KR102161370B1 - 아이들 행정을 갖는 연료 분사기를 동작시키는 방법 - Google Patents

아이들 행정을 갖는 연료 분사기를 동작시키는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 자동차의 내연 엔진용 솔레노이드 구동기 및 노즐 니들을 구비하는 연료 분사기를 작동시키는 방법으로서, 상기 솔레노이드 구동기는 솔레노이드 및 이동 전기자를 구비하고, 상기 연료 분사기는 상기 전기자와 상기 노즐 니들 사이에 아이들 행정을 갖는, 상기 연료 분사기를 작동시키는 방법을 개시한다. 상기 방법은 (a) 상기 이동 전기자를 상기 노즐 니들과 기계적으로 접촉시키기 위해 프리차지 단계 동안 상기 솔레노이드 구동기에 프리차지 전류를 인가하는 단계, 및 (b) 상기 솔레노이드를 통해 흐르는 전류의 전류 세기가 미리 결정된 피크값에 도달할 때까지 부스트 단계 동안 상기 솔레노이드 구동기에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 엔진 제어기 및 컴퓨터 프로그램을 제시한다.

Description

아이들 행정을 갖는 연료 분사기를 동작시키는 방법
본 발명은 연료 분사기를 작동시키는 기술 분야에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 자동차의 내연 엔진용 아이들 행정(idle stroke)을 갖는 연료 분사기를 작동시키는 방법으로서, 상기 연료 분사기는 솔레노이드 및 이동 전기자를 구비하는 솔레노이드 구동기 및 이동 노즐 니들을 포함하는, 상기 연료 분사기를 작동시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 엔진 제어기 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
동일한 작동 파라미터 값(특히 전류 및 전압 값)을 갖는 솔레노이드 구동기(코일 분사기라고도 함)를 구비하는 직접 동작식 연료 분사기라도 동작하는 동안, 전기적, 자기적 및 기계적 공차로 인해 일반적으로 개별 분사기의 개폐 거동이 시간적으로 상이하여 이에 따라 각각의 분사량에 변화를 초래한다.
분사기마다 분사량이 상대적으로 상이한 정도는 분사 시간이 짧을수록 더 커진다. 지금까지 분사량의 이러한 상대적 차이는 작았고 실제적인 의미는 없었다. 그러나, 분사량 및 분사 시간이 상대적으로 작은 방향으로 개발이 진행됨에 따라 분사량의 상대적 차이의 영향이 더 이상 무시될 수 없게 되었다.
동작을 위해, 특정 시간적 전압 또는 전류 프로파일이 분사기에 인가되고, 상기 프로파일은 보통 개방 공정에서 부스트(boost) 단계로 시작한다. 작동은 소위 유압적으로 탄도 동작(hydraulically ballistic operation)을 하기 위해 부스트 단계 직후에 종료하고(여기서 연료 분사기는 완전히 개방되지 않음), 소위 유압적으로 정적인 동작을 하기 위해 적어도 하나의 제1 유지 단계 및 가능하게는 또한 제2 유지 단계(실제 유지 단계)가 뒤따른다(여기서 연료 분사기는 완전히 개방되어 잠시 동안 유지된다).
아이들 행정을 갖는 분사기 개념은 특히 예를 들어 500바(bar)의 높은 정격 동작 압력에서 유압적으로 정적인 동작에 유리한 것으로 입증되었다. 필요한 전기 에너지인 전기 부스트 전류는 인가되는 자기력에 의해서만 유압적으로 개방을 시작하는 공정이 구동되는 것이 아니라 오히려 추가적으로 전기자 펄스에 의해 구동되기 때문에 원리적으로 낮게 설계될 수 있다.
아이들 행정을 갖는 이러한 종류의 연료 분사기가 이제 유압적으로 탄도 동작을 위해 사용되는 경우, 연료 분사는 특정 상황 하에서 이미 스위치오프되는 자기력을 생성하는 전류 및 전기자 펄스에 의해서만 구동되는 개방에 의해 발생한다. 이 경우, 경험에 따르면 분사량이 상대적으로 높은 분산도를 받는데, 이것은 아마도 자기력 및 관련된 안정성이 결여된 것에 기인할 수 있다.
본 발명은 아이들 행정 분사기가 유압적으로 탄도 동작을 수행하는 방식을 개선시켜 특히 전술한 분산 문제를 감소시키거나 최소화할 수 있는 작동 방식을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 목적은 독립 특허 청구항의 주제에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예는 종속 청구항에 기재되어 있다.
본 발명의 제1 양태는, 자동차의 내연 엔진용 솔레노이드 구동기 및 노즐 니들을 구비하는 연료 분사기를 작동시키는 방법으로서, 상기 솔레노이드 구동기는 솔레노이드 및 이동 전기자를 구비하고, 상기 연료 분사기는 상기 전기자와 상기 노즐 니들 사이에서 아이들 행정을 갖는, 상기 연료 분사기를 작동시키는 방법을 제시한다. 제시된 방법은, (a) 상기 이동 전기자를 상기 노즐 니들과 기계적으로 접촉시키기 위해 프리차지 단계 동안 상기 솔레노이드 구동기에 프리차지 전류를 인가하는 단계, 및 (b) 상기 솔레노이드를 통해 흐르는 전류의 전류 세기가 미리 결정된 피크값에 도달할 때까지 부스트 단계 동안 상기 솔레노이드 구동기에 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함한다.
제시된 방법은 서두에 제시된 아이들 행정을 갖는 연료 분사기의 경우에 상기 분사기를 아이들 행정이 없는 상태로 이동시킴으로써 분사량이 분산되는 정도가 상당히 감소되거나 상쇄된다는 발견에 기초한다.
본 문서에서, "부스트 단계"는 (예를 들어 일반적으로 12V인 배터리 전압에 비해) 상승된 전압(예를 들어, 약 65V)을 연료 분사기에 인가하는 특히 연료 분사기를 작동시키는 단계를 의미한다. 상기 부스트 단계는 상기 연료 분사기에 신속한 개방을 생성하거나 개시하는 역할을 하며, 상기 솔레노이드를 통해 흐르는 전류의 전류 세기가 미리 결정된 피크값(피크 전류라고도 함)에 도달함으로써 종료된다.
본 발명에 따른 방법은, 상기 전기자가 상기 아이들 행정 동안 크거나 상당한 펄스 없이 비동작 위치로부터 유압적으로 활성인 노즐 니들이 유지되는 위치로 이동된다는 의미에서 상기 연료 분사기의 이동 전기자가 상기 노즐 니들과 기계적으로 접촉하게 되는 프리차지 단계에서 시작된다. 다시 말해, 상기 연료 분사기는 상기 프리차지 단계 동안 소위 OPP1 상태로 이동된다. 이 공정에서, 상기 프리차지 전류는 바람직하게는 낮게 유지되어, 상기 전기자가 상기 노즐 니들에 부드럽게 놓이고 잠시 동안 거기에 유지된다. 이것은, 예를 들어, 적절히 낮은 코일 전압을 번갈아 스위치온 및 스위치오프하는 방식으로 전류를 조절하는 것에 의해 수행될 수 있다.
상기 프리차지 단계 후에 부스트 단계가 뒤따른다. 다시 말해, (상승된) 전압 펄스가 이제 상기 솔레노이드 구동기에 인가되고, 이것은 코일 전류의 미리 결정된 피크값에 도달할 때까지 지속되고, 그 후에 전압이 스위치오프되어서, 이에 따라 전류 강도가 다시 떨어질 수 있다. 그 결과, 상기 연료 분사기는 적어도 부분적으로 개방되고 특정 분사량을 방출한다. 이전에 수행된 프리차지 단계로 인해 개방 공정의 시작 조건이 여기에 잘 한정되고, (하나의 연료 분사기에서의 분사 공정 간에 및 또한 동일한 분사 파라미터를 갖는 상이한 연료 분사기에서의 분사 공정 간에) 분사량이 분산되는 정도가 매우 낮거나 무시할 만하다.
본 발명의 일 예시적인 실시예에 따르면, 상기 노즐 니들이 탄도 움직임을 수행하도록 미리 결정된 피크값이 선택된다. 다시 말해, 상기 미리 결정된 피크값은 상기 노즐 니들이 포물선 경로를 따르고 상부에서 (극편에서) 정지하지 않도록 매우 낮게 선택된다. 따라서, 상기 연료 분사기는 완전히 개방되지 않는다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 본 방법은 상기 이동 전기자를 상기 노즐 니들과 기계적으로 접촉시키기 위해 상기 솔레노이드 구동기에 프리차지 전류를 다시 한번 인가하는 단계를 더 포함한다.
다시 말해, 상기 이동 전기자는 여기서 프리차지 단계에 의해 달성된 위치로 되 이동되어, 유사하거나 동일한 시작 조건 하에서 후속 분사 동작이 발생하게 할 수 있다. 이것은 바람직하게는 전류 세기가 프리차지 전류로 떨어지고 나고 상기 전류 세기가 이 값에 유지되게 하는 방식으로 적절히 조절하는 것에 의해 수행된다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 본 방법은 상기 솔레노이드를 통해 흐르는 전류의 전류 세기가 다른 미리 결정된 피크값에 도달할 때까지 다른 부스트 단계 동안 상기 솔레노이드 구동기에 다른 전압 펄스를 인가하는 단계를 더 포함한다.
이 예시적인 실시예에서, 이전의 분사 동작의 경우와 유사한 방식으로 분사량이 분산되는 일이 회피되는 다른 분사 동작이 발생한다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 노즐 니들이 다른 탄도 움직임을 수행하도록 상기 다른 미리 결정된 피크값이 선택된다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 다른 미리 결정된 피크값은 상기 미리 결정된 피크값과 동일하다.
그리하여, 이 경우, 2개의 실질적으로 동일한 분사 동작이 서로 이어진다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 노즐 니들의 움직임이 프리차지 단계 동안 실질적으로 일어나지 않도록 프리차지 전류가 선택된다.
다시 말해, 상기 전기자가 상기 노즐 니들의 방향으로 원활하게 이동하고 부드럽게 정지하고 거기서 제동되도록 프리차지 전류가 선택된다.
본 발명의 제2 양태는, 엔진 제어기가 상기 제1 양태 및/또는 상기 예시적인 실시예들 중 하나의 실시예에 따른 방법을 사용하도록 설계된, 차량용 엔진 제어기를 제시한다.
상기 엔진 제어기는 상기 제1 양태에 따른 방법을 사용함으로써 간단한 방식으로 매우 낮은 분산도를 갖는 분사량을 달성하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 제3 양태는 프로세서에 의해 실행될 때 상기 제1 양태 및/또는 상기 예시적인 실시예들 중 하나의 실시예에 따른 방법을 수행하도록 설계된 컴퓨터 프로그램을 제시한다.
본 문서의 의미 내에서, 이러한 종류의 컴퓨터 프로그램은, 본 발명에 따른 방법과 관련된 효과를 달성하기 위해 적절한 방식으로 시스템의 동작 방식 또는 방법을 조정하기 위하여 컴퓨터 시스템을 제어하는 명령을 포함하는 프로그램 요소, 컴퓨터 프로그램 제품, 및/또는 컴퓨터 판독 가능 매체의 개념과 동등하다.
컴퓨터 프로그램은 예를 들어 자바(JAVA), C++ 등과 같은 임의의 적합한 프로그래밍 언어로 컴퓨터 판독 가능 명령 코드로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(CD-ROM, DVD, 블루레이(Blu-ray) 디스크, 이동식 드라이브, 휘발성 또는 비 휘발성 메모리, 통합 메모리/프로세서 등) 상에 저장될 수 있다. 명령 코드는, 원하는 기능이 실행되는 방식으로, 특히 자동차의 엔진용 제어 유닛과 같은 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍 가능한 디바이스를 프로그래밍할 수 있다. 또한, 컴퓨터 프로그램은 사용자가 필요에 따라 다운로드할 수 있는 예를 들어 인터넷과 같은 네트워크에 제공될 수 있다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램에 의해, 즉 소프트웨어에 의해, 및 또한 하나 이상의 특정 전기 회로에 의해, 즉 하드웨어로서 또는 임의의 원하는 하이브리드 형태로, 즉 소프트웨어 구성 요소 및 하드웨어 구성 요소에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 여러 주제와 관련하여 설명되었다는 것을 알아야 한다. 특히, 본 발명의 일부 실시예는 방법 청구항에 의해 제시되고, 본 발명의 다른 실시예는 장치 청구항에 의해 제시된다. 그러나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 본 명세서를 읽을 때, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본 발명의 주제의 하나의 유형과 관련된 특징의 조합에 추가하여, 본 발명의 주제의 다른 유형과 관련된 특징의 임의의 조합이 더 가능하다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 다른 장점 및 특징은 이하 바람직한 실시예의 예시적인 설명에서 찾아볼 수 있다.
도 1은 탄도 동작 동안 아이들 행정을 갖는 연료 분사기의 종래의 작동의 경우의 코일의 전류, 전기자의 움직임 및 노즐 니들의 움직임을 도시하는 도면.
도 2는 탄도 동작 동안 아이들 행정을 갖는 연료 분사기의 본 발명에 따른 작동의 경우의 코일의 전류, 전기자의 움직임 및 노즐 니들의 움직임을 도시하는 도면.
이하에 설명된 실시예는 단지 본 발명의 가능한 변형 실시예 중에서 제한적으로 선택된 것임을 유의해야 한다.
도 1은 탄도 동작 동안 아이들 행정을 갖는 연료 분사기의 종래의 작동의 경우의 코일 전류(11), 전기자 움직임(12) 및 노즐 니들 움직임(13)을 도시한다. 구체적으로, 도 1은 피크값에 도달할 때까지 특정 시간부터 시작하여 증가하는 (시간 t의 함수로서) 전류 프로파일(11)을 도시한다. 이 부스트 단계의 지속 시간은 Ti로 식별된다. 부스트 단계가 시작된 직후, 전기자가 곡선(12)을 참조하여 도시된 바와 같이 위쪽으로 이동하고 나서 포물선 움직임을 실질적으로 나타낸다. 전기자가 노즐 니들의 비동작 위치(A)에 도달하고 나서 함께 노즐 니들을 운반하는 것에 의해 부스트 단계의 시작으로부터 시작하여 Th로 식별된 시간 기간 후에만 노즐 니들이 이동된다. 노즐 니들은 또한 곡선(13)을 참조하여 도시된 바와 같이 포물선 움직임을 나타낸다. B로 식별된 연료 분사기의 완전히 개방된 위치에는 도달하지 않는다.
도 2는 탄도 동작 동안 아이들 행정을 갖는 연료 분사기의 본 발명에 따른 작동의 경우의 코일 전류(21), 전기자 움직임(22) 및 노즐 니들 움직임(23)을 도시한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 작동은 코일 전류(21)가 비교적 낮지만 노즐 니들(A)의 비동작 위치까지 전기자(22)를 원활하게 이동시킬 만큼 충분한 값으로 조절되는 프리차지 단계(24)에서 시작된다. 이후 피크값(피크 전류)에 도달할 때까지 전류 세기(21)가 증가하는 부스트 단계(Ti)가 이어진다. 부스트 단계(Ti)의 지속 시간의 약 절반 후, 전기자와 노즐 니들이 함께 포물선 움직임 곡선을 따라 이동한다. 도 2에 도시된 예시적인 실시예에서, 코일 전류(21)는 프리차지 단계(즉, 0A) 전에 그 시작 값으로 복귀하고, 이에 따라 전기자도 다시 시작 위치로 복귀한다. 그러나, 다른 실시예에서, 코일 전류(21)는 초기 설정된 프리차지 전류까지만 복귀하여, 분사 공정 후에 전기자가 노즐 니들(위치 A)과 접촉하게 하여, 제1 분사 동작의 조건과 유사한 조건 하에서 후속 분사 동작을 수행할 수 있게 하는 것도 가능하다.
11: 전류 프로파일 12: 전기자의 위치
13: 노즐 니들의 위치 A: 노즐 니들의 시작 위치
B: 노즐 니들의 최상위 위치 t: 시간
Ti: 부스트 단계 Th: 시간 간격
21: 전류 프로파일 22: 전기자의 위치
23: 노즐 니들의 위치 24: 프리차지 단계
A: 노즐 니들의 시작 위치 B: 노즐 니들의 최상위 위치
t: 시간 Ti: 부스트 단계

Claims (9)

  1. 자동차의 내연 엔진용 솔레노이드 구동기 및 노즐 니들을 구비하는 연료 분사기를 작동시키는 방법으로서, 상기 솔레노이드 구동기는 솔레노이드 및 이동 전기자를 구비하고, 상기 연료 분사기는 상기 전기자와 상기 노즐 니들 사이에 아이들 행정(idle stroke)을 갖고, 상기 방법은,
    - 상기 이동 전기자를 상기 노즐 니들과 기계적으로 접촉시키기 위해 프리차지(precharging) 단계 동안 상기 솔레노이드 구동기에 프리차지 전류를 인가하는 단계,
    - 상기 솔레노이드를 통해 흐르는 전류의 전류 세기가 미리 결정된 피크값에 도달할 때까지 부스트 단계 동안 상기 솔레노이드 구동기에 전압 펄스를 인가하는 단계, 및
    상기 이동 전기자를 상기 노즐 니들과 기계적으로 접촉시키기 위해 상기 프리차지 전류를 상기 솔레노이드 구동기에 다시 한번 인가하는 단계를 포함하되,
    상기 프리차지 전류를 상기 솔레노이드 구동기에 다시 한번 인가하는 단계는, 상기 전류 세기를 상기 프리 차지 전류까지만 복귀하도록 조절하고 상기 프리 차지 전류에서 유지시키는 것에 의해 수행되는, 연료 분사기를 작동시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 미리 결정된 피크값은 상기 노즐 니들이 탄도 움직임을 수행하도록 선택되는, 연료 분사기를 작동시키는 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 솔레노이드를 통해 흐르는 전류의 전류 세기가 다른 미리 결정된 피크값에 도달할 때까지 다른 부스트 단계 동안 상기 솔레노이드 구동기에 다른 전압 펄스를 인가하는 단계를 더 포함하는, 연료 분사기를 작동시키는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 다른 미리 결정된 피크값은 상기 노즐 니들이 다른 탄도 움직임을 수행하도록 선택되는, 연료 분사기를 작동시키는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 다른 미리 결정된 피크값은 상기 미리 결정된 피크값과 동일한, 연료 분사기를 작동시키는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 프리차지 전류는 상기 프리차지 단계 동안 상기 노즐 니들의 움직임이 일어나지 않도록 선택되는, 연료 분사기를 작동시키는 방법.
  8. 차량용 엔진 제어기로서, 상기 엔진 제어기는 제1항, 제2항, 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 따라 구동되도록 구성되는, 차량용 엔진 제어기.
  9. 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항, 제2항, 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 설계된 것인, 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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