KR101455601B1

KR101455601B1 - 자동차의 내연 기관 동작 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101455601B1
Application number: KR1020107005292A
Authority: KR
Inventors: 페터 바우어; 타하르 지릴리
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2014-10-28
Also published as: US20110264352A1; WO2009021847A1; DE102007038411A1; DE102007038411B4; KR20100047893A

Abstract

자동차의 내연 기관(14)을 동작시키기 위해서, 자동차의 복수의 주행 사이클들 동안, 각각의 주행 동안 하나 이상의 동작 변수를 기록한다. 동작 변수는 내연 기관의 배기 가스의 유해 성분 함유량을 나타낸다. 기록된 추세들이 반복되는 추세 패턴들(RUN_PAT)에 관하여 분석된다. 상기 자동차의 실제 주행 사이클 동안, 상기 반복되는 추세 패턴들(RUN_PAT)을 사용하여 상기 내연 기관의 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 차지(charge) 레벨에 관한 목표 값(LD_SP)이 결정된다. 결정된 상기 암모니아 차지 레벨에 관한 목표 값(LD_SP)에 따라서, 액추에이터에 대하여 하나 이상의 액추에이팅 신호(SIG)가 결정되되, 상기 액추에이터의 위치는 상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 실제 암모니아 차지 레벨에 영향을 미친다. 결정된 상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 차지 레벨에 관한 목표 값(LD_SP)을 변환하기 위해서, 상기 액추에이팅 신호(SIG)에 따라서 상기 액추에이터가 제어된다.

Description

자동차의 내연 기관 동작 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 자동차의 내연 기관 동작 방법 및 장치에 관한 것이다. 이를 목적으로, 자동차의 복수의 주행 사이클들 동안 각각의 경우에서 내연 기관의 배기 가스의 유해 성분 함유량을 나타내는 하나 이상의 동작 변수의 하나의 특징이 기록된다(log).

내연 기관의 배기 가스 중 유해 성분 함유량을 줄이기 위해서 환원제(reducing agent)에 의해서 배기 가스 후-처리가 수행될 수 있다. 유해 성분 함유량은 예를 들어 배기 가스 중 아산화 질소 함유량을 포함한다. 환원제는 예를 들어 요소 수용액(aqueous urea solution) 및/또는 착염(complex salt)을 포함한다. 배기 가스 촉매 컨버터에서 특히 선택적 환원 촉매 컨버터(SCR converter: selective catalytic reduction converter)에서 적어도 부분적으로 배기 가스 후-처리가 수행된다. 요소 수용액은 요소로서 지칭될 수도 있다. 배기 가스 후-처리에 대하여 요소 수용액은 액체 펌프에 의해서 요소 분사 밸브로 펌핑되고 이것은 배기 가스 촉매 컨버터의 하류에서 요소 수용액(urea solution)을 내연 기관의 배기 가스 관 내 배기 가스 유동 내로 계량하여 주입한다(meter into). 요소 수용액은 뜨거운 배기 가스 유동에서 반응하여서 암모니아와 이산화탄소를 형성한다. 착염은 그 온도에 따라서 가스상 암모니아를 배출한다(release). 배기 가스 촉매 컨버터에서 암모니아는 그 후 배기 가스의 아산화 질소 혼합물과 반응하여 질소와 물을 형성한다.

본 발명의 근간을 이루는 목적은 배기 가스 후-처리 시스템에 의해서 내연 기관의 배기 가스의 특히 효율적인 배기 가스 후-처리를 가능케 하는, 내연 기관의 동작 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 독립항들의 특징들에 의해서 성취된다. 본 발명의 이로운 개선들이 종속항들에서 특정된다.

본 발명은 자동차의 내연 기관의 동작 방법 및 장치에 대하여 두드러진다. 자동차의 복수의 주행 사이클들 동안 각각의 경우에서 내연 기관의 하나 이상의 동작 변수의 한 추세(run)가 기록된다. 동작 변수는 내연 기관의 배기 가스의 유해 성분 함유량을 나타낸다. 기록된 추세들이 반복되는(recurring) 추세 패턴들에 관하여 분석된다. 상기 자동차의 실제 주행 사이클 동안, 상기 반복되는 추세 패턴들을 사용하여 상기 내연 기관의 배기 가스 촉매 컨버터의 암모니아 로딩(loading) 정도에 관한 셋포인트 값이 결정된다. 결정된 상기 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값에 따라서, 액추에이터에 대하여 하나 이상의 액추에이팅 신호가 결정된다. 상기 액추에이터의 위치는 상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 실제 암모니아 로딩 정도에 영향을 미친다. 결정된 상기 배기 가스 촉매 컨버터의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값을 변환하기 위해서, 상기 액추에이팅 신호에 따라서 상기 액추에이터가 제어된다.

이것은 배기 가스의 유해 성분 함유량을 변화시키는 것에 앞서서 배기 가스 촉매 컨버터의 암모니아 로딩 정도를 조정하는 것이 가능하게 한다. 따라서 배기 가스 촉매 컨버터의 아산화 질소 난관해결(breakthrough)과 암모니아 난관해결 양자를 피하는 것이 가능하다. 이것은 배기 가스 후-처리 시스템에 의해서 특히 배기 가스 촉매 컨버터에 의해서 내연 기관의 배기 가스의 특히 효율적인 배기 가스 후-처리에 기여한다. 내연 기관의 동작 변수는 예를 들어 호전 속도, 토크, 배기 가스 온도 및/또는 내연 기관의 부하를 포함한다. 예를 들어 내연 기관의 흡입 관 내로의 공기-질량 유동에 의해서 또는 내연 기관의 흡입 관의 흡입 매니폴드 내 흡입-매니폴드 압력에 의해서 내연 기관의 부하가 특징지워진다. 배기 가스 촉매 컨버터는 예를 들어 SCR 컨버터를 포함한다.

이와 관련하여 특히 바람직하게는, 기록된 추세들에 있어서 각각의 경우에서 상응하는 반복되는 추세 패턴들이 발생하는 빈도가 기설정된 제1 임계값보다 더 큰 경우에만, 상기 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값을 결정하는 동안 상기 반복되는 추세 패턴들이 참작된다. 이것은 암모니아 로딩 정도가 배기 가스의 추정된 유해 성분 함유량에 불필요하게 조정되는 것을 막는 것을 돕는 간단한 방식이다.

바람직한 개량에 있어서, 상기 자동차의 실제 주행 사이클 동안, 상기 반복되는 추세 패턴들을 사용하여 상기 배기 가스 촉매 컨버터의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값이 결정되는 것은, 상기 동작 변수의 실제 추세가 결정되는 것에 의한다. 상기 반복되는 추세 패턴들을 사용하여 그리고 결정된 상기 동작 변수의 실제 추세에 따라서, 상기 배기 가스의 유해 성분 함유량이 변할 것으로 기대되는 추이(trend)가 결정된다. 결정된 상기 추이에 따라서 상기 배기 가스 촉매 컨버터의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값이 결정되고 변환된다. 이것은 배기 가스의 유해 성분 함유량을 변화시키는 것에 대하여 적시에 배기 가스 촉매 컨버터의 로딩 정도를 준비하는 특히 간단한 방식이다. 더욱이 이것은 자동차의 소정의 운전자가 기본적으로 동일한 경로들을 반복적으로 주행하고 그리고 또한 규칙적으로 동일한 주행 거동을 나타낸다는 지식(knowledge)을 이용한다. 예를 들어 운전자는 기본적으로 공격적인 운전자이거나 또는 방어적인 운전자이다. 또한 주로 시내 주변을 주행하는 운전자의, 예를 들어 택시 운전자의 주행 거동은 통근자의 주행 거동과는 원칙적으로 다르다. 예를 들어 다른 주행 거동은 예를 들어 주로 고속도로들 상을 주행하는 외판원에 의해서 나타난다. 암모니아에 의한 배기 가스 촉매 컨버터의 예상된(anticipatory) 로딩은 주행 경로들이 일관되게 동일한 자동차들에 대해서 예를 들어 정해진 코스를 운행하는 버스들(scheduled service buses)에 대하여 특히 바람직하다.

다른 바람직한 개량에 있어서, 상기 배기 가스 촉매 컨버터의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값의 변환 후에 암모니아에 의해서 배기 가스의 예상된 아산화 질소 함유량이 상기 암모니아에 의해서 변형될 수 있는 방식으로 상기 배기 가스 촉매 컨버터가 로딩되도록, 상기 배기 가스 촉매 컨버터의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값이 결정되고 변환된다. 이것은 배기 가스 후-처리 시스템에 의한 특히 효율적인 배기 가스 후-처리에 기여하는데, 바람직하게는 배기 가스의 모든 아산화 질소들이 암모니아-이것에 의해서 배기 가스 촉매 컨버터가 로딩됨-와 반응하여 질소와 물을 형성할 수 있기 때문이다.

