KR101358167B1 - 내연기관 작동 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

내연기관을 작동시키기 위해, 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 또는 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)은 내연기관의 하나 이상의 작동 변수에 따라 내연기관의 배기가스 촉매 변환기(21)의 상류에서 결정되고, 낮은 밸브 리프트 또는 높은 밸브 리프트(X1)를 취하는 내연기관의 현재의 작동 모드에서 배기가스 배압을 나타낸다. 낮은 밸브 리프트(X1)로부터 높은 밸브 리프트(X2)로, 또는 높은 밸브 리프트(X2)로부터 낮은 밸브 리프트(X1)로 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)하는 중 및/또는 조정(ADJ)하기 직전에, 필터링된 제 1 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선은 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)할 때의 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)에 따라서 및 배기가스 배압의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)에 따라서, 또는 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)할 때의 배기가스 배압의 제 2 모델값(EGBP_MDL_2)에 따라서 및 배기가스 배압의 현재 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)에 따라서 결정된다. 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)하는 중 및/또는 조정(ADJ)하기 직전에 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)의 곡선은 필터링된 제 1 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선에 할당된다.

Description

내연기관 작동 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
도 1은 내연기관을 나타낸 도면이다.
도 2는 내연기관을 나타낸 다른 도면이다.
도 3은 저역 필터를 나타낸 도면이다.
도 4는 배기가스 배압의 신호 곡선을 나타낸 도면이다.
도 5는 배기가스 배압을 결정하는 프로그램을 나타낸 도면이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
1: 흡기 트랙트 2: 엔진 블록
3: 실린더 헤드 4: 배기가스 트랙트
5: 스로틀 밸브 6: 매니폴드
7: 흡기 파이프 8: 크랭크샤프트
9: 연소 챔버 10: 연결 로드
11: 피스톤 12: 가스 흡기 밸브
13: 가스 방출 밸브 18: 분사 밸브
19: 스파크 플러그 21: 배기가스 촉매 변환기
25: 제어 장치 28: 공기 질량 유량계
본 발명은 내연기관을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 내연기관은 흡기 트랙트 및 배기가스 촉매 변환기를 갖는 배기가스 트랙트를 포함한다. 흡기 트랙트 및 배기가스 트랙트는 하나 이상의 가스 흡기 밸브 또는 하나 이상의 가스 방출 밸브의 위치에 따라 내연기관의 하나 이상의 연소 챔버와 소통한다. 또한, 내연기관은 가스 흡기 밸브 및/또는 가스 방출 밸브의 밸브 리프트를 조정할 수 있는 밸브 리프트 조정 장치를 포함한다.
배기가스 배압을 결정하는 방법 및 장치는 EP 0 417 984 A1으로부터 공지되어 있다. 배기가스 배압을 결정하기 위해, 내연 기관의 가스 흡기 밸브와 가스 방출 밸브가 동시에 개방된 밸브 오버랩 위상동안, 압력은 내연기관의 크랭크샤프트의 하우징 내에서 결정된다. 배기가스 배압은 밸브 오버랩 위상중에 크랭크샤프트 하우징 내의 압력에 따라 결정된다.
본 발명의 목적은 내연기관의 정확한 작동을 보장하는 내연기관 작동 방법 및 장치를 안출하는 것이다.
독립 청구항의 특징들은 본 발명의 목적을 달성한다. 본 발명의 유리한 실시예는 종속 청구항에서 확인된다.
본 발명은 내연기관을 작동시키는 방법 및 그에 상응하는 장치를 특징으로 한다. 내연기관은 흡기 트랙트, 및 배기가스 촉매 변환기를 갖는 배기가스 트랙트를 포함한다. 흡기 트랙트 및 배기가스 트랙트는 하나 이상의 가스 밸브 또는 하나 이상의 가스 방출 밸브의 위치에 따라 내연기관의 하나 이상의 연소 챔버와 소통한다. 또한, 내연기관은 가스 흡기 밸브 및/또는 가스 방출 밸브의 밸브 리프트가 조정될 수 있게 하는 밸브 리프트 조정 장치를 포함한다. 내연기관을 작동시키기 위해, 배기가스 배압의 제 1 모델 값은 내연기관의 하나 이상의 작동 변수에 따라 배기가스 촉매 변환기의 상류에서 결정된다. 배기가스 배압의 제 1 모델 값은 낮은 밸브 리프트를 취함으로써 내연기관의 현재의 작동 모드에서의 배기가스 배압을 나타낸다. 또한, 배기가스 배압의 제 2 모델 값은 내연기관의 하나 이상의 작동 변수에 따라, 배기가스 촉매 변환기의 상류에서 결정된다. 제 2 모델 값은 높은 밸브 리프트를 취함으로써 내연기관의 현재의 작동 모드에서의 배기가스 배압을 나타낸다. 낮은 밸브 리프트로부터 높은 밸브 리프트로 또는 높은 밸브 리프트로부터 낮은 밸브 리프트로 밸브 리프트를 조정할 때 및/또는 밸브 리프트를 조정하기 직전에, 필터링된 제 1 모델 값의 곡선은, 밸브 리프트를 조정할 때의 배기가스 배압의 제 1 모델 값에 따라서 및 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값에 따라서, 또는 밸브 리프트를 조정할 때의 배기가스 배압의 제 2 모델 값에 따라서 및 배기가스 배압의 현재의 제 1 모델 값에 따라서 결정된다. 또한, 밸브 리프트를 조정하는 중 및/또는 밸브 리프트를 조정하기 직전에, 배기가스 배압의 현재 값의 곡선은 필터링된 제 1 모델 값의 곡선에 할당된다.
