KR20100068428A - 디젤 엔진의 연료 제어 시스템 - Google Patents

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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 배기 가스 성능과 엔진 속도 응답 성능 간의 양립성의 확보가 EGR 가스 내의 잔여 산소를 고려한 간단한 제어에 의해 달성되는, 디젤 엔진을 제어하기 위한 연료 진입 제어 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다. 디젤 엔진을 제어하기 위한 제어 유닛으로서, 엔진은 엔진 배기 가스의 일부를 엔진의 흡기 시스템 안으로 리턴하는 EGR 시스템을 갖고, 제어 유닛은: 연료 분사 밸브 (31) 에 의해 실린더 (3) 안으로 분사된 연료의 양, 에어 플로우 미터 (35) 에 의해 측정된 흡기 유량, 및 흡기 시스템 안으로 다시 리턴하는 EGR 가스 내의 잔여 산소의 유량으로부터 추정 공기 과잉율 (λs) 을 산출하기 위한 계산부인 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단 (47); 및 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단에 의해 산출되는 추정 공기 과잉율 (λs) 에 기초하여 급격한 가속 하에서 연료 유량을 제어하는 연료 진입 제어 수단 (33 또는 51) 을 포함한다.

Description

디젤 엔진의 연료 제어 시스템{FUEL CONTROL SYSTEM FOR DIESEL ENGINE}
본 발명은 배기 가스의 일부가 EGR (Exhaust Gas Re-circulation) 가스로서 디젤 엔진의 흡기 시스템으로 리턴되는 EGR 시스템이 제공되는 디젤 엔진을 제어하기 위한 연료 진입 제어 유닛에 관한 것이다.
디젤 엔진으로부터 방출된 배기 가스에서 문제가 되는 NOx (산화 질소) 를 감소시키기 위해 이용되는 기술로서 EGR (Exhaust Gas Re-circulation) 방법이 알려져 있다. 한편, EGR 방법이 적용될 때, 엔진에 의해 흡입된 신선한 공기량 (신선한 흡기 (intake air) 유량) 은 비교적 감소하고, 이는 엔진이 급 가속되거나 엔진의 연료 진입 개도가 빠르게 확대될 때 엔진의 연소 챔버 내에 O2-부족 (산소-부족) 분위기를 야기하는 경향이 있다.
전술된 어려움을 극복하기 위해서, EGR 가스 유량을 억제함으로써 신선한 흡기의 양을 증가시키는 것이 가능한 대책으로 여겨진다. 그러나, EGR 시스템에 관한 제어 응답 속도가 느리기 때문에, EGR 가스 유량을 제어하는 것으로 충분하지 않고, 따라서 더 빠른 제어 응답 속도를 갖는 연료 분사 시스템 제어에 관한 대책을 제공하는 것이 요구된다.
그러나, 엔진 부하 제어 또는 엔진 속도 제어와 독립적인 연료 진입 (액셀 개도; accelerator opening) 제어는 엔진 속도 안정성을 방해할 수 있다는 것이 고려되어야 한다. 즉, 배기 가스 성능과 엔진 속도 응답 성능 간의 양립성을 확보하는 것이 기술적 필수 요건이다.
예를 들어, 특허 참고문헌 1 (JP1999-36962) 은 연료 진입 제어 방법을 개시하는데, 이 방법에 의해 가속될 때 생성된 디젤 엔진의 배기 가스 스모크의 양은 목표 밀도를 초과하지 않는다. 참고문헌 1 의 방법에서, 신선한 흡기 유량 및 엔진 회전 속도와 관련하여 배기 가스 스모크가 생성되지 않는, 최대 연료 질량은 미리 맵 (map) 으로서 설정되고, 검출된 신선한 흡기 유량 및 검출된 엔진 회전 속도에 기초하여 결정된 최대 연료 질량을 이용하여 배기 가스 스모크의 생성이 제어된다.
또한, 특허 참조문헌 2 (JP1997-151761) 는 연료 유량이 일정한 증분까지 일정한 증분으로 점진적으로 증가되는 한편, EGR 밸브 개도가 제어되어, EGR 시스템의 느린 응답으로 인한 배기 가스 스모크가 엔진 가속 동안 생성되지 않고 엔진 가속의 성능이 만족스럽게 유지되는 분사 어닐링 (annealing) 제어를 개시한다.
그러나, 특허 참조문헌 1 의 기술에서, 많은 인시 (man-hour) 가 최대 연료 질량을 규정하는 전술된 맵을 생성하는데 필요하고; 한편, 특허 참조문헌 2 의 제어 기술에서, 이전의 엔진 연소 스트로크에서 소모되지 않았던 잔여 O2 (또는 연료를 태우는데 이용되지 않는 잔여 공기) 가 다음 연소 스트로크에서의 스모크 산출량에 필수적인 영향을 주지만 엔진 배기 시스템으로부터 연소 챔버 (또는 엔진의 흡기 시스템) 안으로 다시 리턴하는 EGR 가스 내의 잔여 O2 (산소) 에 관하여 고려되지 않는다.
전술된 종래 기술 및 예상된 그 해결책을 고려하여, 본 개시물은 EGR 가스 내의 잔여 산소를 고려하여 배기 가스 성능 (과도하지 않은 배기 온도 성능, 낮은 스모크 방출, 낮은 NOx 방출 등) 과 엔진 속도 응답 성능 간의 양립성을 확보하는 것이 단순한 제어에 의해 달성되는 디젤 엔진을 제어하기 위한 연료 진입 제어 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술된 목적을 달성하기 위해, 본 명세서는 디젤 엔진을 제어하기 위한 연료 진입 제어 유닛을 개시하고, 이 엔진은 엔진 배기 가스의 일부를 엔진의 흡기 시스템 안으로 리턴하는 EGR 시스템을 가지며, 연료 진입 제어 유닛은:
연료 분사 밸브에 의해 실린더 안으로 분사된 연료의 양, 에어 플로우 미터에 의해 측정된 흡기 유량, 및 흡기 시스템으로 환류되는 EGR 가스 내의 잔여 산소의 유량으로부터 추정 공기 과잉율 (λs) 을 산출하기 위한 계산부 (arithmetic section) 인 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단; 및
추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단에 의해 산출되는 추정 공기 과잉율 (λs) 에 기초하여 빠른 가속 하에서 연료 유량을 제어하는 연료 진입 제어 수단을 포함한다.
