KR20180063891A - 연료 분사기의 분사량의 정밀한 결정 - Google Patents

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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 자동차의 내연 엔진용 솔레노이드 구동 장치를 갖는 연료 분사기의 분사량을 결정하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, (a) 상기 연료 분사기의 분사 공정이 시작되는 제1 시간을 결정하는 단계(510); (b) 상기 연료 분사기의 분사 공정이 종료되는 제2 시간을 결정하는 단계(520); (c) 상기 제1 시간과 상기 제2 시간에 기초하여, 시간의 함수로서 상기 연료 분사기의 노즐 니들의 위치를 나타내는 모델을 계산하는 단계(530); 및 (d) 상기 모델, 및 상기 노즐 니들의 위치와 상기 연료 분사기를 통한 관류율 사이의 관계에 기초하여 분사량을 계산하는 단계(540)를 포함한다.

Description

연료 분사기의 분사량의 정밀한 결정
본 발명은 연료 분사기를 작동시키는 기술 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 자동차의 내연 엔진용 솔레노이드 구동 장치를 갖는 연료 분사기의 분사량을 결정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 솔레노이드 구동 장치를 갖는 연료 분사기를 작동시키는 방법에 관한 것으로, 상기 작동은 본 발명에 따라 결정된 분사량에 기초하여 수행된다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 설계된 엔진 제어기 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
예를 들어 실린더와 같은 연소 챔버 내로 연료를 분사하기 위해, 예를 들어, 솔레노이드 밸브 또는 솔레노이드 분사기와 같은 연료 분사기가 사용될 수 있다. 이러한 종류의 솔레노이드 분사기(코일 분사기라고도 함)는 코일을 포함하고 이 코일을 통해 전류가 흐를 때 코일이 자기장을 생성한 결과 자기력이 전기자에 가해져서 전기자가 이동하여 노즐 니들(nozzle needle) 또는 폐쇄 부재를 개방하거나 폐쇄시켜 솔레노이드 밸브가 개방되거나 폐쇄된다. 솔레노이드 밸브 또는 솔레노이드 분사기가 전기자와 노즐 니들 사이 또는 전기자와 폐쇄 부재 사이에 소위 아이들 행정(idle stroke)을 갖는다면, 전기자가 이동해도 폐쇄 부재 또는 노즐 니들이 즉각 이동하지 않고, 아이들 행정의 크기만큼 전기자가 이동한 후에만 이동한다.
전압이 솔레노이드 밸브의 코일에 인가되면, 전자기력은 전기자를 극편(pole piece) 또는 자극편의 방향으로 이동시킨다. 아이들 행정을 극복한 후에, 노즐 니들 또는 폐쇄 부재는 기계적으로 결합(예를 들어, 기계적으로 접촉)되어 함께 이동하고, 대응하는 변위에 따라, 연소 챔버 내로 연료를 공급하기 위한 분사 구멍을 개방한다. 전류가 코일을 통해 더 흐르면 전기자와 노즐 니들 또는 폐쇄 부재는 전기자가 극편에 도달하거나 정지할 때까지 계속 움직인다. 폐쇄 부재 또는 노즐 니들의 캐리어에 전기자가 정지하는 것과, 극편에 전기자가 정지하는 것 사이의 거리는 니들 행정 또는 작동 행정이라고도 한다. 연료 분사기를 폐쇄하기 위해, 코일에 인가된 여자 전압(exciter voltage)은 스위치오프되고 코일은 단락되어, 자기력은 소산된다. 코일 단락은 코일에 저장된 자기장이 소산되는 것으로 인해 전압의 극성을 반전시킨다. 전압 레벨은 다이오드에 의해 제한된다. 전기자를 포함하는 노즐 니들 또는 폐쇄 부재는 예를 들어 스프링에 의해 제공되는 복귀력으로 인해 폐쇄 위치로 이동된다. 아이들 행정과 니들 행정은 여기서 역순으로 실행된다.
분사 시간이 짧은 경우에는, 전기자가 극편에 정지하기 전이라도 폐쇄 공정이 시작되어서 니들의 움직임은 탄도 궤적(ballistic trajectory)을 나타낸다.
