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KR20180008320A - 내연 기관의 충전을 조절하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

내연 기관의 충전을 조절하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR20180008320A
KR20180008320A KR1020170089055A KR20170089055A KR20180008320A KR 20180008320 A KR20180008320 A KR 20180008320A KR 1020170089055 A KR1020170089055 A KR 1020170089055A KR 20170089055 A KR20170089055 A KR 20170089055A KR 20180008320 A KR20180008320 A KR 20180008320A
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KR
South Korea
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
mass flow
exhaust gas
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
KR1020170089055A
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English (en)
Inventor
아코스 핀터
크리스토프 슈바이처
다니엘 해게
페이 쑨
올리버 크라니히
라이너 마이어
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20180008320A publication Critical patent/KR20180008320A/ko
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Abstract

본 발명은, 내연 기관의 하나 이상의 흡기 밸브, 하나 이상의 배기가스 재순환 밸브(31), 하나 이상의 스로틀 밸브(35) 및 하나 이상의 과급압 제어 설비에서의 가변 밸브 양정(33)을 이용하여 내연 기관을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는 내연 기관의 현재 작동점에 따라 가변 밸브 양정(33)을 이용해서 내연 기관의 하나 이상의 실린더를 채우기 위한 공기 질량 흐름이 조정되며, 내연 기관의 현재 작동점에 따라 하나 이상의 스로틀 밸브(35) 또는 과급압 제어 설비를 이용해서 흡입관 압력이 조정된다.

Description

내연 기관의 충전을 조절하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR REGULATING A FILLING OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 내연 기관의 하나 이상의 흡기 밸브에서의 가변 밸브 양정을 이용하여 내연 기관을 제어하기 위한 방법 및 이 방법을 수행하도록 구성된 제어 장치를 갖춘 내연 기관에 관한 것이다.
내연 기관을 제어하기 위해, 내연 기관의 개별 실린더에 채워질 공기 질량 흐름을 조절하기 위한 내연 기관의 다양한 구성 요소들이, 예를 들어 엔진 제어 장치와 같은 제어 유닛에 의해 현재의 과급 요구에 따라 사용된다. 종래의 과급 엔진에서는, 공기 질량 흐름을 조절하기 위해 스로틀 밸브 및 터보차저가 사용된다. 내연 기관의 흡기 밸브들에서의 가변 밸브 양정을 이용하면, 공기 질량 흐름을 조절하기 위해 스로틀 밸브 및 터보차저 외에 또 다른 제어 변수가 제공될 수 있다.
내연 기관의 흡기 밸브에서의 가변 밸브 양정과 위상 조정식 흡기 캠 샤프트의 조합에 의해서는, 내연 기관의 실린더의 충전 레벨이 오로지 흡기 밸브 양정 곡선의 시간에 따른 거동의 변동에 의해서만 조정될 수 있고, 이를 통해 거의 스로틀링이 없는 충전 제어 방법으로 인해 내연 기관의 과급 변경 손실(charge changing loss)이 상당히 감소하며, 그로 인해 부분 부하 영역에서 내연 기관의 효율이 뚜렷하게 증가한다.
또한, 내연 기관에 의해 발생하는 배기가스의 일부를 새로운 연소를 위해 내연 기관에 공급하는 배기가스 재순환 밸브를 사용함으로써 추가적인 연료 소비 감소 및 방출 저감이 가능하다. 이를 위해, 저압 배기가스 재순환 시스템을 갖춘 가솔린 엔진의 경우에는 일반적으로 배기가스가 배기가스 후처리 이후 배출되고, 터보차저의 압축기 상류에서 다시 내연 기관의 연소 회로 내로 유입된다.
이러한 배경에서, 청구항 1에 따른 방법 및 청구항 9에 따른 내연 기관을 제안한다. 실시예들은 상세한 설명 및 종속 청구항들에 명시되어 있다.
