KR0148796B1 - 내연기관에 공급되는 연료량 판정 방법 - Google Patents

Abstract

연료량을 결정하는 2가지 방법중 한가지 방법은 다음 흡입 행정 동안에 보급 될 수 있는 흡입관 압력이 산출되고, 이에 의해 다음 흡입 행정 동안에 주입될 연료량이 결정되는데 특징이 있다. 두 번째 방법은 흡입관 압력에 의해 결정된 공기량이 온도 영향을 고려한 모델에 의해 보정되는데 특징이 있다. 이들 2가지 방법은 연료량을 보다 양호하게 사전에 계산할 수 있도록 하는데 기여하며, 특히 비고정식 전이의 경우에 이점이 있다. 또한, 점화 시간은 사전에 계산된 공기량에 의해 설정되면 바람직하다.

Description

[발명의 명칭]

내연기관에 공급되는 연료량 판정 방법

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 각각의 행정동안 내연 엔진에 공급되어질 연료량을 판정하는 방법에 관한 것이다.

본 기술에서 알려진 방법은 제11도에서 도시된 공지된 장치를 참조하여 후술하기로 한다. 상기 이러한 장치는 제어치를 판정하는 수단 (11)과, 비고정식 전이치를 판정하는 수단 (12)과, 조절 수단 (13)과, 흡입관 (18)에서 트로틀플랩 (15), 주입 밸브 장치 (16) 및 압력 센서 (17)를 가지며 또한 배기관 (20)에서 람다 (lambda)탐침 (19)을 갖는 내연 엔진 (14)을 포함한다. 초기에는 내연 엔진 (14)은 제어 가능하게 작동되는 것으로 여겨진다. 이러한 경우에 있어서, 제어치를 판정하는 수단 (11)으로부터의 신호만이 주입 밸브 장치 (16)에 대해 작용한다. 동작 파라미터값, 특히 프로틀 플랩 (15)의 설정각 및 엔진 속도가 제어치를 판정하는 수단 (11)에 제공되어, 수단 (11)은 주입 시간 신호를 방출한다. 또한 흡입관 압력 센서 (17)로부터 나온 압력 신호만이 입력 신호로서 제어치를 판정하는 수단 (11)에 공급될 수 있다. 다음에 주입 시간이 측정된 압력에 비례하여 기본적으로 설정된다. 전부하 범위에서 동작 파라미터값의 함수로서 특성군으로부터 판독 출력된 값으로 신호가 유리하게 정정된다.

주입 시간을 간단히 제어하는 것은 희망의 배기 가스량을 달성하기 위해서는 종종 불충분하다. 이것은 람다 탐침 (19) 및 조절 수단 (13)의 도움으로 개선될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 람다 탐침 (19)으로부터의 람다 실제값은 비교기 단 (21)에서 람다 희망값과 비교되어, 이의 차값이 조절 수단 (13)에 제어 편차로서 제공되며, 조절 수단 (13)은 제어 편차의 함수로서 설정값 논리단 (22)에서 제어치를 판정하는 수단 (11)에 의해 제공된 값으로 배율되어진 조절 계수 RF 의 형태로 설정값을 판정한다. 상기 제어 회로는 희망의 람다값이 단독으로 얻어질 수 없는 제어값이 그럼에도 불구하고 이러한 목적을 달성할 수 있는 방법으로 정정되는 것을 보충해준다.

주입될 연료량이 제어되는지 또는 중복 조정의 파일럿 제어가 있는지의 여부에 관계없이, 제어값 판정 수단 (11)에 의해 판정되는 값들은 정상적으로 정지 동작 상태에서 판정되어짐을 기억해야 할 것이다. 그러나, 예컨데, 제 1 정지 동작 상태와 제 2 정지 동작 상태사이에서 가속이 발생되는 경우, 이동안에 가속 강화가 필요로 된다. 비정지 전이 값 판정 수단 (12)을 제공하여 본 실시예에 따른 비정지 상태 및 기타 다른 비정지 상태들을 처리할 수 있다. 만일 동작 파라미터값이 높은 시간 변화로 인하여 변화되는 경우, 비정지 전이 값 판정 수단 (12)은 비정지 보정단 (23)에서 논리적으로 제어값과 결부되는 값들의 시간 시퀀스를 산출시킨다.

비정지 보정은 단지 제어 시스템 또는 중복 조정의 파일럿 제어 시스템을 통해서 이루어질 수 있다. 모든 실질적인 응용에 있어서, 새로운 비정지 전이 함수들을 초기화하는 다수의 비정지 조건들이 짧은 시간의 시퀀스로 만족되는 상기 상태의 경우 특별한 문제들이 야기된다. 이결과, 실제로 바람직하지 못한 방식으로 서로를 강화하거나 또는 상쇄시키는 오버랩이 발생될 수 있다.

이러한 형태의 오버랩을 방지하기 위해서, 연속적으로 동일한 방법을 통해 제어값을 판정하기 위한 다시 말해서 정지 동작 상태 또는 비정지 동작 상태사이에서 편차가 발생하지 않도록 하기 위한 노력이 있어 왔다. 이러한 방법은 Non-stationary behaviour - a new factor in engine tuning by M. Theissen, H.-St. Braun and G. Kramer in Conference Volume 1 Aachener Conference, Vehicle and Engine Technology '87, Aachen October 1987. 에 기술 되어 있다. 특정한 측정이 취해지지 않을때, 비정지 방법에 있어서의 제어값 판정상의 발생 에러는 갱신 에러, 위상 에러 및 벽막 (wall-film)에러로 지정된다. 갱신 에러는 통상의 방식, 즉 다음 행정동안 주입될 연료의 량을 계산한후 비정지 이벤트가 발생하고 그리로 이 이벤트에서 계산되는 새로운 연료량이 흡입 행정이 끝나기 전에 계산될 수 있을때, 후주입이 발생되는 식으로 처리된다. 벽막 에러는 여러가지 동작 파라미터값의 함수에 따라서 개별적으로 개산된다. 위상 에러는 공기량 메터기가 연소시 흡입되는 공기뿐만 아니라 흡입 관내에서 압력을 증가시키는 공기를 측정한다는 사실로부터 특별히 유래되는 에러이다. 이 위상 에러는 공기량 메터기로부터 나오는 신호의 기울기를 흡입관 압력의 기울기로 조정하므로써 보상된다. 그러므로, 흡입관 압력이 측정되고, 각각의 행정에서 연소시 흡입되는 공기량은 흡입관 압력에 의해 판정된다.

상기 위상 에러는 비정지 상태에서 공기량 메터기로부터 나오는 신호의 기울기를 압력 센서로부터 나오는 신호의 기울기로 조절하므로써 조정되기 때문에, 이러한 방법은 연소시에 흡입되는 공기량이 측정된 흡입 압력으로부터 직접 판정되는 표준 방법과 유사한 방식으로 이루어진다. 그러나, 이러한 방법에서, 이들 방법들이 비선형 방법시에 발생하는 위상 에러를 충분히 만족스럽게 보상하지 못하는 것으로 알려져 있다.

본 발명의 목적은 각각의 행정동안에 내연 엔진으로 들어가는 연료량을 판정하는 방법을 제공하는 것으로써, 이 방법을 통해서 위상 에러가 방지될 수 있다.

본 발명은 특허청구 범위 제 1 항 및 제 10 항의 특징으로 부여되어 있다. 제 1 항에 따른 방법에 대한 추가의 양호한 실시예들은 종속항 2-9 에 부가되어 있다. 두개의 방법은 서로 개별적으로 이용되거나 또는 서로 공동으로 이용된다. 점화 시간에 대한 추가의 보정 방법이 제 11 항에 부가되어 있다.

특허청구 범위 제 1 항에 따른 방법은 연소시에 흡입되는 공기량이 현재 측정된 흡입관 압력으로부터 판정되는 것이 아니라 다음의 행정동안에 발생하는 흡입관 압력으로부터 판정되며, 공기량의 계산이 이전에 계산된 흡입관 압력으로 이루어짐을 특징으로 하고 있다. 이러한 절차는 비정지 전이 동안에, 흡입관 압력이 행정에서 행정으로 비교적 예리하게 변한다는, 다시말해서 다음의 행정동안에 주입되는 연료량의 경우에서, 흡입관의 압력이 미리 계산될때 최적의 제어값이 얻어질 수 있다는 사실을 이용하고 있다.

제 10 항에 따른 방법은 흡입관 압력으로 판정되는 공기량이 특히 온도 영향에 따라 취해진 값으로 보정될 수 있는 것을 특징으로 한다.

연소시에 흡입되는 공기량은 압력 상태에 견주어 예상될 수 있는 공기량과는 일치하지 않는다. 여기서, 압력 상태는 사실 공기 질량이 아닌 공기 부피의 흐름에 영향을 준다는 것을 기억해야 할 것이다. 특정 부피를 갖는 공기 질량은 또한 흡입되는 공기의 온도에 따라 변한다. 그러나, 내연 엔진에 있어서의 온도 조건은 비정지 전이 동안에 변한다. 보정값과 동작 파라미터값간의 관계는 미리 설정될 수 있다. 이러한 미리 설정된 관계는 처음에 흡입관 압력으로 판정되는 공기량을 보정하는데 활용된다.

특허청구 범위 제 1 항에 따른 후속되는 행정동안에 흡입관 압력을 판정하는데는 여러가지 대안들이 특정화되는데, 이 대안들은 여러가지 양상에 따라서 각각의 특별한 장점을 갖는다.

흡입관 압력이 특정 함수에 따라서 시간적으로 변화한다는 것을 가정함으로써 다음의 흡입관 압력이 계산될 수 있다.

가장 간단한 경우로써, 선형적인 변화가 가정되지만은, 그러나 이것은 변화시 1차 전이 함수가 요구될때 계산값과 측정값간에 아주 미소의 편차가 발생되는 것으로 나타난다. 여기에는 4개의 파라미터가 있다. 이들 파라미터는 예컨데 현재의 주기가 포함된 3개의 일련 주기 동안의 흡입관 압력 및 중지 발생 시간을 측정하고, 이 값들을 저장하고 그리고 나서 4개의 측정 결과로부터 파라미터의 현재 값을 계산하므로써 판정될 수 있다. 이렇게 해서 설정된 전이 함수를 이용하여 다음 행정 동안에 존재하는 흡입관 압력이 판정될 수 있다. 이 방법은 항상 현재의 값으로 작용을 하는 다시 말해서 특성군이 없이 작용하는 것을 특징으로 하는바, 결과적으로 특히 트로틀 플랩의 고정 각도의 변화에 의해서 흐름 단면의 변화가 있은 후에, 이러한 형태의 변화가 추가적으로 발생되지 않을때 정확성이 고도로 높아진다. 그러나, 단면이 계속적으로 변하면, 전이 함수의 매개 변수 또한 계속적으로 변하지만 이것은 충분히 고려하지 않는다. 왜냐하면 이미 쓸모없는 값이 계산에 사용되기 때문이다.

후자의 경우에, 더 정확성이 있는 과정은 반드시 현재의 흡입 단면, 현재의 속도 및 현재의 흡입관 압력에만 기초하여 다음 행정동안 십중팔구 우세한 흡입관 압력을 판정하는 과정이다. 새로운 값을 얻는 것은 각 계산 주기의 시작이 전이 함수의 시각으로 정해지고 특성군이 사용될때 특히 하나는 전이 함수의 최종치를 위해 하나는 전이 함수의 시간 상수를 위해 사용될때 가능하다. 마지막 매개 변수는 현재의 흡입관 압력을 판정함으로써 정해진다. 이 판정은 흡입관 압력을 측정하거나 또는 점화식에서 전주기에서 그다음 잇따르는 압력으로 계산된 그 흡입관 압력을 현재의 압력으로 사용함으로써 지어진다. 제 1 대안의 이점은 현재의 흡입관 압력은 항상 믿을만하게 정확한 값에 있다. 그러나 압력 센서 즉 비교적 값비싼 부품이 요구되는 결점이 있다. 제 2 대안의 이점은 압력 센서의 필요성이 없다는 것이나, 점화식으로부터 계산된 압력은 실제 압력과 약간 벗어날 수도 있다.

흡입관의 압력을 측정하게 되면, 유익한 추가 전개에 따라서 상기 특성군에서의 수치를 적용할 수 있다. 공기 덩어리 흐름의 측정은 추가 응용을 가능하게 한다. 앞서 계산된 공기량에 의해 공급되는 연료량뿐만 아니라 연소 시간을 판정하는 것이 현저하게 이롭다.

[도면의 간단한 설명]

본 발명은 도면에 의해 도시되는 전형적인 실시예에 의해 아래에서 상세하게 설명한다.

제1도 내지 제4도는 트로틀 플랩의 세트각도에서의 변화, 흡입관 압력의 관련된 변화, 관련된 온도에 따른 공기량의 변화 및 벽막 연료량의 변화에 관하여 시간적으로 나타낸 도면을 도시하며,

제5도는 블록도의 형태로 양호한 방법 흐름도를 도시하며,

제6도 내지 제8도는 다음 주기동안 십중팔구 우세한 흡입관 압력을 판정하기 위한 부분 방법 흐름도를 보이며, 부분 방법 흐름은 제6도에서는 흐름도로 그러나 제7도 및 제8도에서는 블록도로 나타나 있고,

제9도는 응용 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시하고,

제10도는 흡입 행정과 계산 주기 사이의 시간 관계를 설명하는 선도를 도시한다.

[전형적인 실시예의 설명]

다음의 설명은, 흡입관은 공기의 흐름 단면을 조정하기 위해서 제10도의 트로틀 플랩에 해당하는 트로틀 플랩이 있다고 가정한다. 따라서, 트로틀 플랩각은 언제나 흐름 단면을 대신해서 언급된다. 또다른 디바이스 예를 들어 슬라이드 또는 라멜라(lamellar)장치가 단면을 조정하는데 트로틀 플랩을 대신해 사용되면, 따라서 변위 이동 또는 라멜라 각도가 트로틀 플랩각을 대신하여야만 한다. 또한 이후로는 연료공급은 분사 밸브 장치에 의해 이루어진다고 향상 가정한다.

그러나, 또다른 연료를 비례적으로 공급하는 장치 예를 들어 카브레타를 사용하는 것도 또한 가능한데, 카브레타는 흡입 행정에 있어서 특정 연료량이 흡입된 공기량에 더해지도록 항상 정해져 있다. 마지막으로 아래에서 설명하는 과정에 따라 계산되는 값이 연료량을 제어하기 위해서만 사용되는가 또는 복합 조정(superposed regulation)의 파일럿 제어(pilot control)를 위해 사용되는가는 중요하지 않다는 것을 지적해 둔다.

양호한 전형적 실시예는 이제 제1도 내지 제5도에 의해 설명한다.

제1도에서, 트로틀 플립각 α는 시간 t에 대해 그려져 있다. 시점 to에서, 트로틀 플랩각은 이전의 불변의 값에서 이전의 오리피스(orifice)보다 오리피스 단면에 상당하는 새불변의 값으로 급격하게 변한다.

증가된 오리피스 단면의 결과로서, 흡입관 압력은 트로틀 플랩각의 변화에 따라 특히 본질적으로는 일차의 전이함수에 따라 즉, 다음식에 따라 상승한다.

흡입관 압력 ps(t)에서의 시간 변화는 제2도에 그려져 있다.

이것에 의해, 흡입관 압력이 현재 시점보다 시간 간격 △t(w)만큼 늦는 시점에서 어떤 값을 취하는가를 예측하는 것이 가능하다. 이 시간 간격은 마찬가지로 제2도에 그려져 있다.

흡입관 압력이 실제 계산시 특정 시간 간격에 대한 예측이 아니라 특정 크랭크-각 간격에 대한 예측이 있어야만 한다는 것을 다음에서 기억하고 있어야만 한다.

간단하게 하기 위해, 우선 예측되는 시간 간격은 항구히 고정된 크랭크-각 간격 720° 즉, 특정 고정된 실린더에 있어서 두 흡입 행정사이의 간격에 상당한다. 그러면 특정 실린더를 위한 계산 주기의 수는 이 실린더의 흡입 행정수와 동일하다. 특정 현재의 계산 주기는 이후에 문자 n으로 나타낸다.

제5도에 따라, 흡입관 압력은 압력 계산을 위한 수단(24)에서 계산된다. 현재의 계산 주기(n)동안, 고려중인 하나의 특정 실린더의 다음 흡입 행정동안 십중팔구 우세한 압력 ps(n+1)이 계산된다. 계산예는 제1도 내지 제6도와 관련지어 아래에서 추가로 설명한다.

다음 흡입 행정시 흡입될 가능성이 많은 잠정적인 공기량 mLV(n+1)은 다음 행정을 위한 흡입관 압력 pS(n+1)로부터 계산된다.

전부하 범위를 제외하고는 이 량은 흡입관 압력에 본질적으로 비례한다는 것이 알려져 있다.

전형적인 실시예에서, 잠정적인 공기량 mLV(n+1)은 특히 계산된 흡입관 압력 pS(n+1), 속도 w 및 엔진 온도 tw의 값으로 제시된 1군의 공기량 특성(25)로부터 읽어낸다.

흡인관 pS(t)의 함수로서 잠정적으로 계산된 공기량 mLV(t)의 시간 추세는 제3도에 나타나 있다. 제3도에서, 추가 공기량 특히 연소를 위해 실제 흡입되는 공기량 mL(t)를 구하기 위해 잠정적인 공기량에 가해져야 되는 온도 변수에 따른 공기량 mLT(t)가 그려져 있다. 온도 변수에 따른 공기량 mLT(t)는 보조 온도 변수 △T(t)에 의해 계산된다. 이것을 위해, 제5도에 따라 보조 변수 TStat(n), h1(n) 및 h2(n)을 1근의 보조-온도-변수 계산 주기 n의 트로틀 플랩각, 속도 및 엔진 온도의 값들로 제시된 특성(26)에서 읽어낸다.

읽어낸 값은 점화식 계산을 위한 수단(27)에 의해 미래값 △T(n+1)로 바꾸어지고, 이것은 상수 kT 및 잠정적 공기량 mLV(n+1)로 곱하여지고, 이와같이 얻어진 온도 변수에 따른 공기량 mLT(n+1)은 잠정적 공기량 mLV(n+1)에 더해진다. 이와같이 판정된 흡입관으로부터 흡입되는 공기량 mL(n+1)로부터, 특정 람다값을 구하기 위해 공기량에 더해질 연료량을 계산하는 것이 가능하다. 제5도에 따라, 변환은 디바이더 단(28)에서 이루어진다. 그러나, 그렇게 계산된 연료량은, 얼마간의 연료가 또한 벽막(wall-film)을 형성하는데 추가로 사용되거나 또는 제1도와 대조적으로 가속 대신 감속을 시작하면 벽막으로부터 해방되므로, 흡입된 공기량이 더해질 연료량과 똑같지 않다. 따라서, 흡입된 공기량 mL(n+1)로부터 계산되는 연료량은 단지 잠정작인 연료량 mkV(n+1)이다.

잠정적인 연료량 mkV(t)의 시간 추세는 제4도에 그려져 있다. 벽막 형성을 위해 추가로 분사될 연료량 mK(t)도 또한 거기에 그려져 있다.

분사될 실제 연료량 mk(t)는 잠정적 연료량 및 벽막 형성에 필요한 연료량의 합이다. 이 합산도 또한 제5도에 나타나 있다.

그러므로, 방법의 흐름은 대체적으로, 흡입관의 압력이 트로틀 플랩 각도로부터 계산되고, 흡입되는 공기의 양이 흡입관의 압력으로 가판정되고, 이 가판정된 값은 온도 변화에 따른 값으로 보정이 되고, 소정의 람다값을 얻는데 필요로 되는 연료량은 상기 보정값으로부터 계산되고, 이 연료량은 벽막모델(wall-film model)을 통해 보정되어 현재 행정을 뒤따르는 행정에 대해 주입될 실질적인 연료량이 얻어지게 되는 과정으로 이루어진다.

이제, 압력에 대한 계산이 어떻게 양호하게 수행되는가에 대한 실시예를 제6-8도를 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 제6-8도와 관계하여 설명된 제3단계 방법에 대한 동작 포인트는 제2도 및 식(1)에 따른 1차 전이함수이다. 1차 전이함수는 트로틀 플랩 각도에서의 갑작스런 변화가 있은 후, 내연 엔진상에서 관측되는 작용을 가장 정확하게 나타낸다.

식(1)의 1차 전이함수는 3개의 파라미터, 구체적으로는 최종압력 pStat, 초기압력 pS(to) 및 시간 정수 kp를 가지고 있다. 제6도에 따른 방법은 상기 3개의 파라미터 모두가 압력 측정으로 판정되지만은 이에 반해서 제7 및 8도의 방법에서는 2개의 파라미터가 특성군으로부터 판정되며 세번째 파라미터는 압력 측정으로 얻어질 수 있거나 그렇지 않으면 점화식을 이용함으로써 상기 세번째 파라미터의 판정을 생략할 수가 있다. 점프 시간 to는 각각의 계산 주기에서 영(0)으로 리세트 되며, 이 결과 pS(to)=pS(n)이 된다.

제6도의 일부 공정에서, 현재의 계산 주기동안 압력 pS(n)이 단계 s1,6에서 측정된다.

이와같이 새로 측정된 값과 그리고 이전 주기에서 측정된 두개의 값 ps(n-1) 및 pS(n-2)로부터, 식(1)의 3개의 파라미터가 단계 s2.6에서 판정되며 이렇게 해서 주기 n+1시간에서의 흡입관 압력 pS(n+1)이 식(1)으로부터 판정된다. 단계 s3.6에서, 최종 주기의 압력값은 최종 주기의 압력값으로서 판정이 되지만은 현재 주기의 압력값은 이전 주기의 압력값으로 판정이 되어, 이들 두개의 값들을 주입될 연료량을 계산하기 위한 추가의 방법 단계의 실행후 단계 s1.6이 다시 다음 주기에 도달될때 과거의 값으로써 유효하며, 이렇게 해서 측정된 압력은 현재의 압력이 된다. 그리고 나서, 상기 압력 계산 방법은 다음 주기동안 압력값을 제공하는데, 이 압력값은 제1도에 보인 바와같이 트로틀 플랩 변화가 갑자기 발생할때 측정되는 값과 매우 밀접하게 대응한다. 특히, 상기 전이 식은 모든 측정 포인트에 적용되는바, 즉 상기 3개의 파라미터는 불변하는 상태로 남아있게 된다. 그러나, 만일 트로틀 플랩 각도가 측정 포인트들 사이에서 변하게 되면, 상기 파라미터들 역시 변하게 되어 각각의 파라미터가 서로 다른 시간에 인가되게 된다. 하지만 단계 s2.6에서는 상기 전이함수가 항상 유효한 것으로 가정된다.

대조적으로, 현재의 주기전에 발생하는 트로틀 플랩 변화는 제7도 및 제8도를 참조로 하여 설명하게 되는 방법에 영향을 끼치지 않는다.

상기 두개의 방법에서, 식(1)의 3개의 파라미터중 2개는 특성군 즉, 최종 압력 pStat 및 시간 정수 kp로부터 판정되며, 이들 값들은 트로틀 플랩 각도 α 및 현재의 주기에서의 속도값에 따라 변한다. 따라서, 정지 압력 pStat(n)은 값 α(n) 및 w(n)을 지정하는 정지 압력 특성(28)군으로 판정되며, 상기 값으로 유효한 시간 정수의 값 kp(n)은 상기 값으로 지정 가능한 시간 정수 특성군으로 판정된다. 정지 압력 및 시간 정수의 값은 식 계산 수단(30)에 공급되며, 이 수단(30)에 현재의 흡입관 압력값 pS(n)이 또한 인가된다. 세번째 파라미터 to는 상기 측정값을 이용하므로써 식(1)로부터 계산될 수 있다. 이 계산이 이루어질때, 다음 주기동안은 발생하는 흡입 압력 pS(n+1)은 식(1)로 계산된다. 그러므로, 이 방법에서 세개의 파라미터 모두는 현재 이용가능한 측정값을 토대로 하여 판정한다.

따라서, 비정지 모드에서, 제6도를 참조로 하여 설명된 방법으로 성취될 수 있는 정확도와 비교해서, 정확도가 더욱 증가하게 된다. 그러나, 정지 모드에서, 압력 측정값을 설정하는 방법은 특성값들을 동반하고 있지 않기 때문에 다소 더 정확해진다.

이제 제8도를 참조로 하여 설명된 방법은 아주 간단한 수단과 더불어 이루어진다. 특히, 이 방법은 압력 측정을 필요로 하지 않으며, 어떤 경우에서도 내연 엔진상에서 이용가능한 트로틀 플랩 각도 α 및 속도 w 값만을 이용한다. 제7도를 참조로 하여 상술한 특성군들은 이들 값으로 지정된다. 재8도의 방법은 흡입관 압력 pS(n)이 측정되는 것이 아니라 점화 계산 수단(31)의 점화식으로부터 판정된다는 점에서 제7도의 방법과는 다르다. 이것은 다음 식에 따라서 실행된다.

이 점화식으로 판정되는 다음 주기 동안의 흡입관 압력 pS(n+1)는 다음 주기에서 계산 수단에 기억되는데, 이 계산수단은 제8도에서 감지/홀딩 수단(32)로 표시되어 있다. 이후의 주기에서, 상기 한 방식으로 계산된 다음 주기동안의 압력 pS(n+1)은 현재의 압력값 pS(n)이 된다. 인수 G와 시간 정수 kp는 식(1)에서와 같이 상호 전환이 가능하다. 상기 방법은 제7도의 방법과 비교할때 장단점을 갖지만은 비교적 값비싼 압력 센서를 필요로 하지 않는다는 점에서 제7도의 방법에 비해서 장점을 지닌다. 대조적으로, 다음 주기동안 완전 정확하게 계산되지 않는 값이 다음 계산에서 정확하게 가정되는 현재의 값으로 관련되어지기 때문에 흡입관 압력의 계산에 있어서 에러가 전송된다는 단점이 있다.

제6도와 제7도의 방법과의 비교에 비해서, 제7도의 방법 및 제8도의 방법은 매우 새로운 것이지만은, 상기 값들이 특성군(여기서, 약간 부정확한 값들이 종종 내연 엔진용으로 확정될 수 있다.)으로부터 판정되어야만 하는 단점이 있다. 이러한 결점은 조정 방법을 통해서 해소될 수 있다. 상기와 같은 방법의 실시예가 제9도와 관계해서 상세히 설명되어 있다. 제9도에 따른 조정 방법의 제1단계 s1.9에서, 현재의 주기 n 동안에 발생되는 흡입관 압력 pS(n)이 측정된다. 단계 s2.9에서, 이 측정값은 다음 주기동안 이전 주기에서 계산된 압력값과 비교된다. 단계 s3.9에서, 두개의 값이 소정의 한게값 △pS 보다 큰 차이로 서로 편차가 나는 경우, 시간 정수 g가 소유해야 하는 값이 계산되어 이전 주기에서의 계산으로 현재의 주기에서 측정되는 값이 제공되게 될 것이다. 이 값이 판정될때, 트로틀 플랩 각도 및 속도의 상관 값으로 확정되는 값들이 새로 계산된 값으로 보정된다. 상기와 같은 보정이 이루어지는 방식에 대해서는 추가의 조정방법이 설명되어 있는 독일연방공화국 특허 공부 제36 03137 A1를 참조하길 바란다.

단계 s3.9가 끝나거나 또는 단계 s2.9에서의 질문에 대해 부정 응답이 나왔을 때, 스텝 s4.9가 도달된다. 이 단계에서는 정지 동작 상태가 존재하는지의 여부가 조사된다. 만일 정지 동작 상태가 존재하지 않는 경우, 방법은 단계 s1.9로 되돌아간다. 대조적으로, 정지 동작 상태가 존재하는 경우, 정지 압력 pStat(α,w)는 단계 s5.9에서 측정된다. 단계 s6.9에서는 상기 측정값이 지정 변수 α 및 w의 현재값으로 기억된 입력값과 비교하여 소정의 한계값 △pStat 보다 크게 차이가 나는지를 조사한다. 만일 차이가 나는 경우, 특성값은 단계 s7.9에서 상기 측정값으로 보정된다. 따라서, 시간 정수 특성군의 보정에 있어서 상기 스테이트먼트는 이것의 세부 사항에서 적용이 된다. 단계 s7.9가 끝난후 그리고 또한 단계 s6.9에서의 질문에 부정 응답이 나오는 경우, 방법은 단계 s1.9로 되돌아간다.

제6,7 또는 8도 및 제9도에 따른 방법은 또한 공동으로 실행될 수 있다. 예컨대, 상기 모든 방법은 병렬로 연속 동작된다. 만일 최종적인 세개의 측정이 행해지기 전에 트로틀 플랩의 변화가 발생되지 않는 경우, 제6도에 따른 방법 수단으로 계산되는 압력값이 이용된다. 대조적으로, 만일 트로틀 플랩의 변화가 발생하는 경우, 제7도 또는 제8도에 따른 방법 수단으로 계산되는 압력값이 이용된다. 상기한 방식으로 특성군에 대한 조정이 연속으로 발생된다.

본 기술에 대한 상세한 설명에서, 흡입 압력이 연속적으로 측정되고 그리고 후속되는 흡입 행정동안의 주입 시간이 현재의 흡입 압력값으로부터 계산되는 직렬 형태의 시스템에 대해 설명했다. 이러한 형태의 시스템에 있어서, 제어값을 판정하는데 있어서의 정확성은 본 발명에 따른 방법으로 판정되는 흡입 압력을 사용하는 경우, 다시 말해서 특정 실린더의 다음 흡입 행정시에, 현재 측정된 흡입 압력이 아닌 이전에 계산된 흡입 압력을 사용하는 경우 상당히 개선될 수 있다.

제3도 및 5도를 참조하여 상기에 이미 간략하게 언급한 것처럼, 만일 계산값이 온도에 따른 공기 질량 mLT에 의하여 또한 수정되면 더욱 개선된 것이 얻어진다. 이 측정은 상기 서술된 흡입 압력의 소정 계산없이 또한 실행되며, 즉 다시 말해서 현재 측정된 흡입관 압력이 다음 사이클동안 우세한 흡입관 압력으로서 사용될 때 또한 실행된다.

상기 온도에 따른 수정은 흡입관 및 엔진내로 흐르는 질량에 흡입관 및 엔진 모두가 비교적 차거울때와 흡입관이 차갑고 엔진이 뜨거울때 다르게 할당된다는 사실에 근거한다. 그러므로 연소시키기 위해 엔진내로 흐르는 공기 질량은 흡입관 압력뿐만 아니라 온도차에 의존한다. 상기 온도 영향으로 인한 시간 동작은 2차의 전이 함수에 의하여 비교적 밀접하게 시뮬레이트(simulate)되며, 전이 함수는 동작 변수값 증 정지온도 △TStat에 밀접하게 의존하는 단지 하나의 파리미터를 필수적으로 갖는다. 상기 정지 온도는 크로틀 플랩(throttle flap)각, 속도 및 엔진 온도값 즉 △TStat(n)=f(α(n), w(n),tw(n))를 경유하여 어드레스(address)할 수 있는 보조-온도-변화 특성(26)의 계통에서 기록된다. 점화식은 다음과 같다.

상수값 k1(n) 및 k2(n)은 정지 온도 △TStat(n)에 대해 대응하는 방식으로 보조-온도-변화 특성의 계통으로부터 또한 판독된다. 이들 변화에 의하여, 상기 언급된 점화식(3)은 점화식을 계산하기 위한 수단(27)에서 계산된다.

잠정적으로 계산된 공기 질량 mLV를 수정하기 위하여 사용된 보조 변수 △T는 온도의 디멘죤을 단순히 명료하게 하기 위하여 사용되며, 그것에 의해 수정되는 영향은 주로 온도에 의한 영향이라는 사실을 나타낸다. 수정 변수는 또한 직접적으로 비디멘죤이 된다. 온도 효과에 추가한 효과 특히 진동 효과는 상기 언급된 점화식을 수정하므로써 고려되며 예들들어 삼각 진동 함수에 의한 곱셈에 의하여 또한 고려된다.

고려된 수정값과 더불어서, 연료에 제공되는 공기 질량은 다음과 같이 얻어진다.

조정 방법은 공기 질량 mL에 관계되어 또한 실행된다.

이런 이유로, 계산된 공기 질량 mL(n+1)은 사이클 n+1 동안 실제로 흡입된 공기 질량과 비교된다. 예를들어, 이 측정은 공기 질량 흐름을 검출하는 공기 질량계에 의하여 이루어진다. 흡입된 질량은 질량 흐름 및 흡입 시간으로부터 얻어진다. 만일 실제로 흡입된 공기 질량과 계산된 공기 질량 사이의 차가 한계값을 초과하면, 정지 온도 TStat는 역으로 계산하는 것이 바람직하며, 그것에 의해 수정된 정지 온도는 수정한 공기 질량을 제공한다. 그리고나서, 수정된 정지 온도가 특성(26)의 계통에서 기록된다.

계산된 공기 질량 mL(n+1)로부터 시작되며, 한편으로는 점화 시간이 설정되고 다른 한편으로는 이 공기 질량에 가해진 연료 질량이 계산된다. 점화 시간의 설정은 속도/공기/질량/점화 시간 특성의 종래 계통을 선택하므로써 실행된다. 만일 종래 계통 특성 선택이 현재 측정된 공기 질량값에 의하여 이미 이루어지지 않으면 종래의 계산된 값의 수단에 의하여 이루어지는 장점이 있다. 점화 시간은 특성 계통으로부터 계산되는 대신에 방정식에 의하여 속도 및 공기 질량값으로부터 계산된다. 이 경우 또한, 계산은 예정된 공기 질량값에 의하여 실행되고 현재의 공기 질량값에 의해서 실행되지는 않는다.

연료 질량은 구동 스테이지(27)내 소정의 바람직한 람다(lambda)값λSOLL(n+1)에 의한 공기 질량으로부터 계산된다. 바람직한 값에 의한 공기 질량 mL(n+1)의 분할에 의해 얻어진 연료 질량은 단지 잠정적인 연료 질량 mkV(n+1)이다. 연료 공급이 증가될때 얼마나 많은 연료가 벽막의 빌드-업(build-up)내에 포함되는지 또는 연료 공급이 감소될때 얼마나 많은 연료가 벽막의 제거로부터 얻어지는지를 여전히 고려할 필요가 있기 때문에 그것은 잠정적으로 된다. 벽막 수정은 C.F 아퀴노에 의하여 제조된 51 중앙 연료 주사 엔진의 일시적인 A/F 제어 특성이 SAE 페이퍼 81 0494, 페이지 115에 바람직하게 서술된 공지된 방법에 의해서 이루어진다. 따라서, 벽막 연료 질량 mKF의 시간 변화는 다음 방정식에 따른 연료 공급 질량 mkZ로부터 계산된다.

여기서 X=침전율

T=증발 시정수

이 결과로부터, 다음 방정식과 같이 벽막 또는 이 내부에서 융합되어 발생한 전이 연료량 mK는

그리고 나서, mk(n+1)이 주입된 실제 연료량은 다음과 같이 계산된다.

상기 언급된 전이 함수 및 흡입관 압력 또는 온도 영향을 계산하기 위한 점화식은 사전 측정으로부터 나타나는 예를 단지 가르킨다. 특수한 사용에 있어서, 다른 전이 함수 및 관련된 점화식은 실제로 측정된 조건을 또한 훨씬 잘 설명한다. 임계 소자는 두가지 방법이 이용되며, 이들 각각은 공지된 방법으로 개선시킨다. 상기 방법은 각각 개별적으로 또는 결합하여 사용된다. 이것이 어떻게 판정되든지 관계없이 온도-효과 모델에 의하여, 하나의 방법은 다음 흡입 사이클동안 특히 우세한 흡입관 압력을 사전에 계산하는 것을 포함하고 나머지 하나의 방법은 흡입관 압력의 수정을 포함한다.

단순화하기 위하여, 컴퓨팅(computing) 사이클은 개개의 실린더 즉 다시 말하여 4 행정 엔진의 흡입 행정에 대한 각 경우에서 발생한다고 가정하면, 계산은 각 실린더에 대한 크랭크-각의 매 720°마다 반복된다. 그러나, 4실린더 4행정 엔진의 흡입 행정은 서로에게 관련되어 단지 180°에서 상쇄되며, 이것은 상기 계산이 4개의 실린더 모두 및 각 실린더에 대하여 분리되어 실행한다는 것을 의미한다. 이 실린더에 대한 각각의 값이 포함되는 다음 계산에서 최종 각각 계산된 값을 저장하는 것이 필요하다. 각 실린더에 대해, 변화된 조건 특히 트로플 플랩의 변화된 위치 조정이 단지 매 720°마다 발생한다. 그러므로 쉽게 이해할 수 있는 과정이 많은 단점을 수반한다.

제10도 언급에 의해, 상기 단점을 피하기 위한 과정이 지금부터 서술된다. 제10도에서 4개의 실린더 z1-z4에 대해 각 흡입 행정은 각각이 길이가 동일한 사각형의 상자 즉 동일한 크랭크-각이 오버랩된 것처럼 플롯(plot)된다. 흡입 행정의 중간에 특수한 흡입관 압력이 계산되므로, 주입된 연료 질량은 이것으로부터 판정된다. 모든 흡입 행정의 중간은 서로로부터 180°의 거리에 각각 있다. 마크 M1-M4는 이들의 중간에 관련되어 있다. 마크 M1은 연료 질량이 실린더 ZI으로 주입되었는지를 크랭크-각에서 알수 있게 나타내며, 그래서 이것은 그것의 다음 흡입 사이클 동안 이 연료를 흡입한다. 서술된 이 상황에서, 마크 M1은 크랭크-각 0에 위치하고 관련된 흡입 행정의 중간은 540°이다. 연료 질량의 계산은 하나의 마크가 나타나기 전 크랭크 각도가 작은 경우에 시작되며, 그래서 계산 결과는 마크가 나타날때 활용할 수 있다.

이들 소정 조건으로부터 시작하여서, 흡입관 압력에 대한 점화식(2)의 평가가 지금부터 서술된다.

흡입관 압력의 계산이 매 180°마다 실행되기 때문에, 상수값 G(α(n)(,W(N))는 180° 크랭크-각이 특이 속도에서 오버랩되는 각각의 시간차에 대하여 기록된다. 점화식(2)가 일단 계산되면, 아마도 180°보다 늦게 발생하는 것과 같은 즉 마크 M2가 설정되기 전 흡입관 압력이 얻어진다. 그러나, 마크 M4에서 흡입관 압력이 남아 있기 때문에 식(2)에 따라서 점화식이 두번이상 실행된다. 그러므로 기호 M1이 나타나기전 바로, 점화식(2)의 평가값이 빠르게 3번 연속해서 발생된다. 그래서, 마크 M1이 나타날때, 마크 M4에서 발생하는 실린더 Z1의 흡입 행정에 주입되는 연료량에 대한 계산 결과가 활용될 수 있다. 개개의 반복 계산에 대한 중간 결과를 기억하는 것은 특히 하기한 이유때문에 편리한 것이다. 반복을 처음 사용하여 계산한 결과는, 반복이 마크 M2가 나타나기 바로전에 세번 실행될때, 다음번 마크 M1 주위의 Z2의 흡입 행정에 대해 요구되는 연료값을 계산하기 위한, 초기값을 형성한다. 반복 공식이 상기 초기값과 함께 사용되면, 그 결과는 마크 M1가 나타나기 바로전에 반복 공식의 두번째 사용후 얻어지게 되는 것과 대응한다. 그런데, 트로틀 플랩의 위치가 중간에 변경되면 대응하는 것이 없다. 대응하는 것이 없다면, 이 사실은 마크 M4 주위의 실린더 Z1의 아직 유입되고 있는 흡입 행정에 대한 연료량을 정정하는데 적절하게 이용된다. 첫번째 계산된 것 이상의 연료가 요구되면, 차이량이 추가적으로 주입된다. 이미 주입된 것보다 적은 양의 연료가 요구되었다면, 그 차이값은 실린더 Z1에 대한 다음번 주입에 감산된다. 현재의 작동 상태에서 단지 약간의 진행이 되었다면, 즉 마크 M2가 나타났을때 마크 M 주위의 실린더 Z1의 흡입 행정에 대한 연료가 아직 주입되지 않았다면, 요구되는 연료량은 다시 계산된다.

각각의 반복 단계에서 180°가 아닌 더 작은 각 섹터, 예를들면 60°를 커버하는 것도 가능하다. 그러면 계산 마크는 매 60°크랭크 각도마다 출력된다. 마크 M1 내지 M4중 하나의 바로 정면에 위치되지 않은 이들 계산 마크에 있어, 반복 공식(2)은 단지 한번만 이용된다. 대조적으로 마크 M1 내지 M4중 하나의 바로 앞에서 실행된 계산에서는 반복 공식은 크랭크 각도가 540°를 커버하는 시간에 대한 흡입관 압력을 예측하기 위해 9번 연속적으로 계산된다. 반복 공식에 의해 커버되는 각 섹터가 작을수록, 트로틀 플랩 각도의 가능한 변경에 대한 적용은 좀더 갱신되지만, 계산 비용은 더 커진다.

540°의 각 섹터 이상에서 발생하는 예측은 불필요하다. 이 섹터는 가장 긴 진행시간을 커버하기 때문에 특정 실시예에서 선택되지 않았다. 더 작은 최대 진행 시간을 가진 엔진에서 방법이 이용되면, 계산은 따라서 더 작은 각 섹터를 커버한다. 따라서 식(2)의 계산에 관해 상술한 것은 보조 온도 변수 △T에 대한 식(3)의 계산에 적용된다.

Claims (5)

1. 각각의 흡입 행정동안 내연 기관에 동작 전압에 따라 공급되는 연료량을 계산 사이클에서 발생하는 계산에 의해 판정하는 방법으로써, 각각의 흡입 행정동안 연소용으로 흡입된 공기량이 흡입관 압력에 의해 판정되는 단계와, 각각의 흡입 행정동안 공급되는 연료량은 벽막 모델을 고려해 상기 공기량으로부터 판정되는 단계를 구비하는 내연기관에 공급되는 연료량 판정 방법에 있어서, 상기 흡입관 압력 변화시 시상수에 대응하는 인자(factor) G(n) 및 관련된 흡입관 압력이 공기 흡입단면 및 엔진 속도를 표시하는 변수값에 의해 판정되고, 상기 값을 이용해서, 흡입 행정에 임계적이고 미래에 발생하며 정지 동작 상태를 위한 흡입관 압력 PS(n+1)는 반복 공식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 내연기관에 공급되는 연료량 판정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡관 압력에 대한 각각의 값이 특성군(family)으로부터 판독될 수 이는 것을 특징으로 하는 내연기관에 공급되는 연료량 판정 방법.
3. 제1항에 있어서, 인자 G(n)에 대한 각각의 값이 특성군으로부터 판독될 수 있는 것을 특징으로 하는 내연기관에 공급되는 연료량 판정 방법.
4. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 연소용으로 흡입된 예비 공기량 계산과, 동작 변수값과 특정한 교정값간에, 내부 연소 기관을 규정화(regulate)되도록 설정된, 관계로부터 온도 영향을 고려하는 공기량 교정값 계산과, 공기량 교정값에 의해 계산된 예비 공기량 교정을 구비하는 것을 특징으로 하는 내연기관에 공급되는 연료량 판정 방법.
5. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 각 행정에서 점화시간은 종래 방법으로 공기량값으로부터 판정되고, 예측된 계산값은 공기량 값으로 사용되는 것을 특징으로 하는 내연기관에 공급되는 연료량 판정 방법.