KR101508109B1 - 내연 기관의 동작 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

내연 기관의 동작 방법 및 장치가 제공된다. 내연 기관의 동작을 위하여, 준-정적 동작 상태가 얻어지고 각각의 온도 범위가 채용되는 것을 요구하는 각각의 기결정된 조건이 충족되면, λ 제어기의 제어 파라미터와 관련하여 λ 제어기의 적어도 하나의 보정 신호 비례에 따라서, 각각의 온도 범위에 할당된 각각의 λ 적응값 (LAM_AD)이 적응된다.
각각의 λ 적응값(LAM_AD)이 각각의 온도 범위 내의 각각의 기준 온도에 할당된다. 기결정된 시험 조건이 충족되면, 시험 조건이 마지막으로 충족된 이후 적어도 하나의 보정 신호 비례에 따라서 λ 적응값들(LAM_AD) 중 어느 것이 적응되었는지를 체크한다. 적어도 하나의 보정 신호에 따라서 적응되지 않은 각각의 λ 적응값으로서, 각각의 할당된 온도 범위와 관련하여 적어도 하나의 보정 신호에 따라서 적응된 각각의 λ 적응값에 인접하는 상기 적응되지 않은 각각의 λ 적응값이, 유효값들의 범위 내에 있는지를 체크하는데, 상기 유효값들의 범위는 인접하는 적응된 λ 적응값의 기준 온도와 관련하여, 각각의 적응된 λ 적응값으로부터 시작하여 기결정된 방식으로 발산한다(diverge). 상기 적응되지 않은 각각의 λ 적응값이 유효값들의 기결정된 발산(diverging) 범위 외부에 있으면, 적응 전 값과 관련하여 대략 가장 가까운 유효값들의 범위의 경계에 위치하도록 비적응된 λ 적응값(LAM_AD)이 적응된다.

Description

내연 기관의 동작 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연 기관의 동작 방법 및 장치에 관한 것이다.
내연 기관들을 구비하는 자동차에 의한 오염물 배출 허용에 대한 규정들이 훨씬 더 엄격해지면서, 내연 기관의 동작 동안 오염물 배출을 가능한 한 낮게 유지하는 것이 요구된다. 이를 얻을 수 있는 방법들 중 하나는 내연 기관의 해당 실린더 내 공기/연료 혼합물의 연소 동안 발생하는 배출을 줄이는 것이다. 다른 하나는 내연 기관들 내 배기 가스 후 처리 시스템을 사용하는 것인데, 배기 가스 후 처리 시스템은 해당 실린더 내 공기/연료 혼합물의 연소 과정 동안 발생하는 배출물을 무해한 물질로 변환한다. 이런 목적으로 일산화탄소, 탄화수소 및 아산화질소(nitrous oxide)를 무해한 물질로 변환하는 촉매 컨버터들이 사용된다.
연소 동안 오염물 배출이 생성되는 것에 의도한 영향을 미치기 위하여, 또한 배기 가스 촉매 컨버터를 사용하여 높은 레벨의 효율로 오염 성분을 변환하기 위하여, 해당 실린더 내에서 매우 정확하게 설정된 공연비(air/fuel ratio)가 필요하다.
배기 가스 촉매 컨버터로부터 상류에(upstream) 배열된 선형 λ 프로브와 배기 가스 촉매 컨버터의 하류에(downstream) 배열된 이진 λ 프로브를 구비하는 선형 폐루프 λ 제어가 독일 교재(textbook), "내연 기관 핸드북(Handbuch Verbrennungsmotor)"(published by Richard von Basshuysen, Fred Schaefer, 2판, Vieweg & Sohn Verlaggesellschaft mbH, 2002년 6월)의 559쪽 내지 561쪽에 개시되어 있다. λ 셋포인트 값을 가스 지연 시간과 센서 거동을 고려하는 필터를 사용하여 필터링한다. 이런 방식으로 필터링되는 λ 셋포인트 값은 PII2D λ 제어기의 폐루프 제어 변수인데, 이에 대한 조작 변수(manipulated variable)는 분사 체적 보정이다.
또한 2진 λ 제어기가 동일한 교재의 동일한 쪽에 개시되어 있는데, 2진 λ 제어기는 배기 가스 촉매 컨버터의 상류에 배열된 2진 λ 프로브를 구비한다. 2진 λ 제어기는 엔진 속도 및 부하를 커버(cover)하는 엔진 맵(engine maps)에 기초하는 P 및 I 비례를 구비하는 PI 폐회로 제어기를 포함한다. 2진 λ 제어기를 사용하여 λ 변동(fluctuation)으로도 알려진 촉매 컨버터(CC)의 여기가 2 레벨(two-level) 제어에 의해 내재적으로(implicitly) 생성된다. λ 변동의 진폭은 약 3%로 설정된다.
DE 103 07 004 B3는 내연 기관의 온도에 따라서 특성 커브의 필요한 연료량에 대한 적응값을 추출(extract)하고, λ 제어 동안 기결정된 적응 조건들이 존재하는지 여부를 체크하는 것이 개시되어 있다. 그렇다면, λ 제어의 제어기 파라미 터들로부터 적응값이 결정되고, 새로이 결정된 적응값과 내연 기관의 측정된 온도에 따라서 특성 커브가 적응된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단순하고 정확한 내연 기관의 동작 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 독립항들의 특징들에 의해서 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예들이 종속항들에서 특징지워진다.
본 발명의 일 실시예는 연소 챔버를 구비하는 적어도 하나의 실린더, 및 연료를 계량(metering)하도록 설계된 분사 밸브를 포함하는 내연 기관의 동작 방법 또는 상응하는 장치로 특징지워진다. λ 제어기가 제공된다. λ 제어기의 제어 파라미터와 관련하여 λ 제어기의 적어도 하나의 보정 신호 비례에 따라서, 각각의 온도 범위에 할당된 각각의 λ 적응값 (LAM_AD)이 적응되는데, 이것은 준-정적 동작 상태가 얻어지고 각각의 온도 범위가 채용되는 것을 요구하는 각각의 기결정된 조건이 충족되면 행해진다. 각각의 λ 적응값이 각각의 온도 범위 내의 각각의 기준 온도에 할당된다. 내연 기관의 적어도 하나의 동작 변수에 따라서 계량될 연료량(fuel mass)이 결정된다. 현재의 온도에 할당된 각각의 λ 적응값에 따라서 계량될 연료량이 보정된다. 기결정된 시험 조건이 충족되면, 시험 조건이 마지막으로 충족된 이후 적어도 하나의 보정 신호 비례에 따라서 λ 적응값들 중 어느 것이 적 응되었는지를 체크한다. 또한, 적어도 하나의 각각의 보정값에 따라서 적응되지 않은 λ 적응값으로서, 각각의 할당된 온도 범위와 관련하여 적어도 하나의 보정 신호 비례에 의해서 적응된 각각의 λ 적응값에 인접하는 상기 적응되지 않은 λ 적응값이, 유효값들의 범위 내에 있는지를 체크하는데, 상기 유효값들의 범위는 각각의 인접하는 적응된 λ 적응값의 기준 온도와 관련하여, 각각의 적응된 λ 적응값으로부터 시작하여 기결정된 방식으로 발산한다(diverge).
상기 적응되지 않은 각각의 λ 적응값이 유효값들의 기결정된 발산(diverging) 범위 외부에 있으면, 적응 전 값과 관련하여 대략 가장 가까운 유효값들의 범위의 경계에 위치하도록 비적응된 λ 적응값(LAM_AD)이 적응된다.
이런 방식으로 기결정된 조건이 충족되는 두 연속되는 시점들 사이에서, λ 제어기의 보정 신호에 따라서 적응되지 않을 수 있는 λ 적응값들이, 그럼에도 불구하고(still) 이후 적응될 수 있도록 하는 것을 용이하게 확실히 할 수 있다.
이런 점에서, λ 적응값들 사이에 어떤 상관 관계가 존재하고 따라서 하나의 제어 파라미터와 관련하여 λ 제어기의 적어도 하나의 보정 신호 비례에 따라서 각각의 λ 적응값의 적응이 사용될 수 있고, 이로 인하여 또한 각각의 인접한 λ 적응값이 이전에 보정 신호 비례에 따라서 적응되지 않았다면, 이를 적응시킨다는 지식이 사용된다.
이것은 가능한 가장 정확한 데이터로 λ 적응값들을 제공하는 것과 이로 인하여 각각의 연소 챔버 내 공연비를 정확하게 설정하는 것에 간단하게 기여할 수 있다.
기결정된 체크 조건은 예를 들어 시간에 따라서 충족될 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따르면 각각의 유효값들의 범위는 각각의 적응된 λ 적응값으로부터 시작하여 V 형태로 기결정된다. 이런 방식으로 유효값들의 각 범위를 특히 쉽게 연산할 수 있고 정의를 위한 각각의 파라미터들이 상대적으로 작은 저장 공간을 요한다.
다른 바람직한 일 실시예에 따르면 온도에 관하여 두 이웃하는 값들을 가지는 각각의 비-적응된 적응값이, 적어도 하나의 보정 신호 비례에 따라서 두 각각의 λ 적응값들에 관하여 각각의 적응된 λ 적응값으로부터 시작하여 온도에 관하여 기결정된 방식으로 발산하는 유효값들의 범위들 중 적어도 하나 내에 위치하는지를 체크한다. 각 경우에서 기결정된 유효값들의 발산 범위들의 하나의 외부에 위치한다면, 두 각각의 유효값들의 범위들의 적응 전 값과 관련하여 대략 가장 가까운 경계에 위치하도록 각각의 비-적응된 λ 적응값이 적응된다. 이런 방식으로 연료량의 정확한 계량(metering)의 관점에서 특히 간단하고 효과적인 적응이 가능해진다.
다른 바람직한 일 실시예에 따르면 적어도 하나의 보정 신호 비례에 따라서 적응되지 않은 λ 적응값으로서, 할당된 온도 범위와 관련하여 적어도 하나의 보정 신호 비례에 따라서 적응된 각각의 λ 적응값에 단지 간접적으로 인접하는(indirectly adjacent) 상기 적응되지 않은 λ 적응값이, 각각의 인접한 적응값으로부터 시작하여 각각의 기준 온도와 관련하여 기결정된 방식으로 발산하는 유효값들의 범위 내에 있는지를 체크한다. 기결정된 발산 유효값들 범위 외에 있다면, 신뢰 계수에 의해 정의되는 비례에 의해서 적응 전 값과 관련하여 유효값들의 범위 의 가장 가까운 경계 방향으로 유효값들의 범위의 가장 가까운 경계까지의 거리로 바뀌도록 비적응된 λ 적응값이 적응될 것이다. 이런 방식으로 단지 간접적으로 인접하는 적응값들을 적어도 하나의 보정 신호에 따라서 적응된 각각의 λ 적응값에 정확하게 적응시키는 것이 가능해진다. 예를 들어 경험적으로 결정될 수 있는 신뢰 계수는 또한 발생할 수 있는 어떤 가능한 불확실성을 고려하는 것을 가능하도록 한다.
이런 점에서 적어도 하나의 보정 신호 비례에 따라서 적응된 각각의 λ 적응값에 인접하는 것의 간접성이 증가함에 따라서, 신뢰 계수가 감소된 값으로서 기결정되는 것이 바람직하다. 이런 방식으로 간접성이 증가하면, 유효값들의 범위에 관하여 상관 관계에 관한 불확실성이 증가한다는 지식이 사용된다.
