KR101964187B1

KR101964187B1 - 분사 유체량을 감시하기 위한 방법 및 분사 유체량을 분사하기 위한 분사 시스템

Info

Publication number: KR101964187B1
Application number: KR1020147009445A
Authority: KR
Inventors: 한스-요르그 비이호프; 니콜라스 노제란; 로베르트 호프만
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2019-04-01
Also published as: DE102011082455A1; CN103764981B; WO2013034478A1; CN103764981A; US20140263692A1; KR20140059856A; DE102011082455B4

Abstract

본 발명은 분사 노즐(3)을 통하여 분사되는 분사 유체량을 감시하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 분사 노즐(3)은 하나의 이동하도록 안내되는 폐쇄 요소(7)에 의해 개방 및 폐쇄되고, 또한 본 발명은 유체를 분사하기 위한 분사 시스템(1)을 포함한다. 폐쇄 요소(7)의 이동에 대한 3 개 이상의 특징 포인트들이 검출되고, 각각의 포인트에서 폐쇄 요소(7)는 이동의 특정 위치에 위치되고 상기 특징 포인트들로부터 분사량이 계산된다.

Description

분사 유체량을 감시하기 위한 방법 및 분사 유체량을 분사하기 위한 분사 시스템 {METHOD FOR MONITORING AN INJECTION FLUID QUANTITY AND INJECTION SYSTEM FOR INJECTING AN INJECTION FLUID QUANTITY}

본 발명은 유체의 분사량을 감시하기 위한 방법 및 유체의 분사량을 분사하기 위한 분사 시스템에 관한 것이다.

분사 시스템들은 일반적으로 유체의 미리 정해진 분사량을 분사하는 역할을 한다. 자동차 공학에서, 이러한 시스템들은 예컨대 차량의 내연기관 안으로의, 예컨대 디젤 엔진 또는 오토 사이클 엔진(Otto-cycle engine) 안으로의 연료의 분사를 위해 사용된다. 최근 디젤 엔진들의 경우에, 이 목적을 위해, 특히 커먼 레일 분사 시스템의 사용이 이루어진다. 이러한 분사 시스템들은 일반적으로 하나 이상의, 하지만 바람직하게는 복수의 분사 노즐(들) 또는 분사 밸브(들)를 가지며, 이들은 또한 분사기들로서 지칭된다. 개선된 가독성을 위해, 표현 "분사 노즐"은 이후에 또한 분사 밸브들을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 연료의 분사를 위해, 분사 노즐의 폐쇄 요소가 개방되며, 상기 폐쇄 요소는 특정 기간의 시간 후에 그리고 특정 양의 연료, 즉 분사량이 분사된 후에 다시 폐쇄된다.

이러한 시스템들에 의해 연료가 공급되는 엔진들은 이들의 전체의 사용 동안에 특정 배기 가스 방출물들을 초과하지 않아야 하기 때문에, 분사된 연료량의 가장 정확한 가능한 감시가 필요하다. 불필요한 배기 가스 방출물들은 종종 연료의 부정확한 분사된 양으로부터 초래되며, 이는 바람직하지 않은 공기-연료 혼합물 형성을 유도하며, 이러한 경우 엔진의 실린더 내의 연소는 최적의 방식으로 일어날 수 없다. 이러한 바람직하지 않은 혼합물 형성을 방지하기 위해, 분사는 정확한 순간에, 정확한 형태로 그리고 정확한 용량으로 일어나야만 한다. 이는 특히 비교적 긴 시간의 기간들에 걸쳐 정확하게 일어나야 하는데, 이는 분사 노즐들이 예컨대 시간의 경과에 걸쳐 코킹될 수(coked) 있기 때문이며, 그 결과 분사는 소망한 것과 같이 수행되지 않는다.

정확한 용량을 설정하기 위해, 특히 분사 노즐의 개방 및 폐쇄가 명백하게 규정 가능한 시점들에서 일어나는 것이 필요하다. 분사 노즐을 제어하기 위한 방법 및 분사 시스템들은 이미 종래 기술로부터 공지된다. 예컨대, 문헌 DE 103 45 226 A1 호는, 분사 노즐이 개방되는 제 1 시점, 그리고 분사 노즐이 폐쇄되는 제 2 시점이 결정되고, 분사 노즐의 동작이 결정된 값들의 함수로서 일어나는 상기 타입의 시스템을 개시한다.

종래 기술로부터 공지된 시스템들은 따라서 분사 노즐의 개방 및 폐쇄 동안 질적인 에러들을 검출하는 것을 가능하게 한다. 하지만 이로부터 분사량을 추론하는 것은 오직 가까스로만 가능하다.

따라서 본 발명의 목적은 언급된 단점들을 극복한 방법, 즉 이에 의해 분사 노즐의 분사량의 결정 및 감시가 또한 양적으로 가능한 방법을 제안하는 것이다. 또한, 분사량의 양적인 결정을 허용하는 분사 시스템을 제안하는 것이 추구된다.

상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제 1 항에 따른 방법에 의해 그리고 청구항 제 8 항에 따른 분사 시스템에 의해 달성된다. 종속 청구항들은 본 발명의 유리한 실시예들 및 개량들을 명시한다.

이동하도록 안내되는 폐쇄 요소에 의해 개방되고 폐쇄되는, 분사 노즐을 통하여 분사되는 유체의 분사량을 감시하기 위한 방법은 따라서 이동의 3 개 이상의 특성 포인트들이 검출되는 것을 제공한다. 상기 포인트들에서, 폐쇄 요소는, 분사량의 계산이 언급된 포인트들로부터 수행되도록, 각각의 경우에 이동의 특정 위치에 위치된다.

따라서 본 발명은 특정 특성 포인트들이 공지된다면 폐쇄 요소의 이동이 높은 정확도로 그리고 소수의 근사치들을 가지고 결정될 수 있다는 인식을 기본으로 한다. 이러한 방식으로, 유체의 분사량의 계산이 적은 측정 그리고 프로세싱 경비로 수행될 수 있다. 이 목적을 위해 고려되는 포인트들은, 상기 타입의 복수의 이동들이, 이 목적을 위해 요구될 완전한 이동에 대한 지식 없이, 특성 포인트들의 비교에 의해 서로로부터 구별될 수 있도록, 폐쇄 요소의 이동의 특성이어야 한다. 표현 "특성 포인트들"은 여기서 시간에서의 포인트들 그리고 또한 공간에서의 포인트들 양쪽을 포함하는 것으로 의도된다. 표현 "위치"는 이동의 규정을 위한 측정의 역할을 할 수 있는 임의의 측정 변수를 나타내는 것으로 의도된다.

방법의 더 큰 정확도를 얻기 위해, 이동의 4 개의 특성 포인트들이 검출되는 것이 제공될 수 있다. 따라서, 분사량은 더 큰 정확도로 계산될 수 있는데, 이는 상승 및/또는 하강 측면에 대한 근사치가 필요하지 않기 때문이며, 이는 오히려 상기 측면들이 측정된 포인트들에 의해 나타내어지는 것이 가능하다.

이동 그 자체가 주기적일 수 있으며, 즉 전진 시간 기간의 경우에, 항상 폐쇄 요소의 동일한 이동이 반복적으로 수행된다. 이는 분사량의 연속적인 분사, 그리고 영구적인 감시를 허용한다. 분사를 위해 사용되는 유체는 바람직하게는 내연기관용 연료, 예컨대 디젤 엔진용 디젤 연료 또는 오토 사이클 엔진용 가솔린이다.

폐쇄 요소는 분사를 위해, 폐쇄 위치와 리프트된 위치 사이에서 리프팅 이동하도록 안내될 수 있다. 폐쇄 위치에서, 폐쇄 요소는 유체가 분사 노즐로부터 나올 수 없도록 분사 노즐을 완전하게 폐쇄한다. 여기서, 표현 "리프트된 위치"는 폐쇄 위치에 대응하지 않는 모든 위치들을 포함하는 것으로 의도된다. 상기 표현은 따라서 폐쇄 요소가 분사 노즐의 멈춤부 또는 규정 가능한 최대 포인트까지 이동되고, 유체의 최대량이 분사되는 최대 리프트된 위치, 그리고 폐쇄 요소의 최소 이동에 의한 분사 노즐의 단지 부분적인 개방 양쪽을 포함하는 것으로 의도된다. 표현 "리프팅 이동"은 폐쇄 요소의 상승뿐만 아니라 마찬가지로 상기 폐쇄 요소의 하강을 포함하는 것으로 의도된다.

특성 포인트들의 하나 이상이, 폐쇄 요소가 분사 노즐의 개방의 목적을 위해 폐쇄 위치로부터 출발하는 개방 이동의 시작 포인트; 폐쇄 요소가 리프트된 위치에 도달하는 개방 이동의 종료 포인트; 폐쇄 요소가 폐쇄의 목적을 위해 리프트된 위치로부터 출발하는 폐쇄 이동의 시작 포인트; 또는 폐쇄 요소가 분사 노즐의 폐쇄의 목적을 위해 폐쇄 위치에 도달하는 폐쇄 이동의 종료 포인트를 포함하는 것이 바람직하다. 시간에서의 언급된 포인트들에 의해, 폐쇄 요소의 이동을 규정하는 폐쇄 요소의 이러한 위치들은 분사량이 계산될 수 있도록 특정 시간과 관련된다. 리프팅 사이클 또는 분사 사이클, 즉 언급된 4 개의 포인트들의 시행(run-through)은 따라서 개방 측면, 최대 측면 그리고 폐쇄 측면으로 분할된다. 개방 측면은 개방 이동의 시작 포인트 그리고 개방 이동의 종료 포인트에 의해 규정된다. 폐쇄 측면은 폐쇄 이동의 시작 포인트 그리고 폐쇄 이동의 종료 포인트에 의해 규정된다. 최대 측면은 개방 측면과 폐쇄 측면 사이에 위치되는 리프팅 사이클의 영역이다.

분사량의 계산을 위해, 분사율의 특성 맵 내에, 특성 맵의 축선과 곡선 사이에 놓인 면적이 결정되는 것이 제공될 수 있다.

특성 맵 내의 곡선의 좌표들은 특성 포인트들 그리고 각각의 특성 포인트들에 대응하는 분사율들에 의해 규정된다. 여기서, 표현 "분사율"은 단위 시간당 분사량을 설명하는 것으로 의도된다. 상기 분사율은 분사될 유체의 현재의 관통 유동 및 따라서 현재의 분사량을 사전 규정하는, 폐쇄 요소의 위치들로부터, 그리고 시간에서의 포인트들로부터 규정될 수 있다. 특히, 계산을 위해, 분사율은 특성 맵의 세로 좌표 상에 그려질 수 있는(plotted) 반면에, 시간은 가로 좌표 상에 그려진다. 따라서 특성 포인트들에 의해 발생된 곡선에 의해 에워싸이는 면적은 분사량을 위한 측정을 구성한다. 면적은 곡선에 의해 감싸인 면적 부분들을 합산함으로써 또는 곡선의 적분에 의해 계산될 수 있다.

폐쇄 요소는 구동 장치에 의한 이동하도록 안내될 수 있고, 구동 장치의 신호는 특성 포인트들의 결정을 위해 사용된다. 이러한 방식으로, 부가적인 측정 시스템들 및/또는 부가적인 방법 단계들은 생략되는데 이는 폐쇄 요소의 이동을 위해 임의의 경우에 요구되는 구동 장치가 특성 포인트들의 결정을 위해 또한 사용될 수 있기 때문이다. 구동 장치의 신호는 바람직하게는 구동 장치의 커패시턴스, 전압, 커패시턴스의 변화 또는 전압의 변화를 포함할 수 있다.

또한, 제어 장치는 특성 포인트들의 하나 이상이 상기 특성 포인트들 중 하나에 대응하는 미리 정해진 타겟 값과 일치하도록 폐쇄 요소를 동작시킬 수 있다. 따라서 제어 장치는 폐쇄 요소의 이동을 적응시킴으로써 분사량을 조절하기 위해 제공된다. 여기서, 미리 정해진 타겟 값들은 폐쇄 요소의 미리 정해진 위치들, 그렇지 않으면 폐쇄 요소가 특정 위치들에 위치되도록 의도되는 시간에서의 미리 정해진 위치들일 수 있다. 특성 포인트들에 대응하는 타겟 값들은 예컨대 미리 정해진 시간 간격에 의해 규정될 수 있고, 상기 간격의 시작은 검출되는 특성 포인트들 중 하나에 의해 규정되고 타겟 값은 간격의 종료를 형성한다.

유체의 분사량의 분사를 위한 분사 시스템이 제어 장치 및 하나 이상의 분사 노즐을 포함한다. 분사 노즐은 분사 노즐을 폐쇄 및 개방하기 위한 폐쇄 요소, 이동하도록 폐쇄 요소를 안내하기 위한 구동 장치, 및 폐쇄 요소의 위치들을 검출하기 위한 센서를 갖는다. 센서는 폐쇄 요소가 각각의 경우에 이동의 특정 포인트에 위치되는 이동의 3 개 이상의 특성 포인트들을 검출하도록 설정된다. 또한, 분사 시스템은 특성 포인트들로부터, 예컨대 분사 사이클의 분사량을 계산하도록 설정되는 프로세싱 유닛을 포함한다. 따라서 분사 시스템의 언급된 구성요소들은 폐쇄 요소의 이동 및 또한 각각의 위치들의 신뢰할 수 있는 검출 및 결과적인 분사량 양쪽을 허용한다.

센서는 또한, 프로세싱 경비가 큰 정도로 올리지 않으면서 가능한 한 가장 큰 정확도로 이동을 재생하기 위해, 이동의 4 개의 특성 포인트들을 검출하도록 설정될 수 있다. 폐쇄 요소는 바람직하게는 주기적인 리프팅 이동하도록 리프트된 위치와 폐쇄 위치 사이에서 안내될 수 있다. 센서는 특성 포인트들 중 하나 이상이, 폐쇄 요소가 분사 노즐을 개방하기 위한 목적으로 폐쇄 위치로부터 출발하는 개방 이동의 시작 포인트; 폐쇄 요소가 리프트된 위치에 도달하는 개방 이동의 종료 포인트; 폐쇄 요소가 폐쇄의 목적을 위해 리프트된 위치로부터 출발하는 폐쇄 이동의 시작 포인트; 또는 폐쇄 요소가 분사 노즐의 폐쇄의 목적을 위해 폐쇄 위치에 도달하는 폐쇄 이동의 종료 포인트를 포함하도록 설정될 수 있다.

일 실시예에서, 프로세싱 유닛은 분사율의 특성 맵 내의, 축선과 곡선 사이에 놓인 면적으로부터 분사량을 계산하도록 설정될 수 있다. 여기서, 특성 맵 내의 곡선의 좌표들은 특성 포인트들에 의해 그리고 각각의 특성 포인트들에 대응하는 분사율들에 의해 규정된다. 특히, 계산을 위해, 분사율은 특성 맵의 세로 좌표 상에, 즉 특성 맵의 수직 축선에 그려질 수 있는 반면, 시간은 가로 좌표 상에, 즉 수평 축선 상에 그려진다. 프로세싱 유닛은 개별 면적 부분들을 합산함으로써 또는 곡선의 적분에 의해 면적을 계산하고, 따라서 또한 분사량을 계산할 수 있다.

센서가 구동 장치의 신호를 기본으로 하여 특성 포인트들 중 하나 이상을 검출하도록 그리고 상기 신호를 제어 장치에 전송하도록 설정되는 것이 제공될 수 있다. 이 목적을 위해, 센서는 바람직하게는 구동 장치에 직접적으로 장착된다. 이러한 방식으로, 추가의 측정 장치들을 생략되는데, 이는 구동 장치에 의해 직접적으로 제공되는 신호가 특성 포인트들의 존재에 대한 측정으로서 사용되기 때문이다. 신호는 바람직하게는 커패시턴스, 전압, 커패시턴스의 변화 또는 전압의 변화를 포함할 수 있다.

프로세싱 유닛은 검출되는 포인트들 중 하나의 함수로서 제어 장치에 제어 신호를 전송하도록 설정될 수 있어서, 상기 제어 장치는 이동의 추가의 시행 동안, 특성 포인트가 미리 정해진 특성 포인트와 일치하도록 폐쇄 요소를 동작시킨다. 이러한 방식으로, 폐쇄 요소의 이동의 조절 및 따라서 분사량의 조절이 수행되고, 이러한 조절은 분사량의 단순한 감시를 초과한다. 미리 정해진 특성 포인트는 이러한 경우 타겟 값으로서의 역할을 하고, 여기서 상기 타겟 값에 대한 동작은 추가의 리프팅 사이클 동안 가능한 한 가장 큰 정확도로 수행된다.

구동 장치는 유리하게는 최근의 분사 시스템들에서 사용되는 것과 같은 피에조 액추에이터를 가질 수 있다. 피에조 액추에이터의 경우, 커패시턴스, 전압 또는 상기 변수들의 변화들이 매우 간단한 방식으로 결정되는 것이 또한 가능하다. 대안적으로는, 피에조 액추에이터 대신, 구동 장치는 또한 자석 코일을 포함할 수 있다.

또한, 폐쇄 요소는 노즐 니들을 가질 수 있다. 노즐 니들은 분사 노즐들의 개방 및 폐쇄를 위한 종래의 구성요소이며, 이 목적을 위해 폐쇄된 위치에 있을 때 노즐 니들 시트(seat) 상에 안착되고, 상기 노즐 니들 시트는 이에 의해 완전히 폐쇄된다. 노즐 니들의 이동은 또한 니들 리프트로서 지칭되고, 또한, 노즐 니들의 위치들의 검출을 위해 사용되고 또한 분사 시스템의 센서의 구성 부품일 수 있는 니들 리프트 센서들이 존재한다.

상기 방법 및 분사 시스템은 바람직하게는 내연기관에서 사용된다. 상기 타입의 내연기관은 예컨대 디젤 엔진, 바람직하게는 커먼 레일 디젤 엔진을 포함할 수 있다.

분사 시스템은 바람직하게는 설명된 방법을 실행하도록 설정된다.

본 발명의 실시예들은 도 1 내지 도 3 을 기본으로 하여 이하에 더 상세하게 설명될 것이다.

도 1 은 제안된 타입의 분사 시스템의 개략도이고,
도 2 는 도 1 에 나타낸 분사 노즐의 폐쇄 요소의 리프팅 이동의 시간에 대한 프로파일들을 나타내고, 및
도 3 은 분사 시스템의 신호들의 시간에 대한 복수의 프로파일들을 나타낸다.

도 1 은 유체의 분사량의 분사를 위한 분사 시스템(1)을 블록 다이어그램 및 개략도로 도시한다. 분사 시스템(1)은 제어 장치(2) 및 분사 노즐(3) 및 프로세싱 유닛(4)을 포함한다. 분사 노즐(3)은, 도시된 예시적인 실시예에서 노즐 니들인, 폐쇄 요소(7)를 포함하고, 이는 노즐 니들 시트에 놓이고, 상기 분사 노즐은 또한 구동 장치(5) 및 센서(6)를 포함한다. 구동 장치(5)는 전압의 인가에 의해 내부에 담긴 피에조 크리스탈의 형상을 변화시키고 따라서 폐쇄 요소(7)를 상승 또는 하강시키는, 즉 리프팅 이동하도록 폐쇄 요소(7)를 안내하는 피에조 액추에이터이다. 폐쇄 요소(7)는 이 목적을 위해 구동 장치(5)에 단단하게 연결되고, 휴식 상태에서, 즉 구동 장치(5)가 동작되지 않을 때, 폐쇄 요소(7)가 분사 노즐(3)을, 더 정확하게는 분사 노즐(3)의 구멍(11)들을 폐쇄하도록 스프링(9)에 의해 분사 노즐(3)의 주변 벽(10)으로부터 하방으로 푸시된다. 피에조 액추에이터 대신, 구동 장치(5)는 또한 자석 코일을 포함할 수 있다.

센서(6)는 폐쇄 요소(7)의 대향 측들 상에 장착되는 2 개의 평행한 플레이트들을 갖는 커패시턴스 센서이다. 폐쇄 요소(7)가 구동 장치(5)에 의해 이동된다면, 센서(6)에 의해 측정되는 커패시턴스는 변화한다. 여기서, 센서(6)는 구동 장치(5) 상에 직접적으로 장착되거나, 또한 구동 장치(5)의 부분일 수 있다. 커패시턴스 센서 대신, 피에조 액추에이터의 전압을 측정하기 위한 센서가 제공되는 것이 또한 가능하다. 전압은 피에조 액추에이터의 신호로서 쉽게 결정될 수 있고, 피에조 액추에이터의 전하의 지식에 의해, 예컨대 인가되는 전류에 관한 지식에 의해, 커패시턴스는 또한 부가적으로 결정될 수 있다. 하지만 센서(6)는 또한 언급된 측정 변수들에서 질적으로 그리고 양적으로 변화들을 검출하도록 설정될 수 있다.

도 2 및 도 3 과 관련하여 더 상세하게 설명되는 방법에 의해, 센서(6)는 커패시턴스의 시간에 대한 프로파일로부터 폐쇄 요소(7)의 리프팅 이동의 특성 포인트들을 검출한다. 특성 포인트들 및 센서(6)에 의해 측정되는 커패시턴스는, 전기 케이블 라인 또는 무선 라디오 연결을 포함할 수 있는, 라인(8)을 통하여 상기 데이터로부터 분사량을 계산하는 프로세싱 유닛(4)으로 전송된다. 분사량의 계산을 위한 프로세싱 유닛(4)에 의해 사용되는 방법은 도 3 을 기본으로 하여 더 상세하게 설명될 것이다. 본 예시적인 실시예에서, 4 개의 특성 포인트들은 폐쇄 요소(7)가 분사 노즐(3)을 개방하기 위한 목적으로 폐쇄 위치로부터 출발하는 개방 이동의 시작 포인트; 폐쇄 요소(7)가 최대 리프트된 위치에 도달하는 개방 이동의 종료 포인트; 폐쇄 요소(7)가 폐쇄의 목적을 위해 최대 리프트된 위치로부터 출발하는 폐쇄 이동의 시작 포인트; 및 폐쇄 요소(7)가 분사 노즐(3)의 폐쇄의 목적을 위해 다시 폐쇄 위치에 도달하는 폐쇄 이동의 종료 포인트를 포함한다. 여기서 사용되는 리프트된 위치는 최대 리프트된 위치이며, 즉 스프링(9)이 최대 정도로 압축되고 폐쇄 요소(7)는 따라서 주변 벽(10)의 상부 단부에 대항하여 접하는 위치이다.

따라서 폐쇄 요소(7)는 주기적인 리프팅 이동으로 일정하게 상방 및 하방으로 안내되고, 이에 의해 분사 시스템(1)으로부터 연료, 도시된 예시적인 실시예에서는 디젤 연료가 이송 라인(도 1 에 도시되지 않음)을 통하여 디젤 엔진의 실린더(마찬가지로, 명료함의 이유들로 인해 도시되지 않음) 안으로 분사된다.

프로세싱 유닛(4)은 분사 시스템(1)이 설치되는 차량의 탑재(on-board) 컴퓨터의 구성 부품이다. 프로세싱 유닛(4)은, 라인(8)과 같이, 케이블들 없이 또는 케이블들에 의해 실현될 수 있는 다른 라인(8')을 경유하여 제어 장치(2)에 연결된다. 프로세싱 유닛(4)은 결정된 분사량을 분사량의 미리 정해진 값과 또는 특성 포인트들의 미리 정해진 목표 값들을 갖는 개별적인 또는 모든 특성 포인트들과 비교하고, 결정된 값들이 목표 값들로부터 벗어난다면, 제어 신호를 라인(8')을 경유하여 제어 장치(2)에 전송한다. 제어 장치(2)는, 마찬가지로 케이블들 없이 또는 케이블들에 의해 실현될 수 있는 라인(8")을 경유하여 구동 장치(5)를 제어하고, 따라서 폐쇄 요소(7)의 이동을 제어한다. 편차들을 감소시키기 위해, 제어 장치(2)는 이제, 리프팅 사이클의 새로운 시행 동안 특성 포인트들의 하나 이상 또는 모두가 미리 정해진 특성 포인트들과 같은 목표 값들과 일치하도록 구동 장치(5)를 동작시킨다. 이러한 조절은 앞선 리프팅 사이클에 대하여 폐쇄 요소(7)의 더 이른 또는 더 늦은 개방 또는 폐쇄를 포함할 수 있다. 여기서, 목표 값들은 특정 이벤트, 도시된 예시적인 실시예에서 개방 이동의 시작 시간에 대한 시간 간격에 의해 규정된다. 제어 장치(2)는 마찬가지로 탑재 컴퓨터의 부분이다. 전체 분사 시스템(1)은 본 경우에 탑재 분석(OBD) 시스템에 통합된다.

도 2 는 폐쇄 요소(7)의 리프팅 이동의 시간에 대한 프로파일들의 2 개의 변형예들을 도시한다. 여기서, 도 2 의 a) 및 b) 는 이들의 형태에 있어서 상이한 상기 타입의 프로파일의 예들을 도시한다. 이러한 도에서, 그리고 또한 이후의 도에서, 반복되는 특성들은 동일한 참조 부호들에 의해 나타낸다. 도 2 의 a) 에서 그리고 또한 도 2 의 b) 에서, 시간은 가로 좌표(12) 상에 그려지는 반면, 니들 리프트, 즉 폐쇄 위치 위의 폐쇄 요소(7)로서 노즐 니들의 높이는 세로 좌표(13) 상에 그려진다. 폐쇄 요소(7)의 이동은 4 개의 특성 포인트(14, 15, 16 및 17)들에 의해, 특별히 개방 이동의 시작 포인트(14), 개방 이동의 종료 포인트(15), 폐쇄 이동의 시작 포인트(16), 그리고 폐쇄 이동의 종료 포인트(17)에 의해 특징지어질 수 있다. 개방 이동의 시작 포인트(14)에서, 폐쇄 요소(7)는 폐쇄 위치로부터 이동되고 개방 이동의 종료 포인트(15)까지 상승된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 최대 니들 리프트(18)는 100 ㎛ 이다. 도 2 의 a) 에 도시된 예시적인 실시예에서, 폐쇄 요소(7)의 이동의 개방 측면으로서 또한 지칭되는, 상기 개방 이동은 선형으로 일어난다. 폐쇄 요소(7)가 개방 이동의 종료에 위치되는 최대 니들 리프트(18)는 상부 정지 포인트를 나타낸다. 폐쇄 요소(7)는 개방 이동의 종료 포인트(15)와 폐쇄 이동의 시작 포인트(16) 사이에서 시간 주기 동안 상기 위치에 남아있으며, 상기 시간 주기는 또한 최대 측면으로서 지칭된다. 연료의 최대의 가능한 양이 상기 시간 주기 동안 발생될 수 있다. 폐쇄 이동의 시작 포인트(16)로부터 진행하여, 폐쇄 요소(7)는 폐쇄 요소가 마침내 폐쇄 이동의 종료 포인트(17)에 도달하는 폐쇄 위치의 방향으로 다시 이동한다. 나타낸 예시적인 실시예에서, 또한 폐쇄 요소(7)의 이동의 폐쇄 측면으로서 지칭되는, 상기 이동은 개방 측면에 비해 상당히 더 짧지만, 마찬가지로 선형이다.

도 2 의 b) 에 나타낸 예시적인 실시예에서, 4 개의 특성 포인트(14, 15, 16, 17)들이 나타나며 이들은 도 2 의 a) 의 특성 포인트(14, 15, 16, 17)들과, 리프트된 위치 및 시간에서의 포인트에 의해 규정되는, 이들의 좌표들에 있어서 동일하다. 하지만, 도 2 의 a) 와 대조적으로, 개방 이동의 시작 포인트(14)와 개방 이동의 종료 포인트(15) 사이의 개방 측면 그리고 폐쇄 이동의 시작 포인트(16)와 폐쇄 이동의 종료 포인트(17) 사이의 폐쇄 측면이 선형적으로 진행되지 않고, 대신 개방 측면에서 기하급수적으로 상승하는 방식으로 그리고 마찬가지로 폐쇄 측면에서 비선형적으로 하강하는 방식으로 진행된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 개방 측면의 그리고 폐쇄 측면의 형태는 사용되는 연료에 의존하고 분사량의 계산 이전에 프로세싱 유닛(4)에 대하여 대응적으로 미리 정해진다. 즉, 4 개의 특성 포인트(14, 15, 16, 17)들을 기본으로 하여, 프로세싱 유닛(4)은 미리 정해진 수학적 함수들에 의해 상기 포인트들을 서로 연결한다.

여기서 도시되지 않은 예시적인 실시예에서, 특성 포인트(14, 15, 16, 17)들 중 단지 3 개의 포인트들이 센서(6)에 의해 결정되는 것이 또한 가능하다. 도 2 의 a) 및 b) 에 나타낸 리프트 프로파일의 완전한 설명을 위한 빠뜨린 포인트는 이러한 경우, 예컨대 최적합의(best fit) 2 개의 교차 라인들에 의한, 미리 정해진 수학적 함수들 및 2 개의 인접한 포인트들에 의해 결정된다. 특별한 경우에, 특히 개방 이동의 종료 포인트(15)와 폐쇄 이동의 시작 포인트(16)는 일치하며, 즉 최대 측면은 단지 상기 포인트에 의해서 규정되는 것이 있을 수 있다.

도 3 은 폐쇄 요소(7)의 복수의 신호 프로파일들을 도시한다. 도 3 의 a) 내지 d) 각각에서, 시간은 가로 좌표(12) 상에 그려지고; 구동 장치(5)에 인가되는 전류가 도 3 의 a) 에서 세로 좌표(18) 상에 그려지고, 구동 장치(5)에 인가되는 전압이 도 3 의 b) 에서 세로 좌표(19) 상에 그려지고, 센서(6)에 의해 측정되는 것과 같은 구동 장치(5)의 커패시턴스(15)가 도 3 의 c) 에서 세로 좌표(20) 상에 그려지고, 분사율이 도 3 의 d) 에서 세로 좌표(21) 상에 그려진다.

도 3 의 a) 에 도시된, 구동 장치(5)의 동작을 위해 사용된 전류의 시간에 대한 프로파일은 폐쇄 요소(7)를 위한 구동 장치(5)로서 피에조 액추에이터의 전압에서의 변화를 유발하기 위해 최초에 0 라인으로부터 진행하여 상승한다. 전압의 결과적인 증가가 도 3 의 b) 에 도시된다. 전류의 변화, 즉 전하 운반체들의 개수의 변화 및 전압의 변화의 결과로서, 도 3 의 c) 에 도시된 것과 같이 피에조 액추에이터의 커패시턴스의 변화가 발생한다. 커패시턴스의 상기 변화는 마찬가지로 특정 최대값까지 일어나며 전압 및 결과적으로 또한 커패시턴스는 더 이상 이를 넘어서 증가하지 않는다. 도 3 에 도시된 예시적인 실시예에서, 센서(6)는 도 3 의 c) 에 나타낸 커패시턴스 프로파일로부터 4 개의 특성 포인트(14, 15, 16, 17)들을 결정하고, 분사율은 프로세싱 유닛(4)에 의해 상기 포인트들로부터 결정된다.

개방 이동의 시작 시간(14)은 커패시턴스의 제 1 국부적 최대(22)의 달성에 의해 결정되고, 이는 또한 커패시턴스의 변화의 프로파일의, 즉 커패시턴스 프로파일의 도함수(derivative)의 0 포인트에 의해 결정될 수 있다. 개방 이동의 시간에서의 종료 포인트(15)는 커패시턴스의 제 2 국부적 최대(23)의 달성에 의해 결정된다. 폐쇄 이동의 시작 포인트(16)는 커패시턴스 역치의 최초의 초과 및/또는 전압 역치(24)의 최초의 초과에 의해 결정된다. 도 3 의 c) 에서 가시적인 커패시턴스의 요동들은 전류 방향이 역전된 후에 구동 장치(5)의 포스트 펄스(post-pulse) 요동으로부터 비롯된다. 상기 포스트 펄스 요동은 커패시턴스의 요동들을 야기하고, 폐쇄 이동의 종료(17)는 상기 요동들의 제 1 국부적 최소(25)가 달성될 때 도달된다. 설명된 방법에 대한 대안으로서, 커패시턴스의 변화의 오버슈팅(overshooting) 또는 언더슈팅(undershooting)이 특성 포인트(14, 15, 16, 17)들의 결정을 위해 사용되는 것이 다른 실시예에서 또한 가능하다. 하지만 도 3 의 b) 에 도시된 전압 또는 전압의 변화와 같은 구동 장치(5)의 직접 신호에 의지하는 것이 또한 가능하다.

분사량은 도 3 의 d) 의 곡선 아래에 위치된 면적(26)의 적분에 의해 프로세싱 유닛(4)에 의하여 계산된다. 상기 적분 외에, 곡선 아래에 위치된 면적(26)은 3 개의 면적 부분들, 구체적으로는 시작 측면 아래에 위치된 면적 부분, 최대 측면 아래에 위치된 면적 부분 그리고 종료 측면 아래에 위치된 면적 부분의 면적들의 합산에 의해 또한 수행될 수 있다. 각각의 측면들 아래의 면적의 계산을 위한 공식은 이 목적을 위해 미리 결정될 수 있고, 가장 간단한 경우는 선형이다. 상기 면적의 하부 경계는 이러한 경우, 개선된 명료함을 위해 가로 좌표(12)로부터 상승되어 도시된, 그려진 0 라인에 의해 규정된다. 예컨대 개방 이동의 시간에서의 종료 포인트(15')가 너무 일찍 도달되고 따라서 분사량이 너무 크기 때문에, 결정된 분사량이 그의 목표 값으로부터 벗어난다면, 구동 장치(5)는 폐쇄 요소(7)가 다음의 리프팅 사이클 동안 더 천천히 개방되고, 따라서 개방 이동의 시간에서의 종료 포인트(15)가 그의 목표 값과 다시 일치하도록 제어 장치(2)에 의해 동작된다.

단지 예시적인 실시예들에서 개시된 다양한 실시예들의 특성들은 서로 조합될 수 있고 개별적으로 청구될 수 있다.

Claims

분사 노즐(3)을 통하여 분사되는 유체의 분사량의 감시 방법으로서, 상기 분사 노즐(3)은 이동하도록 안내되는 폐쇄 요소(7)에 의해 개방 및 폐쇄되는, 유체의 분사량의 감시 방법에 있어서,
상기 이동의 4 개 이상의 특성 포인트들이 검출되고, 상기 특성 포인트들에서 폐쇄 요소(7)는 각각의 경우 이동의 특정 위치에 위치되고, 특성 포인트들로부터 분사량의 계산이 수행되고,
상기 폐쇄 요소(7)는 폐쇄 위치와 리프트된 위치 사이에서 리프팅 이동하도록 안내되고, 상기 특성 포인트들 중 하나 이상은 폐쇄 요소(7)가 분사 노즐(3)의 개방의 목적을 위해 폐쇄 위치로부터 출발하는 개방 이동의 시작 포인트(14); 상기 폐쇄 요소(7)가 리프트된 위치에 도달하는 개방 이동의 종료 포인트(15); 상기 폐쇄 요소(7)가 폐쇄의 목적을 위해 리프트된 위치로부터 출발하는 폐쇄 이동의 시작 포인트(16); 또는 상기 폐쇄 요소(7)가 분사 노즐(3)의 폐쇄의 목적을 위해 폐쇄 위치에 도달하는 폐쇄 이동의 종료 포인트(17)를 포함하고,
상기 분사량의 계산을 위해, 분사율의 특성 맵에서, 특성 맵의 축선과 곡선 사이에 놓인 면적이 결정되고, 상기 특성 맵 내의 곡선의 좌표들은 특성 포인트들에 의해 그리고 각각의 특성 포인트들에 대응하는 분사율들에 의해 규정되는,
유체의 분사량의 감시 방법.
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제 1 항에 있어서,
상기 폐쇄 요소(7)는 구동 장치(5)에 의해 이동하도록 안내되고, 상기 구동 장치(5)의 신호는 특성 포인트들의 결정을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는,
유체의 분사량의 감시 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 신호는 구동 장치(5)의 커패시턴스, 전압, 커패시턴스의 변화 또는 전압의 변화를 포함하는 것을 특징으로 하는,
유체의 분사량의 감시 방법.
제 1 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
제어 장치(2)는 특성 포인트들 중 하나 이상이 미리 정해진 타겟 값과 일치하도록 폐쇄 요소(7)를 동작시키는 것을 특징으로 하는,
유체의 분사량의 감시 방법.
제어 장치(2) 및 하나 이상의 분사 노즐(3)을 포함하는, 유체의 분사량의 분사를 위한 분사 시스템(1)으로서, 상기 분사 노즐(3)은 분사 노즐(3)을 폐쇄 및 개방하기 위한 폐쇄 요소(7), 폐쇄 요소(7)를 이동하도록 안내하기 위한 구동 장치(5) 및 폐쇄 요소(7)의 위치들을 검출하기 위한 센서(6)를 갖는, 유체의 분사량의 분사를 위한 분사 시스템(1)에 있어서,
상기 센서(6)는 상기 이동의 4 개 이상의 특성 포인트들을 검출하도록 설정되고, 상기 특성 포인트들에서 폐쇄 요소(7)가 각각의 경우에 이동의 특정 위치에 위치되고, 상기 분사 시스템(1)은 특성 포인트들로부터 분사량을 계산하도록 설정되는 프로세싱 유닛(4)을 포함하고,
폐쇄 요소(7)가 리프팅 이동하도록 폐쇄 위치와 리프트된 위치 사이에서 안내되고, 센서(6)는 특성 포인트들 중 하나 이상이 폐쇄 요소(7)가 분사 노즐(3)의 개방의 목적을 위해 폐쇄 위치로부터 출발하는 개방 이동의 시작 포인트(14); 폐쇄 요소(7)가 리프트된 위치에 도달하는 개방 이동의 종료 포인트(15); 폐쇄 요소(7)가 폐쇄의 목적을 위해 리프트된 위치로부터 출발하는 폐쇄 이동의 시작 포인트(16); 또는 폐쇄 요소(7)가 분사 노즐(3)의 폐쇄의 목적을 위해 폐쇄 위치에 도달하는 폐쇄 이동의 종료 포인트(17)를 포함하도록 설정되고,
상기 프로세싱 유닛(4)은 분사율의 특성 맵 내에, 축선과 곡선 사이에서 놓인 면적으로부터 분사량을 계산하도록 설정되며, 특성 맵 내의 곡선의 좌표들은 특성 포인트들 및 각각의 특성 포인트들에 대응하는 분사율들에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는,
유체의 분사량의 분사를 위한 분사 시스템.
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제 8 항에 있어서,
상기 센서(6)는 구동 장치(5)의 신호를 기본으로 하여 특성 포인트들 중 하나 이상을 검출하도록 그리고 상기 신호를 제어 장치(2)로 전송하도록 설정되는 것을 특징으로 하는,
유체의 분사량의 분사를 위한 분사 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 신호는 커패시턴스, 전압, 커패시턴스의 변화 또는 전압의 변화를 포함하는 것을 특징으로 하는,
유체의 분사량의 분사를 위한 분사 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 프로세싱 유닛(4)은 검출된 포인트들 중 하나의 함수로서 제어 유닛에 제어 신호를 전송하도록 설정되어 상기 제어 유닛은, 이동의 추가의 시행 동안, 검출된 포인트가 미리 정해진 특성 포인트와 일치하도록 폐쇄 요소(7)를 동작시키는 것을 특징으로 하는,
유체의 분사량의 분사를 위한 분사 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 구동 장치(5)는 피에조 액추에이터를 갖는 것을 특징으로 하는,
유체의 분사량의 분사를 위한 분사 시스템.
제 8 항 및 제11항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폐쇄 요소(7)는 노즐 니들을 갖는 것을 특징으로 하는,
유체의 분사량의 분사를 위한 분사 시스템.