KR20020005047A - 연료 분사 밸브의 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 솔레노이드 밸브, 특히 엔진 내로 연료를 분사하기 위한 솔레노이드 밸브의 제어 방법 및 장치에 관한 것이며, 솔레노이드 밸브의 밸브 니들이 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 제1 전류 강도(IA)에 의해 개방되는 작동 단계(TA)와 개방 상태의 밸브 니들이 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 작은 제2 전류 강도(IH)에 의해 유지되는 유지 단계(TH)로 나누어 지고, 작동 단계(TA)의 시작을 위해 적어도 한번 부스터 단계(B1)가 활성화되며, 이 때 펄스형 부스터 전류(IBOOST)가 고압(UBOOST)으로 충전된 부스터 콘덴서 또는 그 밖의 전류 공급원으로부터 솔레노이드 코일을 통해 흐른다. 본 발명은 솔레노이드 밸브의 제어 단계 중에, 다수의 부스터 펄스(B1, B21, B22)들이 차례로 활성화되고, 이들의 시간적인 위치가 제어 단계 내에서 자유롭게 선택될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

연료 분사 밸브의 제어 방법 및 장치 {Method and Device for the Control of a Fuel Injection Valve}
그러한 방법 및 장치가 로베르트 보쉬 게엠베하의 DE 197 46 980 A1에서 공지되어 있다.
첨부된 도1 및 도2는 작동 단계(TA)와 유지 단계(TH)로 이루어진 제어 단계 중의 분사 밸브의 솔레노이드 코일에서의 또는 솔레이노이드 코일을 통한 전압 및 전류의 특성을 신호 선도의 형태로 도시하고, 더욱이 도1은 공급 배터리가 예를 들어 UBATT= 14 V인 보통의 전압 레벨을 갖는 경우에 대한 것이고 도2는 공급 배터리가 예를 들어 14 V보다 작은 낮은 전압 레벨을 포함하는 경우에 대한 것이다.
도1에 따르면, 전류는 초기에 제1 부스터 단계(B1)에 의하여 큰 부스터 전압(UBOOST)으로 생성된 최대 전류(IBOOST) 이후에 개시 전류 레벨(IA)에 도달하고, 이에 의해 솔레노이드 밸브의 밸브 니들이 작동할 수 있다. 부스터 단계(B1) 중에 솔레노이드 밸브에 연결되는 부스터 전압(UBOOST)이 배터리 전압(U1)보다 훨씬 크다는 것이 확실하다. 작동 단계(TA) 중에, 개시 전류 레벨(IA)은 솔레노이드 코일에 대해 배터리 전압(UBATT)을 수회 연결시킴으로써 조절된다. 작동 단계(TA)는 전류가 분사 밸브의 솔레노이드 코일에 의해 매우 빠르게 강하되는 짧은 자유 진행 단계 또는 빠른 해제로 이어지고, 유지 단계(TH) 중에 목표 레벨에 대한 배터리 전압(UBATT)의 반복된 펄스형 연결에 의하여 조절되는 유지 전류 레벨(IH)이 도달된다. 마지막으로 유지 단계(TH)가 다시 자유 진행 단계 또는 빠른 해제로 이어지고, 종료 시에 전류가 솔레노이드 코일에 의하여 제거된다.
도2는 밸브 니들이 작동 단계(TA) 중에 너무 작은 배터리 전압(UBATT2(도2) < UBATT(도1))에 의하여 작동될 수 없는 경우를 도시한다. 따라서, 특히 배터리 전압이 낮으면 회로 내의 주어진 오옴 저항으로 인해 분사 솔레노이드 밸브에 대해 충분한 개시 전류를 형성하지 못할 수 있다. 바꾸어 말하면, 도2는 (I < IA)를 도시하고, 전류(I)는 솔레노이드 코일에 의하여 매우 빠르게 떨어지고 개시 전류 조절의 조절 영역이 도달되지 못하여 솔레노이드 밸브의 확실한 개방이 더 이상 보장되지 않는다.
밸브의 양호한 동특성을 달성하기 위하여, 분사 밸브를 통한 전류의 레벨은 작동 단계(TA) 내의 밸브 니들의 전제 개방 작동 중에 가능한 한 높은 레벨을 유지해야 한다. 이론적으로 설명될 수 있으며 이러한 높은 전류 레벨을 전체 작동 단계에 의하여 생성할 수 있는 긴 부스터 단계는 내부 부스터 콘덴서로부터의 높은 에너지 소비 때문에 합리적이지 않다. 현실적인 적용에 있어서, 부스터 단계는 가능한 한 빠르게 높은 전류 레벨에 도달하도록 사용되고, 작동 단계(TA)의 시작을 위해 부스터 에너지의 많은 부분이 와전류로 변환된다. 또한, 밸브 니들이 완전히 개방되기 전에, 종래 기술에서는 특정 구동 조전 하에서 부스터 단계(B1)가 중단되고 밸브 전류가 배터리로부터 공급되어 강하된다. 바꾸어 말하면, 밸브 니들이 작옹하는 단계인 실제 부상 단계 중에 자력이 다시 그의 최대값으로부터 강하된다. 이는 솔레노이드 밸브의 좋지 않은 동특성을 의미한다.
본 발명은 솔레노이드 밸브, 특히 엔진 내로 연료를 분사하기 위한 솔레노이드 밸브의 제어 방법 및 장치에 관한 것이며, 솔레노이드 밸브의 밸브 니들이 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 제1 전류 강도에 의해 개방되는 작동 단계와 개방 상태의 밸브 니들이 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 작은 제2 전류 강도에 의해 유지되는 유지 단계로 나누어 지고, 작동 단계의 시작을 위해 적어도 한번 부스터 단계가 활성화되며, 이 때 펄스형 부스터 전류가 고압으로 충전된 부스터 콘덴서 또는 그 밖의 전류 공급원으로부터 솔레노이드 코일을 통해 흐른다.
도1은 단순 부스터링에 있어서 분사 밸브의 솔레노이드 코일을 통한 또는 솔레노이드 코일 상의 전류 및 전압의 이미 설명된 통상적인 특성을 신호-시간 다이어그램의 형태로서 그래프로 도시한다.
도2는 이미 설명된 단순 부스터링에 의한 공지된 방법에 있어서 배터리 전압이 너무 작아지는 경우를 그래프로 도시한다.
도3A는 이중 부스터링을 구비한 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예에 따른 솔레노이드 코일을 통한 전류 특성을 신호-시간 다이어그램의 형태로서 그래프로 도시한다.
도3B는 고압 분사 솔레노이드 밸브의 제어 단계 중에 밸브 니들의 편위를 그래프로 도시한다.
도3C는 삼중 부스터링을 구비한 본 발명의 제2 실시예의 시간에 대한 전류 및 전압 특성을 그래프로 도시한다.
위에서 설명된 종래 기술의 단점에 대하여 본 발명의 주된 목적은 부스터 에너지를 경제적으로 사용하고 그 밖에도 작은 배터리 전압에서의 밸브의 절환 거동을 개선하는 것이다.
본 발명의 주된 태양에 따르면, 이러한 목적은 솔레노이드 밸브의 제어 단계중에 다수의 부스터 펄스들이 차례로 활성화됨으로써 해결된다. 또한, 제어 단계 내에서 활성화의 시간적인 위치가 자유롭게 선택될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에서 작동 단계의 시작을 위해 활성화된 제1 부스터 펄스 후에 추가의 부스터 펄스가 밸브 니들의 부상 단계 이전에 또는 부상 단계 중에 활성화된다.
제2 실시예에 따르면, 작동 단계의 시작을 위해 활성화된 제1 부스터 펄스 후에 추가의 부스터 펄스가 마지막으로 또는 밸브 니들의 부상 단계 직후에 활성화된다.
결국, 제3 실시예에 따르면 솔레노이드 밸브의 유지 단계에서 공급 배터리의 전압이 특정 임계 전압 하에 놓이면, 추가 부스터 펄스 또는 다수의 추가 부스터 펄스들이 솔레노이드 밸브의 유지 단계 중에 활성화된다.
위에서 설명한 본 발명의 실시예들은 상호 조합될 수도 있다.
다중 부스터링에 의하여, 개별 부스터 펄스의 에너지 또는 최대 전류가 매우 높은 전류 강도를 갖는 긴 개별 부스터링과 비교해서 낮아질 수 있다. 낮아진 분사 전류 강도는 집적 회로용 접점 및 하이브리드 하위 조립체의 부하를 줄이고, 부스터 콘덴서의 저장 용량을 작게 한다.
제2 및 경우에 따라서는 제3 부스터 펄스의 시점의 적절한 선택에 의하여 자력의 형성이 시간에 관계없이 변화될 수 있다. 이는 와전류 형성의 감소로 이어지고, 부스터 에너지는 각각 솔레노이드 밸브의 시간적인 수요에 따라 공급될 수 있다. 이에 의해 솔레노이드 밸브의 밸브 니들의 그의 하부 멈춤 지점으로부터의 떨어짐이 지원되고, 니들 부상이 가속화되고 밸브 니들의 상부 멈춤부에 대한 멈춤 충돌이 억제된다.
또한, 불충분한 매우 작은 배터리 전압에서 고압 분사 밸브를 통해 충분히 높은 전류를 공급하기 위해, 다중 부스터링에 의하여 전류 레벨이 상승하고 따라서 고압 분사 솔레노이드 밸브의 확실한 작동이 보장된다.
이하에서 본 발명의 실시예들이 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도3A의 그래프는 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예를 도시하고, 비교적 낮은 배터리 전압(UBATT)에서 이중 부스터링이 개시된다. 바꾸어 말하면, 작동 단계(TA)의 시작을 위해 활성화된 제1 부스터 펄스(B1) 이후에 밸브 니들의 편위(X)를 도시하는 도3B와 직접 확실하게 비교되는 것처럼 밸브 니들의 부상 단계(f) 중에 수행되는 추가 부스터 펄스(B21)가 활성화된다. 이에 의해 도3A에서 점선으로 표시된 전류 강하가 솔레노이드 코일에 의하여 방지되어, 낮은 배터리 전압(UBATT)에도 불구하고 제어 전류 조절의 조절 영역이 도달되며 밸브의 확실한 개방이 보장된다. 그러므로, 이중 부스터링에 의해 낮은 배터리 전압(UBATT)에서도 전류 레벨이 작동 단계(TA) 중에 높게 유지되어 밸브가 확실하게 개방될 수 있다.
도3C는 본 발명에 따른 제어 방법의 제2 실시예를 도시하고, 부상 단계 직후에 제2 부스터 펄스(B21) 후에 상부 멈춤부 상의 밸브 니들의 충돌을 억제하는 제3 부스터 펄스(B22)가 활성화된다.
도면에 도시되지 않은 다른 실시예에 따르면, 전류 회로 내의 높은 오옴 저항에 의하여 유지 전류(IH)가 더 이상 배터리로부터 방출되지 않는 경우에, 추가 부스터 펄스 또는 다수의 추가 부스터 펄스들이 유지 단계(TH) 중에 활성화될 수 있다.
도면에 도시된 제어 방법은 엔진 내로 연료를 분사하기 위한 솔레노이드 밸브를 제어하기 위한 장치에 의하여 수행되며, 솔레노이드 밸브의 제어 단계는 솔레노이드 밸브의 밸브 니들이 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 제1 전류 강도에 의해 개방되는 작동 단계와 개방 상태의 밸브 니들이 솔레노이드 코일을 통해 흐로는 작은 제2 전류 강도에 의해 유지되는 유지 단계로 나누어 지고, 작동 단계의 시작을 위해 적어도 한번 부스터 단계를 활성화하고, 이 때 펄스형 부스터 전류를 고압으로 충전된 부스터 콘덴서 또는 그 밖의 전류 공급원으로부터 솔레노이드 코일을 통해 흐르게 하고, 솔레노이드 밸브의 제어 단계 내의 선택 가능한 시점에서 다수의 부스터 펄스들을 활성화하기 위한 수단을 포함한다.
이러한 활성화 수단은 적어도 개시 전류 강도(IA), 유지 전류 강도(IH), 공급 배터리의 배터리 전압(UBATT), 부스터 전압(UBOOST) 및 부스터 전류 강도(IBOOST)를 측정하기 위해 측정 수단과 연결될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 고압 분사 밸브의 확실한 작동 이외에도 작은 배터리 전압에서 다수의 부스터 펄스들의 활성화에 의하여 전류 레벨을 상승시킬 수 있어서, 고압 분사 밸브의 확실한 개방 또는 개방 유지가 보장되고 다중 부스터링에 의하여 와전류 형성이 줄어지고 부스터 에너지가 처리를 위한 시간적인 수요에 따라 조정된다는 점에서 부스터 에너지의 경제적이며 다양한 사용이 보장된다. 이에 의해 밸브 니들의 그의 하부 멈춤 지점으로부터의 떨어짐이 지원되고 니들 부상이 가속화되고 밸브 니들의 상부 멈춤부에 대한 멈출 충돌이 억제된다.
다중 부스터링에 의하여 개별 부스터 펄스의 에너지 또는 최대 전류는 도1및 도2에 상세하게 도시된 종래의 개별 부스터링과 비교해서 줄어든다. 이에 의해 집적 회로용 접점 및 하이브리드 하위 조립체의 최고 부하와 부스터 콘덴서의 저장 용량이 줄어든다.

Claims (7)

  1. 솔레노이드 밸브의 밸브 니들이 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 제1 전류 강도(IA)에 의해 개방되는 작동 단계(TA)와 개방 상태의 밸브 니들이 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 작은 제2 전류 강도(IH)에 의해 유지되는 유지 단계(TH)로 나누어 지고, 작동 단계(TA)의 시작을 위해 적어도 한번 부스터 단계(B1)가 활성화되며, 이 때 펄스형 부스터 전류(IBOOST)가 고압(UBOOST)으로 충전된 부스터 콘덴서 또는 그 밖의 전류 공급원으로부터 솔레노이드 코일을 통해 흐르는, 솔레노이드 밸브, 특히 엔진 내로 연료를 분사하기 위한 솔레노이드 밸브의 제어 방법에 있어서,
    솔레노이드 밸브의 제어 단계 중에, 다수의 부스터 펄스(B1, B21, B22)들이 차례로 활성화되고, 이들의 시간적인 위치가 제어 단계 내에서 자유롭게 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 작동 단계(TA)의 시작을 위해 활성화된 제1 부스터 펄스(B1) 후에, 추가 부스터 펄스(B21)가 밸브 니들의 부상 단계 시작 이전에 또는 부상 단계 중에 활성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 작동 단계(TA)의 시작을 위해 활성화된 제1 부스터 펄스(B1) 후에, 추가 부스터 펄스(B22)가 마지막으로 또는 밸브 니들의 부상 단계 직후에 활성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 유지 단계에서 공급 배터리의 전압(UBATT)이 특정 임계 전압 하에 놓이면, 추가 부스터 펄스 또는 다수의 추가 부스터 펄스들이 솔레노이드 밸브의 유지 단계(TH) 중에 활성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 솔레노이드 밸브의 밸브 니들이 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 제1 전류 강도(IA)에 의해 개방되는 작동 단계(TA)와 개방 상태의 밸브 니들이 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 작은 제2 전류 강도(IH)에 의해 유지되는 유지 단계(TH)로 나누어 지고, 작동 단계(TA)의 시작을 위해 적어도 한번 부스터 단계(B1)가 활성화되며, 이 때 펄스형 부스터 전류(IBOOST)가 고압(UBOOST)으로 충전된 부스터 콘덴서 또는 그 밖의 전류 공급원으로부터 솔레노이드 코일을 통해 흐르는, 솔레노이드 밸브, 특히 엔진 내로 연료를 분사하기 위한 솔레노이드 밸브의 제어 장치에 있어서,
    솔레노이드 밸브의 제어 단계 내의 선택 가능한 시점에서 다수의 부스터 펄스(B1, B21, B22)들을 활성화하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 활성화 수단은 적어도
    - 개시 전류 강도(IA),
    - 유지 전류 강도(IH),
    - 공급 배터리의 배터리 전압(UBATT),
    - 부스터 전압(UBOOST),
    - 부스터 전류 강도(IBOOST)를 측정하기 위한 측정 수단과 연결된 것을 특징을 하는 장치.
  7. 연료 직접 분사에 있어서 고압 분사 솔레노이드 밸브를 위한 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법의 사용.
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