KR100306185B1 - 디젤엔진의배출제어시스템 - Google Patents

디젤엔진의배출제어시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR100306185B1
KR100306185B1 KR1019970062992A KR19970062992A KR100306185B1 KR 100306185 B1 KR100306185 B1 KR 100306185B1 KR 1019970062992 A KR1019970062992 A KR 1019970062992A KR 19970062992 A KR19970062992 A KR 19970062992A KR 100306185 B1 KR100306185 B1 KR 100306185B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
egr
control
performance
control unit
engine
Prior art date
Application number
KR1019970062992A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19990042232A (ko
Inventor
히로유끼 이또야마
Original Assignee
하나와 요시카즈
닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 하나와 요시카즈, 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 filed Critical 하나와 요시카즈
Priority to KR1019970062992A priority Critical patent/KR100306185B1/ko
Publication of KR19990042232A publication Critical patent/KR19990042232A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100306185B1 publication Critical patent/KR100306185B1/ko

Links

Images

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

본 발명은 EGR 제어의 성능을 모니터한 결과에 응답하여서 엔진 실린더 안으로 흡입되는 최대 연료의 양과 EGR률을 제한함으로써 디젤 엔진의 EGR 제어 시스템을 향상시키는 것이다. EGR 제어의 실제 성능이 EGR 제어의 정상 성능 주변의 소정의 창 외측에 있을 때에, 최대 연료는 감소되고 공기 흡입 통로 내의 드로틀 밸브는 완전히 개방된다.

Description

디젤 엔진의 배출 제어 시스템{Diesel Engine Emission Control System}
본 발명은 엔진 배기 가스를 재순환시키고 연료 분사량을 조절함으로써 디젤 엔진으로부터 나오는 배출 물질을 제어하기 위한 시스템에 관한 것이다.
조절된 양의 디젤 엔진 배기 가스를 엔진 공기 흡입부로 재순환시키는 것은 일반적으로 디젤 엔진의 질소 산화물 NOx 배출물을 유리하게 줄이기 위한 것으로 알려져 있다. 엔진 성능을 떨어뜨리고 입자 배출도를 증가시킬 수 있는 과잉 엔진 흡입 공기 장입 희석을 피하기 위한 배기 가스 EGR의 재순환 양에는 통상적으로 제한이 따른다. 과잉 공기의 적절한 양은 연료 분사량에 제한을 가함으로써 무연 연소를 유지시킬 수 있어야 한다.
개방 루프 EGR 제어와 폐쇄 루프 EGR 제어는 모두가 엔진 내에서의 NOx와 입자 배출물을 최소화 함으로써 성능도를 만족시킬 수 있는 경쟁적인 목표들 간의 절충점을 반영한 양의 엔진 공기 흡입량을 EGR로 보내도록 작동한다. 개방 루프 기술은 원하는 EGR 파라미터와 특정의 EGR 파라미터 간의 모델화 혹은 보정된 관계를 거쳐서 결정된 개방 루프 EGR 스케쥴에 따라서 EGR을 보낸다. 이와 같은 개방 루프 기술은 모델화 혹은 보정된 관계가 시간 경과에 따른 센서나 혹은 작동기의 열화에 의해 영향을 받을 수 있다는 점에서 변화에 민감한 것이다.
폐쇄 루프 기술은 원하는 EGR 양을 결정함에 있어 EGR 제어의 실제 의 어떤 측정치를 포함함으로써 시스템의 교란을 보정하려고 하는 것이다. 재순환 배기 가스는 디젤 엔진의 실린더 안으로 흡입될 수 있는 흡입 공기를 바꿀 수 있으므로, 감지된 엔진 질량 공기류(MAF)은 배기 가스 재순환 정도가 증가함에 따라 감소하게 된다. 따라서, 폐쇄 루프 EGR 제어는 MAF에 응답하는 것으로 알려져 있다. 최근에 MAF는 많은 공지의 엔진 제어 시스템에서 감지되는 파라미터이다. MAF는 공통적으로 공기 필터에 의해 여과된 흡입 공기를 공기 필터가 여과한 후의 지점에서 엔진 쪽으로의 공기 흡입 통로에 있는 센서를 통해서 발생된다. 따라서, MAF 센서는 오염물에 최소 수준으로 노출된다. 또한, MAF 센서는 공통적으로 고온 부품으로부터 상당히 먼 거리로 이격되어 있어서 온도에 의한 센서의 잠재적인 마모가 감소된다.
일반적으로, 재순환되는 배기 가스의 양이 많으면 많을 수록 질소 산화물 NOx의 배출 수준은 낮아진다. 그러나 실린더 내의 혼합물의 공기 대 연료의 비는 재순환되는 배기 가스의 수준이 증가함에 따라 감소한다. 따라서, 바람직하지 않은 매연 방출을 방지하기 위해서는 재순환되는 배기 가스의 양은 매연 방출을 야기하는 과도하게 농후한 공기 대 연료의 비를 발생시키지 않게 하는 정도로 제한되어야 한다.
바람직하지 않은 매연 배출을 방지하기 위해, 엔진 사이클 중에 실린더 안으로 흡입되는 연료의 양은 EGR 제어의 실제 성능에 따라 제한되는 상한의 최대 연료보다 적어야 한다.
EGR 제어 시스템의 EGR 밸브는 EGR 통로의 가혹한 환경에 처하게 되므로 밸브 오염 및 밸브의 온도 노출에 의한 작동 손실이 발생할 수 있다.
따라서, 최대 연료 및 원하는 EGR을 결정함에 있어는 EGR 통로의 가혹한 환경에 처하는 EGR 제어 밸브의 작동 손실 발생을 고려하는 것이 바람직하다.
도1은 본 발명의 양호한 실시예에 따라서 사용되는 엔진 제어 하드웨어의 일반적인 선도.
도2는 실제 EGR 성능이 정상 EGR 성능의 외측에 유지될 때에 연료 분사 펌프 제어, EGR 제어 및 드로틀 밸브 제어를 통한 실린더 장입의 제어를 나타내는 블럭 선도.
도3은 질량 공기류 Qas0를 결정하기 위한 단계들을 예시하는 컴퓨터 흐름도.
도4는 공기 유량계의 특성을 나타내는 Us-Qas0_d 변환 조견표.
도5는 실린더 공기 장입 Qac 즉, 엔진 실린더 안으로 흡입되는 공기량을 결정하기 위한 단계들을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도6은 최대 연료 Qful 즉, 엔진 실린더 안으로 분사되는 연료량의 상한을 결정하기 위한 단계들을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도7은 실제 EGR 성능 Qac가 정상 EGR 성능 Qacf 주변의 미리 결정된 창 내에 있게 되는 경우의 정상 작동 모드용으로 최대 연료 Qfuln 결정하기 위한 단계들을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도8은 엔진 RPM Ne에 대한 계수 Klamb의 변화를 나타내는 조견표.
도9는 기본 연료량 Qsol1 즉, 엔진 실린더 내로 분사되는 기본 연료량을 결정하기 위한 단계들을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도10은 가스 페달의 페달 위치 CI가 증가함에 따라 엔진 RPM에 대한 정정 계수 Mdrv의 변화를 나타내는 조견표.
도11은 최종 연료량 Qsol 즉, 엔진 실린더 안으로 분사되는 최종 연료량을 결정하기 위한 단계들을 나타내는 조견표.
도12는 최종 연료량 Qsol이 증가함에 따라 엔진 RPM Ne에 대한 연료 분사 펌프 인가 전압 Uαsol의 변화를 나타내는 조견표.
도13은 EGR 밸브의 원하는 개방 면적 Aevf을 결정하기 위한 단계들을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도14는 유속 Cqe가 증가함에 따라 감소하는 중량 Nik의 변화를 나타내는 조견표.
도15는 스텝핑 모터를 포함하는 작동기에 의해 EGR 밸브가 작동되는 경우의 변환 조견표.
도16은 단위 시간 Tqek 당 원하는 EGR 양을 결정하기 위한 컴퓨터 흐름도.
도17은 원하는 EGR률 Megr을 결정하기 위한 단계들을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도18은 최종 연료량 Qsol이 증가함에 따라 엔진 RPM Ne에 대한 원하는 기본 EGR률 Megrb의 변화에 있어서의 변동을 나타내는 조견표.
도19는 냉매 온도 Tw에 대한 보정 계수 Kegr_tw의 변화를 나타내는 조견표.
도20은 연소 순간을 모니터하기 위한 단계들을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도21은 EGR 밸브를 모니터하기 위한 단계들을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도22는 정상 EGR 성능 Qacf를 결정하기 위한 단계들을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도23은 정상 EGR 성능 Qacf를 결정하는 데 사용되는 기준치 Qacfb를 결정하기 위한 단계들을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도24는 기준치 Qacb를 결정하는 또 다른 방식을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도25는 기준치 Qacb를 결정하는 또 다른 방식을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도26은 고도 정정 이전에 기준치 Qacfb가 엔진 RPM Ne에 대해서 어떻게 변화하는지를 나타내는 조견표.
도27은 고도 보정 계수 Kqacfb가 계기압 Pa에 대해서 어떻게 변화하는지를 나타내는 조견표.
도28은 엔진 RPM Ne에 대한 고도 보정에 앞서 원하는 EGR률 Megr이 증가함에 따라 변화하는 기준치 Qacfb1의 변동을 나타내는 조견표.
도29는 실제 EGR 성능이 정상 EGR 성능 근처의 소정 영역의 밖에 있는 경우의 비정상 작동 모드를 위하여 최대 연료 Qfuldg를 결정하기 위한 단계들을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도30은 비정상 작동 모드용으로 최대 연료 Qfuldg를 결정하는 또 다른 방식을 나타내는 컴퓨터 흐름도.
도31은 Ne에 대한 Qfuldg의 변화를 Ne에 대한 Qful의 변화와 비교하여 나타낸 조견표.
도32는 실제 EGR 성능 Qac와 정상 EGR 성능 Qacf 간의 편차에 대한 정정 계수 Kqful를 나태는 조견표.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 디젤 엔진
12: 연소 공간
14: 피스톤
16: 흡입 매니폴드
24: 펌프
28: 엔진 제어 유니트
30: 가스 페달
36: 배기 매니폴드
42: EGR 밸브
48: 진공 공급원
54: 진공 작동기
58: 진공 조절기
본 발명의 일 태양에 따르면, 연소 공간을 포함하는 실린더와, 엔진이 작동하는 중에 상기 연소 공간 안으로 공기가 흡입되게 하는 흡입 매니폴드와, 상기 연소 공간 안에서의 연소 시에 발생한 배기 가스가 배출되게 하는 배기 매니폴드와, 배기 가스의 일부분이 상기 흡인 매니폴드 안으로 통과하게 관통되게 하는 통로를 제공하는 EGR 도관과, 상기 EGR 도관 내에 EGR 통로의 일부를 형성하며 서로 다른 밸브 개구를 구비하는 EGR 밸브와, EGR 제어 성능을 모니터하고 EGR 제어를 모티터한 결과에 응답하여 상기 실린더 안으로 흡입되는 최대 연료의 양을 제한하는 제어 장치를 포함하는 내연 기관이 마련된다.
본 발명은 EGR 제어의 성능을 모니터한 결과에 응답하여서 엔진 실린더 안으로 흡입되는 최대 연료의 양과 EGR률을 제한함으로써 내연 기관의 EGR 제어 시스템을 향상시키는 것이다.
EGR 제어의 실제 성능(이하에서는 "실제 EGR 성능"이라고 약칭함)이 EGR 제어의 정상 성능(이하에서는 "정상 EGR 성능"이라고 약칭함) 근처의 소정 영역의 밖에 있을 때에, 엔진 실린더 안으로 흡입되는 최대 연료의 양은 감소된다. 이와 동시에, EGR률은 흡입 공기 통로 내의 드로틀 밸브를 완전히 개방시킴으로서 억제된다.
최대 연료의 감소는 실제 EGR 성능과 정상 EGR 성능 간의 편차의 함수로서 결정된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 엔진 실린더 안으로 흡입되는 공기의 양은 흡입 공기 통로 내의 공기류 계측기에 의해 측정되는 질량 공기류를 변수로서 포함하는 수리적 조작을 실행함으로써 예상할 수 있다. 간결하게 하기 위해, 이와 같은 공기의 양은 "실린더 공기 장입"이라고 한다. 엔진 실린더 변위 체적은 불변이므로 실린더 공기 장입은 엔진 실린더 안으로 흡입되는 재순환 배기 가스의 양에 따라 달라진다. 일례로, 엔진 속도가 동일한 경우, 실린더 공기 장입은 EGR률이 감소함에 따라 증가하고 EGR률이 증가함에 따라 감소한다. 따라서, 실린더 공기 장입은 실제 EGR 성능의 측정치로서 사용할 수 있게 되어 실제 EGR 성능과 정상 EGR 성능 간의 편차를 비교하고 계산할 수 있게 된다.
EGR은 실제 EGR 성능이 정상 EGR 성능 근처의 소정 영역의 밖에 있는 경우에는 억제되어야 한다는 것이 결정된다. EGR이 억제되어야 하는 경우, 최대 연료 제한 조건은 메모리 내에 조견표로서 저장되거나 혹은 최대 연료의 정상 수준을 보정함으로써 주어지는 보다 낮은 수준으로 최대 연료의 수준을 변경시킴으로서 변화된다. 최대 연료의 이와 같은 변화와 동시에, EGR 제어 내의 원하는 EGR률이 최소 또는 영으로 설정되고, 흡입 공기 통로 내의 드로틀 밸브는 흡인 공기 통로 쪽으로의 EGR 가스의 내부 유동을 최소화 할 수 있도록 완전히 개방된다.
정상 EGR 성능은 실린더 가스 장입 밀도가 대기압에 따라 변화하고 그 결과 고도 수준이 증가함에 따라 공기 대 연료 비가 감소하기 때문에 고도 보정된다. 이와 같은 것은 계기압을 모니터하고 고도 보정용으로 제공되는 감지된 계기압에 따라서 정상 EGR 성능을 조정함으로써 달성된다.
정상 EGR 성능은 계기압이 낮아지면 보정항이 작아지게 하고 계기압이 높아지면 보정항이 커지도록 고도 보정된다.
실제 EGR 성능은 원하는 EGR률과 엔진 RPM으로부터 산출된다.
도1을 참고하면, 단일 실린더형의 디젤 엔진(10)이 예시의 목적을 위해 도시되어 있는데, 엔진(10)은 필요에 따라 임의의 개수의 또 다른 실린더를 구비할 수 있다. 실린더는 연소 공간(12)과 피스톤(14)을 구비하는 것으로 도시되어 있다. 엔진이 작동하는 중에는 공기가 공기 흡입 도관(18)을 거쳐서 외기로 개방되어 있는 흡입 매니폴드(16)로부터 연소 공간 안으로 흡입된다.
도관(18)은 드로틀 밸브(20)를 포함한다. 드로틀 밸브(20)가 완전히 개방되면, 공기 도관(18)은 교축되지 않으므로 흡입 매니폴드(16) 내의 압력은 실질적으로 대기압이다. 도관(18)은 또한 엔진(10) 안으로의 질량 공기류를 측정하기 위한 열선형 공기류 계측기(hot wire type airflow meter)와 같은 공기류 계측기(또는 유량계)(22)를 포함한다. 공기류 계측기(22)는 질량 공기류(MAF: mass airflow)를 나타내는 출력 신호 Us를 엔진(10) 안으로 제공한다.
엔진 회전과 시간 관계를 갖는 연료 펄스를 연소 공간(12) 안으로 연료를 분사하는 인젝터(26)와 같은 연료 인젝터로 보내는 전기 조속기 제어형 연료 펌프(24)의 작동에 의해서 연료가 엔진 실린더 안으로 계량되어 공급된다. 펌프(24)는 엔진 제어 유니트(28)에 의해서 제어되어서 엔진 회전 시의 타이밍으로부터 결정되는 것과 같은 매 연료 분사 시마다 적절한 양의 연료를 계량하여 엔진 실린더 안으로 공급한다. 일반적으로, 차량 운전자는 가스 페달(30)을 위치시킴으로써 계량 공급할 연료의 적절한 양을 지시하게 되는데, 이러한 가스 페달의 위치는 페달 위치 센서(32)에 의해 변환된다. 페달 위치 센서(32)는 휴지 위치로부터의 페달(30)의 변위를 나타내는 출력 신호 CI를 제어 유니트(28)에 제공하는 전위차계로 구성될 수 있다. 주기가 엔진 출력축(도시되지 않음)의 회전 속도에 비례하는 RPM 신호 Ne가 엔진 제어 유니트(28)로 제공된다. 제어 유니트(28)는 입력 신호 CI와 Ne에 응답하는 최종 연료량 Qsol을 결정한다. 제어 유니트(28)는 최종 연료량 Qsol과 RPM 신호 Ne에 응답하는 연료 분사량 명령 Uαsol을 발생시켜서 이 연료 분사량 명령 Uαsol을 펌프(24)의 전기 조속기로 제공한다. 전기 조속기를 포함하는 펌프(24)는 "닛산 테라노(Nissan Terrano)"라는 제하의 신 모델 안내 지침서(R50-0)[닛산 모타 캄파니, 리미티드(Nissan Motor Co., Ltd.) 출간, 1995년 9월]의 B-81면 내지 B-84면에 기재되어 있는 공지의 연료 분사 펌프 형태를 취할 수도 있다.
전기 조속기는 분사할 연료량의 조정을 위한 제어 슬리브를 이동시킬 수 있다. 전기 조속기를 통과하는 전류는 자기장을 유도하여서 회전자가 회전하게 한다. 회전자의 축은 거기에 편심 장착된 볼을 거쳐서 제어 슬리브에 작동 가능하게 연결되어서 회전자의 회전이 제어 슬리브의 변위를 일으킬 수 있도록 한다. 자기장의 강도와 회전자 상에 작용하는 복귀 스프링의 힘은 회전자가 그 휴지 위치로부터 회전하는 각도를 결정한다. 전기 조속기를 통과하는 전류가 증가하게 되면 회전자의 회전 각도가 증가하도록 하고 이에 의해 공급 연료가 증가하는 방향으로 제어 슬리브의 변위가 증가하도록 하는 설정을 한다. 전류는 전기 조속기의 접지 회로의 온-오프의 듀티비(duty ratio)를 변화시킴으로서 변화된다.
엔진 실린더 연소 시에 나오는 배기 가스는 배기 매니폴드(34) 안으로 배출되고 이어서 배기 가스 도관(36)을 통과한다. EGR 도관(38)은 조절된 일부의 배기가스가 엔진 흡입 매니폴드(16)로 재순환하게 하는 통로로서 제공되어서 엔진(10)으로부터 배출되는 NOx의 수준을 감소시키고 흡인 공기 장입 희석을 통과하는 흡인 공기의 양에 대해 제어 권한을 마련한다. EGR 도관(38) 내의 EGR 통로(40)는 진공 작동기(44) 내의 진공 압력에 의해 작동되어서 밸브 개방도를 제어하는 EGR 밸브(42)를 수용한다. 이에 다라 EGR 밸브(42)에 대한 권한은 진공 도관(46)으로부터 진공 작동기(44)로 가해지는 진공도에 의해 마련된다. 종래의 진공 펌프와 같은 진공 공급원(48)은 엔진(10)이 작동할 때와 같이 동력이 펌프에 가해질 때에 진공 도관(50)으로 실질적으로 일정한 진공을 가하게 된다.
진공 조절기(52)는 진공 작동기(44)와 진공 공급원(48) 사이의 진공 도관(46) 내에 배치된다. 진공 조절기(52)는 엔진 제어 유니트(28)로부터 진공 조절기(52)로 공급되는 제어 신호 EGR(Aevf)에 의해 지시되는 듀티 사이클에서 개방 및 폐쇄되는 (도시되지 않은) 전기 제어형 솔레노이드 밸브를 포함한다. 일례로, EGR(Aevf)는 일정 주파수, 일정 진폭, 가변 듀티비 또는 사이클 전기 신호가 될 수 있다.
흡입 도관(18) 내의 드로틀 밸브(18)는 진공 작동기(54) 내의 진공 압력에 의해 작동된다. 이에 따라 드로틀 밸브(20)에 대한 권한은 진공 도관(56)으로부터 진공 작동기(54)로 인가되는 진공도에 의해 마련된다.
진공 조절기(58)는 진공 작동기(54)와 진공 공급원(48) 사이의 진공 도관(56) 내에 배치된다. 진공 조절기(58)는 엔진 제어 유니트(28)로부터 진공 조절기(58)로 공급되는 제어 신호 THc에 의해 지시됨에 따라 개방 또는 폐쇄되는 (도시되지 않은)전기 제어형 솔레노이드 밸브를 포함한다.
흡입 매니폴드 압력 센서(60)는 재순환 배기 가스가 흡입 매니폴드(16)로 들어가게 되는 하류측 부분에서 흡입 매니폴드(16) 내에 발달된 압력에 노출된다. 압력 센서(60)는 이와 같은 압력을 나타내는 흡입 매니폴드 압력 신호 Pm을 엔진 제어 유니트(28) 쪽으로 출력한다. 배기 매니폴드 압력 센서(62)는 배기 매니폴드(34) 내의 압력에 노출되고, 이러한 압력을 나타내는 배기 매니폴드 압력 신호 Pexh를 출력한다. 종래의 엔진 제어에서 인식되는 기타 다른 입력 신호, 일례로 엔진 냉매 통로 내의 종래의 온도 센서(64)로부터의 출력인 엔진 냉매 온도 Tw와 종래의 계기압 센서(도시되지 않음)로부터의 출력인 계기압 Pa도 엔진 제어 유니트(28)로 제공한다.
엔진 제어 유니트(28)는, 중앙 처리 장치(CPU), 리드 온리 메모리(ROM), 랜덤 억세스 메모리(RAM) 및 입출력 인터페이스 회로(I/O) 등과 같은 일반적으로 공지된 부품을 내장하는 디지탈 컴퓨터를 포함한다. 컴퓨터는 상기한 바와 같은 Ci, Ne, Us, Pm, Pexh, Tw 및 Pa 등의 입력치를 엔진 센서로부터 주기적으로 판독하여 처리하고, ROM 내에 저장된 제어 루틴을 실행함으로써 앞에서 설명한 바와 같은 Uαsol, EGR(Aevf) 및 THc 명령과 같은 일련의 작동기 명령을 발생 및 출력한다.
본 발명의 양호한 구체예는 도2의 제어 선도를 참고하면 이해할 수 있을 것이다. 가스 페달(도시되지 않음)로부터의 운전자 신호는 연료 명령 발생기(32)로의 입력으로 사용된다. 연료 명령 발생기(32)는 페달 위치 센서와 같이 간단하게 구성할 수 있다. 연료 명령 발생기(32)는 CI 신호를 나타내는 페달 위치를 출력한다. 엔진 속도 센서(도시되지 않음)로부터의 RPM 신호 Ne와 CI 신호를 나타내는 페달 위치는 연료 분사 펌프 제어 루틴(70)으로 입력되고 상기 제어 루틴은 엔진 실린더 안으로 분사할 연료의 양을 나타내는 기본 연료량 명령 Qsol1을 출력한다. 연료 분사 펌프 제어 루틴(70)은 컴퓨터 메모리 내의 2차원 조견표(도10 참조)를 포함할 수 있다. 도10에 도시된 바와 같이, 그 조견표는 Ne 및 CI 값의 여러 조합에 대한 Mqdrf의 여러가지 값을 포함한다. 입력 신호 CI 및 Ne를 사용하는 이러한 표의 표 조견 작동에 의하면 출력 신호 Mqdrv가 발생하게 된다. 이러한 신호 Mqdrv는 박스(70)에도 제공되는 냉매 온도 신호 Tw에 응답하여 수집된다. 수집된 신호 Mqdrv는 기본 연료량 명령 Qsol1로 설정된다. 기본 연료량 명령 Qsol1이하에서 설명하는 바와 같이 박스(72) 내에서 제한된다. 박스(72)는 엔진 실린더 안으로 분사할 최종 연료량을 나타내는 최종 연료량 명령 Qsol을 출력한다. 이러한 최종 연료량 명령 Qsol은 연료 분사 펌프에 인가되는 전압 신호 Uαsol을 변화시킴으로써 디젤 엔진(10)의 엔진 실린더 안으로 분사할 연료의 양을 제어한다.
