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KR101032845B1 - 내연 기관 제어 방법 - Google Patents

내연 기관 제어 방법 Download PDF

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KR101032845B1
KR101032845B1 KR1020047011864A KR20047011864A KR101032845B1 KR 101032845 B1 KR101032845 B1 KR 101032845B1 KR 1020047011864 A KR1020047011864 A KR 1020047011864A KR 20047011864 A KR20047011864 A KR 20047011864A KR 101032845 B1 KR101032845 B1 KR 101032845B1
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combustion engine
actuators
actuator
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미하엘 헨
마르틴 옐레
홍 창
Original Assignee
콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

내연 기관은 상기 내연 기관의 실린더 각각의 도입 덕트로 안내하는 하나 이상의 유입관을 포함하는 공기 도입관을 구비한다. 내연 기관은 또한 내연 기관의 실린더 각각의 하나 이상의 배기 가스 덕트를 가지며, 유입관, 도입 덕트 또는 배기 가스 덕트에 배치되어 각각의 실린더에서 가스 교환에 영향을 미치는 하나 이상의 작동기를 갖는다. 또한, 상기 내연 기관에 작용하는 추가 작동기 및 측정 변수의 기록을 표시하는 센서를 구비한다. 제 1 작동기 또는 작동기들의 위치가 변경되고, 제 1 추정치 및 추가 추정치를 결정하기 위한 측정 변수들이 미리 설정된 선택 위치에서 표시되며, 이에 따라 상기 제 1 추정치 및/또는 추가 추정치가 상기 제 1 작동기 또는 작동기들의 설정의 기록 또는 추정치 및 상기 설정의 기록 또는 상기 추정치에 대한 조정치에 따라서 결정된다. 최적화 과정은 상기 설정의 기록 또는 상기 추정치에 대한 상기 조정치의 변경에 의해 모든 미리 설정된 선택 위치를 위해 상기 추가 추정치로부터 상기 제 1 추정치의 편차가 최소화됨으로써 실행된다. 상기 내연 기관의 추가 작동에 있어, 상기 제 1 작동기 또는 작동기들 및/또는 상기 추가 작동기들을 제어하기 위한 하나 이상의 보정 변수는 상기 제 1 작동기 또는 작동기들의 상기 설정의 기록 또는 추정치에 따라서 상기 설정의 기록 또는 상기 추정치에 대한 상기 조정치의 함수로서 결정되는 하나 이상의 추정치에 따라서 결정된다.

Description

내연 기관 제어 방법 {METHOD FOR CONTROLLING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연 기관의 실린더 각각의 하나 이상의 배기 가스 덕트, 배기 가스 덕트 또는 도입 덕트 또는 유입관에 배치되어 각각의 실린더에서 가스 교환에 영향을 미치는 적어도 제 1 작동기, 내연 기관에 작용하는 추가 작동기 및 측정 변수의 기록을 표시하는 센서를 구비하며, 내연 기관의 실린더 각각의 도입 덕트로 안내하는 하나 이상의 유입관을 포함하는 공기 도입 통로를 가지는 내연 기관을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
내연 기관을 제어하기 위한 방법은 WO 97/35106 호에 공지되어 있다. 상기 방법으로, 스로틀 밸브 영역의 공기 도입 통로의 질량 유속, 유입관 압력, 내연기관의 실린더로의 질량 유속 및 배기 가스 역압력(back-pressure) 같은 상이한 추정치(estimated quantity)가 관측자에 의해 결정된다. 관측자는 이러한 경우 내연 기관에 있어 각각의 경우에 기록된 측정 변수 또는 추가 추정치에 따라서 시스템의 어떠한 양의 어림된 값 즉, 추정치를 결정할 수 있다. 이것은 내연 기관의 시스템의 적절한 모델링을 통해 달성된다. 따라서, 센서에 의해 기록된 것보다 더 많은 값들이 내연 기관을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 내연 기관의 낮은 배기 가스 배기에 있어서, 고 정확성을 갖고 모든 값, 이에 따라 추정치 역시도 결정하는 것이 필요하다.
본 발명의 목적은 내연 기관을 제어하기 위한 공지된 방법을 개선시키는 것이다. 이러한 목적은 독립항의 특징부에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예는 하위 청구항에서 특징지어진다.
