KR20170007460A - 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

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KR20170007460A
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KR1020167035699A
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토마스 부르크하르트
유근 딩글
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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

흡기 트랙트(1)와 하나 이상의 실린더(Z1 내지 Z4)를 포함하고, 각 실린더에는 가스 입구 밸브(12)와 가스 출구 밸브(13)가 할당된, 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법으로서, 가스 교환 밸브는 가스 입구 밸브(12)와 가스 출구 밸브(13)를 포함하는 방법이 개시된다. 상기 방법에서, 제1 동작 상태에서 상기 흡기 트랙트(1) 내 가스의 모델 온도는, 상기 가스의 온도에 대해 측정된 값에 독립적으로, 미리 한정된 흡기 파이프 모델에 기초하여 현재 시점에 대해 순환적으로 결정되고, 상기 값은 상기 현재 시점과 연관된다. 상기 현재 시점에 대한 모델 온도는 앞선 시점에 대해 결정된 모델 온도에 기초하여 결정된다. 상기 가스 교환 밸브가 폐쇄된 후 각 실린더에 존재하는 실린더 공기 질량은 현재 시점에 대해 결정된 모델 온도에 기초하여 결정된다.

Description

내연 엔진을 동작시키기 위한 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 가스 입구 밸브가 각각 할당된 하나 이상의 실린더를 구비하는 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다.
내연 엔진이 배열된 자동차에서 허용가능한 오염물 방출량에 대한 규제가 훨씬 더 엄격해지는 것에 의해 내연 엔진의 동작 동안 오염물 방출량을 가능한 한 낮게 유지하는 것이 요구된다. 이것은 첫째 내연 엔진의 각 실린더에서 공기/연료 혼합물이 연소하는 동안 발생하는 오염물 방출량을 감소시키는 것에 의해 실현될 수 있다. 둘째, 내연 엔진에서, 각 실린더에서 공기/연료 혼합물이 연소하는 공정 동안 생성되는 오염물 방출량을 위험하지 않는 물질종으로 변환하는 배기-가스 후처리 시스템이 사용된다. 이를 위해, 일산화탄소, 탄화수소 및 질소 산화물을 위험하지 않는 물질종으로 변환하는 배기-가스 촉매 변환기가 사용된다.
각 실린더에서 연소하는 동안 오염물 방출량을 생성하는 것과 오염물 성분을 고효율로 배기-가스 촉매 변환기에 의해 변환하는 것 둘 다의 표적화된 영향은 각 실린더 내 공기/연료 비율을 매우 정밀하게 설정하는 것을 필요로 한다.
흡기 파이프 모델은 예를 들어 전문 서적("Handbuch Verbrennungsmotor, Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven" ["Internal combustion engine compendium, principles, components, systems, perspectives"], publisher Richard van Basshuysen/Fred Sch
Figure pct00001
fer, 2nd improved edition, June 2002, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, pages 557 to 559)에 설명되어 있다. 나아가, 상기 유형의 흡기 파이프 모델은 또한 EP 0820559 B1 및 EP 0886725 B1에도 설명되어 있다.
본 발명은, 낮은 방출량으로 내연 엔진을 신뢰성 있게 동작하는데 기여하는, 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법 및 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 독립 특허 청구항의 특징에 의해 달성된다. 유리한 개선은 종속항에 특징으로 제시된다.
본 발명은, 흡기 트랙트(intake tract)와 하나 이상의 실린더를 구비하고, 상기 하나 이상의 실린더에는 가스 입구 밸브와 가스 출구 밸브가 각각 할당된, 내연 엔진을 동작시키는 첫째로 방법 및 둘째로 대응하는 디바이스로서, 가스 교환 밸브들은 가스 입구 밸브와 가스 출구 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1 동작 상태에서, 상기 흡기 트랙트에서 가스의 모델 온도는 현재 시점(point of time)에 할당된 가스의 온도 측정값에 독립적으로, 미리 한정된 흡기 파이프 모델에 의존하는 방식으로 현재 시점에 대해 순환적으로 결정된다. 상기 현재 시점에 대한 모델 온도는 앞선 시점에 대해 결정된 모델 온도에 의존하는 방식으로 결정된다. 상기 가스 교환 밸브를 폐쇄한 후 각 실린더에 위치된 실린더 공기 질량은 상기 현재 시점에 대해 결정된 모델 온도에 의존하는 방식으로 결정된다.
상기 제1 동작 상태는 특히 과도 동작 상태이다. 상기 앞선 시점은 특히 상기 앞선 사이클에 할당된다.
상기 흡기 트랙트 내 온도 센서는 일반적으로, 상대적으로 긴 지연을 나타낸다. 상기 실린더 공기 질량이 상기 현재 시점에 할당된 온도 측정값에 독립적으로 결정되는 것에 의해, 실린더 공기 질량이 매우 신속히 결정될 수 있고, 상기 실린더 공기 질량이 상기 연료 계량을 위한 기초로 사용될 수 있기 때문에, 낮은 방출량으로 상기 내연 엔진이 신뢰성 있게 동작하는 것에 기여한다.
추가적인 유리한 개선에서, 제2 동작 상태에서, 상기 현재 시점의 가스의 온도를 나타내는 상기 가스의 온도 측정값이 제공된다. 온도 보정 값은 상기 현재 시점에 대한 모델 온도와 상기 제공된 온도 측정값에 의존하는 방식으로 결정된다. 상기 온도 보정 값은 상기 흡기 파이프 모델에 할당되고, 적어도 상기 제1 동작 상태와 상기 제2 동작 상태에서, 상기 현재 상태에 대한 모델 온도는 상기 흡기 파이프 모델에 의해 온도 보정 값에 의존하는 방식으로 결정된다.
상기 제2 동작 상태는 특히 준-정상-상태(quasi-steady-state) 동작 상태이다. 상기 준-정상-상태 동작 상태는 예를 들어 상기 흡기 파이프 모델의 모든 입력 신호들이 미리 한정된 시간, 예를 들어, 수 초 동안 실질적으로 일정한 것을 특징으로 한다. 상기 제2 동작 상태에서는 상기 가스의 온도가 실질적으로 변하지 않으므로, 상기 현재 시점의 가스의 온도를 나타내는 가스의 온도 측정값은 예를 들어 상기 현재 시점에 할당된 가스의 온도 측정값이거나 또는 상기 앞선 시점에 할당된 가스의 온도 측정값이다.
상기 온도 보정 값은 예를 들어 모델 온도와 온도 측정값 사이의 차이를 최소화하도록 결정된다. 예를 들어, 상기 흡기 파이프 모델의 모델 변수 "쓰로틀 플랩(throttle flap) 질량 흐름의 온도"는 온도 보정 값에 의해 보정된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 모델 온도와 온도 측정값 사이의 차이를 최소화하는 방식으로 온도 보정 값에 의해 보정되고 물리적으로 모델링되지 않은 추가적인 모델 입력 "흡기 파이프 벽을 통해 열 흐름"을 도입하는 것이 또한 가능하다. 이런 방식으로, 상기 실린더 공기 질량을 특히 고정밀도로 결정하는 것이 가능하다.
추가적인 유리한 개선에서, 상기 제2 동작 상태에서, 상기 현재 시점에서 가스의 온도를 나타내는 상기 가스의 온도 측정값이 제공되고, 상기 현재 시점에 대한 모델 온도가 상기 제공된 온도 측정값에 의존하는 방식으로 적응된다.
상기 제2 동작 상태에서는, 상기 온도 센서의 값이 실질적으로 변하지 않기 때문에 상기 온도 센서의 지연이 상대적으로 길다 하더라도 중요한 역할을 하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 제2 동작 상태에서 상기 모델 온도는 상기 온도 측정값에 용이하게 적응될 수 있다. 상기 적응은, 상기 제1 동작 상태에서 상기 현재 시점에 대한 모델 온도가 앞선 시점에 대해 결정된 모델 온도에 의존하는 방식으로 결정되기 때문에 상기 제1 동작 상태의 변화시 사용될 수 있다. 이런 방식으로, 상기 실린더 공기 질량이 두 동작 상태에서 특히 고정밀도로 그리고 그럼에도 불구하고 매우 신속히 결정될 수 있다.
추가적인 유리한 개선에서, 상기 현재 시점에 대한 모델 온도는, 상기 모델 온도가 미리 한정된 인자만큼 온도 측정값의 방향으로 보정되는 것에 의해, 제공된 온도 측정값에 의존하는 방식으로 적응된다.
이런 방식으로, 상기 실린더 공기 질량은, 예를 들어, 보정하는데 매우 적은 수의 계산 단계만이 요구되기 때문에, 특히 강력하고(robust) 매우 간단한 방식으로 보정될 수 있다.
추가적인 유리한 개선에서, 상기 현재 시점에 대한 모델 온도는, 상기 모델 온도가 상기 모델 온도와 상기 제공된 온도 측정값의 차이의 크기에 의존하는 방식으로 상기 온도 측정값의 방향으로 보정되는 것에 의해, 상기 제공된 온도 측정값에 의존하는 방식으로 적응된다.
이런 방식으로, 상기 실린더 공기 질량은, 상기 차이가 간단한 방식으로 보정하는데 사용되기 때문에, 특히 강력하고 매우 정확한 방식으로 보정될 수 있다.
추가적인 유리한 개선에서, 상기 흡기 트랙트에서 가스의 모델 압력은 현재 시점에 할당된 가스의 압력 측정값에 독립적으로, 상기 미리 한정된 흡기 파이프 모델에 의존하는 방식으로 상기 현재 시점에 대해 순환적으로 결정된다. 상기 현재 시점에 대한 모델 압력은 앞선 시점에 대해 결정된 모델 압력에 의존하는 방식으로 결정된다. 상기 실린더 공기 질량은 현재 시점에 대해 결정된 모델 압력에 의존하는 방식으로 결정된다.
상기 흡기 트랙트에 있는 압력 센서는 또한 측정 에러를 나타낼 수 있다. 상기 실린더 공기 질량이 상기 현재 시점에 할당된 압력 측정값에 독립적으로 결정되는 것에 의해, 실린더 공기 질량이 매우 신속히 결정될 수 있고, 이 실린더 공기 질량은 연료를 계량하기 위한 기초로 사용될 수 있기 때문에, 낮은 방출량으로 내연 엔진이 신뢰성 있게 동작하는 것에 기여한다.
추가적인 유리한 개선에서, 상기 제2 동작 상태에서, 상기 현재 시점에서 가스의 압력을 나타내는 상기 가스의 압력 측정값이 제공된다. 압력 보정 값은 상기 현재 시점에 대한 모델 압력과 상기 제공된 압력 측정값에 의존하는 방식으로 결정된다. 상기 압력 보정 값은 상기 흡기 파이프 모델에 할당되고, 적어도 상기 제1 동작 상태와 상기 제2 동작 상태에서, 압력 보정 값에 의존하는 방식으로 상기 현재 상태에 대한 모델 압력이 상기 흡기 파이프 모델에 의해 결정된다.
상기 압력 보정 값은 예를 들어 모델 압력과 압력 측정값 사이의 차이를 최소화하는 것에 의해 결정된다. 예를 들어, 상기 쓰로틀 플랩의 유효 단면적을 나타내는 흡기 파이프 모델의 모델 값은 모델 압력과 압력 측정값 사이의 차이를 최소화하는 방식으로 압력 보정 값에 의해 보정된다. 이런 방식으로, 상기 실린더 공기 질량이 특히 고정밀도로 결정될 수 있다.
추가적인 유리한 개선에서, 상기 제2 동작 상태에서, 상기 현재 시점에서 가스의 압력을 나타내는 상기 가스의 압력 측정값이 제공되고, 상기 현재 시점에 대한 모델 압력은 상기 제공된 압력 측정값에 의존하는 방식으로 적응된다.
상기 제2 동작 상태에서는 상기 가스의 압력이 실질적으로 변하지 않으므로, 상기 현재 시점에서 가스의 압력을 나타내는 가스의 압력 측정값은 예를 들어 상기 현재 시점에 할당된 가스의 압력 측정값이거나 또는 상기 앞선 시점에 할당된 가스의 압력 측정값이다.
상기 제2 동작 상태에서는, 상기 압력 센서의 값이 실질적으로 변하지 않는다. 따라서 상기 제2 동작 상태에서 상기 모델 압력이 상기 압력 측정값에 용이하게 적응될 수 있다. 상기 적응은, 상기 제1 동작 상태에서 상기 모델 압력이 앞선 시점에 대해 결정된 모델 압력에 의존하는 방식으로 결정되기 때문에, 상기 제1 동작 상태의 변화시 사용될 수 있다. 이런 방식으로, 상기 실린더 공기 질량이 두 동작 상태에서 특히 고정밀도로 그리고 그럼에도 불구하고 매우 신속히 결정될 수 있다.
추가적인 유리한 개선에서, 상기 현재 시점에 대한 모델 압력은, 상기 모델 압력이 미리 한정된 인자만큼 압력 측정값의 방향으로 보정되는 것에 의해, 상기 제공된 압력 측정값에 의존하는 방식으로 적응된다.
이런 방식으로, 상기 실린더 공기 질량은, 예를 들어, 보정하는데 매우 적은 수의 계산 단계만이 요구되기 때문에, 특히 강력하고 매우 간단한 방식으로 보정될 수 있다.
추가적인 유리한 개선에서, 상기 현재 시점에 대한 모델 압력은, 상기 모델 압력이 상기 모델 압력과 상기 제공된 압력 측정값의 차이의 크기에 의존하는 방식으로 압력 측정값의 방향으로 보정되는 것에 의해, 상기 제공된 압력 측정값에 의존하는 방식으로 적응된다.
이런 방식으로, 상기 실린더 공기 질량은, 상기 차이가 간단한 방식으로 보정하는데 사용되기 때문에, 특히 강력하고 매우 정확한 방식으로 보정될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 개략 도면에 기초하여 아래에서 보다 상세히 설명된다.
도 1은 연관된 제어 디바이스를 갖는 내연 엔진을 도시하는 도면;
도 2는 내연 엔진의 흡기 트랙트의 상세를 도시하는 도면; 및
도 3은 함수(x(t))에 적용되는 사다리꼴 적분 공식을 도시하는 도면.
동일한 구조 또는 기능을 갖는 요소에는 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호가 지시된다.
내연 엔진은 흡기 트랙트(1), 엔진 블록(2), 실린더 헤드(3) 및 배기 트랙트(4)를 포함한다.
흡기 트랙트(1)는 바람직하게는 쓰로틀 플랩(5), 매니폴드(6) 및 흡기 파이프(7)를 포함하고, 이 흡기 파이프는 실린더(Z1)로 가는 입구 덕트를 통해 엔진 블록(2)의 연소 챔버(9)로 이어진다. 엔진 블록(2)은 컨넥팅 로드(10)에 의해 실린더(Z1)의 피스톤(11)에 결합된 크랭크샤프트(8)를 포함한다. 내연 엔진은 바람직하게는 실린더(Z1)에 더하여 추가적인 실린더(Z2, Z3, Z4)를 포함한다. 그러나 내연 엔진은 또한 임의의 다른 원하는 개수의 실린더를 포함할 수 있다. 내연 엔진은 바람직하게는 자동차에 배열된다.
실린더 헤드(3)에는 바람직하게는 분사 밸브(18)와 점화 플러그(19)가 배열된다. 대안적으로, 분사 밸브(18)는 또한 흡기 파이프(7)에 배열될 수도 있다.
배기 트랙트(4)에는 바람직하게는 삼방 촉매 변환기 형태인 바람직하게는 배기-가스 촉매 변환기(21)가 배열된다.
나아가, 위상 조절 수단이 또한 제공될 수 있고, 이 위상 조절 수단은 예를 들어 크랭크샤프트(8)와 입구 캠샤프트에 결합된다. 입구 캠샤프트는 각 실린더의 가스 입구 밸브(12)에 결합된다. 위상 조절 수단은 크랭크샤프트(8)에 대해 입구 캠샤프트의 위상을 조절하도록 설계된다. 나아가, 위상 조절 수단은 기본적으로 대안적으로 또는 추가적으로 크랭크샤프트(8)에 대해 출구 캠샤프트의 위상을 조절하도록 또한 설계될 수 있고, 여기서 출구 캠샤프트는 가스 출구 밸브(13)에 결합된다.
나아가, 또한 유효 흡기 파이프 길이를 가변시키는 스위칭 플랩 또는 일부 다른 스위칭 기구가 흡기 트랙트(1)에 제공될 수도 있다. 나아가, 또한 예를 들어 하나 이상의 스월 플랩(swirl flap)이 제공될 수 있다.
나아가, 또한 터빈과 압축기를 포함하는 예를 들어 배기-가스 터보차저 형태일 수 있는 수퍼차저가 제공될 수도 있다.
제어 디바이스(25)가 제공되고, 이 제어 디바이스에는, 여러 측정 변수를 검출하고, 각 경우에, 측정 변수의 측정값을 결정하는 센서가 할당된다. 내연 엔진의 동작 변수는 측정 변수와 이 측정 변수로부터 유도된 변수를 포함한다. 제어 디바이스(25)는, 적어도 하나의 측정 변수에 의존하는 방식으로, 대응하는 제어 구동부에 의해 제어 요소를 제어하는 하나 이상의 제어 신호로 변환되는 제어 변수를 결정하도록 설계된다. 제어 디바이스(25)는 또한 내연 엔진을 동작시키기 위한 디바이스라고도 언급될 수 있다. 센서에는, 예를 들어, 가속 페달(27)의 가속 페달 위치를 검출하는 페달 위치 트랜스듀서(26), 쓰로틀 플랩(5)의 업스트림에서 공기 질량 흐름을 검출하는 공기 질량 센서(28), 쓰로틀 플랩(5)의 개방 정도를 검출하는 쓰로틀 플랩 위치 센서(30), 내연 엔진의 주변의 주위 압력을 검출하는 주위 압력 센서(32), 매니폴드(6) 내 흡기 파이프 압력을 검출하는 흡기 파이프 압력 센서(34), 내연 엔진의 속력이 할당되는 크랭크샤프트 각도를 검출하는 크랭크샤프트 각도 센서(36)가 있다. 나아가, 배기-가스 탐침(42)이 제공되고 이 배기-가스 탐침은 배기-가스 촉매 변환기(21)의 업스트림에 배열되고, 내연 엔진의 배기 가스에서, 예를 들어, 잔류 산소 함량을 검출하고, 그 측정 신호는 연소 전에 배기-가스 탐침(42)의 업스트림에서 공기/연료 비율을 나타낸다. 입구 캠샤프트 및/또는 출구 캠샤프트의 위치를 검출하기 위하여, 입구 캠샤프트 센서 및/또는 출구 캠샤프트 센서가 제공될 수 있다. 나아가, 바람직하게는 내연 엔진의 주위 온도를 검출하는 온도 센서가 제공될 수 있고, 및/또는 추가적인 온도 센서가 제공될 수 있고, 그 측정 신호는 흡기 파이프 온도라고도 언급될 수 있는 흡기 트랙트(1)의 흡기 공기 온도를 나타낸다. 나아가, 또한 배기-가스 압력 센서가 제공될 수 있고, 그 측정 신호는 배기 매니폴드 압력, 다시 말해, 배기 트랙트(4) 내 압력을 나타낸다.
실시예에 따라, 언급된 센서의 임의의 원하는 서브셋이 제공될 수 있고, 또는 추가적인 센서가 또한 제공될 수 있다.
제어 요소에는, 예를 들어, 쓰로틀 플랩(5), 가스 입구 밸브와 가스 출구 밸브(12, 13), 분사 밸브(18) 또는 위상 조절 수단 또는 점화 플러그(19) 또는 배기-가스 재순환 밸브가 있다.
공기-연료 비율, 다시 말해, 실린더 내 연소에 참가하는 연료 질량(m fuel )에 대한, 실린더 공기 질량이라고도 언급될 수 있는, 실린더 내 연소에 참가하는 공기 질량(m air,cyl )의 비율은 내연 엔진의 오염물 방출량에 중요한 영향 인자이다. 실린더 공기 질량(m air,cyl )은 다수의 이용가능한 변수에 기초하여 제어 디바이스(엔진 제어 유닛)에서 추정되고, 연료를 계량하기 위한 기초로 사용된다. 현재 및 미래의 오염물 방출량 한계 값에 순응하기 위하여, 실린더 공기 질량은 모든 정상-상태 및 과도 상태의 엔진 동작 조건 하에서 엔진 제어 유닛에서 수 퍼센트 내로 정확히 알려져야 한다.
흡기 트랙트(1)에 위치된 가스의 압력과 온도(흡기 파이프 압력(p im ) 및 흡기 파이프 온도(T im ))는 엔진에 의해 유입되는 실린더 공기 질량(m air,cyl )에 주요한 영향 인자이고, 엔진 제어 유닛에서 실린더 공기 질량을 올바르게 추정하기 위해 최대 가능한 정밀도로 알려져야 한다.
흡기 파이프 압력(p im )은 흡기 트랙트(1)에서 가스의 모델 압력이라고도 언급될 수 있다. 흡기 파이프 온도(T im )는 흡기 트랙트(1)에서 가스의 모델 온도라고도 언급될 수 있다.
현대 내연 엔진은, 흡기 파이프 온도 센서라고도 언급될 수 있는, 흡기 트랙트(1) 내 가스의 온도를 측정하는 추가적인 온도 센서를 실제로 항상 구비한다. 시리즈로 사용되는 일반적인 흡기 파이프 온도 센서는 5초 범위의 시상수(time constant)를 갖는 강한 PT1 특성을 나타낸다. 추가적으로, 현대 내연 엔진은, 각 경우에 무시할 수 있는 시상수(수 밀리초)를 갖는, 흡기 파이프 압력 센서(34) 및/또는 공기 질량 센서(28)를 실제로 항상 구비한다. 여기서, 측정된 흡기 파이프 압력(p im,mes )은 실린더 공기 질량을 결정하는 모델 입력으로 직접 사용되거나, 또는 (일반적으로 흡기 파이프 모델이라고 언급되는) 상태 관찰자(state observer)에 의해 모델링될 수 있고, 측정된 흡기 파이프 압력(p im,mes ) 또는 측정된 공기 질량 흐름(
Figure pct00002
air,mes )과 정렬된 흡기 파이프 압력(p im,mdl )은 실린더 공기 질량을 결정하는 모델 입력으로 사용될 수 있다. 나아가, 흡기 파이프 온도는 실린더 공기 질량을 결정하는 모델 입력으로 사용될 수 있다. 여기서, 측정된 흡기 파이프 온도(T im,mes )가 직접 사용되거나, 또는 보정된 흡기 파이프 온도(T im,mdl )가 사용되는데, 여기서 측정값은 온도 센서와 입구 밸브 사이에 정상-상태 워밍업(warm-up) 효과를 나타내기 위해 보정에 의해 확장된다.
그러나, 이것은, 흡기 파이프 압력의 모든 측정된/관찰된 변화가 실린더 공기 질량의 모델링에 신속히 - 다시 말해 수 밀리초의 지연으로 - 포함된다 하더라도, 흡기 파이프 온도의 변화는 수 초의 시상수로 센서에 의해 미리 한정된 동역학(dynamics)에 단지 천천히 포함되는 결과를 제공한다.
아래에서는, 변동하는 액추에이터 위치로부터 초래되는, 다시 말해, 온도 센서의 긴 시상수로부터 초래되는 지연 없이, 내연 엔진, 흡기 파이프 압력(p im ) 및 흡기 파이프 온도(T im )의 변화를 정밀하고 신속히 모델링하는데 기여할 수 있는 방법을 설명한다. 특히, 이런 방식으로 모델링된 흡기 파이프 온도는 시리즈 생산(series-production) 내연 엔진에 이용가능한 온도 센서에 의해 검출된 측정값보다 더 신속히 이용가능하다. 이런 방식으로, 실린더 공기 질량(m air,cyl )의 모델링이 개선되어서, 내연 엔진의 오염물 방출량을 감소시키는데 기여할 수 있다.
시스템 한계 및 전제 조건
고려되는 시스템은 내부에 가스가 위치된 내연 엔진의 흡기 트랙트(1)를 포함한다. 상기 시스템은 흡기 파이프 벽, 내연 엔진의 실린더(Z1 내지 Z4)의 가스 입구 밸브(13), 쓰로틀 플랩(5), 및 예를 들어, 탱크 벤틸레이션(ventilation), 크랭크케이스 벤틸레이션 또는 연료 분사를 위한 임의의 추가적인 가스 질량 흐름의 입구에 의해 획정된다. 모델링은 0D 고려사항을 따르고; 흡기 트랙트(1) 내 위치들 사이에 구별은 없다.
일정한 볼륨(v im )을 갖는 흡기 트랙트(1)에서, 현재 흡기 파이프 압력(p im )과 현재 흡기 파이프 온도(T im )를 갖는 가스 질량(m im )이 위치된다(도 2). 일반적인 가스 방정식이 적용된다:
Figure pct00003
.
고려되는 질량 흐름
일반적인 경우에, 알려진 가스 상태를 갖는 q개의 소스(다시 말해, 소스 압력(p 0,1 , p 0,2 , … p 0,q )과 소스 온도(T 0,1 , T 0,2 , … T 0,q ))로부터 흡기 파이프 압력에 의해 영향을 받는 다수의 질량 유입(
Figure pct00004
in , 1 ,
Figure pct00005
in , 2 , …
Figure pct00006
in , q )이 있다. 상기 q개의 질량 유입은 유효 단면적(A in, 1 , A in, 2 , … A in, q )을 갖는 q개의 쓰로틀 점을 통해 흡기 트랙트(1) 안으로 흐른다:
Figure pct00007
,
여기서,
Figure pct00008
in , 1 - 질량 흐름, T 0,1 - 쓰로틀 점의 업스트림에서의 온도, p 0,1 - i-번째 쓰로틀 점을 통해 흐르는 가스의 쓰로틀 점의 업스트림에서의 압력,
Figure pct00009
κ - 등엔트로피 지수를 갖는 온도 인자, R = c p - c v - 비기체 상수(specific gas constant), c p - 일정한 압력에서의 비열용량(specific heat capacity), c v - 유입 가스의 일정한 볼륨에서의 비열용량,
Figure pct00010
i-번째 쓰로틀 점에서의 압력 비율,
Figure pct00011
i-번째 쓰로틀 점에서 관통흐름 계수(throughflow coefficient)는, 동작점(Πi)에서,
Figure pct00012
으로 선형화될 수 있다.
간략화를 위해, 흡기 트랙트(1)에서 흐르는 모든 가스에 대하여, 등엔트로피 지수, 기체 상수, 및 열 용량에 대해 각 경우에 균일한 값들이 가정된다.
상기 질량 유입은,
Figure pct00013
각 쓰로틀 점에 걸쳐 압력 비율(Πi)은 적어도 일부 동작 상태에서 아임계, 다시 말해, Πi ≥ 0.53일 수 있기 때문에,
Figure pct00014
관통흐름 계수(Ψ(Π i ))는, 방정식((5))에 따라, 흡기 파이프 압력(p im )에 의존하기 때문에, 그리고
Figure pct00015
상기 질량 흐름은 - 단지 값이 아니라 - 흡기 파이프 압력의 함수로서 흡기 파이프 모델에 포함되도록 의도되기 때문에,
흡기 파이프 압력에 의해 영향을 받는다.
흡기 파이프 압력에 의해 영향을 받는 흡기 트랙트(1)에 유입되는 것들의 예로는, 외부 배기-가스 재순환 배열의 질량 흐름, 크랭크케이스 벤틸레이션 질량 흐름, 탱크 벤틸레이션 질량 흐름, 및 실제로 모든 동작 상태에서 나타나는 쓰로틀 플랩 질량 흐름이 있다. 상기 유입은 흡기 파이프 압력(p im )에 따라 선형화되는 것, 다시 말해,
Figure pct00016
형태의 흡기 파이프 압력의 선형 함수로 표현될 수 있는 것이 핵심이다.
일반적인 경우에, s개의 상이한 싱크(sink)들로 들어가는 흡기 파이프 압력(p im )에 의해 영향을 받는 다수의 질량 유출이 있다. 흡기 트랙트(1)로부터 유출되는 것들의 예로는, 수퍼차지되는 동작 동안의 누설 질량 흐름 및 실제로 모든 동작 상태에서 나타나는 입구 밸브 질량 흐름이 있다. 실제적인 면에서, 내연 엔진이 결함 없이 동작하는 경우에는, 흡기 트랙트(1)로부터 단 하나의 질량 흐름만이 있는데, 즉 흡기 행정에서 각 실린더 안으로 입구 밸브 질량 흐름만이 있다. 이것은 이후 유출 질량 흐름(
Figure pct00017
out )이라고 언급된다. 이것은, 각 엔진 동작점에서, 흡기 파이프 압력(p im )에 따라 선형화되는데, 다시 말해, 파라미터(η slope , η offset )(볼륨 효율의 구배 및 오프셋)를 갖는 흡기 파이프 압력(p im )의 선형 함수로 근사화된다:
Figure pct00018
.
오프셋의 음의 부호는 필수적인 것은 아니다.
일반적인 경우에, 알려진 가스 상태(다시 말해, 소스 압력(p 0,q+1 , p 0,q+2 , … p 0,q+r ) 및 소스 온도(T 0,q+1 , T 0,q+2 , … T 0,q+r ))를 갖는 r개의 소스로부터 흡기 파이프 압력(p im )에 의해 영향을 받지 않는 추가적인 질량 유입(
Figure pct00019
in , q+1 ,
Figure pct00020
in , q+2 , …
Figure pct00021
in , q+r )이 있다. 상기 방정식 ((2)) 내지 방정식 ((6))이 대응하여 이들 요소에 적용된다. 상기 질량 유입은,
- 각 쓰로틀 점에 걸친 압력 비율이 모든 동작 상태에서, 초임계, 다시 말해, Πi < 0.53인 경우, 관통흐름 계수(Ψ)는 방정식 ((5))에 따라 일정하고, 유입 질량 흐름의 각 값은 (예를 들어, CNG를 위한 가스 분사 밸브에서) 흡기 파이프 압력(p im )과 독립적으로 계산될 수 있기 때문에, 또는
- 쓰로틀 점에서 가능하게는 아임계 압력 비율(Πi ≥ 0.53)에도 불구하고, 모델 간략화로서, 연관된 질량 흐름이 흡기 파이프 모델 밖 흡기 파이프 압력(p im, n-1 )의 구 값(old value)에 기초하여 계산되고 나서 (흡기 파이프 압력의 함수로서가 아니라) 단지 값으로서 흡기 파이프 모델에 포함되기 때문에,
흡기 파이프 압력(p im )에 의해 영향을 받지 않는다.
흡기 트랙트(1)에서, 질량 보존(질량 평형)의 법칙은 일반적으로 s개의 유출에 그리고 구체적으로 하나의 유출에 적용된다. 아래에서는, 일반적인 특성을 제한함이 없이, 단 하나의 유출만이 고려된다:
Figure pct00022
.
모델링
일정한 볼륨(V im )을 갖는 흡기 트랙트(1)에서 가스의 엔탈피(H im )는 흡기 트랙트(1) 내 가스의 변위 일(V im · p im ), 열 에너지(W therm ), 위치 에너지(W pot ) 및 운동 에너지(W kin )의 합계와 같다:
Figure pct00023
.
흡기 트랙트(1) 내 가스의 위치 에너지(W pot )는, 흡기 트랙트 입구와 출구 사이의 상당한 높이 차이가 존재하지 않기 때문에 무시될 수 있고, 가스의 위치 에너지는 상대적으로 낮은 밀도로 인해 일반적으로 무시될 수 있다. 흡기 파이프 내 가스의 운동 에너지(W kin )는, 내연 엔진이 동작하는 것과 관련된 압력과 온도 범위에서, 적어도 100의 인자만큼 가스의 각 변위 일과 열 에너지보다 작아서, 이 또한 무시될 수 있다. 따라서, 흡기 트랙트(1) 내 가스의 엔탈피는 다음 수식으로 계산된다:
Figure pct00024
,
여기서, Tim - 온도, mim - 흡기 트랙트(1) 내 가스의 질량.
q + r개의 유입과 하나의 유출을 갖는 개방 시스템으로서 흡기 트랙트(1)에 대해, (아래에서 다시 더 설명되는) 흡기 파이프 벽을 통한 열 전달을 무시하면, 엔탈피 밸런싱은 다음과 같이 된다:
Figure pct00025
여기서, h in,i - 비엔탈피(specific enthalpy), v in,i - 흐름 속력, z in,i - i-번째 질량 유입의 높이, h out - 비엔탈피, v out - 흐름 속력, z out - 질량 유출의 높이, g - 중력 가속도이다.
흡기 트랙트(1) 내 가스의 운동 에너지와 위치 에너지를 전술한 바와 같이 무시하면, 흐름 속력과 높이는 무시되고, 방정식 ((11))은 다음 수식으로 간단해진다:
Figure pct00026
.
유출 질량은 흡기 파이프 온도(T im )를 가져서, 유출 질량 흐름의 비엔탈피는 다음과 같이 된다:
Figure pct00027
.
유입 질량은 각 경우에 소스(T 0,i )의 온도를 가져서, i-번째 유입 질량 흐름의 비엔탈피는 다음과 같이 된다:
Figure pct00028
.
방정식 ((10)), ((13)) 및 ((14))을 방정식 ((12))에 대입하면, 다음과 같이 된다:
Figure pct00029
.
흡기 파이프 볼륨이 일정한 것으로 인해, p im ·
Figure pct00030
=0 이다. 방정식 ((1)), ((2)), ((4)) 및 ((8))으로부터 함수 의존성을 고려하면, 방정식 ((15))으로부터, 재배열에 의해, 변수 흡기 파이프 압력(p im )과 흡기 파이프 온도(T im )의 제1 암시적인(implicit) 제1-차 미분 방정식인 다음 수식을 획득할 수 있다:
Figure pct00031
.
흡기 트랙트(1) 내 가스에 대한 일반적인 가스 방정식((1))을 시간에 대해 미분(derivative)하면, 다음과 같다:
Figure pct00032
.
흡기 파이프 볼륨이 일정한 것으로 인해, p im ·
Figure pct00033
=0 이다. 방정식 ((1)), ((2)), ((4)) 및 ((8))으로부터 함수 의존성을 고려하면, 방정식 ((17))으로부터, 변수 흡기 파이프 압력(p im )과 흡기 파이프 온도(T im )의 제2 암시적인 제1-차 미분 방정식인 다음 수식을 획득할 수 있다:
Figure pct00034
.
모델의 이산화( Discretization )
변수 흡기 파이프 압력(p im )과 흡기 파이프 온도(T im )((16)) 및 ((18))의 2개의 제1-차 미분 방정식은, 한편으로는, 흡기 파이프 압력 구배(
Figure pct00035
im )와, 다른 한편으로는, 흡기 파이프 온도 구배(
Figure pct00036
im )를 제거하는 방식으로 재배열된다.
방정식 ((18))과 방정식 ((16))의 차이( ((18)) - ((16)) )는 흡기 파이프 압력 구배(
Figure pct00037
im )를 제거한다. 질량 밸런싱((8))을 대입한 후,
Figure pct00038
im 을 재배열하면, 다음과 같이 된다:
Figure pct00039
.
일반적으로 적용가능한 사다리꼴 적분 공식(도 3 참조)이 모델을 시간에 따라 이산화하기 위해 흡기 파이프 온도(T im )에 적용되고:
Figure pct00040
,
여기서 샘플링 시간(t s = t n - t n-1 )은 다음과 같다:
Figure pct00041
.
구 흡기 파이프 온도(T im,n - 1 )와 구 흡기 파이프 온도 구배(
Figure pct00042
im,n-1 )는 앞선 계산 단계(n-1)로부터 시점(n)에 알려진 값이다. 방정식 ((19))을 방정식 ((21))에 대입하는 것에 의해, 흡기 파이프 온도 구배(
Figure pct00043
im )가 또한 제거된다:
Figure pct00044
.
시점(n)에 대한 계산 시작시에 알려진 값을 갖는 항들은 추가적인 유도(derivation)를 간단하게 하기 위해 결합된다:
Figure pct00045
.
방정식 ((1))에 따라 방정식 ((22))에 흡기 트랙트(1) 내 현재 가스 질량을 대입하는 것은,
Figure pct00046
2차 항(T im 2 )을 갖는 T im 으로 선형 방정식 ((22))을 복잡하게 할 수 있다. 흡기 트랙트(1) 내 가스 질량이 급격히 변하지 않고, 계산 단계에서 상대적으로 조금만 변하기 때문에, 큰 정밀도 손실 없이, 방정식 ((22))을 간단하게 하기 위하여, 현재 미지의 가스 질량(m im )을 앞선 계산 단계에서 결정된 구 가스 질량(
Figure pct00047
)으로 대체할 수 있다:
Figure pct00048
.
시점(n)에 대한 계산 시작시에 알려진 값을 갖는 항들은 추가적인 유도를 간단히 하기 위해 결합된다:
Figure pct00049
.
흡기 파이프 압력에 의해 영향을 받는 q개의 유입과, 흡기 파이프 압력에 의해 영향을 받지 않는 r개의 유입은 별도로 기록된다:
Figure pct00050
시점(n)에 대한 계산 시작시에 알려진 값을 갖는 항들은 추가적인 유도를 간단하게 하기 위해 결합된다:
Figure pct00051
방정식 ((2))에 따른 흡기 파이프 압력에 의해 영향을 받는 유입을 방정식 ((27))에 대입하면, 다음과 같이 된다:
Figure pct00052
방정식 ((4)) 및 ((6))에 따른 i-번째 쓰로틀 점에서 관통흐름 계수를 방정식 ((30))에 대입하면, 다음과 같이 된다:
Figure pct00053
및
Figure pct00054
시점(n)에 대한 계산 시작시에 알려진 값을 갖는 항들은 추가적인 유도를 간단하게 하기 위해 결합된다:
Figure pct00055
이에 따라 방정식 ((33))은,
Figure pct00056
로 간단하게 되고, 나아가
Figure pct00057
로 간단하게 된다.
방정식 ((19)) 이하에서 흡기 파이프 압력 구배를 제거하는 것과 유사하게, 흡기 파이프 온도 구배는 제2 병렬 변환(parallel transformation)에서 방정식 시스템(equation system)((16)), ((18))으로부터 제거된다. 방정식 ((16))을 비기체 상수(R)로 곱하면 다음과 같이 된다:
Figure pct00058
방정식 ((18))을 비열용량(c v )으로 곱하면, 다음과 같이 된다:
Figure pct00059
방정식 ((40))과 방정식 ((41))을 합하면, 다음과 같이 되고:
Figure pct00060
그리고, 비기체 상수(R = c p - c v )의 정의를 고려하면, 다음과 같이 된다:
Figure pct00061
일반적으로 적용가능한 사다리꼴 적분 공식((20))이 샘플링 시간(t s = t n - t n-1 )에 흡기 파이프 압력(p im )에 적용된다:
Figure pct00062
구 흡기 파이프 압력(p im,n - 1 )과 구 흡기 파이프 압력 구배(
Figure pct00063
im,n-1 )는 앞선 계산 단계(n-1)로부터 시점(n)에 알려진 값이다. 방정식 ((43))을 방정식 ((44))에 대입하면, 흡기 파이프 압력 구배(
Figure pct00064
im )가 또한 제거된다:
Figure pct00065
.
시점(n)에 대한 계산 시작시에 알려진 값을 갖는 항들은 추가적인 유도를 간단하게 하기 위해 결합된다:
Figure pct00066
.
흡기 파이프 압력에 의해 영향을 받는 q개의 유입과, 흡기 파이프 압력에 의해 영향을 받지 않는 r개의 유입은 별도로 기록된다:
Figure pct00067
.
방정식 ((7))에 따른 유출 질량 흐름과, 방정식 ((2))에 따른 유입 질량 흐름을 대입하면, 다음과 같이 된다:
Figure pct00068
.
방정식 ((4)) 및 ((6))에 따라 i-번째 쓰로틀 점에서 관통흐름 계수를 방정식 ((49))에 대입하면, 다음과 같이 된다:
Figure pct00069
.
시점(n)에 대한 계산 시작시에 알려진 값을 갖는 항들은 추가적인 유도를 간단하게 하기 위해 결합된다:
Figure pct00070
.
이에 따라 방정식 ((51))은
Figure pct00071
으로 간단하게 되고, 나아가
Figure pct00072
으로 간단하게 된다.
방정식 시스템의 해
방정식 ((39)) 및 ((58))은,
Figure pct00073
및
Figure pct00074
.
형태의 변수 흡기 파이프 압력(p im )과 흡기 파이프 온도(T im )의 방정식 시스템을 형성한다.
방정식((59)) 및 ((60))의 차이는 현재 동작점에서 선형화된 흡기 파이프 모델을 생성한다:
Figure pct00075
.
b = e에서, 방정식 ((61))에 따라, 임의의 흡기 파이프 온도 변화는 흡기 파이프 압력의 변화를 생성하지 않는데 이는 일반적인 가스 방정식 ((1))과 모순된다. 따라서, b = e의 경우는 물리적으로 관련이 없다. b ≠ e에서, 방정식 ((61))은,
Figure pct00076
으로 재배열될 수 있다.
방정식 ((62))을 방정식 ((59)) 또는 ((60))에 대입하면, 각 경우에 다음과 같이 된다:
Figure pct00077
.
a = d에서, 방정식 ((61))에 따라, 임의의 흡기 파이프 압력 변화는 흡기 파이프 온도를 변화시키지 않는데, 이는 일반적인 가스 방정식 ((1))과 모순된다.
따라서, a = d의 경우도 또한 물리적으로 관련이 없다. a ≠ d에서, 방정식 ((63))은,
Figure pct00078
으로 재배열될 수 있다.
2차 방정식의 해 공식,
Figure pct00079
은 시점(n)에서 실제 관련 있는 경우에 대해 2개의 해법을 항상 생성한다. 흡기 파이프 압력은 실제 연속적인 것으로 인해 시점(n)에 대한 흡기 파이프 압력의 근사값으로서, 각 경우에 시점(n-1)에 대한 구 해법에 더 가까이 있는 해가 사용된다.
요약하면, 시점(n)에 대한 흡기 파이프 압력(p im )과 흡기 파이프 온도(T im )는, 방정식 ((60)), ((62)) 및 ((65))으로부터,
Figure pct00080
로 모델링되고,
여기서,
Figure pct00081
Figure pct00082
Figure pct00083
측정된 가스 상태와 흡기 파이프 모델의 정렬
준-정상-상태 동작에서, 다시 말해, 흡기 파이프 모델로의 모든 입력 신호들이 수 초 동안 실질적으로 일정해진 후, 흡기 파이프 모델은 센서에 의해 측정가능한 흡기 파이프 압력(p im,mdl = p im,mes )과 측정가능한 흡기 파이프 온도(T im,mdl = T im,mes )를 출력하는 것이 유리하다. 방정식 ((66)) 및 ((67))에 의해 제공된 흡기 파이프 모델의 형태는 이 측정된 흡기 파이프 압력(p im,mes ) 또는 측정된 흡기 파이프 온도(T im,mes )에 의존하지 않기 때문에 이것을 보장할 수 없다. 특히, 방정식 ((11))에서 가정된 바와 같이, 흡기 파이프 벽을 통한 열 전달을 무시하면, 정상 상태에서 흡기 파이프 모델이 상당히 위조된다(falsifies). 그럼에도 불구하고 정상 상태에서 측정값과 모델 출력을 정렬하기 위하여, 3개의 방법이 가능하다:
1. 관찰자 보정: 예를 들어, 모델의 하나 이상의 입력은 모델 편차(T im,mes - T im,mdl 및/또는 p im,mes - p im,mdl )를 최소화하는 방식으로 자동적으로 보정될 수 있다.
이를 위해, 준-정상-상태 동작에서, 현재 시점에서 가스의 온도를 나타내는 가스의 온도 측정값이 제공된다. 현재 시점에 대한 모델 온도와 제공된 온도 측정값에 따라, 온도 보정 값이 결정된다. 온도 보정 값은 흡기 파이프 모델에 할당되고, 적어도 과도 동작과 준-정상-상태 동작에서, 현재 상태에 대한 모델 온도가 온도 보정 값에 의존하는 방식으로 흡기 파이프 모델에 의해 결정된다.
온도 보정 값은 예를 들어 모델 온도와 온도 측정값 사이의 차이를 최소화하는 방식으로 결정된다. 예를 들어, 흡기 파이프 모델의 모델 변수 "쓰로틀 플랩 질량 흐름의 온도"는 온도 보정 값에 의해 보정된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 모델 온도와 온도 측정값 사이의 차이를 최소화하는 방식으로 온도 보정 값에 의해 보정되고 물리적으로 모델링되지 않는 추가적인 모델 입력 "흡기 파이프 벽을 통한 열 흐름"을 또한 도입할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 준-정상-상태 동작에서, 현재 시점에서 가스의 압력을 나타내는 가스의 압력 측정값이 제공된다. 현재 시점에 대한 모델 압력과 제공된 압력 측정값에 따라, 압력 보정 값이 결정된다. 압력 보정 값은 흡기 파이프 모델에 할당되고, 적어도 제1 동작 상태와 제2 동작 상태에서, 현재 상태에 대한 모델 압력은 압력 보정 값에 의존하는 방식으로 흡기 파이프 모델에 의해 결정된다.
압력 보정 값은 예를 들어 모델 압력과 압력 측정값 사이의 차이를 최소화하는 방식으로 결정된다. 예를 들어, 쓰로틀 플랩의 유효 단면적을 나타내는 흡기 파이프 모델의 모델 변수는 모델 압력과 압력 측정값 사이의 차이를 최소화하는 방식으로 압력 보정 값에 의해 보정된다.
2. 증분적 모델 보정: 대안적으로 또는 추가적으로, 현재 시점에 대한 모델 온도 및/또는 모델 압력은, 모델 온도 및/또는 모델 압력이 미리 한정된 인자만큼 온도 측정값 및/또는 압력 측정값의 방향으로 보정되는 것에 의해, 제공된 온도 측정값 및/또는 압력 측정값에 의존하는 방식으로 적응된다. 이를 위해, 특히 방정식 ((66)), ((67))으로부터 모델 출력(T im,mdl 및 p im,mdl )은, 각 샘플링 단계에서, 교정되어야 하는 미리 한정된 증분(T im,inc 및 p im,inc )만큼 측정값의 방향으로 시프트된다:
Figure pct00084
흡기 파이프 모델 ((66)), ((67))의 파라미터들도 이에 대응하여 보정되어야 한다:
Figure pct00085
.
3. 비례 모델 보정: 대안적으로 또는 추가적으로, 현재 시점에 대한 모델 온도 및/또는 모델 압력은, 모델 온도가 모델 온도와 제공된 온도 측정값의 차이의 크기에 의존하는 방식으로 온도 측정값의 방향으로 보정되는 것에 의해 및/또는 모델 압력이 모델 압력과 제공된 압력 측정값의 차이의 크기에 의존하는 방식으로 압력 측정값의 방향으로 보정되는 것에 의해, 제공된 온도 측정값 및/또는 압력 측정값에 의존하는 방식으로 적응된다. 따라서 특히 방정식 ((66)), ((67))으로부터 모델 출력(T im,mdl 및 p im,mdl )은, 각 샘플링 단계에서, 교정되어야 하는, 모델 에러(FT im,inc 및 Fp im,inc )의 비율(fraction)만큼 측정값의 방향으로 시프트된다:
Figure pct00086
.
흡기 파이프 모델 ((66)), ((67))의 파라미터들도 이에 대응하여 보정되어야 한다:
Figure pct00087
.
제안된 방법에 의해, 시리즈 생산 엔진 제어 유닛에서, 실린더 공기 질량에 대해 흡기 트랙트(1) 내 가스의 온도가 고속으로 변하는데 미치는 영향이 series-production 엔진에 이용가능한 온도 센서를 사용한 측정값에 기초하여 가능한 것보다 더 정밀하게 설명될 수 있다. 실린더 공기 질량을 보다 정밀하게 결정한 결과 연료를 보다 정밀하게 계량하는 것에 의해, 내연 엔진의 오염물 방출량을 감소시킬 수 있다.
제어 디바이스(25)는, 전술한 공정을 수행하고 그리하여 특히 가스 교환 밸브를 폐쇄한 후 각 실린더에 위치된 실린더 공기 질량을 결정하도록 설계된다.
이런 상황에서, 상기 제어 디바이스는 특히 전술한 다른 접근법을 고려하여 "발명의 내용"란에서 설명된 공정을 수행하도록 설계된다. 이를 위해, 상기 제어 디바이스는 특히 프로그램과 데이터 메모리 및 마이크로프로세서와 같은 대응하는 컴퓨팅 유닛을 구비한다.

Claims (11)

  1. 흡기 트랙트(intake tract)(1)와 하나 이상의 실린더(Z1 내지 Z4)를 포함하고, 상기 하나 이상의 실린더에는 가스 입구 밸브(12)와 가스 출구 밸브(13)가 각각 할당된, 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법으로서, 가스 교환 밸브는 가스 입구 밸브(12)와 가스 출구 밸브(13)를 포함하고, 상기 방법에서, 제1 동작 상태에서,
    - 상기 흡기 트랙트(1) 내 가스의 모델 온도는, 현재 시점에 할당된, 가스의 온도 측정값에 독립적으로, 미리 한정된 흡기 파이프 모델에 의존하는 방식으로 상기 현재 시점에 대해 순환적으로 결정되고,
    - 상기 현재 시점에 대한 모델 온도는 앞선 시점에 대해 결정된 모델 온도에 의존하는 방식으로 결정되고,
    - 상기 가스 교환 밸브를 폐쇄한 후 각 실린더에 위치된 실린더 공기 질량은 상기 현재 시점에 대해 결정된 모델 온도에 의존하는 방식으로 결정되는, 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제2 동작 상태에서,
    - 상기 현재 시점에서 가스의 온도를 나타내는 가스의 온도 측정값이 제공되고,
    - 온도 보정 값은 상기 현재 시점에 대한 모델 온도와 상기 제공된 온도 측정값에 의존하는 방식으로 결정되고,
    - 상기 온도 보정 값은 상기 흡기 파이프 모델에 할당되고,
    - 적어도 상기 제1 동작 상태와 상기 제2 동작 상태에서, 상기 현재 상태에 대한 모델 온도는 상기 온도 보정 값에 의존하는 방식으로 상기 흡기 파이프 모델에 의해 결정되는, 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 동작 상태에서,
    - 상기 현재 시점에서 가스의 온도를 나타내는 가스의 상기 온도 측정값이 제공되고,
    - 상기 현재 시점에 대한 모델 온도는 상기 제공된 온도 측정값에 의존하는 방식으로 적응되는, 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 현재 시점에 대한 모델 온도는, 상기 모델 온도가 미리 한정된 인자만큼 상기 온도 측정값의 방향으로 보정되는 것에 의해 상기 제공된 온도 측정값에 의존하는 방식으로 적응되는, 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 현재 시점에 대한 모델 온도는, 상기 모델 온도가 상기 모델 온도와 상기 제공된 온도 측정값의 차이의 크기에 의존하는 방식으로 상기 온도 측정값의 방향으로 보정되는 것에 의해, 상기 제공된 온도 측정값에 의존하는 방식으로 적응되는, 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡기 트랙트(1) 내 가스의 모델 압력은 상기 현재 시점에 할당된 가스의 압력 측정값에 독립적으로, 상기 미리 한정된 흡기 파이프 모델에 의존하는 방식으로 현재 시점에 대해 순환적으로 결정되고,
    - 상기 현재 시점에 대한 모델 압력은 앞선 시점에 대해 결정된 모델 압력에 의존하는 방식으로 결정되고,
    - 상기 실린더 공기 질량은 상기 현재 시점에 대해 결정된 모델 압력에 의존하는 방식으로 결정되는, 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 동작 상태에서,
    - 상기 현재 시점에서 상기 가스의 압력을 나타내는 상기 가스의 압력 측정값이 제공되고,
    - 압력 보정 값은 상기 현재 시점에 대한 모델 압력과 상기 제공된 압력 측정값에 의존하는 방식으로 결정되고,
    - 상기 압력 보정 값은 상기 흡기 파이프 모델에 할당되고,
    - 적어도 상기 제1 동작 상태와 상기 제2 동작 상태에서, 상기 현재 상태에 대한 모델 압력은 상기 압력 보정 값에 의존하는 방식으로 상기 흡기 파이프 모델에 의해 결정되는, 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제2 동작 상태에서,
    - 상기 현재 시점에서 상기 가스의 압력을 나타내는 상기 가스의 압력 측정값이 제공되고,
    - 상기 현재 시점에 대한 모델 압력은 상기 제공된 압력 측정값에 의존하는 방식으로 적응되는, 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 현재 시점에 대한 모델 압력은, 상기 모델 압력이 미리 한정된 인자만큼 상기 압력 측정값의 방향으로 보정되는 것에 의해, 상기 제공된 압력 측정값에 의존하는 방식으로 적응되는, 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 현재 시점에 대한 모델 압력은, 상기 모델 압력이 상기 모델 압력과 상기 제공된 압력 측정값의 차이의 크기에 의존하는 방식으로 상기 압력 측정값의 방향으로 보정되는 것에 의해, 상기 제공된 압력 측정값에 의존하는 방식으로 적응되는, 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법.
  11. 흡기 트랙트(1)와 하나 이상의 실린더(Z1 내지 Z4)를 포함하고, 상기 하나 이상의 실린더에는 가스 입구 밸브(12)와 가스 출구 밸브(13)가 각각 할당된, 내연 엔진을 동작시키기 위한 디바이스로서, 가스 교환 밸브는 가스 입구 밸브(12)와 가스 출구 밸브(13)를 포함하고, 상기 디바이스는, 제1 동작 상태에서,
    - 현재 시점에 할당된 상기 가스의 온도 측정값에 독립적으로, 미리 한정된 흡기 파이프 모델에 의존하는 방식으로 상기 현재 시점에 대해 순환적으로 상기 흡기 트랙트(1) 내 가스의 모델 온도를 결정하는 동작으로서, 상기 현재 시점에 대한 모델 온도는 앞선 시점에 대해 결정된 모델 온도에 의존하는 방식으로 결정되는, 상기 모델 온도를 결정하는 동작, 및
    - 상기 현재 시점에 대해 결정된 모델 온도에 의존하는 방식으로 상기 가스 교환 밸브를 폐쇄한 후 각 실린더에 위치된 실린더 공기 질량을 결정하는 동작을 수행하도록 설계된, 내연 엔진을 동작시키기 위한 디바이스.
KR1020167035699A 2014-05-22 2015-04-29 내연 엔진을 동작시키기 위한 방법 및 디바이스 KR20170007460A (ko)

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