KR102103045B1 - 다성분 모델을 사용한 오일 희석 모델링 - Google Patents

다성분 모델을 사용한 오일 희석 모델링 Download PDF

Info

Publication number
KR102103045B1
KR102103045B1 KR1020157012452A KR20157012452A KR102103045B1 KR 102103045 B1 KR102103045 B1 KR 102103045B1 KR 1020157012452 A KR1020157012452 A KR 1020157012452A KR 20157012452 A KR20157012452 A KR 20157012452A KR 102103045 B1 KR102103045 B1 KR 102103045B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
mass flow
flow rate
lubricant
introduction
Prior art date
Application number
KR1020157012452A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150069000A (ko
Inventor
게르하르트 하프트
얀-리차드 렌크
파울 로다츠
세바스티안 피에회버
Original Assignee
콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 filed Critical 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Publication of KR20150069000A publication Critical patent/KR20150069000A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102103045B1 publication Critical patent/KR102103045B1/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
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
    • F02D19/085—Control based on the fuel type or composition
    • F02D19/087—Control based on the fuel type or composition with determination of densities, viscosities, composition, concentration or mixture ratios of fuels
    • F02D19/088—Control based on the fuel type or composition with determination of densities, viscosities, composition, concentration or mixture ratios of fuels by estimation, i.e. without using direct measurements of a corresponding sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
    • F02D19/084—Blends of gasoline and alcohols, e.g. E85
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
    • F02D19/085—Control based on the fuel type or composition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
    • F02D19/085—Control based on the fuel type or composition
    • F02D19/087—Control based on the fuel type or composition with determination of densities, viscosities, composition, concentration or mixture ratios of fuels
    • 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
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/10—Indicating devices; Other safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/16—Controlling lubricant pressure or quantity
    • F01M2001/165—Controlling lubricant pressure or quantity according to fuel dilution in oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0607—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • 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
    • F02D2200/021—Engine temperature
    • 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
    • F02D2200/023—Temperature of lubricating oil or working fluid
    • 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
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0606—Fuel temperature
    • 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
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • 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
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • F02D2200/0612—Fuel type, fuel composition or fuel quality determined by estimation
    • 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
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0614—Actual fuel mass or fuel injection amount
    • 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
    • F02D2250/11—Oil dilution, i.e. prevention thereof or special controls according thereto
    • 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
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/047—Taking into account fuel evaporation or wall wetting
    • 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
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)

Abstract

본 발명은 내연 기관의 하우징 내에 위치되는 윤활제 내의 연료의 조성을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 적어도 제1 연료 성분의 제1 부분과 제2 연료 성분(K2)의 제2 부분을 갖는 연료의 조성이 사전규정된다. 연료가 도입 단계에서 윤활제 내로 도입되거나 방출 단계에서 윤활제로부터 그리고 하우징으로부터 방출되는 질량 유량(MFF)이 결정된다. 질량 유량(MFF)의 조성은 a) 도입 단계의 도입 파라미터(EP) 또는 방출 단계의 방출 파라미터(AP), 및 b) 연료 내의 제1 연료 성분(K1)의 제1 부분과 제2 연료 성분(K2)의 제2 부분에 기초하여 결정되는 제1 연료 성분(K1)의 제1 질량 유량(m1E; m1A)과 제2 연료 성분(K2)의 제2 질량 유량(m2E; m2A)으로부터 결정된다.

Description

다성분 모델을 사용한 오일 희석 모델링{MODELING OIL DILUTION USING A MULTICOMPONENT MODEL}
본 발명은 내연 기관의 하우징 내에 위치되는 윤활제 내의 연료의 조성을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 내연 기관을 작동시키기 위한 방법과 자동차의 내연 기관을 위한 제어 장치에 관한 것이다.
현대의 오토-사이클(Otto-cycle) 엔진, 특히 가솔린과 에탄올의 임의의 원하는 연료 조성물로 작동될 수 있는 이른바 플렉스퓨얼(FlexFuel) 엔진이 오토-사이클 엔진의 오일 회로 내로의 연료의 증가된 도입을 보인다. 이러한 연료의 도입은 엔진 오일의 윤활 작용에 불리한 영향을 미친다. 특히, 엔진 오일로부터 연료의 후속 기체방출(outgassing)이 무결함(fault-free) 엔진 작동에 심각한 위험을 초래한다. 따라서, 하드웨어 면에서, 연료를 최대한 신속히 다시 방출하는 것이 추구된다. 소프트웨어 면에서, 엔진 오일의 연료 함량이 모델링된다. 매우 다양한 연료(예를 들어 상이한 에탄올/물 함량을 갖는 연료)를 처리하여야 하는 오토-사이클 엔진의 시스템을 추가로 고려하면, 도입과 방출 거동의 모델링은 상당히 더 복잡해진다.
상이한 연료에 대한 정확한 도입과 방출 거동이 차량의 수명에 걸쳐 결정되어야 한다. 또한, 상이한 연료의 혼합물이 고려되어야 한다. 오직 이 방식으로만, 오일 희석과 연료 기체방출의 소정 수준의 정확한 취급 또는 정확한 시스템 개입을 보장하는 것이 가능하다.
보통, 오일 희석과 연료 기체방출은 람다 컨트롤러(lambda controller)에 기초하여 작동하는 또는 단지 냉간 시동(cold start)의 수를 계수하고 이때 상기 수에 기초하여 오일 희석이 추정되는 단순 모델에 의해 결정된다.
본 발명의 목적은 연료의 도입에 기초하여 윤활제의 희석을 검출하는 것이다.
상기 목적은 특허청구범위 독립항에 따라, 윤활제 내의 연료의 조성을 결정하기 위한 방법에 의해, 내연 기관을 작동시키기 위한 방법에 의해, 그리고 자동차용 내연 기관을 작동시키기 위한 제어 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 내연 기관의 하우징 내에 위치되는 윤활제 내의 연료의 조성(composition)을 결정하기 위한 방법이 제시된다. 적어도 제1 연료 성분의 제1 분율(fraction)과 제2 연료 성분의 제2 분율을 갖는 연료의 조성이 결정된다. 또한, 연료의 질량 유량(mass flow)이 결정되며, 이러한 질량 유량으로 연료가 도입 단계에서 윤활제 내로 도입되거나, 또는 이러한 질량 유량으로 연료가 방출 단계에서 윤활제로부터 그리고 하우징으로부터 방출된다.
또한, 제1 연료 성분의 제1 질량 유량과 제2 연료 성분의 제2 질량 유량으로 구성되는 질량 유량의 조성이 결정된다. 제1 연료 성분의 제1 질량 유량(제1 도입 질량 유량 또는 제1 방출 질량 유량)과 제2 연료 성분의 제2 질량 유량(제2 도입 질량 유량 또는 제2 방출 질량 유량)은
a) 도입 단계의 도입 파라미터 또는 방출 단계의 방출 파라미터, 및
b) 연료 중 제1 연료 성분의 제1 분율과 제2 연료 성분의 제2 분율
에 기초하여 결정된다.
도입 파라미터와 방출 파라미터는 각각 연료 성분의 도입 거동과 방출 거동을 나타낸다.
내연 기관은 특히 오토-사이클 엔진이다. 내연 기관의 작동을 위해 사용되는 연료는 가솔린 및/또는 에탄올 분율을 가질 수 있다.
