KR20020033769A - 엔진, 특히 차량 엔진의 작동 방법 - Google Patents

엔진, 특히 차량 엔진의 작동 방법 Download PDF

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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
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Abstract

본 발명은 연료가 희박 작동 모드 및 농후 작동 모드에서 연소실 내로 분사될 수 있고 두 작동 모드 사이에서 절환될 수 있는 엔진, 특히 차량 엔진에 관한 것이다. 제어 장치에 의하여, 희박 작동 모드에 대한 공기량(ML,mager) 및 분사량(ME,mager)이 계속적으로 검출될 수 있다. 공기량 및 분사량으로부터 희박 작동 모드에 대한 람다값(λmager)이 계속적으로 검출될 수 있다. 희박 작동 모드에 대한 람다값과는 상이한 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값(λzwischen)이 제공된다. 제어 장치에 의하여, 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 목표 공기량(ML,soll)이 희박 작동 모드에 대한 람다값과 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값으로부터 검출될 수 있다.

Description

엔진, 특히 차량 엔진의 작동 방법 {Method for Operating an Internal Combustion Engine in Particular in a Motor Vehicle}
디젤 및 가솔린 엔진에서, 유해 물질 배출을 감소시키기 위하여 NOx 저장 촉매 컨버터가 설치되는 것이 알려져 있다. NOx 저장 촉매 컨버터를 작동시키기 위하여, 엔진이 희박 작동 모드로부터 농후 작동 모드로 절환되는 것이 요구된다. 이러한 농후 작동 모드에서, NOx 저장 촉매 컨버터가 재생된다. 재생을 수행한 후에, 엔진은 다시 희박 작동 모드로 복귀된다.
희박 및 농후 작동 모드 사이에서의 절환 시에, 특히 절환 충격 등이 발생하지 않도록 보장되어야 한다. 엔진으로 공급되는 공기량과 엔진으로 분사되는 연료량 또한 두 작동 모드 사이에서의 절환 시에 특히 엔진에서 발생하는 토크가 급격한 증가 또는 급격한 상승을 포함하지 않도록 영향을 받아야 한다.
본 발명은 연료가 희박 작동 모드 및 농후 작동 모드에서 연소실 내로 분사되고 두 작동 모드 사이에서 절환되는 엔진, 특히 차량 엔진의 작동 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 대응하는 엔진 및 그러한 엔진의 제어 장치에 관한 것이다.
도1은 엔진, 특히 차량 엔진의 본 발명에 따른 작동 방법의 실시예의 개략적인 블록 선도를 도시한다.
도2a 및 도2b는 람다값에 따른 효율의 계산과 그의 반대에 대한 실시예의 개략적인 블록 선도를 도시한다.
도3은 주 분사의 제어 시간에 대하여 다양한 특성 영역을 사용하는 실시예의 개략적인 블록 선도를 도시한다.
도4는 연료가 엔진 내로 분사될 때 히스테리시스를 고려하는 실시예의 개략적인 블록 선도를 도시한다.
도5는 히스테리시스의 사용 시에 효율과 람다값 사이의 관계에 대한 개략적인 그래프를 도시한다.
본 발명의 목적은 절환 충격 등이 없이 농후 작동 모드와 희박 작동 모드 사이에서 절활될 수 있는 엔진, 특히 차량 엔진의 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 희박 작동 모드에 대한 공기량 및 분사량이 계속적으로 검출되고, 공기량 및 분사량으로부터 희박 작동 모드에 대한 람다값이 계속적으로 검출되고, 희박 작동 모드에 대한 람다값과는 상이한 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값이 제공되고, 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 목표 공기량이 희박 작동 모드에 대한 람다값과 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값으로부터 검출되는, 처음 언급한 종류의 방법에 의하여 해결된다.
희박 작동 모드로부터 농후 작동 모드로의 전환 시와 농후 작동 모드에서의 엔진의 제어 및/또는 조절은 희박 작동 모드에 대하여 제공된 분사량 및 공기량에 기초하여 수행된다. 희박 작동 모드에 대한 이러한 공기량 및 분사량으로부터, 희박 작동 모드에 대한 람다값이 계산된다. 이러한 람다값은 농후 작동 모드로의 전환 및 농후 작동 모드에 대하여 원하는 람다값을 나타내는 람다값과 연결된다. 희박 작동 모드에 대해 계산된 람다값과 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값의 이러한 연결로부터, 엔진이 농후 작동 모드로의 전환 시에 또는 농후 작동 모드에서 공급받는 목표 공기량이 검출된다. 목표 공기량의 검출 시에 엔진의 또 다른 작동 변수들이 작용할 수 있는 것을 이해할 수 있다.
