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KR101530409B1 - 내연 기관의 정적 최대 토크의 매칭 방법 - Google Patents

내연 기관의 정적 최대 토크의 매칭 방법 Download PDF

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KR101530409B1
KR101530409B1 KR1020107022496A KR20107022496A KR101530409B1 KR 101530409 B1 KR101530409 B1 KR 101530409B1 KR 1020107022496 A KR1020107022496 A KR 1020107022496A KR 20107022496 A KR20107022496 A KR 20107022496A KR 101530409 B1 KR101530409 B1 KR 101530409B1
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static
internal combustion
combustion engine
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옌스-베르너 팔켄슈타인
마르틴 랑
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 정적 최대 토크 및 동적 최대 토크가 결정되는 내연 기관을 작동하기 위한 방법에 관한 것이며, 결정된 정적 최대 토크는 정적 출력 최대 토크이며, 이러한 정적 출력 최대 토크는 결정된 동적 최대 토크보다 크거나 같도록 매칭을 통해 정적 결과 최대 토크로 변화된다. 또한 본 발명은 이에 상응하는 내연 기관 및 하이브리드 구동 장치에 관한 것이다.

Description

내연 기관의 정적 최대 토크의 매칭 방법{ADAPTION OF A STATIONARY MAXIMUM TORQUE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 정적 최대 토크 및 동적 최대 토크가 결정되는 내연 기관을 작동하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이에 상응하는 장치에 관한 것이다.
내연 기관을 위한 정적 최대 토크 및 동적 최대 토크의 결정은 공지되어 있다. 정적 최대 토크는 가능한 한 내연 기관의 현재 회전수 및 이러한 회전수에서 내연 기관의 연소실 내의 공기 또는 공기-연료 혼합기의 가능한 최대 충전 상태에 좌우된다. 이러한 최대 충전 상태가 내연 기관의 여러 가지 작동 상태에서는 존재하지 않고 필요한 경우, 비로소 형성되어야 하기 때문에, 발생된 실제 토크가 정적 최대 토크에 이르기까지 지연을 수반함으로써만 상승하게 되며, 이러한 지연은 특히 공기 공급부 또는 혼합기 공급부의 공기 경로 다이내믹 및/또는 터보 차저의 터보 차저 다이내믹에 좌우된다. 이러한 지연은 200 내지 500ms 범위에 있다. 최근의 가솔린 엔진은 대개 내연 기관용 공기 유동량 조절 장치를 위한 전자 스로틀 밸브를 갖는다. 전자 스로틀 밸브는 가속 페달에서 기계적으로 분리된다. 상응하는 스로틀 밸브 제어 요소가 최종적인 설정 속도를 갖고, 흡기관 내의 공기 경로 다이내믹을 통한 동적 충전 효과가 존재하기 때문에, 사전 설정된 공기 유동량의 하이 다이내믹(high dynamic) 설정과 이를 통해 발생된 실제 충전 상태의 하이 다이내믹 설정이 불가능하다. 동적 최대 토크는 가능한 한 현재 회전수 및 현재 충전 상태에 좌우된다. 발생된 실제 토크는 동적 최대 토크에 이르기까지 거의 지연 없이 상승될 수 있다. 균일 작동하고 있는 가솔린 엔진에서 동적 최대 토크는 점화 각도를 변화시킴으로써 도달 가능하다. 비균일 작동하고 있는 디젤 엔진 또는 가솔린 엔진에서 동적 최대 토크는 분사량을 설정함으로써 도달될 수 있다. 이러한 설정은 대개 바로 다음의 점화를 위한 분사량에 의해 가능한데, 이는 약 30ms의 시간 지연을 의미한다. 점화 각도에 대한 개입은 가솔린 엔진의 효율을 변화시키고, 실제 토크에 영향을 미친다. 점화 각도가 작아짐에 따라 "진각" 점화되는 경우, 내연 기관의 실제 토크는 상승한다. 가능한 가장 작은 점화 각도에서 가솔린 엔진은 자신의 동적 최대 토크를 송출한다. 점화 각도의 변화는 각각의 개별 점화에 대해 새로이 실행되므로, 동적 최대 토크는 거의 지연 없이 설정될 수 있다.
디젤 엔진에서 분사량의 변화는 발생된 실제 토크를 거의 지연 없이 변화시킬 수 있지만, 최대 분사량은 매연 한계(smoke limit)에 의해 제한되고, 이에 따라 현재 충전 상태에 의해 제한된다. 따라서 마찬가지로 디젤 엔진을 위한 동적 최대 토크도 존재하며, 이러한 동적 최대 토크는 현재 충전 상태에 좌우되면서 바로 다음의 분사를 위한 분사량으로부터의 분사량 변화에 의해 설정될 수 있고, 이에 따라 거의 지연 없이 설정될 수 있다. 최근의 디젤 엔진에서 다양하게 사용되는 터보 시스템에서 현재 충전 상태의 변화 다이내믹은 마찬가지로 터보 시스템의 다이내믹을 통해 제한된다.
