KR100533566B1 - 내연 기관용 연료 분사량 제어 시스템 - Google Patents

내연 기관용 연료 분사량 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

내연 기관(1)용 연료량 제어 시스템은, 엔진(1)의 아이들링 안정 상태의 다단 분사에서의 연소 당 K회의 분사 회수에 대응하는 ISC 보정량과 FCCB 보정량의 합인 값(Qb)을 기억한다. 상기 시스템은, N회 분사 회수에 대응하는 ISC 보정량과 FCCB 보정량의 합인 값(Qc)을 기억한다. 값(Qb, Qc) 사이의 차이에 기초하여, 최종 학습치(Q1/K 또는 Q1/N)가 산출된다. 따라서, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량을, 엔진 부하에 의한 엔진 요구 분사량의 증가량과 식별할 수 있다.

Description

내연 기관용 연료 분사량 제어 시스템 {FUEL INJECTION QUANTITY CONTROL SYSTEM FOR ENGINE}
본 발명은 인젝터의 전자기 밸브용 통전 시간 보정량 또는 엔진의 각 실린더에 대한 분사량 보정량에서 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량을 보정하기 위한 내연 기관용 분사량 제어 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 엔진의 압축 행정 및 팽창 행정에서 복수회로 인젝터의 전자기 밸브를 구동함에 의해서 메인 분사 이전에 소량의 파일럿 분사를 적어도 일회 수행할 수 있는 파일럿 분사량 제어 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 다기통 디젤 엔진의 각 실린더 내로 커먼 레일 내에 축압된 고압 연료를 분사하기 위한 커먼 레일식 연료 분사 시스템이 알려져 있다. 이 커먼 레일식 연료 분사 시스템에서, 소량의 파일럿 분사가 엔진의 토크를 발생시킬 수 있는 메인 분사 이전에 복수회로 수행되어, 메인 분사의 개시로부터 안정한 연소를 행함으로써 연소 소음 또는 엔진 진동이 감소되고, 배기 가스 성능이 개선될 수 있다. 파일럿 분사는 엔진의 압축 행정 및 팽창 행정에서 인젝터의 전자기 밸브를 복수회 구동함에 의해서 수행될 수 있다.
엔진의 실린더 내로 분사될 연료 분사량의 제어에서, 명령 분사량은 엔진 회전 속도 및 액셀러레이터 위치에 따라 산출된다. 그런 후, 분사량 명령치는 명령 분사량 및 연료 분사 압력에 따라 산출된다. 그런 후, 인젝터의 전자기 밸브는 분사량 명령치에 따라 구동된다. 분사량 명령치에 대한 실제 분사량의 변동은 각 실린더의 인젝터의 개별 조정 등을 통해 보정된다.
그러나, 파일럿 분사에서 분사되는 연료량은 5 ㎣/st 이하 정도로 아주 적다. 따라서, 파일럿 분사가 인젝터 개체차, 연료 분사 명령 펄스 시간에 대한 실제 연료 분사량의 변동(실린더간 분사량 변동) 또는 시간 경과 변화 등에 따른 인젝터의 성능(기능)의 열화(인젝터 시간 경과 열화)에 의해 소실되거나 또는 과도해질 수 있는 가능성이 있다. 그 결과, 파일럿 분사의 효과는 충분하게 달성될 수 없다.
상술한 문제점에 대한 대책으로, 분사량 보정이 회전 속도 변동 실린더간 분사량 보정(FCCB 보정) 및 아이들링 회전 속도 분사량 보정(ISC)으로 수행되고, 이 방법들은 널리 공지된 방법들이다. 분사량은 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량에 따라 보정된다. 이 경우, 보정량은 파일럿 분사량 및 메인 분사량의 합에 따라, 다단 분사에서의 연소 당 각 분사에 대한 ISC 보정량 및 FCCB 보정량의 합을 비례식으로 분할함으로써 산출된다.
따라서, 만일 아이들링 운전시의 엔진에 의해 요구된 분사량(엔진 요구 분사량)이 엔진 부하 요인에 기인한 증가분을 포함한다면, 분사량 보정량은 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량 이외에 엔진 부하 요인에 기인한 엔진 요구 분사량의 증가분을 포함하게 될 것이다. 따라서, 다단 분사에서의 연소 당 각 분사에 대한 분사량 보정량은 잘못 보정(잘못 학습)될 수 있다. 따라서, 원래 요구되는 학습치에 비해 과도한 분사량 보정량이 산출될 수 있다. 그 결과, 잘못된(오) 학습을 통해 얻어진 과도한 보정량은 연소 소음, 연소 진동, 배기 가스 등의 악화의 문제를 발생시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량을 엔진 부하 요인에 기인한 엔진 요구 분사량의 변화와 식별할 수 있는 내연 기관용 분사량 제어 시스템을 제공하는 것이다. 따라서, 다단 분사에서의 연소 당 각 분사에 대한 보정량의 오보정이 방지될 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 엔진의 소정 작동 상태 또는 소정 작동 조건이 검출될 때, 다단 분사에서의 연소 당 분사 회수는 K회로 절환되고 명령 분사량은 각 실린더에 대해 K회 분사로 분할된다. K회 분할 분사를 수행하는 동안, 엔진의 각각의 실린더의 회전 속도의 변동이 검출된다. 각각의 실린더의 회전 속도 변동의 검출치는 전체 실린더의 회전 속도 변동의 평균치와 비교된다. 각각의 실린더에 대한 각각의 분사의 분사량은 개별 실린더의 회전 속도 변동을 매끄럽게 하기 위해 개별적으로 보정된다. K회 분할 분사를 수행하는 동안, 평균 엔진 회전 속도는 엔진의 운전 상태에 따라 설정된 목표 회전 속도와 비교되기 위해서 검출된다. 각각의 분사의 분사량은 평균 엔진 회전 속도를 목표 회전 속도로 유지하도록 전체 실린더에 대해 균일하게 보정된다.
엔진의 소정 운전 상태 또는 소정 운전 조건이 검출될 때, 다단 분사에서의 연소 당 분사 회수는 N회로 절환되고 명령 분사량은 각각의 실린더에 대해 N회 분사로 분할된다. N회 분할 분사를 수행하는 동안, 엔진의 각각의 실린더의 회전 속도의 변동이 검출된다. 각각의 실린더의 회전 속도 변동의 검출치는 전체 실린더의 회전 속도 변동의 평균치와 비교된다. 각각의 실린더에 대한 각각의 분사의 분사량은 개별 실린더의 회전 속도 변동을 매끄럽게 하기 위해서 개별적으로 보정된다. N회 분할 분사를 수행하는 동안, 평균 엔진 회전 속도가 엔진의 운전 상태에 따라 설정된 목표 회전 속도와 비교되기 위해서 검출된다. 각각의 분사의 분사량은 평균 엔진 회전 속도를 목표 회전 속도로 유지하기 위해서 전체 실린더에 대해 균일하게 보정된다.
다단 분사에서의 연소 당 분사 회수가 K회로 절환될 때, 각각의 실린더의 회전 속도 변동의 검출치와 전체 실린더의 회전 속도 변동의 평균치 사이의 편차에 대응하는 각각의 실린더의 제1 보정량이 산출된다. 한편, 평균 엔진 회전 속도를 목표 회전 속도로 유지하기 위해 필요한 전체 실린더에 대해 균일한 제2 보정량이 산출된다. 다단 분사에서의 연소 당 분사 회수가 N회로 절환될 때, 각각의 실린더의 회전 속도 변동의 검출치와 전체 실린더의 회전 속도 변동의 평균치 사이의 편차에 대응하는 각각의 실린더의 제3 보정량이 산출된다. 한편, 평균 엔진 회전 속도를 목표 회전 속도로 유지하기 위해 필요한 전체 실린더에 대해 균일한 제4 보정량이 산출된다.
제1 분사량 명령치는 분사량 명령치에 전체 실린더에 대해 균일한 제2 보정량 및 각각의 실린더의 제1 보정량을 가산함에 의해서 산출된다. 분사량 명령치는 엔진의 소정 운전 상태 또는 소정 운전 조건 및 연료 분사 압력에 따라 설정된 명령 분사량에 따라 산출된다. 제2 분사량 명령치는 분사량 명령치에 각각의 실린더의 제3 보정량 및 전체 실린더에 대해 균일한 제4 보정량을 가산함으로써 산출된다. 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량은 제1 분사량 명령치 및 제2 분사량 명령치의 차이에 기초하여 엔진 요구 분사량의 변동으로부터 식별된다.
따라서, 다단 분사에서의 오학습 오보정 및 과도한 학습 및 과도한 보정에 기인한 분사 당 각각의 분사에 대한 보정량의 과도한 보정은 방지될 수 있다. 따라서, 분사 노이즈, 엔진 진동 또는 엔진(1)의 배기 가스 성능(배기가스 배출)의 악화가 방지될 수 있다. 더욱이, 엔진 요구 분사량의 변동, 특히 엔진 부하 요인에 기인한 엔진 요구 분사량의 변동이 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량과 식별될 수 있다. 따라서, 전기 부하 등의 엔진 부하가 인가되는 상태가 검출될 수 있다. 그 결과, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량에 대응하는 분사량 보정량(학습치)은 엔진 부하 요인에 기인한 엔진 요구 분사량의 변동을 포함함이 없이 산출될 수 있다. 따라서, 의도한 분사량 또는 인젝터 통전 시간이 학습치의 다음회 산출까지 연속적으로 제공될 수 있다. 그 결과, 엔진 성능 악화가 방지된다.
다음의 상세한 설명, 첨부된 청구범위 및 도면, 이 출원의 일부를 구성하는 전체 것의 연구로부터 관련 부품들의 작동 및 기능의 방법 뿐만 아니라, 실시예들의 특징 및 장점이 이해될 것이다.
(제1 실시예)
도1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 커먼 레일식 연료 분사 시스템이 도시된다.