제안된 방법은 특히, 예를 들어 터보 차징 방식의 가솔린 엔진과 같은 내연 기관을 제어하기 위해 이용된다. 이를 위해, 내연 기관의 하나 이상의 실린더를 채우기 위한 공기 질량 흐름, 즉 신선한 공기와 외부 불활성 기체로 이루어진 조합물이 내연 기관의 현재 작동점 또는 사전 설정된 현재의 부하 요구에 따라 가변 밸브 양정을 이용해서 조정된다.
내연 기관의 하나 이상의 흡기 밸브를 위해 가변 밸브 양정을 이용하면, 예를 들어 스로틀 밸브 또는 예컨대 터보차저나 압축기와 같은 과급압 제어 설비를 이용해서, 내연 기관의 실린더를 채우기 위한 현재의 공기 질량 흐름과 무관하게 흡입관 압력이 조정될 수 있다. 그에 상응하게, 내연 기관의 실린더를 채우기 위한 공기 질량 흐름 및 배기가스 재순환 시스템과 무관한 흡입관 압력의 조절에 의해서는, 종래 방식으로 작동되는 내연 기관에 비해 추가의 자유도가 내연 기관을 제어하기 위해 이용될 수 있다.
내연 기관의 실린더를 채우기 위한 공기 질량 흐름 및 배기가스 재순환 시스템과 무관하게 흡입관 압력을 조절하기 위해, 특히 내연 기관의 과급 작동 영역에서는, 상응하는 하위 제어 회로에 의해 제어되는 과급압 제어 설비에 의해 흡입관 압력이 조정된다. 흡입 영역, 즉 과급압 제어 설비에 의해 과급이 이루어지지 않는 내연 기관의 작동 영역에서는, 내연 기관의 스로틀 밸브를 사용하여 흡입관 압력이 조정될 수 있다.
내연 기관의 실린더를 채우기 위한 공기 질량 흐름과 무관하게 스로틀 밸브 또는 과급압 제어 설비를 이용해서 흡입관 압력을 조정할 수 있는 가능성에 의해, 실질적으로 내연 기관을 제어하기 위한 세 가지 상이한 방법 또는 작동 모드가 제공되는데, 이들 방법 또는 작동 모드에서는 과급압 제어 설비, 스로틀 밸브, 흡기 밸브의 가변 밸브 양정 및 조정 부재로서의 배기가스 재순환 밸브가 각각 상이한 기능을 수행한다.
제1 작동 모드에서는, 내연 기관의 흡입 영역에서의 가변 밸브 양정에 의해서 공기 질량 흐름이 제어될 수 있다. 이를 위해, 요구된, 즉 예를 들어 외부에서 사전 설정된 충전 레벨 또는 내연 기관의 실린더를 채우기 위한 상응하는 공기 질량 흐름이 가변 밸브 양정을 통해, 다시 말해 내연 기관의 개별 흡기 밸브에 있는 액추에이터를 통해 조정되는 한편, 상응하는, 예를 들어 외부에서 사전 설정된 배기가스 재순환율은 예를 들어 저압 배기가스 재순환 밸브로서 형성된 배기가스 재순환 밸브에 의해 조정된다. 이 경우, 스로틀 밸브는, 예를 들어 과급 변경 손실을 최소화하기에 적합한 사전 설정된 목표 흡입관 압력이 조절되도록 조정된다.
공기 질량 흐름의 조절이 내연 기관의 흡입 영역에서의 가변 밸브 양정에 의해서 이루어지는 제1 접근 방식을 수행하기 위해, 내연 기관의 작동점에 따라, 즉 예를 들어 내연 기관의 회전수 및 사전 설정된 목표 구동 토크에 따라, 신선한 공기와 외부 불활성 기체가 혼합되는 내연 기관의 실린더를 충전하기에 적합한 목표값(
Figure pat00001
)이 사전 설정된다. 적합한 목표값은, 예를 들어 내연 기관의 개별 실린더에 대한 목표 흡입관 압력(
Figure pat00002
) 및 목표 배기가스 재순환율(
Figure pat00003
)일 수 있다. 가변 밸브 양정을 충전 목표값(
Figure pat00004
)에 상응하게 조정하기 위해, 먼저 공식 (1)에 따라 충전 목표값(
Figure pat00005
)과 현재 흡입관 압력(
Figure pat00006
)의 함수 관계(
Figure pat00007
)를 통해 상응하는 체적 효율(
Figure pat00008
)이 계산된다.
Figure pat00009
공식 (1)에 의해, 개별 흡기 밸브를 작동시키기 위한 액추에이터의 제어를 위한 파일럿 제어 성분이 결정된다. 이 경우, 예를 들어 공식 (2)에 따라 체적 효율의 목표값을 계산하기 위한 모델에서의 불확실성을 보상하기 위해, 파일럿 제어 성분이 조절 성분(
Figure pat00010
)만큼 보충될 수 있다.
Figure pat00011
이어서, 공식 (2)에 따라 계산된 목표 체적 효율(
Figure pat00012
)이, 공식 (3)에 따른 함수 관계(
Figure pat00013
)를 이용해서 개별 흡기 밸브를 작동시키기 위한 액추에이터의 목표 흡기 밸브 양정 곡선(
Figure pat00014
)으로 환산된다.
Figure pat00015
이어서, 목표 흡기 밸브 양정 곡선(
Figure pat00016
)은 흡기 밸브를 작동시키기 위한 액추에이터의 하위 제어 회로에 의해서 조정된다.
스로틀 밸브를 내연 기관의 작동점에 적응시키기 위해, 함수 관계(
Figure pat00017
)가 사용된다. 이 경우, 목표 흡입관 압력(
Figure pat00018
)은 모델을 기반으로 한 파일럿 제어를 통해 공식 (4)에 따라 원하는 스로틀 밸브 질량 흐름(
Figure pat00019
)으로 환산되며, 이 경우 신선한 공기와 외부 불활성 기체로 이루어진 혼합물로의 외부 충전(
Figure pat00020
), 내연 기관의 회전수(
Figure pat00021
) 및 현재의 흡입관 온도(
Figure pat00022
)가 고려된다.
Figure pat00023
실제 흡입관 압력으로부터 목표 흡입관 압력으로의 변동률의 동특성을 개선하기 위해, 스로틀 밸브 질량 흐름(
Figure pat00024
)의 조정 시 추가 제어기가 연결될 수 있다. 이 경우, 공식 (5)에 따라, 스로틀 밸브 질량 흐름(
Figure pat00025
)에 상응하는 파일럿 제어 성분 및 제어기 성분(
Figure pat00026
)을 통해 상응하는 목표 스로틀 밸브 질량 흐름(
Figure pat00027
)이 도출된다.
Figure pat00028
이어서, 목표 스로틀 밸브 질량 흐름(
Figure pat00029
)이 스로틀 밸브의 하위 제어 회로를 통해 조정된다.
개별 실린더에 대한 원하는 또는 내연 기관의 작동점에 상응하는 배기가스 재순환율(
Figure pat00030
)를 조정하기 위해, 스로틀 밸브를 조정하기 위한 목적과 유사하게 가장 먼저, 역전된 구간 모델로부터 배기가스 재순환 밸브에 대한 목표 질량 흐름(
Figure pat00031
)이 계산된다. 배기가스 재순환 밸브에 대한 목표 질량 흐름(
Figure pat00032
)으로부터, 배기가스 재순환 밸브 상류에서의 압력 및 온도 그리고 배기가스 재순환 밸브에 대한 압력차를 고려해서, 배기가스 재순환 밸브에 대한 목표 각도가 계산될 수 있다.
제2 작동 모드에서는, 내연 기관의 과급 작동 영역에서, 사전에 결정되었거나 내연 기관의 현재 작동점에 따라 선택된 목표 흡입관 압력(
Figure pat00033
)이 과급압 제어 설비를 이용해서 조절될 수 있다. 이 경우에는, 스로틀 밸브가 완전히 개방된 상태에서, 목표 흡입관 압력(
Figure pat00034
)을 조절하기에 적합한 목표 과급압(
Figure pat00035
)이 목표 흡입관 압력(
Figure pat00036
)으로부터 직접 도출됨으로써, 공식 (6)이 적용된다.
