KR101967456B1 - 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 인젝터의 닫힘여부를 판단함에 있어서, 판단영역을 감지 불가 영역, 오감지 발생 가능 구역 및 정상 감지 영역 등으로 구분하여, 이와 같이 구분된 영역을 이용, 오감지 발생 가능 구역과 정상 감지 영역에서 람다센서의 오차 값을 함께 판단함으로써, 닫힘 시간 감지의 신뢰성을 확보하여 인젝터를 보다 정밀하게 제어하는 방법에 관한 것이다.

Description

닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법 {Injector failure diagnosis method using injector closing time detection value}

본 발명은 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 인젝터의 닫힘여부를 판단함에 있어서, 판단영역을 감지 불가 영역, 오감지 발생 가능 구역 및 정상 감지 영역 등으로 구분하여, 이와 같이 구분된 영역을 이용, 오감지 발생 가능 구역과 정상 감지 영역에서 람다센서의 오차 값을 함께 판단함으로써, 닫힘 시간 감지의 신뢰성을 확보하여 인젝터를 보다 정밀하게 제어하는 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

차량 엔진의 연료 분사 방식은 보통 포트 분사 방식과 직접 분사 방식으로 나눌 수 있다. 여기서 포트 분사 방식은 가솔린 엔진에 주로 사용되며, 흡기 포트에 연료를 분사하여 공기와 혼합된 혼합기를 실린더 내부로 공급하는 방식이고,

직접 분사 방식은 디젤 엔진에 주로 사용되며, 실린더 내부에 연료를 직접 분사하는 방식이다.

그런데, 최근에는 연비 및 출력 향상, 환경 오염 방지 등의 목적으로 가솔린 엔진에 대하여 직접 분사 방식을 채용하는 기술이 주목 받고 있다. 이러한 엔진을 GDI 엔진(GDI, Gasoline Direct Injection Engine)이라고 하며, 흡기 밸브의 개방시 공기가 흡기 포트로부터 연소실로 흡입되어 피스톤에 의해 압축되며, 이러한 연소실로 유입된 고압의 공기에 대하여 연료가 직접 분사되는 방식이다.

GDI 엔진에서는 연료를 고압으로 분사할 수 있도록 기통 별로 각각 인젝터가 설치된다. 각각의 인젝터의 솔레노이드는 제어기로부터 분사 명령 시간(구동 신호)을 인가 받으면 분사 출구를 개방하여 연소실 내에 연료를 분사하고, 분사가 종료되면 분사 출구를 폐쇄한다.

하지만, 인젝터의 특정 분사 모드(더블 혹은 트리플 분사 모드 등) 또는 특정 분사 영역에서 간헐적으로 연료 분사가 제대로 이루어지지 않는 인젝터의 고장이 발생한다.

종래기술은 인젝터의 닫힘 시간 또는 열림 시간 등을 파악하여 인젝터의 제어를 수행하였으나, 해당 닫힘 시간 또는 열림 시간 등을 감지함에 있어서, 오감지 발생 가능성을 고려하고, 이를 대비하는 제어방안에 대해서는 추가적인 기술개발이 요구되는 실정이다.

대한민국 공개특허공보 2015-0103219

이에 본 발명에 따른 일 측면은, 전술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 인젝터의 닫힘 시간 감지 값을 이용하여 인젝터의 제어를 진행하되, 인젝터의 닫힘 여부를 판단함에 있어서, 판단영역을 감지 불가 영역, 오감지 발생 가능 구역 및 정상 감지 영역 등으로 구분하여, 이와 같이 구분된 영역을 이용, 오감지 발생 가능 구역과 정상 감지 영역에서 람다센서의 오차 값을 함께 판단함으로써, 닫힘 시간 감지의 신뢰성을 확보하여 인젝터를 보다 정밀하게 제어하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

위에 제기된 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 인젝터가 연료를 분사하도록 명령하는 인젝터 분사 명령단계;

