KR101989730B1

KR101989730B1 - 연료 인젝터를 작동시키기 위한 참조 전류 값을 결정하는 방법

Info

Publication number: KR101989730B1
Application number: KR1020177035714A
Authority: KR
Inventors: 프랑크 덴크
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2019-06-14
Also published as: CN107709739A; US10378475B2; DE102015210794B3; KR20180004807A; WO2016198184A1; US20180156153A1; CN107709739B

Abstract

본 발명은, 자동차의 내연 엔진을 위한 솔레노이드 구동부를 포함하는 연료 인젝터를 작동시키기 위한 참조 전류 값을 결정하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 다음 단계, 즉 (a) 상기 연료 인젝터를 반복 작동시켜 다수의 전류 프로파일을 획득하는 단계로서, 각 전류 프로파일은 상기 솔레노이드 구동부를 통해 흐르는 전류의 전류 세기의 시간적인 진행을 갖고, 상기 연료 인젝터의 각 작동은 다음 단계, 즉 (aa) 상기 솔레노이드 구동부를 통해 흐르는 상기 전류의 전류 세기가 제1 미리 결정된 값에 도달할 때까지 상기 연료 인젝터의 상기 솔레노이드 구동부에 부스트 전압을 인가하는 단계; (ab) 제1 프리휠링 단계 동안 상기 전류 세기가 제2 미리 결정된 값에 도달하기를 기다리는 단계; (ac) 상기 전류 세기가 상기 제1 미리 결정된 값에 도달할 때까지 상기 부스트 전압을 상기 솔레노이드 구동부에 다시 인가하는 단계; 및 (ad) 제2 프리휠링 단계 동안 상기 전류 세기가 상기 제2 미리 결정된 값에 도달하기를 기다리는 단계를 포함하되, 상기 제1 미리 결정된 값은 각 작동마다 변하는, 상기 다수의 전류 프로파일을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 방법은, 또한 (b) 다수의 자속 프로파일을 결정하는 단계로서, 각 자속 프로파일은 획득된 상기 다수의 전류 프로파일 중 하나의 전류 프로파일에 대응하는, 상기 다수의 자속 프로파일을 결정하는 단계; 및 (c) 관련된 전류 프로파일들과 자속 프로파일들을 분석하는 것에 기초하여 상기 참조 전류 값을 선택하는 단계를 더 포함한다.

Description

연료 인젝터를 작동시키기 위한 참조 전류 값을 결정하는 방법

본 발명은 연료 인젝터(fuel injector)를 작동시키는 기술 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 솔레노이드 구동부(solenoid drive)를 포함하는 연료 인젝터를 작동시키기 위한 참조 전류 값(reference current value)을 결정하는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 자동차의 내연 엔진을 위한, 솔레노이드 구동부를 포함하는 연료 인젝터를 작동시키는 방법, 엔진 제어기, 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

솔레노이드 구동부(코일 분사 인젝터라고도 함)를 갖는 연료 인젝터의 동작 동안, 전기적 및 기계적 공차로 인해 개별 인젝터마다 시간적 개방 거동이 상이하고, 그에 따라 각 분사량에 변동이 발생한다.

인젝터마다 분사량의 상대적인 차이는 분사 시간이 점점 더 짧아짐에 따라 점점 더 커지게 된다. 과거에는 이러한 분사량의 상대적 차이가 작아서 실제적인 의미가 없었다. 그러나, 분사량과 분사 시간이 점점 더 작아지는 방향으로 개발이 진행됨에 따라 분사량의 상대적 차이의 영향을 더 이상 무시할 수 없게 되었다.

특정 시간 전압 프로파일 또는 전류 프로파일이 인젝터들을 동작시키기 위해 인젝터들에 인가된다. 특히, 상기 인젝터를 개방하기 위해 증가된 전압(부스트 전압(boost voltage))이 인젝터에 인가된다. 이 전압 펄스는 코일 전류가 특정 참조 전류 값(피크 전류라고도 함)에 도달할 때 종료된다. 그러나, 이 시간에, 인젝터는 이미 개방되어 있거나 또는 아직 완전히 개방되어 있지 않을 수 있다. 이것은 미리 한정된 분사량을 정확히 달성하는 것을 곤란하게 한다.

연료 인젝터의 개방 공정(전압 펄스(부스트 전압)를 솔레노이드 구동부에 인가하는 공정) 동안 전류의 세기의 시간적인 진행은 솔레노이드 구동부의 인덕턴스에 의존한다. (자석의 재료가 비선형 강자성인 것으로 인해) 솔레노이드 구동부의 고유 인덕턴스가 변하는 것에 더하여, 전기자가 움직이는 것에 의해 움직임 인덕턴스의 비율(proportion)이 발생한다. 움직임 인덕턴스의 비율은 (전기자 움직임/니들 움직임이 시작하는) 개방 단계의 시작시에 시작되고, (전기자 움직임/니들 움직임이 종료하는) 개방 단계의 종료시에 종료된다.

