KR100489059B1 - Fuel distribution method in a common rail injection system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 커먼 레일 연료 분사 장치에서의 연료량 분배 방법에 관한 것으로, 최대 제한 요구 연료량과, 외부 요구 연료량, 아이들 요구 연료량, 능동서지댐퍼 요구 연료량, 실린더 균형 요구 연료량 및, 시동연료량을 계산하는 단계와, 상기 최대 제한 요구 연료량과, 외부 요구 연료량, 아이들 요구 연료량, 능동서지댐퍼 요구 연료량, 실린더 균형 요구 연료량을 바탕으로 능동서지댐퍼를 제외한 연료량과 능동서지댐퍼 연료량 및 실린더 균형 연료량을 산출하는 단계와, 시동시에는 상기 능동서지댐퍼를 제외한 연료량과 능동서지댐퍼 연료량 및 실린더 균형 연료량을 모두 시동연료량으로 설정하는 단계와, 엔진오버런에 따른 연료차단시에는 상기 능동서지댐퍼를 제외한 연료량을 "0"으로 설정하고, 상기 능동서지댐퍼 연료량과 실린더 균형 연료량을 단계적으로 "0"으로 설정하는 단계를 포함하여 구성되어, 엔진의 운전영역별로 연료량을 산출하여 파일롯 분사, 주분사 후분사등에 각각 필요한 연료량을 분배함으로써 보다 정밀한 연료량 산출 및 분배가 가능할 뿐만 아니라 연료 분사 안정성 및 연료량 감소로 인한 연비의 상승을 도모할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a fuel amount distribution method in a common rail fuel injection device, comprising: calculating a maximum limit demand fuel amount, external demand fuel amount, idle demand fuel amount, active surge damper demand fuel amount, cylinder balance demand fuel amount, and starting fuel amount; Calculating a fuel amount, an active surge damper fuel amount, and a cylinder balance fuel amount excluding an active surge damper based on the maximum limit demand fuel amount, external demand fuel amount, idle demand fuel amount, active surge damper demand fuel amount, and cylinder balance demand fuel amount; At start-up, the fuel amount excluding the active surge damper, the active surge damper fuel amount, and the cylinder balance fuel amount are all set to the starting fuel amount, and when the fuel is shut off due to engine overrun, the fuel amount excluding the active surge damper is set to "0". And the active surge damper fuel amount and the cylinder balance fuel amount. It is configured to include the step-by-step setting to "0", by calculating the amount of fuel for each operating region of the engine to distribute the amount of fuel required for each of the pilot injection, main injection post-injection, etc., more precise fuel amount calculation and distribution, as well as fuel injection There is an effect that can increase fuel economy due to stability and reduced fuel amount.
Description
본 발명은 커먼 레일 연료 분사 장치에서의 연료량 분배 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 엔진의 운전영역별로 연료량을 산출하여 파일롯 분사, 주분사 후분사등에 각각 필요한 연료량을 분해하는 연료량 분배 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel amount distribution method in a common rail fuel injection device, and more particularly, to a fuel amount distribution method for decomposing fuel amounts required for pilot injection, main injection post injection, etc. by calculating the fuel amount for each driving region of an engine. .
현재까지 사용되고 있는 디젤연료 분사장치는 분사 압력을 얻기 위해서 캠구동 장치를 사용했으며 그 원리는 분사압력이 속도증가와 함께 증가하고 이에 따라 분사 연료량이 증가하는 방식이었다. 이러한 장치는 분사압력이 매우 낮은 경우에만 실제로 사용할 수 있었다.The diesel fuel injectors used up to now use cam drive to obtain the injection pressure. The principle is that the injection pressure increases with speed and the injection fuel amount increases accordingly. Such a device could only be used in practice with very low injection pressures.
이러한 캠구동 방식과 달리 승용차나 상용차에 이용되고 있는 커먼 레일 분사 장치에서는 분사압력의 발생과 분사과정이 완전히 별개로 이루어진다. 이렇게 압력발생과 분사를 분리하기 위해서는 고압을 유지할 수 있는 고압 어큐뮬레이터나 레일이 필요하게 된다. 이 시스템에서는 종래의 노즐 홀더에 솔레노이드가 부착된 노즐이 장착되고, 고압은 레디얼 피스톤 펌프에 의해 생성되는데, 일정한 범위내에서는 엔진 회전수와는 독립하여 자유롭게 회전속도를 조정할 수 있다.Unlike the cam driving method, in the common rail injection apparatus used in a passenger car or a commercial vehicle, the generation of the injection pressure and the injection process are completely separate. In order to separate the pressure generation and injection, a high pressure accumulator or a rail capable of maintaining a high pressure is required. In this system, a nozzle equipped with a solenoid is mounted on a conventional nozzle holder, and a high pressure is generated by a radial piston pump, and the rotation speed can be freely adjusted independently of the engine speed within a certain range.
커먼 레일 시스템의 장점은 엔진 설계시 연료의 압력발생과 분사를 분리해서 생각할 수 있기 때문에 연소와 분사과정 설계를 자유롭게 할 수 있다. 즉, 엔진 맴을 이용하여 엔진 운전 조건에 따라 연료 압력과 분사시기를 조정할 수 있기 때문에 엔진의 회전속도가 낮을 때도 고압분사가 가능해져서 완전 연소를 추구할 수 있다. 또한 파일럿 분사를 하면 배기가스와 소음을 더욱 저감할 수 있으며, 연료 분사 곡선은 유압제어로 노즐 니들에 의해 조절되므로 분사종료시까지 신속하게 조절 가능하다. 결국 커먼 레일 시스템으로 인해 디젤엔진은 획기적으로 배기가스를 저감하고, 연비를 향상시키는 것이 가능해졌다고 볼 수 있다.The advantage of the common rail system is that the design of the combustion and injection process can be freed because the engine pressure can be considered separately from the pressure generation and injection of the fuel. That is, since the fuel pressure and the injection timing can be adjusted according to the engine operating conditions by using the engine member, even when the engine rotation speed is low, high-pressure injection is possible, thereby pursuing complete combustion. In addition, the pilot injection can further reduce the exhaust gas and noise, and the fuel injection curve is adjusted by the nozzle needle by the hydraulic control can be adjusted quickly until the end of the injection. After all, the common rail system has made it possible for diesel engines to significantly reduce emissions and improve fuel economy.
그러나, 상기와 같은 커먼 레일 분사 시스템에서 적용되는 기존의 분사방식에서는 연소압력의 고압화로 인해 연료 분사 및 연소의 안정성을 정밀하게 제어하기가 어려운 문제점이 있었다. 특히, 각종 센서에 의해 감지된 신호로부터 총연료량을 계산할 경우에, 엔진 아이들 조건, 실린더 진동, 각 실린더의 연소 편차등에 따라 연료량을 정확하게 반영할 수 없는 문제점이 있었다.However, in the conventional injection method applied in the common rail injection system as described above, there is a problem that it is difficult to precisely control the fuel injection and combustion stability due to the high pressure of the combustion pressure. In particular, when calculating the total fuel amount from the signals sensed by the various sensors, there was a problem that can not accurately reflect the fuel amount according to engine idle conditions, cylinder vibration, combustion variation of each cylinder.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 엔진의 운전영역별로 연료량을 산출하여 파일롯 분사, 주분사 후분사등에 각각 필요한 연료량을 분배함으로써 보다 정밀한 연료량 산출 및 분배가 가능할 뿐만 아니라 연료 분사 안정성 및 연료량 감소로 인한 연비의 상승을 도모할 수 있는 커먼 레일 연료 분사 장치에서의 연료량 분배 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and calculates the fuel amount for each driving region of the engine and distributes the fuel amount required for pilot injection, main injection, and after injection, respectively, for more accurate fuel amount calculation and distribution. It is an object of the present invention to provide a method for distributing fuel amount in a common rail fuel injector capable of increasing fuel efficiency due to fuel injection stability and reduced fuel amount.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 커먼 레일 연료 분사 장치에서의 연료량 분배 방법은, 최대 제한 요구 연료량과, 외부 요구 연료량, 아이들 요구 연료량, 능동서지댐퍼 요구 연료량, 실린더 균형 요구 연료량 및, 시동연료량을 계산하는 단계와, 상기 최대 제한 요구 연료량과, 외부 요구 연료량, 아이들 요구 연료량, 능동서지댐퍼 요구 연료량, 실린더 균형 요구 연료량을 바탕으로 능동서지댐퍼를 제외한 연료량과 능동서지댐퍼 연료량 및 실린더 균형 연료량을 산출하는 단계와, 시동시에는 상기 능동서지댐퍼를 제외한 연료량과 능동서지댐퍼 연료량 및 실린더 균형 연료량을 모두 시동연료량으로 설정하는 단계와, 엔진오버런에 따른 연료차단시에는 상기 능동서지댐퍼를 제외한 연료량을 "0"으로 설정하고, 상기 능동서지댐퍼 연료량과 실린더 균형 연료량을 단계적으로 "0"으로 설정하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. The fuel amount distribution method in the common rail fuel injection device according to the present invention for achieving the above object includes the maximum limit demand fuel amount, external demand fuel amount, idle demand fuel amount, active surge damper demand fuel amount, cylinder balance demand fuel amount, and starting fuel amount Calculating a fuel amount excluding an active surge damper, an active surge damper fuel amount, and a cylinder balance fuel amount based on the maximum limit demand fuel amount, external demand fuel amount, idle demand fuel amount, active surge damper demand fuel amount, and cylinder balance demand fuel amount. Calculating the fuel amount excluding the active surge damper, the active surge damper fuel amount, and the cylinder balance fuel amount as the starting fuel amount at start-up, and the fuel amount excluding the active surge damper at the time of shut off of the fuel due to engine overrun. Is set to "0", and the active surge damper fuel amount And setting the cylinder balance fuel amount stepwise to " 0 ".
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 연료량 분배 방법을 수행하는 커먼 레일 연료 분사 장치의 개략적인 구성도로서, 전자제어유니트(11)와, 고압펌프(12), 연료공급조절밸브(13), 커먼레일(14), 인젝터(15), 인젝터코일(16) 및, 각종 센서류(21-27)를 포함하여 구성되어 있다.1 is a schematic configuration diagram of a common rail fuel injector for performing a fuel amount distribution method according to the present invention, which includes an electronic control unit 11, a high pressure pump 12, a fuel supply control valve 13, and a common rail ( 14), the injector 15, the injector coil 16, and various sensors 21-27 are comprised.
상기 고압펌프(12)는 엔진의 회전력을 이용한 펌프로 디젤연료를 최고 1,350bar 까지 압축하여 상기 커먼레일(14)로 공급하도록 되어 있고, 상기 연료공급조절밸브(13)는 상기 고압펌프(12)내에 내장되어 있는 것으로, 상기 전자제어유니트(11)의 제어에 따라 고압펌프(12)의 고압실로 보내주는 연료량을 통제하여 엔진에 필요한 연료량을 제어한다.The high pressure pump 12 is a pump using a rotational force of the engine to compress the diesel fuel up to 1,350 bar to supply to the common rail 14, the fuel supply control valve 13 is the high pressure pump 12 It is built in the inside, and controls the amount of fuel required for the engine by controlling the amount of fuel sent to the high pressure chamber of the high-pressure pump 12 under the control of the electronic control unit (11).
상기 커먼레일(14)은 상기 고압펌프(12)에서 공급된 고압의 연료를 저장하였다가 각각의 연소실에 동일한 연료압으로 연료를 보내주는 것으로, 역류방지를 위한 첵밸브 및 고압 센서가 부착되어 있고, 레일 안의 연료압력은 전자석식 압력 조절밸브에 의해 조정되고, 연료압력은 항상 압력센서에 의해 모니터링되고 연속적으로 엔진에서 요구하는 조건에 따라 조절된다.The common rail 14 stores the high-pressure fuel supplied from the high-pressure pump 12 and sends the fuel at the same fuel pressure to each combustion chamber, and a check valve and a high pressure sensor are installed to prevent backflow. For example, the fuel pressure in the rail is regulated by an electromagnetic pressure control valve, and the fuel pressure is always monitored by a pressure sensor and continuously adjusted according to the requirements of the engine.
