KR100828776B1 - 엔진을 작동하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특히 자동차용 엔진에 관한 것이다. 엔진은 목표 토크(md_soll)에 따른 목표 연료량(me_soll) 및/또는 목표 공기량(mL_soll)을 검출하기 위한 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는 또한 엔진의 제1 작동 모드에서 제2 작동 모드로의 전환을 위하여 제공된다. 실제 토크(md-ist)가 엔진의 제2 작동 모드로의 전환 중에 상기 제어 장치에 의해 검출된다. 목표 토크(md_soll)와 실제 토크(md_ist) 사이의 토크 차이(md_diff)가 제어 장치에 의해 계산된다. 목표 연료량(me_soll) 및/또는 목표 공기량(mL_soll)이 토크 차이(md_diff)에 따라서 상기 제어 장치에 의해 영향을 받는다.
Figure R1020017015740
엔진, 목표 토크, 실제 토크, 토크 차이, 목표 연료량, 목표 공기량, 목표 분사 간격

Description

엔진을 작동하기 위한 방법 {Method for Operating an Internal Combustion Engine}
본 발명은 특히 자동차용 엔진을 작동하기 위한 방법에 관한 것이고, 목표 연료량 및/또는 목표 공기량이 목표 토크에 따라 검출되고, 엔진의 제1 희박 작동 모드로부터 제2 농후 작동 모드로 전환된다. 본 발명은 그에 대응하는 엔진 및 엔진용 제어 장치에 관한 것이다.
가솔린 엔진 및 디젤 엔진에 있어서, 연소로 인해 발생되는 질소산화물(NOx)을 감소시키기 위해 소위 저장 촉매 컨버터를 사용하는 것이 알려져 있다. 이러한 저장 촉매 컨버터는 질소산화물을 특히 엔진의 제1 희박 작동 모드에서 임시 저장한 후에 다음에 이어지는 엔진의 제2 농후 작동 모드에서 다시 방출하여 질소산화물을 감소시키도록 되어 있다. 저장 촉매 컨버터의 복원을 위하여 요구되는 제2 농후 작동 모드로의 이러한 전환은 문제를 야기한다. 특히, 이러한 전환이 충격이 없이 수행되도록 보장해야 한다. 또한, 전환 시에 엔진의 실제 토크가 목표 토크로부터 편차가 없거나 감지하지 못할 정도로만 편차를 보여야 한다.
실제 토크는 토크 센서에 의하여 측정될 수 있다. 또한, DE 44 45 684 A1에 따르면, 실제 토크가 엔진의 회전수에 따라 검출된다는 것이 알려져 있다.
본 발명의 목적은 엔진의 제2 농후 작동 모드로 그리고 저장 촉매 컨버터의 복원으로 가능한 한 충격이 없이 전환되도록 엔진을 작동하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 처음에 언급된 종류의 방법에 있어서 엔진의 제2 농후 작동 모드로의 전환 시에 목표 토크 변화와 실제 토크 변화가 검출되고, 목표 토크 변화와 실제 토크 변화 사이의 토크 차이가 계산되고, 토크 차이에 따라서 목표 연료량 및/또는 목표 공기량이 영향을 받는 것에 의하여 해결된다.
상술한 바와 같이, 목표 토크에 따른 목표 연료량 및/또는 목표 공기량의 결정은 저장 촉매 컨버터의 복원으로의 전환 시에 정숙성과 관련된 문제점으로 이어질 수 있다. 여기서, 이러한 정숙성 관련 문제점은 실제 토크의 원하는 목표 토크로부터의 편차로부터 기인한다. 본 발명에 따른 실제 토크와 목표 토크의 비교에 의하여, 그러한 편차가 인식된다. 본 발명에 따르면, 목표 연료량 및/또는 목표 공기량에 대하여 검출된 토크 차이에 따라서 작용하는 이러한 영향에 의하여 알려진 토크 차이가 최소로 제한된다. 마지막으로, 본 발명에 의하면 각각의 토크 편차를 곧바로 인식하여 대응 조치를 취하는 것이 가능하다. 따라서, 토크 편차가 최소로 제한될 수 있다. 이는 엔진의 제2 농후 작동 모드로의 전환 시에 그리고 저장 촉매 컨버터 복원의 실행 시에 증대된 정숙성을 나타낸다.
통상, 본 발명에 따른 토크 편차의 검출 시에 토크 센서가 반드시 필요한 것은 아니다. 그 대신에, 실제 토크는 이미 언급된 것처럼 엔진의 회전수로부터 절대값으로 도출될 수 있다. 따라서, 본 발명을 실시하기 위하여 추가적인 센서 등이 요구되지 않는다. 이는 비용 및 부품 비용의 감소를 나타낸다.
특히, 실제 토크가 엔진의 회전수로부터 상대값으로 검출되는 것이 양호하다. 목표 토크 또한 상대값으로 검출된다면, 이 두 상대값의 비교가 그와 관련된 절대값의 비교와 동일한 결과를 가져온다. 상대값의 이용은 특히 실제 토크의 변화가 큰 비용을 들이지 않고 엔진의 회전수의 변화로부터 도출될 수 있다는 주된 장점을 가져온다.
특히, 토크 차이가 조절기에 의하여 영(0)으로 조절되는 것이 양호하다. 이러한 조절기를 이용함으로써, 최적의 주행 정숙성이 달성된다. 따라서, 조절기에 의하여 저장 촉매 컨버터의 복원으로의 전환 시에 충격이 완전히 방지될 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 목표 연료량 및/또는 목표 공기량이 조절기 작동부를 통하여 토크 차이에 의한 영향을 받는다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따른 방법이 주로 엔진의 제2 농후 작동 모드로의 전환 시와 저장 촉매 컨버터의 복원으로의 전환 시에만 개시되는 것이 고려된다. 조절기 작동부에 의하여, 저장 촉매 컨버터의 복원으로의 전환 시의 충격 등에 의한 어떠한 정숙성 손실도 확실하게 방지될 수 있다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에서, 목표 연료량 및/또는 목표 공기량이 목표 토크에 따라서 제어 장치에 의해 제어된다. 이는 엔진의 통상 작동 중에 목표 연료량 및/또는 목표 공기량이 조절되기 보다는 단지 목표 토크에 따라서 제어된다는 것을 의미한다. 이러한 전방 제어는 엔진의 제1 희박 작동 모드 중에 그 자체로 충분하다. 이러한 제어는 엔진의 제2 농후 작동 모드, 특히 저장 촉매 컨버터의 복원 중에만 처음에 설명한 것처럼 부정확성 및 토크 편차로 이어질 수 있다. 이러한 토크 편차는 또한 본 발명에 의해 보상되거나 완전히 조절될 수 있다.
본 발명의 특히 양호한 실시예에서, 목표 연료량 및/또는 목표 공기량 대신에 제1 부분 분사와 제2 부분 분사 사이의 목표 분사 간격이 토크 차이에 따라서 영향을 받는다.
본 발명의 이러한 실시예는 엔진의 연소실로 공급되는 공연비가 원하는 람다비를 나타낼 때 특히 양호하다. 이러한 람다비는 제1 및 제2 부분 분사 사이의 목표 분사 간격의 변화에 의하여 변화되지 않는다. 그 대신에, 목표 분사 간격의 변화는 단지 엔진에 의해 발생되는 실제 토크에 대해서만 영향을 준다. 이러한 특히 양호한 방식으로, 엔진의 람다비와 엔진의 배기 가스 조성이 변화되지 않고서 실제 토크가 즉시 목표 토크에 맞춰질 수 있다.
특히 자동차의 엔진의 제어 장치용으로 제공되는 제어 요소 형태로 본 발명에 따른 방법을 구현하는 것이 특히 중요하다. 여기서, 계산 장치, 특히 마이크로 프로세서 상에서 실행 가능하며 본 발명에 따른 방법을 수행하는 데 적합한 프로그램이 제어 요소 상에 저장된다. 이러한 경우에, 본 발명은 또한 제어 요소 상에 저장된 프로그램에 의하여 실현되어, 프로그램을 구비한 이러한 제어 요소가 하기 방법을 실행하는 데 상기 프로그램이 적합한 방법과 동일한 방식으로 본 발명을 나타낸다. 제어 요소로서, 특히 예를 들어 플래쉬 메모리 또는 롬(ROM)과 같은 전기 저장 매체가 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징, 적용예 및 장점은 도면에 도시되어 있는 본 발명의 실 시예에 대한 이하의 설명으로부터 명확해진다. 여기서, 설명되거나 도시된 모든 특징들은 청구 범위 내에서의 본 발명의 요약 또는 인용 관계에 무관하게 그리고 상세한 설명 또는 도면에서의 본 발명의 형성 또는 도시에 무관하게, 그 자체로 또는 양호한 조합으로서 본 발명의 대상을 형성한다.
도1은 본 발명에 따른 방법의 실시예의 개략적인 블럭 다이어그램을 도시한다.
도1의 블럭 다이어그램은 운전자 희망(10)으로부터 시작된다. 이러한 운전자 희망은 예를 들어 주행 페달에 의해여 자동차의 운전자로부터 주어질 수 있다. 운전자 희망(10)의 출력 신호가 목표 토크(md_soll)이다.
목표 토크(md_soll)가 토크 제어부(11)로 공급된다. 이러한 토크 제어부(11)는 목표 토크(md_soll)에 기초해서 목표 연료량(me_soll) 및 목표 공기량(mL_soll)을 계산한다.
엔진이 제1 희박 작동 모드로 작동되면, 람다비가 1보다 크고 엔진으로부터 실제로 발생되는 토크가 대체로 분사된 연료량에만 의존하게 된다. 엔진으로 공급되는 공기량과 그에 의한 엔진의 연소실의 충전은 희박 작동 시에 거의 중요하지 않다. 이러한 점에서, 엔진의 제1 희박 작동 모드 중에 목표 연료량(me_soll) 및 목표 공기량(mL_soll)이 토크 제어부(11)에 의하여 영향으로 받는 것으로 충분하다.
엔진의 제2 농후 작동 모드 중에, 람다비가 1보다 작으면 엔진으로 공급되는 공기량과 엔진의 연소실 내의 충전이 기초적인 역할을 한다. 엔진의 제2 농후 작동 모드 중에 이러한 공기의 영향은 대응하는 모델 계산에 의하여 고려될 수 있다. 특히, 실제로 연소실로 공급되는 공기량이 정확하게 알려지지 않기 때문에, 토크 제어부(11)에 의해 계산된 목표 연료량(me_soll) 및 목표 공기량(mL_soll)으로부터 원하는 목표 토크(md_soll)가 생성되지 않을 가능성이 있다. 이는 특히 엔진의 농후 작동 모드로의 전환 시에 토크 변동 또는 충격으로 이어질 수 있다.
토크 결정부(12)에 의하여, 엔진의 실제 토크(md_ist)가 결정된다. 이를 위해, 엔진으로부터 발생되는 실제 토크(md_ist)를 측정하는 토크 센서가 제공될 수 있다. 특히 양호하게는, 엔진의 실제 토크(md_ist)가 엔진의 회전수로부터 도출된다.
본 발명에 따르면, 목표 토크(md_soll)와 실제 토크(md_ist)가 서로 비교된다. 생성된 토크 차이(md_diff)가 조절기(13)로 공급된다. 이러한 조절기(13)는 목표 토크(md_soll)와 실제 토크(md_ist) 사이의 토크 차이(md_diff)를 영(0)으로 만들도록 설계된다.
조절기(13)의 출력 신호가 조절기 작동부(14)로 공급된다. 이러한 조절기 작동부(14)에 의하여 출력 변수가 생성되어 목표 연료량(me_soll) 및 목표 공기량(mL_soll)과 가산 결합된다.
이렇게 교정된 목표 연료량(me_soll') 및 이렇게 교정된 목표 공기량(mL_soll')에 의하여 엔진이 영향을 받는다. 이는 도면의 실시예에서 교정된 목표 연료량(me_soll')이 분사를 위해 분배 장치(15)로 공급되고 교정된 목표 공기량(mL_soll')이 배기 가스 복귀 장치(16)로 공급됨으로써 달성된다.
교정된 목표 연료량(me_soll') 또는 교정된 목표 공기량(mL_soll')을 형성함으로써 그리고 조절기(13) 및 조절기 작동부(14)의 작동에 의하여, 목표 토크(md_soll)와 실제 토크(md_ist) 사이의 토크 차이(md_diff)가 최소로 제한되거나 영(0)으로 되는 것이 달성된다. 따라서, 토크 변동에 의한 충격 또는 그 밖의 정숙성 손실이 방지된다.