연료 분사기의 개방시 니들이 이동을 시작하는 시간(OPP1이라고도 함)은 분사의 시작에 대응하고, 연료 분사기의 폐쇄시 니들이 이동을 종료하는 시간(OPP4라고도 함)은 분사의 종료에 대응한다. 따라서 이들 두 시간은 분사의 유압 지속 시간을 결정한다. 그 결과, 전기적 작동이 동일한 경우에도, 니들이 이동을 시작(개방)하는 시간과 니들이 이동을 종료(폐쇄)하는 시간이 분사기마다 상이하면 서로 다른 분사량을 초래할 수 있다.
종래 기술에 따르면, 분사량은 종종 유압 지속 기간을 취해진 일정한 관류율(throughflow rate)과 곱함으로써 추정된다. 특히 니들 운동이 탄도 궤적을 나타내는 경우에 예를 들어 다수의 분사와 관련하여 분사 시간이 짧은 경우, 이러한 추정은 복수의 연료 분사기에 의해 균일한 분사를 설정하는 데 필요한 정밀도를 보장할 수 없다.
본 발명은 연료 분사기의 분사량을 정확히 결정하는 개선된 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 독립 특허 청구항의 주제에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예는 종속 청구항에 제시된다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 자동차의 내연 엔진용 솔레노이드 구동 장치를 갖는 연료 분사기의 분사량을 결정하는 방법이 설명된다. 상기 설명된 방법은 (a) 연료 분사기의 분사 공정이 시작되는 제1 시간을 결정하는 단계; (b) 상기 연료 분사기의 분사 공정이 종료되는 제2 시간을 결정하는 단계; (c) 상기 제1 시간과 상기 제2 시간에 기초하여, 시간의 함수로서 상기 연료 분사기의 노즐 니들의 위치를 나타내는 모델을 계산하는 단계; 및 (d) 상기 모델, 및 상기 노즐 니들의 위치와 상기 연료 분사기를 통한 관류율 사이의 관계에 기초하여 분사량을 계산하는 단계를 포함한다.
상기 설명된 방법은 상기 분사량을 정확히 결정하는 것은 시간의 함수로서 상기 노즐 니들의 위치를 나타내는 모델, 및 상기 노즐 니들의 위치와 상기 연료 분사기를 통한 관류율 사이의 관계에 기초하여 수행될 수 있다는 것에 기초한다. 다시 말해, 분사 공정 동안 상기 노즐 니들의 움직임은 이에 의존하는 관류율을 함께 고려하여 모델링된다. 상기 노즐 니들의 위치와 노즐 구멍들의 기하학적 구조는 상기 연료 분사기의 개구의 크기를 결정하여 (압력, 온도 등과 같은 다른 파라미터와 함께) 연료 분사기를 통한 순간 관류율을 결정한다.
본 문서에서 "분사 공정"은 특히 연료가 실제로 분사되는 연료 분사기의 작동 부분을 나타낸다.
본 문서에서 "모델"은 특히 물리적 시스템의 거동을 나타내는 수학적 모델을 나타낸다.
본 문서에서, "분사량"은 특히 개별 분사 공정 동안에, 즉 제1 시간과 제2 시간 사이에 분사되거나 출력되는 전체 연료량을 나타낸다.
제1 시간(분사의 시작, 이는 OPP1이라고도 함)과 제2 시간(분사의 종료, 이는 OPP4라고도 함)을 결정하는 것은, 예를 들어, 기구(mechanism)와, 이 기구의 움직임에 기초하여 피드백 신호를 발생시키는 자기 회로 사이에 와전류로-동작되는-결합 관계(eddy-current-operated coupling)에 기초하여, 종래 기술에 따른 알려진 방법으로 상이한 방식으로 수행될 수 있다. 전기자와 노즐 니들이 움직이는 것으로 인해 속력에 의존하는 와전류가 전기자에 유도되며, 이는 또한 전자기 회로에 피드백을 유발한다. 이동 속력에 따라 솔레노이드에 전압이 유도되고 이 전압은 작동 신호에 중첩된다.
상기 시간을 결정하고 상기 모델과 분사량을 결정하는 것은 유리하게는 적절한 수치적 방법을 사용하여 엔진 제어 유닛에서 일어날 수 있다.