다른 바람직한 개량에 있어서, 확률 값에 의해서 추이에 가중치가 주어진다. 확률 값은 상기 배기 가스의 유해 성분 함유량의 실제 추세가 결정된 상기 추이를 따를 가능성을 나타낸다. 상기 확률 값이 기결정된 제2 임계값보다 더 큰 경우에만, 결정된 상기 추이에 따라서 상기 배기 가스 촉매 컨버터의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값이 결정된다. 이것은 암모니아 로딩 정도가 기설정된 암모니아 로딩 정도로 불필요하게 설정되는 것을 막는 간단한 방식이다.

이하 도식적인 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 관한 상세한 설명이 뒤따른다.

도면들은:
도 1은 내연 기관을 나타내고,
도 2는 내연 기관의 배기 가스 후-처리 시스템을 나타내고,
도 3은 내연 기관을 동작하는 제1 프로그램의 순서도를 나타내고,
도 4는 내연 기관을 동작하는 제2 프로그램의 순서도를 나타낸다.
모든 도면들에 있어서, 동일한 구성 요소 또는 동일한 기능을 하는 요소들이 동일한 참조 부호에 의해서 표기되었다.

내연 기관(14)(도 1)은 흡입 관(1)과 엔진 블록(2)과 실린더 헤드(3)와 배기 가스 관(4)을 포함한다. 흡입 관(1)은 바람직하게는 쓰로틀 밸브(5)와 컬렉터(6)와 실린더(Z1 내지 Z4)의 방향으로 유입 채널을 거쳐 엔진 블록(2)의 연소 챔버(9) 내로 연장하는 흡입 매니폴드(7)를 포함한다. 연소 챔버(9)는 가스 유입 밸브(12)의 위치 또는 가스 유출 밸브(13)의 위치에 의존하여 흡입 관(1)과 연통하거나 배기 가스 관(4)과 연통한다. 엔진 블록(2)은 크랭크축(8)을 포함하고, 크랭크 축은 커넥팅 로드(10)에 의해서 실린더(Z1 내지 Z4)의 피스톤(11)에 커플링된다. 내연 기관(14)은 바람직하게는 추가적인 실린더들(Z1 내지 Z4)을 포함한다. 내연 기관(14)은 바람직하게는 자동차에 배치된다.

연료 분사 밸브(18)는 바람직하게는 실린더 헤드(3)에 배치된다. 내연 기관(14)이 디젤 엔진이 아니라면, 바람직하게는 각각의 실린더(Z1 내지 Z4)에 결부된 스파크 플러그가 존재한다. 대안적으로, 연료 분사 밸브(18)는 흡입 매니폴드(7)에 배치될 수 있다.

더욱이 배기 가스 후-처리 시스템은 바람직하게는 배기 가스 관(4)(도 2)과 결부된다. 배기 가스 후-처리 시스템은 예를 들어 SCR 시스템을 포함한다. 배기 가스 후-처리 시스템은 환원제를 받는 환원제 탱크와 환원제 계량 밸브(metering valve)와 바람직하게는 환원제 탱크로부터 환원제 계량 밸브로 환원제를 공급하는 환원제 펌프를 포함한다.

환원제 탱크는 바람직하게는 요소 탱크(40)를 포함한다. 환원제 계량 밸브는 바람직하게는 요소 분사 밸브(54)를 포함한다. 환원제 펌프는 바람직하게는 펌프(42)를 포함한다. 환원제는 바람직하게는 요소를 포함한다. 대안적으로 또는 부가적으로 환원제는 착염을 포함할 수 있다. 요소는 요소 탱크(40)로부터 요소 라인(41)을 거쳐서 펌프(42)에 의해서 요소 분사 밸브(54)로 전달될 수 있다. 요소 분사 밸브(54)에 추가하여 또는 요소 분사 밸브(54)의 대안으로서, 요소 라인(41)에서의 요소 밸브(52)에 의해서, 배기 가스 관(4) 내로의 요소의 계량이 제어될 수 있다.

