KR101819293B1 - 연료 압력 간접 측정 방법 및 이를 활용한 디젤 엔진 - Google Patents

연료 압력 간접 측정 방법 및 이를 활용한 디젤 엔진 Download PDF

Info

Publication number
KR101819293B1
KR101819293B1 KR1020150177433A KR20150177433A KR101819293B1 KR 101819293 B1 KR101819293 B1 KR 101819293B1 KR 1020150177433 A KR1020150177433 A KR 1020150177433A KR 20150177433 A KR20150177433 A KR 20150177433A KR 101819293 B1 KR101819293 B1 KR 101819293B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure
fuel
piezoelectric element
rail
injector
Prior art date
Application number
KR1020150177433A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170069785A (ko
Inventor
고정민
Original Assignee
주식회사 현대케피코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 현대케피코 filed Critical 주식회사 현대케피코
Priority to KR1020150177433A priority Critical patent/KR101819293B1/ko
Publication of KR20170069785A publication Critical patent/KR20170069785A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101819293B1 publication Critical patent/KR101819293B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00—Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/003—Measuring variation of fuel pressure in high pressure line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • F02M55/025—Common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/005—Fuel-injectors combined or associated with other devices the devices being sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
    • F02D2041/223—Diagnosis of fuel pressure sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors
    • F02M2200/244—Force sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors
    • F02M2200/247—Pressure sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

제어부가 인젝터의 밸브가 열리는 힘을 산출하고, 압력센서가 레일 내의 연료의 압력을 측정하는 단계, 산출된 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 측정된 레일 내의 연료의 압력을 반복적으로 서로 매칭하여 매칭값을 저장하는 단계 및 제어부가 인젝터의 밸브가 열리는 힘을 산출하고, 산출된 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 매칭값을 비교하여 상기 레일 내의 연료의 압력을 추정하는 단계를 포함하는 연료 압력 간접 측정 방법 및 이를 활용한 디젤 엔진에 관한 것이다.

Description

연료 압력 간접 측정 방법 및 이를 활용한 디젤 엔진{METHOD FOR MEASURING FUEL PRESSURE INDIRECTLY AND DIESEL ENGINE USING IT}
본 발명은 디젤 엔진 내부의 연료의 압력을 간접적으로 측정하는 방법과 이러한 방법을 활용한 디젤 엔진에 관한 것이다.
더욱 상세하게, 본 발명은 압력센서가 정상 동작하지 않는 상황에서도 압력센서가 없이 레일 내부의 연료 압력을 간접적으로 측정하기 위한 연료 압력 간접 측정 방법 및 이를 활용한 디젤엔진에 관한 것이다.
커먼 레일 디젤 엔진(common rail diesel engine)은 컴퓨터와 각종 센서로 이루어진 제어계통, 압력펌프, 레일 및 인젝터로 구성되며, 연료를 분사하기 전에 레일 내부에 연료를 미리 저장한 뒤, 연소효율이 가장 높은 시점에 고압으로 연료를 분사한다.
고압으로 연료를 분사하는 이유는 고압으로 분사되어 분무상태가 된 연료는 연소효율이 뛰어나 연비가 높고, 배기가스의 질소산화물(NOx:nitrogen oxide)이 크게 줄어들며, 공회전 시의 소음과 진동도 낮출 수 있기 때문이다.
나아가, 연료 분사 패턴을 저속, 고속 등 현재 엔진의 속도에 따라 제어할 수 있어 엔진이 저속으로 회전하는 구간에서도 연료 분사압력을 높일 수 있게 된다.
즉, 커먼 레일 디젤 엔진에서 레일 내부의 연료의 압력을 측정하는 것은 연료의 분사 시점을 결정하는 등의 다양한 목적을 위해 필수적이게 된다.
따라서, 압력센서가 정상적으로 작동하지 않는 경우에 올바르게 레일 내부의 연료 압력을 제어하지 못하게 된다면, 엔진의 파손 위험 등의 악영향을 끼치게 되며, 이에 따라, 압력센서가 정상적으로 작동하지 않는 경우에도 레일 내부의 연료 압력을 안정적으로 측정할 수 있는 연료 압력 간접 측정 방법 및 이를 활용한 디젤 엔진이 필요하다.
한국 등록특허공보 제1033323호(2011.04.28)
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압력센서에 고장이 발생하여 현재 레일 내부의 연료 압력을 알 수 없는 경우에도 압력을 제어할 수 있도록 하기 위함이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 연료 압력 간접 측정 방법은 제어부가 인젝터의 밸브가 열리는 힘을 산출하고, 압력센서가 레일 내의 연료의 압력을 측정하는 단계, 산출된 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 측정된 레일 내의 연료의 압력을 반복적으로 서로 매칭하여 매칭값을 저장하는 단계 및 제어부가 인젝터의 밸브가 열리는 힘을 산출하고, 산출된 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 상기 매칭값을 비교하여 상기 레일 내의 연료의 압력을 추정하는 단계를 포함한다.
이때, 압력을 측정하는 단계 및 매칭값을 저장하는 단계는 압력센서가 정상 동작하는 경우에 이루어지고, 연료의 압력을 추정하는 단계는 압력센서가 정상 동작하지 않는 경우 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 인젝터의 밸브가 열리는 힘은, 전압센서가 측정한 압전소자에 걸리는 전압(U) 및 전하센서가 측정한 압전소자의 전하량(Q)을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
한편, 인젝터의 밸브가 열리는 힘은 수식 1을 이용해 산출되는 것을 특징으로 한다.
(수식 1)
Figure 112015121812690-pat00001
(이때, d33은 전기기계결합 계수로 1.15*10-6mm/V를 의미하고, ε33은 유전율을 의미하며 3.4*10-8N/V2을 의미하며, A는 압전소자의 면적, N은 압전소자의 스택수, d는 압전소자의 두께, U는 전압센서(123)가 측정한 압전소자에 걸리는 전압, Q는 전하센서가 측정한 압전소자의 전하량, F는 밸브가 열리는 힘을 각각 의미함)
여기서, 매칭값을 저장하는 단계에서, 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 측정된 레일 내의 연료의 압력을 반복적으로 서로 매칭하는 것은, 기설정된 시간 간격으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 디젤 엔진은 레일 내의 연료의 압력을 측정하는 압력센서, 인젝터에 포함된 압전소자에 걸리는 전압을 측정하는 전압센서, 인젝터에 포함된 압전소자의 전하량을 측정하는 전하센서 및 압전소자에 걸리는 전압(U)과 압전소자의 전하량(Q)을 이용하여 인젝터의 밸브가 열리는 힘을 산출하고, 레일 내의 연료의 압력을 추정하는 제어부를 포함한다.
이때, 제어부는 상기 압력센서가 정상 동작하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 압력센서가 정상 동작하는 경우, 제어부는 산출된 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 측정된 레일 내의 연료의 압력을 반복적으로 서로 매칭하여 매칭값을 저장부에 저장하는 것을 특징으로 한다.
한편, 압력센서가 정상 동작하지 않는 경우, 제어부는 산출된 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 매칭값을 비교하여 상기 레일 내의 연료의 압력을 추정하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 인젝터의 밸브가 열리는 힘은 수식 1을 이용해 산출되는 것을 특징으로 한다.
(수식 1)
Figure 112015121812690-pat00002
(이때, d33은 전기기계결합 계수로 1.15*10-6mm/V를 의미하고, ε33은 유전율을 의미하며 3.4*10-8N/V2을 의미하며, A는 압전소자의 면적, N은 압전소자의 스택수, d는 압전소자의 두께, U는 전압센서(123)가 측정한 압전소자에 걸리는 전압, Q는 전하센서가 측정한 압전소자의 전하량, F는 밸브가 열리는 힘을 각각 의미함)
이때, 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 측정된 상기 레일 내의 연료의 압력을 반복적으로 서로 매칭하는 것은, 기설정된 시간 간격으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 압력센서에 고장이 발생하여 현재 레일 내부의 연료 압력을 알 수 없는 경우에도 압력을 간접적으로 산출하여, 레일 내부의 연료 압력을 제어하고 이를 통해 엔진의 파손 위험 등을 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명에 의하면, 압력센서가 정상적으로 작동하지 않는 상황에서도 차량의 운행이 가능해지며, 압력센서를 정비할 때까지 차량을 운행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진에서 인젝터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 압력 간접 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 압력 간접 측정 방법을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 연료 압력 간접 측정 방법 및 이를 활용한 디젤 엔진을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진에서 인젝터를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 압력 간접 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 압력 간접 측정 방법을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진은 레일(100), 펌프(200), 제어부(300) 및 저장부(400)를 포함한다.
여기서 레일(100)은 펌프(200)로부터 전달된 고압의 연료를 압력을 그대로 유지하는 상태에서 저장하는 기능을 수행하며, 나아가 기설정된 조건에 따라 고압연료를 개별 인젝터(120, 130, 140)로 분배한다. 이때, 레일에는 압력센서(110) 및 한 개 이상의 인젝터(120, 130, 140)가 부착될 수 있다.
압력센서(110)는 레일(100) 내부의 연료 압력을 측정하며, 측정된 연료 압력을 제어부(300)로 전달한다. 이때, 압력센서(110)는 레일(100) 내부에 부착된 것으로 도시되었으나, 레일(100) 내부에 부착되는 것 외에도 레일(100) 내부의 연료 압력을 측정할 수 있는 다른 위치에도 부착될 수 있다.
이제, 도 1 및 도 2를 동시에 참조하여 한 개 이상의 인젝터(120, 130, 140)에 대해 설명한다. 한 개 이상의 인젝터(120, 130, 140)는 각각 레일(100)에 부착되어 레일(100)에서 전달되는 고압의 연료를 연소실 속으로 분사한다. 이때, 한 개 이상의 인젝터(120, 130, 140)는 압전소자(121)를 이용한 피에조 서보 밸브 타입의 인젝터일 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여 한 개 이상의 인젝터(120, 130, 140)에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이 한 개 이상의 인젝터(120, 130, 140)는 피에조 서보 밸브 타입의 인젝터일 수 있다. 여기서, 한 개 이상의 인젝터(120, 130, 140)는 각각 압전소자(121), 컨트롤 챔버(control chamber, 122), 전압센서(123), 전하센서(124) 및 밸브(125)를 포함할 수 있다.
압전소자(121)는 통전을 시키는 경우 기계적 변형이 일어나는 소자로, 압전소자(121)가 인젝터에 활용되는 경우, 압전소자(121)는 컨트롤 챔버(control chamber, 122)에 흘러 들어가는 연료의 양을 조절하게 된다.
압전소자(121)가 통전되는 경우 기계적 변형이 일어나게 되며, 이때 연료는 컨트롤 챔버(122)로 흘러 들어가게 되는데 압전소자(121)가 밸브(125)를 열기 위해서는 컨트롤 챔버(122) 내에 현재 존재하는 연료의 압력을 이겨내야 하며, 이때의 힘을 인젝터(120, 130, 140)의 밸브(125)가 열리는 힘(F)이라 할 수 있다.
컨트롤 챔버(122)는 밸브(125)가 열림에 따라서 연료를 수용하게 되며 컨트롤 챔버(122)가 수용하는 연료는 이후 기설정된 조건에 따라 연소실로 분사되게 된다.
전압센서(123) 및 전하센서(124)는 각각 압전소자(121)가 통전되는 경우, 압전소자(121)에 걸리는 전압(U) 및 압전소자(121)의 전하량(Q)을 측정하여 이를 제어부(300)에 전달한다. 이때, 전압센서(123) 및 전하센서(124)는 각각 압전소자(121)에 직접 부착된 것으로 도시되었으나, 압전소자(121)에 직접 부착되는 것 외에도 압전소자(121)에 걸리는 전압(U) 및 압전소자(121)의 전하량(Q)을 측정할 수 있는 다른 위치에도 부착될 수 있다.
밸브(125)는 압전소자(121)가 통전됨에 따라서 발생하는 기계적 변형에 의해 개폐동작을 하게 되며, 밸브(125)가 개폐동작을 반복함에 따라서, 컨트롤 챔버(122)에 유입되는 연료가 조절되게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 펌프(200)는 저압펌프 및 고압펌프 등을 포함할 수 있으며, 여기서 펌프(200)는 연료 탱크로부터 레일(100)로 연료를 압송하며, 레일(100) 내부의 연료를 고압으로 유지시키는 역할을 수행한다.
제어부(300)는 레일(100), 한 개 이상의 인젝터(120, 130, 140), 펌프(200)의 구동을 제어한다. 여기서, 제어부(300)는 레일(100)과 점선으로 연결되는 것으로 도시되었으며, 이는 제어부(300)가 레일(100)과 전기적 또는 기계적으로 연결됨을 의미하는 것이며, 나아가, 제어부(300)는 레일(100)뿐만 아니라 한 개 이상의 인젝터(120, 130, 140), 펌프(200)와도 전기적 또는 기계적으로 연결될 수 있다.
나아가, 제어부(300)는 전압센서(123)가 측정한 압전소자(121)에 걸리는 전압(U) 및 전하센서(124)가 측정한 압전소자(121)의 전하량(Q)을 이용하여 밸브(125)가 열리는 힘(F)을 산출한 뒤, 이를 압력센서(110)가 수집한 레일(100) 내의 연료의 압력과 매칭하여 저장부(400)에 저장하고, 이를 이용하여 압력센서(110)가 정상으로 동작하지 않는 경우, 레일(100) 내부의 연료의 압력을 간접적으로 측정한다.
이제, 제어부(300)가 레일(100) 내부의 연료의 압력을 간접적으로 측정하는 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
제어부(300)는 레일(100) 내부의 연료의 압력을 측정하는 압력센서(110)가 정상적으로 동작하는지 여부를 지속적으로 판단한다. 여기서, 지속적으로 판단하는 것의 의미는 쉼 없이 계속 판단하는 것을 의미할 수도 있으나, 기설정된 시간 간격으로 압력센서(110)가 정상 동작하는지 여부를 판단하는 등 다양한 방법을 포함할 수 있다.
레일(100) 내부의 연료의 압력을 측정하는 압력센서(110)가 정상적으로 동작하는 경우, 제어부(300)는 전압센서(123)가 측정한 압전소자(121)에 걸리는 전압(U) 및 전하센서(124)가 측정한 압전소자(121)의 전하량(Q)을 이용하여 밸브(125)가 열리는 힘(F)을 산출하며, 그 구체적인 산출 방법은 아래 수식 1과 같이 나타난다.
(수식 1)
Figure 112015121812690-pat00003
(이때, d33은 전기기계결합 계수로 1.15*10-6mm/V를 의미하고, ε33은 유전율을 의미하며 3.4*10-8N/V2을 의미하며, A는 압전소자의 면적, N은 압전소자의 스택수, d는 압전소자의 두께, U는 전압센서(123)가 측정한 압전소자에 걸리는 전압, Q는 전하센서가 측정한 압전소자의 전하량, F는 밸브가 열리는 힘을 각각 의미함)
다시 말해, d33, ε33, A, N 및 d 각각은 미리 설정되어 있는 값에 해당하기 때문에, 제어부(300)는 전압센서(123)가 측정한 압전소자(121)에 걸리는 전압(U) 및 전하센서(124)가 측정한 압전소자(121)의 전하량(Q) 만을 추가적으로 수집하면 밸브(125)가 열리는 힘(F)을 산출할 수 있게 되는 것이다.
한편, d33 및 ε33은 각각 1.15*10-6mm/V 및 3.4*10-8N/V2을 의미한다고 기술하였으나, 해당되는 구체적인 수치값들은 필요에 따라서 변경될 수 있다.
그 뒤, 제어부(300)는 정상적으로 동작하고 있는 레일(100) 내부의 연료의 압력을 측정하는 압력센서(110)로부터 레일(100) 내부의 연료의 압력을 수집하고, 위에서 산출된 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 측정된 레일(100) 내부의 연료의 압력을 각각 매칭한 매칭값을 저장부(400)에 저장한다.
다시 말해, 압력센서(110)가 정상적으로 동작하고 있는 경우, 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 측정된 레일(100) 내부의 연료의 압력을 각각 매칭한 매칭값은 반복적으로 수집이 되며 이 값들은 저장부(400)에 누적하여 저장되게 되는 것이다. 예를 들어, 압력센서(110)가 100초간 정상적으로 동작했다고 가정하고, 1초 마다 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 측정된 레일(100) 내부의 연료의 압력을 각각 매칭한 매칭값이 저장부(400)에 저장된다고 가정하면, 총 100개의 매칭값들이 저장부(400)에 저장되게 된다.
한편, 레일(100) 내부의 연료의 압력을 측정하는 압력센서(110)가 정상적으로 동작하지 않는 경우에도 마찬가지로, 제어부(300)는 전압센서(123)가 측정한 압전소자(121)에 걸리는 전압(U) 및 전하센서(124)가 측정한 압전소자(121)의 전하량(Q)을 이용하여 밸브(125)가 열리는 힘(F)을 산출하며, 그 구체적인 산출 방법은 상기한 수식 1과 같이 나타나지만, 수식 1에 대한 중복된 기재는 생략하도록 한다.
그 뒤, 제어부(300)는 산출된 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 저장부(400)에 누적하여 저장된 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 측정된 레일(100) 내부의 연료의 압력을 각각 매칭한 매칭값을 비교하여, 산출된 현재의 밸브(125)가 열리는 힘(F)에 해당하는 레일(100) 내부의 연료의 압력을 현재 연료의 압력으로 추정한다.
예를 들어, 압력센서(110)가 정상적으로 동작하고 있는 경우에 저장부(400)에 밸브(125)가 열리는 힘 F1이 레일(100) 내부의 연료의 압력 P1과 매칭되고 밸브(125)가 열리는 힘 F2가 레일(100) 내부의 연료의 압력 P2와 매칭되며 밸브(125)가 열리는 힘 F3이 레일(100) 내부의 연료의 압력 P3과 매칭되고 밸브(125)가 열리는 힘 F4가 레일(100) 내부의 연료의 압력 P4와 매칭되며 밸브(125)가 열리는 힘 F5가 레일(100) 내부의 연료의 압력 P5와 매칭됨이 미리 저장되었다고 가정하면, 제어부(300)는 압력센서(110)가 정상적으로 동작하지 않는 상황에서 산출된 현재의 밸브(125)가 열리는 힘이 F4인 경우 현재의 레일(100) 내부의 연료의 압력은 P4 임을 간접적으로 측정하게 되는 것이다.
이제 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연료 압력 간접 측정 방법을 설명한다. 연료 압력 간접 측정 방법은 인젝터(120, 130, 140)의 밸브(125)가 열리는 힘(F)을 산출하며 레일(100) 내의 연료의 압력을 측정하는 단계(S100), 산출된 인젝터(120, 130, 140)의 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 측정된 레일(100) 내의 연료의 압력을 매칭하여 저장하는 단계(S110) 및 인젝터(120, 130, 140)의 밸브(125)가 열리는 힘(F)을 산출한 뒤, 저장된 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 측정된 레일(100) 내의 연료의 압력의 매칭값을 이용하여 레일 내 연료 압력을 추정하는 단계(S120)를 포함한다.
인젝터(120, 130, 140)의 밸브(125)가 열리는 힘(F)을 산출하며 레일(100) 내의 연료의 압력을 측정하는 단계(S100)에서 제어부(300)는 전압센서(123)가 측정한 압전소자(121)에 걸리는 전압(U) 및 전하센서(124)가 측정한 압전소자(121)의 전하량(Q)을 이용하여 밸브(125)가 열리는 힘(F)을 아래 수식 1을 이용해 산출하며, 제어부(300)는 레일(100) 내부의 연료의 압력을 측정하는 압력센서(110)로부터 레일(100) 내부의 연료의 압력을 수집한다.
(수식 1)
Figure 112015121812690-pat00004
(이때, d33은 전기기계결합 계수로 1.15*10-6mm/V를 의미하고, ε33은 유전율을 의미하며 3.4*10-8N/V2을 의미하며, A는 압전소자의 면적, N은 압전소자의 스택수, d는 압전소자의 두께, U는 전압센서(123)가 측정한 압전소자에 걸리는 전압, Q는 전하센서가 측정한 압전소자의 전하량, F는 밸브가 열리는 힘을 각각 의미함)
한편, d33 및 ε33은 각각 1.15*10-6mm/V 및 3.4*10-8N/V2을 의미한다고 기술하였으나, 해당되는 구체적인 수치값들은 필요에 따라서 변경될 수 있다.
산출된 인젝터(120, 130, 140)의 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 측정된 레일(100) 내의 연료의 압력을 매칭하여 저장하는 단계(S110)에서 제어부(300)는 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 측정된 레일(100) 내부의 연료의 압력을 각각 매칭한 매칭값을 저장부(400)에 저장한다.
인젝터(120, 130, 140)의 밸브(125)가 열리는 힘(F)을 산출한 뒤, 저장된 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 측정된 레일(100) 내의 연료의 압력의 매칭값을 이용하여 레일 내 연료 압력을 추정하는 단계(S120)에서 레일(100) 내부의 연료의 압력을 측정하는 압력센서(110)가 정상적으로 동작하지 않는 경우에 제어부(300)는 산출된 밸브(125)가 열리는 힘(F)을 저장부(400)에 누적하여 저장된 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 측정된 레일(100) 내부의 연료의 압력을 각각 매칭한 매칭값과 비교하여, 산출된 현재의 밸브(125)가 열리는 힘(F)에 해당하는 레일(100) 내부의 연료의 압력을 현재 연료의 압력으로 추정한다.
이제 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 연료 압력 간접 측정 방법을 보다 상세히 설명한다.
제어부(300)는 레일의 압력센서가 정상동작하고 있는지 여부를 판단(S200)한다. 판단 결과 레일의 압력센서가 정상동작하고 있다면, 제어부(300)는 전압센서(123)가 측정한 압전소자(121)에 걸리는 전압(U) 및 전하센서(124)가 측정한 압전소자(121)의 전하량(Q)를 전달 받고(S210) 이를 이용해 인젝터(120, 130, 140)의 밸브(125)가 열리는 힘(F)을 산출(S211)한다. 여기서 인젝터(120, 130, 140)의 밸브(125)가 열리는 힘(F)은 상술한 수식 1을 통해 산출되며 중복되는 설명은 생략한다. 그 뒤, 제어부(300)는 레일(100) 내부의 연료의 압력을 측정하는 압력센서(110)가 측정한 레일 내의 연료의 압력을 전달(S212) 받는다. 그리고 제어부(300)는 S211 단계에서 산출된 인젝터(120, 130, 140)의 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 S212 단계에서 측정된 레일(100) 내의 연료의 압력을 매칭하여 저장부(400)에 저장(S213)한 뒤, 상술한 동작을 반복한다.
한편, 제어부(300)가 레일(100)의 압력센서가 정상동작하고 있는지 여부를 판단(S200)한 결과 레일의 압력센서가 정상동작하고 있지 않다면, 제어부(300)는 전압센서(123)가 측정한 압전소자(121)에 걸리는 전압(U) 및 전하센서(124)가 측정한 압전소자(121)의 전하량(Q)를 전달 받고(S220) 이를 이용해 인젝터(120, 130, 140)의 밸브(125)가 열리는 힘(F)을 산출(S221)한다. 그 뒤, 제어부는 S221 단계에서 산출된 인젝터(120, 130, 140)의 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 S213 단계에서 저장된 밸브(125)가 열리는 힘(F)과 레일(100) 내의 연료의 압력의 매칭값을 비교하여 현재의 레일(100) 내부의 연료의 압력을 간접적으로 추정(S222)한다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 레일 110: 압력센서
120, 130, 140: 인젝터 121: 압전소자
122: 컨트롤 챔버 123: 전압센서
124: 전하센서 125: 밸브
200: 펌프 300: 제어부
400: 저장부

Claims (11)

  1. 레일 내의 연료의 압력을 측정하는 압력센서;
    인젝터에 포함된 압전소자에 걸리는 전압을 측정하는 전압센서;
    인젝터에 포함된 상기 압전소자의 전하량을 측정하는 전하센서; 및
    상기 압전소자에 걸리는 전압(U)과 상기 압전소자의 전하량(Q)을 이용하여 인젝터의 밸브가 열리는 힘을 산출하고, 상기 레일 내의 연료의 압력을 추정하는 제어부;를 포함하는 디젤 엔진 내부의 연료 압력을 측정하는 방법에 있어서,
    제어부가 인젝터의 밸브가 열리는 힘을 산출하고, 압력센서가 레일 내의 연료의 압력을 측정하는 단계;
    산출된 상기 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 측정된 상기 레일 내의 연료의 압력을 반복적으로 서로 매칭하여 매칭값을 저장하는 단계; 및
    제어부가 인젝터의 밸브가 열리는 힘을 산출하고, 산출된 상기 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 상기 매칭값을 비교하여 상기 레일 내의 연료의 압력을 추정하는 단계를 포함하는,
    연료 압력 간접 측정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력을 측정하는 단계 및 상기 매칭값을 저장하는 단계는 상기 압력센서가 정상 동작하는 경우에 이루어지고,
    상기 연료의 압력을 추정하는 단계는 상기 압력센서가 정상 동작하지 않는 경우 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 압력 간접 측정 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 인젝터의 밸브가 열리는 힘은,
    전압센서가 측정한 압전소자에 걸리는 전압(U) 및 전하센서가 측정한 압전소자의 전하량(Q)을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 연료 압력 간접 측정 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 인젝터의 밸브가 열리는 힘은 수식 1을 이용해 산출되는 것을 특징으로 하는 연료 압력 간접 측정 방법.
    (수식 1)
    Figure 112015121812690-pat00005

    (이때, d33은 전기기계결합 계수로 1.15*10-6mm/V를 의미하고, ε33은 유전율을 의미하며 3.4*10-8N/V2을 의미하며, A는 압전소자의 면적, N은 압전소자의 스택수, d는 압전소자의 두께, U는 전압센서(123)가 측정한 압전소자에 걸리는 전압, Q는 전하센서가 측정한 압전소자의 전하량, F는 밸브가 열리는 힘을 각각 의미함)
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 매칭값을 저장하는 단계에서,
    상기 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 측정된 상기 레일 내의 연료의 압력을 반복적으로 서로 매칭하는 것은,
    기설정된 시간 간격으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 압력 간접 측정 방법.
  6. 레일 내의 연료의 압력을 측정하는 압력센서;
    인젝터에 포함된 압전소자에 걸리는 전압을 측정하는 전압센서;
    인젝터에 포함된 상기 압전소자의 전하량을 측정하는 전하센서; 및
    상기 압전소자에 걸리는 전압(U)과 상기 압전소자의 전하량(Q)을 이용하여 인젝터의 밸브가 열리는 힘을 산출하고, 상기 레일 내의 연료의 압력을 추정하는 제어부를 포함하는,
    디젤 엔진.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는 상기 압력센서가 정상 동작하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
  8. 청구항 7에 있어서,
    저장부를 더 포함하며,
    상기 압력센서가 정상 동작하는 경우, 상기 제어부는 산출된 상기 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 측정된 상기 레일 내의 연료의 압력을 반복적으로 서로 매칭하여 매칭값을 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 압력센서가 정상 동작하지 않는 경우, 상기 제어부는 산출된 상기 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 상기 매칭값을 비교하여 상기 레일 내의 연료의 압력을 추정하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 인젝터의 밸브가 열리는 힘은 수식 1을 이용해 산출되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
    (수식 1)
    Figure 112015121812690-pat00006

    (이때, d33은 전기기계결합 계수로 1.15*10-6mm/V를 의미하고, ε33은 유전율을 의미하며 3.4*10-8N/V2을 의미하며, A는 압전소자의 면적, N은 압전소자의 스택수, d는 압전소자의 두께, U는 전압센서(123)가 측정한 압전소자에 걸리는 전압, Q는 전하센서가 측정한 압전소자의 전하량, F는 밸브가 열리는 힘을 각각 의미함)
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 인젝터의 밸브가 열리는 힘과 측정된 상기 레일 내의 연료의 압력을 반복적으로 서로 매칭하는 것은,
    기설정된 시간 간격으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
KR1020150177433A 2015-12-11 2015-12-11 연료 압력 간접 측정 방법 및 이를 활용한 디젤 엔진 KR101819293B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150177433A KR101819293B1 (ko) 2015-12-11 2015-12-11 연료 압력 간접 측정 방법 및 이를 활용한 디젤 엔진

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150177433A KR101819293B1 (ko) 2015-12-11 2015-12-11 연료 압력 간접 측정 방법 및 이를 활용한 디젤 엔진

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170069785A KR20170069785A (ko) 2017-06-21
KR101819293B1 true KR101819293B1 (ko) 2018-01-17

Family

ID=59282209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150177433A KR101819293B1 (ko) 2015-12-11 2015-12-11 연료 압력 간접 측정 방법 및 이를 활용한 디젤 엔진

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101819293B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000303887A (ja) * 1999-04-26 2000-10-31 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の燃料噴射装置
JP2003529017A (ja) * 2000-03-24 2003-09-30 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング ピエゾアクチュエータを備えた噴射弁のレール圧を求める方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000303887A (ja) * 1999-04-26 2000-10-31 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の燃料噴射装置
JP2003529017A (ja) * 2000-03-24 2003-09-30 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング ピエゾアクチュエータを備えた噴射弁のレール圧を求める方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170069785A (ko) 2017-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4424395B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
US8863727B2 (en) Piezoelectric fuel injector system, method for estimating timing characteristics of a fuel injection event
US7937988B2 (en) Method and device for checking for leakage in a fuel injection valve of an internal combustion engine
CN102812226B (zh) 用于识别内燃机的电子调节的燃料喷射系统的故障行为的方法
US7316220B2 (en) Actuator drive system and fuel injection system
US8789511B2 (en) Controller for pressure reducing valve
US20060082252A1 (en) Method for determining the position of a movable shut-off element of an injection valve
JP2003529017A (ja) ピエゾアクチュエータを備えた噴射弁のレール圧を求める方法
US9103297B2 (en) Adaptive idle stroke compensation for fuel injection valves
JP2006200478A (ja) 燃料噴射装置
US7520265B2 (en) Fuel injection controller
KR101933702B1 (ko) 내연 기관용 분사 밸브의 로크 요소의 위치를 결정하는 방법
EP1338781A2 (en) Accumulation type fuel injection system
US20080028843A1 (en) Method for Detection of Valve Opening Timepoints of Fuel Injection Systems of an Internal Combustion Engine
CN102678350B (zh) 用于燃料喷射器的诊断设备
US20100121600A1 (en) Method and Device For Checking A Pressure Sensor Of A Fuel Injector System
CN108412624B (zh) 控制燃料喷射器的方法
KR101819293B1 (ko) 연료 압력 간접 측정 방법 및 이를 활용한 디젤 엔진
US10041461B2 (en) System and method for valve seating detection
US9829394B2 (en) Method for determining the fuel temperature
US20200318571A1 (en) Fuel injector control using noise signal
JP4492513B2 (ja) 蓄圧式燃料噴射装置
CN112654775A (zh) 用于运行内燃机的方法、马达控制仪器和内燃机
JP5168325B2 (ja) 燃料噴射状態検出装置
US20180171920A1 (en) Method for monitoring the working operation of a piezo injector

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant