KR19990030097A

KR19990030097A - 내연 기관을 제어하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR19990030097A
Application number: KR1019980039699A
Authority: KR
Inventors: 프란크 베더나; 마틴 슈트라이프
Original assignee: 클라우스 포스, 게오르그 뮐러; 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 1999-04-26
Also published as: IT1302230B1; KR100817643B1; KR20060104979A; DE19742083A1; JPH11148422A; US6032644A; DE19742083B4; JP2008215361A; ITMI982028A1

Abstract

본 발명은, 내연 기관의 현재 회전 모멘트를 최대 허용 회전 모멘트와 비교하여 제어의 구동 안정성을 보장하도록 내연 기관을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 충전 감지 범위에서 오류가 추정되면, 이러한 모멘트 비교는 바로 차단되어 다른 모니터링 기능이 작동된다.

Description

내연 기관을 제어하는 방법 및 장치

본 발명은 독립 청구항들의 전제부에 따른 내연 기관의 제어를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

독일 특허 출원 제DE-A 195 36 038호에는 내연 기관 제어의 구동 안정성을 보장하기 위하여 적어도 운전자에 의해 작동 가능한 조작 부재의 조정을 기초로 내연 기관의 최대 허용 모멘트가 형성된 내연 기관의 제어를 위한 방법 및 장치에 관해 개시되어 있다. 이러한 최대 허용 회전 모멘트는 내연 기관의 현재 회전 모멘트와 비교된다. 현재 회전 모멘트가 최대 허용 회전 모멘트를 초과하면, 제어의 오류 기능에 기초한 오류 반응에 대한 해결책, 특히 내연 기관으로의 연료 유입의 차단이 현재 회전 모멘트가 최대 허용 회전 모멘트 아래로 다시 떨어 질 때까지 유도된다. 그 이유는 최대 허용 회전 모멘트를 기초로 한 모니터링이 내연 기관의 현재 회전 모멘트의 정확성과 함수 관계에 있기 때문이다. 회전 모멘트는 부하 또는 충전을 기초로 하여 나타낸 크기(예를 들어 유입 공기량)를 계산할 수 있다. 이로 인해, 정확성은 주로 부하 감지 내지 충전 감지의 정확성에 관계한다. 충전 감지에서 오류가 발생할 경우, 허용 모멘트 비교에도 불구하고 내연 기관의 회전 모멘트가 운전자가 원하는 이상으로 많이 출력된다. 이는 예를 들어 잠재된 오류가 공기량 신호, 부하 신호 또는 충전 신호가 아주 미세하게 나타나도 발생하게 되는데 산정된 내연 기관의 현재 회전 모멘트는 실제로 출력되는 것에 비해 너무 작다.

본 발명의 목적은 내연 기관의 모니터링을 개선하는 데 있다.

도1은 내연 기관용 제어 유닛을 도시한 도면.

도2는 감지 기능의 절환을 설명하는 블록 배선도의 형태로 도시한 흐름도.

도3은 부하 감지 내지 충전 감지의 범위에서 잠재된 오류가 감지될 수 있는 방식을 도시한 도면.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

12 : 입력 회로

14 : 마이크로 컴퓨터

16 : 출력 회로

104, 108 : 비교부

106 : 절환 부재

202 : 논리곱 회로

208 : 적분기

210 : 보정부

212, 214 : 출력 신호

216 : 논리합 회로

이는 독립 청구항들의 특징부에 의해 해결된다.

내연 기관의 모니터링은 잠재시 그리고 이로 인해 부하 감지 또는 충전 감지의 범위에서 감지되지 못한 오류가 있을 때 개선된다. 이미 알려진 모멘트 비교에 의해서 감지되지 않고 운전자가 바라는 것에 비해 훨씬 큰 내연 기관의 회전 모멘트가 부하 감지 또는 충전 감지의 범위에서 잠재 오류로 인하여 효과적으로 일어 난다.

특히 양호한 것은, 부하 감지 및 충전 감지의 범위에서 잠재 오류가 추정되면, 부하 감지 및 충전 감지를 정정하였을 때, 내연 기관의 구동 안정성을 보장하는 모멘트 비교의 절환이 하나의 다른 감지 기능을 취하게 된다는 것이다.

또한, 양호한 방식에 따르면, 이는 λ-조절의 예측 평가 및/또는 측정된 공기량 신호의 평가에 의해서, 그리고 드로틀 덮개판의 위치와 λ-조절의 인자로부터 계산된 공기량 신호의 평가에 의해서 검출된다.

또 다른 장점은 이하 실시예의 명세서 내지 독립 청구항으로부터 나타난다.

본 발명은 이하에서 도면에 도시된 실시예를 근거로 더욱 상세히 설명될 것이다.

도1은 입력 회로(12), 적어도 마이크로 컴퓨터(14) 및 출력 회로(16)를 포함하고 있는 내연 기관의 제어를 위한 전자 제어 유닛(10)을 도시하고 있다. 전기한 요소들은 상대 자료 교환을 위한 커뮤니케이션 연결부(18)를 거쳐 서로 접속된다. 엔진 회전수(nmot)를 감지하기 위한 측정 장치(28), 내연 기관에 유입된 새로운 가스량(hfm)을 감지하기 위한 측정 장치(30), 주행 페달의 위치(wped)를 감지하기 위한 측정 장치(32), 내연 기관의 드로틀 덮개판의 위치(wdk)를 감지하기 위한 측정 장치(34)는 입력선(20, 22, 24)에 의해 입력 회로(12)에 접속된다. 또한, 해당 측정 장치(42 내지 46)는 내연 기관의 제어를 위해 평가되는 내연 기관 및/또는 차량의 내연 기관의 또 다른 구동량을 다른 입력선(36 내지 40)에 의해 안내시킨다. 그러한 구동량은 예를 들어 흡입 공기 온도, 주변 압력, 흡입관 압력, 배기 가스 합성, 등등 이다. 제어 유닛(10)은 출력 회로(16)를 거쳐 내연 기관의 성능을 제어하기 위한 출력 신호를 내보내고, 이를 통해 연료 할당(출력선(48)을 통해 심볼화됨), 점화시기(출력선(50)을 통해 심볼화됨), 내연 기관의 충전(출력선(52)을 통해 심볼화됨)을 내연 기관의 드로틀 덮개판에 의해서 설정시킨다. 또한, 오류의 경우에, 제어 유닛(10)으로부터 출력 회로(16) 및 출력선(56)을 거쳐 제어되는 적어도 하나의 오류 램프(54)가 마련된다.

바람직한 실시예에서, 제어 시스템이 통상적인 작동을 할 때에 서두에서 언급한 바 있는 종래 기술과 같이, 내연 기관의 회전 모멘트를 위한 목표값이 적어도 주행 페달 위치(wped) 및 엔진 회전수(nmot)를 기초로 하여 주어진다. 이러한 회전 모멘트 목표값은 한편으로는 공기량 신호(hfm)와의 함수 관계를 고려하여 내연 기관의 일정한 새로운 가스 충전이 내연 기관과 엔진 회전수의 흡입관내 관계비를 제어권에 의해 조절되는 내연 기관의 드로틀 덮개판을 위한 목표 위치로 변위시키도록 한다. 또 다른 한편으로는 목표값이 연료 할당 및 조정 가능한 점화각을 위한 목표값에서 점화각 및/또는 연료 할당과 관련하여 내연 기관의 실제적인 설정을 고려하여 산정된다. 마지막으로 내연 기관의 회전 모멘트를 제어하기 위해 이러한 개념을 도입하여 소정 목표값에 대해 조정하게 된다. 또한, 혼합 구성이 소정 관계에서 유지되게 λ-조절이 채용된다. 조정기의 조절량(예를 들면, 조정기의 채용량 또는 조절량)이 소정의 한계값을 초과하면, 오류가 감지되어 오류 램프(54)가 조정된다. 또한, 제어 시스템의 구동 안정성을 보장하기 위해 서두에서 언급한 종래 기술에 공지된 모멘트 비교가 주어진다.

이하 기술된 실시예에서, 충전을 감지하기 위해, 내연 기관으로 유입된 공기량을 나타내고 해당 센서에 의해 출력된 신호가 평가되는 제어 시스템이 기술되어 있다. 이 때, 미지의 잠재 오류로 된 이러한 신호가 포착된다. 공기량 신호를 대신하여 흡입관 압력 신호를 충전 감지에 기초할 경우에 상술한 방식이 동일하게 사용된다. 또한, 유입된 신호에서의 오류 이외에 감지되지 않고 잠재되어 있는 오류의 경우, 오류를 일으키는 충전 신호로 유입되는 신호 평가 범위에서 오류 자체도 중요하다. 측정 장치(30)에서 감지된 공기량 신호(hfm)는 공기량의 산정, 점화 시기의 산정을 위한 안내 크기로서 내연 기관을 제어하는 경우에, 드로틀 덮개판의 설정을 위하여 사용된다. 공기량 감지의 테두리 내에서 오류 내지 부정확성이 야기되어 내연 기관의 회전 모멘트가 운전자가 바라는 기대값을 넘어서 증가하게 된다. 특히, 드로틀 덮개판이 운전자가 원할 경우 계속 개방될 수 있다. 이에 대한 예는 아주 작은 공기량값(마찬가지로 상당히 작은 충전값)이 검출될 때의 경우이다.

극단적인 경우, 주행 페달을 떼어 놓을 때 공기량 감지 또는 충전 감지에서 상술한 오류의 형태에 있어서 이 오류 형태에 허용하는 것으로서 대략 50％ 이상의 공전 회전 모멘트가 설정될 수 있다. 오류를 포착한 공기량 신호 (내지 오류를 포착한 충전 감지)에 따라, 이러한 신호를 기초로 하여 계산된 내연 기관의 현재 회전 모멘트는 부정확함으로써, 종래 기술에 공지된 모멘트 비교에 의해 이와 같은 오류가 모든 구동 상황에서 감지될 수 있는 것은 아니다.

본 발명에 따르면, 이로써 공기량 감지 또는 충전 감지의 범위에서 오류가 추정되면 모멘트 비교는 차단되고 또 다른 감지 기능으로 절환된다. 바람직한 실시예에서, 이 때 주행 페달을 떼 놓을 경우와 소정의 한계값(예를 들어 1500 rpm) 이상의 엔진 회전수일 경우, 내연 기관을 위한 연료 유입이 차단되는 감지 기능이 투입된다. 이런 감지 기능은 충전 감지의 범위에서 오류를 일으킬 경우에만 사용되기 때문에 배기 가스의 구성과 촉매 장치의 구성 그리고 주행 안락감에 대한 영향을 무시한다.

오류 감지를 위하여, 다음의 형태를 사용한다. 상기 경우, 내연 기관의 혼합 구성에는 오일이 부족할 것이다. λ조절은 λ가 1인 경우에 하나의 주어진 λ목표값으로 조정하는 것을 목표로 연료량을 가능한한 신속히 수정한다. λ조절의 이런 형태는 오류를 검출하기 위하여 평가된다.

도2에 따른 흐름도에서, 감지 방법인 절환이 도시되어 있다. 흐름도의 도시 형태는 다음 도3의 경우에서와 같이 개략적인 근거로부터 선택된다. 도시된 방식의 구현은 바람직한 실시예에서 유닛(10)의 마이크로 컴퓨터(14) 프로그램으로서 실행한다. 도2 내지 도3에 도시된 요소는 그러한 구현의 프로그램, 프로그램 부분 또는 프로그램 단계를 나타내고 있다.

첫번째 특성 곡선(100)에서 내연 기관의 최대 허용 회전 모멘트(mizul)는 주행 페달 위치(wped) 및 엔진 회전수(nmot)로부터 판독된다. 또 다른 특성 곡선(102)에서, 내연 기관의 현재 회전 모멘트(miist)는 유입된 공기량 신호(hfm)와 엔진 회전수(nmot) 및 실제 점화각 설정시의 작용도로부터 산출된다. 현재 회전 모멘트(miist)가 최대 허용 회전 모멘트(mizul) 보다 클 경우, 양쪽의 신호가 비교부(104)로 유입되고, 경우에 따라서는 어느 정도의 지연 시간에 따라 출력 신호가 출력된다. 비교부(104)가 출력 신호를 출력시키면, 내연 기관을 위한 연료 유입 차단기(안전 연료 차단기(SKA))로 안내되는 오류 반응이 도출된다. 이로 인해, 내연 기관의 현재 회전 모멘트는 감소되고 최대 허용 회전 모멘트 아래로 다시 떨어진다.

상기 이유를 근거로 하여, 상기와 같은 모멘트 비교는 공기량 감지 및/또는 충전 감지의 범위에서 오류를 추정할 경우에 차단된다. 이는, 직선의 위치로부터 점선의 위치로 절환하는 충전 감지의 범위에서 추정 오류를 참조 부호 107에서 검출할 경우, 절환 부재(106)에 의해서 행한다. 그러므로, 또 다른 비교부(108)가 출력 신호를 출력시킬 경우, 그와 같은 오류를 추정하게 되면, 안전 연료 차단기는 작동하게 된다. 이러한 비교부에는 엔진 회전수(nmot)와 주행 페달을 떼어 놓는 것을 나타내는 신호(LL)가 유입된다. 바람직한 실시예에서 페달을 떼어 놓을 경우는 주행 페달 위치(wped)가 소정 한계값 아래에 있는 것으로 감지된다. 이는 주행 페달 위치가 소정 한계값 아래로 떨어질 때 출력 신호가 발생하는 한계값 단계(110)에서 검출된다. 이럴 경우에는, 비교부(108)는 유입된 엔진 회전수를 예를 들어 1500 rpm의 경우 놓여지는 소정의 최대 엔진 회전수와 비교한다. 엔진 회전수가 이러한 최대 회전수를 초과하면, 비교부(108)는 안전 차단기(SKA)를 해제하는 출력 신호를 출력한다.

이로써, 추정된 공기량 감지 내지 공기량 충전의 결핍시 모멘트 비교는 차단되고, 소정의 엔진 회전수가 초과될 경우, 바람직한 실시예에서 주행 페달을 놓으면 내연 기관으로의 연료 유입이 차단되도록 감지 기능을 작동시킨다.

또 다른 바람직한 실시예에서, 주행 페달을 놓을 경우 엔진 회전수가 소정의 최대값과 비교될 뿐만 아니라 상이한 주행 페달 위치의 범위에 대해서 서로 다른 최대 엔진 회전수가 주어지거나, 또는 특성 곡선으로부터 주행 페달 위치에 따라 주어지는 최대 엔진 회전수가 출력되며, 이 때 최대 엔진 회전수가 초과될 경우 내연 기관으로의 연료 유입이 차단된다.

참조 부호 107에서는 오류가 충전 감지의 범위 내에 있는지의 여부, 특히 공기량 감지가 오류로서 받아 들이는지 여부를 검출하게 된다. 이는 다양한 방법으로 행할 수 있다.

가장 간단한 경우에는 감지된 공기량 신호(hfm)와 드로틀 덮개판 위치(wdk) 사이의 비교가 이해 가능한 상태에서 실행되고, 이 때 공기량 감지의 범위에서의 오류는 양쪽의 크기가 허용할 수 없는 크기로 서로 벌어 질 때 추정된다. 이 때. 이러한 크기 중 하나는 다른 남은 하나로 환산된다(예를 들어 드로틀 덮개판 위치를 공기 유체량으로 환산함).

