KR0132346B1 - 폐쇄 루프 노킹 제어 - Google Patents

폐쇄 루프 노킹 제어

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KR0132346B1
KR0132346B1 KR1019910701299A KR910701299A KR0132346B1 KR 0132346 B1 KR0132346 B1 KR 0132346B1 KR 1019910701299 A KR1019910701299 A KR 1019910701299A KR 910701299 A KR910701299 A KR 910701299A KR 0132346 B1 KR0132346 B1 KR 0132346B1
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스텐겔 베른하르트
운란트 스테판
필립 마티아스
토르노 오스카르
로타하르 울리히
로데 지그프리드
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랄프 베렌스; 위르겐 프리트만
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 실린더가 점화각 지연을 노킹할 때 점화각의 재설정이 실시되는 내연기관의 폐쇄 루프 노킹 제어 방법에 관한 것이다. 터보과급기를 갖는 내연기관의 경우, 내연기관의 배기가스 온도(T배기)에 의존하는 점화각 제한값(α제한)이 도달될 때 팽창 압력(P)의 감소가 실시되며 팽창 압력(P)은 점화각(α)재설정에 의해 점화각 제한값(α제한)이 가정되자마자 다시 증가되며, 설정된 점화각 및 팽창 압력값(α, ρ)은 처리 제어를 위해 내연기관의 각각의 작동 조건의 함수로 저장되고 동일한 작동 조건으로 다시 구동될 때 초기값으로 채택하는 것을 특징으로 한다.

Description

[발명의 명칭]
폐쇄 루프 노킹 제어
[도면의 간단한 설명]
본 발명은 하기의 도면을 참조로 상세히 서술된다.
제1도는 내연기관의 실린더의 노킹의 경우 점화각 조정을 도시한 다이아그램.
제2도는 내연기관의 터보과급기의 제1도에 속하는 팽창 압력 곡선을 도시한 다이아그램.
제3도는 팽창 압력 감소를 도시한 다이아그램.
제4도는 채택 맵을 도시한 도시도.
[발명의 상세한 설명]
[종래 기술]
본 발명은 주청구범위에 기재된 바와같이 하나의 실린더가 노킹될 때, 실린더의 점화각 지연과 점화각의 재설정이 실시되는 내연기관의 폐쇄 루프 노킹 제어(closed-loop knocking control) 방법에 관한 것이다. 내연기관의 작동에 있어서, 소위 노킹이란 내연기관의 내구성에 악영향을 미치는 심각한 작동 조건을 말한다. 내연기관의 실린더가 노킹될 때 점화각을 지연된 방향으로 이동시키는 소위 폐쇄 루프 노킹 제어는 이미 공지되어 있다. 이러한 점화각의 이동은 노킹을 제거하게 한다. 어떤 설정 시간 후에, 예컨대 맵에 저장된 본래의 점화각에 대해 재설정의 제어가 실시된다. 제어된 재설정은 제어된 맵각이 반복될 때까지 여러단계로 역전된다. 만일 실린더가 다시 노킹된다면 처리가 반복된다. 만일 노킹이 이미 발생되었다면 재설정은 제어된 맵각까지 실행되지 않는다. 따라서 지연은 현재의 점화각으로부터 다시 시작되어 실시된다. 폐쇄 루프 노킹 제어는 이미 공지되어 있으며, 관련된 실린더가 허용 노킹 밀도로 노킹되는 점화각은 저장된다. 이러한 점화각은 맵에 저장된 점화각 대신에 보조 제어 작동에 사용된다. 터보과급된 엔진에 있어서, 점화각 지연은 배기 가스 온도를 상승시켜 터보과급기의 허용될 수 없는 열부하를 초래하기 때문에 문제가 된다.
