KR0185590B1 - 연료 펌프의 전자기밸브 작동제어 방법 및 장치 - Google Patents

연료 펌프의 전자기밸브 작동제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

연료펌프의 전자기 밸브 작동 제어방법은 전자제어 수단으로 엔진의 동작 파라메터 값에 따라 요망 연료운반 시작시간(FBS) 및 오망연료운반 지속시간(FDS)을 결정하는 단계로 이루어진다. 이들 데이터로부터, 본 장치는 밸브의 구동시작 시점(E) 및 구동정지시점(A)을 계산한다. 밸브의 스위칭 시간(TA, TE)은 구동시작 시점 및 구도정지 시점을 계산하므로써 결정된다. 밸브의 실질적인 스위치 온 시간(TEI)과 실질적인 스위칭 오프 시간(TAI)은 각각 실질적인 연료운반 시작시간(FBI)과 실질적인 연료운반 종료시간(FEI)으로부터 계산할 수 있다.

Description

연료펌프의 전자기 밸브작동 제어방법 및 장치
제1도는 본 발명의 장치에 대한 개략적인 블록선도.
제2a-2c도는 본 발명에 따른 구동시점과 그리고 연료 운반시작시간, 연료운반 종료시간 및 지속시간과의 관계를 보인 신호선도.
제3도는 본 발명에 따른 방법의 단계를 예시하는 흐름도.
제4도는 본 발명에 따른 변형된 방법의 단계를 예시하는 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 ; 연료펌프 15 : 펌프 피스톤
20 : 전자기 밸브 30 : 전자제어장치
40 : 파워출력단 50 : 측정장치
60 : 펌프 캠샤프트 70 : 트랜스미터
80 : 센서
본 발명은 연료펌프의 전자기 밸브 작동제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
이러한 목적의 장치가 SAE 페이퍼 85 05 42에 공지되어 있다. 이 페이퍼에는 연료펌프용 제어장치가 기술되어 있는바, 여기서 전자제어 장치가 파워출력단을 통해 펌프와 합체된 전자기 적으로 작동되는 밸브를 제어한다 이 제어장치는 펌프가 설비된 내연기관의동작 상태에 따라서 펌프에 의한 연료운반의 시작 및 종료에 대한 요망시점을 결정한다. 이러한 요망 시점이 결정되면, 제어장치는 파워출력단의 구동 시작시점을 계산하며 그러므로써 전자기 밸브는 연료펌프가 연료운반을 시작하거나 또는 종료하는 포인트를 설정할 수 있게 된다. 이 경우에, 구동시작 펄스는 밸브가 작동되어 연료가 운반되게 되는 요망시점 전의 임의의 시간에 발생된다.
밸브의 스위칭 시간은 여러 가지 원인, 예컨데 제품의 내구력, 수압효과, 온도효과, 밸브에서의 변화 또는 구동회로에서의 변화등으로 인하여 산란되게 된다. 실질적인 연료 운방시작 및 실질적인 연료 운반지속 또는 연료운반의 종료시가는 프리세팅된 값으로부터 크거나 또는 적게 변이한다. 이로 인하여, 요망값으로 부터의 주입시작 및 주입량의 바람직하지 못한 변이가 야기된다.
따라서, 밸브의 스위칭 시간에 가해지는 산란에 대한 보상, 특히 실질적인 연료운반 시작, 실질적인 연료 운반지속 또는 실질적인 연료 운반종료가 프리세트된 값으로부터 더 이상 변이되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1양상에 따르면,
본 발명의 제 2양상에 따르면, 내면기관용 연료펌프의 전자기 밸브 작동 제어장치가 제공되는 바, 이 장치는 엔진의 동작 파라메터 값에 따라 요망 연료 운반시작시간 및 요망연료 운반지속시간을 결정하는 동시에, 밸브의 스위칭 시간을 고려함과 더불어 이렇게 결정된 요망 연료 운반시작시간 및 연료운반 지속시간을 토대로 밸브의 구동시작 시점 및 구동정지시점을 계산하는 전자제어 수단을 구비하고 있다.
