KR20090021085A - 연료 레일로 연결되는 펌프를 제어하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

연료 레일로 연결되는 펌프를 제어하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미리 결정된 작동 상태에 대한 연료 레일(12) 내의 연료의 미리 결정된 양을 제공하도록 내연기관 내의 연료 레일(12)에 연결되는 펌프(14, 20)를 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은 내연기관을 다음의 미리 결정된 작동 상태로 스위치하는 공정이 발생하는지 여부를 결정하는 단계, 미리 결정된 작동 상태로 내연기관을 스위칭하기 위한 공정이 감지된 경우, 펌프(14, 20)의 펌프 출력을 결정하는 단계로서, 펌프(14, 20)의 펌프 출력은 미리 결정된 양의 연료가 작동 상태 동안 제공되도록 선택되는, 펌프 출력 결정 단계, 및 미리 결정된 작동 상태에 도달될 때 펌프가 미리 결정된 양의 연료를 제공하도록 펌프(14, 20)를 작동시키는 단계로 이루어진다.

Description

연료 레일로 연결되는 펌프를 제어하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A PUMP CONNECTED TO A FUEL RAIL}
본 발명은 내연기관 내의 연료 레일로 연결되는 펌프를 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
대체로 내연기관에서, 연료는 탱크로부터 연료 펌프에 의해 하류부 고압 펌프의 공급 라인으로 공급된다. 고압 펌프는 저장부(resevoir) 또는 연료 레일 내로 연료를 공급한다. 이러한 연료 공급 유닛은 실제로 요구되는 연료의 양 만이 공급되어 불필요한 펌프 출력이 없는 방식으로 제어가능한 것이 바람직하다. 고압 직접 주입을 하는 내연기관에서, 고압 연료 펌프는 저장부 또는 연료 레일로 연료를 공급하여야 한다. 저압 펌프 및 고압 펌프로 이루어지는 연료 공급 장치는 주입 양 및 연료 압력 수준에 따라 실제로 요구되는 연료의 양 만이 공급되도록 설계된다.
연료 매스는 시간 지연에 종속되는 설계 특정 액츄에이터에 의해 영향을 받을 수 있다. 행정이 변경되는 엔진에서, 실린더 내의 공기 매스에서의 매우 급속한 변화는 밸브 행정 특성 곡선의 변화에 의해 발생된다. 이러한 변경된 공기 매 스에 의해, 주입 매스는 또한 이에 따라 변경되어야 하며, 이는 차례로 연료 펌프의 전달 비율의 작동의 매우 신속한 조정을 요구한다.
종래 기술에서, 연료는 주입기에 의해 자동차에 미리 먼저 주입되었다. 이를 위해, 시스템이 예를 들면 다음 행정으로 전환될 때 다음 행정을 위한 적절한 양의 연료가 펌프에 의해 공급되었다. 그러나, 이는 예를 들면 펌프가 소정의 지연으로 연료의 양을 제공하여 연료의 양이 일부 상황에서 매우 빨리 또는 매우 늦게 관련 연료 레일 내로 펌핑되는 것을 고려하지 않았다. 더욱이, 연료의 정정 량이 미리 결정되더라도, 매우 많거나 매우 적은 연료는 예를 들면 주입기에 의해 주입되는 결과로서 연료의 가상의 불충분한 양의 후속적인 조정을 초래하여 매우 빠르거나 매우 늦게 제공되었다.
따라서 본 발명의 목적은 연료 레일로 연결되는 펌프의 펌프 출력의 제어가 개선될 수 있는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따라, 이러한 목적은 연료 레일 내의 연료의 미리 결정된 양이 미리 결정된 작동 상태가 발생하는 경우 미리 결정된 작동 상태를 위해 제공될 수 있게 하는 방식으로 내연기관의 연료 레일에 연결되는 작동 펌프에 의해 달성된다. 이를 위해, 내연기관이 미리 결정된 작동 상태로 스위칭됨에 따라 공정이 발생하는지 여부를 첫 번째로 결정한다. 미리 결정된 작동 상태로 내연기관을 스위칭하기 위한 공정이 감지된 경우, 펌프의 펌프 출력도 또한 결정되어, 미리 결정된 연료의 양이 작동 상태를 위해 이용가능하게 될 수 있도록 펌프 출력이 선택된다. 더욱이, 펌프는 미리 결정된 작동 상태에 도달할 때 미리 결정된 양의 연료를 펌프가 제공하도록 하는 방식으로 펌프가 작동된다.
이는 미리 결정된 작동 상태를 위해 그리고 즉 제공될 수 있는 미리 결정되는 장점을 가지며, 즉 이러한 작동 상태가 실제로 도달될 때 예를 들면, 행정 전환(change over)을 위해 다음 행정으로의 밸브 변화, 상기 행정이 미리 결정된 작동 상태에 있을 때를 위해 제공되도록 펌프의 펌프 출력이 미리 결정된다. 이에 대해, 종래 기술에서 적절한 양의 연료가 다음 행정을 위해, 예를 들면, 행정 전환에서 확실히 제공되지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 펌프의 " 예측되는 " 작동은 적절한 양의 연료가 다음 행정에서 정확한 시간에 이용할 수 있고 예를 들면 배출물의 형성이 감소될 수 있다는 것을 보장할 수 있다.
본 발명에 따른 추가 실시예에서, 미리 결정된 작동 상태 내로 내연기관을 스위칭하기 위한 공정이 예를 들면 미리 결정된 작동 상태로 스위칭하기 위한 하나 이상의 신호를 이용하여 감지될 수 있다. 미리 결정된 작동 상태는 예를 들면 다음 행정으로의 행정 전환일 수 있으며 상기 공정은 행정 전환을 위한 신호를 이용하여 기록될 수 있다. 행정 전환은 특별히 큰 공기 매스 변화가 발생하고 적절한 양의 연료의 제공이 다음 행정 내로의 전환 공정이 완료될 때 특히 중요한 경우인데, 이는 최적 연소가 이러한 방식으로 발생할 수 있고 불필요한 펌프 출력이 요구되지 않기 때문이다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 시간 지연은 펌프의 작동을 위해 고려되어 미리 결정된 작동 상태, 예를 들면 다음 행정으로의 전환이 실제로 완료되었을 때 펌프가 단지 미리 결정된 목표 양의 연료가 제공되는 것을 보장하도록 한다. 이를 위해, 펌프는 미리 결정된 작동 상태의 시간 지연 및 연료 시스템의 시간 지연 또는 펌프의 시간 지연에 종속되어 작동한다.
본 발명에 따른 추가 실시예에서, 펌프는 펌프의 시간 지연을 허용하여, 펌프가 미리 결정된 작동 상태, 예를 들면 행정 전환의 시간 지연의 마지막에 레일 내로 연료의 미리 결정된 양을 펌핑하도록 하는 방식으로 작동된다. 이러한 방식으로, 요구되는 양의 연료가 레일에 너무 빠르거나 너무 늦게 공급되지 않지만, 미리 결정된 작동 상태로의 스위칭이 완료되는 정확한 시간에 공급되는 것을 보장하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 추가 실시예에서, 펌프의 펌프 출력은 공기 매스 변화, 주입 연료 매스 변화 및/또는 절대 주입 연료 매스에 따라 결정된다. 이는 이러한 변수 또는 매개변수가 예를 들면 작은 행정으로부터 큰 행정으로 또는 그 반대로의 행정 전환에 대해 정상적으로 공지되는 장점을 가지며 따라서 요구되는 양의 연료 및 펌프의 펌프 출력을 결정하는 것이 용이하다.
본 발명의 추가 실시예에 따라, 펌프는 내연 기관 또는 차량에서 이용되는, 고압 펌프 또는 저압 펌프일 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에서 다양한 실시예에 따라 더욱 상세하게 설명될 것이다.
