KR20190020797A - 연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값을 결정하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 연료 분사기에 의해 연료가 고압 어큐뮬레이터로부터 연소실로 분사되는, 내연 기관의 연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값을 결정하기 위한 방법에 관한 것으로, 이 경우 연료는 내연 기관의 작업 사이클 동안 복수의 분할 분사 과정(E₁, E₂, E₃)으로 연소실 내에 분사되고, 복수의 분할 분사 과정(E₁, E₂, E₃) 중 하나 이상의 분사 과정에 있어서, 고압 어큐뮬레이터에서 복수의 분할 분사 과정(E₁, E₂, E₃) 중 하나 이상의 분사 과정에 의해 야기된 압력 변화와; 이와 관련된, 복수의 분할 분사 과정(E₁, E₂, E₃) 중 하나 이상의 분사 과정을 특징짓는 지속시간의 비;가 결정됨으로써, 연료 분사기를 통과하는 정적 유동률을 대표하는 값이 결정되며, 이 대표값과 비교값의 비교를 토대로 보정값이 결정된다.

Description

연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값을 결정하기 위한 방법

본 발명은, 연료 분사기에 의해서 연료가 다중 분사에 의해 고압 어큐뮬레이터로부터 연소실로 분사되는, 내연 기관의 연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값을 결정하기 위한 방법, 그리고 이 방법을 실행하기 위한 연산 유닛 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

자동차의 경우, 오염 물질 배출 준수와 관련하여 부분적으로 매우 엄격한 한계값이 적용된다. 현재뿐만 아니라 특히 향후의 배출 또는 배기가스 한계값을 준수하려면, 무엇보다도 분사 시 정확한 연료 계량이 중요하다.

그러나 이 경우, 계량 시 상이한 공차가 발생한다는 것을 고려해야 한다. 이와 같은 계량 공차는 일반적으로 연료 분사기들의 표본에 따른 정적 유동률 및 표본에 따른 니들 역학에 기인한다. 상기 니들 역학의 영향은 예를 들면, 소위 'Controlled Valve Operation, CVO'과 같은 메카트로닉 접근법에 의해 저감될 수 있다. 'Controlled Valve Operation'의 경우, 연료 분사기들의 제어 시간은 제어의 범주에서 예를 들면 자동차의 사용 수명 이상으로 조정된다. 이 경우, 분사 중에 제어 신호가 감지되고, 동시에 개방 및 폐쇄 시점으로부터 밸브 니들의 개방 지속시간이 결정된다. 따라서 각각의 분사기의 실제 개방 지속시간이 산출되고, 필요한 경우 재조정될 수 있다.

DE 10 2009 002 593 A1호에는 밸브의 실제 개방 지속시간을 목표 개방 지속시간에 맞게 조정하기 위한 상기와 같은 방법이 기술된다.

정적 유동률에서 발생 가능한 오류들은 분사구의 기하구조와 니들 행정의 공차에 기인한다. 지금까지 이와 같은 오류들은 대개 전역적(global)으로만, 즉, 내연 기관의 모든 연료 분사기와 관련하여 공통으로, 예를 들면 람다 제어(lambda control) 또는 공연비 적응(mixture adaptation)에 기반하여 보정될 수 있었다. 그러나 이를 통해서는, 내연 기관의 개별 연료 분사기들이, 배기가스 또는 엔진 정숙성에 관련될 수 있는 그들의 정적 유동률과 관련하여 편차를 갖는지(즉, 개방 지속시간이 동일할 때 상이한 양이 배출되는지)의 여부를 인지할 수 없다.

DE 10 2007 050 813 A1호로부터 예를 들어, 내연 기관의 분사기 제어 장치의 배출량 모니터링 방법이 공지되어 있으며, 여기서는 고압 어큐뮬레이터 내에서의 압력 강하를 토대로 분사기로부터 배출된 연료량이 모니터링된다. 그러나 경우에 따라 발생할 수 있는 편차의 원인에 대한 세부적인 검출 및 상기 편차의 보정은 불가능하다.

본 발명에 따라, 독립항들의 특징들을 갖는 연료 계량을 위한 보정값을 결정하기 위한 방법 그리고 연산 유닛 및 상기 연산 유닛을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 제안된다. 바람직한 실시예들은 종속항들 및 하기 명세서의 대상이다.

본 발명에 따른 방법은, 연료 분사기에 의해서 연료가 고압 어큐뮬레이터로부터 연소실로 분사되는, 내연 기관의 연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값을 결정하기 위해 사용되며, 이 경우 상기 연료는 상기 내연 기관의 작업 사이클(즉, 작동 사이클) 동안 복수의 분할 분사 과정들로 연소실 내에 분사된다. 이는, 연료가 연소실에서의 연소를 위해 하나의 작업 사이클 동안 단일 분사뿐만 아니라 복수의 분할 분사들을 통해서도 주입되는 이른바 다중 분사이다. 이 경우, 작업 사이클당 분사 횟수는 예를 들면 2회 또는 3회일 수 있다. 또는 4회 이상의 분사도 고려될 수 있다. 보통의 경우 단일 분사로 주입되는 총 주입 연료량이 복수의 분사로 나눠서 실시되는 상기와 같은 다중 분사의 이유는 예를 들어 연소실에서의 더 나은 혼합물 형성에 있다.

이 경우 연료 분사기를 통과하는 정적 유동률을 대표하는 값은, 복수의 분할 분사 과정들 중 하나 이상의 분사 과정에 대해, 즉, 다중 분사의 하나 이상의 분사 과정에서, 상기 하나 이상의 분사 과정에 의해 고압 어큐뮬레이터에서 야기된 압력 변화와 상기 하나 이상의 분사 과정을 특징짓는 관련 지속시간의 비가 산출됨으로써 결정된다. 따라서 연료 분사기를 통과하는 정적 유동률을 대표하는 값은 압력비이다. 이 경우에는 또한, 대표값과 비교값의 비교를 토대로, 예를 들면 비율 산출을 통해, 보정값이 결정된다.

그런 다음 상기 보정값은 바람직하게 정적 유동률의 값을 보정하는 데 사용되며, 이 경우 상기 값은 분사 과정들을 특징짓는 목표 지속시간 또는 시간, 예를 들어 목표 개방 지속시간 또는 목표 제어 지속시간의 결정 시 사용된다. 예를 들어, 기존의 정적 유동률 값에 보정값이 곱해질 수 있다. 특히, 보정은 자동차의 운행 동안, 특히 규칙적으로도, 또는 정비나 여타의 검사가 수행되는 동안에도 실시될 수 있다.

본 발명은, 단일 분사 과정 동안 연료 분사기에 의해 배출되는 연료량 또는 연료량의 용량이 관련 압력 변화, 즉, 분사 과정 전후의 압력차 그리고 이와 더불어 고압 어큐뮬레이터, 소위 레일에서의 압력 강하에 비례하거나, 적어도 충분히 비례하는 점을 이용한다. 다중 분사로 인해, 개별 분사 과정들의 지속시간은 동일한 양의 연료가 복수의 분사 과정으로 분할되기 때문에 종래의 단일 분사 과정에 비해 짧다. 복수의 분사 과정들 중 개개의 분사 과정에서 관련 압력 변화가 검출될 수 있거나, 적어도 충분히 정확하게 검출될 수 있는 한, 이미 이와 같은 1회의 분사 과정을 토대로 작업 사이클 동안 대표값이 결정될 수 있다.

바람직하게는, 연료 분사기를 통과하는 정적 유동률을 대표하는 값은 각각의 작업 사이클 또는 다중 분사 동안 관련된 연료 분사기에 의한 2회 이상의 또는 모든 분사 과정을 토대로 결정된다. 이는, 각각의 분사 과정에 의해 야기된 개별적인 압력 변화의 합이 산출됨을 의미한다. 전술한 복수의 분사 과정으로의 분할로 인해, 매우 짧은 단일 분사 과정에 의한 압력 변화가 매우 작음으로써, 부정확하게 또는 적어도 만족스럽지 못한 정확도로 측정 또는 검출되는 경우가 발생할 수 있다. 그러나 2회 이상의 분사 과정에 의해 함께 야기된 압력 변화의 검출 또는 결정은 훨씬 더 간단하고 더 정확할 수 있다. 이 경우, 다중 분사의 모든 분사 과정의 압력 변화들의 합을 산출하는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 하나 이상의 분사 과정을 특징짓는 지속시간을 알고 있는 경우, 이와 같은 압력 변화와 관련 지속시간의 비로부터, 비례 계수를 제외하고 상기 연료 분사기를 통과하는 정적 유동률에 상응하는 값이 산출될 수 있다. 하나 이상의 분사 과정을 특징짓는 지속시간은 특히, 하나 이상의 분사 과정에 의한 경우와 동일한 양의 연료가 분사되는 단일 분사에서 발생할 수 있는 지속시간에 맞춰질 수 있다. 환언하면, 다중 분사의 개별 분사들의 특징적인 지속시간들이 합산되어 단일 분사의 등가로 환산될 수 있다. 이와 같은 방식으로 연료 분사기의 폐쇄 및 개방 시 발생 가능한 지연들이 고려될 수 있다.

이 경우, 분사 과정들 동안 관련 분사 과정들에 추가로 고압 어큐뮬레이터 내에서의 압력을 변화시키는 과정들이 방지되는 것이 바람직하다. 여기에는 특히, 고압 펌프에 의한 고압 어큐뮬레이터로의 연료의 추가 이송 방지 또는 중단이 포함된다. 마찬가지로 다른 연소실들 내로 분사가 이루어지지 않도록 주의해야 한다. 그렇지 않으면, 분사 과정들로 인한 고압 어큐뮬레이터 내에서의 압력차가 충분한 정확도로 검출되지 않거나 왜곡될 수도 있다. 이와 달리, 마찬가지로 압력 손실을 초래할 가능성이 있는 누출은 특히, 연료 분사기의 대표값이 모든 연료 분사기의 상응하는 대표값의 평균값에 비례하여 세팅되는 보정값의 상대 결정 시에는 중요하지 않다.