이러한 전술된 발명에 따르면, 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단은 연료 분사 밸브에 의해 실린더 안으로 분사된 연료의 양, 에어 플로우 미터에 의해 측정된 흡기 유량, 및 흡기 시스템 안으로 다시 리턴하는 EGR 가스 내의 잔여 공기 (소모되지 않는 공기) 의 유량을 이용하여 추정 공기 과잉율 (λs) 을 계산한다; 따라서, 추정 공기 과잉율 (λs) 은 엔진 스모크 방출에 영향을 주는 잔여 산소 (실린더에서의 연소에 이용되지 않고 흡기 통로 안으로 다시 리턴하는 산소) 를 고려하여 계산된다.
또한, 액셀 개도 (연료 진입) 는 추정 공기 과잉율 (λs) 에 기초하여 제어되기 때문에, 이 제어는 실린더 공기 또는 가스 내의 산소 비율이 제어를 통해 반영될 수 있도록 수행될 수 있다. 따라서, EGR 시스템 동작 동안 급격한 가속 (액셀 개도에 관한 빠른 증가) 이 수행될 때에도, 연소 챔버 내의 산소 부족으로 인한 스모크 방출, NOx 방출, 및 엔진 속도 응답 저하가 억제될 수 있다.
또한, 본 발명의 연료 진입 제어 수단에는 액셀 개도 제어 수단이 제공되는 것이 바람직하고, 액셀 개도 제어 수단에 의해 액셀 개도의 변화율은 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단에 의해 산출된 추정 공기 과잉율 (λs) 이 규정된 레벨 이하일 때 소정 값 이하로 제한된다.
상기 발명에 따르면, 추정 공기 과잉율 (λs) 이 일정한 값 이하의 범위 내에 존재할 때, 액셀 개도 제어 수단은 변화율이 제한 레벨을 초과하지 않도록 액셀 개도의 변화율을 제한한다; 따라서, 급격한 가속 (액셀 개도에 관한 빠른 증가) 이 EGR 시스템 동작 동안 수행될 때에도, 연소 챔버 내의 산소 부족으로 인한 스모크 방출 저하, NOx 방출 저하, 및 엔진 속도 응답 저하가 억제될 수 있다.
상기 양태의 바람직한 실시예에 따르면, 액셀 개도 제어 수단은 추정 공기 과잉율 (λs) 과 액셀 개도의 최대 변화율 간의 관계를 규정하는 소정 테이블을 이용한다.
상기 실시예에 따르면, 액셀 개도의 변화율에 관한 허용 가능한 최대 제한은 추정 공기 과잉율 (λs) 과 최대 허용 가능한 액셀 개도 간의 관계를 규정하는 소정 관계 테이블을 배열함으로써 용이하게 조정될 수 있다. 따라서, 스모크 방출과 엔진 속도 응답 간의 트레이드-오프 (trade-off) 관계가 용이하게 조정될 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 연료 진입 제어 수단에는 액셀 개도 제어 수단이 제공되고, 액셀 개도 제어 수단에 의해 액셀 개도는 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단에 의해 산출된 추정 공기 과잉율 (λs) 이 미리 프로그래밍되거나 규정되는 목표 공기 과잉율 (λm) 을 추종하도록 제어된다.
상기 양태에 따르면, 제어 유닛에는 액셀 개도 제어 수단이 제공되고, 이에 의해 액셀 개도는 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단에 의해 계산되는 추정 공기 과잉율 (λs) 이 규정된 목표 공기 과잉율 (λm) 을 추종하도록 보정 (피드백 시스템에서 수정) 된다; 따라서, 제 1 실시형태에서 보다는 제 2 실시형태에서 액셀 개도의 변화율에 관한 더 미세한 제어가 수행된다; 이 방식으로, 추정 공기 과잉율 (λs) 은 EGR 가스 내의 공기 또는 산소 함량이 고려되도록 정확하게 제어되고, 이에 의해 공기 또는 산소 함량이 스모크 방출 레벨에 직접 영향을 준다. 그 결과, 엔진 스모크 방출이 억제될 수 있다.
또한, 가속 중 과도 상태에서, EGR 밸브는 스모크 감축 또는 응답 개선의 목적을 위해 닫힌다; 밸브 닫힘시, 인렛 매니폴드 (inlet manifold) 내의 공기 또는 가스 상태는 연소 온도 및 NOx 방출 레벨이 증가하도록 변한다. 이 어려움은, 추정 공기 과잉율 (λs) 이 정확하게 제어될 수 있고, EGR 밸브가 적당히 (빠르지 않게) 닫힐 수 있으며, 추정 공기 과잉율 (λs) 이 연료 분사 제어 (연료 진입 제어) 의 빠른 응답을 통해 제어될 수 있기 때문에 본 발명에 의해 해결될 수 있다. 따라서, 스모크 억제와 함께 NOx 감축이 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 액셀 개도의 변화율이 빠른 가속 하에서 규정된 레벨을 초과하는 상태하에서, 그리고 액셀 개도의 변화율이 다른 규정된 레벨 이상인 상태 하에서, 연료 유량이 제어된다.
상기 양태에 따르면, 엔진은 공기 과잉율이 낮은 고 부하 (high load) 동작 동안 전반적인 연료 제한 (무분별한 제한) 으로부터 자유로울 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 연료 제어 유닛은, 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단의 대체로서, EGR 통로가 흡기 통로에 접속하는 위치의 하류측에서 흡기 통로의 산소 농도를 검출하는 산소 농도 미터를 포함하고, 빠른 가속 하에서 연로 유량은 산소 농도 미터에 의해 검출된 산소 농도에 기초하여 제어된다.
상기 양태에 따르면, 흡기 및 EGR 가스를 포함하는 가스 내의 산소 농도는 EGR 통로 및 흡기 통로에 관한 합류점의 하류측에서의 공기 또는 가스 통로인 인렛 매니폴드에 장착되는 산소 농도 미터에 의해 직접적으로 검출된다; 연료 분사 제어 (연료 진입 제어) 는 검출된 산소 농도가 제어를 통해 반영되도록 수행된다; 따라서, 연료 분사 제어는 흡입 가스 압력 및 온도가 검출되는 전술된 방식과 비교하여 추정 공기 과잉율 (λs) 이 소정 식을 통해 계산되도록 단순화될 수 있다.
또한, 엔진 스모크 방출을 야기하는 산소 농도의 감축이 직접적으로 평가된다; 따라서, 산소 농도의 감축을 반영하는 연료 분사 제어는 스모크 방출을 확실히 억제할 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 디젤 엔진을 제어하기 위한 연료 진입 제어 유닛을 제공할 수 있고, 이에 의해 제어가 단순해진다; EGR 가스 내의 잔여 산소도 고려된다; 배기 가스 성능은 엔진 속도 응답 성능과 양립 가능하다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 디젤 엔진용 연료 제어 유닛의 전체 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2 는 제 1 실시형태에 따른 제어 유닛의 제어 흐름도이다.
도 3 은 추정 공기 과잉율에 관한 임계 값에 대하여 제한될 액셀 개도의 최대 변화율을 나타내는 도면이다.
도 4 (a) 내지 (e) 는 제 1 실시형태에 따른 제어 흐름을 개념적으로 나타내는 특성 커브이다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 구성을 나타내는 구성도이다.
도 6 은 제 2 실시형태에 따른 제어 유닛의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7 은 제 2 실시형태에 따른 제어 유닛의 제어 흐름도이다.
도 8 (a) 내지 (d) 는 제 1 실시형태에 관한 확인 테스트의 결과를 설명하는 예시적 도면이다.
도 9 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 구성을 나타내는 구성도이다.
이하, 본 발명은 도면에 도시된 실시형태와 관련하여 상세히 설명될 것이다. 그러나, 이들 실시형태에 설명된 컴포넌트의 치수, 재료, 형상, 상대적 위치 등은 특별히 특정 언급이 이루어지지 않는다면 본 발명의 범위를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안된다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 디젤 엔진용 연료 제어 유닛의 전체 구성을 나타내는 구성도이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 4 스트로크 사이클의 디젤 엔진 (1) 에는 피스톤 (5) 의 외주가 실린더 (3) 의 내벽 상에서 슬라이딩되도록 실린더 (3) 내에서 왕복 운동을 수행하는 피스톤 (5), 및 연결봉 (7) 을 통해 피스톤 (5) 에 연결된 크랭크축 (미도시) 이 제공되고, 이를 통해 피스톤 (5) 의 왕복 운동이 회전 운동으로 변환된다.
엔진 (1) 에서, 피스톤 (5) 의 상면 (top surface) 위 및 실린더 (3) 의 내면 (inner surface) 내에 연소 챔버 (9) 가 형성되고; 흡기 밸브 (15) 에 의해 개폐되는 흡기 포트를 통해 흡기 통로 (13) 가 연소 챔버 (9) 에 연결된다. 또한, 배기 밸브 (21) 에 의해 개폐되는 배기 가스 포트를 통해 배기 통로 (19) 가 연소 챔버 (9) 에 연결된다.
배기 가스 통로 (19) 의 도중에, EGR (Exhaust Gas Re-circulation) 통로 (23) 는 흡기 스로틀 밸브 (29) 의 하류측에서 흡기 통로 (13) 와 함께 병합되도록 분기된다. EGR 통로 (23) 상에는, EGR 통로 (23) 내의 EGR 가스 흐름을 냉각하는 EGR 냉각기 (25) 가 제공되고, EGR 냉각기 (25) 의 하류측에서 EGR 가스의 유량을 조절하기 위해 EGR 밸브 (27) 가 또한 제공된다.
흡기 스로틀 밸브 (29) 의 개방은 연소 챔버 (9) 안으로 흡입된 흡기의 유량을 조절하도록 제어된다. 디젤 엔진의 경우에서, 흡기 스로틀 밸브 (29) 의 개방은 EGR 제어가 수행될 때 흡기 스로틀 밸브 (29) 를 닫는 방향으로 동작되지만, 통상적으로 흡기 스로틀 밸브 (29) 는 밸브가 완전히 개방된 상태로 유지되고, 공기 과잉율은 연료 유량에 의해 제어된다.
연료 분사 밸브 (31) 는 연료 분사 펌프 (미도시) 에 의해 가압된 연료를 연소 챔버 (9) 안으로 분사하기 위해 엔진 (1) 의 각 실린더에 장착되고, 샷 (shot) 당 연료량 및 분사 타이밍이 제어 유닛 (연료 진입 제어 수단)(33) 에 의해 제어된다. 제어 유닛 (33) 은 또한 연료가 소정 시점에서 분사되도록 연료 분사 타이밍을 제어한다; 일반적으로, 분사 타이밍은 가변적으로 제어될 수 있다.
연소 챔버 (9) 안으로 흡입되는 신선한 흡기의 유량을 측정하는 에어 플로우 미터 (35) 는 공기 스로틀 밸브 (29) 에 대해 상류의 흡기 통로 (13) 의 도중에 설치된다; 에어 플로우 미터 (35) 로부터 신선한 공기의 유량에 관한 신호들이 제어 유닛 (33) 으로 입력된다. 유사하게, EGR 가스 통로 (23) 로부터 흡기 통로 (13) 안으로 흐르는 EGR 가스의 (체적) 유량을 측정하는 EGR 가스 플로우 미터 (37) 가 EGR 밸브 (27) 에 대해 상류의 EGR 가스 통로 (23) 의 도중에 설치되고, EGR 가스의 유량에 관한 신호가 제어 유닛 (33) 으로 입력된다.
또한, 엔진에는 엔진의 인렛 매니폴드 내의 압력을 검출하는 인렛 매니폴드 압력 센서 (39), 및 인렛 매니폴드 내의 온도를 검출하는 인렛 매니폴드 온도 센서 (41) 가 제공되고; 이 센서들 (39 및 41) 로부터 압력 신호 및 온도 신호가 제어 유닛 (33) 으로 입력된다.
또한, 엔진 속도를 검출하는 엔진 속도 센서 (43), 및 액셀레이터의 스텝 (stepping) 양 또는 액셀레이터-휠의 동작량 등을 검출하는 액셀레이터 센서 (45) 로부터의 신호가 제어 유닛 (33) 에 입력된다.
이하, 제어 유닛 (33) 을 설명한다. 제 1 실시형태에 따른 제어 유닛 (33) 은, 연료 분사 밸브 (31) 에 의해 실린더 (3) 안으로 분사된 연료의 양, 에어 플로우 미터 (35) 에 의해 측정된 흡기 유량, 및 흡기 통로 (13) 로 환류되는 EGR 가스 내의 잔여 산소의 유량으로부터 실린더 (3) 내의 추정 공기 과잉율 (λ) 을 산출하기 위한 계산부인 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단을 포함한다.
또한, 제어 유닛 (33) 은 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단 (47) 에 의해 산출되는 추정 공기 과잉율 (λs) 이 임계 값 이하인지 아닌지 여부를 판정하기 위한 계산부인 추정 공기 과잉율 (λs) 판정 수단 (49) 을 포함하고, 추정 공기 과잉율 (λs) 판정 수단 (49) 이 추정 공기 과잉율 (λs) 이 임계 값 이하라고 판정하는 경우, 제어 유닛 (33) 에 제공된 액셀 개도 제어 수단 (50) 은 액셀 개도의 변화율을 소정 값 아래로 제한한다.
도 2 의 흐름도와 관련하여, 제어 유닛 (33) 에서의 액셀 개도의 제한에 관한 제어 절차를 설명한다.
단계 S1 에서 액셀 개도 제한 프로세스가 시작된 후에, 단계 S2 에서 액셀 개도 신호가 제어 유닛 (33) 으로 판독된다. 도 4 의 부분 (a) 에 나타난 바와 같이, 액셀 개도 신호는 시간 단위로 변하고, 이에 의해 액셀 개도 신호는 경사를 갖고 상승하도록 초기 고정된 개도에서부터 시작한다. 다음 단계 S3 에서, 액셀 개도의 변화율에 관한 임계 값들 (H1 및 H2) 은 액셀 개도가 제한되어야 하는지 아닌지 여부를 결정하기 위해 판독된다. 액셀 개도의 변화율이 값 (H1) 이상이면 제한은 온 (ON)(제한 ON) 상태 하에서 유지되고, 변화율이 H2 이하이면 제한은 오프 (OFF)(제한 OFF) 상태 하에서 유지된다. 이에 의해, 액셀 개도 또는 그 변화율에 관한 불안정한 작동이 방지될 수 있도록 조건 H1 > H2 가 설정된다. 여기서, 불안정한 작동은 임계 값의 헌팅 (hunting) 현상을 의미한다.
단계 S4 에서, 액셀 개도의 변화율은 단계 S2 에서 판독되었던 액셀 개도 신호에 기초하여 계산된다. 액셀 개도의 변화율은 도 4 의 부분 (a) 에 도시된 바와 같은 액셀 개도 커브 (라인) 의 경사 (기울기) 에 대응한다; 이 변화율은 도 4 의 부분 (b) 에 도시된 바와 같은 커브에 의해 획득된다. 그러나, 여기서 부분 (b) 는 부분 (a) 의 함수의 미분으로서의 예가 아니다; 즉, 부분 (a) 및 (b) 는 단지 관계를 설명하기 위한 예들이다.
단계 S5 에서, 임계 값들 (H1 및 H2) 에 기초하여 제어 유닛 (33) 은 액셀 개도가 제한되어야 할지 아닐지 여부를 결정한다. 보다 구체적으로, 액셀 개도의 변화율이 값 (H1) 이상인 경우 제어 유닛 (33) 은 제한이 유효화되어야 한다고 결정하고, 반면에 액셀 개도의 변화율이 값 (H2) 이하가 되는 경우 제어 유닛 (33) 은 제한이 무효화되어야 한다고 결정한다; 이에 따라, 유효 플래그 또는 무효 플래그가 설정된다. 도 4 의 부분 (c) 에서, 직사각형 단차 돌출의 형태로 유효 플래그의 예가 도시된다.
이 방식으로, 단지 액셀 개도의 변화율이 일정한 값 이상일 때, 액셀 개도 제한이 수행된다. 따라서, 엔진은 공기 과잉율이 낮은 고 부하 동작 동안에도 전반적인 연료 제한 (무분별한 제한) 으로부터 자유로울 수 있다.
단계 S6 에서, 추정 공기 과잉율 (λs) 은 다음의 식 (1) 및 (2) 를 이용하여 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단 (47) 에 의해 계산된다:
Figure pct00001
(1)
Figure pct00002
(2)
여기서,
Ga 는 흡기 질량 유량이고;
Gegr 은 EGR 가스 질량 유량이고;
Gegra 는 EGR 가스 유량 내의 공기 질량 유량이고;
Gf 는 샷당 분사된 연료 질량의 양이고;
Lth 는 이론적 공기-연료 비율이며;
(n-1) 은 이전 데이터 샘플링 사이클에 관한 이전 계산 단계를 지칭하는 인덱스이다.
식 (1) 에서 흡기 질량 유량 (Ga) 은 에어 플로우 미터 (35) 로부터 검출된 신호를 이용하여 계산된다; EGR 가스 질량 유량 (Gegr) 은 EGR 가스 플로우 미터 (37) 에 의해 검출된 EGR 가스 유량에 기초한 수적 연산 또는 EGR 냉각기 (25) 를 통한 EGR 가스의 압력 강하에 관한 측정을 통해 계산된다. 여기서, 압력 강하 측정에 관한 유닛은 첨부된 도면에 도시되지 않는다.
EGR 가스 유량에서의 공기 질량 유량 (Gegra) 은 식 (2) 를 이용하여 이전 데이터 샘플링에 관한 이전 단계에서 획득된 계산 결과를 이용하여 추정된다. 여기서, 계산 결과는 추정 공기 과잉율 (λs) 의 결과를 의미한다.
단계 S7 에서, 추정 공기 과잉율 (λs) 판정 수단 (49) 은 계산된 추정 공기 과잉율 (λs) 이 추정 공기 과잉율에 관한 임계 값 (K) 이하인지 아닌지 여부에 관해 판단한다. 추정 공기 과잉율 (λs) 이 임계 값 (K) 이하인 경우, 제한될 액셀 개도의 최대 변화율 값이 추정 공기 과잉율 (λs) 에 응답하여 계산되는 단계 S8 이 수행된다. 여기서, 언급된 임계 값 (K) 은 일정한 값 보다는 추정 공기 과잉율 (λs) 에 대응하는 변수이다; 따라서, 단계 S8 에서 계산된 제한될 액셀 개도의 최대 변화율은 추정 공기 과잉율 (λs) 의 함수, 또는 변수 (K) 의 함수로서 미리 결정된다. 다음 단계 S9 에서, 단계 S8 에서 계산된 제한될 액셀 개도의 최대 변화율은 도 3 에 도시된 바와 같이 제한 값 (함수)(P) 내에서 제한된다. 또한, 단계 S10 에서, 비율 (λs) 또는 변수 (K) 에 응답하는 허용가능한 최대 제한 값은 허용가능한 제한 값이 제어 (명령) 신호로서 이용되도록 기억된다. 그 후, 액셀 개도 제한 프로세스의 일련의 단계들은 단계 S11 에서 종료된다.
단계 S9 및 S10 에서 액셀 개도의 최대 변화율의 제한 프로세스는 제어 유닛 (33) 의 액셀 개도 제어 수단 (50) 에 의해 수행된다.
도 4 의 부분 (d) 에 도시된 바와 같이, 추정 공기 과잉율 (λs) 이 임계 값 K 이하인 경우 연료 진입 레벨이 과도하고, 엔진이 스모크를 방출하는 경향이 있기 때문에, 액셀 개도의 최대 변화율은 도 4 의 부분 (e) 에 도시된 바와 같이 제한 값 (P) 내에 있도록 감소된다.
또한, 추정 공기 과잉율 (λs) 에 관한 임계 변수 (K) 및 액셀 개도의 최대 변화율에 관한 제한 값 (함수)(P) 은 도 3 의 도면에 도시될 수 있는 테이블의 형태로 미리 결정된다.
도 3 의 테이블에 도시된 바와 같이, 추정 공기 과잉율 (λs) 에 관한 임계 변수 (K) 가 1.7 에서 1.5 로 감소함에 따라 (즉, 흡기 유량과 비교하여 연료의 양이 증가함에 따라), 액셀 개도의 최대 변화율 만큼 허용가능한 제한으로서 제한 값 (P) 은 P 의 더 작은 레벨로의 한정을 강화한다; 또한, 임계 변수 (K) 가 1.5 이하가 될 때, 제한 값 (P) 은 일정한 값, 예를 들어 최대 허용가능한 값 (100 %) 의 10 % 에 설정된다.
전술된 바와 같이, 추정 공기 과잉율에 관한 언급된 임계 값 (K) 은 추정 공기 과잉율 (λs) 에 대응하는 변수이고, 이 변수는 액셀 개도의 변화율에 관한 제한 값 (P) 에 관련된다; 따라서, 제한 값 (P) 은 테이블을 조정함으로써 추정 공기 과잉율에 관한 임계 값 (K) 에 관련하여 용이하게 조정된다. 따라서, 스모크 방출과 엔진 속도 응답 간의 트레이드-오프 관계가 용이하게 조정될 수 있다.
엔진의 스모크 방출 레벨은 단지 하나의 파라미터, 즉 추정 공기 과잉율 (λs) 에 의해 제어될 수 있기 때문에, 복수의 제어 파라미터들이 도입되는 경우에 비해 제어 로직이 더 단순해지고 제어 조정은 단순해질 수 있다.
전술된 바와 같이, 제 1 실시형태에 따르면, 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단 (47) 은 다음의 양들: 실린더 (3) 안으로 분사된 연료의 양, 흡기 통로 (13) 를 통해 실린더 (3) 안으로 공급된 흡기 유량, 및 흡기 통로 (13) 안으로 리턴된 EGR 가스 내의 잔여 공기의 유량을 이용하여 실린더 (3) 내의 추정 공기 과잉율 (λs) 을 계산한다; 따라서, 추정 공기 과잉율 (λs) 은 엔진 스모크 방출에 영향을 주는 잔여 산소 (실린더에서의 연소를 위해 이용되지 않고, 흡기 통로 안으로 다시 리턴하는 산소) 를 고려하여 계산된다
또한, 액셀 개도 (연료 진입) 가 추정 공기 과잉율 (λs) 에 기초하여 제어되기 때문에, 이 제어는 실린더 공기 또는 가스 내의 산소 비율이 제어를 통해 반영될 수 있도록 수행될 수 있다. 또한, 추정 공기 과잉율 (λs) 이 일정한 값 이하의 범위에 존재하는 경우, 액셀 개도 제어 수단 (50) 은 변화율이 제한 레벨을 초과하지 않도록 액셀 개도의 변화율을 제한한다; 따라서, 급격한 가속 (액셀 개도에 관한 속도 증가) 이 EGR 시스템 동작 동안 수행되는 경우에도, 연소 챔버 (9) 내의 산소 부족으로 인한 스모크 방출, NOx 방출, 및 엔진 속도 응답 저하가 억제될 수 있다.
도 4 의 부분 (a) 의 점선 (R) 은 제한이 수행된 후의 액셀 개도의 궤적을 나타낸다. 유효 플래그가 설정될 때 (온 상태에서), 액셀 개도의 변화율은 변화율이 제한 값 (P) 을 초과하지 않도록 제한되므로 변화율이 완만해지고, 연소 챔버 (9) 내의 산소 부족으로 인해 방출된 스모크가 억제될 수 있고, 방출된 NOx 가 감소될 수 있으며, 엔진 속도 응답 저하가 억제될 수 있다.
또한, 4 개 부분 (a) 내지 (d) 를 포함하는 도 8 은 제 1 실시형태의 효과에 관한 확인 (verification) 테스트의 결과를 설명한다. 부분 (a) 에서, 액셀 개도는 실선에 제한되도록 변경된다; 부분 (b) 의 실선에 의해 도시된 바와 같이, 샷 당 연료 분사량 (즉, 연료 유량) 이 제한된다; 그러나, 부분 (c) 의 실선에 의해 도시된 바와 같이, 추정 공기 과잉율 (λs) 은 약간 변하거나 증가한다. 결과적으로, 부분 (d) 의 실선에 의해 도시된 바와 같이 스모크 방출이 감소될 수 있는 것으로 확인된다.
다음으로, 도 5 내지 도 7 관련하여, 제 2 실시형태를 설명한다. 제 2 실시형태의 구성은 제 1 실시형태의 구성과 유사하다; 따라서, 제 1 실시형태의 엘리먼트와 동등한 제 2 실시형태의 엘리먼트에는 공통 부호가 주어지고, 공통 엘리먼트에 관한 설명은 생략된다.
제 1 실시형태에서, 추정 공기 과잉율 (λs) 판정 수단 (49) 은 추정 공기 과잉율 (λs) 이 감소되는지 아닌지 여부를 판단하고, 액셀 개도 제어 수단 (50) 은 액셀 개도의 변화율에 관련된 제어 제한을 수행한다; 한편, 제 2 실시형태에서, 추정 공기 과잉율 (λs) 판정 수단 (49) 은 목표 공기 과잉율 (λm) 계산 수단 (52) 으로 대체되고, 액셀 개도 제어 수단 (50) 은 액셀 개도 제어 수단 (54) 으로 대체된다. 즉, 제 1 실시형태의 제어 유닛 (33) 이 추정 공기 과잉율 (λs) 판정 수단 (49) 및 액셀 개도 제어 수단 (50) 을 포함하는 한편, 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이 제 2 실시형태의 제어 유닛 (51) 은 목표 공기 과잉율 (λm) 계산 수단 (52) 및 액셀 개도 제어 수단 (54) 을 포함한다. 이 차이점을 제외하고, 제 2 실시형태의 구성은 제 1 실시형태의 구성과 동일하다.
도 6 에는 제 2 실시형태의 제어 유닛 (51) 의 블록도가 도시된다; 목표 공기 과잉율 (λm) 계산 수단 (52) 에서 엔진 속도 및 샷 당 목표 연료 분사량 (즉, 연료 유량) 의 함수로서 목표 공기 과잉율 (λm) 의 맵이 규정된다. 여기서, 이 맵을 이용하면, 엔진 속도 인수 및 연료 분사량 인수는 엔진 속도 센서 (43) 및 액셀레이터 센서 (45) 각각에 의해 검출된 신호에 기초하여 설정된다. 규정될 함수와 같은 목표 공기 과잉율 (λm) 의 맵으로 (예컨대, 미리 실험에 의해 획득된) 최적의 결과가 통합될 수 있다; 이에 따라, 최적의 관계는 가능한 엔진 동작 상태마다 NOx 방출과 스모크 방출 간의 트레이드-오프 관계에 관한 최적의 상태에 관련된다.
액셀 개도 제어 수단 (54, 도 5) 에서, 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단 (47) 에 의해 계산되는 추정 공기 과잉율 (λs) 이 목표 공기 과잉율 (λm) 을 추종하도록 피드백 제어가 수행된다; 즉, 과잉율 (λs) 은 과잉율 (λm) 과 일치하도록 과잉율 (λm) 을 추종한다.
도 7 의 흐름도와 관련하여, 제어 유닛 (51) 의 메커니즘을 설명한다.
먼저, 단계 S21 에서, 액셀 개도에 관한 보정 액션이 시작되고; 단계 S22 에서, 액셀 개도에 관한 신호가 액셀레이터 센서 (45) 로부터 판독되고; 단계 S23 에서, 엔진 속도 신호 및 액셀 개도 신호가 목표 공기 과잉율 (λm) 계산 수단 (52) 에 의해 판독되며; 단계 S24 에서, 목표 공기 과잉율 (λm) 이 목표 공기 과잉율 (λm) 의 맵에 의해 계산된다.
두 번째로, 단계 S25 에서, 추정 공기 과잉율 (λs) 이 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단 (47) 에 의해 계산된다. 제 1 실시형태와 동일한 방식으로 식 (1) 및 (2) 를 이용하여 계산이 수행된다. 추정 공기 과잉율 (λs) 로부터, 목표 공기 과잉율 (λm) 은 도 6 의 가산기-감산기 (56) 에서 감산되고, 수적 연산 결과가 누적 방지 보상 (anti-windup compensation) 기능을 갖는 PI 제어기 (58) 로 입력된다; PI 제어기 (58) 에서, 단계 S26 에서, 즉 PI 제어 산출이 수행된다. 단계 S26 후에, 액셀 개도 및 PI 제어 산출의 출력을 비교함으로써 도 6 에 도시된 최소 값 선택기 (60) 에 의해 최소 값의 선택이 수행되는 단계 S27 (절차 A) 이 수행된다.
제 1 실시형태의 단계 S3 내지 S5 의 경우에서와 같이, 절차 B, 즉 단계 S28 내지 S30 에서, 액셀 개도의 변화율이 소정의 임계 값 이상인지 아닌지 여부가 추정된다. 그 후, 보정 절차 (예컨대, 단계 S32 및/또는 S33) 와 같은 단계들이 후속된다. 단계 S31 에서, 액셀 개도의 변화율이 소정의 임계 값 이상이고, 연료 유입 제한 (액셀 개도 제한) 이 유효한 것으로 간주되면, 단계 S31 다음에 프로세스 A (단계 S27) 의 출력이 액셀 개도 보정 값으로서 설정되는 단계 S32 가 후속된다; 즉, 도 6 의 최소 값 선택기 (60) 로부터의 출력 (Mi) 이 포화 요소 (62)(포화 상태의 엘리먼트 (62)) 로 입력된다.
한편, 단계 S31 에서, 연료 유입 제한 (액셀 개도 제한) 이 무효한 것으로 간주되면, 단계 S31 다음에 액셀 개도 자체가 액셀 개도 보정 값으로서 설정되는 단계 S33 이 후속된다; 즉, 도 6 의 액셀 개도에 관한 신호 (Ac) 자체가 액셀 개도 보정 값으로서 설정되도록 포화 요소 (62) 로 입력된다.
단계 S32 또는 S33 다음의 단계 S34 에서, 포화 요소 (62) 로 입력된 신호가 포화된다; 즉, 엘리먼트 (62) 에서, 입력 신호가 임의의 제한 이상으로 증가 또는 감소할 때에도 출력 신호가 경계를 횡단하지 않도록 하는 신호로 입력 신호가 변환된다. 따라서, 액셀 개도 보정 값으로서 출력 신호는 0 % 내지 100 % 의 범위 내에 있다. 또한, 단계 S35 에서, 액셀 개도에 관해 보정된 신호는 제어 (지령) 신호를 위해 이용되도록 기억된다. 따라서, (도 7 의) 흐름도의 일련의 단계들은 단계 S36 에서 종료된다.
전술된 바와 같이 제 2 실시형태에 따르면, 액셀 개도 (연료 진입) 가 추정 공기 과잉율 (λs) 에 기초하여 제어되기 때문에, 실린더 공기 또는 가스 내의 산소 비율이 제어를 통해 정확하게 반영되는 제어는 제 1 실시형태의 경우에서와 같이 수행될 수 있다.
또한, 제어 유닛에는 액셀 개도 제어 수단 (54) 이 제공되고, 이에 의해 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단 (47) 에 의해 계산되는 추정 공기 과잉율 (λs) 이 규정된 목표 공기 과잉율 (λm) 을 추종하도록 액셀 개도가 보정된다; 따라서, 제 1 실시형태에서 보다는 제 2 실시형태에서 액셀 개도의 변화율에 관한 더 미세한 제어가 수행된다; 이 방식으로, 추정 공기 과잉율 (λs) 은 EGR 가스 내의 공기 또는 산소 함량이 고려되도록 정확하게 제어되고, 이에 의해 공기 또는 산소 함량이 스모크 방출 레벨에 직접 영향을 준다. 그 결과, 엔진 스모크 방출이 억제될 수 있다.
가속 동안의 과도 상태에서, EGR 밸브 (27) 는 스모크 감축 또는 응답 개선의 목적을 위해 닫힌다. 그러나, 밸브 (27) 를 닫음으로써, 인렛 매니폴드 내의 공기 또는 가스 상태가 변하여 연소 온도 및 NOx 방출 레벨 증가를 빠르게 야기한다. 이 어려움은, 추정 공기 과잉율 (λs) 이 정확하게 제어될 수 있고, EGR 밸브 (27) 가 완만하게 (빠르지 않게) 닫히며, 추정 공기 과잉율 (λs) 이 연료 분사 제어 (연료 진입 제어) 의 빠른 응답을 통해 제어될 수 있기 때문에 제 2 실시형태에 의해 해결될 수 있다. 따라서, NOx 감축과 함께 스모크 억제가 달성될 수 있다.
도 9 와 관련하여, 제 3 실시형태를 설명한다. 제 3 실시형태의 구성은 제 1 실시형태의 구성과 유사하다; 따라서, 제 1 실시형태에서의 엘리먼트와 동일한 제 3 실시형태에서의 엘리먼트에는 공통 부호가 주어지고, 공통 부호에 관한 설명은 생략된다.
제 1 실시형태에서, 추정 공기 과잉율 (λs) 판정 수단 (49) 은 계산된 추정 공기 과잉율 (λs) 이 감소되는지 아닌지 여부에 관해 판단하고, 액셀 개도 제어 수단 (50) 은 액셀 개도의 변화율에 관련된 제어 제한을 수행한다; 한편, 제 3 실시형태에서, 추정 공기 과잉율 (λs) 판정 수단 (49) 은 산소 농도 판정 수단 (73) 으로 대체되고, 액셀 개도 제어 수단 (50) 은 액셀 개도 제어 수단 (75) 으로 대체된다. 즉, 제 1 실시형태의 제어 유닛 (33) 이 추정 공기 과잉율 (λs) 판정 수단 (49) 및 액셀 개도 제어 수단 (50) 을 포함하는 한편, 도 9 에 도시된 바와 같이 제 3 실시형태의 제어 유닛 (71) 은 산소 농도 판정 수단 (73) 및 액셀 개도 제어 수단 (75) 을 포함한다. 이 차이점을 제외하고, 제 3 실시형태의 구성은 제 1 실시형태의 구성과 동일하다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 엔진에는 EGR 통로 (23) 및 흡기 통로 (13) 에 관한 합류점의 하류측에서의 공기 또는 가스 통로인 인렛 매니폴드에 산소 농도 미터 (77) 가 제공된다; 추정 공기 과잉율 (λs) 판정 수단 (49) 이 계산된 추정 공기 과잉율 (λs) 이 감소되는지 아닌지 여부에 관해 판단하는 제 1 실시형태의 경우에서와 같이, 산소 농도 측정에 기초하여, 산소 농도 판정 수단 (73) 은 검출된 산소 농도 값이 임계 값 이하가 되는지 아닌지 여부에 관해 판단한다; 검출된 산소 농도 값이 임계 값 이하가 되는 경우, 액셀 개도 제어 수단 (75) 은 액셀 개도의 변화율이 제한 값을 초과하지 않도록 액셀 개도에 관한 지령 신호를 제어한다.
제 3 실시형태에 따르면, 흡기 및 EGR 가스를 포함하는 가스 내의 산소 농도는 산소 농도 미터 (77) 에 의해 직접적으로 검출된다. 검출된 산소 농도가 제어에 정확히 반영되는 연료 분사 제어 (연료 진입 제어) 가 수행된다. 따라서, 연료 분사 제어는, 추정 공기 과잉율 (λs) 이 소정 식을 통해 계산되도록 흡입 가스 압력 및 온도가 검출되는 전술된 방식과 비교하여 단순해질 수 있다.
또한, 엔진 스모크 방출을 야기하는 산소 농도의 감축이 직접 판정되어 제어됨에 따라, 산소 농도의 감축을 반영하는 연료 분사 제어는 스모크 방출을 확실히 억제할 수 있다.
제 1 내지 제 3 실시형태로부터의 설명에서, 제어 지령 신호는 액셀 개도를 지시한다; 그러나, 당연히, 지령 신호는 연료 분사량에 대해 지시된 임의의 다른 지령 신호일 수도 있다 (즉, 연료 분사 밸브의 몇몇 경우에서, 연료 진입 인덱스는 분사 지속 시간일 수도 있다)
본 발명에 따르면, 정상 상태 속도 동작 동안 엔진 속도에 관한 속도의 상당한 감소를 방지할 수 있음으로써, 빠른 개시 성능과 같은 엔진 시동 성능이 향상된, EGR 제어 유닛을 갖는 4-스트로크 사이클 엔진이 제공될 수 있다.

Claims (6)

  1. 디젤 엔진을 제어하기 위한 연료 진입 제어 유닛으로서,
    상기 디젤 엔진은 엔진 배기 가스의 일부를 상기 디젤 엔진의 흡기 시스템 안으로 리턴하는 EGR (Exhaust Gas Re-circulation) 시스템을 갖고,
    상기 연료 진입 제어 유닛은,
    연료 분사 밸브에 의해 실린더 안으로 분사된 연료의 양, 에어 플로우 미터에 의해 측정된 흡기 유량, 및 상기 흡기 시스템으로 환류되는 EGR 가스 내의 잔여 산소의 유량으로부터 추정 공기 과잉율 (λs) 을 산출하기 위한 계산부인 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단; 및
    상기 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단에 의해 산출되는 추정 공기 과잉율 (λs) 에 기초하여, 빠른 가속 하에서 연료 유량을 제어하는 연료 진입 제어 수단을 포함하고,
    상기 연료 진입 제어 수단에는, 상기 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단에 의해 산출된 상기 추정 공기 과잉율 (λs) 이 규정된 레벨 이하인 경우 액셀 개도 (accelerator opening) 의 변화율을 소정 값 이하로 제한하는 액셀 개도 제어 수단이 제공되는, 디젤 엔진을 제어하기 위한 연료 진입 제어 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액셀 개도 제어 수단은 상기 추정 공기 과잉율 (λs) 과 액셀 개도의 최대 변화율 간의 관계를 규정하는 미리결정된 테이블을 이용하는, 디젤 엔진을 제어하기 위한 연료 진입 제어 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 진입 제어 수단에는, 상기 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단에 의해 산출된 상기 추정 공기 과잉율 (λs) 이 미리 프로그래밍되거나 규정된 목표 공기 과잉율 (λm) 을 추종하도록 상기 액셀 개도를 제어하는 액셀 개도 제어 수단이 제공되는, 디젤 엔진을 제어하기 위한 연료 진입 제어 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 목표 공기 과잉율 (λm) 은, 스모크 방출 및 NOx 방출 양자 모두를 억제하도록 엔진 속도 및 상기 엔진 속도의 함수로서 목표 연료 분사량에 관하여 미리 프로그래밍되거나 규정되는, 디젤 엔진을 제어하기 위한 연료 진입 제어 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 액셀 개도의 변화율이 빠른 가속 하에서 규정된 레벨을 초과하는 상태 하에서, 뿐 아니라 상기 액셀 개도의 변화율이 다른 규정된 레벨 이상인 상태 하에서, 연료 유량이 제어되는, 디젤 엔진을 제어하기 위한 연료 진입 제어 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 진입 제어 유닛은, 상기 추정 공기 과잉율 (λs) 산출 수단의 대체로서, EGR 통로가 흡기 통로에 접속하는 위치의 하류측에서 흡기 통로의 산소 농도를 검출하는 산소 농도 미터를 포함하고,
    상기 산소 농도 미터에 의해 검출된 산소 농도에 기초하여 빠른 가속 하에서 연료 유량이 제어되는, 디젤 엔진을 제어하기 위한 연료 진입 제어 유닛.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4981743B2 (ja) * 2008-05-08 2012-07-25 三菱重工業株式会社 ディーゼルエンジンの燃料制御装置
US9175622B2 (en) * 2010-04-22 2015-11-03 International Engine Intellectual Property Company, Llc Engine emission control strategy for smoke and NOx
JP5341041B2 (ja) * 2010-09-06 2013-11-13 株式会社小松製作所 油圧駆動式の車両、およびその制御方法と装置
US9951708B2 (en) * 2011-10-06 2018-04-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for internal combustion engine
SE538206C2 (sv) 2012-07-05 2016-04-05 Scania Cv Ab Förfarande och system vid framförande av fordon, där luft/bränsleförhållandet styrs
US10012153B2 (en) 2012-08-15 2018-07-03 General Electric Company System and method for engine control
JP6259246B2 (ja) 2013-10-09 2018-01-10 三菱重工業株式会社 内燃機関の制御装置
US10323589B2 (en) * 2013-12-20 2019-06-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine
US9422878B2 (en) * 2014-04-14 2016-08-23 Ford Global Technologies, Llc EGR operation method and system for increased drivability
US9284920B2 (en) * 2014-06-19 2016-03-15 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for stopping and starting an engine with dedicated EGR
US10221798B2 (en) 2015-12-01 2019-03-05 Ge Global Sourcing Llc Method and systems for airflow control
JP6681251B2 (ja) * 2016-04-05 2020-04-15 ヤンマー株式会社 エンジンの制御方法
CN105756792A (zh) * 2016-05-05 2016-07-13 孟书芳 一种智能控制燃烧的新型柴油机
CN110914527B (zh) * 2017-07-19 2022-06-07 卡明斯公司 专用egr发动机控制参数的瞬态估计和补偿技术
KR102532330B1 (ko) * 2017-12-12 2023-05-16 현대자동차주식회사 연료전지의 수소 농도 추정방법 및 시스템
FR3078746A1 (fr) * 2018-03-08 2019-09-13 Psa Automobiles Sa Procede de pilotage d’un moteur thermique suite a des demandes de limitation des emissions d’oxydes d’azote et/ou de particules
KR102637599B1 (ko) * 2018-10-08 2024-02-19 주식회사 에이치엘클레무브 차량간 통신 정보를 이용한 차선변경 제어장치 및 방법과, 그를 위한 성향 정보 산출 장치
KR20220031017A (ko) * 2019-07-03 2022-03-11 도날드슨 컴파니, 인코포레이티드 유체 에어레이션 검출 시스템 및 방법
CN113431690B (zh) * 2021-07-20 2023-03-21 潍柴动力股份有限公司 一种发动机管理系统控制方法及装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4185604A (en) * 1977-04-12 1980-01-29 Nissan Motor Company, Limited Feedback control system for gas flow in internal combustion engine for purpose of exhaust gas purification
JPS6090950A (ja) 1983-10-24 1985-05-22 Nissan Motor Co Ltd デイ−ゼルエンジンの燃料制御装置
IT1234958B (it) 1989-06-20 1992-06-02 Weber Srl Sistema di iniezione elettronica di carburante per motori a scoppio, con strategie autoadattative di correzione delle deviazioni dal rapporto ottimale per le quantita' di aria e benzina alimentate al motore
US5704340A (en) * 1995-06-02 1998-01-06 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Excess air rate detecting apparatus and an excess air rate control apparatus for an engine
US5553575A (en) 1995-06-16 1996-09-10 Servojet Products International Lambda control by skip fire of unthrottled gas fueled engines
US5918582A (en) * 1995-07-13 1999-07-06 Nissan Motor Integrated internal combustion engine control system with high-precision emission controls
JPH09126060A (ja) * 1995-11-08 1997-05-13 Isuzu Motors Ltd 排気還流制御方法及びその装置
JPH09151761A (ja) * 1995-12-01 1997-06-10 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料制御装置
JPH09195825A (ja) 1996-01-18 1997-07-29 Toyota Motor Corp ディーゼル機関の制御装置
GB2313927B (en) * 1996-06-03 1999-06-23 Nissan Motor EGR control apparatus for internal combustion engine
US5938975A (en) 1996-12-23 1999-08-17 Ennis; Bernard Method and apparatus for total energy fuel conversion systems
JPH1136962A (ja) 1997-07-18 1999-02-09 Toyota Motor Corp ディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置
JP3813332B2 (ja) * 1997-10-27 2006-08-23 三菱電機株式会社 内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置
JP3341665B2 (ja) 1997-12-22 2002-11-05 トヨタ自動車株式会社 ディーゼルエンジンの過渡時噴射量制御装置
DE19900740A1 (de) 1999-01-12 2000-07-13 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
US6095127A (en) 1999-01-26 2000-08-01 Ford Global Technologies, Inc. Fuel limiting method in diesel engines having exhaust gas recirculation
DE19917208A1 (de) 1999-04-16 2000-10-19 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Rechenelements in einem Kraftfahrzeug
JP4055312B2 (ja) 1999-12-03 2008-03-05 いすゞ自動車株式会社 過給式ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置
JP4284906B2 (ja) 2001-02-28 2009-06-24 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置
JP4285141B2 (ja) * 2003-07-31 2009-06-24 日産自動車株式会社 ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置
JP2005264785A (ja) 2004-03-17 2005-09-29 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの排気後処理装置
JP4126560B2 (ja) * 2004-09-15 2008-07-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP4186899B2 (ja) 2004-09-30 2008-11-26 株式会社日立製作所 排気還流制御装置
RU45468U1 (ru) 2005-01-24 2005-05-10 Корабельников Сергей Кимович Система очистки и рециркуляции выхлопных газов дизельного двигателя
JP4049158B2 (ja) 2005-03-09 2008-02-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2006316708A (ja) * 2005-05-13 2006-11-24 Hitachi Ltd エンジンの制御装置
JP2008215112A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ディーゼルエンジンシステム及びその制御方法
JP4981743B2 (ja) * 2008-05-08 2012-07-25 三菱重工業株式会社 ディーゼルエンジンの燃料制御装置
JP4859875B2 (ja) * 2008-05-12 2012-01-25 三菱重工業株式会社 ディーゼルエンジンの排ガス再循環制御装置

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