KR20170129711A

KR20170129711A - 감속 실린더 차단

Info

Publication number: KR20170129711A
Application number: KR1020177024250A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 이. 칼슨; 신 유안; 시아막 하세미; 비제이 스리니바산; 스리하리 칼리; 앤드류 더블유. 필립스; 마크 에이. 윌컷츠; 루이스 제이. 세라노; 시쿠이 케빈 첸
Original assignee: 툴라 테크놀로지, 인크.
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2017-11-27
Also published as: CN107407212B; CN107407212A; DE112016001356T5; WO2016153837A1; JP2018512534A; JP7136559B2

Abstract

엔진을 감속 실린더 차단(DCCO) 상태와 작동 상태 사이에서 전환하는 방법 및 장치가 설명된다. 일 양태에서, DCCO로부터의 전환은, 임의의 실린더를 점화하기 전에 흡기 매니폴드 내의 압력을 감소시키기 위해 공기를 펌핑하도록 실린더를 재활성화하는 것으로 시작된다. 다른 양태에서, DCCO로부터의 전환은 공기 펌핑 스킵 점화 작동 모드의 사용을 수반한다. 매니폴드 압력이 감소된 후에, 엔진은 실린더 비활성화 스킵 점화 작동 모드 또는 다른 적절한 작동 모드로 전환될 수 있다. 또 다른 양태에서, 스킵 점화 접근법을 이용하여 DCCO로 전환하는 방법이 설명된다. 이 양태에서, 점화되는 작동 사이클의 분율은 임계 점화 분율로 점진적으로 감소된다. 이후, 모든 작업 챔버들은 임계 점화 분율에 도달한 후에 비활성화된다.

Description

감속 실린더 차단

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2016년 1월 28일에 출원된 미국 출원번호 제15/009,533호 및 2015년 3월 23일에 출원된 가출원번호 제62/137,053호의 우선권을 주장한다.

본 발명은 전반적으로 내연기관의 작동 중에 감속 실린더 차단을 지원하는 제어 전략에 관한 것이다.

연비는 엔진 설계에서 주요 고려사항이다. 자동차 엔진에 자주 사용되는 연료 절약 기술 중 하나는 감속 연료 차단((deceleration fuel cut-off; DFCO)-때때로 감속 연료 중단(deceleration fuel shut-off; DFSO)으로 지칭됨)이다. 이러한 작동 모드는 통상적으로 토크 요청이 존재하지 않는 경우(예를 들어, 가속 페달을 밟지 않는 경우) 엔진/차량의 감속 중에 사용된다. DFCO 중에, 연료가 실린더들에 주입되지 않고, 그로 인해 상응하는 연비 개선을 제공한다.

감속 연료 차단은 연비를 개선하지만, 몇 가지 한계점이 있다. 가장 주목할 만한 것은, 연료가 실린더들에 주입되지 않더라도, 흡기 및 배기 밸브는 여전히 작동하여 실린더들을 통해 공기를 펌핑한다는 점이다. 실린더들을 통해 공기를 펌핑하는 것은 몇 가지 잠재적인 단점이 있다. 예를 들어, 대부분의 자동차 엔진은 다량의 미연소 공기를 처리하기에 적절하지 않은 배출 제어 시스템(예를 들어, 촉매 컨버터)을 구비한다. 따라서, 장시간 동안의 감속 연료 차단 모드에서의 작동은 용인 불가능한 배출 레벨을 초래할 수 있다. 따라서, DFCO 모드에서의 작동은 통상적으로 장시간 동안 허용되지 않으며, 종종 바람직하지 않은 배출 특성을 수반한다. 또한, 실린더들을 통해 공기를 펌핑하는 작업이 요구되어 연료 절약을 제한한다.

원칙적으로, DFCO와 관련된 연료 절약은 연료 공급을 단순히 차단하는 대신 연료가 전달되지 않는 경우 공기가 실린더들을 통해 펌핑되지 않도록 실린더들을 비활성화함으로써 추가로 개선될 수 있다. 이러한 실린더 비활성화 접근법은 DFCO 대신 감속 실린더 차단(deceleration cylinder cutoff; DCCO)으로 지칭될 수 있다. 감속 실린더 차단은 개선된 연비와 개선된 배출 특성 모두를 제공한다. 연비 개선은 실린더들을 통한 공기 펌핑으로 인한 손실의 감소에 의해 부분적으로 제공된다. 배기 시스템 촉매의 산소 포화는 그다지 문제가 되지 않기 때문에, 연비는 DFCO 모드보다 더 장시간 동안 DCCO 모드로 작동함으로써 추가로 개선될 수 있다. 배출 개선은 DCCO 중에 다량의 공기가 실린더들을 통해 배기 시스템 내로 펌핑되지 않기 때문이다.

감속 실린더 차단이 연비 및 배출 특성의 상당한 개선 가능성을 제공하지만, 이는 상용화를 방해하는 다수의 문제점을 수반한다. 실제로, 출원인은 DCCO가 상용차 응용에 사용되는 것을 인식하지 못하고 있다. 그러므로, 감속 실린더 차단의 사용을 용이하게 하는 개선된 엔진 제어 전략이 바람직할 것이다. 본 출원은 감속 실린더 차단의 사용을 용이하게 하는 기술 및 제어 전략을 기재한다.

엔진을 감속 실린더 차단 상태로부터 작동 상태로 및 그 반대로 전환하는 방법 및 장치가 설명된다. 일 양태에서, 선택된 작동 조건에서, 크랭크샤프트가 회전할 때 공기가 작업 챔버들을 통해 펌핑되지 않으며 작업 챔버들 중 어떤 것도 점화되지 않도록, 엔진의 모든 작업 챔버들이 무 토크 요청에 응답하여 비활성화된다. 모든 작업 챔버들의 비활성화에 이어, 작업 챔버들 중 적어도 일부가 일련의 공기 펌핑 작동 사이클 중에 재활성화된 작업 챔버들을 통해 공기를 펌핑하도록 재활성화되어, 흡기 매니폴드 내의 압력을 감소시킨다. 재활성화된 실린더들은 공기 펌핑 작동 사이클 중에 점화되지 않는다. 이후, 적어도 복수의 스킵된 작동 사이클이 실행된 후에만, 적어도 일부 작동 사이클이 점화된다. 이러한 접근법에 의해, 흡기 매니폴드 압력은 실린더 차단 이벤트 후의 임의의 작동 사이클의 점화 전에 감소된다.

일부 구현예에서, 모든 작업 챔버들의 비활성화 후의 첫 번째 점화된 작동 사이클 전에 일어나는 일련의 스킵된 작동 사이클에서의 스킵된 작동 사이클수는 작업 챔버수의 1배 내지 4배의 범위이다.

일부 응용에서, 흡기 매니폴드 압력은 모든 작업 챔버들의 비활성화 후의 첫 번째 점화된 작동 사이클의 시작 전에 지정된 임계치 미만의 압력으로 감소된다. 예로서, 일부 구현예에서는 약 0.4바의 임계 압력이 적절할 수 있다.

작업 챔버 재활성화는, 아이들 요청, 가속 페달 팁-인, 보조 전력 요청 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 여러 다양한 토크 요청들에 응답하여 수행될 수 있다.

통상적으로, 실린더들을 통해 공기를 펌핑하도록 의도된 작동 사이클에는 전혀 연료를 공급하지 않을 것이지만, 제한된 상황에서는, 촉매 컨버터 또는 다른 배출 제어 장치를 조절하기 위해 일부 공기 펌핑 작동 사이클 중에 소량의 연료를 도입하는 것이 바람직할 수 있다.

다른 양태에서, 감속 실린더 차단 상태로부터 전환되는 경우, 엔진은 공기 펌핑 스킵 점화 작동 모드로 작동된다. 이 모드에서, 일부 작동 사이클은 연료가 공급되고 점화되는 활성 작동 사이클이며, 다른 작동 사이클은 공기 펌핑 스킵 점화 작동 모드의 초반에 존재한 매니폴드 압력에 대해 매니폴드 압력을 감소시키는 데에 도움이 되도록 점화 없이 공기가 관련 작업 챔버를 통해 펌핑되는 공기 펌핑 작동 사이클이다. 매니폴드 압력이 감소된 후에, 엔진은 실린더 비활성화 스킵 점화 작동 모드 또는 다른 적절한 작동 모드(예를 들어, 가변 용량 모드 또는 전체 실린더 작동 모드)로 전환될 수 있다.

다른 양태에서, 스킵 점화 접근법을 이용하여 작동 모드로부터 전체 실린더 차단 작동 모드로 전환하는 방법이 설명된다. 이 양태에서, 점화되는 작동 사이클의 분율은 임계 점화 분율로 점진적으로 감소된다. 이후, 모든 작업 챔버들은 임계 점화 분율에 도달한 후에 비활성화된다. 일부 구현예에서, 임계 점화 분율은 0.12 내지 0.4의 범위이다.

본 발명 및 그 이점은 첨부 도면과 함께 하기 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 비배타적인 구현예에 따른 실린더 차단을 구현하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 DCCO 모드로부터 작동 모드로 전환하는 비배타적인 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 DCCO 모드로부터 아이들 모드로 전환하는 비배타적인 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 스킵 점화 제어를 포함하는 본 발명의 비배타적인 구현예와 함께 사용하기에 적절한 스킵 점화 제어기 및 엔진 제어기의 기능 블록도이다.
도면에서, 유사한 참조 번호가 때때로 유사한 구조적 요소를 나타내기 위해 사용된다. 도면에서의 묘사는 도식적인 것이며 정확한 비율이 아니라는 점을 또한 이해해야 한다.

내연기관의 작동 중에 감속 실린더 차단을 지원하는 다수의 제어 전략이 설명된다.

배경에서 제안된 바와 같이, 감속 실린더 차단을 구현하는 것과 관련된 몇 가지 문제점이 있다. 이와 같은 문제점 중 하나는 흡기 매니폴드 압력과 관련되어 있다. 구체적으로, 모든 실린더들이 비활성화되는 경우, 공기는 흡기 매니폴드로부터 인출되지 않는다. 동시에, 스로틀 및 흡기 시스템 주변의 누출로 인해, 매니폴드는 기압으로 충진될 것이다. 그러므로, 실린더들이 재결합되는 경우, 이후 요구되는 각각의 실린더 점화에 의해 더 많은 토크가 제공될 수 있는데, 이는 바람직하지 않은 NVH(소음, 진동, 거슬림) 특성을 초래할 수 있다. NVH 효과를 해결할 수 있는 한 가지 방법은 NVH 문제를 완화할 정도로 충분히 엔진 출력을 감소시키는 방식으로 스파크를 일시적으로 지체시키는 것이다. 이러한 접근법은 효과적일 수 있지만, 스파크 지체가 사용되는 실린더 점화 기회 중에 연료를 낭비한다는 단점이 있다.

일 양태에서, 본 출원인은 DCCO(실린더 차단) 모드로부터 작동 모드로의 전환 중에 과도적인 NVH 문제를 완화하는 데에 도움이 될 수 있는 다른 접근법을 제안한다. 구체적으로, DCCO(실린더 차단) 모드로부터 작동 모드로의 전환이 이루어질 때, 실린더들 중 일부 또는 모두가 일시적으로 활성화되어, 연료가 공급되고 점화되기 전에 공기를 펌핑한다. 실린더들을 통해 공기를 펌핑하는 것은 목표한 작동이 개시되기 전에 매니폴드 압력을 원하는 레벨로 끌어내리는 데에 사용될 수 있다. 이는 실린더 점화 모드로 전환하기 전에 DCCO(실린더 차단) 모드로부터 DFCO(연료 차단) 모드로 전환하는 것으로 여겨질 수 있다. 점화를 재개하기 전에 매니폴드 압력을 감소시키는 것은, 스파크 지체와 같은 더 낭비적인 기술을 사용할 필요성을 감소시키거나 때때로 심지어 제거하는 한편, 전환과 관련된 NVH 특성을 개선하는 데에 도움이 될 수 있다.

다음으로 도 1의 흐름도를 참조하여, DCCO를 구현하는 방법이 설명될 것이다. 초기에, 블록들(110, 112)에 의해 나타낸 바와 같이, 엔진의 작동 중에, 엔진 제어기(예를 들어, 파워 트레인 제어 모듈(PCM), 엔진 제어부(ECU) 등)는 현재의 작동 조건에 기초하여 실린더 차단이 적절하다고 판단한다. 실린더 차단이 적절하다는 판단으로 이어지는 일반적인 시나리오는 운전자가 가속 페달을 해제하는 경우인데(때때로 가속 "팁-아웃"으로 지칭됨), 이는 운전자가 감속을 원하는 경우 자주 일어난다(이러한 용례는 "감속" 실린더 차단(DCCO)이라는 문구의 사용으로 이어졌다). 감속은 실린더 차단 모드로 진입하기 위한 가장 일반적인 트리거 중 하나인 경향이 있지만, 실린더 차단(DCCO로 지칭됨)은 예를 들어 (a) 차량이 가속 중이든 감속 중이든 상관없이 내리막길을 주행하는 동안 가속 페달이 해제되는 경우; (b) 순 엔진 토크를 일시적으로 감소시키는 것이 바람직할 수 있는 변속기 변속 이벤트 또는 다른 일시적인 이벤트 중; 등과 같은 다양한 다른 상황들에서도 적절할 수 있음을 이해해야 한다. 일반적으로, 엔진 제어 설계자는 DCCO가 적절한 것으로 간주되거나 그렇지 않은 상황을 정의하는 임의의 수의 규칙을 명시할 수 있다.

DCCO가 적절한 대부분의 시나리오는 차량을 구동하는 데에 엔진 토크가 요구되지 않는 상황에 대응한다. 따라서, 도 1의 흐름도는 엔진 토크가 요구되지 않는다는 초기 판단이 이루어지는 110에서 시작된다. 토크가 요구되지 않는 경우, 단계(112)에서, 로직은 작동 조건이 DCCO 모드로 진입하기에 적절한지 판단한다.

DCCO 모드로 진입하는 것이 바람직하지 않을 수 있는 다수의 무 엔진 토크 작동 조건이 있을 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 대부분의 비-하이브리드 엔진에서, 차량이 작동되는 동안 크랭크샤프트를 소정의 최소 속도(예를 들어, 아이들 속도)로 회전하도록 유지하는 것이 바람직하다. 그러므로, 엔진 작동 규칙은 크랭크샤프트가 지정된 DCCO 진입 엔진 속도 임계치보다 높은 속도로 회전하는 경우에만 DCCO 모드로 진입하도록 지시할 수 있고, 그로 인해 엔진이 아이들로 또는 아이들 엔진 속도 인근에서 작동하는 경우 DCCO 모드로의 진입을 방지할 수 있다. 마찬가지로, 많은 응용에서, 드라이브라인으로부터 크랭크샤프트를 완전히 디커플링하는 것이 가능하지 않을 수 있다. 따라서, 엔진 작동 규칙은 차량이 정지하거나 느리게 주행하는 경우, 예를 들어 DCCO 진입 임계 차량 속도보다 더 낮은 속도로 주행하는 경우(이는 기어 또는 다른 작동 조건에 따라 달라질 수 있음), DCCO 모드로 진입할 수 없도록 지시할 수 있다. 다른 예에서, DCCO는 운전자가 제동을 걸고/걸거나 더 낮은 기어로 운전하는 경우와 같이 엔진 제동이 요구되는 경우 적절하지 않을 수 있다. 또 다른 예에서, DCCO는 특정 진단 테스트가 수행되는 동안 부적절할 수 있다. DCCO 작동은 또한 특정 유형의 트랙션 제어 이벤트 등 중에 바람직하지 않을 수 있다(또는 특히 바람직할 수 있다). 이는 단지 몇 가지 예에 불과하며, DCCO가 적절한 것으로 간주되거나 부적절한 것으로 간주될 수 있는 다양한 상황들이 있음을 이해해야 한다. DCCO 작동이 적절한 경우와 그렇지 않은 경우를 정의하는 실제 규칙은 구현마다 광범위하게 달라질 수 있으며, 전적으로 엔진 제어 설계자의 재량에 달려 있다.

흐름도에서, 무 엔진 토크 및 DCCO 진입 판단은 별개의 단계로 도시되어 있다. 그러나, 이러한 결정이 구별될 필요는 없다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 임의의 특정 시간에 요구되는 토크의 양은 단순히 DCCO 작동이 적절한 것으로 간주되는 경우를 판단하는 규칙의 일부일 수 있다.

DCCO 모드로 진입하는 것이 적절한 것으로 간주되면, 블록(114)에 의해 나타낸 바와 같이 모든 실린더들이 비활성화된다. 대안적으로, DCCO 엔진 작동이 현재 적절하지 않으면, DCCO 모드로 진입하지 않고, 블록(116)에 의해 나타낸 바와 같이 엔진은 종래의 방식으로 제어될 수 있다.

DCCO 모드로 진입하는 경우, 실린더들이 비활성화될 수 있는 몇 가지 방식이 있다. 일부 상황에서, DCCO 모드로 진입하기 위한 결정이 내려진 후의 다음 제어 가능한 작동 사이클에서 각각의 실린더가 비활성화된다(즉, 즉시 유효함). 다른 상황에서는, 일부 작동 사이클이 점화되고 다른 작동 사이클이 스킵되는 스킵 점화 접근법을 이용하여 점화 분율을 DCCO로 점진적으로 램프 다운(ramp down)하는 것이 바람직할 수 있다. 스킵 점화 램프 다운 접근법은 엔진이 스킵 점화 모드로부터 DCCO 모드로 전환하는 경우 잘 기능한다. 그러나, 스킵 점화 램프 다운 접근법은 또한 엔진의 "정상적인" 전체 실린더 작동으로부터 DCCO로의 전환, 또는 감소된 변위가 사용되는 가변 용량 모드(예를 들어, 8개의 실린더 중 4개를 사용하여 작동하는 경우 등)로부터 DCCO로의 전환을 용이하게 하는 데에 사용될 수 있다.

점진적인 전환이 사용되는 경우, 점화 분율은 임계 점화 분율에 도달할 때까지 점진적으로 감소될 수 있고, 이 지점에서 모든 실린더들이 비활성화될 수 있다. 예로서, 0.12 내지 0.4 범위의 점화 분율 임계치가 대부분의 램프형 응용을 위해 잘 기능하는 것으로 여겨진다. 점진적인 감소 중에, 스킵된 작동 사이클과 관련된 작업 챔버들은 바람직하게는 스킵된 작동 사이클 중에 비활성화된다(그러나 이는 필수 요건은 아니다). DCCO 모드 진입 결정이 내려질 때 엔진이 점화 분율 임계치 미만의 점화 분율에서 스킵 점화 모드로 작동하면, 모든 실린더들이 각각의 다음 작동 사이클에서 비활성화될 수 있다.

변속기 또는 드라이브라인의 다른 부분으로부터 크랭크샤프트를 디커플링하는 것이 바람직할 수 있는 시점이 있다. 그러므로, DCCO 모드로 진입하는 경우, 블록(118)에 의해 나타낸 바와 같이, 파워 트레인 제어기는 선택적으로 토크 컨버터 클러치(TCC) 또는 다른 클러치 또는 드라이브라인 슬립 제어 메커니즘이 변속기로부터 크랭크샤프트를 적어도 부분적으로 디커플링하도록 지시하여, 차량 속도와 엔진 속도 사이의 커플링을 감소시킬 수 있다. 가능한 디커플링의 범위는 파워 트레인에 통합되는 특정 드라이브라인 슬립 제어 메커니즘(들)에 따라 달라지는 경향이 있을 것이다. 드라이브라인으로부터 엔진을 기계적으로 디커플링하는 것이 바람직할 수 있는 다수의 작동 조건이 있다. 예를 들어, 디커플링은 차량 속도가 0이지만 엔진 속도가 0이 아닌 경우에 바람직하다. 감속 중에, 특히 브레이크가 사용되는 경우 드라이브라인으로부터 엔진을 디커플링하는 것이 바람직할 수도 있다. 변속기 변속과 같은 다른 조건도 드라이브라인으로부터 엔진을 디커플링하는 것에서 자주 이점을 취한다.

DCCO(실린더 차단)의 특성은 펌핑 손실의 감소로 인해 엔진이 DFCO(연료 차단) 중보다 더 적은 저항을 갖는다는 것이다. 실제로, 이러한 차이는 상당히 중요하며, 엔진이 변속기로부터 효과적으로 분리될 때 쉽게 관찰될 수 있다. 허용된다면, DFCO 펌핑 손실로 인해 많은 엔진이 기껏해야 1초 또는 2초 정도의 기간 내에 정지할 수 있는 반면, 동일한 엔진이 DCCO(실린더 차단)에서 정지하는 데에 5 내지 10배의 시간이 걸릴 수 있다. DFCO는 엔진을 아주 빨리 정지 시키기 때문에, DFCO 중에 드라이브 트레인을 결합된 상태로 유지하는 것이 일반적인데, 이는 엔진이 차량과 함께 느려지는 경향이 있으며 DFCO와 관련된 펌핑 손실이 엔진 제동에 기여한다는 것을 의미한다. 반대로, DCCO가 사용되는 경우, 엔진은 드라이브 트레인 구성요소들(예를 들어, 토크 컨버터 클러치(TCC), 듀얼-클러치 변속기 등)에 의해 허용되는 범위까지 변속기로부터 분리될 수 있다. 실제로, 이로써, DCCO는 특정 작동 조건에서 DFCO보다 훨씬 더 장기간 동안 사용될 수 있다.

엔진은 ECU가 DCCO 모드를 종료할 시간이라고 판단할 때까지 DCCO 모드에 남아있는다. DCCO 모드를 종료하기 위한 가장 일반적인 트리거 2가지는 토크 요청이 수신되는 경우, 또는 아이들 작동이 적절한 것으로 간주되는 속도로 엔진이 느려지는 경우인 경향이 있다. 엔진 속도의 추가적인 감소는 원치 않는 엔진 실속을 초래할 수 있으므로, 엔진은 실속을 피하기 위해 아이들 작동에 놓이게 된다. 종종, 토크 요청은 가속 페달을 밟음으로써(때때로 본원에서 가속 팁-인으로 지칭됨) 야기된다. 그러나, 가속 페달 팁-인과 무관한 토크를 요구하는 다양한 다른 시나리오들이 있을 수 있다. 예를 들어, 이러한 유형의 시나리오는 에어컨 등과 같은 부속품이 토크를 요구하는 경우 일어날 수 있다. 많은 차량 에어컨이 에어컨 클러치를 차량 파워 트레인에 결합함으로써 활성화되어, 엔진 상에 추가 토크 부하를 가한다.

일 구현예에서, 부속품 토크 부하 요청이 DCCO 작동 모드 중에 수신되면, 이 요청은 DCCO 모드 작동이 완료될 때까지 거부된다. DCCO 중에 에어컨과 같은 부속품의 결합을 방지하는 주요 이점은 DCCO 기간 중에 엔진 상의 토크 요청이 계속 0이 될 것이라는 점이다. 에어컨은 차량 탑승자의 편안함에 영향을 미치지 않으면서 엔진이 DCCO 모드를 종료하자마자 결합될 수 있다. 이는 엔진을 DCCO 모드로부터 조기에 전환하지 않으면서 엔진 속도를 보존한다. 지속적인 DCCO 작동을 허용하는 주요 이점은 연비가 개선될 수 있다는 것이다.

다른 구현예에서, 에어컨 결합과 같은 부속품 토크 부하 요청은 DCCO 모드의 종료를 초래할 수 있다. 이 구현예에서, 에어컨 클러치의 결합과 같은 엔진 부하의 실제 증가는 본원에 설명된 방법을 이용하여 DCCO로부터 원활하게 전환할 시간을 허용하기 위해 약간 지연될 수 있다. 에어컨 결합 전에 엔진 파라미터를 적절히 조절함으로써, 제동 토크의 원치 않는 변화를 방지할 수 있다. 대안적으로, 일부 구현예에서, 차량 토크 컨버터는 보조 부하의 추가에 대비하여 또는 이와 동시에 잠금될 수 있다. 이 경우, 차량 모멘텀은 DCCO 모드에 있는 동안 엔진 속도가 유지될 수 있도록 보조 부하에 전력을 공급하는 데에 도움이 될 것이다.

다른 구현예에서, 부속품 토크 부하 요청은 고정된 기간, 예를 들어 10초 또는 20초 후에 DCCO 모드를 종료시키도록 타이머를 설정하는 결과를 가져올 수 있다. 대부분의 DCCO 모드 작동 기간은 10초 또는 20초 미만이기 때문에, 이 구현예는 일반적으로 DCCO 작동이 조기 종료 없이 계속될 수 있게 한다. 이 구현예는 차량 에어컨이 장시간 동안 꺼져있으면 차량 탑승자가 불편해질 수 있는 기다란 내리막 경사를 내려가는 것과 같은 경우에 유용할 수 있다.

(블록(120)에 의해 나타낸 바와 같이) 증가된 토크 요청이 수신되는 경우, 블록(122)에 의해 나타낸 바와 같이, 엔진은 원하는 토크를 전달하는 작동 모드로 전환된다. 대안적으로, (블록(125)에 의해 나타낸 바와 같이) 엔진 속도가 DCCO 임계치 미만으로 느려지거나, 엔진이 아이들 모드로 진입하도록 달리 트리거되면, 블록(127)에 의해 나타낸 바와 같이, 엔진은 아이들 모드로 전환된다.

상기에 논의된 바와 같이, 모든 실린더들이 비활성화되는 경우, 공기는 흡기 매니폴드로부터 인출되지 않는다. 동시에, 스로틀 및 흡기 시스템 주변의 누출로 인해, 매니폴드는 기압으로 충진될 것이다. 그러므로, 실린더들이 재결합되는 경우, 이후 요구되는 각각의 실린더 점화에 의해 더 많은 토크가 제공될 수 있는데, 이는 바람직하지 않은 NVH(소음, 진동, 거슬림) 특성을 초래할 수 있다. 이는 아이들 모드 또는 비교적 적은 전력이 요구되는 다른 모드로 전환될 때 특히 문제가 된다. 따라서, 예를 들어, DCCO 모드로부터 아이들 모드로 전환할 때, 매니폴드 압력을 아이들 작동을 개시하기에 더 적절한 목표 압력으로 감소시키는 것이 종종 바람직하다. 이는 작동 사이클의 세트 중에 흡기 및 배기 밸브를 개방하여 흡기 매니폴드로부터 공기를 인출하고, 미연소 배기를 통해 이와 같은 공기를 배출함으로써 달성될 수 있다. 이는 DFCO 작동 중에 통상적으로 일어나는 바와 같이 연료를 실린더들에 주입하지 않으면서 실린더들을 통해 공기를 펌핑하는 것을 고려하기 때문에, 때때로 본원에서 DFCO 작동 상태로 지칭된다.

아이들 작동을 개시하기 위한 실제 목표 공기압은 임의의 특정 엔진에 대한 설계 목표 및 필요에 따라 달라질 것이다. 예로서, 약 0.3바 내지 0.4바 범위의 목표 매니폴드 압력이 많은 응용에서 아이들로 전환하기에 적절하다.

매니폴드 압력을 임의의 주어진 목표 압력으로 감소시키기 위해 요구되는 DFCO 작동 사이클수는 초기 및 목표 매니폴드 압력, 실린더들에 대한 흡기 매니폴드의 크기, 및 스로틀을 지나는 공기 누출의 비율을 비롯한 다양한 인자들에 따라 달라질 것이다. 매니폴드 및 실린더 크기는 알려져 있고, 스로틀을 지나는 공기 누출은 쉽게 추정될 수 있으며, 현재 흡기 매니폴드 압력은 흡기 매니폴드 압력 센서로부터 얻어질 수 있다. 따라서, 매니폴드 압력을 주어진 목표 압력으로 감소시키기 위해 요구되는 작동 사이클수는 언제든지 쉽게 결정될 수 있다. 이후, 엔진 제어기는 실린더들을 활성화하여 적절한 수의 작동 사이클 동안 공기를 펌핑할 수 있다.

아이들 이외의 작동 조건으로의 전환은 목표 매니폴드 압력이 토크 요청 및 잠재적으로 다양한 현재 작동 조건들(예를 들어, 엔진 속도, 기어 등)에 기초하여 상이할 수 있다는 것을 제외하고는 거의 동일한 방식으로 처리될 수 있다. 더 높은 매니폴드 압력을 원하는 경우, 원하는 매니폴드 압력을 얻기 위해 더 적은 DFCO 펌핑이 요구된다.

매니폴드 압력을 원하는 레벨로 감소시키기에 적절한 실제 작동 사이클수는 다양하지만, 통상적인 크기는 약 1 내지 4 엔진 사이클, 더 바람직하게는 약 1 내지 2 엔진 사이클이다. (4행정 엔진에서, 각각의 엔진 사이클은 크랭크샤프트의 2번의 회전을 구성한다). 따라서, 매니폴드 압력 감소는 엔진이 아이들 속도에 접근할 때에도 통상적으로 매우 빠르게(예를 들어, 0.1초 또는 0.2초 내에) 달성될 수 있다. 이와 같은 응답은 많은 작동 상황에서 상당히 적절하다.

토크 요청에 대한 더 빠른 응답을 원하는 시점이 있을 수 있고, 순수 DFCO를 이용하여 매니폴드 압력이 원하는 레벨로 감소될 수 있기 전에 토크 전달을 시작하는 것이 바람직할 수 있다. 더 빠른 응답을 제공할 수 있는 몇 가지 방식이 있다. 예를 들어, 토크가 처음 요청되는 경우, 엔진은 스킵된 실린더들을 비활성화하는 대신 공기가 스킵된 작동 사이클 중에 실린더들을 통해 펌핑되는 스킵 점화 모드로 초기에 작동될 수 있다. 다른 경우에, 일부 실린더가 점화되고, 일부 실린더가 비활성화되며, 일부 실린더가 공기를 펌핑하는 과도기 모드가 사용될 수 있다. 이는 더 일찍 점화를 시작함으로써 빠른 응답을 제공하는 이점, 및 동시에 모든 비점화 실린더들을 펌핑하지 않음으로써 촉매로 펌핑되는 전체 산소 레벨을 감소시키는 이점을 갖는다. 실제 점화/비활성화/펌핑 결정은 토크 요청의 레벨 및 긴급성에 달려 있다.

스킵 점화 작동을 이용하여 초기 토크 요청을 충족시키는 것은 초기 토크 임펄스, 및 전환의 대응하는 거슬림을 감소시키는 경향이 있고, 스킵된 작동 사이클 중에 공기를 펌핑하는 것은 매니폴드 압력을 신속하게 감소시키는 데에 도움이 된다. 대안적으로, 실린더들의 하나의 고정된 세트를 활성화 및 점화하는 한편 실린더들의 제2 세트를 통해 공기를 펌핑함으로써(이는 DFCO 모드에서 실린더들의 제2 세트를 작동시키는 것으로 여겨질 수 있음), 어느 정도 유사한 이점을 얻을 수 있다.

원하는 경우, 점화된 실린더들의 토크 출력은 스파크 지체 또는 다른 종래의 토크 감소 기술을 이용하여 원하는 대로 추가로 완화될 수 있다.

DCCO 모드 작동은 내연기관 및 전기 모터 모두를 사용하여 드라이브 트레인에 토크를 공급하는 하이브리드 자동차에 사용될 수 있음을 이해해야 한다. DCCO 작동 모드의 사용으로 인해, 더 많은 토크가 전기 모터에 전력을 공급할 수 있는 배터리를 충전하는 데에 사용될 수 있다. 배터리로부터의 에너지는 또한 에어컨과 같은 부속품을 구동하는 데에 사용될 수 있으므로, 에어컨의 작동은 DCCO 모드 작동에 영향을 미치지 않을 것이다. DCCO 모드 작동은 또한 시작/정지 기능을 갖는 차량, 즉 엔진이 구동 사이클 사이에 자동으로 꺼지는 차량에 사용될 수 있다. 후자의 경우, 연속적인 엔진 작동을 유지해야 할 요건이 더 이상 없기 때문에, DCCO 모드 작동은 엔진 아이들 또는 더 낮은 엔진 속도로 유지될 수 있다.

DCCO 모드로부터 정상 토크 전달 모드로 전환하는 데에 사용되는 전환 제어 규칙 및 전략은 토크 요청의 성질 및 엔진 설계자에 의해 선택되는 NVH/성능 절충안 모두에 따라 광범위하게 달라질 수 있다. 몇 가지 대표적인 전환 전략이 도 2의 흐름도를 참조하여 이하에 논의된다.

전환 전략은 토크 요청의 성질에 기초하여 굉장히 달라질 수 있다. 예를 들어, 운전자가 가속 페달을 세게 밟을 때(때때로 본원에 "페달 스톰프"로 지칭됨), 즉각적인 토크 전달이 가장 중요하며, 일시적인 NVH 문제가 덜 중요한 것으로 간주될 수 있다고 가정할 수 있다. 그러므로, 도 2의 블록들(305, 308)에 의해 나타난 바와 같이, 토크 요청이 페달 스톰프에 응답할 때, 제어기는 가장 이른 가용 기회에 모든 실린더들을 활성화하고, 전체(또는 최대 가용) 전력으로 실린더들을 즉시 작동시킬 수 있다.

또한, 블록(311)에 의해 나타낸 바와 같이, 제어기는 또한 원하는 흡기 매니폴드 압력을 결정한다. 이후, 블록(314)에 의해 나타낸 바와 같이, 원하는 압력을 실제(현재) 매니폴드 압력과 비교할 수 있다. 전술한 스로틀 누출 문제로 인해, 현재 매니폴드 압력은 (항상은 아니지만) 매우 자주 원하는 매니폴드 압력을 초과할 것이다. 현재 매니폴드 압력이 원하는 매니폴드 압력 이하이면, 실린더들은 원하는 토크를 전달하기에 적절하게 활성화될 수 있다. 엔진 제어기가 스킵 점화 엔진 작동을 지원하는 경우, 블록(317)에 의해 나타낸 바와 같이, 토크는 스킵 점화 제어를 이용하거나 전체 실린더 작동을 이용하여 전달될 수 있는데,어느 쪽이든 토크 요청의 성질에 기초하여 적절하다. 대안적으로, 현재 매니폴드 압력이 원하는 매니폴드 압력을 초과하면, 블록(320)으로부터 내려가는 "예" 분기에 의해 나타낸 바와 같이, 전술한 전환 기술 중 일부가 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 매니폴드 압력은 실린더들 중 일부 또는 모두를 통해 공기를 펌핑함으로써 감소될 수 있다. NVH 문제는 통상적으로 임의의 실린더들을 점화하기 전에 매니폴드 압력을 원하는 레벨로 감소시킴으로써 완화될 수 있다. 그러나, 실린더들을 통해 공기를 펌핑함으로써 매니폴드 압력이 감소하길 기다리는 것은 본질적으로 토크 전달의 지연을 초래한다. 펌핑 지연의 길이는 현재 엔진 속도, 및 현재 매니폴드 압력과 원하는 매니폴드 압력 사이의 차이 모두에 따라 달라질 것이다. 통상적으로, 지연은 비교적 짧으므로, 많은 상황에서, 블록(320)으로부터 내려가는 "예" 분기에 의해 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 실린더를 통해 공기를 펌핑함으로써 매니폴드 압력이 목표 레벨로 감소될 때까지 토크 전달을 지연시키는 것이 적절할 수 있다. 다른 상황에서는, 가능한 한 빨리 토크 전달을 시작하는 것이 바람직할 수 있다. 이와 같은 상황에서, 블록(323)에 의해 나타낸 바와 같이, 엔진은 스킵 점화 모드로 작동되어 원하는 토크를 전달할 수 있는 한편, 매니폴드 압력이 원하는 레벨로 감소될 때까지 스킵된 작동 사이클 중에 실린더들을 통해 공기를 펌핑한다. 원하는 매니폴드 압력이 얻어지면(체크 블록(326)에 의해 나타냄), 블록(329)에 의해 나타낸 바와 같이, 원하는 토크는 전체 실린더 작동, 스킵 점화 작동, 또는 감소된 변위 작동을 비롯한 임의의 원하는 접근법을 이용하여 전달될 수 있다. 스킵 점화 작동이 원하는 토크를 전달하는 데에 사용되는 경우, 원하는 매니폴드 압력이 얻어지면, 실린더들은 바람직하게는 스킵된 작동 사이클 중에 비활성화된다.

전환 중에 스킵 점화 작동을 사용하는 이점은, 엔진의 토크 출력을 감소시키기 위해 스파크 지체와 같은 연료 비효율적인 기술을 요구하지 않으면서 또는 이를 사용할 필요성을 감소시키면서, 원하는 레벨의 토크를 전달할 수 있는 것이라는 점이 명백할 것이다. 스킵된 작동 사이클 중에 실린더들을 통해 공기를 펌핑하는 것은 스킵된 작동 사이클 중에 실린더 비활성화형 스킵 점화를 이용하는 것보다 더 빨리 매니폴드 압력을 감소시킨다는 이점이 있다.

전술한 공기 펌핑형 스킵 점화 접근법은 적절한 경우 다른 토크 관리 전략과 결합되어, NVH 문제를 추가로 감소시킬 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 가변 밸브 리프트를 용이하게 하는 엔진에서, 밸브 리프트는 스킵 점화/공기 펌핑과 함께 수정되어, NVH 문제를 추가로 감소시킬 수 있다. 다른 예에서, 스파크 지체가 또한 적절한 경우 토크 전달을 추가로 관리하는 데에 사용될 수 있다. 따라서, 공기 펌핑형 스킵 점화는 DCCO 작동으로부터 전환할 때 NVH 문제를 완화하는 데에 도움이 되는 다양한 토크 관리 전략들과 함께 다양한 응용에 사용될 수 있는 도구라는 것이 명백할 것이다.

스킵 점화 작동이 주로 설명되지만, 실린더들의 제1 세트가 작동(점화)되고 실린더들의 제2 세트가 전환 중에 공기를 펌핑하는 가변 용량형 접근법을 이용하여 어느 정도 유사한 이점을 얻을 수 있음을 이해해야 한다. 또 다른 구현예에서, 실린더의 제1 세트가 (전환 중에) 스킵 점화 모드로 작동될 수 있는 한편, 실린더들의 제2 세트는 전환 중에 공기를 펌핑한다. 즉, 스킵 점화 세트 내의 실린더들은 이 세트의 스킵된 실린더들을 통해 공기 펌핑이 있든 없든 전환 중에 선택적으로 점화되며 선택적으로 스킵될 수 있다.

블록(320)으로 돌아가면, 블록(320)으로부터의 "예" 분기에 의해 나타낸 바와 같이, 토크 전달이 시작되기 전에 하나 이상의 실린더를 통해 공기를 펌핑함으로써 흡기 매니폴드 압력 공기가 원하는 레벨로 감소될 수 있도록 토크 전달이 충분히 지연될 수 있는 시점이 있을 수 있다. 이 경우, 제어기는 펌핑 사이클(블록(332)에서 "DFCO 작동 사이클"로 지칭됨)수를 결정할 수 있다. 이후, 블록(335)에 의해 나타낸 바와 같이, 공기가 결정된 수의 작동 사이클 동안 하나 이상의 실린더를 통해 펌핑되고, 이 지점에서 엔진이 원하는 토크를 전달하기 위해 원하는 대로 작동될 수 있다.

도 2의 흐름도는 DFCO 펌핑 및 공기 펌핑형 스킵 점화를 별개의 경로로 도시하지만, 다른 상황에서는 2개의 접근법이 다양한 하이브리드 접근법들에서 함께 (및/또는 다른 토크 관리 스킴과 함께) 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 일부 상황에서는, 단시간 동안(예를 들어, 하나의 엔진 사이클 동안) 모든 실린더들을 통해 공기를 펌핑한 후, 매니폴드 압력이 원하는 레벨로 감소될 때까지 공기 펌핑형 스킵 점화 모드로 작동하는 것이 바람직할 수 있다. 이와 같은 접근법은 토크 전달이 시작될 때까지 지연을 단축할 수 있는 한편, 공기 펌핑형 스킵 점화 모드로 즉시 진입하는 것에 비해 특정 NVH 효과를 완화할 수 있다.

엔진을 통해 다량의 공기를 펌핑하는 것은 촉매 컨버터를 포화시켜 잠재적인 배출 문제를 일으킬 수 있음을 당업자들은 이해할 것이다. 따라서, 일부 상황에서, 배출 문제는 DCCO 작동으로부터 원하는 작동 상태로의 전환 중에 사용될 수 있는 공기 펌핑 작동 사이클수를 (배출 문제가 현재 연료 차단 DFCO의 사용을 제한하는 방식과 마찬가지로) 제한할 수 있다. 그러나, 사실상 모든 경우들에서, DFCO와는 달리 DCCO의 사용은 연료가 필요하지 않은 기간을 연장하여 연비를 개선할 것이라는 점이 명백해야 한다. 점화된 작동 사이클은 통상적으로 공기 펌핑 작동 사이클과 실질적으로 동일한 양의 공기를 인입하기 때문에, 전술한 공기 펌핑형 스킵 점화 접근법은 흡기 매니폴드 압력을 원하는 레벨로 감소시키기 위해 필요한 스킵된 작동 사이클수를 감소시킨다는 추가 이점을 갖는다.

전술한 구현예들 중 일부에서, 제어기는 매니폴드 압력을 원하는 레벨로 감소시키기 위해 요구되는 공기 펌핑(및/또는 점화) 작동 사이클수를 미리 결정한다. 매니폴드 충진 및 인출 역학이 비교적 쉽게 특성화될 수 있기 때문에, 이는 매우 실용적이다. 일부 구현예에서, 임의의 전류 및 목표 엔진 상태를 감안한 사용에 적절한 공기 펌핑형 스킵 점화 전환 시퀀스 및/또는 공기 펌핑 작동 사이클의 적절한 수는 룩업 테이블의 사용을 통해 밝혀질 수 있다. 다른 구현예에서, 공기 펌핑형 스킵 점화 전환 시퀀스 및/또는 공기 펌핑 작동 사이클의 필요한 수는 전환 시점에 동적으로 계산될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 기정의된 시퀀스는 적절한 DFCO 지연 또는 공기 펌핑형 스킵 점화 전환 시퀀스를 정의하는 데에 사용될 수 있다.

DCCO로부터 아이들 작동으로 전환하는 것은 종종 토크 요청의 특별한 사례로 여겨질 수 있다. 도 3은 DCCO로부터 아이들로 전환하는 비배타적인 방법을 도시한 흐름도이다. 상기에 논의된 바와 같이, DCCO로부터 아이들로의 전환을 개시할 수 있는 다수의 상이한 트리거가 있다. 블록(403)에 의해 나타낸 바와 같이, 하나의 일반적인 트리거는 엔진 속도가 DCCO 종료 임계치 미만으로 떨어지는 경우이다. 일부 실시예에서, 블록(406)에 의해 나타낸 바와 같이, 다른 트리거는 차량 속도에 기초할 수 있다. 상이한 실시예에서, 블록(409)에 의해 나타낸 바와 같이, 다양한 다른 아이들 트리거들이 역시 있을 수 있다. 일반적으로, 블록(411)에 의해 나타낸 바와 같이, DCCO 작동은 전환 트리거에 도달하거나 엔진이 꺼질 때까지 계속될 것이다.

통상적으로, 아이들로의 전환이 명령될 때, 제어기는 임의의 실린더 점화가 시작되기 전에 흡기 매니폴드를 원하는 아이들 매니폴드 압력으로 감소시키는 시간을 가질 것이다. 그러므로, 도시된 구현예에서, 아이들 전환이 트리거될 때, 블록(415)에 의해 나타낸 바와 같이, 제어 로직은 매니폴드 압력을 원하는 목표 압력으로 감소시키기 위해 요구되는 공기 펌핑 작동 사이클수를 결정한다. 일부 구현예에서, 룩업 테이블은 현재 매니폴드 압력 및/또는 엔진 속도와 같은 하나 또는 2개의 간단한 지표에 기초하여 공기 펌핑 작동 사이클수를 정의하는 데에 사용될 수 있다. 이후, 블록(418)에 의해 나타낸 바와 같이, 실린더들은 지정된 수의 작동 사이클 동안 공기를 펌핑하도록 활성화되어, 매니폴드 압력을 원하는 레벨로 감소시킨다. 다음으로, 블록(421)에 의해 나타낸 바와 같이, 엔진은 정상 아이들 작동 모드로 전환될 수 있다.

다른 구현예에서, 명시된 기준이 충족되지 않으면, DCCO로부터 아이들로의 전환이 명령될 때마다, 고정된 수의 공기 펌핑 작동 사이클의 디폴트가 사용될 수 있다.

상기에 언급된 바와 같이, 본 출원인은 내연기관의 연비를 개선하기에 매우 적절한 동적 스킵 점화 엔진 제어 기술을 개발하였다. 일반적으로, 스킵 점화 엔진 제어는 선택된 점화 기회 중에 특정 실린더들의 점화를 선택적으로 스킵하는 것을 고려한다. 따라서, 예를 들어, 특정 실린더가 한 번의 점화 기회 중에 점화되고, 다음 점화 기회 중에 스킵된 후, 그 다음 점화 기회 중에 선택적으로 스킵되거나 점화될 수 있다. 스킵 점화 엔진 작동은, 실린더들의 고정된 세트가 특정 저부하 작동 조건 중에 실질적으로 동시에 비활성화되고, 엔진이 동일한 변위를 유지하는 한 비활성화된 상태로 유지되는, 종래의 가변 용량 엔진 제어와 구별된다. 종래의 가변 용량 제어에서는, 엔진이 동일한 변위 모드로 유지되는 한, 특정 실린더 점화의 시퀀스가 각각의 엔진 사이클에 대해 항상 정확히 동일할 것이지만, 이는 종종 스킵 점화 작동 중에는 그렇지 않다. 예를 들어, 8기통 가변 용량 엔진은 나머지 4개의 실린더만을 사용하여 작동하도록 절반의 실린더(즉, 4개의 실린더)를 비활성화할 수 있다. 오늘날 이용 가능한 상용화된 가변 용량 엔진은 통상적으로 2개 또는 최대 3개의 고정된 모드 변위만을 지원한다.

일반적으로, 스킵 점화 작동은 동일한 실린더(들)가 각각의 엔진 사이클에서 반드시 점화되고 스킵되는 것이 아닌 적어도 일부 유효 변위를 포함하기 때문에, 스킵 점화 엔진 작동은 종래의 가변 용량 접근법을 이용하여 가능한 것보다 유효 엔진 변위의 더 미세한 제어를 용이하게 한다. 예를 들어, 4기통 엔진에서 매 3번째 실린더를 점화하는 것은 전체 엔진 변위의 1/3의 유효 변위를 제공할 것인데, 이는 실린더들의 세트를 단순히 비활성화함으로써 얻어질 수 없는 분율 변위이다.

동적 스킵 점화에 의하면, 점화 결정은 단순히 기정의된 점화 패턴을 사용하는 것과는 달리 점화 기회 단위로 내려질 수 있다. 예로서, 대표적인 동적 스킵 점화 제어기는 미국 특허 제8,099,224호 및 제9,086,020호에 기재되어 있고, 이들 모두는 본원에 참조로 포함된다.

스킵 점화 모드로 작동하는 경우, 실린더들은 일반적으로 펌핑 손실을 감소시키기 위해 스킵된 작동 사이클 중에 비활성화된다; 그러나, 앞서 논의된 바와 같이, 스킵 작동 사이클이 공기를 펌핑할 수 있는 특정 사례가 있다. 그러므로, 동적 스킵 점화 모드로 작동하도록 구성되는 엔진은 바람직하게는 각각의 실린더를 비활성화하기에 적절한 하드웨어를 구비한다. 이러한 실린더 비활성화 하드웨어는 전술한 감속 실린더 차단을 지원하는 데에 도움이 되도록 사용될 수 있다.

본 출원인은 이전에 다양한 스킵 점화 제어기들을 기술하였다. 본 발명을 구현하기에 적절한 스킵 점화 제어기(10)가 도 4에 기능적으로 도시되어 있다. 도시된 스킵 점화 제어기(10)는 토크 계산기(20), 점화 분율 결정부(40), 전환 조절부(45), 점화 타이밍 결정부(50), 및 파워 트레인 파라미터 조절 모듈(60)을 포함한다. 토크 계산기(20)는 가속 페달 위치(APP) 센서(80)를 통해 운전자 요청 토크를 얻을 수 있다. 예시를 위해, 스킵 점화 제어기(10)는 실제 엔진 설정을 조정하는 엔진 제어부(ECU; 70)와 별개로 도시되어 있다. 그러나, 많은 구현예에서, 스킵 점화 제어기(10)의 기능은 ECU(70)에 통합될 수 있음을 이해해야 한다. 실제로, 스킵 점화 제어기를 ECU 또는 파워 트레인 제어부에 통합하는 것은 일반적인 실시예일 것으로 예상된다.

도 1 내지 도 3과 관련하여 전술한 제어 방법은 ECU에 의해 지시되도록 배치된다. 스킵 점화 전환 및 작동은 스킵 점화 제어기(10)에 의해 지시될 수 있다.

DCCO 모드 작동의 특징은, 스로틀 블레이드가 폐쇄될 수 있고 모든 엔진 실린더들이 비활성화될 수 있기 때문에, 흡기 매니폴드로의 공기 유동이 거의 없다는 것이다. 이러한 엔진 조건은 엔진 진단을 수행할 고유의 조건을 제공한다. 특히, 흡기 시스템의 파손으로 인한 공기 누출은, 스로틀 블레이드가 폐쇄되고 모든 실린더들이 비활성화된 상태에서, MAP의 변화율을 모니터링함으로써 진단될 수 있다. MAP의 변화율의 증가, 즉 예상보다 더 빠른 흡기 매니폴드 충진은 흡기 시스템 누출을 나타낸다. 흡기 매니폴드가 예상보다 더 빨리 충진되고 있다고 판단되는 경우, 진단 에러 코드 또는 다른 적절한 경고 신호가 엔진 제어기, 엔진 진단 모듈, 또는 다른 적절한 장치에 제공될 수 있다.

DCCO 모드는 또한 올바른 밸브 비활성화를 확인하기 위한 진단창을 제공한다. DCCO 모드의 올바른 작동은 배기 시스템을 통한 엔진으로부터의 모든 가스 유동을 중단시킨다. 실린더가 비활성화하는 데에 실패하면, 공기는 배기 시스템 내로 펌핑될 것이다. 실린더를 통한 미연소 공기 펌핑과 관련된 배기 시스템 내의 과도한 산소는 배기 시스템 산소 모니터에 의해 감지될 수 있다. 이와 같은 과도한 산소가 배기 시스템에서 감지될 때, 진단 에러 코드 또는 다른 적절한 경고 신호가 엔진 제어기, 엔진 진단 모듈, 또는 다른 적절한 장치에 제공될 수 있다.

DCCO 모드 중에 수행될 수 있는 다른 진단은 누출에 대해 배기 시스템을 테스트하는 것이다. 배기 가스 누출의 존재 시, 산소 센서는 DCCO 중에 증가된 산소 레벨을 감지할 것이다. 산소 레벨 증가의 크기는 실린더 비활성화 실패와 관련된 것보다 더 작을 가능성이 높다. 배기 시스템 누출은 연속적인 산소 유입을 갖는 반면, 펌핑 실린더는 단지 실린더 배기 행정 중에 배기 시스템 내로 산소를 도입할 것이기 때문에, 이벤트 타이밍 거동이 또한 상이할 것이다. 따라서, 기준치에 대한 감지된 산소 레벨의 시간 거동을 분석함으로써, 배기 시스템 누출은 실린더 비활성화 실패와 구별될 수 있다. 이와 같은 배기 누출이 감지되는 경우, 진단 에러 코드 또는 다른 적절한 경고 신호가 엔진 제어기, 엔진 진단 모듈, 또는 다른 적절한 장치에 제공될 수 있다.

임의의 이러한 실패, 흡기 시스템으로의 공기 누출, 배기 시스템으로의 공기 누출, 또는 실린더 비활성화 실패의 감지는 선택적으로 표시기에 의해 운전자에게 신호될 수 있고, 그에 따라 운전자는 문제점을 인지하고 적절한 개선 조치를 취할 수 있다.

단지 몇몇 특정 구현예 및 전환 전략만이 상세히 설명되었지만, 본 발명은 본 발명의 사상 또는 범주를 벗어남 없이 다른 많은 형태로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 전술한 알고리즘은 프로그램 가능 로직 또는 이산 로직에서 엔진 제어부 또는 파워 트레인 제어 모듈 또는 다른 처리부와 관련된 프로세서 상에 실행되는 소프트웨어 코드를 이용하여 구현될 수 있다. 전술한 접근법은 다수의 작업 챔버를 갖는 엔진에 사용하기에 특히 적합하지만, 동일한 접근법이 단기통 엔진에도 사용될 수 있다. 그러므로, 본 구현예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 고려되어야 하고, 본 발명은 본원에 주어진 상세에 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위의 범주 및 균등물 내에서 수정될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 모듈이라는 용어는 주문형 집적 회로(ASIC), 전자 회로, 하나 이상의 소프트웨어 또는 펌웨어 프로그램을 실행하는 (공유, 전용, 또는 그룹) 프로세서 및 메모리, 결합형 로직 회로, 및/또는 전술한 기능을 제공하는 다른 적절한 구성요소를 가리킨다.

전술한 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 본 개시, 응용, 또는 용도를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 도면 전체에 걸쳐, 대응하는 참조 번호는 유사하거나 대응하는 부분들 및 특징들을 나타낸다는 것을 이해해야 한다. 그러므로, 본 구현예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 고려되어야 하고, 본 발명은 본원에 주어진 상세에 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위의 범주 및 균등물 내에서 수정될 수 있다.

Claims

크랭크샤프트, 흡기 매니폴드, 및 복수의 작업 챔버를 갖는 엔진의 작동 방법에 있어서, 상기 엔진의 작동 중에:
상기 크랭크샤프트가 회전할 때 공기가 상기 작업 챔버들을 통해 펌핑되지 않으며 상기 작업 챔버들 중 어떤 것도 점화되지 않도록, 무 엔진 토크 요청에 응답하여 모든 작업 챔버들을 비활성화하는 단계;
상기 모든 작업 챔버들의 비활성화에 이어, 일련의 공기 펌핑 작동 사이클 중에 재활성화된 실린더들을 통해 공기를 펌핑하도록 상기 작업 챔버들 중 적어도 일부를 재활성화하여, 상기 흡기 매니폴드 내의 압력을 감소시키는 단계로, 상기 재활성화된 실린더들은 상기 공기 펌핑 작동 사이클 중에 점화되지 않는 것인 단계; 및
상기 엔진이 상기 요청된 토크를 전달하도록 적어도 복수의 공기 펌핑 작동 사이클이 실행된 후에만 적어도 일부 작동 사이클을 점화함으로써, 상기 모든 작업 챔버들의 비활성화 후의 첫 번째 점화된 작동 사이클이 시작되는 시점의 흡기 매니폴드 압력이 상기 일련의 공기 펌핑 작동 사이클 중 첫 번째의 바로 전의 흡기 매니폴드 압력보다 낮은 것인 단계를 포함하는, 방법.
크랭크샤프트, 흡기 매니폴드, 및 복수의 작업 챔버를 갖는 엔진의 작동 방법에 있어서, 상기 엔진의 작동 중에:
상기 크랭크샤프트가 회전할 때 공기가 상기 작업 챔버들을 통해 펌핑되지 않으며 상기 작업 챔버들 중 어떤 것도 점화되지 않도록, 모든 작업 챔버들을 비활성화하는 단계;
상기 모든 작업 챔버들의 비활성화에 이어, 상기 엔진을 공기 펌핑 스킵 점화 작동 모드로 작동시키는 단계로, 상기 모드에서, 일부 작동 사이클은 연료가 공급되고 점화되는 활성 작동 사이클이며, 일부 작동 사이클은 상기 공기 펌핑 스킵 점화 작동 모드의 초반에 존재한 매니폴드 압력에 대해 매니폴드 압력을 감소시키는 데에 도움이 되도록 점화 없이 공기가 관련 작업 챔버를 통해 펌핑되는 공기 펌핑 작동 사이클인 것인 단계; 및
상기 매니폴드 압력이 목표 레벨로 감소된 후에, 상기 엔진을 전체 실린더 작동 모드로 작동시키는 단계를 포함하는, 방법.
제2항에 있어서,
상기 활성 작동 사이클의 분율은 상기 공기 펌핑 스킵 점화 작동 모드에서의 작동 중에 점진적으로 증가되는, 방법.
크랭크샤프트, 흡기 매니폴드, 및 복수의 작업 챔버를 갖는 엔진의 작동 방법에 있어서, 상기 엔진의 작동 중에:
상기 크랭크샤프트가 회전할 때 공기가 상기 작업 챔버들을 통해 펌핑되지 않으며 상기 작업 챔버들 중 어떤 것도 점화되지 않도록, 모든 작업 챔버들을 비활성화하는 단계;
상기 모든 작업 챔버들의 비활성화에 이어, 상기 엔진을 공기 펌핑 스킵 점화 작동 모드로 작동시키는 단계로, 상기 모드에서, 일부 작동 사이클은 연료가 공급되고 점화되는 활성 작동 사이클이며, 일부 작동 사이클은 상기 공기 펌핑 스킵 점화 작동 모드의 초반에 존재한 매니폴드 압력에 대해 매니폴드 압력을 감소시키는 데에 도움이 되도록 점화 없이 공기가 관련 작업 챔버를 통해 펌핑되는 공기 펌핑 작동 사이클인 것인 단계; 및
상기 매니폴드 압력이 감소된 후에, 상기 엔진을 실린더 비활성화 스킵 점화 작동 모드로 작동시키는 단계로, 상기 모드에서, 일부 작동 사이클은 연료가 공급되고 점화되는 활성 작동 사이클이며, 일부 작동 사이클은 공기가 스킵된 작동 사이클 중에 비활성화된 작업 챔버들을 통해 펌핑되지 않도록 관련 작업 챔버들이 비활성화되는 스킵된 작동 사이클인 것인 단계를 포함하는, 방법.
제4항에 있어서,
상기 공기 펌핑 스킵 점화 작동 모드에서, 실린더들의 제1 세트가 스킵 점화 모드로 작동되고, 실린더들의 제2 세트가 공기 펌핑 모드로 작동되는, 방법.
크랭크샤프트, 흡기 매니폴드, 및 복수의 작업 챔버를 갖는 엔진의 작동 방법에 있어서, 상기 엔진의 작동 중에:
상기 크랭크샤프트가 회전할 때 공기가 상기 작업 챔버들을 통해 펌핑되지 않으며 상기 작업 챔버들 중 어떤 것도 점화되지 않도록, 모든 작업 챔버들을 비활성화하는 단계;
상기 모든 작업 챔버들의 비활성화에 이어, 상기 엔진을 공기 펌핑 스킵 점화 작동 모드로 작동시키는 단계로, 상기 모드에서, 일부 작동 사이클은 연료가 공급되고 점화되는 활성 작동 사이클이며, 일부 작동 사이클은 상기 공기 펌핑 스킵 점화 작동 모드의 초반에 존재한 매니폴드 압력에 대해 매니폴드 압력을 감소시키는 데에 도움이 되도록 점화 없이 공기가 관련 작업 챔버를 통해 펌핑되는 공기 펌핑 작동 사이클이고, 일부 작동 사이클은 점화 또는 공기 펌핑 없이 계속 비활성화된 상태로 남아있는 것인 단계; 및
상기 매니폴드 압력이 감소된 후에, 상기 엔진을 실린더 비활성화 스킵 점화 작동 모드로 작동시키는 단계로, 상기 모드에서, 일부 작동 사이클은 연료가 공급되고 점화되는 활성 작동 사이클이며, 일부 작동 사이클은 공기가 스킵된 작동 사이클 중에 비활성화된 작업 챔버들을 통해 펌핑되지 않도록 관련 작업 챔버들이 비활성화되는 스킵된 작동 사이클인 것인 단계를 포함하는, 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모든 작업 챔버들의 비활성화 후의 상기 첫 번째 점화된 작동 사이클 전에 일어나는 일련의 공기 펌핑 작동 사이클에서의 공기 펌핑 작동 사이클수는 작업 챔버수의 1배 내지 4배의 범위인, 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡기 매니폴드 압력은 상기 모든 작업 챔버들의 비활성화 후의 상기 첫 번째 점화된 작동 사이클의 시작 전에 0.4바 미만의 압력으로 감소되는, 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
차량 속도와 엔진 속도 사이의 커플링을 감소시키기 위해 상기 모든 실린더들을 비활성화하는 동안 또는 상기 모든 작업 챔버들을 비활성화하는 경우 드라이브라인 슬립을 증가시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
차량 속도와 엔진 속도 사이의 커플링을 감소시키기 위해 상기 모든 실린더들을 비활성화하는 동안 또는 상기 모든 작업 챔버들을 비활성화하는 경우 드라이브라인 슬립을 증가시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업 챔버들 중 적어도 일부의 재활성화는 토크 요청에 응답하여 수행되는, 방법.
제11항에 있어서,
상기 토크 요청은 상기 엔진이 전체 실린더 비활성 모드로부터 아이들 모드로 전환하도록 지시하는 아이들 토크 요청인, 방법.
제11항에 있어서,
상기 토크 요청은:
가속 페달 팁-인; 및
보조 전력 요청 중 적어도 하나에 응답하는, 방법.
일부 작동 사이클이 점화되고 다른 작동 사이클이 스킵되는 스킵 점화 접근법을 이용하여 엔진을 제1 작동 모드로부터 전체 실린더 차단 작동 모드로 전환하는 방법에 있어서,
점화되는 작동 사이클의 분율을 임계 발화 분율로 점진적으로 감소시키는 단계; 및
상기 임계 점화 분율에 도달한 후에 모든 작업 챔버들을 비활성화하는 단계를 포함하는, 방법.
제14항에 있어서,
상기 임계 점화 분율은 0.12 내지 0.4의 범위인, 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 제1 작동 모드는 전체 실린더 점화 모드인, 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 제1 작동 모드는 스킵 점화 작동 모드인, 방법.
제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 점화되는 작동 사이클의 분율의 점진적인 감소 중에 점화되지 않는 작동 사이클과 관련된 작업 챔버들은 상기 점화되지 않는 작동 사이클 중에 비활성화되는, 방법.
제14항에 있어서,
상기 점화되는 작동 사이클의 분율의 점진적인 감소 중에 점화되지 않는 작동 사이클과 관련된 작업 챔버들은 상기 점화되지 않는 작동 사이클 중에 비활성화되는, 방법.
에어컨, 및 크랭크샤프트와 복수의 작업 챔버를 갖는 엔진을 구비한 차량의 작동 방법에 있어서, 상기 차량의 작동 중에:
상기 크랭크샤프트가 회전할 때 공기가 상기 작업 챔버들을 통해 펌핑되지 않으며 상기 작업 챔버들 중 어떤 것도 점화되지 않도록, 특정 시점에 모든 작업 챔버들을 비활성화하는 단계;
다른 시점에 상기 엔진을 스킵 점화 모드로 작동시키는 단계;
상기 엔진의 모든 작업 챔버들이 디스에이블된 동안 상기 에어컨의 결합을 금지하는 단계를 포함하는, 방법.
흡기 매니폴드 내로의 공기의 도입을 조절하는 공기 스로틀을 갖는 엔진에서 상기 흡기 매니폴드 내로의 공기의 누출을 진단하는 방법에 있어서,
상기 스로틀이 폐쇄된 상태에서 상기 엔진을 DCCO 모드로 작동시키는 단계;
상기 스로틀이 폐쇄된 상태에서 상기 엔진을 DCCO 모드로 작동시키는 동안 상기 흡기 매니폴드 내의 매니폴드 압력의 변화율을 모니터링하는 단계;
상기 매니폴드 압력의 변화율이 상기 스로틀을 지나는 예상된 또는 용인 가능한 누출을 나타내는 임계치를 초과하는지 판단하는 단계;
상기 매니폴드 압력의 변화율이 상기 임계치를 초과한다고 판단되는 경우 잠재적 결함을 표시하는 단계를 포함하는, 방법.
배기 시스템 및 상기 배기 시스템 내의 산소량을 모니터링할 수 있는 센서를 구비하며, 실린더 비활성화를 용이하게 하는 엔진에서 밸브 비활성화 결함을 진단하는 방법에 있어서,
상기 엔진을 DCCO 모드로 작동시키는 단계;
상기 엔진을 DCCO 모드로 작동시키는 동안 상기 배기 시스템 내의 상기 산소량의 변화를 모니터링하는 단계;
상기 배기 시스템 내의 상기 산소량의 변화가 실린더 비활성화 결함을 나타낼 수 있는지 판단하는 단계; 및
상기 배기 시스템 내의 상기 산소량의 변화가 실린더 비활성화 결함을 나타낼 수 있다고 판단되는 경우 잠재적 실린더 비활성화 결함을 표시하는 단계를 포함하는, 방법.
배기 시스템 및 상기 배기 시스템 내의 산소량을 모니터링할 수 있는 센서를 구비한 엔진에서 배기 시스템 누출을 진단하는 방법에 있어서,
상기 엔진을 DCCO 모드로 작동시키는 단계;
상기 엔진을 DCCO 모드로 작동시키는 동안 상기 배기 시스템 내의 상기 산소량의 변화를 모니터링하는 단계;
상기 배기 시스템 내의 상기 산소량의 변화가 배기 시스템 누출 결함을 나타낼 수 있는지 판단하는 단계; 및
상기 배기 시스템 내의 상기 산소량의 변화가 배기 시스템 누출 결함을 나타낼 수 있다고 판단되는 경우 잠재적 배기 시스템 누출 결함을 표시하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기 펌핑 작동 사이클은 연료가 공급되지 않는, 방법.