Figure pat00037
목표 과급압(
Figure pat00038
)이 결정되는 즉시, 이 목표 과급압은 과급압 제어 설비의 하위 제어 회로를 통해 조정될 수 있다. 이 경우, 충전 레벨 제어, 즉 내연 기관의 실린더를 채우기 위한 공기 질량 흐름의 제어는 제1 작동 모드와 유사하게 가변 밸브 양정을 이용해서 이루어진다. 배기량도 마찬가지로 제1 작동 모드와 유사하게 배기가스 재순환 밸브를 이용해서 조정된다.
예를 들어 가변 밸브 양정의 조정 한계에 도달한 경우에 활성화되는 제3 작동 모드에서는, 내연 기관의 실린더의 충전 레벨 제어, 즉 내연 기관의 실린더를 채우기 위한 공기 질량 흐름의 제어는 통상 스로틀 밸브 및/또는 과급압 제어 설비를 통해 수행될 수 있다. 그에 상응하게, 제3 작동 모드에서는, 개별 실린더의 연소실 내에서 조정될 수 있는 복수의 독립 조절 변수가 3개에서 2개로, 즉 내연 기관의 실린더를 채우기 위한 공기 질량 흐름(
Figure pat00039
)과 배기가스 재순환율(
Figure pat00040
)로 줄어든다.
예를 들어 소비 최적화 및/또는 방출 최적화를 위한 필요 조건을 달성하기 위해, 내연 기관의 작동 동안 전술한 세 가지 작동 모드 간 변경이 원활하게 이루어질 수 있다. 이를 위해, 개별 작동 모드들 간 변경을 야기하는 내연 기관의 개별 작동점들이 예를 들어 성능 검사 시 실험적으로 결정되어 내연 기관의 제어 장치 내에 저장될 수 있다. 물론, 개별 작동 모드들 간의 변경을 야기하는 내연 기관의 작동점들은 모델을 이용해서도, 상황에 따라 내연 기관의 하나 이상의 작동 파라미터에 따라 동적으로 결정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 장점들 및 실시예들은 상세한 설명 및 첨부 도면들을 참조한다.
전술한 특징들 및 하기에 추가로 설명될 특징들은 여기에 명시된 조합뿐만 아니라 다른 방식으로 조합된 형태로 또는 단독으로도 본 발명의 범주 내에서 적용될 수 있다.
도 1은 선행 기술에 따라 가변 밸브 양정을 갖는 내연 기관의 구조의 개략도이다.
도 2는 소개된 방법의 가능한 일 실시예에 따라 내연 기관을 제어하기 위한 다양한 작동 모드들 간의 전환 전략에 대한 개략도이다.
도 3은 소개된 방법의 가능한 일 실시예에 따라 내연 기관을 제어하기 위한 제1 작동 모드의 개략도이다.
도 4는 소개된 방법의 가능한 일 실시예에 따라 내연 기관을 제어하기 위한 제2 작동 모드의 개략도이다.
도 5는 소개된 방법의 가능한 일 실시예에 따라 내연 기관을 제어하기 위한 제3 작동 모드의 개략도이다.
본 발명은, 실시예들을 참조해서 각각의 도면에 개략적으로 도시되어 있고, 이하에서 도면들을 참조하여 상세하게 기술될 것이다.
도 1에는, 내연 기관(1)의 구조가 도시되어 있다. 내연 기관을 작동시키기 위해, 신선한 공기가 공기 필터(3)를 통해 흡입되고, 신선한 공기의 양이 공기 질량 측정기(5)를 통해 측정된다. 신선한 공기가 개별 실린더(7)의 방향으로 가는 도중에, 흡입된 공기가 상황에 따라 배기가스 재순환 밸브(9)에 의해 실린더(7)의 배기가스로 농후화되고, 예를 들어 터빈(13)과 함께 터보차저를 형성하는 압축기(11)를 이용해서 압축된다. 압축기(11) 하류에서는, 흡입된 공기가 이 흡입된 공기를 더욱 압축하기 위해 상기 흡입된 공기를 냉각시키는 인터쿨러(15)를 통과한다. 스로틀 밸브(17)에 의해, 실린더(7)를 충전하기 위한 공기 질량 흐름 내 연료 대 공기의 비율이 조정된다.
