KR101532536B1

KR101532536B1 - 내연 기관의 작동 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101532536B1
Application number: KR1020107025170A
Authority: KR
Inventors: 파울 로다츠; 게르트 뢰젤
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2015-06-30
Also published as: US8387592B2; KR20110009140A; DE102008018013B3; WO2009124808A1; US20110041819A1

Abstract

내연 기관이 연료를 계량하기 위한 분사 밸브가 할당된 하나 이상의 실린더를 포함한다. 내연 기관은 배기 가스 촉매 컨버터가 배치된 배기 시스템을 더 포함하는데, 제1 배기 가스 프로브가 배기 가스 촉매 컨버터의 상류에서 또는 상기 배기 가스 촉매 컨버터 내에서 배치되고, 그리고 제2 배기 가스 프로브가 배기 가스 촉매 컨버터의 하류에서 배치된다. 람다 제어기가 제공되고, 상기 람다 제어기의 피제어 조절이 상기 제1 배기 가스 프로브의 측정 신호(MS1)에 따라서 확정되고 상기 람다 제어기의 제어 변수가 상기 분사 밸브를 사용하여 계량될 연료 질량에 작용한다. 트림 조절기가 더 제공되고, 상기 트림 조절기의 조절 변수가 상기 제2 배기 가스 프로브의 측정 신호(MS2)에 따라서 확정되고 상기 트림 조절기의 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)가 상기 트림 조절기의 P 조절 인자에 따라서 확정되고 상기 트림 조절기의 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)가 상기 트림 조절기의 I 조절 인자에 따라서 확정된다. 상기 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)의 기결정된 평가에 따라서, 상기 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 적응(adaptation)이 수행될 것인지를 결정한다. 상기 제2 트림 제어 변수의 적응(TRIM_SG2)이 수행되는 것이 결정되었다면, 상기 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 적응이 실행된다.

Description

내연 기관의 작동 장치 및 방법 {METHOD AND DEVICE FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관의 작동 장치 및 방법에 관한 것이다.

내연 기관들을 구비하는 모터 차량에 의한 오염물 배출 허용을 규정하는 법규들(legal specifications)이 점점 더 엄격해지면서, 내연 기관의 작동 동안 오염물 배출을 가능한 한 낮게 유지하는 것이 요구되고 있다. 이를 얻을 수 있는 방법들 중 하나는 내연 기관의 각각의 실린더 내 공기/연료 혼합물의 연소 동안 발생하는 오염물 배출을 줄이는 것이다.

다른 하나는 내연 기관들 내 배기 가스 후-처리 시스템을 사용하는 것인데, 배기 가스 후-처리 시스템은 각각의 실린더 내 공기/연료 혼합물의 연소 프로세스 동안 발생하는 배출된 오염물을 무해한 물질로 변환한다.

이런 목적으로 일산화탄소, 탄화수소 및 산화질소(nitrogen oxide)를 무해한 물질로 변환하는 배기 가스 촉매 컨버터들이 사용된다.

연소 동안 오염물 배출이 생성되는 것에 목표된(targeted) 영향을 미치기 위하여, 또한 배기 가스 촉매 컨버터를 사용하여 높은 레벨의 효율로 오염 성분을 변환하기 위하여, 각각의 실린더 내에서 매우 정확하게 조정된(adjust) 공연비(air/fuel ratio)가 필요하다. 배기 가스 촉매 컨버터의 상류에 배치된 선형 람다 프로브와 배기 가스 촉매 컨버터의 하류에 배치된 이진 람다 프로브를 구비하는 선형 람다 제어기가 기술 문헌, "내연 기관 매뉴얼(Handbuch Verbrennungsmotor)"(출판인: Richard van Basshuysen 및 Fred Schaefer, 2판, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH 출판, 2002년 6월)의 559쪽 내지 561쪽에 개시되어 있다. 가스 이동 시간(gas travel times)과 센서 거동을 고려하여 필터를 사용하여 람다 설정 값(lambda set value)을 필터링한다. 이런 방식으로 필터링된 람다 설정 값은 PIII²D 람다 조절기(regulator)의 조절 변수(regulating variable)인데, 이에 대한 제어 변수는 분사량 보정이다. 선형 람다 프로브의 신호는 저장된 특성 곡선를 거쳐서 탐지된 람다 값으로 변환된다. 이런 특성 곡선은 트림 조절기에 의한 보정을 받게 된다. 트림 조절기에 할당된 트림 제어기는 PI 제어기로서 구현되는데, PI 제어기는, 바람직하게는 배기 가스 촉매 변환기의 하류에 배치된 이진 쌍안정 센서(binary bistable sensor)에 의해 할당되는, 더 작은 교차 민감도(cross sensitivities)에 노출되는 애프터-캣 프로브(after-cat probe)를 사용한다.

촉매 변환 및 혼합물의 미세 조율을 모니터링하기 위해서 트림 조절기가 사용된다.

본 발명의 근간을 이루는 목적은 내연 기관의 저배출 작동에 기여하는 내연 기관의 작동 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 독립항들의 기술적 특징에 의해서 성취된다. 본 발명의 이로운 실시예들이 종속항들에서 특징 지워진다.

본 발명은 연료를 계량하기 위한 연료 분사 밸브가 할당된 하나 이상의 실린더를 포함하는 내연 기관의 작동 방법 및 상응하는 장치를 특징으로 한다. 내연 기관은 배기 가스 촉매 컨버터가 배치된 배기 가스관(exhaust gas tract)을 더 포함한다. 제1 배기 가스 프로브가 배기 가스 촉매 컨버터의 상류에서 또는 상기 배기 가스 촉매 컨버터 내에서 상기 배기 가스관에 배치되고, 그리고 제2 배기 가스 프로브가 배기 가스 촉매 컨버터의 하류에서 상기 배기 가스관에 배치된다. 람다 제어기가 제공되고, 상기 람다 제어기의 조절 변수가 상기 제1 배기 가스 프로브의 측정 신호에 따라서 결정되고 상기 람다 제어기의 제어 변수가 상기 분사 밸브에 의해서 계량될 연료 질량에 작용한다. 트림 조절기가 더 제공되고, 상기 트림 조절기의 조절 변수가 상기 제2 배기 가스 프로브의 측정 신호에 따라서 결정되고 상기 트림 조절기의 제1 트림 제어 변수가 상기 트림 조절기의 P 조절 인자(regulator component)에 따라서 결정되고 상기 트림 조절기의 제2 트림 제어 변수가 상기 트림 조절기의 I 조절 인자에 따라서 결정된다. 상기 제1 트림 제어 변수의 기결정된 평가(evaluation)에 따라서, 상기 제2 트림 제어 변수의 조정이 발생할 것인지를 결정한다. 상기 제2 트림 제어 변수의 조정이 발생하는 것이 결정되었다면, 상기 제2 트림 제어 변수의 조정이 수행된다.

증가된 오염물 배출에 있어서의 상당한 감소(reduction)가 배기 가스 프로브의 교체 후에 또는 제2 트림 제어 변수의 삭제 후에, 예를 들어 배기 가스 프로브의 오염의 경우에, 매우 짧은 시간 구간 내에 이런 방식으로 특히 효과적으로 성취될 수 있다. 제2 트림 제어 변수에 할당된 통상적인(regular) 목적은 잔존 제어 편차들을 보상하는 것인데, 잔존 제어 편차들은 예를 들어 제1 배기 가스 프로브의 특성 곡선 변위들에 의해서 야기된다. 이러한 유형의 특성 곡선 변위들은 예를 들어 노화 및/또는 오염의 결과로서 발생할 수 있다.

이러한 맥락에서, 예를 들어 탱크 환기장치의 결과로서 발생할 수 있는 매우 짧은 단기 중단에 불필요하게 반응하지 아니하도록, 특히 I 조절 인자를 상응하게 느리게 구성하는 것이 특히 바람직하다. 특히, 예를 들어 프로브의 교체 후에 또는 제2 트림 제어 변수의 삭제 후에, 오염의 경우에 발생하는 바와 같은 제1 배기 가스 프로브의 특성 곡선의 빠른 변화들에 의해서, 제2 트림 제어 변수는 단지 제어 편차들의 적분(integration)에 의해서 이러한 제어 편차들을 느리게 보정할 수 있다. 그러면 이러한 시구간(time frame) 내에서, 보정이 제1 트림 제어 변수에 의해서 발생하는 것이 그리고 이로써 P 조절 인자에 따라서 발생하는 것이 필요하다. 그런데, 제2 트림 제어 변수와는 달리, 제1 트림 제어 변수는 일반적으로 선택된 작동 상태들에서만 고려된다.

따라서 이러한 선택된 작동 상태 외부에서의 변화된 상황(circumstances)은 허용되지 아니하고, 이로써 증가된 오염물 배출이 발생한다.

제1 트림 제어 변수의 기결정된 평가를 제공하는 것에 의해서 그리고 트림 제어 변수의 조정이 발생할 것인가에 관한 그 결정과 상기 트림 제어 변수의 조정의 구현에 기초하여서, 대조적으로 다시 이러한 유형의 오염물 배출을 추가적으로 감소시키는 것에 매우 신속하게 기여하는 것이 가능하다.

바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 평가의 범주 내에서 제1 트림 제어 변수 또는 그에 따라서 결정된 트림 특성값을 하나 이상의 기결정된 트림 임계값과 비교하는 비교가 행해지고, 상기 비교의 결과에 따라서 상기 제2 트림 제어 변수의 조정이 발생할 것인지를 결정하기 위한 결정이 행해진다. 이런 방식으로 특히 용이하게 평가가 수행될 수 있다.

이러한 맥락에서 바람직하게는, 상기 평가의 범주 내에서 상기 제1 트림 제어 변수 또는 그에 따라서 결정된 트림 특성값이 양에 따른(according to amount) 기결정된 공기 질량 유동 적분 또는 기결정된 시구간에 대한 각각의 기결정된 임계값을 초과하는지를 결정하기 위한 체크가 수행된다. 특히 내연 기관의 신뢰성 있는 작동이 이런 방식으로 보증될 수 있고 특히 제2 트림 제어 변수의 부적절한 변화가 회피된다.

바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 필터링된 제1 트림 변수에 따라서 상기 기결정된 평가가 구현된다. 제1 트림 제어 변수의 외곽치들(outliers)이 이런 방식으로 적절하게 필터링되어 제거되고 이로써 내연 기관의 훨씬 더 정밀한 작동이 발생할 수 있다.

바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 상기 평가의 범주 내에서 상기 제2 트림 제어 변수의 구배가 양에 따른 기결정된 구배 임계값을 초과하는지를 결정하기 위한 체크가 수행된다. 그러면 조정 요건(requirement)이 제2 트림 제어 변수 내에 존재하는지를 결정하는 것이 이런 방식으로 용이하게 가능해진다.

바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 상기 평가의 범주 내에서 상기 제2 트림 제어 변수의 구배가 상기 제1 트림 제어 변수와 같은 부호를 가지는지를 결정하기 위한 체크가 수행된다. 그러면, 제2 트림 제어 변수의 조정이 발생할 것인가에 관한 결정이 제2 트림 제어 변수가 제2 트림 제어 변수와 동일한 부호를 가지는가에 따라서 발생할 수 있다.

바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 조정값이 기결정되고 상기 조정값에 의해서 상기 제2 트림 제어 변수에 의해서 트림 제어 변수의 조정이 구현된다. 이런 방식으로 제2 트림 제어 변수의 가능한 조정이 가능하다.

이러한 맥락에서 바람직하게는, 상기 조정값이 속도 또는 상기 내연 기관 상 부하 변수를 나타내는 변수에 따라서 결정된다. 이것은 오염물 배출의 특히 신속하고 정밀한 감소에 기여할 수 있다.

바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 제1 트림 제어 변수에 따라서 조정값이 결정된다. 이로써 오염물 배출의 신속한 감소에 대한 효과적인 기여가 성취될 수 있다.

바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 상기 제2 트림 제어 변수의 조정이 상기 조정값에 의해서 구현된다면 상기 제1 트림 제어 변수의 상보적인(complementary) 조정이 구현된다. 이런 방식으로, 이러한 목적으로 조절기 입력이 관찰되어야 하지 아니하고도, 제1 트림 제어 변수의 특히 빠른 적절한 조정이 발생된다.

이하 도식적인 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 제어 장치를 구비한 내연 기관을 나타낸다.
도 2는 내연 기관의 제어 장치 부분의 블록 다이어그램이다.
도 3은 내연 기관을 작동시키기 위한 순서도이다.
도 4a 내지 도 4e는 시간에 따라 작도된 신호 경로들(signal paths)을 나타낸다.
동일한 구조를 가진 요소들 또는 동일한 기능을 가진 요소들이 도면 전체에 걸쳐서 동일한 참조 부호에 의해서 식별된다.

내연 기관(도 1)은 흡입관(intake tract)(1)과 엔진 블록(2)과 실린더 헤드(3)와 배기 가스관(4)을 포함한다. 흡입관(1)은 바람직하게는 쓰로틀 밸브(5)와 매니폴드(6)와 그리고 엔진 블록(2) 내로 유입 채널을 거쳐 실린더(Z1)에 안내되는 흡입 파이프(7)를 포함한다. 엔진 블록(2)은 크랭크축(8)을 포함하고, 크랭크 축은 커넥팅 로드(10)에 의해서 실린더(Z1)의 피스톤(11)에 커플링된다.

실린더 헤드(3)는 가스 유입 밸브(12)와 가스 유출 밸브(13)를 구비하는 밸브 트레인(valve train)을 포함한다. 실린더 헤드는 분사 밸브(18)와 점화 플러그(19)를 더 포함한다. 대안적으로, 분사 밸브(18)는 흡입 파이프(7)에 배치될 수도 있다.

배기 가스 촉매 컨버터(21)가 배기 가스관(4)에 배치되는데, 상기 배기 가스 촉매 컨버터(21)는 예를 들어 3-방향 촉매 컨버터(three-way catalytic converter)로서 구현된다. 예를 들어 배기 가스관(4)에 추가적인 배기 가스 촉매 컨버터가 배치될 수도 있는데, 상기 배기 가스 촉매 컨버터는 NOX 촉매 변환기로서 구현된다.

제어 장치(25)가 제공되는데, 상이한 피측정 변수들을 탐지하고 각각의 피측정 변수의 값을 결정하는 센서들이 상기 제어 장치에 할당된다. 피측정 변수들에 더하여, 작동 변수들은 상기 피측정 변수들로부터 유도된 변수들도 포함한다. 제어 장치(25)는 하나 이상의 작동 변수들에 따라서 제어 변수들을 결정하도록 구현되는데, 상기 제어 변수들은 이후 상응하는 제어 구동기들에 의해서 제어 요소들을 제어하기 위해 하나 또는 수 개의(several) 제어 신호들로 변환된다. 제어 장치는 내연 기관을 작동시키기 위한 장치로서도 지칭될 수 있다.

센서들은 예를 들어 가속 페달(27)의 가속 페달 위치를 탐지하는 페달 위치 센서(26)와 쓰로틀 밸브(5)의 상류에서 공기-유동 흐름(air-flow current)을 탐지하는 공기-유동 센서(28)와 흡입 공기 온도를 탐지하는 제1 온도 센서(32)와 매니폴드(6) 내 흡입 매니폴드 압력을 탐지하는 흡입 파이프 압력 센서(34)와 크랭크축 각도 - 이후 속도(N)가 이 크랭크축 각도에 할당됨 - 를 탐지하는 크랭크축 각도 센서(36)이다.

제1 배기 가스 프로브(42)가 더 제공되는데, 제1 배기 가스 프로브는 배기 가스 촉매 컨버터(21)의 상류에 또는 배기 가스 촉매 컨버터(21) 내에 배치되고 배기 가스의 잔여 산소량을 탐지하며, 그 측정 신호(MS1)는 연료의 산화 이전에 제1 배기 가스 프로브(42)의 상류에서 실린더의 연소 챔버 내 공연비를 나타내고 후속하여(subsequently) 실린더들(Z1 내지 Z4) 내 공연비로서 지칭된다. 따라서 촉매 변환기 체적 부분이 제1 배기 가스 프로브(42)의 상류에 배치되도록, 제1 배기 가스 프로브(42)가 배기 가스 촉매 컨버터(21) 내에 배치될 수 있다. 제1 배기 가스 프로브(42)는 선형 람다 프로브이거나 또는 예를 들어 2진 람다 프로브일 수 있다.

또한 제2 배기 가스 프로브(44)가 배기 가스 촉매 컨버터(21)의 하류에 배치되는데, 제2 배기 가스 프로브는 특히 트림 조절기의 범부 내에서 사용되고 바람직하게는 간단한 2진 람다 프로브로서 구현된다. 그러나 제2 배기 가스 프로브는 기본적으로 예를 들어 선형 람다 프로브로서도 구현될 수 있으며 그 측정 신호는 MS2로 표시된다.

실시예들에 따라서, 전술한 센서들의 임의의 부분 집합이 제공될 수 있거나 또는 추가적인 센서들이 제공될 수도 있다.

제어 요소들은 예를 들어 쓰로틀 밸브(5), 가스 유입 밸브(12) 및 가스 유출 밸브(13), 분사 밸브(18) 또는 점화 플러그(19)이다.

실린더(Z1) 이외에 바람직하게는 추가적인 실린더들(Z2 내지 Z4)이 더 제공되는데, 이 경우 이들에도 상응하는 제어 요소들과 필요하다면 센서들도 할당된다.

제어 장치(25) 부분의 블록 다이어그램이 도 2에 도시된다. 특히 간단한 실시예에 있어서 공연비의 기결정된 설정 값(LAMB_SP_RAW)은 실질적으로 고정되게 기결정될 수 있다. 그런데 공연비의 기결정된 설정 값은 바람직하게는 예를 들어 균일 또는 레이어 작동(homogenous or layer operation)과 같은 내연 기관의 현재의 작동 모드에 따라서 및/또는 내연 기관의 작동 변수들에 따라서 결정된다. 특히 실린더의 연소 챔버들 내 공연비의 제공된 설정 값(LAMB_SP_RAW)은 대략 화학양론적(stoichiometric) 공연비로서 기결정될 수 있다. 공연비의 기결정된 설정 값(LAMB_SP_RAW)은 바람직하게는 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)에 의한 영향을 받을 수도 있다.