공기류 계측기(22)(도1 참조)의 출력 신호 Us는 컴퓨터 메모리 내의 조견표(도4 참조)에 의해 순간 공기류 Qas0_d로 변환된다. Qas0_d의 가중 평균이 계산되고 그 결과가 질량 공기류 Qas0으로서 설정된다. 질량 공기류 Qas0과 RPM 신호 Ne를 이용하여서 엔진 실린더로 분배되는 공기량 Qac0을 다음 식으로 계산하여 결정한다.
Qac0 = (Qas0/Ne) × KC (1)
여기서, KC는 상수.
이러한 식의 계산은 엔진 RPM과 시간적으로 관련되어 반복된다. 계산 결과는 L-튜플 레지스터(L-Tuple register)(L은 1보다 큰 정수) 안에 순서대로 저장되고 이 레지스터로부터 꺼내진 데이터는 2-튜플 레지스터에 Qacn및 Qacn-1로 순서대로 저장된다. 데이터 Qacn-1은 데이터 Qacn보다 오래된 것이다. Qacn-1과 Qacn을 사용하여서 다음 식을 계산하여 실린더 공기 장입 Qac를 구할 수 있다.
Qac = Qacn-1× (1-KV) + Qacn× KV (2)
여기서, KV는 상수.
정수 L은 흡입 공기가 공기류 계측기(22)를 지나서 엔진 실린더에 도달하는 데 걸리는 지연 시간을 의무적으로 고려한 후에 결정된다. 이와 같은 방식으로, 엔진 실린더 안으로 흡입되는 공기의 양을 나타내는 실린더 공기 장입 Qac이 우수한 정확도로 결정된다.
데이터 Qac(엔진 실린더 안으로 흡입되는 공기의 양), Qsol(엔진 실린더 안으로 분사되는 최종 연료량), Ne(엔진 RPM), Tw(엔진 냉매 온도), Pm(흡입 매니폴드 압력) 및 Pexh(배기 매니폴드 압력) 등이 EGR 명령 발생기(74) 쪽으로 입력된다. EGR 명령 발생기(74)는 컴퓨터 메모리 내의 2차원 조견표(도18 참조)를 포함할 수 있다. 도18에 도시된 바와 같이, 조견표는 Ne와 Qsol 값의 여러가지 조합에 대한 원하는 기본 EGR률 Megrb의 여러가지 값을 포함한다. 입력 신호 Ne와 Qsol을 사용하여 이러한 표의 표 조견 작동을 하면 출력 신호 Megrb가 발생된다. EGR 명령 발생기(74)는 또한 계수 조견표(도19 참조)도 포함한다. 도19에 도시된 바와같이, 계수 조견표는 여러가지의 Tw 값(엔진 냉매 온도)에 대한 계수 Kegr_tw의 0과 1 사이의 여러가지 값을 포함한다. 원하는 EGR률 Megr은 다음 식으로 주어진다.
Megr = Mergb × Kegr_tw (3)
상기 식(3)을 계산함으로써 결정된 원하는 EGR률 Megr은 엔진 실린더 내에서의 비정상 연소에 응답해서는 0으로 설정된다. 원하는 EGR률 Megr과 Qac는 EGR 가스 허용량 Mqec 즉, 엔진 실린더 안으로 흡입되는 EGR 가스의 양을 결정하는 입력 신호로서 이용된다. EGR 가스 허용량 Mqec은 다음 식으로 계산된다.
Mqec = Qacn× Megr (4)
여기서, Qacn은 Qac의 순간 값.
Mqec를 사용하여서 중간 변수 Rqec를 다음 식으로 계산한다.
Rqec = Mqec×KIN×KVOL + Rqecn-1×(1-KIN×KVOL) (5)
여기서, KIN은 체적 효율과 동일한 값이고, KVOL은 VE/NC/VM에 의하여 결정되고, NC는 실린더의 수이고, VM은 흡입 공기 시스템의 체적이고, Rqecn-1은 바로 직전에 결정된 Rqec의 구 값.
Mqec와 Rqecn-1을 사용하여서 중간 변수 Rqec를 더 보정하여서 다음 식을 계산하여 변수 Tqec를 제공한다.
Tqec = GKQEC × Mqec - (GKQEC - 1) × Rqecn-1(6)
여기서, GKTEC는 진전하는 보정 이득.
EGR 가스 허용비 Tqek 즉, 단위 시간에 대해서 일례로, 단위 초당, 엔진 실린더로 흡인이 허용되는 EGR 가스의 양은 다음 식을 계산하여 결정한다.
Tqek = Tqec × Ne/KCON (7)
여기서, KCON은 상수로서, 실린더가 4개인 디젤 엔진의 경우에는 30이고, 실린더가 6개인 디젤 엔진의 경우에는 20이다.
압력 센서(60, 62)(도1 참조)로부터의 흡입 매니폴드 압력 신호 Pm과 배기 매니폴드 압력 신호 Pexh는 EGR 명령 발생기(74)로의 입력치로서 이용된다. 위와 같은 압력 센서(60, 62)를 제거하는 것이 필요한 경우에는, 공기류 계측기(22)의 출력 Us로부터 도출되는 질량 공기류 Qas0으로부터 흡입 및 배기 매니폴드 압력 Pm 및 Pexh를 얻을 수도 있다. 입력 신호 Pm 및 Pexh를 이용하여서 EGR 가스 유속 Cqe와 등가인 값을 다음 식을 계산하여 결정한다.
Figure pat00001
(8)
여기서, K는 상수.
이론적으로, 밸브 개방 면적 Aev는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Aev = Tqek/Cqe (9)
EGR 명령 발생기(74)는 컴퓨터 메모리 내의 가중 평균 상수 조견표(도14 참조)를 포함한다. 이 조견표는 EGR 가스 유속의 여러가지 값에 대한 가중 평균 상수 NIK의 여러가지 값을 포함하는데, EGR 가스 유속이 낮아질 수록 가중 평균 상수 NIK는 커진다. EGR 가스 유속의 변화를 작게 하기 위해서는 EGR 가스 유속이 낮은상태에서 작동하는 중에는 EGR 밸브 개방 면적의 변화는 비교적 커야 하고, 반면에 EGR 가스 유속이 높은 상태에서 작동하는 중에는 EGR 가스 유속의 변화가 비교적 작아야 한다. 따라서, EGR 가스 유속이 낮은 상태에서 작동하는 중에는 EGR 밸브 개방 면적의 변동을 억제할 정도로 평균이 심하게 가중되고, EGR 가스 유속이 높은 상태에서 작동하는 중에는 덜 심하게 가중된다. 일반적으로, EGR 가스 유속은 전이 중에는 Pm과 Pexh 간의 차가 증가하는 것에 기인하여 증가한다. 이것은 평균 상수 NIK가 EGR 가스 유속 Cqe에 반비례하는 이유를 설명하는 것이다. 상수 NIK를 이용하여 가중 평균 Aevf을 다음 식으로 계산한다.
Aevf = Aev/2NIK+ (1 + 1/2NIK) × Aevfn-1(10)
평균 Aevf은 원하는 EGR 밸브 개방 면적으로 출력된다. 원하는 EGR 밸브 개방 면적 Aevf는 EGR 밸브 제어 루프(76)로의 입력치로서 사용되는데, 이 EGR 밸브 제어 루프는 입력치 Aevf를 EGR 밸브 제어 명령 EGR(Aevf)으로 변환한다. EGR 밸브 제어 명령 EGR(Aevf)는 이하에서 설명하는 바와 같이 박스(80) 안에서 제한된다. 이어서, EGR 밸브 제어 명령 EGR(Aevf)는 디젤 엔진(10)의 진공 조정기(52)(도1 참조) 쪽으로 출력된다. EGR 밸브 제어 루프(76)는 도15에 예시된 조견표를 포함하는데, 여기서 EGR 밸브용의 작동기는 진공 조정기(52)와 다이어프램(44) 대신에 스텝퍼 모터를 사용한다. 도15의 조견표는 원하는 EGR 밸브 개방 면적 Aevf의 여러가지 값에 대한 EGR 밸브를 개방하도록 스텝핑 모터가 전진하는 스텝 수의 여러가지 값을 포함한다. 이어서, EGR 밸브 제어 루프(76)는 도15의 표의 표 조견작동에 의해 도출된 스텝의 수를 나타내는 스텝퍼 모터 제어 명령을 출력한다. 스텝퍼 모터 제어 명령은 박스(80) 내로 제한되고 이어서 디젤 엔진(10)의 스텝퍼 모터로 출력된다.
엔진 냉매 온도 Tw, 기본 연료량 Qsol1, 엔진 RPM Ne 등이 드로틀 밸브 제어 루프(78)로의 입력치로서 사용되는데, 드로틀 밸브 제어 루프는 드로틀 밸브 제어 명령 THc를 출력한다. 드로틀 밸브 제어 명령은 THc는 이하에서 설명하는 바와 같이 박스(80) 내로 제한된다. 이어서 드로틀 밸브 제어 명령 THc는 드로틀 밸브(20)용의 진공 조정기(58)로 출력된다.
실제 EGR 성능 발생기라는 이름의 박스(84)에 있어서, 실린더 공기 장입 Qac가 EGR 제어의 실제 성능을 나타내는 변수를 대표하는 것으로 사용된다. 실제 EGR 성능 발생기(84)는 실린더 공기 장입 Qac를 발생시킨다.
엔진 RPM Ne가 정상 EGR 성능 발생기(82)로의 입력치로서 사용되어서 EGR 제어의 정상 성능 하에서 디젤 엔진(10)이 작동하는 중에 실린더 공기 장입이 이루어지게 하는 기준치 Qacf를 출력한다. 정상 EGR 성능 발생기(82)는 컴퓨터 메모리 내의 조견표(도26 참조)를 포함한다. 도26에 도시된 바와 같이, 조견표는 엔진 RPM Ne의 여러가지 값에 대한 기본 기준 Qacfb의 여러가지 값을 포함한다. EGR률의 통상의 스케쥴에 따르면, 원하는 EGR률(Megr)은 엔진 RPM(Ne)가 증가함에 따라 감소한다. 원하는 EGR률(Megr)의 변화 패턴이 반영되어서, 기본 기준 Qacfb는 엔진 RPM(Ne)가 도26의 곡선을 따라서 증가함에 따라서 증가하게 된다. 기본 기준 Qacfb를 이용하면 기준치 Qacf는 다음 식을 계산함으로써 주어진다.
Qacf = Qacfn-1× (1 - KV) + Qacfb × KV (11)
여기서, KV는 상수, Qacfn-1은 바로 직전에 결정된 Qacf의 구 값이다.
어떤 경우에는, 도26에 도시된 표의 데이터 Qacfb는 실린더 가스 장입 밀도가 대기압에 따라 변화하기 때문에 고도 보정을 필요로 한다. 고도 보정이 필요한 경우, 계기압 Pa가 박스(82)로의 입력치로서 사용된다. 박스(82)는 도27에 도시된 바와 같은 고도 보정 계수 조견표를 포함한다. 도27에 도시된 바와 같이, 조견표는 계기압 Pa의 여러가지 값에 대한 고도 보정 계수 Kqacfb의 여러가지 값을 포함한다. 입력치 Pa를 사용하는 이 표의 표 조견 작동 결과 계수 Kqacfb가 발생된다. 도26의 표 조견 작동에 의해 발생한 데이터는 고정 보정을 받는다. 혼동을 피하기 위해, 도26의 표 조견 작동 결과를 Qacfb1로 설정하였다. 이어서, 데이터 Qacfb1은 다음과 같이 고도 보정된다.
Qacfb = Qacfb1 × Kqacfb (12)
도18과 식(3)을 참고하면, 원하는 EGR률 Megr은 Ne, Qsol 및 Tw의 함수이다. 따라서, 도26으로부터 얻어진 데이터 Qacfb1이 활용될 수 있다는 것은 어떤 경우에는 신뢰성이 있다는 것이다. 도28은 기본 기준 Qacfb1과 엔진 RPM Ne와 원하는 EGR률 Megr 간의 관계를 예시하는 조견표를 나타내는 것이다. 이 조견표는 Megr과 Ne의 여러가지 조합에 대한 Qacfb1의 여러가지 값을 포함한다. Ne와 Megr을 이용한 이 표의 표 조견 작동 결과 Qacfb1이 발생된다. 도28의 표를 이용하여 기본 기준 Qacfb1의 정확성과 신뢰성을 향상시킨다.
Qacfb1로부터 식(12)은 기본 기준 Qacfb를 제공하고 이어서 식(11)은 기준치 Qacf를 제공한다. 정상 EGR 성능 발생기(82)는 기준치 Qacf를 발생시킨다.
실린더 공기 장입 Qac가 박스(84)로부터 그리고 기준치 Qacf가 박스(82)로부터 비교 블럭(86)으로 입력되어서, Qac가 Qac와 비교된다. Qac - Qacf로 표현되는 오차 신호가 비교 블럭(86)의 출력치로서 발생되어 "EGR 억제 조건"이라고 하는 박스(88)로의 입력치로서 사용된다. 박스(88)에서, Qac - Qacf는 0보다 큰 소정의 제1 값 α와 비교된다. 오차 신호 Qac - Qacf가 α보다 크지 않으면, 0보다 작은 소정의 제2 값 β와 비교된다. 박스(88)는 "Ctregng"라고 하는 계수를 포함하는데, 이 계수는 Qac가 Qacf 근처의 소정 영역의 밖에 있게 되면 언제든지 증분된다. 소정의 창은 α+Qacf와 Qacf-β에 의해 제한된다. 계수는 Qac가 Qacf 근처의 소정 영역의 안에 있게 되면 감소하게 된다. 박스(88)에서는, 계수 Ctregng가 소정의 값 CTREGJ을 초과하는지 여부가 결정된다. 여기서, 초과한다고 결정된 경우에, EGR 제어의 성능은 정상이 아니라고 판단된다. 초과하지 않는다고 결정된 경우, EGR 제어의 성능은 정상이라고 판단된다. 박스(88)는 이러한 판단의 결과를 나타내는 출력 신호를 발생시킨다.
박스(80) 내에서, EGR 밸브 제어 루프(76)로부터의 EGR 밸브 제어 명령은 다음과 같이 제한된다. 박스(88)의 출력 신호는 박스(80)로의 입력치로서 공급된다. 박스(88)의 출력 신호가 EGR 제어의 성능을 비정상이라고 나타내는 경우, 식(3)에서 결정된 원하는 EGR률은 0으로 재설정된다.
박스(80) 내에서, 드로틀 밸브 제어 루프로부터의 드로틀 밸브 제어 명령THc는 다음과 같이 제한된다. EGR 제어의 성능이 비정상인 경우, 드로틀 밸브 제어 명령 THc는 드로틀 밸브(20)가 신속하게 완전 개방 위치로 이동할 수 있도록 수정된다. 이러한 것은 배기 가스가 흡입 매니폴드(16) 안으로 내부 유동하는 것을 최소화 하게 된다.
박스(88)의 출력 신호는 박스(72)로의 입력치로서 공급된다. 박스(72)에서, 연료 분사 펌프 제어 루프(70)로부터의 기본 연료량 명령 Qsol1은 다음과 같이 제한된다. 박스(72)는 Qsol1을 최대 연료 Qful과 비교한다. 박스(72)는 Qsol1이 Qful 미만이면 Qsol1을 Qsol로서 출력한다. 그러나 Qsol1이 Qful 미만이 아니면 박스(72)는 Qful을 Qsol로서 출력한다.
박스(88)의 출력 신호가 EGR 제어의 성능을 정상이라고 나타내는 경우, 정상 모드 최대 연료 Qfuln는 Qful로서 사용된다. 박스(88)의 출력 신호가 EGR 제어의 성능을 비정상이라고 나타내는 경우, 비정상 모드 최대 연료 Qfludg는 Qful로서 사용된다.
정상 모드 최대 연료 Qfuln은 다음 식을 계산함으로써 주어진다.
Qfuln = Qac × (Klamb)-1× (14.7)-1(13)
여기서, Klamb는 과잉 공기비이다.
박스(72)는 도8에 도시된 바와 같은 조견표를 포함하는데, 이 조견표는 엔진 RPM Ne의 여러가지 값에 대한 Klamb의 여러가지 값을 포함한다. 도31에서, 점선은 엔진 RPM Ne에 대하여 변화하는 Qfuln의 일례를 나타내는 것이다.
박스(72)는 도31에 실선의 곡선으로 예시한 바와 같은 조견표를 포함한다. 이 조견표는 엔진 RPM Ne의 여러가지 값에 대한 비정상 모드 최대 연료 Qfuldg의 여러가지 값을 포함한다. 따라서, Qfuldg는 Ne를 이용하여 도31의 표 조견 작동을 수행함으로서 생성된다. 도31에서 실선의 곡선과 점선의 곡선을 비교해 보면, EGR 제어의 성능이 비정상이면 최종 연료량 명령 Qsol은 최소 수준으로까지 감소되어서 무연 연소를 보장하게 된다는 것을 알 수 있다.
박스(72)는 도32에 도시된 조견표를 포함한다. 이 조견표는 오차 Qac-Qacf의 여러가지 값에 대한 계수 Kqful의 여러가지 값을 포함한다. Kqful 값은 항상 1보다 작은 것은 아니다. Kqful는 Qac가 Qacf 근처의 소정 영역의 안에 있고 Qac가 Qacf보다 큰 경우에는 항상 1이다. Qac가 Qacf 주변의 소정 영역의 하한보다 작으면, Kqful은 Qac가 감소함에 따라 감소하게 된다. 이와 같은 계수 Kqful과 식(13)에 의해 주어진 Qfuln을 이용하여 다음의 식을 계산함으로써 비정상 최대 연료 Qfuldg가 주어진다.
Qfuldg = Qfuln × Kqful (14)
도3, 도5 내지 도7, 도9, 도11, 도13, 도16 내지 도17, 도20 내지 도25, 도29 및 도30의 흐름도는 본 발명의 양호한 실시예의 제어 루틴을 예시하는 것이다.
도3의 흐름도의 실행은 4ms(밀리 초)가 지연된 후에 개시되어서 질량 공기류 Qas0을 결정한다.
입력 단계(101)에서는 엔진 제어 유니트(28)는 공기류 계측기(22)로부터 출력 신호 Us의 판독 작업을 수행한다. 단계(102)에서는 입력치 Us를 이용하여 도4의 표 조견 작동을 실행하여서 순간 공기류 Qas0_d를 결정한다. 단계(103)에서는 순간 공기류 Qas0_d의 충분한 수의 결정된 데이터를 이용하여서 제어 유니트(28)는 가중 평균을 결정하여서 그 결과를 질량 공기류 Qas0으로서 제공한다.
도5의 흐름도의 실행은 엔진 RPM과 시간 관계를 가지고 개시되어서 실린더 공기 장입 Qac 즉, 엔진 실린더 안으로 흡입되는 새로운 공기의 양을 결정한다.
입력 단계(111)에서는 제어 유니트(28)가 엔진 RPM Ne의 판독 조작을 수행한다. 단계(112)에서는 제어 유니트(28)가 입력된 RPM Ne를 이용하여 식(1)의 계산을 수행하여서 Qac0을 결정하고 저장한다. 단계(113)에서 제어 유니트(28)는 순차적으로 저장된 소정의 수(L)의 Qac0 데이터 중에서 가장 오래된 것을 선택하여서 선택된 가장 오래된 데이터 Qac0n-L를 사전 설정 데이터 Qac0n으로 설정한다. 단계(114)에서 제어 유니트(28)는 식(2)의 계산을 수행하여서 실린더 공기 장입 Qac을 결정한다.
도6의 흐름도의 실행은 엔진 RPM과 시간 관계를 가지고 개시되어서 최대 연료 Qful을 결정한다.
단계(121)에서 제어 유니트(28)는 플래그 Fegng가 설정되었는지 여부를 결정한다. 플래그 Fegng는 도21의 흐름도의 실행 이후에 설정되거나 혹은 재설정된다. 플래그 Fegng는 EGR 제어의 성능이 정상인 경우에는 설정되고 EGR 제어의 성능이 비정상인 경우에는 재설정된다. 플래그 Fegng가 재설정되어서 EGR 제어의 성능이비정상이라고 나타내는 경우를 가정해 보면, 제어 유니트(28)는 단계(124)에서 정상 모드 최대 연료 Qfuln을 입력하고 단계(125)에서 입력치 Qfuln을 최대 연료 Qful로서 설정한다. 정상 모드 최대 연료 Qfuln는 도7의 흐름도의 실행 이후에 결정된다. 플래그 Fegng가 설정되어서 EGR 제어의 성능이 비정상 모드로 진입하였음을 나타낸 바로 직후에, 제어 유니트(28)는 단계(122)에서 비정상 모드 최대 연료 Qfuldg를 입력하고 단계(123)에서 입력치 Qfuldg를 최대 연료 Qful로서 설정한다.
도7의 흐름도의 실행은 엔진 RPM과 시간 관계를 가지고 개시되어서 정상 모드 최대 연료 Qfuln을 결정한다.
단계(131)에서 제어 유니트(28)는 엔진 RPM Ne의 판독 작업을 수행한다. 단계(132)에서, 제어 유니트(28)는 입력치 Ne를 이용하여 도8의 표 조견 작동을 수행하여 등가 임계 과잉 공기비 Klamb를 결정한다. 도8의 표는 엔진 RPM Ne의 여러가지 값에 대한 과잉 공기비의 등가 매연 한계를 포함한다. 단계(134)에서 제어 유니트(28)는 식(13)의 계산을 수행하여서 정상 모드 최대 연료 Qfuln을 결정한다.
도9의 흐름도의 실행은 엔진 RPM과 시간 관계를 가지고 개시되어서 기본 연료(분사)량 명령 Qsol1을 결정한다.
단계(141)에서 제어 유니트(28)는 엔진 RPM Ne의 판독 작업을 수행한다. 단계(142)에서 제어 유니트(28)는 가스 페달 위치 CI의 판독 작업을 수행한다. 단계(143)에서 제어 유니트(28)는 입력치 Ne와 CI를 이용하여 도10의 표 조견 작동을 수행하여 Mqdrv를 결정한다. 단계(144)에서는 결정된 Mqdrv를 냉매 온도 Tw에 따라 변화하는 정정 인자와 같은 정정 인자에 의해 보정하고 이렇게 보정된 Mqdrv를 기본 연료(분사)량 명령 Qsol1로서 설정한다.
도11의 흐름도의 실행은 엔진 RPM과 시간 관계를 가지고 개시되어서 최종 연료(분사)량 Qsol을 결정한다.
단계(151)에서 제어 유니트(28)는 기본 연료량 Qsol1이 최대 연료 Qful를 초과하는지 여부를 결정한다. 초과하는 경우에는 제어 유니트(28)는 단계(152)에서 최대 연료 Qful을 최종 연료량 Qsol로서 설정한다. Qsol1이 Qful 미만인 경우, 제어 유니트(28)는 Qsol1을 Qsol로서 설정한다.
도12에 도시된 바와 같은 변환 표를 이용하여서 제어 유니트(28)는 연료 분사 펌프(24)에 인가된 연료 명령 Uαsol을 RPM Ne와 최종 연료량 Qsol의 조합과 관련하여 결정한다.
도13의 흐름도의 실행은 엔진 RPM과 시간 관계를 가지고 개시되어서 EGR 밸브(42)의 원하는 EGR 밸브 개방 면적 Aevf를 결정한다.
단계(161)에서 제어 유니트(28)는 도16의 흐름도의 실행 후에 결정된 소정의 EGR 가스 허용비 Tqek를 입력한다. 단계(162)에서 제어 유니트(28)는 흡입 매니폴드 압력 Pm의 판독 작업을 수행한다. 단계(163)에서 제어 유니트(28)는 Pexh의 판독 작업을 수행한다. 단계(164)에서 제어 유니트(28)는 식(8)의 계산을 수행하여서 EGR 도관(38)을 통과하는 EGR의 유속 Cqe를 결정한다. 단계(165)에서 제어 유니트(28)는 식(9)의 계산을 수행하여서 밸브 개방 면적 Aev를 결정한다. 단계(166)에서 제어 유니트(28)는 유속 Cqe을 이용하여 도14의 표 조견 작동을 수행하여서 가중 평균 상수 NIK를 결정한다. 단계(167)에서 제어 유니트(28)는식(10)의 계산을 수행하여서 EGR 밸브 개방 면적 Aevf를 결정한다.
도시되지 않은 대조 표를 이용하여 제어 유니트(28)는 결정된 Aevf를 진공 조정기(52)(도1 참조)로 인가된 EGR 밸브 제어 명령 EGR(Aevf)으로 변환한다. EGR 밸브(42)가 스텝퍼 모터를 이용하는 작동기에 의해 작동되는 경우, 제어 유니트(28)는 도15에 도시된 바와 같은 대조 표를 사용하여서 스텝퍼 모터에 인가된 스텝의 수를 결정한다.
도16의 흐름도의 실행은 엔진 RPM과 시간 관계를 가지고 개시되어서 원하는 EGR 허용비 Tqek를 결정한다.
단계(171)에서, 제어 유니트(28)는 실린더 공기 장입 Qac를 입력한다. 단계(172)에서 제어 유니트(28)는 도17의 흐름도의 실행 이후에 결정된 원하는 EGR률 Megr을 입력한다. 단계(173)에서 제어 유니트(28)는 식(4)의 계산을 수행하여서 EGR 가스 허용량 Mqec를 결정한다. 단계(174)에서 제어 유니트(28)는 식(5)의 계산을 수행하여서 중간 변수 Rqek를 결정한다. 단계(175)에서 제어 유니트(28)는 식(6)의 계산을 수행하여서 변수 Tqek를 결정한다. 단계(176)에서 제어 유니트(28)는 식(7)의 계산을 수행하여서 EGR 가스 허용비 Tqek를 결정한다.
도17의 흐름도의 실행은 엔진 RPM과 시간 관계를 가지고 개시되어서 원하는 EGR률 Megr을 결정한다.
단계(181)에서 제어 유니트(28)는 엔진 RPM Ne, 최종 연료량 Qsol 및 냉매 온도 Tw를 입력한다. 단계(182)에서 제어 유니트(28)는 Qsol과 Ne를 이용하여 도18의 표 조견 작동을 수행하여서 원하는 기본 EGR률 Megrb를 결정한다.단계(183)에서 제어 유니트(28)는 냉매 온도 Tw를 이용하여 도19의 표 조견 작동을 수행하여서 계수 Kegr_tw를 결정한다. 단계(184)에서 제어 유니트(28)는 식(3)의 계산을 수행하여서 원하는 EGR률 Megr을 결정한다. 단계(186)에서 제어 유니트(28)는 도20의 흐름도 실행에 의한 결과를 조사하고 저장한다. 단계(186)에서 제어 유니트(28)는 정상 연소가 발생되었는지 여부를 결정한다. 정상 연소가 발생한 경우, 제어 유니트(28)는 단계(187)에서 플래그 Fegng가 설정되었는지 여부를 결정한다. 정상 연소가 발생하지 않은 경우, 제어 유니트(28)는 결정된 Megr을 그대로 둔다. 제어 유니트(28)는 비정상 연소가 발생한 때나 혹은 플래그 Fegng가 설정된 때에 그에 응답하여 결정된 Megr을 0으로 재설정한다. 비정상 연소 발생 시나 혹은 EGR 제어의 비정상 성능과 동시에 제어 유니트(28)는 드로틀 밸브가 신속하게 완전 개방 위치로 이동할 수 있도록 드로틀 명령 THc를 수정한다.
도20의 흐름도의 실행은 10ms(밀리 초)가 지연된 후에 개시되어서 정상 연소 또는 비정상 연소가 발생하였는지 여부를 결정한다.
단계(191)에서 제어 유니트(28)는 엔진 RPM Ne의 판독 작업을 수행한다. 단계(1920에서 제어 유니트(28)는 Ne가 정상 연소 판단을 위한 일부 수준(slice level) NRPMK 이상인지 여부를 결정한다. 이 경우의 답이 예이면 제어 유니트(28)는 단계(193)에서 계수 Tmrkb가 소정의 횟수 TMRKBP 이상인지 여부를 결정한다. 이 경우의 답이 예이면 제어 유니트(28)는 단계(194)에서 정상 연소가 발생하였음을 결정한다. 만일 단계(192)에서 Ne가 NRPMK 이하이면 제어 유니트(28)는 단계(196)에서 계수 Tmrkb를 재설정하여서 단계(197)에서 비정상 연소가 발생하였음을 확인한다. 단계(193)에서 계수 Tmrkb가 TMRKBP 이하이면 제어 유니트(28)는 단계(195)에서 계수 Tmrkb에 1을 증가시키고 단계(197)에서 비정상 연소가 발생하였음을 확인한다.
도20의 흐름도에 의하여 채택된 과정은 엔진 RPM Ne가 소정의 시간 동안에 소정의 값, 일례로 400rpm 이상에 머문 후에 정상 연소가 발생하는지를 확인하기 위한 것이다.
도21의 흐름도의 실행은 EGR 제어의 성능이 정상인지 여부를 결정하기 위하여 개시된다.
단계(201)에서 제어 유니트(28)는 Qac(실린더 공기 장입)를 입력한다. 단계(202)에서 제어 유니트(28)는 도22의 흐름도의 실행 이후에 결정된 기준치 Qacf를 입력한다. 단계(203)에서 제어 유니트(28)는 Qac가 Qacf + α 이상인지 여부를 결정한다. 이 경우의 답이 예이면 제어 유니트(28)는 단계(206)에서 계수 Ctregng를 증가시킨다. 단계(203)에서 Qac가 Qacf + α 이하이면 제어 유니트(28)는 단계(204)에서 Qac가 Qacf - β 미만인지 여부를 결정한다. 이 경우의 답이 예이면 제어 유니트(28)는 단계(206)에서 계수 Ctregng를 증분시킨다. 단계(204)에서 Qac가 Qacf - β 미만이 아니면 제어 유니트(28)는 단계(205)에서 계수 Ctregng를 감분시킨다. 단계(207)에서 제어 유니트(28)는 계수 Ctregng가 0 미만인지 여부를 결정한다. 이 경우의 답이 예이면 제어 유니트(28)는 계수 Ctregng를 0으로 재설정한다. 이어서 제어 유니트(28)는 단계(209)로 간다. 만일 단계(207)에서 계수 Ctregng가 0 미만이 아니면 제어 유니트(28)는 계수 Ctregng 수정하지 않은상태로 단계(209)로 간다. 단계(209)에서 제어 유니트(28)는 계수 Ctregng가 소정의 값 CTREGJ보다 큰지 여부를 결정한다. 이 경우의 답이 예이면, 제어 유니트(28)는 단계(210)에서 플래그 Fegng를 설정한다. 위 경우의 답이 아니오이면 제어 유니트(28)는 단계(2110)에서 플래그 Fegng를 재설정한다. 플래그 Fegng가 설정된다는 의미는 EGR 제어의 성능이 비정상적이라는 것이다. 플래그 Fegng가 재설정된다는 의미는 EGR 제어의 성능이 정상적이라는 것이다.
도22의 흐름도의 실행은 기준치 Qacf를 결정하기 위한 것이다.
단계(221)에서 제어 유니트(28)는 도23, 도24 또는 도25의 흐름도의 실행 후에 결정된 기본 기준 Qacfb을 입력한다. 단계(222)에서 제어 유니트(28)는 식(11)의 계산을 수행하여 Qac를 결정한다.
도23의 흐름도의 실행은 기본 기준 Qacfb를 결정하기 위한 것이다.
단계(231)에서 제어 유니트(28)는 엔진 RPM Ne의 판독 작업을 수행한다. 단계(232)에서 제어 유니트(28)는 Ne를 이용하여 도26의 표 조견 작동을 수행하여서 Qacfb를 결정한다.
도24의 흐름도는 기본 기준 Qacfb를 결정하는 또 다른 단계를 나타내는 것이다.
단계(241)에서 제어 유니트(28)는 엔진 RPM Ne의 판독 작업을 수행한다. 단계(242)에서 제어 유니트(28)는 Ne를 이용하여 도26의 표 조견 작동을 수행하여서 그 결과를 Qacfb1로서 설정한다. 단계(243)에서 제어 유니트(28)는 계기압 Pa의 판독 작업을 수행한다. 단계(244)에서 제어 유니트(28)는 Pa를 이용하여 도27의표 조견 작동을 수행하여서 고도 보정 계수 Kqacb를 결정한다. 단계(245)에서 제어 유니트(28)는 식(12)의 계산을 수행하여서 Qacfb를 보정된 고도로서 결정한다.
도25의 흐름도는 기본 기준 Qacfb를 결정하는 또 다른 단계를 나타내는 것이다.
단계(251)에서 제어 유니트(28)는 엔진 RPM Ne의 판독 작업을 수행한다. 단계(252)에서 제어 유니트(28)는 원하는 EGR률 Megr을 입력한다. 단계(253)에서 제어 유니트(28)는 Ne와 Megr을 이용하여 도28의 표 조견 작동을 수행하여서 Qacfb1을 결정한다. 단계(254)에서 제어 유니트(28)는 계기압 Pa의 판독 작동을 수행한다. 단계(255)에서 제어 유니트(28)는 Pa를 이용하여 도27의 표 조견 작동을 수행하여서 고도 보정 계수 Kqacb를 결정한다. 단계(256)에서 제어 유니트(28)는 식(12)의 계산을 수행하여서 Qacfb를 보정된 고도로 결정한다.
도29의 흐름도의 실행은 비정상 모드 최대 연료 Qfludg를 결정하기 위한 것이다.
단계(261)에서 제어 유니트(28)는 엔진 RPM Ne의 판독 작업을 수행한다. 단계(262)에서 제어 유니트(28)는 도31의 표 조견 작동을 수행하여서 Qfludg를 결정한다. Qfludg를 설정하는 것은 연료 분사량을 억제하기 위한 것으로, 이에 따르면 배기 가스의 온도 증가를 피할 수 있고, 이에 따라 운전자는 차량을 인근 수리점이나 차량 판매소로 운전하여 갈 수 있다.
도30의 흐름도는 Qfludg를 결정하는 또 다른 단계를 나타내는 것이다.
단계(271)에서 제어 유니트(28)는 Qac를 입력한다. 단계(272)에서 제어 유니트(28)는 Qacf를 입력한다. 단계(273)에서 제어 유니트(28)는 식(13)을 계산하여 결정된 Qfuln을 입력한다. 단계(274)에서 제어 유니트(28)는 오차 Qac-Qacf를 이용하여 도32의 표 조견 작동을 수행하여서 계수 Kqful을 결정한다. 단계(275)에서 제어 유니트(28)는 식(14)의 계산을 수행하여서 Qfuldg를 결정한다.
도32를 참고하면, Qac는 Qacf보다 크고, Qfuldg는 Qfuln과 같다. 따라서, 실제 EGR률이 원하는 EGR률 미만이게 하는 위치에 EGR 밸브(42)가 고착되어 있는 경우에, 정상 모드 최대 연료 Qfuln이 이용된다. Qac가 Qacf 미만이고 실제 EGR률이 원하는 EGR률보다 큰 경우에 Qfuldg는 EGR 밸브가 고착되어 있는 위치에 응답하여서 조정된다.
본 발명에 따르면, 디젤 엔진으로부터 나오는 바람직하지 않은 매연과 같은 배출물을 양호하게 제어할 수 있다. 또한, 가혹한 환경에 처하는 EGR 제어 시스템의 EGR 밸브의 오염 및 온도 노출에 의한 작동 손실을 줄일 수 있다.

Claims (9)

  1. 연소 공간을 포함하는 실린더와,
    엔진이 작동하는 중에 상기 연소 공간 안으로 공기가 흡입되게 하는 흡입 매니폴드와,
    상기 흡입 매니폴드의 상류측 공기 흡입 통로 내의 드로틀 밸브와,
    상기 연소 공간 안에서의 연소 시에 발생한 배기 가스가 배출되게 하는 배기 매니폴드와,
    배기 가스의 일부분이 상기 흡입 매니폴드 안으로 통과하게 관통되게 하는 통로를 제공하는 EGR 도관과,
    상기 EGR 도관 내에 EGR 통로의 일부를 형성하며 서로 다른 밸브 개구를 구비하는 EGR 밸브와,
    EGR 제어 성능을 모니터하고 EGR 제어를 모니터한 결과에 응답하여 상기 실린더의 연소 공간 내로 흡입되는 최대 연료의 양을 제한하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는 EGR 제어의 실제 성능이 EGR 제어의 원하는 성능 근처의 소정 영역의 안에 있게 되는지 여부를 결정하고, EGR 제어의 실제 성능이 EGR 제어의 원하는 성능 근처의 소정 영역의 밖에 있는 것을 상기 제어 장치가 판단한 때 상기 제어 장치는 상기 드로틀 밸브를 완전히 개방시키고 원하는 EGR률을 최소로 설정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는 EGR의 실제 성능이 EGR 제어의 원하는 성능 근처의 소정 영역의 밖에 있게 될 때에는 상기 실린더 안으로 흡입되는 최대 연료의 양을 감소시키는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어 장치는, 최대 연료의 감소를 EGR 제어의 실제 성능과 EGR 제어의 원하는 성능 간의 편차의 함수로서 결정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 계기압에 따라서 EGR 제어의 정상 성능을 고도 보정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  5. 제5항에 있어서, 상기 제어 장치는, 계기압이 낮아질 수록 보정항이 더 작아지도록 하고 계기압이 높아질 수록 보정항이 더 커지도록, EGR 제어의 정상 성능의 보정항을 조정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 원하는 EGR률과 엔진 RPM으로부터 EGR 제어의 실제 성능을 도출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는 EGR 제어의 실제 성능이 EGR 제어의 원하는 성능 근처의 소정 영역의 밖에 있는 것을 상기 제어 장치가 판단하게 될 때에 상기 실린더의 연소 공간 안으로 흡입되는 최대 연료를 더 감소시키는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  8. 제8항에 있어서, 감소된 최대 연료량은 계기압에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  9. 제9항에 있어서, 상기 내연 기관은 디젤 엔진인 것을 특징으로 하는 내연 기관.
KR1019970062992A 1997-11-26 1997-11-26 디젤엔진의배출제어시스템 KR100306185B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970062992A KR100306185B1 (ko) 1997-11-26 1997-11-26 디젤엔진의배출제어시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970062992A KR100306185B1 (ko) 1997-11-26 1997-11-26 디젤엔진의배출제어시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990042232A KR19990042232A (ko) 1999-06-15
KR100306185B1 true KR100306185B1 (ko) 2001-11-15

Family

ID=66094090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970062992A KR100306185B1 (ko) 1997-11-26 1997-11-26 디젤엔진의배출제어시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100306185B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4171691A (en) * 1977-08-30 1979-10-23 Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas recirculation control system for an internal combustion engine
JPH0988704A (ja) * 1995-09-22 1997-03-31 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4171691A (en) * 1977-08-30 1979-10-23 Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas recirculation control system for an internal combustion engine
JPH0988704A (ja) * 1995-09-22 1997-03-31 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990042232A (ko) 1999-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6230697B1 (en) Integrated internal combustion engine control system with high-precision emission controls
US7509210B2 (en) Abnormality determination apparatus and method for blow-by gas feedback device, and engine control unit
KR930006052B1 (ko) 엔진 제어장치 및 그 제어방법
EP0659994B1 (en) Closed-loop control of a diesel engine
US20050139193A1 (en) Control device for internal combustion engine
GB2363210A (en) Exhaust gas recirculation apparatus and method
EP1178192B1 (en) Apparatus for controlling supercharging pressure in internal combustion engine
JP2004527684A (ja) Ｅｇｒ及びｖｇｔシステムの診断及び制御
US6026790A (en) Diesel engine emission control system
EP1793109B1 (en) Method and apparatus for controlling a combustion engine
EP0105828B1 (en) Method and apparatus for controlling diesel engine exhaust gas recirculation partly as a function of exhaust particulate level
US6705303B2 (en) Air-fuel ratio control apparatus and method for internal combustion engine
EP1876333B1 (en) Variable vane type turbo charger control device
JP3493981B2 (ja) Ｅｇｒ制御装置付内燃機関の過給圧制御装置
KR100306185B1 (ko) 디젤엔진의배출제어시스템
JP2001073789A (ja) 内燃機関の過給圧制御装置
KR100378455B1 (ko) 터보과급기부착내연기관의부하검출장치
EP1081352A1 (en) Control system for supercharged engine
JP2001193573A (ja) 内燃機関の制御装置
US7765051B2 (en) Device for controlling internal combustion engine
JP4228577B2 (ja) エンジンの空燃比制御装置
JP3622506B2 (ja) 内燃機関のｅｇｒ制御装置
JP3637701B2 (ja) ディーゼルエンジンの制御装置
JP3153090B2 (ja) 内燃機関の排気還流制御装置
JP3651383B2 (ja) 過給機の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20090724

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee