KR101646330B1 - 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법 및 엔진 연소 강건성 제어시스템 - Google Patents

엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법 및 엔진 연소 강건성 제어시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101646330B1
KR101646330B1 KR1020140069320A KR20140069320A KR101646330B1 KR 101646330 B1 KR101646330 B1 KR 101646330B1 KR 1020140069320 A KR1020140069320 A KR 1020140069320A KR 20140069320 A KR20140069320 A KR 20140069320A KR 101646330 B1 KR101646330 B1 KR 101646330B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
value
pmax
engine
mfb50
combustion
Prior art date
Application number
KR1020140069320A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150140989A (ko
Inventor
정인수
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020140069320A priority Critical patent/KR101646330B1/ko
Priority to US14/531,674 priority patent/US20150354493A1/en
Priority to DE102014116832.1A priority patent/DE102014116832B4/de
Publication of KR20150140989A publication Critical patent/KR20150140989A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101646330B1 publication Critical patent/KR101646330B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/401—Controlling injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F02D35/024—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/028—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the combustion timing or phasing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28—Interface circuits
    • F02D2041/286—Interface circuits comprising means for signal processing
    • F02D2041/288—Interface circuits comprising means for signal processing for performing a transformation into the frequency domain, e.g. Fourier transformation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/025—Engine noise, e.g. determined by using an acoustic sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/28—Control for reducing torsional vibrations, e.g. at acceleration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

본 발명의 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법은 컨트롤러(10)로 연소가 제어되는 엔진(100) 구동 시 엔진(100)에서 검출된 진동신호(Raw Vibration)가 선택되며, 선택된 진동신호(Raw Vibration)에서 특정주파수대역을 추출해 MFB50추정값, Pmax추정값이 산출되고, 엔진(100)에 적용된 분사변수맵핑의 조정이 이루어지고, 분사변수맵핑조정값을 이용함으로써 MFB50추정값이 MFB50(Mass Fraction Burned 50%)의 발생위치제어를 위한 MFB50목표값을 추종하고, Pmax추정값이 실린더에서 형성되는 최대 압력제어를 위한 Pmax목표값을 추종함으로써 환경, 사용연료차이, 엔진 노화(Engine Aging)와 같은 외란 조건에 대해 엔진의 강건성 제어가 가능하고, 특히 연소실 내 연소압력 검출을 위한 고가 연소압력센서가 적용되지 않음으로써 엔진 연소 강건성 제어를 위한 엔진 시스템 구성이 저비용으로 구축되는 특징을 갖는다.

Description

엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법 및 엔진 연소 강건성 제어시스템{Engine Combustion Robustness Control Method based Engine Combustion Estimation and Engine Control System for Engine Combustion Robustness}
본 발명은 엔진의 안정적인 연소를 위한 강건성 제어에 관한 것으로, 특히 엔진의 연소 시 실린더내 연소 압력을 검출하는 고가 연소압력센서의 적용 없이도 외란(환경, 연료차이, 엔진 노화(Engine Aging))대한 연소 강건성 제어가 구현되는 제어 방법 및 엔진 연소 강건성 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 환경, 사용연료차이, 엔진 노화(Engine Aging)와 같은 외란 조건에서도 엔진의 연소 강건성 제어(안정적 연소 및 연소음 제어)측면을 충족시키는 연소 제어는 매우 중요할 수밖에 없다. 이는 고압축비를 갖는 엔진(예, 디젤 엔진)에서 더욱 중요하게 다뤄진다.
이러한 엔진 연소 제어의 예로서, 엔진 구동시 실린더내 연소압력을 이용하는 방식이 있다. 이를 위해, 엔진 제어 시스템에서는 연소실을 이루는 실린더 내부에 설치된 연소압력센서가 연계된다.
일례로, 엔진 구동이 이루어지면, 엔진으로부터 엔진회전수, 엔진부하, 크랭크각도가 체크되고, 더불어 엔진 연소 제어를 위해 연소압력센서가 실린더의 연소압력을 크랭크 각도에 따라 실린더에서 직접 검출한다. 그러면, 연소압력센서의 압력 검출 값은 연소 압력에 기인한 열발생율(Heat release rate)이 50%가 되는 MFB50(Mass Fraction Burned 50%)의 판단에 적용됨으로써 MFB50이 되는 크랭크각도에 대한 판단이 이루어진다. 이어, MFB50의 지점을 엔진의 운전 상태에 따라 계산하여 측정 MFB50으로 정의한 다음, 측정 MFB50을 목표 MFB50과 비교하여 그 차이값으로 MFB50보정값(목표 MFB50 - 측정 MFB50)을 산출하여 준다. 그러면, 연료의 주분사시기 제어에 산출된 MFB50보정값이 적용됨으로써 주분사시기의 제어가 이루어진다.
상기와 같이 엔진 동작 시 연소압력센서의 연소압과 크랭크 각센서의 크랭크 각도로 MFB50을 계산한 후, 이를 실린더의 최고압력 발생 시점 제어에 사용함으로써 엔진의 연소 안정성 및 연소음 제어가 환경, 사용연료차이, 엔진 노화(Engine Aging)와 같은 외란 조건에서도 안정적으로 구현된다.
미국공개특허2004-0050363(2004,03,18)
하지만, MFB50(Mass Fraction Burned 50%)의 판단에 연소압력을 이용하고, 연소압력검출에 연소압력센서가 적용되는 방식은 경제성에서 불리한 방식이다.
이는, 각 개별 실린더 마다 모두 고가 연소압력센서가 설치되어야 만하는 측면이 가장 큰 원인이지만, 더하여 다수 연소압력센서가 서로 연결된 시스템으로 구축되도록 와이어 레이아웃도 요구됨으로써 경제성 취약함이 더욱 가중될 수밖에 없다.
더구나, 연소압력센서가 검출한 연소압력을 이용하는 방식에서는 제어에 필요한 인자 획득을 위해선 크랭크 각을 기준으로 압력이 측정되어야 함도 불리함으로 작용될 수밖에 없다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 연소 시 발생되는 엔진 진동으로부터 MFB50(Mass Fraction Burned 50%)/Pmax(Maximum Cylinder Pressure)의 발생 위치 추정이 이루어짐으로써 연소실 내 연소압력 검출을 위한 고가 연소압력센서의 사용이 불필요하고, 특히 엔진의 진동신호에서 추출된 주파수 최대 피크 신호로부터 산출된 MFB50추정값/Pmax추정값을 제어인자로 한 연료 분사변수 맵핑 조정이 이루어짐으로써 환경, 사용연료차이, 엔진 노화(Engine Aging)와 같은 외란 조건에 대해 엔진의 강건성 제어가 가능한 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법 및 엔진 연소 강건성 제어시스템의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법은 컨트롤러로 연소가 제어되는 엔진 구동 시 실린더에서 열발생율(Heat release rate)이 50%가 되는 MFB50(Mass Fraction Burned 50%)의 발생위치제어를 위한 MFB50목표값, 실린더에서 형성되는 최대 압력제어를 위한 Pmax목표값이 설정되는 연소 강건성 제어설정단계; 상기 엔진의 떨림이 검출되고, 검출된 엔진 떨림에서 진동신호(Raw Vibration)가 선택되며, 선택된 진동신호(Raw Vibration)에서 특정주파수대역을 추출해 MFB50추정값, Pmax추정값이 산출되는 연소 강건성 제어 준비단계; 상기 엔진에 적용된 분사변수맵핑의 조정이 이루어지고, 분사변수맵핑조정값으로 상기 MFB50추정값이 상기 MFB50목표값을 추종하고, 상기 Pmax추정값이 상기 Pmax목표값을 추종하는 연소 강건성 제어 실행단계; 로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 연소 강건성 제어설정단계에서, 상기 MFB50목표값과 상기 Pmax목표값중 어느 하나가 연소 강건성 제어 설정값으로 선택되면, 상기 MFB50추정값의 산출과 상기 Pmax추정값의 산출, 상기 MFB50추정값에 의한 상기 MFB50목표값의 추종제어와 상기 Pmax추정값에 의한 상기 Pmax목표값의 추종제어도 선택된 연소 강건성 제어설정값에 따라 선택된다.
상기 연소 강건성 제어설정단계에서, 상기 컨트롤러는 상기 MFB50목표값과 상기 Pmax목표값의 설정을 위한 상기 엔진의 데이터를 읽어 들이고, 상기 데이터에는 엔진회전수, 엔진부하, 냉각수온, 흡기온, 연료분사변수, 변속기어단, 연료량이 포함된다.
상기 연소 강건성 제어 준비단계에서, 상기 진동신호(Raw Vibration)는 상기 엔진 떨림을 검출하는 가속도 센서로 획득되고, 상기 가속도 센서는 상기 엔진의 엔지블록 외부에 장착된다.
상기 연소 강건성 제어 준비단계는, (A) 상기 선택된 진동신호(Raw Vibration)에서 상기 특정주파수대역을 추출하도록 신호변환이 수행되고, (B) 상기 특정주파수대역의 값을 누적한 후 절대값으로 전환하여 국부피크(local peak)를 갖는 ATPP(Average Target Frequency Pattern)이 획득되며, (C) 상기 ATPP에 나타난 다수의 국부피크(local peak)중 최대피크(Maximum Peak)가 선택되고, 선택된 최대피크(Maximum Peak)를 갖는 FVFP(Final Value Frequency Pattern)이 획득되며, (D) MHRR발생위치-피크진동신호의 상관선도에 상기 최대피크(Maximum Peak)를 적용해 EP_MHRR(Estimation Position Maximum Heat Release Rate)이 산출된 후, 상기 EP_MHRR을 적용한 상기 MFB50추정값, 상기 Pmax추정값이 각각 산출된다.
상기 (A)에서, 상기 신호변환은 웨이브렛(Wavelet)변환방식이나 필터적용방식중 어느 하나이다. 상기 (A)에서, 상기 특정주파수대역은 0.3~0.8 kHz, 0.6~0.9kHz , 0.3~1.0kHz중 어느 하나의 대역이다.
상기 (B)에서, 상기 특정주파수대역의 값 누적은 동일시간(time)을 기준하여 100Hz 간격으로 수치를 읽어 누적하는 방식으로 이루어진다.
상기 (C)에서, 상기 최대 피크(Maximum Peak)는 상기 다수의 국부피크(local peak)중 최대피크위치(Maximum Peak Position)를 갖는 국부피크(local peak)이고, 상기 최대피크위치(Maximum Peak Position)는 동일시간(time)을 기준하여 100Hz 간격으로 국부피크(local peak)의 수치를 읽어 누적시켜서 결정된다.
상기 (D)에서, 상기 MHRR발생위치-피크진동신호의 상관선도는 MFB50-C_MHRR(MFB50-Compensation Maximum Heat Release Rate, MFB50보정값)이 계산되는 MHRR발생위치-MFB50발생위치 상관선도, Pmax-C_MHRR(Pmax-Compensation Maximum Heat Release Rate, Pmax보정값)이 계산되는 MHRR발생위치-Pmax발생위치 상관선도로 구분되고; 상기 MFB50-C_MHRR가 더해져 상기 MFB50추정값의 산출이 확정되고, 상기 Pmax-C_MHRR가 더해져 상기 Pmax추정값의 산출이 확정된다.
상기 연소 강건성 제어 실행단계에서, 상기 분사변수맵핑의 조정은 상기 MFB50목표값과 상기 MFB50추정값의 차이, 상기 Pmax목표값과 상기 Pmax추정값의 차이로 결정된다.
상기 MFB50목표값과 상기 MFB50추정값의 차이는 MFB50목표값에서 MFB50추정값을 빼준 값으로 산출되고, 상기 Pmax목표값과 상기 Pmax추정값의 차이는 Pmax목표값에서 Pmax추정값을 빼준 값으로 산출된다.
상기 연소 강건성 제어 실행단계에서, 상기 분사변수맵핑의 조정에는 주분사시기, 파일럿 연료량이 포함된다. 상기 분사변수맵핑의 조정은 PID제어기(Proportion,Intergration,Differential Controller)로 이루어진다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진 연소 강건성을 위한 엔진제어시스템은 엔진의 구동시 안정적 연소 및 연소음 제어가 이루어지는 연소 강건성 제어를 수행하는 컨트롤러에 분사변수맴핑부, 진동신호처리부, MFB50/Pmax처리부가 포함되고; 상기 진동신호처리부에서는 상기 컨트롤러가 제어변수 입력데이터로 읽어들인 가속도 센서 값의 진동신호(Raw Vibration)를 웨이브렛(Wavelet)신호 변환해 MHRR(Maximum Heat Release Rate)추정 위치값이 산출되며; 상기 MFB50/Pmax처리부에서는 상기 MHRR 추정 위치값으로부터 상기 연소 강건성 제어를 위한 MFB50 위치 목표값을 추종하는 MFB50 추정 위치값, 상기 연소 강건성 제어를 위한 Pmax 위치 목표값을 추종하는 Pmax 추정 위치값이 각각 추출되고, 상기 MFB50 위치 목표값, 상기 Pmax 위치 목표값, 상기 MFB50 추정 위치값, 상기 Pmax 추정 위치값을 상기 컨트롤러의 제어인자 추출데이터로 출력하고; 상기 분사변수맴핑부에서는 상기 제어인자 추출데이터를 읽어 PID제어기로 출력되는 분사변수맴핑의 조정에 적용되는 주분사시기를 제어인자 추출데이터에 포함시키고, 조정된 분사변수맴핑으로 상기 엔진의 주분사시기와 파일럿 연료량 제어가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어변수 입력데이터에는 엔진회전수 값, 엔진 부하 값, 냉각수온 값, 흡기온 값, 연료 분사변수 값, 변속기어단수 값, 연료량 값이 포함된다.
상기 엔진의 엔진블록에는 상기 가속도 센서 값으로 읽어 들이는 엔진진동을 검출하는 가속도 센서가 장착되고, 상기 가속도 센서는 상기 엔진블록의 외부에서 상기 엔진블록에 장착된다.
상기 분사변수맴핑부, 상기 진동신호처리부, 상기 MFB50/Pmax처리부는 연소강건성제어모듈로 일체화되고; 상기 연소강건성제어모듈에는 상기 MHRR(Maximum Heat Release Rate)추정 위치값의 산출에 적용되는 MHRR발생위치-피크진동신호의 상관선도, 상기 MFB50 추정 위치값을 보정하기 위한 MHRR발생위치-MFB50발생위치 상관선도, 상기 Pmax 추정 위치값을 보정하기 위한 MHRR발생위치-Pmax발생위치 상관선도가 포함된다.
이러한 본 발명은 엔진 연소 강건성 제어를 위한 MFB50/Pmax의 추정 및 획득이 엔진 진동을 검출하는 가속도 센서로 이루어짐으로써 고가의 연소압력센서 사용이 요구되지 않고, 특히 엔진 블록 외부로 가속도계 센서가 설치됨으로써 실린더의 각각에 설치된 연소압력센서에 의한 와이어 레이아웃이 끼치는 제반 문제도 모두 해소가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 고가 연소압력센서 대비 상당한 저가 가속도 센서가 사용되고, 특히 1개의 가속도계 센서만으로도 엔진 연소 강건성 제어 인자인 MFB50/Pmax의 추정 및 획득이 가능함으로써 엔진 연소 강건성 제어를 위한 엔진 시스템 구성이 저비용으로 구축되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 저가의 가속도 센서를 통해 측정된 엔진 진동신호에서 엔진 연소 강건성 제어를 위한 특정 대역의 주파수 선택이 용이하게 이루어지고, 선정된 특정 대역의 주파수로부터 MFB50추정값/Pmax추정값을 제어인자로 한 연료 분사변수 맵핑 조정이 구현됨으로써 연구 단계에 머물던 진동방식 엔진 연소 강건성 제어의 실용화가 촉진되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가속도 센서를 적용함으로써 MFB50/Pmax의 추정 및 획득 시 크랭크 각 기준 압력 측정을 요구하는 연소압력센서 적용 시 불리함도 해소되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 연소압력방식과 다른 엔진진동방식이 적용되면서도 환경, 사용연료차이, 엔진 노화(Engine Aging)와 같은 외란 조건에 대한 엔진의 연소 강건성 제어가 효과적으로 이루어질 수 있고, 특히 엔진의 연소 강건성 제어가 요구되는 디젤 엔진에서 더욱 효과적인 특징이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법을 순서도로 예시한 예이고, 도 2는 본 발명에 따른 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 흐름을 블록으로 예시한 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 MHRR(Maximum Heat Release Rate)위치값으로부터 MFB50(Mass Fraction Burned 50%)추정값이 산출되는 과정을 선도로 나타낸 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 엔진 연소 강건성제어가 적용된 엔진제어시스템의 구성예이며, 도 5는 본 발명에 따른 엔진제어시스템의 컨트롤러에 구비된 MHRR발생위치-피크진동신호 상관선도, MHRR발생위치-MFB50발생위치 상관선도, MHRR발생위치-Pmax발생위치 상관선도의 예이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1,2,3은 본 실시예에 따른 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 과정을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 엔진 연소 강건성 제어절차는 S10의 MFB50목표값/Pmax목표값 설정단계, S20의 MHRR발생위치추정단계, S30의 MFB50/Pmax비교단계, S40의 MFB50목표값/Pmax목표값 추종단계로 수행된다. 이러한 MFB50목표값/Pmax목표값 설정단계(S10), MHRR발생위치추정단계(S20), MFB50/Pmax비교단계(S40), MFB50목표값/Pmax목표값 추종단계(S40)는 다음과 같이 구체화된다.
S10의 MFB50목표값/Pmax목표값 설정단계에서는 연소 강건성을 달성하기 위한 MFB50목표값(Gaol Mass Fraction Burned 50%, 이하 G_MFB50)/Pmax목표값(Gaol Maximum Cylinder Pressure, 이하 G_Pmax)의 설정이 이루어진다. 상기 MFB50(Mass Fraction Burned 50%)은 연소 압력에 기인한 열발생율(Heat release rate)이 50%임을 의미하고, 상기 Pmax은 엔진의 실린더에서 형성되는 최대 압력을 의미한다. 그러므로, MFB50목표값/Pmax목표값 설정단계는 G_MFB50와 G_Pmax는 함께 이용되거나 또는 각각 이용될 수 있다.
이러한 설정은 엔진 구동 시 측정되는 다수의 엔진 검출 데이터를 통해 이루어지며, 이는 도 2의 MFB50/Pmax 발생위치(S10)를 통해 처리된다. 상기 MFB50/Pmax 발생위치(S10)가 이용하는 엔진 검출 데이터에는 컨트롤러(10)로 입력되는 연료량, 엔진RPM, 기어단수, 분사변수, 흡기온, 냉각수온 등이 포함된다. 그러면, 컨트롤러(10)에서는 검출 값으로부터 연소 압력에 기인한 열발생율(Heat release rate)이 50%가 되는 MFB50(Mass Fraction Burned 50%)이 판단됨으로써 현재 구동중인 엔진 상태를 반영해 G_MFB50이 설정된다. 또는, MFB50에 일치되는 실린더내 최대 연소 압력인 Pmax가 판단됨으로써 현재 구동중인 엔진 상태를 반영해 G_Pmax가 설정된다.
S20의MHRR발생위치추정단계에서는 MFB50(Mass Fraction Burned 50%)에 매칭되는 엔진 연소 압력에 기인한 열발생율(Heat release rate)의 50%가 추정되는 과정이고, 이를 통한 MHRR추정위치값(Estimation Position Maximum Heat Release Rate, 이하 EP_MHRR)은 MFB50추정값(Estimation Mass Fraction Burned 50%, 이하 E_MFB50)의 산출에 적용되거나 또는, Pmax추정값(Estimation Maximum Cylinder Pressure, 이하 E_Pmax)의 산출에 적용된다. 이는 S20-1,S20-2,S20-3,S20-4,S20-5의 단계로 세분되고, 도 2 및 도 3을 통해 예시된다.
S20-1은 EP_MHRR을 위한 기본 데이터가 검출되는 과정이다. 이러한 과정에서는 도 2의 진동신호측정(S20-1)에 엔진블록 외부에 장착된 가속도센서가 검출한 엔진(100)의 진동 신호가 입력되고, 그 결과로 도 3과 같은 진동신호(Raw Vibration)가 제공된다. 이때, 상기 진동신호(Raw Vibration)(S20-1)는 BTDC(Before Top Dead Center)30도 ~ ATDC(Advanced Top Dead Center)60도의 구간영역을 통해 검출된 신호만 이용된다. 이와 같이, MHRR발생위치추정단계에서는 엔진블록 외부에 장착된 가속도센서를 통한 진동신호(Raw Vibration)가 검출됨으로써 실린더내 직접 설치된 고가의 연소압력센서로부터 연소압력을 검출하는 방식에 비해 경제성에서 매우 유리할 수 있다. 특히, 연소압력 검출 시 크랭크 각을 기준으로 압력 측정이 이루어져야 하는 불리함으로 해소될 수 있다.
S20-2는 진동신호(Raw Vibration)를 특정주파수대역인 0.3~0.8kHz로 변환하는 과정이다. S20-3은 0.3~0.8 kHz 대역에 대한 값을 누적하여 절대값으로 전환함으로써 0.3~0.8 kHz 대역에서 최대 피크(Maximum Peak)를 갖는 평균목표주파수패턴(Average Target Frequency Pattern, 이하 ATFP)가 획득되는 과정이다. 이러한 과정은 도 2의 진동신호 후처리과정(Post Processing)(S20-2,S20-3)에서 처리됨으로써 그 결과로 도 3의 ATFP 획득으로 나타난다. 이를 위해, 특정주파수대역 변환에는 신호를 다른 빈도 부분영역으로 분해하는 신호처리기술인 웨이브렛(Wavelet)변환이 적용되나, 경우에 따라 필터를 적용한 단순 변환도 적용될 수 있다. 또한, 절대값 전환이 이루어지는 특정 주파수 대역에 대한 누적방식은 동일시간(time)을 기준하여 100Hz 간격으로 수치를 읽어 누적하는 방식이 적용된다. 특히, 특정주파수대역은 0.3~0.8 kHz 대역으로 국한되지 않고 0.6~0.9kHz 이나 또는 0.3~1.0kHz 범위로 선정될 수 있다. 하지만, 이러한 특정주파수대역 변경 시 0.6~0.9kHz에 맞춰진 BTDC(Before Top Dead Center)30도 ~ ATDC(Advanced Top Dead Center)60도의 구간영역도 함께 변경하여 준다.
S20-4는 ATFP로부터 EP_MHRR이 계산되고, 계산된 EP_MHRR로부터 E_MFB50나 또는 E_Pmax에 적용하기 위한 MHRR위치보정값(Compensation Maximum Heat Release Rate, 이하 C_MHRR)이 산출되는 과정이다. 이러한 과정은 도 2의 MHRR발생위치추정(S20-4)에서 처리된다. 일례로, ATFP를 이용해 국부피크(local peak)가 선별되고, 선별된 국부피크(local peak)간 크기를 비교한 다음 가장 큰 차이가 나는 국부피크(local peak)가 최대피크위치(Maximum Peak Position, 이하 MPP)로 체크되는 방식이다.이때, 국부피크(local peak)로부터 선정되는 MPP는 동일시간(time)을 기준하여 100Hz 간격으로 수치를 읽어 누적하는 방식이 적용된다. 그 결과로 도 3과 같이 MPP가 표시된 최종주파수패턴(Final Value Frequency Pattern, 이하 FVFP)이 획득되고, 상기 FVFP에서 얻은 결과를 MHRR발생위치-피크진동신호의 상관선도에 적용함으로써 C_MHRR의 값이 결정된다. 상기 C_MHRR은 MFB50추정값을 위한 MFB50-C_MHRR와 Pmax추정값을 위한 Pmax-C_MHRR로 각각 구분된다. 상기 MFB50-C_MHRR의 계산에는 계산된 EP_MHRR발생위치에 일치되는 MFB50발생위치가 찾아지는 MHRR발생위치-MFB50발생위치 상관선도가 적용되는 방식이다. 또한, 상기 Pmax-C_MHRR의 계산에는 계산된 EP_MHRR발생위치에 일치되는 Pmax발생위치가 찾아지는 MHRR발생위치-Pmax발생위치 상관선도가 적용되는 방식이다.
S20-5는 MFB50추정값이나 또는 Pmax추정값이 확정되는 과정이다. 이러한 과정은 도 2의 MFB50/Pmax발생위치추정(S20-5)에서 처리되고, 이는 MHRR발생위치추정(S20-4)에서 획득된 MFB50-C_MHRR을 더해주는 간단한 과정만으로 MFB50추정값이 산출되고, Pmax-C_MHRR을 더해주는 간단한 과정만으로 Pmax추정값이 산출된다.
S30의 MFB50/Pmax비교단계에서는 MFB50목표값과 MFB50추정값이나 또는 Pmax목표값과 Pmax추정값을 각각 비교함으로써 이론과 실제사이의 차이를 판단한다. 이를 위해, MFB50목표값과 MFB50추정값의 차이가 MFB50목표값 - MFB50추정값의 관계식으로 판단되고, Pmax목표값과 Pmax추정값의 차이가 Pmax목표값 - Pmax추정값의 관계식으로 판단된다. 그 결과로 차이가 없을 때 S20으로 피드백됨으로써 MHRR발생위치추정단계가 다시 수행되고, 반면 차이가 있을 때 S40의 MFB50목표값/Pmax목표값 추종단계로 진입된다.
S40의 MFB50목표값/Pmax목표값 추종에서는 실제적으로 엔진의 강건성 제어가 이루어지는 과정이다. 이는 도 2에 예시된 바와 같이, PID제어기(Proportion,Intergration,Differential Controller)(100-1)와 엔진(100)의 사이에서 주분사시기/파일럿 연료량(S40)의 보정으로 MFB50목표값과 MFB50추정값의 차이나 또는 Pmax목표값과 Pmax추정값의 차이만큼 엔진(100)의 연소 제어가 이루어짐으로 나타난다. 그 결과로 환경, 사용연료차이, 엔진 노화(Engine Aging)와 같은 외란 조건하에서도 엔진의 강건성이 유지되는 제어를 구현하게 된다.
한편, 도 4는 본 실시예에 따른 엔진제어시스템의 구성을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 엔진제어시스템에는 엔진(100)과, 엔진(100)의 구동시 FB50목표값/Pmax목표값설정, 엔진(100)의 진동신호를 이용한 MHRR발생위치추정, MHRR발생위치추정에 의한 MFB50추정값/Pmax추정값과 FB50목표값/Pmax목표값 비교, 비교 결과에 의한 MFB50추정값/Pmax추정값의 MFB50목표값/Pmax목표값 추종으로 연소 강건성 제어가 이루어지도록 엔진(100)의 주분사시기/파일럿 연료량 보정을 수행하는 컨트롤러(10)가 포함된다. 상기 MFB50목표값/Pmax목표값설정, 상기 MHRR발생위치추정, 상기 MFB50/Pmax비교, 상기 MFB50목표값/Pmax목표값 추종은 도 1내지 도 3을 통해 설명된 S10의 MFB50목표값/Pmax목표값 설정단계, S20의 MHRR발생위치추정단계, S30의 MFB50/Pmax비교단계, S40의 MFB50목표값/Pmax목표값 추종단계와 동일하다. 그러므로, 상기 컨트롤러(10)는 도 1내지 도 3의 엔진 연소 강건성 제어 로직을 처리하는 수단을 의미한다.
본 실시예에서, 상기 컨트롤러(10)는 ECU(Engine Control Unit, 또는 Electric Control Unit)를 적용함이 바람직하다. 또한, 상기 엔진(100)은 디젤엔진을 적용함이 바람직하다.
구체적으로, 상기 컨트롤러(10)에는 엔진(100)에서 발생된 정보를 제어변수 입력데이터(13-1)를 읽어 들이고, 제어변수 입력데이터(13-1)로부터 엔진(100)의 연소 강건성 제어 인자를 제어인자 추출데이터(15-1)로 추출하는 연소강건성제어모듈(11)이 포함된다.
상기 제어변수 입력데이터(13-1)에는 가속도 센서 값(13A-1), 엔진회전수 값(13B-1), 엔진 부하 값(13B-2), 냉각수온 값(13C-1), 흡기온 값(13C-2), 연료 분사변수 값(13C-3), 변속기어단수 값(13C-4), 연료량 값(13C-5)이 포함된다. 특히, 상기 가속도 센서 값(13A-1)은 엔진(100)의 엔진블록 외부에 장착된 가속도센서가 엔진(100)의 구동시 떨림이 발생되는 엔진(100)에서 검출된 진동신호를 의미한다.
상기 제어인자 추출데이터(15-1)에는 MFB50 위치 목표값(15A-1), Pmax 위치 목표값(15A-2), MHRR 추정 위치값(15B-1), MFB50 추정 위치값(15B-2), Pmax 추정 위치값(15B-3), 주분사시기(15C-1)가 포함된다.
상기 MFB50 위치 목표값(15A-1)과 상기 Pmax 위치 목표값(15A-2)의 각각은 도 1의 MFB50목표값/Pmax목표값 설정단계(S10)에서 설정되는 G_MFB50(Gaol Mass Fraction Burned 50%)와 G_Pmax(Gaol Maximum Cylinder Pressure)을 의미한다. 상기 MHRR 추정 위치값(15B-1)은 도 1의 MHRR발생위치추정단계(S20)에서 진동신호(Raw Vibration)가 웨이브렛(Wavelet)변환 후 획득된 ATFP((Average Target Frequency Pattern)로부터 추출되는 EP_MHRR(Estimation Position Maximum Heat Release Rate)을 의미한다. 상기 MFB50 추정 위치값(15B-2)은 ATFP에서 추출한 MPP(Maximum Peak Position)로 얻어진 C_MHRR(Compensation Maximum Heat Release Rate)를 MHRR발생위치-MFB50발생위치 상관선도에 대입해 추출된 보정값인 MFB50-C_MHRR가 더해진 MFB50추정값을 의미한다. 상기 Pmax 추정 위치값(15B-3)은 ATFP에서 추출한 MPP(Maximum Peak Position)로 얻어진 C_MHRR(Compensation Maximum Heat Release Rate)를 MHRR발생위치-Pmax발생위치 상관선도에 대입해 추출된 보정값인 Pmax-C_MHRR가 더해진 Pmax추정값을 의미한다. 상기 주분사시기(15C-1)는 파일럿분사(Pilot), 스플릿분사(Split), 포스트분사(Post), 주분사(Main)로 구분된 연료분사변수 최적화 방식을 의미한다.
이를 위해, 상기 연소강건성제어모듈(11)은 분사변수맴핑부(11-1), 진동신호처리부(11-2), MFB50/Pmax처리부(11-3)로 구분된다.
상기 분사변수맴핑부(11-1)에서는 엔진회전수 값(13B-1), 엔진 부하 값(13B-2), 냉각수온 값(13C-1), 흡기온 값(13C-2), 연료 분사변수 값(13C-3), 변속기어단수 값(13C-4), 연료량 값(13C-5) 등의 제어변수 입력데이터(13-1), MFB50 위치 목표값(15A-1)/Pmax 위치 목표값(15A-2), MFB50 추정 위치값(15B-2)/Pmax 추정 위치값(15B-3), 주분사시기(15C-1) 등의 제어인자 추출데이터(15-1)를 이용한 분사변수맴핑으로 PID제어기(100-1)의 출력을 제어함으로써 엔진(100)의 연소가 MFB50 위치 목표값(15A-1)이나 Pmax 위치 목표값(15A-2)을 추종할 수 있도록 한다. 이를 통해 환경, 사용연료차이, 엔진 노화(Engine Aging)와 같은 외란 조건하에서도 엔진(100)은 강건성이 유지되는 연소가 이루어진다.
상기 진동신호처리부(11-2)에서는 제어변수 입력데이터(13-1)의 가속도 센서 값(13A-1)을 이용해 진동신호(Raw Vibration)를 특정주파수대역인 0.3~0.8kHz로 변환하고, 0.3~0.8 kHz 대역에 대한 값을 누적하여 절대값으로 전환한 ATFP(Average Target Frequency Pattern)가 획득되며, ATFP에서 산출된 최대 피크(Maximum Peak)로부터 MHRR 추정 위치값(15B-1)을 추출하기 위한 MPP(Maximum Peak Position)가 표시된 FVFP(Final Value Frequency Pattern)가 획득된다. 이를 위해, 상기 진동신호처리부(11-2)에는 웨이브렛(Wavelet)이나 필터 변환이 적용되고, 0.3~0.8 kHz 대역과 같은 특정 주파수 대역을 동일시간(time)기준으로 100Hz 간격으로 수치를 읽어 누적하여 절대값으로 전환해주는 기능이 포함된다. 더불어, 특정주파수대역을 0.3~0.8 kHz 대역으로 국한되지 않고 0.6~0.9kHz 이나 또는 0.3~1.0kHz 범위로 선정할 수 있는 기능도 포함된다.
상기 MFB50/Pmax처리부(11-3)에서는 진동신호처리부(11-2)의 출력인 FVFP(Final Value Frequency Pattern)으로 MHRR 추정 위치값(15B-1)을 산출하고, MHRR 추정 위치값(15B-1)으로부터 MFB50 위치 목표값(15A-1)/Pmax 위치 목표값(15A-2)을 추종하기 위한 MFB50 추정 위치값(15B-2)/Pmax 추정 위치값(15B-3)이 추출되고, 상기 MFB50 추정 위치값(15B-2)/Pmax 추정 위치값(15B-3)을 분사변수맴핑부(11-1)로 제공한다.
한편, 도 5는 MFB50 추정 위치값(15B-2)/Pmax 추정 위치값(15B-3)의 보정에 적용되는 MHRR발생위치-피크진동신호의 상관선도의 예로서, 상기 MHRR발생위치-피크진동신호의 상관선도는 MFB50-C_MHRR(MFB50-Compensation Maximum Heat Release Rate, MFB50보정값)이 계산되는 MHRR발생위치-MFB50발생위치 상관선도, Pmax-C_MHRR(Pmax-Compensation Maximum Heat Release Rate, Pmax보정값)이 계산되는 MHRR발생위치-Pmax발생위치 상관선도로 구분된다. 그러므로, 상기 MFB50/Pmax처리부(11-3)에서는 MHRR발생위치-피크진동신호의 상관선도를 이용해 진동신호(Raw Vibration)로 MHRR(Maximum Heat Release Rate)의 발생 위치가 파악될 수 있고, MHRR발생위치-MFB50발생위치 상관선도를 이용해 MFB50발생위치가 파악될 수 있으며, MHRR발생위치-Pmax발생위치 상관선도를 이용해 Pmax발생위치가 파악될 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법은 컨트롤러(10)로 연소가 제어되는 엔진(100) 구동 시 엔진(100)에서 검출된 진동신호(Raw Vibration)가 선택되며, 선택된 진동신호(Raw Vibration)에서 특정주파수대역을 추출해 MFB50추정값, Pmax추정값이 산출되고, 엔진(100)에 적용된 분사변수맵핑의 조정이 이루어지고, 분사변수맵핑조정값을 이용함으로써 MFB50추정값이 MFB50(Mass Fraction Burned 50%)의 발생위치제어를 위한 MFB50목표값을 추종하고, Pmax추정값이 실린더에서 형성되는 최대 압력제어를 위한 Pmax목표값을 추종함으로써 환경, 사용연료차이, 엔진 노화(Engine Aging)와 같은 외란 조건에 대해 엔진의 강건성 제어가 가능하고, 특히 연소실 내 연소압력 검출을 위한 고가 연소압력센서가 적용되지 않음으로써 엔진 연소 강건성 제어를 위한 엔진 시스템 구성이 저비용으로 구축될 수 있다.
10 : 컨트롤러 11 : 연소강건성제어모듈
11-1 : 분사변수맴핑부 11-2 : 진동신호처리부
11-3 : MFB50/Pmax처리부
13-1 : 제어변수 입력데이터 13A-1 : 가속도 센서 값
13B-1 : 엔진회전수 값 13B-2 : 엔진 부하 값
13-2 : 입력 부가 데이터 13C-1 : 냉각수온 값
13C-2 : 흡기온 값 13C-3 : 연료 분사변수 값
13C-4 : 변속기어단수 값 13C-5 : 연료량 값
15-1 : 제어인자 추출데이터
15A-1 : MFB50 위치 목표값 15A-2 : Pmax 위치 목표값
15B-1 : MHRR 추정 위치값 15B-2 : MFB50 추정 위치값
15B-3 : Pmax 추정 위치값 15C-1 : 주분사시기
100 : 엔진
100-1 : PID제어기(Proportion,Intergration,Differential Controller)

Claims (20)

  1. 컨트롤러로 연소가 제어되는 엔진 구동 시 실린더에서 열발생율(Heat release rate)이 50%가 되는 MFB50(Mass Fraction Burned 50%)의 발생위치제어를 위한 MFB50목표값, 실린더에서 형성되는 최대 압력제어를 위한 Pmax목표값이 설정되는 연소 강건성 제어설정단계;
    상기 엔진의 떨림이 검출되고, 검출된 엔진 떨림에서 진동신호(Raw Vibration)가 선택되며, 선택된 진동신호(Raw Vibration)에서 특정주파수대역을 추출해 MFB50추정값, Pmax추정값이 산출되는 연소 강건성 제어 준비단계;
    상기 엔진에 적용된 분사변수맵핑의 조정이 이루어지고, 분사변수맵핑조정값으로 상기 MFB50추정값이 상기 MFB50목표값을 추종하고, 상기 Pmax추정값이 상기 Pmax목표값을 추종하는 연소 강건성 제어 실행단계;로 수행되며,
    상기 MFB50추정값은 y=0.9106x + 1.8787로 계산되고, y는 MFB50이며 x는 MHRR(Maximum Heat Release Rate) 발생위치이며; 상기 Pmax추정값은 y=1.0464x + 1.164로 계산되고, y는 Pmax이며 x는 MHRR(Maximum Heat Release Rate) 발생위치인
    것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 연소 강건성 제어설정단계에서, 상기 MFB50목표값과 상기 Pmax목표값중 어느 하나가 연소 강건성 제어 설정값으로 선택되면, 상기 MFB50추정값의 산출과 상기 Pmax추정값의 산출, 상기 MFB50추정값에 의한 상기 MFB50목표값의 추종제어와 상기 Pmax추정값에 의한 상기 Pmax목표값의 추종제어도 선택된 연소 강건성 제어설정값에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 연소 강건성 제어설정단계에서, 상기 컨트롤러는 상기 MFB50목표값과 상기 Pmax목표값의 설정을 위한 상기 엔진의 데이터를 읽어 들이고, 상기 데이터에는 엔진회전수, 엔진부하, 냉각수온, 흡기온, 연료분사변수, 변속기어단, 연료량이 포함되는 것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 연소 강건성 제어 준비단계에서, 상기 진동신호(Raw Vibration)는 상기 엔진 떨림을 검출하는 가속도 센서로 획득되고, 상기 가속도 센서는 상기 엔진의 엔지블록 외부에 장착된 것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 연소 강건성 제어 준비단계는, (A) 상기 선택된 진동신호(Raw Vibration)에서 상기 특정주파수대역을 추출하도록 신호변환이 수행되고, (B) 상기 특정주파수대역의 값을 누적한 후 절대값으로 전환하여 국부피크(local peak)를 갖는 ATPP(Average Target Frequency Pattern)이 획득되며, (C) 상기 ATPP에 나타난 다수의 국부피크(local peak)중 최대피크(Maximum Peak)가 선택되고, 선택된 최대피크(Maximum Peak)를 갖는 FVFP(Final Value Frequency Pattern)이 획득되며, (D) MHRR발생위치-피크진동신호의 상관선도에 상기 최대피크(Maximum Peak)를 적용해 EP_MHRR(Estimation Position Maximum Heat Release Rate)이 산출된 후, 상기 EP_MHRR을 적용한 상기 MFB50추정값, 상기 Pmax추정값이 각각 산출되는 것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 (A)에서, 상기 신호변환은 웨이브렛(Wavelet)변환방식이나 필터적용방식중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 (A)에서, 상기 특정주파수대역은 0.3~0.8 kHz, 0.6~0.9kHz , 0.3~1.0kHz중 어느 하나의 대역인 것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.

  8. 청구항 5에 있어서, 상기 (B)에서, 상기 특정주파수대역의 값 누적은 동일시간(time)을 기준하여 100Hz 간격으로 수치를 읽어 누적하는 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.
  9. 청구항 5에 있어서, 상기 (C)에서, 상기 최대 피크(Maximum Peak)는 상기 다수의 국부피크(local peak)중 최대피크위치(Maximum Peak Position)를 갖는 국부피크(local peak)이고, 상기 최대피크위치(Maximum Peak Position)는 동일시간(time)을 기준하여 100Hz 간격으로 국부피크(local peak)의 수치를 읽어 누적시켜서 결정되는 것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.
  10. 청구항 5에 있어서, 상기 (D)에서, 상기 MHRR발생위치-피크진동신호의 상관선도는 MFB50-C_MHRR(MFB50-Compensation Maximum Heat Release Rate, MFB50보정값)이 계산되는 MHRR발생위치-MFB50발생위치 상관선도, Pmax-C_MHRR(Pmax-Compensation Maximum Heat Release Rate, Pmax보정값)이 계산되는 MHRR발생위치-Pmax발생위치 상관선도로 구분되고; 상기 MFB50-C_MHRR가 더해져 상기 MFB50추정값의 산출이 확정되고, 상기 Pmax-C_MHRR가 더해져 상기 Pmax추정값의 산출이 확정되는 것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 연소 강건성 제어 실행단계에서, 상기 분사변수맵핑의 조정은 상기 MFB50목표값과 상기 MFB50추정값의 차이, 상기 Pmax목표값과 상기 Pmax추정값의 차이로 결정되는 것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 MFB50목표값과 상기 MFB50추정값의 차이는 MFB50목표값에서 MFB50추정값을 빼준 값으로 산출되고, 상기 Pmax목표값과 상기 Pmax추정값의 차이는 Pmax목표값에서 Pmax추정값을 빼준 값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 연소 강건성 제어 실행단계에서, 상기 분사변수맵핑의 조정에는 주분사시기, 파일럿 연료량이 포함된 것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 분사변수맵핑의 조정은 PID제어기(Proportion,Intergration,Differential Controller)(100-1)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법.
  15. 엔진의 구동시 안정적 연소 및 연소음 제어가 이루어지는 연소 강건성 제어를 수행하는 컨트롤러에 분사변수맴핑부, 진동신호처리부, MFB50/Pmax처리부가 포함되고;
    상기 진동신호처리부에서는 상기 컨트롤러가 제어변수 입력데이터로 읽어들인 가속도 센서 값의 진동신호(Raw Vibration)를 웨이브렛(Wavelet)신호 변환해 MHRR(Maximum Heat Release Rate)추정 위치값이 산출되며; 상기 MFB50/Pmax처리부에서는 상기 MHRR 추정 위치값으로부터 상기 연소 강건성 제어를 위한 MFB50 위치 목표값을 추종하는 MFB50 추정 위치값, 상기 연소 강건성 제어를 위한 Pmax 위치 목표값을 추종하는 Pmax 추정 위치값이 각각 추출되고, 상기 MFB50 위치 목표값, 상기 Pmax 위치 목표값, 상기 MFB50 추정 위치값, 상기 Pmax 추정 위치값을 상기 컨트롤러의 제어인자 추출데이터로 출력하고; 상기 분사변수맴핑부에서는 상기 제어인자 추출데이터를 읽어 PID제어기로 출력되는 분사변수맴핑의 조정에 적용되는 주분사시기를 제어인자 추출데이터에 포함시키고, 조정된 분사변수맴핑으로 상기 엔진의 주분사시기와 파일럿 연료량 제어가 수행되며;
    상기 MFB50추정 위치값은 y=0.9106x + 1.8787로 계산되고, y는 MFB50이며 x는 MHRR 발생위치이며; 상기 Pmax추정 위치값은 y=1.0464x + 1.164로 계산되고, y는 Pmax이며 x는 MHRR(Maximum Heat Release Rate) 발생위치인
    것을 특징으로 하는 엔진 연소 강건성 제어시스템.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 제어변수 입력데이터에는 엔진회전수 값, 엔진 부하 값, 냉각수온 값, 흡기온 값, 연료 분사변수 값, 변속기어단수 값, 연료량 값이 포함되는 것을 특징으로 하는 엔진 연소 강건성 제어시스템.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 엔진의 엔진블록에는 상기 가속도 센서 값으로 읽어 들이는 엔진진동을 검출하는 가속도 센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 엔진 연소 강건성 제어시스템.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 가속도 센서는 상기 엔진블록의 외부에서 상기 엔진블록에 장착되는 것을 특징으로 하는 엔진 연소 강건성 제어시스템.
  19. 청구항 15에 있어서, 상기 분사변수맴핑부, 상기 진동신호처리부, 상기 MFB50/Pmax처리부는 연소강건성제어모듈로 일체화되고; 상기 연소강건성제어모듈에는 상기 MHRR(Maximum Heat Release Rate)추정 위치값의 산출에 적용되는 MHRR발생위치-피크진동신호의 상관선도, 상기 MFB50 추정 위치값을 보정하기 위한 MHRR발생위치-MFB50발생위치 상관선도, 상기 Pmax 추정 위치값을 보정하기 위한 MHRR발생위치-Pmax발생위치 상관선도가 포함된 것을 특징으로 하는 엔진 연소 강건성 제어시스템.
  20. 청구항 15에 있어서, 상기 엔진은 디젤 엔진이고, 상기 컨트롤러는 ECU(Engine Control Unit)인 것을 특징으로 하는 엔진 연소 강건성 제어시스템.
KR1020140069320A 2014-06-09 2014-06-09 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법 및 엔진 연소 강건성 제어시스템 KR101646330B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140069320A KR101646330B1 (ko) 2014-06-09 2014-06-09 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법 및 엔진 연소 강건성 제어시스템
US14/531,674 US20150354493A1 (en) 2014-06-09 2014-11-03 Engine combustion robustness control method based on engine combustion estimation and engine control system for engine combustion robustness
DE102014116832.1A DE102014116832B4 (de) 2014-06-09 2014-11-18 Verbrennungsmotor-Verbrennungsstabilität-Steuerverfahren basierend auf Verbrennungsmotor-Verbrennungsschätzung sowie Verbrennungsmotor-Steuersystem für Verbrennungsmotor-Verbrennungsstabilität

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140069320A KR101646330B1 (ko) 2014-06-09 2014-06-09 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법 및 엔진 연소 강건성 제어시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150140989A KR20150140989A (ko) 2015-12-17
KR101646330B1 true KR101646330B1 (ko) 2016-08-12

Family

ID=54706325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140069320A KR101646330B1 (ko) 2014-06-09 2014-06-09 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법 및 엔진 연소 강건성 제어시스템

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20150354493A1 (ko)
KR (1) KR101646330B1 (ko)
DE (1) DE102014116832B4 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017025777A (ja) * 2015-07-22 2017-02-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
KR101765590B1 (ko) * 2015-09-08 2017-08-07 현대자동차 주식회사 엔진 제어 장치 및 방법
US10371071B2 (en) * 2016-11-09 2019-08-06 Fev North America, Inc. Systems and methods for non-intrusive closed-loop combustion control of internal combustion engines
JP2018178736A (ja) * 2017-04-03 2018-11-15 株式会社豊田自動織機 車両の振動抑制装置
KR101865023B1 (ko) * 2018-04-23 2018-06-07 정균식 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템 및 출력측정방법
KR20210055232A (ko) * 2019-11-07 2021-05-17 현대자동차주식회사 샘플링 진동 주파수 비율 하향 방식 엔진연소제어 방법 및 엔진연소제어 시스템
IT202200013879A1 (it) * 2022-06-30 2023-12-30 Marelli Europe Spa Metodo per stimare la pressione massima all'interno di una camera di combustione di un cilindro di un motore a combustione interna

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003120409A (ja) * 2001-10-02 2003-04-23 Avl List Gmbh 燃焼状態を検知する方法
KR101316281B1 (ko) * 2011-12-13 2013-10-08 아주대학교산학협력단 디젤엔진의 연소 제어 방법
WO2013174786A1 (de) * 2012-05-25 2013-11-28 Continental Automotive Gmbh Minimierung der verbrennungsgeräusche einer brennkraftmaschine basierend auf einer erkennung einer instabilität der lage des maximums eines zylinderdruckgradienten

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4086602B2 (ja) 2002-09-17 2008-05-14 株式会社日立製作所 多気筒エンジンの制御装置及び制御方法
US7823563B2 (en) * 2008-05-08 2010-11-02 Ford Global Technologies, Llc Cylinder-by-cylinder balancing of combustion timing in HCCI engines
KR100993378B1 (ko) 2008-12-03 2010-11-09 서울대학교산학협력단 압축 착화 엔진의 연소시기 판별방법 및 그 장치
JP5570488B2 (ja) 2011-10-14 2014-08-13 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ
KR101567718B1 (ko) * 2014-07-28 2015-11-10 현대자동차주식회사 디젤 연소음 제어 방법 및 그 제어 시스템.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003120409A (ja) * 2001-10-02 2003-04-23 Avl List Gmbh 燃焼状態を検知する方法
KR101316281B1 (ko) * 2011-12-13 2013-10-08 아주대학교산학협력단 디젤엔진의 연소 제어 방법
WO2013174786A1 (de) * 2012-05-25 2013-11-28 Continental Automotive Gmbh Minimierung der verbrennungsgeräusche einer brennkraftmaschine basierend auf einer erkennung einer instabilität der lage des maximums eines zylinderdruckgradienten

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014116832A1 (de) 2015-12-17
DE102014116832B4 (de) 2021-11-25
US20150354493A1 (en) 2015-12-10
KR20150140989A (ko) 2015-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101646330B1 (ko) 엔진 연소 추정에 의한 엔진 연소 강건성 제어 방법 및 엔진 연소 강건성 제어시스템
US4744244A (en) Cylinder pressure sensor output compensation method for internal combustion engine
US8342011B2 (en) Method for determining a value representative of the pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine
CN100501143C (zh) 内燃机、用于内燃机的发动机管理系统及方法
JP6312618B2 (ja) 内燃機関の制御装置及び異常燃焼検出方法
KR101316281B1 (ko) 디젤엔진의 연소 제어 방법
AU2014276543A1 (en) Misfire detection system for internal combustion engine
US20150226642A1 (en) In-cylinder pressure detection device for internal combustion engine
JP2010236534A (ja) 内燃機関の制御装置
US20080053404A1 (en) Ignition timing control system for internal combustion engine
US9732697B2 (en) Method for controlling engine combustion noise feedback
JPWO2011155054A1 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2015197083A (ja) 内燃機関の筒内圧検出装置
CN102155322A (zh) 一种发动机爆震判定方法
US10273929B2 (en) Ignition timing control apparatus for internal combustion engine
US20150219026A1 (en) In-cylinder pressure detection device for internal combustion engine
JP6591389B2 (ja) 内燃機関のノッキング検出装置
KR101646395B1 (ko) 엔진 진동신호로 예측된 연소음 피드백 제어 방법
US9726107B2 (en) Fuel injection control system for a single-cylinder diesel engine and control method therefor
CN103603731A (zh) 基于离子电流的发动机转矩估计方法
US20180283305A1 (en) Engine system
KR101393566B1 (ko) 엔진의 상사점 보정방법
JP2018150897A (ja) 燃焼演算装置
JP2018021456A (ja) 燃焼演算装置
JPH0526951B2 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190729

Year of fee payment: 4