KR100626995B1 - 내연기관의 시동 방법 및 자동차용 내연기관 - Google Patents

내연기관의 시동 방법 및 자동차용 내연기관 Download PDF

Info

Publication number
KR100626995B1
KR100626995B1 KR1019997005122A KR19997005122A KR100626995B1 KR 100626995 B1 KR100626995 B1 KR 100626995B1 KR 1019997005122 A KR1019997005122 A KR 1019997005122A KR 19997005122 A KR19997005122 A KR 19997005122A KR 100626995 B1 KR100626995 B1 KR 100626995B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
injection
combustion engine
internal combustion
combustion chamber
Prior art date
Application number
KR1019997005122A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000069384A (ko
Inventor
보쿰한스욕크
디터 북크홀즈
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
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 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20000069384A publication Critical patent/KR20000069384A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100626995B1 publication Critical patent/KR100626995B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F02N99/002—Starting combustion engines by ignition means
    • F02N99/006—Providing a combustible mixture inside the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B17/00—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
    • F02B17/005—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders having direct injection in the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/04—Cleaning of, preventing corrosion or erosion in, or preventing unwanted deposits in, combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/062—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
    • F02D41/3029—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode further comprising a homogeneous charge spark-ignited mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

본 발명은 내연기관(1), 특히 자동차의 내연기관에 대해서 기술하고 있고, 이 내연기관에 분사밸브(8)가 설치되어 있으며, 또한 이 분사밸브로 연료가 제 1 작동 모드에서 압축 단계 중에 또는 제 2 작동 모드에서 흡입 단계 중에 피스톤(2)에 의해 한정된 연소실(4)로 분사된다. 더나아가서 내연기관(1)이 점화 플러그(9)를 가지고 있으며, 이 점화장치로 연소실(4)로 분사되는 연료를 점화할 수 있다. 제어 장치(16)가 존재하고, 상기 제어 장치에 의해 분사밸브(8)와 점화 플러그(9)가 제어될 수 있다. 또한 이 제어 장치(16)를 통해서 연료의 분사가 연료가 점화되기 이전에 끝나게 된다. 이로써 특히 내연기관(1)이 시동되는 경우에 점화 플러그(9)가 막히는 것을 피할 수 있다.
내연기관, 분사장치, 점화장치, 분사밸브, 제어 장치

