KR20220101194A - 내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법 및 디바이스 - Google Patents

내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법 및 디바이스 Download PDF

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KR20220101194A
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비테스코 테크놀로지스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내연기관(100)의 2차 공기 시스템(300)의 코킹을 진단하는 방법 및 디바이스에 관한 것으로, 2차 공기 시스템(300)은 2차 공기(360)를 제공하기 위한 흡기 공기 라인(310), 2차 공기(360)를 압축하는 2차 공기 펌프(320), 2차 공기의 주입을 제어하는 2차 공기 밸브(340), 2차 공기 펌프(310)의 하류와 2차 공기 밸브(340)의 상류 2차 공기 시스템(300)에 배치되는 압력 센서(330), 및 내연기관(100)의 배기관(230)에 2차 공기(360)를 주입하는 주입 라인(350)을 구비하는, 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법 및 디바이스에 관한 것이다.

Description

내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법 및 디바이스
본 발명은 내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹(coking)을 진단하는 방법 및 디바이스에 관한 것이다.
2차 공기 시스템은, 저온 시동 후 특히 배기가스 성분(HC 및 CO)의 배출을 감소시키기 위해 내연기관의 배기관에 위치된 배기가스 촉매 변환기를 동작 온도로 급속 가열하기 위해 내연기관의 동작 동안 특히 내연기관의 저온 시동 후에 활성화된다.
내연기관, 예를 들어, 오토 사이클 내연기관의 원치 않는 오염 물질 배출은 알려진 방식으로 배기가스 촉매 변환기에서 촉매 후처리에 의해 감소될 수 있다. 그러나, 촉매 후처리를 효과적으로 수행할 수 있으려면 배기가스 촉매 변환기가 특정 동작 온도에 도달해야 한다. 배기가스 테스트에 따르면 오염 물질 배출의 대부분은 내연기관의 워밍업 단계에서 또는 저온 시동 직후에 배출되는 것을 보여주었다. 따라서, 오염 물질 배출을 줄이기 위해서는 배기가스 촉매 변환기가 가능한 한 빨리 동작 온도인 예를 들어 500℃까지 가열되는 것이 보장되어야 한다.
배기가스 촉매 변환기의 가속 가열은 소위 2차 공기를 내연기관의 배기관에 주입하거나 공급함으로써 달성될 수 있다. 2차 공기가 배기관에 공급되는 위치는 통상적으로 내연기관의 배기 밸브 부근의 하류와 배기가스 촉매 변환기의 상류에 위치된다.
2차 공기 주입을 위한 대응하는 시스템인 2차 공기 시스템은 2차 공기를 펌핑하기 위한 전기 2차 공기 펌프를 구비하고, 2차 공기 흐름을 제어하기 위한 하류 2차 공기 밸브를 구비한다. 2차 공기 밸브가 적어도 부분적으로 열려 있을 때에만 2차 공기가 배기관에 공급될 수 있다.
2차 공기에 의한 배기가스 촉매 변환기의 가열은 내연기관의 고온 배기가스에 있는 미연소 연료와 산소가 풍부한 2차 공기의 강한 발열 반응에 기초한다. 배기가스 촉매 변환기의 상류 및 배기가스 촉매 변환기 내의 미연소 연료가 추가로 산화하면 배기가스 촉매 변환기가 동작 온도로 가속 가열된다. 이러한 방식으로, 내연기관의 워밍업 단계에서 오염 물질 배출이 감소되고 배기가스 촉매 변환기의 적절한 동작 온도에 보다 빠르게 도달한다.
법적 요구 사항으로 인해 펌프가 필요에 따라 2차 공기 밸브를 통해 배기관에 주입될 수 있는 특정 최소 공기 질량 흐름을 항상 생성할 수 있어야 하는 것과 관련하여 2차 공기 시스템은 모니터링되어야 한다. 따라서 입법자는 2차 공기 시스템이 성능과 관련하여 모니터링되어야 한다고 규정한다. 오일 소비, 운전 스타일, 주입 시스템(흡기 파이프 주입, 직접 주입) 또는 연료와 같은 다양한 영향으로 인해 엔진이 코킹되고 또한 내연기관의 2차 공기 채널이 코킹될 수 있다. 2차 공기 채널의 코킹은 특히 배기관에서 내연기관의 배기 밸브의 바로 하류에 2차 공기 채널의 출구를 위치시킴으로써 촉진된다. 2차 공기 채널의 코킹은 2차 공기 채널의 단면적을 감소시켜, 배기관으로 주입되는 2차 공기를 감소시켜, 필요한 배출량 값을 더 이상 준수할 수 없게 한다.
