KR102130236B1 - 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터보 과급기를 갖는 내연 기관의 스로틀 밸브에 기계적으로 결합된 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것으로, 배기 가스 재순환 밸브의 목표 개방 위치에 대응하는 제1 목표값이 확인되고; 제1 목표값이 제2 목표값과 비교되며; 제1 목표값이 제2 목표값보다 크면, 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량은 배기 가스 재순환 밸브의 개방 위치를 변화시키는 것에 의해 조정되고; 제2 목표값이 제1 목표값보다 크면, 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량은 스로틀 밸브의 개방 위치를 변화시키는 것에 의해 조정된다.

Description

배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하기 위한 방법 및 디바이스
본 발명은 터보 과급기(turbocharger)를 갖는 내연 기관의 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다.
내연 기관을 제어하도록, 가스 충전물(gas charge)의 조성 및 가스 충전물로 연소실을 충전하는 것은 스로틀 플랩(throttle flap), 배기 가스 재순환 밸브, 배기 가스 플랩 등과 같은 액튜에이터의 설정을 통해 목표화된 형태에 영향을 받는다. 연소실의 가스 충전물의 조성 및 양 모두는 분사된 연료뿐만 아니라 토크 및 연소 부산물, 그러므로 배기 가스에서의 오염 물질의 양을 결정한다. 대부분의 가솔린 엔진은 화학량론적 연소 가스 혼합물(stoichiometric combustion gas mixture)로 작동된다. 이러한 것은 삼원 촉매 컨버터(three-way catalytic converter)와 함께 연소 동안 형성되는 오염 물질의 효과적인 감소를 허용한다.
분사될 연료량은 이러한 경우에 연소실에 존재하는 공기량에 의해 결정된다. 디젤 엔진의 경우에, 공칭 작동에서, 존재하는 공기량은 배기 가스 입자의 양이 제한되어 있는 것을 달성하기 위해, 분사될 연료량에 대한 제한을 구성한다.
산소 농도는 연소의 결과로서 질소 산화물의 발생에 중요한 파라미터이다. 실린더 충전물의 산소 농도의 감소는 질소 산화물 배출에서의 감소로 이어진다. 현대의 디젤 엔진에서, 이러한 것은 배기 가스 재순환에 의해 실현된다. 이러한 배기 가스 재순환은 내연 기관의 실린더를 통해 내부적으로 또는 제공될 수 있는 냉각 장치와 함께 외부적으로 실현될 수 있다. 이러한 외부 배기 가스 재순환은 내연 기관의 터보 과급기의 압축기의 상류 또는 하류에서 수행될 수 있다. 용어 "저압 배기 가스 재순환" 또는 "고압 배기 가스 재순환"이 대응하여 사용된다.
배기 가스 재순환의 전제 조건은 분기점(branching point)에서의 가스 압력이 도입 지점의 가스 압력보다 항상 높다는 것이다. 특히 저압 배기 가스 재순환의 경우에, 이러한 것이 모든 상황에서 충분히 가능하지 않을 수 있다. 이러한 이유 때문에, 배기 가스 재순환을 지원하도록, 분기점 또는 도입 지점에서 가스 압력의 요구되는 증가 또는 하강을 허용하기 위해 추가의 스로틀 플랩이 설치된다.
DE 10 2013 209 815 B3은 배기 가스 터보 과급기를 갖추고 또한 고압 배기 가스 재순환 장치 및 저압 배기 가스 재순환 장치를 갖는 내연 기관을 제어하기 위한 방법 및 시스템을 개시하고 있다. 여기에서, 물리적 모델에 기초하여, 가스 유동의 상이한 지점에서의 시스템에서 유동하는 가스 유동의 유동 파라미터의 결정은 가스 유동에서의 작동 요소의 위치에 의존하는 방식으로 수행된다. 이러한 유동 파라미터는 온도 및/또는 압력을 포함한다. 반전된 물리적 모델에 기초하여, 실린더에서 사전 결정된 유동 파라미터에 대응하는 작동 요소의 위치가 결정되고, 작동 요소는 결정된 위치로 제어되고, 실린더에서 가스 유동의 유동 파라미터로부터 사전 결정된 유동 파라미터의 편차가 결정되며, 상기 물리적 모델의 교정은 상기 편차에 기초하여 수행되고, 물리적 모델은 실린더 내로의 연소 가스의 재순환을 포함하고, 또한 유동 파라미터는 실린더에서의 가스 유동의 가스 조성물 또는 가스 유량을 포함한다. 이러한 측정에 의해, 내연 기관의 보다 직접적인 또는 보다 정확한 제어를 달성하도록 추구된다.
본 발명은 내연 기관의 배기 가스 재순환 밸브를 통해 유동하는 질량 유량을 조정하기 위한 방법 및 디바이스를 특정하는 목적에 기초하며, 상기 방법 및 디바이스는 내연 기관의 작동 동안 안정한 방식으로 작동한다.
이러한 목적은 청구항 제1항에 주어진 특징부를 갖는 방법에 의해 달성된다. 바람직한 실시예 및 개량은 종속항 제2항 내지 제5항에서 특정된다. 청구항 제6항은 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하는 디바이스에 관한 것이다.
본 발명에 따라서, 터보 과급기를 갖는 내연 기관의 스로틀 플랩에 결합된 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하기 위한 방법에 있어서,
- 상기 배기 가스 재순환 밸브의 설정 개방 위치(setpoint opening position)에 대응하는 제1 설정값을 확인하는 단계,
- 상기 스로틀 플랩의 설정 개방 위치에 대응하는 제2 설정값을 확인하는 단계,
- 상기 제1 설정값과 상기 제2 설정값을 비교하는 단계;
- 상기 제1 설정값이 상기 제2 설정값보다 높으면, 상기 배기 가스 재순환 밸브의 개방 위치의 변화에 의해 상기 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하는 단계, 및
- 상기 제2 설정값이 상기 제1 설정값보다 높으면, 상기 스로틀 플랩의 개방 위치의 변화에 의해 상기 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하는 단계가 수행된다.
이러한 접근에 의해, 스로틀 플랩에 결합된 배기 가스 재순환 밸브의 존재시에, 스로틀 플랩 및 배기 가스 재순환 밸브로 구성된 상기 결합 시스템이 안정된 방식으로 활성화되는 것이 성공적으로 가능하다. 여기에서, 스로틀 플랩 및 배기 가스 재순환 밸브는 서로 독립적으로 모델-기반 형태로 특징화된다. 이러한 것은 배기 가스 재순환 밸브를 통해 유동하는 질량 유량의 직접적인 결정이 가능하고, 설정값의 변화의 경우에 활성화가 자동으로 적응된다는 이점을 가진다. 이러한 것은 특히 내연 기관의 상이한 작동 모드의 존재시에 유익하다.
본 발명의 또 다른 유익한 특성은 도면에 기초하여 하기의 그 예시적인 설명으로부터 나타날 것이다. 도면에서:
도 1은 제1 실시예에 따른, 저압 배기 가스 재순환 장치 및 고압 배기 가스 재순환 장치를 구비하는, 배기 가스 터보 과급기를 갖춘 내연 기관의 블록도;
도 2는 제2 실시예에 따른, 저압 배기 가스 재순환 장치 및 고압 배기 가스 재순환 장치를 구비하는, 배기 가스 터보 과급기를 갖춘 내연 기관의 블록도,
도 3은 배기 가스 재순환 밸브의 개방 위치의 함수로서 배기 가스 재순환 밸브의 유효 개구 단면적(effective opening cross-sectional area)을 설명하기 위한 도면; 및
도 4는 배기 가스 재순환 밸브의 개방 위치의 함수로서 배기 가스 재순환 밸브에 기계적으로 결합된 스로틀 플랩의 유효 개구 단면적을 도시하는 도면.
도 1은 제1 실시예에 따른, 저압 배기 가스 재순환 장치 및 고압 배기 가스 재순환 장치를 구비하는, 배기 가스 터보 과급기를 갖춘 내연 기관의 블록도를 도시한다.