Description

내연기관의 시동 방법 및 자동차용 내연기관{Method for starting an internal combustion engine and an internal combustion engine for a motor vehicle}
본 발명은 연료를 압축 단계 중에 제 1 작동 모드로 또는 흡입 단계 중에 제 2 작동 모드로, 피스톤에 의해 한정된 연소실 내로 직접 분사하고, 상기 연소실로 분사된 연료를 점화시키는 방식의, 특히 자동차의 내연기관의 시동 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 연료를 압축 단계 중에 제 1 작동 모드로 또는 흡입 단계 중에 제 2 작동 모드로, 피스톤에 의해 한정된 연소실 내로 직접 분사할 수 있는 분사 밸브와, 연소실 내로 분사된 연료를 점화시킬 수 있는 점화 플러그와, 내연기관의 시동을 위해 분사 밸브 및 점화 플러그를 제어할 수 있는 제어 장치를 포함하는 특히 자동차용 내연 기관에 관한 것이다.
내연기관의 연소실 내로 직접 연료를 분사하기 위한 상기 방식의 시스템은 일반적으로 공지되어 있다. 이 경우 제 1 작동 모드로서 소위 층상 모드와 제 2 작동 모드로서 소위 균일 모드가 구별된다. 층상 모드는 특히 부하가 작은 경우에 사용되는 반면, 균일 모드는 내연기관의 부하가 큰 경우에 사용된다. 층상 모드시 연료는 내연기관의 압축 단계 동안 연소실 내로, 더 정확하게 말하면 거기서 점화 플러그의 직접 주위에 분사된다. 이로 인해 연료가 더 이상 연소실 내에 균일하게 분배될 수 없다. 층상 모드의 장점은, 매우 적은 연료량으로도 내연기관의 작은 부하에 대처할 수 있다는 것이다. 물론, 보다 큰 부하는 층상 모드로는 충족될 수는 없다. 이러한 보다 큰 부하를 위해 제공되는 균일 모드시 연료는 내연기관의 흡입단계 동안에 분사됨으로써, 와류 형성과 이에 따른 연소실 내에서의 연료 분배가 문제없이 이루어질 수 있다. 그러한 점에서, 균일 모드는 종래의 방식으로 연료가 흡기관 내로 분사되는 내연기관의 작동 방식에 대략 상응한다.
상기 두 작동 모드에서, 즉 층상 모드와 균일 모드에서, 분사될 연료의 분사각도 및 분사 지속 시간은 제어 장치에 의해 다수의 파라미터에 따라 연료 절감, 유해 성분의 감소 등과 관련한 최적의 값으로 조절 및/또는 제어된다.
시동 시에 내연기관은 균일 모드로 작동된다. 즉 연료가 흡입 단계 동안 연소실 내로 분사된다. 분사각도와, 연료가 연소실 내에 분사되는 분사 지속 시간은 이 경우 제어 장치에 의해서 흡입 단계 전에 계산된다. 이러한 계산은 실시간으로 이루어진다. 즉, 흡입 단계 전 내연기관의 작동 상태를 기초로 이루어진다.
시동 중에 내연기관은 매우 심하게 가속된다. 이로 인해, 미리 계산된 분사각도 및/또는 미리 계산된 분사 지속 시간이 실제 분사시점에서 더 이상 이 시점의 내연기관의 작동 상태에 상응하지 않게 된다.
따라서 예컨대 낮은 회전수에 대해 분사 시간이 계산되는 경우, 가속으로 인해 시동 중에 회전수가 상승하여, 분사 지속 시간이 너무 길어지게 될 가능성이 있다. 이로 인해 연료가 연소실 내로 분사되고 따라서 분사밸브가 연전히 개방 상태인 한편, 분사된 연료가 점화 플러그에 의해 이미 점화된다. 이것은 조기에 분사밸브를 막히게 하기 때문에 바람직하지 않다.
또한 피스톤에 의해 발생된 압축력이 이미 분사된 연료에 가해지는 분사압력보다 더 클 경우에도 시동 동안 회전수가 증가하기 때문에 분사밸브가 열릴 수 있다. 이로 인해 연료/공기-혼합물이 내연기관으로부터 분사밸브 내로 그리고 그에 따라 연료 조절 시스템 내로 역 블로잉 된다. 이것은 내연기관의 작동 동안 후속하는 실화 등을 야기한다.
본 발명의 목적은 내연기관의 문제없는 시동을 가능하게 하는, 내연기관의 작동 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 서두에 설명된 방식의 방법에 있어서 또는 서두에 설명된 방식의 내연기관에 있어서, 본 발명에 따라 연료의 분사가 연료의 점화 전에 종료됨으로써 달성된다.
