KR20010065842A - 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

EUI가 장착된 디젤엔진의 연료온도와 설정온도와의 차이를 보상함으로써 연료 분사시점이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 하는 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치 및 방법을 제공하기 위하여,

차량의 주행상태에 따라 가변되어 출력되는 신호를 감지하여 전기신호로 출력하는 차량 주행상태 감지수단과; 상기 차량 주행상태 감지수단에서 출력되는 전기신호를 인가받아 차량의 주행상태에 따른 연료분사시기를 연산하여 전기신호로 출력하는 제어수단과; 상기 제어수단에서 출력되는 연료분사시기 제어신호를 인가받아 연료분사시기를 보정하여 연료를 분사하는 전자 유닛 인젝터를 포함하여 이루어지는 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치에 있어서,

상기 차량 주행상태 감지수단은 상기 전자 유닛 인젝터로 공급되는 연료의 온도를 감지하여 그에 따른 전기신호를 출력하는 연료온도감지센서를 포함하여 이루어지는 연료 분사시기 제어장치와,

주행차량의 차속과 스로틀 밸브의 개도량에 의해 요구 연료량과 요구 분사시기 감지신호를 검출하고, 연료의 온도를 감지하여 연료온도 감지신호를 검출하는 단계와: 상기에서 검출된 감지신호에 의한 연료온도가 차량 주행시 요구 연료량과 요구분사시기에 준한 최대, 최저 표준온도의 사이의 범위에 포함되는가를 판단하는 단계와; 상기에서 검출된 연료온도가 최대, 최저 표준온도의 사이의 범위에 포함되면, 각 모드별 연료 분사시기 맵핑 데이터(MAPPING DATA)에 의한 연료분사시기 제어신호를 출력하는 단계와; 상기에서 검출된 연료온도가 최대, 최저 표준온도의 사이의 범위에 포함되지 않으면, 연료의 온도변화에 따른 각 모드별 연료 분사시기를 보상하여 연료분사시기를 조정한 맵핑 데이터(MAPPING DATA)에 의한 보상 연료 분사시기 제어신호를 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 연료 분사시기 제어방법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치 및 방법 {APPARATUS FOR CONTROLLING THE TIME OF FUEL INJECTION FOR DIESEL ENGINE AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 유닛 인젝터(ELECTRONIC UNIT INJECTOR, 이하 EUI라 칭함)가 장착된 디젤엔진의 엔진회전수와 연료온도에 따라 연료 분사시기가 동일하게 유지되도록 하는 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 EUI가 장착된 엔진의 연료분사는 연료탱크의 연료를 피드펌프로 펌핑하여 연료라인을 통해 EUI로 공급함으로써 이루어진다.

구체적으로, 상기 EUI로 공급된 연료는 플런저가 하강할 때 유입되고, 내부 솔레노이드 밸브가 ECU에 의해 전자적으로 개폐 제어됨에 따라 연소실 내부로 분사되며, 잉여의 연료는 실린더 헤드의 연료라인 일측에 설치된 오버 플로워 밸브를 통하여 연료탱크로 리턴되도록 되어 있다.

이러한 EUI가 장착된 엔진의 연료분사는, 도 3a, 도 3b, 도 3c에서 도시한 바와 같이, EUI가 미리 엔진의 특성에 맞게 설정되어 설정압에 도달하게 되면 연료를 분사하도록 ECU에 로직(LOGIC)되어있다.

이러한 연료분사 시스템에서 연료압이 설정압에 도달하여 분사되는 현상을 유체지연(Hydraulic Delay)이라 칭하고, 그 시간을 지연각(Delay Angle, K3)이라 칭하면, 상기 지연각(K3)는, 도 3a와 같이, 소정의 노즐측 연료 압력선도에서 설정압(P1)이 정해질 때, 상기 ECU에 출력되는 로직펄스(LOGIC Pulse)는, 도 3b와 같이, 표준 지연각(K3)를 나타나게 되며, 이에 따른 노즐의 니들 거동시점은, 도 3c와 같이, 시간(T1)에서 시작된다.

그런데 상기의 EUI가 장착된 엔진의 연료라인은 실린더 헤드 내부에 있기 때문에 엔진의 냉각을 위해 순환되는 냉각수의 온도만큼 연료의 온도가 상승하게 되고, 더불어 상기 고온의 연료가 연료탱크 속의 연료와 혼합되어 결국은 노즐측 연료 유입구의 온도도 올라가게 되며, 이에 따라 상기 연료는 온도변화에 따라 일정압력에 도달되는 시간이 변하게 된다.

이는, 즉 엔진의 연료 분사시점(T1)이 온도변화에 따른 영향을 받는다는 것을 의미하며, 엔진이 초기시동 직후에 주행할 때나 완전히 웜 업(warm-up)되었을 때, 혹은 여름철이나 겨울철에는 상기 표준 지연각(K3)이 변하게 되고, 이에 따라 상기 엔진의 연료 분사시점(T1)이 변하게 됨으로 항상 최적화된 시점(T1)에서 연료가 분사되어야만 하는 엔진의 특성을 일정하게 유지할 수 없게 된다.

따라서, 도 3a와 같이, 겨울철 연료의 온도가 하강하게 될 때에는 노즐측 연료 압력선도(L2)가 표준선도(L1)로부터 상부로 도시되어 연료의 밀도는 커지고, 연료의 부피는 줄어들어 노즐에 공급되는 연료의 설정압(P1)에 이르는 시간(T2)이 줄어들게 됨을 의미하며, 도 3b에서 도시한 바와같이, 표준온도에 따른 지연각(K3)은 줄게되어 지연각(K3')으로 되며, 이는 도 3c와 같이, 연료 분사시점(T1)이 연료 분사시점(T2)으로 빨라져서 엔진의 폭발력이 설정된 값보다 커지게 하여 엔진의 수명을 단축시키게 되며, 장시간 운전시 엔진에 치명적인 손상을 입히게 된다.

그리고 여름철 연료의 온도가 상승하게 될 때는 노즐측 연료 압력선도(L3)가 표준선도(L1)로부터 하부로 도시되어 연료의 밀도는 작아지고, 연료의 부피는 늘어나 노즐에 공급되는 연료의 설정압(P1)에 이르는 시간(T3)이 길어지게 됨으로, 도 3b에서 도시한 바와같이, 표준온도에 따른 지연각(K3)은 줄게 되어 지연각(K3")으로 되며, 이는 도 3c와 같이, 연료 분사시점(T1)이 연료 분사시점(T3)으로 늦어져엔진의 폭발력이 설정된 값보다 작아지는 현상이 발생하여 엔진의 연비가 나빠지게 되고, 이로 인한 매연의 배출량이 늘어나 환견오염의 원인이 되는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 EUI가 장착된 디젤엔진의 연료온도와 설정온도와의 차이를 보상함으로써 연료 분사시점이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 하는 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치 및 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 분사시기 제어장치의 전체적인 구성 블록도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 분사시기 제어방법에 의한 동작 순서도이고,

도 3a는 일반적인 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치 및 방법에 있어서, 연료온도변화에 따른 노즐측 연료압력과 시간과의 관계를 도시한 노즐측 연료압력-시간 선도이고,

도 3b는 도 3a에 따른 지연각(K3)의 변화를 시간에 대한 ECU에 출력되는 로직펄스(LOGIC Pulse)를 도시한 로직펄스선도이고,

도 3c는 도 3b에 따른 노즐의 니들 작동시점(T1)의 변화를 도시한 니들 거동선도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치 및 방법은 차량의 주행상태에 따라 가변되어 출력되는 신호를 감지하여 전기신호로 출력하는 차량 주행상태 감지수단과;

상기 차량 주행상태 감지수단에서 출력되는 전기신호를 인가받아 차량의 주행상태에 따른 연료분사시기를 연산하여 전기신호로 출력하는 제어수단과;

상기 제어수단에서 출력되는 연료분사시기 제어신호를 인가받아 연료분사시기를 보정하여 연료를 분사하는 전자 유닛 인젝터를 포함하여 이루어지는 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치에 있어서,

상기 차량 주행상태 감지수단은 상기 전자 유닛 인젝터로 공급되는 연료의 온도를 감지하여 그에 따른 전기신호를 출력하는 연료온도감지센서를 포함하여 이루어지는 연료 분사시기 제어장치와,

주행차량의 차속과 스로틀 밸브의 개도량에 의해 요구 연료량과 요구 분사시기 감지신호를 검출하고, 연료의 온도를 감지하여 연료온도 감지신호를 검출하는 단계와:

상기에서 검출된 감지신호에 의한 연료온도가 차량 주행시 요구 연료량과 요구분사시기에 준한 최대, 최저 표준온도의 사이의 범위에 포함되는가를 판단하는 단계와;

상기에서 검출된 연료온도가 최대, 최저 표준온도의 사이의 범위에 포함되면, 각 모드별 연료 분사시기 맵핑 데이터(MAPPING DATA)에 의한 연료분사시기 제어신호를 출력하는 단계와;

상기에서 검출된 연료온도가 최대, 최저 표준온도의 사이의 범위에 포함되지 않으면, 연료의 온도변화에 따른 각 모드별 연료 분사시기를 보상하여 연료분사시기를 조정한 맵핑 데이터(MAPPING DATA)에 의한 보상 연료 분사시기 제어신호를 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 연료 분사시기 제어방법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 분사시기 제어장치의 전체적인 구성 블록도로서, 본 발명은 차량의 주행상태에 따라 가변되어 출력되는 신호를 감지하여 전기신호로 출력하는 차량 주행상태 감지수단(1)과, 이에서 출력되는 전기신호를 인가받아 차량의 주행상태에 따른 연료 분사시기를 연산하여 전기신호로 출력하는 ECU(3)와, 이 ECU(3)에서 출력되는 연료 분사시기 제어신호를 인가받아 연료 분사시기를 보정하여 연료를 분사하는 EUI(5)로 이루어진다.

상기에서 차량 주행상태 감지수단(1)은 차속을 감지하여 그에 따른 전기신호를 ECU(3)에 인가하는 스피드 센서(7)가 구성되고, 캠각을 감지하여 그에 따른 전기신호를 ECU(3)에 인가하는 캠 센서(9)가 구성되며, 냉각수의 온도를 감지하여 그에 따른 전기신호를 ECU(3)에 인가하는 냉각수 온도센서(11)가 구성되며, 흡입공기의 온도와 압력을 감지하여 그에 따른 전기신호를 ECU(3)에 인가하는 흡기 온도센서(13) 및 흡기 압력센서(15)가 구성되며, 페달에 가해지는 답력을 감지하여 그에 따른 전기신호를 ECU(3)에 인가하는 페달센서(17)가 구성된다.

그리고 EUI(5)에 공급되는 연료라인의 일측에 장착되어 연료의 온도를 감지하여 그에 따른 전기신호를 ECU(3)에 인가하는 연료온도 감지센서(19)가 구성되어 이루어진다.

상기에서 스피드 센서(7)와 캠 센서(9)로부터 인가받은 전기신호에 의해 ECU(3)는 엔진의 요구되는 연료 분사시기를 산출하게 되고, 상기의 냉각수 온도센서(11)와 흡기 온도센서(13), 흡기 압력센서(15) 및 페달센서(17)로부터 인가받은 전기신호에 의해 상기 ECU(3)는 엔진의 요구되는 연료 분사량을 산출하게 된다.

또한, 상기 연료온도 감지센서(19)로부터 감지된 연료온도에 따른 전기신호는 상기 ECU(3)에서 상기스피드 센서(7)와 캠 센서(9)로부터 인가받은 전기신호와 더불어 연료온도변화에 따른 연료 분사시기 보상 맵핑 데이터(MAPPING DATA)로 산출되어 진다.

따라서 이러한 구성에 의한 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치의 제어방법은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 차량 주행상태 감지수단(1)들을 통하여 감지되는 주행차량의 차속과 캠각, 스로틀 밸브의 개도량, 냉각수 온도 및 흡입공기의 온도와 압력등 여러 가지 차량 주행상태 감지신호들에 의해 요구 연료 분사량과 요구 연료 분사시기를 산출하게 된다(S10).

또한, 상기 EUI(5)에 공급되는 연료라인의 일측에 장착된 연료온도 감지센서(19)에 의해 연료의 온도를 검출하여 그에 따른 전기신호를 ECU(3)에 인가시킨다(S20).

그 다음 상기 ECU(3)에서는 상기에서 검출된 연료온도 검출신호에 의한 연료온도가 차량 주행시 요구연료 분사량과 요구 연료 분사시기에 준한 최대, 최저 표준온도의 사이의 범위에 포함되는가를 판단하게 된다(S30).

그러면 상기에서 검출된 연료온도가 최대, 최저 표준온도의 사이의 범위에 포함되면, ECU(3)는 각 모드별 연료 분사시기 맵핑 데이터(MAPPING DATA)에 의한 연료 분사시기 제어신호를 EUI(5)에 출력하게 된다(S40).

그리고 상기에서 검출된 연료온도가 최대, 최저 표준온도의 사이의 범위에 포함되지 않으면, ECU(3)는 연료의 온도변화에 따른 각 모드별 연료 분사시기를 보상하여 연료 분사시기를 조정한 맵핑 데이터(MAPPING DATA)에 의한 보상 연료 분사시기 제어신호를 EUI(5)에 출력하게 된다(S50).

따라서 상기한 바와 같은 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치 및 방법은 겨울철 연료의 온도가 하강하게 되거나, 여름철 연료의 온도가 상승하게되면, ECU(3)는 연료 온도변화에 따른 각 모드별 보상 맵핑 데이터에 준하여, 도 3b에 도시된, 온도변화에 따른 지연각(K3',K3")이 보정되어 표준 지연각(K3)을 갖는 로직펄스로 EUI(5)에 출력된다.

그러면, 도 3c에서와 같이, 상기 연료 온도변화에 의한 연료 분사시점(T2,T3)은 표준 연료 분사시점(T1)으로 보정되고, EUI 노즐의 니들은 항상 표준 연료 분사시점(T1)에서 연료를 분사하도록 거동하게 됨으로, EUI의 연료 분사시점(T1)이 빨라서 엔진의 폭발력이 설정된 값보다 커지게 하여 엔진의 수명을 단축시키거나, 상기 연료 분사시점(T1)이 늦어서 엔진의 폭발력이 설정된 값보다 작아져 엔진의 연비가 나빠지는 등의 문제점을 해소할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치 및 방법은 연료의 온도변화를 검출하여 그에 따른 각 모드별 보상 맵핑 데이터(MAPPING DATA)에 의해 EUI의 연료 분사시기를 항상 일정하게 유지시킴으로써, 겨울철에 엔진의 폭발력을 적절하게 유지함으로 엔진의 수명을 연장할 수 있게 되며, 여름철에는 엔진의 폭발력이 설정된 값보다 작아지지 않도록 하여 엔진의 연비가 개선되며, 이로 인한 매연의 배출량을 줄일 수 있는 등, 엔진의 폭발력이 설정된 값보다 커지거나, 작아짐에 따른 엔진의 성능저하를 문제를 완전히 해소할 수 있게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 차량의 주행상태에 따라 가변되어 출력되는 신호를 감지하여 전기신호로 출력하는 차량 주행상태 감지수단과;

   상기 차량 주행상태 감지수단에서 출력되는 전기신호를 인가받아 차량의 주행상태에 따른 연료 분사시기를 연산하여 전기신호로 출력하는 제어수단과;

   상기 제어수단에서 출력되는 연료 분사시기 제어신호를 인가받아 연료 분사시기를 보정하여 연료를 분사하는 전자 유닛 인젝터를 포함하여 이루어지는 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치에 있어서,

   상기 차량 주행상태 감지수단은 상기 전자 유닛 인젝터로 공급되는 연료의 온도를 감지하여 그에 따른 전기신호를 출력하는 연료온도 감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 연료 분사시기 제어장치.
2. 주행차량의 차속과 캠각, 스로틀 밸브의 개도량, 냉각수 온도 및 흡입공기의 온도와 압력등 여러 가지 차량 주행상태 감지신호들에 의해 요구 연료 분사량과 요구 연료 분사시기를 산출하는 단계와,

   EUI에 공급되는 연료의 온도를 검출하여 그에 따른 전기신호를 출력하는 단계와,

   상기에서 검출된 연료온도 검출신호에 의한 연료온도가 차량 주행시 요구 연료 분사량과 요구 연료 분사시기에 준한 최대, 최저 표준온도의 사이의 범위에 포함되는가를 판단하는 단계와;

   상기에서 검출된 연료온도가 최대, 최저 표준온도의 사이의 범위에 포함되면, 각 모드별 연료 분사시기 맵핑 데이터(MAPPING DATA)에 의한 연료 분사시기 제어신호를 전자 유닛 인젝터에 출력하는 단계와;

   상기에서 검출된 연료온도가 최대, 최저 표준온도의 사이의 범위에 포함되지 않으면, 연료의 온도변화에 따른 각 모드별 연료 분사시기를 보상하여 연료 분사시기를 조정한 맵핑 데이터(MAPPING DATA)에 의한 보상 연료 분사시기 제어신호를 전자 유닛 인젝터에 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 연료 분사시기 제어방법