내연 기관은 예를 들어 연료와 공기의 혼합물이 내부에 준비되는 흡기관(intake tract)을 구비한다. 특히 흡기 파이프에 의해 형성되는 흡기관으로부터, 연료/공기 혼합물이 내연 기관에 공급된다. 대안적으로, 직접 분사로 작동되는 내연 기관의 경우에, 혼합물 준비가 실린더 내에서 처음으로 행해지는 것이 또한 가능하다(이른바 직접 분사). 연료는 예를 들어 유입부(inflow)를 통해(예를 들어 크랭크케이스, 탱크 통기 시스템 등으로부터) 흡기관 내로 이동할 수 있지만, 이것들은 단지 일시적인, 시간적으로 제한된 과정(temporally restricted process)이다. 내연 기관에서의 연료/공기 혼합물의 연소 후에, 연소 배기 가스가 내연 기관으로부터 배기관을 통해 방출된다. 람다 프로브(lambda probe)가 연소 배기 가스 내의 각각의 잔류 산소 함량이 측정될 수 있도록 배치되어, 이로부터 연소 공기 대 미연소 연료의 비율을 측정한다. 연소 공기 대 미연소 연료의 비율에 의존하는 방식으로, λ 값이 계산된다.
내연 기관의 하우징 또는 크랭크케이스는 윤활제(예를 들어 엔진 오일)로 충전된다. 윤활제는 내연 기관의 매우 다양한 시스템의 윤활에 사용된다. 소정 주위 조건 하에서(예를 들어 도입 파라미터 또는 방출 파라미터의 소정 값이 있을 때), 일정 질량 유량의 연료가 원하지 않는 방식으로 윤활제 내로 도입되거나 윤활제 밖으로 방출(기체방출)된다. 마찬가지로, 예를 들어 응축으로 인해 연료의 물 분획물(fraction)이 윤활제 내로 도입되는 것이 가능하다.
윤활제 내로의 연료의 도입은 윤활제의 희석과 윤활제의 윤활 작용의 열화를 초래한다. 반면에, 소정 방출 파라미터가 있을 때에는, 윤활제 내에 용해된 연료의 증발이 일어난다. 상기 증발된 연료는 보통 내연 기관의 흡기관 내로 전도되고, 내연 기관을 통해 전도된다. 특히, 연료의 기체방출과 후속하는 흡기관 내로의 도입은 흡기관 내의 연료/공기 혼합물의 농후화(enrichment)를 초래하며, 따라서 내연 기관의 효율의 감소와 배출물의 증가를 초래한다. 또한, 이는 내연 기관의 배기-가스 영역에서 람다 프로브에 의한 측정치의 해석오류(misinterpretation)를 유발하며, 이는 연료/공기 혼합물의 잘못된 설정을 초래할 수 있다.
본 방법에 의하면, 윤활제 내로의(도입) 또는 윤활제 밖으로의(방출) 연료의 질량 유량의 조성이 결정된다. 연료의 몇몇 연료 성분이 연료의 다른 분획물보다 크게 윤활제를 희석시킨다. 또한, 연료의 몇몇 연료 성분이 다른 분획물보다 좋은 발열량(calorific value)을 갖는다. 따라서, 첫째로, 윤활제 내로 도입된 연료의 연료 성분의 분율에 기초하여, 일정 시점에서의 윤활제의 윤활 능력이 더욱 잘 결정될 수 있다. 둘째로, 윤활제 밖으로 흡기관 내로 방출된 연료의 연료 성분의 분율에 기초하여, 흡기관 내의 연료/공기 혼합물이 더욱 정확하게 설정될 수 있으며, 따라서 내연 기관의 작동 거동이 개선된다.
서두에 설명된 바와 같이, 우선, 연료의 조성이 사전규정된다. 연료는 예를 들어 가솔린 또는 특정 에탄올-함유 연료(예를 들어 E10, E20, E50)이다. 모든 연료는 예를 들어 다수의 상이한 연료 성분으로 구성된다. 연료 성분은 예를 들어 에탄올, 고-휘발성 연료 성분 또는 저-휘발성 연료 성분으로 나누어진다. 탱크가 어느 연료로 충전되었는지에 따라, 매우 다양한 연료 성분의 혼합물이 내연 기관의 흡기관 및/또는 실린더 내에 존재한다. 저-휘발성 연료 성분은 예를 들어 톨루엔(비등점이 대략 111 ℃임) 또는 2-메틸프로판-1-올(비등점이 대략 111 ℃임)을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이하에서는, 저-휘발성 연료 성분이 예를 들어 대략 75 ℃보다 높은 비등점을 갖는 연료 성분을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 고-휘발성 연료 성분은 예를 들어 삼차-부틸 메틸 에테르(비등점이 대략 55 ℃임), 이소펜탄(비등점이 대략 28 ℃임) 또는 메탄올(비등점이 대략 65 ℃임)을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이하에서는, 고-휘발성 연료 성분이 예를 들어 대략 75 ℃보다 낮은 비등점을 갖는 연료 성분을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
상응하게, 본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 적어도 제1 연료 성분의 제1 분율 또는 제2 연료 성분(K2)의 제2 분율이 연료의 에탄올 함량, 연료의 물 함량, 연료의 톨루엔 함량, 연료의 2-메틸프로판-1-올 함량, 연료의 삼차-부틸 메틸 에테르 함량, 연료의 이소펜탄 함량 및/또는 연료의 메탄올 함량을 규정하는 것이 가능하며, 여기에서 연료의 제1 분율은 연료의 제2 분율과 상이하다.
연료 내의 연료 성분의 유형에 더하여, 초기 상태에서(예를 들어 자동차의 탱크에서) 총 연료량에 대한 그것의 백분율 분율(percentage fraction)이 또한 사전규정된다. 예를 들어, 연료(예를 들어 연료 유형 E20)는 80 중량%의 저-휘발성 및 고-휘발성 연료 성분과 20 중량%의 에탄올로 구성될 수 있다.
연료의 연료 성분의 조성은 예를 들어 매우 다양한 연료 측정 방법에 의해 결정되거나 사전규정될 수 있다.
본 방법에서, 연료의 질량 유량이 사전규정되며, 이러한 질량 유량으로 연료가 도입 단계에서 윤활제 내로 도입되거나, 또는 이러한 질량 유량으로 연료가 방출 단계에서 윤활제로부터 그리고 하우징으로부터 방출된다. 질량 유량은 예를 들어 내연 기관의 다양한 작동 상태(예를 들어 냉간 시동, 아이들 작동 등)에 기초하여 사전규정될 수 있다. 또한, 예를 들어 주위 온도와 같은 환경적 영향이 질량 유량의 사전규정에 고려될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 윤활제 내로의 또는 윤활제 밖으로의 연료의 질량 유량이 계산된다.
윤활제 내로의 또는 윤활제 밖으로의 연료의 질량 유량은 대략 하우징 내로의 또는 하우징 밖으로의 연료의 질량 유량에 해당한다. 질량 유량은 내연 기관의 실린더 내로 실제로 분사된 연료 질량과 화학량론적으로 계산된 연료 질량 사이의 차이로부터 계산된다.
내연 기관의 흡기 파이프 내로 또는 실린더 내로 분사기에 의해 실제로 분사된 질량 유량은 알려져 있다.
