KR20180066219A - 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기의 사전 결정된 개방 상태의 검출 - Google Patents

솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기의 사전 결정된 개방 상태의 검출 Download PDF

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Abstract

자동차의 내연기관을 위한 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기가 사전 결정된 개방 상태에 있는 시간을 결정하기 위한 방법이 기술된다. 방법은, (a) 솔레노이드 드라이브에 사전 결정된 전압 프로파일을 적용하는 단계(710), (b) 솔레노이드 드라이브의 코일을 통해 흐르는 전류의 전류 세기의 시간 프로파일을 검출하는 단계(720), (c) 코일을 가로지르는 전압의 시간 프로파일을 검출하는 단계(730), (d) 전류 세기의 시간 프로파일 및 전압의 시간 프로파일에 기초하여, 솔레노이드 드라이브에서 상호 링크된 자속 또는 상기 상호 링크된 자속의 시간 도함수를 나타내는 함수를 결정하는 단계(740), 및 함수가 특유의 특징을 갖는 시간으로서 시간을 결정하는 단계(750)를 포함한다.

Description

솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기의 사전 결정된 개방 상태의 검출
본 발명은 연료 분사기의 작동의 기술 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 자동차의 내연기관을 위한 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기가 사전 결정된 개방 상태에 있는 시간을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기를 작동시키기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 작동은 본 발명에 따라서 결정된 시간에 기초한다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 구성된 엔진 컨트롤러 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
실린더와 같은 연소실 내로 연료를 분사하도록, 예를 들어 솔레노이드 밸브 또는 솔레노이드 분사기와 같은 연료 분사기가 사용될 수 있다. 이러한 솔레노이드 분사기(코일 분사기로 또한 지칭됨)는, 전류가 코일을 통해 흐를 때 자기장을 발생시키는 코일을 가지며, 이에 의해 자기력이 전기자(armature)에 가해져서, 솔레노이드 밸브를 개폐하기 위하여 노즐 니들 또는 폐쇄 요소의 개방 또는 폐쇄를 유발하기 위하여 전기자가 움직인다. 솔레노이드 밸브 또는 분사기가 전기자와 노즐 니들 사이, 또는 전기자와 폐쇄 요소 사이에 소위 아이들 스트로크(idle stroke)를 가지면, 전기자의 움직임은 폐쇄 요소 또는 노즐 니들의 움직임으로 바로 이어지지 않고, 전기자가 아이들 스트로크를 통해 그 움직임을 완료한 후에만 폐쇄 요소 또는 노즐 니들의 움직임으로 이어진다.
전압이 솔레노이드 밸브의 코일에 인가될 때, 전자기력은 자극편(pole piece) 또는 자극 슈(pole shoe)의 방향으로 전기자를 움직인다. 아이들 스트로크를 극복한 후에, 기계적 커플링(예를 들어, 기계적 접촉)은 또한 노즐 니들 또는 폐쇄 요소의 움직임을 유발하고, 대응하는 시프트를 위해, 연소실 내로 연료의 공급을 위하여 분사 구멍을 개방한다. 추가의 전류가 코일을 통해 흐르면, 전기자와 노즐 니들 또는 폐쇄 요소는 전기자가 자극편에 도달하거나 멈출 때까지 더욱 움직인다. 폐쇄 요소 또는 노즐 니들의 캐리어 상의 전기자의 스토퍼와 자극편 상의 전기자의 스토퍼 사이의 거리는 니들 스트로크 또는 작동 스트로크로 지칭된다. 연료 분사기를 폐쇄하기 위하여, 코일에 인가된 여자기 전압이 스위칭 오프되고 코일이 잠시 폐쇄되어서, 자기력이 방출된다. 코일 단락은 코일에 저장된 자기장의 방출 때문에 전압 극성의 반전을 유발한다. 전압의 레벨은 다이오드에 의해 제한된다. 전기자를 포함하는 노즐 니들 또는 폐쇄 요소는 예를 들어 스프링에 의해 제공되는 복귀력 때문에 폐쇄 위치로 움직인다. 아이들 스트로크 및 니들 스트로크는 역순으로 진행한다. 짧은 분사 시간 때문에, 전기자가 자극편에서 정지하기 전에도 폐쇄 공정이 시작되어서, 니들 움직임은 탄도 궤적(ballistic trajectory)을 형성한다.
연료 분사기의 개방 시에 니들 움직임을 시작하는 시간(OPP1로서 또한 알려짐)은 분사의 시작에 대응하고, 연료 분사기의 폐쇄 시에 니들 움직임을 종료하는 시간(OPP4로서 또한 알려짐)은 분사의 종료에 대응한다. 그러므로, 이러한 2개의 시간은 분사의 유압 지속기간(hydraulic duration)을 결정한다. 결과적으로, 동일한 전기 작동에 대하여, 니들 움직임의 시작(개방)과 니들 움직임의 종료(폐쇄)에 대한 분사기 특정 시간 변동은 다른 분사량으로 이어질 수 있다.
종래 기술에 따르면, 특정 개방 상태에 대응하는 전술한 시간(및 추가의 관련 시간)은 다양한 방식으로 결정될 수 있다. 이러한 시간은 정상적으로 맴돌이 전류(eddy current)에 의해 유발되는, 기계 요소(전기자와 분사기 니들)와 기계 요소의 움직임에 기초하여 피드백 신호를 발생시키는 자기 회로(코일) 사이의 결합에 기초하여 결정된다. 속도 의존형 맴돌이 전류는 노즐 니들과 전기자의 움직임 때문에 전기자에서 유도되며, 이러한 것은 전자기 회로에서의 피드백을 또한 유발한다. 움직임 속도에 따라, 작동 신호에 중첩되는 전압이 솔레노이드에서 유도된다. 이러한 효과의 활용은, 니들 움직임으로부터의 신호 변화와 전압 또는 전류의 전기적인 기본 파라미터의 중첩이 적절히 분리되고 그런 다음 추가로 처리될 수 있다는 것을 의미한다. 전압 또는 전류 신호에서터의 특성 신호 형태는 발생 시간과 관련하여 평가된다. 니들 개방을 위한 신호는 그런 다음 전류 프로파일에서 검출되고, 니들 폐쇄를 위한 신호는 전압 프로파일에서 검출된다. 이러한 것은 OPP1의 예로서 예시된다. 전기자가 니들과 만나, 니들을 운반한다. 전기자 속도에서의 변화는 OPP1 신호로서 전류 프로파일에서 검출될 수 있는 맴돌이 전류를 유도한다.
그러므로, 예를 들어, 전기자가 니들과 만나 이를 운반하고, 이에 의해 전기자 속도에서의 변화가 맴돌이 전류를 유도하고 니들 움직임이 시작하는 시간(OPP1)은 코일 전류의 제2 시간 도함수(temporal derivative)에서 지엽적 최대(local maximum)를 결정하는 것에 의해 결정될 수 있다. 여기에서의 결점은 몇몇 최대가 발생하는 것이며, 그래서 정확한 최대를 결정하기 위해 추가적인 타당성 검사 공정(plausibility check process)이 필요하다.
본 발명은 연료 분사기의 정확하고 신뢰 가능한 작동을 가능하게 하기 위하여 연료 분사기가 사전 결정된 상태에 있는 시간을 결정하기 위한 개선된 방법을 규정하는 목적에 기초한다.
이러한 목적은 독립항의 요지에 의해 달성된다. 본 발명의 유익한 실시형태가 종속항에 기재되어 있다.
본 발명의 제1 양상에 따르면, 자동차의 내연기관을 위한, 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기가 사전 결정된 개방 상태에 있는 시간을 결정하기 위한 방법이 설명된다. 상기 방법은, (a) 솔레노이드 드라이브에 사전 결정된 전압 프로파일을 적용하는 단계, (b) 상기 솔레노이드 드라이브의 코일을 통해 흐르는 전류의 전류 세기의 시간 프로파일(temporal profile)을 검출하는 단계, (c) 상기 코일을 가로지르는 전압의 시간 프로파일을 검출하는 단계, (d) 상기 솔레노이드 드라이브에서 상호 링크된 자속(interlinked magnetic flux) 또는 상기 상호 링크된 자속의 시간 도함수를 나타내는 함수를 결정하는 단계, 및 (e) 상기 함수가 특유의 특징(characteristic feature)을 갖는 시간으로서 상기 시간을 결정하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 연료 분사기의 기계적 시스템(특히 전기자와 니들)에서의 움직임 변화가 자기 회로에서 상호 링크된 자속의 프로파일의 대응하는 변화로 이어진다는 지식에 기초한다. 연료 분사기가 솔레노이드 드라이브로의 사전 결정된 전압 프로파일의 적용에 의해 작동되는 동안 전류 세기 및 전압의 각각의 시간 프로파일을 검출하고, 솔레노이드 드라이브에서 상호 링크된 자속 또는 상호 링크된 자속의 시간 도함수(제1 도함수, 제2 도함수, 제3 도함수 등)를 나타내는 함수를 결정하는 것에 의해, 연료 분사기가 사전 결정된 개방 상태에 있는 시간이 상기 함수가 특유의 특징을 갖는 시간으로서 결정될 수 있다.
본 명세서에서, "개방 상태"라는 용어는 특히 분사 공정 동안, 즉 연료 분사기의 개방, 분사 또는 폐쇄 위상 동안 일어나는 상태를 나타낸다. 예는, (i) 전기적 작동의 시작 또는 전기자 움직임의 시작(OPP0으로 또한 지칭됨), (ⅱ) 전기자와 노즐 니들 사이의 기계적 결합의 발생 또는 개구에서의 니들 움직임의 시작(OPP1으로 또한 지칭됨), (ⅲ) 자극편 상에서 니들의 정지, 또는 개방 공정의 종료(OPP2로 또한 지칭됨), (ⅳ) 폐쇄 공정의 개시 또는 폐쇄시의 니들 움직임의 시작(OPP3으로 또한 지칭됨), (v) 니들과 전기자 사이의 기계적 결합의 종료, 또는 폐쇄시 니들 움직임의 종료(OPP4로 또한 지칭됨), 및 (ⅵ) 폐쇄시의 전기자 움직임의 종료(OPP5로 또한 지칭됨)이다.
본 명세서에서, "사전 결정된 전압 프로파일"이라는 용어는 특히 부분적으로 시간적으로 변하고 연료 분사기를 작동시키는데 사용되는 전압을 의미한다. 사전 결정된 전압 프로파일은 예를 들어 부스트 위상(boost phase), 유지 위상(holding phase) 및 폐쇄 위상을 가질 수 있다.
본 명세서에서, "함수"라는 용어는 특히 사전 한정된 시간에 대응하는 값을 계산할 수 있는 수학적 함수를 의미한다. 함수는 특히 메모리(예를 들어, 엔진 제어 유닛)에 있는 테이블로서 저장될 수 있으며, 테이블로부터 직접 발생하지 않는 값은 보간에 의해 계산될 수 있다.
본 명세서에서, "특유의 특징"이라는 용어는 대응하는 곡선 프로파일의 수학적 분석에 의해, 예를 들어 수치적 방법에 의해 검출될 수 있는 함수의 특성을 의미한다.
본 발명의 한 실시형태에 따르면, 특유의 특징은(지엽적 또는 전역) 최대, (지엽적 또는 전역) 최소, 임계값 또는 변곡점이다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따르면, 함수의 결정은 f(t)=u(t)-R*i(t)의 계산을 포함하며, 여기에서, u(t)는 코일을 가로지는 전압의 시간 프로파일이며, R은 코일의 전기 저항, i(t)는 코일을 통해 흐르는 전류의 전류 세기의 시간 프로파일이다.
이러한 함수 f(t)는 상호 링크된 자속 Ψ(Psi)의 시간 도함수에 대응하며, 즉 f(t) = dΨ/dt이다.
본 발명의 추가의 예시적인 실시형태에 따르면, 함수는 f(t)와 동등하다.
이러한 예시적인 실시형태에서, 극값(extreme)은 즉 상호 링크된 자속의 시간 도함수에서 직접 결정된다.
본 발명의 추가의 예시적인 실시형태에 따르면, 함수의 결정은 f(t)의 적분에 의한 상호 링크된 자속의 계산 및 상호 링크된 자속의 시간 도함수의 계산을 포함한다.
이러한 예시적인 실시형태는 상호 링크된 자속이 (예를 들어, 엔진 제어 유닛에서) 추가의 목적 또는 분석을 위해 또한 사용되면 특히 관련이 있다.
본 발명의 추가의 예시적인 실시형태에 따르면, 함수 및/또는 시간은 수치적 방법을 사용하여 결정된다.
특히, 현대적인 엔진 컨트롤러가 비교적 용이하게 구성하거나 프로그래밍될 수 있어서, 검출된 전압 및 전류 세기로부터 함수와 극값을 결정하기 위하여 계산이 수행될 수 있다.
본 발명의 추가의 예시적인 실시형태에 따르면, 극값은 최대, 특히 지엽적 또는 전역 최대이다.
본 발명의 추가의 예시적인 실시형태에 따르면, 연료 분사기의 사전 결정된 개방 상태는 개방 위상의 시작, 개방 위상의 종료, 폐쇄 위상의 시작, 또는 폐쇄 위상의 종료이다.
즉, 본 발명에 따른 방법을 사용하면, 개방 상태(OPP1, OPP2, OPP3 및 OPP4)에 대응하는 시간이 용이하고 정확하게 결정될 수 있다.
본 발명의 제2 양상에 따르면, 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기를 작동시키기 위한 방법이 기술된다. 상기 방법은, (a) 제1 양상 또는 임의의 상기 실시형태에 따르면, 연료 분사기가 사전 결정된 개방 상태에 있는 시간을 결정하기 위한 방법의 수행, 및 (b) 상기 결정된 시간에 기초한 상기 연료 분사기의 작동을 포함하며, 연료 분사기를 개방하기 위한 부스트 전압(boost voltage)의 인가와 상기 연료 분사기를 폐쇄하기 위한 전압의 인가 사이의 지속기간은 상기 시간이 기준 시간보다 늦게 또는 빨리 일어났다고 결정되면 감소되거나 증가된다.
이러한 방법에 의하면, 제1 양상에 따른 방법을 사용하는 것에 의해, 정밀한 분사량의 정확한 제어가 간단하고 신뢰 가능한 형태로 달성될 수 있다. 특히, 분사의 유압 지속기간의 실제 시작(또는 실제 종료)은 필요한 분사량이 달성되도록 연료 분사기의 작동을 조정하는 것에 의해 결정되고 수정될 수 있다.
본 발명의 제3 양상에 따르면, 제1/제2 양상 및/또는 임의의 상기된 실시형태에 따른 방법을 사용하기 위한 차량용 엔진 컨트롤러가 기술된다.
이러한 엔진 컨트롤러는 제1 양상에 따른 방법의 사용에 의해, 간단하고 신뢰 가능한 형태로 개별 연료 분사기의 정밀한 분사량을 정확한 제어를 가능하게 한다.
본 발명의 제4 양상에 따르면, 프로세서에 의해 실행될 때, 제1/제2 양상 및/또는 임의의 상기된 예시적인 실시형태들에 따른 방법을 수행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램이 기술된다.
본 명세서의 의미에서, "컴퓨터 프로그램"이라는 용어는, 본 발명에 따른 방법과 관련된 효과를 달성하도록 적절한 형태로 시스템의 작동 방법 또는 공정을 조정하기 위하여, 컴퓨터 시스템을 제어하기 위한 명령을 포함하는 프로그램 요소, 컴퓨터 프로그램 제품 및/또는 컴퓨터 판독 가능 매체의 개념과 동등하다.
컴퓨터 프로그램은 예를 들어 JAVA, C++ 등과 같은 임의의 적절한 프로그래밍 언어로 컴퓨터 판독 가능한 명령 코드로서 실시될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 임의의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(CD-ROM, DVD, 블루레이 디스크, 이동식 드라이브, 휘발성 또는 비휘발성 메모리, 통합 메모리/프로세서 등)에 저장될 수 있다. 명령 코드는 필요한 기능이 실행되도록 특히 자동차의 엔진의 제어 유닛과 같은 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 디바이스를 프로그램할 수 있다. 또한, 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 인터넷과 같은 네트워크에 제공될 수 있으며, 사용자는 필요에 따라 이러한 네트워크로부터 컴퓨터 프로그램을 다운로드할 수 있다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램, 즉 소프트웨어에 의해, 그리고 또한 하나 이상의 특정 전기 회로, 즉 하드웨어 또는 임의의 필요한 하이브리드 형태에 의해, 즉 소프트웨어 구성 요소 및 하드웨어 구성 요소에 의해 또한 실시될 수 있다.
본 발명의 실시형태들이 본 발명의 상이한 요지를 참조하여 설명되었다는 것을 유의하여야 한다. 특히, 본 발명의 일부 실시형태는 임의의 방법 청구항들에 의해 기술되고, 본 발명의 다른 실시형태는 임의의 장치 청구항들에 의해 기술된다. 그러나, 달리 명시적으로 언급되지 않으면, 본 발명의 하나의 형태의 요지와 관련된 특징의 조합에 추가하여, 본 발명의 상이한 형태의 요지와 관련된 특징의 임의의 조합이 또한 가능하다는 것을 본 명세서를 읽을 때 당업자에게 바로 명백하게 된다.
본 발명의 다른 장점들 및 특징들은 다음의 바람직한 실시형태의 예시적인 설명에서 알 수 있다.
도 1은 솔레노이드 드라이브를 구비한 연료 분사기를 도시한 도면.
도 2는 연료 분사기의 작동시의 시간 함수로서, 전류 세기, 전압, 분사 속도, 전기자 및 니들 위치의 도표를 도시한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 전류 세기의 제2 시간 도함수의 도표를 도시한 도면.
도 4는 연료 분사기의 작동시의 시간의 함수로서 상호 링크된 자속의 도표를 도시한 도면.
도 5는 시간의 함수로서 도 4에 도시된 상호 링크된 자속의 시간 도함수의 도표를 도시한 도면.
도 6은 도 5에 도시된 도표의 확대된 발췌부(extract)를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 방법의 흐름도.
이하에 기술된 실시형태들이 단지 본 발명의 가능한 변형된 실시형태의 제한된 선택임을 유의해야 한다.
도 1은 솔레노이드 드라이브(솔레노이드 분사기)를 구비한 연료 분사기(100)의 단면도를 도시한다. 분사기(100)는 특히 코일(102) 및 전기자(104)를 구비한 솔레노이드 드라이브를 포함한다. 전압 펄스가 코일(102)에 인가될 때, 자석 전기자(104)는 노즐 니들(106)의 넓은 부분의 방향으로 움직이고, 그런 다음, 아이들 스트로크(114)를 극복한 후에(스프링(110)의 힘에 거슬러), 전기자(104)가 자극 슈(112) 상에서 정지할 때까지, 스프링(110, 132)에 의해 가해지는 스프링력에 거슬러 이러한 상향을 가압한다. 전압 펄스가 종료될 때, 전기자(104) 및 노즐 니들(106)은 다시 하이드로-디스크(hydro-disc)(108) 상의 시작 위치로 다시 내려간다.
도 1에 도시된 솔레노이드 분사기(100)는, 그 자체로 공지되고 본 발명에 대해 무시 가능한 정도의 중요성을 가지므로; 상세하게 설명되지 않는 몇몇 특징을 갖는다. 이러한 특징들은 특히 밸브 본체(116), 일체형 시트 가이드(118), 볼(120), 밀봉부(122), 하우징(124), 플라스틱(126), 디스크(128), 금속 필터(130) 및 교정 스프링(132)을 포함한다.
도 2는 예를 들어 상기된 연료 분사기(100)와 같은 연료 분사기의 작동 시간의 함수로서 전류 세기(210), 전압(220), 분사 속도(230) 및 전기자 및 니들 위치(240)의 도표를 도시한다. 특히, 도표(220)는 부스트 위상(222)(약 65 V의 증가된 전압이 사용되는), 유지 위상(224)(약 12V의 전압이 사용), 및 폐쇄 위상(226, 228)(먼저 전압의 극성이 반전되고, 그런 다음 전압이 0 V를 향하는 방향으로 상승함)를 구비한 (사전 결정된) 전압 프로파일을 도시한다. 도표(210)는 전류 세기의 대응하는 프로파일을 도시하며, 부스트 위상(212) 동안의 상기 전류 세기는 피크값(피크 전류)(213)으로 상승하고, 유지 위상(214)에서 비교적 일정하게 유지되고, 그런 다음 폐쇄 위상(216)에서 급격하게 강하한다. 도표(230)는 분사 위상(235)의 시작(t
Figure pct00001
0.55㎳)으로부터 종료(t
Figure pct00002
1.95㎳)까지 0보다 큰 분사 속도의 대응하는 프로파일을 도시한다. 마지막으로, 도표(240)는 전기자 위치 또는 스트로크(241) 및 니들 위치 또는 스트로크(242)의 대응하는 프로파일들을 도시한다. 도표(240)는 니들의 움직임이 t
Figure pct00003
0.55㎳에서 시작하여(OPP1) t
Figure pct00004
1.95㎳에서 종료하는(OPP4) 것을 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 전류 세기의 제2 시간 도함수의 도표(310)를 도시한다. 도입부에서 설명된 바와 같이, 개방 상태(OPP1)(t
Figure pct00005
0.55㎳)의 시간은 지엽적 최대(312)로서 검출될 수 있다. 그러나, 또한 알 수 있는 바와 같이, 곡선 프로파일은 많은 극값을 가지며, 이러한 것은 결정을 어렵게 만들고 특히 추가 비용과 관련된 타당성 검사 공정을 요구한다.
도 4는 도 2에 도시된 연료 분사기(100)의 작동시의 시간의 함수로서 상호 링크된 자속(410)의 도표를 도시한다. 프로파일(410)은 3개의 주요 부분: 자속이 급격히 상승하는 제1 부분(412)(부스트 위상), 자속이 덜 급격하게 상승하는 제2 부분(414)(분사 위상), 및 자속이 다시 하강하는 제3 부분(416)(폐쇄 위상)을 포함한다.
도 5는 시간의 함수로서 도 4에 도시된 상호 링크된 자속(410)의 시간 도함수의 도표(510)를 도시한다. 곡선 부분(512, 514 및 516)은 도 4에서의 곡선 부분(412, 414 및 416)에 대응한다. 또한, 개방 상태(OPP1)에 대응하는 지점(519)(t
Figure pct00006
0.55㎳에서)이 곡선(510)에 표시되어 있다.
도 6은 도 5에 도시된 도표(510)의 확대된 발췌부(610)를 도시한다. 발췌부(610)에서, 개방 상태(OPP1)에 대응하는 지점(619)(t
Figure pct00007
0.55㎳에서)이 다시 표시되고, 여기에서 상호 링크된 자속의 시간 도함수(614)가 많은 다른 지엽적 최대들에 의해 둘러싸이지 않고 결과적으로 결정하는데 비교적 용이한 지엽적 최대를 가진다는 것을 알 수 있다.
도 7은 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기가 사전 결정된 개방 상태에 있는 시간을 결정하기 위한 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시한다. 제1 사전 결정된 상태는 예를 들어 OPP1일 수 있다.
단계(710)에서, 사전 결정된 전압 프로파일이 연료 분사기(100)의 솔레노이드 드라이브에 적용된다. 사전 결정된 전압 프로파일은 연료 분사기(100)의 정상 작동에 대응하며, 예를 들어 부스트 위상, 유지 위상 및 폐쇄 위상을 포함한다. 특히 노즐 니들이 탄도 궤적을 형성하는 다중 분사와 관련하여 짧은 분사를 위하여, 사전 결정된 전압 프로파일은 부스트 위상 및 폐쇄 위상만을 포함할 수 있다(즉, 유지 위상이 없음).
단계(720)에서, 솔레노이드 드라이브의 코일을 통해 흐르는 전류의 전류 세기의 시간 프로파일이 검출된다. 특히, 전류 세기의 값은 짧은 시간 간격으로 측정되거나 또는 샘플링되고, 예를 들어 엔진 제어 유닛에 있는 메모리에 디지털 값으로 저장된다.
유사하게, 단계(730)에서, 코일을 가로지르는 전압의 시간 프로파일이 검출된다. 특히, 전압의 값은 짧은 시간 간격으로 측정되거나 또는 샘플링되고, 예를 들어 엔진 제어 유닛에 있는 메모리에 디지털 값으로서 저장된다.
단계(740)에서, 전류 세기의 시간 프로파일 및 전압의 시간 프로파일에 기초한 함수가 결정되며, 함수는 솔레노이드 드라이브에서 상호 링크된 자속 또는 상호 링크된 자속의 시간 도함수를 나타낸다.
여기에서, 상호 링크된 자속의 시간 도함수를 나타내는 함수가 특히 유익하다. 엔진 제어 유닛이 다른 목적을 위해 상호 링크된 자속을 검출하면, 함수는 이러한 것의 도함수로서 결정될 수 있다. 대안적으로, 함수는 f(t)=u(t)-R*i(t)로서 결정될 수 있으며, 여기에서, u(t)는 코일을 가로지르는 전압의 시간 프로파일, R은 코일의 전기 저항, 그리고, i(t)는 코일을 통해 흐르는 전류의 전류 세기의 시간 프로파일이다.
위에서 보인 함수 f(t)(특유의 특징, 예를 들어 극값의 발생과 무관한 적분 상수를 제외한)는 상호 링크된 자속의 시간 도함수와 동등하다. 여기에서, 측정된 전압(u(t))은 저항 부분(ohmic part)(R*i(t))과 유도 부분(uind(t))으로 이루어진다. 유도 전압은 상호 링크된 자속의 시간 도함수(dΨ/dt)로부터 계산되며, 여기에서, Ψ는 전류 변화(i(t)) 및 공기 갭(x(t))에 의존한다.
Figure pct00008
느린 작동에서, 전류 변화로부터의 유도의 "자기" 부분은 작다.
Figure pct00009
전기자 움직임으로부터 유도의 "기계적" 부분은 연료 분사기의 스트로크(아이들 스트로크 및/또는 작동 스트로크)를 형성한다.
Figure pct00010
전치 및 적분에 의해, 상호 링크된 자속은 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure pct00011
이러한 것으로부터 f(t)
Figure pct00012
dΨ/dt임이 명확하다.
마지막으로, 단계(750)에서, 상기 사전 결정된 개방 상태(예를 들어, OPP1)에 대응하는 시간은 상기 함수가 특유의 특징, 특히 극값을 갖는 시간으로서 결정된다. 이러한 특징은 특히 그 자체로 공지된 수치적 방법을 사용하여 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 방법으로, 연료 분사기가 사전 결정된 개방 상태(예를 들어, OPP1)에 있는 시간은 용이하고 정확하게 결정될 수 있다(전류 세기 및 전압의 측정에 기초하여). 결정된 시간은 특히 사전 결정된 분사량에 달성하거나 근접하기 위하여 연료 분사기의 작동에 사용되는 전압 프로파일을 조정하도록 예를 들어 엔진 제어 유닛에 의해 사용될 수 있다.
100: 연료 분사기 102: 코일
104: 전기자 106: 노즐 니들
108: 하이드로-디스크 110: 스프링
112: 자극 슈 114: 아이들 스트로크
116: 밸브 본체 118: 일체형 시트 가이드
120: 볼 122: 밀봉부
124: 하우징 126: 플라스틱
128: 디스크 130: 금속 필터
132: 교정 스프링 210: 전류 세기의 도표
212: 부스트 위상 213: 피크 전류
214: 유지 위상 216: 폐쇄 위상
220: 전압의 도표 222: 부스트 위상
224: 유지 위상 226: 폐쇄 위상
228: 폐쇄 위상 230: 분사 속도의 도표
235: 분사 위상 240: 전기자 및 니들 위치의 도표
241: 전기자 위치 242: 니들 위치
310: 전류 세기의 제2 도함수의 도표 312: 개방 상태 OPP1
410: 상호 링크된 자속의 도표 412: 부스트 위상
414: 유지 위상 416: 폐쇄 위상
510: 상호 링크된 자속의 시간 도함수의 도표
512: 부스트 위상 514: 유지 위상
516: 폐쇄 위상 519: 개방 상태 OPP1
610: 상호 링크된 자속의 시간 도함수로부터의 발췌부의 도표
614: 유지 위상 619: 개방 상태 OPP1
710: 방법 단계 720: 방법 단계
730: 방법 단계 740: 방법 단계
750: 방법 단계

Claims (10)

  1. 자동차의 내연기관을 위한, 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기가 사전 결정된 개방 상태에 있는 시간을 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 솔레노이드 드라이브에 사전 결정된 전압 프로파일을 적용하는 단계(710),
    상기 솔레노이드 드라이브의 코일을 통해 흐르는 전류의 전류 세기의 시간 프로파일을 검출하는 단계(720),
    상기 코일을 가로지르는 전압의 시간 프로파일을 검출하는 단계(730),
    상기 전류 세기의 시간 프로파일 및 상기 전압의 시간 프로파일에 기초하여, 상기 솔레노이드 드라이브에서 상호 링크된 자속 또는 상기 상호 링크된 자속의 시간 도함수를 나타내는 함수를 결정하는 단계(740), 및
    상기 시간을 상기 함수가 특유의 특징을 갖는 시간으로서 결정하는 단계(750)를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 특유의 특징은 최대, 최소, 임계값 또는 변곡점인, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 함수의 결정은 f(t)=u(t)-R*i(t)의 계산을 포함하되, u(t)는 상기 코일을 가로지는 전압의 시간 프로파일이고, R은 상기 코일의 전기 저항이며, i(t)는 상기 코일을 통해 흐르는 전류의 전류 세기의 시간 프로파일인, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 함수는 f(t)와 동등한, 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 함수의 결정은 f(t)의 적분에 의한 상기 상호 링크된 자속의 계산 및 상기 상호 링크된 자속의 시간 도함수의 계산을 추가로 포함하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 항에 있어서, 상기 함수 및/또는 시간은 수치적 방법을 사용하여 결정되는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 항에 있어서, 상기 연료 분사기의 사전 결정된 개방 상태는 개방 위상의 시작, 상기 개방 위상의 종료, 폐쇄 위상의 시작 또는 상기 폐쇄 위상의 종료인, 방법.
  8. 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기를 작동시키기 위한 방법으로서,
    제1항 내지 제7항 중 어느 항에서 청구된 바와 같은, 상기 연료 분사기가 사전 결정된 개방 상태에 있는 시간을 결정하기 위한 방법의 수행, 및
    상기 결정된 시간에 기초한 상기 연료 분사기의 작동을 포함하되,
    상기 연료 분사기를 개방하기 위한 부스트 전압(boost voltage)의 인가와 상기 연료 분사기를 폐쇄하기 위한 전압의 인가 사이의 지속기간은 상기 시간이 기준 시간보다 늦게 또는 빨리 일어났다고 결정되면 감소되거나 증가되는, 방법.
  9. 차량을 위한 엔진 컨트롤러로서, 제1항 내지 제8항 중 어느 항에 청구된 바와 같은 방법을 수행하도록 구성된, 엔진 컨트롤러.
  10. 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 내지 제8항 중 어느 항에 청구된 바와 같은 방법을 수행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램.
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