제어(ISC) 액투에이터에 대한 제어값을 가변시킨다. 따라서 본 발명에서는 공회전시에 각종 부하의 작동에 따라 폐루프 제어방식으로 ISC 밸브를 제어하므로 빠르고 정확하게 공회전시의 기준 rpm값을 유지할 수 있고 시스템을 안정되게 유지할 수 있다.

실시예

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

첨부된 제2도는 본 발명에 따른 페루프 공회전 제어 시스템에 대한 개략 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 ISC 시스템은 엔진(11)의 크랭크축에 설치되어 크랭크 각속도를 검출하는 크랭크각 센서(13)가 구비되어 있다.

상기 크랭크각 센서(13)의 출력은 크랭크 각속도를 엔진의 rpm 값으로 변환하여 출력하는 속도 변환기(15)에 연결되어 있으며, 상기 속도 변환기(15)의 rpm 출력은 비반전 단자에 기준 속도(rpm)가 인가되는 차동 증폭기(17)의 반전 단자에 인가된다. 상기 차동 증폭기(17)는 에러 검출기로서 역할을 하여 반전 단자로 입력되는 엔진의 rpm값과 기준속도 사이의 차이값, 즉 오차값을 발생하여 출력한다.

상기 차동 증폭기(17)의 출력은 비례 적부(PI) 콘트롤러(19)에 입력되어 오차값에 따른 비례 적분 제어가 이루어진다. 상기 콘트룰러(19)의 전달함수(G(s))는 예를 들어, G(s) = Kp + Ki/s(여기서 Kp는 비례상수, Ki는 적분상수임.)와 같이 정하여져 있다.

그후 상기 큰트롤러(19)의 출력은 가산기(21)의 마이너스 입력단에서 엔진의 rpm을 떨어뜨리는 부하요소로서 에어콘이나 파워 핸들이 작동하는 경우 고려되는 토오크 부하에 대한 보상값(TI)과 가산된다. 즉, 콘트롤러 출력이 인가되는 부하의 보상값 만큼 작아지게 된다.

상기한 콘트롤러(19)와 가산기(21)의 구성은 다른 방법으로 마이크로프로세서(CPU)를 사용하여 엔진을 제어하기 위한 전용 마이콤인 ECU를 사용하여 비례적분 제어를 소프트웨어(S/W)적으로 실현함에 의해 구성할 수도 있다.

한편 가산기(21) 또는 ECU의 출력은 아이들 포트와 흡기 다기관(27) 사이에 설치된 ISC 밸브(25)를 제어하는 ISC 액투에이터(23)에 인가되어 액투에이터의 작용에 따라 ISC 밸브(25)의 개도량을 제어함에 의해 스로틀 바디를 통과하여 흡기 다기관(27)으로 공급되는 흡입 공기량을 조절한다.

그후 흡기 다기관(27)을 통과한 흡기는 엔진(11)에 공급되어 연소과정을 거쳐 크랭크축을 회전시키게 된다.

이에 따라 크랭크각 센서(13)는 변화된 크랭크 각속도를 검출하며, 이 검출 신호는 상기와 같은 과정을 거쳐 차동 증폭기(17)의 출력이 제로, 즉 검출된 현 rpm값이 기준속도(rpm)과 동일하게 될 때 까지 폐루프를 따른 피드백 제어가 이루어진다.

상기한 바와같이 본 발명에서는 에어콘 또는 파워 핸들과 같은 부하가 작동되는 경우 크랭크각 센서의 출력을 속도값으로 변환하여, 현재의 rpm값을 구하고 기준 속도값과 비교 처리하여 에러값을 구한후, 이 에러값이 제로가 될 때까지, 즉 현재의 rpm이 기준 속도값(rpm)과 동일해질 때까지 비례 적분 제어 방식으로 공회전 액투에이터에 대한 제어값을 가변시킨다.

따라서 본 발명에서는 공회전시에 각종 부하의 작동에 따라 폐루프 제어방식으로 ISC 밸브를 제어하므로 빠르고 정확하게 공회전시의 기준 rpm 값을 유지할 수 있고 시스템을 안정되게 유지할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (3)

1. 엔진의 크랭크축에 설치되어 크랭크 각속도를 검출하여 출력하기 위한 크랭크각 센서와, 상기 크랭크 각속도를 엔진의 rpm 값으로 변환하여 출력하기 위한 속도 변환기와, 공회전 상태의 기준 rpm값과 상기 현 엔진 rpm값 사이의 차이값을 에러값으로 발생하는 에러 검출수단과, 상기 에러값에 기초하여 비례 적분된 제어값을 구하고 엔진 rpm에 영향을 미치는 토오크 부하에 따른 보상값을 고려하여 최종 제어값을 구하는 제어수단과, 상기 최종 제어값에 응답하여 아이들 포트와 흡기 다기관 사이에 설치된 ISC 밸브의 개도량을 제어하여 스로틀 바디를 통과하는 흡입 공기량을 제어하는 ISC 액튜에이터로 구성되어, 상기 에러 검출수단으로부터 발생되는 에러값이 제로가 될 때까지 피드백 제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐루프 공회전 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 에러검출수단은 차동 증폭기로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐루프 공회전 제어 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 에러값에 기초하여 비례 적분된 제어값을 구하기 위한 비례 적분 콘트롤러와, 상기 제어값에서 토오크 부하에 따른 보상값을 감하는 감산기로 구성되는 것을 특징으로 하는 페루프 공회전 제어 시스템.

   ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.