KR101355540B1 - 내연 기관의 분사 밸브 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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내연 기관의 분사 밸브 제어 장치 및 방법이 제공된다. 내연 기관(11) 내에 연료를 분사하는 분사 밸브에 있어서, 제조 허용 오차 및 노화는 내연 기관(11)의 연소실 내로의 연료 분사에 문제를 일으킬 수 있는데, 특히 작은 연료량으로도, 상대적으로 큰 편차를 잠재적으로 일으킬 수 있다. 상기 양적인 편차를 줄이기 위해서, 본 발명에서는 그것이 동작되는 동안 자동차의 오버런 컷-오프 상태 동안 시험 분사를 행하는 것을 개시한다. 상기 시험 분사는 하나 이상의 개별적인 분사 밸브(1)에서 행해진다. 상기 경우들에서 연료 레일(2)의 입력부가 막히고 선택된 분사 밸브(1)가 소정의 시간 동안 분사될 연료량에 관한 셋포인트 값으로 활성화된다. 시험 분사 전후의 연료 레일(2) 내에서의 압력차를 측정해서, 실제량과 기결정된 셋포인트 값 간의 양적인 차이를 결정할 수 있다. 이것은 보정 계수를 제공하고, 후속 분사 동안 상기 보정 계수로 선택된 분사 밸브(1)에 대한 활성화를 수정할 수 있다.

Description

내연 기관의 분사 밸브 제어 장치 및 방법{METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING AN INJECTION VALVE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연 기관의 분사 밸브 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 첨부된 제1 항 및 제11 항의 제네릭 모델(generic model)에 의하면, 분사 밸브를 제어하는 동안 내연 기관의 연소실 내로 투입되는 연료량의 실제값과 기결정된 셋포인트 값 간의 편차를 보상할 수 있다.
예를 들어 분사 시스템 내의 연료 압력(레일 압력), 여는 시간, 및/또는 분사 니들의 밸브 리프트를 통해서, 분사 밸브를 적절히 가동하면, 내연 기관의 동작 동안 분사되는 연료량을 제어할 수 있음은 이미 알려져 있다. 그런데 실제 분사된 연료량(실제값)은 특히 분사 밸브의 노화와 제조 허용 오차에 의하여 여전히 영향 받는다. 이것은 기결정된 셋포인트 값으로부터의 편차를 야기할 수 있는데, 상기 편차는 특히, 예를 들어 배기 가스 촉매 컨버터를 가열하기 위한 전-분사 또는 후-분사에서 요구되는 바와 같은, 매우 작은 분사량만으로도 상대적으로 크다. 이것은 특히 각 개별적인 분사 밸브마다 상기 편차가 다를 수 있어서 문제가 될 수 있다.
분사되는 연료량의 실제값과 기결정된 셋포인트 값 간의 편차를 보상하기 위한 방법이 이미 제안되어 있는데, 내연 기관의 불균등 구동(uneven running)이 평가되었다. 이 방법은 특히 디젤 모터들로 제로 셋 적응(zero set adaptation)을 하는 데에 사용된다.
또한, 특히 디젤 엔진용의 분사 시스템이 US 2004/0011325 A1에 개시되어 있는데, 연료가 내연 기관의 주분사와 부가적인 보조 분사 모두에서 분사된다. 보조 분사에 해당하는 연료량을 계산하기 위해서 연료 펌프를 먼저 스위치-온하고, 분사 밸브를 활성화시켜 연료 분사를 발생시키고, 안정화 상태(stabilization phase) 후에 연료 레일 내에서의 제1 연료 압력을 측정한다. 그 후 분사 밸브를 비활성화하고, 연료 펌프를 스위치-오프하며 펌프를 다시 스위치-온하기 전에 연료 레일 내에서의 제2 연료 압력을 측정한다. 상기 두 압력값으로부터 그리고, 분사 밸브를 활성화하는 신호와 다른 동작 파라미터들을 고려하여, 제어 유닛은 모드를 결정하고, 그에 따라서 보조 분사에 해당하는 연료량이 결정된다. 상기 시스템을 이용하여 내연 기관의 동작 조건들에 적절하도록 필요 연료량을 정할 수 있다.
또한 DE 197 38 722 A1에 개시된 측정 장치를 분사 밸브 테스트 베드(bed)에 사용하여, 분사율과 분사된 연료량을 측정할 수 있다. 이 방법으로 검사 체적 내에서의 압력 증가가 결정되고, 이로부터 분사된 연료량이 결정된다.