블록(B1)에 있어서, 강제 활성화 신호(forced activation signal)(ZWA)가 결정되고 제1 합산점(SUM1)에서, 공연비의 기결정된 설정 값(LAMP_SP_RAW)이 강제 활성화 신호에 의해서 변조된다. 강제 활성화 신호(ZWA)는 예를 들어 직사각형, 사다리꼴 또는 삼각형 신호이다. 그러면 제1 합산점(SUM1)의 출력 변수는 실린더들(Z1 내지 Z4)의 연소 챔버들 내 기결정된 공연비이다.

기결정된 공연비(LAMB_SP)이 블록(B2)에 제공되는데, 이것은 맵-기반 파일럿 제어를 포함하고 기결정된 공연비(LAMB_SP)에 따라서 람다 선-제어 값(lambda precontrol value)(LAM_FAC_PC)을 생성한다.

바람직하게는 블록(B3)이 더 제공되는데, 블록(B3)은 제1 배기 가스 프로브(42)의 센서 거동 및 가스 이동 시간(gas travel time)을 고려할 수 있도록 구현되고 이를 위해 예를 들어 블록(B3) 내에 적절한 필터가 구현된다. 입력 측 상에서, 블록(B3)에서 기결정된 공연비(LAMB_SP)가 실린더들(Z1 내지 Z4)의 연소 챔버들 내로 제공되고 이어서 상응하게 필터링된 기결정된 공연비가 출력 측 상에서 제2 합산점(SUM2)에 제공된다. 제2 합산점(SUM2)에 있어서, 기결정된 공연비(LAMB_SP)와 탐지된 공연비(LAMB_AV)에 따라서 차이를 형성하는 것에 의해서 제어 차이(control difference)(D_LAMB)가 결정되는데, 상기 제어 차이(D_LAMB)는 블록(B4)에서의 입력 변수이다.

탐지된 공연비(LAMB_AV)는 블록(B10) 내에서 제1 배기 가스 프로브(42)의 측정 신호(MS1)에 따라서 거기에 저장된 특성 곡선에 의해서, 다시 말해서 바람직하게는 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)를 고려하는 것 - 이에 의해서 예를 들어 특성 곡선의 변위가 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)에 따라서 발생하는 것이 가능함 - 에 의해서 결정된다.

가스 이동 시간 및 센서 거동에 더하여, 블록(B3)의 필터링은 배기 가스 촉매 컨버터(21)의 거동을 더 고려할 수 있다.

선형 람다 조절기가 블록(B4) 내에 구현되는데, 다시 말해서 바람직하게는 PII

D 조절기로서 구현된다. 블록(B4)의 선형 람다 조절기의 제어 변수는 람다 조절 값(lambda regulating value)(LAM_FAC_FB)이다.

나아가, 블록(B6)가 제공되는데, 블록(B6)에서 계량될(metered) 기본 연료 질량(MFF)이 예를 들어 공기 질량 유동일 수 있는 부하 변수(LOAD)와 실린더들(Z1 내지 Z4)의 연소 챔버들 내 기결정된 공연비(LAMB_SP)에 따라서 결정된다. 링크 점(VK1)에서, 계량될 연료 질량(MFF_COR)이 한편으로 계량될 기본 연료 질량(MFF)과 다른 한편으로 바람직하게는 람다 선-제어 값(LAM_FAC_PC)과 람다 조절 값(LAM_FAC_FB)의 합의 곱(product)을 형성하는 것에 의해서 결정된다. 그러면 계량될 연료 질량(MFF_COR)을 계량하기 위해서 분사 밸브(18)가 상응하게 제어된다.

트림 제어기가 블록(B8)에 구현되는데, 상기 트림 제어기는 트림 조절기의 부분이다. 제2 배기 가스 프로브(44)의 측정 신호(MS2)가 트림 제어기에 입력 측 상에서 제공된다. 블록(B8)는 바람직하게는 트림 제어기에 대한 제어 차이를 제2 배기 가스 프로브(44)의 측정 신호(MS2)의 참조값(reference value)에 따라서 그리고 제2 배기 가스 프로브(44)의 측정 신호(MS2)에 따라서 형성하도록 구현되는데, 그러면 이것은 트림 제어기 내 입력 변수이다.

트림 제어기는 바람직하게는 PI 조절기로서 구현된다. 따라서 그것은 P-조절 인자와 I-조절 인자를 포함하고 출력 측 상에서 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1) 및/또는 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)가 할당된다. 블록(B10)에 있어서, 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)가 예를 들어 거기에 제공된 특성 곡선 상에 작용하는 반면, 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)는 예를 들어 공연비의 기결정된 설정 값(LAMB_SP_RAW)에 영향을 미친다. 그런데, 기본적으로, 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)는 블록(B10)에 제공될 수 있고 탐지된 공연비(LAMB_AV)의 결정에 영향을 미치도록 사용될 수도 있다. 유사하게 마찬가지로 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)가 공연비의 기결정된 설정 값(LAMB_SP_RAW)에 영향을 미치도록 제공될 수도 있다.

탐지된 공연비(LAMB_AV) 또는 공연비의 기결정된 설정 값(LAMB_SP_RAW)의 결정에 영향을 미치도록, 단지 선택된 작동 상태들에서, 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)에 반대되게(contrary to), 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)를 사용하도록 트림 제어기가 통상(regularly) 구현된다. 예를 들어 탱크 환기장치(tank ventilation)에 의해 야기되는 단기 중단(short-term interruption)에 반응하지 아니하도록, I 조절 인자에 할당된 I 조절기 파라미터가 적절하게 느리고 약하게 설계된다. I 조절 인자에 의해서, 특히 잔존 제어 편차들이 보상될 것인데, 잔존 제어 편차들은 제1 배기 가스 프로브(42)의 특성 곡선 변위들에 의해서 생성된다. 이러한 유형의 특성 곡선 변위들은 예를 들어 노화 또는 오염(contamination)의 결과로서 나타난다.

또한 트림 제어기에 적용된 제어 차이에 따르는 조정은 단지 P 조절 인자 및 I 조절 인자에 대하여 기결정된 작동 상태들에서 발생한다. I 조절 인자의 조정은 여기서는 특히 단지 내연 기관의 준 정적 작동 상태들에서 트림 제어기에 적용된 제어 차이에 따라서 발생한다. P 조절 인자의 조정은 바람직하게는 단지 준 정적 작동 상태들에서 트림 제어기에 적용된 제어 차이에 따라서 발생하는데, I 조절 인자와 비교할 때, 통상(regularly) P 조절 인자의 경우에 작동 상태의 각각의 정상성(stationarity) 요구가 상당히 더 작고 따라서 실제 작동에서의 P 조절 인자는 트림 제어기의 입력에 적용된 제어 차이에 상당히 보다 빈번하게 의존한다.

선형 람다 조절기를 구비한 선형 람다 제어기 대신에, 또한 2진 람다 제어기가 할당된 2진 람다 제어기를 구비하도록 기본적으로 제공될 수 있고 트림 조절기의 람다 제어기에 할당될 수 있다.

이하 내연 기관의 작동을 위한 프로그램의 순서도를 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 프로그램은 바람직하게는 제어 장치의 프로그램 메모리 내에 저장되고 내연 기관의 작동 동안 제어 장치(25)의 연산 유닛(computing unit)에서 처리된다. 프로그램은 바람직하게는 단계(S1)에서 예를 들어 실제 시간으로 내연 기관 시동 시에 시작한다. 예를 들어 단계 S1에서 프로그램 변수들이 초기화될 수 있다.

단계(S2)에서, 현재 가용한 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)가 읽힌다. 예시적으로, 또한 예를 들어 저역 통과 필터링에 의해서 단계(S2)에서 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)의 필터링이 발생할 수 있고 이로써 필터링된 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1_FIL)가 결정될 수 있다. 이러한 경우에, 이후 필터링된 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1_FIL)가 후속 단계들에서 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1) 대신에 사용된다.

이어서 단계 S4에서, 예를 들어 엔진 테스트 벤치(engine test bench) 상 심사에 의해서 또는 시뮬레이션에 의해서 미리 결정된, 기결정된 트림 임계값(TRIM_THD)보다 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)가 더 큰지를 결정하기 위한 체크가 행해진다. 트림 임계값(TRIM_THD)보다 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)가 더 큰가에 관한 평가는 또한 예를 들어 이것이 기결정된 시구간(T-THD)에 대한 경우인지 또는 기결정된 공기 질량 유동 적분(integral)(MAF_INT_THD)에 대한 경우인지를 결정하기 위한 시험을 포함할 수 있다. 또한 예를 들어 신호 곡선들을 참조하여 후술하는 바와 같이, 기결정된 시구간(T_THD)이 몇몇(several) 시간적으로 상이한 하위-시구간들(temporally different subtime durations)로 이루어진다면 충분할 수 있다. 이것은 기결정된 공기 질량 유동 적분(MAF_INT_THD)에도 동일하게 적용된다. 단계 S4의 조건이 충족되지 아니하면, 프로세스는 단계(S2)로 다시 계속된다.