내연 기관이 최대 충전 상태로 작동되는 경우에, 동적 최대 토크는 정적 최대 토크에 상응한다. 다른 모든 작동 상태에서 동적 최대 토크는 정적 최대 토크 미만에 위치하는데, 이는 현재 충전 상태가 최대 충전 상태 미만에 위치하기 때문이다.
하이브리드 차량을 개회로 제어하기 위해 출력 또는 설정 토크는 복수의 구동 장치, 특히 하나의 내연 기관과 하나 또는 복수의 전기 기기로 분배되어야 한다. 이를 위해, 이러한 구동 장치의 가능한 작동 영역 또는 최대로 발생 가능한 토크에 대한 정보가 필요하다. 내연 기관에서 동적 최대 토크와 정적 최대 토크 사이의 구분은 하나 또는 복수의 전기 기기를 통한 내연 기관의 보조를 최적으로 조율하기 위해 중요하다. 이는 예를 들어 2개의 작동 상태에 의해 명료하게 나타나야 한다. 제1 작동 상태에서 전기 기기는, 내연 기관의 현재 너무 낮은 동적 최대 토크가 현재 충전 상태의 상승을 통해 상승될 때까지 단시간 동안만 내연 기관을 보조해야 한다. 이에 따라, 동적 최대 토크는 공기 경로 다이내믹으로 인해 일시적으로만 토크 요건을 충족하기에 불충분하다. 이에 반해, 정적 최대 토크는 충분하다. 상기 유형의 보조는 비정적 보상으로 불린다. 두 번째 경우, 전기 기기는 내연 기관을 더 긴 기간 동안 보조해야 하는데, 이는 내연 기관이 이미 최대 충전 상태로 작동되므로 동적 최대 토크가 정적 최대 토크에 상응하여 더 이상 상승될 수 없기 때문이다. 상기 유형의 보조는 "부스트(Boost)"로 불린다. 2개의 작동 상태는 여러 가지 구동 장치들을 조율함에 있어 상이한 전략들을 필요로 하고, 전기 기기를 통한 내연 기관의 보조를 종료하는 상응하는 단속 메커니즘을 필요로 한다. 예를 들어, 이는 전기 기기를 위한 전기 에너지 저장기의 에너지 보유량이 특정값 아래로 하강할 때 해당될 수 있다. 이에 따라 개회로 제어 장치가 작동 유형들을 구별 및 조율할 수 있거나 단속 메커니즘을 실행할 수 있는 경우, 정적 최대 토크 및 동적 최대 토크가 결정되어 개회로 제어 장치에 제공된다. 정적 최대 토크를 결정할 수 있도록 최대 충전 상태가 측정되어야 하는데, 이는 내연 기관이 순간적으로 최대 충전 상태가 아닐 때 작동되는 한, 예측에 의해서만 가능하다. 이로부터, 부정확성이 발생하는데, 예측시에는 공기 경로 다이내믹의 전체 복잡성이 이해될 수 없기 때문이다. 이를 위해 필요한 물리적인 입력 변수는 비용 때문에 측정되지 않거나, 센서의 부정확성 때문에 정확히 결정될 수 없다. 따라서, 결정된 정적 최대 토크는 부정확성을 포함할 수 있다. 내연 기관이 완전 부하에서 작동되며 현재 충전 상태가 최대 충전 상태에 상응하는 경우, 결정된 정적 최대 토크는 부정확성으로 인해 결정된 동적 최대 토크와 다를 수 있다. 따라서, 정적 최대 토크 및 동적 최대 토크를 입력 변수로서 사용하는 개회로 제어 장치, 특히 하이브리드 차량의 개회로 제어 장치는 부분적으로 신뢰할 수 없고 모순되는 정보를 얻는데, 이는 최적의 제어를 위해 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 결정된 정적 최대 토크는 정적 출력 최대 토크이며, 이러한 정적 출력 최대 토크는 결정된 동적 최대 토크보다 크거나 같도록 매칭(matching)을 통해 정적 결과 최대 토크로 변화한다. 내연 기관의 최적의 제어를 달성할 수 있도록 정적 최대 토크는 항상 동적 최대 토크보다 크거나 같아야 하는데, 이는 정적 최대 토크가 동적 최대 토크보다 작다는 정보가 신뢰할 수 없고, 내연 기관의 작동을 위해 정확하지 않게 평가될 수 있기 때문이다. 또한 최대 충전 상태로 내연 기관이 작동할 때 정적 최대 토크와 동적 최대 토크는 같아야 한다. 이러한 이유로, 현재 결정된 정적 최대 토크는 우선 정적 출력 최대 토크로서 고려되어 현재 결정된 동적 최대 토크와 비교됨으로써, 결정된 동적 최대 토크에 매칭된다. 이러한 2개의 조건들 중 하나의 조건이 위반되는 경우, 정적 출력 최대 토크는 이러한 조건들이 완전히 충족되거나 적어도 더 많이 충족되는 정적 결과 최대 토크로 변화한다. 이 경우, 정적 결과 최대 토크는 내연 기관의 작동을 위해 신뢰 가능하게 평가될 수 있다.
본 발명의 일 개선예에 따라, 정적 최대 토크 및/또는 동적 최대 토크는 하나 이상의 변수 및/또는 하나 이상의 특성 곡선으로 구성된 모델에 의해 각각 결정된다. 이미 선행 기술에서 설명된 바와 같이, 최대 충전 상태를 결정하기 위해 요구되는 변수가 경제적인 이유로 측정되지 않거나 센서의 부정확성 때문에 부정확하게 결정될 수 있기 때문에, 정적 최대 토크는 모델, 즉 연산 모델에 의해 연산된다. 이러한 연산 모델은 측정된 변수에 좌우되어 결정될 수 있는 최대 충전 상태를 결정하기 위한 간소화된 상관 관계를 포함한다. 대안적으로 최대 충전 상태 또는 정적 최대 토크는, 검사를 통해 예를 들어 엔진 검사대에서 결정된 값들을 포함하는 특성 곡선에 의해 결정된다. 동적 최대 토크는 마찬가지로 상응하는 모델에 의해 연산될 수 있으며, 이러한 모델은 마찬가지로 연산 모델이다. 이러한 연산 모델은 측정된 변수에 좌우되어 결정될 수 있는 현재 충전 상태를 결정하기 위한 간소화된 상관 관계를 포함한다. 동적 최대 토크에서도 대안적으로 특성 곡선을 통해 현재 충전 상태를 결정하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 개선예에 따라, 정적 최대 토크를 결정하기 위한 변수로서 내연 기관의 회전수, 내연 기관의 하나 이상의 연소실의 충전 상태, 특히 최대 충전 상태, 내연 기관의 점화 장치의 점화 각도, 특히 가능한 가장 작은 점화 각도, 연료량, 분사량, 특히 최대로 가능한 분사량, 연소실 내의 연료 분배, 연료 품질 및/또는 공기비가 사용된다. 정적 최대 토크를 결정할 때 특히 내연 기관의 기본 원리가 고려될 수 있는데 이러한 기본 원리는 사용 가능한 변수들을 제한하기 때문이다. 디젤 엔진에서 예를 들어 충전 상태는 공기로만 구성되고, 점화 각도는 존재하지 않는다. 이에 반해, 가솔린 엔진에서 충전 상태는 내연 기관 내로 유도되거나 연소실 내에서 분사 장치에 의해 발생되는 연료 공기 혼합기로 구성되므로, 다른 충전 상태 특성이 얻어진다. 또한 정적 최대 토크는 구조적인 수단을 통해서만 변화될 수 있는 연소실 내의 연료 분배, 연소의 세기에 영향을 미치는 연료 품질, 및 공기와 연료로 이루어진 혼합 조성물을 나타내는 공기비에 따라 발생될 수 있다. 이러한 변수의 부가적인 적용은 결정에서의 정확성을 향상시킨다. 본 발명의 일 개선예에 따라, 동적 최대 토크를 결정하기 위한 변수로서 내연 기관의 회전수, 내연 기관의 연소실의 충전 상태, 특히 현재 충전 상태, 내연 기관의 점화 장치의 점화 각도, 특히 가능한 가장 작은 점화 각도, 연료량, 분사량, 특히 최대로 가능한 분사량, 연소실 내의 연료 분배, 연료 품질 및/또는 공기비가 사용된다. 동적 최대 토크의 결정과 정적 최대 토크의 결정 간의 차이점은 동적 최대 토크가 연소실의 현재 충전 상태에 의해 결정된다는 것이다. 현재 충전 상태는 이러한 목적을 위해 바람직하게는 내연 기관 내에서 구현되는 공기량, 내연 기관의 회전수, 흡기관 압력 및/또는 과급압, 흡입 공기 온도, 주변 공기압, 스로틀 밸브 위치, 배기 가스 재순환율, 하나 이상의 캠축의 위치, 하나 이상의 흡입 구간 밸브의 위치, 회전수, 연료 품질 및/또는 공기비와 같이 측정된 변수에 의해 결정될 수 있다. 동적 최대 토크의 결정의 정확성은 특히 이에 안내되는 변수의 정확성 및 결정된 현재 충전 상태의 정확성에 좌우되며, 이들 정확성은 특히 상응하는 신호를 측정하기 위해 사용된 센서의 측정 정확성에 좌우된다.