이로 인해 밸브 리프트의 조정 중 또는 밸브 리프트를 조정하기 직전에, 배기가스 배압의 현재 값은 특히 정확한 방식으로 어림될 수 있으며, 모든 경우 배기가스 배압의 현재 값의 곡선에서 도약(jumps)을 방지할 수 있게 된다. 이는 내연기관의 특히 정확한 작동에 기여한다.
본 발명의 방법의 유리한 실시예에서, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값의 곡선은 저역 필터에 의해 결정된다. 저역 필터는 배기가스 배압의 필터링된 모델 값의 곡선을 용이하게 결정할 수 있는데 유리하다.
본 발명의 방법의 다른 유리한 실시예에서, 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값 또는 현재의 제 1 모델 값은 저역 필터링을 위한 목표값으로 미리 결정된다. 이는 배기가스 배압의 필터링된 모델 값의 곡선을 특히 정확히 결정하도록 돕는다.
본 발명의 방법의 또 다른 유리한 실시예에서, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값의 곡선은 배기가스 배압의 필터링된 모델 값이 단차식으로 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값 또는 현재의 제 1 모델 값에 접근하도록 결정된다. 따라서, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값은 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값 또는 현재의 제 1 모델 값에 접근하여, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값은 각각의 단차에 따라 이전 단차에서보다 더 작은 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값 또는 현재의 제 1 모델 값에 접근한다. 이로 인해 배기가스 배압의 필터링된 모델 값의 곡선을 결정하기 위하여 단차의 크기 및 그에 따른 필터 조건을 특정하는 것이 용이해진다.
본 발명의 방법의 또 다른 유리한 실시예에서, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값의 곡선을 결정하기 위해, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값의 곡선의 최대 기울기는 밸브 리프트를 조정할 때의 배기가스 배압의 제 1 모델 값 또는 제 2 모델 값에 따라서, 및 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값 또는 현재의 제 1 모델 값에 따라서 미리결정된다. 최대 기울기는 내연기관의 정지 작동 상태가 아닌 경우, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값이 선형적으로 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값 또는 현재의 제 1 모델 값에 도달하도록 특정된다. 이로 인해 배기가스 배압의 필터링된 모델 값의 곡선을 특히 용이하게 결정할 수 있게 된다.
본 발명의 방법의 또 다른 유리한 실시예에서, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값의 곡선은 배기가스 배압의 필터링된 모델 값이 실린더 세그먼트 당 또는 10 밀리세컨드 당 최대 10 헥토파스칼만큼 변화하도록 결정된다. 이로 인해 배기가스 배압의 현재 값은 매우 정확하게 실제 배기가스 배압을 나타내게 된다.
본 발명의 방법의 또 다른 유리한 실시예에서, 밸브 리프트를 조정하는 시점에서, 현재의 밸브 리프트가 조정되는 배기가스 배압을 나타내는 배기가스 배압의 모델 값은 미리 결정된 기간동안 일정하게 유지되며 배기가스 배압의 현재 값에 할당된다. 밸브 리프트가 조정된 다음의 미리 결정된 기간 후에, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값의 곡선은 결정되어 배기가스 배압의 현재 값에 할당된다. 이로 인해 가스 흡기 밸브로부터 배기가스 촉매 변환기로의 가스 흐름 시간(running time)이 고려될 수 있다. 가스 흐름 시간은, 가스 흡기 밸브로부터 배기가스 촉매 변환기에 도달하도록, 예를 들면 공기, 연료 및/또는 배기가스에 의해 필요로 되는 시간으로 지칭될 수 있다.
