KR20080019028A - 내연기관의 촉매변환기의 산소 저장 용량을 결정하기 위한방법 및 장치, 그리고 내연기관의 배기 프로브를 위한 동적지속시간을 결정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

내연기관의 촉매변환기의 산소 저장 용량을 결정하기 위한방법 및 장치, 그리고 내연기관의 배기 프로브를 위한 동적지속시간을 결정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 배기가스 촉매변환기는 상기 촉매변환기가 배기가스 프로브의 적어도 앞쪽에서 포화되기 전까지 산소를 충분히 갖고 있다. 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율(LAM1_SP)이 실린더의 연소실에서 설정된다. 제1 산소 저장 용량 값(OSC1)이 배기가스 프로브의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율(LAM1_SP)에 따라 결정된다. 배기가스 촉매변환기는 상기 촉매변환기가 포화되기 전까지 산소를 충분히 갖고 있다. 미리 정의된 제2 과잉 공기/연료 비율(LAM2_SP)이 상기 실린더의 연소실에서 설정된다. 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)이 배기가스 프로브의 측정 신호와 상기 미리 정의된 제2 과잉 공기/연료 비율(LAM2_SP)에 따라 결정된다. 정정된 산소 저장 용량 값(OSC_COR)이 상기 제1 및 제2 산소 저장 용량 값들(OSC1, OSC2)에 따라 결정된다.

Description

내연기관의 촉매변환기의 산소 저장 용량을 결정하기 위한 방법 및 장치, 그리고 내연기관의 배기 프로브를 위한 동적 지속시간을 결정하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE OXYGEN STORAGE CAPACITY OF THE EXHAUST GAS CATALYTIC CONVERTER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A DYNAMIC TIME DURATION FOR EXHAUST GAS PROBES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관의 촉매변환기의 산소 저장 용량을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 내연기관의 배기 프로브를 위한 동적 지속시간을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
내연기관에 의해 전력을 공급받는 차량들의 허용 가능 오염 방출물에 대해 점점 엄격해지고 있는 법적 요구조건들은 내연기관의 작동 동안에 오염 방출물을 최소화할 필요가 있도록 한다. 이는 한편으로 내연기관의 관련 실린더에서 공기/연료 혼합물이 연소되는 동안에 생성되는 오염 방출물을 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 다른 한편으로, 관련 실린더에서 공기/연료 혼합물의 연소 과정 동안에 생성되는 오염 방출물들을 무해한 물질들로 변환하기 위하여 배기가스 후처리 시스템들이 내연기관들에서 사용된다. 이를 위해, 일산화탄소, 탄화수소 및 산화질소를 무해한 물질들로 변환하는 촉매변환기들이 사용된다. 선택적으로, 연소 동안의 오염 방출물들의 생성을 제어하는 것과 상기 오염물들을 높은 정도의 효율성으로 촉매변환기를 통해 변환하는 것 모두 관련 실린더에서의 매우 정확하게 조절된 공기/연료 비율을 요구한다.
이러한 맥락에서, 배기가스 후처리 시스템의 구성요소들이 원하는 방식으로 긴 수명기간에 걸쳐 작동하고 결함들이 신뢰성 있게 검출되는 것이 보장되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 한 측면에 따르면 내연기관의 촉매변환기의 산소 저장 용량을 정확하게 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 다른 측면에 따르면, 본 발명의 목적은 내연기관의 배기 프로브를 위한 동적 지속시간을 정확하게 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 독립항들의 특징들에 의해 달성된다. 본 발명의 유용한 실시예들이 종속항들의 요지이다.
본 발명은 제1 측면에 따르면 적어도 하나의 실린더, 촉매변환기 내부에 배치된 배기관 그리고 상기 촉매변환기의 적어도 일부분의 뒤쪽에 배치된 배기 프로브를 갖는 내연기관의 상기 촉매변환기의 산소 저장 용량을 결정하기 위한 방법 및 상응하는 장치에 의해 특징지어진다. 상기 배기 프로브의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분은 자신이 포화되기 전까지 산소 공급된다. 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율이 상기 실린더의 연소실에서 설정된다. 제1 산소 저장 용량 값이 상기 배기 프로브의 측정 신호와 상기 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율에 따라 결정된다. 상기 배기 프로브의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분은 자신이 포화되기 전까지 산소 공급된다. 미리 정의된 제2 과잉 공기/연료 비율이 상기 실린더의 연소실에서 설정된다. 제2 산소 저장 용량 값이 상기 배기 프로브의 측정 신호와 상기 미리 정의된 제2 과잉 공기/연료 비율에 따라 결정된다. 정정된 산소 저장 용량 값이 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값에 따라 결정된다.
본 발명은 노화 또는 유사한 이유로 인하여 배기 프로브의 변경된 반응 특성이 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값을 결정함에 있어서 에러를 야기한다는 지식을 사용하며, 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값은 그러나 상이한 공기/연료 비율 때문에 상이하다. 이는, 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값에 따라 정정된 산소 저장 용량 값을 결정하고 따라서 배기 프로브의 변경된 반응 특성에 의해 유발되는 에러를 간단한 방식으로 대부분 제거하는 단순한 수단을 제공한다.
제2 측면에 따르면, 본 발명은 적어도 하나의 실린더, 촉매변환기 내부에 배치된 배기관 그리고 상기 촉매변환기의 적어도 일부분의 뒤쪽에 배치된 배기 프로브를 갖는 내연기관의 상기 촉매변환기의 산소 저장 용량을 결정하기 위한 방법 및 상응하는 장치를 특징으로 한다. 상기 배기 프로브의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 저장된 산소가 완전히 방출된다. 미리 정의된 제1 부족 공기/연료 비율이 상기 실린더의 연소실에서 설정된다. 제1 산소 저장 용량 값이 상기 배기 프로브의 측정 신호와 상기 미리 정의된 제1 부족 공기/연료 비율에 따라 결정된다. 상기 배기 프로브의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 저장된 산소가 완전히 방출된다. 미리 정의된 제2 부족 공기/연료 비율이 상기 실린더의 연소실에서 설정된다. 제2 산소 저장 용량 값이 상기 배기 프로브의 측정 신호와 상기 미리 정의된 제2 부족 공기/연료 비율에 따라 결정된다. 정정된 산소 저장 용량 값이 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값에 따라 결정된다. 본 발명의 제1 측면에 상응하는 절차에서, 산소 저장 용량 값을 결정함에 있어서 에러들이 또한 이러한 방식으로 대부분 제거될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 정정 값이 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값 사이의 차이에 따라 결정되고, 상기 정정된 산소 저장 용량 값이 상기 제2 산소 저장 용량 값과 상기 정정 값에 따라 결정됨으로써, 정정된 산소 저장 용량 값이 매우 용이하게 결정되는 것을 가능하게 한다.
본 상세한 설명에서는, 정정 값이 엔진 맵으로부터 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값 사이의 차이에 따라 결정되는 것이 유용하다. 이는 특히 정확하며, 상기 엔진 맵은 테스트들 또는 시뮬레이션들에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
다른 유용한 실시예에 따르면, 정정 값은 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값 사이의 차이에 따라 편적선형 함수를 통해 결정된다. 이는 편적선형 함수를 위한 메모리 요구조건이 낮고 정정 값이 용이하고 정확하게 결정될 수 있도록 하는 장점을 갖는다.
또 다른 유용한 실시예에 따르면, 정정 값은 상기 제1 과잉 또는 부족 공기/연료 비율 및 제2 과잉 또는 부족 공기/연료 비율 그리고 제3 과잉 또는 부족 공기/연료 비율에 따라 결정된다. 상기 제3 과잉 또는 부족 공기/연료 비율은 상기 제1 과잉 또는 부족 공기/연료 비율이나 제2 과잉 또는 부족 공기/연료 비율보다 덜 과잉이거나 덜 부족하다. 이는 정정 값이 단순한 방식으로 정확하게 결정될 수 있도록 한다.
바람직하게도, 상기 제3 과잉 또는 부족 공기/연료 비율은 화학량론 공기/연료 비율에 적절하게 근접하도록 적당하게 특정된다. 그러므로, 상기 제3 과잉 또는 부족 공기/연료 비율은 바람직하게 화학량론 공기/연료 비율에 본질적으로 상응한다. 본 상세한 설명에서는, 적당하게 선택된 상기 제3 과잉 또는 부족 공기/연료 비율에 의해, 배기 프로브의 반응 시간의 변경이 간단한 방식으로 결정 가능한 산소 저장 용량 값에 단지 무시할만한 영향을 끼친다는 지식이 사용된다.
이와 연관되어, 정정 값은 상기 제3 공기/연료 비율 및 제2 공기/연료 비율 사이의 차이를 상기 제1 공기/연료 비율 및 제2 공기/연료 비율로 나누기하여 결정되는 것이 특히 유용하다. 이는, 정정 값을 극도로 정확하게 결정하는 단순한 수단을 제공한다.
특히 유용하게도, 촉매변환기 진단이 정정된 산소 저장 용량 값에 기초하여 수행될 수 있다. 정정된 산소 저장 용량 값은 촉매변환기의 효율성에 대한 측정치이다. 예를 들면, 상기 진단은 정정된 산소 저장 용량 값이 미리 정의될 수 있는 값 범위 내에 있는지를 체크하는 과정을 포함할 수 있다.
제3 측면에 따르면, 본 발명은 적어도 하나의 실린더, 촉매변환기 내부에 배치된 배기관 그리고 상기 촉매변환기의 적어도 일부분의 뒤쪽에 배치된 배기 프로브를 갖는 내연기관의 상기 배기 프로브의 동적 지속시간을 결정하기 위한 방법 및 상응하는 장치에 의해 특징지어진다. 상기 배기 프로브의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분은 자신이 포화되기 전까지 산소 공급된다. 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율이 실린더의 연소실에서 설정된다. 제1 산소 저장 용량 값이 상기 배기 프로브의 측정 신호와 상기 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율에 따라 결정된다. 상기 배기 프로브의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분은 자신이 포화되기 전까지 산소 공급된다. 미리 정의된 제2 과잉 공기/연료 비율이 상기 실린더의 연소실에서 설정된다. 제2 산소 저장 용량 값이 상기 배기 프로브의 측정 신호와 상기 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율과 동적 지속시간에 따라 결정된다. 동적 지속시간이 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값에 따라 결정된다.
상기 동적 지속시간은 자신의 거의 새로운 조건과 비교하여 배기 프로브의 반응 특성의 시간에 따른 변경을 나타낸다. 따라서, 동적 지속시간은 용이하고 정확하게 결정될 수 있다.
제4 측면에 따르면, 본 발명은 내연기관의 배기 프로브를 위한 동적 지속시간을 결정하기 위한 방법 및 상응하는 장치에 의해 특징지어진다. 제4 측면은 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값이 본 발명의 제2 측면의 절차에 따라 결정된다는 점에서 제3 측면과 상이하다.
본 발명의 제3 측면 또는 제4 측면의 유용한 실시예에 따르면, 제1 배기 프로브 및/또는 제2 배기 프로브를 위한 진단들이 동적 지속시간에 기초하여 수행된다. 상기 진단들은 예를 들면 미리 정의될 수 있는 값 범위에 걸쳐 또는 언더슈팅 동안에 동적 지속시간을 체크하는 것으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 예시적 실시예들이 동반된 개략적인 도면을 참조하여 이제 설명될 것이다.
도 1은 제어 장치를 갖는 내연기관에 대한 도면,
도 2는 상기 제어 장치에서 실행되는 프로그램의 흐름도, 및
도 3 및 도 4는 다양한 신호 특성들에 대한 도면.
동일한 구성 또는 기능의 엘리먼트들은 도면들을 통틀어 동일한 참조부호에 의해 식별된다.
내연기관(도 1)은 흡입관(1), 실린더 블록(2), 실린더 헤드(3) 및 배기관(4)을 포함한다. 흡입관(1)은 바람직하게도 스로틀 밸브(5), 또한 플레넘(6) 및 실린더 블록(2)의 인입 포트를 통해 실린더(Z1)에 이르는 흡입 파이프(7)를 포함한다. 실린더 블록(2)은 부가하여 연결 로드(10)를 통해 실린더(Z1)의 피스톤(11)에 링크된 크랭크축(8)을 포함한다.
실린더 헤드(3)는 가스 인입 밸브(12)와 가스 인출 밸브(13)를 갖는 밸브 작동 메커니즘을 포함한다.
실린더 헤드(3)는 부가하여 주입 밸브(18)와 스파크 플러그(19)를 포함한다. 대안적으로, 주입 밸브(18)는 또한 흡입 파이프(7)에 배치될 수도 있다.
배기관에는, 삼원 변환기(21)를 포함하는 촉매변환기 시스템이 배치되어 있다. 그러나, 촉매변환기 시스템은 다른 삼원 변환기들 또는 다수의 다른 삼원 변환기들 또는 예를 들면 NOx 촉매를 포함할 수 있다.
다양한 측정 변수들을 검출하고 각각의 경우에 측정된 변수의 값을 결정하는 센서들이 할당된 제어 장치(25)가 제공된다. 제어 장치(25)는 측정 변수들 중의 적어도 하나에 따라, 최종 제어 엘리먼트들을 상응하는 작동기들을 통해 제어하기 위한 하나 이상의 작동 신호들로 차후 변환될 조작 변수들을 결정한다. 또한, 제어 장치(25)는 내연기관 제어 장치로도 불릴 수 있다.
상기 센서들은 가속기 페달(27)의 위치를 검출하는 페달 위치 센서(26), 스로틀 밸브(5) 앞쪽의 질량 유량을 검출하는 질량 유량 센서(a mass airflow sensor)(28), 흡입 공기온도를 검출하는 제1 온도 센서(32), 플레넘(6) 내 흡입 파이프 압력을 검출하는 흡입 파이프 압력 센서(34), 엔진 속도가 이후에 할당되는 크랭크축 각도를 검출하는 크랭크축 각도 센서(36)이다.
부가하여, 삼원 촉매변환기(21)의 적어도 일부분의 뒤쪽에 배치되고, 배기가스의 잔여 산소량을 검출하는 배기 프로브(43)가 제공되는데, 상기 배기 프로브(43)의 측정신호는 연료 산화 이전에 배기 프로브(43)의 앞쪽 및 실린더(Z1)의 연소실에서의 공기/연료 비율, 이후에 촉매변환기 뒤쪽의 공기/연료 비율로서 언급되는 공기/연료 비율의 특성이다. 배기 프로브(43)는 바람직하게도 삼원 촉매변환 기(21) 내부에 배치된다. 그러나, 배기 프로브(43)는 또한 삼원 촉매변환기(21)의 뒤쪽에 배치될 수도 있다.
배기 프로브(43)는 바람직하게도 이진 람다 프로브이다. 그러나, 상기 배기 프로브(43)는 또한 선형 람다 프로브일 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 상기-언급된 센서들의 임의의 부분집합이 존재할 수도 있고 또는 부가 센서들이 또한 존재할 수도 있다.
상기 최종 제어 엘리먼트들은 예를 들면 스로틀 밸브(5), 가스 인입 밸브 및 가스 인출 밸브(12, 13), 주입 밸브(18) 또는 스파크 플러그(19)일 수 있다.
실린더(Z1)에 부가하여, 상응하는 최종 제어 엘리먼트들과 경우에 따라 센서들이 또한 할당되는 추가의 실린더들(Z2 내지 Z4)이 바람직하게도 또한 제공된다.
제어 장치(25)의 프로그램 메모리에 프로그램이 저장되고, 상기 프로그램은 내연기관의 작동 동안에 실행될 수 있다. 프로그램에 의해, 정정된 산소 저장 용량 값(OSC_COR) 또는 또한 동적 지속시간(DELTA_T)이 결정될 수 있다.
상기 프로그램은 변수들이 필요하다면 초기화되는 단계(S1)(도 2)에서 시작된다. 따라서, 예를 들면, 단계(S1)에서, 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2)이 중성 값(a neutral value)에 할당된다. 프로그램은 바람직하게도 새로운 정정된 산소 저장 용량 값(OSC_COR) 또는 새로운 동적 지속시간(DELTA_T)이 결정될 경우에 시작된다. 이는 예를 들면 엔진 런당 한 번 또는 또한 고정 시간 간격으로 또는 또한 특정될 수 있는 주행거리 이후에 수행될 수 있다.
단계(S3)에서, 배기 프로브의 앞쪽에 배치된 삼원 촉매변환기(21)의 일부분이 자신이 포화되기 전까지 산소 공급된다.
단계(S5)에서, 실린더(Z1 내지 Z4)의 연소실들에서 미리 정의된 제1 공기/연료 비율(LAM1_SP)이 특정되고 바람직하게도 섞일 연료량에 영향을 끼침으로써 설정된다. 미리 정의된 제1 공기/연료 비율(LAM1_SP)은 화학량론 공기/연료 비율과 비교하여 증가된 연료 비율을 갖도록 특정된다.
단계(S7)는 미리 정의된 제1 공기/연료 비율(LAM1_SP)이 특정된 이후에, 즉 상응하는 공기/연료 비율이 여전히 불가피하게 실제로 설정되지 않은 시점에 실행된다. 단계(S7)에서는, 삼원 촉매변환기(21)의 앞쪽에서, 실린더들(Z1 내지 Z4)의 연소실들의 제1 공기/연료 비율(LAM1_SP)이 미리 정의된 임계 값(LAM_THD) 미만인지의 여부가 체크된다. 그러므로, 상기 단계에서는, 또한 미리 정의된 제1 공기/연료 비율(LAM1_SP)이 가스 전달 시간에 따라 배기관의 영역에서 일정 지연으로 단지 설정된다는 것이 고려된다. 이는 예를 들면 가스 전달 시간들에 대한 적당한 모델링에 의해 고려될 수 있다.
상기 임계 값(LAM_THD)은 바람직하게도 화학량론 공기/연료 비율에 상응한다. 그러므로, 상기 임계 값(LAM_THD)은 바람직하게도 화학량론 공기/연료 비율이 언더슈팅일 경우, 삼원 촉매변환기(21)에 저장된 산소의 방출이 시작되도록 선택된다.
단계(S7)의 조건이 충족되지 않으면, 처리 과정은 단계(S9)로 진행하는데, 상기 단계(S9)에서는 처리 과정이 단계(S7)로 재진행하기 이전에 미리 정의될 수 있는 기간 또는 미리 정의될 수 있는 크랭크축 각도 동안에 상기 프로그램은 휴지한다. 프로그램이 단계(S9)에서 휴지하는 시간은 적당하게 짧게, 즉 단계(S7)에서 체크된 미리 정의된 제1 공기/연료 비율(LAM1_SP)이 즉시로 그리고 높은 정확도로 체크될 수 있도록 선택된다.
다른 한편으로, 단계(S7)의 조건이 충족되면, 단계(S11)에서는 하나의 항이 제1 산소 저장 용량 값(OSC1)에 부가되는데, 상기 항은 실린더들(Z1 내지 Z4)로 들어가는 질량 유량(MAF)이 1에서 공기/연료 비율(LAM1_SP)의 역수를 뺀 값과 곱해진 것의 적분이다. 본 상세한 설명에서는, 단계(S7)에서와 같이, 가스 전달 시간들이 마찬가지로 특정된 제1 공기/연료 비율(LAM1_SP)에 대하여 고려된다.
상기 항은 부가하여 질량 유량(MAF)에서 산소의 비율을 나타내는 산소 인자(O2_FAC)로 곱해진다. 산소 인자(O2_FAC)는 예를 들면 값 0.23을 가질 수 있다. 적분은 현재 프로그램에서 단계(S11)의 최종 실행이 이루어진 이후 시간에 따라 수행된다.
그러나, 대안적으로, 단계(S5) 이후에 처리 과정이 또한 단계(S11)로 바로 진행할 수도 있다.
단계(S13)에서는, 배기 프로브(43)에 의해 검출된 공기/연료 비율(LAM_MEAS)이 임계 값(LAM_THD) 미만인지의 여부가 체크된다. 미만이 아닐 경우, 처리 과정은 단계(S11)로 재진행한다.
다른 한편으로, 단계(S13)의 조건이 충족되는 경우, 단계(S15)에서 삼원 촉매변환기(21)가 - 아마도 일정 지속시간 이후에 - 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치 된 삼원 촉매변환기(21)의 적어도 일부분이 포화되기 전까지 다시 산소 공급된다.
단계(S18)에서는, 미리 정의된 제2 공기/연료 비율(LAM2_SP)이 특정되고 실린더들(Z1 내지 Z4)의 연소실들에서 설정된다. 미리 정의된 제2 공기/연료 비율(LAM2_SP)은 상기 미리 정의된 제1 공기/연료 비율(LAM1_SP)과 상이하다. 예를 들면, 미리 정의된 제2 공기/연료 비율(LAM2_SP)은 0.9의 공기 비율 값을 가질 수 있고, 미리 정의된 제1 공기/연료 비율(LAM1_SP)은 예를 들어 0.8의 공기 비율 값을 가질 수 있다. 바람직하게도, 그러나 필수는 아니게, 상기 미리 정의된 제1 공기/연료 비율 및 제2 공기/연료 비율에서 공기 비율에 대한 값들은 거의 0.7 내지 0.9의 범위에 있다.
이후에 처리 과정은 단계(S7)와 유사하게 단계(S20)로 진행한다. 단계(S20)의 조건이 충족되지 않는 경우, 단계(S9)에 상응하는 단계(S22)의 휴지 이후에, 처리 과정은 단계(S20)로 재진행한다. 다른 한편으로, 단계(S20)의 조건이 충족되는 경우, 단계(S24)에서는 단계(S11)에서와 같이 상응하는 항이 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)에 부가된다. 대안적으로, 단계(S18) 이후에, 처리 과정은 또한 단계(S24)로 바로 상응하게 진행할 수도 있다.
단계(S26)에서는, 단계(S13)와 유사하게, 배기 프로브(43)에 의해 측정된 공기/연료 비율(LAM_MEAS)이 미리 정의된 임계 값(LAM_THD) 미만인지의 여부가 체크된다. 단계(S26)의 조건이 충족되지 않는 경우, 처리 과정은 단계(S24)로 진행한다. 다른 한편으로, 단계(S26)의 조건이 충족되는 경우, 배기 가스 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 삼원 촉매변환기(21)에서는 산소가 더 이상 흡수되지 않는다.
단계(S28)에서, 정정 값(COR)이 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2) 사이의 차이에 따라 결정된다.
그런 다음, 단계(S30)에서, 정정된 산소 저장 용량 값(OSC_COR)이 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)을 정정 값(COR)과 곱함으로써 결정된다. 상기 프로그램은 그런 다음 단계(S32)에서 종료된다.
정정된 산소 저장 용량 값(OSC_COR)을 통해, 예를 들면 삼원 촉매변환기 진단이 수행될 수 있다. 바람직하게도, 단계(S5 내지 S13 그리고 S18 내지 S28)는 NOx 저장 촉매의 재생산 단계 동안에 수행된다. NOx 저장 촉매가 존재하지 않는다면, 상응하는 단계들이 삼원 촉매변환기(21)의 소위 정화 단계 동안에 수행된다. 예를 들면, 정화 단계는 내연기관의 과잉 연료 컷오프에 이어진다.
정정된 산소 저장 용량 값(OSC_COR)을 통해, 진단들이 삼원 촉매변환기(21)를 위해 수행될 수 있다. 이는 예를 들어 정정된 산소 저장 용량 값(OSC_COR)이 미리 정의된 값 범이 내에 있는지의 여부를 체크함으로써 이루어질 수 있다. 단계(S5 내지 S13 그리고 S18 내지 S28)에 따른 절차는 또한 돌파 방법(breakthrough method)으로도 불릴 수 있다.
단계(S28)에서, 정정 값(COR)은 예를 들면 엔진 맵으로부터 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값 사이의 차이에 따라 결정될 수 있는데, 상기 엔진 맵이란 용어는 또한 소위 특성으로도 이해될 수 있다. 엔진 맵은 예를 들면 엔진 테스트 스탠상에서 테스트들에 의해 또는 시뮬레이션들에 의해 용이하게 결정될 수 있고 제어 장치(25)의 데이터 메모리에 저장된다.
대안적으로, 단계(S28)에서, 정정 값은 또한 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2) 사이의 차이에 따라 편적선형 함수를 통해 결정될 수 있다. 편적선형 함수는 바람직하게도 두 개의 선형 섹션들을 갖는데, 상기 섹션들의 기울기들은 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2) 사이의 차이의 부호를 따른다. 관련 기울기들 및 직선 섹션들은 마찬가지로 예를 들면 엔진 테스트 스탠 상에서 적당한 테스트들에 의해 또는 적당한 시뮬레이션들에 의해 결정될 수 있고 제어 장치(25)의 데이터 메모리에 저장된다.
정정 값(COR)은 또한 단계(S38)에서 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2), 미리 정의된 제1 공기/연료 비율 및 제2 공기/연료 비율(LAM1_SP, LAM2_SP) 그리고 실린더들(Z1 내지 Z4)의 연소실들의 미리 정의된 제3 공기/연료 비율(LAM3_SP) 사이의 차이에 따라 결정될 수도 있다. 상기 미리 정의된 제3 공기/연료 비율(LAM3_SP)은 미리 정의된 제1 공기/연료 비율 및 제2 공기/연료 비율 미만이고, 바람직하게는 실질적으로 화학량론 공기/연료 비율이다. 예를 들면, 미리 정의된 제3 공기/연료 비율은 초과 공기 비율에 대하여 0.9999의 값을 가질 수 있다.
정정 값(COR)은 단계(S38)에서 바람직하게는 그곳에 특정된 공식을 통해 계산된다. 미리 정의된 제3 공기/연료 비율(LAM3_SP)을 적당하게 선택함으로써, 정정 값(COR)은 따라서 매우 정확하게 결정될 수 있다. 정정 값(COR)이 단계(S38)에 따라 계산되는 경우, 정정된 산소 저장 용량 값(OSC_COR)은 바람직하게도 단계(S36)에서 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)과 정정 값 사이의 차이를 취함으로써 결 정된다.
단계(S28 및 S30, 또는 S38 및 S36)에 부가하여 또는 대안적으로, 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2), 질량 유량(MAF), 산소 인자(O2_FAC)와 미리 정의된 제1 공기/연료 비율 및 제2 공기/연료 비율(LAM1_SP, LAM2_SP) 사이의 차이에 따라, 바람직하게는 단계(S34)에 특정된 공식에 따라 동적 지속시간(DELTA_T)이 결정되는 단계(S34)가 또한 제공된다.
동적 지속시간(DELTA_T)은 배기 프로브(43)의 거의 새로운 조건과 비교하여 배기 프로브(43)의 반응 시간의 변경들을 나타내고, 따라서 예를 들면 배기 프로브 역학의 진달을 위해 사용될 수 있다. 특히, 이것은 동적 지속시간(DELTA_T)이 미리 정의될 수 있는 값 범위를 초과하는지 또는 언더슈팅하는지의 여부를 검사함으로써 수행될 수 있다.
미리 정의된 제2 공기/연료 비율(LAM2_SP)은 바람직하게도 미리 정의된 제1 공기/연료 비율(LAM1_SP)보다 덜 과잉이다. 그러나, 그것은 그 반대일 수도 있고, 결과적으로 정정 값(COR)의 부호가 적응되어야 한다.
대안적인 실시예에서, 도 2에 따른 프로그램은 또한 단계(S3 및 S5)에서 삼원 촉매변환기(21)에 저장된 산소가 적어도 배기 프로브(43) 앞쪽에 배치된 섹션에서는 완전히 방출되도록 기록될 수도 있다. 단계(S9 및 S18)에 특정된 미리 정의된 제1 공기/연료 비율 및 제2 공기/연료 비율(LAM1_SP, LAM2_SP)은 상응하게 부족하게 선택되고, 상기 미리 정의된 제1 공기/연료 비율(LAM1_SP)은 바람직하게는 상기 미리 정의된 제2 공기/연료 비율(LAM2_SP)보다 덜 부족하다. 단계(S5, S13, S20, S26)에서는, < 부호(the less-than sign)가 > 부호(a greater-than sign)에 의해 대체된다.
배기 프로브(43)의 측정 신호들(MS)과 미리 정의된 제1 공기/연료 비율 및 제2 공기/연료 비율에 상응하는 공기 비율(L1)이 도 3 및 도 4에 각각 도시된다. 점선은 화학량론 공기 비율을 나타낸다. 52로 마킹된 직사각형의 영역은 제1 산소 저장 용량 값(OSC1)을 대표한다. 도 4에서 참조부호 54로 도시된 영역은 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)을 대표한다. 서브영역들(56, 58)은 동일한 영역을 갖고 실제 산소 저장 용량 값에 해당한다. 서브영역들(56, 58)은 동적 지속시간(DELTA_T)에 걸쳐 연장되고, 그들의 영역은 그러므로 관련된 미리 정의된 제1 공기/연료 비율 또는 제2 공기/연료 비율(LAM1_SP, LAM2_SP)에 따른다. 관련된 미리 정의된 공기/연료 비율이 화학량론 공기/연료 비율에 더욱 상응할수록, 전체 영역에 대하여 서브영역들의 전체 비율이 낮아진다.

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 실린더(Z1-Z4), 촉매변환기 내부에 배치된 배기관(4) 그리고 상기 촉매변환기의 적어도 일부분의 뒤쪽에 배치된 배기 프로브(43)를 갖는 내연기관의 상기 촉매변환기의 산소 저장 용량을 결정하기 위한 방법으로서,
    - 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분은 자신이 포화되기 전까지 산소가 공급되고,
    - 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율(LAM1_SP)이 상기 실린더(Z1 내지 Z4)의 연소실에서 설정되고,
    - 제1 산소 저장 용량 값(OSC1)이 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율(LAM1_SP)에 따라 결정되고,
    - 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분은 자신이 포화되기 전까지 산소가 공급되고,
    - 미리 정의된 제2 과잉 공기/연료 비율(LAM2_SP)이 상기 실린더의 연소실에서 설정되고,
    - 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)이 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제2 과잉 공기/연료 비율(LAM2_SP)에 따라 결정되고, 및
    - 정정된 산소 저장 용량 값(OSC_COR)이 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2)에 따라 결정되는,
    결정 방법.
  2. 적어도 하나의 실린더(Z1-Z4), 촉매변환기 내부에 배치된 배기관(4) 그리고 상기 촉매변환기의 적어도 일부분의 뒤쪽에 배치된 배기 프로브(43)를 갖는 내연기관의 상기 촉매변환기의 산소 저장 용량을 결정하기 위한 방법으로서,
    - 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 저장된 산소가 완전히 방출되고,
    - 미리 정의된 제1 부족 공기/연료 비율(LAM1_SP)이 상기 실린더(Z1-Z4)의 연소실에서 설정되고,
    - 제1 산소 저장 용량 값(OSC1)이 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제1 부족 공기/연료 비율(LAM1_SP)에 따라 결정되고,
    - 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 저장된 산소가 완전히 방출되고,
    - 미리 정의된 제2 부족 공기/연료 비율(LAM2_SP)이 상기 실린더(Z1-Z4)의 연소실에서 설정되고,
    - 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)이 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제2 부족 공기/연료 비율(LAM2_SP)에 따라 결정되고,
    - 정정된 산소 저장 용량 값(OSC_COR)이 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2)에 따라 결정되는,
    결정 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    - 정정 값(COR)이 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2) 사이의 차이에 따라 결정되고,
    - 정정된 산소 저장 용량 값(OSC_COR)이 상기 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)과 상기 정정 값(COR)에 따라 결정되는,
    결정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 정정 값(COR)은 엔진 맵으로부터 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2) 사이의 차이에 따라 결정되는,
    결정 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 정정 값(COR)은 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2) 사이의 차이에 따라 편적선형 함수를 통해 결정되는,
    결정 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 정정 값(COR)은 상기 제1 과잉 또는 부족 공기/연료 비율 및 제2 과잉 또는 부족 공기/연료 비율 그리고 제3 과잉 또는 부족 공기/연료 비율(LAM3_SP)에 따라 결정되고, 상기 제3 과잉 또는 부족 공기/연료 비율은 상기 제1 과잉 또는 부족 공기/연료 비율이나 제2 과잉 또는 부족 공기/연료 비율보다 덜 과잉이거나 덜 부족한,
    결정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 정정 값(COR)은 상기 제3 공기/연료 비율 및 제2 공기/연료 비율(LAM3_SP, LAM2_SP) 사이의 차이를 상기 제1 공기/연료 비율 및 제2 공기/연료 비율(LAM1_SP, LAM2_SP)로 나누기하여 결정되는,
    결정 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    동적 지속시간(DELTA_T)이 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2)과 상기 제1 공기/연료 비율 및 제2 공기/연료 비율(LAM1_SP, LAM2_SP) 사이의 차이에 따라 결정되고, 상기 정정된 산소 저장 용량 값(OSC_COR)은 상기 동적 지속시간(DELTA_T)에 따라 결정되는,
    결정 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    촉매변환기 진단이 상기 정정된 산소 저장 용량 값(OSC_COR)에 기초하여 수 행되는,
    결정 방법.
  10. 적어도 하나의 실린더(Z1), 촉매변환기 내부에 배치된 배기관(4) 그리고 상기 촉매변환기의 적어도 일부분의 뒤쪽에 배치된 배기 프로브(43)를 갖는 내연기관의 상기 배기 프로브의 동적 지속시간을 결정하기 위한 방법으로서,
    - 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분은 자신이 포화되기 전까지 산소가 공급되고,
    - 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율(LAM1_SP)이 실린더(Z1 내지 Z4)의 연소실에서 설정되고,
    - 제1 산소 저장 용량 값(OSC1)이 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율(LAM1_SP)에 따라 결정되고,
    - 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분은 자신이 포화되기 전까지 산소가 공급되고,
    - 미리 정의된 제2 과잉 공기/연료 비율(LAM2_SP)이 상기 실린더의 연소실에서 설정되고,
    - 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)이 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율(LAM1_SP)에 따라 결정되고,
    - 동적 지속시간(T_DELTA)이 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2)에 따라 결정되는,
    결정 방법.
  11. 적어도 하나의 실린더(Z1), 촉매변환기 내부에 배치된 배기관(4) 그리고 상기 촉매변환기의 적어도 일부분의 뒤쪽에 배치된 배기 프로브(43)를 갖는 내연기관의 상기 배기 프로브의 동적 지속시간을 결정하기 위한 방법으로서,
    - 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 저장된 산소가 완전히 방출되고,
    - 미리 정의된 제1 부족 공기/연료 비율(LAM1_SP)이 실린더(Z1 내지 Z4)의 연소실에서 설정되고,
    - 제1 산소 저장 용량 값(OSC1)이 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제1 부족 공기/연료 비율(LAM1_SP)에 따라 결정되고,
    - 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 저장된 산소가 완전히 방출되고,
    - 미리 정의된 제2 부족 공기/연료 비율(LAM2_SP)이 상기 실린더(Z1 내지 Z4)의 연소실에서 설정되고,
    - 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)이 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제2 부족 공기/연료 비율(LAM1_SP)에 따라 결정되고,
    - 동적 지속시간(T_DELTA)이 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2)에 따라 결정되는,
    결정 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 배기 프로브(43)의 진단이 상기 동적 지속시간에 기초하여 수행되는,
    결정 방법.
  13. 적어도 하나의 실린더(Z1-Z4), 촉매변환기 내부에 배치된 배기관(4) 그리고 상기 촉매변환기의 적어도 일부분의 뒤쪽에 배치된 배기 프로브(43)를 갖는 내연기관의 상기 촉매변환기의 산소 저장 용량을 결정하기 위한 장치로서,
    상기 장치는,
    - 포화되기 전까지 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 산소를 공급하기 위하여,
    - 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율(LAM1_SP)을 상기 실린더(Z1 내지 Z4)의 연소실에서 설정하기 위하여,
    - 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율(LAM1_SP)에 따라 제1 산소 저장 용량 값(OSC1)을 결정하기 위하여,
    - 포화되기 전까지 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 산소를 공급하기 위하여,
    - 미리 정의된 제2 과잉 공기/연료 비율(LAM2_SP)을 상기 실린더의 연소실에서 설정하기 위하여,
    - 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제2 과잉 공기 /연료 비율(LAM2_SP)에 따라 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)을 결정하기 위하여,
    - 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2)에 따라 정정된 산소 저장 용량 값을 결정하기 위하여 설계되는,
    결정 장치.
  14. 적어도 하나의 실린더(Z1-Z4), 촉매변환기 내부에 배치된 배기관(4) 그리고 상기 촉매변환기의 적어도 일부분의 뒤쪽에 배치된 배기 프로브(43)를 갖는 내연기관의 상기 촉매변환기의 산소 저장 용량을 결정하기 위한 장치로서,
    상기 장치는,
    - 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 저장된 산소를 완전히 방출하기 위하여,
    - 미리 정의된 제1 부족 공기/연료 비율(LAM1_SP)을 상기 실린더(Z1 내지 Z4)의 연소실에서 설정하기 위하여,
    - 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제1 부족 공기/연료 비율(LAM1_SP)에 따라 제1 산소 저장 용량 값(OSC1)을 결정하기 위하여,
    - 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 저장된 산소를 완전히 방출하기 위하여,
    - 미리 정의된 제2 부족 공기/연료 비율(LAM2_SP)을 상기 실린더(Z1 내지 Z4)의 연소실에서 설정하기 위하여,
    - 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제2 부족 공기 /연료 비율(LAM2_SP)에 따라 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)을 결정하기 위하여,
    - 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2)에 따라 정정된 산소 저장 용량 값을 결정하기 위하여 설계되는,
    결정 장치.
  15. 적어도 하나의 실린더(Z1), 촉매변환기 내부에 배치된 배기관(4) 그리고 상기 촉매변환기의 적어도 일부분의 뒤쪽에 배치된 배기 프로브(43)를 갖는 내연기관의 상기 배기 프로브의 동적 지속시간을 결정하기 위한 장치로서,
    상기 장치는,
    - 포화되기 전까지 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 산소를 공급하기 위하여,
    - 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율(LAM1_SP)을 상기 실린더(Z1 내지 Z4)의 연소실에서 설정하기 위하여,
    - 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제1 과잉 공기/연료 비율(LAM1_SP)에 따라 제1 산소 저장 용량 값(OSC1)을 결정하기 위하여,
    - 포화되기 전까지 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 산소를 공급하기 위하여,
    - 미리 정의된 제2 과잉 공기/연료 비율(LAM2_SP)을 상기 실린더의 연소실에서 설정하기 위하여,
    - 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제1 과잉 공기 /연료 비율(LAM2_SP)에 따라 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)을 결정하기 위하여,
    - 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2)에 따라 상기 동적 지속시간(T_DELTA)을 결정하기 위하여 설계되는,
    결정 장치.
  16. 적어도 하나의 실린더(Z1), 촉매변환기 내부에 배치된 배기관(4) 그리고 상기 촉매변환기의 적어도 일부분의 뒤쪽에 배치된 배기 프로브(43)를 갖는 내연기관의 상기 배기 프로브의 동적 지속시간을 결정하기 위한 장치로서,
    상기 장치는,
    - 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 저장된 산소를 완전히 방출하기 위하여,
    - 미리 정의된 제1 부족 공기/연료 비율(LAM1_SP)을 상기 실린더(Z1 내지 Z4)의 연소실에서 설정하기 위하여,
    - 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제1 부족 공기/연료 비율(LAM1_SP)에 따라 제1 산소 저장 용량 값(OSC1)을 결정하기 위하여,
    - 상기 배기 프로브(43)의 앞쪽에 배치된 상기 촉매변환기의 일부분에 저장된 산소를 완전히 방출하기 위하여,
    - 미리 정의된 제2 부족 공기/연료 비율(LAM2_SP)을 상기 실린더(Z1 내지 Z4)의 연소실에서 설정하기 위하여,
    - 상기 배기 프로브(43)의 측정 신호(MS)와 상기 미리 정의된 제2 부족 공기 /연료 비율(LAM2_SP)에 따라 제2 산소 저장 용량 값(OSC2)을 결정하기 위하여,
    - 상기 제1 산소 저장 용량 값 및 제2 산소 저장 용량 값(OSC1, OSC2)에 따라 상기 동적 지속시간(T_DELTA)을 결정하기 위하여 설계되는,
    결정 장치.
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