KR101283714B1 - 내연기관 작동 방법 및 내연기관 - Google Patents

내연기관 작동 방법 및 내연기관 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다기통 내연기관, 특히 커먼 레일 내연기관의 작동 방법으로서, 각각의 실린더에는 하나 이상의 인젝터가 할당 배치되고, 분사량, 연료압 및 내연기관의 인젝터 특성 맵에 의존해서, 모든 인젝터에 대해 동일한 개방 지속시간이 결정되며, 모든 인젝터에 대해 동일한 상기 개방 지속시간, 상기 분사량, 상기 연료압 및 각각의 실린더에 대한 개별적인 보정 특성 맵을 기초로, 상기 인젝터의 개별적인 실린더 개방 지속시간이 결정되는, 내연기관 작동 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 상기 개별적인 실린더 보정 특성 맵은 상기 내연기관의 작동 동안 각각의 실린더에 대해 측정된 배기가스 온도를 기초로 자동으로 조정된다.

Description

내연기관 작동 방법 및 내연기관{METHOD FOR OPERATING A INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
도 1은 본 발명에 따른 내연기관 작동 방법의 블록 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 11, 12: 주요 단계
13, 14, 16, 18-32: 단계
15: 인젝터 특성 맵
17: 보정 특성 맵
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 내연기관 작동 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 11의 전제부에 따른 내연기관에 관한 것이다.
실제로 공지된 커먼 레일 내연기관은 실린더 마다 하나 이상의 인젝터를 갖는다. 각각의 인젝터는 분사 노즐과 자기 밸브를 포함한다. 자기 밸브는 전류가 공급되지 않는 또는 전류가 흐르지 않는 상태에서 폐쇄되므로, 연료는 분사 노즐을 통해 내연기관의 각각의 실린더 내로 도달하지 않는다. 이와는 달리, 자기 밸브에 전류가 공급되면, 각각의 자기 밸브가 개방되고, 이로써 각각의 실린더 내로의 분사 개시가 이루어진다. 자기 밸브의 개방 지속시간은 내연기관의 연료압과 함께 내연기관의 각각의 실린더 내로의 분사량를 결정한다. 상기 연료압은 커먼 레일 내연기관에서는 모든 실린더에 대해 그리고 그에 따라 모든 인젝터에 대해 동일하다. 즉, 커먼 레일 내연기관에서 연료압은 펌프에 의해 발생되고 공통의 압력 분배기 관(레일)을 통해 개별 인젝터에 공급된다. 실제로, 내연기관의 작동을 위해 연료압, 분사량 및 내연기관의 인젝터 특성 맵에 의존해서 내연기관의 모든 자기 밸브에 대해 그리고 그에 따라 모든 인젝터에 대해 동일한 개방 지속시간을 결정하는 것은 이미 공지되어 있다. 모든 실린더에 대해 동일한 상기 인젝터 개방 지속시간으로부터, 내연기관의 각 실린더에 대한 개별적인 보정 특성 맵을 기초로 인젝터 및 그에 따른 자기 밸브의 개별적인 실린더 개방 지속시간을 결정한다. 이로 인해, 내연기관의 개별 실린더 내로의 분사량을 개별적으로 조정하여 내연기관의 실린더에 대해 규정된 부하를 분배할 수 있다.
실제로 각각의 실린더에 대한 개별적인 보정 특성 맵은 통상 내연기관의 전체 작동 지속시간에 걸쳐 일정하거나 또는 항상 동일하다. 그러나, 실린더의 특성이 예컨대 내연기관의 작동 지속시간에 걸친 상이한 마모로 인해 변동될 수 있기 때문에, 항상 동일한 개별적인 실린더 보정 특성 맵의 사용시 내연기관의 실린더에 대한 소정 부하 분배와의 편차가 나타날 수 있다. 이는 단점이 된다.
본 발명의 과제는 신규의 내연기관 작동 방법 및 상응하는 내연기관을 제공 하는 것이다.
상기 과제는 청구항 1에 따른 내연기관 작동 방법에 의해 해결된다. 본 발명에 따라 개별적인 실린더 보정 특성 맵은 내연기관의 작동 동안 각각의 실린더에 대해 측정된 배기가스 온도를 기초로 자동으로 조정된다.
본 발명에서는 개별적인 실린더 보정 특성 맵은 내연기관의 작동 동안 각각의 실린더에 대해 측정된 배기가스 온도를 기초로 자동으로 조정된다. 이로 인해, 내연기관의 실린더에 대한 자기 학습 또는 적응성 보정 특성 맵이 형성됨으로써, 내연기관의 전체 작동에 걸쳐 내연기관의 실린더에 대한 소정 부하 분배가 유지될 수 있다. 실린더의 보정 특성 맵은 실린더의 실제 상태에 따라 조정된다. 상기 조정은 실린더에서 측정된 배기가스 온도를 기초로 자동으로 실행된다. 따라서, 내연기관의 작동이 현저히 개선된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 내연기관의 고정 작동점이 주어지면, 각각의 실린더에 대해 배기가스 온도를 측정하고, 상기 측정된 개별적인 실린더 배기가스 온도로부터 온도 평균값을 결정하며, 각각의 실린더에 대해 상기 측정된 개별적인 실린더 배기가스 온도와 상기 온도 평균값과의 온도 편차를 계산하고, 상기 개별적인 실린더 온도 편차에 의존해서 각각의 실린더에 대해 상응하는 인젝터의 개방 지속시간에 대한 보정값을 결정하고, 상기 보정값을 기초로 각각의 개별적인 실린더 보정 특성 맵을 자동으로 조정한다.
본 발명에 따른 내연기관은 청구항 11에 규정되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 및 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예가 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명되지만, 본 발명이 상기 실시예에 국한되는 것은 아니다.
이하, 도 1을 참고로 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 다기통 내연기관 작동 방법의 블록 회로도 또는 신호 흐름도를 도시한다. 내연기관은 바람직하게는 커먼 레일 디젤 엔진이다. 본 발명에 따른 방법은 이하에서 상세히 설명되는 3개의 주요 단계 10, 11 및 12로 나눠진다. 주요 단계 10 및 11은 선행 기술에 공지된 내연기관의 작동 방법이다. 주요 단계 12는 내연기관의 작동 방법 중 본 발명에 중요한 세부 사항을 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 주요 단계 10의 단계 13에서는 매 사이클 마다의 분사량을, 그리고 단계 14에서는 내연기관의 연료압을 조사한다. 단계 13 및 14에서 조사한 내연기관의 작동 파라미터, 즉 매 사이클 마다의 분사량 및 연료압은 모든 실린더에 대해 동일하고, 입력 변수로서 내연기관의 인젝터 특성 맵(15)에 공급된다. 인젝터 특성 맵(15)은 모든 실린더에 대해 동일한 매 사이클 마다의 분사량 및 연료압을 기초로 단계 16에서 내연기관의 인젝터에 대한 개방 지속시간을 출력하고, 상기 개방 지속시간은 모든 실린더에 대해 그리고 그에 따라 모든 인젝터 또는 각각의 인젝터의 자기 밸브에 대해 동일하다.
본 발명에 따른 방법의 주요 단계 11의 단계 13 및 14에서는 재차 매 사이클 마다의 분사량 및 내연기관의 연료압을 조사한다. 상기 조사한 내연기관의 작동 파라미터는 모든 실린더에 대해 동일하고, 개별적인 실린더 보정 특성 맵(171 내지 17N)에 공급된다. N은 내연기관의 실린더 수에 상응하므로, 개별적인 실린더 보정 특성 맵의 수에 상응한다. 각각의 개별적인 실린더 보정 특성 맵(171 내지 17N)은 단계 13 및 14에서 조사한, 모든 실린더에 대해 동일한 작동 파라미터를 기초로, 단계 18에서 각각의 실린더의 상기 또는 각각의 인젝터의 개방 지속시간에 대한 개별적인 실린더 보정값을 출력한다. 주요 단계 10의 단계 16에 제공된 모든 인젝터에 대해 동일한 개방 지속시간은, 단계 19에서 모든 인젝터에 대해 개별적인 실린더 개방 지속시간을 제공하기 위해, 단계 18에 제공된 각각의 인젝터의 개방 지속시간에 대한 개별적인 실린더 보정값에 가산된다. 따라서, 단계 19의 결과로서, 각각의 실린더에 대한 분사 지속시간을 개별적으로 결정하고 내연기관의 실린더에 대해 규정된 부하 분배를 하기 위해, 각각의 실린더의 각각의 인젝터 또는 각각의 자기 밸브에 대해 개별적인 실린더 개방 시간이 제공된다.
각각의 개별적인 실린더 보정 특성 맵(171 내지 17N)은 통상 각각 매 사이클 마다의 특정 분사량 및 특정 연료압에 의해 규정되는 고정된 수의 특성 맵 작동점에 대해, 각각 개별적인 실린더 엔트리 또는 상응하는 실린더의 각각의 인젝터의 개방 지속시간에 대한 보정값을 포함한다. 단계 13 및 14에서, 보정 특성 맵에서 하나의 특성 맵 작동점에 대해 나타나지 않는 작동 파라미터가 조사되면, 상기 작동 파라미터에 대해 보정 특성 맵에 나타난 특성 맵 작동점에 의한 보간 또는 외삽이 이루어진다.
실린더의 인젝터에 대한 개별적인 실린더 개방 시간을 결정하기 위해, 전술한 바와 같이, 주요 단계 10에서 매 사이클 마다의 분사량, 연료압 및 내연기관의 인젝터 특성 맵을 기초로, 모든 인젝터에 대해 동일한 개방 지속시간을 결정하고, 상기 개방 지속시간은 주요 단계 11에서 매 사이클 마다의 분사량, 연료압 및 개별적인 실린더 보정 특성 맵을 기초로 결정된 개별적인 실린더 보정값과 계산된다.
본 발명에서는 내연기관 작동 방법의 주요 단계 12에서, 개별적인 실린더 보정 특성 맵(171 내지 17N)을 내연기관의 작동 동안 각각의 실린더에 대해 측정된 배기가스 온도를 기초로 자동으로 조정한다. 이로 인해, 내연기관의 전체 작동에 걸쳐 내연기관의 실린더에 대한 소정 작동 분배의 유지를 보장하는 적응성 또는 자기 학습 보정 특성 맵(171 내지 17N)이 형성된다.
주요 단계 12의 단계 20에서, 내연기관의 고정 작동점이 주어지는지의 여부를 검사한다. 이를 위해, 단계 21에서 내연기관의 분사에 관련한 작동 파라미터를 조사한다. 내연기관의 분사에 관한 작동 파라미터는 특히 매 사이클 마다의 분사량 및/또는 연료압 및/또는 내연기관의 회전수이다. 단계 20에서는 분사에 관한 작동 파라미터가 미리 주어진 지속 시간 동안 대략 일정하거나, 또는 미리 주어진 한계치 내에 놓이는지의 여부를 검사한다. 그러한 경우에는, 내연기관의 고정 작동점이 추정되고 주요 단계 12 내의 단계 22로 분기된다.
