KR20180014047A - 연료 분사기를 제어하기 위한 방법 - Google Patents

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미햐엘 벡커
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Abstract

본 발명은, 내연기관 내부로 연료를 분사하기 위해, 밸브 니들(110)에 형성된 스토퍼(120)에 맞물리는 전기자(130)에 의해 움직일 수 있는 밸브 니들(110)을 포함하는 연료 분사기(100)를 제어하기 위한 방법에 관한 것이며, 이 방법에서는 연료 분사를 위해 각각 수행되는, 전기자(130)와 상호 작용하는 전자기 코일(140)로의 제1 분사용 전류 공급과 제2 분사용 전류 공급 사이에 추가로, 전기자(130)의 동작을 제동하는, 전자기 코일(140)로의 전기자 행정용 전류 공급이 수행된다.

Description

연료 분사기를 제어하기 위한 방법
본 발명은 연료 분사기를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
내연기관용 분사 시스템은 탱크로부터 내연기관의 연소실 내부까지 연료를 이송한다. 이와 같은 분사 시스템은 통상적으로, 탱크 내부에서 시작하고 저압 펌프, 연료 필터 및 라인들로 구성되는 저압 시스템을 포함하며, 고압 펌프, 연료 라인, 분배기 스트립, 및 분사 밸브 혹은 연료 분사기로 구성된 고압 시스템이 상기 저압 시스템의 뒤를 따르며, 이때 분사 밸브 혹은 연료 분사기는 시간상 및 공간상 수요에 적합하게 내연기관의 연소실로 연료를 공급한다.
최근의 시간 제어식 분사 시스템에서는, 제어 장치가 분사 기능들의 계산, 연료 분사기의 제어, 그리고 시스템 및 내연기관을 제어하기 위한 다른 제어 부재들의 제어를 담당한다.
예를 들어 가솔린 직접 분사 시스템의 고압 분사 밸브를 개방하기 위해 자석에 전류가 공급되며, 이 자석의 자기력은, 분사 단면을 개방하기 위해, 폐쇄 스프링 및 유효 연료 압력에 대항해서 밸브 니들을 그 시트로부터 움직인다. 전류 수요를 가급적 낮게 유지하기 위하여, 전기자는 소위 전기자 자유 유격에 의해 밸브 니들에 고정된다. 전류 공급이 이루어지면, 전기자가 처음에는 가속되고 그 다음 약간의 행정 이후 밸브 니들에 충돌한다. 이로써, 밸브 니들의 상승 시점에 자기력 외에 기계적 펄스도 작용한다. 그럼으로써, 최대로 필요한 자기력이 더 낮게 설계될 수 있고, 전력 수요가 저감될 수 있다.
가솔린 직접 분사식 내연기관에서는, 연소실 내부로의 시간상 유리한 연료 주입을 보장하기 위하여, 고압 분사 밸브가 1 연소 사이클 이내에 여러 번 작동되는 경우가 많다. 이 경우 연속 2회 분사의 시간 간격, 소위 분사 휴지 기간이 작동점에 따라 변할 수 있다.
전기자 자유 유격의 원리를 이용한 고압 분사 밸브의 제한은 최소 분사 휴지 기간 내에 놓인다. 후속 제어는 통상 전기자가 휴지 위치에 근접해 있어야 활성화될 수 있다. 전기자가 예를 들어 바운스에 의해 폐쇄 과정 후에 휴지 위치에 있지 않으면, 기계적 가속이 분사를 야기하기에 불충분하게 될 위험, 다시 말해 연속 분사가 결여될 위험이 있다. 이는 실화(misfire)를 야기할 수 있다. 추가로, 밸브의 조기 개방 또는 지연 개방이 잘못된 연료량의 분사를 야기할 수도 있다.
그렇기 때문에, 전자기 밸브 및 전기자 자유 유격을 갖는 연료 분사기에서는 2회 분사 과정 사이의 최소 시간 간격을 단축시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라, 특허 청구항 1의 특징들을 갖는 방법이 제안된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들 및 이하의 상세한 설명의 대상이다.
본 발명에 따른 방법은, 내연기관 내부로 연료를 분사하기 위해, 밸브 니들에 형성된 스토퍼에 맞물리는 전기자에 의해 움직일 수 있는 밸브 니들을 포함하는 연료 분사기를 제어하는 데 이용된다. 보통, 휴지 상태에서는 전기자가 밸브 니들 상의 스토퍼로부터 이격되어 있으며, 다시 말해 소위 전기자 자유 유격이 존재한다. 이 경우, 연료 분사를 위해 각각 수행되는, 전기자와 상호 작용하는 전자기 코일로의 제1 분사용 전류 공급과 제2 분사용 전류 공급 사이에 추가로, 전기자의 동작을 제동하는, 전자기 코일로의 전기자 행정용 전류 공급이 수행된다.
제1 분사 전류 공급이 종료된 후에는, 또 다른 하부 스토퍼에서 전기자 자유 유격으로 인해 전기자가 대부분 여러 번의 바운스하기 때문에, 전기자가 밸브 니들상의 스토퍼에 가까운 위치에 있는(다시 말해, 특히 휴지 위치에 있지 않은) 시점에 제2 분사용 전류 공급이 시작될 수 있다. 이 경우, 전기자는 상황에 따라, 밸브 니들에 작용하는 힘에 대항해서 밸브 니들을 상승시키기에는 불충분하게 가속될 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 추가의 전기자 행정용 전류 공급을 통해 전기자의 바운스가 약해질 수 있는데, 그 이유는 전기자가 휴지 위치로(다시 말해, 밸브 니들의 폐쇄 방향으로) 가는 동안에 감속되기 때문이다. 전기자 행정용 전류 공급은, (스프링에 의해 작동되는) 휴지 위치 방향으로의 동작을 제동하는 전기자 행정 방향으로의(다시 말해, 밸브 니들을 개방시키지 않으면서 밸브 니들의 개방 방향으로의) 힘 작용을 유도한다. 이와 같은 밸브 니들 또는 연료 분사기의 폐쇄 이후의 전기자 동작의 안정을 통해, 상기 방법을 이용하지 않는 경우보다 훨씬 더 짧은 분사 휴지 기간이 사용될 수 있다. 또 다른 장점은, 분사 휴지 기간이 짧은 경우에도 연속 분사의 양 분산이 적음으로써 전기자 자유 유격을 갖는 고압 분사 밸브의 기능이 확연히 개선된다는 것이다.
강조될 점은, 본 발명에 따른 방법이 연료 분사기에서 구조적인 변경을 전혀 필요로 하지 않으며, 오히려 동일한 연료 분사기의 적절한 제어를 통해 수행될 수 있다는 것이다.
바람직하게는, 추가의 전기자 행정용 전류 공급이 전기자 행정 방향으로의 바운스 동작 동안에도 계속해서 사용되면, 전기자는 상기 추가의 전기자 행정용 전류 공급에 의해 최대로는 스토퍼까지 움직인다. 그럼으로써, 밸브 니들의 조기 개방 및 그에 따른 연료의 조기 분사가 이루어지지 않는 점이 보장된다.
바람직하게, 제1 및 제2 분사용 전류 공급은 내연기관의 하나의 팽창 행정 동안 수행된다. 특히, 제1 및 제2 분사용 전류 공급에 의해 각각 실시되는 분사는 2회의 연속 분사, 특히 파일럿 분사와 주 분사 또는 주 분사와 후속 분사를 포함한다. 따라서, 최근의 내연기관에서 출력 증가 및/또는 효율 증가를 위해 하나의 팽창 행정 동안 필요한 다중 분사가 고려된다. 이때 주지할 점은, 팽창 행정당 총 2회 이상의 분사가 실시될 수도 있고, 이 경우 하나의 팽창 행정의 연속하는 임의의 2회 분사를 위한 분사용 전류 공급을 위해 본 발명에 따른 방법이 바람직하다.
바람직하게, 추가의 전기자 행정용 전류 공급의 시작 시점은 제1 분사용 전류 공급의 종료와, 그에 후속하는 추가 스토퍼에서의 전기자의 바운스 사이의 기간을 고려해서 결정된다. 특히, 추가의 전기자 행정용 전류 공급은 상기 바운스 이후에 시작되어야 한다. 상기 기간은 실질적으로 폐쇄 지연 시간에 상응한다. 폐쇄 지연 시간은, 제어 종료와 연료 이송의 릴리스가 종료되는 폐쇄 시점 사이의 시간이다. 폐쇄 지연 시간은, 내연기관의 작동이 정상적으로 진행되는 동안에도 간단한 방식으로 결정될 수 있다. 폐쇄 시점은 분사기의 제어(예컨대, Controlled Valve operation, CVO)의 진행 중에 결정될 수 있다. 예를 들어 전자기 코일의 전압 신호(폐쇄 시 전자기 회로를 거쳐 밸브 제어부의 전류 회로 내부로 피드백되는 전기자 및 밸브 니들의 바운스)가 검사될 수 있다. 상기 전압 신호로부터 전기자의 동작이 추론될 수 있다. 이로써, 전압 신호로부터 폐쇄 시점 및 궁극적으로는 폐쇄 지연 시간까지도 결정될 수 있다. 따라서, 제동의 추가 최적화가 달성된다.
일 분사기의 폐쇄 특성이 시간의 경과에 따라 변경될 수 있기 때문에, 바람직하게 전기자 행정용 전류 공급의 시작 시점은 적응 방법을 이용해서 그리고/또는 전자기 코일의 시간 거동에 따라서 결정된다. 이를 위해, 시작 시점은 규칙적으로 그리고/또는 필요 시(예컨대 폐쇄 지연 시간의 변경폭이 지나치게 큰 경우) 현재 검출된 폐쇄 지연 시간에 따라서 변경될 수 있다. 예를 들어, 연료 분사기의 수명에 걸친 소모 또는 오염에 의해 상기 폐쇄 지연 시간에 변경이 나타날 수 있기 때문에, 연료 분사기의 영구적인 최상의 기능을 유지하기 위하여, 재조정의 범주에서 전기자 행정용 전류 공급의 시작 시점의 적응이 이루어질 수 있으며, 다시 말해 상기 시점이 앞으로 당겨지거나 뒤로 늦춰질 수 있다. 이를 위해, 관련 값들이 예를 들어 엔진 제어 장치에 의해 정기적으로 수집 및 저장될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 하나의 최적값으로부터 지나치게 큰 편차가 존재하는 즉시 적응이 실시될 수 있다. 전자기 코일의 시간 거동(즉, 인덕턴스)의 고려는 전기자 제동의 추가 최적화를 가능하게 하는데, 그 이유는 그에 매칭되는 전류 공급의 시작에 의해 자기장이 최적으로 형성될 수 있기 때문이다. 이를 통해서도 추가의 전류 공급이 밸브의 스위치 오프 특성에 매칭될 수 있다. 최적의 시작 시점과 전술한 분사기 파라미터들 간의 기초가 되는 관계들을 결정하기 위해 검사대 측정이 바람직하다.
연료 분사기에 형성된 추가 스토퍼에서의 전기자의 제1 바운스와 제2 바운스 사이에 추가 전기자 행정용 전류 공급이 시작되고, 바람직하게는 종료되기도 하는 것이 유리하다. 이는 제2 바운스 직후에 이미 제2 분사용 전류 공급, 다시 말해 연속 분사를 가능케 하는데, 그 이유는 선행된 제동에 의한 상기 제2 바운스가 여전히 매우 약하게 나타나기 때문이다. 그와 달리 제1 바운스는, 밸브 니들이 연료 분사기를 정상적으로 폐쇄하도록 하기 위해 더 대기되어야 한다. 또한, 연속 활성화 시 전기자는, 연속 분사가 언제 정확히 활성화되는지와 무관하게 제로 위치 가까이에 있다.
추가의 전기자 행정용 전류 공급은 예정된, 특히 제2 분사용 전류 공급의 시작에 좌우되는 기간 동안 지속되는 것이 유리하다. 바람직하게는, 추가의 전기자 행정용 전류 공급은 제2 분사용 전류 공급 시작 전에, 더 바람직하게는 전술한 바와 같이 제2 바운스 이전에 종료되어야 한다. 그럼으로써, 예를 들어 전기자의 제동이 의도한 바대로 영향을 받아 최적화될 수 있다.
바람직하게, 전기자 행정용 전류 공급의 기간은 적응 방법을 이용해서, 그리고/또는 전자기 코일의 시간 거동에 따라서 결정된다. 이와 같은 적응 방법은 예를 들어 엔진 제어 장치에 의해 수행될 수 있고, 이로써 필요한 파라미터가 결정될 수 있다. 가장 먼저 측정, 특히 테스트 측정을 기초로 하는 값이 전기자 행정용 전류 공급의 기간에 대해 사용될 수 있는데, 이 값은 연료 분사기 수명이 경과함에 따라 재조정되며, 다시 말해 적응된다. 즉, 파라미터들이 밸브의 수명에 걸쳐 변경될 수 있음으로써, 여러 번의 적응이 수행될 수 있게 된다. 따라서, 추가의 전류 공급이 밸브의 변화하는 스위치 오프 특성에 적응될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 밸브의 개방 지연 시간에 대한 값 및 밸브의 폐쇄 지연 시간에 대한 값 그리고 전기자 및 밸브 니들의 스토퍼가 전자기 회로를 거쳐 밸브 제어부의 전류 회로 내부로 피드백되는 강도로부터, 바운스 동안 및 이후의 밸브 전기자 내 운동 에너지와 상관관계가 있는 값을 도출하는 것이 가능할 수도 있다. 개방 지연 시간은, 제어 시작과, 연료의 흐름 또는 연료 이송이 릴리스되는 개방 시점 사이의 시간이다. 예를 들어 DE 10 2009 028 650 A1호에는, 전자기 분사기의 개방 지연 시간을 결정하기 위한 방법이 공지되어 있다. 이 방법에서는, 각각 연료가 아직 침전되지 않는 전자기 분사기의 최대 개방 기간 및 최대 제어 기간이 결정된다. 또한, 상기 최대 제어 기간 및 최대 개방 기간에 대해 각각 전자기 분사기의 폐쇄 기간이 결정된다. 이와 같은 결과들로부터 개방 지연 시간이 결정된다. 개방 지연 시간 및 폐쇄 지연 시간에 대한 값들은 예를 들어 시간 경과에 따른 소모 또는 오염으로 인해 변경될 수 있다. 이를 위해, 관련 값들이 예를 들어 엔진 제어 장치에 의해 정기적으로 수집 및 저장될 수 있다. 이 경우에는, 예를 들어 최적값으로부터 지나치게 큰 편차가 존재하는 즉시 적응이 실시될 수 있다. 전자기 코일의 시간 거동(즉, 인덕턴스)의 고려는 전기자 제동의 추가 최적화를 가능하게 하는데, 그 이유는 그에 매칭되는 전류 공급 기간에 의해 자기장이 최적으로 구성될 수 있기 때문이다. 이를 통해서도 추가의 전류 공급이 밸브의 스위치 오프 특성에 매칭될 수 있다. 최적의 기간과 전술된 분사기 파라미터들 간의 기초가 되는 관계들을 결정하기 위해서는 검사대 측정이 바람직하다.
바람직하게는, 특히 스타트 시점, 기간 및/또는 진폭과 관련된 추가의 전기자 행정용 전류 공급이 연료 압력 및/또는 온도 및/또는 연료 특성에 따라 수행된다. 이들 변수는 연료 분사기의 특성에 영향을 미친다. 따라서, 상기와 같은 변수들을 고려하는 경우에는 더 우수한 제어가 달성될 수 있다. 예를 들어, 전류 진폭 및/또는 추가 전기자 행정용 전류 공급의 정확한 시작은 연료 압력에 따라 또는 예를 들어 연료 점도에 따라서 변할 수 있다. 더 높은 연료 압력은 예를 들어 밸브 니들을 개방하기 위해 더 높은 자기력을 필요로 한다. 이는 전류 진폭에 의해서뿐만 아니라 변경된 제어 시간에 의해서도 달성될 수 있다. 온도는, 한 편으로는 전기자의 자화 특성에 영향을 미치고, 다른 한 편으로는 예를 들어 연료의 유체 특성에도 영향을 미친다. 따라서, 예를 들어 추가 전기자 행정용 전류 공급의 시작 및/또는 기간에서 온도를 고려함으로써 더 나은 결과를 유도할 수 있다. 이들 값은 작동 진행 중에 변경되기 때문에, 예를 들어 특성맵을 이용하여 사전에 결정될 수 있다.
특히 스타트 시점, 기간 및/또는 진폭과 관련된 추가의 전기자 행정용 전류 공급이 전류를 공급받은 전기자의 운동 방향과 반대로 밸브 니들에 작용하는 스프링력에 따라서, 그리고/또는 전류를 공급받지 않아 휴지 상태에 있는 전기자와 스토퍼의 간격에 따라서, 그리고/또는 연료 분사기 특유의 또 다른 하나 이상의 변수, 예를 들어 기하학적 치수 또는 기계적 설계에 따라서 수행되는 것이 유리하다.
상기 변수들도 연료 분사기의 특성에 영향을 미치므로, 이들을 고려하면 더 나은 제어를 유도할 수 있다. 특히, 이들 값은 작동 동안 변하지 않는 고정 값들이다. 즉, 이들 값은 예를 들어 1회 설정될 수 있다. 적합한 값들의 선택은 예를 들어 검사대에서 수행될 수 있다.
더욱이, 전술된 변수 및/또는 시간이 특히 바람직하게는 임의로 조합된 형태로도 고려될 수 있다는 것이다. 특히, 상기 변수 및/또는 시간은 상호 영향을 미칠 수도 있다. 이들 변수 및/또는 시간의 결정은 예를 들어 시뮬레이션에 의해 수행될 수 있다. 하지만, 제조에 기인하는 개별 연료 분사기들의 편차로 인해 테스트 측정도 유용하다. 특히, 최적의 변수 및/또는 시간은 내연기관 내에 존재하는 각각의 연료 분사기별로 서로 상이할 수도 있다.
본 발명에 따른 계산 유닛, 예컨대 자동차의 제어 장치는 특히 프로그램 기술적으로 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 설계된다.
상기 방법을 소프트웨어의 형태로 구현하는 것도 바람직한데, 그 이유는 특히 실행 측 제어 장치가 또 다른 작업들을 위해서도 이용됨에 따라 어차피 존재하는 경우에는, 상기 방식이 특히 적은 비용을 야기하기 때문이다. 컴퓨터 프로그램을 제공하기에 적합한 저장 매체는 특히 디스켓, 하드 디스크, 플래시 메모리, EEPROM, CD-ROM, DVD 등이다. 컴퓨터 네트워크(인터넷, 인트라넷 등)를 통해 프로그램을 다운로드하는 것도 가능하다.
본 발명의 또 다른 장점들 및 개선예들은 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조한다.
전술한 특징들 및 하기에 추가로 설명될 특징들은 여기에 명시된 조합뿐만 아니라 다른 방식으로 조합된 형태로 또는 단독으로도 본 발명의 범주 내에서 적용될 수 있다.
본 발명은 일 실시예를 참조하여 도면에 개략적으로 도시되어 있고, 이하에서 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 바람직한 일 실시예에서 본 발명에 따른 방법을 수행할 수 있는, 전자기 밸브 및 전기자 자유 유격을 갖는 연료 분사기의 일 섹션의 개략도이다.
도 2는 연료를 분사하기 위한 분사용 전류 공급 시, 전자기 밸브 및 전기자 자유 유격을 갖는 연료 분사기에서 실행되는 전기자 행정 및 밸브 니들 행정의 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 3은 종래의 연료 분사기 제어 시, 전자기 코일에 인가되는 전압 및 전기자 행정을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 연료 분사기 제어 시, 전자기 코일에 인가되는 전압 및 전기자 행정을 도시한 그래프이다.
도 1에는, 연료 분사기(100)의 일 섹션이 개략적으로 도시되어 있다. 밸브 니들(110)은, 휴지 상태에서 연료 분사기(100)를 폐쇄함으로써 연료가 연료 분사기(100)로부터 내연기관 내부에 도달하지 않도록 할 목적으로 제공되어 있다. 밸브 니들(110)이 상승하자마자, 다시 말해 개방 방향으로 움직이는 즉시 연료가 내연기관 내부로 분사된다.
또한, 전자기 코일(140) 및 전기자(130)도 제공되어 있다. 전자기 코일(140)은 연료 분사기(100) 내에 고정 배치되어 있는 한편, 전기자(130)는 밸브 니들(110)의 세로 방향으로 움직일 수 있다. 이를 위해, 전기자(130) 내에는 예를 들어 밸브 니들(110)의 직경보다 약간 더 큰 직경을 갖는 홀(hole)이 제공되어 있다.
휴지 상태에서는, 전기자(130)가 밸브 니들과 고정 연결된 추가 스토퍼(160) 상에 지지되며, 이 추가 스토퍼는 예를 들어 스프링(170) 및 스프링 팟(spring pot, 180)에 의해 전기자(130)와 연결되어 있다. 도시된 도면에서는, 스프링(170)이 팽창되어 있거나 초기 응력만이 가해진 상태로 있으며, 다시 말해 스프링(170)은 초기 응력에 의해 전기자(130)를 아래로 끌어당김으로써, 전기자 자유 유격이 유지된다. 전자기 코일(140)에 전류가 공급되는 즉시, 전기자(130)는 휴지 위치로부터 자기력에 의해 전자기 코일(140)의 방향으로 움직이게 된다. 전류 공급의 완료 후, 스프링(170)은 전기자를 통상 역방향으로, 예를 들어 스토퍼 슬리브로서 형성되어 있는 추가 스토퍼(160)로 끌어당긴다. 스프링(170)의 초기 응력에 의해 바운스가 약해질 수 있다.
밸브 니들(110)에는 스토퍼(120)가 형성되어 있다. 이때, 스토퍼(120)는 예를 들어 밸브 니들(110)과 일체로 형성될 수 있거나, 밸브 니들(110)과 고정 연결된 부품으로서 형성될 수 있다. 이때, 스토퍼(120)의 직경은 전기자(130) 내에 있는 홀의 직경보다 크다. 이 경우, 전기자(130)의 휴지 위치에서는, 전기자(130)의 상부 에지와 스토퍼(120)의 하부 에지 사이에 폭(Δh)을 갖는 간극, 소위 전기자 자유 유격이 존재한다.
또한, 밸브 니들(110)을 도면에 도시되지 않은 밸브 시트(valve seat) 내부로 가압하는 폐쇄 스프링(150)도 도시되어 있다. 추가로, 전형적인 연료 분사기(100)의 경우, 상응하는 구성 방식에 의해, 연료 분사기(100) 내에 그리고 특히 밸브 니들(110)의 상부면에도 존재하는 연료의 연료 압력도 폐쇄 스프링(150)의 스프링력의 방향으로 작용한다.
도 2에는, 통상적인 분사 과정에서의 전기자 행정(hM) 및 밸브 니들 행정(hV)의 프로파일이 개략적으로 도시되어 있다. 전자기 코일(140)에 분사용 전류가 공급되기 시작하면, 전기자(130)가 스토퍼(120)의 방향으로 움직인다. 전기자 자유 유격(Δh)의 통과 후, 전기자(130)는 밸브 니들(110)을 자신의 상향 운동에 종동시키고, 이는 밸브 니들(110)의 개방 및 이로써 분사 과정을 유도한다.
성공적인 개방 과정을 위해서는, 전기자가 스토퍼(120)에 충돌하는 시점에서의 전기자의 펄스뿐만 아니라 같은 시점에 작용하는 자기력도 결정적이다. 분사용 전류 공급 이후에는, 전기자가 뒤로 하강하여 추가 스토퍼(160)에서 바운스한다.
제2 분사용 전류 공급, 다시 말해 제1 분사용 전류 공급 직후의 연속 제어에서는, 자기력 및 펄스가 경우에 따라 밸브 니들을 완전히 개방하기에는 불충분하데, 다시 말해 밸브 니들(110)에 작용하는 힘이 폐쇄 스프링(150) 및 연료 압력에 의해서는 극복될 수 없다. 그 원인은, 제2 분사용 전류 공급의 시작 후에는 전기자가 경우에 따라 휴지 위치에 있지 않고, 오히려 바운스로 인해 스토퍼(120) 가까이에 있기 때문이다. 이 경우, 밸브 니들(110)은 전혀 들어 올려지지 않거나 매우 감속된 상태로만 들어 올려진다. 이는, 내연기관 내부로 연료가 전혀 분사되지 않거나 지나치게 적은 연료가 분사된다는 것을 의미한다. 그 결과, 예를 들어 원치 않는 실화 또는 잘못된 분사량이 야기될 수 있다.
도 3에는, 종래 방식의 연료 분사기 제어를 위해, 시간(t)에 걸쳐 전자기 코일에 인가되는 전압(U) 및 전기자 행정(hM)이 2개의 그래프에 예시적으로 도시되어 있다.
좌측으로부터 출발하여 제1 분사용 전류 공급 또는 제1 분사가 도시되어 있다. 이때, 시점(t1)에서는, 전기자가 0의 전기자 행정(hM)에 도달하고, 처음으로 바운스한다. 시점(t2)에서 전기자가 두 번째로 바운스한다. 전압(U) 프로파일에서 알 수 있는 사실은, 기간(Δt)의 시작 시 전압이 음의 값으로부터 대략 0의 값으로 상승된다는 것이다. 이 경우, 사전에 인가되는 음의 값은 제1 분사용 전류 공급의 전자기 코일 내의 전류를 소거하기 위해 필요했다. 이때, 전압은 기간(Δt)이 종료될 때까지 대략 일정하게 0으로 유지되는데, 다시 말해 기간(Δt) 동안에는 전류 공급이 전혀 이루어지지 않는다.
기간(Δt)이 종료된 후에는, 특히 추가의 기간(Δt') 이후에 제2 분사용 전류 공급이 시작된다. 도 3에는, 제2 분사용 전류 공급을 위한 상이한 출발 시점들을 갖는, 다시 말해 상이한 길이의 추가 기간(Δt')을 갖는 전압 프로파일들이 도시되어 있으며, 이는 전압 프로파일에서 양의 전압 값이 우측으로 이동되어 인가되는 점에서 알 수 있다. 이로써, 기간(Δt)과 추가 기간(Δt')이 함께 분사 휴지 기간을 나타낸다.
전기자 행정의 관련 프로파일에서는, 전기자가 제2 바운스로 인해 상대적으로 큰 행정을 가질 때 제2 분사용 전류 공급이 시작된다는 것을 알 수 있다. 이 때, 제2 분사용 전류 공급이 지나치게 일찍 시작되는 경우, 다시 말해 분사 휴지 기간이 지나치게 짧은 경우에는 최대 전기자 행정이 작아짐을 명확하게 알 수 있다. 그 원인은, 밸브 니들을 상승시키기에 충분한 자기력 및 펄스에 도달하지 않기 때문이다. 이는, 상기와 같은 경우 전자기 밸브가 전혀 개방되지 않거나 약간만 개방된다는 점을 의미한다.
도 4에는, 본 발명에 따른 연료 분사기 제어를 위해, 시간(t)에 걸쳐 전자기 코일에 인가되는 전압(U) 및 전기자 행정(hM)이 2개의 그래프에 예시적으로 도시되어 있다.
본 실시예에서도, 좌측으로부터 출발하여 제1 분사용 전류 공급 또는 제1 분사가 도시되어 있다. 이때, 시점(t1)에서 전기자가 0의 전기자 행정(hM)에 도달하고, 처음으로 바운스한다. 시점(t2')에서 전기자가 두 번째로 바운스한다. 전압(U) 프로파일에서 알 수 있는 사실은, 기간(Δt)이 시작될 때 전압이 음의 값으로부터 대략 0의 값으로 상승한다는 것이다. 이 경우, 사전에 인가되는 음의 값은 제1 분사용 전류 공급의 전자기 코일 내의 전류를 소거하기 위해 필요했다. 추가의 프로파일에서 알 수 있는 사실은, 기간(Δt) 동안에는 도 3에 도시된 제어와 달리 추가의 전기자 행정용 전류 공급이 실시된다는 것이다. 이는, 시점 t3과 t4 사이에는 양의 전압이 인가되고, 시점 t5와 t6 사이에는 음의 전압이 인가됨으로써 성취된다. 본 실시예에서도, 음의 전압 값은 재차 전자기 코일 내의 전류를 소거하기 위해 필요하다.
기간(Δt) 및 추가의 기간(Δt')이 종료된 후에는, 본 실시예에서도 제2 분사용 전류 공급이 시작되며, 이 경우 재차 제2 분사용 전류 공급을 위한 상이한 출발 시점이 도시되어 있으며, 이는 전압 프로파일에서 양의 전압 값이 우측으로 이동하여 인가되는 점에서 알 수 있다.
전기자 행정의 관련 프로파일들에서, 제2 바운스 이후의 전기자 행정은 추가의 전기자 행정용 전류 공급이 없는 경우보다 훨씬 감소함을 알 수 있다. 이로써, 제2 분사용 전류 공급의 시작 시, 전기자는 상대적으로 작은 행정만을 가지며, 자신의 휴지 위치 가까이에 위치한다. 이때 알 수 있는 사실은, 제2 분사용 전류 공급이 조기에 시작되는 경우에도, 다시 말해 분사 휴지 기간이 짧은 경우에도 밸브 니들이 상승한다는 것이다. 이로써, 기존보다 짧은 분사 휴지 기간이 사용될 수 있는 한, 본 발명에 따른 전기자의 제동에 의해 바운스가 약해짐을 알 수 있다.

Claims (13)

  1. 내연기관 내부로 연료를 분사하기 위해, 밸브 니들(110)에 형성된 스토퍼(120)에 맞물리는 전기자(130)에 의해 움직일 수 있는 밸브 니들(110)을 포함하는 연료 분사기(100)를 제어하기 위한 방법으로서,
    연료 분사를 위해 각각 실행되는, 전기자(130)와 상호 작용하는 전자기 코일(140)로의 제1 분사용 전류 공급과 제2 분사용 전류 공급 사이에 추가로, 전기자(130)의 동작을 제동하는, 전자기 코일(140)로의 전기자 행정용 전류 공급이 수행되는, 연료 분사기 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 분사용 전류 공급이 내연기관의 하나의 팽창 행정 동안 수행되는, 연료 분사기 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 분사용 전류 공급을 통해 각각 실시되는 분사는 2회의 연속 분사, 특히 파일럿 분사와 주 분사 또는 주 분사와 후속 분사를 포함하는, 연료 분사기 제어 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 추가의 전기자 행정용 전류 공급은 연료 분사기(100)에 형성된 추가 스토퍼(160)에서의 전기자의 제1 바운스와 제2 바운스 사이에 시작되는, 연료 분사기 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 추가의 전기자 행정용 전류 공급의 시작 시점은, 제1 전류 공급의 종료와 그에 후속하는 추가 스토퍼(160)에서의 전기자(130)의 바운스 사이의 기간을 고려해서 결정되는, 연료 분사기 제어 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 추가의 전기자 행정용 전류 공급은, 특히 제2 분사용 전류 공급의 시작에 좌우되는, 예정된 기간 동안 지속되는, 연료 분사기 제어 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전기자 행정용 전류 공급의 기간은 적응 방법을 이용해서 그리고/또는 전자기 코일의 시간 거동에 따라서 결정되는, 연료 분사기 제어 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 전기자 행정용 전류 공급의 시작 시점은 적응 방법을 이용해서 그리고/또는 전자기 코일의 시간 거동에 따라서 결정되는, 연료 분사기 제어 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 추가의 전기자 행정용 전류 공급은 연료 압력 및/또는 온도 및/또는 연료 특성에 따라서 수행되는, 연료 분사기 제어 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 추가의 전기자 행정용 전류 공급은, 전류를 공급받은 전기자(130)의 운동 방향과 반대로 밸브 니들(110)에 작용하는 스프링력에 따라서, 그리고/또는 전류를 공급받지 않아서 휴지 상태에 있는 전기자(130)와 스토퍼(120) 사이의 간격에 따라서, 그리고/또는 연료 분사기(100) 특유의 또 다른 하나 이상의 변수에 따라서 수행되는, 연료 분사기 제어 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 설계된 계산 유닛.
  12. 계산 유닛 상에서 실행될 경우 상기 계산 유닛으로 하여금 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 유발하는 컴퓨터 프로그램.
  13. 제12항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는, 기계판독 가능 저장 매체.
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