승용 디젤 엔진의 실린더 차이 압력을 이용한 IMEP 추정 및 제어 알고리즘 개발

Abstract

이 연구에서는 실린더 압력과 모터링 압력의 차이인 차이 압력(difference pressure)을 이용하여 IMEP 를 추정하는 방법을 제안하고, 추정된 IMEP 를 IMEPdiff 로 정의하였다. IMEPdiff 는 차이 압력이 연소 시작 시점에서 연소 종료 시점까지만 존재하는 압력이라는 사실에 기반하여 이론적인 IMEP 계산식의 연산 구간을 최적화한 것으로 IMEP 와 비교 시 R2 0.9955 의 높은 선형관계를 보였다. 또한 이론적인 IMEP 계산 방법과 비교하여 21 %의 실린더 압력 데이터 및 31 %의 계산량만으로 IMEP 획득이 가능하여 실시간 제어에 용이하다. IMEPdiff 추정 및 제어 성능은 엔진 실험을 통하여 검증하였으며, IMEPdiff 제어를 통하여 실린더 간 토크 편차 감소를 확인하였다.In this study, we propose a new method for estimating the IMEP using difference pressure, which is the pressure difference between the cylinder pressure and the motoring pressure. The estimated IMEP, denoted as IMEPdiff, optimizes the theoretical IMEP calculation range based on the fact that the difference pressure exists between the start and the end of combustion. IMEPdiff is verified to have a high linear correlation with IMEP with R2 of 0.9955. The proposed method can estimate the IMEP with 21% of the cylinder pressure data and 31% of the calculation effort compared to the theoretical IMEP calculation method, and therefore, it has great potential for realtime implementations. The estimation and control performance of IMEPdiff is validated by engine experiments, and by controlling IMEPdiff, the torque variation between the cylinders was reduced.