상기 내연 기관(100)은, 배기 가스 터빈(130) 및 압축기(125)를 포함하는 터보 과급기(120)를 가진다. 배기 가스 터빈(130)은 내연 기관(100)의 실린더(150)들로부터 제공되는 배기 가스가 공급된다. 상기 배기 가스는 배기 가스 터빈(130)의 터빈 휠을 회전시킨다. 터빈 휠의 이러한 회전은 배기 가스 터보 과급기의 샤프트를 통해 압축기(125)의 압축기 휠로 전달되며, 압축기 휠은 이에 의해 마찬가지로 회전된다. 압축기 휠은 신선한 공기, 및 저압 배기 가스 재순환 장치(180)를 통해 재순환되는 배기 가스로 구성된 가스 혼합물을 압축하기 위해 제공된다. 상기 신선한 공기는 공기 필터(110)를 통해 압축기 휠에 공급된다. 배기 가스 배기 가스 터빈(130)으로부터 배출된 배기 가스는 촉매 컨버터(158), 입자 필터(160), 배기 가스 플랩(162), 및 소음기(164)를 통해 주위로 방출된다.
입자 필터(160)와 배기 가스 플랩(162) 사이에는, 배기 가스가 분기되는 분기점이 제공되고, 배기 가스는 분기점에서 저압 배기 가스 재순환 장치(180)를 통해 압축기(125)로 공급된다. 냉각기(184) 및 저압 배기 가스 재순환 밸브(186)가 상기 저압 배기 가스 재순환 장치(180)에 제공된다.
압축된 가스 혼합물은 압축기(125)의 출구로부터 충전물-공기 냉각기(135) 및 스로틀(140)을 통해 내연 기관(100)의 실린더(150)들로 공급된다.
또한, 도 1에 도시된 내연 기관(100)은 고압 배기 가스 재순환 장치(166)를 가진다. 후자는 실린더(150)들의 출구에 직접 연결되고, 상기 출구를 통해 고압의 배기 가스가 공급된다. 상기 고압의 배기 가스는 상기 실린더들에 재순환된 배기 가스를 공급하기 위하여 냉각기(170) 및 고압 배기 가스 재순환 밸브(172)를 통해 실린더(150)들의 입구로 안내된다. 필요할 때 냉각기(170)가 바이패스되는 것을 가능하게 하는 목적을 위해 바이패스 플랩(168)이 냉각기(170)와 병렬로 배열된다.
또한, 도 1에 도시된 내연 기관(100)은 제어 유닛(188)을 가진다. 다수의 센서에 의해 제공되는 센서 신호(se1,…,sen)가 상기 제어 유닛(188)에 공급된다. 상기 센서 신호 및 메모리(도시되지 않음)에 저장된 작동 프로그램 및 저장된 테이블 및 특성 맵 및 물리적 모델을 평가하여, 제어 유닛(188)은 내연 기관의 작동 요소에 대한 제어 신호(s1,…,sn)를 확인한다. 상기 작동 요소는 특히 저압 배기 가스 재순환 밸브(186) 및 배기 가스 플랩(162)을 포함한다. 물리적 모델은 저압 배기 가스 재순환 밸브(186)의 모델, 및 스로틀 지점을 형성하는 배기 가스 플랩(162)의 모델을 포함한다.
저압 배기 가스 재순환 밸브(186) 및 배기 가스 플랩(162)은 유익하게 서로 기계적으로 결합되며, 동일한 제어 신호에 의해 활성화될 수 있다. 이러한 활성화는 도 3 및 도 4에 기초하여 보다 상세히 후술될 바와 같이, 모델-기반 형태로 수행된다.
도 2는 제2 실시예에 따른, 저압 배기 가스 재순환 장치 및 고압 배기 가스 재순환 장치를 구비하는, 배기 가스 터보 과급기를 갖춘 내연 기관의 블록도를 도시한다.
상기 내연 기관(100)은, 배기 가스 터빈(130) 및 압축기(125)를 포함하는 터보 과급기(120)를 가진다. 배기 가스 터빈(130)은 내연 기관(100)의 실린더(150)들로부터 제공되는 배기 가스가 공급된다. 상기 배기 가스는 배기 가스 터빈의 터빈 휠을 회전시킨다. 터빈 휠의 이러한 회전은 배기 가스 터보 과급기의 샤프트를 통해 압축기(125)의 압축기 휠로 전달되며, 압축기 휠은 이에 의해 마찬가지로 회전된다. 압축기 휠은 신선한 공기, 및 저압 배기 가스 재순환 장치(180)를 통해 재순환되는 배기 가스로 구성된 가스 혼합물을 압축하기 위해 제공된다. 상기 신선한 공기는 공기 필터(110) 및 스로틀 플랩(182)을 통해 압축기 휠에 공급된다. 배기 가스 터빈(130)으로부터 배출된 배기 가스는 촉매 컨버터(158), 입자 필터(160), 및 소음기(164)를 통해 주위로 방출된다.
입자 필터(160)와 소음기(164) 사이에는, 배기 가스가 분기되는 분기점이 제공되고, 배기 가스는 분기점에서 저압 배기 가스 재순환 장치(180)를 통해 압축기(125)로 공급된다. 냉각기(184)와 저압 배기 가스 재순환 밸브(186)가 상기 저압 배기 가스 재순환 장치(180)에 제공된다.
압축된 가스 혼합물은 압축기(125)의 출구로부터 충전물-공기 냉각기(135) 및 스로틀(140)을 통해 내연 기관(100)의 실린더(150)들에 공급된다.
또한, 도 2에 도시된 내연 기관(100)은 고압 배기 가스 재순환 장치(166)를 가진다. 후자는 실린더(150)들의 출구에 직접 연결되고, 상기 출구를 통해 고압의 배기 가스가 공급된다. 상기 고압의 배기 가스는 상기 실린더들에 재순환된 배기 가스를 공급하기 위해 냉각기(170) 및 고압 배기 가스 재순환 밸브(172)를 통해 실린더(150)들의 입구로 재순환된다. 필요할 때 냉각기(170)가 바이패스되는 것을 가능하게 하는 목적을 위해 바이패스 플랩(168)이 냉각기(170)와 병렬로 배열된다.
또한, 도 2에 도시된 내연 기관(100)은 제어 유닛(188)을 가진다. 다수의 센서에 의해 제공되는 센서 신호(se1,…,sen)가 상기 제어 유닛(188)에 공급된다. 상기 센서 신호 및 메모리(도시되지 않음)에 저장된 작동 프로그램, 저장된 테이블 및 특성 맵 및 물리적 모델을 평가하여, 제어 유닛(188)은 내연 기관(100)의 작동 요소에 대한 제어 신호(s1,…,sn)를 확인한다. 상기 작동 요소는 특히 저압 배기 가스 재순환 밸브(186) 및 스로틀 플랩(182)을 포함한다. 물리적 모델은 저압 배기 가스 재순환 밸브(186)의 모델, 및 스로틀 지점을 형성하는 스로틀 플랩(182)의 모델을 포함한다.
저압 배기 가스 재순환 밸브(186) 및 스로틀 플랩(182)은 유익하게 서로 기계적으로 결합되며, 동일한 제어 신호에 의해 활성화될 수 있다. 이러한 활성화는 모델 기반 형태로 수행된다.
밸브 또는 스로틀의 이러한 모델 기반 활성화는 밸브 또는 스로틀의 상류 및 하류에서의 온도, 압력 및 가스 조성과 같은 공지된 가스 특성의 존재시에 가스 질량 유량과 밸브 또는 스로틀의 위치 또는 설정 사이의 공지된 관계를 이용한다. 모델링을 위하여, 그 자체의 밸브 또는 전체 배기 가스 재순환 경로가 함께 고려되는 것이 가능하다. 일반적으로, 가스 질량 유량의 의존성은 밸브의 상류 및 하류에서의 가스 특성에 대한 의존성 및 밸브 자체의 설정에서의 의존성으로 나누어져서, 모델은 다음의 형태의 식에 의해 주어진다:
Figure 112018102017824-pct00001
= A(s)*ㆍ*g(evor,enach)
식 중,
Figure 112018102017824-pct00002
는 배기 가스 질량 유량이고, A(s)는 유효 개구 단면이며, g(evor, enach)는 밸브의 상류 및 하류에서의 가스 특성의 함수이다. 이러한 것은 스로틀과 배기 가스 재순환 밸브 모두에 적용된다. 배기 가스 재순환 밸브 및 스로틀의 별도의 활성화의 경우에, 스로틀은 배기 가스 재순환 밸브 또는 배기 가스 재순환 경로를 가로지르는 필요한 압력 강하를 조정하기 위해 사용될 수 있으며, 배기 가스 재순환 밸브는 필요한 배기 가스 재순환 질량 유량을 조정하기 위해 사용될 수 있다.
신선한 공기측의 스로틀링 상황에 대해, 도 2에 도시된 바와 같이, 배기 가스 재순환 밸브의 설정 위치는 다음의 식(1)의 관계로부터 얻어진다:
Figure 112018102017824-pct00003
. (1)
식 중,
SEGR,SP는 배기 가스 재순환 밸브의 설정 위치이고,
AEGR -1은 배기 가스 재순환 밸브의 유효 개구 단면에 대한 역함수이며,
Figure 112018102017824-pct00004
EGR,SP는 배기 가스 재순환 밸브를 통한 설정 질량 유량이고,
gEGR(evor EGR,enach EGR)은 배기 가스 재순환 밸브의 상류 및 하류에서의 가스 특성의 함수이다.
신선한 공기측의 스로틀링 상황에 대해, 도 2에 도시된 바와 같이, 스로틀 플랩(182)의 설정 위치는 다음의 식(2)의 관계로부터 얻어진다:
Figure 112018102017824-pct00005
. (2)
식 중,
sTHR,SP는 스로틀 플랩의 설정 위치이고,
ATHR -1은 스로틀 플랩의 유효 개구 단면에 대한 역함수이며,
Figure 112018102017824-pct00006
THR,SP는 스로틀 플랩을 통한 설정 질량 유량이고,
gTHR(evorTHR,enachTHR)은 스로틀 플랩의 상류 및 하류에서의 가스 특성의 함수이다.
배기 가스 재순환 밸브 및 스로틀 플랩의 조인트 활성화의 경우에, 스로틀 플랩으로의 배기 가스 재순환 밸브의 기계적 결합으로 인하여, 배기 가스 재순환 밸브의 설정 위치는 이미 스로틀 플랩의 설정 위치를 산출하며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 그러므로, 배기 가스 재순환 밸브의 설정 위치가 상기 식(1)에 의해 결정되면, 스로틀 플랩의 설정 위치는 이미 정의된다. 그러나, 신선한 공기측의 스로틀링의 경우에, 스로틀 플랩 위치의 변화가 대체로 스로틀 플랩의 하류에서의 가스 압력을 또한 변화시키기 때문에, 가스 상태에 대한 새로운 값(enachEGR)이 발생한다. 그러므로, 이러한 형태의 활성화는 enachEGR이 SEGR에 의존하기 때문에 대체로 원하지 않는 불안정한 활성화 거동으로 이어진다. 원칙적으로, 다음의 식(3)에 대한 해법으로부터 SEGR,SP를 결정하는 것이 필요하다.
Figure 112018102017824-pct00007
식 중,
enachEGR(SEGR,SP)의 의존성은 다음 식에 의해 부여된다:
Figure 112018102017824-pct00008
THR = ATHR(STHR)ㆍgthr(evorTHR,enachTHR) 및
STHR = SEGR.
여기서,
Figure 112018102017824-pct00009
THR은 스로틀 플랩을 통한 가스 질량 유량이고,
ATHR은 스로틀 플랩의 유효 개구 단면이며,
STHR 은 스로틀 플랩의 위치이고,
SEGR은 배기 가스 재순환 밸브의 위치이다.
음함수 방정식(3)은 설정 위치에 대한 명시적인 방정식으로 재배열될 수 없으며, 그러므로 방정식(3)을 풀고 설정 위치를 결정하기 위해 번거로운 반복해 절차(iterative solution procedure)가 필요하다.
이러한 것을 피하도록, 다음의 관계가 이용된다: 배기 가스 재순환 밸브의 단지 작은 정도의 개방의 경우에, 스로틀 플랩은 전혀 폐쇄되지 않거나, 또는 매우 작은 정도로 폐쇄된다. 배기 가스 재순환 밸브의 작은 정도의 개방은 재순환된 배기 가스 질량 유량의 큰 변화로 이어진다. 스로틀 플랩의 작은 정도의 폐쇄는 스로틀 지점의 하류에서 가스 압력에서의 단지 작은 변화로 이어지거나 또는 전혀 변화가 없다. 그러므로, 전술한 식(1)에 의한 배기 가스 재순환 밸브에 대한 설정 위치의 결정은 안정하다. 매우 큰 범위로 개방된 배기 가스 재순환 밸브의 경우에, 배기 가스 재순환 밸브의 기하학적 단면적에서의 변화만으로는 질량 유량에서의 상당한 변화를 초래하지 않는다. 대조적으로, 스로틀 플랩으로의 배기 가스 재순환 밸브가 기계적으로 결합의 결과로서, 스로틀 플랩은 거의 폐쇄되며, 이러한 것은 스로틀 지점 하류의 압력에서의 격렬한 변화로 이어진다. 배기 가스측에서의 스로틀링의 경우에, 도 1에 도시된 바와 같이, 압력에서의 이러한 격렬한 변화는 스로틀 지점의 상류에서 발생한다. 재순환된 배기 가스 질량 유량의 조정은 이러한 경우에 배기 가스 재순환 밸브의 개방 위치의 변화에 의한 것이 아니라 스로틀 플랩의 개방 위치의 변화에 의해 실현된다.
밸브의 조인트 위치 또는 설정의 함수로서 배기 가스 재순환 밸브 및 스로틀 플랩의 유효 개구 단면적이 아래에 예시될 것이다.
도 3은 배기 가스 재순환 밸브의 개방 위치(P)의 함수로서 배기 가스 재순환 밸브의 유효 개구 단면적(O1)을 예시하기 위한 도면이다.
도 4는 배기 가스 재순환 밸브의 개방 위치(P)의 함수로서 배기 가스 재순환 밸브에 기계적으로 결합된 스로틀 플랩의 유효 개구 단면적(O2)을 예시하기 위한 도면이다.
배기 가스 재순환 밸브가 폐쇄될 때, 스로틀 플랩이 개방되고, 반대의 경우도 마찬가지라는 것은 분명하다.
이제, 식(2)으로부터
Figure 112018102017824-pct00010
에서의 압력 설정값은 enachEGR에 대한 해법에 의해 다음 식(4)의 관계에 의해 결정될 것이다:
Figure 112018102017824-pct00011
(4).
신선한 공기측에서의 스로틀링의 경우에, 도 2에 도시된 바와 같이, 스로틀 플랩의 하류에서 압력은 배기 가스 재순환 밸브의 하류에서의 압력과 실질적으로 동일하다. 그러나, 이제 함수(AEGR(SEGR,SP))는 일정한 단면적(AEGR,p-controlled)으로 대체되며, 이는 배기 가스 재순환 밸브의 최대 단면적보다 약간 작도록 선택되고 엔진 작동 지점에 의존하는 방식으로 선택적으로 결정된다. 그러므로, enachTHR,SP에서 결정된 압력은 식(2)에 따라서 STHR,SP를 결정하도록 이용된다. 동시에, 배기 가스 재순환 밸브의 위치에 대한 설정값은 식(1)을 사용하여 결정된다. 그러나, 배기 가스 재순환 밸브 및 스로틀 플랩의 조인트 위치에 대한 실제 적용 가능한 설정값은 지금 계산된 설정값(STHR,SP 및 SEGR,SP)의 최대에 의해 결정된다. 그러므로, 배기 가스 재순환 밸브와 스로틀 플랩의 조인트 위치에 대한 고유 계산 규칙이 정의되며, 이러한 것은 다음과 같은 특성을 가진다:
작은 재순환 설정 질량 유량에 대해, 식(1)은 AEGR,p-controlled보다 작은 배기 가스 재순환 밸브의 단면적으로 설정 위치를 산출한다. 넓게 개방된 배기 가스 재순환 밸브(AEGR,p-controlled)를 가정한 배기 가스 재순환 밸브 및 스로틀의 하류에서의 압력 설정값 값에 의해 결정된 스로틀 플랩에 대한 설정 위치는 지금 식(1)을 사용하여 결정된 설정 위치보다 낮다. 배기 가스 재순환 밸브 및 스로틀 플랩으로 구성된 시스템은, 배기 가스 재순환 밸브를 가로지르는 질량 유량이 배기 가스 재순환 밸브의 단면적에 의해 실질적으로 설정될 수 있는 작동 범위에 있다.
대조적으로, 상대적으로 큰 재순환 설정 질량 유량에 대하여, 식(1)이 AEGR,p-controlled보다 큰 단면적에 대응하는 설정 위치를 산출하면, 식(2)를 사용하여 결정된 설정 위치는 상대적으로 작은 단면적(AEGR,p-controlled)이 압력 설정값 결정을 위한 시작 지점으로서 실제로 취해졌기 때문에 보다 높은 설정 위치(STHR,SP)를 산출할 것이다. 그러므로, 배기 가스 재순환 밸브를 가로지르는 질량 유량은 스로틀 지점을 가로지르는 요구된 압력 강하에 의해 실질적으로 지금 결정된다.
이러한 방법으로, 스로틀 플랩과 배기 가스 재순환 밸브로 구성된 결합 시스템이 안정한 방식으로 활성화되는 것이 성공적으로 가능하다. 여기에서, 두 플랩(스로틀 플랩 및 배기 가스 재순환 밸브)은 실질적으로 서로 독립적인 모델 기반 형태로 물리적으로 특징화된다. 이러한 것은 배기 가스 재순환 밸브를 가로지르는 질량 유량의 직접적인 결정이 가능하고, 활성화가 설정값의 변화의 경우에 자동으로 적응된다는 이점을 가진다. 이러한 것은 특히 내연 기관의 상이한 작동 모드의 경우에 유익하다.
따라서, 본 발명에 따른 방법에서, 2개의 상이한 범위는, 재순환을 위한 설정 질량 유량을 적절한 밸브 위치, 특히 설정 위치가 배기 가스 재순환 밸브의 모델로부터 직접 얻어지는(식 1) 질량 유량 활성화 범위, 및 먼저 배기 가스 재순환 밸브 하류에서의 압력 설정값이 먼저 식(4)에 따라서 배기 가스 재순환 밸브의 모델에 기초하여 결정되고, 그런 다음 스로틀 플랩을 위한 설정 위치가 스로틀 플랩의 모델로부터 결정되는(식 2) 압력 활성화 범위로 변환되기 위해 사용된다. 이러한 2개의 범위 사이에서 요구되는 전환은 전술한 최대 단면적의 선택에 의해 수행된다.
100 내연 기관
110 공기 필터
120 터보 과급기
125 압축기
130 배기 가스 터빈
135 충전물-공기 냉각기
140 스로틀
150 실린더
158 촉매 컨버터
160 입자 필터
162 배기 가스 플랩
164 소음기
166 고압 배기 가스 재순환 장치
168 바이패스 플랩
170 냉각기
172 고압 배기 가스 재순환 밸브
180 저압 배기 가스 재순환 장치
182 스로틀 플랩
184 냉각기
186 저압 배기 가스 재순환 밸브
188 제어 유닛
se1,..,sen 센서 신호
s1,...,sn 제어 신호

Claims (6)

  1. 터보 과급기를 갖는 내연 기관의 스로틀 플랩(throttle flap)에 결합된 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하기 위한 방법으로서,
    - 상기 배기 가스 재순환 밸브의 설정 개방 위치에 대응하는 제1 설정값을 확인하는 단계,
    - 상기 스로틀 플랩의 설정 개방 위치에 대응하는 제2 설정값을 확인하는 단계,
    - 상기 제1 설정값과 상기 제2 설정값을 비교하는 단계;
    - 상기 제1 설정값이 상기 제2 설정값보다 높으면, 상기 배기 가스 재순환 밸브의 개방 위치의 변화에 의해 상기 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하는 단계, 및
    - 상기 제2 설정값이 상기 제1 설정값보다 높으면, 상기 스로틀 플랩의 개방 위치의 변화에 의해 상기 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하는 단계를 포함하는, 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배기 가스 재순환 밸브의 설정 개방 위치에 대응하는 상기 제1 설정값은 하기 관계식에 따라서 확인되는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하기 위한 방법:
    Figure 112018102017824-pct00012

    식 중, SEGR,SP는 상기 배기 가스 재순환 밸브의 설정 위치이며, AEGR -1은 상기 배기 가스 재순환 밸브의 유효 개구 단면을 위한 역함수이고,
    Figure 112018102017824-pct00013
    EGR,SP는 상기 배기 가스 재순환 밸브를 통한 설정 질량 유량이며, gEGR(evorEGR,enachEGR)은 상기 배기 가스 재순환 밸브의 상류 및 하류에서의 가스 특성의 함수이다.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스로틀 플랩의 설정 개방 위치에 대응하는 상기 제2 설정값은 하기 관계식에 따라서 확인되는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하기 위한 방법:
    Figure 112019098283712-pct00014

    식 중, STHR,SP는 상기 스로틀 플랩의 설정 위치이고, ATHR -1은 상기 스로틀 플랩의 유효 개구 단면의 역함수이며,
    Figure 112019098283712-pct00015
    THR,SP은 상기 스로틀 플랩을 통한 설정 질량 유량이고, gTHR(evorTHR, enachTHR)은 상기 스로틀 플랩의 상류 및 하류에서의 가스 특성의 함수이다.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 설정값의 확인을 위하여, 먼저 상기 배기 가스 재순환 밸브의 모델에 기초하여 압력 설정값이 결정되며, 이어서, 상기 스로틀 플랩의 설정 위치가 상기 스로틀 플랩의 모델에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 설정값의 확인을 위하여, 먼저, 상기 배기 가스 재순환 밸브의 하류에서의 압력 설정값을 결정하도록
    Figure 112018102017824-pct00016
    의 관계식이 사용되며, 결정된 압력 설정값은 상기 제2 설정값을 결정하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 재순환 밸브의 질량 유량을 조정하기 위한 방법.
  6. 삭제
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11313291B2 (en) * 2020-08-03 2022-04-26 GM Global Technology Operations LLC Secondary throttle control systems and methods

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000130202A (ja) 1998-10-26 2000-05-09 Toyota Motor Corp 内燃機関
DE69701286T2 (de) 1996-05-18 2000-10-26 Ford Werke Ag Verbrennungsmotor mit abgasrückführungssteuerungssystem
JP2006214405A (ja) 2005-02-07 2006-08-17 Hitachi Ltd 内燃機関の排気ガス還流装置および内燃機関のバルブモジュール
US20080189027A1 (en) 2007-02-06 2008-08-07 Qian Chen Coordinated control of throttle and egr valve
US20120145134A1 (en) 2010-12-09 2012-06-14 Denso Corporation Exhaust gas recirculation system
JP2012237306A (ja) * 2011-04-27 2012-12-06 Denso Corp 低圧ｅｇｒ装置
JP2013096286A (ja) 2011-10-31 2013-05-20 Denso Corp 低圧ｅｇｒ装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60125353U (ja) * 1984-02-03 1985-08-23 三國工業株式会社 気化器絞り弁とｅｇｒ弁の連結機構
US6321157B1 (en) * 1999-04-27 2001-11-20 Ford Global Technologies, Inc. Hybrid modeling and control of disc engines
DE10101343A1 (de) * 2001-01-13 2002-07-18 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Abgasrückführungsregelung
JP5872793B2 (ja) * 2011-05-11 2016-03-01 株式会社ハタノ製作所 配管牽引用治具を用いて新配管を既設配管内に配設する方法
DE102011088763A1 (de) * 2011-12-15 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Modellierungswerts für eine physikalische Größe in einem Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor
US9599053B2 (en) * 2014-03-26 2017-03-21 GM Global Technology Operations LLC Model predictive control systems and methods for internal combustion engines
DE102013209815B3 (de) 2013-05-27 2014-09-18 Continental Automotive Gmbh Verfahren und System zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE102014118947A1 (de) * 2014-01-06 2015-07-09 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und System zur AGR-Regelung
WO2015130214A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Scania Cv Ab Device and method comprising double reducing devices and a catalytically coated particle filter for treatment of an exhaust stream
US9803573B2 (en) * 2014-06-27 2017-10-31 GM Global Technology Operations LLC Throttle control systems and methods for cylinder activation and deactivation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69701286T2 (de) 1996-05-18 2000-10-26 Ford Werke Ag Verbrennungsmotor mit abgasrückführungssteuerungssystem
JP2000130202A (ja) 1998-10-26 2000-05-09 Toyota Motor Corp 内燃機関
JP2006214405A (ja) 2005-02-07 2006-08-17 Hitachi Ltd 内燃機関の排気ガス還流装置および内燃機関のバルブモジュール
US20080189027A1 (en) 2007-02-06 2008-08-07 Qian Chen Coordinated control of throttle and egr valve
US20120145134A1 (en) 2010-12-09 2012-06-14 Denso Corporation Exhaust gas recirculation system
JP2012237306A (ja) * 2011-04-27 2012-12-06 Denso Corp 低圧ｅｇｒ装置
JP2013096286A (ja) 2011-10-31 2013-05-20 Denso Corp 低圧ｅｇｒ装置

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