KR20160070149A - 압전 서보-구동식 인젝터에서 밸브 개방 순간을 결정하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전 작동체를 센서 소자로서 사용하여 압전 서보-구동식 인젝터에서 밸브 개방 순간을 결정하는 방법에 관한 것이다. 상기 압전 작동체의 충전 공정의 종료 시에 전압과 전하량이 측정되고, 이 측정에 기초하여 임시 스케일링 계수가 식별된다. 이런 방식으로, 밸브 개방 순간의 근사값이 획득되고, 이 시점에서 전압과 전하량이 다시 측정된다. 대응하는 계산 동작에 의해 새로운 스케일링 계수가 결정된다. 마지막으로, 상기 새로운 스케일링 계수의 도움으로 밸브 개방 순간이 결정된다. 이 순간이 온라인으로 결정될 수 있다.
Description
본 발명은 압전 작동체(piezo actuator)를 센서 소자로서 사용하여 압전 서보-구동식 인젝터(piezo servo-driven injector)에서 밸브 개방 순간을 결정하는 방법에 관한 것이다.
압전 작동체를 센서 소자로서 사용하여 압전 서보-구동식 인젝터에서 밸브 개방 순간을 결정하거나 또는 분사량을 정밀하게 제어하기 위하여 고려되어야 하는 아이들 진행(idle travel)을 측정하는 여러 방법이 종래 기술에 알려져 있다.
여기서, 종래에는 압전 작동체의 커패시턴스 곡선이 분석되는데, 여기서 밸브 개방 순간은 커패시턴스 곡선의 최대값과 관련되어 있다. 그러나 상기 방법은 모든 상태 하에서 모든 상황에서 정밀한 결과를 전달하지는 않는다.
표준 압전 서보-구동식 인젝터의 경우에, 밸브는 발생하는 유압 압력에 대항하여 작동된다. 안전 상의 이유 때문에, 압전 작동체는 미리 한정된 유격을 두고 설치되어 미리 한정된 아이들 진행을 생성한다. 상기 아이들 진행은 예를 들어 압전 분극(piezo polarization), 작동체의 온도, 분사 공정의 개수, 엔진 속력을 포함하는 여러 파라미터에 의존하지만, 또한 여러 밸브 부품의 마모 상태에도 의존한다. 이들 파라미터로 인해, 모든 동작 상태 하에서 작은 공차 범위에서 아이들 진행을 유지하는 것이 곤란하다. 아이들 진행은 인젝터 기능에서 상당히 중요하기 때문에, 상기 아이들 진행을 측정하고 그 효과를 보상하는 것이 중요하다. 이를 위해, 전술한 바와 같이 밸브 개방 순간을 측정하는 것이 중요하다.
아이들 진행을 측정하는데 간접 측정 개념이 존재한다. 여기서, 압전 작동체가 작동되고 밸브에 의해 생성된 누설(leakage)이 측정된다. 아이들 진행의 동적 변동이 큰 것으로 인해, 여기서 아이들 진행을 가능한 한 자주 측정하는 것이 대단히 중요하다. 그러나 이것은 원치 않는 누설을 초래한다.
본 발명에 따라, 압전 서보-구동식 인젝터에서 밸브 개방 순간을 결정하는 방법으로서, 예를 들어, 전술한 아이들 진행을 결정하고 아이들 진행을 제어하는데 상기 방법을 사용하는 것이 의도된다. 본 발명에 따라, 특히 용이하게 구현될 수 있고 "온라인(online)" 값을 획득할 수 있는 서두에 설명된 유형의 방법을 제공하는 것이 추구된다.
상기 목적은, 다음 단계들을 포함하는 전술한 유형의 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다:
압전 작동체의 충전 공정(charging process)의 종료 시에 전압(U)과 전하량(Q)을 측정하는 단계;
Q/U를 계산함으로써 임시 스케일링 계수(scaling factor)(CVORL)를 결정하는 단계;
시간에 따라 CVORL의 곡선 최대값을 결정하고, 최대값이 발생하는 순간을 밸브 개방 순간의 근사값으로서 사용하는 단계;
상기 밸브 개방 순간의 근사값을 결정하는 순간에 전하량(Q)과 전압(U)을 측정하는 단계;
수식 1.25 x F2/E x C = (U x C - Q)2(수식 중, F = 압전 작동체에 작용하는 힘, E = 압전 작동체의 전기적 파라미터)을 풀고 이로부터 새로운 스케일링 계수(C)를 결정하는 단계;
차이(U x C - Q)를 계산하고 상기 값의 최대값을 결정하는 단계; 및
상기 최대값이 발생하는 순간을 밸브 개방 순간으로 사용하는 단계.
본 발명에 따라, 상기 압전 작동체는 센서로 사용되고, 이것을 사용하여, 밸브가 개방되는 시기가 검출된다. 이것은 압전 커패시턴스 분석에 기초하여 수행되지 않고, 압전 특성을 정밀하게 기술하는 선형 모델에 기초하여 수행된다.
본 발명에 따라, 2개의 파라미터, 구체적으로 전압(U)과 전하량(Q)이 측정된다. 이 2개의 파라미터를 비교하기 위해, 스케일링 계수가 요구된다. 상기 스케일링 계수는 μF의 단위를 가지고 있어서, 예를 들어, 이론적인 압전 커패시턴스로 언급될 수 있다. 상기 스케일링 계수는 통상 알려져 있지 않고, 본 발명에 따른 방법에 의해, 2개의 단계에서 근사 방식으로 결정된다.
제1 단계에서, 상기 압전 작동체의 충전 공정의 종료 시에 측정된 전압(U)과 전하량(Q)을 사용하여 값(Q/U)을 결정하고, 이 값은 임시 스케일링 계수(CVORL)로 사용된다. 시간에 대해 CVORL의 곡선 최대값이 결정되고, 최대값이 발생하는 순간이 밸브 개방 순간의 근사값으로 사용된다. 그리하여 이 제1 단계에서, 상기 밸브 개방 순간의 제1 추정이 수행된다.
제2 단계에서, 상기 밸브 개방 순간의 근사값을 결정하는 순간에 전하량(Q)과 전압(U)이 측정된다. 이후, 측정된 값(U 및 Q)을 사용하여 수식 1.25 x F2/E x C = (U x C - Q)2 을 푼다. 계수 F(힘) 및 E(전기적 파라미터)는 알려져 있고, C만이 알려져 있지 않다. 그리하여 C의 업데이트된 값을 결정할 수 있다. 상기 C의 새로운 값을 사용하여 차이(U x C - Q)를 계산하고, 상기 값의 최대값이 결정된다. 상기 최대값이 발생하는 순간이 밸브 개방 순간으로 사용된다.
전술한 계수 1.25 x F2/E는 바람직하게는 레일 압력 측정으로부터 획득된다. 대응하는 값이 아직 이용가능하지 않은 경우, 본 발명에 따른 방법을 위해, 대응하는 레일 압력 측정이 또한 수행되는 것이 요구된다.
전술한 방법 단계들이 바람직하게는 매 분사 공정마다 모두 수행되는 것은 아니다. 오히려, 구체적으로, 선행하는 분사 사이클에서 임시 스케일링 계수(CVORL)를 결정하고, 후속하는 분사 사이클에서 이 임시 스케일링 계수를 사용하여 밸브 개방 순간을 결정하는 접근법이 후속한다. 그리하여, 선행하는 사이클(N)에서 근사 방식으로 결정된 스케일링 계수(CVORL)는 바람직하게는 분사 사이클(N+1)에서 사용된다.
예를 들어, 사이클(N)의 종료 시 전압과 전하량 측정이 수행된다. 이에 기초하여, 스케일링 계수(CVORL)가 근사 방식으로 결정된다. 사이클(N)에서 결정된 스케일링 계수(CVORL)를 사용하여, 후속하는 사이클(N+1)에서 값(U x C - Q)이 결정되고, 이로부터, 밸브 개방 순간에 대응하는 최대값이 결정된다.
본 발명은 도면과 함께 예시적인 실시예에 기초하여 아래에서 상세히 설명된다. 단일 도면인 도 1은 본 발명에 따른 방법의 개별 단계를 개략적으로 예시하는 흐름도를 도시한다.
여기서 예시된 방법은 압전 작동체를 센서 소자로서 사용하여 자동차의 압전 서보-구동식 인젝터에서 밸브 개방 순간을 결정하는 역할을 한다. 획득된 밸브 개방 순간은 예를 들어 인젝터의 아이들 진행을 결정하고 제어하는데 사용될 수 있다.
이러한 압전 서보-구동식 인젝터는 알려져 있으므로 여기서는 이와 관련하여 보다 상세히 설명되지 않는다. 상기 유형의 압전 작동체를 충전하는 공전 동안, 본 발명에 따른 방법은 "온라인" 방법으로 수행되고, 여기서 제1 분사 사이클(N)에서, 상기 사이클의 종료 시에 전압(U)과 전하량(Q)이 측정된다. 이것은 도 1에서 단계(1)로 지시된다.
단계(2)에서, 측정된 전압과 전하량 값으로부터, Q/U를 계산함으로써 임시 스케일링 계수(CVORL)가 결정된다. 후속하는 단계(3)에서, 시간에 대해 CVORL의 곡선 최대값이 결정된다. 최대값이 발생하는 대응하는 순간이 밸브 개방 순간의 근사값으로 사용된다.
이후, 후속 분사 사이클(N+1)에서, 구체적으로 이제 밸브 개방 순간의 근사값을 결정하는 순간에 전압(U)과 전하량(Q)이 측정된다. 이것은 단계(4)로 지시된다. 단계(5)에서, 수식 1.25 x F2/E x C = (U x C - Q)2 로부터 새로운 스케일링 계수(C)가 결정된다. U와 Q가 측정되었다. 수행된 레일 압력 측정으로부터 계수 1.25 x F2/E가 획득되고 그리하여 알려진다.
단계(6)에서, 차이(U x C - Q)가 계산되고, 상기 값의 최대값이 결정된다. 상기 최대값이 발생하는 순간이 밸브 개방 순간으로 사용된다.
Claims (3)
- 압전 작동체를 센서 소자로서 사용하여 압전 서보-구동식 인젝터(piezo servo-driven injector)에서 밸브 개방 순간을 결정하는 방법으로서,
상기 압전 작동체의 충전 공정의 종료 시에 전압(U)과 전하량(Q)을 측정하는 단계;
Q/U를 계산함으로써 임시 스케일링 계수(CVORL)를 결정하는 단계;
시간에 대해 CVORL의 곡선 최대값을 결정하고, 상기 최대값이 발생하는 순간을 상기 밸브 개방 순간의 근사값으로서 사용하는 단계;
상기 밸브 개방 순간의 근사값을 결정하는 순간에 전하량(Q)과 전압(U)을 측정하는 단계;
수식 1.25 x F2/E x C = (U x C - Q)2(수식 중, F = 압전 작동체에 작용하는 힘, E = 압전 작동체의 전기적 파라미터)을 풀고 이로부터 새로운 스케일링 계수(C)를 결정하는 단계;
차이(U x C - Q)를 계산하고 상기 값의 최대값을 결정하는 단계; 및
상기 최대값이 발생하는 순간을 밸브 개방 순간으로 사용하는 단계를 포함하는, 압전 서보-구동식 인젝터에서 밸브 개방 순간을 결정하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 계수 1.25 x F2/E는 레일 압력 측정으로부터 획득되는 것을 특징으로 하는, 압전 서보-구동식 인젝터에서 밸브 개방 순간을 결정하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 임시 스케일링 계수(CVORL)는 선행하는 분사 사이클(N)에서 결정되고, 후속하는 분사 사이클(N+1)에서 상기 임시 스케일링 계수를 사용하여 상기 밸브 개방 순간을 결정하는 것을 특징으로 하는, 압전 서보-구동식 인젝터에서 밸브 개방 순간을 결정하는 방법.
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