KR100428341B1 - 디젤 엔진의 연료 인젝터 고장 진단방법 - Google Patents

Abstract

진동 가속계를 이용한 파일럿 연료량 제어 학습 방법에 있어서, 그 학습값의 절대값이 기준값의 절대값을 초과한 경우, ECU가 인젝터 고장으로 판단하기 전에 이미 기억되어 있는 학습값의 절대값을 리셋 한 후 짧은 시간안에 진동 가속계를 이용한 파일럿 연료량 제어 학습을 실시하여 인젝터 고장 여부를 재확인토록 함으로써, 불필요한 인젝터 교환을 방지할 수 있도록 한 디젤 엔진의 연료 인젝터 고장 진단방법을 제공한다.

Description

디젤 엔진의 연료 인젝터 고장 진단방법{DIAGNOSIS METHODE OF TROUBLING FUEL INJECTOR FOR A DIESEL ENGINE}

본 발명은 커먼 레일 디젤 엔진에 있어서, 연료계통의 인젝터 고장 진단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동 가속계을 이용한 파일럿 연료 분사량 학습 제어장치를 장착한 디젤 엔진에 있어서의 정확한 인적테 고장 진단으로 불필요하게 인젝터를 교환하는 것을 방지할 수 있도록 한 디젤 엔진의 연료 인젝터 고장 진단방법에 관한 것이다.

예컨대, 지금까지 사용되던 디젤 연료 분사장치는 분사압력을 얻기 위하여 캠 구동장치를 사용했으며, 그 원리는 분사압력이 속도 증가와 함께 증가하고 이에 따라 분사 연료량이 증가하는 방식이었다.

그러나 본 발명이 관계하는 커먼 레일(Common Rail) 방식은 분사압력의 발생과 분사과정이 완전히 별개로 이루어짐으로써, 엔진 설계시 연료의 압력발생과 분사를 분리해서 생각할 수 있기 때문에 연소와 분사과정 설계를 자유롭게 할 수 있다는 장점을 갖게 된다.

즉, 엔진 맵을 이용하여 엔진 운전조건에 따라 연료 압력과 분사시기를 조정할 수 있기 때문에 엔진의 회전속도가 낮을 때도 고압 분사가 가능하게 되어 완전 연소를 추구할 수 있음은 물론 배기와 소음을 최소화함은 물론 연비를 크게 향상시킬 수 있게 된다.

이러한 커먼 레일 디젤 엔진에 있어서는, 엔진 블록의 중앙에 진동 가속계를 부착하고, 이의 진동 가속계에서 발생하는 신호를 매 시간 마다 학습하여 파일럿 연료량을 인젝터 상태에 맞게 조정하도록 되어 있다.

상기와 같은 학습방법을 보다 구체적으로 살펴보면, 도 2에서와 같이, 우선 최초 모든 실린더에 대한 진동 가속계에 의한 학습값의 절대값을 "0"으로 한 후(S100), 엔진이 충분히 난기된(70℃ 이상) 상태에서 차량이 일정 속도(대략 60KM/H) 이상을 유지하여 학습할 조건이 충족되면(S110), 모든 실린더의 파일럿 연료량 공급을 차단한다(S120).

그리고 레일 압력을 펑소 보다 높게 상승시킨 후, 학습할 실린더에만 파일럿 연료를 공급하기 위한 신호를 ECU에서 연료 인젝터로 송출하는데, 이때 송출신호(drive pulse)의 길이에 파일럿 연료량 제어가 이루어지게 된다(S130).

상기 송출신호에 있어서 최초에는 인젝터에서 파일럿 연료가 분사되지 않을정도의 미세한 값으로 시작하여 진동신호가 검출될때까지 약간씩 송출신호의 길이를 증대시켜 파일럿 연료량을 증가시키도록 한다(S160).

이에 따라 송출신호(Drive Pulse)가 파일럿 연료를 분사시킬 수 있을만큼 충분히 큰 값을 가지면 파일럿 연료가 분사되어 실린더내에서 연소반응이 이루어지며 이때 연소에 의한 진동이 발생되고 진동 가속계는 이를 감지하게 된다(S140).

ECU는 검출된 진동값을 기준값의 절대값과 비교하여(S150) 진동값이 기준값의 절대값보다 크거나 같다고 판단되면 그때 송출한 송출신호의 길이를 기억하게 된다(S170).

상기와 같은 과정을 실린더마다 반복함으로써, 각각의 인젝터가 최소한의 파일럿 연료량을 분사할 수 있는 송출신호의 길이를 얻을 수 있으며(이를 MDP라 한다. : Minimum Drive Pulse), 이를 ECU에 기록하고, 향후 이 데이터에 의하여 파일럿 연료량을 정밀하게 제어할 수 있도록 한다.

이와 같이 파일럿 연료량 제어에 있어서 중요한 것은 모든 연료 인젝터에 대하여 초기의 MDP 값을 알아야 한다는 것이며, 이를 위하여 모든 인젝터는 조립 완료 즉시 단품시험을 통하여 MDP값을 측정하고 이를 인젝터에 타각한다.

상기와 같은 파일럿 연료량은 매우 미소하나, 그 변화량에 의하여 소음 및 스모크 발생이 크게 악화되는 경향이 있으며, 인젝터는 사용시간이 경과함에 따라 열화되어 초기 상태와는 다른 성격을 가지기 때문에 진동 가속계를 장착하고 이에 따른 주기적인 학습을 진행하고 그 결과를 파일럿 연료량 분사에 반영하여 현재의 인젝터 상태에 맞게 최적화된 파일럿 연료량을 분사하면, 엔진의 노후화에 따라 심해지는 스모크 발생량 및 소음을 저감할 수 있다.

이러한 학습방법은 더 이상 파일럿 연료량 보정이 불가능할 정도로 손상은 입은 인젝터에 대한 고장 여부에 있어서, 종래에는 도 4에서와 같이, 상기 도 2와 같은 학습 제어방법을 통해 매 시간 마다 각각의 실린더에 대한 학습을 실시한 후(S300), 이의 학습값을 ECU에 기록한다(S310).

상기 S310 단계에서 기록된 학습값을 미리 설정된 기준값과 비교 판단하여(S320), 학습값의 절대값이 기준값의 절대값 보다 작다고 판단되면, 학습값의 절대값만큼 송출신호의 길이를 증가 또는 감소시켜 파일럿 연료량을 증가 또는 감소시키면서 연료량을 제어하게 된다(S330).

그리고 상기 S320 단계에서 학습값의 절대값이 기준값의 절대값 보다 크거나 같다고 판단되면, 송출신호를 중단하여 파이럿 연료량을 "0"으로 하고, 엔진 경고등을 점등시켜 인젝터의 고장을 경고하게 된다(S340).

이와 같이 인젝터의 고장여부를 판단하고, 이를 ECU에 기록함으로써, 고장 발생시 인젝터 전체가 아닌 단지 손상된 인젝터만을 교환하여 소비자의 불필요한 수리비용 증가를 예방할 수 있도록 하고 있다.

상기와 같이 연료량 보정과 인젝터의 고장 여부를 판단하는 경우에 있어서는, 진동 가속계에 의해 학습되는 값이 ECU에 숫자로 기록되며, 이 숫자의 크기만큼 파일럿 연료량에 대한 보정이 이루어지다가 어느 한계값에 도달하면 엔진 보호를 위하여 파일럿을 중단하고, 엔진 경고등을 점등시켜 고장 발생을 운전자에게 인식할 수 있도록 하고 있다.

그러나 현재까지 여러가지 시험을 수행한 결과, 기준값을 초과하여 인젝터의 고장으로 판단된 경우, 모든 학습값을 리셋한 후 재학습을 실시하면, 정상적으로 작동하는 경우가 대부분이며, 이때의 학습갓의 절대값은 기준값의 절대값 미만으로 인식되어 파일럿 분사가 정상적으로 이루어지는 경우가 대부분이며, 이는 진동 가속계 학습값이 지속적으로 누적되기 때문에 발생하는 현상이라는 데에 본 발명자는 인식하게 되었다.

따라서 본 발명자는 진동 가속계의 학습값이 기준값을 초과한 경우, ECU가 고장 발생으로 판단하기 전에 이미 기억되어 있는 학습값을 리셋 한 후 짧은 시간안에 진동 가속계의 학습을 실시하여 고장 발생 여부를 재확인토록 함으로써, 불필요한 인젝터 교환을 방지하도록 하는 데에 목적을 두고 본 발명을 안출하게 되었다.

도 1은 본 발명이 적용되는 시스템의 블록도.

도 2는 본 발명에 적용되는 학습방법의 작동 흐름도.

도 3은 본 발명에 의한 감지방법의 작동 흐름도.

도 4는 종래 작동 흐름도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 실린더 블록의 중앙에 배치된 진동 가속계에서 발생하는 신호를 매 시간 마다 학습을 실시하여 ECU에 기록하는 제1 단계와;

상기 제1 단계에서 기록된 학습값의 절대값을 미리 설정된 기준값의 절대값과 비교 판단하는 제2 단계와;

상기 제2 단계에서 학습값의 절대값이 기준값의 잘대값 보다 작다고 판단되면 학습값의 잘대값 만큼 파일럿 연료량을 증가 또는 감소시키면서 연료량을 제어하는 제3단계와;

상기 제2 단계에서 학습값의 절대값이 기준값의 절대값 보다 크다고 판단되면, 학습값의 절대값을 리셋한 후, 모든 실린더에 대한 학습을 일정시간 간격으로 재실시하여 일정시간 후에 기준값의 절대값과 학습값의 절대값을 비교하여 기준값의 절대값이 학습값의 절대값 보다 큰가를 판단하는 제4단계와;

상기 제4 단계에서 기준값의 절대값이 학습값의 절대값 보다 크다고 판단되면, 상기 제2 단계로 진입하고, 작다고 판단되면, 파일럿 연료량을 "0"로 하고, 엔진 경고등을 전등시켜 운전자가 이를 인식할 수 있도록 하는 제5 단계로 이루어지는 디젤 엔진의 연료 인젝터 고장 진단방법을 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 관계하는 커먼 레일 디젤엔진의 연료계통은 연료탱크내의 연료가 고압 연료펌프에 의해 펌핑되어 커먼 레일로 공급되면, 이에 연통되어진 연료 인젝터를 엔진 회전수와 부하에 따라 엔진제어유닛(ECU)에서 제어하여 연소실로 분사할 수 있도록 구성되는 것으로, 이러한 커먼 레일 디젤 엔진과 연료계통은 이미 공지되어 있는 바, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명을 운용하기 위한 시스템의 블록도로서, 진동 가속계(2)는 엔진의 실린더 블록에 배치되어 각 실린더에서의 연소과정에서 발생되는 진동을 검출하게 된다.

상기 진동 가속계(2)에 검출된 진동값은 ECU에서 미리 입력되어 있는 데이터와 비교 연산되어 연료계통(4)을 제어하거나, 연료계통(4)에 이상 발생시경보수단(6)을 통해 이를 운전자가 인식할 수 있도록 한다.

그리고 상기와 같은 시스템에 의해 운용되는 본 발명의 제어방법을 살펴보면, 도 3에서와 같이, 우선 엔진 블록의 중앙에 배치된 진동 가속계(2)에서 발생하는 신호를 매 시간 마다 상기 도 2와 같은 학습 방법을 통해 학습을 실시한 후(S200), 이의 학습값을 ECU에 기록한다(S210).

상기 S210 단계에서 기록된 학습값을 미리 설정된 기준값과 비교 판단하여 (S220), 기준값이 학습값 보다 크다고 판단되면, 학습값 만큼 파일럿 연료량을 증가 또는 감소시키면서 연료량을 제어하게 된다(S230).

그리고 상기 S220 단계에서 기준값이 학습값 보다 작다고 판단되면, 학습값을 리셋한 후(S240), 모든 실린더에 대한 학습을 도2와 같은 학습을 일정시간 (대략20초) 간격으로 재실시하여 (S250), 일정시간 후(대략 80초) 기준값과 학습값을 비교하여(S260), 기준값이 학습값 보다 큰가를 판단한다(S270).

상기 S270 단계에서 기준값이 학습값 보다 크다고 판단되면, S230 단계로 진입하여 학습량에 따른 파일럿 연료량을 증대 또는 감소시키고, 기준값이 학습값 보다 작다고 판단되면, 파일럿 연료량을 "0"로 하고, 엔진 경고등을 전등시켜 운전자가 이를 인식할 수 있도록 한다(S280).

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 커먼 레일 디젤 엔진에 있어서, 진동 가속계의 학습값이 기준값을 초과한 경우, ECU가 고장 발생으로 판단하기 전에 이미 기억되어 있는 학습값을 리셋 한 후 짧은 시간안에 진동 가속계의 학습을 실시하여고장 발생 여부를 재확인토록 함으로써, 불필요한 인젝터 교환을 방지할 수 있도록 한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 실린더 블록의 중앙에 배치된 진동 가속계에서 발생하는 신호를 매 시간 마다 학습을 실시하여 ECU에 기록하는 제1 단계와;

   상기 제1 단계에서 기록된 학습값의 절대값을 미리 설정된 기준값의 절대값과 비교 판단하는 제2 단계와;

   상기 제2 단계에서 학습값의 절대값이 기준값의 잘대값 보다 작다고 판단되면 학습값의 잘대값 만큼 파일럿 연료량을 증가 또는 감소시키면서 연료량을 제어하는 제3단계와;

   상기 제2 단계에서 학습값의 절대값이 기준값의 절대값 보다 크다고 판단되면, 학습값의 절대값을 리셋한 후, 모든 실린더에 대한 학습을 일정시간 간격으로 재실시하여 일정시간 후에 기준값의 절대값과 학습값의 절대값을 비교하여 기준값의 절대값이 학습값의 절대값 보다 큰가를 판단하는 제4단계와;

   상기 제4 단계에서 기준값의 절대값이 학습값의 절대값 보다 크다고 판단되면, 상기 제2 단계로 진입하고, 작다고 판단되면, 파일럿 연료량을 "0"로 하고, 엔진 경고등을 점등시켜 운전자가 이를 인식할 수 있도록 하는 제5 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 디젤 엔진의 연료 인젝터 고장 진단방법.