KR101866171B1

KR101866171B1 - 내연 기관 작동 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101866171B1
Application number: KR1020110063766A
Authority: KR
Inventors: 레자 아자데; 게르하르트 에저; 볼프강 모저
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2018-07-04
Also published as: US9404431B2; DE102010025662B4; KR20120002476A; DE102010025662A1; US20120004803A1

Abstract

본 발명은 복수의 실린더들과 배기 가스 프로브와 크랭크축 각도 센서를 구비하는 내연 기관 작동 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상기 복수의 실린더들에는 연료 계량을 위한 각각의 분사 밸브들이 할당되고, 상기 배기 가스 프로브는 배기 가스관 내에 배치되고 상기 배기 가스 프로브의 측정 신호가 각각의 실린더 내 공연비를 나타내고, 그리고 상기 크랭크축 각도 센서의 측정 신호는 크랭크축의 크랭크축 각도를 나타낸다. 상기 내연 기관의 기정의된 작동 범위 내에서 그리고 하나 이상의 기정의된 조건이 충족되었을 때, 실린더-개별 람다 제어(CILC)의 활성화가 인에이블되기 전에 유해 배출물에 관한 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단(CYBL-HOM)이 수행된다.

Description

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

본 발명은 복수의 실린더들과 배기 가스 프로브와 크랭크축 각도 센서를 구비하는 내연 기관 작동 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상기 복수의 실린더들에는 연료 계량(metering)을 위한 각각의 분사 밸브들이 할당되고, 상기 배기 가스 프로브는 배기 가스관(管, tract) 내에 배치되고 상기 배기 가스 프로브의 측정 신호가 각각의 실린더 내 공연비를 나타내고, 그리고 상기 크랭크축 각도 센서의 측정 신호는 크랭크축의 크랭크축 각도를 나타낸다.

모터 차량에 의해 배출되는 유해 배출물에 관한 엄격한 법규들의 맥락에서, 중요한 대책은 공기/연료 혼합물의 연소 동안 내연 기관의 각각의 실린더 내에 생성되는 유해 배출물을 낮은 레벨로 유지하는 것이다. 추가적인 대책은 내연 기관 내 배기가스 후처리 시스템을 사용하는 것인데 배기가스 후처리 시스템은 개개의 실린더 내 공기/연료 혼합물의 연소 프로세스 동안 생성된 유해 배출물을 무해한 물질로 변환한다. 이를 위해서, 배기 가스 촉매 컨버터가 사용되는데 배기 가스 촉매 컨버터는 일산화탄소, 탄화수소 및 산화 질소를 무해한 물질로 변환한다.

연소 동안 유해 배출물의 생성의 특정한 영향(specified influencing) 그리고 배기 가스 촉매 컨버터에 의해서 고효율로 유해 성분을 변환하는 것은 각각의 실린더 내 매우 정밀하게 조정된 공연비를 전제로 한다(presuppose).

특히 배기 가스 촉매 컨버터들이 엔진에 점점 더 가깝게 배치되는 것과 관련하여 그리고 각각의 국가에서 상응하게(correspondingly) 특정된 법규의 관점에서, 공연비의 정밀한 실린더-개별 조정이 점점 더 중요해지고 있는데, 각각의 배기 가스 패킷들(packets)이 짧은 혼합 거리 때문에 상대적으로 불량하게 혼합되기 때문이다.

제한된 오염물 배출에 관한 점점 더 엄격해지는 법규는 각각의 실린더들 간의 공연비가 작은 공차(tolerance)를 가질 것을 필요하게 만들고 있다. 매우 불균등한(uneven) 분포 및 보상(compensation)의 부존재는 배출에 있어서의 상당한 악화를 야기하고 그리고 심지어 운전용이도(drivability)의 탐지가능한 문제를 야기한다.

나아가, 각각의 생산자(producer)의 차량 함대(vehicle fleets)에 대하여 차량의 점진적으로 증가하는 비율로, 배출에 대한 규정된 제한값들의 초과를 야기하는, 공연비의 실린더-선택적 불균등 분포를 탐지하기 위한 법규들이 존재한다.

각각의 실린더의 각각의 연소 챔버 내 공연비의 정밀한 실린더-개별 조정을 목적으로, 실린더-개별 람다 제어를 이용하는 것이 DE 10 2004 004 291 B3에 개시되어 있는데, 이것에 의하면 평균 공연비에 대한 각각의 실린더-개별 공연비의 각각의 편차가 최소화될 수 있다. 배기 가스관에 배치된 배기 가스 프로브의 측정 신호는 각각의 실린더 내 공연비를 나타내는데, 상기 측정 신호는 각각의 실린더의 피스톤의 기준 위치(reference position)에 대한 기정의된 크랭크축 각도에서 탐지되고 각각의 실린더에 할당된다. 실린더-개별 람다 제어기에 의해서, 각각의 실린더에 대하여 생성된 측정 신호에 따라서 각각의 실린더 내 공연비에 영향을 미치는 것에 대한 조작 변수(manipulated variable)가 생성된다. 기정의된 크랭크축 각도가 제어기의 불안정성 척도(instability criterion)에 따라서 적응된다.

또한 실린더-개별 람다 제어의 각각의 제어기 값에 따라서 상이한 온도 범위에 대하여 제1 적응값 및 제2 적응값이 결정되는 실린더-개별 람다 제어가 DE 10 2005 009 101 B3에 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 내연 기관의 신뢰성 있는 작동을 가능하게 할 수 있는 내연 기관의 작동 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 독립항들의 기술적 특징들(features)에 의해서 성취된다. 본 발명의 이로운 구성들이 종속항들에서 특징지워진다.

본 발명은 복수의 실린더들과 배기 가스 프로브와 크랭크축 각도 센서를 구비하는 내연 기관의 작동 방법 및 상응하는 장치를 특징으로 하는데, 상기 복수의 실린더들에는 연료 계량을 위한 각각의 분사 밸브가 할당되고, 상기 배기 가스 프로브는 배기 가스관 내에 배치되고 상기 배기 가스 프로브의 측정 신호가 각각의 실린더 내 공연비를 나타내고, 그리고 상기 크랭크축 각도 센서의 측정 신호는 크랭크축의 크랭크축 각도를 나타낸다. 상기 내연 기관의 기정의된 작동 범위 내에서 그리고 하나 이상의 기정의된 조건이 충족되었을 때, 실린더-개별 람다 제어(CILC)의 활성화가 인에이블되기 전에 유해 배출물에 관한 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단(CYBL-HOM)이 수행된다. 내연 기관의 기정의된 작동 범위는 예를 들어 특히 기정의된 엔진 속도 범위에 의해서 특징지워질 수 있다.

유해 배출물에 관한 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단을 수행하는 것에 의해서, 특히 허용 범위 위로 유해 배출물이 초과하는 것이 초기 단계(early stage)에서 탐지될 수 있다. 이런 방식으로, 허용된 유해물 배출의 관찰에 관하여, 러프 러닝에 기초하여, 양의 진단(positive diagnosis) 후에, 그러면 선택적으로 활성화되는 람다 제어에 의해서 신뢰성 있는 작동이 기정의된 작동 범위 내에서 발생할 수 있다.

이러한 맥락에서 진단이 특히 부품-기반 진단(component-based diagnosis)이 실린더-개별 람다 제어의 틀(framework) 내에서 수행되는 것이 가능해지고 그 결과 예를 들어 결함이 있는(faulty) 분사 밸브가 탐지될 수 있는데, 이러한 결함은 예를 들어 코킹된(coked) 노즐 니들(nozzle needle) 또는 분사 밸브 상 부착물(deposits)에 의해서 야기될 수 있고 이것은 분사의 악화(deterioration)를 야기한다.

그러나, 이러한 결함들이 반드시 기정의된 제한값들에 관련된 배출물에 영향을 미치는 것은 아닌데, 예를 들어 오염물의 적절한 처리를 구비하는(with) 적절한 배기 시스템에 의해서 이들이 보상될 수 있기 때문이다.

이러한 맥락에서 적어도 내연 기관의 기정의된 작동 범위 내에서 오염물-관련 배출물의 탐지에 관하여 매우 정확하게 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단이 작동된다는 것이 밝혀졌다.

또한 실린더-개별 람다 제어 동안 선택적으로 수행되는 부품 진단의 맥락에서, 유해 물질의 배출에 대한 진단을 사용할 때 요구될 수 있는 것보다 더 좁게 제한값들을 설정하는 것이 가능해진다. 이로써, 각각의 부품의, 예를 들어 분사 밸브의 결함이 이런 방식으로 보다 빠르고 보다 신뢰성 있게 탐지될 수 있다. 더욱이, 이런 방식으로 단지 유해 배출물에 관하여 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단 을 수행하는 것이 가능해지고 그리고 이로써, 특히 기정의된 임계값들의 적절한 파라미터화(parameterization)에 의해서, 부품들에 관한 한계 조건(marginal condition)이 아니라 배출-관련 한계 조건만을 진단에 고려하는 것이 요구되도록 할 수 있다.

러프-러닝 기반 실린더-개별 진단 동안, 예를 들어 각각의 실린더 내 공연비의 능동 조정(active adjustment)이 수행된다. 예를 들면, 현재 분석될 실린더가 "희박(lean)"의 방향으로 점진적으로 점점 더 조정되고, 각각의 다른 실린더들 내에서 공연비의 상응하게 반대인 조정에 의해서 상응하는 보상이 발생한다. 각각의 공연비의 이러한 변화(varying)는 바람직하게는 러프-러닝 값이 기정의된 임계값에 이르거나 초과할 때까지 수행된다.

그러면 예를 들어 각각의 실린더에 대한 제어 신호 - 상기 제어 신호는 이 때(at this time) 조정되었음 - 에 의해서 진단이 수행될 수 있고, 그리고 예를 들어 조정된 분사량에 의해서 그리고 제어 신호/분사량을 예를 들어 각각의 실린더에 대한 진단을 수행할 때 각각의 실린더의 평균값에 상응하는 기준값과 비교하는 것에 의해서 상기 진단이 나타날(represent) 수 있다. 예를 들어 25%를 넘는 상응하게 큰 편차의 경우에, 배출-관련 결함이 추론될 수 있고 적절한 조치가 개시될 수 있다.