본 발명의 장치 및 방법으로해서 밸브의 스위칭 시간이 고려되어, 스위칭 시간의 영향과 연료운반 시작 및 종료에 있어서의 산란이 동시에 제거되는 장점이 나타나게 된다. 따라서, 요망 값으로부터 주입시작 및 주입량에 대한 실질적인 값의 바람직하지 못한 변이가 발생되지 않는다.
이제 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 장치 및 방법을 보다 더 상세히 설명해 보기로 한다.
첨부도면에서, 제1도는 디젤 내연기관용 전자기 밸브로 제어되는 연료펌프의 제어장치를 보인 것이다. 연료가 펌프 피스톤(15)을 포함하고 있는 연료펌프(10)에 의해 엔진(도시않됨)의 각 실린더의 주입된다. 이 경우에, 상기 연료펌프(10) 각각은 각각의 실린더와 합체될 수 있거나 또는 적절한 시퀸스에서 각 실린더에 연료를 공급하는 배분기로서의 기능을 한다.
펌프(10)는 고정값 기억부(35)를 포함하고 있는 전자 제어유닛(30)으로부터의 파워 출력단(40)을 통해 펄스들을 스위칭 하므로써 작동되는 전자기밸브(20)와 흐름관계를 이룬다. 트랜스미터(70)는 밸브(20) 또는 주입노출(도시않됨)에 배치되어, 제어장치(30)에 신호를 공급한다. 측정장치(50)는 펌프 캠샤프트(60)또는 크랭크 샤프트의 회전운동을 검출함과 아울러 해당신호를 제어장치(30)에 공급한다. 회전속도 n, 온도 T 및 로드 L(가속 페달 포인트)등과 같은 추가의 크기와 관계하는 데이터가 센서(80)에 의해 제어장치(30)로 전송된다.
제 2a-2c도에서, 제어장치(30)는 센서(30)에 의해 검출되는 크기와 측정장치(50)에 의해 검출되는 펌프 캠샤프트(60) 또는 크랭크샤프트의 회전운동에 따라서, 연료 펌퍼(10)의 요망연료 운반시작 FBS 및 연료운반 지속 FDS를 결정한다. 이 제어장치는 연료운반시작 FBS 및 연료운반지속 FDS에 대한 이들 목표값으로부터 파워출력단(40)의 구동시점 E 및 A를 계산한다. 이 계산은 밸브(20)가 시점 FBI에서는 펌프와 연료운반이 시작되는 제 1 포인트 ST에 있고 그리고 시점 FEI에서는 펌프의 연료운반이 종결되는 제 2포인트 S2에 있게 하는 식으로 이루어진다. 회전속도, 대기온도, 람다값(대기수), 연료온도, 기타 온도값 또는 가속페달 포인트 또는 요망 진행속도를 특징짓는 신호 등과 같은 파라메터들 중 하나 또는 그 이상은 엔진의 동작 파라메터로서 이용될 수 있다. 측정장치(50)는 펌프 캠샤프트 또는 크랭크샤프트의 포인트를 나타내는 신호를 검출한다. 유도트랜스미터, 에디(eddy)전류 트랜스미터 또는 펌프 캠샤프트 또는 크랭크 샤프트의 포인트를 검출하는 기타 트랜스미터가 측정장치(50)로서 역할을 한다.
엔진의 캠샤프트 이와관련된 크랭크샤프트와 같은 샤프트는 펌프 캠샤프트로서 역할을 한다. 펌프 캠샤프는 연료펌프(10)에 있는 연료에 압력이 가해지도록 하는 식으로 펌프피스톤(15)을 구동한다. 이 경우에, 밸브(20)가 압력발생을 제어한다.
이 밸브는 열렸을 때 다시 말해서 밸브가 릴리이프 밸브일 때 압력이 거의 발생되지 않도록 한다. 펌프에서 압력은 밸브가 닫혔을 때만이 발생한다. 그러나, 본 발명은 밸브가 열렸을 때에 압력이 발생되도록 하는 경우에서도 또한 활용될 수 있다.
연료펌프내의 소정 압력에서, 밸브가 열려, 연료가 주입노즐을 통해 엔진의 연소실내로 들어간다. 접촉형성 또는 스트로크 검출 장치가 될 수 있는 트랜스미터(70)는 전자기 밸브가 열리거나 또는 닫히는 시점을 검출하는 역할을 한다. 트랜스미터(70)는 또한 주입 노즐에 장착될 수 있어서 연소실 내로의 연료 주입의 실질적인 시작 및 종료를 특징짓는 신호를 발생시킨다. 더욱이, 트랜스 미터(70)의 출력신호 대신에 전자기 밸브가 설치된 위치를 나타내는 신호가 이용될 수도 있다. 이러한 신호는 밸브를 통하는 전류흐름과 밸브양단의 전압을 계산하므로써 얻어진다.
제 2a-2c도는 각기 다른 시간의 일시적인 시퀸스를 보인 것이다. 요망 연료운반 시작시간 FBS와 요망 연료운반 종료시간 FES가 제 2a도에 도시되어 있다. 요망 연료운반 지속시간 FDS는 요망연료 운반 시작시간과 요망연료 운반 종료시간 사이의 시간 추기이다.
전자기 밸브(20)에 대한 구동신호의 과정이 제2b도에 도시되어 있다. 밸브는 구동시작 시점 E로부터 구동 정지시점 A에 이르기까지 작동된다. 이 경우에, 밸브의 열림과 닫힘 사이에서 스위치온 시간 TE의 경과가 있게 된다. 그러므로, 구동시작 시점 E는 시간 구간 TE로 요망연료 운반 시작시간 FBS에 도달된다. 따라서, 구동정지 시점 A로부터 밸브가 열리기 전까지의 임의의 시간이 경과된다.
전자기 밸브(20)의 밸브 니들 포인트가 제2c도에 도시되어 있다. 이 밸브 니들은 구동시작 시점 E로부터 실질적인 스위치 온 시간 TEI 후까지 포인트 S1을 취한다.
니들이 포인트 S1에 이룰 때, 연료 펌프(10)에서 압력발생이 시작된다. 일반적으로, 실질적인 스위치 온 시간 TEI는 가정상의 스위치 온 시간 TE와 일치하지 않는다. 그르므로, 실질적인 연료운반 시작시간 FBI의 시점은 요망 연료운반 시작시간 FBS와 일치하지 않는바, 이것은 연료운반 종료시간의 경우에서도 마찬가지이다.
구동 정지시점 A는 실질적인 스위치 오프시간 구간 TAI로 실질적인 연료 운반 종료시간 FEI에 도달된다. 정상적인 경우에서, 요망 연료운반 종료시간과 실질적인 연료운반 종료시간이 또한 일치하지 않게 될 것이다.
실질적인 스위칭 시간 TAI와 TEI의 산란은 각인자들에 따라 다르다. 인자들로서는 예컨데 제품의 내구력, 수압효과, 온도효과, 전자기밸브에서의 변화 또는 파워출력단에서의 변화등이 있다. 더욱이, 이 산란은 엔진의 각 동작상태에서마다 달라질 수가 있다.
이러한 산란을 보상하기 위해서, 전자기적으로 작동되는 밸브의 스위칭 시간 TE와 TA에 대한 값이 제3도에서 도시한 바와 같이 제 1단계(100에서 초기화되는 것으로 가정한다. 이들 값은 일정한 값으로서 전자 제어장치(30)내에 있는 고정값 기억부(35)에 기억된다. 만일 스위칭 시간이 이들 시간에 영향을 주는 가장 중요한 동작 파라메터 들에 따라 파라메터 필드에 포함되는 경우 특별한 장점을 지닌다. 제 2단계(110)에서, 연료운반 시작시간 FBS의 연료운반 지속시간 FDS에 대한 요망 시점은 예컨데 파라메터 필드의 활용으로 공지된 방식대로 결정된다.
밸브의 구동시작 시점 E는 단계(120)로 표시된 바와 같이 밸브의 스위치 온 시간 구간 TE로 요망 연료운반 시작시간 FBS에 도달한다. 실질적인 연료운반 시작시간 FBI는 트랜스 미터(70)로 검출된다. 그런, 밸브의 실질적인 닫힘 시간도 검출될 수 있다. 밸브의 실질적인 스위치 온 시간 TEI의 계산이 제어장치(30) 내에 있는 시간 발생기에 의해 단계(130)에서 실행된다.
