KR101778875B1 - 내연 엔진에 연료를 분사하는 방법 및 디바이스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 분사 시스템 및 분사 시스템을 제어하는 방법으로서, 상기 분사 시스템은 내연 엔진(3)으로 연료를 분사하는 적어도 하나의 분사 밸브(2)를 포함하고, 상기 분사 밸브(2)의 폐쇄소자(6)는 순환하는 분사 사이클에서 상기 폐쇄 소자가 실제 개방 시간(OPP2)에서 상부 정지부(9)에 충돌하고/하거나 실제 폐쇄 시간(OPP4)에서 폐쇄 위치(8)에 충돌하여 상기 분사 밸브(2)의 센서 소자(7)의 특성 신호를 트리거하는 방식으로 이동되고, 여기서 시간에 따른 센서 소자(7)의 신호 과정이 검출되고 상기 분사 시스템의 검색 시간 기간(F, F1, F2)에 포함된 신호 과정의 일부가 조사되고, 상기 특성 신호가 시간에 따른 신호 과정의 상기 일부에서 검출되지 않는 경우, 후속 분사 사이클에서 검색 방법이 수행되는, 분사 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 내연 엔진에 연료를 분사하는 적어도 하나의 분사 밸브를 구비하는 분사 시스템을 위한 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 대응 청구항의 전제부에 따른 대응하는 분사 시스템에 관한 것이다.
이런 유형의 제어 방법은, 순환하는 분사 사이클(recurring injection cycle)에서 분사 시스템의 적어도 하나의 분사 밸브를 작동시킬 때, 각 분사 사이클에서 분사율(injection rate)의 시간에 따른 이전에 결정된 프로파일(previously determined profile)에 가능한 한 정밀하게 가압된 연료를 내연 엔진으로 분사하는 방식으로 분사 밸브를 개방하고 나서 다시 폐쇄하는 방식으로 분사 밸브를 작동시킨다.
분사율의 시간에 따른 실제 프로파일과 이에 따라 또한 각각 실제로 분사된 연료량은 특히 분사 밸브의 실제 개방 시간과 폐쇄 시간에 의존하기 때문에, 일반 유형의 제어 방법 및/또는 일반 유형의 분사 시스템에서 분사 밸브의 개방 시간 및/또는 폐쇄 시간은 센서 소자에 의해 측정되고 나서, 이후 후속 분사 사이클에서 분사 밸브의 작동 시 이 측정된 개방 시간 및/또는 측정된 폐쇄 시간을 고려하여, 분사 방법에서 하나 이상의 제어 변수의 제어 에러를 모니터링하고/하거나 감소시킨다. 예를 들어, 개방 시간과 또한 폐쇄 시간은 제어 방법의 제어 변수일 수 있다. 설정점 개방 시간 및/또는 설정점 폐쇄 시간은 일반적으로 순간적으로 요구된 분사량의 함수로서 그리고/또는 분사율의 시간에 따른 순간적으로 요구된 프로파일의 함수로서 결정된다.
종종 인젝터라고도 지칭되는 분사 밸브는, 예를 들어, 노즐 니들(nozzle needle)로 구성될 수 있는 폐쇄 소자와, 이 폐쇄 소자를 폐쇄된 위치와 상부 정지부(upper stop) 사이에 이동시킬 수 있는 작동체를 포함한다. 폐쇄 소자가 폐쇄된 위치에 있는 경우, 인젝터는 폐쇄되고 연료 분사는 일어나지 않는다. 폐쇄된 위치에서, 폐쇄 소자는 일반적으로 분사 밸브의 하부 정지부(lower stop)에 안착되고 분사 밸브의 모든 분사 개구를 폐쇄한다. 인젝터를 개방하기 위하여, 폐쇄 소자는 작동체에 의해 폐쇄된 위치로부터 상승되어, 그 결과 이런 방식으로 하나의 분사 개구, 하나를 초과하는 분사 개구, 또는 각 분사 개구가 개방되고, 연료 분사가 개방된 분사 개구를 통해 일어난다. 폐쇄 소자는, 폐쇄된 위치 또는 하부 정지부에 대해 폐쇄 소자의 최대 행정 높이를 한정하는 지정된 상부 정지부에까지 최대로 상승될 수 있다. 이하의 본문에서, 개방 시간은 폐쇄 소자가 (최대 니들 행정에 도달하는) 상부 정지부와 충돌하는 시간으로 이해되고, 폐쇄 시간은, 폐쇄 소자가 폐쇄된 위치에, 다시 말해, 하부 정지부에 충돌하는 시간으로 이해된다. 분사 사이클의 추가적인 특성 시간은 폐쇄 소자가 폐쇄된 위치를 떠나는 시간과, 폐쇄 소자가 상부 정지부를 떠나는 시간이다. (최대 행정 높이가 주어진 경우 폐쇄 이동이 시작하는 시간). 그 시간 시퀀스에 따라, 이들 시간은 OPP1, OPP2, OPP3 및 OPP4로 표시된다.
개방 시간 및/또는 폐쇄 시간(OPP2 및/또는 OPP4)을 측정하기 위하여, 분사 밸브는, 폐쇄 소자가 폐쇄된 위치에 충돌하거나 또는 상부 정지부에 충돌하는 것에 의해 특성 신호를 트리거하는 센서 소자를 포함한다. 대응하여 센서 소자의 개방 신호 또는 폐쇄 신호로도 언급되는 이 특성 신호를 검출하기 위하여, 센서 소자의 시간에 따른 신호 프로파일이 검출되고 평가된다. 이것은 일반적으로 시간에 따른 신호 프로파일의 버퍼링을 수반한다. 일반적으로, 알려진 분사 시스템 또는 분사 밸브는 이 목적을 위해 데이터 메모리를 구비하지만, 이 데이터 메모리의 메모리 용량은 일반적으로 센서 소자의 출력 신호의 시간에 따른 총 프로파일을 검출하기에는 충분치 않다. 그러나, 이 이유 때문에 또는 다른 이유 때문에, 예를 들어, 후속 데이터 평가를 가속시키고/시키거나 간략화하기 위하여, 센서 소자의 시간에 따른 전체 신호 프로파일은 저장되지 않고, 특성 신호가 존재하는지가 이후 조사되지만, 이 조사는 하나 이상의 미리 한정된 시간 검색 창(time search window)에 포함된 시간에 따른 신호 프로파일의 일부에 대해서만 수행된다. 이 상황에서, 이 검색 창은 주어진 분사 사이클의 예상된 폐쇄 시간 및/또는 예상된 개방 시간을 포함하는 방식으로 선택된다.
그러나, 실제 폐쇄 시간 또는 실제 개방 시간이 주어진 분사 사이클에 대한 각 검색 창에서 연대적으로 외부에 있는 경우, 일반적으로 연관된 특성 신호를 검출하고 개방 시간 또는 폐쇄 시간을 취득하는 것은 가능하지 않다. 특성 신호가 검출되지 않는 것은 이후 본문에서 특성 신호의 상실(loss) 또는 폐쇄 신호 또는 개방 신호의 상실로도 언급되거나 또는 간단히 제어 상실로 언급된다. 이러한 제어 상실은, 예를 들어, 분사 시스템이 이후 긴급 동작 모드에서만 계속 동작될 수 있는 상황을 초래할 수 있다.
그리하여 알려진 제어 방법 및 분사 시스템의 신뢰성과 강인성을 개선시키는데 문제가 발생한다. 특히, 분사 밸브의 개방 시간과 폐쇄 시간의 측정이 개선되어야 한다.
이 문제는 독립 청구항에 따른 제어 방법 및 분사 시스템에 의해 본 발명에 따라 해결된다. 제어 방법 및 분사 시스템의 개선 및 특정 실시예는 종속 청구항에 제시된다.
내연 엔진에 연료를 분사하는 적어도 하나의 분사 밸브를 구비하는 분사 시스템, 특히 여기서 제안된 유형의 분사 시스템을 위한 본 발명에 따른 제어 시스템에서, 상기 분사 밸브의 폐쇄 소자는 순환하는 분사 사이클에서 상기 분사 밸브의 조작된 변수의 실제값(다시 말해, 실제 조작된 값으로 언급됨)의 함수로서 상기 분사 밸브의 작동체에 의해 이동된다. 상기 폐쇄 소자는 실제 개방 시간에 상기 분사 밸브의 상부 정지부에 충돌하고/하거나 실제 폐쇄 시간에 상기 분사 밸브의 폐쇄된 위치에 (하부 정지부에) 충돌한다. 상기 폐쇄 소자가 폐쇄된 위치에 충돌하거나 또는 상부 정지부에 충돌하는 순간에, 특성 신호가 상기 분사 밸브의 센서 소자에 의해 트리거된다.