이로 인해, 연료가 점화플러그에 의해 점화될 때, 분사 밸브가 항상 닫히는 것이 보장된다. 이로써, 분사밸브의 조기 막힘을 확실히 방지할 수 있게 된다. 또한 이로 인해 분사밸브의 작동성과 수명이 현저하게 증가하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 연료의 분사는 미리 설정된 각도 위치에서 연료의 점화 전에 끝난다. 이러한 각도 위치는 미리 계산되고 항상 연료의 점화 전에 놓이도록 선택된다. 이로써 한편으로는, 연료가 점화될 때, 분사밸브가 항상 닫혀져 있는 것이 보장된다. 다른 한편으로 상기 실시예는 상기 각도 위치에서만 제어 장치에 의해 조치를, 즉 분사 밸브가 여전히 열려 있을 경우에, 분사밸브를 닫힌 상태로 전환하는 조치를 하면 된다는 장점을 갖는다. 다른 조치, 특히 규칙적인 시간 간격으로 각도 위치를 모니터링하는 것과 같은 조치는 더 이상 필요 없다.
연료의 분사는 늦어도 대응하는 피스톤의 상사점 후, 예를 들어 약 290도에서 종료하는 것이 매우 바람직하다. 실린더에서의 피스톤의 상사점은 해당 센서에 의해서 측정된다. 이 상사점을 기초로 흡입 단계 후에 분사밸브가 닫혀 있어야만 하는 각도 위치가 지시될 수 있다. 흡입 단계 후 상사점을 지나 약 290도의 각도 위치에서는 어떠한 경우라도 연소실에서 연료의 점화가 이루어지지 않는다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 연료의 분사는 미리 설정된 시간 또는 각도 간격으로 연료의 점화 전에 종료된다. 예를 들어서 내연기관의 실제 각도 위치와, 점화를 위한 미리 계산된 각도 위치 간의 차이가 특정 한계치에 미달되면, 즉 여전히 연료가 연소실로 분사될 경우에, 분사밸브가 닫히게 된다. 이로써 연료는 항상 최대 가능한 각도 위치까지 분사되지만, 그럼에도 항상 분사밸브는 연료 점화시에 닫히게 된다. 물론, 상기 실시예에서는 빠른 시간 간격으로 내연기관의 실제 각도 위치가 측정되거나 계산되어야 한다.
분사된 연료에 가해지는 압력이 측정되는, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 연소실 내에 존재하는 압력이 측정되고, 상기 연소실의 압력이 연료에 가해지는 압력보다 커지기 전에 또는 커지는 즉시 연료의 분사가 종료된다.
늦어도 연소실의 압력이 연료에 가해진 압력보다 커진 시점에서 분사밸브는 닫히게 된다. 이로 인해, 연료/공기-혼합물이 연소실로부터 분사 밸브로 역 블로잉될 수 없게 된다. 따라서, 연료 조절 시스템의 작동성이 유지되고 내연기관의 실화 등이 방지된다. 물론, 이러한 실시예에서는 연료에 가해진 압력과 연소실 내의 압력이 빠른 시간 간격으로 측정되거나 계산되어야 한다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 있어서 연료의 분사가 미리 설정된 각도 위치에서 종료된다. 이러한 각도 위치는 미리 계산되고, 연소실의 압력이 연료에 가해진 압력보다 클 때, 분사밸브가 항상 닫혀있도록, 선택된다. 이로써, 한편으로는 연료/공기-혼합물이 연소실로부터 분사밸브로 역 블로잉되기 전에, 분사밸브가 확실히 닫혀지는 것이 보장된다. 다른 한편으로는 이러한 실시예는 상기 각도 위치에서만 제어 장치에 의해 조치 즉, 분사 밸브가 여전히 밸브가 열려 있으면 그것을 닫힌 상태로 전환하는 조치를 하면 된다는 장점을 가진다. 다른 조치, 특히 규칙적인 시간 간격으로 각도 위치를 모니터링하는 조치는 필요 없다.
연료의 분사가 대략 대응하는 피스톤의 하사점에서 종료되는 것이 매우 바람직하다. 이러한 각도 위치에서는 오작동이 확실히 방지된다.
본 발명에 따른 방법을 전기적 저장 매체의 형태로 구현하는 것이 매우 바람직하며, 이러한 저장 매체는 특히 자동차 내연기관용 제어 장치를 위해서 제공된다. 상기 전기적인 저장 매체에는 프로그램이 저장되어 있으며, 이 프로그램은 계산장치, 특히 마이크로프로세서로 실행될 수 있고, 본 발명에 따른 방법을 실시하기에 적합하다. 이러한 경우, 본 발명이 전기적 저장 매체에 저장된 프로그램에 의해 실현되기 때문에, 이러한 프로그램을 포함하는 저장 매체는 상기 프로그램에 의해 실시되는 방법과 마찬가지로 본 발명의 대상이다.
