KR102168251B1 - 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기의 동작 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기(1)를 동작시키는 방법이 설명되고, 상기 연료 분사기(1)는 솔레노이드 구동부 및 극편(6)을 갖고, 상기 솔레노이드 구동부는 이동 전기자(4) 및 상기 이동 전기자(4)에 의해 이동될 수 있는 노즐 니들(5)을 갖는, 상기 연료 분사기를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 다음 단계, 즉 (a) 제1 분사 과정을 수행하여 미리 결정된 분사량을 분사하기 위해 상기 연료 분사기(1)의 상기 솔레노이드 구동부에 제1 전류 프로파일을 인가하는 단계(510); (b) 유압적으로 정지될 때 상기 전기자(4)의 속도(v)를 나타내는 파라미터의 제1 값을 확인하는 단계(520); (c) 상기 파라미터의 상기 제1 값이 제1 임계값(S1)보다 더 큰지 여부를 결정하는 단계(530); 및 (d) 상기 파라미터의 상기 제1 값이 상기 제1 임계값(S1)보다 더 크다고 결정되면, 제2 분사 과정을 수행하기 위해 상기 연료 분사기(1)의 상기 솔레노이드 구동부에 제2 전류 프로파일을 인가하는 단계(535)를 포함하고, 상기 제2 전류 프로파일은 상기 제1 전류 프로파일에 비해 상기 극편(6) 방향으로 더 낮은 자기력이 상기 전기자(4)에 가해지도록 지정된다. 본 발명은 또한 엔진 제어 유닛 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

Description

유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기의 동작
본 발명은 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기를 동작시키는 기술 분야에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기를 동작시키는 방법으로서, 상기 연료 분사기는 솔레노이드 구동부(solenoid drive) 및 극편(pole piece)을 갖고, 상기 솔레노이드 구동부는 이동 전기자 및 상기 이동 전기자에 의해 이동될 수 있는 노즐 니들(nozzle needle)을 갖는, 상기 연료 분사기를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 상기 방법을 사용하기 위한 엔진 제어 유닛, 및 상기 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램에 더 관한 것이다.
소위 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기의 경우, 연료는 전기자와 극편 사이를 흐르며 자기력에 대항하는 유압력을 전기자에 가하기 때문에 연료 분사기가 개방될 때 전기자와 극편 사이에 직접적인 접촉이 발생하지 않는다. 상기 2개의 힘은 연료 분사기의 개방 상태에서 서로 상쇄되어 전기자와 극편 사이에 실질적으로 일정한 폭을 갖는 갭이 존재하게 된다. 그러나, 유압력이 너무 낮은 경우에는, 예를 들어, 연료 펌프(고압 펌프)에 결함이 있는 경우에는, 필요한 갭 폭이 유지될 수 없어서, 이에 대응하여 갭이 작아져서 (또는 최악의 시나리오에서 갭이 폐쇄되어) 높은 압력 강하가 일어나는 것에 의해, 연료 분사가 매우 짧은 시간 후에 차단된다.
본 발명은 연료 압력이 감소된 경우에 상기 문제를 각각 회피하거나 또는 방지할 수 있는, 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기를 동작시키는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 독립 특허 청구항의 주제에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예는 종속 청구항에 기재되어 있다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기를 동작시키는 방법이 설명된다. 상기 연료 분사기는 솔레노이드 구동부 및 극편을 갖고, 상기 솔레노이드 구동부는 이동 전기자 및 상기 이동 전기자에 의해 이동될 수 있는 노즐 니들을 갖는다. 설명된 방법은 다음의 단계, 즉 (a) 제1 분사 과정을 수행하여 미리 결정된 분사량을 분사하기 위해 상기 연료 분사기의 상기 솔레노이드 구동부에 제1 전류 프로파일을 인가하는 단계; (b) 유압적으로 정지될 때 상기 전기자의 속도를 나타내는 파라미터의 제1 값을 확인하는 단계; (c) 상기 파라미터의 상기 제1 값이 제1 임계값보다 더 큰지를 결정하는 단계; 및 (d) 상기 파라미터의 상기 제1 값이 상기 제1 임계값보다 더 크다고 결정하면, 제2 분사 과정을 수행하기 위해 상기 연료 분사기의 상기 솔레노이드 구동부에 제2 전류 프로파일을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 제2 전류 프로파일은 상기 제1 전류 프로파일에 비해 상기 극편 방향으로 더 낮은 자기력이 상기 전기자에 가해지도록 (상기 극편과 상기 전기자 사이에 더 큰 갭이 형성되도록) 지정된다.
설명된 방법은 (자기력에 비해) 유압력이 낮을수록 유압 정지 기능이 일어날 때, 즉 전기자가 대항하여 작용하는 유압력에 의해 감속될 때 전기자의 속도가 더 높아진다는 개념에 기초한다. 이것은 (전기자와 극편 사이의 갭이 더 작아지는 것에 의해) 유압력이 상대적으로 작아서 전기자가 더 멀리 이동하여 더 높은 속도를 달성하는 것으로 추적될 수 있다. 최대 속도는 특히 갭이 존재하지 않을 때, 즉 전기자가 극편에 직접 충돌할 때 달성된다. 유압적으로 정지될 때 전기자의 속도를 나타내는 파라미터 값을 평가하는 것에 의해, 전기자와 극편 사이의 갭 폭이 적절하여 유압 정지 기능이 예상된 대로 일어나는지 여부, 또는 자기력과 유압력 사이에 불일치가 있는지 여부를 확인할 수 있다. 불일치가 있는 경우, 갭 폭이 너무 작거나 0이 될 수 있고 이에 의해 분사기가 개방된 후에 분사기를 통해 흐르는 연료가 없을 수 있다. 이것은 더 낮은 자기력이 생성되도록 제2 전류 프로파일을 지정하는 것에 의해 제2 (적응된) 전류 프로파일에 의해 방지될 수 있다.
본 명세서에서 "유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기"란 특히 연료가 전기자와 극편 사이의 갭을 통해 흐르는 연료 분사기를 말한다. "유압 정지 기능"은 이 체적 흐름으로 인해 생성되며, 상기 유압 정지 기능은 극편 방향으로 이동하는 전기자를 개방 과정을 종료하는 쪽으로 감속시킨다.
본 명세서에서, "전류 프로파일"이란 특히, 작동 공정 동안 솔레노이드 구동부의 솔레노이드를 통해 흐르는 전류의 전류 세기의 미리 결정된 시간 프로파일(예를 들어 폐루프 제어에 의해 구현됨)을 말한다.
본 발명에 따른 방법은 특정 연료 압력(예를 들어, 동작을 위한 정상 연료 압력, 또는 결함이 검출된 것에 응답하여 이미 감소된 연료 압력)을 가정하여 미리 결정된 분사량을 분사하도록 설계된 제1 전류 프로파일을 솔레노이드 구동부에 인가하는 분사 공정으로 시작된다. 즉, 제1 전류 프로파일은 (예를 들어, 연료 압력의 감소 없이) 예상된 (예를 들어, 정상) 동작을 위해 제공된다. 이 작동과 관련하여, 파라미터의 제1 값이 확인되고, 유압적으로 정지될 때 전기자의 속도를 나타내는 상기 제1 값이 제1 (상한) 임계값보다 더 큰지 여부가 결정된다. 만약 더 크다면, 자기력과 유압력 사이에 불일치가 있는 것이다. 이것은, 예를 들어 고압 펌프에 결함이 있는 것으로 인해 연료 압력이 감소된 경우, 즉 통상 (또는 예상된) 연료 압력보다 상당히 더 낮은 경우일 수 있다.
파라미터의 제1 값이 제1 임계값보다 더 크다고 결정하면, 이제 극편 방향으로 더 낮은 자기력이 전기자에 가해진다는 점에서 제1 전류 프로파일과는 다른 제2 전류 프로파일이 솔레노이드 구동부에 인가된다. 자기력이 더 작기 때문에, 제1 전류 프로파일에 의해 작동될 때보다 전기자와 극편 사이에 더 큰 갭에서 자기력과 유압력 사이에 평형이 형성된다. 따라서 더 많은 체적 흐름이 갭을 통해 흐를 수 있고, 이렇게 더 많은 연료량이 궁극적으로 실제 분사될 수 있으며, 이렇게 실제 분사되는 더 많은 연료량이 미리 결정된 연료량에 더 가깝다. 즉, 연료 분사기의 정확한 기능이 달성될 수 있다. 분사된 연료량을 정확히 폐루프 제어하는 것은 그 자체로 알려진 다른 방법으로 수행될 수 있고 또 수행되어야 한다.
본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 파라미터는 상기 연료 분사기의 개방 시점을 결정하는데 사용되는 피드백 신호에 기초하여 결정된다.
상기 피드백 신호는 특히 전기자 운동 또는 대응하는 코일 전압에 의해 상기 솔레노이드에 유도되는 전류의 시간 프로파일을 갖는다. 이러한 피드백 신호는 개방 시간(OPP2) 및 폐쇄 시간(OPP4)을 결정하기 위해 알려진 방식으로 사용될 수 있다. 상기 피드백 신호는, 예를 들어, 검출된 전류 또는 전압 프로파일 및 기준 프로파일을 감산함으로써, 또는 시간적으로 구배를 유도하거나 또는 형성하는 것에 의해 결정되고 평가될 수 있다.
본 발명의 하나의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 제1 전류 프로파일은 제1 피크 전류 값을 갖고, 상기 제2 전류 프로파일은 제2 피크 전류 값을 갖고, 상기 제2 피크 전류 값은 상기 제1 피크 전류 값보다 더 작다.
본 명세서에서 "피크 전류 값"이란 특히 전압 펄스가 작동 과정의 시작 시에 종료되는 전류 세기의 값을 말한다.
따라서 상기 제2 전류 프로파일에서 피크 전류 값이 더 작은 경우, 상기 전기자에 상기 극편 방향으로 가해지는 최대 자기력은 또한 상기 제1 전류 프로파일이 사용될 때보다 더 작다.
본 발명의 하나의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 제1 전류 프로파일은 제1 유지 전류 값을 갖고, 상기 제2 전류 프로파일은 제2 유지 전류 값을 갖고, 상기 제2 유지 전류 값은 상기 제1 유지 전류 값보다 더 작다.
본 명세서에서, "유지 전류 값"은 특히 분사 동안 개방된 연료 분사기를 개방된 채 유지하도록 설정된 전류 세기의 값을 말한다.
상기 제2 전류 프로파일에서 유지 전류 값이 더 작은 경우, 분사 동안 상기 전기자에 상기 극편 방향으로 가해지는 최대 자기력은 또한 상기 제1 전류 프로파일이 사용될 때보다 더 낮다.
본 발명의 하나의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 제1 전류 프로파일은 적어도 하나의 제1 전압 펄스에 의해 인가되고, 상기 제2 전류 프로파일은 적어도 하나의 제2 전압 펄스에 의해 인가되며, 상기 제2 전압 펄스는 상기 제1 전압 펄스보다 더 낮은 전압을 갖는다.
상기 제2 전류 프로파일을 생성하기 위해 더 낮은 전압을 사용하는 것으로 인해, 전류 세기(및 이에 따라 자기력)는 상기 제1 전류 프로파일에서보다 덜 신속히 증가한다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은, 다음 단계, 즉 (a) 상기 파라미터의 상기 제1 값이 상기 제1 임계값보다 더 크지 않다고 결정하면, 상기 파라미터의 상기 제1 값이 제2 임계값보다 더 작은지를 결정하는 단계; 및 (b) 상기 파라미터의 상기 제1 값이 상기 제2 임계값보다 더 작다고 결정하면, 제2 분사 과정을 수행하기 위해 상기 연료 분사기의 상기 솔레노이드 구동부에 제2 전류 프로파일을 인가하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 전류 프로파일은 상기 제1 전류 프로파일에 비해 상기 극편 방향으로 더 큰 자기력이 상기 전기자에 가해지도록 지정된다.
다시 말해, 상기 파라미터의 상기 제1 값이 제2 (하한) 임계값보다 더 작은지 여부, 즉 전기자 속도가 너무 낮아서 자기력이 (유압력에 비해) 과도하게 낮은 것에 의해 상기 연료 분사기의 적절한 개방이 보장되지 않는지 여부가 결정된다. 이 경우, (제1 임계값의 경우와는 달리) 더 큰 자기력이 생성되도록 상기 제2 (적응된) 전류 프로파일은 지정된다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 다음 단계, 즉 (a) 상기 파라미터의 제2 값을 확인하는 단계; (b) 상기 파라미터의 상기 제2 값이 상기 제1 임계값보다 더 큰지 여부를 결정하는 단계; 및 (c) 상기 파라미터의 상기 제2 값이 상기 제1 임계값보다 더 크다고 결정하면, 제3 분사 과정을 수행하기 위해 상기 연료 분사기의 상기 솔레노이드 구동부에 제3 전류 프로파일을 인가하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3 전류 프로파일은 상기 제2 전류 프로파일에 비해 상기 극편 방향으로 더 낮은 자기력이 상기 전기자에 가해지도록 지정된다.
이 예시적인 실시예에서, (제2 전류 프로파일에 의한 작동에 대응하는) 상기 파라미터의 제2 값이 확인되고, 상기 제2 값이 상기 제1 (상한) 임계값보다 더 작은지 여부가 결정된다. 다시 말해, 의도된 목적에 따라 상기 연료 분사기가 기능하고 있다는 점에서 상기 제2 전류 프로파일이 정확한 분사를 수행하고 있는지 여부가 점검된다. 만약 그렇지 않은 경우, 이제 훨씬 더 낮은 자기력이 상기 극편 방향으로 상기 전기자에 가해진다는 점에서, 상기 제2 전류 프로파일과는 다른 제3 전류 프로파일이 상기 솔레노이드 구동부에 인가된다. 자기력이 더 낮아진 것에 의해, 제2 (및 제1) 전류 프로파일에 의해 작동될 때보다 상기 전기자와 상기 극편 사이에 더 큰 갭에서 자기력과 유압력 사이에 평형이 형성된다. 따라서, (훨씬) 더 많은 체적 흐름이 갭을 통해 흐를 수 있고, 이렇게 더 많은 연료량이 궁극적으로 실제로 분사될 수 있으며, 이렇게 실제로 분사되는 더 많은 연료량이 미리 결정된 연료량에 더 가깝다.
이 예시적인 실시예에 따른 추가적인 방법 단계는 특히 더 이상 파라미터의 값이 제1 임계값보다 더 크다고 결정되지 않을 때까지, 즉 종종 연료 분사기의 정확한 기능이 수행되는 것을 보장하기 위해 반복될 수 있다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 다음 단계, 즉 (a) 상기 파라미터의 상기 제2 값이 상기 제1 임계값보다 더 크지 않다고 결정하면, 상기 파라미터의 상기 제2 값이 제2 임계값보다 더 작은지 여부를 결정하는 단계; 및 (b) 상기 파라미터의 상기 제2 값이 상기 제2 임계값보다 더 작다고 결정하면, 제3 분사 과정을 수행하기 위해 상기 연료 분사기의 상기 솔레노이드 구동부에 제3 전류 프로파일을 인가하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3 전류 프로파일은 상기 제2 전류 프로파일에 비해 상기 극편 방향으로 더 큰 자기력이 상기 전기자에 가해지도록 지정된다.
다시 말해, 파라미터의 상기 제2 값이 제2 (하위) 임계값보다 더 작은지 여부, 즉 전기자 속도가 너무 낮아서 자기력이 (유압력에 비해) 과도하게 낮은 것에 의해 연료 분사기의 적절한 개방이 보장되는 않는지 여부가 결정된다. 이 경우, 제3 (적응된) 전류 프로파일은 (제1 임계값의 경우와는 달리) 더 큰 자기력이 생성되도록 지정된다.
본 발명의 제2 양태는, 차량용 엔진 제어 유닛으로서, 상기 제1 양태 및/또는 상기 예시적인 실시예 중 하나의 실시예에 따른 방법을 사용하도록 설계된 상기 차량용 엔진 제어 유닛을 기술한다.
이러한 엔진 제어 유닛은, 연료 압력이 감소된 것에 의해 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기이 오작동하는 것을, 특히, 파라미터의 값의 함수로서 전류 프로파일을 변경하는 것에 의해 간단한 방식으로 방지하고 경감할 수 있다.
본 발명의 제3 양태는, 컴퓨터 프로그램으로서, 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제1 양태 및/또는 상기 예시적인 실시예 중 하나의 실시예에 따른 방법을 수행하도록 설계된 상기 컴퓨터 프로그램을 기술한다.
본 명세서의 의미 내에서, 이러한 종류의 컴퓨터 프로그램이라는 언급은 적절한 방식으로 시스템 또는 방법의 동작 방식을 조정하여 본 발명에 따른 방법과 관련된 효과를 달성하기 위해 컴퓨터 시스템을 제어하기 위한 명령을 포함하는 프로그램 요소, 컴퓨터 프로그램 제품 및/또는 컴퓨터 판독 가능 매체 개념과 동등한 것이다.
컴퓨터 프로그램은 예를 들어, JAVA, C++ 등의 임의의 적절한 프로그래밍 언어로 컴퓨터 판독 가능 명령 코드로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(CD-ROM, DVD, 블루-레이(Blu-ray) 디스크, 착탈식 구동부, 휘발성 또는 비-휘발성 메모리, 통합 메모리/프로세서 등)에 저장될 수 있다. 명령 코드는 원하는 기능이 실행되는 방식으로, 특히 자동차 엔진용 제어 유닛과 같은 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍 가능한 장치를 프로그래밍할 수 있다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램, 즉 소프트웨어에 의해, 그리고 또한 하나 이상의 특정 전기 회로, 즉 하드웨어 또는 임의의 원하는 하이브리드 형태, 즉 소프트웨어 구성 요소 및 하드웨어 구성 요소에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 여러 주제와 관련하여 설명되었다는 것이 주목된다. 특히, 본 발명의 일부 실시예는 방법 청구항에 의해 설명되고, 본 발명의 다른 실시예는 장치 청구항에 의해 설명된다. 그러나, 본 명세서를 읽는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본 발명의 하나의 유형의 주제와 관련된 특징의 조합에 더하여, 본 발명의 다른 유형의 주제와 관련된 특징의 임의의 조합이 더 가능하다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
본 발명의 다른 장점 및 특징은 바람직한 실시예의 이하 예시적인 설명으로부터 도출된다.
도 1은 폐쇄된 상태에 있는 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기를 도시하는 도면;
도 2는 개방된 상태에 있는 도 1에 도시된 연료 분사기를 도시하는 도면;
도 3은 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기의 종래의 동작에서 전압 및 전류 세기의 시간 프로파일을 도시하는 도면;
도 4는 정상 동작 상태에서 종래의 동작의 경우, 및 예를 들어, 감소된 연료 압력과 과도하게 높은 자기력에 의해 자기력과 유압력 사이에 불균형이 있는 동작 상태에서, 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기의 분사율(injection rate)의 각각의 시간 프로파일을 도시하는 도면;
도 5는 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시하는 도면; 및
도 6은 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는, 전기자 속도와 파라미터 값 사이의 상관 관계를 도시하는 도면.
이하에 기술된 실시예는 본 발명의 가능한 변형 실시예 중에서 제한적으로 선택된 실시예에 불과하다는 것이 주목된다.
도 1은 폐쇄된 상태에 있는 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기(1)를 도시한다. 연료 분사기(1)는 하우징(2), 코일(3), 이동 전기자(4), 전기자에 (예를 들어, 구동기를 통해) 기계적으로 결합되거나 결합될 수 있는 노즐 니들(5), 극편(6), 및 교정 스프링(7)을 포함한다. 도 1에 도시된 상태에서 밸브 니들은 밸브 안착부(8)에 놓여서 분사 구멍(9)을 막는다. 이 상태에서 전기자(4)와 극편 사이의 갭(10)은 결과적으로 최대 폭을 갖는다.
코일(3)에 전압이 인가되면, 전기자(4)는 전자기력에 의해 극편(6) 방향으로 이동된다. 노즐 니들(5)도 기계적으로 결합된 것으로 인해 또한 이동하여, 분사 구멍(9)을 해제하여 연료를 공급한다. 아이들 행정(idle stroke)을 갖는 연료 분사기의 경우, 전기자(4)가 아이들 행정을 극복할 때에만 전기자(4)와 노즐 니들(5) 사이에 기계적 결합이 일어난다. 아이들 행정이 없는 연료 분사기의 경우, 니들 운동은 전기자 운동과 동시에 시작된다. 이 상태는 도 2에 도시되어 있다. 도 2로부터 도출될 수 있는 바와 같이, 전기자(4)와 극편(6) 사이의 갭(10)은 이제 도 1에서보다 상당히 더 작아지고, 이에 따라 노즐 니들(5)은 밸브 안착부(8)로부터 소정 거리에 위치된다. 이제 연료 분사기(1) 내에 연료 흐름(11)의 경로가 존재한다. 체적 흐름(11)은 전기자와 극편(6) 사이의 간극(10)을 통해 흐르고, 전기자(4)를 측 방향으로 우회하여 분사 구멍(9)에 도달한다.
이것은 전기자(4) 양측에 압력 강하를 초래하여, 자기력에 대항하는 힘(유압력)을 생성한다. 간극(10)이 작을수록, 압력 강하가 커져서 폐쇄 방향으로 힘이 커진다. 따라서, 전기자(4)는 압력 강하에 기인한 힘이 자기력과 평형을 이룰 때까지 극편(6) 방향으로 이동한다. 만약 평형을 이룬다면, 일명 상한 정지 영역에 도달한다. 그러나, 전기자(4)와 극편(6) 사이에는 아무런 접촉이 없지만, 유압 정지 기능이 체적 흐름(11)에 의해 생성된다.
도 3의 다이어그램(30)은 연료 분사기(1)의 종래 동작의 경우의 전압(U)(31, 32) 및 전류 세기(I)(35)의 시간 프로파일을 도시한다. 구동은, 전기자(4) 및 노즐 니들을 도 1의 상태로부터 도 2의 상태로 이동시키기 위해 전압(U1)(부스트 전압)을 갖는 전압 펄스(31)를 솔레노이드 구동부(3)에 인가하는 부스트 단계에서 시작한다. 전압 펄스(31)는 전류 세기(35)가 미리 결정된 최대 값(피크 전류)(IP)에 도달할 때 종료된다. 이후, 일련의 상대적으로 작은 전압 펄스(32)를 인솔레노이드 구동부(3)에 인가하는 것에 의해 분사 동작의 지속 기간 동안 다소 낮은 코일 전류(IH)(유지 전류라고도 함)를 유지하여, 연료 분사기(1)가 개방된 채 유지되게 하는데, 즉 도 2에 도시된 상태에 유지되게 한다. 여기서, 유지 전류(IH)는 전류 펄스(32)에 따라 스위치 온 및 스위치 오프되는 것에 의해 생성되는 평균 전류 값을 말한다. 이 평균 전류(IH)는 대응하는 평균 자기력을 초래한다. 관성으로 인해, 기구는 스위치 온 및 스위치 오프되는 것에 반응하지 않고, 이에 따라 전압 펄스(32)가 전기자의 이동을 야기하지는 않는다.
압력 강하로 인해 자기력과 유압력 사이의 비율이 바람직하지 않은 경우, 전류가 너무 높게 (및 이에 따라 자기력이 과도하게 높게) 선택되는 것으로 인해, 전기자(4)와 극편(6) 사이의 간극(10)이 폐쇄되거나 또는 압력 강하가 너무 커서 분사 공정에서 체적 흐름이 더 이상 이용 가능하지 않는 경우가 있을 수 있다. 이러한 상황은 예를 들어 고압 펌프가 고장난(소위 저압 림프 홈(limp home) 모드인) 경우 차량에서 일어날 수 있다. 그리하여 예비 공급 압력(최대 약 10바(bar))만이 여전히 이용 가능할 수 있다. 분사기(1)는 일반적으로 실질적으로 더 높은 압력에서 동작하도록 설계되고, 그리하여 자기 회로(magnetic circuit)의 설계는 5바 내지 10바에서 동작하도록 매우 강력하다.
도 4의 다이어그램(40)은 정상 동작 상태(정상 연료 압력)에서 및 연료 압력이 감소된 동작 상태에서 연료 분사기(1)의 종래의 동작에서 (즉, 도 3에 도시된 작동으로) 분사율(ROI)의 각각의 시간 프로파일(41 및 42)을 도시한다. 시간 프로파일(41)은 분사율(ROI)이 대략 부스트 단계의 종료 시에서부터 시작하여 최대 분사율(Q)에 도달할 때까지 증가하고 이후 작동 종료 시에만 다시 하강하는 정상 상태에 대응한다. 이에 비해, 시간 프로파일(42)은 감소된 연료 압력을 갖는 상태에 대응한다. 여기서, 분사율은 또한 순간적으로 상승하지만, 최대 분사율(Q)에 도달하기 전에 다시 하강하고, 작동 종료 직전까지 영(0)으로 유지하는데, 그 이유는, 유압력에 비해 높은 자기력 때문에 갭(10)이 폐쇄되거나 또는 갭이 너무 작아서 갭 내 압력 강하가 과도하기 때문이다. 그래서 유지 전류(IH)를 스위치 오프(도 3 참조)한 후 자기력이 다시 하강하는 경우에만 갭(10)이 각각 잠깐 개방되거나 충분히 커져서 체적 흐름이 다시 통과할 수 있게 된다. 폐쇄 과정의 종료 시에, 분사 구멍(9)은 노즐 니들(5)에 의해 폐쇄되므로, 갭(10)의 폭은 최대가 된다. 따라서, 이 경우, 전체적으로 상당히 더 적은 연료가 분사되고, 필요한 연료량이 전달될 수 없으므로 추가적인 주행이 거의 불가능하다.
도 5는 자기력과 유압력 사이에 불일치가 존재할 수 있을 때 전류 프로파일을 적응시킴으로써 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 방법의 흐름도(500)를 도시한다.
본 방법은 510에서 시작되며, 여기서 제1 분사 공정을 수행하여 미리 결정된 분사량을 분사하기 위해 제1 전류 프로파일이 연료 분사기(1)의 솔레노이드 구동부에 인가된다. 제1 전류 프로파일은, 정상 (또는 예상된) 상황 하에서, 특히 정상 (또는 이미 알려진, 감소된) 연료 압력의 경우에 예상되는 미리 결정된 분사량을 분사하도록 선택된다.
파라미터(PW)의 제1 값은 이제 단계(520)에서 확인된다. 이 값은 유압적으로 정지될 때 전기자의 속도(및 따라서 또한 갭이 작을수록 속도가 높아지기 때문에 전기자(4)와 극편(6) 사이의 갭의 폭)를 나타내고, 특히 연료 분사기의 개방 시점(OPP2)을 결정하기 위한 피드백 신호에 기초할 수 있다.
단계(530)에서, 파라미터(PW)의 제1 값이 제1 (상한) 임계값(S1)보다 더 큰지 여부, 즉 자기력이 과도하다는 점에서 전기자(4)에 극편(6) 방향으로 가해지는 자기력과, 연료에 의해 전기자(4)에 가해지는 대항하는 유압력 사이에 불일치가 존재하는지 여부가 결정된다.
단계(530)에서 PW > S1(예)인 것으로 결정되면, 제2 분사 과정을 수행하기 위해 단계(535)에서 연료 분사기(1)의 솔레노이드 구동부에 적응된 (제2) 전류 프로파일이 인가되는 일이 일어난다. 제2 전류 프로파일은 제1 전류 프로파일에 비해 극편(6) 방향으로 전기자(4)에 가해지는 자기력이 제1 전류 프로파일이 사용될 때보다 더 낮아지도록 지정된다. 이것은 특히 더 작은 피크 전류 값 및/또는 더 작은 유지 전류 값 및/또는 더 낮은 전압을 미리 한정함으로써 달성될 수 있다.
단계(530)에서 파라미터(PW)의 제1 값이 임계값(S1)보다 더 크지 않는 것으로 결정되면(아니오), 단계(540)에서 파라미터(PW)의 제1 값이 제2 (하한) 임계값(S2)보다 더 작은지 여부가 결정된다. 만약 더 작다면, 자기력이 과도하게 낮다는 점에서 전기자(4)에 극편(6) 방향으로 가해지는 자기력과, 연료에 의해 전기자(4)에 가해지는 대항하는 유압력 사이에 불일치가 존재한다.
단계(540)에서 PW < S2(예)인 것으로 결정되면, 제2 분사 과정을 수행하기 위해 단계(535)에서 연료 분사기(1)의 솔레노이드 구동부에 적응된 (제2) 전류 프로파일이 인가되는 일이 일어난다. 제2 전류 프로파일은 제1 전류 프로파일에 비해 전기자(4)에 극편(6) 방향으로 가해지는 자기력이 제1 전류 프로파일이 사용될 때보다 더 크게 되도록 지정된다. 이것은 특히 더 큰 피크 전류 값 및/또는 더 큰 유지 전류 값 및/또는 더 높은 전압을 미리 한정함으로써 달성될 수 있다.
단계(535)에서 제2 전류 프로파일이 인가된 후, 단계(520)에서 파라미터(PW)의 대응하는 (제2) 값이 확인되고, 전술한 단계(530, 535, 540)가 상기 제2 값을 사용하여 수행된다. 이 루프는 마지막으로 결정된 파라미터(PW)의 값이 2개의 임계값(S1 및 S2) 사이에 위치될 때까지, 즉 S1 > PW > S2가 될 때까지 반복된다.
단계(540)에서 파라미터(PW)의 제1 값이 임계값(S1)보다 더 작지 않다고(아니오) 결정되면, 본 방법은 단계(550)에서 종료된다. 불일치가 제거되면, 분사된 연료량은, 필요할 경우, 그 자체로 알려진 폐루프 제어 방법을 사용하여, 예를 들어, 검출된 개방 시간 및/또는 폐쇄 시간의 함수로서 작동 시간을 적응시키는 것에 의해 더욱 정확하게 조절될 수 있다.
도 6은 정지될 때 전기자 속도(v)와 파라미터 값(PW) 사이의 상관 관계를 나타내는 다이어그램(60)을 도시한다. 보다 구체적으로, 다이어그램은 상기 상관 관계를 곡선(61)으로 도시한다. 곡선(61)으로부터 도출될 수 있는 바와 같이, 파라미터(PW)의 값은 정지 속도(v)가 증가함에 따라 증가하지만, 곡선(61)은 상대적으로 높은 정지 속도에서 거의 평탄해진다. 이 다이어그램은 또한 도 5의 맥락에서 설명된 임계값(S1 및 S2)을 도시하며, 여기서 상한 임계값(S1)은 (충분한 갭 폭에 의해) 연료 분사기(1)가 예상된 대로 기능하는 최대 정지 속도(v1)에 대응하고, 하한 임계값(S2)은 (충분한 갭 폭에 의해) 연료 분사기(1)가 예상된 대로 기능하는 최소 정지 속도(v2)에 대응한다.
설명된 방법은 유리하게는 엔진 제어 유닛에 직접 구현될 수 있고, 예를 들어, 소프트웨어 모듈로서 구현될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 엔진 제어 유닛은 ("저압 림프 홈 모드"가 확인된 경우) 엔진에 안정된 동작을 가능하게 한다. 또한, 매우 낮은 연료 압력에서 잘못 점화되는 일을 회피할 수 있다.
1: 연료 분사기 2: 하우징
3: 코일 4: 전기자
5: 노즐 니들 6: 극편
7: 교정 스프링 8: 밸브 안착부
9: 분사 구멍 10: 갭
11: 연료 흐름 30: 다이어그램
31: 전압 펄스 32: 전압 펄스
35: 전류 강도 IP: 피크 전류
U1: 부스터 전압 IH: 유지 전류
t: 시간 40: 다이어그램
41: 분사율 프로파일 42: 분사율 프로파일
Q: 분사율 500: 흐름도
510: 방법 단계 520: 방법 단계
530: 방법 단계 535: 방법 단계
540: 방법 단계 550: 방법 단계
60: 다이어그램 61: 곡선
PW: 파라미터 값 v: 정지 속도
S1: 상한 임계값 S2: 하한 임계값
v1: 최대 정지 속도 v2: 최소 정지 속도

Claims (10)

  1. 유압 정지 기능을 갖는 연료 분사기(1)를 동작시키는 방법으로서, 상기 연료 분사기(1)는 솔레노이드 구동부(solenoid drive) 및 극편(pole piece)(6)을 갖고, 상기 솔레노이드 구동부는 이동 전기자(4) 및 상기 이동 전기자(4)에 의해 이동될 수 있는 노즐 니들(nozzle needle)(5)을 갖고, 상기 방법은,
    제1 분사 과정을 수행하여 미리 결정된 분사량을 분사하기 위해 상기 연료 분사기(1)의 상기 솔레노이드 구동부에 제1 전류 프로파일을 인가하는 단계(510);
    유압적으로 정지될 때 상기 전기자(4)의 속도(v)를 나타내는 파라미터의 제1 값을 확인하는 단계(520);
    상기 파라미터의 상기 제1 값이 제1 임계값(S1)보다 더 큰지 여부를 결정하는 단계(530); 및
    상기 파라미터의 상기 제1 값이 상기 제1 임계값(S1)보다 더 크다고 결정하면, 제2 분사 과정을 수행하기 위해 상기 연료 분사기(1)의 상기 솔레노이드 구동부에 제2 전류 프로파일을 인가하는 단계(535)를 포함하되;
    상기 제2 전류 프로파일은 상기 제1 전류 프로파일에 비해 상기 극편(6) 방향으로 더 낮은 자기력이 상기 전기자(4)에 가해지도록 지정되는, 연료 분사기를 동작시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 연료 분사기의 개방 시점을 결정하는데 사용되는 피드백 신호에 기초하여 결정되는, 연료 분사기를 동작시키는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 전류 프로파일은 제1 피크 전류 값을 갖고, 상기 제2 전류 프로파일은 제2 피크 전류 값을 갖고, 상기 제2 피크 전류 값은 상기 제1 피크 전류 값보다 더 작은, 연료 분사기를 동작시키는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 전류 프로파일은 제1 유지 전류 값을 갖고, 상기 제2 전류 프로파일은 제2 유지 전류 값을 갖고, 상기 제2 유지 전류 값은 상기 제1 유지 전류 값보다 더 작은, 연료 분사기를 동작시키는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 전류 프로파일은 적어도 하나의 제1 전압 펄스에 의해 인가되고, 상기 제2 전류 프로파일은 적어도 하나의 제2 전압 펄스에 의해 인가되고, 상기 제2 전압 펄스는 상기 제1 전압 펄스보다 더 낮은 전압을 갖는, 연료 분사기를 동작시키는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 파라미터의 상기 제1 값이 상기 제1 임계값(S1)보다 더 크지 않다고 결정되면, 상기 파라미터의 상기 제1 값이 제2 임계값(S2)보다 더 작은지 여부를 결정하는 단계(540); 및
    상기 파라미터의 상기 제1 값이 상기 제2 임계값(S2)보다 더 작은 것으로 결정되면, 제2 분사 과정을 수행하기 위해 상기 연료 분사기(1)의 상기 솔레노이드 구동부에 제2 전류 프로파일을 인가하는 단계(535)를 더 포함하되;
    상기 제2 전류 프로파일은 상기 제1 전류 프로파일에 비해 상기 극편(6) 방향으로 더 큰 자기력이 상기 전기자(4)에 가해지도록 지정되는, 연료 분사기를 동작시키는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 파라미터의 제2 값을 확인하는 단계(520);
    상기 파라미터의 상기 제2 값이 상기 제1 임계값(S1)보다 더 큰지 여부를 결정하는 단계(530); 및
    상기 파라미터의 상기 제2 값이 상기 제1 임계값(S1)보다 더 크다고 결정하면, 제3 분사 과정을 수행하기 위해 상기 연료 분사기의 상기 솔레노이드 구동부에 제3 전류 프로파일을 인가하는 단계(535)를 더 포함하되;
    상기 제3 전류 프로파일은 상기 제2 전류 프로파일에 비해 상기 극편(6) 방향으로 더 낮은 자기력이 상기 전기자(4)에 가해지도록 지정되는, 연료 분사기를 동작시키는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 파라미터의 상기 제2 값이 상기 제1 임계값(S1)보다 더 크지 않다고 결정하면, 상기 파라미터의 상기 제2 값이 제2 임계값(S2)보다 더 작은지 여부를 결정하는 단계(540); 및
    상기 파라미터의 상기 제2 값이 상기 제2 임계값(S2)보다 더 작은 것으로 결정되면, 제3 분사 과정을 수행하기 위해 상기 연료 분사기(1)의 상기 솔레노이드 구동부에 제3 전류 프로파일을 인가하는 단계(535)를 더 포함하되;
    상기 제3 전류 프로파일은 상기 제2 전류 프로파일에 비해 상기 극편(6) 방향으로 더 큰 자기력이 상기 전기자(4)에 가해지도록 지정되는, 연료 분사기를 동작시키는 방법.
  9. 차량용 엔진 제어 유닛으로서, 상기 엔진 제어 유닛은 제1항 또는 제2항의 방법을 사용하는, 차량용 엔진 제어 유닛.
  10. 컴퓨터 프로그램으로서, 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 또는 제2항의 방법을 수행하는, 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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