정적 유동률, 즉, 전행정(full stroke)에서의 시간당 분사량을 고려함으로써, 원하는 분사량을 분사하기 위한 분사 지속시간이 더 정확하게 설정될 수 있다. 이 방법은 내연 기관의 각각의 연료 분사기에 대해 수행될 수 있기 때문에, 연료 계량 시, 예를 들면 람다 측정을 통한 전체 분사량의 전역적 조정 시에는 검출될 수 없는 분사기 고유의 편차들이 보정될 수 있다. 이와 달리 니들 역학에서의 편차들(즉, 개방 및 폐쇄 시점)은 도입부에 언급한 메카트로닉스 방법에 의해 보정될 수 있다. 따라서 연료 계량에 영향을 미치는 2가지 요인, 즉, 니들 역학 및 정적 유동률에 대해 각각 적합하고 정확한 방법이 제공된다.

바람직하게 연료 분사기를 통과하는 정적 유동률을 대표하는 값은, 각각의 작업 사이클 동안 관련 연료 분사기의 2회 이상의 연속 분사 과정을 토대로 결정된다. 이와 같은 맥락에서 연속 분사 과정들은, 고려되는 분사 과정들 사이에, 압력 변화 검출 시 고려되지 않은 추가 분사 과정이 없음을 의미한다. 이와 같은 경우, 압력 변화는 2회 이상의 분사 과정의 제1 분사 과정 이전과 마지막 분사 과정 이후의 고압 어큐뮬레이터 내 압력을 토대로 산출되는 것이 바람직하다. 따라서 개별 분사 과정으로 인해 야기된 압력 변화가 개별적으로 측정되거나 산출될 수 있는지의 여부는 더 이상 중요하지 않고, 오로지 발생하는 전체 압력 변화만 산출되면 된다. 이 경우, 관련된 특징적인 지속시간은, 다중 분사 시 개별 분사들의 합이, 예를 들어 개별 목표 개방 시간들의 합을 고려하여 도출될수 있는 것처럼, 동일한 목표량이 배출되는 단일 분사의 등가이다.

특히, 이와 같은 맥락에서는, 연료 분사기들 내에서 예를 들어 압전 액추에이터에 의해 가능한 바와 같이, 개별 분사 과정들 사이에 매우 짧은 지속시간이 존재하는 것도 가능하다. 이 경우, 일반적으로, 개별 분사 과정들이 충분히 큰 압력 변화를 야기하더라도, 개별 분사 과정들에 의해 야기된 압력 변화들을 검출하는 것은 불가능할 것이다.

대안적으로는 압력 변화가 각각의 분사 과정에 의해 유발되는 개개의 압력 변화를 토대로 산출되고, 이 경우 각각의 개별 압력 변화는 개개의 분사 과정 전·후의 고압 어큐뮬레이터 내 압력을 토대로 산출되는 것이 바람직하다. 이와 같은 방식으로 예를 들면, 압력 변화 산출 시 2개의 개별 분사 과정 사이에 이루어지는 분사 과정이 절약될 수 있으며, 이러한 분사 과정의 압력 변화는 예를 들면, 고압 펌프에 의해 다른 연소실로도 동시에 재이송 또는 분사 과정이 실시됨으로써 왜곡된다.

바람직하게 대표값은 복수의 작업 사이클에서 산출된 압력 변화와 관련 시간의 비로부터, 또는 복수의 작업 사이클에서 산출된, 압력 변화와 관련 지속시간의 비율들의 평균값으로부터 결정된다. 압력 변화의 개별 측정 시, 그리고 분사를 특징짓는 지속시간 동안에는 얻어지는 정확도가 제한적이기 때문에, 적합한 방식으로 서로 관계되는 복수의 측정이 실시됨으로써 훨씬 더 정확한 값을 얻을 수 있다. 예를 들어, 평균값 계산은 매우 간단하며, 정확한 값을 제공한다. 이 경우, 필요한 측정 횟수는 대부분 고압 어큐뮬레이터에서의 전형적인 맥동과 고압 어큐뮬레이터 내 압력에 대해 사용되는 센서의 정확도에 좌우된다.

대표값과, 내연 기관의 모든 연료 분사기의 상응하는 대표값들의 평균값의 비를 토대로 보정값이 산출되는 것이 바람직하다. 따라서 이 방법은, 예를 들면 부정확한 센서, 또는 온도 또는 에탄올 함량과 같은 현재의 연료 특성에 대한 정보의 부재로 인해 발생 가능한 시스템상 측정 오류와는 무관하다. 이와 같은 영향 요인은 상기 비율 계산을 통해 제거된다. 비례 계수도 고려할 필요가 없다. 모든 연료 분사기의 대표값은 바람직하게 각각 동일한 방식으로 결정된다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어 고압 어큐뮬레이터 내 압력을 위한 센서의 개수와 정확도가 충분한 경우, 중간 온도 및 에탄올 함량이 사용되거, 사용될 수 있는 한, 정적 유동률의 절대값도 결정될 수 있다. 보정값은 이와 같은 절대값과, 비교값으로서의 원하는 값의 비를 토대로 결정될 수 있다.

바람직하게는 이 경우, 내연 기관의 모든 연료 분사기의 상응하는 보정값들의 평균값은 배기가스 내 원하는 연료-산소 비율이 변경되지 않도록 설정된다. 이 경우, 상기 연료-산소 비율을 람다값으로도 지칭된다. 이에 따라 예를 들어, 내연 기관의 가능한 최적의 배기가스 값이 달성될 수 있다.

바람직하게는 연료 분사기의 분사 과정을 특징짓는 지속시간의 산출 시, 실제 개방 지속시간(즉, 예컨대 메카트로닉 접근법으로부터 이미 언급한 'Controlled Valve Operation'을 이용하여, 개개의 개방 시점과 폐쇄 시점 사이에 측정된 지속시간); 목표 개방 지속시간(즉, 이상적인 모델 개방 지속시간, 다시 말해 비측정 개방 지속시간); 제어 시간(즉, 밸브에 제어 신호들이 인가되는 지속시간); 및 폐쇄 시간(즉, 각각의 제어 지속시간의 종료부터 각각의 개방 지속시간이 종료될 때까지의 시간); 중에서 하나 이상의 값이 고려된다. 물론 실제 개방 지속시간이 분사 과정들 동안 연료 흐름의 지속시간을 가장 정확하게 기술하는 값이긴 하지만, 다른 값들도 필요한 경우 보정을 통해 분사 과정들의 관련 지속시간을 결정하기에 충분히 정확할 수 있으며, 무엇보다도 상기 값들은 부분적으로 매우 간단히 결정될 수 있다. 언급한 값들 중 2가지 이상의 값을 조합하면, 훨씬 더 정확한 값을 제공할 수 있다. 이 경우, 어느 값이 사용될 것인지는, 예를 들어 센서와 같은 기존 검출 수단들 또는 전자 제어 장치 내 데이터에 좌우되게 할 수 있다. 이 경우, 실제 개방 지속시간은 예를 들면, 분사 지속시간이 조정되는, 도입부에 언급한 'Controlled Valve Operation'에 의해 산출될 수 있다.

본 발명에 따른 연산 유닛, 예를 들어, 자동차의 제어 장치는 특히 프로그래밍 방식으로 본 발명에 따른 방법을 실행하도록 설계된다.

또한, 상기 방법을 컴퓨터 프로그램의 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, 예컨대 하드 디스크, 플래시 메모리, EEPROM, DVD 등과 같은 자기식, 광학식 및 전자식 메모리들이다. 컴퓨터 네트워크(인터넷, 인트라넷 등)를 통한 프로그램 다운로드도 가능하다.

본 발명의 추가 장점들 및 구성들은 상세 설명 및 첨부 도면을 참조한다.

본 발명은 실시예들을 토대로 도면에 개략적으로 도시되었으며, 하기에서 도면을 참조하여 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기에 적합한 커먼레일 시스템을 구비한 내연 기관의 개략도이다.
도 2는 시간에 따른 연료 분사기의 관류 용량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 바람직한 일 실시예의 본 발명에 따른 방법에서 다중 분사 동안의 고압 어큐뮬레이터내 압력 곡선 및 관련 압력 변화의 결정을 나타낸 그래프이다.
도 4는 또 다른 한 바람직한 실시예의 본 발명에 따른 방법에서 다중 분사 동안 고압 어큐뮬레이터 내 압력 곡선 및 관련 압력 변화의 결정을 나타낸 그래프이다.
도 5는 또 다른 한 바람직한 실시예의 본 발명에 따른 방법에서 다중 분사 동안 고압 어큐뮬레이터 내 압력 곡선 및 관련 압력 변화의 결정을 나타낸 그래프이다.
도 6은 연료 분사기용 제어 시간을 결정하기 위한 시퀀스의 개략도이다.

도 1에는 본 발명에 따른 방법을 수행하기에 적합한 내연 기관(100)이 개략적으로 도시되어 있다. 예를 들어, 상기 내연 기관(100)은 3개의 연소실 또는 관련 실린더(105)를 포함한다. 각각의 연소실(105)에는 연료 분사기(130)가 할당되고, 이 연료 분사기는 다시 고압 어큐뮬레이터(120), 소위 레일에 각각 연결되며, 상기 고압 어큐뮬레이터를 통해 연료 분사기에 연료가 공급된다. 물론, 본 발명에 따른 방법은 임의의 다른 개수의 실린더, 예를 들어 4, 6, 8 또는 12개의 실린더를 갖는 내연 기관에서도 수행될 수 있다.

계속해서 상기 고압 어큐뮬레이터에는 고압 펌프(110)를 통해 연료 탱크(140)부터 연료가 공급된다. 상기 고압 펌프(110)는, 구체적으로는 예를 들어 내연 기관의 크랭크 샤프트를 통해, 또는 상기 크랭크 샤프트와 연결된 캠 샤프트를 통해 고압 펌프가 구동되도록, 내연 기관(100)과 연결된다.

개별 연소실(105) 내로 연료를 계량 주입하기 위한 연료 분사기(130)의 제어는 엔진 제어 유닛(180)으로서 형성된 연산 유닛을 통해 수행된다. 편의상, 엔진 제어 유닛(180)에서부터 연료 분사기(130)까지의 연결만 도시되어 있으나, 각각의 연료 분사기(130)는 당연히 엔진 제어 유닛에 상응하게 연결된다. 이 경우, 각각의 연료 분사기(130)는 고유하게 제어될 수 있다. 또한, 엔진 제어 유닛(180)은, 압력 센서(190)에 의해 고압 어큐뮬레이터(120) 내 연료 압력을 검출하도록 설계된다.

도 2에는 연료 분사기의 제어가 오래 지속되는 경우 시간(t)에 걸쳐 연료 분사기를 통과하는 누적 유량 용량(V)이 그래프로 도시되어 있다. 이때, 시점(t₀)에서 제어 시간이 시작되고, 시점(t₁)에서 밸브 니들이 상승하기 시작한다. 따라서 시점(t₁)에서는 연료 분사기의 개방 지속시간도 시작된다. 이때, 밸브 니들이 상승하는 동안의 짧은 시간 이후, 누적 유량 용량(V) 또는 연료 분사기를 통해 흐르는 연료의 양이 넓은 범위에 걸쳐 일정하게 증가하는 것을 볼 수 있다. 상기 범위 내에서, 밸브 니들은 소위 전행정 상태에 놓이며, 즉, 밸브 니들이 완전히 또는 목표 높이까지 상승해 있게 된다.

상기 시간 동안에는 단위 시간당 일정한 연료량이 연료 분사기의 밸브 개구를 통해 흐르는데, 즉, 누적 유량 용량(V)의 기울기를 지시하는 정적 유동률(Q_stat)이 일정하다. 이 경우, 정적 유동률의 값은, 도입부에서 이미 언급한 바와 같이, 한 번의 분사 과정 중에 분사된 총 연료량을 결정하는 필수 인자이다. 그러므로 정적 유동률의 편차 또는 공차는 분사 과정 당 분사된 연료량에 영향을 미친다.

시점(t₂)에서는 제어 시간이 종료되고 폐쇄 시간이 시작된다. 이때, 밸브 니들이 하강하기 시작한다. 밸브 니들이 밸브를 완전히 다시 닫으면, 시점(t₃)에서 폐쇄 시간과 개방 지속시간이 종료된다.

도 3에는 시간(t)에 걸쳐 다중 분사 동안의 고압 어큐뮬레이터 내 압력 곡선(p)이 그래프로 도시되어 있다. 또한, 하나의 작업 사이클 동안 다중 분사를 함께 형성하는 개별 분사 과정(E₁, E₂ 및 E₃)을 갖는 곡선(E)이 도시되어 있다. 또한, 능동 이송 단계(F₁)를 갖는 고압 펌프의 이송 곡선(F)이 도시되어 있다.

이와 같은 맥락에서, 고압 어큐뮬레이터 내 압력(p)은 소정의 변동을 제외하고는 대체로 일정하다는 것을 알 수 있다. 지속시간(Δt₁, Δt₂ 또는 Δt₃)동안 지속되는 각각의 분사 과정(E₁, E₂ 및 E₃) 중에 고압 어큐뮬레이터 내 압력(p)은 각각 정해진 값만큼 하강하고, 그에 따라서 전체적으로 값(Δp)만큼 하강한다. 여기서 관련된 특징적인 지속시간은, 분사들(E₁ 내지 E₃)의 합과 같이, 예를 들면 개별 목표 개방 시간들(t1 내지 t3)의 합이 산출되는 것과 같이, 동일한 목표량이 배출되는 단일 분사의 등가이다.

제1 분사 과정(E₁) 이전에, 여기서는 시점(t₁₀)에, 그리고 여기서는 세 번째인, 마지막 분사(E₃) 이후에, 여기서는 시점(t₁₁) 이후에 각각 고압 어큐뮬레이터 내 압력이 검출됨으로써 압력 변화(Δp)가 산출된다. 고압 어큐뮬레이터 내 압력이 다시 초기 레벨로 상승되게 하는 고압 펌프의 능동 이송 단계(F₁)가 여기서는 제3 분사 과정(E₃) 후에야 비로소 실시되므로, 개별 분사 과정들 사이에 압력이 왜곡되지 않으며, 분사 과정들에 의해 야기되는 바와 같은 압력 변화가 언급한 두 가지 측정에 의해 검출되는 것으로 충분하다.

이와 같은 맥락에서 예를 들어, 하나의 작업 사이클 동안 수행된 모든 개별 분사 과정에 의해 야기되는 것과 같은 압력 변화가 대표값을 결정하는 데 사용될 수 있다. 대표값 또는 보정값 결정에 대한 더 자세한 설명은 하기 실시예들을 참조한다.

도 4에는 도 3에 도시된 상황이 도시되어 있지만, 고압 펌프의 능동 이송 단계(F₁)가 제2 분사 과정(E₂)과 제3 분사 과정(E₃) 사이에 시작해서 제3 분사 과정(E₃)의 시작 직후에 종료된다는 차이점이 있다.

능동 이송 단계(F₁)로 인해 발생하는 압력 상승은 도 3의 압력 상승에 상응한다. 그러나 이와 같은 압력 상승은 조기에 시작되기 때문에, 고압 어큐뮬레이터 내 압력이 처음에는 초기 레벨 이상으로 상승하나 마지막 분사 과정과 함께 다시 초기 레벨로 돌아간다.

이 경우, 이제 두 분사 과정(E₁ 및 E₂)에 의해 야기된 압력 변화(Δp)만 산출되며, 더 구체적으로 말하면 제1 분사 과정(E₁) 이전, 여기서는 시점(t₁₀)에, 그리고 제2 분사 과정(E₂) 이후, 여기서는 시점(t₁₂)에 압력의 검출을 통해 산출된다. 여기서 압력 변화(Δp)는 도 3에 도시된 경우보다 작지만, 대표값 결정을 위해 여기서는 단 2개의 분사 과정에 대해 상응하게 더 적은 지속시간도 사용된다. 이 경우 관련된 특징적인 지속시간은 예를 들어, 2개의 개별 분사 과정의 합이 산출되는 것과 같이, 동일한 목표량이 배출되는 단일 분사의 등가이며, 예를 들면 개별 목표 개방 시간들의 합이 계산에 사용될 수 있다.

도 4에는 도 3 및 4에 도시된 상황이 도시되어 있지만, 고압 펌프의 능동 이송 단계(F₁)가 제2 분사 과정(E₂)의 종료 전에 시작하여 제2 분사 과정(E₂)과 제3 분사 과정(E₃) 사이에 종료된다는 차이점이 있다.

여기서는 이제 - 도 3 및 4에 도시된 경우와 달리 - 공동으로 야기된 압력 변화가 산출될 수 있는 2개 이상의 연속 분사 과정이 존재하지 않는다. 오히려 압력 변화와 관련하여 자체적으로 수행되어 왜곡되지 않은 제1 분사 과정(E₁)과 제3 분사 과정(E₃) 사이에, 고압 펌프의 능동 이송 단계로 인한 압력 상승이 나타나며, 이와 같은 압력 상승은 또한 제2 분사 과정(E₂)에 의해 중첩된다. 제1 분사 과정(E₁)과 제3 분사 과정(E₃)에 의해 야기된 개별 압력 변화들이 여기에 Δp₁ 및 Δp₃으로 표시되어 있다.

이제 상기 두 개별 압력 변화(Δp₁ 및 Δp₃)가 각각 별도로, 더 구체적으로는 제1 분사 과정(E₁) 이전, 여기서는 시점(t₁₀)에, 그리고 그 이후, 여기서는 시점(t₁₃)과; 제3 분사 과정(E₃) 이전, 여기서는 시점(t₁₄)에, 그리고 그 이후, 여기서는 시점(t₁₅)에; 산출된다. 그런 다음, 이들 분사 과정(E₁ 및 E3)에 의해 야기된 총 압력 변화(Δp)는, 도시된 것처럼, 두 개별 압력 변화(Δp₁ 및 Δp₃)의 합산을 통해 산출된다.

복수의 개별 분사 과정에 있어서 개별 압력 변화들의 산출 시, 상기 개별 압력 변화들도 각각 적어도 충분히 정확하게 측정 또는 검출될 수 있어야 한다. 예를 들어 상기 2개의 분사 과정 중 하나의 분사 과정에 의해 야기된 개별 압력 변화가 측정 불가능하거나, 충분한 정확도로 측정될 수 없는 경우에는, 상응하는 지속시간을 갖는 남은 압력 변화만 대표값 결정에 사용될 수도 있다.

분사 과정들에서 도 3 내지 5에 도시된 이와 같은 압력 변화들을 검출하고 평가하는 것은, 예를 들면 상응하는 입력 회로를 포함한 압력 센서(190) 및 엔진 제어 유닛(180)과 같이, 대체로 어떠한 경우든 존재하는 구성요소들에 의해 수행된다. 그러므로 추가 구성요소가 불필요하다.

상기와 같은 평가는 각각의 연소실(105)별로, 그리고 이에 따라 분사기별로 수행된다. 그 결과, 연소실들 간 계량 편차가 감소하고, 예를 들면 작업장에서 예를 들어 코킹되거나 결함이 있는 분사기가 (테스터를 통해) 더 용이하게 식별될 수 있다.

연료 분사기를 통과하는 정적 유동률(Q_stat)은, 이미 언급한 바와 같이, 분사된 연료량 또는 그 연료량의 시간당 용량을 특징으로 한다. (대략) 시스템 압력 수준으로 공기가 주입된 고압 어큐뮬레이터 또는 레일 내에서 분사되는 용량은 레일의 압력 강하에 비례한다. 이 경우, 관련된 지속시간은, 예를 들면 도입부에 언급한 바와 같이, 'Controlled Valve Operation'에 의해 메카트로닉 방식으로 결정될 수 있는, 연료 분사기의 개방 지속시간에 상응한다.

이 경우 유의해야 할 점은, 바람직하게 개별 분사 과정들의 개별 지속시간이 가산될 뿐만 아니라, 연료량이 단 하나의 분사 과정에 의해서만 분사되는 경우에 나타날 수 있는 하나의 지속시간도 결정된다는 것이다. 이를 위해, 예를 들면 상응하는 모델이 사용될 수 있고, 그리고/또는 연료 분사기의 폐쇄 및 개방 지속시간이 고려될 수 있다.

압력 강하 또는 압력 변화(Δp)와, 예를 들어 대략 "Δt₁ + Δt₂ + Δt₃"에 상응하는 개방 지속시간 또는 분사 지속시간(Δt)의 비를 구함으로써, 정적 유동률(Q_stat)에 대한 대체값 또는 대표값으로서 압력비(Δp/Δt)가 얻어지며, 다시 말해 측정 과정(i)에 대해

가 적용된다.

시스템에서 사용 가능한 구성요소에 의해 Q_stat의 상기 대체값은 일반적으로 소정의 정확도로만 결정될 수 있으므로, 개선에 적합한 방법이 유의미하다. 이는 예를 들어 평균값 산출을 통해, 또는 적합한 소프트웨어 실행에 의한 다른 수학적 방법에 의해 달성될 수 있다. 평균값 산출 시 단일 측정 횟수가 증가함에 따라 결정 오류가 줄어든다. 따라서, 예를 들어 측정 과정이 n개일 때,

가 도출된다.

이 경우, 필요한 정확도를 달성하기 위해 최소 측정 횟수가 요구된다. 따라서, 필요한 측정 횟수에 도달하면 정적 유동률(Q_stat)의 타당한 대체값이 주어진다.

이와 같은 방식으로 모든 분사기에 대해 적합한 대체값 또는 대표값이 형성될 수 있다. 또한, 분사기별 보정은 바람직하게 상대적으로 수행되는데, 다시 말해, 분사기별 대체값은 비교값으로서의 모든 연료 분사기의 상응하는 대체값들의 평균값에 비례하여 세팅된다. 이와 같은 상대적 접근 방식에 의해, 상기 방법은 예를 들면 압력 센서 또는 연료 온도의 절대 오류와는 무관하다. 이와 같은 방식으로 예를 들면 식

(여기서

이고, Z는 실린더 또는 분사기 개수)의 보정값이 도출된다. 이 경우, 비율 계산 시, 가능한 비례 계수 또는 시스템상 측정 오류는 배제된다는 점도 알 수 있다.

정적 유동률

의 전역적 평균값 편차, 즉, 내연 기관의 모든 연료 분사기의 정적 유동률의 평균값 편차는 상기와 같은 상대적 접근 방식에 의해 보정되지 않고, 개별 연료 분사기의 정적 유동률의 보정 없이도 가능한 것처럼, 예를 들면, 람다 제어 또는 람다 적응에 의해 보상된다.

한편, 제어 지속시간의 결정 시 사용된 정적 유동률 값에 보정값을 곱함으로써, 보정값은 이제 예를 들면 제어 지속시간 보정을 위해, 분사 과정을 특징짓는 목표 지속시간으로서 사용된다. 이는 예를 들면, 제어 지속시간에 대한 목표 연료량의 계산 체인에서 각각의 연료 분사기에 고유 환산 계수를 할당하는, 다시 말해 개별 정적 유동률에 대한 분사기별 값을 생성하는 계수의 형태로 수행된다.

예를 들어 'Controlled Valve Operation'과 같이 기초가 되는 방법에 의해 니들 역학의 영향을 최소화하거나 적어도 감소시켜, 분사된 연료 용량과 측정 가능한 시간(개방 지속시간) 사이에 거의 선형의 관계가 주어지면, 전술한 정적 유동률의 보정이 매우 정확한 결과를 제공한다. 따라서 두 가지 가장 큰 계량 오류, 즉, 니들 역학 오류와 정적 유동률 오류가 각각 고유한 방법으로 물리적으로 올바르게 보상될 수 있다.

상기 두 방법의 조합에 의해, 모든 연료 분사기의 계량 정밀도의 가능한 한 최적의 균등성이 제공될 수 있다. 압력, 온도, 및 매질의 검출이 충분히 정확한 시스템들에서는, 예를 들면 이미 언급한 바와 같이 람다 제어에 의한 연료/산소 비 측정을 통한 보정이 불필요한 절대적 관찰도 가능하다.

도 6에는 정적 유동률에 대한 값(Q_stat)을 토대로 연료 분사기의 제어 시간(Δt")을 결정하기 위한 시퀀스가 개략적으로 도시되어 있다. 목표 분사량(ΔV_soll)과; 경우에 따라 결정된 보정값에 의해 보정된 정적 유동률에 대한 값(Q_stat);으로부터 연료 분사기의 목표 개방 지속시간(Δt')이 간단히 비례 법칙에 따라 결정된다. 한편, 목표 개방 지속시간(Δt')과 고압 어큐뮬레이터 내 압력(p)으로부터, 바람직하게 특성 맵을 사용하여, 제어 시간(Δt")이 결정되고, 이 경우 상기 제어 시간을 이용하여 연료 분사기가 제어된다.

Claims (12)

1. 연료 분사기(130)에 의해 연료가 고압 어큐뮬레이터(120)로부터 연소실(105)로 분사되는, 내연 기관(100)의 연료 분사기(130)의 연료 계량을 위한 보정값을 결정하기 위한 방법으로서,
   연료는 내연 기관(100)의 작업 사이클 동안 복수의 분할 분사 과정(E₁, E₂, E₃)으로 연소실(105) 내에 분사되고,
   상기 복수의 분할 분사 과정(E₁, E₂, E₃) 중 하나 이상의 분사 과정에 있어서, 고압 어큐뮬레이터(120)에서 복수의 분할 분사 과정(E₁, E₂, E₃) 중 하나 이상의 분사 과정에 의해 야기된 압력 변화(Δp)와; 이와 관련된, 상기 복수의 분할 분사 과정(E₁, E₂, E₃) 중 하나 이상의 분사 과정을 특징짓는 지속시간;의 비가 결정됨으로써, 연료 분사기(130)를 통과하는 정적 유동률(Q_stat)을 대표하는 값이 결정되며,
   상기 대표값과 비교값의 비교를 토대로 상기 보정값이 결정되는, 연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값의 결정 방법.
2. 제1항에 있어서, 연료 분사기(130)를 통과하는 정적 유동률(Q_stat)을 대표하는 값이 복수의 분할 분사 과정(E₁, E₂, E₃) 중 2개 이상의 분사 과정을 토대로 결정되는, 연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값의 결정 방법.
3. 제2항에 있어서, 연료 분사기(130)를 통과하는 정적 유동률(Q_stat)을 대표하는 값이 복수의 분할 분사 과정(E₁, E₂, E₃) 중 2개 이상의 연속 분사 과정을 토대로 결정되는, 연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값의 결정 방법.
4. 제3항에 있어서, 압력 변화는 복수의 분할 분사 과정 중 2개 이상의 분사 과정의 제1 분사 과정(E₁) 이전 및 마지막 분사 과정(E₃) 이후의 고압 어큐뮬레이터(120) 내 압력을 토대로 결정되는, 연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값의 결정 방법.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 압력 변화(Δp)는 각각의 분사 과정(E₁, E₃)에 의해 야기되는 개별 압력 변화(Δp₁, Δp₃)를 토대로 결정되고, 상기 개별 압력 변화(Δp₁, Δp₃) 각각은 분사 과정(E_1, E₃) 전·후의 고압 어큐뮬레이터(120) 내 압력을 토대로 산출되는, 연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값의 결정 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대표값은 복수의 작업 사이클에서 산출된, 압력 변화(Δp)와 관련 지속시간의 비로부터; 또는 복수의 작업 사이클에서 산출된, 압력 변화(Δp)와 관련 지속시간의 비들의 평균값으로부터; 결정되는, 연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값의 결정 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정값은 대표값과 내연 기관(100)의 모든 연료 분사기(130)의 상응하는 대표값들의 평균값의 비를 토대로 결정되며, 특히 내연 기관(100)의 모든 연료 분사기(130)의 상응하는 보정값들의 평균값은 배기가스 내 원하는 연료/산소 비가 변하지 않도록 설정되는, 연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값의 결정 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 분할 분사 과정(E₁, E₂, E₃) 중 하나 이상의 분사 과정을 특징짓는 지속시간의 결정 시, 연료 분사기(130)의 실제 개방 지속시간, 목표 개방 지속시간, 제어 시간 및 폐쇄 시간 중 하나 이상의 값이 고려되는, 연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값의 결정 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정값은, 분사 과정들을 특징짓는 목표 지속시간의 결정 시 사용된 정적 유동률의 값을 보정하기 위해 사용되는, 연료 분사기의 연료 계량을 위한 보정값의 결정 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 설계된 연산 유닛(180).
11. 연산 유닛(180)에서 실행될 경우, 상기 연산 유닛(180)으로 하여금 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램.
12. 제11항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 기계 판독 가능 저장 매체.

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