KR100929454B1 - 내연 기관을 제어하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연 기관(10)을 제어하기 위한 방법에 관한 것인데, 상기 내연 기관은 가속 페달(48)을 구비하며, 이는 기계적으로 스로틀 밸브(16)에 연결되며, 스로틀 밸브의 위치는 센서(59)를 통하여 검출되어 엔진 제어 유니트(46)로 송출된다. 센서(50)가 결함이 있는 경우에, 엔진 제어 유니트(46)는 제 1 또는 제 2 제어 모드를 스위칭한다. 제 1 제어 모드에서 가속 페달(48)은 활성화되지 않는다. 제 2 제어 모드에서 바이패스(18)의 밸브(20)는 엔진 제어 유니트(46)의 하나 또는 그 이상의 파라미터에 기초하여 제어되는데, 상기 하나 또는 그 이상의 파라미터는 공기 질량에 직접 종속되지 않는다.

Description

내연 기관을 제어하기 위한 방법{METHOD FOR CONTROLLING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 흡기구 트랙트로 내연 기관을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 내연 기관은 공기 흡기구 트랙트(air intake tract), 가속 페달, 그리고 가속 페달 위치 또는 스로틀 밸브 위치를 검출하기 위한 센서를 구비하는데, 상기 공기 흡기구 트랙트에는, 스로틀 밸브가 공기 흡기구에 배치되고 그리고 밸브가 공기 흡기구 파이프 바이패스에 배치되며, 상기 가속 페달은 스로틀 밸브에 기계적으로 연결되고, 상기 센서는 검출된 위치를 엔진 제어 유니트로 송출하여 목표 토크 값을 결정한다. 개개의 제어 변수에 대한 다수 개의 목표 토크 값을 결정하는 것이 가능하다.

내연 기관에 대한 제어 방법은 DE 198 03 664 A1에 공지되었는데, 여기서 스로틀 밸브는 가속 페달에 기계적으로 연결된다. 엔진 제어 유니트는 토크를 제어하고, 엔진 제어 유니트는 바이패스 밸브를 사용하여 내연 기관으로 유입되는 공기 질량을 제어한다. 가속 페달 위치는 센서를 사용하여 검출되어 엔진 제어 유니트로 송출되어 엔진 제어 유니트의 토크 요구를 고려한 목표 토크 값을 연산한다. 결함이 있는 센서의 경우, 엔진 제어 유니트에 대한 중요한 입력 변수가 손실된다.

가속 페달 위치 또는 스로틀 밸브 위치를 예를 들어 흡기구 파이프 압력 또는 질량 공기 유동과 같은 부하 센서(load sensor)에 의하여 측정된 값으로 대체함으로써, 가속 페달 위치에 대한 손실된 센서 입력 변수가 대체되어진다면, 특별한 문제점들이 야기된다. 실제 가속 페달 위치는 특히 동적 프로세스 동안의 연산된 대체 값과 매우 상이할 수도 있다. 이는 제어 불가능한 피드백 효과를 초래하고, 이로 인하여 가속 페달 위치에 대한 대체 값은 바이패스 밸브의 활동에 영향을 미치고, 또한 공기 질량 및 부하 센서에 의해 측정된 값에 영향을 미친다. 이는 순차적으로 연산된 가속 페달 위치에 다시 영향을 주어, 피드백은 바이패스 밸브의 위치에 대하여 발생하는데, 이는 신뢰할 만하게 제어될 수 없다.

본 발명의 목적은, 가속 페달 위치를 검출하기 위한 센서가 부정확한 신호 또는 오류(fails)를 생성하는 경우 신뢰할만한 방식으로 엔진을 제어할 수 있는 엔진 제어 유니트를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 1의 특징부의 방법에 의하여 달성된다. 본 방법의 유리한 실시예는 종속항에 개시되어 있다.

본 방법 발명은 내연 기관에 관한 것인데, 이 내연 기관은 흡기구 트랙트를 구비하며, 이 흡기구 트랙트에서는 스로틀 밸브가 공기 흡기구에 배치되고 그리고 밸브가 공기 흡기구 파이프 바이패스에 배치된다. 가속 페달은 기계적으로 스로틀 밸브에 연결된다. 또한 센서가 제공되어 가속 페달 위치 또는 스로틀 밸브 위치를 검출하고 그리고 상기 센서는 검출된 신호를 엔진 제어 유니트로 송출하여 목표 토크 값을 검출한다. 본 방법은 센서가 오류를 일으키는 경우에 관한 것이다. 엔진 제어 유니트는 센서의 확인된 오작동에 반응하여 제 1 또는 제 2 제어 모드로 스위칭된다. 제 1 제어 모드에서 바이패스의 밸브는, 가속 페달이 활성화되지 않는 경우 목표 토크 값에 따라 제어된다. 달리 말하자면, 제 1 제어 모드에서 바이패스의 밸브는 활성화되지 않은 가속 페달에 반응하는 방식으로 제어된다. 제 1 제어 모드에서는 예를 들어 엔진 제어 유니트에 설정되어 가속 페달이 활성화되지 않는다는 것을 지시하도록 플랙(flag)이 설정된다. 이 경우 어떠한 피드백 효과도 바이패스 밸브의 활성시 발생하지 않는데, 이는 추정된 대체 값이 이를 위하여 사용될 필요가 없기 때문이다. 엔진 제어는 평상시처럼 계속된다. 제 2 제어 모드에서 바이패스의 밸브는 엔진 제어 유니트의 하나 또는 그 이상의 파라미터에 따라 제어되는데, 이는 공기 질량에 직접 의존하지 않는다. 예를 들어 속도를 사용함으로써 피드백은 회피될 수 있다. 그러므로 제 2 제어 모드에서, 다양한 기능을 구비하는 엔진 제어에 대한 공지된 제어 방법으로부터 벗어나게 되는데, 이 제 2 제어 모드에서 상이한 엔진 제어 파라미터를 통하여 제어된다. 제 2 제어 모드에서 기능(함수)은 더 이상은 바이패스 밸브의 위치를 통하여는 효과적이지 않고 바람직하게는 점화를 통하여 효과적이다. 통상적으로 제어 모드 중의 어느 하나를 스위칭하기 위한 조건은 상호 보완적이다.

가속 페달 위치를 검출하기 위한 센서의 오류의 경우에 부정확한 제어를 방지하기 위하여, 스로틀 밸브가 폐쇄되는 경우 엔진 제어 유니트는 제 1 제어 모드로 전환된다. 스로틀 밸브의 폐쇄 위치는 예를 들어 스로틀 밸브에 근접하게 제공되는 스위치를 통하여 검출될 수도 있다. 대안적으로는 공기 질량 센서 또는 흡기구 파이프 압력 센서를 사용하여 스로틀 밸브 또는 가속 페달의 위치에 대한 추정 값을 결정하는 것과, 그리고 스로틀 밸브가 추정 값에 따라 사전 결정된 위치보다 더욱 개방되는 경우 제 2 제어 모드로 스위칭되는 것이 가능하다. 스로틀 밸브의 위치에 대한 추정 값은 바이패스 밸브의 위치를 고려하여 결정되는 것이 바람직하다. 또한, 스위치가 제공되어 가속 페달이 활성화되지 않는 것을 검출할 수도 있다. 이러한 구조로, 드라이브 신호가 활성화되지 않는다는 것을 나타내는 신호가 있는 경우, 제 1 제어 모드에서 엔진 제어 유니트가 작동한다.

본 방법 발명의 바람직한 개선예에 있어서, 엔진 제어 유니트는 제 1 제어 모드에서 무결함 작동에서와 같이 실린더 작동중지(disconnection) 및 점화각 중 하나 이상을 결정한다. 일시적인 실린더 작동중지는 토크 감소를 일으킨다. 제 2 제어 모드에서 점화각은 무결함 작동에서와 같이 목표 토크 값으로부터 엔진 제어 유니트에 의하여 결정된다. 또한 제 2 제어 모드에서 엔진 제어 유니트는 일시적으로 개개의 또는 다수 개의 실린더를 목표 토크 값에 기초하여 불연결시킨다. 유리하게도 목표 토크 값은, 적어도 추정 또는 검출 공기 질량으로의 토크에 대응하는 제 2 제어 모드에서, 최적의 점화각으로 그리고 모든 실린더가 작동하는 경우, 토크 감소가 필요하지 않는 순간에 결정된다.

도 1은 제어 유니트를 구비한 내연 기관을 도시한다.

내연 기관(10)은 흡기 트랙트(intake tract, 12)를 구비하는데, 이 흡기 트랙트에는 공기 흡기구(air intake, 14)를 통하여 새로운 공기가 공급된다. 흡기 트랙트(12)는 스로틀 밸브(16, 외곽선이 도시됨)를 구비한다. 바이패스(18)는 스로틀 밸브(16)를 구비한 공기 흡기구에 평행하게 배치되는데, 상기 바이패스(18)는 공기 흡기구(14)에 연결된다. 바이패스(18)에는 밸브(20)가 제공되는데, 이 밸브 는 바이패스(18)를 개방시키고 그리고 폐쇄시킨다.

분사 밸브(22)는 연료를 흡기구 트랙트(12)에 공급한다. 또한 도 1에는 실린더(26)와 크랭크샤프트(28)를 구비하는 내연 기관의 모터 유니트(24)가 도시된다. 피스톤(30)은 피스톤 로드(32)를 통하여 크랭크샤프트(28)에 연결된다.

실린더 헤드(34)가 제공되는데, 이 실린더 헤드는 하나 이상의 흡기구 밸브(intake valve, 36)와 하나의 유출구 밸브(outlet valve, 38)를 구비한다. 예를 들어, 점화 플러그(40)가 실린더 헤드(34)에 제공된다. 도면에는 하나의 실린더(26)만이 도시되어 있다.

내연 기관용 엔진 제어 유니트(46)에는 센서가 할당되는데, 이 센서는 상이한 측정 양을 감지하고 이를 엔진 제어 유니트(46)에 송출한다.

가속 페달 센서(50) 또는 스로틀 밸브 센서(도시 안됨)가 내연 기관의 가속 페달(48) 용으로 제공되는데, 상기 센서의 출력 신호(PV)는 엔진 제어 유니트(46)에 존재한다. 도면은 스로틀 밸브 제어를 예를 들어, 바우든 케이블(Bowden cable)을 통하여 가속 페달의 위치에 직접 의존하는 것으로 도시되지 않는다. 바이패스 밸브(20)의 위치는 다른 작동 파라미터와 함께 입력 변수(PV)로부터 연산된다. 가속 페달용 센서(50)에 결함이 있는 경우, 스로틀 밸브(16)는 가속 페달에 의하여 계속적으로 위치되어지는 반면, 밸브(20)의 위치에 대한 목표값을 결정하기 위한 입력 값은 손실된다.

예를 들어 단선 등과 같은 경우에 발생하는 부정확한 신호 레벨을 통하여, 센서(50)가 결함이 있는 방식으로 작동한다는 것을 엔진 제어 유니트(46)가 작동 파라미터로부터 진단하는 경우, 엔진 제어 유니트(46)는 결함 모드로 전환된다. 결함 모드는 제 1 및 제 2 제어 모드이다. "운전자 수동 모드"로 알려진 제 1 제어 모드에서, 운전자의 의도는 작은 토크로 정의된다. 엔진 제어 유니트(46)에 저장된 토크 구조 및 밸브(20)의 활성은 방해받지 않고 연속적으로 작동할 수 있다. 이는 아이들 조정과 같은 다른 엔진 제어 기능이 밸브(20)를 통하여 연속적으로 작동할 수 있고 엔진 제어 유니트의 토크 구조는 변화없이 작동할 수 있다는 장점을 가진다.
스로틀 밸브의 위치 또는 가속 페달의 위치에 대한 추정 값을 결정하기 위해 공기 질량 센서(54) 또는 흡기구 파이프 압력 센서(56)가 사용되고 그리고 스로틀 밸브 또는 가속 페달이 상기 상기 스트틀 밸브의 위치 또는 상기 가속 페달의 위치에 대한 추정 값에서 사전 결정된 제한 위치보다 작은 정도로 개방되거나 활성화되는 경우, 엔진 제어 유니트가 상기 제 1 제어 모드에서 작동한다.

"운전자 능동(driver active)" 모드라고 알려진 제 2 제어 모드에서, 바이패스 밸브(20)는 더 이상 토크 구조를 통하여 제어되지 않고 공기 질량에 직접 의존하지 않는 변수에 기초하여 제어된다. 도시된 내연 기관에서 센서(52)는 크랭크샤프트(28)의 속도(N)를 검출한다. 예를 들어 운전자 능동 모드에서 밸브(20)용 위치는 속도(N)에 의존한다. 특성 필드는 이를 위하여 엔진 제어 유니트에 저장되는데, 이는 엔진 속도에 기초하여 밸브(20)의 위치를 결정한다. 여기서, 운전자의 의도는 모든 실린더가 작동하는 경우 최소한의 토크로 연산되는데, 이는 최적 점화 시간과 현재 공기 질량으로 작동한다. 현재의 공기 질량은 공기 질량 계측기(54)에 의하여 검출되고 그리고 엔진 제어 유니트(46)로 전송된다. 운전자에 의하여 요청되는 토크는 최적 점화 시간에 검출된 공기 질량으로부터 연산될 수 있다. 이는 다른 기능(functions)이 토크 감소를 요구하지 않는 경우, 엔진 제어 유니트에 저장된 토크 구조가 최적 점화 시간을 설정한다는 것을 의미한다. 점화 간섭 또는 실린더 작동중지(disconnection)를 통한 토크 감소는 엔진 제어 유니트(46)의 표준 토크 인터페이스로 계속하여 가능하다. 또한 현재 공기 질량은 압력 센서(56)를 통하여 결정될 수도 있는데, 이는 흡기구 파이프 압력 맵(intake pipe pressure MAP)을 측정한다.

가속 페달 센서의 오류시 두 개의 작동 모드 사이의 구별은, 가속 페달 센서 결함의 경우에 조차도 가속 페달 센서에 특별한 조치를 취하지 않고 대부분의 엔진 제어 기능이 유지될 수 있다는 점을 의미한다.

Claims (9)

1. ● 흡기구 트랙트(12)로서, 상기 흡기 트랙트 내에서 스로틀 밸브(16)가 공기 흡기구(14)에 배치되고 그리고 상기 공기 흡기구(14) 파이프의 바이패스(18)에 밸브(20)가 배치되는, 흡기구 트랙트(12),

   ● 상기 스로틀 밸브(16)에 기계적으로 연결되는 가속 페달(48), 그리고

   ● 상기 가속 페달의 위치(PV) 또는 상기 스로틀 밸브의 위치를 검출하기 위한 센서(50)로서, 상기 검출된 위치를 엔진 제어 유니트(46)로 송출하여 목표 토크 값을 결정하는 센서(50)를 구비하는, 내연 기관을 제어하기 위한 방법으로서:

   ● 상기 센서(50)의 오작동의 경우 상기 엔진 제어 유니트(46)가 제 1 제어 모드 또는 제 2 제어 모드에서 작동하는 단계,

   ● 상기 제 1 제어 모드에서 상기 바이패스(18)의 상기 밸브(20)가 상기 목표 토크 값에 기초하여 제어되는 단계로서, 상기 가속 페달(48)이 활성화되지 않는 것처럼 상기 목표 토크 값이 결정되는, 단계, 그리고

   ●상기 제 2 제어 모드에서 상기 바이패스(18)의 상기 밸브(20)는 상기 엔진 제어 유니트(46)의 하나 또는 그 이상의 파라미터에 기초하여 제어되는 단계로서, 상기 파라미터는 공기 질량에 직접적으로 의존하지 않는, 단계를 구비하는,

   내연 기관을 제어하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스로틀 밸브가 폐쇄되거나 대부분 폐쇄되는 경우 상기 엔진 제어 유니트가 상기 제 1 제어 모드에서 작동하는 것을 특징으로 하는,

   내연 기관을 제어하기 위한 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 폐쇄된 스로틀 밸브를 검출하기 위한 스위치가 제공되고, 그리고 폐쇄된 또는 대부분 폐쇄된 스로틀 밸브에 대한 상기 스위치로부터의 신호의 경우에 상기 엔진 제어 유니트는 상기 제 1 제어 모드에서 작동하는 것을 특징으로 하는,

   내연 기관을 제어하기 위한 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   스위치가 제공되어 상기 가속 페달이 활성화되지 않은 것을 검출하기 위한 스위치가 제공되고, 상기 스위치가 상기 가속 페달이 활성화되지 않았다는 신호를 보내는 경우 상기 엔진 제어 유니트가 상기 제 1 제어 모드에서 작동하는 것을 특징으로 하는,

   내연 기관을 제어하기 위한 방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스로틀 밸브의 위치 또는 상기 가속 페달의 위치에 대한 추정 값을 결정하기 위해 공기 질량 센서(54) 또는 흡기구 파이프 압력 센서(56)가 사용되고 그리고 상기 스로틀 밸브 또는 가속 페달이 상기 상기 스트틀 밸브의 위치 또는 상기 가속 페달의 위치에 대한 추정 값에서 사전 결정된 제한 위치보다 작은 정도로 개방되거나 활성화되는 경우, 상기 엔진 제어 유니트가 상기 제 1 제어 모드에서 작동하는 것을 특징으로 하는,

   내연 기관을 제어하기 위한 방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 밸브(20)의 위치가 상기 제 2 제어 모드의 속도(N)에 기초하여 제어되는 것을 특징으로 하는,

   내연 기관을 제어하기 위한 방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   무결함 작동에서와 같이 상기 제 1 제어 모드에서 상기 엔진 제어 유니트에 의하여 상기 목표 토크 값으로부터, 실린더 작동중지(disconnection) 및 점화각 중 하나 이상이 결정되는 것을 특징으로 하는,

   내연 기관을 제어하기 위한 방법.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   무결함 작동에서와 같이 상기 제 2 제어 모드에서 상기 엔진 제어 유니트에 의하여 상기 목표 토크 값으로부터, 실린더 작동중지 및 점화각 중 하나 이상이 결정되는 것을 특징으로 하는,

   내연 기관을 제어하기 위한 방법.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 목표 토크 값은 상기 제 2 제어 모드에서 결정되고, 그리고 어떠한 토크 감소도 요청되지 않는 경우 최적 점화각으로 그리고 모든 실린더가 작동하는 때에, 상기 목표 토크 값은 적어도 추정 또는 검출 공기 질량에 대한 토크에 대응하는 것을 특징으로 하는,

   내연 기관을 제어하기 위한 방법.

Images