본 발명은 적절한 참조 전류 값을 선택함으로써 연료 인젝터들을 보다 정밀하게 작동시킬 수 있는 개선되고 간단한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 목적은 독립 특허 청구항의 주제에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예는 종속 청구항에 제시된다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 자동차의 내연 엔진을 위한, 솔레노이드 구동부를 포함하는 연료 인젝터를 작동시키기 위한 참조 전류 값을 결정하는 방법이 제시된다. 제시된 방법은 다음 단계, 즉 (a) 상기 연료 인젝터를 반복 작동시켜 다수의 전류 프로파일을 획득하는 단계로서, 각 전류 프로파일은 상기 솔레노이드 구동부를 통해 흐르는 전류의 전류 세기의 시간적인 진행을 갖고, 상기 연료 인젝터의 각 작동은 다음 단계; 즉 (aa) 상기 솔레노이드 구동부를 통해 흐르는 상기 전류의 전류 세기가 제1 미리 결정된 값에 도달할 때까지 상기 연료 인젝터의 상기 솔레노이드 구동부에 부스트 전압을 인가하는 단계; (ab) 제1 프리휠링 단계(free-wheeling phase) 동안 상기 전류 세기가 제2 미리 결정된 값에 도달하기를 기다리는 단계; (ac) 상기 전류 세기가 상기 제1 미리 결정된 값에 도달할 때까지 상기 부스트 전압을 상기 솔레노이드 구동부에 다시 인가하는 단계; 및 (ad) 제2 프리휠링 단계 동안 상기 전류 세기가 상기 제2 미리 결정된 값에 도달하기를 기다리는 단계를 포함하고, 상기 제1 미리 결정된 값은 각 작동마다 변하는, 상기 다수의 전류 프로파일을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 방법은, 또한 (b) 다수의 자속(magnetic flux) 프로파일을 결정하는 단계로서, 각 자속 프로파일은 획득된 상기 다수의 전류 프로파일 중 하나의 전류 프로파일에 대응하는, 상기 다수의 자속 프로파일을 결정하는 단계; 및 (c) 관련된 전류 프로파일들과 자속 프로파일들을 분석하는 것에 기초하여 상기 참조 전류 값을 선택하는 단계를 더 포함한다.

제시된 방법은 코일 전류와 자속 사이의 관계가 상기 연료 인젝터의 이동 가능 부분(즉, 전기자 및 니들)이 이동하고 있는지 아닌지 여부에 의존한다는 사실에 기초한다. 따라서, 상기 전류 프로파일들 및 자속 프로파일들을 분석함으로써, 예를 들어, 상기 인젝터가 상기 제1 프리휠링 단계에서 이미 완전히 개방(움직임 없음)되어 있는지 또는 아닌지(움직임 있음) 여부를 결정할 수 있다. 이것은 상기 참조 전류 값을 적합하게 선택할 수 있게 하여, 이에 상기 개방 공정의 종료와 상기 부스트 단계의 종료가 가능한 한 서로 가깝게 일어날 수 있게 한다.

본 문서에서 "참조 전류 값"은 특히 상기 솔레노이드 구동부를 통해 흐르는 전류의 전류 세기의 값을 말하고, 동작 모드에서 연료 인젝터를 작동시킬 때 상기 부스트 단계를 종료하는데 사용된다. 다시 말해, 상기 전류 세기가 상기 참조 전류 값에 도달하는 시간에 상기 부스트 전압이 스위치 오프된다. 상기 참조 전류 값은 상기 피크 전류라고도 한다.

본 문서에서, "프리휠링 단계"라는 용어는 추가적인 전기 에너지가 상기 솔레노이드 구동부에 공급되지 않아 상기 코일 전류가 시간에 따라 감소하는 단계를 말한다.

제시된 방법에서, 상기 연료 인젝터의 일련의 작동이 수행되는데, 여기서 상기 전류 세기의 상기 제1 미리 결정된 값은 변하고(예를 들어, 점진적으로 증가된되고), 상기 부스트 전압은 상기 솔레노이드 구동부에 2번 인가된다. 2번의 상기 부스트 단계는 상기 제1 프리휠링 단계에 의해 분리되고, 상기 제1 프리휠링 단계 이후 상기 제2 프리휠링 단계가 따라온다. 각 작동에서 (즉, 제1 미리 결정된 값의 각 값에 대해) 상기 전류 세기가 측정되고 샘플링되며, 그 결과 대응하는 전류 프로파일이 획득된다. 이러한 방식으로, 다수의 전류 프로파일이 획득되며, 각 전류 프로파일은 상기 전류 세기의 제1 미리 결정된 값에 대응한다. 나아가, 대응하는 자속 프로파일이 각 전류 프로파일에 대해 결정되고, 다시 말해, 상기 자속의 시간적인 진행이 결정된다. 이후, 관련된 모든 전류 프로파일들 및 자속 프로파일들을 분석하는 것이 수행되고, 이 분석에 기초하여 상기 연료 인젝터를 작동시키기 위한 적절한 참조 전류 값이 선택된다.

상기 전류 프로파일들 및 자속 프로파일들을 분석하는 것은, 전류 프로파일들과 자속 프로파일들의 각 쌍에 대해 자속과 전류 세기의 관련된 값들이 저장된 자기 단계 공간(magnetic phase space)을 형성함으로써 유리하게 수행될 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 미리 결정된 값의 각 값에 대해 단계 공간이 형성된다. 이러한 자기 단계 공간 내의 각 지점은 전류 세기와 자속의 가능한 조합에 대응하는데, 다시 말해, 상기 연료 인젝터의 물리적 시스템의 상태에 대응한다.

본 발명의 일 예시적인 실시예에 따르면, 상기 관련된 전류 프로파일들 및 자속 프로파일들을 분석하는 것은 상기 제1 프리휠링 단계 동안 상기 전류 세기와 자속 사이의 제1 관계를, 상기 제2 프리휠링 단계 동안 상기 전류 세기와 상기 자속 사이의 제2 관계와 비교하는 단계를 포함한다.

다시 말해, 상기 제1 프리휠링 단계에서의 상기 전류 세기와 상기 자속 사이의 관계는 상기 제2 프리휠링 단계에서의 상기 전류 세기와 상기 자속 사이의 관계와 비교된다. 전술한 상기 자기 단계 공간과 관련하여 이것은 상기 제1 프리휠링 단계에 대응하는 상기 자기 단계 공간의 부분이 상기 제2 프리휠링 단계에 대응하는 상기 자기 단계 공간의 부분과 비교되는 것을 의미한다.

따라서, 상기 제1 프리휠링 단계에서 움직임이 일어나고 있는지 아닌지 여부를 용이한 방식으로 검출할 수 있다. 제1 경우, (단계 공간에서의 진행에 대응하는) 상기 제1 관계는 상기 제2 관계와 다를 것이고, 상기 제2 경우에서는 다르지 않을 것이다.

다시 말해, 상기 제1 관계가 상기 제2 관계와 다르지 않은 경우 상기 제1 프리휠링 단계가 시작되기 전에 상기 개방 공정이 이미 완료된다. 그러나 상기 개방 공정이 상기 제1 프리휠링 단계의 과정 동안에만 종료되면 상기 제1 관계는 상기 제2 관계와 다를 수 있다.

본 발명의 추가적인 예시적인 실시예에 따르면, 상기 참조 전류 값을 선택하는 단계는 상기 제1 관계가 상기 제2 관계와 본질적으로 동일하게 되는 상기 제1 미리 결정된 값의 최저 값을 선택하는 단계를 포함한다.

다시 말해, 이 예시적인 실시예에서, 상기 제1 프리휠링 단계 동안 움직임이 없는 상기 제1 미리 결정된 값의 상기 최저 값이 참조 전류 값으로서 선택된다. 그리하여, 상기 개방 공정의 종료 시간과 상기 부스트 단계의 종료 시간이 서로 매우 가까이 위치된다.

본 발명의 추가적인 예시적인 실시예에 따르면, 다수의 자속 프로파일을 결정하는 단계는 상기 솔레노이드 구동부의 전류 세기, 전압 및 전기 저항에 기초하여 계산하는 것에 의해 수행된다.

전압(U)은 바람직하게는 전류 세기(I)와 함께 측정되고, 샘플링되어, 저장된다. 상기 솔레노이드 구동부의 전기 저항(R), 다시 말해, 코일 저항은 알려진 것으로 가정된다. 자속(

)의 시간적인 진행은 또한 알려진 미분 방정식을 풀어서 (시간의 함수로서) 이들 값으로부터 계산될 수 있다:

여기서 N은 코일 권선의 수이다.

본 발명의 추가적인 예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 또한 상기 전류 프로파일 및 대응하는 자속 프로파일을 분석하는 것에 기초하여 획득된 전류 프로파일들 중 하나의 전류 프로파일에 대해 상기 연료 인젝터의 개방 시간을 결정하는 단계를 더 포함한다.

이 예시적인 실시예에서, 전류 프로파일 및 관련된 자속 프로파일은 상기 연료 인젝터의 개방 시간을 결정하기 위해 분석된다. 정확한 개방 시간을 알고 있으면, 특정 상황 하에서 상기 연료 인젝터의 작동을 적응시킬 수 있다.

본 발명의 추가적인 예시적인 실시예에 따르면, 상기 전류 프로파일 및 상기 대응하는 자속 프로파일을 분석하는 것은 상기 제1 프리휠링 단계 동안 상기 전류 세기와 상기 자속 사이의 제1 관계가 상기 제2 프리휠링 단계 동안 상기 전류 세기와 상기 자속 사이의 제2 관계와 다른 전류 세기 및 자속의 관련된 쌍을 결정하는 단계를 포함한다.

다시 말해, 상기 제1 프리휠링 단계 동안의 진행이 상기 제2 프리휠링 단계 동안의 진행으로부터 분리되는, 상기 자기 단계 공간 내의 지점이 결정된다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 자동차의 내연 엔진을 위한, 솔레노이드 구동부를 포함하는 연료 인젝터를 작동시키는 방법이 제시된다. 제시된 방법은 다음 단계, 즉 (a) 상기 제1 양태에 따른 방법 또는 상기 청구항들 중 하나의 청구항의 방법을 수행함으로써 참조 전류 값을 결정하는 단계; 및 (b) 상기 솔레노이드 구동부를 통해 흐르는 상기 전류의 전류 세기가 상기 결정된 참조 전류 값에 도달할 때까지 상기 연료 인젝터의 상기 솔레노이드 구동부에 부스트 전압을 인가하는 단계를 포함한다.

본 발명의 이러한 양태에서, 상기 제1 양태에 따른 방법 및/또는 상기 전술한 예시적인 실시예들에 따른 방법은 최적의 피크 전류를 결정하는데 사용되고, 그 결과 상기 부스트 단계의 종료는 상기 개방 공정의 종료에 가능한 한 가깝게 발생한다. 다시 말해, 참조 전류 값(피크 전류)이 먼저 결정된다. 이것은 정상 동작 동안 발생할 수 있다. 이후 상기 결정된 참조 전류 값은 상기 연료 인젝터의 작동 동안 사용된다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 차량용 엔진 제어기로서, 상기 제1 양태 또는 제2 양태에 따른 방법 및/또는 상기 예시적인 실시예들 중 하나의 실시예에 따른 방법을 사용하도록 구성된 상기 차량용 엔진 제어기가 제시된다.

이 엔진 제어기는 정밀하고 균형 잡힌 분사를 용이한 방식으로 달성할 수 있게 한다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 컴퓨터 프로그램으로서, 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제1 양태 또는 제2 양태에 따른 방법 및/또는 상기 예시적인 실시예들 중 하나의 실시예에 따른 방법을 수행하도록 구성된 상기 컴퓨터 프로그램이 제시된다.

본 문서에 따르면, 이러한 컴퓨터 프로그램이라는 용어는 본 발명에 따른 방법과 관련된 효과를 달성하기 위해 적절한 방식으로 시스템의 동작 모드 또는 방법을 조정하도록 컴퓨터 시스템을 제어하는 명령을 포함하는, 프로그램 요소, 컴퓨터 프로그램 제품 및/또는 컴퓨터 판독 가능 매체의 개념과 동등하다.

상기 컴퓨터 프로그램은 예를 들어, JAVA, C++ 등과 같은 임의의 적절한 프로그래밍 언어의 컴퓨터 판독 가능 명령 코드로서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(CD-ROM, DVD, Blu-ray 디스크, 이동식 드라이브, 휘발성 또는 비-휘발성 메모리, 내장 메모리/프로세서 등)에 저장될 수 있다. 명령 코드는 원하는 기능이 실행되는 방식으로 특히 자동차의 엔진을 위한 제어 유닛과 같은 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍 가능한 장치를 프로그래밍할 수 있다. 나아가, 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 인터넷과 같은 네트워크에서 이용 가능하게 될 수 있고, 이 네트워크로부터 필요시 사용자에 의해 다운로드될 수 있다.

본 발명은 컴퓨터 프로그램, 즉 소프트웨어 패키지에 의해, 또는 하나 이상의 특정 전기 회로에 의해, 즉 하드웨어를 사용하여 또는 임의의 원하는 하이브리드 형태로, 즉 소프트웨어 구성 요소들 및 하드웨어 구성 요소들에 의해 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 상이한 발명 주제들에 대하여 제시되었다는 것을 알아야 한다. 특히, 본 발명의 일부 실시예는 방법 청구항으로 제시되고, 본 발명의 다른 실시예는 장치 청구항으로 제시된다. 그러나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 명시적으로 달리 언급이 없는 한, 본 명세서를 읽을 때, 일 유형의 발명 주제와 관련된 특징들의 조합에 더하여, 상이한 유형의 발명 주제와 관련된 특징들의 임의의 원하는 조합이 가능하다는 것을 바로 인식할 수 있을 것이다.

본 발명의 추가적인 장점 및 특징은 바람직한 실시예의 이하 예시적인 설명으로부터 도출된다.

도 1은 본 발명에 따라 참조 전류 값을 결정하는데 사용되는 다수의 전류 프로파일의 그래프를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 전류 프로파일들에 대응하는 다수의 사운드(sound) 신호의 그래프를 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 전류 프로파일들에 대응하는 자기 단계 공간의 그래프를 도시한다.

이하에 제시되는 실시예는 본 발명의 가능한 실시예 변형들 중 제한적으로 선택된 예만을 나타내는 것으로 이해된다.

도 1은 본 발명에 따라 참조 전류 값을 결정하는데 사용되는 다수의 전류 프로파일(111 내지 116)의 그래프(101)를 나타낸다. 전류 프로파일(111 내지 116)들은 그래프(101)에서 시간(t=0)에서 제1 최대 값(또는 제1 미리 결정된 값)에 모두 도달하는 방식으로 배열된다.

각 전류 프로파일(111 내지 116)은 부스트 전압(즉, 탑재 전력 시스템의 전압에 비해 증가된, 예를 들어, 40V 내지 60V의 전압)이 연료 인젝터의 솔레노이드 구동부에 먼저 인가되는 방식으로 엔진 제어 유닛에 의해 본 발명에 따라 채택된다. 솔레노이드 구동부를 통해 흐르는 전류의 전류 세기는 제어 유닛에 의해 측정되고 샘플링되어 저장된다. 전류 세기가 제1 미리 결정된 값(프로파일의 피크 전류)에 도달하면, 부스트 전압은 스위치 오프되고, 연료 인젝터는 추가적인 전기 에너지가 공급되지 않는 제1 프리휠링 단계에 진입한다. 이것은 전류 세기가 시간에 따라 감소하는 상황을 초래한다. 전류 세기가 제2 미리 결정된 값에 도달하면, 제1 프리휠링 단계가 종료되고, 부스트 전압이 솔레노이드 구동부에 다시 인가되고, 그 결과 전류 세기가 다시 상승한다. 이후 전류 세기가 제1 미리 결정된 값에 다시 도달하면, 부스트 전압은 다시 스위치 오프되고, 전류 세기가 제2 미리 결정된 값에 다시 도달할 때까지 제2 프리휠링 단계가 따른다. 이후에 유지 단계가 따라오는데, 이 유지 단계에서는, 원하는 분사량에 도달할 때까지, 연료 인젝터에 유지 전압을 인가하는 것에 의해, 폐쇄 공정이 시작될 때까지, 연료 인젝터가 개방된 채 유지된다.

다시 말해, 각 개별 전류 프로파일(111 내지 116)은 제2 부스트 단계를 인가함으로써 생성된다. 따라서 각 전류 프로파일은 또한 2개의 프리휠링 단계를 갖는다. 이러한 2개의 프리휠링 단계를 비교함으로써, 아래에서 보다 상세히 설명된 바와 같이, 연료 인젝터의 개방 시간과 관련된 중요한 정보를 유도하는 것이 가능하다. 전류 프로파일(111 내지 116)들은 연료 인젝터의 정상 동작 동안 유리하게 획득될 수 있다.

도 1에 도시된 6개의 전류 프로파일(111 내지 116)은, 특히, 부스트 단계들이 종료되는 전류 세기의 미리 결정된 값이 각 전류 프로파일(111 내지 116)마다 다르게 선택된다는 점에서 서로 다르다. 이것은 물론 또한 부스트 단계들의 지속 시간에 영향을 미친다. 전류 프로파일(111)에 대해 제1 미리 결정된 값은 약 10A이고, 전류 프로파일(112)에 대해 제1 미리 결정된 값은 약 12A이고, 전류 프로파일(113)에 대해 제1 미리 결정된 값은 약 14A이고, 전류 프로파일(114)에 대해 제1 미리 결정된 값은 약 16A이고, 전류 프로파일(115)에 대해 제1 미리 결정된 값은 약 18A이고, 전류 프로파일(116)에 대해 제1 미리 결정된 값은 약 20A이다.

도 2는 연료 인젝터 상의 음향 센서로부터 다수의 사운드 신호(221 내지 226)의 그래프(202)를 도시하고, 여기서 사운드 신호들은 도 1에 도시된 전류 프로파일(111 내지 116)들에 대응한다. 보다 정확히 말하면, 사운드 신호(221)는 도 1에 도시된 전류 프로파일(111)에 대응하고, 사운드 신호(222)는 도 1에 도시된 전류 프로파일(112)에 대응하고, 사운드 신호(223)는 도 1에 도시된 전류 프로파일(113)에 대응하고, 사운드 신호(224)는 도 1에 도시된 전류 프로파일(114)에 대응하고, 사운드 신호(225)는 도 1에 도시된 전류 프로파일(115)에 대응하고, 사운드 신호(226)는 도 1에 도시된 전류 프로파일(116)에 대응한다.

음향 센서는, 예를 들어, 전기자가 개방 공정의 종료시 충돌할 때, 연료 인젝터의 움직임에 의해 생성된 음향 사운드들을 감지할 수 있는 방식으로 장착된다. 그래프(202)로부터, 개방 공정의 종료는 높은 제1 미리 결정된 값을 갖는 전류 프로파일들에 대해서는 더 일찍 발생하고, 더 낮은 제1 미리 결정된 값을 갖는 전류 프로파일들에 대해서는 더 나중에 발생한다는 것이 명백하다. 특히, 곡선(226, 225 및 224)들은, 대응하는 전류 프로파일(116, 115 및 114)들에 대해서 개방 공정의 종료가 제1 부스트 단계의 종료(t=0) 전에 발생하는 것을 보여준다. 나아가, 곡선(222 및 221)들은, 대응하는 전류 프로파일(112 및 111)들에 대해서 개방 공정의 종료가 제1 부스트 단계의 종료(t=0) 후에 발생하는 것을 보여준다. 그러나, 곡선(223)에 대해서는 개방 공정의 종료가 제1 부스트 단계의 종료(t=0)와 본질적으로 일치하고, 그 결과 전류 프로파일(113)에 대한 제1 미리 결정된 값과 같은 피크 전류 값으로 연료 인젝터를 작동시키면, 개방 공정의 종료가, 대응하는 부스트 단계의 종료에 시간적으로 매우 가까이 발생하는 상황을 생성할 수 있다.

도 2의 그래프는 음향 센서를 구체적으로 사용하여 측정된 실험실 측정값들에 기초한다. 이 그래프는 단지 예시를 위한 목적으로 제시된 것일 뿐 본 발명에 따른 방법의 일부가 아니다.

도 3은 자기 단계 공간의 그래프(303)를 도시하는데, 다시 말해, 도 1에 도시된 전류 프로파일(111 내지 116)들에 대응하는, 시간과 분리된, 자속(

)과 전류 세기(I) 사이의 관계를 도시한다. 자속은 바람직하게는 각 전류 프로파일, 전압 프로파일, 및 코일 저항에 기초하여 제어 유닛에 의해 계산된다.

자속과 코일 전류 사이의 관계는 먼저 도 1의 전류 프로파일(111)에 대해서 보다 상세히 설명된다. 제1 부스트 단계의 시작 전에, 자속은 0 mWb이고 코일 전류는 0A이다. 도 1의 전류 프로파일(111)의 전류의 제1 상승(t

-0.3 ms 내지 t = 0 ms)은 도 3의 곡선 구획(330)을 따라 진행된다. 10A를 약간 넘는 전류 세기의 경우에, 부스트 전압은 스위치 오프되고, 전류 세기와 자속은 모두 이제, 곡선 구획(331a 및 337)을 따라, 제1 프리휠링 단계의 종료에 대응하는 지점(338)까지 떨어진다. 이후 제2 부스트 단계에서 전류의 상승은, 제2 부스트 단계의 종료시에 10A를 약간 넘는 전류 세기에 다시 도달할 때까지, 곡선 구획(339)을 따라 진행된다. 후속 제2 프리휠링 단계는 (자속이 곡선 구획(331a)에서보다 약간 더 높은) 곡선 구간(331b) 및 곡선 구획(337)을 따라 진행하고, 지점(338)에서 다시 종료된다. 마지막으로, 연료 인젝터의 폐쇄는 곡선 구획(340)을 따라 진행한다.

도 3으로부터, 도 1의 전류 프로파일(111)에 대해서, 제1 프리휠링 단계(곡선 구간(331a)) 동안 전류와 자속 사이의 관계(제1 관계)는 제2 프리휠링 단계(곡선 구간(331b)) 동안 전류와 자속 사이의 관계(제2 관계)와 같지 않다는 것이 추론될 수 있다. 이것은, 도 2와 관련하여 위에서 또한 설명된 바와 같이, 제1 프리휠링 단계가 시작되기 전에 개방 공정이 아직 완료되지 않은 것에 기여할 수 있다. 다시 말해, 제1 프리휠링 단계의 과정 동안 연료 인젝터에서 움직임이 여전히 발생하고 있다.

전류 프로파일(111)에 대해서 방금 논의된 바와 같이, 도 1의 전류 프로파일(112 및 113)에 대해도 유사한 거동이 도 3에서 관찰될 수 있다. 보다 구체적으로, 자속과 전류 사이의 제1 관계는 곡선 구획(332a 및 333a)들을 따라 볼 수 있고, 자속과 전류 사이의 제2 관계는 곡선 구획(332b 및 333b)들을 따라 볼 수 있다.

도 1의 전류 프로파일(114, 115 및 116)들에 대해서는 프리휠링 단계들 사이의 차이를 더 이상 볼 수 없다. 보다 구체적으로, 두 프리휠링 단계에서 자속과 전류 사이의 관계는 본질적으로 동일하다. 전류 프로파일(114)에 대해서 두 프리휠링 단계가 곡선 구획(334 및 337)들을 따라 진행하고, 전류 프로파일(115)에 대해서 두 프리휠링 단계가 곡선 구획(335 및 337)들을 따라 진행하고, 전류 프로파일(116)에 대해서 두 프리휠링 단계가 곡선 구획(336 및 337)들을 따라 진행한다.

본 발명에 따르면, 엔진 제어기는 이에 따라 부스트 단계의 종료를 개방 공정의 종료에 가능한 한 가깝게 위치시키기 위해 전류 프로파일(114)의 제1 미리 결정된 값, 즉 16A를, 연료 인젝터를 작동시키기 위한 피크 전류로서 선택한다. 부스트 단계와 개방 공정을 이렇게 동기화하는 것에 의해 분사량을 매우 정밀하게 제어할 수 있다.

나아가, 엔진 제어기는 각 개별 전류 프로파일(111 내지 113)에 대해서 개방 공정이 종료되는 정확한 시간을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 엔진 제어기는, 상이한 곡선 구간(331a/b, 332a/b 및 333a/b)들이 다시 함께 병합되고 공통 곡선 구획(337)에 연결되는 자기 단계 공간 내의 지점을 결정한다. 여기서 제1 프리휠링 단계 내의 자기 단계 공간 내의 이 지점에서의 전류 세기에 대응하는, 대응하는 전류 프로파일에서의 시간이 검색된 개방 시간이다.

더욱이, 엔진 제어기는, 각 개별 전류 프로파일(111 내지 116)에 대해서, 개방 공정 동안 수행되는 작업 또는 행정 작업을 결정할 수 있다. 이것은, 제1 프리휠링 단계의 곡선 구획들을 따라 그리고 제2 프리휠링 단계의 곡선 구획들을 따라 단계 공간에서 적분하고, 이 2개의 적분 값을 감산하는 것에 의해 수행될 수 있다. 솔레노이드 구동부의 스프링 상수를 알고 있으면, 연료 인젝터의 행정을 결정할 수 있다.

요약하면, 본 발명에 따른 방법은, (예를 들어, 음향 센서 또는 가속도 센서와 같은) 추가적인 하드웨어를 사용하지 않고, 개방 공정의 종료 및 부스트 단계의 종료가 (본질적으로) 시간적으로 일치하는 연료 인젝터의 작동을 용이한 방식으로 구현할 수 있다. 나아가, 수행된 개방 시간 및 행정 작업은 본 방법에 따라 기록된 측정 데이터에 기초하여 선택된 전류 프로파일 또는 단일 전류 프로파일에 대해서 결정될 수 있다.

101: 전류 프로파일들의 그래프 111: 전류 프로파일
112: 전류 프로파일 113: 전류 프로파일
114: 전류 프로파일 115: 전류 프로파일
116: 전류 프로파일 202: 사운드 신호의 그래프
221: 사운드 신호 222: 사운드 신호
223: 사운드 신호 224: 사운드 신호
225: 사운드 신호 226: 사운드 신호
303: 자기 단계 공간의 그래프 330: 곡선 구획
331a: 곡선 구획 331b: 곡선 구획
332a: 곡선 구획 332b: 곡선 구획
333a: 곡선 구획 333b: 곡선 구획
334: 곡선 구획 335: 곡선 구획
336: 곡선 구획 337: 곡선 구획
338: 유지 상태 339: 곡선 구획
340: 곡선 구획

Claims

자동차의 내연 엔진을 위한, 솔레노이드 구동부(solenoid drive)를 포함하는 연료 인젝터를 작동시키기 위한 참조 전류 값(reference current value)을 결정하는 방법으로서,
상기 연료 인젝터를 반복 작동시켜 다수의 전류 프로파일을 획득하는 단계로서, 각 전류 프로파일은 상기 솔레노이드 구동부를 통해 흐르는 전류의 전류 세기의 시간적인 진행을 갖고, 상기 연료 인젝터의 각 작동은,
(a) 상기 솔레노이드 구동부를 통해 흐르는 상기 전류의 전류 세기가 제1 미리 결정된 값에 도달할 때까지 상기 연료 인젝터의 상기 솔레노이드 구동부에 부스트 전압을 인가하는 단계;
(b) 제1 프리휠링 단계(free-wheeling phase) 동안 상기 전류 세기가 제2 미리 결정된 값에 도달하기를 기다리는 단계;
(c) 상기 전류 세기가 상기 제1 미리 결정된 값에 도달할 때까지 상기 부스트 전압을 상기 솔레노이드 구동부에 다시 인가하는 단계; 및
(d) 제2 프리휠링 단계 동안 상기 전류 세기가 상기 제2 미리 결정된 값에 도달하기를 기다리는 단계를 포함하되,
상기 제1 미리 결정된 값은 각 작동마다 변하는, 상기 다수의 전류 프로파일을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 방법은,
다수의 자속 프로파일을 결정하는 단계로서, 각 자속 프로파일은 획득된 다수의 전류 프로파일 중 하나의 전류 프로파일에 대응하는, 상기 다수의 자속 프로파일을 결정하는 단계; 및
관련된 전류 프로파일들 및 자속 프로파일들을 분석하는 것에 기초하여 상기 참조 전류 값을 선택하는 단계를 더 포함하며,
상기 관련된 전류 프로파일들 및 자속 프로파일들을 분석하는 것은, 상기 제1 프리휠링 단계 동안 상기 전류 세기와 상기 자속 사이의 제1 관계를, 상기 제2 프리휠링 단계 동안 상기 전류 세기와 상기 자속 사이의 제2 관계와 비교하는 것을 포함하는, 연료 인젝터를 작동시키기 위한 참조 전류 값을 결정하는 방법.
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제1항에 있어서, 상기 참조 전류 값을 선택하는 단계는, 상기 제1 관계가 상기 제2 관계와 본질적으로 동일한, 상기 제1 미리 결정된 값의 최저 값을 선택하는 단계를 포함하는, 연료 인젝터를 작동시키기 위한 참조 전류 값을 결정하는 방법.
제1항에 있어서, 다수의 자속 프로파일을 결정하는 단계는 상기 솔레노이드 구동부의 상기 전류 세기, 전압 및 전기 저항에 기초하여 계산하는 것에 의해 수행되는, 연료 인젝터를 작동시키기 위한 참조 전류 값을 결정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 전류 프로파일 및 상기 대응하는 자속 프로파일을 분석하는 것에 기초하여 획득된 상기 전류 프로파일들 중 하나의 전류 프로파일에 대해 상기 연료 인젝터의 개방 시간을 결정하는 단계를 더 포함하는, 연료 인젝터를 작동시키기 위한 참조 전류 값을 결정하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 전류 프로파일 및 상기 대응하는 자속 프로파일을 분석하는 것은, 상기 제1 프리휠링 단계 동안 상기 전류 세기와 상기 자속의 제1 관계가 상기 제2 프리휠링 단계 동안 상기 전류 세기와 상기 자속 사이의 제2 관계와는 상이한, 전류 세기와 자속의 관련된 쌍을 결정하는 단계를 포함하는, 연료 인젝터를 작동시키기 위한 참조 전류 값을 결정하는 방법.
자동차의 내연 엔진을 위한, 솔레노이드 구동부를 포함하는 연료 인젝터를 작동시키는 방법으로서,
제1항의 방법을 수행하는 것에 의해 참조 전류 값을 결정하는 단계; 및
상기 솔레노이드 구동부를 통해 흐르는 상기 전류의 전류 세기가 결정된 상기 참조 전류 값에 도달할 때까지 상기 연료 인젝터의 상기 솔레노이드 구동부에 부스트 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 연료 인젝터를 작동시키는 방법.
자동차용 엔진 제어기로서, 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 사용하도록 구성된 자동차용 엔진 제어기.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.