단계(135)에서, 진의성 질의(plausibility intertogation)가 이어진다. 이 진의성 질의는 실질적인 스위칭 온 시간 TEI가 진의성이 있는 값을 갖는지의 여부를 체크한다. 연료운반 종료시간 FES의 요망시점이 이제 요망 연료운반 지속시간 FDS와 실질적인 연료운반 시작시간 FBI로부터 시작되는 단계(140)에서 결정된다. 요망 연료운반 종료시간 FES는 예컨데 공식 FES=FBI+FDS로 계산된다.
이들 단계를 통해서, 실질적인 연료운반 지속시간에 있어서의 에러가 보상될 수 있다. 이러한 에러는 요망 연료운반 시작시간 FBS로부터 실질적인 연료 운반 시작시간 FBI의 편이에서 비롯된다. 만일 요망 연료운반 시작시간 FBS를 통대로 계산이 이루어지는 경우, 연료운반 시작시간의 요망값과 실질적인 값이 서로 편이될 때 연료운반 지속시간이 짧아지거나 또는 길어지게 된다.
다음으로, 단계(145)에서 밸브의 구동정지 시점 A에 대한 계산이 이루어진다. 구동정지 시점 A는 밸브의 스위치 오프 시간 구간 TA로 요망 연료운반 종료시간 FES에 도달된다. 그 다음, 밸브의 스위칭 온 시간 TE에 대한 이전의 파라메터 필드 값이 단계(150)에서 새로운 값 TEI로 대체된다. 이것은 진의성 질의가 새로운 값이 진의성이 있음을 인식하는 경우에만 이루어진다. 이 경우에, 서로다른 방안이 취해질 수 있게 된다. 예컨데, 이전의 값은 항상 새로 계산된 값으로 대체될 수 있거나 또는 여러 가지 새로운 값들을 평균화 하여 얻어진 값으로 대체 될 수 있다.
만일 트랜스미터(70)가 실질적인 연료운반 시작시간 FBI 및 실질적인 연료운반 종료시간 FBI를 검출하면, 실질적인 스위칭 시간 TAI가 역시 측정되어 이후의 연료주입을 제어하는데 이용될 수가 있다. 이러한 목적을 위해서, 제 3도에 예시된 방법이 제 4도에 따라 변형될 수가 있다. 제 3도의 단계(110)내지 (145)는 제 4도의 단계(160)에 대응한다. 단계(160) 다음에 단계(160)가 뒤이어 지는데, 이 단계(170)에서 실질적인 연료운반 종료시간 FEI가 검출되고 그리고 밸브의 실질적인 스위치 오프 시간 TAI가 계산된다.
단계(175)에서, 진의성 질의가 단계(135)에서와 유사한 방식으로 이루어진다. 진의성이 없는 것은 거절되어 다음 제어 주기에서 기억 또는 이동되지 않는다. 다음으로, 단계(180)에서 스위칭 시간 TE와 TA의 파라메터 필드 값이 변화된다.
이러한 새로운 값들은 이후 주입제어 주기에서 이용된다. 전자기적으로 작동되는 밸브의 측정된 스위칭위칭 시간을 이용하므로써, 파라메터 필드에 기억된 밸브 스위칭 시간 TE 및 TA에 대한 값이 보정되게 되는 바, 이것은 특별한 장점을 지니는 것이다. 이전의 값 TE 및 TA는 특별히 간단한 방식 또는 어떤 적당한 평균화 공정으로 형성된 값을 통해서 새로 측정된 스위치 온 시간 TEI 및 스위치 오프 시간 TAI로 대체 된다.
본 발명의 방법 및 장치의 특별한 장점은 밸브 스위칭 시간에 대한 값이 트랜스미터(70)가 제기능을 못하거나 또는 엔진의 동작상태가 측정값을 나타내지 못하는 경우에도 파라메터 필드로부터 판독될 수 있다는 점이다.
특히 장점적인 특징으로서, 스위치 온 시간 TEI와 스위치 오프 시간 TAI에 대한 측정값은 파라메터 필드 값으로 그 진의성이 체크될 수 있다. 만일 측정된 밸브의 스위칭 시간이 필드에 기억된 값 TE와 TA로부터 크게 편이되는 경우, 진의성이 없는 것으로 인식되어 측정된 값이 거절된다. 에러는 진의성 질의를 통해 쉽게 검출될 수 있고, 엔진의 비상 동작 시스템이 작동가능하거나 또는 고장에 대한 경고 신호가 제공될 수 있다.
만일 엔진이 다수의 전자기적으로 작동되는 밸브를 구비하고 있는 경우, 지금까지 상술한 측정을 각 밸브에 대해 개별적으로 또는 일근의 밸브나 혹은 모든 밸브에 대해 공통적으로 행할 수가 있다. 만일 각각의 밸브에 대해 측정을 행하는 경우 각 밸브 사이에서의 산란이 보장될 수 있는 특별한 장점이 있다.

Claims (10)

  1. 내연기관용 연료펌프의 전자기 밸브 작동제어 방법에 있어서, 전자제어수단으로 엔진의 동작 파라메터 값에 따라 요망연료운반 시작시간 및 요망연료 운반 지속시간 결정하는 단계와, 그리고 밸브의 스위칭 시간을 고려함과 더불어 이렇게 결정된 요망 연료운반시작시간 및 연료운반 지속시간을 토대로 밸브의 구동시작 시점 및 구동정지 시점을 전자제어 수단을 통해 계산하는 단계로 이루어진 내연기관 연료펌프의 전자기 밸브 작동제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 실질적인 시작시간 및 요망연료 운반 지속시간을 토대로 요망 연료운반 종료시간을 계산하는 단계를 포함하는 연료펌프의 전자기 밸브 작동 제어방법.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 실질적인 연료운반 시작시간을 토대로 밸브의 실질적인 스위칭 온 시간을 계산하는 단계를 포함하는 연료펌프의 전자기 밸브 작동 제어방법.
  4. 제1항 또는 2항에 있어서, 실질적인 연료운반 시작시간을 토대로 밸브의 실질적인 스위칭 오프 시간을 계산하는 단계를 포함하는 연료펌프의 전자기 밸브 작동 제어방법.
  5. 제1항 또는 2항에 있어서, 밸브의 실질적인 스위칭 시간을 반복계산하는 단계와, 반복계산을 통해 구해지거나 또는 유도된 스위칭 시간을 기억시키는 단계와, 이후의 제어주기에서 미용을 위해 기억된 시간을 판독하는 단계를 포함하는 연료펌프의 전자기 밸브 작동 제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 엔진동작 파라메터 값을 토대로 선택적인 판독을 위해서, 가정된 스위칭 시간 범위를 초기에 기억시키는 단계를 포함하는 연료펌프의 전자기 밸브 작동 제어방법.
  7. 제6항에 있어서, 구해지거나 또는 유도된 스위칭 시간을 기억시키는 단계가 계산된 시간을 평균화하여 이렇게 평균화된 시간을 기억시키는 것을 포함하는 연료펌프의 전자기 밸브 작동제어방법.
  8. 제5항에 있어서, 구해지거나 또는 유도된 스위칭 시간을 기억시키는 단계가 상기 기억된 스위칭 시간과 새로 계산된 스위칭 시간을 비교하여, 상기 새로 계산된 스위칭 시간의 진의성을 체크하는 것을 포함하는 연료펌프의 전자기 밸브 작동 제어방법.
  9. 제8항에 있어서, 구해지거나 또는 유도된 스위칭 시간을 기억시키는 단계가 상기 비교로부터 진의성이 있는 것으로 인식되는 시간만을 기억시키는 것을 포함하는 연료펌프의 전자기 밸브 작동제어방법.
  10. 내연기관 연료펌프의 전자기 밸브 작동제어 장치에 있어서, 엔진의 동작파라메터 값에 따라 요망 연료운반 시작시간 및 요망 연료운반 지속시간을 결정함과 동시에, 밸브의 스위칭 시간을 고려함과 더불어 이렇게 결정된 요망 연료운반 시작시간 및 연료운반 지속시간을 토대로 밸브의 구동시작 시점 및 구동정지 시점을 계산하는 전자 제어 수단을 구비하는 내연기관 연료펌프의 전자기 밸브 작동제어장치.
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