KR20080085752A - 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 방법 및 장치 - Google Patents

적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)를 갖는 엔진(1)을 작동하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)는 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61)와 적어도 하나의 배출 밸브(65, 66)를 포함하고, 이로써 에러가 있는 적어도 하나의 유입 밸브 또는 에러가 있는 적어도 하나의 배출 밸브가 위치 확인의 사용 없이도 진단될 수 있다. 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환이 진단된다. 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)에서 에러가 있는 밸브 위치의 존재를 검출하기 위해, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)와는 상이한, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)는 사전 설정된 위치로 오며, 상기 위치는, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)의 밸브 위치에 에러가 있는 경우 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환이, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)의 밸브 위치에 에러가 없는 경우에 대한 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환과는 현저하게 상이하도록 선택되고, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위해 특징적인 값이 검출되며, 상기 값은 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 및 적어도 하나의 배출 밸브(65, 66)의 조정 된 밸브 위치의 에러가 없는 상태를 위해 실제로 기대되고, 실제로 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위해 특징적인 값이 검출되며, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)의 위치의 에러는 실제로 기대되는 값의 편차에 따라 인식된다.
유입 밸브, 배출 밸브, 가스 교환, 검출 수단, 인식 수단

Description

적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 방법 및 장치{A Method and Device for Operating an Internal Combustion Engine Having at Least One Cylinder}
본 발명은 특허 청구 범위 독립항의 개념에 따라, 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진을 작동하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
출원 번호 10 2005 047 446의, 공개되지 않은 독일 특허 출원 명세서에는 복수의 실린더들을 갖는 엔진을 작동하기 위한 방법 및 장치가 이미 공지되어 있으며, 실린더는 각각 하나의 유입 밸브와 배출 밸브를 포함하고 엔진의 하나의 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 변수가 검출된다. 특징적인 변수를 위해 주어진, 흡인 출력을 위한 값이 설정값과 비교되면, 비교 결과에 따라 실린더의 흡인 기능이 진단된다. 이로써 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 변수에 의해, 실린더의 흡인에 에러가 없는지의 여부가 특히 간단하게 조사될 수 있다. 무엇보다 흡인 출력은 각각의 실린더의 유입 밸브의 밸브 상승 곡선의 위상 위치와 행정 그리고, 각각의 실린더의 연소실의 밀봉력에 따라, 특히 유입 밸브, 배출 밸브 및 피스톤 링에 관해 영향을 받는다.
이에 반해 특허 청구 범위 독립항의 특징들을 갖는, 적어도 하나의 실린더를 구비한 엔진을 작동하기 위한 본 발명에 따른 방법 및 장치는, 적어도 하나의 실린더의 가스 교환이 진단되고, 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브에서 에러가 있는 밸브 위치의 존재를 검출하기 위해, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브와는 상이한, 적어도 하나의 실린더의 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브가 사전 설정된 위치로 오며, 상기 위치는, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브의 밸브 위치에 에러가 있는 경우 적어도 하나의 실린더의 가스 교환이, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브의 밸브 위치에 에러가 없는 경우에 대한 적어도 하나의 실린더의 가스 교환과는 현저하게 상이하도록 선택되고, 적어도 하나의 실린더의 가스 교환을 위해 특징적인 값이 검출되며, 상기 값은 적어도 하나의 실린더의 적어도 하나의 유입 밸브와 적어도 하나의 배출 밸브의 조정된 밸브 위치의 에러가 없는 상태를 위해 실제로 기대되고, 실제로 적어도 하나의 실린더의 가스 교환을 위해 특징적인 값이 검출되며, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브의 위치의 에러는 실제로 기대되는 값의 편차에 따라 인식되는 장점을 갖는다. 이로써 적어도 하나의 실린더의 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브의 에러가 있는 밸브 위치는 위치 확인 없이, 이로써 부가의 센서 부품 없이도 비용면에서 유리하게 검출될 수 있다.
특허 청구 범위 종속항에 기재된 조치들에 의해, 독립항에 제시된 방법의 바람직한 변형예와 개선예가 가능하다.
검출된 편차가 분명할 때, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브의 위치의 에러가 인식되는 것이 특히 바람직하다. 이로써 에러 인식의 신뢰도가 높아진다.
가스 교환을 위해 특징적인 값이 엔진의 흡인관 내의 압력 곡선의 평가를 통해 그리고/또는 엔진의 적어도 하나의 실린더의 흡인 출력의 평가를 통해 검출될 때 추가의 장점이 주어진다. 이로써 적어도 하나의 실린더의 밸브 위치의 에러는 이미 검출된 변수의 사용을 통해 인식될 수 있으므로, 밸브 위치의 에러 진단은 가능한 한 적은 추가 비용으로 구현될 수 있다.
바람직하게, 차단된 하나의 실린더의 에러가 있게 개방된 유입 밸브 또는 에러가 있게 개방되는 유입 밸브를 검출하기 위해, 폐쇄된 밸브 위치에 있는 그 전체 유입 밸브와 배출 밸브에서는, 적어도 하나의 실린더의 가스 교환을 위해 검출된 특징적인 값이 가스 교환의 존재를 나타낼 때, 적어도 하나의 실린더의 가스 교환의 진단을 위해 적어도 하나의 배출 밸브가 개방되도록, 적어도 하나의 배출 밸브가 개방된 경우 적어도 하나의 실린더의 가스 교환을 위해 특징적인 값이 검출되도록, 에러가 있게 개방된 또는 에러가 있게 개방되는 유입 밸브가 인식되도록, 기대된다. 이로써 차단된 하나의 실린더의 에러가 있게 개방된 또는 에러가 있게 개방되는 유입 밸브는 높은 신뢰도와 적은 계산 비용으로 확실히 인식될 수 있다.
차단된 하나의 실린더의 에러가 있게 개방된 배출 밸브 또는 에러가 있게 개 방되는 배출 밸브를 검출하기 위해, 폐쇄된 밸브 위치에 있는 그 전체 유입 밸브와 배출 밸브에서, 적어도 하나의 실린더의 가스 교환의 진단을 위해 적어도 하나의 유입 밸브가 개방되는 것이 기대될 때, 적어도 하나의 유입 밸브의 개방시 적어도 하나의 실린더의 가스 교환을 위해 특징적인 값이 검출될 때, 에러가 있게 개방된 또는 에러가 있게 개방되는 배출 밸브가 인식될 때, 적어도 하나의 실린더의 가스 교환을 위해 검출된 특징적인 값이 가스 교환의 존재를 나타낼 때, 동일한 장점이 주어진다.
또한, 특히 0보다 큰 공차 영역을 중심으로 가스 교환이 기대되는, 차단된 하나의 실린더의 에러가 있게 폐쇄된 또는 에러가 있게 폐쇄되는 배출 밸브를 검출하기 위해, 적어도 하나의 실린더의 가스 교환의 진단을 위해 에러가 있게 폐쇄된 또는 에러가 있게 폐쇄되는 검출될 배출 밸브와 상이한 적어도 하나의 실린더의 전체 배출 밸브들이 폐쇄될 때, 이러한 경우 적어도 하나의 실린더의 가스 교환을 위해 특징적인 값이 검출될 때, 에러가 있게 폐쇄된 또는 에러가 있게 폐쇄되는 하나의 배출 밸브가 인식될 때, 적어도 하나의 실린더의 가스 교환을 위해 검출된 특징적인 값이 가스 교환이 존재하지 않는 것을 나타낼 때, 바람직하다. 이로써 실린더가 접속된 경우 특히 간단하고 신뢰성 있으며 적은 계산 비용을 필요로 하는 방식으로, 배출 밸브가 에러가 있게 폐쇄되었는지 또는 에러가 있게 폐쇄되는지를 인식할 수 있을 뿐만 아니라, 에러가 있게 폐쇄된 또는 에러가 있게 폐쇄되는 이러한 배출 밸브를 분명히 식별할 수 있다.
특히 0보다 큰 공차 영역을 중심으로 가스 교환이 기대되는, 접속된 하나의 실린더의 에러가 있게 폐쇄된 또는 에러가 있게 폐쇄되는 하나의 유입 밸브의 검출을 위한 상응하는 장점은, 적어도 하나의 실린더의 가스 교환의 진단을 위해 에러가 있게 폐쇄된 또는 에러가 있게 폐쇄되는 검출될 유입 밸브와 상이한 적어도 하나의 실린더의 전체 유입 밸브들이 폐쇄될 때, 이러한 경우 적어도 하나의 실린더의 가스 교환을 위해 특징적인 값이 검출될 때, 에러가 있게 폐쇄된 또는 에러가 있게 폐쇄되는 하나의 유입 밸브가 인식될 때, 적어도 하나의 실린더의 가스 교환을 위해 검출된 특징적인 값이 가스 교환이 존재하지 않는 것을 나타낼 때, 주어진다.
적어도 하나의 실린더의 소정의 진단에 따라 접속 또는 차단되는 오버런 연료 차단(fuel cut-off in the overrun)의 작동 상태 중 에러가 있는 유입 밸브 또는 배출 밸브의 검출이 실행될 때 추가의 장점이 주어진다. 이로써 상기 진단은 엔진의 작동이 진행중일 때 엔진의 기능 저하 없이 실행될 수 있다.
엔진의 절반의 실린더가 운전자에게 인지될 수 없는, 즉 토크 중립이 차단되는 그리고, 엔진의 다른 절반의 실린더가 운전자에게 인지될 수 없는, 즉 토크 중립이 접속되는 반 엔진 작동의 작동 상태 중 에러가 있는 유입 밸브 또는 배출 밸브의 검출이 실행될 때 상응하는 장점이 주어진다. 적어도, 반 엔진 작동 내에서 차단된 하나의 실린더의 유입 밸브와 배출 밸브를 위한 진단을 위해, 반 엔진 작동으로 엔진이 운행될 때 진단이 실행될지라도, 엔진의 기능이 저하되지 않는다.
본 발명의 방법과 장치에 따르면, 적어도 하나의 실린더의 가스 교환이 진단 될 수 있으며, 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브에서 에러가 있는 밸브 위치의 존재가 부가의 센서 부품 없이도 유리하게 검출될 수 있다.
도1에서 엔진(1)은 예컨대 가솔린 엔진으로서 형성된다. 엔진(1)은 예컨대 차량을 구동시킨다. 도1에 따른 실시예에서 이는 4개의 실린더(5, 10, 15, 20)를 포함하며, 이들 중 제1 실린더(5)가 예시적으로 도시된다. 제1 실린더(5)에는 공기 공급부(45) 내의 스로틀 밸브(50)의 흐름 방향 하류에서 흡인관(25)으로 이어지는 공기 공급부(45)와, 유입 밸브(60)를 통해 공기가 공급된다. 또한 도시되지 않은 방식으로, 흡인관(25) 내에 또는 바로 실린더(5) 내에 연료가 분사된다. 실린더(5)에 위치한 공기/연료 혼합물은 도1에 마찬가지로 도시되지 않은 점화 플러그에 의해 점화된다. 이와 같이 실행된 연소 과정을 통해, 도1에 도시되지 않은 제1 실린더(5)의 피스톤이 구동되며 이는 다시 엔진(1)의 크랭크 샤프트를 구동시킨다. 공기/연료 혼합물의 연소시 생성된 배기 가스는 제1 실린더(5)의 배출 밸브(65)를 통해서 엔진(1)의 배기 가스 분기 장치(75)로 배출된다. 유입 밸브(60)와 배출 밸브(65)의 개폐 시점은 공통의 캠 샤프트를 통해 또는, 분리된 유입 캠 샤프트와 분리된 배출 캠 샤프트를 통해 또는, 도1에 도시된 바와 같이 가변의 밸브 제어부에 의해 직접적으로 엔진 제어부(35)에 의해 제어된다. 실린더(5, 10, 15, 20)의 영역 내에 배치된 크랭크각 센서(70)는 엔진(1)의 실제 크랭크각을 검출해서 이를 엔진 제어부(35)에 전달한다. 스로틀 밸브(50)의 흐름 방향 하류에 있는 흡인관(25)에는 흡인관 압력 센서(55)가 배치되고, 이는 흡인관 압력의 실제값을 측정해서 엔 진 제어부(35)에 전달한다. 스로틀 밸브(50)는 그 위치에서 예컨대 운전자 요구 또는, 트랙션 제어 시스템(TCS), 로킹 방지 브레이크 시스템(ABS), 주행 속도 조절 장치, 차량 자세 제어 장치(ESP) 등과 같은 외부 제어 시스템에 따라, 당업자에게 공지된 방식으로 엔진 제어부(35)에 의해 제어되며 스로틀 밸브(50)의 실제 위치에 대한 위치 확인을 전위차계를 이용해서 엔진 제어부(35)에 리턴한다. 공기 공급부(45) 내에는 예컨대 열-막-공기량 센서의 형태인 공기량 센서(80)가 배치되며, 이는 흡인관(25) 내에 유입된 공기 유동량(mszu)을 측정해서 엔진 제어부(35)에 측정값을 전달한다. 스로틀 밸브(50)로부터 피드백된 위치값은 예컨대 스로틀 밸브각(α)의 형태로 존재한다. 흡인관 압력 센서(55)에 의해서 검출된 흡인관 압력은 도1에서 ps로 도시된다. 크랭크각 센서(70)로부터 제공된 크랭크각 값은 도1에서 KW이며, 이는 미분으로부터 도출된 엔진 회전수(nmot)로부터 도시된다. 다른 실린더(10, 15, 20)의 기능 방식은 제1 실린더(5)에 대해 설명한 방식에 상응하게 실행된다.
이하에서 설명되는 방법과 장치는 공통의 흡인관(25)에 연결된 개별 실린더(5, 10, 15, 20)의 흡인 출력을 위해 특징적인 변수의 검출을 가능하게 한다. 여기서 흡인 출력은 가스 교환을 위해 통상적인 변수이며, 이는 각각의 실린더(5, 10, 15, 20)의 흡인관 내에서 흡인된 신선한 가스량 또는 공기량에 대해 특징적이다. 흡인 출력은 이하의 변수들에 의해 영향을 받는다:
-각각의 실린더(5, 10, 15, 20)의 행정 체적
-각각의 실린더(5, 10, 15, 20) 내에 유입된 가스의 온도
-각각의 실린더(5, 10, 15, 20)의 유입 밸브의 밸브 상승 곡선의 위상 위치와 행정
-특히 유입 밸브와 배출 밸브 및 피스톤 링에 대한, 각각의 실린더(5, 10, 15, 20)의 연소실의 밀봉력
예컨대 잔여 가스의 부분압(pbrint)을 통해서 특징되는 각각의 실린더(5, 10, 15, 20) 내에 위치한 잔여 가스도 흡인 출력에 영향을 미친다. 그러나 모든 실린더(5, 10, 15, 20)에 대해 단 하나의 인자만이 검출되고 오프셋이 아직 검출되지 않기 위해서는, 상기 실시예에서 잔여 가스량과 잔여 가스의 부분압(pbrint)이 고정적으로 사전 설정된다.
특히 실린더별로 상이한 흡인 출력의 검출은 한 개 이상의 실린더를 갖는 엔진에 관련된다. 이는 무엇보다, 유입 밸브의 행정을 전환하거나 전체 실린더를 차단하는 밸브 제어 시스템의 진단을 위해서도 필요하다. 흡인 출력의 실린더별 영향을 위한, 특히 유입 밸브와 배출 밸브의 실린더 개별적인 제어를 위해 적합한 그리고 일정한 조절 메카니즘이 엔진(1)에 제공되는 한, 각각의 실린더(5, 10, 15, 20)의 흡인 출력을 위해 특징적인 변수의 검출에 의해서 실린더별 충전 조절도 구현될 수 있다.
본 발명에 따라, 각각의 실린더(5, 10, 15, 20)의 흡인 출력을 위해 특징적인 변수는 흡인관(25) 내로 유동하는 가스 유동량과 공통의 흡인관(25) 내의 흡인관 압력의 곡선에 따라 검출된다. 이 경우 흡인 출력을 위해 특징적인 검출된 값에 대한 개별 실린더(5, 10, 15, 20)의 할당이 가능해야 한다.
본 발명에 따라, 흡인 출력을 위해 특징적인 값을 결정하기 위해 그리고, 공기량 센서(80)와 흡인관 압력 센서(55)와 같이 설명된 충전 센서 부품의 사용 하에 특히 실린더 개별적인 차이를 결정하기 위해 흡인관 모델 및 가스 교환 모델이 사용된다. 본 발명에 따른 방법 및 장치의 경우, 흡인관 압력 센서(55)의 사용이 전제된다. 바람직하게 공기량 센서(80)는 대략 주변 압력의 높이에 있는 흡인관 압력의 범위 내에서 밸브 제어 시스템의 진단을 위해 제공되지만, 그 외의 경우에는 필수적으로 필요한 것은 아니다. 흡인관(25)으로 유입된 공기 유동량의 형태인 공기량 센서(80)의 메인 부하 신호(mszu)에 대안적으로, 상기 실시예에서 전위 차계로서 형성된 스로틀 밸브각 센서의 신호(α)가 보조 부하 신호로서도 평가될 수 있으며 이는 도1에서 도면 부호 51로 도시된다. 흡인관(25)에 공급된 공기 유동량(mszu)은 스로틀 밸브각(α)과, 예컨대 스로틀 밸브(50)의 유동 방향 상류측 온도 및 스로틀 밸브(50)에 대한 압력비와 같은 엔진(1)의 다른 작동 특성 변수들로부터, 당업자에게 공지된 방식으로 계산된다. 스로틀 밸브(50)에 대한 압력비는 ps/pu로 제시되며, pu는 주변 압력이다. 상응하는 작동 변수들인 T, pu는 적합한 센서 부품에 의해 도1에 도시되지 않은 방식으로 측정되거나, 당업자에게 공지된 방식으로 엔진(1)의 다른 작동 특성 변수들로부터 모델화될 수 있다.
따라서 스로틀 밸브(50)의 유동 방향 상류측 가스 온도를 검출하기 위해, 공기 공급부(45) 내의 스로틀 밸브(50)의 유동 방향 상류측으로 흡인 공기 온도 센서가 제공될 수 있다. 또한 공기 공급부(45) 내의 주변 압력을 검출하기 위해, 마찬가지로 스로틀 밸브(50)의 유동 방향 상류측으로 주변 압력 센서가 제공될 수 있 다.
측정된 흡인 공기 온도는 엔진 제어부(35)에 공급된다. 측정된 주변 압력도 마찬가지로 엔진 제어부(35)에 공급된다. 엔진 제어부(35)는 스로틀 밸브각(α), 스로틀 밸브(50)에 대한 압력비(ps/pu) 및 스로틀 밸브(50)의 유동 방향 상류측 가스 온도(T)로부터, 당업자에게 공지된 방식으로 그리고 설명한 바와 같이, 흡인관(25)에 공급된 공기 유동 또는 가스 유동량(mszu)을 검출한다.
흡인관 압력은 그 길이와 위치가 사전 설정된 제1 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌 내에서 사전 설정된 제1 샘플링 비율을 갖는 흡인관 압력 센서(55)에 의해 샘플링된다. 이어서, 샘플링된 흡인관 압력값은 회전수 동기식 계산 래스터로 변형된다. 이러한 변형은, 샘플링된 흡인관 압력값이 그 상대 위치와 길이가 사전 설정된 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌에 의해 평균치 산정됨으로써 실행된다. 이러한 평균치 산정은 샘플링된 흡인관 압력값이 시간적으로 사전 설정된 래스터, 예컨대 1 ms 내에서 가산됨으로써, 그리고 이렇게 형성된 총합이 사전 설정된 제1 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌 당 래스터의 수로 분할됨으로써 실행된다. 시간 인터벌 및 관련 크랭크각 인터벌 사이의 관계는 실제 엔진 회전수(nmot)에 의해 당업자에게 공지된 방식으로 형성된다. 대안적으로 상기 평균치 산정은, 사전 설정된 제1 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌의 임의의 지점에서 개별 샘플만이 가산됨으로써, 그리고 이와 같이 형성된 총합이 추출된 샘플 수로써 분할됨으로써 실행된다. 샘플은 사전 설정된 제1 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌의 상기 지점에서 추출될 수 있으며, 이는 사전 설정된 제1 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌 내의 흡인관 압력의 시간적 곡선에 특히 전형적으로 적용된다. 평균치 산정시 개별 샘플의 상이한 중요성을 고려하기 위해, 이는 사전 설정된 제1 관련 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌 내의 흡인관 압력을 위해 형성될 평균값 내에 가중되어 기입된다.
상응하는 방식으로, 흡인관(25) 내에 유입된 유동량(mszu)도 그 길이와 위치가 사전 설정된 제2 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌 내에서 사전 설정된 제2 샘플링 비율을 갖는 샘플링을 통해 공기량 센서(80)에 의해 검출될 수 있다. 바람직하게는, 사전 설정된 제2 샘플링 비율은 사전 설정된 제1 샘플링 비율에 상응하게 선택될 수 있다. 그러나 사전 설정된 제1 샘플링 비율은 사전 설정된 제2 샘플링 비율과 상이하게 선택될 수도 있다. 대안적으로, 그 길이와 위치가 사전 설정된 제2 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌 내의 사전 설정된 계산 래스터, 예컨대 1ms의 래스터 내에서, 흡인관(26) 내에 유입된 유동량은 스로틀 밸브각(α)의 작동 특성 변수, 스로틀 밸브(50)의 유동 방향 상류측 온도(T) 및 스로틀 밸브(50)에 대한 압력비(ps/pu)로부터 설명한 방식으로 모델화 또는 계산될 수 있다. 흡인관(25) 내에 유입된 유동량을 메인 부하 신호 또는 보조 부하 신호로부터 결정하는 방식과 무관하게, 흡인관(25) 내에 유입된 유동량(mszu)을 위한 샘플링값 또는 계산값의 회전수 동기식 계산 래스터로의 변형은 설명한 바와 같이, 공기 유동량(mszu)을 위한 샘플링값 또는 계산값이 사전 설정된 제2 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌을 통해 평균치 산정됨으로써 실행된다. 이러한 평균치 산정은 예컨대 1 ms의, 설명한 계산 래스터 내에 측정값이 가산됨으로써, 그리고 이렇게 형성된 총합이 사전 설정된 제2 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌 당 계산 래스터의 수로 분할됨으로써 실행된다. 대안적으로, 사전 설정된 제2 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌의 임의의 지점에서의 개별 샘플은 흡인관(25) 내에 유입된 공기 유동량(mszu)을 위해 검출되고, 이어서 샘플 수로 분할됨으로써 평균값을 형성하기 위해 가산될 수 있다. 바람직하게 샘플은 특히 사전 설정된 제2 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌의 지점에서 형성될 수 있으며, 사전 설정된 제2 시간 인터벌 또는 크랭크각 인터벌 내의 공기 유동량(mszu)의 곡선에 대해 중요하고, 샘플 추출을 위해 선택된 지점의 중요성에 따라 샘플은 상이하게 가중되어 평균값에 기입될 수 있다.
4 행정 엔진의 경우 사전 설정된 제1 또는 제2 크랭크각 인터벌의 길이에 대한 기준값으로는, 이하의 수학식으로 설명될 수 있는 값이 선택된다:
Phi_길이 = 720°KW/실린더 수
여기서, Phi_길이는 사전 설정된 제1 또는 제2 크랭크각 인터벌의 길이에 상응하며, KW는 크랭크각을 의미하고, 실린더 수는 엔진(1)의 실린더의 수이며, 본 실시예에서 실린더 수는 4이다.
그러나 더 짧거나 더 긴, 사전 설정된 제1 또는 제2 크랭크각 인터벌도 선택될 수 있다.
수학식 1에 따라, 사전 설정된 제1 또는 제2 크랭크각 인터벌은 실린더 수가 증가함에 따라 작아진다. 사전 설정된 제1, 그리고 제2 크랭크각 인터벌이, 흡인 출력을 위해 특징적인 값을 검출하기 위해 고려된 실린더의 흡입 단계에 할당될 수 있는 것이 중요하다.
흡인관 압력 측정에 대해서는, 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌의 위상 위치가 흡인관(25) 내의 흡인관 압력 센서(55)의 피팅 위치에 따라, 그리고 무엇보다 엔진 회전수(nmot) 및, 예컨대 흡인관 압력(ps)의 평균값과 같은 다른 파라미터에 따라 조정될 수 있는 것이 적용된다. 이는 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌이 상응하는 실린더의 "유입부 폐쇄" 시점의 대략 중심에 위치할 때, 흡인관 압력(ps)의 평균치 산정을 위해 적합한 값으로서 입증된다. 이러한 사실은 도2a 및 도2b에 도시된다. 도2a는 크랭크각(KW)에 대한 엔진(1)의 하나의 실린더(5, 10, 15, 20)의 유입 밸브의 밸브 행정(VH)의 그래프를 도시한다. 밸브 행정의 곡선은 일점 쇄선으로 도시되며, 상응하는 실린더에 대한 공기 유동량의 곡선이 실선과의 비교를 위해, 일점 쇄선에 중첩되게 도시된다. 밸브 행정(VH)과, 이에 의해 상응하는 실린더로 흐르는 유동량이 그 최대값으로부터 다시 값 0에 도달하는 크랭크각(KW)의 경우, 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌(300)의 중심이 놓인다. 이는 제1 크랭크각(φ1)에서 "유입부 폐쇄" 전에 시작되며, 제2 크랭크각(φ2)에서 "유입부 폐쇄" 후에 종료된다. 도2b의 크랭크각(KW)에 대한 흡인관 압력(ps)의 곡선에 따라, 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌의 중심에서 흡인관 압력(ps)의 값은 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌 내의 크랭크각(KW)에 대한 흡인관 압력(ps)의 곡선의 평균값에 대략 상응한다.
사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌(300) 내의 흡인관 압력(ps)의 평균값은 도2b에서 도면 부호 305로 도시된다.
유동량 측정에 대해서는, 공기 유동량(mszu)의 평균치 산정을 위해 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌의 길이와 위상이, 흡인관 압력(ps)의 평균치 산정을 위해 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌과 상이할 수 있는 점이 적용된다. 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌 내에서, 흡인관(25)으로부터의 가스의 흡인이 측정되기 때문에, 공기 유동량(mszu)의 평균치 산정은 이상적으로는 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌에 대해 사전 설정된 크랭크각 간격으로 오프셋되게 배치된, 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌 내에서 실행되어야 한다. 바람직하게 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌은 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌에 대해, 바람직하게는 바로 연달아 후속된 2개의 점화 실린더의 절반의 점화 간격으로, 이른 쪽으로 이동된다. 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌과 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌은 서로 중첩될 수도 있으며, 대안적으로 공통의 인터섹션을 갖지 않을 수 있다.
흡인관 압력(ps)과 공기 유동량(mszu)에 대한 평균치 산정을 위해 사전 설정된 크랭크각 인터벌의 이와 같은 위상 이동을 통해, 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌 중, 흡인관(25) 내의 공기 유동량(mszu)이, 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌 내에서 검출되고 특히 평균치 산정된 흡인관 압력을 최종값으로서 제시하는 것이 고려된다. 이와 같이 상응하는 실린더의 흡인 단계시 상응하는 크랭크각 인터벌에 의해 평균치 산정된 흡인관 압력(ps)과 공기 유동량(mszu)의 신호들은 확실히 상기 실린더에 할당된다.
도2c에는 흡인관으로 유입된 공기 유동량(mszu)이 크랭크각(KW)에 대해서 도시된다. 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌(310)은 제3 크랭크각(φ3)으로부터 제4 크랭크각(φ4)까지, 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌(300)에 대해 설명한 절반의 점화 간격을 두고 이른 쪽으로 이동되며 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌(300)과 중첩된다. 이로써 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌(310)은 해당 흡인 실린더의 최대 흡인 출력이 존재하는 최대 밸브 행정시 밸브 행정(VH)의 곡선을 커버하므로, 크랭크각(KW)에 대한 공기 유동량(mszu)의 급격한 상승이 도시되며 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌(310)에서의 그 평균값은 도면 부호 315로 도시된다.
도2c에 따라, 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌(310)은 제4 크랭크각(φ4)이 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌(300)의 대략 중간에 위치하도록 선택된다. 사전 설정된 2개의 크랭크각 인터벌(300, 310)의 선택 시, 제3 크랭크각(φ3)과 제2 크랭크각(φ2) 사이에서 도2a에 따른 밸브 상승 곡선에 할당된 실린더만이 흡인하고, 엔진의 나머지 실린더는 흡인하지 않는 가정이 기초가 된다.
흡인관(25)의 미분 수학식이 다음과 같이 제시될 수 있다:
Figure 112008019811945-PAT00001
수학식 2는 흡인관 모델을 나타낸다. 엔진 제어부(35) 내의 적분-수학식 2의 변환을 위해, 이는 동기식 계산 래스터 내의 간단한 계산 규정에 의해 구현될 수 있다. 하나의 실린더의 흡인마다 한 번씩인, 동기식 계산 래스터 내에서의 계산은 유동량으로써가 아니라, 충전으로써 계산되는 것을 조건으로 한다. rlab는 관찰된 실린더의 연소실 내로 공기 유동량(msab)이 유동할 때 실린더의 흡인 단계 중 주어지는, 관찰된 실린더의 연소실 내의 신선한 공기 충전을 나타낸다. 수학식 2에서 msab는 실린더의 흡인 단계 중 그 연소실로 유동하는 공기 유동량이다. 체적흡인관 은 흡인관(25)의 체적이며 밀도가스는 흡인관에 있는 신선한 가스의 밀도이다. rlzu는 공기 유동량(mszu)이 흡인관(25)에 유입될 때, 관찰된 실린더의 흡인 단계 중 흡인관(25) 내에 도달하는 신선한 공기 충전이다. rlzu는 0과 100% 사이의 값을 취하며 이하의 수학식을 통해 주어지는, 규정화된 충전이다:
Figure 112008019811945-PAT00002
수학식 3에서 KUMSRL은 유동량과 충전 사이의 변환을 위해 실린더 수와 실린더 용량에 따르는 상수이며, 당업자에게 공지된 방식으로, 예컨대 테스트 벤치에서 적용될 수 있거나, 엔진의 실린더 용량과 실린더 수로부터 계산될 수 있다.
흡인관(25)의 적분 수학식 2는 동기식 계산 래스터 내의 충전을 갖는 총합 수학식으로서 기록될 수 있다:
ps(n) = ps(n-1) + K saug ·[rlzu(n) - rlab(n)]
수학식 4에서 계산 래스터(n)를 위해 검출된 흡인관 압력(ps(n))은, 계산 래스터(n) 내의 흡인관(25) 내로 유입된 충전(rlzu(n))과 계산 래스터(n) 내에서 흡인관(25)으로부터 해당 실린더로 배출된 충전(rlab(n))의 차이가 상수(Ksaug)와 곱해 진 것과, 계산 래스터(n-1)를 위해 검출된 흡인관 압력(ps(n-1))이 가산됨으로써 주어진다. 상수(Ksaug)는 흡인관의 체적, 흡인관 내의 온도에 따르며, 당업자에게 공지된 방식으로 테스트 벤치에서 적용될 수 있거나 흡인관의 기하학적 변수로부터 얻어질 수 있다. 수학식 4의 해결은 rlab(n)에 따라 주어진다:
rlab(n) = rlzu(n) + (ps(n-1)-ps(n))/K saug
수학식 5에서 ps(n-1)과 ps(n)은 각각 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌 동안 평균치 산정된, 흡인관 압력을 위한 측정 변수이다. rlzu는 수학식 3에 의해, 측정되거나 모델화된 공기량 신호(mszu)로부터 얻어진 충전 신호이며, 이는 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌 동안의 평균값을 나타낸다.
공기 유동량(mszu) 및 충전(rlzu)의 검출은 특히 스로틀 밸브(50)에 대한 압력비(ps/pu)가 < 0.8인 경우, 설명한 바와 같이 보조 부하 신호에 의해서, 즉 스로틀 밸브 모델로부터 계산될 수 있으며, 스로틀 밸브 위치(α), 흡인관 압력(ps), 주변 압력(pu) 및 스로틀 밸브(50)의 유동 방향 상류측 온도(T)는 설명한 바에 상응하게 고려된다.
관찰된 실린더로 흡인된 충전(rlab(n))은 수학식 5에 따라, 관찰된 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 제1 변수를 나타낸다. 일반적으로, 이와 같이 계산된 변수(rlab)는 아직 소정의 목표 변수는 아니다. 오히려 일반적으로는, 관찰된 실린더의 흡인 출력이 흡인관 압력과 무관하고 선택적으로는 온도와 캠 샤프트의 설 정 위치와도 무관한 변수가 계산되어야 한다. 따라서 수학식 2에 따른 흡인관 모델에 대해 추가로, 가스 교환 모델도 필요하다. 가스 교환 모델은 흡인관 압력(ps)에 따라, 관찰된 실린더 내로 흡인된 신선한 공기 충전(rlab)을 설명한다. 이는 잔여 가스의 부분압(pbrint)에 의해 통합된다. 그러나 더해진 성분은 계산되는 것이 아니라 고정되게 사전 설정되어야 한다. 따라서 곱셈의 변수, 즉 상응하는 실린더의 흡인 출력을 설명하는 인자가 각각의 실린더(5, 10, 15, 20)를 위해서만 단독으로 결정된다. 가스 교환 모델의 가스 교환 수학식은, 압력에서 충전으로의 변환의 인자에 따라 다음과 같이 해결된다.
fupsrl(n) = rlab(n)/[ps(n) - pbrint(n)]
수학식 6에 제시된 변수들은 동기식 계산 래스터(n) 또는 상응하는 제1 또는 제2 크랭크각 인터벌 동안의 평균값을 다시 나타낸다. 압력으로부터 충전으로의 변환을 위한 인자(fupsrl(n))는 관찰된 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 제2 값을 나타낸다.
흡인 공기의 온도(T)와의 무관함을 얻기 위해, 압력으로부터 충전으로의 변환을 위한 인자(fupsrl(n)) 자체는 다시 기대값(fupsrlsoll(n))에 연관될 수 있다:
fupsrl(n) = fupsrlsoll(n)·faktor fupsrl
흡인관 압력과 온도에 무관한, 수학식 7로부터의 인자 faktor fupsrl 자체는 관 찰된 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 제3 변수를 나타낸다. 수학식 5 내지 수학식 7에 나타난 사실은 본 발명의 중심적인 개념을 나타낸다:
실린더 개별적인 흡인 출력을 위해 특징적인 값은, 실제 흡인 단계시 엔진의 흡인관(25) 내에 유입된 공기 유동량에 따라, 그리고 마지막으로 연속된 관찰된 실린더의 2개의 흡인 단계시 흡인관 압력의 변경에 따라, 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌 동안 평균치 산정된 실제 흡인관 압력, 이전의 동기식 계산 래스터 내의 흡인관 압력 및 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌 동안 평균치 산정된 흡인관(25) 내의 공기 유동량으로부터 얻어질 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 도4에서 흐름도의 형태로 예시적으로 도시된다. 프로그램의 시작 후, 프로그램점(200)에서 엔진 제어부(35)는 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌 중 흡인관 압력 센서(55)의 샘플링값을, 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌 중 공기량 센서(80)의 샘플링값을 측정한다. 보조 부하 신호로부터 공기 유동량(mszu)을 검출할 경우, 프로그램점(200)에서 엔진 제어부(35)는 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌시 공기 유동량(mszu)을 위해 상응하는 계산값을 설명한 방식으로 검출한다. 이어서 프로그램점(205)으로 분기된다.
프로그램점(205)에서, 엔진 제어부(35)는 흡인관 압력을 위해 샘플링된 값의 평균값 또는, 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌시 흡인관 압력을 위해 얻어진 샘플의 평균값을 형성한다. 이러한 평균값은 변수(ps(n))를 통해서 주어진다. 또한 프로그램점(205)에서 엔진 제어부(35)는 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌시 공기 유동량(mszu)을 위해 측정되거나 계산된 값의 평균값 또는 사전 설정된 상기 제2 크랭크각 인터벌에서 공기 유동량(mszu)을 위해 형성된 샘플의 평균값을 검출하므로, 사전 설정된 제2 크랭크각 인터벌에서 엔진 회전수(nmot)를 위한 평균값과 적용된 상수(KUMSRL)의 평균값의 이용 하에 수학식 3에 의해, 흡인관(25) 내에 제공된 충전을 위한 변수(rlzu(n))가 주어진다. 또한 프로그램점(205)에서 엔진 제어부(35)는 이전의 계산 래스터로부터의 값(ps(n))을, 마찬가지로 사전 설정된 제1 크랭크각 인터벌시 관찰된 실린더의 이전 흡인 단계 내에 형성된 흡인관 압력의 평균값으로서 설명한 방식으로 검출한다. 이어서 프로그램점(210)으로 분기된다.
엔진 제어부(35)는 프로그램점(210)에서 수학식 5에 따라, 관찰된 실린더로부터 실제 흡인된 충전(rlab(n))을 설명한 방식으로 평균값으로서 계산한다. 이어서 관찰된 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 제1 값이 제공되므로, 종료될 수 있다. 그러나 선택적으로, 프로그램점(210) 이후 프로그램점(215)으로 분기된다.
프로그램점(215)에서 수학식 6에 따라, 압력으로부터 충전으로의 변환을 위한 인자(fupsrl(n))는 평균값의 형태로 다시 계산되며, 관찰된 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 제2 변수를 나타낸다. 이어서 프로그램은 종료될 수 있다. 그러나 대안적으로, 프로그램점(215)으로부터 프로그램점(220)으로 분기될 수 있다. 프로그램점(220)에서 수학식 7에 따라 인자(faktor fupsrl )는 평균값으로서, 그리고 관찰된 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 제3 변수로서 계산된다. 이어서 프로그램이 종료된다.
수학식 5, 7을 이용한, 관찰된 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 각각의 변수 계산에 대해 대안적으로, 실린더 개별적인 흡인 출력을 위해 특징적인 변수가 적응에 의해서도 알려질 수 있다. 이 경우, 도3에 따라 도시된 흡인관 모델과 가스 교환 모델은 엔진 제어부 내에서 소프트웨어 방식 및/또는 하드웨어 방식으로 실행되며 하나의 실린더의 각각의 흡인 과정시 하나의 동기식 계산 래스터 내에서 계산된다. 흡인관 모델과 가스 교환 모델은 수학식 5 내지 7에 정확히 상응하며, 적응 시, 모델화된 흡인관 압력이 측정된 흡인관 압력과 조정됨으로써 실린더 개별적인 흡인 출력을 위해 특징적인 변수가 적응되는 사실만이 상이하다.
도3에서 도1에서와 동일한 요소들에는 동일한 도면 부호가 도시된다. 도3에 따른 실시예에서는, 공기 유동량(mszu)이 공기량 센서(80)에 의해서 측정되는 것이 제시된다. 크랭크각 센서(70)에 의해서 측정된 실제 크랭크각값(KW)은, 크랭크각 센서(70)에 의해서 측정된 크랭크각의 시간적 기울기를 검출해서 제1 곱셈 부재(100)에 엔진 회전수(nmot)로서 제공하는 미분 부재(85)에 제공되며, 상기 곱셈 부재에는 인자값 메모리(95)로부터 인자(KUMSRL)가 제공된다. 제1 곱셈 부재(100)의 출력에 인가된 곱 nmot * KUMSRL은 나눗수(divisor)인 나눗셈 부재(105)에 제공되며, 또한 상기 부재에는, 나뉨수(dividend)인 공기랑 센서(80)로부터 측정된 공기 유동량(mszu)이 제공된다. 이로써 나눗셈 부재(105)의 출력에는 수학식 3에 따른 비율 rlzu = mszu/(nmot * KUMSRL)이 인가된다. 이러한 비율에 의해, 제1 뺄셈 부재(110)에서는 관찰된 실린더 내로 흐르며 가스 교환 모델(30)에 의해서 형성된 충전(rlab)이 감산된다. 이로써 제1 뺄셈 부재(110)의 출력에는 차 rlzu - rlab가 인가된다. 이는 흡인관 모델을 나타내는 제1 적분기(130)에 입력 변수로서 제공된 다. 이로써 제1 적분기(130)의 출력에서는 흡인관 압력을 위해 모델화된 값(psmod)이 주어진다. 이어서 제2 뺄셈 부재(115)에서는 흡인관 압력 센서(55)에 의해 측정된 흡인관 압력(ps)이, 모델화된 흡인관 압력의 값(psmod)으로부터 감산된다. 이와 같이 형성된 차 psmod - ps는 스위치 위치에 따라 제어된 제1 스위치(140)를 통해서 제2 적분기(150), 제3 적분기(155), 제4 적분기(160) 또는 제5 적분기(165)에 제공될 수 있다. 제2 적분기(150)는 제1 실린더(5)에, 제3 적분기(155)는 제2 실린더(10)에, 제4 적분기(160)는 제3 실린더(15)에, 제5 적분기(165)는 제4 실린더(20)에 할당된다. 크랭크각 센서(70)의 출력 신호는 또한 엔진 제어부(35)의 평가 유닛(135)에 제공되며, 이는 제1 실린더(5)의 흡인 단계시 제1 뺄셈 부재(115)의 출력을 제2 적분기(150)에 연결하기 위해, 제2 실린더(10)의 흡인 단계 중 제1 뺄셈 부재(115)의 출력을 제3 적분기(155)에 연결하기 위해, 제3 실린더(15)의 흡인 단계 중 제2 뺄셈 부재(115)의 출력을 제4 적분기(160)에 연결하기 위해, 그리고 제4 실린더(20)의 흡인 단계 중 제2 뺄셈 부재(115)의 출력을 제5 적분기(165)에 연결하기 위해 제어된 제1 스위치(140)를 제어한다. 적분기(150, 155, 160, 165)의 출력들은, 제어된 제1 스위치(140)에 대해 동기식으로 평가 유닛(135)에 의해서 스위칭된, 제어된 제2 스위치(160)에 의해 가스 교환 모델(30)의 제2 곱셈 부재(125)에 선택적으로 연결될 수 있다. 제1 실린더(5)의 흡인 과정 중 제2 적분기(150)의 출력은 제2 곱셈 부재(125)에, 제2 실린더(10)의 흡인 과정 중 제3 적분기(155)의 출력은 제2 곱셈 부재(125)에, 제3 실린더의 흡인 과정 중 제4 적분기(160)의 출력은 제2 곱셈 부재(125)에 연결되고, 제4 실린 더(20)의 흡인 과정 중 제5 실린더(165)의 출력은 제2 곱셈 부재(125)에 연결된다. 적분기(150, 155, 160, 165)의 출력은 압력으로부터 충전으로의 변환을 위한 인자(fupsrl)를 나타낸다. 적분기(150, 155, 160, 165)에 의해서 차 psmod - ps의 최소화가 적응된다. 제1 적분기(130)의 출력에서 모델화된 흡인관 압력(psmod)에 의해, 제3 뺄셈 부재(120) 내에서 잔여 가스의 부분압(pbrint)이 잔여 가스값 메모리(90)로부터 감산된다. 제3 뺄셈 부재(120)의 출력에서 이와 같이 형성된 차 psmod - pbrint는 제2 곱셈 부재(125)에 제공되어, 압력으로부터 충전으로의 변환을 위한 인자(fupsrl)와 곱해지므로, 제2 곱셈 부재(125)의 출력에서는 관찰된 실린더 내로 흡인된 충전(rlab)이 제시되고, 설명한 바와 같이 제1 뺄셈 부재(110)에 제공된다. 제3 뺄셈 부재(120)와 제2 곱셈 부재(125)는 가스 교환 모델(30)을 형성한다. 적분기(150, 155, 160, 165)는 개별 실린더의 흡인 출력을 위해 즉, 압력으로부터 충전으로의 변환을 위한 인자(fupsrl)의 형태인 실린더 개별적인 흡인 출력을 위해 특징적인 값을 검출하기 위한 검출 유닛(40)을 형성한다. 압력으로부터 충전으로의 변환을 위한 인자(fupsrl)가 적응됨으로써, 관찰된 실린더 내로 흡인된 충전을 위한 값(rlab)도 흡인 출력을 위해 특징적인 제1 값으로서 적응된다. 잔여 가스값 메모리(90), 인자값 메모리(95) 및 미분 부재(85)는 도3에 따라 엔진 제어부(35) 외부에 배치되며, 선택적으로, 그리고 서로 독립적으로 엔진 제어부(35) 내에서 실행될 수도 있다.
또한 선택적으로, 하나의 실린더의 흡인 출력을 위해 사용된 제1, 제2 또는 제3의 특징적인 변수를 위해 주어진 값이 설정값과 비교되고, 비교 결과에 따라 관 찰된 실린더의 흡인의 기능이 진단될 수 있다. 이는 도4에 따라 프로그램점(220)에 후속된 프로그램점(225)에서 실행될 수 있으며, 프로그램점(225)은 파선으로 도시된다. 프로그램점(225)에서 사용된 특징적인 변수를 위해 주어진 값이, 예컨대 마찬가지로 테스트 벤치 상에서 적용된, 사전 설정된 공차 범위 내의 설정값과 일치하면, 관찰된 실린더의 흡인의 에러가 없는 기능이 진단되고, 그렇지 않은 경우 관찰된 실린더의 흡인시 에러가 진단되며 광학 및/또는 음향적 경고 알람, 경우에 따라서는 엔진의 비상 작동이 시작되거나, 이에 따라 엔진이 정지된다. 본 발명의 선택적인 다른 실시예에 따라, 관찰된 실린더의 흡인 출력을 위해 사용되고 검출된 특징적인 변수에 의해 실린더 개별적인 충전 조절부도 실행될 수 있으며, 여기서 관찰된 실린더의 흡인 출력을 위해 설명한 방식으로 검출되고 사용된 특징적인 변수는 사전 설정된 설정값에 맞게 보정된다. 이 경우 설정값은 예컨대 운전자 소망에 따라 또는, 트랙션 제어 시스템, 로킹 방지 브레이크 시스템, 차량 자세 제어 장치, 주행 속도 조절 장치 등과 같은 외부 제어 시스템의 요구에 따라 검출될 수 있거나 테스트 벤치 상에서 상수값으로서 적용될 수 있다. 실린더 개별적인 충전 조절부는 관찰된 실린더의 적어도 하나의 가스 교환 밸브, 예컨대 관찰된 실린더의 하나 또는 복수의 유입 밸브 및 하나 또는 복수의 배출 밸브의 개별적인 제어에 의해서 실행될 수 있다. 이는 특히, 흡인 출력의 실린더 개별적인 변동이 검출되어 조절될 수 있거나, 실린더 개별적인 설정 충전이 인식되어 설명한 방식으로 조절될 수 있는 완전 가변 밸브 제어의 경우 가능하다. 관찰된 실린더의 실제 흡인 단계를 위한 상응하는 조절 단계는 도4에 따라 프로그램점(225)에서 실행된다. 도4에 따른 프로그램은 관찰된 짝수의 실린더의 각각의 흡인 단계를 위해 실행된다. 프로그램점(225) 이후 프로그램이 종료된다.
선택적인 다른 실시예에 따라, 복수의 실린더에 대한 흡인 출력을 위해 검출되고 사용된 특징적인 변수가 검출되며, 흡인 출력을 위해 주어진 복수의 실린더의 값을 위해 특징적인 변수가 서로 비교되고, 비교 결과에 따라 실린더의 흡인의 기능이 진단된다. 이로써 개별 실린더의 흡인 출력 사이의, 실린더 개별적인 불리한 차이점에 대한 진단이 진단될 수 있다. 통상적인 적용예는 실린더 차단을 위한 밸브 트레인의 진단이다. 잘못 차단되거나 잘못 활성화된 실린더는 즉시 인식된다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 선택된 제1 및 제2 크랭크각 인터벌에 의해 명백한 실린더 할당이 실행될 수 있다. 행정 전환을 갖는 밸브 트레인의 경우 다른 적용예가 고려될 수 있다. 다양한 실린더들에서 상이한 행정 곡선이 사용되는 경우 상이한 흡인 출력이 인식될 수 있으며 진단 목적을 위해 그 설정값과 비교될 수 있다. 그러나, 구조에 근거해서 실린더 개별적인 차이점이 형성될 수 있는 위상 제어부를 갖는 밸브 제어 시스템도 이와 같은 방식으로 진단될 수 있다. 특히 전자기식 또는 전기 유압식 완전 가변 밸브 제어부의 경우 다양한 실린더의 흡인 출력시 차이점이 설명한 방식대로 진단될 수 있다.
복수의 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 값들의 설명한 비교 시, 개별 실린더의 흡인 출력시 차이점은, 흡인 출력을 위해 특징적인 변수에 대해서 상기 실린더의 평형에 도달하기 위해 개별 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 값이 하나의 공통의 설정값으로 조절됨으로써 제거될 수 있다.
하나의 실린더의 실린더 개별적인 흡인 출력 시의 에러 진단은, 피스톤 링이 더 이상 충분하게 밀봉되지 않은 것에 기인할 수 있으므로, 관찰된 실린더의 충전은 부하와 엔진 회전수가 낮을 경우, 크랭크 하우징으로부터의 가스가 흡인관(25)을 통하는 신선한 공기 유입에 불리한 영향을 미침으로써, 감소된다. 이 경우 피스톤 링의 충분한 밀봉성이 조사되는 압축 진단은, 흡인 출력의 실린더 개별적인 진단에 의해 구현될 수 있다.
설명한 진단은 예컨대 엔진 또는 차량의 제조 후 라인 끝에서 또는, 작업장 중단시 또는 엔진의 운행중에도 실행될 수 있다. 특히 라인 끝에서 일어날 수 있는 밸브 상승 곡선의 모든 변동의, 개별 실린더의 충전에 대한 영향은 진단 목적을 위해 설명한 방식대로 조사될 수 있다.
도1에서 4개의 실린더(5, 10, 15, 20)는 제1 실린더(5)에 대해서 설명했던 바와 같이 각각 하나의 유입 밸브(60)와 배출 밸브(65)를 포함한다. 그러나 엔진의 하나의 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 변수를 검출하기 위해 설명한 방법 및 설명한 장치는 관찰된 각각의 실린더의 유입 밸브 및 배출 밸브의 수와 무관하다. 엔진의 하나의 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 변수를 검출하기 위해 설명한 기능 방식에 대한 전제 조건은 상응하는 실린더의 적어도 하나의 유입 밸브와 적어도 하나의 배출 밸브의 존재뿐이다. 이하에서는 2개의 유입 밸브와 2개의 배출 밸브를 갖는 하나의 실린더의 실시예가 관찰된다. 이는 도6에 도시되며 도면 부호 700을 갖는다. 이로써 실린더(700)는 제1 유입 밸브(60)와 제2 유입 밸브(61) 및 제1 배출 밸브(65)와 제2 배출 밸브(66)를 포함한다. 실린더(700)의 밸 브(60, 61, 65, 66)의 개폐 시간은 밸브 제어부(550)에 의해 가변적으로 조정될 수 있다. 밸브 제어부(550)는 예컨대 완전 가변 밸브 제어부로서 형성될 수 있다. 이를 위해 밸브 제어부(550)가 전기 유압식 밸브 제어부(EHVS)로서 또는, 전자기식 밸브 제어부(EMVS)로서 형성될 수 있으므로, 밸브(60, 61, 65, 66)의 개폐 시간은 무단으로 조절될 수 있으며 이로써 완전 가변적으로 조정될 수 있다. 밸브 제어부(550)는 도6에 도시된 바와 같이 엔진 제어부(35)의 부품으로서 형성될 수 있다. 도6에는 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)에서 에러가 있는 밸브 위치의 존재의 검출에 관해, 본 발명에 따른 방법과 본 발명에 따른 장치를 설명하기 위해 요구되는 엔진 제어부(35)의 부품들만이 도시된다. 여기에는, 압력으로부터 충전으로의 변환을 위한 인자(fupsrl)의 형태로 개별 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 값을 검출하기 위한, 이미 설명한 검출 유닛(40)이 속한다. 상기 인자는 제1 검출 유닛(500)에 전달되며, 상기 유닛은 실제로 실린더(700)의 가스 교환을 위해 특징적인 값(GWT)을 검출해서 비교 유닛(300)에 전달한다. 또한 제1 검출 유닛(500)에는 흡인관 압력 센서(55)로부터 검출된 흡인관 압력(ps)이 제공된다. 도6에 따라 비교 유닛(300)과 제1 검출 유닛(500)은 마찬가지로 엔진 제어부(35)의 부품이다. 이는, 실제 조절된 유입 밸브(60, 61)와 배출 밸브(65, 66)의 밸브 위치, 즉 도6에서 VPOS로 도시된 밸브 위치들을 밸브 제어 유닛(550)으로부터 전달받는 제2 검출 유닛(400)에도 동일하게 적용된다. 제2 검출 유닛(400)은 밸브 제어 유닛(550)으로부터 제공된 밸브 위치(VPOS)로부터, 실린더(700)의 가스 교환을 위해 특징적인 값(GWE)을 검출하며, 이 값은 실린더(700)의 유입 밸브(60, 61)와 배출 밸브(65, 66)의 조정된 밸브 위치들의 에러가 없는 상태를 위해 기대된다. 제2 검출 유닛(400)은 기대되는 가스 교환을 위해 특징적인 값(GWE)을 마찬가지로 비교 유닛(300)에 방출한다. 비교 유닛(300)은 기대되는 가스 교환을 위해 특징적인 값(GWE)과 실제 가스 교환을 위해 특징적인 값(GWT)을 비교해서 비교 결과에 따라 신호(F)를 그 출력에 송출하며, 신호는 세팅된 상태일 때 적어도 하나의 유입 밸브와 배출 밸브(60, 61, 65, 66)의 위치에 대한 에러를 나타내고, 리세팅된 상태일 때는 유입 밸브와 배출 밸브(60, 61, 65, 66)의 위치에 에러가 없음을 나타낸다. 이로써 비교 유닛(300)은 실린더(700)의 유입 밸브와 배출 밸브(60, 61, 65, 66)의 위치에 대한 에러 인식 유닛을 동시에 나타낸다.
본 발명에 따른 방법의 기능 방식은 이하에서 도7에 따른 흐름도에 의해 설명된다. 프로그램은 엔진 제어부와, 도6에 도시된 부품들에 의해 처리된다. 진단 프로그램의 시작 후, 프로그램점(1000)일 때 엔진 제어부(35) 내에서는 당업자에게 공지되므로 여기서 자세히 설명되지 않는 방식으로, 오버런 연료 차단의 작동 상태가 존재하는지의 여부가 조사된다. 오버런 연료 차단의 작동 상태는 클러치가 폐쇄된 경우 릴리스된 가속 페달을 이용해서 예컨대 엔진 제어부(35)에 의해 인식될 수 있다.
엔진 제어부(35)에 의해 오버런 연료 차단의 작동 상태가 인식되면, 프로그램점(1200)으로 분기되고, 그렇지 않은 경우 프로그램점(1100)으로 분기된다. 프로그램점(1100)에서 엔진 제어부는, 엔진(1)의 절반의 실린더만이 접속되고 다른 절반의 실린더는 차단되는 반 엔진 작동의 작동 상태가 존재하는지의 여부를 마찬 가지로 당업자에게 공지된 방식으로 조사한다. 이에 대한 실시예로서 도5에는, 4개의 실린더가 확대된 도1의 엔진이 도시된다. 이로써 도5에 따른 엔진(1)은 4개의 실린더(5, 10, 15, 20) 외에, 제5 실린더(21), 제6 실린더(22), 제7 실린더(23) 및 제8 실린더(24)를 포함한다. 도5의 도면에 따라, 제1 실린더(5), 제3 실린더(15), 제5 실린더(21) 및 제7 실린더(23)는 차단되는 반면, 나머지 실린더들(10, 20, 22, 24)은 접속된다. 반 엔진 작동의 작동 상태는, 도8에 도시된 바와 같이 엔진 회전수(nmot)가 제1 엔진 회전수(n1)와 제2 엔진 회전수(n2) 사이에 위치하고 이 경우 n2 > n1이며, 이와 동시에 엔진에 의해서 송출된 토크(Md)가 0과, 최대로 조정 가능한 절반의 엔진 토크(Md)와 동일한 상부 임계값(Md1) 사이의 값을 취할 때, 당업자에게 공지된 방식으로 엔진 제어부에 의해 인식된다. 이하에서 설명되는 진단은, 상부 한계값(Md1)의 영역 내에 있는 엔진 토크 시의 반 엔진 작동일 때 정상적 주행 작동 중 현저한 토크 강하를 일으키므로, 이를 방지하기 위해 상기 진단은 엔진 토크가 적용 가능한 수치 AB만큼 상부 한계값(Md1)보다 작은 경우에 대해서만 선택적으로 개시될 수도 있다. 이러한 수치는, 엔진의 운행시 이하에서 설명될 진단의 실행을 위해, 엔진에 의해서 구동되는 차량의 운전자가 진단에 연결된 토크 강하를 인식하지 못하도록 적용된다. 프로그램점(1100)에서, 바람직하게는 엔진이 적용 가능한 수치(AB)만큼 토크가 상부 한계값(Md1)보다 더 작은 반 엔진 작동에 위치하는 것이 엔진 제어부(35)에 의해 검출되면, 프로그램점(1200)으로 분기되며 그렇지 않은 경우 프로그램이 종료되고 진단이 실행되지 않는다. 이하에서 설명될 진단은, 밸브가 차단되지 않은 개별 실린더에 대한 연료 공급만이 중단되는 오버런 연료 차단의 경우에서와 같이, 우선 모든 실린더가 접속되는 완전 엔진 작동 시에도 가능한 것이 언급된다. 그러나 완전 엔진 작동 시, 이하에서 설명되는 진단의 실행의 경우 현저한 토크 저하가 계산된다.
프로그램점(1200)에서, 오버런 연료 차단의 경우에 대해 진단될 실린더(700)가 예시적으로 선택되어 차단되며, 즉 밸브 제어부(550)는 전체 밸브(60, 61, 65, 66)를 이들이 영구적으로 완전히 폐쇄되도록 제어한다. 앞서 검출된 반 엔진 작동의 경우, 프로그램점(1200)에서 이미 차단된 하나의 실린더는 엔진 제어부(35)에 의해 도6의 실린더로서 진단을 위해 선택되며, 그 밸브들은 이미 영구적으로 완전한 폐쇄 위치로 제어된다. 이어서 프로그램점(1300)으로 분기된다.
프로그램점(1300)에서 엔진 제어부(35)는 도6에 도시되지 않은 진단 제어 장치의 진단 명령을 이용해서, 실린더(700)의 하나 또는 전체 배출 밸브(65, 66)가 진단되어야 하는지를 조사한다. 그렇다면, 프로그램점(1400)으로 분기되며, 그렇지 않은 경우, 즉 실린더(700)의 하나 또는 전체 유입 밸브(60, 61)가 진단되어야 하면, 프로그램점(1500)으로 분기된다. 배출 밸브의 진단 및 유입 밸브의 진단을 위해, 실린더(700) 내의 그 수는 무관하다.
프로그램점(1400)에서 밸브 제어부(550)는 하나 또는 전체 유입 밸브(60, 61)를 개방시킨다. 이어서 프로그램점(1600)으로 분기된다.
프로그램점(1500)에서 밸브 제어부(550)는 하나 또는 전체 배출 밸브(65, 66)를 개방시킨다.
이어서 프로그램점(1600)으로 분기된다.
프로그램점(1600)에서 제2 검출 유닛(400)은 가스 교환을 위해 기대되는 특징적인 값을 검출한다. 가스 교환을 위해 기대되는 특징적인 값은 가스 교환이 기대되지 않을 때 0이며, 가스 교환이 기대될 때 1이다. 기대되는 가스 교환을 위해 특징적인 값(GWE)의 검출을 위해, 실린더(700)의 전체 유입 밸브와 배출 밸브(60, 61, 65, 66)의 조정된 밸브 위치들의 에러가 없는 상태가 전제된다. 제시된 경우, 조정된 밸브 위치들의 에러가 없는 상태일 때 실제 가스 교환이 기대되지 않는데, 이는 프로그램점(1400)에서 에러가 없는 밸브 위치일 때 전체 배출 밸브(65, 66)가, 프로그램점(1500)에서는 전체 유입 밸브(60, 61)가 폐쇄되어야 하기 때문이다. 따라서 프로그램점(1600)에서 특징적인 값(GWE)으로서 값 0이 주어진다. 전체 유입 밸브 또는 전체 배출 밸브가 프로그램점(1400, 1500)에서와 마찬가지로, 에러가 없는 밸브 위치일 때 영구적으로 폐쇄되면, 가스 교환이 일어나지 않으며, 즉 실린더(700)에 의한 흡인관(25)과 배기 가스 분기 장치(75) 사이의 가스 교환은 가능하지 않다. 이로써 실린더(700)를 위한 가스 교환(GWE)에 기대되는 값은 0과 같다. 또한 프로그램점(1600)에서, 실제로 실린더(700)의 가스 교환을 위해 특징적인 값(GWT)은 제공된 흡인관 압력(ps)과 제공된 흡인 출력(fupsrl)에 따라, 이하에서 더 정확하게 설명될 방법으로, 제1 검출 유닛(500)에 의해 검출된다. 프로그램점(1400)에서 하나 또는 2개의 배출 밸브(65, 66)가 에러가 있게 개방되었거나 에러가 있게 개방되는 경우, 흡인관 압력(25)과 배기 가스 분기 장치(75) 사이의 가스 교환이 주어지므로, 실제로 실린더(700)의 가스 교환을 위해 특징적인 값(GWT) 은 1과 같다. 이는 프로그램점(1500)에서 하나 또는 2개의 유입 밸브(60)가 에러가 있게 개방되었거나 에러가 있게 개방될 때 상응하게 적용된다. 그러나 프로그램점(1400)에서 2개의 배출 밸브(65, 66)가 에러가 없고 영구적으로 폐쇄되거나, 프로그램점(1500)에서 2개의 유입 밸브(60, 61)가 에러가 없고 영구적으로 폐쇄되면, 실린더(700)의 가스 교환을 위해 실제로 특징적인 값(GWT)으로서 값 0이 주어진다. 이어서 프로그램점(1700)으로 분기된다.
프로그램점(1700)에서, 인식 유닛(300)은 실제 기대되는 특징적인 값(GWE)이 실제로 검출된 특징적인 값(GWT)과 일치하는지의 여부를 조사한다. 그렇다면, 에러 없음이 인식되며, 신호(F)가 인식 유닛(300)의 출력에 리세팅되고 프로그램은 종료된다. 그렇지 않은 경우, 프로그램점(1800)으로 분기된다.
프로그램점(1800)에서, 신호(F)는 인식 유닛(300)의 출력에 세팅되며, 프로그램점(1400)을 통해 프로그램점(1800)에 도달되었을 때 하나의 배출 밸브의 에러가 인식되고, 프로그램점(1500)을 통해 프로그램점(1800)에 도달되었을 때 하나의 유입 밸브(60, 61)의 에러가 인식된다. 어떤 배출 밸브 또는 유입 밸브에 에러가 있는지는, 프로그램점(1400)을 통해 검출될 에러가 있는 배출 밸브의 경우 실린더(700)가 단 하나의 배출 밸브를 포함하지 않거나, 프로그램점(1500)을 통해 검출될 에러가 있는 유입 밸브의 경우 실린더(700)가 단 하나의 유입 밸브를 포함하지 않으면, 검출되지 않는다.
이어서 프로그램점(1900)으로 분기된다.
프로그램점(1900)에서, 진단 제어부에 의해 진단될, 접속된 또는 접속될 엔 진(1)의 실린더가 선택되며, 이는 이하에서는 다시 도6에 따른 실린더(700)이어야 하고, 이러한 목적을 위해 상기 실린더는, 앞서 스위치오프되었을 때, 즉 밸브 제어부(550)가 전체 밸브(60, 61, 65, 66)를, 이들이 후속 작동 사이클 내에서 공지된 방식으로 개폐되고 가스 교환이 가능하도록, 제어할 때 접속되는데, 이는 접속된 실린더가 흡인관으로부터 유입 밸브를 통해 실린더의 연소실로 공기를 유입시키고 실린더의 연소실로부터 배출 밸브를 통해 배기 가스관으로 배기 가스를 유입시키기 때문이다. 이로써 가스 교환을 위한 값은 1과 같다. 이어서 프로그램점(2000)으로 분기된다.
프로그램점(2000)에서 엔진 제어부(35)는 특정의 배출 밸브의 진단을 위한 지시가 진단 제어부로부터 제공되는지의 여부를 조사한다. 그렇다면, 프로그램점(2000)으로 분기되며, 그렇지 않은 경우, 즉 진단 제어부에 의해 실린더(700)의 특정의 유입 밸브를 진단할 사전 설정이 있는 경우, 프로그램점(2100)으로 분기된다.
접속된 하나의 실린더의 진단 시, 에러가 있는 특정의 배출 밸브 또는 에러가 있는 특정의 유입 밸브가 식별되므로, 프로그램점(2200)을 통해 하나의 특정의 배출 밸브를 진단하기 위한 상응하는 사전 설정 또는, 프로그램점(2100)을 통해 하나의 특정의 유입 밸브를 진단하기 위한 상응하는 사전 설정이 진단 제어부에 의해 실행된다.
프로그램점(2200)에서 밸브 제어부(550)는 적어도 하나의 이중의 크랭크 샤프트 회전을 위해, 진단될 배출 밸브와는 상이한 전체 배출 밸브들을 폐쇄시킨다. 예컨대 제1 배출 밸브(65)가 진단되어야 하면, 밸브 제어부(550)는 제2 배출 밸브(66)를 상응하게 폐쇄시킨다.
프로그램점(2100)에서 밸브 제어부(550)는, 적어도 하나의 이중의 크랭크 샤프트 회전을 위해, 진단될 유입 밸브와는 상이한 전체 유입 밸브들을 상응하게 폐쇄시킨다. 도6에 따른 실시예에서, 제1 유입 밸브(60)가 진단되는 경우, 제2 유입 밸브(61)는 밸브 제어부(550)에 의해 상응하는 방식으로 폐쇄된다.
이어서, 프로그램점(2100) 및 프로그램점(2200)은 프로그램점(2300)으로 분기된다.
프로그램점(2300)에서 제2 검출 유닛(400)은 전체 밸브(60, 61, 65, 66)의 에러가 없는 밸브 위치의 가정 하에, 가스 교환(GWE)을 위해 실제로 기대되는 특징적인 값을 검출한다. 이러한 경우, 가스 교환(GWE)을 위해 실제로 기대되는 특징적인 값은 1과 같은데, 이는 진단될 유입 밸브 또는 배출 밸브에 의한 가스 교환이 가능해야 하기 때문이다. 프로그램점(2300)에서 제1 검출 유닛(500)은 제공된 흡인관 압력(ps)과 제공된 흡인 출력(fupsrl)에 따라 실린더(700)의 가스 교환을 위해 실제로 검출된, 특징적인 값(GWT)을 검출한다. 적어도 관찰된 이중의 크랭크 샤프트 회전을 위해 진단될 배출 밸브가 에러가 있게 폐쇄되었거나 폐쇄되고 또는, 적어도 관찰된 이중의 크랭크 샤프트 회전을 위해 진단될 유입 밸브가 에러가 있게 폐쇄되었거나 폐쇄되면, 실제로 검출된 특징적인 값을 위해 관찰된 이중의 크랭크 샤프트 회전을 위한 값 0이 주어지는데, 이는 프로그램점(2200)의 경우 전체 배출 밸브가, 프로그램점(2100)의 경우 전체 유입 밸브가 관찰된 크랭크 샤프트 회전을 위해 폐쇄되기 때문이다. 이어서 프로그램점(2400)으로 분기된다.
프로그램점(2400)에서 인식 유닛(300)은 실제 기대되는 값(GWE)이 실제 검출된 값(GWT)에 상응하는지를 조사한다. 그렇다면, 신호(F)는 인식 유닛(300)의 출력에 리세팅되고 에러는 인식되지 않으며 프로그램이 종료되고, 그렇지 않은 경우 프로그램점(2500)으로 분기된다.
프로그램점(2500)에서 신호(F)는 인식 유닛(300)의 출력에 세팅되므로, 진단될 배출 밸브는 프로그램점(2200)에서 또는, 진단될 유입 밸브는 프로그램점(2100)에서 에러가 있게 폐쇄된 것으로 인식된다. 이어서 프로그램이 종료된다.
실린더(700)가, 진단될 배출 밸브의 경우 2개 또는 그 이상의 배출 밸브를 또는, 진단될 유입 밸브의 경우 2개 또는 그 이상의 유입 밸브를 포함할 때, 에러가 있는 밸브를 식별하기 위한 방법이 설명한 방식으로 실행된다. 실린더(700)가, 진단될 배출 밸브의 경우 상기 배출 밸브만을 포함하고 추가의 배출 밸브를 포함하지 않을 때 그리고, 진단될 유입 밸브의 경우 상기 유입 밸브만을 포함하고 추가의 유입 밸브를 포함하지 않을 때, 프로그램점(2100, 2200)은 생략될 수 있으며, 프로그램점(2000)은 단독의 배출 밸브 또는 단독의 유입 밸브의 진단을 위한 지시만을 진단 제어부의 측에서 제시한다. 이러한 경우, 에러가 있게 폐쇄된, 진단될 배출 밸브 또는 에러가 있게 폐쇄된, 진단될 유입 밸브에서는 적어도 하나의 이중의 크랭크 샤프트 회전의 지속을 위해, 추가의 밸브가 폐쇄되지 않고서도, 가스 교환을 위해 실제로 검출된 특징적인 값이 이미 0과 같다. 단독으로 제공된, 진단될 배출 밸브의 경우 복수의 유입 밸브가, 단독으로 제공된, 진단될 유입 밸브의 경우 복수 의 배출 밸브가 실린더(700) 내에 제공될 수 있다.
일반적으로, 도6과 도7의 본 발명에 따른 방법 및 장치에는 이하의 원리가 기초가 된다:
적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브에서 에러가 있는 밸브 위치의 존재를 검출하기 위해, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브와는 상이한, 적어도 하나의 실린더의 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브는 사전 설정된 위치로 오며, 상기 위치는, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브의 밸브 위치에 에러가 있는 경우 적어도 하나의 실린더의 가스 교환이, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브의 밸브 위치에 에러가 없는 경우에 대한 적어도 하나의 실린더의 가스 교환과는 현저하게 상이하도록 선택되고, 적어도 하나의 실린더의 가스 교환을 위해 특징적인 값이 검출되며, 상기 값은 적어도 하나의 실린더의 전체 유입 밸브와 배출 밸브의 조정된 밸브 위치의 에러가 없는 상태를 위해 실제로 기대되고, 실제로 적어도 하나의 실린더의 가스 교환을 위해 특징적인 값이 검출되며, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브 또는 배출 밸브의 위치의 에러는 실제로 기대되는 값의 편차 시에 인식된다. 본 발명에 따른 방법과 본 발명에 따른 장치는 진단될 밸브 외에 에러가 있는 밸브가 존재하지 않는, 보정된 진단 결과에 안정성을 제공한다. 그렇지 않은 경우, 진단 결과에는 에러 위험이 있다.
프로그램점(1900)에서 엔진의 어떠한 실린더도 접속되지 않으면, 예컨대 진단 제어부의 사전 설정에 따라 진단될 하나의 실린더가 접속된다. 이는 예컨대 추가로 전체 실린더가 차단되는, 즉 그 밸브들이 영구적으로 폐쇄되는 오버런 연료 차단의 경우에 해당될 수 있다.
설명한 진단을 위해 가스 교환(GWE, GWT)을 위한 값들이 값 0 또는 1만은 취할 수 있으므로, 편차가 있는 경우 이는 중요하다.
실린더(700)에서 설명된 진단은 엔진(1)의 전체 실린더에 대해, 설명한 방식으로 실행될 수 있다.
이하에서는, 가스 교환(GWT)을 위해 실제로 검출된 특징적인 값이 흡인관 압력 곡선의 평가를 통해 그리고/또는 진단될 실린더(700)의 흡인 출력의 평가를 통해 검출되는 것이 설명된다. 적어도 하나의 이중의 크랭크 샤프트 회전을 위해 에러가 있게 개방되지 않은 유입 밸브 또는, 현저한 공기 유동량이 유입 밸브를 스쳐 흐르지 않도록 에러에 따라 단지 아주 짧게만 또는 적은 행정으로 개방되는 하나의 유입 밸브의 경우, 상기 크랭크 샤프트 회전을 위해 실린더(700)의 흡인은 실행되지 않으며, 즉 흡인 출력(fupsrl)은 0과 같다. 흡인 출력 없이는 가스 교환도 가능하지 않으므로, 이 경우 0과 동일한 fupsrl으로부터는 값 GWT이 제1 검출 유닛(500)에서 0과 동일할 수 있는 것이 추론된다. 이에 반해 에러가 있게 개방된 유입 밸브의 경우, 흡인 출력(fupsrl)은 0보다 크므로, 흡인 출력(fupsrl)으로부터는 가스 교환의 존재만이 추론될 수 있다. 에러가 있게 개방된 유입 밸브의 경우 실린더(700)의 전체 배출 밸브들이, 적어도 관찰된 이중의 크랭크 샤프트 회전을 위해 폐쇄되면, 연소시 발생하는 배기 가스는 배기 가스 분기 장치(75) 대신에, 흡인관(25)에 이른다. 이로써, 흡인관 압력 곡선은, 배기 가스가 흡인관으로 되돌아감으로써 야기된 피크를 포함한다. 이러한 흡인관 압력 곡선의 피크는 제1 검출 유닛(500)에 의해서, 예컨대 임계값 비교 또는 흡인관 압력 곡선의 기울기 평가를 통해 인식될 수 있다. 실린더(700)의 배출 행정시 흡인관 압력이, 적합하게 적용된, 사전 설정된 임계값 위에 있고 그리고/또는 배출 행정시 흡인관 압력의 시간 곡선의 기울기가 적합하게 적용된, 사전 설정된 임계값 위에 있으면, 실린더(700)의 흡인 출력이 존재함에도 불구하고 가스 교환이 없는 것이 인식된다. 값(GWT)은 0으로 세팅된다.
전체 유입 밸브가 영구적으로, 또는 적어도 하나의 이중의 크랭크 샤프트 회전을 위해 폐쇄되면, 이 시간 동안 제1 검출 유닛(500)에 의해서 실린더(700)의 흡인 출력 및 이로써 가스 교환이 검출되지 않는다. 전체 배출 밸브가 영구적으로, 또는 하나의 이중의 크랭크 샤프트 회전을 위해 폐쇄되거나, 특히 현저한 배기 가스 유동량이 상응하는 배출 밸브를 스쳐서 흐르지 않도록, 에러에 따라 단지 짧게만 또는 적은 행정으로 개방되면, 이 시간 동안 실린더의 흡인 출력의 존재와 무관하게 배출 행정시 에러가 없이 또는 에러가 있게 개방된 유입 밸브를 통해 흡인관으로 누출된 배기 가스에 의해, 그리고 이로써 제1 검출 유닛(500)에 의해 인식된 압력 피크에 의해, 가스 교환의 중단이 인식되고 값(GWT)은 0으로 세팅된다. 실린더(700)의 하나의 흡인 출력이 제공되고 언급한 압력 피크가 배출 행정 시에 중단되는, 모든 다른 경우들에서, 제1 검출 유닛(500)에 의해 가스 교환이 인식되며 GWT는 1로 세팅된다.
설명한 진단은 엔진(1)의 복수의 실린더를 위해서도 동시에 실행될 수 있다.
도1은 엔진의 블록 회로도.
도2a는 크랭크각에 대한 밸브 행정의 그래프.
도2b는 크랭크각에 대한 흡인관 압력의 그래프.
도2c는 흡인관 내에 유입된 유동량의, 크랭크각에 대한 그래프.
도3은 엔진의 하나의 실린더의 흡입 출력을 위해 특징적인 변수를 검출하기 위한 장치 및 방법을 설명하기 위한 기능도.
도4는 실린더의 흡인 출력을 위해 특징적인 변수를 검출하기 위한 방법의 순서에 대한 흐름도.
도5는 도1에 따른 엔진과 비교해서 그 실린더 수가 2배이며 반 엔진 작동의 작동 상태시 작동되는 엔진의 개략도.
도6은 본 발명에 따른 장치와 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 기능도.
도7은 본 발명에 따른 방법의 순서에 대한 흐름도.
도8은 본 발명에 따른 진단을 실행하기 위한 엔진의 작동 영역을 도시한 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진
5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24 : 실린더
25 : 흡인관
35 : 엔진 제어부
55 : 흡인관 압력 센서
60, 61 : 유입 밸브
65, 66 : 배출 밸브
80 : 공기량 센서
130, 150, 155, 160, 165 : 적분기
140, 160 : 스위치
40, 300, 500, 550 : 수단

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)를 갖는 엔진(1)의 작동 방법이며, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)가 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 및 적어도 하나의 배출 밸브(65, 66)를 포함하는, 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 방법에 있어서,
    적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환이 진단되며, 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)에서 에러가 있는 밸브 위치의 존재를 검출하기 위해, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)와는 상이한, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)는 사전 설정된 위치로 오며, 상기 위치는, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)의 밸브 위치에 에러가 있는 경우 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환이, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)의 밸브 위치에 에러가 없는 경우에 대한 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환과는 현저하게 상이하도록 선택되고, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위해 특징적인 값이 검출되며, 상기 값은 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 및 적어도 하나의 배출 밸브(65, 66)의 조정된 밸브 위치의 에러가 없는 상태를 위해 실제로 기대되고, 적어도 하나의 실린 더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위해 실제의 특징적인 값이 검출되며, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)의 위치의 에러는 실제로 기대되는 값의 편차에 따라 인식되는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)의 위치의 에러는, 검출된 편차가 분명할 때 인식되는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가스 교환을 위해 특징적인 값은, 엔진(1)의 흡인관(25) 내의 압력 곡선의 평가를 통해 그리고/또는 엔진(1)의 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 흡인 출력의 평가를 통해 검출되는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 그 전체 유입 밸브(60, 61)와 배출 밸브(65, 66)가 폐쇄된 밸브 위치에 있는 것이 기대되는, 차단된 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 에러가 있게 개방된 또는 에러가 있게 개방되는 유입 밸브(60, 61)를 검출하기 위해, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환의 진단을 위해 적어도 하나의 배출 밸브(65, 66)가 개방되며, 적어도 하나의 배출 밸브(65, 66)의 개방시 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위해 특징적인 값이 검출되고, 에러가 있게 개방된 또는 에러가 있게 개방되는 유입 밸브(60, 61)는, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위해 검출된 특징적인 값이 가스 교환의 존재를 나타낼 때 인식되는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 그 전체 유입 밸브(60, 61)와 배출 밸브(65, 66)가 폐쇄된 밸브 위치에 있는 것이 기대되는, 차단된 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 에러가 있게 개방된 또는 에러가 있게 개방되는 배출 밸브(65, 66)를 검출하기 위해, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환의 진단을 위해 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61)가 개방되며, 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61)의 개방시 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위해 특징적인 값이 검출되고, 에러가 있게 개방된 또는 에러가 있게 개방되는 배출 밸브(65, 66)는, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위해 검출된 특징적인 값이 가스 교환의 존재를 나타낼 때 인식되는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 교환이 기대되는, 접속된 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 에러가 있게 폐쇄된 또는 에러가 있게 폐쇄되는 배출 밸브(65, 66)의 검출을 위해서는, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환의 진단을 위해, 에러가 있게 폐쇄된 또는 에러가 있게 폐쇄되는 검출될 배출 밸브(65, 66)와는 상이한, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 전체 배출 밸브(65, 66)가 폐쇄되며, 이 경우 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위한 특징적인 값이 검출되고, 에러가 있게 폐쇄된 또는 에러가 있게 폐쇄되는 배출 밸브(65, 66)는, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위해 검출된 특징적인 값이 가스 교환이 존재하지 않는 것을 나타낼 때, 인식되는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 교환이 기대되는, 접속된 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 에러가 있게 폐쇄된 또는 에러가 있게 폐쇄되는 유입 밸브(60, 61)의 검출을 위해서는, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환의 진단을 위해, 에러가 있게 폐쇄된 또는 에러가 있게 폐쇄되는 검출될 유입 밸브(60, 61)와는 상이한, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 전체 유입 밸브(60, 61)가 폐쇄되며, 이 경우 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위한 특징적인 값이 검출되고, 에러가 있게 폐쇄된 또는 에러가 있게 폐쇄되는 유입 밸브(60, 61)는, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위해 검출된 특징적인 값이 가스 교환이 존재하지 않는 것을 나타낼 때, 인식되 는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 원하는 진단에 따라 접속 또는 차단되는 오버런 연료 차단의 작동 상태 중, 에러가 있는 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)의 검출이 실행되는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 엔진(1)의 절반의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)가 차단되고 엔진(1)의 다른 절반의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)는 접속되는 반 엔진 작동의 작동 상태 중, 에러가 있는 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)의 검출이 실행되는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 방법.
  10. 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)를 갖는 엔진(1)의 작동 장치(35)이며, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)가 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 및 적어도 하나의 배출 밸브(65, 66)를 포함하는, 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 장치에 있어서,
    적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 진단하기 위한 수단(40, 500)이 제공되며, 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)에서 에러가 있는 밸브 위치의 존재를 검출하기 위해 수단(550)이 제공되고, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)와는 상이한, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)는 사전 설정된 위치로 오며, 상기 위치는, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)의 밸브 위치에 에러가 있는 경우 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환이, 검출될 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)의 밸브 위치에 에러가 없는 경우에 대한 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환과는 현저하게 상이하도록 선택되고, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위해 특징적인 값을 검출하기 위한 수단(400)이 제공되며, 상기 값은 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 및 적어도 하나의 배출 밸브(65, 66)의 조정된 밸브 위치의 에러가 없는 상태를 위해 실제로 기대되고, 적어도 하나의 실린더(5, 10, 15, 20, 21, 22, 23, 24)의 가스 교환을 위한 실제의 특징적인 값을 검출하기 위한 수단(500)이 제공되며, 실제로 기대되는 값의 편차에 따라 검출될 적어도 하나의 유입 밸브(60, 61) 또는 배출 밸브(65, 66)의 위치의 에러를 인식하는 인식 수단(300)이 제공되는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 실린더를 갖는 엔진 작동 장치.
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