요소 분사 밸브(54)의 상류에서 바람직하게는 미립자 필터(particulate filter)(21)가 배치된다. 요소 분사 밸브(54)의 하류에서 바람직하게는 배기 가스 관(4) 내 배기 가스와 계량된 요소를 특히 암모니아를 혼합하는 혼합 장치(56)가 배치된다. 또한 혼합 장치(56)의 하류에 배기 가스 촉매 컨버터(23)가 배치된다. 배기 가스 촉매 컨버터(23)에 더하여 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 상류에 및 혼합 장치(56)의 하류에 가수 분해(hydrolysis) 촉매 컨버터가 제공될 수 있고, 그리고 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 하류에 산화 촉매 컨버터가 제공될 수 있다. 배기 가스 촉매 컨버터는 바람직하게는 SCR 컨버터를 포함한다.

내연 기관(14)이 희박(lean) 혼합물에 의해서 동작한다면 그리고 이로써 희박-연소 모드에서 동작한다면, 내연 기관(14)의 연소 프로세스 동안 연소 챔버(9) 내 산소에 의해서 연소될 수 있는 것보다 더 적은 연료가 연소 챔버(9)에 공급된다. 이것은, 내연 기관(14)의 화학양론적(stoichiometric) 동작과 비교하여, 아산화 질소들의 증가된 형성을 야기하고, 아산화 질소들은 이후 배기 가스 내에 포함된다. 아산화 질소들은 배기 가스 촉매 컨버터(23) 내에서 암모니아와 반응하여 원소 질소(elementary nitrogen)와 물을 형성할 수 있다. 이런 이유로, 바람직한 방식으로 요소-이로부터 화학 반응에서 암모니아가 생성됨-가 요소 분사 밸브(54)에 의해서 배기 가스 관(4) 내로 계량되어 주입된다. 요소 특히 암모니아는 주로 혼합 장치(56) 내에서 내연 기관(14)의 배기 가스와 함께 혼합된다. 요소는 요소 수용액으로서 지칭될 수도 있다.

제어 장치(25)가 제공되는데, 제어 장치는 개개의 측정 변수들을 취득하고 각각의 경우에 측정 변수의 값을 결정하는 센서들과 결부된다. 제어 장치(25)는 하나 이상의 측정 변수들에 의존하여 하나 이상의 조작 변수를 결정하는데, 조작 변수들은 이후 상응하는 액추에이팅 구동기들에 의해서 액추에이터들을 제어하는 하나 이상의 액추에이팅 신호들로 변환된다. 제어 장치(25)는 내연 기관(14)의 동작 장치로서도 기술될 수 있다.

센서들은 예를 들어 가속 페달(27)의 가속 페달 위치를 취득하는 페달 위치 센서(26)와 쓰로틀 밸브(5)의 상류에서 공기-질량 유동을 취득하는 공기-질량 센서(28)와 흡입 공기 온도를 취득하는 온도 센서(32)와 컬렉터(6) 내 흡입 매니폴드 압력을 취득하는 흡입 매니폴드 압력 센서(3$)와 크랭크축 각-이것에 의해서 이후 내연 기관(14)의 회전 속도가 결부될 수 있음-을 취득하는 크랭크축 각 센서(36)와 환원제 온도 센서 특히 요소 탱크(40) 내 요소의 요소 온도를 취득하는 요소 온도 센서(43)이다. 배기 가스 프로브(38)가 추가적으로 제공되는데, 이것은 예를 들어 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 하류에 배치되고 예를 들어 배기 가스의 유해 성분 함유량을 특히 아산화 질소 함유량 및/또는 요소 함유량을 취득한다.

본 발명의 실시예에 따라서, 전술한 센서들의 어떤 부분 집합이 제공될 수 있거나 또는 추가적인 센서들이 제공될 수도 있다.

액추에이터들은 예를 들어 쓰로틀 밸브(5), 가스 유입 밸브(12) 및 가스 유출 밸브(13), 연료 분사 밸브(18), 요소 분사 밸브(54), 요소 밸브(52), 펌프(42) 및/또는 선택적으로 스파크 플러그이다.

제어 장치(25)의 저장 매체 상에 바람직하게는 내연 기관(14)을 구동하는 제1 프로그램이 저장된다(도 3). 내연 기관(14)의 배기 가스 내 유해 성분 함유량을 나타내는 하나 이상의 동작 변수들의 추세를 기록하는 데에 제1 프로그램이 사용된다. 또한 동작 변수의 기록된 추세에 있어서 반복적인 추세 패턴들(RUN_PAT)을 찾고 선택적으로 기록하는 데에 제1 프로그램이 사용된다. 다시 말해서, 반복적인 추세 패턴들(RUN_PAT)에 관하여 동작 변수의 추세를 분석하는 데에 제1 프로그램이 사용된다.

단계 S1에서 바람직하게는 내연 기관의 시동에 근접한 시간에 제1 프로그램이 시작되고 선택적으로 변수들이 초기화된다.

단계 S2에서 내연 기관의 동작 변수의 값이 결정된다. 예를 들어, 내연 기관의 부하 변수 또는 부하의 실제 값(LOAD_AV)이 결정되거나 또는 내연 기관의 회전 속도의 값(N_AV)이 결정된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이와 관련하여 내연 기관의 연소 프로세스의 연소 온도 및/또는 흡입 매니폴드 압력이 동작 변수로서 사용될 수 있다.

단계 S3에서 저장 지시(SAVE)에 의해서 동작 변수의 추세가 저장된다. 특히 단계 S3에서 내연 기관의 회전 속도의 추세(N_RUN) 및/또는 부하 변수의 추세(LOAD_RUN)가 저장된다.

단계 S4에서 분석 지시(ANALYZE)에 의해서 내연 기관의 회전 속도의 추세(N_RUN) 및/또는 부하 변수의 추세(LOAD_RUN)가 반복적인 추세 패턴들(RUN_PAT)에 관하여 분석된다.

단계 S5에서 기록된 추세들에 있어서 하나 이상의 바람직하게는 복수의 반복적인 추세 패턴들(RUN_PAT)이 발생하는지를 점검한다. 이런 목적으로, 기설정된 알고리즘이 예를 들어 발생 및 반복 구배들(occurring and recurring gradients)에 관하여 추세들을 분석할 수 있다. 여기서 단계 S4 및 단계 S5는 하나의 단계에서 실행될 수도 있다.

단계 S6에서, 바람직하게는 동작 변수의 기록된 추세들에 있어서 하나 이상의 추세 패턴들(RUN_PAT)이 발생하는 숫자(PAT_AM)가 결정된다. 특히 단계 S6에서 반복적인 추세 패턴들(RUN_PAT)의 숫자(PAT_AM)가 기설정된 임계값(THD)보다 더 큰지를 점검한다. 단계 S6의 조건이 충족되면, 프로세스는 단계 S7로 계속된다. 단계 S6의 조건이 충족되지 아니하면, 프로세스는 단계 S2로 새로이 계속된다.

단계 S7에서 저장 지시(SAVE)에 의해서 하나 이상의 기결정된 추세 패턴들(RUN_PAT)이 저장된다.

단계 S8에서 내연 기관을 동작하는 제2 프로그램이 종료될 수 있다. 그러나 제1 프로그램은 바람직하게는 내연 기관의 동작 동안 정기적으로 실행될 수 있다.

제어 장치(25)의 저장 매체 상에 바람직하게는 내연 기관(14)을 구동하는 제2 프로그램이 저장된다(도 4). 자동차의 실제 주행 사이클 동안 동작 변수와 그 추세를 기록하는 데에 그리고 동작 변수의 기록된 추세들 및 특히 저장된 추세들의 반복적인 추세 패턴들(RUN_PAT)을 사용하여 배기 가스의 예상된 유해 성분 함유량을 예측하고 그에 따라서 바람직하게는 배기 가스 내에 함유된 것으로 예측되는 모든 아산화 질소들이 암모니아와 반응할 수 있고 그래서 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 어떠한 암모니아 난관해결도 발생하지 아니하는 방식으로, 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 로딩 정도가 기설정되는 데에 내연 기관을 동작하는 제2 프로그램이 사용된다.

단계 S9에서 바람직하게는 내연 기관의 시동에 근접한 시간에 제2 프로그램이 시작되고 선택적으로 변수들이 초기화된다.

제2 프로그램의 단계 S10 내지 단계 S12는 바람직하게는 제1 프로그램의 단계 S2 내지 단계 S4에 따라서 실행된다.

단계 S13에서 실제 기록된 동작 변수의 실제 추세 패턴(PAT_AV)가 이미 기록된 반복적인 추세 패턴(RUN_PAT)에 적어도 대략 상응하는지를 점검한다. 단계 S13의 조건이 충족되면, 프로세스는 단계 S14로 계속된다. 단계 S13의 조건이 충족되지 아니하면, 프로세스는 단계 S10으로 계속된다.

