KR20190116467A - 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 방법 및 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR20190116467A
KR20190116467A KR1020197027348A KR20197027348A KR20190116467A KR 20190116467 A KR20190116467 A KR 20190116467A KR 1020197027348 A KR1020197027348 A KR 1020197027348A KR 20197027348 A KR20197027348 A KR 20197027348A KR 20190116467 A KR20190116467 A KR 20190116467A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
loading pressure
internal combustion
combustion engine
current
operating point
Prior art date
Application number
KR1020197027348A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102209161B1 (ko
Inventor
토마스 부르크하르트
위르겐 딩글
Original Assignee
씨피티 그룹 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 씨피티 그룹 게엠베하 filed Critical 씨피티 그룹 게엠베하
Publication of KR20190116467A publication Critical patent/KR20190116467A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102209161B1 publication Critical patent/KR102209161B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1406—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method with use of a optimisation method, e.g. iteration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464—Characteristics of actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/1015—Air intakes; Induction systems characterised by the engine type
    • F02M35/10157—Supercharged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10373—Sensors for intake systems
    • F02M35/1038—Sensors for intake systems for temperature or pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413—Controller structures or design
    • F02D2041/1431—Controller structures or design the system including an input-output delay
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/024—Fluid pressure of lubricating oil or working fluid
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y02T10/144—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

본 발명은 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다. 이 방법은, - 현재 작동 지점에서 스위칭 액추에이터의 설정의 사전 한정된 조합의 존재로, 현재 장전 압력으로부터 목표 작동 지점과 관련된 목표 장전 압력으로의 장전 압력의 증가를 수행하도록, 작동중인 개별 내연기관을 위해 요구된 지속 시간을 결정하는 단계, - 스위칭 액추에이터의 설정의 사전 한정된 다른 조합에 각각 할당된 다수의 저장된 지속 시간과 상기 결정된 지속 시간을 비교하는 단계, 및 - 스위칭 액추에이터의 설정의 그 조합으로 내연기관을 제어하여 목표 장전 압력으로의 장전 압력의 가장 빠른 증가를 허용하는 단계가 수행된다.

