KR102117185B1 - 압전-구동식 분사기의 서보 밸브의 폐쇄 시간을 확인하기 위한 방법 및 연료 분사 시스템 - Google Patents

압전-구동식 분사기의 서보 밸브의 폐쇄 시간을 확인하기 위한 방법 및 연료 분사 시스템 Download PDF

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Abstract

압전-구동식 분사기의 서보 밸브의 폐쇄 시간을 확인하기 위한 방법 및 연료 분사 시스템이 설명된다. 방법에서, 압전 작동기의 방출 단계가 중지된 후에, 압전 작동기는 센서로서 사용되고 그리고 압전 작동기에서 전압 프로파일이 검출된다. 이 과정에서, 방출 단계의 종료 시 전압 상승은 압전 작동기에서의 대응하는 피드백 신호와 타깃 값을 비교함으로써 평가된다. 압전 작동기의 방출 시간은 이 방식으로 최적화된 방출 시간을 획득하도록 피드백 신호가 타깃 값에 대응할 때까지 가변된다. 그리고 나서 서보 밸브의 폐쇄 시간은 최적화된 방출 시간의 획정된 값으로서 획정된다. 연료 분사 시스템은 앞서 언급한 방법을 수행하도록 디자인되는 제어 장치를 포함한다.

Description

압전-구동식 분사기의 서보 밸브의 폐쇄 시간을 확인하기 위한 방법 및 연료 분사 시스템
본 발명은 한편으로는, 압전-구동식 분사기의 서보 밸브의 폐쇄 시간을 확인하기 위한 방법 그리고 다른 한편으로는, 이러한 방법이 사용되는 연료 분사 시스템에 관한 것이다.
이러한 방법은 적어도 하나의 압전 분사기, 특히, 압전 디젤 분사기를 가진 연료 분사 시스템을 수반한다. 이러한 압전 분사기는 분사기의 폐쇄 구성요소를 간접적인 방식으로, 즉, 서보 밸브를 통해 작동시키는 압전 작동기를 갖는다. 서보 밸브를 가진 이러한 분사기에서, 연료의 분사된 양은 서보 밸브의 개방 기간에 의해 본질적으로 획정된다. 이 맥락에서, 서보 밸브의 개방 시간은 센서로서 작용하는 압전 작동기의 전기적 피드백 신호에 기초하여 측정된다. 그러나, 이 방법을 사용하여, 서보 밸브의 폐쇄 시간을 측정하는 것은 불가능한데, 이 맥락에서 압전 작동기 상에 작용하는 힘의 진폭이 매우 낮기 때문이다. 결과적으로, 이 맥락에서 서보 밸브의 개방 기간에 대한 불확실성이 여전히 있다.
3개의 정보의 항목에 기초하여 서보 밸브의 폐쇄 시간을 추정하는 것이 알려져 있다:
- 서보 밸브의 개방 시간,
- 전기 에너지가 압전 작동기의 형상의 변화와 관련되기 때문에, 압전 작동기에 인가된 전기 에너지, 및
- 방출 시간.
그러나, 이 추정 방법은 다양한 방해 인자에 의해 영향을 받고 그리고 비교적 부정확하다. 예를 들어, +/- 5 μs의 정확도가 달성되지 않는다(분사량의 요구되는 정확도의 일반적인 값).
따라서 본 발명은 연료의 분사된 양의 특히 정확한 설정을 허용하는 처음에 설명된 유형의 방법을 제공하는 목적에 기초한다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 명시된 유형의 방법의 경우에, 다음의 단계에 의해 달성된다:
분사 과정을 수행하고 그리고 압전 작동기의 방출 단계를 중지하는 단계;
압전 작동기를 센서로서 사용하고 그리고 전압 프로파일을 압전 작동기에서 검출하는 단계;
압전 작동기에서의 대응하는 피드백 신호와 설정값을 비교함으로써 방출 단계의 종료 후에 전압 상승을 평가하는 단계;
최적화된 방출 시간을 획득하도록, 피드백 신호가 설정값에 대응할 때까지 압전 작동기의 방출 시간을 가변하는 단계; 및
서보 밸브의 폐쇄 시간을 최적화된 방출 시간에 대한 획정된 오프셋으로서 획정하는 단계.
서보-작동식 분사기에서, 작동기와 서보 밸브 사이에 기계적 또는 유압식 연결이 있다. 압전 작동기의 경우에, 후자는 구체적으로, 특히, 서보 밸브의 폐쇄 단계 동안, 밸브 공간 내의 압력 프로파일을 측정하기 위한 센서로서 사용될 수 있다. 이 단계 동안, 서보 밸브 공간 내의 압력은 레일 압력(rail pressure)의 대략 5% 내지 10%로부터 레일 압력까지 상승된다.
이러한 압력의 상승을 정확하게 측정하기 위해서, 본 발명에 따른 방법에서, 방출 단계가 중지되고 그리고 압전 작동기에서 측정된 전압 프로파일이 획득된다. 압전 작동기가 주로 서보 밸브를 폐쇄해야 하기 때문에, 압전 작동기의 대응하는 방출 시간은 서보 밸브를 폐쇄하기에 충분히 길어야 한다. 다른 한편으로는, 방출 시간은 압력의 상승의 적어도 일부가 측정되게끔 충분히 짧아야 한다. 본 발명에 따르면, 정확한 방출 시간이 이제 확인된다.
짧은 방출 시간의 경우에, 신호 품질이 우수하지만, 지나치게 짧은 방출 시간 때문에 서보 밸브의 폐쇄의 지연의 위험이 높다. 다른 한편으로는, 긴 방출 시간의 경우에, 신호 품질이 불량하다.
적합한 방출 시간을 확인하기 위해서, 본 발명에 따르면, 압전 작동기에서의 전압 상승은 방출의 종료 후 평가된다. 이 맥락에서, 대응하는 피드백 신호는 설정값과 비교되고 그리고 방출 시간은 피드백 신호가 설정값에 대응할 때까지 변화된다. 그 다음에 최적화된 방출 시간이 획득된다.
그 다음에 서보 밸브의 폐쇄 시간은 최적화된 방출 시간에 대한 획정된 오프셋으로서 획정된다. 그 다음에 확인되는 서보 밸브의 폐쇄 시간은 이어서 연료의 분사된 양을 설정하도록 사용될 수 있고, 그 결과, 연료의 분사된 양에 대한 정확도가 개선될 수 있다.
압전 작동기에서의 전압 상승의 진폭은 바람직하게는 전압 상승으로서 측정된다.
본 발명에 따른 방법은 압전 분사기, 특히, 압전 디젤 분사기를 가진 차량의 구동 작동 동안 수행될 수 있다. 따라서 서보 밸브의 폐쇄 시간의 차내 검출이 발생한다. 이 차내 측정은 연료의 분사된 양의 허용 오차를 감소시키도록, 분사기의 제어를 조정하도록 사용된다.
본 발명은 또한 제어 장치가 위에서 설명된 방법을 수행하도록 디자인되는 것을 특징으로 하는 제어 장치 및 적어도 하나의 압전-구동식 분사기를 가진 연료 분사 시스템에 관한 것이다. 이 맥락에서, 구체적으로 제어 장치에 의해 확인되는 서보 밸브의 폐쇄 시간은 이에 따라 연료의 분사된 양을 설정하도록 사용된다.
본 발명은 도면과 관련되어 예시적인 실시형태를 참조하여 아래에 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 각각의 단계의 흐름도;
도 2는 상이한 방출 시간에 대한 압전-전압의 의존도를 도시하는 3개의 도면;
도 3은 최적화된 방출 시간 동안 압전 전압을 도시하는 도면; 및
도 4는 방출 시간의 함수로서 피드백 신호를 도시하는 도면.
본 명세서에 설명된 예시적인 실시형태는 적어도 하나의 압전 디젤 분사기 및 제어 장치가 제공되는 차량의 연료 분사 시스템에 관한 것이다. 대응하는 압전 디젤 분사기는 노즐 니들을 개폐하도록 기능하는 서보 밸브를 작동시키는 압전 작동기를 갖는다. 본 명세서에 설명된 방법은 압전 디젤 분사기의 서보 밸브의 폐쇄 시간을 확인하는 단계를 수반한다.
방법의 단계(1)에서, 이 맥락에서 통상적인 분사 과정과 함께 서보 밸브를 폐쇄하기 위한 압전 작동기의 차후의 방출 단계가 수행되고, 방출 단계가 중지된다. 단계(2)에 따르면, 압전 작동기는 센서로서 사용되고 그리고 압전 작동기에서 전압 프로파일은 방출 단계의 종료 후에 획득된다.
단계(3)에 따르면, 대응하는 전압 상승은 압전 작동기에서 대응하는 피드백 신호가 설정값과 비교된다는 점에서 방출 단계의 종료 후 평가된다. 최종적으로, 단계(4)에서, 압전 작동기의 방출 시간은 이 방식으로 최적화된 방출 시간을 획득하도록, 피드백 신호가 설정값에 대응할 때까지 가변된다. 단계(5)에서, 서보 밸브의 폐쇄 시간은 최적화된 방출 시간에 대하여 획정된 오프셋으로서 획정된다.
따라서 방법은 최적화된 방출 시간을 확인하는 단계와 관련된다. 도 2에서, 구체적으로, 좌측 도면에서 짧은 방출 시간의 경우에, 중간 도면에서 최적화된 방출 시간의 경우에 그리고 우측 도면에서 긴 방출 시간의 경우에(원 신호 및 필터링된 신호에 대해 각각의 경우에), 시간에 대한 압전-전압의 의존도를 각각 예시하는 3개의 도면이 도시된다. 이 맥락에서 도 2의 좌측 도면에서 짧은 방출 시간의 경우에 다소 길고 강한 전압 상승이 방출 과정의 종료 직후에 발생한다는 것이 분명하다. 중간 도면(최적화된 방출 시간)에서 전압 상승은 방출 과정의 종료 직후에 발생한다. 우측 도면에서, 사실상 전압 상승(크리핑 전류 효과(creeping current effect)에 기인한 오직 작은 전압 상승)은 검출될 수 없다.
짧은 방출 시간의 경우에 우수한 신호 품질이 존재하지만 서보 밸브의 폐쇄 과정 동안 지연의 위험이 높다는 것이 분명하다. 긴 방출 시간의 경우에, 신호 품질은 불량하다. 최적의 신호 품질은 중간 도면에서 획득된다.
도 3은 본질적으로 도 2의 중간 도면에 대응하는 도면을 도시하고 그리고 최적의 방출 시간(원 신호 및 필터링된 신호)을 나타낸다.
도 4는 대응하는 최적 조건과 함께 방출 시간에 대한 피드백 신호의 의존도를 도시한다.

Claims (5)

  1. 압전-구동식 분사기에서 서보 밸브의 폐쇄 시간을 확인하기 위한 방법으로서,
    (1) 분사 과정을 수행하고 그리고 압전 작동기의 방출 단계를 중지하는 단계;
    (2) 상기 압전 작동기를 센서로서 사용하고 그리고 전압 프로파일을 상기 압전 작동기에서 검출하는 단계;
    (3) 상기 압전 작동기에서의 대응하는 피드백 신호와 설정값을 비교함으로써 상기 방출 단계의 종료 후에 전압 상승을 평가하는 단계;
    (4) 최적화된 방출 시간을 획득하도록, 상기 피드백 신호가 상기 설정값에 대응할 때까지 상기 압전 작동기의 상기 방출 시간을 가변하는 단계; 및
    (5) 상기 서보 밸브의 폐쇄 시간을 최적화된 방출 시간에 대한 획정된 오프셋으로서 획정하는 단계를 포함하는, 압전-구동식 분사기에서 서보 밸브의 폐쇄 시간을 확인하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압전 작동기에서 상기 전압 상승의 진폭은 전압 상승으로서 측정되는 것을 특징으로 하는 압전-구동식 분사기에서 서보 밸브의 폐쇄 시간을 확인하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 압전-구동식 분사기를 가진 차량의 구동 작동 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 압전-구동식 분사기에서 서보 밸브의 폐쇄 시간을 확인하기 위한 방법.
  4. 적어도 하나의 압전-구동식 분사기 및 제어 장치를 가진 연료 분사 시스템으로서,
    상기 제어 장치는,
    분사 과정을 수행하고 그리고 압전 작동기의 방출을 중지하고,
    상기 압전 작동기를 센서로서 사용하고 그리고 전압 프로파일을 상기 압전 작동기에서 검출하고,
    상기 압전 작동기에서의 대응하는 피드백 신호와 설정값을 비교함으로써 상기 방출의 종료 후에 전압 상승을 평가하고,
    최적화된 방출 시간을 획득하도록 상기 피드백 신호가 상기 설정값에 대응할 때까지 상기 압전 작동기의 상기 방출 시간을 가변하며,
    서보 밸브의 폐쇄 시간을 최적화된 방출 시간에 대한 획정된 오프셋으로서 획정하도록, 디자인되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어 장치에 의해 확인되는 상기 서보 밸브의 폐쇄 시간은 이에 따라 연료의 분사된 양을 설정하도록 사용되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
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