KR20020042864A - 엔진 제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

엔진 제어 방법 및 장치가 설명된다. 매 분사 사이클마다 적어도 하나의 제1 부분 분사 및 제2 부분 분사가 제공된다. 두 부분 분사 중 하나는 특정 작동 상태가 제시되었을 때 변경되며, 상기 두 부분 분사 중 하나의 공급 주기를 특징짓는 변수에 대한 보정값은 부분 분사의 변경에 따라 결정된다.

Description

엔진 제어 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

엔진 제어 방법은 예를 들어 MTZ 엔진 기술지 제58권 10호(1997년도)의 572면부터 설명되어 있다. 상기 간행물에 설명된 시스템은 통상 커먼 레일 시스템을 의미한다. 상기 시스템에서 한번의 분사 사이클 중에 부분 분사 및 제2 부분 분사가 수행되는 것이 가능하다. 통상적으로, 이른바 주 분사에 추가로 적어도 한 번의 예비 분사 및/또는 적어도 한 번의 후 분사가 수행된다.

두 번의 부분 분사를 이용하는 이러한 제어에서, 통상적으로 두 부분 분사들 사이에는 이른바 최소 제어 위상이 엄수되어야 한다. 이는 상기 시스템이 규정된 출력 상태를 수용하여, 그 다음의 제어에서는 바람직하지 않은 분사량 변동이 발생하지 않도록 하는데 사용된다. 통상적으로 제어의 정확도는 중요하다. 예를 들어, 입자 필터 또는 NOx-촉매 컨버터의 재생에 사용되는 후 분사가 수행될 때, 후 분사는 그의 공급 개시와 공급 량에 있어서 가능한 한 정확하게 수행되어야 한다.

본 발명은 엔진 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명은 도면을 참조로 하는 실시예에서 상세히 설명된다.

도1은 본 발명에 따른 방법의 블록 선도이다.

도2는 시간에 따라 표시된 다양한 신호의 선도이다.

도3a 및 도3b는 다양한 특성 영역을 도시하는 도면이다.

도4는 본 발명에 따른 방법의 흐름도이다.

상기 작동 방식에서, 상기 양 제어 사이에서 최소 제어 위상이 미달되면, 주분사는 이에 상응하여 이르게 변경된다. 주 분사의 변경은 동일한 공급 주기에서 상이한 분사량이 생성되도록 한다. 이는 특히 분사량이 분사가 공급 개시에 따를 때 적용된다. 이는 예를 들어 펌프-제트-유닛 및/또는 솔레노이드 밸브 제어식 밸브 펌프와 같은, 특히 캠 구동식 분사 시스템에 해당한다.

공급 주기 대신에 공급 주기를 특징짓는 다른 변수가 사용될 수도 있다. 이는 예를 들어 제어 주기와 분사 주기이다. 공급 개시도 이에 상응하는 것으로 간주된다. 새로운 공급 개시를 기초로 하는, 공급 주기의 새로운 계산은 상기 양 부분 분사들 사이의 간격에 대해 변경되는 결과를 가져온다. 바람직하지 못한 경우에서, 공급 개시의 새로운 보정은 절대적으로 필요하다. 이는 주 분사에 대한 제어 데이터 계산에 있어서 매우 많은 비용을 필요로 한다.

예비 분사 및 주 분사의 수행 시에 유사한 문제점이 발생하는데, 이 경우에는 주 분사에 더 높은 우선도가 부여된다. 또한, 제1 분사에 더 높은 우선도가 부여되며 제2 분사가 변경되는 경우도 발생할 수 있다.

본 발명에 따르는 방법에 의해, 새로운 파라미터, 특히 두 분사에 대한 제어 신호를 간단히 결정하는 것이 가능하며, 최소 제어 위상이 확실히 엄수된다. 또한, 계산 비용이 확실히 감소된다.

도1에는 본 발명을 이해하는데 중요한 기본 요소들이 블록 선도를 이용하여 도시된다. 엔진에 분사되는 연료량을 제어하는 액츄에이터(100)는 제어 신호(AB, AE)를 갖는 제어부(110)에 의해 가동된다. 제어 신호(AB)는 제어 개시 및 엔진으로의 연료 공급 개시를 결정한다. 제어부(110)는 공급 개시 결정부(120) 및 상응하는 신호(FB, FD)를 갖는 공급 주기 결정부(130)에 의해 가동된다. 공급 주기 결정부와 공급 개시 결정부는 양호하게는, 다양한 작동 변수에 따르는 상응하는 변수가 저장된 특성 영역을 포함한다. 또한, 공급 주기 결정부(130)는 회전수 센서(140)와 공급량 설정부(150)에 의해 가동된다. 이에 상응하여, 공급 개시 결정부(120)는 대응 신호에 의해 가동된다. 표시된 신호들 이외에 다른 신호들이 처리될 수 있다. 추가적으로, 공급 주기 결정부(130)는 공급 개시 결정부(120)의 공급 개시 신호(FB)를 처리한다. 공급량 설정부(150)는 공급 주기 결정부 및 연료량 신호(ME)를 갖는 공급 개시 결정부를 가동시킨다. 또한, 상기 공급량 설정부는 회전수 센서(140)와 운전자 요구 설정부(160)의 출력 신호를 평가한다.

적어도 회전수(N)와 운전자 요구(FP)를 기초로 하여, 공급량 설정부(150)는 분사되는 연료량을 특징짓는 공급량 변수(NE)를 결정한다. 분사되는 공급량 변수(ME)와 회전수(N)와 경우에 따라서 다른 변수를 기초로 하여, 공급량 결정부(120)는 공급 개시(FB)를 특징짓는 신호를 결정한다. 또한, 양호하게는 분사가 개시되는 크랭크축 또는 캠축의 각 위치가 제공된다. 분사되는 연료량 변수(ME)와 회전수(N)를 기초로 하여, 공급 주기 결정부(130)는 공급 주기(FD)를 특징짓는 신호를 결정한다. 여기에서 이는 연료 분사 중에 크랭크축 또는 캠축이 회전하는 각도이다.

예를 들어 펌프-제트-유닛 또는 솔레노이드 제어식 분배기 펌프와 같은 캠 구동 분사 시스템에서, 분사량은 캠 속도 및 분사의 공급 개시에 따른다. 따라서, 공급 주기(FD)는 추가적으로 공급 개시(FB)에 따른다. 소정의 공급 개시(FB) 및 공급 주기(FD)를 기초로 하여, 제어부(110)는 액츄에이터(100)의 가동을 위한 제어 신호(AB, AE)를 결정한다. 바람직하게는 솔레노이드 밸브 또는 압전 액츄에이터가 액츄에이터로써 배치된다. 액츄에이터는 제어 신호(AB 또는 AE)에 따라, 액츄에이터가 분사를 개시하거나 또는 중단하도록 상응하게 제어된다.

도2에서 액츄에이터로써 배치된 솔레노이드 밸브를 통해 흐르는 전류가 시간에 따라 예시적으로 표시된다. 제1 부분 분사의 변수는 도면 부호 1로, 그리고 제2 부분 분사의 변수는 도면 부호 2로 표시된다.

시점(AB2)에서 제2 부분 분사의 제어가 개시된다. 이는, 전류가 솔레노이드 밸브를 통해 상승하도록 한다. 상기 시점은 공급 개시(FB2)로써 표시된다. 밸브의 연결 이후에 전류는 짧은 시간 동안 상승하며 낮은 유지 전류(holding current)로 조절된다. 시점(FE2)에서 제어는 종료되어 전류는 0으로 하강한다. 공급 개시(FB2)와 공급 종료(FE2) 사이의 간격은 제2 부분 분사의 공급 주기로 표시된다.

제1 부분 분사의 제어 개시(AB1)에서 전류는 마찬가지로 상승하며, 제1 부분 분사는 시점(FB1)에서 개시되며 공급 종료(FE1)에서 종료된다. 제1 부분 분사(FD1)의 지속 시간은 공급 개시(FB1)와 공급 종료(FE1)를 통해 규정된다.

두 부분 분사들 사이에는 최소 제어 위상이 엄수되어야 한다. 이는 전체 시스템이 규정된 출력 상태를 수용할 수 있도록 한다. 즉, 이는 제1 부분 분사의 공급 종료(FE1) 이후에 제2 부분 분사의 제어 개시(AB2)까지 최소 간격(MAP)이 엄수되는 것을 의미한다. 도2에 도시된 바와 같이, 상기 간격이 엄수되지 않으면, 상응하는 조치가 개시되어야 한다.

도시된 실시예에서, 공급 종료와 제어 개시 사이의 간격은 제어 위상으로써 규정된다. 제1 부분 분사의 제어 종료 또는 공급 종료와 제2 부분 분사의 공급 종료 사이의 간격이 제어 위상으로써 규정될 수 있다.

도시된 실시예에서, 제2 부분 분사는 높은 우선도를 가지며, 엔진 기술적인 이유에서 변경될 수 없다. 따라서, 본 발명에 따르면 제1 부분 분사가 상응하는 절대값 만큼 이르게 변경되어, 제1 부분 분사의 공급 종료와 제2 부분 분사의 제어 개시 사이의 최소 간격(MAP)은 엄수된다. 상응하여 변경된 부분 분사는 점선으로 표시된다.

공급 주기(FD0), 공급 개시(FB0) 및 제어 개시(AB0)와 같은 상응하는 변수는 0으로 표시된다. 점화각의 조기 변경에서 문제점은 다양한 시스템에서, 고정된 분사량에서의 제어 주기는 공급 개시에 따른다는 것이다.

제2 부분 분사의 제어 개시(AB2)와 최소 간격(MAP)을 기초로 하여, 변경된제1 부분 분사의 공급 종료(FE0)가 설정되며, 상기 변수와 공급 개시(FDO)를 기초로 하여, 변경된 부분 분사의 공급 개시(FB0)가 결정되며, 변경된 공급 개시를 기초로 하여, 일정한 연료 분사량을 달성할 수 있도록 공급 주기가 보정되어야 한다. 이는 다시 공급 종료(FE0)가 상응하게 변경되는 결과를 가진다. 이때, 두 가지 경우로 구별된다. 공급 주기가 변경된 공급 개시에 의해 연장되면 최소 간격이 유지되지 않으며, 공급 주기가 단축되면 상기 간격이 너무 커진다. 상기 두 경우에서, 공급 개시의 변경과 공급 주기의 변경이 요구된다.

부분 분사에 대한 소정의 데이터를 결정하기 위해, 다수의 계산 단계가 요구되며, 상응하는 특성 영역으로부터 공급 주기가 회전수, 연료량 및/또는 공급 개시를 기초로 하여 각각 계산되어야 한다.

본 발명에 따르면, 매 분사 사이클 마다 적어도 하나의 제1 부분 분사와 제2 부분 분사가 제공되는 엔진 제어 방법에서, 상기 두 부분 분사 중 하나가 특정 작동 상태들이 제시될 때 변경된다. 또한, 공급 주기에 대한 보정값을 특징짓는 변수는 부분 분사의 변경에 따라 결정된다. 설명된 실시예에서, 두 부분 분사 사이의 간격이 임계값보다 작으면 두 부분 분사는 변경된다. 이러한 방법은 2번의 부분 분사에 제한되지 않는다. 이러한 방법은 2번 이상의 부분 분사의 수행 시에도 제공될 수 있다. 또한, 공급 주기의 보정을 위한 이러한 방법은 부분 분사가 다른 이유에서 변경될 때도 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 공급 주기(FD)는 공급 주기 결정부(130)의 기본 요소를 나타내는 4차원 특성 영역에 공급량 변수(ME), 회전수(N) 및 공급 개시(FB)에 따라저장된다. 본 발명에 따르면, 상술된 문제점을 개선하기 위해 공급 주기는 회전수 값과 연료량 값에 따라 계산된다. 상기 3개의 공급 개시는 도3a에서 X-1, X 및 X+1로 표시된다. 3개의 공급 개시에 대해 통상적으로 3개의 다른 공급 주기, 즉 FD(X-1), FD(X) 및 FD(X+1)가 형성된다. 공급 주기와 공급 개시에 대한 상기 3개의 값은 2개의 직선을 규정한다. 공급 개시와 공급 주기 사이의 이러한 선형 관계는 고정된 회전수 와 고정된 분사량에서만 해당된다.

본 발명에 따르면, 공급 개시 및 각각의 공급 주기에 대해 계산된 상기 3쌍의 값을 기초로 하여 변경된 분사에 대한 공급 개시 및 변경된 분사에 대한 공급 주기가 결정된다. 공급 개시(FB(X))를 위해서 하나의 값이 변경된 제1 부분 분사의 공급 개시와 동일하게 또는 빠르게 선택되며, 공급 개시(FB(X))를 위해서 변경된 제1 부분 분사의 공급 개시와 동일하게 또는 늦게 선택된다. 통상적으로, 변경된 공급 개시(FB0)는 값(FD(X-1))과 값(FB(X)) 사이에 있는다.

공급 개시와 공급 주기를 특징짓는 적어도 두 쌍의 값을 기초로 하여, 공급 주기에 대한 보정값이 결정된다. 상기 한 쌍의 값은 양호하게는 공급 개시를 특징짓는 변수에 따라, 그리고 적어도 하나의 다른 변수에 따라 특성 영역으로부터 읽혀진다.

보정값이 적어도 두 쌍의 값에 따라 보간법, 양호하게는 선형 보간법을 이용하여 결정되는 것은 특히 유익하다.

이러한 보간법의 실시예는 이하에서 설명된다. 변경된 제1 부분 분사의 공급 개시(FB0)는 변경된 제1 부분 분사의 공급 종료(FE0)와 변경된 제1 부분 분사의공급 주기(FD0)로부터 이하의 식에 따라 형성된다.

FB0 = FE0 - FD0

변경된 제1 부분 분사의 공급 종료(FE0)는 제1 부분 분사의 제어 개시(AB2)와 최소 제어 위상(MAP)을 기초로 하여 이하의 식에 따라 형성된다.

FE0 = AB2 - MAP

변경된 공급 개시(FD0)는 도3b의 특성 곡선의 직선을 결정하는 직선 방정식이 삽입된다..

상기 양 방정식을 기초로 하여, 변경된 제1 부분 분사의 공급 개시(FB0)이 결정된다.

변경된 제1 부분 분사의 공급 주기(FD0)는 변경된 제1 부분 분사의 공급 종료(FE0)와 공급 개시(FB0)의 차를 기초로 하여 형성된다.

이하, 상응하는 방법이 도4에서 흐름도를 참조로 다시 상세히 설명된다. 제1 단계(400)에서, 제1 부분 분사에 대한 공급 개시(FB(X+1)), 제1 부분 분사의 공급 개시(FB(X)) 및 가능한 한 변경된 제1 부분 분사 이전에 있는 어느 시점에서의 공급 개시(FD(X-1))가 계산된다. 그 다음, 단계(410)에서 상응하는 공급 주기 FD(X-1), FD(X) 및 FD(X-1)가 양호하게는 4차원 특성 영역으로부터 읽혀진다. 이어지는 단계(420)에서, 제어 위상(AP)이 제2 부분 분사의 제어 개시와 제1 부분 분사의 공급 종료(FE(X))를 기초로 하여 결정된다. 그 다음, 다양한 작동 특성 변수에 따라 최소 제어 위상(MAP)이 결정된다.

이어지는 질문 단계(440)는 제어 위상(AP)이 최소 제어 위상(MAP)과 크거나또는 같은지가 검사된다. 만일 그렇다면, 프로그램은 단계(450)에서 종료되거나 또는 평상의 프로그램 진행으로 작동한다. 만일 그렇지 않다면, 상술된 바와 같이 변경된 제1 부분 분사의 공급 종료를 위한 데이터 및 변경된 제1 부분 분사의 공급 주기가 단계(460)에서 결정된다.

Claims (8)

1. 매 분사 사이클 마다 적어도 한 번의 제1 부분 분사 및 제2 부분 분사가 제공되는 엔진 제어 방법에 있어서,

   상기 두 부분 분사 중 하나는 특정의 작동 상태가 제시되었을 때 변경되며, 상기 두 부분 분사 중 하나의 공급 주기를 특징짓는 변수에 대한 보정값은 부분 분사의 변경에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 보정값은 공급 개시 및 공급 주기를 특징짓는 적어도 두 쌍의 값을 기초로 하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 값의 쌍들은 공급 개시를 특징짓는 변수에 따라, 그리고 적어도 하나의 다른 변수에 따라 특성 영역으로부터 읽혀지는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 다른 변수는 회전수 및 분사되는 연료량인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 두 부분 분사의 사이의 간격이 임계값보다 작으면 두 부분 분사 중 하나가 변경되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 상기 항 중 어느 한 항에 았어서, 보정은 적어도 두 쌍의 값에 따라 보간법, 양호하게는 선형 보간법을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 값의 제1 쌍은 부분 분사 중 하나의 공급 개시를 포함하며 값의 제2 쌍은 최대값으로 변경된 부분 분사의 공급 개시를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 매 분사 사이클마다 적어도 한 번의 제1 부분 분사 및 제2 부분 분사가 제공되는 엔진 제어 장치에 있어서,

   상기 두 부분 분사 중 하나는 특정의 작동 상태가 제시되었을 때 변경되며, 상기 두 부분 분사 중 하나의 공급 주기를 특징짓는 변수에 대한 보정값은 부분 분사의 변경에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.