본 발명의 일 개선예에 따라, 특성 곡선이 사용되며, 이러한 특성 곡선은 하나 이상의 변수, 특히 내연 기관의 회전수를 통해 정적 최대 토크 및/또는 동적 최대 토크를 기술한다. 회전수는 통상적으로 차량 내에서 결정된다. 이러한 회전수는 특성 곡선과 관련하여, 특히 정적 출력 최대 토크 및/또는 동적 최대 토크를 결정하는, 간단하게 구현될 가능성을 나타낸다.
본 발명의 일 개선예에 따라, 매칭을 위해 정적 출력 최대 토크에는 정적 결과 최대 토크를 얻기 위한 하나 이상의 보정항(correction term)이 작용한다. 이 경우, 보정항은 예를 들어, 스칼라, 벡터 또는 함수일 수 있다. 이 경우, 벡터는 바람직하게 측정되거나 연산된 변수들 중 하나의 변수 또는 복수의 변수를 통해 정의된다. 따라서, 정적 결과 최대 토크는 정적 출력 최대 토크보다 더 높은 정확성을 달성하고, 내연 기관이 최대 충전 상태에서 작동되는 한, 정적 결과 최대 토크와 동적 최대 토크 사이의 일치가 이루어진다. 그 외에, 정적 최대 토크의 매칭은 예를 들어 부품 보호 메커니즘을 통한 동적 최대 토크의 제한이 존재하는 경우에도 실행될 수 있다.
본 발명의 일 개선예에 따라, 보정항은 정적 결과 최대 토크가 동적 최대 토크에 가까워지고 이에 근사되도록 보정항 매칭을 통해 변화된다. 보정항을 올바른 값으로 만들기 위해, 보정항은 보정항 매칭에 의해 매칭된다. 이러한 매칭은 동적 최대 토크와 다른 정적 결과 최대 토크의 특성이 고려됨으로써 검사되며, 동적 최대 토크는 기준으로서 작용한다. 보정항의 변화는 보정항 매칭 스칼라, 보정항 매칭 벡터 및/또는 보정항 함수에 의해 작용함으로써 실행될 수 있으며, 이러한 보정항은 측정되거나 연산된 하나 또는 복수의 변수에 의해 정의된다.
본 발명의 일 개선예에 따라, 보정항 매칭은 연소실이 최대 충전 상태인 내연 기관의 작동이 검출되는 경우에 실행된다. 최대 충전 상태인 내연 기관이 작동되는 경우, 동적 최대 토크 및 정적 결과 최대 토크가 같아야 하는 조건이 적용된다. 최대 충전 상태에서 내연 기관이 작동됨을 보정항 매칭이 감지하는 경우, 보정항은 동적 최대 토크 및 정적 결과 최대 토크가 같도록 매칭된다.
본 발명의 일 개선예에 따라, 최대 충전 상태에서 내연 기관의 작동은 내연 기관의 스로틀 밸브의 위치에 의해 검출된다. 스로틀 밸브의 위치는 내연 기관 내로의 공기 유동량에 대한 간섭을 허용한다. 스로틀 밸브가 거의 개방되거나 완전히 개방되는 경우, 높은 공기 유동량에 의해 최대 충전 상태가 설정된다. 추가로 흡기관 압력, 터보 시스템의 과급압, 과급압의 제한 범위가 최대 충전 상태에서 내연 기관을 작동하기 위한 지표로서 사용될 수 있다. 또한 상기 유형의 지표로서는 예를 들어 많은 분사량에 의한 높은 에너지가 배기 가스 내에 존재하는 시간 간격도 적용되는데, 이는 이어서 터보 시스템의 과급압의 추가 상승과 이에 따른 충전 상태의 상승이 기대될 수 없기 때문이다.
본 발명의 일 개선예에 따라, 최대 충전 상태에서 내연 기관의 작동을 확실히 검출하기 위해서 지연 시간이 기다려진다. 상응하는 지표의 검출에 따라 최대 충전 상태가 기대되는 경우에는, 매칭이 실행되기 이전에 최대 충전 상태가 완전히 형성되어 이의 작용이 실제로 발휘될 때까지 지연 시간이 기다려질 때가 바람직하다.
본 발명의 일 개선예에 따라, 보정항 매칭은 결정된 동적 최대 토크보다 정적 결과 최대 토크가 작은 경우 실행된다. 이러한 상태는 필요한 조건을 위반하기 때문에 측정 에러 또는 결정 에러가 문제이며, 이러한 에러는 정적 결과 최대 토크가 동적 최대 토크와 같아질 때까지 정적 결과 최대 토크가 상승됨으로써 보상될 수 있다. 이 경우, 이러한 조건의 위반이 예상될 수 있을 때 보정항 매칭도 이미 실행될 수 있다.
본 발명의 일 개선예에 따라, 본 발명은 하이브리드 구동 장치에서 적용된다. 신뢰 가능하고 모순되지 않는 정적 최대 토크 및 동적 최대 토크에 의해, 차량 개회로 제어의 조율, 특히 하이브리드 차량의 개회로 제어의 조율이 최적화되는데, 이는 개별 구동 장치에 따른 전체 토크 요건의 최적화된 분배가 실행될 수 있기 때문이다.
또한, 특히 상술한 방법을 실행하기 위해 사용되는 내연 기관, 즉 정적 최대 토크의 값과 동적 최대 토크의 값이 결정되는 내연 기관이 제공된다. 이러한 내연 기관은 결정된 정적 최대 토크, 즉 정적 출력 최대 토크를 결정된 동적 최대 토크보다 크거나 같도록 정적 결과 최대 토크로 변화시키는 매칭 장치를 포함한다.
또한, 특히 상술한 방법을 실행하기 위해 사용되는 차량의 하이브리드 구동 장치, 즉 2개 이상의 상이한 구동 장치, 즉 내연 기관 및 특히 전기 기기를 포함하는 차량의 하이브리드 구동 장치가 제공되며, 이러한 내연 기관을 위해서는 정적 최대 토크 및 동적 최대 토크가 결정된다. 이 경우, 하이브리드 구동 장치는 결정된 정적 최대 토크, 즉 정적 출력 최대 토크를 결정된 동적 최대 토크보다 크거나 같도록 정적 결과 최대 토크로 변화시키는 매칭 장치를 포함한다.
본 발명의 실시예는 도면에 의해 구체적으로 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 실시예의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 실시예의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 1에는 정적 최대 토크를 매칭시키기 위한 본 발명에 따른 방법의 일 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예는 전자 스로틀 밸브를 구비한 도시되지 않은 가솔린 흡기 엔진과 관련되며, 스캔 시스템을 바탕으로 개별 스캔 단계에서 주기적으로 진행되는 연산 규칙(1)으로 구성된다. 이 경우, 스캔 단계(k)에서는 주기 지속 시간(T)에 의해, 연산되는 값들이 저장되어 후속하는 스캔 단계(k+1)에서 사용된다. 이는 선행하는 스캔 단계(k-1)에서 연산된 후 저장된 값들이 현재 스캔 단계(k)를 위해 유효한 값들을 연산하기 위해 사용될 수 있도록 한다. 연산 규칙(1)은 화살표(2)를 따라 특성 곡선(3)에 안내되는 회전수(n)를 얻는다. 특성 곡선(3)은 교차점(4)에 전달되는 정적 최대 토크(trqStatMaxRaw)를 결정한다. 이러한 교차점(4)으로부터 정적 최대 토크(trqStatMaxRaw)는 화살표(7 및 8)를 따라 한편으로는 뺄셈 연산자(5)에, 다른 한편으로는 덧셈 연산자(6)에 전달된다. 뺄셈 연산자(5)에는 화살표(9)를 따라, 결정된 동적 최대 토크(trqDynMax)가 안내되고, 이러한 동적 최대 토크로부터는 뺄셈 연산자(5)에서 정적 최대 토크(trqStatMaxRaw), 즉 정적 출력 최대 토크가 감해진다. 이로부터 뺄셈 연산자(5)에서는 화살표(10)를 따라 최대값 연산자(11)에 전달되는 제1 사전 보정값(trqStatDeltaRaw1)이 얻어진다. 또한 연산 규칙(1)에는 화살표(12)를 따라, 선행하는 스캔 단계(k-1)의 보정항[trqStatDelta(k-1)]이 안내된다. 화살표(12)는 교차점(13)에 안내되고, 이러한 교차점으로부터 화살표(14)는 전환 블록(15)에 안내되고, 화살표(16)는 뺄셈 연산자(17)로 연장된다. 또한 뺄셈 연산자(17)에는 화살표(18)를 따라 보정 매칭항(trqDeltaGrad_C)이 안내된다. 뺄셈 연산자(17)는 보정값[trqStatDelta(k-1)]으로부터 보정 매칭항(trqDeltaGrad_C)을 뺄셈하여 결과를 화살표(19)를 따라 전환 블록(15)에 전달한다. 상대적 스로틀 밸브 위치(rDk)는 화살표(20)를 따라 비교 블록(21)에 전달되며, 이 비교 블록은 추가로 화살표(22)를 따라 상수값(23)을 얻는다. 비교 블록(21)은 화살표(24)를 따라 2진수의 매칭 사전 신호(bAdaptRaw)를 시간 지연 연산자(25)에 전달한다. 시간 지연 연산자(25)는 2진수의 매칭 사전 신호(bAdaptRaw)를 지연시키고, 이를 통해 화살표(26)를 따라 전환 블록(15)에 전달되는 2진수의 매칭 신호(bAdapt)를 발생시킨다. 2진수의 매칭 신호(bAdapt)에 따라 전환 블록(15)은 스위칭되어, 화살표(27)를 따라 상응하는 제2 사전 보정값(trqStatDeltaRaw2)을 최대값 연산자(11)에 제공한다. 최대값 연산자(11)는 2개의 사전 보정값들(trqStatDeltaRaw1 및 trqStatDeltaRaw2) 중 더 큰 사전 보정값을 선택하여, 이를 보정값(trqStatDelta)으로서 화살표(28)를 따라 덧셈 연산자(6)에 전달한다. 덧셈 연산자(6)에서 보정값(trqStatDelta)은 정적 최대 토크(trqStatMaxRaw)와 함께 정적 결과 최대 토크(trqStatMax)로 합산된다. 따라서, 정적 결과 최대 토크(trqStatMax)를 결정하기 위한 연산 규칙(1)은 가솔린 엔진의 현재 회전수(n)를 기초로 정적 최대 토크(trqStatMaxRaw)를 결정하여 이를 보정값(trqStatDelta)과 더하는 특성 곡선(3)으로 구성된다. 특성 곡선(3)의 데이터 제공은 검사대에서 사전에 결정된다. 보정값(trqStatDelta)을 위한 제1 사전 보정값(trqStatDeltaRaw1)은 연산 규칙(1) 밖에서 예를 들어 측정 신호에 의해 이미 결정된 동적 최대 토크(trqDynMax)로부터 연산된다. 제2 사전 보정값(trqStatDeltaRaw2)은 보정항 매칭(29) 내에서 시점(k)에 대해 연산된다. 우선 상대적 스로틀 밸브 위치(rDk)는 비교 블록(21) 내에서 상수값(23)과 비교된다. 상대적 스로틀 밸브 위치(rDk)가 상수값(23)보다 큰 경우, 2진수의 매칭 사전 신호(bAdaptRaw)는 "bAdaptRaw=true"로 설정되어 블록(25)에서 특정 시간 간격에 대해 지연된다. 시간 지연 연산자(25)에 의해 발생된 2진수의 매칭 신호(bAdapt)는 보정항 매칭(29)을 개회로 제어하며, 이로부터 2진수의 매칭 신호(bAdapt)가 "bAdapt=true"로 변화할 때 내연 기관의 현재 충전 상태는 최대 충전 상태에 상응하게 된다. 이 경우, 현재 스캔 단계(k)에서 보정값(trqStatDelta)이, 선행하는 스캔 단계(k-1)에서 유효한 보정값[trqStatDelta(k-1)]으로부터 연산됨으로써 보정항 매칭(29)은 이러한 보정값을 변화시킨다. 현재 충전 상태가 최대 충전 상태에 상응하도록 "bAdapt = true"인 2진수의 매칭 신호(bAdapt)에 의해 사전 설정되는 경우, 시점(k)에서는 하기식이 사전 보정값[trqStatDeltaRaw2(k)]에 적용된다.
trqStatDeltaRaw2(k) = trqStatDelta(k-1) - trqDeltaGrad_C
이 경우, 선행하는 스캔 단계(k-1)에서 유효한 보정값[trqStatDelta(k-1)]은 보정 매칭항(trqDeltaGrad_C)으로 감소된다. 제2 사전 보정값(trqStatDeltaRaw2)이 형성된 다음, 최대값 연산자(11)에서 제1 사전 보정값(trqStatDeltaRaw1)과 제2 사전 보정값(trqStatDeltaRaw2)은 서로 비교되고, 더 큰 값은 보정값(trqStatDelta)으로서 덧셈 연산자(6)로 전달되어, 여기서 이러한 값은 정적 최대 토크(trqStatMaxRaw)와 더해지고, 이로부터 정적 결과 최대 토크(trqStatMax)가 얻어진다. 도시된 실시예에서는 보정 매칭항(trqDeltaGrad_C)에 대해 0.5Nm의 값이 사전 설정된다. 스캔 주기 지속 시간(T)이 10ms일 때, 이로부터 -50Nm/s의 증감도를 갖는 보정값(trqStatDelta)의 감소가 얻어진다. 보정값(trqStatDelta)은 이러한 증감도로 제1 사전 보정값(trqStatDeltaRaw1)에 접근한다. 최대값 연산자(11)에 의해, 보정값(trqStatDelta)은 제1 사전 보정값(trqStatDeltaRaw1)보다 더 작아질 수 없다. 이에 따라, 보정항 매칭이 활성화될 때 정적 결과 최대 토크(trqStatMax)는 동적 최대 토크(trqDynMax)에 반대로 진행된다. 이 경우, 정적 결과 최대 토크(trqStatMax)가 동적 최대 토크(trqDynMax)보다 더 낮은 경우는 배제된다. 따라서, 최대값 연산자(11) 내에서는 시점(k)에서 하기식이 보정값[trqStatDelta(k)]에 적용된다.
trqStatDelta(k) = MAX[trqStatDelta(k-1) - trqDeltaGrad_C, trqStatDeltaRaw1(k)]
"bAdapt = false"로 보정항 매칭(29)이 활성화되지 않을 때, 최대값 연산자(11) 내에서는 하기식이 적용된다.
trqStatDelta(k) = MAX[trqStatDelta(k-1), trqStatDeltaRaw1(k)]
따라서, 보정값(trqStatDelta)은 이전 값으로 유지되거나 제1 사전 보정값을 따른다. 이에 의해, 정적 결과 최대 토크(trqStatMax)는 동적 최대 토크(trqDynMax)보다 더 작을 수 없다. 보정값(trqStatDelta)을 일정하게 얻음으로써, 활성화된 보정항 매칭(29)을 수반한 스캔 단계(k)의 결과는 활성화된 보정항 매칭(29)을 수반하지 않은 스캔 단계(k)에도 영향을 미치게 된다. 보정항 매칭(29)이 반복되어 활성화될 때, 이상적인 경우에는 단지 적게 보정되어야 하는 유리한 시작값이 이미 존재한다.
도 2 및 도 3에는 도 1의 실시예의 측정 결과가 도시되어 있다. 도 2에는 데카르트 좌표계(cartesian coordinate system)(30)를 통해 보정값(trqStatDelta), 스로틀 밸브 위치(rDk), 동적 최대 토크(trqDynMax), 정적 최대 토크(trqStatMaxRaw), 및 정적 결과 최대 토크(trqStatMax)의 신호의 시간 특성 곡선이 도시되어 있다. 또한 데카르트 좌표계(30) 하부에는 2진수의 신호(bAdapt)의 시간 특성 곡선을 도시하는 추가 좌표계(32)가 도시되어 있다. 도 3의 데카르트 좌표계(31)에는 내연 기관의 회전수(n)가 도시되어 있다. 입력 변수인 스로틀 밸브 위치(rDk), 동적 최대 토크(trqDynMax), 및 현재 회전수(n)는 실제 차량에서 결정되었다. 측정을 시작하기 위해, 보정값(trqStatDelta)은 0Nm로 초기화되지만, 이미 제1 보정항 매칭 단계(33)에서 신속하게 최적값(35)을 향해 진행된다. 이러한 매칭 단계(33) 이후에 값(35)이 일정하게 유지됨으로써, 차후의 제2 보정항 매칭 단계(34)를 위해 이미 유리한 시작값이 존재하며, 이에 의해 보정값(trqStatDelta)은 제2 보정항 매칭 단계(34) 동안 미미하게만 변화할 뿐이다. 도 1의 특성 곡선(3)의 데이터 제공 및 이에 따른 정적 최대 토크(trqStatMaxRaw)는 특히 본 발명에 따른 방법의 효과가 양호하게 나타날 수 있도록 선택되어 있다. 특성 곡선(3)에 의해 회전수의 함수 관계가 최적으로 측정되지 않기 때문에 보정값(trqStatDelta)의 매칭이 실행된다.
본 실시예는 본 발명의 대안적인 일 실시예에서 스칼라 보정값(trqStatDelta) 대신에 보정 벡터가 사용됨으로써 향상될 수 있다. 이 경우, 보정 벡터의 개별 벡터 요소들은 측정되거나 연산된 입력 변수의 개별 지지점에 할당된다. 보정 벡터는 예를 들어 현재 회전수(n)를 통해 정의될 수 있으며, 벡터 요소에 각각 할당된 회전수 지지점은 1000rpm, 2000rpm, ..., 6000rpm에 대해 존재한다. 이 경우, 현재 회전수(n)에 할당된 보정값(trqStatDelta)은 가장 먼저 위치하는 2개의 회전수 지지점들의 할당된 벡터 요소들로부터 선형적 보간을 통해 연산된다. 현재 회전수(n)에 할당된 보정값(trqStatDelta)의 변화는 가중되어, 가장 먼저 위치하는 2개의 회전수 지지점들의 벡터 요소들에 분배된다. 또한, 다차원 보정 벡터도 가능하며, 개별 차원들은 개별 입력 변수들에 할당된다. 또한 본 실시예에서는 덧셈 보정값이 나타나며, 곱셈 보정 계수 또는 다항식도 가능하다.
터보 디젤 엔진에서 보정항 매칭은 사전 설정된 시간 간격에 대해 설정 토크가 동적 최대 토크(trqDynMax)에 가깝게 사전 설정되어 있을 때 실행될 수 있으므로, 배기 가스 내의 높은 에너지 및 높은 분사량이 제시된다. 이 경우, 터보 시스템 회전수 또는 과급압의 추가 상승과 이에 따른 충전 상태의 추가 상승이 기대될 수 없다. 대안적으로, 과급압의 폐회로 제어가 과급압과 이에 따른 충전 상태를 제한하는 경우 보정항 매칭이 실행될 수 있다.
필요한 경우, 내연 기관의 특정 작동 상태에서의 정적 최대 토크의 매칭 및/또는 보정항 매칭은 매칭 에러를 방지하기 위해 차단될 수 있다. 이는 예를 들어 내연 기관의 회전수 변화가 심할 때 고려될 수 있다.

Claims (14)

  1. 정적 최대 토크 및 동적 최대 토크가 결정되는 내연 기관을 작동하기 위한 방법에 있어서,
    결정된 정적 최대 토크는 정적 출력 최대 토크이며, 상기 정적 출력 최대 토크는 결정된 동적 최대 토크보다 크거나 같도록 매칭을 통해 정적 결과 최대 토크로 변화되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 정적 최대 토크와 동적 최대 토크 중 어느 하나 또는 이 두 가지 토크 모두는 하나 이상의 변수와 하나 이상의 특성 곡선(3) 중 어느 하나 또는 이 둘 모두로 구성된 모델에 의해 각각 결정되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 정적 최대 토크를 결정하기 위해 변수로서 내연 기관의 회전수, 내연 기관의 하나 이상의 연소실의 충전 상태, 내연 기관의 점화 장치의 점화 각도, 연료량, 분사량, 연소실 내의 연료 분배, 연료 품질, 공기비 중 어느 하나 또는 이들의 하나 이상의 임의의 조합이 사용되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 작동 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 동적 최대 토크를 결정하기 위해 변수로서 내연 기관의 회전수, 내연 기관의 연소실의 충전 상태, 내연 기관의 점화 장치의 점화 각도, 연료량, 분사량, 연소실 내의 연료 분배, 연료 품질, 공기비 중 어느 하나 또는 이들의 하나 이상의 임의의 조합이 사용되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 작동 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 특성 곡선(3)이 사용되며, 상기 특성 곡선(3)은 하나 이상의 변수를 통해 정적 최대 토크와 동적 최대 토크 중 어느 하나 또는 이 두 가지 토크 모두를 기술하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 작동 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 매칭을 위해 정적 출력 최대 토크에는 정적 결과 최대 토크를 얻기 위한 하나 이상의 보정항이 작용하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 작동 방법.
  7. 제6항에 있어서, 보정항은 정적 결과 최대 토크가 동적 최대 토크에 가까워지거나 근사되도록 보정항 매칭을 통해 변화하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 작동 방법.
  8. 제7항에 있어서, 보정항 매칭은 연소실이 최대 충전 상태인 내연 기관의 작동이 검출되는 경우에 실행되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 작동 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최대 충전 상태에서 내연 기관의 작동은 내연 기관의 스로틀 밸브의 위치에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 작동 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최대 충전 상태에서 내연 기관의 작동을 확실히 검출하기 위해서는 지연 시간이 기다려지는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 작동 방법.
  11. 제7항에 있어서, 보정항 매칭은 결정된 동적 최대 토크보다 결정된 정적 결과 최대 토크가 작은 경우 실행되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 작동 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방법은 하이브리드 구동 장치에서 적용되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 작동 방법.
  13. 정적 최대 토크의 값과 동적 최대 토크의 값이 결정되는, 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 실행하기 위한 내연 기관에 있어서,
    상기 내연 기관은 정적 출력 최대 토크인 결정된 정적 최대 토크를 결정된 동적 최대 토크보다 크거나 같도록 정적 결과 최대 토크로 변화시키는 매칭 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  14. 2개 이상의 상이한 구동 장치, 즉 내연 기관 및 전기 기기를 포함하는, 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 실행하기 위해 사용되는 차량의 하이브리드 구동 장치이며, 상기 내연 기관을 위해서는 정적 최대 토크 및 동적 최대 토크가 결정되는, 차량의 하이브리드 구동 장치에 있어서,
    상기 하이브리드 구동 장치는 정적 출력 최대 토크인 결정된 정적 최대 토크를 결정된 동적 최대 토크보다 크거나 같도록 정적 결과 최대 토크로 변화시키는 매칭 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량의 하이브리드 구동 장치.
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