단계 S14에서 추이(trend)(TREND)가 결정되는데, 이것은 어떻게 배기 가스의 유해 성분 함유량이 임박하여(imminently) 변할 것으로 예상되는가를 나타낸다. 여기서 "임박하여"는 바람직하게는 아산화 질소들을 변환하기 위해 배기 가스의 변화하는 유해 성분 함유량에 대하여 충분한 암모니아가 배기 가스 촉매 컨버터(23) 내에서 가용해지도록, 배기 가스 촉매 컨버터가 암모니아로 로딩되는, 기설정된 로딩 정도의 조정에 소요되는 정확한 시간만큼을 의미한다. 예를 들어, 단계 S14에서 아마도 금방(in a second) 배기 가스의 증가하는 유해 성분 함유량이 예상된다는 것이 결정될 수 있다.

단계 S15에서, 결정된 추이(TREND)에 따라서 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 로딩 정도에 관한 셋포인트 값(LD_SP)이 결정된다. 예를 들어, 배기 가스의 유해 성분 함유량의 예상되는 증가가 주어지면, 배기 가스의 유해 성분 함유량의 변화 이전에 암모니아 로딩의 정도가 이미 증가될 수 있다.

단계 S16에서, 결정된 상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값(LD_SP)에 따라서 액추에이터에 대한 액추에이팅 신호(SIG)가 결정될 수 있다. 예를 들어 엔진 테스트 베드(engine test bed) 상에 기록될 수 있는, 예를 들어 모델 연산(model calculation) 또는 특성 맵에 의해서 액추에이팅 신호가 결정될 수 있다. 액추에이터는 액추에이터들 중 하나인데, 그 위치가 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 실제 암모니아 로딩 정도에 영향을 미친다. 액추에이터는 바람직하게는 요소 분사 밸브(54) 및/또는 요소 밸브(52)이다.

단계 S17에서 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값(LD_SP)을 변환하기 위해서 상응하는 액추에이터의 제어(CTL)가 이루어진다.

단계 S18에서 제2 프로그램이 종료될 수 있다. 그러나 바람직하게는 내연 기관의 동작 동안 정기적으로 제2 프로그램이 실행된다.

내연 기관(14)을 동작하는 제1 프로그램 및/또는 제2 프로그램은 후속 서브 프로그램들로 분할되거나 상위 레벨 프로그램에서 실행될 수 있다.

내연 기관(14)의 배기 가스 후-처리를 특히 효율적으로 수행하기에 적절한 두 프로그램들은 각각의 경우에 개별 주행 거동들을 나타내는 동일한 운전자들에 의해서 똑같은 자동차가 규칙적으로 운전된다는 지식을 이용하거나 및/또는 동일한 자동차들이 동일한 경로들을 따라서 규칙적으로 주행된다는 지식을 이용한다.

예를 들어, 반복적인 추세 패턴들(RUN_PAT)이 공격적인 운전자를 나타낼 수 있다. 이러한 경우에, 운전자의 공격성이 운전자의 운전 스타일로 지칭된다. 동작 변수의 기록된 반복적인 추세 패턴들(RUN_PAT)을 사용하여, 공격적인 운전자가 식별된다면, 이것은 예를 들어 주행 사이클의 시작에서 배기 가스 촉매 컨버터(23)에서 더 많은 암모니아가 이용가능해야 함을 의미하는데, 공격적인 주행 거동은 방어적인 주행 거동보다 더 많은 아산화 질소들의 생성을 야기하기 때문이다. 그런데 공격적인 주행 거동은 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 더 높은 온도를 야기하고, 이것은 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 더 낮은 최대 로딩을 야기한다. 그런데 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 더 낮은 최대 로딩 때문에, 더 작은 암모니아가 저장될 것인데 그렇지 않으면 암모니아 난관해결이 발생하고 불쾌한 냄새에 의해서 결과되는 짜증이 야기되기 때문이다. 공격적인 운전자의 경우에, 동작 변수의 반복적인 추세 패턴들(RUN_PAT)은 예를 들어 연소 프로세스 동안 예를 들어 빈번한 부하 변화들 및 높은 온도 점프들을 나타낸다.

공격적인 운전자들은 또한 높은 토크 요구를 지속적으로 가지는 운전자들을 포함한다. 그 결과, 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 온도가 추가적으로 증가하고 이것은 특히 차량의 잠정 정지(interim stopping)의 경우에 암모니아 난관해결을 야기할 수 있는데 정적 상태에서 후류(後流: slip stream)에 의한 어떠한 냉각도 발생하지 아니하기 때문이다.

나아가, 기본적으로 도시 교통에서만 동작되는 자동차들은 동작 변수의 특별한 추세들과 그리고 이로써 동작 변수의 반복적인 추세 패턴들(RUN_PAT)을 나타낸다. 이러한 자동차들은 예를 들어 도시 교통에서의 택시들이다. 오로지 도시 교통에서만 사용되고 있는 자동차를 탐지했다면, 예를 들어 다른 암모니아 특성 맵을 저장하는 것이 가능하고 이를 기초로 하여서 동작 변수에 따라서 로딩 정도에 관한 셋포인트 값(LD_SP)이 결정된다.

두 프로그램들은 특히 자동차가 정해진 코스를 운행하는 버스라면 내연 기관(14)을 동작하는 데에 적절하다. 정해진 코스를 운행하는 버스의 경우에, 정해진 코스를 운행하는 버스가 주행해야 하는 경로가 기정의된다. 정해진 코스를 운행하는 버스는 예를 들어 그 주행 사이클의 동일한 주행 구간(running period) 후에 예를 들어 언덕을 넘어가고 고속도로를 따라 주행하고 및/또는 신호등들 또는 버스 정류장들에서 짧은 간격들을 두고 연속하여 멈출 것이 반복적으로 요구된다.

도시 교통에서의 자동차와 같이, 통근자들의 자동차들은 또한 동작 변수의 지속적으로 반복적인 추세 패턴들(RUN_PAT)을 가진다. 예를 들어, 아침에 꽤 높은 속도로 및 거의 없는 정지들로 주행한 후에, 도시 교통에 진입한 후 주행 속도는 규칙적으로 현저히 떨어질 것이고 운전자는 훨씬 더 많이 정지할 것이다. 따라서 아침에서의 주행 사이클의 끝에서와는 다르게 아침에서의 주행 사이클의 시작에서 암모니아 로딩의 정도가 설정될 것이다. 반대로 말하면, 저녁에서의 주행 사이클의 시작에서 암모니아 로딩 정도가 도시 교통으로 설정될 수 있고 기정의된 시구간 후에 장거리 교통으로 전환될 수 있다.

동작 변수가 내연 기관(14)의 가속 페달(27)의 페달 위치를 포함하면, 예를 들어 자동차 운전자의 킥-다운(kick-down) 또는 몇몇 다른 증가하는 토크 요구가 또한 탐지될 수 있다. 그에 따라서 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 로딩 정도가 이후 미리 증가될 수 있고. 그 결과 증가하는 토크에 의해서 생성되는 아산화 질소들이 바람직하게는 가능한 효율적으로 변형된다. 또한 다른 기어를 맞물리기 위한 클러치의 액추에이션 또는 가속 페달의 액추에이션에 의한 쓰러스트 단계(thrust phase) 후에 쓰러스트 단계의 끝이 탐지될 수 있다.

전술한 대책들은 요소 수용액의 소모 감소와 그리고 이로써 요소 탱크(40)의 범위 증가를 가져온다. 더욱이 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 난관해결 리스크가 감소되고 이에 의해서 암모니아 난관해결의 경우에 암모니아를 전부 없애기 위한 블록킹 촉매 컨버터가 필요 없게 되는 것이 가능해진다. 이것은 시스템 비용을 더 낮추고 블록킹 촉매 컨버터에 의해 야기될 수 있는 2차 반응들을 피한다. 또한, 아산화 질소들이 보다 효율적으로 변환될 수 있는데, 배기 가스 촉매 컨버터(23) 내에 항상 즉각적으로 충분한 암모니아가 이용가능하기 때문이다.

더욱이 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 예상된 로딩은, 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 로딩이 특히 바람직한, 동작점들에서 수행될 수 있다. 이는 전술한 모든 동작 상태들에 적용되고, 이 때 배기 가스 관(4) 내에는, 요소 수용액이 배기 가스 관(4) 내에서 암모니아로 가수분해되는 것을 허용하기에 충분히 높은 온도들이 우세하다.

Claims

- 자동차의 복수의 주행 사이클들 동안
-- 각각의 경우에서 내연 기관의 배기 가스의 유해 성분 함유량을 나타내는 내연 기관의 하나 이상의 동작 변수의 하나의 추세(run)가 기록되고,
-- 기록된 추세들이, 반복되는(recurring) 추세 패턴들(RUN_PAT)과 관련하여 분석되고,
- 상기 자동차의 실제 주행 사이클 동안
-- 상기 반복되는 추세 패턴들(RUN_PAT)을 사용하여 상기 내연 기관의 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 로딩(loading) 정도에 관한 셋포인트 값(LD_SP)이 결정되고,
-- 상기 암모니아 로딩 정도에 관한 결정된 셋포인트 값(LD_SP)에 따라서, 액추에이터에 대하여 하나 이상의 액추에이팅 신호(SIG)가 결정되되, 상기 액추에이터의 위치가 상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 실제 암모니아 로딩 정도에 영향을 미치고,
-- 상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 로딩 정도에 관한 결정된 셋포인트 값(LD_SP)을 변환하기 위해서, 상기 액추에이팅 신호(SIG)에 따라서 상기 액추에이터가 제어되는,
자동차의 내연 기관(14)의 동작 방법.
제1 항에 있어서,
기록된 추세들에 있어서 각각의 경우에서 상응하는 반복되는 추세 패턴들(RUN_PAT)이 발생하는 빈도(PAT_AM)가 기설정된 임계값(THD)보다 더 큰 경우에만,
상기 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값(LD_SP)을 결정하는 동안 상기 반복되는 추세 패턴들(RUN_PAT)이 사용되는,
자동차의 내연 기관(14)의 동작 방법.
제1 항에 있어서,
상기 자동차의 실제 주행 사이클 동안, 상기 반복되는 추세 패턴들(RUN_PAT)을 사용하여 상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값(LD_SP)이 결정되는 것은,
- 상기 동작 변수의 실제 추세가 결정되고,
- 상기 반복되는 추세 패턴들(RUN_PAT)을 사용하여 그리고 상기 동작 변수의 결정된 실제 추세에 따라서, 상기 배기 가스의 유해 성분 함유량이 변할 것으로 기대되는 추이(trend)(TREND)가 결정되고,
- 결정된 추이(TREND)에 따라서 상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값(LD_SP)이 결정 및 변환되는 것에 의하는,
자동차의 내연 기관(14)의 동작 방법.
제3 항에 있어서,
상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값(LD_SP)의 변환 후에
암모니아에 의해서 이후 상기 배기 가스 내에 함유된 아산화 질소들이 상기 암모니아와 변형될 수 있는 방식으로 상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)가 로딩되도록,
상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값(LD_SP)이 결정 및 변환되는,
자동차의 내연 기관(14)의 동작 방법.
제3 항 또는 제4 항에 있어서,
상기 배기 가스의 유해 성분 함유량의 실제 추세가 상기 결정된 추이를 따를 가능성을 나타내는 확률 값(probability value)에 의해서 상기 추이(TREND)가 평가되고, 그리고
상기 확률 값이 기결정된 제2 임계값(THD_2)보다 더 큰 경우에만, 상기 결정된 추이(TREND)에 따라서 상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값(LD_SP)이 결정되는,
자동차의 내연 기관(14)의 동작 방법.
- 자동차의 복수의 주행 사이클들 동안
-- 각각의 경우에서 내연 기관(14)의 배기 가스의 유해 성분 함유량을 나타내는 내연 기관의 하나 이상의 동작 변수의 하나의 추세(run)를 기록하고,
-- 기록된 추세들을 반복되는 추세 패턴들(RUN_PAT)에 관하여 분석하고,
- 상기 자동차의 실제 주행 사이클 동안
-- 상기 반복되는 추세 패턴들(RUN_PAT)을 사용하여 상기 내연 기관(14)의 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 로딩 정도에 관한 셋포인트 값(LD_SP)을 결정하고,
-- 상기 암모니아 로딩 정도에 관한 결정된 셋포인트 값(LD_SP)에 따라서, 액추에이터에 대하여 하나 이상의 액추에이팅 신호(SIG)를 결정하되, 상기 액추에이터의 위치가 상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 실제 암모니아 로딩 정도에 영향을 미치고,
-- 상기 배기 가스 촉매 컨버터(23)의 암모니아 로딩 정도에 관한 결정된 셋포인트 값(LD_SP)을 변환하기 위해서, 상기 액추에이팅 신호(SIG)에 따라서 상기 액추에이터를 제어하도록 설계된,
자동차의 내연 기관(14)의 동작 장치.