KR102169751B1 - 동일한 진폭의 라인을 사용하여 내연 기관의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법 - Google Patents

동일한 진폭의 라인을 사용하여 내연 기관의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차 및 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법으로서, 상기 실린더에 할당될 수 있는 공기 흡기관 내 흡기 공기 및/또는 배기 가스 출구관 내 배기 가스의 동적 압력 발진을 동작 동안 측정하는 단계; 및 측정된 압력 발진의 선택된 신호 주파수의 진폭에 기초하여, 동일한 위상 위치의 라인을 결정하고, 투사에 의해 공통 교차점을 생성하고, 상기 교차점으로부터 상기 입구 밸브 행정 위상차와 상기 출구 밸브 행정 위상차를 결정하는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 밸브 제어 타이밍을 간단하고 저렴한 방식으로 특히 정확히 식별할 수 있어서, 배출량, 소비량, 동작 평활도 및 동력, 및 엔진의 제어 가능성 및 제어 상태의 개선이 유리하게 달성될 수 있다.

Description

동일한 진폭의 라인을 사용하여 내연 기관의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법
본 발명은, 공기 흡기관에서 측정된, 흡기 공기의 동적 압력 발진(dynamic pressure oscillation)을 평가하는 것을 통해 동작 동안 왕복 피스톤 내연 기관의 입구 밸브와 출구 밸브의 밸브 행정의 위상차(phase difference)를 함께 식별할 수 있는 방법에 관한 것이다.
이하 간단히 단지 내연 기관으로 칭할 수도 있는 왕복 피스톤 내연 기관은 각각의 경우에 하나의 왕복 피스톤이 배열된 하나 이상의 실린더를 갖는다. 왕복 피스톤 내연 기관의 원리를 예시하기 위해, 아래에서는 도 1을 참조하며, 도 1은 예시적으로 다실린더 내연 기관일 수도 있는 내연 기관의 실린더를 가장 중요한 기능 유닛과 함께 도시한다.
각각의 왕복 피스톤(6)은 각각의 실린더(2) 내에서 선형 이동 가능하게 배열되고, 실린더(2)와 함께 연소 챔버(3)를 둘러싼다. 각각의 왕복 피스톤(6)은 소위 커넥팅 로드(7)에 의해 크랭크샤프트(9)의 각각의 크랭크핀(8)에 연결되고, 여기서 크랭크핀(8)은 크랭크샤프트의 회전축(9a)에 대해 편심되어 배열된다. 연소 챔버(3)에서 연료-공기 혼합물이 연소한 결과, 왕복 피스톤(6)은 선형 "하향으로" 구동된다. 왕복 피스톤(6)의 병진 행정 운동은 커넥팅 로드(7)와 크랭크핀(8)에 의해 크랭크샤프트(9)로 전달되고 나서 크랭크샤프트(9)의 회전 운동으로 변환되고, 이 회전 운동에 의해, 왕복 피스톤(6)은 실린더(2)에서 하사점을 통과한 후 반대 방향으로 상사점까지 다시 "상향으로" 이동하게 된다. 내연 기관(1)이 연속적으로 동작하기 위해, 실린더(2)의 소위 작업 사이클(working cycle) 동안, 먼저 연소 챔버(3)가 연료-공기 혼합물로 충전되고, 연료-공기 혼합물이 연소 챔버(3)에서 압축되고 나서, 점화 및 연소되어 왕복 피스톤(6)을 구동하고, 마지막으로 연소 후 남아 있는 배기 가스가 연소 챔버(3)로부터 배출되는 것이 필요하다. 이러한 시퀀스를 연속적으로 반복하면 내연 기관(1)이 연속적으로 동작하여 연소 에너지에 비례하는 방식으로 일이 출력된다.
엔진의 컨셉에 따라, 실린더(2)의 작업 사이클은 크랭크샤프트의 1회전(360°) 동안 분배된 2개의 행정으로 분할되거나(2-행정 엔진) 또는 크랭크샤프트의 2회전(720°) 동안 분배된 4개의 행정으로 분할된다(4-행정 엔진).
현재까지 4-행정 엔진은 자동차의 구동 장치로 자리 잡았다. 흡기 행정에서, 왕복 피스톤(6)이 하향 운동할 때, 연료-공기 혼합물 또는 (연료를 직접 분사하는 경우) 신선한 공기만이 공기 흡기관(20)으로부터 연소 챔버(3) 내로 도입된다. 이후 압축 행정 동안 왕복 피스톤(6)이 상향 운동할 때, 연료-공기 혼합물 또는 신선한 공기가 연소 챔버(3) 내에서 압축되고, 적절하다면, 연료는 연료 공급 시스템에 속하는 분사 밸브(5)에 의해 연소 챔버(3) 내로 별도로 직접 분사된다. 이후 작업 행정(working stroke) 동안, 연료-공기 혼합물은 점화 플러그(4)에 의해 점화되어 팽창 작용과 함께 연소되고 팽창하며 왕복 피스톤(6)을 하향 운동시키면서 일을 출력한다. 마지막으로, 배기 행정에서, 왕복 피스톤(6)이 또 다시 상향으로 운동할 때, 남아 있는 배기 가스가 연소 챔버(3)로부터 배기 가스 출구관(30)으로 배출된다.
내연 기관의 공기 흡기관(20) 또는 배기 가스 출구관(30)과 연소 챔버(3)의 경계 부분은 일반적으로 및 특히 여기서 기초로 하는 예에서 입구 밸브(22) 및 출구 밸브(32)에 의해 실현된다. 현재 기술 상태에서, 이들 밸브는 적어도 하나의 캠샤프트에 의해 작동된다. 도시된 예는 입구 밸브(22)를 작동시키기 위한 입구 캠샤프트(23)를 갖고, 출구 밸브(32)를 작동시키기 위한 출구 캠샤프트(33)를 갖는다. 밸브와 각각의 캠샤프트 사이에 제공되는 힘을 전달하기 위해 통상적인 또 다른 기계적 구성 요소(여기서는 미도시)들이 있으며, 이들 구성 요소는 밸브 유격 보상 수단(예를 들어, 버킷 태핏, 로커 레버, 핑거형 로커, 태핏 로드, 유압 태핏 등)을 더 포함할 수 있다.
입구 캠샤프트(23) 및 출구 캠샤프트(33)는 내연 기관(1) 자체에 의해 구동된다. 이를 위해, 입구 캠샤프트(23) 및 출구 캠샤프트(33)는, 각각의 경우, 예를 들어, 톱니 기어, 스프로킷 또는 벨트 풀리와 같은 적절한 입구 캠샤프트 제어 어댑터(24) 및 출구 캠샤프트 제어 어댑터(34)에 의해, 및 예를 들어 톱니 기어 기구, 제어 체인 또는 톱니 제어 벨트를 갖는 제어 기구(40)를 사용하여, 서로에 대해 및 크랭크샤프트(9)에 대해 미리 한정된 위치에서, 대응하여 톱니 기어, 스프로킷 또는 벨트 풀리로 형성된 대응하는 크랭크샤프트 제어 어댑터(10)에 의해 크랭크샤프트(9)에 연결된다. 이러한 연결에 의해, 크랭크샤프트(9)의 회전 위치에 대한 입구 캠샤프트(23) 및 출구 캠샤프트(33)의 회전 위치가 원칙적으로 한정된다. 예로서, 도 1은 벨트 풀리 및 톱니 제어 벨트에 의해 입구 캠샤프트(23)와 출구 캠샤프트(33) 및 크랭크샤프트(9) 사이의 연결 관계를 도시한다.
하나의 작업 사이클 동안 크랭크샤프트에 의해 커버되는 회전각은 이후 작업 위상(working phase) 또는 단순히 위상이라고 지칭된다. 따라서, 하나의 작업 위상에서 크랭크샤프트에 의해 커버되는 회전각은 위상각이라고 지칭된다. 크랭크샤프트(9)의 각각의 현재 크랭크샤프트 위상각은 크랭크샤프트(9) 또는 크랭크샤프트 제어 어댑터(10)에 연결된 위치 인코더(43) 및 관련 크랭크샤프트 위치 센서(41)에 의해 연속적으로 검출될 수 있다. 여기서, 위치 인코더는 예를 들어 원주에 걸쳐 등간격으로 분배되도록 배열된 다수의 톱니를 갖는 톱니 기어로서 형성될 수 있으며, 여기서 개별 톱니의 개수는 크랭크샤프트 위상각 신호의 해상도를 결정한다.
또한 추가적으로 적절하다면, 대응하는 위치 인코더(43) 및 관련 캠샤프트 위치 센서(42)에 의해 입구 캠샤프트(23) 및 출구 캠샤프트(33)의 현재 위상각을 연속적으로 검출하는 것이 가능하다.
미리 한정된 기계적 연결로 인해, 각각의 크랭크핀(8)과 관련 왕복 피스톤(6), 입구 캠샤프트(23)와 관련 입구 밸브(22), 및 출구 캠샤프트(33)와 관련 출구 밸브(32)는 크랭크샤프트의 회전에 의존하는 방식으로 및 서로에 대해 미리 한정된 관계로 움직이기 때문에, 상기 기능 요소는 크랭크샤프트에 대해 동기적으로 각각의 작업 위상을 통과한다. 그리하여, 왕복 피스톤(6), 입구 밸브(22) 및 출구 밸브(32)의 각각의 회전 위치 및 행정 위치는, 각각의 변속비를 고려하여, 크랭크샤프트 위치 센서(41)에 의해 미리 한정된 크랭크샤프트(9)의 크랭크샤프트 위상각에 대해 설정될 수 있다. 따라서 이상적인 내연 기관에서는, 모든 특정 크랭크샤프트 위상각에 특정 크랭크핀 각도(HZW)(도 2), 특정 피스톤 행정, 특정 입구 캠샤프트 각도와 이에 따른 특정 입구 밸브 행정, 및 또한 특정 출구 캠샤프트 각도와 이에 따른 특정 출구 밸브 행정이 할당되는 것이 가능하다. 즉, 언급된 모든 요소는 회전하는 크랭크샤프트(9)와 동위상이거나 동위상으로 움직인다.
그러나, 현대의 내연 기관(1)에서는, 예를 들어, 입구 캠샤프트 어댑터(24)와 출구 캠샤프트 어댑터(34)에 통합된 방식으로 크랭크샤프트(9)와 입구 캠샤프트(23) 및 출구 캠샤프트(33) 사이의 기계적 연결 경로 내에 추가적인 위치 설정 요소가 제공될 수 있으며, 여기서 위치 설정 요소는 크랭크샤프트(9)와 입구 캠샤프트(23) 및 출구 캠샤프트(33) 간에 원하는 제어 가능한 위상 이동을 수행한다. 이들 요소는 소위 가변 밸브 구동 장치에서 소위 위상 조절기로 알려져 있다.
또한, 다양한 센서 신호를 수신하기 위한 신호 입력, 및 대응하는 위치 설정 유닛 및 엔진 기능을 제어하기 위한 액추에이터를 작동시키기 위한 신호 및 동력 출력을 갖는 전자 프로그래밍 가능한 엔진 제어 유닛(50)(CPU)이 상징적으로 도시되어 있다.
(배출량, 소비량, 동력, 동작 평활도 등과 관련하여) 내연 기관을 최적으로 동작시키기 위해, 흡기 행정 동안 연소 챔버로 도입된 신선한 가스의 충전량은, 예를 들어, 공급될 연료량, 가능하게는 직접 분사될 연료량과 같은 추가적인 연소 파라미터를 조정할 수 있기 위해 가능한 최상의 정확도로 알려져야 한다. 소위 충전물 교환, 즉, 신선한 가스의 흡기와 배기 가스의 배출은 이 경우 입구 밸브(22) 및 출구 밸브(32)의 제어 타이밍에 크게 의존하는데, 즉, 피스톤 행정의 시간에 관한 프로파일에 대해 각각의 밸브 행정의 시간에 관한 프로파일에 크게 의존한다. 즉, 동작 동안, 충전물 교환은 크랭크샤프트 위상각에 대해 및 이에 따라 왕복 피스톤의 위상 위치에 대해 입구 밸브 및 출구 밸브의 위상 위치에 의존한다.
신선한 가스의 충전량을 결정하고 이에 의해 내연 기관의 제어 파라미터를 조정하기 위해, 종래 기술은, 예를 들어, 회전 속도, 부하, 가능하게는 위상 조절기에 의해 미리 한정 가능한 밸브 제어 타이밍, 가능하게는 배기 가스 터보 과급기 또는 수퍼 과급기의 동작 파라미터 등에 의존하는 방식으로 모든 발생하는 동작 상태에서 소위 기준 내연 기관에 측정을 수행하고, 상기 측정 값 또는 유도 값 또는 특성을 반영하는 모델을 대응하는 시리즈-생산 내연 기관의 엔진 제어 유닛에 저장하는 것을 포함한다. 동일한 유형의 시리즈의 모든 구조적으로 동일한 시리즈-생산 내연 기관은 이후 이 생성된 기준 데이터세트로 동작된다.
기준 내연 기관의 이상적인 기준 위치에 대해 시리즈-생산 내연 기관의 입구 밸브와 출구 밸브 사이의 실제 상대 위치 및 크랭크샤프트 위상각 또는 왕복 피스톤 위치에, 예를 들어, 제조 공차로부터 발생하는 편차가 있으면, 즉, 크랭크샤프트 위치 센서에 의해 미리 정해진 위상각 또는 크랭크샤프트의 위상 위치에 대해 입구 밸브 행정, 출구 밸브 행정 및 가능하게는 피스톤 행정에 위상차가 있으면, 실제 도입된 신선 가스 충전량이 기준으로 결정된 신선 가스 충전량에서 벗어나서, 이에 따라 기준 데이터세트에 기초한 제어 파라미터가 최적이 아닌 효과를 나타내게 된다. 내연 기관의 동작 동안 이러한 에러는 배출량, 소비량, 동력, 동작 평활도 등과 관련하여 악영향을 미칠 수 있다.
시리즈-생산 내연 기관에서 발생할 수 있는 편차를 설명하고 이 편차의 명명을 정의하기 위해, 아래에서는 도 2를 참조하며, 도 2는 도 1의 내연 기관을 도시하지만, 보다 나은 개관을 위해, 도 1에 도시된 참조 부호는 생략하고, 대응하는 편차들만을 표시한다.
크랭크샤프트 위치 센서(41)에 의해 위치 인코더의 위상각이 검출되는 크랭크샤프트 제어 어댑터(10) 상에 배열된 위치 인코더(43)의 기준 위치로부터 시작하여, 이상적인 기준 위상 위치에 비해 왕복 피스톤(6), 입구 밸브(22) 및 출구 밸브(32)의, 이하 위상차라고도 칭하는, 위상 위치의 편차를 초래하는 다수의 공차 체인이 있다.
여기서, 피스톤 행정 위상차(ΔKH)는 예를 들어 크랭크샤프트 위치 센서(41)의 기준 위치에 대한 크랭크핀 각도(HZW)의 편차, 소위 크랭크핀 각도차(angle difference)(ΔHZW)로부터 및 커넥팅 로드(7)와 왕복 피스톤(6)의 상이한 치수 공차(도시되지 않음)로부터 발생된다.
또한, 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH)는 예를 들어 입구 캠샤프트 제어 어댑터(24) 및 제어 기구(40)의 기계적 공차(도시되지 않음)와 함께 캠 위치의 편차, 소위 입구 캠샤프트 각도차(ΔENW)로부터 발생된다. 입구 캠샤프트를 위한 위상 조절기가 존재한다면, 압구 캠샤프트 조절 각도(ENVW) 또는 설정점(setpoint)으로부터의 편차도 고려될 수 있다.
동일한 방식으로, 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)는 출구 캠샤프트 제어 어댑터(24) 및 제어 기구(40)의 기계적 공차(도시되지 않음)와 함께 예를 들어 캠 위치의 편차, 소위 출구 캠샤프트 각도차(ΔANW)로부터 발생된다. 출구 캠샤프트를 위한 위상 조절기가 존재한다면, 출구 캠샤프트 조절 각도(ANVW) 또는 설정점으로부터의 편차도 고려될 수 있다.
설명된 편차의 가능한 원인은 예를 들어 다음과 같을 수 있다:
- 관련 기계적 요소의 제조 및/또는 조립 공차, 및
- 예를 들어 크랭크샤프트 및 캠샤프트를 연결시키는 제어 체인 또는 톱니 벨트의 늘어남과 같은 마모 현상, 및
- 높은 기계적 부하 상태로부터 발생되는 탄성 변형 또는 소성 변형 현상.
여기서, 현재의 종래 기술에 따라 설명된 문제에 대한 이전의 해결책은, 원칙적으로, 제어 파라미터를 적응시키는 것을 통해 보정 또는 보상하는 대응하는 조치를 구현할 수 있도록 기준 내연 기관과 시리즈-생산 내연 기관 사이에서 발생하는 편차를 검출하고 정량화하는 것이다.
또한, 지금까지 제조 및 조립 공차를 최소화함으로써 이 문제를 해결하려고 노력해 왔다. 또한, 예를 들어 제어 타이밍은 밸브 행정 위치, 캠 윤곽(cam contour) 등에 기초하여 각각의 정적 상태의 시리즈-생산 내연 기관에서 측정되고, 내연 기관은 조립 공정 동안 대응하여 조절된다.
또한, 현재 알려진 대부분의 시스템은 기준점 시스템(위치 피드백)으로 동작한다. 여기서, 각각의 경우에 센서에 의해 검출될 수 있는 하나의 위치 마크가 크랭크샤프트 및 입구 캠샤프트 및/또는 출구 캠샤프트, 또는 또한 각각의 크랭크샤프트 제어 어댑터 및 입구 캠샤프트 제어 어댑터 및/또는 출구 캠샤프트 제어 어댑터에 배치되거나 또는 또한 제공될 수 있는 위상 조절기 등에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 크랭크샤프트와 각각의 입구 캠샤프트 및/또는 출구 캠샤프트 사이의 상대적인 위상 위치가 결정될 수 있고, 원하는 기준값에 대한 편차가 식별될 수 있다. 상기 편차의 바람직하지 않은 영향은 결정된 편차에 의존하는 방식으로 대응하는 제어 파라미터를 적응 또는 보정하는 것에 의해 제어 유닛에서 해결될 수 있다.
그러나, 원칙적으로, 발생하는 공차 중 일부만이 이 방법으로 식별될 수 있다. 따라서 예를 들어, 캠샤프트에 대한 각각의 위치 마크 자체의 위치 편차에 의한 각도 편차, 또는 각각의 기준 위치에 대한 입구 캠샤프트 각도차(ΔENW) 또는 출구 캠샤프트 각도차(ΔANW)를 식별하는 것은 가능하지 않다.
노크(knock) 센서 신호를 평가하는 것, 실린더 압력 신호를 평가하는 것과 같은 다른 방법이 또한 알려져 있다.
또한, US 6,804,997 B1은 흡기관 내의 압력 변동을 모니터링하고 평가함으로써 크랭크샤프트의 위상 위치를 결정하기 위한 엔진 제어 장치를 개시한다. 제어 장치는 공기 흡기 이벤트를 나타내는 흡기 공기 압력 변동을 결정하고, 이에 따라 관련 크랭크샤프트 위상 위치 및 엔진 사이클에서 대응하는 주기를 결정하도록 설계된다. 제어 장치는 엔진의 연료 분사 및 점화 특성을 제어하기 위해 이들 정보를 이용하여 크랭크샤프트 회전 속도 및 크랭크샤프트의 위상 위치를 결정한다. 입구 밸브와 출구 밸브의 제어 타이밍, 즉, 가능하게는 입구 밸브 행정 위상차 및 출구 밸브 행정 위상차는 이 경우에 고려되지 않으며, 일부 상황에서는 결과에 상당한 영향을 미칠 수 있다.
문헌 DE 10 2005 007 057은 내연 기관의 흡기관에서 폐루프 방식으로 제어되는 스로틀 플랩 공기 흐름을 위한 폐루프 제어 방법을 개시하고 있으며, 여기서 특히 무엇보다도 내연 기관의 밸브 제어 타이밍에 의해 영향을 받는 흡기관 내의 압력 맥동이 유체 스트림의 폐루프 제어에서 고려된다. 이를 위해, 압력 맥동은 고속 푸리에 변환에 의해 분석되고, 진폭 정보는 예를 들어 스로틀 플랩 공기 스트림의 다차원 수학적 폐루프 제어 모델의 추가적인 입력 변수로서 고려되는 왜곡 인자로 요약된다. 내연 기관의 밸브 제어 타이밍, 즉, 또한 존재할 수 있는 입구 밸브 행정 위상차 및 출구 밸브 행정 위상차에 관한 구체적인 결론은 이 방법으로는 도출될 수 없다.
문헌 DE 35 06 114 A1은 예를 들어 가스 압력 신호와 같은 정보로 내연 기관의 발진 스펙트럼의 적어도 일부를 포함하는 동작 변수에 의존하는 방식으로 내연 기관의 적어도 하나의 조작 변수를 제어하는, 내연 기관의 개루프 또는 폐루프 제어 방법을 개시한다. 이를 위해, 검출된 동작 변수로부터, 내부에 포함된 값 스펙트럼이 이산 푸리에 변환에 의해 발진 스펙트럼의 일부로서 결정되어 측정 스펙트럼으로서 사용되고 기준 스펙트럼과 비교된다. 제어될 내연 기관의 이 조작된 변수는 측정 스펙트럼과 기준 스펙트럼 사이의 편차에 의존하는 방식으로 제어된다. 내연 기관의 밸브 제어 타이밍 및 피스톤 행정 위치에 관한 구체적인 결론은 이러한 방법으로는 쉽게 도출될 수 없다.
문헌 US 2009 0 312 932 A1은 내연 기관에서 연소 상태에 관한 진단을 수행하는 방법을 개시하며, 여기서 연소 위상 설정값은 고속 푸리에 변환에 의해 크랭크샤프트 각속도로부터 생성되고, 상기 값은 예상되는 연소 위상 설정값과 비교되고, 상기 값들 사이의 차이 중에서 허용 가능한 연소 위상 설정 차이보다 더 큰 차이가 식별된다.
전술된 것에 대해 기준 엔진과 시리즈-생산 엔진 간의 편차를 결정하는 유사한 접근법이 또한 US 2010 0 063 775 A1에 개시되어 있다.
본 발명은 입구 밸브 및 출구 밸브의 실제 위상 위치를 특히 정확하게 식별할 수 있고 및/또는 내연 기관의 진행 동작 동안 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH) 및 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)를 신뢰성 있게 결정할 수 있는, 도입부에 설명된 유형의 간단하고 저렴한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은, 본 발명에 따른 독립 청구항에 따라 동작 동안 시리즈-생산 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법에 의해 달성된다.
종속 청구항은 본 발명에 따른 주제의 예시적인 실시예 및 개선에 관한 것이다.
동작 동안 시리즈-생산 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 본 발명에 따른 방법에서, 각각의 시리즈-생산 내연 기관의 각각의 실린더에 할당될 수 있는 공기 흡기관 내 흡기 공기 및/또는 배기 가스 출구관 내 배기 가스의 동적 압력 발진이 동작 동안 측정되고, 이로부터 각각의 경우에 대응하는 압력 발진 신호가 생성된다. 동시에 크랭크샤프트 위상각 신호가 결정된다. 상기 압력 발진 신호로부터, 이산 푸리에 변환을 사용하여, 상기 크랭크샤프트 위상각 신호에 대해 측정된 압력 발진의 선택된 신호 주파수의 진폭이 결정된다.
본 방법은 다음의 추가 단계를 더 특징으로 한다:
- 상기 각각의 선택된 신호 주파수의 결정된 진폭에 기초하여 상기 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 라인이 결정되고, 상기 라인은 입구 밸브 행정 위상차 및 출구 밸브 행정 위상차에 의존한다. 이것은 동일한 진폭의 기준 라인(reference line)을 사용하여 수행되고, 상기 기준 라인은 기준 라인 특성 맵(characteristic map)에 저장되거나 또는 각각의 대수 모델 함수(algebraic model function)에 의해 결정된다;
- 입구 밸브 행정 위상차 및 출구 밸브 행정 위상차에 의해 걸쳐 있는 공통 평면으로 투사하는 것에 의해 상기 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 결정된 라인의 공통 교차점이 결정된다;
- 상기 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 라인의 결정된 공통 교차점으로부터 상기 입구 밸브 행정 위상차 및 상기 출구 밸브 행정 위상차가 결정된다.
이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 실린더의 각각의 연소 챔버로 공기를 공급하는 역할을 하고, 이에 따라 내연 기관의 "공기 흡기관" 또는 또한 간단히 "흡기관", "흡기 시스템" 또는 "입구관"이라는 표현 하에 소위 공기 경로를 한정하는 모든 요소를 나타낼 수 있을 것이다. 이들 요소는 예를 들어 공기 필터, 흡기 파이프, 흡기 매니폴드 또는 분배 파이프 또는 간단히 흡입 파이프, 스로틀 플랩 밸브 및 가능하게는 압축기, 및 실린더의 흡기 개구, 또는 실린더의 입구 덕트를 포함할 수 있다.
이에 달리, 내연 기관의 "배기 가스 출구관" 또는 간단히 "배기 가스관" 또는 "출구관"이라는 표현은 연소 후 연소 챔버로부터 나오는 배기 가스의 제어된 배출을 수행하는 역할을 하는 구성 요소를 특징으로 한다.
압력 발진 신호를 분석하기 위해, 압력 발진 신호는 이산 푸리에 변환(DFT)을 받는다. 이를 위해 고속 푸리에 변환(FFT)으로 알려진 알고리즘을 사용하여 DFT를 효율적으로 계산할 수 있다. DFT를 사용하면 압력 발진 신호를 이제 개별 신호 주파수로 분해할 수 있고, 이후 이 개별 신호 주파수를 진폭 및 위상 위치와 관련하여 단순화된 방식으로 별개로 분석할 수 있다.
본 경우에, 특히, 압력 발진 신호의 선택된 신호 주파수의 진폭은 내연 기관의 크랭크샤프트 각도에 대한 밸브 제어 타이밍에 의존하는 것으로 밝혀졌다. 이 경우 신호 주파수의 진폭은 중간 라인(midline)에 대한 신호 주파수 신호의 상대적 진폭 레벨을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법은, 추가적인 센서없이, 내연 기관의 입구 밸브 및 출구 밸브의 위상 위치, 즉, 현재 행정 위치를 크랭크샤프트 위상각에 대해 높은 정밀도로 결정할 수 있어서 이를 사용하여 충전물 교환 프로세스를 정확히 계산하고 내연 기관의 제어 파라미터를 튜닝할 수 있다는 장점을 갖는다.
본 방법의 일 실시예에서, 상기 방법은 본 발명에 따른 전술된 방법에서 하기 선행 단계, 즉, 기준 입구 밸브 행정 위상차 및 기준 출구 밸브 행정 위상차에 의존하는 방식으로 공기 흡기관 내 흡기 공기 및/또는 배기 가스 출구관 내 배기 가스의 압력 발진 신호의 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 기준 라인을 결정하기 위해 기준 내연 기관에 측정을 수행하는 단계; 및 기준 라인 특성 맵에서 기준 입구 밸브 행정 위상차 및 기준 출구 밸브 행정 위상차에 의존하는 방식으로 상기 압력 발진 신호의 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 기준 라인을 저장하는 단계를 포함한다.
이러한 방식으로, 상기 입구 밸브 행정 위상차 및 상기 출구 밸브 행정 위상차를 결정하는 것이 간단한 방식으로 수행될 수 있다.
전술한 상기 기준 라인 특성 맵은 유리하게는 각각의 시리즈-생산 내연 기관의 기존 엔진 제어 유닛의 메모리 영역에 저장될 수 있어서, 별도의 메모리 수단을 필요로 하지 않고, 시리즈-생산 내연 기관의 동작 동안 전술된 방법에 사용하는데 즉시 이용 가능할 수 있다.
또한 유리하게는, 상기 압력 발진 신호의 선택된 신호 주파수의, 전술된 바와 같이 결정된 기준 라인 특성 맵으로부터, 각각의 신호 주파수에 대해, 대수 모델 함수를 유도하고, 상기 대수 모델 함수는 기준 입구 밸브 행정 위상차 및 기준 출구 밸브 행정 위상차에 의존하는 방식으로 상기 압력 발진 신호의 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 각각의 기준 라인의 프로파일을 복제하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 방식으로 동일한 진폭의 기준 라인의 수학적 공식이 이용 가능하고, 이 수학적 공식은 추가 방법 동안 동일한 진폭의 라인의 공통 교차점을 분석적으로 결정하여 상기 입구 밸브 행정 위상차 및 상기 출구 밸브 행정 위상차를 식별하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 개선에서, 상기 선택된 신호 주파수에 대해 전술된 바와 같이 결정된 상기 대수 모델 함수는 각각의 시리즈-생산 내연 기관의 엔진 제어 유닛의 메모리 영역에 저장될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 대수 모델 함수는 상기 제어기에서 즉시 이용 가능하고, 동일한 진폭의 라인을 각각 현재 결정하는데 용이하게 사용될 수 있다. 따라서, 대용량의 데이터를 포함하여 증가된 메모리 공간 요건을 야기하는 상기 메모리에 대응하는 기준 라인 특성 맵을 저장할 필요가 없다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서, 동일한 진폭의 결정된 라인을 입구 밸브 행정 위상차 및 출구 밸브 행정 위상차에 의해 걸쳐 있는 공통 평면으로 투사하여 공통 교차점을 결정하는 것은 대응하는 대수 함수에 기초하여 수행된다. 이를 위해 본 방법의 개선된 설명을 위해 본 특허 출원에 사용된 도식적 도시는 대수 함수 또는 처리 동작으로 변환된다. 이것은 대응하는 처리 동작을 실행할 수 있는 예를 들어 대응하는 엔진 제어 유닛(CPU)과 같은 전자 프로그래밍 가능한 처리 유닛에 의해 본 방법을 실행하는 경우에 특히 유리하다.
전술한 가정 하에서, 상기 방법은 각각의 시리즈-생산 내연 기관의 전자 프로그래밍 가능한 엔진 제어 유닛에서 실행될 수 있다. 이것은 별개의 제어 또는 처리 유닛을 필요로 하고 않고, 본 방법의 알고리즘이 엔진 제어 프로그램의 대응하는 시퀀스에 통합될 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 개선된 실시예에서, 상기 결정된 입구 밸브 행정 위상차 및 상기 결정된 출구 밸브 행정 위상차를 보정하거나 또는 적응하는 것과 관련하여, 예를 들어, 분사할 연료 질량, 분사 시작 시간, 점화 시간, 캠샤프트의 위상 조절기의 작동 등과 같은 제어 변수 또는 제어 루틴을 적응시키는 것은 상기 엔진 제어기에서 수행된다. 따라서 연소 공정이 각각의 시리즈-생산 내연 기관의 실제 조건에 최적화되어 연료 요구량 및 배출량이 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해, 상기 선택된 신호 주파수는 유리하게는 내연 기관의 기본 주파수 또는 1차 고조파로서 흡기 주파수, 및 이 흡기 주파수의 다른 배수, 즉, 소위 2차 내지 X차 고조파에 대응한다.
여기서, 흡기 주파수는 내연 기관의 회전 속도에 고유하게 관련된다. 그 다음, 상기 선택된 신호 주파수에 대해, 병렬로 검출된 크랭크샤프트 위상각 신호를 고려하여, 선택된 신호 주파수의 진폭이 크랭크샤프트 위상각에 대해 결정된다. 이것은 동일한 진폭의 라인을 결정하는데 특히 평가하기 쉬운 고유한 결과를 양산하여 높은 정밀도의 결과를 생성한다.
또한 유리하게는, 상기 흡기 공기관 내 흡기 공기의 상기 동적 압력 발진은 흡기 파이프 내 임의의 경우에 이미 제공된 시리즈-생산형 압력 센서에 의해 측정될 수 있다. 이것은, 이를 위해 추가적인 센서가 제공될 필요가 없어서, 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 추가적인 비용이 발생하지 않는다는 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 방법을 실행하는데 필요한 크랭크샤프트 위상각 신호는 크랭크샤프트에 연결된 톱니 기어에 의해 및 홀 센서(Hall sensor)에 의해 결정될 수 있다. 이러한 센서 배열은 다른 목적을 위해 현대의 내연 기관에 이미 제공되어 있다. 상기 센서 배열에 의해 생성된 크랭크샤프트 위상각 신호는 본 발명에 따른 방법에 의해 용이하게 함께 이용될 수 있다. 이것은, 추가적인 센서가 제공될 필요가 없어서, 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 추가적인 비용이 발생하지 않는다는 장점을 갖는다.
본 발명이 기초로 하는 관계에 대한 상세한 고려는 도면을 참조하여 아래에서 제시된다.
도 1은 왕복 피스톤 내연 기관의 간략화된 개략도;
도 2는 도 1에 따른 개략도에서 왕복 피스톤 내연 기관의 중요한 구성 요소의 가능한 위치 및 각도 편차를 표시한 도면;
도 3은 공기 흡기관 및/또는 배기 가스 출구관에서 측정된 압력 발진 신호의 2개의 선택된 신호 주파수 X 및 Y의 진폭(Amp_SF)이 입구 캠샤프트 각도차 및 출구 캠샤프트 각도차에 의존하는 관계를 도시하는 2개의 3차원 도면;
도 4는 공기 흡기관 및/또는 배기 가스 출구관에서 측정된 압력 발진 신호의 2개의 선택된 신호 주파수 X 및 Y의 동일한 진폭의 라인을 입구 캠샤프트 각도차 및 출구 캠샤프트 각도차에 걸친 평면에 투사한 것을 도시하는 2개의 2차원 도면;
도 5는 도 4에 따른 2차원 도면에서 입구 캠샤프트 각도차 및 출구 캠샤프트 각도차의 특정 조합에 대해 서로 다른 신호 주파수의 동일한 진폭의 라인을 도시하는 도면; 및
도 6은 방법 시퀀스를 도시하는 단순화된 블록도.
본 발명은 다음 구현에 기초한다:
"이상적인" 기준 내연 기관에서 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH) 및 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)를 변화시키고, 이산 푸리에 분석에 의해 및 각각의 경우에 흡기 주파수 또는 흡기 주파수의 배수에 대응하는 개별적인 선택된 신호 주파수를 고려하여 공기 흡기관 내의 흡기 공기 또는 이후 간단히 압력 발진 신호라고 불리는 배기 가스 출구관 내 배기 가스의 압력 발진 신호를 분석할 때, 특히, 선택된 개별 신호 주파수의 진폭, 즉, 크랭크샤프트 위상각 신호 및 중간 라인에 대해 압력 발진 신호의 진폭 레벨이 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH) 및 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)에 의존한다는 것이 밝혀졌다.
도 3은 2개의 서로 다른 신호 주파수, 즉, 흡기 주파수(신호 주파수 X) 및 제1 고조파 신호(신호 주파수 Y)에 대한 이러한 종속성을 도시한다.
이를 위해, 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH) 및 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)의 변화에 대해, 각각의 위상 조절기가 입구 캠샤프트 각도차(ΔENW) 및 출구 캠샤프트 각도차(ΔANW)를 -5° 내지 +5° 범위에서 변화시키는데 사용되고, 압력 발진 신호의 각각의 신호 주파수의 각각의 관련 진폭(Amp_SF)은 이렇게 걸쳐 있는 ΔENW-ΔANW 평면 위에 수직으로 도시되었다. 이상적인 상황 하에서, 입구 캠샤프트 각도차(ΔENW)와 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH) 사이 및 출구 캠샤프트 각도차(ΔANW)와 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH) 사이에 직접적이고 고유한 관계가 있다. 모든 선택된 신호 주파수에 대해, 걸쳐 있는 3차원 공간에서 결과적으로 상이하게 경사진 "진폭 표면"(100, 200)이 존재한다. ΔENW-ΔANW 평면에 평행하게 놓여 있는 단면 평면(110, 120, 210, 220)이 이제 각각의 신호 주파수의 상이한 진폭(Amp_SF)의 레벨에 놓이면, 각각의 "진폭 표면"(100, 200)과 교차하는 각각의 라인이 얻어지는데, 이 라인은 동일한 진폭의 라인이라고 불릴 수 있다. 즉, 동일한 진폭의 라인을 따라 놓이는 모든 ΔENW-ΔANW 조합에 대해, 압력 발진 신호의 선택된 주파수의 동일한 진폭이 얻어진다. 이와 달리, 이것은 압력 발진 신호의 신호 주파수의 결정된 진폭에 고유한 ΔENW-ΔANW 조합이 할당될 수 없다는 것을 의미한다.
도 3은, 신호 주파수 X의 경우, 위상 표면(100) 및 예로서 진폭 0.165 및 0.160에서의 2개의 단면 평면(110, 120)을 도시한다. 동일한 진폭의 라인(111)은 진폭(0.165)에 대해 얻어지고, 동일한 진폭의 라인(121)은 진폭(0.160)에 대해 얻어진다. 신호 주파수 Y의 경우에, 위상 표면(200) 및 예로서 진폭 0.165 및 0.160에서의 2개의 단면 평면(210, 220)이 각각 도시된다. 동일한 진폭의 라인(211)은 진폭(0.165)에 대해 얻어지고, 동일한 진폭의 라인(221)은 진폭(0.160)에 대해 얻어진다.
관계를 더 자세히 조사하기 위해 압력 발진 신호의 각각의 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 라인이 이제 ΔENW-ΔANW 평면으로 투사되었다. 이것은 도 3과 유사하게 도 4에서 신호 주파수 X 및 신호 주파수 Y에 대해 별개로 도시된다. 신호 주파수 X에 대한 동일한 진폭의 라인(111, 121) 및 또한 신호 주파수 Y에 대한 동일한 진폭의 대응하는 라인(211 및 221)은 이 도면에서도 대응하는 참조 부호로 표시된다. 상이한 선택된 신호 주파수들의 동일한 진폭의 라인들은 상이한 구배를 갖는다는 것을 볼 수 있다. 동일한 진폭의 라인(121 및 221)에 기초하여 도 5에 도시된 바와 같이, 상이한 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 라인을 서로 상하로 ΔENW-ΔANW 평면으로 투사하면, 상이한 신호 주파수 X 및 Y의 동일한 진폭의 라인은 하나의 ΔENW-ΔANW 조합을 나타내는 정확히 하나의 교차점(300)에서 교차하는 것을 볼 수 있다. 이상적인 기준 엔진을 기초로 삼으면, 입구 밸브(22)와 입구 캠샤프트(23)의 상호 작용 및 출구 밸브(32)와 출구 캠샤프트(33)의 상호 작용은 직접 작용하고 상호 영향을 받지 않는다고 가정될 수 있기 때문에, 즉, 직접적이고 고유한 관계가 존재하기 때문에. 출구 캠샤프트 각도차(ΔENW)는 특정 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH)에 할당될 수 있고, 출구 캠샤프트 각도차(ΔANW)는 특정 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)에 할당될 수 있다.
따라서, 달리 이상적인 관계를 가정하면, 압력 발진 신호의 적어도 2개의 선택된 신호 주파수의 진폭을 결정하고, 공통 ΔEVH-ΔAVH 평면으로 투사함으로써 각각의 신호 주파수의 결정된 진폭의 동일한 진폭의 알려진 라인을 고려하고 중첩함으로써, 동일한 진폭의 라인들의 단일 교차점을 결정하고 이로부터 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH) 및 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)의 값을 결정할 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 예에서, 교차점(300)으로부터 진행하는 대시 라인을 사용하여 도시된 화살표를 따라 -2°의 출구 캠샤프트 각도차(ΔANW) 및 0°의 입구 캠샤프트 각도차(ΔENW)를 결정할 수 있다.
도 3 내지 도 5에 그래프로 도시된 관계는 본 방법의 원리를 이해하기 쉽게 하기 위해 제공된 것이다. 상기 관계는 또한 대응하는 대수 공식에 기초하여 자명하게 표현될 수 있으며, 본 방법은 이에 기초하여 대응하는 처리 동작 및 예를 들어 프로그래밍 가능한 디지털 제어 유닛 상의 프로그램 알고리즘에 의해 실행될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어 동일한 진폭의 라인의 도시에 대응하는 수학적-물리적 모델 함수가 유도되고, 이 모델 함수는 공통 교차점을 결정하는데 사용될 수 있다.
동작 동안 내연 기관의 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH)와 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)를 함께 식별하는 방법의 발명은 위에서 제시된 구현에 기초하고, 이에 따라 일례로서 다음과 같이 제시된다:
내연 기관의 동작 동안, 공기 흡기관 내 흡기 공기 또는 배기 가스 출구 관 내 배기 가스의 동적 압력 발진 또는 이들 두 영역 모두에서의 동적 압력 발진이 연속적으로 측정된다. 각각의 측정 결과는 압력 발진 신호를 생성한다. 동시에, 크랭크샤프트 위상각 신호가 센서 수단에 의해 검출된다. 압력 발진 신호 및 크랭크샤프트 위상각 신호는 대응하는 신호 입력(51)을 통해 내연 기관(1)의 제어 유닛(50)에 공급된다. 제어 유닛(50)에서, 압력 발진 신호는, 내부에 저장된 프로그램 알고리즘에 의해, 이산 푸리에 변환을 받고, 크랭크샤프트 위상각 신호에 대해 측정된 압력 발진의 선택된 신호 주파수, 바람직하게는 내연 기관의 흡기 주파수의 제1 고조파 및 다른 고조파의 각각의 진폭이 결정된다. 이어서, 개별적인 선택된 신호 주파수에 대해, 각각의 진폭에 기초하여, 각각의 경우에 동일한 진폭의 하나의 대응하는 라인이 결정된다. 이것은 각각의 경우에 대응하는 내연 기관 시리즈에 대해 일반적이며 제어 유닛(50)의 메모리 영역에 저장된 기준 라인 특성 맵으로부터 동일한 진폭의 기준 라인을 선택하는 것에 의해, 또는 대응하는 내연 기관 시리즈에 대해 일반적이며 제어 유닛의 메모리 영역에 저장된 각각의 대수 모델 함수 및 대응하는 처리 동작 및 프로그램 알고리즘에 의해 계산하는 것에 의해 수행된다.
개별적인 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 이렇게 결정된 라인은, 제어 유닛에 저장된 대응하는 프로그램 알고리즘에 의해, 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH) 및 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)에 의해 걸쳐 있는 공통 평면으로 투사되고 이에 따라 공통 교차점을 생성한다. 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH) 및 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)에 의해 걸쳐 있는 평면에서 상기 공통 교차점의 위치로부터, 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH) 및 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)를 결정할 수 있다.
본 방법을 실행하기 위해, 동일한 진폭의 기준 라인을 갖는 특정 특성 맵 또는 대응하는 대수 모델 함수가 이용 가능할 필요가 있다. 이들은 내연 기관의 형식 시리즈/시리즈의 구성 유형 및 상세한 구조 설계에 따라 의존하여, 시리즈를 나타내는 구조적으로 동일한 기준 내연 기관에 따라 결정되어야 한다. 이를 위해, 기준 내연 기관에서, 흡기관 및/또는 배기 가스 출구관 내 압력 발진 신호는 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH) 및 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)의 변화에 따라 가능한 최대 개수의 동작 점에서 기록되고, 이산 푸리에 변환을 받고, 선택된 신호 주파수에 대한 진폭이 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH) 및 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)에 의존하는 방식으로 저장된다. 여기서 결과에 중첩되어 결과를 왜곡하는 피스톤 행정 위상차(ΔKH)가 없는 것이 보장되어야 한다.
이렇게 결정된 이들 3차원 데이터 맵에 기초하여, 개별 선택된 신호 주파수에 대해, 동일한 진폭의 라인이 결정되어 대응하는 특성 맵에 저장되고, 또는 동일한 진폭의 라인을 계산하기 위한 대수 모델 함수가 결정될 수 있다.
이렇게 결정된 특성 맵 및/또는 모델 함수는 모든 구조적으로 동일한 시리즈-생산 내연 기관의 제어 유닛(50)의 메모리 영역에 저장되고, 본 발명에 따른 방법을 실행하는데 사용될 수 있다.
도 6은, 동작 동안 시리즈-생산 내연 기관(1)의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH)와 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)를 함께 식별하는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 주요 단계를 다시 한번 보여주는 단순화된 블록도 형태를 도시한다.
시작 시, 각각의 시리즈-생산 내연 기관의 각각의 실린더에 할당될 수 있는 공기 흡기관 내 흡기 공기 및/또는 배기 가스 출구관 내 배기 가스의 동적 압력 발진이 동작 동안 측정되고, 이로부터 대응하는 압력 발진 신호가 생성되고, 동시에 크랭크샤프트 위상각 신호가 결정되는데, 이는 DDS(동적 압력 발진 신호) 및 KwPw(크랭크샤프트 위상각)로 표시되고 병렬로 배열된 블록으로 도시되어 있다.
이후, 이산 푸리에 변환(discrete Fourier transformation: DFT)을 사용하여, 압력 발진 신호(DDS)로부터, 크랭크샤프트 위상각 신호(KwPw)에 대해 측정된 압력 발진의 다수의 선택된 신호 주파수의 진폭(Amp_SF_1 ... Amp_SF_X)이 결정되고, 이는 DFT(이산 푸리에 변환) 및 Amp_SF_1 내지 Amp_SF_X(각각의 신호 주파수의 진폭)로 표기된 블록으로 도시되어 있다.
이후, 각각의 선택된 신호 주파수의 결정된 진폭(Amp_SF_1 ... Amp_SF_X)에 기초하여, 각각의 경우에 각각의 동일한 신호 주파수의 동일한 진폭의 하나의 라인(L_Amp_1 ... L_Amp_X)으로서, 입구 밸브 행정 위상차 및 출구 밸브 행정 위상차에 의존하는 이 라인은 대응하여 표시된 블록에 의해 도시된 바와 같이 결정된다. 이것은 각각의 신호 주파수의 동일한 진폭의 기준 라인(RL-Amp_1 ... X)을 사용하여 수행되고, 이 기준 라인은 기준 라인 특성 맵에 저장되거나 또는 각각의 대수 모델 함수에 의해 결정된다. 이를 위해, 도 6의 도면에는 Sp_RL/Rf로 표시된 메모리가 도시되어 있고, 이 메모리 내에 제공된 동일한 진폭의 기준 라인(RL_Amp_1 ... X) 또는 대응하는 대수 모델 함수(Rf(Amp_1 ... X))가 상기 라인을 결정하기 위해 이 메모리로부터 액세스될 수 있다.
이후, 동일한 진폭의 결정된 라인(L_Amp_1 ... L_Amp_X) 중 하나의 각각의 공통 교차점은, SPEm(교차점 결정)으로 표시된 블록으로 도시된 바와 같이, 입구 밸브 행정 위상차 및 출구 밸브 행정 위상차에 의해 걸쳐 있는 공통 평면으로 투사하는 것에 의해 결정된다.
마지막으로, 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 라인(L_Amp_1 ... L_Amp_X)의 결정된 교차점으로부터, 입구 밸브 행정 위상차(ΔEVH) 및 출구 밸브 행정 위상차(ΔAVH)가 결정된다. 이것은 도 6에 대응하여 표시된 블록으로 도시된다.
또한, 도 6은 전술한 방법에 선행하는 단계, 즉, 기준 입구 밸브 행정 위상차 및 기준 출구 밸브 행정 위상차에 의존하는 방식으로 공기 흡기관 내 흡기 가스 및/또는 배기 가스 출구관 내 배기 가스의 압력 발진 신호의 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 기준 라인(RL_Amp_1 ... X)을 결정하기 위해 기준 내연 기관에 측정을 수행하는 단계; 및 RL_Amp_1 ... X로 표시된 블록으로 상징적으로 도시된 바와 같이, 기준 라인 특성 맵에서 기준 입구 밸브 행정 위상차 및 기준 출구 밸브 행정 위상차에 의존하는 방식으로 각각의 경우에 압력 발진 신호의 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 기준 라인을 저장하는 단계를 도시한다.
Rf(Amp_1 ... X)로 표시된 블록은, 이전에 결정된 기준 라인 특성 맵에 기초하여 기준 입구 밸브 행정 위상차 및 기준 출구 밸브 행정 위상차에 의존하는 방식으로 압력 발진 신호의 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 각각의 기준 라인의 프로파일을, 동일한 진폭의 기준 라인 함수(Rf(Amp_1) ... Rf(Amp_X))로서, 복제하는 대수 모델 함수를 유도하는 것을 포함한다.
동일한 진폭의 기준 라인 함수 또는 기준 라인 특성 맵은 각각의 시리즈-생산 내연 기관의 CPU인 엔진 제어 유닛(50)의 메모리 영역(Sp_RL/Rf)에 저장되고, 여기서 이들은 전술된 본 발명에 따른 방법을 실행하는데 이용 가능하다.
블록도에서 대응하는 블록 주위의 대시 라인으로 도시된 경계는 본 방법이 실행되는 각각의 시리즈-생산 내연 기관의 CPU인 전자 프로그래밍 가능한 엔진 제어 유닛(50) 사이의 경계를 상징적으로 나타낸다.

Claims (11)

  1. 동작 동안 시리즈-생산 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법으로서,
    - 각각의 시리즈-생산 내연 기관의 실린더에 할당될 수 있는 공기 흡기관 내 흡기 공기 및/또는 배기 가스 출구관 내 배기 가스의 동적 압력 발진이 동작 동안 측정되고, 이로부터 대응하는 압력 발진 신호가 생성되고, 동시에 크랭크샤프트 위상각 신호가 결정되고,
    - 상기 압력 발진 신호로부터, 이산 푸리에 변환을 사용하여, 상기 크랭크샤프트 위상각 신호에 대해 측정된 압력 발진의 선택된 신호 주파수의 진폭이 결정되되, 상기 방법은,
    - 상기 각각의 선택된 신호 주파수의 결정된 진폭에 기초하여 동일한 진폭의 기준 라인을 사용하여, 상기 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 라인을 결정하는 단계로서, 상기 라인은 입구 밸브 행정 위상차 및 출구 밸브 행정 위상차에 의존하고, 상기 기준 라인은 기준 라인 특성 맵에 저장되거나 또는 각각의 대수 모델 함수에 의해 결정된, 상기 동일한 진폭의 라인을 결정하는 단계;
    - 입구 밸브 행정 위상차 및 출구 밸브 행정 위상차에 의해 걸쳐 있는 공통 평면으로 투사하는 것에 의해 상기 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 결정된 라인의 공통 교차점을 결정하는 단계; 및
    - 상기 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 라인의 결정된 공통 교차점으로부터 상기 입구 밸브 행정 위상차 및 상기 출구 밸브 행정 위상차를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방법은 하기 선행 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법:
    - 기준 입구 밸브 행정 위상차 및 기준 출구 밸브 행정 위상차에 의존하는 방식으로 상기 흡기관 및/또는 상기 출구관 내 압력 발진 신호의 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 기준 라인을 결정하기 위해 기준 내연 기관에 측정을 수행하는 단계; 및
    - 기준 라인 특성 맵에서 기준 입구 밸브 행정 위상차 및 기준 출구 밸브 행정 위상차에 의존하는 방식으로 상기 압력 발진 신호의 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 기준 라인을 저장하는 단계.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기준 라인 특성 맵은 각각의 시리즈-생산 내연 기관의 엔진 제어 유닛의 메모리 영역에 저장되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 압력 발진 신호의 선택된 신호 주파수의 기준 라인 특성 맵으로부터, 각각의 신호 주파수에 대해, 대수 모델 함수를 유도하고, 상기 대수 모델 함수는 기준 입구 밸브 행정 위상차 및 기준 출구 밸브 행정 위상차에 의존하는 방식으로 상기 압력 발진 신호의 선택된 신호 주파수의 동일한 진폭의 각각의 기준 라인의 프로파일을 복제하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 선택된 신호 주파수에 대해 유도된 상기 대수 모델 함수는 각각의 시리즈-생산 내연 기관의 엔진 제어 유닛의 메모리 영역에 저장되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 동일한 진폭의 라인을 입구 밸브 행정 위상차 및 출구 밸브 행정 위상차에 의해 걸쳐 있는 공통 평면으로 투사하는 것과, 상기 라인의 공통 교차점을 결정하는 것은 대수 함수에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 각각의 시리즈-생산 내연 기관의 전자 프로그래밍 가능한 엔진 제어 유닛에서 실행되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 결정된 입구 밸브 행정 위상차 및 상기 결정된 출구 밸브 행정 위상차를 보정하거나 또는 적응하는 것과 관련하여 제어 변수 또는 제어 루틴을 적응시키는 것은 상기 엔진 제어 유닛에서 수행되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선택된 신호 주파수는 상기 내연 기관의 흡기 주파수 및 상기 흡기 주파수의 다른 배수를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡기 공기의 상기 동적 압력 발진은 상기 공기 흡기관의 흡기 파이프 내 시리즈-생산형 압력 센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 크랭크샤프트 위상각 신호는 상기 크랭크샤프트에 연결된 톱니 기어에 의해 그리고 홀 센서(Hall sensor)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더의 입구 밸브 행정 위상차와 출구 밸브 행정 위상차를 함께 식별하는 방법.
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