본 발명의 일 예시적인 실시예에 따르면, 상기 모델은 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 갖고, 상기 제1 파라미터는 상기 함수의 선형 부분에 할당되고, 상기 제2 파라미터는 상기 함수의 2차 부분에 할당된다.
즉, 상기 모델은 시간의 함수로서 상기 노즐 니들의 위치를 나타내거나 근사하는 제2 차수(2차)의 다항식 함수를 갖는다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 모델의 제1 파라미터는 미리 결정된 데이터, 특히 시뮬레이션 데이터 및 상기 제1 시간에 기초하여 계산된다.
즉, 상기 제1 파라미터와 상기 제1 시간 사이의 관계를, 예를 들어, 테이블의 형태로 나타내는, 예를 들어, 시뮬레이션 데이터와 같은, 미리 저장된 데이터가 사용된다. 상기 시뮬레이션 데이터는, 예를 들어, 유한 요소법(finite element method: FEM)을 사용하여 생성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 제2 파라미터는 상기 제1 파라미터, 및 상기 제1 시간과 상기 제2 시간 중 적어도 하나의 시간에 기초하여 계산된다.
즉, 상기 제2 파라미터를 결정하기 위해, 이미 이전에 결정된 상기 제1 파라미터가 상기 제1 시간 및/또는 상기 제2 시간과 함께 사용된다. 특히, 이 함수는 상기 제1 시간 및/또는 상기 제2 시간에 예를 들어 제로(0)와 같은 예측 가능한 값을 생성하는 것임을 여기서 이용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 모델은 함수 y(t) = νy0·t - 1/2·g·t2를 갖고, 여기서 y(t)는 상기 노즐 니들의 위치를 나타내고, νy0는 상기 제1 파라미터를 나타내고, g는 상기 제2 파라미터를 나타내고, t는 시간을 나타낸다.
따라서 상기 모델은 초기 속력(νy0) 및 일정한 가속도(힘)(g)를 갖는 일반적인 운동 방정식을 나타내는 함수 y(t)를 갖는다. 따라서, 상기 제1 파라미터(νy0)는 특히 상기 제1 시간(니들 이동의 시작)에서 아이들 행정, 자기력, 스프링 힘 등에 의해 영향을 받고, 여기서 상기 제2 파라미터(g)는 니들이 이동하는 동안 발생하는 힘, 예를 들어, 스프링 힘, 유압력, 마찰력, 댐핑력, 자기력 등을 나타낸다.
상기 제1 파라미터가 알려져 있으면 상기 제2 파라미터는 분석적으로 계산될 수 있다. 함수 y(t)가 상기 제2 시간(분사의 종료, OPP4)에서 0과 같아야 한다는 것이 이용된다:
g = (2·νy0)/(t(OPP4) - t(OPP1)).
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 분사 공정 동안 상기 노즐 니들의 이동은 본질적으로 탄도 궤적을 구성한다.
그 결과, 이 예시적인 실시예는 전기자와 노즐 니들이 극편에 부딪치지 않을 정도로 짧은 분사 시간과 관련된다. 이 경우, 상기 모델은 분사 동안 노즐 니들의 전체 운동이 함수 y(t)에 의해 결정된다는 점에서 전술한 함수 y(t)에 의해 완전히 결정된다.
전기자와 노즐 니들이 극편에 도달하면, 즉 니들 운동이 단지 부분적으로 탄도 궤적을 구성한다면, 함수 y(t)는 모델의 일부로서 사용될 수도 있다는 것을 알아야 한다. 이 경우, 함수 y(t)는 다른 모델 또는 모델의 일부에 대한 경계 조건을 계산하는 데 사용될 수 있다.
