KR20090003162A - 사용되는 연료 등급에 내연 기관을 적응시키는 방법 - Google Patents

사용되는 연료 등급에 내연 기관을 적응시키는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기관 시동 시 채택되는, 내연 기관의 연료 공급 수단을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 기관용 연료/산화체 공급 혼합물의 부유도를 나타내는 기관용 하나 이상의 특징값(11)을 측정하는 단계, 상기 측정된 특징값(11)과 참조값(21)을 비교하여 상기 2개의 값 사이의 차이값(22)을 결정하는, 비교 단계, 및 제어 유닛(3)에 의해 방사되며 상기 차이값(22)에 따른 제어 신호(31)를 사용하여 상기 공급 수단(5)을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

사용되는 연료 등급에 내연 기관을 적응시키는 방법{METHOD OF ADAPTING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE TO THE GRADE OF FUEL USED}
본 발명은, 일반적으로 사용되는 연료의 등급에 따른 내연 기관의 시동 작동에 관한 것이다.
보다 상세히, 본 발명은 기관 시동 시 채택되는 내연 기관의 연료 공급 수단을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 기관용 연료/산화체(oxidant) 공급 혼합물의 부유도(richness)를 나타내는 기관용 하나 이상의 특징값을 측정하는 단계, 상기 측정된 특징값과 참조값을 비교하여 상기 2개의 값 사이의 차이값을 결정하는 비교 단계 및 제어 유닛에 의해 방사되며 상기 차이값에 따른 제어 신호를 사용하여 상기 공급 수단을 제어하는 단계를 포함한다.
이러한 방법은 당업자에게 공지되어 있다. 사실, 본 기술 분야에서 동일 기관에 사용될 수 있는 연료에는 수개의 등급이 있으며, 특히 저급인, 즉 약한 휘발성인 연료와 매우 부유한, 즉 강한 휘발성 연료가 있다. 따라서, 기관의 양호한 시동을 위해 연료 부유도를 보정할 필요가 있다.
그러나 이러한 기관 제어 시스템이 가질 수 있는 부유도 조정은 수십 퍼센트에 이를 수 있기에, 오염물 방출이 실질적으로 이루어진다.
일반적으로 표준 시동은 "표준(standard)" 연료에서 예상되며, 시동 작동은 시동 동안 혼합물의 부유도가 만족되지 않는다면 이를 조절하는 단계로 이루어진다. 이러한 방법은 약자인 FQA(Fuel Quality Adaptation)로서 공지되며, 이는 "연료의 등급을 적용"한다는 의미이다. 예를 들어, 기관 속도가 모니터링되며 기관 속도 증가의 구배가 필요한 만큼이 아니라면, 연료/산화체 혼합물의 부유도가 실시간으로 다양해진다. 대안적으로 기관 속도 증가 전에 상사점(TDC; top dead center)을 통한 피스톤 통과(passage) 수치가 모니터링될 수 있다(연료/산화체 혼합물 농도가 연할수록, TDC를 통한 피스톤 통과가 기관 시동 전에 보다 더 필요할 것이다). 기관 시동시 아이들링(idling) 속도로 회귀한 이후 기관 속도의 편차가 주지될 수 있으며, 참조값과의 비교 이후 사용되는 연료/산화체 혼합물의 등급 또는 부유도가 결정될 수 있다.
이러한 연료/산화체 혼합물의 품질을 탐지하는 수단은 측정된 특징값과 참조값을 비교함으로써 기관 속도의 특징값 측정을 수행한다.
그러나 이러한 탐지 수단의 신뢰성은 실재 기관 속도의 특징값으로부터의 편차를 한정하는데 사용되는 참조값의 신뢰도에 의존한다. 기관의 사용년도(age)는 그 작동에 악영향을 준다는 점과, 이러한 참조값은 특히 기관의 사용년도, 작동시간 수치, 운행거리, 또는 기관 작동의 악화와 관련된 기타 다른 파라미터에 따라 다양할 수 있다. 따라서, 측정된 특징값과 이러한 참조값을 비교하는 경우 신뢰성 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 일반적으로 언급한 제한이 없는 연료/산화체 혼합물 등급을 탐지하는 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 내연 기관의 연료 공급을 제어하는 제어 수단 방법은 전술한 일반적인 한정에 따르며, 추가하여 기관의 사용년도 문턱값(aging threshold)이 통과하는 경우 갱신된 참조값을 제공하는 것으로 이루어지는 갱신 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 방법에 의해, 본 방법은 특히 장기간 사용에 있어서 현재 사용되는 시스템보다 정확한 연료/산화체 혼합물의 부유도 측정을 가능하게 한다.
본 발명의 일 양상에 따라, 갱신된 참조값은 차량의 운행거리, 작동시간 수치 및/또는 사용년도에 따른 컴퓨터 맵(computer map)을 사용하여 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 갱신 단계는 비교 단계에 선행된다.
본 발명의 다른 양상에 따라, 측정된 특징값은 기관 시동에 필요한 기관의 피스톤의 상사점을 통과하는 통과 수치이다.
대안으로서, 측정된 특징값은 기관 속도 증가의 구배이다.
다른 대안으로서, 측정된 특징값은 기관이 아이들링 속도로 회귀되는 경우 편차값이다.
더욱이, 다른 양상에 따라, 본 발명은 내연 기관이 시동되는 경우 기관의 연료 공급 수단을 제어하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는, 센서, 전자 제어 유닛, 및 연료 공급을 제어하는 수단을 포함하며, 상기 전자 제어 유닛은 참조값에 의해 제어되는 비교 수단 및 제어 유닛을 포함하며, 기관의 사용년도 문턱값에 기 초하여 계산된 갱신된 참조값을 제공하기 위한 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이러한 양상에 따라, 갱신된 참조값을 제공하기 위한 유닛이 컴퓨터 맵일 수 있다.
추가로, 본 발명의 이러한 양상에서, 갱신된 참조값의 제공은 사용년도 문턱값이 도달된 경우 수행된다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 비제한적 실시예로서 후술되는 설명에 의해 명료할 것이다.
도 1은, 시동 동안 기관 속도의 시간에 대한 그래프를 도시한다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 내연 기관 제어 회로를 개략적으로 도시한다.
도 1에서, 과도적 기관 속도(A) 및 정상 기관 속도(B)가 명료히 도시된다.
과도적 기관 속도(A)는 수개의 연속 위상(Ⅰ, Ⅱ, 및 Ⅲ)으로 이루어진다.
제 1 위상(Ⅰ)은 시동기 모터에 의한 기관 시동이며, 이 동안 기관은 기계적으로 구동되고 기관과의 동기화가 나타난다. "동기화(synchronization)"는 각각의 실린더 및 이에 연관된 행정 사이클(흡기, 압축, 연소, 배기)에서의 피스톤의 정확한 위치에 의해 규정된다. 이러한 위상은 주입 및 점화와 같은 작용의 시작을 포함한다. 이 순간, 첫 번째 폭발을 획득하는데 필요한 상사점을 통하는 피스톤의 통과 수치가 측정될 수 있다. 사실, 이러한 측정은 사용되는 연료/산화체 혼합물의 등급에 대한 정보를 제공하며, 저급 가솔린은 폭발하는데 있어서 상사점을 통하는 보다 많은 통과를 필요로 할 것이다.
제 2 위상(Ⅱ)은 첫 번째 폭발이 이루어진 직후의 기관 속도 증가를 포함한다. 이러한 증가는 아이들링 속도보다 큰 최대치에 이른다. 대부분, 연료/산화체 혼합물은 이러한 위상 동안 부유화(enrich)되어 깨끗하고 신속하며 재생산 가능한 시동을 획득하며, 따라서 "정상(sound)" 방법이다. 기관 속도의 이러한 증가의 구배 측정값은 기관 속도의 특징값이며, 사용되는 연료/산화체 혼합물의 부유도 또는 등급을 결정할 수 있다. 사실, 완만한 구배는 보통 부유화가 필요한 저급 가솔린을 나타낸다.
과도적 기관 속도의 마지막 위상(Ⅲ)은 아이들링 속도로의 회귀이다. 몇 가지 상황이 발생할 수 있다. 사실, 가끔 이러한 회귀는 기관 속도의 완만한 구배에 의해 이루어지며, 다른 경우 기관 속도는 기관 아이들링 속도 아래로 떨어졌다가 다시 상승될 수 있다. 아이들링 속도로의 이러한 회귀 위상은 무엇보다 연료/산화체 혼합물의 특성 즉 부유도에 영향을 받는다. 이러한 위상에서 기관 속도의 최대 편차값을 측정하는 작동이 수행될 수 있다. 최대 편차값은, 기관이 아이들링 속도로 회귀하는 경우 다시 상승하기 이전 이러한 아이들링 속도에서 안정화될 때까지의 기관 속도가 도달하는 최소값이다. 혼합물 농도가 연할수록 기관 속도는 보다 많이 아이들링 속도 참조값 아래로 떨어질 것이며 따라서 기관의 측정된 아이들링 속도와 비교하여 최대 편차값이 더 커질 것이다.
이러한 위상 이후, 아이들링 속도가 정착되면 기관은 정상 위상(B)으로 고려되며, 즉 아이들링 속도가 안정화된다.
따라서, 본 발명에서 수행되는 기관 속도 측정 작동은, 첫 번째 폭발을 획득하는데 필요한 상사점을 통한 피스톤 통과 수치를 관찰함으로써 기관 연료/산화체 공급 혼합물의 부유도를 찾을 수 있다. 또한, 기관 속도 증가의 구배는 기관 연료/산화체 공급 혼합물의 부유도 특징이며, 저급 가솔린은 보다 완만한 구배를 야기한다. 마지막으로, 아이들링 속도로의 회귀 시점에서, 아이들링 속도 아래로의 낮은 지점 역시 기관 연료/산화체 공급 혼합물의 부유도 특징이다.
측정될 수 있는 전술한 파라미터들은 예시적으로 인용된 것이며 연료/산화체 혼합물의 등급 또는 부유도를 결정하는 기타 다른 수단 역시 본 발명의 일부로서 고려될 수 있음을 주지하여야 한다.
도 2에는, 본 발명에 따른 연료 공급 제어 회로가 개략적으로 도시되며, 센서(1), 전자 제어 유닛(6), 연료/산화체 혼합물 공급 제어 수단(5), 및 컴퓨터 맵(7)을 포함하며, 상기 전자 제어 유닛(6)은 참조값(21)에 의해 제어되는 비교 수단(2)과 제어 유닛(3)을 포함한다. 바람직하게는, 센서(1)는 예를 들어 크랭크샤프트 상에 설치된 센서이다. 이러한 센서(1)는 기관의 연료/산화체 공급 혼합물의 부유도를 나타내는 기관 속도의 특징값(11)을 측정하며 이러한 특징값(11)을 나타내는 측정 신호를 제공한다. 이러한 신호는 전자 제어 유닛(6)에 전송되며, 여기에서 그 특징값(11)이 참조값(21)과 비교되어 상기 측정된 특징값(11)과 참조값(21) 사이의 차이값(22)을 결정한다.
본 발명에 따라, 차이값(22)을 결정하는데 사용되는 참조값(21)은 고정된 값이 아니다. 사실, 기관의 사용년도가 그 수행에 영향을 주며, 따라서 기관 속도는 기관 사용년도에 따라 다양하다. 따라서, 기관의 사용년도 조건에 따르는 컴퓨터 맵(7)은, 사용년도 문턱값이 도달한 경우 갱신된 참조값(21)을 제공하며 전자 제어 유닛(6)에 전달한 것을 포함한다. 바람직하게는, 이러한 갱신된 참조값(21)의 제공은 비교 단계 이전에 이루어지며, 그 결과 이러한 단계는 갱신된 참조값(21)으로 수행될 수 있으며, 예를 들어 소정의 갱신된 참조값(21)이 신속한 연속성을 위해 제공된 경우와 같이 반드시 필수적이 아닌 경우에도 수행될 수 있다.
갱신된 참조값(21)은 기관-사용년도 파라미터에 따를 수 있으며, 이는 예를 들어, 운행거리, 작동시간 수치이다. 동일한 방식으로 갱신된 참조값(21)의 제공을 지시하는 사용년도 문턱값은 가변적이며, 갱신된 참조값(21)의 제공 주기에 따른다. 사실, 사용년도 문턱값은 예를 들어 필요시 시동 횟수 또는 운행 거리에 따라 한정될 수 있다.
전술한 바와 같이 갱신은 참조값(21)과 관련된다. 이러한 값(21)은 다양한 파라미터와 관련된다. 사실, 소정의 파라미터가 연료/산화체 혼합물의 부유도에 대한 정보를 주는 정도에서, 이러한 파라미터는 모두 측정될 수 있으며 물론 동일한 파라미터에 대한 참조값(21)과 비교되어야 한다. 따라서, 갱신은 예를 들어 상사점의 개수, 기관 속도 증가 구배, 또는 아이들링 속도 편차값 또는 동일 형식의 어떠한 값으로 나타나는 파라미터와 무관하게 참조값(21)을 정정하여야 한다. 갱신된 참조값(21)의 실시예는, 예를 들어 193,121km(120,000마일)을 운행했던 기관 에서 상사점을 통한 피스톤 통과 수치는 1 또는 2 증가하였으며, 기관 속도 증가 최소 구배는 수십RPM/TDC(revolution per minute/top dead center) 감소하였으며, 또는 아이들링 속도 편차값은 수십 RPM 추가되었다.
일단 측정된 특징값(11)이 전자 제어 유닛(6)에 도달하면, 이러한 값은 갱신된 참조값(21)과 비교된다. 이러한 비교로부터 차이값(22)이 도출되어 제어 유닛(3)에 전달된다. 차이값(22)을 분석한 제어 유닛(3)은 제어 신호(31)를 생성하고 공급 수단(5)에 할당하여 기관을 위한 연료/산화체 공급 혼합물의 부유도를 제어한다.

Claims (6)

  1. 기관 시동 시 채택되는, 내연 기관의 연료 공급 수단을 제어하는 방법으로서, 상기 방법은,
    기관용 연료/산화체(oxidant) 공급 혼합물의 부유도(richness)를 나타내는 기관 속도의 하나 이상의 특징값(11)을 측정하는 단계;
    상기 측정된 특징값(11)과 참조값(21)을 비교하여 상기 2개의 값 사이의 차이값(22)을 결정하는, 비교 단계;
    제어 유닛(3)에 의해 방사되며 상기 차이값(22)에 따른 제어 신호(31)를 사용하여 상기 공급 수단(5)을 제어하는 단계; 및
    기관의 사용년도 문턱값(aging threshold)이 통과되면 상기 참조값(21)을 갱신하는 단계
    로 이루어지는 단계를 포함하며,
    상기 방법은,
    상기 참조값(21)을 갱신하는 단계는 차량의 운행 거리, 작동시간 수치, 및/또는 사용년도(age)에 따른 컴퓨터 맵(computer map)(7)을 사용하여 제공되는 것을 특징으로 하는,
    연료 공급 수단을 제어하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 갱신 단계는 상기 비교 단계에 선행되어 이루어지는,
    연료 공급 수단을 제어하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정된 특징값(11)은 기관 시동에 필요한 기관의 피스톤의 상사점(TDC)을 통과하는 통과(passage) 수치인,
    연료 공급 수단을 제어하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정된 특징값(11)은 기관 속도 증가의 구배인,
    연료 공급 수단을 제어하는 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정된 특징값(11)은 기관이 아이들링(idling) 속도로 회귀하는 경우의 편차값인,
    연료 공급 수단을 제어하는 방법.
  6. 내연 기관이 시동되는 경우, 기관의 연료 공급 수단을 제어하기 위한 장치로서,
    상기 장치는, 센서(1), 전자 제어 유닛(6), 및 연료 공급을 제어하는 수단(5)을 포함하며,
    상기 전자 제어 유닛은 참조값(21)에 의해 제어되는 비교 수단(2) 및 및 제어 유닛(3)을 포함하며, 상기 장치는 기관의 사용년도 조건에 기초하여 계산된 갱신된 참조값(21)을 제공하기 위한 유닛을 포함하는, 기관의 연료 공급 수단을 제어하기 위한 장치에 있어서,
    상기 참조값(21) 제공 유닛이 컴퓨터 맵(7)인 것을 특징으로 하는,
    기관의 연료 공급 수단을 제어하기 위한 장치.
KR1020087019199A 2006-01-11 2007-01-08 사용되는 연료 등급에 내연 기관을 적응시키는 방법 KR20090003162A (ko)

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