인젝터 닫힘 시간 감지 값의 변화량 및 분사 명령 시간 변화량의 비율을 계산하는 수치계산단계;

인젝터의 닫힘 시간을 감지하는 영역에 대한 적합성을 판단하는 닫힘 시간 감지 영역 판단단계;

(닫힘 시간 감지 값의 변화량)/(분사 명령 시간 변화량)의 변화비를 소정의 임계 값과 비교하는 수치비교단계; 및

상기 수치비교단계를 통한 결과를 기준으로 인젝터의 고장 여부를 진단하는 인젝터 고장 진단단계;

를 포함하는 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법을 제공하는 것이 가능하다.

또한, 피드 포워드 제어를 위하여, 인젝터 닫힘 시간 오감지 발생 가능 영역을 학습하는 오감지 발생 가능 영역학습단계를 인젝터 분사 명령단계 이후 단계에 포함하는 것이 가능하다.

본 발명의 인젝터 고장 진단방법에 있어, 상기 수치계산단계는 복수의 인젝터 각각에 대하여 분사 명령 시간을 인가하고, 그 출력 전압에 대한 시간 프로파일을 통하여 상기 분사 명령 시간이 계산되는 것이 가능하며, 상기 분사 명령 시간에 의하여 상기 인젝터에 전류 흐름이 생성되었다가 상기 전류 흐름이 차단됨으로써 생성되는 자기 유도 전압이 상기 출력 전압인 것이 바람직하다.

또한, 상기 자기 유도 전압의 상기 시간 프로파일에서 변곡점을 찾고, 상기 변곡점을 기초로 인젝터의 폐쇄 시점을 결정하되, 상기 변곡점은 상기 자기 유도 전압이 디케잉(Decaying)되는 과정 중에서 형성되는 것이 가능하다.

이와 더불어, 상기 수치계산단계는 복수의 인젝터 각각에 대하여 실제 인젝터 분사 유량과 상기 인젝터에 전류 흐름이 생성되었다가 상기 전류 흐름이 차단됨으로써 생성되는 자기 유도 전압의 변곡점을 통하여 상기 닫힘 시간 감지 값이 계산되는 것이 바람직하다.

상기 닫힘 시간 감지 영역 판단단계에서 판단되는 영역은 소정의 분사 명령 시간 이하의 값에 대한 닫힘 감지 불가 영역, 선행한 오감지 발생 가능 영역학습단계를 통해 학습한 오감지 발생 가능 영역 및 소정의 분사 명령 시간 이상의 값에 대한 정상 감지 영역을 포함하는 것이 가능하다.

상기 수치비교단계는 (닫힘 시간 감지 값의 변화량)/(분사 명령 시간 변화량)의 수치를 소정의 임계 값과 비교하는 단계에서, 오감지 발생 가능 영역 또는 정상 감지 영역에서 판단한 닫힘 시간 감지 값으로 비교하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수치비교단계는 람다 센서를 통해 실측된 람다 값과 목표 람다 값의 오차가 소정의 임계 값과 비교하는 람다 오차 값 비교단계를 더 포함하는 것이 가능하다.

추가적으로, 인젝터 고장진단을 전제로, 람다 센서를 통해 실측된 람다 값과 목표 람다 값의 오차가 소정의 임계 값과 비교하여, 람다 센서의 고장을 진단하는 람다 센서 고장 진단단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인젝터의 닫힘 시간 감지 값을 이용하여 인젝터의 제어를 진행하되, 인젝터의 닫힘 여부를 판단함에 있어서, 판단영역을 감지 불가 영역, 오감지 발생 가능 구역 및 정상 감지 영역 등으로 구분하여, 이와 같이 구분된 영역을 이용, 오감지 발생 가능 구역과 정상 감지 영역에서 람다 센서의 오차 값을 함께 판단함으로써, 닫힘 시간 감지의 신뢰성을 확보하여 인젝터를 보다 정밀하게 제어 가능한 효과가 존재한다.