전반적으로, 전술된 방법은 솔레노이드 구동 장치를 갖는 연료 분사기의 작동 동안 분사량을 간단하고 정확히 결정할 수 있게 한다. 상기 방법은 탄도 동작에 특히 아주 적합하고, 아이들 행정이 있는 연료 분사기와, 아이들 행정이 없는 연료 분사기에 모두 사용될 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 솔레노이드 구동 장치를 갖는 연료 분사기를 작동시키는 방법이 설명된다. 상기 설명된 방법은, (a) 상기 제1 양태 또는 전술한 예시적인 실시예들 중 하나의 실시예에 따라 상기 연료 분사기의 분사량을 결정하는 방법을 수행하는 단계; 및 (b) 결정된 분사량에 기초하여 상기 연료 분사기를 작동시키는 단계를 포함하고, 특히 상기 분사량이 기준 분사량보다 더 크거나 더 작은 것으로 결정된 경우 상기 연료 분사기를 개방하기 위해 부스트 전압을 인가하는 것과, 상기 연료 분사기를 폐쇄하기 위해 전압을 인가하는 것 사이의 지속 시간이 감소되거나 증가된다.
상기 방법에 따라, 상기 제1 양태에 따른 방법을 사용함으로써, 정확한 분사량을 간단하고 신뢰성 있는 방식으로 정확히 계산할 수 있고 이 분사량을 사용하여 작동을 수정할 수 있다. 특히, 분사 시간이 짧아서 상기 노즐 니들이 탄도 궤적을 나타내는 경우에 분사량이 고정밀도로 결정될 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 차량용 엔진 제어기가 설명되며, 상기 엔진 제어기는 상기 제1 양태, 상기 제2 양태 및/또는 전술한 예시적인 실시예들 중 하나의 실시예에 따른 방법을 수행하도록 구성된다.
상기 엔진 제어기는, 상기 제1 양태에 따른 방법을 사용함으로써, 간단하고 신뢰성 있는 방식으로 개별 연료 분사기의 실제 분사량을 정확히 결정하고, 만약 적절하다면 상기 분사량을 수정할 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제1 양태, 상기 제2 양태 및/또는 상기 예시적인 실시예들 중 하나의 실시예에 따른 방법을 수행하도록 설계된 컴퓨터가 설명된다.
본 문서에 따르면, 이러한 컴퓨터 프로그램이라는 것은 본 발명에 따른 방법과 연관된 효과를 달성하기 위해, 시스템 또는 방법의 동작 모드를 적절히 조정하기 위해 컴퓨터 시스템을 제어하기 위한 명령을 포함하는 프로그램 요소, 컴퓨터 프로그램 제품 및/또는 컴퓨터 판독 가능 매체라는 용어와 동등하다.
이 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 JAVA, C++ 등과 같은 임의의 적합한 프로그래밍 언어로 컴퓨터 판독 가능 명령 코드로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(CD ROM, DVD, 블루-레이(Blu-ray) 디스크, 디스크 드라이브, 휘발성 또는 비-휘발성 메모리, 설치된 메모리/프로세서 등)에 저장될 수 있다. 명령 코드는 특히 원하는 기능이 실행되는 방식으로 자동차의 엔진용 제어 유닛과 같은 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍 가능한 장치를 프로그래밍할 수 있다. 또한, 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 인터넷과 같은 네트워크에서 이용 가능하게 될 수 있으며, 이로부터 필요에 따라 사용자가 이 컴퓨터 프로그램을 다운로드할 수 있다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램, 즉 소프트웨어 패키지에 의해, 및 하나 이상의 특정 전기 회로에 의해, 즉 하드웨어를 사용하거나 임의의 원하는 하이브리드 형태를 사용하여, 즉 소프트웨어 컴포넌트 및 하드웨어 컴포넌트를 사용하여 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 상이한 주제들과 관련하여 설명되었다는 것을 알아야 한다. 특히, 본 발명의 일부 실시예는 방법 청구항에 의해 설명되고, 본 발명의 다른 실시예는 장치 청구항에 의해 설명된다. 그러나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 본 명세서를 읽을 때, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본 발명의 하나의 유형의 주제와 관련된 특징들의 조합에 추가하여, 본 발명의 다른 유형의 주제와 관련된 특징들의 임의의 조합도 또한 가능하다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 다른 장점들 및 특징들은 이하 바람직한 실시예의 예시적인 설명에서 찾아볼 수 있다.
도 1은 솔레노이드 구동 장치를 갖는 연료 분사기의 단면도를 도시한다.
도 2는 연료 분사기가 탄도 동작하는 경우 시간의 함수로서 니들의 위치의 그래프를 도시한다.
도 3은 분사 시작(OPP1)과 모델 파라미터 간의 관계 그래프를 도시한다.
