KR20160140924A - 노즐 니들의 개방의 개시를 검출하기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분사 시스템의 인젝터의 노즐 니들의 개방의 개시를 검출하기 위한 방법을 기술한다. 검출 방법에서, 솔레노이드 인젝터의 코일은, 노즐 니들이 개방됨이 없이, 접합이 전기자 이동의 정지를 야기하는 그러한 낮은 속도로 전기자가 노즐 니들로 향하여 이동되도록 그렇게 낮은 그 인가되는 전압을 갖는다. 이 경우에, 유휴 주행은 극복되지만, 분사 프로세스는 개시되지 않는다. 노즐 니들에 맞댄 전기자의 접합은 노즐 니들의 개방의 개시로서, 전류 프로파일에서, 검출된다.

Description

노즐 니들의 개방의 개시를 검출하기 위한 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR DETECTING THE COMMENCEMENT OF OPENING OF A NOZZLE NEEDLE}

본 발명은, 코일에 전압을 인가함으로써 전기자가 변위되고, 전기자가 유휴 이동을 극복하고 노즐 니들에 부딪히는, 분사 시스템의 인젝터의 노즐 니들의 개방의 개시를 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은 그러한 방법을 수행하기 위한 디바이스에 더 관한 것이다.

여기에서 기술되는 검출 방법은 전기자와 노즐 니들 간 유휴 이동을 갖는 솔레노이드 인젝터에 관한 것이다. 연관된 코일에 전압을 인가할 때, 전기자는 전자기력에 의해 변위된다. 노즐 니들은 또한 유휴 이동을 극복한 후에 기계적 결합에 의해 변위되고 연료 공급을 위한 분사 홀을 노출시킨다. 인젝터를 폐쇄하기 위해, 자기력은 제거되고 노즐 니들은 스프링 힘에 의해 폐쇄된 위치로 변위된다.

그러한 유형의 인젝터로는, 그래서 전기자는 보통은 그것이 노즐 니들에 부딪히고 니들을 변위시키기 전에 유휴 이동을 극복하여야 한다. 노즐 니들 상에의 전기자의 접합은 여기에서는 인젝터의 노즐 니들의 개방의 개시라고 지칭될 수 있다.

노즐 니들의 개방의 정확한 개시를 검출하는 것이 이 동안 매우 중요하다. 즉, 상기 인젝터의 제조는 공차가 있게 된다. 그리하여, 다양한 스프링 힘, 가이드 플레이(마찰력), 시트 직경 등 때문에, 다른 지연 시간 및 그로써 다른 분사량을 순차로 초래하는 다른 힘이 인젝터의 개방 및 폐쇄 동안 발생한다.

노즐 니들의 개방의 개시의 또는 노즐 니들 상에의 전기자의 접합의 시점의 검출은 이하의 원리에 기반한다. 역학계(전기자 및 인젝터 니들)와 자기 회로(코일) 간 와전류 구동된 결합은 역학계의 변위에 기반하는 피드백 신호를 발생시킨다. 여기에서 속도-종속적 와전류는 노즐 니들의 그리고 전기자의 변위의 결과로서 전기자에 유도되는데, 또한 전자기 회로 상의 반응을 야기한다. 변위의 속도에 종속하여, 활성화 신호 상에 겹쳐 놓이는 전압이 전자석에 유도된다. 상기 효과의 이용은 전기자 및/또는 니들 변위에 기인하는 신호 변화와 기본 전기 변수 전압 또는 전류의 겹쳐 놓임이 적절히 분리되고 그 후 더 프로세싱될 것을 필요로 한다. 그렇게 함에 있어서, 전압 또는 전류 신호에서의 특성 신호 형상은 발생 시점에 관하여 분석된다.

개방 프로세스 동안 특성 신호 프로파일을 검출하기 위한 이하의 방법이 알려져 있다:

전류 측정 방법

상기 방법은 자기 회로가 포화되지 않음을 보장하기 위해 전류 프로파일의 활성 영향(표준 활성화 형태)을 필요로 한다. 상기 측정 기술로는, 니들 정지 측정 신호는 완전 구동의 경우에만 검출될 수 있을 뿐이다.

전압 측정

상기 유형의 측정은 전압 부과가 모든 특성을 겹쳐 쓰기 때문에 표준 활성화 형태로는 가능하지 않다. 그렇게 함에 있어서, 그로부터 전자기 회로는 부스트 위상을 갖는 샘플-앤드-홀드 활성화로 제어된다고 가정된다.

인젝터가 표준 전압 프로파일로 활성화되면, 노즐 니들은 매우 급속히 개방된다. 이 경우에는 자기 회로가 포화되는 시점에 노즐 니들 접합이 일어나기 때문에 신호가 발생되지 않는다. 그래서, 노즐 니들의 개방의 개시를 검출하는데 이용가능한 신호가 없다.

