KR100415206B1 - 내연기관의부하신호의검출방법 - Google Patents

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Abstract

흡기관에 배열되어 있는 센서를 사용하여 내연기관의 부하 신호를 검출하기 위한 방법에 있어서, 흡기관에 배열되어 있으며 기술적으로 그다지 복잡하지 않고 비용이 저렴한 센서를 사용하여 간단하게 흡입된 새로운 공기량, 나가서는 내연기관의 부하 신호를 검출할 수 있도록 개선하기 위해, 흡기관 압력(Ps)을 내연기관(1)의 스로틀 밸브 뒤에 배열되어 있는 압력 센서(3)를 사용하여 검출하고, 상기 흡기관 압력을 고도 및 내부 그리고 경우에 따라서 외부의 배기 가스 재순환을 기초로 보정한 후에 부하 신호(t1)로 변환한다.

Description

내연기관의 부하 신호의 검출 방법
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 내연기관의 부하 신호의 검출 방법에 관한 것이다.
내연기관의 부하 신호를 결정하기 위해서 우선, 실질적으로 내연기관에 의해서 흡입된 새로운 공기량이 예컨대 공기량 측정기에 의해서 검출된다. 그리고 이 측정된 새로운 공기량에 따라 부하 신호, 즉 분사 시간이 구해진다. 이와 같은 방식의 내연기관 부하 신호의 검출방법에 있어서는, 흡기관에서 스로틀 밸브의 앞에 공기량 측정기를 설치할 필요가 있는데, 이는 기술적으로 복잡하게 되고, 따라서 많은 비용을 요하게 된다.
이와 같은 공기량 측정기를 사용한 부하 신호의 검출은 특히 비교적 작고 염가인 차량에 있어서는 부적절하거나 불필요한 것으로 나타났다.
따라서 본 발명의 과제는 기술적으로 그다지 복잡하지 않고, 따라서 저렴한 센서를 흡기관에 배열함으로써 흡입된 새로운 공기량, 나가서는 내연기관의 부하신호를 간단히 검출할 수 있는 내연기관의 부하 신호의 검출 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 방법에 있어서, 제 1 항의 특징 부분에 기재된 구성에 의해서 해결된다.
내연기관의 스로틀 밸브 뒤에 배열되어 있으며 기술적으로 간단하고 따라서 염가인 압력 센서를 사용하여 흡기관 압력을 검출할 수 있고, 또한 이같이 해서 검출된 흡기관 압력을 고도 및 내부 그리고 경우에 따라서 외부의 배기 가스 재순환을 기초로 보정한 후에 직접 부하 신호로 변환하는 것이 특히 유리하다.
기본적으로 스로틀 밸브 뒤의 압력 센서에 의해 측정되는 흡기관 압력은 흡입된 새로운 공기량에 상응하는 압력 성분과, 밸브 중첩으로 인해 불가피한 내부의 배기 가스 재순환에 의해서 야기되는 압력 성분과, 경우에 따라 존재하는 외부의 배기 가스 재순환에 의해서 야기되는 압력 성분으로 구성되어 있다.
따라서, 새로운 공기량을 결정하기 위해서, 내부 및 외부의 배기 가스 재순환에 의해서 야기된 압력 증가를, 흡입된 새로운 공기량에 상응하는 실제 압력으로부터 분리해야 한다. 환언하면 흡입된 총량은, 새로운 공기 성분 및 잔류 가스 성분을 포함하고 있으며, 예컨대 내부 배기 가스 재순환의 경우 밸브의 중첩에 의해서 야기되는 잔류 가스 성분과 새로운 공기 성분과의 분리가 필요하다.
이것은 유리하게도 본 발명의 방법에 의해서 가능하다.
본 발명의 유리한 실시예는 종속 청구항에 기재되어 있다.
예컨대 흡기관 압력을 우선, 고도 계수(height factor)에 의해서 가중된 주위 압력과 배기 가스 배압과의 합만큼 감소하면 유리하다. 따라서, 간단히 고도영향과, 내부의 배기 가스 재순환에 의해서 야기된 압력 상승이 보정될 수 있다.
또한, 외부의 배기 가스 재순환이 이루어지는 경우, 흡기관 압력에서 배기가스 압력, 내연기관의 회전수 및 배기가스 재순환 밸브의 듀티 사이클에 기초하는 압력 성분을 감소시키는 것이 유리하다. 이로 인해, 외부의 배기 가스 재순환에 의해서 발생한 압력 상승은 제거된다. 유리하게는 이 압력 성분은 배기 가스 배압과 마찬가지로 특성 맵에서 제공된다.
또한, 유리하게는 예컨대 과급 작용에 의한 공급량이 부하 신호에 미치는 영향을 고려하기 위해 회전수 및 흡기관 압력에 기초하거나 또는 부하 신호에 있어서의 온도 영향을 보상하기 위해 내연기관의 온도 및 흡기 온도에 기초하는 부가의 보정 특성 맵이 제공된다.
본 발명의 방법은 유리하게는 전자 회로, 예컨대 디지털 계산기, 프로그램 가능한 회로 등에서 실시된다.
도 1 은 본 발명의 방법을 실시하기 위한 전자 회로의 제 1 실시예의 블록선도.
도 2 는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 전자 회로의 제 2 실시예의 블록선도.
도 3 은 기관의 흡기관에서의 압력 센서의 배치를 설명하는 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 내연기관 2 : 배기 가스 재순환 밸브
3 : 흡기관 압력 센서 4 : 계산 유니트
5 : 전기 회로 Ps : 흡기관 압력
t1: 부하 신호
다음에 본 발명의 실시예를 도면을 참고로 상세하게 설명한다.
본 발명의 기본 사상은 흡입된 새로운 공기 성분이 스로틀 밸브 뒤에 배열되어 있는 간단한 압력 센서에 의해 검출되며, 또한 이와 같이 검출된 흡기관 압력을 고도 및 내부 그리고 경우에 따라서 외부의 배기 가스 재순환에 기초하여 보정한 후 직접 부하 신호로 변환하는 것을 가능하게 하는, 흡기관 내에 배열되어 있는 센서를 사용하여 내연기관의 부하 신호를 검출하기 위한 방법에 있다.
본 방법을 도면을 참고로 상세하게 설명한다.
제 3 도에서, 내연기관(1)과, 상기 내연기관에 유입하는 가스 흐름(1a), 내연기관에서 유출하는 가스 흐름(1b), 배기 가스 재순환 밸브(2)를 통해 흐르는 배기 가스 재순환 흐름부(2a)가 개략 도시되어 있다. (도시되지 않은) 스로틀 밸브 뒤의 흡기관에 압력 센서(3)가 배열되어 있다. 이 압력 센서(3)는 흡입된 새로운 공기뿐 아니라 예컨대 내부 또는 외부의 배기 가스 재순환으로 인해 존재하고 있는 잔류 가스 성분도 검출한다. 항상, 내부의 배기 가스 재순환의 잔류 가스 성분이 예컨대 불가피한 밸브의 중첩에 의해 야기되고 그 때문에 배출된 배기 가스의 일부가 항상 다시 흡입된다.
제 1 도에 도시된 바와 같이, 먼저 흡기관 압력 센서(3)의 전압값이 1ms 의 라스터(raster)에서 표본화된다. 표본화된 값은 전기 회로(5)의 구성 부분인 계산 유니트(4)에서 평균화된 흡기관 압력(Ps)으로 환산된다. 평균 흡기관 압력(Ps)은 동시에 제 1 특성 맵(6), 제 3 특성 맵(8) 및 계수(Fps)와의 승산을 위한 회로 유니트(11)에 공급된다. 또한, 흡기관 압력은 뒤에 다시 설명하는 회로 유니트(12)에 공급된다.
제 1 특성 맵(6)에서 배기 가스 배압(Pabg)이 외부에서 검출되는 회전수(n)에 따라 구해진다. 배기 가스 배압은 가산기(14)에서 주위 압력(Pu)에 가산되며 승산기(16)에 공급된다. 상기 승산기(16)에서, 상기 합은 실제로 검출된 주위 압력과 표준화된 주위 압력과의 차이를 나타내고 있는 고도 계수(fho)와 승산된다. 승산기(16)로부터 이같이 처리된 신호는 다른 승산기(18)에 이른다, 그 승산기에서 상기 신호는 다른 일정한 계수, 즉 잔류 가스 성분(Fprgs)과 승산된다. 이같이 처리된, 승산기에서 출력된 잔류 가스 압력(Prgs)의 신호는 감산기(20)에 이른다. 감산기에서, 승산기(11)로부터 출력된 보정된 흡기관 압력(Pskor)과 잔류 가스 압력(Prgs)과의 차이가 형성되어 다른 감산기(22)에 공급된다.
승산기(16)로부터 출력된 배기 가스 압력(Pa)의 다른 일부는 감산기(12)에 이르고 상기 감산기에서 배기 가스 압력(Pa)과 흡기관 압력(Ps)과의 차이(Pa-Ps)가 형성된다. 이 차이(Pa-Ps)는 다른 특성 맵(7a)에 이른다. 상기 특성 맵(7a)에는, 실질적으로 배기 가스 재순환 밸브(2)의 개방 면적에 대한 척도를 나타내는 배기가스 재순환 밸브(2)의 듀티 사이클(Tagr)도 공급된다.
제 2 특성 맵(7a)으로부터 출력 신호(P*agr)가 다른 승산기(24)에 이른다. 여기에서 이 신호는 내연기관의 미리 결정된 규정 회전수(no)와 회전수(n)와의 몫(no/n)에 상응하는 계수와 승산된다.
승산기(24)에서 외부의 배기 가스 재순환에 의해서 야기되는 압력 성분을 나타내는 신호(Pkagr)가 감산기(22)에 도달한다. 여기에서 이 신호는 감산기(20)에서 출력되는 신호로부터 감산된다.
이같이 해서 제 1 감산기(20)에서, 보정된 흡기관 압력(Pskor)은 고도 및 내부의 배기 가스 재순환을 기초로 하는 잔류 가스 압력(Prgs)값만큼 감소되고, 다음 감산기(22)에서, 다른 감산기(20)에서 형성된 값이 배기 가스 압력(Pa), 내연기관의 회전수(n) 및 배기 가스 재순환 밸브(2)의 듀티 사이클(Tagr)에 기초하고 있으며, 외부의 배기 가스 재순환에 기초한 부하 신호의 보정을 나타내고 있는 압력 성분(Pkagr)만큼 감소된다. 이와 같이 얻어진 신호는 다른 승산기(28)에서 상수(1/KDS)와 승산된다. 이 상수는 실질적으로 화학양론적 공기비, 실린더 수, 시간당 연료 질량, 행정 체적 및 온도를 기초로 하여 직접 부하 신호(t1)가 얻어진다.
또한, 제 1 도에 도시된 바와 같이 제 3 보정 특성 맵(8)이 제공될 수 있다. 이 특성 맵은 부하 신호(t1)에서 과급 작용에 의한 공급량의 영향을 고려하기 위해서 회전수(n) 및 흡기관 압력(Ps)에 기초하고 있다. 상기 제 3 보정 특성 맵(8)으로부터 출력되는 신호는 승산기(30)에서 부하 신호(t1)와 승산된다.
또한, 부하 신호에서의 온도 영향을 보상하기 위해서 내연기관의 온도(TMot) 및 흡입 온도(TAns)에 기초하고 있는 제 4 보정 특성 맵이 제공될 수 있다. 이 제 4 특성 맵(9)으로부터 출력되는 신호는 승산기(32)에서, 다른 승산기(30)로부터 출력된 신호와 승산된다. 그래서 예컨대 디지털 계산기일 수 있는 전자 회로(5) 전체의 출력 신호는 상술한 방법으로 보정된 고유의 부하 신호(t1)이다. 측정된 흡기관 압력(Ps)을 기초로 하는 부하 신호(t1)를 발생하기 위한 상술한 방법은 다음 식에 기초하고 있다.
단 (Fps)는 다음의 수학식 2,
에 따라 등엔트로피선 χ 및 그리고 압축비 ε에 기초하고 있는 상수이며 또한 상수(Fprgs)는,
에 따라, 등엔트로피선 χ 및 압축비 ε에 기초하는 상수이다.
압력 상승 P*agr 은 배기 가스 압력(Pa) 및 흡기관 압력(Ps)의 차이(Pa-Ps) 및 배기 가스 재순환 밸브의 듀티 사이클(Tagr)의 함수이며, 상술한 바와 같이 제 2 특성 맵(7a)에서 출력된다.
본 발명의 제 2 방법은 제 2 도를 참고로 설명한다. 제 1 도를 참고로 설명된 방법과는 다음의 점에서만 다르게 되어 있다. 즉, 승산기(16)로부터 출력되는 배기 가스 압력(Pa)이 한편으로는 회로 유닛(13)에 공급된다. 상기 회로 유닛(13)에서, 흡기관 압력(Ps) 및 배기 가스 압력(Pa)의 몫(Ps/Pa)이 형성되어 특성 맵(7b)에 공급된다. 배기 가스 압력(Pa)은 다른 한편으로는 승산기(15)에 공급되어, 거기서, 특성 맵(7b)에서 출력되고, 몫 no/n 과 승산된 신호와 승산된다.
이 경우 특성 맵은 상술한 방법과 달라서 즉, 신호 P*agr 는 차이가 아니고 몫(Ps/Pa) 및 배기 가스 재순환 밸브의 듀티 사이클(Tagr)에 기초한다.
본 발명의 내연기관의 부하 신호의 검출 방법에 의하여, 기술적으로 그다지 복잡하지 않고 따라서 비용이 저렴한 센서를 흡기관에 배열함으로써, 흡입된 새로운 공기량, 나가서는 내연기관의 부하 신호를 간단히 검출할 수 있다.

Claims (7)

  1. 흡기관에 배열되어 있는 센서를 사용하여 내연기관의 부하 신호를 검출하기 위한 방법에 있어서,
    내연기관(1)의 스로틀 밸브 뒤에 배열되어 있는 압력 센서(3)를 사용하여 흡기관 압력(Ps)을 검출하고, 상기 흡기관 압력을 고도 및 내부 그리고 경우에 따라서 외부의 배기 가스 재순환을 기초로 보정한 후에 부하 신호(t1)로 변환하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 부하 신호를 고도 및 내부의 배기 가스 재순환을 기초로 보정하기 위하여, 고도 계수(fho)를 주위 압력 및 배기 가스 배압으로 이루어지는 합(Pu+Pabg)에 가중한 값만큼 흡기관 압력(Ps)을 감소시키는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 부하 신호(t1)를 외부의 배기 가스 재순환을 기초로 보정하기 위하여, 배기 가스 압력(Pa), 내연기관(1)의 회전수(n) 및 배기 가스 재순환 밸브(2)의 듀티 사이클(Tagr)에 기초하는 압력 성분(Pkagr)만큼 상기 흡기관 압력(Ps)을 감소시키는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 배기 가스 배압(Pabg)을 제 1 특성 맵(6)으로부터 제공되는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 배기 가스 압력(Pa) 및 상기 듀티 사이클(Tagr)에 대한 상기 압력 성분(Pkagr)의 의존성을 제 2 보정 특성 맵(7a, 7b)에서 제공되는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  6. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 부하 신호(t1)에 있어서 과급 작용에 의한 공급량의 영향을 고려하기 위해서 상기 회전수(n) 및 흡기관 압력(Ps)에 기초하는 제 3 보정 특성 맵(8)을 제공하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  7. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 부하 신호(t1)에 있어서 온도의 영향을 보상하기 위해서 내연기관의 온도(TMot) 및 흡기 온도(TAns)에 기초하는 제 4 보정 특성 맵(9)을 제공하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
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