본 발명의 방법의 또 다른 유리한 실시예에서, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값은 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값 또는 현재의 제 1 모델 값에 비교된다. 배기가스 배압의 필터링된 모델 값의 곡선은 단지 이러한 시간 길이에 대해서만 결정되며, 그 후 배기가스 배압의 필터링된 모델 값과 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값 또는 현재의 제 1 모델 값 사이의 차이가 미리 결정된 한계값보다 작을 때까지 배기가스 배압의 현재 값에 할당된다. 이로 인해 배기가스 배압의 필터링된 모델 값의 곡선은 단지 필요로 되는 한 결정될 수 있다. 특히, 소프트웨어 제품이 필터링에 사용되는 경우, 이는 내연기관에 할당되고 소프트웨어 제품을 포함하는 엔진 제어상의 부하를 경감할 수 있게 된다.
본 발명의 방법의 유리한 실시예는 본 발명의 장치의 유리한 실시예로 용이하게 전환될 수 있다.
이하 개략적 도면을 참조로 본 발명이 보다 상세히 설명된다.
동일한 디자인 또는 기능을 갖는 요소들은 모든 도면에서 동일한 참조부호로 식별된다.
내연기관(도 1)은 흡기 트랙트(1), 엔진 블록(2), 실린더 헤드(3) 및 배기가스 트랙트(4)를 포함한다. 바람직하게 흡기 트랙트(1)는 스로틀 밸브(5), 매니폴드(6) 및 흡기 파이프(7)를 포함하며, 흡기 파이프(7)는 엔진 블록(2)의 연소 챔버(9)에서 흡기 포트를 거쳐 실린더(Z1)로 돌려진다. 또한, 엔진 블록(2)은 크랭크샤프트(8)를 포함하며, 크랭크샤프트(8)는 커넥팅로드(10)에 의해 실린더(Z1)의 피스톤(11)에 연결된다. 바람직하게 내연기관은 실린더(Z1) 외에 추가의 실린더(Z2 내지 Z4)를 포함한다. 그러나 내연기관은 임의의 주어진 더 많은 개수의 실린더(Z1 내지 Z4)를 포함할 수도 있다. 바람직하게 내연기관은 자동차 내에 배치된다.
흡기 트랙트(1)와 배기가스 트랙트(4)는 가스 흡기 밸브(12) 또는 가스 방출 밸브(13)의 위치에 따라 내연기관의 연소 챔버(9)와 소통한다.
또한, 바람직하게 실린더 헤드(3)는 분사 밸브(18) 및 스파크 플러그(19)를 모두 포함한다. 또한, 대안적으로 분사 밸브(18)는 흡기 파이프(7) 내에 배치될 수 있다. 바람직하게 배기가스 트랙트(4)는 배기가스 촉매 변환기(21)를 포함하며, 배기가스 촉매 변환기(21)는 바람직하게 3원 촉매 변환기로서 구체화된다.
밸브 리프트 조정 장치(도 2)는 예를 들면, 소형 캠(52)과 대형 캠(54)을 포함하며, 이들 캠은 예를 들면 흡기 캠샤프트(50) 상에 배치된다. 밸브 리프트 조정 장치는 가스 흡기 밸브(12) 및/또는 가스 방출 밸브(13)의 밸브 리프트(VLIFT)(도 5)의 조정을 가능하게 한다. 흡기 캠샤프트(50)는 트랜스미션 요소(68)에 의해 크랭크샤프트(8)에 연결되고, 트랜스미션 요소(68)를 이용하여 크랭크샤프트(8)에 의해 구동된다. 흡기 캠샤프트(50)의 소형 캠(52)이 가스 흡기 밸브(12) 상에서 작동하도록 흡기 캠샤프트(50)가 조정되어야 한다면, 이는 가스 흡기 밸브(12)의 밸브 리프트(X1)를 일으킨다. 흡기 캠샤프트(50)의 대형 캠(54)이 가스 흡기 밸브(12) 상에서 작동하도록 흡기 캠샤프트(50)가 조정되어야 한다면, 이는 가스 흡기 밸브(12)의 높은 밸브 리프트(X2)를 일으킨다. 대안으로서 또는 추가로, 밸브 리프트 조정 장치는 방출 캠샤프트(60)의 소형 캠(62) 및 방출 캠 샤프트(60)의 대형 캠(64)을 포함할 수도 있다.
캠(52,54,62,64) 외에도, 밸브 리프트 조정 장치는 또한 흡기 캠 샤프트(50) 및/또는 방출 캠 샤프트(60)의 위치를 조정하기 위한 장치를 포함하여, 캠 샤프트(50,60)의 위치에 따라, 소형 캠(52,62) 또는 대형 캠(54,64)이 가스 흡기 밸브(12) 또는 가스 방출 밸브(13) 상에 작용한다.