다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 한편으로 직접 인접하는 적응된 λ 적응값과 다른 한편으로 간접적으로 인접하는 다른 적응된 λ 적응값에 대하여, 직접 인접하는 λ 적응값의 유효값들의 범위를 결정적인(definitive) 것으로 간주하고 그 결과 이를 기초로 적응이 행해지는데, 이것은 특히 단지 간접적으로 인접하는 다른 적응된 λ 적응값과 그에 할당되는 유효값들의 범위를 고려하지 않음으로써 행해진다.
다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 신뢰 계수는 적어도 하나의 보정 신호 비례에 따라서 적응되는 λ 적응값들의 분포에 의존한다. 이런 방식으로 보정 신호에 따라서 적응된 λ 적응값들의 작은 분포는 λ 적응값들의 연료량에 대한 강한 의존성을 나타내고 그 결과 예를 들어 신뢰 계수가 상대적으로 작게 다시 말해서 특히 더 큰 분포를 가지는 경우보다 작게 감소하도록 그리고 간접성이 증가하도록 구체화된다는 사실이 이용된다. 이런 방식으로 공기/연료 혼합물이 훨씬 더 정확하게 설정될 수 있다.
이하 개략적인 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 상세하게 설명한다.
도면들에서 동일한 구성 요소 또는 동일한 방식으로 기능하는 요소들에 대하여 동일한 참조 부호를 사용하였다.
내연 기관(도 1)은 흡입관(1), 엔진 블록(2), 실린더 헤드(3) 및 배기관(4)을 포함한다. 흡입관(1)은 바람직하게는 쓰로틀 밸브(5), 수집기(6)(collector)와, 엔진 블록(2)의 흡입 채널을 통해 실린더(Z1)로 루트되는(routed) 흡입 파이프(7)를 포함한다. 엔진 블록(2)은 또한 커넥팅 로드(10)를 매개로 실린더(Z1)의 피스톤(11)에 커플링되는 크랭크축(8)을 포함한다.
실린더 헤드(3)는 가스 흡입 밸브(12)와 가스 배기 밸브(13)를 구비하는 밸브 기어(gear)를 포함한다.
실린더 헤드(3)는 또한 분사 밸브(18)와 스파크 플러그(19)를 포함한다. 이와 달리 분사 밸브(18)는 흡입 매니폴드(7) 내에 배치될 수도 있다.
3-방향 촉매 컨버터로 구체화되는 배기 가스 촉매 컨버터(21)는 배기 가스관 내에 배치된다. 또한 바람직하게는 NOx 배기 가스 촉매 컨버터(23)로 구체화되는 다른 배기 가스 촉매 컨버터가 배기 가스관에 배치된다.
제어 장치(25)가 제공되는데, 제어 장치(25)에는 서로 다른 측정 변수들을 탐지하고 각 경우에서 측정 변수값을 결정하는 센서들이 할당된다. 제어 장치(25)는 적어도 하나의 측정 변수들에 따라서 제어 변수들을 결정하는데, 제어 변수들은 이 후 상응하는 조정 드라이브들(adjusting drives)에 의해서 조정 요소들을 제어하기 위하여 하나 이상의 보정 신호들로 변환된다. 제어 장치(25)는 또한 내연 기관의 제어 장치로서도 지칭될 수 있다.
센서들은 가스 페달(27)의 위치를 기록하는 페달 위치 센서(26), 쓰로틀 밸브(5)의 상류의(upstream) 기단 흐름량을 기록하는 기단 센서(28), 흡입 공기 온도를 기록하는 제1 온도 센서(32), 수집기(6) 내에서 흡입 매니폴드 압력을 기록하는 흡입 매니폴드 압력 센서(34), 및 후에 회전 속도(rpm)(N)에 할당되는 크랭크축 각을 기록하는 크랭크축 각 센서(36)이다.
또한 제1 배기 가스 프로브(42)가 제공되는데, 제1 배기 가스 프로브(42)는 3 방향 촉매 컨버터(21) 내에 배치되고 배기 가스의 잔존 산소량을 감지하는데, 그것의 측정 신호(MS1)는 이하 실린더(Z1 내지 Z4) 내 공연비(air/fuel ratio)로 지칭되는, 실린더(Z1)의 연소 챔버 내의 그리고 연료의 산화 전에 제1 배기 가스 프로브의 상류의(upstream) 공연비에 대하여 특징적이다. 제1 배기 가스 프로브(42)는 3-방향 촉매 컨버터(21)로부터 상류에 배치될 수 있거나 3-방향 촉매 컨버터(21) 내에 배치되어, 촉매 컨버터 체적의 일부가 배기 가스 프로브(42)의 상류 방향이 된다.
배기 가스 프로브(42)는 선형 λ 프로브 또는 이진 λ 프로브일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 센서들의 어떤 서브세트(subset)가 존재할 수 있거나 또한 부가적인 센서들이 존재할 수 있다.
조정 요소들은 예를 들어 쓰로틀 밸브(5), 가스 흡입 및 가스 배기 밸브(12, 13), 분사 밸브(18) 또는 스파크 플러그(19)이다.
바람직하게는 실린더(Z1)뿐만 아니라, 다른 실린더들(Z2 내지 Z4)에도 상응하는 액추에이터들이 또한 제공되고 필요한 센서들이 또한 할당된다.
제1 실시예에 따른 제어 장치(25) 일부의 블록 다이어그램이 도 2에 도시되어 있다. 특히 간단한 실시예에서 기결정된 원시(raw) 공연비(LAMB SP_RAW)가 설정(establish)될 수 있다. 그러나 바람직하게는 예를 들어, 균일한(homogenous) 또는 층상의(stratified) 분사 동작과 같은 내연 기관의 현재의 동작 모드에 따라서, 및/또는 내연 기관의 동작 변수들에 따라서 결정된다. 구체적으로 기결정된 원시 공연비(LAMB SP_RAW)는 대략 화학량론적인(stoichiometric) 공연비로서 결정될 수 있다. 동작 변수들은 측정 변수들과 이들로부터 도출된 변수들을 포함한다.
블록(B1)에서 가진력(force excitation)이 결정되고 제1 합산점(SUM1)에서 기결정된 원시 공연비(LAMB SP_RAW)와 합산된다. 가진력은 사각파 신호이다. 그러면 합산점의 출력 변수는 실린더(Z1 내지 Z4)의 연소 챔버들 내 기결정된 공연비(LAMB_SP)가 된다. 공연비(LAMB_SP)는 파일럿 제어(pilot control)를 포함하는 블록(B2)에 입력되고 공연비(LAMB_SP)에 따라서 λ 파일럿 제어 계수(LAMB_FAC_PC)가 생성된다.
제2 합산점(SUM2)에서, 기결정된 공연비(LAMB_SP)와 탐지된 공연비(LAMB_AV) 에 따라서 뺄셈에 의해 블록(B4)에의 입력 변수인 제어 차이(control difference)(D_LAMB)가 결정된다. 블록(B4)에서 선형 λ 제어기가 구체화되는데, 바람직하게는 PII2D 제어기로 구체화된다. 블록(B4)의 선형 λ 제어기의 보정 신호는 λ 제어 계수(LAM_FAC_FB)이다.
블록(B4)의 λ 제어기는 λ 제어기의 보정 신호를 형성하도록 구체화되는데, λ 제어기의 보정 신호는 예를 들어 각 경우에서 λ 제어기의 하나의 제어 파라미터(LAM_RP)와 관련하여 λ 제어기의 복수의 보정 신호 비례들(SGA)을 병합(merge)한 λ 제어 계수(LAM_FAC_FB)이다. 제어 파라미터는 예를 들어 비례 파라미터, 적분 파라미터, I2 파라미터 또는 미분 파라미터이다. 이 경우 각 제어 파라미터(LAM_RP)에 할당된 연산 동작에 의해서, 즉 예를 들어 I 파라미터의 경우 I 파라미터와 제어 차이(control difference)(D_LAM)의 프로덕트(product)를 적분하여 각 경우에서 보정 신호 비례(SGA)를 생성한다.
블록(B5)가 제공되는데, 블록(B5)에는 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)와 온도(TCO)가 입력되는데, 온도는 특히 모터 온도를 나타내므로 특히 냉각제 온도를 나타낸다.
블록(B5)에서 각 기결정된 조건이 충족된다면, λ 제어기의 제어 파라미터들(LAM_RP)의 하나와 관련하여, λ 제어기의 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서, 각 온도 범위(TCO_B1 내지 TCO_B4)에 할당된 λ 적응값들(LAM_AD)이 적응된다. 이 블록과 관련되는 과정을 도 3의 순서도를 참조하여 후술할 것이다.
블록(B6)가 또한 제공되는데, 블록(B6)에서, 예를 들어 부하(LOAD)를 나타낼 수 있고 예를 들어 기단 흐름 및/또는 또한 속도(N)일 수 있는, 내연 기관의 적어도 하나의 동작 변수(BG)에 따라서, 계량될 연료량(MFF)이 결정된다.
블록(B7)가 또한 제공되는데, 블록(B7)에서 온도(TCO)에 따라서, 할당되는 λ 적응값(LAM_AD)이 선택되고 출력 측에서 보정 블록(M1)으로 출력된다.
보정 블록(M1)에서 계량될 보정된 연료량(MFF_COR)(corrected fuel mass)이 형성되는데, 이것은 예를 들어 계량될 연료량(MFF), λ 파일럿(pilot) 제어 계수(LAM_FAC_PC), λ 제어 계수(LAM_FAC_FB) 및 λ 적응 계수(LAM_AD)의 프로덕트(product)를 형성하여 행해진다. 실시예에 따라서 보정 계수는 또한 예를 들어 λ 파일럿(pilot) 제어 계수(LAM_FAC_PC), λ 제어 계수(LAM_FAC_FB) 및 λ 적응 값(LAM_AD)의 합에 따라서 결정될 수 있는데, 이후 보정 계수는 계량될 연료량(MFF)과 곱셈에 의해 논리적으로 연결(multiplicatively logically combine)된다. 계량될 보정된 연료량(MFF_COR)이 보정 블록(M1)에서 결정되고 블록(B10)에서 계량될 보정된 연료량(MFF_COR)이 분사 밸브(18)를 액추에이트하기 위한 보정 신호(SG)로 변환된다.
이와 달리 제어기는 전술한 내연 기관 핸드북(Handbuch Verbrennungsmotor) 교재에서 예로서 개시된 것과 같이 2진 λ 제어기로도 구체화될 수 있는데, 이와 같이 상기 교재의 내용은 이런 맥락에서 포함된다.
도 3에 따른 순서도는 단계 S1에서 내연 기관의 시동에 매우 근접하게 특히 시동시에 시작한다. 바람직하게는 변수들이 단계 S1에서 초기화된다.
단계 S2에서 내연 기관의 동작 상태(BZ)가 시동 중(Start)(ST)인지에 대하여 체크한다. 그렇다면, 바람직하게는 기결정된 대기 시간 또는 기결정된 크랭크축 각 후에 프로세스가 단계 S2에서 계속된다.
이와 달리 단계 S2의 조건이 충족되지 않으면, 단계 S4에서 기결정된 조건 즉 제1 기결정된 조건(COND1)이 충족되는지를 체크하는데, 제1 기결정된 조건(COND1)은 동작 상태(BZ)가 준-정적 동작 상태일 것과 제1 온도 범위(TCO_B1)가 채용되는 것을 요한다.
또한 조건은 여전히 예를 들어 속도 및/또는 부하 변수(LOAD)에 의존할 수 있다. 또한 이 조건을 충족하기 위하여 어떤 상황(circumstances) 하에서 엔진 속도(N)가 특정한 속도 범위 내에 있고 부하 변수(LOAD)가 특정한 기결정된 범위 내에 있거나 이 변수들이 기결정된 작은 값 근방의 단지 기결정된 구간 동안에 대해서만 변할 것이 요구될 수 있다.
준-정적 상태는 특히 속도(N)가 약간 변하거나 또는 실질적으로 전혀 변하지 않는다는 점에서, 및/또는 부하 변수(LOAD)도 마찬가지로 변한다는 점에서 특징적이다.
단계 S4의 기결정된 조건, 즉 제1 기결정된 조건(COND1)이 충족되면, 단계 S6에서 각각의 온도 범위의, 예를 들어 이 경우에는 제1 온도 범위(TCO_B1)의 상응하는 괄호친 참조 부호에 의해 확인되는 각각의 온도 범위에 할당되는 λ 적응값(LAM_AD)이, 보정 신호 비례(SGA)와 각각의 λ 적응값(LAM_AD)의 이전 값에 따라서 적응된다. 이 경우 예를 들어 적응은 슬라이딩(sliding) 평균 값을 생성하는 것 에 의해서 필터링의 형태로 행해질 수 있고, 보정 신호 비례(SGA)의 기결정된 비례가 λ 적응값(LAM_AD)에 전달될 수 있다. 따라서 이후 블록(B4)의 제어기에서 보정 신호 비례(SGA)의 상응하는 재설정이 행해진다.
단계 S6가 처리된 후에 프로세스는 필요하다면 기결정된 대기 시간 또는 기결정된 크랭크축 각 후에, 다시 단계 S2로 계속된다. 단계 S4의 제1 조건(COND1)이 충족되지 않으면, 단계 S8의 기결정된 조건 즉, 제2 기결정된 조건(COND2)을 체크하는데, 제2 기결정된 조건(COND2)은 제2 온도 범위(TCO_B2)가 채용되어야만이 충족될 수 있다는 점에서 제1 기결정된 조건(COND1)과 다르다.
단계 S8이 충족되지 않으면, 단계 S6 이후처럼, 프로세스는 단계 S2로 계속된다. 이와 달리 단계 S8이 충족되면, 단계 S10이 처리되는데, 제2 온도 범위(TCO_B2)에 할당된 λ 적응값(LAM_AD)이 단계 S6에 따라서 적응된다. 또한 여기서 블록(B4)에서 보정 신호 비례(SGA)의 상응하는 이후 적응의 행해진다.
상응하는 할당된 λ 적응값들이 둘 이상의 온도 범위들에 대하여 제공된다면, 상응하는 부가적인 기결정된 조건들이 특정되고, 그것이 충족되면 각각의 λ 적응값들(LAM_AD)의 상응하는 적응이 행해진다.
예를 들어 제3 온도 범위(TCO_B3) 및/또는 제4 온도 범위(TCO_B4)가 제공되었는지 여부를 또한 특정한다. 제3 온도 범위(TCO_B3)의 경우 단계 S12가 제공되는데, 단계 S8의 제2 조건이 충족되지 않으면 실행되고 그것의 제3 조건은 제3 온도 범위가 채용되어야 제3 조건이 충족된다는 점에서 제1 조건(COND1)과 다르다. 이후 각 λ 적응값(LAM_AD)이 단계 S6에 상응하는 단계 S14에서 상응하도 록(accordingly) 적응된다. 단계 S12의 조건이 충족되지 않으면, 제4 온도 범위(TCO_B4)의 경우에 단계 S16이 처리될 수 있는데, 그것의 제4 조건은 온도가 제4 온도 범위(TCO_B4)에 있어야 조건이 충족된다는 점에서 단계 S4의 제1 조건과 다르다. 단계 S16의 조건이 충족되면, 이후 단계 S18이 실행되는데, 단계 S6의 프로세스에 따라서 각각의 할당된 λ 적응값(LAM_AD)이 적응된다. 다른 온도 범위가 더 이상 제공되지 않으면, 이후, 단계 S16의 조건이 충족되지 않으면, 프로세스는 단계 S2로 계속된다.
실제 동작 모드에서 장기간의 엔진 구동에도 불구하고, 하나 이상의 기결정된 조건들이 단일한 시간(a single time)을 충족하지 않을 수 있고, 그 결과 각 할당된 λ 적응값들(LAM_AD)의 상응하는 적응이 발생하지 않을 수 있다.
도 4의 순서도에 따른 프로그램이 또한 예를 들어 블록(B5)에서 처리될 수 있다. 프로그램은 예를 들어 변수들이 초기화될 수 있는 단계 S20에서 시작한다. 이 프로세스는 예를 들어 내연 기관이 시동되는 시간에 근접하게 시작할 수 있다.
단계(S22)에서 기결정된 체크 조건(P_COND)(checking condition)이 충족되는지를 체크한다. 기결정된 체크 조건은 예를 들어 시간(T)에 의존할 수 있고, 예를 들어 기결정된 기간(period) 후에 충족될 수 있다. 이 경우 기결정된 기간은 예를 들어 약 15분에 이를 수 있다. 예를 들어 그것은 또한 예를 들어 각각의 엔진 주행(engine run)의 끝에서 한 번 충족될 수 있거나 각각의 적절한 일시적인 맥락(temporal context)을 나타낼 수 있다.
단계 S22의 조건이 충족되지 않으면, 프로세스는, 필요하다면 기결정된 대기 시간 또는 기결정된 크랭크축 각 후에, 다시 단계 S22로 계속된다. 반대로, 단계 S22의 조건이 충족되면, 단계 S24에서 도 3의 순서도에 따른 프로그램에 의해서 단계 S24가 실행된 마지막 시간 이래로 적응값들(LAM_AD) 중 어느 것이 적응되었는지를 결정한다.
이후 단계 S26에서 각각의 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 적응되지 않은 λ 적응값(LAM_AD)으로서, 각각의 할당된 온도 범위와 관련하여 인접하는 상기 적응되지 않은 λ 적응값(LAM_AD)이, 각각의 적응된 λ 적응값(LAM_AD)으로부터 시작하여 각각의 인접한 기결정된 적응된 λ 적응값(LAM_AD)의 기준 온도와 관련하여 발산하는 유효값들 범위 내에 있는지를 체크함으로써, 적어도 하나의 보정 신호(SGA)에 따라서 적응된 λ 적응값(LAM_AD)에 적응된다. 기결정된 유효값들의 발산 범위 외부에 있다면, 적응 전의 값과 관련하여 유효값들 범위의 대략 가장 가까운 경계에 위치하도록 비적응된 λ 적응값(LAM_AD)이 적응된다.
바람직하게는, 각각의 비적응된 λ 적응값(LAM_AD)이 온도(TCO)에 관하여 적어도 하나의 보정 신호 비례에 따라서 적응된 두 각각의 λ 적응값들(LAM_AD)의 양측에 인접한다면, 상기 각각의 비적응된 λ 적응값(LAM_AD)이 유효값들 범위들 중의 적어도 하나 내에 위치하는지를 체크하는데, 상기 유효값들의 범위들은 온도(TCO)와 관련하여 각각의 적응된 λ 적응값(LAM_AD)으로부터 시작하여 기결정된 방식으로 발산한다.
상기 각각의 비적응된 λ 적응값(LAM_AD)이 각 경우에서 두 기결정된 유효값들의 발산 범위들 중 하나의 외부에 있으면, 두 각각의 유효값들 범위들의 적응 전 값과 관련하여 대략 가장 가까운 경계에 위치하도록, 상기 각각의 비적응된 λ 적응값(LAM_AD)이 적응된다.
바람직하게는 한편으로 직접 인접하는 적응된 λ 적응값(LAM_AD)과 다른 한편으로 단지 간접적으로 인접하는 다른 적응된 λ 적응값(LAM_AD)의 경우에, 직접 인접하는 λ 적응값(LAM_AD)의 유효값들의 범위를 결정적인(definitive) 것으로 간주한다.
도 5 및 도 6의 예시적인 실시예를 기초로 하여 처리 방법을 보다 상세하게 설명한다.
단계 S26에서 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 적응되지 않은 λ 적응값(LAM_AD)으로서, 할당된 온도 범위와 관련하여, 적어도 하나의 보정 신호 비례에 따라서 적응된 λ 적응값(LAM_AD) 각각에 단지 간접적으로 인접하는 상기 적응되지 않은 λ 적응값(LAM_AD)이, 유효값들의 범위 내에 있는지를 확인하는데, 상기 유효값들의 범위는 각각의 인접하는 λ 적응값(LAM_AD)으로부터 시작하여 각각의 기준 온도와 관련하여 기결정된 방식으로 발산한다.
상기 적응되지 않은 λ 적응값(LAM_AD)이 기결정된 유효값들의 발산 범위 외부에 있다면, 적응 전의 값과 관련하여 가장 가까운 유효값들 범위의 경계 방향으로 유효값들 범위의 가장 가까운 경계까지 거리의 신뢰 계수(VF_01, VF_02)에 의해 정의되는 비례에 의해 바뀌도록, 비적응된 λ 적응값(LAM_AD)이 적응될 것이다.
바람직하게는 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 적응된 λ 적응값(LAM_AD)에의 인접성의 간접성이 증가함에 따라서, 신뢰 계수(VF_01, VF_02)가 감소하도록 기결정된다. 이러한 경우들에서 신뢰 계수가 예를 들어 각 경우에서 고정될 수 있거나 예를 들어 또한 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 적응되는 λ 적응값(LAM_AD)의 분포에 따라서 결정될 수 있다.
도 6을 참조하여 상응하는 적응 방법(scheme)을 보다 상세하게 설명한다.
바람직하게는 각각의 유효값들 범위들로서, 각각이 각각의 적응된 λ 적응값으로부터 시작하여 각각의 적응된 λ 적응값(LAM_AD)의 기준 온도와 관련하여 기결정된 방식으로 발산하는 상기 각각의 유효값들 범위들은, 도 5 및 도 6에 예시적으로 도시한 바와 같이 기결정된 V 자 형태로 기결정된다.
도 5에서 제1, 제2 및 제3 온도 범위들(TCO_B1, TCO_B2, TCO_B3)과 상응하게 할당된 λ 적응값들(LAM_AD)을 예시적으로 도시하였는데, 가로 좌표는 온도(TCO)를 나타내고, 세로 좌표는 λ 적응값(LAM_AD)의 각각의 값들을 나타내며, NE는 중립값을 지칭한다. 각각의 λ 적응값들(LAM_AD)이 각각의 온도 범위들(TCO_B1 내지 TCO_B3) 내에 위치하는 각각의 기준 온도들(TCO1, TCO2, TCO3)에 할당된다. λ 적응값들(LAM_AD)을 작은 원들로 나타냈다. 작은 원들은 각 경우들에서 대각선으로 나타나는데, 여기서 시험 조건(P_COND)이 충족된 마지막 시점 이후에 그 사이에서 보정 신호 비례(SSA)에 따라서 각각의 λ 적응값(LAM_AD)의 적응이 발생한다.
단계 S26의 프로세스 관점에서, 이 예에서 제2 온도 범위(TCO_B2)에 할당되는 λ 적응값(LAM_AD)이 유효값들의 제1 범위(GWB1)의 외부 및 또한 유효값들의 제2 범위(GWB2)의 외부에 위치하는 비적응된 값(Z)으로서 설정된다. 제1 온도 범위(TCO_B1)에 할당되고 경계들(GWBG10 및 GWBG1U)을 가지는 λ 적응값(LAM_AD)에 유효값들의 제1 범위(GWB1)가 할당된다. 제3 온도 범위(TCO_B3)에 할당되는 λ 적응값(LAM_AD)에 유효값들의 제2 범위(GWB2)가 할당된다.
제2 온도 범위(TCO_B2)에 할당된 λ 적응값(LAM_AD)의 값(Z)가 유효값들의 제1 범위(GWB1)의 외부 및 또한 유효값들의 제2 범위(GWB2)의 외부에 위치하므로, 이것은 유효값들의 제1 범위(GWB1)의 경계로 바뀌어서 값(Z')을 가진다.
도 6에는 네 개의 λ 적응값들(LAM_AD)을 가지는 경우가 도시되어 있는데, 시험 조건(P_COND)이 충족되는 마지막 시점 이후에, 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 제4 온도 범위(TCO_B4)에 할당된 λ 적응값(LAM_AD)만이 적응된다. 이 경우에서 제4 온도 범위(TCO_B4)에 할당된 유효값들의 제4 범위(GWB4)와 관련하여 λ 적응값(LAM_AD)의 경계(GWBG4O)에서 단계 S26의 프로세스에 따라서, 제3 온도 범위(TCO_B3)에 할당된 λ 적응값(LAM_AD)의 값 Y가 값 Y'에 처음 적응된다.
값(Y')으로 나타낸 제3 온도 범위(TCO_B3)의 λ 적응값(LAM_AD)으로부터 시작하여, 단계 S26의 프로세스에 의해서 기준 온도(TCO3)으로부터 시작하여, 유효값들의 제3 발산 범위(GWB3)가 제2 온도 범위(TCO_B2)를 거치는 방향으로 넓어진다(is spanned). 제2 온도 범위(TCO_B2)에 할당된 λ 적응값(LAM_AD)은 유효값들의 제3 범위(GWB3) 내에 있으므로, 더 적응되지 않는다. 제2 온도 범위(TCO_B2)에 할당되는 λ 적응값(LAM_AD)으로부터 시작하여, 기준 온도(TCO2)로부터 시작하여, 제1 온도 범위(TCO_B1)에 거쳐 유효값들의 제5 범위(GWB5)가 넓어진다. 이후 단계 S26에 따른 방법에 기초하여, 제1 온도 범위(TCO_B1)에 할당된 λ 적응값(LAM_AD)의 값(X)이, 유효값들의 제5 범위(GWB5) 외부에 위치하는 것이 설정될 수 있다. 할 당된 신뢰 계수(VF_O2)를 고려하여, 그리고 이로써 유효값들의 제5 범위(GWB5)의 더 낮은(lower) 경계(GWBG5U)로부터 제1 온도 범위(TCO_B1)에 할당된 λ 적응값(LAM_AD)의 값(X')의 거리상의 감소를 고려하여, 이후 λ 적응값(LAM_AD)이 적응된다.
도 1은 제어 장치를 구비하는 내연 기관을 나타낸다.
도 2는 내연 기관의 제어 설비의 일부를 나타내는 블록 다이어그램이다.
도 3은 내연 기관을 동작하는 제1 순서도이다.
도 4는 내연 기관을 동작하는 제2 순서도이다.
도 5는 λ 적응값들의 제1 적응 방법(adaptation scheme)을 나타낸다.
도 6은 λ 적응값들의 제2 적응 방법을 나타낸다.

Claims (8)

  1. 연소 챔버와 연료를 계량(metering)하도록 설계된 분사 밸브(18)를 구비하는 적어도 하나의 실린더(Z1 내지 Z4)와 λ 제어기를 포함하는 내연 기관의 동작 방법으로서,
    - 준-정적 동작 상태일 것과 각각의 온도 범위가 채용되는 것을 요하는 각각의 기결정된 조건이 충족되면, 상기 각각의 온도 범위에 할당된 각각의 λ 적응값(LAM_AD)을 상기 λ 제어기의 제어 파라미터(LAM_RP)와 관련하여 상기 λ 제어기의 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 적응시키되, 상기 각각의λ 적응값(LAM_AD)은 상기 각각의 온도 범위 내의 각각의 기준 온도에 할당되고,
    - 계량(meter)될 연료량(MFF)(fuel mass)을 상기 내연 기관의 적어도 하나의 동작 변수(BG)에 따라서 결정하고,
    - 현재의 온도에 할당된 각각의 λ 적응값(LAM_AD)에 따라서 상기 계량될 연료량(MFF)을 보정하고,
    - 기결정된 시험 조건(P_COND)을 충족하면,
    -- 상기 시험 조건(P_COND)이 마지막으로 충족된 후에 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 λ 적응값들(LAM_AD) 중 어떤 것이 적응되었는지를 체크하고,
    -- 상기 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 각각의 적응되지 않은 λ 적응값(LAM_AD)으로서, 각각의 할당된 온도 범위와 관련하여 상기 적어도 하나 의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 각각의 적응된 λ 적응값(LAM_AD)에 이웃하는 상기 각각의 적응되지 않은 λ 적응값 (LAM_AD)이, 상기 각각의 적응된 λ 적응값(LAM_AD)으로부터 시작하여 각각의 인접하는 적응된 λ 적응값(LAM_AD)의 기준 온도와 관련하여 기결정된 방식으로 발산(diverge)하는 유효값들의 범위 내에 있는지를 체크하여,
    --- 유효값들의 기결정된 발산 범위 밖에 있으면, 적응 전 값에 관련된 유효값들 범위의 대략 가장 가까운 경계에 위치하도록, 상기 비적응된(non-adapted) λ 적응값(LAM_AD)을 적응시키는 것을 포함하는,
    내연 기관의 동작 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 각각의 유효값들 범위는, 상기 각각의 적응된 λ 적응값(LAM_AD)으로부터 시작하여 V자 형태로 기결정되는,
    내연 기관의 동작 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    각각의 비-적응된 적응값(LAM_AD)으로서, 온도와 관련하여 상기 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 적응된 두 각각의 λ 적응값들 (LAM_AD)의 양측에 인접하는 상기 각각의 비-적응된 적응값(LAM_AD)이, 상기 각각의 적응된 λ 적응값(LAM_AD)으로부터 시작하여 온도와 관련하여 기결정된 방식으로 발산하는 유효 값들의 범위들의 적어도 어느 하나 내에 위치하는지를 체크하여,
    - 상기 각각의 두 기결정된 유효값들의 발산 범위 외부에 위치하면, 적응전 값과 관련하여 상기 각각의 두 유효값들의 범위들의 대략 가장 가까운 경계에 위치하도록, 상기 각각의 비적응된 λ 적응값 (LAM_AD)을 적응시키는,
    내연기관의 동작 방법.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 적응되지 않은 λ 적응값(LAM_AD)으로서, 할당된 온도 범위와 관련하여 상기 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 적응된 각각의 λ 적응값에 단지 간접적으로 인접하는(indirectly adjacent) 상기 적응되지 않은 λ 적응값(LAM_AD)이, 상기 각각의 인접한 적응값(LAM_AD)으로부터 시작하여 각각의 기준 온도와 관련하여 기결정된 방식으로 발산하는 유효값들의 범위 내에 있는지를 체크하여,
    - 상기 기결정된 유효값들의 발산 범위 외에 있다면, 신뢰 계수(VF_01, VF_02)에 의해 정의되는 비례에 의해서 적응 전 값과 관련하여 유효값들 범위의 가장 가까운 경계 방향으로 유효값들 범위의 가장 가까운 경계까지의 거리로 바뀌도록 상기 비적응된 λ 적응값이 적응되는,
    내연기관의 동작 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 적응된 각각의 λ 적응값에 인접하는 것의 간접성이 증가함에 따라서, 상기 신뢰 계수(VF_01, VF_02)가 감소된 계수로서 기결정되는,
    내연기관의 동작 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 신뢰 계수(VF_01, VF_02)는 상기 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 적응되는 λ 적응값들의 분포에 의존하는,
    내연 기관의 동작 방법.
  7. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    한편으로 직접 인접하는 적응된 λ 적응값(LAM_AD)과 다른 한편으로 간접적으로 인접하는 다른 적응된 λ 적응값(LAM_AD)에 대하여, 상기 직접 인접하는 λ 적응값(LAM_AD)의 유효값들의 범위가 결정적인(definitive),
    내연 기관의 동작 방법.
  8. 연소 챔버와 연료를 계량(metering)하도록 설계된 분사 밸브(18)를 구비하는 적어도 하나의 실린더(Z1 내지 Z4)와 λ 제어기를 포함하는 내연 기관의 동작 장치로서,
    - 준-정적 동작 상태일 것과 각각의 온도 범위가 채용되는 것을 요하는 각각 의 기결정된 조건이 충족되면, 상기 각각의 온도 범위에 할당된 각각의 λ 적응값(LAM_AD)을 상기 λ 제어기의 제어 파라미터(LAM_RP)와 관련하여 상기 λ 제어기의 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 적응시키되, 상기 각각의 λ 적응값(LAM_AD)은 상기 각각의 온도 범위 내의 각각의 기준 온도에 할당되고,
    - 계량(meter)될 연료량(MFF)(fuel mass)을 상기 내연 기관의 적어도 하나의 동작 변수(BG)에 따라서 결정하고,
    - 현재의 온도에 할당된 각각의 λ 적응값(LAM_AD)에 따라서 상기 계량될 연료량(MFF)을 보정하고,
    - 기결정된 시험 조건(P_COND)을 충족하면,
    -- 상기 시험 조건(P_COND)이 마지막으로 충족된 후에 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 λ 적응값들(LAM_AD) 중 어떤 것이 적응되었는지를 체크하고,
    -- 상기 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 적응되지 않은 각각의 λ 적응값(LAM_AD)으로서, 각각의 할당된 온도 범위와 관련하여 상기 적어도 하나의 보정 신호 비례(SGA)에 따라서 적응된 각각의 λ 적응값(LAM_AD)에 인접하는 상기 적응되지 않은 각각의 λ 적응값 (LAM_AD)이, 상기 각각의 적응된 λ 적응값(LAM_AD)으로부터 시작하여 각각의 인접하는 적응된 λ 적응값(LAM_AD)의 기준 온도와 관련하여 기결정된 방식으로 발산(diverge)하는 유효값들의 범위 내에 있는지를 테스트하여,
    --- 유효값들의 기결정된 발산 범위 밖에 있으면, 적응 전 값에 관련된 유효 값들 범위의 대략 가장 가까운 경계에 위치하도록, 상기 비적응된(non-adapted) λ 적응값(LAM_AD)을 적응시키도록 이루어지는,
    내연 기관의 동작 장치.
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