전체적으로, 본 발명에 따른 제어 및/또는 조절은 공기 공급 시스템을 나타낸다. 희박 작동 모드에 대한 람다값에 기초하여 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대하여 원하는 람다값에 따라서 엔진으로 공급되어야 할 목표 공기량이 계산된다. 엔진은 또한 제1 단계에서 공기량의 변화에 의하여 농후 작동 모드의 방향으로 영향을 받는다.
엔진의 농후 작동 모드에서 희박 작동 모드로의 전환에 대해서도 상응하게 적용된다는 것을 이해할 수 있다.
통상, 본 발명에 따른 제어 및/또는 조절에서 목표 공기량의 급격한 상승은 해롭지 않게 유지된다. 실제 공기량과 목표 분사량과 엔진에서 발생하는 토크가 급격한 상승이 없이 지속된다. 무엇보다도, 엔진에서 발생하는 토크의 급격한 증가 또는 급격한 상승이 이러한 방식으로 확실히 방지된다.
희박 작동 모드에 대한 람다값이 희박 작동 모드에 대한 효율로 변환되며 농후 작동 모드에 대한 람다값이 농후 작동 모드에 대한 효율로 변환되고, 희박 작동 모드에 대한 효율이 희박 작동 모드에 대한 공기량으로 곱해지고, 곱셈 결과가 농후 작동 모드에 대한 효율로 나누어지는 것이 특히 양호하다.
이는 희박 작동 모드에 대한 람다값이 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대해 주어진 람다값과 연결될 수 있는 특히 간단하고 효과적인 방법 및 방식을 나타낸다. 통상, 두 람다값들은 각각 효율로 변환된다. 이러한 변환은 각각의 변수의 간단한 연결과 그로부터 본 발명에 따른 목표 공기량의 계산을 가능케 한다.
실제 공기량이 측정, 시뮬레이팅 또는 모델링되는 본 발명의 양호한 실시예에서, 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값에 대한 목표값이희박 작동 모드에 대한 공기량 및 분사량에 따라서 검출되고, 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 목표 분사량이 실제 공기량 및 람다값에 대한 목표값으로부터 검출된다.
위에서 언급한 것처럼, 본 발명에 따른 제어 및/또는 조절은 공기 공급 시스템을 나타낸다. 본 발명에 따르면, 목표 공기량이 각각의 원하는 람다값에 따라서 검출된다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 실제로 엔진으로 공급되는 공기량인 실제 공기량이 측정된다. 실제 공기량이 엔진의 다른 작동 변수로부터 시뮬레이팅 또는 모델링되는 것 또한 가능하다. 이러한 실제 공기량은 목표 공기량의 변화에 대응하여 변화된다. 실제 공기량의 변화는 본 발명에 따르면 목표 분사량의 변화의 결과를 낳는다. 이는 목표 분사량이 결국 목표 공기량에 맞춰지는 것을 의미한다. 전체적으로, 한편으로는 원하는 람다값에 따르며 다른 한편으로는 항상 상호 맞춰지는 목표 공기량 및 목표 분사량이 항상 발생한다.
실제 공기량과 목표 공기량에 따른 목표 분사량의 변화에 의하여, 본 발명에 따른 공기 공급 시스템이 보완된다. 목표 분사량과 실제 공기량이 항상 상호 맞춰지기 때문에, 엔진에서 발생하는 토크의 급격한 증가 또는 급격한 상승 등이 제거될 수 있도록 보장된다.
농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값에 대한 목표값이 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 목표 효율로부터 검출되고, 목표 효율은 실제 공기량을 상기 곱셈 결과로 나눔으로써 검출되는 것이 특히 양호하다.
이는 목표 분사량이 계산될 수 있는 특히 간단하고 효과적인 방법 및 방식을 나타낸다. 통상, 효율로부터 람다값으로의 변환이 수행된다. 더욱이, 희박 작동 모드에 대한 공기량 및 분사량으로부터 생성된 곱셈 결과가 목표 분사량의 결정 시에도 본 발명에 따라 사용되는 것이 중요하다. 이러한 방식으로, 목표 분사량에 있어서도 작동 모드의 전환 시에 목표 분사량의 급격한 상승이 발생하지 않도록 보장된다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 람다값의 관련 효율로의 변환 또는 그의 반대가 기준 특성 곡선에 의하여 그리고 덧셈 및/또는 곱셈 교정에 의하여 수행된다. 이러한 방식으로, 한편으로는 람다값과 효율 사이의 변환 또는 그의 반대가 가능한 작은 계산 비용으로 처리될 수 있게 된다. 다른 한편으로는, 이러한 방식으로 엔진의 변화가 덧셈 및/또는 곱셈 적용에 의하여 교정될 수 있게 보장된다.
분사에 의하여 연소실 내로 분사되는 연료가 둘 이상의 부분 분사에 의해 분사되는 본 발명의 다른 양호한 실시예에서, 부분 분사의 분사 개시 또는 제어 개시 그리고/또는 분사 시간 또는 제어 시간이 엔진의 작동 모드 및/또는 작동 변수에 따라서 다양하게 검출된다. 여기서, 작동 모드의 절환 시에 분사 개시 및/또는 분사 시간에 대하여 히스테리시스가 고려되는 것이 매우 양호하다.
이러한 처리에 의하여, 연료 분사에 대하여 둘 이상의 부분 분사를 수행하는 본 발명에 따른 엔진의 작동 방법을 엔진에 대하여 사용하는 것이 매우 간단한 방식으로 가능해 진다. 이는 특히 디젤 엔진에 특히 적합하다. 또한, 이는 특히 직접 분사식 엔진에 사용할 수 있다.
엔진의 제어 장치용으로 제공되는 컴퓨터 프로그램의 형태로 본 발명에 따른 방법을 실현하는 것이 특히 중요하다. 컴퓨터 프로그램은 제어 장치의 컴퓨터 상에서 실행 가능하고 본 발명에 따른 방법을 수행하는 데 적합하다. 이러한 경우에, 본 발명은 또한 이러한 컴퓨터 프로그램이 그를 실시하는 데 적합한 방법과 동일한 방식으로 본 발명을 설명하도록 컴퓨터 프로그램에 의하여 실현된다. 컴퓨터 프로그램은 양호하게는 플래쉬 메모리 내에 저장될 수 있다. 마이크로 프로세서가 컴퓨터로서 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램이 포함되어 있는 제어 장치는 특히 다수의 엔진 작동 변수를 제어 및/또는 조절하기 위하여 제공된다.
본 발명의 다른 특징, 적용 가능성 및 장점들은 도면에 도시되어 있는 본 발명의 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 명백해 진다. 여기서, 설명되거나 도시된 모든 특징들은 그 자체로 또는 임의의 조합으로, 특허청구 범위 내의 상기 특징들의 요약 또는 청구항들의 인용관계와 무관하게 그리고 명세서 또는 도면 내의 상기 특징들의 설명 또는 도시와는 무관하게 본 발명의 대상을 형성한다.
엔진의 제어 및/또는 조절을 위한 이하의 방법이 디젤 엔진에 따라 설명된다. 설명되는 방법이 상응하는 적절한 방식으로 가솔린 엔진에서도 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 특히, 설명되는 방법이 직접 분사식 엔진에 적용될 수 있다.
디젤 엔진의 유해 물질 배출을 감소시키기 위하여, NOx 저장 촉매 컨버터가 제공된다. 이러한 NOx 저장 촉매 컨버터에서, 엔진이 희박 및 농후 작동 모드에서 교대로 작동된다. 희박 작동 모드에서 발생하는 질소산화물이 NOx 저장 촉매 컨버터에 의해 수용되어 임시 저장된다. NOx 저장 촉매 컨버터는 질소산화물로 충진된다. NOx 저장 촉매 컨버터가 질소산화물로 완전히 충진되기 전에, 엔진은 농후 작동 모드로 절환된다. 이러한 농후 작동 모드에서, 미연소 탄화수소와 일산화탄소 및 수소가 NOx 저장 촉매 컨버터에 충진된다. NOx 저장 촉매 컨버터 내에 저장된 질소산화물은 탄화수소, 일산화탄소 및 수소와 반응하여 이산화탄소 및 물로서 대기로 배출될 수 있다. 엔진의 농후 작동 모드는 NOx 저장 촉매 컨버터에서 질소산화물이 가능한 한 완전하게 방출될 때까지 유지된다. 질소산화물의 이러한 방출은 NOx 저장 촉매 컨버터의 재생으로도 불린다.
위에서 설명된 엔진의 작동에 대하여, 희박 작동 모드와 농후 작동 모드 사이에서 절환되는 것이 요구된다. 이러한 절환 과정에서, 특히 급격한 모멘트 상승이 발생하지 않아야 한다.
도1에, 제어 시스템이 도시되어 있고, 이에 의해 희박 및 농후 작동 모드 사이에서 급격한 모멘트 상승이 발생되지 않고서 절환될 수 있다. 도1의 제어 시스템은 희박 작동 모드에 대하여 주어진 분사량(ME,mager) 및 희박 작동 모드에 대한 공기량(ML,mager)에 기초한다. 이들 두 변수(ME,mager, ML,mager)들은 엔진의 통상적인 제어 및/또는 조절에 의하여 제공된다. 엔진이 예를 들어 배기 가스 복귀 시스템을 포함하면, 공지된 변수(ML,mager)가 주로 이러한 배기 가스 복귀 시스템을 위한 조절에 의하여 생성된다. 변수(ML,mager)는 주로 운전자의 주행 소망 또는 발생될 토크에 대응한다.
다른 입력 변수로서, 도1에서 공기량 센서에 의하여 측정되는 실제 공기량(ML,ist)이 제공된다. 여기서, 공기량 센서의 신호가 다른 측정 변수에 의하여 교정되는 것이 가능하다. 희박 및 농후 작동 모드 사이의 절환은 설명되는 것처럼 특히 NOx 저장 촉매 컨버터의 충진에 따라서 농후 람다값 또는 희박 람다값으로 변화될 수 있는 주어진 람다값(λzwischen)에 의하여 달성된다.
분사량(ME,mager)은 디젤 연료에 있어서 농후 계수 14.5로 곱해져서, 공기량(ML,mager)으로 나누어진다. 이러한 나눗셈의 결과가 희박 작동 모드에 대한람다값(λmager)이다. 이러한 람다값(λmager)은 엔진이 희박 작동 모드에 있든지 농후 작동 모드에 있든지에 관계없이 두 변수(ME,mager, ML,mager)로부터 계속적으로 생성된다.
도2a 및 도2b에 도시되어 있는 것처럼, 람다값(λmager)은 블록(10)에서 희박 작동 모드에 대한 효율(ηmager)로 변환된다. 그 다음 이러한 효율(ηmager)은 공기량(ML,mager)으로 곱해진다. 이러한 곱셈의 결과가 도1에서 기준 상수(A)로 표시된다.
주어진 람다값(λzwischen)은 블록(11)에서 효율(ηzwischen)로 변환된다. 이러한 변환은 도2a 및 도2b를 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
주어진 곱셈 결과(A)가 효율(ηzwischen)로 나누어진다. 이러한 나눗셈의 결과는 목표 공기량(ML,soll)을 나타낸다. 이러한 목표 공기량(ML,soll)은 도1의 제어 시스템의 출력 신호이다. 목표 공기량(ML,soll)은 예를 들어 흡기 파이프를 통해 엔진으로 공급되는 공기를 변화시킬 수 있는 스로틀 밸브의 개도를 조정하도록 사용될 수 있다.
목표 공기량(ML,soll)은 엔진으로 공급되는 원하는 공기량인 목표값을 나타낸다. 이미 설명된 것처럼, 실제 엔진으로 공급되는 공기량은 공기량 센서에 의하여 측정된다. 측정 신호는 이미 설명된 것처럼 실제 공기량(ML,ist)이다.
도1에 따르면, 위에서 언급한 곱셈 결과(A)가 실제 공기량(ML,ist)으로 나누어진다. 나눗셈 결과는 목표 효율(ηsoll)을 나타낸다. 이러한 목표 효율(ηsoll)은 블록(12)에서 목표 람다값(λsoll)으로 변환된다. 이러한 변환은 도2a 및 도2b에 따라 더욱 상세하게 설명된다.
목표 람다값(λsoll)은 디젤 연료에 있어서 고정 계수 14.5로 곱해진다. 그 후에, 실제 공기량(ML,ist)이 14.5로 곱해진 목표 람다값(λsoll)으로 나누어진다. 나눗셈 결과는 목표 분사량(ME,soll)이다.
목표 분사량(ME,soll)은 도1의 제어 시스템의 출력 신호를 나타낸다. 목표 분사량(ME,soll)에 의하여, 예를 들어 목표 분사량(ME,soll)을 엔진의 연소실 내로 분사하는 엔진의 분사 밸브가 제어될 수 있다.
도1에 도시되고 위에서 설명된 제어 시스템은 공기 공급 시스템이다. 이는 목표 공기량(ML,soll)이 먼저 제어 시스템의 입력 변수로부터 계산되는 것을 의미한다. 이러한 목표 공기량(ML,soll)은 설명된 것처럼 결국 실제 공기량(ML,ist)이 된다. 이러한 측정된 실제 공기량(ML,ist)으로부터 목표 분사량(ME,soll)이 계산된다.
엔진이 희박 작동 모드에 있으면, 람다값(λzwischen)은 희박 작동 모드에 대한 람다값(λmager)에 대응한다. 이는 목표 공기량(ML,soll)이 희박 작동 모드에 대한 공기량(ML,mager)과 동일한 결과를 낳는다. 또한, 목표 분사량(ME,soll)은 희박 작동 모드에 대한 분사량(ME,mager)과 동일하다. 이러한 희박 작동 모드에서, 도1의 제어 시스템은 두 입력 변수(ME,mager, ML,mager)를 변화시키지 않는다.
NOx 저장 촉매 컨버터의 재생을 위하여 농후 작동 모드로 절환되어야 하면, 람다값(λzwischen)은 농후 람다값의 방향으로 변화된다. 람다값(λzwischen)은 또한 예를 들어 0.95인 값의 방향으로 감소된다.
이는 효율(ηzwischen)에 의하여 목표 공기량(ML,soll)이 변화되는 결과를 낳는다. 원하는 농후 작동 모드에 기초하여, 목표 공기량(ML,soll)이 감소된다.
이는 실제 공기량(ML,ist) 또한 작아지는 결과를 낳는다. 도1의 제어 시스템에 대응하여, 이는 또한 목표 분사량(ME,soll)이 증가되는 결과를 낳는다.
전체적으로, 공기/연료 비율이 농후 작동 모드, 즉 연료 과잉의 방향으로 변화됨으로써 달성된다.
NOx 저장 촉매 컨버터의 재생이 완료되면, 다시 엔진의 희박 작동 모드로 전환될 수 있다. 이는 람다값(λzwischen)이 다시 희박 작동 모드에 대한 람다값(λmager)의 방향으로 상승됨으로써 달성된다. 이는 목표 공기량(ML,soll)이 커지고 동시에 목표 분사량(ME,soll)이 작아짐으로써 달성된다. 엔진의 공기/연료 비율 또한 희박 작동 모드의 방향으로 변화된다.
람다값(λzwischen)이 다시 희박 작동 모드에 대한 람다값(λmager)에 도달하자 마자, 목표 공기량(ML,soll)이 희박 작동 모드에 대한 공기량(ML,mager)에 대응하고 목표 분사량(ME,soll)이 희박 작동 모드에 대한 분사량(ME,mager)에 대응하는 이미 설명된 균형이 이루어진다.
도1의 제어 시스템에서, 블록(10, 11)에서 람다값이 효율로 변환된다. 블록(12)에서는, 반대로 효율이 람다값으로 변환된다. 도2a 및 도2b에서, 이러한 변환이 어떻게 수행될 수 있는 지가 도시되어 있다.
도2a에서, 효율(η)은 입력 변수로서, 람다값(λ)은 출력 변수로서 존재한다. 더욱이, 엔진의 회전수 및 엔진의 희박 작동 모드에 대한 분사량(ME,mager)이 제공된다. 엔진의 이러한 후자의 두 작동 변수들은 모두 네 개의 특성 영역으로 공급된다. 이러한 작동 변수들에 따라서, 네 개의 특성 영역에서 값(yoff, ymul, xoff, xmul)이 생성된다. 효율(η)로부터 값(yoff)이 빠진다. 생성된 차가 값(ymul)으로 나누어진다. 나눗셈 결과가 효율을 람다값으로 변환하기 위하여 기준 특성 곡선(24)으로 공급된다. 기준 특성 곡선(24)의 출력 신호로부터 값(xoff)이 빠진다. 뺄셈 결과가 값(xmul)으로 나누어진다. 나눗셈 결과가 람다값(λ)이 된다.
특성 영역(20, 21, 22, 23)에 의하여, 기준 특성 곡선(24)을 교정하는 것이 가능하다. 특성 영역(20, 22)은 각각 덧셈 교정을 하고 특성 영역(21, 23)은 곱셈 교정을 한다.
도2b에서, 람다값(λ)의 효율(η)로의 변환은 대응하는 반대의 방식으로 수행된다. 또한, 네 개의 특성 영역(25, 26, 27, 28)이 존재하고, 이에 의해 기준 특성 곡선(29)이 람다값을 효율로 변환하기 위하여 교정될 수 있다. 아울러, 기준 특성 곡선(29)의 교정이 덧셈 및 곱셈 방식으로 가능하다.
특성 영역(25)은 특성 영역(23)과 동일하다. 그 밖의 특성 영역(26, 27, 28 및 22, 21, 20)에 대해서도 상응하게 적용된다. 특성 곡선(29)은 특성 곡선(24)의 역함수이다.
이미 설명된 것처럼, 도1의 목표 분사량(ME,soll)은 엔진의 분사 밸브를 제어하도록 사용된다. 이러한 분사 밸브에 의하여, 언급된 목표 분사량(ME,soll)이 엔진의 연소실 내로 분사된다. 디젤 엔진에서, 엔진의 연소실 내로의 연료의 분사를 두 부분 분사로 분할하는 것이 양호하다. 따라서, 예비 분사의 범위 내의 예비 분사량(ME,VE)과 주 분사의 범위 내의 주 분사량(ME,HE)이 엔진의 연소실 내로 분사된다. 예비 분사량(ME,VE)과 주 분사량(ME,HE)은 함께 목표 분사량(ME,soll)을 이룬다.
위에서 언급된 예비 분사 및 주 분사를 한정하기 위하여, 각각의 제어 개시 또는 분사 개시와 각각의 제어 시간 또는 분사 시간이 결정된다. 목표 분사량(ME,soll)을 예비 분사와 주 분사로 분할하는 것과 예비 분사 및 주 분사의 각각의 제어 개시 및 각각의 제어 시간을 결정하는 것은 엔진의 다수의 작동 변수에 따른다. 일정 조건하에서, 예를 들어 엔진의 희박 작동 모드에서 예비 분사가 더이상 존재하지 않을 수 있다. 또한, 예를 들어 엔진의 농후 작동 모드에서 예비 분사와 주 분사 사이의 시간 간격은 통상 증가된다.
이러한 처리는 축압기를 구비한 엔진에서 연료가 분사 밸브로 공급되는 소위 레일 압력(PRail)이 교대되는 예비 분사와 주 분사에 의하여 영향을 받는 사실에 기초한다. 특히, 연료가 분사 밸브를 통해 분사되는 압력 챔버 내에서 예비 분사에 의하여 진동이 발생할 수 있다. 예비 분사에 대한 주 분사의 지연이 직접 주 분사 중에 존재하는 레일 압력(PRail)의 변화로 이어지면, 주 분사는 이점에 있어서 이러한 레일 압력(PRail)에 의존한다.
도3에서, 예를 들어 주 분사에 대한 제어 시간(ADHE)이 엔진의 작동 상태에 따라서 검출될 수 있는 가능성이 도시되어 있다. 이러한 주 분사에 대한 제어 시간(ADHE)을 검출하기 위하여, 주 분사에 대한 분사량(ME,HE)과 레일 압력(PRail)이 입력 변수로서 주어진다. 이러한 입력 변수들은 세 개의 특성 영역(30, 31, 32)으로 공급된다.
특성 영역(30)에 의하여 예비 분사가 존재하지 않는 주 분사에 대한 제어 시간(ADHE)이 출력된다. 특성 영역(31)에 의하여 예비 분사가 존재하는 주 분사에 대한 제어 시간(ADHE)이 출력된다. 그리고, 마지막으로 특성 영역(32)에 의하여 엔진의 농후 작동 모드에 대하여 주어진 주 분사에 대한 제어 시간(ADHE)이 출력된다.
스위치(33)에 의하여, 세 개의 특성 영역(30, 31, 32)이 신호(B)에 따라서선택된다. 스위치(33)에 의하여, 선택된 특성 영역(30, 31, 32)의 각각의 출력 신호가 제어 시간(ADHE)으로 주어진다. 신호(B)는 예를 들어 엔진의 작동 모드에 따라 주어지는 상태 신호와 관련이 있다. 또한, 신호(B)는 엔진의 다른 작동 변수에 따라서 주어질 수 있다.
도3에서 예시적으로 주 분사에 대한 제어 시간(ADHE)에 따라 설명된 상이한 특성 영역들 사이의 절환 가능성은 대응하는 방식으로 주 분사에 대한 제어 개시, 예비 분사에 대한 제어 시간, 예비 분사에 대한 제어 개시에 대해서도 사용될 수 있다.
다른 처리로서, 히스테리리스에 의하여 희박 작동 모드에서 농후 작동 모드로의 전환과 반대로 농후 작동 모드에서 희박 작동 모드로의 전환을 하는 것도 가능하다.
도4에서, 예시적으로 예비 분사의 제어 개시(ABVE)에 따라서 히스테리시스가 실현될 수 있는 가능성이 도시되어 있다. 따라서, 입력 신호로서 엔진의 회전수(n) 및 엔진의 희박 작동 모드에 대한 분사량(ME,mager)을 공급받는 특성 영역(40)이 주어진다. 출력 신호로서, 특성 영역(40)은 예비 분사의 제어 개시에 대한 델타값(ΔABVE)을 생성한다.
더욱이, 목표 람다값(λsoll)이 히스테리시스 특성 곡선(41)으로 공급된다. 농후 작동 모드에서 목표 람다값이 존재하면, 히스테리시스 특성 곡선(41)은 출력신호로서 1의 값을 생성한다. 반대로 희박 작동 모드에서 목표 람다값(λsoll)이 존재하면, 히스테리시스 특성 곡선(41)의 출력값은 0과 같아진다.
히스테리시스 특성 곡선(41)의 이러한 출력값은 예비 분사의 제어 개시에 대한 델타값(ΔABVE)으로 곱해진다. 이는 이러한 델타값(ΔABVE)이 엔진의 농후 영역에서 완전하게 표출되고 엔진의 희박 영역에서 완전하게 억제되는 것을 의미한다.
그 후에, 설명된 방식으로 생성된 곱셈 결과에 희박 작동 모드의 예비 분사에 대한 제어 개시(ABVE,mager)가 더해진다. 이러한 덧셈의 결과는 결국 분사 밸브가 예비 분사를 목적으로 개방되는 시점을 결정하는 예비 분사에 대한 제어 개시(ABVE)가 된다.
전체적으로, 도4에서 히스테리시스 특성 곡선(41)의 출력 신호가 0과 같기 때문에, 희박 작동 모드에서 주어진 제어 개시(ABVE,mager)는 변화되지 않는다. 반대로, 엔진의 농후 작동 모드에서 제어 개시(ABVE,mager)는 델타값(ΔABVE)만큼 변화된다. 이는 언급한 엔진의 농후 작동 모드에서 예비 분사의 제어 개시가 이전의 시점에 대하여 변화되는 것을 의미한다.
위에서 설명된 예비 분사의 제어 개시(ABVE)의 영향은 대응하는 방식으로 주 분사의 제어 개시와 예비 및/또는 주 분사의 제어 시간에 대해서도 사용될 수 있다.
도4와 관련하여 설명된 것처럼 히스테리시스가 사용되면, 도1의 블록(10,11, 12)을 사용할 때에도 히스테리시스가 사용되는 것이 양호하거나 요구될 수 있다. 그러한 히스테리시스는 예시적으로 도5에 도시되어 있다. 도5의 히스테리시스가 도1의 블록(10, 11, 12)에서 사용되면, 도2a 및 도2b의 기준 특성 곡선(24, 29)의 덧셈 또는 곱셈 교정이 부분적으로 수행되어 각각 도5에 도시된 히스테리시스의 두 곡선에 대하여 분리되는 것이 적절하거나 또는 요구된다.

Claims (11)

  1. 연료가 희박 작동 모드 및 농후 작동 모드에서 연소실 내로 분사되고 두 작동 모드 사이에서 절환되는 엔진, 특히 차량 엔진의 작동 방법에 있어서,
    희박 작동 모드에 대한 공기량(ML,mager) 및 분사량(ME,mager)이 계속적으로 검출되고, 상기 공기량 및 분사량으로부터 희박 작동 모드에 대한 람다값(λmager)이 계속적으로 검출되고, 희박 작동 모드에 대한 람다값과는 상이한 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값(λzwischen)이 제공되고, 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 목표 공기량(ML,soll)이 희박 작동 모드에 대한 람다값과 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값으로부터 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 희박 작동 모드에 대한 람다값이 희박 작동 모드에 대한 효율로 변환되며 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값이 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 효율로 변환되고, 희박 작동 모드에 대한 효율이 희박 작동 모드에 대한 공기량으로 곱해지고, 곱셈 결과가 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 효율로 나누어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실제 공기량이 측정, 시뮬레이팅 또는 모델링되고, 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값에 대한 목표값이 희박 작동 모드에 대한 공기량 및 분사량에 따라 검출되고, 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 목표 분사량이 실제 공기량 및 람다값에 대한 목표값으로부터 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항 및 제3항에 있어서, 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값의 목표값이 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 목표 효율로부터 검출되고, 목표 효율은 실제 공기량을 상기 곱셈 결과로 나눔으로써 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 람다값의 관련 효율로의 변환 또는 그의 반대가 기준 특성 곡선에 의하여 그리고 덧셈 및/또는 곱셈 교정에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 연소실 내로의 분사에 의하여 분사되는 연료가 둘 이상의 부분 분사에 의해 분사되고, 부분 분사의 제어 개시 및/또는 제어 시간이 엔진의 작동 모드 및/또는 작동 변수에 따라서 다양하게 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 작동 모드의 절환 시에 분사 개시 및/또는 분사 시간에 대하여 히스테리시스가 고려되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 컴퓨터 상에서 실행되어 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 데 적합한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  9. 제8항에 있어서, 저장 매체, 특히 플래쉬 메모리 상에 저장되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  10. 연료가 희박 작동 모드 및 농후 작동 모드에서 연소실 내로 분사될 수 있고 두 작동 모드 사이에서 절환될 수 있는 엔진, 특히 차량 엔진용 제어 장치에 있어서,
    제어 장치는 희박 작동 모드에 대한 공기량(ML,mager) 및 분사량(ME,mager)을 계속적으로 검출할 수 있고, 상기 공기량 및 분사량으로부터 희박 작동 모드에 대한 람다값(λmager)이 계속적으로 검출될 수 있고, 희박 작동 모드에 대한 람다값과는 상이한 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값(λzwischen)이 제공되고, 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 목표 공기량(ML,soll)이 희박 작동 모드에 대한 람다값과 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값으로부터 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  11. 연료가 희박 작동 모드 및 농후 작동 모드에서 연소실 내로 분사될 수 있고 두 작동 모드 사이에서 절환될 수 있는 엔진, 특히 차량 엔진에 있어서,
    제어 장치에 의하여 희박 작동 모드에 대한 공기량(ML,mager) 및 분사량(ME,mager)이 계속적으로 검출될 수 있고, 상기 공기량 및 분사량으로부터 희박 작동 모드에 대한 람다값(λmager)이 계속적으로 검출될 수 있고, 희박 작동 모드에 대한 람다값과는 상이한 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값(λzwischen)이 제공되고, 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 목표 공기량(ML,soll)이 희박 작동 모드에 대한 람다값과 농후 작동 모드 및 농후 작동 모드로의 전환에 대한 람다값으로부터 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 엔진.
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