연료율 제어를 이용한 엔진속도 안정화 document_id A220623020254

엔진 부하의 변화로 인해 유발되는 빈약한 아이들 속도 안정성은 비록 작다고는 할지라도 기본적인 디젤 엔진의 외관상 고유의 작동특성으로 인식되어져 왔다. 속도 불안정성 그 자체는 일정한 속도로 신속히 안정되기 보다는, 부하의 변화로 인해 요동 및/또는 종잡을 수 없는 엔진속도를 나타내고 있다. 보다 양호한 속도 안정성을 확보하기 위하여, 디젤 엔진에는 예를 들어 특수한 플라이볼 조속기(調速機 ) 등과 같은 여러 장치들이 부가되었다. 디젤 엔진이 존재한 이후로 수년동안 일부 개선이 이루어졌지만, 본 발명자는 누구라도 이러한 고유의 바람직스럽지 못한 엔진 특성을 완전히 극복할 수 없었다고 말할 수 있다. 조속된 디젤 엔진에서 엔진 아이들 속도의 제어는 역사적으로 실린더내에서 왕복동하는 피스톤의 행정중 각각의 실린더내에 도입된 연료의 양, 즉 행정당 연료량에 기초하고 있다. 디젤 엔진은 행정당 동일한 연료를 적절히 사용하는 그 어떤 복합적인 상이한 속도에서도 작동될 수 있다는 점을 고려하였을 때, 본 발명자는 행정당 연료량을 엄격하게 사용하므로써 아이들 속도를 제어하는 조속 전략은 아이들 속도제어에 대해 효과적인 해결책을 제공할 수 없다고 믿고 있다. 공지된 장치 및 하드웨어를 통해 엔진 연료공급을 제어하도록 작용하는 공지의 조속 알고리즘을 사용하고 있는 공지의 아이들 조속기는, 행정당 연료량에서의 작용이 하기와 같은 상태로 나타났을 때 불안정해지는 경향이 있다. 엔진을 원하는 아이들 속도로 작동시키기 위해 만일 아이들 조속기가 특정의 행정당 연료량으로 로킹된다면, 엔진에 의해 구동되는 부속품들의 작동으로 인한 엔진부하의 변화 등과 같이 엔진속도를 감소시키는 그 어떤 변화라도 엔진으로의 연료율을 필연적으로 감소시킬 것이다. 달리 말하면, 엔진이 느려지기 때문에, 행정당 연료량이 변화되지 않은 상태로 유지될동안 단위시간당 행정수가 적어지게 될 것이다. 이것은 원하는 아이들 속도를 유지하기 위해 실제로 엔진이 원하는 것과는 정반대인 상황이 되며, 따라서 아이들 속도는 적어도 일시적으로 불안정한 상태가 된다. 만일 아이들 속도 조속기가 엔진을 상술한 바와 동일한 원하는 속도로 작동시키기 위해 행정당 상술한 바와 동일한 특정의 연료량으로 로킹된다면, 엔진에 의해 구동되는 부속품들의 작동으로 인한 엔진부하의 변화 등과 같이 엔진속도를 증가시키는 그 어떤 변화라도 엔진으로의 연료율을 필연적으로 증가시킬 것이다. 달리 말하면, 엔진이 빨라지기 때문에, 행정당 연료량이 변화되지 않은 상태로 유지될동안 단위시간당 행정수가 더 많아지게 될 것이다. 이것은 원하는 아이들 속도를 유지하기 위해 실제로 엔진이 원하는 것과는 정반대인 상황이 되며, 따라서 아이들 속도는 적어도 일시적으로 불안정한 상태가 된다. 전자 제어시스템의 출현으로 인해 디젤 엔진 제어전략 및 엔진 성능에서 상당한 진전을 이루었지만, 조속 전략은 아이들 속도 제어를 위한 기초로는 아직도 행정당 연료량에 의존하고 있다. 전자 디젤엔진 제어시스템의 진화는 엔진 제어 및 연료제어를 위해 별도의 전자 모듈을 사용하게 하였으며, 그 존재로 인해 아이들 속도 조속에 대해 또 다른 복잡성을 제공하게 되었다. 엔진 제어모듈은 때로는 ECM 으로 불리워지기도 하고 ICM(분사기 제어모듈)으로서의 연료 제어모듈로 불리우지만, 이들은 서로 연결될 수 있으며 각각 별도의 처리시스템을 갖고 있다. 별도의 ECM 및 ICM 모듈의 사용은 아이들 속도 조속기에 대한 요구를 증가시켰으며, 아이들 속도의 안정화를 더욱 어렵게 하였다. 이것은 기본적으로 엔진속도가 측정되는 순간적인 시간과 엔진속도의 변화에 응답하여 최종 연료변화가 발생되는 순간적인 시간 사이에 상이동을 생성하는 상이한 모듈 사이의 스케쥴 지연 및 연결에 기인하고 있다. 예를 들어 전자 엔진 조속기인 피드백 제어시스템에 있어서, 상이동은 통상적으로 제어 루프의 이득을 전환시키는 한정적 요소가 된다. 상이동을 증가시키면 제어는 안정성이 떨어지고, 궁극적으로 상이동이 너무 커지면 불안정하게 된다. 디젤엔진에 내재되어 있는 아이들 속도 불안정성과 별도의 전자모듈 사용으로 인한 증가된 상이동의 조합은 엔진 조속기에서 아이들 속도 제어의 최적화라는 목적과는 부합되지 않는다. 만일 제어 루프 이득이 안정성을 달성하기 위해 조정되지 않는다면, 엔진은 엔진부하가 변화될 때 그 응답이 매우 부실하게 된다. 양호한 응답을 위해 만일 이득이 증가된다면, 시스템은 불안정해지려는 경향을 띄게 된다. 본 발명자는 엔진 아이들 속도 제어를 최적화하는데 가장 양호한 방법을 달성하기 위해서는 조절된 디젤엔진에서 엔진 아이들 속도의 제어전략의 기본적인 변화가 필수적이라고 믿고 있다.