KR102262581B1

KR102262581B1 - Fie 시스템에서의 고장 대응 방법

Info

Publication number: KR102262581B1
Application number: KR1020170057415A
Authority: KR
Inventors: 강용구; 김태영
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2021-06-09
Also published as: KR20180123337A

Abstract

본 발명은 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법에 관한 것으로, FIE(Fuel Injection Equipment) 시스템에서 SCV(Suction Control Valve), PRV(Pressure Relief Valve), 레일압력센서 중 적어도 하나 이상에 고장 발생시 각 경우에 상응하는 대응 방안을 제시함으로써, 커먼레일 내의 이상 압력으로 인해 커먼레일에 손상(Crack, Leak)이 발생하는 것을 방지할 수 있는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법에 있어서, 제어기가 FIE(Fuel Injection Equipment) 시스템에서 커먼레일의 압력을 조절하는데 이용되는 SCV(Suction Control Valve), PRV(Pressure Relief Valve), 레일압력센서의 고장을 진단하는 단계; 및 상기 제어기가 각 고장 케이스별로 각각 대응하여 상기 커먼레일의 내부 압력을 조절하는 단계를 포함한다.

Description

FIE 시스템에서의 고장 대응 방법{METHOD FOR DEALING WITH A FAILURE IN FUEL INJECTION EQUIPMENT SYSTEM}

본 발명은 FIE(Fuel Injection Equipment) 시스템에서의 고장 대응 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FIE 시스템에서 커먼레일의 압력을 조절하는데 이용되는 각종 밸브 및 센서에 고장 발생시 커먼레일의 파손을 방지하는 기술에 관한 것이다.

유로 6 상용 디젤엔진에 적용된 FIE 시스템은 연료를 고압으로 압축하는 연료펌프와 압축된 연료를 축적 엔진 실린더별로 분배하는 커먼레일, 그리고 ECU(Engine Control Unit)의 제어에 따라 연소실 내로 연료를 분사하는 인젝터가 주요한 연료 분사 하드웨어라 할 수 있다.

연료의 압축량을 조절하여 레일압력을 직접 제어하는 연료분사펌프의 SCV(Suction Control Valve)는 "normal Open type"이며, 레일의 순간적인 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지하는 PRV(Pressure Relief Valve)는 "Normal Close type"이다. 즉, SCV는 항상 오픈 상태를 유지하다가 특별한 상황에서 ECU로부터의 제어에 따라 오픈 정도를 조절하며, PRV는 항상 클로즈 상태를 유지하다가 특별한 상황에서 ECU로부터의 제어에 따라 클로즈 정도를 조절한다.

이때, PRV는 ECU의 신호에 의해 솔레노이드밸브 작동을 할 수 있도록 되어 있으며, 목표 압력이 일정 편차 대비 상승하는 경우, 밸브를 듀티 제어하여 수 ms씩 개도함으로써 목표압력까지 레일 압력을 순간적으로 낮추어 분사압의 변동에 따른 출력 변동, 소음 및 시스템 압력 과다상승을 방지한다.

또한, 레일압력센서는 주기적으로 커먼레일의 압력을 측정하여 ECU로 전달함으로써, ECU가 커먼레일의 압력을 조절할 수 있도록 한다.

한편, SCV는 대부분 오픈 상태를 유지하고 있기 때문에 주로 오픈 상태에서 고장이 발생하며, PRV는 대부분 클로즈 상태를 유지하기 때문에 주로 클로즈 상태에서 고장이 발생하고, 레일압력센서는 고장 발생시 전압을 측정하지 못하거나 측정된 전압을 ECU로 전달하지 못한다.

종래의 FIE 시스템은 SCV, PRV, 레일압력센서 중 어느 하나에 고장이 발생한 경우에 대해서만 대응책을 마련하고 있을 뿐, SCV, PRV, 레일압력센서 중 적어도 두 개 이상에 고장이 발생한 경우에 대해서는 대응책을 마련하지 못함으로써, 커먼레일 내의 이상 고압을 제거하지 못해 결국 커먼레일의 손상(Crack, Leak)을 방지하지 못하는 문제점이 있다.

대한민국등록특허 제10-1519258호

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 FIE(Fuel Injection Equipment) 시스템에서 SCV(Suction Control Valve), PRV(Pressure Relief Valve), 레일압력센서 중 적어도 하나 이상에 고장 발생시 각 경우에 상응하는 대응 방안을 제시함으로써, 커먼레일 내의 이상 압력으로 인해 커먼레일에 손상(Crack, Leak)이 발생하는 것을 방지할 수 있는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, FIE 시스템에서의 고장 대응 방법에 있어서, 제어기가 FIE(Fuel Injection Equipment) 시스템에서 커먼레일의 압력을 조절하는데 이용되는 SCV(Suction Control Valve), PRV(Pressure Relief Valve), 레일압력센서의 고장을 진단하는 단계; 및 상기 제어기가 각 고장 케이스별로 각각 대응하여 상기 커먼레일의 내부 압력을 조절하는 단계를 포함한다.

상기 SCV에 고장 발생시, 상기 PRV를 제어하여 커먼레일의 내부 압력이 임계압력을 초과하지 않도록 조절한다.

상기 PRV에 고장 발생시, 상기 SCV를 제어하여 커먼레일의 내부 압력이 임계압력을 초과하지 않도록 조절한다.

상기 레일압력센서에 고장 발생시, 상기 SCV를 이용하여 커먼레일의 내부 압력이 기준범위 내에 위치하도록 제어한다.

상기 SCV와 PRV에 고장 발생시 엔진을 정지시킨다.

상기 SCV와 PRV에 고장 발생시 엔진의 재시동을 금지한다.

상기 SCV와 PRV에 고장 발생시 BCM(Body Control Module)으로 경고신호를 전송하여 경고음을 출력하도록 한다.

상기 SCV와 레일압력센서에 고장 발생시 엔진을 정지시킨다.

상기 SCV와 레일압력센서에 고장 발생시 엔진의 재시동을 금지한다.

상기 SCV와 레일압력센서에 고장 발생시 BCM(Body Control Module)으로 경고신호를 전송하여 경고음을 출력하도록 한다.

상기 PRV와 레일압력센서에 고장 발생시, 상기 SCV를 이용하여 커먼레일의 내부 압력이 기준범위 내에 위치하도록 제어한다.

상기 PRV와 레일압력센서에 고장 발생시, 연료분사펌프의 가동을 중단한다.

상기와 같은 본 발명은, FIE(Fuel Injection Equipment) 시스템에서 SCV(Suction Control Valve), PRV(Pressure Relief Valve), 레일압력센서 중 적어도 하나 이상에 고장 발생시 각 경우에 상응하는 대응 방안을 제시함으로써, 커먼레일 내의 이상 압력으로 인해 커먼레일에 손상(Crack, Leak)이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명이 적용되는 FIE 시스템의 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명이 적용되는 FIE 시스템의 일실시예 구조도,
도 3 은 본 발명에 따른 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 은 본 발명이 적용되는 FIE 시스템의 일실시예 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 FIE 시스템은 SCV(Suction Control Valve, 10), PRV(Pressure Relief Valve, 20), 레일압력센서(30), 제어기(Engine Control Unit, 40), 및 BCM(Body Control Module, 50)를 포함한다.

상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 SCV(10)는 연료의 압축량을 조절하여 커먼레일의 내부 압력을 조절한다. 즉, SCV(10)는 ECU(40)의 제어하에 연료 압축량을 높여 커먼레일의 내부 압력을 증가시키거나 연료 압축량을 낮춰 커먼레일의 내부 압력을 감소시킨다.

PRV(20)는 일례로 솔레노이드밸브로 구현될 수 있으며, ECU(40)의 제어하에 커먼레일 내의 목표압력이 일정 편차 대비 상승하는 경우, 솔레노이드밸브의 듀티를 제어하여 개도량을 조절함으로써 목표압력까지 커먼레일의 내부 압력을 순간적으로 낮추어 연료분사펌프의 분사 압력의 변동에 따른 출력 변동, 소음 및 시스템 압력 과다상승을 방지한다.

레일압력센서(30)는 주기적으로 커먼레일의 내부 압력을 측정하여 ECU(40)로 전달함으로써, ECU(40)가 커먼레일의 내부 압력을 조절할 수 있도록 한다.

ECU(40)는 상기 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행한다.

특히, ECU(40)는 SCV(10), PRV(20), 레일압력센서(30) 중 적어도 하나 이상에 고장 발생시 각 경우에 상응하는 대응 방안을 제시함으로써, 커먼레일 내의 이상 압력으로 인해 커먼레일에 손상(Crack, Leak)이 발생하는 것을 방지한다.

이하, 상기 각 경우에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다. 참고로, ECU(40)는 레일압력센서(30)로부터 주기적으로 압력 값을 전송받지 못하면 레일압력센서(30)에 고장이 발생한 것으로 판단하고, SCV(10)에 전압(진단신호)을 인가한 후 피드백된 전압이 임계범위를 벗어나거나 아예 전압이 피드백되지 않으면(응답신호가 없으면) SCV(10)에 고장이 발생한 것으로 판단하고, PRV(20)에 전압(진단신호)을 인가한 후 피드백된 전압이 임계범위를 벗어나거나 아예 전압이 피드백되지 않으면(응답신호가 없으면) PRV(20)에 고장이 발생한 것으로 판단한다.

1) SCV(10)에 고장 발생

제1 대응방식으로서, ECU(40)는 PRV(20)를 제어하여 커먼레일의 내부 압력이 임계압력을 초과하지 않도록 조절한다. 즉, ECU(40)는 커먼레일의 내부 압력이 목표압력보다 높으면 PRV(20)를 오픈 하여 압력을 낮춘다. 아울러, ECU(40)는 차량 네트워크를 통해 BCM(50)으로 경고신호를 전송하여 경고음을 출력하도록 함으로써, 운전자가 SCV(10)에 고장이 발생한 것을 인지할 수 있도록 한다. 또한, ECU(40)는 미소분사학습을 의미하는 SQL(Small Quantity Learning) 기능을 정지시키고, PTO(Power Take Off) 및 배기가스 재순환 장치(EGR)의 제어를 중지할 수도 있다.

여기서, 차량 네트워크는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(Media Oriented System Transport) 등을 포함한다.

2) PRV(20)에 고장 발생

제2 대응방식으로서, ECU(40)는 SCV(10)를 제어하여 커먼레일의 내부 압력이 임계압력을 초과하지 않도록 조절한다. 즉, ECU(40)는 커먼레일의 내부 압력이 목표압력보다 SCV(10)를 클로즈 하여 압력을 낮춘다. 이때, ECU(40)는 SCV(10)와 레일압력센서(30)를 이용하여 커먼레일의 내부 압력이 목표압력보다 높은지 또는 낮은지를 진단할 수 있다.

3) 레일압력센서(30)에 고장 발생

제3 대응방식으로서, ECU(40)는 SCV(10)를 이용하여 커먼레일의 내부 압력이 기준범위 내에 위치하도록 제어한다. 이때, 기준범위는 일례로 60MPa 이상 100MPa 이하를 의미한다. 아울러, ECU(40)는 미소분사학습을 의미하는 SQL(Small Quantity Learning) 기능을 정지시키고, 엔진의 출력을 최대 50%로 제한할 수도 있다.

4) SCV(10)와 PRV(20)에 고장 발생

SCV(10)와 PRV(20)에 고장이 발생하면 커먼레일의 내부 압력을 조절할 수 있는 밸브가 없으므로, 제4 대응방식으로서, ECU(40)는 엔진을 정지시키고, 차량 네트워크를 통해 BCM(50)으로 경고신호를 전송하여 경고음을 출력하도록 함으로써, 운전자가 SCV(10)에 고장이 발생한 것을 인지할 수 있도록 한다. 아울러, ECU(40)는 엔진의 재시동을 금지하며, 연료분사펌프의 가동을 중단하여 커먼레일의 내부 압력이 임계압력을 초과하지 않도록 제어한다.

5) SCV(10)와 레일압력센서(30)에 고장 발생

SCV(10)에 고장이 발생하면 연료의 압축량을 조절할 수 없고, 아울러 레일압력센서(30)에 고장이 발생하면 커먼레일의 내부 압력을 알 수 없으므로, 제4 대응방식으로서, ECU(40)는 엔진을 정지시키고, 차량 네트워크를 통해 BCM(50)으로 경고신호를 전송하여 경고음을 출력하도록 함으로써, 운전자가 SCV(10)에 고장이 발생한 것을 인지할 수 있도록 한다. 아울러, ECU(40)는 엔진의 재시동을 금지하며, 연료분사펌프의 가동을 중단하여 커먼레일의 내부 압력이 임계압력을 초과하지 않도록 제어한다.

6) PRV(20)와 레일압력센서(30)에 고장 발생

PRV(20)를 통해 커먼레일의 내부 압력을 낮출 수는 있으나 레입압력센서(30)에 고장이 발생하여 낮추는 정도를 가늠할 수 없으므로, 제3 대응방식으로서, ECU(40)는 SCV(10)를 이용하여 커먼레일의 내부 압력이 기준범위 내에 위치하도록 제어한다. 이때, 기준범위는 일례로 60MPa 이상 100MPa 이하를 의미한다. 아울러, ECU(40)는 미소분사학습을 의미하는 SQL(Small Quantity Learning) 기능을 정지시키고, 엔진의 출력을 최대 50%로 제한할 수도 있다.

7) SCV(10)와 PRV(20) 및 레일압력센서(30)에 고장 발생

제4 대응방식으로서, ECU(40)는 엔진을 정지시키고, 차량 네트워크를 통해 BCM(50)으로 경고신호를 전송하여 경고음을 출력하도록 함으로써, 운전자가 SCV(10)에 고장이 발생한 것을 인지할 수 있도록 한다. 아울러, ECU(40)는 엔진의 재시동을 금지하며, 연료분사펌프의 가동을 중단하여 커먼레일의 내부 압력이 임계압력을 초과하지 않도록 제어한다.

도 2 는 본 발명이 적용되는 FIE 시스템의 일실시예 구조도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, SCV(10)는 연료분사펌프(200)에 구비되며, PRV(20)는 커먼레일(100)의 일측에 위치한다.

아울러, ECU(40)와 연료필터(300) 및 인젝터(400)가 위치한다. 이때, 레일압력센서(30)는 커먼레일(100)의 내부에 위치하므로 도 2에서는 표시되어 있지 않다.

도 3 은 본 발명에 따른 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

먼저, FIE 시스템에서 SCV(10), PRV(20), 및 레일압력센서(30)의 고장을 진단한다(301).

상기 진단결과(301), SCV(10)와 PRV(20)에 고장이 발생했으면 제4 대응방식에 기초하여 대응한다(302, 303, 304).

상기 진단결과(301), SCV(10)에 고장이 발생했고(302), PRV(20)에 고장이 발생하지 않았으며(303), 레일압력센서(30)에 고장이 발생했으면(305) 제4 대응방식에 기초하여 대응한다(304).

상기 진단결과(301), SCV(10)에 고장이 발생했고(302), PRV(20)에 고장이 발생하지 않았으며(303), 레일압력센서(30)에 고장이 발생하지 않았으면(305) 제1 대응방식에 기초하여 대응한다(306).

상기 진단결과(301), SCV(10)에 고장이 발생하지 않았고(302), PRV(20)에 고장이 발생했으며(307), 레일압력센서(30)에 고장이 발생했으면(308) 제4 대응방식에 기초하여 대응한다(304).

상기 진단결과(301), SCV(10)에 고장이 발생하지 않았고(302), PRV(20)에 고장이 발생했으며(307), 레일압력센서(30)에 고장이 발생하지 않았으면(308) 제2 대응방식에 기초하여 대응한다(309).

상기 진단결과(301), SCV(10)에 고장이 발생하지 않았고(302), PRV(20)에 고장이 발생하지 않았으며(307), 레일압력센서(30)에 고장이 발생했으면(308) 제3 대응방식에 기초하여 대응한다(311).

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : SCV
20 : PRV
30 : 레일압력센서
40 : ECU
50 : BCM

Claims

제어기가 FIE(Fuel Injection Equipment) 시스템에서 커먼레일의 압력을 조절하는데 이용되는 SCV(Suction Control Valve), PRV(Pressure Relief Valve), 레일압력센서의 고장을 진단하는 단계; 및
상기 제어기가 각 고장 케이스별로 각각 대응하여 상기 커먼레일의 내부 압력을 조절하는 단계를 포함하되,
상기 커먼레일의 내부 압력을 조절하는 단계는,
상기 레일압력센서에 고장 발생시, 미소분사학습을 의미하는 SQL(Small Quantity Learning) 기능을 정지시키고, 엔진의 출력을 제한하는 것을 특징으로 하는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 SCV에 고장 발생시, 상기 PRV를 제어하여 커먼레일의 내부 압력이 임계압력을 초과하지 않도록 조절하는 것을 특징으로 하는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 PRV에 고장 발생시, 상기 SCV를 제어하여 커먼레일의 내부 압력이 임계압력을 초과하지 않도록 조절하는 것을 특징으로 하는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 레일압력센서에 고장 발생시, 상기 SCV를 이용하여 커먼레일의 내부 압력이 기준범위 내에 위치하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 SCV와 PRV에 고장 발생시, 엔진을 정지시키는 것을 특징으로 하는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 SCV와 PRV에 고장 발생시, 엔진의 재시동을 금지하는 것을 특징으로 하는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법.
제 5 항에 있어서,
BCM(Body Control Module)으로 경고신호를 전송하여 경고음을 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 SCV와 레일압력센서에 고장 발생시, 엔진을 정지시키는 것을 특징으로 하는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 SCV와 레일압력센서에 고장 발생시, 엔진의 재시동을 금지하는 것을 특징으로 하는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법.
제 8 항에 있어서,
BCM(Body Control Module)으로 경고신호를 전송하여 경고음을 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 PRV와 레일압력센서에 고장 발생시, 상기 SCV를 이용하여 커먼레일의 내부 압력이 기준범위 내에 위치하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 PRV와 레일압력센서에 고장 발생시, 연료분사펌프의 가동을 중단하는 것을 특징으로 하는 FIE 시스템에서의 고장 대응 방법.