KR20020005760A

KR20020005760A - 연료 분사를 제어하는 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20020005760A
Application number: KR1020017015225A
Authority: KR
Inventors: 에릭 디. 토마스
Original assignee: 빌 시이 파나고스; 디트로이트 디젤 코포레이션
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2002-01-17
Also published as: JP2003500605A; BR0010957A; EP1196685A1; CA2368096A1; US6125823A; WO2000073643A1; MXPA01011031A; AU4815800A; EP1196685A4

Abstract

연료 공급을 정확하게 결정하기 위한 시스템(10) 및 방법은 연료 분사기(14)를 작동하는 펄스 폭을 신호로 알린다. 상기 장치는 엔진 크랭크축 각도 측정치와 관계없이 시간장치에서 상기 펄스 폭을 결정한다. 소정의 제1 펄스 폭 시간이 결정된다. 상기 소정의 제1 펄스 폭 시간에 의거하여, 상기 연료 분사기(14)에 의해 공급될 소정의 제1 연료량이 결정된다. 상기 연료 분사기(14)에 의해 공급될 바람직한 총 연료량이 결정되고, 상기 소정의 제1 연료량이 상기 바람직한 총 연료량과 비교된다. 상기 소정의 제1 연료량이 상기 바람직한 총 연료량 이하이면, 상기 소정의 제1 펄스 폭 시간은 상기 연료 분사기(14)를 제어하기 위해 이용된다.

Description

연료 분사를 제어하는 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING FUEL INJECTIONS}

이전의 연료 분사 시스템(fuel injection system)은 내연기관에 있는 복수의 실린더에 연료를 분사하기 위해 일반적인 연료 레일(rail) 및 상기 연료 레일과 소통되는 복수의 연료 분사기(fuel injector)를 포함한다. 각각의 연료 분사기는 특정 실린더로의 연료분사를 제어하기위한 전자 제어 밸브(valve) 또는 솔레노이드(solenoid)를 갖는다. 전자 제어 장치(electronic control unit) 또는 제어기는 전자 제어 밸브뿐만 아니라, 연료 분사시스템의 다른 측면들도 제어하기 위해 사용된다. 제어기는 휘발성과 비휘발성 메모리(memory), 입출력 구동회로, 하나 이상 저장된 명령어어 세트(sets)를 실행할 수 있는 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 작동 시, 제어기는 현재 엔진 조건에 상응하는 각각의 제어 밸브에 대한 여기(excitation) 또는 에너자이징(energizing) 기간을 결정한다. 특정한 제어밸브의 에너자이징은 상기 밸브가 개방되게 하여, 연료분사가 발생되게 한다. 그렇지만 에너자이징 기간의 부정확한 결정은 작동 시 엔진의 소음과 과열 방출 문제를 가져 올 수 있다.

제어기로 에너자이징 기간을 지속하도록 결정하던 이전의 방법은 각각의 참조 사항들이 엔진의 토크와 속력을 요구하는, 상호 관련되지 않은 개별적인 룩업 테이블(look-up table)로부터 바람직한 분사 압력과 순 분사 지속시간 혹은 순 펄스 폭을 결정하기 위한 단계가 포함되어 있다. 그렇지만 순 분사 지속시간은 시간장치가 아닌 오히려 각도로 측정되는 엔진 크랭크축의 각변위에 의거한다. 그러면 순 분사시간은 분사 압력 오차를 기반으로 최종 분사 지속시간에 맞추어지고, 그것은 바람직한 분사 압력과, 관측 혹은 실제 분사 압력의 함수가 된다. 결국 최종 분사 지속시간은 에너자이징 기간을 설정하기 위해 각도에서부터 시간까지 변하고, 이에 상응하는 제어신호가 특정한 연료분사기로 송출된다.

본 방법은 바람직한 압력과 순 분사 지속시간의 결정을 위한 상호 관련된 룩업 테이블을 포함하기 때문에, 룩업테이블과 이와 결부된 제어기의 보정이 어렵고 시간을 낭비하게 한다. 더욱이 연료 펌프(pump)를 제어하기 위해 사용되는 바람직한 분사 압력치는 대기온도와 같이 다양한 작동조건에서 분사 압력을 최적으로 조정하도록 독립적으로 수정될 수 없다.

연료 분사 성능을 증대시키기 위해 다소의 방법들이 제안되어왔다. 그러한 방법 중에 하나는 분할 분사로 알려져 있다. 분할 분사는 지연 후에 나타나는 파일럿(pilot) 분사라고 불리는 제1 분사와 그 다음에 메인(main) 분사로 간주되는 제2 분사로 구성된다. 분할 분사를 수행할 때 파일럿 분사와 메인 분사가 정확한 에너자이징 기간을 결정하기 위한 것은 필수이다. 많은 경우에, 분할 분사를 수행할 수있는 작동 조건들은 에너자이징 기간을 정확하게 입증하는 것이 어렵기 때문에 낮은 엔진 속력으로 제한되어 있다.

파일럿과 메인의 에너자이징 기간을 결정하기 위한 또 다른 방법은, 상기 기술된 방법과 유사하다. 상기 방법은 바람직한 엔진 토크 출력과 엔진 속력에 의거하여 바람직한 분사 압력을 결정 ; 바람직한 파일럿 엔진 토크출력과 엔진 속력에 의거하여 순 파일럿 분사 지속시간, 또는 순 파일럿 펄스 폭을 결정 ; 및 바람직한 메인 엔진 토크 출력과 엔진 속력에 의거하여 순 메인 분사 지속시간, 또는 순 메인 펄스 폭을 결정하기 위한 단계를 포함한다. 상기 방법에 따라, 순 분사 지속시간은 시간장치에 의거하지 않고 오히려 크랭크축의 회전각으로 표시된다. 더욱이, 상기 바람직한 분사 압력과 순 분사 지속시간은 상호의존적이지 않은 개별적인 룩업 테이블로부터 동시에 결정된다. 그러면 순 파일럿 분사 지속시간과 순 메인 분사 지속시간은, 분사 압력 오차에 의거하여 각각 최종 파일럿 분사 지속시간과 최종 메인 분사 지속 시간을 설정하도록 조정된다. 다음으로, 최종 파일럿 분사 지속시간과 최종 메인 분사 지속시간은 각각 파일럿 활동 지속시간과 메인 활동 지속 시간을 설정하기 위해 각도에서 시간으로 전환되고, 상응하는 제어 신호가 특정 연료 분사기로 송출된다.

본 발명은 내연기관에서 연료 분사기의 연료 분사를 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 발명에 의거하여 연료 분사를 제어하기 위한 시스템을 구체화한 모식도,

도 2는 상기의 시스템이나 방법이 바람직한 분사 압력과 실제 분사 압력사이의 차이에 의거하여 연료 펌프장치를 제어한다는 점에서, 연료제어를 위한 본 발명에 의거하여 시스템의 작동이나 방법을 예시하는 순서도, ; 및

도 3은 동역학적인 엔진 작동변수에 기초하여 바람직한 분사압력을 바꾸기 위한 본 발명에 따른 방법을 설명하는 순서도.

그러므로, 본 발명의 목적은 이전의 방법과 시스템을 비교함으로써, 좀 더 정확하게 결정된 펄스 폭에 의거하여 연료 분사기로부터 연료공급을 제어하기 위해 방법과 시스템을 제공하는 것이다.

또 다른 본 발명의 목적은 엔진 크랭크축과 관련된 각도 측정치와 독립적으로, 시간 장치에서 펄스 폭을 결정하도록 방법과 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 다른 목적 및 특징을 수행할 때, 연료 분사기로부터 연료공급을 제어하는 방법은 소정의 제1 펄스 폭의 시간 결정 ; 소정의 제1 펄스 폭의 시간에 의거하여 연료 분사기에 의해 공급될 전체 소정의 제1 연료량 결정 ; 상기 연료 분사기에 의해 공급될 바람직한 총 연료량 결정 ; 상기 소정의 제1 연료량을 상기 바람직한 총 연료량과 비교 ; 및 상기 소정의 제1 연료량이 상기 바람직한 총 연료량이하이면, 연료 분사기를 제어하기 위해 소정의 제1 펄스 폭 시간을 이용하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 소정의 제 1 펄스 폭 시간은 엔진 속력에 기초하고, 더욱이 소정의 제1 연료량은 분사 압력에 기초한다. 그리고 바람직한 총 연료량은 엔진 속력과 바람직한 엔진 토크 출력에 기초한다.

게다가, 상기 방법은 소정의 제1 연료량이 바람직한 총 연료량보다 적다면, 연료 분사기에 의해 공급될 바람직한 제2 연료량을 결정하기 위한 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 그러면 제2 펄스 폭 시간은 바람직한 제2 연료량에 의거하여 결정된다.

소정의 제1 연료량이 바람직한 총 연료량보다 크다면, 상기 방법은 바람직한 총 연료량에 의거하여 바람직한 제1 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 단계 및 연료분사기를 제어하기 위해 바람직한 제1 펄스 폭 시간을 이용하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징에 따라, 상기 방법은 또한 소정의 펄스 폭 시간의 결정과 독립적으로 바람직한 분사압력 결정 및 바람직한 분사압력과 실제 분사압력과의 차이에 의거하여 연료분사기에 연료를 공급하도록 연료 펌프 시스템을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게, 바람직한 분사압력이 동역학적인 엔진 작동 변수에 의거하여 소정의 펄스 폭 시간과 독립적으로 수정될 수 있다.

결과적으로, 연료 펌프 시스템은 엔진 작동을 최적화하는 연료 압력을 최적화하도록 효과적으로 제어될 수 있다.

좀 더 자세하게, 연료 분사기로부터 연료 공급을 제어하는 본 발명에 따른 방법은 엔진 속력 결정 ; 엔진 속력에 의거하여 소정의 파일럿 펄스 폭 시간 결정 ; 분사 압력 결정 ; 소정의 파일럿 펄스 폭 시간 및 분사압력에 의거하여 연료 분사기에 의해 공급될 소정의 제 1 연료량 결정 ; 바람직한 엔진 토크 출력 결정 ; 바람직한 엔진 토크 출력과 엔진 속력에 의거하여 연료 분사기에 의해 공급될 바람직한 총 연료량 결정 ; 소정의 제1 연료량과 바람직한 총 연료량 비교 ; 소정의 제1 연료량이 바람직한 총 연료량보다 크다면, 바람직한 엔진 토크 출력과 엔진 속력에 의거하여 연료분사기에 의해 공급될 바람직한 제 1 연료량 결정 ; 바람직한 제1 연료량과 분사 압력에 의거하여 바람직한 파일럿 펄스 폭 시간 결정 ; 소정의 제1 연료량이 바람직한 제1 연료량이하이면, 바람직한 총 연료량에서 소정의 제 1 연료량을 감함으로써 연료 분사기에 의해 공급될 바람직한 제2 연료량 결정 ; 및 바람직한 제2 연료량과 분사 압력에 의거하여 메인 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 단계를 포함한다.

시스템은 또한 전자 제어밸브를 갖추고 연료 레일(Rail)과 소통하는 연료분사기로 부터 연료 공급이 제어되도록 사용된다. 상기 시스템은 페달 위치를 감지하는 가속페달 센서(sensor), 크랭크축 회전 속력을 감지하는 크랭크축 센서 및 연료 레일에 있는 연료압력을 측정하는 연료 압력 센서를 포함한다. 상기 시스템은 가속페달 센서, 크랭크축 센서, 연료압력 센서 및 전자제어 밸브와 소통하는 제어기를 더 포함한다. 상기 제어기는 페달 위치에 의거하여 바람직한 엔진 토크 출력을 결정하기 위한 명령어, 크랭크축의 회전 속력에 의거하여 엔진 속력을 결정하기 위한 명령어, 소정의 제1 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 명령어, 소정의 제1 펄스 폭 시간에 의거하여 연료주입기에 의해 공급될 소정의 제1 연료량을 결정하기 위한 명령어, 연료분사기에 의해 공급될 바람직한 총 연료량을 결정하기 위한 명령어, 소정의 제1 연료량과 바람직한 총 연료량을 비교하는 명령어 및 소정의 제1 연료량이 바람직한 총 연료량이하이면, 연료분사기를 제어하기 위해 소정의 제1 펄스 폭 시간을 이용하는 명령어를 포함한다.

본 발명의 상기 목적과 기타 목적, 특징 및 이점들은 첨부된 도면과 함께 사용될 때, 본 발명을 수행하기 위한 가장 좋은 방식의 다음 상세한 기술로 쉽게 명확해진다.

이제 도 1을 언급하자면, 본 발명에 의거하여 연료공급을 제어하는 시스템이 도시되어 있다. 일반적으로 참조번호(10)에 의해 가리켜지는, 상기 시스템은 복수의 연료분사기(14)가운데 하나에 의해 공급되는 것 중에 하나인 복수 실린더를 갖는 엔진(12)을 포함한다. 제출된 구상도에서 엔진(12)은 4,6,8,12,16,20 혹은 24 실린더 디젤 엔진 같은 압축점화 내연기관이다. 각각의 상기 연료분사기(14)는 특정한 실린더의 분배를 제어하기 위한 전자제어밸브(16)(예를 들어 솔레노이드 같은)를 갖는 것이 바람직하다. 기술적으로 잘 알려진 것처럼, 연료분사기(14)는 연료펌프(19)와 같은 하나 혹은 그 이상의 고압 또는 저압 연료펌프에 연결된, 일반 레일(18)로부터 압축 연료를 받는다. 본 발명의 구상도는 복수의 펌프장치(도시 되지 않음)를 갖출 수 있고, 각각의 펌프는 분사기(14)중 하나에 연료를 공급한다.

상기 시스템(10)은 페달 또는 스로틀 위치를 감지하는 가속페달 센서(20), 엔진 온도를 감지하는 온도센서(22), 크랭크축(도시되지 않음) 회전 속력을 감지하는 크랭크축 센서(24) 및 레일(18)에 있는 연료 압력을 감지하는 연료 압력센서(26)를 더 포함한다. 상기 시스템(10)은 또한 엔진(12)의 상응하는 작동조건 또는 변수에 직접적인 신호를 발생하도록 다양한 다른 센서들(28)과 자동차 트랜스미션(보이지 않음), 다른 자동차 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 센서(28)는 전지 전압, 연료온도, 주위의 대기 온도 및 주위의 대기 압력과 같은 변수에 부합하는 신호를 발행시킬 수 있다. 상기 센서들(20-28)은 입력포트(32)를 통해 제어기(30)와 전기적으로 소통한다. 상기 제어기(30)는 자료를 통한 다양한 컴퓨터 판독가능 저장 매체(36)와 제어버스(38)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 컴퓨터 판독가능저장매체(36)는 ROM(40), RAM(42), KAM(44)등으로 기능을 하는 잘 알려진 장치들을 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능저장매체(36)는 제어기(30)와 같은 컴퓨터를 통해서 실행가능한 명령어들을 나타내는 자료를 저장할 수 있는, 많은 기지의 물리적 장치들에 의해 실행될 수 있다. 알려진 장치들에는 PROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등과 추가적으로 자기적, 광학적 및 임시 또는 영구적 자료저장 능력이 있는 혼합 매체들을 포함할 수 있고, 제한은 없다.

컴퓨터 판독가능 저장 매체(36)는 프로그램 명령어(소프트웨어), 측정, 작동변수, 다양한 시스템을 효과적으로 제어하기 위해 관련된 하드웨어와 상기 엔진(12), 자동차 변속기 등과 같은 자동차 하부시스템들을 포함한다. 연료공급 측면에서, 제어기(30)는 입력포트(32)를 거친 센서(20-28)로부터 신호를 받고, 출력포트를 거틴 상기 전자제어 밸브(16)와 펌프(19)같은 다양한 액츄에이터나 구성요소에 제공될 수 있는 출력신호를 발생시킨다. 신호는 또한 자동차 운전자에게 시스템과 관련된 정보를 전달하기 위해 라이트(50)와 같은 다양한 지시기를 포함할 수 있는, 표시 장치(48)에 송출될 수 있다. 물론, 요구된다면 영숫자의(alphanumeric)의 오디오, 비디오 또는 다른 표시장치나 지시기가 이용될 수 있다.

자료, 특징, 프로그램의 인터페이스(52)는 또한 다양한 정보를 교환하도록 플러그(54)를 거쳐 제어기(30)에 선택적으로 연결될 수 있다. ; 인터페이스(52)는 컴퓨터 판독가능저장매체(36) 내부에서 배치구성, 조정요소 룩업 테이블을 포함하는 측정변수, 제어 논리, 분리분사를 가능 또는 불가능하게 하는 온도 한계 등과 같은 값을 바꾸도록 사용될 수 있다.

작동 시, 제어기(30)는 센서(20-28)로부터 신호를 받고, 레일(18)에 있는 연료 압력과 전자제어 밸브(16)의 발동의 제어에 의해 엔진(12)의 연료공급을 제어하기 위한 하드웨어나 소프트웨어에 포함된 제어논리를 실행하거나 이용한다. 더욱이, 상기 제어기(22)는 사용자 선호도 또는 현재 작동 조건에 의거하여, 분리 분사 또는 단독 분사와 같은 분사 방식을 결정하도록 제어 논리를 수행하는 것이 바람직하다. 분리분사는 지연에 의해 수반되는 파일럿 분사로 알려진, 제1 분사와 메인 분사로 알려진 제2 분사를 포함한다. 제어기(22)는 다양한 작동 조건 하에서 분사방식 사이에 유연한 변화가 가능한 것이 바람직하다. 다음에 더 자세히 기술된 것처럼, 상기 제어 논리는 마이크로 프로세서(34)에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 그러나 다양한 대체 하드웨어나 소프트웨어가 본 발명의 정신이나 범위에서 벗어나지 않고 제어 논리를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 제출된 구상도에서, 상기 제어기(30)는 미시건주 디트로이트에 있는 디트로이트 디젤 회사에서 구입할 수 있는 디트로이트 디젤 전자 제어기(DDEC)이다.

도 2는 본 발명에 의거하여 연료공급을 제어하는 시스템(10)과 같은, 방법이나 시스템의 작동을 예시하는 순서도이다. 그것은 기술분야에서 일반적인 기술 가운데 하나에 의해 평가를 받듯이, 상기 순서도는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합에 의해 효과를 내거나 실행될 수 있는 제어 논리를 보여준다. 다양한 기능들이 DDEC제어기에 포함된 것과 같은 프로그램화된 마이크로프로세서에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 교대로 하나이상의 기능들은 전용의(dedicated) 전기, 전자 또는 통합 회로에 의해 수행된다. 또한 평가된 것처럼, 상기 제어 논리는 많은 공지의 프로그래밍과 프로세싱 기술이나 전략을 사용하면서 수행될 수 있고, 명령어 또는 단지 편의상 여기에 예시된 절차에 국한되지 않는다. 예를 들어, 프로세싱을 유발하는 인터럽트(interrupt)나 사건은 일반적으로 자동차 엔진이나 변속기 제어 같은 실시간 제어 장치에 사용된다. 마찬가지로 병렬 프로세싱이나 다기능(multi-taking)시스템과 방법들은 상기 본 발명의 목적이나 특징, 이점들을 실행되도록 사용될 수 있다. 본 발명은 특정한 프로그래밍 언어, 작동 시스템, 또는 상기 예시한 제어논리가 실행되도록 사용되는 프로세서에 독립적이다.

도2의 단계(100)에서, 소정의 파일럿 펄스 폭 시간(PPPWT)은 크랭크축의 분당 회전수(RPM)로 측정된 엔진 속력과 같은, 하나이상의 작동조건에 의거하여 결정된다. 상기 PPPWT는 시간장치에서 결정되고, 크랭크축의 각변위와는 관계가 없다. PPPWT는 엔진 RPM을 언급한 룩업테이블에서 찾는 것이 바람직하다. 다른 방법으로 PPPWT는 고정된 값일 수 있다.

단계(102)에서, 파일럿 분사하는 동안 공급되는 소정의 제1 또는 파일럿 연료량, 즉 사이클당 소정의 파일럿 연료(PPFPC)는 PPPWT와 레일(18)(도1에서 도시)의 관찰 또는 실제 연료 압력과 같은 하나이상의 엔진작동 변수에 의거하여 결정된다. 상기 실제 연료 압력은 또한 실제 분사 압력으로서 나타난다. PPFPC는 PPPWT와 실제 연료 압력을 언급한 룩업테이블에서 찾는 것이 바람직하다.

단계(104)에서, 바람직한 엔진 관할 토크(EGT)는 스로틀 위치나 변속기 기어 비와 같은 가변의 작동조건에 의거하여 결정된다. 차례로 EGT는 다양한 속력 조정기에 의해 결정된다. 다음으로, 파일럿이나 메인 분사동안 공급되는 바람직한 총 연료량, 즉 사이클당 전체 연(TFPC)료는 단계(106)에서 결정된다. 상기 TFPC는 EGT와 엔진RPM과 같은 하나이상의 엔진 작동 변수에 의거하여 결정된다. TFPC는 EGT와 엔진RPM을 언급한 룩업테이블에서 찾고, 룩업테이블은 엔진(12)의 연료 효율에 부합하기 위해 조사되는 것이 바람직하다.

단계(108)에서, PPPWT는 TFPC와 비교된다. PPFPC가 TFPC이하라면, 단계(110)에서 예시했듯이 PPPWT는 도1에 도시된 특정한 연료분사기(14)의 파일럿 분사를 제어하기 위해 이용되고, 아래에 더 자세히 예시되어있다.

단계(112)에서, 메인 분사동안 공급되는 바람직한 제2 또는 메인 연료량, 즉 사이클당 메인 연료(MFPC)는 TFPC로부터 PPFPC를 감함으로써 결정된다. 다음으로, 주요 펄스 폭 시간(MPWT)은 MFPC와 하나이상의 엔진 작동 조건, 예를 들어 레일(18)(도1 참조)에서의 실제 연료압력에 의거하여 단계(114)에서 결정된다. 유리하게, 상기 MPWT는 시간장치에서 결정되고 크랭크축의 각변위에 의존하지 않는다. MPWT는 MFPC와 실제 분사 압력을 참조한 룩업테이블에서 찾는 것이 바람직하다. 더욱이 이 룩업테이블은 특정한 연료분사기(14)에 대해 정해지는 것이 바람직하다.

PPFPC 가 TFPC보다 작거나 같은 시나리오(scenario)하에서, 파일럿과 메인 분사는 PPPWT와 MPWT에 의거하여 도1에 도시된 제어기(30)에 의해 제어된다. 제어 논리는 단계(116)에 있는 도2에 도시된 것처럼 연료 압력, 엔진 온도, 외부 대기 온도와 압력 같은 엔진 작동 변수에 의거하여 이러한 값들을 조정하기 위해 PPPWT와 MPWT에 적용될 수 있다. 다음으로, 파일럿 출력신호와 메인 출력신호는 각각 PPPWT와 MPWT에 의거하여 단계(118)에서 만들어진다. 출력신호는 지속적인 활동을 나타내고, 도1에 도시된 특정한 전자 제어 밸브(16)가 파일럿 분사동안 PPFPC와 메인 분사동안 MFPC를 전달하도록 활성화하기 위해 사용된다. 출력신호는 또한 전자 제어 밸브(16)의 잠재적인 자극과 같은 추가적인 요소들에 근거하여 발생될 수 있고, 조합 분무기 끝의 바늘이 상승할 때 지연된다. 더욱이, 파일럿 분사와 메인 분사사이의 내부 펄스 차이 또한 결정된다. 추가적인 연료분사의 타이밍과 관련된 세부사항들은, 본 발명의 양수인에게 양도된 출원서 Ser.No.09/156,246에서 찾을 수 있고 여기서 관련사항에 의해 구체화된다. 파일럿 분사와 메인 분사에 관련이 있는 시간주기(PPPWT,MPWT and realated energizing durations)가 시간 장치에서 결정된다 하더라도, 이 시간 주기의 초기는 여전히 크랭크축의 방향에 의존하고 분사가 피스톤 위치에 관계 있는 적절한 시간에 수행될 수 있다.

PPFPC가 TFPC보다 크다,면 PPPWT는 특정한 연료분사기(14)로부터 연료분사를 제어하기 위해 이용되지 않는다. 대신, 파일럿 분사동안 공급되는 바람직한 연료량, 즉 사이클당 바람직한 파일럿 연료량(DPFPC)은 단계(120)에서 결정된다. 상기 DPFPC는 EGT와 엔진RPM과 같은 하나이상의 엔진 작동 변수에 근거하여 결정된다.DPFPC는 EGT와 엔진 RPM을 언급한 룩업 테이블에서 찾고, 룩업 테이블은 오히려 엔진(12)의 연료 효율에 부합하기 위해 조사되는 것이 바람직하다.

다음으로, 바람직한 파일럿 펄스 폭 시간(DPPWT)은 단계(122)에서 결정된다. 상기 DPPWT는 DPFPC와 하나이상의 예를 들어 레일(18)에서의 실제 연료 압력과 같은 엔진 작동 변수에 기초한다. 유리하게, 상기 DPPWT는 시간장치에서 결정되고 크랭크축의 각변위에 의존하지 않는다. DPPWT는 DPFPC와 실제 연료 압력을 참조한 룩업테이블에서 찾는 것이 바람직하고, 룩업 테이블은 특정한 연료분사기(14)에 대해 정해지는 것이 바람직하다. PPPWT와 MPWT에 관해 상기 예시된 과정과 유사하게, 제어 논리는 단계(124)에서 도2에 도시되었듯이 연료 압력, 엔진 온도, 외부 대기 온도, 외부 대기 압력과 같은 엔진 작동 변수에 관계된 이러한 값을 조정하도록 DPPWT에 적용될 수 있다. 다음으로, 파일럿 출력 신호는 DPPWT에 기초한 둔 단계(126)에서 발생된다. 파일럿 출력신호는 지속적인 활성화를 나타내고, 파일럿 분사동안에 DPFPC를 전달하도록 도1에 도시된 특정한 전자 제어 밸브(16)를 활성화시키기 위해 사용된다. PPFPC가 DTFPC보다 크다는 이러한 시나리오하에서, 단지 신호 또는 파일럿 분사가 일어나는 것이 바람직 할 것이고 메인 분사의 지속시간은 영으로 감소한다.

상기 특정한 연료 분사기(14)가 단지 단독 분사 방식으로 작동 된다면, 단계(100, 102, 106-118)는 생략될 수 있다. 대신, DPFPC, DPPWT와 출력신호에 부합되는 것은 앞서 설명된 것처럼 결정 될 수 있다. 출력 신호는 지속을 활성화 시키는 것을 나타내고 단독 분사동안 DPFPC를 전달하도록 도1에서 도시된 특정한 전자제어 밸브(16)를 활성화시키기 위해 사용된다.

본 발명 하에서 펄스 폭 시간이 시간 장치에서 결정되기 때문에, 상기 펄스 폭 시간은 분사 압력이 일반적인 레일에 의해 제공될 때, 엔진 크랭크축의 각변위에 기초한 이전의 펄스 폭보다 더 정확하다. 결과적으로, 연료 분사는 엔진 작동을 최적화하도록 정확하게 제어될 수 있다. 게다가 분사 사이클당 연료량이 엔진 크랭크축의 각변위와 독립적으로 결정되기 때문에, 대략의 연료소비가 이전 방법보다 더 정확하게 결정될 수 있다.

본 발명의 시스템과 방법은 또한 분사기의 응답시간을 감지할 수 있는 연료 분사 장치의 최적제어를 제공한다. PPPWT는 소정의 값이기 때문에, 분사기 응답시간의 정확한 감지를 위해 충분한 시간이 필요하다는 것을 확인하도록 충분히 큰 값으로 만들 수 있다. 결과적으로, 분사기의 잠복은 본 발명에 의거하여 방법과 시스템을 사용하기 위해 정확하게 측정되고 보충될 수 있다.

유리하게, 상기 언급된 각각의 룩업테이블은 독립적으로 측정되는 것이 바람직하다. 다시 말해, 룩업 테이블들은 서로 측정되지 않는다. 결과적으로, 각각의 룩업 테이블은 다른 룩업테이블들에 영향을 미치지 않고 필요에 따라 다시 측정될 수 있다.

연료공급을 제어하는 또 다른 측면은 연료 압력을 제어하는 것이다. 이것은 도1에서 도시된 연료펌프(19)와 같은 바람직한 연료 압력에 근거한 연료펌프시스템을 제어함으로써 수행된다. 도2의 단계(128)에서, 바람직한 분사 압력(DIP)은 EGT와 엔진RPM과 같은 하나이상의 엔진 작동 변수에 기초한 상기 예시된 펄스 폭시간과 독립적으로 결정되는 것이 바람직하다. 일반적인 레일 시스템에 대해, DIP는 레일(RAIL)에서의 바람직한 연료 압력이다. DIP는 EGT와 엔진RPM에 의해 언급된 룩업 테이블에 있는 것이 바람직하다. 더욱이, 룩업테이블은 정상상태의 엔진 작동에 기초하는 것이 바람직하다. 단계(130)에서, 펌프 출력신호는 연료펌프(19)나 다른 연료펌프 시스템을 제어하기 위해 발생되고, DIP와 관찰 혹은 실제 연료 압력과의 차이에 기초한다. 바람직한 분사 압력에 근거한 연료 압력을 제어와, 관련된 추가적인 세부사항들은 본 발명의 양수인에게 양도되고 이로써 관련사항에 의해 구체화 된 미국 특허 출원 Serial No.08 /867,695,에서 찾을 수 있다.

유리하게, DIP가 오히려 상기 예시된 펄스 폭 시간에 독립적으로 결정되기 때문에 DIP는 엔진 가속 방식, 엔진 온도, 터보 충전기와 관련된 추진 압력, 외부 대기 온도, 외부 대기 압력과 같은 동력학적인 작동 변수를 설명하도록 독립적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 급속 가속 방식동안에는 연료대 공기비가 너무 낮아(공기가 충분치 않음) 최적의 엔진 효율을 성취할 수 없다. 결과적으로, 실제 분사압력을 더 낮추도록 DIP를 낮추는 것이 바람직할 수 있다. 또 다른 예로서, 추운 시동 조건에서 연료증발에 의해 실린더의 압력이 과도하게 낮아지는 것을 막도록 실제 분사압력을 낮게 하기 위해, DIP를 다시 더 낮추는 것이 바람직할 수 있다.

DIP를 조정하는 하나의 방법이 도3에 도시되어 있다. 단계(130)에서 최대 요구 분사 압력(DMIP)은 EGT와 엔진 RPM같은 하나이상의 작동 변수에 의거하여 결정된다. 일반적인 레일 시스템(rail system)에 대해, DMIP는 레일에서 최대 바람직한 연료압력이다. 그러면 단계(132)에서, 조정된 조정요소는 DMIP의한 한계 및 동역학적 엔진 작동 변수에 의거한 조정된 DIP를 결정하기 위해 DIP에 적용된다. 예를 들어, 조정 요소는 상기 조정된 DIP를 결정하도록 상기 DIP와 DMIP사이에 삽입하기 위해 사용될 수 있다. 높은 엔진 온도 같은 어떤 엔진 작동 변수에 대해, 상기 조정 요소는 또한 엔진 보호 목적 및 정지 형태 회복 등을 위해 조정된 DIP에 대해 불연속적인 값을 유발할 수 있다. 다른 대안으로, 동역학적인 엔진 작동 변수를 설명하기 위해 적절한 방식으로 DIP가 조정될 수 있다. 다음으로, 펌프 출력 신호는 연료펌프(19)나 다른 연료 펌프 시스템을 제어하기 위해 단계(134)에서 발생되고, 상기 펌프 출력 신호는 상기 조정된 DIP와 실제 연료 압력과의 차이에 근거한다.

바람직한 분사 압력은 동역학적인 작동 변수에 의거하여 조정될 수 있기 때문에, 연료 펌프 시스템 제어는 최적의 연료 압력을 제공하도록 최적화 될 수 있다. 결과적으로, 엔진 성능 및 효율이 개선되고, 배기가스 방출이 이전의 시스템과 방법에 비교하여 감소된다.

본 발명의 구상도가 예시되고 기술되는 동안, 본 구상도가 가능한 모든 형태의 발명을 설명한다고 의도한 것은 아니다. 오히려, 명세서에 사용된 표현은 제한이 아닌 기술된 표현이고, 여러 가지 변화가 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않고 생길 수 있다고 생각한다.

Claims

연료 분사기(fuel injector)로부터의 연료 공급을 제어하기 위한 방법에 있어서,

소정의 제1 펄스(Pulse) 폭 시간을 결정하기 위한 단계;

소정의 제1 펄스 폭 시간에 의거하여 상기 연료 분사기에 의해 공급될 소정의 제1 연료량을 결정하기 위한 단계;

상기 연료 분사기에 의해 공급될 전체 소정의 연료량을 결정하기 위한 단계;

상기 소정의 제1 연료량을 상기 전체 소정의 연료량과 비교하는 단계; 및

상기 소정의 제1 연료량이 상기 전체 소정의 연료량 이하이면, 상기 연료 분사기를 제어하기 위해 상기 소정의 제1 펄스 폭 시간을 이용하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 소정의 제1 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 단계는, 엔진 크랭크축과 관련된 각도 측정치와 독립적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 엔진 속력을 결정하기 위한 단계를 더 포함하고, 소정의 제1 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 단계는, 상기 엔진 속력에 의거하여 상기 소정의 제1 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 분사 압력을 결정하기 위한 상기 단계를 더 포함하고, 소정의 제1 연료량을 결정하기 위한 단계가 상기 분사 압력에 의거하여 상기 소정의 제1 연료량을 결정하기 위한 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서, 분사 압력을 결정하기 위한 단계는, 상기 연료 분사기에 연결된 연료 레일의 연료 압력을 결정하기 위한 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 엔진 속력과 바람직한 엔진 토크 출력을 결정하기 위한 단계를 더 포함하고, 상기 바람직한 총 연료량을 결정하기 위한 단계가 상기 엔진 속력과 상기 바람직한 엔진 토크 출력에 의거하여 상기 바람직한 총 연료량을 결정하기 위한 단계를 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 연료 분사기에 의해 공급될 바람직한 제1 연료량을 결정하고, 상기 소정의 제1 연료량이 상기 바람직한 총 연료량보다 크다면 상기 바람직한 제1 연료량에 의거하여, 바람직한 제1 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 단계를 더 포함하고, 상기 연료 분사기를 제어하기 위해 상기 바람직한 제1 펄스 폭 시간을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 소정의 제1 연료량이 상기 바람직한 총 연료량보다작은 경우, 연료 분사기에 의해 공급될 바람직한 제2 연료량을 결정하기 위한 단계 및 상기 바람직한 제2 연료량에 의거하여 제2 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서, 엔진 속력과 바람직한 엔진 토크 출력을 결정하기 위한 단계를 더 포함하고, 바람직한 총 연료량을 결정하기 위한 단계가 상기 엔진 속력과 상기 바람직한 엔진 토크 출력에 의거하여 상기 바람직한 총 연료량을 결정하기 위한 단계를 포함하고, 바람직한 제2 연료량을 결정하기 위한 단계가 상기 바람직한 총 연료량에서 상기 소정의 제1 연료량을 감함으로써 상기 바람직한 제2 연료량을 결정하기 위한 것을 포함하는 단계를 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서, 분사 압력을 결정하기 위한 단계를 더 포함하고, 제2 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 상기 단계가 상기 분사 압력에 의거하여 상기 제2 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 소정의 제1 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 것과 무관하게 바람직한 분사 압력을 결정하고, 실제 분사 압력 결정 단계를 포함하며, 상기 바람직한 분사 압력과 실제 분사 압력의 차이에 의거하여 연료 펌프 시스템을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 바람직한 가속 모드(mode)를 결정하기 위한 단계를 더 포함하고, 상기 바람직한 가속 모드에 의거하여 상기 바람직한 분사 압력을 수정하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 엔진 온도를 결정하기 위한 단계를 더 포함하고, 상기 엔진 온도에 의거하여 상기 바람직한 분사 압력을 수정하는 것을 특징으로 하는 방법.
연료 분사기로부터 연료 공급을 제어하는 방법에 있어서:

엔진 속력을 결정하기 위한 단계;

엔진 속력에 의거하여 소정의 파일럿 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 단계;

분사 압력을 결정하기 위한 단계;

상기 소정의 파일럿 펄스 폭 시간과 분사압력에 의거하여, 상기 연료 분사기에 의해 공급될 소정의 제1 연료량을 결정하기 위한 단계;

바람직한 엔진 토크 출력을 결정하기 위한 단계;

상기 바람직한 엔진 토크 출력과 엔진 속력에 의거하여, 상기 연료 분사기에 의해 공급될 바람직한 총 연료량을 결정하기 위한 단계;

상기 소정의 제1 연료량을 상기 바람직한 총 연료량과 비교하는 단계;

상기 소정의 제1 연료량이 상기 바람직한 총 연료량보다 크다면, 상기 바람직한 엔진 토크 출력과 엔진 속력에 의거하여, 상기 연료 분사기에 의해 공급될바람직한 제1 연료량을 결정하기 위한 단계;

상기 바람직한 제1 연료량과 상기 분사 압력에 의거하여, 바람직한 파일럿 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 단계;

상기 소정의 제1 연료량이 상기 바람직한 총 연료량 이하이면, 상기 바람직한 총 연료량에서 상기 소정의 제1 연료량을 감함으로써 상기 연료 분사기에 의해 공급될 바람직한 제2의 연료량을 결정하기 위한 단계; 및

상기 바람직한 제2 연료량과 상기 분사 압력에 의거하여, 메인 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 단계

를 포함하는 방법.
연료 레일과 소통되어 있고, 전자 제어 밸브를 갖는 연료 분사기로부터의 연료 공급을 제어하는 시스템에 있어서,

상기 크랭크축의 회전속력을 감지하는 크랭크축 센서;

연료 레일의 연료 압력을 측정하기 위한 연료 압력 센서; 및

상기 크랭크축 센서, 상기 연료 압력 센서 및 상기 전자 제어 밸브와 소통하는 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 바람직한 엔진 토크 출력을 결정하기위한 명령어, 상기 크랭크축의 회전 속력에 의거하여 엔진 속력을 결정하기위한 명령어, 소정의 제1 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 명령어, 상기 소정의 제1 펄스 폭 시간에 의거하여 상기 연료 분사기에 의해 공급될 소정의 제1 연료량을 결정하기 위한 명령어, 상기 연료 분사기에 의해 공급될 바람직한 총 연료량을 결정하기 위한 명령어, 상기 소정의 제1 연료량을 상기 바람직한 총 연료량과 비교하는 명령어 및 상기 소정의 제1 연료량이 상기 바람직한 총 연료량 이하이면 상기 연료 분사기를 제어하기 위해 상기 소정의 제1 펄스 폭 시간 사용을 목적으로 하는 명령어

을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
연료 레일과 소통하고, 전자 제어 밸브를 갖는 연료 분사기로부터의 연료 공급을 제어하기 위해 엔진 제어기에 의해 수행되는 명령어를 나타내는, 저장 정보를 갖는 컴퓨터 판독가능 저장 매체(Computer readable storage medium)에 있어서,

소정의 제1 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 명령어;

상기 소정의 제1 펄스 폭 시간에 의거하여 상기 연료분사기에 의해 공급될 소정의 제1 연료량을 결정하기 위한 명령어;

상기 연료 분사기에 의해 공급될, 바람직한 총 연료량을 결정하기 위한 명령어;

상기 소정의 제1 연료량을 상기 바람직한 총 연료량과 비교하는 명령어 ; 및

상기 소정의 제1 연료량이 상기 바람직한 총 연료량 이하이면, 상기 연료 분사기를 제어하기 위해 상기 소정의 제1 펄스 폭 시간을 사용하는 명령어;

를 포함하는 방법.
제 16 항에 있어서, 소정의 제1 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 명령어들이 엔진 크랭크축과 관련된 각도 측정치와 무관하게, 상기 소정의 제1 펄스 폭 시간을결정하 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 16 항에 있어서, 엔진 속력을 결정하기 위한 명령어, 및 소정의 제1 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 명령어가 상기 엔진 속력에 의거하여, 상기 소정의 제1 펄스 폭 시간을 결정하도록 하는 명령어를 더 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 16 항에 있어서, 상기 연료 레일의 연료 압력을 결정하기 위한 명령어 및 소정의 제1 연료량을 결정하기 위한 명령어가 상기 연료 압력에 의거하여 상기 소정의 제1 연료량을 결정하기 위한 명령어를 더 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 16 항에 있어서, 엔진 속력을 결정하기 위한 명령어, 및 바람직한 엔진 토크 출력을 결정하기 위한 명령어를 더 포함하며, 바람직한 총 연료량을 결정하기 위한 명령어가 상기 엔진 속력과 상기 엔진 토크 출력에 의거하여, 상기 바람직한 제1 연료량을 결정하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 16 항에 있어서, 상기 연료 분사기에 의해 공급될 바람직한 제1 연료량을 결정하기 위한 명령어, 및 상기 소정의 제1 연료량이 상기 바람직한 총 연료량보다 크다면 상기 바람직한 제1 연료량에 의거하여 바람직한 제1 펄스 폭 시간을결정하기 위한 명령어, 및 상기 연료 분사기를 제어하기 위해 상기 바람직한 제1 펄스 폭 시간을 사용하는 명령어를 더 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 16 항에 있어서, 상기 소정의 제1 연료량이 상기 바람직한 총 연료량보다 적다면 상기 연료 분사기에 의해 공급될 바람직한 제2 연료량을 결정하기 위한 명령어, 및 상기 바람직한 제2 연료량에 의거하여 제2 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 명령어를 더 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 22 항에 있어서, 엔진 속력을 결정하기 위한 명령어 및 바람직한 엔진 토크 출력을 결정하기 위한 명령어를 포함하고, 바람직한 총 연료량을 결정하기 위한 명령어가 상기 엔진 속력과 상기 바람직한 엔진 토크 출력에 의거하여 상기 바람직한 총 연료량을 결정하도록 하는 명령어를 포함하고, 바람직한 제2 연료량을 결정하기 위한 명령어가 상기 바람직한 총 연료량에서 상기 소정의 제1 연료량을 감함으로써 상기 바람직한 제2 연료량을 결정하기위한 명령어를 더 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 22 항에 있어서, 분사 압력을 결정하기 위한 명령어, 및 제2 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 단계가 상기 분사 압력에 의거하여 상기 제2 펄스 폭 시간을 결정하기 위한 단계를 더 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 16 항에 있어서, 상기 소정의 제1 펄스 폭과 관계없이 바람직한 분사 압력을 결정하기 위한 명령어, 상기 연료 레일의 연료 압력을 결정하기 위한 명령어, 및 상기 바람직한 분사 압력과 상기 연료 레일의 연료 압력의 차이에 의거하여 연료 펌프 시스템을 제어하는 명령어를 더 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 25 항에 있어서, 바람직한 가속 모드를 결정하기 위한 명령어 및 상기 바람직한 가속 모드에 의거하여 상기 바람직한 분사 압력을 수정하는 명령어를 더 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제 25 항에 있어서, 엔진 온도를 결정하기 위한 명령어 및 상기 엔진 온도에 의거하여 상기 바람직한 분사 압력을 수정하는 명령어를 더 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.