KR20220050144A

KR20220050144A - 내연기관의 배기관에 있는 부품의 온도를 예측자에 의해 폐루프 제어하는 방법 및 디바이스

Info

Publication number: KR20220050144A
Application number: KR1020227007328A
Authority: KR
Inventors: 미카엘 에른베르거; 알렉산더 짐머러
Original assignee: 비테스코 테크놀로지스 게엠베하
Priority date: 2019-08-06
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-04-22
Also published as: WO2021023638A1; CN114127394A; DE102019211803A1; US20220154681A1

Abstract

본 발명은 내연기관(100)의 배기 가스관(110)에 있는 부품(170)의 온도를 폐루프 제어하는 방법 및 디바이스에 관한 것으로, 상기 배기 가스관(110)은 상기 배기 가스관(110)에 있는 부품(170)의 상류에 배치된 온도 센서(180)를 갖고, 상기 방법은, - 상기 부품(170)의 온도를 폐루프 제어하기 위한 폐루프 제어부를 제공하는 단계; - 상기 내연기관(100)의 동작 동안 상기 온도 센서(180)에 의해 측정 신호(310)를 검출하는 단계로서, 상기 측정 신호(310)는 상기 부품(170)의 상류의 배기 가스(160)의 배기 가스 온도(312)의 특성이고, 상기 측정 신호(310)는 상기 부품(170)의 온도를 폐루프 제어하기 위한 폐루프 제어부에서 측정된 제어 변수(330)로서 사용되는, 상기 측정 신호를 검출하는 단계; - 상기 부품(170)의 상류의 상기 배기 가스(160)의 배기 가스 온도(312)에 대한 온도 모델(320)을 제공하는 단계로서, 상기 온도 모델(320)은 상기 폐루프 제어부에서 예측자로서 사용되고, 모델링된 제어 변수(340)는 상기 온도 모델(320)로부터 제공되는, 상기 온도 모델을 제공하는 단계; 및 - 상기 모델링된 제어 변수(340)와 상기 측정된 제어 변수(330)를 사용하여 상기 부품(170)의 온도를 폐루프 제어하기 위한 제어 회로의 조작 변수(350)를 설정하는 단계를 포함한다.

Description

내연기관의 배기관에 있는 부품의 온도를 예측자에 의해 폐루프 제어하는 방법 및 디바이스

본 발명은 내연기관의 배기 가스관에 있는 부품의 온도를 폐루프 제어하는 방법 및 디바이스로서, 배기 가스관은 배기 가스관에 있는 부품의 상류에 배치된 온도 센서를 갖고, 예측자(predictor)를 갖는 제어 회로는 부품의 온도를 폐루프 제어(closed-loop control)하는 데 사용되는, 방법 및 디바이스에 관한 것이다.

내연기관의 배기 가스관은 특히 배기 가스를 내연기관으로부터 멀리 안내하도록 설계되었다. 더욱이, 현대의 내연기관에서 배기 가스관은 내연기관의 배기 가스로부터 오염 물질을 제거하거나 감소시키도록 설계되었다. 이와 관련하여, 배기 가스관은 예를 들어 배기 가스 촉매 변환기를 갖고, 배기 가스 촉매 변환기는 산화 또는 환원을 통한 화학적 전환에 의해 오염 물질을 결합시킨다. 또한, 배기 가스관은 입자를 여과하기 위한 입자 필터를 가질 수 있다. 내연기관이 동작하는 동안 입자 필터는 내연기관에서 연료가 연소하는 동안 형성되는 입자를 배기 가스에서 여과하여 환경으로 배출되는 입자의 수를 줄인다.

내연기관의 배기 가스에서 오염 물질/입자를 감소/여과시키기 위해 제공되는 배기 가스 촉매 변환기 또는 배기 가스 입자 필터와 같은 배기 가스관에 있는 부품에 필요한 동작 온도는 다르다. 배기 가스 촉매 변환기에서 수행되는 배기 가스 촉매 작용이 효과적인 후처리를 위해 특정 최소 온도를 요구하기 때문에 종래의 배기 가스 촉매 변환기에 필요한 동작 온도는 예를 들어 ≥ 200℃ 범위에 있다.

배기 가스관에 있는 부품의 온도를 폐루프 제어하는 것은 종래에 각 부품의 상류 또는 하류에 배치된 온도 센서에 의해 수행된다. 이를 위해, 온도 센서의 각 위치에서 배기 가스관의 배기 가스의 온도의 특성으로서 온도 센서에 의해 검출된 측정 신호는 제어기에 입력 변수로 전송되고, 제어기는 가능한 한 빨리 배기 가스관의 해당 부품을 원하는 온도에 도달시키기 위해 이 입력 변수로부터 내연기관의 파라미터를 설정한다.

이러한 제어 시스템의 지연 시간과, 배기 가스관에 있는 배기 가스 촉매 변환기와 같은 부품의 가열 단계가 비교적 긴 것으로 인해, 종래의 제어 시스템은 매우 보수적이고/느리고/조심스럽게 설정되어야 한다. 제어 시스템의 이러한 설정은 제어가 최적이 아니어서 조작 변수가 발생할 때 제어 시스템이 최적으로 반응할 수 없는 결과를 가져온다.

본 발명의 목적은 내연기관의 배기 가스관에 있는 부품의 온도를 확실하게 폐루프 제어할 수 있는 방법 및 디바이스를 만드는 것이다.

본 목적은 독립 특허 청구항의 특징을 갖는 방법 및 본 방법을 수행하도록 설계된 디바이스에 의해 달성된다. 본 방법의 유리한 개선 사항은 종속 청구항에 제시된다.

본 발명에 따르면, 내연기관의 배기 가스관에 있는 부품의 온도를 폐루프 제어하는 방법으로서, 상기 배기 가스관은 상기 배기 가스관에 있는 부품의 상류에 배치된 온도 센서를 갖고, 상기 방법은,

- 상기 부품의 온도를 폐루프 제어하기 위한 제어 회로를 제공하는 단계;

- 상기 내연기관의 동작 동안 상기 온도 센서에 의해 측정 신호를 검출하는 단계로서, 상기 측정 신호는 상기 부품의 상류의 배기 가스의 배기 가스 온도의 특성이고, 상기 측정 신호는 상기 부품의 온도를 폐루프 제어하기 위해 상기 부품을 폐루프 제어하기 위한 제어 회로에서 측정된 제어 변수로서 사용되는, 상기 측정 신호를 검출하는 단계;

- 상기 부품의 상류의 상기 배기 가스의 배기 가스 온도에 대한 온도 모델을 제공하는 단계로서, 상기 온도 모델은 상기 제어 회로에서 예측자로서 사용되고, 모델링된 제어 변수는 상기 온도 모델로부터 제공되는, 상기 온도 모델을 제공하는 단계; 및

- 상기 모델링된 제어 변수와 상기 측정된 제어 변수를 사용하여 상기 부품의 온도를 폐루프 제어하기 위한 제어 회로의 조작 변수를 설정하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 내연기관은 가솔린 동력 또는 디젤 동력 내연기관일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 내연기관은 또한 다른 연료로 동작될 수 있다. 내연기관의 배기 가스관은 내연기관의 배기 가스를 내연기관으로부터 멀리 안내하도록 설계된다. 따라서, 내연기관의 배기 가스는 입구 영역에서 배기 가스관으로 유입되고 출구 영역에서 유출된다. 상이한 부품이 입구 영역과 출구 영역 사이의 배기 가스관에 배치될 수 있다. 부품은 예를 들어 배기 가스를 처리하여 배기 가스에서 오염 물질을 감소시키거나 여과하는 역할을 한다. 본 발명에 따르면, 온도 센서는 배기 가스관에서 부품의 상류에 배치된다. 이것은 내연기관으로부터 배기 가스관을 통해 흐르는 배기 가스 패킷이 먼저 온도 센서를 지나 흐른 다음 부품을 지나거나 통과한다는 것을 의미한다. 본 발명에 따르면, 제어 회로는 기술적 공정에서 물리적 변수에 영향을 미치기 위한 독립적인 동작 시퀀스이다. 본 경우, 제어 회로는 내연기관의 배기 가스관에 있는 부품의 온도를 설정하는 데 사용된다. 따라서, 온도 센서는 배기 가스관에서 온도 센서의 위치에 있는 부품의 상류의 배기 가스의 배기 가스 온도의 특성인 측정 신호를 검출하는 데 사용된다. 일 실시예에 따르면, 측정 신호는 예를 들어 직접 배기 가스 온도일 수 있고, 또는 배기 가스의 배기 가스 온도의 특성인 다른 변수일 수 있다. 본 발명에 따르면, 온도 센서의 측정 신호는 부품의 온도를 폐루프 제어하기 위한 제어 회로에서 측정된 제어 변수로서 사용된다. 따라서 측정 신호는 제어 회로에 입력된다.

또한, 본 발명에 따르면, 부품의 상류의 배기 가스의 배기 가스 온도에 대한 온도 모델이 제공된다. 일 실시예에 따르면, 온도 모델은 입력 파라미터에 따라 부품의 상류의 배기 가스의 배기 가스 온도에 대한 대응하는 출력 파라미터를 제공하는 하나 이상의 특성 맵으로 구성될 수 있다. 따라서 온도 모델은 제어 회로에서 예측자로서 사용된다. 온도 모델은 온도 모델에 입력된 입력 파라미터에 기초하여 미래 제어된 변수 프로파일에 대한 예측을 출력하기 위해 예측자로서 저장된 모델/계산을 사용한다. 본 발명에 따르면, 온도 모델은 모델링된 제어 변수를 제공한다. 이에 따라 모델링된 제어 변수는 온도 모델 및 관련 대응하는 입력 파라미터의 예측을 포함한다.

본 발명에 따르면, 모델링된 제어 변수와 측정된 제어 변수는 부품의 온도를 폐루프 제어하기 위한 제어 회로의 조작 변수를 설정하는 데 사용된다. 다시 말해, 모델링된 제어 변수와 측정된 제어 변수의 정보는 조작 변수에 통합된다. 따라서, 예측자로서 온도 모델의 예측과, 측정된 제어 변수로서 온도 센서에 현재 나타나는 정보는 모두 조작 변수에 통합된다. 이러한 방식으로, 부품의 온도를 원하는 폐루프 제어하기 위해 조작 변수를 더 빠르고 더 잘 조정할 수 있다. 이에 따라 모델링된 제어 변수는 입력 파라미터에 기초하여 예상 배기 가스 온도에 관한 정보를 포함하고, 측정된 제어 변수는 온도 센서의 위치에서 배기 가스에 실제 나타나는 온도 정보를 포함한다. 두 정보 항목을 함께 사용하여 조작 변수를 설정한다. 따라서, 조작 변수와 이에 따라 제어 회로 전체가 전체적으로 보다 공격적으로/응답적으로/빠르게 동작하도록 설정될 수 있으며, 이에 의해 제어 회로는 부품의 온도를 원하는 매우 신뢰성 있고 신속하게 폐루프 제어하는 것을 설정하거나 수행할 수 있다. 전반적으로, 부품의 온도는 본 발명에 따른 방법을 사용하는 제어 회로에 의해 매우 빠르고 신뢰성 있게 설정될 수 있다. 또한, 부품의 온도를 폐루프 제어하는 데 영향을 미치는 외란 변수 또는 기타 외부 영향에 빠르고 신뢰성 있게 반응할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 부품은 내연기관의 배기 가스관에 배치되는 입자 필터이다. 입자 필터는 다른 온도에서 동작하는 부품이다. 따라서, 배기 가스관에서 입자 필터의 온도를 폐루프 제어하는 것이 더욱 중요하다. 내연기관의 배기 가스관에서 입자 필터의 온도를 폐루프 제어하기 위한 본 실시예의 방법에 따르면, 입자 필터 내의 온도는 유리하게 폐루프 방식으로 신속하고 정확하게 설정 또는 제어될 수 있으며, 이에 따라 동작 기간 내내 입자 필터가 동작 단계에 따라 최적의 온도 범위에서 동작하는 것이 전체적으로 가능하다.

추가 실시예에 따르면, 부품은 내연기관의 배기 가스관에 배치되는 배기 가스 촉매 변환기이다. 배기 가스 촉매 변환기는 배기 가스로부터 오염 물질을 감소시키고 결합시키기 위해 배기 가스관에 배치된다. 배기 가스 촉매 변환기를 최적으로 동작시키기 위해, 배기 가스 촉매 변환기가 특정 동작 온도에 도달하거나 특정 동작 범위 내에서 가능한 한 동작되는 것이 필요하며, 이에 따라 배기 가스 촉매 변환기가 배기 가스로부터의 오염 물질을 효과적인 방식으로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 내연기관이 냉간 시동하는 경우, 배기 가스 촉매 변환기가 최적의 동작 온도 범위에서 동작될 수 있고 배기 가스의 오염 물질이 최적으로 감소될 수 있도록 배기 가스 촉매 변환기가 필요한 동작 온도에 신속하게 도달하는 것이 매우 중요하다. 본 실시예의 방법에 따르면, 배기 가스관에 있는 배기 가스 촉매 변환기의 온도는 유리하게는 신속하게 폐루프 방식으로 설정되거나 제어되며, 이에 따라 배기 가스 촉매 변환기는 원하는 동작 온도로 매우 빠르게 도달하거나 또는 원하는 온도 범위에서 벗어나지 않게 된다. 추가 실시예에 따르면, 부품은 배기 가스 촉매 변환기와 입자 필터이고, 그에 따라 배기 가스 촉매 변환기와 입자 필터의 온도가 폐루프 방식으로 제어된다.

일 실시예에 따르면, 제어 회로의 조작 변수는 내연기관의 개별 실린더의 점화 시기를 제어하는 것에 의해 설정되는 내연기관의 예비 토크이다. 본 발명에서, 예비 토크는 제어 회로의 조작 변수이다. 따라서, 예비 토크는 모델링된 제어 변수와 측정된 제어 변수에 기초하여 설정된다. 본 발명에 따르면, 예비 토크는 내연기관의 개별 실린더의 점화 시기를 제어하는 것에 의해 설정된다. 따라서 점화 시기의 제어는 제어 회로의 측정된 제어 변수와 모델링된 제어 변수에 기초한다. 개별 실린더의 점화 시기는 내연기관의 매우 정확하게 설정할 수 있는 동작 파라미터이며, 이에 따라 부품의 온도를 폐루프 제어하는 것은 점화 시기를 제어하는 것에 의해 폐루프 방식으로 매우 정확하고 신속하게 제어될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 모델링된 제어 변수는 내연기관의 적어도 하나의 동작 파라미터에 기초하여 온도 모델에 의해 제공된다. 다시 말해, 내연기관의 동작 파라미터들 중 하나가 온도 모델에 입력되고, 이에 따라 모델링된 제어 변수가 결정되고 제어 회로에 제공된다.

일 실시예에 따르면, 동작 파라미터들 중 적어도 하나는 내연기관의 회전 속도, 내연기관의 부하, 내연기관의 현재 점화 각도, 내연기관의 람다값, 내연기관의 배기 가스 질량 유량 또는 내연기관의 냉각수 온도이다. 내연기관의 다른 동작 파라미터가 온도 모델에 추가로 제공될 수 있다. 내연기관의 위에서 언급된 동작 파라미터는 배기 가스관에 있는 부품의 온도에 직접적인 영향을 미친다. 따라서, 이러한 동작 파라미터를 고려하여, 모델링된 제어 변수는 매우 정확히 모델링된 방식으로 온도 모델로부터 유도될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 다수의 전술한 동작 파라미터와 가능한 추가 파라미터가 온도 모델에 공급되고, 이로부터 모델링된 제어 변수가 결정되어 제어 회로에 제공된다.

일 실시예에 따르면, 모델링된 제어 변수는 적어도 하나의 환경 파라미터에 기초하여 온도 모델에 의해 추가로 제공된다. 다시 말해, 모델링된 제어 변수를 결정하기 위해 적어도 하나의 환경 파라미터가 동시에 입력된다. 이 실시예에 따르면, 나타나는 주변 조건에 기초하여 제어 변수가 추가로 설정된다는 사실에 의해, 부품의 온도를 폐루프 제어하는 것은 추가로 보다 정확하고 보다 신뢰성이 있다. 일 실시예에 따르면, 환경 파라미터들 중 적어도 하나는 주변 공기 온도 또는 주변 공기 압력이다. 특히, 주변 공기 온도는 내연기관의 냉간 시동 직후와 내연기관의 동작 동안 부품의 온도에 영향을 미친다. 따라서, 온도 모델에 의해 모델링된 제어 변수를 결정할 때 주변 공기 온도와 주변 공기 압력을 고려하는 것이 특히 유리하다. 일 실시예에 따르면, 온도 모델에서 부품 온도는 배기 가스 온도와 동일하다.

일 실시예에 따르면, 온도 모델은 감쇠 기능에 의해 제어 회로에 대한 외란 변수를 감쇠시키는 동적 온도 모델이다. 동적 온도 모델은 추가 파라미터를 고려한다는 점에서 온도 모델과 다르다. 일 실시예에 따르면, 배기 가스로부터 부품으로 열 전달을 동적 온도 모델에서 고려한다. 여기서, 열 전달의 구배는 배기 가스 온도와 부품 온도 사이의 온도 구배로 설명된다. 이 실시예에 따르면, 부품은 배기 가스보다 높은 열 용량을 갖는다. 열 용량은 부품의 가열 및 냉각 거동에 영향을 미친다. 이 실시예에 따르면, 이것은 동적 온도 모델에서 고려된다.

일 실시예에 따르면, 온도 모델은 데드 타임이 없는 온도 모델을 갖고, 데드 타임이 있는 온도 모델을 갖는다. 데드 타임은 시스템 입력의 신호 변경과 제어 회로의 시스템 출력의 신호 응답 사이의 시간 기간이다. 데드 타임이 없는 온도 모델은 데드 타임과 관련된 영향에 의해 영향을 받지 않거나 거의 영향을 받지 않는 온도 모델의 일부이다. 이와 달리, 데드 타임이 있는 온도 모델은 데드 타임과 관련된 영향에 의해 다소 영향을 받는 온도 모델의 일부이다. 데드 타임이 없는 온도 모델과 데드 타임이 있는 온도 모델을 분리함으로써 영향을 추가로 정확히 할당하거나 클러스터링할 수 있어서, 부품의 온도를 보다 빠르고 보다 정확히 폐루프 제어하는 것이 추가로 가능하다. 일 실시예에 따르면, 온도 모델은 스미스 예측자(Smith predictor)이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 컴퓨터 프로그램 제품은 프로그램 코드 명령어를 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 갖고, 이 프로그램 코드 명령어는 컴퓨터에 의해 실행될 수 있고, 여기서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 프로그램 코드 명령어는 위에서 언급한 방법을 수행하도록 구성된다. 컴퓨터 프로그램 제품은 예를 들어 내연기관의 엔진 제어 유닛에 저장될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 내연기관의 배기 가스관에 있는 부품의 온도를 폐루프 제어하기 위한 디바이스는 전술한 방법을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 갖는다. 디바이스는 예를 들어 엔진 제어 유닛일 수 있다. 디바이스가 엔진 제어 유닛의 일부이고 또는 예를 들어 내연기관이 있는 차량에 추가 제어 유닛으로 설치되는 것도 생각할 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예 및 개선예는 도면에 도시되고, 이하의 설명에 기초하여 보다 상세히 설명된다.

도 1은 배기 가스관과 제어 유닛을 갖는 내연기관의 개략도이다.
도 2는 내연기관의 배기 가스관에 있는 부품의 온도를 폐루프 제어하는 방법의 블록도를 도시한다.

도 1은 내연기관(100)으로부터 배기 가스(160)를 배출하도록 설계된 배기 가스관(110)을 구비한 내연기관(100)의 개략도이다. 내연기관(100)은 내연기관 블록(120)과 점화 시스템(130)을 갖는다. 점화 시스템(130)은 내연기관 블록(120)의 실린더에서 개별 연료-공기 혼합물의 점화를 제어하도록 구성된다. 내연기관(100)은 흡기 공기(150)를 내연기관 블록(120)으로 안내하도록 설계된 흡기관(140)을 추가로 갖는다. 배기 가스관(110)은 내연기관 블록(120)으로부터 배기 가스(160)를 배출한다. 도 1에 따르면, 배기 가스관(110)은 입자 필터(172)와 배기 가스 촉매 변환기(174)를 갖는다. 배기 가스 촉매 변환기는 내연기관 블록(120)의 하류에 배치된다. 입자 필터(172)는 배기 가스 흐름 방향으로 배기 가스 촉매 변환기(174)의 하류에 배치된다. 입자 필터(172)와 배기 가스 촉매 변환기(174)는 배기 가스관(110)에 부품(170)으로서 배치된다. 배기 가스관(110)은 추가로 온도 센서(180)를 갖는다. 온도 센서(180)는 배기 가스 촉매 변환기(174)의 상류 및 내연기관 블록(120)의 하류의 배기 가스관(110)에 배치된다. 온도 센서(180)는 측정 신호(310)(도 2)를 검출하도록 설계되고, 측정 신호(310)는 내연기관(100)의 배기 가스(160)의 배기 가스 온도(312)(도 2)의 특성이다.

도 1은 또한 처리 유닛(210), 데이터 메모리(220), 프로그램 메모리(230) 및 결함 메모리(240)를 갖는 제어 유닛(200)을 도시한다. 제어 유닛(200)은 온도 센서(180)로부터 측정 신호(310)를 처리하도록 구성된다. 제어 유닛(200)은 추가로 본 발명에 따른 방법을 수행하여 내연기관(100)의 배기 가스관(110)에 있는 부품(170)의 온도를 폐루프 제어하도록 설계된다. 이와 관련하여, 필요한 파라미터는 제어 유닛(200)의 데이터 메모리(220)에 저장될 수 있다. 온도 모델(320)(도 2)은 제어 유닛(200)의 프로그램 메모리(230)에 추가적으로 저장될 수 있다. 내연기관(100)이 동작하는 동안, 제어 유닛(200)의 처리 유닛(210)은 온도 센서(180)로부터의 측정 신호(310)를 사용하고 온도 모델(320)을 사용하여 모델링된 제어 변수(340)(도 2)와 측정된 제어 변수(330)(도 2)를 결정할 수 있고, 이들 제어 변수를 제어 회로에 제공할 수 있고, 제어 회로는 이들 제어 변수로부터 제어 회로에 대한 조작 변수(350)(도 2)를 결정하고, 조작 변수(350)는 내연기관(100)의 배기 가스관(110)에 있는 부품(170)들 중 적어도 하나의 부품의 온도를 폐루프 제어하기 위해 내연기관(100)의 점화 시스템(130)에 공급된다. 부품(170)들 중 적어도 하나의 부품의 온도를 폐루프 제어하는 동안 결함이 발생하면 이 결함은 제어 유닛(200)의 결함 메모리(240)에 저장될 수 있다. 또한, 결함 디스플레이 디바이스(250)는 내연기관(100)의 사용자에 또는 내연기관(100)이 있는 차량을 운전하는 운전자에게 결함을 디스플레이하기 위해 활성화될 수 있다.

도 2는 예를 들어 제어 유닛(200)에서 실행될 수 있는 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예의 블록도(300)를 도시한다. 블록도(300)에 따르면, 배기 가스 온도(312)의 특징인 측정 신호(310)가 제공된다. 부품의 온도를 폐루프 제어하는 데 사용되는 측정된 제어 변수(330)는 측정 신호(310)로부터 제공된다. 또한, 온도 모델(320)이 제공되며, 여기서 온도 모델(320)은 데드 타임이 없는 온도 모델(322)을 갖고, 데드 타임이 있는 온도 모델(324)을 갖는다. 온도 모델(320)은 제어 유닛(200)의 프로그램 메모리(230)에 저장될 수 있다. 온도 모델(320)은 부품(170)의 온도를 폐루프 제어하기 위한 제어 회로에서 예측자(326)의 역할을 한다. 내연기관(100)의 동작 파라미터(342)와 환경 파라미터(344)는 온도 모델(320)에 입력된다. 온도 모델(320)과 입력 데이터(동작 파라미터(342)와 환경 파라미터(344))에 의해, 모델링된 제어 변수(340)가 결정되고, 이 모델링된 제어 변수는 부품(170)의 온도를 폐루프 제어하는 데 사용된다. 모델링된 제어 변수(340)와 측정된 제어 변수(330)로부터 제어 회로를 위한 조작 변수(350)가 결정된다. 조작 변수(350)는 내연기관(100)의 점화 시스템(130)에 전송되고, 이에 의해 예비 토크는 점화 각도에 의해 제어되고, 이로써 배기 가스관(110)에 있는 부품(170)의 온도는 폐루프 방식으로 제어된다.

Claims

내연기관(100)의 배기 가스관(110)에 있는 부품(170)의 온도를 폐루프 제어하는 방법으로서,
상기 배기 가스관(110)은 상기 배기 가스관(110)에 있는 부품(170)의 상류에 배치된 온도 센서(180)를 갖되, 상기 방법은,
- 상기 부품(170)의 온도를 폐루프 제어하기 위한 제어 회로를 제공하는 단계;
- 상기 내연기관(100)의 동작 동안 상기 온도 센서(180)에 의해 측정 신호(310)를 검출하는 단계로서, 상기 측정 신호(310)는 상기 부품(170)의 상류의 배기 가스(160)의 배기 가스 온도(312)의 특성이고, 상기 측정 신호(310)는 상기 부품(170)의 온도를 폐루프 제어하기 위한 상기 제어 회로에서 측정된 제어 변수(330)로서 사용되는, 상기 측정 신호를 검출하는 단계;
- 상기 배기 가스(160)의 배기 가스 온도(312)에 대한 온도 모델(320)을 제공하는 단계로서, 상기 온도 모델(320)은 상기 제어 회로에서 예측자로서 사용되고, 모델링된 제어 변수(340)는 상기 온도 모델(320)로부터 제공되는, 상기 온도 모델을 제공하는 단계; 및
- 상기 모델링된 제어 변수(340)와 상기 측정된 제어 변수(330)를 사용하여 상기 부품(170)의 온도를 폐루프 제어하기 위한 제어 회로의 조작 변수(350)를 설정하는 단계
를 포함하는, 부품의 온도를 폐루프 제어하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 부품(170)은 상기 내연기관(100)의 배기 가스관(110)에 배치된 입자 필터(172)이고, 또는 상기 부품(170)은 상기 내연기관(100)의 배기 가스관(110)에 배치된 배기 가스 촉매 변환기(174)인, 부품의 온도를 폐루프 제어하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 회로의 조작 변수(350)는 상기 내연기관(100)의 개별 실린더의 점화 시기를 제어함으로써 설정되는 상기 내연기관(100)의 예비 토크인, 부품의 온도를 폐루프 제어하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모델링된 제어 변수(340)는 상기 내연기관(100)의 적어도 하나의 동작 파라미터(342)에 기초하여 상기 온도 모델(320)에 의해 제공되는, 부품의 온도를 폐루프 제어하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 동작 파라미터(342)들 중 적어도 하나는 상기 내연기관(100)의 회전 속도, 상기 내연기관(100)의 부하, 상기 내연기관(100)의 점화 각도, 상기 내연기관(100)의 람다값, 상기 내연기관(100)의 배기 가스 질량 유량 또는 상기 내연기관(100)의 냉각수 온도인, 부품의 온도를 폐루프 제어하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 모델링된 제어 변수(340)는 적어도 하나의 환경 파라미터(344)에 기초하여 상기 온도 모델(320)에 의해 추가로 제공되는, 부품의 온도를 폐루프 제어하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 환경 파라미터(344)들 중 적어도 하나는 주변 공기 온도 또는 주변 공기 압력인, 부품의 온도를 폐루프 제어하는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 모델(320)은 감쇠 기능에 의해 상기 제어 회로에 대한 외란 변수를 감쇠시키는 동적 온도 모델인, 부품의 온도를 폐루프 제어하는 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 모델(320)은 데드 타임(dead time)이 없는 온도 모델(322)과 데드 타임이 있는 온도 모델(324)을 갖는, 부품의 온도를 폐루프 제어하는 방법.
내연기관(100)의 배기 가스관(110)에 있는 부품(170)의 온도를 폐루프 제어하기 위한 디바이스로서,
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법을 제어하는 데 사용되는 제어 유닛(200)을 포함하는, 부품의 온도를 폐루프 제어하기 위한 디바이스.