KR100673519B1

KR100673519B1 - 커먼 레일 디젤 엔진 및 상기 커먼 레일 디젤 엔진에서의연료 분사 압력 조절 방법

Info

Publication number: KR100673519B1
Application number: KR1020050097466A
Authority: KR
Inventors: 고국원; 권영철
Original assignee: 고국원
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2007-01-24

Abstract

본 발명은 커먼 레일 내의 압력을 측정하는 레일 압력 센서와, 차량의 운전 상태를 제어하는 전자 제어 장치를 포함하는 커먼 레일 디젤 엔진에 있어서, 상기 레일 압력 센서와 전자 제어 장치의 중간단에 설치되어 공기 유량, 엔진 회전수(RPM) 및 커먼 레일 내의 압력을 그 입력으로 하여 현재 연료 압력을 얻어내고, 상기 현재 연료 압력과 목표 연료 압력을 비교하여 상기 두 압력의 차가 발생하면 현재 연료 압력 값(이하, '수치'라고도 함)을 소정 범위 증가/감소 변경시켜 전자 제어 장치에 전달하는 출력 증감 제어장치를 더 포함하고, 상기 전자 제어 장치는 상기 출력 증감 제어 장치로부터 전달받은 변경된 현재연료 압력값과, 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 얻은 현재 연료 압력값을 비교하여 그 차이가 발생하면 현재 연료 압력값을 감소/증가시켜 목표 연료 압력값과 같도록 유지시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 커먼 레일 디젤 엔진에서 상기와 같은 출력 증감 제어 장치 및 전자 제어 장치를 구비함으로써 상기 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력을 용이하게 조절하여 연료분사량을 조절할 수 있다.

커먼 레일, 연료 분사 압력, 전자 제어 장치, 출력 증감 제어 장치

Description

커먼 레일 디젤 엔진 및 상기 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력 조절 방법{Common Rail Diesel Engine and Method of Controlling Fuel Injection Pressure in the Common Rail Diesel Engine}

도 1은 종래의 커먼 레일 디젤 엔진의 연료 분사 제어 장치 구성도를 나타내는 도면.

도 2는 도 1의 전자 제어 장치(ECU)의 기능을 보다 상세히 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 커먼 레일 디젤 엔진의 연료 분사 제어 장치 구성도를 나타내는 도면.

도 4는 도 3의 출력 증감 제어 장치 및 전자 제어 장치(ECU)의 기능을 보다 상세히 나타내는 도면.

도 5는 공기유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵을 나타내는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 출력 증감 제어 장치의 일실시예를 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 연료 분사 압력 제어 방법을 나타내는 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 연료탱크 20 : 고압연료펌프

30 : 커먼레일 31 : 레일압력센서

40 : 전자 제어 장치 50 : 인젝터

100 : 출력증감 제어장치

본 발명은 커먼 레일 디젤 엔진 및 상기 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력 조절 방법에 관한 것으로, 특히 커먼 레일 압력 센서의 출력신호를 가상 변경시켜 전자 제어 장치에 전달시키는 출력 증감 제어 장치를 구비함으로써 전자 제어 장치에서는 상기 값에 따라 현재 연료 압력 값을 증감시켜 목표 연료 압력값에 도달하도록 하는 커먼 레일 디젤 엔진 및 상기 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력 조절 방법에 관한 것이다.

지금까지 사용되던 디젤 엔진은 실린더 내의 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정에 의해 크랭크축이 회전하고 이에 연결된 캠 구동 장치의 회전에 의해 분사압력이 발생된다. 이때 분사 압력은 엔진의 회전속도에 비례하여 변화한다. 즉, 엔진이 저속으로 회전하면 분사압력은 저압이 되고, 엔진이 고속으로 회전하면 분사압력은 고압이 된다. 또, 연료의 분사는 캠에 연결된 흡/배기 밸브가 캠의 회전에 의해 미리 정해진 순서에 따라 개폐되면서 이루어진다.

이러한 방식은 엔진이 저속으로 회전할 경우에는 문제없이 사용할 수 있지만 엔진이 고속으로 회전할 경우에는 캠의 고속 회전에 의한 흡/배기 밸브의 개폐 속도가 너무 빨라 연소에 필요한 연료를 적절하게 분사하지 못하게 된다. 즉, 고속 회전 영역에서 완전 연소에 필요한 연료를 적절하게 분사할 수 없기 때문에 한계가 있었다.

이런 문제점을 해결하기 위해서 연료 분사의 전자제어가 필요하게 되었고, 이러한 요구에 따라 커먼 레일 디젤 엔진(CRDI : Common Rail Direct Injection)이 개발되었다.

상기 커먼 레일 디젤 엔진에서의 분사 시스템은 분사압의 발생과 분사 과정이 완전히 별개로 이루어진다. 이 커먼 레일 시스템의 장점은 엔진 설계시 연료의 압력 발생과 분사를 분리해서 생각할 수 있기 때문에 연소와 분사과정 설계를 자유롭게 할 수 있다는 것이다.

즉, 운전 조건에 따라서 연료 압력과 분사시기를 조정할 수 있기 때문에 엔진 회전속도가 낮을 때도 고압 분사가 가능해져서 완전 연소를 이룰 수 있다. 또한, 분사 시기의 전자제어를 통해 파일럿 분사를 하면 배기가스와 소음을 더욱 저감할 수 있으며, 연료분사 곡선은 유압제어로 노즐 니들에 의해 조절되므로 분사 종료시까지 신속하게 조절이 가능하다.

이와 같은 커먼 레일 디젤 엔진의 연료 분사 제어 장치 구성도를 도 1에서 도시하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 연료 탱크(10)에 저장되어 있는 연료를 고압 연료 공급 펌프(20)에서 압송하여 커먼 레일(30) 내에 채운다. 이때, 커먼 레일 내의 압력은 레일 압력 센서(31)에서 감지되고, 엔진 회전수와 부하에 따라 설정된 값으로 전자 제어 장치(Eletronic Control Unit ; ECU)(40)에서 제어된다. 상기 커먼 레일(30)내의 압력은 파이프를 통해 인젝터(50)에 공급되고, 3방밸브(3-Way Valve)(미 도시됨)에 보내지는 전기적 펄스 신호에 따라 분사량, 분사율 및 분사시기 등이 제어된다.

도 2를 참조하여 종래의 전자 제어 장치(ECU)에 대해 보다 상세히 살펴보면, 전자 제어 장치(40)는 공기 유량, 엔진 회전수(RPM), 트로틀 포지션 센서 (Throttle Position Sensor ; TPS)신호, 공기 온도, 물 온도 및 커먼 레일 압력 신호 등을 그 입력으로 하며, PID제어를 통해 연료 분사 밸브 개폐시간 제어신호, 연료 분사 밸브 열림 제어 신호 등을 그 출력으로 한다.

즉, 상기 전자 제어 장치(40)에서는 엔진 회전수와 공기 유량이 주어지면 공기 유량/엔진 회전수에 따른 분사 압력 결정 맵에 의해 커먼 레일의 압력이 조절되며, 상기 연료 압력 센서는 상기 커먼 레일 내의 압력을 측정하여 그 측정치를 상기 전자 제어 장치에 전달시킨다. 그러면 상기 전자 제어 장치에서는 상기 커먼 레일 압력 센서의 출력신호(커먼 레일 압력 신호)와 목표 연료 압력을 비교하여 연료 분사 밸브의 개폐시간, 연료 분사 밸브의 열림 정도 등을 조정(제어)하여 상기 두 압력(커먼 레일 압력, 목표 연료 압력)이 같아지도록 한다.

그러나 종래의 승용차나 상용차에 사용되는 커먼 레일 디젤 엔진의 경우, 전 자 제어 장치에 입력되는 공기 유량/엔진 회전수에 따른 분사 압력 결정 맵에 나타난 값이 공장 출하시부터 세팅(Setting)되므로 운전자가 언덕길이나 내리막길을 주행할 때, 연비 증강이나 출력 증강이 필요하는 데, 상기와 같은 연료압력을 운전자가 직접 제어하기 위한 제어수단이 없었다.

예를 들어, 운전자가 언덕길을 올라간다고 가정했을 때, 그 언덕길을 올라가는 데 필요한 연료압력은 1350bar이고, 실제 해당 차량의 ECU 내부에 프로그램되어 공급되는 연료압력은 1200bar라고 하면, 상기 언덕길을 용빠르고 쉽게 올라가기 위해서는 150bar 이상의 연료압력이 더 필요하다. 그러나, 상기에도 언급한 바와 같이, 종래에는 차량이 상기 언덕길을 용이하게 주행하기 위해 운전자가 직접 제어하기 위한 제어수단이 구비되지 않았다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 커먼 레일 압력 센서의 출력신호를 가상 변경시켜 전자 제어 장치에 전달시키는 출력 증감 제어 장치를 구비함으로써 전자 제어 장치에서는 상기 값에 따라 현재 연료 압력 값을 증감시켜 목표 연료 압력값에 도달하도록 하는 커먼 레일 디젤 엔진 및 상기 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력 조절 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명은 커먼 레일 내의 압력을 측정하는 레일 압력 센서와, 차량의 운전 상태를 제어하는 전자 제어 장치를 포함하는 커먼 레일 디젤 엔진에 있어서, 상기 레일 압력 센서와 전자 제어 장치의 중간단에 설치되어 공기 유량, 엔진 회전수(RPM) 및 커먼 레일 내의 압력을 그 입력으로 하여 현재 연료 압력을 얻어내고, 상기 현재 연료 압력과 목표 연료 압력을 비교하여 상기 두 압력의 차가 발생하면 현재 연료 압력 값(이하, '수치'라고도 함)을 소정 범위 증가/감소 변경시켜 전자 제어 장치에 전달하는 출력 증감 제어장치를 더 포함하고, 상기 전자 제어 장치는 상기 출력 증감 제어 장치로부터 전달받은 변경된 현재연료 압력값과, 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 얻은 현재 연료 압력값을 비교하여 그 차이가 발생하면 현재 연료 압력값을 감소/증가시켜 목표 연료 압력값과 같도록 유지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에서 현재 연료 압력과 목표 연료 압력 값이 같으면 상기 현재 연료 압력 값을 전자 제어 장치에 그대로 전달시켜 정상적인 동작이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 레일 압력 센서와, 전자 제어 장치를 포함하는 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력 조절 방법에 있어서, 상기 레일 압력 센서에 의한 커먼 레일 내의 압력을 측정하는 단계; 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 현재 연료 압력을 결정하는 단계; 상기 현재 연료압력과 목표 연료 압력이 같은지 판단하는 단계; 상기 현재 연료압력과 목표 연료 압력이 같지 않으면 현재 연료 압력을 증가 또는 감소시켜야 하는지 그 여부를 판단하는 단계; 상 기에서 현재 연료 압력을 증가시켜야 하는 경우, 상기 레일 압력 센서와 전자 제어 장치 사이에 위치한 출력 증감 제어장치는 상기 현재 연료 압력 값을 소정 범위 내로 작게(감소) 변경시키고, 상기 변경된 값을 전자 제어 장치에 전달하는 단계; 및 상기 전자 제어 장치는 상기 수치를 전달받고, 상기 수치가 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 얻은 현재 연료 압력 값보다 작다고 판단하고 현재 연료 압력을 높이는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

또한, 상기에서 현재 연료압력과 목표 연료 압력이 같으면 정상적으로 운행이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에서 현재 연료 압력을 감소시켜야 하는 경우, 출력 증감 제어장치는 상기 현재 연료 압력 값을 소정 범위 내로 크게(증가) 변경시키고, 상기 변경된 값을 전자 제어 장치에 전달하는 단계; 및 상기 전자 제어 장치는 상기 수치를 전달받고, 상기 수치가 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 얻은 현재 연료 압력 값보다 크다고 판단하고 현재 연료 압력을 낮추는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다.

뿐만 아니라 상기 전자 제어 장치는 연료 분사 밸브의 개폐 시간을 증감시키거나 연료 분사 밸브의 열림 정도를 조절하여 현재 연료 압력을 목표 연료 압력값과 같도록 유지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 출력 증감 제어장치는 운전자에 의해 제어되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 현재 연료 압력은 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵으로부터 얻어지거나, 상기 레일 압력 센서에 의해 얻을 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 커먼 레일 디젤 엔진의 연료 분사 제어 장치 구성도를 나타내는 도면이며, 도 4는 도 3의 출력 증감 제어 장치 및 전자 제어 장치(ECU)의 기능을 보다 상세히 나타내는 도면이다. 또한, 도 5는 공기유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵을 나타내는 도면이다.

먼저, 도 3을 참고하여 본 발명에 따른 커먼 레일 디젤 엔진의 구성을 살펴보면 연료탱크(10), 고압 연료 공급 펌프(20), 커먼 레일(30), 레일 압력 센서(31), 전자 제어 장치(ECU:Electronic Control Unit)(40), 인젝터(50) 등으로 구성되며, 상기 레일 압력 센서(31)와 상기 전자 제어 장치(40) 사이에 본 발명의 가장 큰 특징부인 출력 증감 제어 장치(100)가 추가로 포함된다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 연료 탱크(10)는 엔진의 작동을 위해 필요한 연료를 저장하는 용기이며, 상기 고압 연료 공급 펌프(20)는 일정한 범위 내에서 엔진 회전수와 독립하여 자유롭게 회전하면서 상기 연료탱크(10) 내의 연료를 고압으로 압축하여 커먼 레일(30)로 압송하도록 구성된다.

또한, 상기 커먼 레일(30)은 상기 고압 연료 펌프(20)로부터 전달받은 고압의 연료를 저장하며, 상기 레일 압력 센서(31)는 상기 커먼 레일(30)내의 압력을 체크하고, 이 압력신호를 상기 전자 제어 장치(40)에 전달시킨다.

또한, 상기 전자 제어 장치(40)는 레일 압력 센서(31)로부터 압력신호를 전 달받고, 차량의 운전상태를 체크 및 제어하도록 구성되며, 상기 인젝터(50)는 커먼 레일(30) 내에 저장된 고압의 연료를 전자 제어 장치(40)에서 제어 신호에 따라 분사하도록 구성된다.

본 발명의 큰 특징인 출력 증감 제어 장치(100)는 상기 레일 압력 센서(31)와 상기 전자 제어 장치(40) 사이에 설치된다.

상기 출력 증감 제어 장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 주 입력원으로 상기 전자 제어 장치와 마찬가지로 엔진 회전수(RPM), 공기유량(Air Flow)을 전달받고, 또한 상기 레일 압력 센서(31)에서 압력 신호를 전달받는다.

즉, 상기 출력 증감 제어 장치(100)의 입력원은 엔진 회전수(RPM), 공기유량(Air Flow) 및 상기 레일 압력 센서(31)에 의해 검출된 신호(현재 연료 압력 값)이고, 상기 전자 제어 장치(40)의 입력원은 엔진 회전수(RPM), 공기유량(Air Flow) 및 상기 출력 증감 제어 장치(100)에서 증가 또는 감소 변경된 현재 연료 압력 값이다.

이에, 상기 출력 증감 제어 장치(100)는 상기 입력을 바탕으로 소정 로직(Logic)(하기에 보다 상세히 설명됨)을 통해 변경된 연료 분사압력을 그 출력으로 한다.

또한, 상기 전자 제어 장치(40)는 상기 입력(변경된 연료 분사압력)과, 공기유량/엔진 회전수에 따른 연료 분사 압력 결정맵에서 얻어진 현재 연료분사압력을 비교하고, 해당 연료압력 제어 신호를 내보낸다. 즉, 상기 두 압력의 차이가 없으면 정상상태를 유지하라는 제어 신호를 내보내고, 두 압력의 차이가 발생하면 그에 따른 제어신호가 발생된다.(하기에 보다 상세히 설명됨)

상기 연료 압력 제어 신호에 의해 연료분사 밸브의 개폐시간, 연료 분사 밸브의 열림 정도 등이 제어된다.

이로써 본 발명에서는 상기 인젝터(50)에서 분사되는 연료 압력을 제어할 수 있으며, 최종적으로 상기 인젝터(50)에서 분사되는 연료의 양도 조절할 수 있다.

물론 상기 출력 증감 제어장치(100)는 운전자(사용자)가 운행(주행)중에 직접 제어할 수 있는 부분으로, 출력증감 모드와 연비 증감 모드가 있다.(도 6 설명 부분에서 보다 상세히 설명됨)

상기 출력 증감 제어 장치(100)에서는 입력되는 엔진회전수(RPM)와, 공기유량(Air Flow)으로부터 공기유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵(도 5 참조)에서 현재 연료 압력값을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 커먼 레일 압력 센서(31)에 의해 현재 연료 압력값을 얻을 수 있다.

그리고 상기 출력 증감 제어 장치(100)에서는 상기 현재 연료 압력값과 목표 연료 압력값을 비교하여 그 차이가 발생하면 상기 로직을 통해 현재 연료 압력값을 증가 또는 감소 변경시켜 상기 전자 제어 장치(40)에 전달한다.

즉, 현재 연료 압력값이 목표 연료 압력값보다 크면 현재 연료 압력값을 소정 범위 감소시키며(낮추며), 현재 연료 압력값이 목표 연료 압력값보다 작으면 현재 연료 압력값을 소정 범위 증가시킨다(높인다).

상기 출력 증감 제어 장치(100)로부터 변경된 현재 연료 압력값을 전달받은 상기 전자 제어 장치(40)는 상기 변경된 현재 연료 압력값과, 공기유량/엔진 회전 수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 얻은 현재 연료 압력값을 비교한다. 물론 여기서는 두 압력차가 발생할 것이다. 그 이유는 상기 출력 증감 제어 장치(100)에서 현재 연료 압력값을 변경시켰기 때문이다.

만약, 상기에서 출력 증감 제어 장치(100)로부터 변경된 현재 연료 압력값이 공기유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 얻은 현재 연료 압력값보다 작으면 상기 전자 제어 장치(40)는 현재 연료 값을 증가시키고,

반대로 상기에서 출력 증감 제어 장치(100)로부터 변경된 현재 연료 압력값이 공기유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 얻은 현재 연료 압력값보다 크면 상기 전자 제어 장치(40)는 현재 연료 값을 감소시켜 최종적으로 현재 연료 압력값이 목표 연료값과 같도록 유지시킨다.

또한, 상기에서 현재 연료 압력과 목표 연료 압력 값이 같으면 상기 현재 연료 압력 값을 전자 제어 장치에 그대로 전달시켜 정상적인 동작이 이루어지도록 한다.

상기에서 '현재 연료 압력과 목표 연료 압력 값이 같은 경우'라는 것은, 같은 도로를 주행(예를 들면 평지에서 평지 주행)할 때 또는 현재 연료 압력값이 최종적으로 목표 연료 압력 값에 이를 경우를 말한다.

또한, 상기 '목표 연료 압력값'이라는 것은, 운전자가 경사길이나 내리막길을 주행할 때 필요한 최소 연료 압력값을 말한다. 즉, 운전자가 경사길을 주행할 때, 평지를 주행할 때보다 상기 인젝터에서 분사되는 연료 압력값(연료량)이 더 많이 필요하며, 반대로 운전자가 경사길에서 평지 또는 내리막길을 주행할 때, 보다 적은 연료 압력값(연료량)이 필요 하는데, 이때 필요한 연료 압력값을 말한다.

상기 '로직'부분에 대해 보다 상세히 설명하면, Po = Pi +dP의 관계식을 가진다. 상기 Pi는 출력 증감 제어 장치(100)에 입력되는 현재 연료분사 압력을 말하며, Po는 상기 출력 증감 제어 장치(100)의 로직을 통해 출력된 압력을 말하며, 상기 dP는 소정 값이 변경된 압력 값(수치)을 말한다.

일례로, 차량이 평지에서 언덕길을 주행한다고 가정하면, 현재 주행중인 차량의 연료분사 압력(Pi)은 10bar, 언덕길을 주행하기 위해 필요한 목표 연료 분사 압력은 15bar라고 했을 때, 출력 증감 제어 장치(100)의 로직 부분에서는 Po가 대략 5bar가 되도록 연산한다. 이에 따라 상기 전자 제어 장치에서는 공기 유량/엔진 회전수에 따른 분사 압력(즉, 10bar에 해당함)과, Po(즉, 5bar에 해당함)가 다르다고 판단, 현재 연료 압력을 10bar에서 15bar로 상승시킨다. 그 이유는 상기 공기 유량/엔진 회전수에 따른 분사 압력(즉, 10bar에 해당함)과, Po(즉, 5bar에 해당함)의 차(dP)가 5bar이기 때문이다.

상기 dP(5bar에 해당함)는 현재 주행중인 차량의 연료분사 압력(Pi)(즉, 10bar에 해당함)*출력 증강 비율(%)(즉, 50%에 해당함)로 나타낼 수 있다.

상기 출력 증강 비율(%)은 출력 증강 모드에서의 해당 수치를 나타낸다.(도 6 참조)

도 6은 본 발명에 따른 출력 증감 제어 장치의 일실시예를 나타내는 도면이 다.

도 6을 참조하면, 출력 증감 제어 장치(100)는 운전자(사용자)가 직접 제어하는 부분으로, 일례로 출력 증강 모드와 연비 증강 모드가 있다.

상기 출력 증강 모드는 차량이 언덕길을 주행하고자 하는 경우 등 엔진의 출력을 증강하고자 할 때 선택하는 모드이며, 상기 연비 증강 모드는 차량이 내리막길을 주행하고자 하는 경우 등 연비를 절약할 때 선택하는 모드이다.

이에, 운전자가 상기 출력 증강 모드 또는 연비 증강 모드를 선택하면 해당 모드에 따라 상기 출력 증감 제어 장치(100) 및 전자 제어 장치에서 소정작업을 수행하여 현재 연료 압력을 증가/감소시켜 목표 연료압력과 같도록 유지시킨다. 이에 따라, 상기 차량은 언덕길 또는 내리막길을 최소 연비로 용이하게 주행할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 연료 분사 압력 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

앞에서도 간략히 설명이 이루어졌지만, 도 3 및 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 연료 분사 압력 제어 방법을 살펴보면, 먼저 상기 레일 압력 센서에 의한 커먼 레일 내의 압력을 측정한다.(S101)

그런 후 본 발명에서는 출력 증감 제어 장치 및 전자 제어 장치에 입력되는 공기 유량 및 엔진 회전수를 바탕으로 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵(도 5 참조)에서 현재 연료 압력을 결정한다.(S102) 상기 현재 연료 압력은 레일 압력 센서에 의해 측정된 압력값과 일치한다.

그리고 나서 상기 현재 연료압력과 목표 연료 압력이 같은지 판단한다 .(S103)

상기에서 현재 연료압력과 목표 연료 압력이 같지 않으면 현재 연료 압력을 증가 또는 감소시켜야 하는지 그 여부를 판단한다.(S105) 예를 들면, 언덕길을 올라갈 때에는 현재 연료 압력을 증가시켜야 하고, 내리막길을 주행할 때에는 현재 연료 압력을 감소시켜야 한다.

상기에서 현재 연료 압력을 증가시켜야 하는 경우, 상기 레일 압력 센서와 전자 제어 장치 사이에 위치한 출력 증감 제어장치(100)는 상기 현재 연료 압력 값을 소정 범위 내로 감소 변경시키고, 상기 변경된 값을 전자 제어 장치에 전달한다.(S106)

그러면, 상기 전자 제어 장치는 출력 증감 제어장치(100)로부터 해당 수치를 전달받고, 상기 수치가 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 얻은 현재 연료 압력 값보다 작다고 판단하고, 현재 연료 압력을 높인다.(S107)

또한, 상기 단계 103에서 현재 연료압력과 목표 연료 압력이 같으면 정상적으로 운행이 이루어진다.(S104)

또한, 상기에서 현재 연료 압력을 감소시켜야 하는 경우, 출력 증감 제어장치(100)는 상기 현재 연료 압력 값을 소정 범위 내로 증가, 변경시키고, 상기 변경된 값을 전자 제어 장치에 전달한다.(S108)

그러면 상기 전자 제어 장치에서는 상기 수치를 전달받고, 상기 수치가 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 얻은 현재 연료 압력 값보다 크다고 판단하고, 현재 연료 압력을 낮춘다.(S109)

일례를 들어 상기 연료 분사 압력 제어 방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 현재 연료 압력이 10bar이고, 목표 연료 압력이 15bar라고 가정하자.

그러면 상기 출력 증감 제어장치(100)에서는 현재 연료 압력을 10bar라 하지 않고 5bar로 변경시켜 상기 전자 제어 장치에 전달시킨다.(단계 106에 해당함)

그러면, 상기 전자 제어 장치는 상기 출력 증감 제어장치(100)로부터 현재 연료 압력이 5bar라고 전달받으며, 이에 상기 전자 제어 장치에서는 현재 연료 압력이 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 얻은 현재 연료 압력 값보다 작다고 판단하고 현재 압력을 증가시킨다.(단계 107에 해당함)

상기에서 현재 압력이 운전자가 원하는 목표 연료 압력 값까지 올라가면 차량은 용이하게 언덕길을 올라가게 되며, 더 이상 현재 압력 값이 증가되지 않고 현 상태를 유지하게 된다.(단계 104에 해당함)

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상기와 같이, 본 발명은 커먼 레일 디젤 엔진에서 커먼 레일 압력 센서의 출력신호를 가상 변경시켜 전자 제어 장치에 전달시키는 출력 증감 제어 장치를 구비하고, 전자 제어 장치에서는 상기 값에 따라 현재 연료 압력 값을 증감시켜 목표 연료 압력값에 도달하도록 함으로써 상기 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력을 용이하게 조절하여 연료분사량을 조절할 수 있다.

Claims

커먼 레일 내의 압력을 측정하는 레일 압력 센서와, 차량의 운전 상태를 제어하는 전자 제어 장치를 포함하는 커먼 레일 디젤 엔진에 있어서,

상기 레일 압력 센서와 전자 제어 장치의 중간단에 설치되어 공기 유량, 엔진 회전수(RPM) 및 커먼 레일 내의 압력을 그 입력으로 하여 현재 연료 압력을 얻어내고, 상기 현재 연료 압력과 목표 연료 압력을 비교하여 상기 두 압력의 차가 발생하면 현재 연료 압력 값을 소정 범위 증가/감소 변경시켜 전자 제어 장치에 전달하는 출력 증감 제어장치를 더 포함하고,

상기 전자 제어 장치는 상기 출력 증감 제어 장치로부터 전달받은 변경된 현재연료 압력값과, 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 얻은 현재 연료 압력값을 비교하여 그 차이가 발생하면 현재 연료 압력값을 감소/증가시켜 목표 연료 압력값과 같도록 유지시키는 것을 특징으로 하는 커먼 레일 디젤 엔진.
제 1항에 있어서, 현재 연료 압력과 목표 연료 압력 값이 같으면 상기 현재 연료 압력 값을 전자 제어 장치에 그대로 전달시켜 정상적인 동작이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 커먼 레일 디젤 엔진.
제 1항 또는 2항에 있어서, 전자 제어 장치는 연료 분사 밸브의 개폐 시간을 증감시키거나 연료 분사 밸브의 열림 정도를 조절하여 현재 연료 압력을 목표 연료 압력값과 같도록 유지시키는 것을 특징으로 하는 커먼 레일 디젤 엔진.
제 1항에 있어서, 출력 증감 제어장치는 운전자에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 커먼 레일 디젤 엔진.
제 1항에 있어서, 현재 연료 압력은 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵으로부터 얻어지거나, 상기 레일 압력 센서에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 커먼 레일 디젤 엔진.
레일 압력 센서와, 전자 제어 장치를 포함하는 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력 조절 방법에 있어서,

상기 레일 압력 센서에 의한 커먼 레일 내의 압력을 측정하는 단계;

공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 현재 연료 압력을 결정하는 단계;

상기 현재 연료압력과 목표 연료 압력이 같은지 판단하는 단계;

상기 현재 연료압력과 목표 연료 압력이 같지 않으면 현재 연료 압력을 증가 또는 감소시켜야 하는지 그 여부를 판단하는 단계;

상기에서 현재 연료 압력을 증가시켜야 하는 경우, 상기 레일 압력 센서와 전자 제어 장치 사이에 위치한 출력 증감 제어장치는 상기 현재 연료 압력 값을 소 정 범위 내로 작게(감소) 변경시키고, 상기 변경된 값을 전자 제어 장치에 전달하는 단계; 및

상기 전자 제어 장치는 상기 수치를 전달받고, 상기 수치가 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 얻은 현재 연료 압력 값보다 작다고 판단하고 현재 연료 압력을 높이는 단계를 포함함을 특징으로 하는 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력 조절 방법.
제 6항에 있어서, 현재 연료압력과 목표 연료 압력이 같으면 정상적으로 운행이 이루어지는 것을 특징으로 하는 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력 조절 방법.
제 6항 또는 7항에 있어서, 현재 연료 압력을 감소시켜야 하는 경우, 출력 증감 제어장치는 상기 현재 연료 압력 값을 소정 범위 내로 크게(증가) 변경시키고, 상기 변경된 값을 전자 제어 장치에 전달하는 단계; 및

상기 전자 제어 장치는 상기 수치를 전달받고, 상기 수치가 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵에서 얻은 현재 연료 압력 값보다 크다고 판단하고 현재 연료 압력을 낮추는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력 조절 방법.
제 6항 또는 7항에 있어서, 전자 제어 장치는 연료 분사 밸브의 개폐 시간을 증감시키거나 연료 분사 밸브의 열림 정도를 조절하여 현재 연료 압력을 목표 연료 압력값과 같도록 유지시키는 것을 특징으로 하는 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력 조절 방법.
제 6항 또는 7항에 있어서, 출력 증감 제어장치는 운전자에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력 조절 방법.
제 6항 또는 7항에 있어서, 현재 연료 압력은 공기 유량/엔진 회전수(RPM)에 따른 분사 압력 결정 맵으로부터 얻어지거나, 상기 레일 압력 센서에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 커먼 레일 디젤 엔진에서의 연료 분사 압력 조절 방법.