KR20160073993A - 분사 시스템의 인젝터를 동작시키는 방법 - Google Patents

분사 시스템의 인젝터를 동작시키는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 내연 엔진의, 축압기를 구비하는 분사 시스템의 인젝터의 니들의 움직임이 작동체에 의해 직접 제어되는, 상기 인젝터를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 분사 시스템의 각 인젝터의 실제 분사량을 각 인젝터에 대한 분사 시스템의 펌프에서 요구되는 연료량에 의해 결정하거나 또는 분사 공정에 의해 야기되는 축압기의 압력 손실에 의해 결정하는 인젝터 교정 방법이다. 상기 결정된 요구되는 연료량 또는 상기 결정된 압력 손실은 각 인젝터에 대한 타깃 연료량 또는 타깃 압력 손실과 비교되거나, 또는 상기 결정된 요구되는 연료량 또는 상기 결정된 압력 손실은 상기 분사 시스템의 인젝터들 간에 비교된다. 인젝터에 대한 편차가 검출되면, 상기 검출된 편차를 감소/제거하는 개방된-루프/폐쇄된-루프 제어 방법이 수행된다.

Description

분사 시스템의 인젝터를 동작시키는 방법{METHOD FOR OPERATING INJECTORS OF AN INJECTION SYSTEM}
본 발명은, 내연 엔진, 특히 디젤 엔진의, 축압기(레일)를 구비하는 분사 시스템의 인젝터의 니들의 움직임이 작동체에 의해 직접 제어되는, 상기 인젝터를 동작시키는 방법에 관한 것이다.
내연 엔진의 인젝터는 제조 후 제조 공차를 가지고 있다. 그 결과, 각 인젝터는 동일한 신호로 작동해도 상이한 연료량을 출력한다. 상기 편차는 가능한 작게 유지하는 것이 추구된다는 것은 당연하다.
여기서 처리되는 인젝터는, 작동체에 의해 직접, 다시 말해, 서보 밸브 없이, 특히 직접 접촉을 통해, 레버를 통해 또는 유압 결합을 통해 인젝터의 니들의 움직임을 제어하는 인젝터이다. 이런 유형의 직접 제어되는 인젝터는 동작 누설을 가지고 있지 않다. 그리하여, 하나의 사이클 동안 축압기로부터 제거되는 연료량은 인젝터가 내연 엔진의 연소 챔버에 주입한 분사량에 대응한다(동적인 것으로 고려된다).
직접 결합된 노즐 니들을 갖는 이런 유형의 인젝터에서, 전술한 분사량의 편차는 다음과 같이 표준화될 수 있다:
유형 1: 개방 시간과 폐쇄 시간의 편차
유형 2: 최대 분사율(injection rate)의 편차
전술한 2개의 유형의 조합으로 구성된 편차도 가능하다.
이런 유형의 편차를 감소시키거나 제거하는 여러 방법과 전략이 알려져 있다. 제1 알려진 방법에서, 대응하는 인젝터들이 분류된다. 여기서, 인젝터는 특정 점에서 측정되고, 대응하는 편차는 인코딩된다. 이후, 인코딩은 내연 엔진의 제어 디바이스로 전달되어, 대응하는 적응 기능(adoption function)을 적용할 수 있다.
다른 방법에서, 유형 1의 편차를 제거하기 위해 폐쇄 시간이 조절된다. 여기서, 인젝터의 폐쇄 시간이 검출되고 편차가 보정된다. 또 다른 방법에서, 연소 공정을 체크하고 실린더 밸런싱(cylinder balancing)을 맞추기 위해 실린더 압력 색인(indexing)이 수행된다. 또 다른 방법에서, 크랭크샤프트 가속 신호에 기초하여 실린더 밸런싱과 분사량 추정이 일어난다.
전술한 방법은 대체로 복잡하고 획득된 결과의 정확도에 개선이 요구된다.