도 4는 니들의 위치와 분사기 관류율 간의 관계 그래프를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
이하에 설명된 실시예는 단지 본 발명의 가능한 변형 실시예들 중 제한적으로 선택된 실시예를 나타내는 것임을 유의해야 한다.
도 1은 솔레노이드 구동 장치(솔레노이드 분사기)를 갖는 연료 분사기(100)의 단면도를 도시한다. 분사기(100)는 특히 코일(102) 및 전기자(104)를 갖는 솔레노이드 구동 장치를 갖는다. 전압 펄스가 코일(102)에 인가되면, 자기 전기자(104)가 노즐 니들(106)의 넓은 부분의 방향으로 이동하고, (스프링(110)의 힘에 거슬러서) 아이들 행정(114)을 극복한 후, 전기자(104)가 자극편(112)에 부딪힐 때까지, 스프링(110 및 132)에 의해 인가된 스프링 힘에 거슬러서 노즐 니들을 상방으로 들어올린다. 전압 펄스의 종료 후에는, 전기자(104) 및 노즐 니들(106)은 하이드로-디스크(108)의 초기 위치로 다시 하방으로 이동한다.
도 1에 도시된 솔레노이드 분사기(100)는, 그 자체로 알려져 있어서 본 발명에서는 그다지 중요하지 않아서 상세히 설명되지 않는 복수의 특징부를 갖는다. 이들 특징부는 특히 밸브 몸체(116), 통합된 안착 안내 수단(118), 볼(ball)(120), 밀봉부(122), 하우징(124), 플라스틱(126), 디스크(128), 금속 필터(130) 및 교정 스프링(132)을 포함한다.
본 발명은, 모델을 사용하여 분사 공정 동안, 연료 분사기, 예를 들어, 전술한 연료 분사기(100)의 노즐 니들의 움직임을 계산하여, 실제 분사량을 고정밀도로 계산하고, 만약 적절한 경우 후속 작동 공정 동안 이 분사량을 수정한다는 아이디어에 기초한다. 니들 움직임의 모델-기반 계산, 즉 시간의 함수로서 니들의 위치는 전기자(104) 및 노즐 니들(106)이 자극편에 부딪치지 않을 정도로 짧은 분사에 대해서 아래에서 설명된다. 이 경우, 니들의 움직임은 본질적으로 탄도 궤적을 나타낸다. 즉, 니들의 위치는 시간의 함수로서 나타나는데, 도 2의 그래프(210)에서와 같이 포물선 곡선(212)을 따라 결과적으로 2차 다항식으로 모델링될 수 있다:
y(t) = νy0·t - 1/2·g·t2.
여기서 y(t)는 노즐 니들의 위치를 나타내고, νy0는 모델의 제1 파라미터를 나타내고, g는 모델의 제2 파라미터를 나타내고, t는 시간을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 제1 파라미터 및 제2 파라미터는 시간(t_OPP1 및 t_OPP4)에 기초하여 결정되며, 여기서 제1 시간(t_OPP1)은 니들 운동의 시작(따라서 실제의 분사 공정의 시작)에 대응하고, 제2 시간(t_OPP4)은 니들 운동의 종료(따라서 실제 분사 공정의 종료)에 대응한다. 이 두 시간은 바람직하게는 종래 기술로부터 적절한 방법으로 결정된다.
특히, 제1 파라미터(νy0)는 제1 시간(t_OPP1)과의 관계에 기초하여 결정된다. 이 관계는 유한 요소법(FEM)에 의한 시뮬레이션에 의해 결정되는 것이 바람직하고, 엔진 제어 유닛의 메모리에 예를 들어 테이블로서 데이터세트에 저장된다. 도 3은, 시뮬레이션에 의해 결정되고 곡선(312)으로 도시된 이러한 관계의 그래프(310)를 도시한다.
이후, 제2 파라미터(g)는 분사 공정의 종료시 니들의 위치(즉, 시간 t_OPP4)가 0(니들의 휴지 위치)과 동일해야 하는 것을 이용하여 결정될 수 있다.
g =(2·νy0)/(t_OPP4 - t_OPP1).
t_OPP1 = 0이 되도록 시간 축을 한정하면, 위 수식에서 t_OPP1이 생략된다.
이제 연료 분사기의 관류율 특성(즉, 관류율과 니들의 위치 사이의 관계)과 함께 니들의 운동이 결정된 모델을 사용하여, 분사 기간(t_OPP1에서부터 t_OPP4까지)에 걸쳐 관류율을 적분함으로써 실제 분사량이 계산된다. 도 4는 니들의 위치와 분사기 관류율 사이의 이러한 관계(412)의 그래프(410)를 도시한다.
계산된 분사량이 설정량 또는 기준량으로부터 벗어나는 경우, 후속 분사 공정에 대한 작동이 이에 대응하여 적응된다. 계산된 분사량이 설정량을 초과하면, 부스트 단계의 지속 시간이 예를 들어 이에 대응하여 단축될 수 있다.
도 5는 자동차의 내연 엔진용 솔레노이드 구동 장치를 갖는 연료 분사기(100)의 분사량을 결정하기 위해 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 방법을 요약한 흐름도를 도시한다.
단계(510)에서, 연료 분사기의 분사 공정이 시작되는 시간(t_OPP1)(제1 시간)이 결정된다. 이후, 단계(520)에서, 연료 분사기의 분사 공정이 종료되는 시간(t_OPP4)(제2 시간)이 결정된다.
단계(530)에서, 시간의 함수로서 연료 분사기(100)의 노즐 니들(106)의 위치 y(t)를 나타내는 (예를 들어 전술한 파라미터(νy0 및 g)를 갖는) 모델이 계산된다.
단계(540)에서, 계산된 모델, 및 노즐 니들의 위치와 연료 분사기의 관류율 사이의 특성 관계에 기초하여 정확한 분사량이 계산된다.
전술한 방법은 바람직하게는 엔진 제어 유닛 내 소프트웨어에 의해 수행된다. 연료 분사기의 실제 분사량은 추가적인 하드웨어를 사용하지 않고 정확히 결정될 수 있으며, 만약 적절하다면 작동을 수정하는 데 사용될 수 있다.
100: 연료 분사기 102: 코일
104: 전기자 106: 노즐 니들
108: 하이드로-디스크 110: 스프링
112: 자극편 114: 아이들 행정
116: 밸브 몸체 118: 통합된 안착 안내 수단
120: 볼 122: 밀봉부
124: 하우징 126: 플라스틱
128: 디스크 130: 금속 필터
132: 교정 스프링 210: 그래프
212: 곡선 t_OPP1: 시간
t_OPP4: 시간 310: 그래프
312: 곡선 νy0: 모델 파라미터
410: 그래프 412: 곡선
510: 방법 단계 520: 방법 단계
530: 방법 단계 540: 방법 단계

Claims (9)

  1. 자동차의 내연 엔진용 솔레노이드 구동 장치를 갖는 연료 분사기의 분사량을 결정하는 방법으로서,
    상기 연료 분사기의 분사 공정이 시작되는 제1 시간을 결정하는 단계(510);
    상기 연료 분사기의 분사 공정이 종료되는 제2 시간을 결정하는 단계(520);
    상기 제1 시간과 상기 제2 시간에 기초하여, 시간의 함수로서 상기 연료 분사기의 노즐 니들의 위치를 나타내는 모델을 계산하는 단계(530); 및
    상기 모델, 및 상기 노즐 니들의 위치와 상기 연료 분사기를 통한 관류율(throughflow rate) 사이의 관계에 기초하여 분사량을 계산하는 단계(540)를 포함하는, 연료 분사기의 분사량을 결정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모델은 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 갖고, 상기 제1 파라미터는 상기 함수의 선형 부분에 할당되며, 상기 제2 파라미터는 상기 함수의 2차 부분에 할당되는, 연료 분사기의 분사량을 결정하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 모델의 제1 파라미터는 미리 결정된 데이터, 특히 시뮬레이션 데이터 및 상기 제1 시간에 기초하여 계산되는, 연료 분사기의 분사량을 결정하는 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2 파라미터는 상기 제1 파라미터, 및 상기 제1 시간과 상기 제2 시간 중 적어도 하나의 시간에 기초하여 계산되는, 연료 분사기의 분사량을 결정하는 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모델은 함수 y(t) = νy0·t - 1/2·g·t2를 갖고, y(t)는 상기 노즐 니들의 위치를 나타내고, νy0는 상기 제1 파라미터를 나타내고, g는 상기 제2 파라미터를 나타내고, t는 시간을 나타내는, 연료 분사기의 분사량을 결정하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사 공정 동안 상기 노즐 니들의 이동은 본질적으로 탄도 궤적을 구성하는, 연료 분사기의 분사량을 결정하는 방법.
