KR100613795B1 - 엔진용 연료 분사 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

연료 분사가 n회의 분할 분사로 수행된다. 각각의 분사량은 분사량을 n개의 연료 분사로 분할함으로써 한정된다. n회의 분할 분사 사이클이 수행되는 동안 FCCB 보정 및 ISC 보정이 수행된다. 각각의 분사 사이클에 대한 FCCB 보정(ΔQc/n) 및 각각의 분사 사이클에 대한 ISC 보정(QISC/n)을 가산하여 얻은 값은 학습 분사량으로 갱신되어 저장된다. 학습 분사량은 각각의 분사 사이클에 대하여 공통 분사량(total-Q/n)에 더해지는 각 실린더에 대한 분사량 보정으로서 산출된다.
커먼 레일, 경시 변화, ISC 보정, FCCB 보정, 학습 분사량

Description

엔진용 연료 분사 제어 시스템 {FUEL INJECTION CONTROL SYSTEM FOR ENGINE}
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 커먼 레일식 연료 분사 시스템의 개략도.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가속 스트로크(acceleration stroke) 대한 엔진 속도와 기본 연료 분사량 사이의 관계를 나타내는 특성도.
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 커먼 레일 압력에 대한 지령 분사량과 지령 분사 펄스 시간 사이의 관계를 도시하는 특성도.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 TQ 펄스, 인젝터 구동 전류 및 연료 분사율을 도시하는 타임 차트.
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파일럿 분사량을 제어하는 학습 제어 방법의 순서도.
도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 학습 전제 조건을 유효(ON)하게 하기 위한 조건들의 블록도.
도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 학습 실행 조건을 유효(ON)하게 하기 위한 조건들의 블록도.
도8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 균등 분할 분사를 위한 분사 패턴을 도시하는 도표.
도9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파일럿 분사량 학습 보정 방법을 도시하는 도표.
도10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어의 분사 행동 및 내용을 모델링하는 도표.
도11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분사 거동 및 제어의 내용을 모델링하는 도표.
도12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 부하에 따른 ISC 보정의 변동을 나타내는 타임 차트.
도13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 학습 중단 조건을 유효하게 하기 위한 조건들의 블록도.
도14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어의 분사 행동 및 내용을 모델링하는 도표.
도15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 학습치 가드(guard)를 설명하는 도표.
도16은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실린더들에 대한 복수의 상이한 분사 압력 수준에서의 학습치를 저장하는 맵.
도17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 파일럿 분사량 학습 제어 방법의 순서도.
도18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 지령 분사량과 TQ 펄스 시간 사이의 관계를 나타내는 특성도.
도19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 분사 압력, 지령 연료 분사량 및 보정 계수 사이의 관계를 나타내는 특성도.
도20은 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진 속도와 보정 계수 사이의 관계를 나타내는 특성도.
도21은 본 발명의 제4 실시예에 따른 보정 빈도 설정 방법의 순서도.
도22는 본 발명의 제4 실시예에 따른 경시 변화 변경 지점을 나타내는 타임 차트.
도23은 본 발명의 제4 실시예에 따른 보정 실행 거리(빈도)와 전체 주행 거리 사이의 관계를 나타내는 그래프.
도24는 본 발명의 제4 실시예에 따른 보정 실행 거리(빈도)와 전체 주행 거리 사이의 관계를 나타내는 그래프.
도25는 본 발명의 제5 실시예에 따른 잘못된 학습 또는 과도한 학습을 방지하는 방법의 순서도.
도26은 본 발명의 제5 실시예에 따른 잘못된 학습 또는 과도한 학습을 방지하는 방법의 순서도.
도27은 본 발명의 제5 실시예에 따른 경시 변화와 학습치 산출 빈도 사이의 관계를 나타내는 도표.
도28은 본 발명의 제5 실시예에 따른 변화 가드와 절대치 가드를 설명하는 도표.
도29는 본 발명의 제6 실시예에 따른 파일럿 분사량을 제어하는 학습 제어 방법의 순서도.
도30은 본 발명의 제6 실시예에 따른 실린더들에 대한 복수의 상이한 분사 압력 수준에서 학습치를 저장하기 위한 맵.
도31은 본 발명의 제7 실시예에 따른 파일럿 분사량 학습을 완료하기 위해 필요한 시간을 감소하기 위한 제어 작동을 설명하기 위한 타임 차트.
도32는 본 발명의 제8 실시예에 따른 ISC 보정 오류 보정 검출 방법의 순서도.
도33은 본 발명의 제8 실시예에 따른 정상 상태, 잘못된 보정 상태 및 아이들링 상태에서의 분사 패턴의 모델을 나타내는 도표.
도34는 본 발명의 제9 실시에에 따른 파일럿 분사량 학습 제어 방법의 순서도.
도35는 본 발명의 제9 실시예에 따른 경시 변화의 패턴을 나타내는 도표.
도36은 본 발명의 제9 실시예에 따른 잘못된 보정의 패턴을 나타내는 도표.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진(내연 기관)
2 : 커먼 레일
3 : 연료 공급 펌프
4 : 인젝터
10 : ECU
본 발명은 내연 기관용 연료 분사량 제어기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 메인 분사(main injection) 전의 파일럿 분사(pilot injection)용으로 소량의 연료를 적어도 한번 분사하기 위해 엔진이 압축 행정인 동안에 연료 인젝터를 복수회 구동할 수 있는 내연 기관용 파일럿 분사량 제어기에 관한 것이다.
종래의 커먼 레일식 연료 분사 시스템은 다실린더 디젤 기관의 실린더 내부로 가압 하에서 커먼 레일 내에 저장된 고압 연료를 분사한다. 이 커먼 레일식 연료 분사 시스템은 메인 분사의 시작 시부터 연소를 안정시킴에 의해 연소 소음 및 엔진 진동을 감소시키고 배기 가스의 질을 개선하기 위하여 엔진이 토오크를 생성하게 하는 메인 분사 이전에 파일럿 분사를 수회 수행한다.
통상, 연료 인젝터가 연료를 분사하는 분사 지령 펄스 시간(TQ 펄스 폭)에서 실제 분사량의 변동은 실린더의 연료 인젝터를 개별적으로 조정함으로써 보정된다. 파일럿 분사량은 5 ㎣/st 정도로 작기 때문에 파일럿 분사는 분사 지령 펄스 시간 내의 실제 분사량의 변동과 분사량의 경시 변화에 기인한 연료 인젝터의 능력의 열화에 기인한 과도한 양의 연료의 분사 또는 파일럿 분사의 실패 때문에 이의 목적을 충분히 달성할 수 없다. 분사 지령 펄스 시간 동안 연료 인젝터에 의해 분사되는 실제 분사량은 분사 압력이 높을 때 넓은 범위에서 변동하기 쉽다. 따라서, 분사량이 1 ㎣/st 정도로 작을 때 연료 인젝터의 성능을 보장하기는 어렵다.
실린더간 엔진 속도 변동 분사량 보정 기술(FCCB)이 전술한 문제점을 해결하기 위해 제안되었다. 이 보정 기술의 적용은 아이들링 동안의 연료 분사 압력의 보정에만 제안되고, 이 보정 기술은 차량이 주행 중이고 연료 분사 압력이 높은 때에는 연료 분사 압력의 정확한 보정을 달성할 수 없다.
2 분사 사이클, 즉 파일럿 분사 사이클 및 메인 분사 사이클에 분사량 보정을 비례식으로 분배하는 방법이 일본 특허 출원 공개 제2-23252호에서 제안되었다. 전술한 공지된 기술의 것과 마찬가지로, 이 방법의 적용은 아이들링 동안의 연료 분사 압력의 보정에 제한되고, 이 방법은 정확한 보정을 달성할 수 없다. 이 방법은 전체 분사량에 대한 파일럿 분사의 비와 전체 분사량에 대한 메인 분사량의 비에 각각 비례하여 파일럿 분사 사이클 및 메인 분사 사이클에 분사량 보정을 분배하기 때문에, 이 방법은 예상 연료 분사량 보정을 결정하고 인젝터에 대한 분사 지령 펄스 시간에 대한 분사량의 차이를 정량적으로 결정할 수 없다.
본 발명의 목적은 분사 지령 펄스 시간 동안 인젝터에 의해 분사될 실제 분사량을 정량적으로 결정할 수 있는 내연 기관용 분사량 제어기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 내연 기관용 분사량 제어기는 엔진의 소정 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 의존하는 학습 실행 조건이 유효할 때 엔진의 운전 상태에 따른 학습 제어 모드 분사량을 산출하고, n 으로 학습 제어 모드 분사량을 실질적으로 균등하게 분할하고, 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 원활하게 하기 위해 n 분할 분사 사이클이 수행되는 동안 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 측정하고 모든 실린더에서 평균치(mean value)와 엔진 속도 변동을 비교함에 의해 실린더에 대한 분사량을 개별적으로 보정하기 위한 실린더간 엔진 속도 변동 보 정을 행하고, 그리고 평균 엔진 속도 보정에 의해 평균 엔진 속도가 원하는(목표) 엔진 속도로 유지되도록 n회의 분사 사이클이 수행되는 동안 평균 엔진 속도를 측정하고 모든 실린더에 대한 분사량을 균일하게 보정함에 의해 평균 엔진 속도 보정을 행한다.
더욱이, 분사량 제어기는 각 실린더에 대해 모든 실린더에서의 엔진 속도 변동의 평균 엔진 속도 변동으로부터 각 실린더의 측정된 엔진 속도 변동의 편차에 대응하는 제1 분사량 보정을 산출하고, 원하는 엔진 속도로 평균 엔진 속도를 유지하기 위하여 필요한 모든 실린더에 대한 균등 제2 분사 보정(보정량)을 산출하고, 그리고 모든 실린더에 대한 균등 제2 분사량 보정을 n 으로 분할하여 얻어진 값과 각 실린더에 대한 제1 분사량 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값을 합한다. 따라서, 실제 분사량과 지령 분사 펄스 시간 동안에 인젝터에 의해 분사될 분사량 사이의 차이 및 분사량 경시 변화에 기인한 각 인젝터의 성능의 열화는 각 실린더에 대해 정량적으로 결정될 수 있다. 이상적인 지령 분사 펄스 시간과 분사량 사이의 관계는 각 실린더에 대해 학습된 연료 분사량으로서 선행 학습 사이클에 의해 학습된 학습치와 차이를 합하여 저장함으로써 결정될 수 있다.
본 발명은 다음의 방식으로 실현될 수 있다.
제1 및 제2 보정 산출 수단은 복수의 상이한 연료 분사 압력 수준에 대해 각 실린더에 대한 제1 분사량 보정 및 모든 실린더에 대한 균등 제2 분사량 보정을 산출하고, 학습치 저장 수단은 복수의 상이한 연료 분사 압력 수준에 대한 학습치를 갱신하여 저장한다. 따라서, 분사 지령 펄스 시간 동안에 인젝터에 의해 분사될 분사량과 실제 분사량 사이의 차는 단일 인젝터에 의해서도 보장하기 어려운 높은 연료 분사 압력 및 아주 작은 분사량에서도 엔진이 운전 중인 상태에서 정량적으로 결정될 수 있다.
복수의 상이한 연료 분사 압력 수준 이외의 연료 분사 압력 수준에 대하여 학습치 저장 수단에 의해 저장되는 학습치는 보간법에 의해 결정된다. 따라서, 학습 제어 모드에서 연료 분사 압력을 포함하는 실제 차량의 연료 분사 압력의 모든 운전 범위에 대해 학습치 저장 수단에 의해 저장되는 학습치는 각 실린더에 대한 연료 분사량을 산출하는 데 반영되는 보정으로서 이용될 수 있다. 결과적으로, 지령 분사 펄스 시간과 연료 분사량 사이의 이상적인 상호 관계가 유지될 수 있다.
학습치는 각 연료 분사 압력 및 엔진의 각 실린더에 대한 지령 분사 펄스 시간에 분사될 분사량으로부터 실제 분사량의 차를 가리킨다.
엔진 요구 분사량의 엔진의 부하에 의해 유발되는 변화를 포함하는 임시 학습치는 다른 임시 학습치보다 비정상적으로 크다는 것이 알려져 있다. 따라서, 분사량 제어기에는 학습된 제어 모드 분사량을 실질적으로 균등한 n 분사량으로 분할할 수 있고, 예컨대 실린더간 엔진 속도 변동 보정 및 평균 엔진 속도 보정이 수행되는 동안 각 실린더에 대한 제1 분사량 보정 또는 제1 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 균등 제2 분사량 보정 또는 제2 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값을 가산하여 분사량의 학습치를 산출할 수 있고, 그리고 학습 제어 작동을 복수회 반복함으로써 산출된 학습치를 갱신하여 저장하기 위해 학습 제어 작동을 복수회 반복할 수 있는 임시 학습치 저장 수단이 제공된다. 각 실린더 및 각 연료 분사 압력 에 대한 복수개의 갱신되어 저장된 학습치들 중에 최소치는 임시 학습치가 정상인가의 여부를 결정하기 위한 최종 학습치로서 사용된다. 잘못된 학습(잘못된 보정) 또는 과도한 학습(과도한 보정)에서 기인하는 연료 분사량의 과도한 보정이 방지될 수 있기 때문에 연소 소음 및 엔진의 진동의 증가와 배기 가스의 악화는 회피될 수 있다. 따라서, 복수의 학습 제어 작동에 의해 얻어진 임시 학습치들 중 최소 임시 학습치, 즉 적절한 임시 학습치가 최종 학습치(보정)로 연료 분사량에 반영될 수 있다.
지령 분사 펄스 시간 내에 분사될 분사량으로부터 실제 분사량의 차이에 기인한 인젝터의 성능의 열화에 대응하는 학습 정확도(보정 정확도)를 개선하기 위하여 복수의 상이한 연료 분사 압력 수준의 학습치의 하나마다에 대한 학습치의 산출 및 복수의 임시 학습치 중에 최소치를 최종 학습치로 선택하는 학습치의 산출은 고압 분사에 기인한 연소 소음을 증가시킨다. 따라서, 소정의 학습치 산출 빈도 또는 소정의 보정 빈도로 학습치 또는 임시 학습치를 산출하는 것이 바람직하다. 그러나, 학습치가 소정의 학습 산출 빈도 또는 소정의 보정 빈도에서 산출될 때, 적절한 분사량과 상이한 연료의 분사량이 분사되는 상태가 다음 학습치 또는 임시 학습치가 산출될 때까지 계속되고, 따라서 만일 예상치 못한 급격한 분사량의 변화가 발생하거나 또는 학습치 또는 임시 학습치의 산출이 전기적인 부하와 같은 부하가 엔진에 인가된 상태를 검출하지 않고 수행될 때 엔진의 성능은 악화된다.
잘못된 학습의 결정의 정확도는 학습 실행 조건 이외의 조건 하에서 모든 실린더에 대한 균등 제2 분사량 보정 또는 제2 보정이 소정치보다 작을 때 실린더간 엔진 속도 변동 보정 및 평균 엔진 속도 보정을 시작부터 다시 수행하고 산출된 학습치를 갱신하여 저장하는 학습 제어 작동을 수행하라는 지령을 제공함으로써 향상될 수 있고, 원하는 연료 분사량에 대응하는 연료 분사량은 잘못된 학습 후 학습을 다시 실행함으로써 다음 학습치 또는 임시 학습치의 산출 전의 주기 동안에 산출될 수 있고, 그리고 엔진의 성능의 악화는 방지될 수 있다. 전기적인 부하와 같은 부하가 엔진에 인가된 상태가 재학습 제어 동안에 검출될 때, 최종 학습치를 산출하기 위해 필요한 시간은, 복수의 학습 제어 사이클에 의해 산출된 복수의 임시 학습치들 중에서 최소치를 최종 학습치로 사용하는 학습 제어와 비교할 때, 단일 학습 제어 사이클에 의해 산출된 임시 학습치를 최종 학습치로 사용함으로써 크게 감소될 수 있다.
선행 학습 제어 사이클에 의해 얻어진 학습치와 현재 학습 제어 사이클에 의해 얻어진 학습치 사이의 차가 소정 범위 밖에 있거나 또는 합산한 학습치가 소정치보다 클 때 현재 학습 제어 사이클에 의해 얻어진 학습치를 저장하지 말고 학습 제어 사이클을 처음부터 시작하거나 또는 학습 제어 작동을 금지하거나 중지하라는 지령이 제공될 수 있다.
학습 제어 작동의 시작부터 모든 실린더에 대한 균등 제2 분사량 보정 또는 제2 보정이 소정치보다 큰 값으로 증가 시에 학습 제어 작동을 금지하거나 중단시키는 지령이 제공된다.
학습치가 학습 제어 모드를 위한 구역 이외의 구역에 반영될 때 연료 분사량, 연료 분사 압력 및 엔진 속도의 효과에 기인한 학습치가 사용될 때 잘못된 보 정 또는 과도한 보정이 발생할 수 있다. 잘못된 보정 또는 과도한 보정에 의해 유발되는 연료 분사량의 과도한 보정은 연료 분사 시스템의 특성의 고려로서 작용하는 보정 계수로 학습치 또는 임시 학습치를 조절함으로써 얻은 값을 학습치 보정으로서 사용함으로써 방지될 수 있다. 따라서, 분사 소음 및 엔진의 진동의 증가와 배기 가스의 악화는 방지될 수 있고, 적절한 학습 보정이 보정으로서 연료 분사량에 보정될 수 있다.
엔진의 소정의 운전 상태 또는 아이들링 연료 소비에 대응하는 아이들링 분사량(학습 제어 모드 분사량)이 엔진의 부하에 기인한 엔진 요구 분사량의 증가를 포함할 때, 잘못된 학습이 발생하고 분사량의 분산량(어긋남 양) 및 분사량의 경시 변화(secular change)에 더하여 엔진 요구 분사량의 증가를 포함하는 학습치가 산출된다.
아이들링 연료 소비에 대응하는 아이들링 분사량(학습 제어 모드 분사량)의 학습치 또는 잘못된 학습치가 제1 분사량 보정 또는 제1 보정과 제2 분사량 보정 또는 제2 보정의 합으로부터 엔진의 부하 변동에 대응하는 설정 엔진 요구 분사량의 변화를 감산하거나 또는 제1 분사량 보정 또는 제1 보정과 제2 분사량 보정 또는 제2 보정의 합에 이를 가산함으로써 결정될 때, 분사량과 아이들링 연료 소비 사이의 차는 구별될 수 있고 엔진 요구 분사량의 변화의 영향은 분사량의 분사량과 분사량의 경시 변화로부터 제거될 수 있다. 따라서, 잘못된 학습(잘못된 보정) 또는 과도한 학습(과도한 보정)에 기인하는 연료 분사량의 과도 보정이 방지될 수 있다. 결과적으로, 연소 소음 및 엔진의 진동의 증가와 배기 가스의 악화는 방지되 고, 적절한 학습 분사량이 연료 분사량에 보정으로서 반영될 수 있다.
n회의 분사 사이클에 대해 학습 제어 모드 분사량을 실질적으로 균등하게 분할하고, 예컨데 실린더간 엔진 속도 보정 및 평균 엔진 속도 보정이 수행되는 동안 각 실린더에 대한 제1 분사량 보정 또는 제1 보정을 n으로 분할하여 얻은 값과 모든 실린더에 대한 균등 제2 보정량 보정 또는 제2 보정을 n으로 분할하여 얻은 값을 합함으로써 학습 분사량을 산출하고, 그리고 산출된 학습 분사량을 갱신하여 저장하는 학습 제어 작동이 수행될 때, 만일 학습 실행 조건이 가속 페달을 밟거나 공기 조화기의 스위치를 닫는 이러한 작동에 의해 무효화되고 그리고 학습 제어 작동이 자주 중단된다면 학습 제어 작동은 무한하게 계속되고 분사량의 변동 및 분사량의 경시 변화에 기인한 인젝터의 성능(기능)의 저하는 보정될 수 없다.
학습 제어 작동을 완료하는 데 필요한 시간은, 학습 실행 조건의 무효화에 의해 선행 학습 제어 작동이 중단된 학습 상태에서부터 학습 조건이 유효화된 후 다음 학습 제어 작동을 시작함으로써 단축될 수 있다. 따라서, 학습 제어 작동은 학습 제어 작동이 자주 중단되는 경우에서도 확실하게 완료될 수 있다. 제1 보정 또는 각 실린더에 대한 제1 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과 균등 제2 보정 또는 모든 실린더에 대한 제2 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값을 합하고 산출된 분사량을 갱신하여 저장함으로써 임시 학습치와 같은 분사량을 산출하기 위한 학습 제어 작동이 복수회 수행되는 경우에서도, 선행 학습 제어 작동이 중단된 학습 상태로부터 학습 제어 조건이 유효화된 후 다음 학습 제어 작동을 개시함으로써 제1 임시 학습치를 산출하지 않고 다음 임시 저장치의 산출은 시작될 수 있다.
아이들링 연료 소비 상태 및 잘못된 학습이 검출되거나 또는 점화 스위치 개방 작동의 회수, 차량 주행 거리, 엔진의 운전 시간 또는 분사량의 경시 변화에 따른 인젝터의 성능 및 기능의 저하로부터 초래되는 분사량의 경시 감소가 소정치를 충족하거나 전술한 조건 이외의 조건 하에서 무효화된 상태에서 학습 실행 조건은 유효하다. 엔진 부속물들을 구동하기 위한 동력, 중립 범위 또는 파킹 범위로의 기어 레버의 설정 또는 조합으로 클러치 페달이 운전자에 의해 밝히는 상태와 같은 엔진의 부하의 변화에 관한 입력 정보의 사용은 엔진이 아이들링 연료 소비에서 운전 중인 상태의 더욱 효과적인 검출을 가능하게 한다.
예컨대, 분사량이 정해진 시간 비율로 변화되지 않는 분사량 변경 특성을 갖고 있고 학습치 산출의 빈도 또는 보정의 빈도가 과도하게 낮다면 분사량의 경시 변화는 학습 보정으로 보정될 수 없고, 학습치의 산출 빈도 또는 보정의 빈도가 과도하게 높다면 학습치가 산출될 때 엔진은 높은 분사 압력에 기인한 큰 소음의 발생과 같은 비정상 운전을 수행한다. 학습치의 산출의 빈도 또는 보정의 빈도는 점화 스위치 개방 작동의 회수, 차량 주행 거리 또는 분사량의 경시 감소에 따라 보정의 빈도 또는 학습치의 산출의 빈도를 변경함으로써 점화 스위치 개방 작동의 회수, 차량 주행 거리 또는 분사량의 경시 감소에 따라 적절하게 결정될 수 있다.
파일럿 분사, 메인 분사, 애프터(after) 분사 및 포스트(post) 분사에 대해 각각 엔진의 운전 상태 및 연료 분사량에 따라 설정되고 학습치 저장 수단에 의해 저장된 학습치는 분사량의 산출에 반영된다. 따라서, 적절한 연료 분사량(지령 분사량)이 엔진이 예컨데 단일 인젝터에 의해서도 보장하기 아주 어려운 1 내지 5 ㎣/st 범위의 아주 작은 분사량에서 높은 압력으로 운전 중인 상태에서도 인젝터에 대한 지령 분사 펄스 시간에 대한 실제 분사량의 큰 분산량에 기인하는 인젝터의 성능의 저하에 대응하는 학습치를 보정으로 사용하여 결정될 수 있다.
후속의 상세한 설명, 첨부된 청구범위 및 도면의 학습으로부터 관련 부분의 기능 및 작동 방법 뿐 아니라 실시예들의 특징 및 장점이 이해될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
제1 실시예
도1 내지 도16은 본 발명에 따른 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도1은 커먼 레일식 연료 분사 시스템을 도시한다.
제1 실시예에서 커먼 레일식 연료 분사 시스템은 커먼 레일(2) 즉 4기통 디젤 엔진과 같은 내연 기관(이하, "엔진")의 실린더 내로 연료가 분사되는 연료 분사 압력에 대응하는 고압으로 압축된 고압 연료를 저장하기 위한 어큐뮬레이터, 연료 공급 펌프(3) 즉 커먼 레일(2)로 압력 하의 연료를 공급하기 위한 연료 이송 펌프, 엔진(1)의 실린더 내로 커먼 레일(2) 내에 축압된 고압 연료를 분사하기 위한 복수의 인젝터(4, 이 실시예에서는 4개의 인젝터) 및 연료 공급 펌프(3)와 복수의 인젝터(4)를 전기적으로 제어하기 위한 전자 제어 유닛(이하, 줄여서 "ECU")를 포함한다.
엔진(1)은 4개의 실린더, 오일 팬 등이 제공된 4행정 4기통 엔진이다. 엔진(1)의 실린더는 실린더 블록 및 실린더 헤더에 의해 형성된다. 실린더 헤더에 형성되고 실린더에 대응하는 흡기 포트 및 배기 포트는 흡기 밸브(11) 및 배기 밸브(12)에 의해 각각 개방 및 밀폐된다. 피스톤(13)은 각 실린더 내에서 축방향 활주 운동에 적합하도록 되고 도시되지 않은 커넥팅 로드에 의해 도시되지 않은 크랭크축에 연결된다. 라디에이터(14)는 라디에이터(14)가 대향되는 바람에 노출되는 위치에서 도시되지 않은 엔진룸에 배치된다. 라디에이터(14)에는 엔진(1)을 냉각하기 위한 냉각수의 온도를 측정하기 위한 수온 센서(37)가 제공된다.
엔진(1)이 운전 중일 때, 실린더로부터 배출된 배기 가스는 배기관(15)을 통해 유동하고, 가변-지오메트리 터보 차저(16, VGT)의 터빈 휠을 구동하고 그리고 도시되지 않은 머플러를 통해 배출된다. VGT(16)는 흡기 압력 센서, 부스트 압력 센서(44) 및 VGT 위치 센서(47)에 의해 제공되는 신호에 기초하여 제어된다. 압축된 고온 흡입 공기는 인터쿨러(18)에 의해 냉각된 후에 엔진(1)의 흡기 포트를 통해 실린더 내로 도입된다.
스로틀 밸브(19)는 흡기관(17)에 위치된다. 스로틀 밸브(19)는 흡기관(17)을 통해 엔진(1)으로 유동하는 흡입 공기의 유동비(flow rate)를 조정한다. 스로틀 밸브(19)의 각 위치(angular position)는 ECU(10)에 의해 제공된 제어 신호에 의해 제어되는 액츄에이터(20)에 의해 조정된다. 액츄에이터(20)는 스로틀 밸브(19)의 위치를 측정하기 위한 도시되지 않은 스로틀 위치 센서가 내부에 제공된다. 스로틀 위치 센서는 아이들링 운전에 대한 스로틀 밸브(19)의 완전 밀폐 위치와 고부하 운전에 대한 스로틀 밸브(19)의 실질적인 완전 개방 위치를 ECU(10)에 보고할 수 있는 것과 같은 것이다.
ECU(10)에 의해 제공된 신호에 응답하여 작동하는 스월 제어 밸브(이하, 줄여서 "SCV")는 흡기관(17)의 흡기 포트 부근에 부분에서 작동한다. SCV(21)는 흡기 온도 센서(45)가 제공된 흡기 통로(22)를 바이패스하는 바이패스 통로(23) 내에 위치된다. 전원은 엔진(1)이 고부하 운전 모드에서 작동하는 동안 SCV(21)를 개방하도록 액츄에이터에 공급되고 액츄에이터로의 전원의 공급은 엔진(1)이 저부하 운전 모드에서 운전 중인 동안에 SCV(1)를 폐쇄하도록 중단된다.
이 실시예에서, 배기 가스 재순환 파이프(24)는 배기 가스 재순환(EGR)을 위해 배기관(15)을 통해 유동하는 배기 가스의 소량을 흡기관(17)으로 재순환하도록 흡기관(17)에 연결된다. 배기 가스 재순환을 위한 밸브(25, 이하, "EGR 밸브")는 흡기관(17)과 배기 가스 재순환 파이프(24)의 접합부에 위치된다. 배기관(15)을 통해 유동하는 배기 가스의 일부는 NOx의 생성량을 감소시키기 위해 실린더 내에 흡입되도록 흡입 공기 내로 혼합된다. EGR 밸브(25)의 위치는 배기 가스가 엔진(1)의 운전 조건에 따라 결정되는 배기 가스 재순환 비율에 따라 흡입 공기 내로 혼합되도록 조절된다. 배기 가스 재순환 비율(EGR 비율)은 흡입 공기 유량 센서(43), 흡기 온도 센서(45), 배기 가스 O2 센서(48) 및 EGR 밸브 위치 센서(46)에 의해 제공되는 신호에 기초하여 피드백 제어 모드로 소정치에서 제어된다.
연료 분사 압력으로 가압된 고압 연료는 커먼 레일(2) 내에 연속적으로 축압되어야 한다. 연료 공급 펌프는 커먼 레일(2)에 고압 연료를 축압하기 위해 압력 파이프(26)를 통해 커먼 레일(2) 내로 고압 연료를 압송한다. 압력 제한기(27)는 커먼 레일(2) 내의 압력이 설정된 제한 압력 이상으로 상승하는 것을 방지하기 위하여 커먼 레일(2)을 연료 탱크로 연결하는 도시되지 않은 릴리프 파이프 내에 위치된다. 연료 분사 압력에 대응하는 커먼 레일(2) 내에 축압된 연료의 압력은 또한 "커먼 레일 압력"으로 불리고, 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 공급 펌프(3)는 도시되지 않은 연료 펌프로부터의 고압 연료를 커먼 레일(2)로 압송하기 위한 도시되지 않은 이송 펌프 및 이송 펌프로부터 토출을 조절하기 위한 흡입 조절 밸브와 같은 솔레노이드 밸브를 포함하는 고압 펌프이다. 연료 공급 펌프(3)는 연료 탱크로부터 흡입된 연료의 온도를 측정하기 위한 연료 온도 센서(36)가 내부에 제공된다.
인젝터(4)는 실린더 #1 내지 #4에 대응하는 위치에서 엔진(1)의 실린더 블록에 부착된다. 각각의 인젝터(4)는 고압 연료가 대응 실린더 내로 분사되는 분사 노즐, 노즐 니들 및 솔레노이드를 구비한 솔레노이드 밸브, 즉 개방 방향으로 연료 분사 노즐에 위치된 노즐 니들을 이동시키기 위한 액츄에이터, 그리고 밀폐 방향으로 노즐 니들을 가압하기 위한 스프링을 포함하는 전자기 연료 분사 밸브이다.
인젝터(4)는 커먼 레일 내에 축압된 고압 연료를 엔진(1)의 대응하는 실린더 내로, 예를 들면, 솔레노이드 밸브가 개방되어 있는 동안 분사한다. 인젝터(4)로부터 누설되는 연료 또는 노즐 니들에 인가된 배압을 제어하기 위해 배압 제어 챔 버로부터 토출되는 연료(복귀 연료)는 연료 복귀 통로(t)를 통해 연료 탱크로 복귀된다. 인젝터(4)의 솔레노이드 밸브가 개방되는 밸브 개방 시간이 증가할 때 연료 분사량, 즉 실린더로 분사되는 연료의 양은 이에 따라 증가하고, 그 역도 성립한다.
ECU(10)에는 제어 작동 및 연산 작동을 수행하기 위한 CPU, 프로그램 및 데이타를 저장하기 위한 ROM, 대기 RAM, EEPROM 또는 RAM과 같은 저장 장치, 입력 회로, 출력 회로, 전원 회로, 인젝터 구동 회로, 펌프 구동 회로 등을 포함하는 일반적으로 알려진 구조의 마이크로컴퓨터가 제공된다. 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 보낸다. 엔진 키(key)가 엔진(1)을 시동시킨 후 점화 스위치를 닫도록 IG 위치로 복귀될 때, 연료 공급 펌프(3) 및 인젝터(4)를 포함하는 구성 부품을 작동시키기 위한 액츄에이터가 전기적으로 제어된다.
이 실시예에 포함된 실린더 식별 수단은 엔진(1)의 캠축 상에 장착되고 엔진의 캠축이 2회전하는 동안 1회전할 수 있고 실린더에 개별적으로 대응하는 치형부(돌기부)가 이의 원주 상에 제공된 신호 로터(31)와 전자기 센서(32), 즉 치형부 중 하나가 전자기 센서(32)를 지나갈 때마다 펄스(G)를 발생하는 실린더 식별 센서를 포함한다.
이 실시예의 엔진 속도 센서는 엔진(1)의 캠축 상에 장착되고 엔진(1)의 캠축이 1회전하는 동안 1회전할 수 있고 이의 원주 상에 크랭크각 지시 치형부(돌기 부)가 제공된 신호 로터(33)와, 크랭크각 지시 치형부 중 하나가 전자기 센서(34)를 지나갈 때마다 NE 펄스를 발생시키는 크랭크각 센서(34, 전자기 센서)를 포함한다. 크랭크각 센서(34)는 신호 로터(33)가 1회전하는 동안 즉 크랭크축이 1회전하는 동안에 복수의 NE 펄스를 제공한다. 특정 NE 펄스는 실린더 #1 내지 #4의 피스톤의 상사점(TDC)에 각각 대응한다. ECU(10)는 엔진 속도(NE)를 측정하기 위해 NE 펄스들 사이의 간격을 측정한다.
ECU(10)는 엔진 속도(NE)가 소정치 예컨대 1000 rpm보다 높지 않고, 가속 스트로크(ACCP)가 소정치 예컨대 0％보다 크지 않고, 차량의 주행 속도(SPD)가 소정치 예컨대 0 km/h 보다 높지 않고, 지령 분사량(QFIN)이 소정치 예컨대 5 mm3/st의 아이들링 연료 소비와 동일하고, 그리고 변속이 중립(N)인 상태가 검출될 때, 저부하 저속 상태, 즉 안정한 아이들링 상태(아이들링 연료 소비 상태)를 검출하기 위한 아이들링 연료 소비 검출 수단의 기능을 포함한다.
엔진(1)이 안정한 아이들링 운전(아이들링 연료 소비 상태) 중인 상태는 주차 브레이크 인가 신호의 검출, 발전기, 물펌프 및 오일 펌프를 포함하는 엔진 부속물을 구동하는 기계적인 부하 및 전조등, 카 오디오 시스템, 공기 조화기 스위치, 히터 스위치 및 팬 스위치를 포함하는 전기 장치를 구동하는 전기적인 부하의 변동의 검출, 중립 위치 또는 주차 위치에 설정된 변속 레버의 검출 또는 클러치 페달의 가압의 검출에 관한 입력 정보의 조합으로 효과적으로 검출될 수 있다.
ECU(10)는 엔진(1)의 운전 상태에 가장 바람직한 최적 연료 분사 압력, 즉 최적 커먼 레일 압력을 산출하고 펌프 구동 회로를 통해 연료 공급 펌프(3)의 솔레노이드 밸브를 구동하는 토출 제어 유닛(SCV 제어 유닛)을 포함한다. ECU(10)는 크랭크각 센서(34), 즉 엔진 센서에 의해 측정된 엔진 속도(NE) 및 가속 스트로크 센서(35)에 의해 측정된 가속 스트로크(ACCP)를 포함하는 엔진(1)의 운전 상태에 관한 정보에 기초하여 원하는 연료 분사 압력(Pt)을 산출하고, 실제 연료 분사 압력이 원하는 연료 분사 압력(Pt)과 일치하도록 연료 공급 펌프(3)의 토출을 제어하는 연료 공급 펌프(3)의 솔레노이드 밸브를 구동하기 위한 펌프 구동 신호(구동 전류)를 조정한다.
보다 바람직하게는, 연료 분사량의 제어의 정확도를 향상시키기 위해, 커먼 레일 압력 센서(30)에 의해 측정된 연료 분사 압력(Pc)이 엔진(1)의 운전 상태에 대한 정보에 기초하여 결정된 원하는 연료 분사 압력(Pt)과 일치하도록 연료 공급 펌프의 솔레노이드 밸브를 구동하는 펌프 구동 신호를 피드백 제어 모드로 제어하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 솔레노이드 밸브에 공급되는 구동 전류(SCV)는 듀티 사이클 제어 방법에 의해 제어된다. 즉, 연료 분사 압력의 정확한 디지털 제어는 원하는 연료 분사 압력(Pt)에 따른 솔레노이드 밸브의 개방을 조정하기 위한 펌프 구동 신호의 듀티 사이클을 조정함으로써 달성될 수 있다.
ECU(10)는 인젝터(4)에 의해 실린더 내로 분사될 연료 분사량을 개별적으로 제어할 수 있는 분사량 제어기로서 또한 작동한다. ECU(10)는 크랭크각 센서(34, 엔진 속도 검출 수단)에 의해 측정된 엔진 속도(NE), 가속 스트로크 센서(35)에 의해 측정된 가속 스트로크(ACCP) 및 실험 데이타에 기초하여 미리 작성된 특성 맵( 도2)을 사용하여 최적 기본 분사량(Q)을 산출하는 기본 분사량 결정 장치, 연료 온도 센서(36)에 의해 측정된 연료 온도(THF) 및 수온 센서(37)에 의해 측정된 냉각수 온도(THW)를 포함하는 운전 상태에 기초하여 결정된 분사량 보정으로 기본 분사량(Q)을 조절함으로써 지령 분사량(QFIN)을 산출하는 지령 분사량 결정 장치, 연료 분사 압력에 대응하는 커먼 레일 압력(Pc), 지령 분사량(QFIN) 및 실험 데이터에 기초하여 미리 작성된 특성 맵(도3)에 기초하여 분사 지령 펄스 폭(TQ), 즉 분사 명령 펄스의 지속 시간(duration)을 산출한는 분사 지속 시간 결정 장치 및 인젝터 구동 펄스 전류(분사 지령 펄스 또는 TQ 펄스)를 인젝터 구동 회로(EDC)를 통해 인젝터(4)의 솔레노이드 밸브로 인가하는 인젝터 구동 장치를 포함한다. 도4는 특정 실린더 예컨대 실린더 #1에 대한 분사 지령 펄스 시간(지령 분사량(TQ))의 분사 명령 펄스 신호, 분사 지령 펄스 시간에 따른 실린더 #1용 인젝터(4)의 솔레노이드 밸브에 공급되는 인젝터 구동 전류의 파형 및 연료 분사율을 도시하는 타임 차트이다.
이 실시예는 크랭크각 센서(34) 즉 엔진 속도 센서 및 가속 스트로크 센서(35)를 포함하는 엔진(1)의 운전 상태를 검출하기 위한 운전 상태 검출 장치에 의해 제공된 데이터를 이용하여 기본 분사량(Q), 분사 시간(T) 및 원하는 연료 분사 압력(Pt)을 산출한다. 기본 분사량(Q), 분사 시간(T) 및 원하는 연료 분사 압력(Pt)은 커먼 레일 압력 센서(30)에 의해 측정된 연료 분사 압력(Pc) 또는 연료 온도 센서(36), 수온 센서(37), 누설 연료 온도 센서(38), 오일 온도 센서(39), 아이들링 가속 스트로크 센서(40), 대기 압력 센서(41), 대기 온도 센서(42, 주위 온 도 센서), 흡입 공기량 센서(43), 부스트 압력 센서(44), 흡기 온도 센서(45), EGR 밸브 위치 센서(46), VGT 위치 센서(47), 배기 가스 O2 센서(48), 배기 온도 센서(49), 배기 압력 센서(50), 스로틀 위치 센서, 흡기 압력 센서, 분사 시간 센서 등과 같은 운전 상태를 검출하기 위한 다른 센서들에 의해 제공된 검출 신호(엔진의 운전 상태에 대한 데이터)로 보정을 위해 조절될 수 있다.
점화 키(key)가 점화 스위치에 삽입되어 시동 스위치를 닫는 시동 위치(ST)로 회전된 때 전류가 이를 통해 시동 모터로 공급되는 시동 회로는 ECU(10)에 연결된다. ECU(10)는 엔진(1)에 의해 구동된 변속기의 선택된 속도를 지시하는 속도 신호, 클러치 페달의 가압을 지시하는 신호, 시동 모터로의 전류의 공급을 지시하는 신호, 차량 속도 센서에 의해 제공된 속도 신호, 공기 조화 시스템에 구비된 전자기 클러치, 공기 조화 시스템 내에 구비된 응축기용 전기 팬, 공기 조화 시스템에 포함되고 승객실 내로 공기를 송풍하기 위한 팬, 라디에이터용 전기 팬 및 헤드 램프를 포함하는 전기적인 부하를 지시하는 신호 및 동력 조향 시스템에 구비된 오일 펌프 및 공기 조화 시스템에 구비된 압축기를 포함하는 기계적인 부하를 지시하는 신호와 같은 차량의 상태를 지시하는 신호들을 수신한다.
이 실시예의 커먼 레일 형태의 연료 분사 시스템에서, 각 실린더용 인젝터(4)는 다중 분사 작동, 예컨대 엔진(1)의 크랭크축이 흡입 행정, 압축 행정, 팽창 행정(연소 행정) 및 배기 행정을 포함하는 1회의 4행정 사이클에 대하여 2회(720°CA의 각을) 회전하는 동안 엔진(1)의 각 실린더의 일 연소 행정 동안 복 수의 파일럿 분사 사이클 및 메인 분사 사이클을 적어도 2회 수행할 수 있다.
ECU(10)에는 다중 분사 작동의 분사 사이클에 대한 분사량, 즉 엔진(1)의 운전 상태(엔진의 상태에 관한 정보) 및 기본 분사량에 기초한 파일럿 분사량 및 메인 분사량을 산출할 수 있는 분사량 결정 장치, 엔진 속도 및 파일럿 분사량에 기초한 파일럿 분사 사이클과 메인 분사 사이클 사이의 간격 및 엔진 속도에 기초한 파일럿 분사 사이클과 파일럿 분사량 사이의 간격을 산출할 수 있는 간격 결정 장치 및 파일럿 분사량과 연료 분사 압력에 기초한 파일럿 분사 주기 및 메인 분사량과 연료 분사 압력에 기초한 메인 분사 주기를 산출할 수 있는 분사 주기 결정 장치가 제공된다.
이 실시예의 ECU(10)는 실린더간 엔진 속도 변동 보정 작동(FCCB)을 실행한다. 실린더간 엔진 속도 변동 보정 작동은 엔진(1)이 안정한 아이들링 상태에 있는 동안 엔진(1)의 실린더의 팽창 행정에서 엔진 속도 변화를 측정하고, 엔진(1)의 실린더 사이의 측정된 엔진 속도 차이를 모든 실린더에 대한 엔진 속도 차이들의 평균 엔진 속도 차이와 비교하고, 그리고 실린더간 엔진 속도 변동을 감소시키도록 실린더들에 대해 개별적으로 최적 연료 분사량을 설정한다.
보다 구체적으로, 크랭크각 센서(34)에 의해 제공된 NE 신호의 펄스 사이의 시간 간격이 측정되고 엔진(1)의 각 실린더의 팽창 행정 동안 순간 엔진 속도가 산출되고, BTDC 90°CA와 ATDC 90°CA 사이의 각도 범위에서 NE 신호의 펄스들 사이의 시간 간격들 중 최대치가 실린더에 대한 순간 엔진 속도의 최저 엔진 속도(N1)로 간주된다. BTDC 90°CA와 ATDC 90°CA 사이의 각도 범위에서 NE 신호의 펄스들 사이의 시간 간격의 최소치가 실린더에 대한 순간 엔진 속도의 최고 엔진 속도(Nh)로 간주된다. 실린더에 대한 엔진 속도의 변동을 나타내는 낮은 엔진 속도 및 높은 엔진 속도는 최저 엔진 속도(N1)와 최고 엔진 속도(Nh) 대신에 이용될 수 있다.
전술한 산출 작동은 모든 실린더들에 대해 수행되고 최고 엔진 속도(Nh)와 최저 엔진 속도(N1) 사이의 차이(ΔNk)가 산출된다. 따라서, 엔진(1)의 각 실린더에 대한 엔진 속도의 변동을 나타내는 측정치가 산출된다. 그런 후, 모든 실린더에 대한 엔진 속도 차이(ΔNk)의 평균 엔진 속도 차이(ΣΔNk)가 산출된다. 즉, 엔진(1)의 모든 실린더에 대한 엔진 속도 차이의 평균이 구해지고, 평균 엔진 속도 차이가 산출되고, 그리고 평균 엔진 속도 차이로부터 모든 실린더에 대한 엔진 속도 차이의 편차가 산출된다. 그런 후, 실린더간 엔진 속도 변동을 감소시키기 위한 제1 보정(FCCB 보정)이 실린더들에 대해 개별적으로 산출된 분사량에 더해진다(제1 보정 산출 수단).
이 실시예에서 ECU(10)는 엔진이 아이들링을 위해 작동하는 아이들링 속도의 평균 아이들링 속도를 원하는 아이들링 속도로 조정하기 위한 평균 엔진 속도 보정 작동(ISC)을 수행한다. 평균 엔진 속도 보정 작동은 원하는 엔진 속도로부터 평균 엔진 속도의 차이(ΔNe)를 감소시키기 위해 모든 실린더에 대하여 수행된다. 보다 구체적으로, 실제 엔진 속도(NE)는 원하는 엔진 속도(ISC-desired NE)와 비교되고, 제2 분사량 보정은 실제 엔진 속도(Ne)와 원하는 엔진 속도(ISC-desired NE) 사이의 차이에 따라 산출된다. 그런 후, 실제 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 조정하는 데 필요한 제2 보정(ISC 보정)이 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도와 실질적 으로 일치하도록 모든 실린더에 대해 산출된 제1 보정을 사용하여 보정된 모든 보정된 분사량에 더해진다(제2 보정 산출 수단).
이 실시예의 ECU(10)는 아이들링 속도의 하강에서 기인하는 불쾌한 엔진 진동에 운전자가 노출되는 것을 피하기 위해, 엔진 멈춤을 피하기 위해 또는 아이들링 속도가 증가함에 인하여 엔진 소음을 증가시키고 연료 소비를 증가시키는 것을 피하기 위하여, 후술될 파일럿 분사량 학습 제어 작동의 완료 후 엔진(1)이 아이들링 운전 중인 동안에 정규 아이들링 속도 제어 작동(ISC)을 실행한다. 아이들링 속도 제어 작동은 엔진(1) 상에 작용하는 부하 토오크의 변동에 관계없이 원하는 아이들링 속도(ISC-desired NE)를 유지하기 위해 필요한 분사량에서 분사량으로 제어한다. 실제 엔진 속도가 원하는 엔진 속도와 실질적으로 일치하도록 피드백 제어 모드에서 연료 분사량을 제어하는 것이 바람직하다.
이 실시예의 파일럿 분사량의 학습 제어의 방법이 도1 내지 도16을 참조하여 간략히 설명될 것이다. 도5는 파일럿 분사량의 학습 제어의 방법의 순서도이다. 도5에 도시된 제어 루틴은 점화 스위치가 닫힌 후 소정 시간 간격으로 반복된다.
도5에 도시된 제어 루틴을 시작하는 시기에서, 단계 S1에서 학습 전제 조건이 유효한 지에 대한 질문이 행해진다. 만일 단계 S1에서의 질문에 대한 답이 부정적(negative)이면 제어 루틴은 종료된다.
(1) 엔진(1)이 안정적인 아이들링 운전 중인지를 알아보기 위해 엔진(1)에 연결되거나 차량에 부착되어 엔진(1)의 운전 상태를 검출할 수 있는 센서 및 스위치에 의해 제공된 신호들이 검사된다. 만일 엔진(1)이 안정적인 아이들링 운전 중 이 아니라면, 도5에 도시된 제어 루틴은 종료된다. 엔진(1)의 운전 상태를 검출할 수 있는 센서 및 스위치는 기어 위치 스위치, 클러치 센서, 시동기 센서, 커먼 레일 압력 센서(30), 크랭크각 센서(34), 가속 스트로크 센서(35), 아이들링 가속 스트로크 센서(40), EGR 위치 센서(46), VGT 위치 센서(47), 배기 가스 압력 센서(49) 및 스로틀 위치 센서를 포함한다.
(2) 아이들링 연료 소비가 예상치와 일치하도록 신호들이 미리 결정된 범위 내에 있는지를 알아보기 위하여 엔진(1)에 연결되거나 또는 차량에 부착되어 주변 상태를 검출할 수 있는 센서에 의해 제공된 신호들이 검사된다. 주변 조건을 검출할 수 있는 센서들은 연료 온도 센서(36), 수온 센서(37), 누설 연료 온도 센서(38), 오일 온도 센서(39), 아이들링 가속 스트로크 센서(40), 대기 압력 센서(41), 대기 온도 센서(42, 주변 온도 센서), 흡입 공기량 센서(43), 부스트 압력 센서(44), 흡기 온도 센서(45), 배기 가스 O2 센서(48), 배기 온도 센서(49), 배기 가스 압력 센서(50) 및 스로틀 위치 센서를 포함한다.
(3) 엔진(1)의 부하가 소정 범위 내인지를 알기 위해 엔진(1)에 연결되거나 차량에 부착되어 엔진(1)의 부하 상태를 검출할 수 있는 센서 및 스위치에 의해 제공된 신호가 검사된다. 이들 센서 및 스위치는 라디에이터용 전기 팬, 전기 히터, 전조등 및 전자기 브레이크의 전기적 부하를 검출할 수 있는 스위치 및 센서, 공기 조화 시스템, 동력 조향 시스템 및 펌프 내에 포함된 압축기의 부하 및 아이들링 속도의 변화 또는 소정치로 아이들링 속도를 유지하기 위해 필요한 ISC 분사량의 변화를 검출할 수 있는 스위치 및 센서를 포함한다.
(4) 끝으로, 아이들링 속도가 안정하다는 것을 지시하는 지령 연료 분사량, FCCB 보정, ISC 보정, 연료 분사 압력 및 지령 연료 분사 시간이 소정 범위 내에 있는 지가 확인된다.
(1) 내지 (4)에 서술된 조건들이 만족되고 조건들이 실행 억제 조건이 아닐 때 학습 전제 조건이 유효(ON)하다고 결정된다.
예컨대, 도6에 도시된 바와 같이, 도6에 도시된 모든 조건들이 유효할 때 학습 전제 조건은 유효(ON)하다. 다시 말해, 학습 전제 조건은, 학습 온도 조건이 유효하고(예컨대, 엔진 냉각수의 온도가 60℃ 내지 90℃의 범위일 때), 아이들링 안정성이 유효하고(예컨대, 변속기가 중립으로 설정될 때), 주행 속도 조건이 유효하고(예컨대, SPD가 0 ㎞/h 이하일 때), 가속 스트로크가 영(0)이고(예컨대, ACCP가 0％ 이하일 때), 아이들링 속도가 안정화되고(예컨대, NE가 1000 rpm 이하), 엔진 속도가 유효하고(예컨대, NE가 1000 rpm 이하일 때), 연료 분사 압력 조건이 유효하고(예컨대, Pc가 100 MPa 이하일 때), 지령 분사량 조건이 유효하고(예컨대, QFIN이 아이들링 연료 소비보다 크지 않은 5 ㎣/st 일 때), 대기 압력 조건이 유효하고(예컨대, 높은 고도에서 대기 압력은 무효), 흡기 공기량 학습 조건이 무효이고, ISC 보정이 안정적이고(난조 ISC 보정은 무효), 정상 범위에서의 학습치가 유효하고, 임시 학습의 완료전의 상태가 유효하고, 엔진이 안정적이고(엔진의 부하가 변하지 않고 엔진 속도가 안정화된 때 유효), 서비스 공구를 위한 학습의 정상 종료 전의 상태이고, 공기 조화기 스위치가 오프되고, 전조등을 포함한 전기 부하(엔 진 상의 무부하), 그리고 연속적인 시간 경과를 위한 모든 조건들이 유효한 때에 유효하다. 학습 전제 조건은 도6에 도시된 것들 이외의 조건에서 무효(OFF)이다.
만일 단계 S1에서 질문에 대한 답이 긍정적(affirmative)이면, 즉 학습 전제 조건이 유효(ON)일 때, 단계 S2에서 학습 실행 조건이 유효한 지를 알기 위한 질문이 행해진다. 만일 단계 S2에서 질문에 대한 답이 부정적이면 도5에 도시된 제어 루틴은 종료된다.
예컨대, 도7에 도시된 바와 같이, 엔진(1)의 운전 시간, 점화 스위치 개방 작동(IG·OFF)의 회수, 차량 주행 거리 및 엔진의 운전 시간이 검출되거나 산출되고 또는 검출된 또는 산출된 값은 부하(연료 분사 압력, 엔진 속도, 분사량, 분사 빈도 등)에 의해 가중되고, 학습 실행 조건은 이들 값들이 소정치보다 클 때 유효(ON)하다. 또한, 단계 S1에서 질문에 대한 답이 긍정적이고 제1 분사량 보정(FCCB 보정) 및 제2 분사량 보정(ISC 보정) 또는 엔진 속도 변화 및 엔진 속도 변동이 소정치를 초과할 때 학습 실행 조건을 유효(ON)하게 만드는 것이 가능하다. 또한, 학습 실행 조건을 외부 신호에 의해 강제적으로 유효하게 만드는 것도 가능하다.
학습 실행 조건은, 시동기 활성 플래그(XSTA)가 ON 상태에서 OFF 상태로 변경된 후 소정 시간이 지난 상태(엔진의 시동 후 소정 시간 후의 상태)에서, 분사량의 경시 변화에 기인한 인젝터(4)의 성능(기능)의 경시 열화가 소정치를 초과하는 지에 확인하는 작동이 수행된 때, 라인에 대한 파일럿 학습 또는 마켓 서비스(Market service)에 대한 파일럿 학습이 요구되거나 잘못된 학습이 결정될 때, 학습 수행 전제 조건이 유효하고 커먼 레일 형태의 연료 분사 시스템이 정상 작동 중일 때 또는 수동 학습 실행 조건이 유효한 때 유효하게 될 수 있다. 학습 실행 조건은 도7에 도시된 조건 이외에서는 무효(OFF)이다.
단계 S2에서 질문에 대한 답이 긍정적이면, 즉 학습 실행 조건이 유효(ON)라면, 각 실린더에 대한 1회 팽창 행정에서 분사의 빈도가 n으로 설정되고(이 실시예에서 아이들링 동안의 전체 분사량은 5 ㎣/st이고 분사의 빈도가 5회일 때 파일럿 분사량은 1 ㎣/st이다), 엔진(1)의 안정한 원하는 아이들링 속도, 원하는 부스트 압력, SCV(21)의 개방, 스로틀 밸브(19)의 개방, 원하는 EGR 밸브, 연료 분사 압력(Pfin) 및 n 분사 사이클의 회수(또는 파일럿 분사 사이클들 사이의 간격)를 포함하는 제어 지령치는 단계 S3에서 도8에 도시된 바와 같이 고정된다(균등 분할 분사 실행 수단).
그런 후, n 분사 사이클의 균등 분배를 위한 지령 분사량이 산출된다. 도9에 도시되고 식 (1)에 의해 표시된 바와 같이, 지령 분사량(학습 제어 모드 분사량)은 엔진 속도(NE)와 측정된 가속 스트로크(ACCP) 사이의 관계를 도시하는 특성 맵(도2)으로부터 얻어지거나 또는 공식을 사용하여 산출되고, 보통의 아이들링 운전에 사용되는 기본 분사량에 냉각수 온도 및 연료 온도에 대한 보정을 더함으로써 얻어지는 아이들링 연료 소비(Qidle)의 1/n 과 동일하다. 단계 S4에서, 각각의 지령 분사량(QPL1 = QPL2 = QPL3 = Qmain = Qfup = total-Q/n)은 연료의 동등한 분사량이 n 분사 사이클에서 각각 분사되도록 분사 사이클 사이의 간격의 영향, 분사 타이밍에 따른 실린더 내의 압력의 영향 및 연료 분사 압력의 영향을 고려하여 보 정된다(균등 분할 분사량 보정 수단).
식 (1)
파일럿 분사량 = Qidle/n +QPLCPQ + QINT + (선행 학습치) ×보정
식 (1)에서, Qidle은 실험을 통해 결정된 가속 스트로크(ACCP)에 대한 기본 연료 분사량과 엔진 속도(NE) 사이의 관계를 나타내는 특성 맵으로부터 구하여진 값이거나 공식을 사용하여 산출되고, QPLCPQ는 실린더 압력 보정 계수이고 QINT는 간격 의존 보정 계수이다. QPLCPQ 및 QINT는 분사량의 보정 대신에 TQ 펄스에 대한 보정일 수 있다.
도11을 참조하면, 엔진(1)의 실린더들에 대한 연료 분사량을 조정하기 위한 실린더간 엔진 속도 변동 보정(실린더간 엔진 속도 변동 연료 분사 보정, 실린더간 엔진 속도 변동 보정, 이는 "FCCB 보정"으로 불림)은 실린더간 엔진 속도 변동이 매끄럽도록 실린더들에 대한 아이들링 연료 소비의 1/n과 동일한 지령 분사량에 제1 분사량 보정[FCCB 보정(ΔQc)]을 더하도록 단계 S5에서 실린더간 엔진 속도 변동 차이(ΔNE 또는 ΔT)에 따라 수행된다(균등 분할 분사량 보정 수단, 제1 보정 산출 수단). 각 실린더에 대한 FCCB 보정은 n 개의 동등 분할 보정(ΔQc/n)으로 분할되고, 분할 보정(ΔQc)은 지령 분사량[(total Q)/n = Qidle/n], 즉 아이들링 연료 소비의 1/n에 반영된다.
도11에 도시된 바와 같이, 단계 S6에서 균등 평균 엔진 속도 보정(이하, "ISC 보정")은 각각의 실린더에서 평균 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 조정하기 위해 모든 실린더에 대하여 실행되고, 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 조정하기 위한 균등 제2 분사량 보정[ISC 보정(QISC)]은 각각의 실린더에 대한 FCCB 보정(ΔQc/n)에 더해진다(균등 분할 분사량 보정 수단, 제2 보정 산출 수단). ISC 보정(QISC)은 균등한 n 분할 보정(QISC/n)으로 분할되고, 분할 보정(QISC/n)은 각 실린더에서 각 분사 사이클에 대한 아이들링 연료 소비의 1/n과 동일한 지령 분사량(Qidle/n)과 FCCB 보정(ΔQc/n)의 합에 반영된다. ISC 보정 작동은 예컨대, 소정 시간동안 또는 ISC 보정(QISC)이 안정될 때, 즉 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도와 실질적으로 일치할 때까지 50 내지 70 ㎳의 범위의 시간 간격으로 모든 실린더 내로 균등하게 1 ㎣/st을 분사하도록 계속된다.
도12를 참조하면, 단계 S7에서 엔진 상의 공기 조화 시스템 및 동력 조향 시스템을 포함하는 부하의 변동 및 ISC 보정의 부가를 검출할 수 있는 센서 및 스위치에 의해 제공된 신호들은 학습 제어 작동 동안의 엔진 부하 변동이 소정의 부하 변동 경계치보다 큰 지를 알아보기 위해 검사된다. 단계 S7에서 엔진 부하 변동이 부하 변동 경계치보다 큰 지가 결정된다면, 파일럿 분사량의 학습 제어는 잘못된 학습을 피하기 위해 중단되고 도5에 도시된 제어 루틴은 종료된다.
만일 엔진 부하 변동이 부하 변동 경계치보다 작다고 결정된다면, 단계 S8에서 엔진(1)이 안정한 운전 상태에 있는 지에 대한 질문이 행해진다. 도13에 도시된 바와 같이, 단계 S8에서 파일럿 학습이 진행 중인지를 확인하고 ISC 보정의 변화, FCCB 보정의 변화, 연료 분사 압력의 변화 또는 엔진(1)의 엔진 속도의 변화가 소정치 이하인지 확인하는 질문이 행해진다. 만일 단계 S8에서 질문에 대한 답이 부정적이면, 즉 만일 엔진(1)이 안정한 운전 중이 아니라면, 파일럿 분사량의 학습 제어는 중단되고 도5에 도시된 제어 루틴은 종료된다.
만일 단계 S8에서의 질문에 대한 답이 긍정적이면, 즉 엔진(1)이 안정된 운전 중이면 현재 학습치는 도14에 도시된 바와 같이 단계 S9에서 산출된다. 현재 학습치는 식 (2), 단계 S5에서 얻어진 FCCB 보정(ΔQc/n), 단계 S6에서 얻어진 ISC 보정(QISC/n)을 사용하여 산출된다.
식 (2)
(현재 학습치) = ΔQc/n + QISC/n + (선행 학습치)
현재 학습치는 각각의 분사 사이클에 대한 (아이들링 연료 소비)/n 의 지령 분사량(total-Q)/n에 더해지는 분사량 보정으로 산출된다.
그런 후, 단계 S9에서 산출된 현재 학습치의 수준이 현재 학습치의 수준을 유지하기 위하여 검사된다(학습치 보호(guard) 결정). 도15에 도시된 바와 같이, 단계 S10에서 초기 학습치부터 현재 학습치까지의 전체 학습량이 소정치보다 큰 지를 확인하고 그리고 선행치와 현재치 사이의 차이(일 학습 제어 사이클 내에서 변경가능한 양)가 정상 학습치 범위 내인지를 확인하기 위한 질문이 행해진다. 만일 단계 S10에서 질문에 대한 답이 부정적이면, 즉 만일 현재 학습치가 비정상 학습치이면, 학습은 무효화되고 도5에 도시된 제어 루틴은 종료된다.
일 수준의 연료 분사 압력에서 학습이 완료된 후, 연료 분사 압력은 단계 S11에서 다른 설정 압력으로 변경되고, 단계 S3 및 후속 단계가 반복된다. 설정 압력 수준은 선택적이다. 그런 후, 설정 압력 수준에서 학습의 완료 후, 학습치는 도16에 도시된 맵에 기록되고 단계 S12에서 백업(back-up) 저장 장치에 저장된다( 학습치 저장 수단). 저장된 학습치는 식 (3)을 이용하여 파일럿 분사량을 산출하기 위한 분사량 보정으로 이용된다. 학습 제어에 사용된 것들과는 다른 연료 분사 압력에 대한 값들은 단계 S13에서 엔진(1)의 전체 운전 범위에 분사량 보정의 반영이 가능하도록 보간법(interpolation)에 의해 결정된다.
식 (3)
(파일럿 분사량) = (QPLB + QISC ×KISC) ×QUKTF + QFCCB ×KFCCB
+ (학습치)×QKPC ×QKNE + QPLCPQ + QINT
식 (3)에서, QPLB는 실험을 통해 결정된 가속도 스트로크(ACCP)에 대한 엔진 속도(NE)와 기본 분사량 사이의 관계를 도시하는 특성 맵으로부터 구해진 값이고, QISC는 ISC 보정이고, KISC는 ISC 보정 반영 계수이고, QKTHF는 연료 온도 보정 계수이고, QFCCB는 FCCB 보정이고, KFCCB는 FCCB 보정 반영 계수이고, QKPC는 학습치 압력 민감도 보정 계수이고, QKNE는 학습치 엔진 속도 민감도 보정 계수이고, QPLCPQ는 실린더 압력 보정 계수이고, 그리고 QINT는 간격 의존 보정 계수이다. 학습치는 메모리에 저장된 도16에 도시된 맵을 이용하여 산출된다. 학습 제어를 위해 사용된 것이외의 연료 분사 압력은 보간법에 의해 산출된다. QPLCPQ 및 QINT는 연료 분사량 보정 대신에 TQ 펄스 보정일 수 있다.
아이들링 운전(저부하 저속 범위)에 대한 아이들링 연료 분사량(아이들링 연료 소비)은 엔진 속도, 흡기 및 배기(EGR, 부스트 압력)를 포함하는 주변 조건들을 안정화함으로써 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다는 것이 알려져 있다. 따라서, 평균 엔진 속도는 원하는 엔진 속도에서 안정화될 수 있고, 만일 실린더간 엔 진 속도 변동의 분산량이 소정의 범위 내이면, 알려진 ISC 보정 및 FCCB 보정이 아이들링 운전(저부하 저속 범위) 동안의 이러한 상태에서 수행될 때 각 실린더에 대한 분사량은 아이들링 연료 소비와 실질적으로 정확하게 일치된다. 이러한 상태에서, (아이들링 제어 모드 분사량)/n = (아이들링 연료 소비)/n 과 동등한 분사량을 정확하게 분사하기 위한 지령 분사량은 일 분사 사이클에 대한 분사량의 1/n과 동일한 연료 분사량을 분사하기 위한 균등 분할 분사를 정확하게 수행하고 ISC 보정 및 FCCB 보정을 실행함으로써 결정될 수 있다.
예컨데, (아이들링 제어 모드 분사량) = (아이들링 연료 소비) = 5 ㎣/st 및 분할 분사 사이클의 빈도가 5일 때 각각의 분할 분사 사이클에 대한 분사량은 5/5 ㎣/st = 1 ㎣/st 이다. (아이들링 제어 모드 분사량) = (아이들링 연료 소비) = 6 ㎣/st 이고 분할 분사 사이클의 빈도가 6일 때, 각각의 분할 분사 사이클에 대한 분사량은 6/6 ㎣/st = 1 ㎣/st 이거나 또는 분할 분사 사이클의 빈도가 2이면 각각의 분할 분사 사이클에 대한 분사량은 6/2 ㎣/st = 3 ㎣/st 이다. 따라서, (아이들링 연료 소비)/n과 동일한 분사량의 정확한 분사를 위한 지령 분사량(= TQ 펄스의 차이)은 결정될 수 있다. 따라서, 엔진이 높은 분사 압력 및 단일 인젝터에 의해서도 보장하기 힘든 1 ㎣/st와 같은 작은 분사량에서 운전 중인 상태가 정확하게 보정될 수 있다.
전술된 설명에서 명확한 바와 같이, 종래의 방법은 아이들링 운전 동안 오직 연료 분사 압력만을 보정하는 반면에, 제1 실시예의 커먼 레일 형태의 연료 분사 시스템은 아이들링 운전(저부하 저속 범위)에 대한 연료 분사 압력을 복수의 상이한 연료 분사 압력 수준으로 변경시키고, 복수의 상이한 연료 분사 압력 수준에서 인젝터(4)에 대한 지령 분사 펄스 시간(TQ 펄스 시간)에 관한 실제 분사량의 차이 및 FCCB 보정 및 ISC 보정을 통한 분사량의 경시 변화에 대응하는 분사량 보정을 산출하고, 아이들링 연료 소비에 대응하는 학습 제어 모드 분사량이 n 개의 균등 분할 분사량으로 분할되고, n개의 균등 분할 분사량은 n회의 분할 분사 사이클에 의해 분사된다.
보다 구체적으로, 식 (2)과 연결하여 상술한 바와 같이, 각 분사 사이클에 대한 FCCB 보정(ΔQc/n) 및 각 분사 사이클에 대한 ISC 보정(QISC/n)은 각 실린더에 대한 학습치를 얻기 위해 더해진다. 전술한 바와 같이, 이 학습치는 각 분사 사이클에 대한 (아이들링 연료 소비)/n 의 지령 분사량[(total-Q)/n]에 더해질 각 실린더에 대한 분사 보정이다. 각 실린더에 대한 분사량 보정은 학습치로서 갱신되어 메모리에 저장된다.
복수의 상이한 연료 분사 압력 수준 이외의 연료 분사 압력은 보간법에 의해 산출된다. 따라서, 메모리 내에 저장된 학습치는 학습 제어 모드 연료 분사 압력 이외의 연료 분사 압력 수준을 포함하는 차량의 연료 분사 압력의 전체 작동 범위 내에서 파일럿 분사량을 산출하는 데 분사량 보정으로 반영될 수 있다. 결과적으로, 이상적인 관계가 지령 분사 펄스 시간과 파일럿 분사량 사이에서 항상 유지될 수 있다.
만일 앞선 학습 보정에 의해 결정된 전체 학습치가 소정치보다 작지 않다면 또는 선행 학습치와 현재 학습치 사이의 차이가 소정 범위 밖이라면, 소정치보다 작지 않은 TQ 펄스 시간에 대한 분사량의 분산량이 검출될 수 있어서, 따라서, 각 인젝터의 고장은 검출될 수 있다. 따라서, 엔진(1)이 단일 인젝터에 의해서도 보장하기 힘든 높은 분사 압력 및 작은 지령 분사량(파일럿 분사량)에서 작동 중인 상태에서도, 지령 분사 펄스 시간(TQ 펄스 시간)에 대한 인젝터(4)에 대한 실제 분사량의 차이와 인젝터(4)의 분사량의 경시 변화도 정량적으로 결정될 수 있고 정확한 분사량 보정이 달성될 수 있다. 인젝터(4)에 대한 지령 분사 펄스 시간(TQ 펄스 시간) 및 학습치가 산출된 학습치를 지령 분사량(파일럿 분사량)에 대한 분사량의 학습치로 사용함으로써 학습 제어 모드 및 분사량에서의 것과는 상이한 연료 분사 압력(커먼 레일 압력)에서 산출될 수 있기 때문에, 연료 분사 압력은 연료 분사 직전에 판독될 수 있고 연료 분사 압력 및 분사량의 고감도 보정이 자동적으로 달성될 수 있다.
제2 실시예
도17은 본 발명에 따른 제2 실시예의 파일럿 분사량 학습 제어 방법의 순서도이고, 여기서 도5에 도시된 제어 루틴의 것에 대응하는 또는 유사한 단계는 동일 기호로 지시되고 이에 대한 설명은 생략될 것이다.
제1 실시예와 관련하여 위에서 언급한 바와 같이, ISC 보정 및 FCCB 보정을 사용하여, TQ 펄스 시간에 대한 실제 분사량의 분산량 또는 분사량의 경시 변화(인젝터의 기능 경시 열화)에 따라 분사량 보정을 수행할 때, ISC 보정 및 FCCB 보정의 합은 학습치를 산출하기 위하여 전체 분사량에 비례하여 분할된다(아이들링 분사량 = 아이들링 연료 소비, 이는 보통 5 ㎣/st). 따라서, 만일 엔진 상의 공기 조화 시스템과 같은 전기적인 부하 또는 동력 조향 시스템과 같은 기계적은 부하가 학습 제어 작동 중에 변하면, 잘못된 학습이 수행되고 아이들링 작동에 대한 분사량 요구(아이들링 분사량) 및 엔진의 부하의 변화에 기인한 엔진에 의해 요구되는 분사량의 증가를 포함하는 학습치[= QISC/n +ΔQc/n + (선행 학습치)]가 산출된다.
이 실시예는 엔진 상의 부하의 변화에 기인한 엔진 요구 분사량의 변화가 ISC 보정 및 FCCB 보정에 포함되는 사실을 고려하고, 스위치와 센서에 의해 제공된 신호에 따라 가변적인 엔진 요구 분사량 변화 오프셋을 제공하여 ISC 보정 및 FCCB 보정의 합에 엔진 요구 분사량의 변화를 더하거나 또는 이로부터 감함으로써 분사량의 경시 변화(인젝터의 기능 경시 열화) 및 실제 분사량의 분산량에 대응하는 분사량 보정으로서의 학습치로부터 엔진 요구 분사량의 변화의 영향을 제거하는 것이 가능하다.
보다 구체적으로, 제어 루틴을 도시하는 도17을 참조하면, 단계 S5의 FCCB 보정 및 단계 S6의 ISC 보정을 수행한 후, 엔진에서 연소의 변화 또는 공기 조화 시스템 또는 동력 조향 시스템의 작동 상태의 변동과 같은 엔진의 부하의 변동의 효과를 상쇄하기 위한 엔진 요구 분사량 보정(QNLoffset)이 단계 S14에서 산출되고, 그런 후 제어 루틴은 단계 S7로 이동한다.
엔진 요구 분사량 보정을 산출하는 방법이 설명될 것이다. 엔진(1)이 안정한 아이들링 운전을 위해 아이들링 분사량 = 아이들링 연료 소비(Qidle) = A ㎣/st를 필요하고, 아이들링 분사량은 K회의 분사 작동을 위하여 K 균등 분할 분사량으로 분할된다고 하자. 만일 TQ 펄스 시간에서 인젝터(4)에 의해 분사되는 분사량이 분산되어 있지 않고 인젝터(4)의 기능이 시간이 지남에 따라 저하되지 않는다고 하면, 지령 분사량이 A ㎣/st 일 때 실제 분사량은 A ㎣/st 이다.
식 (4)
a1 + a2 + ... + aK = A
여기서, al, a2, ... 및 aK는 각각 K 분사 작동에 대한 분할 지령 분사량이고, A는 엔진 요구 아이들링 분사량 = 전체 분사량(tatal-Q)과 동일한 지령 분사량이다.
예컨대 실린더 #1에 대해 지령 분사 펄스 시간(TQ) 내에 인젝터(4)에 의해 분사되는 분사량이 감소(Q1)만큼 감소된다고 하자. 그러면, 지령 분사량(A)이 주어지면, 실제 분사량은 A-Q1 이다. 엔진(1) 상의 공기 조화 시스템 또는 동력 조향 시스템과 같은 부하는 분사량(Q2)에 대응한다.
식 (5)
al + a2 + ... + aK = (실제 분사량(A)) - (Q1×K) + Q2
평균 엔진 속도 보정(ISC 보정) 및 실린더간 엔진 속도 변동 분사량 보정(FCCB 보정)의 실행의 결과는 식 (6)으로 나타낸다.
식 (6)
a1 + a2 + ... + aK + (QISC + QFCCB) = (실제 분사량(A)) + Q2
식 (7)
(QISC + QFCCB) = Q1 ×K + Q2
엔진 상의 부하의 변화를 보상하기 위해 필요한 요구 분사량 보정(QNLoffset)이 설정될 때, 보정 학습에 의해 결정될 학습 보정은 K로 식 (8)에 표시한 양을 나눔으로써 얻어진다.
식 (8)
QISC + QFCCB + QNLoffset = Q1 ×K + Q2
엔진의 부하의 변동에 기인한 분사량의 변동을 보정하기 위한 엔진 요구 분사량 보정(QNLoffset)은 가변 상수이고 엔진 및 엔진 부하 검출 로직(logic)이 제공된 차량에 부착되는 스위치 및 센서에 의해 제공된 신호들에 기초하여 산출된다. 이 경우, QNLoffset은 대략 Q2와 동일하다.
식 (9)
QISC + QFCCB + QNLoffset = Q1 ×K + Q2
여기서, QNLoffset ≒ Q2
식 (10)
Q1 = (QISC + QFCCB)/K
따라서, TQ 펄스 시간 내의 실제 분사량의 변화와 분사량의 경시 변화에 정확하게 대응하는 분사량(Q1)이 산출될 수 있다.
제3 실시예
도18 내지 도20은 본 발명에 따른 제3 실시예를 나타낸다. 도18은 인젝터에 대한 지령 분사 펄스 시간(TQ 펄스 시간)과 지령 분사량(Q) 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.
학습치의 잘못된 보정을 방지하기 위한 보정 계수가 고려될 때, TQ-Q 특성에 관한 보정 계수(QPLPCQ)와 엔진 속도에 관한 보정 계수(QPLNE)가 설정될 때 TQ-Q 특성은 도18에 도시된 곡선으로 나타낸다. 도18로부터, 만일 학습이 경사가 완만한 구역에서 수행된다면, 학습치는 학습 제어 모드의 것보다 큰 분사량이 사용될 때 특성의 차이에 기인한 보정이 필요하다는 것을 알 수 있다. 보정 계수(QPLPCQ)는 TQ-Q 특성의 차이를 고려하기 위해 도19에 도시된 연료 분사 압력(Pc) 및 지령 분사량(Q)의 2차원 맵으로부터 구해진다.
보정 계수는 온도 조건을 포함하는 3차원 맵을 사용하여 결정될 수 있다. 일반적으로, 커먼 레일 형태의 연료 분사 시스템은 엔진 속도에 따른 분사량 제어의 의존성을 고려하지 않는다. 하지만, 분사량 제어는 엔진 속도에 약간 의존한다. 따라서, 전술된 바와 같이 보정 계수(QPLNE)는 엔진 속도 의존성에 관한 보정을 위한 보정 계수(QPLNE)와 엔진 속도(QPLNE) 사이의 관계를 도시하는 도20에 도시된 일차원 맵으로부터 구해진다. 일 분사 사이클에 대한 학습 보정은 식 (11)을 사용하여 보정 계수(QPLPCQ) 및 보정 계수(QPLNE)에 기초하여 산출된다.
식 (11)
(학습 보정) = QPLPCQ ×QPLNE
따라서, 정확한 학습 보정은 분사 시스템 및 엔진 속도 의존성의 TQ-Q 특성을 고려하여 각각의 구역에 대해 산출될 수 있다.
따라서, TQ 펄스 시간에 대한 실제 분사량과 분사량의 경시 변화량(인젝터의 기능 경시 열화)의 차이가 평균 엔진 속도 보정(ISC 보정) 및 실린더간 엔진 속도 변동 보정(FCCB 보정)에 의해 보정될 때, 학습치는 파일럿 분사량 및 메인 분사량 을 포함하는 전체 분사량에 비례하여 ICS 보정 및 FCCB 보정의 합을 나눔으로써 산출된다.
학습 제어 모드에 대한 것 이외의 구역에 학습치를 반영할 때, 만일 학습치가 그대로 사용된다면, 보정량, 연료 압력 및 엔진 속도의 영향에 기인하여 잘못된 보정 또는 과도한 보정이 발생할 수 있다. 잘못된 보정에 기인한 과도 보정에 의한 연소 소음의 증가, 엔진 진동의 증대 및 배기 가스의 악화는 분사 시스템(TQ-Q) 및 엔진 속도 의존성의 특성의 고려(measure)로서 작용하는 보정 계수를 사용하여 산출된 학습치를 수정함으로써 얻어진 보정된 학습치를 사용하여 회피될 수 있다. 따라서, 적절한 학습치가 파일럿 분사량의 산출에 반영될 수 있다.
제4 실시예
도21 내지 도24는 본 발명에 따른 제4 실시예를 도시한다. 도21은 주행 거리에 따른 보정 빈도를 설정하는 보정 빈도 설정 방법의 순서도이다.
제1 실시예와 관련하여 전술된 바와 같이, TQ 펄스 시간에 대한 실제 분사량의 분산 및 분사량의 경시 변화(인젝터의 기능 경시 열화)에 대응하는 분사량 보정이 ISB 보정 및 FCCB 보정에 의해 수행될 때, 학습치는 엔진이 안정한 아이들링 운전 중인 상태에서 산출되고 산출된 학습치는 다른 운전 구역에 반영된다. 그러나, 만일 엔진이 TQ 펄스 시간에 대한 실제 분사량의 분산 또는 분사량의 경시 변화(인젝터의 기능 경시 열화)에서 아이들링 운전 중인 상태와 아이들링 운전 이외에서 엔진이 운전 중인 상태 사이에 관련이 없다면, 학습치는 연료 분사 압력과 같은 모든 운전 상태에 대하여 산출되어야 한다.
제1 실시예에 의한 파일럿 분사량의 학습 제어는 고정된 빈도로 학습치를 산출한다(예컨대, 차량 주행 거리). 예를 들면, 만일 인젝터(4)가 시간에 따라 고정 비율로 분사량을 감소시키지 않는 특성을 갖는다면, 보정 빈도가 과도하게 작다면 분사량의 경시 변화는 보정될 수 없고, 보정 빈도가 과도하게 크다면 학습치가 산출될 때 연료 분사 압력의 증가에 기인한 연소 압력의 증가와 같은 비정상 상태들이 빈번하게 발생한다.
인젝터(4)의 특성의 경시 변화에 따른 학습 보정 산출 빈도를 설정함으로써 이들 문제점은 해결될 수 있고 최적 학습 보정 빈도가 설정될 수 있다. 예를 들면, 만일 학습 보정 빈도가 주행 거리에 기초하여 결정된다면, 학습 보정 작동들 사이의 간격에 대응하는 주행 거리 즉 선행 학습치 산출 후 차량에 의해 이동된 거리는 전체 주행 거리에 의해 변경될 수 있다.
1) 전체 주행 거리(TD)가 K1보다 짧을 때 학습 보정 실행 거리(LD)는 K2이다.
2) 전체 주행 거리(TD)가 K1보다 짧지 않을 때, 학습 보정 실행 거리(LD)는 K3이다.
1) 및 2) 에서, K1은 10,000 ㎞와 같은 이동된 학습 보정 빈도 변경 거리이고, K2는 1,000 ㎞와 같은 학습 보정 빈도 1이고, K3는 5,000 ㎞와 같은 학습 보정 빈도 2이다.
도21에 도시된 제어 루틴을 시작할 때, 단계 S21에서 학습 실행 조건 즉 안정한 아이들링, 0 ㎞/h의 주행 속도, 허용가능한 주변 조건과 같은 안정한 학습 보 정을 실행하기 위한 조건들이 유효한지를 확인하는 질문이 행해진다. 만일 단계 S21에서 질문에 대한 답이 부정적이면, 즉 만일 학습 실행 조건이 무효이면, 도21에 도시된 제어 루틴은 종료된다. 만일 단계 S21의 질문에 대한 답이 긍정적이면 즉 학습 실행 조건이 유효하면, 단계 S22에서 전체 주행 거리가 K1보다 작은 지를 확인하는 질문이 행해진다. 비록 K1이 이 실시예에서는 10,000 ㎞이지만, K1의 값은 인젝터(4)의 경시 변화(에이징) 특성에 따라 결정된다.
만일 단계 S22에서의 질문에 대한 답이 부정적이면, 즉 만일 전체 주행 거리가 K1 보다 짧지 않다면 단계 S23에서 선행 학습 보정 후 주행 거리(BD)가 K3보다 긴 지를 확인하는 질문이 행해진다. 만일 단계 S23에서 질문에 대한 답이 긍정적이면, 학습치는 단계 S25에서 산출된다. 만일 단계 S23에서 질문에 대한 답이 부정적이면, 도21에 도시된 제어 루틴은 종료된다. 만일 단계 S22에서 질문에 대한 답이 긍정적이면, 즉 전체 주행 거리(TD)가 K1 미만이면, 단계 S24에서 선행 학습 보정 후 주행 거리(BD)가 K2 보다 긴 지를 확인하는 질문이 행해진다. 만일 단계 S24에서 질문에 대한 답이 부정적이면, 도21에 도시된 제어 루틴은 종료된다. 만일 단계 S23 또는 단계 S24에서 질문에 대한 답이 긍정적이면 도5 또는 도17에 도시된 단계 S3 내지 단계 S12가 현재 학습치를 산출하기 위해 단계 S25에서 실행된다. 그런 후, 학습 보정 후 주행 거리는 단계 S26에서 삭제되고 그런 후 도21에 도시된 제어 루틴은 종료된다.
두 개의 학습 보정 빈도(K2, K3)는 분사량 경시 변동과 같은 특성에 따라 결정된다. 설정 개념은 도22 및 도23에 도시된다. 학습 보정을 산출하기 위한 최적 학습 보정 빈도는 인젝터(4)의 경시 변화 특성에 따라 설정될 수 있다. 비록 이 실시예는 주행 거리에 의해 학습 보정 빈도를 정의하였지만, 학습 보정 빈도는 작동 시간과 같은 분사량 경시 변화와 상관 관계에 있는 임의의 요소에 의해 정의될 수 있다. 비록 이 실시예는 상수를 사용하여 2단계로 학습 보정 빈도를 변경하였지만, 더욱 정밀한 학습 보정이 전체 주행 거리에 따라 변하고 도24에 도시된 맵 또는 식에 의해 나타낸 연속적으로 변하는 학습 보정 빈도를 사용함으로써 달성될 수 있다.
제5 실시예
도25 내지 도28은 본 발명에 따른 제5 실시예를 도시한다. 도25 및 도26은 잘못된 학습 또는 과도한 학습을 방지하는 방법을 도시하는 순서도이다.
제1 실시예와 관련하여 전술한 바와 같이, TQ 펄스 시간에 대한 실제 분사량의 분산 또는 분사량의 경시 변화에 대응하는 분사량 보정이 ISC 보정 및 FCCB 보정에 의해 수행될 때, 연료 소비가 전기 부하의 작동에 의해 증가된 상태 또는 ISC 보정 또는 FCCB 보정에 의해 얻어진 학습치가 단순히 파일럿 분사량에 반영될 때 연소가 불안정한 상태에서 학습치가 산출된다면 잘못된 학습이 발생한다. 결과적으로 파일럿 분사량은 영(0)으로 감소되거나 또는 비정상적으로 증가되고 엔진은 만족스럽게 작동할 수 없다. 산출된 학습치의 절대치 및 선행 학습치로부터 산출 학습치의 차가 산출된 학습치가 정상인지를 결정하기 위해 검사된다. 만일 학습치가 비정상이면, 학습 작동을 반복하기 위한 지령이 주어지거나 또는 정상 범위 내의 값으로 보호(guard)함으로써 잘못된 학습을 방지하고 엔진이 최적 성능을 나타 내도록 하는 후속 제어 루틴이 실행된다.
도25에 도시된 제어 루틴을 시작할 때, 단계 S31에서 학습 실행 조건이 유효한지 즉 학습치 산출 빈도가 유효하고 엔진이 안정한 아이들링 운전의 상태(아이들링 연료 소비 상태)에 있는 지를 확인하기 위한 질문이 행해진다. 만일 단계 S31에서 질문에 대한 답이 부정적이면, 도25에 도시된 제어 루틴은 종료된다. 만일 단계 S31에서 질문에 대한 답이 긍정적이면 즉 학습 실행 조건이 유효하면, 학습치 산출 분사 연소 패턴(5개의 분할 분사 및 EGR 중단)이 단계 S32에서 수행된다.
제1 실시예의 작동과 유사하게, 단계 S33에서 TQ 펄스 시간에 대한 실제 분사량의 분산 및 분사량의 경시 변화(인젝터의 기능 경시 열화)의 학습 보정이 ISC 보정 및 FCC 보정이 안정될 때까지 평균 엔진 속도 보정(ISC 보정) 및 실린더간 엔진 속도 변동 보정(FCCB)를 사용하여 수행된다. 만일 단계 S33에서 학습 보정이 완료되면, 실린더 #1은 단계 S34에서 학습치 산출 실린더로 선택된다. 그런 후, 단계 S34에서 학습치 산출이 모든 실린더에 대하여 수행되었는 지를 확인하는 질문이 행해진다. 만일 단계 S35에서 질문에 대한 답이 긍정적이면, 도25에 도시된 제어 루틴이 종료된다.
만일 단계 S35에서 질문에 대한 답이 부정적이면, 임시 학습치 변화(QPGT)는 단계 S36에서 산출된다. 임시 학습치 변화는 현재 학습치에 관련한 변화이고, 선행 학습치의 산출 후의 분사량 경시 저하이다. 그런 후, 단계 S37에서 현재 잘못된 임시 학습치(QPG)가 선행 산출에 의해 산출된 기존 학습치(QPGF)를 임시 학습치 변화(QPGD)에 더함으로써 산출된다. 그런 후, 도26에 도시된 제어 루틴이 실행된 다. 단계 S38에서, 변화가 임시 학습치 변화(QPGD)에 기초하여 정상인지 즉 QPGD ≥K1 및 QPGD ≤K2 를 확인하는 질문이 행해진다.
만일 단계 S38에서 질문에 대한 답이 긍정적이면, 즉 만일 임시 학습치 변화(QPGD)가 최대 감소(K1) 보다 크고 최대 증가(K2)보다 작다면 변화는 정상으로 결정되고, 제어 루틴은 단계 S40으로 진행한다. K1 및 K2의 값은 전기 부하 등의 작동에 기인한 비정상 분사량 변화가 학습치의 산출을 위한 예컨대 10,000 ㎞의 학습 보정 빈도에 대한 분사량 경시 변화 패턴으로부터 분사량의 분산을 포함하는 최대 변동을 설정함으로써 방지되도록 결정될 수 있다. 도27은 설정 개념을 도시한다. 만일 단계 S38에서 질문에 대한 답이 부정적이면, 즉 변동이 비정상적이면, QPG는 단계 S39에서 가장 넓은 범위의 변화으로 보호된 값으로 설정되고, 그런 후 제어 루틴은 단계40으로 진행한다. 도28에 도시된 변화 보호(change guarding)는 분산의 기대량보다 큰 비정상 분사량 경시 변화가 발생하는 경우에도 정상 범위로의 학습 보정을 수행하기 위해 수행된다. 그러나, 선행 학습치는 잘못된 학습의 가능성을 최소화하기 위해 보호를 수행하지 않고 그리고 분사량에 현재 학습치를 반영하지 않고 이용될 수 있다.
그런 후, 단계 S40에서 학습치의 절대값이 현재 임시 학습치(QPG)에 기초하여 정상인지 즉 QPG ≥K3 및 QPG ≤K4 인지를 확인하기 위한 질문이 행해진다. 만일 단계 S40에서 질문에 대한 답이 긍정적이면, 즉 현재 임시 학습치(QPG)가 최소치(K3)보다 크고 최대치(K4)보다 작다면, 임시 학습치(QPG)의 절대치가 정상인 것으로 결정되고 최종 학습치(QPGF)는 단계 S41에서 임시 학습치(QPG)로 설정된다. 만일 단계 S40에서 질문에 대한 답이 부정적이면, 즉 임시 학습치(QPG)의 절대치가 비정상이면 최종 학습치(QPGF)는 단계 S42에서 K3 및 K4에 의해 보호된 값으로 설정된다. 분사량로의 현재 학습치의 반영은 생략되 수 있고 선행 학습치가 사용될 수 있다.
단계 S41 또는 단계 S42의 완료 후에, 실린더 번호 i는 단계 S43에서 증가되고, 단계 S35 및 후속 단계가 다음 실린더에 대한 최종 학습치(QPGF)를 산출하도록 실행된다. 마지막 실린더에 대한 최종 학습치(QPGF)의 산출의 완료 후에, 제어 루틴은 종료된다. 다음 방법이 이 실시예 대신에 사용될 수 있다.
이 실시예는 산출된 학습치가 정상인지를 확인하기 위해 각 실린더에 대해 산출된 학습치를 검사하고 검사의 결과에 따른 과정을 수행한다. 만일 단일 실린더에 대한 학습치라도 비정상이라면, 모든 실린더에 대한 모든 학습치의 반영은 생략될 수 있고 선행 학습치가 사용될 수 있다. 이러한 경우, 학습치 산출은 불완전하다고 결정될 수 있고 학습은 즉시 재개될 수 있다.
이 실시예는 학습치가 비정상일 때 학습치 또는 분사량을 보호하는 데는 학습치를 반영하지 않는다. 만일 학습치가 비정상인 것이 연속적으로 수회 결정된다면 인젝터(4)가 개방 또는 폐쇄 작동이 비정상인 비정상 상태에 있을 가능성이 높다. 이러한 경우, 운전자에게 인젝터(4)가 고장이라는 것을 알리고 운전자가 인젝터(4)를 교체하도록 촉구하기 위해 경고 램프가 켜질 수 있다. 비정상 상태의 결정은 몇 가지 단계로 이뤄질 수 있다. 이 실시예는 임시 학습치(QPG)의 변화 및 학습치의 절대값의 검사의 2단계를 통해 비정상 결정을 하고 있지만, 비정상 결정 은 임시 학습치(QPG)의 변화 또는 학습치의 절대값 중 하나의 검사의 단계를 통해 이뤄질 수 있다. 비록 비정상 결정을 위해 이 실시예에서 사용된 기준 K1 내지 K4는 고정치이지만, 이들 기준은 인젝터의 경시 변화 특성에 따라 변하는 변수일 수 있다. 예를 들면, 기준 K1 내지 K4는 주행 거리와 관련된 식을 사용하거나 또는 일차원 맵으로부터 얻어질 수 있다.
도29 및 도30은 본 발명에 따른 제6 실시예를 도시한다. 도29는 파일럿 분사량을 제어하는 학습 제어 방법의 순서도이다.
제1 실시예와 관련하여 전술한 바와 같이, TQ 펄스 시간에 대한 실제 분사량의 분산량 또는 분사량의 경시 변화(인젝터의 기능 경시 열화)에 따른 분사량 보정을 ISC 보정 및 FCCB 보정에 의해 수행할 때, ISC 보정 및 FCCB 보정의 합은 학습치를 산출하기 위해 파일럿 분사량과 메인 분사량의 전체 분사량에 비례하여 분할된다. 따라서, 잘못된 학습이 수행되고 엔진의 부하의 변동에 기인한 엔진에 의해 요구되는 분사량의 증가 및 아이들링 작동을 위한 분사량 요구(아이들링 분사량)을 포함하는 학습치가 산출된다. 비록 인젝터의 실제 분사량의 분산량 및 분사량 경시 변화가 동일한 경우에도, 학습치는 엔진에 의해 요구된 분사량의 증가를 포함하게 되고 결과적으로 분사량 보정은 실질적으로 필요한 학습치와 비교할 때 과도하게 크다.
제6 실시예는 몇 사이클의 학습 작동을 실행하여, 과도한 분사량 보정을 방지하기 위해 연료 분사 압력 수준 및 실린더에 대하여 N 사이클의 학습 작동을 통해 결정된 임시 학습치들 중 최소치를 최종 학습치로 사용한다. 만일 학습치가 엔 진의 부하에 관련된 요구 분사량의 변화에 대응하는 값을 포함한다면, 학습치는 다른 학습치와 비교될 때 비정상이다. 따라서, 비정상 학습치 및 정상 학습치가 서로 구별될 수 있고 따라서 비정상 학습치를 배제한 학습치의 평균이 사용될 수 있다. 잘못된 학습에 기인한 과도한 분사량 보정을 방지하는 구체적인 방법이 설명될 것이다. 학습 제어 절차가 도29에 도시된 순서도를 참조하여 설명될 것이다.
도29에 도시된 제어 루틴을 시작하는 시기에서, 단계 S51에서 학습 실행 조건, 즉 주행 거리, 엔진의 운전 시간, 분사량 경시 변화 결정, 점화 스위치 개방 작동의 회수 및 안정한 아이들링 상태와 같은 안정한 학습 보정을 수행하기 위한 조건이 유효한지를 확인하기 위한 질문이 행해진다. 만일 단계 S51에서 질문에 대한 답이 부정적이면, 도29에 도시된 제어 루틴은 종료된다. 만일 단계 S51에서 질문에 대한 답이 긍정적이면, 예를 들면 도5 또는 도17에 도시된 제어 루틴의 단계 S3 내지 단계 S8이 단계 S52에서 수행되고, 그런 후 학습치(학습 보정)이 도5 또는 도17에 도시된 제어 루틴의 단계 S9에서 실행되는 것과 유사한 방법에 의해 단계 S53에서 산출된다.
산출된 학습치는 단계 S54에서 임시 저장(백업)을 위해 도30에 도시된 맵으로 임시 학습치로 기록된다(임시 학습치 저장 수단). 그런 후, 임시 학습치 산출 작동(백업)이 단계 S55에서 N회(3회 내지 4회) 반복되었는 지를 확인하기 위한 질문이 행해진다. 만일 단계 S55에서 질문에 대한 답이 부정적이면 임시 저장치 산출 작동은 동일한 것이 N회 반복될 때까지 반복되고, 산출된 학습 보정은 임시 학습치로서 도30에 도시된 맵들에 연속적으로 기록되고 메모리에 임시로 저장된다.
만일 단계 S55에서 질문에 대한 답이 긍정적이면, 즉 임시 학습치 산출 작동(백업)이 N회 반복되었다면, N개의 임시 학습치는 비교되고 N개의 임시 학습치중 가장 작은 것이 최종 학습치로 선택된다. 예를 들면, 도30에 도시된 바와 같이 실린더 #1에 대한 연료 분사 압력이 35 MPa일 때 학습치가 A, B 및 C이라면 MIN(A, B, C)는 단계 S56에서 최종 학습치로 채택된다. 최종 학습치의 결정 후, 최종 학습치는 단계 S57에서 파일럿 분사량의 산출에 반영되고, 그런 후 도29에 도시된 제어 루틴은 종료된다.
이 실시예는 학습 제어 동안 엔진의 부하(동력 조향 시스템 전기 부하, 공기 조하 시스템)의 변화에 기인한 엔진 요구 분사량의 변화를 보상하기 위하여 학습 작동을 수회 반복한다. 학습 작동은 연속적으로 반복될 필요는 없으며, 동일한 것이 고정 조건이 유효하게 될 때 반복될 수 있다. 학습 작동의 반복에서, 엔진의 부하의 변화에 기인한 필요 분사량의 변화를 포함하는 학습치는 다른 학습치와 비해 비정상이다. 따라서, 정상 학습치 및 비정상 학습치가 서로 구별될 수 있다. 따라서, 연소 소음 및 엔진의 진동의 증가 및 배기 가스의 악화는 회피될 수 있고 적절한 학습치가 분사량에 반영될 수 있다.
이 실시예는 잘못된 학습 또는 과도한 학습을 피하기 위해 메모리 내에 N 개의 임시 학습치중 가장 작은 것을 최종 학습치로 저장하고, 최종 학습치를 파일럿 분사량의 산출에 반영한다. 엔진의 부하의 변동의 영향이 커질수록 임시 학습치도 커지기 때문에, 3개의 임시 학습치 중 가장 작은 것이 엔진의 부하의 변동의 영향을 소거하기 위한 최종 학습치로서 채택된다. 만일 본 발명 학습 제어가 잘못된 학습 또는 과도한 학습으로 결정된다면, 학습 작동 예컨대, 도5 또는 도17에 도시된 제어 루틴의 단계 S3 내지 단계 S8이 즉시 일회 실행되고, 단일 학습 작동에 의해 얻어진 임시 학습치가 메모리 내에 최종 학습치로서 저장된다. 3개의 임시 학습치 중 가장 작은 것을 최종 학습치로 선택하는 것은 도5에 도시된 제어 루틴의 단계 S10의 학습치 산출 수준 결정 과정에 의해 찾을 수 없는 잘못된 학습 또는 과도 학습을 찾는 것과 같다. 만일 잘못된 학습 또는 과도 학습이 도5에 도시된 제어 루틴의 단계 S10의 과정으로 정확하게 결정될 수 있다면, 재학습 제어 작동에 의해 얻어진 임시 학습치는 반드시 정상 학습치이다.
제7 실시예
도31은 본 발명에 따른 제7 실시예에 의해 파일럿 분사량 학습을 완료하기 위해 필요한 시간을 감소시키기 위한 제어 작동을 설명하기 위한 타임 차트이다.
제1 실시예와 관련하여 전술한 바와 같이, TQ 펄스 시간에 대한 실제 분사량의 분산량 또는 분사량의 경시 변화(인젝터의 기능 경시 열화)에 대응하는 분사량을 보정하기 위한 파일럿 분사량의 학습 제어를 ISC 보정 및 FCCB 보정에 의해 수행할 때, 파일럿 분사량의 학습 보정은 무기한으로 계속되고 분사량의 분산 및 분사량의 경시 변화를 보정하기 위한 분사량의 보정은 만일 학습 실행 조건이 가속 페달의 가압 및 공기 조화기, 히터 또는 팬의 스위치의 닫힘과 같은 작동에 의해 무효화된다면 이뤄질 수 없고, 학습 제어 작동은 자주 중단될 것이다.
제6 실시예에서 전술한 바와 같이, 임시 학습치가 실린더에 대해 복수의 상이한 분사 압력 수준에서 산출될 때, 산출된 임시치는 메모리에 이를 임시적으로 저장하기 위해 도30에 도시된 바와 같은 맵에 기록된다. 현재 임시 학습치와 다음 임시 학습치의 일치를 피하기 위해, 즉 동일한 주변 조건을 사용하는 것을 피하기 위해 임시 학습치가 메모리에 임시로 저장된 후 가속 페달을 가압하거나 또는 차량이 소정 거리를 주행하는 것과 같은 학습 실행 조건을 무효화하는 행위 후에 다시 임시 학습치를 산출하는 것이 바람직하다. 만일 학습 실행 조건이 무효화되고 임도30에 도시된 바와 같은 맵에 기록된 임시 학습치의 산출이 처음부터 다시 시작된다면, 파일럿 분사량의 학습 보정을 위한 학습 제어 작동은 무한정 계속되고 분사량의 분산량 또는 분사량의 경시 변화에 대응하는 분사량의 보정은 수행될 수 없다.
따라서, 이 실시예는 인젝터(4)를 위한 지령 분사 펄스 시간(TQ 펄스 시간)에 대한 실제 분사량의 분산량의 학습 보정을 위한 로직(logic)에 관련하여, 학습 실행 조건의 무효에 기인하여 선행 학습 제어 작동이 중단되었다면 선행 학습 제어 작동의 중단에서 선행 학습 제어 작동의 것에 대응하는 학습 상태로부터 현재 학습 제어 작동을 시작한다. 따라서, 학습 제어 작동을 완료하기 위해 필요한 시간이 감소될 수 있고 파일럿 분사량의 학습 보정에 대한 학습 제어 작동은 학습 제어 작동이 자주 중단되는 경우에도 완료될 수 있다.
더욱 구체적으로, 도31에 도시된 바와 같이, 학습 제어 작동이 시간(t1)에서 시작되고 학습 제어 작동이 시간(t2)에서 학습 실행 조건의 무효에 기인하여 중단된 때 학습 제어 작동의 중단 시에 얻어진 학습치(A)는 메모리에 저장된다. 학습 실행 조건이 시간(t3)에서 다시 유효하게 된 때 학습 제어 작동의 시작에서 초기치 는 선행 학습 제어 작동의 중단 시에 얻어진 학습치(A)로 설정된다. 만일 학습 제어 작동이 학습 실행 조건의 무효로 인해 시간(t4)에서 다시 중단된다면 학습 제어 작동의 중단 시에 얻어진 학습치(B)는 메모리에 저장된다. 학습 실행 조건이 시간(t5)에서 유효하게 된 때 학습 제어 작동의 시작에서 초기치는 선행 학습 제어 작도의 중단 시의 학습치(B)로 설정된다.
따라서, 학습 제어 작동을 완료하는 데 필요한 시간이 선행 학습 제어 작동의 중단 시의 학습치를 후속 학습 제어 작동의 시작 시의 초기치로서 사용함으로써 감소될 수 있다. 따라서, 파일럿 분사량의 학습 보정은 학습 제어 작동이 자주 중단되거나 또는 학습 실행 조건이 임시 학습치의 산출에 이은 다음 임시 학습치의 시작 전에 무효로 되어 학습 제어 작동이 중단된 경우에서도 확실하게 이뤄질 수 있다. 학습 제어 작동을 위한 초기치를 설정할 때, 초기치를 현재 학습 제어 작동의 시작 시의 엔진의 현재 작동 상태와 선행 학습 제어 작동의 종료시에 엔진의 작동 상태가 크게 상이하다는 것이 비교를 통해 알려졌을 때 부가적인 선택 과정으로 영(0)으로 설정되거나 또는 부가적인 학습치 보정 과정에 의해 선행 학습 제어 작동 종료 시의 학습치를 보정함으로써 얻어진 값이 현재 학습 제어 작동을 위한 초기치로서 사용될 수 있다.
제8 실시예
도32 및 도33은 본 발명에 따른 제8 실시예를 도시한다. 도32는 ISC 보정을 결정하는 데 적용된 잘못된 보정 결정 방법의 순서도이다.
TQ 펄스 시간에 대한 실제 분사량의 분산량 또는 분사량 경시 변화를 보정하 는 정확도를 개선하기 위해 커먼 레일 압력의 복수의 상이한 분사 압력 수준에 대한 보정을 산출할 때, 만일 분사량 보정이 연속적으로 실행된다면 아이들링 운전 동안 고압 분사에 기인하여 연소 소음이 증가한다. 따라서, 소정 빈도로 분사량 보정의 산출을 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 만일 분사량 보정의 산출이 예상치 못한 급속한 분사량 경시 변화의 발생, 엔진이 전기적인 부하가 가해진 상태를 검출하지 않고 소정의 빈도로 수행된다면, 연료의 원하는 파일럿 분사량이 다음 분사량 보정 산출 작동까지 분사되지 않는 상태가 실행되고 따라서 엔진의 성능이 악화된다. 이 문제점은 학습 제어 작동이 수행되지 않은 아이들링 운전 동안 ISC 보정에 기초하여 전기 부하 등에 의해 발생되는 잘못된 보정을 검출하는 방법에 의해 해결될 수 있다. 그러나, 연료는 정상 아이들링 운전에 대한 것과는 상이한 분사 패턴으로 분사되고 만일 잘못된 보정이 크다면 검출의 정확도는 감소된다.
이 실시예는 엔진 부하에 상응하는 원하는 엔진 속도와 아이들링 운전 동안의 아이들링 속도와 비교하고, 학습 제어 작동의 완료 후 아이들링 작동에 대한 분사 패턴을 고정시킴으로써 잘못된 학습 검출의 정확도를 향상시키기 위해 파일럿 분사량의 학습 제어 작동의 완료 후에 비교의 결과에 따라 인젝터(4)에 공급될 인젝터 구동 전류(지령 분사량 = 인젝터 구동 기간 = TQ 펄스 시간)의 피드백 제어를 위해 보통의 아이들링 속도 제어 작동(ISC 작동)을 수행한다. 각 실린더의 인젝터(4)에 대한 분사 사이클의 회수(N)는 예를 들어 5로 고정되고, 지령 분사량(QFIN = total-Q = 0 ㎣/st)를 제공할 수 있는 특성 맵이 원하는 아이들링 속도에서 아이들링 속도를 유지하기 위해 사용된다.
도32에 도시된 제어 루틴을 시작하는 시기에서, 엔진 속도가 소정의 엔진 속도(NE) 예컨대 1,000 rpm 이하이고, 가속 스트로크(ACCP)가 소정치 예를 들면 0％ 이하이고, 차량의 운행 속도(SPD)가 소정의 운행 속도 예를 들면 0 ㎞/h인 아이들링 상태에서 엔진이 작동 중인 지를 확인하기 위한 질문이 단계 S61에서 행해진다. 만일 단계 S61에서 질문에 대한 답이 부정적이면, 도32에 도시된 제어 루틴은 종료된다.
만일 단계 S61에서 질문에 대한 답이 긍정적이면, 즉 만일 엔진이 아이들링 운전 상태에 있다면, 분사 사이클의 회수(N)는 단계 S62에서 5와 같은 고정치로 고정된다. 일반적으로 분사 사이클의 회수는 최소 분사량에 의해 제한되어야 한다. 예를 들면, 최소 분사량이 a 이고 분사량이 4a 이하이면, 분사 사이클의 수가 4 이하가 아니라면 5회의 분사 사이클은 각각 최소 분사량 이하의 분사량을 분사한다. 잘못된 학습이 엔진의 부하가 전기 부하 등으로 증가된 상태에서 파일럿 분사량을 산출하기 때문에, 아이들링 운전에 대한 아이들링 분사량이 증가되고 지령 분사량은 잘못된 학습에 상응하는 양만큼 아이들링 연료 소비보다 작아진다.
따라서, 만일 분사 사이클의 수가 일반적으로 제한되고 그리고 최소 분사량(a = 0.5 ㎣/st), 아이들 연료 소비(b = 5 ㎣/st) 및 잘못된 보정(c = 3 ㎣/st)과 같이 ISC 보정(QISC)에 대한 잘못된 보정이 클 때, 아이들링 작동에 대한 지령 분사량은 (b-c) 이고, 최소 분사량에서 분사 사이클의 수는 4로 제한된다. 이러한 상태에서, ISC 보정(QISC)에 대한 잘못된 보정의 영향은 4/5이고, 잘못된 학습 결정 수준은 설정치와 일치하지 않는다. 어떠한 부하도 엔진에 가해지지 않 은 아이들링 운전에 대한 필요 분사량은 결코 감소하지 않고 따라서 분사 사이클의 수는 작은 분사량으로 제한될 필요가 없기 때문에, 분사 사이클의 수는 5로 고정될 수 있다.
단계 S63에서 ISC 보정(QISC)이 영(0) 아래인지를 확인하기 위한 질문이 행해진다. 만일 단계 S63에서 질문에 대한 답이 긍정적이면 즉 ISC 보정(QISC)이 영(0) 아래이면, ISC 보정(QISC)은 단계 S64에서 모든 분사 사이클에 균등하게 반영된다. 만일 단계 S63에서 질문에 대한 답이 부정적이라면 즉 만일 ISC 보정(QISC)이 0 이상이면, ISC 보정(QISC)은 단계 S65에서 오직 메인 분사 사이클에만 반영된다. 그런 후, 단계 S66에서 ISC 보정(QISC)이 소정치 (잘못된 보정 기준) K2 보다 작은 지를 확인하기 위한 질문이 행해진다. 만일 단계 S66에서 질문에 대한 답이 부정적이면 도32에 도시된 제어 루틴은 종료된다. 만일 단계 S66에서 질문에 대한 답이 긍정적이면, 도3에 도시된 제어 루틴에 의해 정의된 학습 제어가 단계 S66에서 학습치를 산출하기 위해서 단계 S67에서 다시 실행되고, 그런 후 도32의 제어 루틴은 종료된다.
이 아이디어에 따르면, ISC 보정은 파일럿 분사량이 엔진의 부하의 증가에 의해 증가하는 것을 방지하기 위해 오직 메인 분사 사이클에서만 행해진다. 만일 잘못된 보정이 행해지면, 만일 ISC 보정(QISC)가 오직 메인 분사 사이클에만 반영된다면 실제 파일럿 분사량이 크기 때문에 메인 분사량은 감소한다. 이러한 경우 잘못된 보정이 ISC 보정(QISC)에 기초하여 바르게 결정될 수 없을 수 있다. 아이들링 분사량(아이들링 연료 소비)이 QISC < 0 일때 전술한 아이디어에 따라 감소되 지 않기 때문에, ISC 보정이 엔진의 부하의 증가에 관련하여 잘못 보정된 것인 지를 결정하는 것이 가능하다. 따라서, QISC < 0 일때, ISC 보정(QISC)은 모든 분사 사이클에 대한 분사량을 산출할 때 실질적으로 균등하게 반영될 수 있다. 정상 분사 패턴과 유사한 분사 패턴으로의 분사는 분사 사이클의 수의 고정 및 ISC 보정(QISC)를 반영하는 방법의 변화를 통해 도33에 도시된 바와 같이 ISC 보정(QISC)의 잘못된 보정 후에서도 이뤄질 수 있고, 따라서 ISC 보정(QISC)에 의한 잘못된 보정을 결정하는 정확도는 향상될 수 있다. 엔진의 성능에 문제가 없을 때 이 실시에의 효과는 엔진의 부하가 증가할 때 파일럿 분사 사이클을 포함하는 모든 분사 사이클의 실질적으로 균등한 ISC 보정에 의해 실현될 수 있다.
제9 실시예
도34 내지 도36은 본 발명에 따른 제9 실시예를 도시한다. 도34는 파일럿 분사량을 제어하는 학습 제어 방법의 순서도이다.
TQ 펄스 시간에 대한 실제 분사량의 분산량 또는 분사량 경시 변화를 보정하는 정확도를 향상시키기 위해 커먼 레일 압력의 복수의 상이한 분사 압력 수준에 대하여 보정을 산출할 때, 만일 분사량 보정의 산출이 연속적으로 실행된다면 아이들링 운전 동안 높은 압력 분사에 기인하여 연소 소음이 증가한다. 따라서, 소정의 빈도로 학습치의 산출을 실행하는 것이 바람직하다. 그러나, 만일 보정의 산출이 산출이 예상치 못한 급속한 분사량 경시 변화의 발생 또는 엔진이 전기적인 부하가 가해진 상태를 검출하지 않고 소정의 빈도로 수행된다면, 다음 분사량 보정 산출 작동이 실행될 때까지 연료의 원하는 파일럿 분사량이 분사되지 않는 상태가 계속되고 따라서 엔진의 성능이 악화된다.
이 실시예는 엔진이 안정한 아이들링 운전 중에 있는 동안 파일럿 분사량 학습 제어에 의해 산출된 FCCB 보정 및 ISC 보정에 기초하여 분사량 경시 변화 또는 전기 부하에 기인한 잘못된 학습을 검출하고, 엔진이 최적 성능을 나타내는 것이 가능하도록, FCCB 보정, ISC 보정 및 학습치를 다시 산출함으로써 TQ 펄스 시간에 대한 실제 분사량의 차 및 분사량 경시 변화의 차이를 보정한다. 따라서, 이 실시예는 학습 실행 조건이 유효한 상태 이외의 안정한 아이들링 상태에서 도34에 도시한 제어 루틴을 수행한다.
도34에 도시된 제어 루틴을 시작하기 위한 시간에서, 분사량 경시 변화 및 잘못된 보정은 단계 S71에서 실린더들에 대해 각각 FCCB 보정(ΔQc, 또는 ΔQc/n) 및 모든 실린더에 대한 균등하게 ISC 보정(QISC, 또는 QISC/n)에 기초하여 검출된다. 다시 말해, ISC 보정이 소정치(K1)보다 큰 지, ISC 보정이 소정치(K2)보다 작은지, FCCB 보정이 소정치(K3)보다 큰 지 또는 FCCB 보정이 소정치(K4)보다 작은 지를 확인하기 위한 질문이 행해진다. 만일 단계 S71에서 질문에 대한 답이 부정적이면, 도34에 도시된 제어 루틴은 종료된다.
만일 단계 S71에서 질문에 대한 답이 긍정적이면, 즉 만일 ISC 보정이 소정치(K1)보다 크거나 FCCB 보정이 소정치(K3)보다 크다면, 또는 만일 ISC 보정이 소정치(K2)보다 작거나 FCCB 보정이 소정치(K4)보다 작다면, 분사량 경시 변화 및 잘못된 보정이 발생한 것으로 결정되고 경시 변화/잘못된 보정 플래그가 단계 S72에서 설정(ON)되고, 그런 후 도5에 도시된 제어 루틴에 의해 나타낸 학습 제어가 학 습치를 다시 산출하기 위해 단계 S73에서 즉시 실행되고, 그런 후 단계 S71 내지 단계 S73이 반복된다.
경시 변화 패턴이 도35를 참조하여 설명될 것이다.
분사량 경시 변화가 발생할 때, 분사량의 분산량에 대응하는 분사량 보정을 얻기 위해서, ISC 보정의 산출이 완료된 시간(A)에서 ISC 보정은 영(0)이 된다. 그런 후, 예를 들면 분사량이 분사량을 감소시키도록 시간에 따라 변할 때, 아이들링 속도는 감소하고, ISC는 아이들링 분사량(아이들링 연료 소비)에 분사량을 증가시키도록 작동하고 ISC 보정은 증가한다. ISC 보정 = 분사량 경시 감소이므로, 분사량 경시 변화는 소정치와 ISC 보정을 비교함으로써 검출될 수 있다.
만일 작동 조건이 ISC 보정이 산출되는 조건과 동일하다면 ISC 보정 = 0 이다. 실제로, ISC 보정은 주변 조건의 변동, 엔진의 운전 상태에 따른 지령 분사량의 변동 및 엔진의 부하의 변동에 기인하여 영(0)이 될 수 없다. 따라서, 소정치 K1 내지 K4는 이들 변동보다 작지 않아야 한다. 소정치 K1 내지 K4는 분사량 경시 변화에 기인한 인젝터의 능력의 저하를 허용하는 수준보다 크지 않은 값일 수 있다. 실린더에 대한 FCCB 보정이 과도하게 크다면, 실린더에 대한 인젝터(4)가 오작동 중이라고 결정하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 경고 램프가 사용자가 인젝터(4)를 교체하도록 켜질 수 있다.
ISC 보정 및 FCCB 보정은 결정 시에 효과 면에서 서로 상이하다. ISC 보정은 다중 실린더의 분사량 경시 변화의 검출에만 이용되고, FCCB 보정은 개별 실린더의 분사량 경시 변화의 검출을 위해서만 이용될 수 있다. 만일 분산이 a 이상의 기준을 설정하는 것을 요구한다면, ISC 보정을 기준으로 사용하기 위해서는 a ×(실린더의 수)에 대한 분사량 경시 변화가 필요하다. 만일 단일 실린더에 대한 값이 a 이상이라면, 동일 실린더 내의 분사량 경시 변화는 FCCB 보정이 이용될 때 검출될 수 있다.
전기 부하 등에 기인한 잘못된 분사 패턴이 도36을 참조하여 설명될 것이다.
전기 부하가 온(on) 상태에서 ISC 보정이 산출된다면, 전기 부하에 대응하는 잘못된 분사량 보정이 결정될 보정에 더해진다. 전기 부하가 ISC 보정의 산출 후에 제거된 때, 아이들링 운전에 대한 아이들링 분사량(아이들링 연료 소비)은 감소하고 엔진 속도는 증가한다. 따라서, ISC는 분사량을 감소시키도록 실행되고, ISC 보정은 감소한다. ISC 보정이 잘못된 보정과 동일하기 때문에, 잘못된 보정은 소정치와 이 값을 비교함으로써 검출될 수 있다. 오직 K2가 ISC 보정이 소정치보다 작은 지를 판단하기 위해 사용된다.
다음 방법이 이 실시예의 방법 대신에 사용될 수 있다.
커먼 레일 압력에 따른 복수의 상이한 분사 압력 수준의 ISC 보정을 산출할 때, 예컨데 제2 수준의 관리 변화가 크거나 또는 잘못된 보정이 제2 수준에서만 전기 부하가 온 상태에서 행해진 때 결정은 이뤄질 수 없다. 이러한 경우, 커먼 레일 압력은 변경되고 분사량 경시 변화 및 잘못된 보정은 각 분사 압력에 의해 검출될 수 있다.
제1 변경예
전술한 실시예들은 디젤 엔진을 위한 커먼 레일 형태의 연료 분사 시스템 내 에 포함되는 파일럿 분사량 학습 제어기에 본 발명을 적용하는 예이다. 본 발명은 전기적으로 제어된 분배 형태의 연료 분사 펌프 또는 전기적으로 제어되는 인라인 연료 분사 펌프가 제공된 내연 기관용 분사량 제어기에 적용 가능하다. 비록 전술한 실시예들이 전자기 연료 분사 밸브가 제공된 인젝터를 채용하고 있지만, 본 발명은 압전 연료 분사 밸브가 제공된 인젝터를 채용할 수 있다. 메인 분사 사이클에 선행하는 파일럿 분사 사이클(예비 분사 사이클)의 수는 선택적이고, 파일럿 분사 사이클(애프터 분사)의 수는 영(0) 또는 임의의 선택적인 수 일 수 있다.
제2 변경예
비록 전술한 실시예들이 전체 분사량을 도5에 도시된 제어 루틴의 단계 S4에서 N 분사 사이클에 대한 N 분할 분사량으로 균등하게 정확하게 분할하였지만, 전체 분사량은 반드시 N개의 분할된 분사량으로 정확하게 균등하게 분할되어야 할 필요는 없다. 5 ㎣/st 의 tatal-Q는 4개의 분사 사이클에 대해 1 ㎣/st, 1 ㎣/st, 1 ㎣/st 및 2 ㎣/st의 4개의 분할 분사량으로 거의 균등하게 분할될 수 있고, 도11에 도시된 FCCB 보정(제1 분사 보정 또는 제1 보정) 및 ISC 보정(제2 보정량 보정 또는 제2 보정)은 분사 사이클에서 분할 분사량의 1:1:1:2의 분할비에 비례하여 또는 균등하게 반영될 수 있고, 도5에 도시된 제어 루틴의 단계 S9에서 학습치의 산출이 실행될 수 있다. 제2 변경예의 효과는 전술한 실시예의 것과 실질적으로 동일하다.
제3 변경예
전술한 실시예들이 임시 학습치 및 학습치를 저장하기 위한 저장 장치로서 대기 RAM 또는 EEPROM을 채용하고 있지만, ERPOM 또는 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리, DVD-ROM, CD-ROM 또는 플렉서블 디스크와 같은 다른 저장 매체가 대기 RAM 또는 EEPROM 대신에 선행 학습 제어에 의해 갱신된 선행 학습치를 저장하는 데 이용될 수 있다. 이러한 경우, 저장 장치의 내용은 점화 스위치가 개방되거나 또는 엔진 키가 점화 스위치로부터 추출된 후에도 보존될 수 있다.
제4 변경예
비록 전술한 실시예는 엔진(1)의 각 팽창 행정 동안에 파일럿 분사 사이클 및 메인 분사 사이클과 같은 적어도 2 이상의 분사 사이클을 수행하도록 엔진(1)의 특정 실린더에 대한 인젝터(4)의 전자기 밸브를 수회 구동하는 커먼 레일 형태의 연료 분사 시스템에 본 발명의 적용예이지만, 본 발명은 내연 기관용 연료 분사 시스템에 파일럿 분사 사이클, 메인 분사 사이클 및 애프터(after) 또는 파일럿 분사 사이클과 같은 세 개의 분사 사이클을 수행할 수 있고, 내연 기관용 연료 분사 시스템에 파일럿 분사 사이클, 메인 분사 사이클, 애프터 분사 사이클 및 포스트(post) 분사 사이클 또는 파일럿 분사 사이클, 예비 분사 사이클, 메인 분사 사이클 및 애프터 분사 사이클과 같은 4개의 분사 사이클을 수행할 수 있고, 내연 기관용 연료 분사 시스템에 파일럿 분사 사이클, 예비 분사 사이클, 메인 분사 사이클, 애프터 분사 사이클 및 포스트 분사 사이클, 또는 파일럿 분사 사이클과 같은 3개의 분사 사이클, 메인 분사 사이클 및 애프터 분사 사이클과 같은 5개의 분사 사이클을 수행할 수 있고, 4개 이상의 파일럿 분사 사이클, 메인 분사 사이클 및 애프터 분사 사이클 또는 3개 이상의 파일럿 분사 사이클, 메인 분사 사이클 및 2 개 이상의 애프터 분사 사이클과 같은 적어도 6개의 분사 사이클을 수행할 수 있는 내연 기관용 연료 분사 시스템에 적용할 수 있다.
비록 본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예로서 설명되었지만, 다양한 변화 및 변경이 기술 분야의 숙련자에게는 명확할 것이라는 것을 알아야 한다. 이러한 변화 및 변경은 첨부된 청구범위로 한정되는 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 의해, 분사 지령 펄스 시간 동안 인젝터에 의해 분사될 실제 분사량을 정량적으로 결정될 수 있는 내연 기관용 분사량 제어기가 제공될 수 있다.

Claims (26)

  1. 엔진의 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 따라 결정되는 연료 분사량 및 연료 분사 압력에 기초하여 연료 인젝터가 연료를 분사하는 지령 분사 펄스 시간을 산출하고, 산출된 지령 분사 펄스 시간에 따라 연료 인젝터를 구동하기 위한 엔진용 연료 분사 제어 시스템이며,
    (a) 엔진의 소정 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 의존하는 학습 실행 조건이 유효한 때 엔진의 운전 상태에 따라 학습 제어 모드 분사량을 산출하기 위한 분사량 결정 수단(S3-S8, S32-S33, S52, S62)과,
    (b) 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 측정하고 모든 실린더에서 엔진 속도 변동을 평균치와 비교함으로써 각 실린더의 엔진 속도 변동을 매끄럽게 하기 위해 실린더에 대한 분사량을 개별적으로 보정하여 실린더간 엔진 속도 변동 보정을 달성하고, 평균 엔진 속도 보정을 위해 n회의 분사 사이클이 수행되는 동안 평균 엔진 속도를 측정하고, 원하는 엔진 속도와 평균 엔진 속도를 비교하여 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도로 유지되도록 모든 실린더에 대한 분사량을 균등하게 보정함으써, n회의 분할 분사 사이클이 수행되면서 학습 제어 시간 분사량을 n으로 사실상 균등하게 분할하기 위한 균등 분할 분사량 보정 수단(S4-S6, S32-S33, S62-S65)과,
    (c) 모든 실린더에서 엔진 속도 변동의 평균 엔진 속도 변동으로부터 각 실린더의 측정된 엔진 속도 변동의 편차에 대응하는 제1 분사량 보정을 각 실린더에 대해 산출하기 위한 제1 보정 산출 수단(S5)과,
    (d) 평균 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 유지하기 위하여 필요한 모든 실린더에 대한 균등한 제2 분사량 보정을 산출하기 위한 제2 보정 산출 수단(S6)과,
    (e) 각 실린더에 대한 제1 분사량 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 모든 실린더에 대한 균등한 제2 분사량 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 선행 제어 사이클에서 얻어진 학습치를 가산하여 얻어진 각 실린더에 대한 학습치를 갱신하여 저장하는 학습치 저장 수단(S9, S12, S25, S34-S37, S53-S54)을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 보정 산출 수단(S5, S6)은 복수의 상이한 연료 분사 압력 수준에 대하여 모든 실린더에 대한 균등한 제2 분사량 보정과 각 실린더에 대한 제1 분사량 보정을 산출하고,
    학습치 저장 수단은 복수의 상이한 연료 분사 압력 수준에 대한 학습치를 갱신하여 저장하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 학습치 저장 수단에 의해 저장된 복수의 상이한 연료 분사 압력 수준에 대한 학습치를 각 실린더에 대한 연료 분사량의 산출에 보정으로 반영하는 학습치 반영 수단(S11-S13, S57)을 더 포함하고,
    상기 학습치 반영 수단은 복수의 상이한 연료 분사 압력 수준 이외의 연료 분사 압력 수준에 대한 학습치를 보간법으로 결정하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 학습치는 엔진의 각 실린더 및 각 연료 분사 압력에 대한 연료 인젝터가 연료를 분사하는 지령 분사 펄스 시간으로부터 실제 분사량의 편차를 지시하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 학습치를 산출하기 위한 학습 제어 작동을 반복하고, 실린더간 엔진 속도 변동 보정 및 평균 엔진 속도 보정이 수행되는 동안 학습치를 갱신하고 저장하고, 학습 제어 작동을 복수회 반복함으로써 산출된 복수의 임시 학습치를 갱신하고 저장하기 위한 임시 학습치 저장 수단(S52-S55)을 더 포함하고,
    연료 분사 압력 및 각 실린더에 대한 임시 학습치들 중에서 최소치를 최종 학습치로 사용하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 잘못된 학습을 검출하기 위한 잘못된 학습 검출 수단(S7, S66)을 더 포함하고,
    상기 잘못된 학습 검출 수단은 학습 실행 조건 이외의 조건 하에서 모든 실린더에 대한 균등한 제2 분사량 보정이 소정치보다 작을 때 처음부터 학습 제어 작동을 반복하는 지령을 내는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 잘못된 학습을 검출하기 위한 잘못된 학습 검출 수단(S10, S38-S42)을 더 포함하고,
    상기 잘못된 학습 검출 수단은 선행 학습 제어 사이클에 의해 얻어진 학습치와 현재 학습 제어 사이클에 의해 얻어진 학습치 사이의 차가 소정 범위를 벗어날 때 또는 합산된 학습치가 소정치보다 클 때 현재 학습 제어 사이클에 의해 얻어진 학습치를 저장하지 않고 학습 제어 사이클을 처음부터 시작하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 잘못된 학습을 검출하기 위한 잘못된 학습 검출 수단(S2, S21, S31, S51, S61)을 더 포함하고,
    상기 잘못된 학습 검출 수단은 학습 제어 작동의 시작부터 소정치보다 큰 값으로 모든 실린더에 대한 균등한 제2 분사량 보정의 증가 시에 학습 제어 작동의 금지 또는 중단을 요청하는 지령을 제공하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 학습치 또는 임시 학습치를 연료 분사 시스템 특성의 측정으로써 제공되는 보정 계수로 조절하여 얻어진 값을 학습 보정으로 사용하는 학습치 보정 수단(S13, S57)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 엔진의 소정 운전 상태 하에서 산출되는 학습치 또는 임시 학습치를 제1 분사량 보정 및 제2 분사량 보정의 합으로부터 엔진의 부하 및 연소 상태의 변동에 따라 설정된 엔진 분사량 요구의 변화를 감산하거나 또는 제1 분사량 보정 및 제2 분사량 보정의 합에 이를 가산함으로써 결정하는 학습치 산출 수단(S9, S14)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 학습 실행 조건의 유효 후의 현재 학습 제어 사이클은 선행 학습 제어 사이클이 학습 실행 조건의 무효에 기인하여 중단된 때 선행 학습 제어 사이클이 중단된 시점의 학습 상태로부터 시작되는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 아이들링 연료 소비 상태를 검출하기 위한 아이들링 연료 소비 검출 수단(S1, S21, S31, S41, S51, S61)과,
    잘못된 학습을 검출하기 위한 잘못된 학습 검출 수단(S66, S71, S10)을 더 포함하고,
    아이들링 연료 소비 검출 수단이 아이들링 연료 소비 상태를 검출하고 잘못된 학습 검출 수단이 잘못된 학습을 검출한 때 또는 점화 스위치 개방 작동의 회수, 차량에 의해 이동된 거리, 엔진의 운전 시간, 분사량 경시 변화 또는 연료 인 젝터의 경시 열화가 소정 조건을 만족시킨 때 학습 실행 조건이 유효하게 되는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 점화 스위치 개방 작동의 회수, 차량에 의해 이동된 거리, 엔진의 운전 시간, 분사량 경시 변화 또는 연료 인젝터의 경시 열화에 따른 학습치 산출 또는 보정이 적절한 빈도로 실행되도록 학습치 산출의 빈도 또는 보정의 빈도를 적절하게 변경시키기 위한 학습치 산출 빈도 변경 수단(S22-S24, S26, S71)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  14. 제1항, 제2항, 제3항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 엔진이 압축 행정 중에 연료 인젝터를 복수회 구동하는 파일럿 분사량 제어기를 더 포함하고,
    상기 파일럿 분사량 제어기는 엔진의 운전 상태 및 연료의 분사량에 따라 설정되는 파일럿 분사, 메인 분사, 애프터 분사 및 포스트 분사 각각에 대한 연료의 분사량의 산출에 학습치 저장 수단에 의해 저장된 학습치를 반영하기 위한 학습치 반영 수단(S13, S57)을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  15. 엔진의 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 따라 결정되는 연료 분사량 및 연료 분사 압력에 기초하여 연료 인젝터가 연료를 분사하는 지령 분사 펄스 시간을 산출하고, 산출된 지령 분사 펄스 시간에 따라 연료 인젝터를 구동하기 위한 엔진용 연료 분사 제어 시스템이며,
    (a) 엔진의 소정 운전 상태 또는 운전 조건에 의존하는 학습 실행 조건이 유효한 때 엔진의 운전 상태에 따라 학습 제어 모드 분사량을 산출하기 위한 분사량 결정 수단(S3-S8, S32-S33, S52, S62)과,
    (b) 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 측정하고 모든 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동을 모든 실린더의 엔진 속도의 평균치와 비교함으로써 실린더간 엔진 속도 변동을 매끄럽게 하는 실린더간 엔진 속도 변동 보정을 달성하고, n회의 분사 사이클이 수행되는 동안 평균 엔진 속도를 측정하고 원하는 엔진 속도와 평균 엔진 속도를 비교함으로써 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도에서 유지하는 평균 엔진 속도 보정을 달성하기 위하여, n회의 분할 분사 사이클이 수행되는 동안 n회의 분사 사이클에 대해 분사량 결정 수단에 의해 설정된 학습 제어 모드 분사량을 실질적으로 균등하게 분할하기 위한 균등 분할 분사 시간 보정 수단(S4-S6, S32-S33, S62-S65)과,
    (c) 모든 실린더에서 엔진 속도 변동의 평균 엔진 속도 변동으로부터 각 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동의 편차에 대응하는 제1 보정을 각 실린더에 대해 산출하기 위한 제1 보정 산출 수단(S5)과,
    (d) 평균 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 유지하기 위하여 필요한 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 산출하기 위한 제2 보정 산출 수단(S6)과,
    (e) 각 실린더에 대한 제1 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 선행 학습 사이클에서 얻 어진 학습치를 가산하여 얻어진 각 실린더에 대한 학습치를 갱신하여 저장하는 학습치 저장 수단(S9, S12, S25, S34-S37, S53-S54)을 포함하고,
    학습치 저장 수단은 실린더간 엔진 속도 변동 보정 및 평균 엔진 속도 보정이 수행되는 중에 학습치의 산출 후 학습치를 갱신하여 저장하는 학습 제어 작동을 복수회 반복하도록 배치되고, 학습 제어 작동을 복수회 수행함으로써 산출된 임시 학습치를 갱신하여 저장하는 임시 학습치 저장 수단(S52-S55)과 각 연료 분사 압력 및 각 실린더에 대한 임시 학습치들 중 최소치를 최종 학습치로 설정하는 설정 수단(S56)을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  16. 엔진의 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 따라 결정되는 연료 분사량 및 연료 분사 압력에 기초하여 연료 인젝터가 연료를 분사하는 지령 분사 펄스 시간을 산출하고, 산출된 지령 분사 펄스 시간에 따라 연료 인젝터를 구동하기 위한 엔진용 연료 분사 제어 시스템이며,
    (a) 엔진의 소정 운전 상태 또는 운전 조건에 의존하는 학습 실행 조건이 유효한 때 엔진의 운전 상태에 따라 학습 제어 모드 분사량을 산출하기 위한 분사량 결정 수단(S3-S8, S32-S33, S52, S62)과,
    (b) 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 측정하고 모든 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동을 모든 실린더의 엔진 속도의 평균치와 비교함으로써 실린더간 엔진 속도 변동을 매끄럽게 하는 실린더간 엔진 속도 변동 보정을 달성하고, n회의 분사 사이클이 수행되는 동안 평균 엔진 속도를 측정하고 원하는 엔진 속도와 평균 엔진 속도를 비교함으로써 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도에서 유지하는 평균 엔진 속도 보정을 달성하기 위하여, n회의 분할 분사 사이클이 수행되는 동안 n회의 분사 사이클에 대해 분사량 결정 수단에 의해 설정된 학습 제어 모드 분사량을 실질적으로 균등하게 분할하기 위한 균등 분할 분사 시간 보정 수단(S4-S6, S32-S33, S62-S65)과,
    (c) 모든 실린더에서 엔진 속도 변동의 평균 엔진 속도 변동으로부터 각 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동의 편차에 대응하는 제1 보정을 각 실린더에 대해 산출하기 위한 제1 보정 산출 수단(S5)과,
    (d) 평균 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 유지하기 위하여 필요한 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 산출하기 위한 제2 보정 산출 수단(S6)과,
    (e) 각 실린더에 대한 제1 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 선행 학습 사이클에서 얻어진 학습치를 가산하여 얻어진 각 실린더에 대한 학습치를 갱신하여 저장하는 학습치 저장 수단(S9, S12, S25, S34-S37, S53-S54)과,
    학습 실행 조건 이외의 조건 하에서 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정이 소정치보다 작을 때 잘못된 학습을 검출하고 처음부터 다시 학습 제어 작동을 반복하는 지령을 내기 위한 잘못된 학습 검출 수단(S7, S66)을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  17. 엔진의 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 따라 결정되는 연료 분사량 및 연료 분사 압력에 기초하여 연료 인젝터가 연료를 분사하는 지령 분사 펄스 시간을 산출하고, 산출된 지령 분사 펄스 시간에 따라 연료 인젝터를 구동하기 위한 엔진용 연료 분사 제어 시스템이며,
    (a) 엔진의 소정 운전 상태 또는 운전 조건에 의존하는 학습 실행 조건이 유효한 때 엔진의 운전 상태에 따라 학습 제어 모드 분사량을 산출하기 위한 분사량 결정 수단(S3-S8, S32-S33, S52, S62)과,
    (b) 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 측정하고 모든 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동을 모든 실린더의 엔진 속도의 평균치와 비교함으로써 실린더간 엔진 속도 변동을 매끄럽게 하는 실린더간 엔진 속도 변동 보정을 달성하고, n회의 분사 사이클이 수행되는 동안 평균 엔진 속도를 측정하고 원하는 엔진 속도와 평균 엔진 속도를 비교함으로써 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도에서 유지하는 평균 엔진 속도 보정을 달성하기 위하여, n회의 분할 분사 사이클이 수행되는 동안 n회의 분사 사이클에 대해 분사량 결정 수단에 의해 설정된 학습 제어 시간 분사량을 실질적으로 균등하게 분할하기 위한 균등 분할 분사 모드 보정 수단(S4-S6, S32-S33, S62-S65)과,
    (c) 모든 실린더에서 엔진 속도 변동의 평균 엔진 속도 변동으로부터 각 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동의 편차에 대응하는 제1 보정을 각 실린더에 대해 산출하기 위한 제1 보정 산출 수단(S5)과,
    (d) 평균 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 유지하기 위하여 필요한 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 산출하기 위한 제2 보정 산출 수단(S6)과,
    (e) 각 실린더에 대한 제1 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 선행 학습 사이클에서 얻어진 학습치를 가산하여 얻어진 각 실린더에 대한 학습치를 갱신하여 저장하는 학습치 저장 수단(S9, S12, S25, S34-S37, S53-S54)과,
    선행 학습 제어 사이클에 의해 얻어진 학습치와 현재 학습 제어 사이클에 의해 얻어진 학습치 사이의 차가 소정 범위를 벗어날 때 또는 합산된 학습치가 소정치보다 클 때 잘못된 학습을 검출하고 현재 학습치를 저장하지 않고 학습 제어 사이클을 처음부터 다시 시작할 것을 요구하거나 학습 제어 작동을 금지 또는 중단할 것을 요구하는 지령을 제공하기 위한 잘못된 학습 검출 수단(S10, S38-S42)을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  18. 엔진의 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 따라 결정되는 연료 분사량 및 연료 분사 압력에 기초하여 연료 인젝터가 연료를 분사하는 지령 분사 펄스 시간을 산출하고, 산출된 지령 분사 펄스 시간에 따라 연료 인젝터를 구동하기 위한 엔진용 연료 분사 제어 시스템이며,
    (a) 엔진의 소정 운전 상태 또는 운전 조건에 의존하는 학습 실행 조건이 유효한 때 엔진의 운전 상태에 따라 학습 제어 모드 분사량을 산출하기 위한 분사량 결정 수단(S3-S8, S32-S33, S52, S62)과,
    (b) 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 측정하고 모든 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동을 모든 실린더의 엔진 속도의 평균치와 비교함으로써 실린더간 엔진 속 도 변동을 매끄럽게 하는 실린더간 엔진 속도 변동 보정을 달성하고, n회의 분사 사이클이 수행되는 동안 평균 엔진 속도를 측정하고 원하는 엔진 속도와 평균 엔진 속도를 비교함으로써 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도에서 유지하는 평균 엔진 속도 보정을 달성하기 위하여, n회의 분할 분사 사이클이 수행되는 동안 n회의 분사 사이클에 대해 분사량 결정 수단에 의해 설정된 학습 제어 모드 분사량을 실질적으로 균등하게 분할하기 위한 균등 분할 분사 시간 보정 수단(S4-S6, S32-S33, S62-S65)과,
    (c) 모든 실린더에서 엔진 속도 변동의 평균 엔진 속도 변동으로부터 각 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동의 편차에 대응하는 제1 보정을 각 실린더에 대해 산출하기 위한 제1 보정 산출 수단(S5)과,
    (d) 평균 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 유지하기 위하여 필요한 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 산출하기 위한 제2 보정 산출 수단(S6)과,
    (e) 각 실린더에 대한 제1 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 선행 학습 사이클에서 얻어진 학습치를 가산하여 얻어진 각 실린더에 대한 학습치를 갱신하여 저장하는 학습치 저장 수단(S9, S12, S25, S34-S37, S53-S54)과,
    학습 제어 작동의 시작부터 소정치보다 큰 값으로 모든 실린더에 대한 균등한 제2 분사량 보정의 증가 시에 잘못된 학습을 검출하고 학습 제어 작동의 금지 또는 중단을 요청하는 지령을 제공하기 위한 잘못된 학습 검출 수단(S2, S21, S31, S51, S61)을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  19. 엔진의 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 따라 결정되는 연료 분사량 및 연료 분사 압력에 기초하여 연료 인젝터가 연료를 분사하는 지령 분사 펄스 시간을 산출하고, 산출된 지령 분사 펄스 시간에 따라 연료 인젝터를 구동하기 위한 엔진용 연료 분사 제어 시스템이며,
    (a) 엔진의 소정 운전 상태 또는 운전 조건에 의존하는 학습 실행 조건이 유효한 때 엔진의 운전 상태에 따라 학습 제어 모드 분사량을 산출하기 위한 분사량 결정 수단(S3-S8, S32-S33, S52, S62)과,
    (b) 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 측정하고 모든 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동을 모든 실린더의 엔진 속도의 평균치와 비교함으로써 실린더간 엔진 속도 변동을 매끄럽게 하는 실린더간 엔진 속도 변동 보정을 달성하고, n회의 분사 사이클이 수행되는 동안 평균 엔진 속도를 측정하고 원하는 엔진 속도와 평균 엔진 속도를 비교함으로써 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도에서 유지하는 평균 엔진 속도 보정을 달성하기 위하여, n회의 분할 분사 사이클이 수행되는 동안 n회의 분사 사이클에 대해 분사량 결정 수단에 의해 설정된 학습 제어 모드 분사량을 실질적으로 균등하게 분할하기 위한 균등 분할 분사 시간 보정 수단(S4-S6, S32-S33, S62-S65)과,
    (c) 모든 실린더에서 엔진 속도 변동의 평균 엔진 속도 변동으로부터 각 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동의 편차에 대응하는 제1 보정을 각 실린더에 대해 산출하기 위한 제1 보정 산출 수단(S5)과,
    (d) 평균 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 유지하기 위하여 필요한 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 산출하기 위한 제2 보정 산출 수단(S6)과,
    (e) 각 실린더에 대한 제1 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 선행 학습 사이클에서 얻어진 학습치를 가산하여 얻어진 각 실린더에 대한 학습치를 갱신하여 저장하는 학습치 저장 수단(S9, S12, S25, S36, S53-S54)과,
    학습치를 연료 분사 시스템의 특성의 고려로서 작용하는 보정 계수로 조절하여 얻어진 값을 학습 보정으로 사용하는 학습치 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  20. 엔진의 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 따라 결정되는 연료 분사량 및 연료 분사 압력에 기초하여 연료 인젝터가 연료를 분사하는 지령 분사 펄스 시간을 산출하고, 산출된 지령 분사 펄스 시간에 따라 연료 인젝터를 구동하기 위한 엔진용 연료 분사 제어 시스템이며,
    (a) 엔진의 소정 운전 상태 또는 운전 조건에 의존하는 학습 실행 조건이 유효한 때 엔진의 운전 상태에 따라 학습 제어 모드 분사량을 산출하기 위한 분사량 결정 수단(S3-S8, S32-S33, S52, S62)과,
    (b) 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 측정하고 모든 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동을 모든 실린더의 엔진 속도의 평균치와 비교함으로써 실린더간 엔진 속도 변동을 매끄럽게 하는 실린더간 엔진 속도 변동 보정을 달성하고, n회의 분사 사이클이 수행되는 동안 평균 엔진 속도를 측정하고 원하는 엔진 속도와 평균 엔진 속도를 비교함으로써 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도에서 유지하는 평균 엔진 속도 보정을 달성하기 위하여, n회의 분할 분사 사이클이 수행되는 동안 n회의 분사 사이클에 대해 분사량 결정 수단에 의해 설정된 학습 제어 모드 분사량을 실질적으로 균등하게 분할하기 위한 균등 분할 분사 시간 보정 수단(S4-S6, S32-S33, S62-S65)과,
    (c) 모든 실린더에서 엔진 속도 변동의 평균 엔진 속도 변동으로부터 각 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동의 편차에 대응하는 제1 보정을 각 실린더에 대해 산출하기 위한 제1 보정 산출 수단(S5)과,
    (d) 평균 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 유지하기 위하여 필요한 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 산출하기 위한 제2 보정 산출 수단(S6)과,
    (e) 각 실린더에 대한 제1 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 선행 학습 사이클에서 얻어진 학습치를 가산하여 얻어진 각 실린더에 대한 학습치를 갱신하여 저장하는 학습치 저장 수단(S9, S12, S25, S34-S37, S53-S54)을 포함하고,
    상기 학습치 저장 수단은 실린더간 엔진 속도 변동 보정 및 평균 엔진 속도 보정이 수행되는 동안 학습치를 산출하고 학습치를 갱신하여 저장하는 학습 제어 작동을 반복하고, 학습 제어 작동을 복수회 반복하여 산출된 복수의 임시 학습치를 갱신하고 저장하기 위한 임시 학습치 저장 수단(S52-S55)과,
    임시 학습치를 연료 분사 시스템의 특성의 고려로서 작용하는 보정 계수로 조절하여 얻어진 값을 학습 보정으로 사용하는 학습치 보정 수단(S13, S57)을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  21. 엔진의 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 따라 결정되는 연료 분사량 및 연료 분사 압력에 기초하여 연료 인젝터가 연료를 분사하는 지령 분사 펄스 시간을 산출하고, 산출된 지령 분사 펄스 시간에 따라 연료 인젝터를 구동하기 위한 엔진용 연료 분사 제어 시스템이며,
    (a) 엔진의 소정 운전 상태 또는 운전 조건에 의존하는 학습 실행 조건이 유효한 때 엔진의 운전 상태에 따라 학습 제어 모드 분사량을 산출하기 위한 분사량 결정 수단(S3-S8, S32-S33, S52, S62)과,
    (b) 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 측정하고 모든 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동을 모든 실린더의 엔진 속도의 평균치와 비교함으로써 실린더간 엔진 속도 변동을 매끄럽게 하는 실린더간 엔진 속도 변동 보정을 달성하고, n회의 분사 사이클이 수행되는 동안 평균 엔진 속도를 측정하고 원하는 엔진 속도와 평균 엔진 속도를 비교함으로써 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도에서 유지하는 평균 엔진 속도 보정을 달성하기 위하여, n회의 분할 분사 사이클이 수행되는 동안 n회의 분사 사이클에 대해 분사량 결정 수단에 의해 설정된 학습 제어 모드 분사량을 실질적으로 균등하게 분할하기 위한 균등 분할 분사 시간 보정 수단(S4-S6, S32-S33, S62-S65)과,
    (c) 모든 실린더에서 엔진 속도 변동의 평균 엔진 속도 변동으로부터 각 실 린더에서 측정된 엔진 속도 변동의 편차에 대응하는 제1 보정을 각 실린더에 대해 산출하기 위한 제1 보정 산출 수단(S5)과,
    (d) 평균 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 유지하기 위하여 필요한 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 산출하기 위한 제2 보정 산출 수단(S6)과,
    (e) 각 실린더에 대한 제1 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 선행 학습 사이클에서 얻어진 학습치를 가산하여 얻어진 각 실린더에 대한 학습치를 갱신하여 저장하는 학습치 저장 수단(S9, S12, S25, S34-S37, S53-S54)과,
    엔진의 소정 운전 상태 하에서 산출되는 학습치를 제1 분사량 보정 및 제2 분사량 보정의 합으로부터 엔진의 부하 및 연소 상태의 변동에 따라 설정된 엔진 분사량 요구의 변화를 감산하거나 또는 제1 분사량 보정 및 제2 분사량 보정의 합에 이를 가산함으로써 결정하는 학습치 산출 수단(S9, S14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  22. 엔진의 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 따라 결정되는 연료 분사량 및 연료 분사 압력에 기초하여 연료 인젝터가 연료를 분사하는 지령 분사 펄스 시간을 산출하고, 산출된 지령 분사 펄스 시간에 따라 연료 인젝터를 구동하기 위한 엔진용 연료 분사 제어 시스템이며,
    (a) 엔진의 소정 운전 상태 또는 운전 조건에 의존하는 학습 실행 조건이 유효한 때 엔진의 운전 상태에 따라 학습 제어 모드 분사량을 산출하기 위한 분사량 결정 수단(S3-S8, S32-S33, S52, S62)과,
    (b) 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 측정하고 모든 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동을 모든 실린더의 엔진 속도의 평균치와 비교함으로써 실린더간 엔진 속도 변동을 매끄럽게 하는 실린더간 엔진 속도 변동 보정을 달성하고, n회의 분사 사이클이 수행되는 동안 평균 엔진 속도를 측정하고 원하는 엔진 속도와 평균 엔진 속도를 비교함으로써 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도에서 유지하는 평균 엔진 속도 보정을 달성하기 위하여, n회의 분할 분사 사이클이 수행되는 동안 n회의 분사 사이클에 대해 분사량 결정 수단에 의해 설정된 학습 제어 모드 분사량을 실질적으로 균등하게 분할하기 위한 균등 분할 분사 시간 보정 수단(S4-S6, S32-S33, S62-S65)과,
    (c) 모든 실린더에서 엔진 속도 변동의 평균 엔진 속도 변동으로부터 각 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동의 편차에 대응하는 제1 보정을 각 실린더에 대해 산출하기 위한 제1 보정 산출 수단(S5)과,
    (d) 평균 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 유지하기 위하여 필요한 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 산출하기 위한 제2 보정 산출 수단(S6)과,
    (e) 각 실린더에 대한 제1 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 선행 학습 사이클에서 얻어진 학습치를 가산하여 얻어진 각 실린더에 대한 학습치를 갱신하여 저장하는 학습치 저장 수단(S9, S12, S25, S34-S37, S53-S54)과,
    실린더간 엔진 속도 변동 보정 및 평균 엔진 속도 보정이 수행되는 동안 학 습치를 산출하고 학습치를 갱신하여 저장하는 학습 제어 작동을 반복하고, 학습 제어 작동을 복수회 반복하여 산출된 복수의 임시 학습치를 갱신하고 저장하는 임시 학습치 저장 수단(S52-S55)과,
    엔진의 소정 운전 상태 하에서 산출되는 학습치를 제1 분사량 보정 및 제2 분사량 보정의 합으로부터 엔진의 부하 및 연소 상태의 변동에 따라 설정된 엔진 분사량 요구의 변화를 감산하거나 또는 제1 분사량 보정 및 제2 분사량 보정의 합에 이를 가산함으로써 결정하는 학습치 산출 수단(S9, S14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  23. 엔진의 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 따라 결정되는 연료 분사량 및 연료 분사 압력에 기초하여 연료 인젝터가 연료를 분사하는 지령 분사 펄스 시간을 산출하고, 산출된 지령 분사 펄스 시간에 따라 연료 인젝터를 구동하기 위한 엔진용 연료 분사 제어 시스템이며,
    (a) 엔진의 소정 운전 상태 또는 운전 조건에 의존하는 학습 실행 조건이 유효한 때 엔진의 운전 상태에 따라 학습 제어 모드 분사량을 산출하기 위한 분사량 결정 수단(S3-S8, S32-S33, S52, S62)과,
    (b) 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 측정하고 모든 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동을 모든 실린더의 엔진 속도의 평균치와 비교함으로써 실린더간 엔진 속도 변동을 매끄럽게 하는 실린더간 엔진 속도 변동 보정을 달성하고, n회의 분사 사이클이 수행되는 동안 평균 엔진 속도를 측정하고 원하는 엔진 속도와 평균 엔진 속도를 비교함으로써 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도에서 유지하는 평균 엔진 속도 보정을 달성하기 위하여, n회의 분할 분사 사이클이 수행되는 동안 n회의 분사 사이클에 대해 분사량 결정 수단에 의해 설정된 학습 제어 모드 분사량을 실질적으로 균등하게 분할하기 위한 균등 분할 분사 시간 보정 수단(S4-S6, S32-S33, S62-S65)과,
    (c) 모든 실린더에서 엔진 속도 변동의 평균 엔진 속도 변동으로부터 각 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동의 편차에 대응하는 제1 보정을 각 실린더에 대해 산출하기 위한 제1 보정 산출 수단(S5)과,
    (d) 평균 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 유지하기 위하여 필요한 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 산출하기 위한 제2 보정 산출 수단(S6)과,
    (e) 각 실린더에 대한 제1 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 선행 학습 사이클에서 얻어진 학습치를 가산하여 얻어진 각 실린더에 대한 학습치를 갱신하여 저장하는 학습치 저장 수단(S9, S12, S25, S34-S37, S53-S54)을 포함하고,
    학습 실행 조건의 유효 후의 현재 학습 제어 사이클은 선행 학습 제어 사이클이 학습 실행 조건의 무효에 기인하여 중단된 때 선행 학습 제어 사이클이 중단된 시점의 학습 상태로부터 시작되는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  24. 엔진의 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 따라 결정되는 연료 분사량 및 연료 분사 압력에 기초하여 연료 인젝터가 연료를 분사하는 지령 분사 펄스 시간을 산출하고, 산출된 지령 분사 펄스 시간에 따라 연료 인젝터를 구동하기 위한 엔진용 연료 분사 제어 시스템이며,
    (a) 엔진의 소정 운전 상태 또는 운전 조건에 의존하는 학습 실행 조건이 유효한 때 엔진의 운전 상태에 따라 학습 제어 모드 분사량을 산출하기 위한 분사량 결정 수단(S3-S8, S32-S33, S52, S62)과,
    (b) 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 측정하고 모든 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동을 모든 실린더의 엔진 속도의 평균치와 비교함으로써 실린더간 엔진 속도 변동을 매끄럽게 하는 실린더간 엔진 속도 변동 보정을 달성하고, n회의 분사 사이클이 수행되는 동안 평균 엔진 속도를 측정하고 원하는 엔진 속도와 평균 엔진 속도를 비교함으로써 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도에서 유지하는 평균 엔진 속도 보정을 달성하기 위하여, n회의 분할 분사 사이클이 수행되는 동안 n회의 분사 사이클에 대해 분사량 결정 수단에 의해 설정된 학습 제어 모드 분사량을 실질적으로 균등하게 분할하기 위한 균등 분할 분사 시간 보정 수단(S4-S6, S32-S33, S62-S65)과,
    (c) 모든 실린더에서 엔진 속도 변동의 평균 엔진 속도 변동으로부터 각 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동의 편차에 대응하는 제1 보정을 각 실린더에 대해 산출하기 위한 제1 보정 산출 수단(S5)과,
    (d) 평균 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 유지하기 위하여 필요한 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 산출하기 위한 제2 보정 산출 수단(S6)과,
    (e) 각 실린더에 대한 제1 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 선행 학습 사이클에서 얻어진 학습치를 가산하여 얻어진 각 실린더에 대한 학습치를 갱신하여 저장하는 학습치 저장 수단(S9, S12, S25, S34-S37, S53-S54)과,
    아이들링 연료 소비 상태를 검출하기 위한 아이들링 연료 소비 검출 수단(S1, S21, S31, S41, S51, S61)과,
    잘못된 학습을 검출하기 위한 잘못된 학습 검출 수단(S66, S71, S10)을 포함하고,
    아이들링 연료 소비 검출 수단이 아이들링 연료 소비 상태를 검출하고 잘못된 학습 검출 수단이 잘못된 학습을 검출한 때, 또는
    점화 스위치 개방 작동의 회수, 차량에 의해 이동된 거리, 엔진의 운전 시간, 분사량 경시 변화 또는 연료 인젝터의 경시 열화가 소정 조건을 만족시킨 때 학습 실행 조건이 유효하게 되는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 점화 스위치 개방 작동의 회수, 차량에 의해 이동된 거리, 엔진의 운전 시간, 분사량 경시 변화 또는 연료 인젝터의 경시 열화에 따라 학습치 산출의 빈도 또는 학습치 보정의 빈도를 적절하게 변경하기 위한 학습치 산출 빈도 변경 수단(S22-S24, S26, S71)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
  26. 엔진의 운전 상태 또는 엔진에 대한 운전 조건에 따라 결정되는 연료 분사량 및 연료 분사 압력에 기초하여 연료 인젝터가 연료를 분사하는 지령 분사 펄스 시간을 산출하고, 산출된 지령 분사 펄스 시간에 따라 연료 인젝터를 구동하기 위한 엔진용 연료 분사 제어 시스템이며,
    (a) 엔진의 소정 운전 상태 또는 운전 조건에 의존하는 학습 실행 조건이 유효한 때 엔진의 운전 상태에 따라 학습 제어 모드 분사량을 산출하기 위한 분사량 결정 수단(S3-S8, S32-S33, S52, S62)과,
    (b) 각 실린더에서 엔진 속도 변동을 측정하고 모든 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동을 모든 실린더의 엔진 속도의 평균치와 비교함으로써 실린더간 엔진 속도 변동을 매끄럽게 하는 실린더간 엔진 속도 변동 보정을 달성하고, n회의 분사 사이클이 수행되는 동안 평균 엔진 속도를 측정하고 원하는 엔진 속도와 평균 엔진 속도를 비교함으로써 평균 엔진 속도가 원하는 엔진 속도에서 유지하는 평균 엔진 속도 보정을 달성하기 위하여, n회의 분할 분사 사이클이 수행되는 동안 n회의 분사 사이클에 대해 분사량 결정 수단에 의해 설정된 학습 제어 모드 분사량을 실질적으로 균등하게 분할하기 위한 균등 분할 분사 시간 보정 수단(S4-S6, S32-S33, S62-S65)과,
    (c) 모든 실린더에서 엔진 속도 변동의 평균 엔진 속도 변동으로부터 각 실린더에서 측정된 엔진 속도 변동의 편차에 대응하는 제1 보정을 각 실린더에 대해 산출하기 위한 제1 보정 산출 수단(S5)과,
    (d) 평균 엔진 속도를 원하는 엔진 속도로 유지하기 위하여 필요한 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 산출하기 위한 제2 보정 산출 수단(S6)과,
    (e) 각 실린더에 대한 제1 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 모든 실린더에 대한 균등한 제2 보정을 n으로 분할하여 얻어진 값과, 선행 학습 사이클에서 얻어진 학습치를 가산하여 얻어진 각 실린더에 대한 학습치를 갱신하여 저장하는 학습치 저장 수단(S9, S12, S25, S34-S37, S53-S54)과,
    엔진이 압축 행정 중에 연료 인젝터를 복수회 구동하는 파일럿 분사량 제어기를 포함하고,
    상기 파일럿 분사량 제어기는 엔진의 운전 상태 및 연료의 분사량에 따라 설정되는 파일럿 분사, 메인 분사, 애프터 분사 및 포스트 분사 각각에 대한 연료의 분사량의 산출에 학습치 저장 수단에 의해 저장된 학습치를 반영하기 위한 학습치 반영 수단(S13, S57)을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 제어 시스템.
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