KR101808643B1 - 연료 주입기의 개방 시점의 결정 방법 - Google Patents

연료 주입기의 개방 시점의 결정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 내연기관용 간접 구동식 연료 주입기(500)의 코일 구동부를 갖는 제어 밸브(520)의 개방 시점을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 : (a) 코일 구동부를 통하여 흐르는 전류의 전류 세기의 시간 곡선을 검출하는 단계, (b) 규정된 개시 시간으로부터의 시작 및 시간의 함수로서 검출된 전류 세기에 대한 전류 적분을 결정하는 단계, 및 (c) 전류 적분이 미리 정해진 전류 적분 기준 값 이상에 도달하는 시간을 결정하는 단계로서, 결정된 시간은 제어 밸브의 개방 시점인, 시간을 결정하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 간접적으로 구동되는 연료 주입기의 제어 밸브의 개방 시점을 결정하기 위한 대응하는 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

Description

연료 주입기의 개방 시점의 결정 방법 {METHOD FOR DETERMINING THE OPENING POINT IN TIME OF A FUEL INJECTOR}
본 발명은 간접 제어식 연료 주입기들을 제어하는 기술 분야에 관한 것이다. 본 발명은 특히 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 개방 시점을 결정하기 위한 방법에 관한 것이며, 이 제어 밸브는 코일 구동부를 포함한다. 본 발명은 또한 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 개방 시점을 결정하기 위한 대응하는 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이며, 이 제어 밸브는 코일 구동부를 포함한다.
간접 제어식 연료 주입기들의 경우, 소위 솔레노이드 액츄에이터가 제어 밸브 및/또는 서보 밸브의 밸브 피스톤을 제어하고, 이에 의해 제어 챔버와 밸브 챔버 사이의 압력 관계는 영향을 받는다. 연료 주입기의 밸브 니들(needle)의 운동은 스프링에 의해 결정되는 각각의 만연한 힘 관계들 및 또한 제어 챔버 및 밸브 챔버 내의 압력들에 의해 결정된다. 이러한 압력 관계들은 제어 밸브의 제어에 의해 제어될 수 있다.
도 5 는 이러한 타입의 간접 제어식 연료 주입기(500)의 개략도를 나타내는 도면이다. 연료 주입기(500)는 외부 케이싱(502) 및 또한 내부 케이싱(504)을 포함한다. 변위 가능하게 장착되는 밸브 니들(510)이 내부 케이싱(504) 내에 위치되고 상기 밸브 니들은 스프링(512)에 의해 선응력을 받는다. 이러한 스프링은 밸브 니들(510)을 아래 방향으로 강제하여, 시작 상태에서 연료 주입기(500)의 배출 틈(514)이 폐쇄된다.
제어 구동부(520)가 연료 주입기(500)의 상부 부분에 위치되고, 이 상부 부분은 도 5 에 도시된다. 제어 구동부(520)는 철 요크(yoke)(524) 내에 위치되는 솔레노이드(522)를 포함한다. 제어 구동부(520)는 오히려 변위 가능한 방식으로 장착되고 철 요크(524)의 하부 접촉 표면과 제어 밸브(520)의 시트(532) 사이에서 이동될 수 있는 피스톤(530) 또는 전기자(530)를 더 포함한다. 피스톤(530)은 스프링(526)에 커플링 요소(528)에 의해 기계적으로 커플링된다. 스프링(526)은 솔레노이드(522) 내에 위치된다.
연료 주입기(500)는 고압 라인(540)에 의해 커먼 레일 시스템(550)에 연결되는 제어 챔버(542)를 더 포함한다. 압력 센서(552)가 레일 시스템에 부착되고 레일 시스템 내의 압력은 도시되지 않은 제어 유닛에 의해 상기 압력 센서에 의하여 감시될 수 있다. 제어 챔버(542)는 도 5 에 도시되지 않은 얇은 채널에 의해 밸브 챔버(544)에 연결된다. 연료는 비교적 느린 유량으로 이 채널을 통하여 흐를 수 있다. 제어 챔버(542)는 또한 (a) 참조 부호들이 제공되지 않은 라인 및 (b) 제어 밸브(520)에 의해 저압 라인(546)에 연결된다. 저압 라인은 빈번하게는 또한 누수 시스템(546)으로서 설명된다.
주입 작업이 개시되면, 솔레노이드(522)는 전압(U_솔레노이드)을 인가함으로써 전력이 공급된다. 솔레노이드(522)는 예로서 전류의 제어에 의해 제어될 수 있다. 전류는 제어 밸브(520)의 피스톤(530) 상에 작용하는 자기력(도 5 에 F_솔레노이드에 의해 설명됨)을 발생시킨다. 이러한 자기력이 스프링(526)에 의해 이행되는 힘으로서(도 5 에 F_스프링에 의해 설명됨), 상기 스프링에 의해 이행되는 힘이 제어 밸브(520)를 전력이 공급되지 않은 경우에 폐쇄된 위치로 고정시키는 힘을 극복하자마자, 피스톤(530)은 가속되는 방식으로 솔레노이드(522) 및/또는 철 요크(524)의 하부 접촉 표면의 방향으로 이동된다. 결과로서, 제어 밸브(520)는 개방되고 매우 가압된 연료가 제어 챔버(542)로부터 저압 라인(546) 안으로 배출될 수 있다. 밸브 챔버(544) 내의 압력과 제어 챔버(542) 내의 압력 사이의 결과적인 압력 차이는 그 후 연료 주입기(500)의 밸브 니들(510)을 가속되는 방식으로 위 방향으로 이동시키고 배출 틈(514)은 개방된다.