예를 들어 DE 10 2004 004 291 B3에 실린더-개별 람다 제어가 개시되어 있는데, 이 점에 관하여 상기 등록 특허의 내용이 본 명세서에 편입된다. 나아가, DE 10 2005 009 101 B3에 실린더-개별 람다 제어가 개시되어 있는데, 이 점에 관하여 상기 등록 특허의 내용이 본 명세서에 편입된다.

따라서, 실린더-개별 람다 제어의 맥락에서, 예를 들어 각각의 실린더-개별 람다 값들이 결정되고 각각의 분사 밸브들에 대한 제어 신호들이 각각의 실린더 내 실제 공연비를 균등화(equalizing)할 목적으로 상응하게 적응된다.

또한, 유해 배출물에 관한 러프-러닝 기반 진단의 결과의 관점에서(in terms of) 진단의 품질(quality)에 의존하거나 또는 러프-러닝 기반 진단의 수행 동안 중단(interruption) 횟수 및 유해 배출물에 관한 러프-러닝 기반 진단의 결과에 의존하여 실린더-개별 람다 제어의 활성화가 추가적으로 인에이블될 수 있다.

이로운 일 구성에 따르면, 상기 내연 기관의 기정의된 제1 작동 범위 내에서 상기 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단을 수행하지 아니하고 상기 실린더-개별 람다 제어가 활성화된다. 상기 내연 기관의 기정의된 제2 작동 범위 내에서, 상기 실린더-개별 람다 제어의 활성화가 인에이블되기 전에, 하나 이상의 기정의된 조건이 충족되었을 때 유해 배출물에 관한 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단이 수행된다.

이러한 맥락에서, 상기 제1 작동 범위의 최대 엔진 속도가 상기 제2 작동 범위의 최소 엔진 속도보다 작다. 이에 의해서 러프-러닝 기반 진단이 제2 작동 범위 내에서 특히 신뢰성있게 수행될 수 있다는 고려사항(consideration)이 이용된다. 따라서 이런 방식으로 러프-러닝 기반 진단에서 사용된 측정 신호의 품질에 의존하여, 특히 다소 높은 엔진-속도 범위 내에서 다시 말해서 특히 부분-부하 작동시, 신뢰성 있는 진단 결과를 줄 수 있을 정도로 품질이 충분히 높다는 고려사항이 이용된다. 몇몇 경우들에 있어서 매우 낮은 엔진 속도에서 예를 들어 무부하(idle)에서 또는 무부하에 가까운 속도 범위에서 이것이 충족되지 아니하는데 그 결과 이러한 작동 범위에서 러프-러닝 기반 진단이 불필요하다는 것이 적절해 보인다.

또한 실린더-개별 람다 제어가 특히 또한 매우 낮은 엔진 속도를 포함할 수 있는 제1 작동 범위에서 매우 정확하게 수행될 수 있다는 것이 그리고 특히 이러한 람다 제어 내에서 선택적으로 수행되는 진단이 매우 정확할 수 있다는 것이 밝혀졌다.

바람직한 다른 구성에 의하면, 주행 사이클(driving cycle) 마다 한 번 이상 충족되는 방식으로 상기 기정의된 조건이 구성된다. 특히, 이것을 각각의 작동 범위와 관련하여 보아야 한다.

이런 방식으로 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단의 수행을 단지 필요한 정도까지로 효율적으로 줄일 수 있다.

바람직한 다른 구성에 의하면, 상기 실린더-개별 람다 제어 동안, 하나 이상의 적응값이 적응되고 상기 적응값은 각각의 분사 밸브를 활성화하기 위해 제어 신호를 적응시키기 위해 사용된다. 이런 방식으로, 그러면 각각의 분사 밸브를 활성화하도록 제어 신호를 적응시키기 위해 실린더-개별 람다 제어가 활성화되지 아니하는 작동 조건들 하에서 적어도 하나의 적응값이 사용될 수 있다. 이것은 내연 기관의 모든 작동 상태들(operating states)에 걸쳐서 유해 물질이 덜 배출되게 하는 것을 보증한다. 예를 들면, 이로써 하나 이상의 상이한 적응값이 상이한 작동 범위들에 대하여 각각에 제공될 수 있고 및/또는 상이한 적응값들이 예를 들어 상이한 온도 범위들에 대하여 제공될 수도 있다.

여기서 각각의 분사 밸브의 제어 신호를 적응시키기 위해 각각의 적응값은 상기 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단을 수행하는 동안 선택적으로 사용되는 것이 바람직하다. 그러나 이러한 맥락에서 몇몇 경우들에서 러프-러닝 기반 진단 내에서 각각의 적응값을 적절하게 고려하는 것이 이롭다.

바람직한 다른 구성에 의하면, 상기 하나 이상의 적응값에 의존하여 성분-관련(component-related) 진단이 수행된다.

바람직한 다른 구성에 의하면, 상기 성분-관련 진단 동안 사용되는 임계값이 유해 배출물에 관한 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단 동안 사용되는 임계값과 독립적으로 특정된다.

바람직한 다른 구성에 의하면, 상기 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단에 의존하여 하나 이상의 적응값의 타당성 체크가 수행된다. 이런 방식으로 실린더-개별 람다 제어의 기능성(functionality)의 모니터링 및 그것을 수반하는 적응값의 결정 및 적응의 모니터링이 간단하게 수행될 수 있고 이로써 결함에 대한 더 나은 보호(protection)가 보장될 수 있다.