단계 23과 24에서 조사된 또는 결정된 내연기관의 특성 변수가 입력 변수로서 단계 22에 공급된다. 단계 23에서, 내연기관의 모든 실린더의 개별 배기가스 온도를 결정하고, 상응하는 개별적인 실린더 배기가스 온도를 단계 22에 입력 변수로서 공급한다. 단계 24에서는 단계 23에서 측정한 개별적인 실린더 모두의 배기가스 온도로부터 온도 평균값을 계산한다. 상기 온도 평균값은 개별적인 실린더 배기가스 온도와 마찬가지로 단계 22에 입력 변수로서 공급된다. 단계 22에서는 단계 23에서 조사한 개별적인 실린더 배기가스 온도와 단계 24에서 계산한 온도 평균값 사이의 개별적인 실린더 온도 편차를 결정한다.
주요 단계 12의 단계 25에서, 각각의 실린더에 대해 계산된 상기 온도 편차로부터, 내연기관의 각각의 실린더에 대해 각각의 인젝터의 개방 지속시간에 대한 보정값을 결정한다. 이를 위해, 개별적인 실린더 온도 편차를 단계 26에서 조사된 비례 팩터와 계산한다. 상기 비례 팩터는 바람직하게는 모든 실린더에 대해 동일하지만, 실린더에 대해 상이하게 형성될 수도 있다. 단계 25에서 결정된 각각의 인젝터의 개방 지속시간에 대한 개별적인 실린더 보정값이 단계 20 및 21에서 결정된 각각의 고정 작동점에 대해 유효하며, 상기 작동점은 특히 매 작동 사이클 마다의 분사량 및/또는 연료압에 의해 결정된다.
단계 25에서 결정된 각각의 인젝터의 개방 지속시간에 대한 개별적인 실린더 보정값이 바람직하게는 단계 27에서 개별적인 실린더 보정값의 평균값에 관련되고, 단계 25에서 계산된 개별적인 실린더 보정값의 평균값이 주요 단계 12의 단계 28에 제공되거나 조사된다. 그에 따라 단계 27에서는 단계 25에서 계산된 인젝터의 개방 지속시간에 대한 개별적인 실린더 보정값과 단계 28에 제공된 개별적인 실린더 보정값의 평균값 사이의 개별적인 실린더 보정값 편차가 결정된다. 상기 개별적인 실린더 보정값 편차에 의존해서, 개별적인 실린더 보정 특성 맵(171 내지 17N)이 자동으로 조정된다.
개별적인 실린더 보정 특성 맵(171 내지 17N)의 조정을 위해, 단계 27에서 제공된 개별적인 실린더 보정값과 그 평균값과의 보정값 편차를 기초로, 그리고 단계 20 및 21에서 결정된 내연기관의 작동점을 기초로, 역 보간 또는 외삽을 수행함으로써, 개별적인 실린더 보정 특성 맵(171 내지 17N)의 엔트리가 자동으로 조정된다. 전술한 바와 같이, 특정 연료압 및 매 사이클 마다의 특정 분사량에 의해 규정되는 일정 수의 특성 맵 작동점에 대한 개별적인 실린더 보정 특성 맵(171 내지 17N)에는 엔트리가 저장되고, 상기 엔트리는 각각의 실린더의 인젝터의 개방 지속시간에 대한 개별적인 실린더 보정값으로서 사용된다. 그러나, 주요 단계 12에서 결정된 개별적인 실린더 보정값 또는 보정값 편차는 통상적으로 보정 특성 맵(171 내지 17N)에 나타나지 않는 작동점에 대해 결정된다. 역 보간 또는 외삽의 경우, 주요 단계 12에서 상응하는 개별적인 실린더 보정값 또는 보정값 편차가 결정되었던 작동점에 인접한, 개별적인 실린더 보정 특성 맵(171 내지 17N)의 특성 맵 작동점에 대한 보정값 또는 엔트리가 조정된다.
역 보간 또는 외삽의 경우, 주요 단계 12의 작동점에 가까이 놓인 특성 맵 작동점의 보정값 또는 엔트리는, 더 멀리 놓인 특성 맵 작동점의 보정값 또는 엔트리보다 더 많이 조정되거나 변동된다. 이러한 역 보간 또는 외삽은, 주요 단계 12 의 단계 29에서 보정 특성 맵(171 내지 17N)의 보정값 또는 엔트리가 최종적으로 자동 조정되게 하기 위해 수행된다. 단계 29에 따른 역 보간 또는 외삽 시에 작동 파라미터, 즉 매 작동 사이클 마다의 분사량 및 연료압에 대한 필터링된 값이 사용된다. 이를 위해, 바람직하게는 단계 21에서 고려된 지속 시간, 즉 작동 파라미터가 거의 일정해야 하거나 또는 미리 주어진 한계치 내에 놓여야 하는 지속 시간에 걸쳐 상기 작동 파라미터의 평균값이 결정된다.
본 발명에 따른 방법의 주요 단계 12의 단계 30에서, 센서의 상태를 조사하여, 개별적인 실린더 배기가스 온도의 결정에 사용한다. 후속하는 단계 31에서, 각각의 센서가 정상적으로 작동하는지의 여부를 검사한다. 단계 31에서 센서가 정상적으로 작동하는 것으로 검출될 때에만, 단계 29에 의한 개별적인 실린더 보정 특성 맵(171 내지 17N)의 조정이 이루어진다.
본 발명에 따른 방법의 주요 단계 12의 단계 25에서, 단계 25에서 결정된 보정값에 대해서 바람직하게는 최대값 또는 한계값을 고려한다. 특히, 보정값이 각각의 최대값을 초과할 때 각각의 최대값이 보정값으로서 사용되도록 고려된다. 상기 최대값 또는 한계값은 내연기관의 모든 작동 상태에 대해 일정할 수 있다. 그러나, 단계 25에서 작동점 또는 작동 부하 및 그에 따른 분사량에 의존하는 한계값 또는 최대값을 고려하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 단계 23에서 측정된 실린더의 배기가스 온도에 오프셋이 제공될 수 있다. 내연기관의 실린더에 대한 이러한 오프셋은 단계 32에서 제공되고 단 계 23에서 측정된 각각의 실린더의 배기가스 온도에 가산을 의도로 중첩된다. 상기 오프셋은 바람직하게는 내연기관의 모든 실린더에 대해 상이한 크기이다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 내연기관의 작동 동안 개별적인 실린더 보정 특성 맵이 내연기관의 작동 동안 각각의 실린더에 대해 측정된 배기가스 온도를 기초로 하여 자동으로 적응을 의도로 조정된다. 이로 인해, 내연기관의 작동 동안 나타나는, 내연기관의 실린더 고유 부품의 상이한 마모를 보상할 수 있어서, 전체 작동 동안 내연기관의 실린더에 대한 소정 부하 분배가 유지된다. 이 경우, 한편으로는 내연기관의 모든 실린더에 대한 균일한 작동 분배가 이루어지거나 또는 다른 한편으로는 실린더에 대해 변하는 작동 분배가 이루어질 수 있다. 실린더의 영역에서의 부하가 클수록, 더 많은 연료가 실린더 내로 분사되고, 실린더에 나타나는 배기가스 온도가 더 높아진다.
주요 단계 10, 11에 따른 내연기관 실린더 인젝터의 개별적인 실린더 개방 지속시간의 검출과, 주요 단계 12에 따른 개별적인 실린더 보정 특성 맵의 적응 또는 조정이 서로 분리되어 이루어지고 있지만, 이는 병행해서 또는 동시에 이루어질 수 있다. 이로 인해, 한편으로는 내연기관의 가변 조건 또는 상태에 대한 보정 특성 맵의 연속적인 적응이 이루어지고, 다른 한편으로는 비(非)고정 작동 조건에서도 인젝터의 개별적인 실린더 개방 지속시간의 신속한 결정이 가능하다.
본 발명에 따르면, 내연 기관의 작동 중에 개별적인 실린더 보정 특성 맵이 각각의 실린더에 대해 측정된 배기가스 온도를 기초로 자동으로 조정될 수 있다.

Claims (11)

  1. 다기통 내연기관의 작동 방법으로서, 각각의 실린더에는 하나 이상의 인젝터가 할당 배치되고, 분사량, 연료압 및 내연기관의 인젝터 특성 맵에 의존하여 모든 인젝터에 대해 동일한 개방 지속시간이 결정되며, 모든 인젝터에 대해 동일한 상기 개방 지속시간, 상기 분사량, 상기 연료압 및 각각의 실린더에 대한 개별적인 보정 특성 맵을 기초로 하여 상기 인젝터의 개별적인 실린더 개방 지속시간이 결정되는 내연기관 작동 방법이고,
    상기 개별적인 실린더 보정 특성 맵은 상기 내연기관의 작동 동안 각각의 실린더에 대해 측정된 배기가스 온도를 기초로 자동으로 조정되며,
    매 사이클 마다의 분사량, 연료압, 또는 내연기관의 회전수를 포함하는 상기 내연기관의 분사 관련 작동 파라미터가 미리 주어진 지속시간 동안 일정하거나 또는 미리 주어진 한계값 내에 놓이면, 상기 내연기관의 고정 작동점이 주어지고,
    상기 내연기관의 고정 작동점이 주어지면, 각각의 실린더에 대해 배기가스 온도가 측정되고, 상기 측정된 배기가스 온도를 기초로 개별적인 실린더 보정 특성 맵이 자동으로 조정되며,
    모든 측정된 개별적인 실린더 배기가스 온도의 온도 평균값을 결정하고, 상기 측정된 개별적인 실린더 배기가스 온도와 상기 온도 평균값과의 개별적인 실린더 온도 편차를 계산하며, 각각의 실린더에 대한 상기 개별적인 실린더 온도 편차에 의존하여 상기 인젝터의 개방 지속시간에 대한 보정값을 결정하고, 상기 보정값을 기초로 개별적인 실린더 보정 특성 맵을 자동으로 조정하며,
    상기 보정값에 대한 최대값 또는 한계값을 결정하고, 보정값이 각각의 최대값을 초과하면, 각각의 최대값을 보정값으로서 사용하며, 상기 한계값 또는 최대값은 분사량에 의존하는 것을 특징으로 하는 내연기관 작동 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 모든 개별적인 실린더 보정값의 평균값을 결정하고, 상기 보정값과 상기 평균값의 개별적인 실린더 보정값 편차를 계산하며, 상기 보정값 편차에 의존하여 개별적인 실린더 보정 특성 맵을 자동으로 조정하는 것을 특징으로 하는 내연기관 작동 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 개별적인 실린더 보정 특성 맵의 조정을 위해, 상기 개별적인 실린더 보정값 또는 보정값 편차를 기초로 하여 그리고 분사량 및 상기 분사량에서 결정된 연료압을 기초로 하여 역 보간 또는 외삽을 실행하는 것을 특징으로 하는 내연기관 작동 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 실린더 개별적 보정값 또는 보정값 편차가 결정되는 작동점에 가까이 놓인 특성 맵 작동점에 대한 상기 개별적인 실린더 보정 특성 맵의 엔트리 또는 보정값은, 더 멀리 놓인 특성 맵 작동점에 대한 엔트리 또는 보정값보다 많이 조정되는 것을 특징으로 하는 내연기관 작동 방법.
  6. 제1항에 있어서, 실린더마다 배기가스 온도를 검출하기 위한 센서가 정상적으로 작동하는지의 여부를 검사하고, 상응하는 센서가 정상적으로 작동할 때만 상기 개별적인 실린더 보정 특성 맵을 조정하는 것을 특징으로 하는 내연기관 작동 방법.
  7. 제1항에 있어서, 하나 이상의 실린더에 대해 측정된 배기가스 온도에 오프셋이 제공되는 것을 특징으로 하는 내연기관 작동 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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