또 다른 실시예에서는 λ조절 형태가 사용된다. 오류를 일으키는 공기량 신호, 특히 아주 미세한 공기량 신호가 나오면, 운전자에 따라 실제적으로 유입되는 큰 공기량에 비해 연료량이 아주 미세하게 분사된다. 이는 λ조절이 연료 할당을 수정하여 연료량을 증대시키는 결과를 낳는다. 이러한 작동 상황에서는 λ조절의 조절 인자 및/또는 적응 인자가 어느 정도 시간이 경과한 후에 그에 부합한 한계값을 넘어선다. 이런 상황에서, 내연 기관의 빈약한 작동이 지속적으로 유인되게 되는 연료 공급의 범위에서 오류가 발생한다. 이에 부합하여 오류 표시가 정해져 오류 램프를 조절한다. 이런 경우에 있어서, 상기의 형태에 따라 충전 감지의 범위, 특히 공기량 감지의 범위에서 오류가 추정되어, 감지 기능이 절환된다. 이 때 다소 오류 감지 시간이 긴 경우는 개연적인 오류가 감지되는 것이 아니라 충전 감지의 범위에서 현재 잠재하는 오류의 확률이 결정되어야 하기 때문에 중요하지 않다. 또 다른 실시예에서는 기술한 양쪽의 감지 방법 해결책이 제공된다. 더욱이, 흡입관에서의 관계비를 고려하여 드로틀 덮개판 위치로부터 산정된 공기 유체량은 센서에 의해 감지된 공기 유체량과 비교된다. 편차는 적분기로 유입되고, 그 출력 신호가 드로틀 덮개판 위치에서 산정된 공기 유체량을 보정하는 데 사용된다. 그러므로, 드로틀 덮개판 위치를 기초로 하여 산정된 공기 유체량과 측정된 공기 유체량 사이의 비교가 일어 난다. 이러한 비교 인자가 소정의 범위 내에 있을 때, λ조절의 인자가 소정 한계값을 초과하는지의 여부를 조사하게 된다. 이는 다소 장시간이 경과한 후 측정된 공기 유체량과 산정된 공기 유체량 사이의 아주 작은 편차가 나타나는 경우이다. 이런 경우에, 상술한 바와 같이 하나의 조절 인자 및/또는 적응 인자가 소정의 한계값을 넘어서는 혼합 구성을 조절하도록 영향을 끼친다. 이러한 두가지 조건이 충족되면, 충전 감지의 범위에서, 특히 공기량 감지의 범위에서 잠재하는 오류가 수용되어 감지 기능이 절환된다.

공기량 감지의 범위에서 잠재된 오류를 가정하는 조건 기준은 개별적인 또는 임의의 연계하에 사용된다.

마지막에 제시한 두가지의 조건 기준은 도3의 흐름도를 근거로 하여 도시된다.

참조 부호 200에서는 적어도 하나의 λ조절 인자(fr)를 기초로 한 것과 같이 연료 할당 시스템의 부조화가 오일 부족을 나타내며 감지하게 된다. 이는 경고 램프(54)가 조절되고 논리곱 회로(OR-gate, 202)를 거쳐 감지 기능(회로 요소(106))으로 절환을 안내하는 오류가 표시되는 이에 부합한 출력 신호로 유도한다.

또한, 참조 부호 204에서는 드로틀 덮개판 각도(wdk)가 흡입관의 관계비를 고려하여 공기 유체량(msdk)으로 환산된다. 이는 비교부(206)에서 측정된 공기 유체량(mshfm)[신호(hfm)]과 비교된다. 편차(△)는 적분기(208)로 유입되고, 그 출력 신호는 공기 유체량(msdk)의 보정(더하기 또는 곱하기)을 위해 보정부(210)로 안내된다. 또한, 적분기(208)의 출력 신호는 적분기의 출력 신호가 소정의 범위 내에 머물 때 하나의 출력 신호가 출력되는 한계값 요소(212)에 안내된다. 게다가, λ조절(fr)의 인자, 바람직하게는 적응 인자가 한계값 요소(214)에서 소정의 한계값과 비교된다. 조절 인자가 이러한 한계을 초과하면, 상기 요소(214)는 출력 신호를 내보낸다. 참조 부호 212 및 214의 출력 신호는 논리합 회로(UND-gate, 216)로 유입되고, 그 출력 신호는 논리곱 회로(OR-gate, 202)를 거쳐 감지 기능으로 절환된다. 이런 경우에, 감지 기능은 적분기(208)가 한계값을 넘어서지 못하면, 즉 소정의 범위에 머물게 되면 절환되는 반면에, λ조절의 조절 인자는 한계값을 넘어선다.

공기량 감지의 범위에서 발생하는 오류뿐만 아니라 공기량 신호의 지속적인 처리 과정의 범위에서의 오류도 이런 방식으로 충전 신호로서 감지됨으로써 현재 잠재하고 있는 오류의 경우에도 감지 기능의 절환이 일어난다.

본 발명에 의해, 이미 알려진 모멘트 비교에 의해서 감지되지 않고 운전자가 바라는 것에 비해 훨씬 큰 내연 기관의 회전 모멘트가 부하 감지 또는 충전 감지의 범위에서 잠재 오류로 인하여 효과적으로 일어난다.

Claims

내연 기관의 최대 허용 회전 모멘트가 적어도 운전자에 의해 작동 가능한 조작 부재의 위치에 따라 검출되고, 또한 내연 기관의 현재 회전 모멘트가 검출되고, 검출된 현재 회전 모멘트가 최대 허용 회전 모멘트를 넘어설 경우 오류 반응 대응책이 유도되어 내연 기관의 충전을 나타내는 신호가 감지되는, 내연 기관을 제어하는 방법에 있어서,

충전 감지, 특히 공기량 감지의 범위에서 오류가 추정되면 상기와 같은 모멘트의 비교가 차단되고, 다른 감지 기능이 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 다른 감지 기능은 소정의 조작 부재의 조정의 경우 엔진 회전수가 소정의 엔진 회전수를 초과하면 반응을 유도시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 소정의 조작 부재 조정이 조작 부재에서 떨어져 나갈 때의 위치 조정인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 전체 페달 범위 또는 부분에 걸쳐 엔진 회전수가 이에 대해 미리 주어지고, 이 회전수가 초과하면 연료 유입이 차단되는 것을 특징으로 하는 방법.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 측정된 공기 유체량은 충전 감지의 범위에서 오류를 감지하기 위하여 드로틀 덮개판의 위치 조정을 기초로 산정된 공기 유체량과 비교되거나 또는 역으로 비교되고, 양쪽 신호값에서 허용될 수 없는 편차의 경우에 오류가 추정되는 것을 특징으로 하는 방법.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 공기 유체량이 조정된 경우에 λ조절의 인자가 소정의 한계값을 초과하면 오류가 충전 감지의 범위에서 감지되는 것을 특징으로 하는 방법.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 연료 공급 시스템의 종합 판단이 오일 부족의 한계 초과를 나타내면 오류가 충전 감지의 범위에서 감지되는 것을 특징으로 하는 방법.
최대 허용 회전 모멘트가 적어도 운전자에 의해 작동 가능한 조작 부재의 위치에 따라 검출되고, 또한 내연 기관의 현재 회전 모멘트가 검출되고, 양쪽 모멘트값을 서로 비교하는 비교 부재를 가지며, 내연 기관의 현재 회전 모멘트가 최대 허용 회전 모멘트를 넘어설 경우 오류 반응 대응책이 유도되고, 거기에다 내연 기관의 충전을 나타내는 신호를 감지하는 전자 제어 유닛을 구비한 내연 기관을 제어하는 장치에 있어서,

충전 감지, 특히 공기량 감지의 범위에서 오류가 추정될 때 상기와 같은 모멘트의 비교가 차단되고, 다른 감지 기능이 작동되게 하는 전자 제어 유닛 수단을 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.