본 발명의 또 다른 특징, 적용 가능성과 장점은 하기의, 본 발명의 실시예의 설명과 도면에 나타난다. 설명된 또는 도시된 모든 특징은 그 자체로 또는 임의의 조합으로 본 발명의 대상을 이루며, 청구범위에서의 그들의 결합 및 그 인용항과 무관하게 그리고 상세한 설명과 도면에서의 그들의 설명과 도시와는 무관하게 본 발명의 대상을 이룬다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 내연기관의 실시예의 개략적인 블록 회로도.
도 2는 도 1의 내연기관의 작동을 위한 본 발명에 따른 방법의 플로우챠트.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 1의 내연기관의 작동을 위한 개략적인 시간 다이어그램.
도 1에는 내연기관(1)이 도시되어 있고, 피스톤(2)은 실린더(3)내에서 왕복운동할 수 있다. 실린더(3)에는 연소실(4)이 설치되어 있고, 이 연소실에는 밸브(5)를 통해 흡기관(6)과 배기관(7)이 연결되어 있다. 또한, 연소실(4)에는 신호(TI)로 작동 가능한 분사밸브(8)와 신호(ZW)로 작동 가능한 점화 플러그(9)가 배속되어 있다. 배기관(7)은 배기가스 재순환관(10)과 신호(AGR)로 제어 가능한 배기가스 복귀 밸브(11)를 통해 흡기관(6)에 연결될 수 있다.
흡기관(6)에는 공기량 센서(12)가 설치되어 있고, 배기관(7)에는 람다-센서(13)가 설치되어 있다. 공기량 센서(12)는 흡기관(6)에 공급되는 신선한 공기 중의 산소량을 측정하며, 이에 따라 신호(LM)를 발생시킨다. 람다-센서(13)는 배기관(7)내의 배기가스 중의 산소 함량을 측정하고, 이에 따라 신호(λ)를 발생시킨다.
제 1 작동 모드, 즉 내연기관(1)의 층상 모드에서, 연료는 피스톤(2)에 의해 야기되는 압축 단계 중에 분사밸브(8)에 의해 연소실(4)로 분사되고, 더 정확히 말하면 공간적으로는 점화 플러그(9)의 직접 주위에 그리고 시간적으로는 피스톤(2)의 상사점 직전에 분사된다. 연료가 점화 플러그(9)에 의해 점화됨으로써, 피스톤(2)은 후속하는 파워 단계에서 점화된 연료의 팽창에 의해 구동된다.
제 2 작동 모드, 즉 내연 기관(1)의 균일 모드에서, 연료는 피스톤(2)에 의해 야기되는 흡입 단계 중에 분사 밸브(8)에 의해 연소실(4) 내로 분사된다. 동시에 흡입된 공기에 의해, 분사된 연료는 와류되고, 이로써 연소실(4) 내에서 실질적으로 균일하게 분배된다. 그 후에 연료/공기-혼합물은 압축 단계 중에 압축됨으로써, 점화 플러그(9)에 의해 점화될 수 있다. 점화된 연료의 팽창에 의해 피스톤(2)이 구동된다.
층상 모드 및 균일 모드에서, 구동되는 피스톤에 의해 크랭크샤프트(14)는 회전운동을 하게 되고, 이 샤프트를 통해서 최종적으로 자동차 바퀴가 구동된다. 크랭크샤프트(14)에 회전속도 센서(15)가 배속되어 있고, 이 센서는 크랭크샤프트(14)의 회전운동에 따라 신호(N)를 발생시킨다.
연료는 층상 모드 및 균일 모드에서 분사밸브(8)를 통해 고압 하에 연소실(4) 내로 분사된다. 이러한 목적을 위해 전기적 연료 펌프와 고압 펌프가 설치되어 있으며, 상기 고압 펌프는 내연기관(1)에 의해 또는 전기 모터에 의해 구동될 수 있다. 전기적 연료 펌프는 적어도 3 bar의 소위 레일 압력(EKP)을 발생시키고, 고압 펌프는 약 100 bar의 레일 압력(HD)을 발생시킨다.
층상 모드 및 균일 모드에서 분사밸브(8)에 의해 연소실(4) 내로 분사되는 연료량은 제어 장치(16)에 의해 특히 낮은 연료 소비 및/또는 적은 유해성분 발생과 관련해서 폐루프 제어 및/또는 개루프 제어된다. 이러한 목적을 위해 제어 장치(16)에는 마이크로프로세서가 설치되어 있고, 이 마이크로프로세서는 저장 매체, 특히 판독 전용-메모리(ROM)에, 상기 폐루프 제어 및/또는 개루프 제어를 실행하기에 적합한 프로그램을 저장한다.
