KR20160131318A - 연료압력센서의 열화 감지 시스템과 그 감지 방법 - Google Patents

연료압력센서의 열화 감지 시스템과 그 감지 방법 Download PDF

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Abstract

압축된 연료를 저장하고, 연료의 압력을 유지하는 커먼레일, 상기 커먼레일에 압축된 연료가 공급되도록 연료를 압축하는 고압펌프, 상기 커먼레일 내 연료의 압력을 측정하는 연료압력센서, 상기 커먼레일 내 연료의 압력이 제1압력에 도달하면 압력을 일정량 감소시키고, 상기 제1압력 보다 큰 제2압력에 도달하면 개방되는 압력제한밸브, 그리고 상기 연료압력센서의 측정 신호들을 입력 받아 상기 연료압력센서의 열화를 감지하는 제어부를 포함하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템이 개시된다.

Description

연료압력센서의 열화 감지 시스템과 그 감지 방법{DETECTION SYSTEM OF DETERIORATION OF A FUEL PRESSURE SENSOR AND DETECTION METHOD}
본 발명은 연료압력센서의 열화 감지 시스템과 그 감지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압력제한밸브를 포함하는, 연료압력센서 열화 감지 시스템과 압력제한밸브를 활용하여 연료압력센서의 열화를 감지하는 방법에 관한 것이다.
커먼레일 시스템은, 고압의 연료를 커먼레일에 저장하여 압력을 일정하게 유지하고, 연료의 고압을 이용하여 연료를 인젝터로 공급하며, 인젝터에서의 연료의 분사량을 적절히 제어한다. 일반적으로, 연료 분사량의 제어는 커먼레일에 장착되는 연료압력센서를 이용하여 이루어진다.
차량의 운행 중 연료압력센서가 열화될(deteriorated) 경우, 실제 연료 분사량이 제어 로직에 의해 설정된 연료 분사량과 달라지므로, 열화된 연료압력센서는 엔진 출력 및 배기가스의 제어에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
도1 및 도2는 연료압력센서의 열화에 따른 실제 연료 분사량의 변화를 나타내기 위한 그래프들이다.
도1 및 도2에서, 압력 축은 커먼레일 내 압력을 나타내고, 전압 축은 연료압력센서가 커먼레일 내 압력에 대응하여 출력하는 전압을 나타낸다. 또한, 굵은 선은 제어 로직에 의해 설정된 정상 연료압력센서의 특성 선이고, 얇은 선은 열화된 실제 연료압력센서의 특성 선이다.
도1 및 도2를 참조하면, 영역 1은 동일 출력 전압에 대해, 실제 커먼레일 내 압력이 제어 로직에 저장된 정상 압력 보다 더 낮은 영역이며, 영역 2는 동일 출력 전압에 대해, 실제 커먼레일 내 압력이 제어 로직에 저장된 정상 압력 보다 더 높은 영역이다.
따라서, 영역 1에서는 실제 커먼레일 내 압력이 더 낮으므로 연료 분사량이 제어 로직에 미리 설정된 양 보다 감소하게 되고, 영역 2에서는 실제 커먼레일 내 압력이 더 높으므로 제어 로직에 미리 설정된 양 보다 연료 분사량이 증가하게 된다.
연료압력센서의 열화의 양상에 따라 영역 1과 영역 2의 발생 양상이 달라지지만, 모든 경우에 있어서 연료 분사량의 제어가 미리 설계된 대로 이루어지지 않는다. 결국, 엔진 출력의 제어 및 배기가스 량의 제어가 의도한 대로 이루어지지 않게 된다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 큰 원가의 상승 없이 연료압력센서의 열화를 감지하는 시스템과 그 감지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는, 압축된 연료를 저장하고, 연료의 압력을 유지하는 커먼레일, 상기 커먼레일에 압축된 연료가 공급되도록 연료를 압축하는 고압펌프, 상기 커먼레일 내 연료의 압력을 측정하는 연료압력센서, 상기 커먼레일 내 연료의 압력이 제1압력에 도달하면 압력을 일정량 감소시키고, 상기 제1압력 보다 큰 제2압력에 도달하면 개방되는 압력제한밸브, 그리고 상기 연료압력센서의 측정 신호들을 입력 받아 상기 연료압력센서의 열화를 감지하는 제어부를 포함하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템이 제공될 수 있다.
상기 압력제한밸브는 제1체크 밸브와 제2체크 밸브를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 제1체크 밸브와 상기 제2체크 밸브는 순서대로 직렬로 연결될 수 있다.
상기 제1체크 밸브는 제1스프링, 제1밸브 캡, 그리고 제1챔버를 포함할 수 있으며, 상기 제2체크 밸브는 제2스프링, 제2밸브 캡, 그리고 제2챔버를 포함할 수 있다.
상기 제1체크 밸브와 상기 제2체크 밸브가 각기 상기 제1압력과 상기 제2압력에서 개방되도록 상기 제1스프링의 제1스프링상수와 상기 제2스프링의 제2스프링상수가 각기 설정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서의 열화 감지 시스템의 감지 방법은, 상기 제어부에 의해, 두 측정 시간들에 대응되는 두 측정된 압력들의 차가 제1설정값을 초과하는지 판단하는 단계, 그리고 상기 차가 상기 제1설정값을 초과하는 경우, 상기 제어부에 의해, 상기 두 측정된 압력들 중 더 큰 압력이 미리 설정된 제1허용 범위 내에 있는지 판단하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1허용 범위는 최소값과 최대값으로써 설정될 수 있다.
상기 감지 방법은, 상기 제어부에 의해, 임의의 측정 시간에 대응되는 측정된 압력이 미리 설정된 제1최소값과 제1최대값 사이에 있는지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 감지 방법은, 상기 두 측정된 압력들 중 더 큰 압력이 상기 제1허용 범위 내에 있지 않은 경우, 상기 제어부에 의해, 상기 연료압력센서의 열화 경고 신호를 출력할 수 있다.
상기 감지 방법은, 상기 두 측정된 압력들 중 더 큰 압력이 상기 제1허용 범위 내에 있는 경우, 상기 제어부에 의해, 상기 커먼레일 내 압력을 계속 모니터링 할 수 있다.
상기 감지 방법은, 상기 제어부에 의해, 두 측정 시간들에 대응되는 두 측정된 압력들의 차가 제2설정값을 초과하는지 판단하는 단계, 그리고 상기 차가 상기 제2설정값을 초과하는 경우, 상기 제어부에 의해, 상기 두 측정된 압력들 중 더 큰 압력이 미리 설정된 제2허용 범위 내에 있는지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2허용 범위는 최소값과 최대값으로써 설정될 수 있다.
상기 감지 방법은, 상기 제어부에 의해, 임의의 측정 시간에 대응되는 측정된 압력이 미리 설정된 제2최소값과 제2최대값 사이에 있는지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 감지 방법은, 상기 두 측정된 압력들 중 더 큰 압력이 상기 제2허용 범위 내에 있지 않은 경우, 상기 제어부에 의해, 상기 연료압력센서의 열화 경고 신호를 출력할 수 있다.
상기 감지 방법은, 상기 두 측정된 압력들 중 더 큰 압력이 상기 제2허용 범위 내에 있는 경우, 상기 제어부에 의해, 상기 연료압력센서의 열화 감지를 종료할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 원가 상승 부담 없이 연료압력센서의 열화가 용이하게 감지되므로 차량 성능의 예기치 못한 변화를 방지할 수 있고 최적의 차량 성능이 유지될 수 있다.
도1 및 도2는 연료압력센서의 열화에 따른 실제 연료 분사량의 변화를 나타내기 위한 그래프들이다.
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 커먼레일 시스템의 도해(diagram)이다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른 압력제한밸브의 단면도이다.
도5는 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서 열화 감지 시스템에서 시간에 따른 압력 변화의 일례를 나타낸 그래프이다.
도6은 본 발명의 실시 예에 따른 압력제한밸브가 폐쇄된 상태(모드 1)를 도시한 단면도이다.
도7은 본 발명의 실시 예에 따른 압력제한밸브가 일부 개방된 상태(모드 2)를 도시한 단면도이다.
도8은 본 발명의 실시 예에 따른 압력제한밸브가 개방된 상태(모드 3)를 도시한 단면도이다.
도9는 연료압력센서의 열화 감지의 원리를 나타내기 위한 그래프이다.
도10은 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서 열화 감지 시스템에서 시간에 따른 압력 변화의 일례를 나타낸 그래프이다.
도11은 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서 열화 감지 시스템의 개략적인 블록도(block diagram)이다.
도12는 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서 열화 감지 방법의 순서도이다.
도13은 두 측정 시간들에 대응되는 두 측정된 압력들과 제1압력 도달 시점의 압력의 제1허용 범위를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이러한 실시 예는 본 발명에 따른 일 실시 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다 할 것이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 구성요소의 이름이 해당 구성요소의 기능을 한정하지 않는다.
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서의 열화 감시 시스템의 도해(diagram)이다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서의 열화 감지 시스템은 커먼레일 시스템과 동일한 구성을 가질 수 있다.
도3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서의 열화 감지 시스템은, 압축된 연료를 저장하고 연료의 압력을 유지하는 커먼레일(10), 상기 커먼레일(10)에 압축된 연료가 공급되도록 연료를 압축하는 고압펌프(20), 상기 커먼레일(10) 내 연료의 압력을 측정하는 연료압력센서(30), 상기 커먼레일(10) 내 연료의 압력이 제1압력에 도달하면 압력을 일정량 감소시키고, 상기 제1압력 보다 큰 제2압력에 도달하면 개방되는 압력제한밸브(40), 그리고 상기 연료압력센서(30)의 측정 신호들을 입력 받아 상기 연료압력센서(30)의 열화를 감지하는 제어부(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서의 열화 감지 시스템은 도3의 커먼레일 시스템에서 인젝터(60)만 제외된 구성을 가질 수 있다. 물론, 상기 시스템은 상기 인젝터(60)를 포함할 수도 있다.
상기 압력제한밸브(40)는 상기 커먼레일(10) 내 압력을 최고 허용 압력 이하로 제한하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 상기 제2압력이 최고 허용 압력이 될 수 있다. 상기 압력제한밸브(40)가 개방되는 경우, 상기 커먼레일(10)로부터 유출되는 연료는 파이프 라인을 따라 연료탱크로 복귀한다.
상기 압력제한밸브(40)로 인해 상기 커먼레일(10)은 최고 허용 압력에 도달할 때까지 2번의 압력 변화를 경험하게 된다. 상기 커먼레일(10) 내 압력은, 저압 영역에서는 상기 제1압력 도달 시 일정량 감소하게 되며, 고압 영역에서는 최고 허용 압력(예를 들어, 상기 제2압력) 도달 시 상기 압력제한밸브(40)의 개방에 의해 감소하게 된다. 단, 상기 개방에 의해 상기 커먼레일(10) 내 압력이 제한 없이 감소되지는 않으며, 상기 제어부(50)에 의해, 일정량 감소 후 유지될 수 있다.
상기 커먼레일(10) 내 압력이 상기 제1압력 또는 상기 제2압력에 도달하면, 상기 압력제한밸브(40)에 의해 상기 커먼레일(10) 내 압력이 일정량 감소되는 이유 및 메커니즘은, 이하 자세히 설명된다.
상기 제어부(50)는 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit; ECU)일 수 있다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른 압력제한밸브의 단면도이다.
도4를 참조하면, 상기 압력제한밸브(40)는, 제1체크 밸브(41)와 제2체크 밸브(42)를 포함할 수 있으며, 상기 제1체크 밸브(41)와 상기 제2체크 밸브(42)는 순서대로 직렬로 연결될 수 있다.
상기 제1체크 밸브(41)는 제1스프링(41a), 제1밸브 캡(41b), 그리고 제1챔버(41c)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 제2체크 밸브(42)는 제2스프링(42a), 제2밸브 캡(42b), 그리고 제2챔버(42c)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 제1체크 밸브(41)와 상기 제2체크 밸브(42)가 각기 상기 제1압력과 상기 제2압력에서 개방되도록 상기 제1스프링(41a)의 제1스프링상수와 상기 제2스프링(42a)의 제2스프링상수가 각기 설정될 수 있다. 즉, 저압 영역에서는 상기 제1체크 밸브(41)가 개방되도록 제1스프링상수는 상대적으로 낮은 값을 가질 수 있으며, 고압 영역에서는 상기 제2체크 밸브(42)가 개방되도록 제2스프링상수는 상대적으로 높은 값을 가질 수 있다. 따라서, 최고 허용 압력은 제2스프링상수에 의해 결정되며, 상기 제1압력은 제1스프링상수에 의해 결정된다.
또한, 저압 영역에서 상기 커먼레일(10) 내 압력이 제1압력 도달 시, 즉시 감소되는 압력양은 상기 제1챔버(41c)의 부피에 의해 결정된다. 또한 고압 영역에서 상기 커먼레일(10) 내 압력이 제2압력 도달 시, 즉시 감소되는 압력양은 상기 제2챔버(42c)의 부피에 의해 결정된다. 즉각적인 감소 후에는 제어부(50)에 의해 압력이 일정하게 유지될 수 있다.
도5는 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서 열화 감지 시스템에서 시간에 따른 압력 변화의 일례를 나타낸 그래프이다.
도5에서 압력1은 제1압력을, 압력2는 제2압력, 즉 최고 허용 압력을 나타낸다. 주행 시 커먼레일(10) 내 압력의 실 사용 구간이 도시되어 있다. 커먼레일(10) 내 압력이 제1압력 보다 약간 큰 값에서 제2압력 보다 약간 작은 값 사이에서 유지되도록 제어되는 것이 연료 분사량 제어에 바람직하다.
도6은 본 발명의 실시 예에 따른 압력제한밸브가 폐쇄된 상태(모드 1)를 도시한 단면도이다.
도5 및 도6을 참조하면, 모드 1은 시동 초기에 압력제한밸브(40)의 제1 및 제2체크 밸브(41, 42)가 모두 폐쇄된 경우이다. 모드 1에서는, 커먼레일(10) 내 압력이 제1스프링(41a)의 힘을 이길 때까지 제1체크 밸브(41)가 폐쇄된 상태로 연료가 상기 커먼레일(10)에 채워진다. 즉, 모드 1은 도5의 시동 구간에 대응된다.
도7은 본 발명의 실시 예에 따른 압력제한밸브가 일부 개방된 상태(모드 2)를 도시한 단면도이다.
도5 및 도7을 참조하면, 모드 2는 커먼레일(10)에 제1압력 이상의 연료가 채워짐으로써 제1체크 밸브(41)가 열리지만, 상기 커먼레일(10) 내 압력이 제2체크 밸브(42)의 제2스프링(42a)의 힘을 이길 정도의 압력은 아니기 때문에 제2체크 밸브(42)는 폐쇄된 경우이다. 단, 제1압력에 도달하면 제1챔버(41c)에 연료가 유입되면서 즉시 커먼레일(10) 내 압력이 일정량 감소한다. 즉, 모드 2는 도5의 시동 구간의 일부 및 운전 구간에 대응된다.
도8은 본 발명의 실시 예에 따른 압력제한밸브가 개방된 상태(모드 3)를 도시한 단면도이다.
도5 및 도8을 참조하면, 모드 3은 커먼레일(10)에 제2압력 이상의 연료가 채워짐으로써 제2체크 밸브(42)가 개방되고, 이에 따라 압력제한밸브(40)가 개방된 경우이다. 이 때, 제2챔버(42c)에 연료가 유입되면서 순간적으로 커먼레일(10) 내 압력이 일정량 감소한다. 이후, 커먼레일(10) 내 압력은, 제어부(50)에 의해, 일정 압력으로 유지될 수 있다. 즉, 모드 3은 도5의 운전 구간 이후 상태에 대응된다.
도9는 연료압력센서의 열화 감지의 원리를 나타내기 위한 그래프이다.
도10은 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서 열화 감지 시스템에서 시간에 따른 압력 변화의 일례를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서의 열화 감지는, 제어부(50)에 의해, 차량 정지 상태 및 주행 상태 중 적어도 하나에서 이루어질 수 있다. 차량 정지 상태에서 상기 열화 감지가 수행되는 경우에는, 상기 연료압력센서(30)의 열화 감지 시스템은, 상기 제어부(50)에 의해, 도3의 고압펌프(20)를 작동시킴으로써 모드 1, 모드 2 및 모드 3을 순서대로 경험할 수 있다. 또는 달리 정해진 순서대로 경험할 수도 있다.
주행 상태에서 상기 열화 감지가 수행되는 경우에는, 상기 연료압력센서(30)의 열화 감지 시스템은 주행 조건에 따라 모드 1, 모드 2 및 모드 3을, 미리 정해진 순서 없이, 경험할 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서(30)의 열화 감지 방법은 제1압력 및 제2압력에서 압력이 즉시 일정량 감소하는 특성을 활용한다. 즉, 상기 압력 감소가 연료압력센서(30)에 의해 측정되는 경우, 상기 방법은 커먼레일(10) 내 압력이 제1압력 또는 제2압력에 도달한 것으로, 상기 제어부(50)에 의해, 판단한다. 또한, 상기 방법은 저압 영역에서 제1압력 도달 시점의 압력과 고압 영역에서 제2압력 도달 시점의 압력을 상기 연료압력센서(30)로 측정하여, 상기 두 측정값이 각기 허용 범위 내에 있는지를, 상기 제어부(50)에 의해, 판단한다.
저압 영역과 고압 영역에서 각기 측정한 상기 두 값들을 이용하는 이유는, 도9에 나타난 바와 같이, 저압 영역과 고압 영역 중 어느 하나에서만 측정하는 경우에는, 측정값이 허용 범위 내에 있어 연료압력센서가 정상인 것으로 판단될지라도 다른 하나에서는 반대의 결과가 나타날 수 있기 때문이다.
도9를 참조하면, 열화1의 특성 선은 저압 영역에서는 정상적인 측정값이 얻어지지만 고압 영역에서는 그렇지 않고, 열화 2의 특성 선은 고압 영역에서는 정상적인 측정값이 얻어지지만 저압 영역에서는 그렇지 않다.
도10은 제1압력과 제2압력의 측정값들이 각기 허용 범위 내에 있는 경우를 도시한다. 이 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서의 열화 감지 시스템은 연료압력센서(30)가 정상이라고 판단하며, 위 도9에 관한 설명에서와 같이, 하나의 측정값만을 이용하여 판단하는 경우에 비해 더 정확하다.
도11은 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서 열화 감지 시스템의 개략적인 블록도(block diagram)이다.
도11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서 열화 감지 시스템은, 커먼레일 내 연료의 압력을 측정하는 연료압력센서(30)와 상기 연료압력센서(30)로부터 측정 신호들을 입력 받아 상기 연료압력센서(30)의 열화를 진단 및 감지하는 제어부(50)를 포함하여 구성된다.
상기 감지 시스템의 커먼레일(10)에는, 앞서 설명된 바와 같이, 상기 커먼레일(10) 내 연료의 압력이 제1압력에 도달하면 압력을 일정량 감소시키고, 상기 제1압력 보다 큰 제2압력에 도달하면 개방되는, 도4의 압력제한밸브(40)가 장착된다. 상기 압력제한밸브(40)는 순서대로 직렬로 연결되는 제1체크 밸브(41)와 제2체크 밸브(42)로 구성될 수 있다.
도12는 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서 열화 감지 방법의 순서도이다.
도13은 두 측정 시간들에 대응되는 두 측정된 압력들과 제1압력 도달 시점의 압력의 제1허용 범위를 나타내는 그래프이다.
도12 및 도13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서 열화 감지 시스템의 감지 방법은, 상기 제어부(50)에 의해, 두 측정 시간들(ti, ti+1)에 대응되는 두 측정된 압력들(P(ti), P(ti+1))의 차가 제1설정값을 초과하는지 판단하는 단계(S20), 그리고 상기 차가 상기 제1설정값을 초과하는 경우, 상기 제어부(50)에 의해, 상기 두 측정된 압력들((P(ti), P(ti+1)) 중 더 큰 압력이 미리 설정된 제1허용 범위 내에 있는지 판단하는 단계(S30)를 포함할 수 있다. 이들은 저압 영역에 위치한 제1압력을 감지하기 위한 단계들이다.
도12의 실시 예는 차량 정지 상태에서 연료압력센서(30)의 열화를 감지하는 경우를 도시한다. 따라서, 고압펌프(20)를 작동(S10)시켜 커먼레일(10)에 연료를 채워가면서 상기 단계들을 수행한다. 이 경우, 도6, 도7 및 도8에 도시된 바와 같이 모드 1, 모드 2 및 모드 3이 정해진 순서대로 수행될 수 있다.
상기 두 측정된 압력들(P(ti), P(ti+1)) 중 더 큰 압력은 P(ti)를 의미하며, 도13에서 P(ti)는 제1압력 도달 시점의 압력을 나타낸다. 이와 같이, 미리 설정된 시간 간격을 갖거나 연속되는 두 측정 시간들(ti, ti+1)에 대응되는 압력 값들(P(ti), P(ti+1))의 차가 연료압력센서(30)의 출력 신호의 에러 범위보다 커질 때, 상기 제어부(50)는 커먼레일(10) 내 압력이 제1압력에 도달한 것으로 판단할 수 있으며 이에 따라, P(ti)를 제1압력의 측정 값으로 판단할 수 있다. 따라서, 상기 제1설정값은 상기 연료압력센서(30)의 출력 신호의 에러 범위를 초과하는 임의의 값일 수 있다. 이는 출력 신호의 에러 범위 내에서 압력이 감소된 경우, 커먼레일 내 압력이 제1압력에 도달한 것으로 확정될 수 없기 때문이다. 즉, 연료 펌핑 시에 발생하는 연료압력의 변동과 제1체크 밸브(41)가 열리는 경우의 압력 변동을 구분하기 위해, 상기 제1설정값은 연료 펌핑 시 압력 변동 값 보다는 크고, 제1챔버(41c)로 연료가 유출될 때 발생하는 압력 저하 값보다 작게 설정하면 효과적일 수 있다.
도13을 참조하면, 상기 제어부(50)에 의해, 커먼레일(10) 내 압력이 제1압력에 도달한 것으로 판단될 때, P(ti)가 제1허용 범위 내에 있다면 연료압력센서(30)는 정상인 것으로 판단될 수 있다. 이와 달리, P(ti)가 제1허용 범위 밖에 있다면 연료압력센서(30)는 열화된 것으로 판단될 수 있다.
도12를 참조하면, 상기 제1허용 범위는, 최소값과 최대값으로써 설정(S30)될 수 있다. 도13에서 제1허용 범위를 나타내는 밑선은 제1허용 범위의 최소값에 대응되고, 윗선은 제1허용 범위의 최대값에 대응된다. 상기 제1허용 범위는 연료압력센서(30)에 의한 측정 값, P(ti)가 제1압력과 동일한 것으로 간주될 수 있는 범위를 의미한다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서 열화 감지 시스템의 감지 방법은, 상기 제어부(50)에 의해, 임의의 측정 시간에 대응되는 측정된 압력(P(ti))이 미리 설정된 제1최소값과 제2최대값 사이에 있는지 판단하는 단계(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
이를 통해, 상기 감지 방법은, 상기 제어부(50)에 의해, 매 시간 측정된 압력 값을 모니터링 할 수 있으며, 측정 값(P(ti))이 상기 미리 설정된 제1최소값과 제1최대값 사이에 있는 경우, 커먼레일 내 압력이 제1압력에 도달한 것으로 판단할 수 있다. 상기 판단 직후, 다음 측정 값(P(ti+1))과의 차를 계산하여 S20을 수행하고, 연이어 S30을 수행할 수도 있다. 앞서 설명된 내용과 다른 점은, 매 시간 측정되는 하나의 측정 값(P(ti))이 제1압력 범위(미리 설정된 제1최소값과 제1최대값 사이)에 있는지 판단된다는 점이다. P(ti)가 제1압력 범위에 있다고 판단되는 경우에만, 비로소 S20 및 S30이 수행된다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서 열화 감지 시스템의 감지 방법은, 상기 두 측정된 압력들(P(ti), P(ti+1)) 중 더 큰 압력(P(ti))이 상기 제1허용 범위 내에 있지 않은 경우, 상기 제어부(50)에 의해, 상기 연료압력센서(30)의 열화 경고 신호를 출력할 수 있다. 도12의 실시 예에서는 상기 제어부(50)가 상기 경고 신호를 이용하여 연료압력센서 에러 경고등을 점등(S40)한다.
상기 감지 방법은, 상기 두 측정된 압력들(P(ti), P(ti+1)) 중 더 큰 압력(P(ti))이 상기 제1허용 범위 내에 있는 경우, 상기 제어부(50)에 의해, 상기 커먼레일(10) 내 압력을 계속 모니터링 할 수 있다. 도12의 실시 예에서는 상기 제어부(50)가 고압펌프(20)를 작동(S50)시키며 모니터링을 계속 수행(S60)한다.
상기 감지 방법은 정확한 판단을 위하여, 도13에 도시된 저압 영역에서 연료압력센서(30)의 열화가 감지되거나 감지되지 않은 모든 경우, 고압 영역에서의 연료압력센서(30)의 열화가 발생하였는지 여부를 판단하는 단계들(S60, S70)을 계속 수행할 수 있다.
따라서, 상기 감지 방법은, 상기 제어부(50)에 의해, 두 측정 시간들(tk, tk+1)에 대응되는 두 측정된 압력들(P(tk), P(tk+1))의 차가 제2설정값을 초과하는지 판단하는 단계(S60), 그리고 상기 차가 상기 제2설정값을 초과하는 경우, 상기 제어부(50)에 의해, 상기 두 측정된 압력들(P(tk), P(tk+1)) 중 더 큰 압력(P(tk))이 미리 설정된 제2허용 범위 내에 있는지 판단하는 단계(S70)를 더 포함할 수 있다. 이들은 고압 영역에 위치한 제2압력을 감지하기 위한 단계들이다.
미리 설정된 시간 간격을 갖거나 연속되는 두 측정 시간들(tk, tk+1)에 대응되는 압력 값들(P(tk), P(tk+1))의 차가 연료압력센서(30)의 출력 신호의 에러 범위보다 커질 때, 상기 제어부(50)는 커먼레일(10) 내 압력이 제2압력에 도달한 것으로 판단할 수 있으며 이에 따라, P(tk)를 제2압력의 측정 값으로 판단할 수 있다. 따라서, 상기 제2설정값은 상기 연료압력센서(30)의 출력 신호의 에러 범위를 초과하는 임의의 값일 수 있다. 이는 출력 신호의 에러 범위 내에서 압력이 감소된 경우, 커먼레일(10) 내 압력이 제2압력에 도달한 것으로 확정될 수 없기 때문이다. 앞서 설명한 바와 같이, 연료 펌핑 시에 발생하는 연료압력의 변동과 제2체크 밸브(42)가 열리는 경우의 압력 변동을 충분히 구분할 수 있는 값이 제2설정값으로 설정될 수 있다.
상기 제어부(50)에 의해, 커먼레일 내 압력이 제2압력에 도달한 것으로 판단될 때, P(tk)가 제2허용 범위 내에 있다면 연료압력센서(30)는 정상인 것으로 판단될 수 있다. 이와 달리, P(tk)가 제2허용 범위 밖에 있다면 연료압력센서(30)는 열화된 것으로 판단될 수 있다. 저압 영역을 도시한 도13은 상기 고압 영역에 관한 설명에도 그대로 적용될 수 있다.
상기 제2허용 범위는, 최소값과 최대값으로써 설정될 수 있다(S70). 도13의 저압 영역의 설명에 대응되므로 자세한 설명은 생략된다.
커먼레일(10)의 고압 영역에서의 상기 감지 방법은, 상기 제어부(50)에 의해, 임의의 측정 시간에 대응되는 측정된 압력(P(tk))이 미리 설정된 제2최소값과 제2최대값 사이에 있는지 판단하는 단계(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
이를 통해, 상기 감지 방법은, 상기 제어부(50)에 의해, 매 시간 측정된 압력 값을 모니터링 할 수 있으며, 측정 값(P(tk))이 상기 미리 설정된 제2최소값과 제2최대값 사이에 있는 경우, 커먼레일(10) 내 압력이 제2압력에 도달한 것으로 판단할 수 있다. 상기 판단 직후, 다음 측정 값(P(tk+1))과의 차를 계산하여 S60을 수행하고, 연이어 S70을 수행할 수도 있다. 앞서 설명된 내용과 다른 점은, 매 시간 측정되는 하나의 측정 값(P(tk))이 제2압력 범위(미리 설정된 제2최소값과 제2최대값 사이)에 있는지 판단된다는 점이다. P(tk)가 제2압력 범위에 있다고 판단되는 경우에만, 비로소 S60 및 S70이 수행된다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료압력센서 열화 감지 시스템의 감지 방법은, 상기 두 측정된 압력들(P(tk), P(tk+1)) 중 더 큰 압력(P(tk))이 상기 제2허용 범위 내에 있지 않은 경우, 상기 제어부(50)에 의해, 상기 연료압력센서(30)의 열화 경고 신호를 출력할 수 있다. 도12의 실시 예에서는 상기 제어부(50)가 상기 경고 신호를 이용하여 연료압력센서(30) 에러 경고등을 점등(S40)한다.
상기 감지 방법은, 상기 두 측정된 압력들(P(tk), P(tk+1)) 중 더 큰 압력(P(tk))이 상기 제2허용 범위 내에 있는 경우, 상기 제어부(50)에 의해, 연료압력센서(30)의 열화 진단을 종료할 수 있다. 도12의 실시 예에서 상기 제어부(50)가 열화 진단 및 감지를 종료(S80)한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 커먼레일 20: 고압펌프
30: 연료압력센서 40: 압력제한밸브
41: 제1체크 밸브 41a: 제1스프링
41b: 제1밸브 캡 41c: 제1챔버
42: 제2체크 밸브 42a: 제2스프링
42b: 제2밸브 캡 42c: 제2챔버
50: 제어부 60: 인젝터

Claims (14)

  1. 압축된 연료를 저장하고, 연료의 압력을 유지하는 커먼레일;
    상기 커먼레일에 압축된 연료가 공급되도록 연료를 압축하는 고압펌프;
    상기 커먼레일 내 연료의 압력을 측정하는 연료압력센서;
    상기 커먼레일 내 연료의 압력이 제1압력에 도달하면 압력을 일정량 감소시키고, 상기 제1압력 보다 큰 제2압력에 도달하면 개방되는 압력제한밸브; 그리고
    상기 연료압력센서의 측정 신호들을 입력 받아 상기 연료압력센서의 열화를 감지하는 제어부;
    를 포함하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력제한밸브는,
    제1체크 밸브와 제2체크 밸브를 포함하며,
    상기 제1체크 밸브와 상기 제2체크 밸브는,
    순서대로 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1체크 밸브는 제1스프링, 제1밸브 캡, 그리고 제1챔버를 포함하며,
    상기 제2체크 밸브는 제2스프링, 제2밸브 캡, 그리고 제2챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1체크 밸브와 상기 제2체크 밸브가 각기 상기 제1압력과 상기 제2압력에서 개방되도록 상기 제1스프링의 제1스프링상수와 상기 제2스프링의 제2스프링상수가 각기 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템.
  5. 압축된 연료를 저장하고, 연료의 압력을 유지하는 커먼레일, 상기 커먼레일에 압축된 연료가 공급되도록 연료를 압축하는 고압펌프, 상기 커먼레일 내 연료의 압력을 측정하는 연료압력센서, 상기 커먼레일 내 연료의 압력이 제1압력에 도달하면 압력을 일정량 감소시키고, 상기 제1압력 보다 큰 제2압력에 도달하면 개방되는 압력제한밸브, 그리고 상기 연료압력센서의 측정 신호들을 입력 받아 상기 연료압력센서의 열화를 감지하는 제어부를 포함하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템의 감지 방법에 있어서,
    상기 제어부에 의해, 두 측정 시간들에 대응되는 두 측정된 압력들의 차가 제1설정값을 초과하는지 판단하는 단계; 그리고
    상기 차가 상기 제1설정값을 초과하는 경우, 상기 제어부에 의해, 상기 두 측정된 압력들 중 더 큰 압력이 미리 설정된 제1허용 범위 내에 있는지 판단하는 단계;
    를 포함하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템의 감지 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1허용 범위는,
    최소값과 최대값으로써 설정되는 것을 특징으로 하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템의 감지 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부에 의해, 임의의 측정 시간에 대응되는 측정된 압력이 미리 설정된 제1최소값과 제1최대값 사이에 있는지 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템의 감지 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 두 측정된 압력들 중 더 큰 압력이 상기 제1허용 범위 내에 있지 않은 경우, 상기 제어부에 의해, 상기 연료압력센서의 열화 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템의 감지 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 두 측정된 압력들 중 더 큰 압력이 상기 제1허용 범위 내에 있는 경우, 상기 제어부에 의해, 상기 커먼레일 내 압력을 계속 모니터링하는 것을 특징으로 하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템의 감지 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제어부에 의해, 두 측정 시간들에 대응되는 두 측정된 압력들의 차가 제2설정값을 초과하는지 판단하는 단계; 그리고
    상기 차가 상기 제2설정값을 초과하는 경우, 상기 제어부에 의해, 상기 두 측정된 압력들 중 더 큰 압력이 미리 설정된 제2허용 범위 내에 있는지 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템의 감지 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2허용 범위는,
    최소값과 최대값으로써 설정되는 것을 특징으로 하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템의 감지 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어부에 의해, 임의의 측정 시간에 대응되는 측정된 압력이 미리 설정된 제2최소값과 제2최대값 사이에 있는지 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템의 감지 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 두 측정된 압력들 중 더 큰 압력이 상기 제2허용 범위 내에 있지 않은 경우, 상기 제어부에 의해, 상기 연료압력센서의 열화 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템의 감지 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 두 측정된 압력들 중 더 큰 압력이 상기 제2허용 범위 내에 있는 경우, 상기 제어부에 의해, 상기 연료압력센서의 열화 감지를 종료하는 것을 특징으로 하는 연료압력센서의 열화 감지 시스템의 감지 방법.
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