KR20000048276A - 엔진 실린더 조정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

적어도 각각의 실린더의 개별적인 모멘트 값을 위한 기준이 측정되어 제어기에 전송되고, 상기 제어기의 초기값이 개별적으로 공기 또는 새 연료로 충전되는 실린더에 영향을 미치는, 엔진에서 각각의 실린더의 모멘트 조정 방법이 제안된다.

Description

엔진 실린더 조정 방법 및 장치 {METHODE AND DEVICE FOR REGULATING CYLINDERS OF AN ENGINE}

본 발명은 밸브 양정(valve lift)의 조정(개방 및 폐쇄)을 통해 드로틀 없이 엔진 부하의 제어가 가능하도록 구성된 가변적인 흡입 밸브 양정을 갖는 엔진에 관한 것이다. 또한 추가적 또는 선택적인, 흡입 밸브의 가변적인 개방 지속 시간에 관한 것이다.

이런 유형의 드로틀 밸브 없는 가솔린 엔진의 제어는 유럽 특허 공개 제433 632호에 개시되어 있다. 공지된 제어에는 무엇보다도 가속 페달 위치 및 엔진 회전수에 따라 미리 결정되는, 실린더의 개의 흡입 밸브의 개방 지속 시간이 제공된다. 이로써 공기 유입에서 구조적인 제한으로 인한 차이가 보상된다. 이를 통해 작동 중인 전체 실린더에 기본적으로 같은 양의 공연비가 흡입되야하고, 이로써 전체 실린더에 동일한 회전 모멘트 분배 및 가능한 최소한의 유해물 배출이 달성된다.

본 발명의 목적은 실린더 밸브가 개별적으로 제어되는 엔진에서 작동 안정성을 지속적으로 개선하는 것이다.

이런 목적은 청구항 제1항을 통해 해결된다.

또 다른 목적은 유해물 방출을 지속적으로 감소시키는 것이다.

시효와 무관하고 구조적으로 제한된 충전 차이에 또한 부가적으로 시효에 따른 흡입 밸브의 밸브 유격 및 제조 오차 허용도가 엔진의 각각의 실린더에서 서로 다른 충전량을 제한할 수도 있다. 이런 충전 허용도는 실린더의 일정한 연료 측정시에 각각 실린더에서 서로 다른 모멘트 값을 발생시키고 낮은 회전수 영역에서 공회전시에 작동 불안정으로 인식된다.

본 발명에 따라 충전 허용도는 작동 안정성 또는 작동 불안정의 평가에 의해 파악되어 제어기로 전송되고, 밸브 개방 기능에서 실린더의 개별적인 제어 작동을 통해 보상된다. 본 발명은 기존의 센서 메커니즘 및 작동 불안정을 위한 신호 처리 방법에 근거를 두고 있다. 이는 현대식 엔진에서 연소 결함의 자체 진단에 이미 사용된다.

엔진 작동에서 제조적으로 제한된 충전 허용도를 균등하게 하는 보장은 이런 점에서 가변 흡입 밸브 시스템을 위한 구조적 구성 공간을 확대시킨다. 이는 비용 절감적인 구조로 유익하게 달성된다.

연소 결함 인식을 위한 기존의 작동 불안정 및 평가의 이용은 추가적인 적은 비용으로 본 발명의 달성을 가능하게 한다.

본 발명의 구성은 개별적인 실린더의 공연비가 바람직하게 지속적으로 유지되는 평균 람다값으로 조정된 모멘트 값을 위한 충전 허용도의 보상을 가능하게 한다.

도1은 본 발명의 기술적 개략도.

도2는 연료 조절 밸브의 다양한 개방 기능을 도시하는 선도.

도3은 본 발명에 따른 방법의 실시예의 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 연소실

3: 분사 밸브

4: 흡입 밸브

5: 흡입 밸브 액튜에이터

7: 배기 밸브 액튜에이터

8: 흡입관

9: 드로틀 밸브

10: 전송기

11: 공기량 측정기

13: 엔진 온도 전송기

14: 각도 센서

본 발명의 실시예는 이하에서 도면을 참조로 설명된다.

도1은 연소실(2), 분사 밸브(3), 흡입 밸브(4), 흡입 밸브 액튜에이터(5), 배기 밸브(6), 배기 밸브 액튜에이터(7), 흡입관(8), 드로틀 밸브(9), 드로틀 밸브각(α)을 위한 전송기(10, transmitter), 공기량 측정기(11), 흡입관 압력 전송기(12), 엔진 온도 전송기(13), 회전수 전송기 및 유도 수용기(14), 마킹(19)을 갖는 각도 전송 휠(18), 세그먼트(20), 배기관(16) 내의 람다 센서(15), 전자 제어 장치(17)를 갖는 엔진을 도시한다. 전자 제어 장치는 초기 흡입 공기량(ml), 드로틀 밸브 개방 각(α), 흡입관 압력(p), 엔진 온도(tmot), 회전수(n) 및 예를 들어 연료 분사 임펄스 폭(ti), 점화 신호등의 엔진을 위한 제어 신호에 대한 공연비(lambda)에 대한 신호를 처리한다. 도(1)의 도면에서 제어 장치는 연료 조절 밸브(4, 6)의 기능을 결정하는 신호(EVS, AVS)를 처리한다. 밸브 작동의 구체적 달성이 유압적, 기계적, 독립적 또는 집합적으로 조정 가능한 것은 중요하지 않다. 원칙적인 것은 제어 장치가 흡입 밸브의 다양한 개방 기능을 조정할 수 있다는 것이다. 도2는 크랭크축의 각도(Kww)의 위치에 따른 밸브 양정(VH)의 다양한 개방 기능의 예를 도시한다. 점선으로 도시된 개방 기능은 유입되는 공기에 대해 개도가 적게 드로틀을 작동시키고 이로써 더 적은 실린더 충전이 발생된다.

양호한 실시예에서 작동 불안정은 크랭크 각 또는 캠축 회전의 시간 경과의 평가를 통해 결정된다. 시간 경과 파악을 위해서 각각의 실린더의 피스톤 행정의 일정한 영역에 세그먼트로서 표시된 크랭크 축 각도 영역(20)이 배치된다. 세그먼트는 예를 들어 크랭크 축에 연결된 전송 휠(18) 상에 마킹(19, 치차)에 의해 달성된다.

엔진의 크랭크 축에 연결된 각도 전송 휠(18)의 회전 운동은 유도 센서로서 배치된 각도 센서(14)에 의해, 주기성이 각도 센서(14) 마킹(19)의 주기적 통과 표식의 형태를 모의하는 전기적 신호로 전환된다. 신호 레벨의 상승과 하강 사이의 시간의 지속은 크랭크 축이 마킹 영역에 상응하는 각도 영역을 지나 계속 회전되는 시간에 상응한다. 지속 시간은 계산기로서 배치된 제어 장치(5)에서 엔진의 작동 불안정을 위한 기준으로 계속 처리된다. 크랭크 축이 표식(i, index)을 갖는 각도 영역을 초과하는 세그먼트 시간(Ti)에서 이미 작동 불안정을 위한 기준은 나타난다. 세그먼트 시간이 서로 편차를 적게 나타낼수록 엔진은 더욱 조용히 작동되고 작동 불안정도 적어진다.

시간적인 이러한 평가에 대해 주파수 영역의 평가가 달성될 수 있다. 모멘트 값이 동일할 때, 주기적으로 주기(P)를 갖는 4행정 엔진에서 크랭크 축의 회전 운동은 크랭크 축 각도(720도 Kww)/실린더 수와 같다. 예를 들어 실린더가 조직적으로 너무 낮은 모멘트를 공급할 때, 이는 두 번의 크랭크 축 선회(720도 Kww) 주기를 갖는 크랭크 축 회전 운동을 주기적으로 감속시킨다. 이로써 일정치 않은 모멘트 값은 크랭크 축 회전의 주파수 스펙트럼 내의 점화 주파수 보다 낮은 주파수의 비율을 공급한다. 이는 주파수의 분석을 통해 확인될 수 있다. 낮은 주파수의 추가적인 비율 발생은 일정치 않은 모멘트 값을 나타낸다.

분석 필요성에 따라 두 방법은 작동 불안정에 대한 실린더 선택적 정보 또는 실린더 비선택적 정보를 공급한다.

실린더 선택적 정보에서는 한 실린더가 전체 실린더의 평균값보다 더 적은 또는 더 많은 모멘트를 갖는지가 결정될 수 있다.

이는 도3에서 실시예로 도시된다. 즉 단계(3.1)에서 표식(i)을 갖는 실린더의 충전을 위한 기준(mi)이 형성된다. 예를 들어 이 기준은 표식(i)을 갖는 실린더의 연소 행정을 위한 세그먼트 시간 측정에 의해 달성된다. 연장된 세그먼트 시간(Ti)은 비교적 큰 회전 모멘트(mk)에 의해 달성되고, 이로 인해 비교적 큰 실린더충전이 신호화된다. 이때 표식(k, i)은 점화 행정 수 또는 실린더 수를 표시한다. 충전은 연소실 압력을 통해 파악될 수도 있다. 연소실 압력 및 세그먼트 시간은 작동 안정성을 규정하는 모멘트에 대한 추론을 허용한다.

단계(3.2)에서 각각의 실린더의 충전을 위한 실린더 개별적 기준(mi)의 중간값 형성이 달성된다. 단계(3.3) 또는 단계(3.4)에서 중간값(mquer)은 실린더의 개별적인 편차의 검색을 위한 비교 기준으로 사용된다. 예를 들어, 실린더 모멘트(i)가 상승되면 단계(3.3)의 질문은 긍정적이되고, 단계(3.5)에서 실린더 충전의 감소가 달성된다. 이는 본 발명에 따라 실린더의 연료 조절 밸브의 개방 기능을 통한 조치에 의해 달성된다. 예를 들어, 도2에서 실린더 흡입 밸브의 개폐 기능(VH)은 실선에서 점선으로 변경된다.

이와는 달리, 단계(3.4)에서 감소된 모멘트가 검색되면 개방 기능은 단계(3.6)에서 충전을 증가시키도록 실선에서 점선으로 변경된다.

실린더를 위한 개방 기능 변경에서 다른 실린더의 개방 기능은 역으로 유익하게 변경되어 전체 실린더에 걸쳐 합산된, 엔진 연소실의 전체 충전 변경되지 않는다. 이는 단계(3.6) 및 단계(3.7)에 설명된다.

즉, 예를 들어 한 실린더가 나머지 실린더 보다 더 많은 모멘트를 공급하면, 실린더의 충전은 감소되고, 실린더에 의해 주어진 엔진의 총 모멘트가 가능하면 변경되지 않도록 다른 실린더의 충전은 증가된다.

나머지 실린더의 충전의 증가는 특히 한 실린더 충전의 감소와 마찬가지로 엔진 모멘트의 비교 기준에 사용된다. 이는 또한 엔진의 지속적인 총 모멘트를 달성시켜야 한다. 이로써 엔진 회전수가 균형 작동을 통해 변경되지 않는 장점이 있다. 이는 단계(3.7) 및 단계(3.8)를 통해 설명된다.

밸브 제어에 대한 실행과 병행하여 실린더에 대한 개별적인 연료 측정의 실행이 유익하게 달성된다. 충전이 감소된 실린더에서 측정되는 연료량은 감소된다. 나머지 실린더를 위한 연료량은 전체 실린더에 걸쳐 합산되고 측정되는 연료량이 변경되지 않도록 증가된다. 이로써 배기 가스의 람다값은 균형 작동시에 변경되지 않는다.

실린더 선택적 방법에서, 흡기 행정 및/또는 흡입 시간의 조정에 의한 실린더의 개별적인 충전의 승과 하강의 반복과 교체를 통해 전체 작동 안정성의 개선이 시도된다. 작동 안정성에 대한 기준으로서 예를 들어 측정된 세그먼트시간의 진폭이 문제된다.

예를 들어, 충전 작동이 임의로 선택된 실린더에서 시험적으로 실행되고, 후속되는 작동 불안정의 반응이 평가 된다. 작동 불안정에 대한 반응은 실린더 및 변경 방향의 선택이 바람직한 것인지가 제1 변경 단계에 신호화 된다. 작동 불안정이 개선되지 않으면 그 변경은 역행된다. 즉, 이런 경우 균형 작동 전에 사용된 밸브 제어의 변수 및 연료 측정이 다시 조정된다.

그러나 작동 안정성이 균형 작동을 통해 개선되면 엔진의 해당 작동점(working point)에 관한 밸브 제어 및 연료 측정의 새로운 변수가 저장되고, 이에 의해 다음 주행시에 동일한 작동점이 즉시 이용될 수 있도록 한다.

이런식으로 변경된 작동 조건에 밸브 제어 시간이 적용된다.

반복 절차는 총 람다값 및 공회전수가 일정하게 유지되도록 구성될 수 있다.

변경된 작동 조건에 적용된 최적의 제어 시간의 저장은 두 방법을 통해 달성 가능하다. 즉, 적용 절차 형태로의 본 발명의 실행에서 엔진의 공회전 단계 중에 충전을 위한 실린더의 개별적인 공회전 및 공회전에 근접하는 교정값이 적용되고 비 휘발성 저장기에 저장된다. 변경된 작동 조건의 일례는 변경된 밸브 작동을 나타낸다.

본 발명에 따른면, 각각의 실린더의 모멘트가 흡입 밸브 양정의 조정을 통해 개별적으로 제어되어 엔진의 작동 안정성이 보장되는 장치가 제공된다.

Claims (10)

1. 적어도 각각의 실린더의 독립적인 모멘트 값에 대한 기준이 측정되는 단계와, 상기 값이 제어기로 전송되는 단계와, 제어기의 초기값이 공기 또는 새 연료로 충전되는 각각의 실린더에 개별적으로 영향을 미치는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진에서 각각의 실린더 모멘트 값 조정을 위한 방법.
2. 제1항에 있어서, 제어기의 초기값이 적어도 각각의 실린더의 연료 조절 밸브의 개방 기능에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 개방 기능이 연료 조절 밸브 양정 및/또는 연료 조절 밸브 개방의 지속 시간에 대한 변화에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 실린더에서 개별적으로 달성되는 작동에서, 엔진으로부터 주어진 총 회전 모멘트가 가능하면 변경되지 않도록 나머지 실린더의 충전이 역행으로 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 충전 작동에 대해 추가적으로, 실린더의 개별적인 연료 유입이 실린더 내에서 연소되는 공연비의 혼합이 가능하면 변경되지 않도록 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 독립적인 실린더 모멘트 값을 위한 기준이 엔진의 작동 안정성의 평가를 근거로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 독립적인 실린더 모멘트 값을 위한 기준이 실린더에서 개별적으로 파악된 연소실 압력을 근거로 하여 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제어 장치가 적어도 실린더 각각의 독립적 모멘트 값에 대한 기준을 측정하고 그로부터 적어도 공기 또는 새 연료로 충전되는 실린더에 영향을 미치는 초기값을 구성하는 것을 특징으로 하는 독립적인 실린더 모멘트 값의 균등한 조정을 위한 전자 제어 장치.
9. 제8항에 있어서, 초기값이 적어도 각각의 실린더의 연료 조절 밸브 개방 시간에 영향을 미치는 것을 특징으로 한 전기 제어 장치.
10. 제9항에 있어서, 개방 기능이 연료 조절 밸브의 양정의 변경 및/또는 연료 조절 밸브 개방 지속 시간의 변화를 통해 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 전기 제어 장치.