제어 장치(16)는 입력신호에 의해 작동되고, 이 신호는 센서에 의해 측정된 내연기관의 작동 변수를 나타낸다. 예를 들어 제어 장치(16)는 공기량 센서(12), 람다-센서(13) 및 회전속도 센서(15)에 연결되어 있다. 또한, 제어 장치(16)는 악셀 페달센서(17)에 연결되어 있고, 이 페달센서는 운전자에 의해서 조작되는 악셀페달의 위치를 나타내는 신호(FP)를 발생시킨다. 제어 장치(16)는 출력신호를 발생시키고, 이 신호로 액추에이터를 통해서 내연기관의 특성이 소정 폐루프 및/또는 개루프 제어에 따라 영향을 받게 된다. 예를 들어서 제어 장치(16)는 분사밸브(8), 점화 플러그(9) 및 배기가스 복귀 밸브(11)에 연결되어 있고, 그들의 작동에 필요한 신호(TI, ZW, AGR)를 발생시킨다.
신호(TI)에 의해, 연소실 내로 분사될 연료의 분사가 제어된다. 이 분사는 분사가 시작되는 분사 각도와 분사의 시간적인 길이를 규정하는 분사 지속시간으로 구성된다. 이러한 분사 각도와 분사 지속시간은 균일 모드에서 이에 필요한 계산시간을 기초로 각각 흡입 단계 전에 제어 장치(16)에 의해서 계산된다. 제어 장치(16)는 이러한 계산을 위해 이 시점, 즉 흡입 단계 전의 내연기관 작동 상태를 기초로 한다.
내연기관(1)의 시동시 내연기관은 균일 모드로 작동된다. 분사 각도와 분사 지속시간은 흡입 단계 전에 제어 장치(16)에 의해 계산된다. 흡입 단계 동안, 내연기관(1)의 연소실(4) 내로 연료분사가 이루어진다. 압축 단계와 파워 단계 사이의 피스톤(2)의 상사점 직전에서 연료는 점화 플러그(9)에 의해 점화된다.
도 3a에는 선행 기술에 따른 내연기관(1)의 시동이 나타나 있다. 도 3a에서 내연기관의 4개의 실린더(3)에 대해 각각의 작동 과정이 시간 t에 따라 표시되어 있다. 수직선은 피스톤(2)의 하사점 또는 상사점을 나타내고, 제 1 실린더의 하사점(UT1)과 상사점(OT1)이 예로서 도시되어 있다. 각각 두개의 상사점 또는 하사점 사이에는 360도 크랭크샤프트의 각도(KW)가 있다.
시간축 방향으로 수직선 사이의 상이한 간격은 시동 동안 내연기관(1)의 가속을 나타낸다. 처음에 회전속도(N)가 여전히 낮을 때 예를 들어 180도 KW의 회전 각도에 대한 지속 시간이 여전히 길 때, 회전속도(N)는 더 늦은 시점에서 현저히 더 커지며, 동일한 각도 회전에 대한 지속 시간이 현저히 더 짧아진다.
상술한 바와 같이, 연소실(4) 내로 연료의 분사는 제어 장치(16)에 의해서 미리 계산된다. 이 경우, 계산시점에서 주어지는 내연기관(1)의 실제 작동 상태가 기초가 된다. 이는 특히, 분사가 흡입 단계 중에 이루어지도록 분사각도와 분사 지속 시간이 계산되는 것을 의미한다. 이를 위한 전제조건은 내연기관(1)의 회전수(N)가 내연기관(1)의 정상적인 또는 통상적인 가속시에만 발생할 수 있는 범위 내에서만 변화된다는 것이다.
이러한 종류의 분사는 도 3a에서 예를 들어 도면 번호 18과 19로 나타내고 있다.
시동중에 내연기관(1)은 매우 강하게 가속된다. 이러한 가속은 회전수(N)의 변화를 가져오게 되며, 이러한 회전수의 변화는 상술한 전제조건을 더이상 충족시키지 않는다. 이로 인해, 상술한 바와 같이, 계산시 주어지는 내연기관(1)의 실제 작동상태 및 상기 시점에서 존재하는 회전수(N)를 기초로 계산된 분사 각도와 분사 지속시간은 분사중에 존재하는 훨씬 더 높은 회전수(N)에 더 이상 매칭되지 않는다. 특히, 분사 지속시간이 길어서, 분사가 흡입 단계를 지나서 압축 단계로 이어지게 된다. 내연기관(1)은 실제로 "분사 중에 회전하게 된다". 이것은 도 3a에서 도면 부호 20으로 표시되어 있는 분사의 경우이다.
이로 인해 연료가 연소실(4)에서 점화 플러그(9)에 의해서 점화될 때, 분사밸브(8)가 여전히 열린 상태로 있을 수 있다. 이러한 분사는 도 3a에 도면 부호 21로 표시되어 있다.
마찬가지로, 이로 인해 연료/공기-혼합물이 연소실(4)로부터 분사 밸브(8)로 역 블로잉될 수 있다. 이러한 분사는 도 3a에서 도면 부호 22로 표시되어 있다.
결국 연료 조절 시스템이 시동중에 완전히 작동되지 못한다는 결론이 나오게 된다. 연료 조절 시스템은 특히 전기적 연료 펌프와 고압 펌프를 포함한다. 내연기관(1)의 시동 직후에 고압 펌프는 아직 상당한 압력을 발생시키지 못하기 때문에, 전기적 연료 펌프는 최대로 레일 압력(EKP)을 연료에 가하게 된다. 이러한 압력은 최대 약 3.5 bar이다. 그 결과, 압축 단계 동안에 피스톤(2)에 의해서 연소실(4)에 발생된 압축력이 연료 조절 시스템에 의해 분사될 연료에 가해진 압력보다 커지게 된다. 이러한 상황이 발생하면, 연료/공기-혼합물이 상술한 바와 같이, 연소실(4)로부터 분사밸브(8)로 역 블로잉된다.
도 3b에는 본 발명에 따른 내연기관(1)의 시동이 도시되어 있다. 도 3b는 대체로 도 3a와 일치하게 되고, 따라서 동일한 특징 또는 기능이 동일한 도면부호로 표시되어 있다.
도 3a의 분사(21)는 도 3b에서 다른 방식으로 제어되고, 거기서 도면 부호 23으로 표시되어 있다. 본 발명에 따라 도 3b의 분사(23)는 제어 장치(16)에 의해서, 연소실(4) 내로의 연료 분사가 각각 해당 연료점화 전에 끝나도록 제어된다. 이로 인해, 연료가 점화될 때, 분사밸브(8)가 여전히 열려 있는 것이 방지된다.
마찬가지로 도 3a의 분사(22)가 도 3b에서 다른 방식으로 제어되고, 거기서 도면 부호 24로 표시된다. 본 발명에 따라 도 3b의 분사(24)가 제어 장치(16)에 의해서, 연소실(4) 내의 압력이 분사될 연료에 가해진 압력보다 커질 때, 연소실(4) 내로의 연료 분사가 종료되도록 제어된다. 이로 인해, 연료/공기-혼합물이 연소실(4)로부터 분사밸브(8) 내로 역 블로잉되는 것이 방지된다.
해당 피스톤(2)이 상사점(OT)을 통과할 때에, 그리고 피스톤(2)이 상사점(OT) 전에, 예를 들어 약 70도 정도의 각도 위치를 통과할 때에, 회전수(N)에 대한 신호로부터 각각의 실린더(3)에 대해 인터럽트(interrupt) 신호가 제어 장치(16)에서 발생된다. 후자의 각도 위치는 동시에 상사점(OT) 후 약 290도의 각도 위치를 나타낸다.
상사점(OT) 전 약 70도의 각도 위치는 압축 단계에서 이 각도 위치 전에는 어떤 경우라도 해당 연소실(4)에서 연료의 점화가 이루어지지 않도록 선택된다. 이러한 각도 위치 또는 대응하는 인터럽트 신호는 제어 장치(16)에 의해서 본 발명에 따라, 압축 단계에 있는 연소실(4) 내로의 연료의 분사를 종료하기 위해, 즉 상응하는 분사밸브(8)를 닫기 위해 사용된다.
내연기관(1)의 피스톤(2)중 하나가 하사점(UT)에서 흡입 단계과 압축 단계 사이에 있게 되면, 상기 각도 위치에서는 연소실(4) 내의 압력이 어떤 경우에도 분사될 연료에 가해진 압력보다 더 커지지 않는 것이 보장된다. 따라서 제어 장치(16)는 상기 각도 위치를, 다음 상사점(OT) 전 약 70도의 상기 각도 위치에서 연소실(4) 내의 압력이 연료에 가해진 압력보다 커지는 것이 예상될 경우 연료의 분사를 종료시키기 위해 사용한다.
이러한 목적을 위해 제어 장치(16)는 도 2에 도시되어 있는 방법을 실행한다.
분사될 연료에 가해진 압력(prail)이 압력센서에 의해 측정된다(블록 25). 이어서, 상사점 후 약 290도의 각도 위치에서 압축 단계 중에 연소실(4)에 존재하게 되는 압력(pbr-tr)이 계산된다(블록 26). 그런 후에 연료에 가해진 압력(prail)이 연소실(4) 내에서 예상되는 압력(pbr-tr)과 비교된다(블록 27).
예상되는 압력(pbr-tr)이 압력(prail) 보다 크면, 연료의 분사가 해당 피스톤(2)의 다음 하사점(UT)에서, 즉 상사점(OT) 후 180도의 각도 위치에서 차단된다(블록 28). 이는 예를 들어서 연료 분사(24)시 상사점(OT2) 후 180도 이후에 분사 밸브(8)가 닫히게 되는 경우이다. 이로써, 상술한 바와 같이, 연료/공기-혼합물이 연소실(4)로부터 분사밸브(8)로 역 블로잉되는 것이 방지된다.
예상되는 압력(pbr-tr)이 압력(prail)보다 작은 경우에, 연료의 분사는 다음 상사점 전 약 70도, 즉 상사점(OT) 후 약 290도의 각도 위치에서 차단된다(블록 29). 이는 예를 들어서 분사(23)의 경우이다. 따라서, 상술한 바와 같이, 연료가 점화될 때에, 분사밸브(8)가 여전히 열려 있는 것이 방지된다.