본 발명은 제 1 작동기 또는 작동기들의 위치가 변경되는 것 및 제 1 추정치 및 추가 추정치를 결정하기 위한 측정 변수들이 미리 설정된 선택 위치에서 표시되는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 상기 제 1 추정치 및/또는 추가 추정치가 제 1 작동기 또는 작동기들의 위치의 기록 또는 추정치 및 위치의 기록 또는 추정치에 대한 조정치에 따라서 결정된다. 최적화 과정은 위치의 기록 또는 추정치에 대한 조정치를 적용함으로써 모든 미리 설정된 선택 위치를 위해 추가 추정치로부터 제 1 추정치의 편차가 최소화됨으로써 실행된다. 내연 기관의 추가 작동에 있어, 제 1 작동기 및/또는 추가 작동기 또는 작동기들을 제어하기 위한 하나 이상의 보정 변수는 하나 이상의 추정치에 의존하며, 상기 하나 이상의 추정치는 제 1 작동기 또는 작동기들의 위치의 기록 또는 추정치에 따라서(as a function of) 결정되며 위치의 기록 또는 추정치에 대한 조정치에 기초한다.
이것은 제 1 작동기 또는 작동기들의 위치의 기록 또는 추정치의 표시에 있어서의 부정확성 및 제 1 작동기 또는 작동기들의 제조상에 있어서의 부정확성에도 불구하고, 추가 추정치 및 그 외 다른 추정치의 매우 정확한 결정을 얻는 것이 가 능함을 보장하는 간단한 방식을 제공한다. 따라서, 제 1 작동기 또는 작동기들의 위치의 기록 또는 추정치의 보정이 각각의 내연 기관의 환경에 대해 개별적으로 실행된다. 따라서, 높은 제조 공차가 할당된 서보 구동 장치를 포함하는 그리고 가능하다면 위치를 표시하는 센서를 포함하는 제 1 작동기를 위해 추정치 결정에 있어 정확성을 잃지 않으면서 적용될 수 있다.
만약 제 1 작동기 또는 작동기들의 위치가 변경되고 제 1 측정 변수가 미리 설정된 선택 위치에서 표시되고, 하나 이상의 추가 측정 변수가 추가 추정치를 결정하기 위해 표시되고 이에 따라 추가 추정치가 위치의 기록 또는 추정치에 대한 조정치 및 제 1 작동기 또는 작동기들의 위치의 기록 또는 추정치에 따라서 결정된다면 또한 상기 언급된 장점들이 나타난다. 최적화 과정은 추가 추정치로부터 제 1 측정 변수의 편차가 위치의 기록 또는 추정치에 대한 조정치를 적용함으로써 모든 미리 설정된 선택 위치를 위해 최소화됨에 의해 실행된다. 내연 기관의 추가 작동에 있어, 제 1 작동기 또는 작동기들의 위치의 기록 또는 추정치에 따라서 결정되는 모든 추정치들 역시 위치의 기록 또는 추정치에 대한 조정치에 따라서 결정된다.
본 발명의 유리한 실시예에서, 내연 기관이 안정-상태 작동 모드에 있을 경우, 제 1 작동기 또는 작동기들의 위치는 변경되고 측정 변수들은 미리 설정된 위치에서 결정된다. 이것은 정상-상태 작동 모드에서 조정치 또는 여러 조정치들이 정확성 및 신뢰성을 가지고 결정되는 것을 보장할 수 있다는 장점을 갖는다. 위치의 적절한 선택에 의해, 추정치 또는 측정 변수의 변량 및 추가 추정치의 변량의 여러 쌍이 결정되며, 최적화 과정의 매우 우수한 수렴성을 보장할 수 있다.
추가적인 유리한 실시예에서, 정상-상태 작동 모드는 오버런 상태에서 연료 차단 또는 휴지 상태(idle state)이다. 이것은 조정치 또는 여러 조정치들의 결정이 내연 기관의 성능에 어떠한 영향도 미치지 않고 이에 따라 운전자가 거의 인식할 수 없도록 실행될 수 있으며, 어떠한 현저한 배기도 이러한 과정 동안 발생하지 않는다는 장점을 갖는다.
본 발명의 전형적인 실시예가 개략도를 참조하여 이하 설명된다.
도 1은 내연 기관을 도시하며,
도 2는 내연 기관의 캠 샤프트용 조정 구동 장치를 도시하며,
도 3은 내연 기관의 흡기 및 배기 밸브의 밸브 상승 곡선을 도시하며,
도 4 및 도 5는 내연 기관을 제어하기 위한 흐름도의 제 1 또는 상황에 따라 제 2 부분을 도시하며,
도 6 및 도 7은 내연 기관을 제어하기 위한 프로그램의 흐름도의 제 1 및 상황에 따라 제 2 부분의 대안적 실시예를 도시한다.
동일한 구조와 기능을 가지는 부재가 전체적으로 모든 도면에 있어 동일한 참조 부호로 표시된다. 내연 기관(도 1 참조)은 공기 도입관(1), 엔진 블록(2), 실린더 헤드(3) 및 배기 가스관(4)을 포함한다. 공기 도입관은 바람직하게는 스로틀 밸브(11), 추가적으로 엔진 블록(2)의 도입 덕트를 통해 실린더(Z1)에 연결되는 유입관(13) 및 수집 장치(12)를 포함한다. 엔진 블록은 커넥팅 로드를 통해 상기 실린더의 피스톤에 결합되는 크랭크샤프트(21)를 더 포함한다.
실린더 헤드는 유입 밸브(30), 유출 밸브(31) 및 밸브 구동 장치(32, 33)를 구비하는 밸브 작동식 기구를 포함한다. 흡기 밸브(30) 및 배기 밸브(31)는 바람직하게는 캠 샤프트(36)(도 3 참조) 또는 가능하다면 두개의 캠 샤프트에 의해 구동되며, 이에 따라 각각의 캠 샤프트는 흡기 밸브(30) 및 배기 밸브(31) 각각에 할당된다. 흡기 밸브(30) 및/또는 배기 밸브(31)용 구동 장치는 바람직하게는 캠 샤프트(36)에 더해, 한편으로 캠 샤프트(36)에 결합되고 다른 한편으로 크랭크샤프트(21)에 결합되는 조정 구동 장치(37)를 포함한다. 크랭크샤프트(21)와 캠 샤프트(36) 사이의 위상(phase)은 조정 구동 장치에 의해 조정될 수 있다. 본 전형적인 실시예에서, 이것은 조정 구동 장치(37)의 고압 챔버(38) 내의 압력을 높이거나 조정이 발생하는 방향에 의존하는 상응하는 압력을 낮춤으로써 달성된다. 조정 가능 범위는 도 3의 화살표(39)에 의해 표시된다.
조정 구동 장치 또는 캠 샤프트(36) 또는 캠 샤프트 센서(36a)의 조립 및 제조상의 부정확성 때문에, 이러한 부정확성이 캠 샤프트(36)와 크랭크샤프트21) 사이의 위상 변화를 발생시킬 수 있다. 이것은 도 3을 참조하여 설명될 것이며, 여기서 흡기 밸브(30) 및 배기 밸브(31)의 밸브 상승 곡선은 크랭크샤프트 각도에 대해 도시된다. 이러한 경우에, 굵은 선으로 도시된 상승 곡선은 조정 구동 장치의 현 위치를 나타내며, 점선으로 도시된 밸브 상승 곡선은 공차가 없다는 전제하에 기구적 멈춤시 위치를 도시하며 그리고 얇은 선은 실질적인 공차를 고려하여 기구 적 멈춤에서의 밸브 상승 곡선을 도시한다.
실린더 헤드(3)(도 1)는 분사 밸브(34) 및 점화 플러그(35)를 더 포함한다. 이와 달리, 분사 밸브는 도입 덕트(13)에 배치될 수 있다.
배기 가스관(4)에는 촉매 변환 장치(40)가 있다. 추가적으로, 제어 장치(6)는 상이한 측정 변수를 표시하는 센서들이 할당되는 장치에 제공된다. 제어 장치(6)는 하나 이상의 측정 변수에 따라서 보정 변수를 결정하며, 따라서 보정 변수는 상응하는 서보 구동 장치를 사용하는 작동 장치를 제어하기 위한 위치 신호로 변환된다.
상기 센서는 가속 페달(7)의 위치를 표시하는 페달 위치 인코더(71), 스로틀 밸브(11)의 상류로의 공기 질량 유동을 표시하는 공기 질량 센서(14), 공기 도입 온도(T_IM)를 표시하는 온도 센서, 유입관 압력(P_IM)을 표시하는 압력 센서(16), 크랭크샤프트의 각도를 표시하여 그에 따라 속도(N)가 할당되는 크랭크샤프트 각도 센서(22), 추가적으로 냉각제 온도를 표시하는 온도 센서(23), 캠 샤프트 각도(CRK)를 표시하는 캠 샤프트 센서(36) 및 배기 가스관(4)의 배기 가스의 잔존 산소 함유량을 표시하고 상기 함유량에 대한 공기의 비율을 할당하는 산소 탐침기(41)이다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 언급된 센서 또는 추가 센서의 소정의 바람직한 부분집합이 있을 수 있다.
작동기는 예를 들어, 스로틀 밸브(11), 흡기 및 배기 밸브(31, 31), 분사 밸브(34) 및 점화 플러그(35)이다. 상기 작동기들은 당업자에게 공지된 전기식, 전자 기계식, 액압식, 기계식, 압전식(piezo) 또는 그 외 다른 방식의 서보 구동 장 치에 의해 제어된다. 이하에서, 상기 작동기 및 작동기는 작동기로서 언급된다.
상세하게 설명되는 실린더(Z1)에 추가하여, 통상적으로 내연 기관에는 실린더(Z2 내지 Z4)가 더 있으며, 상기 실린더는 상응하는 유입관, 배기 가스 덕트 및 작동기에 할당된다.
내연 기관의 상이한 크기에 대한 관측자 방정식(observer equation)은 물리적 시도에 기반을 둔 모델 보조식 계산 방법(model-assisted calculation method)을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 계산 방정식은 가스 방정식 및 공기 도입관의 질량 흐름의 질량 균형에 기초한다.
따라서, 아래의 관계식이 예를 들어, 스로틀 밸브 영역에서 공기 도입관의 공기 질량 유동에 대해 성립될 수 있다.
Figure 112004034345119-pct00001
여기서,
Figure 112004034345119-pct00002
는 스로틀 밸브 영역의 공기 질량 유동이며, C1(Tim)은 공기 도입관의 온도에 의존하는 제 1 요소(C1)이고, Ared 는 스로틀 밸브의 감소된 유동 단면이며, αthr 는 스로틀 밸브의 개방 정도이며, pthr 은 주위 압력에 필수적으로 상응하는 스로틀 밸브의 상류 방향 압력이며, pim 은 공기 도입관의 압력 즉, 유입관 압력이다.
또한, 아래의 관계식은 내연 기관의 실린더의 공기 질량 유동에 대해 성립될 수 있다.
Figure 112004034345119-pct00003
(F2)
또는
Figure 112004034345119-pct00004
(F3)
Figure 112010070249580-pct00005
은 실린더 내의 공기 질량 유동이며, ηs(N, ES)는 흡기 밸브(30)의 유입-닫힘 리프트양(ES) 및 속도에 의존하는 함수이고, ηo1(N, VO)는 흡기 밸브와 배기 밸브(31) 사이의 밸브 오버랩(VO)의 지속 시간 및 속도에 의존하는 추가 함수이며, ηo2(N, AS)는 유출-닫힘 리프트양(AS) 및 속도에 의존하는 추가 함수이다. 함수 ηs, ηo1 및 ηo2 는 엔진 특성 맵(engine characteristic map)의 형태로 내연 기관의 제어 장치에 위치될 수 있다.
스로틀 밸브의 질량 유동 영역, 실린더 내의 공기 질량 유동에 대한 상응하는 모델 방정식 및 유입관 압력, 배기 가스 역압력, 배기 가스 온도 또는 잔류 가스 질량 유동 및 그들의 미분과 같은 추가 방정식이 WO 97/35106 호에 개시되며, 상기 인용 문헌의 내용은 본 원에 참조된다.
이러한 모델 방정식을 사용하여, 관측자는 추정치로서 결정치에 직접적으로 이용할 수 없는 양을 계산한다.
내연 기관을 제어하기 위한 프로그램의 전형적인 실시예가 이하의 도면을 참조하여 설명될 것이다.
프로그램은 단계(S1)(도 4 참조)에서 개시된다. 단계 S2에서, 내연 기관이 휴지 상태(IS) 또는 오버런 상태(CC)에서 연료 차단 상태인 작동 상태(BZ)에 있는지 여부가 확인된다. 이러한 작동 상태는 우선, 스로틀 밸브(11) 영역의 공기 질량 유동이 내연 기관의 실린더(Z1 내지 Z4) 내로의 공기 질량 유동과 동일하고 각각의 실린더의 가스 교환에 영향을 주기 위한 작동기 또는 작동기들의 위치 변화가 구동 작동에 영향을 미치지 않으며 이로 인해, 상기 변화가 구동 장치에 의해 더 이상 현저하지 않으며 조정에 의해 더 이상 상당량의 추가 배기가 발생되지 않는 결과를 갖는, 정상 상태 작동 모드라는 사실에 특징이 있다.
만약, 단계(S2)의 조건이 만족되지 않는다면, 상기 공정은 연결점(A)을 따르는 단계로 이어진다. 그러나, 만약 단계(S2)의 조건이 만족되면, 제 1 작동기 또는 작동기들의 위치가 변경되는 단계(S3)로 이어진다. 단계(S3)에서, 예를 들어, 흡기 밸브(30)의 유입-닫힘 리프트양(ES)은 미리 설정된 밸브에 의해 변경되고 동일한 방식으로 배기 밸브(35)의 유출-닫힘 리프트양(AS)은 미리 설정된 각도에 의해 변경된다. 이것은 예를 들어, 동일한 증가 또는 예를 들어, 조정 구동 장치(37)의 전체 조정 범위에 걸친 유리하게 선택된 다른 변수 증가를 구비한 단계(S3)의 다중 상호 작용에 의해 실행될 수 있다. 이와 달리, 조정 범위의 미리 조절된 지점만이 설정되는 것도 가능하다.
결과적으로, 단계(S4)에서, 관측자는 스로틀 밸브(11) 영역의 공기 도입관 (1)의 공기 질량 유동(MAF_THR)을 결정하기 위해 사용된다. 이것은 공기 도입 온도(T_IM), 스로틀 밸브의 개방 정도(A_THR), 주위 압력(P_THR) 및 유입관 압력(P_IM)의 함수로서 정해진다. 여기서, 주위 압력(P_THR)은 스로틀 밸브(11)가 거의 완전하게 개방된 에서 유입관 압력 센서(16)에 의해 표시된 유입관 압력(P_IM)으로부터 용이하게 결정될 수 있다. 측정 변수는 제 1 작동기 또는 작동기들 각각의 선택된 위치에 할당되고 중간 저장소에 유지된다.
단계(S5)에서, 추가 추정치로서 내연 기관의 실린더(Z1 내지 Z4) 내로의 공기 질량 유동(MAF_CYL)을 결정하기 위해 추가 관측자가 사용된다. 이것은 흡기 밸브(30) 또는 배기 밸브(31)의 유출-닫힘 리프트양(AS), 유입-닫힘 리프트양(ES), 유입관 압력(P_IM) 및 속도(N)의 함수로서 결정된다. 유입-닫힘 리프트양(ES) 및 유출-닫힘 리프트양(AS)은 공정 공차(precess tolerance) 없이 조정 구동 장치(37)의 기계적 참조 위치에 나타난다. 유입-닫힘 리프트양(ES) 또는 유출-닫힘 리프트양(AS)은 측정 변수, 크랭크샤프트 각도(CRK) 및 캠 샤프트 각도의 함수로서 결정되고 따라서, 실질적 유입-닫힘 리프트양 또는 유출-닫힘 리프트양으로부터 벗어날 수 있다. 측정 변수들은 제 1 작동기 또는 작동기들 각각의 선택된 위치에 할당되고 중간 저장소에서 완화된다.
그 후에, 단계(S6)에서는 반 씨티알(counter CTR)이 예를 들어, 값 50의 최대치(CTR_MAX)를 갖는지 여부 및 그에 따라, 상기 최대치로 제 1 작동기 또는 작동기들의 미리 설정된 선택된 위치에 할당되는 모든 측정 변수들이 결정되는 것이 보장되는지 여부가 확인되며, 상기 측정 변수들은 연속 과정으로 단계(S4, S5)에서의 제 1 및 제 2 측정치를 결정하기 위함이다. 단계(S6)의 조건이 만족되지 않으면, 이 후 상기 과정은 단계(S2)에서 새롭게 계속된다. 그러나, 단계(S6)의 조건을 만족하면, 이 후 과정은 단계(S7)에서 계속된다.
단계(S7)에서, 유입-닫힘 리프트양(ES)에 대한 제 1 조정치(D_ES) 및 유출-닫힘 리프트양(AS)에 대한 제 2 조정치(D_AS)는 최적화 과정을 사용하여 결정된다. 평균 제곱 오차는 본 원에서 바람직하게는 품질 함수(quality function)로서 사용된다. 이것은 단계(S4, S5)의 각각의 경로에서 결정되는 측정 변수를 사용하여 실행되며, 상기 측정 변수들은 스로틀 밸브(11) 영역의 공기 도입관(1)의 공기 질량 유동(MAF_THR), 실린더(Z1 내지 Z4)로의 공기 질량 유동(MAF_CYL) 및 각각의 경로 즉, 본 원의 경우에 유입-닫힘 리프트양(ES) 또는 유출-닫힘 리프트양(AS)에 할당되는 제 1 작동기의 위치에 대한 추정치를 결정하기 위함이다.
조정치는 변경되고 결과적으로 그 후에, 공기 질량 유동(MAF_THR)의 각각의 추정치에 할당되며, 상기 값은 작동기의 각각의 위치에 할당되고, 작동기의 각각의 위치에서 실린더(Z1 내지 Z4)로의 공기 질량 유동(MAF_CYL)의 추정치는 조정치에 따라 변경되며, 그 후, 상기 추정치는 관측자에 의해 결정된다. 조정치의 미리 결정될 수 있는 변수의 수에 대해, 공기 질량 유동(MAF_THR) 및 실린더(Z1 내지 Z4)로의 공기 질량 유동(MAF_CYL)의 추정치의 평균 제곱 편차가 결정되고 이러한 평균 제곱 오차의 합은 각각의 변화에 대해 관측된다. 이러한 평균 제곱 오차 함수는 그 후에 최적화 과정을 사용하여 최소화되고, 이에 따라, 제 1 및 제 2 조정치(D_ES, D_AS)가 결정된다. 이것은 특별한 정확성으로 실행되고 경사법을 사용하여 용이하게 실행되며, 이에 따라 최적 조건이 차례차례 수치적으로 계산된다. 매개 변수 요소
Figure 112004034345119-pct00006
로
아래의 방정식이 반복법을 사용하여 얻어질 수 있다.
Figure 112004034345119-pct00007
여기서, k는 간단한 실시예에서 미리 설정된 고정 값인 증가량이나, 바람직하게는 변수값인 것으로 선택되고, i는 1 부터 최대치(CTR_MAX)까지의 값을 갖는 지수이다. 반복 계산은 미리 예정된 계산 과정의 횟수(N)가 초과되거나 또는 하나의 단계로부터 다음 단계로의 변화가 미리 조절된 출발점 이하로 떨어진다면 중단된다.
이러한 방법의 적용의 결과로, 계산 단계(N)에서 작동기의 각각의 위치에서 조정치에 따라 변경되는 공기 질량 유동(MAF_CYL)의 추정치 및 작동기의 각각의 위치에서의 공기 질량 유동(MAF_THR)의 추정치를 구비하는 각각의 경우에 합계 i에 대한 각각의 기여가 존재한다.
만약, 이른바, 레벤베르그 방법(Levenberg method)이 경사법으로서 사용된다면 특히 우수한 수렴이 달성된다.
또한, 조정치(D_ES, D_AS)는 다른 최적화 과정을 사용하여 결정될 수 있다. 이러한 유형의 수학적 최적화 과정은 예를 들어, 기술 서적 "Optimization: Static, dynamic and stochastic methods for application", Markos Papageorgiou, Munich; Vienna: Oldenburg, 1991, ISBN 3-486-21799-2로부터 제어기 및 조정기에 대해 공지되어 있다.
따라서, 과정은 연결점(A) 이하의 단계에서 다시 시작된다. 도 5에 따라서, 이것은 스로틀 밸브(11) 영역의 공기 도입관(1)의 공기 질량 유동(MAF_THR)이 단계(S4)에서 주어진 관계에 따라 결정되는 단계(S8)이다.
단계(S9)에서, 내연 기관의 실린더(Z1 내지 Z4) 내로의 공기 질량 유동(MAF_CYL)은 단계(S5)에서와 같은 관측자 관계를 사용하여 결정되며, 이에 따라 유입-닫힘 리프트양(ES) 및 유출-닫힘 리프트양(AS)에 더하여, 단계(S7)에서 결정되는 제 1 및 제 2 조정 밸브(D_ES, D_AS)도 고려된다. 이 후, 이러한 양으로부터 WO 97/35106 호에서 개시된 예를 들어, 유입관 압력, 배기 가스 역압력, 배기 가스 온도 및 외부 배기 가스 재순환이 있으며 공기 흡입관의 수집 장치(12) 내로의 잔류 가스 질량 유동과 같은 추가 추정치를 결정하는 것도 가능하다.
단계(S10)에서, 이 후 하나 이상의 보정 변수들은 특히, 스로틀 밸브(11) 영역의 공기 도입관(1)의 공기 질량 유동(MAF_THR), 내연 기관의 실린더(Z1 내지 Z4) 내로의 질량 유속(MAF_CYL)과 같은 하나 이상의 추정치의 함수 및 가능하다면 추가 측정 변수의 함수로서 결정된다. 이러한 보정 변수들은 그 후에 내연 기관의 작동기에 할당되는 작동기에 대한 상응하는 위치 신호로 변경된다. 예를 들어, 이러한 방식에서 연료 분사 밸브(34)에 대한 분사 지속 시간, 전진 각도, 요구되는 스로틀 밸브의 개방 정도 또는 가스 교환 밸브(30, 31)에 대한 요구되는 입구-닫힘 각도 (ES)나 출구-닫힘 각도(AS)가 결정된다.
단계(S3)의 대안으로서, 단계(S3a)도 제공될 수 있으며, 여기서 유입-닫힘 리프트양(ES) 및 밸브 오버랩(VO)은 이에 따라 변경된다. 본 원에서 밸브 오버랩(VO)은 크랭크샤프트 각도 영역에 의해 형성되며, 흡기 밸브(30) 및 배기 밸브(31)가 개방된다.
단계(S3)를 대신하는 추가적인 대안으로서, 단계(S3b)가 제공되며, 유출-닫힘 리프트양(AS) 및 밸브 오버랩(VO)은 이에 따라 변경된다. 이 후, 이어지는 단계들은 이에 따라 대안(S3a, S3b) 모두를 위해 적용된다. 따라서, 특히 단계(S3a)의 대안의 경우에 단계(S7)에 있어, 제 2 조정 밸브는 밸브 오버랩(VO)을 위해 결정되며 단계(S3b)의 대안의 경우에, 제 1 조정 밸브는 밸브 오버랩을 위해 결정된다.
내연 기관을 제어하기 위한 프로그램의 추가적인 대안적 실시예가 도 6 및 도 7을 참조하여 이하 설명될 것이다. 그러나, 이 경우에, 도 4 및 도 5에서 설명된 실시예로부터 상이한 점만이 다시 설명될 것이다.
단계(S3)에 이어, 유입관 압력(P_IM)의 측정 변수가 단계(S13)에서 결정된다. 결과적으로, 단계(S14)에서, 유입관 압력의 추정치(P_IM_MOD)가 관측자를 사용하여 결정된다. 이것은 스로틀 밸브(11)의 상류 방향 압력(P_THR), 스로틀 밸브(11)의 개방 정도(A_THR), 공기 흡입 온도(T_IM), 속도(N) 및 흡기 밸브(30) 또는 배기 밸브(31)의 유입-닫힘 리프트양(ES) 및 유출-닫힘 리프트양(AS)의 함수로서 결정된다. 측정 변수들은 제 1 작동기 또는 작동기들의 관련되는 선택된 위치에 할당되며 중간 저장소에 완화된다.
단계(S15)에서, 단계(S6)에서처럼 반 CTR이 최고치(CTR_MAX)를 갖는지 여부를 결정하기 위한 확인 작업이 수행된다. 이러한 경우에, 과정은 단계(S16)에서 계속된다. 최적화 과정을 사용하여, 제 1 조정치(D_ES) 및 제 2 조정치(D_AS)의 계산은 단계(S7)에서처럼 수행된다. 과정은 결과적으로 연결점(A) 이하 단계에서 계속되며, 따라서, 예를 들어 단계(S17)에서, 유입관 압력의 추정치(P_IM_MOD)는 단계(S14)에서처럼 결정되며, 이에 따라 제 1 또는 제 2 조정치(D_ES, D_AS)가 유입-닫힘 리프트양(ES) 및 유출-닫힘 리프트양(AS)에 대해 고려된다.
단계(S18)에서, 단계(S10)에서 처럼 예를 들어, 유입관 압력의 추정치(P_IM_MOD)와 같은 하나 이상의 추정치의 함수로서 보정 변수가 결정된다.
상기 설명된 프로그램은 특히 흡기 및 배기 밸브(30, 31)의 크랭크샤프트 각도에 대한 밸브 상승 곡선의 위상 위치를 변화시키는 밸브 조정 구동 장치에 적합하다. 그러나, 상응적으로 적용되는 프로그램은 예를 들어, 최대 밸브 상승을 변경하거나 및/또는 위상 위치를 변경하는 조정 구동 장치에도 적용될 수 있다. 이러한 경우에, 조정치는 예를 들어, 캠 샤프트 각도 또는 크랭크샤프트 각도에 대한 밸브 상승 지속 시간 또는 최대 밸브 상승을 나타낸다. 또한, 추가적으로 프로그램은 개선된 충전을 위해 유입관(13) 또는 도입 덕트의 흡기 밸브(30)의 상류측에 배치되는 작동기를 위해 적용 가능하고 이에 따라 변경 가능하다. 이러한 작동기는 예를 들어, "임펄스 차저(impulse charger)"로서 언급된다.
제 1 및 제 2 조정치의 포함의 결과로서, 단계(S9 또는 S17)에서 결정된 추정치는 대체로 정확해서 공기 질량 센서(14)를 배제할 수 있으며, 질량 센서(14)가 규칙적으로 공기 도입관의 압력 손실을 유발하기 때문에 이는 내연 기관에 대한 비용을 감소시키며 동시에 효율의 레벨을 증가시킨다. 더 나아가, 추정치의 정확한 계산으로 인해, 요구되는 연료의 상응적으로 정확한 결정이 달성될 수 있으며, 이에 따라 내연 기관으로부터 배기가 매우 낮은 레벨로 유지될 수 있다. 상기 언급된 방법에 의해, 추정치가 매우 정확하여 배기 가스 탐침기(41)가 불필요하게 되고 개시된 배기 제한치가 내연 기관에 의해 만족될 수 있는 추정치를 계산하는 것이 가능할 수 있다.

Claims (10)

  1. 내연 기관의 실린더(Z1 내지 Z4) 당 도입 덕트로 안내하는 하나 이상의 유입관(13)을 포함하는 공기 도입관(1)을 가지며,
    상기 내연 기관의 실린더(Z1 내지 Z4) 당 하나 이상의 배기 가스 덕트,
    상기 유입관(13), 상기 도입 덕트 또는 상기 배기 가스 덕트에 배치되어 각각의 상기 실린더(Z1 내지 Z4)에서 가스 교환에 영향을 미치는 하나 이상의 제 1 작동기,
    상기 내연 기관에 작용하는 추가 작동기들 및
    측정 변수의 기록을 표시하는 센서를 구비하는, 내연 기관 제어 방법으로서,
    제 1 작동기 또는 작동기들의 위치가 변경되고, 제 1 추정치 및 추가 추정치를 결정하기 위한 측정 변수들이 미리 설정된 선택 위치에서 표시되어, 상기 제 1 추정치 및 추가 추정치 중 하나 이상이 상기 제 1 작동기 또는 작동기들의 설정의 기록 또는 추정치에 따라서 그리고 상기 설정의 기록 또는 상기 추정치에 대한 조정치에 따라서 결정되며,
    상기 설정의 기록 또는 상기 추정치에 대한 조정치의 변경에 의해 미리 설정된 모든 선택 위치에 대해 상기 추가 추정치로부터 상기 제 1 추정치의 편차가 최소화됨으로써 최적화 과정이 실행되며,
    상기 내연 기관의 추가 작동에 있어, 상기 제 1 작동기 또는 작동기들 및 상기 추가 작동기들 중 하나 이상을 제어하기 위한 하나 이상의 보정 변수는 상기 제 1 작동기 또는 작동기들의 상기 설정의 기록 또는 추정치에 따라서 그리고 상기 설정의 기록 또는 상기 추정치에 대한 상기 조정치에 따라서 결정되는 하나 이상의 추정치에 따라서 결정되는,
    내연 기관 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 도입관(1)의 공기 질량 유동(MAF_THR)의 상기 제 1 추정치는 스로틀 밸브(11) 영역에 있으며, 상기 추가 추정치는 상기 내연 기관의 실린더(Z1 내지 Z4) 내로의 상기 공기 질량 유동(MAF_CYL)인 것을 특징으로 하는,
    내연 기관 제어 방법.
  3. 내연 기관의 실린더(Z1 내지 Z4) 당 도입 덕트로 안내하는 하나 이상의 유입관(13)을 포함하는 공기 도입관(1)을 가지며,
    상기 내연 기관의 실린더(Z1 내지 Z4) 당 하나 이상의 배기 가스 덕트,
    상기 유입관(13), 상기 도입 덕트 또는 상기 배기 가스 덕트에 배치되어 각각의 상기 실린더(Z1 내지 Z4)에서 가스 교환에 영향을 미치는 하나 이상의 제 1 작동기,
    상기 내연 기관에 작용하는 추가 작동기들 및
    측정 변수의 기록을 표시하는 센서를 구비하는, 내연 기관 제어 방법으로서,
    제 1 작동기 또는 작동기들의 위치가 변경되고, 제 1 측정 변수가 미리 설정된 선택 위치에 표시되며 추가 추정치를 결정하기 위한 하나 이상의 추가 측정 변수가 표시되어, 상기 추가 추정치가 상기 제 1 작동기 또는 작동기들의 설정의 기록 또는 추정치에 따라서 그리고 상기 설정의 기록 또는 상기 추정치에 대한 조정치에 따라서 결정되며,
    상기 설정의 기록 또는 상기 추정치에 대한 상기 조정치의 변경에 의해 미리 설정된 모든 선택 위치를 위해 상기 추가 추정치로부터 상기 제 1 측정 변수의 편차가 최소화됨으로써 최적화 과정이 실행되며,
    상기 내연 기관의 추가 작동에 있어, 상기 제 1 작동기 또는 작동기들 및 상기 추가 작동기들 중 하나 이상을 제어하기 위한 하나 이상의 보정 변수는 상기 제 1 작동기 또는 작동기들의 상기 설정의 기록 또는 추정치에 따라서 그리고 상기 설정의 기록 또는 상기 추정치에 대한 상기 조정치에 따라서 결정되는 하나 이상의 추정치에 따라서 결정되는,
    내연 기관 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 변수 및 상기 추가 추정치는 상기 유입관(13) 또는 수집 장치(12) 영역 내의 상기 공기 도입관(1)의 압력인 것을 특징으로 하는,
    내연 기관 제어 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내연 기관의 정상-상태 작동 모드(BZ)에서, 상기 제 1 작동기 또는 작동기들의 위치가 변경되고 상기 측정 변수들이 상기 미리 설정된 위치에서 결정되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 정상-상태 작동 모드는 오버런 상태(CC)에서의 연료 차단 또는 휴지 상태(IS)인 것을 특징으로 하는,
    내연 기관 제어 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편차의 평균 제곱 오차의 합이 상기 최적화 과정에 의해 최소화되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관 제어 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최적화 과정은 경사법인 것을 특징으로 하는,
    내연 기관 제어 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 작동기는 흡기 밸브(30) 및 배기 밸브(31)이며, 상기 밸브의 위치는 크랭크샤프트 각도(CRK)에 대해 상대적인 유입-닫힘 리프트양(ES) 및 밸브 오버랩(VO)에 의해 특정되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관 제어 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 작동기는 흡기 밸브(30) 및 배기 밸브이며, 상기 밸브의 위치는 유입-닫힘 리프트양(ES) 및 유출-닫힘 리프트양(AS)에 의해 특정되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관 제어 방법.
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