KR100413019B1 - 내연기관제어방법및장치 - Google Patents

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Abstract

내연기관을 제어하기 위한 방법 및 장치가 제안되었고, 상기 장치는 트랙션 제어의 범위 내에서 적어도 개별 분사를 차단하고, 상기 분사 차단은 최고 회전 속도 범위 및 전부하 범위 내로 제한된다. 상기의 제한은 차단 단계의 일시적인 효과의 제한, 개별의 차단 단계의 빈도수의 제한 및 분사 차단 단계의 결과로 전체 조절(intervention)의 제한을 형성하고, 계량될 연료량의 상기 조절은 트랙션 제어를 현실화하도록 수행된다.

Description

내연기관 제어 방법 및 장치
본 발명은 내연기관을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
이러한 방법 및 장치는 독일연방공화국 특허 공보 제DE 42 39 711 Al호에 공지되어 있다. 상기 공보에는 추가 제어 유닛, 예컨대 트랙션(traction) 제어 시스템으로부터 소정의 엔진 토크가 공급되는 엔진 제어 시스템이 개시되어 있으며, 상기 소정의 엔진 토크는 상기 엔지 제어 유닛에 의해 점화 각도를 보정하고 개별 분사를 차단함으로써 제공된다.
대부분의 경우 엔진 제어 장치에 있어서, 전부하(full load) 범위에서도 충분한 연소가 이루어지도록 농후 혼합기는 엔진 보호를 위해 상기 전부하 범위에서 분사된다.
이러한 엔진 제어 시스템에서 공지된 연료 공급의 차단이 수행된다면, 즉 다른 실린더들이 농후 혼합기를 공급받는 중에 한 실린더가 연료를 공급받지 못한다면, 연료 공급이 차단된 실린더의 잉여 공기 및 농후 작동되는 실린더의 잉여 연료는 배기 가스 계통(exhaust gas train)에서 연소 작용이 이루어질 수 있어서 상기 배기 가스 계통의 과열을 수반할 수도 있다. 따라서, 이러한 농후화 현상은 연료가 차단될 때는 허용되지 않는다.
그러나, 내연기관의 최고 회전 속도 범위 및 전부하 범위, 또는 전부하 범위의 근방에서 개별 실린더로의 연료 공급의 이러한 차단 작용은 상기 내연기판에 손상을 초래할 수 있는 방치된 공정을 초래할 수 있다.
본 발명의 목적은, 특히 농후 작용 대신에, 분사 작용을 차단할 가능성을 갖는 엔진 제어 시스템에서 내연기관의 최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위에서 내연기관을 보호하는 대책을 특정하는 것이다.
이와 같은 것은 특허 청구 범위와 독립한의 특징부에 의해 달성된다.
1994년 7월 3일자 공개되지 않은 독일연방공화국 특허 출원 DE-P 44 07 475.1호는 차량의 트랙션을 제어하기 위한 엔진 제어 시스템을 개시하고 있고, 이러한 엔진 제어 시스템에서는 공지의 분사작용 차단(shutting-off) 및 점화 각도보정이외에, 토크 감소의 효과를 갖도록 계량되는 연료량의 보정이 슬립(slip)을 소정치로 제어하기 위해 규정된 소정의 토크 값으로부터 수행된다. 이러한 과정에서, 공연비에 대한 소정의 값은 제공된 소정의 엔진 토크 값과 실제 토크 값 사이의 차이가 적어도 감소되도록 상기 소정의 엔진 토크 및 식별된 순간 엔진 토크의 비율(quotient)에 대한 함수로 형성된다.
본 발명에 의한 방법은 특정 작동 상황에서 개별 분사 작용을 차단하는 엔진 제어 시스템으로써 최고 회전 속도 범위 및 전부하 범위에서 내연기관이 적절히 보호될 수 있다는 장점을 가진다. 그 결과, 상기 내연기관에 대한 손상 및 그 수명의 단축이 효과적으로 방지된다.
토크의 감소가 내연기관의 상기와 같은 작동 범위 내에서도 특히 트랙션 제어와 관련하여 가능하게 만들어진다는 것이 특히 효과적이다.
추가적인 장점은 전형적인 실시예에 대한 후속의 상세한 설명 및 종속항에 의해 달성된다.
제1도는 트랙션 제어를 수행하기 위한 엔진 제어 시스템의 개략적인 블록 회선도.
제2도 내지 제5도는 본 발명에 의한 방법에 대한 실시예를 개략적으로 도시한 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 34 : 제어 유닛 12, 16 : 출력 라인
24, 25, 26 : 입력 라인 28: 측정 장치
본 발명을 도면에 도시된 전형적인 실시예를 참조하여 상세히 설명할 것이다.
제1도는 트랙션 제어를 수행하기 위한 엔진 제어 시스템의 개략적인 블록 회선도이다. 내연기관을 제어하기 위한 제어 유닛(10)은 적어도 연료 계량 제어를 위한 출력 라인(12)과 점화 시기 및 점화 각도를 제어하기 위한 출력 라인(16)을 각각 구비한다. 내연기관 또는 차량의 작동 변수를 각각 검출하기 위한 측정 장치(28내지 30)와 제어 유닛(10)을 연결시키고 상기 내연기관을 제어하기 위해 사용되는 입력 라인(24 내지 26)과 양호한 실시예에서 트랙션을 제어하기 위한 제어 유닛(34)에 제어 유닛(10)을 연결시키는 추가 입력 라인(32)은 제어 유닛(10)으로 이어진다. 적어도 차륜의 회전 속도에 해당하는 신호는 측정 장치(40 내지 42)로부터 입력 라인(36내지 38)을 통해 제어 유닛(34)에 공급된다.
제1도에 도시된 제어 시스템은 서두에서 언급한 선행 기술에서 서술된 바와 같이 전형적인 양호한 실시예에서 작동한다. 제어 유닛(34)은 그에 공급된 차륜 속도 신호로부터 적어도 하나의 구동 휘일의 회전(spin) 경향을 결정한다. 이와 같이 적어도 하나의 구동 휘일의 속도가 소정의 기준치를 초과하면, 상기 제어 유닛(34)은 라인(32)을 통해 내연기관의 토크를 감소시켜서 상기 휘일 속도로부터 인식된 슬립(slip)을 규정된 소정치로 설정하는 신호를 제어 유닛(10)으로 전달한다. 양호한 실시예에 있어서, 전달된 신호는 내연기관에 의해 출력될 토크에 대한 소정치로 구성되고, 다른 전형적인 실시예에 있어서는 개별 분사 펄스를 추출함으로써 연료 공급량을 설정하기 위한 소정의 변수 및/또는 점화를 설정하기 위한 소정의 값들을 나타낼 수도 있다,
제어 유닛(10)은 공지된 방법으로 연료를 계량하고 점화 특성을 설정한다. 필요하다면, 여기서는 연료 계량은 소정의 특성치 선도에 근거하여 엔진 온도 및/또는 배터리 전압을 결정하는 람다(lambda) 제어에 의해 엔진 속도 및 엔진 부하의 함수로 보정된다. 점화 시기의 설정도 이와 마찬가지로 수행된다. 제어 유닛(10)의 적어도 하나의 구동 휘일이 헛돌려는 경향이 있는 경우, 공지된 계산 과정에 기초하여 소정의 엔진 토크가 출력 엔진 토크를 감소시키기 위해 공급된다면, 이렇게 공급된 소정의 엔진 토크는 점화 각도 보정치 및/또는 개별 분사의 차단에 의해 제공된다. 여기서, 서두에서 언급된 선행 기술로부터 공지된 바와 같이, 차단되는 실린더 개수 및 빈도수를 결정하는 소위 차단 형태(shutting-off pattern)가 계산된다. 예컨대, 차단 형태(01)를 갖는 4기통 엔진에 있어서, 한 실린더의 차단 작용은 사이클(내연기관의 회전)의 2회마다 발생하고, 반면에 차단 형태(02)는 1 사이클마다 차단 작용이 발생하는 것을 나타내고, 차단 형태(04)는 사이클당 2개 실린더의 차단 작용이 발생하는 것을 나타낸다.
본 발명에 의하면, 최고 회전 속도 범위(즉, 400rpm 이상의 회전 속도) 또는 내연기관의 전부하 범위(예컨대, 트로틀 밸브 설정치가 최대 범위, 즉 100%의 75%이상이 되는 범위)에서 상기 엔진을 보호하기 위해, 개별 분사의 차단을 제한 또는 금지하고/하거나 대체 수단을 취하는 방법이 제공된다.
제2도 내지 제5도에는 후자의 대책을 위한 전형적인 실시예가 도시되어 있다. 이제 제2도에 도시된 바와 같이 한편으로는 상기 작동 범위에서 사용되는 차단 형태의 일시적인 제한이 고려되고, 다른 한편으로는 제3도에서와 같이 차단 형태의 사용 빈도수가 제한된다. 제4도는 전부하 범위 또는 최고 회전 속도 범위에서의 분사 조정(intervention)의 일시적인 제한을 도시하고, 반면에 제5도는 연료량의 감소(희박화)에 의한 토크의 감소가 최고 회전 범위 또는 전부하 범위에서의 분사 조정에 대한 대안 또는 대체 방법으로서 제시된다. 여기서, 각각의 프로그램은 제어 유닛(10)에 내장된 마이크로프로세서 내에서 수행된다.
제2도에 있어서, 최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위에서 개별 차단 형태를 일시적으로 제한하는 데에 사용된 수 있는 흐름도가 개략적으로 도시되어 있다. 프로그램이 소정 시간에서 개시된 후, 규정 토크 값(Mdes)은 제1 단께(100)에서 판독되고, 점화 각도 보정치와 차단 형태, 즉 각 사이클당 차단되는 실린더의 개수는 선행 기술에 의해 공지된 방법으로 후속 단계(102)에서 결정된다. 이어서, 단계(104)에서는 내연기관이 최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위 내에 있는 지의 여부가 조사된다. 이는 양호하게는 한계 속도(즉, 400rpm)와 회전 속도를 비교함으로써 또는 부하 신호(TL) 또는 트로틀 밸브 설정치를 한계값(즉, 75°)과 비교함으로써 수행된다. 내연기관이 최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위에 있지 않다면, 단계(106)에서는 카운터(T)는 0으로 설정되고, 단계(108)에서는 계산된 차단 형태 또는 계산된 점화 각도 보정치가 출력된다. 이어서, 프로그램은 종료되고, 소정의 시간 동안 반복된다. 내연기관이 최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위에 있다는 것이 단계(104)에서 검출되었다면, 질문 단계(110)에서는 차단 형태가 수행된 최종 프로그램에 대해 변화하지 않은 형태로 유지되었는지에 여부가 조사된다. 그렇지 않다면, 단계(112)에 의해 카운터(T)는 0으로 설정되고, 단계(108)에 의해 차단 형태와 점화 각도 보정치가 출력되다. 차단 형태가 변하지 않고 유지되었다면, 단계(114)에 의해 카운터(T)는 1만큼 증가하고, 후속 질문 단계(116)에서 카운터(T)는 최대값(Tmax)과 비교된다. 카운터가 최대값에 도달하지 않았으면, 단계(108)에 의해 차단 형태 및 점화 각도 보정치가 출력된다. 상기 카운터가 예컨대 수백 밀리초(millisecond) 범위 내에 있게 되는 최대값에 도달하였다면, 단계(118)에 의해 후속 프로그램 수행을 위해 현재 계산된 차단 형태는 금지되게 된다. 이어서, 단계(108)에 의해 계산된 차단 형태의 계산 및 점화 각도 보정치가 출력된다. 후속 수행의 단계(102)에서의 차단 형태의 계산 중에, 하나 또는 그 이상의 차단 형태에 대하여 단계(118)에서 설정된 금지 작용은 설정 표시기(set marker)에 의해 고려된다. 이어서 원하는 토크 값을 현실화하기 위해 차단 형태 및 점화 각도 보정치의 다른 조합이 설정되고, 상기 시스템은 제5도에 도시된 대체 방법으로 넘어가게 된다.
전형적인 실시예에 있어서, 카운터(T)의 최대값은 작동 변수들에 종속적이다. 이 최대값은 회전 속도, 트로틀 밸브 설정 및/또는 부하가 증가함에 따라 감소하고, 상기 금지 작용은 더 조기에 개시된다.
