KR20090125070A - 엔진 파라미터를 결정하기 위한 방법 및 지시장치 - Google Patents

엔진 파라미터를 결정하기 위한 방법 및 지시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20090125070A
KR20090125070A KR1020097017670A KR20097017670A KR20090125070A KR 20090125070 A KR20090125070 A KR 20090125070A KR 1020097017670 A KR1020097017670 A KR 1020097017670A KR 20097017670 A KR20097017670 A KR 20097017670A KR 20090125070 A KR20090125070 A KR 20090125070A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
engine
unit
crank angle
indicator
measurement
Prior art date
Application number
KR1020097017670A
Other languages
English (en)
Inventor
게르노트 페르니츠
클라우스 라이트마이어
조셉 모이크
뤼디거 타이크만
클라우스-크리스토프 함스
마틴 르제호르스카
Original Assignee
아베엘 리스트 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아베엘 리스트 게엠베하 filed Critical 아베엘 리스트 게엠베하
Publication of KR20090125070A publication Critical patent/KR20090125070A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D2041/227—Limping Home, i.e. taking specific engine control measures at abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28—Interface circuits
    • F02D2041/281—Interface circuits between sensors and control unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

본 발명의 목적은 엔진 파라미터를 결정하기 위하여 내연기관에서 지시장치(6)의 복잡성을 줄이는 데에 있다. 이 목적은, 지시장치(6)의 연산유닛(8) 내에서 측정 변수로부터 크랭크 각도 정보를 계산하고 및 상기 계산된 크랭크 각도 정보와 상기 측정 변수로부터 엔진 파라미터를 결정함으로써 구현된다.
엔진 파라미터, 신호증폭기, 지시장치, 센서유닛, 연산유닛, 평가유닛, 측정 채널, 엔진제어장치, 크랭크 각도 정보

Description

엔진 파라미터를 결정하기 위한 방법 및 지시장치{INDICATING ARRANGEMENT AND METHOD FOR DETERMINING AN ENGINE PARAMETER}
본 발명은 적어도 하나의 엔진 파라미터를 결정하기 위한 지시장치와 엔진 파라미터를 결정하기 위한 관련 방법 및 엔진 제어에 있어서의 용도에 관한 것으로, 상기 지시장치는 크랭크 각도에 좌우되는 요소를 가진 측정 변수를 기록하는 센서유닛 및 인풋을 거쳐 상기 센서유닛에 연결된 연산유닛을 포함한다.
복잡한 센서장치와 지시기술(indexing technique)은 원하는 엔진 파라미터(engine parameter)를 얻기 위하여 또는 측정된 값들로부터 엔진 파라미터를 계산하기 위하여 엔진 테스트 벤치(engine test bench)에 사용될 수 있는데, 이 엔진 파라미터는 테스트 되어야 하는 내연기관(예를 들어 디젤 엔진 또는 스파크 점화 엔진)의 파라미터들과 특성값들 혹은 (예를 들어 작동 사이클 동안의) 내연기관의 작동 특성들을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이 지시장치는 통상적으로 추가적인 사용을 위해 센서 신호(sensor signal)를 적절하게 처리하는, 가령, 예를 들어 센서 신호를 증폭하고, 조절하며, 필터링하고 및/또는 디지털화하는 신호증폭 기(signal amplifier)를 포함한다. 지시기술(indexing technique)을 위해 특히 중요한 피에조일렉트릭 실린더 압력 센서들과 같은 특정 센서들을 위해, 일반적으로 전하증폭기(charge amplifier)가 신호증폭기로서 사용된다. 하지만, 예를 들어, 스트레인 게이지, 압전저항형 압력 센서, 고체전달 소음 센서(structure-borne noise sensor), 음파 및 초음파 방출 분석용 센서, 이온 전류 프로브, 화염 센서, 니들, 밸브, 또는 피스톤 리프트용 센서 등을 사용하는 것도 가능한데, 이들은 각각 연결된 신호증폭기들을 사용한다. 필요한 엔진 파라미터들은 종종 다운스트림에 있는 개별적인 처리유닛들 내의 실린더 압력, 크랭크 각도 등과 같은 측정 변수들로부터 계산되거나 또는 실린더 압력과 같은 측정 변수들은 시간 기준으로 또는 엔진 파라미터들을 결정하기 위한 측정된 크랭크 각도를 기초로 하여 평가되며, 이 계산과 평가는 또한 온라인으로 즉 엔진 작동 동안 또는 오프라인으로 즉 작동 뒤에 수행될 수 있다. 그 결과, 처리유닛들은 예컨대 각도 센서로부터 나온 처리유닛 자체의 크랭크 각도용 신호 인풋을 필요로 한다. 그러나 몇몇 내부 파라미터들은 크랭크 각도 정보(crank angle information) 없이도 결정될 수 있다. 예를 들어, 시간에 걸친 실린더 압력 내의 측정 변동을 기초로 하여, 피크 압력, 연소 소음, 노크 집중도(knock intensity), 주파수 요소, 중요 신호 특성치들 간의 시간 차이 등과 같은 파라미터들도 크랭크 각도 정보 없이 결정될 수 있다. 하지만, 이 파라미터들을 결정하기 위해, 단지 근사치(approximation)이긴 하지만, 지시 평균압력(indexed average pressure), 질량변환점(mass conversion point), 연소경로(course of combustion), 연소무게중심(combustion center of gravity), 순서분석요 소(component of order analysis), 크랭크 각도의 점화 딜레이(igition delay) 등과 같은 그 외의 다른 중요한 파라미터들은, 실린더 압력 이외에도, 회전속도, 크랭크샤프트의 일회전 경과시간, 순간각속도, 작동 사이클의 경과시간, 실린더 개수로 나눈 작동 사이클의 경과시간 또는 주어진 임의의 각회전에 대한 순간회전각도 등과 같은 크랭크 각도 정보를 반드시 필요로 하게 된다. 크랭크 각도 정보의 측정은 일반적으로 센서장치를 더 복잡하게 한다. 엔진 테스트 벤치에 있어서 이러한 복잡성은 종종 정당화되는데, 이는 비용 문제 때문에 정확성의 수준이 종종 최소가 되기도 하지만 대개 특정 파라미터들의 가능한 가장 정확한 결정 및 엔진 작동의 가능한 가장 정확한 평가가 요구되기 때문이다. 물론 다른 문제로는 복잡한 센서장치와 지시기술에 필요한 공간 문제가 있으며 필요한 센서들이 일반적으로 상당한 노력을 기울여야 엔진에 개량될 수 있다는 문제도 존재한다.
물론, 원칙적으로는, 크랭크 각도 정보를 유도하기 위하여 예를 들어 실린더 압력 센서로부터, 실질적으로 주기적인 측정 신호를 사용하는 것이 공지된다. 예컨대, AT 388 830 B호는 전하증폭기 회로의 편차보상장치(drift compensation device)가 측정 신호의 주기에 상응하도록 유발되는 것을 개시한다. 상기 유발 장치를 위한 주기적인 유발 신호(즉 실질적으로 크랭크 각도 정보)는 내부적으로는 측정 신호를 기초로 하여 또는 외부적으로는 연결된 신호 트랜스미터를 기초로 하여 크랭크샤프트에 관련될 수 있다.
문헌 "Simulationsmodelle von Verbrennungsmotoren for Echtzeitanwendungen [Simulation models for real-time applications in internal combustion engines]", Gheorghiu V., Haus der Technik e.V., Session No. E-30-202-056-8, 1998 은 크랭크샤프트 회전에 있어서의 불규칙성을 고려하여 시간에 걸쳐 측정된 압력 변화로부터 크랭크 각도 정보를 계산하기 위한 방법을 기술한다.
물론, 실질적으로 주기적인 측정 신호로부터 크랭크 각도 정보를 결정하기 위한 이러한 방법들은 필요한 크랭크 각도 정보의 오직 근사치(approximation)들만을 제공한다. 이에 따른 오차는 실질적으로 크랭크 각도 정보를 결정하기 위하여 사용된 방법들에 따른다. 엔진 테스트 벤치의 분야에 적용하기 위해서는, 이러한 근사 방법들은 일반적으로 적절하지 못하며 그에 따라 고려되지 않아 왔다. 하지만, 차량 온보드 측정(vehicle onboard measurement) 또는 지시기술 분야 또는 로우-엔드 지시기술 시장(low-end indexing market)에서 사용하기에는, 이러한 지시기술들은 비용이 많이 들고 복잡하다.
측정 신호에 기초하여 결정되는 통합 피크값(integrated peak value)을 가진 전하증폭기가 현재 공지되어 있다. 하지만 이러한 전하증폭기들은 유용성에 있어서 제한적인데, 이는 상기 전하증폭기들이 결정되어야 하는 오직 단일의 엔진 파라미터만을 허용하며 어떠한 유연성도 제공하지 않기 때문이다. 그러나 실질적인 사용을 위해서는 일반적으로 다양한 엔진 파라미터들이 요구된다.
본 발명의 목적은 특히 간단하고 소형 디자인을 가지며 작동시키고 설치하기 용이하면서도 중요한 엔진 파라미터들이 결정되도록 하게 하는 지시장치 및 그와 관련된 방법을 제공하는 데 있다.
상기 지시장치와 관련 방법에 대해서, 상기 목적은, 본 발명에 따라서, 연산유닛(computing unit)이 측정 변수에 기초하여 그리고 센서유닛에 의해 기록된 측정 변수에 기초하여 크랭크 각도 정보(crank angle information)를 계산하며, 상기 계산된 크랭크 각도 정보는 크랭크 각도 정보 지식을 필요로 하고 아웃풋(output)에 대한 아웃풋 신호로서 크랭크 각도 정보를 제공하는 적어도 하나의 엔진 파라미터를 결정하는 사실에 의해 구현된다.
엔진 테스트 벤치(engine test bench) 분야에서 하이-엔드 지시기술(high-end indexing technique) 사용에 비해, 로우-엔드 지시기술 시장(low-end indexing market)에서 사용하기 위하여 즉 예컨대 매우 저비용의 테스트 벤치를 위해, 또는 대량생산 차량용 온보드 측정기술(onboard measuring technique)에서, 예를 들어, 내연기관의 매개변수화(parameterization), 교정(calibration), 진단, 모니터링, 제어 등을 위해, 지시기술이 복잡하지 않고 비용은 낮은 것이 바람직하다. 이것은 위에서 기술된 이유들로 인해 종래의 지시장치 또는 센서장치를 사용해서는 구현될 수 없다. 따라서, 종종 예를 들어 측정된 크랭크 각도와 같은 그 외의 다른 값들을 고려하고 선택적으로는 저장된 특성 맵(map)들을 사용하여, 측정값들을 기록하고 이 값들을 엔진제어유닛(ECU) 또는 측정값들이 평가되는 처리유닛으로 전송하기 위하여, 예를 들어 실린더 압력 센서와 같은 공지된 지시장치들을 사용할 필요가 있다. 이를 위해 필요한 센서장치는 일반적으로 센서 및 엔진제어유닛 또는 처리유닛의 매개변수화, 장착, 시동(start-up), 유지하는데 비용과 이들의 복잡성을 증가시킨다. 이러한 단점들은 필요한 파라미터들이 (필요한 신호 인풋들에 추가하여 값비싼 센서장치의 추가를 의미할 수도 있는) 크랭크 각도의 추가적인 입력 없이도 지시장치 내에 통합되어 결정된다는 사실에 의해 본 발명에 따른 지시장치를 사용함으로써 해결할 수 있는데, 이는 차량 온보드 측정 기술들의 분야에서 또는 로우-엔드 지시기술 시장에서 사용하기 위한 파라미터들을 결정하는데 구현되는 정확성이 충분하다고 알려져 있기 때문이다. 본 발명에 따른 지시장치로 인해 특히 비용이 적게 들고 차량 내에 장착하기가 더 수월하며 매개변수화가 더 용이하고 시동과 측정시에 시간상 유리하며 다른 시스템들로 전환될 때 용량이 크고 (반복 루프(iteration loop)를 피하는 결과로서) 엔진 개발에 있어서 동시적인 시간 절약으로 품질 향상을 가져온다. 게다가, 이러한 지시장치는 작동시키기 위해 전문적인 지식을 요하지 않는다. (엔진제어시스템의 소프트웨어 구조 또는 요소들의) 오작동을 위한 선택적인 조사도 가능하다. 더구나, 실질적으로 임의의 주어진 파라미터가 결정될 수 있다는 사실에 따라, 이러한 지시장치는 매우 융통성있는 적용 가능성을 제공한다.
특정 센서유닛을 위해, 센서 신호를 적절하게 준비하는 즉 센서 신호를 증폭하고 조절하며 필터링하고 및/또는 디지털화하는 연산유닛과 센서유닛 사이의 지시장치에 신호증폭기 특히 전하증폭기를 제공하는 것이 유리하다.
부가적인 파라미터, 가령, 예를 들어 피크 압력, 연소 소음 또는 노크 집중도(knock intensity)가 전적으로 측정 변수로부터 결정될 때 즉 크랭크 각도 정보의 사용 없이 결정될 때 본 발명에 따른 지시장치의 혜택과 유연성이 추가적으로 증진된다.
다양한 측정 채널(measurement channel)들을 위한 다수의 인풋들로 평가유닛(evaluation unit)을 설치하고 각각의 측정 채널 또는 자체적인 연산유닛을 포함하는 적어도 하나의 측정 채널을 가진 측정 채널들의 각각의 군을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 다수의 연산유닛들은 서로 소통할 수 있고 따라서 데이터를 교환하도록 제공될 수 있다. 하지만 모든 측정 채널들을 위해 단일의 연산유닛이 유리하게 사용될 수 있다.
예컨대 멀티실린더 엔진에서 지시하기 위해 다수의 측정 채널들이 매우 중요한데, 각각의 실린더에는 실린더 자체의 실린더 압력 센서가 제공되며, 멀티실린더 압력 경로들은 모두 유용한 크랭크 각도 정보에 기초하여 평가되도록 하기 때문이다. 이 경우, 물론, 크랭크 각도 정보를 결정하기 위하여, 크랭크 각도에 좌우되는 요소를 가진 오직 하나의 신호가 아니라, 대신, 크랭크 각도에 좌우되는 요소를 가진 다수의 신호들이 존재해야되는 것이 특히 유리하며, 일반적으로 존재하지만, 엔진의 기하학적 형상의 및 이에 따라 개별 신호들 사이의 크랭크 각도 또는 시간에서의 오프셋(offset)의 종래의 기술로부터 사용되는 것이 유리하다.
지시장치의 모든 유닛들이 공통 하우징 내에 위치될 때, 사용하기 용이하고 특히 장치 외부에 복잡한 선이 감소된 특별한 소형 장치가 얻어진다. 이러한 장치는 "지능형 센서(intelligent sensor)"로서 간주될 수 있는데, 이는 상기 장치가 필요한 신호 또는 데이터 및 엔진 파라미터들을 공급하며 다운스트림에 평가유닛들을 필요로 하지 않기 때문이다.
지시장치 내에 필터유닛 및/또는 신호제어장치 및/또는 증폭기를 제공함으로써 다운스트림에 있는 유닛들의 복잡성이 추가적으로 감소될 수 있는데, 이는 지시장치가 이미 필요한 처리수준으로 신호를 공급하기 때문이다.
지시장치 내에 엔진제어장치를 통합시킴으로써 추가적인 통합 단계가 구현될 수 있으며, 이에 따라 필요한 하드웨어의 복잡성이 추가적으로 감소되게 할 수 있다.
이러한 지시장치는 특히 유리한 방식으로 엔진제어시스템 내에 통합될 수 있는데, 이는 필요한 파라미터들로 엔진제어가 직접적으로 공급될 수 있으며 이에 따라 엔진제어 뿐만 아니라 엔진제어용 센서장치의 복잡성 또한 감소될 수 있기 때문이다.
본 발명은 도식적이고 비제한적으로 도시된 도 1 내지 도 4를 참조하여 매우 상세하게 설명되며, 이 도면들은 하기와 같이 본 발명의 유리한 대표 실시예들을 보여준다.
도 1은 엔진에서 본 발명에 따른 지시장치의 형상을 도시한 도면.
도 2는 다양한 지시장치들을 도식적으로 예시한 도면.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 지시장치의 추가적인 예들을 도시한 도면.
도 1은 내연기관의 실린더(1)의 한 부분을 예시한다. 피스톤(2)은 실린더 공동(3) 내에서 이동되며, 밸브(4) 및 스파크 점화 엔진용 스파크 플러그(5)는 실린더(1) 위에 공지된 방식으로 제공되는데, 물론 본 발명은 그 외의 다른 연소 공정을 이용하는 내연기관에도 적용할 수 있다. 센서유닛(10)과 평가유닛(8)을 포함하는 지시장치(6)가 실린더(1) 위에 제공되는데, 상기 센서유닛과 평가유닛은 각각 예를 들어 실린더 압력을 측정하고 평가한다. 지시장치는 통상 공지된 방식으로 특히, 연소 작동(이것에만 제한되는 것은 아님) 동안 예를 들어 작동 사이클 동안, 크랭크 각도 또는 시간의 함수로서 고해상도를 가진 엔진 측정 변수들을 측정하고 및/또는 평가하는 시스템을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이 예에서, 지시장치(6) 또는 지시장치(6)용 평가유닛(8)은 엔진제어시스템의 엔진제어장치(7)에 또는 그 외의 다른 몇몇 처리유닛에 연결될 수 있다.
도 2a에 상세하게 예시된 바와 같이, 지시장치(6)는 측정 변수 탐지용 센서유닛(10), 가령, 예를 들어 피에조일렉트릭 압력 센서, 스트레인 게이지, 압전저항형 압력 센서, 고체전달 소음 센서, 음파 및 초음파 방출 분석용 센서, 이온 전류 프로브, 화염 센서, 니들, 밸브, 또는 피스톤 리프트용 센서 등과 같은 센서유닛과 평가유닛(8)을 포함한다. 센서유닛(10)과 평가유닛(8)은 적절한 선을 통해 서로 연결되며, 센서유닛(10)으로부터 나온 신호는 인풋(14)을 거쳐 평가유닛(8)으로 전송된다. 연산유닛(12), 가령, 예를 들어 마이크로프로세서 또는 디지털 시그널 프로세서(DSP)는 평가유닛(8) 내에 제공되며, 이 연산유닛에 의해서 측정 변수, 이 경우, 예를 들어, 실린더(1) 내의 압력은 엔진 파라미터를 생성시키도록 처리된다. 필요시에 측정 신호의 아날로그-디지털 변환은 연산유닛(12) 내에서 또는 연산유닛의 업스트림에서 직접적으로 발생할 수 있다. 평가유닛(8)의 연산유닛(12)에 의해 처리된 신호는 아날로그 형태 또는 디지털 형태로 아웃풋(13)으로 출력된다(outputted). 물론, 가장 간단한 디자인에서, 평가유닛(8)과 연산유닛(12)은 또한 단일 유닛으로서 제공될 수 있다.
이와 유사하게, 계산된 엔진 파라미터가 보여질 수 있는 디스플레이 장치(15)도 평가유닛(8) 상에 제공될 수 있다.
신호증폭기, 특히 피에조일렉트릭 센서용 전하증폭기(11)는, 도 2b에 예시된 바와 같이, 공지된 방식으로 센서유닛(10)과 연산유닛(12) 사이에 제공될 수 있다. 센서의 타입에 기초하여, 공지된 다양한 신호증폭기 회로들이 사용될 수 있다. 그 외의 다른 변수들 중에서, 압력, 힘, 토크 및 가속도를 측정하기 위해 사용되는 피에조일렉트릭 센서들을 위해, (엄밀한 의미에서) 전하증폭기의 원칙은 전위계 증폭기(electrometer amplifier)와 트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier)(예를 들어 전압-전류 또는 전하-전류 컨버터)에 비해 광범위하게 수립되어 왔다. 또한 다양한 회로들도 엄밀한 의미에서 전하증폭기 용도로 공지되어 있다.
게다가, 필터유닛 및/또는 신호제어장치(여기서는 예시되지 않음)가 지시장치(6) 내에, 예를 들어 평가유닛(8) 내에 또는 센서유닛(10)과 평가유닛(8) 사이에 제공될 수 있다.
측정 변수에 기초하여, 연산유닛(12)은 크랭크 각도 정보, 가령, 예를 들어 회전속도, 크랭크샤프트의 일회전 경과시간, 순간각속도, 작동 사이클의 경과시간, 실린더 개수로 나눈 작동 사이클의 경과시간 또는 주어진 임의의 각회전에 대한 순간회전각도를 계산하며, 측정 변수에 기초하여 계산된 크랭크 각도 정보는 엔진 파라미터 또는 지시 파라미터(indexing parameter), 가령, 예를 들어, 지시 평균압력(indexed average pressure), 질량변환점(mass conversion point), 연소경로(course of combustion), 연소무게중심(combustion center of gravity), 순서분석요소(component of order analysis), 크랭크 각도의 점화 딜레이(igition delay) 등을 결정한다. 따라서 지시장치(6) 또는 평가유닛(8)은 그 자체의 크랭크 각도 인풋을 필요로 하지 않으며, 이에 따라, 센서장치를 위해 필요한 요구사항들이 매우 적게 된다. 도 1에서 표시된 바와 같이, 상기와 같은 방식으로 결정되고 아웃풋(13)에서 출력된 엔진 파라미터는 적절한 선을 통해 엔진제어장치(7) 또는 추가적인 처리를 위한 또 다른 처리유닛으로 전송될 수 있다. 아웃풋 신호는 평가유닛(8)에 의해 아날로그 형태뿐만 아니라 디지털 형태로 출력될 수 있다.
연산유닛(12)은 또한 원하는 바대로 프로그래밍 될 수 있으며 이에 따라 사용자가 측정 변수의 주어진 어떠한 평가들도 수행할 수 있게 한다. 이 평가들은 크랭크 각도 정보의 결정 타입을 포함할 뿐만 아니라 어떤 엔진 파라미터가 결정되어야 하는지도 포함한다. 측정 변수에 기초하여, 물론, 몇몇 상이한 크랭크 각도 정보 아이템들, 가령, 예를 들어 서로 다른 정확성을 가진 근사치들을 유도하는 것이 가능하며, 이 근사치들과 함께 측정 변수는 상이한 엔진 파라미터들을 생성하도록 평가될 수 있다.
기본적으로, 크랭크 각도에 좌우되는 요소를 포함하는 측정 변수로서 즉 크랭크 각도의 또는 시간의 함수인 변수 그리고 이에 따라 크랭크 각도 정보로부터 유도될 수 있는 변수로서, 어떠한 변수도 적합하다. 사이클 주기에서 주기성을 가지는 변수들(4 사이클에서는 720° 및 2 사이클에서는 360°) 또는 적어도 이러한 신호 요소(signal component)를 가지는 변수들이 특히 중요하다. 그 외의 다른 신호 요소들, 특히 엔진의 일시적 작동 상태들로부터 또는 외부 요인들로부터 기인되는 신호 요소들은 크랭크 각도 정보를 결정하기 위해 적합하지 않다. 다음은 적합한 변수들의 예들; 예컨대 실린더 헤드에서의 또는 파이어 덱(fire deck) 근처에서의 실린더 압력, 실린더 내의 화염, 실린더 내의 이온 전류, 점화 전압(ignition voltage), 점화 전류(ignition current), 주입 압력(injection pressure), 기계적 진동, 고체전달 소음(structure-borne noise), 공기전달 소음(airborne noise), 또는 흡입공기 또는 배출가스의 압력 펄스들이 상기 적합한 변수들의 예들이다. 상기 각각의 변수들을 결정하기 위해 센서들이 공지되어 있다. 이 변수들은 엔진의 정지 작동에서 본질적으로 주기적인 신호들이다. 하지만, 엔진의 실제 작동에서, 엔진의 작동 상태들은 가속 또는 감속의 결과로 인해 일정하게 변경된다. 예를 들어, 엔진의 속도가 올라갈 때 혹은 급격하게 가속되는 동안, 작동 사이클 내의 회전속도 즉 순간각속도가 변화되며, 이 때문에 측정 변수들을 평가하기 위한 종래의 FFT 분석법은 종종 실패하게 되고 내연기관 내의 회전속도를 결정하기 위해 AT 001 519 U호로부터 공지된 방법과 같은 보다 진전된 방법들이 사용되어야 한다.
이러한 방식으로 결정된 엔진 파라미터는 지시변수(indexing variable)로서 다운스트림의 처리유닛에 저장될 수 있는데, 이에 따라 예를 들어 엔진 작동의 파라미터들 및 기록된 측정 데이터의 연속적인 평가를 가능하게 한다. 이와 유사하게, 예를 들어 노킹(knocking) 또는 디젤엔진용 풀 로드(full load)와 같이 경계 영역에서 연소 설계를 위해 혹은 안락성, 예컨대 연소 소음에 관련된 안락성을 개선시키기 위해, 또는 단순히 연속 작동을 모니터링하기 위해, 엔진 개발 또는 엔진 교정(engine calibration) 및 엔진 테스트에서 사용하는 것도 가능하다. 하지만, 이러한 엔진 파라미터는 또한 엔진 제어 및 온보드 측정기술에 사용될 수 있다. 예를 들어, 엔진 파라미터는 엔진 또는 엔진의 특정 양태(예컨대 연소)을 제어하기 위하여, 또는 엔진 조건들을 변경시키는 결과로서 (예를 들어 저장된 특성 맵들로부터) 엔진 제어에 적용시키기 위하여 사용될 수 있다. 이와 유사하게, 특정 엔진 파라미터들을 모니터링 함으로써 엔진 내의 문제점이 인식될 수도 있고 지시될 수도 있다.
그 외의 다른 것들 중에서, 내연기관을 가진 네트워크 시스템의 에너지 또는 파워 밸런스의 생성 혹은 에너지 흐름의 분석이 특히 중요하다. 전기기계에서는, 예를 들어 전기공급의 전기적으로 측정가능한 변수들에 기초하여, 방출된 그리고 공급된 에너지와 파워를 결정하기가 상대적으로 간단한 반면, 내연기관에서는, 일반적으로, 상대적으로 높은 시간 해상도(time resolution)를 가진 기계적 및/또는 열역학적 측정 장치 즉 필요한 순간값(instantaneous value)들 혹은 예를 들어 공급된 에너지와 파워의 연소 사이클에 걸친 평균값들을 결정할 수 있고 평가를 위해 이 값들을 제공할 수 있는 지시장치를 필요로 한다. 따라서 본 발명에 따른 지시장 치는 이러한 분야에서도 유리하게 사용될 수 있다.
물론, 크랭크 각도 정보를 결정하기 위해 필요한 엔진 파라미터 외에도, 크랭크 각도 정보를 필요로 하지 않고 측정 변수로부터 직접적으로 유도될 수 있는 그 외의 다른 임의의 주어진 개수를 가진 엔진 파라미터들이 결정될 수도 있다. 이러한 엔진 파라미터들은 차례대로 아웃풋(13)을 거쳐 엔진제어장치(7) 또는 또 다른 처리유닛으로 전송될 수 있다.
하지만 엔진제어장치(7)를 지시장치(6) 내에 통합하는 것도 가능하다. 센서 신호들은 엔진 제어를 위한 기능들을 수행할 수 있는 평가유닛(8)에 의해 평가될 수 있으며 혹은 이 신호들은 마이크로프로세서, 예를 들어 지시장치(6) 내에서 추가적인 평가유닛(8)이 함께 분배될 수 있는(dispensed) 연산유닛을 통상적으로 포함하는 엔진제어장치(7)에 의해 직접적으로 평가될 수 있다.
물론, 다양한 측정 변수들을 위한 다수의 측정 채널들은, 예를 들어 도 3에 예시된 바와 같이, 유사하게 평가유닛(8) 내에 제공될 수 있다. 이를 위해, 각각의 측정 채널에 대해 구체적인 인풋(14)이 평가유닛(8) 상에 제공될 수 있다. 이에 따라 지시장치(6) 또는 평가유닛(8)이 다수의 센서유닛(10)들로부터 측정 변수들을 처리하고 평가한다. 예를 들어, 서로 다른 센서유닛(10)들이 엔진 내에서 다양한 위치들에 배치될 수 있으며 또는 예를 들어 압력센서가 실린더 압력을 측정하기 위해 각각의 실린더 상에 제공될 수 있다. 이러한 추가적인 측정 변수들은 차례대로 크랭크 각도에 기초하여 지시장치(6) 내에 저장될 수 있는데, 이를 위해 필요한 크랭크 각도 정보는 적어도 하나의 측정 변수로부터 재차 유도되거나 또는 크랭크 각 도 정보 없이 평가된다. 물론, 이를 위해, 오직 하나의 측정 변수로부터 크랭크 각도 정보를 계산하기가 충분할 것이다. 하지만, 각각의 측정 변수를 위해 개별적인 크랭크 각도 정보를 계산하는 것도 가능하다.
이와 유사하게, 도 3에 예시된 바와 같이, 평가유닛(8) 내에 각각의 측정 채널을 위하여 독립적인 연산유닛(12)이 제공될 수 있으며 또는 예를 들어, 도 4에 예시된 바와 같이, 하나의 측정 채널 혹은 적어도 하나의 측정 채널을 포함하는 측정 채널들의 군을 위해 단일 연산유닛이 제공될 수 있다. 일반적으로, 필요할 수도 있는 전하증폭기(11)가 센서유닛(10)에 직접적으로 제공될 수 있다.
물론, 도 2c에 표시된 바와 같이, 지시장치(6)의 개별적인 요소들이 공통 하우징(9) 내에 제공될 수 있으며, 특히 간단하게 조절할 수 있는 소형 장치로서 "지능형 센서(intelligent sensor)"를 형성한다. 상기 폐쇄된 하우징(9)은 일반적으로 센서(10)와 연산유닛(12) 사이의 추가적인 선에 대한 필요성을 없애준다. 따라서 지시장치(6) 그 자체는 측정 신호를 평가하기 위해 필요한 모든 유닛들을 포함한다.
지시장치(6), 평가유닛(8), 또는 연산유닛(12)의 매개변수화, 예를 들어 센서유닛(10)의 민감도(sensitivity) 또는 해상도(resolution)는, 잘 공지되어 있는 바와 같이, 관련 소프트웨어를 사용하여 사전에 수행될 수 있다. 독립적인 매개변수화도 제공될 수 있으며, 여기서 지시장치(6) 또는 지시장치의 부분들이 학습공정(learing process) 동안 매개변수화 된다.
위에서 기술된 것과 같은 지시장치는 실제적으로 임의의 주어진 형상과 환경, 특히 테스트 벤치를 위한 형상과 환경을 위해, 가령, 예를 들어, 리서치 및 개발 테스트 벤치 또는 생산 테스트 벤치를 위하여, 내연기관 단독으로, 예컨대 드라이브, 보조 드라이브, 또는 제너레이터 또는 드라이브 트레인의 요소들과 같은 그 외의 다른 요소들과 연관되어, 전체 드라이브 트레인 또는 차량에서 사용될 수 있다. 물론, (예를 들어 고속도로 또는 수면에서 등과 같이) 매우 큰 범위의 분야 또는 숍(shop) 또는 도크(dock)에서도 사용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 엔진 파라미터를 결정하기 위한 지시장치로서, 이 지시장치는 크랭크 각도에 좌우되는 요소를 가진 측정 변수를 기록하는 센서유닛(10) 및 인풋(14)을 거쳐 상기 센서유닛(10)에 연결된 연산유닛(12)을 포함하는 지시장치에 있어서,
    연산유닛(12)은 측정 변수에 기초하여 그리고 센서유닛(10)에 의해 기록된 측정 변수에 기초하여 크랭크 각도 정보를 계산하며, 상기 계산된 크랭크 각도 정보는 크랭크 각도 정보 지식을 필요로 하고 아웃풋(13)에 대한 아웃풋 신호로서 크랭크 각도 정보를 제공하는 적어도 하나의 엔진 파라미터를 결정하는 지시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    신호증폭기(11), 특히 전하증폭기가 상기 지시장치 내에서 센서유닛(10)과 연산유닛(12) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 지시장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    전적으로 측정 변수에 기초하여, 추가적인 파라미터가 연산유닛(12)에서 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 지시장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    평가유닛(8)에는 다양한 측정 채널들을 위한 다수의 인풋(14)들이 제공되며 각각의 측정 채널에는 측정 채널 자체의 연산유닛(12)이 제공되는 것을 특징으로 하는 지시장치.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    다양한 측정 채널들을 위한 다수의 인풋들을 가진 평가유닛(8)이 제공되며 단일의 연산유닛(12)이 측정 채널들을 위해 또는 측정 채널들의 군을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 지시장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    필터유닛 및/또는 신호제어장치 및/또는 증폭기가 지시장치(6) 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 지시장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    지시장치(6)는 공통 하우징(9) 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 지시장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    지시장치(6)는 엔진제어장치(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지시장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    엔진제어장치(7)용 연산유닛이 평가유닛으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 지시장치.
  10. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 지시장치를 가진 엔진제어시스템에 있어서,
    지시장치(6)는 엔진제어장치(7)에 연결되며 엔진을 제어하기 위하여 상기 엔진제어장치(7) 내에서 사용되는 적어도 하나의 엔진 파라미터를 엔진제어장치(7)에 공급하는 것을 특징으로 하는 엔진제어시스템.
  11. 적어도 하나의 엔진 파라미터를 결정하기 위한 방법으로서, 지시장치(6)가 엔진의 한 유닛 또는 엔진 위에 장착되고, 지시장치(6)용 센서유닛(10)을 사용함으로써 크랭크 각도에 좌우되는 요소를 가진 측정 변수가 측정되는 엔진 파라미터 결정방법에 있어서,
    지시장치(6)용 연산유닛(8)은 측정 변수에 기초하여 크랭크 각도 정보를 계산하며, 측정 변수에 기초하여 계산된 크랭크 각도 정보는 엔진 파라미터를 결정하는 엔진 파라미터 결정방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    전적으로 측정 변수로부터 결정될 수 있는 추가적인 파라미터가 결정되는 것을 특징으로 하는 엔진 파라미터 결정방법.
  13. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
    엔진 파라미터는 엔진을 제어하기 위한 엔진제어시스템의 엔진제어장치(7) 내에서 사용되는 것을 특징으로 하는 엔진 파라미터 결정방법.
KR1020097017670A 2007-02-15 2008-02-04 엔진 파라미터를 결정하기 위한 방법 및 지시장치 KR20090125070A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATGM97/2007 2007-02-15
AT0009707U AT9242U3 (de) 2007-02-15 2007-02-15 Indizieranordnung und verfahren zur bestimmung eines motorkennwertes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090125070A true KR20090125070A (ko) 2009-12-03

Family

ID=37943731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097017670A KR20090125070A (ko) 2007-02-15 2008-02-04 엔진 파라미터를 결정하기 위한 방법 및 지시장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8170777B2 (ko)
EP (1) EP2122143B1 (ko)
JP (1) JP4927177B2 (ko)
KR (1) KR20090125070A (ko)
CN (1) CN101652550B (ko)
AT (2) AT9242U3 (ko)
WO (1) WO2008098852A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT9862U3 (de) 2007-12-19 2009-01-15 Avl List Gmbh Verfahren und vorrichtung zur beurteilung der restlebensdauer einer sensoreinheit
US20110132368A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Nellcor Puritan Bennett Llc Display Of Historical Alarm Status
CN101963545A (zh) * 2010-09-07 2011-02-02 浙江大学 一种联合收割机发动机性能监测方法
US9279406B2 (en) 2012-06-22 2016-03-08 Illinois Tool Works, Inc. System and method for analyzing carbon build up in an engine
JP6331750B2 (ja) * 2014-06-23 2018-05-30 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置
DE102014213716A1 (de) * 2014-07-15 2016-01-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Anordnung zur Analyse und Diagnose eines Steuergeräts eines Antriebssystems
DE102015106881B4 (de) * 2015-05-04 2016-12-29 Rofa Laboratory & Process Analyzers Verfahren zur Bestimmung einer die Klopffestigkeit charakterisierenden Kenngröße eines Kraftstoffs sowie entsprechende Prüfanordnung
CN107631825A (zh) * 2017-10-31 2018-01-26 集美大学 基于arm便携式船舶电子示功器的控制系统及其控制方法
DE102021102260A1 (de) 2021-02-01 2022-08-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Bestimmung eines Klopfbetriebs in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors
CN115478948B (zh) * 2022-08-31 2023-10-17 吉林大学 基于无模型强化学习的内燃机起动控制策略、控制系统及汽车

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT1519B (ko) 1899-05-02 1900-06-11 Birney Clark Batcheller
US4502446A (en) * 1981-12-10 1985-03-05 Nissan Motor Company, Limited Fail-safe system for automotive engine control system for fail-safe operation as crank angle sensor fails operation thereof and fail-safe method therefor, and detection of fault in crank angle sensor
JPS60148909U (ja) * 1984-03-14 1985-10-03 日産自動車株式会社 クランク角検出装置
JPH06100153B2 (ja) * 1986-04-10 1994-12-12 日産自動車株式会社 内燃機関の燃焼状態検出装置
JPS639679A (ja) * 1986-06-28 1988-01-16 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の点火時期制御方法
AT388830B (de) 1988-01-25 1989-09-11 Avl Verbrennungskraft Messtech Ladungsverstaerkerschaltung
JP2508180B2 (ja) * 1988-03-23 1996-06-19 三菱電機株式会社 燃料制御装置
JP2648928B2 (ja) * 1988-04-28 1997-09-03 富士重工業株式会社 自動車用エンジンの気筒判別装置および気筒別制御方法
JP2648929B2 (ja) * 1988-04-30 1997-09-03 富士重工業株式会社 エンジンの気筒判別装置
JPH024975U (ko) * 1988-06-22 1990-01-12
US5402675A (en) 1990-01-26 1995-04-04 Robert Bosch Gmbh Method for recognizing the power stroke of a four-stroke engine
KR940005456B1 (ko) * 1990-11-27 1994-06-18 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 크랭크각센서내장배전기
DE4323012C2 (de) * 1992-07-10 1996-08-29 Mitsubishi Electric Corp Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine zur Erfassung des Kurbelwellenwinkels
DE4406962A1 (de) 1993-03-17 1994-09-22 Environmental Syst Prod Motordrehzahl-Meßsystem
DE19632490C2 (de) 1995-08-29 1998-12-17 Rolf Kistner Drehzahlmessung durch Ultraschallerfassung
DE19713182A1 (de) 1997-03-27 1998-10-01 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Motordrehzahl eines Kraftfahrzeuges
JP3597718B2 (ja) * 1999-01-26 2004-12-08 三菱電機株式会社 内燃機関の気筒識別装置
JP3856604B2 (ja) * 1999-09-02 2006-12-13 アルパイン株式会社 ディスク収納装置
JP4190109B2 (ja) * 1999-10-18 2008-12-03 日本特殊陶業株式会社 内燃機関のノッキング検出装置
US20020092499A1 (en) * 2001-01-12 2002-07-18 Kargilis John S. Detonation sensing of crankshaft position
CN1308586C (zh) * 2001-03-30 2007-04-04 三菱重工业株式会社 内燃机燃烧诊断·控制装置
JP3786269B2 (ja) * 2002-11-06 2006-06-14 三菱電機株式会社 内燃機関のクランク角度検出装置
GB2404979B (en) * 2003-08-15 2006-07-12 Omitec Group Ltd Testing diesel engines
US7363883B2 (en) * 2004-03-19 2008-04-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas engine electric power generating system effectively utilizing greenhouse gas emission credit
US6955697B1 (en) 2004-04-02 2005-10-18 Kwang Yang Motor Co., Ltd. Air cleaner for engines

Also Published As

Publication number Publication date
US8170777B2 (en) 2012-05-01
EP2122143A1 (de) 2009-11-25
JP4927177B2 (ja) 2012-05-09
EP2122143B1 (de) 2012-05-02
US20100030446A1 (en) 2010-02-04
ATE556208T1 (de) 2012-05-15
JP2010518318A (ja) 2010-05-27
CN101652550B (zh) 2013-04-03
AT9242U3 (de) 2008-03-15
CN101652550A (zh) 2010-02-17
AT9242U2 (de) 2007-06-15
WO2008098852A1 (de) 2008-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20090125070A (ko) 엔진 파라미터를 결정하기 위한 방법 및 지시장치
Taglialatela et al. Determination of combustion parameters using engine crankshaft speed
AU750684B2 (en) Process for detecting a misfire in an internal combustion engine and system for carrying out said process
US5794171A (en) Process for deriving predictive model of crankshaft rotation of a combustion engine
US7047125B1 (en) Internal combustion engine performance calibration systems
US4215404A (en) Automatic device for diagnostic checkup of vehicles
US5400648A (en) Process and device for measuring the variation in internal pressure in the cylinder of a piston engine
CN102066731B (zh) 分析发动机曲轴转速信号的燃油系统诊断
EP1402165B1 (en) Method to determine tdc in an internal combustion engine
CN105736206B (zh) 一种发动机变工况下循环喷油量的在线检测方法及装置
JP2017110630A (ja) ピストン‐内燃機関におけるシリンダ圧縮率を可変式に調節するための装置の作動を監視するための方法および作動監視装置
Wang et al. Real-time misfire detection via sliding mode observer
JP3302774B2 (ja) 電磁弁制御される燃料計量装置の制御システム
JP6254633B2 (ja) 内燃機関制御装置
Syta et al. Detection of cylinder misfire in an aircraft engine using linear and non-linear signal analysis
JPH0382918A (ja) 内燃機関のシリンダ内の燃焼室圧力を圧力センサを用いて測定する方法
US6212945B1 (en) Method and apparatus for combustion quality diagnosis and control utilizing synthetic measures of combustion quality
CN108350826B (zh) 内燃机控制装置
Romani et al. Indirect Estimation of In-Cylinder Pressure through the Stress Analysis of an Engine Stud
US5752213A (en) Misfire detector with torsional oscillation filtering
JPH0524033Y2 (ko)
JP2018115966A (ja) 回転軸の角度検出装置、又は角度検出方法
RU2805116C1 (ru) Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания
JP2012013087A (ja) 自動二輪車のためのインダクションバックファイア補償
RU2390745C2 (ru) Способ получения высокоточной информации о частоте вращения и положении коленчатого вала для систем регулирования и диагностики многоцилиндровых двигателей и устройство для его осуществления

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application