Claims (10)

  1. 연료를 압축 단계 중에 제 1 작동 모드로 또는 흡입 단계 중에 제 2 작동 모드로, 피스톤(2)에 의해 한정된 연소실(4) 내로 직접 분사하고, 상기 연소실(4)로 분사된 연료를 점화시키고, 연료의 분사를 연료의 점화 전에 종료하는 방식의, 자동차의 내연기관(1)의 시동 방법에 있어서,
    시동 중에 분사될 연료에 가해지는 압력(prail)을 측정하고,
    상기 연소실(4)에 존재하는 압력(pbr-tr)을 결정하며,
    상기 연료에 가해진 압력(prail)과 상기 연소실(4) 내의 압력(pbr_tr)을 비교하고,
    상기 연소실(4) 내의 압력(pbr_tr)이 상기 연료에 가해진 압력(prail) 보다 커지기 전에 또는 커지는 즉시 연료의 분사를 종료하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 시동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연료의 분사가 연료의 점화 전에 설정된 각도 위치에서 종료되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 시동 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 연료의 분사가 늦어도 상기 관련 피스톤(2)의 상사점(OT) 후 290도에서 종료되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 시동 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 연료의 분사가 연료의 점화 전에 설정된 시간 간격 또는 각도 간격에서 종료되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 시동 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 연료의 분사가 설정된 각도에서 종료되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 시동 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 연료의 분사가 상기 관련 피스톤(2)의 하사점(UT)에서 종료되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 시동 방법.
  8. 내연기관을 시동하기 위한 방법을 실시하기 위해 계산 장치에서 실행될 수 있는 프로그램을 저장한 내연기관의 제어 장치용 전기적 저장 매체로서,
    상기 방법은, 연료를 압축 단계 중에 제 1 작동 모드로 또는 흡입 단계 중에 제 2 작동 모드로, 피스톤에 의해 한정된 연소실 내로 직접 분사하는 단계와,
    상기 분사된 연료를 점화시키는 단계와,
    상기 분사된 연료에 가해진 제 1 압력을 측정하는 단계와,
    상기 연소실 내의 제 2 압력을 결정하는 단계, 및
    상기 점화 단계 전에, 상기 제 2 압력이 상기 제 1 압력 보다 커지기 전에 상기 연소실 내로의 연료 분사를 종료하는 단계를 포함하는, 내연기관의 제어 장치용 전기적 저장 매체.
  9. 연료를 압축 단계 중에 제 1 작동 모드로 또는 흡입 단계 중에 제 2 작동 모드로, 피스톤(2)에 의해 한정된 연소실(4) 내로 직접 분사할 수 있는 분사 밸브(8)와, 상기 연소실(4) 내로 분사된 연료를 점화시킬 수 있는 점화 플러그(9)와, 내연기관(1)의 시동을 위해 상기 분사 밸브(8) 및 상기 점화 플러그(9)를 제어할 수 있는 제어 장치(16)를 포함하고, 연료의 분사를 연료의 점화 전에 상기 제어 장치(16)에 의해 종료하는, 자동차용 내연 기관에 있어서,
    시동 중에 분사될 연료에 가해진 압력(prail)을 측정하기 위한 압력센서를 포함하고,
    상기 제어 장치(16)에 의해 상기 연소실(4) 내의 압력(pbr-tr)이 결정되며,
    상기 연료에 가해진 압력(prail)과 상기 연소실(4) 내의 압력(pbr_tr)이 비교되고, 상기 제어 장치(16)에 의해 상기 연소실(4) 내의 압력(pbr_tr)이 상기 연료에 가해진 압력(prail)보다 커지기 전에 또는 커지는 즉시 연료의 분사가 종료되는 것을 특징으로 하는 자동차용 내연 기관.
  10. 삭제
KR1019997005122A 1997-10-18 1998-10-05 내연기관의 시동 방법 및 자동차용 내연기관 KR100626995B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19746119.0 1997-10-18
DE19746119A DE19746119A1 (de) 1997-10-18 1997-10-18 Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine
PCT/DE1998/002940 WO1999020882A1 (de) 1997-10-18 1998-10-05 Verfahren zum starten einer brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000069384A KR20000069384A (ko) 2000-11-25
KR100626995B1 true KR100626995B1 (ko) 2006-09-22

Family

ID=7845955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019997005122A KR100626995B1 (ko) 1997-10-18 1998-10-05 내연기관의 시동 방법 및 자동차용 내연기관

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6216664B1 (ko)
EP (1) EP0953103B1 (ko)
JP (1) JP4176158B2 (ko)
KR (1) KR100626995B1 (ko)
DE (2) DE19746119A1 (ko)
WO (1) WO1999020882A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19827609A1 (de) * 1998-06-20 1999-12-23 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
US6662776B1 (en) * 1999-04-13 2003-12-16 Robert Bosch Gmbh Method for operating an internal combustion engine
DE19958465C2 (de) * 1999-12-04 2001-12-06 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE10020104A1 (de) * 2000-04-22 2001-10-31 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Starten einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine
DE10042551A1 (de) * 2000-08-30 2002-03-14 Volkswagen Ag Verfahren zur Steuerung einer Kraftstoff-Direkteinspritzung
DE10111928B4 (de) * 2001-03-13 2008-09-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum anlasserfreien Starten einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine
EP1477651A1 (en) * 2003-05-12 2004-11-17 STMicroelectronics S.r.l. Method and device for determining the pressure in the combustion chamber of an internal combustion engine, in particular a spontaneous ignition engine, for controlling fuel injection in the engine
JP4269825B2 (ja) * 2003-07-30 2009-05-27 日産自動車株式会社 筒内直接噴射式エンジンの燃料噴射制御装置
US7031828B1 (en) * 2003-08-28 2006-04-18 John M. Thompson Engine misfire detection system
US7082899B2 (en) * 2004-03-26 2006-08-01 Bose Corporation Controlled starting and braking of an internal combustion engine
JP4581586B2 (ja) * 2004-09-17 2010-11-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関システム及びこれを搭載する自動車並びに内燃機関の始動方法
US7552717B2 (en) * 2007-08-07 2009-06-30 Delphi Technologies, Inc. Fuel injector and method for controlling fuel injectors
US9371790B2 (en) * 2012-01-19 2016-06-21 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for controlling fuel injection
US9279406B2 (en) 2012-06-22 2016-03-08 Illinois Tool Works, Inc. System and method for analyzing carbon build up in an engine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2310689A (en) * 1996-02-29 1997-09-03 Fuji Heavy Ind Ltd Start-up control system and method for a direct fuel injection engine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5078107A (en) * 1990-03-30 1992-01-07 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Fuel injection control system for an internal combustion engine
JP3173663B2 (ja) 1991-08-14 2001-06-04 本田技研工業株式会社 内燃エンジンの燃料噴射制御装置
US5150692A (en) 1991-12-16 1992-09-29 General Motors Corporation System for controlling air supply pressure in a pneumatic direct fuel injected internal combustion engine
JPH09177589A (ja) * 1995-12-27 1997-07-08 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置
DE19612150A1 (de) * 1996-03-27 1997-10-02 Bosch Gmbh Robert Steuereinrichtung für eine Benzin-Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
JP3514049B2 (ja) 1996-09-10 2004-03-31 日産自動車株式会社 直噴式ガソリン内燃機関における燃料噴射制御装置
JP3019019B2 (ja) * 1996-09-30 2000-03-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の負圧制御装置
US5983857A (en) * 1997-02-12 1999-11-16 Mazda Motor Corporation Engine control system
EP0879955B1 (en) * 1997-05-21 2005-07-13 Nissan Motor Company, Limited Transient control between two spark-ignited combustion states in engine
JP3536606B2 (ja) * 1997-08-21 2004-06-14 日産自動車株式会社 直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置
JP3538003B2 (ja) * 1997-08-29 2004-06-14 三菱電機株式会社 内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置
DE19743492B4 (de) * 1997-10-01 2014-02-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2310689A (en) * 1996-02-29 1997-09-03 Fuji Heavy Ind Ltd Start-up control system and method for a direct fuel injection engine

Also Published As

Publication number Publication date
EP0953103B1 (de) 2004-02-18
EP0953103A1 (de) 1999-11-03
WO1999020882A1 (de) 1999-04-29
JP4176158B2 (ja) 2008-11-05
DE59810795D1 (de) 2004-03-25
US6216664B1 (en) 2001-04-17
KR20000069384A (ko) 2000-11-25
JP2001507102A (ja) 2001-05-29
DE19746119A1 (de) 1999-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0849455B1 (en) Apparatus and method for injecting fuel in cylinder injection type engines
JP4138029B2 (ja) 内燃機関例えば自動車の内燃機関の作動システム
KR100626995B1 (ko) 내연기관의 시동 방법 및 자동차용 내연기관
US6050232A (en) Method for starting an internal combustion engine in a motor vehicle
US6098585A (en) Multi-cylinder four stroke direct injection spark ignition engine
US6439190B1 (en) Method for operating an internal combustion engine, especially of an automobile
KR100616269B1 (ko) 자동차 내연기관의 작동 방법
US6564769B2 (en) Method and system for operating a direct injection spark internal combustion engine having variable compression ratio modes
US9856801B2 (en) Control device of vehicle
JPH10176563A (ja) 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置
US6505602B1 (en) Method of operating an internal combustion engine
US6508227B2 (en) Method of operating an internal combustion engine
US6725836B1 (en) Method of operating an internal combustion engine
US8155861B2 (en) Method for controlling a fuel supply system of an internal combustion engine
US6234140B1 (en) Method for operating an internal combustion engine, especially of a motor vehicle
JP3365206B2 (ja) 内燃機関のスロットル弁制御装置
JP2001501271A (ja) 自動車における内燃機関の作動のための方法
US6792913B1 (en) Method for operating an internal combustion engine mainly intended for a motor vehicle
US6662776B1 (en) Method for operating an internal combustion engine
US6644266B1 (en) Method for operating an internal combustion engine
KR100398219B1 (ko) 차량용 디젤 엔진의 배출가스 제어 방법
JP2000257477A (ja) 内燃機関の駆動方法、制御素子、および内燃機関
KR100427069B1 (ko) 엔진헌팅방지를 위한 디젤엔진의 연료공급장치 및 그제어방법
JP2002180891A (ja) 内燃機関をスタートさせるための方法及び内燃機関の制御機器のためのコンピュータプログラム
JP2005537430A (ja) 内燃機関を運転するための方法

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
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120905

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130904

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140911

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150911

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee