KR20140023233A - 내연기관의 작동방법 - Google Patents

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헤르베르트 코페체크
니콜라우스 스피라
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게 옌바허 게엠베하 운트 콤파니 오게
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Abstract

본 발명은 내연기관의 작동방법에 관한 것이다. 적어도 3개의 실린더(2)를 갖는 내연기관(1), 특히 가스엔진을 작동시키는 내연기관의 작동방법을 제공한다. 실린더특정신호(Pmax, E)가 각 실린더(2)로부터 획득되고, 기준값(Pmedian, Emedian)이 실린더(2)로부터의 신호(Pmax, E)로부터 발생되며, 해당 실린더(2)의 적어도 하나의 연소파라메타(Q, Z)가 기준값(Pmedian, Emedian)으로부터 신호(Pmax, E)의 편차의 함수로서 제어되고, 그 결과로 신호(Pmax, E)가 기준값(Pmedian, Emedian)을 추적한다. 신호(Pmax, E)의 중앙값이 기준값(Pmedian, Emedian)으로서 발생된다.

Description

내연기관의 작동방법 {A METHOD FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 적어도 3개의 실린더를 갖는 내연기관, 특히 가스엔진을 작동시키는 내연기관의 작동방법에 관한 것으로, 실린더특정신호(cylinder-specific signal)가 각 실린더로부터 획득되고, 기준값이 실린더로부터의 신호로부터 발생되며, 해당 실린더의 적어도 하나의 연소파라메타가 기준값으로부터 신호의 편차의 함수로서 제어되고, 그 결과로 신호가 기준값을 추적한다.
통상적으로, 내연기관의 실린더들은 연소에 있어서 기술적인 차이를 보인다. 즉, 연료량 또는 점화점과 같은 연소파라메타가 전반적으로 제어될 때, 내연기관에 의하여 수행되는 총일량(total work)에 대하여 실린더에 의해 제공되는 각각의 기여정도가 상이하다. 본문에 사용된 연소파라메타의 "전체제어" 또는 "전체엔진제어"라는 용어는 내연기관의 모든 실린더가 대응변수, 즉, 예를 들어, 연료량에 관련하여 전체제어를 위하여 동일한 값으로 작동되고, 동일개방시간이 실린더를 위하여, 또는 점화점에 관련하여 전체제어를 위하여 가스주입밸브에 적용되며, 실린더의 점화장치가 TDC(실린더에서 피스턴의 상사점) 전에 통상 크랭크 각도로서 표현되는 실린더내에서 각 피스턴의 동일한 피스턴위치에서 작동됨을 의미한다.
왕복엔진에서 실린더의 일은 실린더의 연결롯드에 연결된 크랭크샤프트를 통하여 내연기관의 출력축에 전달되고, 여기에서, 대개는 출력축의 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하기 위하여 출력축에 발전기가 연결된다. 실린더 밸런싱(cylinder balancing)을 위한 다양한 가능성에서, 초점은 구성요소의 가능한 한 균등한 기계적인 피크부하를 얻기 위하여 각 실린더의 피크압력의 밸런스를 맞추는 것에 있다. 다른 주요 밸런싱 방법의 예는 엔진효율을 최적화하는 것, 즉, 오염물질 배출을 최소화하는 것이다.
실린더 밸런싱 제어에 관하여, 특허문헌 US 7 957 889 B2 에는 내연기관의 각 실린더에 주입되는 연료의 주입을 조절함으로서 각 실린더의 최대내부실린더압력, 즉, 피크 실린더압력이 공차영역을 갖는 공통의 목표값에 설정되는 것이 기술되어 있다. 이러한 경우에 있어서 목표값은 모든 피크 실린더압력의 산술평균으로부터 얻는다.
피크 실린더압력을 밸런싱함으로서, 각 실린더는 근본적으로 파워에 대하여 동일하게 기여할 수 있도록 하고 각 실린더의 열-기계적 과부하를 방지할 수 있다. 더욱이, 연료공급(fuel metering)은 노킹연소(knocking combustion)를 일으킬 수 있다. 이와 같이, 예를 들어, 어느 정도의 노킹강도를 초과하는 실린더는 극심한 노킹현상을 방지하고 가능한 기계적인 손상을 방지하기 위하여 증가된 연료가 공급되지 않도록 할 것이다.
지금까지 기술된 시스템들은 실린더 밸런싱 제어를 위한 목표변수로서 피크 실린더압력과 같은 실린더특정신호의 산술평균을 이용한다. 그러나, 산술평균을 이용하는 것은 대규모 불량결과들이 산술평균에 주요한 영향을 주는 결점이 있다. 이와 같이, 예를 들어, 불량연소를 보이는 실린더, 또는 실린더압력신호가 예를 들어 불량센서 또는 센서의 노화 또는 신호전달 및/또는 신호처리과정에서의 전자기간섭 등에 의하여 실린더압력신호가 부정확하거나 잘못된 실린더는 모든 피크 실린더압력에 대한 목표값에 현저하고 전혀 바람직하지 않은 영향을 준다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 언급된 결점을 가지지 않고 종래기술에 비하여 개선된 내연기관의 작동방법을 제공하는데 있다. 특히, 목표값 또는 기준값이 실린더 밸런스 제어에 있어서 종래기술의 방법에 비하여 보다 확실하여야 한다.
본 발명은 이러한 목적이 청구범위 제1항의 특징에 의하여 달성될 수 있도록 한다. 청구범위의 종속항에서는 본 발명의 유리한 실시형태가 제공된다.
이와 같이, 본 발명에 따라서, 신호의 중앙값(median)이 기준값으로서 발생된다.
때때로 중간값 또는 0.5 분위수(quantile)로 불리는 이러한 중앙값은 표본분포에서 위치의 척도이고, 본 발명에 있어서, 획득된 실린더특정신호의 분포가 샘플링분포이다. 내연기관의 제어 또는 조절을 기초로 하여 구성될 수 있는 공지의 제어 또는 조절시스템에 있어서, 통상적으로 중앙값을 결정하거나 출력하기 위한 것이 준비되어 있지 않고 공지된 방법으로서도 이를 수행할 수 없을 것이다.
표본분포의 모든 값이 함께 합하여지고 개별값의 수로 나누어지는 산술평균과는 달리, 중앙값은 표본분포를 동일한 크기의 두 반부분으로 나눈다. 이와 같이, 중앙값은 신호값의 오름차순으로 초기에 신호를 정렬함으로서 결정될 수 있다. 예를 들어 실린더가 홀수인 경우에서 신호의 수가 홀수일 때, 중간신호의 신호값이 중앙값이다. 예를 들어 실린더가 짝수인 경우에서 만약 신호의 수가 짝수인 경우, 중앙값은 정렬된 표본분포의 두 중간신호값의 산술평균으로서 결정될 수 있다.
중앙값의 주요특성은 간단히 평균이라 기술되는 산술평균에 비하여 표본분포내에서 불량결과 또는 극심하게 발산하는 값에 대하여 매우 확실하다는 것이다.
그리고 제안된 해결방법에 있어서, 신호값의 산술평균은 확실히 발생되지 않고 기준값으로서 사용되지 않고, 대신에, 신호값의 중앙값이 발생되고 기준값으로서 사용된다.
좋기로는, 적어도 하나의 다음 실린더특성신호를 각 실린더로부터 획득하는 것이다: 내부실린더압력, 실린더배기온도, 질소산화물 배출, 연소공기비. 특별한 변형예에서, 획득된 신호는 연소사이클의 최대내부실린더압력이다.
양호한 신호품질을 얻고 이로써 고도의 제어성능을 얻기 위하여, 실린더로부터의 신호는 10~1000 연소사이클, 좋기로는 40~100 연소사이클에서 획득된 일시적으로 여과된 신호이다.
본 발명의 우선실시형태에서, 실린더의 연소파라메타는 기준값으로부터 실린더로부터의 신호의 편차가 명시적인 허용오차를 초과하는 경우 조절될 수 있다. 이와 같이 함으로서, 평활한 제어역동(control dynamics)이 이루어질 수 있다.
특별히 유리한 실시형태에서, 연소파라메타는 해당 실린더에 공급되는 연료량일 수 있다. 부실점화형 내연기관에 있어서는 연소파라메타가 실린더의 각 메인 연소실에 공급되는 연료량일 수 있다. 실린더로부터의 신호가 기준값 보다 작은 경우 실린더에 공급되는 연료량은 증가될 것이고, 실린더로부터의 신호가 기준값 보다 크면 실린더에 공급되는 연료량은 감소될 것이다. 각 실린더에 연료공급밸브(fuel metering valve)가 제공되는 것이 좋으며, 실린더에 공급되는 연료량을 조절하기 위하여 해당 연료공급밸브의 개방시간이 조절된다. 이러한 연료공급밸브는 실린더의 유입계 영역내에 배치되는 포트주입밸브(port injection valve)가 유리하다. 또한 포트주입밸브는 예를 들어 완전히 개방된 위치 또는 완전히 폐쇄된 위치만을 갖는 경우에 사용될 수 있다. 이와 같이 함으로서, 개방시간은 밸브가 그 완전한 개방위치에 있는 시간으로 정의될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 스트로크-제어형 밸브가 사용될 수 있으며, 이 경우, 실린더에 공급되는 연료량을 조절하기 위하여 밸브의 개방시간 및/또는 개방스트로크가 조절된다.
이와 같이, 연료량 연소파라메타의 제어는 실린더특정신호의 함수로서 다음의 표 1에 따라 수행될 수 있다. 표 1에서 컬럼 1은 각 실린더특정신호와 각 신호를 획득하기 위한 적당한 시나리오를 보이고 있다. 표 1의 컬럼 2에 따라서, 실린더로부터의 각 신호가 기준값 보다 작은 경우 실린더에 대한 연료량의 증가가 이루어진다. 표 1의 컬럼 3에 따라서, 실린더로부터의 각 신호가 기준값 보다 크면 실린더에 대한 연료량의 감소된다. 각각의 경우, 기준값은 내연기관의 모든 실린더로부터 획득된 각 신호의 중앙값이다. 이와 같이, 예를 들어 실린더에 결합된 연료공급밸브의 개방시간을 증가시킴으로서 실린더에 공급되는 연료량이 증가될 수 있다. 마찬가지로, 실린더에 결합된 연료공급밸브의 개방시간을 감소시킴으로서 실린더에 공급되는 연료량이 감소될 수 있다.
연료량에 관한 제어조정
실린더특정신호 실린더에 공급되는 연료량이 증가되는 경우 실린더에 공급되는 연료량이 감소되는 경우
연소실내 실린더압력센서에 의하여 획득된 피크 실린더압력 낮은 피크 실린더압력 높은 피크 실린더압력
유출밸브 후방의 서머커플에 의하여 획득된 실린더배기온도 낮은 실린더배기온도 높은 실린더배기온도
NOx 프로우브에 의하여 획득된 질소산화물 배출 낮은 질소산화물 배출 높은 질소산화물 배출
광대역 람다 프로우브 또는 산소센서에 의하여 확득된 역 연소공기비 낮은 역 연소공기비 높은 역 연소공기비
다른 우선실시형태에서, 해당 실린더의 점화점은 연소파라메타로서 설정될 수 있다. 좋기로는 각 실린더에 점화장치가 제공되는 것이며, 점화장치의 점화점은 TDC(실린더내에 피스턴의 상사점)전 크랭크각도로 설정된다.
통상적으로 점화점은 TDC(실린더내 피스턴의 상사점)전 크랭크각도로 표현되고 실린더 또는 연소실에서 연료 또는 연료혼합물을 점화시키기 위하여 적당한 점화정치가 발화될 때를 나타낸다. 이러한 경우에 있어서 점화장치는 스파크 플러그(예를 들어 전극 스파크 플러그 또는 레이저 스파크 플러그) 또는 예를 들어 디젤연료의 파일럿 주입을 수행하기 위한 파일럿 인젝터(pilot injector)일 수 있다. 또한 점화장치는 부실(prechamber)에 제공될 수 있다. 통상적으로, 내연기관의 각 실린더를 위한 점화점은 TDC전 크랭크각도로서 표현되는 동일한 전체예정값(전체디폴트값)으로 설정된다. 예를 들어, 이러한 값은 20~30도의 TDC전 크랭크각도이고, 이러한 값은 내연기관의 속도로부터 또는 사용된 점화장치의 함수로서 설정될 수 있다. 이러한 전체디폴트값은 파워 및/또는 과급공기압력 및/또는 과급공기온도 및/또는 내연기관의 엔진속도의 함수로서 점화점의 적당한 값을 설정하는 점화점특성매핑(ignition point charateristics mapping)으로부터 추론될 수 있다.
본 발명의 우선실시형태에서, 실린더의 점화점은 실린더로부터의 신호가 기준값 보다 작은 경우 빠르게 조기에(전체디폴트값에 대하여) 설정되고 실린더로부터의 신호가 기준값 보다 큰 경우 실린더의 점화점은 느리게 후기에(전체디폴트값에 대하여) 설정된다.
점화점 연소파라메타에 대한 제어는 다음의 표 2에 따라 사용된 실린더특정신호의 함수로서 수행될 수 있다. 표 2의 컬럼 1은 각 실린더특정신호와 각 신호를 획득하기 위한 적당한 시나리오를 보이고 있다. 표2의 컬럼 2는 실린더의 각 신호가 기준값 보다 작은 경우 실린더의 조기 점화점을 보이고 있다. 표 2의 컬럼 3은 실린더의 각 신호가 기준값 보다 큰 경우 실린더의 후기 점화점을 보이고 있다. 각각의 경우, 기준값은 내연기관의 모든 실린더로부터의 각 신호의 중앙값이다.
점화점에 관한 제어조정
실린더특정신호 실린더의 점화점이 조기에 설정되는 경우 실린더의 점화점이 후기에 설정되는 경우
연소실내 실린더압력센서에 의하여 획득된 피크 실린더압력 낮은 피크 실린더압력 높은 피크 실린더압력
NOx 프로우브에 의하여 획득된 질소산화물 배출 낮은 질소산화물 배출 높은 질소산화물 배출
특별히 유리한 실시형태에 따라서, 적어도 하나의 연소파라메타를 설정하기 위하여, 파라메타는 이러한 파라메타의 값이 명시적인 전체 엔진 목표값과 실린더특정차이값을 포함하도록 결정될 수 있다.
점화점 연소파라메타를 설정하는 경우에 있어서, 실린더특정차이값은 ±4도 범위의 TDC전 크랭크각도, 좋기로는 ±2도 범위의 TDC전 크랭크각도일 수 있다.
명시목표값은 내연기관의 모든 실린더에 대하여 동일한 전체값일 수 있다.
연소파라메타로서 점화점을 설정하는 경우에 있어서, 명시목표값은 고정형 가스엔진의 실린더에서 점화값에 대한 전체디폴트값일 수 있다. 이 점에 관하여, 명시목표값은 점화점특성맵핑으로부터 추론될 수 있다. 점화점특성맵핑은 파워 및/또는 과급공기압력 및/또는 과급공기온도 및/또는 내연기관의 엔진속도의 함수로서 점화점을 위한 적당한 값을 설정할 수 있다. 점화점특성맵핑에서 설정된 값은 시험장치(test rig)에서 결정될 수 있다.
연소파라메타로서 연료량을 설정하는 경우에 있어서, 명시목표값은 연료공급밸브 또는 고정형 가스엔진의 가스주입밸브의 개방시간에 대한 전체기초엔진값일 수 있다.
기본적으로, 내연기관의 연소방식은 공기주도형(air-led) 및 연료주도형(fuel-led) 연소방식으로 분류될 수 있다. 공기주도형 연소방식에 있어서, 특정배출레벨 또는 특정과급공기압력을 얻기 위하여, 공급될 연료량이 예를 들어 내연기관의 듀티 포인트(duty point)와 연료-공기비에 대한 명시목표값의 함수로서 결정된다. 이에 의하여 효율적으로 사용되는 엔진제어는 배기가스제어기를 포함한다. 연료주도 또는 공기주도의 연소방식에 있어서, 공급될 연료량은 내연기관의 듀티 포인트와 내연기관의 파워 및/또는 속도에 대한 명시목표값의 함수로서 결정된다. 연료주도형 연소방식은 내연기관의 가변속도작동중에, 격리된 작동의 내연기관에서, 엔진시동중에 또는 내연기관이 공전할 때 특별히 전용된다. 통상적으로 이에 의하여 사용된 엔진제어는 파워제어기 및/또는 속도제어기를 포함할 수 있다.
예를 들어, 배기가스제어기가 사용되는 공기주도형 연소방식의 경우에 있어서, 명시목표값은 명시연료-공기비로부터 결정되며, 여기에서, 명시연료-공기비는 내연기관의 출력파워, 좋기로는 내연기관에 연결된 발전기로부터의 전기적인 파워에 대한 등가파워 및/또는 과급공기압력 및/또는 내연기관의 엔진속도로부터 결정된다.
본문에 사용된 "등가파워(power equivalent)"라는 용어는 내연기관의 실제 기계적인 파워 또는 기계적인 파워에 상응하는 대체변수를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 예는 내연기관에 연결된 발전기로부터의 전기적인 파워일 수 있으며 이는 발전기의 파워출력으로부터 측정된다. 또한 이는 내연기관을 위하여 계산된 기계적인 파워일 수 있으며, 이는 엔진속도 및 토크로부터 또는 발전기의 전기적인 파워 및 발전기의 효율로부터 계산된다. 또한 이는 소비단의 파워활용이 속도로부터 정확히 알려지는 경우 간단히 엔진속도일 수 있다. 더욱이, 등가파워는 또한 내부실린더압력 프로파일로부터 알려진 방식으로 결정될 수 있는 표시된 평균압력이거나 또는 유효평균압력으로서 전기적인 파워 또는 기계적인 파워로부터 계산될 수 있다. 이 점에 관하여, 내연기관의 등가파워는 유효평균압력, 실린더용량 및 파워 스트로크로부터 얻은 일 사이의 알려진 관계로부터 결정될 수 있다.
명시적인 연료-공기비는 과급공기압력과 내연기관의 파워로부터 알려진 방식으로 결정될 수 있다. 이와 같이 함으로서, 가스엔진으로서 구성된 내연기관의 명시적인 연료-공기비는 예를 들어 특허문헌 EP 0 259 382 B1 에 따라서 결정될 수 있다.
가스주입시간에 대한 명시목표값은 가스주입맬브의 유동성향과 가스주입밸브내의 경계조건(boundary condition)(예를 들어 연소가스의 압력과 온도, 흡입매니폴드압력 또는 과급공기압력)으로부터 결정될 수 있다. 가스엔진의 등가공기량(공기량에 상응하는 값)은 가스엔진의 흡입매니폴드의 조건, 특히 과급공기압력과 과급공기온도로부터 결정될 수 있다. 명시적인 연료-공기비를 이용하여, 연소가스의 양에 대한 기준값이 결정될 수 있다. 가스주입밸브의 요구된 전체개방시간 또는 가스주입시간은 사전에 결정된 양의 연소가스를 가스엔진에 주입하기 위하여 가스주입밸브의 유동성향과 가스주입밸브에서의 경계조건으로부터 결정될 수 있다. 이러한 예에서, 전체가스주입시간은 명시목표값에 해당한다.
예를 들어, 파워제어기 및/또는 속도제어기를 이용하는 가스주도형 연소방식의 경우, 명시목표값이 명시적인 목표등가파워로부터 내연기관의 출력파워의 등가파워의 편차 및/또는 내연기관의 명시적인 목표속도로부터 내연기관의 엔진속도의 편차의 함수로서 결정되는 것이 좋다.
이와 같이 함으로서, 내연기관의 명시적인 목표등가파워(기준파워)로부터 내연기관의 출력파워(실제 파워)(예를 들어 내연기관에 연결된 발전기에 대하여 측정된 전기적인 파워)의 실제등가파워의 편차의 함수로서 연료유량에 대한 전체엔진디폴트값을 결정할 수 있는 파워제어기가 제공될 수 있다. 또한 또는 부가적으로, 내연기관의 명시적인 목표속도(기준속도)로부터 내연기관의 실제엔진속도(실제속도)의 편차의 함수로서 연료유량에 대한 전체엔진디폴트값을 결정하는 속도제어기가 제공될 수 있다. 연료유량에 대한 결정된 목표값으로부터, 예를 들어 연료공급밸브의 전체엔진개방시간 또는 점화장치의 점화점에 대한 전체엔진디폴트값에 대한 명시목표값이 결정될 수 있다.
특별한 변형예에서, 실린더특정차이값은 실린더특정 파일럿값을 포함하고, 여기에서, 좋기로는 실린더특정 파일럿값이 과급공가압력과, 좋기로는 부가적으로 내연기관의 과급공기온도로부터 결정된다. 이와 같이 함으로서, 실린더특정 파일럿값은 내연기관이 작동중에 측정된 측정값으로부터 유도되고 실린더특정신호를 획득하기 위한 센서가 고장나거나 결합을 갖는 경우 고장시 조치를 취할 수 있도록 하는 폴백값(fall-back value)으로서 사용될 수 있다.
실린더특정 파일럿값은 예를 들어 흡입매니폴드 및/또는 가스엔진의 가스레일(gas rail)에서의 기체역학 및 적당한 부품공차를 고려할 것이며, 기체역학은 시뮬레이션이나 측정값으로부터 결정될 수 있다. 기체역학과 부품공차의 효과는 그 자체가 과급공기압력, 엔진속도 및 과급공기온도에 의하여 영향을 받는다. 이 점에 관하여, 여러 과급공기압력과 과급공기온도에 대한 상응하는 값을 포함하는 특성맵핑으로부터 적당한 실린더특정 파일럿값을 유도하는 것이 유리하다. 이와 같이 함으로서 가스엔진의 작동시에, 적당한 측정데이터가 획득되거나 적당한 특성맵핑이 시험이나 시뮬레이션에 의하여 결정될 수 있다. 또한 가스엔진의 작동중에 온라인 측정에 의하여 적응특성맵핑을 발생할 수 있다.
특별히 유리하게, 실린더특정차이값이 등화값에 의하여 보충되고, 여기에서 등화값은 실린더특정차이값의 산술평균에 상응한다. 이는 특히 지금까지 실린더 밸런싱없이 단지 일반적인 제어기만으로 작동되었던 내연기관에 제안된 해결수단을 설치하거나 새롭게 장착할 때 유리하다. 이와 같은 방식으로 실린더특정차이값을 연결함으로서, 특히, 전체 공급된 연료량은 제안된 해결수단에 의하여 연향을 받지 않을 것이며 내연기관의 전체적인 배기가스제어가 조절될 필요가 없다. 각 점화점에 대한 값이 전체엔진제어에 도입될 수 있으므로, 실린더특정차이값을 보정하는 것은 전체엔진제어에 대한 원치않는 효과가 점화점의 설정에 대하여 배제될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 우선실시형태에서, 연소조건은 각 실린더에 대하여 모니터되고 명시적인 기준상태에 대하여 정상 또는 비정상적인 것인지 평가될 수 있으며, 여기에서 실린더의 연소파라메타는 실린더의 연소조건이 정상적인 것으로 판단되는 경우에만 조절된다. 이와 같이 함으로서, 연소조건으로서 노킹 및/또는 자동점화 및/또는 연소중단이 모니터될 수 있으며, 연소에서 노킹이 없고 또는 자동점화가 없고 또는 중단이 없는 것이 포착되는 경우 실린더의 연소조건은 정상적인 것으로 판단된다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a는 다수의 연소사이클에서 내연기관의 다수의 실린더의 내부실린더압력 프로파일과 이로부터 얻는 산술평균 및 중앙값을 보인 설명도.
도 1b는 실린더의 내부실린더압력센서로부터의 불완전한 실린더압력신호가 있는 경우의 도 1a와 유사한 설명도.
도 2는 다수의 실린더를 갖는 내연기관과 본 발명 방법의 실시형태에 따라 내연기관을 작동시키기 위한 제어장치를 보인 설명도.
도 3은 내연기관의 3개 실린더와 본 발명 방법의 실시형태에 따라 내연기관을 작동시키기 위한 제어장치를 보인 설명도.
도 4는 연료주도형 연소방식으로 작동되는 내연기관을 보인 도 3과 유사한 설명도.
도 5는 본 발명에 따라서 제안된 제어장치를 상세히 보인 설명도.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태를 보인 도 3과 유사한 설명도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시형태의 제어장치를 보인 설명도.
도 1a는 예를 들어 실린더특정신호로서 내연기관(1)의 다수의 실린더(2)의 다수의 연소사이클 c 에서 최대내부실린더압력 또는 피크 실린더압력 Pmax 의 각 프로파일을 보인 것이다. 실린더 밸런싱을 위한 종래기술의 방법에서는, 각 연소사이클 c에서, 획득된 실린더특정신호 Pmax 에 대한 산술평균 Pmean 이 발생되고 제어를 위한 명령변수로서 사용된다. 이와 같이 함으로서, 불량결과가 명령변수에 현저한 효과를 보여 전체 실린더밸런싱 제어에 영향을 준다.
대조적으로, 본 발명의 방법에 있어서는 실린더특정신호 Pmax 의 산술평균이 사용되지 않고 기준값으로서 중앙값 Pmedian 이 발생된다. 그리고 이러한 중앙값 Pmedian 은 실린더 밸런싱 제어를 위한 명령변수를 구성한다. 모든 실린더특정신호 Pmax 의 중앙값을 이용함으로서, 예를 들어 각 실린더(2)에 대한 연료량 또는 연료공급과 같은 연소파라메타를 구성하기 위한 보다 안정된 목표값이 발생된다. 따라서 왜곡된 값을 갖는 각 피크 실린더압력의 영향이 최소화될 수 있다. 이와 같이 함으로서, 기준값 Pmedian 은 변화가 적으므로 보다 안정되고 보다 정밀한 실린더 밸런싱이 이루어질 수 있다. 아울러, 특히 일시적인 엔진작동(예를 들어 부하에서의 점프)에 중앙값을 이용하는 것은 실린더(2)의 양호한 밸런싱이 이루어짐을 의미한다. 이는 특히 사용된 실린더특정신호가 다수의 연소사이클 c 에서 일시적으로 여과된 획득된 신호 Pmax 를 위한 신호일 경우이다. 이와 같이 산술평균에 비하여 양호한 중앙값의 안정성은 다수의 연소사이클 c에서 필터시간을 단축시키는데 사용될 수 있다.
도 1b는 도 1a와 유사한 것으로, 내연기관(1)의 실린더(2)로부터의 신호 Pmax* 가 불완전한 내부실린더압력센서(4)에 의한 왜곡값을 포함한다. 종래기술의 산술평균에 관련한 제어의 경우에, 유도된 명령변수 Pmean 는 각 센서신호의 왜곡에 의하여 크게 영향을 받는다. 도시된 경우 불완전한 연소사이클 영역 c1 에서 산술평균 Pmean 을 이용하는 이러한 제어에 있어서는 각 왜곡된 신호 Pmax* 가 모든 실린더(2)에서 현저한 언밸런스가 나타나도록 한다.
그러나, 본 발명의 방법에 따라서 피크 실린더압력 Pmax 의 중앙값이 목표파라메타 또는 기준값 Pmedian 으로서 사용되는 경우, 기준값 Pmedian 은 왜곡된 신호 Pmax* 에 의하여 거의 영향을 받지 않거나 전혀 영향을 받지 않을 것이다. 다만 왜곡된 신호 Pmax* 를 갖는 실린더(2)가 제어편차를 보일 것이지만, 다른 모든 실린더(2)는 밸런싱이 이루어질 것이다.
전체적으로, 본 발명에 따른 중앙값을 기반으로 하는 실린더 밸런싱은 보다 확실한 엔진제어가 이루어질 수 있도록 하고 일시적인 엔진작동에서 더욱 정밀하고 동시에 개선된 성향을 보인다.
도 2는 3개의 실린더(2)를 갖는 내연기관(1)을 보인 것이다. 실린더특정신호를 획득하기 위하여 각 실린더(2)에 실린더압력센서(4)가 결합된다. 실린더특정신호는 내부실린더압력 Pcyl 의 시간에 대한 프로파일 또는 연소사이클 c 에 대한 최대내부실린더압력 Pmax 일 것이다. 또한 실린더특정신호는 다수의 연소사이클 c, 예를 들어 10~1000 연소사이클 c, 좋기로는 40~100 연소사이클 c 에서 최대내부실린더압력 Pmax 의 일시적으로 여과된 신호일 수 있다. 실린더(2)로부터 획득된 실린더특정신호는 신호라인(14)을 통하여 제어장치(7)로 전달된다. 제어장치(7)는 또한 연소사이클 c 에서 최대내부실린더압력 Pmax 의 결정 또는 다수의 연소사이클 c에서 최대내부실린더압력 Pmax 의 일시적인 필터링을 수행할 수 있다. 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라서 제어장치(7)는 제어라인(15)을 통하여 해당 연료공급밸브(3)에 전달되는 실린더(2)를 위한 연소파라메타로서 공급될 각 실린더특정 연료량 Q 를 결정한다. 연료공급밸브(3)는 해당 실린더특정 연료량 Q 를 실린더(2)에 공급하여 본 발명의 방법에 따른 실린더특정신호가 제어장치(7)에 의하여 발생된 기준값, 즉, 실린더특정신호의 중앙값을 추적한다.
도 3은 공기주도형 연소방식을 갖는 내연기관(1)의 3개 실린더(2)의 블록도를 보이고 있다. 연료공급밸브(3)가 각 실린더(2)에 결합되고, 해당 실린더(2)에 공급되는 연료량 Q 는 각 연료공급밸브(3)에 의하여 조절된다. 제어장치(7)는 연료공급밸브(3)를 제어하고, 이로써 제어장치(7)는 실린더특정파라메타 tcyl 의 형태로서 연료공급밸브(3)를 위한 각 실린더특정 개방시간을 출력한다.
이러한 예에서, 연료공급밸브(3)는 완전히 개방되거나 완전히 폐쇄되는 위치에 놓이는 포트주입밸브이다. 연료공급밸브(3)가 완전한 개방위치에 있을 때, 압축가스의 형태인 연료가 연료공급밸브(3)가 결합된 실린더(2)의 유입구측으로 주입된다. 이와 같이 연료공급밸브(3)의 개방시간은 각 실린더(2)의 연료량 Q 를 설정하는데 사용될 수 있다.
실린더특정신호 Pmax 가 각 실린더(2)로부터 획득되고 제어장치(7)에 고읍된다. 이 점에 관하여, "실린더특정신호 Pmax"는 연소사이클 c 중에 해당 실린더(2)의 최대내부실린더압력에 상응한다. 도시된 예에서, 실린더특정신호 Pmax 가 제어장치(7)의 차이값프로세서(8)에 공급된다. 차이값프로세서(8)는 각 실린더(2), 즉, 각 연료공급밸브(3)에 대한 차이값 Δtcyl 을 결정하며, 이러한 값은 명시목표값 tg에 가산되어 실린더특정 개방시간이 파라메타 tcyl 로서 각 연료공급밸브(3)를 위하여 발생된다.
도시된 예에서 명시적인 전체엔진목표값 tg 이 명시적인 연료공기비 λ로부터 공급되며, 명시적인 연료공기비 λ는 내연기관(1)의 출력의 등가파워 P(예를 들어 내연기관 1에 연결된 발전기에서 측정된 전기적인 파워)로부터 및/또는 과급공기압력 PA 로부터 및/또는 내연기관(1)의 엔진속도 n 으로부터 배기가스제어기(5a)에 의하여 결정된다. 연료공기비 λ에 부가하여, 목표값프로세서(6)에서, 또한 과급공기의 압력 PA 과 온도 TA , 공급연료의 압력 PG 과 온도 TG 및 내연기관(1)의 엔진속도 n 가 입력될 수 있다. 더욱이, 연료공급밸브(3)의 또 다른 유동파라메타(예를 들어 폴리트로픽 유출등식 또는 Kv 값에 따른 유효유동직경)와 연료 또는 연소가스 특성(예를 들어 가스밀도, 폴리트로프 지수 또는 발열량)이 목표값프로세ㅅ서(6)에 입력될 수 있다. 그리고 목표값프로세서(6)는 명시목표값 tg 을 결정하며, 이는 모든 연료공급밸브(3)의 개방시간동안 전체 엔진개방시간 기본값에 상응한다.
차이값프로세서(8)에 의하여, 실린더특정 개방시간 오프셋트값, 즉, 차이값 Δtc yl 이 각 연료공급밸브(3)에 대하여 결정된다. 이들 실린더특정 차이값 Δtcyl 은 모든 실린더(2)의 피크 실린더압력 Pmax 의 중앙값 Pmedian 으로부터 각 실린더(2)의 피크 실린더압력 Pmax 의 편차에 종속한다. 모든 엔진개방시간 기본값 tg 과 실린더특정개방시간 오프셋트 Δtcyl 의 각 합이 전자구동장치에 의하여 제어되는 각 연료공급밸브(3)의 목표개방시간 tcyl 을 발생한다.
또한 실린더특정신호로서 최대내부실린더압력 Pmax 를 사용하는 것에 부가하여, 각 실린더특정 실린더배기온도 TE 를 사용하는 것이 점선으로 표시되어 있다. 이와 같이 함으로서, 다시, 모든 실린더(2)에 대하여 실린더배기온도 TE 로부터 실린더특정 실린더배기온도 TE 의 편차가 해당 실린더특정개방시간 오프셋트 Δtcyl 를 계산하기 위하여 사용될 수 있다. 실린더특정 실린더배기온도 TE 는 실린더압력센서가 고장인 경우 내연기관(1)의 유효성을 증가시키기 위하여 예를 들어 내부실린더압력센서(4)가 설치되어 있지 않을 때 다른 방안으로서 또는 실린더압력신호를 획득하지 못한 경우 폴백용으로서 사용될 수 있다.
도 4는 도 3과 유사한 블록도를 보인 것으로, 이 경우에 있어서, 내연기관(1)은 가스주도형 연소방식으로 작동된다. 도시된 예에서 명시적인 전체엔진목표값 tg 는 파워제어기 및/또는 속도제어기를 포함할 수 있는 제어기(5b)에 의하여 결정된다. 파워제어기의 경우, 내연기관(1)의 출력파워(실제파워)에 대한 등가파워 P에 부가하여, 내연기관(1)의 명시적인 목표등가파워 PS (기준파워)가 입력변수로서 사용될 수 있으며, 속도제어기의 경우, 내연기관(1)의 실제엔진속도 n (실제속도)에 부가하여, 내연기관(1)의 명시적인 목표속도 nS (기준속도)가 입력변수로서 사용될 수 있다. 제어기(5b)에서, 연료유량 m 에 대한 전체엔진디폴트값이 결정되고 이로부터 실질적으로 목표값제어기(6)에서 예를 들어 연료공급밸브의 전체엔진개방시간 또는 점화장치의 점화점에 대한 전체엔진디폴트값에 대한 명시적인 전체엔진목표값 tg 가 결정된다.
도 5는 도 3과 유사한 블록도를 보인 것으로, 제어장치(7)와 차이값프로세서(8)가 보다 상세히 설명되고 있다. 이는 내연기관(1)의 단 하나의 실린더(2)를 위한 제어과정을 상세히 보이고 있다. 여기에서 내연기관(1)의 다른 실린더는 점선으로 보이고 있다.
각 실린더(2)에는 내부실린더압력센서(4)가 결합되어 있다. 이러한 내부실린더압력센서(4)는 연소사이클 c 에서 내부실린더압력 Pcyl 의 프로파일을 획득할 수 있다. 이와 같이 함으로서 최대획득값프로세서(9)가 전기 연소사이클 c 에서 최대내부실린더압력 Pmax 또는 각 실린더(2)의 피크압력을 결정할 수 있다.
모든 실린더(2)의 피크압력은 실린더특정신호 Pmax 로서 기준값프로세서(10)에 공급된다. 이러한 기준값프로세서(10)는 실린더특정신호 Pmax 로부터 중앙값을 발생하여 이를 기준값 Pmedian 으로서 출력한다. 기준값제어기(11)에서, 기준값 Pmedian 으로부터 실린더(2)의 신호 Pmax 의 편차가 결정되고 실질적으로 차이값 Δtcyl 이 실린더(2)에 결합된 연료공급밸브(3)를 위하여 결정된다. 그리고 각 차이값 Δtcyl 이 명시적인 전체엔진 목표값 tg 에 가산되어 연료공급밸브(3)의 개방시간이 파라메타 tcyl 로서 발생된다. 명시적인 전체엔진 목표값 tg 은 도 3에서 설명되는 바와 같이 내연기관(1)의 배기가스제어기로부터 발생된다. 이는 기본적으로 내연기관(1)의 파워제어기 및/또는 속도제어기(도 4에서 설명된 바와 같은)로부터 결정될 수 있다.
도시된 예에서, 각 차이값 Δtcyl 은 파일럿값 계산기(12)에 의하여 내연기관(1)의 과급공기압력 PA 및/또는 과급공기온도 TA 및/또는 엔진속도 n 으로부터 결정된 실린더특정 파일럿값 tp 을 포함한다. 예를 들어, 각 파일럿값 tp 은 내연기관을 작동시키는 중에 측정값에 의하여 결정되고 특성맵핑에서 다루어진다.
일반적으로, 기준값제어기(11)는 예를 들어 P-, PI- 또는 PID 제어기일 수 있다. 그러나, 예를 들어 LQ 제어기, 로버스트 제어기(robust controller) 또는 퍼지 제어기와 같은 다른 개념의 제어기 또는 다른 형태의 제어기가 사용될 수 있다.
전체엔진제어, 특히 배기가스제어기(5a)에서 원치않는 결과가 나오는 것을 방지하기 위하여, 각 차이값 Δtcyl 은 부가적으로 등화값 프로세서(13)으로부터의 등화값 t0 을 갖는다. 모든 차이값 Δtcyl 에 대하여 동일한 이러한 등화값 t0 은 모든 실린더의 차이값 Δtcyl 의 산술평균에 상응하고 양의 값 또는 음의 값을 가질 수 있다. 이와 같이, 이러한 부가적인 제어가 전체 엔진제어에 영향을 주지 않고, 지금까지 실린더 밸런싱 없이 일반적인 제어기만으로 작동되었던 내연기관(1)에 본 발명의 방법을 적용할 수 있다.
도 6은 도 3과 유사한 블록도를 보인 것으로, 본 발명의 예시된 실시형태에서, 연료량 Q 이외에 실린더(2)에 배치된 점화장치(18)로부터의 점화점 Z 이 설정된다. 이 경우에 있어서 점화점 Z 을 위한 전체명시목표값 tg 이 점화점특성맵핑(16)으로부터 결정되며, 점화점특성맵핑(16)에서 적당한 값이 내연기관(1)의 파워 또는 등가파워 P 및/또는 과급공기압력 PA 및/또는 과급공기온도 TA 및/또는 엔진속도 n 의 함수로서 전체디폴트값 tg 을 위하여 제공된다. TDC 전 크랭크각도로 표현되는 제어장치(7)에 의하여 결정된 각 파라메타 tcyl 가 점화제어기(17)로 보내진다. 점화제어기(17)는 주어진 점화점 Z 에서 각 점화장치(18)를 작동시킨다. 이와 같은 방식으로, 이 실시예에서, 만약 실린더(2)의 피크 실린더압력 Pmax 가 기준값 Pmedian 보다 작은 경우, 실린더(2)의 점화점 Z 이 전체디폴트값 tg 에 대하여 빠르게 조기에 설정되고, 만약 실린더(2)의 피크 실린더압력 Pmax 가 기준값 Pmedian 보다 큰 경우, 실린더(2)의 점화점 Z 이 전체디폴트값 tg 에 대하여 느리게 설정된다.
도 7은 도 5와 유사한 본 발명의 다른 실시형태의 블록도를 보인 것으로, 실린더(2)의 연료량 Q 이외에 실린더(2)의 점화장치(18)의 점화점 Z 이 설정된다. 이 실시예에서, 실린더(2)의 질소산화물 배출값 Ecyl 이 연소사이클 c 에서 NOx 프로우브(19)로부터 획득되어 분석장치(20)로 보내진다. 연소사이클 c 에서 질소산화물 배출값 Ecyl 의 온도프로파일로부터, 분삭장치(20)는 실린더특정신호 E 로서 기준값 프로세서(10)로 보내진 여과된 배출가스값을 결정한다. 기준값 프로세서(10)는 모든 실린더(2)로부터의 실린더특정신호 E 로부터 중앙값을 발생하고 이를 기준값 Emedian 으로서 기준값제어기(11)로 출력한다. 기준값제어기(11)에서, 기준값 Emedian 으로부터 실린더특정신호 E 의 편차가 결정되고, 그 함수로서, 차이값 Δtcyl 이 해당 실린더(2)에 결합된 점호하장치(18)의 점화점 Z 에 대하여 결정된다. 그리고, 각 차이값 Δtcyl 이 전체엔진 명시목표값 tg 에 가산되어 점화점 Z 이 파라메타 tcyl 로서 TDC 전 크랭크각도로 발생되어 점화제어기(17)로 보내지며, 점화제어기(17)가 주어진 점화점 Z 에서 점화장치(18)(예를 들어 스파크 플러그)을 작동시킨다. 이 점에 관하여 명시목표값 tg 이 도 6에서 보인 바와 같이 점화점특성맵핑(16)으로부터 결정된다.
1: 내연기관, 2: 실린더, 3: 연료공급밸브, 4: 내부실린더압력센서, 5a: 배출가스제어기, 6: 목표값 프로세서, 7: 제어장치, 8: 차이값제어기, 9: 최대획득값제어기, 10: 기준값 프로세서, 11: 기준값제어기, 12: 파일럿값계산기, 13: 등화값 프로세서, 14: 신호라인, 15: 제어라인, 16: 점화점특성맵핑, 17: 점화제어기, 18: 점화장치, 19: NOx 프로우브, 20: 분석장치.

Claims (20)

  1. 적어도 3개의 실린더(2)를 갖는 내연기관(1), 특히 가스엔진을 작동시키는 내연기관의 작동방법으로서, 실린더특정신호(Pmax, E)가 각 실린더(2)로부터 획득되고, 기준값(Pmedian, Emedian)이 실린더(2)로부터의 신호(Pmax, E)로부터 발생되며, 해당 실린더(2)의 적어도 하나의 연소파라메타(Q, Z)가 기준값(Pmedian, Emedian)으로부터 신호(Pmax, E)의 편차의 함수로서 제어되고, 그 결과로 신호(Pmax, E)가 기준값(Pmedian, Emedian)을 추적하는 내연기관의 작동방법에 있어서, 신호(Pmax, E)의 중앙값이 기준값(Pmedian, Emedian)으로서 발생됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  2. 제1항에 있어서, 다음 실린더특정신호: 내부실린더압력(Pcyl), 실린더배기가스온도(TE), 질소산화물 배출(E) 및 연소공기비 중에서 적어도 하나가 각 실린더(2)로부터 획득됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  3. 제2항에 있어서, 연소사이클(c)의 최대내부실린더압력(Pmax)이 신호로서 획득됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 실린더로부터의 신호가 10~1000 연소사이클(c), 좋기로는 40~100 연소사이클(c)에서 획득된 일시적으로 여과된 신호(Pmax, E)임을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 실린더(2)의 연소파라메타(Q, Z)가 기준값(Pmedian, Emedian)으로부터 실린더(2)로부터의 신호(Pmax, E)의 편차가 명시적인 허용오차를 초과하는 경우 조절됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 해당 실린더(2)에 공급되는 연료량(Q)이 연소파라메타로서 조절됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  7. 제6항에 있어서, 실린더(2)로부터의 신호(Pmax, E)가 기준값(Pmedian, Emedian) 보다 작은 경우 실린더(2)에 공급되는 연료량(Q)이 증가됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  8. 제6항에 있어서, 실린더(2)로부터의 신호(Pmax, E)가 기준값(Pmedian, Emedian) 보다 큰 경우 실린더(2)에 공급되는 연료량(Q)이 감소됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  9. 제6항 내지 제8항의 어느 한 항에 있어서, 각 실린더(2)에 연료공급밸브(3)가 제공되고, 실린더(2)에 공급되는 연료량(Q)을 조절하기 위하여 해당 연료공급밸브(3)의 개방시간(tcyl)이 조절됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  10. 제1항 내지 제9항의 어느 한 항에 있어서, 해당 실린더(2)의 점화점(Z)이 연소파라메타로서 조절됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  11. 제10항에 있어서, 실린더(2)의 점화점(Z)은 실린더(2)로부터의 신호(Pmax, E)가 기준값(Pmedian, Emedian) 보다 작은 경우 빠르게 조기에 설정됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  12. 제10항에 있어서, 실린더(2)의 점화점(Z)은 실린더(2)로부터의 신호(Pmax, E)가 기준값(Pmedian, Emedian) 보다 큰 경우 느리게 후기에 설정됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  13. 제10항 내지 제12항의 어느 한 항에 있어서, 각 실린더(2)에 점화장치(18)가 제공되고, 점화장치(18)의 점화점(Z)이 TDC 전 크랭크각도(tcyl)에서 설정됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  14. 제1항 내지 제13항의 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 연소파라메타(Q, Z)를 설정하기 위하여, 파라메타(tcyl)가 결정되고 이 파라메타(tcyl)가 명시적인 전체엔진 목표값(tg)과 실린더특정차이값(Δtcyl)을 포함함을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  15. 제14항에 있어서, 명시목표값(tg)이 명시적인 연료공기비(λ)로부터 결정되고, 연료공기비(λ)는 내연기관(1)의 출력, 좋기로는 내연기관(1)에 연결된 발전기로부터의 전기적인 파워의 등가파워(P) 및/또는 과급공기압력(PA) 및/또는 내연기관(1)의 엔진속도(n)로부터 결정됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  16. 제14항에 있어서, 명시목표값(tg)이 명시적인 목표등가파워(PS)로부터 내연기관(1)의 출력의 등가파워(P)의 편차의 함수 및/또는 내연기관(1)의 명시목표속도(nS)로부터 내연기관(1)의 엔진속도(n)의 편차의 함수로서 결정됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  17. 제14항 내지 제16항의 어느 한 항에 있어서, 실린더특정 차이값(Δtcyl)이 실린더특정 파일럿값(tp)을 포함하고, 실린더특정 파일럿값(tp)이 과급공기압력(PA)과 내연기관(1)의 과급공기온도(TA)로부터 결정됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  18. 제14항 내지 제17항의 어느 한 항에 있어서, 실린더특정 차이값(Δtcyl)이 등화값(t0)을 가지고, 등화값(t0)은 실린더특정 차이값(Δtcyl)의 산술평균에 상응함을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  19. 제14항 내지 제18항의 어느 한 항에 있어서, 연소조건이 각 실린더(2)에 대하여 모니터되고 명시적인 기준상태에 대하여 정상 또는 비정상적인 것인지 평가될 수 있으며, 실린더(2)의 연소파라메타(Q, Z)는 실린더(2)의 연소조건이 정상적인 것으로 판단되는 경우에만 조절됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
  20. 제19항에 있어서, 연소조건으로서 노킹 및/또는 자동점화 및/또는 연소중단이 모니터되고, 연소에서 노킹이 없고 또는 자동점화가 없고 또는 중단이 없는 것이 포착되는 경우 실린더(2)의 연소조건이 정상적인 것으로 평가됨을 특징으로 하는 내연기관의 작동방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170073808A (ko) * 2015-12-18 2017-06-29 현대중공업 주식회사 이원 연료 엔진의 저부하 운전 시스템 및 이를 이용한 저부하 운전 방법

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT513359B1 (de) * 2012-08-17 2014-07-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JP5708674B2 (ja) * 2013-01-24 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
AT515499B1 (de) * 2014-02-20 2016-01-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102014207272B4 (de) * 2014-04-15 2016-07-28 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Steuergerät für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
DE102014207268A1 (de) * 2014-04-15 2015-10-15 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
DE102014005986B4 (de) * 2014-04-25 2018-06-14 Mtu Friedrichshafen Gmbh Betriebsverfahren für einen Magergasmotor und Magergasmotor
DE102014007009B4 (de) * 2014-05-13 2018-01-18 Mtu Friedrichshafen Gmbh Motorüberwachung mittels zylinderindividueller Drucksensoren vorzüglich bei Magergasmotoren mit gespülter Vorkammer
US10012155B2 (en) 2015-04-14 2018-07-03 Woodward, Inc. Combustion pressure feedback based engine control with variable resolution sampling windows
AT517206B1 (de) * 2015-06-30 2016-12-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine
DE102015218835B3 (de) * 2015-09-30 2016-11-24 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Einspritzen eines gasförmigen Kraftstoffs
ITUB20154998A1 (it) * 2015-11-03 2017-05-03 Magneti Marelli Spa Metodo di stima dell'indice mfb50 di combustione e della coppia istantanea generata dai cilindri di un motore a combustione interna
JP6669637B2 (ja) * 2016-11-25 2020-03-18 ヤンマー株式会社 内燃機関の診断装置および診断方法、並びに、内燃機関の制御装置および制御方法
CN108798914A (zh) * 2018-03-15 2018-11-13 江苏科技大学 一种双燃料发动机额定工况NOx排放及爆震燃烧控制策略
US10934965B2 (en) 2019-04-05 2021-03-02 Woodward, Inc. Auto-ignition control in a combustion engine
DE102019133383A1 (de) * 2019-12-06 2021-06-10 Volkswagen Aktiengesellschaft Zylinderselektive Zündwinkelanpassung bei Lambda-Splitting mit Abgastemperaturerhöhung zur Optimierung der Ottopartikelfilter-Regeneration
CN112709649A (zh) * 2020-12-29 2021-04-27 东台市建东机械制造有限公司 一种修正柴油发动机的喷油量偏差的方法
CN114320704A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 中国第一汽车股份有限公司 一种缸平衡控制方法、装置、设备和存储介质
CN115045752B (zh) * 2022-06-30 2023-06-20 东风柳州汽车有限公司 一种发动机燃烧系统

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT384279B (de) 1986-03-05 1987-10-27 Jenbacher Werke Ag Einrichtung zur regelung des verbrennungsluftverh|ltnisses bei einem gasmotor mit magerer betriebsweise
DE19754353C2 (de) * 1997-12-08 2003-04-17 Man B & W Diesel Ag Gasmotor
JP2005240712A (ja) 2004-02-27 2005-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスエンジン
DE112005003527B4 (de) * 2005-04-01 2020-08-06 Hoerbiger Wien Gmbh Verfahren für die Schätzung von Verbrennungsparametern
JP2007023973A (ja) * 2005-07-20 2007-02-01 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
FR2905142B1 (fr) * 2006-08-28 2008-10-24 Inst Francais Du Petrole Methode d'estimation en temps reel d'indicateurs de l'etat de la combustion d'un moteur a combustion interne
DE102007050302A1 (de) * 2007-10-22 2009-04-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Zylinderdruckmerkmals
DE102008005524A1 (de) * 2008-01-22 2009-07-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Steuern eines selbstzündenden Verbrennungsmotors und Steuervorrichtung zum Steuern eines selbstzündenden Verbrennungsmotors
FI121031B (fi) * 2008-03-31 2010-06-15 Waertsilae Finland Oy Säätöjärjestelmä ja menetelmä kaasua käyttävän polttomoottorin sylinterien tasapainottamiseksi
JP2010001745A (ja) 2008-06-18 2010-01-07 Hitachi Automotive Systems Ltd 火花点火式多気筒エンジンの燃焼制御装置
US8522750B2 (en) * 2008-10-02 2013-09-03 Delaware Capital Formation, Inc. Method and apparatus for automatic pressure balancing of industrial large-bore internal combustion engines
DE102009008247B3 (de) * 2009-02-06 2010-08-19 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren zur Erkennung von Vorentflammungen bei einer Verbrennungskraftmaschine
GB2477122A (en) * 2010-01-22 2011-07-27 Gm Global Tech Operations Inc Determining the pressure offset of an in-cylinder pressure sensor of an i.c. engine
JP4893857B2 (ja) 2010-04-19 2012-03-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE102010045689A1 (de) * 2010-09-16 2011-04-21 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine
DE102010042736B4 (de) * 2010-10-21 2022-08-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Mengenausgleichregelung bei einer Brennkraftmaschine
DE102010043920B4 (de) 2010-11-15 2014-09-11 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Vermeiden von Turboladerschäden
AT511001B1 (de) * 2011-01-18 2013-11-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg Verfahren zum betreiben einer über wenigstens zwei zylinder verfügenden brennkraftmaschine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170073808A (ko) * 2015-12-18 2017-06-29 현대중공업 주식회사 이원 연료 엔진의 저부하 운전 시스템 및 이를 이용한 저부하 운전 방법

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