KR20160073932A - 내연기관용 급기 시스템에서 압력 기반 질량 유량 센서의 점검 방법 및 장치 - Google Patents

내연기관용 급기 시스템에서 압력 기반 질량 유량 센서의 점검 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20160073932A
KR20160073932A KR1020150180406A KR20150180406A KR20160073932A KR 20160073932 A KR20160073932 A KR 20160073932A KR 1020150180406 A KR1020150180406 A KR 1020150180406A KR 20150180406 A KR20150180406 A KR 20150180406A KR 20160073932 A KR20160073932 A KR 20160073932A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mass flow
flow sensor
internal combustion
combustion engine
pressure
Prior art date
Application number
KR1020150180406A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102384313B1 (ko
Inventor
토마스 블라일레
다니엘 쿤
Original Assignee
로베르트 보쉬 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 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20160073932A publication Critical patent/KR20160073932A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102384313B1 publication Critical patent/KR102384313B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0055Special engine operating conditions, e.g. for regeneration of exhaust gas treatment apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/40Details of construction of the flow constriction devices
    • G01F1/46Pitot tubes
    • G01F25/0053
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
    • G01F25/15Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters specially adapted for gas meters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00Thermometers specially adapted for specific purposes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • F02D2041/222
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406Intake manifold pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0414Air temperature
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)

Abstract

본 발명은 내연기관(2)을 구비한 엔진 시스템(1) 내에 유입되는 가스의 질량 유량을 측정하기 위한 피토 질량 유량 센서(10)의 작동 성능을 점검하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법은,
- 피토 질량 유량 센서(10)의 피토 튜브의 램 압력에 상응하는, 유입 가스의 동적 압력(Δp)과, 유입 가스의 절대 압력(pabs) 및 온도(T)를 부분 측정 변수들로서 측정하는 단계와,
- 상기 부분 측정 변수들과 내연기관(2) 내로의 질량 유량에 따라 진단값(rDiag)을 결정하는 단계(S4)와,
- 상기 진단값이 상기 부분 변수들 간의 수학적 관계가 사전 설정된 관계에 상응함을 나타내는지의 여부에 따라 피토 질량 유량 센서(10)의 작동 성능을 평가하는 단계(S6, S7)를 포함한다.

Description

내연기관용 급기 시스템에서 압력 기반 질량 유량 센서의 점검 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CHECKING A PRESSURE-BASED MASS FLOW SENSOR IN AN AIR SUPPLY SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관과, 특히 내연기관용 급기 시스템에서 공기 질량 유량을 검출하기 위한 조치들에 관한 것이다. 특히 본 발명은, 특히 피토 원리(Pitot principle)에 기반한 압력 기반 공기 질량 센서의 올바른 기능을 점검하기 위한 조치들에 관한 것이다.
내연기관의 작동을 위해서는, 내연기관 내 공기 질량 유량을 작동 변수로서 측정할 필요가 있다. HFM 센서(HFM: 핫 필름 타입 공기 유량 센서)를 이용한 종래의 측정에 추가로, 예컨대 피토 질량 유량 센서와 같은 압력 기반 질량 유량 센서를 이용하여 질량 유량 검출을 수행하는 새로운 유형의 방법이 제공된다. 피토 질량 유량 센서는 피토 튜브(Pitot tube) 및 추가 센서들을 이용하여, 통과하여 지나는 가스의 동적 압력, 절대 압력 및 온도를 측정한다. 이들로부터 이미 피토 질량 유량 센서에서, 또는 엔진 제어 유닛에서야 비로소 통과하는 가스 흐름의 질량 유량이 결정될 수 있다.
피토 질량 유량 센서의 작동 원리를 검증하기 위해, 통상 추가 센서, 특히 압력 센서가 제공된다. 추가 센서의 센서 변수를 이용하여, 또 다른 방식으로, 피토 질량 유량 센서의 위치에서 기준 질량 유량이 직접 검출되거나 모델링될 수 있으며, 그렇게 하여 피토 질량 유량 센서에 의해 검출된 질량 유량과 기준 질량 유량의 비교를 통해 피토 질량 유량 센서의 작동 원리를 점검할 수 있다. 기준 질량 유량의 검출은 추가 센서의 존재를 필요로 하며, 추가 압력 센서 없이도 피토 공기 질량 센서의 검증을 가능하게 하는 검증 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명을 통해, 청구항 제1항에 따라 내연기관을 구비한 엔진 시스템에서 피토 질량 유량 센서의 작동 성능을 점검하기 위한 방법뿐만 아니라, 대등의 청구항들에 따르는 장치 및 엔진 시스템도 제공된다.