[발명의 장점]
이와는 달리 주청구범위에 기술된 특징을 갖는 내연기관의 폐쇄 루프 노킹 제어에 대한 본 발명에 따른 방법은 터보과급기를 갖는 내연기관에도 사용될 수 있다는 장점을 갖는다. 본 발명에 따르면, 내연기관의 배기가스 온도에 의존하는 점화각 제한값에 도달했을 때 터보과급기의 지지 압력의 감소가 실시된다. 점화각 제한값이 초과되는한 지연 후의 증폭 압력은 한정된 양만큼 감소된다. 증폭 압력은 점화각 제한값이 점화각의 재설정 또는 제어 재설정으로 인하여 재개되자마자 다시 증가하며, 설정된 증폭 압력값은 동일한 작동 조건이 다시 작동될 때 처리 제어를 위하여 내연기관의 각각의 작동 조건의 기능에 따라 초기값으로 설정되어 저장된다. 따라서 이것은 증폭 압력에 대한 폐쇄 루프 노킹 제어 즉, 자체 작용하는 폐쇄 루프 노킹 제어가 된다. 점화 지연으로 인해 예견되는 배기가스 온도 문제는 증폭 압력의 지연으로 인해 방해를 받는다. 각각의 경우에 구동되는 작동 조건의 관련 데이터는 특수한 작동 조건이 일회 이상 도달되었을 때 이미 저장된 것을 가능하게 하는 즉, 다시 사용되는 습득된값으로 저장된다. 점화각에 대하여는 실린더의 요구 지연이 처리 제어를 위해 저장되는 즉, 예를들어 공회전에서 완전부하로의 전이시 매우 신속하게 효과를 발휘하는 습득된 점화각 지연으로 저장될 수도 있다. 상술한 바와같이 내연기관과 터보과급기의 출구 밸브의 과도한 고온을 피하기 위하여 팽창 압력은 설정된 양만큼 즉시 감소된다. 이러한 순간 팽창 압력 감소는 상술의 배기가스 온도 문제가 제1장소에서 발생하지 않게 한다. 본 발명의 다른 특징에 따르면, 점화각 지연 및 재설정 또는 감화각의 제어 재설정은 단계적으로 실행된다. 팽창 압력 감소 및 증가에 대해 처리 과정은 단계적으로 실행된다. 내연기관의 무노킹 작동에 있어서, 점화각에 따른 작동 조건은 기본적으로 취해진다. 따라서 맵으로부터 점화각값에 의존하는 작동 조건에 기초한 점화각 조정부가 제공된다. 맵으로부터의 상기 값은 내연기관의 부하(예컨대 흡입 매니폴드 압력) 및 속도에 의존한다. 본 발명에 따른 방법은 현재의 점화각이 맵으로부터의 적용 가능한 점화각값과 점화각 지연 성분의 합계로 이루어진다는 점을 특징으로 한다. 만일 현상태가 무노킹 작동일 경우, 맵으로부터 점화각값이 채택된다. 그러나 만일 노킹이 발생된다면 지연된 방향에서의 점화각 조정이 실시되며, 순간 점화각은 맵으로부터의 점화각값에 의존하는 작동 조건과 지연으로 인한 추가 점화각지연으로 이루어진다. 상술한 바와같이 점화각 제한값이 초과될 때 맵으로부터의 상기 점화각값은 내연기관의 부하 및 속도에 의존하며, 증가된 점화각은 내연기관의 지지 압력 및 속도의 실제값에 의존하게 된다. 따라서 팽창 압력 감소에 대한 조건은 맵으로부터의 점화각값에 관계없이 형성될 수 있으며, 팽창 압력 감소는 점화각 지연 성분이 증가된 점화각과 동일하거나 클 때 실시된다. 팽창 압력 증가를 위하여 하기 조건이 취해진다. 즉 점화각 지연 성분은 증가된 점화각보다 작게 된다. 팽창 압력 감소는 순간 작동 조건에 대응하는 팽창 압력 설정값과 대기압에 대응하는 작동 조건 의존형의 정상 팽창 압력 설정값 사이에 편차를 형성하고 이를 채택 요소(adaptation factor)에 의해 증대시키므로써 양호하게 실시된다. 상기 채택 요소는 0과 1사이의 값으로 가정할 수 있다. 채택 요소가 1인 경우 채택 요소의 크기에 의존하는 완전 팽창 압력 설정값은 사용 가능하며, 상기 설정값은 0으로 감소될 수 있다. 본 발명의 다른 특징에 따르면 각각의 경우에 현재의 채택 요소는 채택 맵에 내연기관의 작동 조건(도입 온도 및 속도)의 함수로 저장된다. 이러한 과정은 실시예에 의해 상세히 서술될 것이다. 특수한 도입 온도 및 속도에 대해서는 하기에 기술되는 원리에 따라 관련 채택 요소가 얻어진다. 상기 요소는 채택 맵의 대응 설정 위치에 저장된다. 만일 상기 작동 조건이 예를 들어 속도의 증가에 의해 이탈되어 시간내에서 후속 위치에 다시 구동된다면 저장된 채택 요소는 처리 제어를 위해 다시 판독되어 초기량(초기값)으로 사용된다. 만일 처리로 인하여 새로운 채택 요소가 재구동되는 작동 조건에 대하여 대응의 습득 단계를 통하여 작동의 추가 과정중에 얻어질 경우, 이것은 지금까지 사용된 채택 요소에 놓이게 되며 이것은 채택 맵에서 대응의 메모리 위치가 그위에 쓰여지게 된다. 채택 맵에 저장된 채택 요소의 수지를 합리적인 수준으로 제한하기 위해 각각의 채택 요소는 도입 온도 범위 및 속도 범위가 정해진다. 채택 맵은 기록-판독 메모리(RAM)에 저장된다. 본 발명에 따른 방법은 내연기관의 공칭값에 도달된 후에만 양호하게 사용된다. 예를 들어 폐쇄 루프 노킹 제어는 냉각 작동 상태에는 필요치 않다. 따라서 채택 요소는 내연기관의 온도가 가능화 온도(enabling temperature)보다 높을 때만 저장된다. 폐쇄 루프 노킹 제어가 상기 가능화 온도 도달된 후에 발생할지라도 이것은 양호하게 작동되지 않는다. 내연기관을 가능화 온도 이하의 온도로 재출발시킬 경우에 모든 작동 조건에 대하여 단지 하나의 채택 요소만 작동되어 값 1에 설정된다. 상기 값이 냉각 작동 상태중에 작게 되어 내연기관의 재출발시 대응의 증폭 압력 감소가 이루어졌을지라도 상기 값은 다시 초기점으로 설정된다. 이 경우 현재의 작동 조건에 적합한 저장된 채택 요소가 초기점으로 설정되기 때문에 이것은 가능화 온도 이상의 온도에서 처리 제어와는 매우 다르게 된다. 증폭 압력 설정값 또한 작동 조건에 의존한다. 이것은 내연기관의 속도 및 드로틀 밸브 개방각을 변화시킨다. 팽창 압력의 증가 즉, 채택 요소의 증가는 드로틀 밸브 개방각이 최소값을 초과했을 때에만 실시된다. 상기 최소값은 내연기관의 속도에 의존한다.
[실시예의 설명]
내연기관의 폐쇄 루프 노킹 제어에 대한 본 발명에 따른 방법의 설명에 있어서, 엔진은 작동 온도에 도달되었으며 맵으로 추출된 점화각(α)에서 작동하는 것으로 가정한다. 맵으로부터의 상기 점화각(α맵)은 내연기관의 속도(n)와 부하 또는 흡입 매니폴드 압력에 의존한다. 이것은 제1도에서 점선으로 도시되어 있다. 만일 시간(tk1)에서 내연기관의 실린더의 노킹이 발생할 경우에는(이 조건은 제1도에서 화살표 K로 도시된다) 지연된 방향으로 점화각 조정이 단계적으로(예를 들어, 단계당 3°의 점화각 지연) 실시된다. 만일 노킹이 시간(tK2)까지 지속될 경우 점화각(α)은 추가로 3°지연 등에 의해 지연된다(시간 tK3). 점화 맵으로부터의 각 값(α맵)에서 시작하면, 현재의 점화각(α)은 단계 조정의 수에 의존하는 점화각 지연 성분(Δα)만큼 증가된다. 제1도에는 점화각 제한값(α제한)이 쇄선으로 도시되어 있다. 점화각 제한값(α제한)은 이미 서술된 맵으로부터의 점화각값(α맵)과 추가 점화각(Δα증가)으로 이루어진다. 증가된 점화각(α증가)은 내연기관의 속도(n)와 팽창 압력의 실제값에 의존한다. 현재의 점화각(α)을 팽창 압력 설정값(P설정)으로부터 시작된(제1도의 시간 tK2참조) 점화 지연에 의한 점화각 제한값(α제한)으로 가정하자마자 상기 조건이 더 이상 충족될 때까지 팽창 압력(P)의 감소가 단계적으로 실시된다. 두개의 팽창 압력 감소간의 시간은 t대기이다. 제2도에 따르면, 상기 팽창 압력 감소 또한 단계적으로, 예를 들어 단계당 0.1바아 만큼 실시된다. 팽창 압력 감소는 터보과급된 내연기관의 배기가스 온도가 노킹에 따른 점화각 지연에 의해 증가되는 것을 방지하는데, 상기 증가는 터보과급기에 온도 문제를 초래한다. 상술한 팽창 압력 설정값(P설정)은 특히 내연기관의 속도(n)와 드로틀 밸브 개방각 (TV)과 같은 작동 조건에 의존한다. 제1도는 시간(tK3)후 실린더의 노킹이 중지된 것을 도시한다. 따라서 지연된 방향으로 점화각(α)의 추가조정은 실시되지 않으나 역으로 점화각(α)의 제어된 재설정이 실시된다. 제어된 재설정 또는 재설정은 10초내에서 0.3°씩 3°로 단계적으로 실시된다. 이것은 시간(t4 )에서 현재의 점화각(α)를 점화각 제한값(α제한)으로 재가정한다는 효과를 갖는다. 따라서, 팽창 압력의 증가가 실시된다. 팽창 압력의 증가는 예를 들어 매 20초당 0.1 바아씩 실시된다. 시간(ts)에서 현재의 점화각(α)은 재설정에 의해 맵으로부터의 각 값(α맵)에 도달되며, 시간(t6)에서 터보과급기의 팽창 압력(P)은 팽창 압력 설정점(P설정)으로 되돌아온다. 만일 실린더의 새로운 노킹이 발생할 경우 상술의 처리가 동일한 방법으로 반복된다. 제1도 및 제2도를 참고로 기술된 팽창 압력 감소는 채택 요소(FAD)에 의해 기록된다. 상기 채택 요소(FAD)는 0과 1사이의 값으로 가정할 수 있다. 팽창 압력의 감소는 채택 요소(FAD)에 비례한다. 이것은 채택 맵에 내연기관의 작동 조건의 함수로 저장된다. 본 발명에 따르면, 절차는 각각의 관련 작동 조건의 현재의 채택 요소(FAD)는 이미 제공된 채택 맵에 씌여진 동일작동 조건에 대한 초기 채택 요소(FAD)로 저장된다. 팽창 압력 감소가 단계적으로 실시되기 때문에 채택 요소(FAD)의 값 또한 단계적으로, 예를 들어 단계당 0.1바아씩 변화된다. 각각의 작동 조건에 할당된 채택 요소(FAD)는 제3도에 따라서 도입 온도(T도입) 및 내연기관의 속도(n)의 함수로 저장된다. 예를 들어 채택 요소(FAD7)는 속도 범위 n1 내지 n2 와 온도 범위 T도입 1, 내지 T도입 2에 적용할 수 있다. 상기 채택 요소(FAD7)는 상기 작동 조건에 대해 순간적으로 가능한 채택 요소이며, 이것은 예를 들어 0.5의 값을 갖는다. 상기 값은 제1도 및 제2도를 참고로 기술된 처리에서 현재 값으로 가정된다. 만일 작동 조건이 예를 들어 액셀 처리로 인하여 이탈되어 재가정되었다면 저장된 채택 요소(FAD7)의 값 0.5는 즉시 한 번 이상 팽창 압력 감소에 대해 초기값으로 사용되며 과거의 습득된 값은 후퇴된다. 만일 고려중인 작동 조건이 상술한 바와같이 추가의 작동중 다시 도달되면 값 0.5가 불충분한 것으로 되어 추가의 팽창 압력 감소 단계가 실시되어야 하며 따라서 값 0.4로 재작성되므로 채택 요소(FAD7)는 값 0.4로 저장된다. 상술한 바와같이 이미 점령된 작동 조건이 다시 구동될 때 각각의 경우에 저장된 채택 요소(FAD7)상에서 즉시 후퇴시키는 것이 가능하며 그 결과 터보과급기의 온도에 대한 문제 발생을 방지하는 팽창 압력 감소가 즉시 일어난다. 또한 대응의 채택 요소가 계속 갱신된다. 채택 요소(FAD)와 팽창 압력(P)간의 연결은 수학적 관계에 의해 주어진다. 따라서 팽창 압력 감소는 순간 작동 조건에 대응하는 팽창 압력 설정갑(P설정)과 대기압에 대응하는 작동 조건 독립형 정상 팽창 압력 설정값(P정상설정)간에 편차를 형성하고 이를 각각의 대응 채택 요소(FAD)로 배가시키므로써 이루어진다. 상술의 폐쇄 루프 노킹 제어는 내연기관의 워밍업 상태에서만 실시된다. 냉각 작동 상태중에는 비채택적인 처리가 제공된다. 따라서 채택 요소(FAD)는 내연기관의 온도(T엔진)가 가능화 온도(T가능화)보다 높을 때에만 저장된다. 내연기관의 온도(T엔진)가 가능화 온도(T가능화) 이상이 되자마자 폐쇄 루프 노킹 제어가 발생하는데 즉, 저장된 현재의 채택 요소(FAD7)는 작동 조건의 함수로 후퇴된다. 드로틀 밸브 개방각(TV)이 최소값(TV최소)을 초과했을 때에만 증가되도록 채택 요소(FAD)가 제공되어야 한다. 상기 최소값(TV최소)은 내연기관의 속도(n)에 의존한다. 마지막으로, 제4도에서 횡좌표는 흡입 매니폴드 압력을, 종좌표는 드로틀 밸브 개구각(TV)을 도시한다. 제4도의 값은 특수한 속도(n) 및 0.75의 채택 요소(FAD)에 적용된다. 정상 팽창 압력 설정값(P정상설정)은 점선으로 도시된다. 도로틀 밸브 개방각(TV1)의 전방에서는 실선으로 도시된 팽창 압력 설정갑(P설정)이 상승한다. 제4도에 도시된 화살표는 어떤 특수한 특징점(P설정)이 채택 요소(FAD)의 배가에 의해 점선으로 도시된 특징에 놓이는 새로운 점에 도달하는 것을 나타낸다. 이러한 특징은 하기의 관계로 서술된다.
P설정 - (P설정 -P정상설정)x (1-FAD)

Claims (19)

  1. 실린더의 노킹이 발생할 때 실린더의 점화각 지연이 점화각 제한값까지 실시되고 추가 노킹의 경우 내연기관의 터보과급기의 팽창 압력의 감소가 실시되며 내연기관의 노킹이 없을 경우 팽창 압력이 증가되고 점화각이 재설정되는, 터보과급기를 갖는 내연기관의 폐쇄 루프 노킹 제어 방법에 있어서, 점화각 제한값이 내연기관의 배기가스 온도(T배기)의 함수로 결정되는 단계와, 점화각 재설정에 의해 점화각 제한값(α제한)이 가정되자마자 팽창 압력의 증가가 실시되는 단계와, 설정된 팽창 압력값은 처리 제어를 위하여 내연기관의 각각의 작동 조건의 함수로 저장되고 동일한 작동 조건으로 다시 구동될 때 초기값으로 가정되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 설정된 점화각(α)의 각각의 실린더에 대해 처리 제어를 위한 각각의 작동 조건의 함수로 저장되는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 점화각 지연 및 점화각(α)의 재설정은 단계적으로 실시되는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 팽창 압력의 감소 및 증가는 단계적으로 실시되는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 점화각 조정은 작동 조건에 의존하는 맵으로부터의 점화각 값(α맵)에 따르는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서, 현재의 점화각(α)은 맵으로부터의 적용 가능한 점화각 값(α맵)과 점화각 지연 성분(Δα)의 합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서, 점화각 제한값(α제한)은 맵으로부터의 점화각값(α맵)으로 이루어지며, 이것은 팽창 압력의 실제값과 증가된 점화각(Δα증가)을 갖는 내연기관의 속도(n)에 의존하는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 팽창 압력 감소는 점화각 지연 성분(Δα)이 증가된 점화각(Δα증가)과 동일하거나 클 때 실시되는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  9. 제1항에 있어서, 팽창 압력 감소는 순간 작동 조건에 대응하는 팽창 압력 설정값(P설정)과 대기압에 대응하는 작동 조건에 의존하지 않는 정상 팽창 압력 설정값(P정상설정)간에 편차를 형성하고 이를 채택 요소(FAD)에 의해 배가시키므로써 실시되는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 각각의 경우 현재의 채택 요소(FAD)는 채택 맵에 내연기관의 도입 온도(T도입) 및 속도(n)의 함수로 저장되는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서, 각각의 채택 요소(FAD)는 도입 온도 범위 및 속도 범위에 할당되는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  12. 제9항에 있어서, 채택 맵은 기록-판독 메모리(RAM)에 저장되는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  13. 제9항에 있어서, 채택 요소(FAD)는 내연기관의 온도(T엔진)가 가능화 온도(T가능화)보다 높을 때에만 저장되는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서, 가능화 온도(T가능화)보다 낮은 온도에서 내연기관을 재출발시키는 경우 모든 작동 조건에 대해 단지 하나의 채택 요소(FAD)가 작동되며, 상기 채택 요소는 재출발후 중간 초기값 1로 설정되는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  15. 제9항에 있어서, 팽창 압력 설정값(P설정)은 내연기관의 속도(n)와 드로틀 밸브 개방각(TV)에 의존하는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  16. 제10항에 있어서, 가능화 온도(T가능화)이상의 온도로 내연기관을 재출발시키는 경우, 저장된 채택 요소(FAD)는 출발점으로 취해지는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  17. 제14항에 있어서, 채택 요소(FAD) 또는 채택 요소(FAD)는 드로틀 밸브 개방각이 최소값(TV최소)을 초과했을 때만 증가되는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서, 최소갑(TV최소)은 내연기관의 속도(n)에 의존하는 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
  19. 제1항에 있어서, 제한값(α제한)은 전체 실린더의 각각의 지연각의 총합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐쇄 루프 노킹 제어 방법.
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