KR102083149B1

KR102083149B1 - 연료 분사 밸브 통전 제어 방법 및 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치

Info

Publication number: KR102083149B1
Application number: KR1020187033991A
Authority: KR
Inventors: 히로시 마쓰키; 히로타카 가네코
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2020-03-03
Also published as: CN109154243A; KR20180136529A; WO2017212350A1; EP3467285B1; CN109154243B; EP3467285A1; JPWO2017212350A1; JP2017210891A

Abstract

[과제] 슬러지에 기인하는 엔진 시동 시에서의 연료 분사 밸브의 시동 특성의 악화를 확실히 억압, 방지한다.
[해결수단] 차량 시동시에 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)에 대하여 무분사 통전이 행해지고(S102), 그 때의 밸브 폐쇄 시간이 계측되고(S104), 밸브 폐쇄 시간이 소정 범위를 초과하고 있는 경우에(S106), 엔진(3)의 시동 상태를 저하시키는 요인이 있다고 하여, 엔진 회전수가 소정 회전수를 초과할 때까지 보정된 통전 조건에 기초하여 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)에 대한 통전 제어가 행해지고(S110, S112), 엔진 시동시에서의 시동성의 저하가 억압, 방지되도록 되어 있다.

Description

연료 분사 밸브 통전 제어 방법 및 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치

본 발명은 연료 분사 밸브의 통전 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 연료 분사 밸브의 시동 특성의 안정성, 신뢰성의 향상 등을 도모한 것에 관한 것이다.

엔진으로의 연료 분사를 행하는 연료 분사 밸브는 엔진 동작의 좋고 나쁨에 커다란 영향을 미치는 차량 장치의 중요한 구성품이며, 다양한 관점에 기초하여, 다양한 구성의 것이 제안, 실용화되어 있다.

예를 들어, 소비 전력의 저감, 소형화 등의 장점을 갖는 연료 분사 밸브로서, 밸런스 압력형이라고 칭해지는 것이 있다.

이 밸런스 압력형 연료 분사 밸브는 노즐 니들의 밸브 시트(valve seat)로의 착좌(着座), 이간을 보조하기 위해 분사구멍(噴孔)과 반대측의 노즐 니들의 단부 근방에 고압 연료의 유입, 유출을 제어 가능하게 하는 제어실이 제공되고, 그 제어실로의 연료의 유입, 유출이 전자 밸브에 의해 제어 가능하게 되는 점은 종래의 볼 밸브(ball valve) 타입이라고 칭해지는 것과 기본적으로 동일하지만, 제어실로의 연료의 유입, 유출을 제어하는 전자 밸브의 사용법은 다음에 서술하는 바와 같이 다른 것이다.

즉, 밸런스 압력형의 연료 분사 밸브에 있어서는, 제어실로의 연료의 유입, 유출을 제어하는 전자 밸브를 구성하는 전기자(armature)가, 종래와 달리, 노즐 니들의 길이 축 방향에 있어서, 밸브 시트에 대하여 거의 선접촉의 상태가 되도록 제공되는 것으로 되어 있다.

볼 밸브 타입의 연료 분사 밸브의 경우, 전기자, 또는, 전기자에 부착된 밸브 니들이 밸브 시트에 면접촉 상태가 되도록 제공되는 구성으로 인해, 밸브 시트로의 착좌시에는, 높은 연료압이 밸브 니들, 전기자에 작용하여, 밸브 니들, 전기자를 그 연료압에 대항할 수 있도록 강한 스프링 세트력(spring set force)에 의해 압압할 필요가 있다. 한편, 밸브 개방시에는, 그 강한 스프링 세트력을 이겨낼 전자력이 필요해지기 때문에, 통전 전류는 커지고, 그 결과, 소비 전력도 커진다.

이에 대하여, 밸런스 압력형의 연료 분사 밸브에서는, 전기자나 밸브 니들에 상술한 볼 밸브 타입과 같이 높은 연료압이 작용하는 경우는 없고, 더구나, 전자력은 전기자를 밸브 시트에서 이간시킬 만큼의 힘으로 충분하기 때문에, 볼 밸브 타입에 비하여 소비 전력이 적게 들고, 전자 밸브의 소형화가 가능해지는 등의 이점이 있어, 많이 이용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 등 참조).

[특허문헌 1] 일본 특표2012-526227호 공보

하지만, 상술한 밸런스 압력형 연료 분사 밸브에 있어서는, 상술한 밸브 니들이 전기자에 슬라이딩 가능하게 삽통(揷通)되는 구성으로 되어 있고, 쌍방 간의 극히 작은 틈새에 슬러지가 축적되는 경우가 있고, 특히, 차량의 시동시에서의 연료 분사 밸브의 통전 개시시에 전기자의 슬라이딩 저항이 되기 때문에, 분사 개시의 지연에 의한 연료 분사량의 부족을 초래하고, 원하는 엔진 회전수를 달성할 수 없게 되어, 엔진의 시동 특성의 저하를 초래한다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 실상을 감안하여 이루어진 것으로, 슬러지에 기인하는 엔진 시동시에서의 연료 분사 밸브의 시동 특성의 악화를 억압, 방지하고, 원하는 연료 분사를 확실하게 확보 가능하게 하여, 연료 분사 제어의 신뢰성, 안정성의 향상을 가능하게 하는 연료 분사 밸브 통전 제어 방법 및 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 연료 분사 밸브 통전 제어 방법은, 차량 시동시에서의 연료 분사 밸브의 통전을 제어하는 연료 분사 밸브 통전 제어 방법으로서,

상기 차량 시동시에 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인의 유무를 판정하고, 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인이 있다고 판정된 경우에, 상기 연료 분사 밸브에 대한 통전 조건에 보정을 실시하고, 보정된 통전 조건에 기초하여 상기 연료 분사 밸브로의 통전을 행하도록 구성되어 이루어진 것이다.

또한, 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치는,

연료 탱크의 연료가 고압 펌프에 의해 커먼 레일로 가압, 압송되고, 당해 커먼 레일에 접속된 연료 분사 밸브를 통해 엔진으로 고압 연료의 분사 제어를 가능하게 하는 전자 제어 유닛이 제공되어 이루어진 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치로서,

상기 전자 제어 유닛은,

상기 차량 시동시에 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인의 유무를 판정하고, 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인이 있다고 판정된 경우에, 상기 연료 분사 밸브에 대한 통전 제어에서의 통전 조건에 대하여 보정을 실시하고, 보정된 통전 조건에 근거한 상기 연료 분사 밸브에 대한 통전 제어를 실행 가능하게 구성되어 이루어진 것이다.

본 발명에 의하면, 차량 기동시에 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인이 있다고 판정된 경우에, 연료 분사 밸브의 통전 조건을 보정하여 통전을 행하여, 연료 분사량의 부족을 보상하고, 엔진의 시동성 저하를 확실하게 회피할 수 있도록 한 것이므로, 특히, 슬러지 등에 의해 차량 시동시에 연료 분사 밸브의 움직임이 일시적으로 저해되는 것 같은 경우에, 엔진 회전수의 저하를 확실하게 억압, 저감하여, 시동성의 악화를 회피할 수 있고, 연료 분사 제어의 가일층의 신뢰성, 안정성의 향상을 도모할 수 있다는 효과를 나타내는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태에서의 연료 분사 밸브 통전 제어 방법이 적용되는 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치의 구성예를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에서의 연료 분사 밸브 통전 제어 방법이 적용되는 연료 분사 밸브의 비연료 분사시의 종단 방향의 단면 구조를 모식적으로 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에서의 연료 분사 밸브 통전 제어 방법이 적용되는 연료 분사 밸브의 연료 분사시에서의 종단 방향의 단면 구조를 모식적으로 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에서의 연료 분사 밸브 통전 제어 처리의 제 1 예에서의 수순을 나타내는 서브루틴 플로차트(subroutine flowchart)이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에서의 연료 분사 밸브 통전 제어 처리의 제 2 예에서의 수순을 나타내는 서브루틴 플로차트이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에서의 연료 분사 밸브의 통전 파형을 모식적으로 나타낸 모식도이고, 도 6(A)는 통상시에서의 통전 파형의 예를 나타낸 모식도, 도 6(B)는 통전 조건이 보정된 경우의 통전 파형의 예를 나타낸 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도 1 내지 도 6을 참조하면서 설명한다.

또한, 이하에 설명하는 부재, 배치 등은 본 발명을 한정하는 것은 아니고, 본 발명의 취지의 범위 내에서 다양하게 개변할 수 있는 것이다.

먼저, 본 발명의 실시형태에서의 연료 분사 밸브 통전 제어 방법이 적용되는 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치에 대하여, 도 1을 참조하면서 설명한다.

이 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치는 고압 연료의 압송을 행하는 고압 펌프 장치(50)와, 이 고압 펌프 장치(50)에 의해 압송된 고압 연료를 저장하는 커먼 레일(1)과, 이 커먼 레일(1)로부터 공급된 고압 연료를 엔진(3)의 기통으로 분사 공급하는 복수의 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)와, 연료 분사 제어 처리나 후술하는 레일압 제어 처리 등을 실행하는 전자 제어 유닛(도 1에서는 「ECU」로 표기)(4)을 주된 구성 요소로서 구성된 것으로 되어 있다.

이러한 구성 자체는 종래부터 잘 알려져 있는 이런 종류의 연료 분사 제어 장치의 기본적인 구성과 동일한 것이다.

고압 펌프 장치(50)는 공급 펌프(5)와, 조량 밸브(metering valve)(6)와, 고압 펌프(7)를 주된 구성 요소로서 구성되어 이루어진 공지·주지의 구성을 가진 것이다.

이러한 구성에 있어서, 연료 탱크(9)의 연료는 공급 펌프(5)에 의해 퍼올려지고, 조량 밸브(6)를 통해 고압 펌프(7)로 공급되도록 되어 있다. 조량 밸브(6)에는 전자식 비례 제어 밸브가 사용되고, 그 통전량이 전자 제어 유닛(4)에 제어됨으로써, 고압 펌프(7)로의 공급 연료의 유량, 바꿔 말하면, 고압 펌프(7)의 토출량이 조절되는 것으로 되어 있다.

또한, 공급 펌프(5)의 출력측과 연료 탱크(9) 사이에는 리턴 밸브(return valve)(8)가 제공되어 있고, 공급 펌프(5)의 출력측의 잉여 연료를 연료 탱크(9)로 되돌릴 수 있도록 되어 있다.

또한, 공급 펌프(5)는 고압 펌프 장치(50)의 상류측에 고압 펌프 장치(50)와 별체에 제공하도록 해도, 또한, 연료 탱크(9) 내에 제공하도록 해도 좋은 것이다.

연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)는 엔진(3)의 기통마다 제공되어 있고, 각각 커먼 레일(1)로부터 고압 엽료의 공급을 받아, 전자 제어 유닛(4)에 의한 분사 제어에 의해 연료 분사를 행하도록 되어 있다.

본 발명의 커먼 레일(1)에는 잉여 고압 연료를 탱크(9)로 되돌리는 리턴 통로(도시하지 않음)에 전자식 비례 제어 밸브에 의한 압력 제어 밸브(12)가 제공되어 있어, 조량 밸브(6)와 함께 레일압의 제어에 사용되도록 되어 있다.

본 발명의 실시형태에서는, 엔진(3)의 동작 상태에 따라, 조량 밸브(6)와 압력 제어 밸브(12)의 각각의 동작 상태를 적절히 바꿈으로써, 적절한 레일압 제어의 실현을 도모할 수 있도록 되어 있다.

전자 제어 유닛(4)은, 예를 들어, 공지·주지의 구성을 갖는 마이크로컴퓨터 (도시하지 않음)를 중심으로, RAM이나 ROM 등의 기억 소자(도시하지 않음)를 가지는 동시에, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)를 구동하기 위한 구동 회로(도시하지 않음)나, 조량 밸브(6)나 압력 제어 밸브(12)로의 통전을 행하기 위한 통전 회로(도시하지 않음)를 주된 구성 요소로서 구성된 것으로 되어 있다.

이러한 전자 제어 유닛(4)에는, 커먼 레일(1)의 압력을 검출하는 압력 센서(11)의 검출 신호가 입력되는 것 외에, 엔진 회전수나 액셀 개도(accelerator operation amount), 그리고, 연료 온도 등의 각종의 검출 신호가 엔진(3)의 동작 제어나 연료 분사 제어, 후술하는 본 발명의 실시형태에서의 연료 분사 밸브 통전 제어 처리 등에 이용하기 위해 입력되도록 되어 있다.

이러한 구성 자체는 종래부터 알려져 있는 이런 종류의 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치의 기본적인 구성과 동일한 것이다.

상기 구성에서의 연료 분사 밸브(2-1 내지2-n)는, 예를 들어, 밸런스 압력형이라고 칭해지는 구성의 것이 사용되는데, 물론, 이에 한정될 필요는 없고, 종래부터 잘 알려져 있는, 소위 볼 밸브 타입이라고 칭해지는 구성의 것이라도 좋다.

다음으로, 도 2 및 도 3에는 밸런스 압력형 연료 분사 밸브의 구성예가 모식적으로 나타나 있고, 이하, 이 도면을 참조하면서, 특히, 밸런스 압력형 연료 분사 밸브의 분사구멍과 반대측의 단부 근방의 개략 구성에 대하여 설명한다. 또한,도 2 및 도 3에 있어서, 음영 부분은 연료를 나타내고 있다.

밸런스 압력형 연료 분사 밸브는 하우징(21) 내에 수납 된 밸브 바디(22) 내부에 분사구멍(도시하지 않음)을 개폐하는 노즐 니들(23)이 슬라이딩 가능하게 제공되는 동시에, 노즐 니들(23)의 후단측, 즉, 도시되지 않은 분사구멍과 반대측의 단부 근방과 밸브 바디(22) 사이에 연료가 유입/유출하는 제어실(24)이 형성되어 있다. 또한, 이 제어실(24)로의 연료의 유입, 유출을 제어하는 전자 밸브(25)가 밸브 바디(22)의 단부측에 제공되는 구성으로 되어 있고, 이러한 구성은 소위 볼 밸브 타입의 연료 분사 밸브와 기본적으로 동일하다.

밸브 바디(22)의 꼭대기 부분측에는 둥근 고리 모양의 밸브 시트(26)가 제어실(24)과 반대측에 돌출되도록 형성되어 있고, 이 밸브 시트(26)의 내측 부분에는 제어실(24)과 연통하는 연통로(27)가 형성되어 있다.

밸브 시트(26)의 폭, 즉, 도 3에 있어서 지면 상하 방향이 되는 연료 분사 밸브의 길이 축 방향(바꿔 말하면, 노즐 니들(23)의 길이 축 방향)에 직교하는 방향에서의 폭은 극히 작고, 다음에 서술하는 전자 밸브(25)를 구성하는 전기자(32)의 착좌부(seating section)(32c)가 둥근 고리 모양으로 거의 선 접촉하는 것으로 되어 있다(도 3 참조).

전자 밸브(25)는 전자 코일(31)과 전기자(32)와 코일 스프링(33)을 주된 구성 요소로서 구성된 것으로 되어 있고, 그 구성 자체는 기본적으로 종래와 동일한 것이다.

자성체를 사용한 전기자(32)는 중공 원통상으로 형성된 주상부(columnar section)(32a)와, 그 일 단부에 있어서, 주상부(32a)에 대하여 직교 방향으로 연장 설치된 원반상의 판부(plate section)(32b)로 크게 나누어 구성된 것으로 되어 있다.

주상부(32a)에는 주상의 지지 부재(28)가 슬라이딩 가능하게 삽통되어 있고, 이 지지 부재(28)의 한쪽의 단부측은 판부(32b)에서 바깥쪽으로 적절한 길이로 돌출되는 동시에, 코일 스프링(33)과 스프링 리시버 플레이트(spring receiver plate)(34)가 외장되어 있고, 스프링 리시버 플레이트(34)는 전기자(32)의 판부(32b)에 올려 놓여진 것으로 되어 있다.

그리고, 코일 스프링(33)을 둘러싸도록 전자 코일(31)이 배치되어 있다.

판부(32b)로부터 돌출된 지지 부재(28)의 단부 근방에서는 전자 코일(31)의 꼭대기면측이 폐지(閉止; closing) 부재(29)에 의해 닫혀 있고, 코일 스프링(33)은 거의 전자 코일(31)과 폐지 부재(29)로 구획 형성되는 공간에 배치되는 것으로 되어 있다.

이러한 구성에 있어서, 연료 분사 정지의 경우, 전자 코일(31)은 비통전 상태로 되고, 전기자(32)는 코일 스프링(33)의 압압력에 의해, 그 착좌부(32c)가 밸브 시트(26)에 착좌한 상태가 된다(도 2 참조).

이로써 제어실(24)은 연료압이 높은 상태가 되기 때문에, 노즐 니들(23)이 분사구멍(도시하지 않음) 방향으로 연료압에 의해 압압되어 분사구멍이 닫힌 상태가 된다.

한편, 연료 분사시에는 전자 코일(31)에 통전이 행해짐으로써, 전기자(32)는 코일 스프링(33)의 압압력에 대항하여 전자 코일(31)측으로 변위되어, 착좌부(32c)가 밸브 시트(26)로부터 이간함으로써, 제어실(24)이 연통로(27)를 통해 저압실(30)과 연통된다(도 3 참조).

그 결과, 저압실(30)로는 제어실(24) 내의 연료가 유입하여, 제어실(24) 내의 연료 압력이 저하된다. 이로써, 연료 압력에 의한, 제어실(24)측에 면하는 노즐 니들(23)의 상면측에서 아래쪽으로 압압하는 힘이 감소하는 한편, 노즐 니들(23)의 하부측에서의, 연료 압력에 의한 상향의 힘이, 상술한 노즐 니들(23)을 제어실(24)측에서 아래 방향으로 압압하는 힘을 상회하고, 그 결과, 노즐 니들(23)이 분사구멍(도시하지 않음)으로부터 단숨에 이간되어 분사가 개시되게 된다.

이러한 밸런스 압력형 연료 분사 밸브에 있어서는, 전기자(32)와 지지 부재(28) 사이에는 약간의 간극이 있기 때문에, 슬러지가 쌓이고, 특히, 차량 시동시에서의 연료 분사 밸브 통전시에, 상술한 바와 같은 전기자(32)의 변위의 원활성을 악화시키고, 통상시보다 늦은 움직임이 되기 때문에, 원하는 연료 분사량에 도달하지 못하고, 엔진의 시동 상태의 저하를 초래하는 등의 문제가 된다.

본 발명의 실시형태에서의 연료 분사 밸브 통전 제어 방법은 이러한 차량 시동시에서의 슬러지에 기인하는 엔진 시동 상태의 저하, 즉, 구체적으로는, 시동시에서의 엔진 회전수의 저하를 방지, 억압하기 위한 것으로, 이하, 도 4 및 도 5를 참조하면서 전자 제어 유닛(4)에 의해 실행되는 본 발명의 실시형태에서의 연료 분사 통전 제어 처리 수순에 대하여 설명한다.

먼저, 제 1 실시예에 대하여, 도 4를 참조하면서 설명한다.

전자 제어 유닛(4)에 의한 처리가 개시되면, 먼저, 엔진 시동 전에서의 연료 분사 밸브 통전, 및, 밸브 폐쇄 시간(valve closing time)의 계측이 행해진다(도 4의 스텝 S102, S104 참조).

우선, 스텝 S102에서는 엔진 시동 전에 있어서 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)에 대한 이른바 무분사 통전이 행해지는 것으로 되어 있다. 즉, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)로부터 엔진(3)으로의 연료 공급을 하지 않고, 미리 정해진 통전 시간에 통전이 행해지는 것으로 되어 있다.

이어서, 그 통전 종료에 따른 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)의 밸브 폐쇄 시간(CT)의 계측, 취득이 행해진다(도 4의 스텝 S104 참조).

밸브 폐쇄 시간(CT)은 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)로의 통전이 정지되고 나서 전기자(32)가 밸브 시트(26)에 착좌할 때까지의 시간이며, 그 계측은 종래부터 잘 알려져 있는 수법을 사용함으로써 가능하고, 특정의 수법에 한정될 필요는 없다. 예를 들어, 구체적으로는, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)로의 통전 정지 후에, 전자 코일(31)에 발생하는 역기전력에 의해 밸브 폐쇄 시간(CT)을 취득하는 방법 등이 있다.

상술한 전자 코일(31)에 발생하는 역기전력을 이용한 밸브 폐쇄 시간(CT)의 계측 방법은, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)로의 통전을 정지한 후, 전자 코일(31)에는 잘 알려져 있는 바와 같이 역기전력이 발생하는데, 그 역기전력의 피크값에 도달한 시점이 노즐 니들(23)의 밸브 폐쇄 타이밍과 일치하는 것을 이용한 것이다.

이어서, 엔진(3)의 시동 상태를 저하시키는 요인의 유무의 판정이 상술한 바와 같이 취득된 밸브 폐쇄 시간(CT)이 소정의 범위에 있는지 여부의 판정에 의해 행해지고(도 4의 스텝 S106 참조), 밸브 폐쇄 시간(CT)이 소정의 범위에 있다고 판정된 경우(YES의 경우)에는, 엔진(3)의 시동 상태를 저하시키는 요인은 없다고 하여, 스텝 S108의 처리로 진행하게 된다.

한편, 밸브 폐쇄 시간(CT)이 소정의 범위에는 없다고 판정된 경우(NO의 경우), 엔진(3)의 시동 상태를 저하시키는 요인이 있다고 하여 스텝 S110의 처리로 진행하게 된다.

스텝 S108에서는, 밸브 폐쇄 시간(CT)이 소정의 범위에 있다고 하는 스텝 S106에서의 판정 결과로부터, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)의 동작은 정상 상태에 있다고 하여, 통상의 통전 시간이 설정되고, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)의 통전 구동이 행해지게 된다.

한편, 스텝 S110에서는, 밸브 폐쇄 시간(CT)이 소정의 범위에 없다고 하는 스텝 S106에서의 판정 결과로부터, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)의 동작이 정상이 아니라고 하여, 보정 통전이 행해진다. 즉, 통상시에서의 통전 조건에 대하여 보정이 실시되고, 그 보정 후의 통전 조건에 기초하는 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)에 대한 통전 제어가 행해지게 된다.

여기서, 도 6을 참조하면서, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)에 대한 보정 통전에 대하여 설명한다.

우선, 통상, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)에 대하여 통전을 행할 경우, 통전 개시시에는, 일반적으로 잘 알려져 있는 바와 같이, 전자 코일(31)의 인덕턴스가 큰 것이나, 전기자(32)를 크게 변위시킬 필요가 있는 것으로부터, 비교적 큰 전류로의 통전이 행해지고, 이 통전 개시시의 전류는, 예를 들어, 「풀업(pull-up) 전류」라고 칭해진다.

바꿔 말하면, 풀업 전류는 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)로의 통전 개시시에 있어서 원하는 초기의 전자력을 발생시키는데 필요한 통전 전류라고 할 수 있는 것이다.

그리고, 풀업 전류에 의해 전기자(32)가 원하는 위치까지 변위한 후에는, 그 상태를 유지할 만큼의 전자력이 있으면 되기 때문에, 전류의 크기는 풀업 전류에 비해 작아도 되고, 예를 들어, 「홀드(hold) 전류」라고 칭해지는 통전 개시시보다 작은 전류로의 통전이 행해지는 것으로 되어 있다.

도 6(A)에는 통상시에서의 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)에 대한 상술한 바와 같은 통전 전류의 파형예가 나타나 있다.

통상시, 즉, 앞의 스텝 S106의 처리에 있어서, 밸브 폐쇄 시간(CT)이 소정의 범위에 있다고 판정된 경우(YES), 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)의 통전 조건은 그 시점의 엔진(3)의 동작 상태 등에 기초하여 연산 등에 의해 정해지는 것으로 되어 있다. 여기서, 통전 조건은, 예를 들어, 전체 통전 시간, 풀업 전류값, 풀업 전류의 통전 시간 등이다.

통상의 통전에 대하여, 스텝 S110에서의 보정 통전은 전기자(32)의 변위에 필요한 시간이 통상시보다도 늦은, 또는, 변위량이 불충분해지는 등의 상태에 있다고 생각되어서 행해지는 것이므로, 통전 조건의 보정은 전체 통전 시간의 증가, 풀업 전류의 증가, 풀업 전류의 통전 시간의 증가가 기본이 된다.

여기서, 도 6(A)를 참조하면서, 상술한 각 통전 조건에 대하여 설명한다.

먼저, 전체 통전 시간은 통전 개시로부터 통전 전류가 0이 될 때까지의 시간으로, 도 6(A)에서는「ETn」이라고 표기되어 있다.

또한, 풀업 전류는, 이미 기술한 바와 같이, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)의 통전 개시시에 필요한 전류로서, 도 6(A)에서 「Ip1」이라고 표기되는 풀업 전류값은 통전 개시시의 오버슈트를 제외한 부분의 평균값이다.

또한, 풀업 전류의 통전 시간(이하, 설명의 편의상, 「풀업 통전 시간」이라고 칭함)은 통전 개시시로부터 홀드 전류로 전환하기까지의 시간으로서, 도 6(A)에서는 「ETpn」이라고 표기되어 있다.

그리고, 보정 통전에서의 전체 통전 시간을 ETs, 풀업 전류값을 Ip2, 풀업 통전 시간을 ETps라고 하면(도 6(B) 참조), 이것들은, ETs＞ETn, Ip2＞Ip1, ETps＞ETpn이라고 설정되는 것으로 되어 있다.

또한, 통상시의 전체 통전 시간, 풀업 전류값, 풀업 통전 시간에 대하여 어떠한 보정을 실시하여 보정 통전에서의 전체 통전 시간, 풀업 전류값, 및, 풀업 통전 시간을 구할지는 특정의 수법에 한정될 필요는 없지만, 예를 들어, 밸브 폐쇄 시간(CT)의 기준이 되는 시간으로부터의 차이의 크기에 따라, 전체 통전 시간, 풀업 전류값, 및, 풀업 통전 시간을 늘리는 등의 수법을 채택하는 것을 생각할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태에 있어서, 보정 통전은, 상술한 바와 같이, 전체 통전 시간, 풀업 전류값, 및, 풀업 통전 시간의 각각을 보정에 의해 증분(增分)하도록 하였는데, 늘 이들 전부를 보정의 대상으로 할 필요는 없고, 가장 간편한 수법으로서는 어느 하나를 보정하거나, 또는, 어느 2개의 조합을 보정에 의해 증분하도록 하여도 바람직하다.

다음으로, 엔진 회전수가 소정 회전수(Ns)를 초과하고 있는지 여부가 판정되고(도 4의 스텝 S112 참조), 소정 회전수(Ns)를 초과하고 있다고 판정된 경우(YES의 경우)에는, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)에 대하여 통상 통전(도 4의 스텝 S108 참조)이 행해지는 상태로 되돌아가, 일련의 처리가 종료되게 된다.

한편, 엔진 회전수가 소정 회전수(Ns)를 초과하고 있지 않다고 판정된 경우(NO의 경우)에는, 상술한 YES의 판정이 이루어질 때까지 보정 통전이 계속되게 된다.

또한, 보정 통전(도 4의 스텝 S110 참조)을 계속할지 여부를 상술한 바와 같이 엔진 회전수에 의해 판단하도록 하였는데, 이에 한정될 필요는 없고, 예를 들어, 미리 정한 일정 시간 동안, 보정 통전을 행하도록 하여도 바람직하다.

다음으로, 연료 분사 통전 제어 처리의 제 2 예에서의 수순에 대하여 도 5를 참조하면서 설명한다.

차량의 시동 키(ignition key)(도시하지 않음)의 조작에 의해, 크랭킹(cranking)이 개시되면, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)에 대한 통전 준비가 이루어지고, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)에 의한 연료 분사가 가능한 상태(분사 개시 준비 상태)가 된다(도 5의 스텝 S202 참조).

이어서, 엔진(3)의 시동 상태를 저하시키는 요인의 유무의 판정이 크랭킹에 의한 엔진 회전수가 소정의 회전수(Nn)를 초과하고 있는지 여부의 판정에 의해 행해진다(도 5의 스텝 S204 참조).

여기에서의 엔진 회전수의 판정은 크랭킹이 이루어져 엔진 회전수가 서서히 상승하는 도중이므로, 소정의 회전수(Nn)는 크랭킹에서의 회전수에 시험이나 시뮬레이션 등에 의해 설정된 소정 회전수를 가산한 값으로서 설정된 것 등이 적합하다.

스텝 S204에서, 엔진 회전수가 소정의 회전수(Nn)를 초과하고 있다고 판정된 경우(YES의 경우)에는, 엔진(3)의 시동 상태를 저하시키는 요인은 없고, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)의 동작은 정상 상태에 있다고 하여, 통상의 통전 시간의 설정 하에서의 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)로의 통전이 행해지게 된다(도 5의 스텝 S206 참조).

한편, 스텝 S204에서, 엔진 회전수가 소정의 회전수(Nn)를 초과하고 있지 않다고 판정된 경우(NO의 경우)에는, 엔진(3)의 시동 상태를 저하시키는 요인이 있고, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)의 동작이 정상이 아니라고 하여, 보정 통전이 행해진다. 또한, 보정 통전에 대해서는, 앞에, 스텝 S110(도 4 참조)에서 기술한 바와 같으므로, 여기에서의 재차 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이어서, 엔진 회전수가 소정의 회전수(Nn)를 초과하고 있는지 여부의 판정이 다시 이루어지고(도 5의 스텝 S210 참조), 엔진 회전수가 소정의 회전수(Nn)를 초과하고 있다고 판정된 경우(YES의 경우)에는, 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)에 대하여 통상 통전(도 5의 스텝 S206 참조)이 행해지는 상태로 돌아가, 일련의 처리가 종료되게 된다.

한편, 엔진 회전수가 소정의 회전수(Nn)를 초과하고 있지 않다고 판정된 경우(NO의 경우)에는, 상술한 YES의 판정이 이루어질 때까지 보정 통전이 계속되게 된다.

상술한 본 발명의 실시형태에서는 연료 분사 밸브(2-1 내지 2-n)가 밸런스 압력형 연료 분사 밸브인 것으로 설명했는데, 본 발명의 실시형태에서의 연료 분사 밸브 통전 제어 방법의 적용은 밸런스 압력형 연료 분사 밸브에 한정될 필요는 없고, 이른바 볼 밸브 타입의 연료 분사 밸브라도 좋다.

슬러지의 발생에 기인하는 차량 시동시에서의 연료 분사 특성의 악화의 확실한 억압, 방지가 요망되는 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치에 적용할 수 있다.

1… 커먼 레일
2-1 내지 2-n… 연료 분사 밸브
4… 전자 제어 유닛

Claims

차량 시동시에서의 연료 분사 밸브의 통전을 제어하는 연료 분사 밸브 통전 제어 방법으로서,
상기 차량 시동시에 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인의 유무를 판정하고, 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인이 있다고 판정된 경우에, 상기 연료 분사 밸브에 대한 통전 조건에 보정을 실시하고, 보정된 통전 조건에 기초하여 상기 연료 분사 밸브로의 통전을 행하고,
상기 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인의 유무는, 상기 차량 시동시에 상기 연료 분사 밸브에 대하여 무분사 통전을 행하고, 그 때의 밸브 폐쇄 시간을 계측하고, 상기 밸브 폐쇄 시간이 소정 범위를 초과하고 있는지 여부에 의해 판정하고,
상기 밸브 폐쇄 시간이 소정 범위를 초과하고 있다고 판정된 경우에는, 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인이 있다고 하고,
상기 통전 조건은, 전체 통전 시간, 풀업 전류값, 및, 풀업 통전 시간의 적어도 하나, 또는, 복수의 조합으로서,
상기 전체 통전 시간은 상기 연료 분사 밸브로의 통전 개시시로부터 통전 정지에 의해 전류값이 0이 될 때까지의 시간, 상기 풀업 전류값은 상기 연료 분사 밸브로의 통전 개시시에 있어서 초기의 전자력을 발생시키는데 필요한 통전 전류값, 상기 풀업 통전 시간은 상기 풀업 전류의 통전 시간인 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브 통전 제어 방법.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 보정된 통전 조건에 기초하는 상기 연료 분사 밸브로의 통전은 엔진 회전수가 소정 회전수를 초과할 때까지 계속되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브 통전 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 보정된 통전 조건에 기초하는 상기 연료 분사 밸브로의 통전은 소정 시간 동안 행해지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브 통전 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인의 유무는 크랭킹 개시 후에 엔진 회전수가 소정 회전수를 초과하고 있는지 여부에 따라 판정하고,
상기 엔진 회전수가 소정 회전수를 밑돌고 있다고 판정된 경우에는, 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인이 있다고 하고,
상기 통전 조건은, 전체 통전 시간, 풀업 전류값, 및, 풀업 통전 시간의 적어도 하나, 또는, 복수의 조합으로서,
상기 전체 통전 시간은, 상기 연료 분사 밸브로의 통전 개시시로부터 통전 정지에 의해 전류값이 0이 될 때까지의 시간, 상기 풀업 전류값은 상기 연료 분사 밸브로의 통전 개시시에 있어서 초기의 전자력을 발생시키는데 필요한 통전 전류값, 상기 풀업 통전 시간은 상기 풀업 전류의 통전 시간인 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브 통전 제어 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 보정된 통전 조건에 기초하는 상기 연료 분사 밸브로의 통전은 엔진 회전수가 소정 회전수를 초과할 때까지 계속되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브 통전 제어 방법.
연료 탱크의 연료가 고압 펌프에 의해 커먼 레일로 가압, 압송되고, 당해 커먼 레일에 접속된 연료 분사 밸브를 통해 엔진으로 고압 연료의 분사 제어를 가능하게 하는 전자 제어 유닛이 제공되어 이루어진 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치로서,
상기 전자 제어 유닛은,
차량 시동시에 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인의 유무를 판정하고, 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인이 있다고 판정된 경우에, 상기 연료 분사 밸브에 대한 통전 제어에서의 통전 조건에 대하여 보정을 실시하고, 보정된 통전 조건에 기초한 상기 연료 분사 밸브에 대한 통전 제어를 실행 가능하게 구성하여 이루어지고,
상기 전자 제어 유닛은,
차량 시동시에 상기 연료 분사 밸브에 대하여 무분사 통전을 행하고, 그 때의 밸브 폐쇄 시간을 계측하고, 상기 밸브 폐쇄 시간이 소정 범위를 초과하고 있는 경우에, 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인이 있다고 판정하도록 구성되어 이루어지고,
상기 통전 조건은, 전체 통전 시간, 풀업 전류값, 및, 풀업 통전 시간의 적어도 하나, 또는, 복수의 조합으로서,
상기 전체 통전 시간은 상기 연료 분사 밸브로의 통전 개시시로부터 통전 정지에 의해 전류값이 0이 될 때까지의 시간, 상기 풀업 전류값은 상기 연료 분사 밸브로의 통전 개시시에 있어서 초기의 전자력을 발생시키는데 필요한 통전 전류값, 상기 풀업 통전 시간은 상기 풀업 전류의 통전 시간인 것을 특징으로 하는 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치.
삭제
제 7 항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은,
엔진 회전수가 소정 회전수를 초과할 때까지 상기 보정된 통전 조건에 기초하는 상기 연료 분사 밸브로의 통전을 계속하도록 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은,
상기 보정된 통전 조건에 기초하는 상기 연료 분사 밸브로의 통전을 소정 시간 동안 행하도록 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은,
크랭킹 개시 후에 엔진 회전수가 소정 회전수를 밑돌고 있는 경우에는, 엔진의 시동 상태를 저하시키는 요인이 있다고 판정하도록 구성되어 이루어지고,
상기 통전 조건은, 전체 통전 시간, 풀업 전류값, 및, 풀업 통전 시간의 적어도 하나, 또는, 복수의 조합으로서,
상기 전체 통전 시간은 상기 연료 분사 밸브로의 통전 개시시로부터 통전 정지에 의해 전류값이 0이 될 때까지의 시간, 상기 풀업 전류값은 상기 연료 분사 밸브로의 통전 개시시에 있어서 초기의 전자력을 발생시키는데 필요한 통전 전류값, 상기 풀업 통전 시간은 상기 풀업 전류의 통전 시간인 것을 특징으로 하는 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은,
엔진 회전수가 소정 회전수를 초과할 때까지 상기 보정된 통전 조건에 기초하는 상기 연료 분사 밸브로의 통전을 계속하도록 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 커먼 레일식 연료 분사 제어 장치.