  7. 솔레노이드 구동 장치를 갖는 연료 분사기를 작동시키는 방법으로서,
    제1항 또는 제2항에 따른 연료 분사기의 분사량을 결정하는 방법을 수행하는 단계; 및
    상기 결정된 분사량에 기초하여 상기 연료 분사기를 작동시키는 단계를 포함하고, 특히 상기 분사량이 기준 분사량보다 더 크거나 더 작은 것으로 결정되면, 상기 연료 분사기를 개방하기 위해 부스트 전압을 인가하는 것과, 상기 연료 분사기를 폐쇄하기 위해 전압을 인가하는 것 사이의 지속 기간이 감소되거나 증가되는, 연료 분사기를 작동시키는 방법.
  8. 차량 엔진 제어기로서, 상기 엔진 제어기는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성된, 차량용 엔진 제어기.
  9. 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 설계된 컴퓨터 프로그램.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220110571A (ko) * 2019-12-13 2022-08-08 비테스코 테크놀로지스 게엠베하 내연 기관에 대한 양 정정에 의한 다중 분사를 위한 방법 및 모터 제어기

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015219383B3 (de) * 2015-10-07 2017-02-09 Continental Automotive Gmbh Bestimmung eines Zeitpunktes, zu welchem sich ein Kraftstoffinjektor in einem vorbestimmten Zustand befindet
DE102016203136B3 (de) * 2016-02-26 2017-02-09 Continental Automotive Gmbh Bestimmung einer elektrischen Ansteuerzeit für einen Kraftstoffinjektor mit Magnetspulenantrieb
DE102018214135A1 (de) * 2018-08-22 2020-02-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Ansteuerung eines Injektors
DE102020210991B3 (de) 2020-09-01 2021-10-07 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Ansteuern eines Magnetkraftstoffinjektors zum Betreiben in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs
DE102020211152B3 (de) 2020-09-04 2021-10-07 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Ansteuern eines Magnetkraftstoffinjektors zum Betreiben in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs
DE102022205734A1 (de) 2022-06-07 2023-12-07 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Ansteuerung eines Injektors, Steuergerät

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000054897A (ja) * 1998-07-30 2000-02-22 Robert Bosch Gmbh 電磁弁のニ―ドル弁行程推定方法および該方法に基づく燃料噴射制御方法
EP2650518A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-16 Delphi Automotive Systems Luxembourg SA Method of controlling an injection time of a fuel injector
KR20130115269A (ko) * 2010-10-01 2013-10-21 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 코일 액추에이터의 전자기 구동 전기자에 대한 탄도형 궤적 확인
EP3029309A1 (en) * 2013-07-29 2016-06-08 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Drive device for fuel injection device, and fuel injection system

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5979803A (en) * 1997-05-09 1999-11-09 Cummins Engine Company Fuel injector with pressure balanced needle valve
US5988142A (en) * 1997-12-22 1999-11-23 Stanadyne Automotive Corp. Duration control of common rail fuel injector
JP3855473B2 (ja) * 1998-07-08 2006-12-13 いすゞ自動車株式会社 コモンレール式燃料噴射装置
JP3460593B2 (ja) * 1998-09-17 2003-10-27 株式会社デンソー 車両用制御装置
JP3867468B2 (ja) * 2000-03-14 2007-01-10 いすゞ自動車株式会社 コモンレール式燃料噴射装置
US6279843B1 (en) * 2000-03-21 2001-08-28 Caterpillar Inc. Single pole solenoid assembly and fuel injector using same
US6354270B1 (en) * 2000-06-29 2002-03-12 Caterpillar Inc. Hydraulically actuated fuel injector including a pilot operated spool valve assembly and hydraulic system using same
US6848414B2 (en) * 2002-08-08 2005-02-01 Detroit Diesel Corporation Injection control for a common rail fuel system
US6712045B1 (en) * 2002-08-08 2004-03-30 Detroit Diesel Corporation Engine control for a common rail fuel system using fuel spill determination
JP4515729B2 (ja) * 2003-01-30 2010-08-04 株式会社デンソー 燃料噴射装置
JP4196895B2 (ja) * 2004-07-12 2008-12-17 株式会社デンソー 燃料噴射装置
JP4428201B2 (ja) * 2004-11-01 2010-03-10 株式会社デンソー 蓄圧式燃料噴射装置
DE102005032087A1 (de) * 2005-07-08 2007-01-18 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Einspritzventils
US7111614B1 (en) * 2005-08-29 2006-09-26 Caterpillar Inc. Single fluid injector with rate shaping capability
WO2008111422A1 (ja) * 2007-03-05 2008-09-18 Yanmar Co., Ltd. ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置
DE102009003209A1 (de) * 2009-05-19 2010-11-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Ansteuerung von Injektoren in einer Brennkraftmaschine
US8881709B2 (en) * 2009-09-02 2014-11-11 Caterpillar Inc. Fluid injector with back end rate shaping capability
US20110048379A1 (en) * 2009-09-02 2011-03-03 Caterpillar Inc. Fluid injector with rate shaping capability
DE102009047611A1 (de) * 2009-12-08 2011-06-09 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit Nadelpositionsbestimmung
JP2012021428A (ja) * 2010-07-13 2012-02-02 Denso Corp エミッション悪化報知装置
JP2012026371A (ja) * 2010-07-23 2012-02-09 Denso Corp エミッション悪化報知装置
DE102010042853A1 (de) * 2010-10-25 2012-04-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Injektors in einer Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine
DE102011005934A1 (de) * 2011-03-23 2012-09-27 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Ermittlung der Kraftverhältnisse an der Düsennadel eines direkt getriebenen Piezoinjektors
DE102012217121B4 (de) * 2012-09-24 2022-02-03 Vitesco Technologies GmbH Elektrische Ansteuerung eines Ventils basierend auf Kenntnis des Schließzeitpunkts bzw. Öffnungszeitpunktes des Ventils
US9476377B2 (en) * 2013-03-22 2016-10-25 Cummins Inc. System, method, and apparatus for fuel injection control
DE102013211469A1 (de) * 2013-06-19 2014-12-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben von mindestens einem Einspritzventil
EP2835520B1 (en) * 2013-08-09 2022-04-06 Vitesco Technologies GmbH Fuel injector and method for operating a fuel injector
GB2520084A (en) * 2013-11-11 2015-05-13 Gm Global Tech Operations Inc Method of controlling a solenoid valve
DE102013226849B3 (de) * 2013-12-20 2015-04-30 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils
GB2534398A (en) * 2015-01-22 2016-07-27 Gm Global Tech Operations Method of operating an internal combustion engine
GB2552187A (en) * 2016-07-13 2018-01-17 Gm Global Tech Operations Llc A method of operating an internal combustion engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000054897A (ja) * 1998-07-30 2000-02-22 Robert Bosch Gmbh 電磁弁のニ―ドル弁行程推定方法および該方法に基づく燃料噴射制御方法
KR20130115269A (ko) * 2010-10-01 2013-10-21 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 코일 액추에이터의 전자기 구동 전기자에 대한 탄도형 궤적 확인
EP2650518A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-16 Delphi Automotive Systems Luxembourg SA Method of controlling an injection time of a fuel injector
EP3029309A1 (en) * 2013-07-29 2016-06-08 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Drive device for fuel injection device, and fuel injection system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220110571A (ko) * 2019-12-13 2022-08-08 비테스코 테크놀로지스 게엠베하 내연 기관에 대한 양 정정에 의한 다중 분사를 위한 방법 및 모터 제어기
US11835011B2 (en) 2019-12-13 2023-12-05 Vitesco Technologies GmbH Method and motor controller for multiple injections with quantity correction for an internal combustion engine

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Publication number Publication date
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US10605191B2 (en) 2020-03-31

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