KR20170007455A - 연료 분사 밸브를 제어하기 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료 인젝터를 작동시키기 위한 작동 디바이스에 관한 것이다. 상기 작동 디바이스는, (a) 상기 인젝터의 전기적 구동부의 여기를 생성하는 출력 스테이지로서, 상기 여기는 작동 라인을 통해 상기 구동부로 전달가능한, 상기 출력 스테이지; (b) 상기 여기에 응답하여 상기 구동부에 의해 생성되고 상기 작동 라인을 통해 측정 유닛으로 전달되는 피드백 신호를 측정하는 상기 측정 유닛; 및 (c) 상기 출력 스테이지와 상기 측정 유닛에 결합된 제어 및 분석 유닛을 포함한다. 상기 제어 및 분석 유닛은 상기 출력 스테이지로 하여금 미리 결정된 테스트 펄스(270)를 생성하도록 설계된다. 상기 측정 유닛은, 상기 테스트 펄스(270)에 응답하여 적어도 상기 작동 라인에 의해 생성된 응답 펄스(280)를 측정하고, 상기 측정된 응답 펄스의 적어도 하나의 특성 특징(t_resp1)을 상기 제어 및 분석 유닛으로 전달하도록 설계된다. 상기 제어 및 분석 유닛은, 상기 특성 특징을 분석하고, 상기 특성 특징을 분석한 것에 기초하여 상기 측정 유닛과 상기 작동 라인을 포함하는 측정 채널에 대한 적어도 하나의 특성 정보를 확인하도록 추가로 설계된다. 본 발명은, 추가로 (a) 상기 측정 채널에 대한 특성 정보를 확인하는 방법, (b) 인젝터의 움직임 거동을 결정하는 방법, 및 (c) 인젝터를 작동하는 작동 방법에 관한 것이다.

Description

연료 분사 밸브를 제어하기 위한 디바이스 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING A FUEL INJECTION VALVE}
본 발명은 일반적으로는 내연 엔진을 위한 연료를 제공하는 기술 분야에 관한 것이고, 덜 일반적으로는 내연 엔진의 연소 챔버에 연료를 분사하는 인젝터를 작동시키는 것에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 동작하는 연료 인젝터의 움직임 동역학(movement dynamics)에 의해 생성되는 피드백 신호를 측정하는 것에 관한 것이다. 청구된 본 발명의 주제에 대하여, 본 발명은 연료 인젝터를 작동시키기 위한 작동 디바이스, 이러한 작동 디바이스와 연료 인젝터를 구비하는 시스템에서 측정 채널에 관한 적어도 하나의 특성 정보 항목을 취득하는 방법에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 이러한 연료 인젝터의 움직임 거동을 결정하는 방법, 및 내연 엔진의 연소 챔버에 연료를 분사하는 연료 인젝터를 작동시키기 위한 작동 방법에 관한 것이다.
전자기적으로 구동되는 조립체는 작은 공차를 갖는 소위 전체 행정 모드(full stroke mode)에서 동작될 수 있다. 연료를 분사하는 인젝터의 예를 사용하면, 이 동작 모드는, 분사 공정 동안 인젝터의 니들이 최대 편향(deflection)값 또는 단부 위치에까지 이동하고, 인젝터의 코일 구동부를 전기적으로 작동시키는 지속시간을 가변시키는 것에 의해 분사되는 연료의 질량이 변한다는 것을 의미한다. 이 지속시간은, 분사되거나 또는 분사될 연료의 질량을 결정하는 분사 시간을 결정한다.
분사량이 상대적으로 작아짐과 동시에 정적 연료 관통흐름 율(static fuel throughflow rate)이 상대적으로 높아지는 추세로 인해, 인젝터의 소위 탄도 동작 모드(ballistic operating mode)에 대처할 것이 점점 더 요구된다. 이 탄도 인젝터 동작 모드는, 이런 상황에서, 궤도가 전기적 및 구조적(constructive) 파라미터에 의해 미리 한정되고, 전체 행정에 도달됨이 없이, 자기력의 인가가 종료된 후 자유로워지는, 즉 포물선으로 되는 궤도로 인젝터 니들이 부분적으로 편향되는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 여기서 각 인젝터의 전기적 공차와 기계적인 공차는 모두 전체 행정 모드의 경우보다 인젝터 니들의 움직임 프로파일에 상당히 더 많은 영향을 미치기 때문에, 인젝터의 탄도 동작 모드는, 전체 행정에 비해, 공차에 의해 상당히 더 많은 영향을 받는다.
이러한 인젝터 공차를 보상하는 것은, 예를 들어, 코일 기반 인젝터에 대해 DE 38 43 138 A1에 설명되어 있다. 이런 상황에서, 전압 프로파일을 개별적으로 측정하는 것이 각 인젝터에 대해 수행되는데, 이 전압 프로파일은 각 인젝터의 실제 작동 프로파일에 중첩되고, 각 인젝터의 개별 전기적 특성과 또한 기계적인 특성에 의존한다. DE 38 43 138 A1에서 설명된 보상은 여기서 코일로 동작되는 조립체에서 피할 수 없는 피드백 신호가 발생하는 것에 기초하고, 이 피드백 신호는, 와전류(eddy current)에 의해 구동되는 결합에 의해, 인젝터(전기자와 인젝터 니들)의 기계적인 부분(mechanics)과 인젝터의 자기 회로(코일) 사이에 발생한다. 그리하여, 이 피드백 신호의 시간 프로파일은 각 인젝터의 인젝터 니들의 실제 움직임 거동에 의존한다.
그러나, 인젝터의 (분사 거동의) 전체 공차를 고려할 때, 피드백 신호를 취득하는 공차도 또한 중요한 역할을 한다. 그리하여 이 "피드백 신호 취득 공차"가 전체 공차에 기여하는 정도가 상당하면 할수록, 인젝터의 개별 특성 또는 개별 움직임 거동에 수행되는 보상이 보다 정밀해져야 한다. 그리하여, 인젝터의 공차를 정밀하게 보상하고 그리하여 인젝터를 개별적으로 매우 정밀하게 작동시키는 것은 "피드백 신호 취득 공차"가 각 인젝터에 대해 개별적으로 알려져 있는 경우에만 달성될 수 있다.
본 발명은 내연 엔진의 연소 챔버에 연료를 분사하는 인젝터를 작동시키는 정밀도를 개선시키는 것을 목적으로 한다.
본 목적은 독립 특허 청구항의 주제에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예 및 추가적인 상세는 종속 청구항, 상세한 설명 및 도면에서 찾아볼 수 있다. 이런 상황에서, 본 디바이스에 대해 설명된 특징 및 상세는, 물론, 또한 본 방법에 대해서도 적용되고, 또한 그 역으로도 각각 적용될 수 있고, 그리하여 본 발명을 설명하는데 본 발명의 개별 측면들은 항상 상호 호환 방식으로 참조될 수 있다.
