KR20090008226A - 내연기관을 작동시키기 위한 진단 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연기관에 관한 것으로 이 내연기관은 배기 가스 촉매, 람다 제어에 이용될 수 있는 방식으로 배열된 제 1 배기 가스 센서, 트림 제어에 이용될 수 있는 방식으로 배열된 제 2 배기 가스 센서를 포함한다. 제 2 배기 가스 센서의 측정 신호(VLS_DOWN)는 HC 질값(EFF_CAT_HC) 및 NOx 교정 인자(COR_NOX)에 의존하여 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)을 결정하는데 이용된다. 람다 질값(LAMB_GW)은 공기/연료 비율의 기본 설정값(LAMB_SP_RAW) 및 실제값(LAMB_AV)에 의존하여 결정된다. 오차 표시기(ERR)는 람다 질값(LAMB_GW) 및 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)에 의존하여 결정되며, 상기 오차 표시기는 제 1 범위에서 혼합물 구성요소 오차를 나타내고 제 2 범위에서 배기 가스 촉매 오차를 나타낸다. 트림 제어기의 적어도 하나의 제어 파라미터 및/또는 트림 제어기의 트림 설정값(TRIM_SP)은 NOx 교정 인자(COR_NOX)에 의존하여 적용된다.

Description

내연기관을 작동시키기 위한 진단 방법 및 장치 {DIAGNOSTIC METHOD AND DEVICE FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 배기 가스 촉매 컨버터, 람다 제어의 일부로서 배치될(deployed as part of a lambda control) 수 있도록 배열된 제 1 배기 가스 프로브(probe), 및 트림 제어(trim control)의 일부로서 배치될 수 있도록 배열된 제 2 배기 가스 프로브를 구비한 내연기관을 작동시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
내연기관을 탑재한 자동차로부터 오염물질 배기 허용치에 관하여 법적 규제가 엄격해짐에 따라, 내연기관의 작동 중에 생성되는 오염물질 배기치를 최소로 유지하는 것이 필요하게 되고 있다. 이는 첫째로 내연기관의 각 실린더 내에서 공기/연료 혼합물의 연소 동안에 생성되는 오염물질 배기을 줄이는 것에 의해 달성될 수 있다. 둘째로는, 각 실린더 내에서 공기/연료 혼합물의 연소 과정 중에 생성되는 오염물질 배기을 무해 물질로 변환하는 배기가스 후처리 시스템을 사용하여 이를 달성할 수도 있다. 특히 가솔린 연소 엔진에서 배기 가스 촉매 컨버터로서 3방향(three way) 촉매 변환기가 배치된다. 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 및 질소 산화물(NOx)과 같은 오염 물질의 높은 효율의 변환은 실린더에서 정밀하게 설정된 공기/연료 비율을 요구한다.
배기 가스 촉매 변환기의 상류의 혼합물의 조성은 예정된 변동을 나타내야만 하고 내연기관의 이렇게 특별한 작동은 공기의 부족 및 공기의 과잉 모두와 함께 배기 가스 촉매 변환기의 산소 저장 유닛을 채우고 비우는데 필요하다. 산소가 산소 저장 유닛으로 유입될 때 특히 질소 산화물은 감소되고, 반면에 산소 저장 유닛이 비워질 때 산화가 촉진되며 저장된 산소 분자가 배기 가스 촉매 컨버터의 하위 영역을 불활성화시키는 것이 금지된다.
또한, 산소 저장 유닛은 예를 들어 매우 짧은 기간 동안 산소를 저장하도록 구성되고 필요에 따라 이를 결합시키거나 또는 방출시키도록 구성된다. 이는 산소를 저장하기 위한 심부(deep) 저장 유닛 및 표면 저장 유닛을 갖는다.
가솔린 작동 내연기관을 위해 할당된 람다 제어 및 트림 제어는 리차드 본 바스후이센/프레드 샤퍼에 의해 출판된 2nd 판, 2002년 6월, Friedrich Vieweg und Sohn Verlagsgresellschaft mbH Braunschweig/Wiesbaden, pages 559-561, "내연기관 핸드북"이란 전문 간행물로부터 공지되어 있다. 람다 제어는 3방향 촉매 변환기로서 구성된 배기 가스 촉매 변환기의 배치와 함께 오염 물질인 CO, HC, 및 NOx이 가능한 효율적으로 변환되는 것을 보장하기 위한 것이다.
람다 제어는 촉매 변환기의 효율을 최적화하기 위해 공기/연료 비율의 설정포인트 값으로의 강요된 자극(forced stimulation)의 상방향으로의 조정을 포함한 다. 공기/연료 비율의 실제값은 배기 가스 촉매 변환기의 상류의 선형 람다 프로브로부터의 신호에 따라서 결정되고, 따라서 제어 편차는 PII2D 제어기로서 구성된 람다 제어에 대해 결정되며, 측정되는 연료의 양을 교정하기 위한 교정값이 출력부에서 결정된다. 교정값에 의해 교정된 측정되는 연료의 양은 연료 분사 밸브에 의해 실린더의 연소 챔버로 측정된다.
트림 제어는 PI 제어기로 구성되고, 이는 촉매 변환기의 상류의 프로브의 신호를 이용하며, 이 촉매 변환기는 교차 민감성(cross sensitiveness)에 덜 노출되어 있다.
상기 동일한 전문 간행물, pages 568 ff.로부터 촉매 컨버터가 모니터될 수 있음이 공지되어 있다. 촉매 컨버터의 산소 저장 능력은 이러한 목적에 이용되고, 배기 가스 촉매 컨버터에서 탄화수소의 변환과 서로 관련되어 있다. 더 크게 강요된 자극이 촉매 컨버터 진단에 배치된다. 비교적 높은 산소 저장 능력을 가진 새로운 배기 가스 촉매 컨버터의 경우에, 이러한 제어 변동은 상당히 감쇠되며 따라서 배기 가스 촉매 컨버터의 하류의 프로브 신호는 작은 변동 진폭만을 갖는다. 낡은 촉매 컨버터는 상당히 열등한 저장 작용을 갖고 이에 의해 배기 가스 촉매 컨버터 이전에 존재한 변동은 촉매 컨버터의 하류의 배기 가스 프로브에 상응하게 큰 영향을 미친다. 촉매 컨버터를 모니터하기 위해, 촉매 컨버터의 앞에서 그리고 뒤에서 람다 프로브의 신호 진폭이 평가되고 이러한 진폭의 몫이 형성된다. 이러한 진폭 비율은 촉매 컨버터의 변환 속도를 평가하는데 이용된다.
가능한 질소 산화물 방출을 모니터 하고 특히 NOx 방출을 예측하기 위한 증가하는 요구가 있다.
본 발명의 목적은 내연기관의 작동을 위한 방법 및 장치를 만드는 것이고, 이는 내연 기관의 신뢰성 있는 작동을 가능하게 한다.
이 목적은 독립항의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들에 나타나 있다.
본 발명은 배기 가스 촉매 컨버터, 람다 제어의 일부로서 배치될 수 있도록 배열된, 즉 배기 가스 촉매 컨버터 내에서 또는 그 상류의 제 1 배기 가스 프로브, 및 트림 제어의 일부로서 배치될 수 있도록 배열된, 즉 배기 가스 촉매 컨버터의 하류에 또는 일정한 경우에 제 1 배기 가스 프로브의 하류에 있으면서 배기 가스 촉매 컨버터의 내부에 있을 수 있는 제 2 배기 가스 프로브를 구비한 내연기관을 작동시키기 위한 방법 및 이에 상응하는 장치에 의해 특징을 갖는다.
배기 가스 촉매 컨버터의 산소 저장 능력을 나타내는 HC 질값은 제 2 배기 가스 프로브로부터의 측정 신호에 따라서 결정된다. NOx 교정값은 존재하는 잔류 산소를 나타내는 신호 요소에 따라서 제 2 배기 가스 프로브로부터의 측정 신호에 따라 결정된다. NOx 질값은 HC 질값 및 NOx 교정값에 따라서 결정된다. 이는 HC 질값이 NOx 질값에 대해서 일정한 상호 관계를 가지고 따라서 NOx 방출과 관계를 갖는다는 지식을 이용한다. 이러한 지식은 또한 NOx 질값이 NOx 교정값을 고려하는 더욱 큰 정확성을 가진 채로 결정되고 이에 의해 NOx 방출의 분명한 확인을 가능하게 한다는 점을 이용한다.
또한, 이는 추가적인 센서를 배치할 필요가 없다는 장점을 갖는다. 특히 탄화 수소 방출을 본질적으로 포함하는 콜드 시작 방출(cold start emission) 및 질소 산화물을 본질적으로 포함하는 워엄 방출(warm emission)은 개별적으로 평가된다.
람자 질값은 공기/연료 비율의 실제값 및 베이스 설정포인트 값에 따라서 결정되고, 람다 질값은 공기/연료 비율의 베이스값으로부터 실제값의 편차의 일시적 프로파일을 나타낸다. 오차 표시기는 람다 질값 및 NOx 질값에 따라서 결정되고, 상기 오차 표시기는 제 1 값 범위에서 혼합물 구성요소 오차를 나타내며 제 2 값 범위에서 촉매 컨버터 오차를 나타낸다. 따라서, 추가적인 센서들을 배치함이 없이 오차 위치를 분리하는 것이 쉽고, 따라서 혼합물 구성요소 오차 및 촉매 컨버터 오차의 구별이 쉽다. 또한, 이는 선택적으로 작업장에서 매우 구체적인 오차 제거를 가능하게 하거나 또는 실제적인 오차의 제거 이전에 더욱 구체적인 측정이 수행되는 것을 가능하게 하고 이에 의해 적어도 개별적인 오차의 영향을 감소시킨다.
제 1 및 제 2 값 범위는 개별적으로 다수의 가능한 값들을 포함할 수 있거나 또는 대안적으로 각각 오직 하나의 값을 포함할 수 있으며, 이는 두 개의 값 범위에 대해 독립적인 경우가 될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 값 범위는 제 3 값 범위에 의해 서로 분리될 수 있다.
오차 표시기가 혼합물 구성요소 오차를 나타낼 때 트림 제어기의 적어도 하나의 제어기 파라미터 및/또는 트림 제어기의 트림 설정포인트 값이 NOx 교정값에 따라서 조정되고, 만일 오차 표시기가 이러한 조정에 불구하고 혼합물 구성요소 오차를 계속 나타낸다면, 혼합물 구성요소의 오차에 대해 유효한 것으로 간주된다. 또한, 이는 트림 제어기에 의한 방출 안정화를 가능하게 하고, 방출 안정화가 트림 제어기에 의해 수행될 때 이는 구동 능력의 가능한 손상 및/또는 혼합물 구성요소에 대한 추가적인 수리 비용을 피할 수 있다.
따라서, 트림 제어기의 확장된 개입은 공기/연료 혼합물의 풍부함을 초래함에 의해 가속화된 일정한 경우에 NOx 방출을 감소시킬 수 있다. 따라서, 혼합물 구성요소의 영역에서의 오차가 오차의 출력을 포함할 수 있는 유효한 것으로서 확인되기 이전에 방출 소스를 억누르기 위한 시도가 가능하다. 따라서, 배기 가스 촉매 컨버터는 낮은 귀중한 금속 로드를 가진 채로 유리하게 배치될 수 있다. 또한, 혼합물 구성요소의 경우에 오차의 확인의 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 유리한 일 실시예에 따르면, NOx 질값이 적어도 하나의 예정된 높은 NOx 방출을 나타낼 때 그리고 NOx 질값과 일시적으로 상호 관련을 갖는 람다 질값이 공기/연료 비율의 베이스 값으로부터 실제값의 예정된 일시적 편차를 초과할 때 오차 표시기는 제 1 값 범위로부터의 값에 할당된다. 이러한 방식으로 특히 신뢰성 있게 혼합물 구성요소 오차를 확인하는 것이 가능하다.
본 발명의 추가적인 유리한 실시예에 따르면, NOx 질값이 적어도 예정된 높은 NOx 방출을 나타내고 NOx 질값과 일시적으로 상호 관련되는 람다 질값이 공기/연료 비율의 베이스 값으로부터 실제값의 예정된 일시적 오차 미만으로 떨어짐(a fall below the predefined temporal deviation)을 나타낼 때 오차 표시기는 제 2 값 범위로부터의 값에 할당된다. 이러한 방식으로 특히 신뢰성 있게 배기 가스 촉매 컨터버 오차를 확인하는 것이 가능하다. 또한, 예정된 오차는 아래의 초과 및 떨어짐에 대해 상이하게 예정될 수 있고, 이에 의해 그 사이에 중간 범위가 있다.
추가적인 바람직한 실시예에 따르면, 트림 제어기의 적어도 하나의 제어 파라미터 및/또는 트림 제어기의 트림 설정포인트 값은 NOx 질값에 따라 조정된다. 신뢰성 있는 작동은 특히 단순한 방식으로 가능하다.
본 발명의 예시적 실시예들은 개략적인 도면을 참고하여 이하에서 더욱 자세하게 설명된다.
도 1은 제어 장치를 구비한 내연기관을 도시한다.
도 2는 제어 장치의 일부의 블록 회로도를 도시한다.
도 3은 신호 프로파일을 도시한다.
동일한 구성 및 기능의 요소에 대해서는 도면 전체를 통해 동일한 도면부호로 표시되어 있다.
내연기관(도 1)은 흡기 트랙트(1), 엔진 블록(2), 실린더 헤드(3) 및 배기 가스 트랙트(4)를 포함한다. 흡기 트랙트(1)는 바람직하게 스로틀 밸브(5), 매니폴드(6) 및 흡기 파이프(7)를 포함한다. 흡기 파이프(7)는 입구 덕트로 개방되어 있고, 입구 덕트는 엔진 블록(2)의 실린더(Z1)로 안내한다. 또한, 엔진 블록(2)은 크랭크샤프트(8)를 갖고, 이 크랭크 샤프트는 실린더(Z1)의 피스톤(11)으로 연결 막대(10)를 통해 결합된다.
실린더 헤드는 가스 입구 밸브(12) 및 가스 배기 밸브(13)를 가진 밸브 기어 메커니즘을 갖는다. 또한, 실린더 헤드(3)는 분사 밸브(18) 및 스파크 플러그(19)를 갖는다. 대안적으로 분사 밸브(18)는 흡기 파이프(7)에 위치할 수도 있다.
배기 가스 촉매 컨버터(21)는 배기 가스 트랙트에 배열되고, 바람직하게는 3방향 촉매 컨버터로서 구성된다. 또한, 추가적인 배기 가스 촉매 컨버터(23)는 배기 가스 트랙트에 배열될 수 있고 이는 예를 들어 특별한 NOx 촉매 컨버터일 수 있다.
또한, 내연기관은 제어 장치(25)를 가지고, 이 제어 소자는 내연기관을 작동시키기 위한 장치로서 지칭될 수도 있다. 다양한 측정 변수들을 탐지하기 위해 센서들이 제어 장치(25)에 할당된다. 작동 벼수들은 측정 변수들 및 이로부터 유도된 변수들 모두를 포함한다.
또한, 이 제어 장치는 액츄에이터에 할당되고 이 액츄에이터는 내연기관의 최종 제어 요소에 작용한다.
또한, 제어 장치는 작동 변수의 하나 이상에 의해 조작된 변수(manipulated variables)를 결정하도록 구성되고, 이후 하나 이상의 구동 신호로 변환되며 이에 의해 상응하는 액츄에이터에 의해 최종 제어 요소를 제어한다. 이 제어 장치는 데이터 및 프로그램을 저장하기 위한 저장 유닛 및 저장된 프로그램을 처리하기 위한 계산 유닛을 포함한다. 또한, 저장 장치는 상응하는 구동 신호를 생성하기 위한 드라이버 유닛을 포함한다.
이 센서들은 가속기 페달(27)의 위치를 탐지하는 페달 위치 센서(26), 스로틀 밸브(5)의 상류에 배열되고 거기를 유동한느 질량 공기 유동을 탐지하는 공기 질량 센서(28), 흡기 공기 온도를 탐지하는 온도 센서(32), 흡기 파이프 압력을 탐지하는 흡기 파이프 압력 센서(34), 크랭크샤프트 각을 탐지하고 내연기관의 속도(N)가 할당되는 크랭크샤프트 각 센서(36)로서 구성된다.
또한, 이 센서들은 람다 제어의 일부로서 배치될 수 있도록 배열된 제 1 배기 가스 프로브(42)를 포함한다. 제 1 배기 가스 프로브(42)는 배기 가스 트랙트(4)의 배기 가스 촉매 컨버터(21)의 상류에 배열되는 것이 바람직하다. 또한 이는 배기 가스 촉매 컨버터(21)에 배열될 수도 있다. 제 1 배기 가스 프로브(42)는 배기 가스의 잔류 산소 함유량을 탐지하도록 구성된다. 따라서 그 측정 신호(VLS_UP)는 연료의 산화 이전에 배기 가스 프로브(42)의 상류에 그리고 실린더(Z1)의 연소 챔버의 공기/연료 비율의 지표(characteristic)이다. 제 1 배기 가스 프로브(42)는 선형 람다 프로브로서 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 선형 람다 프로브의 예시적 실시예는 예를 들어 도입부에서 이미 인용된 "내연기관 핸드북" page 589에서 개시되어 있고, 그 내용은 이러한 관점에서 본 명세서에 통합된다.
제 2 배기 가스 프로브(43)는 트림 제어의 일부로서 배치될 수 있도록 배열되어 제공된다. 제 2 배기 가스 프로브(43)는 점프 프로브로서 지칭되기도 하는 이원(binary) 람다 프로브로서 구성되는 것이 바람직하다. 제 2 배기 가스 프로브(43)는 배기 가스 촉매 컨버터(21)의 하류에 배열되는 것이 바람직하다. 이는 배기 가스 촉매 컨버터(21) 내에도 배열될 수 있다. 이 경우에, 어떠한 경우이든 제 1 배기 가스 프로브(42)의 하류에 배열된다.
제 2 배기 가스 프로브(43)로부터의 측정 신호(VLS_DOWN)는 제 2 배기 가스 프로브(43)의 영역에서 배기 가스의 잔류 산소 함량의 지표이다.
상기 센서들 또는 이들의 하위-세트(sub-set) 또는 추가적인 센서들이 제어 장치(25)에 할당될 수 있다.
예를 들면, 최종 제어 요소는 스로틀 밸브(5), 가스 입구 및 출구 밸브(12, 13), 분사 밸브(18) 또는 스파크 플러그(19)이다.
실린더(Z1)뿐만 아니라, 추가적인 실린더(Z2 내지 Z4)가 제공되는 것이 바람직하고, 여기에 상응하는 최종 제어 요소 및 선택적으로 센서들이 유사하게 할당된다.
제어 장치(25)의 일부는 도 2의 블록 회로도를 참고하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다. 블록 회로도는 블록들(B1 내지 B8)을 포함하고, 이 블록들은 기능 블록들이라고도 지칭되며 그 기능은 제어 장치에 프로그램의 형태로 저장되어 있는 것이 바람직하며 이후 내연기관의 작동 동안 바람직하게 처리된다.
추가적인 기능(미도시)에 의해 예정될 수 있거나 또는 고정된 방식으로 원칙 에 따라 예정될 수도 있는 공기/연료 비율의 베이스 설정포인트 값(LAMB_SP_RAW)이 입력부 상의 블록(B1)으로 공급된다. 연료/공기 비율의 베이스 설정포인트값(LAMB_SP_RAW)은 화학량론적(stoichiometric) 공기/연료 혼합물에 가까운 값을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 강요된 자극 진폭(A) 및 강요된 자극 주파수(F)가 블록(B1)으로 공급된다. 강요된 자극은 강요된 자극 진폭(A) 및 강요된 자극 주파수(F)에 의해 블록(B1)에서 공기/연료 비율의 베이스 설정포인트 값(LAMB_SP_RAW)까지 조정되고, 이에 의해 배기 가스 촉매 컨버터(21)의 촉매 컨버터 효율을 최적화하기 위해 람다 파동을 설정한다. 공기/연료 비율의 상응하게 강요 가능하게 자극된 설정포인트 값(LAMB_SP)이 이후 블록(B1)의 출력부 상에서 출력되고, 입력부 상에서 블록(B2)로 발송된다.
블록(B2)은 람다 제어를 포함하고, 이 제어기는 선형 람다 제어로서 구성되는 것이 바람직하며 PII2D 제어기로서 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 선형 람다 제어는 도입부에서 이미 인용된 "내연기관 핸드북"의 559-561페이지에서 람다 제어의 단락에서 개시되어 있고, 그 내용은 이러한 관점에서 이 명세서에 통합된다.
이후 람다 제어는 블록(B2)의 출력부 상에서 람다 교정값(FAC_LAM)을 생성한다. 블록(B4)에서 MFF_SP에서 측정되는 연료 질량은 설정 가능한 로드(load)에 따라서 결정된다. 이는 속도(N) 및 질량 공기 유동(MAF)에 따라서 실행되는 것이 바 람직하고, 이는 개별적인 실린더(Z1 내지 Z4)의 개별적인 연소 챔버로 유동한다.
링크 포인트(VK)에서 MFF_SP에서 측정되는 연료 질량은 람다 교정값(FAC_LAM)에 링크되고 이에 의해 MFF_SP_COR에서 측정되는 교정된 연료 질량을 제공하며, 이는 이후 개별적인 분사 밸브(18)를 활성화시키기 위해 상응하는 구동 신호로 변환된다.
블록(B6)은 트림 제어를 포함한다. 제 2 배기 가스 프로브(43)로부터 측정 신호(VLS_DOWN) 및 트림 설정포인트 값(TRIM_SP)이 블록(B6)에 공급된다. 트림 설정포인트 값(TRIM_SP)은 제 2 배기 가스 프로브(43)의 특별한 실시예의 기능 및 예정되는 것이 바람직하다. 예를 들어 이는 650 내지 700 mV의 값을 가질 수 있다. 트림 제어는 바람직하게 P, D 및 선택적으로 I 요소를 포함한다. 트림 제어의 제어 차이(control difference)는 제 2 배기 가스 프로브(43)로부터 측정 신호(VLS_DOWN) 및 트림 설정포인트 값(TRIM_SP)의 기능이다. 일정한 경우에, 제 2 배기 가스 프로브(43)로부터의 측정 신호(VLS_DOWN)는 제어 차이가 형성되기 이전에 다시 필터된다.
또한 예를 들어 적응값(adaptation value)은 구동 신호 요소에 따라서 형성될 수 있고, 이는 예를 들어 예정된 시간 주기에 걸쳐 I 요소의 중앙 구동 신호 요소로부터트림 제어의 I 요소에 의해 형성된다. 트림 제어의 구동 신호는 특징적인 커브의 특징적인 커브 변위의 형태로 작용하고, 공기/연료 비율의 실제값(LAMB_AV)에 대해 제 1 배기 가스 프로브(42)로부터의 측정값(VLS_UP)을 할당하는데 이용된다. 따라서, 특히 트림 제어는 내연 기관의 작동에 걸쳐 제 1 배기 가스 프로 브(42)의 지표에서의 변화를 보상하는 것이 가능하다.
블록(B8)은 제 2 배기 가스 프로브(43)로부터의 측정 신호의 참조값(VLS_DOWN_REF) 및 제 2 배기 가스 프로브(43)로부터의 측정 신호(VLS_DOWN)에 의해 HC 질값(quality value)(EFF_CAT_HC)을 결정하도록 구성된다. 이는 배기 가스 촉매 컨버터(42)의 산소 저장 능력의 검증 형태로서 수행되는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위해, 강요된 자극 진폭(A)은 정상 작동과 비교하여 예정된 작동 상태, 특히 준 정적(quasi stationary) 작동 상태에서증가되는 것이 바람직하고, HC 질값(EFF_CAT_HC)은 제 2 배기 가스 프로브(43)로부터의 측정 신호의 참조값(VLS_DOWN_REF)과 관련하여 제 2 배기 가스 프로브(43)로부터의 측정 신호(VLS_DOWN)의 변동의 상호 관련있는 진폭에 의해 강요된 자극의 예정된 수의 사이클, 예를 들어 약 20사이클에 걸쳐 결정된다. 이러한 프로세스에서, 이러한 변동의 진폭이 작을수록 배기 가스 촉매 컨버터(42)이 산소 저장 능력이 크다는 지식이 이용된다. 특히, 배기 가스 촉매 컨버터의 표면 산소 저장 작용은 매우 정밀하게 분석될 수 있고 배기 가스 촉매 컨버터(42) 내에서 HC 방출의 변환 가능성을 나타낸다.
대안적으로 HC 질값(EFF_CAT_HC)은 예를 들어 제 1 배기 가스 프로브(42)로부터의 측정 신호(VLS_UP) 및 제 2 배기 가스 프로브(43)로부터의 제 2 측정 신호(VLS_DOWN)에 의해 균형을 이루는(balancing) 상응하는 산소에 의해 상이한 방식으로 결정될 수 있다.
블록(B10)은 NOx 교정값(COR_NOX)을 결정하도록 구성된다. 이는 제 2 배기 가스 프로브(43)로부터의 측정 신호(VLS_DOWN), 제 2 배기 가스 프로브(43)로부터의 측정 신호의 참조값(VLS_DOWN_REF) 및 질량 공기 유동(MAF)에 의해 수행된다. NOx 교정값(COR_NOX)을 결정하기 위한 절차는 도 3에 따른 신호 프로파일을 참고하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 3은 시간(T)에 따른 제 2 배기 가스 프로브(43)로부터의 측정 신호(VLS_DOWN)의 예시적 신호 프로파일을 도시한다. 이러한 예시적 실시예에서, 제 2 배기 가스 프로브(43)는, 그 측정 신호(VLS_DOWN)이 제 2 배기 가스 프로브(43)의 영역에 존재하는 잔류 산소 성분이 있는 경우의 참조값(VLS_DOWN_REF)보다 작은 전압값을 갖고, 잔류 산소 성분이 존재하지 않는 때의 참조값(VLS_DOWN_REF)보다 큰 전압값을 갖도록 구성된다.
예에 의해, 제 1 및 제 2 문턱값(threshold value)(VLS_DOWN_THD_1, VLS_DOWN_THD_2)이 예정되고, 여기에 NOx 인자(factor)(FAC_NOx) 및 제 1 및/또는 제 2 NOx 인자값(FAC_NOx_1, FAC_NOx_2)이 이후에 할당된다. 이들은 고정 방식으로 예정되고, 예를 들어 상응하는 실험 또는 자극에 의해 결정된다. 일시적으로 할당되는 NOx 인자 및 질량 공기 유동(MAF)의 개별적인 값은 서로 링크되는 것이 바람직하고 이후에 이 제품은 일체화된다. 이는 도 3의 하부에 도시된 NOx 일체화(integral)(NOx_INT)의 프로파일을 제공한다. NOx 일체화(NOx_INT)는 예를 들어 높은 엔진 로드를 가진 일정한 속도에서 그리고 가속도 단계에서와 같은 예정된 드라이브 상황에서 결정되는 것이 바람직하다.
이후 NOx 교정값(COR_NOX)은 NOx 일체화(NOx_INT)에 의해 결정된다. 예정된 조건이 만족될 때 이는 수행될 수 있고, 이는 예를 들어 일체화 프로세스의 일시적인 기간과 관련된다.
NOx 교정값(COR_NOX)은 블록(B12)을 위한 입력 변수이고, 여기에 유사하게 HC 질값(EFF_CAT_HC)이 할당된다. NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)은 NOx 교정값(COR_NOX) 및 HC 질값(EFF_CAT_HC)에 의해 블록(B12)에서 결정된다. 이는 증가하는 링킹(multiplicative linking)에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들면 추가적인 링킹에 의해서도 수행될 수 있다.
예정된 배기 가스 값을 여전히 따르는 배기 가스 촉매 컨버터와 같은 소위 제한 촉매 컨버터의 작용에 예를 들어 상응하고 고정된 방식으로 바람직하게 예정된 NOx 제한 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX_LIM)을 가진 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)의 비교는 블록(B14)에서 여전히 수행된다. 이런 비교의 결과에 따라, 진단 표시기(DIAG)는 상응하는 지표값으로 결정되고, 이는 비교의 결과에 따라 특히 높은 NOx 방출에 의한 오차 또는 오차가 없음의 지표가 된다.
공기/연료 비율의 실제값(LAMB_AV) 및 공기/연료 비율의 설정포인트 값(LAMB_SP_RAW)이 블록(B18)에 공급된다. 블록(B18)은 공기/연료 비율의 베이스 설정포인트 값(LAMB_SP_RAW) 및 실제값(LAMB_AV)에 의해 람다 질값(LAMB_GW)을 결정하도록 구성되고, 이는 공기/연료 비율의 베이스값으로부터 실제값의 편차의 일시적인 프로파일을 나타낸다. 이 편차는 절대적으로 결정되는 것이 바람직하고, 다시 말하면 싸인(sign)을 고려할 필요가 없다.
이후 오차 표시기(ERR)가 진단 표시기(DIAG) 및 일시적으로 상호 관련이 있 는 람다 질값(LAMB_GW)에 의해 블록(B16)에서 결정된다. 진단 표시기(DIAG)가 NOx 방출에서의 허용 가능하지 않은 증가를 나타내는 값을 가진다면, 블록(B16)에서 상응하게 일시적으로 상호 관련이 있는 람다 질값(LAMB_GW)이 공기/연료 비율의 베이스 설정포인트 값(LAMB_SP_RAW)으로부터 실제값(LAMB_AV)의 상응하는 시간 주기에서의 상당한 편차를 나타낸다. 그러하다면, 오차 표시기(ERR)가 제 1 값 범위 내의 값으로 할당되고, 이는 혼합물 구성요소 오차를 나타낸다.
다른 한편으로는 진단 표시기(DIAG)가 유사하게 NOx 방출에서의 허용 불가능한 증가를 나타내는 값을 가지지만 일시적으로 상호 관련이 있는 람다 질값(LAMB_GW)이 공기/연료 비율의 베이스 설정포인트 값(LAMB_SP_RAW)으로부터의 실제값(LAMB_AV)의 상당한 편차를 나타내지 못한다면, 제 2 값 범위 내의 값은 배기 가스 촉매 컨버터 오차를 나타내는 오차 표시기(ERR)에 할당된다. 오차 표시기(ERR)는 존재하는 혼합물 구성요소 오차 및 배기 가스 촉매 컨버터 오차 모두를 나타내지 않는 제 3 값 범위를 갖는 것이 바람직하다. 제 1 내지 제 3 값 범위는 각각 오직 하나의 값을 가질 수 있고, 이에 의해 3개의 서로 다른 값이 오차 표시기(ERR)에 할당될 수 있다. 대안적으로, 오차 표시기는 배기 가스 촉매 컨버터 오차에 대해 추가적인 하위 표시기 및 혼합물 구성요소 오차에 대한 하위 표시기를 가질 수 있다.
NOx 교정값(COR_NOX) 또는 이로부터 유도된 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX) 그리고 오차 표시기(ERR)가 블록(B6)에 공급되고 이는 트림 제어를 포함한다.
오차 표시기(ERR)가 혼합물 구성요소 오차를 나타내는 제 1 값 범위의 값을 가진다면, 트림 제어의 제어기 파라미터 및/도는 트림 설정포인트 값(TRIM_SP)이 NOx 교정값(COR_NOX)에 의해 먼저 교정될 수 있다. NOx 교정값(COR_NOX)은 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX) 또는 예를 들어 이러한 목적을 위해 직접 이용될 수 있다. 특히 오차 디스플레이 상의 오차 표시기(ERR)의 값은 예를 들어 가정된 오차의 경우에 지연될 수 있고, 트림 제어 내의 간섭(intervention)에만 일어난다. 진단 표시기(DIAG)의 새로운 값을 가진 오차 표시기(ERR)의 하나 또는 다수의 반복 계산 이후에만, 오차 표시기(ERR)의 값이 제 1 값 범위 및 혼합물 구성요소 오차를 나타낼 때, 상기 혼합물 구성요소 오차가 오차 기입(entry) 또는 디스플레이의 형태로 출력될 수 있다.
트림 제어의 P 또는 D 제어기 파라미터는 NOx 교정값(COR_NOX)에 의해 또는 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)에 의해 직접 블록(B6)에서 조정되는 것이 바람직하고, 이 경우 제 1 값 범위 내의 값은 오차 표시기(ERR)에 존재한다.
대안적으로 또는 추가적으로 트림 제어의 I 파라미터가 이 경우에 상응하게 조정될 수 있거나 또는 예를 들어 중앙 I 요소로부터 결정된 적응값이 트림 제어의 일부로서 조정될 수 있으며 똔느 트림 설정포인트 값(TRIM_SP)이 NOx 교정값(COR_NOX) 또는 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)에 의해 이 경우에 조정될 수 있다.
이러한 프로세서에서, 상응하는 제어기 파라미터 또는 트림 설정포인트 값(TRIM_SP)은 예를 들어 NOx 교정값(COR_NOX)에 의해 동시에 상이한 정도로 또는 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)에 의해 직접 조정될 수 있거나 혹은 이러한 조정은 NOx 교정값(COR_NOX) 또는 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX) 또는 오차 표시기(ERR)의 개별적인 값에 의해 일어날 수 있다.

Claims (5)

  1. 배기 가스 촉매 컨버터(21), 람다 제어의 일부로서 배치될 수 있도록 배열된 제 1 배기 가스 프로브(42), 및 트림 제어(trim control)의 일부로서 배치될 수 있도록 배열된 제 2 배기 가스 프로브(43)를 구비한 내연기관을 작동시키기 위한 방법으로서,
    상기 배기 가스 촉매 컨버터의 산소 저장 능력을 나타내는 HC 질값(EFF_CAT_HC)이 상기 제 2 배기 가스 프로브(43)로부터의 측정 신호(VLS_DOWN)에 따라서 결정되고,
    NOx 교정값(COR_NOX)이 존재하는 잔류 산소를 나타내는 신호 요소에 따라서 그리고 상기 제 2 배기 가스 프로브로부터의 측정 신호(VLS_DOWN)에 따라서 결정되며,
    NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)이 상기 HC 질값(EFF_CAT_HC) 및 NOx 교정값(COR_NOX)에 따라서 결정되고,
    람다 질값(LAMB_GW)이 공기/연료 비율의 베이스 설정포인트 값(LAMB_SP_RAW)으로부터 벗어난 실제값(LAMB_AV)의 편차의 일시적 프로파일을 나타내는 공기/연료 비율의 베이스 설정포인트 값(LAMB_SP_RAW) 및 실제값(LAMB_AV)에 따라서 결정되며,
    오차 표시기(ERR)가 람다 질값(LAMB_GW) 및 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)에 따라서 결정되고, 상기 오차 표시기(ERR)가 제 1 값 범위에서 혼합물 구성요소 오 차(mixture component error)를 나타내며 제 2 범위에서 배기 가스 촉매 컨버터 오차를 나타내고,
    트림 제어기의 하나 이상의 제어기 파라미터 및/또는 트림 제어기의 트림 설정 포인트 값(TRIM_SP)은 상기 오차 표시기(ERR)가 상기 혼합물 구성요소 오차를 나타낼 때 상기 NOx 교정값에 따라서 조정되며, 상기 오차 표시기(ERR)가 상기 조정에도 불구하고 혼합물 구성요소 오차를 계속하여 나타낸다면 상기 오차 표시기(ERR)는 혼합물 구성요소 오차에 대해서는 유효한 것으로 간주되는,
    내연 기관을 작동시키기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)이 하나 이상의 예정된 높은 NOx 방출을 나타낼 때 그리고 NOx 질값과 일시적으로 상호 관련을 갖는 람다 질값(LAMB_GW)이 공기/연료 비율의 베이스값(LAMB_SP_RAW)으로부터 벗어난 실제값(LAMB_AV)의 예정된 일시적 편차의 초과를 나타낼 때, 상기 오차 표시기(ERR)는 상기 제 1 값 범위로부터의 값에 할당되는,
    내연 기관을 작동시키기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)이 하나 이상의 예정된 높은 NOx 방출을 나타낼 때 그리고 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)과 일시적으로 상호 관련을 갖는 람다 질값(LAMB_GW)이 공기/연료 비율의 베이스값(LAMB_SP_RAW)으로부터 벗어난 실제값(LAMB_AV)의 예정된 일시적 편차의 초과 미만으로의 떨어짐을 나타낼 때, 상기 오차 표시기(ERR)는 상기 제 2 값 범위로부터의 값에 할당되는,
    내연 기관을 작동시키기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트림 제어기의 하나 이상의 제어기 파라미터 및/또는 상기 트림 제어기의 트림 설정포인트 값(TRIM_SP)은 상기 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)에 따라서 조정되는,
    내연 기관을 작동시키기 위한 방법.
  5. 배기 가스 촉매 컨버터(21), 람다 제어의 일부로서 배치될 수 있도록 배열된 제 1 배기 가스 프로브(42), 및 트림 제어의 일부로서 배치될 수 있도록 배열된 제 2 배기 가스 프로브(43)를 구비한 내연기관을 작동시키기 위한 장치로서,
    상기 제 2 배기 가스 프로브(43)로부터의 측정 신호(VLS_DOWN)에 따라서 상기 배기 가스 촉매 컨버터의 산소 저장 능력을 나타내는 HC 질값(EFF_CAT_HC)을 결 정하고,
    존재하는 잔류 산소를 나타내는 신호 요소에 따라서 그리고 상기 제 2 배기 가스 프로브로부터의 측정 신호(VLS_DOWN)에 따라서 NOx 교정값(COR_NOX)을 결정하며,
    상기 HC 질값(EFF_CAT_HC) 및 NOx 교정값(COR_NOX)에 따라서 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)을 결정하고,
    공기/연료 비율의 베이스 설정포인트 값(LAMB_SP_RAW)으로부터 벗어난 실제값(LAMB_AV)의 편차의 일시적 프로파일을 나타내는 공기/연료 비율의 베이스 설정포인트 값(LAMB_SP_RAW) 및 실제값(LAMB_AV)에 따라서 람다 질값(LAMB_GW)을 결정하며,
    람다 질값(LAMB_GW) 및 NOx 질값(EFF_CAT_DIAG_NOX)에 따라서 오차 표시기(ERR)를 결정하고, 상기 오차 표시기가 제 1 값 범위에서 혼합물 구성요소 오차를 나타내고 제 2 범위에서 배기 가스 촉매 컨버터 오차를 나타내며,
    상기 오차 표시기(ERR)가 상기 혼합물 구성요소 오차를 나타낼 때 상기 NOx 교정값에 따라서 트림 제어기의 하나 이상의 제어기 파라미터 및/또는 트림 제어기의 트림 설정 포인트 값(TRIM_SP)을 조정하며, 상기 오차 표시기(ERR)가 상기 조정에도 불구하고 혼합물 구성요소 오차를 계속하여 나타낸다면 상기 오차 표시기(ERR)는 혼합물 구성요소 오차에 대해서는 유효한 것으로 간주되는,
    내연기관을 작동시키기 위한 장치.
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