본 발명은 인젝터에 의해 계량될 연료량의 편차를 특히 간단하고 정확한 방식으로 결정하고 감소/제거할 수 있는 서두에 언급된 유형의 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 실시예에서, 본 목적은, 다음 단계들을 포함하는 제시된 유형의 방법에 의해 달성된다:
미리 한정된 시간 기간 동안 각 인젝터를 위한 분사 시스템의 펌프에서 요청되는 연료량을 통해 또는 분사 동작에 의해 야기되는 축압기의 압력 손실을 통해 상기 분사 시스템의 각 인젝터의 실제 분사량을 결정하는 단계;
상기 결정된 요청되는 연료량 또는 상기 결정된 압력 손실을 각 인젝터에 대한 설정점 연료량 또는 설정점 압력 손실과 비교하는 단계; 및
인젝터에 대한 편차가 결정되면, 상기 결정된 편차를 감소/제거하는 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법을 수행하는 단계.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 전술한 목적은, 다음 단계들을 포함하는 제시된 유형의 방법에 의해 달성된다:
미리 한정된 시간 기간 동안 각 인젝터를 위한 분사 시스템의 펌프에서 요청되는 연료량을 통해 또는 분사 동작에 의해 야기되는 축압기의 압력 손실을 통해 상기 분사 시스템의 각 인젝터의 실제 분사량을 결정하는 단계;
상기 결정된 요청되는 연료량 또는 상기 결정된 압력 손실을 상기 분사 시스템의 인젝터 간에 비교하는 단계; 및
인젝터에 대한 편차가 결정되면, 상기 결정된 편차를 감소/제거하는 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법을 수행하는 단계.
본 발명에 따른 방법의 두 실시예는 직접 제어되는 인젝터들이 동작 누설을 가지고 있지 않는 것을 이용한다. 그리하여 하나의 사이클 동안 상기 축압기로부터 제거되는 연료량은 인젝터가 연소 챔버에 분사한 분사량에 대응하므로, 엄밀히 말하면, 먼저 상기 축압기의 압력 손실을 통해 그리고 이어서 상기 펌프에서 요청되는 양을 통해 분사량을 매우 정밀하게 추정하는 것이 가능하다. 실제 분사량을 검출하기 위하여, 상기 펌프로부터 요청되는 양 또는 상기 축압기에서의 압력 손실이 그리하여 본 발명에 따른 방법에서 결정된다. 여기서, 상기 펌프에서 요청되는 연료량은 일반적으로 또한 전용 조절기(regulator)에 의해 축압기의 압력 프로파일로부터 결정된다. 이 방법은 각 실린더에 대해 연료량을 계량할 수 있는 동기 동작 피스톤 펌프의 경우에 특히 만족스럽게 기능한다.
상기 실제 분사량을 결정한 후, 상기 결정된 요청되는 연료량 또는 상기 결정된 압력 손실은 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예에서 각 인젝터에 대한 설정점 연료량 또는 설정점 압력 손실과 비교된다. 상기 설정점 연료량 또는 상기 설정점 압력 손실은 내연 엔진의 제어 디바이스에 저장된다. 인젝터에 대해 실제값과 설정점 값 사이의 편차가 결정되면, 결정된 편차를 감소/제거하는 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법이 수행된다.
본 발명에 따른 방법의 제2 실시예에서, 상기 결정된 요청되는 연료량 또는 상기 결정된 압력 손실은 상기 분사 시스템의 인젝터들 간에 교정된다. 인젝터에 대한 편차가 결정되면, 상기 결정된 편차를 감소/제거하는 대응하는 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법이 수행된다.
본 발명에 따른 방법의 두 실시예에서는, 그리하여 압력 조절 파라미터들을 사용하여 분사량을 체크하고 보정한다. 여기서, 볼륨-제어된 압력 조절과 동작 누설-없는 인젝터 작동 사이의 상관을 사용하여 연료를 계량한다.
본 발명에 따른 방법의 실시예에 의해 일련의 장점이 달성될 수 있다. 인젝터를 더 이상 인코딩할 필요가 없다. 인젝터마다 편차는 자동적으로 검출될 수 있다. 시스템에서 복수의 인젝터들 간의 변동이 대부분 제거될 수 있다. 나아가, 시스템 내 인젝터의 "드리프트(drift)"를 검출할 수 있고, 그리하여 이런 유형의 드리프트를 보정할 수 있다. 특히 높은 부하와 회전 속력에서도 실린더 밸런싱이 가능하다. 긴 분사 시간 동안 폐쇄점을 검출하는 것과 조합하여 관통 흐름의 변화에 관한 결정과, 짧은 분사 시간 동안 폐쇄점을 검출하는 것과 조합하여 개방 특성을 보정하는 에너지 요구조건에 관한 결정이 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 제2 실시예의 일 개선에서, 상기 결정된 요청되는 연료량들 또는 상기 결정된 압력 손실들로부터 평균값(mean value) 또는 중앙값(median value)이 형성되고, 상기 인젝터의 값들이 상기 평균값 또는 중앙값으로부터 벗어나는 모든 편차가 교정을 수행하기 위해 결정된다. 이후 상기 평균값 또는 중앙값의 방향으로 보정이 수행될 수 있다.
또한 편차가 보정가능한 범위(correctable corridor) 밖에 있는지의 여부가 상기 방법의 변형에서 그리고 선행하는 방법의 변형에서 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 제1 및 제2 실시예에서 적절한 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법을 통해 상기 편차를 보정하는 것이 본 발명에 따라 제공된다. 예를 들어, 폐쇄 시간을 조절하는 것은 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법으로 수행될 수 있다. 이런 유형으로 폐쇄 시간을 조절하는 것은 그 자체로 알려져 있고, 인젝터의 개방 시간 및/또는 폐쇄 시간이 검출되고 나서, 대응하는 설정점 값들과 비교된다. 본 발명에 따른 방법의 상기 실시예에서, 이런 유형으로 폐쇄 시간을 조절하는 것은 상기 펌프로부터 요청되는 연료량을 통해 또는 상기 축압기의 압력 손실을 통해 실제 분사량을 결정하는 것과 조합된다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에서, 폐쇄 시간을 조절하는 것에 부가하여, 상기 인젝터의 작동 지속시간을 적응시키는 것을 통해 보정이 수행된다. 또 다른 방법 변형에서, 폐쇄 시간을 조절하는 것에 부가하여, 상기 작동체의 통전(energization)을 적응시킴으로써 보정이 수행된다.
이런 유형의 방법 변형은, 예를 들어, 유형 1의 편차(개방 시간과 폐쇄 시간의 편차)가 보정될 때 수행될 수 있고, 본 발명에 따른 방법에 따라 검출된 나머지 편차는 유형 2의 편차(최대 분사율의 편차)로 명확히 지정될 수 있을 때 수행될 수 있다. 인젝터의 작동 지속시간의 적응을 통해 보정이 수행되면, 예를 들어, 분사량을 위쪽으로 보정하는 경우에 작동체를 더 길게 통전하는 것이 일어나고, 분사량을 아래쪽으로 보정하는 경우에 작동체를 더 짧게 통전하는 것이 일어난다. 작동체의 통전을 적응시킴으로써 보정하는 경우에, 예를 들어, 작동 프로파일을 변경하는 것이나 에너지를 증가/감소시키는 것이 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은, 특히, 분사 시스템의 정상 동작 동안 탑재 상태에서 진단(on-board diagnosis)하는 것으로 수행될 수 있다는 장점을 가지고 있다. 인젝터마다 편차를 탑재 상태에서 자동적으로 검출하는 것이 수행될 수 있다. 상기 탑재 상태에서 실행하는 것은 후속하는 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법을 더 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에서, 인젝터의 개방점 및/또는 폐쇄점에서 편차(유형 1)는 다른 방법을 통해 보정되고, 나머지 편차(유형 2)는 본 발명에 따른 방법에 의해 결정되고, 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법을 통해 감소/제거된다.
여기서, 개방 시간 및/또는 폐쇄 시간의 편차(서두에서 언급된 유형 1)가 본 발명에 따른 방법과 조합하여 사용되는 다른 방법에 의해 결정되고 보정된다. 여전히 대체로 남아 있는 서두에 언급된 유형 2의 편차(최대 분사율의 편차)는 이후 본 발명에 따른 방법에 의해 결정된다(유형 2의 편차로 명확히 지정될 수 있다). 상기 편차는, 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법을 통해, 예를 들어, 인젝터의 작동 지속시간을 전술한 바와 같이 적응시키는 것을 통해, 또는 작동체의 통전을 전술한 바와 같이 적응시키는 것을 통해 감소/제거될 수 있다.
본 발명은 도면과 함께 예시적인 실시예를 사용하여 다음 본문에서 상세히 설명된다:
도 1은 인젝터를 동작시키는 방법의 제1 실시예의 흐름도;
도 2는 이런 유형의 방법의 제2 실시예의 흐름도; 및
도 3은 이런 유형의 방법의 제3 실시예의 흐름도.
내연 엔진의, 축압기(레일)를 구비하는 분사 시스템의 인젝터를 동작시키는 여기에 설명된 방법은 분사 시스템의 정상 동작 동안 탑재 상태에서 진단을 수행하는 방법이다. 상기 분사 시스템의 인젝터는, 니들의 움직임이 작동체에 의해 직접 제어되는 인젝터이고, 다시 말해, 서보 밸브 없이 동작하는 인젝터이다. 내연 엔진은 디젤 엔진이다.
인젝터를 교정하는 방법이라고도 언급될 수 있는 방법의 단계(1)에서, 분사 시스템의 각 인젝터의 실제 분사량은 미리 한정된 시간 동안 각 인젝터를 위한 분사 시스템의 펌프에서 요청되는 연료량을 통해 결정되거나 또는 분사 동작에 의해 압력 손실이 야기되는 축압기(레일)의 압력 손실을 통해 결정된다. 단계(2)와 단계(3)에서, 펌프에 요청되는 연료량 또는 축압기의 압력 손실에 대해 설정점 값이 제공되고, 이 설정점 값은, 예를 들어, 내연 엔진의 제어 디바이스에 저장된다. 단계(4)에서, 결정된 요청되는 연료량 또는 결정된 압력 손실은 각 인젝터에 대한 설정점 연료량 또는 설정점 압력 손실과 비교된다. 인젝터에 대한 편차가 결정되면, 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법이 단계(5)에서 수행되어, 결정된 편차를 감소시키거나 제거하고 이런 방식으로 대응하는 인젝터에 의해 분사되는 분사량, 예를 들어, 폐쇄 시간 조절을 보정할 수 있다.
도 2에 도시된 방법 변형에서, 각 인젝터의 실제 분사량은 미리 한정된 시간 동안 각 인젝터를 위한 분사 시스템의 펌프에서 요청되는 연료량을 통해 결정되거나 또는 분사 동작에 의해 야기되는 축압기의 압력 손실을 통해 결정된다(단계(6)). 여기서 처리되는 디젤 엔진은 4개의 실린더와 그리하여 또한 4개의 인젝터를 구비하고, 실제 분사량은 모두 4개의 인젝터에 대해 결정된다. 단계(7)에서 획득된 값들로부터 평균값이 형성되고, 결정된 요청되는 연료량 또는 결정된 압력 손실을 분사 시스템의 4개의 인젝터 간에 교정하는 것이 단계(8)에서 일어난다. 인젝터에 대해 평균값으로부터 벗어나는 편차가 있는 것으로 결정되면, 결정된 편차를 감소/제거하는 대응하는 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법이 수행된다(단계(9)).
도 3에 도시된 방법 변형에서, 분사 시스템의 인젝터의 개방 시간 및/또는 폐쇄 시간의 편차는 다른 방법을 통해 보정된다(단계(20)). 다른 방법에 의해 보정될 수 없는 나머지 편차는 이후 본 발명에 따른 방법에 의해 결정되고 보정된다. 여기서, 단계(21)에서, 전술한 방식으로, 분사 시스템의 각 인젝터의 실제 분사량은 미리 한정된 시간 동안 각 인젝터에 대해 분사 시스템의 펌프에서 요청되는 연료량을 통해 결정되거나 또는 분사 동작에 의해 야기되는 축압기의 압력 손실을 통해 결정된다. 단계(22)와 단계(23)에서, 제어 디바이스로부터 각 인젝터에 대한 설정점 연료량 또는 설정점 압력 손실이 이용가능하게 이루어진다. 결정된 요청되는 연료량 또는 결정된 압력 손실은 단계(24)에서 설정점 연료량 또는 설정점 압력 손실과 비교된다. 인젝터에 대한 편차가 결정되면, 대응하는 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법이 단계(25)에서 수행된다. 이런 방식으로, 나머지 편차(유형 2)가 보정될 수 있다. 적용된 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법은 작동체의 통전을 적응시킴으로써 보정으로 또는 추가적인 보정으로 인젝터의 작동 지속시간을 적응시키는 것을 포함할 수 있다.

Claims (9)

  1. 내연 엔진, 특히 디젤 엔진의, 축압기(레일)를 구비하는 분사 시스템의 인젝터의 니들의 움직임이 작동체에 의해 직접 제어되는, 상기 인젝터를 동작시키는 방법으로서,
    미리 한정된 시간 기간 동안 각 인젝터를 위한 상기 분사 시스템의 펌프에서 요청되는 연료량을 통해 또는 분사 동작에 의해 야기되는 상기 축압기의 압력 손실을 통해 상기 분사 시스템의 각 인젝터의 실제 분사량을 결정하는 단계;
    결정된 요청되는 연료량 또는 상기 결정된 압력 손실을 각 인젝터에 대한 설정점 연료량 또는 설정점 압력 손실과 비교하는 단계; 및
    인젝터에 대한 편차가 결정되면, 결정된 편차를 감소/제거하는 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법을 수행하는 단계를 포함하는, 인젝터를 동작시키는 방법.
  2. 내연 엔진, 특히 디젤 엔진의, 축압기(레일)를 구비하는 분사 시스템의 인젝터의 니들의 움직임이 작동체에 의해 직접 제어되는, 상기 인젝터를 동작시키는 방법으로서,
    미리 한정된 시간 기간 동안 각 인젝터를 위한 상기 분사 시스템의 펌프에서 요청되는 연료량을 통해 또는 분사 동작에 의해 야기되는 상기 축압기의 압력 손실을 통해 상기 분사 시스템의 각 인젝터의 실제 분사량을 결정하는 단계;
    결정된 요청되는 연료량 또는 상기 결정된 압력 손실을 상기 분사 시스템의 인젝터들 간에 비교하는 단계; 및
    인젝터에 대한 편차가 결정되면, 결정된 편차를 감소/제거하는 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법을 수행하는 단계를 포함하는, 인젝터를 동작시키는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 교정을 수행하기 위하여, 상기 결정된 요청되는 연료량들 또는 상기 결정된 압력 손실들로부터 평균값(mean value) 또는 중앙값(median value)을 형성하고, 상기 인젝터의 값들이 상기 평균값 또는 중앙값으로부터 벗어나는 모든 편차들을 결정하는 것을 특징으로 하는 인젝터를 동작시키는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 편차가 보정가능한 범위(correctable corridor) 밖에 있는지의 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 인젝터를 동작시키는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 개방 시간/폐쇄 시간을 조절하는 것은 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 인젝터를 동작시키는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 폐쇄 시간을 조절하는 것에 부가하여, 상기 인젝터의 작동 지속시간을 적응시키는 것을 통해 보정이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 폐쇄 시간을 조절하는 것에 부가하여, 상기 작동체의 통전(energization)을 적응시킴으로써 보정이 수행되는 것을 특징으로 하는 인젝터를 동작시키는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 분사 시스템의 정상 동작 동안 탑재 상태에서 진단하는 것으로 수행되는 것을 특징으로 하는 인젝터를 동작시키는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 인젝터의 개방 시간 및/또는 폐쇄 시간에서 편차(유형 1)는 다른 방법을 통해 보정되고, 그리고 나머지 편차(유형 2)는 본 발명에 따른 방법에 의해 결정되고, 개방된/폐쇄된 루프 제어 방법을 통해 감소/제거되는 것을 특징으로 하는 인젝터를 동작시키는 방법.
KR1020167013028A 2013-11-21 2014-11-13 분사 시스템의 인젝터를 동작시키는 방법 KR101891008B1 (ko)

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