본 발명의 제1 측면에 따라, 내연 엔진의 연소 챔버에 연료를 분사하는 인젝터를 작동시키기 위한 작동 디바이스가 설명된다. 상기 설명된 작동 디바이스는 (a) 상기 인젝터의 전기적 구동부의 전기적 여기(electric excitation)를 생성하는 출력 스테이지(output stage)로서, 상기 여기는 작동 라인을 통해 상기 전기적 구동부로 전달될 수 있는, 상기 출력 스테이지; (b) 상기 전기적 여기에 응답하여 상기 전기적 구동부에 의해 생성되고 상기 작동 라인을 통해 측정 유닛으로 전달되는 피드백 신호를 측정하는 상기 측정 유닛; 및 (c) 상기 출력 스테이지와 상기 측정 유닛에 결합된 제어 및 평가 유닛을 포함한다. 본 발명에 따라, 상기 제어 및 평가 유닛은 상기 출력 스테이지로 하여금 미리 결정된 전기 테스트 펄스를 생성하도록 구성된다. 상기 측정 유닛은, 상기 테스트 펄스에 응답하여 상기 작동 라인에 의해 생성된 전기 응답 펄스를 측정하고, 상기 측정된 응답 펄스의 적어도 하나의 식별된 특성 특징을 상기 제어 및 평가 유닛에 전송하도록 구성된다. 상기 제어 및 평가 유닛은, 상기 응답 펄스의 전송된 특성 특징을 평가하고, 이로부터 적어도 상기 측정 유닛과 상기 작동 라인을 포함하는 측정 채널에 관한 적어도 하나의 특성 정보 항목을 취득하도록 추가로 구성된다.
상기 설명된 작동 디바이스는, 상기 미리 결정된 테스트 펄스에 응답하여 적어도 상기 작동 라인에 의해 생성된 응답 펄스를 평가하는 것에 의해, 신호 형상의 변화 및/또는 전기 신호의 시간 시프트에 대해 개별 측정 채널이 각각 미치는 영향을 취득할 수 있다는 것에 기초한다. 상기 인젝터가 전기적 여기시에 실제 분사 모드에서 작동될 때 상기 측정 채널의 결과 각 전기적 여기에 응답하여 상기 개별 전기적 구동부에 의해 생성된 상기 피드백 신호는 동일한 방식으로 변경(modified)되는 것으로 가정될 수 있다. 이 정보는, 상기 측정 유닛에 의해 측정되고 상기 제어 및 평가 유닛에 의해 평가되는 상기 피드백 신호의 신호 형상에 대해 상기 측정 채널이 미치는 영향을 정밀하게 결정하는데 사용될 수 있다.그 결과, 상기 신호 형상에 측정 채널이 미치는 영향이 상기 제어 및 평가 유닛에 의해 계산에 의해 제거될 수 있고, 상기 인젝터의 전기적 구동부에 의해 생성되는 실제 피드백 신호가 높은 정밀도로 평가될 수 있다. 이것은, 상기 제어 및 평가 유닛이 상기 인젝터 니들의 개별 움직임 거동이 원하는 연료 측정을 야기하는 미리 한정된 움직임 프로파일에 적어도 대략 대응하는 방식으로, 상기 인젝터의 후속 전기적 여기를 변경할 수 있게 한다. 그 결과, 특히, 작은 양 또는 질량의 연료를 분사하는 탄도 모드라고 언급되는 모드에서 인젝터의 분사량의 정밀도가 상당히 개선될 수 있다.
본 문서에서, "측정 채널"이라는 용어는, 테스트 펄스를 생성하고, 테스트 펄스를 전달하고, 테스트 펄스를 응답 펄스로 변환하고, 응답 펄스를 전달하고, 응답 펄스를 측정하고, 및/또는 응답 펄스를 분석하고, 응답 펄스의 특성 특징을 결정하는데 사용되는 연료 분사 시스템의 모든 부품을 말하는 것으로 이해될 수 있다. 이 측정 채널은 그리하여 다수의 디바이스와-관련된 요소들 포함할 수 있기 때문에, 이 측정 채널은 "측정 회로"라고도 언급될 수 있다.
다시 말해, 여기서 설명된 작동 디바이스에서, 교정 범위 내에서 취득된 응답 펄스를 평가할 때 (명시적으로 대응하는 인젝터에 의해서가 아니라) 각 측정 채널에 의해서 야기되는 에러를 식별하는 것(그리고 적절한 절차에 의해 차후에 보상하는 것)이 가능하다. 이 에러는 또한 인젝터의 정상 동작 동안 피드백 신호를 평가할 때에도 일어나므로,측정 채널에 의해 영향을 받지 않는 피드백 신호 부분을 분석하는 것이 증가된 정밀도로 수행될 수 있다. 그 결과, 인젝터 니들의 실제 움직임 거동은 특히 높은 정밀도로 결정될 수 있다.
상기 설명된 측정 유닛은 바람직하게는 또한 상기 출력 스테이지로부터 상기 작동 라인을 통해 상기 각 인젝터로 전달되는 전기적 여기를 측정하도록 구성될 수 있다. 나아가, 상기 설명된 제어 및 평가 유닛은 또한 상기 작동 디바이스의 특정 구현에 따라 서로 공간적으로 그리고/또는 기능적으로 분리된 2개의 유닛에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 상기 제어 및 평가 유닛은 상기 응답 펄스의 특성 특징의 발생 시간에 기초하여 측정 채널에 관한 특성 정보를 취득하도록 구성된다. 이것은, 상이한 측정 채널들 사이에 일어나는 테스트 펄스, 및 특히, 결과로 생긴 응답 펄스의 전이 시간 차이를 용이하게 결정하고, 하나 이상의 작동 라인을 통해 전달되고 상이한 측정 채널들에 할당되는 상이한 전기적 여기들 사이의 적절한 타이밍 오프셋에 의해 이 전이 시간 차이를 보상하는 가능성을 실제 동작에서 제공한다.
이러한 전이 시간 차이를 특히 정밀하게 결정하는 것은, 각 응답 펄스의 복수의 특성 특징을 취득하고, 이 복수의 특성 특징의 발생 시간을 상기 제어 및 평가 유닛에 의해 평가하는 것에 의해 달성될 수 있는 것으로 이해된다. 대응하여 높은 연산 능력(computing power)이 주어진 경우 각 응답 펄스의 심지어 전체 곡선 프로파일이 상기 제어 및 평가 유닛에 의해 평가될 수 있다.
본 발명의 추가적인 예시적인 실시예에 따라, 상기 측정된 응답 펄스의 적어도 하나의 특성 특징은 상기 응답 펄스의 곡선 프로파일에 존재하는 다음 특징들, 즉: 임계값에 도달하는 것, 국부 또는 절대 최대값에 도달하는 것, 국부 또는 절대 최소값에 도달하는 것, 미리 한정된 구배에 도달하는 것, 굴곡점에 도달하는 것, 0 교차점에 도달하는 것 중 적어도 하나의 특징을 포함한다. 이것은, 상기 적어도 하나의 특성 특징이 상기 측정 유닛 및/또는 상기 제어 및 평가 유닛에 의해 용이하게 식별될 수 있는 응답 펄스의 곡선 프로파일의 특징이라는 장점을 제공한다.
상기 특성 특징이 임계값에 도달하는 것이라면, 이 임계값은 아래로부터 도달하는지 또는 위로부터 도달하는지 여부가 중요할 수 있다.
이는 상기 특성 특징이 0 교차점인 경우에도 적용된다.
본 발명의 추가적인 예시적인 실시예에 따라, 상기 측정 유닛 및/또는 상기 제어 및 평가 유닛은 상기 응답 펄스에 대하여 아날로그 신호 필터링, 신호 샘플링 및/또는 신호 처리를 수행하도록 구성된다. 이런 방식으로, 상기 응답 펄스는 정밀하게 측정될 수 있고, 상기 특성 특징은 높은 신뢰성 레벨로 식별될 수 있다. 그 결과, 존재하지 않는 특성 특징이 부정확하게 식별되거나 또는 존재하는 특성 특징이 부정확하게 식별되지 않는 것과 같이 부정확하게 식별되는 것을 회피하거나 적어도 감소시킬 수 있다. 특히, 상기 특성 특징의 발생 시간은 여기에 설명된 응답 펄스의 신호를 취급(필터링, 샘플링, 처리)하는 것에 의해 특히 높은 정밀도 레벨로 결정될 수 있다.
본 발명의 추가적인 예시적인 실시예에 따라, 상기 특성 특징은 전압 측정의 결과 및/또는 전류 측정의 결과 일어난다.
상기 전압과 전류의 2개의 측정 변수들 중 단 하나의 변수를 측정하는 경우에, 각 인젝터의 작동 라인에 존재하는 전압은 바람직하게는 상기 측정 유닛에 의해 측정된다. 그리하여, 특히 각 인젝터의 폐쇄 시간을 결정하는 동안 정밀도는 폐쇄 시간을 결정하는 알려진 방법에 비해 개선될 수 있다. 상기 응답 펄스의 복수의 특성 특징이 상기 측정 유닛에 의해 측정되면 - 여기서 적어도 하나의 특성 특징은 전압을 측정한 결과 일어나고, 적어도 하나의 다른 특성 특징은 전류를 측정한 결과 일어난다 - , 각 측정 채널은, 인젝터의 실제 동작시 이 특성화를 대응하여 고려할 때, 분사 폐쇄 시간을 결정하는 정밀도가 증가될 뿐만 아니라 각 인젝터의 개방 거동이 증가된 정밀도로 결정될 수 있는 정밀도로 특성화될 수 있다.
본 발명의 추가적인 예시적인 실시예에 따라, 상기 테스트 펄스는 500㎲ 미만, 특히 200㎲ 미만, 바람직하게는 100㎲ 미만의 지속시간을 가진다.
상기 측정 채널을 설명된 바와 같이 특성화하는 동안 활성 동작시 인젝터에 의해 야기되는 원치 않는 영향을 제거하거나 또는 적어도 감소시키기 위하여, 상기 인젝터의 구동부의, 테스트 펄스에 링크된, 전기 테스트 여기는 인젝터 니들을 편향시키지 못할 만큼 매우 약하여야 한다.
다시 말해, 매우 짧은 지속시간, 즉 여기에 설명된 특성을 가지는 테스트 펄스에 의해, 상기 측정 채널을 측정하거나 또는 교정하는 것은 유리하게는 각 인젝터의 원치 않는 활성화에 의해 영향을 받지 않는다. 이런 상황에서, 인젝터를 활성화하는 것은, 적어도 무시할 수 없는 정도로 인젝터 니들을 편향시키는 전기적 여기에 의해 인젝터를 작동시키는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 상기 인젝터가 이렇게 활성화되는 경우에, 본 발명에 따라, 상기 측정 채널에만 할당되는 응답 펄스가 활성화된 인젝터의 동역학으로부터 발생하는 피드백 신호에 불리하게 중첩된다.
본 발명의 추가적인 예시적인 실시예에 따라, 상기 테스트 펄스는 인젝터에 전기 테스트 여기를 야기하는데, 상기 여기는 50 mJ 미만, 특히 20 mJ 미만, 바람직하게는 10 mJ 미만이다.
전술한 바와 같이, 인젝터의 전기 테스트 여기가 각 인젝터가 활성화되지 못할 만큼 낮은 경우에는, 상기 응답 펄스의 적어도 하나의 특성 특징을 평가하는 것이 이로부터 결정된 특성 정보가 활성화된 인젝터 또는 동작 인젝터의 동역학과 관련이 있는 것이 아니라 측정 채널과만 관련이 있는 것을 제공하는 장점이 있다.
본 발명의 추가적인 예시적인 실시예에 따라, 상기 작동 디바이스는 상기 내연 엔진의 추가적인 연소 챔버에 연료를 분사하는 추가적인 인젝터를 작동시키도록 구성된다. 여기에 설명된 예시적인 실시예에 따른 작동 디바이스는 (a) 상기 추가적인 인젝터의 추가적인 전기적 구동부의 추가적인 전기적 여기를 생성하는 추가적인 출력 스테이지로서, 상기 추가적인 전기적 여기는 추가적인 작동 라인을 통해 상기 전기적 구동부에 전달될 수 있는, 상기 출력 스테이지, 및 (b) 상기 추가적인 전기적 여기에 응답하여 상기 추가적인 전기적 구동부에 의해 생성되고 상기 추가적인 작동 라인을 통해 추가적인 측정 유닛에 전달되는 추가적인 피드백 신호를 측정하는 상기 추가적인 측정 유닛을 더 포함한다. 이런 상황에서, 상기 제어 및 평가 유닛은 상기 추가적인 출력 스테이지와 상기 추가적인 측정 유닛과 결합되고, 상기 제어 및 평가 유닛은 상기 추가적인 출력 스테이지로 하여금 추가적인 미리 결정된 전기 테스트 펄스를 생성하도록 추가로 구성된다. 나아가, 상기 추가적인 측정 유닛은, (i) 상기 추가적인 테스트 펄스에 응답하여 적어도 상기 추가적인 작동 라인에 의해 생성된 추가적인 전기 응답 펄스를 측정하고, (ii) 상기 측정된 추가적인 응답 펄스의 적어도 하나의 식별된 추가적인 특성 특징을 상기 제어 및 평가 유닛에 전송하도록 구성된다. 나아가, 상기 제어 및 평가 유닛은, 상기 추가적인 응답 펄스의 전송된 추가적인 특성 특징을 평가하고, 이로부터 적어도 상기 추가적인 측정 유닛과 상기 추가적인 작동 라인을 포함하는 추가적인 측정 채널에 관한 적어도 하나의 추가적인 특성 정보 항목을 취득하도록 추가로 구성된다.
상기 테스트 펄스와 상기 추가적인 테스트 펄스는 동일한 신호 형상을 가질 수 있다.
이 예시적인 실시예에 설명된 작동 디바이스에 의해, 상이한 인젝터들에 할당된 상이한 측정 채널들이 그 자체로 동시에 측정될 수 있다. 이것은, 유리하게는, 복수의 실린더를 구비하는 내연 엔진을 위한 상이한 측정 채널들에 관한 특성 정보를 추가적으로 적절히 고려하는 것에 의해, 내연 엔진의 실제 동작 동안 상이한 인젝터들의 움직임 거동을 높은 정밀도 레벨로 취득할 수 있는 결과를 제공한다. 이런 상황에서, 움직임 거동이라는 용어는, 특히, 각 인젝터의 폐쇄 거동을 말하는 것으로 의도된다. 만약 적절한 경우, 움직임 거동의 취득 범위에서 각 인젝터의 폐쇄 거동뿐만 아니라 개방 거동도 결정할 수 있다. 이렇게 하기 위해, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 알려진 대응하는 피드백 신호를 매우 정밀하게 평가하는 방법을 사용할 수 있다.
그리하여 전술한 출력 스테이지와 여기에 설명된 추가적인 출력 스테이지는 복수의 출력 스테이지 요소를 구비하는 공통 출력 스테이지에 의해 구현될 수도 있는 것으로 이해된다. 대응하는 방식으로, 상기 측정 유닛과 상기 추가적인 측정 유닛은, 복수의 측정 입력을 구비하고 상이한 응답 펄스들에 수행된 측정 결과를 상기 제어 및 평가 유닛으로 전달하도록 구성되는 공통 측정 유닛에 의해 구현될 수도 있다.
또한 인젝터들은 공통 작동 라인을 통해 전기적으로 여기될 수 있는 것으로 이해된다. 내연 엔진이 적어도 4개의 연소 챔버를 구비하는 경우, 바람직하게는 2개의 인젝터는 하나의 공통 작동 라인에 할당되고, 이들 인젝터는 작동 타이밍 시퀀스 동안 가능한 한 타이밍 면에서 서로 이격된다. 제1 인젝터, 제2 인젝터, 제3 인젝터, 및 제4 인젝터가 시퀀스 1, 2, 3 및 4로 활성화되는 4-실린더 엔진의 경우에, 바람직하게는 인젝터 1과 인젝터 3, 및 인젝터 2와 인젝터 4에는 공통 작동 라인을 통해 대응하는 전기적 여기가 각각 공급된다. 이런 방식으로 상이한 인젝터들을 위한 전기적 여기들, 및 특히, 대응하는 피드백 신호들이 타이밍 면에서 오버랩되는 것을 방지할 수 있다. 이는, 물론, 또한 쌍을 형성하도록 결합된 2개의 인젝터에 할당된 상이한 테스트 펄스들에도 적용된다. 특히, 이것은 대응하는 응답 펄스들이 타이밍 면에서 오버랩되지 않는 경우에 일반적으로 높은 정밀도 레벨로만 측정될 수 있는 대응하는 응답 펄스들에도 적용된다.
본 발명의 추가적인 예시적인 실시예에 따라, 상기 제어 및 평가 유닛은 (a) 상기 테스트 펄스의 방출과 상기 응답 펄스의 수신 사이의 제1 시간 차이를 나타내는 제1 시간과, (b) 상기 추가적인 테스트 펄스의 방출과 상기 추가적인 응답 펄스의 수신 사이의 제2 시간 차이를 나타내는 제2 시간 사이의 전이 시간 차이를 결정하도록 구성된다.
실제로, 여러 측정 채널에서 전파되고 및/또는 각 측정 채널에서 측정 및 평가 절차에 의해 야기되는 신호 전이 시간은 각 측정 채널에 관한 결정적 특성 정보를 구성한다. 서로에 대해 여러 측정 채널을 조절하고 상이한 인젝터들의 여러 피드백 신호를 평가하는 동안 차후에 최종 조절을 고려하기 위해, 이 실시예에서 결정된 전이 시간 차이는, 이러한 조절을 높은 정밀도 레벨로 용이하게 구현하는 가장 중요한 인자를 구성한다.
실제로, 대응하는 응답 펄스의 수신은 각 응답 펄스의 특성 특징의 발생 시간에 의해 결정될 수 있다. 사용되는 특성 특징의 유형은 응답 펄스의 각 인가 및/또는 특히 예상되는 신호 형상에 종속될 수 있다. 이미 전술한 바와 같이 여러 유형의 특성 특징이 사용될 수 있다.
본 발명의 추가적인 측면에 따라, 작동 디바이스와 인젝터를 구비하는 시스템에서 측정 채널에 관한 적어도 하나의 특성 정보 항목을 취득하는 방법이 설명된다. 상기 설명된 방법은 (a) 상기 작동 디바이스의 출력 스테이지에 의해 미리 결정된 전기 테스트 펄스를 생성하는 단계; (b) 상기 출력 스테이지를 상기 인젝터에 연결하고, 상기 인젝터의 실제 동작시, 상기 출력 스테이지로부터 상기 인젝터의 전기적 구동부로 상기 인젝터를 활성화시키는 전기적 여기를 전달하도록 설계된 작동 라인으로 상기 테스트 펄스를 공급하는 단계; (c) 상기 테스트 펄스에 응답하여 적어도 상기 작동 라인에 의해 생성된 전기 응답 펄스를 측정 유닛에 의해 측정하는 단계; (d) 상기 측정된 응답 펄스의 적어도 하나의 특성 특징을 식별하는 단계; (e) 상기 식별된 특성 특징을 제어 및 평가 유닛으로 전송하는 단계; (f) 상기 전송된 특성 특징을 평가하는 단계; 및 (g) 상기 전송된 특성 특징의 평가에 기초하여 상기 측정 채널에 관한 적어도 하나의 특성 정보 항목을 취득하는 단계를 포함한다.
상기 설명된 방법은, 미리 결정된 테스트 펄스를 상기 작동 라인에 공급하고, 상기 미리 결정된 테스트 펄스에 응답하여 생성된 응답 펄스를 분석하는 것에 의해, 완전히 회피될 수 없는 측정 채널의 부적절함(inadequacy)에 의해서만 결정되는 에러를 용이하고 신뢰성 있게 결정할 수 있다는 것에 기초한다. 개별 인젝터를 개별적으로 작동시키는 알려진 방법에서, 완전히 회피될 수 없는 이 에러는, 인젝터의 실제 동작시, 인젝터의 전기적 여기에 응답하여 생성되고, 상기 인젝터의 니들의 실제 움직임 거동을 나타내는 피드백 신호를 부정확하게 분석하게 한다.
상기 인젝터의 실제 동작시 피드백 신호를 분석하는 동안 상기 측정 채널에 의해서만 야기되는 이 에러를 적절한 방식으로 고려하면, 여기에 설명된 방법을 사용할 때 상기 인젝터 니들의 실제 움직임 거동이 특히 높은 정밀도 레벨로 결정될 수 있다.
본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 상기 인젝터는 상기 측정 채널에 할당되고 이에 연결된다. 나아가, 상기 인젝터는 상기 인젝터의 인젝터 니들이 고정 위치에 있는 정적 동작 상태에 있다.
다시 말해, 이것은 여기에 설명된 방법이 수행될 때 상기 인젝터 니들이 이동하지 않는 것을 보장하는 것을 의미한다. 이것은 상기 응답 펄스가 이동하는 인젝터의 동역학에 의해 변조(falsified)되지 않는 것을 보장한다. 그러나, 고정된 위치에 있는 상기 구동부의 순수 전기적 거동에 의해 응답 펄스가 영향을 받는 것이 유지된다. 그러나, 이러한 영향은, 인젝터의 동작 상태와 상관 없이 인젝터에 의해 야기되고, 이에 따라 또한 측정 채널에 관한 특성 정보에 할당될 수 있는 순수 고정 효과이다.
도입부에 설명된 바와 같이, 와전류 효과가 (a) 상기 전기자와 상기 인젝터 니들의 이동가능한 기계적인 부품과 (d) 상기 인젝터 또는 상기 코일의 자기 회로 사이에 결합을 야기하기 때문에, 동작 인젝터의 이러한 동역학은 측정 채널의 응답 펄스 및 그리하여 전체 특성화를 변조시킬 수 있다. 상기 인젝터 니들이 움직이는 것에 의해, 알려진 바와 같이, 구체적으로, 피드백 신호에 움직임에-특정된 기여가 초래되고, 이 움직임에-특정된 기여는, 인젝터의 움직임 동역학, 및 특히, 인젝터의 폐쇄 및/또는 개방의 시간 프로파일을 결정하는 효과에 대해 적절한 알려진 방법에 의해 평가될 수 있다.
이런 상황에서, 상기 구동부의 순수 전기적 거동은 코일의 유도성(inductivity)에 기초하는 코일의 일반적인 물리적 특성을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 렌쯔(Lenz's law)의 법칙에 따르면, 코일의 유도성에 의해 시간에 따라 상승이 지연되고, 코일을 통해 흐르는 전류의 강하가 시간에 따라 지연된다. 나아가, 코일은 또한 이 코일에 의해 생성된 자기장에 에너지를 일시적으로 저장할 수 있다.
본 발명의 추가적인 예시적인 실시예에 따라, 상기 인젝터는 측정 채널과는 분리된다.
다시 말해, 이것은 상기 인젝터가 스위칭 오프된 채 유지되는 것을 의미한다. 이것은, 예를 들어, 작동 라인으로부터 인젝터를 일시적으로 분리하는 적절한 스위칭 디바이스를 통해 일어날 수 있다.
상기 인젝터를 상기 작동 라인으로부터 그리고 그리하여 특성화될 상기 측정 회로로부터 분리하는 것은, 전술한 바와 같이, 상기 인젝터의 가능하게 존재하는 움직임 동역학에 상관없이 인젝터의 전기적 구동부의 순수 전기적 거동이 상기 측정 채널의 특성화에 영향을 미치지 않는다는 결과를 제공한다. 그 결과, 상기 측정 채널은 특히 높은 정밀도 레벨로 특성화될 수 있다.
본 발명의 추가적인 측면에 따라, 내연 엔진의 연소 챔버에 연료를 분사하는 인젝터의 움직임 거동을 결정하는 방법이 설명된다. 상기 설명된 방법은 (a) 전술한 방법에 의해 작동 디바이스와 인젝터를 구비하는 시스템에서 측정 채널에 관한 적어도 하나의 특성 정보 항목을 취득하는 단계; (b) 상기 인젝터의 전기적 여기에 응답하여 생성되고, 취득된 특성 정보를 고려하여 측정 유닛에 의해 측정되는 피드백 신호를 분석하는 단계; 및 (c) 상기 피드백 신호를 분석한 결과에 기초하여 상기 인젝터의 움직임 거동을 결정하는 단계를 포함한다.
연료 인젝터의 움직임 거동을 결정하는 설명된 방법은, 완전히 회피될 수 없는 측정 채널의 부적절함에 의해서만 야기되고, 전술한 방법에 의해 식별된 에러를 피드백 신호를 분석하는 동안 고려하거나 또는 계산에 의해 제거할 수 있다는 것에 기초한다. 그리하여, 상기 인젝터의 움직임 거동은 알려진 방법에 비해 개선된 정밀도 레벨로 결정될 수 있다.
본 발명의 추가적인 측면에 따라, 내연 엔진의 연소 챔버에 연료를 분사하는 인젝터를 작동시키기 위한 작동 방법이 설명된다. 상기 설명된 작동 방법은 (a) 상기 인젝터에 전기적 여기를 인가하는 단계로서, 상기 여기는 상기 내연 엔진의 연소 챔버에 연료를 분사하는, 상기 전기적 여기를 인가하는 단계; 및 (b) 상기 인젝터의 움직임 거동을 결정하는 전술한 방법에 의해 상기 인젝터의 실제 움직임 거동을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 전기적 여기는 실제 움직임 거동이 상기 인젝터의 미리 한정된 움직임 거동에 적어도 대략 대응하는 방식으로 구성된다.
상기 설명된 작동 방법은, 실제 움직임 거동을 정확히 분석하는 것에 의해, 상기 측정 채널의 부적절함에 의해 야기되는 에러를 고려하여 전술한 응답 펄스를 정밀하게 평가하는 것에 기초하여, 실제 움직임 거동이 미리 한정된 움직임 거동에 적어도 대략 대응하는 방식으로, 상기 인젝터의 전기적 여기를 구성하거나 정하는 것에 의해, 연료를 계량(meter)하는 분사량 정밀도를 인젝터에 의해 개선할 수 있다는 것에 기초한다. 상기 미리 한정된 움직임 거동은, 상기 내연 엔진의 연소 챔버에 원하는 양의 연료를 분사하는 것에 의해, 예를 들어, 적절한 예비 테스트에 의해 여기서 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예는 여러 본 발명의 주제를 참조하여 설명된 것으로 이해된다. 특히, 본 발명의 다수의 실시예는 디바이스 청구항으로 설명되고, 본 발명의 다른 실시예는 방법 청구항으로 설명된다. 그러나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 이 출원서를 읽을 때, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 하나의 유형의 본 발명의 주제와 연관된 특징들의 조합에 더하여, 상이한 유형의 본 발명의 주제와 연관된 특징들의 임의의 원하는 조합도 가능하다는 것을 명백히 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 추가적인 장점과 특징은 현재 바람직한 실시예의 다음 예시적인 상세한 설명으로부터 드러난다. 본 출원서의 각 도면은 단지 개략적인 것이고 축척에 맞는 것은 아닌 것으로 이해된다.
도 1은 (a) 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 작동 디바이스 및 (b) 작동 디바이스의 출력 스테이지에 의해 전기적 여기가 각각 공급되는 다수의 4개의 인젝터를 구비하는 시스템을 도시하는 도면; 및
도 2는 테스트 펄스, 및 상이한 측정 채널들에 할당된 2개의 응답 펄스의 예시적인 신호 프로파일을 도시하는 도면.
아래에 설명된 실시예는 본 발명의 가능한 실시예의 변형들 중에서 단지 제한적으로 선택된 사항을 구성하는 것으로 이해된다.
도 1은, 내연 엔진의 총 4개의 실린더 또는 연소 챔버(미도시)에 연료를 분사하는 시스템에 통합된, 총 4개의 인젝터를 작동시키기 위한 작동 디바이스(100)를 도시한다. 그리하여, 각 경우에 미리 결정된 양의 연료가 알려진 방식으로 각 연소 챔버 내로 분사될 수 있다. 여기서 본 발명은, 물론, 4개의 실린더를 갖는 내연 엔진에 응용하는 것으로 제한되는 것은 아닌 것으로 이해된다. 본 문서에서 설명된 본 발명은 하나의 실린더, 2개의 실린더, 3개의 실린더 또는, 예를 들어, 6개 이상의 실린더를 구비하는 임의의 원하는 내연 엔진에 사용될 수 있다.
작동 디바이스(10)는 참조 부호가 제공되지 않는 복수의 출력 스테이지 유닛으로 구성된 출력 스테이지(110)를 포함한다. 여기에 도시된 예시적인 실시예에 따라, 이들 출력 스테이지 유닛은 공통 출력 스테이지(110)를 형성하도록 결합된다. 그러나, 이들 출력 스테이지 유닛은 대안적으로 또한 서로 분리된 유닛일 수도 있다.
각 경우에 출력 스테이지 유닛은 전기적 구동부(152)를 각각 구비하는 4개의 인젝터(150) 중 하나의 인젝터에 할당된다. 전기적 구동부는 도 1에 개략적으로 코일(152)로 도시된다. 출력 스테이지(110) 또는 이 출력 스테이지(110)의 4개의 유닛은, 각 경우에, 제어 및 평가 유닛(140)으로부터 각 출력 스테이지 유닛으로 전송되는 트리거 신호에 응답하여 4개의 작동 라인(115) 중 하나의 작동 라인을 통해 전기적 여기를 각 전기적 구동부(152)에 전달하도록 구성된다. 이러한 전기적 여기에 반응하여, 각 인젝터(150)는 알려진 방식으로 잠시 개방되어, 이에 의해 특정 양의 연료를 각 연소 챔버에 분사한다.
여기에 도시된 예시적인 실시예에 따라, 4개의 출력 스테이지 유닛은 필요한 경우 통상적인 전기적 여기 대신에, 전기적 여기에 비해 상당히 더 작은 테스트 펄스를 각 전기적 구동부(152)에 공급할 수 있는 방식으로 구성된다. 또한 제어 및 평가 유닛(140)에 의해 야기되는 이 테스트 펄스는 각 인젝터(150)의 인젝터 니들에 움직임을 야기하지 않을 만큼 매우 약하다. 각 경우에, 하나의 측정 유닛(130)에 의해, 각 테스트 펄스는 발생 시간에 대하여 및, 만약 적절한 경우, 또한 그 형상과 그 세기에 대하여 측정될 수 있다. 그러나, 테스트 펄스를 이렇게 측정하는 것은 본 문서에 설명된 본 발명에서는 선택적인 것으로 이해된다.
도 1에서, 출력 스테이지(110)와 측정 유닛(130)의 기능적으로 상이한 부품들은 서로 분리된 부품인 것으로 도시된다. 이들 부품은 또한 물리적으로 별개의 유닛 형태로 구현될 수 있는 것으로 이해된다. 그러나, 이들 부품은 바람직하게는 공통 전기적 조립체에 의해 구현되고, 특히, 측정 디바이스들 중 적어도 하나의 측정 디바이스는 출력 스테이지에 통합될 수 있다.
전술한 바와 같이, 적어도 각 작동 라인(115)은, 테스트 펄스에 응답하여, 본 발명에 따라 각 측정 유닛(130)에 의해 측정되는 응답 펄스를 생성한다. 응답 펄스의 적어도 하나의 특성 특징은 제어 및 평가 유닛(140)으로 전송되고, 이 제어 및 평가 유닛은 이 특성 특징이 발생하는 시간에 의해 각 측정 채널에 관한 특성 정보 항목을 취득한다. 이러한 측정 채널은 적어도 각 측정 유닛(130)과 각 작동 라인(115)을 포함한다. 나아가, 측정 채널은 출력 스테이지(110)의 각 출력과 각 전기적 구동부(152)의 코일을 더 포함할 수 있다.
여기에 도시된 예시적인 실시예에 따라, 특성 정보 항목은 응답 펄스의 특성 특징이 발생하는 시간을 구성한다.
이 특성 특징은 임의의 원하는 신호 형상의 특징일 수 있다. 예를 들어, 임계값에 도달되는 시간, 국부 또는 절대 최대값에 도달되는 시간, 국부 또는 절대 최소값에 도달되는 시간, 미리 한정된 구배에 도달되는 시간, 굴곡점에 도달되는 시간, 및/또는 0 교차점에 도달되는 시간이 이 특성 특징으로 적절하다. 각 응답 펄스가 발생하는 시간을 정밀하게 할당할 수 있는 이러한 특성 특징이 바람직하게 사용된다.
측정 채널에 관한 특성 정보에 의해 이 측정 채널의 전기적 거동을 정밀하게 결정할 수 있다. 그 결과, 원리적으로 각 측정 채널에 할당되어야 하는 공차가 상당히 감소된다. 측정 채널의 전기적 거동을 정확히 아는 것에 의해, 각 인젝터(150)를 개방시키는 전기적 여기를 인젝터가 받아서 인젝터(150)가 실제 동작할 때, 각 인젝터(150)의 인젝터 니들의 움직임을 나타내는 피드백 신호를 정확히 결정할 수 있다. 그 결과, 각 인젝터의 움직임 거동이 알려진 방법에 비해 개선된 정밀도 레벨로 결정될 수 있다.
2개의 인젝터(150)는 또한 공통 작동 라인(115)에 의해 알려진 방식으로 작동될 수 있는 것으로 이해된다. 2개의 인젝터(150)들 중 하나의 인젝터 및 다른 인젝터(150)의 2개의 분사 공정에 대해 제공된 것이 아니라, 내연 엔진의 정상 동작 모드에서 타이밍 면에서 서로 이격된 분사 공정에 대해 제공된 이 2개의 인젝터(150)는 이후 바람직하게 공통 작동 라인(115)에 할당된다. 이런 방식으로, 상이한 인젝터(150)들에 할당된 전기적 여기들뿐만 아니라 상이한 측정 채널들에 할당된 테스트 신호와 응답 신호들은 서로 영향을 미치지 않는다.
일반적으로, 그리고 동시에, 다시 말해, 여기에 설명된 본 발명의 예시적인 실시예에서, 측정 채널의 공차는 측정 채널에 미리 결정된 테스트 펄스를 공급하는 것에 의해 감소된다. 적절한 테스트 펄스는 가능한 한 정밀하게 한정된 신호 프로파일을 구비하여야 한다.
측정 채널을 특성화하고, 그리하여 측정 채널의 전기적 공차를 감소시키는데, 각 측정 채널의 장비의 유형과 범위에 따라 2개의 예시적인 절차가 있다:
(A) 측정 채널은 적어도 작동 디바이스(100)와 각 인젝터(150)의 다수의 부품으로 구성된다. 이런 경우에, 테스트 펄스는, 예를 들어, 유도작용, 와전류, 또는 자기장이 변하는 것으로 인해 신호에 변화를 초래하고, 그리하여 또한 응답 펄스의 측정시 인젝터 거동을 나타낼 수 있는 기계적인 이동 부분들이 인젝터에 존재하지 않는 방식으로 구성되어야 한다. 이것은, 인젝터의 전기적 거동이 응답 펄스를 측정하는 것에 영향을 미치지 않거나, 또는 특히 니들 움직임으로 인해 또는 인젝터(150)의 각 구동부(152)의 코일의 자기장에 에너지를 일시적으로 저장하는 것으로 인해 가능한 한 작은 정도로만 응답 펄스에 영향을 미친다는 것을 의미한다. 그리하여, 각 측정 채널 또는 측정 회로의 각 부품과 테스트 펄스는 각 작동 라인(115)의 단부에서 인젝터(150)의 전기적 거동이 무시가능한 영향을 가지는 방식으로 구성되어야 한다.
(B) 측정 채널 또는 측정 회로는 작동 디바이스(100)와 각 작동 라인(115)으로만 구성된다. 이것은 체크될 측정 채널에 있는 인젝터는 작동시키지 않는 방식으로 작동 디바이스(100)를 배선시키는 것을 의미한다. 그리하여, 측정 채널을 특성화하는 동안 이 인젝터의 영향이 제거된다.
테스트 펄스는 바람직하게는 각 측정 채널의 신호 경로에 의해 측정되고, 대응하는 신호 곡선의 특징 또는 측정된 값(예를 들어, 극한값(최대값, 최소값) 구배, 절대값)은 적절한 알고리즘에 의해 결정된다. 이 특성 특징 또는 취득된 측정된 값은 설정점 값과 비교되고, 그 차이는 적응 값으로 저장되고, 보정값으로 후속 측정에 사용된다. 이것은 여러 신호 경로 또는 측정 채널에 대한 시간값의 근사치(트리거로부터 테스트 펄스의 특성 값에 이르는 차이) 및/또는 또한 절대값의 근사치(예를 들어, 전압 레벨 및/또는 전류 레벨)를 포함할 수 있다.
나아가, 테스트 펄스와 실제 전기적 여기 또는 작동을 보다 정밀하게 비교하기 위해 추가적인 알고리즘을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 매우 상이한 신호 레벨을 제외하고, 테스트 펄스와 실제 작동 또는 전기적 여기가 또한 다른 방식으로 상이한 경우, 예를 들어 신호 필터링의 결과 상이한 전이 시간이 일어날 수 있어서 적절한 알고리즘에 의해 전송 또는 비교할 것을 요구할 수 있다.
테스트 펄스는 바람직하게는 인젝터의 개방(분사)이 일어나지 않는 방식으로 구성된다. 테스트 펄스에 의한 분사는 연료의 연소 동안 증가된 연료 방출이 일어나는 방식으로 내연 엔진의 동작 동안 분사 율 프로파일을 변화시킬 수 있다. 또한 이 때문에, 테스트 펄스는 바람직하게는 매우 짧은 (500㎲보다 더 짧은, 특히 200㎲보다 더 짧은, 바람직하게는 100㎲보다 더 짧은) 것이거나 또는 단지 인젝터의 구동부에 작은 양의 에너지(50 mJ 미만, 특히 20 mJ 미만, 바람직하게는 10 mJ 미만)만을 출력할 수 있다.
응답 펄스 또는 응답 펄스들은 여기에 설명된 예시적인 실시예에 따라 전류 및/또는 전압 신호에 기초하여 특성화된다. 전압을 측정하기 위해, 전압 측정이 저항기에서 수행된다.
전류를 측정하기 위해, 전압 측정이 또한 저항기에서 수행된다.
테스트 펄스를 측정하기 위해, 전류를 조절하기 위하여, 전류 테스트 펄스가 아니라 전압 테스트 펄스가 각 작동 라인의 낮은 측(low side)이라고 언급되는 것에 있는 자체 측정 라인 내 측정 저항기에 직접 적용될 수 있다. 이런 상황에서, 이 별도의 측정 라인은, 연결 라인을 통해 설명된 작동 디바이스에 연결되는 각 인젝터가 이 전압 테스트 펄스에 의해 영향을 받지 않는 방식으로 구성되어야 한다.
도 2는 결과로 생긴 응답 펄스의 측정과 신호 평가로부터 초래되는 연관된 측정된 값(특성 특징)을 갖는 테스트 펄스의 가능한 실시예를 도시한다. 2개의 측정 채널(채널 1, 채널 2)을 갖는 작동 디바이스에 의해, 동일한 테스트 펄스(270)가 각 측정 채널에 출력된다. 도 2의 상부 부분으로부터 명백한 바와 같이, 테스트 펄스(270)는 적어도 대략 직사각형 형상이다. 나아가, 테스트 펄스(270)는 대시 라인으로 도시된 트리거 신호에 대해 시간 오프셋(t_test)에서 시작된다. 나아가, 테스트 펄스(270)는 도 2에서 h_test로 도시된 레벨을 가진다.
응답 펄스(280 또는 282)는 각 경우에 각 측정 채널에 대해 하나의 측정 유닛에 의해 측정된다. 도 2의 하부 부분으로부터 명백한 바와 같이, 응답 펄스(280, 282)는 테스트 펄스(270)에 비해 평탄화된 에지 또는 라운드된 에지를 가진다. 나아가, 응답 펄스(280)의 측정된 신호는, 트리거 신호에 대하여, 응답 펄스(280)가 응답 펄스(282)(지연 시간(t_resp2))보다 더 짧은 지연 시간(t_resp1)에서 일어나는 것에 의해, (추가적인) 응답 펄스(282)의 측정된 신호와는 상이하다. 나아가, 응답 펄스(280)의 신호 레벨(h_resp1)은 응답 펄스(282)의 신호 레벨(h_resp2)보다 더 낮다.
다시 말해, 각 응답 신호의 임계값의 발생까지 트리거 신호 사이의 시간 기간은 상이하다. 이 상이한 시간 기간 또는 상이한 전이 시간들은 그리하여 실제 분사 이벤트의 정확한 측정을 고려하여 적절히 보상되어야 한다.
또한 절대 측정된 값이 응답 펄스의 신호를 측정하는데 중요한 경우, 테스트 펄스의 측정된 신호는, 예를 들어, 적절한 인자 및/또는 오프셋에 의해 2개의 측정 채널에 적응될 수 있다.
각 경우에 채널이 인젝터에 할당된, 단일-채널, 2-채널 또는 다중-채널 측정을 적응시키는 본 문서에서 설명된 방법은 다음 장점을 제공한다:
1. 피드백 신호의 아날로그 신호 필터링의 부품 공차를 보상할 수 있다, 여기서 공차는 피드백 신호의 시간 시프트를 야기하고, 각 인젝터의 보상 작동이 주어진 경우, 분사 공정에서 계량된 연료의 양에 에러를 초래하는 것이다. 이러한 부품 공차에 대한 변수에 미치는 영향은 예를 들어 부품의 제조 상의 변동과 온도 드리프트 및 전이 시간 드리프트일 수 있다.
2. 각 측정 회로에서 발생하고 각 평가 알고리즘에서 발생하거나 샘플링을 수행한 결과 발생하는 시스템 공차를 보상할 수 있다. 그리하여 단일-숫자의 ㎲ 범위의 전체 공차 레벨을 갖는, 인젝터의 동작에 대한 매우 엄격한 제어 요구조건을 만족시킬 수 있다.
100: 작동 디바이스 110: 출력 스테이지
115: 작동 라인/라인 130: 측정 유닛/유닛
140: 제어 및 평가 유닛 150: 인젝터/인젝터들
152: 전기적 구동부/코일
270: 테스트 펄스 280: 응답 펄스
282: 추가적인 응답 펄스

Claims (14)

  1. 내연 엔진의 연소 챔버에 연료를 분사하는 인젝터(150)를 작동시키기 위한 작동 디바이스로서, 상기 작동 디바이스(100)는,
    상기 인젝터(150)의 전기적 구동부(152)의 전기적 여기를 생성하는 출력 스테이지(110)로서, 상기 여기는 작동 라인(115)을 통해 상기 전기적 구동부(152)에 전달될 수 있는, 상기 출력 스테이지(110);
    상기 전기적 여기에 응답하여 상기 전기적 구동부(152)에 의해 생성되고 상기 작동 라인(115)을 통해 측정 유닛(130)에 전달되는 피드백 신호를 측정하는 상기 측정 유닛(130); 및
    상기 출력 스테이지(110)와 상기 측정 유닛(130)에 결합된 제어 및 평가 유닛(140)을 포함하되;
    - 상기 제어 및 평가 유닛(140)은 상기 출력 스테이지(110)로 하여금 미리 결정된 전기 테스트 펄스(270)를 생성하도록 구성되고;
    - 상기 측정 유닛(130)은, 상기 테스트 펄스(270)에 응답하여 적어도 상기 작동 라인(115)에 의해 생성된 전기 응답 펄스(280)를 측정하고, 상기 측정된 응답 펄스(280)의 적어도 하나의 식별된 특성 특징(t_resp1)을 상기 제어 및 평가 유닛(140)에 전송하도록 구성되며;
    - 상기 제어 및 평가 유닛(140)은, 상기 응답 펄스(280)의 전송된 특성 특징(t_resp1)을 평가하고, 이로부터 적어도 상기 측정 유닛(130)과 상기 작동 라인(115)을 포함하는 측정 채널에 관한 적어도 하나의 특성 정보 항목을 취득하도록 추가로 구성되는, 작동 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 및 평가 유닛(140)은 상기 특성 특징의 발생 시간(t_resp1)에 기초하여 상기 측정 채널에 관한 특성 정보를 취득하도록 구성되는, 작동 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측정된 응답 펄스(280)의 적어도 하나의 특성 특징은 상기 응답 펄스(280)의 곡선 프로파일에 존재하는 하기 특징들 중 적어도 하나의 특징을 포함하는, 작동 디바이스:
    임계값에 도달하는 것, 국부 또는 절대 최대값에 도달하는 것, 국부 또는 절대 최소값에 도달하는 것, 미리 한정된 구배에 도달하는 것, 굴곡점에 도달하는 것, 0 교차점에 도달하는 것.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 유닛(130) 및/또는 상기 제어 및 평가 유닛(140)은 상기 응답 펄스(280)에 대하여 아날로그 신호 필터링, 신호 샘플링 및/또는 신호 처리를 수행하도록 구성되는, 작동 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성 특징은 전압 측정의 결과 및/또는 전류 측정의 결과 발생하는, 작동 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테스트 펄스(270)는 500㎲ 미만, 특히 200㎲ 미만, 바람직하게는 100㎲ 미만의 지속시간을 가지는, 작동 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테스트 펄스(270)는 상기 인젝터(150)의 전기 테스트 여기를 야기하고, 상기 여기는 50 mJ보다 낮은, 특히 20 mJ보다 낮은, 바람직하게는 10 mJ보다 낮은, 작동 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내연 엔진의 추가적인 연소 챔버에 연료를 분사하는 추가적인 인젝터(150)를 작동시키기 위해, 상기 작동 디바이스(100)는,
    상기 추가적인 인젝터(150)의 추가적인 전기적 구동부(152)의 추가적인 전기적 여기를 생성하는 추가적인 출력 스테이지(110)로서, 상기 추가적인 전기적 여기는 추가적인 작동 라인(115)을 통해 상기 전기적 구동부(152)에 전달될 수 있는, 상기 추가적인 출력 스테이지(110); 및
    상기 추가적인 전기적 여기에 응답하여 상기 추가적인 전기적 구동부(152)에 의해 생성되고 상기 추가적인 작동 라인(115)을 통해 추가적인 측정 유닛(130)에 전달되는 추가적인 피드백 신호를 측정하는 상기 추가적인 측정 유닛(130)을 더 포함하며;
    - 상기 제어 및 평가 유닛(140)은 상기 추가적인 출력 스테이지(110)와 상기 추가적인 측정 유닛(130)에 결합되고,
    - 상기 제어 및 평가 유닛(140)은 상기 추가적인 출력 스테이지(110)로 하여금 추가적인 미리 결정된 전기 테스트 펄스(270)를 생성하도록 추가로 구성되며;
    - 상기 추가적인 측정 유닛(130)은, 상기 추가적인 테스트 펄스(270)에 응답하여 적어도 상기 추가적인 작동 라인(115)에 의해 생성된 추가적인 전기 응답 펄스(282)를 측정하고, 상기 측정된 추가적인 응답 펄스(282)의 적어도 하나의 식별된 추가적인 특성 특징(t_resp2)을 상기 제어 및 평가 유닛(140)에 전송하도록 구성되고;
    - 상기 제어 및 평가 유닛(140)은, 상기 추가적인 응답 펄스(282)의 전송된 추가적인 특성 특징(t_resp2)을 평가하고, 이로부터 적어도 상기 추가적인 측정 유닛(130)과 상기 추가적인 작동 라인(115)을 포함하는 추가적인 측정 채널에 관한 적어도 하나의 추가적인 특성 정보 항목을 취득하도록 추가로 구성되는, 작동 디바이스.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 및 평가 유닛(140)은,
    (a) 상기 테스트 펄스(270)의 방출과 상기 응답 펄스(280)의 수신 사이의 제1 시간 차이를 나타내는 제1 시간(t_resp1)과,
    (b) 상기 추가적인 테스트 펄스(270)의 방출과 상기 추가적인 응답 펄스(282)의 수신 사이의 제2 시간 차이를 나타내는 제2 시간(t_resp2)
    사이의 전이 시간 차이를 결정하도록 구성되는, 작동 디바이스.
  10. 작동 디바이스(100), 특히 제1항의 작동 디바이스(100)와 인젝터(150)를 구비하는 시스템에서 측정 채널에 관한 적어도 하나의 특성 정보 항목을 취득하는 방법으로서,
    (a) 상기 작동 디바이스(100)의 출력 스테이지(110)에 의해 미리 결정된 전기 테스트 펄스(270)를 생성하는 단계;
    (b) 상기 출력 스테이지(110)를 상기 인젝터(150)에 연결하고, 상기 인젝터(150)의 실제 동작 시, 상기 출력 스테이지(110)로부터 상기 인젝터(150)의 전기적 구동부(152)로 상기 인젝터(150)를 활성화시키는 전기적 여기를 전달하도록 설계된 작동 라인(115)에 상기 테스트 펄스(270)를 공급하는 단계;
    (c) 상기 테스트 펄스(270)에 응답하여 적어도 상기 작동 라인(115)에 의해 생성된 전기 응답 펄스(280)를, 측정 유닛(130)에 의해, 측정하는 단계;
    (d) 상기 측정된 응답 펄스(280)의 적어도 하나의 특성 특징(t_resp1)을 식별하는 단계;
    (e) 상기 식별된 특성 특징(t_resp1)을 제어 및 평가 유닛(140)에 전송하는 단계;
    (f) 상기 전송된 특성 특징(t_resp1)을 평가하는 단계; 및
    (g) 상기 전송된 특성 특징(t_resp1)을 평가한 것에 기초하여 상기 측정 채널에 관한 적어도 하나의 특성 정보 항목을 취득하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 인젝터(150)는 상기 측정 채널에 할당되고 상기 측정 채널에 연결되고,
    상기 인젝터(150)는, 상기 인젝터(150)의 인젝터 니들이 고정 위치에 있는 정적 동작 상태에 있는, 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 인젝터(150)는 상기 측정 채널로부터 분리된, 방법.
  13. 내연 엔진의 연소 챔버에 연료를 분사하는 인젝터(150)의 움직임 거동을 결정하는 방법으로서,
    (a) 작동 디바이스(100), 특히 제1항의 작동 디바이스(100)와 상기 인젝터(150)를 구비하는 시스템에서 측정 채널에 관한 적어도 하나의 특성 정보 항목을, 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법에 의해, 취득하는 단계;
    (b) 상기 인젝터(150)의 전기적 여기에 응답하여 생성되고 상기 취득된 특성 정보를 고려하여 상기 측정 유닛(130)에 의해 측정된 피드백 신호를 분석하는 단계; 및
    (c) 상기 피드백 신호의 분석 결과에 기초하여 상기 인젝터(150)의 움직임 거동을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 내연 엔진의 연소 챔버에 연료를 분사하는 인젝터(150)를 작동시키기 위한 작동 방법으로서,
    (a) 상기 내연 엔진의 연소 챔버에 연료를 분사하는 전기적 여기를 상기 인젝터(150)에 인가하는 단계; 및
    (b) 제13항의 방법에 의해 상기 인젝터(150)의 실제 움직임 거동을 결정하는 단계를 포함하되;
    상기 전기적 여기는 상기 실제 움직임 거동이 상기 인젝터(150)의 미리 한정된 움직임 거동에 적어도 대략 대응하는 방식으로 구성된, 작동 방법.
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