KR20020035893A - 내연 기관 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연 기관에 공급된 공기의 압력을 나타내는 압력값을 측정하기 위한 센서를 구비한, 내연 기관 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 센서의 작동성이 모니터링되며 결함이 있을 경우 대체 신호가 사용된다. 상기 대체 신호를 검출하기 위해서는, 내연 기관의 작동 상태를 특성화하는 값을 기초로 정적 대체값이 결정된다. 상기 정적 대체값은 대체 신호를 형성하기 위해, 지연 소자를 포함하는 필터에 의해 필터링된다.

Description

내연 기관 제어 방법{Method for controlling an internal combustion engine}
내연 기관을 제어하기 위한 장치 및 방법은 DE-40 32 451 A1에 공지되어 있다. 상기 문서에서는 내연 기관을 제어하기 위한 방법 및 장치가 설명된다. 내연 기관에 공급된 공기의 압력을 특성화하는 압력값을 검출하기 위한 센서가 공지되어 있다. 상기 센서의 작동성은 모니터링되며 결함이 있을 경우 대체 신호가 사용된다. 결함이 있을 경우 제 2 센서의 출력 신호가 대체값으로서 사용된다.
그러나 상기의 방법은, 또 다른 센서가 필요하다는 것이 단점이다.
본 발명은 내연 기관을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 급기 압력을 검출하기 위한 시스템의 블록도.
도 2는 급기 압력 모니터링의 상세도.
도 3은 급기 압력에 대한 대체값의 형성을 도시하기 위한 블록도.
대체 신호를 검출하기 위해, 내연 기관의 작동 상태를 특성화하는 값을 기초로 정적 대체값이 결정됨으로써, 단순하고 비용이 적게 드는 방법으로 대체값이 제공될 수 있다. 특히 대체 신호를 형성하기 위해, 검출된 정적 대체값이 지연 소자를 포함하는 필터에 의해 필터링되는 것은 바람직하다. 상기 필터링을 통해, 동적 효과가 고려될 수 있다. 따라서 급기 압력은 지연되어 연료량 및/또는 속도의 변화에 반응한다. 따라서 정확한 시뮬레이션은 입력값이 변화할 경우 상기 시뮬레이션의 출력값이 지연되어 변화할 때에만 가능하다.
상기 시뮬레이션은, 필터의 전송 특성이 작동값에 따라 설정될 수 있을 때 더욱 개선된다.
이를 위해서는 내연 기관의 속도 및/또는 압력값의 미분이 적합하다. 회전수가 상이할 경우 필터에 대해 상이한 시상수가 선택된다. 높은 속도 및 낮은 속도의 경우에 상응하여 서로 다른 시상수가 선택된다. 따라서 시뮬레이션은 신호의 실제 특성에 더 정확하게 매칭될 수 있다.
분사된 연료량을 특성화하는 값의 변화가 신호를 변화시키지 않을 때, 센서의 결함이 검출되는 것이 특히 바람직하다. 상기 방식을 통해, 확실하고 단순한 에러 검출이 가능하다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예는 종속항에 제시된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예에 의해 하기에서 더 자세히 설명된다.
하기에서는 본 발명에 따른 급기 압력 센서의 방식이 설명된다. 그러나 본 발명은 상기의 사용에만 국한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 방식은, 작동 특성값의 변화가 센서의 출력 신호를 상응하게 변화시키는 모든 센서에 사용될 수 있다. 특히 본 발명에 따른 방식은, 공기량을 측정하기 위한 센서 또는 급기 압력에 의해 보정된 값 또는 상기 급기 압력을 특성화하는 값에 사용될 수 있다. 특히 상기 방식은 공기량을 측정하기 위한 센서에도 사용될 수 있다.
도 1에는 급기 압력을 측정하기 위한 센서 및 이에 속하는 아날로그/디지탈 변환기(100)가 도시된다. 상기 변환기는 급기 압력에 상응하는 신호(UP)를 특성 곡선(110)에 전송한다. 상기 곡선에서 상기 값은 신호(PR)로 변환되며, 필터(120)에 재차 공급된다. 필터(120)의 출력 신호(P)는 제 1 스위칭 수단(130)을 통해 제어부(140)에 이르며, 그 후 상기 신호는 내연 기관 또는 내연 기관에 배열된 조절기를 적합하게 제어하기 위해 계속 처리된다.
상기 제 1 스위칭 수단(130)의 제 2 입력에는 시뮬레이션(135)의 출력 신호(PS)가 인가된다. 상기 시뮬레이션(135)은 다양한 값을 기초로, 시뮬레이션된 급기 압력(PS)을 계산한다.
상기 스위칭 수단(130)은 제 1 모니터링부(150)에 의해 제어될 수 있다. 이는 에러가 검출된 경우에 시뮬레이션(135)의 출력 신호(PS)가 제어부(140)로 전달되는 위치로 상기 제 1 모니터링부가 제 1 스위칭 수단(130)을 스위칭하는 것을 의미한다. 제 1 모니터링부(150)는 다양한 센서들(160)의 신호를 평가하며, 상기 센서들은 예를 들어 분사할 연료량(QK) 및/또는 내연 기관의 속도(N)를 특성화한다. 또한 상기 특성 필드(110)의 출력 신호(PR)는 에러 모니터링을 위해 평가된다. 선택적으로 또는 보충적으로, 상기 필터(120)의 출력 신호(P) 또는, 센서(100)의 A/D 변환기의 출력 신호(UP)도 직접 처리될 수 있다.
또 다른 실시예는 점선으로 도시된다. 이 경우 제 1 스위칭 수단(130) 및 제어부(140) 사이에 제 2 스위칭 수단(170)이 배열되며, 상기 수단은 제 2 모니터링부(180)에 의해 제어된다. 에러가 있을 경우 상기 제 2 모니터링부(180)는, 지연부(175)의 출력 신호(PA)가 제어부(140)에까지 이르도록, 스위칭 수단(170)을 제어한다. 이는 에러가 검출된 경우, 에러가 없는 것이 최종 확인된 값이 계속 사용되도록 한다.
A/D 변환기에 의해 제공된 상기 센서의 출력 신호는 특성 곡선(110)에 의해 값(PR)으로 변환되며 상기 값은 압력에 일치한다. 제 1 모니터링부 및/또는 제 2 모니터링부를 통해 다양한 신호들이 평가됨에 따라, 다양한 에러가 검출된다.
상기 제 1 스위칭 수단(130) 및 또는 제 2 스위칭 수단(170)을 상응되게 제어함으로써, 대체값(PS) 또는 대체값으로서 조기에 저장된 값(PA)은 에러가 검출된 경우 제어부(140)를 통해 내연 기관을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해 상기 지연부(175)는 에러가 없는 것이 마지막으로 확인된 값을 저장한다. 지연부(175) 내에 저장된 이전의 값(PA)은 내연 기관을 제어하기 위해 사용된다.
상기 제 1 모니터링부 및/또는 제 2 모니터링부를 통해, 다양한 에러가 검출될 수 있다. 따라서 신호(UP) 또는 신호(PR)에 대한 최대값 및/또는 최소값의 신호-레인지-체크가 이루어질 수 있다. 또한 대기압 센서와 같은 또 다른 센서에 의한 개연성 체크는 일정한 작동 조건 내에서 실행될 수 있다.
또한 본 발명에 따라 분사량 및/또는, 급기 압력에 실질적 영향을 미치는 다른 작동 특성값에 의한 개연성 조사가 실행되는 것이 제시될 수 있다. 상기 개연성 조사는 바람직하게는, 작동 특성값의 변화가 센서의 출력값을 상응되게 변화시키지 않을 때 에러가 검출되도록 이루어진다.
바람직하게는, 분사된 연료량을 특성화하는 값이 작동 특성값으로서 사용된다. 이를 위해 분사할 연료량을 위한 목표값 및/또는, 연료를 결정하는 조절 소자를 제어하기 위해 사용되는 조절값이 사용될 수 있다. 예를 들어 전자 밸브 또는 압전식 액추에이터의 제어 지속 시간 시간이 적합하다. 모니터링부는 도 2에 상세히 도시된다.
에러가 검출되면, 제 1 스위칭 전환부(130)는 시뮬레이션된 대체 신호(PS)로 전환된다. 이는 센서의 작동성이 모니터링되고, 결함이 있을 경우 대체 신호(PS)가 사용되는 것을 의미한다. 상기 대체 신호를 검출하기 위해서는, 내연 기관의 작동 상태를 특성화하는 값이 사용된다. 상기와 같이 형성된 값은 지연 소자를 포함하는 필터에 의해 부가적으로 필터링된다. 대체값 형성은 도 3에 상세하게 도시된다.
상기 제 1 모니터링부(150)는 예를 들어 도 2에 상세하게 도시된다. 특정 작동 상태에서는, 실제 급기 압력이 변하더라도 급기 압력값(UP)이 일정하게 유지되는 경우가 일어날 수 있다. 상기의 에러는 센서의 결빙으로써 나타난다. 상기의 에러를 검출하기 위해서, 도 2에 도시된 에러 모니터링부가 실행된다.
상기 모니터링은 본 발명에 따라 단지 특정의 작동 상태에서만 이루어진다. 급기 온도가 임계값(TLS) 하부에 위치하고 속도 및 분사할 연료량이 특정의 값 영역 하부에 위치한 작동 상태가 제공되면, 분사할 연료량이 변화할 경우 부호 교체에 따라 실제 연료량 및 실제 급기 압력은 이전 값(QKA 또는 PA)으로서 저장된다. 동시에 타임 카운터가 시동된다. 대기 시간의 종료 후, 이전에 저장된 값(QKA)과 분사량의 실제값(QK) 사이의 차이값(QKD)이 형성된다. 이에 상응하여 압력의 변화(PD)는 상기 대기 시간 내에 결정된다.
연료량값 사이의 차이값이 임계값(QKDS)보다 크면, 급기 압력의 변화값도 임계값(PDS) 보다 커야 한다. 만약 상기 변화값이 임계값보다 크지 않으면, 에러가 검출된다.
도 2에서는 상기 모니터링 장치의 실시예가 도시된다. 제 1 비교기(200)에는, 신호를 제공하는 온도 센서(160c)의 출력 신호(TL)가 급기 온도에 일치하도록 제공된다. 또한 상기 비교기(200)에는 임계값 설정부(205)로부터 임계값(TLS)이 전송된다. 비교기(200)는 상응하는 신호를 앤드(AND) 소자(210)에 제공한다. 제 2 비교기(230)에는 특성 필드(220)의 출력 신호가 전송되며 상기 특성 필드의 입력에는 속도 센서(160a)의 속도 신호(N)가 인가된다. 또한 특성 필드(220)는, 분사할 연료량을 특성화하고 바람직하게는 량 제어부(160b)에 의해 제공되는 값(QK)을 처리한다. 또한 상기 비교기(230)에는 임계값 설정부(235)로부터 임계값(BPS)이 전송된다. 마찬가지로 비교기(230)는 상응하는 신호를 앤드 소자(210)에 제공한다.
상기 값(QK)은 부호 검출부(250) 및 필터(260)에 이른다. 부호 검출부(250)의 출력 신호는, 타임 카운터(270), 제 1 저장기(262) 및 제 2 저장기(265)에 제공된다.
상기 필터(260)의 출력 신호는, 한편으로는 포지티브 부호로써 연결점(285)에 직접 이르며 다른 한편으로는 네가티브 부호로써 제 1 저장기(262)를 통해서 연결점(285)의 제 2 입력에 이른다. 상기 연결점(285)은 스위칭 수단(275)에 값(QKD)을 제공한다. 상기 스위칭 수단(275)의 출력 신호(QKD)는 제 3 비교기(280)에 이르며, 상기 비교기의 제 2 입력에는 임계값 설정부(285)의 출력 신호(QKDS)가 인가된다. 상기 비교기(280)의 출력 신호는 마찬가지로 제어부(240)에 제공된다.
상기 필터(120)의 출력 신호(P)는 한편으로는 포지티브 부호로써 연결점(287)에 직접 이르며 다른 한편으로는 네가티브 부호로써 제 2 저장기(265)를 통해 연결점(287)의 제 2 입력에 이른다. 연결점(287)은 스위칭 수단(276)에 값(PD)을 제공한다. 상기 스위칭 수단(276)의 출력 신호(PD)는 제 4 비교기(290)에 이르며, 상기 비교기의 제 2 입력에는 임계값 설정부(295)의 출력 신호(PDS)가 인가된다. 상기 비교기(290)의 출력 신호는 마찬가지로 제어부(240)에 제공된다.
상기 제 1 비교기(200)는 측정된 급기 온도(TL)와 임계값(TLS)을 비교한다. 측정된 급기 온도(TL)가 임계값(TLS) 보다 작으면, 상응하는 신호가 앤드 소자(210)에 이른다. 특성 필드(220)는 최소한 속도 및/또는 분사할 연료량으로부터, 내연 기관의 작동 상태를 특성화하는 특성값을 형성한다. 상기 특성값은 비교기(230)에서 임계값(BTS)과 비교된다. 작동 상태에 대한 특성값이 임계값(BPS) 보다 크면, 상응하는 신호가 앤드 소자(210)에 전송된다. 양 조건이 충족되면, 즉 공기의 온도가 임계값(TLS) 보다 낮고 특정의 작동 상태가 제공되면, 모니터링이가능하다.
비교기(200, 230), 임계값 설정부(205, 235), 특성 필드(220) 및 앤드 소자로 구성된 로직 유닛은, 센서 신호가 일정한 작동 상태에 따라 모니터링되도록 한다. 상기 모니터링은, 공기 온도가 임계값 보다 작고 속도 및/또는 분사된 연료량을 위한 일정한 값이 존재할 때에만 이루어진다.
상기 부호 검출부(250)에 의해, 연료량의 변화의 부호가 변화하는지의 여부가 조사된다. 이는 분사할 연료량의 미분값이 제로 통과를 갖는지가 조사되는 것을 의미한다. 제로 통과를 갖는다면, 저장기(262)에는 분사할 연료량의 실제값이 이전의 값(QKA)으로서 저장된다. 이에 상응하여, 제 2 저장기(265)에는 압력의 실제값이 이전의 값(PA)으로서 저장된다. 특히, 분사할 연료량이 저장 전에 필터(260)에 의해서 필터링되는 것이 특히 유리하다.
동시에, 검출된 부호 교체에 의해 타임 카운터(270)가 활성화된다. 연료량에 대한 실제값(QK) 및 이전의 값(QKA)으로부터, 연결점(285)에는 차이값(QKD)이 형성되며 상기 차이값은 최종 부호 교체 이래 연료량의 변화를 나타낸다. 이에 상응하여 연결점(287)에는 압력에 대한 차이값(PD)이 형성되며 상기 차이값은 최종 부호 교체 이래 급기 압력의 변화를 특성화한다.
상기 타임 카운터가 동작을 끝내면, 즉 최종 부호 교체 이래 일정한 대기 시간이 충족되면, 차이 신호(QKD)는 비교기(280)에 의해 임계값(QKDS)과 비교된다. 이에 상응하여 차이 압력(PD)은 연결점(290)에서 임계값(PDS)과 비교된다. 연료량(QKD)의 차이 및 차이압(PD)에 대한 양 값이 각각 임계값보다 크면, 상기 장치는 에러를 검출하지 않는다. 연료량의 차이값(QKD)만 임계값보다 크고 압력에 대한 값(PD)은 임계값(PDS)보다 작으면, 상기 장치는 에러를 검출한다. 상기 경우 모니터링부(150)에 의해, 즉 제어부(240)에 의해 스위칭 전환부(130)를 제어하기 위한 신호가 설정된다.
여기에 도시된 방식에서는 하나의 실시예가 제시된다. 그러나 또 다른 실시예도 가능하므로, 조사는 다른 프로그램 단계에 의해서도 이루어질 수 있다. 실제로, 분사할 연료량과 같은, 작동 특성값의 변화가 급기 압력을 상응되게 변화시키지 않으면 에러가 검출된다. 연료량의 변화의 부호 교체에 따라, 연료량의 변화가 압력값의 변화에 의해 보정되면, 에러는 존재하지 않는다.
상기 연료량 대신에, 분사할 연료량을 특성화하는 다른 값이 사용될 수도 있는데, 즉 이는 연료량에 따르거나 또는 상기 연료량에 따라 결정된다. 즉 예를 들어 양 조절기의 부하값, 모멘트값 및/또는 제어값이 사용될 수 있다.
도 3에는 시뮬레이션(135)이 상세하게 도시된다. 도 1에서 이미 설명된 소자들은 동일한 부호로 도시된다. 속도 센서(160a)의 신호(N)와 분사된 연료량에 대한 신호(QK)는 특성 필드(300)에 이르며, 상기 특성 필드의 출력값은 필터(310)를 거쳐 스위칭 수단(130)에 이른다. 속도(N)는 특성 곡선(320) 및 연결점(330)을 거쳐 마찬가지로 필터(310)에 이른다. 상기 연결점(330)의 제 2 입력에는 부호 검출부(340)의 출력 신호가 인가된다.
상기 특성 필드(300)에는 내연 기관의 작동 상태에 따라 급기 압력(P)에 대한 값이 저장된다. 저장된 값은 정지 상태일 때의 급기 압력과 일치한다. 작동상태를 고려하기 위해, 필터 수단(310)이 제공된다. 상기 필터 수단(310)은 주로 PT1-필터로서 형성되며, 작동 상태가 변화할 경우 시간에 대한 압력의 변동을 시뮬레이션한다. 특히 상기 필터 수단(310)의 전송 특성이 내연 기관의 작동 상태에 따라 변할 수 있는 것이 바람직하다. 이를 위해 특성 곡선(320)이 제공되며, 상기 특성 곡선 내에서는 적어도 하나의 속도(N)에 따라 값이 저장되고, 상기 값은 필터 수단(310)의 전송 특성을 결정한다.
바람직하게는, 속도가 높을 경우, 속도가 낮을 경우에 비해서 더 작은 시상수가 필터를 위해 선택된다. 상기 전송 특성은 부호 검출부(340)에 의해 결정되며, 상기 부호 검출부는 압력 변화의 부호에 따라, 특성 곡선(320)의 출력 신호를 보정하기 위한 보정값을 설정한다. 상기 부호 검출부는 압력이 상승 또는 하강하는지를 검출한다.
바람직하게는, 압력이 상승할 경우 압력이 하강할 때 보다 더 큰 시상수가 필터를 위해 선택된다.
부호 검출부에 대한 입력값으로서는, 특성 필드(300)의 출력 신호 및 필터 수단(310)의 출력 신호가 사용된다. 속도에 따른 특성 필드(320)의 출력 신호와 소정의 값과의 덧셈 및/또는 곱셈의 보정이 이루어진다.
본 발명에 따라 필터(310)의 전송 특성은 내연 기관의 속도 및 압력의 변화 방향에 따라서 설정된다.

Claims (8)

  1. 내연 기관에 제공된 공기의 압력을 특성화하는 압력값을 측정하기 위한 센서를 구비한 내연 기관 제어 방법으로서, 상기 센서의 작동성이 모니터링되고, 결함이 있을 경우 대체 신호가 사용되는 방법에 있어서,
    상기 대체 신호를 검출하기 위해서는, 내연 기관의 작동 상태를 특성화하는 값을 기초로 정적 대체값이 결정되며, 대체 신호를 형성하기 위해 정적 대체값은 지연 소자를 포함하는 필터에 의해 필터링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 필터의 전송 특성은 작동 특성값에 따라 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전송 특성은 속도에 따라 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전송 특성은 압력값의 미분에 의해 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 내연 기관의 작동 상태를 특성화하는 값으로서 속도 및/또는 분사할 연료량을 특성화하는 값이 사용되는 것을특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대체 신호는, 센서의 출력 신호가 에러가 있는 것으로 검출되었을 때, 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 분사할 연료량을 특성화하는 값의 변화가 신호를 변화시키지 않을 때, 에러가 있는 신호가 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 내연 기관에 제공된 공기의 압력을 특성화하는 압력값을 검출하기 위한 센서 및, 상기 센서의 작동성을 모니터링하는 수단을 구비한 내연 기관 제어 장치로서, 결함이 있을 경우 대체 신호가 사용되는 장치에 있어서,
    상기 대체 신호를 결정하기 위해서는, 내연 기관의 작동 상태를 특성화하는 값을 기초로 대체값을 결정하는 수단이 제공되며, 대체 신호를 형성하기 위해 정적 대체값은 지연 소자를 포함하는 필터에 의해 필터링되는 것을 특징으로 하는 장치.
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