KR102117182B1 - 자기 코일 드라이브를 가진 연료 분사기를 위한 전기적 작동 시간의 결정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미리 결정된 분사량에 도달하도록 자기 코일 드라이브(3, 4)를 가진 연료 분사기(1)를 작동시키기 위한 전기적 작동 시간(TI)의 값을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 (a) 미리 결정된 분사량에 기초하여 전기적 작동 시간(TI)의 초기값을 선택하는 단계(71); (b) 초기값을 이용해서 연료 분사기(1)의 작동을 실행하는 단계(72); (c) 연료 분사기(1)의 작동 동안 폐쇄 프로세스의 시간 지속 기간(TS)을 획득하는 단계(73); (d) 상기 초기값 및 획득된 시간 지속 기간(TS)에 기초하여 분사량을 검출하는 단계(74), 상기 검출된 분사량과 상기 미리 결정된 분사량 간의 차이를 결정하는 단계(75), 및 (e) 상기 결정된 차이에 기초하여 전기적 작동 시간의 값을 결정하는 단계(77)를 포함한다. 상기 분사량의 검출 및 전기적 작동 시간(TI)의 값의 결정은, 전기적 작동 시간(TI), 폐쇄 프로세스의 시간 지속 기간(TS), 및 분사량 간의 상관관계를 나타내는 특성 맵(60)을 사용하여 행해진다.

Description

자기 코일 드라이브를 가진 연료 분사기를 위한 전기적 작동 시간의 결정
본 발명은 연료 분사기를 작동시키는 기술 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 미리 정의된 분사량을 획득하도록 솔레노이드 드라이브를 가진 연료 분사기의 작동을 위한 전기적 작동 시간의 값을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 솔레노이드 드라이브, 엔진 제어기 및 컴퓨터 프로그램을 가진 연료 분사기를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.
예를 들면 실린더와 같은, 연소실로 연료를 분사, 즉, 주입하기 위해, 예를 들면 솔레노이드 밸브 또는 솔레노이드 분사기와 같은 연료 분사기가 사용될 수 있다. 이러한 종류의 솔레노이드 분사기(코일 분사기로도 지칭됨)는 전류가 코일을 통해 흐를 때 자기장을 발생시키는 코일을 가지며, 그 결과 전기자가 노즐 바늘 또는 솔레노이드 밸브를 개방하거나 또는 폐쇄하기 위한 폐쇄 요소의 개방 또는 폐쇄를 야기하기 위해 이동하도록 자기력이 전기자에 가해진다. 솔레노이드 밸브 또는 솔레노이드 분사기가 전기자와 노즐 바늘 사이에, 또는 전기자와 폐쇄 요소 사이에 소위 유휴 스트로크를 갖는다면, 전기자의 움직임은 또한 즉시보다는 유휴 스트로크의 규모에 의한 전기자의 움직임이 완료된 후에만 폐쇄 요소 또는 노즐 바늘의 움직임을 야기한다.
전압이 솔레노이드 밸브의 코일에 인가될 때, 전자기력은 자극편 또는 극편의 방향으로 전기자를 이동시킨다. 노즐 바늘 또는 폐쇄 요소는 기계적 결합(예로서, 기계적 접촉) 때문에 마찬가지로 이동하며(유효 스트로크를 가진 분사기의 경우에, 유휴 스트로크가 극복된 후에만), 대응하는 시프트에 의해, 연소실로의 연료의 공급을 위해 분사 홀을 개방한다. 전류가 코일을 통해 더 흐른다면, 전기자 및 노즐 바늘 또는 폐쇄 요소는 전기자가 자극편에 도달하거나 또는 그것에 가까이 정지할 때까지 계속해서 이동한다. 자극편에 대한 전기자의 교대까지 노즐 바늘에 의해 여기에서 커버되는 거리는 또한 바늘 스트로크 또는 작동 스트로크로서 지칭된다. 연료 분사기를 폐쇄하기 위해, 코일에 인가되는 여진기 전압은 스위치 오프되며 코일은 단락되고, 따라서 자기력은 소산된다. 코일 단락은 코일에 저장되는 자기장의 소산 때문에 전압의 극성의 역전을 야기한다. 전압의 레벨은 다이오드에 의해 제한된다. 전기자를 포함한, 노즐 바늘 또는 폐쇄 요소는 예를 들면, 스프링에 의해, 제공되는 복귀력 때문에 폐쇄 위치로 이동된다. 이러한 맥락에서, 바늘 스트로크는 반대 방향으로 통과된다. 유효 스트로크를 가진 분사기의 경우에, 후자는 또한 그 뒤에 반대 방향으로 통과된다.
연료 분사기의 개방 시 바늘 움직임을 시작하는 시간(또한 OPP1로 공지됨)은 분사의 시작에 대응하며, 연료 분사기의 폐쇄 시 바늘 움직임을 종료하는 시간(또한 OPP4로서 공지됨)은 분사의 종료에 대응한다. 이들 두 개의 시간은 그러므로 분사의 유압 지속 기간을 결정한다. 그 결과, 동일한 전기적 작동을 위해, 바늘 움직임의 시작(개방) 및 바늘 움직임의 종료(폐쇄)를 위한 분사기-특정 시간적 변화는 상이한 분사량을 야기할 수 있다. 이러한 변화는 특히 제작 공차, 예를 들면, 스프링력, 마찰, 시트 구경, 바늘 스트로크, 유휴 스트로크 등에 기인한다.
분사량에서의 이러한 변화를 정정하기 위해, 특히 다수의 분사기의 분사량을 균등화하기 위해, 예를 들면, 피드백 신호를 측정함으로써 개방 시간 및 폐쇄 시간을 획득하는 것이 알려져 있다. 특허 출원 DE 3843138 A1에서 설명된 바와 같이, 코일 전류 또는 전압에 중첩되는 특성 전압의 측정이 바람직하게 사용된다. 여기에서 피드백 신호가 신호를 발생시키기 위해 메커니즘(전기자 + 분사기 바늘)과 자기 회로(코일 + 하우징 + 전기자 + 자극편) 간에 와전류-구동 결합을 사용함으로써 코일-동작 어셈블리 상에서 획득될 수 있다는 것이 알려져 있다. 물리적 효과는 전기자의 및 분사기 바늘의 움직임의 결과로서 전자기 회로에서의 속도-의존적 자기-유도에 기초한다. 움직임 속도에 의존하여, 작동 신호에 중첩되는 전압(특성 전압)이 솔레노이드에서 유도된다.
이러한 효과의 이용은 바늘 움직임으로부터의 신호 변화를 가진 전압 또는 전류의 전기적 기본 파라미터의 중첩이 적절하게 분리되며 그 후 추가로 프로세싱될 수 있다는 것을 의미한다. 전압 또는 전류 신호에서의 특성 신호 형태는 발생 시간에 대해 평가된다.
특성 신호 형태의 평가는 주로 개방을 검출하는데 문제가 있다. 자기 회로가 통상적으로 개방이 발생할 때 포화 상태에 있으므로, 자기 회로에 대한 반응은 최소이며 그러므로 단지 만족스럽지 않게 검출될 수 있다. 해법은 자기 회로가 포화되지 않음을 보장하기 위해 능동적으로 작동을 변경하는 것이다. 그러나, 이러한 맥락에서 분사기의 거동은 변하며, 이것은 표준 동작 모드로의 차후 전이를 필요하게 만들지만, 이러한 동작 모드는 상당한 부정확성과 연관된다.
본 발명은 연료 분사기의 개방 거동을 결정하기 위한 개선되고 간소화된 방법을 이용 가능하게 하는 목적에 기초하며, 그 방법은 분사량이 쉽게 정정되도록 허용한다.
이러한 목적은 독립 특허 청구항의 주제에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예는 종속 청구항에서 설명된다.
본 발명의 제1 양상에 따르면, 솔레노이드 드라이브를 가진 연료 분사기의 작동을 위한 전기적 작동 시간의 값을 결정하기 위한 방법이 설명된다. 상기 설명된 방법은 (a) 미리 정의된 분사량에 기초하여 상기 전기적 작동 시간의 시작값을 선택하는 단계, (b) 상기 전기적 작동 시간의 시작값을 이용해서 상기 연료 분사기의 작동 프로세스를 실행하는 단계, (c) 상기 전기적 작동 시간의 시작값을 이용해서 상기 연료 분사기의 작동 프로세스 동안 폐쇄 프로세스의 지속 기간을 검출하는 단계, (d) 상기 전기적 작동 시간의 시작값 및 상기 검출된 폐쇄 프로세스의 시간 지속 기간에 기초하여 분사량을 획득하는 단계, (e) 상기 획득된 분사량과 상기 미리 정의된 분사량 간의 차이를 결정하는 단계 및 (f) 상기 결정된 차이에 기초하여 상기 전기적 작동 시간의 값을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 분사량의 획득 및 상기 전기적 작동 시간의 값의 결정은 상기 전기적 작동 시간, 상기 폐쇄 시간 및 상기 분사량 간의 관계를 나타내는 특성 다이어그램을 사용하여 실행된다.
상기 설명된 방법은 기지의 전기적 작동 시간 및 검출된 폐쇄 프로세스의 지속 기간에 따른 분사량을 획득하기 위해, 상기 전기적 작동 시간, 상기 폐쇄 프로세스의 지속 기간 및 분사량 간의 관계를 나타내는 특성 다이어그램의 사용이 원하는 유압 개방 시간, 및 그러므로 미리 정의된 분사량이 획득되는 상기 전기적 작동 시간의 용이한 결정을 허용한다는 인식에 기초한다. 상기 분사량은 그러므로 연료 분사기의 개방의 직접 검출이 요구되지 않고 정정될 수 있다는 것이 특히 유리하다.
이 문서에서, "전기적 작동 시간"은, 특히, 전기 전압(증가된 부스트 전압, 이어서 적절하다면 유지 전압)이 솔레노이드 드라이브에 인가되는 지속 기간을 나타낸다.
이 문서에서, "폐쇄 프로세스"는 특히, 전압(부스트 전압 또는 유지 전압)의 스위칭 오프로 시작하고 연료 분사기의 (유압) 폐쇄로 끝나는 프로세스를 나타낸다.
본 발명에 따른 방법의 목표는 연료 분사기의 주어진 대응하는 작동, 미리 정의된(예를 들면, 엔진 제어기에 의해)(및 미리 결정된 유압식 개방 시간에 따른) 분사량이 획득되는 전기적 작동 시간의 값을 결정하는 것이다.
상기 방법은 미리 정의된 분사량에 기초하여 선택되는 전기적 작동 시간에 대한 시작값에 의해 개시된다. 이러한 선택은 바람직하게는 연료 분사기의 관련 있는 유형에 대한 분사량과 작동 시간 간의 일반적인 관계를 나타내는 저장 데이터를 사용하여 일어난다. 이들 데이터는 그것들이 이러한 유형의 연료 분사기에 대한 실험실 테스트 및/또는 모델 계산에 기초하여 발생된다는 측면에서 일반적이다. 이들 데이터는 또한 다른 센서 또는 기능(예로서, 람다(lambda) 제어 시스템 등)과 조합하여 조정되거나 또는 적응될 수 있다. 관련 있는 유형의 각각의 개개의 연료 분사기는 결과적으로 제작 공차 때문에 보다 크거나 또는 보다 작은 정도로 벗어나는 분사량과 작동 시간 간에 (실제) 관계를 갖는다.
상기 연료 분사기가 그 후 작동되며, 여기에서 선택된 전기적 작동 시간의 시작값이 사용된다. 다시 말해서, 지속 기간이 선택된 값과 동일한 전압 프로파일이 연료 분사기의 솔레노이드 드라이브에 인가된다. 상기 전압 프로파일은 바람직하게는 솔레노이드를 통해 흐르는 전류의 강도가 미리 결정된 값(피크 전류)에 도달할 때까지 유지되는 증가된 전압(부스트 전압)으로 시작한다. 그 후, 상기 전압 프로파일은 비교적 낮은 전압(유지 전압)을 갖는다. 매우 작은 분사량의 경우에, 어떤 유지 전압도 사용되지 않는 것이 가능하다. 상기 폐쇄 프로세스는 전압(부스트 전압 또는 유지 전압)의 스위칭 오프로 개시되며 연료 분사기의 폐쇄로 종료된다.
상기 폐쇄 프로세스의 지속 기간은 상기 작동 시간의 시작값을 이용해서 상기 연료 분사기의 작동 프로세스 동안 검출된다. 상기 폐쇄 프로세스의 시작 시간은, 그것이 전압의 스위칭 오프에 대응하므로, 알려져 있다. 상기 폐쇄 프로세스가 종료되는 시간은 적절한 방법에 의해, 예를 들면 상기 도입부에서 언급된 검출 방법에 의해 결정된다.
(실제) 분사량은 그 후 상기 전기적 작동 시간의 시작값 및 상기 검출된 폐쇄 프로세스의 지속 기간에 기초하여 획득된다. 상기 분사량의 이러한 획득은 상기 전기적 작동 시간, 상기 폐쇄 프로세스의 지속 기간과 분사량 간의 관계를 나타내는 특성 다이어그램을 사용하여 실행된다. 상기 특성 다이어그램은, 예를 들면, 엔진 제어기의 메모리에 적절한 형태로 저장된다.
상기 획득된 (실제) 분사량과 상기 미리 정의된 분사량 간의 차이가 그 후 결정되며, 최종적으로 전기적 작동 시간의 (사용될) 값이 상기 결정된 차이에 기초하여 결정된다.
상기 전기적 작동 시간의 값의 결정은 또한 상기 언급된 특성 다이어그램을 사용하여 실행된다. 다시 말해서, 상기 특성 다이어그램에 기초하여, 얼마나 많은 전기적 작동 시간이 상기 결정된 분사량과 상기 미리 정의된 분사량 간의 차이를 감소시키거나 또는 그것을 0으로 조정하기 위해 변경되어야 하는지가 결정된다.
상기 연료 분사기가 그 뒤에 본 발명에 따른 방법에 의해 결정된 상기 전기적 작동 시간의 값에 의해 작동될 때, 미리 정의된 분사량에 더 가깝거나 또는 심지어 동일한 분사량이 결과적으로 획득된다.
본 발명의 일 대표적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 또한 (a) 상기 결정된 전기적 작동 시간의 값을 이용해서 연료 분사기의 추가 작동 프로세스를 실행하는 단계, (b) 상기 결정된 전기적 작동 시간의 값을 이용해서 상기 연료 분사기의 추가 작동 프로세스 동안 폐쇄 프로세스의 추가 지속 기간을 검출하는 단계, (c) 상기 결정된 전기적 작동 시간의 값 및 상기 검출된 폐쇄 프로세스의 추가 지속 기간에 기초하여 추가 분사량을 획득하는 단계, (d) 상기 획득된 분사량과 상기 미리 정의된 분사량 간의 차이를 결정하는 단계 및 (e) 상기 결정된 차이에 기초하여 상기 전기적 작동 시간의 추가 값을 결정하는 단계를 포함한다.
이러한 대표적인 실시예에서, 제1 양상에 따른 상기 방법은 원칙적으로 반복된다. 보다 구체적으로, 상기 연료 분사기의 추가 작동 프로세스가 실행되며, 여기에서 상기 결정된 전기적 작동 시간의 값이 사용된다. 이 경우에, 상기 폐쇄 프로세스의 추가 지속 기간이 검출되며 추가 분사량을 획득하기 위한 기초로서 상기 결정된 전기적 작동 시간의 값과 함께 사용된다. 이것은 제1 양상에서 사용된 동일한 특성 다이어그램을 사용하여 실행된다. 그 후, 상기 획득된 추가 분사량과 상기 미리 정의된 분사량 간의 차이가 결정되며, 최종적으로 상기 전기적 작동 시간의 (사용될) 추가 값이 상기 결정된 차이에 기초하여 결정된다. 상기 전기적 작동 시간의 추가 값의 결정은 또한 상기 언급된 특성 다이어그램을 사용하여 여기에서 실행된다.
상기 전기적 작동 시간의, 본 발명에 따른 방법에 의해 결정된, 상기 추가 값을 이용해서 상기 연료 분사기의 차후 작동 동안, 상기 미리 정의된 분사량에 훨씬 더 가깝거나 또는 심지어 동일한 분사량이 결과적으로 획득된다.
상기 단계는 보다 정확한 반복적 방식으로 작동 시간을 위해 사용될 값을 결정하기 위해 한 번 또는 여러 번 반복될 수 있다. 특히, 상기 단계는 결정된 차이가 미리 결정된 임계 값보다 작아질 때까지 반복될 수 있다.
본 발명의 추가 대표적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 또한 상기 차이가 미리 결정된 임계 값보다 큰지를 결정하는 단계를 포함하며, 여기에서 상기 추가 값의 결정은 상기 차이가 상기 미리 결정된 임계 값보다 큰 경우에만 실행된다.
다시 말해서, 상기 추가 값은 상기 미리 결정된 임계 값에 의해 미리 정의되는 정밀도가 아직 달성되지 않았을 경우에만 허용된다.
본 발명의 추가 대표적인 실시예에 따르면, 상기 특성 다이어그램은 각각이 일정한 분사량을 갖는 다수의 곡선을 포함하며, 여기에서 상기 전기적 작동 시간은 제1 축을 따라 특정되며, 상기 폐쇄 프로세스의 지속 기간(폐쇄 시간)은 제2 축을 따라 특정된다.
다시 말해서, 특성 다이어그램에서 각각의 개개의 곡선은 결정된 분사량에 대응한다. 특성 다이어그램에 저장된 변수 중 두 개에 관한 지식(예를 들면 전기적 작동 시간 및 폐쇄 프로세스의 지속 기간) 때문에, 그러므로 제3 변수(예를 들면 분사량)를 획득하는 것이 가능하다. 상기 전기적 작동 시간 및 상기 폐쇄 프로세스의 지속 기간의 조합이 분사량 곡선 중 하나에 직접 의하지 않는다면, 분사량은 보간법에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 추가 대표적인 실시예에 따르면, 상기 연료 분사기의 작동 프로세스는 탄도 동작 모드에서 실행된다.
상기 탄도 동작 모드에서, 상기 작동 시간은 너무 짧아서 바늘이 그것의 바날 정지부에 도달하지 못한다. 이 경우에, 상기 개방 프로세스 및 폐쇄 프로세스는 서로 직접 결합되며, 상기 바늘의 궤적은 대략 포물선이다.
이러한 인식의 기초는 유휴 스트로크가 없는 분사기의 힘 평형이며, 원칙적으로 단지 스프링력 및 자기력만이 궤적을 결정한다. 그러므로, 상기 스프링력(및 그러므로 개방)은 상기 작동 시간 및 폐쇄 시간에 의해 결정될 수 있다. 유휴 스트로크에 따라서, 추동력은 부가적인 인자이다.
본 발명의 추가 대표적인 실시예에 따르면, 연료 분사기의 작동 프로세스는 선형 동작 모드에서 실행되며, 상기 방법은 또한 (a) 상기 연료 분사기에 대한 바늘 스트로크의 값을 획득하는 단계, 및 (b) 상기 획득된 바늘 움직임의 값에 기초하여 다수의 특성 다이어그램으로부터 특성 다이어그램을 선택하는 단계를 포함한다.
상기 선형 동작 모드에서, 상기 작동 시간은 매우 길어서 상기 바늘은 그것의 바늘 정지부에 도달한다. 이 경우에, 상기 개방 프로세스 및 폐쇄 프로세스는 서로 결합되지 않으며 상기 연료 분사기가 개방되어 유지되는 유지 단계에 의해 분리된다.
이러한 대표적인 실시예에서, 상기 폐쇄 프로세스의 지속 기간에서 상기 바늘 스트로크에 대한 변화의 영향은 상기 연료 분사기에 대한 바늘 스트로크의 값이 획득되며, 상기 특성 다이어그램이 이러한 값에 기초하여 선택된다는 점에서 고려된다(바늘 스트로크가 클수록, 그 외 동일한 조건에서 지속 기간은 더 길다).
다시 말해서, 일련의 특성 다이어그램은 엔진 제어기에 저장되며, 여기에서 각각의 특성 다이어그램은 바늘 스트로크에 할당된다.
대안적으로, 정정 인자(바늘 스트로크의 함수로서) 또는 상기 바늘 스트로크에 의존하여 오프셋 값을 포함하는 특성 다이어그램이 또한 사용될 수 있다.
상기 바늘 스트로크의 값은 또한 다양한 방법을 사용하여 획득될 수 있다. 예를 들면, 상기 바늘 스트로크는 상기 연료 분사기의 장착 동안 측정에 의해 및 모델에 의한 상기 연료 분사기의 서비스 수명 동안 조정에 의해 획득될 수 있다. 상기 바늘 스트로크는 또한 상기 연료 분사기의 동작 동안 PSI-I 곡선(전류의 강도의 함수로서 자속)의 측정을 사용하여 결정될 수 있다. 추가 가능성은 모델을 이용해서 동작 및 조정 동안 특별한 프로파일을 가진 연료 분사기를 작동시키는 것이다.
본 발명의 추가 대표적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 또한 (a) 상기 연료 분사기에 대한 유휴 스트로크의 값을 획득하는 단계, 및 (b) 상기 획득된 유휴 스트로크의 값에 기초하여 다수의 특성 다이어그램으로부터 특성 다이어그램을 선택하는 단계를 포함한다.
유휴 스트로크를 가진 연료 분사기에서, 변화가 또한 실제 유휴 스트로크에서 발생한다. 이러한 변화는 이러한 대표적인 실시예에서 실제 유휴 스트로크가 획득되며 상기 값에 대응하는 특성 다이어그램이 선택된다는 점에서 고려된다.
대안적으로, (유휴 스트로크의 함수로서의) 정정 인자또는 상기 유휴 스트로크에 의존하여 오프셋 값을 포함하는 특성 다이어그램이 또한 여기에서 사용될 수 있다.
상기 유휴 스트로크의 값은 또한 다양한 방법을 사용하여 획득될 수 있다. 예를 들면, 상기 유휴 스트로크는 상기 연료 분사기의 장착 동안 측정에 의해 및 모델에 의한 상기 연료 분사기의 서비스 수명 동안 조정에 의해 획득될 수 있다. 상기 유휴 스트로크는 또한 상기 연료 분사기의 동작 동안 PSI-I 곡선(전류의 강도의 함수로서 자속)의 측정을 사용하여 결정될 수 있다. 추가 가능성은 모델을 이용해서 동작 및 조정 동안 특별한 프로파일을 가진 연료 분사기를 작동시키는 것이다.
본 발명의 제2 양상에 따르면, 솔레노이드 드라이브를 가진 연료 분사기를 작동시키기 위한 방법이 설명된다. 상기 설명된 방법은 (a) 미리 정의된 분사량을 획득하는 단계, (b) 전기적 작동 시간의 값을 결정하기 위해 제1 양상 또는 이전 대표적인 실시예 중 하나에 따른 상기 방법을 실행하는 단계, 및 (c) 상기 결정된 전기적 작동 시간의 값을 이용해서 상기 연료 분사기를 작동시키는 단계를 포함한다.
이러한 양상에 따른 방법을 갖고, 상기 획득된 분사량에 대하여 상기 연료 분사기의 매우 정확한 작동 프로세스가 이용 가능해지며, 작동 프로세스는 상기 연료 분사기의 개방 시간을 결정하기 위해 임의의 복잡한 방법을 요구하지 않는다.
본 발명의 제3 양상에 따르면, 차량을 위한 엔진 제어기가, 제1/제2 양상 및/또는 상기 언급된 대표적인 실시예 중 임의의 것에 따른 방법을 사용하기 위해, 설명된다.
이러한 엔진 제어기는 상기 연료 분사기의 개방 시간을 획득하기 위한 복잡하고 계산적으로 요구가 많은 방법 없이 획득된 분사량에 대하여 상기 연료 분사기의 매우 정확한 작동 프로세스를 허용한다.
본 발명의 제4 양상에 따르면, 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제1 또는 제2 양상 및/또는 상기 대표적인 실시예 중 하나에 따른 방법을 실행하도록 설계되는 컴퓨터 프로그램이 설명된다.
이 문서의 의미 내에서, 이러한 종류의 컴퓨터 프로그램은, 본 발명에 따른 방법과 연관된 효과를 달성하기 위해, 시스템의 동작의 또는 적절한 방식으로 방법의 방식을 조정하도록, 컴퓨터 요소, 컴퓨터 프로그램 제품 및/또는 컴퓨터 시스템을 제어하기 위한 지시를 포함하는 컴퓨터-판독 가능한 매체의 개념과 같다.
상기 컴퓨터 프로그램은 JAVA, C++ 등과 같은, 임의의 적절한 프로그래밍 언어로 컴퓨터-판독 가능한 지시 코드로서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체(CD-Rom, DVD, 블루-레이 디스크, 착탈 가능한 드라이브, 휘발성 또는 비-휘발성 메모리, 일체형 메모리/프로세서 등) 상에 저장될 수 있다. 지시 코드는 원하는 기능이 실행되도록 하는 방식으로, 컴퓨터 또는 특히 자동차의 엔진을 위한 제어 유닛과 같은, 다른 프로그램 가능한 디바이스를 프로그램할 수 있다. 더욱이, 컴퓨터 프로그램은 사용자가 그것을 요구에 따라 다운로드할 수 있는, 예를 들면, 인터넷과 같은 네트워크에서 제공될 수 있다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램, 즉 소프트웨어에 의해, 및 또한 하나 이상의 특정 전기적 회로 양쪽 모두에 의해, 즉 하드웨어로서 또는 임의의 원하는 하이브리드 형태로, 즉 소프트웨어 구성요소 및 하드웨어 구성요소에 의해 실현될 수 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 상이한 주제를 참조하여 설명되었다는 것이 주의되어야 한다. 특히, 본 발명의 몇몇 실시예는 방법 청구항에 의해 설명되며 본 발명의 다른 실시예는 장치 청구항에 의해 설명된다. 그러나, 명확하게 달리 서술되지 않는다면, 본 발명의 주제의 일 유형과 연관된 특징의 조합 외에, 본 발명의 상이한 유형의 주제와 연관되는 특징의 임의의 조합이 또한 가능하다는 것이 본 출원의 판독 시 이 기술분야의 숙련자에게 즉시 명백해진다.
본 발명의 추가 이점 및 특징은 바람직한 실시예에 대한 다음의 대표적인 설명에서 발견될 수 있다.
도 1은 솔레노이드 드라이브를 가진 연료 분사기의 단면도를 도시한다.
도 2는 연료 분사기가 작동될 때 전압 및 전류의 대표적인 시간 프로파일을 도시한다.
도 3은 상이한 스프링력을 가진(동일한 작동을 가진) 연료 분사기에 대한 각각의 분사율의 대표적인 시간 프로파일을 도시한다.
도 4는 작동 시간, 폐쇄 시간 및 개방 시간 간의 관계의 3-차원 예시를 도시한다.
도 5는 작동 시간, 폐쇄 시간 및 분사량 간의 관계의 3-차원 예시를 도시한다.
도 6은 대표적인 실시예에 따른 대표적인 특성 다이어그램을 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
이하에서 설명되는 실시예는 단지 본 발명의 가능한 변형 실시예의 제한된 선택이라는 것이 유의해야 한다.
도 1은 솔레노이드 드라이브를 가진 연료 분사기(1)(솔레노이드 분사기)의 단면도를 도시한다. 그 자체로 알려져 있는 연료 분사기(1)는 자극편(2), 이동 가능한 전기자(3), 코일(4), 노즐 바늘(5), 스프링(6) 및 코일 하우징(7)을 갖는다. 연료 분사기(1)는 전기자(3)와 노즐 바늘(5) 사이에 유휴 스트로크를 갖는다. 전압이 코일 하우징(7)에 맞춘 코일(4)에 인가될 때, 전기자(3)는 전자기력에 의해 자극편(2)의 방향으로 이동된다. 기계적 결합 때문에, 노즐 바늘(5)은 그 후 유휴 스트로크를 극복한 후 마찬가지로 이동하며 연료를 공급하기 위해 분사 홀을 노출시킨다. 전기자(3) 및 노즐 바늘(5)은 전기자(3)가 자극편(2)에 부딪칠 때까지 계속해서 이동한다(바늘 스트로크). 분사기(1)를 폐쇄하기 위해, 여전기 전압이 연결 해제되며 그러므로 자기력은 떨어진다. 노즐 바늘(5) 및 전기자(3)는 스프링(6)의 스프링력에 의해 폐쇄 위치로 이동된다. 유휴 스트로크 및 바늘 스트로크는 역순으로 통과된다. 유휴 스트로크가 없는 연료 분사기에서, 유휴 스트로크는 먼저 극복되지 않으며; 다른 면에서, 이러한 종류의 연료 분사기는 유사한 방식으로 작동된다.
도 2는 연료 분사기(1)가 작동될 때 전압(U) 및 전류(I)의 대표적인 시간 프로파일(21 및 22)을 도시한다. 작동은 부스트 전압(예를 들면, 대략 65V)이 인가될 때 시간(t=0)에서 시작된다. 전류(I)의 강도가 미리 결정된 최대 값(피크 전류), 이 예에서 10A에 도달하면, 전압은 전기적 작동 시간(TI)(이 예에서 시간 t=0.3㎳에서)의 종료까지 감소된다. 그 후, 코일 전류가 감소되며 그러므로 자기력은 그에 비례하여 감소된다. 폐쇄 방향으로 작동하는 힘이 개방 방향으로 동작하는 것보다 높자마자, 바늘은 폐쇄되기 시작한다.
도 3은 유휴 스트로크가 없으며 상이한 스프링력(6)을 가진 연료 분사기(1)의 각각의 분사율(ROI)의 대표적인 시간 프로파일(31, 32 및 33)을 도시하며, 여기에서 연료 분사기(1)는 모두 동일한 방식으로, 예를 들면, 도 2에 도시된 TI=0.3㎳의 전기적 작동 시간을 갖고 작동된다.
프로파일(31)은 스프링(6)이 비교적 작은 스프링력을 갖는 연료 분사기(1)에 대응한다. 프로파일(32)은 스프링(6)이 비교적 큰 스프링력을 가진 연료 분사기(1)에 대응한다. 프로파일(33)은 스프링(6)이 훨씬 더 큰 스프링력을 가진 연료 분사기(1)에 대응한다. 도 3으로부터, 최소 스프링력(ROI>0)을 가진 연료 분사기(1)가 먼저 개방되고 마지막에 폐쇄된다는 것이 명백하다(프로파일(31) 참조). 유사한 방식으로, 프로파일(33)은 최대 스프링력을 가진 연료 분사기(1)가 마지막에 개방되고 처음에 폐쇄된다는 것을 보여준다. 중간 스프링력(프로파일(32) 참조)을 가진 연료 분사기(1)의 개방은 최소 스프링력(프로파일(31))을 가진 연료 분사기의 개방과 최대 스프링력(프로파일(33))을 가진 연료 분사기(1)의 개방 사이에 있다. 유사한 방식으로, 중간 스프링력(프로파일(32) 참조)을 가진 연료 분사기(1)의 폐쇄는 최대 스프링력(프로파일(33))을 가진 연료 분사기의 폐쇄와 최소 스프링력(프로파일(31))을 가진 연료 분사기(1)의 폐쇄 사이에 있다.
요약하면, 유휴 스트로크가 없는 분사기의 동일한 작동을 고려해볼 때, 다음의 관계가 획득된다: 작은 스프링력을 가진 분사기는 이른 개방 시간 및 늦은 폐쇄 시간을 가지며, 이것은 큰 스프링력을 가진 분사기에서 그에 부응하여 역전된다.
도 4는 작동 시간(TI), 폐쇄 시간(TS) 및 개방 시간(OPP1) 간의 관계의 3-차원 예시(40)를 도시한다. 도 4에 도시된 관계는 다수의 연료 분사기(다양한 스프링력을 가진)에 대한 다수의 측정(가변 작동 시간(TI)을 가짐)에 기초하여 획득되었다.
도 5는 작동 시간(TI), 폐쇄 시간(TS) 및 분사량(MFF) 간의 관계의 3-차원 예시(50)를 도시한다. 도 5에 도시된 관계(50)는 도 4에 도시된 관계(40)로부터 도출되었다. 이러한 목적을 위해, 사용은 유압 개방 시간이 결정적으로 출력되는 연료 양을 결정한다는 사실로 이루어졌다. 유압 개방 시간은 폐쇄 시간(OPP4)과 개방 시간(OPP1) 간의 시간 차에 의해 결정된다. 양쪽 시간 모두가 지금 알려져 있으므로(OPP4는 폐쇄 시간에 직접 연결됨), 예시(40)에서 OPP1은 연료 양(MFF)으로 대체될 수 있다. 그러므로, 기지의 TI과 측정된 TS 간에 고유하게 정의된 관계(50)는 양의 결정을 위해 다시 획득된다.
도 6은 대표적인 실시예에 따른 대표적인 특성 다이어그램(60)을 도시한다. 특성 다이어그램(60)은 예시(50)로부터 일정한 연료량을 위해 등치선(iso line)을 획득함으로써 획득되었다. 다시 말해서, 특성 다이어그램에서의 각각의 곡선은 일정한 분사량, 도시된 예에서 1.25㎎, 1.5㎎, 1.75㎎, 2.0㎎, 2.25㎎, 2.5㎎, 2.75㎎, 3.0㎎, 3.25㎎, 3.5㎎ 및 3.75㎎에 대응한다. 작동 시간(TI)의 선택된 값 및 폐쇄 시간의 측정된 값(폐쇄 프로세스의 시간 지속 기간)을 갖고, 분사량은 그러므로 포인트(TI, TS)가 있는 특성 다이어그램(60)에서 곡선으로서 쉽게 획득된다. 예를 들면, TI=0.3㎳ 및 TS=0.25㎳를 갖고, 1.5㎎의 분사량이 획득된다.
특성 다이어그램(60)은 이하에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 방법에 대한 기초를 형성한다.
도 7은 미리 정의된 분사량을 획득하기 위해 솔레노이드 드라이브(3 및 4)를 가진 연료 분사기(1)를 작동시키기 위한 전기적 작동 시간의 값을 결정하기 위한 본 발명에 따른 방법의 흐름도(70)를 도시한다.
방법(70)은 단계(71)에서 미리 정의된 분사량에 기초하여 전기적 작동 시간(TI)의 시작값의 선택으로 시작한다. 다시 말해서, 값은 여기서 연료 분사기의 가변 속성 및 변수 모두가 대응하는 표준 값을 갖는다면 미리 정의된 분사량이 획득되어야 하는 전기적 작동 시간(TI)을 위해 선택된다.
단계(72)에서, 전기적 작동 시간(TI)의 선택된 시작값을 가진 연료 분사기(1)의 작동 프로세스가 실행되며, 단계(73)에서 폐쇄 프로세스의 시간 지속 기간(TS)(폐쇄 시간)은 전기적 작동 시간의 시작값을 이용해서 연료 분사기(1)의 작동 프로세스 동안 검출된다.
전기적 작동 시간(TI)의 선택된 시작값 및 획득된 폐쇄 시간(TS)에 기초하여, 단계(74)에서, 실제 분사량은 이제 특성 다이어그램(60)을 사용하여 획득된다.
단계(75)에서, 획득된 분사량과 미리 정의된 분사량 간의 차이가 그 후 산출된다.
단계(76)에서, 차이가 미리 정의된 임계 값(k)보다 큰지가 그 후 결정된다.
이것이 그 경우이면, 단계(77)에서, 전기적 작동 시간(TI)을 위한 새로운 값이 차이에 기초하여 결정된다. 보다 구체적으로, 전기적 작동 시간(TI)의 새로운 값은 특성 다이어그램(60)을 사용하여 결정된다. TI에 대한 이러한 새로운 값을 이용해서, 방법은 이제 연료 분사기의 재개된 작동 프로세스가 전기적 작동 시간(TI)의 새로운 값을 이용해서 실행되는 단계(72)로 되돌아간다.
단계(76)에서 차이가 미리 결정된 임계 값(k)보다 작거나 같다고 결정되면, 방법(70)은 단계(78)에서 종료된다. 전기적 작동 시간의 마지막 값은 그 후 임계 값에 의해 정의된 정밀도를 가진 미리 정의된 분사량을 제공하며, 결과적으로 동작 동안 연료 분사기를 작동시키기 위해 사용될 수 있다.
상기 설명은 단지 청구된 발명의 많은 가능한 실시예 중 하나를 구성한다는 것이 명확하게 주지될 것이다. 특히, 예를 들면, 다양한 기능 및/또는 조절 장치의 조합을 가진 상당히 더 복잡한 실시예가 또한 가능하다. 도 4에 도시된 관계는, 예로서 또한 그것이 분사량 대신에 개방 시간(OPP1)을 결정하기 위해 사용되는 경우 폐쇄 시간 조절 프로세스를 위한 부가물(add-on)을 위해 사용될 수 있다.
1 연료 분사기
2 자극편
3 전기자
4 코일
5 노즐 바늘
6 스프링
7 코일 하우징
21 전압 프로파일
22 전류 프로파일
31 분사율 프로파일
32 분사율 프로파일
33 분사율 프로파일
40 3D 예시
50 3D 예시
60 특성 다이어그램

Claims (10)

  1. 미리 정의된 분사량을 획득하기 위해 솔레노이드 드라이브(3, 4)를 가진 연료 분사기(1)의 작동을 위한 전기적 작동 시간(TI)의 값을 결정하기 위한 방법으로서,
    - 상기 미리 정의된 분사량에 기초하여 상기 전기적 작동 시간(TI)의 시작값을 선택하는 단계(71),
    - 상기 전기적 작동 시간(TI)이 시작값을 이용해서 상기 연료 분사기(1)의 작동 프로세스를 실행하는 단계(72),
    - 상기 전기적 작동 시간(TI)의 시작값을 이용해서 상기 연료 분사기(1)의 작동 프로세스 동안 폐쇄 프로세스의 지속 기간(TS)을 검출하는 단계(73),
    - 상기 전기적 작동 시간(TI)의 시작값 및 상기 검출된 폐쇄 프로세스의 지속 기간(TS)에 기초하여 분사량을 획득하는 단계(74),
    - 상기 획득된 분사량과 상기 미리 정의된 분사량 간의 차이를 결정하는 단계(75), 및
    - 상기 결정된 차이에 기초하여 상기 전기적 작동 시간의 값을 결정하는 단계(77)를 포함하며,
    상기 분사량의 획득 및 상기 전기적 작동 시간(TI)의 값의 결정은 상기 전기적 작동 시간(TI), 상기 폐쇄 프로세스의 시간 지속 기간(TS) 및 상기 분사량 간의 관계를 나타내는 특성 다이어그램(60)을 사용하여 실행되는, 전기적 작동 시간의 값을 결정하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    - 상기 결정된 전기적 작동 시간(TI)의 값을 이용해서 상기 연료 분사기(1)의 추가 작동 프로세스를 실행하는 단계(72),
    - 상기 결정된 전기적 작동 시간(TI)의 값을 이용해서 상기 연료 분사기(1)의 상기 추가 작동 프로세스 동안 폐쇄 프로세스의 추가 시간 지속 기간(TS)을 검출하는 단계(73),
    - 상기 결정된 전기적 작동 시간(TI)의 값 및 상기 검출된 상기 폐쇄 프로세스의 추가 지속 기간(TS)에 기초하여 추가 분사량을 획득하는 단계(74),
    - 상기 획득된 분사량과 상기 미리 정의된 분사량 간의 차이를 결정하는 단계(75), 및
    - 상기 결정된 차이에 기초하여 상기 전기적 작동 시간(TI)의 추가 값을 결정하는 단계(77)를 더 포함하는, 전기적 작동 시간의 값을 결정하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    - 상기 차이가 미리 결정된 임계 값보다 큰지를 결정하는 단계(76)를 더 포함하되,
    상기 추가 값의 결정은 상기 차이가 상기 미리 결정된 임계 값보다 큰 경우에만 실행되는, 전기적 작동 시간의 값을 결정하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 특성 다이어그램(60)은 각각이 일정한 분사량을 갖는 다수의 곡선을 포함하며, 상기 전기적 작동 시간(TI)은 제1 축을 따라 특정되고 상기 폐쇄 프로세스의 지속 기간(TS)은 제2 축을 따라 특정되는, 전기적 작동 시간의 값을 결정하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연료 분사기(1)의 작동 프로세스는 탄도 동작 모드에서 실행되는, 전기적 작동 시간의 값을 결정하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 연료 분사기(1)의 작동 프로세스는 선형 동작 모드에서 실행되며, 상기 방법은,
    - 상기 연료 분사기를 위한 바늘 스트로크의 값을 획득하는 단계, 및
    - 상기 획득된 바늘 움직임의 값에 기초하여 다수의 특성 다이어그램으로부터 상기 특성 다이어그램(60)을 선택하는 단계를 더 포함하는, 전기적 작동 시간의 값을 결정하기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    - 상기 연료 분사기(1)를 위한 유휴 스트로크의 값을 획득하는 단계, 및
    - 상기 획득된 상기 유휴 스트로크의 값에 기초하여 다수의 특성 다이어그램으로부터 상기 특성 다이어그램(60)을 선택하는 단계를 더 포함하는, 전기적 작동 시간의 값을 결정하기 위한 방법.
  8. 솔레노이드 드라이브(3, 4)를 가진 연료 분사기(1)를 작동시키기 위한 방법으로서,
    - 미리 정의된 분사량을 획득하는 단계,
    - 전기적 작동 시간(TI)의 값을 결정하기 위해 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 청구된 방법(70)을 실행하는 단계, 및
    - 결정된 상기 전기적 작동 시간(TI)의 값을 이용해서 상기 연료 분사기(1)를 작동시키는 단계를 포함하는, 연료 분사기를 작동시키기 위한 방법.
  9. 차량을 위한 엔진 제어기로서,
    상기 엔진 제어기는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 청구된 방법(70)에 따라 구동되는, 엔진 제어기.
  10. 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
    프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 내지 제7항 중 하나에 청구된 방법(70)을 실행하도록 설계되는, 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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