제3도에 도시된 프로그램은 제2도에 도시된 방법에 대한 대안을 도시하고 있다. 개별 차단 형태의 일시적인 제한을 대신하여 차단 형태의 빈도수가 제한된다. 제3도에 도시된 프로그램이 개시된 후에, 단계(200)에서는 규정 토크 값(Mdes)이 공지된 방법으로 판독되고, 후속 단계(202)에서는 점화 각도 보정치 및 차단 형태가 계산된다. 이어서, 단계(204)에서는 내연기관이 최고 회전 속도 범위 또는 전 부하 범위에 있는 지의 여부가 조사된다. 그렇지 않다면, 단계(206)에 의해 모든 카운터는 0으로 설정되고, 후속의 질문 단계(208)에서는 계산된 차단 형태 및 점화 각도 보정치가 출력된다. 단계(208)의 이후에, 상기 프로그램은 종료되고 주어진 시간에 반복된다. 단계(204)에서 내연기관이 최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위로 작동되게 설정되었다면, 단계(210)에 의해 특정 차단 형태에 할당되었던 카운터는 1 만큼 증가되고 후속의 질문 단계(212)에서 최대값(Zmax)과 비교된다. 상기 카운터가 최대값에 도달하지 않았다면, 단계(208)가 계속 수행되고, 반면에 상기 카운터 최대값에 도달되었다면, 단계(214)에서는 현재 계산된 차단 형태는 금지된다. 단계(214) 이후에, 상기 단계(208)가 계속 수행된다. 제3도에 의한 방법은 각 차단 형태의 빈도수의 제한을 도시한다. 여기서, 각 차단 형태가 계산될 때마다 최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위에서 각각 증가되는 카운터는 각각의 가능한 차단 형태로 인가된다. 차단 형태가 예컨대 내연기관의 한계(critical) 작동 범위에서 10회 계산되었다면, 단계(214)에 의해 금지된다. 또한, 이러한 금지는 단계(202)에 의한 차단 형태의 계산에 포함된다. 또한, 바람직한 방식으로는 Zmax는 카운터의 최대값과 유사하게 제2도에 의해 전형적인 실시예에서의 작동 변수에 종속적이다.
제4도에서는, 본 발명에 의한 방법의 추가적인 대체 예가 도시되어 있고, 이 대체 예에서는 전체 조정 시간은 분사 차단으로써 제한된다. 소정의 시간에서 프로그램이 개시된 후에, 규정 토크 값(Mdes)은 단계(302)에서 또한 판독되고, 이에 따라 점화 각도 보정치 및 차단 형태 단계(304)에서 계산된다. 이어서, 단계(306)에서는 내연기관이 최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위에 있는지의 여부가 조사된다. 그렇지 않다면, 단계(308)에서 카운터 0으로 설정되고, 단계(310)에서는 계산된 차단 형태 및 계산된 점화 각도 보정치가 출력된다. 내연기관이 최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위의 근방에 있게 된다면, 단계(312)에서는 단계(304)에서의 계산이 개별 분사 차단으로 이어졌는지의 여부를 조사한다. 그렇지 않다면, 즉 소정의 엔진 토크가 분사 작용이 차단되지 않고서 점화 각도 보정치에 의해 제공된다면, 단계(314)에서는 카운터가 0으로 설정되고, 상기 시스템은 단계(310)에서 계산된 점화 각도 보정치를 계속 출력한다. 그러나, 만약 개별 분사 작용의 차단 단계가 소정의 엔진 토크를 제공하기 위해 단계(304)에서 계산되었다면, 단계(316)에서는 상기 카운터가 1 만큼 증가하고 후속 단계(318)에서 최대값과 비교된다. 상기 최대값에 도달하지 않는다면 단계(310)가 이어지고, 반면에 상기 최대값에 도달한다면 개별 분사 차단에 의한 조정은 단계(320)에 의해 금지된다. 단계(320)는 차단 형태 및 점화 각도 보정치를 출력하는 단계(310)로 이어진다. 단계(310) 이후에, 프로그램은 종료되고, 주어진 시간에 반복된다. 상기의 계산 중에, 제5도에 도시된 점화 각도 보정치 및/또는 대체 방법에 의해 엔진 토크를 제공하는 것이 단계(304)에서 시도된다. 또한, 최대값은 작동 변수에 종속되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 방법의 추가적인 대체안 또는 보충안이 제5도에 도시된다. 분사 차단이 금지되는 모든 경우에는 소정의 엔진 토크가 제공된 수 없으므로, 제5도에 의하면 이러한 경우에 혼합기를 희박하게 하여 엔진 토크를 감소시키는 효과를 갖고서 연료 공급량의 보정을 수행하는 방법이 제공된다. 계량되는 연료량에 따른 토크 감소 조정은 차단 단계가 금지되는 때에 뿐만 아니라 분사 펄스의 차단 단계 대신에 통상 최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위에 있게 되는 때에도 수행 될 수 있다.
이를 위하여, 프로그램이 개시된 후, 제5도의 한계(400)에서 규정 엔진 토크(Mdes)는 소정의 시간에서 판독되고, 단계(402)에서 내연기관이 최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위에 있는 지의 여부가 조사된다. 다른 전형적인 실시예에서, 개별 차단 단계가 금지되는 지의 여부 또는 차단 단계가 통상 금지되는 지의 여부가 조사된다. 그렇지 않다면, 단계(404)에서 차단 형태 및 점화 각도 보정치를 계산함으로써 소정이 엔진 토크가 제공되고, 후속 단계(406)에서 출력된다. 단계(402)에서의 조사에 대한 응답이 예(positive)라면, 단계(408)에 의해 점화 각도 보정치 및 공기/연료 혼합기에 대한 소정치가 서두에 언급한 방법으로 계산된다. 이제, 단계(408)에서 개별 차단 단계가 상기 토크 범위에서 금지될 때, 공기/연료 혼합기의 소정치만이 변경될 수 있고, 반면에 금지되지 않은 차단 형태에 의하여 소정의 엔진 토크가 제공될 때 상기 차단 형태는 단계(408)에서 계산된다. 단계(408)의 이후에, 계산된 값은 단계(406)에서 출력되고, 상기 프로그램은 종료되어 일정 시간 동안 반복된다.
트랙션 제어 시스템의 범위 내에서의 적용과 본 발명에 의한 방법은 분사 차단 효과를 갖고서 회전 속도 또는 이동 속도와 관련되어 있다.
또한, 차단 단계의 빈도수를 제한하는 것이 효과적이다. 여기서, 카운터는 차단 단계의 시간에 따라 증가되고, 차단 작용이 존재하지 않는다면 상기 카운터는 감소된다. 카운터 값이 한계치를 초과한다면, 차단 작용은 금지된다.

Claims (10)

  1. 내연기관에 의해 출력되는 토크를 제어하기 위해 개별 실린더로의 연료 공급이 최소한 차단되도록 내연기관을 제어하기 위한 방법에 있어서,
    최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위에서, 연료 공급의 차단이 일시적으로 제한되거나 그 빈도수가 제한되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 개별 실린더로의 연료 공급의 차단이 일시적으로 제한되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 토크를 제어하기 위해 차단되는 실린더의 개수가 소위 차단 형태로서 계산되고 개별 차단 형태가 일시적으로 제한되는 것을 특징으로 하는 방법 .
  4. 제1항에 있어서, 연료 차단의 빈도수가 제한되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 토크를 제어하기 위해 차단되는 실린더의 개수가 소위 차단 형태로서 계산되고 개별 차단 형태의 빈도수가 제한되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위에서의 개별 분사 차단이 각각 금지되고, 이를 대신하여 계량되는 연료량의 보정이 소정의 엔진 토크를 제공함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서, 점화 각도가 토크 출력을 제어 하기 위해 추가적으로 보정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 제한치들이 작동 변수, 특히 회전 속도, 부하 및/또는 온도에 종속적인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위에서 개별 분사 차단이 금지될 때와 상기 한계값이 초과될 때, 상기 토크를 제어하도록 계량될 연료량의 보정이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 토크를 제어하여 개별 실린더로의 연료 공급을 적어도 차단하는 제어 유닛을 갖는 내연기관을 제어하기 위한 장치에 있어서,
    최고 회전 속도 범위 또는 전부하 범위에서, 연료 공급의 차단이 일시적으로 제한되거나 그 빈도수가 제한되는 것을 특징으로 하는 장치.
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