KR102024490B1 - 분사 시스템에서 레일의 압력을 제어하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 분사 시스템에서 레일의 압력을 조절하는 방법에 관한 것이다. 레일의 압력을 조절하기 위해, 디지털 입구 밸브가 구비된 고압 펌프가 제공되고, 디지털 입구 밸브는 물리적으로 존재하는 전달 단계 및 흡입 단계와 정합하여 활성화된다. 이러한 방식으로, 펌프가 2회의 엔진 사이클(720°) 동안 전달 단계와 흡입 단계의 배수를 정확히 갖는 것이 아닌 변속비에 대해서도 디지털 밸브를 통해 압력을 조절하는 것이 가능하다.

Description

분사 시스템에서 레일의 압력을 제어하는 방법
본 발명은 디지털 입구 밸브가 구비된 고압 펌프를 작동시키는 것에 의해 자동차의 분사 시스템에서 레일의 압력을 조절하는 방법에 관한 것이다.
고압 분사 시스템에서 연료 압력은 항상 목표 압력으로 조절된다. 규정 품질의 이유 때문에 엔진과 펌프 사이의 특정 변속비는 항상 디지털 입구 밸브들을 통해 압력을 조절하기 위해 선택되어야 한다. 이러한 변속비는 예를 들어 단일 피스톤 펌프(이중 캠)와 엔진의 1:1의 변속비(펌프의 1 작동 사이클 = 엔진의 1 작동 사이클)를 포함하거나 또는 펌프에 대해 정확히 720°CRK(크랭크샤프트 각도, 2 엔진 사이클)(전달 행정 및 흡입 행정)에 대응하는 비동기 설정을 포함한다. 예를 들어, 펌프 캠의 수(이 경우, 예를 들어 2개)에 따라 Np:Nm = 1:2, 2:1 또는 3:2이다.
그러나 펌프 움직임을 위해 720°CRK 내에서 전달 단계와 흡입 단계의 배수를 달성할 수 없는 변속비는 현재 성능 손실 없이 디지털 밸브들을 통해 조절될 수 없다(예를 들어, Np:Nm = 2:3). 여기서 단일 피스톤 펌프는 이중 캠의 경우 720°CRK에서 480°만을 실현한다. 펌프의 전달 단계와 흡입 단계는 정확한 방식으로 대응하는 것은 아니다. 펌프 TDC(top dead center)(펌프의 상사점)와 엔진 TDC(엔진의 상사점) 사이의 기준(간격)은 이동한다(예를 들어, 제2 작동 사이클에서 135°CRK이다).
이 문제는 현재 (변속비 펌프:엔진에 따라) 3중 캠을 통해 단일 피스톤 펌프의 경우 해결될 수 있다. 그러나 이것은 펌프의 하드웨어를 변경하는 것을 의미한다. 또 다른 조치는 펌프와 엔진 사이의 변속비를 변경하는 것이지만, 이것은 일부 경우에 엔진에 비교적 크고 비용이 많이 드는 변화를 야기한다. 또한 펌프에 추가적인 센서를 제공할 수도 있지만, 이는 추가적인 비용을 야기한다.
본 발명은 펌프와 엔진 사이의 변속비가 비동기임에도 불구하고 레일의 압력을 특히 정확히 조절할 수 있는 서두에 기재된 유형의 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 다음 단계들을 포함하는 지정된 유형의 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다:
디지털 입구 밸브를 개폐하기 위해 상기 디지털 입구 밸브에 블라인드 통전(blind energization)을 수행하는 단계;
상기 블라인드 통전 동안 레일로부터 오는 압력 신호를 기록하고 상기 압력 신호로부터 펌프 행정의 상사점(펌프 TDC)을 결정하는 단계;
상기 펌프 행정의 결정된 상사점(펌프 TDC)에 대한 크랭크샤프트 위치를 대략적으로 결정하는 단계;
상기 펌프의 대략적으로 결정된 크랭크샤프트 위치를 사용하는 것에 의해 변속비 Np:Nm으로부터 초래되는 정확한 물리적인 관계에 대응하는, 상기 펌프 행정의 상사점(펌프 TDC)과 상기 엔진의 상사점(엔진 TDC) 사이의 정확한 기준(간격)을 선택하는 단계;
상기 선택된 정확한 기준에 대응하는 상기 펌프 행정의 활성 상사점(펌프 TDC)들만을 선택하는 것에 의해 스위칭 감소를 수행하는 단계; 및
상기 블라인드 통전의 종료와 함께 상기 펌프 행정의 선택된 상사점(펌프 TDC)들에만 기초하여 상기 디지털 입구 밸브를 활성화하는 단계.
여기서 다음 의미가 적용된다:
Np = 펌프의 회전 속력
Nm = 엔진의 회전 속력.
본 발명에 따른 방법에서, 엔진 시동 단계에서, 상기 디지털 입구 밸브는 특정 펄스에 의해 특정 시간 간격들에서 폐쇄된다. 이 시점에서는 상기 펌프 행정의 상사점(펌프 TDC)도 알려져 있지 않고 상기 엔진의 상사점(엔진 TDC)도 알려져 있지 않았기 때문에, 상기 블라인드 통전이 수행되어야 한다. 이것은 상기 디지털 입구 밸브가 반복적으로 폐쇄되는 효과를 갖는다. 상기 디지털 입구 밸브가 방금 전기적으로 폐쇄된 상향 피스톤 운동에서, 압력 상승이 피스톤 챔버에서 일어나고 나서 상기 레일에서도 일어난다. 상기 디지털 입구 밸브는 유압적(hydraulically)으로 폐쇄되어 있기 때문에 상향 피스톤 운동(압력 상승 단계) 동안 더 이상 개방되지 않는다. 이러한 유형의 통전은 상기 펌프 행정의 상사점(펌프 TDC)들이 성공적으로 검출될 때까지 수행된다.
여기서, 상기 레일로부터 오는 신호는 상기 블라인드 통전 동안, 바람직하게는 예를 들어 1 ms의 샘플링 속도로 고분해능 방식으로 기록된다. 상기 압력 신호에서, 상기 펌프 행정의 각 상사점(펌프 TDC)들은 각 엔진 세그먼트에서 검출될 수 있다. 이 압력 신호에 대해, 대응하는 크랭크샤프트 위치(CRK 값)가 또한 얻어진다. 각 전달 단계 후에 상기 펌프 행정의 상사점(펌프 TDC)은 압력이 더 이상 상승하지 않는 즉시, 예를 들어, 40°CRK에서 검출된다. 이를 통해 정확히 하나의 크랭크샤프트 위치가 상기 펌프 행정의 상사점(펌프 TDC)에 할당될 수 있다.
그러면 상기 펌프 행정의 상사점(펌프 TDC)과 상기 엔진의 상사점(엔진 TDC) 간의 정확한 기준이 물리적으로 가능한 정합된(matched) TDC들 중에서 선택될 수 있다.
또한, 선택된 정확한 기준에 대응하는 상기 펌프 행정의 활성 상사점(펌프 TDC)들만이 선택된다는 점에서 스위칭 감소가 수행된다. 마지막으로, 상기 블라인드 통전의 종료와 함께 상기 펌프 행정의 선택된 상사점(펌프 TDC)들에만 기초하여 상기 디지털 입구 밸브를 동기적으로 활성화하는 것이 수행된다.
본 발명에 따라 수행되는 스위칭 감소에서, 예를 들어, 매 3번째 전달 펄스만이 수행된다. 이 경우, 나머지는 활성화 펄스 주행(pulse travel)이 기계적 펌프 움직임과 정합하는 전달 펄스뿐이다. 상기 스위칭 감소의 결과, 또한 자유로워진 시간들이 실제 나머지 펄스에 할당될 수 있다. 따라서 고압 시스템의 경우 나머지 펄스가 전체 물리적인 캠 형상을 사용하여 (최대 양으로부터 작은 양에 이르기까지) 모든 전달 양을 전달할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 상기 펌프가 720°의 크랭크 각도(CRK)에서 전달 단계와 흡입 단계의 정확히 배수를 갖는 것은 아닌 변속비에 대해서도 디지털 밸브를 통해 압력을 조절할 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 따르면 값비싼 하드웨어 변경(엔진, 펌프, 센서)을 피할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 개선에서, 상기 선택된 정확한 기준은 적어도 하나의 후속 엔진 세그먼트에서 타당성(plausibility)에 대해 검사(checked)되고, 물리적인 펌프 움직임과 정합하여 상기 디지털 입구 밸브를 활성화하는 것으로 전환하는 것이 실현된다. 이후 상기 블라인드 통전이 종료된다.
상기 디지털 입구 밸브의 가능한 전달 펄스의 개수는 상기 펌프 행정의 최종 상사점(펌프 TDC)들 중 하나가 상기 펌프 행정의 물리적인 상사점(펌프 TDC)과 일치할 때까지 증가한다.
본 발명에 따른 방법은 이제 예시적인 실시예에 의해 설명될 것이다.
도 1은 상부 부분(a)에서 레일의 압력 프로파일을 도시하고, 중간 부분(b)에서 엔진 동시성을 위한 내부 소프트웨어 변수를 도시하고, 하부 부분(c)에서 디지털 입구 밸브의 전류 프로파일을 도시한다.
본 명세서에 제시된 예시적인 실시예는 디지털 입구 밸브가 구비된 고압 펌프를 작동시키는 것에 의해 자동차의 분사 시스템에서 레일의 압력을 조절하는 방법에 관한 것이다. 엔진 시동 단계에서, 디지털 입구 밸브는 시점(t0) 이후부터 다수의 펄스에 의해 폐쇄된다. 이 블라인드 통전은 펌프 행정의 상사점(펌프 TDC)들이 성공적으로 검출될 때까지 수행된다(시점 t6).
시점(t1) 이후부터, 엔진 제어 유닛은 동기 상태를 검출하여서, 동기 상태가 있는 엔진 세그먼트를 알고 있다. 엔진 세그먼트 변경(t2 또는 t3)은 분사를 위해 실린더의 상사점(TDC cyl 0)에 대해 고정된 크랭크샤프트 기준을 갖는다. 압력 신호는 t0와 t6 사이에 높은 분해능으로, 예를 들어, 1ms의 샘플링 속도로 기록된다. 상기 압력 신호에서, 펌프 행정의 상사점(펌프 TDC)은 t1과 t6 사이의 각 엔진 세그먼트에서 검출될 수 있다. 이것은 도 1의 상부 부분(a)에 도시되어 있다. t1 이후부터 펌프 TDC는 압력이 더 이상 상승하지 않는 즉시, 예를 들어, 40° CRK에서 각 전달 단계 후에 검출된다. 이를 통해 정확히 하나의 크랭크샤프트 위치가 펌프 TDC에 할당될 수 있다. 대응하는 기준 각도들이 이용 가능하기 때문에, 이후 정확한 각도가 결정될 수 있다.
상기 검출은 또한 후속 세그먼트(t4 이후부터 세그먼트 3)의 타당성에 대해 검사될 수 있다. 타당성 검사가 성공적인 경우, 물리적인 펌프 움직임과 정합하여 디지털 입구 밸브를 활성화하는 것으로 완전한 전환이 실현되는 것은 t6 이후부터 가능하다. 이후 블라인드 통전이 종료된다.
도 1에서 다음 시점은 다음 의미를 갖는다:
t0 = 엔진 시동
t1 = 엔진 동기화됨
t2 및 t4 = 엔진 세그먼트 변경
t3 및 t5 = 압력 신호에서 검출 가능한 펌프 TDC
t6 = 세그먼트 동기화된 활성화로 전환.

Claims (3)

  1. 디지털 입구 밸브가 구비된 고압 펌프를 작동시키는 것에 의해 자동차의 분사 시스템에서 레일의 압력을 조절하는 방법으로서,
    상기 밸브를 개폐하기 위해 상기 디지털 입구 밸브에 블라인드 통전(blind energization)을 수행하는 단계;
    상기 블라인드 통전 동안 상기 레일로부터 오는 압력 신호를 기록하고 상기 압력 신호로부터 펌프 행정의 상사점(펌프 TDC)을 결정하는 단계;
    상기 펌프 행정의 결정된 상사점(펌프 TDC)에 대한 크랭크샤프트 위치를 대략적으로 결정하는 단계;
    상기 펌프의 대략적으로 결정된 크랭크샤프트 위치를 사용하는 것에 의해 변속비 Np:Nm으로부터 초래되는 정확한 물리적인 관계에 대응하는, 상기 펌프 행정의 상사점(펌프 TDC)과 엔진의 상사점(엔진 TDC) 사이의 정확한 기준(간격)을 선택하는 단계로서, Np는 펌프의 회전 속력이고 Nm은 엔진의 회전 속력인, 단계;
    상기 선택된 정확한 기준에 대응하는 상기 펌프 행정의 활성 상사점(펌프 TDC)들만을 선택하는 것에 의해 스위칭 감소를 수행하는 단계; 및
    상기 블라인드 통전의 종료와 함께 상기 펌프 행정의 선택된 상사점(펌프 TDC)들에만 기초하여 상기 디지털 입구 밸브를 활성화시키는 단계를 포함하는 자동차의 분사 시스템에서 레일의 압력을 조절하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선택된 정확한 기준은 적어도 하나의 후속 엔진 세그먼트에서 타당성에 대해 검사되고, 물리적인 펌프 움직임과 정합(match)하여 상기 디지털 입구 밸브의 활성화로 전환하는 것이 실현되는 것을 특징으로 하는 자동차의 분사 시스템에서 레일의 압력을 조절하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 디지털 입구 밸브의 가능한 전달 펄스의 개수는 상기 펌프 행정의 결과적인 상사점(펌프 TDC)들 중 하나가 상기 펌프 행정의 물리적인 상사점들과 일치할 때까지 증가되는 것을 특징으로 하는 자동차의 분사 시스템에서 레일의 압력을 조절하는 방법.
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