실린더(7) 내에서의 연소 과정 이후, 상응하는 배기가스가 터빈(13)의 구동을 위해 사용되고, 예비 촉매 변환기(19)에 의해 예비 처리되며, 상황에 따라서는 부분적으로 배기가스 재순환 냉각기(21) 및 배기가스 재순환 밸브(9)로 이루어진 배기가스 재순환 시스템을 통해 새로 연소를 위해 실린더(7)를 충전하기 위한 공기 질량 흐름에 공급된다. 이 경우, 재순환될 배기가스를 위한 방출 위치가 예비 촉매 변환기(19)의 상류 또는 하류에 제공될 수 있다. 배기가스의 또 다른 부분은 주 촉매 변환기(23)를 통해 후처리되고, 마지막으로 배기 장치를 통해 배출된다.
도 2에는, 내연 기관용 제어 개요가 도시되어 있다. 내연 기관의 개별 실린더를 채우기 위한 공기 질량 흐름을 조정할 수 있는 가변 밸브 양정부, 스로틀 밸브, 과급압 제어 설비 및 배기가스 재순환 밸브 형태의 4개의 조정 부재를 사용함으로써, 세 가지 상이한 작동 모드(25, 27 및 29)가 조정될 수 있다. 이 경우, 작동 모드들(25, 27 및 29) 간 전환은 언제든지 원하는 대로 가능하다. 제1 작동 모드(25)에서는, 실린더를 채우기 위한 공기 질량 흐름이 가변 밸브 양정을 이용하여 조정되고, 배기가스 재순환율이 배기가스 재순환 밸브를 통해 조정되며, 흡입관 압력이 스로틀 밸브를 통해 조정되는 한편, 제2 작동 모드(27)에 따라서는, 실린더를 채우기 위한 공기 질량 흐름이 가변 밸브 양정을 이용하여 조정되고, 배기가스 재순환율이 배기가스 재순환 밸브를 통해 조정되며, 흡입관 압력이 과급압 제어 설비를 통해 조정된다. 그에 상응하게, 제2 작동 모드(27)는 특히 내연 기관이 과급되는, 즉, 과급압 제어 설비를 사용해서 작동되는 내연 기관의 작동점들에 적합하다.
제3 작동 모드(29)에서는, 스로틀 밸브 또는 과급압 제어 설비를 이용해서 실린더를 채우기 위한 공기 질량 흐름이 조절되고, 배기가스 재순환 밸브를 통해 배기가스 재순환율이 조절되는 것이 제공되었다. 제3 작동 모드(29)는 특히, 가변 밸브 양정의 조정 한계에 도달하고 공기 질량 흐름이 가변 밸브 양정에 의해서 다만 불충분하게만 조절될 수 있는 내연 기관의 작동점들을 위해 적합하다.
도 3에는, 도 2에 기술되어 있는 바와 같은 제1 작동 모드(25)에 따른 내연 기관의 제어 구조의 상세도가 도시되어 있다.
내연 기관의 작동점에 따라 목표 배기가스 재순환율, 목표 공기 질량 흐름 및 목표 흡입관 압력을 제공하는 목표값 사전 설정에서 시작하여, 배기가스 재순환 밸브(31), 가변 밸브 양정(33) 및 스로틀 밸브(35)의 개별 제어 유닛들이 제어된다. 이는, 목표값 사전 설정을 관리하는 엔진 제어 장치(37)에 의해서, 목표 배기가스 재순환율이 화살표(39)에 의해 지시된 바와 같이 배기가스 재순환 밸브(31)의 제어 유닛으로 전달됨을 의미한다. 더 나아가, 엔진 제어 장치(37)는 목표 공기 질량 흐름을 화살표(43)에 의해 지시된 바와 같이 가변 밸브 양정(33)의 제어 유닛으로 전달하고, 화살표(41)에 의해 지시된 바와 같이 배기가스 재순환 밸브(31)의 제어 유닛으로 전달한다. 목표 흡입관 압력은 엔진 제어 장치(37)에 의해 화살표(45)에 의해 지시된 바와 같이 스로틀 밸브(35)의 제어 유닛으로 전달된다.
엔진 제어 장치(37)에 의해 전달된, 내연 기관의 실린더를 채우기 위한 목표 공기 질량 흐름 및 배기가스 재순환율의 개별 목표값들에서 출발하여, 배기가스 재순환 밸브(31)의 제어 유닛은 배기가스 재순환 밸브를 위한 목표 질량 흐름을 화살표(47)에 의해 지시된 바와 같이 결정하고, 그로부터 단계 49에서 배기가스 재순환 밸브를 조정하기 위한 목표 각도를 계산한다. 배기가스 재순환 밸브를 조정하기 위한 목표 각도는 화살표(51)에 의해 지시된 바와 같이 배기가스 재순환 밸브로 전달되고, 그곳에서 하위 제어 회로에 의해 조정된다.
더 나아가, 목표 공기 질량 흐름은 가변 밸브 양정(33)의 제어 유닛에 의해서 목표 체적 효율을 계산하기 위해 사용되며, 이 목표 체적 효율은 화살표(53)에 의해 지시된 바와 같이 계산 단계 55에서 흡기 밸브 양정 곡선에 대한 목표값을 계산하기 위해 사용된다. 그 다음에, 흡기 밸브 양정 곡선에 대한 목표값이 내연 기관의 개별 흡기 밸브를 작동시키기 위한 액추에이터로 전달되고, 화살표(57)에 의해 지시된 바와 같이 상응하게 조정된다.
엔진 제어 장치(37)에 의해서 전달된 목표 흡입관 압력에서 출발하여, 스로틀 밸브(35)의 제어 유닛은 스로틀 밸브 목표 질량 흐름을 결정하고, 이 스로틀 밸브 목표 질량 흐름은 화살표(59)에 의해 지시된 바와 같이 계산 단계 61에서 스로틀 밸브 각도를 계산하기 위해 사용되며, 이 스로틀 밸브 각도는 재차 화살표(63)에 의해 지시된 바와 같이 스로틀 밸브에서 상기 스로틀 밸브의 하위 제어 회로에 의해 조정된다.
도 4에는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 제2 작동 모드(27)의 도식이 도시되어 있다. 이 도식은, 배기가스 재순환 밸브의 제어 및 개별 흡기 밸브를 작동시키기 위한 액추에이터의 제어와 관련해서 도 3에 도시된 도식에 실질적으로 상응하기 때문에, 이와 관련해서는 도 3의 실시예가 참조될 수 있다.
하지만, 본 실시예에서는, 흡입관 압력을 제어하기 위해, 엔진 제어 장치(37)에 의해 목표 흡입관 압력이 화살표(65)에 의해 지시된 바와 같이 내연 기관의 작동점에 따라 선택되고, 과급압 제어 설비(67)의 제어 유닛으로 전달된다. 과급압 제어 설비(67)의 제어 유닛은 목표 흡입관 압력을 토대로 해서 화살표(69)에 의해 지시된 바와 같이 목표 과급압을 계산하고, 이 목표 과급압을 폐쇄된 제어 회로(71) 내에서 실제 과급압을 결정하기 위해 사용하며, 실제 과급압은 화살표(73)에 의해 지시된 바와 같이 과급압 제어 설비에서 조정될 수 있다.
도 5에는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 제3 작동 모드(29)의 개요가 재현되어 있다. 본 실시예에서는, 내연 기관의 목표 충전이 운전자 요구 및 내연 기관의 현재 작동점에 따라, 종래 방식으로 스로틀 밸브(35) 또는 과급압 제어 설비(67)에 의해서 제공된다. 이를 위해, 엔진 제어 장치(37)는 내연 기관의 작동점에 따라 목표 배기가스 재순환율을 결정하고, 이 목표 배기가스 재순환율을 화살표(75)에 의해 지시된 바와 같이 배기가스 재순환 밸브(31)의 제어 유닛으로 전달한다.
더 나아가, 엔진 제어 장치(37)는 내연 기관의 작동점에 따라, 즉, 현재 과급 작동을 원하는지 아니면 과급되지 않은 작동을 원하는지에 따라, 목표 공기 질량 흐름을 화살표(77)에 의해 지시된 바와 같이 배기가스 재순환 밸브(31)의 제어 유닛으로 그리고 화살표(79)에 의해 지시된 바와 같이 스로틀 밸브(35)의 제어 유닛으로 또는 화살표(89)에 의해 지시된 바와 같이 과급압 제어 설비(67)의 제어 유닛으로 전달한다.
비과급 작동 모드를 위해, 스로틀 밸브(35)의 제어 유닛은 폐쇄 제어 회로 내에서, 목표 공기 질량 흐름을 토대로 하여 공기 질량 흐름에 대한 실제값을 결정하고, 이 실제값을 화살표(81)에 의해 지시된 바와 같이 스로틀 밸브(35)에서 조정한다. 배기가스 재순환 밸브(31)의 제어 유닛은, 목표 공기 질량 흐름 및 목표 배기가스 재순환율에 근거하여 목표 질량 흐름을 계산하고, 이 목표 질량 흐름은 화살표(83)에 의해 지시된 바와 같이 계산 단계 85에서 배기가스 재순환 밸브의 목표 각도를 계산하기 위해 사용된다. 배기가스 재순환 밸브의 목표 각은 화살표(87)에 의해 지시된 바와 같이 배기가스 재순환 밸브에서 조정되고, 그에 상응하게 내연 기관은 스로틀 밸브 및 배기가스 재순환 밸브에 의해서 상기 내연 기관의 작동점에 따라 제어된다.
과급 작동점을 위한 흡입관 압력을 제어하기 위해, 엔진 제어 장치(37)에 의해 목표 흡입관 압력이 과급압 제어 설비(67)의 제어 유닛으로 전달된다. 과급압 제어 설비(67)의 제어 유닛은 목표 흡입관 압력을 토대로 하여 목표 과급압을 계산하고, 이 목표 과급압을 폐쇄 제어 회로 내에서 실제 과급압을 결정하는 데 사용하며, 이 실제 과급압은 과급압 제어 설비(67)에서 조정될 수 있다.

Claims (9)

  1. 내연 기관의 하나 이상의 흡기 밸브, 하나 이상의 배기가스 재순환 밸브(9, 31), 하나 이상의 스로틀 밸브(17, 35) 및 하나 이상의 과급압 제어 설비에서 가변 밸브 양정(33)을 이용하여 내연 기관(1)을 제어하기 위한 방법으로서,
    내연 기관(1)의 현재 작동점에 따라 가변 밸브 양정(33)을 이용해서 내연 기관(1)의 하나 이상의 실린더(7)를 충전하기 위한 공기 질량 흐름이 조정되며,
    내연 기관(1)의 현재 작동점에 따라 하나 이상의 스로틀 밸브(17, 35) 또는 과급압 제어 설비를 이용해서 흡입관 압력이 조정되는, 내연 기관 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 흡입관 압력 및/또는 하나 이상의 실린더(7)를 충전하기 위한 공기 질량 흐름은, 내연 기관(1)이 연료 소비 최적화 상태에서 작동되도록 조정되는, 내연 기관 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흡입관 압력 및/또는 하나 이상의 실린더(7)를 충전하기 위한 공기 질량 흐름은, 내연 기관(1)이 방출 최적화 상태에서 작동되도록 조정되는, 내연 기관 제어 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내연 기관(1)의 현재 작동점에 따라 세 가지 상이한 제어 방법(25, 27, 29) 간의 전환이 이루어지며,
    제1 제어 방법(25)에서는, 가변 밸브 양정(33) 및 배기가스 재순환 밸브(9, 31)에 의해 재순환될 상응하는 배기가스량을 이용해서, 내연 기관(1)의 현재 작동점에 상응하는, 하나 이상의 실린더(7)를 충전하기 위한 공기 질량 흐름이 조정되고, 이때, 내연 기관(1)의 현재 작동점에 따라 사전 설정된 목표 흡입관 압력에 상응하는 흡입관 압력을 조정하기 위해 하나 이상의 스로틀 밸브(17, 35)가 사용되며,
    제2 제어 방법(27)에서는, 내연 기관(1)의 과급 작동 영역에서, 흡입관 압력이 과급압 제어 설비에 의해서 조정되고, 하나 이상의 스로틀 밸브(17, 35)가 완전히 개방되며, 이때 과급압 설비를 조절하기 위한 목표 과급압은 사전 설정된 흡입관 압력에 상응하게 선택되고, 가변 밸브 양정(33) 및 배기가스 재순환 밸브(9, 31)에 의해 재순환될 상응하는 배기가스량을 이용해서 내연 기관(1)의 현재 작동점에 상응하는, 하나 이상의 실린더(7)를 충전하기 위한 공기 질량 흐름이 조정되며,
    제3 제어 방법(29)에서는, 하나 이상의 스로틀 밸브(17, 35) 또는 과급압 제어 설비를 이용하여 내연 기관(1)의 현재 작동점에 상응하는, 내연 기관(1)의 하나 이상의 실린더(7)를 충전하기 위한 공기 질량 흐름이 조정되는, 내연 기관 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 제어 방법(25, 27, 29)을 위해, 배기가스 재순환 밸브(9, 31)에 의해 배기가스 재순환이 제어되는, 내연 기관 제어 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내연 기관(1)의 현재 작동점에 상응하는, 하나 이상의 실린더(7)를 충전하기 위한 공기 질량 흐름이 가변 밸브 양정(33)에 의해 조정되는 경우, 내연 기관(1)의 현재 작동점에 상응하는 체적 효율이 내연 기관(1)의 하나 이상의 실린더(7)의 목표 충전 레벨 및 상응하는 흡입관 압력에 따라 계산되고, 파일럿 제어 성분으로부터 계산된 목표 흡기 밸브 양정 곡선을 이용해서 가변 밸브 양정(33)을 제어하기 위한 파일럿 제어 성분으로서 사용되며, 사전 설정된 목표 흡입관 압력이 모델 기반의 파일럿 제어를 통해 상응하는 스로틀 밸브 질량 흐름으로 환산되어, 하나 이상의 스로틀 밸브(17, 35)를 제어하는 데 사용되며, 상기 모델 기반 파일럿 제어는 스로틀 밸브 질량 흐름의 계산 시 다음과 같은 파라미터 리스트, 즉, 하나 이상의 실린더를 채우기 위한 공기 질량 흐름, 내연 기관(1)의 현재 회전수 및 현재 흡입관 온도 중에서 하나 이상의 파라미터를 고려하는, 내연 기관 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서, 스로틀 밸브 질량 흐름의 조정 시, 실제 흡입관 압력으로부터 목표 흡입관 압력으로의 변동률의 동특성을 개선하기 위해 제어기가 연결되는, 내연 기관 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서, 가변 밸브 양정(33)을 제어하기 위한 파일럿 제어 성분은, 체적 효율의 목표값의 계산 시 불확실성을 보상하는 제어기 성분만큼 보충되는, 내연 기관 제어 방법.
  9. 내연 기관(1)의 하나 이상의 흡기 밸브, 하나 이상의 배기가스 재순환 밸브(9, 31), 하나 이상의 스로틀 밸브(17, 35), 하나 이상의 과급압 제어 설비 및 제어 장치(37)에서 가변 밸브 양정(33)이 수행되는 내연 기관으로서,
    상기 제어 장치(37)는, 내연 기관(1)의 현재 작동점에 따라 가변 밸브 양정(33)을 이용해서 내연 기관의 하나 이상의 실린더(7)를 충전하기 위한 공기 질량 흐름을 조정하도록 구성되며,
    상기 제어 장치(37)는 또한, 내연 기관(1)의 현재 작동점에 따라 하나 이상의 스로틀 밸브(17, 35) 또는 과급압 제어 설비를 이용해서 흡입관 압력을 조정하도록 구성되는, 내연 기관.
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