반대로 단계(S4)의 조건이 충족된다면, 단계 S6에서 조정값(ADJ)이 결정된다. 가장 간단한 경우에서, 조정값(ADJ)은 예를 들어 고정되게 기결정될 수 있다. 그러나 그것은 속도(N) 및/또는 부하 변수에 의존하거나 및/또는 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)에 의존하고 예를 들어 엔진 특성 맵에 의해서 의존할 수 있다.

단계 S8에서, 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 조정이 일어나는데, 트림 조절기에 적용된 제어 편차에 따라서 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)를 조정하기 위한 기결정된 작동 조건들이 존재하지 않을지라도 그러하다. 바람직하되 단지 선택적으로, 단계 S10이 단계 S8과 연계되어 처리되는데, 바람직하게는 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)에 대하여 실질적인 상보적인 방식으로(in a complimentary fashion) 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)가 조정값(ADJ)에 의해서 단계 S8과 비교되어 조정된다.

이어서 단계 S10에 후속하여, 및/또는 단계 S10이 존재하지 않는다면 단계 S8에 후속하여 단계 S2가 다시 계속된다.

시간(t)에 따라서 작도된 도 4a에서의 신호 곡선에 기초하여, 제1 및 제2 트림 제어 변수들(TRIM_SG1, TRIM_SG2)의 조정이 단지 트림 조절기에 적용된 제어 차이에 따라서 발생하는 경우, 제1 및 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG1, TRIM_SG2)의 곡선들이 도시된다. 도 4d 및 도 4e는 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1) 및/또는 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 업데이트에 대한 활성화 선결조건들(prerequisites)(AKT1, AKT2)이 존재하는지를 특정한다. 제1 활성화 선결조건(AKT1)의 존재는 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)가 트림 제어기에 적용된 제어 차이에 따라서 업데이트되고, 다시 말해서 선형 람다 제어기에 영향을 미치도록 조정되고 작용하면서, 다시 말해서 특히 탐지된 공연비를 결정하기 위해 특성 곡선을 조정하도록 작용하면서, 그리고 제1 배기 가스 프로브(42)의 측정 신호(MS1)에 따라서 업데이트되는 것을 야기한다.

제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)에 관하여, 제2 활성화 선결조건(AKT2)의 존재는 이 경우에 트림 제어기에 적용된 제어 차이에 따라서 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)를 조정하는 것이 실질적으로 가능해지도록 하는 것을 야기한다. 도 4a에서의 신호 곡선에 따라서 예를 들어 시점들(t2, t3)에서 이러한 조정이 발생한다.

도 3에서의 순서도에 따른 프로그램에 의해서, 시점들(t4, t5, t6 및 t7)에서 조정값(ADJ)에 의해서 각각의 경우에 일단 단계 S8이 경과되면 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)가 조정된다. 도 4c는 빨라야(at the earliest) 기결정된 시구간(T_THD)에 대하여 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)가 기결정된 시구간(T-THD)에 대한 트림 임계값(TRIM_THD)을 초과하였을 때 두 조정들 간의 조정이 발생하는 것을 나타낸다.

대안적으로, 여기서는 두 연속적인 조정들간에 기결정된 공기 질량 유동 적분(integral)(MAF_INT_THD)에 도달하였는지를 결정하기 위한 체크가 또한 자연히(naturally) 수행될 수 있다.

단계 S4의 범주 내에서, 선택적으로 제2 트림 제어 변수의 구배가 양에 따른(according to amount) 기결정된 적분 임계값을 초과하였는지를 결정하기 위한 체크가 또한 수행될 수 있고, 이 또한 그러하다면, 단계 S6로 프로세스가 계속된다.

대안적으로 또는 부가적으로, 여기서는 제2 트림 제어 변수의 구배가 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)와 동일한 부호를 가지는지를 결정하기 위한 체크가 또한 수행될 수 있고, 단지 그러하다면 프로세스가 단계 S6로 계속될 수 있다.

Claims

연료를 계량하기 위한 분사 밸브(18)가 할당된 하나 이상의 실린더(Z1 내지 Z4)를 포함하고,
배기 가스 촉매 컨버터(21)와, 상기 배기 가스 촉매 컨버터(21)의 상류에 또는 상기 배기 가스 촉매 컨버터(21) 내에 위치된 제1 배기 가스 프로브(42)와, 그리고 상기 배기 가스 촉매 컨버터(21)의 하류에 위치된 제2 배기 가스 프로브(44)가 배치된 배기 가스관(4)을 포함하는,
내연 기관의 작동 방법으로서,
람다 제어기가 제공되고, 상기 람다 제어기의 조절 변수가 상기 제1 배기 가스 프로브(42)의 측정 신호(MS1)에 따라서 결정되고 상기 람다 제어기의 제어 변수가 상기 분사 밸브(18)에 의해서 계량될 연료 질량에 작용하고,
트림 조절기가 더 제공되고, 상기 트림 조절기의 조절 변수가 상기 제2 배기 가스 프로브(44)의 측정 신호(MS2)에 따라서 결정되고 상기 트림 조절기의 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)가 상기 트림 조절기의 P 조절 인자에 따라서 결정되고 상기 트림 조절기의 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)가 상기 트림 조절기의 I 조절 인자에 따라서 결정되고,
- 상기 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)의 기결정된 평가(evaluation)에 따라서, 상기 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 조정이 발생할 것인지를 결정하기 위한 결정이 행해지고,
- 상기 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 조정이 발생하는 것이 결정되었다면, 상기 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 조정이 구현되는,
내연 기관의 작동 방법.
제1 항에 있어서,
상기 평가의 범주 내에서 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1) 또는 그에 따라서 결정된 트림 특성값(TRIM_KW)을 하나 이상의 기결정된 트림 임계값(TRIM_THD)과 비교하는 비교가 행해지고
상기 비교의 결과에 따라서 상기 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 조정이 수행될 것인지를 결정하기 위한 결정이 행해지는,
내연 기관의 작동 방법.
제2 항에 있어서,
상기 평가의 범주 내에서 상기 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1) 또는 그에 따라서 결정된 트림 특성값(TRIM_KW)이 양에 따른(according to amount) 기결정된 공기 질량 유동 적분(MAF_INT_THD) 또는 기결정된 시구간(T_THD)에 대한 각각의 기결정된 임계값(TRIM_THD)을 초과하는지를 결정하기 위한 체크가 수행되는,
내연 기관의 작동 방법.
제1 항 내지 제3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
필터링된 제1 트림 변수(TRIM_SG1_FIL)에 따라서 상기 기결정된 평가가 구현되는,
내연 기관의 작동 방법.
제1 항 내지 제3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 평가의 범주 내에서 상기 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 구배가 양에 따른 기결정된 구배 임계값을 초과하는지를 결정하기 위한 체크가 수행되는,
내연 기관의 작동 방법.
제5 항에 있어서,
상기 평가의 범주 내에서 상기 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 구배가 상기 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)와 같은 부호를 가지는지를 결정하기 위한 체크가 수행되는,
내연 기관의 작동 방법.
제1 항 내지 제3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
조정값(ADJ)이 기결정되고 상기 조정값에 의해서 상기 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 조정이 구현되는,
내연 기관의 작동 방법.
제7 항에 있어서,
상기 조정값(ADJ)이 속도(N) 또는 상기 내연 기관 상 부하 변수(LOAD)를 나타내는 변수에 따라서 결정되는,
내연 기관의 작동 방법.
제7 항에 있어서,
상기 조정값(ADJ)이 상기 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)에 따라서 결정되는,
내연 기관의 작동 방법.
제7 항에 있어서,
상기 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 조정이 상기 조정값(ADJ)에 의해서 구현된다면 상기 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)의 상보적으로(complementarily) 작용하는 조정이 구현되는,
내연 기관의 작동 방법.
연료를 계량하기 위한 분사 밸브(18)가 할당된 하나 이상의 실린더(Z1 내지 Z4)를 포함하고,
배기 가스 촉매 컨버터(21)와, 상기 배기 가스 촉매 컨버터(21)의 상류에 또는 상기 배기 가스 촉매 컨버터(21) 내에 위치된 제1 배기 가스 프로브(42)와, 그리고 상기 배기 가스 촉매 컨버터(21)의 하류에 위치된 제2 배기 가스 프로브(44)가 배치된 배기 가스관(4)을 포함하는,
내연 기관의 작동 장치로서,
람다 조절기가 제공되고, 상기 람다 조절기의 제어 변수가 상기 제1 배기 가스 프로브(42)의 측정 신호(MS1)에 따라서 결정되고 상기 람다 조절기의 제어 변수가 상기 분사 밸브(18)에 의해서 계량될 연료 질량에 작용하고,
트림 조절기가 더 제공되고, 상기 트림 조절기의 조절 변수가 상기 제2 배기 가스 프로브(44)의 측정 신호(MS2)에 따라서 결정되고 상기 트림 조절기의 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)가 상기 트림 조절기의 P 조절 인자에 따라서 결정되고 상기 트림 조절기의 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)가 상기 트림 조절기의 I 조절 인자에 따라서 결정되고,
상기 내연 기관의 작동 장치는,
- 상기 제1 트림 제어 변수(TRIM_SG1)의 기결정된 평가에 따라서, 상기 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 조정이 발생할 것인지를 결정하고,
- 상기 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 조정이 발생하는 것이 결정되었다면, 상기 제2 트림 제어 변수(TRIM_SG2)의 조정을 구현하는,
내연 기관의 작동 장치.