KR101192922B1

KR101192922B1 - 내부연소엔진의 연료분사장치의 제어시스템

Info

Publication number: KR101192922B1
Application number: KR1020077026155A
Authority: KR
Inventors: 조한 뺀사르; 조나스 아께르만
Original assignee: 바르실라 핀랜드 오이
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2012-10-18
Also published as: FI20055199A0; US7665443B2; CN101166896A; WO2006114476A1; US20090293846A1; DE602006013112D1; FI119030B; DK1875059T3; EP1875059A1; FI20055199A; CN101166896B; JP4724745B2; EP1875059B1; JP2008539359A; KR20080010411A; ATE462076T1

Abstract

본 발명은 내부연소엔진의 연료분사장치(1)용 제어장치(2)에 있어서, 상기 연료분사장치는, 그 분사작용이 하나의 솔레노이드(5.1)에 의하여 제어될 수 있는 적어도 두 개의 연료 인젝터노즐(4)과, 상기 분사작용을 제어하는 솔레노이드(5.1)를 제어하도록 배치된 적어도 두 개의 제어유니트(2.1)를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따르면, 각 인젝터노즐은 제1 및 제2 솔레노이드(5.1,5.2)를 구비하며, 상기 제1 및 제2 솔레노이드는 별개의 제어유니트(2.1)에 연결된다.

Description

내부연소엔진의 연료분사장치의 제어시스템{A CONTROL SYSTEM OF A FUEL INJECTION APPARATUS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 기재된 것과 같은 내부연소엔진의 연료분사장치의 제어장치에 관한 것으로서, 상기 장치는 그 분사작용이 하나의 솔레노이드에 의하여 제어될 수 있는 적어도 두 개의 연료 인젝터노즐과, 상기 분사작용을 제어하는 솔레노이드를 제어하도록 배치된 적어도 두 개의 제어유니트를 포함하여 구성된다.

본 발명은 또한 청구항 5의 전제부에 기재된 것과 같은 내부연소엔진의 연료분사시스템을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 그 연료분사장치는 그 분사작용이 하나의 솔레노이드에 의하여 제어되는 적어도 두 개의 연료 인젝터노즐과, 상기 연료 인젝터노즐의 분사작용을 제어하는 솔레노이드를 제어하는 적어도 두 개의 제어유니트를 포함하여 구성된다.

특히 파워플랜트 및 선박엔진에는 엄격한 신뢰성이 요구된다. 효율을 개선하기 위하여 또한 소모가스 배출을 감소하기 위하여, 전자적으로 제어되는 연료분사장치를 사용하는 것은 점점 통상적인 것이 되고 있다. 그러나, 그러한 분사장치들은 신뢰성이 감소되는 위험을 초래하고 있다. 전형적으로, 상기 장치들의 신뢰성 은 액츄에이터 및 계측장치의 수를 두 배 또는 심지어 세 배로 늘리는 것에 의하여 개선되어 왔다. 그러한 구성에서는, 병행하는 장치들이 통상 전기적으로 병렬로 연결되어 있지만, 이러한 병렬 연결로 인하여, 하나의 장치가 고장나면 병렬의 고장나지 않은 장치와 간섭을 일으켜 실제적인 작동이 방해된다. 장치가 고장나면, 예컨대 신호 컨덕터를 접지시켜, 이에 의하여 상기 시스템은 더 이상 작동하지 않게 된다. 또한, 이러한 멀티플 시스템에서는, 단지 그 장치들의 양의 증가에 기인하여 장치 고장의 위험성이 증가한다.

본 발명의 목적은, 작동시에 신뢰할 수 있어 높은 작동신뢰성을 달성하는 내부연소엔진의 연료분사시스템용 제어시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은 첨부한 청구항 1 및 5에 개시된 사항 및 다른 청구항에 더욱 자세하게 개시된 사항에 의하여 달성된다. 본 발명에 따른 연료분사장치의 제어장치는, 그 분사작용이 하나의 솔레노이드에 의하여 제어될 수 있는 적어도 두 개의 연료 인젝터노즐과, 상기 인젝터노즐의 분사작용을 제어하는 솔레노이드를 제어하도록 배치된 적어도 두 개의 제어유니트를 포함하여 구성된다. 본 발명의 하나의 특징은, 각 인젝터노즐이 제1 및 제2 솔레노이드를 구비하고 있으며 상기 제1 및 제2 솔레노이드는 별개의 제어유니트에 연결된 점에 있다. 상기 제1 및 제2 솔레노이드는 동일한 공통의 코어(core)에 연결되며, 서로서로는 갈바닉적으로 (galvanically) 분리된 상태, 즉 전기적으로 서로 독립한 상태에 있다.

상기 솔레노이드 쌍의 솔레노이드 중 하나를 구동하면, 상기 솔레노이드의 코어를 충분히 이동시킬 수 있다. 따라서, 정상상태에서는, 상기 솔레노이드는 제어솔레노이드로서 상기 코어가 작용하도록 이동시키기 위하여 사용되지는 않는다. 이는, 상기 제1 솔레노이드의 구동에 의하여 야기되는 코어의 이동이 제2 솔레노이드에 전류를 유도하는 것을 의미하며, 상기 전류는 상기 제어유니트에 의하여 모니터된다. 상기 코어가 움직이지 않는 것이 탐지되는 경우, 상기 인젝터노즐의 작동에 대한 제어는 상기 제2 솔레노이드에 의하여 행해지도록 바뀐다. 따라서, 상기 엔진의 작동은, 상기 고장난 제1 솔레노이드를 대체하는 제2 솔레노이드의 작동에 따라, 단지 한 번의 코어 이동 실패 후에 정상화된다.

본 발명에 따르면, 상기 솔레노이드들과 제어유니트들의 제어연결은, 복수의 제1 연결라인과 제2 연결라인이 각 제어유니트와 연결되는 것에 의하여 이루어지며, 제1 연결라인은 제1 솔레노이드의 첫번째 솔레노이드 쌍과 연결되고, 제2 연결라인은 두번째 솔레노이드 쌍의 다른 제2 솔레노이드에 연결된다. 이러한 장치구성에 의하여, 어떤 이유로 제어유니트가 작동하지 못하게 되는 경우에도 고장이 회피될 수 있다.

본 발명에 따른 장치에 있어서, 각 제어유니트는 커뮤니케이션 모듈, 제어 모듈 및 진단 모듈(diagnostics module)을 포함하여 구성된다. 상기 커뮤니케이션 모듈은 각 제어 모듈 또는 각 진단 모듈 사이에서 각 연결라인에 대하여 데이터 소통을 형성하도록 배치된다. 정상상태에서는, 상기 인젝터노즐의 제1 솔레노이드는 제1 제어유니트의 제어모듈과 연결되어 상기 제어모듈이 제1 솔레노이드의 작동을 제어하도록 배치되며, 상기 제2 솔레노이드는 제2 제어유니트의 진단 모듈과 연결되어 상기 진단 모듈이 상기 제2 솔레노이드의 작동 및 인젝터노즐의 작동을 분석하도록 배치된다.

내부연소엔진의 연료분사시스템의 작동을 제어하는 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 연료분사시스템은, 그 분사작용이 하나의 솔레노이드에 의하여 제어되는 적어도 두 개의 연료 인젝터노즐과, 상기 인젝터노즐의 분사작용을 제어하는 솔레노이드를 제어하는 적어도 두 개의 제어유니트를 포함하여 구성되며, 각 인젝터노즐의 작동을 위하여 제1 및 제2 솔레노이드가 사용되고, 제1 및 제2 노즐의 작동은 별개의 제어유니트에 의하여 제어된다. 정상상태에서는, 상기 제1 솔레노이드는 인젝터노즐을 작동시키며 제2 솔레노이드는 상기 인젝터노즐의 작동을 모니터한다. 상기 제2 솔레노이드가 인젝터노즐의 오작동을 탐지하는 경우, 상기 제2 솔레노이드가 상기 인젝터노즐을 작동시키도록 바뀐다.

본 발명에 의하여, 엔진 운전시의 오작동의 가능성은 매우 효율적으로 최소화된다.

도 1은 내부연소엔진의 연료분사장치(1)와 그 제어장치(2)를 나타낸 개략도이다.

이하에서는, 내부연소엔진의 연료분사장치의 일실시예를 나타내는 첨부도면 1을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.

여기서, 상기 제어장치(2)는, 실질적으로 공통의 유니트에 내에 물리적으로 일체화되며, 점선으로 표시된 복수의 제어유니트(2.1)로 구성된다. 상기 연료분사장치는 엔진의 실린더(3)와 연결된 인젝터노즐(4)을 포함한다. 상기 인젝터노즐의 작동 및 이에 따른 분사작용은 제1 및 제2 솔레노이드(5.1, 5.2)에 의하여 제어된다. 도1의 실시예에서는, 상기 솔레노이드들은 바늘의 핀(5.3)을 직접 제어하도록 배치되어 있지만, 본 발명의 기본적인 기술적사상은 예를 들어, 유압적으로 제어되는 인젝터노즐에서 유체의 제어압력을 해소하는 것을 제어하여, 상기한 유압적으로 제어되는 시스템에서 인젝터노즐의 바늘을 개방시키는데 적용될 수 있다.

각 인젝터노즐은 한 쌍의 솔레노이드(5.1, 5.2)를 구비하며, 상기 솔레노이드 쌍의 제1 솔레노이드(5.1)와 제2 솔레노이드(5.2)는 코어, 즉 상기 솔레노이드에 의하여 공유되는 핀(5.3)과 연결되도록 배치된다. 상기 인젝터의 구조가 실질적으로 바뀔 수 있다는 것은 명백하지만, 상기 핀의 이동이 인젝터 바늘 그 자체의 이동에 영향을 미친다는 것은 필수적이다. 상기 제어유니트들은 연결라인(6) 등을 통하여 상기 솔레노이드들과 제어 가능하게 연결되어 있다.

상기 연결라인(6)은 복수의 제1 연결라인(6.1)과 복수의 제2 연결라인(6.2)에 의하여 형성된다. 상기 제1 연결라인(6.1)은 제어유니트(2.1)의 각 인젝터노즐의 제1 솔레노이드(5.1)와 연결되고, 제2 연결라인(6.2)은 상기 제어유니트(2.1)의 각 인젝터노즐의 제2 솔레노이드(5.2)에 연결되며, 또한 동일한 인젝터노즐의 상기 솔레노이드 쌍(5.1,5.2)의 솔레노이드들은 별개의 제어유니트에 연결되도록 케이블이 사용된다.

각 인젝터노즐의 양 솔레노이드들은 각 솔레노이드 단독으로 상기 핀의 이동 을 실행할 수 있도록 구성 및/또는 선택되며, 이에 의하여 상기 정상상태에서는 상기 솔레노이드 중 하나가 진단 목적을 위하여 사용될 수 있다. 실제적으로 이는, 정상상태에서 상기 연료분사장치 및 엔진이 상기 솔레노이드 쌍의 제1 솔레노이드 (5.1)에 의하여 작동이 유지될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 상기 솔레노이드 쌍의 제2 솔레노이드(5.2)는 제1 솔레노이드(5.1)의 작동을 모니터링하기 위하여 사용된다. 또한, 솔레노이드의 각 쌍의 제1 및 제2 솔레노이드는 별개의 제어유니트(2.1)에 연결되는 것이 바람직하다. 정상상태에서, 제2 유니트와 연결된 상기 제어유니트는 이 솔레노이드에 관하여 진단 모드로 작동하도록 배치된다. 제1 솔레노이드가 핀의 이동, 즉 분사작용의 시작을 일으킬 때, 이는 제2 솔레노이드의 회로에 탐지될 수 있으며, 이는 진단 모드에 있는 제2 제어유니트에 의하여 탐지된다.

각 제어유니트는, 상기 연결라인(6)과 제어유니트의 다른 모듈들과의 연결을 제어하는 커뮤니케이션 모듈(2.2)을 포함한다. 상기 커뮤니케이션 모듈(2.2) 외에 상기 제어유니트는 적어도 제어모듈(2.3)과 진단모듈(2.4)을 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 커뮤니케이션 모듈(2.2)은 상기 인젝터노즐의 솔레노이드(5.1,5.2) 중 어느 것이 분사작용을 발생시키도록 하고 어느 것이 진단에 사용되는지에 관한 정보를 가지고 있다. 상기 커뮤니케이션 모듈(2.2)은, 각 연결라인(6)과 제어 또는 진단모듈에 대한 커뮤니케이션 연결을 성사시키기 위하여 이 데이터를 사용한다. 따라서, 실제로, 상기 제2 솔레노이드(5.2)는 상기 커뮤니케이션 모듈(2.2)을 통하여 인젝터노즐의 작동에 대한 정보를 제어유니트의 진단모듈(2.4)에 제공하고 그것에 의하여 제어된다. 상기 진단모듈(2.4)이 인젝터노즐의 핀(5.3)이 움직이지 않는 것, 즉 제1 솔레노이드의 작동에 문제를 일으키는 어떤 이유가 있다는 것을 감지할 때, 이 데이터에 기초하여 상기 인젝터노즐의 제2 솔레노이드(5.2)가 분사작용을 일으키기 위하여 사용되도록 하는 작동이 실행된다. 이러한 작동에 있어서, 상기 제2 솔레노이드(5.2)와 연결된 제어유니트(2.1)의 커뮤니케이션 모듈(2.2)은 진단모듈(2.4) 대신에 제어모듈(2.3)에 연결되도록 하며, 이에 따라 상기 제어모듈 (2.3)은 분사작용을 일으키기 위하여 상기 제2 솔레노이드(2.4)를 사용한다. 제1 솔레노이드의 작동 불능을 초래하는 고장이 상기 제어유니트의 제어모듈에 발생한다 하더라도, 상기 엔진은 오작동 없이 계속 가동되며, 이는 솔레노이드의 쌍 (5.1,5.2)이 서로 다른 별개의 제어유니트에 연결되어 있기 때문이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 청구범위의 기술적사상의 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims

그 분사작용이 하나의 솔레노이드(5.1)에 의하여 제어될 수 있는 적어도 두 개의 연료 인젝터노즐(4)과, 상기 분사작용을 제어하는 솔레노이드(5.1)를 제어하도록 배치된 적어도 두 개의 제어유니트(2.1)를 포함하여 구성되는 것으로서,

각 인젝터노즐은 제1 및 제2 솔레노이드(5.1,5.2)를 구비하며, 상기 제1 및 제2 솔레노이드는 별개의 제어유니트(2.1)에 연결되는 것을 특징으로 하는 내부연소엔진의 연료분사장치(1)용 제어장치(2).
제1항에 있어서,

상기 솔레노이드와 제어유니트 사이의 제어연결은, 복수의 제1 연결라인 (6.1) 및 제2 연결라인(6.2)이 각 제어유니트에 연결되며, 상기 제1 연결라인은 상기 제1 솔레노이드와 연결되고 제2연결라인은 제2 솔레노이드에 연결되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 내부연소엔진의 연료분사장치(1)용 제어장치(2).
제1항에 있어서, 상기 제어유니트는 커뮤니케이션 모듈(2.2), 제어모듈(2.3) 및 진단모듈(2.4)을 포함하여 구성되며, 상기 커뮤니케이션 모듈(2.2)은 각 연결라인을 제어모듈 또는 진단모듈에 연결하기 위한 커뮤니케이션 연결을 생성하는 것을 특징으로 하는 내부연소엔진의 연료분사장치(1)용 제어장치(2).
제3항에 있어서,

정상상태(normal situation)에서는, 상기 인젝터노즐의 제1 솔레노이드(5.1)는 제1 제어유니트의 제어모듈(2.3)과 연결되어, 상기 제어모듈이 상기 제1 솔레노이드(5.1)의 작동을 제어하고, 상기 제2 솔레노이드(5.2)는 제2 제어유니트의 진단모듈(2.4)에 연결되어, 상기 진단모듈이 상기 제2 솔레노이드의 작동을 분석하고 이에 따라 상기 인젝터노즐의 작동이 분석되는 것을 특징으로 하는 내부연소엔진의 연료분사장치(1)용 제어장치(2).
그 분사작용이 하나의 솔레노이드(5.1)에 의하여 제어될 수 있는 적어도 두 개의 연료 인젝터노즐(4)과, 상기 분사작용을 제어하는 솔레노이드(5.1,5.2)를 제어하기 위하여 배치된 적어도 두 개의 제어유니트(2.1)를 포함하여 구성되는 내부연소엔진의 연료분사시스템의 작동제어방법에 있어서,

각 인젝터노즐(4)의 작동을 위하여 제1 및 제2 솔레노이드(5.1,5.2)가 사용되고, 별개의 다른 제어유니트(2.1)가 상기 제1 및 제2 솔레노이드(5.1,5.2)의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 내부연소엔진의 연료분사시스템 작동제어방법.
제5항에 있어서,

정상상태에서는, 상기 제1 솔레노이드(5.1)가 인젝터노즐(4)의 작동을 제어하고, 상기 제2 솔레노이드(5.2)는 상기 인젝터노즐의 작동을 모니터하는 것을 특징으로 하는 내부연소엔진의 연료분사시스템 작동제어방법.
제5항에 있어서,

제2 솔레노이드(5.2)가 인젝터노즐(4)의 작동상 오류를 탐지할 때, 상기 제2 솔레노이드(5.2)가 인젝터노즐의 작동을 제어하도록 바뀌는 것을 특징으로 하는 내부연소엔진의 연료분사시스템 작동제어방법.