KR101086532B1

KR101086532B1 - 전자식 가버너에 의한 엔진 기동시 엔진 제어방법

Info

Publication number: KR101086532B1
Application number: KR1020040103758A
Authority: KR
Inventors: 홍민석
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2011-11-23
Also published as: KR20060065050A

Abstract

엔진으로부터 피드백되는 속도의 증가분과 기 설정된 속도 증가분의 기준값을 비교하고 그 결과에 따라 전자식 가버너를 PID 제어함으로써 엔진 시동시 엔진이 정상적으로 작동하도록 한다.

엔진의 회전 속도를 검출하는 마그네틱 픽업 센서로부터 픽업 신호를 검출하는 제1단계와, 상기 픽업 신호에 의해 검출된 엔진의 회전 속도가 엔진의 크랭킹 완료 속도에 도달 할 때까지 가버너를 최대로 오픈시키는 제2단계와, 엔진의 크랭킹 완료 속도 도달시 가버너의 엔진 속도 제어방식을 PID 제어 모드로 전환하고 최소 지령 속도를 출력하는 제3단계와, 피드백되는 엔진의 속도를 측정하고 측정된 엔진 속도의 증가분과 기 설정된 속도 증가분의 기준값을 비교하는 제4단계와, 상기 비교 결과에 따라 현재 지령 속도를 변경시켜 주는 제5단계와, 상기 현재 지령 속도가 일정 목표 지령 속도에 도달 하지 않은 경우에는 상기 제4단계로 되돌아 가는 제6단계를 포함하여 이루어지는 것으로, 엔진 기동시 엔진의 부하상태나 기후 조건등에 따른 엔진의 이상 동작을 제어한다.

크랭킹, PID 제어, 지령 속도

Description

전자식 가버너에 의한 엔진 기동시 엔진 제어방법 { Method to control engine at engine starting time by the electronic governor }

도 1은 전자식 가버너에 관한 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 전자식 가버너에 의한 엔진 기동시 엔진 제어방법의 순서도.

도 3은 본 발명에 따른 전자식 가버너에 의한 엔진 기동시 기동 곡선과 지령 속도의 변화량을 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

110 : 스타팅 모터 120 : 엔진

121 : 크랭크 샤프트 130 : 플라이 휠

131 : 플라이 휠의 치 140 : 마그네틱 픽업 센서

150 : 가버너 콘트롤러 151 : 카운터

152 : 마이크로 프로세서 160 : 가버너 액츄에이터

본 발명은 전자식 가버너에 의한 엔진 기동시 엔진 제어방법에 관한 것으로 서, 보다 상세하게는 엔진으로부터 피드백되는 속도의 증가분과 기 설정된 속도 증가분의 기준값을 비교하고 그 결과에 따라 전자식 가버너를 PID 제어함으로써 엔진 기동시 나타나는 엔진의 이상 동작을 방지하는 전자식 가버너에 의한 엔진 기동시 엔진 제어방법에 관한 것이다.

도 1을 참조하여, 전자식 가버너의 동작을 설명하기로 한다.

엔진(120)이 구동되면 엔진(120)의 일 측에 장착된 플라이 휠(130)이 회전하게 되며, 플라이 휠(130)이 회전을 하면 플라이 휠(130)의 외주연에 동일한 간격으로 부착된 치(teeth)(131)를 마그네틱 픽업 센서(140)가 검출하여 픽업 신호를 출력하게 된다.

상기 픽업 신호는 가버너 콘트롤러(150)의 카운터(151)에 입력되고 카운터(151)는 단위 시간동안 상기 픽업 신호를 카운트하여 엔진(120)의 회전 속도를 계산하게 된다.

마이크로 프로세서(152)는 카운터(151)가 계산한 엔진(120)의 회전 속도에 따라 가버너 액츄에이터(160) 구동신호를 출력한다.

가버너 액츄에이터(160)는 마이크로 프로세서(152)에서 출력된 상기 구동신호에 따라 엔진(120)에 공급되는 연료량을 조절함으로써 엔진(120)의 회전 속도를 가변시키게 된다.

그런데, 엔진 시동시에 있어서 엔진(120)은 자력으로 시동할 수 없으므로 실린더 안에서 최초로 폭발 연소를 일으켜 엔진(120)을 회전시키기 위해 크랭크 샤프트(121)를 돌려 주어야 하는데 이 일을 하는 것이 스타팅 모터(110)이다. 즉, 운전 자가 시동 스위치를 작동시키면 스타팅 모터(110)가 구동을 하게 되고 스타팅 모터(110)는 크랭크 샤프트(121)를 회전시킨다. 크랭크 샤프트(121)가 회전하면 크랭크 샤프트(121)의 일 측에 장착된 플라이 휠(130)이 회전을 하게 되고 마그네틱 픽업 센서(140)가 플라이 휠의 치(teeth)(131)를 검출하여 픽업 신호를 출력한다. 가버너 콘트롤러(150)는 상기 픽업 신호를 통해 엔진의 속도를 검출하여 일정 속도에 도달할 때까지 엔진에 공급되는 연료를 최대가 되도록 제어한다. 이 때 엔진의 부하상태나 기후 조건 등에 따라 엔진이 이상 동작되는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해 전체 또는 부분적인 퍼지제어 등의 방법이 이용되어 실제 속도의 변화에 따른 운전 지령을 조정하는 방법이 있다. 그러나 이는 학습에 의한 제어 및 복잡한 파라미터의 입력을 요구함으로써 구현에 어려움이 있다.

또한 일반적인 방법으로 부하의 특성에 따라 고정된 스텝 지령을 설정하여 증가율을 고정시켜 사용하기도 한다. 그러나 이는 엔진 자체의 상태 및 거버너의 연료 공급 이후의 엔진 상태 등에 따라 시동 특성이 달라짐에도 고정된 값을 적용하게 되어 동일한 엔진이라 하여도 경우에 따라 다른 시동 패턴을 가지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 엔진으로부터 피드백되는 속도의 증가분과 기 설정된 속도 증가분의 기준값을 비교하고 그 결과에 따라 전자식 가버너를 PID 제어함으로써 엔진 기동시 나타나는 엔진의 이상 동작을 방지하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전자식 가버너에 의한 엔진 기동시 엔진 제어방법에 관한 일 실시예는, 엔진의 회전 속도를 검출하는 마그네틱 픽업 센서로부터 픽업 신호를 검출하는 제1단계와, 상기 픽업 신호에 의해 검출된 엔진의 회전 속도가 엔진의 크랭킹 완료 속도에 도달 할 때까지 가버너를 최대로 오픈시키는 제2단계와, 엔진의 크랭킹 완료 속도 도달시 가버너의 엔진 속도 제어방식을 PID 제어 모드로 전환하고 최소 지령 속도를 출력하는 제3단계와, 피드백되는 엔진의 속도를 측정하고 측정된 엔진 속도의 증가분과 기 설정된 속도 증가분의 기준값을 비교하는 제4단계와, 상기 비교 결과에 따라 현재 지령 속도를 변경시켜 주는 제5단계와, 상기 현재 지령 속도가 일정 목표 지령 속도에 도달 하지 않은 경우에는 상기 제4단계로 되돌아 가는 제6단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 한다.

상기 제5단계는 측정된 엔진 속도의 증가분이 기 설정된 속도 증가분의 기준값보다 작은 경우에는 현재 지령 속도에 일정량을 더해주고, 측정된 엔진 속도의 증가분이 기 설정된 속도 증가분의 기준값 이상인 경우에는 누적된 현재 지령 속도 값을 유지시켜 주도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 전자식 가버너에 의한 엔진 기동시 엔진 제어방법에 대한 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 2를 참조하자면, 시동스위치가 온 되어 스타팅 모터가 구동하게 되면 엔진 내부의 크랭크 샤프트가 회전하게 된다. 이에 따라 플라이 휠이 같이 회전하게 되고, 이 때 마그네틱 픽업 센서는 플라이 휠의 외주연에 형성되어 있는 치(teeth)를 검출하여 픽업 신호를 발생하며, 가버너 콘트롤러는 상기 픽업 신호가 입력되는지를 확인한다(단계 S1).

픽업 신호가 입력된 경우 상기 가버너 콘트롤러는 가버너를 온 시키고 엔진의 회전 속도가 크랭킹 시작 속도에 도달했는지를 검출한다(단계 S2). 엔진의 회전 속도가 크랭킹 시작 속도에 도달한 경우 가버너를 최대로 오픈시키고(단계 S3), 엔진의 회전 속도가 크랭킹 종료 속도에 도달할 때까지 엔진에 공급되는 연료량이 최대가 되도록 한다(단계 S4).

엔진의 회전속도가 크랭킹 종료 속도에 도달한 경우 가버너 콘트롤러는 PID 제어 모드로 전환하여 엔진의 회전 속도를 제어하기 시작한다(단계 S5). 즉, 상기 가버너 콘트롤러는 최소 지령 속도를 지령하며, 상기 최소 지령 속도에 따른 레벨의 가버너 액츄에이터 구동 신호를 출력한다. 상기 구동 신호에 따라 가버너 액츄에이터는 엔진에 공급되는 연료량을 조절함으로써 엔진의 회전 속도를 제어한다. 이 때, 현재 지령 속도는 최소 지령 속도가 된다(단계 S6).

이제 가버너 콘트롤러는 피드백 되는 엔진의 회전 속도와 상기 회전 속도의 증가분을 측정한다(단계 S7).

그리고, 피드백 되는 엔진의 회전 속도 증가분과 기 설정된 속도 증가분의 기준값을 비교하여 엔진의 회전 속도 증가분이 기 설정된 속도 증가분의 기준값보다 작은 경우에는 현재 지령 속도에 일정량을 더하여 주고, 엔진의 회전 속도 증가분이 기 설정된 속도 증가분의 기준값 이상인 경우는 누적된 현재 지령 속도를 유 지시켜 준다(단계 S8 및 S9).

상기 단계 S7 내지 단계 S9를 현재 지령 속도가 목표 지령 속도에 도달할 때까지 반복한다(단계 S10).

도 3은 본 발명에 따른 전자식 가버너에 의한 엔진 기동시 기동 곡선과 지령 속도의 변화량을 나타낸 그래프이다. 엔진 기동 곡선은 기동 부하가 크거나 시동시 출력이 제대로 나오지 않는 경우는 L1 곡선을 따르게 되고, 기동 부하가 작은 경우는 L2 곡선을 따르게 된다(도 3a).

상기 그래프에서 엔진 기동 곡선이 L2 곡선을 나타내는 경우를 살펴보면, 시간 T₁-T₂ 구간의 경우는 피드백 되는 엔진의 속도 증가분이 기 설정된 속도 증가분의 기준값보다 크므로 현재 지령 속도는 최소 지령 속도를 유지하며, 시간 T₂-T₃ 구간의 경우는 피드백 되는 엔진의 속도 증가분이 기 설정된 속도 증가분의 기준값보다 작으므로 최소 지령 속도에 일정량을 더하여 속도 지령을 보내게 된다(도 3b).

또한 상기 그래프에서 엔진 기동 곡선이 L1 곡선을 나타내는 경우를 살펴보면, 시간 T₁-T₂ 구간의 경우 피드백 되는 엔진의 속도 증가분이 기 설정된 속도 증가분의 기준값보다 작으므로 지령 속도는 최소 지령 속도에 일정량을 더하여 속도 지령을 보내게 되며, 시간 T₂-T₃ 구간의 경우도 피드백 되는 엔진의 속도 증가분이 기 설정된 속도 증가분의 기준값보다 작으므로 상기 증가된 지령 속도에 일정량을 더하여 속도 지령을 보내게 된다(도 3c).

본 발명에 의하면 엔진으로부터 피드백 되는 엔진의 속도 증가분과 기 설정 된 속도 증가분의 기준값을 비교하여 그 결과에 따라 현재 지령 속도를 변경시켜 나감으로써 목표 지령 속도에 이르게 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 엔진으로부터 피드백되는 엔진의 회전 속도 증가분과 이미 설정된 속도 증가분의 기준값을 비교하여 그 결과에 따라 현재 지령 속도의 증가량을 조절함으로써 엔진 기동시 발생하는 엔진의 이상 동작을 방지할 수 있다.

Claims

엔진의 회전 속도를 검출하는 마그네틱 픽업 센서로부터 픽업 신호를 검출하는 제1단계;

상기 픽업 신호에 의해 검출된 엔진의 회전 속도가 엔진의 크랭킹 완료 속도에 도달 할 때까지 가버너를 최대로 오픈시키는 제2단계;

엔진의 크랭킹 완료 속도 도달시 가버너의 엔진 속도 제어방식을 PID 제어 모드로 전환하고 최소 지령 속도를 출력하는 제3단계;

피드백되는 엔진의 속도를 측정하고 측정된 엔진 속도의 증가분과 기 설정된 속도 증가분의 기준값을 비교하는 제4단계;

상기 비교 결과에 따라 현재 지령 속도를 변경시켜 주는 제5단계; 및

상기 현재 지령 속도가 일정 목표 지령 속도에 도달 하지 않은 경우에는 상기 제4단계로 되돌아 가는 제6단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식 가버너에 의한 엔진 기동시 엔진 제어방법.
제1항에 있어서, 상기 제5단계는;

측정된 엔진 속도의 증가분이 기 설정된 속도 증가분의 기준값보다 작은 경우에는 현재 지령 속도에 일정량을 더해주고, 측정된 엔진 속도의 증가분이 기 설정된 속도 증가분의 기준값 이상인 경우에는 누적된 현재 지령 속도 값을 유지시켜 주도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 가버너에 의한 엔진 기동시 엔진 제어 방법.