본 발명의 목적은 내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹 진단을 간단하고 신뢰할 수 있는 방식으로 수행할 수 있는 방법 및 디바이스를 생성하는 것이다.
본 목적은 독립 특허 청구항의 특징을 갖는 방법, 및 본 방법을 수행하도록 구성된 디바이스에 의해 달성된다. 본 방법의 유리한 개선 사항은 종속 청구항에 제시된다.
본 발명에 따르면, 내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법은 이하 열거된 단계를 포함한다. 2차 공기 시스템은 흡기 공기 라인, 2차 공기 펌프, 2차 공기 밸브, 압력 센서 및 주입 라인을 구비한다. 흡기 공기 라인은 2차 공기를 제공하는 역할을 하고, 여기서 2차 공기는 예를 들어 내연기관의 신선한 공기 공급부로부터 분기된다. 2차 공기 펌프는 흡기 공기 라인을 통해 제공되는 2차 공기를 압축하여 이송하는 역할을 한다. 2차 공기 밸브는 2차 공기의 유입을 제어하는 데, 다시 말해 2차 공기의 유입을 방지하거나 허용한다. 2차 공기 시스템의 압력 센서는 2차 공기의 흐름 방향으로 2차 공기 펌프의 하류와 2차 공기 밸브의 상류에 배치된다. 주입 라인은 2차 공기 펌프에 의해 압축된 공기를 내연기관의 배기관으로 주입하는 역할을 한다.
본 발명에 따르면, 내연기관이 동작되고 2차 공기 펌프가 활성화되어 2차 공기 펌프와 2차 공기 밸브 사이에 위치된 2차 공기가 2차 공기 펌프에 의해 가압되거나 2차 공기 시스템으로 이송된다. 본 발명에 따르면, 2차 공기 밸브는 이 경우에 초기에 폐쇄되어, 2차 공기가 2차 공기 시스템으로부터 주입 라인을 따라 배기관으로 주입되지 않는다. 2차 공기의 압력은 2차 공기 펌프의 동작 동안 지속적으로 증가한다.
본 발명에 따르면, 2차 공기 밸브가 후속 개방되어 내연기관의 배기관에 2차 공기가 주입된다.
본 발명에 따르면, 압력 프로파일은 압력 센서에 의해 검출되고, 여기서 압력 프로파일은 내연기관의 동작 동안 2차 공기 펌프와 2차 공기 밸브 사이에 배치되거나 이를 지나 흐르는 2차 공기의 압력을 나타낸다. 따라서, 2차 공기 밸브가 폐쇄된 때 2차 공기가 가압되는 동안의 압력 프로파일과, 2차 공기 밸브가 개방된 동안과 개방된 후의 압력 프로파일이 검출된다.
본 발명에 따르면, 압력 센서에 의해 검출된 압력 프로파일로부터 최대 압력값이 후속 결정된다. 최대 압력값은 검출된 압력 프로파일 동안 또는 검출된 압력 프로파일 내에서 2차 공기의 최고 압력을 나타내는 압력값이다.
본 발명에 따르면, 평균 압력값은 검출된 압력 프로파일로부터 후속 결정된다. 평균 압력값은 예를 들어 특정 시간 기간 동안의 압력 프로파일의 산술 평균값이다. 본 발명에 따르면, 최대 압력값은 이후 평균 압력값과 비교된다. 이러한 비교에 기초하여 최대 압력값과 평균 압력값을 비교한 결과가 미리 정해진 임계값을 초과하면 2차 공기 시스템이 코킹된 것으로 식별될 수 있다. 미리 결정된 임계값은 또한 한계 대역일 수 있으며, 여기서 비교 결과가 한계 대역을 벗어나면 2차 공기 시스템이 코킹된 것으로 식별된다. 미리 결정된 임계값은 예를 들어 제어 유닛의 메모리에 저장될 수 있다. 코킹의 진단은 지속적으로 또는 미리 결정된 간격으로 수행될 수 있다.
최대 압력값은 예를 들어 2차 공기 밸브가 개방되기 직전의 압력값이다. 따라서, 최대 압력값은 주입 라인의 코킹 정도와 무관하다. 그러나, 내연기관의 배기관으로 들어가는 2차 공기의 주입 라인이 코킹되어 2차 공기가 배기관으로 흐를 수 있는 주입 라인의 유효 단면적이 감소하는 경우 검출된 평균 압력값이 변경될 수 있다. 따라서, 평균 압력값은 주입 라인의 유효 단면적에 의존하거나 주입 라인의 코킹 정도에 의존한다. 따라서 코킹 정도와 무관한 비교적 일정한 최대 압력값과, 주입 라인의 코킹 정도에 의존하는 평균 압력값을 비교하는 것은 2차 공기 시스템이 코킹되었는지 여부를 식별하는 간단하면서도 신뢰할 수 있는 비교법이다. 또한, 본 방법에 필요한 구성요소는 2차 공기 시스템 또는 2차 공기 시스템을 구비한 내연기관에 이미 존재하거나 이미 설치된 2차 공기 시스템의 기존 구성요소이다. 따라서, 2차 공기 시스템의 코킹 진단은 추가 구성요소와 독립적으로 쉽고 빠르게 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 2차 공기 밸브의 개방 직전의 압력 프로파일로부터 검출된 압력은 최대 압력값으로 분류되고, 최대 압력값과 평균 압력값을 비교하는 데 사용된다. 이 실시예에 따르면, 2차 공기 밸브가 작동하여 개방되어 2차 공기를 배기관에 주입하기 직전에, 압력 프로파일로부터 직전에 검출된 압력은 최대 압력값으로 분류되는 것으로 고려될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 최대 압력값은 항상 2차 공기 밸브의 개방 직전에 나타나는 압력 프로파일로부터 검출된 압력이다. 따라서 2차 공기 밸브가 개방되기 전에 검출된 압력보다 더 높은 검출된 압력이 최대 압력값과 평균 압력값을 비교하기 위한 최대 압력값으로 사용되는 것을 방지할 수 있다. 이 실시예에 따르면, 코킹을 진단하는 방법은 추가로 장기간에 걸쳐 보다 신뢰할 수 있고 보다 정확하다.
일 실시예에 따르면, 평균 압력값은 압력 프로파일의 특정 시간 간격 내에서 결정되고, 여기서 시간 간격은 2차 공기 밸브의 개방 시 시작된다. 이 실시예에 따르면, 평균 압력값은 2차 공기 밸브의 개방 후에 압력 센서에 의해 검출된 압력 프로파일의 압력값으로부터만 계산된다. 이 실시예에 따르면, 평균 압력값은 2차 공기 밸브의 개방 후 압력 센서로부터 압력값 또는 압력 프로파일로만 구성된다. 따라서 이 실시예에 따르면, 평균 압력값은 배기관으로부터 2차 공기의 주입 동안 압력 센서에 의해 검출되는 검출된 압력값에만 의존한다. 이 실시예에 따르면, 평균 압력값은 2차 공기가 코킹되었을 수 있는 주입 라인을 통해 배기관으로 흐르는 동안 압력 센서에 의해 검출된 압력 프로파일로부터만 결정된다. 따라서, 주입 라인의 코킹 정도는 이 실시예에 따라 검출된 평균 압력값에 직접 영향을 미쳐, 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법을 추가로 정확하고 신뢰성 있게 사용할 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 특정 시간 간격은 25㎳(밀리초) 이상 500㎳ 이하, 바람직하게는 50㎳ 이상 300㎳ 이하이고, 여기서 시간 간격은 2차 공기 밸브의 개방 이후에 시작된다. 이 실시예에 따르면, 본 방법은 비교적 빠르게 수행될 수 있다. 그 결과, 방법을 수행하기 위해 비교적 오랜 시간 기간 동안 특정 동작 모드로 내연기관을 유지해야 할 필요 없이 내연기관의 동작 동안 본 방법을 매우 쉽게 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 압력 프로파일로부터 평균 압력값을 결정하기 위해, 대응하는 압력 프로파일 구획은 다수의 세그먼트로 세분화된다. 대응하는 압력 프로파일 구획은 이 경우 평균 압력값을 결정하는 데 사용되는 압력 프로파일 구획이다. 예를 들어, 대응하는 압력 프로파일 구획은 2차 공기 밸브가 열린 직후에 시작되어 예를 들어 3초 또는 5초 후에 종료된다. 대응하는 압력 프로파일 구획은 이후 예를 들어 다수의 세그먼트로, 예를 들어, 10개 또는 20개의 세그먼트로 세분화될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 각각의 세그먼트의 각각의 압력 프로파일 최대값 또는 각각의 압력 프로파일 최소값이 결정된다. 세그먼트 내의 압력 프로파일은 예를 들어 내연기관의 배기 밸브의 개방 결과 배기가스가 배기관으로 흐를 수 있는 것으로 인해 변동될 수 있다. 따라서 각 세그먼트 내 압력의 최대값은 압력 프로파일 최대값이고, 따라서 각 세그먼트 내 압력의 최소값은 압력 프로파일 최소값이다. 압력 프로파일 최소값과 압력 프로파일 최대값은 이에 따라 압력 프로파일의 상위 및 하위 엔벨로프를 형성한다. 이 실시예에 따르면, 압력 프로파일 최대값 또는 압력 프로파일 최소값의 산술 평균이 후속적으로 결정되고, 평균 압력값을 결정하기 위해 사용된다. 이 실시예에 따르면, 압력 프로파일로부터 평균 압력값을 결정하고, 2차 공기 시스템이 코킹되었는지 여부를 식별하기 위해 이 평균 압력값을 사용하여 평균 압력값과 최대 압력값을 비교하는 것은 매우 간단하지만 동시에 정확한 방식으로 가능하다.
일 실시예에 따르면, 2차 공기 시스템의 코킹의 진단은 압력 센서에 의해 결정된 압력 센서가 미리 결정된 압력 임계값을 초과하는 경우에만 시작된다. 예를 들어, 압력 프로파일이 미리 정해진 압력 임계값을 초과하는 것으로 식별되면, 2차 공기 시스템의 코킹 진단을 수행하기 위한 명령이 제어 유닛에 의해 내연기관 및/또는 2차 공기 시스템으로 전송될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 2차 공기 시스템의 코킹 진단은 내연기관의 아이들링 동작 동안 그리고/또는 내연기관의 저온 시동 후에 수행된다. 내연기관의 아이들링 동작은 내연기관의 비교적 일정한 동작을 구성하며, 이 동안 2차 공기 시스템의 코킹 진단은 내연기관의 동작 파라미터의 영향을 변경하지 않고 특히 쉽고 유리하게 수행될 수 있다. 이미 언급한 바와 같이, 내연기관의 저온 시동 직후 2차 공기를 주입하는 것은 내연기관의 원하는 배출 거동을 달성하기 위해 내연기관의 배기관에 있는 배기가스 촉매 변환기를 필요한 동작 온도로 올리는 데 특히 중요하다. 따라서 2차 공기 시스템 또는 내연기관의 배출 거동에 대한 정확한 분석을 얻기 위해 2차 공기 시스템의 코킹 진단이 내연기관의 저온 시동 직후에도 수행되는 것이 특히 유리하다.
일 실시예에 따르면, 최대 압력값과 평균 압력값을 비교하기 위해 최대 압력값에 대한 평균 압력값의 비율이 계산된다. 이렇게 결정된 비율은 2차 공기 시스템이 코킹되었는지 여부를 식별하기 위해 미리 결정된 임계값과 후속적으로 비교된다. 최대 압력값에 대한 평균 압력값의 비율을 계산하는 것은 비교적 간단한 방법이지만 동시에 미리 결정된 임계값과 비교하기 위해 좋은 비교값을 얻을 수 있는 신뢰할 수 있는 도구이고, 따라서, 이 실시예에 따르면, 최대 압력값과 평균 압력값을 비교하는 것은 특히 간단하고 신뢰할 수 있는 방식으로 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 주입 라인은 실린더별로 배기관으로 2차 공기를 도입한다. 이 실시예에 따르면, 압력 센서에 의해 검출된 압력 프로파일은 각각의 실린더에 할당된 압력 프로파일 구획으로 세분화된다. 각각의 실린더별 코킹 진단은 최종 생성된 실린더별 압력 프로파일 구획에서 후속적으로 수행된다. 주입 라인은 예를 들어 다수의 분기부를 가질 수 있으며, 여기서 각 실린더의 배기 밸브의 바로 하류에 있는 분기부의 단부는 각 실린더의 바로 하류에서 실린더별로 배기관으로 2차 공기를 주입한다. 따라서 예를 들어 압력 센서 또는 다수의 압력 센서가 실린더별 압력 프로파일 구획을 검출하여 주입 라인의 각 분기부의 코킹에 대한 실린더별 진단이 수행될 수 있는 것으로 고려될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 코킹의 진단은 특히 정확하고, 따라서 각각의 실린더에 할당될 수 있고, 따라서 주입 라인의 분기부의 각 코킹 상태를 특히 정확히 예측 또는 진단한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하기 위한 디바이스는 전술한 청구항 중 임의의 청구항에 따른 방법을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 구비한다. 디바이스는 예를 들어 엔진 제어 유닛일 수 있다. 디바이스는 엔진 제어 유닛의 일부이거나 예를 들어 내연기관을 구비한 차량에 추가 제어 유닛으로 설치되는 것도 고려될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 디바이스의 예시적인 실시형태 및 개선 사항은 도면에 예시되어 있고, 이하의 설명에 기초하여 보다 상세히 논의될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 2차 공기 시스템을 구비한 내연기관의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 압력 프로파일과 회전 속도 프로파일의 개략적 개요를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법을 실행하기 위한 블록도를 도시한다.
도 1은 엔진 블록(210), 흡기관(220), 배기관(230), 제1 람다 탐침(232), 제2 람다 탐침(234) 및 배기가스 촉매 변환기(236)를 구비한 내연기관(100)을 개략적으로 도시한다. 이 실시예에 따르면, 엔진 블록(210)은 4개의 실린더/연소실을 구비한다. 공기는 흡기관(220)을 통해 엔진 블록(210)으로 공급된다. 배기가스는 배기관(230)을 통해 엔진 블록(210)으로부터 배출된다. 배기관(230)은 오염 물질을 감소시키기 위한 목적으로 엔진 블록(210)의 하류에 배기가스 촉매 변환기(236)를 갖는다. 제1 람다 탐침(232)은 배기가스의 흐름 방향으로 엔진 블록(210)과 배기가스 촉매 변환기(236) 사이에 배치되고, 엔진 블록(210)의 하류에서 배기가스의 산소 함량을 검출하도록 구성된다. 제2 람다 탐침(234)은 배기가스의 흐름 방향으로 배기가스 촉매 변환기(236)의 하류에 배치되고, 배기가스 촉매 변환기(236)의 하류에서 배기가스의 산소 함량을 검출하도록 구성된다.
이 실시예에 따르면, 내연기관(100)은 2차 공기 시스템(300)을 구비한다. 2차 공기 시스템은 흡기 공기 라인(310), 2차 공기 펌프(320), 압력 센서(330), 2차 공기 밸브(340) 및 주입 라인(350)을 구비한다. 흡기 공기 라인(310)은 2차 공기 시스템(300)에 신선한 공기를 제공하는 역할을 한다. 신선한 공기 또는 흡기 공기는 예를 들어 내연기관(100)의 흡기관(220)으로부터 분기된다(도시되지 않음). 2차 공기 시스템(300)의 2차 공기 펌프(320)는 2차 공기(360)를 가압 및/또는 이송하는 역할을 한다. 2차 공기 시스템(300)의 압력 센서(330)는 2차 공기(360)의 흐름 방향으로 2차 공기 펌프(320)의 하류에 배치되고, 2차 공기 펌프(320)의 하류에서 2차 공기(360)의 압력을 나타내는 압력 프로파일을 검출하도록 구성된다. 2차 공기 시스템(300)의 2차 공기 밸브(340)는 2차 공기(360)의 흐름 방향으로 압력 센서(330)의 하류에 배치되고, 내연기관(100)의 배기관(230)으로 2차 공기(360)의 주입을 제어하도록 구성된다. 2차 공기 시스템(300)의 주입 라인(350)은 2차 공기(360)를 내연기관(100)의 배기관(230)으로 안내하는 역할을 한다. 주입 라인(350)은, 예를 들어, 2차 공기(360)가 내연기관(100)의 엔진 블록(210)의 배기 밸브의 바로 하류에서 내연기관(100)의 배기관(220)으로 주입되도록 그 단부에 다수의 분기부 또는 갈래부를 가질 수 있다.
도 1은 이 실시예에 따른 2차 공기 시스템(300)의 2차 공기 펌프(320)와 2차 공기 밸브(340)를 제어하도록 구성된 제어 유닛(400)을 추가로 도시한다. 이 실시예에 따르면, 2차 공기 시스템(300)의 압력 센서(330)는 2차 공기(360)의 검출된 압력 프로파일을 제어 유닛(400)으로 전송한다. 이 실시예에 따르면, 제1 람다 탐침(232)과 제2 람다 탐침(234)은 검출된 산소 프로파일을 제어 유닛(400)으로 전송한다. 이 실시예에 따르면, 제어 유닛(400)은 본 발명에 따른 코킹을 진단하는 방법을 수행하거나 제어하고, 이 방법의 결과를 평가하도록 추가로 구성된다.
도 2는 다이어그램 개요(500)를 개략적으로 도시한다. 압력 프로파일 다이어그램은 제1 다이어그램(510)에 도시되어 있다. 회전 속도 프로파일 다이어그램은 제2 다이어그램(520)에 도시되어 있고, 내연기관(100)의 다양한 구성요소로부터의 제어 신호는 제3 다이어그램(530)에 도시되어 있다. 시간(t)은 제1 다이어그램(510), 제2 다이어그램(520) 및 제3 다이어그램(530)의 가로축에 표시된다. 2차 공기 시스템(300)의 압력 센서(330)에 의해 검출된 압력(p)은 제1 다이어그램(510)의 세로축에 표시된다. 내연기관(100)의 회전 속도(n)는 제2 다이어그램(520)의 세로축에 표시된다. 따라서, 제1 다이어그램(510)은 시간(t)에 대한 압력 프로파일(512)을 나타낸다. 여기에서 2차 공기 펌프(320)에 의해 압력이 최대 압력값(513)으로 상승하는 방식을 볼 수 있다. 이어서 2차 공기 밸브(340)가 열린 결과 압력 강하가 발생하고 이는 제1 다이어그램(510)에서 볼 수 있다. 따라서, 제1 다이어그램(510)에는 제1 평균 압력값(514)과 제2 평균 압력값(515)이 형성된다. 제1 평균 압력값(514)은 주입 라인(350)이 코킹되지 않은 경우에 평균 압력값을 구성한다. 이것은 특히 제1 평균 압력값(514)이 제2 평균 압력값(515)보다 낮다는 사실로부터 알 수 있다. 따라서 제2 평균 압력값(515)은 2차 공기 시스템(300)의 주입 라인(350)이 부분적으로 코킹된 경우에 평균 압력값을 구성한다. 2차 공기 시스템(300)의 주입 라인 또는 주입 라인(350)들이 완전히 코킹되어 어떠한 2차 공기(360)도 내연기관(100)의 배기관(230)으로 전달되지 않는 경우, 평균 압력값(514, 515)은 최대 압력값(513)에 해당하는 데, 이는 2차 공기(360)가 2차 공기 시스템(300) 밖으로 흐를 수 없고 2차 공기 시스템(300)의 압력이 일정하게 유지되거나 심지어 2차 공기 밸브(340)가 열린 경우에도 더 증가할 수 있기 때문이다.
제1 다이어그램(510)에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 평균 압력값(514)과 제2 평균 압력값(515) 각각은 2차 공기 밸브(340)의 개방 직후 대응하는 시간 창(508) 동안 측정된 압력 프로파일(512)의 하위 엔벨로프 곡선을 구성한다. 다른 실시예에 따르면, 검출된 압력 프로파일(512)의 상위 엔벨로프 곡선 또는 단순 평균값도 고려할 수 있다.
제2 다이어그램(520)은 코킹을 검출하기 위한 방법을 실행하는 동안 시간(t)에 대한 회전 속도 프로파일(522)을 나타낸다. 제3 다이어그램(530)은 2차 공기 펌프(320)의 제어 신호(532), 2차 공기 밸브(340)의 제어 신호(534), 내연기관(100)의 시동 단계의 신호(536), 및 진단 과정의 신호(538)를 도시한다. 2차 공기 펌프(320)의 제어 신호(532)로부터, 시간(t0)에서 내연기관(100)의 시동과 동시에 또는 시동 직후에 2차 공기 펌프(320)가 활성화된 결과 2차 공기 시스템(300)의 압력이 증가됨을 알 수 있다. 2차 공기 밸브(340)의 제어 신호(534)로부터, 시간(t2)에서 2차 공기 밸브(340)가 작동하여 개방될 때, 2차 공기 시스템(300) 내의 압력이 떨어지는 것을 알 수 있다. 제2 다이어그램(520)에서, 내연기관(100)의 회전 속도가 시동 회전 속도 한계(524)를 초과한 때를 나타내는 시동 회전 속도 한계(524)가 표시되어 있다. 이 실시예에 따르면, 2차 공기 밸브(340)는 시간(t2)에서 시동 회전 속도 한계(524)가 초과된 직후에 개방된다. 따라서, 제3 다이어그램에서 시동 단계의 신호(536)는 내연기관(100)이 시동 회전 속도 한계(524)를 구성하는 회전 속도를 초과한 때를 나타낸다. 추가로 제1 다이어그램(510)에는 압력 임계값(516)이 표시되고, 이 실시예에 따라 코킹을 진단하는 방법이 수행될 수 있으려면 시간(t1)에서 압력 프로파일(512)이 이 압력 임계값을 초과하여야 한다. 제3 다이어그램(530)의 진단 과정의 신호(538)로부터, 압력 프로파일(512)이 압력 임계값(516)을 초과한 때에만 코킹의 진단이 시작되고 시간(t3)에서 종료되는 것을 알 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 코킹을 진단하는 방법을 실행하기 위한 흐름도(600)를 도시한다. 흐름도(600)는 코킹을 진단하는 방법의 실행을 개시하는 제1 단계(S1)에서 시작한다. 이어서 제2 단계(S2)에서 2차 공기 펌프(320)가 가동 중인지 여부를 점검하는 제1 질의가 수행된다. "예"인 경우 방법이 계속되고, "아니오"인 경우 질의가 다시 시작된다. 이어서 제3 단계(S3)에서, 2차 공기 시스템(300)에서 압력 임계값(516)에 도달했는지 여부를 점검하는 제2 질의가 수행된다. "예"인 경우 방법이 계속되고, "아니오"인 경우 질의가 다시 시작된다. 이어서 제4 단계(S4)에서, 제3 질의가 긍정적인 경우, 압력 프로파일(512)이 저장되고, 여기서, 예를 들어, 압력은 압력 센서(330)에 의해 검출되고, 저장을 위해 제어 유닛(400)에 등간격으로 전송된다.
이어서, 제5 단계(S5)에서, 내연기관(100)의 시동 단계의 종료에 도달했는지 여부를 점검하는 제3 질의(610)가 수행된다. "예"인 경우 방법이 계속되고, "아니오"인 경우 질의가 반복된다. 제5 단계(S5)가 긍정적인 경우, 압력 센서(330)에 의해 검출된 2차 공기 시스템(300) 내의 현재 압력이 바로 이어서 제6 단계(S6)에서 저장된다. 이 압력은 최대 압력값(513)으로 저장된다. 이어서, 제6 단계(S6) 직후의 제7 단계(S7)에서 2차 공기(360)를 주입하기 위해 2차 공기 밸브(340)를 개방한다. 이어서, 제8 단계(S8)에서, 시간 창(508) 동안 압력 프로파일이 검출되고, 평균 압력값 계산이 수행된다. 평균 압력값의 계산은 최소 압력 버퍼링을 통해 선택적 단계(S9)에서 수행될 수 있다. 여기서, 평균 압력값을 계산하는 데 사용되는 압력 프로파일(512)은 시간 창(508) 동안 동일한 크기의 세그먼트로 세분화되며, 여기서 최소 압력은 각 세그먼트에서 결정되고, 최소 압력의 합으로부터 산술 평균이 계산되고, 평균 압력값(514, 515)으로서 제어 유닛(400)에 전송된다. 단계(S8)에 이어서 단계(S10)에서 저장된 최대 압력값(513)에 대한 평균 압력값(514, 515)의 비율을 계산한다. 후속 단계(S11)에서, 비율 계산 결과를 저장하고 이어서 단계(S12)에서 미리 결정된 임계값과 비교한다. 이어서, 예를 들어, 비교 질의의 결과가 미리 결정된 임계값을 초과하는 경우 2차 공기 시스템(300)이 코킹된 것으로 식별된다. 이것은 도 3의 블록도(600)에서 코킹이 식별된 것(S13)으로 그리고 코킹이 식별되지 않은 것(S14)으로 개략적으로 예시되어 있다. 미리 정해진 임계값은 예를 들어 제어 유닛(400)에 저장될 수 있다.

Claims (10)

  1. 내연기관(100)의 2차 공기 시스템(300)의 코킹(coking)을 진단하는 방법으로서,
    상기 2차 공기 시스템(300)은 2차 공기(360)를 제공하기 위한 흡기 공기 라인(310), 상기 2차 공기(360)를 압축하기 위한 2차 공기 펌프(320), 2차 공기 주입을 제어하는 2차 공기 밸브(340), 상기 2차 공기 펌프(310)의 하류와 상기 2차 공기 밸브(340)의 상류 상기 2차 공기 시스템(300)에 배치되는 압력 센서(330), 및 상기 2차 공기(360)를 상기 내연기관(100)의 배기관(230)으로 주입하기 위한 주입 라인(350)을 포함하고, 상기 방법은,
    - 상기 내연기관(100)을 동작시키고 상기 2차 공기 펌프(320)를 활성화하여 상기 2차 공기 펌프(320)와 상기 2차 공기 밸브(340) 사이에 위치된 2차 공기(360)를 가압하는 단계로서, 상기 2차 공기 밸브(340)는 폐쇄된 상태인, 상기 2차 공기를 가압하는 단계;
    - 상기 2차 공기 밸브(340)를 개방시켜 상기 내연기관(100)의 배기관(230)으로 상기 2차 공기(360)를 주입하는 단계;
    - 상기 압력 센서(330)에 의해 압력 프로파일(512)을 검출하는 단계로서, 상기 압력 프로파일(512)은 상기 내연기관(100)의 동작 동안 상기 2차 공기 펌프(320)와 상기 2차 공기 밸브(340) 사이의 2차 공기(360)의 압력을 나타내는, 상기 압력 프로파일을 검출하는 단계;
    - 상기 압력 프로파일(512)로부터 최대 압력값(513)을 결정하는 단계;
    - 상기 압력 프로파일(512)로부터 평균 압력값(514, 515)을 결정하는 단계;
    - 상기 최대 압력값(513)을 상기 평균 압력값(514, 515)과 비교하는 단계;
    - 상기 최대 압력값(513)과 상기 평균 압력값(514, 515)의 비교 결과가 미리 결정된 임계값을 초과하는 경우 상기 2차 공기 시스템(300)이 코킹된 것으로 식별하는 단계
    를 포함하는, 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 2차 공기 밸브(340)의 개방 직전의 압력 프로파일(512)로부터 검출된 압력은 최대 압력값(513)으로 분류되고, 상기 최대 압력값(513)과 상기 평균 압력값(514, 515)을 비교하는 데 사용되는, 내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 평균 압력값(514, 515)은 상기 압력 프로파일(512)의 특정 시간 간격(508) 내에서 결정되고, 상기 시간 간격(508)은 상기 2차 공기 밸브(340)의 개방 시에 시작되는, 내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 특정 시간 간격(508)은 상기 2차 공기 밸브(340)의 개방 이후 시작하여 50㎳ 이상 300㎳ 이하인, 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 프로파일(512)로부터 상기 평균 압력값(514, 515)을 결정하기 위해, 대응하는 압력 프로파일 구획은 다수의 세그먼트로 세분화되고, 각각의 세그먼트의 압력 프로파일 최대값 또는 압력 프로파일 최소값이 결정되고, 상기 평균 압력값(514, 515)은 상기 압력 프로파일 최대값 또는 상기 압력 프로파일 최소값의 산술 평균인, 내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차 공기 시스템(300)의 코킹 진단은 상기 압력 센서(330)에 의해 결정된 압력 프로파일(512)이 미리 결정된 압력 임계값(516)을 초과하면 시작되는, 내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차 공기 시스템(300)의 코킹 진단은 상기 내연기관(100)의 아이들링 동작 동안 그리고/또는 상기 내연기관(100)의 저온 시동 후에 수행되는, 내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 최대 압력값(513)과 상기 평균 압력값(514, 515)을 비교하기 위해, 상기 최대 압력값(513)에 대한 상기 평균 압력값(514, 515)의 비율이 계산되고, 상기 비율은 상기 미리 결정된 임계값과 비교되는, 내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주입 라인(350)은 실린더별로 상기 2차 공기(360)를 주입하고, 상기 압력 센서(330)의 압력 프로파일(512)은 각각의 실린더에 할당된 실린더별 압력 프로파일 구획으로 세분화되고, 코킹의 실린더별 진단은 최종 생성된 실린더별 압력 프로파일 구획에서 수행되는, 내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하는 방법.
  10. 내연기관의 2차 공기 시스템(300)의 코킹을 진단하기 위한 디바이스로서,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법을 제어하도록 구성된 제어 유닛(400)을 포함하는, 내연기관의 2차 공기 시스템의 코킹을 진단하기 위한 디바이스.
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