추가 구현예들은 종속 청구항들에 명시되어 있다.
제1 양태에 따라, 내연기관을 포함한 엔진 시스템 내에 유입되는 가스의 질량 유량을 측정하기 위한 피토 질량 유량 센서의 작동 성능을 점검하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은,
- 피토 질량 유량 센서의 피토 튜브의 램 압력(ram pressure)에 상응하는 유입 가스의 동적 압력과, 유입 가스의 절대 압력 및 온도를 부분 측정 변수들로서 측정하는 단계와,
- 상기 부분 측정 변수들과 내연기관 내로의 질량 유량에 따라 진단값을 결정하는 단계와,
- 상기 진단값에 따라, 특히 진단값이 부분 측정 변수들 간의 수학적 관계가 사전 설정된 관계에 상응함을 나타내는지의 여부에 따라, 피토 질량 유량 센서의 작동 성능을 평가하는 단계를 포함한다.
피토 질량 유량 센서의 작동 성능을 점검하기 위한 상기 방법은, 피토 질량 유량 센서로 측정된 질량 유량과 별도로 검출된 기준 질량 유량 간의 비교를 기반으로 하지 않는다. 오히려 피토 질량 유량 센서가 3개의 부분 측정 변수, 즉, 통과하여 지나는 가스의 동적 압력, 절대 압력 및 온도로부터 질량 유량을 결정하는 점이 이용된다. 상기 3개의 부분 측정 변수는 유동 속도들 또는 체적 유량들 상호 간의 비교를 기반으로 검증된다. 그 결과, 피토 질량 유량 센서에 대해, 3개의 부분 측정 변수의 측정값들에 기반하고, 외부 변수들로서는 내연기관의 회전수 및 급기율(공기 충전)만을 필요로 하는 진단의 가능성이 제공된다. 특히 정상 작동점(stationary operating point)에 대해 부분 측정 변수들의 선형 상관관계가 제공되며, 그럼으로써 검증이 가능해진다.
상기 방법은, 피토 질량 유량 센서의 작동 성능의 점검 또는 그 검증을 위해 급기 시스템 내에 추가 압력 센서가 필요하지 않다는 장점을 갖는다. 특히 급기 시스템의 흡기관 섹션 내로 배기가스 재순환 라인의 유입 부분의 하류 영역에서 추가 압력 센서의 제공이 추가로 요구되지 않는 경우에 한해, 상기 영역에서 압력 센서는 생략될 수 있고, 그 대신 피토 공기 질량 센서의 기존 압력 센서가 이용될 수 있다. 급기 시스템의 흡기관 섹션에서 압력 센서를 생략할 수 있는 가능성은 상당한 비용 이득을 의미하며, 그럼에도 내연기관의 작동 동안 신뢰성 있게 피토 질량 유량 센서의 작동 성능을 점검할 수 있다.
또한, 진단값은 내연기관 내로의 체적 유량들 또는 가스 속도들의 비교를 통해 결정될 수 있다.
진단값은, 배기가스 재순환부를 갖는 내연기관의 경우, 배기가스 재순환 밸브가 폐쇄될 때 결정될 수 있다.
특히 피토 질량 유량 센서의 작동 성능은 릴리스 조건이 충족될 때 검출될 수 있으며, 릴리스 조건은 특히 하기 기준들 중 하나 또는 복수의 기준을 포함한다.
- 내연기관의 회전수가 사전 설정된 회전수 범위 이내에 있음.
- 내연기관의 분사량 또는 토크가 사전 설정된 범위 이내에 있음.
- 스로틀 밸브는 개방되어 있으며, 특히 완전히 개방되어 있음.
- 주변 온도 및 주변 압력이 사전 설정된 범위 이내에 있음.
- 회전수 기울기 및 분사량 기울기 또는 이로부터 기인하는 토크 기울기가 사전 설정된 한계값 미만임.
- 내연기관의 작동 모드는 재생이 활성화된 작동 모드임.
- 배기가스 재순환부는 비활성화 상태에 있음.
한 실시예에 따라, 수학적 관계는, 이 수학적 관계가 상기 부분 측정 변수들 중 하나 이상의 부분 측정 변수를 각각 포함하는 2개의 수학적 항(mathematic term) 간의 차를 평가하도록 형성될 수 있다.
또한, 피토 질량 유량 센서의 작동 성능은, 상기 진단값이 한계값 범위를 벗어나는지의 여부에 따라 검출될 수 있다.
그 대안으로, 진단값은 사전 설정된 최소 릴리스 시간에 걸쳐 평균될 수 있으며, 피토 질량 유량 센서의 작동 성능은 상기 평균된 진단값이 한계값 범위를 벗어나는지의 여부에 따라 검출될 수 있다.
또 다른 한 양태에 따서, 내연기관을 포함하는 엔진 시스템 내에 유입되는 가스의 질량 유량을 측정하기 위한 피토 질량 유량 센서의 작동 성능을 점검하기 위한 장치가 제공되며, 이 장치는,
- 피토 질량 유량 센서의 피토 튜브의 램 압력에 상응하는 유입 가스의 동적 압력과, 유입 가스의 절대 압력 및 온도를 부분 측정 변수들로서 측정하고,
- 상기 부분 측정 변수들과 내연기관 내로의 질량 유량에 따라 진단값을 결정하고,
- 상기 진단값이, 부분 측정 변수들 간의 관계가 사전 설정된 관계에 상응함을 나타내는지의 여부에 따라 피토 질량 유량 센서의 작동 성능을 검출하도록, 형성된다.
또 다른 한 양태에 따라서, 내연기관 및 상기 장치를 갖는 엔진 시스템이 제공된다.
실시예들은 하기에서 첨부한 도면들을 토대로 더 상세하게 설명된다.
도 1은 피토 질량 유량 센서를 구비한 엔진 시스템의 개략도이다.
도 2는 피토 질량 유량 센서의 작동 성능을 점검하기 위한 방법의 구체적인 설명을 위한 흐름도이다.
도 1에는, 내연기관(2)을 구비한 엔진 시스템(1)이 개략적으로 도시되어 있다. 내연기관(2)은 실린더들(3)을 포함하며, 이 실린더들로 급기 시스템(4)을 통해 공기가 공급되고, 이들 실린더로부터 배기가스 배출 시스템(5)을 통해 연소 배기가스가 배출된다.
또한, 과급 장치(6)가 제공되며, 이 과급 장치는, 배기가스 엔탈피를 기계 에너지로 변환하여 이 에너지를 압축기(62)를 구동하는 데 이용하기 위해 배기가스 배출 시스템(5) 내에 터빈(61)을 포함한다. 압축기(62)는 급기 시스템(4) 내에 배치되며, 주변 환경으로부터 공기 필터(41)를 통해 신선 공기를 흡입하여 급기 시스템(4)의 과급압 섹션(42) 내 인터쿨러(7)를 통해 공급하는 데 이용된다. 과급압 섹션(42)은 하류 방향으로 스로틀 밸브(8)에 의해 한정된다. 내연기관(2)의 실린더들(3)의 흡기 밸브들과 스로틀 밸브(8) 사이에 흡기관 섹션(43)이 제공된다.
내연기관(2)의 배기 밸브들과, 배기가스로 구동되는 과급 장치(6)의 터빈(61) 사이의 영역 내에서 배기가스 배출 시스템(5)을 급기 시스템(4)의 흡기관 섹션(43)과 연결하는 배기가스 재순환 라인(9)이 제공된다. 배기가스 재순환 라인(9) 내에는, 흡기관 섹션(43) 내 배기가스 질량 유량을 조정하기 위해 가변 제어될 수 있는 배기가스 재순환 밸브(91)가 제공된다.
또한, 상기 엔진 시스템(1)은, 센서들을 통해 검출된 상태 변수들에 따라서, 그리고 설정 토크의 사전 설정 하에, 특히 예컨대 스로틀 밸브(8) 및 배기가스 재순환 밸브(91)와 같은 제어 장치들에서의 제어 변수들, 실린더들(3)에서의 흡기 및 배기 밸브들의 개방 및 폐쇄 시간 등의 사전 설정을 통해 내연기관(2)의 제어를 수행하는 엔진 제어 장치(15)를 포함한다.
내연기관을 구비한 엔진 시스템의 앞서 기재한 구성은 예시일 뿐이며, 하기에 기술되는 내용은 과급 장치 및/또는 배기가스 재순환부가 없는 내연기관들을 포함한 엔진 시스템들에서도 이용될 수 있다.
종래의 내연기관들에서, 내연기관(2) 내로의 공기 질량 유량은 압축기(62)의 유입 측과 공기 필터(41) 사이에서 핫 필름 타입 공기 유량 센서에 의해 검출된다. 그 대신에 피토 질량 유량 센서(10)와 같은 압력 기반 질량 유량 센서가 사용될 경우, 이 질량 유량 센서는 인터쿨러(7) 및 스로틀 밸브(8)의 하류에서 피토 질량 유량 센서(10)로서 이용될 수 있다.
피토 질량 유량 센서는 피토 원리를 이용하여 압력차를 측정한다. 이를 위해, 피토 질량 유량 센서는, 유동에 대해 평행하게 정렬되는, 더욱 정확하게 말하면 유동이 튜브 개구부에 정면에서 부딪치도록 정렬되는 피토 튜브를 포함한다. 가스의 유동 속도는 피토 튜브를 통해, 유입 가스의 램 압력, 다시 말하면 유입 가스가 자신의 속도 및 자신의 질량으로써 가하는 압력에 상응하는 동적 압력과 절대 압력, 다시 말해 주변 압력의 함수로서 결정된다.
다시 말하면, 피토 공기 질량 유량 센서(10)는 통과하여 지나는 질량 유량의 동적 압력(Δp), 절대 압력(pabs), 및 온도(T)를 부분 측정 변수들로서 측정하고, 이들로부터 하기 공식처럼 상응하는 질량 유량을 결정하며,
Figure pat00001
위의 식에서, Aeff는 측정할 가스 흐름이 관류하는 가스 라인의 유효 횡단면 면적에 상응하고, RGas는 특유의 가스 상수에 상응한다. 상기 방정식은 연속 방정식(
Figure pat00002
), 변환된 베르누이 방정식(
Figure pat00003
), 및 가스 밀도(
Figure pat00004
)의 계산으로부터 유도되며, v는 유동 속도에 상응하고, ρ는 가스 밀도에 상응한다.
법적 규정에 근거하여, 이용되는 질량 유량 센서의 작동 성능을 점검하고 검출된 센서 값들을 검증할 필요가 있다. 이는 핫 필름 타입 공기 유량 센서 및 피토 질량 유량 센서 중 어느 것에 관계되는지의 여부와 무관하게 적용된다.
질량 유량 센서의 작동 성능을 점검하기 위한 종전의 방법을 이용할 경우, 흡기관 압력이 이를 위해 제공된 분리된 흡기관 압력 센서에 의해 측정되며, 그리고 측정된 흡기관 압력 및 엔진 회전수에 의해 엔진 내로 유입되는 공기량이 결정되고 이 공기량은 공기 질량 센서의 측정값과 비교된다. 그 결과, 질량 유량 센서의 작동 성능이 점검될 수 있다.
이제는 과급압 섹션(42) 내에서 피토 질량 유량 센서의 작동 성능을 점검하기 위해, 흡기관 섹션 내에서, 또는 급기 시스템 내 기타 위치에서 압력 센서의 측정값들, 또는 가스 흐름들의 상태를 나타내는 기타 상태 변수들을 이용할 필요 없이, 이제 배기가스 재순환 밸브(91)가 폐쇄된 경우 급기 시스템(4)을 통과하는 체적 유량들 또는 유동 속도들의 비교를 통해, 검증은 피토 질량 유량 센서(10)로부터 공급되는 3개의 부분 측정 변수를 기반으로 실행된다.
작동 성능의 점검은 도 2의 흐름도에 개략적으로 도시된 방법을 기반으로 수행된다.
단계 S1에서, 진단의 실행을 위한 릴리스 조건들이 충족되는지의 여부가 점검된다. 만일 릴리스 조건들이 충족되는 경우라면(선택: 예), 본원의 방법은 단계 S2로 계속 진행되며, 충족되지 않은 경우라면(선택: 아니오), 단계 S1으로 되돌아간다.
릴리스 조건들을 통해, 진단이 허용될 수 있는 작동 범위가 정의된다. 상기 릴리스 조건들은 특히 하기 기준들 중 하나 또는 복수의 기준을 포함할 수 있다.
- 내연기관의 회전수가 사전 설정된 회전수 범위 이내에 있음.
- 내연기관의 분사량 또는 토크가 사전 설정된 범위 이내에 있음.
- 스로틀 밸브는 개방되어 있으며, 특히 완전히 개방되어 있음.
- 주변 온도 및 주변 압력이 사전 설정된 범위 이내에 있음.
- 회전수 기울기 및 분사량 기울기 또는 이로부터 기인하는 토크 기울기가 사전 설정된 한계값 미만임.
- 내연기관의 작동 모드는 재생이 활성화된 작동 모드임.
- 배기가스 재순환부는 비활성화 상태에 있음.
단계 S2에서는, 배기가스 재순환 밸브(91)가 폐쇄되어 있는지 그 여부가 점검된다. 배기가스 재순환 밸브는 진단의 수행을 위해 능동적으로 폐쇄되었을 수 있거나, 또는 내연기관의 작동 상태에 근거하여 폐쇄된 상태에 있을 수 있다. 배기가스 재순환 밸브가 폐쇄되어 있다면(선택: 예), 본원의 방법은 단계 S3로 계속 진행되며, 폐쇄되어 있지 않다면(선택: 아니오), 단계 S1으로 되돌아간다.
단계 S3에서는, 급기 시스템이 안정화될 때까지 소정의 지속 시간 동안 대기된다. 이는 특히, 본원의 방법을 수행하기 위해 배기가스 재순환 밸브(91)가 폐쇄되었고, 그 결과로 발생하는, 재순환된 배기가스의 질량 유량의 급변 흡입된 공기 질량 유량의 진동 여기를 야기할 때 적용된다.
단계 S4에서는, 진단값(rDiag)이 통과하여 지나는 질량 유량의 동적 압력(Δp), 그 절대 압력(pabs) 및 그 온도(T)의 측정 변수들을 기반으로 계산된다. 계산은 피토 질량 유량 센서(10)의 위치에서의 가스 속도와 흡기 매니폴드에서, 다시 말하면 내연기관(2) 내로의 유입 직전의 흡기관 섹션(43) 내에서의 가스 속도의 비교를 기반으로 한다. 피토 질량 유량 센서의 위치에서의 가스 속도에 대해서는 하기 공식이 적용된다.
Figure pat00005
흡기 매니폴드에서의 가스 속도에 대해서는 하기 공식이 적용된다.
Figure pat00006
상기 가스 속도들은 동일시되며, 그럼으로써 하기 공식이 생성된다.
Figure pat00007
내연기관(2) 내로의 체적 유량에 대해서는 하기 공식이 적용되며,
Figure pat00008
위의 식에서, nEng는 엔진 회전수에 상응하고, V Eng 는 내연기관(2)의 배기량에 상응하며, λ a 는 내연기관(2)의 급기율에 상응한다.
동적 압력(Δp)에 따른 변환 후에는 하기 공식이 생성되며,
Figure pat00009
그리고 기준 체적 유량의 이용을 통해서는 하기 공식이 생성된다.
Figure pat00010
이렇게 얻어진 형태가 진단을 위해 적합한데, 그 이유는 피토 질량 유량 센서(10)를 통해 수신되는, 통과하여 지나는 가스 질량 유량의 동적 압력(Δp), 그 절대 압력(pabs) 및 그 온도(T)의 부분 측정 변수들로부터 선형 상관관계가 발생하며, 그에 따라 근 의존성(root dependency)은 발생하지 않는다. 그 결과, 편차에서의 왜곡은 배제된다.
또한, 분리된 압력 센서 또는 분리된 압력 측정에 대한 검증의 의존성도 존재하지 않으며, 그럼으로써 상기 분리된 압력 센서 또는 분리된 압력 측정은 배제될 수 있다.
또한, 엔진 회전수(nEng) 및 급기율(λ a )와 같은 그 밖의 필요한 추가적인 가변 매개변수들은 매우 정확한 변수들로서 엔진 제어 유닛(15)으로부터 공급되며, 그리고 분리된 방식으로 검증된다. 체적(V Eng ), 유효 횡단면 면적(A eff ) 및 가스 상수(R)는 내연기관(2)의 작동 시간에 걸쳐 변동되지 않는 정확히 적용 가능한 매개변수들이다. 그리고 방정식의 좌측과 우측의 비율에서 구해지는 진단값(rDiag)이 정의된다.
Figure pat00011
그에 따라, 3개의 부분 측정 변수의 관계의 편차들이 결정될 수 있다. 값 1에 대한 진단값(rDiag)의 편차들의 원인은 부분 측정 변수들 중 하나의 부분 측정 변수의 센서 드리프트, 급기율 악화, 기밀하지 않은 배기가스 재순환 밸브(91) 또는 흡기관 섹션 내에서의 누출에 있을 수 있다. 통상적으로 진단값(rDiag)은, 피토 공기 질량 유량 센서(10)가 작동 가능하다면, 1의 범위에서 이동된다.
단계 S5에서는, 한계값 비교에서, 검증 변수가 사전 설정된 한계들을 벗어나는지의 여부가 점검된다. 사전 설정된 한계들을 벗어난다면(선택: 예), 단계 S6에서 피토 질량 유량 센서(10)의 결함이 검출되어 그에 상응하게 시그널링된다. 그렇지 않다면(선택: 아니오), 단계 S7에서는 피토 질량 유량 센서(10)가 작동 가능한 것으로 시그널링된다.
차압이 더 작을 때 피토 질량 유량 센서(10) 내에서의 동적 압력(Δp)의 측정이 매우 부정확하다면, 릴리스 조건을 이용하여 내연기관(2)의 중간 범위 또는 상위 부하 범위에서만 진단이 수행될 수 있다.
또 다른 진단들을 통한 결함들의 만일의 이중 검출을 배제하기 위해, 피토 질량 유량 센서(10)의 전술한 실질적인 진단이 수행되기 전에, 피토 질량 유량 센서(10) 내에서 절대 압력(pAbs) 및 온도(T)의 측정을 위한 센서들(절대 압력 센서 및 온도 센서)이 먼저 활성화되는 것이 바람직하다. 절대 압력 센서 및 온도 센서의 작동 성능의 검증은 예컨대 엔진 시동 시 주변 조건들에 대해, 다시 말하면 주변 압력 및 주변 공기 온도에 대해 수행될 수 있다.
진단의 강인성(robustness)을 높이기 위해, 최소 릴리스 시간 동안 진단값(rDiag)을 평균하여, 상기 평균된 진단값을 단계 S5의 한계값 비교에서 점검할 수 있다.
그 대안으로, 피토 질량 유량 센서(10)는, 동적 압력(Δp) 대신 질량 유량 등량(TRANS)만 이항할 수 있다. 이 질량 유량 등량은, 질량 유량을 얻기 위해, 엔진 제어 유닛(15)에서 유효 횡단면 면적(Aeff)과 곱해진다. 이를 위해 하기 공식,
Figure pat00012
이 적용되고, 이 경우 피토 질량 유량 센서(10) 내에서는 하기 공식,
Figure pat00013
이 계산되며, 위의 식에서 K는 사전 설정된 상수에 상응한다.
물리학적으로, 상기 이항된 항(TRANS)은 가스 속도와 가스 밀도의 곱 또는 질량 유량을 유효 횡단면 면적(Aeff)으로 나눈 값을 나타낸다.
물리학적 차압(Δp)은 엔진 제어 유닛(15)에서 가용하지 않으므로, 특유의 특징(rDiag)은 하기와 같이 변환된다.
Figure pat00014
제곱은, 부분 측정 변수들(Δp, pabs 및 T) 간의 선형 상관관계를 재현하기 위해 수행된다.

Claims (12)

  1. 내연기관(2)을 구비한 엔진 시스템(1) 내에 유입되는 가스의 질량 유량을 측정하기 위한 피토(Pitot) 질량 유량 센서(10)의 작동 성능을 점검하기 위한 방법으로서,
    - 상기 피토 질량 유량 센서(10)의 피토 튜브의 램 압력에 상응하는, 유입 가스의 동적 압력(Δp)과, 유입 가스의 절대 압력(pabs) 및 온도(T)를 부분 측정 변수들로서 측정하는 단계와,
    - 상기 부분 측정 변수들과 내연기관(2) 내로의 질량 유량에 따라 진단값(rDiag)을 결정하는 단계(S4)와,
    - 상기 진단값에 따라 피토 질량 유량 센서(10)의 작동 성능을 검출하는 단계(S6, S7)를 포함하는, 피토 질량 유량 센서의 작동 성능 점검 방법.
  2. 제1항에 있어서, 피토 질량 유량 센서(10)의 작동 성능은, 상기 진단값(rDiag)이 상기 부분 측정 변수들 간의 수학적 관계가 사전 설정된 관계에 상응함을 나타내는지의 여부에 따라 검출되는, 피토 질량 유량 센서의 작동 성능 점검 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진단값(rDiag)은 내연기관(2) 내로의 체적 유량들 또는 가스 속도들의 비교를 통해 결정되는, 피토 질량 유량 센서의 작동 성능 점검 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진단값(rDiag)은, 배기가스 재순환부가 비활성화된 내연기관(2)에서 결정되는, 피토 질량 유량 센서의 작동 성능 점검 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 피토 질량 유량 센서(10)의 작동 성능은 릴리스 조건이 충족될 경우에 검출되며, 상기 릴리스 조건은,
    - 내연기관(2)의 회전수가 사전 설정된 회전수 범위 이내에 있고,
    - 내연기관(2)의 분사량 또는 토크가 사전 설정된 범위 이내에 있고,
    - 스로틀 밸브(8)가 개방되어 있고,
    - 주변 온도 및 주변 압력이 사전 설정된 범위 이내에 있고,
    - 회전수 기울기 및 분사량 기울기 또는 이로부터 기인하는 토크 기울기가 사전 설정된 한계값 미만이고,
    - 내연기관(2)의 작동 모드는 재생이 활성화된 작동 모드이며,
    - 배기가스 재순환부는 비활성화 상태에 있다는,
    기준들 중 하나 또는 복수의 기준을 포함하는, 피토 질량 유량 센서의 작동 성능 점검 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 수학적 관계는, 이 수학적 관계가 상기 부분 측정 변수들 중 하나 이상의 측정 변수를 각각 포함하는 2개의 수학적 항 간의 차를 평가하도록 형성되는, 피토 질량 유량 센서의 작동 성능 점검 방법.
  7. 제6항에 있어서, 피토 질량 유량 센서(10)의 작동 성능은, 상기 진단값이 사전 설정된 한계값 범위를 벗어나는지의 여부에 따라 검출되는, 피토 질량 유량 센서의 작동 성능 점검 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 진단값(rDiag)은 사전 설정된 최소 릴리스 시간에 걸쳐 평균되고, 피토 질량 유량 센서(10)의 작동 성능은, 상기 평균된 진단값(rDiag)이 사전 설정된 한계값 범위를 벗어나는지의 여부에 따라 검출되는, 피토 질량 유량 센서의 작동 성능 점검 방법.
  9. 내연기관(2)을 포함하는 엔진 시스템(1) 내에 유입되는 가스의 질량 유량을 측정하기 위한 피토 질량 유량 센서(10)의 작동 성능을 점검하기 위한 장치로서, 상기 장치는,
    - 피토 질량 유량 센서(10)의 피토 튜브의 램 압력에 상응하는, 유입 가스의 동적 압력(Δp)과, 유입 가스의 절대 압력(pabs) 및 온도(T)를 부분 측정 변수들로서 측정하고,
    - 상기 부분 측정 변수들과 내연기관(2) 내로의 질량 유량에 따라 진단값을 결정하며,
    - 상기 진단값(rDiag)에 따라 피토 질량 유량 센서(10)의 작동 성능을 평가하도록 형성되는, 피토 질량 유량 센서의 작동 성능의 점검 장치.
  10. 내연기관(2) 및 제9항에 따른 장치를 갖는 엔진 시스템(1).
  11. 기계 판독 가능 기억 매체에 저장되며, 제어 장치에서 실행될 경우 제1항, 제2항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법의 모든 단계를 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램.
  12. 제11항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 기계 판독 가능 기억 매체.
KR1020150180406A 2014-12-17 2015-12-16 내연기관용 급기 시스템에서 압력 기반 질량 유량 센서의 점검 방법 및 장치 KR102384313B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014226181.3A DE102014226181A1 (de) 2014-12-17 2014-12-17 Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen eines druckbasierten Massenstromsensors in einem Luftzuführungssystem für einen Verbrennungsmotor
DE102014226181.3 2014-12-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160073932A true KR20160073932A (ko) 2016-06-27
KR102384313B1 KR102384313B1 (ko) 2022-04-07

Family

ID=56100007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150180406A KR102384313B1 (ko) 2014-12-17 2015-12-16 내연기관용 급기 시스템에서 압력 기반 질량 유량 센서의 점검 방법 및 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160178417A1 (ko)
KR (1) KR102384313B1 (ko)
CN (1) CN105715395B (ko)
DE (1) DE102014226181A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9915570B1 (en) * 2016-08-18 2018-03-13 DCIM Solutions, LLC Method and system for managing cooling distribution
DE102016225739B3 (de) * 2016-12-21 2018-02-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines Luftmassenstromes in einem Verbrennungsmotor
CN110043370B (zh) * 2018-01-17 2020-12-15 中国航发商用航空发动机有限责任公司 涡扇发动机核心机的空气流量测量方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070003610A (ko) * 2005-06-30 2007-01-05 로베르트 보쉬 게엠베하 센서 진단 방법
US20090143959A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Hitachi, Ltd. Engine control system and control method thereof
US20140260658A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Rosemount Inc. Flowmeter primary element with sensors
US20150355003A1 (en) * 2013-01-11 2015-12-10 Feedlogic Corporation Accelerometer-based system for monitoring flow
US20160146097A1 (en) * 2014-11-26 2016-05-26 Caterpillar Inc. Exhaust System with Exhaust Gas Recirculation and Multiple Turbochargers, and Method for Operating Same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5773726A (en) * 1996-06-04 1998-06-30 Dieterich Technology Holding Corp. Flow meter pitot tube with temperature sensor
US9291116B2 (en) * 2013-08-08 2016-03-22 Deere & Company Engine operation with air system model
US9951701B2 (en) * 2014-09-22 2018-04-24 General Electric Company Method and systems for EGR control

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070003610A (ko) * 2005-06-30 2007-01-05 로베르트 보쉬 게엠베하 센서 진단 방법
US20090143959A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Hitachi, Ltd. Engine control system and control method thereof
US20150355003A1 (en) * 2013-01-11 2015-12-10 Feedlogic Corporation Accelerometer-based system for monitoring flow
US20140260658A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Rosemount Inc. Flowmeter primary element with sensors
US20160146097A1 (en) * 2014-11-26 2016-05-26 Caterpillar Inc. Exhaust System with Exhaust Gas Recirculation and Multiple Turbochargers, and Method for Operating Same

Also Published As

Publication number Publication date
KR102384313B1 (ko) 2022-04-07
DE102014226181A1 (de) 2016-06-23
US20160178417A1 (en) 2016-06-23
CN105715395A (zh) 2016-06-29
CN105715395B (zh) 2021-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2643406C2 (ru) Способ эксплуатации двигателя с датчиком влажности
KR101469467B1 (ko) 내연 기관의 흡입 시스템 진단 장치 및 진단 방법
KR101532905B1 (ko) 내연 기관의 흡입관의 진단 방법 및 장치
KR101974654B1 (ko) 내연기관을 구비한 엔진 시스템에서 물리적 변수를 위한 모델링 값을 결정하는 방법 및 그 장치
CN102797571B (zh) 用于估计废气再循环量的装置
US7380446B2 (en) Method for determining the rotary speed of a compressor, especially a turbocharger
JP5939297B2 (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
US7881852B2 (en) Method and device for detecting a leak in an exhaust-gas section of a combustion engine
US9334819B2 (en) Method for diagnosing EGR system and method for controlling fuel injection using the same
US20140182288A1 (en) Device and method for regulating a spark-ignition gas engine
RU2645856C2 (ru) Способ диагностики двигателя с наддувом и соответствующий двигатель
JP5842795B2 (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
BR102015003834B1 (pt) Motor de combustão interna, especialmente motor a gás, para um veículo a motor, método de operação do mesmo e veículo, especialmente veículo comercial
JP5570788B2 (ja) 過給式内燃機関の空気系の状態に対する特性変数の提供方法および装置
KR102384313B1 (ko) 내연기관용 급기 시스템에서 압력 기반 질량 유량 센서의 점검 방법 및 장치
JP5854131B2 (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
CN103867319A (zh) 用于确定内燃机空气输入系统中的故障的方法和装置
JP5596000B2 (ja) 排気装置の出口部における圧力を決定するための方法
JP2006009794A (ja) 内燃機関の運転方法及び装置
US9677482B2 (en) Supercharging system and diagnostic method for supercharging system
JP4665843B2 (ja) 内燃機関の異常判定装置
JP6436291B2 (ja) 内燃機関の制御装置
CN110719993B (zh) 空气质量测量装置的可信度检验
JP2006090306A (ja) 少なくとも1つのシリンダを有する内燃機関の運転方法および装置
JP5929823B2 (ja) 内燃機関の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant