KR20180084114A - 엔진의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

엔진의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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오라 스탠라아스
에릭 룬트뷔스트
도메니코 크레센조
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스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

본 발명은 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 방법에 관한 것이다. 가압 연료는 엔진의 크랭크샤프트를 회전시키기 위해 연료 인젝터들에 의해 상기 축적 탱크로부터 실린더로 분배되기 위한 것이다. 펌프 스트로크를 포함하는 펌프 동작에 의해 상기 축적 탱크로 가압 연료를 공급하기 위해 펌프 유닛이 제공된다. 상기 방법은 개별 실린더로의 연료 분사를 제어하기 위한 기초로서, 적어도 하나의 초기 연료 분사에 대한 압력 샘플링에 기초하여 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 단계(S1)를 포함한다. 상기 방법은 연료 분사와 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생하도록 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 상기 압력 샘플링을 수행하는 단계(S1a)를 포함하고, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 연료 분사 및 펌프 동작 사이의 상호 관계가 다시 발생한다. 또한, 본 발명은 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 차량에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 차량에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

Description

엔진의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하기 위한 방법 및 시스템
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하기 위한 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 차량에 관한 것이다. 본 발명은 또한 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
다중 실린더 내연 기관의 실린더에 연료를 도입하기 위해, 커먼 레일 연료 시스템이 사용될 수 있다. 이러한 커먼 레일 연료 시스템은 연료 인젝터를 이용하여 가압 연료를 실린더에 분배하도록 의도된 축적 탱크에 가압 연료를 공급하기 위한 펌프 유닛을 사용한다. 축적 탱크는 일반적으로 커먼 레일로 알려진 공통 매니 폴드를 포함한다. 연료 분사, 즉, 분사되는 연료량 및 연료 분사 타이밍을 제어하기 위해, 연료 축적 탱크 내의 압력은 분사 이전에 결정될 필요가 있다.
영국 특허공보 GB 2512920호는 실시예에 따른 연료 분사가 기초로 하는 압력이 분사 이벤트의 개시 전에 그리고 분사 이벤트의 종료 후에 취해진 최종 간격 샘플의 평균 압력인 내연 기관용 연료 인젝터를 제어하는 방법을 개시한다.
미국 특허공보 US 6085727호는 연료량을 제어하기 위한 레일 압력을 결정하는 방법을 개시하며, 레일 압력은 마지막 분사로부터의 압력 샘플링 또는 몇몇 분사의 평균에 의해 결정되고, 이는 현재 분사의 기초로 사용된다.
그러나, 연료 분사의 더욱 정확한 제어를 얻기 위해 연료 축적 탱크 내의 압력 결정을 개선할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 개별 실린더로의 연료 분사의 더욱 정확한 제어를 용이하게 하기 위해 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 개별 실린더에 대한 연료 분사의 더욱 정확한 제어를 용이하게 하기 위해 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 시스템을 제공하는 것이다.
다음의 설명으로부터 명백한 이들 목적 및 다른 목적은 첨부된 독립항에 개시된 바와 같은 방법, 시스템, 차량, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 달성된다. 상기 방법 및 시스템의 바람직한 실시예들은 첨부된 종속항들에서 정의된다.
특히, 본 발명의 목적은 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 방법에 의해 달성된다. 가압 연료는 엔진의 크랭크샤프트를 회전시키기 위해 연료 인젝터에 의해 상기 축적 탱크로부터 실린더로 분배되도록 의도된다. 펌프 유닛은 펌프 스트로크를 포함하는 펌프 동작에 의해 상기 축적 탱크에 가압 연료를 공급하기 위해 제공된다. 상기 방법은 개별 실린더로의 연료 분사를 제어하기 위한 기초로서 적어도 하나의 초기 연료 분사와 관련된 압력 샘플링에 기초하여 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 크랭크샤프트 회전당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 상기 압력 샘플링을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 압력 샘플링은 연료 분사와 관련하여 발생하며, 상기 연료 분사 펌프 동작 사이의 상호 관계는 결정된 압력이 기준(basis)을 형성하도록 의도된 연료 분사에서 다시 발생한다.
따라서, 펌프 스트로크 수와 연료 분사 횟수의 관계의 반복적인 거동은 압력 샘플링을 위해 사용되어서 연료 분사의 기초로서, 즉, 분사되는 연료량 및 연소를 위해 연료가 개별 실린더에 분사되도록 의도된 인젝터에 대한 온-타임(on-time)에 대한 기초로서 사용되는 더욱 정확한 압력을 제공한다.
따라서, 상기 압력 샘플링은 연료 분사와 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생하도록 수행되어서, 결정된 압력이 기준을 형성하도록 의도된 샘플링에서 연료 분사까지의 펌프 스트로크 수 및 연료 분사 횟수 모두가 정수 값에 대응한다. 크랭크샤프트 회전당 4회의 펌프 스트로크와 3회의 연료 분사를 제공하는 6 실린더 엔진의 경우에, 펌프 스트로크와 연료 분사 모두의 정수 값이 크랭크샤프트 회전마다 발생하며, 상기 압력 샘플링이 최신 샘플 데이터가 아니더라도 예컨대, 결정된 압력이 기준을 형성하도록 의도된 분사 직전의 분사, 즉, 회전의 1/3과 관련하여 수행된 압력 샘플링보다 더욱 정확한 결과를 제공하게 될 것이다. 또한, 본 발명은 압력 샘플링의 평균이 전자 제어 유닛에 의해 규칙적인 시간 기준에서, 예컨대, 매 10ms마다 반복적으로 결정된다는 사실의 문제를 회피하는 것을 용이하게 하며, 이는 분사에 대해 상이한 시간에 발생할 수 있고, 따라서, 결정된 압력이 계산되지 않은 기준을 형성하도록 의도된 분사 직전에 획득된 데이터를 생성할 수 있다.
따라서, 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 상기 관계에 기초하여 엔진의 정상 상태 작동 중에 압력 샘플링을 수행함으로써, 초기 연료 분사와 관련하여 압력 샘플링이 발생하며, 연료 축적 탱크 내의 압력의 거동은 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 본질적으로 다시 발생할 것으로 예상된다. 연료 분사 및 펌프 스트로크/펌프 동작은 엔진 속도와 관련되므로 펌프 스트로크와 연료 분사 사이의 관계가 반복될 때 그 연료 분사에서의 압력 거동은 정상 상태 작동 중에 본질적으로 동일할 것이다.
따라서, 압력 거동이 크랭크샤프트의 회전 중에 펌프 스트로크 수와 연료 분사 횟수의 관계에 기초하여 반복되는 패턴을 나타내므로, 압력이 예측되는 분사와 관련하여 매우 정확한 범위로 반복되는 압력 샘플링으로부터의 압력 결과를 제공하는 것을 용이하게 한다. 따라서, 이는 더욱 효율적인 엔진 작동, 배출 감소, 손실 감소 등을 포함하는 엔진 작동의 개선된 제어를 가능하게 한다.
연료 분사와 관련된 부정확성으로 인한 손실 및 낮은 엔진 작동 효율이 더욱 명백해지는 정상 상태 엔진 작동 및 저속에 있어서, 본 발명은 특히, 축적 탱크/커먼 레일 내의 압력을 더욱 정확히 예측함으로써 연료량 및 연료 분사의 온-타임에 대한 정확한 연료 분사를 용이하게 하고, 그 결과로서 엔진 효율을 향상시키고 손실을 감소시킨다는 점에서 유용하다.
따라서, 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 상기 관계에 기초하여 압력 샘플링을 수행하여서, 반복되는 연료 분사 및 펌프 스트로크/펌프 동작의 관계를 갖는 연료 분사와 관련하여 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 압력 샘플링이 수행됨으로써, 크랭크샤프트 작동 당 펌프 스트로크의 수와 연료 분사 횟수의 관계와는 독립적으로, 그리고 펌프 스트로크와 연료 분사 사이에 동기화가 없는지, 공통적인지 또는 동기화되는지와는 독립적으로, 그리고 펌프 유닛이 어떻게 작동되는지와는 독립적으로, 즉, 펌프 유닛이 엔진/크랭크샤프트/캠샤프트 작동 또는 전기적인 작동에 의해 작동되는지 여부와는 독립적으로 정확한 결정이 얻어지게 된다.
압력 거동이 반복됨에 따라 가능한 에러가 반복되고, 제어 시스템의 관점에서 확률적인 거동을 나타내는 에러보다 반복되는 에러를 제어하고 조정하는 것이 용이하다. 따라서, 관계의 재발생 및 이에 따른 거동이 사용되도록 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 압력 샘플링을 수행함으로써, 압력 결정시 에러가 감소되고, 가능한 에러가 확률적인 거동에서 동일한 방식으로 거동하는 것으로 이동된다. 따라서, 본 발명은 또한 가능한 에러를 보상할 가능성을 개선한다.
엔진 작동 중에 개별 실린더로의 각각의 연료 분사가 개별 실린더로의 연료 분사를 위한 다중 분사 전략에서의 연료 분사 이벤트인 경우에, 개별 실린더로의 다중 분사 중 하나 이상과 관련하여 압력 샘플링이 수행될 수 있다. 압력 샘플링은 개별 실린더로의 다중 분사 중 하나 이상의 분사와 관련하여 수행될 수 있다. 따라서, 수행되는 압력 샘플링과 관련한 연료 분사가 파일럿 분사, 메인 분사 및 포스트 분사를 수반하는 개별 실린더 내로의 연료 분사를 위한 다중 분사 전략에서의 연료 분사 이벤트일 때, 압력 샘플링은 파일럿 분사 및/또는 메인 분사 및/또는 포스트 분사와 관련하여 수행될 수 있다.
수행되는 압력 샘플링과 관련한 연료 분사가 파일럿 분사, 메인 분사 및 포스트 분사를 수반하는 개별 실린더 내로의 연료 분사를 위한 다중 분사 전략에서의 연료 분사 이벤트일 때, 압력 거동은 다시 발생하게 되고, 그 연료 분사 및 펌프 동작 사이의 상호 관계가 파일럿 분사, 메인 분사 및 포스트 분사 각각에 대해 다시 발생한다.
상기 방법의 실시예에 따르면, 상기 압력 샘플링을 수행하는 단계는 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 동일한 연료 인젝터로 연료 분사가 다시 발생하는 연료 분사와 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생하도록 상기 압력 샘플링을 수행하는 단계를 또한 포함한다.
압력 샘플링이 수행되는 연료 분사와 관련하여 펌프 스트로크/펌프 동작의 거동의 재발생을 이용하는 것 이외에도, 동일한 인젝터의 연료 분사와 관련한 연료 샘플링을 수행함으로써, 더욱 정확한 축적 탱크 내의 압력의 결정이 정상 상태 엔진 작동 중에 가능해질 수 있다. 이는 각각의 인젝터가 자체 허용 오차를 가지므로 동일한 인젝터가 동일한 거동을 제공하는 반면 압력 거동에 약간의 차이를 유발할 수 있다는 점에 인한 것이다. 따라서, 동일한 인젝터를 사용하는 압력 샘플링의 결과가 오래된 데이터에 기초하더라도, 정상 상태 엔진 작동 중에 다가오는 연료 분사에 대한 기준을 형성하는 더욱 정확한 압력 결정을 제공할 수 있다. 실시예에 따르면, 펌프 동작 거동이 재발생하는 동일한 인젝터와 관련하여 압력 샘플링에 대한 데이터 및 펌프 동작 거동이 재발생하는 압력 샘플링에 대한 새로운 데이터 모두가 연료 분사의 기준으로서 사용되도록 샘플링이 수행될 수 있다. 크랭크샤프트 회전당 4회 펌프 스트로크와 3회 연료 분사를 제공하는 6 실린더 엔진의 경우에, 동일한 인젝터가 매초 크랭크샤프트 회전을 재발생시킨다.
상기 방법의 실시예에 따르면, 크랭크샤프트 회전 당 4회의 펌프 스트로크 및 3회의 연료 분사를 제공하는 6 실린더 엔진의 경우에, 연료 분사에 관한 압력 샘플링이 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사 이전에 상기 압력 샘플링이 연료 분사 1 회전 및/또는 2 회전과 관련하여 발생하도록 압력 샘플링이 수행된다.
크랭크샤프트 2회전 동안에 5회의 분사 및 8회의 스트로크를 수행하는 5-실린더 엔진의 경우에, 압력 샘플링이 수행되어서, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사 이전에 연료 분사 2 회전, 즉, 720 크랭크 각도와 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생한다.
크랭크샤프트 회전 당 4회의 분사 및 4회의 펌프 스트로크를 수행하는 8-실린더 엔진의 경우에, 압력 샘플링이 수행되어서, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사, 즉, 연료 분사마다 압력 거동의 반복 이전에 연료 분사 1/8 회전, 즉, 45 크랭크 각도와 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생한다.
상기 방법의 실시예에 따르면, 연료 분사와 관련하여 압력 샘플링을 수행하는 단계는 분사의 개시 이전과 분사의 종료 이후에 압력 샘플링을 수행하는 단계를 포함하며, 샘플의 수는 분사의 종료로 인한 유체 해머와 관련하여 선택된다. 바람직하게는, 압력 샘플링은 연료 분사의 개시 이전에 그리고 연료 분사의 종료 이후에 수행된다.
압력 샘플링이 수행되는 것에 대한 연료 분사가 파일럿 분사, 메인 분사 및 포스트 분사를 포함하는 개별 실린더로의 연료 분사를 위한 다중 분사 전략에서의 연료 분사 이벤트일 때, 압력 샘플링이 수행되어서, 파일럿 분사에 대한 압력 샘플링이 수행되는 경우에, 파일럿 분사의 개시 이전에 그리고 파일럿 분사의 종료 이후에 압력 샘플링이 수행되고, 메인 분사에 대한 압력 샘플링이 수행되는 경우에, 메인 분사의 개시 이전에 그리고 메인 분사의 종료 이후에 압력 샘플링이 수행되며, 포스트 분사에 대한 압력 샘플링이 수행되는 경우에, 포스트 분사의 개시 이전에 그리고 포스트 분사의 종료 이후에 압력 샘플링이 수행된다.
연료 분사의 개시 이전에 그리고 연료 분사의 종료 이후에 압력 샘플링을 수행함으로써, 상기 압력 샘플링의 샘플들의 평균을 구하여 압력을 결정하기 위한 양호한 기준이 얻어진다. 연료 분사의 개시 이전의 압력 샘플링 샘플들의 평균값이 계산되고, 연료 분사의 종료 이후의 압력 샘플링의 샘플들의 다른 평균값이 계산된다. 더욱 구체적으로는, 상기 압력 샘플링의 샘플들의 평균을 구하여 분사의 개시로부터 분사의 종료까지의 평균 압력을 결정하기 위한 양호한 기준이 구해진다. 이하에 언급되는 바와 같이, 실시예에 따른 분사의 개시 및 분사의 종료는 분사의 기계식/유압식 분사의 개시 및 분사의 종료이다. 또한, 분사의 개시 및 분사의 종료는 전기적인 분사의 개시 및 분사의 종료일 수 있다. 유체 해머에 관한 압력 샘플링의 샘플 수, 즉, 연료 분사를 개시하고 종료하기 위해 연료 인젝터의 밸브를 개방 및 폐쇄함으로써 야기된 연료의 파동을 선택함으로써, 유체 해머의 주기의 진동이 이들 샘플의 평균을 취함으로써 상쇄될 수 있다. 따라서, 유체 해머의 주기에 대응하는 샘플이 선택된다. 진동 주기는 어큐뮬레이터의 기하학적 구조, 특히, 파동이 전파하는 유체 컬럼의 길이 및 어큐뮬레이터 압력, 즉, 레일 압력에 따른 매체 내의 음속 및 연료 특성에 의존한다. 실시예에 따르면, 분사의 개시 이전에 샘플의 수는 1-50개, 예를 들어, 3-30개의 범위에 있고, 분사의 종료 이후의 샘플의 수는 1-50개, 예를 들어, 3-30개의 범위에 있다. 실시예에 따르면, 특정 연료 분사 시스템에 대한 샘플의 수는 분사의 개시 이전에 24개의 샘플, 분사의 종료 이후에 24개의 샘플이 있고, 이는 예컨대, 크랭크샤프트 회전 당 3회의 분사 및 4회의 펌프 스트로크를 제공하는 6 실린더 엔진에 적용 가능하다. 이러한 방식의 샘플링은 압력 센서 유닛의 위치에서 측정된 유체 해머가 인젝터와 관련하여 실제로 일어나는 것과 상이하다고 가정할 때 선택된다. 따라서, 유체 해머의 효과는 평균화하여 제거된다. 이상적으로, 상기 평균은 인젝터의 평균 압력을 잘 나타내야 한다.
상기 방법의 실시예에 따르면, 분사의 개시는 기계적인 분사의 개시이고, 상기 분사의 개시 이전에 압력 샘플링이 수행되며, 분사의 종료는 기계적인 분사의 종료이고, 상기 분사의 종료 이후에 압력 샘플링이 수행된다. 따라서, 전기적인 분사의 개시/종료 대신에 예컨대, 유압식과 같은 기계적인 분사의 개시/종료에 기초하여 압력 샘플링을 수행함으로써, 기계적인 분사의 개시 및 종료가 더욱 정확하게 예측될 수 있으므로, 더욱 정확한 압력 샘플링이 얻어지고, 기계적인 분사의 개시 직전 그리고 기계적인 분사의 개시 직후의 압력 샘플링에 의해 분사하는 동안에 더욱 정확한 평균 압력을 결정할 수 있다. 따라서, 전기적인 분사의 개시/종료 대신에 예컨대, 유압식과 같은 기계적인 분사의 개시/종료에 기초하여 압력 샘플링을 수행함으로써, 압력 거동의 물리적 특성(physics)이 더욱 잘 포착되고, 압력 샘플의 평균이 분사 이전/이후에 실제 평균 어큐물레이터 압력, 즉, 레일 압력을 더 잘 나타내야 한다.
상기 방법의 실시예에 따르면, 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 압력 샘플링을 수행하는 단계는 정상 상태 작동 하에서 수행되며, 상기 방법은 엔진 작동이 정상 상태 작동에서 연료 축적 탱크 내의 압력의 급격한 변화를 포함하는 작동으로 바뀌면, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에 가장 근접한 연료 분사에서 압력 샘플링이 수행되도록 압력 샘플링의 성능을 변경하는 단계를 포함한다. 따라서, 비-정상 상태 엔진 작동으로 변경될 때, 압력 샘플링은 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사와 가장 근접한 연료 분사에 대한 압력 샘플링 또는 2개의 가장 근접한 연료 분사 또는 2개를 초과하는 가장 근접한 연료 분사에 대한 압력 샘플링일 수 있는 조기 데이터에 기초하고, 압력 샘플링으로부터 압력 데이터의 평균이 사용될 수 있다. 이에 의해, 정상 상태 작동 및 엔진 속도 변화를 포함하는 엔진 작동 중에 결정 압력이 가능한 매우 정확하도록 하는 효율적인 방식으로 압력 샘플링이 제어된다.
엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하기 위한 시스템으로, 가압 연료는 엔진의 크랭크샤프트를 회전시키기 위해 연료 인젝터에 의해 상기 축적 탱크로부터 실린더로 분배되도록 의도되며, 펌프 유닛은 펌프 스트로크를 포함하는 펌프 동작에 의해 상기 축적 탱크로 가압 연료를 공급하기 위해 제공되고, 상기 시스템은, 개별 실린더로의 연료 분사를 제어하기 위한 기초로서 적어도 하나의 초기 연료 분사에 대한 압력 샘플링에 기초하여 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 수단을 포함하며, 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수 및 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 상기 압력 샘플링을 수행하는 수단을 포함하여서, 상기 압력 샘플링은 연료 분사와 관련하여 발생하고, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 연료 분사 및 펌프 동작 사이의 상호 관계가 다시 발생한다.
상기 시스템의 실시예에 따르면, 상기 압력 샘플링을 수행하는 수단은 연료 분사와 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생하도록 상기 압력 샘플링을 수행하는 수단을 또한 포함하며, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 동일한 연료 인젝터에 의한 연료 분사가 다시 발생한다.
상기 시스템의 실시예에 따르면, 크랭크샤프트 회전 당 4회의 펌프 스트로크 및 3회의 연료 분사를 제공하는 6 실린더 엔진의 경우에, 상기 압력 샘플링이 수행되도록 배치되어서, 상기 압력 샘플링은 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사 이전에 연료 분사 1 회전 및/또는 2 회전과 관련하여 발생한다.
상기 시스템의 실시예에 따르면, 연료 분사와 관련하여 압력 샘플링을 수행하는 수단은 분사의 개시 이전에 그리고 분사의 종료 이후에 압력 샘플링을 수행하는 수단을 포함하며, 샘플들의 수는 분사의 종료로 인한 유체 해머와 관련하여 선택된다.
상기 시스템의 실시예에 따르면, 분사의 개시는 기계적인 분사의 개시이고, 상기 분사의 개시 이전에 압력 샘플링이 수행되도록 배치되며, 분사의 종료는 기계적인 분사의 종료이고, 상기 분사의 종료 이후에 압력 샘플링이 수행되도록 배치된다.
실시예에 따르면, 상기 시스템은 엔진 작동 상태를 결정하는 수단을 포함하고, 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 압력 샘플링을 수행하는 수단은 정상 상태 엔진 작동 하에서 수행되도록 배치되며, 상기 시스템은 엔진 작동이 정상 상태 엔진 작동에서 연료 축적 탱크 내의 압력의 급격한 변화를 포함하는 작동으로 바뀌면, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사 또는 연료 분사들에 가장 근접한 연료 분사에서 압력 샘플링이 수행되도록 압력 샘플링의 성능을 변경하는 수단을 또한 포함한다.
엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관에서 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 시스템은 본원 명세서에 기술된 방법을 수행하도록 구성된다.
본 발명에 따른 시스템은 대응하는 방법 청구항들에 따른 이점을 갖는다.
특히, 본 발명의 목적은 본원 명세서에 개시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템을 포함하는 차량에 의해 달성된다.
특히, 본 발명의 목적은 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관에서 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램에 의해 달성되며, 상기 컴퓨터 프로그램은 전자 제어 유닛 또는 상기 전자 제어 유닛에 연결된 다른 컴퓨터 상에서 실행될 때 전자 제어 유닛이 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 하는 프로그램 코드를 포함한다.
특히, 본 발명의 목적은 컴퓨터 프로그램을 저장한 디지털 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 달성된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 분사 및 펌프 스트로크를 수반하는 엔진 작동 중에 연료 축적 탱크 내의 압력 거동을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 크랭크샤프트 회전과 관련하여 엔진 작동 동안 연료 축적 탱크 내의 압력 거동을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 압력 샘플링 전략을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 보다 나은 이해를 위해, 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명이 참조될 것이며, 동일한 도면부호는 여러 도면에 걸쳐 동일한 부분을 나타낸다.
이하에서, "링크"라는 용어는 광전자 통신 와이어와 같은 물리적인 커넥터 또는 예컨대, 무선 또는 마이크로파 링크와 같이 무선 연결인 비-물리적인 커넥터 일 수 있는 통신 링크를 지칭한다.
이하에서, "압력 샘플링"이라는 용어는 샘플 세트를 취함으로써 압력을 결정하는 것을 의미하며, 샘플은 예컨대, 커먼 레일과 같은 연료 축적 탱크 내의 압력을 검출하도록 구성된 하나 이상의 센서 유닛에 의해 취해진다. 실시예에 따르면, 압력 샘플링은 레일 압력 센서에 의해 수행된다. 실시예에 따르면, "압력 샘플링"이라는 용어는 특정 샘플링 주파수에서 취해진 샘플 세트를 지칭한다.
이하에서, "펌프 스트로크"라는 용어는 엔진 작동 중에 가압 연료를 축적 탱크에 공급하기 위해 펌프 유닛의 작동 중에 펌프 유닛에 의해 제공되는 실제 스트로크를 지칭한다.
이하에서, "펌프 동작"이라는 용어는 엔진 작동 중에 축적 탱크에 가압 연료를 공급하는 펌프 유닛의 작동을 지칭하며, 펌프 동작은 펌프 스트로크를 수반한다.
이하에서, "연료 분사"라는 용어는 개별 실린더 내로 연료를 분사하기 위한 피스톤 스트로크 동안에 단일 또는 다중 분사 전략에서의 일반적인 연료 분사 이벤트를 지칭한다. "연료 분사"라는 용어는 메인 분사를 지칭하며, 파일럿 분사/분사들 및 포스트 분사/분사들을 또한 지칭한다. 따라서, "연료 분사"라는 용어는 개별 실린더 내로의 피스톤 스트로크 동안에 메인 분사로서 연료가 1회 분사되는 단일 분사 전략에서의 연료 분사 이벤트를 포함하며, 단일 분사 이벤트 전략은 분사의 하나의 개시 및 분사의 하나의 종료를 수반한다. 따라서, "연료 분사"라는 용어는 개별 실린더 내로의 피스톤 스트로크 동안에 1회를 초과하여 연료가 분사되는 다수의 분사 전략에서의 연료 분사 이벤트를 포함하며, 실시예에 따르면 다수의 연료 이벤트 전략은 하나 이상의 파일럿 분사, 메인 분사 및/또는 하나 이상의 포스트 분사를 수반하고, 메인 분사 및 포스트 분사는 분사의 개시 및 분사의 종료를 수반한다.
이하에서, "파일럿 분사"라는 용어는 연소 챔버의 난류를 향상시키며 그리고 다른 여러 가지 이유를 위한 초기 분사를 지칭한다.
이하에서, "메인 분사"라는 용어는 대부분의 연료가 분사되는 분사를 지칭한다.
이하에서, "포스트 분사"라는 용어는 완전하게 산화되지 않은 화학 종의 산화를 촉진시키고 배출물을 감소시키고 및/또는 온도 및/또는 연소되지 않은 탄화수소/CO를 갖는 배기 가스 처리 시스템을 지지하기 위해 발생하는 분사를 의미한다.
이하에서, "전기적인 분사의 개시"라는 용어는 인젝터를 개방하기 위한 전자 제어 유닛으로부터의 전기 신호를 지칭한다.
이하에서, "분사 지연의 개시"라는 용어는 전기적 개방 신호로부터 인젝터가 실제로 개방되고 연료가 실린더 내로 흐르기 시작할 때까지의 지연을 지칭한다.
이하에서, "기계적인 분사의 개시"라는 용어는 유압 분사의 개시, 즉, 연료가 실린더 내로 흐르기 시작하는 것을 지칭한다. 인젝터 밸브의 개방 위치를 나타낼 수 있다.
이하에서, "전기적인 분사의 종료"라는 용어는 인젝터를 폐쇄하기 위한 전자 제어 유닛으로부터의 전기 신호를 지칭한다.
이하에서, "분사 지연의 종료"라는 용어는 전기적인 폐쇄 신호로부터 인젝터가 실제로 폐쇄되고 연료가 실린더 내로 흐르는 것이 정지될 때까지의 지연을 지칭한다.
이하에서, "기계적인 분사의 종료"라는 용어는 유압 분사의 종료, 즉, 실린더 내로 연료가 흐르는 것이 정지되는 것을 지칭한다. 인젝터 밸브의 폐쇄 위치를 나타낼 수 있다.
이하에서, "온-타임(on-time)"이라는 용어는 인젝터가 개방되도록 명령된 시간을 지칭하며, 상기 시간은 전기적인 분사의 개시와 전기적인 분사의 종료 사이의 시간을 의미한다.
이하에서, "엔진 작동 상태"라는 용어는 엔진 작동이 안정적인지, 즉, 엔진 속도 및 엔진 부하/토크 요구에 본질적으로 변동이 없는 정지 상태 하에서 작동하는지 여부를 지칭하거나 또는 엔진 작동이 비-안정적인지, 즉, 엔진 속도 및/또는 엔진 부하의 변화와 함께 일시적인 조건 하에서 작동하는지 여부를 지칭한다.
이하에서, "유체 해머(fluid hammer)"라는 용어는 동작시 분사된 연료의 형태의 유체가 분사의 종료와 관련하여 밸브의 폐쇄에 의해 갑자기 정지되거나 방향을 변경하도록 강제될 때 야기되는 압력 서지 또는 압력파를 지칭한다. "유체 해머"는 종종 "워터 해머"라고 지칭한다. 유체 해머는 인젝터의 밸브가 갑자기 폐쇄되고 압력파가 파이프에 전파될 때 발생한다. 이는 또한 유압 쇼크라고도 지칭된다.
이하에서, 예컨대, "연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하기 위한 수단", "압력 샘플링을 수행하기 위한 수단", "엔진 작동 상태를 결정하기 위한 수단" 및 "압력 샘플링의 성능을 변경하기 위한 수단"과 같이, "~위한 수단"이라는 용어는 "~하도록 구성된 수단"을 지칭한다.
본 발명에 따른 엔진은 크랭크샤프트 회전 당 임의의 적절한 수의 분사 및 임의의 적절한 수의 펌프 스트로크를 갖는 임의의 적절한 개수의 실린더를 구비한 임의의 적절한 내연 기관일 수 있다. 본 발명에 따른 내연 기관은 예를 들어, 5-실린더 엔진, 6-실린더 엔진 또는 8-실린더 엔진일 수 있다. 실린더는 예를 들어, 인라인 엔진 또는 V-엔진과 같은 임의의 적절한 정렬 상태일 수 있다.
따라서, 본 발명은 임의의 알려진 수의 실린더/인젝터를 갖는 다중 실린더 내연 기관에 적용 가능하다. 따라서, 본 발명은 엔진 작동 중에 크랭크샤프트 회 전 당 임의의 적절한 수의 분사 및 크랭크샤프트 회전당 임의의 적절한 수의 펌프 스트로크를 제공하는 임의의 연료 분사 시스템에 적용 가능하다.
예를 들어, 2회의 크랭크샤프트 회전 중에 5회의 분사 및 8회의 스트로크를 갖는 5-실린더 엔진, 크랭크샤프트 회전 당 3회의 분사 및 4회의 펌프 스트로크를 갖는 6-실린더 엔진, 크랭크샤프트 회전 당 4회의 분사 및 4회의 펌프 스트로크를 갖는 8-실린더 엔진 등이 될 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 5와 관련하여, 크랭크샤프트 회전 당 3회의 분사 및 4회의 펌프 스트로크를 갖는 6-실린더 엔진에 대한 실시예가 기술된다.
본 발명은 2 스트로크 엔진, 4 스트로크 엔진, 6 스트로크 엔진 및 8 스트로크 엔진에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 차량(V)의 개략적인 측면도이다. 예시된 차량(V)은 트럭 형태의 대형 차량이다. 본 발명에 따른 차량은 버스 또는 자동차와 같은 임의의 적합한 차량일 수 있다.
차량(1)은 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하기 위한 시스템(I)을 포함한다. 이렇게 결정된 압력은 개개의 실린더로의 연료 분사를 제어하기 위한 기준(basis)을 형성하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관(50)의 연료 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하기 위한 시스템(I)을 개략적으로 도시한다.
시스템(I)은 트럭 또는 화물차와 같은 임의의 지상 차량을 포함하는 임의의 차량에 사용될 수 있는 연료 분사 시스템(II)에 포함된다. 실시예에 따른 시스템(I)은 시스템(II)을 구성한다. 시스템(I) 및 그에 따른 연료 분사 시스템(II)은 예를 들어, 배 또는 잠수함과 같은 선박 또는 수중 선박에 사용될 수 있다. 발전소에서 사용될 수 있는 연료 분사 시스템에 있거나 포함되는 시스템(I)이 사용될 수 있다.
시스템(I)은 임의의 적절한 수의 실린더 및 크랭크샤프트 회전 당 임의의 적절한 수의 분사 및 크랭크샤프트 회전 당 임의의 수의 적절한 펌프 스트로크를 갖는 임의의 적절한 내연 기관에 적용 가능하다.
시스템(I)은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 것이다.
시스템(I)은 전자 제어 유닛(100)을 포함한다. 전자 제어 유닛(100)은 연료 분사 시스템 내의 연료 분사를 제어하도록 배치된다.
펌프 유닛(120)은 펌프 스트로크를 포함하는 펌프 동작에 의해 상기 축적 탱크(110)에 가압 연료를 공급하기 위해 제공된다. 이렇게 가압된 연료는 엔진(50)의 크랭크샤프트를 회전시키기 위해 연료 인젝터(1, 2, 3, 4, 5, 6)에 의해 상기 축적 탱크(110)로부터 실린더로 분배되도록 의도된다.
실시예에 따르면 다중 실린더 내연 기관(50)은 디젤 엔진이다. 상기 실시예에 따르면, 내연 기관(50)은 각각의 실린더에 하나씩 있는 6개의 연료 인젝터(1-6)를 갖는 6 실린더 엔진이다. 실시예에 따르면, 연료 인젝터(1-6)는 전자식 연료 인젝터이다. 엔진은 크랭크샤프트 회전 당 3회의 분사 및 4회의 펌프 스트로크를 제공하도록 구성된다.
연료 분사 시스템(II)은 펌프 유닛(140)으로부터 가압 연료를 수용하도록 배치된 축적 탱크(110)를 포함한다. 연료 분사 시스템(II)은 전자 제어 유닛(100)을 포함한다. 연료 분사 시스템(II)은 연료 인젝터(1-6)를 포함한다. 전자 제어 유닛(100)은 연료 분사 시스템(II)을 제어하도록 배치된다.
펌프 유닛(120)은 소위 커먼 레일의 형태를 취하는 축적 탱크(110)에 고압으로 진입시키기 위해 연료를 가압하도록 구성된 고압 펌프 유닛(120)이다. 축적 탱크(110) 내의 높은 연료 압력은 연료가 엔진(50)의 각 실린더 내로 고압으로 분사될 수 있게 하는 동력원을 구성한다. 축적 탱크(110) 내의 연료는 인젝터(1-6)를 통해 엔진(50)의 모든 실린더에 분배되도록 의도된다.
시스템(I)은 개별 실린더로의 연료 분사를 제어하기 위한 기초로서 적어도 하나의 초기 연료 분사와 관련한 압력 샘플링에 기초하여 연료 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하기 위한 수단(130)을 포함한다. 연료 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하기 위한 수단(130)은 예컨대, 커먼 레일과 같은 연료 축적 탱크(110) 내의 압력을 검출하도록 구성된 하나 이상의 센서 유닛을 포함한다. 실시예에 따르면, 연료 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하기 위한 수단(130)은 압력 샘플의 세트를 얻기 위해 상기 탱크(110) 내의 압력을 반복적으로 검출함으로써 압력 샘플링을 수행하도록 구성된 레일 압력 센서를 포함한다. 샘플들의 세트는 소정의 샘플링 주파수에서 상기 수단(130)에 의해 얻어진다.
시스템(I)은 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 상기 압력 샘플링을 수행하기 위한 수단을 포함하며, 상기 압력 샘플링은, 기준을 형성하도록 의도된 결정된 압력에 대한 연료 분사에서 연료 분사와 펌프 동작 사이의 상호 관계가 다시 발생하는 연료 분사와 관련하여 발생한다. 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 상기 압력 샘플링을 수행하기 위한 수단은 전자 제어 유닛(100) 및 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하기 위한 수단(130)을 포함한다.
전자 제어 유닛(100)은 연료 인젝터(1-6)의 작동을 제어하도록 배치된다. 전자 제어 유닛(100)은 링크를 통해 연료 인젝터(1-6)에 작동 가능하게 연결된다. 전자 제어 유닛(100)은 링크를 통해 각각의 인젝터의 온-타임을 제어하기 위한 데이터를 포함하는, 각각의 인젝터(1-6)를 제어하기 위한 데이터를 나타내는 신호를 인젝터에 전송하도록 배치된다.
실시예에 따르면, 전자 제어 유닛(100)은 링크를 통해 인젝터를 개방하기 위한 데이터를 나타내는 전기 신호를 각각의 인젝터에 전송하도록 배치된다.
실시예에 따르면, 전자 제어 유닛(100)은 링크를 통해 인젝터를 폐쇄하기 위한 데이터를 나타내는 전기 신호를 각각의 인젝터에 전송하도록 배치된다.
실시예에 따르면, 전자 제어 유닛(100)은 링크를 통해 기계적인 분사의 개시, 즉, 유압 분사의 개시 및 각각의 연료 인젝터의 기계적인 분사의 종료, 즉, 유압 분사의 종료에 대한 데이터를 포함하며 각각의 인젝터의 상태에 대한 데이터를 나타내는 인젝터로부터의 신호를 수신하도록 배치된다. 각각의 인젝터를 위한 기계적인 분사의 개시 및 종료에 대한 데이터는 각각의 인젝터의 밸브 위치, 즉, 밸브 개방 또는 밸브 폐쇄에 대한 데이터를 포함한다.
실시예에 따르면, 전자 제어 유닛(100)은 링크를 통해 전기적인 개방 신호로부터 인젝터가 실제로 개방될 때까지 지연에 대한 데이터를 나타내는 신호를 수신하도록 배치된다.
실시예에 따르면, 전자 제어 유닛(100)은 링크를 통해 전기적인 폐쇄 신호로부터 인젝터가 실제로 폐쇄될 때까지 지연에 대한 데이터를 나타내는 신호를 수신하도록 배치된다.
전자 제어 유닛(100)은 펌프 유닛(120)의 작동을 제어하도록 배치된다. 전자 제어 유닛(100)은 링크를 통해 펌프 유닛(120)에 작동 가능하게 연결된다. 전자 제어 유닛(100)은 링크를 통해 축적 탱크(110)로의 가압 연료의 공급을 제어하기 위한 데이터를 나타내는 신호를 펌프 유닛(120)에 전송하도록 배치된다. 가압 연료는 연료 파이프를 통해 연료 축적 탱크(110)에 제공된다.
전자 제어 유닛(100)은 연료 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하기 위한 수단(130)의 작동을 제어하도록 배치된다. 전자 제어 유닛(100)은 링크(30a)를 통해 연료 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하기 위한 수단(130)에 작동 가능하게 연결된다. 전자 제어 유닛(100)은 링크(30a)를 통해 축적 탱크(110) 내의 압력의 압력 샘플링을 제어하기 위한 데이터를 나타내는 신호를 상기 수단(130)에 전송하도록 배치된다. 축적 탱크(110) 내의 압력의 압력 샘플링을 제어하기 위한 데이터는 기계적인 분사의 개시 이전에 그리고 기계적인 분사의 종료 이후에 수행되도록 압력 샘플링을 제어하기 위한 데이터를 포함한다.
전자 제어 유닛(100)은 링크를 통해 연료 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하기 위한 수단(130)에 작동 가능하게 연결된다. 전자 제어 유닛(100)은 축적 탱크(110) 내의 압력의 압력 샘플링을 제어하기 위한 데이터를 나타내는 신호를 상기 수단(130)에 전송하도록 배치된다.
축적 탱크(110) 내의 압력의 압력 샘플링을 제어하기 위한 데이터는 분사의 종료로 인한 유체 해머에 관하여 샘플의 수가 선택되도록 샘플 수를 제어하기 위한 데이터를 포함한다.
축적 탱크(110) 내의 압력의 압력 샘플링을 제어하기 위한 데이터는 성능을 제어하기 위한 데이터를 포함하고, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사 이전에 회전 및/또는 2회전의 연료 분사와 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생한다.
일반적으로, 시스템(I)에 대하여, 축적 탱크(110) 내의 압력의 압력 샘플링을 제어하기 위한 데이터는 성능을 제어하기 위한 데이터를 포함하고, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 연료 분사와 펌프 동작 사이의 상호 관계가 다시 발생하는 연료 분사와 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생한다.
전자 제어 유닛(100)은 링크(30b)를 통해 연료 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하기 위한 수단(130)에 작동 가능하게 연결된다. 전자 제어 유닛(100)은 링크(30b)를 통해 축적 탱크(110) 내의 결정된 압력에 대한 압력 데이터를 나타내는 상기 수단(130)으로부터 신호를 수신하도록 배치된다.
전자 제어 유닛(100)은 축적 탱크(110) 내의 결정된 압력에 기초하여 연료 인젝터(1-6)의 작동을 제어하도록 배치된다. 전자 제어 유닛(100)은 링크를 통해 연료 인젝터(1-6)에 작동 가능하게 연결된다. 전자 제어 유닛(100)은 각각의 링크를 통해 각각의 인젝터의 온-타임 및 연료량을 제어하기 위한 데이터를 포함하며 상기 수단(130)에 의해 결정된 압력에 기초하여 인젝터를 제어하기 위한 데이터를 나타내는 신호를 상기 결정된 압력이 의도된 인젝터에 전송하도록 배치된다. 연료 인젝터(1-6)는 각각 축적 탱크로부터 대응하는 실린더(도시하지 않음)의 연소 공간으로 연료를 분사하도록 배치된다.
연료의 분사를 제어하기 위해, 전자식 연료 인젝터(1-6) 형태의 분사 수단이 축적 탱크(110)와 엔진의 각각의 실린더 사이의 각각의 연결부에 배치된다. 연료 인젝터가 개방 상태에 있을 때, 인젝터는 고압의 연료를 관련 실린더 내로 분사한다. 따라서, 축적 탱크(110)로부터의 연료는 연료 인젝터(1-6)에 의해 각각의 실린더의 연소 공간으로 분사되고, 연료 인젝터(1-6)는 제어된 방식으로 매우 신속하게 개방 및 폐쇄되도록 구성된다.
시스템(I)은 엔진 작동의 상태에 기초하여 압력 샘플링을 제어하기 위한 수단을 포함한다.
시스템(I)은 엔진 작동 상태를 결정하기 위한 수단(140)을 포함한다. 엔진 작동 상태를 결정하기 위한 수단은 엔진 속도 및 엔진 속도의 가능한 변화를 결정하기 위한 수단을 포함한다. 실시예에 따르면, 엔진 속도를 결정하기 위한 수단은 하나 이상의 속도 센서 유닛을 포함한다. 엔진 작동 상태를 결정하기 위한 수단은 엔진 부하 및 엔진 부하의 가능한 변화를 결정하기 위한 수단을 포함한다. 실시예에 따르면, 엔진 부하를 결정하기 위한 수단은 하나 이상의 부하 센서 유닛을 포함한다. 엔진 부하는 요구된 토크에 대응할 수 있다. 부하는 지시된 부하, 즉, IMEP(지시된 평균 유효 압력) 또는 요구된 IMEP, 또는 토크나 IMEP의 일부로서 표현될 수도 있다.
전자 제어 유닛(100)은 링크를 통해 엔진 작동 상태를 결정하기 위한 수단(140)에 작동 가능하게 연결된다. 전자 제어 유닛(100)은 링크를 통해 엔진 상태에 대한 데이터를 나타내는 상기 수단(140)으로부터의 신호를 수신하도록 배치된다.
전자 제어 유닛(100)은 엔진 작동 상태에 기초한 압력 샘플링에 의해 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하기 위한 수단(130)을 제어하도록 배치된다.
전자 제어 유닛(100)은 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하기 위한 수단(130)을 제어하도록 배치되고, 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초한 압력 샘플링 성능, 여기서는 크랭크샤프트 회전마다 압력 샘플링이 정상 상태 엔진 작동 하에서 수행된다.
전자 제어 유닛(100)은 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하기 위한 수단(130)을 제어하도록 배치되고, 엔진 작동이 연료 축적 탱크 내의 압력의 급격한 변화를 수반하는 경우, 즉, 정상 상태 작동이 아닌 경우에, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에 가장 가까운 연료 분사에서 압력 샘플링이 수행된다.
전자 제어 유닛(100)은 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하기 위한 수단(130)을 제어하도록 구성되고, 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초한 압력 샘플링 성능으로부터, 정상 상태 엔진 작동으로부터 연료 축적 탱크 내의 압력의 급격한 변화를 수반하는 작동으로 엔진 작동이 변경되거나 또는 연료 축적 탱크 내의 압력의 급격한 변화를 수반하는 작동으로부터 정상 상태 엔진 작동으로 엔진 작동이 변경되는 경우에, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에 가장 가까운 연료 분사에 기초한 압력 샘플링으로 압력 샘플링의 성능이 변화된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 분사 및 펌프 스트로크를 수반하는 엔진 작동 중에 연료 축적 탱크 내의 압력 거동을 개략적으로 도시한다. 이러한 예는 1200rpm의 엔진 속도와 최대 부하의 정상 상태 엔진 작동을 위한 것이다.
따라서, 이는 6개의 실린더 및 크랭크샤프트 회전 당 3회의 분사와 4회의 펌프 스트로크를 하는 내연 기관을 위한 것이고, 4회의 분사와 펌프 스트로크 사이에서 크랭크샤프트 각도(CAD)에 관한 동기화가 없다. 2회의 크랭크샤프트 회전, 즉, 720CAD가 도 3에 도시되어 있다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 펌프 스트로크는 크랭크샤프트의 회전 동안에 대략 90CAD마다 발생하고, 연료 분사는 120CAD마다 발생한다.
또한, 기계적인 분사의 개시(SOI) 및 기계적인 분사의 종료(EOI)가 도시되어 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 압력 샘플링은 기계적인 분사의 개시 이전에 그리고 기계적인 분사의 종료 이후에 수행된다. 따라서, 전기적인 분사의 개시/종료 대신에 예컨대, 유압식과 같은 기계적인 분사의 개시/종료에서 압력 샘플링을 기반으로 함으로써, 기계적인 분사의 개시 및 종료에 의해 더욱 정확한 압력 샘플링이 얻어질 수 있으며 정확하게 예측될 수 있다.
분사의 종료 이후에, 즉, 인젝터의 밸브의 급작스러운 폐쇄 이후에, 도 3에 도시된 유체 해머가 발생한다. 따라서, 기계적인 분사의 종료 시에 유동이 갑자기 중단되고 유체 해머가 전파된다. 본 발명의 실시예에 따르면, SOI 이전에 그리고 EOI 이후의 압력 샘플링 동안에 샘플의 수는 분사의 종료로 인한 유체 해머와 관련하여 선택된다. 유체 해머는 주로 분사의 종료 시에 밸브의 폐쇄로 인한 것이기 때문에, 대부분의 경우에, 유체 해머 디케이드(decade) 이전에 다음 분사의 개시가 발생하게 된다. 유체 해머, 즉, 연료 분사의 개시 및 종료를 위해 연료 인젝터의 밸브를 개방 및 폐쇄함으로써 야기되는 연료의 파동에 관한 압력 샘플링의 샘플 수를 선택함으로써, 유체 해머의 주기의 진동은 샘플의 평균을 취함으로써 상쇄될 수 있다. 따라서, 유체 해머의 주기에 대응하는 샘플들이 선택된다. 진동 주기는 어큐물레이터 기하학적 구조, 특히, 파동이 전파되는 유체 컬럼의 길이 및 어큐물레이터 압력, 즉, 레일 압력 및 연료 특성에 따른 매체 내의 소리의 속도에 의존한다. 실시예에 따르면, 샘플의 수는 분사의 개시 이전에 1-50개의 샘플, 예컨대, 3-30개의 범위 내에 있고, 분사의 종료 이후에 1-50개의 샘플, 예컨대, 3-30개의 범위 내에 있다. 실시예에 따르면, 특정 연료 분사 시스템에 대한 샘플의 수는 분사의 개시 이전에 24개의 샘플, 분사의 종료 이후에 24개의 샘플이고, 이는 크랭크샤프트 회전 당 3회의 분사 및 4회의 펌프 스트로크를 제공하는 6 실린더 엔진에 적용 가능하다. 이러한 방식의 샘플링은 압력 센서 유닛의 위치에서 측정된 유체 해머가 인젝터와 관련하여 실제로 발생하는 것과 다르다고 가정할 때 선택된다. 따라서, 유체 해머의 효과는 평균화하여 제거된다. 이상적으로, 이러한 평균은 인젝터의 평균 압력을 잘 나타내야 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 크랭크샤프트 회전에 대한 엔진 작동 중에 연료 축적 탱크 내의 압력 거동을 개략적으로 도시한다. 이러한 예는 엔진 속도가 2000rpm이고 전체 부하가 있는 정상 상태 엔진 작동에 대한 것이다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 연료 축적 탱크 내의 압력의 거동은 본질적으로 화살표로 표시된 바와 같이 매 크랭크샤프트 회전 시에 재발생하는데, 즉, 제1 회전(1), 제2 회전(2), 제3 회전(3) 및 제4 회전(4) 등에서 압력 거동이 재발생한다. 연료 분사 및 펌프 스트로크/펌프 동작은 엔진 속도와 관련되므로, 펌프 스트로크와 연료 분사 사이의 관계가 반복될 때 그 연료 분사에서의 압력 거동은 정상 상태 작동 중에 본질적으로 동일할 것이다. 크랭크샤프트 회전 당 3회 분사 및 4회의 펌프 스트로크를 갖는 6 실린더 엔진에 대한 거동의 반복은 매 크랭크샤프트 회전에서 이루어진다.
본 발명의 상기 실시예에 따르면, 크랭크샤프트 회전 당 4회의 펌프 스트로크를 제공하는 6 실린더 엔진의 경우에, 압력 샘플링이 수행되어서, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사 이전에 연료 분사 1 회전 및/또는 2 회전과 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생한다.
따라서, 본 발명은 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 압력 샘플링을 수행하는 것에 관한 것으로서, 상기 압력 샘플링은 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 연료 분사 및 펌프 동작 사이의 상호 관계가 다시 발생하는 연료 분사와 관련하여 발생한다.
이러한 경우에, 크랭크샤프트가 회전할 때마다 압력 샘플링을 수행함으로써, 압력 샘플링은 연료 축적 탱크 내의 압력의 거동이 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 본질적으로 다시 발생할 것으로 예상되는 초기 연료 분사와 관련하여 발생한다.
따라서, 매 크랭크샤프트 회전에서 압력의 반복적인 거동은 연료 분사에 대한 기초로서, 즉, 분사되는 연료량 및 연소를 위해 개별 실린더 내로 연료가 분사되도록 의도된 인젝터에 대한 온-타임에 대한 기초로서 사용되는 더욱 정확한 압력을 제공하기 위한 압력 샘플링을 위해 사용된다.
상기 압력 샘플링은 최신 샘플 데이터가 아니지만, 예를 들어, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 분사 바로 이전의 분사, 즉, 1/3회전 또는 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 분사 바로 이전의 2회의 분사, 즉, 2/3 회전과 관련하여 수행된 압력 샘플링보다 더욱 정확한 결과를 초래한다.
따라서, 이는 예측되는 압력에 대한 분사와 관련하여 매우 정확한 정도로 반복되는 압력 샘플링으로부터의 압력의 결과를 제공하는 것을 용이하게 한다. 따라서, 이는 더욱 효율적인 엔진 작동, 배출 감소, 손실 감소 등을 포함하는 엔진 작동의 개선된 제어를 용이하게 한다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 압력 거동의 재발생은 동일한 인젝터로 연료 분사가 반복되는 모든 제2 크랭크샤프트 회전에서 더욱 정확하다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 압력 샘플링이 수행되어서, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 동일한 연료 인젝터로 연료 분사가 다시 발생하는 연료 분사, 즉, 이러한 경우에 모든 제2 크랭크샤프트 회전과 관련하여 압력 샘플링이 발생한다.
이와 같이, 동일한 인젝터의 연료 분사와 관련하여 연료 샘플링을 수행함으로써, 각각의 인젝터가 그 자체의 허용 오차를 가져서 압력 거동의 약간의 차이를 초래할 수 있고, 동일한 인젝터는 동일한 거동을 제공한다는 점으로 인해 축적 탱크 내의 압력의 더욱 정확한 결정이 용이해질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 압력 샘플링 전략을 개략적으로 도시한다. 샘플링 전략은 크랭크샤프트 회전 당 4회의 펌프 스트로크 및 3회의 연료 분사를 제공하는 6 실린더 엔진용이다. 실시예에 따르면, 이러한 6 실린더 엔진의 경우에, 실린더 중단, 즉, 목표된 실린더에서 인젝터의 시간 또는 CAD에서의 제어 윈도우의 종료가 연소를 위해 실린더의 피스톤이 상사점(TOC)에 도달하기 전의 분사를 위한 연료 온-타임에 대한 경계를 설정하는 특정 CAD에 있다. 이러한 점에서, 다가오는 분사에 대한 모든 계산이 계산된다. 위치는 임의적이다. 파일럿 분사가 얼마나 빨리 실행될 수 있는지를 기본적으로 제한하여 분사가 얼마나 빨리 가능한지 여부에 대응한다. 따라서, TDC 이전의 일부 CAD에서, 예컨대, 다가오는 분사에 대한 온-타임/분사 타이밍이 실행된다.
도 5와 관련하여 설명한 바와 같이, 압력 샘플링은 분사, 분사 -3, 분사 이전의 1회의 크랭크샤프트 회전, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 분사 0과 관련하여 수행된다.
따라서, 분사 0 이전에, 분사 0의 직전에 분사 -1이 있고, 분사 -1 직전에 분사 -2가 있으며, 분사 -2 직전에 분사 -3이 있다. 따라서, 크랭크샤프트는 각각의 분사 사이, 즉, 각각의 분사의 TDC 사이에서 120°회전한다. 6개의 실린더가 있기 때문에, 당연히 분사 -4, 분사 -5 및 분사 0과 동일한 인젝터에 대응하는 분사 -6이 있다.
따라서, 상기 압력 샘플링은 최신의 가능한 샘플 데이터, 즉, 분사 -1과 관련된 샘플 데이터가 아니지만, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 분사 -1 및/또는 분사 -2와 관련하여 수행된 압력 샘플링보다 더 정확한 결과를 제공한다. 또한, 본 발명은, 예컨대, 매 10ms와 같이, 규칙적인 시간 기준에 전자 제어 유닛에 의해 압력 샘플링의 평균이 반복적으로 결정되며, 주입에 대하여 다른 시간에 발생할 수 있고, 따라서, 계산되지 않은 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 분사 -1에서 획득된 샘플 데이터를 초래할 수 있다는 점의 문제점을 피하는 것을 용이하게 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 방법을 개략적으로 도시한다.
가압 연료는 엔진의 크랭크샤프트를 회전시키기 위해 연료 인젝터에 의해 상기 축적 탱크로부터 실린더로 분배하기 위한 것이다. 펌프 유닛은 펌프 스트로크를 포함하는 펌프 동작에 의해 상기 축적 탱크에 가압 연료를 공급하기 위해 제공된다.
실시예에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 방법은 단계(S1)를 포함한다. 상기 단계에서, 개별 실린더로의 연료 분사를 제어하기 위한 기초로서 적어도 하나의 초기 연료 분사와 관련한 압력 샘플링에 기초하여 연료 축적 탱크 내의 압력이 결정된다.
실시예에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 방법은 단계(S1a)를 포함한다. 상기 단계에서, 상기 압력 샘플링은 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 수행되며, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 연료 분사와 펌프 동작 사이의 상호 관계가 다시 발생하는 연료 분사와 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생한다. 압력 샘플링을 수행하는 단계(S1a)는 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 단계(S1)의 일부이다.
따라서, 펌프 스트로크 수와 연료 분사 횟수의 관계의 반복적인 거동은, 연료 분사에 대한 기초로서, 즉, 분사되는 연료량 및 연소를 위해 개별 실린더 내로 연료를 분사하도록 의도된 인젝터를 위한 온-타임에 대한 기초로서 사용되는 더욱 정확한 압력을 제공하기 위한 압력 샘플링에 사용된다.
압력 샘플링이 연료 분사와 관련하여 발생하도록 압력 샘플링이 수행되어서, 샘플링으로부터 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사까지의 펌프 스트로크의 수와 연료 분사 회수 모두 정수 값에 대응된다. 크랭크샤프트 회전 당 4회의 펌프 스트로크와 3회의 연료 분사를 제공하는 6 실린더 엔진의 경우에, 펌프 스트로크와 연료 분사 모두의 정수 값이 크랭크샤프트 회전마다 발생하며, 상기 압력 샘플링이 최신의 가능한 샘플 데이터가 아니더라도, 예컨대, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 분사 바로 직전의 분사, 즉, 1/3 회전과 관련하여 수행된 압력 샘플링보다 더욱 정확한 결과를 제공하게 된다. 또한, 본 발명은, 예컨대, 매 10ms와 같이, 규칙적인 시간 기준에 전자 제어 유닛에 의해 압력 샘플링의 평균이 반복적으로 결정되며, 주입 및 펌프 스트로크에 대하여 다른 시간에 발생할 수 있고, 따라서, 계산되지 않은 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 분사 바로 직전에 획득된 데이터를 초래할 수 있다는 점의 문제점을 피하는 것을 용이하게 한다.
따라서, 크랭크 샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 상기 관계에 기초하여 엔진의 정상 상태 작동 중에 압력 샘플링을 수행함으로써, 초기 연료 분사와 관련하여 압력 샘플링이 발생하며, 여기서 연료 축적 탱크 내의 압력의 거동은 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 분사에서 본질적으로 다시 발생할 것으로 예상된다. 연료 분사 및 펌프 스트로크/펌프 동작은 엔진 속도와 관련되므로 펌프 스트로크와 연료 분사 사이의 관계가 반복될 때 그 연료 분사에서의 압력 거동은 정상 상태 작동 중에 본질적으로 동일할 것이다.
따라서, 압력 거동이 크랭크샤프트의 회전 중에 펌프 스트로크 수와 연료 분사 횟수의 관계에 기초하여 반복되는 패턴을 나타낸다는 점은 압력이 예측되는 분사와 관련하여 매우 정확한 범위로 반복되는 이와 같은 압력 샘플링으로부터 압력의 결과를 제공하는 것을 용이하게 한다. 따라서, 이는 더욱 효율적인 엔진 작동, 배출 감소, 손실 감소 등을 포함하는 엔진 작동의 개선된 제어를 용이하게 한다.
연료 분사와 관련된 부정확성으로 인한 손실 및 낮은 엔진 작동 효율이 더욱 명백해지는 정상 상태 엔진 작동 및 저속에 있어서, 본 발명은, 축적 탱크/커먼 레일 내의 압력을 더욱 정확히 예측함으로써, 연료량 및 연료 분사에 대한 온-타임과 관련하여 더욱 정확한 연료 분사를 가능하게 하는 점에서 특히 유용하고, 개선된 엔진 효율 및 손실의 감소를 초래한다.
따라서, 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크 수와 분사 횟수 사이의 상기 관계에 기초하여 압력 샘플링을 수행함으로써, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 반복되는 연료 분사 및 펌프 스트로크/펌프 동작의 관계에 있는 연료 분사와 관련하여 샘플링이 수행되고, 크랭크샤프트 작동마다 펌프 스트로크의 수 및 연료 분사 횟수의 관계와 무관하게 그리고 펌프 스트로크와 연료 분사 사이의 크랭크 각도와 관련한 공통적인 동기화가 없는 경우에 또는 동기화되는 경우에, 펌프 유닛이 작동되는 방식과 무관하게, 즉, 엔진/크랭크샤프트/캠샤프트 작동 또는 전기적 작동에 의해 펌프 유닛이 작동되는지 여부와 무관하게 정확한 결정이 얻어지게 된다.
압력 거동이 반복됨에 따라 가능한 오류가 반복되고, 제어 시스템의 관점에서 보면 확률적인 거동을 나타내는 오류보다 반복되는 오류를 제어하고 조정하는 것이 용이하다. 따라서, 관계 및 이에 따른 거동의 재발생이 사용되도록 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크 수와 분사 횟수 사이의 관계에 대한 압력 샘플링을 기초로 함으로써, 압력 결정시 오류가 줄어들지만 가능한 오류가 확률적인 거동으로부터 동일한 방식으로 행동하는 것으로 이동된다. 따라서, 본 발명은 또한 가능한 에러에 대한 보상 가능성을 개선시킨다.
엔진 작동 동안에 개별 실린더로의 각각의 연료 분사가 개별 실린더 내로 연료 분사를 위한 다중 분사 전략에서의 연료 분사 이벤트인 경우에, 압력 샘플링은 개별 실린더로의 다중 분사 중 하나 이상의 분사와 관련하여 수행될 수 있다. 따라서, 수행되는 압력 샘플링과 관련한 연료 분사가 파일럿 분사, 메인 분사 및 포스트 분사를 수반하는 개별 실린더 내로의 연료 분사를 위한 다중 분사 전략에서의 연료 분사 이벤트일 때, 압력 샘플링은 파일럿 분사 및/또는 메인 분사 및/또는 포스트 분사와 관련하여 수행될 수 있다.
수행되는 압력 샘플링과 관련한 연료 분사가 파일럿 분사, 메인 분사 및 포스트 분사를 수반하는 개별 실린더 내로의 연료 분사를 위한 다중 분사 전략에서의 연료 분사 이벤트일 때, 압력 거동은 다시 발생하게 되고, 그 연료 분사 및 펌프 동작 사이의 상호 관계가 파일럿 분사, 메인 분사 및 포스트 분사 각각에 대해 다시 발생한다.
상기 방법의 실시예에 따르면, 상기 압력 샘플링을 수행하는 단계는 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 동일한 연료 인젝터로 연료 분사가 다시 발생하는 연료 분사와 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생하도록 상기 압력 샘플링을 수행하는 단계를 또한 포함한다.
압력 샘플링이 수행되는 연료 분사와 관련하여 펌프 스트로크/펌프 동작의 거동의 재발생을 이용하는 것 이외에도, 동일한 인젝터의 연료 분사와 관련한 연료 샘플링을 수행함으로써, 더욱 정확한 축적 탱크 내의 압력의 결정이 정상 상태 엔진 작동 중에 가능해질 수 있다. 이는 각각의 인젝터가 자체 허용 오차를 가지므로 동일한 인젝터가 동일한 거동을 제공하는 반면 압력 거동에 약간의 차이를 유발할 수 있다는 점에 인한 것이다. 따라서, 동일한 인젝터를 사용하는 압력 샘플링의 결과가 오래된 데이터에 기초하더라도, 정상 상태 엔진 작동 중에 다가오는 연료 분사에 대한 기준을 형성하는 더욱 정확한 압력 결정을 제공할 수 있다. 실시예에 따르면, 펌프 동작 거동이 재발생하는 동일한 인젝터와 관련하여 압력 샘플링에 대한 데이터 및 펌프 동작 거동이 재발생하는 압력 샘플링에 대한 새로운 데이터 모두가 연료 분사의 기준으로서 사용되도록 샘플링이 수행될 수 있다. 크랭크샤프트 회전당 4회 펌프 스트로크와 3회 연료 분사를 제공하는 6 실린더 엔진의 경우에, 동일한 인젝터가 매초 크랭크샤프트 회전을 재발생시킨다.
상기 방법의 실시예에 따르면, 크랭크샤프트 회전 당 4회의 펌프 스트로크 및 3회의 연료 분사를 제공하는 6 실린더 엔진의 경우에, 연료 분사에 관한 압력 샘플링이 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사 이전에 1 회전 및/또는 2 회전에 발생하도록 압력 샘플링이 수행된다.
상기 방법의 실시예에 따르면, 연료 분사와 관련하여 압력 샘플링을 수행하는 단계(S1a)는 분사의 개시 이전과 분사의 종료 이후에 압력 샘플링을 수행하는 단계를 포함하며, 샘플의 수는 분사의 종료로 인한 유체 해머와 관련하여 선택된다. 바람직하게는, 압력 샘플링은 연료 분사의 개시 이전에 그리고 연료 분사의 종료 이후에 수행된다.
압력 샘플링이 수행되는 것에 대한 연료 분사가 파일럿 분사, 메인 분사 및 포스트 분사를 포함하는 개별 실린더로의 연료 분사를 위한 다중 분사 전략에서의 연료 분사 이벤트일 때, 압력 샘플링이 수행되어서, 파일럿 분사에 대한 압력 샘플링이 수행되는 경우에, 파일럿 분사의 개시 이전에 그리고 파일럿 분사의 종료 이후에 압력 샘플링이 수행되고, 메인 분사에 대한 압력 샘플링이 수행되는 경우에, 메인 분사의 개시 이전에 그리고 메인 분사의 종료 이후에 압력 샘플링이 수행되며, 포스트 분사에 대한 압력 샘플링이 수행되는 경우에, 포스트 분사의 개시 이전에 그리고 포스트 분사의 종료 이후에 압력 샘플링이 수행된다.
연료 분사의 개시 이전에 그리고 연료 분사의 종료 이후에 압력 샘플링을 수행함으로써, 상기 압력 샘플링의 샘플들의 평균을 구하여 압력을 결정하기 위한 좋은 기준이 얻어진다. 연료 분사의 개시 이전의 압력 샘플링 샘플들의 평균값이 계산되고, 연료 분사의 종료 이후의 압력 샘플링의 샘플들의 다른 평균값이 계산된다. 더욱 구체적으로는, 상기 압력 샘플링의 샘플들의 평균을 구하여 분사의 개시로부터 분사의 종료까지의 평균 압력을 결정하기 위한 양호한 기준이 구해진다. 이하에 언급되는 바와 같이, 실시예에 따른 분사의 개시 및 분사의 종료는 분사의 기계식/유압식 분사의 개시 및 분사의 종료이다. 또한, 분사의 개시 및 분사의 종료는 전기적인 분사의 개시 및 분사의 종료일 수 있다. 유체 해머에 관한 압력 샘플링의 샘플 수, 즉, 연료 분사를 개시하고 종료하기 위해 연료 인젝터의 밸브를 개방 및 폐쇄함으로써 야기된 연료의 파동을 선택함으로써, 유체 해머의 주기의 진동이 이들 샘플의 평균을 취함으로써 상쇄될 수 있다. 따라서, 유체 해머의 주기에 대응하는 샘플이 선택된다. 진동 주기는 어큐뮬레이터의 기하학적 구조, 특히, 파동이 전파하는 유체 컬럼의 길이 및 어큐뮬레이터 압력, 즉, 레일 압력에 따른 매체 내의 음속 및 연료 특성에 의존한다. 실시예에 따르면, 분사의 개시 이전에 샘플의 수는 1-50개, 예를 들어, 3-30개의 범위에 있고, 분사의 종료 이후의 샘플의 수는 1-50개, 예를 들어, 3-30개의 범위에 있다. 실시예에 따르면, 특정 연료 분사 시스템에 대한 샘플의 수는 분사의 개시 이전에 24개의 샘플, 분사의 종료 이후에 24개의 샘플이 있고, 이는 예컨대, 크랭크샤프트 회전 당 3회의 분사 및 4회의 펌프 스트로크를 제공하는 6 실린더 엔진에 적용 가능하다. 이러한 방식의 샘플링은 압력 센서 유닛의 위치에서 측정된 유체 해머가 인젝터와 관련하여 실제로 일어나는 것과 상이하다고 가정할 때 선택된다. 따라서, 유체 해머의 효과는 평균화하여 제거된다. 이상적으로, 상기 평균은 인젝터의 평균 압력을 잘 나타내야 한다.
상기 방법의 실시예에 따르면, 분사의 개시는 기계적인 분사의 개시이고, 상기 분사의 개시 이전에 압력 샘플링이 수행되며, 분사의 종료는 기계적인 분사의 종료이고, 상기 분사의 종료 이후에 압력 샘플링이 수행된다. 따라서, 전기적인 분사의 개시/종료 대신에 예컨대, 유압식과 같은 기계적인 분사의 개시/종료 시의 압력 샘플링을 기초로 함으로써, 기계적인 분사의 개시 및 종료가 더욱 정확하게 예측될 수 있으므로, 더욱 정확한 압력 샘플링이 얻어지고, 기계적인 분사의 개시 직전 그리고 기계적인 분사의 개시 직후의 압력 샘플링에 의해 분사하는 동안에 더욱 정확한 평균 압력을 결정할 수 있다. 따라서, 전기적인 분사의 개시/종료 대신에 예컨대, 유압식과 같은 기계적인 분사의 개시/종료 시의 압력 샘플링을 기초로 함으로써, 압력 거동의 물리적 특성(physics)이 더욱 잘 포착되고, 압력 샘플의 평균이 분사 이전/이후에 실제 평균 어큐물레이터 압력, 즉, 레일 압력을 더 잘 나타내야 한다.
상기 방법의 실시예에 따르면, 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 압력 샘플링을 수행하는 단계(S1a)는 정상 상태 작동 하에서 수행되며, 상기 방법은 엔진 작동이 정상 상태 작동에서 연료 축적 탱크 내의 압력의 급격한 변화를 포함하는 작동으로 바뀌면, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에 가장 근접한 연료 분사에서 압력 샘플링이 수행되도록 압력 샘플링의 성능을 변경하는 단계를 포함한다. 이에 의해, 정상 상태 작동 및 엔진 속도 변화를 포함하는 엔진 작동 중에 결정 압력이 가능한 매우 정확하도록 하는 효율적인 방식으로 압력 샘플링이 제어된다.
실시예에 따르면, 도 5를 참조하여 전술된 방법 및 방법 단계들은 도 2에 따른 시스템(I)에 의해 수행된다.
도 7을 참조하면, 장치(500)의 다이어그램이 도시되어 있다. 실시예에 따르면, 도 2을 참조하여 설명된 시스템(I)은 장치(500)를 포함한다. 장치(500)는 비-휘발성 메모리(520), 데이터 처리 장치(510) 및 판독/기록 메모리(550)를 포함한다. 비-휘발성 메모리(520)는 제1 메모리 부분(530)을 가지며, 작동 시스템과 같은 컴퓨터 프로그램은 장치(500)의 기능을 제어하도록 저장된다. 또한, 장치(500)는 버스 제어기, 직렬 통신 포트, I/O 수단, A/D 변환기, 시간 날짜 입력 및 전송 유닛, 이벤트 카운터 및 인터럽트 제어기(도시되지 않음)를 포함한다. 비-휘발성 메모리(520)는 또한 제2 메모리 부분(540)을 갖는다.
엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하기 위한 루틴을 포함하는 컴퓨터 프로그램(P)이 제공된다. 상기 프로그램(P)은 개별 실린더로의 연료 분사를 제어하기 위한 기초로서 적어도 하나의 초기 연료 분사와 관련하여 압력 샘플링에 기초하여 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 루틴을 포함한다. 상기 프로그램(P)은 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 그 연료 분사 및 펌프 동작 사이의 상호 관계가 다시 발생하는 연료 분사와 관련하여 압력 샘플링이 발생하도록 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 상기 압력 샘플링을 수행하는 루틴을 포함한다. 상기 프로그램(P)은 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 동일한 연료 인젝터로 재발생하는 연료 분사와 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생하도록 상기 압력 샘플링을 수행하는 루틴을 포함한다. 상기 프로그램(P)은 크랭크샤프트 회전 당 4회의 펌프 스트로크 및 3회의 연료 분사를 제공하는 6 실린더 엔진의 경우에, 압력 샘플링을 수행하여 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사 이전에 1 회전 및/또는 2 회전의 연료 분사에 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생하도록 하는 루틴을 포함한다. 상기 프로그램(P)은 분사의 개시 이전에 그리고 분사의 종료 이후에 압력 샘플링을 수행하는 루틴을 포함하며, 샘플의 수는 분사의 종료로 인한 유체 해머에 관련하여 선택된다. 분사의 개시는 기계적인 분사의 개시이고, 상기 분사의 개시 이전에 압력 샘플링이 수행되며, 분사의 종료는 기계적인 분사의 종료이고, 상기 분사의 종료 이후에 압력 샘플링이 수행된다. 상기 프로그램(P)은 정상 상태 작동 하에서 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초한 압력 샘플링을 수행하는 루틴 및 엔진 작동이 정상 상태 작동에서 연료 축적 탱크 내의 압력의 급격한 변화를 포함하는 작동으로 변경되는 경우에, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에 가장 근접한 연료 분사에서 압력 샘플링이 수행되도록 압력 샘플링의 성능을 변경하는 루틴을 포함한다. 컴퓨터 프로그램(P)은 개별 메모리(560) 및/또는 판독/기록 메모리(550)에서 실행 가능한 방식으로 또는 압축된 상태로 저장될 수 있다.
데이터 처리 장치(510)가 특정 기능을 수행한다고 언급될 때, 데이터 처리 장치(510)는 개별 메모리(560)에 저장된 프로그램의 특정 부분 또는 판독/기록 메모리(560)에 저장된 프로그램의 특정 부분을 수행한다는 것을 이해해야한다.
데이터 처리 장치(510)는 데이터 버스(515)에 의해 데이터 통신 포트(599)와 통신할 수 있다. 비-휘발성 메모리(520)는 데이터 버스(512)를 통해 데이터 처리 장치(510)와 통신하도록 구성된다. 개별 메모리(560)는 데이터 버스(511)를 통해 데이터 처리 장치(510)와 통신하도록 구성된다. 판독/기록 메모리(550)는 데이터 버스(514)를 통해 데이터 처리 장치(510)와 통신하도록 구성된다. 예컨대, 제어 유닛(100)에 연결된 링크는 데이터 통신 포트(599)에 연결될 수 있다.
데이터는 데이터 포트(599) 상에 수신될 때 일시적으로 제2 메모리 부분(540)에 저장된다. 수신된 입력 데이터가 일시적으로 저장되면, 데이터 처리 장치(510)는 전술한 방식으로 코드의 실행을 수행하도록 설정된다. 데이터 포트(599)에서 수신된 신호는 개별 실린더로의 연료 분사를 제어하기 위한 기초로서 적어도 하나의 초기 연료 분사와 관한 압력 샘플링에 기초하여 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하기 위한 장치(500)에 의해 사용될 수 있다. 데이터 포트(599)에서 수신 된 신호는 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 그 연료 분사 및 펌프 동작 사이의 상호 관계가 다시 발생하는 연료 분사와 관련하여 압력 샘플링이 발생하도록 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수 및 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 압력 샘플링을 수행하기 위한 장치(500)에 의해 사용될 수 있다. 데이터 포트(599)에서 수신된 신호는 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 동일한 연료 인젝터로 재발생하는 연료 분사와 관련하여 압력 샘플링이 발생하도록 압력 샘플링을 수행하기 위한 장치(500)에 의해 사용될 수 있다. 데이터 포트(599)에서 수신된 신호는 크랭크샤프트 회전 당 4회의 펌프 스트로크 및 3회의 연료 분사를 제공하는 6 실린더 엔진의 경우에, 압력 샘플링이 수행되어서, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사 이전에 1 회전 및/또는 2 회전의 연료 분사와 관련하여 압력 샘플링이 발생하도록 하는 장치(500)에 의해 사용될 수 있다. 데이터 포트(599)에 수신된 신호는 분사의 개시 이전에 그리고 분사의 종료 이후에 압력 샘플링을 수행하는 장치(500)에 의해 사용될 수 있으며, 샘플의 수는 분사의 종료로 인한 유체 해머에 관련하여 선택된다. 분사의 개시는 기계적인 분사의 개시이고, 상기 분사의 개시 이전에 압력 샘플링이 수행되며, 분사의 종료는 기계적인 분사의 종료이고, 상기 분사의 종료 이후에 압력 샘플링이 수행된다. 데이터 포트(599)에 수신된 신호는 정상 상태 작동 하에서 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초한 압력 샘플링을 수행하는 장치(500)에 의해 사용될 수 있으며, 엔진 작동이 정상 상태 작동에서 연료 축적 탱크 내의 압력의 급격한 변화를 포함하는 작동으로 변경되는 경우에, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에 가장 근접한 연료 분사에서 압력 샘플링이 수행되도록 압력 샘플링의 성능을 변경하는 장치(500)에 의해 사용될 수 있다.
본원 명세서에 기술된 방법의 일부는 개별 메모리(560) 또는 판독/기록 메모리(550)에 저장된 프로그램을 실행하는 데이터 처리 장치(510)를 이용하여 상기 장치(500)에 의해 수행될 수 있다. 상기 장치(500)가 프로그램을 실행하면 본원 명세서에 기술된 방법의 일부가 실행된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상기 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하거나 포괄하고자하는 것은 아니다. 명확하게는, 당업자에게 많은 수정 및 변형이 명백할 것이다. 실시예는 본 발명의 원리 및 그 실제 응용을 가장 잘 설명하고, 당업자가 다양한 실시예 및 의도된 특정 용도에 적합한 다양한 변형예에 대한 본 발명을 이해할 수 있도록 선택 및 설명되었다.

Claims (15)

  1. 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관(50)의 연료 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하는 방법으로,
    가압 연료는 엔진의 크랭크샤프트를 회전시키기 위해 연료 인젝터들(1, 2, 3, 4, 5, 6)에 의해 상기 축적 탱크(110)로부터 실린더로 분배되기 위한 것이며, 펌프 스트로크를 포함하는 펌프 동작에 의해 상기 축적 탱크로 가압 연료를 공급하기 위해 펌프 유닛(120)이 제공되는, 압력 결정 방법에 있어서,
    상기 방법은 개별 실린더로의 연료 분사를 제어하기 위한 기초로서, 적어도 하나의 초기 연료 분사에 대한 압력 샘플링에 기초하여 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 단계(S1)를 포함하며,
    - 연료 분사와 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생하도록 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 상기 압력 샘플링을 수행하는 단계(S1a)를 포함하고, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 연료 분사 및 펌프 동작 사이의 상호 관계가 다시 발생하는 것을 특징으로 하는 압력 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 샘플링을 수행하는 단계는 상기 압력 샘플링이 연료 분사와 관련하여 발생하도록 상기 압력 샘플링을 수행하는 단계를 또한 포함하며, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 동일한 연료 인젝터로 연료 분사가 다시 발생하는 것을 특징으로 하는 압력 결정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    크랭크샤프트 회전 당 4회의 펌프 스트로크 및 3회의 연료 분사를 제공하는 6 실린더 엔진의 경우에, 상기 압력 샘플링이 수행되도록 배치되어서, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사 이전에 연료 분사 1 회전 및/또는 2 회전과 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생하도록 압력 샘플링이 수행되는 것을 특징으로 하는 압력 결정 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    연료 분사와 관련하여 압력 샘플링을 수행하는 단계는 분사의 개시 이전에 그리고 분사의 종료 이후에 압력 샘플링을 수행하는 단계를 포함하며, 샘플의 수는 분사의 종료로 인한 유체 해머와 관련하여 선택되는 것을 특징으로 하는 압력 결정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    분사의 개시는 기계적인 분사의 개시이고, 상기 분사의 개시 이전에 압력 샘플링이 수행되며, 분사의 종료는 기계적인 분사의 종료이고, 상기 분사의 종료 이후에 압력 샘플링이 수행되는 것을 특징으로 하는 압력 결정 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 압력 샘플링을 수행하는 단계는 정상 상태 작동 하에서 수행되고, 상기 방법은 엔진 작동이 정상 상태 작동에서 연료 축적 탱크 내의 압력의 급격한 변화를 포함하는 작동으로 바뀌면, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에 가장 근접한 연료 분사 또는 연료 분사들에서 압력 샘플링이 수행되도록 압력 샘플링의 성능을 변경하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 결정 방법.
  7. 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관(50)의 연료 축적 탱크(110) 내의 압력을 결정하는 시스템(I)으로,
    가압 연료는 엔진의 크랭크샤프트를 회전시키기 위해 연료 인젝터들(1, 2, 3, 4, 5, 6)에 의해 상기 축적 탱크(110)로부터 실린더로 분배되기 위한 것이며, 펌프 스트로크를 포함하는 펌프 동작에 의해 상기 축적 탱크로 가압 연료를 공급하기 위해 펌프 유닛(120)이 제공되는, 압력 결정 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 개별 실린더로의 연료 분사를 제어하기 위한 기초로서, 적어도 하나의 초기 연료 분사에 대한 압력 샘플링에 기초하여 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하는 수단(130)을 포함하며,
    연료 분사와 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생하도록 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크의 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 상기 압력 샘플링을 수행하는 수단(100, 130)를 포함하고, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 그 연료 분사 및 펌프 동작 사이의 상호 관계가 다시 발생하는 것을 특징으로 하는 압력 결정 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 압력 샘플링을 수행하는 수단(100, 130)은 상기 압력 샘플링이 연료 분사와 관련하여 발생하도록 상기 압력 샘플링을 수행하는 수단을 또한 포함하며, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에서 동일한 연료 인젝터로 연료 분사가 다시 발생하는 것을 특징으로 하는 압력 결정 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    크랭크샤프트 회전 당 4회의 펌프 스트로크 및 3회의 연료 분사를 제공하는 6 실린더 엔진의 경우에, 상기 압력 샘플링이 수행되도록 배치되어서, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사 이전에 연료 분사 1 회전 및/또는 2 회전과 관련하여 상기 압력 샘플링이 발생하도록 압력 샘플링이 수행되는 것을 특징으로 하는 압력 결정 시스템.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    연료 분사와 관련하여 압력 샘플링을 수행하는 수단(100, 130)은 분사의 개시 이전에 그리고 분사의 종료 이후에 압력 샘플링을 수행하는 수단을 포함하며, 샘플의 수는 분사의 종료로 인한 유체 해머와 관련하여 선택되는 것을 특징으로 하는 압력 결정 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    분사의 개시는 기계적인 분사의 개시이고, 상기 분사의 개시 이전에 압력 샘플링이 수행되도록 배치되며, 분사의 종료는 기계적인 분사의 종료이고, 상기 분사의 종료 이후에 압력 샘플링이 수행되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 결정 시스템.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    엔진 작동 상태를 결정하는 수단(140)을 포함하며, 크랭크샤프트 회전 당 펌프 스트로크 수와 분사 횟수 사이의 관계에 기초하여 압력 샘플링을 수행하는 수단은 정상 상태 작동 하에서 수행되도록 배치되며, 상기 시스템은 엔진 작동이 정상 상태 작동에서 연료 축적 탱크 내의 압력의 급격한 변화를 포함하는 작동으로 바뀌면, 기준을 형성하도록 의도된 결정 압력에 대한 연료 분사에 가장 근접한 연료 분사 또는 연료 분사들에서 압력 샘플링이 수행되도록 압력 샘플링의 성능을 변경하는 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 결정 시스템.
  13. 차량(V)으로,
    제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 시스템(I)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  14. 엔진 작동 중에 다중 실린더 내연 기관의 연료 축적 탱크 내의 압력을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램(P)으로,
    상기 컴퓨터 프로그램(P)은 제어 유닛(100) 또는 상기 제어 유닛(100)에 연결된 다른 컴퓨터(500)에서 실행될 때 전자 제어 유닛이 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 단계들을 수행하도록 하는 프로그램 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  15. 컴퓨터 프로그램 제품으로,
    제14항에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장하는 디지털 저장 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
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