KR101020390B1

KR101020390B1 - 터보차지 엔진에서 차지 압력 센서에 의해 주위 압력을 결정하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101020390B1
Application number: KR1020087026948A
Authority: KR
Inventors: 토마스 부르카르트
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2011-03-09
Also published as: US20090132148A1; US7945371B2; KR20090005147A; DE102006033460B3; WO2008009506A1

Abstract

터보차지 엔진들에서, 특히 로드하에서 주위 압력(AMP)이 차지 압력 센서(8)의 측정 값들로부터 직접 결정될 수 없는 문제가 있다. 주위 압력(AMP)의 검출에 적당한 추가 압력 센서의 설치를 방지하기 위하여, 본 발명에 따라 터보차지 엔진 동작으로부터 비터보차지 엔진 동작으로 스위치가 발생하는 내연 엔진의 네가티브 로드 단계 동안, 차지 압력 센서(8)가 차지 압력(PUT)의 과도 프로파일로부터 결정되는 것은 제안된다. 주위 압력(AMP)에 대한 값은 차지 압력(PUT)의 과도 프로파일로부터 결정된다. 현재 주위 압력(AMP)에 대한 압력 값에 의해, 예를들어 경사면을 통과할 때 엔진 동작을 최적화하는 것은 가능하다.

Description

터보차지 엔진에서 차지 압력 센서에 의해 주위 압력을 결정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE AMBIENT PRESSURE BY MEANS OF A CHARGE PRESSURE SENSOR IN A TURBOCHARGED ENGINE}

본 발명은 청구항 제 1 항 및 제 9 항의 일반적인 형태에 따라 자동차의 내연 엔진 대기에 대한 압력 값을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

주위 공기 압력(주위 압력)이 내연 엔진의 작용에 영향을 받는다는 것은 이미 공지되었다. 이런 영향을 허용하기 위하여, 주위 압력에 관한 정보는 예를들어 적당한 주위 압력 센서에 의해 측정되고 프로그램 제어 처리 유니트를 가진 엔진 제어 유니트에 전송된다. 엔진 제어 유니트에서, 주위 압력에 대한 적당한 수정 인자는 측정된 압력 값들로부터 계산되어, 엔진 작동기들, 예를들어 분사 밸브들 등등은 주위 압력과 관련하여 필요할 때 제어될 수 있다. 단점은 주위 압력이 독립된 주위 압력 센서에 의해 측정되어야 하는 것이다.

부가적으로 설정되어야 하는 주위 공기 압력의 사용을 방지하기 위하여, 주위 압력은 기존 측정 및 모델 값들 또는 흡입 분기관에 설치된 압력 센서의 압력 값들 및 엔진의 특정 동작 상태로부터 결정될 수 있다. 예를들어, 흡입 분기관의 공기 압력은 정지 엔진이 가지는 주위 압력과 동일하다. 이 경우 흡입 분기관 압 력은 스로틀 밸브 하류의 흡입 분기관내 적당한 지점에 배열된 압력 센서에 의해 측정된다.

게다가 전체 로드에서 동작하는 흡출 엔진에서 흡입 분기관 압력이 주위 공기 압력과 다르다는 것이 공지되었다. 그러나, 이런 압력 차는 흡입 분기관에서 공기 질량 흐름에 따르고, 필수적으로 쉽게 결정될 수 있고 곡선으로 저장될 수 있는 공기 클리너(cleaner)에서 압력 강화와 필수적으로 동일하다. 그러므로 현재 공기 압력은 공기 클리너에서의 공지된 압력 강하 및 흡입 분기관 내의 공기 질량 흐름 또는 흡입 분기관 압력으로부터 추리될 수 있다. 그러나, 이 방법은 압축기(터보차저:turbocharger)를 가지지 않는 흡출 엔진들에서만 사용될 수 있다. 터보차지 엔진에 의해 유도관 내에서 공기 질량 흐름이 차저(charger)에 의해 제어되고, 상기 방법은 엔진이 정지할 때만 주위 압력을 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 이 방법은 차저로 인해 흡입 분기관 압력이 엔진의 동작 상태에 따라 주위 압력과 다르기 때문에 높은 로드하에서 터보차지 엔지들을 위해 사용될 수 없다. 그러므로, 이 경우 흡입 분기관 압력 및 결정될 주위 압력 사이의 수리적 또는 물리적 관계가 없다.

추가 문제점은 경사면을 오르거나 내려갈 때 주위 압력이 매우 빠르게 변화할 수 있다는 것이다. 이런 이유로, 주위 압력이 연속적으로 매칭되고 및/또는 결정되는 것이 바람직하다. 이 문제를 해결하기 위하여, 직접적으로 주위 압력을 측정하는 추가 압력 센서는 공지된 터보차지 엔진에 사용된다. 그러나, 이런 종류의 주위 압력 센서는 바람직하지 않은데, 그 이유는 자동차의 제조 동안 추가 비용이 발생되는 문제가 아니고 결함 원인으로서 엔진 제어에 바람직하지 않은 영향을 가질 수 있기 때문이다.