대안적으로 밸브 리프트 조정 장치는 또한, 예를 들면 가스 흡기 밸브(12) 또는 가스 방출 밸브(13) 내에 배치된 최종 제어 요소에 의해 조정될 수 있는 상이한 밸브 리프트(VLIFT)들에 따라, 균일한 캠샤프트 외형을 갖는 캠(52,54,62,64)을 포함할 수도 있다. 또한, 내연기관은 밸브 리프트(VLIFT)의 무단 조정(ADJ)을 가능하게 하는 밸브 리프트 조정 장치를 포함할 수 있다.
센서가 할당되는 제어 장치(25)가 제공되며, 상기 센서는 상이한 측정량들을 검출하며, 각 경우 측정량의 측정값을 결정한다. 제어 장치(25)는 하나 이상의 측정량에 따라 제어 변수를 결정하며, 제어 변수는 그 후 대응 액츄에이터에 의해 최종 제어 요소를 제어하기 위해 하나 또는 그보다 많은 조정 신호로 변환된다. 또한, 제어 장치(25)는 측정량들 중 하나 이상에 따라 내연기관을 작동시키도록 더 처리되는 작동 변수들을 결정한다. 또한, 측정량이 작동 변수가 될 수도 있다. 또한, 제어 장치(25)는 내연기관을 제어하기 위한 장치로서 지칭될 수 있다.
센서는 가스 페달(27)의 위치를 검출하는 페달 위치 지시기(26), 스로틀 밸브(5) 상류의 공기 질량 유동을 검출하는 공기 질량 유량계(28), 스로틀 밸브(5)의 개방 정도를 검출하는 스로틀 밸브 위치 센서(30), 흡기 온도를 검출하는 온도 센서(32), 매니폴드(6)에서 흡기 파이프 압력을 검출하는 흡기 파이프 압력 센서(34), 내연기관의 회전 속도가 할당되는 크랭크샤프트 각도(CRK)를 검출하는 크랭크샤프트 각도 센서(36)이다. 흡기 캠 샤프트(50) 및/또는 방출 캠 샤프트(60)의 위치를 검출하기 위해 흡기 캠 샤프트 센서(56) 또는 방출 캠 샤프트 센서(66)가 제공될 수 있다(도 2).
본 발명의 실시예에 따르면, 언급된 센서의 임의의 부분집합이 존재할 수 있거나 추가의 센서들이 존재할 수도 있다.
최종 제어 요소는, 예를 들면 스로틀 밸브(5), 가스 흡기 및 가스 방출 밸브(12,13), 분사 밸브(18), 밸브 리프트 조정 장치 및/또는 스파크 플러그(19)이다.
공기 및/또는 연료에 의한 실린더(Z1 내지 Z4)의 적합한 실린더 충전은, 처리과정이 배기가스 촉매 변환기(21) 상류의 배기가스 배압을 고려하는 경우에 매우 정확하게 결정될 수 있다. 따라서, 내연기관을 작동시키기 위하여, 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 및 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)은 바람직하게 배기가스 촉매 변환기(21)의 상류에서 결정된다(도 2 및 도 3). 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)은 현재 낮은 밸브 리프트(X1)가 설정된다는 가정하에서 내연기관의 현재 작동 조건의 배기가스 배압을 나타낸다. 배기가스 배압의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)은 현재 높은 밸브 리프트(X2)가 설정된다는 가정하에서 내연기관의 현재 작동 조건의 배기가스 배압을 나타낸다. 내연기관이 낮은 밸브 리프트(X1)로 작동되는 경우, 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)은 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)에 할당된다. 내연기관이 높은 밸브 리프트(X2)로 작동되는 경우, 배기가스 배압의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)은 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)에 할당된다. 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 및 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)은 그 후 내연기관이 높은 밸브 리프트(X2) 또는 낮은 밸브 리프트(X1)로 작동되는 경우에 바람직하게 결정된다.
배기가스 배압은 배기가스 촉매 변환기(21) 상류의 압력과 배기가스 촉매 변환기(21) 하류의 압력 사이의 차이를 나타낸다. 배기가스 배압은, 주로 흡기 트랙트(1)의 스로틀 밸브(5)를 통해 연소 챔버(9)로 유동하며 연소 챔버(9)로부터 배기가스 트랙트(4)로 유동하는 대량 공기(mass air)에 좌우된다. 연소 챔버(9) 내의 대량 공기 유동 및 이를 위한 배기가스 배압은 또한 밸브 리프트(VLIFT)에 좌우된다. 또한, 배기가스 배압은 연료 질량에 좌우되며, 연료 질량은 연소 프로세스를 위한 연소 챔버(9)로 공급된다.
밸브 리프트(VLIFT)만이 조정되고 그렇지 않을 경우에는 내연기관이 정지 작동 상태로 유지되는 경우, 밸브 리프트(VLIFT)의 조정(ADJ)으로 인해 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)의 곡선에 도약이 존재할 수 있는데, 이는 배기가스 배압의 모델 값(EGBP_MDL_1,EGBP_MDL_2)들이 배기가스 배압의 현재값에 할당되는 경우, 배기가스 배압의 하나의 모델 값(EGBP_MDL_1,EGBP_MDL_2)으로부터의 전환이 도약시 발생하는 배기가스 배압의 다른 모델 값(EGBP_MDL_1,EGBP_MDL_2)으로 변화하기 때문이다. 배기가스 배압의 현재값(EGBP_AV) 곡선에서의 이러한 도약은 실제 배기가스 배압을 나타내지는 않는다. 예를 들어 내연기관 내에서의 가스 유동 시간을 기초로, 예를 들면 가스 흡기 밸브(12)로부터의 대량 공기 유동이 배기가스 촉매 변환기(21)에 도달할 때까지 대량 공기 유동에 의해 요구되는 기간을 기초로, 실제 배기가스 배압은 급속하게 변화하지 않는다. 따라서, 바람직하게 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)하는 중 및/또는 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)하기 직전에, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선이 결정된다. 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선은 그 후 도약을 나타내지 않으며, 실제 배기가스 배압에 근사적으로 대응한다.
바람직하게 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선은 저역 필터에 의해 결정된다(도 3). 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선은 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 및 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)에 따라 결정된다.
블록(B1)에서, 필터 상수(CON_FIL)가 저역 필터로 공급된다.
블록(B2)에서 낮은 밸브 리프트(X1)가 높은 밸브 리프트(X2)로 변환되는 경우, 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)이 저역 필터로 공급된다. 그 후 블록(B2)에서 높은 밸브 리프트(X2)가 낮은 밸브 리프트(X1)로 변환되는 경우, 배기가스 배압의 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)이 저역 필터로 공급된다.
블록(B3)에서, 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)할 때 존재하는 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 또는 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)이 저역 필터로 공급된다. 이와 관련하여, 조정(ADJ)은 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)하기 직전, 조정(ADJ)하는 중 또는 조정(ADJ)한 직후를 의미할 수 있다. 또한, 블록(B3)에서, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)은 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선을 더 결정하기 위해 피드백된다.
추가의 지점(A1)에서, 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 또는 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)과, 배기가스 배압의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 사이의 차이(EGBP_DIF)(도 5)가 결정된다.
배기가스 배압의 차이(EGBP_DIF)는 곱셈 지점(A2)에서 필터상수(CON_FIL)와 곱셈된다.
추가의 지점(A3)에서, 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 또는 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)은 곱셈 지점(A2)에서의 곱셈의 결과에 더해진다.
블록(B4)에서, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)은 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)에 할당된다. 바람직하게 배기가스 배압의 현재값(EGBP_AV)은 다른 차량 기능에 대한 추가의 작동 변수의 추가 계산을 위해 사용된다. 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)은 시간지연되어 블록(B3)으로 보내지며 저역 필터로 피드백된다.
도시된 저역 필터는 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 단차 곡선(도 4)을 산출하며, 이러한 곡선은 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)에 단차식으로 도달한다. 필터 상수(CON_FIL)는 단차의 높이를 특정할 수 있다. 또한, 단차의 높이는 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)이 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)에 도달하는 속도를 특정한다. 필터 상수(CON_FIL)가 더 커질수록 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)은 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)에 더 빨리 도달한다. 이러한 작은 높이는 도시된 곡선의 크기의 단차 대신 증가하는 실선만을 볼 수 있는 단차에 대해 선택될 수 있다.
바람직하게, 예를 들면 낮은 밸브 리프트(X1)로부터 높은 밸브 리프트(X2)까지의 시점(T0)에서 전환이 일어나는 경우, 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)은 그 후, 또한 미리 결정된 기간(DUR)동안 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)에 초기에 할당된다. 미리 결정된 기간(DUR) 후에만 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선이 결정되어 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)에 할당된다. 예를 들면, 높은 밸브 리프트(X2)로부터 낮은 밸브 리프트(X1)까지의 시점(T0)에서 전환이 일어나는 경우, 배기가스 배압의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)은 그 후, 또한 미리 결정된 기간(DUR)동안 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)에 초기에 할당된다. 이로 인해 내연기관 내에서의 가스 유동 시간을 고려할 수 있게 된다.
바람직하게 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선만이 결정되어 그 후 배기가스 배압의 미리 결정된 한계값(EGBP_THD)보다 모델 값들 사이의 차이(EGBP_DIF)가 더 작을 때까지 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)에 할당된다.
도시된 배기가스 배압의 곡선은, 밸브 리프트(VLIFT)와는 별개로 배기가스 배압의 변화에 영향을 미치는 추가의 최종 제어 요소가 작동되지 않을 때에만 얻어진다. 그러나 밸브 리프트(VLIFT)의 조정(ADJ) 후에, 내연기관의 스로틀 밸브(5)는 바람직하게는 밸브 리프트(VLIFT)의 조정(ADJ)이 중립 토크에서 실행되도록 작동된다. 이와 관련하여, 이는 본질적으로 내연기관에 의해 발생한 토크가 밸브 리프트(VLIFT)의 조정(ADJ)에 의해 변화하지 않음을 의미한다. 이러한 효과는 내연기관을 포함하는 자동차의 운전자가 밸브 리프트(VLIFT)의 조정(ADJ)이 눈에 띄지 않도록 유지하는 것이다.
스로틀 밸브(5)의 조정은 내연기관의 연소 챔버(9)에서의 대량 공기 유동에 작용한다. 내연기관의 연소 챔버(9)에서의 대량 공기 유동은 내연기관의 배기가스 트랙트(4)에서의 대량 공기 유동에 작용한다. 따라서, 바람직하게 스로틀 밸브(5)의 조정은 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선을 결정할 때 고려된다. 저역 필터에 관하여서는 저역 필터에 대한 목표값뿐만 아니라 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)이 더 이상 일정하지 않으며 스로틀 밸브(5)의 개방 정도에 좌우됨을 의미한다. 그 후 도시된 곡선이 변화하여, 스로틀 밸브(5)의 조정을 기초로 밸브 리프트(VLIFT)를 조정한 후에, 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)은 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)할 때 배기가스 배압의 제 2 모델 값의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)에 도달하고, 마찬가지로 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선은 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)할 때 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 또는 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)에 도달한다.
바람직하게 밸브 리프트(VLIFT)의 조정(ADJ) 중 및/또는 밸브 리프트(VLIFT)의 조정(ADJ) 직전에 내연기관을 작동시키는 프로그램(도 5)은 제어 장치(25)의 저장 매체에 저장된다. 프로그램은 밸브 리프트(VLIFT)의 조정(ADJ) 직전 및/또는 조정 중 및/또는 조정 직후에 적합한 방식으로 실제 배기가스 배압에 도달하도록 하기 위해 사용된다. 이와 관련하여, 밸브 리프트(VLIFT)의 조정(ADJ) 직전은, 예를 들면 밸브 리프트(VLIFT)를 조정하기 직전을 의미할 수 있다. 이와 관련하여 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)한 직후는 미리 결정된 기간(DUR) 후 및/또는 미리 결정된 한계값(EGBP_THD)보다 차이(EGBP_DIF)가 작을 때까지를 의미한다.
도 5는 예를 들면 낮은 밸브 리프트(X1)로부터 높은 밸브 리프트(X2)까지 밸브 리프트 변환을 이용하여 프로그램을 설명한다. 도 5에의 표시에서 높은 밸브 리프트(X2)로부터 낮은 밸브 리프트(X1)까지의 밸브 리프트 변환의 경우, 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 및 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)만이 상호교환되어야 한다.
바람직하게 프로그램은 변수가 초기화되는 단계(S1)에서 내연기관이 시동되는 경우에 시작된다.
단계(S2)에서, 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)이 결정되며 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)에 할당된다. 모델 값(EGBP_MDL_1,EGBP_MDL_2)은 예를 들면 하나의 성능 그래프 또는 복수의 성능 그래프를 기초로 및/또는 하나의 모델 계산 또는 복수의 모델 계산을 기초로 결정될 수 있다. 제 1 성능 그래프, 및 필요한 경우 추가의 성능 그래프들은 엔진 테스트 벤치에서 바람직한 방식으로 그래프화되며 제어 장치(25)의 저장 매체에 저장된다. 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)은 작동 변수들 중 하나이며, 추가의 작동 변수들의 다른 계산을 위한 입력량으로서 제어 장치(25)에 의해 사용될 수 있다.
바람직하게 배기가스 배압의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)은 단계(S3)에서 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)과 동시에 결정된다.
단계(S4)에서, 테스트가 실행되어 밸브 리프트(VLIFT)가 조정(ADJ)되어야 하는지 여부를 결정한다. 단계(S4)의 조건이 충족되지 못한 경우, 처리과정은 단계(S2 및 S3)에서 계속된다. 단계(S4)의 조건이 충족된 경우, 바람직하게 처리과정은 단계(S5)에서 계속될 것이다.
상기 프로그램은 그 후 미리 결정된 기간(DUR)동안 단계(S5)에 유지된다. 바람직하게 미리 결정된 기간(DUR)은, 밸브 리프트(VLIFT)의 조정(ADJ)을 기초로 변화된 대량 공기 유동이 가스 흡기 밸브(12)로부터 배기가스 촉매 변환기(21)까지 이동할 때 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선이 결정되도록 선택된다.
단계(S6)에서, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)은 바람직하게는 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)하는 시점에서 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)에 따라, 그리고 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)에 따라 결정된다. 이와 관련하여서는 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선을 결정하기 위해 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)이 밸브 리프트(VLIFT)의 조정(ADJ) 시점에서 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선의 결정시 일정한 값으로서 입력되고, 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선의 결정시 현재의 모델 값(EGBP_MDL_2)이 내연기관의 현재의 작동 조건에 따라, 특히 내연기관의 현재의 작동점에 따라 변화할 수 있음을 의미한다. 대안적으로 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL) 곡선의 결정을 위해 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)하기 직전 또는 직후에 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)을 사용할 수도 있다.
단계(S7)에서, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)은 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)에 할당된다.
단계(S8)에서, 배기가스 배압의 차이(EGBP_DIF)가 결정된다.
단계(S9)에서, 테스트가 실행되어 배기가스 배압의 차이(EGBP_DIF)가 배기가스 배압의 미리 결정된 한계값(EGBP_THD)보다 작은지 여부가 결정된다. 단계(S9)의 조건이 충족되지 않은 경우, 처리과정은 단계(S6)에서 계속된다. 단계(S9)의 조건이 충족된 경우, 바람직하게 처리과정은 단계(S10)에서 계속될 것이다.
단계(S10)에서, 배기가스 배압의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)은 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)에 할당된다.
프로그램은 단계(S11)에서 종료될 수 있다. 그러나 바람직하게 프로그램은 단계(S2 및 S3)에서 계속된다.
도시된 저역 필터에 대한 대안으로서, RC 소자로 이루어진 단순한 저역 필터가 사용된다. 또한, 저역 필터 대신 필터링하기 위해 기울기 제한이 사용될 수 있다. 바람직하게 기울기 제한은 그 후 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 및 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)에 따라 내연기관의 정지 작동 조건이 아닌 경우, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 본질적으로 선형인 곡선이 바람직하게 얻어지도록 선택된다. 예를 들면, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL) 곡선의 기울기는 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)이 실린더 세그먼트 당 또는 10 밀리세컨드 당 최대 10 헥토파스칼만큼 변화하도록 제한될 수 있다.
본 발명은 특정한 예시적인 실시예에 제한되지 않는다. 예를 들면, 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)을 필터링 하기 위해, 저역 필터 및 압력 제한이 사용될 수 있다. 또한, 필터 상수(CON_FIL)는 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)이 실린더 세그먼트 당 또는 10 밀리세컨드 당 최대 10 헥토파스칼만큼 변화하도록 특정될 수 있다.
본 발명에 따른 내연기관 작동 방법 및 장치는 배기가스 배압의 현재 값의 곡선에서 도약을 피할 수 있고, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값의 곡선이 저역 필터에 의해 결정되며, 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값 또는 현재의 제 1 모델 값이 저역 필터링을 위한 목표값으로 미리 결정됨으로써, 내연기관을 특히 정확하게 작동시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 하나 이상의 가스 흡기 밸브(12) 또는 하나 이상의 가스 방출 밸브(13)의 위치에 따라 내연기관의 하나 이상의 연소 챔버(9)와 소통하는, 흡기 트랙트(1) 및 배기가스 촉매 변환기(21)를 갖는 배기가스 트랙트(4), 그리고,
    가스 흡기 밸브(12) 및 가스 방출 밸브(13) 중 어느 하나 이상의 밸브 리프트(VLIFT)를 조정할 수 있는 밸브 리프트 조정 장치를 포함하는 내연기관 작동 방법으로서,
    배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)은, 배기가스 촉매 변환기(21)의 상류에서 결정되고, 내연기관의 하나 이상의 작동 변수에 따라, 낮은 밸브 리프트(X1)를 취하는 내연기관의 현재 작동 모드에서의 배기가스 배압을 나타내며,
    배기가스 배압의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)은, 배기가스 촉매 변환기(21)의 상류에서 결정되고, 내연기관의 하나 이상의 작동 변수에 따라, 높은 밸브 리프트(X2)를 취하는 내연기관의 현재 작동 모드에서의 배기가스 배압을 나타내며,
    배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MD_FIL)의 곡선은:
    밸브 리프트(VLIFT)를 낮은 밸브 리프트(X1)로부터 높은 밸브 리프트(X2)로 조정(ADJ)하는 중 또는 조정(ADJ)하기 직전에, 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)할 때의 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 및 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)에 따라; 또는
    밸브 리프트(VLIFT)를 높은 밸브 리프트(X2)로부터 낮은 밸브 리프트(X1)로 조정(ADJ)하는 중 또는 조정(ADJ)하기 직전에, 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)할 때의 배기가스 배압의 제 2 모델값(EGBP_MDL_2) 및 배기가스 배압의 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)에 따라, 결정되며,
    밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)하는 중 또는 조정(ADJ)하기 직전에, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선이 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)의 곡선에 할당되는
    내연기관 작동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선은 저역 필터에 의해 결정되는
    내연기관 작동 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)은 저역 필터링을 위한 목표값으로 특정되는
    내연기관 작동 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선은, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)이 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 제 1 모델 값(EGBP_MDL_FIL)에 단차식으로 접근하고, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)이 각각의 단차별로 이전 단차에서 보다 더 작은 범위로 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)에 접근하도록 결정되는
    내연기관 작동 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    배기가스 배압의 필터링된 제 1 모델 값(EGBP_MDL_FIL)을 결정하기 위해, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선의 최대 기울기는, 내연기관의 정지 작동 상태가 아닌 경우, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)이 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)에 선형적으로 접근하도록, 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)할 때의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 또는 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)에 따라, 그리고 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)에 따라, 특정되는
    내연기관 작동 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선은, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선이 실린더 세그먼트 당 또는 10ms 당 최대 10 hPA로 변화하도록 결정되는
    내연기관 작동 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)하는 시점에서, 상기 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)하기 전의 현재의 밸브 리프트(VLIFT)에서의 배기가스 배압을 나타내는 배기가스 배압의 모델 값(EGBP_MDL_1,EGBP_MDL_2)이 미리 결정된 기간(DUR) 동안 일정하게 유지되고, 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)에 할당되며,
    밸브 리프트(VLIFT)의 조정(ADJ) 후의 미리 결정된 기간(DUR) 동안 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선이 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)의 곡선에 할당되는
    내연기관 작동 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)이 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)과 비교되고,
    배기가스 배압의 필터링된 제 1 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선만이 결정되고, 그 후 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)과 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2) 또는 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 사이의 차이(EGBP_DIF)가 미리 결정된 한계값(EGBP_THD)보다 작을 때까지 배기가스 배압의 현재값에 할당되는
    내연기관 작동 방법.
  9. 하나 이상의 가스 흡기 밸브(12) 또는 하나 이상의 가스 방출 밸브(13)의 위치에 따라 내연기관의 하나 이상의 연소 챔버(9)와 소통하는, 흡기 트랙트(1) 및 배기가스 촉매 변환기(21)를 갖는 배기가스 트랙트(4), 그리고,
    가스 흡기 밸브(12) 및 가스 방출 밸브(13) 중 어느 하나 이상의 밸브 리프트(VLIFT)를 조정할 수 있는 밸브 리프트 조정 장치를 포함하는 내연기관 작동 장치로서,
    내연기관의 하나 이상의 작동 변수에 따라, 낮은 밸브 리프트(X1)를 취하는 내연기관의 현재 작동 모드에서의 배기가스 배압을 나타내는, 배기가스 촉매 변환기(21)의 상류에서의 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)을 결정하고,
    내연기관의 하나 이상의 작동 변수에 따라, 높은 밸브 리프트(X2)를 취하는 내연기관의 현재 작동 모드에서의 배기가스 배압을 나타내는, 배기가스 촉매 변환기(21)의 상류에서의 배기가스 배압의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)을 결정하고,
    배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MD_FIL)의 곡선을:
    밸브 리프트(VLIFT)를 낮은 밸브 리프트(X1)로부터 높은 밸브 리프트(X2)로 조정(ADJ)하는 중 또는 조정(ADJ)하기 직전에, 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ) 할 때의 배기가스 배압의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1) 및 배기가스 배압의 현재의 제 2 모델 값(EGBP_MDL_2)에 따라; 또는
    밸브 리프트(VLIFT)를 높은 밸브 리프트(X2)로부터 낮은 밸브 리프트(X1)로 조정(ADJ)하는 중 또는 조정(ADJ)하기 직전에, 밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)할 때의 배기가스 배압의 제 2 모델값(EGBP_MDL_2) 및 배기가스 배압의 현재의 제 1 모델 값(EGBP_MDL_1)에 따라, 결정하고,
    밸브 리프트(VLIFT)를 조정(ADJ)하는 중 또는 조정(ADJ)하기 직전에, 배기가스 배압의 필터링된 모델 값(EGBP_MDL_FIL)의 곡선을 배기가스 배압의 현재 값(EGBP_AV)의 곡선에 할당하도록 구성되는
    내연기관 작동 장치.
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