Description

배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 방법 및 디바이스
본 발명은 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다.
자동차 및 자동차에 설치된 내연기관은 그 연료 소비 및 오염물 방출을 최소화하고 차량 성능을 최대화하기 위해 한층 증가한 수의 액추에이터가 장착되고 있다. 이러한 액추에이터는 연속적으로 작용하는 액추에이터, 예를 들어 흡기 매니폴드 내로의 공기 질량 유량을 제어하는 스로틀 밸브, 캠샤프트의 위상 조정기 및 터보 차저의 웨이스트게이트 액추에이터(wastegate actuator)뿐만 아니라, 유한한 수의 가능한 설정을 갖는 스위칭 액추에이터, 예를 들어 자동 기어 샤프트의 액추에이터, 실린더 밸브를 위한 행정 전환 메커니즘(travel changeover mechanism)의 액추에이터, 및 토크 소비재를 끌 수 있는 액추에이터, 예를 들어 기계적으로 구동되는 공기 조화 압축기의 액추에이터를 포함할 수 있다.
가스 페달의 작동에 의한 운전자에 의해 개시되는 차량 가속에 대한 요구가 있으면, 엔진 제어 디바이스는 우선 차량의 현재 상태에 의존하여 신규의 작동 지점을 대략적인 선택으로서 스위칭 액추에이터의 설정의 새로운 조합을 선택하고, 그런 다음 연속적으로 작용하는 액추에이터의 도움으로 작동 지점으로의 미세 조정을 수행한다. 주로 연료 소비 및/또는 오염물 방출의 최소화의 도움으로, 연료를 절약하고 및/또는 방출에 유익한 스위칭 액추에이터의 설정과의 조합으로 가능한 오랫동안 차량을 작동시키도록 여기에서 시도한다.
이전의 실시에서, 스위칭 액추에이터의 설정의 조합의 선택은 항상 정상 상태 조건에서 가능한 작동 모드 동안의 연료 소비와 필요한 신규 작동 지점에 도달하는데 요구되는 시간 사이의 절충안이다. 스위칭 액추에이터의 설정의 전환은 일반적으로 연료 소비, 오염물 방출 및 필요한 신규 작동 지점에 도달하는 시간과 관련하여, 기준 엔진을 사용하여 타협하는 자세로 완전히 데이터로 채워진 저장된 특성 맵을 사용하여 엔진 제어 디바이스에 의해 제어된다.
그러나, 이러한 방식으로 결정된 스위칭 액추에이터의 설정의 조합으로 정상 상태 조건에서 달성될 수 있는 작동 범위의 경계 구역에서, 차량의 응답 거동은 급격히 악화될 수 있다. 연료 절약에 덜 적합하고 및/또는 방출에 덜 유익한 스위칭 액추에이터의 설정의 조합과 비교하여, 운전자는 차량이 요구된 가속을 달성하는데 더 오래 걸리는 것을 알 수 있다.
본 발명의 목적은 작동 지점의 변화가 개선되는, 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 방법을 명시한다.
이러한 문제는 청구항 제1항에서 주어진 특징을 갖는 방법에 의해 해결된다. 본 발명의 유익한 실시예 및 개선은 종속항 제2항 내지 제7항에 명시된다. 청구항 제8항은 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 디바이스에 관한 것이다.
본 발명에서, 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위해 다음 단계가 수행된다:
- 현재 작동 지점에서 스위칭 액추에이터의 설정의 사전 한정된 조합으로, 현재 장전 압력으로부터 목표 작동 지점과 관련된 목표 장전 압력으로의 장전 압력의 증가를 수행하도록, 작동중인 특정 내연기관을 위해 요구된 지속 시간을 결정하는 단계,
- 스위칭 액추에이터의 설정의 사전 한정된 다른 조합에 각각 할당된 다수의 저장된 지속 시간과 결정된 지속 시간을 비교하는 단계, 및
- 스위칭 액추에이터의 설정의 그 조합으로 내연기관을 제어하여, 목표 장전 압력으로의 장전 압력의 가장 빠른 증가를 허용하는 단계.
본 발명의 장점은 내연기관의 엔진 제어 디바이스가 작동 지점의 변경의 경우에 특정 내연기관의 특성을 고려하는 것으로 이루어진다. 현재 작동 지점에서 스위칭 액추에이터의 설정의 사전 한정된 조합으로, 특정 내연기관이 현재 장전 압력으로부터 목표 작동 지점과 관련된 목표 장전 압력으로 장전 압력의 증가를 수행하도록 요구하는 지속 시간을 결정하고, 스위칭 액추에이터의 설정의 사전 한정된 다른 조합에 각각 할당되는 다수의 저장된 지속 시간과 결정된 지속 시간을 비교하는 것에 의해, 엔진 제어는 목표 장전 압력으로의 장전 압력의 가장 빠른 증가가 고려중인 특정 내연기관에 대해 수행되는 것을 허용하는 스위칭 액추에이터의 설정의 그 조합으로 수행될 수 있다.
작동 지점에서의 변경이 의도될 때, 엔진 제어 유닛은 따라서 기준 엔진에 의해 미리 결정된, 사전 한정된 고정 전환 규칙에 따라서 결정되지 않지만, 이러한 전환 규칙 외에, 생산 운영 분산(production run scatter) 및 노화 효과로 인해, 기준 엔진의 특성과 다를 수 있는 고려중인 특정 내연기관의 특성을 고려하며, 이러한 것을 사용하여, 사전 한정된 고정 전환 규칙이 편집되었다.
현재 작동 지점에서 내연기관의 응답 거동을 설명하는 파라미터의 결정은 바람직하게 현재 장전 압력으로부터 목표 장전 압력으로의 장전 압력의 증가를 달성하도록, 현재 작동 지점에서 스위칭 액추에이터의 설정의 사전 한정된 조합으로 특정 내연기관을 위해 요구된 지속 시간의 결정의 일부로서 수행될 수 있다.
상기 지속 시간의 결정은 바람직하게 현재 작동 지점에서 내연기관의 응답 거동, 현재 작동 지점에서 달성될 수 있는 최대 장전 압력, 및 현재 장전 압력 및 목표 장전 압력을 설명하는 파라미터를 고려하는 동안 수행된다.
상기 지속 시간은 바람직하게 다음 관계식에 따라서 결정된다:
Figure pct00001
식 중, Δt는 목표 장전 압력이 달성될 때까지의 지속 시간이고,
A는 현재 작동 지점에서 내연기관의 응답 거동을 설명하는 파라미터이며,
psoll은 목표 장전 압력이고,
pmax는 스위칭 액추에이터 설정의 현재 조합으로 달성할 수 있는 최대 장전 압력이며,
p0는 현재 장전 압력이다.
현재 작동 지점에서의 내연기관의 응답 거동을 설명하는 파라미터의 결정은 바람직하게 다음 관계식에 따라서 수행된다:
Figure pct00002
식 중, A는 현재 작동 지점에서 내연기관의 응답 거동을 설명하는 파라미터이고,
Figure pct00003
는 장전 압력 전개의 시작 시의 시간(t0)에서의 장전 압력 구배이며,
pmax는 스위칭 액추에이터 설정의 현재 조합으로 달성할 수 있는 최대 장전 압력이며,
p0는 현재 장전 압력이다.
현재 장전 압력(p0)은 바람직하게 장전 압력 센서에 의해 측정된다.
스위칭 액추에이터의 설정의 현재 조합으로 달성될 수 있는 최대 장전 압력(pmax)은 바람직하게 지속 시간이 결정되기 전에 엔진 제어 디바이스가 액세스한 메모리에 비휘발성 방식으로 저장된다.
또한, 본 발명의 다른 유익한 특성은 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 디바이스의 블록도를 도시하는 도 1을 참조하여 다음에 주어진 예시적인 설명으로부터 명백해질 것이다.
이러한 디바이스는 배기 가스 터보 차저(20)에 의해 과급되는 내연기관(10)을 포함하는 구동 트레인(100)을 포함한다. 내연기관(10)은 하나 이상의 실린더(11)를 가지며, 적어도 하나의 흡입 밸브(12) 및 적어도 하나의 배출 밸브(13)가 각각의 실린더에 할당된다. 이들 흡입 밸브 및/또는 배출 밸브의 각각은 복수의 밸브 행정(valve travel)을 가지며, 밸브들은 밸브 행정 사이에서 전환될 수 있다.
배기 가스 터보 차저(20)는 터빈(21) 및 압축기(22)를 포함한다. 압축기(22)는 입구측에서 신선한 공기 덕트(1)에 연결되고, 출구측에서 압축된 신선한 공기를 이용 가능하게 한다. 이러한 공기는 장전 공기 냉각기(40)를 통해 장전 공기 섹션(2)으로 공급되고, 장전 공기 섹션으로부터 스로틀 밸브(30)를 통해 흡기 매니폴드(3)로 전달된다. 흡기 매니폴드로부터, 압축 공기는 각각의 흡입 밸브(12)를 통해 각각의 실린더(11)로 전달된다. 이러한 공기는 실린더로 도입된 연료를 연소시키는데 사용된다.
이러한 연소 과정 동안 형성된 배기 가스는 배출 밸브(13)를 통해 배기 매니폴드(4)를 경유하여 배기 가스 터보 차저(20)의 터빈(21)으로 보내진다. 터빈에서, 배기 가스는 샤프트에 의해 압축기 휠에 연결된 터빈 휠을 구동하고, 압축기 휠은 압축기에 배열되고, 그러므로 상기 샤프트를 통해 터빈 휠에 의해 구동된다.
더욱이, 도시된 디바이스는 웨이스트게이트 밸브(50)에 의해 완전 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 연속적으로 조정될 수 있는 웨이스트게이트 덕트(51), 및 장전 공기 섹션(2)에 배열된 장전 압력 센서(31)를 가진다.
또한, 도 1에 도시된 디바이스는 내연기관(10) 또는 내연기관(10)의 다수의 액추에이터를 제어하도록 설계된 엔진 제어 디바이스(60)를 가진다. 이러한 엔진 제어 디바이스(60)는 다수의 센서 신호(se1,...,sen)가 공급된다. 이들 센서 신호, 저장된 작동 프로그램, 및 메모리(62)에 저장된 추가 데이터를 사용하여, 엔진 제어 디바이스(60)는 내연기관의 상기 액추에이터의 제어를 위해 제공되는 제어 신호(st1,...,sty)를 결정한다. 메모리(62)에 저장된 데이터는 다수의 공기 압력과 관련된 액추에이터의 설정에 관한 정보를 포함하는, 공기 경로 모델의 데이터를 포함한다. 액추에이터 설정에 관한 이러한 정보는 실린더(11)의 흡입 밸브(12) 및/또는 배출 밸브(13)의 상이한 밸브 행정에 관한 정보를 포함한다.
엔진 제어 디바이스(60)는 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 방법을 수행하도록 설계되며, 여기에서 다음 단계들이 수행된다:
- 현재 작동 지점에서 스위칭 액추에이터의 설정의 사전 한정된 조합으로, 현재 장전 압력으로부터 목표 작동 지점과 관련된 목표 장전 압력으로의 장전 압력의 증가를 수행하도록, 작동중인 특정 내연기관을 위해 요구된 지속 시간을 결정하는 단계,
- 스위칭 액추에이터의 설정의 사전 한정된 다른 조합에 각각 할당된 다수의 저장된 지속 시간과 결정된 지속 시간을 비교하는 단계, 및
- 스위칭 액추에이터의 설정의 그 조합으로 내연기관을 제어하여 목표 장전 압력으로의 장전 압력의 가장 빠른 증가를 허용하는 단계.
작동중인 특정 내연기관을 위해 요구된 지속 시간의 결정의 일부로서, 현재 작동 지점에서 스위칭 액추에이터 설정의 사전 한정된 조합으로, 현재 장전 압력으로부터 목표 작동 지점과 관련된 목표 장전 압력으로의 장전 압력의 증가를 수행하도록, 현재 작동 지점에서 특정 내연기관의 응답 거동을 설명하는 파라미터(A)가 결정된다.
지속 시간은 현재 작동 지점에서 특정 내연기관의 응답 거동, 현재 작동 지점에서 달성될 수 있는 최대 장전 압력(pmax), 및 현재 장전 압력(p0) 및 목표 장전 압력(psoll)을 설명하는 파라미터(A)를 고려하는 동안 다음의 관계를 사용하여 수행된다:
Figure pct00004
이와 관련하여:
Δt는 목표 장전 압력이 달성될 때까지의 지속 시간이고,
A는 현재 작동 지점에서 내연기관의 응답 거동을 설명하는 파라미터이며,
psoll은 목표 장전 압력이며,
pmax는 스위칭 액추에이터 설정의 현재 조합으로 달성할 수 있는 최대 장전 압력이고,
p0는 현재 장전 압력이다.
현재 작동 지점에서 내연기관의 응답 거동을 설명하는 파라미터(A)는 장전 압력 전개의 시작 시의 시간(t0)에서의 장전 압력 구배(
Figure pct00005
), 스위칭 액추에이터의 설정의 현재 조합으로 달성될 수 있는 최대 장전 압력(pmax), 및 현재 장전 압력(p0)을 사용하여 다음의 관계에 따라서 결정된다:
Figure pct00006
이와 관련하여:
A는 현재 작동 지점에서 내연기관의 응답 거동을 설명하는 파라미터이고,
Figure pct00007
는 장전 압력 전개의 시작 시의 시간(t0)에서의 장전 압력 구배이며,
pmax는 스위칭 액추에이터 설정의 현재 조합으로 달성할 수 있는 최대 장전 압력이고,
p0는 현재 장전 압력이다.
현재 장전 압력(p0)은 장전 공기 섹션(2)의 영역에 배열된 장전 압력 센서(31)에 의해 측정된다.
스위칭 액추에이터의 설정의 현재 조합으로 달성될 수 있는 최대 장전 압력(pmax)은 지속 시간을 결정하기 전에 메모리(62)에 저장되고, 필요할 때 엔진 제어 디바이스에 의해 메모리로부터 검색될 수 있다.
전술한 절차를 이용하여, 고려중인 특정 내연기관의 특성은 작동 지점의 변경이 어떻게 가능한 빨리 수행될 수 있는가에 대한 질문의 결정시에 고려된다.
예를 들어, 차량 가속에 대한 운전자 요구 후에, 엔진 제어 디바이스는 새롭게 요구된 작동 지점의 대략적인 선택으로서 스위칭 액추에이터의 설정의 변경된 조합을 선택하고, 그런 다음, 작동 지점의 필요한 변경이 스위칭 액추에이터의 설정의 이러한 변경된 조합에 의해 가장 빠르게 수행되었을 것이라는 결론에 도달하도록 점검이 수행되었으면, 연속적으로 작용하는 액추에이터의 도움으로 신규의 작동 지점으로의 미세 조정을 수행한다.
고려중인 특정 내연기관의 특성을 고려하는 것에 의해, 예를 들어 내연기관의 응답 거동을 제한하는 하나의 서브 시스템이 종종 가스 교환 시스템이라는 사실을 허용하는 것이 가능하다. 특히, 내연기관의 배기 가스 터보 차저는 낮은 배기 가스 질량 유동으로 엔진 작동 지점에서 필요한 신규 작동 지점에 도달하는데 매우 긴 시간을 요구할 수 있다. 터보 차저 로터 조립체의 관성 모멘트 및 사용된 넓은 터보 차저 속도 범위로 인해, 배기 가스 터보 차저는 압축기를 통한 필요한 공기 질량 유동을 설정하기 위한 액추에이터에 관하여 가스 교환 시스템의 가장 느린 액추에이터이다. 대조적으로, 웨이스트게이트 밸브 위치에 대한 제어 시스템의 작동 지속 시간은 무시할 정도로 짧다.
스파크 점화 엔진이 엔진 속도 및 엔진 토크에 의해 결정된 특정 엔진 작동 지점으로부터의 엔진 토크를 증가시키는 것이면, 이러한 것은 이러한 목적을 위하여 실린더 공기 질량을 대응하게 증가시켜야만 한다. 예를 들어, 완전 엔진 모드에서, 즉 모든 실린더에 동력을 공급하는 것으로 그리고 스로틀 밸브를 개방하는 것에 의해 흡기 모드에서 0.5 초 미만으로 이러한 것을 구현하는 반면에, 과급된 절반 엔진 모드에서, 즉 매초마다 실린더에만 동력을 공급하는 것으로, 이러한 목적을 위해 보다 높은 장전 속도로 터보 차저를 가속시켜야만 하기 때문에 이러한 것을 위해 수 초가 소요된다. 운전자에 대해 동일한 2개의 가속 요청의 구현 시간에서 이러한 큰 차이는 운전자에 의해 수용되지 않을 수 있다. 본 발명의 경우에, 고려중인 특정 내연기관의 특성을 고려하여, 스위칭 액추에이터의 조합에 의해 작동 지점의 필요한 변경이 가장 빠르게 수행될 수 있고, 필요한 작동 지점의 변경을 가장 빠르게 수행할 수 있는 스위칭 액추에이터의 그 조합으로의 전환이 구현된다.
더욱이, 특정 내연기관의 응답 거동은 생산 운영 분산 및 노화 효과로 인해 기준 엔진의 응답 거동과 크게 다를 수 있다. 특히, 특정 엔진은 스위칭 액추에이터의 설정의 주어진 현재 조합으로 작동 지점의 필요한 변경을 위해 기준 엔진보다 훨씬 많은 시간을 요구할 수 있으며, 이러한 것은 운전자에 의해 수용되지 않을 수 이다. 본 발명의 경우에, 이러한 것은 더욱 짧은 구현 시간으로 스위칭 액추에이터 설정의 다른 조합에 대해 변경이 만들어져야 하는지 여부를 결정할 수 있도록, 특정 엔진이 스위칭 액추에이터의 설정의 현재 조합으로 작동 지점의 필요한 변경을 수행하는데 얼마나 오래 걸리는지를 엔진 제어 디바이스가 결정할 수 있다는 사실에 의해 회피된다.
특히, 배기 가스 터보 차저의 효율은 생산 운영 분산 및 노화 효과로 인해 기준 엔진의 배기 가스 터보 차저의 효율과 크게 다를 수 있다. 이러한 것은 특정 엔진에서의 장전 압력의 필요한 증가가 기준 엔진에서보다 상당히 오래 걸릴 수 있다는 효과를 가질 수 있다. 본 발명의 경우에, 고려중인 특정 엔진이 스위칭 액추에이터의 설정의 현재 조합으로 장전 압력, 그러므로 실린더 공기 질량의 필요한 증가를 수행하는데 얼마나 오래 걸리는지를 엔진 제어 디바이스가 결정할 수 있고 보다 짧은 구현 시간으로 스위칭 액추에이터의 설정의 다른 조합으로의 변경이 만들어져야 하는지를 결정할 수 있기 때문에, 이러한 단점이 회피된다.
스위칭 액추에이터의 설정의 다른 조합으로의 변경이 특정 엔진의 낮은 터보 차저 효율로 인하여 고려되었을 수 있는 엔진 작동 지점은, 실린더 공기 질량이 스위칭 액추에이터의 설정의 현재 조합으로 최대 속도로 상승하는 것을 가능하게 하도록 스로틀 밸브가 완전히 개방되고 웨이스트게이트가 완전히 폐쇄되어 있다는 사실에 의해 구별된다. 차량의 스위칭 액추에이터 설정의 주어진 조합을 가진 가스 교환 시스템에 기초하여, 이러한 것은 완전 부하 작동 지점에 대응한다. 스로틀 밸브의 개방 직후의 각각의 장전 압력으로부터 시작하여, 폐쇄된 웨이스트게이트는 이러한 장전 압력에 대응하는 전체 배기 가스 질량 유동이 터보 차저 터빈을 통과하고 압축기 임펠러를 가속시키는 것을 보장한다. 장전 압력, 그러므로 또한 배기 가스 질량 유량, 배기 가스 배압, 및 터보 차저 속도는 대응하여 증가한다. 시스템은 스로틀 밸브가 개방되어 있고 웨이스트게이트가 폐쇄되어 있고 장전 압력이 지속적으로 상승하면 시스템은 양의 피드백 상태에 있다. 증가하는 배기 가스 배압을 갖는 엔진의 흡기 용량 및 낮은 효율을 갖는 범위로의 터보 차저 작동 지점에서의 시프트의 정체로 인하여, 장전 공기 구배는 일정한 최대 장전 압력 레벨이 도달될 때까지 감소한다.
엔진 작동 지점에 의존하여, 엔진은 터보 차저 속도, 압축기 출구 온도, 배기 가스 온도, 실린더 공기 질량, 엔진 토크 등과 같은 엔진 작동 변수의 허용된 한계 중 아무것도 초과되지 않으면 이러한 지속적인 최대 장전 압력에서 작동될 수 있거나, 또는 상기 엔진 작동 변수의 허용된 한계 중 하나 이상이 초과되고 그러므로 엔진이 손상되었을 것이면 이러한 지속적인 최대 장전 압력에서 작동되지 않을 수 있다.
완전 개방 스로틀 밸브와 완전히 폐쇄 웨이스트게이트, 장전 압력의 특징 또는 적어도 특징의 시작으로 정상 상태 조건에서 달성될 수 있는 최대 장전 압력에서 엔진이 작동될 수 있는지에 관계없이, 시간(t) 동안 스로틀 밸브가 개방되고 웨이스트게이트가 폐쇄될 때의 시간에서 장전 압력(p0)으로부터의 시작은 다음의 지수 함수(exponential function)에 의해 잘 설명될 수 있다:
Figure pct00008
....(1)
스로틀 밸브가 개방되고 웨이스트게이트가 폐쇄되는 시간(t0)은 엔진 제어 디바이스에 공지되어 있다.
스로틀 밸브가 개방되고 웨이스트게이트가 폐쇄되는 시간(t0)에서의 장전 압력(p0)은 특정 엔진에 관한 장전 압력 센서에 의해 측정되고, 그러므로 마찬가지로 엔진 제어 디바이스에 공지되어 있다.
더욱이, 스로틀 밸브가 완전히 개방되고 웨이스트게이트가 완전히 폐쇄되는 것으로 기준 엔진에 의해 결정되는 정상 상태 조건에서 달성될 수 있는 최대 장전 압력(pmax)이 엔진 제어 디바이스(60)의 메모리(62)에서의 모델에 저장되고 필요하면 특정 엔진에 적응되었으며, 그러므로 엔진 제어 디바이스에 공지되어 있는 것으로 가정한다.
장전 압력(p)의 특성을 예측하도록, 고려중인 각각의 작동 지점에서의 특정 엔진의 응답 거동을 설명하는 파라미터(A)를 결정하는 것이 또한 필요하다. 각각의 작동 지점에서 기준 엔진으로부터의 그 차이를 이용하여 특정 엔진의 거동을 반영하기 위해, 파라미터(A)는 각각의 작동 지점에서 특정 엔진에 대한 측정으로부터 결정되어야만 한다.
시간에 대한 상기 언급된 식 (1)의 미분으로부터의 장전 압력 구배로서 다음의 관계가 얻어진다:
Figure pct00009
...(2)
다음은 장전 압력 전개의 시작 시의 시간(t0)에서의 장전 압력 구배로서 얻어진다:
Figure pct00010
...(3)
이로부터, 현재 작동 지점에서 파라미터(A)를 다음과 같이 결정하는 것이 가능하다:
Figure pct00011
....(4)
스로틀 밸브가 개방되고 웨이스트게이트가 폐쇄되는 시간(t0) 직후의 지속 시간(Δt0) 동안 장전 압력(p)이 측정된다. 이들 측정된 압력 및 이와 관련된 시간으로부터, 이러한 지속 시간(Δt0)에 대한 장전 압력 구배는 시간(t0)에 대한 장전 압력 구배의 근사치로서, 예를 들어 가우스 최소 제곱법(Gaussian least squares method)에 의해 결정된 회귀선의 기울기로서 결정된다.
수학식(4)에 따른 현재 작동 지점에 대한 파라미터(A)의 결정으로, 시간(t0 + Δt0)에서, 시간(t0 + Δt0)를 넘어서 식 (1)에 따른 장전 압력(p)의 특성을 예측하는 것이 가능하다.
(t - t0)에 대해 재배열될 때, 식 (1)은 p0로부터 시작하여 필요한 장전 압력(p)이 달성되는 지속 시간을 설명한다.
Figure pct00012
...(5)
필요한 작동 지점 시프트로 달성될 목표 장전 압력(psoll)에 적용될 때, 스위칭 액추에이터의 설정의 현재 조합으로 필요한 작동 지점 시프트의 구현의 지속 시간(Δtctl)은 다음과 같이 얻어진다.
Figure pct00013
...(6)
이러한 예측된 구현 지속 기간이 엔진 제어 유닛(60)의 메모리(62)에서의 대응하는 특성 맵에 저장된 최대 허용 가능한 구현 지속 기간보다 작으면, 스위칭 액추에이터의 설정의 현재 조합은 현재 작동 지점 시프트의 지속 기간 동안 유지된다.
그러나, 이러한 예측된 구현 지속 기간이 엔진 제어 유닛(60)의 메모리(62)에서의 대응하는 특성 맵에 저장된 최대 허용 가능한 구현 지속 시간보다 크면, 가능한 빨리 현재 필요한 작동 지점 시프트를 구현하기 위하여 스위칭 액추에이터의 설정의 상이한 조합에 대한 스위칭이 즉시 만들어진다.
전술한 절차에 의해, 차량의 스위칭 액추에이터를 위한 스위칭 전략은 이 모든 후에, 고려중인 특정 엔진이 작동 지점의 현재 필요한 변경을 구현하도록 현재 작동 지점에서 요구하는 시간의 결정 및 엔진 제어 유닛에 저장된 최대 허용 가능한 지속 시간과 이러한 시간의 비교에 의해 특정 차량에 적응되며, 연료 절약 및 편안한 차량 작동 모드가 가능하게 된다.

Claims (8)

  1. 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 방법으로서,
    - 현재 작동 지점에서 스위칭 액추에이터의 설정의 사전 한정된 조합으로, 현재 장전 압력으로부터 목표 작동 지점과 관련된 목표 장전 압력으로의 장전 압력의 증가를 수행하도록, 작동중인 특정 내연기관을 위해 요구된 지속 시간을 결정하는 단계,
    - 상기 스위칭 액추에이터의 설정의 사전 한정된 다른 조합에 각각 할당된 다수의 저장된 지속 시간과 상기 결정된 지속 시간을 비교하는 단계, 및
    - 상기 스위칭 액추에이터의 설정의 그 조합으로 상기 내연기관을 제어하여 상기 목표 장전 압력으로의 상기 장전 압력의 가장 빠른 증가를 허용하는 단계를 포함하는, 내연기관을 제어하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 현재 작동 지점에서 상기 스위칭 액추에이터의 설정의 사전 한정된 조합으로, 상기 현재 장전 압력으로부터 상기 목표 장전 압력으로 상기 장전 압력의 증가를 수행하도록 상기 특정 내연기관이 요구하는 지속 시간의 결정은,
    - 상기 현재 작동 지점에서 상기 내연기관의 응답 거동을 설명하는 파라미터(A)를 결정하는 단계를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 내연기관을 제어하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 지속 시간의 결정은,
    - 상기 현재 작동 지점에서 상기 내연기관의 응답 거동을 설명하는 파라미터(A),
    - 상기 스위칭 액추에이터 설정의 상기 현재 조합으로 달성할 수 있는 최대 장전 압력(pmax),
    - 현재 장전 압력(p0), 및
    - 목표 장전 압력(psoll)을 고려하는 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 내연기관을 제어하기 위한 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 현재 작동 지점에서 상기 스위칭 액추에이터의 설정의 사전 한정된 조합으로, 상기 현재 장전 압력으로부터 목표 장전 압력으로 상기 장전 압력의 필요한 증가를 수행하도록 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 상기 특정 내연기관이 요구하는 지속 시간의 결정은 하기 식에 따라서 수행되는 것을 특징으로 하는, 내연기관을 제어하기 위한 방법:
    Figure pct00014

    식 중, Δt는 목표 장전 압력이 달성될 때까지의 지속 시간이고,
    A는 현재 작동 지점에서 내연기관의 응답 거동을 설명하는 파라미터이며,
    psoll은 목표 장전 압력이고,
    pmax는 스위칭 액추에이터 설정의 현재 조합으로 달성할 수 있는 최대 장전 압력인 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 현재 작동 지점에서의 상기 내연기관의 응답 거동을 설명하는 파라미터(A)의 결정은 하기 식에 따라서 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법:
    Figure pct00015

    식 중, A는 현재 작동 지점에서 내연기관의 응답 거동을 설명하는 파라미터이고,
    Figure pct00016
    는 장전 압력 전개의 시작 시의 시간(t0)에서의 장전 압력 구배이며,
    pmax는 스위칭 액추에이터 설정의 현재 조합으로 달성할 수 있는 최대 장전 압력이고,
    p0는 현재 장전 압력이다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 현재 장전 압력(p0)은 장전 압력 센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는, 내연기관을 제어하기 위한 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 액추에이터의 설정의 상기 현재 조합으로 달성될 수 있는 상기 최대 장전 압력은 상기 지속 시간의 결정 전에 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는, 내연기관을 제어하기 위한 방법.
  8. 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 디바이스로서,
    상기 디바이스는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 제어하기 위해 설계된 엔진 제어 디바이스(60)를 갖는 것을 특징으로 하는, 내연기관을 제어하기 위한 디바이스.
KR1020197027348A 2017-03-02 2018-02-16 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 방법 및 디바이스 KR102209161B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017203445.9A DE102017203445B3 (de) 2017-03-02 2017-03-02 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines von einem Abgasturbolader aufgeladenen Verbrennungsmotors
DE102017203445.9 2017-03-02
PCT/EP2018/053903 WO2018158089A1 (de) 2017-03-02 2018-02-16 Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines von einem abgasturbolader aufgeladenen verbrennungsmotors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190116467A true KR20190116467A (ko) 2019-10-14
KR102209161B1 KR102209161B1 (ko) 2021-01-28

Family

ID=61283206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197027348A KR102209161B1 (ko) 2017-03-02 2018-02-16 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 방법 및 디바이스

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10982609B2 (ko)
KR (1) KR102209161B1 (ko)
CN (1) CN110462190B (ko)
DE (1) DE102017203445B3 (ko)
WO (1) WO2018158089A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200020929A (ko) * 2017-08-03 2020-02-26 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트 내연 기관의 가스 안내 시스템의 기본 부스트 압력을 결정하기 위한 방법 및 이와 같은 방법을 실행하기 위한 엔진 제어부

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090092294A (ko) * 2006-12-21 2009-08-31 보르그워너 인코퍼레이티드 내연기관의 터보차저에 대한 조정 방법과 터보차저
KR20140126667A (ko) * 2013-04-23 2014-10-31 지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨 차량용 엔진 제어 방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19808832C2 (de) * 1998-03-03 2000-04-13 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Regelung des Ladeluftmassenstroms einer aufgeladenen Brennkraftmaschine
JP2000227037A (ja) 1999-02-05 2000-08-15 Mitsubishi Electric Corp 筒内噴射式内燃機関の制御装置
DE10054843B4 (de) * 2000-11-04 2006-09-14 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Begrenzung des Ladedrucks
DE102007025077B4 (de) * 2007-05-30 2017-10-05 Volkswagen Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102008011415B3 (de) * 2008-02-27 2009-08-27 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader
US9605615B2 (en) * 2015-02-12 2017-03-28 GM Global Technology Operations LLC Model Predictive control systems and methods for increasing computational efficiency
DE102013221326A1 (de) * 2013-10-21 2015-05-21 Technische Universität München Verfahren zur Regelung eines Ladedrucks eines Verbrennungsmotors
DE102015204155B3 (de) * 2015-03-09 2016-08-18 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur momentenneutralen Umschaltung von Betriebszuständen eines Aktuators einer Brennkraftmaschine
US9771883B1 (en) * 2016-03-22 2017-09-26 GM Global Technology Operations LLC Supervisory model predictive control in an engine assembly

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090092294A (ko) * 2006-12-21 2009-08-31 보르그워너 인코퍼레이티드 내연기관의 터보차저에 대한 조정 방법과 터보차저
KR20140126667A (ko) * 2013-04-23 2014-10-31 지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨 차량용 엔진 제어 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200020929A (ko) * 2017-08-03 2020-02-26 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트 내연 기관의 가스 안내 시스템의 기본 부스트 압력을 결정하기 위한 방법 및 이와 같은 방법을 실행하기 위한 엔진 제어부

Also Published As

Publication number Publication date
CN110462190B (zh) 2022-09-06
US20190383227A1 (en) 2019-12-19
DE102017203445B3 (de) 2018-07-26
WO2018158089A1 (de) 2018-09-07
KR102209161B1 (ko) 2021-01-28
CN110462190A (zh) 2019-11-15
US10982609B2 (en) 2021-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2384722C2 (ru) Способ управления воздушным потоком в двигателях внутреннего сгорания, устройство для реализации указанного способа, двигатель внутреннего сгорания, эксплуатируемый с использованием данного способа, и двигатель внутреннего сгорания, содержащий данное устройство
CN100432402C (zh) 用于控制内燃发动机的空转速度的设备和方法
EP1310649A1 (en) Compression ignition internal combustion engine
CN102418617B (zh) 动态迟滞控制系统和方法
JPH1037787A (ja) 車両用エンジンのアイドル回転数制御装置
CN102235197A (zh) 前馈凸轮轴相位器控制系统和方法
RU2702057C2 (ru) Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания (варианты) и двигатель внутреннего сгорания
CN107002573B (zh) 用于内燃机的控制器
US6648797B2 (en) Engine control method for reducing emissions during cold start and idling for vehicle
CN104420982A (zh) 废气门阀位置的确定
JP2013530329A (ja) エンジンの制御装置
US7654236B2 (en) Method and device for controlling an internal combustion engine
CN111788378B (zh) 内燃机及其控制方法
US11118516B2 (en) Method for controlling and/or regulating the operation of an internal combustion engine
CN109154245B (zh) 一种用于降低热力发动机燃烧不稳定性的装置
KR101842849B1 (ko) 내연기관의 실린더 내에서 가스 교환의 실행을 위한 방법 및 그 제어 유닛, 그리고 상기 제어 유닛을 장착한 내연기관
KR102209161B1 (ko) 배기 가스 터보 차저에 의해 과급되는 내연기관을 제어하기 위한 방법 및 디바이스
JP6835129B2 (ja) 内燃機関の制御装置
CN109555616B (zh) 发动机的控制设备
US8364383B2 (en) Method and apparatus for controlling an internal combustion engine
JP6650418B2 (ja) エンジンの制御装置
JP6128425B2 (ja) 内燃機関の過給機制御装置
CN105508064A (zh) 内燃机的控制装置
JP6763488B2 (ja) 車両用内燃機関の制御方法および制御装置
US11913396B2 (en) Method for heating a catalytic converter

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