차량의 엔진 내의 밸브 행정 특성 곡선의 전환을 위해, 전환은 보통 즉시 발생하지 않지만 단지 행정 전환의 액츄에이터가 작동된 후 소정의 시간 지연후 발생한다.
밸브 행정 특성 곡선의 번환에 대한 상류부의 신호 또는 시간 지연의 정보를 기초로 하는 행정 전환에 대한 신호에 의해, 펌프 작동은 본 발명에 따라 후속하는 공기 매스 변화에 대해 더욱 신속하게 작용하여 최종적으로 ECU(26)와 같은, 적절한 제어 장치에 의해 연료 공기 변화에도 더욱 신속하게 작용한다. 이러한 공정은 또한 제어된 저압 연료 펌프를 예측할 수 있다.
도 1은 고압 직접 주입을 하는 내연 기관을 작동시키기 위한 연료 시스템(10)을 보여준다. 이와 같이 설계된 연료 시스템(10)은 연료 레일(12) 내의 소정의 연료 압력 수준을 요구한다. 기계적 압력 제어기(16) 및 탱크 회수 라인(18) 을 구비한 전기 저압 연료 펌프(14)는 기본 제 1 압력을 구비한 고압 연료 펌프(20)의 유입구 측부에 제공된다. 압력 제어기(16)는 저압 연료 펌프(14)가 연료를 탱크(17)로부터 고압 연료 펌프(20)로 펌핑할 때 너무 높은 압력이 발생하는 것을 방지한다. 도 1의 압력 제어기(16)는 반드시 기계적 압력 제어기일 필요는 없지만, 또한 전자-기계적 또는 자기적 압력 제어기일 수 있으며 여기서는 몇 가지만 예로 든다.
연료는 고압 연료 펌프(20)로부터 레일(12) 내로 공급되어 주입 밸브(22)에 의해 실린더 공간(도시안됨) 내로 도입된다. 부가 비복귀 밸브(23)는 예를 들면 고압 연료 펌프(20)와 레일(12) 사이의 라인 내에 제공된다. 비복귀 밸브(23)는 고압 연료 펌프(20)를 향하여 역으로 레일(12)로부터 연료가 배출되는 것을 방지한다. 레일(12) 내로 연료를 공급하기 위해 고압 연료 펌프(20)의 작동 요소의 작동을 조절하기 위하여, 연료 시스템(10)은 피드백을 위한 연료 압력 센서(24)로부터의 신호를 이용한다.
주입기 또는 주입 밸브(22)의 주입 매스는 주로 공급되는 연료의 양을 결정하기 위하여 이용된다. 공칭 연료 압력으로부터 작동 연료 압력의 일탈은 고압 연료 펌프(20)로부터의 증가 또는 감소된 공급에 의해 균형이 맞추어진다. 고압 연료 펌프(20)는 이에 대해 시간 지연에 의해 영향을 받는다, 즉 펌프 매스는 즉시 펌프(20)에 의해 공급될 수 없지만, 단지 소정의 시간 지연으로 고압 연료 펌프(20)의 시간 지연으로 공급된다.
정상 작동(정지)시, 이는 일반적으로 문제점이 존재하지 않는다. 그러나, 매우 높은 주입 매스 변화를 가진 정상 작동에서, 연료 압력은 공칭 값을 충분히 신속하게 더 이상 트랙하지 않는다. 이러한 종류의 바람직하지 않은 상태는 예를 들면 밸브 행정 특성 곡선의 전환 또는 작은 행정으로부터 큰 행정으로 그리고 그 역으로 행정 전환이 있을 때 주로 밸생하는데, 이는 매우 높은 공기 변화를 초래하기 때문이다. 이러한 공기 매스 변환는 행정 전환의 작동 후 즉시 발생하지 않지만 한정된 시간 지연, 즉 행정 전환의 시간 지연(t2)를 가지고 작동된다.
이제 본 발명은 이러한 지연의 정보 또는 행정 전환의 시간 지연(t1) 및 연료 시스템의 시간 지연(t2)를 이용하여 정확한 시간에 고압 연료 펌프(20)의 더 크거나 더 작은 펌프 출력(MFP)에 대한 요구를 조절하기 위하여 그리고 이에 의해 새로운 행정에 대한 정확한 시간에 연료의 적절한 양을 제공하도록 한다. 즉, 행정 전환, 예를 들면 작은 행정으로부터 큰 행정으로의 행정 전환에 대한 신호가 발생하여 도 2에 도시된 바와 같이 제어 장치(26)에서 감지되며, 관련된 공기 매스 변화(dMAF)가 통상적으로 공지된다. 이러한 경우, 고압 연료 펌프에 대한 적절한 펌프 출력(MFP)은 제어 장치(26)에서 계산될 수 있다. 이와 달리 또는 공기 매스 변화(dMAF)에 부가하여, 주입 연료 양(dMFF) 또는 절대 주입 연료 양(MFF)은 또한 요구된 펌프 출력(MFP)의 계산을 위해 제어 장치(26)에 의해 이용될 수 있지만, 여기서는 몇가지만 예로 든다.
이는 지금 행정 전환의 시간 지연(t2)이 경과되고 시스템이 새로운 행정으로 스위칭될 때, 즉 예를 들면 도 2의 더 큰 행정으로 스위칭될 때, 고압 연료 펌프(20)가 제어장치가 되는 ECU(26)에 의해 정확한 시간에서 미리 작동되어서 미리 계산된 펌프 출력으로 새로운 행정 동안 연료의 적절한 양이 제공되도록 하는 것을 의미한다. 고압 연료 펌프(20)가 제어 장치(26)에 의해 작동될 때, 펌프(20)가 요구된 양의 연료를 즉시 제공하지 않을 때 고압 연료 펌프(20)의 시간 지연이 또한 고려된다. 연료 시스템의 시간 지연(t1) 또는 행정 전환의 시간 지연(t2) 및 펌프의 시간 지연의 고려에 의해, 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템이 새루운(이 경우, 더 큰) 행정으로 스위칭되어 스위칭 공정이 완료된 경우, 충분한 양의 연료가 정확한 시간에 제공될 수 있다.
따라서 본 발명은 고압 연료 펌프(20)가 새로운 행정에 대해 적절한 양의 연료가 새로운 행정으로의 전환에서 정정 시간에 제공될 수 있도록 하는 방식으로 미리 작동될 수 있다. 이에 대해, 펌프의 시간 지연 작용 및 예를 들면 시간 지연 행정 전환 공정이 종래 기술에서는 고려되지 않았으며, 이는 비록 적절한 양의 연료가 제공될 수 있지만, 이는 예를 들면 너무 빠르거나 너무 늦을 수 있다는 것을 의미한다. 이는 예를 들면 너무 적은 연료가 공급될 수 있다는 결론을 가지는데 이는 너무 빨리 제공되기 때문이다. 이는 연료의 양이 후속적으로 조정되도록 하며 예를 들면 연료 양이 미리 너무 적다는 잘못된 가정 때문에 증가된다. 그러나, 본 발명에서, 연료의 적절한 양 및 관련된 펌프 출력(MPF)이 새로운 행정을 위해 미리 결정되고 연료의 양이 정정 시간에 연료 레일로 공급되어, 종래 기술에서와 같이 연료 양의 부정확한 재 조정이 방지될 수 있다. 이와 같이 함으로써, 본 발명은 펌프(20) 및 행정 전환의 시간 지연(t2)을 고려하여 시스템이 다음 행정으로 변화될 때 이를 위한 연료의 정정 양이 정확한 시간에 확실히 제공될 수 있다.
각각의 행정에 대해 펌핑되는 연료의 양은 예를 들면 아래 공식을 이용하여 계산된다. 연료 주입 매스(MFF)에 대한 다른 예로서, 예를 들면, 공기 매스(MAF)도 이용될 수 있다.
Figure 112008059698436-PAT00001
MFP: 매스 연료 펌프
MFFact_lift : 매스 연료 유동(현 행정)
MFFnext_lift : 매스 연료 유동(다음 행정)
상기 공식에 따라, 펌핑된 연료의 양(MFP)은 실제 시간(t)이 연료 시스템의 시간 지연(t1) 보다 작은 경우 현 행정의 주입 연료 매스 MFP = MFFact_lift이다.
실제 시간(t)이 시간 지연(t1)보다 크지만 행정 전환의 시간 지연(t2) 보다 작은 경우, 펌핑된 연료의 양(MFP)은 다음의 주입 연료 매스(MFFnext_lift)이며, 이 경우 더 큰 행정이다. 실제 시간(t)이 행정 전환의 시간 form(t2) 보다 큰 경우, 펌핑된 연료의 양(MFP)은 지금 현재의 주입 연료 매스(MFFact_lift)이며 이 경우 더 큰 행정이다.
본 발명은 연료 압력의 더 큰 조절 양이 상술된 방식으로 달성될 수 있다는 것이 유용하다. 더욱이, 배출 제한이 더 용이하거나 동일하거나 심지어 감소될 수 있다.
더욱이, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같은 연료 시스템의 실시예로 제한되지 않는다. 이는 본 발명에 따른 원리를 설명하기 위하여 단지 구조 및 요소 측면에서 하나의 예로서 이용된다. 더욱이, 본 발명은 미리 결정된 작동 상태로서 행정 전환으로 제한되지 않지만, 요구되는 양의 연료가 관련된 펌프 출력을 계산하기 위하여 반드시 미리 알려지는 다양한 작동 상태에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 내연기관의 연료 시스템이 연료 공급 장치로 도시되는 도면이고,
도 2는 공기 매스 MAF 및/또는 주입 연료 MFF가 시간에 따라 도시된 도면이다.

Claims (11)

  1. 미리 결정된 작동 상태 동안 미리 결정된 양의 연료를 연료 레일(12)에 제공하기 위하여 내연기관의 연료 레일(12)에 연결되는 펌프(20)를 제어하기 위한 방법으로서,
    a) 상기 내연기관을 다음의 미리 결정된 작동 상태로 스위칭하기 위한 공정이 발생하는지를 결정하는 단계,
    b) 상기 내연기관을 미리 결정된 작동 상태로 스위칭하기 위한 공정이 감지된 경우 상기 펌프(20)의 펌프 출력(MFP)을 결정하는 단계로서, 상기 펌프(20)의 펌프 출력은 상기 미리 결정된 양의 연료가 상기 작동 상태 동안 제공되도록 선택되는, 펌프의 펌프 출력 결정 단계, 및
    c) 상기 미리 결정된 작동 상태가 달성될 때 상기 펌프(20)가 상기 미리 결정된 양의 연료를 제공하도록 상기 펌프(20)를 작동시키는 단계를 구비하는,
    내연기관의 연료 레일에 연결되는 펌프 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프(20)는 예를 들면 상기 미리 결정된 작동 상태로의 상기 스위치의 시간 지연(t2) 및 상기 연료 시스템의 시간 지연(t1) 및/또는 상기 펌프(20)의 시간 지연에 따라 작동되는,
    내연기관의 연료 레일에 연결되는 펌프 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펌프(20)는, 상기 펌프의 시간 지연을 고려하여, 상기 펌프가 상기 미리 결정된 작동 상태로의 스위치에서 시간 지연(t2)의 마지막에 상기 레일(12) 내로 미리 결정된 양의 연료를 펌핑하는 방식으로 작동되는,
    내연기관의 연료 레일에 연결되는 펌프 제어 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 하나 이상의 항에 있어서,
    신호의 감지는 예를 들면 상기 내연기관을 미리 결정된 작동 상태로 스위칭하기 위한 공정이 발생하는지를 결정하기 위하여 이용되며, 상기 미리 결정된 작동 상태는 다음 행정으로의 행정 전환이고 상기 내연기관을 다음 행정으로 스위칭하기 위한 공정은 예를 들면 행정 전환에 대한 신호를 이용하여 감지되는,
    내연기관의 연료 레일에 연결되는 펌프 제어 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 펌프의 펌프 출력(MFP)은 공기 매스 변화(dMAF), 주입 연료 매스 변 화(dMFF) 및/또는 절대 주입 연료 매스(MFF)에 따라 결정되는,
    내연기관의 연료 레일에 연결되는 펌프 제어 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 펌프(20)는 고압 펌프 또는 저압 펌프인,
    내연기관의 연료 레일에 연결되는 펌프 제어 방법.
  7. 미리 결정된 작동 상태 동안 연료 레일(12)에 미리 결정된 양의 연료를 제공하기 위해 내연 기관의 연료 레일(12)에 연결되는 펌프(20)를 제어하기 위한 장치로서,
    a) 공정을 감지하기 위한 감지 장치(26)로서, 이에 따라 상기 내연기관이 미리 결정된 작동 상태로 스위칭되는, 감지 장치,
    b) 상기 감지 장치(26)가 상기 내연기관을 미리 결정된 작동 상태로 스위칭하기 위한 공정을 감지할 때 상기 펌프(20)의 펌프 출력(MEP)을 결정하기 위한 장치(26)로서, 이에 의해 상기 펌프의 펌프 출력(MFP)은 상기 펌프(20)가 상기 미리 결정된 작동 상태 동안 상기 미리 결정된 양의 연료를 제공하도록 하는, 펌프의 펌프 출력을 결정하기 위한 장치(26), 및
    c) 상기 미리 결정된 작동 상태가 달성될 때 상기 펌프가 미리 결정된 양의 연료를 제공하도록 하는 방식으로 상기 펌프(20)를 작동하기 위한 제어 장치(26)를 구비하는,
    내연기관의 연료 레일에 연결되는 펌프 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 펌프(20)의 펌프 출력을 결정하기 위한 장치(26)는 상기 미리 결정된 양의 연료를 위한 상기 펌프 출력(MFP)의 결정을 위해 상기 미리 결정된 작동 상태에서 공기 매스 변화(dMAF), 주입 연료 매스 변화(dMFF) 및/또는 절대 주입 연료 매스(MFF)를 고려하는,
    내연기관의 연료 레일에 연결되는 펌프 제어 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 장치(26)는 예를 들면 상기 미리 결정된 작동 상태로의 스위칭 공정의 시간 지연(t2) 및 상기 연료 시스템의 시간 지연(t1) 또는 상기 펌프의 시간 지연에 따라 상기 펌프(20)를 작동시키는,
    내연기관의 연료 레일에 연결되는 펌프 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 펌프의 시간 지연을 고려하여, 상기 미리 결정된 작동 상태로 상기 스위칭 공정의 시간 지연(t2)의 마지막에 상기 레일(12) 내로 상기 미리 결정된 양의 연료를 펌핑하도록 상기 펌프(20)를 작동하는 방식으로, 상기 제어 장치(26)가 구성되는,
    내연기관의 연료 레일에 연결되는 펌프 제어 장치.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 작동 상태는 예를 들면 다음 행정으로의 행정 전환이고 상기 감지 장치(26)는 상기 공정을 감지하며 이에 따라 상기 내연기관이 신호, 예를 들면 행정 전환을 위한 신호를 이용하여 상기 미리 결정된 작동 상태로 스위칭되는,
    내연기관의 연료 레일에 연결되는 펌프 제어 장치.
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