본 발명의 목적은 터보차지 엔진에서 주위 압력의 검출을 단순화하고 부가적인 주위 압력 센서의 사용없이 상기 검출을 수행하는 것이다. 이 목적은 청구항 제 1 항 및 제 8 항의 특징부들에 의해 달성된다.

청구항 제 1 항 및 제 8 항의 특징부들을 가진 자동차 또는 장치의 내연 엔진의 주위 공기에 대한 압력 값을 결정하기 위한 본 발명의 방법의 장점은 주위 압력이 특정 동작 상태에서 차지 압력의 과도 프로파일로부터 결정되기 때문에 주위 압력을 검출하기 위한 압력 센서가 요구되지 않는 것이다. 이것은 터보차지 엔진의 네가티브 로드 단계에서, 즉 슈퍼차지 엔진 동작으로부터 비슈퍼차지 엔진 동작으로 스위치가 발생할 때, 현재 주위 압력이 차지 압력 센서에 의해 측정된 차지 압력의 과도 프로파일로부터 결정될 수 있다는 사실을 이용한다. 이 방법은 달성하기에 매우 용이하고 특히 자동차가 구동될 때 대부분 임의의 횟수로 사용될 수 있다. 이런 방식으로, 현재 주위 압력에 대한 수정 값들은 자동차가 구동되는 동안 실제로 연속적으로 결정될 수 있다.

종속항들에 제공된 조치들은 각각 청구항 제 1 항 및 제 8 항에 제공된 방법 및 장치의 바람직한 실시예들 및 개선들이다. 이들로부터 알 수 있는 특정 장점은 슈퍼차지 엔진 동작에서 비슈퍼차지 엔진 동작으로 또는 흡출 동작으로 스위치가 개방 위치에서 폐쇄 위치로 스로틀 밸브를 작동시킴으로써 간단히 달성될 수 있다는 것이다. 이런 동작은 차를 구동할 때, 예를들어 차량 운전자가 그의 발을 가스 페달로부터 들어올리고 따라서 비로드 동작에서 오버런 동작으로 스위칭하는 모든 시간에서 발생한다.

터보차지 엔진에서 포지티브 압력은 스로틀 밸그가 폐쇄될 때 차저의 관성으로 인해 스로틀 밸브의 상류에 형성되기 때문에, 본 발명에 따라 재순환 밸브에 의해 제어될 수 있는 바이패스 라인이 차저와 병렬로 제공되는 것이 제공된다. 재순환 밸브는 이 경우 미리 결정된 시간 기간 동안 개방되고 스로틀 밸브의 상류쪽 결과적인 과도 압력 프로파일은 차지 압력 센서에 의해 검출된다. 따라서 주위 압력은 적당한 알고리듬에 의해 과도 압력 프로파일로부터 결정될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 측면은 차지 압력의 과도 프로파일이 지수 방정식을 사용하여 계산되는 것이다. 지수 방정식의 변수 파라미터들은 이 경우 곡선 매칭(적합) 및 측정된 과도 압력 곡선과의 비교에 의해 매우 간단하게 결정될 수 있다.

지수 방정식의 초기 값을 결정하기 위하여, 적당한 초기값이 미리 결정되어 메모리에 저장되는 것이 제공된다. 그 다음 주위 압력의 추가 계산이 이용된다.

본 발명의 실시예의 예는 도면에 도시되고 다음에 보다 상세히 기술된다.

도 1은 터보차지 엔진의 유도관에 대한 장치의 개략적인 도면을 도시한다.

도 2는 몇몇 압력 곡선들을 가진 도면을 도시한다.

도 3은 지수 방정식이 결정되는 방법을 도시하는 추가 도면을 도시한다.

도 4는 추가 압력 곡선들을 가진 제 3 도면을 도시한다.

도 5는 맞춰진 지수 방정식을 가진 흐름도를 도시한다.

도 1은 터보차지 엔진에 사용될 수 있는 유도관(1)을 가진 본 발명의 예시적인 실시예의 개략적인 표현이다. 유도관(1)은 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진(터보차지 엔진)에 대해 설계될 수 있다. 유도관(1)은 관 설계를 가지며 도 1의 좌측에 도시된 인입 개구부를 가지며, 상기 개구부를 통하여 주위 공기는 터보차지 엔진의 실린더(12)의 내연 챔버(15)에 공급된다. 엔진에 공급된 주위 공기는 주위 압력(AMP)을 가진다. 차량의 동작 동안, 주위 압력(AMP)은 예를들어 날씨 조건들 또는 지리적 고도, 즉 경사면을 오르고 내리는 것으로 인해 변화할 수 있다. 그러나 주위 압력(AMP)의 현재 값은 엔진 작용 및 배기 가스 방출들에 영향을 받기 때문에 엔진 제어에 대해 중요한 변수이다. 현대 내연 엔진들에 대해, 그러므로 엔진 작동기들의 제어는 주위 압력의 현재 값과 관련하여 매칭 및 수정된다. 현재 주위 압력(AMP)은 공지된 종래 기술에 따라 일반적인 바와 같이 직접 측정되는 것이 아니고, 이후 보다 상세히 설명되는 바와 같이 계산된다.

흡출 주위 공기는 우선 공기 클리너(2)(AIC) 및 선택적인 공기 질량 측정기(3)(HFM)를 통과하고 그 다음 차저(6)(CHA)의 인입 개구부에 진입한다. 바이패스 라인(4)은 차저(6)와 병렬로 배열되고, 바이패스 라인(4)을 통한 공기의 통과는 재순환 밸브(5)(RCL)에 의해 제어된다. 재순환 밸브(5)는 평소에 폐쇄되고 만약 네가티브 로드 단계가 엔진에서 발생하면, 즉 엔진이 슈퍼차지 동작으로부터 비슈 퍼차지 동작(흡출 동작)으로 스위칭되면 개방되고 주위 압력(AMP)의 동시 결정은 이루어진다.

도 1에 도시된 화살표들은 흡출된 주위 공기의 흐름 방향을 도시한다. 화살표들의 길이는 질량 흐름을 나타낸다.

차저(6)에 의해 압축된 공기는 차지 공기 냉각기(7)를 통하여 스로틀 밸브(10)(THR)로 그 다음 흡입 분기관(11)(IM)으로 통과한다. 차지 공기 압력 센서(8)는 차지 공기 냉각기(7)의 영역내 또는 차지 공기 냉각기(7)의 하류에 배열되고, 차지 압력(PUT)(압력 상류쪽 스로틀 밸브) - 흐름 방향에서 볼 때 - 스로틀 밸브(10)의 상류쪽 상기 차지 압력을 측정하고 이를 프로그램 제어 처리 유니트(24)에 전송한다. 게다가 처리 유니트(24)는 재순환 밸브(5)에 전자기적으로 접속되고 상기 재순환 밸브(5)의 개방 기간을 제어한다.

차지 압력은 한편으로는 차저(6)의 속도 및 다른 한편으로는 스로틀 밸브(10)의 위치에 관련하여 변화한다. 엔진은 만약 스로틀 밸브(10)가 완전히 개방되면 슈퍼차지 동작 내에 있고 만약 스로틀 밸브(10)가 거의 폐쇄되면 비슈퍼차지 동작 내에 있다. 게다가, 차지 압력(PUT)은 재순환 밸브(5)의 상태에 의해 제어되고, 즉 만약 재순환 밸브(5)가 개방되면 스로틀 밸브(10) 상류쪽 일부의 공기 질량이 차저(6)의 입구로 리턴된다. 대조하여, 폐쇄된 재순환 밸브(5)로 인해, 바이패스 라인(4)은 차단되고 공기는 리턴되지 않는다.

개방된 스로틀 밸브(10) 및 폐쇄된 재순환 밸브(5)로 인해, 공기는 인입 밸브(16)를 통하여 내연 엔진의 실린더(12)의 내연 챔버(15)로 통과한다. 실린 더(12)는 접속 로드(14)로 움직임을 전달하고 따라서 크랭크샤프트를 구동하는 피스톤(13)을 가진다. 게다가, 측정된 연료가 공급되는 주입 밸브(18)는 엔진의 실린더 헤드 상에 배열된다.

내연 차저(15)의 연료 공기 혼합 연소 후 출구 밸브(17)는 개방되어 생성된 배기 가스는 배기 가스 분기관(19)을 통하여 터빈(21)으로 통과된다. 터빈(21)은 터빈에 의하여 고속으로 구동되는 터빈 블레이드들을 가진다. 터빈(21)은 차저(6)에 기계적으로 연결되고 그러므로 배기 가스의 흐름과 관련하여 차저(6)를 구동한다. 터빈(21)과 병렬로 폐기 게이트(23)(WG)에 의해 제어되는 바이패스 라인을 통한 가스의 통로를 가진 바이패스 라인(22)이 있다. 폐기 게이트(23)의 작동에 의해 폐기 가스의 일부는 터빈을 바이패스하고 그러므로 터빈의 회전 속도는 제어될 수 있다. 터빈(21) 또는 바이패스 라인(22)을 통한 흐름 후, 배기 가스는 자동차의 배기 가스 시스템에 진입한다.

본 발명의 필수적인 측면은 터보차지 엔진으로 인해 주위 압력이 구동 동안 차지 공기 압력 센서(8)의 측정값들로부터 반복적으로 결정될 수 있고, 각각의 시간에 네가티브 로드 단계가 발생한다. 주위 공기 압력 센서는 종래 기술에서 필수적으로 사용되지 않는다. 본 발명에 따라, 주위 압력(AMP)을 결정하기 위하여, 짧은 시간 주기는 사용되고 슈퍼차지 엔진 동작으로부터 네가티브 로드 단계의 발생 동안, 재순환 밸브(5)는 짧은 기간 동안, 예를들어 몇십초 내지 몇초까지 개방된다. 재순환 밸브의 개방 시간 동안, 스로틀 밸브(10) 이전 차지 압력의 과도 프로파일은 차지 압력 센서(8)에 의해 측정되거나 검출된다. 그 다음 현재 주위 압 력(AMP)은 도면의 도움으로 추후 상세히 설명되는 지수 함수의 도움으로 결정된다.

고정된 터보차지 엔진의 특정 경우에 대해, 차지 공기 센서(8)의 압력 값(PUT)은 주위 압력(AMP)에 대응한다. 터보차저의 동작 동안 높은 로드에서 흡입 분기관(11)의 압력은 주위 압력(AMP)보다 크다. 이 경우, 주위 압력(AMP)은 흡입 분기관 압력으로부터 결정될 수 없다. 주위 압력(AMP)이 엔진 동작 동안, 예를들어 경사면 위아래로 구동할 때 크게 변화할 수 있기 때문에, 정지된 엔진에서만 다른 위치에서 직접적인 압력 측정에 의해 주위 압력(AMP)을 결정하는 것이 가능하다. 그러나, 이것은 주위 압력(AMP)을 변화시키는 조건들 동안 정밀한 엔진 제어를 위해 충분하지 않다.

압력 강하는 공기 클리너(2)의 오염 정도에 따라 공기 클리너(2)에서 발생하여, 차저(6) 이전 압력은 주위 압력(AMP)보다 항상 낮다. 공기 클리너(2)를 통한 압력 강하는 공기 질량 흐름에 따르고 공기 질량 흐름과 관련하여 곡선으로서 계산될 수 있고 -

- 저장되고,

는 공기 클리너에서 평가된 압력 강하이고 MAF_KGH는 kg/h에서 공기 질량 흐름이다.

터보차저의 주요 구성요소들은 터빈(21) 및 차저(6)이다. 차저(6)는 높은 엔진 로드에서 흡출된 공기를 압축하기 위하여 사용한다. 그러므로 높은 엔진 로드에서 차저 출구(PUT, 스로틀 상류쪽 압력)의 차지 압력은 차저(6) 이전 압력보다 높다. 흡입 분기관 압력(MAP)(분기관 공기 압력)을 특징으로 하거나 엔진 동작 상태(PU)(풀(pull), 오버런 동작) 또는 PUC(풀 연료 차단)에 의해 표시되고, 터보차 저는 거의 압축을 형성하지 않는다.

낮은 엔진 로드에서 차저(6)를 통한 압력 상승은 공기 질량 흐름에 의해 특성 곡선으로 결정되고 -

- 및 하나의 곡선으로서 저장되고,

는 차저 및 MAF_KGH를 통한 kg/h의 공기 질량의 압력 차이다.

엔진이 긴 경사면 운행(엔진 상태 PU 또는 PUC) 동안 낮은 엔진 로드하의 정상 상태 또는 정상 상태 오버런 동작에서 공전하는 간단한 경우, 주위 압력(AMP)은 다음 방정식들

에 따라 차지 압력 센서(8)에 의해 측정되는 전하 압력(PUT)을 기초로 평가되거나 모델 값(AMP_{est im})은

방향으로 증가 또는 감소될 수 있다. 이전에 기술된 식에서, 주위 압력은 물론 자동차의 중단, 공전 또는 긴 오버런 단계 동안만 결정될 수 있다. 주위 압력(AMP)의 이런 결정은 예를들어 명명된 동작 상태들이 어느 것도 달성되지 않기 때문에 감소하는 주위 압력이 있는 긴 언덕 구동 동안 충분하지 않다.

본 발명은 슈퍼차지로부터 비슈퍼차지 엔진 동작으로 네가티브 로드 단계 후 스로틀 밸브(10) 이전 차지 압력(PUT)이 강하한다는 사실을 바탕으로 한다. 이것은 예를들어 경사면상에서 자동차 운전자가 스트레칭하고, 곡선 또는 굴곡 이전에 스로틀들의 흐름을 막고, 기어를 변속하거나 브레이크상에 발을 올려놓는 경우이다. 매우 짧은 시간 기간을 커버하고 예를들어 제 2 시간 기간내에서 발생하는 이 들 경우들에서, 스로틀 밸브 이전 차지 압력(PUT)은 강하하고 길게 지속하는 오버런 동작 또는 경사면 아래로 구동하는 것과 유사한 방식으로 설정될 수 있는 값쪽으로 기울어진다. 이런 효과는 본 발명에 사용되고 다음 도면들과 관련하여 보다 상세히 기술된다.

도 2는 몇몇 압력 곡선들이 입력된 제 1 도면을 도시한다. 압력 값들은 최소 값의 퍼센트로서 Y 축상에 입력되고 (임의의) 초 단위 측정 시간은 X 축에 입력된다. 도 2의 도면은 적당한 모델을 사용하거나 차지 압력 센서(8)에 의해 측정된 로드 요구 동안 미리 결정된 압력 프로파일들을 도시한다. 이 경우, 재순환 밸브(5)는 대략 598.0 내지 600.00의 시간 기간에 걸쳐 대략 2초 동안 개방되었다. 압력 프로파일은 593.5 내지 대략 608.00 시간 기간에서 기록되었다. 대략 593.8에서 스로틀 밸브(10)는 대략 4초 동안 개방되었고 폐기 게이트(23)는 밀폐되었다. 이것은 곡선들의 상승부를 유발하였다. 엔진은 슈퍼차지 동작 상태에 있다. 대략 t=598.00에서 스로틀 밸브(10)는 폐쇄되어 엔진은 네가티브 로드 단계를 수행하고 비슈퍼차지 동작 상태로 스위칭한다.

도시된 압력 곡선들은 다음 의미를 가진다. 50%에서 수평 곡선(1)은 예를들어 982.74 hPa인 현재 주위 압력을 도시한다. 이것은 차지 압력 센서(8) 및 본 발명의 알고리듬에 의해 결정된 현재 주위 압력(AMP)의 실제 값이다. 도 2에서, 이런 주위 압력은 일정한 것으로 가정된다.

양쪽 곡선들(2 및 3)은 스로틀 밸브(10)의 하류쪽 흡입 분기관(11)의 흡입 분기관(MAP)에 바람직하거나, 실제, 압력 프로파일을 도시한다. 곡선(2)은 기존 모델을 기초로 로드 요구에 대해 계산된 스로틀 밸브(10)(map_sp 분기관 공기 압력)의 하류쪽 흡입 분기관 압력에 대한 이론적으로 결정된 바람직한 값들을 도시한다. 곡선(2)은 대략 13%에서 시작하고 그 다음 대략 t=593.8 내지 대략 83%에서 급박하게 상승하고 그 다음 시점(598.0) 까지 수평으로 계속된다. 지금, 스로틀 밸브(10)은 대략 10% 까지 곡선(2)의 강하로 인해 갑자기 폐쇄된다. 곡선(2)은 스로틀 밸브(10) 이후 하류쪽 흡입 분기관(11)의 미리 결정된 바람직한 압력에 해당한다.

곡선(3)은 목표된 압력으로 설정하거나 조절되고 흡입 분기관 센서에 의해 측정된 스로틀 밸브의 변화에 의한 흡입 분기관에서 측정된 바와 같은 스로틀 밸브(10)의 하류쪽 흡입 분기관(11)의 압력 곡선(실제 값, map_mes)의 실제 프로파일에 해당한다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 곡선(3)은 곡선(2)와 같이 대략 13%에서 시작하고 곡선(2) 처럼 거의 똑같이 빠르게 대략 594.0 까지 상승한다. 그러나, 상기 장치로 인해 미리 결정된 설정 값 곡선(2)보다 다소 늦게 최대 값에 도달한다.

스로틀 밸브(10)가 폐쇄된 후, 곡선(3)은 곡선(2)와 똑같이 대략 10% 급박한 값으로 강하한다. 양쪽 곡선들(2 및 3)은 실제 일치한다.

곡선들(4 및 5) 모두는 스로틀 밸브(10) 이전 변화 압력(put)의 목표 및 실제 압력 프로파일을 도시한다. 곡선(4)은 대략 30%에서 시작하고 대략 t=593.8에서 곡선(2)과 평행하게 상승하는 차지 압력(PUT)에 대한 모델링된 바람직한 압력이다. 양쪽 곡선들(2 및 4)은 실제로 대략 85%에서 겹쳐진다. 스로틀 밸브(10)가 t=598.0에서 폐쇄된 후, 곡선(4)은 30%까지 다시 강하하고 이런 압력 값에서 유지된다.

곡선(5)은 차지 압력 센서(8)에 의해 측정된 바와 같이, 스로틀 밸브(10)의 상류쪽 과도 압력 프로파일(실제 차지 압력 PUT)에 대한 실제 값에 해당한다. 곡선(5)은 대략 52%에서 시작하고, t=593.8에서 일시적으로 곡선 1(AMP)의 50%까지 강하하고 그 다음 스로틀 밸브(10)가 개방될 때 곡선(3)과 일치하여 상승한다. 스로틀 밸브가 대략 598.0에서 폐쇄된 후, 곡선(5)은 주위 압력(AMP)과 대략 일치하고 그 다음 작은 오프셋을 가지고 증가하도록 지수 함수(지수 방정식)에 따라 강하한다. 본 발명에 따라, 곡선의 이런 경사 부분은 주위 압력(AMP)을 결정하기 위하여 사용된다.

지수 방정식의 외삽에 의해 곡선의 이런 섹션은 대략 시점(600.0)에서 종료 값에 도달한다. 이런 종료 값은 이 경우 곡선(1)에 의해 도시된 실제 주위 압력(AMP)에 해당한다. 본 발명에 따라 슈퍼차지에서 비슈퍼차지 엔진 상태로 각각의 네가티브 로드 변화에서 설정된 차지 압력(PUT)의 이런 통상적인 과도 압력 프로파일에 대해, 현재 주위 압력(AMP)에 대한 압력값은 적당한 지수 방정식으로 계산된다.

비트들(a 및 b)로서 도시된 두 개의 추가 디지털 곡선들은 상기된 도면 아래에 입력된다. 비트(a)는 차지 압력(PUT)이 활성적으로 제어되는 시간 기간을 도시한다. 비트(b)는 재순환 밸브(5)에 대한 개방 시간 및 개방 기간을 도시한다. 도(b)에 도시된 바와 같이, 재순환 밸브들(5)은 시간 기간(t=598.0) 동안 개방되고 대략 t=600.0, 즉 대략 2초 동안 개방된다. 이런 시간 기간에서 발생하는 곡선(5)의 하강 부분은 추후 자세히 설명될 적당한 지수 방정식을 사용하여 평가된다.

도 3은 추가 본 발명의 예시적인 실시예의 압력 곡선을 도시한다. 그러나, 이런 도면에서 재순환 밸브(5)의 보다 긴 개방 기간 동안 스로틀 밸브(10)의 상류쪽 차지 압력(PUT)의 목표된(곡선 2) 및 실제 압력 프로파일(곡선 3)은 도시된다. 곡선(1)의 프로파일은 대략 48%에서 수평이고 차례로 주위 압력(AMP)에 대응한다. 이 곡선은 도 2의 곡선(1)과 유사하다.

곡선들(2 및 3) 모두는 대략 89%에서 시작하고 처음에 대략 수평 프로파일을 가지는데, 그 이유는 이 시점에서 엔진은 슈퍼차지된 동작중이기 때문이다. 곡선(2)은 스로틀 밸브(10)의 상류쪽 차지 압력(PUT)에 대한 모델링 설정 값 곡선이다. 곡선(2)은 도 2의 곡선(4)의 프로파일과 유사하다. 네가티브 로드 단계로 인해, 곡선(2)은 대략 10% 값으로 강하하고, 그 다음 시점 t=403.3에서 재순환 밸브(5)의 개방에 의해 수평 프로파일을 가진다.

곡선(3)은 차지 압력(PUT)에 대한 실제 압력 프로파일에 해당한다. 곡선(3)의 하강부는 도 2의 곡선(5)의 하강부에 대응한다. 곡선 프로파일은 재순환 밸브(5)의 개방 기간 동안 평가되고 지수 방정식은 곡선의 이런 부분에 대해 계산된다. 곡선(1)에 평행하게 진행하고 대략 50% 값에 도달하는 주위 압력(AMP)은 차례로 지수 방정식의 외삽에 의해 얻어진다.

재순환 밸브(5)는 도면 아래에 도시된 비트(b)에 대응하는 t=403.3 내지 t=405.7로부터 개방된다. 곡선(3)의 평가는 이런 시간 기간 동안 발생한다.

비트들(a 및 b)을 가진 양쪽 비트 곡선들은 도 2를 참조하여 이미 상세히 설명되었다.

네가티브 로드 단계 후 차지 압력(PUT)의 과도 프로파일, 즉 도 2의 곡선(5) 또는 도 3의 곡선(3)의 하강 곡선 브랜치는 일반적인 형태의 지수 방정식

에 의해 다음과 같이 기술되고, PUT는 스로틀 밸브(10)의 상류쪽 압력이고, PUT₀는 스로틀 밸브의 상류쪽 압력의 제한 값이고, t₀는 네가티브 단계의 시간 포인트이고, a,b는 지수 방정식의 추가 파라미터들이다.

이 경우 현재 주위 압력(AMP=PUT₀)에 관한 추리가 또한 무한과 관련하여 지수 방정식의 외삽에 의해 갱신된 가속에 의해 주위 압력(PUT=AMP)에 도달하기 전에 명확하게 종료되는 짧은 과도 PUT 프로파일로부터 도출될 수 있다는 것은 중요하다.

평가를 보다 잘 이해하기 위해, 도 5에 도시된 지수 방정식에 대한 차지 압력(PUT)의 과도 프로파일이 평가되는 추가 도면은 도 4에 도시된다. 측정 실시예로서, 차지 압력(PUT)의 프로파일은 슈퍼차지 동작으로부터 모든 네가티브 로드 단계들 동안 대략적으로 근사화되었다.

도 4는 차지 압력에 대한 목표된 값(PUT)(곡선 2)) 및 차지 값에 대한 실제 값(PUT)(곡선 3)이 네가티브 로드 변화 동안 도시되는 본 발명의 예시적인 실시예의 제 3 도면을 도시한다. 곡선(2)은 100%에서 시작하고 엔진의 오버런 동작에서 t=282.3에서 대략 0으로 강하하고 그 다음 t=285.5에서 가속이 다시 발생하고 곡선이 100% 상승할 때까지 유지된다.

곡선(3)은 차지 압력(PUT)에 대한 측정된 실제 값에 대응한다. 곡선(3)은 또한 100%에서 시작하고 t=282.5에서 지수 함수에 따라 강하한다. 가속 동안, 실제 값 곡선(3)은 처음에 시점 t=285.5까지 추가로 강하하지만 곡선(2)과 평행하게 100% 까지 매우 빠르게 오른다.

곡선(1)은 엔진의 동작 상태를 도시한다. 곡선은 엔진의 일부 로드(PL) 동작 조건에 대응하는 대략 60%에서 시작한다. 시점(t=282.8)에서, 곡선(1)은 100%로 점프하고, 엔진의 오버런 단계 및 실제 값 곡선(3)에 대한 평가 시간은 지금 시작한다. 재순환 밸브(5)는 비트(b)에서 알 수 있는 바와 같이 시점(t=280.0)에서 다소 일찍 개방되었다. 추후 평가 시점(시점 t=282.8)은 하강 브랜치의 시작시 가능한 간섭이 감시되도록 선택되었다. 곡선(1)이 t=285.6에서 60%로 다시 하강하고, 즉 엔진이 부분 로드 동작으로 리턴할 때까지 평가는 진행된다. 재순환 밸브(5)는 선택되고 엔진의 오버런 단계는 종료한다.

도 5의 도면에서, 곡선(1)은 도 4에 도시된 측정된 차지-압력(PUT) 곡선의 지수 프로파일을 도시하고(도 4 참조, 곡선 3) 곡선(2)은 접합도(가장 우수한 접합도)에 의해 결정된 차지 압력(PUT)의 근사화된 프로파일을 도시한다. t=283.2 및 t=285.4의 양쪽 수직 라인들(3)은 지수 평가를 위한 평가 범위를 도시한다. 이 범위는 양쪽 비트 곡선들(b) 및 오버런 동작 상태(PU) 또는 오버런 중단(PUF) 기간의 AND 동작에 의해 결정되었고, t=282.0 내지 t=285.4로부터 비트 곡선(b)은 재순환 밸브(5)의 개방 기간을 도시한다.

미공지된 파라미터들(a,b,PUT₀)을 결정하기 위하여, 지수 방정식의 일반적인 형태는 가장 우수한 접합도 방법을 사용하여 근사화된다. 지수 함수의 절대 엘리먼트(PUT₀)는 스로틀 밸브(10)의 상류쪽 압력의 제한 값이다. 주위 압력(AMP)은 다음 방정식에 따라 공기 클리너(2), 차저(6) 및 차지-공기 냉각기(7)를 통하여 공지된 공기 질량 종속 압력 변화들에 의하여 스로틀 밸브(10)의 상류쪽 압력의 이런 제한 값을 수정함으로써 평가될 수 있다.

여기서 ΔP_cha(MAF_KGH) > 0.

이런 방식으로, 시간 마트들(283.2 및 285.4)에 의해 도시된 평가될 수직 라인들(3)의 범위에서 적합한 지수 방정식

은 얻어진다.

이런 지수 방정식으로, 초기 값(PUT₀ = 1015)은 방정식(AMP_estim)에 따라 차저를 통하여 압력 강하에 대한 값에 의해 수정되어야 한다. 그 다음 이런 수정 값은 목표된 주위 압력(AMP)이다. 값 65.9는 증폭 팩터이고, 값 -2.035는 연장부이고 283은 측정을 위한 시점이다. 값(PUT₀)은 또한 지수 방정식의 가장 우수한 접합도에 의해 결정되고 그 다음 가장 우수한 접합도의 중요한 결과이다.

PUT₀의 평가를 위한 초기 값은 예를들어 처리 유니트(24)의 메모리에 저장된 이전 측정 또는 적당한 테이블로부터 얻어진다.

도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 양쪽 곡선들(1 및 2)은 양쪽 수직 라인들(3)의 범위내에서 일치하고, 이것은 근사화된 곡선(2)이 측정된 차지-압력 곡선(3)과 일치하고 그러므로 지수 방정식에 의해 결정된 압력 값이 실제 주위 압력(AMP)에 대응하는 것을 의미한다.

본 발명은 주위 압력 센서(25)를 가진 터보차지 엔진을 위하여 선택적으로 사용될 수 있고, 상기 센서로 인해 주위 압력(AMP_mess)은 직접 측정된다. 이런 경우, 본 발명의 방법에 의해, 기존 주위 압력 센서(25)는 양쪽 압력 값들의 간단한 비교에 의해 가능성이 검사될 수 있고 측정 값의 신뢰성은 따라서 개선된다.

Claims

내연 엔진이 흡출된 내연 공기의 흐름 방향으로 바라볼 때 차저(6), 차지-공기 센서(8) 및 슬로틀 밸브(10) 순서로 일렬로 배치되는 제어 가능한 유도관(1)을 가진 터보차지 엔진으로서 설계되고, 차지-압력 센서(8)가 차저(6)에 의해 생성된 차지 압력(PUT)을 검출하는, 자동차의 내연 엔진의 주위 공기에 대한 압력 값(주위 압력 AMP)을 결정하기 위한 방법으로서,

주위 압력(AMP)을 결정하기 위하여, 내연 엔진은 우선 슈퍼차지 엔진 동작(로드 동작)에 있고,

내연 엔진이 슈퍼차지 엔진 동작으로부터 비슈퍼차지 엔진 동작(흡출 동작)으로 스위칭하는 네가티브 로드 단계가 발생할 때, 차지 압력(PUT)은 측정되고 차지 압력(PUT)의 과도 프로파일은 기록되고,

현재 주위 압력(AMP)의 값은 차지-압력(PUT)의 과도 프로파일로부터 결정되는,

주위 공기 압력값 결정 방법.
제 1 항에 있어서, 엔진의 슈퍼차지 동작은 슈퍼차지 성능을 증가시키기 위하여 스로틀 밸브(10)를 개방하거나, 터빈 작동기를 조절하거나, 스로틀 밸브(10)를 개방하고 터빈 작동기를 조절함으로써 시작되고, 또는 흡출 동작이 스로틀 밸브(10)를 폐쇄함으로써 시작되는,

주위 공기 압력값 결정 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 네가티브 로드 단계가 발생할 때, 재순환 밸브(5)는 미리 결정된 시간 기간 동안 개방되고, 상기 재순환 밸브(5)는 차저(6)와 병렬로 바이패스 라인(4)에 배열되고 차저(6)의 출력은 입구에 바이패스되는,

주위 공기 압력값 결정 방법.
제 3 항에 있어서, 차지 압력(PUT)의 과도 프로파일은 재순환 밸브(5)의 개방 단계 동안 결정되는,

주위 공기 압력값 결정 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 차지 압력(PUT)의 과도 프로파일은 또한 지수 방정식 PUT = PUT₀ + a*exp(-b*(t-t₀))에 의해 계산되고, PUT₀, a 및 b는 상기 지수 방정식의 파라미터들이고, t는 시간이고 t₀는 네가티브 로드 단계의 시작을 가리키는,

주위 공기 압력값 결정 방법.
제 5 항에 있어서, 지수 방정식의 파라미터들(PUT₀, a 및 b 중 하나 이상)은 측정된 과도 차지-압력 곡선에 공급함으로써 결정되고, 차지 압력(PUT)의 과도 프로파일은 필수적으로 재순환 밸브(5)의 개방 기간 동안 계산되는,

주위 공기 압력값 결정 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 시작 값 또는 PUT₀의 평가값은 미리 결정되거나 메모리로부터 얻어지는,

주위 공기 압력값 결정 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 자동차의 내연 엔진의 주위 공기에 대한 압력 값(AMP)을 결정하기 위한 장치로서,

흡출 내연 공기의 흐름 방향에서 볼 때, 차저(6), 차지-압력 센서(8) 및 스로틀 밸브(10) 순서로 일렬로 배열되고, 프로그램 제어 처리 유니트(24)를 가지는 유도관(1)을 구비하고,

제어 가능한 재순환 밸브(5)를 가진 바이패스 라인(4)은 차저(6)에 병렬로 배열되고,

처리 유니트(24)의 프로그램은 내연 엔진의 네가티브 로드 단계가 발생하면 재순환 밸브(5)는 미리 결정된 시간 기간 동안 개방되도록 설계되고,

차지-압력 센서(8)는 미리 결정된 시간 기간 동안 차지 압력(PUT)의 과도 프로파일을 검출하고 측정된 값들은 처리 유니트(24)에 전송되고,

처리 유니트(24)는 알고리듬의 도움으로 차지 압력(PUT)의 과도 프로파일로부터 주위 압력(AMP)에 대한 압력 값을 결정하기 위하여 설계되는,

압력 값 결정 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 처리 유니트(24)는 지수 방정식을 사용하여 적합시킴으로써 주위 압력(AMP)에 대한 압력 값을 결정하기 위해 설계되는,

압력 값 결정 장치.
제 8 항에 있어서, 터보차지 엔진은 주위 압력(AMP_mess)을 측정하기 위한 주위 압력 센서(25)가 제공되고 계산 유니트(24)는 결정된 주위 압력과 측정된 주위 압력(AMP_mess)을 비교하기 위하여 설계되는,

압력 값 결정 장치.
제 2 항 에 있어서, 상기 터빈 작동기가 폐기 게이트(23)인

주위 공기 압력값 결정 방법.