KR101107387B1

KR101107387B1 - 엔진

Info

Publication number: KR101107387B1
Application number: KR1020097026841A
Authority: KR
Inventors: 히토시 아다치; 슈스케 오카다; 토모히로 오타니
Original assignee: 얀마 가부시키가이샤
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2012-01-19
Also published as: KR20100023889A; US20100198483A1; CN101743393B; CN101743393A; JP2009030523A; EP2184476A1; EP2184476A4; US8126638B2; WO2009014209A1; JP4856020B2

Abstract

연료 분사 불량이 발생한 기통의 압축 상사점 후의 회전수가 반드시 최저가 되지 않는 거동을 나타내는 경우가 있는 엔진에 있어서, 연료 분사 불량 발생 기통을 검지하는 것을 과제로 한다. 인젝터(3)의 각각의 연료 분사에 수반하는 상기 인젝터(3)에 대응하는 각각의 기통의 개별 기준 회전수 Nstdi를 출력하는 개별 기준 회전수 출력 유니트(30)와, 상기 각 인젝터(3)의 각각의 연료 분사에 수반하는 상기 인젝터(3)에 대응하는 각 기통의 개별 실제 회전수 Ni를 산출하는 엔진 회전수 센서(6)와, 대비 연산 유니트(80)에 의한 양음이 각 기통에서 모두 일치하고, 또한 강제 정지 수단시에서의 회전수 차분의 절대치 |ΔNi'|가 모두 임시 판정 수단시에서의 회전수 차분의 절대치 |ΔNi| 이상이 될 때, 연료 분사 불량이라고 임시 판정한 기통은 연료 분사 불량이라고 판정하는 연료 분사 불량 검지 수단을 구비하는 커먼 레일식 디젤 엔진(1)을 제공한다.

Description

엔진{ENGINE}

본 발명은 다기통 엔진에 관한 것이다.

종래, 각 기통에 연료 분사 밸브를 구비하는 다기통 엔진은 공지의 사실이다. 이와 같은 엔진은 하나의 기통에서 불충분한 연소, 실화, 또는 연료 분사 밸브 고장 등의 연료 분사 불량이 발생했을 경우, 안정적인 운전 상태를 얻을 수 없다. 이 때문에, 연료 분사 불량 발생 기통 검지 기능을 갖는 엔진도 공지되어 있다.

일본 특허공개 2001-241353호 공보는, 다기통 내연 기관의 이상 기통 검출 장치로서 각 기통의 폭발 스트로크시의 순간 최고 회전 속도와 순간 최저 회전 속도의 회전 속도차와 전체 기통의 평균 회전 변동차의 대비에 기초하여, 실화 또는 과잉 연소 기통을 판정하는 제어 기술을 개시하고 있다. 또한, 일본 특허공개 2004-308464호 공보는, 복수 개의 연료 분사 밸브를 갖는 내연 기관의 연료 분사에 수반하는 기통간의 회전 속도 변동의 차이에만 기초하여 이상이 발생한 연료 분사 밸브를 특정하는 제어 기술을 개시하고 있다.

일본 특허공개 2001-241353호 공보에 개시된 제어 기술은, 엔진의 용도나 연료 분사 장치의 조합 적합성에 따라서는 연료 분사 불량이 발생한 기통의 순간 회전수가 최저가 된다고는 할 수 없기 때문에, 실화 또는 과잉 연소 기통을 판정할 수 없는 경우가 있다. 또한, 일본 특허공개 2004-308464호 공보에 개시된 제어 기술에서는 기통간의 상대 정보에 기초하여 판정하기 때문에, 경시적으로 모든 기통이 열화한 경우에는, 연료 분사 불량을 검지할 수 없는 경우가 있다.

〈발명이 해결하려고 하는 과제〉

본 발명은 연료 분사 불량이 발생한 기통의 압축 상사점 후의 회전수가 반드시 최저가 되지 않는 거동을 나타내는 경우라도, 연료 분사 불량 발생 기통을 검지할 수 있는 엔진을 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 기통간의 상대 정보가 아니라 각 기통의 정상시를 기준으로 함으로써 연료 분사 불량 발생의 검지 정확도를 향상시키는 것을 과제로 한다.

〈과제를 해결하기 위한 수단〉

본 발명의 엔진은 복수 개의 기통을 갖고, 그 기통별로 연료 분사 밸브를 구비하며, 각 연료 분사 밸브의 밸브 개방 시간을 개별적으로 제어 가능한 엔진에 있어서, 모든 상기 연료 분사 밸브가 정상 상태일 때의, 상기 각 연료 분사 밸브의 각각의 연료 분사에 수반하는 상기 연료 분사 밸브에 대응하는 각각의 기통의 개별 기준 회전수를 출력하는 개별 기준 회전수 출력 수단과, 상기 각 연료 분사 밸브의 각각의 연료 분사에 수반하는 상기 연료 분사 밸브에 대응하는 각 기통의 개별 실제 회전수를 산출하는 개별 실제 회전수 산출 수단과, 상기 각 기통의 개별 기준 회전수와 개별 실제 회전수에 기초하여 당해 기통의 회전수 차분을 연산하고, 회전수 차분 중에서 소정값을 넘는 것이 출현했을 때에, 적어도 하나의 기통이 연료 분사 불량이라고 임시 판정하는 임시 판정 수단과, 상기 각 기통의 회전수 차분을 기억하는 차분 기억 수단과, 상기 임시 판정을 받아 연료 분사를 기통별로 강제 정지하는 강제 정지 수단과, 상기 임시 판정시의 각 기통의 회전수 차분과 기통별의 연료 분사 강제 정지시의 각 기통의 회전수 차분을 각각 대비 연산하는 대비 연산 수단으로 이루어지는 연료 분사 불량 검지 수단을 구비하고, 상기 연료 불량 검지 수단은, 상기 대비 연산의 결과, 기통별의 연료 분사 강제 정지 패턴 중에서, 각 기통의 회전수 차분의 양음이 임시 판정시와 임의의 한 기통의 강제 정지시에서 모두 일치하고, 또한 임의의 한 기통의 강제 정지시의 각 기통의 상기 회전수 차분이 모두 임시 판정시에서의 회전수 차분의 절대치 이상이 될 때, 강제 정지중인 기통이 연료 분사 불량이라고 판정한다.

본 발명의 엔진에 있어서, 상기 개별 기준 회전수 출력 수단은 기준 회전수와의 차이를 엔진 회전수역(域)별 또는 부하역(域)별로 기억하고, 엔진 회전수역별 또는 부하역별로 대응하여 상기 각 기통의 기준 회전수와의 차이를 선정하는 선정 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 엔진에 있어서, 상기 개별 기준 회전수 출력 수단은 모든 상기 연료 분사 밸브가 정상 상태일 때의, 임의의 기통의 압축 상사점으로부터 다음 기통의 압축 상사점까지의 중앙점의 크랭크 각도를 그 기통의 기준 크랭크 각도로 하여, 각 기통의 기준 크랭크 각도에 도달할 때까지의 소정의 크랭크 각도 변화에 기초하는 실제 회전수의 평균치를 그 기통의 개별 기준 회전수로서 선정하고, 상기 개별 실제 회전수 산출 수단은 임의의 기통의 압축 상사점으로부터 다음 기통의 압축 상사점까지의 중앙점의 크랭크 각도를 그 기통의 기준 크랭크 각도로 하여, 각 기통의 기준 크랭크 각도에 도달할 때까지의 소정의 크랭크 각도 변화에 기초하는 실제 회전수의 평균치를 그 기통의 개별 실제 회전수로서 산출하는 것이 바람직하다.

본 발명의 엔진에 있어서, 상기 개별 기준 회전수 출력 수단은 모든 상기 연료 분사 밸브가 정상 상태일 때의, 각 기통의 압축 상사점으로부터 다음 기통의 압축 상사점에 도달할 때까지의 최대 실제 회전수를 개별 기준 회전수로서 선정하고, 상기 개별 실제 회전수 산출 수단은 각 기통의 압축 상사점으로부터 다음 기통의 압축 상사점에 도달할 때까지의 최대 실제 회전수를 개별 실제 회전수로서 산출하는 것이 바람직하다.

본 발명의 엔진에 있어서, 상기 개별 기준 회전수 출력 수단은 생산 출하시 또는 연료 분사 밸브 조정시의 회전수를 개별 기준 회전수로서 선정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 엔진에 있어서, 상기 개별 기준 회전수 출력 수단은 모든 상기 연료 분사 밸브가 정상 상태이고, 작업기와 접속하고 있는 상태의 회전수를 개별 기준 회전수로서 선정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 엔진에 있어서, 상기 엔진은 엔진 운전 상태를 검지하는 검지 수단을 갖고, 상기 연료 분사 불량 검지 수단은 상기 검지 수단이 엔진을 안정 상태라고 검지했을 때에 연료 분사 불량을 검지하는 것이 바람직하다.

〈발명의 효과〉

본 발명에 따르면, 연료 분사 불량이 발생한 기통의 압축 상사점 후의 회전수가 반드시 최저가 되지 않는 거동을 나타내는 경우가 있는 엔진이라도 연료 분사 불량 발생 기통의 검지가 가능하다. 또한, 경년(經年) 열화 등으로 모든 기통에서 연료 분사 밸브가 열화하고 있는 경우라도 각 기통의 연료 분사 밸브가 정상 상태일 때의 개별 기준 회전수에 기초하는 판정이므로, 연료 분사 불량 발생 기통의 검지가 가능하다.

본 발명에 따르면, 엔진 회전수역별 또는 부하역별로 연료 분사 불량이 발생한 기통의 압축 상사점 후의 회전수가 반드시 최저가 되지 않는 거동을 나타내는 경우가 있는 엔진이라도 연료 분사 불량의 발생 기통의 검지가 가능하다.

본 발명에 따르면, 각 기통의 연소 스트로크에 상당하는 회전수를 기초로 하므로 연료 분사 불량 발생 기통의 검지 정확도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 각 기통에서 압축 상사점으로부터 다음 기통의 압축 상사점까지의 회전수 변화가 팽창 하사점에서의 크랭크 각도에 대해 비대칭인 경우에도, 연소 스트로크에 상당하는 회전수를 기초로 하므로 연료 분사 불량 발생 기통의 검지 정확도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 경년 열화 등의 영향을 제외한 연료 분사 불량 발생 기통을 검지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 유압 펌프나 발전기 등 엔진과 상시 연결되는 작업기와 유니트화되는 경우로서, 연료 분사 불량이 발생한 기통의 압축 상사점 후의 회전수가 반드시 최저가 되지 않는 거동을 나타내는 경우가 있는 엔진이라도, 연료 분사 불량 발생 기통을 검지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 가감속이나 부하 변동에 의한 과도시의 회전 변동의 영향을 제외한 연료 분사 불량 발생 기통을 검지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 커먼 레일식 디젤 엔진의 전체적인 구성을 나타내는 구성도이다.

도 2는 마찬가지로 연료 분사 이상 발생 기통 검지 수단을 나타내는 블록선도이다.

도 3는 마찬가지로 연료 분사 이상 발생 기통 검지 제어를 나타내는 플로우도이다.

도 4는 마찬가지로 연료 분사 불량 발생 기통 검지를 행하는 타이밍을 나타내는 그래프이다.

도 5는 마찬가지로 기준 회전수차 맵을 나타내는 테이블이다.

도 6은 마찬가지로 다른 기준 회전수 맵을 나타내는 테이블이다(PCT 국제 공개 공보의 단락 [0043], 도 6).

도 7은 마찬가지로 다른 연료 분사 불량 검지 수단을 나타내는 블록선도이다(PCT 국제 공개 공보의 단락 [0043], 도 7).

도 8은 마찬가지로 기준 회전수에 대한 연산 타이밍을 나타내는 크랭크 각도에 대한 회전수를 나타내는 그래프이다.

도 9는 마찬가지로 다른 기준 회전수의 연산 타이밍을 나타내는 크랭크 각도에 대한 회전수를 나타내는 그래프이다.

다음으로, 발명의 실시 형태를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 커먼 레일식 디젤 엔진의 전체적인 구성을 나타내는 구성도이고, 도 2는 마찬가지로 연료 분사 이상 발생 기통 검지 수단을 나타내는 블록선도이고, 도 3은 마찬가지로 연료 분사 이상 발생 기통 검지 제어를 나타내는 플로우도이다.

도 4는 마찬가지로 연료 분사 불량 발생 기통 검지를 행하는 타이밍을 나타내는 그래프이고, 도 5는 마찬가지로 기준 회전수차 맵을 나타내는 테이블이고, 도 6은 마찬가지로 다른 기준 회전수 맵을 나타내는 테이블(PCT 국제 공개 공보의 단락 [0043], 도 6)이다.

도 7은 마찬가지로 다른 연료 분사 불량 검지 수단을 나타내는 블록선도(PCT 국제 공개 공보의 단락 [0043], 도 7)이고, 도 8은 마찬가지로 기준 회전수에 대한 연산 타이밍을 나타내는 크랭크 각도에 대한 회전수를 나타내는 그래프이고, 도 9는 마찬가지로 다른 기준 회전수의 연산 타이밍을 나타내는 크랭크 각도에 대한 회전수를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 실시 형태인 4 기통 4 사이클의 커먼 레일식 디젤 엔진(이하, 단순히 "엔진"이라고 한다)(1)에 대해 도 1을 이용하여 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 엔진(1)은 디젤 엔진 본체(이하, 단순히 "엔진 본체"라고 한다)(2)와, 인젝터(3·3·3·3)와, 커먼 레일(5)과, 엔진 제어 유니트(Engine Control Unit)(이하, 단순히 "ECU"라고 한다)(100)를 구비한다.

엔진 본체(2)는 4 기통 4 사이클의 디젤 엔진의 본체이다. 인젝터(3)는 전자 밸브(4)를 구비하고, 연료 분사 밸브로서 각 기통에 구비된다. 커먼 레일(5) 내에 는 고압 연료가 축압되고, 고압 연료가 커먼 레일(5)로부터 각 인젝터(3)로 분배된다. ECU(100)는 각 인젝터(3)의 전자 밸브(4)를 개별적으로 개폐 동작시켜, 최적 시기에 최적량의 연료를 엔진 본체(2)의 각 기통에 분사하도록 제어한다.

한편, 본 발명은 연료 분사 밸브의 밸브 개방 시간을 개별 제어할 수 있는 엔진이라면, 엔진(1)으로 한정되지 않는다. 또한, 기통수도 한정되지 않는다.

엔진(1)은 개별 실제 회전수 산출 수단으로서 엔진 회전수 센서(6)를 구비한다. 엔진 회전수 센서(6)는 ECU(100)와 접속된다. 엔진 회전수 센서(6)는 펄스 센서(6a)와 펄서(6b)로 구성되고, 엔진 본체(2)에 설치되는 크랭크축(7)의 소정의 각도 변화에 걸리는 소요 시간(펄스 검출 시간 간격)에 기초하여 회전수를 산출한다.

이하에서는, 도 8을 이용하여 기준 회전수 Nstd, 개별 실제 회전수 Ni(여기에서 "i"는 각 기통을 나타낸다)에 대해 설명한다. 도 8은 횡축을 크랭크 각도(CA), 종축을 회전수(Ne)로 하고, 각 기통(＃1 내지 ＃4)의 회전수(각속도) 변화를 나타낸다. 본 실시 형태의 엔진(1)은 4 기통 4 사이클의 디젤 엔진이므로, 연료 분사 순서를 제1 기통(＃1), 제3 기통(＃3), 제4 기통(＃4), 제2 기통(＃2)으로 하여 크랭크축이 2 회전하는 1 연소 사이클을 갖는다. 또한, 회전수는 각 기통의 상사점(TDC)이 되는 크랭크 각도에서 최소 회전수가 된다.

기준 회전수 Nstd는 각 기통의 연료 분사에 수반하는 각속도의 평균치를 산출한 회전수이며, 도 8에서 2점 쇄선으로 나타내는 회전수이다. 개별 실제 회전수 Ni는 각 기통의 연료 분사에 수반하는 각속도이다. 여기에서, 개별 실제 회전수 Ni는, (임의의 기통의 TDC에서의 크랭크 각도를 "TDC 크랭크 각도"라고 하고, 임의의 기통의 TDC와 다음 기통의 TDC의 중앙점(도 8에서는 최대 회전수를 나타내는 점)의 크랭크 각도를 그 기통의 "기준 크랭크 각도"라고 하여,) 기통별 "TDC 크랭크 각도"로부터 "기준 크랭크 각도"까지의 회전수의 평균치이다. 즉, 도 8에 나타내는 해칭 부분의 회전수의 평균치가 각 기통의 개별 실제 회전수 Ni이다.

한편, 모든 연료 분사 밸브가 초기 상태일 때의 개별 실제 회전수 Ni를 각 기통의 개별 기준 회전수 Nstdi라고 한다. 초기 상태란 출하시나 유지 보수 직후 등의 정비가 두루 미친 상태를 의미하고, 본 명세서에서는 초기 상태를 "정상 상태"라고 한다. 또한, 개별 실제 회전수 Ni를 그 기통의 TDC 크랭크 각도로부터 기준 크랭크 각도까지의 회전수의 평균치로 하였지만, 기점을 TDC 크랭크 각도가 아니라 그 전후로 시프트해도 된다. 요컨데, 그 기통에서의 연소 스트로크의 회전수가 반영되도록 기준 크랭크 각도에 도달하는 기점 크랭크 각도를 설정하면 된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 연료 분사량 보정 시스템(10)은 기본 분사량 출력 유니트(20), 개별 기준 회전수 출력 유니트(30), 차분 연산 유니트(40), 임시 판정 유니트(60), 차분 기억 유니트(70), 대비 연산 유니트(80) 및 강제 정지 유니트(90)(우선권 출원(일본 특허출원 2007-195214)의 단락 [0026])로 구성된다.

기본 분사량 출력 유니트(20)는 엔진 목표 회전수 Nm과 엔진 실제 회전수 Ngov로부터 기본 분사량 Qbas를 출력한다. 즉, 기본 분사량 출력 유니트(20)는 엔진 실제 회전수 Ngov가 엔진 목표 회전수 Nm에 근접하도록 기본 분사량 Qbas를 출력한다. 기본 분사량 출력 유니트(20)는, 예를 들면 PID 제어에 의해, 엔진 목표 회전수 Nm과 엔진 실제 회전수 Ngov의 편차가 작아지도록 기본 분사량 Qbas를 출력한다.

여기에서, 기본 분사량 출력 유니트(20)는 본 발명의 개념인 기통별 회전수 제어를 행하는 것이 아니라, 엔진(1) 전체적으로의 회전수를 안정시키는 것을 목적으로 한다. 본 실시 형태의 엔진 실제 회전수 Ngov는 최근접 Ni로부터 수 기통 전까지의 Ni의 이동 평균치로 한다.

개별 기준 회전수 출력 유니트(30)는 상기 기본 분사량 Qbas와 엔진 기준 회전수 Nstd로부터 개별 기준 회전수 차분 ΔNstdi를 출력한다.

또한, 개별 기준 회전수 출력 유니트(30)는 엔진(1)의 4개의 기통에 각각 대응하는 선정 수단으로서의 개별 기준 회전수 차분 맵(31·32·33·34)을 구비한다.

차분 연산 유니트(40)는 상기 엔진 기준 회전수 Nstd와 상기 개별 기준 회전수 차분 ΔNstdi로부터 개별 기준 회전수 Nstdi를 연산한다.

차분 기억 유니트(70)는 각 기통의 상기 개별 기준 회전수 Nstdi와 상기 개별 실제 회전수 Ni의 회전수 차분 ΔNi를 각각 기억한다.

임시 판정 유니트(60)는 각 기통의 Nstdi와 Ni에 기초하여 당해 기통의 ΔNi를 연산하고, ΔNi 중에서 소정값 β를 넘는 것이 출현했을 때, 적어도 하나의 기통이 연료 분사 불량이라고 일단 임시 판정한다(우선권 출원의 단락 [0031]).

대비 연산 유니트(80)는 임시 판정시의 각 기통의 회전수 차분 ΔNi와 강제 정지 유니트(90)에 의해 기통별로 연료 분사가 정지되었을 때의 각 기통의 회전수 차분 ΔNi를 각각 대비 연산한다.

강제 정지 유니트(90)는 임의의 기통이 연료 분사 불량이라고 임시 판정되었을 때, 기통별로 연료 분사를 강제적으로 정지한다.

다음으로, 도 3을 이용하여 연료 분사 불량 검지 제어(S100)에 대해 상세하게 설명한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 불량 검지 시스템(10)은 전술한 구성으로 함으로써 연료 분사 불량 기통을 검지할 수 있다.

즉, 우선, 임시 판정 유니트(60)는 각 기통의 개별 기준 회전수 Nstdi와 개별 실제 회전수 Ni로부터 각 기통의 회전수 차분 ΔNi를 연산하고, 회전수 차분 ΔNi 중에서 소정값 β 이상이 있는지를 판정한다(S110의 예). ΔNi≥β가 되는 ΔNi가 출현했을 경우, 임시 판정 유니트(60)는 적어도 하나의 기통이 연료 분사 불량이라고 일단 임시 판정한다(S120). 반면, 모든 ΔNi가 ΔNi＜β의 경우, 임시 판정 유니트(60)는 S110의 단계로 돌아간다(S110의 아니오). 한편, 상기 β는 설정 변경이 가능하고, 오차나 회전 변동 등을 고려하여 설정되는 연료 분사 불량 여부의 허용 범위치(문턱값)이다.

또한, 임시 판정 유니트(60)는 적어도 하나의 기통이 연료 분사 불량이라고 임시 판정했을 때는, 그 임시 판정시의 각 기통의 회전수 차분 ΔNi를 차분 기억 유니트(70)에 기억하고(S130), 기통수 카운트 계수 m을 초기화한다(S140). 강제 정지 유니트(90)는 상기 임시 판정을 받아, 모든 기통의 연료 분사 순서를 일주하는 1 연소 사이클 기간 동안(S140, S190, S200의 단계에서 판정), 연료 분사를 차례로 정지한다(S150). 예를 들면, 연료 분사량 지령값 Qinj를 0으로 설정한다.

또한, 대비 연산 유니트(80)는 임의의 기통이 연료 분사 강제 정지중일 때, 임시 판정 유니트(60)로부터 각 기통의 ΔNi를 연산한 결과를 받는다(S160). 또한, 차분 기억 유니트(70)로부터 S130에서 기억한 임시 판정시의 ΔNi를 받아, 임의의 기통이 연료 분사 강제 정지중일 때의 각 기통의 ΔNi와 각 기통의 임시 판정시의 ΔNi를 대비하여, 각각 대응하는 각 기통의 양음이 모두 일치하고, 또한 모든 ΔNi의 절대치가 대응하는 기통의 임시 판정시의 ΔNi의 절대치 이상이 되는지의 여부를 판정한다(S170).

여기에서, 대비 연산 유니트(80)는 S170의 판정 조건을 만족할 때에는, 강제 정지중의 기통이 연료 분사 불량이라고 판정한다(S170의 예, S180). 그 다음, 임시 판정 유니트(60)가 기통수 카운트 계수 m를 갱신한다(S190).

한편, S170의 판정 조건을 만족하지 않을 때에는, 기통수 카운트 계수 m의 갱신 단계로 점프한다(S170의 아니오).

그리고, 임시 판정 유니트(60) 및 대비 연산 유니트(80)는 기통수 카운트 계수 m이 기통수에 도달할 때까지 연료 분사 강제 정지 운전을 반복하고(S200의 아니오), 기통수에 도달하면, S110의 단계에서부터 연료 분사 불량 검지 제어를 반복한다(S200의 예).

이와 같이 하여, 연료 분사 불량이 발생한 기통의 압축 상사점 후의 회전수가 반드시 최저가 되지 않는 거동을 나타내는 경우가 있는 엔진이라도 연료 분사 불량 발생 기통의 검지가 가능하다.

또한, 모든 기통에서 연료 분사 밸브가 경년 열화된 경우라도 각 기통의 연료 분사 밸브의 정상 상태일 때의 개별 기준 회전수에 기초하는 판정이므로 연료 분사 불량 발생 기통을 검지할 수 있다.

이하, 도 4를 이용하여 연료 분사 불량 검지 시스템(10)을 이용하는 연료 분사 불량 검지 제어(S100)의 타이밍에 대해 설명한다.

도 4는 엔진 회전수 센서(6)에 의해 검출되는 엔진 실제 회전수 Ngov의 시계열 변화를 나타내고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 전술한 연료 분사 불량 검지 시스템(10)을 이용하는 연료 분사 불량 검지 제어는, 엔진 실제 회전수 Ngov가 소정의 엔진 회전수폭 ΔNgov 내에 소정 시간 Δt 동안 수렴했을 때에만 행하는 것으로 한다.

즉, 안정시에 개별 기준 회전수 Nstdi에 기초하는 연료 분사 불량 검지 제어를 행하고, 과도시에는 연료 분사 불량 검지 제어를 휴지한다.

이와 같이 하여, 엔진의 가감속이나 부하 변동에 의한 과도시의 회전 변동의 영향을 제외한 연료 분사 불량 발생 기통을 검지할 수 있다.

여기에서, 도 5를 이용하여 선정 수단으로서의 개별 기준 회전수 차분 맵(31 내지 34)에 대해 상세하게 설명한다. 우선, 개별 기준 회전수 차분 ΔNstdi란, 모든 연료 분사 밸브가 정상 상태일 때의 각 기통의 개별 실제 회전수 Ni(=개별 기준 회전수 Nstdi)와 기준 회전수 Nstd의 회전수의 차로서, 엔진 부하마다 및 기준 회전수 Nstd마다 기통별로 미리 준비된다. 개별 기준 회전수 차분 맵(31 내지 34)은 행을 엔진 부하로서의 기본 분사량 Qbas로 하고, 열을 엔진 회전수로서의 상기 엔진 기준 회전수 Nstd로 하는 행렬로서 나타내지는 맵이다. 즉, 개별 기준 회전수 차분 맵(31 내지 34)은 각 부하 상태 및 각 기준 회전수에서의 개개의 기통의 기준 회전수 Nstd에 대한 편차를 나타낸다.

예를 들면, 도 5에서 셀 α는 개별 기준 회전수 차분 맵(31)을 갖는 기통에 대해, 기본 분사량 Qbas가 25 ㎣/st, 엔진 기준 회전수 Nstd가 1200 rpm의 운전 상태일 때 개별 기준 회전수 차분 ΔNstdi가 +5이므로, 개별 기준 회전수 Nstdi는 1205 rpm인 것을 나타내고 있다.

여기에서, 엔진 부하를 기본 분사량 Qbas에 의해 대체하고 있지만, 엔진 부하가 발전기나 유압 펌프일 때와 같이 분명히 할 수 있는 경우에는 엔진 부하 자체를 인수로 해도 무방하다.

엔진 회전수역별 또는 부하역별로 연료 분사 불량이 발생한 기통의 압축 상사점 후의 회전수가 반드시 최저가 되지 않는 거동을 나타내는 경우가 있는 엔진이라도 연료 분사 불량 발생 기통을 검지할 수 있다.

다음으로, 도 6 및 도 7을 이용하여 다른 실시 형태인 연료 분사 불량 검지 시스템(110)에 대해 상세하게 설명한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 개별 기준 회전수 맵(131 내지 134)은 개별 기준 회전수 Nstdi 자체를 나타내는 맵이다. 개별 기준 회전수 맵(131 내지 134)은 행을 엔진 부하의 대체 지표로서의 기본 분사량 Qbas로 하고, 열을 엔진 회전수로서 엔진 기준 회전수 Nstd로 하는 행렬을 나타내는 맵이다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 불량 검지 시스템(110)은 기본 분사량 출력 유니트(20), 개별 기준 회전수 출력 유니트(30), 임시 판정 유니트(60), 차분 기억 유니트(70), 대비 연산 유니트(80), 및 강제 정지 유니트(90)로 구성된다. 즉, 개별 기준 회전수 맵(131 내지 134)을 개별 기준 회전수 Nstdi의 값을 나 타내는 맵으로 함으로써 엔진 기준 회전수 Nstd와 상기 개별 기준 회전수 차분 ΔNstdi로부터 개별 기준 회전수 Nstdi를 연산할 필요가 없기 때문에, 차분 연산 유니트(40)를 생략할 수 있다.

이와 같은 구성으로 해도, 전술한 연료 분사 불량 검지 시스템(10)과 마찬가지의 효과가 얻어진다.

또한, 도 9를 이용하여 상기 기준 회전수 Nstdi의 다른 선정예를 설명한다.

여기에서, 개별 기준 회전수 출력 유니트(30)는 모든 상기 연료 분사 밸브가 정상 상태일 때의, 임의의 기통의 압축 상사점으로부터 다음 기통의 압축 상사점에 도달할 때까지의 최대 회전수(도 9에서의 흰 동그라미)를 그 기통의 개별 기준 회전수 Nstdi로서 선정한다. 개별 실제 회전수 Ni에 대해서도 마찬가지로 산출한다.

이와 같이 각 기통의 개별 기준 회전수 Nstdi를 선정함으로써, 각 기통에서 압축 상사점으로부터 다음 기통의 압축 상사점까지의 회전수 변화가 크랭크 각도에 대해 비대칭인 경우라도, 연소 스트로크에 상당하는 회전수를 기초로 하므로 연료 분사 불량 발생 기통의 검지 정확도를 향상시킬 수 있다.

다음으로, 개별 기준 회전수 출력 유니트(30)(130)에서의 상기 개별 기준 회전수 차분 맵(31 내지 34)(131 내지 134)의 상기 개별 기준 회전수 차분 ΔNstdi(개별 기준 회전수 Nstdi)를 선정하는 방법에 대해 상세하게 설명한다.

우선, 상기 개별 기준 회전수 차분 ΔNstdi의 선정 방법에 대해 설명한다.

이 선정 방법은 커먼 레일식 디젤 엔진(1)의 공장 출하시, 혹은 인젝터(3) 조정시의 기통별 회전수의 편차를 개별 기준 회전수 차분 ΔNstdi라고 한다. 즉, 공장 출하시 또는 인젝터(3) 조정시에서 전술한 기통별 각 데이터를 취득하고, 엔진 부하 및 회전수에서의 각 기통의 편차를 상기 개별 기준 회전수 차분 맵(31 내지 34)에 기억시킨다.

이와 같이 하여, 엔진의 경년 열화 등의 영향을 제외한 연료 분사 불량 발생 기통을 검지할 수 있다.

상기 개별 기준 회전수 차분 ΔNstdi의 다른 선정 방법에 대해 설명한다.

이 선정 방법은 커먼 레일식 디젤 엔진(1)의 크랭크축(출력축)이 작업기와 접속하고 있는 상태에서의 각 기통의 회전수의 편차를 개별 기준 회전수 차분 ΔNstdi로서 취득한다. 여기에서, 작업기란 유압 펌프, 발전기, 또는 감속기 등을 들 수 있다. 즉, 커먼 레일식 디젤 엔진(1) 단체(單體)가 아니라 실제로 사용되는 제품 상태에서의 각 기통의 편차를 상기 개별 기준 회전수 차분 맵(31 내지 34)에 기억시킨다.

이와 같이 하여, 유압 펌프나 발전기 등 엔진과 상시 연결되는 작업기와 유니트화되는 경우로서, 연료 분사 불량이 발생한 기통의 압축 상사점 후의 회전수가 반드시 최저가 되지 않는 거동을 나타내는 엔진인 경우에도, 연료 분사 불량 발생 기통을 검지할 수 있다.

본 발명은 다기통 엔진에 이용할 수 있다.

Claims

복수 개의 기통을 갖고, 상기 기통별로 연료 분사 밸브를 구비하며, 상기 각 연료 분사 밸브의 밸브 개방 시간을 개별적으로 제어 가능한 엔진에 있어서,

모든 상기 연료 분사 밸브가 정상 상태일 때의, 상기 각 연료 분사 밸브의 각각의 연료 분사에 수반하는 상기 연료 분사 밸브에 대응하는 각각의 기통의 개별 기준 회전수를 출력하는 개별 기준 회전수 출력 수단과,

상기 각 연료 분사 밸브의 각각의 연료 분사에 수반하는 상기 연료 분사 밸브에 대응하는 각 기통의 개별 실제 회전수를 산출하는 개별 실제 회전수 산출 수단과,

상기 각 기통의 개별 기준 회전수와 개별 실제 회전수에 기초하여 당해 기통의 회전수 차분을 연산하고, 회전수 차분 중에서 소정값을 넘는 것이 출현했을 때, 적어도 하나의 기통이 연료 분사 불량이라고 임시 판정하는 임시 판정 수단과,

상기 각 기통의 회전수 차분을 기억하는 차분 기억 수단과,

상기 임시 판정을 받아 연료 분사를 기통별로 강제 정지하는 강제 정지 수단과,

상기 임시 판정시의 각 기통의 회전수 차분과 기통별의 연료 분사 강제 정지시의 각 기통의 회전수 차분을 각각 대비 연산하는 대비 연산 수단으로 이루어지는 연료 분사 불량 검지 수단을 구비하고,

상기 연료 불량 검지 수단은, 상기 대비 연산의 결과, 기통별 연료 분사 강 제 정지 패턴 중에서, 각 기통의 회전수 차분의 양음이 임시 판정시와 임의의 하나의 기통의 강제 정지시에 모두 일치하고, 또한 임의의 하나의 기통의 강제 정지시의 각 기통의 상기 회전수 차분이 모두 임시 판정시에서의 회전수 차분의 절대치 이상이 될 때, 강제 정지중의 기통이 연료 분사 불량이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 엔진.
제1항에 있어서,

상기 개별 기준 회전수 출력 수단은, 기준 회전수와의 차이를 엔진 회전수역별 또는 부하역별로 기억하고,

엔진 회전수역별 또는 부하역별로 대응하여 상기 각 기통의 기준 회전수와의 차이를 선정하는 선정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진.
제1항에 있어서,

상기 개별 기준 회전수 출력 수단은, 모든 상기 연료 분사 밸브가 정상 상태일 때의, 임의의 기통의 압축 상사점으로부터 다음 기통의 압축 상사점까지의 중앙점의 크랭크 각도를 그 기통의 기준 크랭크 각도로 하고, 각 기통의 기준 크랭크 각도에 도달할 때까지의 소정의 크랭크 각도 변화에 기초하는 실제 회전수의 평균치를 그 기통의 개별 기준 회전수로서 선정하고,

상기 개별 실제 회전수 산출 수단은, 임의의 기통의 압축 상사점으로부터 다음 기통의 압축 상사점까지의 중앙점의 크랭크 각도를 그 기통의 기준 크랭크 각도 로 하고, 각 기통의 기준 크랭크 각도에 도달할 때까지의 소정의 크랭크 각도 변화에 기초하는 실제 회전수의 평균치를 그 기통의 개별 실제 회전수로서 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진.
제1항에 있어서,

상기 개별 기준 회전수 출력 수단은, 모든 상기 연료 분사 밸브가 정상 상태일 때의, 각 기통의 압축 상사점으로부터 다음 기통의 압축 상사점에 도달할 때까지의 최대 실제 회전수를 개별 기준 회전수로서 선정하고,

상기 개별 실제 회전수 산출 수단은, 각 기통의 압축 상사점으로부터 다음 기통의 압축 상사점에 도달할 때까지의 최대 실제 회전수를 개별 실제 회전수로서 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진.
제1항에 있어서,

상기 개별 기준 회전수 출력 수단은, 생산 출하시 또는 연료 분사 밸브 조정시의 회전수를 개별 기준 회전수로서 선정하는 것을 특징으로 하는 엔진.
제1항에 있어서,

상기 개별 기준 회전수 출력 수단은, 모든 상기 연료 분사 밸브가 정상 상태이고, 작업기와 접속하고 있는 상태의 회전수를 개별 기준 회전수로서 선정하는 것을 특징으로 하는 엔진.
제1항에 있어서,

상기 엔진은 엔진 운전 상태를 검지하는 검지 수단을 갖고,

상기 연료 분사 불량 검지 수단은, 상기 검지 수단이 엔진을 안정 상태라고 검지했을 때에 연료 분사 불량을 검지하는 것을 특징으로 하는 엔진.