KR100237272B1 - 람다 제어부의 작동 능력을 평가하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

람다 제어부의 작동 능력을 평가하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

요구 조절치(FR_DES) 부근에서 변동하는 조절치(FR)을 출력하고, 람다 제어부가 적응치를 출력하는 적응부에 의해 보조되는, 람다 제어부의 작동 능력을 평가하기 위한 방법은,
- 요구 조절치로부터의 조절치의 평균 편차량을 표시하는 결정량의 현행치는 연속적으로 계산되고,
- 현행치는 결정량 한계치와 비교되며,
- 현행치가 결정량 한계치를 초과할 때 결함 신호가 출력되는 것을 특징으로 한다.
상기 방법의 이점은 연료 공급이 람다 제어부에 의해 설정되는 내연 기관이 작동될 수 있는 전체 범위 중의 일부 범위에서만 발생하는 그러한 결함들을 인식하는 것도 가능하다는 것이다. 이러한 결함이 있는 범위에 접근될 때 람다 제어부에 의해 출력되는 조절치는 요구 조절치로부터 벗어나고, 그 결과로서 적어도 하나의 적응치가 변화한다. 결함이 있는 범위에 다시 놓여질 때, 변경된 적응치는 더 이상 무결함 범위와 부합하지 못하며, 따라서 이제람다 제어부에 의해 출력되는 조절치는 다른 방향으로 요구 조절치로부터 벗어난다. 결정치의 연산 동안에 상기 편차량이 평균된다면, 상기 편차량은 조절치 편차의 부호가 역으로 되자 마자 즉시 재감소되는 적어도 하나의 적응치에 대한 것보다 결정치에 더 큰 영향을 미친다. 따라서, 결정치에 의하여 적응치에 의해 검출될 수 없는 결함들을 검출하는 것이 가능하다.

Description

[발명의 명칭]
람다 제어부의 작동 능력을 평가하기 위한 방법 및 장치
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 요구되는 조절치(FR-DES) 부근에서 변동하는 조절치(FR)을 출력하는, 내연 기관의 람다(lambda) 제어부의 작동 능력을 평가하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
[기술 분야]
내연 기관이 작동할 때 가능한 한 유해 가스가 적게 발생되도록, 내연 기관들은 파일럿 제어(pilot control)를 갖는 람다 제어부에 의하여 작동된다. 이러한 것은 미리 설정된 람다치가 가능한 한 정확하게 유지되는 방식으로, 흡입 공기량에 따라 엔진에 각각 공급되는 연료량을 결정하는 것이 가능하도록 해준다. 작동량의 값이 변화할 때, 변화된 작동 값에 부합하는 연료 계량 값은 파일럿 제어에 의해 즉시 결정되고, 그 연후에 상기 값은 람다 제어에 의해 미세 조절된다.
특정 내연 기관을 위한 파일럿 제어치는 각각의 경우에서 정확하게 고정된 작동값 및 작동 변수들을 위해 결정된다. 그러나, 내연 기관이 실제조건하에서 작동될 때, 현행의 작동 변수들은 예컨대, 다른 연료가 사용되는 경우 등 종종 파일럿 제어치를 결정하기 위해 사용되었던 작동 변수들로부터 벗어난다. 그래서 설정된 파일럿 제어치는 현행의 작동 상황에 정확하게 부합하지 않는다. 이러한 결함을 치유하기 위하여, 소위 학습 또는 적응 람다 제어 시스템(learning or adaptive lambda-control system)이 존재한다. 상기 시스템은 적어도 하나의 적응치를 출력하며, 적응치에 의해 파일럿 제어치가 정정된다. 적응치는 람다 제어기에 의한 조절치 출력과 요구되는 조절치 사이의 편차에 의해 결정된다.
내연 기관이 작동중일때, 유해 가스의 배출이 증가되는 결함이 발생할 수 있다. 캘리포니아 환경국(CARB)는 유해 가스의 허용 제한치가 소위 FTP 사이클 동안에 50%까지 초과될때 결함이 표시될 것을 요구한다. 이와 관련하여, 적어도 하나의 적응치가 모니터되고 이것이 설정 한계치를 초과할 때 결함 신호가 출력되는 것이 제안되었다.
상기 제안에 따른 방법 및 장치는 유해 가스의 제한치가 FTP 사이클에서 50%까지 초과되도록 하는 결함을 모두 표시할 수 없다는 것이 알려져 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 유해 가스의 배출에 있어서의 바람직하지 않은 증가를 일으키는 제어에서의 곤란들을 표시할 수 있는, 람다 제어부의 작동 능력을 평가하기 위한 방법 및 장치를 마련하기 위한 것이다.
[발명의 설명]
요구 조절치(FR-DES) 부근에서 변동하는 조절치(FR)을 출력하고, 람다 제어부가 적응치를 출력하는 적응부에 의해 보조되는, 람다 제어부의 작동 능력을 평가하기 위한 본 발명에 따른 방법은,
- 요구 조절치와 조절치간의 평균 편차량을 표시하는 결정량의 현행치(EW)는 연속적으로 계산되고,
- 현행치는 결정량 한계치(SW_EW)와 비교되며,
- 현행치가 결정량 한계치를 초과할 때 결함 신호가 출력되는 것을 특징으로 한다.
양호하게는, 결정치는 결함 신호가 출력되는가의 여부를 평가하기 위해 사용될 뿐만 아니라 적어도 하나의 적응량의 값이 또한 포함된다. 상기 경우에서, 현행 결정치가 관련 한계치를 초과할 때 또는 적응치가 적응치의 관련 한계치를 초과한 때에 결함 신호가 출력된다. 작동 능력을 평가하기 위하여 적응치 이외에 결정치도 함께 사용되는 상기 경우에서, 적어도 하나의 적응치보다 더 높은 시간 상수를 가지고 결정치를 결정하는 것이 더욱 유리하다. 그래서 결함은 통상 적응치에 의해서 표시되고, 반면에 결정치에 의한 표시는 특정 경우에만 일어난다.
이하에, 전술된 방법의 기초가 되는 내용을 예를 들어 설명하기로 한다. 고부하에서 람다 제어되는 내연 기관의 연료 펌프가 요구되는 연료량을 더 이상 공급하지 못한다고 가정한다. 이 때 희박한 공기/연료 혼합물이 성립된다. 그 결과 람다 제어에 의한 조절치 출력이 요구되는 조절치로부터 벗어나게 된다. 결국, 결정량의 값 및 적응량의 값들이 증가한다. 최대로 수 십초의 시간이 경과된 후에, 다시 고부하 범위에 남게 된다. 적어도 하나의 적응치는 증가되어 있기 때문에, 농후한 혼합물이 현재 설정되며, 그 결과 조절치는 요구되는 조절치로부터 전번과는 다른 쪽으로 벗어난다. 따라서, 적어도 하나의 증가된 적응치는 다시 감소된다. 반대로, 적응치와는 대조적으로 요구되는 조절치로부터의 조절치의 평균 편차량이 결정치에 대하여 중요한 인자이므로, 대조적으로 결정치는 더 증가된다.
따라서, 각각의 부분적인 범위에서 다소간 존재하는, 내연 기관의 전체 작동범위에 영향을 미치는 결함만이 적응치에 의해 표시될 수 있다. 대조적으로, 상기 결함 뿐만 아니라 부분적인 범위에서만 영향을 미치는 결함들은 결정치에 의해 검출될 수 있다.
요구 조절치(FR-DES) 부근에서 변동하는 조절치(FR)을 출력하고, 람다 제어부가 적응치를 출력하는 적응부에 의해 보조되는, 람다 제어부의 작동 능력을 평가하기 위한 본 발명에 따른 장치는,
- 요구 조절치로부터의 조절치의 평균 편차량을 표시하는 결정량의 현행치(EW)의 연속적인 계산을 위한 연산 장치와,
- 현행치를 결정량 한계치(SW_EW)와 비교하고, 현행치가 결정량 한계치를 초과할때 결함 신호를 출력하는 비교 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 람다 제어부의 작동 능력을 평가하기 위한 본 발명에 따른 방법과 본 발명에 따른 장치를 설명하는 작동 블럭 선도를 도시한다.
제2도는 람다 제어부의 작동 능력을 평가하기 위한 방법을 설명하는 흐름도이다.
[예시적인 실시예의 설명]
제1도의 블럭 선도는 파일럿 제어식 적응 람다 제어를 갖는 람다 제어 유니트(11)과 결함 경고 유니트(12)를 구비한 내연 기관(10)을 도시한다. 특성의 파일럿 제어군(13), 적응부(15), 적응 가산기(16), 적응 승수기(17) 및 제어 승수기(18)이 람다 제어 유니트(11)내에 존재한다. 특성의 파일럿 제어군(13)은 속도치(n)과 부하치(L)을 통해 어드레스(address)가 이루어지고 분사 시간을 위한 파일럿 제어치(tv)를 출력한다. 적응성의 적응치(AWA)는 적응 가산기(16)에서 각각의 파일럿 제어치에 합하여져서 적응 승수기(17)에서 곱하여지는 적응치(AWM)만큼 배가 되며, 최종적으로 제어 승수기(18)에서 제어 인자(FR)이 곱해진다. 제어 인자는 실제람다치(λ-ACT)와 요구 람다치(λ-DES) 사이의 제어 편차에 응답하여 람다 제어부(14)에 의해 형성된다. 제어 인자(FR)은 람다 제어부의 조절치이다. 요구 조절치 “1”은 감산 장치(19)에서 상기 조절치로부터 감해지고, 이렇게 형성된 조절치 편차(ΔFR)에 의하여 적응치(AWA,AWM)이 적응부(15)에 의해 연산된다.
실제에 있어서, 람다 제어 유니트의 대안적인 이형들이 많이 존재하나, 이들 모두는 상기에서 설명한 것과 같은 본질적으로 동일한 기능을 갖는다는 것이 지적되고 있다. 따라서, 파일럿 제어치(tv) 조차도 광범위하고 다양한 방식으로, 예컨대 특성군 없이도 결정될 수 있다. 또한, 적응 가산기(16) 및 적응 승수기(17)은 제어 승수기(18)의 전방에 위치되는 대신에 제어 승수기(18)의 후방에 위치될 수 있다. 또한, 2개의 적응치들 대신에 적응부(15)는 단 하나의 적응치만 또는 3개의 적응치 또는 그 이상의 적응치를 출력할 수 있다. 따라서, 저속 및 고부하에서 누출 공기 결함에 적응될 수 있고 양호하게는 누출 공기 결함은 조절치를 갖는 논리 연산전에 부가적으로 고려될 수 있다. 공기압의 변화 또는 연료 성질의 변화에 의해 발생되는 것과 같은 곱해지는 결함들은 조절치를 갖는 논리 연산 전 또는 후에 배수적으로 고려될 수 있다. 결국, 분사 밸브의 개방 및 폐쇄 시간은 고속 및 고부하에서 적응될 수 있고 조절치를 갖는 논리 연산후에 부가적으로 고려될 수 있다.
결함 경고 유니트(12)는 연산 유니트(20)과 비교 유니트(21)을 포함한다. 연산 유니트(20)은 조절치 편차(ΔFR)을 입력받아 이것으로부터 양호하게는 평방편차로서, 즉 조절치 편차의 제곱의 평균치로서 기대치(EW)를 계산하며, 그러므로 EW=과 같다. 그러나, 평방 편차 대신에 단순 평균치도 결정치로서 계산될 수 있으며, 이때 EW=이다.
게다가, 결함 회수, 예컨대 값 ｜ΔFR｜이 설정 시간 간격내에서 또는 조사된 조절치 편차의 설정 회수내에서 한계를 얼마나 자주 초과하는 가를 나타내는 결함 회수가 결정치로서 사용될 수 있으며, 따라서 EW=｜ΔFR｜>한계치의 빈도이다.
실제의 연산 방법은 결정치(EW)를 결정하기 위해 본질적인 것은 아니나, 평균 편차량이 결정되는 것은 중요하다. 결함의 발생에 의해 야기되는 것과 같은 조절치의 편차와 상기 결함의 소멸에 의해 야기되는 것들 모두가 고려되도록 상기 편차량을 사용하는 것이 중요하다. 특히, 신속한 일시적으로 더 높은 조절치 편차가 모두 각각의 현행 결정치(EW)를 결정량 한계치와 비교하여 결정치가 결정량 한계치를 초과할 때 결함 신호를 출력하는 비교 유니트(21)에 의해 결함 신호 (FS)를 출력하지 않도록 하기 위해 평균화는 중요하다. 예시적인 실시예에서, 평균화는 제2도의 흐름도의 단계 s2를 참조하여 이하에서 더 설명되는 바와 같이 디지탈 저역 필터에 의해 수행된다. 이러한 것을 위하여, 대응 집적 요소에 관하여 수십초의 시간 상수에 대응하는 저역 상수가 사용된다.
이제제2도를 참조하여 설명하는 바와 같은 방법은 제1도에 따른 기능적인 유니트에 의해 수행될 수 있다.
제2도의 방법의 개시 이후에, 기대치(EW)는 초기화 단계(si)에서 “1”로 설정된다. 게다가, 한계치(SW_EW, SW_AWA, SW_AWM)들은 설정치로 고정된다. 예시적인 실시예에서, 세가지 모든 경우가 1.2의 값을 갖는다.
그리고 나서, 상기 방법은 루프로 진입하여 조절량 편차의 현행치(ΔFR)과, 적응성의 적응량의 현행치(AWA) 및 배수성의 적응량의 현행치(AWM)이 단계 s1에서 우선 기록된다. 상술한 후속 단계 s2에서, 기대치(EW)는 단계 s2를 위한 블럭내에 표기된 공식에 의해 이전의 적용 가능한 값(EW)와 현행 조절량 편차(ΔFR)로부터 디지탈 저역 필터링됨으로써 연산된다. 상기 공식에서, c는 예시적인 실시예에서 0.99의 값을 갖는 저역 상수이다.
이제, 값(AWA, AWM, EW)가 관련 한계치(SW_AWA, SW_AWM, SW_EW)보다 각각 더 높은 가의 여부를 순서대로 묻는 결정 단계 s3 내지 s5를 따른다. 상기 질문들의 어느 것도 긍정으로 응답되지 않는다면, 결정 단계 se는 종결 조건이 만족이 되었는가의 여부를 점검한다. 만일 만족되었다면, 상기 방법은 중단되고, 만족되지 않았다면 상기 루프는 단계 s1으로부터 다시 실행된다. 그러나, 단계 s3 내지 s5에서의 응답에 있어서 한계치들 중의 하나가 초과되는 것이 나타난다면, 결함이 단계 s6의 결함 메모리에 입력되어 결함 신호가 출력되며, 예컨대 경고등을 점등한다. 단계 s6이후에 방법은 종결된다.
이 방법은 평균 조절량 편차(ΔFR)이 관련 한계치를 초과하는지를 점검할 것이 보장되기만 한다면, 다양하게 수정될 수 있다. 따라서, 적응치에 의한 비교동작은 완전히 생략될 수 있다. 게다가, 결함 경고 단계 s6 이후에 방법이 종결되지 않는 것을 수정할 수는 있으나, 상기 루프는 검출된 결함에도 불구하고 단계 s1으로부터 항상 다시 실행되므로 예컨대 설정된 많은 실행 회수 이후에 다시 결함이 발생되지 않는다면 결함 입력을 삭제하는 결함 치유 가능성이 존재한다. 결정치가 관련 한계치를 초과하기 때문에 결함 경고가 개시된다면, 결함이 발생되었을 때 존재하는 것과 같은 선택된 작동량들의 값도 상기 결함과 함께 동시에 저장된다. 그리고 나서, 동일 작동 상태가 새로운 결함 경고가 발생함이 없이 다시 몇 번 나타나면 상기 결함 입력은 다시 삭제될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치에 대하여, 결함이 있는 파일럿 제어를 갖는 범위에 접근될 때 람다 제어부에 의해 출력되는 조절치는 요구 조절치로부터 벗어나서 적어도 하나의 적응치 및 결정치가 변경되도록 하는 것이 필수적이다. 결함 범위가 다시 남게되면 변경된 적응치는 더 이상 무결함 범위에 부합하지 못하고, 따라서 람다 제어부에 의해 출력되는 요구치는 이제다른 방향으로 요구 조절치로부터 벗어난다. 이러한 편차량은 결정치의 연산 동안에 평균되므로, 편차량은 조절치 편차의 부호가 역으로 되자 마자 즉시 재감소되는 적어도 하나의 적응치에 대한 것보다 결정치에 대하여 더 큰 영향을 미친다. 따라서, 적응치에 의해 검출될 수 없는 결함을 결정치에 의하여 검출하는 것이 가능하다.

Claims (8)

  1. 요구 조절치(FR_DES) 부근에서 변동하는 조절치(FR)을 출력하고, 람다 제어부가 적응치를 출력하는 적응부에 의해 보조되는, 람다 제어부의 작동 능력을 평가하기 위한 방법에 있어서, - 요구 조절치와 조절치간의 평균 편차량을 표시하는 결정량의 현행치(EW)가 연속적으로 계산되고, - 상기 현행치는 결정량 한계치(SW_EW)와 비교되며,
    - 상기 현행치가 결정량 한계치를 초과할 때(EW>SW_EW) 결합 신호(FS)가 출력되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결정치(EW)가 EW=으로 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 결정치가 EW=으로 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 결정치(EW)가 EW=｜(FR-FR_DES_｜>한계치의 빈도로 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 평균화하는 것이 디지탈 저역 필터에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 적응치가 관련 적응 한계치(SW_AWA, SW_AWM)을 초과할 때 또한 결함 신호(FS)가 출려되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 기대치(EW)는 적어도 하나의 적응치(AWA, AWM)보다 더 높은 시간 상수를 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 요구 조절치(FR_DES) 부근에서 변동하는 조절치(FR)을 출력하고, 람다 제어부가 적응치를 출력하는 적응부에 의해 보조되는, 람다 제어부의 작동 능력을 평가하기 위한 장치에 있어서, - 요구 조절치로부터의 조절치의 평균 편차량을 표시하는 결정량의 현행치(EW)의 연속적인 연산을 위한 연산 장치(20)와, - 현행치를 결정량 한계치(SW_EW)와 비교하고, 현행치가 결정량 한계치를 초과할 때 결함 신호를 출력하는 비교 장치(21)을 특징으로 하는 장치.
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