KR20140027224A - 내연기관의 가변 밸브 타이밍 기구를 제어하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

내연기관의 가변 밸브 타이밍 기구를 제어하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

개선된 방법은 복수의 실린더(2)들을 가지는 내연기관(1)의 가변 밸브 타이밍 기구(80, 110)를 제어하기 위해 제안되며, 여기에서 내연기관(1)의 제 1 작동 지점에서, 각각의 경우 내부로 공급되는 연료 양은 미리 규정된 매끄럽지 않은 작동 제한 값에 도달할 때까지 각각의 실린더(2)에 대해 연속적으로 감소된다. 가변 밸브 타이밍 기구(80, 110)가 제 1 작동 지점에서 연료-양 감소를 위해 실린더-개별 값들의 고려에 의해 제어된다.

Description

내연기관의 가변 밸브 타이밍 기구를 제어하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A VARIABLE VALVE TIMING MECHANISM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 복수의 실린더들을 가지는 내연기관의 가변 밸브 트레인을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
현대의 내연기관들의 연료 소모 및 오염물들의 방출들을 더 감소시키기 위한 노력들 중에, 가변 밸브 트레인을 구비한 내연기관들은 인렛 밸브들 및/또는 아웃렛 밸브들의 가변 제어를 수행하기 위해 점점 더 사용되고 있다. 이러한 맥락에서, 사실상 내연기관들이 낮은 및 중간 부하 범위들에서 스로틀링(throttling)(스로틀 밸브가 완전히 개방됨) 없이 작동될 수 있기 때문에 가변 밸브 행정 제어 및/또는 밸브 개방 시간들의 가변 제어를 갖는 내연기관들이 특히 유용한 것으로 증명되었다. 이러한 맥락에서, 부하 제어는 인렛 밸브들의 개방 시간들 및/또는 행정에 의해 독점적으로 수행된다. 스로틀링 없는 이러한 작동 범위에서, 충전 사이클 손실들이 낮으며, 이는 감소된 소모를 초래한다. 그러나, 밸브 트레인 및 밸브들의 제작-관련 허용오차들은 실린더들의 충전 동안 결함(fault)들을 유발한다. 특히 인렛 밸브들의 행정들 및/또는 개방 시간들이 비-스로틀링 작동 모드에서 매우 작은 아이들링(idling) 모드에서 그리고 낮은 부하 로드 범위에서, 실린더들의 충전 동안 심지어 작은 결함들이 구동 안락감(driving comfort)을 제한하는 토크에서의 지각할 수 있는 차이들로서 나타날 수 있다. 상이한 내연기관들 사이뿐만 아니라 동일한 내연기관의 실린더들 사이에서 발생될 수 있는 토크에서의 이러한 차이들은 최악의 경우에 낮은 부하 범위에서 또는 아이들링 모드에서 지각가능한 매끄럽지 않은 작동(unsmooth running)이 일어나며, 따라서 구동 안락감을 제한한다.
본 발명의 목적은 복수의 실린더들을 가지는 내연기관의 가변 밸브 트레인을 제어하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이며, 복수의 실린더들에 의해 연료를 절감하는 이러한 내연기관의 가능성이 구동 안락감을 유지하면서 더 잘 이용될 수 있다.
이러한 목적은 독립 청구항들의 주요 구성에 의해 달성된다. 본 발명의 유용한 개선들은 종속 청구항들에서 설명된다.
청구항 1에 따른 방법은 복수의 실린더들을 가지는 내연기관의 가변 밸브 트레인을 제어하기에 적절하다. 따라서, 내연기관의 제 1 작동 지점에서 각각의 경우 내부에 공급되는 연료 양이 미리 규정된 매끄럽지 않은 작동 제한 값에 도달할 때까지 각각의 실린더에 대해 (실린더들 모두에 공통인 각각의 경우에서 내부에 공급되는 연료 양에 대한 값으로부터 시작하여) 연속적으로 감소된다. 가변 밸브 트레인은 제 1 작동 지점에서 연료 양에서의 감소에 대한 실린더-특정 값들을 고려하여 제어된다.
실린더들의 충전 동안 실린더-특정 결함들은 특히 밸브 자체들 및 밸브 트레인(밸브 제어 기구)의 제작-관련 허용오차들 때문이다. 본 발명이 기본으로 하는 아이디어는 매끄럽지 않은 작동 제한 값에 도달할 때까지 실린더-특정 기준(cylinder-specific basis)으로 내부에 공급되는 연료 양을 감소시킴으로써 신선한 공기의 충전 동안 실린더-특정 결함들을 정성적으로 그리고 정량적으로 결정하는 것이다. 이러한 맥락에서, 연료 양에서의 감소의 실린더-특정 값들은 신선한 공기에 의한 실린더들의 충전의 조치(measure)로 이루어진다. 이러한 실린더-특정 값들을 고려함으로써, 가변 밸브 트레인은 구동 안락감 및 연료 소모에 대해 최적 정도로 제어될 수 있다.
청구항 2에 따른 방법의 하나의 개선에서, 내연기관의 제 2 작동 지점에서 각각의 경우에 내부에 공급되는 연료 양은 추가로 미리 규정된 매끄럽지 않은 작동 제한 값에 도달할 때까지 각각의 실린더에 대해 연속적으로 감소된다(모든 실린더에 대해 공통인 각각의 경우에서 내부에 공급되는 연료 양에 대한 값으로부터 시작하여). 이러한 맥락에서, 실린더들의 충전에 영향을 미치는 밸브 트레인의 작동 매개변수가 제 2 작동 지점에서보다 제 1 작동 지점에서 더 작다. 가변 밸브 트레인은 제 2 작동 지점에서 연료 양에서의 감소를 위한 실린더-특정 값들을 고려하여 부가적으로 제어된다.
청구항 3에서 청구된 바와 같은 하나의 개선에 따라, 제 1 작동 지점은 연료의 공급 동안 결함들이 실린더들 내로 신선한 공기의 공급 동안의 부정확성들보다 실린더-특정 기준에 따라 생산되는 토크 상에 더 작은 영향을 미치는 방식으로 선택된다. 또한, 제 2 작동 지점은 연료의 공급 동안 결함들이 신선한 공기의 공급 동안의 결함들보다 실린더-특정 기준에 따라 생산되는 토크 상에 더 큰 영향을 미치도록 선택된다.
청구항 4에 따른 방법의 하나의 개선에서, 연료의 공급 동안 실린더-특정 결함들은 제 2 작동 지점 및 미리 규정된 기준 값에서의 연료 량에서의 감소를 위한 실린더-특정 값들을 기초로 하여 결정된다. 이 결함들은 제 1 작동 지점에서 연료 양에서의 감소의 실린더-특정 값들의 결정 동안 고려된다.
정량적으로 및 정성적으로 결함들을 결정하기 위하여 실린더들의 충전 동안 내부로 공급되는 연료 양이 감소되기 때문에, 연료 공급 시스템의, 특히 분사 밸브들의 제작-관련 허용오차들은 상기 방법의 정확도에 영향을 미친다. 연료의 공급 동안 가능한 정밀하게 이러한 결함들을 정량화하도록, 제 2 작동 지점에서 실린더-특정 기준에 따라 내부로 공급되는 연료 양들이 매끄럽지 않은 작동들에 대한 추가의 제한 값에 도달할 때까지 감소된다. 연료 양에서의 이러한 감소의 실린더-특정 값들은 이어서 적절한 기준 값과 비교된다. 기준 값은 예를 들면 연료 공급 시스템의 제조자의 대응하는 표시 또는 연료 양에서의 감소 값들의 평균 값일 수 있다. 유용하게는 연료 공급 시스템에서의 허용오차들에 의한, 연료의 공급 동안 실린더-특정 퍼센티지 에러가 있다. 이 에러들은 이어서 방법의 정확도를 개선하는 제 1 작동 지점에서의 연료 양의 감소 값들의 결정 동안 고려된다.
제 2 작동 지점은 유용하게는 (실린더-특정 기준에 따라 생성되는 토크 상에서 연료 공급 시스템의 실린더-특정 허용오차들에 의해) 연료의 공급 동안 결함들의 영향이 상기 밸브 트레인의 실린더-특정 허용오차들에 의해, 신선한 공기에 의한 충전 동안 결함들의 영향에 대해 우세하도록 선택된다.
제 1 작동 지점은 유용하게는 실린더-특정 기준에 따라 생성된 토크 상에, 연료 공급 시스템의 실린더-특정 허용오차들에 의한, 연료의 공급 동안 결함들의 영향이 상기 밸브 트레인의 실린더-특정 허용오차들에 의해, 신선한 공기에 의한 충전 동안의 결함들의 영향에 비해 무시가능하도록 선택된다.
결과적으로, 영향들의 겹침(overlapping)이 주로 회피된다. 예를 들면, 제 2 작동 지점에서 인렛 밸브들은 이들의 최대로 가능한 행정 및/또는 이들의 최대 개방 지속 기간에 도달한다. 대조적으로, 제 1 작동 지점에서 인렛 밸브들의 행정들 및/또는 개방 시간들은 오히려 낮다. 이는 실린더들의 충전이 증가함에 따라 연료의 공급 동안 토크 상의 결함들의 영향이 증가하는 동안 실린더들의 충전이 증가함에 따라 상기 밸브 트레인에서의 허용오차들에 의해 실린더들의 충전들 동안 토크 상의 결함들의 영향이 감소된다는 사실에 의한다.
청구항 5에서 청구된 바와 같은 방법의 하나의 개선에서, 내연기관의 밸브 트레인은 실린더-특정 기준에 따라 내연기관의 인렛 밸브들을 제어하도록 설계된다. 상기 밸브 트레인은 연료 양에서의 감소를 위한 실린더-특정 값들이 제 1 작동 지점에서 서로 근사치로 계산하는(approximate) 방식으로 제어된다.
인렛 밸브들의 실린더-특정 제어를 위한 상기 밸브 트레인은 예를 들면 전자기 또는 공압 기구를 가질 수 있다. 이 같은 공지된 기구들에 의해, 행정 및/또는 밸브 제어 시간들은 실린더-특정 기준에 따라 변화될 수 있다. 연료 양에서의 감소에 대한 신선한 공기에 의한 실린더-특정 충전의 조치로 이루어지는 실린더-특정 값들의 인지(knowledge)가 주어진 경우, 상기 밸브 트레인은 연료 양에서의 감소에 대한 이러한 값들이 서로 근사치로 계산하도록 작동될 수 있다. 결과적으로, 실린더들 내에 생산된 토크들을 동등하게 하는(equalize) 것이 가능하다.
청구항 6에서 청구된 바와 같은 상기 방법의 하나의 개선에서, 내연기관의 밸브 트레인은 내연기관의 인렛 밸브들의 조인트 제어를 수행하도록 설계된다. 실린더들의 충전 동안 실린더-특정 결함들은 제 1 작동 지점 및 대응하는 미리 규정된 추가의 기준 값을 기초로 하여 결정된다. 상기 밸브 트레인의 하나 이상의 제어 변수는 미리 결정된 비교 값과 실린더-특정 결함들의 비교에 따라 결정된다.
청구항 7에서 청구된 바와 같은 방법의 하나의 개선에 따라, 제어 변수는 상기 밸브 트레인에 의해 설정될 수 있는 최소인 인렛 밸브들의 개방 시간 또는 밸브 트레인에 의해 설정될 수 있는 최소인 인렛 밸브의 행정이다.
추가의 기준 값은 예를 들면 연료 양에서의 감소의 값들의 평균 값일 수 있거나 제 1 작동 지점에 대한 제조자의 대응하는 표시일 수 있다. 연료 양에서의 감소의 실린더-특정 값들은 예를 들면 기준 값에 관련될 수 있으며, 그 결과 실린더-특정 퍼센티지 에러가 밸브 트레인에서의 허용오차들에 의해, 실린더들의 충전 동안 발생한다. 실린더들의 충전 동안 실린더-특정 결함들은 이어서 밸브 트레인의 제조자에 의해 또한 공급될 수 있는 비교 값과 비교된다. 비교 값은 제조자에 의해 측정되는 기준 밸브 트레인에 대한 실린더들의 충전 동안 허용오차들을 기초로 하는 결함의 조치로 이루어진다. 이는 유용하게는 퍼센티지 결함 표시일 수 있다. 기준 값은 실린더들의 충전에 영향을 미치는 밸브 트레인의 다른 작동 매개변수들, 밸브 개방 시간들, 또는 밸브 행정을 참조할 수 있다. 실린더들의 충전의 더욱 정밀한 설정을 허용하는, 해당 밸브 트레인에 대한 실린더들의 충전 동안 실린더-특정 결함들이 미리 규정된 비교 값보다 낮아지는 것이 상기 비교에 의해 나타나는 경우, 예를 들면 가변 밸브 트레인에 대한 최소 개방 주기 또는 최소 행정을 감소시키는 것이 가능하다. 결과적으로, 소모에 대한 최적인 작동 범위가 저 부하의 경우 및 아이들링 모드에서 연장될 수 있다. 그러나, 실린더들의 충전 동안 실린더-특정 결함들이 비교 값보다 더 커서 실린더들의 충전이 덜 정밀하게 설정되는 것이 증명되는 경우, 가변 밸브 트레인에 대한 최소 개방 주기 또는 최소 행정은 하부 로드 범위에서 및 아이들링 모드에서 안락감에 대한 역 효과들을 회피하도록 증가될 수 있다.
청구항 8에 따른 방법의 하나의 개선에서, 실린더들의 충전 동안 실린더-특정 결함들은 연료의 실린더 특정 공급 동안 고려된다.
이러한 방식으로, 배기 가스의 조성에 따른 그리고 실린더-특정 기준 상에 발생되는 토크들에 따른 실린더들의 충전 동안 편차들의 부정적 영향이 보상될 수 있다.
청구항 9에서 청구된 바와 같은 방법의 하나의 개선에서, 내부로 공급되는 연료 양은 실린더들의 충전의 편차를 결정하기 위한 연료 양이 적어도 현재 감소되지 않는 실린더들 중 하나에서 증가된다.
하나 이상의 실린더 내의 연료 양의 증가는 린 조정(lean adjustment)에 의해 다른 실린더에서 발생되는 토크에서의 감소를 보상한다. 동시에, 배기 가스 상의 부정적 영향들이 회피될 수 있다. 따라서, 배기 가스의 전체 조성이 실린더들 중 다른 실린더의 희박 조정에도 불구하고 람다 = 1이 되도록 내부로 공급되는 연료 양에서의 증가를 치수화하는 것이 가능하다.
복수의 실린더들을 가지는 내연기관에 대해 청구항 10에서 청구된 바와 같은 제어 장치에는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 방법을 수행할 수 있도록 수단들이 설계 및 제공된다.
결과적인 장점들 때문에 청구항 1 내지 9와 관련한 실시예들이 참조되며, 상기 장점들이 유사하게 적용된다.
아래 내용에서, 본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 그리고 예시적인 실시예를 기초로 하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 내연기관의 대략적인 예시를 보여주며, 그리고
도 2a 및 도 2b는 제어 방법의 예시적인 실시예를 흐름도의 형태로 보여준다.
도 1은 내연기관(1)의 대략적 예시이다.
내연기관(1)은 4개의 실린더(2)들을 포함하며, 여기에서 더 향상된 명료성의 이유들 때문에 단 하나의 실린더가 예시된다. 이러한 실린더에 대한 상세한 설명은 다른 실린더들에 유사하게 적용된다. 실린더(2) 내에 배열된 것은 실린더(2) 내에서 상방 및 하방으로 이동할 수 있는 피스톤(3)이다. 내연기관(1)은 또한 흡입 섹션(40)을 포함하며, 이 흡입 섹션 내에 공기 질량 유량 센서(5), 스로틀 밸브(6) 및 흡입 매니폴드(7)가 신선한 공기를 흡입하기 위한 흡입 개구(4)의 하류에 배열된다. 흡입 섹션(40)은 실린더(2) 및 피스톤(3)에 의해 경계가 형성되는 연소 챔버(30) 내로 개방한다. 연소를 위해 필요한 신선한 공기는 흡입 섹션(40)을 경유하여 연소 챔버(30) 내로 도입되며, 여기에서 신선한 공기의 공급이 하나 이상의 인렛 밸브(8)를 개방 및 폐쇄함으로써 제어된다.
여기서 예시된 내연기관(1)은 직접 연료 분사를 하는 내연기관(1)이며, 여기에서 연소를 위해 필요한 연료는 분사 밸브(9)(전자기식 또는 압전식)를 경유하여 연소 챔버(30) 내로 직접 분사된다. 또한 연소 챔버(30) 내로 돌출하는 스파크 플러그(10)는 연소를 촉발하는 기능을 한다. 연소 배기 가스들은 아웃렛 밸브(11)를 경유하여 내연기관(1)의 배기 가스 섹션(16) 내로 안내되고 배기 가스 촉매 변환기(12)에 의해 정화된다. 또한, 배기 가스의 산소 함량을 감지하기 위한 람다 센서(41)는 배기 가스 섹션 내에 배열된다.
내연기관은 인렛 밸브(8)들의 가변 제어를 수행하기 위한 밸브 트레인(80)을 가진다. 내연기관은 또한 아웃렛 밸브(11)들의 가변 제어를 수행하기 위한 밸브 트레인(110)을 가질 수 있다(그러나, 이러한 구성은 아래에서 고려되지 않는다). 밸브 트레인(80)은 인렛 밸브(8)들의 실린더-특정 또는 조인트 제어를 수행하기 위해 설계될 수 있다. 이를 위해, 상기 밸브 트레인(80)은 전자기, 전기 또는 공압 기구를 가질 수 있다. 밸브 트레인(80)은 실린더들의 충전에 영향을 미치는 인렛 밸브들의 하나 이상의 작동 매개변수, 예를 들면, 인렛 밸브(80)들의 행정 및/또는 밸브 개방 시간들을 여기서 변화시킬 수 있다.
상기 힘은 피스톤(3)에 결합되는 크랭크샤프트(13)를 경유하여 자동차(예시안됨)의 구동 트레인으로 전달된다. 내연기관(1)은 또한 크랭크샤프트(13)의 위치 및 회전 속도를 감지하기 위해 통합된 크랭크샤프트 센서(15)를 가진다.
내연기관(1)은 연료 탱크(17) 및 그 안에 배열된 연료 펌프(18)를 가지는 연료 공급 시스템을 가진다. 상기 연료는 연료 펌프(18)에 의해 공급 라인(19)을 경유하여 축압기(20)에 공급된다. 축압기(20)는 복수의 실린더(2)들을 위한 분사 밸브(9)들에 가압 연료를 제공하는 통상적인 축압기이다. 또한, 연료 필터(21) 및 고압 펌프(22)는 공급 라인(19) 내에 배열된다. 고압 펌프(22)는 비교적 저압(약 3 내지 5 바아)에서 연료 펌프(18)에 의해 공급된 연료를 고압(통상적으로 120 내지 150 바아의 크기의 정도로)으로 축압기(20)에 공급하기 위해 사용된다.
내연기관(1)은 내연기관(1)의 액츄에이터들 및 센서들 모두에 신호 라인들 및 데이터 라인들(도 1에서 화살표들에 의해 예시됨)을 경유하여 연결되는 제어 장치(26)가 할당된다. 특성-다이어그램-기반 제어 기능(KF1 내지 KF5)들은 제어 장치(26) 내의 소프트웨어 기준에 따라 실시된다. 이를 위해, 상기 제어 장치는 데이터 메모리 및 마이크로프로세서(예시안됨)를 가진다. 제어 신호들은 센서들의 측정 값들 및 특성-다이어그램-기반 엔진 제어 기능들을 기초로 하여 내연기관(1) 및 연료 공급 시스템의 액츄에이터들에 출력된다. 상세하게는, 제어 장치(26)는 연료 펌프(18), 공기 질량 유량 센서(5), 스로틀 밸브(6), 스파크 플러그(10), 분사 밸브(9), 가변 밸브 트레인(80)(적절한 경우 또한 상기 밸브 트레인(110)), 크랭크샤프트 센서(15) 및 람다 센서(41)에 데이터 및 신호 라인들을 경유하여 커플링된다.
제어 장치(26)는 분사 밸브(9)를 개방 및 폐쇄하기 위한 제어 신호들을 생성하도록 설계된다. 제어 신호들은 대응하는 신호 라인들(도 1에서 화살표들로 특정됨)을 경유하여 분사 밸브(9)들의 전자기식 또는 압전식 액츄에이터들에 전달된다. 제어 장치(26)는 또한 이러한 방식으로 실린더들의 충전에 영향을 미치는 상기 밸브 트레인(80)의 작동 매개변수들을 변화시키도록, 밸브 트레인(80)(적절한 경우 또한 밸브 트레인(110))을 제어하도록 설계된다. 제어 장치는 예를 들면 도 2를 기초로 하여 설명되는 바와 같이, 밸브 트레인(80(110))을 위한 발명에 따른 제어 방법을 수행할 수 있는 방식으로 설계된다.
도 2는 예를 들면 흐름도의 형태로 도 1에서 예시된 바와 같이 복수의 실린더들을 가지는 내연기관의 가변 밸브 트레인을 제어하기 위한 방법의 예시적인 실시예를 예시한다.
상기 방법은 제어 장치(26)에 구현된 제어 기능들에 의해 수행된다.
상기 방법은 예를 들면 내연기관(1)이 차량 운전자(예시안됨)에 의해 시동될 때 단계(200)를 시작한다. 시작으로부터, 회전 속도 및 공기 질량 유량이 크랭크샤프트 센서(15) 또는 공기 질량 유량 센서(5)를 경유하여 연속적으로 측정된다.
상기 방법은 내연기관(1)의 정상-상태 작동 지점이 존재하는지 여부를 체크하는 단계(201)로 계속된다. 이를 위해, 예를 들면 회전 속도 및 내부로 공급되는 공기 질량 유량은 미리 규정된 시간 주기에 걸쳐 미리 규정된 값 윈도우들 내에 있는지 여부를 체크하는 것이 가능하다. 이러한 질문(interrogation)은 정상 상태 작동 지점이 검출될 때까지 반복된다.
후속적으로, 상기 방법은 실린더들의 충전에 영향을 미치는 밸브 트레인(80)의 작동 매개변수가 미리 규정된 임계 값(threshold value)보다 더 큰 지 여부를 체크하는 단계(202)로 계속된다. 작동 매개변수는 예를 들면 인렛 밸브(8)의 밸브 행정 또는 밸브 개방 시간이 될 수 있다. 단계(202)에서 상기 상태가 만족될 때까지 상기 질문이 반복된다. 단계(202)에서 질문의 긍정적인 결과의 경우, 내연기관은 이에 따라 정상-상태 작동 지점에서 작동되며, 여기에서 실린더들의 충전에 영향을 미치는 밸브 트레인의 작동 매개변수가 미리 규정된 임계 값을 초과한다. 이러한 작동 지점은 제 2 작동 지점으로서 아래에서 언급된다. 밸브 트레인의 작동 매개변수에 대한 임계 값은 여기서 실린더 특정 기준에 따라 생산된 토크 상의 연료 공급 시스템의 실린더-특정 허용오차들에 의해 제 2 작동 지점에서 연료의 공급 동안 결함들의 영향이 상기 밸브 트레인의 실린더-특정 허용오차들에 의해, 신선한 공기로 충전되는 동안 결함들의 영향에 대해 우세하도록 치수화된다. 결과적으로, 영향들의 겹침이 주로 회피된다. 예를 들면, 인렛 밸브(8)들은 제 2 작동 지점에서 이들의 최대로 가능한 행정 및/또는 이들의 최대 작동 지속 기간에 도달한다.
상기 방법은 1과 내연기관의 실린더들의 개수 사이의 정수들을 추정할 수 있는 계수 변수(i)가 값 1에 의해 시작되는 단계(203)로 계속된다. 예시적인 실시예에서, 계수 변수(i)가 이에 따라 1 내지 4 사이에서 정수 값들을 추정할 수 있다.
상기 방법은 실린더(i) 내로 공급되는 연료 양이 특정 절대 값만큼 감소되는 단계(204)로 계속된다. 이를 위해, 각각의 실린더(i)에 할당되는 분사 밸브(9)가 제어 장치에 의해 대응하여 작동되고, 예를 들면 분사 밸브의 개방 시간이 대응하여 짧아진 활성화(energization) 만큼 감소된다.
동시에, 람다 센서(41)에 의해 감지되는 배기 가스의 전체 조성이 변화되지 않을 때까지 예를 들면 람다 = 1에 남아 있을 때까지 다른 실린더(2)들 중 하나 이상에서 연료 양(quantity)이 유용하게 감소될 수 있다.
상기 방법은 실린더(i) 내의 연료 양에서의 감소에 의해 토크에서의 변화가 미리 규정된 임계 값을 초과하는 매끄럽지 않은 작동을 초래하는지 여부를 체크하는 단계(205)로 계속된다. 매끄럽지 않은 작동에 대한 임계 값은 여기서 안락감에 대한 수용불가능한 역 효과들이 운전자에게 발생하지 않도록 미리 규정된다. 매끄럽지 않은 작동은 여기서 크랭크샤프트 센서(15)에 의해 세그먼트들에 대해 동시에 감지되고 이에 따라 각각의 실린더에 정밀하게 할당되는 회전 속도에서의 변동을 기초로 하여 결정된다. 상기 방법 단계(204)는 단계(205)에서의 질문에 긍정적인 응답(response)이 부여될 수 있을 때까지 반복된다.
이어서 상기 방법은 매끄럽지 않은 작동을 위한 임계 값이 초과될 때까지 각각의 실린더(2)에 대한 연료 양에서의 감소의 값이 저장되는 단계(206)로 계속된다.
상기 방법은 계수기(i)가 내연기관의 실린더들의 개수에 이미 도달하였는지 여부를 체크하는 단계(207)로 계속된다. 계수기가 내연기관의 실린더들의 개수에 도달하지 않은 경우, 계수 변수(i)는 1 만큼 증가된다. 상기 방법 단계(204 내지 208)들은 따라서 내연기관의 실린더들 각각에 대해 수행되며, 그 결과 마지막에서 매끄럽지 않은 작동에 대한 임계 값에 도달할 때까지 연료 양에서의 각각의 감소 값이 각각의 실린더에 대해 저장된다.
단계(207)에서 질문의 긍정적인 결과의 경우, 상기 방법은 각각의 실린더에 대한 결함이 연료 양 및 미리 결정된 기준 값에서의 감소에 대한 각각의 실린더-특정 값을 기초로 한 연료의 공급 동안 결정되고 저장되는 단계(209)로 계속된다.
기준 값은 예를 들면 연료 공급 시스템의 제조자에 의한 제 2 작동 지점 또는 대응하는 표시에서의 연료 양에서의 감소의 실린더-특정 값들의 산술 평균 값이 될 수 있다. 각각의 실린더에 대한 연료의 공급 동안 실린더-특정 결함들이 예를 들면 기준 값과 연료 양에서의 감소의 각각의 실린더-특정 값의 비율(quotient)을 기초로 하여 형성될 수 있다. 결과적으로, 연료의 공급 동안 실린더-특정 퍼센티지 결함이 유용하게 얻어진다.
연료의 공급 동안 이러한 실린더-특정 결함들은 제작-관련 또는 노화(aging)-관련 부정확성들을 반영한다. 연료의 공급 동안 결함들은 이에 따라 분사 밸브들의 허용오차들을 기반으로 한다. 연료의 공급 동안 이러한 실린더-특정 결함들의 결정은 아래 설명에서 명확하게 되는 바와 같이, 전체 방법의 정확도를 개선하기 위한 기능을 한다.
상기 방법은 이어서 내연기관(1)이 정상-상태 작동 지점에 있는지 여부를 체크하는 단계(210)로 계속된다. 이러한 질문의 정확한 실행에 대해, 단계(201)에 관련한 설명을 참조한다. 질문은 정상-상태 작동 지점이 검출될 때까지 반복된다. 상기 방법은 밸브 트레인의 작동 매개변수가 미리 규정된 임계 값보다 더 작은지 여부를 체크하는 단계(211)로 계속된다. 상기 밸브 트레인의 작동 매개변수는 실린더들의 충전에 영향을 미쳐서, 상기 매개변수가 예를 들면 인렛 밸브(8)의 행정 또는 개방 시간이다. 상기 밸브 트레인의 작동 매개변수에 대한 임계 값은 여기서 실린더-특정 기준에 따라 생산되는 토크에 따른 상기 밸브 트레인(80)의 실린더-특정 허용오차들에 의해, 실린더들의 충전 동안 결함들의 영향이 연료 공급 시스템의 실린더-특정 허용오차들에 의해, 연료의 공급 동안 결함들의 영향에 대해 우세한 방식으로 본원에서 치수화된다. 결과적으로, 영향들의 겹침이 주로 회피된다. 단계(211)에서 질문은 긍정적 결과가 발생할 때까지 반복된다. 단계(211)에서 질문의 긍정적 결과의 경우, 내연기관은 이에 따라 정상-상태 작동 지점에서 작동되며, 여기에서 실린더들의 충전에 영향을 미치는 밸브 트레인의 작동 매개변수는 미리 규정된 임계 값보다 더 작다. 이러한 작동 지점은 제 1 작동 지점으로서 아래에서 언급된다.
단계(203 내지 208)들과 동일한 방식으로 발생하는 단계(212 내지 217)들이 지금부터 후속된다. 정밀한 절차에 대해, 단계(203 내지 218)들과 관련한 진술들이 언급된다.
단계(216)에서 질문의 긍정적 결과의 경우, 상기 방법은 실린더들의 충전 동안 결함이 결정되고 단계(209)에서 결정되는 연료의 공급 동안 결함들을 고려하여 각각의 실린더에 대해 저장되는 단계(218)로 계속된다. 이를 위해, 제 1 작동 지점에서 연료 양에서의 감소에 대해, 단계(215)에서 결정된, 실린더-특정 값들은 단계(209)에서 결정되는 연료의 공급 동안 실린더-특정 결함들에 의해 먼저 교정된다. 연료의 공급 동안 실린더-특정 결함들이 분사 밸브들의 제작-관련 허용오차들에 의하고 상기 밸브 트레인의 제작-관련 허용오차들에 의한 것이 아니기 때문에 이러한 교정은 상기 방법의 정확도에서의 증가를 일으킨다. 제 1 작동 지점에서 연료 양에서의 감소에 대해 교정된 실린더-특정 값들은 이어서 이러한 방식으로 실린더들의 충전 동안 실린더-특정 퍼센티지 에러를 얻도록 추가의 기준 값에 관련된다.
추가의 기준 값은 예를 들면 제 1 작동 지점에 대해 제조자의 대응하는 표시 또는 제 1 작동 지점에서 연료 양에서의 감소의 값들의 평균 값일 수 있다.
밸브 트레인(8)의 하나 이상의 제어 변수가 실린더들의 충전 동안 실린더-특정 결함들을 기초로 하여 적응되는 단계(219)가 계속된다.
밸브 트레인(80)이 인렛 밸브(8)의 실린더-특정 제어를 수행하도록 설계된 경우, 하나 이상의 제어 변수(예를 들면 인렛 밸브(8)의 행정 또는 개방 시간)는 실린더-특정 결함들이 제 1 작동 지점에서 실린더들의 충전 동안 근사치로 계산되거나 동일화되거나 최소화되는 방식으로 적응될 수 있다. 결과적으로, 실린더들의 균일하고 정밀한 충전이 달성될 수 있다. 유사한 절차는 또한 제 1 작동 지점(단계(218)로의 전이)에서 연료 양의 감소를 위한 실린더-특정 값들의 결정 후 충분히(already) 가능하다. 이러한 맥락에서, 하나 이상의 제어 변수는 제 1 작동 지점에서 연료 양에서의 감소에 대한 값들이 근사치로 계산되거나 동일화되는 방식으로 적응될 수 있다.
밸브 트레인이 인렛 밸브(2)들의 조인트 제어를 수행하도록 설계된 경우, 실린더들의 충전 동안 실린더-특정 결함들은 상기 밸브 트레인의 제조자에 의해 또한 공급될 수 있는 비교 값과 비교된다. 비교 값은 제조자에 의해 측정되는 기준 밸브 트레인에 대한 실린더들의 충전 동안, 허용오차들에 의해, 결함의 조치로 이루어진다. 이는 유용하게는 퍼센티지 결함 표시일 수 있다. 비교 값은 실린더들의 충전에 영향을 미치는 밸브 트레인의 다른 작동 매개변수들에 대해 또는 밸브 개방 시간들에 대해 밸브 행정에 대해 관련될 수 있다. 현 밸브 트레인에 대한 실린더들의 충전 동안 실린더-특정 결함들이 미리 규정된 비교 값보다 더 작고, 따라서 실린더들의 충전의 더욱 정밀한 설정이 가능한 것으로 드러난다면, 예를 들면 가변 밸브 트레인에 대한 최소 행정 또는 최소 작동 지속 기간이 이에 따라 감소될 수 있다. 결과적으로, 소모를 위해 최적인 작동 범위는 아이들링 모드에서 및 저 부하들의 경우 연장될 수 있다. 그러나, 실린더들의 충전 동안 실린더-특정 결함들이 비교 값보다 더 크고 따라서 실린더들의 충전이 들 정밀하게 설정된 것이 분명해진다면, 최소 행정 또는 최소 개방 지속 기간이 하부 부하 범위에서 그리고 아이들링 모드에서 안락감에 대한 역 효과들을 회피하도록 가변 밸브 트레인에 대해 증가될 수 있다.
상기 방법은 실린더-특정 결함들이 연료의 공급 동안 실린더들의 충전 동안 고려되는 단계(220)로 계속된다. 예를 들면, 제작-관련 허용오차들 때문에 밸브 트레인에서 실린더들의 10% 초과 충전이 발생하는 것으로 검출된다면, 각각의 분사 밸브에 의해 공급되는 연료 양이 대응하여 증가된다. 결과적으로, 실린더-특정 배기 가스 값들이 최적화될 수 있다.
상기 방법은 다른 작동 지점에 대해 단계(210)로부터 시작하여 이러한 지점에서 반복될 수 있다. 상이한 작동 지점들에 대한 다수의 패스(pass)들 후, 밸브 트레인은 추가의 작동 범위에 대해 최적화된다.
비록 본 발명이 직접 연료 분사를 하는 내연기관에 대해 설명되었지만, 본 발명이 직접 연료 분사를 하는 내연기관들로 제한되지 않는다는 사실이 명확히 참조된다. 본 발명은 또한 연료의 공급이 실린더-특정 기준에 따라 제어될 수 있는 흡입 매니폴드 분사를 하는 내연기관들에 적용될 수 있다. 이는 예를 들면 내연기관의 경우 이의 흡입 매니폴드에서 하나의 분사 밸브가 실린더당 배열되는 것이 가능하다. 본 발명은 흡입 매니폴드 분사를 하는 이 같은 내연기관에 유사하게 전달될 수 있다.

Claims (10)

  1. 복수의 실린더(2)들을 가지는 내연기관(1)의 가변 밸브 트레인(80, 110)을 제어하기 위한 방법으로서,
    - 상기 내연기관(1)의 제 1 작동 지점에서, 각각의 경우 내부에 공급되는 연료 양은 미리 규정된 매끄럽지 않은 작동 제한 값(unsmooth running limiting value)에 도달할 때까지 각각의 실린더(2)에 대해 연속적으로 감소되고,
    - 상기 가변 밸브 트레인(80, 110)은 제 1 작동 지점에서 연료 양에서의 감소를 위한 실린더-특정 값들을 고려하여 제어되는,
    복수의 실린더들을 가지는 내연기관의 가변 밸브 트레인을 제어하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 내연기관(1)의 제 2 작동 지점에서, 각각의 경우 내부에 공급되는 연료 양은 미리 규정된 추가의 매끄럽지 않은 작동 제한 값에 도달할 때까지 각각의 실린더(2)에 대해 연속적으로 감소되며,
    - 상기 실린더들의 충전에 영향을 미치는 상기 밸브 트레인(80, 110)의 작동 매개변수가 상기 제 2 작동 지점 보다 상기 제 1 작동 지점에서 더 작으며,
    - 상기 가변 밸브 트레인(80, 110)은 상기 제 2 작동 지점에서 연료 양에서의 감소를 위한 상기 실린더-특정 값들을 고려하여 부가적으로 제어되는,
    복수의 실린더들을 가지는 내연기관의 가변 밸브 트레인을 제어하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    - 상기 제 1 작동 지점은 연료의 공급 동안의 결함들이 상기 실린더(2)들 내로 신선한 공기의 공급 동안의 결함들보다 실린더-특정 기준에 따라 생성되는 토크 상에 더 작은 영향을 미치는 방식으로 선택되고,
    - 상기 제 2 작동 지점은 상기 연료의 공급 동안 결함들이 상기 실린더(2)들 내로 신선한 공기의 공급 동안의 결함들보다 실린더-특정 기준에 따라 생성되는 토크 상에 더 많은 영향을 미치도록 선택되는,
    복수의 실린더들을 가지는 내연기관의 가변 밸브 트레인을 제어하기 위한 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    - 연료의 공급 동안 실린더-특정 결함들은 제 2 작동 지점 및 미리 규정된 기준 값에서 연료 양에서의 감소를 위한 실린더-특정 값들을 기초로 하여 결정되며,
    - 상기 실린더-특정 결함들은 제 1 작동 지점에서 연료 양에서의 감소의 실린더-특정 값들의 결정 동안 연료의 공급 동안 고려되는,
    복수의 실린더들을 가지는 내연기관의 가변 밸브 트레인을 제어하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내연기관(1)의 상기 밸브 트레인(80)은 실린더-특정 기준에 따라 상기 내연기관(1)의 인렛 밸브(8)들을 제어하도록 설계되고, 상기 밸브 트레인(80)은 연료 양에서의 감소를 위한 상기 실린더-특정 값들이 상기 제 1 작동 지점에서 서로 근사치로 계산하도록(approximate) 제어되는,
    복수의 실린더들을 가지는 내연기관의 가변 밸브 트레인을 제어하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내연기관(1)의 상기 밸브 트레인(80)은 상기 내연기관(1)의 인렛 밸브(8)들의 조인트 제어를 수행하도록 설계되고,
    - 실린더들의 충전 동안 실린더-특정 결함들이 제 1 작동 지점 및 대응하여 미리 규정된 추가의 기준 값에서 연료 양의 감소에 대해 결정된 실린더-특정 값들을 기초로 하여 결정되며,
    - 상기 밸브 트레인(80)의 하나 이상의 제어 변수는 비교 값과 실린더들의 충전 동안 상기 실린더-특정 결함들의 비교에 따라 결정되는,
    복수의 실린더들을 가지는 내연기관의 가변 밸브 트레인을 제어하기 위한 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 변수는 상기 밸브 트레인(80)에 의해 설정될 수 있는 최소인 상기 인렛 밸브(8)들의 행정 또는 상기 밸브 트레인(80)에 의해 설정될 수 있는 최소인 상기 인렛 밸브(8)들의 개방 시간인,
    복수의 실린더들을 가지는 내연기관의 가변 밸브 트레인을 제어하기 위한 방법.
  8. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실린더들의 충전 동안 상기 실린더-특정 결함들은 상기 연료의 실린더-특정 공급 동안 고려되는,
    복수의 실린더들을 가지는 내연기관의 가변 밸브 트레인을 제어하기 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    내부에 공급되는 상기 연료 양은 상기 연료 양이 현재 감소되지 않는 상기 실린더(2)들 중 하나 이상에 대해 증가되는,
    복수의 실린더들을 가지는 내연기관의 가변 밸브 트레인을 제어하기 위한 방법.
  10. 복수의 실린더(2)들을 가지는 내연기관(1)용 제어 장치(26)로서,
    상기 제어 장치에 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 방법을 수행할 수 있는 수단이 설계되고 제공되는,
    복수의 실린더들을 가지는 내연기관용 제어 장치.
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