노즐 니들 접합은 자기 회로가 포화되어 있지 않을 때 노즐 니들 접합이 일어나는 활성화 프로파일이 사용되는 경우에만 검출될 수 있을 뿐이다. 이것은 니들 개방률을 감축함으로써 달성될 수 있는데, 그렇지만 그러한 검출 프로파일을 갖는 동작은 감축된 노즐 니들 속도가 더 낮은 분사 품질(미립화, 배출 등)을 초래할 수 있기 때문에 영구적으로 수행될 수는 없다. 그러한 절차로는, 분사의 품질은 그래서 영향을 받았을 것이다.

전자기적으로 구동되는 디바이스의 개방 또는 폐쇄 시간을 일반적으로 결정하기 위한 이전에 알려져 있는 방법은 개방의 검출 동안 여자로의 개입을 갖는 인젝터 개방 및 폐쇄의 결정(전류/전압 측정)을 위한 측정 채널 각각 또는 코일의 기본 활성화로의 앞서 기술된 침입 개입 및 그 연관된 제한을 갖는 개방 및 폐쇄 시간의 검출을 위한 전류 측정 단독을 사용하는데, 바뀐 분사 거동을 초래한다.

본 발명의 목적은 구현하기가 단순하고 분사시 역효과를 갖지 않는 전술한 유형의 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 노즐 니들을 개방함이 없이 전기자 변위가 접합에 의해 정지되는 그러한 낮은 속도로 노즐 니들에 대해 전기자가 변위되는 그러한 낮은 전압을 코일에 인가하고, 그리고 노즐 니들 상에의 전기자의 접합은 노즐 니들의 개방의 개시로서 전류 프로파일에서 검출되는 것에 의해 특정된 유형의 방법에 의한 본 발명에 따라 달성된다.

본 발명에 따른 방법으로는, 그리하여 노즐 니들 상에의 전기자의 접합은 인젝터를 개방함이 없이 유휴 이동을 극복한 후에 노즐 니들의 개방의 개시로서 검출된다. 이러한 목적으로, 코일은 낮은 속도 전기자 변위를 초래하는 낮은 전압을 계획적으로 받게 된다. 전기자는 결과로서 노즐 니들이 변위되지 않고 전기자 변위가 정지되는 그러한 작은 임펄스로 노즐 니들과 접촉하게 된다. 그래서, 노즐 니들은 개방되지 않고, 그래서 분사 프로세스가 일어나지 않는다. 그래서, 이러한 식으로 분사 프로세스는 노즐 니들의 개방의 개시의 검출에 의해 영향을 받지 않는다.

앞서 언급된 바와 같이, 노즐 니들 상에의 전기자의 접합은 전류 프로파일에서 알아챌 수 있고 그로부터 검출될 수 있다. 노즐 니들의 접합 또는 개방의 개시에 대응하는 유휴 이동의 검출은 그리하여 분사 없이 일어나고, 그래서 낮은 품질 분사의 앞서 언급된 단점은 발생하지 않는다.

언급된 바와 같이, 본 발명에 의하면 노즐 니들 상에의 전기자의 접합은 전류 프로파일에서 검출된다. 여기에서, 절차는 바람직하게는 시간 대비 전류의 1차 도함수가 형성되고 그리고 그 최소값은 노즐 니들 상에의 전기자의 접합과 연관되는 것이다. 전류의 1차 도함수의 상기 최소값은 전기자 접촉과 긍정적으로 연관될 수 있고, 그래서 노즐 니들의 개방의 개시는 문제 없이 검출될 수 있다.

테스트가 도시한 바와 같이, 검출에 관한 양호한 결과는 예컨대 7V의 전압이 코일에 인가되면 달성된다. 유휴 이동은 그로써 극복되고 전기자는 노즐 니들에 접촉한다. (분사를 수행하는) 인젝터의 개방을 갖는 추가적 변위는 발생하지 않는다.

본 발명은 앞서 기술된 방법을 수행하기 위한 디바이스에 더 관한 것이다. 상기 디바이스는 자동차의 제어 유닛 내에 통합될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 그리하여 실제 분사 프로세스와 완전히 독립적으로 수행될 수 있다. 방법에 의해 검출되는 노즐 니들의 개방의 개시는 그래서 분사 프로세스의 제어를 위한 부가적 파라미터로서 사용될 수 있다.

본 발명은 도면과 조합하여 대표적 실시형태를 사용하여 아래에서 상세히 기술된다. 도면에 있어서:
도 1은 7V 및 14V의 인가된 코일 전압에 대해 전압, 전류 및 분사율 프로파일에 관한 3개의 선도;
도 2는 7V 및 14V의 인가된 코일 전압에 대해 전류 프로파일, 전류의 1차 도함수, 및 분사율 프로파일에 관한 3개의 선도; 및
도 3은 자기력, 전기자 위치 및 코일 전류의 프로파일에 관한 시뮬레이션 결과를 도시하는 선도.

전기자와 노즐 니들 간 유휴 이동을 갖는 관용적 솔레노이드 인젝터에서, 솔레노이드 코일은 한 번은 7V의 전압을 그리고 한 번은 14V의 전압을 받게 되어 있었다. 양 경우에서, 전기자의 변위는 인젝터의 노즐 니들 상에의 접합이 발생할 때까지 일어났다. 그래서, 양 경우에, 유휴 이동은 극복되었다. 그렇지만, 7V의 전압에 대해, 접합 후에 추가적 변위가 일어나지 않았고 그 결과 노즐 니들의 개방 프로세스가 발생하지 않았고, 그래서 분사 프로세스가 발생하지 않았다. 대조적으로, 14V의 전압이 인가되었을 때, 전기자는 노즐 니들 상에 접합 후에 노즐 니들과 함께 더 이동하였고, 그래서 노즐 니들은 개방되었고 분사 프로세스가 일어났다.

도 1은 각각의 전압 프로파일을 상부 선도에서 도시하되, 상위 곡선은 14V에 대한 프로파일을 도시하고 하위 곡선은 7V에 대한 프로파일을 도시한다. 상기 전압에 대한 전류 프로파일은 중간 선도에 도시된다. 상위 곡선은 14V에 대한 전류 프로파일에 대응하는 반면, 하위 곡선은 7V에 대한 전류 프로파일을 재현한다. 마지막으로, 하부 선도는 분사율 프로파일(ROI)을 도시한다. 14V의 전압이 인가될 때, 약 4ms 후에 분사 프로세스가 일어나는 반면, 7V에 대해서는 분사 프로세스가 검출될 수 없다.

시간 대비 전류 프로파일은 도 2에서 상부 선도에 재차 도시된다. 그래서, 상기 선도는 도 1의 중간 선도에 대응한다. 시간 대비 전류의 1차 도함수는 도 2의 중간 선도에서 7V 및 14V의 양 전압에 대해 도시된다. 이 경우에, 상위 곡선은 14V의 전압에 대응하는 반면, 하위 곡선은 7V의 전압에 대응한다. 상위 곡선에서 최소값은 약 4ms에서 볼 수 있으며, 파선으로 마크 표시되어 있다. 상기 최소값은, 분사 프로파일의 하부 선도로부터 볼 수 있는 바와 같이, 니들의 후속 개방 및 분사 프로세스를 갖는 노즐 니들 상에의 전기자의 접합에 대응한다.

중간 선도에서 7V에 대응하는 곡선은 약 5ms에서 최소값을 갖는다. 분사율 프로파일이 도시하듯이, 이 경우에는 분사 프로세스가 발생하지 않는데, 노즐 니들 상에의 접합에 의해 전기자의 변위가 정지됨을 의미한다.

7V의 전압 인가에 대한 전류의 1차 도함수의 최소값은 전기자 접촉과 그리고 그로써 인젝터의 노즐 니들의 개방의 개시와 연관된다.

본 발명에 따른 방법의 동작 능력은 시뮬레이션에 의해 실증되었으며, 그 결과는 도 3에 도시된다. 전기자가 유휴 이동을 극복하지만 그 변위가 노즐 니들 상에의 접합으로 정지되도록 코일이 받게 되는 대응하는 전압은 조건에 종속하여 실증적으로 결정될 수 있다. 양호한 결과는 여기에서 특정된 7V의 값으로 획득되었다.

도 3은 자기력(N)의, 전기자 위치(㎛)의 그리고 코일 전류(A)의 프로파일을 도시한다. 여기에 도시된 예로, 40㎛의 유휴 이동이 극복된다. 그때 니들과 함께 전기자의 추가적 변위는 일어나지 않는다. 니들 상에의 전기자의 접합(OPP1)은 전류 프로파일에서 볼 수 있다.

Claims (5)

1. 코일에 전압을 인가함으로써 전기자가 변위되고, 상기 전기자가 유휴 이동을 극복하고 노즐 니들에 부딪히는, 분사 시스템의 인젝터의 상기 노즐 니들의 개방의 개시를 검출하기 위한 방법으로서,
   상기 노즐 니들을 개방함이 없이 전기자 변위가 접합에 의해 정지되는 그러한 낮은 속도로 상기 노즐 니들에 대해 상기 전기자가 변위되는 그러한 낮은 전압이 상기 코일에 인가되고, 그리고 상기 노즐 니들 상에의 상기 전기자의 상기 접합은 상기 노즐 니들의 상기 개방의 상기 개시로서 전류 프로파일에서 검출되는 것을 특징으로 하는, 분사 시스템의 인젝터의 노즐 니들의 개방의 개시를 검출하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서, 시간 대비 전류의 1차 도함수가 형성되고 그리고 당해 최소값은 상기 노즐 니들 상에의 상기 전기자의 상기 접합과 연관되는 것을 특징으로 하는, 분사 시스템의 인젝터의 노즐 니들의 개방의 개시를 검출하기 위한 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 7V의 전압이 상기 코일에 인가되는 것을 특징으로 하는, 분사 시스템의 인젝터의 노즐 니들의 개방의 개시를 검출하기 위한 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 디바이스.
5. 제4항에 있어서, 상기 디바이스는 자동차의 제어 유닛 내에 통합되는 것을 특징으로 하는 디바이스.

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