주입 작업이 종료된다면, 솔레노이드(522)를 통하는 전류 흐름은 차단된다. 자기력은 줄어들고 자기력이 스프링(526)의 힘 미만이 되자마자, 제어 밸브(520)의 밸브 피스톤이 가속되는 방식으로 폐쇄된 위치로 아래 방향으로 이동된다. 제어 챔버(542) 내의 고압이 다시 생성되고 연료 주입기(500)의 밸브 니들(510)은 가속되는 방식으로 폐쇄된 위치로 아래 방향으로 이동된다.
주입될 연료의 양은 결과적으로 제어 밸브(520)의 제어에 직접적으로 의존한다. 제어 밸브(520)의 동적 거동은 주로 개방 프로세스 및 폐쇄 프로세스에 의해 영향을 받는다. 제어 밸브(520)의 개방 거동 및 폐쇄 거동의 공차들은 주입되는 연료의 양의 변화들을 직접적으로 유도한다.
개방 프로세스는 피스톤(530) 상의 힘 및 또한 힘의 이러한 생성에 대항하는 스프링의 탄성력을 생성하기 위해 솔레노이드(522) 및 철 요크(524)에 대하여 걸리는 시간을 특징으로 한다. 힘의 생성은 다른 한편으로 액츄에이터의 기하학적 치수들(솔레노이드(522) 및 철 요크(524)), 솔레노이드(522)의 전기 파라미터들 및/또는 자기 파라미터들 및 또한 기본적으로는 솔레노이드(522)에 의한 전력 공급 전류의 변경률들에 의해 및/또는 전력 공급 전류에 의해 결정된다.
상이한 컨셉들이 제어(솔레노이드) 연료 주입기들에 대하여 현재 공지된다. 일반적으로, 차이는 소위 고전압 컨셉들 및 저전압 컨셉들 사이에서 성립된다.
고전압 컨셉들의 경우, 안정화된 전압(소위 통상적으로 40 볼트 내지 65 볼트 사이의 부스트 전압)이 제어 장치 내의 비싼 전기 회로망에 의해 제공된다. 이러한 전압은 그 후 소위 부스트 페이스로 연료 주입기에 인가되고 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 솔레노이드 액츄에이터 및/또는 코일 구동부에서의 재생 가능한 및 매우 동적인 힘의 생성을 보장한다.
저전압 컨셉들의 경우, 이는 단지 솔레노이드 액츄에이터를 제어하기 위해 이용 가능한 대응하는 차량의 배터리 전압이다. 이는 비싼 전기 회로망이 부스트 전압을 발생하기 위해 요구되지 않고 결과적으로 주입 시스템들을 제작할 때 상당한 비용 절약들이 달성될 수 있다는 이점을 갖는다. 하지만, 저전압 컨셉들의 단점은 차량의 배터리 전압이 작업 조건들에 따라 통상적으로 6 볼트 내지 19 볼트의 비교적 넓은 범위에 걸쳐 변동한다는 사실에 있다. 이는 코일 구동부 및/또는 솔레노이드 액츄에이터에서의 힘의 생성이 만연한 작업 전압에 의해 영향을 받는 결과를 갖는다. 하지만, 액츄에이터에서의 힘의 생성은 제어 밸브의 밸브 동역학의 결정 변수이다. 결과적으로, 서보 밸브의 개방 거동 및 결과로서 또한 주입률은 주입기의 만연한 전압에 직접적으로 의존한다.
도 6 은 간접 제어식 연료 주입기에 대한;
(a) 코일 구동부에 인가되는 전압의 시간에 대한 진행,
(b) 코일 구동부를 통하여 흐르는 코일 전류의 시간에 대한 진행, 및
(c) 주입률의 시간에 대한 진행
을 도시한다.
연속적인 라인들은 이용 가능한 배터리 전압이 19 볼트에 도달하는 측정들로부터 초래된다.
파선들은 이용 가능한 배터리 전압이 9 볼트에 도달하는 측정들로부터 초래된다.
주입 작업 동안 전체의 주입되는 연료의 양은 주입률의 시간에 대한 적분으로부터 결정되고 결과적으로 주입률 및 시간에 대한 그의 진행에 현저하게 의존한다. 주입이 시작되는 시점은 주입 프로세스에 영향을 미칠뿐만 아니라 또한 특히 주입 프로세스 동안 달성될 수 있는 최대 레이트에 영향을 미치는 제어 범위들에 영향을 미친다.
상기 설명된 것과 같이, 힘의 신속한 생성은 제어 밸브의 신속한 개방 및 결과적으로 또한 간접 제어식 연료 주입기의 노즐 니들의 신속한 개방을 초래한다. 힘의 신속한 생성이 높은 (배터리) 전압에 의해 그리고 최종적으로 높은 전류 강도에 의해 제어 밸브의 코일 구동부에 의해서 촉진된다.
이러한 고려 사항들은 결과적으로 도 6 의 하부 이미지에 도시되는 2 개의 그래프 진행들 사이의 차이를 설명한다. 더 높은 배터리 전압이 이용 가능할 때, 제어 밸브는 더 신속하게 개방되고 결과적인 주입 작업은 더 일찍 (특별한 유압식 지연 이후) 시작된다. 결과로서, 배터리 전압이 더 높을 때, 더 높은 값이 주입률의 시간에 대한 적분에 대하여 발생되고 주입 펄스당 전체의 연료의 주입되는 양은 낮은 배터리 전압이 이용가능할 때보다 더 크다.
본 발명의 목적은 간접 제어식 연료 주입기들에 의해 주입되는 양들의 정확성을 개선하는 것이다.
이러한 목적은 독립 청구항들의 요지들에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들은 종속 청구항들에서 설명된다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 방법이 자동차의 연소 엔진용 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 개방 시점을 결정하기 위해 설명되고, 제어 밸브는 코일 구동부를 포함한다. 연료 주입기는 특히 간접 제어식 디젤 연료 주입기이다. 설명된 방법은
(a) 코일 구동부를 통하는 전류 흐름의 전류 강도의 시간에 대한 진행을 확인하는 단계,
(b) 미리 정해진 시작 시점에서 시작되는 시간의 함수로서 확인된 전류 강도에 의해 전류 적분을 계산하는 단계, 및
(c) 전류 적분이 미리 정해진 전류 적분 기준 값 이상을 달성하는 시점을 확인하는 단계를 포함하며,
확인된 시점은 제어 밸브의 개방 시점이다.
개방 시점을 결정하기 위한 설명된 방법은, 예컨대 간접 제어식 연료 주입을 위한 연료 라인 내의 압력 강하에 의해 검출될 수 있는, 제어 밸브의 개방 시점과 제어 밸브의 순수하게 전기적 작업 변수로서의 전류 적분 사이의 직접 상관관계가 있다는 지식을 기초로 한다. 즉, 경계 조건들, 예컨대 온도 또는 간접 제어식 연료 주입기에 만연한 누수 역압(counter pressure)과 관계없이, 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브는 그 후 시간의 함수로서 결정되는, 전류 적분이 코일 구동부를 통하여 흐르는 전류에 의해 특별한 기준 값을 달성할 때 양호한 근사치로 정확하게 개방되는 것이 성립되었다. 시간에 대한 진행 및 특히 전류 적분의 값이 또한 전압에 의존하기 때문에, 이에 의해 전류는 코일 구동부에 공급되고, 이러한 전압 상의 제어 밸브의 시간에 대한 개방 시점의 이해되는 기존의 의존성은 전류 적분 상의 시간에 대한 개방 시점의 본 발명에 따른 의존성에 의해 고려된다.
미리 정해진 시작 시점은 전류 및/또는 전류에 의해 야기되는 전압에 의해 영향을 받는 제어 밸브의 시작에 앞서 시간 윈도우(time window) 내에 있다. 제어 특히 자동차의 엔진 제어 유닛 내의 제어 밸브의 제어의 시간에 대한 진행이 정확하게 공지되기 때문에, 미리 정해진 시작 시점은 간단한 방식으로 선택될 수 있어서, 한편으로는 시작 시점은 제어 밸브의 제어의 시작에 앞서 양호한 시간 내에 있고 다른 한편으로는 이러한 제어 프로세스의 시작에 앞서 너무 길지 않아서, 전류 강도의 시간에 대한 진행을 확인하면서 임의의 가능한 발생 및 가능한 방해 변동들은 지나치게 중요하지 않다.
다시 말하면, 시간의 함수로서 전류 적분의 증가가 감시된다. 전류 적분이 언급된 기준 값을 달성하자마자, 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브는 개방된 것으로 추정된다. 전류 적분의 설명된 적용에 의해, 제어 밸브의 개방 시점은 다른 측정 변수들, 예컨대 압력 측정, 온도 측정 등과 관계없이 높은 레벨의 정확성으로 확인될 수 있고, 예컨대 연료 펌프의 가능한 현재의 만연한 활동 및/또는 동일한 연료 라인에 연결되는 다른 연료 주입기에 의한 만연한 연료 주입 프로세스와 같은 다른 작업 조건들에 의해 영향을 받지 않을 수 있다.
사용되는 기준 값은 시험 주입 프로세스들의 범위 내에서, 예컨대 이 목적을 위해 특별히 제공되는 엔진 시험 장비를 사용하여 확인될 수 있다. 기준 값이 안정적인 작업 조건들 동안에, 예컨대 14 볼트의 전압에서 그리고 연료 주입기에 연료를 공급하는 연료 라인 내에서 임의의 압력 변동들이 없는 동안에 확인되는 것이 바람직하다.
설명된 방법은 자연스럽게는 또한 디지털식 처리 측정 데이터에 의해 이행될 수 있다는 사실이 참조된다. 이러한 경우, 전류 적분은 특정 시점에서 결정되는 전류 강도에 대응하는 상이한 디지털 측정 값들을 합산함으로써 형성된다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 방법은 미리 정해진 전류 적분 기준 값을 계산하는 단계를 더 포함한다. 이러한 미리 정해진 전류 적분 기준 값을 계산하는 단계는 :
(a) 압력이 연료 라인 내에서 강하되고, 이 압력 강하에 의해 연료가 연료 주입기에 공급되는 시점을 검출하는 단계, 및
(b) 검출된 시점에서 전류 적분을 측정하는 단계를 포함하며,
측정된 전류 적분은 미리 정해진 전류 적분 기준 값이다.
상기에 이미 언급된 것과 같이, 설명된 압력의 강하는 제어 밸브가 개방되는 것을 야기한다. 결과적으로, 압력이 강하되는 시점은 제어 밸브가 실제로 개방되는 시점에 대응한다. 측정된 전류 적분은 결과적으로 코일 구동부를 통하여 흐르고 미리 정해진 시작 시점의 시점으로부터 압력이 강하되는 시점까지 축적되는 전류(암페어-초 단위)의 양이다.
제어 밸브의 특별한 개방 시점이 또한 규칙적인 교정(calibration) 프로세스들에 대한 전류 적분의 계산과 연관하여 또한 사용될 수 있으며, 이 개방 시간은 압력 강하를 기초로 하여 유압식으로 결정되는 사실이 참조되고, 특별한 경계 조건들 하에서 주입 밸브의 스위치 누수만을 발생시키고 실제 주입 프로세스를 발생시키지 않기 위한 시험 제어 프로세스들이 이행되고 결과적으로 전류 적분의 값은 개방 시점에서 계산된다. 이러한 특별한 그리고 필요하다면 업데이트된 값은 그 후 구동 사이클의 다른 진행 동안(또는 이를 넘어서) 제어 밸브의 개방을 검출하는데 사용된다. 이는 그 후 하나의 압력 신호를 사용하여서 가능하지 않는 작업 조건들 하에서 또한 발생할 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 미리 정해진 전류 적분 기준 값은 연료 라인 내의 압력에 의존한다. 또한, 미리 정해진 전류 적분 기준 값을 계산하는 단계는 :
(a) 연료 라인 내의 압력을 측정하는 단계, 및
(b) 자동차의 엔진 제어 유닛의 메모리 장치 내에 측정된 전류 적분 및 측정된 압력을 저장하는 단계를 더 포함하며,
측정된 압력에 대한 측정된 전류 적분은 압력 의존 미리 정해진 전류 적분 기준 값이다.
제어 밸브의 개방 시점은 전류 적분 기준 값을 계산하는 시간에서 만연한 연료 압력을 고려함으로써 특별히 정확한 방식으로 확인될 수 있다.
전류 적분 기준 값을 계산하는 설명된 프로세스는 고정된 및 바람직하게는 특별히 안정적인 공칭 전압 및/또는 기준 전압의 경우로 이행되는 것이 바람직하다. 공칭 전압 및/또는 기준 전압은 다시 말하면 제어 밸브를 활성화시키기 위해 필요한 전류를 제공하기 위해 코일 구동부가 영향을 받는 전압이다.
개방 거동 및 특히 주입될 연료의 압력의 실제 개방 시점의 의존성은 제어 밸브가 예컨대 제어 밸브의 기하학적 형상이 연료의 압력에 의존하여 변경 때문에 완벽하게 압력 조정되지 않는 사실의 결과로 여겨질 수 있다. 특히, 연료 압력의 임의의 증가는, 단지 미세하더라도, 예컨대 수 마이크로미터의, 밸브 시트의 확장을 야기할 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 미리 정해진 압력 의존 전류 적분 기준 값의 프로세스는 연료 라인 내의 상이한 압력들에 대하여 수행된다. 다시 말하면, (압력 의존) 미리 정해진 전류 적분 기준 값을 계산하기 위한 상기 언급된 방법은 상이한 압력들에 대하여 수행된다. 이러한 방식으로, 대응하는 전류 적분 기준 값이 각각의 측정된 압력에 대하여 엔진 제어 유닛의 메모리 장치 내에 저장되고 상기 전류 적분 기준 값은 그 후 제어 밸브의 개방 시점을 결정하는 상기 설명된 프로세스의 경우에 사용된다.
다시 말하면, 코일 구동부를 통하여 흐르는 전류의 적분은 실제 개방 시점에서의 기준 전압 및/또는 공칭 전압에 의한 작업 동안 확인되고, 개방 시점은 연료 라인 내의 압력(rail pressure)의 일시적인 차단에 의해 검출된다.
레일 압력에 의존하는 이러한 전류 적분 값은 이하에서 대응하는 간접 제어식 연료 주입기가 코일 구동부에 만연한 다른 전압들에서 작업된다면 제어 밸브의 개방을 인지하기 위해 전류 적분 기준 값(∫Idtref)으로서 사용될 수 있다. 이러한 기준 전압의 경우의 대응하는 개방 시간은, 이하에서 더 상세하게 설명되는 것과 같이, 그 후의 주입 작업들의 범위 내에서 제어 밸브를 제어하기 위한 보정 값을 결정하기 위해 기준 개방 시점(t0)으로서 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 코일 구동부는 코일 구동부를 통하여 흐르는 전류를 발생시키기 위해 전압에 의해 영향을 받고, 상기 전압은 자동차의 배터리의 배터리 전압에 대응한다. 이는 설명된 방법이 간접 제어식 연료 주입기의 코일 구동부를 제어하기 위한 소위 저전압 컨셉의 범위 내에서 사용되는 것을 의미한다. 제어 밸브를 특별히 신속하게 제어하는 목적을 위해 전압을 증가시키는 비교적 비싼 프로세스가 생략된다. 저전압 컨셉을 사용할 때, 배터리 전압의 변동들이 시간의 개방 시점의 상당한 변동들을 야기할 수 있고 개방 시점의 이러한 변동들이 설명된 방법에 의해 결정될 수 있고 대응하는 상이한 제어 프로세스의 수행에 의해 그 후의 주입 작업들 동안 상쇄될 수 있다는 이유로, 설명된 방법은 간접 제어식 연료 주입기들의 최적화된 제어를 달성하기 위해 이러한 타입의 저전압 컨셉들의 경우에 특별히 유용할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 자동차의 연소 기관을 위한 간접 제어식 연료 주입기를 제어하기 위한 방법이 설명되고, 연료 주입기는 코일 구동부를 갖는 제어 밸브를 포함한다.
설명된 제어 방법은 :
(a) 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 개방 시점을 결정하기 위해 상기 설명된 방법을 이행함으로써 제어 밸브의 개방 시점을 결정하는 단계로서, 제어 밸브는 코일 구동부를 포함하는, 제어 밸브의 개방 시점을 결정하는 단계,
(b) 결정된 개방 시점을 기초로 하여 코일 구동부를 제어하기 위한 시간 기간을 최적화하는 단계, 및
(c) 간접 제어식 연료 주입기를 제어하는 단계를 포함하며,
코일 구동부는 전압 펄스에 의해 영향을 받고, 그의 지속 시간은 최적화된 시간 기간과 동일하다.
설명된 제어 방법은, 제어 밸브의 실제 개방 시점의 지식을 기초로 하여, 기준 개방 시점(t0)에 대한 이러한 실제 개방 시점의 시간 변화를 결정하는 것이 가능하다는 지식을 기초로 한다. 그 후의 주입 작업들을 위한 활성화 시간의 적응 및 최적화를 위해, 이러한 시간 변화는 대수적 신호(algebraic sign)에 의존하여 이전의 활성화 시간에 더해지거나 또는 이 활성화 시간으로부터 빼내어질 수 있다. 결과적으로, 제어 밸브의 효과적인 제어의 지속 시간에 대한 변경은 상쇄될 수 있고 간접 제어식 연료 주입의 주입 작업의 실제 지속 시간은 최적화될 수 있으며, 상기 변경은 시간의 개방 시점의 변화에 의해(특히 코일 구동부에 대한 변경된 제어 전압의 결과로서) 야기된다.
제어 밸브의 개방과 비교하여 간접 제어식 연료 주입기의 주입 프로세스의 실제 시작이 특별한 유압식 지연을 가지고 발생한다는 사실이 이와 관련하여 참조된다. 예컨대 엔진 시험 벤치를 사용하여 정확하게 측정될 수 있는 이러한 유압식 지연은 양호한 근사치로 코일 구동부에 인가되는 전압에 의존한다. 하지만, 이러한 유압식 지연은 연료 주입기에서 이용 가능한 연료의 압력에 또한 의존하고 이러한 의존성의 레벨은, 예컨대 엔진 시험 벤치를 사용하여, 시험 및/또는 교정 과정들의 범위 내에서 마찬가지로 결정될 수 있다.
엔진의 실제 작업 동안 그 후, 제어 밸브 및/또는 제어 밸브의 코일 구동부가 활성화될 때 현재에 발생하는 유압식 지연을 또한 고려하는 목적을 위해, 공지된 방식으로 연료 라인 내의 압력 센서에 의해 제공되는, 연료 압력에 관한 정보를 사용하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 장치가 자동차의 연소 엔진을 위한 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 개방 시점을 결정하기 위해 설명되고, 제어 밸브는 코일 구동부를 포함한다. 설명되는 장치는 :
(a) 코일 구동부를 통하여 흐르는 흐름의 전류 강도의 시간에 대한 진행을 확인하기 위한 감지 장치,
(b) 미리 정해진 시작 시점에서 시작되는 시간의 함수로서 확인되는 전류 강도에 의한 전류 적분을 계산하기 위한 계산 유닛, 및
(c) 전류 적분이 미리 정해진 전류 적분 기준 값 이상을 달성하는 시점을 확인하기 위한 비교기(comparator) 유닛으로서, 확인된 시점은 제어 밸브의 개방 시점인, 비교기 유닛
을 포함한다.
설명되는 장치는 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 개방 시점이 구동부를 통하는 전류 흐름의 시작에 의해 연속적으로 증가하는 전류 적분을 계산함으로써 검출될 수 있다는 지식을 또한 기초로 한다. 제어 밸브의 개방 시점은 시간의 함수로서 이러한 전류 적분이 특별한 기준 값을 달성하는 시점이다.
본 발명에 따른 장치의 언급된 유닛들의 적어도 일부 및 특히 모든 이러한 유닛들은 마이크로프로세서에 의해 달성될 수 있다. 마이크로프로세서는 자동차의 연소 엔진을 위한 엔진 제어 유닛의 부분일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 컴퓨터 프로그램이 자동차의 연소 엔진을 위한 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 개방 시점을 결정하기 위해 설명되고, 제어 밸브는 코일 구동부를 포함한다. 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 수행될 때, 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 개방 시점을 결정하기 위한 상기 설명된 방법을 제어하도록 디자인되고, 제어 밸브는 코일 구동부를 포함한다.
이러한 문서에 있어서, 이러한 타입의 컴퓨터 프로그램의 명칭은, 본 발명에 따른 방법을 사용하여 연관된 효과들을 달성하기 위해 적절한 방식으로 시스템 및/또는 방법의 작업 과정을 조정하기 위해, 컴퓨터 시스템을 제어하기 위한 명령들을 갖는, 프로그램 요소, 컴퓨터 프로그램 제품 및/또는 컴퓨터 판독 가능 매체의 용어와 동일시된다.
컴퓨터 프로그램은 JAVA, C++ 등과 같은 임의의 적절한 프로그래밍 언어의 컴퓨터 판독 가능 명령 코드로서 이행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 메모리 매체(CD 롬, DVD, 블루-레이 디스크, 제거 가능한 디스크 드라이브, 휘발성 또는 비휘발성 메모리 장치, 집적 메모리 장치/프로세서 등) 상에 저장될 수 있다. 명령 코드는 원하는 기능들이 이행되는 방식으로 컴퓨터 또는 특히 자동차의 엔진을 위한 제어 장치와 같은 다른 프로그램 가능한 장치들을 프로그램할 수 있다. 또한, 컴퓨터 프로그램은 예컨대 인터넷 상의 네트워크 상에서 이용 가능할 수 있고, 이로부터 사용자에 의해 요구될 때 다운로드될 수 있다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램, 즉 소프트웨어에 의해, 그리고 하나 또는 둘 이상의 특별한 전기 회로들, 즉 하드웨어 또는 임의의 사용자 규정 하이브리드 형태에 의해 양쪽으로, 즉 소프트웨어 구성 요소들과 하드웨어 구성요소들에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 실시예들이 본 발명의 상이한 요지들을 참조하여 설명되는 것이 참조된다. 특히, 본 발명의 몇몇의 실시예들은 방법 청구항들에 의해 설명되고 본 발명의 다른 실시예들은 장치 청구항들에 의해 설명된다. 하지만, 본 출원을 읽을 때, 달리 명백하게 언급되지 않는다면, 본 발명의 요지의 타입에 속하는 특징들의 조합 외에, 본 발명의 요지들의 상이한 타입들에 속하는 특징들의 사용자 규정 조합이 또한 가능하다는 것이 당업자에게는 즉시 분명할 것이다.
본 발명의 다른 이점들 및 특징들은 현재의 바람직한 실시예들의 이하의 예시적인 설명으로부터 명백하다.
도 1 은 간접 제어식 연료 주입기를 위한 연료 공급 라인 내의 압력의 진행을 나타내는 도면이다.
도 2 는 각각의 경우에 상이한 지속 시간들의 2 개의 전기적 제어의 기간들에 대한 간접 제어식 연료 주입기에 대한 그래프들로서 :
(a) 연료 공급 라인 내의 압력의 시간에 대한 진행,
(b) 주입률의 시간에 대한 진행, 및
(c) 전류 적분의 시간에 대한 진행을 나타내는 그래프들이다.
도 3 은 2 개의 상이한 작업 전압들에 대하여 코일 구동부를 통하는 적분된 전류의 시간에 대한 진행을 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c 는 제어 밸브의 실제 개방 시점의 결정을 기초로 하여 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 제어의 지속 시간의 적응을 도시하는 도면이다.
도 5 는 종래 기술로부터 공지된 간접 제어식 연료 주입기의 개략도를 나타내는 도면이다.
도 6 은 간접 제어식 연료 주입기에 대한 :
(a) 코일 구동부에서 만연한 전압의 시간에 대한 진행,
(b) 코일 구동부를 통하여 흐르는 코일 전류의 시간에 대한 진행, 및
(c) 주입률의 시간에 대한 진행을 나타내는 도면이다.
이후에 설명되는 실시예들은 본 발명의 가능한 변형예들의 단지 제한된 선택을 나타내는 사실이 참조된다. 특히, 개별 실시예들의 특징들을 적절한 방식으로 함께 조합하는 것이 가능하여, 복수의 상이한 실시예들이 여기서 명백하게 설명되는 실시예 변형예들에 의해 기재되는 것으로 간주된다.
도 1 은 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 코일을 제어하기 위해 저전압 컨셉의 범위 내에서 사용되는 상이한 배터리 전압들에 대한 간접 제어식 연료 주입기를 위한 연료 공급 라인 내의 압력의 시간에 대한 진행을 나타내는 도면이다. 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브가 개방되는 시점들은 각각의 경우 현저한 압력의 강하로부터 결정되고 도 1 에서 각각의 경우 채워진 원에 의해 특징을 갖는다. 점선(161)은 제 1 배터리 전압(U1)의 경우의 압력의 진행을 나타낸다. 대응하는 개방 시점은 참조 부호 161a 에 의해 특징을 갖는다. 파선(162)은 제 1 배터리 전압(U1)보다 더 큰 제 2 배터리 전압(U2)의 경우의 압력의 진행을 도시한다. 대응하는 개방 시점은 참조 부호 162a 에 의해 특징을 갖는다. 연속적인 라인(163)은 제 2 배터리 전압(U2)보다 더 큰 제 3 배터리 전압(U3)의 경우의 압력의 진행을 나타낸다.
대응하는 개방 시점은 참조 부호 163a 에 의해 특징을 갖는다. 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 개방 시점은 이용 가능한 배터리 전압에 의존한다는 것이 도 1 로부터 명백하다.
도 2 는 각각의 경우에 상이한 지속 시간들인 제어 밸브의 2 개의 전기적 제어(ti)의 기간들에 대한 간접 제어식 연료 주입기에 대한 도면들로서 :
(a) 연료 공급 라인 내의 압력의 시간에 대한 진행(상부 다이어그램),
(b) 주입률의 시간에 대한 진행(중간 다이어그램), 및
(c) 전류 적분의 시간에 대한 진행(하부 다이어그램)을 나타낸다.
참조 부호 171 이 제공되는 라인은 제어 밸브의 제 1 비교적 짧은 제어 기간의 경우의 압력의 진행을 나타낸다. 참조 부호 172 가 제공되는 라인은 제 1 제어 기간과 비교하여 비교적 긴 제 2 제어 기간의 경우의 압력의 진행을 나타낸다. 채워진 원(171a)에 의해 모든 다이어그램들에 도시되는 제어 밸브의 개방 시점은 이러한 압력의 진행들로부터 결정된다.
중간 다이어그램 내의 그래프(173)는 제 1 제어 기간의 경우의 주입률의 진행을 나타내고, 그래프(174)는 제 2 제어 기간(174)의 주입률의 진행을 나타낸다. 이러한 다이어그램으로부터 명백한 것과 같이, 주입 프로세스의 실제 시작은 개방 시점(171a)에서 시간에 대한 특별한 지연 후에 뒤따르고 이는 소위 유압식 지연(Δth)으로서 설명된다.
하부 다이어그램 내의 그래프(175)는 제 1 제어 기간의 경우의 전류 적분(∫Idt)을 나타낸다. 그래프(176)는 제 2 제어 기간의 경우의 더 긴 전기적 제어의 기간의 결과로서 상당히 더 높은 값을 달성하는 전류 적분(∫Idt)을 나타낸다. 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브가 개방되는 한, 이러한 개방 시점(171a)은 양호한 근사치로 서보 밸브의 전기적 제어의 지속 시간 기간에 의존하지 않는다.
각각의 전류 적분(∫Idt)에 대한 도 2 에 도시된 거동으로부터 제어 밸브의 개방 시점이 전류 적분(∫Idt)에 의존하는 것이 더 명백하다. 이는 기준 전압 및/또는 공칭 전압에 의한 연료 주입기의 작업 동안, (연료 라인 내의 압력의 차단에 의해 검출될 수 있는) 개방 시점이 제어 밸브의 코일 구동부를 통하는 전류의 진행의 시간에 대한 적분에 의해 결정되는 것을 의미한다. 이러한 압력 의존 값의 적분(∫Idt)은 그 후 서보 밸브의 개방을 인지하기 위해 다른 이용 가능한 배터리 전압들의 경우에 기준 값(∫Idtref)으로서 사용될 수 있다. 이러한 기준 전압 및/또는 공칭 전압의 경우의 대응하는 개방 시간은 그 후의 주입 작업들의 범위 내에서 제어 밸브의 전기적 제어를 위한 보정 값을 결정하기 위한 기준 시간(t0)으로서 및/또는 기준 개방 시점으로서 그 후 사용될 수 있다.
도 3 은 2 개의 상이한 작업 전압들에 대하여 제어 밸브의 코일 구동부를 통하는 전류 적분(∫Idt)의 시간에 대한 진행을 나타내는 도면이다. 참조 부호 181 이 제공되는 라인은 여기서 도시된 예시적인 실시예에 따르면 9 볼트에 도달하는 제 1 배터리 전압의 경우의 전류 적분(∫Idt)을 나타낸다. 참조 부호 181a 에 의해 특징을 갖는 대응하는 개방 시점은 700 ㎲ 보다 다소 더 높다. 참조 부호 182 가 제공되는 라인은 여기서 도시된 예시적인 실시예의 경우의 19 볼트에 도달하는 제 2 배터리 전압의 경우의 전류 적분(∫Idt)을 나타낸다. 참조 부호 182a 에 의해 특징을 갖는 대응하는 개방 시점은 600 ㎲ 보다 다소 더 높다.
2 개의 개방 시점들(181a 및 182a)은 전류 적분 기준 값(∫Idtref)이 달성되자마자의 시간에서 높은 레벨의 정확도로 정확하게 전압에 의존하여 발생하는 것이 도 3 으로부터 명백하다. 여기서 도시된 예시적인 실시예에 따르면, 이러한 전류 적분 기준 값(∫Idtref)은 0.05 A ms(= 5 × 10-5 As) 바로 미만이다.
도 4a 내지 도 4c 는 제어 밸브의 실제 개방 시점의 결정을 기초로 하는 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 제어의 지속 시간의 적응을 도시하는 도면이다.
도 4a 는 기준 전압 및/또는 공칭 전압(Uref)의 경우에 주입 펄스당 주입될 연료의 원하는 양(q)(예컨대 운전자의 요청 또는 오히려 가스 페달의 위치에 의해 미리 정해짐)과 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 전기적 제어의 지속 시간(ti) 사이의 관계를 나타내는 도면이다. 특별한 전기적 제어 기간(tibas)이 주입될 연료의 원하는 양(qbas)에 대하여 제공된다. 도 4a 에 도시된 그래프는 엔진 제어 유닛에 통상적으로 소위 기본 ti 테이블로 저장된다. 이러한 기본 ti 테이블은 각각의 경우 상이한 연료 압력들에 대하여 주입될 연료의 양(q)과 연관된 제어 기간(ti)으로 이루어지는 상이한 값들의 쌍들을 포함한다. 도 4a 는 특별한 압력에 대하여 이러한 타입의 기본 ti 테이블로부터의 섹션을 도시한다.
여기서 도시된 예시적인 실시예에 따르면, 적응된 ti 테이블이 차량 작동 및 결과적으로 적응 특징 다이어그램에 의한 기본 ti 테이블을 기초로 하는 배터리 전압들의 변동의 경우에 결정된다. 이러한 적응은 이후에서 도 4b 및 도 4c 를 참조하여 설명된다.
교정 프로세스가 교정 모드에서 최초로 수행되고, 대응하는 적응 값들은 기준 전압의 경우의 시험 펄스들의 도움에 의해 발생된다. 이 목적을 위해, 연료 라인 내의 압력이 안정적인(펌프 공급 또는 주입이 없음) 시간 윈도우에서, 시험 펄스들은 간접 제어식 연료 주입에서 단지 스위치 누수만을 발생하기 위해 수행된다.
연료 압력이 약화되는(break down) 전류 적분의 값 및 제어의 시작 후에 이를 위한 대응하는 시간이 적응 특징 다이어그램에 기준 값(∫Idtref 및 t0)들로서 저장된다(도 4b 참조). 기준 값 및 기준 시간이 압력 의존하기 때문에, 이는 일련의 상이한 연료 압력들에 대하여 발생한다.
교정 모드 밖에서, 대응하는 전류는 제어 밸브의 각각의 제어 프로세스 동안 가능한 변동 배터리 전압들의 경우에 적분된다. 이러한 적분(∫Idt)이 기준 값(∫Idtref)을 달성하자마자, 대응하는 개방 시점이 결정된다. 이는 기준 전압보다 더 큰 전압에 대하여(점선) 그리고 기준 전압보다 더 작은 전압에 대하여(파선) 도 4b 에 도시된다. 기준 시간(t0)으로부터의 대응하는 이러한 시간의 편차(tkor)는 그 후 제어 프로세스의 유효 지속 시간을 보정하는데 사용된다.
도 4c 는 기준 전압보다 더 큰 상기 언급된 전압에 대한 대응하는 적응된 ti 테이블을 도시하는 도면이다. 본 경우에, tibas 를 기초로 하여 전기적 제어의 지속 시간(ti)은 전기적 제어의 적응된 지속 시간(tiadapt)으로 단축된다.
결과적으로, 설명된 방법은 공칭 배터리 전압(예컨대 14 볼트)의 경우에 간접 제어식 연료 주입기의 연료 라인 내의 기준 압력 약화의 차단을 기초로 하여 주입기 개별 기준 값(∫Idtref) 및 주입기 기준 제어 시간(t0)을 결정한다. 또한, 현재의 이용 가능한 배터리 전압에 의존하는 주입기 개방 시점 보정(tkor)은 적응 특징 다이어그램에 의해 결정된다. 대응하는 제어 밸브의 주입기 개별 개방 거동은 이하의 등식
tiadapt = tibas + tikor
을 사용하여 간단한 방식으로 보정될 수 있다.
설명된 방법은 그 중에서도 상기 방법을 이행하기 위해 주입될 연료의 양들의 변경을 인지하기 위한 추가적인 센서들을 요구하지 않는다는 이점을 갖는다.
161 제 1 배터리 전압(U1)의 경우의 압력의 진행
161a 제 1 배터리 전압(U1)의 경우의 제어 밸브의 개방 시점
162 제 2 배터리 전압(U2)(U2 > U1)의 경우의 압력의 진행
162a 제 2 배터리 전압(U2)의 경우의 제어 밸브의 개방 시점
163 제 3 배터리 전압(U3)(U3 > U2)의 경우의 압력의 진행
163a 제 3 배터리 전압(U3)의 경우의 제어 밸브의 개방 시점
171 제 1 제어 기간의 경우의 압력의 진행
171a 제어 밸브의 개방 시점
172 제 1 제어 기간보다 더 긴 제 2 제어 기간의 경우의 압력의 진행
173 제 1 제어 기간의 경우의 주입률의 진행
174 제 2 제어 기간의 경우의 주입률의 진행
175 제 1 제어 기간의 경우의 전류 적분
176 제 2 제어 기간의 경우의 전류 적분
181 낮은 배터리 전압(9 V)의 경우의 전류 적분
181a 낮은 배터리 전압(9 V)의 경우의 제어 밸브의 개방 시점
182 높은 배터리 전압(19 V)의 경우의 전류 적분
182a 높은 배터리 전압(19 V)의 경우의 제어 밸브의 개방 시점
500 간접 제어식 연료 주입기
502 외부 케이싱
504 내부 케이싱
510 밸브 니들
512 스프링
514 배출 틈
520 제어 구동부/제어 밸브
522 코일/솔레노이드
524 철 요크
526 스프링
528 커를링 요소
530 피스톤/제어 밸브의 전기자
532 제어 밸브의 시트
540 고압 라인
542 제어 챔버
544 밸브 챔버
546 저압 라인/누수 시스템
550 커먼 레일 시스템
552 레일 압력에 대한 센서

Claims (8)

  1. 자동차의 연소 엔진용 간접 제어식 연료 주입기(500)의 제어 밸브(520)의 개방 시점을 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 제어 밸브는 코일 구동부를 포함하며,
    상기 방법은 :
    (a) 상기 코일 구동부를 통하는 전류 흐름의 전류 강도의 시간에 대한 진행을 확인하는 단계,
    (b) 미리 정해진 시작 시점에서 시작되는 시간의 함수로서 확인된 전류 강도에 의한 전류 적분을 계산하는 단계, 및
    (c) 상기 전류 적분이 미리 정해진 전류 적분 기준 값을 달성하는 시점을 확인하는 단계를 포함하며,
    확인된 시점은 제어 밸브의 개방 시점인,
    자동차의 연소 엔진용 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브 개방 시점을 결정하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 전류 적분 기준 값을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 결정하는 단계는 :
    (a) 압력이 연료 라인 내에서 강하되고, 상기 압력 강하에 의해 연료가 연료 주입기에 공급되는 시점을 검출하는 단계, 및
    (b) 상기 검출된 시점에서 전류 적분을 측정하는 단계를 포함하며,
    상기 측정된 전류 적분은 미리 정해진 전류 적분 기준 값인,
    자동차의 연소 엔진용 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브 개방 시점을 결정하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 전류 적분 기준 값은 연료 라인 내의 압력에 의존하고 상기 미리 정해진 전류 적분 기준 값을 결정하는 단계는 :
    (a) 상기 연료 라인 내의 압력을 측정하는 단계, 및
    (b) 상기 자동차의 엔진 제어 유닛의 메모리 장치 내에 측정된 전류 적분 및 측정된 압력을 저장하는 단계를 더 포함하며,
    상기 측정된 압력에 대한 측정된 전류 적분은 미리 정해진 압력 의존 전류 적분 기준 값인,
    자동차의 연소 엔진용 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브 개방 시점을 결정하기 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 압력 의존 전류 적분 기준 값을 결정하는 단계는 연료 라인 내의 상이한 압력들에 대하여 수행되는,
    자동차의 연소 엔진용 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브 개방 시점을 결정하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일 구동부를 통하여 흐르는 전류를 발생시키기 위해 코일 구동부는 자동차의 배터리의 배터리 전압에 대응하는 전압에 의해 영향을 받는,
    자동차의 연소 엔진용 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브 개방 시점을 결정하기 위한 방법.
  6. 자동차의 연소 엔진용 간접 제어식 연료 주입기(500)의 제어 방법으로서,
    상기 연료 주입기(500)는 코일 구동부를 갖는 제어 밸브(520)를 포함하고,
    상기 방법은
    (a) 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 이행함으로써 제어 밸브(520)의 개방 시점을 결정하는 단계,
    (b) 상기 결정된 개방 시점을 기초로 하여 코일 구동부를 제어하기 위한 시간 기간을 최적화하는 단계, 및
    (c) 상기 간접 제어식 연료 주입기를 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 코일 구동부는 전압 펄스에 의해 영향을 받고, 그의 지속 시간은 최적화된 시간 기간과 동일한,
    자동차의 연소 엔진용 간접 제어식 연료 주입기의 제어 방법.
  7. 자동차의 연소 엔진용 간접 제어식 연료 주입기(500)의 제어 밸브(520)의 개방 시점을 결정하기 위한 장치로서,
    상기 제어 밸브는 코일 구동부를 포함하고,
    상기 장치는
    (a) 상기 코일 구동부를 통하여 흐르는 전류 흐름의 전류 강도의 시간에 대한 진행을 확인하기 위한 감지 장치,
    (b) 미리 정해진 시작 시점에서 시작되는 시간의 함수로서 확인되는 전류 강도에 의한 전류 적분을 계산하기 위한 계산 유닛, 및
    (c) 상기 전류 적분이 미리 정해진 전류 적분 기준 값 이상을 달성하는 시점을 확인하기 위한 비교기 유닛을 포함하며,
    확인된 시점은 제어 밸브의 개방 시점인,
    자동차의 연소 엔진용 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 개방 시점을 결정하기 위한 장치.
  8. 자동차의 연소 엔진용 간접 제어식 연료 주입기(500)의 제어 밸브(520)의 개방 시점을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 매체로서,
    상기 제어 밸브는 코일 구동부를 포함하고,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 수행될 때 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 제어하도록 디자인되는,
    자동차의 연소 엔진용 간접 제어식 연료 주입기의 제어 밸브의 개방 시점을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 매체.
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