적어도 하나의 분사 사이클 동안 (및 일반적으로 복수의 분사 사이클 동안 또는 심지어 각 분사 사이클 동안) 센서 소자의 시간에 따른 신호 프로파일이 검출되고 분사 사이클의 시간 검색 창에 포함된 신호 프로파일의 일부가 특성 신호가 존재하는지에 대해 조사된다. 상기 시간 검색 창은, 분사 사이클보다 더 짧으며, 또한 상기 폐쇄 소자가 상기 정지부에 충돌하는 것이 예상된 예상 개방 시간을 포함하고/하거나 상기 폐쇄 소자가 폐쇄된 위치에 충돌하는 것이 예상된 예상 폐쇄 시간을 포함하는 방식으로 선택된다. 아래에 추가적으로 설명된 바와 같이, 서로 연대적으로 분리된 2개의 (또는 그 이상의) 시간 창이 또한 분사 사이클마다 제공될 수 있고, 여기서 하나의 시간 창은, 예를 들어, 예상 개방 시간을 포함하고, 추가적인 시간 창은 예상 폐쇄 시간을 포함한다.
상기 특성 신호가 시간에 따른 신호 프로파일의 지정된 부분에서 검출되는 한, 이 분사 사이클의 실제 개방 시간 및/또는 실제 폐쇄 시간은 특성 신호에 기초하여 취득된다. 하나의 후속 분사 사이클에 대해 분사 밸브의 조작된 변수의 실제값이 이후 일반적으로 제어 에러의 감소를 조건으로 취득된 실제 개방 시간의 함수로서 그리고/또는 취득된 실제 폐쇄 시간의 함수로서 결정된다. "함수로"라는 것은, 예를 들어, " ~을 사용하여", " ~의 평가에 따라", 또는 " ~에 기초하여"를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이 상황에서, 하나의 변수는 일반적으로 다른 변수를 결정하거나 계산하거나 취득하는 기초로서 사용된다.
상기 분사 밸브의 지정된 조작된 변수는, 예를 들어, 상기 작동체의 작동 시간, 상기 작동체의 충전 시작, 상기 작동체의 방전 시작, 상기 작동체의 충전 지속시간, 전류 강도 또는 상기 작동체를 도통시키거나 또는 작동시키는 전압일 수 있다. 그러나, 또한 상기 조작된 변수는 다차원일 수 있는데, 다시 말해, 지정된 조작된 변수들 하나 이상의 조작된 변수에 의해 제공되는 입력을 갖는 작동 벡터에 의해 제공될 수 있다. 제어 벡터의 실제값은 그리하여 그 입력의 실제값인 것으로 이해된다.
예를 들어, 상기 예상 개방 시간은 이전의 분사 사이클의 실제 개방 시간의 함수로서 취득되고/되거나, 상기 예상 폐쇄 시간은 이전의 분사 사이클의 실제 폐쇄 시간의 함수로서 취득될 수 있다. 서두에 설명된 바와 같이, 상기 예상 개방 시간은 설정점 개방 시간이고, 이 개방 시간은 그리하여 제어 변수를 구성하는 것이 가능하다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 예상 폐쇄 시간은 설정점 폐쇄 시간인데, 다시 말해, 이 폐쇄 시간은 제어 변수를 구성하는 것이 가능하다. 이 경우에, 제어 에러를 감소시키기 위하여 제어 변수의 실제값은 실제 개방 시간이 상기 설정점 개방 시간에 가능한 한 정밀하게 대응하고/하거나, 실제 폐쇄 시간이 상기 설정점 폐쇄 시간에 가능한 한 정밀하게 대응하여, 다시 말해, 대응하는 제어 에러를 최소화하도록 선택된다. 이 경우에, 실제 폐쇄 시간과 설정점 폐쇄 시간 사이의 차이, 또는 실제 개방 시간과 설정점 개방 시간 사이의 차이가 제어 방법의 제어 에러로 사용된다. 이것은 후속 분사 사이클의 제어 변수의 실제값이 주어진 분사 사이클과 연관된 제어 에러의 함수로서 정정(corrected)되는 것, 다시 말해, 실제 폐쇄 시간과 설정점 폐쇄 시간(또는 실제 개방 시간과 설정점 개방 시간) 사이의 차이의 함수로서 제어 에러를 감소시키는 방식으로 정정되는 것을 의미한다.
상기 분사 밸브의 작동체는, 예를 들어, 압전 작동체로 구성될 수 있고, 구동부로 압전 소자를 구비할 수 있다. 압전 작동체, 예를 들어, EP 1 760 305 A1에 설명된 것과 같은, 특히 직접 구동되는 압전 작동체는 특히 폐쇄 소자를 정밀하고 지연-없이 이동시키는데 매우 적합하다. 대안적으로, 상기 작동체는 이 목적을 위해, 예를 들어, 자기 코일과 영구 자석을 포함할 수 있는 자기 구동부를 더 구비할 수 있다.
상기 작동체의 구동부, 다시 말해, 예를 들어, 상기 작동체의 압전 소자 또는 자기 구동부는, 바람직하게는 또한 동시에 상기 센서 소자로 사용된다. 압전 소자의 경우에, 시간에 따른 지정된 신호 프로파일은 압전 소자에 탭핑(tapped)된, 예를 들어, 전기적 전류 신호 및/또는 전기적 전압 신호일 수 있다. 대응하여, 자기 구동부의 경우에 코일에서 유도된 전류 및/또는 유도된 전압은 시간에 따른 신호 프로파일로 기능할 수 있고 대응하여 탭핑되고 평가될 수 있다. 또한 예를 들어, 상기 분사 밸브의, 상기 작동체의, 상기 작동체의 구동부의, 및/또는 상기 폐쇄 소자의 순간 상태를 특성화하는 추가적인 (일반적으로 전기적인) 측정 변수의 시간에 따른 프로파일은 센서 소자의 시간에 따른 신호 프로파일을 사용하여 취득되는 것이 가능하다. 예를 들어 압전 소자의 경우에 이들 프로파일은, 예를 들어, 전기적 커패시턴스, 압전 소자에 저장된 정전 에너지의 양, 충전 전류 강도, 방전 전류 강도 또는 압전 소자의 전기적 전압, 또는 이들 측정 변수로부터 취득된 추가적인 변수일 수 있다. 폐쇄 소자가 폐쇄된 위치에 또는 상부 정지부에 충돌할 때, 이 측정 변수에 특성 변동(fluctuation)이 일어나고, 이 특성 변동은 그리하여 상기 각 분사 밸브의 폐쇄 시간 및/또는 개방 시간을 결정하는 특성 신호로 기능할 수 있다.
본 발명에서, 그리하여 지정된 검색 창에 포함된 시간에 따른 신호 프로파일의 지정된 부분의 특성 신호가 주어진 분사 사이클에 대해 검출되지 않는 한, 다시 말해, 제어 상실이 일어난 한, 이후 본문에서 설명된 검색 방법이, 후속 분사 사이클에서 수행되는 것으로 결정된다. 이 검색 방법은 상실된 특성 신호가 하나의 후속 분사 사이클에서 다시 발견되거나(그리하여 제어 방법이 재개되거나) 또는 중지 기준이 충족될 때까지 (그리하여 일반적으로 긴급 실행 프로그램이 실행될 때까지) 수행된다.
제안된 검색 방법의 시작 시에, 조작된 변수의 시작값 또는 이 분사 밸브의 작동 벡터(시작값은 또한 벡터일 수 있음)가 제일 먼저 한정된다. 상기 작동체가 작동되는 조작된 변수의 실제값은 증분값 또는 증분 벡터가 이 시작값에 추가된다는 점에서 이 시작값에 기초하여 검색 방법의 각 후속 분사 사이클에 대해 이후 변화된다. 상기 조작된 변수가 다차원 작동 벡터인 경우에, 일반적으로 이 작동 벡터의 단 하나의 성분이 검색 방법에서 가변되는 반면, 작동체 벡터의 다른 성분의 실제값은 변화되지 않는 것으로 제공된다. 따라서, 상기 증분 벡터는 정밀하게 하나의 무시할 수 없는 엔트리(entry)를 구비한다. 간략화를 위하여 여기서 단일 차원의 경우와 다차원의 경우 사이에서 언어적 구별이 항상 이루어지는 것은 아니다. 그리하여, 조작된 변수로서, 실제값, 시작값, 증분값 등이 언급되는 한, 그 의도는 그리하여 항상 각각 대응하는 벡터 변수, 다시 말해, 대응하여 작동 벡터, 벡터 실제값, 시작 벡터, 증분 벡터 등을 의미하려는 것이다.
검색 방법 동안 각 분사 사이클에 대해, 상기 조작된 변수의 실제값은 이제 이 시작값과, 이 분사 사이클과 정밀하게 연관된 증분값의 합계로 취득된다. 그리하여 지정된 합계는 이 분사 사이클의 고정된 시작값(S시작)과 상기 정밀하게 하나의 증분값(In)으로 형성된다. 그리하여, 정밀하게 하나의 증분값(In)은 검색 방법의 각 분사 사이클과 연관되고, 여기서 지수(n)는 이 검색 방법의 반복자(iterator)의 값이다. 이 반복자는, 예를 들어, 검색 방법의 시작 시에 "0" 또는 "1"에서 시작하는 값(n)이 검색 방법의 각 분사 사이클 후 "1"만큼 증가되는 방식으로 한정될 수 있다. 검색 방법 동안 분사 사이클의 증분값(In)은 그리하여 또한 반복자의 값(n)의 함수의 기능 값으로 한정될 수 있다. 반복자에 의해, 검색 방법을 위한 중지 기준은 또한 반복자의 미리 한정된 최대값의 상한 위반으로 한정(n > nmax)될 수 있다.
제안된 검색 방법에서 검색 방법의 분사 사이클의 증분값(In)은 그 절대적인 값이 검색 방법의 시간에 따른 프로파일에서 단조 증가(increase monotonously)하거나 또는 심지어 엄격히 단조 증가하는 방식으로 한정되는 것으로 결정된다. 상기 증분값의 절대적인 값은 그리하여 반복자의 값(n)이 단조 증가하거나 엄격히 단조 증가하는 함수로 한정될 수 있다.
상기 제안된 검색 방법에 의해 상실된 폐쇄 신호 또는 개방 신호는 다시 매우 신속히 그리고 높은 레벨의 신뢰성으로 발견될 수 있어서, 그리하여 대부분의 경우에 분사 시스템의 긴급 실행 프로그램을 회피할 수 있다. 상기 개방 신호와 폐쇄 신호가 다시 발견된 후, 제어 방법은 유리하게는 검색 방법에서 마지막으로 취득된 제어 변수의 실제값으로 재개되고 계속될 수 있다. 이것은 또한 이후 본문에서 (이전의 제어 상실 후) 제어 방법의 재개라고 언급된다. 이런 방식으로 상기 폐쇄 신호의 상실 후 폐쇄 신호를 다시 한번 검출하거나 또는 상기 개방 신호의 상실 후 개방 신호를 다시 한번 검출하는 것은 또한 특성 신호 또는 폐쇄 신호 또는 개방 신호의 재발견이라고 언급된다.
상기 특성 신호의 상실, 다시 말해, 제어 상실은 일반적으로 상기 각 분사 사이클에서 실제 개방 시간 또는 실제 폐쇄 시간이 예상된 실제 개방 시간 또는 실제 폐쇄 시간으로부터 연대적으로 너무 멀리 있어 이 분사 사이클의 시간 검색 창 또는 창들 외부에 있는 것에 의해 야기된다.
상기 제안된 검색 방법에서 제어 상실의 기술적 원인은 유리하게는 일반적으로 하위 역할(subordinate role)만을 한다. 기술적 원인은, 예를 들어, (동일한 작동이 주어진 경우) 폐쇄 시간이 점점 더 앞으로 가는 방식으로 개방 거동 및/또는 폐쇄 거동을 일반적으로 변화시키는 분사 밸브의 노화 공정(aging process) 또는 마모 공정(wear process)에 있다. 그러나, 그리하여, 예를 들어 결함 있는 분사 밸브를 교체한 후 또는 분사 시스템 또는 내연 엔진이 처음 사용된 경우 최근에 서비스되는 심지어 새로운 분사 밸브라도, 빈번히 그 개방 및 폐쇄 특성이 강한 드리프트 거동(drift behavior)을 나타낸다. 제어 방법의 추가적인 장점은 그리하여 또한 분사 밸브의 기준 거동(reference behavior)에 대해, 특히 그 드리프트 거동에 대해 보다 일반적인 공차 한계(tolerance limit)를 허용한다는 것이다. 나아가, 제안된 제어 방법에서는 사용되는 분사 시스템의 다른 성분에, 특히 분사 시스템의 제어 유닛, 예를 들어, 제어기와 제어 신호를 생성하는 출력 단의 성분에 상대적으로 큰 공차 한계가 빈번히 또한 가능하다.
대안적인 또는 추가적인 중지 기준이, 예를 들어, 조작된 변수의 실제값 또는 작동 벡터의 벡터 실제값의 성분이 검색 방법 동안 상한 임계값을 초과하거나 하한 임계값에 미달하는 것에 의해 제공될 수 있다.
특성 신호를 특히 신뢰성 있게 재발견할 수 있는 추가적인 개선에서, 검색 방법의 과정에서 증분값은 적절한 경우 그리하여 반복자의 값(n)이 증가할 때 검색 방법의 과정에서 그 부호를 연속적으로 변화시키는 것으로 제공된다. 증분값의 (또는 증분 벡터의 성분의) 부호의 이러한 변화는, 예를 들어, 2개의 직접 연속적인 분사 사이클의 증분값이 각각 그 부호에 있어서 상이하고, 그리하여 증분값의 부호가 검색 방법의 각 분사 사이클 후 변하는 방식으로 일어날 수 있다. 또한 이 부호는 매 분사 사이클에서 변하는 것이 아니라, 정밀하게 2개의 직접 연속적인 분사 사이클이 그리하여 동일한 부호를 갖는 증분값을 항상 가지는 방식으로, 또는 일반적으로 정밀하게 j개의 연속적인 분사 사이클이 동일한 부호를 갖는 증분값을 항상 가지는 방식으로 각 두 번째 분사 사이클 후에만 또는 일반적으로 각 j번째 분사 사이클(여기서 j는 예를 들어, 1, 2, 3 ...와 같은 자연수이다) 후에 변화할 수 있다. 그러나, j는 바람직하게는 5 이하이고, 바람직하게는 ≤ 3 이다.
절대적인 수치(absolute term)에서 증분값을 증가시킴과 동시에 증분값의 부호를 변화시키면 특성 신호의 재발견이 실제 폐쇄 시간 또는 실제 개방 시간에 독립적으로 분사 신호의 검색 창 전 또는 후 유리하게는 작용하는 방식으로 설명된 시작값에 기초하여 조작된 변수를 변화시킬 수 있다. 그리하여, 특히, 주어진 분사 밸브의 개방 특성과 폐쇄 특성의 드리프트의 방향이 독립적이고, 이 방향은 그 자체가 예를 들어, 분사 밸브의 마모의 유형에 또는 특정 실시예에 종속할 수 있다.
검색 방법의 시작 시에 조작된 변수의 시작값을 결정하는 여러 가능성이 있다. 한편, 제어 상실 전에 특성 신호가 검출된 이 분사 밸브의 하나의 이전의 분사 사이클의 조작된 변수의 실제값을 검색 방법의 시작값으로 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어 조작된 변수의 실제값이 저장되고, 예를 들어, 특성 신호가 마지막으로 검출된, 다시 말해, 제어 상실 직전에 검출된 이전의 분사 사이클의 분사 사이클의 조작된 변수의 실제값이 사용되는 것으로 제공될 수 있다. 제어 방법의 설정점 값들, 즉 예를 들어 분사율의 시간에 따른 대응하는 프로파일, 대응하는 분사 기간, 대응하는 설정점 폐쇄 시간, 대응하는 설정점 개방 시간 등 사이에 일치하거나 상대적인 대응관계가 또한 추가적인 또는 대안적인 기준으로 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 검색 방법의 시작값이 이 분사 밸브에 영구적으로 미리 한정된, 분사 밸브의 (그리고, 예를 들어, 대응하는 메모리에 저장된) 기준 교정(reference calibration)에 대응하는 것으로 제공될 수 있다. 이런 상황에서 기준 교정이 기준 특성 다이어그램(reference characteristic diagram) 형태로 존재하고, 그리하여 시작값이 분사 밸브의 순간 작동점(다시 말해, 제어 방법의 제어 변수 또는 변수들의 순간 설정점 값 또는 값들)에 의존하는 것이 가능하다. 예를 들어, 폐쇄 시간(OPP4)이 제어 방법(폐쇄 시간 제어기)의 제어 변수인 경우에, 예를 들어, 검색 창의 연대적인 시작 및/또는 연대적인 종료가 특성 다이어그램에 각각 저장되고, 예를 들어, 전기적 분사 기간("TI 특성 다이어그램"), 폐쇄 시간의 설정점 값(OPP4 설정점 값 특성 다이어그램), 및 폐쇄 시간(OPP4)의 설정점 값과 검색 창의 연대적 시작 및/또는 종료 사이의 시간 간격과 같은, 이 특성 다이어그램으로부터 판독될 수 있는 복수의 파라미터의 함수로서 계산될 수 있다. (전기적) 분사 기간(TI 또는 Tc)은, 예를 들어, (압전) 작동체의 충전 기간으로 또는 분사 밸브를 개방시키는 작동체의 작동과 분사 밸브를 폐쇄시키는 작동체의 작동 사이의 시간 간격으로 한정될 수 있다.
분사 밸브는, 일반적으로, 예를 들어, 4개, 6개, 8개 또는 12개의 분사 밸브와 같은 복수의 분사 밸브를 포함하고, 여기서 각 분사 밸브는 여기서 제안된 제어 방법에 따라 작동되고 제어된다. 검색 방법의 시작값은 분사 시스템의 추가적인 분사 밸브의 조작된 변수의 순간 실제값들을 고려하여 이 순간 실제값의 함수로서 취득될 수 있다. 예를 들어 실제값들의 평균값을 형성하고 이 평균값에 기초하여 또는 이 평균값으로 검색 방법의 시작값을 한정하는 것이 가능하다.
조작된 변수가 다차원 작동 벡터인 경우, 일반적으로, 전술한 바와 같이, 이 작동 벡터의 단 하나의 성분이 검색 방법에서 가변되는 반면, 작동 벡터의 다른 성분의 실제값은 변화되지 않을 수 있다. 예를 들어, 검색 방법에서 충전 전류 강도만, 충전 기간만, 작동 시간만, 충전 시작만, 방전 시작만, 충전 전압만, 제어 전류만 또는 제어 전압만이 가변되는 반면, 작동 벡터의 다른 입력 또는 성분은 상수로 유지될 수 있다. 이 상황에서, 개방 신호가 상실되는 경우에 제어 벡터의 다른 성분이 가변되는 것으로 제공될 수 있다. 폐쇄 신호가 상실되는 경우에, 예를 들어, (전기적인) 분사 기간(TI 또는 Tc)을 가변시킬 수 있고, 개방 신호가 상실되는 경우에, 예를 들어, 충전 전류의 강도(Ic)를 가변시킬 수 있다. 물론, 예를 들어 조작된 변수로부터 유도된 변수, 예를 들어, (압전) 작동체의 (전기적) 에너지(E)의 양이 가변되어야 하는 경우 복수의 조작된 변수 또는 심지어 모든 조작된 변수가 가변되는 것이 또한 가능할 수 있다. 이미 설명된 바와 같이, 상부 정지부에서 폐쇄 소자(니들)가 바운스(bouncing)되는 경우 개방 신호가 검출된다. 충돌 시간은, 특히, 구동부에 의해 폐쇄 소자로 전달되는 에너지(E)의 양에 의존한다. 전기적 커패시턴스(C)를 갖는 압전 작동체의 경우에, 압전 작동체의 대략 정전 에너지는 대략 관계 E = 1/2*Q*U = 1/2*Q*Q/C = 적분(I(t)*dt)2/(2C)이 적용되는 전달된 에너지에 사용되고, 여기서 I(t)는 충전 전류 강도의 시간에 따른 프로파일이고 적분은 일반적으로 충전 기간에 따라 구현된다. 정전 에너지를 계산하기 위하여 (이산) 근사값 E = 합계 (I(n)*Δt(n))2/(2C)이 일반적으로 사용된다. (전기적) 분사 시간 또는 충전 기간(TI 또는 Tc)의 조작된 변수를 가변시키는 것에 의해 개방 신호를 검색하는 것은 충전 전류(Ic)의 조작된 변수를 가변시키거나 또는 이들 제어 변수를 (동시에) 가변시키는 것에 의해 수행될 수 있다.
먼저 언급된 시간 검색 창뿐만 아니라, 각 분사 사이클에 대해 먼저 언급된 검색 창으로부터 연대적으로 분리된 추가적인 시간 검색 창을 추가적으로 제공하는 것이 가능하다. 먼저 언급된 검색 창은 일반적으로 분사 사이클의 예상된 개방 시간을 포함하는 방식으로 선택되고, 추가적인 검색 창은 분사 사이클의 예상된 폐쇄 시간을 포함하는 방식으로 선택된다. 이 분사 사이클 동안 검출되는 센서 소자의 시간에 따른 신호 프로파일의 먼저 언급된 부분에 더하여, 추가적인 부분이 또한 특성 신호의 존재에 대해 조사되고, 여기서 시간에 따른 프로파일의 지정된 추가적인 부분이 이 분사 사이클의 추가적인 시간 검색 창에 포함된다. 특성 신호가 시간에 따른 신호 프로파일의 지정된 추가적인 부분에서 검출되는 한, 각 분사 밸브의 실제 폐쇄 시간은 이 검출된 특성 신호에 기초하여 이 검출된 특성 신호의 함수로서 각 분사 사이클에 대해 취득된다.
그리하여 이런 방식으로 (시간에 따른 신호 프로파일의 먼저 언급된 부분에서 검출된 특성 신호에 기초하여) 실제 개방 시간과 (시간에 따른 신호 프로파일의 추가적인 부분에서 검출된 특성 신호에 기초하여) 실제 폐쇄 시간을 취득하는 것이 가능하다. 이 정보에 기초하여, 예를 들어, 개방 시간과 폐쇄 시간을 제어 방법의 제어 변수로 사용하는 것이 가능하다.
그러나, 특성 신호가 시간에 따른 신호 프로파일의 지정된 추가적인 부분에서 검출되지 않는 한, 후속 분사 사이클에서 먼저 언급된 검색 방법의 설명에 대응하는 추가적인 검색 방법이 수행된다. 특히, 이 추가적인 검색 방법에서 이 분사 밸브의 조작된 변수에 대한 추가적인 시작값이 그리하여 한정되고, 여기서 조작된 변수의 실제값은, 설명된 바와 같이, 각 후속 분사 사이클에 대해 이 추가적인 시작값과, 이 후속 분사 사이클과 연관된 추가적인 증분값의 합계로서 취득된다. 먼저 언급된 증분값에 대해 이미 설명된 바와 같이, 후속 분사 사이클의 추가적인 증분값의 절대적인 값은 또한 추가적인 검색 방법의 과정에서 증가하고 또한 그 부호를 교대로 변화시킬 수 있다. 마찬가지로, 먼저 언급된 검색 방법과 관련하여 설명된 모든 개선 및 실시예는 또한 추가적인 검색 방법에 적용될 수 있다.
내연 엔진으로 연료를 분사하는 본 발명의 분사 시스템은 여기서 제안된 유형의 제어 방법을 수행하도록 구성되거나 설정될 수 있다.
여기서 제안된 유형의 분사 시스템은 내연 엔진에 연료를 분사하는 적어도 하나의 분사 밸브를 포함한다. 적어도 하나의 분사 밸브에서, 여기서 제안된 방법과 관련하여 이미 주어진 설명이 적용된다. 분사 시스템은 또한, 순환하는 분사 사이클에서 적어도 하나의 분사 밸브의 작동체를 분사 밸브의 조작된 변수의 실제값의 함수로서 작동시켜, 폐쇄된 위치와 상부 정지부 사이에서 분사 밸브의 폐쇄 소자를 이동시켜서 설명된 바와 같이 분사 밸브를 개방 및 폐쇄하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함한다. 제어 유닛은 또한, 각 분사 밸브의 각 분사 사이클에 대해, 제안된 제어 방법과 함께 설명된 바와 같이 특성 신호의 존재에 대해 분사 밸브의 센서 소자의 시간에 따른 신호 프로파일의 일부를 조사하도록 구성되고, 여기서 시간에 따른 신호 프로파일의 지정된 부분은 이 분사 사이클의 시간 검색 창에 포함된다. 시간 검색 창에 대해, 여기서 제안된 방법에 관한 대응하는 진술이 다시 참조된다. 제어 유닛은 또한, 특성 신호가 시간에 따른 신호 프로파일의 지정된 부분에서 검출될 수 있는 한, 특성 신호에 기초하여 이 분사 사이클의 실제 개방 시간 및/또는 실제 폐쇄 시간을 취득하고, 취득된 실제 개방 시간의 함수로서 그리고/또는 취득된 실제 폐쇄 시간의 함수로서 후속 분사 사이클에 대해 분사 밸브의 적어도 하나의 조작된 변수의 적어도 하나의 실제값을 취득하도록 구성된다. 또한 제안된 제어 방법에 관한 진술이 여기서 다시 참조된다.
제어 유닛은, 시간에 따른 신호 프로파일의 지정된 부분에 있는 특성 신호가 이 분사 밸브에 대해 검출되지 않는 한, 후속 분사 사이클에서 여기서 제안된 제어 방법에 대해 이미 전술한 검색 방법을 수행하고, 이 검색 방법을 위한 이 분사 밸브의 조작된 변수에 대한 시작값을 한정하고, 각 이들 후속 분사 사이클에 대해 이 조작된 변수의 실제값을, 이 시작값과, 이 후속 분사 사이클과 연관된 증분값의 합계로서 취득하도록 또한 구성되고, 여기서 후속 분사 사이클의 증분값은 검색 방법의 과정에서 절대적인 수치에서 증가하고 분사 시스템의 하나의 특정 실시예에서 또한 그 부호를 변화시킨다.
이런 방식으로, 여기서 제안된 제어 방법에 대하여 이미 설명된 장점이 발현될 수 있다. 제안된 제어 방법에 대하여 설명된 본 발명의 개선은 대응하여 또한 분사 시스템에도 적용될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 분사 밸브는 그리하여 압전 소자로 구성된 구동부를 구비할 수 있다. 센서 소자는 분사 시스템의 구동부에 의해, 다시 말해, 특히, 압전 작동체의 경우에 지정된 압전 소자에 의해 제공될 수 있다.
이하의 본문에서, 본 발명의 특정 실시예는 도 1 내지 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명된다:
도 1은 여기서 제안된 유형의 분사 시스템을 도시하는 도면,
도 2는 여기서 제안된 유형의 제어 방법의 흐름도,
도 3은 여기서 제안된 유형의 분사 시스템의 센서 소자에 의하여 생성된 시간에 따른 신호 프로파일을 도시하는 도면,
도 4는 여기서 제안된 유형의 분사 시스템의 센서 소자에 의해 생성된 시간에 따른 추가적인 신호 프로파일을 도시하는 도면, 및
도 5는 여기서 제안된 유형의 제어 방법의 검색 방법을 실행하는 동안 제어 변수의 실제값을 도시하는 도면.
순환하는 참조 부호는 동일한 또는 대응하는 특징을 나타낸다.
도 1은 여기서 제안된 유형의 분사 시스템을 도시하는 도면,
도 2는 여기서 제안된 유형의 제어 방법의 흐름도,
도 3은 여기서 제안된 유형의 분사 시스템의 센서 소자에 의하여 생성된 시간에 따른 신호 프로파일을 도시하는 도면,
도 4는 여기서 제안된 유형의 분사 시스템의 센서 소자에 의해 생성된 시간에 따른 추가적인 신호 프로파일을 도시하는 도면, 및
도 5는 여기서 제안된 유형의 제어 방법의 검색 방법을 실행하는 동안 제어 변수의 실제값을 도시하는 도면.
순환하는 참조 부호는 동일한 또는 대응하는 특징을 나타낸다.
도 1은 여기서 제안된 유형의 제어 방법의 특정 실시예를 구현하도록 구성된 여기서 제안된 유형의 분사 시스템의 개략도를 도시한다. 분사 시스템은 제어 유닛(1)과, 내연 엔진(3)으로 연료를 분사하는 복수의 분사 밸브(2)를 포함한다. 원리적으로 분사 시스템은 공통 레일 분사 시스템일 수 있다. 연료는, 예를 들어, 디젤일 수 있고, 내연 엔진은, 예를 들어, 디젤 엔진일 수 있다. 그러나, 원리적으로 또한 연료는 가솔린 또는 일부 다른 연료일 수 있고, 내연 엔진(3)은, 예를 들어, 불꽃 점화 엔진일 수 있다. 내연 엔진(3)은, 예를 들어, 차량, 예를 들어, 승합차의 구동 엔진일 수 있다.
도시된 예에서, 분사 밸브(2)는 압전 인젝터로 구성되고, 이 분사 밸브는 그리하여 각 분사 밸브(2)의 폐쇄 소자(6)를 이동시키는 구동부로서 압전 소자(5)를 갖는 작동체(4)를 각각 포함한다. 분사 밸브(2)의 압전 소자(5)는 폐쇄 소자(6)가 폐쇄된 위치(8)에서 (또는 하부 정지부에) 또는 각 분사 밸브(2)의 다른 정지부(9)에 충돌하자마자 특성 신호를 트리거하는 센서 소자(7)로 동시에 기능한다. 본 예에서, 분사 밸브는 직접 구동되는 압전 인젝터로 구성되지만, 분사 밸브는 서보 인젝터로도 구성될 수도 있다. 그러나, 압전 인젝터 대신에, 분사 밸브(2)는 또한 자기 작동체를 구비할 수 있고, 이 자기 작동체의 구동부는, 예를 들어, 각 경우에 구동부로 코일과 영구 자석을 포함한다. 구동부는 또한 전술한 바와 같이 센서 소자(7)로 동시에 기능할 수 있다.
제어 유닛(1)은 각 경우에 제어 신호에 의해 순환하는 분사 사이클에서 인젝터(2)를 작동시키도록 구성된다. 제어 신호는 미리 한정된 전류 강도를 갖는 충전 전류 또는 방전 전류와 미리 한정된 충전 기간 또는 방전 기간과 충전 시간의 시작 및 방전 시간의 시작일 수 있다. 이들 변수는 그리하여 제어 벡터로 결합되는 제어 변수이다. 이들 제어 신호는 예를 들어 도 2에 도시된 흐름도에서 개략적으로 도시된 바와 같이 여기서 제안된 제어 방법의 하나의 특정 실시예에 따라 생성된다.
제어 방법은 도 1에 도시된 제어 유닛에 의해 각 분사 밸브(2)에 대해 수행된다. 이하의 설명은 그리하여 각 분사 밸브(2)와 관련된 것이다.
단계(S1)에서, 순간적으로 요구된 분사량과, 분사율(ROI, 시간 단위마다 연료 볼륨으로 측정됨)의 시간에 따른 순간적으로 요구된 프로파일의 함수로서, 이에 요구되는 폐쇄 소자(6)가 이동하는 특성 시간이 제어 유닛(1)의 연산 유닛(10)에 의해 취득된다. 이들 시간은, 폐쇄 소자가 폐쇄된 위치(8)에서 이동하기 시작하여 분사 밸브(2)의 분사 개구(미도시)를 개방하기 시작하는 개방 시작 시간(OPP1), 만약 적절한 경우 폐쇄 소자(6)가 상부 정지부(9)에 충돌하는 이미 설명된 개방 시간(OPP2)(이것이 제공되는 경우, 도 3 및 도 4 참조), 만약 적절한 경우 폐쇄 소자(6)가 상부 정지부(9)로부터 폐쇄된 위치(8)로 되이동하는 폐쇄 이동이 시작하는 시간(OPP3), 및 폐쇄 소자(6)가 폐쇄된 위치(8)에 다시 충돌하는 이미 설명된 폐쇄 시간(OPP4)과 연관된다. 분사율(ROI)의 시간에 따른 가능한 요구되는 프로파일의 2개의 상이한 예는 도 3 및 도 4에 개략적으로 도시되어 있고, 연관된 특성 시간(OPP1 내지 OPP4)이 입력된다. 도 3에 도시된 예는 폐쇄 소자(6)가 상부 정지부(9)에 충돌하지 않고 상부 정지부 아래까지만 상승하는 탄도 분사(ballistic injection)라고 언급되는 것과 관련된다. 이 경우에, 2개의 시간(OPP2 및 OPP3)은 이에 따라 제거되고, 여기서 폐쇄 시간(OPP4)은 제어 방법의 제어 변수를 구성한다.
도 4에 도시된 예에서, 폐쇄 소자(6)는 상부 정지부(9)에 충돌하고, OPP2 로부터 OPP3으로 지속하는 시간 기간 동안 거기에 유지된다. 폐쇄 시간(OPP4)과 개방 시간(OPP2)은 여기서 제어 변수로 사용된다.
방법 단계(S2)에서, 제어 에러는, 예를 들어, 설정점 폐쇄 시간과 측정된 실제 폐쇄 시간(설정점-OPP4 - 실제-OPP4) 사이의 차이, 및 만약 적절한 경우, 설정점 개방 시간과 측정된 실제 개방 시간(설정점-OPP2 - 실제-OPP2) 사이의 차이와 같은 이전의 분사 사이클로부터 결정된다.
방법 단계(S3)에서, 제어 벡터(파일럿-제어 벡터)의 파일럿 제어 값의 정정 값이 이후 연산 유닛(10)에 의해 계산된 제어 에러의 함수로서 제어 유닛(1)의 PI 제어기(11)로 결정된다. 이들 파일럿 제어 값은, 특히, 시간(OPP2) 및/또는 시간(OPP4)의 설정점 값의 함수로서, 제어 유닛(1)의 데이터 메모리(12)에 저장된 파일럿-제어 특성 다이어그램으로부터 단계(S4)에서 판독된다. 단계(S5)에서, PI 제어기(11)의 특정 정정 값은 연산 유닛(10)을 사용하여 파일럿-제어 벡터에 추가된다. 이것으로 순간 분사 사이클에 대한 제어 벡터의 실제값이 생성된다.
도 3에 도시된 예에서, 이 제어 벡터는 충전 시작 시간(Tc), 충전 기간(Tc) 및 충전 전류의 강도(Ic)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 예에서, 제어 벡터는 방전 시작 시간(TDC)과 방전 전류의 강도(IDC)를 더 포함할 수 있다.
방법 단계(S6)에서, 제어 벡터의 순간 실제값에 대응하는 제어 신호는 제어 유닛(1)의 출력 단(13)에 의해 생성되고 분사 밸브의 작동체(4)로 전달된다. 도 4에 도시된 예에서, 다시 말해, 시간(Tc)에서, 압전 소자(5)는 충전 기간(Tc) 동안 충전 전류 강도(Ic)로 충전되고 나서 방전 시간 기간(TDC) 동안 방전 전류 강도(IDC)로 시간(TDC)에서 다시 방전된다. 이 충전/방전 공정은 압전 소자의 팽창과 수축을 야기하고, 이에 의해 폐쇄 소자가 폐쇄된 위치로부터 그리고 다시 이 폐쇄된 위치로 이동하는 전술한 이동이 트리거된다.
설명된 예시적인 실시예에서, 작동체(4)의 압전 소자(5)는 동시에 폐쇄 소자(6)의 이동이 검출되고 측정되는 센서 소자(7)로 사용된다. 이 상황에서 폐쇄 소자가 폐쇄 소자가 상부 정지부(9)에 충돌하는 실제 개방 시간(= OPP2, 도 4 참조)에서, 그리고 폐쇄 소자가 폐쇄된 위치(9)에 충돌하는 실제 폐쇄 시간(OPP4, 도 3 및 도 4 참조)에서 특성 신호, 다시 말해, 개방 신호 또는 폐쇄 신호를 트리거하는 것으로 사용된다.
이들 특성 신호는, 예를 들어, 압전 소자(5)의 순간 상태를 나타내는 하나 이상의 전기적 측정 변수의 변동일 수 있다. 이들 측정 변수는 본 경우에 압전 소자(5) 또는 센서 소자(7)에서 탭핑된 전기적 전압(U), 및/또는 압전 소자(5) 또는 센서 소자(7)에서 탭핑된 전류 강도와, 또한, 예 4에서와 같이, 이로부터 유도된, 압전 소자(5) 또는 센서 소자(7)의 전기적 커패시턴스(C)이다. 센서 소자(7)의 시간에 따른 신호 프로파일, 다시 말해, 시간에 따른 측정 변수의 프로파일은, 이하의 본문에서 설명된 바와 같이 제어 유닛(1)에 의해 평가된다.
제일 먼저, 분사 사이클의 하나 이상의 검색 창(F, F1, F1', F2) 중 하나의 검색 창 내에 포함된 시간에 따른 신호 프로파일의 일부는 데이터 메모리(12)에 저장되고 이후 연산 유닛(10)에 의해 특성 신호의 존재에 대해 조사된다. 도 3에 도시된 예에서, 정밀하게 하나의 이러한 시간 검색 창(F)이 각 분사 사이클에 제공되고, 상기 시간 검색 창(F)은 설정점 폐쇄 시간(OPP4)을 포함하는 방식으로 선택된다. 이와 대조적으로, 도 4에 도시된 예에서, 2개의 시간 검색 창(F1 및 F2)이 제공되고, 검색 창(F1)은 설정점 개방 시간(OPP2)을 포함한다. (대안적으로, 또한 도 4에 도시되고 설정점 시간(OPP1)을 더 포함하는 개방 시간 창(F1')이 또한 선택될 수 있다). 제2 검색 창(F2)은 제1 검색 창(F1)과 분리되고 설정점 폐쇄 시간(OPP4)을 포함한다. 신호 프로파일의 지정된 부분을 저장하고 이를 평가하는 것은 방법 단계(S7)에서 수행된다.
도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 특성 신호(14)는, 특히, 도시된 간략화된 예에서 국부 최대값의 형태로 센서 소자(7)에서 탭핑된 전압(U)의 변동이다. 도 4에 도시된 예시적인 실시예에서, 특성 신호(14, 15)는, 특히, 센서 소자(7) 또는 압전 소자(5)의 커패시턴스(C)의 변동이다. 도시된 간략화된 예에서, 검색 창(F2)에서 특성 신호는 커패시턴스(C)의 국부 최소값(14)이고, 검색 창(F1)에서 이 특성 신호는 커패시턴스(C)의 국부 최대값이고, 검색 창(F1')의 경우에는 이 특성 신호는 또한 추가적인 국부 최대값(16)(시간(OPP1)의 특성)이다.
다음 방법 단계(S8)에서, 케이스들 간에 구별이 수행되고, 여기서 본 방법은 특성 신호(도 3에 도시된 예에서 특성 신호(14) 또는 도 4에 도시된 예에서 특성 신호(14 및 15))가 검출될 수 있는 경우 방법 단계(S9)로 이어진다. 그렇지 않은 경우, 다시 말해, 제어 상실의 경우에, 방법 단계(X1)로 시작하는 검색 방법이 수행된다.
방법 단계(S9)에서, 이 분사 사이클의 실제 폐쇄 시간(OPP4)이 특성 신호(14)에 기초하여 취득되고, 또한 도 4에 도시된 예시적인 실시예의 경우에 실제 개방 시간(OPP2)이 또한 특성 신호(15)에 기초하여 취득된다. 나아가, 방법 단계(S9)에서 반복자(n)는 값 "0"으로 설정된다. 반복자(n)의 함수는 검색 방법에 대해 보다 상세히 아래에서 설명된다.
이후, 이 분사 밸브(2)의 그 다음 분사 사이클이 방법 단계(S1)에서 시작된다. 이 상황에서, 방법 단계(S9)에서 취득되고 제어 유닛의 데이터 메모리(12)에 저장된 실제 폐쇄 시간과, 가능하게는, 특히 제어 에러를 취득하는 동안 및 후속 방법 단계(S2 내지 S5)에서 제어 벡터의 실제값을 결정하는 동안 또한 취득된 실제 개방 시간(OPP2)에 의존할 수 있다.
검색 방법이 수행되는 경우에, 방법 단계(X1)에서 정수 값이 "0"이상인 것을 취할 수 있는 반복자(n)는 1만큼 증가된다. 검색 방법의 시작 시에, 반복자는 값 "0"으로부터 값 "1"로 설정된다. 후속 단계(X2)에서, 반복자(n)의 값이 체크된다. 반복자(n)가 한정된 임계값(nmax)을 초과하면, 검색 방법 또는 제어 방법의 중지 기준이 그리하여 충족되고, 그 결과 분사 시스템의 긴급 실행 프로그램을 구성하는 방법 단계(X6)가 수행된다. 중지 기준이 충족되지 않고 반복자가 값(1)을 구비하는 경우, 방법 단계(X3)가 수행되고, 중지 기준이 충족되지 않고 반복자가 1을 초과하는 값을 가지는 경우, 방법 단계(X4)가 방법 단계(X2) 직후에 수행된다.
검색 방법의 방법 단계(X3)에서, 조작된 변수의 시작값(S시작) 또는 이 분사 밸브의 작동 벡터의 성분의 시작값이 한정된다. 시작값(S시작)에 대해 여러 한정이 가능하다. 예를 들어, 이 분사 밸브(2)의 이전의 분사 사이클의 조작된 변수의 실제 작동 값(S작동)이, 예를 들어, 특성 신호(14, 15)가 (예를 들어, 제어 유닛(1)의 데이터 메모리(12)에 방법 단계(S9)에서 후속적으로 저장하는 동안 이전의 방법 단계(S7)에서) 마지막으로 검출된 이 분사 밸브(2)의 마지막 분사 사이클의 검색 방법의 시작값(S시작)으로 사용될 수 있다. 또한 검색 방법의 시작값이 이 밸브에 영구적으로 미리 한정된 분사 밸브(2)의 기준 교정에 대응할 수 있다. 이러한 기준 교정은, 예를 들어, 제어 유닛(1)의 데이터 메모리(12)에 저장될 수 있다. 이 기준 교정은 시작값(S시작)이 예를 들어 연산 유닛(10)에 의해 분사 밸브(2) 또는 내연 엔진(3)의 순간 작동점의 함수로서 판독될 수 있는 기준 특성 다이어그램일 수 있다. 또한 검색 방법의 시작값(S시작)이 분사 시스템의 다른 분사 밸브(2)의 작동 벡터 또는 조작된 변수의 실제값을 고려하여 그리고/또는 이 실제값의 함수로서 취득될 수 있다. 예를 들어, 이들 실제값은 또한 데이터 메모리(12)에 저장될 수 있고, 예를 들어, 이들 추가적인 분사 밸브(2)의 이전의 분사 사이클과 연관된다(일반적으로 방법 단계(S7)에서 각각 취득되고, 이 분사 밸브의 제어 회로의 방법 단계(S9)에서 데이터 메모리(12)에 저장된다). 예를 들어, 추가적인 분사 밸브(2)의 작동 벡터의 각 성분 또는 조작된 변수의 실제값의 평균값이 연산 유닛(10)에 의해 형성될 수 있고, 검색 방법의 시작값(S시작)이 이 평균값에 기초하여, 예를 들어 이 평균값으로 결정될 수 있다.
다음 방법 단계(X4)에서, 증분값(또는 증분 벡터)(In)이 취득되고, 후속 방법 단계(X5)에서 시작값(S시작)에 추가된다. 시작값(S시작)과 증분값(In)의 이 합계는 다음 방법 단계(S9)에서 이미 전술한 바와 같이 제어 유닛(1)의 출력 단(13)에 의해 작동체(4)를 작동시키기 위한 전류 조작된 변수(S작동)로서 기능한다. 그리하여, 각 경우에 다음 S작동 =(S시작) + In이 적용된다, 도 5 참조. 조작된 변수가 다차원 작동 벡터인 경우에, 작동 벡터의 단 하나의 성분이 검색 방법에서 가변되는 동안, 작동 벡터의 다른 성분의 실제값이 변화되지 않는 것으로 제공된다. 따라서, 증분 벡터는 정밀하게 하나의 무시할 수 없는 엔트리를 구비한다. 예를 들어, 이 성분은 충전 전류 강도(Ic), 충전 시간(Tc), 방전 시간(TDC), 충전 기간(Tc) 또는 방전 기간(TDC)이다. 나아가 개방 신호가 상실된 경우에 제어 벡터의 상이한 성분이 폐쇄 신호가 상실된 경우에서보다 가변되는 것으로 제공된다. 그리하여, 개방 신호(제1 검색 방법)가 상실된 경우에 검색 방법은 폐쇄 신호가 상실된 경우에 검색 방법(제2 검색 방법)과는 상이하다.
하나의 대안적인 실시예에서, 검색 방법 동안, 이미 전술한 바와 같이 예를 들어 충전 전류 강도 및 충전 기간과 같은 작동 벡터의 복수의 성분이 가변된다. 증분 벡터는 일반적으로 2개 이상의 무시할 수 없는 성분을 구비한다.
이후, 방법 단계(S7 및 S8)에서, 전술한 바와 같이, 특성 신호가 검출될 수 있는지의 여부가 체크되고, 만약 검출될 수 있다면, 제어 방법이 방법 단계(S9)에서 수행된다. 만약 검출될 수 없다면, 검색 방법이 방법 단계(X1)에서 계속된다.
도 5로부터 명백한 바와 같이, 각 분사 사이클에서 정밀하게 하나의 증분값(또는 증분 벡터)(In)이 검색 방법 동안 생성되고, 배타적으로 이 값은 각각 시작값에 추가된다. 증분 벡터의 증분값(In) 또는 (단일) 무시할 수 없는 성분의 절대적인 값은 도시된 예에서 반복자(n)의 값(n)에 따라 엄격히 단조 증가한다. 나아가, 증분 벡터의 증분값 또는 (단일) 무시할 수 없는 성분은 (-1)n에 따라 그 부호를 변화시킨다. 그러나, 대안적으로, 이 부호 변화는, 또한 종종 덜 발생하거나, 또는 부호 변화가 원리적으로 또한 전술한 바와 같이 완전히 없어질 수도 있다. 대안적으로, 증분 벡터의 증분값 또는 (단일) 무시할 수 없는 성분에서 절대적인 수치에서 단지 단조 증가만이 또한 제공될 수 있다.
방법 단계(X5)에서, 추가적인 중지 기준으로서, 제어 벡터의 실제값의 성분 또는 예를 들어, 충전 전류 강도(Ic), 충전 시간(Tc), 방전 시간(TDC), 충전 기간(Tc) 또는 방전 기간(TDC)과 같은 검색 방법에서 가변되는 제어 벡터의 실제값의 이 성분이 미리 한정된 임계값에 미달하거나 또는 미리 한정된 추가적인 임계값을 초과하는지의 여부가 추가적으로 체크된다, 도 5에서 Smax 및 Smin 참조. 만약 그렇다면, 긴급 실행 프로그램을 포함하는 방법 단계(X7)가 수행된다.
Claims (20)
- 내연 엔진(3)으로 연료를 분사하는 적어도 하나의 분사 밸브(2)를 구비하는 분사 시스템을 제어하는 방법으로서,
- 상기 분사 밸브(2)의 폐쇄 소자(6)는 순환하는 분사 사이클에서 상기 분사 밸브(2)의 조작된 변수의 실제값의 함수로서 상기 분사 밸브(2)의 작동체(4)에 의해 이동되고,
- 상기 폐쇄 소자(6)는 실제 개방 시간(OPP2)에서 상부 정지부(9)에 충돌하고/하거나 실제 폐쇄 시간(OPP4)에서 폐쇄된 위치(8)에서 충돌하고, 상기 폐쇄 소자(6)가 상기 폐쇄된 위치(8)에 있거나 또는 상기 상부 정지부(9)에 충돌할 때, 상기 폐쇄 소자는 상기 분사 밸브(2)의 센서 소자(7)의 특성 신호를 트리거하며,
- 적어도 하나의 상기 분사 사이클 동안 상기 센서 소자(7)의 시간에 따른 신호 프로파일이 검출되고 상기 분사 사이클의 시간 검색 창(F, F1, F2)에 포함된 상기 신호 프로파일의 일부가 상기 특성 신호의 존재에 대해 조사되고,
- 상기 분사 사이클의 시간 검색 창은 상기 폐쇄 소자가 상기 정지부에 충돌하는 것이 예상되는 예상된 개방 시간(OPP2), 또는 상기 폐쇄 소자가 상기 폐쇄된 위치에 충돌하는 것이 예상되는 예상된 폐쇄 시간(OPP4)을 포함하는 방식으로 선택되며,
- 상기 특성 신호가 시간에 따른 상기 신호 프로파일의 지정된 부분에서 검출되는 한, 상기 분사 사이클의 상기 실제 개방 시간 및/또는 상기 실제 폐쇄 시간이 상기 특성 신호에 기초하여 취득되고,
- 후속 분사 사이클에 대해 상기 분사 밸브(2)의 조작된 변수의 실제값이 상기 취득된 실제 개방 시간의 함수로서 그리고/또는 상기 취득된 실제 폐쇄 시간의 함수로서 결정되되,
상기 특성 신호가 상기 분사 사이클 동안 시간에 따른 상기 신호 프로파일의 지정된 부분에서 검출되지 않는 한, 후속 분사 사이클에서 검색 방법이 수행되고, 상기 분사 밸브(2)의 조작된 변수의 시작값이 상기 검색 방법에 대해 한정되고, 상기 조작된 변수의 실제값은 각 후속 분사 사이클에 대해 상기 시작값과, 후속 분사 사이클과 연관된 증분값의 합계로서 취득되고, 상기 후속 분사 사이클의 증분값은 상기 검색 방법의 과정에서 절대적인 수치가 증가하는 것을 특징으로 하는 제어 방법. - 제1항에 있어서, 상기 후속 분사 사이클의 증분값은 상기 검색 방법의 과정에서 그 부호를 변화시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 분사 밸브(2)의 작동체는 압전 소자(5)로 구성된 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 분사 밸브(2)의 센서 소자(7)는 상기 분사 밸브(2)의 작동체의 압전 소자(5)인 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 센서 소자(7)의 특성 신호는 전기적 측정 변수의 변동인 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 분사 밸브(2)의 조작된 변수는 상기 작동체의 작동 시간, 상기 작동체의 충전 시작, 상기 작동체의 방전 시작, 상기 작동체의 충전 기간, 전류 강도 또는 전압이거나 또는 복수의 이들 변수의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 분사 밸브(2)의 이전의 분사 사이클의 조작된 변수의 실제값은 상기 검색 방법의 시작값으로 사용되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 검색 방법의 시작값은 상기 분사 밸브(2)에 영구적으로 미리 한정된 상기 분사 밸브(2)의 기준 교정에 대응하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 검색 방법의 시작값은 상기 분사 시스템의 추가적인 분사 밸브의 조작된 변수의 실제값을 고려하여 상기 실제값의 함수로서 취득되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 추가적인 분사 밸브의 조작된 변수의 실제값의 평균값이 형성되고, 상기 검색 방법의 시작값은 상기 평균값에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제1항에 있어서, 각 분사 사이클에 대해, 먼저 언급된 시간 검색 창(F, F1, F2)에 더하여 먼저 언급된 검색 창(F, F1, F2)으로부터 연대적으로 분리된 추가적인 시간 검색 창(F, F1, F2)이 제공되고, 상기 먼저 언급된 검색 창(F, F1, F2)은 상기 분사 사이클의 예상된 개방 시간을 포함하는 방식으로 선택되고, 추가적인 검색 창(F, F1, F2)은 상기 분사 사이클의 예상된 폐쇄 시간을 포함하는 방식으로 선택되며, 또한 상기 분사 사이클 동안 검출되는 상기 센서 소자(7)의 시간에 따른 신호 프로파일의 추가적인 부분은, 상기 특성 신호의 존재에 대해 조사되고, 시간에 따른 상기 프로파일의 지정된 추가적인 부분은 상기 분사 사이클의 추가적인 시간 검색 창(F, F1, F2)에 포함되며, 상기 특성 신호가 시간에 따른 신호 프로파일의 지정된 추가적인 부분에서 검출되는 한, 상기 분사 사이클의 실제 폐쇄 시간은 상기 특성 신호에 기초하여 취득되고, 후속 분사 사이클에 대해 분사 밸브(2)의 조작된 값의 실제값이 상기 실제 폐쇄 시간의 함수로서 취득되되,
상기 특성 신호가 시간에 따른 신호 프로파일의 지정된 추가적인 부분에서 검출되지 않는 한, 후속 분사 사이클에서 추가적인 검색 방법이 수행되고, 상기 추가적인 검색 방법에서 상기 분사 밸브(2)의 조작된 변수의 추가적인 시작값이 한정되며, 상기 조작된 변수의 실제값은 각 후속 분사 사이클에 대해 상기 추가적인 시작값과, 후속 분사 사이클과 연관된 추가적인 증분값의 합계로서 취득되고, 상기 후속 분사 사이클의 추가적인 증분값은 상기 추가적인 검색 방법의 과정에서 절대적인 수치가 증가하는 것을 특징으로 하는 제어 방법. - 제11항에 있어서, 상기 추가적인 증분값은 그 부호를 교대로 변화시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 예상된 개방 시간이 이전의 분사 사이클의 실제 개방 시간의 함수로 취득되고/되거나, 상기 예상된 폐쇄 시간은 이전의 분사 사이클의 실제 폐쇄 시간의 함수로서 취득되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 예상된 개방 시간은 설정점 개방 시간이고/이거나 상기 예상된 폐쇄 시간은 설정점 폐쇄 시간인 경우, 상기 조작된 변수의 실제값은 상기 실제 개방 시간이 상기 설정점 개방 시간에 대응하도록 그리고/또는 상기 실제 폐쇄 시간이 상기 설정점 폐쇄 시간에 대응하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 내연 엔진으로 연료를 분사하는 적어도 하나의 분사 밸브(2)를 포함하는 분사 시스템으로서, 상기 분사 밸브(2)는 상기 분사 밸브(2)를 폐쇄하는 폐쇄 소자(6)와, 상부 정지부와 상기 폐쇄 소자의 폐쇄된 위치 사이에서 상기 폐쇄 소자(6)를 이동시키는 작동체(4)를 포함하고, 상기 분사 시스템은 상기 폐쇄 소자가 실제 개방 시간(OPP2)에서 상기 상부 정지부에 충돌하고/하거나 상기 폐쇄 소자가 실제 폐쇄 시간(OPP4)에서 폐쇄된 위치에 충돌하는 것에 의해 특성 신호를 트리거할 수 있는 센서 소자를 구비하며, 상기 분사 시스템은 상기 폐쇄 소자를 이동시키기 위해 순환하는 분사 사이클에서 상기 분사 밸브(2)의 상기 작동체(4)를 상기 분사 밸브(2)의 조작된 변수의 실제값의 함수로서 작동시키도록 구성된 제어 유닛(1)을 포함하고, 상기 제어 유닛(1)은, 상기 분사 밸브(2)의 각 분사 사이클에 대해, 상기 특성 신호의 존재에 대해 상기 센서 소자(7)의 시간에 따른 신호 프로파일의 일부를 조사하도록 구성되며, 시간에 따른 상기 신호 프로파일의 지정된 부분은 상기 분사 사이클의 시간 검색 창(F, F1, F2)에 포함되고, 상기 시간 검색 창은 예상된 개방 시간(OPP2) 또는 예상된 폐쇄 시간(OPP4)을 더 포함하도록 선택되며, 상기 제어 유닛(1)은, 상기 특성 신호가 시간에 따른 신호 프로파일의 지정된 부분에서 검출될 수 있는 한, 상기 특성 신호에 기초하여상기 분사 사이클의 상기 실제 개방 시간 및/또는 상기 실제 폐쇄 시간을 취득하도록 구성되고,
상기 제어 유닛(1)은 후속 분사 사이클에 대해 상기 분사 밸브(2)의 적어도 하나의 조작된 변수의 적어도 하나의 실제값을 상기 취득된 실제 개방 시간의 함수로서 그리고/또는 상기 취득된 실제 폐쇄 시간의 함수로서 취득하도록 더 구성되ㄷ되
상기 제어 유닛(1)은, 시간에 따른 신호 프로파일의 지정된 부분에서 상기 특성 신호가 상기 분사 밸브(2)에 대해 검출될 수 없는 한, 후속 분사 사이클에서 검색 방법을 수행하고, 상기 검색 방법에 대해 상기 분사 밸브(2)의 조작된 변수의 시작값을 한정하며, 각 후속 분사 사이클에 대해 조작된 변수의 실제값을, 상기 시작값과, 후속 분사 사이클과 연관된 증분값의 합계로서 취득하도록 구성되고, 상기 후속 분사 사이클의 증분값은 상기 검색 방법의 과정에서 절대적인 수치가 증가하는 것을 특징으로 하는 분사 시스템. - 제15항에 있어서, 상기 후속 분사 사이클의 증분값은 교번하는 부호를 가지는 것을 특징으로 하는 분사 시스템.
- 제15항에 있어서, 상기 분사 밸브(2)의 작동체(4)는 압전 소자(5)로 구성된 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 분사 시스템.
- 제17항에 있어서, 상기 분사 밸브(2)의 센서 소자(7)는 상기 분사 밸브(2)의 작동체(4)의 압전 소자(5)인 것을 특징으로 하는 분사 시스템.
- 제15항에 있어서, 상기 센서 소자(7)의 특성 신호는 전기적 측정 변수의 변동인 것을 특징으로 하는 분사 시스템.
- 삭제
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