화학량론적으로 계산된 질량 유량은 다음과 같이 계산될 수 있다:
화학량론적 연료 질량 = λ - SP * 최소 공기 질량 * 공기 질량
실린더에 공급된 공기 질량은 알려져 있다. λ 값은 다음으로부터 계산될 수 있다.
λ = 연료의 질량 / (최소 공기 질량 * 공기 질량).
최소 공기 질량은 결정된 연료에 대해 알려져 있다[= 화학량론적 계수(stoichiometric factor)](예를 들어 100% 에탄올에 대해 9; 에탄올이 없는 가솔린에 대해 14.7).
λ는 시스템 내의 설정점에 의해 결정된다. 공기 질량은 시스템 내의 측정된 값이다.
이어서, 화학량론적 연료 질량이 분사된 연료 질량으로부터 차감될 수 있다. 계산된 차이는 크랭크케이스 내로 도입된 양(= 질량 유량)인 것으로 해석될 수 있다.
연료가 질량 유량으로 윤활제 내로 도입되는 도입 단계의 경우에, 적어도 하나의 도입 파라미터가 규정되며, 이에 기초하여 제1 연료 성분 및 제2 연료 성분의 도입 거동이 결정될 수 있다. 도입 파라미터의 특정 값에 대한 제1 연료 성분 및 제2 연료 성분의 도입 거동에 기초하여, 제1 연료 성분의 제1 질량 유량과 제2 연료 성분의 제2 질량 유량으로 구성되는 질량 유량의 조성이 결정될 수 있다.
도입 파라미터는 예를 들어 내연 기관의 냉각제의 온도 또는 특히 내연 기관의 흡기관 내의 연료의 연료 온도이다. 도입 파라미터가 예를 들어 냉각제의 온도이면, 도입 파라미터로서 냉각제의 특히 낮은 온도가 있을 때, 우선, 제1 연료 성분이 그것의 도입 거동으로 인해 제1 도입 질량 유량으로 윤활제 내로 도입되고, 제2 연료 성분이 그것의 도입 거동으로 인해, 예를 들어 실린더 벽 상에서의 응축으로 인해 제2 도입 질량 유량으로 윤활제 내로 도입된다.
제1 도입 질량 유량과 제2 도입 질량 유량의 크기는 이 경우에 연료 성분의 상태(condition) 또는 특성(비등 거동, 응축 거동, 점도 등)에 의존한다. 예를 들어, 도입 파라미터로서 냉각제의 특정 온도의 경우에, 하나의 연료 성분(예를 들어 에탄올)이 윤활제 내로 도입되는 반면에, 다른 연료 성분(예를 들어 고-휘발성 연료 성분)은 아직 도입되지 않으며, 예를 들어 오직 보다 높은 온도가 존재할 때에만 도입된다. 따라서, 질량 유량 중에서 에탄올(제1 연료 성분으로서의)의 제1 질량 유량의 분율은 질량 유량 중에서 저-휘발성 연료 성분(제2 연료 성분으로서의)의 제2 질량 유량의 분율보다 크다.
상응하게, 방출 파라미터가 규정되며, 이에 기초하여 윤활제 밖으로의 제1 연료 성분의 제1 방출 질량 유량과 제2 연료 성분의 제2 방출 질량 유량이 결정될 수 있으며, 여기에서 제1 및 제2 방출 질량 유량은 총 방출 질량 유량을 형성한다. 방출 파라미터는 예를 들어 내연 기관의 윤활제의 온도 또는 특히 내연 기관의 흡기관 내의 연료의 연료 온도이다.
방출 파라미터가 예를 들어 윤활제의 온도이면, 윤활제의 특정 온도 위에서, 예를 들어 기체방출로 인해, 제1 연료 성분이 윤활제로부터 제1 방출 질량 유량으로 방출되고 제2 윤활제 성분이 윤활제로부터 제2 방출 질량 유량으로 방출되는 것이 가능하다.
제1 방출 질량 유량 및 제2 방출 질량 유량의 크기와 (총 방출) 질량 유량 중에서 그것의 분율은 이 경우에 연료 성분의 상태에 의존한다. 예를 들어, 방출 파라미터로서 윤활제의 특정 온도의 경우에, 제1 연료 성분(예를 들어 대략 78 ℃의 에탄올)이 제2 연료 성분(예를 들어 고-휘발성 연료 성분)보다 높은 온도에서 처음으로 방출된다. 따라서, 낮은 윤활제 온도에서, 질량 유량 중에서 제2 연료 성분의 제2 질량 유량의 분율은 이 실시예에서 총 질량 유량 중에서 제1 연료 성분의 제1 질량 유량의 제1 분율보다 크다.
또한, 연료는 또한 제3 연료 성분 또는 또 다른 다수의 연료 성분을 가질 수 있으며, 따라서 해당하는 제3 또는 상기한 또 다른 연료 성분의 해당하는 다수의 해당하는 질량 유량이 마찬가지로 위의 방법에 의해 총 질량 유량의 분율로서 결정되거나 계산될 수 있다.
이와 관련하여, 제1 연료 성분 및 제2 연료 성분의 도입 질량 유량 각각이 특정 시간에 도입 및 방출 질량(g/s)을 규정하는 것에 주목하여야 한다. 도입 질량 유량 또는 방출 질량 유량의 프로파일을 특정 지속 시간에 걸쳐 적분함으로써, 각각의 연료 성분의 해당하는 제1 질량 또는 제2 질량을 결정하는 것이 가능하다.
따라서, 본 방법에 의하면, 특정 시점에서의 연료에 의한 윤활제의 희석과 특히 윤활제가 일정 시점에 희석되는 연료의 조성을 결정하는 것이 가능하다. 이는 예를 들어 내연 기관이 설치된 자동차의 필요한 서비스 간격(service interval)이 융통성 있는 방식으로, 예를 들어 하우징 내의 윤활제의 상태(희석 상태)에 의존하는 방식으로 계산될 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 본 방법에 의해, 윤활제 내의 연료의 해당하는 조성과 윤활제로부터 기체방출된 연료의 해당하는 조성을 결정하는 것이 가능하다. 윤활제로부터 기체방출된 연료의 양과 상기 연료의 조성에 관한 이러한 지식은 내연 기관의 흡기관 내의 연료/공기 혼합물을 더욱 정확하게 설정할 수 있게 한다. 특히, 윤활제 밖으로의 제1 연료 성분의 제1 질량 유량의 제1 분율과 제2 연료 성분의 제2 질량 유량의 제2 분율이 알려져 있기 때문에, 윤활제로부터 연료의 기체방출의 가능성을 결정하고, 상응하게, 윤활제로부터 기체방출된 연료가 그것 내로 도입되는 흡기관 내의 연료/공기 혼합물을 상응하게 보정하는 것이 가능하다.
또 다른 예시적인 실시 형태에서, 선택된 도입 파라미터에 더하여, 추가의 또 다른 도입 파라미터가 결정되는 것이 가능하며, 여기에서 도입 파라미터와 상기한 또 다른 도입 파라미터에 기초하여, 윤활제 내로의 제1 연료 성분의 제1 도입 질량 유량과 제2 연료 성분의 제2 도입 질량 유량이 결정될 수 있다.