상기 인젝터(15)는 고압의 연료를 연소실로 분사시켜주는 역할을 하는 것으로 인젝터 코일(16)이 전자제어유니트(11)의 제어에 의해 동작하여 상기 인젝터(15)의 니들밸브를 개폐시키도록 되어 있다.The injector 15 serves to inject high pressure fuel into the combustion chamber, and the injector coil 16 operates under the control of the electronic control unit 11 to open and close the needle valve of the injector 15. have.
상기 전자제어유니트(11)는 각종 센서들(21-27)의 감지신호를 받아 상기 고압연료펌프(12)와 연료공급조절밸브(13) 및 인젝터코일(16)등을 작동시켜서, 연료 분사량, 분사시기, 분사율등을 제어하도록 되어 있다. The electronic control unit 11 receives the detection signals of the various sensors 21-27 to operate the high pressure fuel pump 12, the fuel supply control valve 13, the injector coil 16, and the like, thereby providing fuel injection amount, Injection timing, injection rate, etc. are controlled.
상기와 같이 구성된 장치에서 수행되는 본 발명에 따른 연료량 분배 방법을 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The fuel amount distribution method according to the present invention performed in the apparatus configured as described above will be described in detail with reference to FIG. 2 as follows.
도 2는 본 발명에 따른 커먼 레일 연료 분사 장치에서의 연료량 분배 방법을 설명하기 위한 순서도로서, 도 2에서 S는 단계(Step)을 의미한다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a fuel amount distribution method in a common rail fuel injection device according to the present invention, and in FIG. 2, S denotes a step.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 단계(S1)에서는, 최대 제한 요구 연료량과, 외부 요구 연료량, 아이들 요구 연료량, 능동서지댐퍼 요구 연료량, 실린더 균형 요구 연료량 및, 시동연료량을 계산한다.As shown in Fig. 2, in step S1, the maximum limit demand fuel amount, external demand fuel amount, idle demand fuel amount, active surge damper demand fuel amount, cylinder balance demand fuel amount, and starting fuel amount are calculated.
이때, 상기 최대 제한 요구 연료량은 공기질량과 엔진속도에서 구한 기본량에 대기압과 냉각수온을 보정하여 구해지고, 상기 외부 요구 연료량은 최대차량속도 제한값과 최소 TCU(Transmission Control Unit)간섭량으로부터 결정되며, 상기 아이들 요구 연료량은 엔진속도, 수온, 밧데리 전압 등의 상태에 따라 결정된다.At this time, the maximum limit required fuel amount is obtained by correcting the atmospheric pressure and the cooling water temperature to the base amount obtained from the air mass and the engine speed, the external required fuel amount is determined from the maximum vehicle speed limit value and the minimum transmission control unit (TCU) interference, The idle demand fuel amount is determined according to the engine speed, water temperature, battery voltage, and the like.
또, 능동서지댐퍼 요구 연료량은 엔진속도의 변동(fluctuation)을 줄이기 위한 것으로 현재요구연료량과 엔진속도에 따라 결정되고, 실린더 균형 요구 연료량은 실린더간 연료량 편차 및 연소 편차를 줄이기 위한 것으로 엔진속도와 능동형 서지 댐퍼량을 고려한 연료량에 따라 결정되며, 시동연료량은 냉각수온 및 엔진속도에 따라 결정된다.In addition, the amount of fuel required for active surge damper is to reduce the fluctuation of the engine speed, and it is determined according to the current demanded fuel amount and the engine speed, and the amount of fuel required to balance the cylinder is to reduce the fuel amount variation and combustion deviation between cylinders. The amount of surge damper is determined by the amount of fuel in consideration, and the amount of starting fuel is determined by the coolant temperature and engine speed.
이어서, 단계(S2)에서는, 상기 최대 제한 요구 연료량과, 외부 요구 연료량, 아이들 요구 연료량, 능동서지댐퍼 요구 연료량, 실린더 균형 요구 연료량을 바탕으로 능동서지댐퍼를 제외한 연료량과 능동서지댐퍼 연료량 및 실린더 균형 연료량을 산출한다.Subsequently, in step S2, the fuel amount excluding the active surge damper, the active surge damper fuel amount, and the cylinder balance based on the maximum limit demand fuel amount, external demand fuel amount, idle demand fuel amount, active surge damper demand fuel amount, and cylinder balance demand fuel amount. Calculate the fuel amount.
이때, 상기 능동서지댐퍼를 제외한 연료량은, 최대 제한 요구 연료량과 외부 요구 연료량 중에서 작은값(능동서지댐퍼를 제외한 요구 연료량)에 최대 제한 요구 연료량과 아이들 요구 연료량 중에서 작은값(아이들 연료량)을 더한 값으로 산출된다. In this case, the fuel amount excluding the active surge damper is a value obtained by adding a smaller value (amount of idle fuel) to a smaller value (required fuel amount excluding the active surge damper) among the maximum limited demand fuel amount and the external demand fuel amount. Is calculated.
또한, 상기 능동서지댐퍼 연료량은, 최대 제한 요구 연료량과 아이들 요구 연료량중에서 작은 값(아이들 연료량)을 능동서지댐퍼 요구 연료량에 더한 값과, 최대 제한 요구 연료량과 능동서지댐퍼 옵셋 연료량을 더한 값중에서 작은 값으로 산출된다. The active surge damper fuel amount is the smaller of the maximum limit demand fuel amount and idle demand fuel amount (the idle fuel amount) plus the active surge damper demand fuel amount, and the maximum limit demand fuel amount and the active surge damper offset fuel amount. It is calculated as a value.
그리고, 상기 실린더 균형 연료량은, 실린더 균형 요구량에 상기 능동서지댐퍼 연료량을 더한 값으로 산출된다.The cylinder balance fuel amount is calculated by adding the cylinder balance demand amount to the active surge damper fuel amount.
이어서, 단계(S3)에서는 시동시인가를 판단하여 시동시이면 단계(S4)를 수행하고, 시동시가 아니면 단계(S5)를 수행한다. 상기 단계(S4)에서는 상기 능동서지댐퍼를 제외한 연료량과 능동서지댐퍼 연료량 및 실린더 균형 연료량을 모두 시동연료량으로 설정한다.Subsequently, in step S3, it is determined whether startup is performed, and if startup is performed, step S4 is performed. If not, startup is performed in step S5. In the step S4, both the fuel amount, the active surge damper fuel amount, and the cylinder balance fuel amount except the active surge damper are set as the starting fuel amount.
그리고, 상기 단계(S5)에서는 엔진 오버런에 따른 연료차단시인가를 판단하여 연료차단시이면 단계(S6)를 수행하고, 상기 단계(S6)에서는 상기 능동서지댐퍼를 제외한 연료량을 "0"으로 설정하고, 상기 능동서지댐퍼 연료량과 실린더 균형 연료량을 단계적으로 "0"으로 설정한다.In the step S5, it is determined whether the fuel is cut off according to the engine overrun, and if the fuel is cut off, step S6 is performed. Then, the active surge damper fuel amount and the cylinder balance fuel amount are set to "0" step by step.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 엔진의 운전영역별로 연료량을 산출하여 파일롯 분사, 주분사 후분사등에 각각 필요한 연료량을 분배함으로써 보다 정밀한 연료량 산출 및 분배가 가능할 뿐만 아니라 연료 분사 안정성 및 연료량 감소로 인한 연비의 상승을 도모할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by calculating the amount of fuel for each operating region of the engine and distributing the amount of fuel required for pilot injection, main injection, and after injection, the fuel quantity can be calculated and distributed more precisely, and the fuel injection stability and fuel amount can be reduced. There is an effect that can increase the fuel economy due to.
도 1은 본 발명에 따른 연료량 분배 방법을 수행하는 커먼 레일 연료 분사 장치의 개략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a common rail fuel injection device for performing a fuel amount distribution method according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 커먼 레일 연료 분사 장치에서의 연료량 분배 방법을 설명하기 위한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a fuel amount distribution method in a common rail fuel injection device according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11 : 전자제어유니트 12 : 고압펌프11: electronic control unit 12: high pressure pump
13 : 연료공급조절밸브 14 : 커먼레일13: fuel supply control valve 14: common rail
15 : 인젝터 16 : 인젝터코일15: Injector 16: Injector Coil
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20130430 Year of fee payment: 9 |
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| FPAY | Annual fee payment |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |