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KR102021249B1 - 크랭크 각도 측정에 관한 오프셋을 결정하는 방법 및 제어 시스템 - Google Patents

크랭크 각도 측정에 관한 오프셋을 결정하는 방법 및 제어 시스템 Download PDF

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KR102021249B1
KR102021249B1 KR1020187005300A KR20187005300A KR102021249B1 KR 102021249 B1 KR102021249 B1 KR 102021249B1 KR 1020187005300 A KR1020187005300 A KR 1020187005300A KR 20187005300 A KR20187005300 A KR 20187005300A KR 102021249 B1 KR102021249 B1 KR 102021249B1
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바르실라 핀랜드 오이
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Abstract

본 발명은 내연 피스톤 기관 (10) 의 실린더 (12) 와 관련하여 크랭크 각도 측정에 관한 오프셋 (38) 을 결정하는 방법에 관한 것으로, 본 방법에서, 기관 (10) 이 회전되고 실린더 내의 연료 연소가 억제되며, 표시된 평균 유효 압력에 대한 기준값이 결정되고, 실린더의 모든 가스 교환 밸브가 폐쇄 상태로 유지되는 동안 크랭크 각도의 범위에 걸쳐 실린더 내 표시 평균 유효 압력의 적분값이 결정되고, 피스톤의 사점은 상기 범위내에 위치하고, 표시 평균 유효 압력의 결정된 적분값 및 표시 평균 유효 압력에 대한 기준값에 기초하여 크랭크 각도 위치 오프셋 값이 결정된다.

Description

크랭크 각도 측정에 관한 오프셋을 결정하는 방법 및 제어 시스템
본 발명은 내연 기관의 실린더와 관련하여 크랭크 각도 측정에 관한 오프셋을 결정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 내연 피스톤 기관의 실린더와 관련하여 크랭크 각도 측정에 관한 오프셋을 결정하는 제어 시스템에 관한 것이다.
내연 피스톤 분야의 환경 문제는 그 분야에서의 개발에 있어서 점점 더 중요한 역할을 하고 있다. 현재의 규제 및 기대에 대한 엄격한 요구는 기관의 작동을 위한 정확한 제어 시스템의 사용을 요구한다. 정확한 제어 시스템을 제공하기 위해서는 제어의 피드백으로서 기관 상황에 대한 신뢰할 수 있는 정보가 필요하다.
내연 기관과 관련된 가장 중요한 연소 파라미터 중 하나는 표시된 평균 유효 압력 (IMEP) 이다. 종종 IMEP 는 실린더 압력의 측정에 기초하여 실린더 식으로 계산된다.
미국 특허 제 4944271호 에는 내연 기관의 연소를 제어하는 제어 장치가 개시되어있다. 이 제어 장치는 점화 타이밍 및 공연비와 같은 특정 구동 제어 파라미터에 기초하여 연소를 제어하여 특정 연소 파라미터의 값 및 변동 범위를 구동 성능 면에서 최적화한다. 내연 기관에서 연소 프로세스를 제어하는데 사용되는 연소 파라미터는 예컨대 최대 연소 압력, 최대 연소 압력을 달성할 때의 크랭크 각도, 연소 압력의 최대 상승 속도 및 표시된 평균 유효 압력을 포함한다. 이들 연소 파라미터는 압력 센서에 의해 검출되는 기관의 실린더 내의 압력 프로파일에 기초하여 제어장치에 의해 결정된다.
압력 센서는 기관에 직접 부착되기 때문에, 상당한 온도 변화를 겪고, 그 결과 시간 경과에 따라 열화하는 경향이 있다. 이를 고려할 때, 초기 불안정성뿐만 아니라, 센서에 의한 압력의 정확한 검출은 실제로 번거롭다.
미국 특허 제 4944271 호에는, 크랭크가 크랭크 각도 센서에 의해 검출되는 상사점 위치에 있을 때에 압력 감지 수단에 의해 검출되는 실린더 내의 압력을 기관의 압축비와 매니폴드 압력 센서에 의해 검출되는 매니폴드 압력의 곱과 비교하여 결정되는 압력 감지 수단의 오프셋에 의해 압력 측정을 보정하는 방식이 개시되어 있다. 온도의 영향을 보상하기 위한 추가 절차가 또한 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 성능이 종래 기술의 해결책에 비해 상당히 개선된 내연 기관 피스톤 기관에 따라 그 기관의 실린더와 관련하여 크랭크 각도 측정에 관한 오프셋을 결정하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한 종래 기술의 해결책과 비교하여 성능을 현저히 향상시키는, 내연 피스톤 기관의 실린더와 관련하여 크랭크 각도 측정에 관한 오프셋을 결정하기 위한 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 독립항 및 본 발명의 다른 실시 형태를 더 상세하게 설명하는 다른 청구항에서 개시된 바와 같이 실질적으로 충족될 수있다.
내연 피스톤 기관에 따라 그 기관의 실린더와 관련하여 크랭크 각도 측정에 관한 오프셋을 결정하는 방법을 실행하는 경우,
- 기관이 회전되고 실린더 내의 연료 연소가 억제되고,
- 표시 평균 유효 압력의 기준값이 결정되며,
- 실린더의 연소실이 폐쇄되어 있는 동안 크랭크 각도의 범위에 걸쳐 실린더 내의 표시 평균 유효 압력의 적분 값이 결정되고, 피스톤의 사점 위치가 상기 범위 내에서 대칭적으로 위치되며,
- 표시 평균 유효 압력의 결정된 적분 값 및 표시 평균 유효 압력에 대한 기준값에 기초하여 크랭크 각도 위치 오프셋 값이 결정된다.
크랭크 각도 위치 오프셋 값은 실제 IMEP 값을 정의하는 정밀도를 증가시켜 내연기관의 연소 프로세스의 제어를 더욱 향상시킬 수 있도록 한다. 특히 실린더 압력 센서들의 동역학 사이의 차이점을 해결할 수 있다.
실린더 내의 연료 연소를 억제하는 단계는 연료 연소의 중단을 능동적으로 제어하거나, 본원에서 후술 하는 바와 같이 연소가 일어나지 않는 기관 사이클 단계를 이용하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 이 방법은 크랭크 각도 위치 오프셋 값이 크랭크 각도 위치 측정값의 보정을 위해 사용되도록 크랭크 각도 위치 측정을 캘리브레이션하는데 사용된다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 이 방법은 실린더 압력 측정에서 위치 오프셋을 진단하는데 사용된다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 사점 위치는 상사점 위치이고 이 방법 중에는 실린더에 연료 공급 및/또는 연소 개시가 억제된다.
사점 위치가 상사점 위치일 때, 기관의 정지 과정이지만 엔진이 그의 관성때문에 여전히 회전하는 동안에 이 방법이 실행될 수 있다. 이 경우 특별한 장치가 필요하지 않다. 상사점은 압축 및 파워 행정 중 또는 사이에 있는 것이 바람직 하다.
실린더의 연소실은 실린더의 모든 가스 교환 밸브가 폐쇄 상태로 유지될 때 4행정 기관에서 폐쇄된다. 연소실은 실린더의 측벽, 실린더의 상부 벽 또는 실린더 헤드 및 피스톤의 상부에 의해 제한되는 공간이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 사점 위치는 하사점 위치이고 실린더의 모든 흡기 밸브는 폐쇄되어, 이 방법 동안 모든 가스 교환 밸브가 폐쇄 상태로 유지된다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 실린더 내의 표시 평균 유효 압력의 적분값은 아래 식을 사용하여 결정된다:
Figure 112018018768362-pct00001
여기서, IMEP = 표시 평균 유효 압력의 적분값
θ1 = 크랭크 각도 범위의 시작 각도
θ2 = 크랭크 각도 범위의 끝 각도
Figure 112018018768362-pct00002
= 기관이 크랭크 각도 θ1 에서 θ2 까지 회전할 때 피스톤이 지나는 실린더의 부피
p = 실린더 내부 압력
Figure 112018018768362-pct00003
= 실린더 부피의 도함수
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 시작 각도과 끝 각도 사이의 크랭크 각도 범위는 사점 위치에 대해 대칭이다. 이런 식으로, 표시 평균 유효 압력에 대한 기준값이 0 이므로 오프셋 값을 쉽게 결정 할 수 있다.
사점 위치가 상사점 위치인 경우, 각도 범위의 시작 각도 (θ1) 은 상사점 이전 180도 이하이고, 각도 범위의 끝 각도 (θ2) 은 상사점 이후 180도 이하이다. 본 발명의 특정 실시 형태에 따르면, 각도 범위의 시작 각도 (θ1) 은 상사점 이전 100도 이하이고, 각도 범위의 끝 각도 (θ2) 은 상사점 이후 100도 이하이다.
사점 위치가 하사점 위치인 경우, 각도범위의 시작 각도 (θ1) 은 하사점 이전 100도 이하이고, 각도범위의 끝 각도 (θ2) 은 상사점 이후 100도 이하이다. 하사점 위치는 흡기 및 압축 행정 중 또는 사이에 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 성능이 상당히 개선된 장치를 제공한다. 통상적으로 위치 캘리브레이션, 즉 실린더 압력과 실린더 부피 간의 위상 동기화는 플라이휠의 위치에 따라 행해지나, 이러한 캘리브레이션은 어느 정도만 정확하다. 캘리브레이션에 영향을 미칠 수 있는 다른 인자들은 예를 들면 측정 시스템에서의 측정 지연이다. 본 발명에 의해 정확도가 상당히 개선될 수 있다.
이하에서, 본 발명은 예시적인 개략적인 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 내연 피스톤 기관의 제어 시스템을 도시한다.
도 2 는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 내연 기관의 제어 시스템을 도시한다.
도 3 은 본 발명의 작동 예를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 다른 작동 예를 도시한다.
도 1 및 도 2 는 내연 피스톤 기관 (10) 과 관련된 본 발명의 실시 형태에 따른 제어 시스템을 개략적으로 도시한다. 기관 (10) 은 기관의 실린더 중 하나만을 참조하여 매우 단순화된 방법으로 도시되어 있다. 본 발명은 기관의 연소 제어 시스템과 관련하여 크랭크 각도 측정에 관한 오프셋을 결정하기 위한 방법 및 제어 시스템을 제공하며, 이는 기관의 보다 정확한 제어를 제공하는데 사용될 수 있다.
알려진 바와 같이, 엔진의 주요 구성요소는 하나 이상의 실린더 (12) 와 실린더 (12) 내에서 왕복 운동 하도록 배열된 한 피스톤 (14) 이다. 실린더 (12) 에서의 가스 교환은 적어도 하나의 흡기 밸브 (24) 및 적어도 하나의 배기 밸브 (22) 를 포함하는 가스 교환 밸브 (22, 24) 에 의해 제어된다. 각각의 피스톤 (14) 은 커넥팅로드 (18) 에 의해 크랭크 샤프트 (16) 에 연결된다. 따라서, 부품의 기계적 치수는 연소실 (20) 의 기하 형상을 결정하고 또한 피스톤이 상사점과 하사점 사이를 이동할 때 피스톤이 지나는 부피를 규정한다.
기관 (10) 의 연소 제어 시스템과 관련하여 크랭크 각도 측정에 관한 오프셋을 결정하기 위한 제어 시스템 (11) 은 실린더 (12) 의 연소실 (20) 내의 압력을 측정하고 압력신호를 제공하도록 구성된 실린더 압력 센서 (26) 를 포함한다. 제어 시스템에는 크랭크 샤프트 (16) 의 위치를 나타내는 신호를 제공하는 크랭크 샤프트 위치 센서, 즉 크랭크 각도 센서 (28) 가 또한 제공되어 있다.
나아가, 제어 시스템에는 크랭크 각도 센서 (28) 로부터 크랭크 샤프트 (16) 의 위치를 나타내는 신호를 수신하도록 구성된 실린더 부피 결정 유닛 (30) 이 제공된다. 실린더 부피 결정 유닛 (30) 은 위치 신호를 각각의 실린더 부피로 변환하는 실행 가능한 명령을 포함한다. 이는 명령들에 속하는 수치 계산을 위한 소정의 룩업 테이블 또는 함수에 기초할 수 있다. 실린더 부피 결정 유닛 (30) 은 각각의 크랭크 각도에서 실린더의 부피를 나타내는 신호를 제공하도록 구성된다.
제어 시스템 (11) 은 또한 이하에서 IMEP-유닛으로 불리는 표시 평균 유효 압력 (IMEP) 결정 유닛 (32) 을 포함한다. IMEP-유닛 (32) 은 실린더 압력 센서 (26) 에 연결되고 실린더 압력 센서 (26) 로부터 압력 신호를 수신하도록 되어 있다. IMEP-유닛 (32) 은 또한 실린더 부피 결정 유닛 (30) 에 연결되고, 실린더 부피를 나타내는 신호를 수신하도록 되어 있다. IMEP-유닛 (32) 은 또한 크랭크 각도 센서 (28) 에 연결되고 크랭크 각도 센서 (28) 로부터 크랭크 샤프트 (16) 의 위치를 나타내는 신호를 수신하도록 되어 있다. IMEP-유닛 (32) 에는 실린더 (12) 내의 표시 평균 유효 압력의 적분값을 결정하기 위한 실행 가능한 명령이 제공된다. 특히, 명령은 아래 식을 사용하여 표시 평균 유효 압력의 적분값을 결정하는 명령을 포함한다:
Figure 112018018768362-pct00004
여기서, IMEP = 표시 평균 유효 압력의 적분값
θ1 = 크랭크 각도 범위의 시작 각도
θ2 = 크랭크 각도 범위의 끝 각도
Figure 112018018768362-pct00005
= 기관이 크랭크 각도 범위 θ1 에서 θ2 에 걸쳐 회전할 때 피스톤이 지나간 실린더의 부피, 실린더 부피 결정 유닛 (30) 으로부터 획득 가능함
p = 실린더 내부 압력, 실린더 압력센서 (26) 로부터 획득 가능함
Figure 112018018768362-pct00006
= 실린더 부피의 도함수.
제어 시스템은 제어기 유닛 (36) 및 설정 포인트 유닛 (34) 을 또한 포함한다. 설정 포인트 유닛 (34) 은 제어기 유닛 (36) 에 대한 기준값을 제공하도록 구성된다. 제어기 유닛 (36) 은 설정 포인트 유닛 (34) 및 IMEP-유닛 (32) 에 연결된다. 제어기 유닛 (36) 은 IMEP-유닛 (32) 으로부터 표시 평균 유효 압력의 적분 값 및 설정 포인트 유닛 (34) 에 의해 제공된 기준값을 수신하도록 구성된다. 제어기 유닛 (36) 에는 그 출력 (38) 으로서 크랭크 각도 위치 오프셋 값을 제공하기 위해 실행 가능한 명령이 제공된다. 설정 포인트 유닛에 의해 제공된 기준값은 주어진 크랭크 각도 범위에 대한 표시 평균 유효 압력의 목표 적분값을 나타내고, IMEP-유닛 (32) 으로부터의 표시 평균 유효 압력의 적분값은 기관으로부터의 피드백 값을 나타낸다.
도 1 은 피스톤이 상사점 위치를 통과하는 크랭크 각도 범위에 관한 오프셋을 결정하기 위한 제어 시스템 (11) 을 나타낸다. 피스톤이 상사점을 통과할 때 제어 시스템을 사용하기 위해, 제어 시스템은 오프셋의 결정 중에 실린더 (12) 로의 연료 유입을 불허하는 명령을 제공받는다. 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, IMEP-유닛 (32) 은 IMEP-유닛으로부터 연료 분사기 (23) 까지 연장되는 라인 (33) 에 의해 도시된 출력 신호를 제공하도록 되어 있고, 이에 기초하여 기관의 연소 제어 시스템 (도시 안됨) 은 연소실로의 연료 유입 및/또는 연소실에서의 점화를 누락시킨다. 이는 해당 사이클 동안 연료를 분사하지 않도록 연료 인젝터 (23) 를 제어함으로써 달성될 수도 있다. 따라서, 본 방법을 실시할 때, 실린더에 연료를 공급하는 것 및/또는 연소를 개시하는 것이 억제된다.
기관을 정지시키기 위해 연료 승인이 중단되었지만 기관이 관성 때문에 여전히 회전하는 중에 이 방법을 수행하는 것도 고려할 수 있다. 따라서, 오프셋의 결정은 흡기 밸브 (24) 및 배기 밸브 (22) 가 동시에 폐쇄된 동안에 수행되고 상기 방법 중에 어떠한 연소도 일어나지 않고/거나 연료의 연소가 불가능하다.
도 2 는 피스톤이 하사점 위치를 통과하는 크랭크 각도 범위에 관한 오프셋을 결정하는 제어 시스템 (11) 을 나타낸다. 본 발명의 제 1 실시 형태에 따르면, 피스톤이 하사점을 통과할 때 제어 시스템을 사용하기 위해, 제어 시스템은 흡기 밸브 (24) 를 폐쇄하고 오프셋을 결정하는 동안에 폐쇄된 흡기 밸브 (24) 를 유지하는 명령을 제공받는다. 이제 실린더 (12) 는 흡기-압축 행정 단계에 있고, 배기 밸브(들) (22) 는 어느 경우이든 가스 교환 밸브의 정상 제어에 기초하여 폐쇄된다. 본 발명의 이 실시 형태에 따르면, IMEP-유닛 (32) 은 IMEP-유닛 (32) 과 흡기 밸브 (24) 제어 시스템 사이에서 연장되는 라인 (33') 으로 도시된 출력신호를 제공하도록 구성되며, 이에 기초하여 기관의 연소 제어 시스템 (도시 안됨) 은 상기방법이 실시되는 동안 흡기 밸브 (24) 가 폐쇄되는 것을 제어한다. 따라서, 오프셋의 결정은 흡기 밸브 (24) 및 배기 밸브 (22), 즉 모든 가스 교환 밸브가 동시에 폐쇄된 동안에 수행되고, 상기 방법 중에 어떠한 연소도 일어나지 않고/거나 연료의 연소가 불가능하다.
본 발명의 제 2 실시 형태에 따르면, 피스톤이 하사점을 통과할 때 제어 시스템을 사용하기 위해, 제어 시스템은 흡기 밸브 (24) 와 배기 밸브 (22) 가 동시에 폐쇄된 동안 오프셋의 결정을 실시하는 명령을 제공받는다. 실린더 (12) 가 흡기-압축 행정의 단계에 있기 때문에, 배기 밸브(들) (22) 는 어떠한 경우에도 가스 교환 밸브의 정상 제어에 기초하여 폐쇄된다. 이 실시 형태에서, 흡기 밸브 (24) 는 다른 이유로 인해 하사점 이전에 조기 폐쇄되고, 밸브(들)가 폐쇄되었다는 정보는 통신라인 (33') 을 통해 IMEP-유닛에 전달되어, 오프셋 값 결정의 개시를 허용하는 신호로서 사용된다.
비록 상사점 부근 및 하사점 부근에서 오프셋 값을 결정하기 위한 실시 형태가 개별적으로 개시된다고 하더라도, 기관에 두 대안을 제공하는 것이 고려될 수 있다. 이 경우, 오프셋 값의 결정은 예를 들어 기관의 작동 환경에 의존하는 수단 중 일방을 사용하여 실시될 수도 있다. 예를 들어, 기관의 고부하에서 실린더에서 실화를 제공하는 것보다 흡기 밸브의 조기 폐쇄가 더 적합하다.
제어 시스템은 이하에 설명된 내연 피스톤 기관의 실린더에 관련하여 크랭크 각도 측정에 관한 오프셋을 결정하는 방법에 개시되는 바와 같이 작동한다. 내연 피스톤 기관의 실린더와 관련하여 크랭크 각도 측정에 관한 오프셋을 결정하는 방법에 다음 단계가 포함된다. 첫째로, 적어도 본 방법의 실시동안 연료 연소가 억제되도록 본 방법이 실시되는 실린더와 적어도 소정의 크랭크 각도 범위에 걸쳐 기관이 회전하거나 기관이 회전하게 되는 것이 필수적이다. 이 방법을 실시하기 위해 표시 평균 유효 압력에 대한 기준값은 설정 포인트 유닛 (34) 에 의해 결정된다. 실린더 내의 표시 평균 유효 압력의 적분값은 연소실이 폐쇄되는, 즉 실린더의 모든 가스 교환 밸브가 폐쇄 상태로 유지되는 크랭크 각도범위에 걸쳐 결정되고 (피스톤의 사점위치가 이 범위 내에 위치됨), 크랭크 각도 위치 오프셋 값은 표시 평균 유효 압력의 결정된 적분값과 표시 평균 유효 압력의 기준값에 기초하여 결정된다.
본 방법의 기본 원리는 도 3을 참조하여 이하 설명된다. 이 경우, 상기 방법은 피스톤의 상사점 (TDC) 이 위치하는 범위에 걸쳐 실행된다. 도 3은 가로축이 도로 나타낸 크랭크 각도 (CA) 를 나타내고, 세로축이 변수들의 정규화된 값을 나타내는 차트를 도시하고, 상기 변수들은 실린더 부피 (42) 의 미분과 상기 방법의 실시중에 연료 연소가 억제되는 실린더 (40.1 , 40.2, 40.3) 내 특정 압력의 세 가지 다른 상황을 나타낸다. 다시 말해, 기관은 이른바 모터구동된다(motered). 예를 들면, 이 범위의 시작 각도 θ1 은 상사점 이전 180도 이고 이 범위의 끝 각도 θ2 는 상사점 이후 180도 이다. 사용된 범위는 연소실이 가스 교환 밸브에 의해 폐쇄되는 한 달라질 수도 있음에 유의해야 한다. 그러나, 범위가 너무 좁으면, 어긋남에 대한 계산의 민감도가 증가한다. 표시 평균 유효 압력의 적분값은 위에 나타난 식에 의해 결정된다.
이 방법은 크랭크 각도 범위가 사점 위치에 대해 대칭인 경우에 실시된다. 이 경우, 시작 크랭크 각도는 끝 크랭크 각도가 사점 위치보다 뒤에 있는 만큼 사점 위치보다 앞에 있고, 기준값은 0이다. 따라서 0 으로부터 표시 평균 유효 압력의 적분값의 편차는 오프셋 상태를 나타낸다. 상기 식은 실린더 압력과 실린더 부피의 미분값의 곱들의 합계로 해석될 수 있으며 압력 (40.1) 과 부피가 같은 위상에 있을 때에만 영(zero)의 IMEP 가 얻어질 수 있다는 것을 알 수 있다. 좌측 (40.2) 으로 압력을 이동시키는 위상 시프트는 음의 IMEP 를 시사하며, 40.3 의 경우에는 반대로 된다.
범위도 또한 다르게 선택될 수 있다. 예를 들어, 범위가 상사점 부근일 때, 기관을 모터구동하는 동안 압축 및 파워행정 단계동안에 4행정 기관의 밸브 타이밍으로 인해 범위가 실질적으로 넓을 수 있다. 적절하게 정확한 계산을 위해 시작 각도 θ1은 적어도 상사점 이전 100도 이고, 범위의 끝 각도 θ2는 적어도 상사점 이후 100도 인 것으로 밝혀졌다.
도 4는 도 3과 유사한 차트를 도시하지만, 여기서는 각도 범위가 4 행정 기관의 흡기-압축 단계동안 실린더의 하사점 (BDC) 부근이다. 가로축은 도로 나타낸 크랭크 각도 (CA) 를 나타내고, 세로축은 실린더 부피 (42) 의 미분 및 실린더 (40.1, 40.2, 40.3) 내 측정 압력의 세가지 상황인 변수들의 정규화된 값을 나타낸다.
이 경우에도 크랭크 각도 범위가 사점 위치에 대해 대칭일 때 상기 방법이 실시된다. 이 경우, 시작 크랭크 각도는 끝 크랭크 각도가 사점 위치보다 뒤에 있는 만큼 사점 위치보다 앞에 있고, 기준값은 0이다. 따라서 0으로부터 표시 평균 유효 압력의 적분값과의 편차는 오프셋 상태를 나타낸다. 상기 식은 실린더 압력과 실린더 부피의 미분값의 곱들의 합계로 해석될 수 있으며, 압력 (40.1) 과 부피가 같은 위상일 때에만 영(zero)의 IMEP 가 얻어질 수 있다. 좌측 (40.2) 으로 압력을 이동시키는 위상 시프트는 음의 IMEP 를 암시하며 40.3 의 경우에는 반대로 된다.
범위도 또한 다르게 선택될 수 있다. 예를 들어, 범위가 하사점 부근에 있을 때, 사용 가능한 범위는 흡기 밸브가 흡기 행정중 열리는데 필요한 시간에 의해 대부분 제한된다. 그러나, 특히 기관이 과급될 때, 하사점 훨씬 이전에 흡기 밸브를 폐쇄할 수 있는데 이 경우에 상승된 충전 압력은 더 짧은 흡기 밸브 개방 시간, 즉 더 빠른 폐쇄 타이밍을 보상한다. 적절하게 정확한 계산을 위해 시작 각도 θ1 은 적어도 하사점 이전 100도 이고, 범위의 끝 각도 θ2 는 적어도 하사점 이후 100도 인 것으로 밝혀졌다. 이 실시 형태에서 사용된 범위는 연소실이 가스 교환 밸브에 의해 폐쇄되는 한 변경될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 그러나 범위가 너무 좁다면 어긋남에 대한 계산의 민감도를 크게 증가시키는 것을 피할 수 없으므로, 흡기 밸브는 실제로 가능한 한 빨리 개방되어야 한다.
본 발명은 현재 가장 바람직한 실시 형태로 간주되는 것들과 관련하여 예로써 설명되었지만, 본 발명이 개시된 실시 형태들에 한정되지 않고, 첨부된 청구항들에서 정의된 바와 같이 그 특징들의 다양한 조합 또는 수정, 및 본 발명의 범위 내에 포함된 몇몇 다른 응용들을 포함하려는 것으로 이해되어야 한다. 상기 한 임의의 실시 형태와 관련하여 언급된 세부사항은 기술적으로 실현 가능한 경우 다른 실시 형태와 관련하여 사용될 수도 있다.

Claims (12)

  1. 내연 피스톤 기관 (10) 의 실린더 (12) 와 관련하여 크랭크 각도 측정에 관한 오프셋 (38) 을 결정하는 방법으로서,
    상기 기관 (10) 이 회전되고, 상기 방법 중에 상기 실린더 내의 연료 연소가 억제되고,
    표시 평균 유효 압력에 대한 기준값이 결정되고 (34) ,
    실린더의 연소실이 폐쇄되는 동안 크랭크 각도 범위에 거쳐 실린더 내 표시 평균 유효 압력의 적분값이 결정되고 (32), 피스톤의 사점 위치가 상기 크랭크 각도 범위 내에 대칭적으로 위치되고,
    결정된 상기 표시 평균 유효 압력의 적분값 및 상기 표시 평균 유효 압력에 대한 기준값에 기초하여 크랭크 각도 위치 오프셋 값이 결정되고,
    상기 사점 위치는 흡기-압축 행정 단계에서 하사점 위치이고, 상기 실린더의 흡기 밸브들은 폐쇄되어 상기 방법 중에 모든 가스 교환 밸브들이 폐쇄 상태로 유지되고,
    상기 크랭크 각도 범위는 하사점 이전 100 도부터 하사점 이후 100 도까지인 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    크랭크 각도 위치 측정 값의 보정을 위해 상기 크랭크 각도 위치 오프셋 값이 사용되도록 크랭크 각도 위치 측정을 캘리브레이션하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    실린더 압력 측정에서 위치 오프셋을 진단하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    아래 식을 사용하여 실린더 내의 표시 평균 유효 압력의 적분값이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112018018768362-pct00007

    여기서, IMEP = 표시 평균 유효 압력의 적분값
    θ1 = 크랭크 각도 범위의 시작 각도
    θ2 = 크랭크 각도 범위의 끝 각도
    Figure 112018018768362-pct00008
    = 기관이 크랭크 각도 θ1 에서 θ2 까지 회전할 때 피스톤이 지나간 실린더의 부피
    p = 실린더 내부 압력
    Figure 112018018768362-pct00009
    = 실린더 부피의 도함수
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 내연 피스톤 기관 (10) 의 실린더와 관련하여 크랭크 각도 측정에 관한 오프셋을 결정하기 위한 제어 시스템으로서,
    - 실린더 (12) 의 연소실 (20) 내의 압력을 측정하고 압력 신호를 제공하도록 되어 있는 실린더 압력 센서 (26) 와,
    - 상기 기관 (10) 의 크랭크 샤프트 (16) 의 위치를 나타내는 신호를 제공하는 크랭크 샤프트 위치 센서 (28) 를 포함하고,
    - 크랭크 각도 센서 (28) 로부터 크랭크 샤프트 (16) 의 위치를 나타내는 신호를 수신하도록 그리고 각각의 크랭크 각도에서 실린더의 부피를 나타내는 신호를 제공하도록 되어 있는 실린더 부피 결정 유닛 (30) 으로서, 상기 실린더 부피 결정 유닛 (30) 은 위치 신호를 각각의 실린더 부피로 변환하기 위한 실행 가능한 명령을 포함하는 상기 실린더 부피 결정 유닛 (30)
    - 상기 실린더 압력 센서 (26) 및 상기 실린더 부피 결정 유닛 (30) 에 연결되고, 상기 실린더 압력 센서 (26) 로부터 압력 신호를 수신하도록 그리고 실린더의 부피를 나타내는 신호를 수신하도록 되어 있는 표시 평균 유효 압력 (IMEP) 결정 유닛 (32) 으로서, 상기 표시된 평균 유효 압력 (IMEP) 결정 유닛 (32) 은 상기 크랭크 각도 센서 (28) 에 추가로 연결되고, 상기 크랭크 샤프트 (16) 의 위치를 나타내는 신호를 수신하도록 되어 있으며, 실린더 (12) 내의 표시된 평균 유효 압력의 적분값을 결정하기 위한 실행 가능한 명령을 제공받는, 상기 표시 평균 유효 압력 (IMEP) 결정 유닛 (32)
    - 제어기 유닛 (36) 및 설정 포인트 유닛 (34) 을 포함하고,
    상기 설정 포인트 유닛 (34) 은 상기 설정 포인트 유닛 (34) 과 상기 표시 평균 유효 압력 (IMEP) 결정 유닛 (32) 에 연결된 상기 제어기 유닛 (36) 에 대한 기준값을 제공하도록 되어 있고,
    상기 제어기 유닛 (36) 은 상기 표시 평균 유효 압력 (IMEP) 결정 유닛 (32)으로부터 표시 평균 유효 압력의 적분값, 및 상기 설정 포인트 유닛 (34) 으로부터 제공된 기준값을 수신하도록 되어 있고, 상기 제어기 유닛 (36) 에는 크랭크 각도 위치 오프셋 값을 제공 하기 위한 실행 가능한 명령이 제공되고,
    - 상기 제어 시스템은 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
  12. 삭제
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