바람직한 다른 구성에 의하면, 하나 이상의 적응값에 의존하여 상기 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단의 타당성 체크가 수행된다. 이러한 역 루트(inverse route)에 의하면, 몇몇 경우들에서 러프-러닝 기반 진단에서의 에러가 탐지될 수 있고 진단의 전반적인 신뢰성이 향상될 수 있다.

이하 도식적인 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 내연 기관을 제어 장치와 함께 도시한다.
도 2는 내연 기관의 작동 범위들이 작도된 다이어그램이다.
도 3은 내연 기관의 작동 프로그램을 나타내는 순서도이다.
도면들에서, 동일한 구조 또는 기능을 가지는 요소들을 동일한 참조 기호를 사용하여 지칭하였다.

도 1을 참조하면 내연 기관은 흡입관(induction tract)(1)과 엔진 블록(2)과 실린더 헤드(3)와 배기 가스관(4)을 포함한다. 흡입관(1)은 바람직하게는 쓰로틀 플랩(throttle flap)(11)과 컬렉터(12)와 흡입 파이프(intake pipe)(13)를 포함하는데, 흡입 파이프(13)는 유입 덕트(inlet duct)를 매개로 실린더(Z1)까지 이어져 엔진 블록(2) 내로 이어진다. 엔진 블록(2)은 크랭크축(21)을 더 포함하고, 크랭크 축은 커넥팅 로드(25)를 매개로 실린더(Z1)의 피스톤(24)에 커플링된다.

실린더 헤드(3)는 가스 유입 밸브(30)와 가스 유출 밸브(31)와 밸브 드라이브들(32, 33)을 구비하는 밸브 기구를 포함한다. 실린더 헤드(3)는 분사 밸브(34)와 스파크 플러그(35)를 더 포함한다. 대안적으로, 분사 밸브(34)는 흡입관(1) 내에 배치될 수도 있다.

배기 가스관(4)은 배기 가스 촉매 컨버터(40)를 포함하는데 상기 배기 가스 촉매 컨버터(40)는 바람직하게는 3방향 촉매 컨버터의 형태를 취한다.

제어 장치(6)가 제공되는데, 다양한 피측정 변수들을 취득하고 피측정 변수들의 측정 값들을 결정하는 센서들이 상기 제어 장치에 결부된다. 작동 변수들은 피측정 변수들 외에 그로부터 유도된 변수들을 더 포함한다. 작동 변수들 중 하나 이상에 따라서, 제어 장치(6)가 액추에이팅 드라이브들에 대한 제어 신호들을 생성하는 것에 의해서, 내연 기관에 결부되고 각각이 상응하는 액추에이팅 드라이브들을 구비하는 액추에이터들을 제어한다.

제어 장치(6)는 내연 기관의 작동 장치로서도 지칭될 수 있다.

센서들은 가속 페달(7)의 위치를 탐지하는 페달 위치 센서(71)와, 쓰로틀 플랩(11)의 상류에서 공기-질량 유동을 탐지하는 공기 질량 유동 센서(14)와, 흡입 공기 온도를 탐지하는 온도 센서(15)와, 흡입 파이프 압력을 탐지하는 압력 센서(16)와, 크랭크축 각도 - 이후 회전 속도(N)가 이 크랭크축 각도에 결부됨 - 를 탐지하는 크랭크축 각도 센서(22)와, 크랭크축(21)의 토크를 탐지하는 토크 센서(23)와, 캠축 각도를 탐지하는 캠축 각도 센서(36a)와, 배기 가스의 잔여 산소량을 탐지하고 그 측정 신호가 공기/연료 혼합물의 연소 동안 실린더(Z1) 내 공연비를 나타내는 배기 가스 프로브(41)이다. 배기 가스 프로브(41)는 바람직하게는 선형 람다 프로브의 형태이고 따라서 공연비의 넓은 유효 범위(wide relevant range)에 걸쳐서 공연비에 비례하는 측정 신호를 생성한다.

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

액추에이터들은 예를 들어, 쓰로틀 플랩(11), 가스 유입 및 가스 유출 밸브들(30, 31), 분사 밸브(34) 또는 스파크 플러그(35)이다.

실린더(Z1) 이외에 추가적인 실린더들(Z2 내지 Z4)이 더 제공되는데, 상응하는 액추에이터들이 마찬가지로 추가적인 실린더들(Z2 내지 Z4)에 결부된다. 배기 가스관의 각각의 배기 가스 열(train)은 바람직하게는 실린더들의 각각의 배기 뱅크(exhaust bank)(실린더 뱅크로서도 지칭될 수 있음)와 결부되고, 그리고 각각의 배기 가스 프로브(41)는 각각의 배기 가스 열과 각각 상응하게 결부된다.

제어 장치(6)는 바람직하게는 연산 유닛(arithmetic unit)와 데이터 및 프로그램들을 저장하기 위한 메모리를 포함한다. 내연 기관을 작동시키기 위해서, 작동 동안 상기 연산 유닛에서 구동될 수 있는 내연 기관을 작동시키기 위한 프로그램이 제어 장치(6)에 저장되고 상기 프로그램은 실린더-개별 람다 제어(CILC)의 활성화가 인에이블되기 전에, 하나 이상의 기정의된 조건이 충족되었을 때 내연 기관의 기정의된 작동 범위 내에서 유해 배출물에 관한 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단(CYBL-HOM)을 실행하도록 설계된다.

도 2를 참조하면, 예를 들면, 제1 작동 범위(BB1) 및 제2 작동 범위(BB2)가 이러한 맥락에서 제공된다. 작동 범위들은 특히 엔진 속도(N)와 관련하여 오버랩되지 않도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 제1 작동 범위(BB1)는 예를 들어 제1 작동 범위의 최대 엔진 속도(N_MAX1)까지 연장되고 제2 작동 범위(BB2)는 엔진 속도의 관점에서 제2 작동 범위(BB2)의 최소 엔진 속도(N_MIN2)로부터 시작된다. 제1 작동 범위(BB1)의 최대 엔진 속도(N_MAX1)는 제2 작동 범위(BB2)의 최소 엔진 속도(N_MIN2)보다 작다. 내연 기관에 따라서, 각각의 경우에 상이한 값들을 가질 수 있다. 제1 작동 범위(BB1)의 최대 엔진 속도(N_MAX1)는 예를 들면 약 1000 RPM이다. 제2 작동 범위(BB2)의 최소 엔진 속도(N_MIN2)는 예를 들면 약 1200 RPM이다.

제2 작동 범위는 실질적으로 소위 부분 부하 범위 내에서 연장되고 내연 기관에 따라서 예를 들어 약 3000 RPM까지 연장될 수 있지만 원칙적으로 더 높은 RPM까지도 연장될 수 있다. 제1 작동 범위는 계량될 연료량(MFF)과 관련하여, 예를 들어 약 12 mg/스트로크까지 연장할 수 있지만 원칙적으로 내연 기관 별로 달라질 수 있다. 제2 작동 범위(BB2)는 예를 들어 약 10 mg/스트로크로부터 약 20 mg/스트로크까지 연장할 수 있지만 마찬가지로 원칙적으로 내연 기관 별로 달라질 수 있다.

또한, 측지학적 높이(geodetic height) 또는 정적인 작동 상태의 존재 또는 실린더 스위치-오프 모드의 현재의 부존재와 같은 내연 기관의 다른 작동 변수들에 따라서, 각각의 작동 범위가 각각의 다른 작동 범위와 구별될 수 있다(demarcated from).

도 3을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 내연 기관을 작동시키기 위한 프로그램이 선택적으로 변수들이 초기화될 수 있는 단계 S1으로 시작된다. 시작은 바람직하게는 엔진 시동(engine start)에 시간적으로 근접하여 발생한다. 이어서 단계 S3에서 예를 들면 제1 작동 범위(BB1)가 존재하는지를 체크한다. 이러한 범위는 예를 들어 무부하 또는 저부하 작동점을 포함할 수 있다. 그러한 경우인지 여부가 현재의 엔진 속도 및/또는 분사될 연료량(MFF)과 관련하여 그리고 선택적으로 다른 작동 변수들과 관련하여 체크된다.

단계 S3의 조건이 충족되면, 단계 S5에서 실린더-개별 람다 제어(CILC)의 활성화가 가능한지가 체크된다. 이로써, 바람직하게는 예를 들면 적어도 거의 정적이거나 또는 정적인 작동 상태에서만 실린더-개별 람다 제어가 활성화된다. 단계 S5의 조건이 충족되지 아니하면, 선택적으로 기정의될 수 있는 대기 시간 후에, 프로세스는 다시 단계 S3로 계속된다.

이와 달리, 단계 S5의 조건이 충족되면, 실린더-개별 람다 제어(CILC)가 활성화되고 예를 들어 각각의 분사 밸브(34)를 활성화하기 위해 각각의 제어 신호를 적응시키기 위한 상응하는 제어 값들이 결정되고 또한 하나 이상의 적응값들로 적응되는데, 이것은 바람직하게는 각각의 적응값의 적응시 그때에(at that time) 유효한 제어 값이 반대 방향으로 상응하게 적응되어서 전체적으로 일정한 효과를 얻을 수 있는 방식으로 실행된다.

단계 S9에서 실린더-개별 람다 제어(CILC)의 맥락에서 결정된 하나 이상의 적응값들이 허용 범위(tolerance limit)를 초과했는지를 다시 말해서 예를 들어 기정의된 임계값을 초과했는지를 체크한다. 이러한 기정의된 임계값은 예를 들어 다른 분사 밸브들에 대하여 수행된 평균 적응과 비교할 때 이에 의해서 조정되는(conditioned) 계량될 연료량의 약 10%에 해당하도록 선택될 수 있다.

단계 S9의 조건이 충족되면, 단계 S11에서 예를 들어 특히 부품에 관하여 다시 말해서 예를 들어 각각의 분사 밸브에서의 결함에 관하여 실린더-선택적 결함 기입(fault entry)이 이루어진다.

이러한 결함 기입은 바람직하게는 결함 메모리에서 이루어지는데, 그 내용은 구성에 따라서 예를 들어 차량의 출력 장치를 매개로 신호되어지거나 또는 차량이 수리소(workshop)에 있을 때 상응하는 진단 인터페이스를 매개로 리드-아웃되게 가용할 수 있다.

단계 S9의 조건이 충족되지 아니하면, 선택적으로 특정된 대기 시간 후에, 프로세스는 다시 단계 S3로 계속된다.

원칙적으로, 단계 S9 또는 단계 S11은 도 3에 도시된 바와 같이 실무적으로(practically) 다른 단계들과 병렬적으로 수행될 수 있다.

단계 S3의 조건이 충족되지 아니하면, 특히 내연 기관의 제2 작동 범위(BB2)가 적응되었는지를 단계 S13에서 체크한다. 단계 S3에서와 같이, 이것은 내연 기관의 상응하는 현재의 작동 변수들에 따라서 행해진다. 제2 작동 범위(BB2)는 특히 기정의된 부분 부하 작동을 포함한다.

단계 S13의 조건이 충족되지 아니하면, 선택적으로 기정의될 수 있는 대기 시간 후에, 프로세스는 다시 단계 S3로 계속된다.

그러나, 단계 S13의 조건이 충족되면, 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단(CYBL-HOM)을 수행하기 위한 하나 이상의 기정의된 조건이 충족되었는지를 단계 Sl5에서 체크한다. 기정의된 조건은 예를 들면 특히 제2 작동 범위(BB2)와 관련하여 주행 사이클마다 한 번 이상 충족될 수 있는 방식으로 구성된다. 따라서 단계 S15에서 러프-러닝 기반 실린더-개별 진단(CYBL-HOM)이 현재의 주행 사이클에서 이미 수행되었는지를 체크한다. 체크 결과가 '아니오'라면, 단계 S17에서 유해 배출물에 관한 러프-러닝 기반 진단을 활성화하기 위한 하나 이상의 전제조건이 충족되었는지를 체크한다. 이러한 전제조건은 특히 내연 기관의 하나 이상의 작동 변수에 따라서 그리고 예를 들어 기정의된 정적인 작동 상태가 존재하는지 여부에 따라서 달라질 수 있다. 단계 S17의 조건이 충족되지 아니하면, 선택적으로 기정의된 대기 시간 후에, 프로세스는 다시 단계 S3로 계속된다.

단계 S17의 조건이 충족되면, 프로세스는 단계 S19로 계속된다. 단계 S19에서 러프-러닝 기반 진단(CYBL-HOM)이 적어도 부분적으로 수행된다. 진단 내에서 분사량의 반복적인(iterative) 조정이 각각의 분사 밸브들(34)마다 수행되는데 구체적으로 하나의 실린더의 분사량이 다른 모든 실린더들의 그것에 반대되는 방향으로 달라질 수 있다는 점에서 수행된다.

예를 들면, 점점 증가하는 희박 조정 및 이로써 계량될 연료량의 감소는 하나의 실린더에 대하여 반복적으로 수행된다. 병렬적으로 이것이 각각의 실린더에 대하여 러프-러닝 파라미터에 어떻게 영향을 미치는지가 탐지된다. 예를 들어 크랭크축 각도 센서의 측정 신호에 의존하여 및/또는 토크 센서(23)의 측정 신호를 평가하는 것에 의해서 이것이 이루어질 수 있다. 이러한 경우에, 특히 크랭크축 각도 센서의 측정 신호에 따라서, 각각의 실린더에서 발생하는 공기/연료 혼합물의 연소에 의한 크랭크축의 각각의 가속에 대한 기여도(contribution)를 나타내는 가속 신호(acceleration signal)가 결정될 수 있다.

이것은 기정의된 러닝 러프니스에 대한 기정의된 임계값이 초과될 때까지 점진적으로 수행된다. 일단 기정의된 임계값이 초과되면, 바람직하게는 각각의 실린더에 대한 분사량의 변동 정도를 나타내는 파라미터가 결정된다. 이러한 절차는 바람직하게는 내연 기관의 실린더들의 각각에 대하여 상응하게 수행되고 이렇게 결정된 파라미터들에 따라서 특히 실린더들 간의 상대적인 편차가 결정된다. 그러면 이러한 상대 편차는 다시 각각의 실린더에 대한 기정의된 진단 임계값과 비교되는데 이것은 바람직하게는 단계 S21에서 행해진다.

진단 임계값은 예를 들어 25% 근방일 수 있다. 단계 S21의 조건이 충족되지 아니하면, 예를 들면 현재 주행 사이클에서 유해 배출물에 관한 러프-러닝 기반 진단의 성공적인 실행에 대한 플래그가 "참"으로 설정되고 프로세스는 단계 S3로 계속된다.

이와 달리, 단계 S21의 조건이 충족되면, 실린더-선택적 결함 기입이 예를 들어 결함 메모리에서 이루어지는데, 이러한 기입은 배출에 관한 것으로(as emissions-relevant) 분류되어지고, 오기능 표기 램프(NIL)로서도 지칭되는 결함 디스플레이의 활성화를 야기한다(단계 S23). 프로세스는 이어서 단계 S25에서 종료된다.

단계 S15의 조건이 충족되면, 실린더-개별 람다 제어(CILC)가 활성화되도록 인에이블된다. 단계 S27에서 실린더-개별 람다 제어가 활성화되고 이것에 의해서 제어 작동이 수행되고 바람직하게는 또한 하나 이상의 적응값의 적응이 수행된다. 단계 S29에서 실린더-개별 람다 제어(CILC)에서 결정되고 적응된 적응값 또는 적응값들이 기정의된 허용 범위를 다시 말해서 기정의된 진단 임계치를 초과하였는지를 체크한다.

예를 들면 이러한 임계치는, 예를 들어 10% 근방일 수 있는데, 이것은 특히 각각의 실린더를 통한 연료 질량의 계량에 미치는 그리고 각각의 분사 밸브(34)에 의해서 각각의 연료를 계량하는 것에 대한 제어 신호의 적응에 미치는 각각의 적응값의 영향과 관련된다.

단계 S29의 조건이 충족되면, 단계 S31에서 각각의 실린더-선택적 결함 기입이 특히 부품-관련 기입이 이루어진다. 단계 S29의 조건이 충족되지 아니하면, 예를 들어 실린더-개별 람다 제어가 추가적으로 계속되거나 또는 단계 S3로 새로이 점프하는 것이 이루어질 수 있다. 단계 S29 및 단계 S13은 실무적으로 도 3에 도시된 바와 같이 프로그램의 다른 단계들과 병렬적으로 실행될 수 있다.

원칙적으로, 단계 S11 내지 S33 그리고 단계 S23과 관련하여 기술한 결함 기입들이 상응하는 반응들(reactions)을 야기하는 것이 다시 말해서 단지 기정의된 방식으로 다수 회 탐지되었다면 예를 들어 영구적인 결함을 나타낼 수 있는, 실제 결함들로서 분류되는 것이 가능하다.

상기 절차는 이롭게는 부품-관련 결함 관찰에 대하여 정의되어지는 것보다 각각의 분사 밸브들에 관한 분사 파라미터들의 더 큰 편차들의 경우에만 배출-관련 효과(emissions-relevant effects)가 빈번하게 나타난다는 고려사항을 이용한다. 이로써 예를 들어 예정된(supposed) 분사량에 영향을 미치는 제어 신호들에 대하여 15%를 넘는 편차로서 이들이 빈번하게 나타난다. 따라서 상기 절차에 의해서, 그에 기초한 진단(상기 진단은 배출-기반일 것임)과 관련하여 실린더-개별 람다 제어에서 실질적으로 더 큰 임계값들의 경우에, 몇몇 경우들에서 부품-기반 진단이 더 이상 충분한 정확도를 가지고 이루어질 수 없는 것이 회피될 수 있다.

부품들은 또한 예를 들어 외부 EGR 라인들 및 그 부착물(deposits)을 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 절차에 의해서 예를 들어 유해 배출물에 관한 러프-러닝 기반 진단(CYCL-HOM)이 주행 사이클마다 한 번 이상 수행되는 것이 보장된다. 원칙적으로, 실린더-개별 람다 제어(CILC)와 교대로 일어나는 작동이 또한 가능하다. 원칙적으로 또한 러프-러닝 기반 진단(CYBL-HOM)의 타당성 체크가 하나 이상의 적응값에 의해서 그리고 선택적으로 역으로 수행되는 것이 가능하다. 이러한 타당성 모니터링은 결함 기입에 대하여 크게 중요할 수 있는 추가적인 확실성을 제공할 수 있다. 이런 방식으로 증가된 작동 안전성(security)은 또한 러프-러닝 기반 진단(CYCL-HOM)의 신호 라인 또는 실린더-개별 람다 제어(CILC)의 신호 라인의 결함의 경우에 성취될 수 있다.

Claims

복수의 실린더들(Z1 내지 Z4)과, 상기 복수의 실린더들(Z1 내지 Z4)에 할당된 연료 계량(metering)을 위한 각각의 분사 밸브(34)와, 배기 가스 프로브(41)와, 크랭크축 각도 센서(22)를 구비하는 내연 기관의 작동 방법으로서,
상기 내연 기관의 기정의된 작동 범위 내에서 그리고 하나 이상의 기정의된 조건이 충족되었을 때,
프로세서에 의해, 컴퓨터로 판독 가능한 비휘발성 매체에 저장된 프로그램은, 상기 복수의 실린더들(Z1 내지 Z4) 각각에 대하여, 반복(iterative) 프로세스를 포함하는 유해 배출물에 관한 실린더-특이(cylinder-specific) 러프-러닝(rough-running) 기반 진단을 수행하도록 실행되는 단계;
프로세서에 의해, 상기 복수의 실린더들(Z1 내지 Z4) 각각에 대한 상기 실린더-특이 러프-러닝 기반 진단의 결과들의 비교에 근거하여 실린더-특이 결함의 존재가 결정되는 단계; 및
프로세서에 의해, 상기 실린더-특이 러프-러닝 기반 진단의 결과들에 근거하여 실린더-개별 람다 제어(CILC)의 활성화(activation)의 인에이블 여부가 결정되는 단계를 포함하고,
상기 반복 프로세스는,
상기 복수의 실린더들(Z1 내지 Z4) 중 분석될 실린더에 대한 공연비를 희박한(lean) 방향으로 조정하는 한편 나머지 실린더들에 대한 공연비를 반대의 방향으로 조정하는 단계;
상기 공연비 조정으로부터 야기된 상기 내연 기관의 작동값(operational value)을 검출하는 단계;
상기 내연 기관의 상기 검출된 작동값을 기정의된 러닝 러프니스(running roughness)에 상응하는 기정의된 임계값과 비교하는 단계; 및
상기 조정, 상기 검출 및 상기 비교 단계들을, 상기 검출된 작동값이 상기 기정의된 러닝 러프니스에 상응하는 상기 기정의된 임계값에 이르거나 초과할 때까지 반복하는 단계를 포함하는,
내연 기관의 작동 방법.
제1 항에 있어서,
- 상기 내연 기관의 기정의된 제1 작동 범위(BB1) 내에서 상기 러프-러닝 기반 진단을 수행하지 아니하면서 상기 실린더-개별 람다 제어(CILC)가 활성화되고,
- 상기 내연 기관의 기정의된 제2 작동 범위(BB2) 내에서 상기 러프-러닝 기반 진단을 수행하지 아니하면서 상기 실린더-개별 람다 제어(CILC)가 활성화되도록 인에이블되고,
- 상기 내연 기관의 기정의된 제2 작동 범위(BB2) 내에서, 그리고 하나 이상의 기정의된 조건이 충족되었을 때, 상기 실린더-개별 람다 제어(CILC)의 활성화가 인에이블되기 전에 유해 배출물에 관한 상기 러프-러닝 기반 진단이 수행되고, 상기 제1 작동 범위(BB1)의 최대 엔진 속도(N_MAX1)가 상기 제2 작동 범위(BB2)의 최소 엔진 속도(N_MIN2)보다 작은,
내연 기관의 작동 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
주행 사이클(driving cycle) 마다 한 번 이상 충족되는 방식으로 상기 기정의된 조건이 구성되는,
내연 기관의 작동 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 실린더-개별 람다 제어(CILC) 동안, 하나 이상의 적응값이 적응되고 상기 적응값은 각각의 분사 밸브(34)를 활성화하기 위해 제어 신호를 적응시키기 위해 사용되는,
내연 기관의 작동 방법.
제4 항에 있어서,
각각의 적응값은 상기 러프-러닝 기반 진단을 수행하는 동안 사용되는,
내연 기관의 작동 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
하나 이상의 적응값에 의존하여 부품-관련(component-related) 진단이 수행되는,
내연 기관의 작동 방법.
제6 항에 있어서,
상기 부품-관련 진단 동안 사용되는 임계값이 유해 배출물에 관한 상기 러프-러닝 기반 진단 동안 사용되는 임계값과 독립적으로 기정의되는,
내연 기관의 작동 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 러프-러닝 기반 진단에 의존하여 하나 이상의 적응값의 타당성 체크가 수행되는,
내연 기관의 작동 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
하나 이상의 적응값에 의존하여 상기 러프-러닝 기반 진단의 타당성 체크가 수행되는,
내연 기관의 작동 방법.
복수의 실린더들(Z1 내지 Z4)과, 상기 복수의 실린더들(Z1 내지 Z4)에 할당된 연료 계량을 위한 각각의 분사 밸브(34)와, 배기 가스 프로브(41)와, 크랭크축 각도 센서(22)를 구비하는 내연 기관을 작동시키기 위한 제어 장치로서,
프로세서; 및
컴퓨터로 판독 가능한 비휘발성 메모리 장치에 저장된 프로그램;을 포함하고,
상기 프로그램은, 상기 프로세서에 의해, 상기 내연 기관의 기정의된 작동 범위 내에서 그리고 하나 이상의 기정의된 조건이 충족되었을 때,
상기 복수의 실린더들(Z1 내지 Z4) 각각에 대하여, 반복 프로세스를 포함하는 유해 배출물에 관한 실린더-특이 러프-러닝 기반 진단을 수행하고,
상기 복수의 실린더들(Z1 내지 Z4) 각각에 대한 상기 실린더-특이 러프-러닝 기반 진단의 결과들의 비교에 근거하여 실린더-특이 결함의 존재를 결정하고, 그리고
상기 실린더-특이 러프-러닝 기반 진단의 결과들에 근거하여 실린더-개별 람다 제어의 활성화의 인에이블 여부를 결정하도록 실행 가능하고,
상기 반복 프로세스는,
상기 복수의 실린더들(Z1 내지 Z4) 중 분석될 실린더에 대한 공연비를 희박한(lean) 방향으로 조정하는 한편 나머지 실린더들에 대한 공연비를 반대의 방향으로 조정하는 단계;
상기 공연비 조정으로부터 야기된 상기 내연 기관의 작동값을 검출하는 단계;
상기 내연 기관의 상기 검출된 작동값을 기정의된 러닝 러프니스에 상응하는 기정의된 임계값과 비교하는 단계; 및
상기 조정, 상기 검출 및 상기 비교 단계들을, 상기 검출된 작동값이 상기 기정의된 러닝 러프니스에 상응하는 상기 기정의된 임계값에 이르거나 초과할 때까지 반복하는 단계를 포함하는,
내연 기관을 작동시키기 위한 제어 장치.