KR20030040369A - 배기 가스 처리 장치의 촉매 예열 방법 - Google Patents

배기 가스 처리 장치의 촉매 예열 방법 Download PDF

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Abstract

배기 가스 처리 장치의 촉매를 예열하기 위한 내연 기관 제어 방법이 개시된다. 본 방법은 안정 연소에 구속되는 촉매를 가열하기 위한 예열 요구를 생성하는 단계를 포함한다. 예열 요구에 기초해서 엔진 흡기구의 과잉 공기 비율 저감이 결정된다. 수정된 과잉 공기 비율 기대값을 제공하기 위해 저감된 만큼 과잉 공기 비율 기대값이 수정된다. 저감된 것에 기초해서, 수정된 EGR 속도 기대값을 제공하기 위해 EGR 속도 기대값이 수정된다. 수정된 EGR 속도 기대값에 기초해서, EGR 명령 신호가 결정된다.

Description

배기 가스 처리 장치의 촉매 예열 방법{METHOD FOR WARM-UP OF CATALYST OF EXHAUST GAS TREATMENT DEVICE}
내연 기관, 특히 디젤 엔진에서, 과잉 공기 비율은 냉간 시동시 그리고 냉간 시동 후 배기 가스 처리 장치의 촉매 온도를 증가시키기 위해 저감된다. 이런 기술의 일 예가 2000년 1월 18일 공개된 일본 특허 공개 제P2000-18024A에 개시된다. 본 예에 따르면, 흡기 스로틀 밸브와 EGR 밸브는 배기 가스 처리 장치의 촉매를 예열하기 위해 흡기 공기 차지(air charge)를 저감하기 위해 1.5 내지 1.0 범위의 과잉 공기 비율을 유지하도록 조절된다. 종래 기술이 만족스럽기는 하지만, 급속한 촉매 예열, 양호한 방출 성능 및 안정적 연소를 위해 과잉 공기 비율과 밀접하게 상호 작용하는 EGR 속도(EGR rate)를 조절함으로써 이런 기술을 개선할 필요가 있다.
본 발명은 배기 가스 처리 장치의 촉매를 예열(warm-up)하기 위한 내연 기관 제어 방법에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 내연 기관 및 엔진 제어 시스템의 개략도이다.
도2는 본 발명의 엔진 제어 시스템을 도시한 블럭도이다.
도3은 배기 가스 처리 장치의 촉매의 입구에서의 배기 가스 온도 대 과잉 공기 비율의 그래프이다.
도4는 NOx 방출 대 EGR 및 과잉 공기 비율의 그래프이다.
도5는 HC 방출 대 EGR 및 과잉 공기 비율의 그래프이다.
도6은 본 발명의 일 실시예의 논리를 도시한 블럭도이다.
도7a 내지 도7d는 엔진이 배기 가스 처리 장치의 예열을 허용할 수 있는지 여부를 결정함에 있어 실린더 벽 온도를 사용하는 제어 논리의 네 개의 변수를 도시한 블럭도이다.
도8a 내지 도8d는 엔진이 배기 가스 처리 장치의 예열을 허용할 수 있는지 여부를 결정함에 있어 엔진이 자기 유지 작동을 달성한 후 시간을 사용하는 제어 논리의 다른 네 개의 변수를 도시한 블럭도이다.
도9a 내지 도9d는 엔진이 배기 가스 처리 장치의 예열을 허용할 수 있는지 여부를 결정함에 있어 공회전시의 연료량을 사용하는 제어 논리의 다른 네 개의 변수를 도시한 블럭도이다.
도10은 본 발명의 일 실시예의 다른 논리를 도시한 블럭도이다.
도11a 내지 도11d는 엔진이 초기 단계에서 배기 가스 처리 장치의 예열을 개시하기 위해 자기 유지 작동을 달성한 후 냉매 온도 의존성 시간에 대한 경사 제어를 사용하는 제어 논리의 네 가지 변수를 도시한 블럭도이다.
도12는 엔진이 자기 유지 작동을 달성한 후에 요구된 시간 대 냉간 시동 중의 냉매 온도를 도시한 그래프이다.
도13은 LTC_demand 대 dTIME(=#TIME-TIME)을 도시한 그래프이다.
도14는 LTC_demand 대 TRATIO(=TIME/#TIME)를 도시한 그래프이다.
도15a 내지 도15d는 엔진이 초기 단계에서의 배기 가스 처리 장치의 예열을 개시하기 위해 자기 유지 작동을 달성한 후 연료량의 편차에 응답해서 경사 제어를 사용하는 제어 논리의 네 개의 변수에 대한 블럭도이다.
도16은 LTC_demand 대 dQfidle(=Qfidle-#Qfidle)을 도시한 그래프이다.
도17은 LTC_demand 대 QRATIO(=#Qfidle/Qfidle)를 도시한 그래프이다.
도18은 본 발명의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도19는 본 발명의 플래그 제어 루틴의 일 예를 도시한 흐름도이다.
도20은 본 발명의 플래그 제어 루틴의 다른 예를 도시한 흐름도이다.
도21은 본 발명의 LTC_demand 계산 루틴의 일 예의 흐름도이다.
도22는 본 발명의 LTC_demand 계산 루틴의 다른 예의 흐름도이다.
도23은 본 발명의 LTC_demand 계산 루틴의 다른 예의 흐름도이다.
도24는 본 발명의 LTC_demand 계산 루틴의 다른 예의 흐름도이다.
도25는 본 발명의 LTC_demand 계산 루틴의 다른 예의 흐름도이다.
도26은 본 발명의 LTC_demand 확인 루틴의 일 예의 흐름도이다.
도27은 본 발명의 LTC_demand 확인 루틴의 다른 예의 흐름도이다.
도28은 본 발명의 LTC_demand 확인 루틴의 다른 예의 흐름도이다.
도29는 본 발명의 LTC_demand 확인 루틴의 다른 예의 흐름도이다.
도30은 연료량(Qf) 적분 방법을 도시한 블럭도이다.
도31은 엔진 제어 시스템의 일 부분의 일 예를 도시한 블럭도이다.
도32는 과잉 공기 비율의 최소 설정점(MLambda(MIN)) 대 연료량(Qf) 및 엔진 속도(Ne)를 도시한 그래프이다.
도33은 엔진 제어 시스템의 다른 부분의 일 예를 도시한 블럭도이다.
도34는 보정 계수(KEGR) 대 과잉 공기 비율 기대값 또는 기초값(BMLambda)으로부터 수정된 또는 최종 기대 과잉 공기 비율(FMLambda)까지의 과잉 공기 비율 저감량(dMLambda)과, 수정된 기대 과잉 공기 비율(FMLambda)을 도시한 그래프이다.
도35는 엔진 제어 시스템의 다른 부분의 일 예를 도시한 블럭도이다.
도36은 스로틀 밸브 개방 면적(TVO AREA) 대 엔진 속도(Ne) 및 기대 공기량(Qac)을 도시한 그래프이다.
도37은 스로틀 밸브 위치(TVO_Duty) 대 TVO 면적을 도시한 그래프이다.
도38은 가변 구조 과급기 면적(VGT AREA) 대 엔진 속도(Ne) 및 기대 공기량(Qac)을 도시한 그래프이다.
도39는 VGT 위치(VGT_Duty) 대 VGT 면적을 도시한 그래프이다.
도40은 EGR 면적(EGR AREA) 대 엔진 속도(Ne) 및 기대 공기량(Qac)을 도시한 그래프이다.
도41은 EGR 밸브 위치(EGR_Duty) 대 EGR 면적을 도시한 그래프이다.
도42는 연소 후 연료량(PostQ) 대 최종 기대 과잉 공기 비율(FMLambda)을 도시한 그래프이다.
도43은 최종 기대 과잉 공기 비율(FMLambda) 루틴의 일 예를 도시한 흐름도이다.
도44는 최종 기대 EGR 속도(FMEGR) 루틴의 일 예를 도시한 흐름도이다.
도45는 본 발명의 일 실시예에 따른 HC 방출의 시간 적분값을 도시한 그래프이다.
도46은 본 발명의 실시예에 따른 NOx 방출의 시간 적분값을 도시한 그래프이다.
본 발명의 목적은 급속한 촉매 예열, 양호한 방출 성능 및 안정적 연소를 위해 과잉 공기 비율과 밀접하게 상호 작용하는 EGR 속도를 조절함으로써 배기 가스처리 장치의 촉매를 예열하기 위한 내연 기관 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 예시적 실시예 중 한 실시예는, 엔진이 엔진 흡기구로 배기 가스를 재순환시키기 위한 EGR 명령 신호에 응답해서 구동되는 배기 가스 재순환(EGR) 시스템을 포함하는 것으로서, 엔진 배기 경로에 위치된 배기 가스 처리 장치의 촉매를 예열하기 위한 내연 기관 제어 방법을 제공하며, 본 내연 기관 제어 방법은,
안정 연소에 구속되는 촉매를 가열하기 위한 예열 요구를 생성하는 단계와,
예열 요구에 기초해서 엔진 흡기구의 과잉 공기 비율 저감을 결정하는 단계와,
수정된 과잉 공기 비율 기대값을 제공하기 위해 저감된 만큼 과잉 공기 비율 기대값을 수정하는 단계와,
수정된 EGR 속도 기대값을 제공하기 위해 저감된 것에 기초해서 EGR 속도 기대값을 수정하는 단계와,
수정된 EGR 속도 기대값에 기초해서 EGR 명령 신호를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 첨부 도면과 관련된 다음의 상세한 설명에 의해 명백하게 된다.
도1은 배기 가스 재순환(EGR) 시스템(12)과 가변 구조 과급기(VGT, 14)가 설치된 압축 점화 엔진 시스템(10)의 단순 개략도이다. 엔진 시스템(10)에는 흡기 스로틀 밸브(TV, 16)가 더 설치된다. 각각 네 개의 연료 챔버(도시안됨) 내에 연료를 직접 분사하도록 위치된 네 개의 연료 분사기(20)를 갖는 상징적인 엔진 블럭(18)이 도시된다. 연료 분사기(20)는 공통 레일(22)로부터 가압된 연료를 수용한다. 공기는 흡기 매니폴드(24)를 거쳐 연소 챔버로 들어가며 연소 배기 가스는 화살표(28) 방향으로 배기 매니폴드(26)를 통해 배기된다.
EGR 시스템(12)은 흡기 매니폴드(24)에 배기 매니폴드(26)를 연결한다. 이로써 배기 가스의 일부는 화살표(30) 방향으로 배기 매니폴드(26)로부터 흡기 매니폴드(24)로 순환된다. 가변 유동 EGR 밸브(32)는 배기 매니폴드(26)로부터 재순환된 배기 가스의 양을 조절한다. 연소 챔버에서, 재순환된 배기 가스는 불활성 가스로서의 역할을 하며, 따라서 화염과 실린더 내부 가스 온도를 낮추고 NOx 형성을 저감한다. 한편, 재순환된 배기 가스는 새로운 공기를 대체하며 실린더 내부 혼합기의 공연비를 저감한다.
VGT(14)는 콤프레서(34)와 터빈(36)을 포함한다. 과급기는 연소 챔버 내로 전달된 공기 차지의 질량을 증가시키기 위해 배기 가스 에너지를 사용한다. 화살표(28) 방향으로 유동하는 배기 가스는 터빈(36)을 구동시킨다. 터빈(36)은 통상 동일 축에 장착된 콤프레서(34)를 구동한다. 회전 콤프레서(34)는 주변 공기(38)를 압축하고 압축된 공기를 화살표(40) 방향으로 흡기 매니폴드(24) 내로 향하게 해서, 자연 흡입되는 비과급식 엔진과 비교할 때, 연소 중 더 많은 토오크와 동력을 일으키는 터보 부스트 압력(turbo boost pressure)을 생성한다.
배기 가스 처리 장치(42)는 배기 가스가 터빈(36)으로부터 화살표(44) 방향으로 유동하는 엔진 배기 경로에 위치된다. 배기 가스 처리 장치(42)는 촉매 컨버터 시스템이며 엔진 배기 가스를 처리한다.
가변 구조 과급기는 회전자 그룹 외에 가동 요소들을 갖는다. 이들 가동 요소들은 엔진으로부터의 배기 가스가 유동하는 터빈 영역에서의 면적 또는 면적들을 수정함으로써, 그리고/또는 배기 가스가 터빈에 들어가거나 나오는 각도를 수정함으로써 과급기 구조를 수정할 수 있다. 과급기 구조에 따라서, 과급기는 엔진에 변화하는 양의 터보 부스트 압력을 공급한다. 가변 구조 과급기는 터보 부스트 압력의 양을 수정하기 위해 전기적으로 제어될 수 있다.
가변 구조 과급기에서, 터빈 하우징은 엔진보다 크며, 가스 유동은 기대 수준으로 억제된다. 다양한 설계의 가변 구조 과급기가 있다. 하나의 설계에서, 가변 입구 노즐은 가스 유동이 터빈 휘일로 들어가는 각도와 면적을 수정하도록 위치 가능한 일련의 가동 베인을 갖는다. 다른 설계에서, 과급기는 터빈 하우징의 유효 단면적을 수정하는 가동 측벽을 갖는다. 본 발명의 실시예는 임의의 특별한 구조의 가변 구조 과급기에 제한되지 않는다. 즉, 본 명세서에서 사용되는 용어로서 VGT는 상술한 예들을 포함하고, 변형된 폐게이트 밸브를 포함하는 임의의 제어 가능한 공기-가압 장치를 의미한다.
계속해서 도1을 참조하면, 다양한 센서가 입력 포트(52)를 거쳐 제어기(50)와 전기 접속된다. 제어기(50)는 양호하게는 데이터 및 제어 버스(58)를 거쳐 다양한 컴퓨터 판독형 저장 매체에 전기 접속된 마이크로프로세서(54)를 포함한다. 컴퓨터 판독형 저장 매체(56)는 판독전용 기억 장치(ROM, 60), 랜덤 억세스 메모리(RAM, 62) 및 비휘발성 RAM(63)으로 기능하는 임의의 공지된 장치를 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독형 저장 매체(56)는 스로틀 밸브(16), VGT(14) 및 EGR 밸브(32)를 포함하는 엔진(10)을 제어하는 방법을 실행하기 위해 제어기에 의해 수행 가능한 지시를 매체에 저장하고 있다. 선택 사항으로서, 엔진(10) 제어 방법은 배기 가스 처리 장치(42)의 온도를 조절하기 위해 실린더 내부 혼합기의 점화후 연소후 연료 분사 단계를 포함한다. 마이크로프로세스(54)에 의해 수행되는 프로그램 지시는 제어기(50)가 차량의 다양한 시스템과 서브시스템을 제어할 수 있도록 한다. 선택 사항으로서, 지시는 임의의 수의 논리 유닛(66)에 의해 실행될 수도 있다.입력 포트(52)는 다양한 센서로부터 신호를 수신하며 제어기(50)는 다양한 차량 요소로 향하는 신호를 출력 포트(68)에서 생성한다.
데이터, 진단 및 프로그래밍 인터페이스도 또한 이들 사이에서 다양한 정보를 교환하기 위해 플러그를 거쳐 제어기(50)에 선택적으로 접속될 수 있다. 인터페이스는 구조 설정과, 눈금 조정 변수와, TV, VGT 및 EGR 제어 등에 대한 지시와 같은 컴퓨터 판독형 저장 매체 내의 값들을 수정하는 데 사용될 수 있다.
작동시, 제어기(50)는 엔진을 제어하기 위해 다양한 차량 센서로부터 신호를 수신하고 하드웨어 및/또는 소프트웨어에 내장된 제어 논리를 실행한다. 예시적 실시예에서, 제어기(50)는 일본 요코하마의 니산 모토 콤패니 리미티드에서 판매하는 ECCS 제어 유닛이다.
기술 분야의 당업자에 의해 알 수 있는 바와 같이, 제어 논리는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 설치될 수 있다. 또한, 제어기(50)는 임의의 다양한 시스템 및 제어기(50)와 상호 작용하는 차량의 서브 시스템 외에도 제어 논리를 실행할 수 있다. 또한, 비록 예시적인 실시예이지만, 제어기(50)는 마이크로프로세서(54)를 포함하며, 임의의 많은 공지된 프로그래밍 및 처리 기술들 또는 전략이 본 발명에 따라 엔진을 제어하는 데 사용될 수 있다.
또한, 엔진 제어기는 다양한 방식으로 정보를 수신할 수 있다. 예컨대, 엔진 시스템 정보는 엔진 제어기의 디지털 입력이나 센서 입력시 데이터 링크 위로 수신될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제어기(50)는 TV(16), VGT(14), EGR 밸브(32) 및 다른연료 제어를 포함하는 모든 엔진 시스템을 제어한다. 예컨대, 제어기(50)로부터의 명령 신호(70)는 스로틀 밸브 개방(TVO) 위치를 조절하며, 신호(72)는 VGT 위치를 조절하며, 신호(74)는 EGR 밸브 위치를 조절한다. 마찬가지로, 제어기(50)로부터의 명령 신호(70)는 분사 타이밍, 연료량 및 공통 레일 압력을 조절한다.
제어기(50)에서, 명령 신호(70, 72, 74, 76)는 제어 알고리즘에 의해 엔진 작동 매개변수 및 측정된 변수로부터 계산된다. 센서 및 보정 가능한 룩-업 맵 및/또는 룩-업 테이블은 제어기(50)에 엔진 작동 정보를 제공한다. 예컨대, 가속기 센서(78)는 제어기(50)에 가속기 페달 개방(APO) 또는 각도를 나타내는 신호(80)를 제공한다. 마찬가지로, 크랭크축 센서(82)는 제어기에 크랭크 위치를 나타내는 POS 신호(84)를 제공한다. 이것은 또한 제어기(50)에 실린더 확인 신호를 제공한다. 또한, 엔진 냉매 온도 센서(86)는 제어기(50)에 엔진의 냉매 온도(Tw)를 나타내는 신호(88)를 제공한다. 예시적인 실시예에서, 실린더 벽 온도 센서(90)는 제어기(50)에 엔진의 실린더 벽 온도(Twall)를 나타내는 신호(92)를 제공한다. 본 실시예 및 다른 실시예에서, 촉매상 온도 센서(94)는 배기 가스 처리 장치(42) 내의 촉매상 온도(Tbed)를 나타내는 신호(96)를 제공한다. 다른 실시예에서, 촉매-출구 온도 센서(98)는 제어기(50)에 배기 가스 처리 장치(42)의 출구에서의 배기 가스 온도(Tcat-out)를 나타내는 신호(100)를 제공한다. 콤프레서(34)의 상류에서 대량 공기 유동(Qa)을 나타내는 공기 유동 센서(102)로부터의 신호와 같은 추가적인 지각성 입력값이 제어기(50)에 의해 수신될 수도 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, TV, VGT 및 EGR 명령 신호(70, 72, 74)를 결정하는 데 이용되는 다양한 기술이 도2에 도시된다.
도2에서, 블럭도(110)는 배기 가스 처리 장치(42)의 촉매를 예열하기 위한 엔진 제어를 개선하고, 냉간 시동시 그리고 냉간 시동후 방출 제어를 향상시키기 위해 제어기(50)에 의해 실행된 지시를 포함하는 제어 논리의 함수들을 도시한다. 본 발명의 실시예들은 촉매의 예열 시간을 줄이고 냉간 시동시 그리고 냉간 시동후 디젤 엔진에서의 방출을 향상시키는 데 특히 유용하다. 배기 가스의 일부를 흡기 차지와 혼합하기 위해 EGR 기술을 사용하게 되면 질소 산화물(NOx)의 방출을 저감시킨다. 터보 디젤 엔진에서, 배기 매니폴드 및 흡기 매니폴드(26, 24)로 EGR 유동을 구동하는 데 필요한 후방 압력은 VGT(14)에 의해 달성된다. EGR 유속의 제어는 VGT 구조 수정(예컨대, 베인 위치 수정 또는 폐게이트 위치 수정)을 거쳐, 그리고 EGR 밸브 위치 수정, 그리고 양호하게는 이들 모두를 거쳐 달성될 수 있다.
계속 논의하면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 많은 태양은 개별적으로 또는 서로 함께 사용될 수 있다.
도2를 참조하면, 도시된 실시예에서, 가속기 위치 센서 입력값(APO) 및 엔진 속도 입력값(Ne)(rpm)이 블럭(112)에서 수신된다. 블럭(112)은 엔진 토오크 요구(TQ)를 결정하기 위해 룩-업 맵을 이용한다. 비록 도시되지 않았지만, 일방향 2차 명령 필터와 같은 적절한 필터가 토오크 요구(TQ)에 어느 정도의 지체값(delay)을 첨가한다. 지체값이 추가됨으로써 엔진 제어의 저속 공기 유동 특성이 엔진 제어의 보다 빠른 응답 토오크 요구 특성을 따라잡을 수 있게 된다. 블럭(114)에서, 엔진 속도(Ne)와 여과된 토오크 요구(TQ)가 수신되고, 결국 기대연료 분사 타이밍, 분사량(Qf) 및 레일 압력이 되는 다른 엔진 조건과 함께 처리된다. 이들 인자는 (76)에서 지시되는 연료 전달을 제어한다.
2점 쇄선으로 도시한 설정점 생성 블럭(116)에서, 예열된 엔진으로의 흡기 공기에 대한 기대 화학 조성이 결정된다. 기대 화학 조성은 과잉 공기 비율과 EGR 속도로 나타난다. 주기당 연료량(Qf)이 분사 제어 블럭(114)으로부터 블럭(116)으로 제공된다. 엔진 속도(Ne)도 블럭(116)으로 제공된다. 블럭(116)에서의 설정점 값은 과잉 공기 비율 및 EGR 속도(118, 120)에 대해 룩-업 맵(118)에 포함된다. 룩-업 맵(118)은 다양한 엔진 속도 및 (주기당) 연료량 조건에 대한 과잉 공기 비율의 설정점 값을 수립한다. 마찬가지로, 룩-업 맵(120)은 다양한 엔진 속도 및 (주기당) 연료량 조건에 대한 과잉 공기 비율의 설정점 값을 수립한다. 블럭(116)은 과잉 공기 비율 설정점 값(MLambda)과 EGR 속도 설정점 값(MEGR)을 블럭(112, 124)으로 각각 제공한다.
블럭(122)에서, 엔진 냉매 온도에 따르는 과잉 공기 비율 기대값 또는 기본값(BMLambda)이 결정된다. 마찬가지로, 블럭(124)에서, 엔진 냉매 온도에 따르는 EGR 속도(BMEGR) 기대값 또는 기준값이 결정된다. 이들 기대값은 냉매 온도 센서 입력값(Tw)에 따르는 설정점 값(MLambda, MEGR)을 보정해서 결정된다. 블럭(126)으로부터, 하나의 냉매 온도 의존성 보정값이 결정된다. 블럭(122) 내의 합산 지점(128)은 기대값(BMLambda)을 결정하기 위해 설정점 값(MLambda)으로부터 블럭(126)에 의해 제공된 보정값을 뺀다. 마찬가지로, 블럭(130)으로부터, 다른 냉매 온도 의존성 보정값이 결정된다. 블럭(124) 내의 합산 지점(132)은기대값(BMEGR)을 결정하기 위해 설정점 값(MEGR)으로부터 블럭(130)에 의해 제공된 보정값을 뺀다. 블럭(126)은 다양한 엔진 냉매 온도, 속도 및 연료량에 대한 보정값을 포함하며, 이로 인해 과잉 공기 비율의 설정값(MLambda)은 실린더 벽의 예열을 위해 저감된다. 블럭(130)은 다양한 냉매 온도, 속도 및 연료량에 대한 보정값을 포함하며, 이로 인해 EGR 속도의 설정점 값(MEGR)은 예열중에 개선된 연소 환경을 형성하기 위해 저감된다. 블럭(126, 130)에 대해 각각 도31 및 도33을 참조로 이하에서 특별히 설명하기로 한다.
논리 블럭(140)은 배기 가스 처리 장치(42)의 촉매를 예열하기 위한 예열 요구(LTC_demand)를 결정한다. 몇몇 실시예에서, LTC_demand는 두 개의 값(0, 1)중 하나의 값에 의해 표현된다. 다른 실시예에서, LTC_demand는 0보다 작지 않지만 1보다 크지 않은 임의의 값들중 하나의 값에 의해 표현된다. 실시예에서, 촉매 가열에 대한 필요성을 수신할 때 실린더 벽 온도 조건에 대한 측정이나 평가가 엔진이 보다 저감된 과잉 공기 비율을 갖고 작동할 수 있게 하지 않는다면, 논리 블럭(140)에 의한 결정은 항상 LTC_demand가 0인 결과를 제공한다. 실린더 벽 온도 조건이 충분히 증가한 후, 촉매 가열에 대한 필요성을 수신할 때, 논리 블럭(140)은 LTC_demand가 1인 다른 결과를 항상 제공한다. 논리에는 블럭(140)에서 사용될 수 있는 변수들이 있다. 이런 변수들을 바로 특별히 설명하지 않고, 도6, 도7a 내지 도7d, 도8a 내지 도8d, 도9a 내지 도9d, 도10a 내지 도10d, 도11a 내지 도11d, 도15a 내지 도15d 및 도19 내지 도20을 참조로 후술하기로 한다.
블럭(140)에서의 LTC_demand는 LTC_demand를 기초로 과잉 공기비율(dMLambda)의 저감을 결정하는 과잉 공기 비율 저감 결정 블럭(142)에 의해 수신된다. 블럭(142)은 LTC_demand가 1일 때 dMLambda로 출력하기 위한 적어도 하나의 값을 포함한다. 많은 값들이 다양한 엔진 조건에 대해 검색 가능한 방식으로 블럭(142) 내에 포함될 수 있다. 출력값(dMLambda)이 블럭(122)으로 제공된다. 블럭(142)에 대해서는 도31을 참조해서 이하에서 다시 설명하기로 한다.
과잉 공기 비율 수정자 블럭(122) 내에서, 다른 합산 지점(144)은 과잉 공기 비율의 수정된 또는 최종 기대값(FMLambda)을 결정하기 위해 제1 합산 지점(128)으로부터 BMLambda를 수신하고 과잉 공기 비율 저감 결정 블럭(142)으로부터 dMLambda를 수신한다. 합산 지점(144)에서, FMLambda가 BMLambda로부터 dMLambda를 뺌으로써 주어진다(FMLambda=BMLambda-dMLambda). 즉, dMLambda는 BMLambda와 FMLambda 간의 차로 표현될 수 있다(dMLambda=BMLambda-FMLambda).
dMLambda를 사용해서 기대값(BMLambda)을 수정하는 과정으로부터 유도된 과잉 공기 비율의 저감은 EGR 속도 수정자 블럭(124) 내의 기대값(BMEGR)을 수정하는 과정에 영향을 준다. 블럭(124) 내에서, 계수 블럭(146)은 과잉 공기 비율의 저감을 결정한다. 이런 결정은 BMLambda와 FMLambda 간의 차를 계산함으로써 또는 블럭(142)으로부터 dMLambda를 수신함으로써 이루어질 수 있다. 계수 블럭(146)은 EGR 보정 계수(KEGR)를 결정한다. 적어도 dMLambda 조건에 대한 다양한 계수값이 블럭(146)에 포함된다. 양호하게는, 블럭(146)에 포함된 계수값들은 BMLambda와 FMLambda 조건에 대해 검색 가능한 방식으로 배열된다. 계수값의 상한은 1이다.계수 블럭(146)에 대해서는 도33을 참조로 다시 설명하기로 한다.
블럭(124)은 저감(dMLambda)을 기초로 기대값(BMEGR)을 수정한다. 블럭(124) 내에서, 계수(KEGR)는 dMLambda가 클수록 BMEGR을 저감시키는 보정량이 더 증가하는 방식으로 BMEGR에 대한 변조기로서 역할을 한다. 도시된 실시예에서, 동일 FMLambda에서, 계수(KEGR)는 dMLambda가 증가함에 따라 감소한다. 또한, 동일 dMLambda에서, 계수(KEGR)는 FMLambda이 증가함에 따라 1로 증가한다. 곱셈 지점(148)은 계수 블럭(148)으로부터 KEGR를 수신하며, 수정된 기대값(FMEGR)을 결정하기 위해 KEGR과 BMEGR의 곱을 계산함으로써 기대값(BMEGR)을 수정한다.
수정된 기대값(FMLambda, FMEGR)은 주기당 기대 공기량(Qac)과 주기당 기대 EGR 가스량(Qec)을 계산하는 데 사용된다. 블럭(122)으로부터, FMLambda가 공기량 계산 블럭(150)으로 제공된다. 블럭(122) 내에서, 곱셈 지점(152)은 FMLambda와 BMLambda를 곱함으로써 기대 공연비(A/F)(FMA/F)를 결정하기 위해 FMLambda와 화학양적 공연비(A/F)(BMLambda)(= 14:6)를 수신한다. 제2 곱셈 지점(154)은 FMA/F와 Qf를 곱함으로써 (주기당) 기대 공기량(Qac)을 결정하기 위해 FMA/F와 (주기당) 연료량(Qf)을 수신한다. 기대 공기량(Qac)은 곱셈 지점의 형태의 EGR 가스량 계산 블럭(15)에 의해 수신된다. 곱셈 지점(156)은 또한 (주기당) 기대 EGR 가스량(Qec)을 결정하기 위해 FMEGR을 수신한다.
기대 공기량(Qac)은 TV 및 VGT 제어로 전달된다. TV(16)는 기대공기량(Qac)과 엔진 속도(Ne)에 기초한 TV 명령 신호에 의해 제어된다. VGT(14)는 기대 공기량(Qac)과 엔진 속도(Ne)에 기초한 VGT 명령 신호에 의해 제어된다. 기대 EGR 가스량(Qec)은 EGR 제어로 전달된다. EGR 밸브(32)는 기대 EGR 가스량에 기초한 EGR 명령 신호에 의해 제어된다. TV 제어기(158)와 VGT 제어기(160)는 수정된 과잉 공기 비율 기대값(FMLambda)을 달성하기 위해 TV 위치 및 VGT 구조를 조절한다. EGR 제어기(162)는 EGR 속도의 수정된 기대값(FMEGR)을 달성하기 위해 EGR 밸브 위치를 조절한다.
도시된 실시예에서, TV, VGT 및 EGR 명령 신호는 듀티값(duty)으로 표현되며, 각각 TVO_Duty, VGT_Duty 및 EGR_Duty로 불린다. TV(16) 제어에서, TV(16)에 의해 제공된 면적은 기대 공기량(Qac)과 엔진 속도(Ne)에 대해 룩-업 맵(164)에 의해 설정된다. 설정된 면적은 룩-업 테이블(166)에서 듀티값(TVO_Duty)으로 전환된다. TV 제어기(158)는 TV(16)에 TVO_Duty를 제공한다. VGT(14) 제어에서, VGT 구조(실시예에서의 노즐 위치)가 조절된다. VGT(14)에 의해 제공된 면적은 기대 공기량(Qac)과 엔진 속도(Ne)에 대해 룩-업 맵(168)에 의해 설정된다. 설정된 면적은 룩-업 테이블(170)에서 듀티값(VGT_Duty)으로 전환된다. VGT 제어기(160)는 VGT(14)에 VGT_Duty를 제공한다. EGR 밸브(32) 제어에서, EGR 밸브(32)에 의해 제공된 면적은 기대 EGR 가스량(Qec)과 엔진 속도(Ne)에 대해 룩-업 맵(172)에 의해 설정된다. 설정된 면적은 룩-업 테이블(174)에서 듀티값(EGR_Duty)으로 전환된다. EGR 제어기(162)는 EGR 밸브(32)에 EGR_Duty를 제공한다.
도3을 참조하면, 많은 작은 원은 실험 데이터를 나타낸다. 도시된 곡선은과잉 공기 비율(Lamda=λ)을 저감함으로써 촉매 입구에서의 배기 가스 온도(Tcat-in)가 상승된다는 것을 나타낸다. 이런 밀접한 관계는 전체 차량 구동 세그먼트에 걸친 다양한 엔진 조건에 대해 그대로 유지된다. 냉간 시동시 그리고 냉간 시동후 촉매를 가열하기 위해 요구되는 배기 가스 온도 기대값(Tcat-in)이 주어지면, 과잉 공기 비율 기대값이 결정된다. 과잉 공기 비율 기대값을 달성하면 결국 기대 온도값만큼 높은 배기 가스 온도를 제공하게 된다.
도4 및 도5를 참조하면, 과잉 공기 비율과 EGR 속도는 NOx와 HC 방출을 결정하는 두 개의 중요한 계수이다. 도4로부터 알 수 있는 바와 같이, 냉간 시동시 그리고 냉간 시동후, 촉매 가열을 위해 배기 가스의 온도를 상승시키도록 과잉 공기 비율을 저감하기 위해서는 엔진 방출 성능에 대한 충격을 최소화하도록 EGR 속도를 증가시켜야 한다. 그러나, 냉간 시동 직후 이런 동작을 개시하면 주로 낮은 실린더 벽 온도(Twall)로 인해 연소 안정도가 떨어지게 된다. 엔진 거칠기는 이와 같은 연소 안정도 하강으로 인한 결과일 수 있다.
도2의 시스템에서, 촉매 예열을 위한 제어 논리(140)로부터의 LTC_demand는 냉간 시동시 그리고 냉간 시동후 이런 부적절한 실린더 내부 환경을 방지하도록 기능한다. 이하에서는 도6 내지 도30을 참조해서, 촉매 예열을 위한 제어 논리(140)를 설명하기로 한다.
도6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 논리는 일반적으로 180으로 지시된다. 블럭(182)에서, 촉매 예열에 대한 필요가 존재하는지 여부가 결정된다. 블럭(184)에서, 실린더 내부 연소 환경이 촉매 온도를 급격히 상승시키기 위해 과잉 공기 비율이 저감된 엔진 작동을 감안하는지 여부가 결정된다. 블럭(186)에서, 실린더 내부 연소 환경이 예열 필요가 존재하는 엔진 작동을 감안하는 예열 요구(LTC_demand = 1)가 생성된다.
연소 안정도에 구속받는 예열 요구의 생성시 변수들이 있다. 전체 과정은 세 개의 세그먼트로 구획될 수 있다.
도7a 내지 도7d를 참조하면, 제1 세그먼트에서는 촉매의 예열이 개시되는지 여부를 결정하기 위해 냉매 온도 센서 입력값(Tw) 또는 촉매상 온도 센서 입력값(Tbed)이 점검된다. 제2 세그먼트에서는 실린더 내부 연소 환경이 촉매의 온도를 급속히 증가시키기 위해 과잉 공기 비율이 저감된 엔진 작동을 감안하는지 여부를 결정하기 위해 실린더 벽 온도 센서 입력값(Twall)이 점검된다. 제2 세그먼트에서, 예열 요구(LTC_demand)는 실린더 내부 연소 환경이 엔진 작동을 감안하기에 충분히 성장된 때를 결정된다. 제3 세그먼트에서는 촉매의 예열에 대한 필요가 존재하고 결정된 LTC_demand가 그대로 생성되는지 여부가 촉매 온도에 대한 측정 또는 평가를 기초로 확인된다.
도7a를 참조하면, 블럭(190)에서, 냉매 온도 한계치(TW*)가 설정되며 냉매 온도 센서 입력값(Tw)이 한계치(TW*)에 비교된다. 냉매 온도(Tw)가 한계치(TW*)보다 낮을 때 촉매의 예열이 개시되는 것으로 결정된다. 다르게는, 촉매상 온도 한계치(TBED*)가 설정되며, 촉매상 온도 센서 입력값(Tbed)은 한계치(TBED*)에 비교되며, 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(TBED*)보다 낮을 때 촉매의 예열이 개시되는 것으로 결정된다. 또한, 블럭(190) 내에서, 실린더 벽 온도 한계치(#TWALL)가 설정되며, 실린더 벽 온도 센서 입력값(Twall)은 한계치(#TWALL)에 비교된다. 실린더 내부 연소 환경이 촉매의 온도를 급속히 증가시키기 위해 과잉 공기 비율이 저감된 엔진 작동을 감안하는지 여부와, 실린더 벽 온도(Twall)가 한계치(#TWALL)를 초과할 때 예열 요구(LTC_demand)가 1로 설정되는지를 결정한다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, TBED*보다 높은 촉매상 온도 한계치(#TBED)가 설정된다. 촉매상 온도(Tbed)는 한계치(#TBED)와 비교된다. 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(#TBED)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(#TBED) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다. 논리 블럭(190)은 실린더 벽 온도(Twall)를 한계치(#TWALL)와 비교한 결과에 따른 연소 안정도에 구속되는 예열 요구(LTC_demand)를 생성한다.
도7b를 참조하면, 블럭(192)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서 블럭(190)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 촉매상 온도(Tbed)를 한계치(#TBED)와 비교하지 않고, 블럭(192)은 촉매 출구에서의 배기 가스 온도(Tcat-out)를 배기 가스 온도 한계치(#TGAS)와 비교한다. 블럭(192)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 촉매 출구 배기 가스 온도(Tcat-out)가 한계치(#TGAS)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 배기 가스 온도(Tcat-out)가 한계치(#TGAS) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
도7c를 참조하면, 블럭(194)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서블럭(190)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 도7a의 블럭(190)과 달리, 블럭(194)은 냉매 온도(Tw)를 냉매 온도 한계치(#TW)와 비교한다. 한계치(#TW)는 한계치(TW*)보다 높다. 블럭(194)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 냉매 온도(Tw)가 한계치(#TW)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 냉매 온도(TW)가 한계치(#TW) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
도7d에서, 블럭(196)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서 블럭(190)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 도7a의 블럭(190)과 달리, 블럭(196)은 연료량(Qf)과 엔진 속도(Ne)를 수신해서 냉간 시동 개시로부터 열 에너지의 적분값(INT_Q)을 계산하고 적분값(INT_Q)을 시간 적분 한계치(#INTQ)에 비교한다. 블럭(196)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 적분값(INT_Q)이 한계치(#INTQ)보다 작을 때 그대로 생성된다. 적분값(INT_Q)이 한계치(#INTQ) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다. 열 에너지의 적분값(INT_Q)은 다음과 같이 표현된다.
여기에서, Ncyl은 실린더의 수이다.
도8a 내지 도8d를 참조하면, 제1 세그먼트에서는 촉매 예열이 개시되는지 여부를 결정하기 위해 냉매 온도 센서 입력값(Tw) 또는 촉매상 온도 센서입력값(Tbed)이 점검된다. 제2 세그먼트에서는 실린더 내부 연소 환경이 촉매의 온도를 급속히 증가시키기 위해 과잉 공기 비율이 저감된 엔진 작동을 감안했는지 여부를 결정하기 위해, 실린더 벽 온도 센서 입력값(Twall) 대신, 엔진이 자가 유지 작동을 한 후의 시간이 측정된다. 제2 세그먼트에서, 예열 요구(LTC_demand)가 결정된다. 제3 세그먼트에서는 촉매의 예열에 대한 필요가 존재하고 결정된 LTC_demand가 그대로 생성되는지 여부가 촉매 온도에 대한 측정 또는 평가에 기초해서 확인된다.
계속 설명해보면 , 도8a에 도시된 제어 논리 블럭(200)은 전체 과정중 제2 세그먼트만이 도7a에 도시된 블럭(190)과 다르다. 마찬가지로, 도8b에 도시된 제어 논리 블럭(202)은 전체 과정중 제2 세그먼트만이 도7b에 도시된 블럭(192)과 다르다. 또한, 도8c에 도시된 제어 논리 블럭(204)은 도7c에 도시된 블럭(194)과 다르다. 마지막으로, 도8d에 도시된 제어 논리 블럭(206)은 도7d의 블럭(196)과 다르다.
이하 도8a를 참조하면, 블럭(200)에서, 냉매 온도 한계치(TW*)가 설정되며 냉매 온도 센서 입력값(Tw)이 한계치(TW*)에 비교된다. 냉매 온도(Tw)가 한계치(TW*)보다 낮을 때 촉매의 예열이 개시되는 것으로 결정된다. 다르게는, 촉매상 온도 한계치(TBED*)가 설정되며, 촉매상 온도 센서 입력값(Tbed)이 한계치(TBED*)에 비교되며, 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(TBED*)보다 낮을 때 촉매의 예열이 개시되는 것으로 결정된다. 또한, 블럭(200) 내에서, 엔진 속도 한계치(#NE)가 설정되며, 엔진 속도 입력값(Ne)은 한계치(#NE)에 비교된다. 엔진속도(Ne)가 한계치(#NE)를 초과할 때 엔진이 자가 유지 작동을 달성한 것으로 결정된다. 엔진이 자가 유지 작동을 달성할 때 또는 그 직후, 타이머가 시작된다. 블럭(200)은 타이머 계수 입력값(TIME)을 수신한다. 시간 한계치(#TIME)가 설정된다. 타이머 계수(TIME)는 한계치(#TIME)에 비교된다. 실린더 내부 연소 환경이 촉매의 온도를 급속히 증가시키기 위해 과잉 공기 비율이 저감된 엔진 작동을 감안하는지 결정된다. 타이머 계수(TIME)가 한계치(#TIME)를 초과할 때 예열 요구(LTC_demand)는 1로 설정된다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, TBED*보다 높은 촉매상 온도 한계치(#TBED)가 설정된다. 촉매상 온도(Tbed)는 한계치(#TBED)와 비교된다. 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(#TBED)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(#TBED) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다. 논리 블럭(200)은 실린더 벽 온도(Twall)를 한계치(#TWALL)와 비교한 결과에 따르는 연소 안정도에 구속되는 예열 요구(LTC_demand)를 생성한다.
도8b를 참조하면, 블럭(202)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서 블럭(200)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 촉매상 온도(Tbed)를 한계치(#TBED)와 비교하지 않고, 블럭(202)은 촉매 출구에서의 배기 가스 온도(Tcat-out)를 배기 가스 온도 한계치(#TGAS)와 비교한다. 블럭(202)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 촉매 출구 배기 가스 온도(Tcat-out)가 한계치(#TGAS)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 배기 가스 온도(Tcat-out)가 한계치(#TGAS) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
도8c를 참조하면, 블럭(204)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서 블럭(200)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 도8a의 블럭(200)과 달리, 블럭(204)은 냉매 온도(Tw)를 냉매 온도 한계치(#TW)와 비교한다. 한계치(#TW)는 한계치(TW*)보다 높다. 블럭(204)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 냉매 온도(Tw)가 한계치(#TW)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 냉매 온도(TW)가 한계치(#TW) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
도8d를 참조하면, 블럭(206)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서 블럭(200)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 도8a의 블럭(200)과 달리, 블럭(206)은 연료량(Qf)과 엔진 속도(Ne)를 수신해서 냉간 시동 개시로부터 수학식 1로 표현된 열 에너지 적분값(INT_Q)을 계산하고 적분값(INT_Q)을 시간 적분 한계치(#INTQ)에 비교한다. 블럭(206)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 적분값(INT_Q)이 한계치(#INTQ)보다 작을 때 그대로 생성된다. 적분값(INT_Q)이 한계치(#INTQ) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
도9a 내지 도9d를 참조하면, 제1 세그먼트에서는 촉매의 예열이 개시되는지 여부를 결정하기 위해 냉매 온도 센서 입력값(Tw) 또는 촉매상 온도 센서 입력값(Tbed)이 점검된다. 제2 세그먼트에서는 실린더 내부 연소 환경이 촉매의 온도를 급속하게 증가시키기 위해 과잉 공기 비율이 저감된 엔진 작동을 감안했는지 여부를 결정하기 위해, 실린더 벽 온도(Twall)를 점검하는 대신, 냉간 시동시 및 냉간 시동후의 공회전 연료량(Qfidle)이 점검된다. 예열 요구(LTC_demand)가 결정된다. 제3 세그먼트에서는 촉매의 예열에 대한 필요가 존재하고 결정된 LTC_demand가 그대로 생성되는지 여부가 촉매 온도에 대한 측정 또는 평가에 기초해서 확인된다.
계속해서 설명해보면 , 도9a에 도시된 제어 논리 블럭(210)은 전체 과정중 제2 세그먼트만이 도7a에 도시된 블럭(190)과 다르다. 마찬가지로, 도9b에 도시된 제어 논리 블럭(212)은 전체 과정중 제2 세그먼트만이 도7b에 도시된 블럭(192)과 다르다. 또한, 도9c에 도시된 제어 논리 블럭(214)은 도7c에 도시된 블럭(194)과 다르다. 마지막으로, 도9d에 도시된 제어 논리 블럭(216)은 도7d의 블럭(196)과 다르다.
이하 도9a를 참조하면, 블럭(210)에서, 냉매 온도 한계치(TW*)가 설정되며 냉매 온도 센서 입력값(Tw)이 한계치(TW*)에 비교된다. 냉매 온도(Tw)가 한계치(TW*)보다 낮을 때 촉매의 예열이 개시되는 것으로 결정된다. 다르게는, 촉매상 온도 한계치(TBED*)가 설정되며, 촉매상 온도 센서 입력값(Tbed)이 한계치(TBED*)에 비교되며, 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(TBED*)보다 낮을 때 촉매의 예열이 개시되는 것으로 결정된다. 또한, 블럭(210) 내에서, 공회전 연료량 한계치(#Qfidle)가 설정되며, 공회전 연료량(Qfidle)은 한계치(#Qfidle)에 비교된다. 실린더 내부 연소 환경이 촉매의 온도를 증가시키기 위해 과잉 공기 비율이 저감된 엔진 작동을 감안하는지 여부가 결정된다. 공회전 연료량이 한계치(#Qfidle) 아래로 떨어질 때 예열 요구(LTC_demand)가 1로 설정된다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, TBED*보다 높은 촉매상 온도 한계치(#TBED)가 설정된다. 촉매상 온도(Tbed)는 한계치(#TBED)와 비교된다. 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(#TBED)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(#TBED) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다. 논리 블럭(200)은 공회전 연료량(Qfidle)을 한계치(#Qfidle)와 비교한 결과에 따른 연소 안정도에 구속되는 예열 요구(LTC_demand)를 생성한다.
도9b를 참조하면, 블럭(212)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서 블럭(210)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 촉매상 온도(Tbed)를 한계치(#TBED)와 비교하지 않고, 블럭(212)은 촉매 출구에서의 배기 가스 온도(Tcat-out)를 배기 가스 온도 한계치(#TGAS)와 비교한다. 블럭(212)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 촉매 출구 배기 가스 온도(Tcat-out)가 한계치(#TGAS)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 배기 가스 온도(Tcat-out)가 한계치(#TGAS) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
도9c를 참조하면, 블럭(214)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서 블럭(210)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 도9a의 블럭(210)과 달리, 블럭(214)은 냉매 온도(Tw)를 냉매 온도 한계치(#TW)와 비교한다. 한계치(#TW)는 한계치(TW*)보다 높다. 블럭(214)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 냉매 온도(Tw)가 한계치(#TW)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 냉매 온도(TW)가 한계치(#TW) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
도9d에서, 블럭(216)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서 블럭(210)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 도9a의 블럭(210)과 달리, 블럭(216)은 연료량(Qf)과 엔진 속도(Ne)를 수신해서 냉간 시동 개시로부터의 수학식 1로 표현된 열 에너지 적분값(INT_Q)을 계산하고 적분값(INT_Q)을 시간 적분 한계치(#INTQ)에 비교한다. 블럭(206)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 적분값(INT_Q)이 한계치(#INTQ)보다 작을 때 그대로 생성된다. 적분값(INT_Q)이 한계치(#INTQ) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
도10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 논리는 일반적으로 220으로 지시된다. 블럭(222)에서, 촉매의 예열에 대한 필요가 존재하는지 여부가 결정된다. 블럭(224)에서, 엔진이 냉간 시동 중 자가 유지 작동을 달성했는지 여부가 결정된다. 블럭(226)에서, 예열 요구(LTC_demand)는 엔진이 자가 유지 작동을 달성한 직후 제어된 속도로 증가된다. 블럭(228)에서, 예열 요구는 필요가 존재할 때 생성된다.
냉간 시동 중의 대부분의 경우, 실린더 벽 온도(Twall)는 엔진이 자가 유지 작동을 달성한 직후 한계치(#Twall) 아래에 유지되어서, 촉매의 온도를 급격하게 증가시키기 위해 과잉 공기 비율이 저감된 엔진 작동을 감안하기에 충분히 성장하지 않은 실린더 내부 연소 환경을 제공한다. 본 실시예에서, 촉매의 예열 시간을 줄이기 위해, 소위 경사 제어가 사용된다. 경사 제어에 따르면, 예열 요구(LTC_demand)는 실린더 내부 연소 환경을 진행에 따르는 제어된 속도로 1쪽으로 증가된다.
연소 안정도에 구속받는 예열 요구를 생성시에는 변수가 있다. 전체 과정은 세 개의 세그먼트로 구획될 수 있다.
도11a 내지 도11d를 참조하면, 제1 세그먼트에서는 촉매의 예열이 개시되는지 여부를 결정하기 위해 냉매 온도 센서 입력값(Tw) 또는 촉매상 온도 센서 입력값(Tbed)이 점검된다. 제2 세그먼트에서는 엔진이 실린더 내부 연소 환경의 진행에 따르는 제어된 속도로 자가 유지 작동을 달성한 직후 경사 제어가 예열 요구(LTC_demand)를 증가시키기 위해 수행된다. 제어된 속도는 시간의 함수로서 결정된다. 제3 세그먼트에서는 촉매의 예열에 대한 필요가 존재하고 결정된 LTC_demand가 그대로 생성되는지 여부가 촉매 온도에 대한 측정 또는 평가에 기초해서 확인된다.
도11a를 참조하면, 블럭(230)에서, 냉매 온도 한계치(TW*)가 설정되며 냉매 온도 센서 입력값(Tw)이 한계치(TW*)에 비교된다. 냉매 온도(Tw)가 한계치(TW*)보다 작을 때 촉매의 예열이 개시되는 것으로 결정된다. 다르게는, 촉매상 온도 한계치(TBED*)가 설정되며, 촉매상 온도 센서 입력값(Tbed)은 한계치(TBED*)에 비교되며, 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(TBED*)보다 낮을 때 촉매의 예열이 개시되는 것으로 결정된다. 또한, 블럭(230) 내에서, 엔진 속도 한계치(#NE)가 설정되며, 엔진 속도 입력값(Ne)은 한계치(#NE)에 비교된다. 엔진 속도(Ne)가 한계치(#NE)를 초과할 때 엔진이 자가 유지 작동을 달성한 것으로 결정된다. 엔진이 자가 유지 작동을 달성할 때 또는 그 직후, 타이머가 시작된다. 블럭(230)은 타이머 계수 입력값(TIME)을 수신한다. 시간 한계치(#TIME)가 설정된다. 냉간 시동 개시 냉매 온도(Tw)가 낮을수록, 실린더 내부 연소 환경이 과잉 공기 비율이 저감된 엔진 작동을 감안하기에 충분하도록 성장하는데 걸리는 시간은 많이 든다. 도12에는 이런 관계가 도시된다. 도12에서, 실선(238)은, 예컨대 서로 다른 값의 냉매 온도(Tw)에서의 시간 한계치(#TIME)의 변화를 지시한다. 이를 사용하면, 시간 한계치(#TIME)는 냉간 시동 개시 냉매 온도(Tw)의 함수로서 결정된다. 엔진이 자가 유지 작동을 달성한 직후의 경사 제어에 있어서, 예열 요구(LTC_demand)는 시간 계수값(TIME)과 한계치(#TIME) 간의 차이 또는 이들 사이의 비율의 제어된 속도로 1쪽으로 증가된다. 일 실시예에서, #TIME으로부터 TIME의 편차(dTIME)가 사용된다. 이 경우, 도13의 실곡선(240)에 의해 알 수 있는 바와 같이, 예열 요구(LTC_demand)는 dTIME이 #TIME으로부터 0으로 감소함에 따라 0으로부터 1로 증가한다. 다른 실시예에서는 TIME과 #TIME 사이의 비율(TRATIO)(= TIME/#TIME)이 사용된다. 이 경우, 도14의 실곡선(242)에 의해 도시된 바와 같이, 예열 요구(LTC_demand)는 비율(TRATIO)이 0으로부터 1로 증가함에 따라 0으로부터 1로 증가한다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, TBED*보다 높은 촉매상 온도 한계치(#TBED)가 설정된다. 촉매상 온도(Tbed)는 한계치(#TBED)와 비교된다. 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(#TBED)보다 낮을 때그대로 생성된다. 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(#TBED) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다. 논리 블럭(220)은 타이머 계수(TIME)를 한계치(#TIME)와 비교한 결과에 따르는 연소 안정도에 구속되는 예열 요구(LTC_demand)를 생성한다.
도11b를 참조하면, 블럭(232)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서 블럭(230)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 촉매상 온도(Tbed)를 한계치(#TBED)와 비교하지 않고, 블럭(232)은 촉매 출구에서의 배기 가스 온도(Tcat-out)를 배기 가스 온도 한계치(#TGAS)와 비교한다. 블럭(232)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 촉매 출구 배기 가스 온도(Tcat-out)가 한계치(#TGAS)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 배기 가스 온도(Tcat-out)가 한계치(#TGAS) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
도11c를 참조하면, 블럭(234)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서 블럭(230)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 도11a의 블럭(230)과 달리, 블럭(234)은 냉매 온도(Tw)를 냉매 온도 한계치(#TW)와 비교한다. 한계치(#TW)는 한계치(TW*)보다 높다. 블럭(234)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 냉매 온도(Tw)가 한계치(#TW)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 냉매 온도(Tw)가 한계치(#TW) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
도11d를 참조하면, 블럭(236)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서블럭(230)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 도11a의 블럭(230)과 달리, 블럭(236)은 연료량(Qf)과 엔진 속도(Ne)를 수신해서 냉간 시동 개시로부터 수학식 1로 표현된 열 에너지의 적분값(INT_Q)을 계산하고 적분값(INT_Q)을 시간 적분 한계치(#INTQ)에 비교한다. 블럭(236)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 적분값(INT_Q)이 한계치(#INTQ)보다 작을 때 그대로 생성된다. 적분값(INT_Q)이 한계치(#INTQ) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
도15a 내지 도15d를 참조하면, 제1 세그먼트에서는 촉매의 예열이 개시되는지 여부를 결정하기 위해 냉매 온도 센서 입력값(Tw) 또는 촉매상 온도 센서 입력값(Tbed)이 점검된다. 제2 세그먼트에서는 엔진이 실린더 내부 연소 환경의 진행에 따르는 제어된 속도로 자가 유지 작동을 달성한 직후 경사 제어가 예열 요구(LTC_demand)를 증가시키기 위해 수행된다. 제어된 속도는 공회전 연료량(Qfidle)의 함수로서 결정된다. 제3 세그먼트에서는 촉매의 예열에 대한 필요가 존재하고 결정된 LTC_demand가 그대로 생성되는지 여부가 촉매 온도에 대한 측정 또는 평가에 기초해서 확인된다.
계속해서 설명해보면 , 도15a에 도시된 제어 논리 블럭(250)은 전체 과정중 제2 세그먼트만이 도11a에 도시된 블럭(230)과 다르다. 마찬가지로, 도15b에 도시된 제어 논리 블럭(252)은 전체 과정중 제2 세그먼트만이 도11b에 도시된 블럭(232)과 다르다. 또한, 도15c에 도시된 제어 논리 블럭(254)은 도11c에 도시된 도194에 도시된 블럭(234)과 다르다. 마지막으로, 도15d에 도시된 제어 논리블럭(256)은 도11d의 블럭(236)과 다르다.
이하 도15a를 참조하면, 블럭(250)에서, 냉매 온도 한계치(TW*)가 설정되며 냉매 온도 센서 입력값(Tw)이 한계치(TW*)에 비교된다. 냉매 온도(Tw)가 한계치(TW*)보다 낮을 때 촉매의 예열이 개시되는 것으로 결정된다. 다르게는, 촉매상 온도 한계치(TBED*)가 설정되며, 촉매상 온도 센서 입력값(Tbed)이 한계치(TBED*)에 비교되며, 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(TBED*)보다 낮을 때 촉매의 예열이 개시되는 것으로 결정된다. 또한, 블럭(250) 내에서, 엔진 속도 한계치(#NE)가 설정되며, 엔진 속도 입력값(Ne)은 한계치(#NE)에 비교된다. 엔진 속도(Ne)가 한계치(#NE)를 초과할 때 엔진이 자가 유지 작동을 달성한 것으로 결정된다. 엔진이 자가 유지 작동을 달성할 때 또는 그 직후, 타이머가 시작된다. 블럭(250)은 공회전 연료량 입력값(Qfidle)을 수신한다. 공회전 연료량 한계치(#Qfidle)가 설정된다. 냉간 시동 개시의 냉매 온도(Tw)가 낮을수록, 공회전 연료량(Qfidle)이 한계치(Qfidle)로 떨어지는 시간은 많이 든다. 연소 환경은 공회전 연료량이 한계치(#Qfidle)로 떨어질 때 과잉 공기 비율이 저감된 엔진 작동을 감안하기에 충분히 성장하도록 설정된다. 엔진이 자가 유지 작동을 달성한 직후의 경사 제어에 있어서, 예열 요구(LTC_demand)는 공회전 연료량(Qfidle)과 한계치(#Qfidle) 간의 차이 또는 이들 사이의 비율의 제어된 속도로 1쪽으로 증가된다. 일 실시예에서, Qfidle로부터 #Qfidle의 편차(dQfidle)가 사용된다. 이 경우, 도16의 실곡선(258)에 의해 도시된 바와 같이, 예열 요구(LTC_demand)는 Qfidle이 0으로 감소함에 따라 0으로부터 1로 증가한다. 다른 실시예에서는 #Qfidle과Qfidle 사이의 비율(QRATIO)(= #Qfidle/Qfidle)이 사용된다. 이 경우, 도17의 실곡선(260)에 도시된 바와 같이, 예열 요구(LTC_demand)는 비율(QRATIO)이 1로 증가함에 따라 1로 증가한다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, TBED*보다 높은 촉매상 온도 한계치(#TBED)가 설정된다. 촉매상 온도(Tbed)는 한계치(#TBED)와 비교된다. 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(#TBED)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 촉매상 온도(Tbed)가 한계치(#TBED) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다. 논리 블럭(200)은 공회전 연료량(Qfidle)을 한계치(#Qfidle)와 비교한 결과에 따르는 연소 안정도에 구속되는 예열 요구(LTC_demand)를 생성한다.
도15b를 참조하면, 블럭(252)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서 블럭(250)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 촉매상 온도(Tbed)를 한계치(#TBED)와 비교하지 않고, 블럭(252)은 촉매 출구에서의 배기 가스 온도(Tcat-out)를 배기 가스 온도 한계치(#TGAS)와 비교한다. 블럭(252)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 촉매 출구 배기 가스 온도(Tcat-out)가 한계치(#TGAS)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 배기 가스 온도(Tcat-out)가 한계치(#TGAS) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
도15c를 참조하면, 블럭(254)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서 블럭(250)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 도15a의 블럭(250)과 달리, 블럭(254)은 냉매온도(Tw)를 냉매 온도 한계치(#TW)와 비교한다. 한계치(#TW)는 한계치(TW*)보다 높다. 블럭(254)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 냉매 온도(Tw)가 한계치(#TW)보다 낮을 때 그대로 생성된다. 냉매 온도(TW)가 한계치(#TW) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
도15d를 참조하면, 블럭(256)은 전체 과정중 제1 및 제2 세그먼트에서 블럭(250)과 사실상 동일하다. 차이점은 제3 세그먼트에 있다. 촉매가 예열되었는지 여부를 결정하기 위해, 도15a의 블럭(250)과 달리, 블럭(256)은 연료량(Qf)과 엔진 속도(Ne)를 수신해서 냉간 시동 개시로부터의 수학식 1로 표현된 열 에너지 적분값(INT_Q)을 계산하고 적분값(INT_Q)을 시간 적분 한계치(#INTQ)에 비교한다. 블럭(256)에서, 결정된 예열 요구(LTC_demand)는 적분값(INT_Q)이 한계치(#INTQ)보다 작을 때 그대로 생성된다. 적분값(INT_Q)이 한계치(#INTQ) 이상일 때, 결정된 LTC_demand는 재설정(LTC_demand=0)된다.
다시 도7a 내지 도7d를 참조하면, 블럭(190, 192, 194, 196)은 전체 과정중 제1 세그먼트로서 도19 및 도20에 도시된 플래그 제어 루틴중 어느 한 루틴과, 제2 세그먼트로서 도21에 도시된 LTC_demand 계산 루틴과, 제3 세그먼트로서 도26 내지 도29에 도시된 LTC_demand 확인 루틴중 어느 한 루틴을 포함할 수 있다.
다시 도8a 내지 도8d를 참조하면, 블럭(200, 202, 204, 206)은 전체 과정중 제1 세그먼트로서 도19 및 도20에 도시된 플래그 제어 루틴중 어느 한 루틴과, 제2 세그먼트로서 도22에 도시된 LTC_demand 계산 루틴과, 제3 세그먼트로서 도26 내지 도29에 도시된 LTC_demand 확인 루틴중 어느 한 루틴을 포함할 수 있다.
다시 도9a 내지 도9d를 참조하면, 블럭(210, 212, 214, 216)은 전체 과정중 제1 세그먼트로서 도19 및 도20에 도시된 플래그 제어 루틴중 어느 한 루틴과, 제2 세그먼트로서 도24에 도시된 LTC_demand 계산 루틴과, 제3 세그먼트로서 도26 내지 도29에 도시된 LTC_demand 확인 루틴중 어느 한 루틴을 포함할 수 있다.
다시 도11a 내지 도11d를 참조하면, 블럭(230, 232, 234, 236)은 전체 과정중 제1 세그먼트로서 도19 및 도20에 도시된 플래그 제어 루틴중 어느 한 루틴과, 제2 세그먼트로서 도23에 도시된 LTC_demand 계산 루틴과, 제3 세그먼트로서 도26 내지 도29에 도시된 LTC_demand 확인 루틴중 어느 한 루틴을 포함할 수 있다.
다시 도15a 내지 도15d를 참조하면, 블럭(250, 252, 254, 256)은 전체 과정중 제1 세그먼트로서 도19 및 도20에 도시된 플래그 제어 루틴중 어느 한 루틴과, 제2 세그먼트로서 도25에 도시된 LTC_demand 계산 루틴과, 제3 세그먼트로서 도26 내지 도29에 도시된 LTC_demand 확인 루틴중 어느 한 루틴을 포함할 수 있다.
도18을 참조하면, 제어기(50)(도1 참조)가 본 발명을 실행하는 방법의 일 예가 이해될 수 있다. 도18의 흐름도는 일반적으로 270으로 지시된 제어 루틴을 도시한다. 제어 루틴은 엔진 속도(Ne)(rpm) 동조화 작동이다.
도18의 질문 상자(272)에서, 제어기는 플래그(FLAG)가 설정되었는지 여부를 결정한다. 플래그(FLAG)는 도19 및 도20의 흐름도중 하나를 반복 실행함으로써 제어된다. FLAG가 상자(272)에서 설정되면, 루틴은 입력 상자(274)로 진행한다. 이 경우가 아니라면, 루틴은 복귀한다.
입력 상자(274)에서, 제어기는 LTC_demand를 입력한다. LTC_demand는 도21내지 도25의 흐름도중 하나를 반복 실행함으로써 제어된다. 상자(274)에서의 LTC_demand는 도26 내지 도29의 흐름도중 하나를 반복 실행함으로써 제어된다.
상자(276)에서, 제어기는 도26 내지 도29의 흐름도중 하나로부터 확인된 LTC_demand를 입력한다.
상자(272, 274, 276)는 이런 본 발명의 실행시 촉매 예열을 위한 제어 논리를 구성한다. 상자(276) 다음에, 제어 루틴은 상자(278)로 진행한다.
상자(278)에서, 제어기는 도43의 흐름도를 반복 실행함으로써 계산된 수정된 과잉 공기 비율 기대값(FMLambda)을 입력한다. 상자(278) 다음에, 제어 루틴은 상자(280)로 진행한다.
상자(280)에서, 제어기는 도44의 흐름도를 반복 실행함으로써 EGR 속도의 계산된 수정된 기대값(FMEGR)을 입력한다. 상자(280) 다음에, 제어기는 입력값으로서 FMLamda와 FMEGR을 사용해서 TVO_Duty, VGT_Duty, EGR_Duty 및 PostQ를 결정해서 출력한다. 도35에는 이들을 결정하는 일 예가 도시되어 있다.
도19를 참조하면, 제어기가 FLAG를 제어하는 방법의 일 예가 이해될 수 있다. 도18의 흐름도는 일반적으로 290으로 지시된 FLAG 제어 루틴을 도시한다. 제어 루틴(290)은 예컨대 10밀리초의 규칙적인 간격으로 반복 실행된다.
도19의 입력 상자(292)에서, 제어기는 냉매 온도 센서 입력값(Tw)을 수신한다. 다음 질문 상자(294)에서, 제어기는 냉매 온도(Tw)가 설정된 온도 한계치(TW*)보다 낮은지 여부를 결정한다. 낮은 경우, 제어 루틴은 제어기가 FLAG를 설정하는 상자(296)로 진행한다. 낮지 않은 경우, 제어 루틴은 제어기가 FLAG를 재설정하는 상자(298)로 진행한다.
도20을 참조하면, 제어기가 FLAG를 제어하는 방법의 다른 예가 이해될 수 있다. 도20의 흐름도는 일반적으로 300으로 지시된 FLAG 제어 루틴을 도시한다. 제어 루틴(300)은 예컨대 10밀리초의 규칙적인 간격으로 반복 실행된다.
도20의 입력 상자(302)에서, 제어기는 촉매상 온도 센서 입력값(Tbed)을 수신한다. 다음 질문 상자(304)에서, 제어기는 촉매상 온도(Tw)가 설정된 온도 한계치(TBED*)보다 낮은지 여부를 결정한다. 낮은 경우, 제어 루틴은 제어기가 FLAG를 설정하는 상자(306)로 진행한다. 낮지 않은 경우, 제어 루틴은 제어기가 FLAG를 재설정하는 상자(308)로 진행한다.
도21을 참조하면, 제어기가 LTC_demand를 계산하거나 결정하는 방법의 일 예가 이해될 수 있다. 도21의 흐름도는 일반적으로 310으로 지시된 LTC_demand 계산 루틴을 도시한다. 계산 루틴(310)은 예컨대 10밀리초의 규칙적인 간격으로 반복 실행된다.
도21의 입력 상자(312)에서, 제어기는 실린더 벽 온도 센서 입력값(Twall)을 수신한다. 다음 질문 상자(314)에서, 제어기는 실린더 벽 온도(Twall)가 설정된 온도 한계치(TWALL*)보다 높은지 여부를 결정한다. 높은 경우, 계산 루틴은 제어기가 LTC_demand를 1로 결정하는 상자(316)로 진행한다. 높지 않은 경우, 계산 루틴은 제어기가 LTC_demand를 0으로 결정하는 상자(318)로 진행한다.
도22를 참조하면, 제어기가 LTC_demand를 계산하거나 결정하는 방법의 다른 예가 이해될 수 있다. 도21의 흐름도는 일반적으로 320으로 지시된 LTC_demand 계산 루틴을 도시한다. 계산 루틴(320)은 예컨대 10밀리초의 규칙적인 간격으로 반복 실행된다.
도22의 입력 상자(322)에서, 제어기는 엔진 속도 입력값(Ne)(rpm)을 수신한다. 다음 질문 상자(324)에서, 제어기는 엔진 속도(Ne)가 설정된 엔진 속도 한계치(#NE)에 도달했는지 여부를 결정한다. 도달한 경우, 계산 루틴은 제어기가 엔진이 자가 유지 작동을 달성했음을 인식하고 시작 비트(bit)(ST_BIT)를 설정(ST_BIT = 1)하는 상자(328)로 진행한다. 상자(326) 다음에, 계산 루틴은 ST_BIT이 설정된 후 시간을 측정하기 위해 상자(328)로 진행한다. 상자(328)에서, 제어기는 ST_BIT가 설정될 때 시작된 타이머로부터 타이머 계수 입력값(TIME)을 수신한다. 다음 질문 상자(330)에서, 제어기는 타이머 계수(TIME)가 시간 한계치(#TIME)에 도달했는지 여부를 결정한다. 도달한 경우, 계수 루틴은 제어기가 LTC_demand를 1로 결정하는 상자(332)로 진행한다. 상자(324)에서, 엔진 속도(Ne)가 계속해서 한계치(#NE)보나 낮고 엔진이 자가 유지 작동을 달성하지 않았다면, 계수 루틴은 상자(334)로 진행한다. 상자(334)에서, 제어기는 ST_BIT를 재설정한다(ST_BIT = 0). 상자(334) 다음에, 계수 루틴은 상자(336)로 진행한다. 상자(336)에서, 제어기는 LTC_demand를 0으로 결정한다. 상자(330)에서, TIME이 #TIME보다 작다면, 계수 루틴은 제어기가 LTC_demand를 0으로 결정하는 상자(336)로 진행한다.
도23을 참조하면, 제어기가 LTC_demand를 계산하거나 결정하는 방법의 다른 예가 이해될 수 있다. 도23의 흐름도는 일반적으로 340으로 지시된 LTC_demand 제어 루틴을 도시한다. 계산 루틴(340)은 예컨대 10밀리초의 규칙적인 간격으로 반복 실행된다.
도24를 참조하면, 제어기가 LTC_demand를 계산하거나 결정하는 방법의 다른 예가 이해될 수 있다. 도24의 흐름도는 일반적으로 370으로 지시된 LTC_demand 제어 루틴을 도시한다. 계산 루틴(320)은 예컨대 10밀리초의 규칙적인 간격으로 반복 실행된다. 도23의 계산 루틴을 설명하기 전에, 이하에서는 도24의 계산 루틴을 설명하기로 한다.
도24의 입력 상자(372)에서, 제어기는 공회전 속도량 입력값(Qfidle)을 수신한다. 다음 질문 상자(374)에서, 제어기는 공회전 속도량 입력값(Qfidle)이 설정된 공회전 연료량 한계치(#Qfidle)보다 작은지 여부를 결정한다. 작은 경우, 계산 루틴은 제어기가 LTC_demand를 1로 결정하는 상자(376)로 진행한다. 작지 않은 경우, 계산 루틴은 제어기가 LTC_demand를 0으로 결정하는 상자(378)로 진행한다.
다시 도23으로 돌아가, 이하에서는 계산 루틴(340)에 대해 설명하기로 한다.
입력 상자(342)에서, 제어기는 냉매 온도 센서 입력값(Tw)을 수신한다. 다음 상자에서, 제어기는 도12의 곡선(238)에 의해 도시된 룩-업 맵 포함 데이터를 검색함으로써 냉매 온도(Tw)의 함수로서 시간 한계치(#TIME)를 결정한다. 상자(344) 다음에, 계산 루틴은 입력 상자(346)로 진행한다. 입력 상자(346)에서, 제어기는 엔진 속도 입력값(Ne)(rpm)을 수신한다. 다음 질문 상자(348)에서, 제어기는 엔진 속도(Ne)가 설정된 엔진 속도 한계치(#NE)에 도달했는지 여부를 결정한다. 도달한 경우, 계산 루틴은 제어기가 엔진이 자가 유지 작동을 달성했음을 인식하고 시작 비트(bit)(ST_BIT)를 설정(ST_BIT = 1)하는 상자(350)로 진행한다.상자(352) 다음에, 계산 루틴은 ST_BIT이 설정된 후 시간을 측정하기 위해 상자(358)로 진행한다. 상자(358)에서, 제어기는 ST_BIT가 설정될 때 시작된 타이머로부터 타이머 계수 입력값(TIME)을 수신한다. 상자(352) 다음에, 계산 루틴은 상자(354)로 진행한다. 상자(352)에서, 제어기는 한계치(#TIME)로부터 TIME를 뺌으로써 dTIME을 계산한다. 다음 상자(356)에서, 제어기는 도13의 곡선(240)에 의해 도시된 룩-업 테이블을 검색함으로써 dTIME의 함수로서 LTC_demand을 결정한다. 상자(348)에서, 엔진 속도(Ne)가 계속해서 한계치(#NE)보다 낮고 엔진이 자가 유지 작동을 달성하지 않았다고 결정되면, 계산 루틴은 상자(358)로 진행한다. 상자(358)에서, 제어기는 ST_BIT를 재설정한다(ST_BIT = 0). 상자(358) 다음, 계산 루틴은 상자(360)로 진행한다. 상자(360)에서, 제어기는 LTC_demand를 0으로 결정한다.
LTC_demand 계산 루틴(340)에 대한 상술한 설명에서, 제어기는 dTIME을 사용해서 도13의 곡선(240)을 검색함으로써 LTC_demand를 결정한다(상자(354) 참조). 원하는 경우, 제어기는 LTC_demand를 결정하기 위해 도14의 곡선(242)을 검색할 수 있다. 이 경우, 제어기는 비율(TRATIO)(= TIME/#TIME)에 대한 계산을 반복하고 이 값을 도17의 곡선(242)을 검색할 때 사용한다.
도25를 참조하면, 제어기가 LTC_demand를 계산하거나 결정하는 방법의 다른 예가 이해될 수 있다. 도25의 흐름도는 일반적으로 380으로 지시된 LTC_demand 제어 루틴을 도시한다. 계산 루틴(380)은 예컨대 10밀리초의 규칙적인 간격으로 반복 실행된다.
도25의 입력 상자(382)에서, 제어기는 엔진 속도 입력값(Ne)(rpm)을 수신한다. 다음 질문 상자(384)에서, 제어기는 엔진 속도(Ne)가 설정된 엔진 속도 한계치(#NE)에 도달했는지 여부를 결정한다. 도달한 경우, 계산 루틴은 제어기가 엔진이 자가 유지 작동을 달성했음을 인식하고 시작 비트(bit)(ST_BIT)를 설정(ST_BIT = 1)하는 상자(386)로 진행한다. 상자(386) 다음, 계산 루틴은 입력 상자(388)로 진행한다. 상자(388)에서, 제어기는 공회전 연료량 입력값(Qfidle)을 수신한다. 상자(388) 다음, 계산 루틴은 상자(390)로 진행한다. 상자(390)에서, 제어기는 Qfidle로부터 공회전 연료량 한계치(#Qfidle)를 뺌으로써 dQfidle을 계산한다. 다음 상자(392)에서, 제어기는 도16의 곡선(258)에 의해 도시된 룩-업 테이블을 검색함으로써 dQfidle의 함수로서 LTC_demand를 결정한다. 상자(384)에서, 엔진 속도(Ne)가 계속해서 한계치(#NE)보다 낮고 엔진이 자가 유지 작동을 달성하지 않은 것으로 결정되면, 계수 루틴은 상자(394)로 진행한다. 상자(394)에서, 제어기는 ST_BIT를 재설정한다(ST_BIT = 0). 상자(394) 다음, 계산 루틴은 상자(396)로 진행한다. 상자(396)에서, 제어기는 LTC_demand를 0으로 결정한다.
LTC_demand 계산 루틴(380)에 대한 상술한 설명에서, 제어기는 dQfidle을 사용해서 도16의 곡선(258)을 검색함으로써 LTC_demand를 결정한다(상자(390) 참조). 원하는 경우, 제어기는 LTC_demand를 결정하기 위해 도17의 곡선(260)을 검색할 수 있다. 이 경우, 제어기는 비율(QRATIO)(= #Qfidle/Qfidle)에 대한 계산을 반복해서 이 값을 도17의 곡선(260)을 검색할 때 사용한다.
도26을 참조하면, 제어기가 LTC_demand를 확인하는 방법의 일 예가 이해될수 있다. 도26의 흐름도는 일반적으로 400으로 지시된 LTC_demand 확인 루틴을 도시한다. 확인 루틴(400)은 예컨대 10밀리초의 규칙적인 간격으로 반복 실행된다.
도26의 입력 상자(402)에서, 제어기는 도18의 루틴(270)의 상자(274)로부터 저장된 LTC_demand와 촉매상 온도 센서 입력값(Tbed)을 수신한다. 다음 질문 상자(404)에서, 제어기는 촉매상 온도(Tbed)가 촉매상 온도 한계치(TBED*)보다 낮은지 여부를 결정한다. 낮은 경우, 확인 루틴은 제어기가 LTC_demand를 그대로 유지하는 블럭(406)으로 진행한다. 낮지 않은 경우, 확인 루틴은 제어기가 LTC_demand를 0으로 결정하는 블럭(408)으로 진행한다.
도27을 참조하면, 제어기가 LTC_demand를 확인하는 방법의 다른 예가 이해될 수 있다. 도27의 흐름도는 일반적으로 410으로 지시된 LTC_demand 확인 루틴을 도시한다. 확인 루틴(410)은 예컨대 10밀리초의 규칙적인 간격으로 반복 실행된다.
도27의 입력 상자(412)에서, 제어기는 도18의 루틴(270)의 상자(274)로부터 저장된 LTC_demand와 촉매 출구 온도 센서 입력값(Tcat-out)을 수신한다. 다음 질문 상자(414)에서, 제어기는 촉매 출구 온도(Tcat-out)가 촉매 출구 온도 한계치(TGAS*)보다 낮은지 여부를 결정한다. 낮은 경우, 확인 루틴은 제어기가 LTC_demand를 그대로 유지하는 상자(416)로 진행한다. 낮지 않은 경우, 확인 루틴은 제어기가 LTC_demand를 0으로 결정하는 상자(418)로 진행한다.
도28을 참조하면, 제어기가 LTC_demand를 확인하는 방법의 다른 예가 이해될 수 있다. 도26의 흐름도는 일반적으로 420으로 지시된 LTC_demand 확인 루틴을 도시한다. 확인 루틴(400)은 예컨대 10밀리초의 규칙적인 간격으로 반복 실행된다.
도28의 입력 상자(422)에서, 제어기는 도18의 루틴(270)의 상자(274)로부터 저장된 LTC_demand와 냉매 온도 센서 입력값(Tw)을 수신한다. 다음 질문 상자(424)에서, 제어기는 냉매 온도(Tw)가 냉매 온도 한계치(#TW)보다 낮은지 여부를 결정한다. 낮은 경우, 확인 루틴은 제어기가 LTC_demand를 그대로 유지하는 상자(426)로 진행한다. 낮지 않은 경우, 확인 루틴은 제어기가 LTC_demand를 0으로 결정하는 상자(428)로 진행한다.
도29를 참조하면, 제어기가 LTC_demand를 확인하는 방법의 다른 예가 이해될 수 있다. 도29의 흐름도는 일반적으로 430으로 지시된 LTC_demand 확인 루틴을 도시한다. 확인 루틴(430)은 예컨대 10밀리초의 규칙적인 간격으로 반복 실행된다.
도29의 입력 상자(432)에서, 제어기는 도18의 루틴(270)의 상자(274)로부터 저장된 LTC_demand와, 연료량 입력값(Qf)과, 엔진 속도 센서 입력값(Ne)을 수신한다. 다음 상자(434)에서, 제어기는 도30의 블럭도에 의해 도시된 연산 작동을 사용해서 연료량의 적분값(INT_Q)을 결정한다. 다음 질문 상자(436)에서, 제어기는 INT_Q가 한계치(#INT_Q)보다 낮은지 여부를 결정한다. 낮은 경우, 확인 루틴은 제어기가 LTC_demand를 그대로 유지하는 상자(426)로 진행한다. 낮지 않은 경우, 확인 루틴은 제어기가 LTC_demand를 0으로 결정하는 상자(428)로 진행한다.
상술한 바와 같이, INT_Q는 수학식 1에 의해 표현될 수 있다. 제어기가 INT_Q를 계산하는 방법의 일 예가 도30을 참조로 이해될 수 있다. 블럭(442)에서, 다음의 공식이 연료량 입력값(Qf)과 엔진 속도 센서 입력값(Ne)을 사용해서 계산된다.
Ne/(60×50)/2×Ncyl×Qf
이 때, Ncyl는 실린더의 개수이다.
합산 지점(446)은 제1 입력값으로서 블럭(442)으로부터의 출력값과, 제2 입력값으로서 블럭(444)으로부터의 출력값을 수신한다. 합산 지점(446)에서, 두 개의 입력값이 합산된다. 합산 지점(446)의 출력값은 INT_Q로서 생성된다. 블럭(444)은 입력값으로서 합산 지점(446)으로부터의 출력값을 수신한다. 블럭(444)에서, 지체값이 첨가된다.
도31을 참조하면, 과잉 공기 비율 기대값(BMLambda)과 수정된 과잉 공기 비율 기대값(FMLambda)을 계산하는 방법의 일 예가 이해될 수 있다. 도31은 예시적 실시예의 일부에 대한 블럭도를 도시한다. 도31의 도시된 부분은 도2에 도시된 실시예의 그 대응부와 사실상 동일하다. 따라서, 동일 인용 부호가 동일한 또는 유사한 블럭을 나타내기 위해 도2 및 도31에서 사용된다. 도31의 실시예는 냉매 온도 의존성 보정 블럭(126) 내에 룩-업 맵(450)과 룩-업 테이블(452)과 곱셈 지점(454)이 도시되어 있고, 과잉 공기 비율 저감 결정 블럭(142) 내에 룩-업 맵(456)과 합산 지점(458)과 곱셈 지점(460)이 도시되어 있다는 점에 있어서 도2의 상술한 실시예와 다르다.
도31의 블럭(126)은 냉매 온도 센서 입력값(Tw) 이외에 연료량 입력값(Qf)과 엔진 속도 입력값(Ne)을 수신한다. 다양한 엔진 속도 및 연료량 조건에 대한 기본값(λc)이 룩-업 맵(450)에 포함된다. 현재 엔진 속도 및 연료량 조건에 대한 기본값(λc)중 적절한 기본값이 곱셈 지점(454)으로 제공된다. 다양한 냉매 온도 조건에 대한 냉매 온도 보정 계수(KTW)의 값들은 룩-업 테이블(452)에 포함된다. 이 값들은 실시예에서 0 내지 1의 범위에 있다. 냉매 온도 보정 계수(KTW)중 적절한 냉매 온도 보정 계수가 곱셈 지점(454)으로 제공된다. 곱셈 지점(454)에서, 두 개의 입력값은 냉매 온도 의존성 보정값을 제공하기 위해 곱해진다. 블럭(126)은 블럭(122) 내의 합산 지점(128)으로 냉매 온도 의존성 보정값을 제공한다. 합산 지점(128)은 기대값(BMLambda)을 결정하기 위해 블럭(116)에 의해 제공된 설정점 값(MLambda)으로부터 블럭(126)에 의해 제공된 보정값을 뺀다.
도31의 블럭(142)은 LTC_demand 이외에 연료량 입력값(Qf)과 엔진 속도 입력값(Ne)을 수신한다. 다양한 엔진 속도 및 연료량 조건에 대한 과잉 공기 비율의 최소 설정점 값(MLambda(MIN))이 룩-업 맵(456)에 포함된다. 현재 엔진 속도 및 연료량 조건에 대한 최소 설정점 값(MLambda(MIN))중 적절한 값이 합산 지점(458)으로 제공된다. 과잉 공기 비율 기대값(BMLambda)이 합산 지점(458)으로 제공된다. 합산 지점(458)에서, 곱셈 지점(460)으로 공제값을 제공하기 위해 최소 설정점 값(MLambda(MIN))이 기대값(BMLambda)으로부터 빼어진다. 곱셈 지점(460)은 LTC_demand를 수신한다. 곱셈 지점(460)에서, 두 개의 입력값이 곱해져서 dMLambda를 제공한다. 블럭(142)은 블럭(122) 내의 합산 지점(144)으로 dMLambda를 제공한다. 합산 지점(144)에서, BMLambda로부터 dMLambda를 뺌으로서 수정된기대값(FMLambda)이 주어진다. 블럭(122)은 수정된 기대값(FMLambda)을 생성한다.
도32를 참조해서 과잉 공기 비율의 최소 설정점 값(MLambda(MIN))을 맵(456) 내에 포함시키는 방법의 일 예가 이해될 수 있다.
도33을 참조하면, 기대값(BMEGR)과 수정된 기대값(FMEGR)을 계산하는 방법의 일 예가 도시된다. 도33은 예시적 실시예의 일부에 대한 블럭도를 도시한다. 도33의 도시된 부분은 도2에 도시된 실시예의 그 대응부와 사실상 동일하다. 따라서, 동일 인용 부호가 동일 또는 유사한 블럭을 나타내기 위해 도2 및 도31에서 사용된다. 도33의 실시예는 냉매 온도 의존성 보정 블럭(130) 내에 룩-업 맵(470)과 룩-업 테이블(472)과 곱셈 지점(474)이 도시되어 있고, 계수 블럭(146) 내에 합산 지점(476)과 룩-업 맵(478)이 도시되어 있다는 점에 있어서 도2의 상술한 실시예와 다르다.
도33의 블럭(130)은 냉매 온도 센서 입력값(Tw) 이외에 연료량 입력값(Qf)과 엔진 속도 입력값(Ne)을 수신한다. 다양한 엔진 속도 및 연료량 조건에 대한 기본값(EGRc)이 룩-업 맵(470)에 포함된다. 현재 엔진 속도 및 연료량 조건에 대한 기본값(EGRc)중 적절한 기본값이 곱셈 지점(474)으로 제공된다. 다양한 냉매 온도 조건에 대한 냉매 온도 보정 계수(KTW)의 값들은 룩-업 테이블(472)에 포함된다. 이 값들은 실시예에서 0 내지 1의 범위에 있다. 냉매 온도 보정 계수(KTW)중 적절한 냉매 온도 보정 계수가 곱셈 지점(474)으로 제공된다. 곱셈 지점(474)에서, 두 입력값이 냉매 온도 의존성 보정값을 제공하기 위해 곱해진다. 블럭(130)은블럭(124) 내의 합산 지점(132)으로 냉매 온도 의존성 보정값을 제공한다. 합산 지점(132)은 기대값(BMEGR)을 결정하기 위해 블럭(116)에 의해 제공된 설정점 값(MEGR)에서 블럭(130)에 의해 제공된 보정값을 뺀다. 블럭(124)은 블럭(116)으로부터의 MEGR과 블럭(130)으로부터의 보정값 이외에 FMLambda와 BMLambda를 제공한다.
계수 블럭(146) 내의 합산 지점(476)에서, 저감값(dMLambda)이 FMLambda와 BMLambda으로부터 계산된다. 저감값(dMLambda)은 룩-업 맵(478)으로 제공된다. dMLambda 이외에, 수정된 기대값(FMLambda)이 룩-업 맵(478)으로 제공된다. 다양한 FMLambda와 BMLambda 조건에 대한 EGR 보정 계수(KEGR)의 값들이 룩-업 맵(478)에 포함된다. 이 값들은 실시예에서 0 내지 1의 범위에 있다. 냉매 온도 보정 계수(KEGR)값중 적절한 냉매 온도 보정 계수가 곱셈 지점(148)으로 제공된다. 곱셈 지점(474)은 BMEGR을 수신한다. 곱셈 지점(148)에서, KEGR과 BMEGR이 곱해져서 수정된 기대값(FMEGR)을 제공한다. 블럭(124)은 수정된 기대값(FMEGR)을 생성한다.
도34를 참조하면, EGR 보정 계수값(KEGR)을 블럭(478) 내에 포함시키는 방법의 일 예가 도시된다.
도35의 블럭도는 예시적 실시예의 일부를 도시한다. 도시된 부분은 도2에 도시된 실시예의 그 대응부와 사실상 동일하다. 따라서, 동일 인용 부호가 동일 또는 유사한 블럭을 나타내기 위해 도2 및 도33에서 사용된다. 도35의 실시예는 점화-후 연료 분사량 제어기(480)를 제공한다는 점에서 도2의 상술한 실시예와 다르다. 본 명세서에서 사용되는 용어인 "점화-후 연료 분사"는 실린더 내부 혼합기의 점화후 엔진의 각 실린더 내로의 연료량 분사 또는 배기 가스 처리 장치 앞의 배기 시스템으로의 연료량 분사를 의미한다. 점화-후 연료 분사 제어기(480)는 수정된 기대값(FMLambda)을 수신한다. 제어기(480)는 룩-업 테이블(482)을 포함한다. 다양한 FMLambda들에 대한 점화-후 연료량(PostQ)의 값이 룩-업 테이블(482)에 포함된다. 제어기(480)는 배기 가스의 온도를 증가시키기 위해 점화-후 연료 분사를 실행하는 장치로 PostQ를 제공한다. 이 장치는 실린더 내로 연료를 직접적으로 분사하도록 위치된 연료 분사기를 포함할 수 있다.
도36 내지 도42를 참조하여, 도35에 도시된 실시예에 대해 더 설명하기로 한다. 도36을 참조하면, TVO 면적을 TV 제어기(158) 내의 룩-업 맵(164)에 포함시키는 방법의 일 예가 이해될 수 있다. 도37을 참조하면, TVO_Duty값을 TV 제어기(158) 내의 룩-업 테이블(166)에 포함시키는 방법의 일 예가 이해될 수 있다.
도38을 참조하면, VGT 면적을 VGT 제어기(160) 내의 룩-업 맵(168)에 포함시키는 방법의 일 예가 이해될 수 있다. 도39를 참조하면, VGT_Duty값을 VGT 제어기(160) 내의 룩-업 테이블(170)에 포함시키는 방법의 일 예가 이해될 수 있다.
도40을 참조하면, EGR 면적을 EGR 제어기(162) 내의 룩-업 맵(172)에 포함시키는 방법의 일 예가 이해될 수 있다. 도41을 참조하면, EGR_Duty값을 룩-업 테이블(174)에 포함시키는 방법의 일 예가 이해될 수 있다.
도42를 참조하면, PostQ값을 점화-후 연료 분사량 제어기(480) 내의 룩-업 테이블(482)에 포함시키는 방법의 일 예가 이해될 수 있다.
도43을 참조하면, 제어기가 수정된 기대값(FMLambda)을 계산하는 방법의 일 예가 이해될 수 있다. 도43의 흐름도는 일반적으로 490으로 지시된 FMLambda 루틴을 도시한다. 루틴(490)은 예컨대 10밀리초의 규칙적인 간격으로 반복 실행된다.
도43의 입력 상자(492)에서, 제어기는 엔진 속도 입력값(Ne)과, 연료량 입력값(Qf)과, 냉매 온도 센서 입력값(Tw)과 예열 요구(LTC_demand)를 수신한다. 다음 상자(494)에서, 제어기는 도31에 도시된 방식으로 BMLambda를 계산한다. 다음 상자(496)에서, 제어기는 도31에 도시된 방식으로 FMLambda를 계산한다.
도44를 참조하면, 제어기가 수정된 기대값(FMLambda)을 계산하는 방법의 일 예가 이해될 수 있다. 도44의 흐름도는 일반적으로 500으로 지시된 FMEGR 루틴을 도시한다. 루틴(500)은 예컨대 10밀리초의 규칙적인 간격으로 반복 실행된다.
도44의 입력 상자(502)에서, 제어기는 엔진 속도 입력값(Ne)과, 연료량 입력값(Qf)과, 냉매 온도 센서 입력값(Tw)과, BMLambda와, FMLambda을 수신한다. 다음 상자(504)에서, 제어기는 도33에 도시된 방식으로 BMEGR을 계산한다. 다음 블럭(506)에서, 제어기는 도33에 도시된 방식으로 FMEGR을 계산한다.
제어기는 FMLambda와 FMEGR을 수신해서, 도35에 도시된 방식으로 TVO_Duty, VGT_Duty, EGR_Duty 및 PostQ를 계산한다.
도45를 참조하면, 수직축은 냉간 시동 개시로부터의 전체 HC 방출량을 나타내며, 수평축은 냉간 시동 개시로부터의 경과 시간을 나타낸다. 도46을 참조하면,수직축은 냉간 시동 개시로부터의 전체 NOx 방출량을 나타내며, 수평축은 냉간 시동 개시로부터의 경과 시간을 나타낸다.
TV(16), VGT(14), EGR(32) 및 점화-후 연료 분사를 제어하기 위해 LTC_demand, FMLambda 및 FMEGR을 사용해서 실시예의 방출 성능을 시험했다. FMLambda, FMEGR, TVO_Duty, VGT_Duty, EGR_Duty 및 PostQ가 도31, 도33 및 도35에 도시된 계산 기술을 사용해서 결정되었다.
도45 및 도46 각각에서, 도시된 실선은 본 발명에 따른 상술한 실시예의 방출 성능을 지시한다.
도45 및 도46 각각에서, 도시된 점선은 냉간 시동시 및 냉간 시동후 촉매의 온도를 급속하게 증가시키기 위해 어떤 특별한 방법도 사용되지 않았을 때의 방출 성능을 지시한다.
도45 및 도46 각각에서, 일점 쇄선은 냉간 시동시 및 냉간 시동후 촉매의 온도를 급속하게 증가시키기 위해 단지 점화-후 연료 분사 기술만이 사용되었을 때의 방출 성능을 지시한다.
본 발명은 특히 예시적인 실시예와 관련해서 설명되었지만, 많은 대안예, 수정예, 개조예가 상술한 설명에 비추어 기술분야의 당업자에게 명백할 수 있다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 정신 및 범위에 속하는 이와 같은 모든 대안예, 수정예, 개조예도 포괄한다.
본 출원은 그 전체 내용이 본 명센서에서 인용 합체된 것으로, 2001년 7월 30일 출원된 일본 특허 출원 제P2001-228837호를 우선권 주장한 것이다.

Claims (37)

  1. 엔진이 엔진 흡기구로 배기 가스를 재순환시키기 위해 EGR 명령 신호에 응답해서 구동되는 배기 가스 재순환(EGR) 시스템을 포함하는 것으로, 엔진 배기 경로에 위치된 배기 가스 처리 장치의 촉매를 예열하기 위한 내연 기관 제어 방법이며,
    안정 연소에 구속되는 촉매를 가열하기 위한 예열 요구를 생성하는 단계와,
    예열 요구에 기초해서 엔진 흡기구의 과잉 공기 비율 저감을 결정하는 단계와,
    수정된 과잉 공기 비율 기대값을 제공하기 위해 저감된 만큼 과잉 공기 비율 기대값을 수정하는 단계와,
    수정된 EGR 속도 기대값을 제공하기 위해 저감된 것에 기초해서 EGR 속도 기대값을 수정하는 단계와,
    수정된 EGR 속도 기대값에 기초해서 EGR 명령 신호를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 예열 요구는 엔진 냉간 시동시 그리고 엔진 냉간 시동후 생성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 예열 요구는 촉매 온도가 촉매 온도 한계치보다 낮을 때 실린더 내부 연소 환경에 따라 생성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 예열 요구는 촉매 온도가 촉매 온도 한계치보다 낮을 때 실린더 벽 온도가 실린더 벽 온도 한계치를 초과한 후 생성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 예열 요구는 촉매 온도가 촉매 온도 한계치보다 낮을 때 냉간 시동 개시로부터의 시간이 시간 한계치에 도달한 후 생성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서, 엔진이 엔진의 냉간 시동 중 자가 유지 작동을 달성한 후, 예열 요구는 시간 및 시간 한계치 간의 차이 및 이들 사이의 비율 중 어느 하나의 제어된 속도로 증가되며, 과잉 공기 비율 저감을 결정하는 단계는 예열 요구의 함수로서 양적 저감을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서, 시간 한계치는 엔진의 냉매 온도의 함수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서, 예열 요구는 촉매 온도가 촉매 온도 한계치보다 낮을 때 공회전 연료량이 엔진의 냉간 시동 중 공회전 연료량 한계치에 도달한 후 생성되는것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  9. 제1항에 있어서, 엔진이 엔진의 냉간 시동 중 자가 유지 작동을 달성한 후, 예열 요구는 공회전 연료량 및 공회전 연료량 한계치 간의 차이 및 이들 사이의 비율 중 어느 하나의 제어된 속도로 증가되며, 과잉 공기 비율의 저감을 결정하는 단계는 예열 요구의 함수로서 양적 저감을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  10. 제1항에 있어서, 촉매 온도 한계치가 초과될 때, 예열 요구는 0인 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  11. 제3항에 있어서, 상기 제1 촉매 온도 한계치보다 높은 제2 촉매 온도 한계치가 초과될 때, 예열 요구는 0인 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  12. 제1항에 있어서, 촉매 출구 온도 한계치가 초과될 때, 예열 요구는 0인 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  13. 제1항에 있어서, 냉매 온도 한계치가 초과될 때, 예열 요구는 0인 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  14. 제1항에 있어서, 엔진 냉간 시동 개시로부터의 연료량의 적분값이 한계치를 초과할 때, 예열 요구는 0인 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  15. 제1항에 있어서, EGR 명령 신호에 응답해서 EGR 시스템의 EGR 값을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  16. 제1항에 있어서, 수정된 과잉 공기 비율 기대값을 기초로 스로틀 밸브 개방(TVO) 명령 신호를 결정하는 단계와,
    TVO 명령 신호에 응답해서 흡기 경로에 위치된 스로틀 밸브를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  17. 제1항에 있어서, 수정된 과잉 공기 비율 기대값을 기초로 가변 구조 과급기(VGT) 명령 신호를 결정하는 단계와,
    VGT 명령 신호에 응답해서 엔진의 가변 구조 과급기(VGT)를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  18. 제16항에 있어서, 수정된 과잉 공기 비율 기대값을 기초로 점화 후 연료량을 결정하는 단계와,
    촉매를 가열하기 위해 실린더 내부 장전물(charge)을 점화한 후 점화 후 연료량의 분사를 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어방법.
  19. 제17항에 있어서, 수정된 과잉 공기 비율 기대값을 기초로 점화-후 연료량을 결정하는 단계와,
    촉매를 가열하기 위해 실린더 내부 장전물을 점화한 후 점화-후 연료량의 분사를 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 방법.
  20. 복수개의 연소 챔버를 갖는 엔진 블럭과,
    연소 챔버로 흡기를 공급하기 위한 흡기 매니폴드와,
    연소 챔버로부터 배기 가스를 배출하기 위한 배기 매니폴드와,
    배기 매니폴드와 연통하는 엔진 배기 경로에 위치된 촉매를 포함하는 배기 가스 처리 장치와,
    흡기 매니폴드와 연통하는 엔진 흡기구 경로로 배기 가스를 재순환시키기 위해 EGR 명령 신호에 응답해서 구동되는 배기 가스 재순환(EGR) 시스템과,
    엔진 제어기와,
    촉매를 예열시키기 위한 내연 기관 제어 방법을 실행하기 위해 엔진 제어기에 의해 수행 가능한 지시들을 저장한 컴퓨터 판독형 저장 매체를 포함하며, 상기 컴퓨터 판독형 저장 매체는,
    안정 연소에 구속되는 촉매를 가열하기 위한 예열 요구를 생성하고,
    예열 요구에 기초해서 엔진 흡기구의 과잉 공기 비율 저감을 결정하고,
    수정된 과잉 공기 비율 기대값을 제공하기 위해 저감된 만큼 과잉 공기 비율 기대값을 수정하고,
    수정된 EGR 속도 기대값을 제공하기 위해 저감된 것에 기초해서 EGR 속도 기대값을 수정하고,
    수정된 EGR 속도 기대값에 기초해서 EGR 명령 신호를 결정하도록,
    엔진 제어기를 작동시키기 위한 지시들을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 스로틀 밸브 개방(TVO) 명령 신호에 응답해서 개방되는 엔진 흡기구 경로에 위치된 스로틀 밸브를 더 포함하며,
    컴퓨터 판독형 저장 매체는 수정된 과잉 공기 비율 기대값에 기초해서 TVO 명령 신호를 결정하기 위한 엔진 제어기를 위한 지시들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
  22. 제21항에 있어서, VGT 명령 신호에 응답해서 구동된 엔진의 가변 구조 과급기(VGT)를 더 포함하며,
    컴퓨터 판독형 저장 매체는 수정된 과잉 공기 비율 기대값에 기초해서 VGT 명령 신호를 결정하기 위한 엔진 제어기를 위한 지시들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 촉매를 가열하기 위해 점화 후 연료량의 점화 후 분사를 실행하기 위한 장치를 더 포함하며,
    컴퓨터 판독형 저장 매체는 수정된 과잉 공기 비율 기대값에 기초해서 점화 후 연료량을 결정하기 위한 엔진 제어기를 위한 지시들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 컴퓨터 판독형 저장 매체는,
    수정된 과잉 공기 비율 기대값을 사용해서 기대 공기량을 계산하고,
    기대 공기량과 수정된 과잉 공기 비율 기대값을 사용해서 기대 EGR 가스량을 계산하기 위한,
    엔진 제어기를 위한 지시들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
  25. 엔진이 엔진 흡기구로 배기 가스를 재순환시키기 위한 EGR 명령 신호에 응답해서 구동되는 배기 가스 재순환(EGR) 시스템을 포함하는 것으로, 엔진 배기 경로에 위치된 배기 가스 처리 장치의 촉매를 예열하기 위한 내연 기관 제어 장치이며,
    안정 연소에 구속되는 촉매를 가열하기 위한 예열 요구를 생성하는 논리 블럭과,
    예열 요구에 기초해서 엔진 흡기구의 과잉 공기 비율 저감을 결정하는 저감 블럭과,
    수정된 과잉 공기 비율 기대값을 제공하기 위해 저감된 만큼 과잉 공기 비율기대값을 수정하는 과잉 공기 비율 수정기 블럭과,
    수정된 EGR 속도 기대값을 제공하기 위해 저감된 것에 기초해서 EGR 속도 기대값을 수정하는 EGR 속도 수정기 블럭과,
    수정된 EGR 속도 기대값에 기초해서 EGR 명령 신호를 결정하는 EGR 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 장치.
  26. 제25항에 있어서, 수정된 과잉 공기 비율 기대값을 기초로 기대 공기량을 계산하는 공기량 계산 블럭과,
    기대 공기량과 수정된 과잉 공기 비율 기대값을 기초로 기대 EGR 가스량을 계산하는 EGR 가스량 계산 블럭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 장치.
  27. 제26항에 있어서, EGR 제어기는 기대 EGR 가스량 및 엔진 속도를 수신하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 장치.
  28. 제27항에 있어서, 스로틀 밸브(TV) 명령 신호를 결정하기 위해 기대 공기량 및 엔진 속도를 수신하는 TV 제어기와,
    가변 구조 과급기(VGT) 명령 신호를 결정하기 위해 기대 공기량 및 엔진 속도를 수신하는 VGT 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 장치.
  29. 제25항에 있어서, 과잉 공기 비율 및 EGR 속도를 포함하는 엔진 속도 및 연료량 조건에 대한 엔진 작동 변수의 설정점 값들을 수립하는 설정점 생성 블럭을 더 포함하며,
    과잉 공기 비율 수정기 블럭은 과잉 공기 비율 기대값을 결정하기 위해 설정-지점 생성 블럭에 의해 수립된 과잉 공기 비율의 설정점 값을 수신하며,
    EGR 속도 수정자 블럭은 EGR 속도 기대값을 결정하기 위해 설정점 생성 블럭에 의해 수립된 EGR 속도의 설정점 값을 수신하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 장치.
  30. 제29항에 있어서, EGR 속도 수정기 블럭은 수정된 과잉 공기 비율 기대값과 과잉 공기 비율의 저감을 수신하고 보정 계수를 결정하며, 수정된 EGR 속도 기대값을 결정하기 위해 EGR 속도 기대값과 보정 계수를 곱하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 장치.
  31. 제25항에 있어서, 논리 블럭은 촉매 예열에 대한 필요가 남아 있는지를 결정하며,
    논리 블럭은 실린더 내부 연소 환경이 촉매 온도를 증가시키기 위해 과잉 공기 비율이 저감된 엔진 작동을 감안하는지 여부를 결정하며,
    논리 블럭은 실린더 내부 연소 환경이 상기 필요가 존재하는 엔진 작동을 감안할 때 예열 요구를 생성하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 장치.
  32. 제25항에 있어서,
    논리 블럭은 촉매 예열에 대한 필요가 남아 있는지를 결정하며,
    논리 블럭은 엔진이 자가 유지 작동을 달성했는지 여부를 결정하며,
    논리 블럭은 엔진이 자가 유지 작동을 달성한 후 제어된 속도로 예열 요구를 증가시키며,
    논리 블럭은 상기 필요가 존재하는 상태에서 예열 요구를 생성하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 장치.
  33. 엔진이 엔진 흡기구로 배기 가스를 재순환시키기 위한 EGR 명령 신호에 응답해서 구동되는 배기 가스 재순환(EGR) 시스템을 포함하는 것으로, 엔진 배기 경로에 위치된 배기 가스 처리 장치의 촉매를 예열하기 위한 내연 기관 제어 방법을 실행하기 위해 제어기에 의해 수행 가능한 지시들을 저장한 컴퓨터 판독형 저장 매체이며,
    안정 연소에 구속되는 촉매를 가열하기 위한 예열 요구를 생성하는 지시와,
    예열 요구에 기초해서 엔진 흡기구의 과잉 공기 비율 저감을 결정하는 지시와,
    수정된 과잉 공기 비율 기대값을 제공하기 위해 저감된 만큼 과잉 공기 비율 기대값을 수정하는 지시와,
    수정된 EGR 속도 기대값을 제공하기 위해 저감된 것에 기초해서 EGR 속도 기대값을 수정하는 지시와,
    수정된 EGR 속도 기대값에 기초해서 EGR 명령 신호를 결정하는 지시를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독형 저장 매체.
  34. 제33항에 있어서, 예열 요구를 생성하는 지시는,
    촉매 예열에 대한 필요가 남아 있는지를 결정하는 지시와,
    실린더 내부 연소 환경이 촉매 온도를 증가시키기 위해 과잉 공기 비율이 저감된 엔진 작동을 감안하는지 여부를 결정하는 지시와,
    실린더 내부 연소 환경이 상기 필요가 존재하는 상태에서 엔진 작동을 감안할 때 예열 요구를 생성하는 지시를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독형 저장 매체.
  35. 제33항에 있어서, 예열 요구를 생성하는 지시는,
    촉매 예열에 대한 필요가 남아 있는지를 결정하는 지시와,
    엔진이 자가 유지 작동을 달성했는지 여부를 결정하는 지시와,
    엔진이 자가 유지 작동을 달성한 후 제어된 속도로 예열 요구를 증가시키는 지시와,
    상기 필요가 존재하는 상태에서 예열 요구를 생성하는 지시를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독형 저장 매체.
  36. 엔진이 엔진 흡기구로 배기 가스를 재순환시키기 위한 EGR 명령 신호에 응답해서 구동되는 배기 가스 재순환(EGR) 시스템을 포함하는 것으로, 엔진 배기 경로에 위치된 배기 가스 처리 장치의 촉매를 예열하기 위한 내연 기관 제어 방법을 실행하기 위해 제어기에 의해 수행 가능한 지시들을 저장한 컴퓨터 판독형 저장 매체이며,
    촉매 예열에 대한 필요가 남아 있는지를 결정하는 지시와,
    실린더 내부 연소 환경이 촉매 온도를 증가시키기 위해 과잉 공기 비율이 저감된 엔진 작동을 감안하는지 여부를 결정하는 지시와,
    실린더 내부 연소 환경이 상기 필요가 존재하는 엔진 작동을 감안할 때 예열 요구를 생성하는 지시를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독형 저장 매체.
  37. 엔진이 엔진 흡기구로 배기 가스를 재순환시키기 위한 EGR 명령 신호에 응답해서 구동되는 배기 가스 재순환(EGR) 시스템을 포함하는 것으로, 엔진 배기 경로에 위치된 배기 가스 처리 장치의 촉매를 예열하기 위한 내연 기관 제어 방법을 실행하기 위해 제어기에 의해 수행 가능한 지시들을 저장한 컴퓨터 판독형 저장 매체이며,
    촉매 예열에 대한 필요가 남아 있는지를 결정하는 지시와,
    엔진이 자가 유지 작동을 달성했는지 여부를 결정하는 지시와,
    엔진이 자가 유지 작동을 달성한 후 제어된 속도로 예열 요구를 증가시키는지시와,
    실린더 내부 연소 환경이 상기 필요가 존재하는 상태에서 예열 요구를 생성하는 지시를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독형 저장 매체.
KR10-2003-7000913A 2001-07-30 2002-07-05 배기 가스 처리 장치의 촉매 예열 방법 KR100508611B1 (ko)

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