제1 실시예의 커먼 레일식 연료 분사 시스템은 4기통 디젤 엔진(이하, 엔진)과 같은 내연 기관의 실린더 내로 연료가 분사되는 연료 분사 압력에 대응하는 고압으로 가압된 고압 연료를 저장하기 위한 축압 용기인 커먼 레일(2)과, 커먼 레일(2)로 연료를 압송하기 위한 연료 공급 펌프인 연료 서플라이 펌프(3)와, 엔진(1)의 실린더 내부로 커먼 레일(2) 내에 축압된 고압 연료를 분사하기 위한 복수의 인젝터(4, 이 실시예에서는 4개의 인젝터)와, 연료 서플라이 펌프(3)와 복수의 인젝터(4)를 전자적으로 제어하기 위한 전자 제어 유닛(이하, "ECU")을 포함한다.
엔진(1)은 4개의 실린더, 오일 팬 등이 제공된 4행정 4기통 엔진이다. 엔진(1)의 실린더는 실린더 블록 및 실린더 헤드로 형성된다. 실린더 헤드에 형성되고 실린더에 대응하는 흡기 포트 및 배기 포트는 흡기 밸브(11) 및 배기 밸브(12)에 의해 각각 개폐된다. 피스톤(13)은 각 실린더 내에서 축방향 활주 운동을 위해 고정되고 도시되지 않은 커넥팅 로드에 의해 도시되지 않은 크랭크축에 연결된다. 라디에이터(14)는 라디에이터(14)가 대향되는 바람에 노출되는 위치에서 도시되지 않은 엔진룸 내에 배치된다. 라디에이터(14)에는 엔진(1)을 냉각시키기 위한 냉각수의 온도를 측정하기 위한 수온 센서(37)가 제공된다.
엔진(1)이 운전 중일 때, 실린더로부터 배출된 배기 가스는 배기관(15)을 통해서 유동하고, 가변 형상식 터보 차저(VGT, 16)의 터빈 휠을 구동하고 도시되지 않은 촉매 및 머플러를 통해서 배출된다. VGT(16)는 흡기 압력 센서, 부스트 압력 센서(44) 및 VGT 위치 센서(47)에 의해 제공된 신호에 기초하여 제어된다. 압축된 고온 흡입 공기는 인터쿨러(18)에 의해 냉각된 후 엔진(1)의 흡기 포트를 통해 실린더 내로 도입된다.
스로틀 밸브(19)는 흡기관(17) 내에 위치된다. 스로틀 밸브(19)는 흡기관(17)을 통해 엔진(1)으로 유동하는 흡입 공기의 유동량을 조정한다. 스로틀 밸브(19)의 각도 위치는 ECU(10)에 의해 제공되는 제어 신호에 의해 제어되는 액츄에이터(20)에 의해 조절된다. 액츄에이터(20)에는 스로틀 밸브(19)의 위치를 측정하기 위한 도시되지 않은 스로틀 위치 센서가 내부에 제공된다. 스로틀 위치 센서는 ECU(10)에 아이들링 운전에 대한 스로틀 밸브(19)의 완전 폐쇄된 위치 및 고부하 운전 대한 실질적으로 완전 개방 위치를 보고할 수 있는 것일 수 있다.
ECU(10)에 의해 제공된 신호에 응답하여 동작하는 스월 제어 밸브(이하, "SCV")는 흡기 포트 부근에서 흡기관(17)의 일부에 위치된다. SCV(21)는 흡기 온도 센서(45)가 제공된 흡기 통로(22)를 바이패스하는 바이패스 통로(23) 내에 위치된다. 엔진(1)이 고부하 운전 모드에서 운전되는 동안 SCV(21)를 개방하도록 SCV(21)를 작동시키기 위한 액츄에이터에 동력이 공급되고, 엔진(1)이 저부하 운전 모드에서 운전되는 동안 SCV(1)를 폐쇄하도록 액츄에이터로의 동력의 공급이 중지된다.
본 실시예에서, 배기 가스 재순환관(24)은 배기관(15)을 통해 유동하는 배기 가스의 소량을 배기 가스 재순환(EGR)을 위해 흡기관(17)으로 재순환시키기 위해 흡기관(17)에 접속된다. 배기 가스 재순환을 위한 밸브(25, 이하, "EGR 밸브")는 흡기관(17)과 배기 가스 재순환관(24)의 합류부에 위치된다. 배기관(15)을 통해 유동하는 배기 가스의 일부는 NOx의 생성을 방지하기 위해서 실린더 내로 흡인되는 흡입 공기 내로 혼합된다. EGR 밸브(25)의 위치는 배기 가스가 엔진(1)의 운전 조건에 따라 결정되는 배기 가스 재순환량으로 혼합되도록 조절된다. 배기 가스 재순환량(EGR량)은 흡입 공기 유동 센서(43), 흡기 온도 센서(45), 배기 O2 센서(48) 및 EGR 밸브 위치 센서(46)에 의해 제공되는 신호들에 기초하여 피드백 제어 모드로 소정치로 제어된다.
연료 분사 압력으로 압축된 고압 연료는 커먼 레일(2) 내에 연속적으로 축압되어야 한다. 연료 서플라이 펌프는 커먼 레일(2) 내에 고압 연료를 축압하기 위해서 압력 파이프(26)를 통해 커먼 레일(2)로 고압 연료를 압송한다. 압력 제한기(27)가 설정 제한 압력 이상으로 커프 레일(2) 내의 압력의 상승을 방지하기 위해서 커먼 레일(2)과 연료 탱크를 연결하는 도시되지 않은 릴리프 파이프 내에 위치된다. 또한 "커먼 레일 압력"으로 불려지는, 연료 분사 압력에 대응하여 커먼 레일(2) 내에 축압된 연료의 압력은 커먼 레일 압력 센서(30) 즉, 분사 압력 검출 수단에 의해 측정된다. 커먼 레일 압력 센서(30)는 실리콘 기판(회로 기판) 상에 장착된 압전 장치와 같은 감지 장치가 제공되고 연료 분사 압력을 나타내는 전기 신호(전압 신호)를 제공할 수 있는 반도체 압력 센서이다.
연료 서플라이 펌프(3)는 도시되지 않은 연료 탱크로부터의 고압 연료를 커먼 레일(2)로 압송하기 위한 도시되지 않은 공급 펌프와, 공급 펌프의 토출을 조절하기 위한 흡입 조절 밸브와 같은 전자기 밸브를 포함하는 고압 펌프이다. 연료 서플라이 펌프(3)에는 연료 펌프로부터 흡인된 연료의 온도를 측정하기 위한 연료 온도 센서(36)가 내부에 제공된다.
인젝터(4)는 실린더 #1 내지 #4에 대응하는 위치에서 엔진의 실린더 블록에 부착된다. 각각의 인젝터(4)는 대응 실린더 내로 고압 연료가 분사되는 분사 노즐, 개방 방향으로 연료 분사 노즐 내에 위치된 노즐 니들을 이동시키기 위한 전자기 밸브와 같은 액츄에이터 및 폐쇄 방향으로 노즐 니들을 가압하기 위한 스프링과 같은 편향 수단을 포함하는 전자기 연료 분사 밸브이다.
인젝터(4)는 예컨대 전자기 밸브가 개방된 동안에 엔진(1)의 대응 실린더 내로 커먼 레일(2)에 축압된 고압 연료를 분사한다. 인젝터(4)로부터 누설된 연료 또는 노즐 니들에 인가된 배압을 제어하기 위해 배압 제어 챔버로부터 배출된 연료(복귀 연료)는 연료 복귀 통로를 통해 연료 탱크로 복귀한다. 인젝터(4)의 전자기 밸브의 밸브 개방 시간이 증가된 때, 연료 분사량 즉, 실린더 내로 분사된 연료의 양은 따라서 증가하고, 그 역도 마찬가지이다.
ECU(10)에는 일반적으로 알려진 구조를 갖는 마이크로컴퓨터가 제공되고, 이는 제어 처리 및 연산 처리를 수행하기 위한 CPU, 프로그램 및 데이터를 기억하기 위한 ROM, 스탠바이 RAM, EEPROM 또는 RAM과 같은 기억 장치, 입력 회로, 출력 회로, 전원 회로, 인젝터 구동 회로, 펌프 구동 회로 등을 포함한다. 커먼 레일 압력 센서(30)에 의해 제공된 전압 신호 및 다른 센서에 의해 제공된 센서 신호는 A/D 변환기에 의해 A/D 변환되도록 처리되고, A/D 변환기는 입력 센서 신호에 대응하는 디지털 신호를 ECU(10)의 마이크로컴퓨터에 제공한다. 엔진(1)을 시동시킨 후 엔진 키가 점화 스위치를 닫도록 IG 위치로 복귀될 때, 연료 서플라이 펌프(3) 및 인젝터(4)를 포함하는 구성 부품을 작동시키는 액츄에이터는 전자적으로 제어된다.
본 실시예에 포함된 실린더 판별 수단은 엔진(1)의 캠축 상에 장착되고 엔진(1)의 크랭크축이 2회전 하는 동안 일회전할 수 있고, 이의 주연부 상에 실린더에 각각 대응하는 치(돌기부)가 제공된 신호 로터(31)와, 치들 중 하나가 전자기 센서(32)를 지나 이동할 때마다 펄스(G)를 발생시키는 실린더 판별 센서인 전자기 센서(32)를 포함한다.
본 실시예의 엔진 회전 속도 센서는 엔진(1)의 크랭크축 상에 장착되고 엔진(1)의 크랭크축이 1회 회전할 때 한번 회전할 수 있고 크랭크각 검출 치(돌기부)가 이의 주연부 상에 제공된 신호 로터(33)와, 크랭크각 검출 치들 중 하나가 전자기 센서(34)를 지나 이동할 때마다 NE 펄스를 발생시키는 크랭크각 센서(34, 전자기 센서)를 포함한다. 크랭크각 센서(34)는 신호 로터(33)가 일회전하는 동안 즉 크랭크축이 한번 회전하는 동안 복수의 NE 신호를 제공한다. 특정 NE 펄스들은 실린더 #1 내지 #4의 피스톤의 상사점(TDC)에 각각 대응한다. ECU(10)는 엔진 회전 속도(NE)를 측정하기 위해서 NE 펄스들 사이의 간격을 측정한다.
ECU(10)는 저부하 저속 상태 즉 엔진 회전 속도(NE)가 예컨대 1000 rpm의 소정치보다 높지 않고, 액셀러레이터 위치(ACCP)가 예를 들면 0％인 소정치보다 크지 않고, 차량의 주행 속도(SPD)가 예를 들면 0 ㎞/h 인 소정치보다 높지 않고, 명령 분사량(QFIN)이 예를 들면, 5 ㎣/st 인 소정치보다 크지 않고, 그리고 변속기가 중립(N)인 상태가 검출된 무부하 연료 소비 상태(아이들링 안정 상태)를 검출하기 위한 아이들링 안정 상태 검출 수단의 기능을 포함한다.
ECU(10)는 최적 연료 분사 압력 즉, 엔진(1)의 운전 조건에 가장 바람직한 최적 커먼 레일 압력을 산출하기 위한 그리고 펌프 구동 회로를 통해 연료 서플라이 펌프(3)의 전자기 밸브를 구동하기 위한 토출량 제어 수단을 포함한다. ECU(10)는 엔진 회전 속도(NE)와 명령 분사량(QFIN)에 따라 목표 연료 압력(PFIN)을 산출한다. ECU(10)는 작업 연료 분사 압력이 목표 연료 압력(PFIN)과 일치하도록 연료 서플라이 펌프(3)의 토출량을 제어하기 위해 연료 서플라이 펌프(3)의 전자기 밸브를 구동하는 펌프 구동 신호(구동 전류)를 조정한다.
보다 바람직하게는, 연료 분사량의 제어의 정확도를 개선하기 위해, 커먼 레일 압력 센서(30)에 의해 측정된 연료 분사 압력(실제 커먼 레일 압력: NPC)이 엔진(1)의 운전 조건에 따라 결정된 목표 연료 압력(PFIN)과 일치하도록 피드백 제어 모드에서 연료 서플라이 펌프(3)의 전자기 밸브를 구동하는 연료 펌프 신호를 제어하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 전자기 밸브에 공급된 구동 전류(SCV)는 듀티 사이틀 제어 방법에 의해서 제어된다. 즉, 정확한 디지털 제어는 커먼 레일 압력(NPC)과 목표 연료 압력(PFIN) 사이의 압력 편차에 따라 단위 시간 당 펌프 구동 신호의 ON/OFF 비율(통전 시간 비, 듀티 비)을 제어함으로써 서플라이 펌프(3)의 전자기 밸브의 밸브 개방도를 변경시키는 듀티 비율 제어를 사용함으로써 수행될 수 있다.
ECU(10)는 또한 인젝터(4)에 의해 실린더 내로 분사될 연료 분사량을 개별적으로 제어할 수 있는 내연 기관용 분사량 제어 시스템으로서 역할을 한다. ECU(10)는 기본 분사량 결정 수단, 명령 분사량 결정 수단, 분사 기간 결정 수단 및 인젝터 구동 수단을 포함한다. 기본 분사량 결정 수단은 실험 데이터에 기초하여 미리 생성한 특성 맵(도2)에 기초한 엔진 회전 속도(NE) 및 액셀러레이터 위치(ACCP)에 따라 최적 요구 분사량(기본 분사량(Q))을 산출한다. 명령 분사량 결정 수단은 연료 온도 센서(36)에 의해 측정된 연료 온도(THF) 및 수온 센서(37)에 의해 측정된 냉각수 온도(THW)를 포함하는 운전 조건에 기초하여 결정된 분사량 보정량으로 기본 분사량(Q)을 조절함으로써 명령 분사량(QFIN)을 산출한다. 분사 기간 결정 수단은 실험 데이터에 기초하여 미리 생성된 특성 맵(도3)에 기초한 커먼 레일 압력(NPC) 및 명령 분사량(QFIN)에 따라 명령 분사 기간(분사 명령 펄스 시간, 인젝터 통전 시간: TQ)을 산출한다. 도3에서, 커먼 레일 압력은 화살표를 따라 증가한다. 인젝터 구동 수단은 인젝터 구동 회로(EDU)를 통해 인젝터(4)의 전자기 밸브에 펄스형 인젝터 구동 펄스 전류(인젝터 분사 명령 펄스, TQ 펄스)를 인가한다. 도4는 특정 실린더, 예를 들면, 실린더 #1에 대한 분사 명령 펄스 시간(분사량 명령치: TQ), 분사 명령 펄스 시간에 따른 실린더 #1에 대한 인젝터(4)의 전자기 밸브에 공급되는 인젝터 구동 전류의 파형(I) 및 연료 분사량(R)을 나타내는 타임 차트이다.
본 실시예에서, 기본 분사량(Q), 분사 기간(T) 및 목표 연료 압력(PFIN)은 크랭크각 센서(34) 즉, 엔진 회전 속도 센서 및 액셀러레이터 위치 센서(35)를 포함하는 엔진(1)의 운전 조건을 검출하기 위한 운전 조건 검출 수단에 의해 제공된 데이터에 따라 산출된다. 기본 분사량(Q), 분사 기간(T) 및 목표 연료 압력(PFIN)은 커먼 레일 압력 센서(30)에 의해 측정된 연료 분사 압력(NPC) 또는 연료 온도 센서(36), 수온 센서(37), 누설 연료 온도 센서(38), 오일 온도 센서(39), 아이들링 액셀러레이터 위치 센서(40), 대기 압력 센서(41), 대기 온도 센서(주변 온도 센서, 42), 흡입 공기량 센서(43), 부스트 압력 센서(44), 흡기 온도 센서(45), EGR 밸브 위치 센서(46), VGT 위치 센서(47), 배기 O2 센서(48), 배기 온도 센서(49), 배기 압력 센서(50), 스로틀 위치 센서, 흡기 압력 센서, 분사 기간 센서 등과 같은 운전 조건을 검출하기 위한 다른 센서에 의해 제공된 검출 신호(엔진의 운전 조건에 관한 데이터)로 보정을 위해 조절될 수 있다.
ECU(10)는 점화 키가 키 실린더 내에 삽입되고 시동 스위치를 닫기 위해 시동 위치(ST)로 돌려졌을 때 시동 모터에 전류가 공급되는 시동 회로에 접속된다. ECU(10)는 엔진(1)에 의해 구동되는 변속기의 기어 위치를 지시하는 신호, 클러치 페달의 눌림을 지시하는 신호, 시동 모터로의 전류의 공급을 지시하는 신호, 차량 속도 센서에 의해 제공된 속도 신호, 공조 시스템에 포함된 전자기 클러치, 공조 시스템에 포함된 응축기를 위한 전기 팬, 공조 시스템에 포함되어 승객실로 공기를 송풍하는 팬, 라디에이터를 위한 전기 팬 및 헤드 램프를 포함하는 전기 부하들을 지시하는 신호들, 공조 시스템에 포함된 압축기 및 전동 조향 장치에 포함된 오일 펌프를 포함하는 기계적인 부하들을 지시하는 신호들을 수신한다.
본 실시예의 커먼 레일식 연료 분사 시스템에서, 각 실린더에 대한 인젝터(4)는 2 이상의 분사, 예를 들면 엔진(1)의 크랭크축이 흡입 행정, 압축 행정, 팽창 행정(연소 행정) 및 배기 행정을 포함하는 1회의 4행정 사이클동안 2회(720 °CA의 각을) 회전하는 동안 엔진(1)의 각 실린더의 일 연소 행정 동안 복수의 파일럿 분사 및 메인 분사를 포함하는 다단 분사를 수행할 수 있다.
ECU(10)에는 분사량 결정 수단, 간격 결정 수단 및 분사 기간 결정 수단이 제공된다. 분사량 결정 수단은 엔진(1)의 운전 조건(엔진의 운전에 대한 정보) 및 기본 분사량에 기초하여 다단 분사 즉 파일럿 분사량 및 메인 분사량의 분사에 대한 분사량을 산출한다. 간격 결정 수단은 엔진의 회전 속도에 기초하여 파일럿 분사 및 메인 분사 사이의 간격 및 엔진 회전 속도 및 파일럿 분사량에 기초하여 파일럿 분사들 사이의 간격을 산출한다. 분사 기간 결정 수단은 파일럿 분사량 및 연료 압력에 기초하여 파일럿 분사 기간과 메인 분사량 및 연료 압력에 기초하여 메인 분사 기간을 산출한다.
본 실시예에서 ECU(10)는 회전 속도 변동 실린더간 분사량 보정(FCCB 보정)을 실행한다. FCCB 보정에서, ECU(10)는 엔진(1)이 아이들링 안정 상태에 있는 동안 엔진(1)의 실린더의 팽창 행정에서 엔진 회전 속도 변동을 측정한다. 그런 후, ECU(10)는 전체 실린더의 엔진 회전 속도 변동의 평균치와 엔진(1)의 각 실린더의 측정된 엔진 회전 속도 변동을 비교한다. 그런 후, ECU(10)는 전체 실린더의 엔진 회전 속도 변동을 동등화하도록 실린더에 대해 개별적으로 최적 연료 분사량을 설정한다.
보다 상세하게는, 크랭크각 센서(34)에 의해 제공된 NE 신호의 펄스들 사이의 시간 간격이 측정되고 엔진(1)의 각각의 실린더의 팽창 행정 동안의 순간 엔진 회전 속도가 산출된다. BTDC(TDC 전) 90°CA 및 ATDC(TDC 후) 90°CA의 각도 범위에서 NE 신호의 펄스들 사이의 시간 간격들 중 최대치가 실린더에 대한 순간 엔진 회전 속도의 최저 엔진 회전 속도(Nl)로 간주된다. BTDC(TDC 전) 90°CA 및 ATDC(TDC 후) 90°CA의 각도 범위에서 NE 신호의 펄스들 사이의 시간 간격들 중 최소치가 실린더에 대한 순간 엔진 회전 속도의 최고 엔진 회전 속도(Nh)로 간주된다. 실린더에 대한 엔진 회전 속도의 변동을 나타내는 저 엔진 회전 속도 및 고 엔진 회전 속도는 최저 엔진 회전 속도(Nl) 및 최고 엔진 회전 속도(Nh) 대신에 사용될 수 있다.
전술한 연산 처리는 전체 실린더에 대해 수행되고 최고 엔진 회전 속도(Nh)와 최저 엔진 회전 속도(Nl) 사이의 차이(ΔNk)가 산출된다. 따라서, 엔진(1)의 각 실린더에 대한 엔진 회전 속도의 변동을 나타내는 측정치(ΔNk)가 산출된다. 그런 후, 전체 실린더의 엔진 회전 속도 변동(ΔNk)의 평균 엔진 회전 속도 변동(ΣΔNk)이 산출된다. 즉, 엔진(1)의 전체 실린더의 엔진 회전 속도 변동(ΔNk)이 평균내어 지고, 평균 엔진 회전 속도 변동(ΣΔNk)이 산출되고, 평균 엔진 회전 속도 변동(ΣΔNk)으로부터 전체 실린더의 엔진 회전 속도 변동(ΔNk)의 편차가 산출된다. 그런 후, 엔진 회전 속도 변동을 균일하게 하기 위한 제1 또는 제3 보정량(FCCB 보정량)이 각 실린더에 대해 산출된 분사량에 개별적으로 가산된다.
본 실시예에서 ECU(10)는 아이들링 안정 운전 동안 평균 아이들링 회전 속도를 목표 아이들링 회전 속도로 조정하기 위해 평균 엔진 회전 속도 보정(ISC 보정)을 수행한다. ISC 보정은 목표 엔진 회전 속도에 대한 평균 엔진 회전 속도의 편차(ΔNE)를 감소시키기 위하여 전체 실린더에 대해 수행된다. ISC 보정에서, 연료 분사량은 예컨대 50 내지 70 msec 의 소정 시간 간격의 간격으로 전체 실린더에서 1 ㎣/st 만큼씩 균일하게 증가된다. ISC 보정은 소정 시간 동안 또는 ISC 보정량(QISC)이 안정화될 때까지 즉, 평균 엔진 회전 속도가 목표 엔진 회전 속도와 실질적으로 일치할 때까지 연속적으로 수행된다.
보다 상세하게는, ECU(10)는 실제 엔진 회전 속도(NE)와 목표 속도(목표 아이들링 회전 속도, ISC 목표 NE)와 비교하여, 엔진 회전 속도(NE)와 목표 아이들링 회전 속도 사이의 차이에 따라서 제2 또는 제4 분사량 보정량(이하, ISC 보정량이라 부름)을 산출한다. 그런 후, ECU(10)는 평균 엔진 회전 속도가 실질적으로 목표 아이들링 회전 속도와 일치하도록 전체 실린더에 대해 균일하게 각 실린더에 대해 산출된 FCCB 보정량에 의해 보정된 각 분사의 분사량에 ISC 보정량을 가산한다. 다르게는, ECU(10)는 전체 실린더에 대해 균일하게 분사량에 인젝터 통전 시간 보정량(분사 명령 시간 보정량)을 가산한다. ISC 보정량은 또는 분사 명령 펄스 기간 보정량은 목표 아이들링 회전 속도로 실제 엔진 회전 속도(NE)를 균등화하기 위해 요구되는 양이다.
다음으로, 본 실시예의 파일럿 분사량의 학습 제어가 도5에 도시된 플로우차트에 기초하여 설명될 것이다. 도5에 도시된 제어 루틴은 점화 스위치가 닫힌 후 소정 시간 간격으로 반복된다.
도5에 도시된 제어 루틴을 시작하는 시기에서, 파일럿 학습 실행 조건이 성립(ON)되었는 지의 여부가 단계 S1에서 판단된다. 즉, 엔진(1)이 아이들링 안정 운전 상태인지가 단계 S1에서 판단된다. 만일 단계 S1에서 판단의 결과가 "아니오(NO)"이면 제어 루틴은 종료된다.
(1) 엔진(1)에 접속되거나 또는 차량에 부착되어 엔진(1)의 운전 조건을 검출할 수 있는 스위치 및 센서에 의해 제공된 신호가 엔진(1)이 아이들링 안정 운전 상태인지를 알아보기 위해 검사된다. 예를 들면, 엔진(1)의 연소 상태는 엔진 회전 속도(NE)가 소정치(예를 들면, 1000 rpm)보다 크지 않고, 액셀러레이터 위치(ACCP)가 소정치(예를 들면, 0％)보다 크지 않고, 차량의 주행 속도(SPD)가 소정치(예를 들면, 0 ㎞/h)보다 크지 않고, 명령 분사량(QFIN)이 소정치(예를 들면, 5 ㎣/st)보다 크지 않고, 또는 변속기의 기어 위치가 N(중립)에 있는 상태가 검출되면 아이들링 안정 상태로 판단된다.
(2) 엔진(1)에 접속되거나 차량에 부착되어 주변 상태를 검출할 수 있는 센서에 의해 제공된 신호들이 아이들링 무부하 연료 소비가 예상치와 일치하도록 미리 정해진 범위 내에 있는 지를 알아보기 위해서 검사된다.
(3) 엔진(1)에 접속되거나 또는 차량에 부착되어 엔진(1) 또는 제어 명령치의 유부하 상태(loaded state)를 검출할 수 있는 센서 또는 스위치에 의해 제공된 신호들이 엔진(1) 상의 부하에 기인한 엔진 요구 분사량의 증가분이 소정 범위 내에 있는 지를 알아보기 위해 검사된다. 이들 센서, 스위치들 및 제어 명령치는 라디에이터용 팬, 전기 히터, 헤드 램프 및 전자기 브레이크의 전기 부하를 검출할 수 있는 스위치와 센서와, 공조 시스템, 전동 조향 시스템에 포함된 압축기 및 펌프의 부하를 검출할 수 있는 스위치와 센서, 그리고 아이들링 회전 속도 및 아이들링 회전 속도의 변화를 소정치로 유지하기 위해 필요한 ISC 분사량의 변화를 포함한다.
(4) 최근, 아이들링 회전 속도가 안정하다는 것을 지시하는 분사량 명령치, FCCB 보정량, ISC 보정량, 연료 분사 압력 및 분사 기간 명령치가 소정 범위 내인 것이 확인되었다. (1) 내지 (4)에 설명된 조건이 만족되고 파일럿 학습 배제 조건이 성립되지 않을 때 파일럿 학습 실행 조건이 성립(ON)된다는 것이 결정된다.
만일 단계 S1에서 판단의 결과가 "YES"이면, 즉 만일 파일럿 학습 실행 조건이 성립(ON)된다면, 다단 분사에서의 연소 당 분사 회수(다단 분사 회수: INJ)가 N회인지의 여부가 단계 S2에서 판단된다. 만일 단계 S2에서 판단의 결과가 "아니오(NO)"이면, 엔진(1)의 연소 조건(분사 조건, 흡기 및 배기 조건)을 고정하기 위해서, 목표 연료 압력(PFIN)이 도7에 도시된 바와 같이 A ㎫로 먼저 설정된다. 이 때, 서플라이 펌프(3)의 전자기 밸브로의 펌프 구동 신호(구동 전류치)는 커먼 레일 압력 센서(30)에 의해 검출된 커먼 레일 압력(NPC)과 목표 연료 압력(PFIN) 사이의 압력 편차에 따라 제어된다.
예를 들면, 단위 시간 당 펌프 구동 신호의 ON/OFF 비(통전 시간 비, 듀티 비)는 서플라이 펌프(3)의 전자기 밸브의 밸브 개방도를 변경하기 위해서 목표 연료 압력(PFIN)과 커먼 레일 압력(NPC) 사이의 압력 편차에 따라 제어된다. 따라서, 커먼 레일 압력(NPC)이 서플라이 펌프(3)로부터 토출된 연료의 가압 양(펌프 토출량)을 제어함에 의해서 목표 연료 압력(PFIN)으로 실질적으로 피드백 제어된다.
본 실시예에서, 그런 후, 목표 연료 압력(PFIN)은 E ㎫ 을 통해서 B ㎫ 으로 연속적으로 설정된다. 따라서, 커먼 레일 압력은 보통의 아이들링 안정 상태에서 낮은 연료 분사 압력에 대응하는 일 압력 레벨 A 로부터 보통의 아이들링 안정 상태의 것과는 상이한 연료 분사 압력에 대응하는 다른 압력 레벨 E로 변경된다.
그런 후, 단계 S3에서, 분사 조건(INJ 조건) 및 흡기/배기 조건(I/E 조건)이 고정된다. 더욱 상세하게는, 다단 분사에서의 연소 당 분사 회수(INJ)는 K 회(예컨대, 5회)로 설정된다. 한편, 파일럿 학습 제어 중 다단 분사의 개별 간격이 설정된다. 한편, K 회 분사의 명령 분사 타이밍(분사 타이밍: TFIN)은 상사점(TDC)의 근처로 설정된다. 한편, ISC 보정의 목표 회전 속도(NEt)는 750 rpm 으로 설정된다. 한편, 과급 압력 목표치(Pt) 및 EGR량은 널(EGR 컷)로 설정되고, 스로틀 밸브(THR, 19)의 밸브 개방도 및 SCV(21)의 밸브 개방도는 고정된다.
그런 뒤, 단계 S4에서, 분사량이 전체적으로 동등하게 K 회 분사로 분할되는 다단 분사에서의 연소 당 분사량 명령치가 산출된다. 식 1에 의해 나타낸 것과 같이, 분사량 명령치는 전체 분사량(totalQ)의 1/K 또는 다단 분사 회수(K 회)에 의해 명령 분사량(QFIN)을 실질적으로 동등하게 분할함에 의해서 생성된 양에 대응하는 파일럿 분사량이다. 명령 분사량(QFIN)은 엔진 냉각수 온도, 연료 온도 등를 고려하여 산출된 분사량 보정량을 기본 분사량(Q)에 가산함으로써 산출된다. 기본 분사량(Q)은 실험을 통해 엔진 회전 속도(NE)와 액셀러레이터 위치(ACCP)의 관계를 미리 측정함으로써 만들어진 도2에 도시된 특성 맵 또는 공식에 따라 산출된다. 보다 구체적으로는, 분사량 명령치는 무부하 연료 소비량(Qidle)의 1/K 에 대응하는 파일럿 분사량이다. 무부하 연료 소비량(Qidle)은 엔진(1)이 아이들링 안정 운전 상태일때 이용되는 분사량 명령치이다. 본 실시예에서 만일 아이들링 안정 운전 상태의 전체 분사량(totalQ)이 5 ㎣/st 이고 다단 분사 회수(K)가 5회이면, 파일럿 분사량은 1 ㎣/st 이다.
[식 1]
(파일럿 분사량) = (Qidle)/K + (전회 학습치) ×(보정량)
= (totalQ)/K + (전회 학습치) ×(보정량)
도8에 도시되고 식 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 분사량 명령치 : QPL1 = QPL2 = QPL3 = Qmain = Qfup = totalQ/K 는 동등한 연료의 분사량이 K회 분사로 각각 분사되도록 분사 사이의 간격의 영향, 분사 타이밍에 의존하는 실린더 내의 압력의 영향 및 연료 분사 압력(커먼 레일 압력)의 영향을 고려하여 보정된다.
[식 2]
(파일럿 분사량) = Qidle/K + QPLCPQ + QINT + (전회 학습치) ×(보정량)
식 2에서, Qidle 은 실험을 통해 엔진 회전 속도(NE), 액셀러레이터 위치(ACCP) 및 기본 분사량(Q) 사이의 관계를 측정함에 의해서 만들어진 특성 맵으로부터 검색되거나 또는 공식으로 산출된 값이다. QPLCPQ 는 실린더 내부 압력 보정 계수이다. QINT 는 간격 의존성 보정 계수이다. QPLCPQ 및 QINT 는 분사량에 대한 보정량 대신에 분사 기간을 위한 보정량(인젝터 통전 펄스 시간 보정량)일 수 있다.
도9를 참조하면, 실린더의 회전 속도 변동(실린더간 엔진 속도 변동 차이) 사이의 차이에 따른 엔진(1)의 실린더를 위한 연료 분사량을 조정하기 위한 FCCB 보정이 단계 S5에서 실린더간 엔진 회전 속도 변동 차이가 감소되도록 실행된다. 단계 S5의 FCCB 보정에서, 제1 분사량 보정량(FCCB 보정량: QFCCB)은 다단 분사에서의 연소 당 각 분사량 보정량에 개별적으로 가산된다. 각 실린더에 대한 FCCB 보정량은 K개의 동등 분할 보정량(QFCCB/K)으로 분할되고, 분할 보정량(QFCCB/K)은 각 파일럿 분사량으로 반영되고, 이는 무부하 연료 소비(Qidle)의 1/K에 대응한다.
도9에 도시된 바와 같이, 단계 S6에서 ISC 보정은 목표 엔진 회전 속도(NEt)로 실린더의 평균 엔진 회전 속도(NE)를 조정하기 위해서 전체 실린더에 대해 실행되고, 목표 엔진 회전 속도로 엔진 회전 속도를 조정하기 위한 동일한 제2 분사량 보정량(ISC 보정량: QISC)은 전체 실린더에 대해 균일하게 FCCB 보정량(QFCCB/K)에 가산된다. ISC 보정량(QISC)은 동등한 K개의 분할 보정량(QISC/K)으로 분할되고, 분할 보정량(QISC/K)은 무부하 연료 소비(Qidle)의 1/K과 동일한 파일럿 분사량(Qidle/K)과 전체 실린더에 대해 균일하게 분할 FCCB 보정량(QFCCB/K)의 합에 반영된다.
그런 후, 단계 S7에서, 금회 제1 학습치(L1)는 도10에 도시된 바와 같이 산출된다. 금회 학습치(L1)는 단계 S5에서 얻어진 분할된 FCCB 보정량(QFCCB/K) 및 식 3에 기초하여 단계 S6에서 얻어진 분할 ISC 보정량(QISC/K)으로부터 산출된다. 제1 학습치(L1)는 각각의 실린더에 대해 그리고 각각의 목표 연료 압력(PFIN)에 대하여 산출된다. 제1 학습치(L1)는 도11a에 도시된 제1 학습치 맵에 기록되고 스탠바이 RAM 또는 EEPROM과 같은 메모리에 임시로 기억된다.
[식 3]
L1 = QFCCB/K + QISC/K + (전회 L1)
= (QISC + QFCCB)/K + (전회 L1)
금회 제1 학습치(L1)는 각각의 분사를 위한 분할된 무부하 연료 소비(Qidle/K)의 분할 분사량 명령치(totalQ/K)에 가산되도록 금회 압력 레벨의 커먼 레일 압력에서 분사량 보정량으로 산출된다. 다르게는, 금회 제1 학습치(L1)는 TQ 펄스를 위한 통전 시간 보정량일 수 있다.
다음, 스텝 S8에서, 미리 설정된 전체 압력 레벨에 대응하는 각각의 목표 연료 압력(커먼 레일 압력)의 제1 학습치(L1) 또는 제2 학습치(L2)의 산출이 종료되었는지의 여부를 판정한다. 보다 구체적으로는, 단계 S8에서, E Mpa의 목표 연료 압력(PFIN)에서의 제1 학습치(L1) 또는 제2 학습치(L2)의 산출이 종료되었는지의 여부를 판정한다. 단계 S8에서의 판정 결과가 "아니오"인 경우, 처리는 단계 S1로 진행한다. 다음, 단계 S3 또는 단계 S11에서 엔진(1)의 분사 조건 또는 흡입/배기 조건을 변경하지 않고, 단지 목표 연료 압력(커먼 레일 압력)만이 이전의 압력 레벨로부터 다음의 압력 레벨로 변경된다(예컨대, A→B, B→C, C→D, D→E). 다음, 단계 S4 또는 단계 S12로부터, 파일럿 분사 학습 제어가 재차 실행된다. 따라서, 다음의 압력 레벨의 목표 연료 압력(커먼 레일 압력)에서의 각각의 실린더의 제1 학습치(L1) 또는 제2 학습치(L2)는 ISC 보정량 및 FCCB 보정량으로부터 산출된다.
단계 S8에서의 판정 결과가 "예"인 경우, 처리는 단계 S9로 진행한다. 단계 S9에서, 다단 분사에서의 연소 당 N회 분사가 종료되었는지의 여부를 판정한다. 단계 S9에서의 판정 결과가 "아니오"인 경우, 다단 분사에서의 연소 당 분사 회수(다단 분사 회수)는 단계 S10에서 K회로부터 N회로 변경된다. 다음, 학습 제어가 단계 S1로부터 재차 반복된다.
단계 S2에서의 판정 결과가 "예"인 경우, 다단 분사에서의 연소 당 분사 회수(INJ)(다단 분사 회수: INJ)가 단계 S11에서 N회로 설정된다(예컨대, 3회 또는 7회). 한편, 학습 보정 조건을 K회 분사의 학습 보정 조건에 균등화시키기 위해, 엔진(1)의 연소 상태(분사 조건, 흡입/배기 조건)는 도7에 도시한 바와 같이, 단계 S11에서 고정된다.
다음, 단계 S12에서, 분사량이 N회 분사에 대해 일반적으로 균등하게 분할되는 다단 분사에서의 연소 당 분사량 명령치가 산출된다. 식 4에 나타내는 바와 같이, 분사량 명령치는, 총 분사량(totalQ)의 1/N에 대응하는 파일럿 분사량, 또는 명령 분사량(QFIN)을 다단 분사 회수(N회)로 실질적으로 균등하게 분할함으로써 생성되는 양이다. 명령 분사량(QFIN)은 엔진 냉각수 온도, 연료 온도 등을 고려하여 산출되는 분사량 보정량을 기본 분사량(Q)에 가산함으로써 산출된다. 기본 분사량(Q)은 도2에 도시한 특성 맵 또는 연산식(formula)에 의해 산출된다. 보다 구체적으로는, 분사량 명령치는 무부하 연비(Qidle)의 1/N에 대응하는 파일럿 분사량이다.
[식 4]
(파일럿 분사량) = (Qidle)/N + (전회 학습치) ×(보정량) = (totalQ)/N +(전회 학습치) ×(보정량)
다음, 실린더간(inter-cylinder) 엔진 회전 속도 변동량차에 따라 엔진(1)의 실린더에 대한 연료 분사량을 조정하기 위한 FCCB 보정이 실행되어, 실린더간 엔진 회전 속도 변동이 단계 S13에서 균등화된다. 단계 S13에서의 FCCB 보정에서, 제3 분사량 보정량[FCCB 보정량(QFCCB)]이 다단 분사에서의 연소 당 분사량 명령치 각각에 부가된다. 각각의 실린더의 FCCB 보정량은 N으로 분할되어 분할 보정량(QFCCB/N)이 되며, 분할 보정량(QFCCB/N)은 무부하 연비(Qidle)의 1/N에 대응하는 각각의 파일럿 분사량에 반영된다.
다음, 단계 S14에서, 전체 실린더의 평균 엔진 회전 속도(NE)를 목표 엔진 회전 속도(NEt)로 조정하기 위해 ISC 보정이 실행되며, 엔진 회전 속도(NE)를 목표 엔진 회전 속도(NEt)로 조정하기 위해 동일의 제4 분사량 보정량[ISC 보정량(QISC)]이 전체 실린더에 균일하게 분할 FCCB 보정량(QFCCB/N)에 가산된다. ISC 보정량(QISC)은 N으로 분할되어 분할 보정량(QISC/N)이 되고, 분할 보정량(QISC/N)은 무부하 연비(Qidle)의 1/N에 해당하는 명령 분사량(Qidle/N)과 분할 FCCB 보정량(QFCCB/N)의 합에 전체 실린더에 균일하게 반영된다.
다음, 금회 제2 학습치(L2)는 도10에 도시한 바와 같이 단계 S15에서 산출된다. 금회 제2 학습치(L2)는 단계 13에서 얻어진 분할 FCCB 보정량(QFCCB/N)과 단계 S14로부터 얻어진 분할 ISC 보정량(QISC/N)으로부터 식 5에 기초하여 산출된다. 제2 학습치(L2)는 각각의 실린더 및 각각의 목표 연료 압력(PFIN)에 대해 산출된다. 제2 학습치(L2)는 도11b에 도시한 제2 학습치 맵에 기록되며 스탠바이 RAM(stand-by RAM) 또는 EEPROM과 같은 메모리에 일시적으로 기억된다.
[식 5]
L2 = QFCCB/N + QISC/N + (전회 L2)
= (QISC+QFCCB)/N + (전회 L2)
금회 제2 학습치(L2)는 각각의 분사의 분할 무부하 연비(Qidle/N)의 분할 분사량 명령치(totalQ/N)에 가산되는 현재 압력 레벨의 커먼 레일 압력에서의 분사량 보정량으로서 산출된다. 대안으로서, 금회 제2 학습치(L2)는 TQ 펄스에 대한 통전 펄스 시간 보정량일 수 있다.
단계 S9에서의 판정 결과가 "예"인 경우, 즉 E MPa의 목표 연료 압력(PFIN)에서의 제2 학습치(L2)의 산출이 종료된 경우, Q1이 하기에 설명하는 바와 같이 단계 S16에서 산출된다. 다음, 단계 S17에서 Q1이 0인지의 여부를 판정한다. 단계 S17의 판정 결과가 "예"인 경우, 즉 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 또는 인젝터 시간 경과 열화가 없는 경우, Qb, Qc 및 Q2는 동일하다. 이 경우, 전체 금회 학습치는 엔진 부하 요인에 의한 엔진 요구 분사량(엔진에 의해 요구되는 분사량)의 증가분이며 학습 보정은 단계 S18에서 중지된다. 다음, 금회 학습치는 무효화되며 도6의 제어 루틴이 종료된다.
단계 S17에서의 판정 결과가 "아니오"인 경우, 최종 학습치(Q1/K 또는 Q1/N)가 각각의 실린더 및 각각의 목표 연료 압력에 대해 단계 S19에서 산출된다. 이 때, 최종 학습치(Q1/K 또는 Q1/N)는 도12에 도시한 형태의 맵에 기록되고 스탠바이 RAM 또는 EEPROM과 같은 메모리에 기억된다. 기억된 최종 학습치(Q1/K 또는 Q1/N)는 하기에 나타낸 식 6에 기초하여 파일럿 분사량의 산출시에 분사량 보정량으로서 반영된다. 분사량 보정량은 단계 S20에서, 2점 보간(two points interpolation) 등에 의해 파일럿 학습 제어에 사용되는 목표 연료 압력 이외의 연료 압력(커먼 레일 압력)에 반영될 수도 있다. 따라서, 분사량 보정량은 엔진(1)의 전체 운전 범위에 반영될 수도 있다. 다음, 도6에 도시한 제어 루틴이 종료된다.
[식 6]
(파일럿 분사량) = (QPLB + QISC ×KISC) ×QKTHF + QFCCB ×KFCCB + (학습치) ×QKPC ×QKNE + QPLCPQ + QINT
식 6에서, QPLB는 엔진 회전 속도(NE), 액셀러레이터 개방도(ACCP) 및 기본 분사량 사이의 관계를 측정함으로써 실험 등에 의해 미리 작성된 특성 맵으로부터 검색한 값이고, QISC는 ISC 보정량이고, KISC는 ISC 보정량 반영 계수이고, QKTHF는 연료 온도 보정 계수이고, QFCCB는 FCCB 보정량이고, KFCCB는 FCCB 보정량 반영 계수이고, QKPC는 학습치 압력 감도 보정 계수이고, QKNE는 학습치 엔진 회전 속도 감도 보정 계수이고, QPLCPQ는 실린더 내부압 보정 계수이며, QINT는 간격 의존성 보정 계수이다. 학습치는 메모리에 기억된 도12에 도시한 최종 학습치 맵에 의해 산출된다. 파일럿 학습 제어에 사용된 연료 압력 이외의 연료 압력에 대응하는 학습치들은 2점 보간에 의해 산출된다. QPLCPQ 및 QINT는 연료 분사량 보정량 대신에 분사 기간 보정량(인젝터 통전 펄스 시간 보정량)일 수 있다.
Q1 산출 방법을 도13에 도시한 타임 차트에 기초하여 설명한다.
엔진 요구 분사량(무부하 요구 분사량)이 안정 상태의 아이들링 운전시에 A ㎣/st이고, 아이들링 분사량이 식 7에 나타낸 바와 같이 다단 분사에서의 K회 균등 분사량으로 분할되어 있는 경우를 고려한다. 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동[TQ 펄스 시간에 대한 인젝터(4)의 실제 분사량의 변동] 또는 인젝터 시간 경과 열화가 없는 경우, 실제 분사량은 분사량 명령치가 A ㎣/st일 때 A ㎣/st이다.
[식 7]
a1 + a2 + ... + aK = A
여기서, a1, a2, ... 및 aK는 기본 분사량 또는 명령 분사량에 대한 K회 분할 분사의 분사량 명령치이다.
식 7에서, "A"는 실제 분사량을 나타낸다.
1 분사량이 엔진(1)의 압축 행정 및 팽창 행정 중에 N회 균등하게 분할되는 경우에는, 하기의 식 8이 제공된다.
[식 8]
a1 + a2 + ... + aN = A
여기서, a1, a2,... 및 aN은 N회 분할 분사에 대한 분사량 명령치이다.
인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량인 Q1이 존재하는 경우, 분사량 명령치가 A인 경우라도 단지 A-Q1 의 실제 분사량만이 분사될 수 있다. 또한, 에어컨 또는 파워 스티어링과 같은 엔진 부하 요인에 의한 엔진 요구 분사량의 증가분(Q2)이 존재하는 경우, 하기의 식 9가 제공된다.
[식 9]
a1 + a2 + ... + aK = A - (Q1 ×K) + Q2
ISC 보정 및 FCCB 보정의 실행 결과는 식 10에 나타낸다.
[식 10]
a1 + a2 + ... + aK + (QISC + QFCCB) = A + Q2
따라서, 식 11이 제공된다.
[식 11]
(QISC + QFCCB) = Q1 ×K + Q2
다음, 결과는 식 12에 나타낸 바와 같이 스탠바이 RAM 또는 EEPROM과 같은 메모리에 Qb로서 일시적으로 기억된다.
[식 12]
(QISC + QFCCB) = Q1 ×K + Q2 = Qb
다음에, 연소 당 분사 회수가 아이들링 안정 상태에서 N회 변경되는 경우, 하기의 식 13이 제공된다.
[식 13]
a1 + a2 + ... + aN = A - (Q1 ×N) + Q2
ISC 보정 및 FCCB 보정이 실행되는 경우, 하기의 식 14가 제공된다.
[식 14]
a1 + a2 + ... + aN + (QISC + QFCCB) = A + Q2
따라서, 하기의 식 15가 제공된다.
[식 15]
(QISC + QFCCB) = Q1 ×N + Q2
결과는 식 16에 나타낸 바와 같이 스탠바이 RAM 또는 EEPROM과 같은 메모리에 Qc로서 일시적으로 기억된다.
[식 16]
다음, 메모리에 일시적으로 기억된 Qb와 Qc 사이의 분사량차(α)에 기초하여, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량에 대응하는 최종 학습치가 식 17, 식 18 및 식 19에 나타낸 바와 같이 산출된다.
[식 17]
Qc - Qb = α= (Q1 ×N + Q2) - (Q1 ×K + Q2)
[식 18]
α= (N - K) ×Q1
[식 19]
Q1 = α/(N - K)
따라서, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량에 대응하는 최종 학습치(분사량 보정량)인 Q1/K 또는 Q1/N이 정확하게 산출될 수 있다. ISC 보정량 및 FCCB 보정량에 의해, 엔진 부하 요인에 의한 엔진 요구 분사량의 변화에 무관하게, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량이 엔진 부하 요인에 의한 엔진 요구 분사량의 증가분과 식별될 수 있다. Q1이 0인 경우, 즉 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 또는 인젝터 시간 경과 열화가 존재하지 않는 경우, Qb 및 Qc는 식 12 및 식 16에 의해 나타낸 바와 같이 Q2가 된다. 따라서, 분사량차가 발생하지 않는다. 이 경우, 금회 학습치의 전체 부분이 엔진 부하 요인에 의한 엔진 요구 분사량의 증가분인 것으로 판정한다. 다음, 학습 보정이 중지되고 금회 학습치가 무효화된다.
일반적으로, 명령 분사량(QFIN)은 엔진(1)의 운전 상태 또는 운전 조건에 따라 설정된 기본 분사량에 분사량 보정량을 가산함으로써 산출된다. 명령 분사량(QFIN)과 커먼 레일 압력(NPC)에 따라 산출된 분사량 명령치는 주로 하기에 나타낸 식 20에 의해 표현될 수 있다.
[식 20]
(분사량 명령치) = (기본 분사량) + (분사량 보정량) = (기본 분사량) + (ISC 보정량 + FCCB 보정량)
ISC 보정량 및 FCCB 보정량은 Q1 및 Q2를 포함한다. Q1은 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량에 대응한다. Q2는 엔진 요구 분사량의 변동에 대응한다.
도13에 도시한 바와 같이, 다단 분사에서의 연소 당 분사 회수가, 다단 분사에서의 연소 당 분사 회수가 K회(예컨대, 5회)에서 안정화되는 상태(아이들링 안정 상태, 학습 보정 실행 조건이 성립)로부터 N회(예컨대, 3회)로 절환되는 경우, 엔진 요구 분사량은 일정하다. 따라서, 하기에 나타낸 식 21 및 식 22가 제공된다. 도13에서, Qcom은 분사량 명령치를 나타낸다.
[식 21]
(기본 분사량) + (Q1 ×K) + Q2 = (기본 분사량) + (Q1 ×N) + Q2 - α
[식 22]
Q1 = α/(N - K)
따라서, 아이들링 안정 상태에서 다단 분사에서의 연소 당 분사 회수를 변경하고 그 때의 분사량 명령치의 변화 또는 분사량의 차이를 검출함으로써, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량이 엔진 요구 분사량의 변화에 무관하게 산출될 수 있다. 따라서, 엔진 부하 요인에 의한 엔진 요구 분사량의 증가분이 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량과 식별될 수 있다.
따라서, 오학습(erroneous learning) 및 오보정(erroneous correction) 또는 과잉 학습 및 과잉 보정에 의한 다단 분사에서의 연소 당 분사 각각에 대한 보정량의 과잉 보정이 방지될 수 있다. 그 결과, 엔진(1)의 연소 노이즈, 엔진 진동 또는 배기 가스 성능(배기 가스 배출) 열화가 방지될 수 있다. 또한, 엔진 요구 분사량의 변동, 특히 엔진 부하 요인에 의한 엔진 요구 분사량의 변동이 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량과 식별될 수 있다. 따라서, 전기 부하와 같은 엔진 부하가 인가되는 상태가 검출될 수 있다. 그 결과, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량에 대응하는 분사량 보정량(학습치)이, 엔진 부하 요인에 의한 엔진 요구 분사량의 변동을 포함하지 않고 산출될 수 있다. 따라서, 목표 분사량 또는 인젝터 통전 펄스 시간이 다음회의 학습치 산출까지 지속된다. 그 결과, 엔진 성능 열화가 방지된다.
또한, 제1 학습치 및 제2 학습치가 엔진 부하 요인에 의한 엔진 요구 분사량의 변동분을 포함하더라도, 엔진 부하 요인에 의한 엔진 요구 분사량의 변동을 포함하지 않고, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량에 대응하는 정상 분사량 보정량(학습치)을 산출할 수 있다. 따라서, 파일럿 학습 실행 조건이 완화될 수 있다. 그 결과, 파일럿 학습 실행 조건이 광범위하게 성립될 수 있다.
본 실시예에서, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량에 대응하는 분사량 보정량은 아이들링 운전시의 목표 연료 압력(PFIN)에 한정되지 않고, 복수의 상이한 커먼 레일 압력 하에서 각각의 실린더에 대해 산출된다. 따라서, 각각의 학습치가 통상의 엔진 운전시의 광범위한 운전 영역에 걸쳐 반영될 수 있다. 따라서, 인젝터 통전 펄스 시간과 파일럿 분사량 사이의 이상적인 상호 관계가 엔진(1)의 전체 운전 영역에 걸쳐 제공될 수 있다.
또한, A, B, C, D 및 E 이외의 목표 분사 압력에 대응하는 학습치가 2점 보간 등을 수행함으로써 산출된다. 따라서, 메모리에 기억된 학습치는, 파일럿 학습 제어의 연료 분사 압력 이외의 실제 연료 분사의 전체 사용 영역에 걸쳐 분사량 보정량으로서 파일럿 분사량의 산출에 반영될 수 있다. 따라서, 명령 분사 펄스 시간(인젝터 통전 펄스 시간)과 파일럿 분사량 사이의 이상적인 상호 관계가 항상 제공될 수 있다.
(제2 실시예)
다음, 제2 실시예에 따른 파일럿 학습 제어 방법을 도14에 기초하여 설명한다.
제2 실시예에서, 최종 분사량 보정량으로서의 Q1과, 엔진 부하 요인에 의한 엔진 요구 분사량의 증가량으로서의 Q2가 산출되지 않더라도, 예컨대 A MPa의 목표 연료 압력(PFIN)에 대응하는 제1 학습치가 메모리로부터 판독된다. 다음, K회 분사에 대한 Qb가 단계 S31에서 하기에 나타낸 식 23에 기초하여 산출된다.
[식 23]
(QISC + QFCCB) = Q1 ×K + Q2 = Qb
여기서 Q1은 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량을 나타내며, Q2는 엔진 요구 분사량의 변동을 나타내며, K는 다단 분사에서의 연소 당 분사 회수를 나타낸다.
다음, A MPa의 목표 연료 압력(PFIN)에 대응하는 제2 학습치가 메모리로부터 판독되며 N회 분사의 Qc가 단계 S32에서 하기에 나타낸 식 24에 기초하여 산출된다.
[식 24]
(QISC + QFCCB) = Q1 ×N + Q2 = Qc
식 24에서, Q1은 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량을 나타내며, Q2는 엔진 요구 분사량의 변동을 나타내며, N은 다단 분사에서의 연소 당 분사 회수를 나타낸다.
다음, 단계 S33에서, Qb와 Qc 사이의 분사량차가 기준치(D) 이상인지의 여부를 판정한다. 판정 결과가 "예"인 경우, 즉 분사량차가 하기의 식 25에 나타낸 바와 같이 기준치(D) 이상인 경우, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동, 또는 인젝터 시간 경과 열화가 존재하는 것으로 판정할 수 있다. 다음, 단계 S34에서, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동, 또는 인젝터 시간 경과 열화의 존재를 지시하기 위한 플래그(fd)는 1로 설정된다.
[식 25]
｜Qc - Qb｜ ≥D
여기서 D는 정수이다.
단계 S33에서의 판정 결과가 "아니오"인 경우, 즉 차이가 하기의 식 26에 의해 나타낸 바와 같이 기준치(D) 미만인 경우, 엔진 부하 요인에 의한 엔진 요구 분사량의 변화만이 존재하는 것으로 판정한다. 다음, 단계 S35에서, 플래그(fd)는 0으로 설정된다.
[식 26]
｜Qc - Qb｜< D
여기서 D는 정수이다.
(변형예)
본 실시예에서, 본 발명은 디젤 엔진용 커먼 레일식 연료 분사 시스템의 파일럿 분사량 학습 제어 장치에 적용된다. 대안으로서, 본 발명은 커먼 레일을 구비하지 않고 전자 제어 방식의 분배형 연료 분사 펌프 또는 전자 제어 방식의 칼럼형(column type) 연료 분사 펌프를 구비하는 내연 기관용 분사량 제어 시스템에 적용될 수 있다. 본 실시예에서, 전자기식 연료 분사 밸브를 갖는 인젝터(4)가 사용된다. 대안으로서, 압전 방식 연료 분사 밸브를 갖는 인젝터가 사용될 수도 있다. 주 분사 이전에 수행되는 파일럿 분사[프리 분사(pre-injection)]의 회수는 1회 이상으로 임의로 설정될 수 있다. 대안으로서, 주 분사 이후에 수행되는 파일럿 분사[애프터 분사(after injection)]의 회수는 0회, 1회 이상으로 또한 임의로 설정될 수 있다.
본 실시예에서, 분사량은 도5에 도시한 제어 루틴의 단계 S4 또는 단계 S12에서 K회 또는 N회 분사로 정확히 균등하게 분할된다. 분사량은 정확히 균등하게 분할될 필요는 없다. 예컨대, totalQ가 5 ㎣/st인 경우, 분사량은 1 ㎣/st, 1 ㎣/st, 1 ㎣/st 및 2 ㎣/st의 4회 분사로 실질적으로 균등하게 분할될 수도 있다. 이 경우, FCCB 보정량 및 ISC 보정량은 1:1:1:2의 비례 분배, 또는 균등 분배와 같은 소정의 분할 방법에 따라 적절하게 반영함으로써 각각의 분사에 반영될 수 있다. 다음, 학습치가 도5 및 도6에 도시한 제어 루틴의 단계 S7, 단계 S15 및 단계 S19에서 산출된다. 따라서, 상기 실시예들과 실질적으로 동일한 효과가 성취될 수 있다.
본 실시예에서, 스탠바이 RAM 또는 EEPROM은 학습 보정량 기억 수단으로서 사용된다. 대안으로서, 전회 학습치, 또는 파일럿 학습 제어에 의해 갱신된 금회 학습치는 스탠바이 RAM 또는 EEPROM 대신에, EPROM 또는 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리, 또는 DVD-ROM, CD-ROM 또는 플렉시블 디스크와 같은 다른 기억 매체에 기억될 수 있다. 또한 이 경우에도, 기억된 내용은 점화 스위치를 오프 절환한 후 또는 엔진 키이를 키이 실린더로부터 취출(pull out)한 후에도 보존된다.
본 실시예에서, 본 발명은 특정 실린더의 인젝터(4)의 전자기 밸브를 복수회 구동함으로써 엔진(1)의 압축 행정 및 팽창 행정 중에 적어도 2회의 연료 분사(예컨대, 파일럿 분사 및 주 분사)를 포함하는 다단 분사를 수행 가능한 커먼 레일식 연료 분사 시스템에 적용된다. 대안으로서, 본 발명은 엔진(1)의 압축 행정 및 팽창 행정 중에 3회 분사(예컨대, 일련의 파일럿 분사, 주 분사 및 애프터 분사, 또는 일련의 파일럿 분사, 프리 분사 및 주 분사)를 포함하는 다단 분사를 수행 가능한 내연 기관용 연료 분사 시스템에 적용될 수도 있다.
대안으로서, 본 발명은 엔진(1)의 압축 행정 및 팽창 행정 중에 4회 분사(예컨대, 일련의 파일럿 분사, 주 분사, 애프터 분사 및 포스트 분사, 또는 일련의 파일럿 분사, 프리 분사, 주 분사 및 애프터 분사)를 포함하는 다단 분사를 수행 가능한 내연 기관용 연료 분사 시스템에 적용될 수도 있다. 대안으로서, 본 발명은 엔진(1)의 압축 행정 및 팽창 행정 중에 5회 분사(예컨대, 일련의 파일럿 분사, 프리 분사, 주 분사, 애프터 분사 및 포스트 분사, 또는 일련의 3회 파일럿 분사, 주 분사 및 애프터 분사)를 포함하는 다단 분사를 수행 가능한 내연 기관용 연료 분사 시스템에 적용될 수도 있다. 대안으로서, 본 발명은 엔진(1)의 압축 행정 및 팽창 행정 중에 6회 이상의 분사(예컨대, 일련의 4회 이상의 파일럿 분사, 주 분사 및 애프터 분사, 또는 일련의 3회 이상의 파일럿 분사, 주 분사 및 2회 이상의 애프터 분사)를 포함하는 다단 분사를 수행 가능한 내연 기관용 연료 분사 시스템에 적용될 수도 있다.
본 실시예에서, Qb와 Qc 사이의 분사량차는 목표 연료 압력(PFIN)이 예컨대 A MPa일 때 산출(검출)된다. 대안으로서, Qb와 Qc 사이의 분사량차는 목표 연료 압력(PFIN)이 예컨대 B MPa, C MPa, D MPa 또는 E MPa일 때 산출(검출)될 수도 있다. 대안으로서, Qb와 Qc 사이의 분사량차는 엔진(1)의 각각의 실린더 및 각각의 목표 연료 압력에 대해 산출(검출)될 수도 있다. 역으로, Qb와 Qc 사이의 분사량차는 특정 실린더(예컨대, #1 실린더)에 대해서만 산출될 수도 있으며 산출된 분사량차가 다른 실린더에 반영될 수도 있다.
본 발명은 상술한 실시예들에만 한정되어서는 안되며, 본 발명의 사상으로부터 일탈하지 않고 다수의 다른 방식으로 실시될 수 있다.
본 발명에 따르면, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량을 엔진 부하 요인에 기인한 엔진 요구 분사량의 변동과 구별할 수 있는 내연 기관용 분사량 제어 시스템을 제공된다. 따라서, 다단 분사에서의 연소 당 각 분사에 대한 보정량의 오보정은 방지될 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 커먼 레일식 연료 분사 시스템을 도시하는 개략도.
도2는 제1 실시예에 따른 기본 분사량을 산출하기 위한 특성도.
도3은 제1 실시예에 따른 분사 명령 펄스 시간을 산출하기 위한 특성도.
도4는 제1 실시예에 따른 인젝터 분사 명령 펄스(TQ 펄스), 인젝터 구동 전류 파형 및 연료 분사율을 도시하는 타임 차트.
도5는 제1 실시예에 따른 파일럿 학습 제어 방법을 도시하는 플로우 차트.
도6은 제1 실시예에 따른 파일럿 학습 제어 방법을 도시하는 플로우 차트.
도7은 제1 실시예에 따른 균등 분할 분사의 분사 패턴을 도시하는 다이어그램.
도8은 제1 실시예에 따른 분사 거동 및 제어 내용의 개요를 나타내는 다이어그램.
도9는 제1 실시예에 따른 분사 거동 및 제어 내용의 개요를 나타내는 다이어그램.
도10은 제1 실시예에 따른 분사 거동 및 제어 내용의 개요를 나타내는 다이어그램.
도11a는 제1 실시예에 따른 제1 학습치 맵을 도시하는 다이어그램.
도11b는 제1 실시예에 따른 제2 학습치 맵을 도시하는 다이어그램.
도12는 제1 실시예에 따른 최종 학습치 맵을 도시하는 다이어그램.
도13은 제1 실시예에 따른 분사 회수를 K회부터 N회로 절환될 때 분사량 명령치의 변화를 도시하는 타임 차트.
도14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 파일럿 학습 제어 방법을 도시하는 플로우 차트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진(내연 기관)
2 : 커먼 레일(축압 용기)
3 : 서플라이 펌프(연료 공급 펌프)
4 : 인젝터(전자식 연료 분사 밸브)
10 : ECU (다단 분사 회수 절환 수단, 제1 균등 분할 보정 수단, 제2 균등 분할 보정 수단, 제1 보정량 결정 수단, 제2 보정량 결정 수단, 오보정 식별 수단, 학습치 기억 수단, 학습치 반영 수단)

Claims (6)

  1. 엔진(1)의 운전 상태 또는 운전 조건에 따라 설정된 기본 분사량에 분사량 보정량을 가산함으로써 명령 분사량이 산출되고, 상기 명령 분사량 및 연료 분사 압력에 따라 분사량 명령치가 산출되며, 상기 분사량 명령치에 따라 엔진(1)의 실린더에 장착된 인젝터(4)가 구동되는, 내연 기관(1)용 연료 분사량 제어 시스템에 있어서,
    엔진(1)의 아이들링 안정 상태 또는 아이들링 안정 조건이 검출될 때, 압축 행정 및 팽창 행정 중에 인젝터(4)를 복수회 구동함으로써 실린더 내로 연료를 복수회 분사하도록 수행되는 다단 분사에서의 연소 당 분사 회수를 K회 또는 K회와는 상이한 N회로 절환하기 위한 다단 분사 회수 절환 수단(10)과,
    분사 회수가 K회로 절환될 때 각각의 실린더에 대해 명령 분사량을 K회 분사로 분할하고, 각각의 실린더의 회전 속도 변동을 검출하고, 각각의 실린더의 회전 속도 변동을 전체 실린더의 회전 속도 변동의 평균치와 비교하고, K회 분할 분사를 수행하는 동안 전체 실린더의 회전 속도 변동을 균등화하도록 각각의 실린더에 대한 각각의 분사마다의 분사량을 제1 보정량으로 보정하고, 전체 실린더의 평균 엔진 회전 속도를 검출하고, 평균 엔진 회전 속도를 목표 회전 속도와 비교하며, K회 분할 분사를 수행하는 동안 평균 엔진 회전 속도를 목표 회전 속도로 유지하도록 전체 실린더에 대해 균일하게 각각의 분사마다의 분사량을 제2 보정량으로 보정하기 위한 제1 균등 분할 보정 수단(S4, S5, S6)과,
    분사 회수가 N회로 절환될 때 각각의 실린더에 대해 명령 분사량을 N회 분사량으로 분할하고, 각각의 실린더의 회전 속도 변동을 검출하고, 각각의 실린더의 회전 속도 변동을 전체 실린더의 회전 속도 변동의 평균치와 비교하고, N회 분할 분사를 수행하는 동안 전체 실린더의 회전 속도 변동을 균등화하도록 각각의 실린더에 대한 각각의 분사마다의 분사량을 제3 보정량으로 보정하고, 전체 실린더의 평균 엔진 회전 속도를 검출하고, 평균 엔진 회전 속도를 목표 회전 속도와 비교하며, N회 분할 분사를 수행하는 동안 평균 엔진 회전 속도를 목표 회전 속도로 유지하도록 전체 실린더에 대해 균일하게 각각의 분사마다의 분사량을 제4 보정량으로 보정하기 위한 제2 균등 분할 보정 수단(S12, S13, S14)과,
    다단 분사에서의 연소 당 분사 회수가 K회로 절환될 때, 각각의 실린더의 회전 속도 변동의 검출치와 전체 실린더의 회전 속도 변동의 평균치 사이의 편차에 따라 각각의 실린더의 제1 보정량을 산출하며, 평균 엔진 회전 속도를 목표 회전 속도로 유지하기 위해 필요한 제2 보정량을 산출하기 위한 제1 보정량 결정 수단(S5, S6)과,
    다단 분사에서의 연소 당 분사 회수가 N회로 절환될 때, 각각의 실린더의 회전 속도 변동의 검출치와 전체 실린더의 회전 속도 변동의 평균치 사이의 편차에 따라 각각의 실린더의 제3 보정량을 산출하며, 평균 엔진 회전 속도를 목표 회전 속도로 유지하기 위해 필요한 제4 보정량을 산출하기 위한 제2 보정량 결정 수단(S13, S14)과,
    분사량 명령치, 제1 보정량 및 제2 보정량의 합인 제1 분사량 명령치와, 분사량 명령치, 제3 보정량 및 제4 보정량의 합인 제2 분사량 명령치 사이의 분사량의 차이 또는 분사량 명령치의 변화에 기초하여, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동, 및 인젝터 시간 경과 열화량을 엔진 요구 분사량의 변동과 식별하기 위한 오보정 식별 수단(S16, S17, S18, S19, S31, S32, S33, S34, S35)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사량 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오보정 식별 수단(S31, S32, S33, S34, S35)은, 상기 제1 분사량 명령치와 상기 제2 분사량 명령치 사이의 차이가 소정치 이상인 경우, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 또는 인젝터 시간 경과 열화량이 존재하는지를 판정하며, 상기 오보정 식별 수단(S31, S32, S33, S34, S35)은 제1 분사량 명령치와 제2 분사량 명령치 사이의 차이가 소정치 미만인 경우 엔진 부하 요인에 의한 엔진 요구 분사량의 변화만이 존재하는지를 판정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사량 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 각각의 실린더의 제1 보정량을 K로 분할함으로써 생성되는 값, 제2 보정량을 K로 분할함으로써 생성되는 다른 값 및 전회 학습치의 합을 각각의 실린더에 대한 갱신 학습치로서 기억하기 위한 학습치 기억 수단(S7, S19)을 포함하고,
    상기 갱신 학습치는, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량에 대응하는 다단 분사에서의 연소 당 분사량 보정량, 또는 다단 분사에서의 연소 당 인젝터에 인가되는 통전 시간 보정량인 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사량 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 실린더의 제3 보정량을 N으로 분할함으로써 생성되는 값, 제4 보정량을 N으로 분할함으로써 생성되는 다른 값 및 전회 학습치의 합을 각각의 실린더에 대한 갱신 학습치로서 기억하기 위한 학습치 기억 수단(S15, S19)을 포함하고,
    상기 갱신 학습치는, 인젝터 개체차, 실린더간 분사량 변동 및 인젝터 시간 경과 열화량에 대응하는 다단 분사에서의 연소 당 분사량 보정량, 또는 다단 분사에서의 연소 당 인젝터에 인가되는 통전 시간 보정량인 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사량 제어 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 학습치 기억 수단에 의해 기억된 학습치를, 각각의 실린더의 다단 분사에서의 연소 당 각각의 분사시의 분사량의 산출 또는 각각의 실린더의 다단 분사에서의 연소 당 분사로의 통전 시간의 산출에 반영하기 위한 학습치 반영 수단(S20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사량 제어 시스템.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엔진(1)의 운전 상태 또는 운전 조건은, 저부하 및 저회전 상태가 검출될 때, 아이들링 안정 상태가 검출될 때, 또는 적어도 차량의 주행 속도가 소정치 이하이고 엔진 회전 속도가 소정치 이하이고 액셀러레이터 개방도가 소정치 이하이며 명령 분사량이 소정치 이하인 상태가 검출될 때, 검출되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사량 제어 시스템.
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