JP 62186034 AA에 개시된 내용은 분사 전후에 측정된 커먼 레일(common rail)에서의 연료 압력에 의한 개별적인 실린더들 간의 분사량 차이들을 보정하는 것과 상기 압력 차이에 근거해 수정된 연료량에 관한 것이다.
그런데 커먼 레일에서의 동작 압력 변동에 연관된 개별적인 분사 압력 저하는 매우 작기 때문에, DE 691 12 355 T2에서는 전체적인 연료 분사량을 보정하기 위해 평가되고 사용되는 것이 오버런 컷-오프(overrun cut-off) 동안, 커먼 레일 내 개별적인 연료 분사 노즐에 의해 발생하는 압력 저하가 아니라, 복수의 연료 분사에 의해 발생하는 압력 저하이다.
US 6,964,261 B2에 개시된 연료 분사기 제어 장치 및 방법에 의하면, 분사될 연료량을 보정할 수 있다. 이 경우 내연 기관이 안정적으로 동작하는 상태(stable operating phase)에서 연료 분사기를 활성화하여, 시험 분사를 행한다. 이 경우 연료 분사기에서의 압력 커브가 기록된다. 내연 기관의 속도 그래프도 감지된다. 이들 값들로부터 보정 계수가 결정되고, 그것으로 분사될 연료량을 적절히 적응(adapt)시킬 수 있다.
복수의 연료 분사들은 한편으로 연료 소비량을 증가시키고, 다른 한편으로는 토크의 예기치 않은 증가라는 위험이 있으며, 이는 승차감에 악영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 목적은 내연 기관의 연료 분사 시스템에서 분사될 연료량의 정확성을 향상시키는 것이다. 이 경우 내연 기관의 적어도 하나의 선택된 분사 밸브에서의 실제 분사되는 연료량이 정확하게 결정될 수 있으며, 그럼으로써 승차감에 악영향을 미치지 않도록 할 수 있다. 상기 목적이 첨부된 청구항 제1 및 제11 항의 특징들에 의해서 달성된다.
본 발명의 분사 밸브를 제어하는 각 장치 및 방법에서, 제1 및 제11 항에 수반되는 제네릭 모델(generic model)에 의해 내연 기관의 연소실로 분사되는 연료량의 실제값과 기결정된 셋포인트 값 간의 편차가 적절하게 적응되는데, 내연 기관의 각 개별적인 분사 밸브에 대하여 분사되는 분사량이 기결정된 셋포인트 값에 상당하거나 적어도 상기 기결정된 셋포인트 값에 매우 근접하게 된다는 장점이 포함된다.
기결정된 셋포인트 값과 실제값 간의 편차는 특히 분사 밸브의 제조상 허용 오차 및/또는 분사 밸브의 사용 기간 동안의 노화와 마모로 인한 결과로서 불가피한 것인데, 본 발명에 의하면 상기 편차가 자동적으로 보상된다. 이런 방법으로 자동차의 또는 내연 기관의 가동 수명 동안 양호한 최적(equally good optimum) 연료 분사가 달성되는데, 그것은 연료 분사에 관한 최소한의 것이고, 바람직한 방출값(emission value)들이 얻어지고 내연 기관의 최적 효율이 얻어진다. 상기 경우들에서 가능한 편차들이 자동적으로 보상되므로 각 분사 밸브에 대하여 그것의 전체 수명 동안 특히 우수한 정확도로 최소 연료량이 분사되는 잇점이 있다. 또한 촉매 컨버터의 효율이 향상되는 다른 잇점이 있는데, 이는 그것의 후분사 동안 그 동작 온도를 유지하므로 필요로 하는 연료량이 매우 정확하게 측정될 수 있기 때문이다. 본 발명의 다른 태양(aspect)에 의하면 또한 배기 가스 촉매 컨버터의 워밍업 시간을 효과적으로 단축시켜, 방출값들에 대한 법정 제한들을 안전하게 지킬 수 있다.
종속항들에서 상세화된 수단들은 제1 항에서 특정된 방법의 이로운 개선들(developments and improvements)을 제공한다. 연료 레일의 안정 상태를 설정하기 위한 단순한 옵션은 연료 레일에 연결된 분사 밸브들을 비활성화하고 연료 레일을 입력부 상에서 닫음으로써 얻어진다.
연료 레일의 안정 상태를 설정하기 위한 대안적인 옵션은 연료 레일이 고압 연료 펌프에 의한 소정의 누출 흐름(defined leakage flow)을 공급받는다는 사실에 기초한다. 이 경우 누출 흐름이 일정하게 유지되어 연료 레일 내에 포함된 연료의 압력이 매우 쉽게 측정될 수 있다
부가적으로, 셋포인트 값과 실제값 간의 산출된 차이값에 대한 제한값이 특정되는 잇점이 있다. 이 제한값은 제조 허용 오차 및/또는 노화 발생이 없는 이상적인 분사 밸브에 대해 바람직하게 정의된다. 단지 기결정된 제한값을 초과할 때 보정 계수가 결정되며, 그것은 이후 분사 밸브의 부가적인 제어를 적절히 적응시키기 위해 사용된다. 제한값을 기결정하여 얻어지는 다른 결과는 그것들이 측정치(measurements)에 의존할 수 있기 때문에, 셋포인트 값과 실제값 간의 최소 편차들이 밸브 액티베이션에서의 변화를 초래하지 않는다는 것이다.
본 발명에서, 각 분사 밸브에 대하여 개별적으로 연료 분사량을 최적화하기 위해, 내연 기관의 모든 실린더들에 대하여 또는 분사 시스템의 모든 이용가능한 분사 밸브들에 대하여 개별적이고 연속적으로 보정 계수가 적용될 수 있다. 개별적인 분사 밸브들을 개별적으로 적절하게 조정하면, 내연 기관에서의 연료 소비를 최적으로 또한 영구적으로 제어할 수 있다.
본 발명에서, 시험 분사에는 단지 소량의 연료가 필요할 뿐이므로, 내연 기관의 압축 상태 동안 시험 분사가 행해질 수 있다. 시험 분사는 특히 오버런 모드에서 행해져서, 내연 기관의 불균등 구동에 어떤 부정적인 영향을 미치지 않는다.
대안적으로 시험 분사는 내연 기관의 팽창 상태 동안 수행될 수 있다. 이 경우 시험 분사는 마찬가지로 내연 기관의 불균등 구동에 어떤 부정적인 영향을 미치지 않을 뿐만 아니라 더구나 오버런 모드에도 불리한 영향을 미치지 아니한다.
본 발명에서, 시험 분사에서 분사될 연료량이 매우 작을 수 있다. 연료량은 예를 들어 전-분사 또는 후-분사의 그것 또는 촉매 컨버터에서의 워밍업 분사의 그것에 상당할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예가 도면에서 보여지고 상세한 설명에서 보다 구체화될 것이다.
도 1은 블록도로 도시된 본 발명에 따른 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 압력 커브를 나타내는 다이어그램이다.
도 3은 순서도를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 다이어그램이고, 상기 장치에 의해 내연 기관 내에 연료를 분사하는 동안 기결정된 셋포인트 값과 실제값 간의 편차를 보상할 수 있다. 도 1에 도시된 장치(10)는 예를 들어 커먼-레일 분사 시스템으로 구체화된 분사 시스템을 나타낸다. 분사 시스템의 주요 구성 요소는 고압 라인들을 통해 상응하는 분사 밸브(1)에 연결된 연료 레일(2)이다. 분사 밸브들(1)은 내연 기관(11) 내의 실린더 헤드 내에 설치되어, 내연 기관(1)의 개별적인 실린더 내에 적절한 양의 연료를 투입하도록 할 수 있다. 도 1에는 6개의 분사 밸브(1)가 내연 기관(11)에 설치되어 있다. 하나의 분사 밸브(1)가 내연 기관(11)의 각 실린더에 제공된다는 규칙에 따르면, 6기통 엔진에 대하여 6개의 분사 밸브(1)가 필요하다. 각 분사 밸브(1)는 예를 들어 압전 작동기(piezoelectric actuator)로 구현되어, 매우 짧고 빠른 분사 펄스들(short and rapid injection pulses)을 제어할 수 있으며, 특히, 다중 분사(multiple injection)에 필요로 될 수 있다. 분사 밸브들(1)은 내연 기관(1)의 동작 조건들의 함수로서, 상응하도록 구현된 엔진 관리 장치(도 1에는 미도시)에 의해 활성화될 수 있다.
연료 레일은 연료로 채워진 고압 라인을 통해 고압 펌프(4)에 유압식으로(hydraulically) 연결된다. 연료의 흐름 방향을 화살표로 도시하였다. 고압 펌프(4)는 예를 들어 체적 흐름(volume flow) 제어 밸브를 사용하여 멀티-피스톤 펌프 또는 싱글-피스톤 펌프로서 구체화된다. 소정의 누출 흐름은 연료 레일(2)에 고압에서 연료를 제공하는 체적 흐름 제어 밸브에 의해 설정될 수 있다. 고압 펌프(4)의 입력부는 해당(corresponding) 라인들을 매개로 연료 탱크(9)에 연결된다. 연료 탱크(9)는 디젤유 또는 가솔린으로 채워진다. 저압 펌프(8)는 고압 펌프(4)에 연결선(connecting line)으로 스위치된다. 저압 펌프(8)는 그 출력부가 과잉의 연료가 다른 연료 라인을 매개로 연료 탱크(9) 내로 회수될 수 있는 압력 조절기(7)에 연결된다.
고압 펌프(4)의 입력부에는 PWM 밸브(6)가 더 연결되는데, 그것은 연료 흐름을 조절할 수 있다. PWM 밸브(6)는 예를 들어 펄스폭 변조 방법에 따라서 제어 유닛(3)에 의해서 제어될 수 있다. 제어 유닛(3)은 소정의(corresponding) 프로그램에 의해 조절될 수 있는 처리부를 포함할 수 있다. 제어 유닛(3)은 또한 연료 레일(2)에 맞추어지고(fitted) 연료 레일(2) 내의 연료 압력을 측정하는 압력 센서(5)에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 연료 온도를 측정하고, 측정치를 제어 유닛(3)에 전송하는 온도 센서가 연료 레일(2)에 설치될 수 있다.
덧붙여 PWM 밸브(6)는 제어 유닛(3)에 의해 닫힐 수 있어, 연료 레일(2)이 폐쇄되거나(closed off) 이와 달리 기결정된 누출 흐름으로 연료가 제공될 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 장치의 기능이 이하의 도면들을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
본 발명의 일 태양에서, 적어도 하나, 바람직하게는 각 개별적인 분사 밸브(1)에 대하여 분사 밸브(1)의 액티베이션을 적절히 적응시키는 보정값이 결정되어서, 가능한 근사하게 연료량 분사에 대한 셋포인트 값이 기결정될 수 있다. 분사될 연료량에 대한 상기 기결정된 셋포인트 값은 예를 들어, 다수의 엔진 파라미터들의 함수로서, 엔진 관리 장치에 의해 산출되거나 결정될 수 있다. 예를 들어 속도, 온도, 가스 페달 설정, 선택된 기어 등이 고려될 수 있다. 엔진 관리 장치는 이전에 저장된 데이터베이스 또는 테이블로부터, 입력받은 파라미터 데이터를 고려하여, 필요로 하는 연료 분사에 대하여 하나 이상의 값들을 추출한다. 이를 위해 분사 밸브들(1)이 하나 이상의 적절한 제어 펄스들로 활성화될 수 있고, 분사될 연료량에 대하여 기결정된 셋포인트 값이 얻어질 수 있다.
그런데 실제로는 실제 분사된 연료량(실제값)이 기결정된 셋포인트 값로부터 어느 정도 심하게 벗어나는 것으로 보인다. 이 현상의 이유는 예를 들어 분사 밸브 의 제조 공정에서 나타나는 제조 허용 오차이며 완전히 피할 수는 없는 것이다. 분사 밸브의 가용 수명에 걸쳐 분사 거동에 변화를 초래할 수 있는 마모 또는 노화가 다른 원인이 될 수 있다. 실제 분사된 연료량의 기결정된 셋포인트 값으로부터의 편차를 보상하기 위해서, 셋포인트 값와 실제값 간의 편차가 실제로 얼마나 큰지 결정하기 위하여 초기에 시험 분사를 사용하는 것이 제안된다. 시험 분사는 바람직하게는 각 개별 분사 밸브 또는 내연 기관(11)의 각 실린더에 대하여 개별적으로 행해진다.
도 2는 다른 압력 커브들을 나타내는 다이어그램이며, 전술한 문제를 보다 상세하게 설명하기 위해 사용될 것이다. 도 2에서 Y축 상에 연료 레일(2)에서의 연료 압력(P)이 나타난다. X-축 상에는 연속적인 테스트 시간이 도시되어 있다.
연료 레일 내의 레일 압력이 클 때 누출이 발생하지 않는다면, 이상적인 조건들이 얻어질 수 있다. 여기서 연료 레일의 입력부가 닫혀 있다고 가정된다. 또한 모든 분사 밸브들이 닫혀 있어서, 연료의 유입이나 회수가 없다. 이 경우 연료 레일에서의 연료 압력(PA)은 일정하다. 이 상태를 다이어그램에서 수평하게 진행하는 A로 표기된 점선으로 표현하였다. 예를 들어 압력값 PA가 시간 t1에서 측정된다.
그런데 실제로는 피할 수 없는 누출 때문에, 연료 레일(2) 내에서의 압력 저하가 존재해서, 레일 압력(연료 압력) P가 시간의 경과와 함께 줄어든다. 이에 대한 압력 특성이 곡선 B로 도시되어 있다. 예를 들어 압력값(PB)가 시간 t1에서 얻어지는데 이는 압력값 PA보다 작다.
곡선 C에서 연료 레일이 채워지고 입력부가 닫히는 시작점에서의 압력은 초기 압력 PA이다. 테스트 상태에서 모델 계산(calculation)을 사용하여, 시험 분사로 개별적인 분사 밸브의 시뮬레이트된 활성화가 이제 행해지는데, 특정한 시간 동안 내연 기관의 연소실 내로 기결정된 연료량이 셋포인트값으로 분사된다. 연료의 계속적인 회수(ongoing withdrawal)는 연료 레일 내에서 곡선 C로 도시한 압력 특성을 야기한다. 곡선 C는 또한 누출에 의한 압력 저하의 경우가 감안되어 있다. 모든 다른 분사 밸브들은 닫혀 있다고 또한 가정된다. 소정의 상태(status)에 도달할 때, 예를 들어 시간 t1에서, 모델링된 연료 압력이 도출되고, 이것은 제1 압력값(PC)로 저장된다. 연료 레일 내가 소정의 안정 상태에 도달할 때, 제1 압력값(PC)이 이렇게 기결정된 셋포인트 값에 상당하게 된다.
곡선 D는 소정의 제조 허용 오차를 가지도록 제조되었거나 및/또는 노화 및 마모로 인한 분사 특성 변화를 보이는 실제 분사 밸브가 사용된 경우를 나타낸다. 곡선 D는 분사된 연료량에 대한 실제값(또한 누출이 고려된)에 해당한다. 곡선 C에 보여진 것보다 더 작은 연료 압력 P가 연료 레일 내에서 얻어진다. 시간 t1에서 연료 압력은 압력값(PD)이 된다. 이것은 연료 레일 내에서 더 큰 연료 유출이 있음을 의미하며, 이렇게 실제값은 곡선 C의 기결정된 셋포인트 값(PC)보다 크다. 이렇게 분사 밸브는 내연 기관 내로 더 많은 연료량을 분사하고, 그 결과 기결정된 필요량을 초과하게 된다. 이어서, 후속 분사 동안, 분사 밸브가 더 적은 연료를 분사하는 방식으로, 결정된 보정 계수로 선택된 분사 밸브가 활성화되어서, 셋포인트 값에 의해 기결정된 연료량에 도달하거나 또는 적어도 그것에 매우 근접한 연료량에 도달한다.
본 발명에서, 기결정된 요구치로부터의 실제 분사된 연료량(실제값)의 편차가 보상될 수 있는데, 그것은 두 곡선들 C와 D의 압력차(PD - PC)로부터 결정된다. 이렇게 본 발명에 따른 보정 계수가 결정되고, 그것으로 관련되는 분사 밸브의 분사 시간을 줄이거나, 분사 밸브의 분사기 니들의 열림 폭(opening width)을 줄이거나, 및/또는 연료 레일 내에서의 압력 저하에 의해서 전술한 예에서의 소정의 분사 밸브에 대한 활성화가 적절하게 적응된다.
이와 달리, 실제값이 셋포인트 값보다 작다면, 소정의 음의 보정 계수가 얻어진다. 이것은 분사 시간을 늘리거나, 분사기 니들의 열림 폭을 늘리거나, 및/또는 레일 압력을 증가시키는 방식으로, 분사 밸브를 활성화하는 것이 변형되었음을 의미한다. 이 경우 보정 계수는 예를 들어 퍼센트나 상수로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 셋포인트 값과 실제값 간의 최소한의 편차가 있을 수 있는데, 그것은 예를 들어 더 큰 분사량으로 적절하지 않거나 압력을 측정하는 동안 측정 허용 오차에 의해 야기될 수 있고, 보상되지 않는다. 최소한의 편차에 대한 제한값이 미리 결정될 수 있고, 그 결과 기결정된 제한값을 초과하는 경우의 분사량에 대해서만 보상이 행해질 수 있다.
이하 분사 밸브의 액티베이션을 보상하는 알고리듬을 설명한다. 자동차의 오버런 컷-오프 상태 동안 테스트 상태가 개시되고, 시험 분사가 행해진다. 오버런 컷-오프 상태가 감지되면, 연료 레일 내의 테스트 상태에서 소정의 상태(defined status)가 설정된다. 예를 들어 연료 레일은 PWM 밸브(6)에 의해 닫혀서, 더 이상의 연료가 공급되지 않을 수 있다.
이와 달리 본 발명에서 체적 흐름 제어 밸브를 가지는 고압 펌프를 사용하여 연료 레일 내의 소정의 누출 흐름을 구현할 수 있다. 체적 흐름은 예를 들어 WO 2004/104397A1에 개시된 방법을 이용하여 측정될 수 있다.
연료 레일 내에 안정 상태가 도달된 후, 개별적인 분사 밸브가 소정의 시간 동안 활성화되어 기결정된 연료량(셋포인트 값)을 분사한다. 활성화된 분사 밸브의 지속적인 연료 회수(withdrawal)는 연료 레일 내의 압력 저하를 야기한다. 그런데 체적 제어 밸브를 가진 고압 펌프를 사용하여 느린 압력 증가가 또한 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 수학적으로 다음의 알고리듬으로 설명될 수 있다. 연료 레일로부터 회수된 연료량 Qrail은 분사된 연료량(qinjector)과 가능한 누출 성분(qleakage)에 의해 결정될 수 있다. 분사된 연료량은 쓰루플로우 어마운트 세트(throughflow amount set)(예를 들어 기결정된 셋포인트 값) qinjector nominal과 상기 명목상 쓰루플로우 어마운트로부터의 가능한 편차(qinjector deviation)로부터 다시 명목상으로 결정될 수 있고, 그 결과 다음과 같은 수학식이 도출된다.
Qrail = qinjector nominal + qinjector deviation + qleakage (1)
누출 성분은 연료가 공급되지도 회수되지도 않는 상태에서 연료 레일 내에서의 압력 저하에 의해 결정될 수 있다. 이미 알려진 부피와 압력 간의 관계로부터 회수된 연료량 Qrail 은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Qrail = Vrail / K * ΔP (2)
Vrail 은 연료 레일 내의 연료 체적이다. 이것은 시스템 파라미터이다. K는 체적 팽창 계수이고, 즉 연료 물성치이며, 연료 온도에 의존하며 테스트 기간(duration)이 길면가변적인 값으로 간주될 수 있다. ΔP는 소정의 테스트 기간 후에 측정된 압력 저하이다.
그러면 수학식 (1) 및 (2)에 의하여 다음 식이 얻어진다.
Qinjector deviation = Vrail / K * ΔP - qinjector nominal - qleakage (3)
이런 방식으로 결정된 양 편차 Qinjector deviation 는 보상 또는 보정하려는 분사 밸브의 후속 분사 동안의 활성화에 고려될 수 있다.
본 발명에서, 분사량과 기결정된 셋포인트 량 사이의 편차를 보상하기 위하여, 각 분사 밸브 또는 각 실린더 각각에 대하여, 차례로, 각 분사 밸브 및/또는 각 실린더에 전술한 알고리듬을 적용할 수 있다. 이것은 상기 방법을 매우 간단하고 이로운 방식으로 개별적인 제조 허용 오차 및/또는 개별적인 분사 밸브들의 노화에 대하여 적응되도록 한다.
본 발명에서 다른 중요한 점은 시험 분사가 오버런 컷-오프 상태에서 행해져 서, 시험 분사가 엔진의 구동이나 승차감에 어떤 잠재적인 악영향을 일으키지 않는다는 것이다. 본 발명의 다른 실시예에서는 시험 분사가 내연 기관의 압축 상태 또는 팽창 상태 동안 행해질 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 도 3에 도시된 순서도를 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 단계 20에서 소정의 메모리 재설정과 함께 프로그램이 시작된다. 단계 21에서 오버런 컷-오프 동작 상태에 도달했는지 여부를 판단한다. 그러하지 아니한 경우, 프로그램은 단계 20으로 되돌려진다. 그러한 경우 즉, 오버런 컷-오프가 감지되었다면, 단계 22에서 연료 레일의 소정의 안정 상태(defined, stable status)가 설정된다. 이것은 예를 들어 연료 레일에의 연료 공급을 중단함으로써 행해질 수 있다. 또한 분사 밸브들은 비활성화 상태에 있게 된다. 단계 23에서 안정 상태가 이뤄지자마자, 프로그램이 테스트 상태로 시작된다. 단계 24에서 연료 레일 내의 제1 연료 측정을 행한다. 제1 연료값은 바람직하게 버퍼링된다. 단계 25에서 개별적인 분사 밸브, 예를 들어 제1 분사 밸브가 선택된다. 단계 26에서 제1 분사 밸브가 테스트 펄스로 활성화되고 반면 나머지 모든 분사 밸브들은 비활성화 상태로 유지된다. 셋포인트 값으로 기결정된 연료량이 내연 기관의 소정의(corresponding) 실린더에 분사될 수 있도록, 테스트 펄스가 정해진다. 연료량은 바람직하게는 매우 작고 예를 들어 촉매 컨버터에 대한 열 주입(heating injection) 또는 다중 분사(multiple injection)에서의 전-분사 또는 후-분사의 그것에 상당할 수 있다.
연료 분사는 연료 레일로부터의 연료 회수를 야기할 수 있으므로, 이제 제2 압력 측정이 행해지고 제2 압력값이 버퍼될 수 있다(단계 27). 단계 28에서 실제 분사된 연료량 또는 연료량의 실제값이 계산된다. 단계 29에서 기결정된 셋포인트 값과 실제값의 차이가 산출된다. 상기 편차는 보정값을 생성하고 그것으로 제1 분사 밸브의 액티베이션이 다음 분사들에 대하여 상응하도록(correspondingly) 적절하게 적응된다. 제1 인젝터에 대한 상기 보정값이 단계 30에서 저장되어서, 다음 분사들이 자동적으로 수정된다. 이제 프로그램은 다시 단계 25로 되돌려지고, 다음 개별적인 분사 밸브의 선택과 함께 테스트 상태가 시작된다.
본 발명에서 사이클 간격마다(at cyclic intervals) 각 개별 분사 밸브들에 대하여 테스트 상태로 프로그램이 반복되어, 단기 효과들(short-term effects)과 장기 효과들(long-term effects)이 모두 자동적으로 수정될 수 있다.

Claims (12)

  1. 내연 기관(11)의 연소실 내로 분사되는 연료량의 실제값과 기결정된 셋포인트 값 간의 편차가 보상되는, 내연 기관의 분사 밸브(1)의 제어 방법으로서,
    자동차의 동작 동안 분사 시스템(10)의 복수의 분사 밸브들(1)에 의해 상기 내연 기관(11) 내로 연료가 분사되고, 분사되는 연료량의 실제값과 기결정된 셋포인트값 간의 편차가 상기 분사 시스템(10)의 연료 레일(2) 내 압력 저하를 감지하는 것에 의해서 결정되되,
    - 오버런 컷-오프 상태(overrun cut-off phase) 동안, 상기 연료 레일(2) 내에 소정의 안정 상태(stable status)가 초기 설정되는, 테스트 상태가 개시되고,
    - 상기 안정 상태에 도달한 후에, 제1 압력 측정에 의해 상기 연료 레일(2) 내 제1 압력값이 결정되고,
    - 상기 제1 압력 측정에 기초하여 누출 흐름 값(leakage flow value)이 결정되고,
    - 상기 기결정된 셋포인트값으로 시뮬레이트된 시험 분사로부터 결과되는 모델링된 압력값을 계산하기 위한 모델을 사용하여, 상기 결정된 누출 흐름 값이 고려되어 있는 상기 모델링된 압력값을 계산하고,
    - 후속하여, 상기 기결정된 셋포인트값으로 시험 분사를 하기 위해 활성화되는, 하나 이상의 분사 밸브(1)가 선택되고,
    - 상기 시험 분사 후에 상기 연료 레일(2) 내 제2 압력 측정에 의해 제2 압력값이 결정되고,
    - 계산된 상기 모델링된 압력값 및 결정된 상기 제2 압력값 간의 차이값이 산출되고,
    - 계산된 상기 모델링된 압력값 및 결정된 상기 제2 압력값 간의 상기 산출된 차이값으로부터 보정 계수가 결정되는 상기 보정 계수에 의해서 상기 선택된 분사 밸브(1)의 활성화가 보정됨 것을 특징으로 하는
    내연 기관의 분사 밸브의 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 안정 상태를 설정하기 위해, 모든 분사 밸브들(1)을 비활성화하고, 상기 연료 레일(2)의 입력부(input side)가 닫히는 것을 특징으로 하는
    내연 기관의 분사 밸브의 제어 방법.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 산출된 차이값에 대하여 제한값이 기결정되고,
    상기 기결정된 제한값이 초과되면, 상기 보정 계수가 결정되는 것을 특징으로 하는
    내연 기관의 분사 밸브의 제어 방법.
  5. 제1 항, 제2 항 및 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차이값 또는 상기 보정 계수는 각각, 각각의 분사 밸브(1)에 대하여 개별적으로 결정되는 것을 특징으로 하는
    내연 기관의 분사 밸브의 제어 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 보정 계수는 상기 내연 기관(11)의 각각의 실린더에 대하여 결정되는 것을 특징으로 하는
    내연 기관의 분사 밸브의 제어 방법.
  7. 제1 항, 제2 항 및 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시험 분사는 압축 상태 동안 행해지는 것을 특징으로 하는
    내연 기관의 분사 밸브의 제어 방법.
  8. 제1 항, 제2 항 및 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시험 분사는 팽창 상태 동안 행해지는 것을 특징으로 하는
    내연 기관의 분사 밸브의 제어 방법.
  9. 제1 항, 제2 항 및 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시험 분사 동안 분사될 연료량은 전-분사의 연료량, 후-분사의 연료량, 및 촉매 컨버터에 대한 열 주입의 연료량 중 하나 이상에 상당하는 것을 특징으로 하는
    내연 기관의 분사 밸브의 제어 방법.
  10. 제1 항, 제2 항 및 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분사되는 연료량을 보상하는 것은 디젤 또는 가솔린 엔진에서 행해지는 것을 특징으로 하는
    내연 기관의 분사 밸브의 제어 방법.
  11. 연료 레일(2), 상기 연료 레일(2)에 설치되어 연료 압력을 측정하는 압력 센서(5), 그리고 제어 유닛(3)을 포함하는, 내연 기관(11)용 분사 시스템(10)의 분사 밸브의 제어 장치로서,
    상기 제어 유닛(3)은:
    - 오버런 컷-오프 상태 동안, 상기 연료 레일(2) 내에 소정의 안정 상태가 초기 설정되는, 테스트 상태를 개시하고,
    - 상기 안정 상태에 도달한 후에, 제1 압력 측정에 의해 상기 연료 레일(2) 내 제1 압력값을 결정하고,
    - 상기 제1 압력 측정에 기초하여 누출 흐름 값을 결정하고,
    - 기결정된 셋포인트값으로 시뮬레이트된 시험 분사로부터 결과되는 모델링된 압력값을 계산하기 위한 모델을 사용하여, 상기 결정된 누출 흐름 값이 고려되어 있는 상기 모델링된 압력값을 계산하고,
    - 후속하여, 상기 기결정된 셋포인트값으로 시험 분사를 하기 위해 활성화되는, 하나 이상의 분사 밸브(1)를 선택하고,
    - 상기 시험 분사 후에 상기 연료 레일(2) 내 제2 압력 측정에 의해 제2 압력값을 결정하고,
    - 계산된 상기 모델링된 압력값 및 결정된 상기 제2 압력값 간의 차이값을 산출하고,
    - 계산된 상기 모델링된 압력값 및 결정된 상기 제2 압력값 간의 상기 산출된 차이값으로부터 보정 계수를 결정하는, ―상기 보정 계수에 의해서 상기 선택된 분사 밸브(1)의 활성화가 보정됨― 것을 특징으로 하는
    내연 기관용 분사 시스템의 분사 밸브의 제어 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 디젤 또는 가솔린 엔진용 커먼 레일 분사 시스템에 사용되는 것을 특징으로 하는
    내연 기관용 분사 시스템의 분사 밸브의 제어 장치.
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