상응하게, 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에서, 또 다른 방출 파라미터가 선택될 수 있다. 방출 파라미터와 상기한 또 다른 방출 파라미터에 기초하여, 윤활제 밖으로의 제1 연료 성분의 제1 방출 질량 유량과 제2 연료 성분의 제2 방출 질량 유량을 결정하는 것이 가능하다.
각각 연료 성분의 도입 또는 연료 성분의 방출(기체방출)을 나타내는 다수의 도입 파라미터 또는 방출 파라미터를 고려할 때, 본 방법의 정확도가 증가될 수 있다.
본 방법에 의하면, 연료에 의한 윤활제 희석이 정확히 다성분 모델로 모델링된다. 이러한 경우에, 우선, 연료가 상이한 연료 성분으로 나누어지고, 개별 연료 성분의 전형적인 도입 거동과 해당하는 방출 거동이 도입 파라미터와 방출 파라미터에 의해 규정된다. 이러한 방식으로, 일정 시점에 윤활제 내로 도입되거나 윤활제로부터 방출되는 총 질량 유량 중 연료 성분의 분율이 결정될 수 있다.
연료 온도, 윤활제 온도(오일 온도) 및/또는 냉각제 온도가 도입 파라미터 또는 방출 파라미터로서 고려될 수 있다.
하우징 내로 도입되는 연료의 총 질량 유량이 예를 들어 흡기관 또는 실린더 내의 분사 질량과 연소에 필요한 연료 질량(예를 들어 압력 센서 또는 공기 질량 센서로부터 결정되는 현재 공기 질량 유량) 사이의 비교에 의해 결정될 수 있다. 람다 제어(lambda control), 람다 적응 값(lambda adaptation value)[가산적 람다 적응(additive lambda adaptation) 및 승산적 람다 부가(multiplicative lambda addition)] 또는 화학량론 상수(stoichiometry constant)(상이한 연료 성분으로 인한 변수)와 같은 영향 인자가 고려될 수 있다. 또한, 예를 들어 직접 분사, 흡기 파이프 분사 또는 이러한 두 분사 변형의 조합과 같은 작동 모드에 관한 정보가 질량 유량의 계산에 통합될 수 있다.
본 방법에 의하면, 하우징 내로의 연료 질량 유량의 도입/방출 모델이 모델링된다. 도면에서 후술되는 바와 같이, 연료 성분에 관한 다양한 도입 및 방출 파라미터의 특성 값에 기초하여 특성 맵이 모델링된다. 이러한 윤활제 내로의 또는 윤활제 밖으로의 모델링된 질량 유량은 활성 연료 성분과 연료 성분의 각각의 입구 질량 유량 및 출구 질량 유량에 의존한다. 활성 연료 성분은 특정 시점에, 해당하는 도입 및 방출 파라미터가 있을 때, 윤활제 내로 도입되거나 윤활제 밖으로 방출되는 연료 성분이다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 자동차의 내연 기관을 위한 제어 장치가 기술되며, 여기에서 제어 장치는 윤활제 내의 연료의 총 질량을 결정하기 위한 전술된 방법 및/또는 내연 기관을 작동시키기 위한 전술된 방법이 수행될 수 있도록 설치된다.
제어 장치는 예를 들어 프로그램가능 프로세스(programmable process)를 구비할 수 있다. 또한, 제어 유닛은 내부에 예를 들어 특정 연료 성분의 특정 도입 파라미터, 특정 연료 성분의 방출 파라미터, 특정 공기 질량 유량이 존재할 때 연료 조성, 사전규정된 기간 및/또는 윤활제 내로의 연료의 도입 및/또는 윤활제 밖으로의 연료의 방출의 특정 질량 유량에 대한 데이터가 저장되는 데이터베이스를 구비할 수 있으며, 이러한 데이터는 프로세서에 의해 접속될 수 있다. 또한, 데이터베이스는 그것 내에 저장되는, 예를 들어 스로틀 플랩의 제어 좌표 또는 내연 기관의 점화 시간을 파라미터로서 구비할 수 있다. 또한, 제어 유닛은 적합한 측정 조건, 예를 들어 내연 기관의 아이들 작동이 존재할 때 전술된 방법을 자동으로 개시할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 윤활제 내의 연료의 총 질량을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기술된다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 때 전술된 방법을 수행하도록 설치된다.
본 문헌의 맥락에서, 상기 유형의 컴퓨터 프로그램에 대한 언급은 본 발명에 따른 방법과 관련된 효과를 달성하기에 적합한 방식으로 시스템 또는 방법의 작동 을 조정하도록 컴퓨터 시스템을 제어하기 위한 명령을 포함하는 프로그램 요소, 컴퓨터 프로그램 제품 및/또는 컴퓨터-판독가능 매체의 개념에 해당한다.
컴퓨터 프로그램은 예를 들어 자바(Java), C++ 등과 같은 임의의 적합한 프로그래밍 언어로 컴퓨터-판독가능 명령 코드의 형태로 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터-판독가능 저장 매체(CD-ROM, DVD, 블루레이 디스크, 이동식 드라이브, 휘발성 또는 비-휘발성 메모리, 설치된 메모리/프로세서 등)에 저장될 수 있다. 명령 코드는 원하는 기능이 실현되도록 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 유닛, 특히 자동차의 내연 기관을 위한 전술된 제어 장치 또는 제어 유닛을 프로그래밍할 수 있다. 또한, 컴퓨터 프로그램은 네트워크, 예를 들어 인터넷에 제공될 수 있으며, 필요시 이러한 네트워크로부터 그것이 사용자에 의해 다운로드될 수 있다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램, 즉 하나의 소프트웨어에 의해 그리고 하나 이상의 전문화된 전기 회로에 의해, 즉 하드웨어 형태로, 또는 임의의 원하는 하이브리드(hybrid) 형태로, 즉 소프트웨어 구성요소와 하드웨어 구성요소에 의해 실현될 수 있다.
여기에 기술된 실시 형태가 단지 본 발명의 제한된 선택된 가능한 설계 변형을 나타내는 것에 주목하여야 한다. 예를 들어, 개별 실시 형태의 특징이 적합한 방식으로 서로 조합되는 것이 가능하며, 따라서 다수의 상이한 실시 형태가 여기에 명시적으로 명시된 설계 변형에 의해 당업자에게 명백한 방식으로 개시되는 것으로 간주되어야 한다.
본 발명에 의하면, 연료의 도입에 기초하여 윤활제의 희석이 검출된다.
이하에서는, 추가의 설명을 위해 그리고 본 발명의 더욱 명확한 이해를 위해, 예시적인 실시 형태가 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른, 윤활제 내외로의 3가지 연료 조성물의 도입과 방출의 결정에 관한 다이어그램을 도시한다.
도면에서 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 도면 부호에 의해 표시된다. 도면의 예시는 개략적이고, 축척에 맞게 도시되지 않는다.
도 1은 내연 기관의 하우징(예를 들어 크랭크케이스) 내에 위치되는 윤활제 내의 연료의 조성을 결정하기 위한 방법을 도시한다. 도 1은 예를 들어 내연 기관의 냉간 시동 중에 시간에 대한 프로파일을 도시하며, 여기에서 예열 중에, 처음에, 여전히 도입 단계에서, 연료의 질량 유량(MFF)이 윤활제 내로 도입되고, 이어서, 내연 기관의 예열이 진행됨에 따라, 도입된 연료가 방출 단계에서 질량 유량(MFF)으로 윤활제 밖으로 증발한다.
우선, 연료의 조성이 사전규정된다. 도 1의 실시예에서, 연료는 예를 들어 제1 연료 성분(K1), 제2 연료 성분(K2) 및 제3 연료 성분(K3)을 갖는다.
각각의 연료 성분(K1, K2, K3)은 연료의 구성 성분을 나타내며, 이러한 구성 성분은 상이한 휘발성 수준을 보인다. 본 실시예에서, 연료로서, 50 중량%의 에탄올 함량을 갖는 연료(연료 유형 E50에 해당함)가 사용된다. 제1 연료 성분(K1)은 에탄올에 해당하며, 따라서 총 연료량의 0.5의 분율(fraction)(50 중량%)을 형성한다. 제2 연료 성분(K2)은 예를 들어 저-휘발성 연료 분획물(fraction)에 해당하고, 총 연료량의 30 중량%(0.3의 분율)를 형성한다. 제3 연료 성분(K3)은 예를 들어 고-휘발성 연료 분획물에 해당하고, 총 연료량의 20 중량%(0.2의 분율)를 형성한다. 연료 성분(K1, K2, K3)의 분율의 합은 100 중량% 또는 1이 된다. 특히, 각각의 연료 성분(K1, K2, K3)은 서로 상이한 특정 응축(condensation) 및 비등(boiling) 거동(즉, 도입 및 방출 거동)을 보인다.
이어서, 윤활제 내로의(도입 단계, 도 1의 다이어그램의 좌반부) 그리고 윤활제 밖으로의(방출 단계, 도 1의 다이어그램의 우반부) 연료의 질량 유량(MFF)이 결정된다.
이어서, 도입 파라미터(EP)가 선택되며, 이에 기초하여, 연료 성분(K1, K2, K3)이 활성화되어 질량 유량(MFF)의 분율로서 도입 질량 유량(m1E, m2E, m3E)을 형성할 때가 결정된다.
연료 성분(K1, K2, K3)은 그것이 질량 유량(MFF)의 분율로서 도입 질량 유량(m1E, m2E, m3E) 또는 방출 질량 유량(m1A, m2A, m3A)을 형성할 때 활성화된다.
도입 파라미터(EP)는 예를 들어 도 1에 예로서 예시된 바와 같이 내연 기관의 냉각제의 도입 온도(TE)(예를 들어 냉각제 온도)이다. 도 1의 실시예에서, 냉각제의 온도는 예를 들어 -40° 내지 +40°의 범위이다(도 1의 좌측의 도입 단계 참조). 다른 실시예에서, 냉각제 온도는 실제로 또한 보다 높은 온도에 이를 수 있다. 이 실시예에서, 연료 성분(K1, K2, K3)의 활성화 온도는 예를 들어 대략 -40 ℃ 내지 40 ℃의 범위 내에서 선택된다.
또한, 예를 들어 윤활제의 (예를 들면 엔진 오일의) 온도와 같은 방출 파라미터(AP)가 선택된다. 윤활제 또는 엔진 오일의 방출 파라미터의 온도 또는 값에 기초하여, 연료 성분(K1, K2, K3)이 방출 단계에서 활성화되어 질량 유량(MFF)의 분율로서 방출 질량 유량(m1A, m2A, m3A)을 형성할 때가 결정될 수 있다. 도 1에서, 방출 파라미터(AP)의 방출 온도(TA)가 도 1의 우측(방출 단계)에 예시된다. 예를 들어 윤활제의 온도와 같은, 방출 파라미터(AP)의 방출 온도(TA)는 예를 들어 20 ℃ 내지 80 ℃의 범위이다.
도 1에서, 특히, 질량 유량(MFF) 중에서 도입 질량 유량(m1E, m2E)의 분율 및 방출 질량 유량(m1A, m2A)의 분율의 계산을 위한 식이 시간(t)에 대해 특정 프로파일을 따라 제시된다. 더욱 명확함을 위해, 도입 질량 유량(m3E) 및 방출 질량 유량(m3A)의 계산을 위한 식은 예시되지 않는다.
제1 시간 범위(t1) 전에, 냉각제가 입력 파라미터(EP)로서 대략 TE = -40 ℃로부터 TE = -20 ℃로 가온(warming)되는 동안, 예를 들어, 단지 제1 연료 성분(K1)만이 활성화된다. 활성화(active)란 TE = -40 ℃ 내지 -20 ℃의 온도 범위 내에서, 단지 제1 연료 성분(K1)만이 윤활제 내로 도입되는 질량 유량(MFF)을 형성함을 의미한다. 제1 시간 범위(t1) 전에 활성화되는 그리고 윤활제 내로 도입되는 제1 연료 성분(K1)의 해당하는 제1 도입 질량 유량(m1E)은 해당하는 식에 의해 계산될 수 있다:
m1E(K1) = ∑(MFF x 0.5/0.5)
따라서, 질량 유량(MFF)은 전적으로 제1 연료 성분(K1), 즉 본 실시예에서 에탄올로 구성된다.
시간 범위(t)에서 윤활제 내로 도입되었던 제1 연료 성분(K1)의 해당하는 질량은 예를 들어 특정 시간 범위(t)에 걸친 제1 도입 질량 유량(m1E)의 적분에 의해 계산될 수 있다.
제1 도입 파라미터(EP)(예를 들어 냉각제)의 도입 온도(TE)가 -20 ℃ 내지 40 ℃인 제1 시간 범위(t1)에서, 제1 성분(K1)에 더하여 제2 성분(K2)도 또한 활성화되며, 따라서 특정 제2 질량 유량(m2E)으로 윤활제 내로 도입된다. 총 질량 유량(MFF) 중에서 제1 연료 성분(K1)의 제1 도입 질량 유량(m1E) 및 제2 연료 성분(K2)의 제2 도입 질량 유량(m2E)의 분율은 예를 들어 하기의 식에 의해 계산된다:
m1E(K1) = ∑(MFF x 0.5/0.8), 및
m2E(K2) = ∑(MFF x 0.3/0.8).
총 연료량 중에서 활성 연료 성분(K1, K2)의 분율, 즉 제1 연료 성분(K1)의 제1 분율(0.5)과 제2 연료 성분의 제2 분율(0.3)이 질량 유량(MFF) 중 도입 질량 유량(m1E, m2E)의 분율의 계산에 고려된다. 따라서, 질량 유량(MFF) 중 제1 도입 질량 유량(m1E)의 분율이 통합되고, 상기 분율은 0.5/0.8이며, 여기에서 "0.5"는 연료 내의 제1 연료 성분(K1)의 분율을 나타내고, "0.8"은 활성 연료 성분(K1, K2)의 분율을 나타낸다[0.8 = 0.5(= 제1 연료 성분(K1)) + 0.3(= 제2 연료 성분(K2))].
도입 파라미터(EP)(예를 들어 냉각제)의 도입 온도(TE)가 40 ℃ 위로 더욱 증가하는 경우에, 제3 연료 성분(K3)이 또한 제2 시간 범위(t2)에서 활성화된다. 따라서, 질량 유량(MFF) 중에서 도입 질량 유량(m1E, m2E, m3E)의 분율은 연료 내의 개별 연료 성분의 분율[K1(=0.5), K2(=0.3), K3(=0.2)]에 해당한다. 예를 들어, 윤활제 내로의 질량 유량(MFF) 중에서 도입 질량 유량(m1E, m2E, m3E)의 분율이 이제 하기의 식에 의해 계산된다:
m1E(K1) = ∑(MFF x 0.5/1.0),
m2E(K2) = ∑(MFF x 0.3/1.0), 및
m3E(K3) = ∑(MFF x 0.2/1.0).
더욱 명확함을 위해, 도입과 방출 질량 유량 또는 그것의 식이 도 1의 제2 시간 범위(t2) 또는 제3 시간 범위(t3)에 플로팅되지 않았다.
윤활제 내로 도입된 개별 연료 성분(K1, K2, K3)의 질량은 개별적으로 계산된 도입 질량 유량(m1E, m2E, m3E)을 특정 기간에 걸쳐 적분함으로써 계산될 수 있다. 연료 성분(K1, K2, K3)의 개별적으로 계산된 질량의 합산(addition), 또는 개별 도입 질량 유량(m1E, m2E, m3E)의 합산이 질량 유량(MFF)을 산출한다(도 1에 파선에 의해 예시됨).
상응하게, 방출 단계에서 방출 질량 유량(m1A, m2A, m3A)을 (방출) 질량 유량(MFF)의 분율로서 계산하는 것이 가능하다.
도 1에서, 방출 단계는 우반부에 예시된다. 개별 그래프는 윤활제 밖으로의 개별 연료 성분(K1, K2, K3)의 방출 질량 유량(m1A, m2A, m3A)과 질량 유량(MFF)의 총 방출(파선)을 도시한다. 방출 단계에서의 질량 유량(MFF)과 상응하게 방출 질량 유량(m1A, m2A, m3A)은 방출 단계 중에 윤활제 내에 용해된 연료 성분의 감소를 말한다. 제4 기간(t4)의 종료시에, 연료 전부가 방출되었고, 질량 유량과 관련 방출 질량 유량(m1A, m2A, m3A)은 0이다.
방출 단계의 시작시에, 최대 질량의 연료 성분(K1, K2, K3)이 윤활제 내에 존재한다. 방출 파라미터(AP)는 예를 들어 윤활제(예를 들어 크랭크케이스 내의 엔진 오일)의 온도이다.
방출 온도(TA)가 20 ℃ 아래인 범위에서, 연료 성분(K1, K2, K3)은 비활성(passive) 상태로 유지되고, 윤활제 내에 용해되어 유지된다. TA = 20 ℃의 온도 한계치를 넘은 후에, 제3 기간(t3) 중에 연료 성분(K3)의 방출(K3 = 활성화)이 시작된다. 따라서, 방출된 질량 유량(MFF)은 전적으로 제3 방출 질량 유량(m3A)으로 구성된다.
60 ℃의 방출 온도(TA)까지, 연료 성분(K2)이 비활성 상태로 유지되며, 여기에서 온도 한계치 TA = 60 ℃를 넘은 후에, 연료 성분(K2)의 방출이 시작된다. 그러나, 제3 연료 성분(K3)이 이미 완전히 기체방출되었거나 방출되었기 때문에, 방출된 질량 유량(MFF)은 TA = 60 ℃ 내지 80 ℃에서 전적으로 제2 방출 질량 유량(m2A)으로 구성된다(단지 제2 성분(K2)만이 활성화됨).
80 ℃의 방출 온도(TA)까지, 연료 성분(K1)이 비활성 상태로 유지된다. 방출 온도 TA = 80 ℃를 넘은 후에 연료 성분(K1)의 방출이 시작된다. 이 실시예에서, 제4 시간 범위(t4)에서, 80 ℃의 방출 온도(TA)에서, 제3 연료 성분(K3)이 이미 방출되었기 때문에, 연료 성분(K2, K3)이 동시에 활성화된다.
일반식에서, 예를 들어 활성 성분에 대한 방출 질량 유량이 다음과 같이 계산되는 것이 가능하다:
mXA(X2) = ∑(MFF x (연료 내의 분율 X/∑(활성 K1, K2, K3))
예를 들어, 80 ℃ 위의 방출 온도(TA)의 온도 범위에서, 단지 제1 연료 성분(K1)과 제2 연료 성분(K2)만이 활성화된다. 제3 연료 성분(K3)은 이미 윤활제로부터 완전히 기체방출되었다. 이러한 범위에서, 예를 들어, 제4 기간(t4) 중에, 질량 유량(MFF) 중에서 제1 방출 질량 유량(m1A) 및 제2 방출 질량 유량(m2A)의 분율이 하기의 식에 의해 계산된다. 일반적으로, 하기의 식은 방출 질량 유량(m1A, m2A, m3A)의 계산에 적용된다:
m1A(K1) = MFF * (질량 K1 /∑질량(활성 K1, K2, K3)),
m2A(K2) = MFF * (질량 K2 /∑질량(활성 K1, K2, K3)),
m3A(K3) = MFF * (질량 K3 /∑질량(활성 K1, K2, K3)).
방출 단계는 연료 성분(K1, K2, K3) 각각이 윤활제로부터 완전히 기체방출되었을 때 종료된다.
각각의 연료 성분(K1, K2, K3)의 기체방출된 연료의 질량은 해당하는 방출 질량 유량(m1A, m2A, m3A)을 특정 기간, 예를 들어 제3 또는 제4 기간(t3, t4)에 걸쳐 적분함으로써 계산될 수 있다.
따라서, 도 1에 예시된 방법에 의하면, 질량 유량(MFF) 중에서 각각의 연료 성분(K1, K2, K3)의 분율이 특정 시점(t)에 그리고 해당하는 도입 파라미터(EP) 또는 방출 파라미터(AP)의 특정 프로파일에 의존하는 방식으로 계산되는 것이 가능하다. 또한, 연료의 질량 유량의 분율을 형성하는 연료 성분의 2개, 3개 또는 다수의 상이한 질량 유량을 계산하는 것이 가능하다.
예를 들어, 윤활제 내의 각각의 연료 질량을 결정하기 위한 도 1에 예시된 방법을 기반으로 하여, 또 다른 제2 방법이 구현될 수 있으며, 이에 기초하여 내연기관의 흡기관 내의 연료/공기 혼합물의 연료 보정이 수행될 수 있는데, 왜냐하면 크랭크케이스로부터 기체방출되는 질량 유량이 흡기관 내에서 갖는 조성을 더욱 잘 예측하는 것이 가능하기 때문이다.
연료 성분(K1, K2, K3)의 각각의 분획물(fraction)은 고-휘발성, 중간-휘발성 및 저-휘발성 구성 성분으로 나누어진다. 따라서, 어느 연료 성분(K1, K2, K3)이 윤활제를 희석시키고 기체방출되는지를 결정하는 것이 가능하다. 따라서, 예를 들어 에탄올-함유 연료 성분(K1)의 갑작스러운 기체방출(sudden outgassing)과 같은 불의의 영향(surprise effect)을 방지하는 것이 또한 가능하다.
따라서, 또한 윤활제를 영구적으로 희석시키는 비-휘발성 연료 성분에 관하여, 윤활제의 윤활 작용을 더욱 정확하게 결정하는 것이 가능하다. 이는 기체방출의 성분-특정적(component-specific) 결정을 허용한다. 흡기관 내로 배출되는 윤활제로부터의 기체방출된 연료의 양을 결정할 가능성으로 인해, 내연 기관의 원하지 않는 스톨링(stalling)이 더욱 잘 방지될 수 있도록, 흡기관 내의 연료/공기 혼합물의 과농후화(overenrichment)를 방지하는 것이 가능하다.
또한, "포함하는(comprising)"이 임의의 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않고, 단수("a" 또는 "an")가 복수를 배제하지 않는 것에 주목하여야 한다. 또한, 위의 예시적인 실시 형태 중 하나에 관하여 기술되었던 특징부 또는 단계가 또한 전술된 다른 예시적인 실시 형태의 다른 특징부 또는 단계와 조합되어 사용될 수 있는 것에 주목하여야 한다. 특허청구범위의 도면 부호는 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다.
K1: 제1 연료 성분 K2: 제2 연료 성분
K3: 제3 연료 성분 EP: 도입 파라미터
AP: 방출 파라미터 TE: 도입 파라미터의 도입 온도
TA: 방출 파라미터의 방출 온도 t1: 제1 시간 범위
t2: 제2 시간 범위 t3: 제3 시간 범위
t4: 제4 시간 범위
m1E: 윤활제 내로의 제1 연료 성분의 도입 질량 유량[g/s]
m2E: 윤활제 내로의 제2 연료 성분의 도입 질량 유량[g/s]
m3E: 윤활제 내로의 제3 연료 성분의 도입 질량 유량[g/s]
m1A: 윤활제 밖으로의 제1 연료 성분의 방출 질량 유량[g/s]
m2A: 윤활제 밖으로의 제2 연료 성분의 방출 질량 유량[g/s]
m3A: 윤활제 밖으로의 제3 연료 성분의 방출 질량 유량[g/s]
MFF: (질량 연료 유량) 하우징 내로 유동하게 된 연료의 총 질량 유량

Claims (10)

  1. 내연 기관의 하우징 내에 위치되는 윤활제 내의 연료의 조성을 결정하기 위한 방법으로서,
    적어도 제1 연료 성분(K1)의 제1 분율과 제2 연료 성분(K2)의 제2 분율을 갖는 연료의 조성을 사전규정하는 단계;
    연료의 질량 유량(MFF)을 결정하는 단계 - 상기 질량 유량(MFF)으로 연료가 도입 단계에서 윤활제 내로 도입되거나, 상기 질량 유량(MFF)으로 연료가 방출 단계에서 윤활제로부터 방출됨 - ;
    제1 연료 성분(K1)의 제1 질량 유량(m1E; m1A)과 제2 연료 성분(K2)의 제2 질량 유량(m2E; m2A)으로 구성되는 질량 유량(MFF)의 조성을 결정하는 단계 - 제1 연료 성분(K1)의 제1 질량 유량(m1E; m1A)의 제1 질량 유량 분율과 제2 연료 성분(K2)의 제2 질량 유량(m2E; m2A)의 제2 질량 유량 분율이 다음에 기초하여, 즉
    a) 도입 단계의 도입 파라미터(EP) 또는 방출 단계의 방출 파라미터(AP), 및
    b) 연료 중에서 제1 연료 성분(K1)의 제1 분율과 제2 연료 성분(K2)의 제2 분율에 기초하여 결정됨 -
    를 가지되,
    또 다른 도입 파라미터(EP)를 선택하는 단계
    를 포함하고,
    도입 파라미터(EP)와 상기 또 다른 도입 파라미터에 기초하여, 윤활제 내로의 제1 연료 성분(K1)의 제1 도입 질량 유량(m1E)과 제2 연료 성분(K2)의 제2 도입 질량 유량(m2E)이 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    윤활제 내로의 또는 윤활제 밖으로의 연료의 질량 유량(MFF)의 결정은
    연료의 화학량론적 연료 질량을 결정하는 단계;
    내연 기관 내로 분사된 연료의 연료 질량을 결정하는 단계; 및
    연료의 화학량론적 연료비를 분사된 연료 질량과 비교하는 단계 - 이로부터 윤활제 내로의 또는 윤활제 밖으로의 질량 유량(MFF)이 결정될 수 있음 -
    를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    도입 파라미터(EP)는 내연 기관의 냉각제의 온도 또는 연료의 연료 온도인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    방출 파라미터(AP)는 윤활제의 온도인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    또 다른 방출 파라미터(AP)를 선택하는 단계
    를 또한 갖고,
    방출 파라미터(AP)와 상기 또 다른 방출 파라미터(AP)에 기초하여, 윤활제 밖으로의 제1 연료 성분(K1)의 제1 방출 질량 유량(m1A)과 제2 연료 성분(K2)의 제2 방출 질량 유량(m2A)이 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    적어도 제1 연료 성분(K1)의 제1 분율 또는 제2 연료 성분(K2)의 제2 분율은 연료의 에탄올 함량, 연료의 물 함량, 연료의 톨루엔 함량, 연료의 2-메틸프로판-1-올 함량, 연료의 삼차-부틸 메틸 에테르 함량, 연료의 이소펜탄 함량 및 연료의 메탄올 함량 중 적어도 하나를 규정하고, 연료의 제1 분율은 연료의 제2 분율과 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 내연 기관을 작동시키기 위한 방법으로서,
    제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 단계; 및
    연료의 질량 유량(MFF)에 기초하여 내연 기관의 흡기관 내의 연료/공기 혼합물을 설정하는 단계
    를 갖고,
    흡기관 내의 연료/공기 혼합물의 설정에서, 질량 유량(MFF)의 조성이 고려되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 자동차의 내연 기관을 위한 제어 장치로서,
    상기 제어 장치는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  10. 윤활제 내의 연료의 총 질량을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 프로세서에 의해 실행될 때 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위해 설치되는 것을 특징으로 하는, 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능 매체.
KR1020157012452A 2012-10-15 2013-10-10 다성분 모델을 사용한 오일 희석 모델링 KR102103045B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012218775 2012-10-15
DE102012218775.8 2012-10-15
DE102012221507.7 2012-11-23
DE201210221507 DE102012221507B3 (de) 2012-10-15 2012-11-23 Modellierung der Ölverdünnung mit Hilfe eines Mehrkomponentenmodells
PCT/EP2013/071200 WO2014060291A1 (de) 2012-10-15 2013-10-10 Modellierung der ölverdünnung mit hilfe eines mehrkomponentenmodells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150069000A KR20150069000A (ko) 2015-06-22
KR102103045B1 true KR102103045B1 (ko) 2020-04-22

Family

ID=49511197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157012452A KR102103045B1 (ko) 2012-10-15 2013-10-10 다성분 모델을 사용한 오일 희석 모델링

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9938910B2 (ko)
KR (1) KR102103045B1 (ko)
CN (1) CN104704222B (ko)
BR (1) BR112015008158B8 (ko)
DE (1) DE102012221507B3 (ko)
WO (1) WO2014060291A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012221507B3 (de) 2012-10-15 2013-11-21 Continental Automotive Gmbh Modellierung der Ölverdünnung mit Hilfe eines Mehrkomponentenmodells
JP6439659B2 (ja) * 2015-11-12 2018-12-19 株式会社デンソー 燃焼システムの推定装置及び制御装置
DE102016222044B3 (de) 2016-11-10 2018-05-30 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der Öltemperatur in einer Brennkraftmaschine
DE102017010052A1 (de) 2017-10-27 2019-05-02 Daimler Ag Verfahren zum Austrag von Ethanol aus einem Schmierstoff
FR3091312B1 (fr) * 2018-12-27 2020-12-04 Renault Sas Procédé d'estimation de la dilution globale de l'huile d'un moteur à combustion interne
DE102019205846A1 (de) * 2019-04-24 2020-10-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Bilanzierung einer Kraftstoffmasse in einem Schmiermittel eines Verbrennungsmotors, Verbrennungsmotor und Kraftfahrzeug
GB2587650B (en) * 2019-10-03 2023-05-31 Delphi Automotive Systems Lux Method of determining fuel evaporation from an engine oil sump
GB2612132B (en) * 2021-10-25 2024-03-27 Jaguar Land Rover Ltd Methods and apparatus for mitigating fuel in oil

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10222808A1 (de) * 2002-05-17 2003-11-27 Iav Gmbh Verfahren zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine
JP2004137953A (ja) 2002-10-17 2004-05-13 Nissan Motor Co Ltd オイル希釈燃料推定装置及びそれを用いた内燃機関の制御装置
US20040099252A1 (en) 2002-10-17 2004-05-27 Nissan Motor Co., Ltd. Estimation of oil-diluting fuel quantity of engine
JP2004197591A (ja) 2002-12-17 2004-07-15 Nissan Motor Co Ltd オイル希釈燃料推定装置及びそれを用いた内燃機関の制御装置
DE102004008891A1 (de) 2004-02-24 2005-09-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JP2008267196A (ja) 2007-04-17 2008-11-06 Toyota Motor Corp 潤滑油の希釈率算出装置、希釈率算出方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006283709A (ja) 2005-04-01 2006-10-19 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US7406947B2 (en) * 2005-11-30 2008-08-05 Ford Global Technologies, Llc System and method for tip-in knock compensation
JP4631860B2 (ja) * 2007-02-19 2011-02-16 トヨタ自動車株式会社 多種燃料内燃機関
US7433776B1 (en) 2007-04-18 2008-10-07 International Engine Intellecutal Property Company, Llc System and method for quantizing fuel dilution of engine motor due to post-injection fueling to regenerate an exhaust aftertreatment device
FR2923266A1 (fr) * 2007-11-05 2009-05-08 Renault Sas Estimation des effets de l'evaporation du carburant dilue dans l'huile d'un moteur a combustion interne
FR2930598B1 (fr) * 2008-04-24 2012-01-27 Sp3H Procede d'optimisation du fonctionnement d'un moteur thermique par determination de la proportion des composes oxygenes dans le carburant
FR2945322B1 (fr) * 2009-05-07 2015-09-18 Renault Sas Procede et dispositif de diagnostic de l'etat de fonctionnement d'un systeme d'alimentation en carburant d'un moteur a combustion interne de vehicule automobile.
JP2010275912A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Denso Corp 可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置
DE102010006580B3 (de) 2010-02-02 2011-07-28 Continental Automotive GmbH, 30165 Verfahren zur Überprüfung einer Kraftstoffausgasung und Steuergerät
US8046153B2 (en) * 2010-07-20 2011-10-25 Ford Global Technologies, Llc Compensation for oxygenated fuels in a diesel engine
FR2970045B1 (fr) * 2011-01-04 2015-04-24 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de commande d'un moteur garantissant une dilution de gazole maximum a la revision
BR112014010408A2 (pt) * 2011-11-02 2017-04-25 Toyota Motor Co Ltd aparelho de controle para motor de combustão interna
DE102012221507B3 (de) 2012-10-15 2013-11-21 Continental Automotive Gmbh Modellierung der Ölverdünnung mit Hilfe eines Mehrkomponentenmodells
US9482174B2 (en) * 2014-01-20 2016-11-01 Ford Global Technologies, Llc Controlling an internal combustion engine through modeling compensation of PCV fuel flow due to oil dilution

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10222808A1 (de) * 2002-05-17 2003-11-27 Iav Gmbh Verfahren zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine
JP2004137953A (ja) 2002-10-17 2004-05-13 Nissan Motor Co Ltd オイル希釈燃料推定装置及びそれを用いた内燃機関の制御装置
US20040099252A1 (en) 2002-10-17 2004-05-27 Nissan Motor Co., Ltd. Estimation of oil-diluting fuel quantity of engine
JP2004197591A (ja) 2002-12-17 2004-07-15 Nissan Motor Co Ltd オイル希釈燃料推定装置及びそれを用いた内燃機関の制御装置
DE102004008891A1 (de) 2004-02-24 2005-09-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
US20060201487A1 (en) 2004-02-24 2006-09-14 Georg Mallebrein Method for operating an internal combustion engine
JP2006525454A (ja) * 2004-02-24 2006-11-09 ローベルト　ボツシユ　ゲゼルシヤフト　ミツト　ベシユレンクテル　ハフツング 内燃機関の作動方法
JP2008267196A (ja) 2007-04-17 2008-11-06 Toyota Motor Corp 潤滑油の希釈率算出装置、希釈率算出方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012221507B3 (de) 2013-11-21
US20150292418A1 (en) 2015-10-15
CN104704222B (zh) 2018-05-15
BR112015008158B1 (pt) 2022-03-22
BR112015008158A2 (pt) 2017-07-04
US9938910B2 (en) 2018-04-10
BR112015008158B8 (pt) 2023-04-18
CN104704222A (zh) 2015-06-10
KR20150069000A (ko) 2015-06-22
WO2014060291A1 (de) 2014-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102103045B1 (ko) 다성분 모델을 사용한 오일 희석 모델링
RU2623355C2 (ru) Способ регулирования работы двигателя (варианты)
US9222431B2 (en) Estimating a fuel leakage quantity of an injection valve during a shut-down time of a motor vehicle
US6966304B2 (en) Estimation of oil-diluting fuel quantity of engine
US7996141B2 (en) Method for operating an internal combustion engine
US20090107441A1 (en) Adaptive fuel control strategy for engine starting
RU2655918C2 (ru) Способы и система для определения смещения датчика давления в коллекторе
US8333179B2 (en) Method for taking the outgassing of fuel from the engine oil of an internal combustion engine into account
KR20190035873A (ko) 높은 알코올 함량을 갖는 연료로 내연 엔진을 시동거는 방법 및 장치
JP5246046B2 (ja) 内燃機関の制御装置
KR102103044B1 (ko) 오일로부터 연료 방출을 검출하기 위한 방법
KR101220259B1 (ko) 탱크 환기 제어 방법
JP2009144574A (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
US20090228188A1 (en) Method for operating an internal combustion engine
JP4552959B2 (ja) 潤滑油の希釈率算出装置、希釈率算出方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体
CN114729605B (zh) 确定发动机油底壳的燃料蒸发的方法
CN111601955B (zh) 用于估计内燃发动机的油中的燃料的稀释度的方法
JP2007321714A (ja) 内燃機関の燃料供給装置
JP6428379B2 (ja) 内燃機関の燃料性状推定装置
WO2010106635A1 (ja) 内燃機関の燃料性状判定装置
JP2010025085A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2009228592A (ja) 内燃機関のアルコール濃度判定装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant