KR101892328B1 - 내연기관의 하나 이상의 분사 밸브의 분사 거동 평가 방법과 내연기관용 작동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 하나 이상의 분사 밸브(109)의 분사 거동을 평가하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 제어 매개변수들에 의해 정의된 특수 작동 모드(S)로 내연기관을 전환하는 단계와, 진단 시간 동안 특수 작동 모드(S)에서 내연기관을 작동시키는 단계를 포함하고, 적어도 진단 시간 동안 내연기관의 하나 이상의 작동 매개변수(321, 322, 323)가 결정되며, 하나 이상의 분사 밸브(109)의 분사 거동을 특징짓는 하나 이상의 변수가 적어도 진단 시간 중 하나의 구간 동안 검출되어 하나 이상의 작동 매개변수(321, 322, 323)를 기반으로 평가된다.

Description

내연기관의 하나 이상의 분사 밸브의 분사 거동 평가 방법과 내연기관용 작동 방법{METHOD FOR ASSESSING AN INJECTION BEHAVIOUR OF AT LEAST ONE INJECTION VALVE IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND OPERATING METHOD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연기관의 하나 이상의 분사 밸브의 분사 거동을 평가하기 위한 방법과 상응하는 내연기관을 위한 작동 방법에 관한 것이다.

상응하는 (고압) 분사 밸브들을 통해 연소실 내로 연료를 직분사하는 연료 직분사 장치뿐 아니라, 여러 가지 작동 모드 및/또는 (예컨대 이중 또는 다중 분사의 형태로) 연소 주기당 다수의 분사 또는 분사 시퀀스를 실현하기 위한 엔진 제어 유닛들을 포함하는 내연기관들은 충분히 공지되어 있다.

상기 유형의 연소 방법들은, 상응하는 기술들의 모든 장점을 활용할 수 있도록 하기 위해, 분사 밸브들의 측에서의 높은 유량 조절 정밀도, 다시 말하면 분사 밸브들을 통해 분사되는 연료량의 높은 유량 조절 정밀도를 요구한다. 이는, 특히 시동, 웜업 및 촉매의 가열을 위해 이용되는 특히 최소량의 다중 분사를 위해 적합하다. 다중 분사와 결부되어 상승하는 분사 압력은 마찬가지로 분사 밸브들의 유량 조절 정밀도에 대해 더 높은 요건을 요구한다.

요구되는 유량 조절 정밀도는, 특히 최소량에 대해, 관련된 분사 밸브들의 분사 거동의 정확한 정보가 각각 요구되는 특별한 방법을 통해서만 실현된다.

종래 기술로부터는, 파일럿 제어에서 적용 매개변수들의 형태로 분사 밸브들의 특색을 나타내는 특성 변수들을 저장하는 점이 공지되었다. 여기서 밸브 제어시간에 대한 분사량의 관계를 재현하는 특성 곡선은 오랜 제어시간의 범위에서 거의 선형으로 연장된다. 이는, 특히 분사 밸브가 분사 과정 동안 완전 개방되는 이른바 전 행정 범위(full stroke range)에 관계한다. 그와 반대로, 짧은 제어시간의 범위에서는, 선형성에서 벗어나는 분명한 차이가 확인된다. 유량 조절 정밀도는, 제조 공차의 현저한 상승과 결부되어, 분사 밸브가 더 이상 개방되지 않거나 매우 짧게만 완전 개방되는 정도로 제어 시간이 감소된다면, 분명하게 감소한다.

DE 10 2005 051 701 A1로부터는, 제어시간과 분사시간 사이의 선형 관계로부터 벗어나는 분사밸브의 거동의 차이를 설명할 수 있게 하는 방법이 공지되어 있다. 이를 위해, 그 기간이 우선 상술한 특성 곡선의 선형 범위에 여전히 속하는 시험 분사들이 실행된다. 이 경우, 정상적인 분사의 범위에서 분사되는 연료의 양은, 엔진 정숙성에 대한 영향들과 또 다른 불리한 작용들을 방지하기 위해, 측정 분사의 범위에서 분사된 연료량만큼 감소된다. 분사들의 효과는 공연비(람다)의 평가를 통해, 다시 말해 엔진 출력 측에서, 그리고 간접적으로 평가된다. 시험 분사들의 기간이 점차 감소하는 경우, 선형 거동으로부터의 차이는 선형성에서 기대되는 공연비로부터의 차이를 통해 검출될 수 있다.

그러나 그 밖에도, 엔진 작동 동안 분사 밸브들의 분사 거동을 평가하면서, 더욱 정확하면서도 더 신뢰성 있는 진술을 제공하는 향상된 가능성에 대한 수요도 존재한다.

본 발명에 따라, 상기 종래 기술의 배경에서, 특허 독립 청구항들의 특징들을 포함하는, 내연기관의 하나 이상의 분사 밸브의 분사 거동을 평가하기 위한 방법뿐 아니라 상응하는 내연기관을 위한 작동 방법이 제안된다. 본 발명에 따른 컴퓨터 유닛, 예컨대 자동차의 제어 유닛은, 특히 프로그램 기술 측면에서, 본 발명에 따른 방법을 실행하도록 구성된다. 바람직한 구현예들은 종속 청구항들 및 하기 설명의 대상이다.

분사 거동의 평가를 위해, 내연기관은 제어 매개변수들을 통해 정의된 특수 작동 모드로 전환되고, 진단 시간 동안 특수 작동 모드에서 작동된다. 적어도 진단 시간 동안, 내연기관의 작동 매개변수들이 검출된다. 이 경우, 1회 이상의 추가 분사가 정상적인 엔진 작동 중에 이용되는 (하기에서 "제어 분사"로도 지칭되는) 분사들에 추가로 실행될 수 있다. 분사 거동을 특징짓는 변수들은, 적어도 진단 시간 중 하나의 구간 동안, 추가 분사의 실행 시 이 추가 분사 동안, 밸브 측에서 검출되어 작동 매개변수들을 기반으로 평가된다.

하기에서 "밸브 진단"으로서도 지칭되는, 분사 거동을 특징짓는 변수들의 밸브 측 검출 및 그 평가를 통해, 상응하는 분사 밸브의 거동이, 종래 기술로부터 공지된 공연비(람다)의 엔진 출력 측 평가보다 훨씬 더 신뢰성 있는 방식으로 파악될 수 있다. 이 경우, 제어 매개변수들의 특별한 설정은, 재현 가능한 일정한 조건들을 제공할 뿐 아니라, 하기에 설명되는 것처럼, 훨씬 더 신속하면서도 신뢰성 있게 상응하는 밸브 진단을 가능하게 하는 특별한 전제 조건들도 제공할 수 있다.

상술한 작동 조건들은, 특히 차량 전기 시스템의 전압, 레일 압력, 분사 및/또는 실린더 배압, 이용되는 분사 패턴, 분사들 간의 부동 시간(들)(dead time), 연료 또는 연료 유형, 내연기관의 작동 모드, 내연기관의 예비 토크뿐 아니라, 예컨대 엔진, 신선 가스, 배기가스, 연료 및 분사 밸브의 온도, 그리고 엔진 부하 및 엔진 회전수를 포함한다. 다시 말해, 이들은, 엔진을 목표한 바대로 제어할 수 있고, 그 다음, 하기에 설명되는 것처럼, 특수 작동 모드를 정의하는 제어 매개변수들일뿐 아니라, 비록 목표한 바대로 설정되지는 않지만, 적어도 일시적으로 진단 시간 동안 측정될 수 있는 영향 계수들이다.

이 경우, 특히 어떤 연료 유형이 이용되는지가 중요할 수 있다. 요컨대, 이는 예컨대 (바이오) 디젤, 휘발유, 에탄올 등에 대한 각각의 양 비율을 포함한다.

다시 말해, "특수 작동 모드"는 결정된 제어 매개변수들의 목표되는 설정을 통해 정의되며, 특히 정의된 레일 압력 또는 분사 압력 및/또는 2회 이상의 부분 분사, 특히 예비 분사 및 주 분사를 포함한 정의된 분사 패턴을 통해 정의된다. 상기 유형의 특수 작동 모드는, 적용 기술 측면에서, 다시 말해 예를 들어 소모, 소음 또는 효율성 관점에서의 이용을 더욱 최적의 방식으로 포함할 수는 없지만, 증가된 신뢰성을 갖는 진단을 가능하게 하는 바람직한 제어 매개변수들의 진단 관점에서의 이용은 더욱 최적의 방식으로 포함할 수 있다. 명칭이 가리키는 바와 같이, 이는 직접 표준 작동/정상 작동에 관계하는 것은 아니다.

다시 말해, 특수 작동 모드는, 예컨대 상기 특수 작동 모드가, 예컨대 신속한 측정 내지 진단을 실행하기 위해, 최적의 측정 조건들에 매칭되는 것을 특징으로 한다. 아이들링 중에 차량은 예컨대 40bar의 레일 압력으로 작동된다. 그러나 분사 거동의 유의적인 평가는 또 다른 압력들을 이용한 측정치도 필요하게 하기 때문에, 본 발명에 따른 방법의 범위에서, 단시간에, 다시 말해 각각의 평가의 기간 동안, 조정 장치(coordinator) 내지 제어 유닛에 의해 상응하는 또 다른 압력들이 제공된다. 비록 상기 압력들이 적용 관점에서 최선은 아니지만, 측정 기술의 관점에서 최적의 결과를 제공한다. 이러한 조치들을 바탕으로, 근본적으로 표준 작동에서, 특수 작동 모드 동안 측정된 정보에 근거할 수 있는 바람직한 작동이 달성된다.

본 발명에 따른 조치들은, 제어 매개변수들을 이용한 내연기관의 특별한 제어를 통해, 내연기관의 작동 동안 분사 밸브들의 측정 또는 진단을 보조하면서, 정의된 작동 조건들의 검출 및/또는 설정을 통해 높은 품질의 신속한 측정을 가능하게 한다. 이 경우, 제어 매개변수들 및 영향 계수들이 정의된 조건에서 작동 점들로부터 목표한 바대로 작동 개시하는 것을 통해, 교차 영향들은 목표한 바대로 고려되고, 조절되고, 그리고/또는 서서히 소멸될 수 있다.

특수 작동 모드를 통해, 분사 밸브들의 측정과 분사 거동의 평가는 정의된 한계 조건들 하에서 상응하는 진단 방법과 결부되어 가능해진다. 특수 작동 모드는 상기 유형의 정의된 작동 조건들(예: 압력 및 온도)과 결부되어 분명하게 증가된 검출 품질을 허용하는데, 그 이유는 밸브 개별적 분사에 대한 영향 변수들이 목표한 바대로 고려되고 서서히 소멸될 수 있기 때문이다.

제어 매개변수들의 목표되는 설정을 통해, 달리 말하면 정의된 한계 조건들의 강행을 통해, 특수 작동 모드는 분사 밸브의 유량 조절에 대한 (예컨대 레일 압력, 연료 온도, 연료 또는 분사 패턴의) 영향들의 목표되는 보정을 가능하게 한다. 또한, 결정된 진단 방법에 대해 목표되는 시퀀스들 또는 한계 조건들이 결정된 기간 동안 필요한 점에 한해서, 부하 용량이 있는 밸브 개별적 제어 보정 값들이 존재할 때까지 속도상 장점이 달성될 수 있다. 이처럼, 결정된 진단 방법들은, 예컨대 하기에 더 상세하게 설명되는 것처럼, 결정된 빈도로 정의된 제어시간 또는 제어 시퀀스를 요구한다. 정상적인 엔진 작동에서, 경우에 따라, 상응하는 작동 조건들이 우연히 제공될 때까지 매우 오랜 시간이 걸리거나, 상기 작동 조건들은 결코 우연하게라도 나타나지 않는다. 예컨대 상응하는 진단 방법들에서는, 정의된 횟수의 반복 측정과 정의된 분사 위치를 갖는 결정된 제어시간의 시퀀스들이 필요할 수 있으며, 이들 시퀀스는 특수 작동 모드를 통해 신속하게 제공될 수 있다.

특히 바람직하게는, 제어 매개변수들은, 추가 분사들이 실행되는, 예컨대 결정된 분사 패턴을 포함할 수 있다. 특히 바람직한 구현에서, 상기 추가 분사들의 분사량이 (여기서는 "제어 분사량"으로서 지칭되는) 제어 분사들의 총량으로부터 감산되며, 그럼으로써 분사된 총량은 변하지 않는다. 추가의 특히 바람직한 구현에서, 추가 분사들은 항상 그 분사 밸브(들)가 측정될 수도 있는 실린더들에서만 실행된다. 추가 분사들은, 해당하는 연료 질량의 뒤이은 계산과 결부되어 제어시간으로서 사전 설정될 수 있다. 대체되는 방식으로, 추가 분사들은 연료 질량 사전 설정값들을 기반으로 사전 설정될 수 있다.

분사 밸브들의 분사 거동을 평가하기 위한 진단 방법들은 예컨대 DE 10 2009 045 469 A1 및 DE 10 2009 002 483 A1로부터 공지되었고, 특별한 방식으로 앞서 설명한 특수 작동 모드로부터 이득을 본다. 또한, 설명한 특수 작동 모드는 또 다른 진단 방법에도 바람직할 수 있다. 예컨대, 정의된 연료 압력이 정의된 연료 내지 밸브 온도와 결부되어 설정되고, 그리고/또는 평가를 위해 고려된다면, 공연비(람다)의 평가는 훨씬 더 신뢰성 있게 수행될 수 있다.

분사 밸브(들)에 대한 진단 방법으로서 바람직하게는, 제1 밸브 지연 시간이 결정되고, 제2 밸브 지연 시간과 상기 제1 밸브 지연 시간의 상관관계를 바탕으로 제2 밸브 지연 시간이 결정될 수 있는 방법이 이용될 수 있다. 분사 밸브들의 경우, 밸브 지연 시간으로서 개방 지연 시간 및 폐쇄 지연 시간이 발생할 수 있다. 이 경우, 개방 지연 시간은 밸브 액추에이터의 전류 공급 개시와 이동식 부재, 예컨대 밸브 볼이 실제로 이동되는 시점 사이의 시간이다. 폐쇄 지연 시간은 전류 공급이 종료되는 시점과 이동식 부재가 자체의 정지 위치를 다시 취한 시점 사이의 시간을 가리킨다.

많은 종래의 밸브 유형에서, 폐쇄 지연 시간은, 밸브 또는 밸브 내에 장착된 액추에이터의 작동 변수들로부터 비교적 간단하게 결정될 수 있다. 예컨대 전자기 액추에이터의 경우 액추에이터 전류 또는 액추에이터 전압의 평가가 폐쇄 지연 시간의 결정을 위해 이용될 수 있다(하기 참조). 이와 달리, 통상의 밸브 유형들의 경우, 상기 유형의 측정 기술 방법들을 이용하여 개방 지연 시간을 결정하는 것은 통상적으로 더욱 어렵다. 그러나 폐쇄 지연 시간과 개방 지연 시간 사이에 상관 관계가 존재하기 때문에, 폐쇄 지연 시간으로부터 개방 지연 시간을 그에 상응하게 귀납적으로 추론할 수 있으며, 그럼으로써 개방 지연 시간의 결정을 위한 측정 기술 조치들은 불필요하다.

상응하는 방법의 적용은, 밸브의 하나 이상의 이동식 컴포넌트, 예컨대 밸브 니들이 탄도 궤적을 실행하는 것을 특징으로 하는 분사 밸브의 탄도형 작동 범위에서 특히 바람직하다.

제1 지연 시간, 예컨대 폐쇄 지연 시간은 그의 편에서 반드시 측정을 통해 결정되어야 하는 것이 아니라, 제어시간을 통해 유도될 수 있다. 마찬가지로 (제어시간에 걸친 제1 지연 시간의 곡선과 관련하여) 제1 지연 시간에 대한 최솟값에 따라 제2 지연 시간을 결정할 수도 있다.

제2 지연 시간은 상응하는 방법들에서, 분사 밸브의 작동 거동을 시뮬레이션하고 적어도 제1 지연 시간 및/또는 제어시간에 걸친 그 곡선을 입력 변수로서 공급받는 모델들에 의해서도 결정될 수 있다. 특히 바람직한 방식으로, 보충하는 방식으로 제어시간과, 연료 압력, 온도 등과 같은 추가 작동 매개변수들도, 특히 설명한 특수 작동 모드의 범위에서, 모델에 공급된다.

또한, 분사 밸브(들)의 밸브 거동의 진단을 위해, 특히 여기서는 방금 설명한 제1 지연 시간의 결정을 위해, 밸브의 전자기 액추에이터의 전기 작동 변수에 따라, 전자기 액추에이터의 이동식 컴포넌트, 특히 그 자석 전기자의 가속도를 특징짓는 변수가 구해지는 방법도 이용될 수 있다. 가속도를 특징짓는 변수를 기초로 밸브의 작동 상태가 추론된다.

특히 상기 방법은, 분사 밸브의 밸브 니들이 밸브 시트에 부딪히는 실제 유압 폐쇄 시점을 결정하기 위해 이용될 수 있다.

전자기 액추에이터의 전기 작동 변수로서는, 예컨대 자기 코일에 인가된 액추에이터 전압이나, 그에 상응하는 액추에이터 전류가 이용될 수 있다. 자석 전기자의 가속도를 특징짓는 변수로서는, 액추에이터 전압 또는 액추에이터 전류의 제1 시간 도함수가 구해지고 이용된다.

상술한 작동 조건들[특히 제어시간, 연료 압력, 분사들 간의 부동 시간과 제어의 가능한 램핑(ramping)을 포함한 분사 패턴, 및 연료 온도]이 공지된 사항이거나, 정의된 방식으로 설정된다면, 상응하는 방법들은 훨씬 더 신속하면서도 신뢰성 있게 실행될 수 있다. 광대한 계산상의 외삽법 내지 그에 상응하게 비싼 모델들에서의 시뮬레이션은 적어도 부분적으로 생략될 수 있다.

분사 거동을 특징짓는 변수들의 밸브 측 검출과, 상응하는 평가는, 종래 기술로부터 람다 값의 검출을 통해 공지된 것과 같은 비선형성의 순수한 검출을 훨씬 더 능가하는, 밸브 거동에 관한 특히 신뢰성 있는 귀납적 추론을 허용한다.

상기 유형의 진단 방법들의 범위에서, 특히 바람직한 것으로서 증명된 점에 따라, 정의된 분사 패턴들 및 연료 압력들은, 각각의 진단 방법에 대해 특히 중요한 설명한 제어 매개변수들에 의해 사전 설정된다. 관련된 한계 조건들, 다시 말해 작동 매개변수들의 동시 모니터링은, 구동성, 연소 과정 및 이미션에 대한 요건의 고려하에 각각의 모드에서 엔진 작동 성능을 보장한다. 허용되지 않는 한계 조건들을 통한 허용되지 않는, 다시 말해 오류가 있는 측정 내지 진단 결과는 바람직하게 방지된다.

또한, 본 발명에 따른 방법은, 정상적인 엔진 작동 동안, 관련된 작동 조건들, 특히 영향을 받지 않는 영향 계수들을 연속해서 모니터링하면서, 상술한 영향 계수들이 각각의 진단을 위한 허용 범위에 속할 때에만 특수 작동 모드를 요구하는 점도 포함할 수 있다. 상응하는 진단 방법의 검출 품질에 대해 부정적인 영향을 나타낼 수 있는 영향 계수들은 목표하는 바대로 허용되거나 서서히 소멸될 수 있다. 특히 이는 또 다른 진단 방법들 및/또는 예컨대 도로 상태의 검출을 위한 이른바 험로 검출에 관계될 수 있다.

험로 검출이 예컨대 좋지 않은 도로 상태를 통지한다면, 그 결과에 따른 진동은 정상 작동에 상응하지 않는 밸브 거동을 초래할 수도 있다. 이는, 상기 경우에 진단이 저지된다면, 목표한 바대로 방지될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 이른바 충돌 관리를 포함할 수 있으며, 이 충돌 관리의 범위에서 분사들은 필요에 따라, 예컨대 분사들 간의 부동 시간과 같은 관련된 매개변수들이 검출 방법을 위한 허용 범위 이내에 속하는 방식으로 변위된다. 상기 접근법도 각각의 진단 방법을 위한 측정 조건들을 최적화하기 위해 이용된다.

여기서 설명되는 방법들은 모든 실린더에서 병행하여 실행되거나, 실린더 개별적으로 실행될 수 있다. 상응하는 추가 분사는 임의로 적용되고 예컨대 토크 중립 방식으로 실행될 수 있다. 이는, 엔진 작동의 전체 각도 범위 동안, 다시 말해 흡입 행정, 압축 행정, 배기 행정 및 폭발 행정에서 추가 분사(들)의 실행을 포함한다.

달리 말하면, 본 발명에 따른 방법은, 예컨대 우선 한계 조건들의 관찰 또는 모니터링을 포함한다. 또한, 상기 한계 조건들은, 전반적으로 밸브에 대한 측정 필요성이 존재하는지 여부의 결정도 포함할 수 있다. 추가 기준으로서, 관련된 작동 매개변수들이 유효한지의 여부, 다시 말해 예컨대 압력 센서, 분사 밸브 출력단 또는 온도 센서의 결함이 존재하지 않는지의 여부가 결정된다. 또한, 예컨대 엔진 부하 및 엔진 회전수가 밸브 측정이 타당한 범위에 속하는지 여부, 측정에 부정적인 영향을 미치는 교차 영향들(예: 좋지 않은 도로 상태)이 존재하는지의 여부, 및/또는 예컨대 연료 온도 또는 밸브 온도가 측정이 실행되어야 하는 범위에 속하는지의 여부가 결정된다.

상기 한계 조건들, 다시 말해 작동 상태들을 기반으로, 측정이 수행되어야 하는지의 여부가 결정된다. 측정이 수행되어야 하는 경우, 엔진은 예컨대 측정에 대한 최대 절박성이 존재하는 연료 압력의 선택, 및/또는 적절한 분사 타이밍의 선택을 통해 특수 작동 모드로 전환되고 진단이 실행된다.

본 발명에 따라 마찬가지로 제안되는 작동 방법의 특징들 및 장점들에 대해서는 앞서 설명한 특징들 및 장점들이 명확하게 참조된다.

소프트웨어 형태로 본 발명의 구현도 바람직한데, 그 이유는, 실행하는 제어 유닛이 추가의 임무들을 위해 이용되고 그로 인해 어차피 제공되어 있다면, 상기 사항은 특히 낮은 비용을 야기하기 때문이다. 컴퓨터 프로그램을 제공하기 위한 적합한 데이터 캐리어는 특히 디스켓, 하드 디스크, 플래시 메모리, EEPROM, CD-롬, DVD 등이다. 컴퓨터 네트워크들(인터넷, 인트라넷 등)을 통한 프로그램의 다운로드도 가능하다.

본 발명의 추가 장점들 및 구현예들은 명세서 및 첨부한 도면으로부터 제시된다.

자명한 사실로서, 앞서 언급되고 하기에 더 설명될 특징들은 각각 명시된 조합으로 이용될 수 있을 뿐 아니라, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 또 다른 조합으로, 또는 독자적으로도 이용될 수 있다.

본 발명은 실시예들에 따라서 도면에 개략적으로 도시되어 있으며, 하기에서 도면과 관련하여 상세하게 기술된다.

도 1은 본 발명을 기술하는 근거가 되는 커먼레일 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 표준 작동 모드 및 특수 작동 모드에서 내연기관을 위한 제어 개요도이다.
도 3은 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따른 방법을 도시한 개략도이다.

도 1에는, 본 발명의 기반이 될 수 있는 것과 같은, 여기서는 직분사 장치를 포함한 커먼레일 엔진으로서 형성된 내연기관이 도시되어 있다. 그러나 본 발명에 따른 해결 방법은 동일한 방식으로 예컨대 가솔린 엔진 및/또는 흡기 매니폴드 연료 분사식 엔진에서도 이용될 수 있다. 내연기관은 커먼레일 연료 분사 시스템(100)과 실린더(116)를 포함한다.

부분적으로 절단되어 도시되어 있으며 냉각수(114)로 냉각되는 실린더(116)의 연소실(124) 내에는 피스톤(126)이 이동 가능하게 배치된다. 분사 밸브(109)는 연소실(124) 내로 연료를 분사하기 위해 이용된다. 비록 여기에는 하나의 실린더(116)만이 도시되어 있지만, 본 발명은 임의의 복수의 실린더를 포함하는 내연기관을 위해서도 적합하며, 하나 이상의 실린더의 밸브들의 분사 거동이 평가될 수 있다.

연료 분사 시스템은 거의 충전된 상태로 도시되어 있는 연료 탱크(101)를 포함한다. 연료 탱크(101)의 내부에는 예비 이송 펌프(103)가 배치되며, 이 예비 이송 펌프는 예비 필터(102)를 통해 탱크(101)로부터 연료를 흡입하여 1bar 내지 최대 10bar의 낮은 압력 조건에서 연료 라인(105)을 통해 연료 필터(104)로까지 이송한다. 연료 필터(104)로부터는 추가의 저압 라인(105')이 고압 펌프(106)로 이어지며, 고압 펌프는 각각의 시스템에 따라 전형적으로 100bar 내지 2000bar인 높은 압력으로까지 공급 연료를 압축한다. 가솔린 엔진의 경우 상응하는 값들은 전형적으로 35bar 내지 250bar이다. 고압 펌프(106)는 연료량을 설정하기 위한 유량 조절 유닛(ZME)(113)을 포함한다. 고압 펌프(106)는 압축된 연료를 고압 라인(107) 내로, 그리고 이 고압 라인과 연결된 레일(108)(고압 어큐뮬레이터), 즉 이른바 커먼레일 내로 공급한다. 레일(108)로부터는 추가의 고압 라인(107')이 분사 밸브(109)로 이어진다.

회수 라인들(110)의 시스템은, 연료 필터(104), 고압 펌프(106) 내지 유량 조절 유닛(113), 인젝터(109) 및 레일(108)로부터 연료 탱크(101) 내로 과량의 연료의 환류를 가능하게 한다. 이 경우, 레일(108)과 회수 라인(110) 사이에는 압력 조절 밸브(DRV)(112)가 연결되며, 이 압력 조절 밸브는 (ZME 외에도) 레일(108)로부터 회수 라인(110) 내로 유출되는 연료량을 변경하는 것을 통해 레일(108) 내에 우세하게 존재하는 높은 압력, 즉 이른바 레일 압력을 조절할 수 있다.

전체 커먼레일 분사 시스템(100)은 제어 유닛(111)을 통해 제어되며, 이 제어 유닛은 전기 라인들(128)을 통해 특히 예비 이송 펌프(103), 고압 펌프(106), 유량 조절 유닛(113), 분사 밸브(109), 레일(108)에서의 압력 센서(134), 압력 조절 밸브(112), 및 실린더(116) 내지 연료 공급 라인(105)에서의 온도 센서들(130, 132, 122)과 연결된다. 추가적인 것이지만, 미도시된 센서들 또는 소프트 센서 유닛들은 예컨대 차량 전기 시스템의 전압과 추가 온도들(예: 엔진 온도, 연료 온도, 연료 조성, 공급된 신선 가스 또는 배기가스의 온도)뿐 아니라 연료 압력의 검출을 위해 제공된다. 제어 유닛(111)은 본 발명에 따른 방법의 실행을 위해, 앞서 설명한 것처럼, 특히 표준 및/또는 특수 작동 모드를 설정하도록 구성된다.

도 2에는, 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르는, 표준 작동 모드(R) 및 특수 작동 모드(S)에서 내연기관을 위한 제어 개요도가 도시되어 있다. 제어 개요도는 전체적으로 200으로 표시되어 있고, 크랭크 샤프트 각도에 걸쳐 도(degree)의 단위로 도시되어 있다. 상기 도는 하나의 실린더로 국한되지만, 기술한 개념들은 임의의 개수의 실린더에서도 실현될 수 있다.

E는 180° 내지 360°의 크랭크 샤프트 각도 범위로 배기 행정을 나타낸다. S는 360° 내지 540°의 크랭크 샤프트 각도 범위의 흡입 행정을 가리킨다. C는 540° 내지 720° 또는 0°의 크랭크 샤프트 각도 범위로 압축 행정을 가리키며, W는 0° 내지 180°의 크랭크 샤프트 각도 범위로 폭발 행정을 가리킨다. R로는 표준 작동 모드가 명시되어 있고, S로는 (또는 개별적으로 S1 내지 S3으로는) 특수 작동 모드들이 명시되어 있다.

표준 작동 모드(R)와 특수 작동 모드들(S1 내지 S3)은 특히 각각 제공되는 분사 패턴(210)의 형태에서 서로 구별된다. 도 2에 도시된 분사는 표준 작동 모드(R)에서 뿐 아니라 특수 작동 모드들(S1 내지 S3)에서도 각각 2회의 부분 분사(211 내지 211')를 포함한 이른바 분할 분사의 형태로 수행되며, 상기 2회의 부분 분사 중 각각 1회는 흡입 행정(S) 동안 실행되고 1회는 압축 행정(C) 동안 실행된다. 당업자라면, 본 발명에 따른 조치들이 또 다른 분사 개요들에서도 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 이처럼 진단의 기반은 분할 분사를 나타낼 필요가 없으며, 오히려 주 분사와 측정 분사로 제어 분사의 분할도 수행될 수 있다. 또한, 소정의 사례들에서, 흡입 행정 또는 압축 행정에서, 또는 상응하는 조합의 형태로, 또는 또 다른 각도 범위들에서 모든 분사를 실행하는 점이 바람직할 수도 있다. 이 경우, 2회 또는 3회를 초과하는 분사도 실행될 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라서, 특수 작동 모드(S1 내지 S3) 동안, 각각의 부분 분사들(211')에 추가로, 추가 분사들(212)을 실행하는 점이 제공된다. 이 경우, 추가 분사들(212)의 범위에서 분사된 연료량은 바람직하게는 표준 작동 모드(R)의 각각의 부분 분사들(211)의 연료량을 감소시키며, 그럼으로써 특수 작동 모드(S1 내지 S3)의 부분 분사들(211')에 대해 각각 감소된 연료량이 제공된다. 부분 분사들(212)은, 화살표들(212')에 의해 명시된 것처럼, 각각 확대되거나 또는 시간상 변위될 수 있다. 이 경우, 제1 제어 분사는 반드시 보정되지 않아도 되고, 또는 제1 제어 분사만이 측정 분사만큼 보정되기만 하면 되고, 임의의 또 다른 분사들은 감소될 수도 있다.

각각의 부분 분사들(212) 동안, 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라, 각각의 분사 거동의 진단이 앞서 설명한 것처럼 수행된다.

도 3에는, 전체가 300으로 표시되어, 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따른 방법이 도시되어 있다. 제1 방법 단계 310에서 내연기관은 표준 작동 모드(R)로 작동한다. 내연기관은 단계 320에서 적합한 제어 매개변수들의 이용을 통해, 앞서 설명한 것처럼, 특수 작동 모드(S)로 전환된다. 특수 작동 모드(S)에서는, 상술한 것처럼, 작동 매개변수들(321 내지 323)이 검출된다. 내연기관은, 예컨대 앞서 설명한 추가 분사들이 실행되는 방식으로 제어된다(325). 이 경우, [예컨대 논리합(OR)의 형태로] 연료 압력의 고려가 수행될 수 있으며, 그럼으로써 또 다른 진단 방법들도, 분사 거동이 압력에 따라 결정되기 때문에, 제시된 조치들로부터 이득을 볼 수 있다.

단계 330에서는 각각 관련된 분사 밸브들(109)의 진단이 수행되며, 각각 1회 이상의 추가 분사(212) 동안 하나 이상의 분사 밸브(109)의 분사 거동을 특징짓는 변수가 밸브 측에서 검출된다.

Claims (12)

1. 내연기관의 하나 이상의 분사 밸브(109)의 분사 거동을 평가하기 위한 방법이며, 구동 제어 매개변수들에 의해 정의되는 하나 이상의 분사 밸브(109)의 진단을 위한 특수 작동 모드(S)로 내연기관을 전환하고, 진단 시간 동안 특수 작동 모드(S)에서 내연기관을 작동하며, 적어도 진단 시간 동안 내연기관의 하나 이상의 작동 매개변수(321, 322, 323)가 결정되고, 하나 이상의 분사 밸브(109)의 분사 거동을 특징짓는 하나 이상의 분사 밸브 변수가 적어도 상기 진단 시간 중 하나의 구간 동안 검출되어 하나 이상의 작동 매개변수(321, 322, 323)를 기반으로 평가되며,
   하나 이상의 분사 밸브(109)에 의해 1회 이상의 추가 분사(212)가 실행되고, 하나 이상의 분사 밸브(109)의 분사 거동을 특징짓는 상기 하나 이상의 분사 밸브 변수는 적어도 상기 1회 이상의 추가 분사(212) 동안 밸브 측에서 검출되어 하나 이상의 작동 매개변수(321, 322, 323)를 기반으로 평가되는, 분사 밸브의 분사 거동 평가 방법.
2. 제1항에 있어서, 구동 제어 매개변수들은 적어도 레일 압력과 분사 패턴(210) 중 어느 하나 또는 이 둘 모두를 포함하는, 분사 밸브의 분사 거동 평가 방법.
3. 제2항에 있어서, 1회 이상의 주 분사와 1회 이상의 추가 분사(212)를 포함하는 분사 패턴(210)이 이용되고, 상기 1회 이상의 주 분사 및 상기 1회 이상의 추가 분사(212)에 의해 분사되는 총 연료량은 통상 분사량에 상응하는, 분사 밸브의 분사 거동 평가 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 2회 이상의 부분 분사(211, 211')를 포함하는 분할 분사로서 주 분사와 추가 분사(212)를 포함하는 분사 패턴(210)이 이용되는, 분사 밸브의 분사 거동 평가 방법.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 흡입 행정(S)과, 압축 행정(C)과, 배기 행정과, 연소 행정 중 어느 하나 또는 둘 이상 동안의 추가 분사(212)는 예비 분사와 후분사 중 어느 하나 또는 이 둘 모두의 형태로 실행되는, 분사 밸브의 분사 거동 평가 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 작동 매개변수(321, 322, 323)는 적어도 차량 전기 시스템의 전압과; 연료 압력과; 레일 압력과; 이용되는 분사 패턴과; 2회의 분사 간 부동 시간과; 연료 유형과; 엔진 부하와; 엔진 회전수와; 내연기관의 작동 모드와; 내연기관의 예비 토크와; 신선 가스, 배기가스, 연료, 분사 밸브 중 어느 하나 또는 둘 이상의 온도; 중 어느 하나 또는 이들 중 둘 이상을 포함하는, 분사 밸브의 분사 거동 평가 방법.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 분사 밸브(109)의 분사 거동을 특징짓는 하나 이상의 분사 밸브 변수로서, 상기 분사 밸브(109)의 개방 및 차단 시 이동식 부재의 작동에 발생하는 분사 밸브의 하나 이상의 지연 시간이 검출되는, 분사 밸브의 분사 거동 평가 방법.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 분사 밸브(109)의 분사 거동을 특징짓는 하나 이상의 분사 밸브 변수로서, 분사 밸브(109)를 구동 제어하기 위해 이용되는 구동 제어 전압, 분사 밸브(109)의 구동 제어 시 결정되는 구동 제어 전류, 상기 제어 전압 및 상기 제어 전류에서 도출되는 도출량 중 어느 하나 또는 둘 이상이 이용되는, 분사 밸브의 분사 거동 평가 방법.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 내연기관은, 앞서 결정된 작동 매개변수들(321, 322, 323)이 적어도 부분적으로 상기 하나 이상의 분사 밸브(109)의 진단을 위한 사전 설정된 범위 이내에 존재할 때에만, 특수 작동 모드(S)로 전환되는, 분사 밸브의 분사 거동 평가 방법.
10. 내연기관을 작동시키기 위한 방법에 있어서, 내연기관의 하나 이상의 분사 밸브(109)의 분사 거동의 평가는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따르는 방법에 의해 실행되는, 내연기관의 작동 방법.
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따르는 방법을 실행하도록 구성된 컴퓨터 유닛(111).
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