도 1은 인젝터의 기본적인 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 분사 명령 시간 및 인젝터의 닫힘 시간을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 인젝터에 인가된 전압과 인젝터에서 분사되는 유량(도3(a)) 및 인젝터에 인가된 전압의 이차 도함수 그래프(도3(b))를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "부", "유닛", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 인젝터의 기본적인 구성을 개략적으로 나타낸다.

도 1(a)는 인젝터가 폐쇄 상태에 있는 모습을 나타내고, 도 1(b)는 개방 상태에 있는 모습을 나타낸다.

인젝터(100)는 실시예에 따라서 분사 출구(110)를 개폐하는 밸브(120), 끝단이 밸브(120)와 연결되는 니들(130), 니들(130)과 결합되어 니들(130)을 직선 운동시키는 아마추어(140), 아마추어(140)를 둘러싸며 배치되고 전자기장의 경로를 형성하는 자성부재(150), 솔레노이드 자기장을 형성하는 솔레노이드 코일(160), 이동된 니들(130)과 아마추어(140)를 복귀시키는 리턴 스프링(170)을 포함하여 구성될 수 있으며, 솔레노이드 코일(160)은 와이어 하네스(180)에 의하여 제어부(미도시)와 전기적으로 연결되어 제어 신호를 전송받을 수 있다.

인젝터(100)의 작동의 일 실시예는 솔레노이드 코일(160)에 제어 신호가 인가되면 자성부재(150)에 전자기장이 형성되고 자성부재(150)와 자기력 집중에 의하여 흡인력이 생겨 아마추어(140)가 이동하며, 아마추어(140)가 니들(130)을 이동시킴으로써 분사 출구(110)를 개방 또는 폐쇄하는 방식으로 이루어질 수 있다. 도 1(b)는 아마추어, 니들 및 밸브가 상방향으로 이동하여 분사 출구(110)를 개방한 모습을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 분사 명령 시간 및 인젝터의 닫힘 시간을 도시한 그래프이다.

도 2(a)은 인젝터에 대한 통상적인 전류 작동 프로파일을 개략적으로 나타낸다. 도 2(b)는 인젝터의 분사 출구가 개방되는 시점과 폐쇄되는 시점을 나타낸다. 도 2(a)에서 X축은 시간(t)을 나타내고 Y축은 전류(I) 또는 전압(V)의 세기를 나타낸다. 여기서 굵은 선은 전류(I)에 대한 시간 프로파일을 나타내고, 얇은 선은 전압(V)에 대한 시간 프로파일을 나타낸다.

도 2(b)는 인젝터의 밸브가 리프트(Lift)되어 미케니컬(Mechanical)하게 딜레이(Delay)되면서 분사 출구(110)가 개방되는 시점(P)과 밸브(120)가 안착되어 분사 출구(110)가 폐쇄되는 시점(Q)을 나타낸다. 도 2(b)는 밸브(120)가 개방 시점(P)에서 급속히 가속되어 개방되고, 개방 상태를 유지하다가, 폐쇄 시점에서 폐쇄(닫힘)되는 것을 나타낸다.

개방 시점(P)은 전류(I)에 대한 시간 프로파일의 전류 최대치(I_peak)에 조금 못미치는 위치와 대응하고, 폐쇄(닫힘) 시점(Q)은 전압(V)에 대한 시간 프로파일의 변곡점(I_point)의 위치와 대응한다.

인젝터(100)의 개방 시점(P) 또는 폐쇄 시점(Q)을 제어하는 제어부는 인젝터(100)로 제어 신호를 전송하여 인젝터(100)의 분사 출구(110)를 개방 또는 폐쇄한다.

상기 제어부에서 전송된 제어 신호에 의하여 인젝터(100)의 솔레노이드 코일(160)에 흐르는 전류(I)가 전류 최대치(I_peak)에 도달될 때까지 부스트 전압(V_boost)이 인가되면 전류(I)의 급격한 상승의 결과로서 인젝터(100)의 분사 출구(110)가 가속되는 방식으로 개방된다.

인젝터(100)의 전기적 작동의 시작 시점은 부스트 전압(V_boost)이 인가되어 전류 최대치(I_peak)에 도달되는 과정에서 결정되며, 이 전기적 작동의 시작 시점이 인젝터(100)의 분사 출구(110)의 개방 시점(P)이 될 수 있다.

분사 출구(110)의 개방 시점(P)은 인젝터(100)에 전기적 신호가 입력되어 니들(130)이 급격히 가속화되어 리프트되는 시점이므로 기통 별로 설치된 각각의 인젝터(100)가 모두 동일 또는 유사하다.

한편, 스위칭 오프에 의하여 인젝터(100)의 솔레노이드 코일(160)에 흐르는 전류를 차단하면, 무전류 상태의 솔레노이드 코일(160)에는 자기-유도 전압(V)이 형성되고 이 자기-유도 전압(V)은 솔레노이드 코일(160)을 통과하는 전류 흐름을 야기하며, 이 전류 흐름은 자기장을 감소시키면서 다시 자기-유도 전압(V)을 생성한다. 자기-유도 전압(V)은 도 2(a)에서 네가티브(Negative) 전압(V)으로 표현되며 시간이 지나면서 0 볼트(V)로 수렴한다. 자기력의 감소 이후 인젝터(100)의 분사 출구(110)는 리턴 스프링(170)의 탄성력, 연료 압력 등에 의하여 유발되는 회복력에 의하여 폐쇄된다.

스위칭 오프에 의하여 자기-유도 전압(V)이 0 볼트(V)로 수렴하는 과정에서 전압(V)에 대한 시간 프로파일에는 변곡점(I_point)이 형성될 수 있으며, 이 변곡점(I_point)이 형성되는 시점이 인젝터(100)의 분사 출구(110)의 폐쇄 시점(Q)이 될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 2 상에 도시된 분사 명령 시간과 닫힘 시간 및 도 4를 기준으로 이하에서 본 발명의 실시예에 대한 구체적인 설명을 한다.

본 발명은 인젝터가 연료를 분사하도록 명령하는 인젝터 분사 명령단계, 인젝터 닫힘 시간 감지 값의 변화량 및 분사 명령 시간 변화량의 비율을 계산하는 수치계산단계(S10, S20), 인젝터의 닫힘 시간을 감지하는 영역에 대한 적합성을 판단하는 닫힘 시간 감지 영역 판단단계(S30, S50), (닫힘 시간 감지 값의 변화량)/(분사 명령 시간 변화량)의 변화비를 소정의 임계 값과 비교하는 수치비교단계(S40, S60, S70, S100) 및 상기 수치비교단계를 통한 결과를 기준으로 인젝터의 고장 여부를 진단하는 인젝터 고장 진단단계(S80, S90)를 포함하는 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법을 제공할 수 있다.

보다 구체적으로는, ECU 등의 신호에 의하여 인젝터 제어부에서 인젝터가 연료를 분사하도록 명령하는 인젝터 분사 명령을 하는 것이 가능하며, 전술한 바와 같이 이는 전압의 부여 등을 통해 구현 가능하다.

또한, 이 경우, 전압의 부여를 통해 유도기 전압 또는 유도기 전류가 형성되며, 이를 통해 인젝터의 밸브는 열림/닫힘이 수행되어, 연료를 엔진의 실린더 내부로 분사하는 것이 가능하다.

도 2에서 확인 가능하듯이, 상기 분사 명령 시간과 상기 닫힘 시간 감지 값은 각 사이클(Cycle)마다 고유의 값을 가지며, 부여되는 전압의 크기 또는 시간 등에 따라 사이클마다 각각 분사 명령 시간과 닫힘 시간 감지 값이 미려하게 상이해질 수 있으나, 이와 같은 상기 분사 명령 시간과 닫힘 시간 감지 값의 비율은 크게 달라지지 않으며 일정한 오차 이내의 값을 유지한다.

다만, 인젝터의 고장의 경우에는 인젝터의 닫힘 시간 감지를 위하여 파악된 인젝터의 유도기 전압 파형이 올바르게 파악되지 않으며, 이에 따라 감지된 닫힘 시간 값이 정상범주를 벗어나게 되고, 상기 분사 명령 시간과 닫힘 시간 감지 값의 비율이 크게 변하게 된다.

따라서, 이와 같은 상기 분사 명령 시간과 닫힘 시간 감지 값의 비율을 인젝터 닫힘 감지 영역별로 조사함으로써, 인젝터를 보다 정밀하게 제어하는 것이 가능하다.

이 경우, 인젝터 닫힘 감지 영역을 구분하고, 피드 포워드 제어를 하기 위하여 인젝터 닫힘 시간 오감지 발생 가능 영역을 학습하는 오감지 발생 가능 영역학습단계를 인젝터 분사 명령단계 이후 단계에 포함하는 것이 가능하며, 상기 닫힘 시간 감지 영역 판단단계(S30, S50)에서 판단되는 영역은 소정의 분사 명령 시간 이하의 값에 대한 닫힘 감지 불가 영역, 선행한 오감지 발생 가능 영역학습단계를 통해 학습한 오감지 발생 가능 영역 및 소정의 분사 명령 시간 이상의 값에 대한 정상 감지 영역으로 구분하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 인젝터의 닫힘 시간을 감지하기에 분사 명령 시간이 지나치게 짧은 경우(예를 들어, 0.3ms 이하의 분사 명령 시간)를 닫힘 감지 불가 영역을 지정하는 것이 가능하며, 인젝터의 닫힘 시간을 감지하기에 적정한 분사 명령 시간이 확보된 경우(예를 들어, 1ms 이상의 분사 명령 시간)를 정상 감지 영역으로 구분하는 것이 가능하다.

상기 오감지 발생 가능 영역은 VCI 학습이 실패한 포인트와 2개의 조정 가능한 수치로 설정(예를 들어, 연료 압력 40bar, 분사 명령 0.5ms 포인트의 학습 실패 시, 연료 압력의 값에서 5bar를 가감하고, 분사 명령 시간에서 0.05ms를 가감하여 오감지 발생 가능 영역을 설정)되는 것이 바람직하다.

여기서 VCI(Valve Controlled Injection) 학습이란, 피드 포워드(Feedforward)제어를 위해 분사 명령에 따른 실제 닫힘 시간을 매트릭스에 저장하는 것을 의미하며, VCI 기능이 적용된 엔진 제어기는 인젝터의 개폐 시간을 계산해 인젝터 분사량과 개폐 타이밍을 제어하고 연료 다중 분사 실시 시 나타나는 오차를 보정해 주는 역할을 담당한다.

전술한 바와 같이, 상기 수치계산단계(S10, S20)는 복수의 인젝터 각각에 대하여 분사 명령 시간을 인가하고, 그 출력 전압에 대한 시간 프로파일을 통하여 상기 분사 명령 시간이 계산되는 것이 가능하다.

또한, 상기 수치계산단계(S10, S20)는 ECU에서 계산한 분사 명령 시간(운전 영역 및 운전자 가속 요구를 고려하여 계산)에 의하여 수치가 결정될 수 있다.

이 경우, 상기 분사 명령 시간에 의하여 상기 인젝터에 전류 흐름이 생성되었다가 상기 전류 흐름이 차단됨으로써 생성되는 자기 유도 전압이 상기 출력 전압인 것이 바람직하며, 상기 자기 유도 전압의 상기 시간 프로파일에서 변곡점을 찾고, 상기 변곡점을 기초로 인젝터의 폐쇄 시점을 결정하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 인젝터에 인가된 전압과 인젝터에서 분사되는 유량(도3(a)) 및 인젝터에 인가된 전압의 이차 도함수 그래프(도3(b))를 도시한 그래프이다.

도 3을 참고하여, 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명하면, 앞서 언급한 바와 같이 상기 분사 명령 시간에 의하여 상기 인젝터에 전류 흐름이 생성되었다가 상기 전류 흐름이 차단됨으로써 생성되는 자기 유도 전압이 상기 출력 전압인 것이 바람직하며, 상기 자기 유도 전압의 상기 시간 프로파일에서 변곡점을 찾고, 상기 변곡점을 기초로 인젝터의 폐쇄 시점을 결정하며, 상기 변곡점은 상기 자기 유도 전압이 디케잉(Decaying)되는 과정 중에서 형성되고, 이와 같은 자기 유도 전압(유도기 전압) 의 이차 미분 값 즉, 이계 도함수의 그래프가 값이 0이 되는 지점을 통해 변곡점을 확인하는 것이 가능하다.

상기의 이계 도함수의 그래프가 값이 0이 되는 지점을 통해 파악된 변곡점이 2개 존재하나, 본 발명의 일 실시예에 따른 VCI제어 로직은 2개의 변곡점 중 실제 인젝터 분사 유량이 종료되는 시점에 더 근사한 변곡점을 인젝터의 닫힘 시점으로 정의하는 것이 가능하며, 이에 따라 변곡점2가 인젝터의 닫힘 시점으로 정의되는 것이 바람직하다.

이러한 그래프 및 분석자료를 토대로, 닫힘 시간 감지 값 변화량에 대하여 설명하면, 하나의 인젝터의 연속된 다수개 분사에 대한 VCI가 감지한 닫힘 시간 값의 차이(변화량)를 의미하며, 분사 명령 시간 변화량은, 운전자의 가속 요구 및 현재 운전 영역을 고려하여 엔진제어 SW가 계산하는 값이 분사 명령 시간에 해당되며, 하나의 인젝터의 연속된 다수개의 분사에 대한 입력된 분사 명령 시간의 차이(변화량)를 의미하는 것이 가능하다.

이에 따라, 상기 수치계산단계는 복수의 인젝터 각각에 대하여 실제 인젝터 분사 유량과 상기 인젝터에 전류 흐름이 생성되었다가 상기 전류 흐름이 차단됨으로써 생성되는 자기 유도 전압의 변곡점을 통하여 상기 닫힘 시간 감지 값이 계산되는 것이 바람직하다.

따라서, 도 2 및 도 3을 참고하면, 하나의 인젝터의 연속된 다수개의 분사가 진행될 경우, 각각의 분사 명령 시간 변화량과 닫힘 시간 감지 값 변화량에 대한 비율을 계산 가능함을 알 수 있다.

전술한 바와 같은 수치계산단계를 통해 계산된 값을 토대로 하여, 상기 수치비교단계(S40, S60, S70, S100)는 (닫힘 시간 감지 값의 변화량)/(분사 명령 시간 변화량)의 수치를 소정의 임계 값과 비교하는 단계에서 오감지 발생 가능 영역 또는 정상 감지 영역에서 판단한 닫힘 시간 감지 값으로 비교하는 것이 가능하다.

인젝터의 닫힘 시간을 감지하기에 분사 명령 시간이 지나치게 짧은 경우(예를 들어, 0.3ms 이하의 분사 명령 시간)를 닫힘 감지 불가 영역을 지정한 본 발명의 특징에 따라, 해당 영역에서의 닫힘 시간 감지 값은 인젝터의 고장 진단 판단에 영향을 주지 않음이 바람직하다.

또한, 상기 수치비교단계는 람다 센서를 통해 실측된 람다 값과 목표 람다 값의 오차가 소정의 임계 값과 비교하는 람다 오차 값 비교단계를 더 포함하는 것이 가능하다.

상기 람다 센서는, 연소제어용 센서의 일 실시예로서, 목적 가스의 유무에 따라 센서의 출력신호가 크게 변화하는 출력특성을 가지는 가스센서를 의미한다.

본 발명에서 상기 람다 센서는 산소센서인 것이 가능하다.

따라서, 인젝터 고장진단을 전제로, 상기 람다 센서의 목표 람다와 실측 람다의 오차 값을 계산하는 단계(S60, S100)를 통해 계산된 오차가 허용 임계 값을 넘지 않는 다면, 해당 람다 센서의 고장임이 명백하다 할 것이므로, 람다 센서를 통해 실측된 람다 값과 목표 람다 값의 오차가 소정의 임계 값과 비교하여, 람다 센서의 고장을 진단하는 람다 센서 고장 진단단계(S110)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

전술한 각 단계 및 본 발명의 실시예를 종합하여 정리한다면, 피드 포워드 제어를 위하여, 인젝터 닫힘 시간 오감지 발생 가능 영역을 학습하는 오감지 발생 가능 영역학습단계를 인젝터 분사 명령단계 이후 단계에 포함하는 것이 가능하며, 이후에 인젝터가 연료를 분사하도록 명령하는 인젝터 분사 명령단계에 따라, 인젝터 닫힘 시간 감지 값의 변화량 및 분사 명령 시간 변화량의 비율을 계산하되, 복수의 인젝터 각각에 대하여 분사 명령 시간을 인가하고, 그 출력 전압에 대한 시간 프로파일을 통하여 상기 분사 명령 시간이 계산되고, 복수의 인젝터 각각에 대하여 실제 인젝터 분사 유량과 상기 인젝터에 전류 흐름이 생성되었다가 상기 전류 흐름이 차단됨으로써 생성되는 자기 유도 전압의 변곡점을 통하여 상기 닫힘 시간 감지 값이 계산되는 수치계산단계가 진행되는 것이 가능하다.

또한, 람다 센서의 목표 람다와 실측 람다의 오차 값을 계산하는 단계가 상기 수치계산단계에 포함되는 것이 바람직하다.

인젝터의 닫힘 시간을 감지하는 영역에 대한 적합성을 판단하는 닫힘 시간 감지 영역 판단단계를 거쳐, (닫힘 시간 감지 값의 변화량)/(분사 명령 시간 변화량)의 변화비를 소정의 임계 값과 비교하는 수치비교단계가 진행되게 된다.

이 경우, 오감지 발생 가능 영역에서의 분사 명령의 경우에 따라 (닫힘 시간 감지 값의 변화량)/(분사 명령 시간 변화량)의 비율이 소정의 임계 값 이상의 수치를 나타낼 경우, 람다 센서를 통해 실측된 람다 값과 목표 람다 값의 오차가 소정의 임계 값과 비교하는 람다 오차 값 비교단계를 추가적으로 진행하는 것이 바람직하다.

상기 수치비교단계를 통한 결과를 기준으로 인젝터의 고장 여부를 진단하는 인젝터 고장 진단단계와 인젝터 고장진단을 전제로, 람다 센서를 통해 실측된 람다 값과 목표 람다 값의 오차가 소정의 임계 값과 비교하여, 람다 센서의 고장을 진단하는 람다 센서 고장 진단단계를 포함하는 것이 가능하다.

구체적으로, 위와 같은 람다 오차 값 비교단계를 거침으로 인해, 람다 센서(산소센서)가 정상임을 전제로, 측정된 오차 값이 소정의 임계 값 이상일 경우에 (닫힘 시간 감지 값의 변화량)/(분사 명령 시간 변화량)의 비율이 소정의 임계 값 이상의 수치인 경우, 오감지로 판단하고 인젝터 고장 감지판단을 종료하며, 측정된 오차 값이 소정의 임계 값 이하일 경우에 (닫힘 시간 감지 값의 변화량)/(분사 명령 시간 변화량)의 비율이 소정의 임계 값 이상의 수치인 경우에는 인젝터가 고장 구동한 것으로 판단하는 것이 바람직하다 할 것이다.

또한, 오감지 발생 가능 영역이 아닌 정상 감지 영역에서의 분사 명령의 경우에 따라 (닫힘 시간 감지 값의 변화량)/(분사 명령 시간 변화량)의 비율이 소정의 임계 값 이상의 수치를 나타낼 경우, 인젝터가 고장 구동한 것으로 판단하며, 람다 오차 값 비교단계를 추가적으로 진행하여 측정된 오차 값이 소정의 임계 값 이상일 경우에 상기 람다 센서가 고장임을 판별하는 단계가 추가적으로 진행되는 것이 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 인젝터
110: 분사 출구
120: 밸브
130: 니들
140: 아마추어
150: 자성부재
160: 솔레노이드 코일
170: 리턴 스프링
180: 와이어 하네스

Claims (11)

1. 인젝터가 연료를 분사하도록 명령하는 인젝터 분사 명령단계;
   피드 포워드 제어를 위하여, 인젝터 닫힘 시간 오감지 발생 가능 영역을 학습하는 오감지 발생 가능 영역학습단계;
   인젝터 닫힘 시간 감지 값의 변화량 및 분사 명령 시간 변화량의 비율을 계산하는 수치계산단계;
   인젝터의 닫힘 시간을 감지하는 영역에 대한 적합성을 판단하는 닫힘 시간 감지 영역 판단단계;
   (닫힘 시간 감지 값의 변화량)/(분사 명령 시간 변화량)의 변화비를 소정의 임계 값과 비교하는 수치비교단계; 및
   상기 수치비교단계를 통한 결과를 기준으로 인젝터의 고장 여부를 진단하는 인젝터 고장 진단단계;
   를 포함하는 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 수치계산단계는,
   복수의 인젝터 각각에 대하여 분사 명령 시간을 인가하고, 그 출력 전압에 대한 시간 프로파일을 통하여 상기 분사 명령 시간이 계산되는 것을 특징으로 하는 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 분사 명령 시간에 의하여 상기 인젝터에 전류 흐름이 생성되었다가 상기 전류 흐름이 차단됨으로써 생성되는 자기 유도 전압이 상기 출력 전압인 것을 특징으로 하는 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 자기 유도 전압의 상기 시간 프로파일에서 변곡점을 찾고, 상기 변곡점을 기초로 인젝터의 폐쇄 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 변곡점은 상기 자기 유도 전압이 디케잉(Decaying)되는 과정 중에서 형성되는 것을 특징으로 하는 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 수치계산단계는,
   복수의 인젝터 각각에 대하여 실제 인젝터 분사 유량과 상기 인젝터에 전류 흐름이 생성되었다가 상기 전류 흐름이 차단됨으로써 생성되는 자기 유도 전압의 변곡점을 통하여 상기 닫힘 시간 감지 값이 계산되는 것을 특징으로 하는 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 닫힘 시간 감지 영역 판단단계에서 판단되는 영역은,
   소정의 분사 명령 시간 이하의 값에 대한 닫힘 감지 불가 영역;
   선행한 오감지 발생 가능 영역학습단계를 통해 학습한 오감지 발생 가능 영역; 및
   소정의 분사 명령 시간 이상의 값에 대한 정상 감지 영역;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 수치비교단계는,
   (닫힘 시간 감지 값의 변화량)/(분사 명령 시간 변화량)의 수치를 소정의 임계 값과 비교하는 단계에서,
   오감지 발생 가능 영역 또는 정상 감지 영역에서 판단한 닫힘 시간 감지 값으로 비교하는 것을 특징으로 하는 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 수치비교단계는,
    람다 센서를 통해 실측된 람다 값과 목표 람다 값의 오차가 소정의 임계 값과 비교하는 람다 오차 값 비교단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법
    
11. 제1항에 있어서,
    인젝터 고장진단을 전제로, 람다 센서를 통해 실측된 람다 값과 목표 람다 값의 오차가 소정의 임계 값과 비교하여, 람다 센서의 고장을 진단하는 람다 센서 고장 진단단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 닫힘 시간 감지 값을 이용한 인젝터 고장 진단방법

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