전술한 바와 같이, 특히 엔진의 제2 농후 작동 모드로의 전환 시에 그러한 정숙성 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 설명된 방법, 특히 조절기(13) 및 조절기 작동부(14)가 양호하게는 제2 농후 작동 모드로의 전환 시에 그리고 경우에 따라서는 엔진의 제2 농후 작동 모드 중에 작동된다. 엔진의 제2 농후 작동 모드는 양호하게는 엔진의 저장 촉매 컨버터를 복원하기 위하여 이용될 수 있다.
확실히, 조절기 작동부(14)가 양쪽 신호, 즉 목표 연료량(me_soll)과 목표 공기량(mL_soll)에 대하여 반드시 작용할 필요는 없다. 그 대신에 조절기 작동부가 단지 목표 연료량(me_soll)에 대하여 작용하고 목표 공기량(mL_soll)은 이용되지 않게 하는 것도 가능하다. 마찬가지로, 반대의 방법도 당연히 가능하다.
분배 장치(15)가 엔진의 연소실 내로 연료를 계속되는 두 부분 분사로 분사하기에 적합하다면, 목표 분사 간격(sa_soll)이 토크 제어부(11)에 의하여 주어진다. 이러한 목표 분사 간격(sa_soll)은 다시 조절기 작동부(14)에 의하여 교정된 목표 분사 간격(sa_soll')으로 변화될 수 있다. 교정된 목표 분사 간격(sa_soll')은 결국 분사를 위해 분배 장치(15)로 공급된다.
엔진의 연소실 내의 혼합기 조성은 목표 분사 간격(sa_soll)의 변화에 의하여 변하지 않는다. 공급된 연료량 및 공급된 공기량은 동일하게 유지된다. 따라서, 엔진과 관련된 람다비 또한 동일하게 유지된다.
목표 분사 간격의 변화에 의하여, 엔진으로부터 생성된 토크, 즉 실제 토크(md_ist)를 변화시키는 것이 가능하다. 따라서, 조절기 작동부(14)에 의한 목표 분사 간격(sa_soll)의 교정에 의하여 실제 토크(md_ist)가 엔진의 람다비가 변하지 않으면서 영향을 받을 수 있다.
확실히, 조절기 작동부(14)에 의한 목표 분사 간격(sa_soll)의 교정은 목표 연료량(me_soll) 및/또는 목표 공기량(mL_soll) 각각의 영향에 따라서 충분히 수행될 수도 있다. 조절기(13)가 조절기 작동부(14)에 의하여 목표 연료량(me-soll) 또는 목표 공기량(mL_soll)을 변화시키기 않고서 목표 분사 간격(sa_soll)만을 교정하는 것이 특히 양호하다.
위에서 설명한 실시예에서, 목표 토크(md_soll)와 실제 토크(md_ist)는 절대값으로 표현될 수 있다. 이는 특히 엔진의 회전수로부터 실제 토크(md_ist)를 도출하는 것과 관련하여 비용이 많이 들 수 있다.
따라서, 목표 토크(md_soll)와 실제 토크(md_ist)를 상대값으로 처리하는 것도 가능하다.
이를 위해, 복원의 개시를 위하여, 즉 엔진의 제2 농후 작동 모드로의 전환의 개시를 위하여, 목표 개시 토크(md_soll_0)가 결정되어 저장된다. 그 후에, 이러한 목표 개시 토크(md_soll_0)에 대한 목표 토크(md_soll)의 목표 토크 변화(delta_md_soll)만이 다음과 같은 방정식에 의하여 계산된다.
Figure 112001032284699-pct00001
대응하는 방식으로, 복원으로의 전환의 개시를 위하여 실제 개시 토크(md_ist_0)가 검출되어 저장된다. 그 후에, 이러한 실제 개시 토크에 대한 실제 토크 변화(delta_md_ist)만이 다음과 같은 방정식에 의하여 계산된다.
Figure 112001032284699-pct00002
소위 실제 토크 변화(delta_md_ist)는 엔진 회전수의 변화로부터 대체로 간단하게 검출될 수 있다.
또한, 위에서 설명된 상대값 역시 엔진의 조절을 위하여 고려되며 예를 들어 토크 차이가 상대값에 의하여 조절될 수도 있다.

Claims (12)

  1. 목표 연료량(me_soll) 및/또는 목표 공기량(mL_soll)이 목표 토크(md_soll)에 따라 검출되고, 엔진이 제1 희박 작동 모드로부터 제2 농후 작동 모드로 전환되는, 특히 자동차용 엔진을 작동하기 위한 방법에 있어서,
    상기 엔진이 제2 농후 작동 모드로 전환될 때 목표 토크 변화(delta_md_soll)와 실제 토크 변화(delta_md_ist)가 검출되는 단계와,
    상기 목표 토크 변화(delta_md_soll)와 실제 토크 변화(delta_md_ist) 사이의 토크 차이(md_diff)가 계산되는 단계와,
    목표 연료량(me_soll) 및/또는 목표 공기량(mL_soll)이 상기 토크 차이(md_diff)에 따라서 영향을 받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실제 토크 변화(delta_md_ist)가 엔진의 회전수로부터 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 토크 차이(md_diff)가 조절기(13)에 의하여 영(0)으로 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 목표 연료량(me_soll) 및/또는 목표 공기량(mL_soll)이 조절기 작동부(14)을 통하여 토크 차이(md_diff)에 의해 영향을 받는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 엔진의 제2 농후 작동 모드로의 전환될 때 저장 촉매 컨버터가 복원되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 목표 연료량(me_soll) 및/또는 목표 공기량(mL_soll)이 제어부(11)에 의하여 목표 토크(md_soll)에 따라서 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1 부분 분사와 제2 부분 분사 사이의 목표 분사 간격(sa_soll)이 목표 토크(md_soll)에 따라 검출되고, 엔진이 제1 희박 작동 모드로부터 제2 농후 작동 모드로 전환되는, 특히 자동차용 엔진을 작동하기 위한 방법에 있어서,
    상기 엔진이 제2 농후 작동 모드로 전환될 때 목표 토크 변화(delta_md_soll)와 실제 토크 변화(delta_md_ist)가 검출되는 단계와,
    상기 목표 토크 변화(delta_md_soll)와 실제 토크 변화(delta_md_ist) 사이의 토크 차이(md_diff)가 계산되는 단계와,
    목표 연료량(me_soll) 및/또는 목표 공기량(mL_soll)이 상기 토크 차이(md_diff)에 따라서 영향을 받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 수행하기에 적합하고, 계산 장치, 특히 마이크로 프로세서 상에서 실행되는 프로그램이 저장되어 있으며, 특히 자동차용 엔진의 제어 장치를 위한 특히 롬 또는 플래시 메모리와 같은 제어 요소.
  10. 목표 토크(md_soll)에 따라서 목표 연료량(me_soll) 및/또는 목표 공기량(mL_soll)을 검출하기 위하여 그리고 엔진의 제1 희박 작동 모드로부터 제2 농후작동 모드로의 전환을 위하여 제공되는, 특히 자동차 엔진용 제어 장치에 있어서,
    상기 제어 장치는 엔진의 제2 농후 작동 모드로의 전환 시에 목표 토크 변화(delta_md_soll)와 실제 토크 변화(delta_md_ist)를 검출할 수 있고, 상기 제어장치는 목표 토크 변화(delta_md_soll)와 실제 토크 변화(delta_md_ist) 사이의 토크 차이(md_diff)를 계산할 수 있고, 상기 제어 장치는 상기 토크 차이(md_diff)에 따라서 목표 연료량(me_soll) 및/또는 목표 공기량(mL_soll)에 영향을 줄 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  11. 목표 토크(md_soll)에 따라서 목표 연료량(me_soll) 및/또는 목표 공기량(mL_soll)을 검출하기 위하여 그리고 엔진의 제1 희박 작동 모드로부터 제2 농후 작동 모드로의 전환을 위하여 제공된 제어 장치를 구비한 특히 자동차용 엔진에 있어서,
    상기 제어 장치는 엔진의 제2 작동 모드로의 전환 시에 실제 토크(md_ist)를 검출할 수 있고, 상기 제어 장치는 목표 토크 변화(delta_md_soll)와 실제 토크 변화(delta_md_ist)를 검출할 수 있고, 상기 제어 장치는 목표 토크 변화(delta_md_soll)와 실제 토크 변화(delta_md_ist) 사이의 토크 차이(md_diff)를 계산할 수 있고, 상기 제어 장치는 상기 토크 차이(md_diff)에 따라서 목표 연료량(me_soll) 및/또는 목표 공기량(mL_soll)에 영향을 줄 수 있는 것을 특징으로 하는 엔진.
  12. 삭제
KR1020017015740A 2000-04-08 2001-03-17 엔진을 작동하기 위한 방법 KR100828776B1 (ko)

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