KR102212815B1 - 내연 기관 정지 방법 - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내연 기관 정지 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는 점화 및/또는 분사가 중단되면 내연 기관에 공급되는 공기량이 우선 감소하고, 내연 기관의 회전수(n)가 사전 설정 가능한 회전수 임계값(ns) 미만이 된 후에 다시 증가하며, 제1 회전수 값(n1)이 제1 검출 시점(t1)에 검출되고, 제2 회전수 값(n2)이 제2 검출 시점(t2)에 검출되며, 상기 두 검출 시점(t1, t2)은, 사전 설정 가능한 회전수 임계값(ns)보다 제1 회전수 값(n1)은 더 크도록, 그리고 제2 회전수 값(n2)은 더 작도록 선택되며, 내연 기관의 회전 운동을 감속시키는 토크의 형성을 위한 수단은 소멸될 에너지 양(E)에 따라 제어되며, 상기 소멸될 에너지 양(E)은 제1 회전수 값(n1) 및 제2 회전수 값(n2)에 따라 결정된다.

Description

내연 기관 정지 방법{METHOD FOR STOPPING AN INTERNAL COMBUSTIN ENGINE}
DE 10 2011 082 196 A1호로부터 공지된 내연 기관 정지 방법에서는, 정지 요구가 검출되면 내연 기관의 스로틀 밸브에 의해, 내연 기관으로 공급되는 공기량이 감소하며, 내연 기관의 검출된 회전수가 사전 설정 가능한 회전수 임계값보다 낮으면, 공기 할당 장치를 통해 내연 기관에 공급된 공기량이 다시 증가하며, 할당된 공기량의 증가 후 내연 기관이 정지할 때까지 흡입 실린더가 더 이상 하사점을 통과하지 않으면 상기 사전 설정 가능한 회전수 임계값이 증가한다.
실제로, 흡입 실린더의 마지막 하사점에서의 엔진 회전수는 엔진 코스팅 시마다 각각 상이하다. 즉, 마지막 압축에 의해 코스팅 시마다 상이하게 많은 에너지가 소모된다.
이에 반해, 청구항 제1항의 특징들을 갖는 방법은, 상기와 같은 차이가 적절히 고려된다는 장점이 있으며, 이는 코스팅 종료 시 엔진의 위치 설정을 더 정확히 하는 동시에 엔진의 진동 경향을 감소시키며, 그럼으로써 과도한 실린더 충전이 방지되기 때문에 안락함이 개선된다.
또 다른 바람직한 구성들은 종속 청구항들의 대상이다.
또 다른 양태들에서 본 발명은, 본 발명에 따른 방법의 모든 단계를 실행하도록 구비된 컴퓨터 프로그램과, 상기 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체와, 본 발명에 따른 방법의 모든 단계를 실행하도록 구비된 제어 장치에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 1은 내연 기관의 코스팅 중 특성 변수들의 변화를 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시예의 제1 양태에 따른 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 제2 양태에 따른 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예의 또 다른 양태에 따른 내연 기관의 추가 코스팅 중 특성 변수들의 변화를 보여준다.
도 5는 본 발명의 또 다른 양태에 따라, 결정된 회전수에 따른 내연 기관의 코스팅 거동의 결정을 위한 그래프이다.
도 6은 상기 방법의 수행을 위한 전자 제어 장치의 개략도이다.
도 1a는 예컨대 다기통 내연 기관에서, 제1 실린더(ZYL1)와, 흡입 순서상 제1 실린더(ZYL1) 바로 앞의 제2 실린더(ZYL2)와, 흡입 순서상 제1 실린더(ZYL1)를 뒤따르는 추가 실린더(ZYL3)의 행정 순서를 도시한 것이다. 상기 실린더들은 공지된 방식으로 흡기 행정, 압축 행정, 팽창 행정 및 배기 행정을 실행한다.
도 1b는 시간(t)에 따른 내연 기관의 회전수(N)(예를 들어 크랭크축의 회전수)의 변화를 보여준다. 시점(t1, t2, t3, t4)에서 내연 기관은 사점(T1, T2, T3, T4)을 통과한다. 내연 기관의 회전수는 내연 기관의 코스팅을 나타내는데, 즉, 점화 및/또는 분사가 중단된다. 정해진 시점에, 본 실시예에서는 사점(T1, T2, T3, T4)에서 내연 기관의 회전수(n)가 검출되며, 예를 들어 회전수 센서에 의해 측정된다. 제1 검출 시점(t1)에 제1 회전수 값(n1)이 획득되며, 제2 검출 시점(t2)에 제2 회전수 값(n2)이 획득된다. 제1 회전수 값(n1)은 사전 설정 가능한 회전수 임계값(ns)보다 크고, 제2 회전수 값(n2)은 사전 설정 가능한 회전수 임계값(ns)보다 작다.
도 1c에는 공기 할당 장치, 예를 들어 내연 기관의 스로틀 밸브의 개방각(DK)이 도시되어 있다. 물론, 공기 할당 장치는 다른 형태로, 예를 들어 가변 밸브 액추에이터로도 형성될 수 있다. 또는 공기 할당 장치가 예를 들어 내연 기관의 흡기관 내에 배치되는 전기 보조 압축기로도 구현될 수 있다.
본 실시예에서 공기 할당 장치는 스로틀 밸브로서 제공된다. 처음에는 스로틀 밸브가 폐쇄되어 있거나 약간 개방되어 있으며, 이는 본 실시예에서 제1 개방각(DK0)으로 표시된다. 제2 검출 시점(t2)에서, 내연 기관의 회전수가 사전 설정 가능한 회전수 임계값(ns) 미만으로 하강하는 것이 확인되면, 스로틀 밸브는 (크랭크축 각도(KWauf)에 상응하는) 시점(t)에 개방된다. 이 시점에서 제1 실린더(ZYL1)는 흡기 행정에 있기 때문에, 흡기 실린더 또는 흡입 실린더로도 지칭된다.
제1 실린더(ZYL1)는 증가한 공기량을 흡입하여 사점(T4)을 통과하고, 증가한 공기량의 압축에 기인한 압축 행정에서 강한 복원 토크에 노출된다. 반대로, 팽창행정에 있는 제2 실린더(ZYL2)의 팽창력은 작은데, 그 이유는 제2 실린더(ZYL2)의 공기 충전량이 아직 적고, 전체적으로 강한 복원 토크가 형성되기 때문이다. 내연 기관의 회전수는 빠르게 감소하여, 역진동 시점(tosc)에 0의 회전수를 통과한다. 내연 기관은 이제 역진동하다가 정지 시점(tstop)에 정지한다.
이는, 내연 기관의 회전 운동 시 저장된 에너지가 내연 기관의 단일 행정 내에서 소멸됨을 의미한다. 따라서, 상기 저장된 에너지는 소멸될 에너지 양(E)으로도 지칭된다. 본 발명에 따르면, 소멸될 에너지 양은 제1 회전수 값(n1) 및 제2 회전수 값(n2)을 기초로 하여, 제1 회전수 값(n1), 제2 회전수 값(n2), 및 사전 설정 가능한 회전수 임계값(ns) 상호 간의 상대 위치에 따라 결정된다. 소멸될 에너지 양(E)은 회전수(n)의 제3 값(n3)에 따라 새로 결정되며, 상기 제3 값(n3)은, 후행 실린더(ZYL3)가 제1 시점(t1) 이후에 처음으로 흡기 행정으로 전환되는 시점에 검출된다.
여러 극단적인 예들이 가능하다. 그 중 하나는, 제1 회전수 값(n1)이 최소한 사전 설정 가능한 회전수 임계값(ns)보다는 크기 때문에, 제2 회전수 값(n2)이 상대적으로 낮고, 그 결과 소멸될 에너지 양(E)이 상대적으로 적을 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 스로틀 밸브의 개방각(DK2)이 오히려 작게 선택될 수 있고, 그럼으로써 더 유연한 가스 스프링이 형성된다. 예를 들어, 대안적으로 또는 추가로, 더 유연한 가스 스프링의 형성을 위해 스로틀 밸브가 시점(tauf)에서 개방되지 않고, 더 늦은 시점(tauf')에서 개방될 수도 있다. 이는 마찬가지로 도 1c에 도시되어 있다.
그 반대의 극단적인 경우에서는, 제2 회전수 값(n2)이 사전 설정 가능한 회전수 임계값(ns)보다 단지 약간 더 낮은 것도 가능하다. 이 경우, 소멸될 에너지 양(E)은 많다. 따라서, 앞서 설명한, 소멸될 에너지 양(E)이 적은 경우보다, 스로틀 밸브의 제2 개방각(DK1)을 더 크게 선택할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 특히 바람직하게는 검출 시점이 사점에서 실행되는데, 그 이유는 그러한 경우 실화 내연 기관의 에너지 양이 매우 간단하게 결정될 수 있기 때문이다. 에너지 양은 회전 에너지, 위치 에너지 및 운동 에너지로 구성된다. 다기통 내연 기관에서 개별 실린더의 위치 에너지는 서로 상쇄된다. 실린더 수가 짝수인 경우, 운동 에너지, 즉, 실린더의 왕복 운동에 의해 형성되는 병진 에너지는 사점에서 0인데, 그 이유는 그러한 경우 모든 실린더가 상사점 또는 하사점에 위치하기 때문이다. 위치 에너지, 즉, 압축 에너지는 사점들 사이에서 거의 동일하다. 즉, 에너지 양(E)은 사점들에서 회전 에너지에 의해 특성화되고, 그에 따라 회전수(n)의 제곱에 비례한다.
한 특별한 실시예에서, 에너지 양(E)은 몫(Q = D12/D1S)으로 주어지고, 이때 "D12 = n1 - n2"는 제1 회전수 값(n1)과 제2 회전수 값(n2) 사이의 편차이고, "D1S = n1 - ns"는 제1 회전수 값(n1)과 회전수 임계값(ns) 사이의 편차이다.
이와 같이 에너지 양(E)이 결정되면, 에너지 양은 0과 1 사이의 값을 취하며, 이때 0은 낮은 에너지에 상응하고 1은 높은 에너지에 상응한다. 편차(D12)에 의한 표준화는 선택적으로 생략될 수 있다. 소멸될 에너지 양(E)의 결정을 위해 다른 방법들도 고려될 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 한 실시예에 따른 흐름도이다. 방법은 단계(1000)에서 시작한다. 이어지는 단계(1010)에서 제1 회전수 값(n1) 및 제2 회전수 값(n2)을 기초로 소멸될 에너지 양(E)이 결정된다. 바람직하게 이러한 결정은, 스로틀 밸브가 개방되는 시점(tauf) 이전에 실시된다. 이어지는 단계(1020)에서, 소멸될 에너지(E)가 제1 에너지 양 임계값(Es)보다 작은지 검사된다. 작다면 단계(1030)로 진행되고, 그렇지 않다면 단계(1040)로 진행된다.
단계(1030)에서 방법은 도 1에 도시된 것처럼 수행되는데, 다시 말해 스로틀 밸브가 개방되는 시점(tauf)이 사점(T3)과 사점(T4) 사이에 있는 개방 크랭크축 각도(KWauf)에 상응한다. 흡입 실린더, 즉, 증가한 공기량이 첫 번째로 공급되는 실린더는 제1 실린더(ZYL1)이다. 상기 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 진행되어 단계(1050)에서 종료된다. 이에 반해, 단계(1040)에서 스로틀 밸브는 사점들(T3, T4) 사이에서 개방되는 것이 아니라, 사점(T4)에 이어지는 행정에서 개방된다. 이 경우, 흡입 실린더는 흡입 순서가 더 늦은, 즉, 제1 실린더(ZYL1)에 바로 이어지는 실린더(ZYL3)로서 제공된다. 따라서, 도 1에 설명된 진동 약화 거동은 한 행정 뒤로 미뤄진다. 공기 스프링의 압축에 의해 흡입 실린더 내에서 소멸된 에너지 양은 더 적어지고, 엔진의 진동 경향은 감소한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 한 양태에 따른 흐름도이다. 방법은 단계(2000)에서 시작한다. 이어서 단계(2010)에서 소멸될 에너지 양(E)이 결정된다. 그 다음 단계(2020)에서, 소멸될 에너지 양(E)이 제2 에너지 양 임계값(Es2)보다 작은지 검사된다. 작다면 단계(2030)로 진행되고, 그렇지 않다면 단계(2040)로 진행된다. 단계(2030)에서 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 진행되며, 경우에 따라서는 도 2에 따라 진행된다. 크랭크축에 연결된 보조 장치의 별도 제어는 실시되지 않는다.
이러한 보조 장치는 예를 들어 (특히 벨트 구동식 또는 영구 결합식) 발전기, 밸브 액추에이터의 전기 모터 또는 펌프를 포함한다. 여기서 "연결된"이란 용어는 직접적인 기계적 연결을 의미하나, 예를 들어 액슬 하이브리드에서와 같이 넓은 의미로도 이해될 수 있다. 액슬 하이브리드에서 연결은, 도로 상으로 전달되는 토크를 통한 간접적인 것이다.
단계(2040)에서는 내연 기관의 회전 운동을 감속시키는 토크가 제공되는데, 이때 이러한 토크를 제공하는 수단(즉, 이른바 발전기, 펌프 등)이 제어된다. 물론, 단계(2030)에서 마찬가지로 이러한 감속 토크가 인가될 수도 있으며, 단계(2040)에서는 상응하게 더 큰 감속 토크가 인가된다. 단계(2030) 또는 단계(2040) 이후, 본 발명의 이러한 양태에 따른 방법은 단계(2050)에서 종료된다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 한 양태에 따른 내연 기관의 코스팅 거동을 도시한다. 도 4a 및 도 4b에는 각각 제1 회전수 값(n1), 제2 회전수 값(n2) 및 편차(D12)가 도시된다.
도 4a에 도시된 코스팅 거동은, 내연 기관이 네 개의 실린더를 포함하며 도 1에 도시된 바와 같이 서서히 멈추는 경우에 상응한다.
제2 회전수 값(n2)의 결정 이후, 내연 기관의 그 다음 사점(T3)에서 제1 실린더(ZYL1)는 흡기 행정(A1)으로 전환된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 내연 기관이 그 다음 행정에서 진동이 서서히 약화하여 정지되기 전에, 내연 기관은 사점(T3, T4)들 사이에서 스로틀 밸브(DK)가 개방되는 행정을 추가로 수행한다. 즉, 회전수(n)가 회전수 임계값(ns) 미만이 된 후에, 내연 기관의 진동이 약화하여 멈추기 전에, 내연 기관은 세 개의 사점(T2, T3, T4)을 더 통과한다.
도 4b에는, 제1 회전수 값(n1) 및 제2 회전수 값(n2)을 기초로 하여, 스로틀 밸브(DK)가 도 4a에 도시된 바와 같이 사점들(T3, T4) 사이에서 개방되는 것이 아니라 한 행정 늦게 개방될 정도의 양으로 내연 기관의 소멸될 에너지가 결정되는 경우가 도시된다. 정지될 때까지 아직 남아있는 방법 단계는 도 4a에 도시된 경우와 유사하게 진행되나, 한 행정 오프셋되어 진행된다. 제3 실린더(ZYL3)는 제4 사점(T4)에서 흡기 행정(A3)으로 전환되며, 설명된 바와 같이 증가한 공기량을 흡입한다. 따라서, 회전수(n)가 회전수 임계값(ns) 미만으로 된 후, 내연 기관은 그 진동이 약화되어 서서히 멈추기 전에 네 개의 사점을 더 통과한다.
도 5는 예를 들어, 제2 회전수 값(n2) 및 편차(D12)에 기초하여, 내연 기관이 도 4a에 도시된 거동에 따라, 즉, 세 개의 사점(영역 B1)을 통과하여 정지되는지, 아니면 도 4b에 도시된 방법에 따라, 즉, 네 개의 사점(영역 B2)을 통과하여 정지되는지가 어떻게 결정되는지를 보여준다. 제2 회전수 값(n2)이 한계값보다 클 경우, 세 개가 아닌 네 개의 사점이 통과되는 것으로 결정됨으로써, 내연 기관은 추가의 코스팅 행정에서 추가의 에너지를 소멸할 수 있다. 편차(D12)가 더 클 경우 상기 한계값은 더 큰 값으로 변위되는데, 그 이유는 내연 기관의 자체 감속이 더 크기 때문이다.
도 6은 내연 기관이 종속되어 있는 구동 트레인(2)에 본 발명에 따른 방법의 모든 단계가 실행되도록 작용하는 제어 장치(1)를 도시한다.

Claims (13)

  1. 점화 그리고/또는 분사가 중단되면, 내연 기관에 공급되는 공기량이 우선 감소하고, 내연 기관의 회전수(n)가 사전 설정 가능한 회전수 임계값(ns) 미만이 된 후에 다시 증가하는, 내연 기관 정지 방법에 있어서,
    제1 회전수 값(n1)이 제1 검출 시점(t1)에 검출되고, 제2 회전수 값(n2)이 제2 검출 시점(t2)에 검출되며,
    상기 두 검출 시점(t1, t2)은, 사전 설정 가능한 회전수 임계값(ns)보다 제1 회전수 값(n1)은 더 크도록, 그리고 제2 회전수 값(n2)은 더 작도록 선택되며,
    내연 기관의 회전 운동을 감속시키는 토크의 형성을 위한 감속 수단은 제1 회전수 값(n1) 및 제2 회전수 값(n2)에 따라 제어되고,
    감속 수단은 제1 회전수 값(n1)과 제2 회전수 값(n2) 사이의 편차(D12)에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관 정지 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 감속 수단은 회전수 임계값(ns)에 따라, 그리고/또는 제1 회전수 값(n1)에 따라 제어되는, 내연 기관 정지 방법.
  4. 제3항에 있어서, 감속 수단은, 제1 회전수 값(n1)과 제2 회전수 값(n2) 사이의 차(D12)를 제1 회전수 값(n1) 및 회전수 임계값(ns)의 차(D1S)로 나눈 몫(Q)에 따라 제어되는, 내연 기관 정지 방법.
  5. 제1항에 있어서, 감속 수단은, 내연 기관에 공급되는 공기량을 조절하는 수단을 포함하는, 내연 기관 정지 방법.
  6. 제5항에 있어서, 제2 회전수 값(n2)에 기초하여 소멸될 에너지 양(E)이 결정되며, 소멸될 에너지 양(E)이 상대적으로 많을 경우에 공급되는 공기량은, 소멸될 에너지 양(E)이 상대적으로 적을 경우보다 더 많이 증가하는, 내연 기관 정지 방법.
  7. 제5항에 있어서, 소멸될 에너지 양(E)이 상대적으로 많을 경우에 공급되는 공기량은, 소멸될 에너지 양(E)이 상대적으로 적을 경우보다 더 늦은 시점(tauf')에 공급되는, 내연 기관 정지 방법.
  8. 제7항에 있어서, 소멸될 에너지 양(E)이 사전 설정 가능한 제1 에너지 양 임계값(Es)보다 작을 경우, 증가한 공기량이 처음으로 공급되는 흡입 실린더(ZYL1, ZYL3)는 제1 실린더(ZYL1)이며, 소멸될 에너지 양(E)이 사전 설정 가능한 제1 에너지 양 임계값(Es)보다 작지 않을 경우, 증가한 공기량이 처음으로 공급되는 흡입 실린더(ZYL1, ZYL3)는 흡입 순서상 더 늦은 후행 실린더(ZYL3)인, 내연 기관 정지 방법.
  9. 제8항에 있어서, 소멸될 에너지 양(E)은 회전수(n)의 제3 값(n3)에 따라 새로 결정되며, 상기 제3 값(n3)은, 상기 후행 실린더(ZYL3)가 제1 시점(t1) 이후에 처음으로 흡기 행정으로 전환되는 시점에 검출되는, 내연 기관 정지 방법.
  10. 제1항에 있어서, 제2 회전수 값(n2)에 기초하여 소멸될 에너지 양(E)이 결정되며, 소멸될 에너지 양(E)이 상대적으로 많을 경우에 공급되는 공기량은, 소멸될 에너지 양(E)이 상대적으로 적을 경우보다 더 많이 증가하며, 감속 수단은, 내연 기관의 크랭크축으로 감속 토크를 제공하는 수단을 포함하며, 상기 수단은, 소멸될 에너지 양(E)이 사전 설정 가능한 제2 에너지 양 임계값(Es2)보다 작을 경우에는 감속 토크가 생성되도록 제어되지 않고, 소멸될 에너지 양(E)이 사전 설정 가능한 제2 에너지 양 임계값(Es2)보다 작지 않을 경우에 감속 토크가 생성되도록 제어되는, 내연 기관 정지 방법.
  11. 제어 장치에서 실행될 경우 제1항에 따른 방법의 모든 단계를 실행하도록 구비되고, 기계 판독 가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  12. 제11항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 기계 판독 가능한 저장 매체.
  13. 제1항에 따른 방법의 모든 단계를 실행하도록 구비된 제어 장치.
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