KR20020000774A - 엔진의 작동 매개변수의 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연 기관의 3 종의 제어 매개변수(N, P, λ)를 기초로 한 내연 기관의 작동 매개변수(α)의 측정 방법에 관한 것으로서, 제3의 제어 매개변수(λ)를 제1의 값으로 고정시키고, 나머지 2 종의 제어 매개변수(N, P)를 기초로 한 작동 매개변수(α)의 제1의 카르토그래프(C1)를 생성하고, 제3의 제어 매개변수(λ)를 제2의 값으로 고정시키고, 동일한 2 종의 제어 매개변수(N, P)를 기초로 한 작동 매개변수(α)의 제2의 카르토그래프(C2)를 생성하며, 측정된 1 이상의 특정 작동 포인트(N, P)에서의 매개변수의 변이의 전체 범위에 걸쳐서 작동 매개변수(α)와 제3의 제어 매개변수(λ) 사이의 관계 f(λ)를 설정하고, 내연 기관의 모든 작동 포인트에서 3 종의 제어 매개변수(N, P, λ)를 기초로 하여 작동 매개변수(α)를 측정하기 위하여 상기 관계를 적용하는 것을 포함하는 것이 특징이다.

Description

엔진의 작동 매개변수의 측정 방법{METHOD FOR DETERMINING A FUNCTIONING PARAMETER OF AN ENGINE}
간접 분사식 내연 기관에서, 엔진의 회전 속도(N)와 유입 공기량(P)을 기초로 한 점화시의 진각(α)의 측정은 공지되어 있다. 사실상, 이러한 유형의 엔진을 정확하게 작동시키기 위해서는, 혼합물의 농도(R)가 거의 일정하게 1 정도가 되어야만 한다. 사실상, 매개변수(λ)는 이와 같은 농도의 역수(1/R)에 해당하고, 이는 변동되지 않거나 또는 거의 변동되지 않으며, 점화시의 진각(α)을 측정하기 위해서 이를 고려할 필요가 없거나 또는 거의 그리할 필요가 없다. 한편, 이러한 점화시의 진각(α)은 엔진의 유형에 대해 시험대상에서 측정하고, 그 측정값을 점화시의 진각(α), 엔진 회전 속도(N) 및 실린더내에서의 유입된 공기량(P)에 의한 카르토그래프에 의해 동일한 유형의 모든 엔진에 적용한다.
이러한 유형의 카르토그래프는 통상적으로 실시되고 있으며, 이것이 다수의중요한 작동 포인트를 필요로 함에도 불구하고, 이들의 설정 및 이들의 용도는 실제의 곤란점을 나타내지는 않는다.
각각의 실린더 및/또는 희박 혼합물 (린번) 사용시 연료의 직접 분사를 이용하는 내연 기관의 경우, 이러한 카르토그래프는 실효성이 없게 된다. 실제로, 이러한 엔진은 커다란 λ의 변이 범위를 나타낸다. 그래서, 점화시의 진각은 엔진의 회전 속도(N) 및 부하(P)에만 좌우되는 것이 아니라, λ에도 크게 좌우된다. 그래서, 공간을 4 차원(α, N, P, λ)으로 단순하게 수행하는 테이블의 저장(memorisation)은 무척 곤란하다. 엔진 작동 제어의 중앙 유니트를 구비한 표준 마이크로프로세서는 저장을 수행할 수가 없으며, 4차원의 카르토그래프를 처리할 수도 없다. 이러한 카르토그래프는 사실상 중요한 저장 리소스를 필요로 하며, 이의 실행은 지나치게 연산에 집착하게 되어 이의 표시를 위해서 통상의 마이크로프로세서로는 이용 불가능한 특수한 기호(symbolic) 체계를 필요로 한다.
본 발명의 목적은 연산시에 가능한한 단순하게, 정확하게 그리고 최소한도로 저렴하게 공간을 4차원으로 나타내고자 하는 것이다. 이러한 공간내에서, 3 개의 축은 엔진의 제어 매개변수(예, N, P, λ)를 형성하며, 이러한 엔진의 작동 매개변수인 제4의 변수(예, α)를 측정할 수가 있다.
사실상, 작동 포인트(N,P)에서 진각(α) 및 매개변수(λ)상에서의 보정에 의한 독특한 테이블로부터 설정된 λ를 기준으로 하여 비례 또는 추가의 보정 인자를 측정하는 것은 이미 공지되어 있다. 한편, 이러한 유형의 보정은 λ 변이의 커다란 범위를 커버할 수 없으며, 특히 이러한 보정에 의해서는 작동의 모든 포인트(N,P)에 대한 유효한 보정 인자를 정의할 수가 없다. 사실상, λ가 기본 λ로부터 멀어지거나 및/또는 작동 포인트(N,P)상에서 보정 인자를 정의하는 것과 크게 상이할 경우에는 점화시의 진각이 부정확하게 된다.
또한, 제1의 카르토그래프는 최소의 λ에 해당하고, 제2의 카르토그래프는 최대의 λ에 해당하는 엔진의 부하(P) 및 엔진의 회전 속도(N)를 기초로 한 점화시의 진각(α)을 산출하는 2 개의 카르토그래프를 설정하는 것은 공지되어 있다. λ의 실제값을 기초로 하여 이들 카르토그래프를 서로 이동시킨다. 한편, 이러한 유형의 작동은 점화시 진각의 연산에서 각각 예민하게 나타나지는 않으며, λ의 실제값을 고려하지도 않는다.
본 발명의 목적은 N, P 및 λ를 기초로 한 실제의 점화시의 진각(α)을 측정하고자 하는 것이다. 보다 정확하게는 본 발명은 4차원의 테이블 저장에 관한 것으로 연산시 그리고 저장시에 단순하고 그리고 저렴하게 4차원 테이블을 설정하고자 하는 것이다.
본 발명은 내연 기관의 3 종의 제어 매개변수를 기초로 한 내연 기관의 작동 매개변수의 측정 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 이러한 방법은 엔진의 회전 속도(N), 엔진의 부하(P, 유입압) 및 공기/연료비(λ)를 기초로 한 점화시의 진각(α)(advance angle)의 측정이 가능하다.
도 1은 저장시키고자 하는 4 개의 매개변수를 체계적으로 그리고 단순화하여 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 방법을 예시하는 개략도이다.
본 발명은 내연 기관의 3 종의 제어 매개변수(N, P, λ)를 기초로 한 내연 기관의 작동 매개변수(α)의 측정 방법에 관한 것으로서,
- 제3의 제어 매개변수(λ)는 제1의 값으로 고정시키고, 나머지 2 종의 제어 매개변수(N, P)를 기초로 한 작동 매개변수(α)의 제1 카르토그래프를 생성하고;
- 제3의 제어 매개변수(λ)를 제2의 값으로 고정시키고, 상기와 동일한 2 종의 제어 매개변수(N, P)를 기초로 한 작동 매개변수(α)의 제2 카르토그래프를 생성하며;
- 측정된 1 이상의 특정 작동 포인트(N, P)에서의 상기 매개변수의 변이의 전체 범위에 걸쳐서 작동 매개변수(α)와 제3의 제어 매개변수(λ) 사이의 관계를 설정하고;
- 내연 기관의 작동 포인트에서 3 종의 제어 매개변수(N, P, λ)를 기초로 하여 작동 매개변수(α)를 측정하기 위하여 상기 관계를 적용하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 방법은 예로서 제시된 것과는 다른 매개변수의 측정에도 응용할 수 있으며, 특히 이러한 방법은 4 종의 매개변수가 수행되는 EGR비 (배기 가스 재순환비)의 연산이 가능하며, 또한 EGR비 또는 VVT (가변 밸브 타이밍: 유입 다이아그램의 변형)의 인자 및, 2 이상의 제어 매개변수에 따른 기타의 모든 작동 매개변수를 기초로 한 진각(α)의 보정도 가능하다.
본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 본 발명의 잇점 및 특징은 하기에 첨부된 도면을 참조하여 비제한적인 실시예에 의해 명백할 것이다.
본 발명은 공간을 4차원으로 가능한한 가장 단순하게 저장시키는 것으로 이루어진다. 예를 들면, 이러한 저장은 내연 기관의 경우 점화시 진각(α)의 연산에 적용한다.
이러한 점화시 진각(α)(도 1)은 엔진의 회전 속도(N)(엔진의 회전 속도를 나타냄), 유입압(P)(실린더에 유입된 공기량, 즉 엔진의 부하를 나타냄) 및 공칭 공기/연료비(λ)(혼합물 조성을 나타냄)의 공지값에 의해 결정된다.
엔진 회전 속도(N), 엔진 부하(P) 및 점화시 진각(α)에 의한 카르토그래프를 형성하는 것은 이미 공지되어 있다. 이러한 카르토그래프는 주어진 회전수/부하(N,P)의 쌍에 대하여 적용하고자 하는 진각을 산출한다.
본 발명에 의해 공간을 4차원으로 저장하는 방법(도 2)은
- λ를 제1의 값(예, 희박 연소시)으로 고정시키고, P, N 및 α와 관련된 제1의 카르토그래프(C1)를 생성하고,
- λ를 제2의 값(예, 농후 연소시)으로 고정시키고, P, N 및 α와 관련된 제2의 카르토그래프(C2)를 생성하는 것으로 이루어진다.
이와 같이 하여 측정된 λ에 대하여 각각 설정된 2 개의 카르토그래프(C1 및 C2)를 얻게 된다.
본 발명에 의하면, 시험대에 배치된 엔진의 유형에 대해 주어진 1 이상의 작동 포인트(P1, N1)(도 1)를 배치하고, 각각의 λ값에 대한 점화시의 진각(α)을 측정하는 것으로 이루어진다. 이와 같이 하여 측정된 1 이상의 작동 포인트(N1,P1)에서의 매개변수의 전체 변이 범위상에서 작동 매개변수(α)와 제3의 제어 매개변수(λ) 사이의 관계 f(λ)를 설정한다.
점화시의 진각(α) 및 λ와 관련한 관계의 측정시의 정확도를 위하여, 별개의 다수의 작동 포인트(P2, N2)에서의 이러한 곡선을 설정할 수 있다(도 1).
α 및 λ와 관련한 관계는 도 1 및 도 2에 굵은 실선의 형태로 도시한 예에서와 같이 비선형 관계에 있다. 물론, 이러한 함수의 카르토그래프 표시는 도시된 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 임의의 작동 포인트(P, N)에서, 3종의 제어 매개변수(N, P 및 λ)를 기초로 하여 작동 매개변수[점화시의 진각(α)]의 측정은 하기의 수학식 1에 의해 수행된다.
상기 수학식 1에서,
- α1은 제어 매개변수(N, P)쌍에 대하여 제1의 카르토그래프(C1)에 의해 주어진 작동 매개변수값(점화시의 진각)이며,
- α2는 동일한 제어 매개변수(N, P)쌍에 대하여 제2의 카르토그래프(C2)에 의해 주어진 작동 매개변수값(점화시의 진각)이고,
- f(λ)는 작동 매개변수[점화시 진각(α)] 및 제3의 제어 매개변수(λ)와 관련한 비선형의 관계이다.
그리하여, 본 발명에 의한 방법은 2 개의 카르토그래프(N, P, α)만을 필요로 하는 잇점을 갖는다. 관계 α=f(λ)가 1 이상의 작동 포인트에서 측정되면, 이 관계는 모든 포인트에 적용할 수 있으며, 작동 매개변수(α)에 대한 3 개의 제어매개변수를 용이하게 연관시킬 수 있다. 이러한 관계 α=f(λ)는 1차원의 단순한 카르토그래프에 의해서도 마찬가지로 나타낼 수 있다.
사실상, 본 발명에 의하면, 2 개의 카르토그래프 사이의 내삽 인자는 시험대에서 측정한 비선형 함수가 된다. 이러한 함수를 카르토그래프로 나타낼 수 있다.
그래서, 공간을 4차원으로 표시하는 것은 조작이 불가능한 것으로 주지된 3종의 제어 매개변수(N, P, λ)를 기초로 한 작동 매개변수(α)를 정의하는 테이블 대신에, 제3의 제어 매개변수(λ)의 비차원적(adimensionnelle) 표시 f(λ)를 기초로 한 2 개의 테이블 사이의 비선형 외삽 또는 내삽 그리고 제어 매개변수(N, P)의 2 개의 함수 테이블에 의한 연산시에 신속하게 그리고 그다지 열정적이지(gourmande) 않은 방식으로 수행할 수가 있다.
2 개의 테이블 (카르토그래프) 사이의 내삽/외삽은 선형이 아닌데, 이는 제3의 자유도에 대한 접근법을 제공하지 않기 때문이다. 이러한 내삽/외삽은 제3의 매개변수(λ)를 기초로 하여 정의된 특정한 법칙에 의해 수행된다. 그래서, 본 발명은 이러한 공간을 4차원으로 완전하게 수행하는데 필요한 모든 자유도를 다시 얻을 수 있다.
비선형 관계를 측정하기 위해서는, 주어진 바람직한 작동 포인트를 기초로 하고, 그후에는 모든 점에 대한 관계를 내삽/외삽하여 별개의 다수의 작동 포인트로부터 최적의 법칙을 찾을 수 있다.
미리 정의되고 카르토그래프로 나타낸 임의의 작동 포인트(N, P)에서의 필수 값(λ)을 알고 있을 경우, 또한 외삽된 값(λ)을 외삽/내삽에 의해 부여하기 위해카르토그래프 각각의 유사값에 의해 실제의 값(N, P)을 얻을 수 있고, 그후 해당 값을 비선형 관계에 의해 얻을 수 있다.
이러한 변형예는 제1의 실시태양의 범위내에서와 같이 λ 변이의 모든 범위를 조사할 수 있다. 이와 같이 하여 얻은 결과는 보정의 단순 인자보다 더 정확하고 더 신뢰성이 크다. 이러한 변형예는 제어 매개변수를 기초로 한 작동 매개변수의 변이 법칙에 대하여 더욱 확고하게 된다.
이러한 변형예는 예를 들면 테이블을 서로 단순하게 그리고 2차원적으로 이동시키는 것과 마찬가지로 비례 또는 부가의 단순 보정에 대해 전술한 기지의 2 종의 유형의 보정을 완전하게 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있다. 이는 α=f(λ) 법칙을 정확하게 선택하기에 충분하다.
카르토그래프 (C1 및 C2)가 이미 존재할 경우에는 모든 검정을 재개할 필요 없이 이를 다시 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 이는 서로 통과될 수 있는 관계를 정의하기에 충분하다.
λ에서의 변이 범위가 엔진 유형을 수정하고자 하는 과정 동안 변경될 경우, 이미 수행한 모든 검정을 재개하지 않고도 λ의 변이 범위를 변경시키기에 충분하다.
물론, 본 발명은 전술한 바와 같은 실시태양에 한정되지 아니하며, 당업자에 의해 수행된 모든 변형예를 포함한다. 특히, 본 발명의 방법은 공간을 4차원으로 저장하는 것이 요구되는 어느 것에나 적용이 가능하다. 또한, 본 발명의 방법은 EGR (배기 가스 재순환비), 특히 이러한 비 또는 VVT 등을 기초로 하여 적용되는점화시 진각에 적용할 수 있다.
마찬가지로, 카르토그래프(C1 및 C2)는 반드시 최소 또는 최대 (농후 연소 또는 희박 연소)에서 λ를 고정시키고서 수행되지는 않는다. 이러한 2 개의 카르토그래프는 임의의, 그러나 별개의 2 개의 λ값에 대해 수행될 수 있다.

Claims (5)

  1. 내연 기관의 작동 매개변수(α)의 측정 방법으로서,
    - 제3의 제어 매개변수(λ)를 제1의 값으로 고정시키고, 나머지 2 종의 제어 매개변수(N, P)를 기초로 한 작동 매개변수(α)의 제1의 카르토그래프(C1)을 생성하고;
    - 제3의 제어 매개변수(λ)를 제2의 값으로 고정시키고, 상기와 동일한 2 종의 제어 매개변수(N, P)를 기초로 한 작동 매개변수(α)의 제2의 카르토그래프(C2)를 생성하는 것을 포함하는 것으로 이루어진 내연 기관의 3 종의 제어 매개변수(N, P, λ)를 기초로 한 방법에 있어서,
    - 1 이상의 특정 작동 포인트(N, P)에서의 상기 매개변수의 변이의 전체 범위에 걸쳐서 제1 작동 매개변수(α)와 제3의 제어 매개변수(λ) 사이의 관계 f(λ)를 시험대에서 설정하고;
    - 내연 기관의 모든 작동 포인트에서 3 종의 제어 매개변수(N, P, λ)를 기초로 한 작동 매개변수(α)를 측정하기 위하여 상기 관계를 적용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 작동 매개변수(α)는 하기 수학식 1에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 방법:
    수학식 1
    상기 수학식 1에서,
    - α1은 제어 매개변수(N, P)쌍에 대하여 제1의 카르토그래프(C1)에 의해 주어진 작동 매개변수값이며,
    - α2는 동일한 제어 매개변수(N, P)쌍에 대하여 제2의 카르토그래프(C2)에 의해 주어진 작동 매개변수값이고,
    - f(λ)는 작동 매개변수(α) 및 제3의 제어 매개변수(λ)와 관련한 비선형의 관계이다.
  3. 제 2 항에 있어서, 작동 매개변수(α) 및 제3의 제어 매개변수(λ)와 관련된 비선형 함수의 측정은, 2 개의 제어 매개변수(N, P)를 고정시키고, 별개의 2 이상의 작동 포인트에서 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, N 및 P의 실제값은, 비선형 관계에 의해 해당 값(α)을 얻을 수 있는 외삽된 값(λ)을 외삽/내삽에 의해 얻기 위해 각각의 카르토그래프(C1, C2)의 유사값에 의해 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 작동 매개변수는 점화시 진각(α)이고, 3 종의 제어 매개변수는
    - 엔진의 회전 속도를 나타내는 매개변수(N),
    - 엔진의 부하를 나타내는 매개변수(P) 및
    - 혼합물의 조성을 나타내는 매개변수(λ)이며,
    제1 및 제2의 카르토그래프(C1, C2)는 회전 속도(N) 및 부하(P)에 의한 점화시 진각을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
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