KR101972255B1 - 내연기관용 고압 분사 디바이스 - Google Patents

내연기관용 고압 분사 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR101972255B1
KR101972255B1 KR1020177025865A KR20177025865A KR101972255B1 KR 101972255 B1 KR101972255 B1 KR 101972255B1 KR 1020177025865 A KR1020177025865 A KR 1020177025865A KR 20177025865 A KR20177025865 A KR 20177025865A KR 101972255 B1 KR101972255 B1 KR 101972255B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reducing valve
engine
pressure
injection device
pressure reducing
Prior art date
Application number
KR1020177025865A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170118153A (ko
Inventor
테트 콩 브라이언 치아
토마스 크래프트
안드레아스 보덴슈타이너
발터 사슬러
Original Assignee
콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 filed Critical 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Publication of KR20170118153A publication Critical patent/KR20170118153A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101972255B1 publication Critical patent/KR101972255B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3863—Controlling the fuel pressure by controlling the flow out of the common rail, e.g. using pressure relief valves
    • 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
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • 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
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/0047—Layout or arrangement of systems for feeding fuel
    • F02M37/0052—Details on the fuel return circuit; Arrangement of pressure regulators
    • 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
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/0047—Layout or arrangement of systems for feeding fuel
    • F02M37/0052—Details on the fuel return circuit; Arrangement of pressure regulators
    • F02M37/0058—Returnless fuel systems, i.e. the fuel return lines are not entering the fuel tank
    • 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
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/22—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system
    • F02M37/30—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system characterised by heating means
    • 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
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/023—Means for varying pressure in common rails
    • F02M63/0235—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure
    • 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
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/023—Means for varying pressure in common rails
    • F02M63/0235—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure
    • F02M63/025—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure from the common rail
    • 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
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/0265—Pumps feeding common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/04—Fuel pressure pulsation in common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/31—Control of the fuel pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

본 발명은, 고압 펌프, 고압 연료 라인을 통해 고압 펌프에 연결된 레일, 적어도 하나의 인젝터, 레일에 연결된 디지털 감압 밸브, 감압 밸브에 연결된 연료 복귀 라인, 및 제어 유닛을 포함하며, 제어 유닛은 사전 결정된 엔진 세그먼트 시간들에서만 감압 밸브를 전달 상태로 선택적으로 전환하고 하나의 엔진 세그먼트 시간의 지속 시간보다 긴 시간 기간 동안 상기 감압 밸브를 전달 상태로 유지하도록 구성되는, 엔진 세그먼트 시간들이 할당된 내연기관을 위한 고압 분사 디바이스에 관한 것이다.

Description

내연기관용 고압 분사 디바이스
본 발명은 내연기관용 고압 분사 디바이스, 특히 커먼 레일 분사 디바이스(common rail injection device)에 관한 것이다.
커먼 레일 분사 디바이스들은, 고압 펌프가 연료를 고압으로 압축하고, 고압으로 압축된 이러한 연료를 일반적으로 레일로서 공지된 고압 연료 어큐뮬레이터(high-pressure fuel accumulator) 내로 고압 라인을 통해 전달하는 내연기관용 연료 분사 디바이스이다. 이러한 레일로부터, 인젝터들은 연료가 공급되고, 고압으로 압축된 연료를 각 내연기관의 연소실 내로 분사한다. 여기서 인젝터들은 전자기적으로 또는 피에조 전기(piezo-electrically)로 작동되는 밸브로서 작용하며, 연료는 인젝터들을 통해 연소실로 도입된다.
가능한 동적이고 정확한 압력 공급을 보장하기 위하여, 커먼 레일 분사 디바이스는 연료 복귀 시스템을 가진다. 연료 복귀 시스템은 레일에 연결된 감압 밸브를 포함하며, 잉여 연료는 감압 밸브를 통해 각각의 차량의 연료 탱크로 복귀될 수 있다.
이러한 고압 분사 디바이스로, 연료 압력은 제어 유닛에 의해 항상 필요한 공칭 압력으로 조절된다. 이러한 조절은 요구를 충족시키도록 저압측에 배열된 계량 유닛을 작동시키는 것에 의해 달성된다.
내연기관이 4행정 엔진일 때, 엔진의 실린더들은 2개의 크랭크 샤프트 회전 후, 즉 720°후에, 제1 실린더가 작동 사이클을 다시 시작할 수 있도록 서로 편심된다. 이러한 편심은 평균 점화 간격을 제공한다. 그 사이의 시간 간격은 내연기관의 세그먼트 시간(segment time)으로서 공지되어 있다. 회전 속도, 그러므로 세그먼트 시간은 또한 크랭크샤프트 신호로부터 결정된다. 점화 시간과 분사 자체는 세그먼트 시간과 함께 단계적으로 재계산된다. 회전 속도는 세그먼트 시간에서 평균 크랭크샤프트 회전 속도를 제공하며, 세그먼트 시간의 역수(inverse)에 비례한다.
공지된 고압 분사 디바이스에서, 감압 밸브를 통해 일어나는 감압은 단일 엔진 세그먼트 시간 내에서 내연기관의 세그먼트와 동기화된 세그먼트에서 일어난다. 감압 밸브를 통한 이러한 세그먼트-동기 감압(segment-synchronous pressure reduction)은 감압 시간들이 엔진 세그먼트 시간에 결합, 그러므로 제한되는 단점을 가진다. 예를 들어, 4개의 실린더를 구비한 내연기관에 대하여, 1000 rpm의 회전 속도에서, 감압 시간은 30ms 미만으로 제한될 것이다. 이러한 시간 기간에서, 감압 밸브는 펄스로부터 펄스로의 에너지 전달, 그러므로 제어 성능의 손실을 피하기 위하여 다음의 엔진 세그먼트 시간의 시작 전의 적절한 시간에 다시 개폐되어야만 한다. 결과적으로, 공지된 고압 분사 디바이스의 경우에, 엔진 세그먼트 시간 내에, 다음 펄스로부터의 안전 간격이 항상 존재하며, 이러한 것은 감압 밸브를 통해 일어나는 감압이 발생할 수 있는 시간을 더욱 제한한다.
본 발명의 목적은 감압이 개선된 고압 분사 디바이스를 나타내는 것이다.
이러한 목적은 청구항 제1항에서 주어진 특징을 구비한 고압 분사 디바이스에 의해 달성된다. 본 발명의 유익한 실시예들 및 개선은 종속항들에서 주어진다.
본 발명에 따라서, 고압 분사 디바이스는 엔진 세그먼트 시간들이 할당된 내연기관을 위해 생성되며, 연료 탱크, 고압 펌프, 고압 연료 라인을 통해 고압 펌프에 연결된 레일, 적어도 하나의 인젝터, 레일에 연결된 디지털 감압 밸브, 감압 밸브에 연결된 연료 복귀 라인, 및 제어 유닛을 포함하며, 제어 유닛은 사전 결정된 엔진 세그먼트 시간들에서만 감압 밸브를 전달 상태로 선택적으로 전환하고 하나의 엔진 세그먼트 시간보다 긴 시간 기간 동안 상기 감압 밸브를 상기 전달 상태로 유지하도록 구성된다.
바람직하게, 제어 유닛은 내연기관의 작동 상태의 함수로서 감압 밸브가 전달 스테이지로 전환되는 엔진 세그먼트 시간들을 사전 결정하도록 구성된다.
유익하게, 제어 유닛은 고압 센서에 의해 제공된 센서 신호를 고려하여 내연기관의 작동 상태를 결정하도록 구성된다. 이러한 것은, 압력값이 상당히 증가되면, 감압 밸브가 예를 들어 모든 제2 엔진 세그먼트 시간에서만 개방되지만, 하나의 엔진 세그먼트 시간보다 긴 개방 지속 기간을 가지는 것으로, 신속 감압이 일어날 수 있는 이점을 가진다. 이러한 것은 각각의 엔진 세그먼트 시간의 지속 기간 내에서 다음의 펄스로부터 안전 간격을 유지할 필요가 없고, 2개의 엔진 세그먼트 시간의 지속 시간 내에서만 다음의 펄스로부터 안전 간격을 유지하는 것이 필요하기 때문이다. 이러한 방식으로, 감압 밸브의 개방 지속 기간은, 감압 밸브가 단일의 엔진 세그먼트 시간 동안 엔진 세그먼트와 동기하여 개방되어서 감압이 가속될 수 있다는 것에서, 공지된 고압 분사 디바이스와 비교하여 연장될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 제어 유닛은 회전 속도 센서에 의해 제공된 센서 신호를 고려하여 내연기관의 작동 상태를 결정하고, 그런 다음 사전 결정된 측정 회전 속도의 정수배(integral multiple)가 존재하면, 그 동안 감압 밸브가 개방되고 개방 유지되는 엔진 세그먼트 시간들을 변경하도록 구성된다. 예를 들어, 제어 유닛은 측정 회전 속도값의 2배가 존재할 때, 모든 제2 엔진 세그먼트 시간에서 감압 밸브를 전달 상태로 전환하고, 하나의 엔진 세그먼트 시간의 지속 기간보다 긴 시간 기간 동안 감압 밸브를 개방으로 유지하도록 구성된다. 또한, 제어 유닛은 측정 회전 속도의 값의 3배가 존재할 때, 모든 제3 엔진 세그먼트 시간에서만 감압 밸브를 전달 상태로 전환하고, 하나의 엔진 세그먼트 시간의 지속 기간의 2배보다 긴 시간 기간 동안 감압 밸브를 개방으로 유지하도록 구성될 수 있다. 이러한 스위칭 감소는, 변경된 회전 속도의 존재에도 불구하고, 고압 분사 디바이스의 제어 성능이 유지된다는 이점을 가진다.
본 발명의 또 다른 이점은 연료 복귀 라인이 특히 추운 계절에 필터 예열 기능을 구현하기 위하여 연료 탱크와 고압 펌프 사이에 배열된 연료 필터로 연료를 복귀시키면 달성된다. 그러므로, 본 발명으로, 더욱 많은 양의 연료를 압축하고 가열하여 필터 공급부로 복귀시키는 것이 가능하다. 이러한 것은 유익하게 낮은 회전 속도에서도 일어난다. 이러한 경우에, 제어 유닛은, 온도 센서에 의해 제어 유닛으로 신호가 보내지는 저온, 및 회전 속도 센서에 의해 제어 유닛으로 신호가 보내지는 낮은 회전 속도에서, 감압 밸브의 폐쇄 및 개방 과정의 수가 감소되고, 필터를 예열하기 위해 연료 복귀 라인을 통해 연료 필터로 시간 단위당 더욱 많은 양의 연료가 복귀될 수 있도록, 디지털 감압 밸브의 상기된 스위칭 감소를 활성화하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 유익한 특성은 도면을 참조하여 아래에 주어지는 예시적인 설명으로부터 발생한다. 도면은 다음을 도시한다:
도 1은 고압 분사 디바이스의 구조를 설명하기 위한 블록도;
도 2는 디지털 감압 밸브의 예시적인 실시예를 예시하는 도면;
도 3은 엔진 세그먼트 시간의 지속 기간에 걸쳐서 감압 밸브를 통해 일어나는 감압을 설명하는 시간 다이어그램;
도 4는 공지된 고압 분사 디바이스의 존재 시에 감압을 설명하는 시간 다이어그램;
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 고압 분사 디바이스의 감압을 설명하는 시간 다이어그램; 및
도 6은 공지된 고압 분사 디바이스 및 본 발명에 따른 고압 분사 디바이스에서의 필터 예열 기능을 설명하기 위한 시간 다이어그램.
본 발명은 엔진 세그먼트 시간들이 할당된 내연기관용 고압 분사 디바이스를 제공한다. 이러한 고압 분사 디바이스는 고압 펌프, 고압 연료 라인을 통해 고압 펌프에 연결된 레일, 적어도 하나의 인젝터, 레일에 연결된 감압 밸브, 감압 밸브에 연결된 연료 복귀 라인, 및 제어 유닛을 포함하며, 제어 유닛은 사전 결정된 엔진 세그먼트 시간들에서만 감압 밸브를 전달 상태로 선택적으로 전환하고 하나의 엔진 세그먼트 시간보다 긴 시간 기간 동안 감압 밸브를 전달 상태로 유지하도록 구성된다.
도 1은 고압 분사 디바이스(100)의 구조를 설명하기 위한 블록도를 도시한다. 이러한 것은 연료 탱크(200)를 가지며, 연료는 연료 탱크로부터 연료 라인(210)을 통해 연료 펌프(300)에 의해 추출된다. 점선으로 도시된 연료 필터는 연료 라인(210)에 배열될 수 있다. 연료 펌프(300)에 의해 연료 탱크(200)로부터 추출된 연료는 연료 라인(310)을 통해 입구 밸브(400)로 안내된다. 이러한 입구 밸브(400)는 연료 라인(410)을 통해 고압 펌프(500)로의 연료의 유입을 조절한다. 입구 밸브(400)는 고압 펌프(500)의 일체 부분일 수 있다. 고압 펌프(500)에서 고압으로 압축된 연료는 고압 연료 라인(510)을 통해 레일(600)로 전달된다. 연료는 레일로부터 고압 라인(610)을 통해 인젝터(700)들로 보내지고, 고압으로 압축된 연료는 인젝터들을 통해 내연기관(800)의 연소실들로 분사된다. 레일(600)은 또한 레일의 일체 부분일 수 있는 디지털 감압 밸브(630)에 연결된다. 디지털 감압 밸브(630)는 레일(600)로부터 감압 밸브(630)를 통해 연료 탱크(200)로 잉여 연료를 복귀시키기 위해 연료 복귀 라인(620)을 통해 연료 탱크(200)에 연결된다. 대안적으로, 연료 복귀 라인(620)을 통해 복귀된 연료는 또한 도 1에서 점선으로 도시된 바와 같이 연료 필터(210)로 복귀될 수 있다. 압력 센서(640)는 레일(600)에 존재하는 연료 압력을 검출하도록 제공된다.
또한, 도 1에 도시된 고압 분사 디바이스(100)는 고압 분사 디바이스(100)의 분사 공정을 제어하도록 구성된 제어 유닛(900)을 포함한다. 제어 유닛(900)은 제어 라인(910)을 통해 입구 밸브(400), 고압 펌프(500), 인젝터(700)들 및 감압 밸브(630)에 연결된다. 제어 유닛(900)은 센서 신호를 사용하여 결정되는 그 순간적인 작동 상태의 함수로서 고압 분사 디바이스의 분사 공정을 제어한다. 이러한 센서 신호들은 예를 들어 압력 센서(640)에 의해 방출된 센서 신호(s1), 회전 속도 센서(810)에 의해 방출된 센서 신호(s2), 및/또는 온도 센서(820)에 의해 방출된 센서 신호(s3)를 포함한다.
본 발명에 따라서, 제어 유닛(900)은 모든 엔진 세그먼트 시간들 동안이 아니라, 사전 결정된 엔진 세그먼트 시간들에서만 감압 밸브(630)를 전달 상태로 전환하고, 하나의 엔진 세그먼트 시간보다 긴 시간 동안 감압 밸브의 개방 상태를 유지하도록 구성된다. 예를 들어, 제어 유닛은 모든 제2 엔진 세그먼트에서만 감압 밸브를 전달 상태로 전환하지만, 하나의 엔진 세그먼트 시간보다 긴 시간 동안 감압 밸브를 전달 상태로 유지한다. 각각의 제2 엔진 세그먼트 시간 이후의 엔진 세그먼트 시간의 종료시에만, 펄스로부터 펄스로의 에너지 전달, 그러므로 제어 역학의 손실을 피하기 위하여, 안전 간격이 요구된다. 감압 밸브의 전달 상태를 위하여 연장된 기간을 제공하는 것에 의해, 공지된 고압 분사 디바이스들에서보다 시간 단위당 더욱 많은 양의 연료가 압력 복귀 라인(620)으로 출력될 수 있다는 것이 달성된다. 또한, 감압 밸브의 전달 상태를 위하여 연장된 기간을 제공하는 것에 의해, 연료 복귀의 더욱 큰 유연성이 달성된다.
도 2는 본 발명에 사용될 수 있는 바와 같은 디지털 감압 밸브를 도시하는 도면이다. 이러한 감압 밸브는 스프링을 가지며, 스프링은 동력이 공급되지 않을 때 그 스프링력(F스프링)으로 감압 밸브를 폐쇄 상태로 유지한다. 이러한 스프링은 힘(F유압)을 발휘하는 레일에서 지배적인 연료 압력에 대응하고, 감압 밸브를 폐쇄 상태로 유지한다. 감압 밸브가 개방되면, 제어 유닛에 의해 출력된 제어 신호에 반응하여, 감압 밸브에 배열된 자석은 감압 밸브를 개방된, 즉 스프링 력에 대항하는 전달 상태로 가져오기 위하여 힘(F유압)과 조화를 이루는 힘(F자성)을 발휘하도록 활성화된다.
도 3은 공지된 고압 분사 디바이스에서 일어난 바와 같이 엔진 세그먼트 시간의 지속 기간에 걸쳐서 감압 밸브를 통해 일어나는 감압을 설명하기 위한 시간 다이어그램을 도시한다. 상부 시간 다이어그램은 시간(t)에 걸쳐서 레일에서 지배적인 압력(PFU)의 전개를 도시하며, 하부 다아어그램은 시간(t)에 걸쳐서 제어 유닛에 의한 활성화 펄스(IPDV) 출력의 전개를 도시한다.
도 3은 t8에서 t11까지 지속되는 엔진 세그먼트의 지속 시간(t0)을 도시한다. 이러한 엔진 세그먼트 시간 내에서, 제어 유닛은 t8에서 t9까지의 시간 간격에서 급격하게 상승하는 곡선, t9와 t10 사이의 시간 간격에서 일정한 곡선, 및 t10에서 급격히 하강하는 곡선을 가지는 펄스를 방출한다. t10과 t11 사이에 놓이는 시간 간격은 다음 펄스로부터의 상기된 안전 간격이다. 도 3의 상부 시간 다이어그램으로부터 명백한 바와 같이, 레일에서의 감압은 감압 밸브가 개방되는 t9와 t10 사이의 시간 간격에서 일어난다.
도 4는 공지된 고압 분사 디바이스의 존재 시에 감압을 설명하기 위한 시간 다이어그램을 도시한다. 이러한 공지된 고압 분사 디바이스에서, 압력은 엔진 세그먼트와 동기하여 감압되며, 즉, 감압 기간은 하나의 엔진 세그먼트의 지속 기간으로 제한되고, 또한 후속 활성화 펄스로부터의 안전 간격은 엔진 세그먼트 시간 기간의 종료 전까지 유지되어야만 하며, 상기 감압 밸브의 개폐는 단일 엔진 세그먼트 시간 내에서 일어난다.
도 4의 상부 시간 다이어그램은 시간(t)에 걸쳐서 레일에서 지배적인 압력(PFU)의 전개를 도시하며, 도 4의 하부 다이어그램은 시간(t)에 걸쳐서 연속적인 엔진 세그먼트 시간에서 제어 유닛에 의해 출력된 활성화 펄스(IPDV)의 전개를 도시한다. 하부 시간 다이어그램은 엔진 세그먼트 시간(t0)과 제한된 펄스 시간(t1, t2 및 t3) 중 일부를 도시한다. 엔진 제어 유닛에 의한 활성화 펄스 출력의 지속 기간은 각각의 경우에 하나의 엔진 세그먼트 시간으로 제한되고, 상기된 안전 간격 때문에 하나의 엔진 세그먼트 시간의 지속 기간보다 더욱 짧다는 것이 분명하다. 도 4의 상부 시간 다이어그램으로부터, 레일에서의 감압이 단계적으로 일어나고, 단계는 하나의 엔진 세그먼트 시간의 지속 기간으로 제한된다는 것을 알 수 있다. 이러한 제한은 압력(PFUact)의 곡선의 부분의 점선으로 표시된 윤곽으로 강조된다.
대조적으로, 도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 고압 분사 디바이스에서의 감압을 예시하기 위한 시간 다이어그램을 도시한다. 이러한 고압 분사 디바이스에서, 감압 기간은 하나의 엔진 세그먼트 시간의 지속 시간에 한정되지 않고, 2개의 연속 엔진 세그먼트 시간의 지속 기간까지 연장된다. 감압 밸브를 개방하고 개방을 유지하도록 엔진 제어 유닛에 의해 발생된 펄스는 하나의 완전한 엔진 세그먼트 시간보다 긴 지속 기간을 가진다. 도 5의 하부 시간 다이어그램에서, 엔진 세그먼트 시간은 다시 t0으로 지정된다. 또한, 도 5의 하부 시간 다이어그램은 t4 및 t5로 표시된 펄스 시간 중 일부를 도시한다. 이러한 펄스들의 지속 시간은 각각의 경우에 하나의 엔진 세그먼트 시간보다 길다는 것은 명백하다. 이러한 예시적인 실시예에서, 단지 하나의 안전 간격만이 2개의 연속적인 엔진 세그먼트 시간 동안 제공된다. 이러한 것은 2개의 엔진 세그먼트 시간을 커버하는 총 시간 기간의 단부(end) 영역에 놓인다. 그러므로, 2개의 연속적인 엔진 세그먼트 시간 기간의 지속 기간은 감압 밸브의 개폐 공정을 수행하는데 이용 가능하다.
도 5의 상부 시간 다이어그램은 시간(t)에 걸쳐서 레일에서 지배적인 압력(PFU)의 전개를 도시한다. 이러한 시간 다이어그램으로부터, 여기에서 다시 감압이 단계적으로 발생하며, 그러나, 단계가 2개의 엔진 세그먼트 시간의 지속 기간으로 연장된다는 것이 명백하다. 이러한 것은 이미 설명했듯이, 레일에서 보다 신속한 감압을 허용하고, 그러므로 감압에서의 유연성을 제공한다.
본 발명의 유익한 실시예에서, 제어 유닛은, 회전 속도 센서에 의해 제공된 회전 속도 신호를 분석하고 감압 밸브가 전달 상태로 전환되는 엔진 세그먼트 시간을 결정할 때 이러한 것을 고려하도록 구성된다.
이러한 것은 예를 들어 다음과 같이 일어날 수 있다:
감압 밸브의 개방 시간이 예를 들어 1000 rpm의 측정 회전 속도로 측정되고, 이러한 측정 회전 속도가 기준값으로서 메모리(920)에 저장되었다고 가정하면, 감압 밸브의 스위칭 주파수는 이러한 측정 회전 속도의 정수 배로 변화하도록 감소된다. 예를 들어, 측정 회전 속도와 비교하여 2배의 회전 속도가 존재할 시에, 제어 유닛은, 이러한 것이 모든 제2 엔진 세그먼트에서만 전달 상태로 전환되지만, 하나의 엔진 세그먼트 시간 기간의 지속 시간보다 긴 시간 기간 동안 개방을 유지하도록 감압 밸브를 위한 활성화 신호를 발생시킨다.
또한, 측정 회전 속도에 비해 3배의 회전 속도가 존재할 시에, 제어 유닛은, 이러한 것이 모든 제3 엔진 세그먼트에서만 전달 상태로 전환되지만, 2개의 엔진 세그먼트 시간 기간의 지속 시간보다 긴 시간 기간 동안 개방 생태로 유지되도록 감압 밸브를 위한 활성화 신호를 발생시킨다.
또한, 측정 회전 속도에 비해 4배의 회전 속도가 존재할 시에, 제어 유닛은, 이러한 것이 모든 제4 엔진 세그먼트만 전달 상태로 전환되지만 3개의 엔진 세그먼트 시간 기간의 지속 시간보다 긴 시간 기간 동안 개방 상태를 유지되도록 감압 밸브를 위한 활성화 신호를 발생시킨다.
이 절차의 장점은 다른 회전 속도가 존재할 때에도 고압 분사 디바이스의 제어 성능이 유지된다는 것이다.
고압 분사 디바이스를 사용하여 필터 예열 기능을 구현하도록, 고압 펌프에서 압축되고 이러한 압축 시에 가열된 연료는 레일로 전달되고, 그런 다음 감압 밸브(630) 및 연료 복귀 라인(620)을 통해, 도 1의 연료 필터까지 도시된 점선에 의해 지시된 바와 같이 연료 필터(220)를 가열하도록 직접 사용된다.
공지된 고압 분사 디바이스들에서, 연료 필터 예열 기능을 위해, 고압 펌프는 감압 밸브를 통해 소산될 수 있는 최대량을 위해 작동되고 사전 제어되며, 압력 조절은 감압 밸브에 의해 달성된다. 압력 증가 및 감소는 공지된 고압 분사 디바이스들에서 단일 세그먼트 시간으로 제한되기 때문에, 일반적으로, 예를 들어 낮은 회전 속도의 존재 시에 또는 높은 회전 속도 및 저압의 존재 시에, 펌프의 최대 전달 동력은 사용될 수 없다. 따라서, 펌프의 전달 동력은 예를 들어 50%로 제한되어야만 한다.
이와 대조적으로, 본 발명에 따른 고압 분사 디바이스를 사용하는 연료 필터 예열 기능의 실행시에, 펌프의 전달 동력은 100%로 증가될 수 있다. 이러한 이점은, 사전 결정된 엔진 세그먼트 시간들에서만 전달 상태로의 감압 밸브의 전환으로 인하여, 그리고 감압 밸브의 연장된 개방 시간으로 인하여, 공지된 고압 분사 디바이스 보다 높은 감압이 시간 단위당 발생하는 것으로 달성될 수 있다. 이러한 것은, 공지된 고압 분사 디바이스 및 본 발명에 따른 고압 분사 디바이스에 의한 필터 예열 기능을 예시하는 시간 다이어그램을 나타내는 도 6을 참조하여 다음에 더욱 상세히 설명된다.
도 6의 수직 점선의 좌측에, 종래의 고압 분사 디바이스의 사용 시의 필터 예열 기능을 설명하는 시간 다이어그램이 도시되어 있고, 도 6의 수직 점선의 우측에 본 발명에 따른 고압 분사 디바이스의 필터 예열 기능을 설명하는 시간 다이어그램이 도시되어 있다.
점선의 좌측 및 우측에서, 하부 시간 다이어그램은 시간이 지남에 따라서 제어 유닛에 의해 방출된 활성화 펄스를 도시한다. 공지된 고압 분사 디바이스의 경우, 활성화 펄스의 지속 시간이 각각의 경우에 하나의 엔진 세그먼트 시간(t0)으로 제한되고, 각각의 엔진 세그먼트 시간의 단부 영역에서, 다음의 각각의 펄스로부터의 안전 간격이 관찰되는 것이 명백하다. 또한, 본 발명에 따른 고압 분사 디바이스의 경우, 도시된 예시적인 실시예에서, 각각의 경우에 2개의 엔진 세그먼트 시간이 활성화 펄스의 지속 기간 동안 이용 가능하고, 다음의 활성화 펄스로부터의 안전 간격이 모든 제2 엔진 세그먼트 시간의 단부 영역에서만 포함될 필요가 있다는 것은 명백하다.
점선의 좌측 및 우측에 있는 중간 시간 다이어그램은 시간이 지남에 따라서 레일에서 지배적인 압력을 도시한다. 공지된 고압 분사 디바이스들의 경우, 압력이 단일 엔진 세그먼트 시간 내에서 레일에서 각각 증가 및 감소되는 반면에, 본 발명에 따른 고압 분사 디바이스의 경우, 2개의 엔진 세그먼트 시간이 각각 압력에서의 증가 및 감소에 이용 가능하다는 것은 명백하다.
도 6의 상부 시간 다이어그램으로부터, 공지된 고압 분사 디바이스의 경우, 고압 펌프의 전달 동력(FL)이 50%로 제한되는 반면에, 본 발명에 따른 고압 분사 디바이스에서의 펌프의 전달 동력(FL)은 100%이다. 상부 시간 다이어그램에서, 하나의 엔진 세그먼트 시간의 지속 기간은 t0로 지정되고, 공지된 고압 분사 디바이스에 의한 필터 예열의 활성화 시간은 t6으로 지정되고, 본 발명에 따른 고압 분사 디바이스에 의한 필터 예열의 활성화 시간은 t7로 지정된다.
상기된 본 발명의 예시적인 실시예에서, 공지된 고압 분사 디바이스와 비교하여, 감압 밸브의 개폐 공정의 수는 감소되고, 이에 의해 절감된 시간은 감압 밸브를 통하여 일어나는 감압을 개선하도록 사용된다. 특히, 연료 복귀 라인을 통해 복귀될 수 있는 시간 단위당 연료량이 증가되는 것이 달성된다. 이러한 것은 레일에서의 과도한 압력이 공지된 고압 분사 디바이스보다 더욱 신속하게 감소될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 연료 필터를 예열하는 기능을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 고압 펌프, 고압 연료 라인을 통해 고압 펌프에 연결된 레일, 적어도 하나의 인젝터, 상기 레일에 연결된 디지털 감압 밸브, 상기 감압 밸브에 연결된 연료 복귀 라인, 및 제어 유닛을 포함하는, 엔진 세그먼트 시간들이 할당되는 내연기관용 고압 분사 디바이스로서,
    상기 제어 유닛(900)은, 사전 결정된 엔진 세그먼트 시간들에서만 상기 감압 밸브(630)를 전달 상태로 선택적으로 전환하고 하나의 엔진 세그먼트 시간의 지속 시간보다 긴 시간 기간 동안 상기 감압 밸브의 상기 전달 상태를 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 고압 분사 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛(900)은 상기 사전 결정된 엔진 세그먼트 시간들에서만 상기 내연기관의 작동 상태에 의존하여 상기 감압 밸브(630)를 상기 전달 상태로 전환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 고압 분사 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어 유닛(900)은 회전 속도 센서(810)에 의해 제공된 센서 신호(s2)를 고려하여 상기 내연기관의 작동 상태를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 고압 분사 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 측정 회전 속도가 저장되는 메모리(920)를 가지며, 상기 제어 유닛(900)은 상기 감압 밸브를 위한 상기 사전 결정된 세그먼트 시간들을 측정 회전 속도의 정수 배 변화시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 고압 분사 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어 유닛(900)은 모든 제2 엔진 세그먼트 시간에서만 상기 감압 밸브(630)를 전달 상태로 전환하고, 상기 내연기관의 작동시에 측정된 회전 속도가 상기 측정 회전 속도의 값의 2배에 대응하면 하나의 엔진 세그먼트 시간의 지속 기간(t0)보다 큰 시간 기간 동안 상기 감압 밸브를 개방으로 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 고압 분사 디바이스.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제어 유닛(900)은 모든 제3 엔진 세그먼트 시간에서만 상기 감압 밸브(630)를 전달 상태로 전환하고, 상기 내연기관의 작동시에 측정된 회전 속도가 상기 측정 회전 속도의 값의 3배에 대응하면 하나의 엔진 세그먼트 시간의 지속 기간의 2배보다 긴 시간 기간 동안 상기 감압 밸브를 개방으로 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 고압 분사 디바이스.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제어 유닛(900)은 모든 제4 엔진 세그먼트 시간에서만 상기 감압 밸브(630)를 전달 상태로 전환하고, 상기 내연기관의 작동시에 측정된 회전 속도가 상기 측정 회전 속도의 값의 4배에 대응하면 하나의 엔진 세그먼트 시간의 지속 기간의 3배보다 큰 시간 기간 동안 상기 감압 밸브를 개방으로 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 고압 분사 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 항에 있어서, 상기 제어 유닛(900)은 고압 센서(640)에 의해 제공된 센서 신호(s1)를 고려하여 상기 내연기관의 작동 상태를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 고압 분사 디바이스.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 항에 있어서, 상기 연료 복귀 라인(620)은 연료 탱크(200)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 고압 분사 디바이스.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 항에 있어서, 상기 연료 복귀 라인(620)은 연료 필터(220)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 고압 분사 디바이스.
KR1020177025865A 2015-03-27 2016-02-04 내연기관용 고압 분사 디바이스 KR101972255B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015205586.8 2015-03-27
DE102015205586.8A DE102015205586B3 (de) 2015-03-27 2015-03-27 Hochdruckeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
PCT/EP2016/052370 WO2016155917A1 (de) 2015-03-27 2016-02-04 Hochdruckeinspritzvorrichtung für einen verbrennungsmotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170118153A KR20170118153A (ko) 2017-10-24
KR101972255B1 true KR101972255B1 (ko) 2019-04-24

Family

ID=55345811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177025865A KR101972255B1 (ko) 2015-03-27 2016-02-04 내연기관용 고압 분사 디바이스

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10077734B2 (ko)
KR (1) KR101972255B1 (ko)
CN (1) CN107532551B (ko)
DE (1) DE102015205586B3 (ko)
WO (1) WO2016155917A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016207521B4 (de) * 2016-05-02 2023-06-29 Vitesco Technologies GmbH Druckregelventil und Kraftstoffeinspritzsystem
DE102016219375B3 (de) * 2016-10-06 2017-10-05 Continental Automotive Gmbh Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit hydraulischem Anschlag bei reduziertem Kraftstoffdruck

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001115884A (ja) 1999-09-30 2001-04-24 Robert Bosch Gmbh 内燃機関用のコモンレールシステムにおけるレール圧を減圧する方法
JP2007177664A (ja) 2005-12-27 2007-07-12 Denso Corp 燃料噴射制御装置
JP2008063972A (ja) 2006-09-05 2008-03-21 Denso Corp 減圧弁遅延補償装置、及びプログラム
JP2009180136A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Hitachi Ltd 内燃機関の燃料噴射装置
US20110232610A1 (en) 2010-03-25 2011-09-29 Hitachi Automotive Systems, Ltd. High Pressure Fuel Pump Control System for Internal Combustion Engine

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10323874A1 (de) * 2003-05-26 2004-12-30 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, Kraftstoffsystem und ein Volumenstromregelventil
JP4297160B2 (ja) * 2006-12-22 2009-07-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
DE102008055935A1 (de) * 2008-11-05 2010-05-12 Continental Automotive Gmbh Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
DE102009031529B3 (de) * 2009-07-02 2010-11-11 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine
DE102013213506B4 (de) * 2012-10-15 2023-06-15 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Kraftstofffilterheizung und Kraftstoffeinspritzsystem
US9551631B2 (en) * 2013-02-08 2017-01-24 Cummins Inc. System and method for adapting to a variable fuel delivery cutout delay in a fuel system of an internal combustion engine
JP6015556B2 (ja) * 2013-05-20 2016-10-26 株式会社デンソー 燃料噴射装置
US9267460B2 (en) * 2013-07-19 2016-02-23 Cummins Inc. System and method for estimating high-pressure fuel leakage in a common rail fuel system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001115884A (ja) 1999-09-30 2001-04-24 Robert Bosch Gmbh 内燃機関用のコモンレールシステムにおけるレール圧を減圧する方法
JP2007177664A (ja) 2005-12-27 2007-07-12 Denso Corp 燃料噴射制御装置
JP2008063972A (ja) 2006-09-05 2008-03-21 Denso Corp 減圧弁遅延補償装置、及びプログラム
JP2009180136A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Hitachi Ltd 内燃機関の燃料噴射装置
US20110232610A1 (en) 2010-03-25 2011-09-29 Hitachi Automotive Systems, Ltd. High Pressure Fuel Pump Control System for Internal Combustion Engine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016155917A1 (de) 2016-10-06
CN107532551A (zh) 2018-01-02
DE102015205586B3 (de) 2016-04-07
KR20170118153A (ko) 2017-10-24
CN107532551B (zh) 2020-02-18
US10077734B2 (en) 2018-09-18
US20180010544A1 (en) 2018-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3889057B2 (ja) 燃料噴射システム
US7198034B2 (en) Method and system for the direct injection of fuel into an internal combustion engine
US5819704A (en) Needle controlled fuel system with cyclic pressure generation
US7891339B2 (en) Control apparatus capable of suitably controlling fuel injection apparatus regardless of variation in fuel pressure in accumulator
US7063073B2 (en) Method for the direct injection of fuel into an internal combustion engine
US20070079811A1 (en) Fuel injection controller of diesel engine
JP4284299B2 (ja) 内燃機関の蓄圧室式燃料噴射システム
EP1612394B1 (en) Fuel injection system for an internal combustion engine with common rail
KR20030040142A (ko) 엔진의 연료 분사장치
JP2006017109A (ja) 燃料噴射装置の高圧流量可変ポンプ
DE102015116997B4 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
US20150292430A1 (en) Method for Operating a Fuel Injection System with a Fuel Filter Heating Process and Fuel Injection System
JP2006177337A (ja) 内燃エンジン用の容積だめの燃料噴射システム
KR101972255B1 (ko) 내연기관용 고압 분사 디바이스
JP5939227B2 (ja) ポンプ制御装置
KR20140057429A (ko) 가솔린 직분사 엔진의 제어 시스템 및 제어 방법
US20150027403A1 (en) Method and device for controlling an internal combustion engine
KR101502308B1 (ko) 연료 레일로 연결되는 펌프를 제어하기 위한 방법 및 장치
JPH02277959A (ja) 内燃機関の燃料噴射装置
US9970381B2 (en) Fuel injection system
KR20170072926A (ko) 전기 제어식 흡입 밸브를 제어하는 방법
US7568468B2 (en) Method for operating an internal combustion engine
JP2010077838A (ja) エンジンの高圧燃料ポンプ制御装置
CN105378254B (zh) 用于在喷射系统的高压区域中调节压力的方法
JP2001289105A (ja) 内燃機関の制御方法および内燃機関の制御装置

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