KR20190062562A - 고압 분사 시스템의 압력 센서를 검사하기 위한 방법, 제어 장치, 고압 분사 시스템 및 모터 차량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압 분사 시스템(13)의 압력 센서(35)를 검사하는 방법에 관한 것으로, 여기서 고압 펌프(15)의 압축 챔버(33)에서, 고압 펌프(15)의 피스톤(22)은, 연속적인 펌프 사이클에서, 각각의 경우에 상사점(31)을 향하여 이동되고, 입구 밸브(16)는 전자석(18)에 인가되는 전류에 의해 제어 장치(17)에 의해 폐쇄된다. 본 발명은, 제어 장치(17)에 의해, 입구 밸브(16)가 폐쇄되는 경우, 측정 전류(47)가 전자석(18)에 인가되고, 피스톤(22)이 상사점(31)으로부터 멀리 이동되는 동안, 측정 전류(47)의 시간에 대한 미리 결정된 변화(50)에 기초하여, 입구 밸브(16)의 개방 운동이 시작되는 피스톤(22)의 개방 위치(43)가 검출되고, 다수의 펌프 사이클에 걸쳐, 확인된 개방 위치(43)의 값 시퀀스(53)가 센서 신호(36)에 관한 미리 결정된 불일치 기준(52)을 총족하는지의 여부가 검사되고, 불일치 기준(52)이 충족되는 경우, 압력 센서(35)에 관한 고장 신호(59)가 생성되는 것을 제공한다.

Description

고압 분사 시스템의 압력 센서를 검사하기 위한 방법, 제어 장치, 고압 분사 시스템 및 모터 차량

본 발명은 모터 차량의 내연 기관의 고압 분사 시스템에 제공될 수 있는 것과 같은 압력 센서를 검사하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법에 의해 결함이 있거나 고장난 압력 센서가 식별된다. 본 발명은 또한 방법을 구현하기 위한 제어 장치, 제어 장치를 포함하는 고압 분사 시스템, 및 고압 분사 시스템을 포함하는 모터 차량을 포함한다.

모터 차량에서, 내연 기관용 연료는 고압 분사 시스템에 의해 운반 또는 펌핑될 수 있다. 이러한 종류의 고압 분사 시스템은 200 bar 초과의 압력으로 고압 측의 내연 기관을 향하여 연료를 운반할 수 있는 고압 펌프를 갖는다. 연료 펌프는 압축 챔버 또는 배기량(swept volume) 내에서 하사점과 상사점 사이에서 전후로 이동되는 피스톤을 가질 수 있다. 이를 위해, 피스톤은, 예를 들어 내연 기관의 엔진 샤프트에 의해 구동될 수 있다. 피스톤의 완전한 순환 운동은 여기서 펌프 사이클이라고 지칭된다.

상사점으로부터 하사점으로의 피스톤 운동의 일부로서, 고압 펌프의 입구 밸브의 개방 운동은, 각 펌프 사이클에서, 피스톤의 특정 개방 위치를 기점으로 하여 시작된다. 그 후, 이것이 연료 또는 일반적으로 유체가 입구 밸브를 통해 압축 챔버 내로 흐르는 흡입 단계의 시작이다. 하사점에 도달한 후, 흡입 단계가 끝나고 피스톤이 상사점을 향하여 뒤로 이동된다. 이 배출 단계 동안, 유체는 상사점을 향한 피스톤의 운동에 의해 다시 압축 챔버로부터 배출된다. 이 경우에 입구 밸브가 개방되면, 유체는 입구 밸브를 통해 저압 측으로 환류된다. 따라서, 입구 밸브는 상사점을 향한 피스톤의 운동 동안 전자석에 인가되는 전류에 의해 제어 장치에 의해 폐쇄된다. 이것은, 고압 측에서 조정될 유체 압력에 대한 설정값에 의존하는 피스톤 위치에서 발생한다. 전류가 인가되는 전자석은 입구 밸브에 연결된 전기자를 자기적으로 유인하여, 상기 밸브가 함께 운반된다. 입구 밸브가 폐쇄되는 경우, 유체는 더 이상 입구 밸브를 통해 배출되지 않고, 오히려 피스톤 운동으로 인해 출구 밸브를 통해 배출된다. 출구 밸브는, 예를 들어 논리턴 밸브(non-return valve)일 수 있다. 출구 밸브를 통해 배출되는 유체는 출구 밸브의 하류인 고압 측에 유체 압력을 생성한다.

출구 밸브의 하류에는, 유체 압력을 나타내는 것으로 의도되어 있는 센서 신호를 생성하는 압력 센서가 배치되어 있다. 그 후, 센서 신호에 의존하는 방식으로, 제어 장치는 입구 밸브의 폐쇄를 위해, 즉, 배출 단계 동안 전자석으로의 전류의 인가를 위해 상기 피스톤 위치를 구체적으로 설정할 수 있고, 이로써 유체 압력을 설정 압력 또는 설정값으로 조정할 수 있다.

그러나, 이것은 압력 센서의 센서 신호가 유체 압력을 정확하게 시그널링한다고 가정한다. 대조적으로, 압력 센서가 결함이 있어 신호 센서에 의해 항상 너무 낮은 압력 신호, 예를 들어 0(제로) 신호를 시그널링하는 경우에는, 제어 편차(설정값에서 센서 신호를 뺌)의 감소를 초래하지 않기 때문에, 제어 장치는 항상 실제 유체 압력을 더욱 증가시킬 것이다. 이것은, 고압 분사 시스템에 대한 손상, 예를 들어 유체 라인 또는 시일(seal)의 파괴 또는 파열을 유발할 수 있다.

따라서, 고압 분사 시스템의 압력 센서의 기능을 모니터링하는 것에 관심이 있다.

본 발명은 고압 분사 시스템에서 고장난 압력 센서를 검출하는 목적에 기초한다.

상기 목적은 독립 특허 청구항의 주제에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 개량은 종속 특허 청구항, 다음의 설명 및 도면에 의해 설명된다.

본 발명은 도입부에서 설명한 바와 같은 고압 분사 시스템의 동작에 다음과 같은 방식으로 추가한다. 방법은, 유체를 출구 밸브를 통해 방향 전환하기 위해서 입구 밸브가 제어 장치에 의해 폐쇄된 후의 시점에서 시작한다. 입구 밸브가 폐쇄된 후, 입구 밸브를 폐쇄된 상태로 유지하기 위해서 충분한 압력이 압축 챔버 내에 축적되기 때문에, 전류는 통상적으로 전자석에 의해 다시 스위칭 오프(switch off)될 수 있다. 이 경우, 압력은 또한 피스톤이 상사점에 도달한 후에 다시 상사점으로부터 멀리 하사점을 향하여 이동될 때에 충분히 높다. 이것은, 압축 챔버에서, 여전히 존재하는 잔류 유체 또는 유체가 피스톤이 상사점에 있는 동안 탄성적으로 압축된다는 사실에 기인한다. 피스톤이 상사점으로부터 멀리 이동하는 경우, 유체는 초기에 팽창하지만, 상기 입구 밸브를 폐쇄된 상태로 유지하기 위해서 여전히 입구 밸브 상에 충분히 높은 압력을 가한다. 따라서, 입구 밸브의 개방 운동은, 피스톤이 이미 상사점으로부터 멀리 이동되어 상기 개방 위치에 도달된 때에만 시작하며, 상기 개방 위치는 압축 챔버 내의 압력이 고압 펌프의 밸브 스프링에 의해 그리고 입구 밸브의 다른 측의 상류에 배치되는 저압 측의 유체에 의해 입구 밸브 상에 가해지는 가압력(pressure force)보다 낮아진다는 점에서 구체적으로 구별된다.

본 발명에 따르면, 이제 측정 전류는 그럼에도 불구하고, 입구 밸브를 폐쇄된 상태로 유지할 필요가 없더라도, 입구 밸브가 폐쇄된 상태로 제어 장치에 의해 전자석에 인가되거나 전자석을 통해 흐르게 된다. 피스톤이 상사점으로부터 멀리 이동되는 동안, 상기 측정 전류의 시간에 대한 미리 결정된 변화에 기초하여, 피스톤의 개방 위치, 즉, 입구 밸브의 그의 개방 위치를 향한 개방 운동이 시작하는 피스톤의 위치가 검출된다. 입구 밸브의 운동이 또한 전자석의 전기자를 이동시키기 때문에 측정 전류가 변화하며, 이러한 방법으로 전압은 전자석의 코일 내에 유도되고, 이 전압이 인가된 측정 전류에 추가 유도 전류를 중첩시킨다. 측정 전류의 시간에 대한 변화의 이러한 검출은 다수의 펌프 사이클에 걸쳐 반복적으로 수행되어, 피스톤의 개방 위치의 값이 각 펌프 사이클마다 확인된다. 따라서, 확인된 개방 위치의 값의 시퀀스, 또는 단축형으로 값 시퀀스가 각각의 경우에 펌프 사이클당 하나의 값으로 형성된다. 확인된 개방 위치의 이러한 값 시퀀스가 압력 센서의 센서 신호에 관한 미리 결정된 불일치 기준(discrepancy criterion)을 충족하는지의 여부가 검사된다. 불일치 기준이 충족되는 경우에는, 압력 센서에 관한 고장 신호가 생성된다. 불일치 기준이 충족되는 경우, 이것은 압력 센서의 결함 또는 고장으로서 시그널링된다.

본 발명은 피스톤의 상기 개방 위치가 출구 밸브의 하류에 유효한 유체 압력에 의존한다는 사실에 기초한다. 유체 압력이 높을수록, 상사점으로부터의 개방 위치의 거리가 멀어진다. 따라서, 유체 압력이 고압 펌프에 의해 성공적으로 증가되는 경우에는, 첫째로 센서 신호가 대응하여 변화할 필요가 있을 것이다. 그러나, 둘째로, 개방 위치도 유체 압력의 증가에 따라 변위되거나 변화된다. 이것은 확인된 개방 위치의 값 시퀀스에 의해 대응하여 표시된다. 따라서, 값 시퀀스는 유체 압력의 시간에 대한 프로파일을 설명한다. 따라서, 값 시퀀스 또는 값 시퀀스의 시간에 대한 경향 또는 프로파일을 센서 신호와 비교함으로써, 센서 신호가 값 시퀀스의 시간에 대한 프로파일의 형태와 대응하는 형태의 시간에 대한 프로파일을 갖는지의 여부를 검사할 수 있다. 그렇지 않은 경우에는, 이것은 유체 압력의 시간에 대한 프로파일이 센서 신호에 의해 설명되고 있지 않음을 나타낸다. 따라서, 고장 신호가 생성되어야 한다.

본 발명은 또한 추가 이점을 제공하는 추가의 선택적인 기술적 특징을 포함한다.

불일치 기준에 의해, 값 시퀀스와 센서 신호 간의 설명된 차이를 식별하기 위해서, 불일치 기준은, 값 시퀀스가 상사점으로부터 멀어지는 개방 위치의 시프트 및 이에 따라 유체압력의 상승 압력 프로파일을 시그널링하고 압력 센서의 센서 신호가 미리 결정된 공차값의 초과분만큼 압력 프로파일로부터 벗어나는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시간 경과에 따른 값 시퀀스의 상대 변화는 센서 신호의 대응하는 상대 변화와 비교될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 값 시퀀스가 시간 경과에 따라 미리 결정된 백분율만큼, 예를 들어 200% 또는 300%만큼 증가하는 경우, 및 결과로서 센서 신호의 대응하는 증가가 없는 경우에는, 고장이 존재한다. 여기서, 압력의 증가가 반드시 개방 위치의 시프트에 비례할 필요가 없기 때문에, 보정 인자가 제공될 수 있다.

델타 단계 변화(delta step change), 즉, 미리 결정된 절대값 또는 상대값에 의한 변화가 제어 장치에 의해 시그널링된다는 점에서, 기술적으로 특히 간단한 방식으로 실현될 수 있는 분석이 달성된다. 델타 단계 변화는, 미리 결정된 델타값(절대 또는 상대) 초과의 값 시퀀스에 대한 센서 신호의 차이가 차이 신호에 기초하여 식별되는 경우에 시그널링된다. 따라서, 측정의 시작으로부터 또는 선행하는 델타 단계 변화로부터 진행하여, 델타값에 의한 다른 결과적인 변화의 모든 경우가 시그널링된다.

값 시퀀스 내에 포함된 노이즈를 보상하기 위해서, 제어 장치가, 카운터에 의해, 델타 단계 변화가 연속적으로 식별되는 빈도를 계수한다는 점에서, 검출이 더욱 강력해진다. 여기서, 불일치 기준은 카운터가 미리 결정된 최소 수를 초과하는 것을 포함한다. 따라서, 고장 신호가 처음에 검출되도록 하기 위해서 적어도 하나의 델타 단계 변화 또는 적어도 2개 또는 적어도 3개의 델타 단계 변화 또는 3개 초과의 미리 결정된 최소 수의 델타 단계 변화가 존재할 필요가 있다. 그렇지 않으면, 기능적 압력 센서를 시그널링하는 "OK" 신호가 생성될 수 있다.

불일치 기준은 또한 피스톤을 구동하는 내연 기관의 엔진 샤프트의 회전 속도가 미리 결정된 동작값을 초과해야 하는지의 여부를 고려한다는 점에서, 검출이 보다 더 강력해질 수 있다. 이러한 방식으로, 고압 펌프가 전부 구동되고 있는지, 즉, 동작중인지의 여부가 식별된다.

체적 흐름 센서가 미리 결정된 최소 전달 값을 초과하는 유체의 체적 흐름을 시그널링하는 것을 포함하는 불일치 기준에 의해 추가 가능성 검사가 발생한다. 이러한 방식으로, 유체가 고압 펌프에 의해 전부 운반되고 있는지의 여부가 식별된다.

개방 위치의 값 시퀀스의 측정 및 불일치 기준의 후속 검사는 바람직하게는, 내연 기관의 시작 시, 센서 신호가 미리 결정된 불변성 기준(constancy criterion)에 따라 일정한 프로파일을 갖는 경우에 수행되거나 개시된다. 불변성 기준은, 예를 들어 센서 신호가 시간 경과에 따라, 공차 범위 내에서 미리 결정된 일정한 값(예를 들어, 0) 부근에서 시간 경과에 따라 변화하도록 또는 센서 신호가 동일한 값을 영구적으로 시그널링하도록 제공될 수 있다. 이것은, 압력 센서가 동작하지 않는 상태로 남아 있게 하는 전기적 결함을 나타낸다.

이미 언급한 바와 같이, 입구 밸브의 폐쇄 후, 압축 챔버 내의 압력이 피스톤이 개방 위치에 도달하는 것과 같은 시간까지 입구 밸브를 폐쇄된 상태로 유지하기 때문에, 전류가 더 이상 고압 펌프의 전자석에 인가될 필요가 없다. 제어 장치의 정상 동작이 측정 전류에 의해 손상되지 않도록, 측정 전류는 입구 밸브가 측정 전류에 의해 폐쇄된 상태로 유지될 때에 개방 위치를 인위적으로 변위되지 않아야 한다. 이에 대응하여, 측정 전류의 전류 강도가 입구 밸브의 폐쇄를 위해 제공되는 것보다 낮게 설정되도록 제공되는 것이 바람직하다. 따라서, 측정 전류는 입구 밸브를 폐쇄하기 위해 제공된 폐쇄 전류와는 다르다.

또 다른 양태는, 개방 위치가 측정 전류의 시간에 대한 변화에 기초하여 처음에 식별될 수 있는 방법의 문의이다. 이미 언급한 바와 같이, 입구 밸브의 개방 운동은 전자석의 전기 코일에 유도 전류를 생성하고, 유도 전류가 제어 장치에 의해 부여되는 측정 전류의 해당 성분에 중첩된다. 그 결과, 측정 전류가 증가한다. 따라서, 개방 운동을 검출하기 위해서, 측정 전류의 미리 결정된 평균값이 증가하는지의 여부가 검사된다. 제어 장치에 의해 부여된 측정 전류가 예를 들어 펄스폭 변조에 의해 설정되는 경우, 얻어진 평균값은 예를 들어 펄스폭 변조의 1 또는 2 또는 2 초과의 기간에 걸쳐 형성될 수 있는 측정 전류의 값이다.

개방 운동이 검출되는 경우에, 하나의 값으로 피스톤의 개방 위치를 설명하기 위해서, 특히 개방 위치가 내연 기관의 회전 위치 센서에 의해 확인되도록 제공될 수 있다. 따라서, 피스톤을 구동하는 엔진 샤프트의 회전 위치를 확인할 수 있다. 회전 위치 값은 충분히 유용하다. 상사점에 관한 개방 위치의 절대 거리값은 필요하지 않다. 설명된 방식으로 결함이 있는 압력 센서를 식별하기 위해서 개방 위치 및 이에 따라 회전 위치의 상대 변화를 확인하는 것으로 충분하다.

본 발명은 방법을 구현하기 위한 모터 차량의 내연 기관의 고압 분사 시스템용 제어 장치를 제공한다. 제어 장치는, 설명된 방식으로, 유체 압력을 설정값으로 조정하기 위해서 압력 센서의 센서 신호에 의존하는 방식으로 고압 분사 시스템의 고압 펌프의 입구 밸브를 폐쇄하도록 구성된다. 제어 장치는 본 발명에 따른 제어 장치의 설명된 방법 단계를 구현하도록 설계된다.

본 발명에 따른 제어 장치를 갖는 고압 분사 시스템을 구비하는 것은 본 발명에 따른 고압 분사 시스템의 실시형태를 생성한다. 또한, 고압 분사 시스템은 고압 펌프 및 고압 펌프의 출구 밸브의 하류에 배치된 압력 센서를 갖는다.

본 발명은 또한 설명된 내연 기관 및 본 발명에 따른 고압 분사 시스템의 실시형태를 갖는 모터 차량을 제공한다.

본 발명의 예시적인 실시형태가 후술된다. 이를 위해, 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 모터 차량의 일 실시형태의 개략도;
도 2는 압력 센서의 결함의 경우에 도 1의 모터 차량의 동작 동안에 발생할 수 있는 것과 같은 신호의 개략적인 프로파일을 갖는 도면;
도 3은 도 1로부터의 모터 차량의 고압 펌프의 개략도;
도 4는 도 4의 고압 펌프의 피스톤의 개방 위치가 확인될 수 있는 신호의 개략적인 프로파일을 갖는 도면;
도 5는 도 1의 모터 차량 내의 제어 장치에 의해 확인될 수 있는 신호의 개략적인 프로파일을 갖는 도면.

후술되는 예시적인 실시형태는 본 발명의 바람직한 실시형태이다. 예시적인 실시형태에서, 실시형태의 설명된 구성요소는 각각, 서로 독립적으로 고려되어야 하며, 각각의 경우에 서로 독립적으로 본 발명을 또한 발전시켜야 하고 이에 따라 독립적으로 또는 나타낸 것과 다른 조합으로 본 발명의 구성 부분으로서 또한 간주되어야 하는 개별적인 특징을 구성한다. 또한, 설명된 실시형태는 이미 설명된 것 중에서 본 발명의 또 다른 특징에 의해 또한 보완될 수 있다.

도면에서, 기능적으로 동일한 요소는 각각의 경우에 동일한 참조 부호로 제공된다.

도 1은, 예를 들어 승용차 또는 트럭과 같은, 예를 들어 자동차일 수 있는 모터 차량(10)을 도시하고 있다. 모터 차량(10)은 고압 분사 시스템(13)에 의해 연료 탱크(12)에 결합될 수 있는 내연 기관(11)을 가질 수 있다. 연료 탱크(12) 내에 수용되는 유체(14), 즉, 예를 들어 디젤 또는 가솔린과 같은, 예를 들어 연료는 고압 분사 시스템(13)에 의해 내연 기관(11)에 운반될 수 있다. 이를 위해, 고압 분사 시스템(13)은 입구 밸브(16)를 포함하는 고압 펌프(15) 및 입구 밸브(16)의 전자석(18)을 제어하기 위한 제어 장치(17)를 가질 수 있다. 제어 장치(17)는 전자석(18)의 전기 코일(18')을 통해 흐르는 코일 전류(19)를 조정할 수 있다. 제어 장치(17)는 모터 차량(10)의 엔진 샤프트(21)의 회전 위치를 설명 또는 시그널링하는 회전 위치 신호(20)에 따라 코일 전류(19)를 조정할 수 있다. 엔진 샤프트(21)는, 예를 들어 내연 기관(11)의 크랭크샤프트에 결합될 수 있다. 엔진 샤프트(21)는 또한 크랭크샤프트 그 자체일 수도 있다. 또한, 고압 펌프(15)의 피스톤(22)은 또한 엔진 샤프트(21)에 의해 구동되어 압축 챔버(33)에서 피스톤 운동(23)을 수행한다. 피스톤 운동(23)은 펌프 사이클에서 상사점(31)과 하사점(32) 사이에서 피스톤을 전후로 이동시킨다. 유체(14)는, 피스톤(22)의 피스톤 운동(23)에 의해, 고압 펌프(15)의 저압(24)에 있는 저압 측으로부터 고압(25)에 있는 고압 측으로 운반된다. 프로세스에서, 유체(14)는 입구 밸브(16) 및 출구 밸브(26)를 통해 흐른다.

프로세스에서, 입구 밸브(16)의 핀(27)은, 전자석(18)의 코일(18')에 인가되는 전류에 의해 코일 전류(19)에 의해 이동된다. 이 경우, 밸브 스프링(28)은 전자석(18)의 자력에 반작용하며, 이러한 방식으로도 1에 도시된 바와 같이 핀(27)을 개방 위치를 향하여 가압한다. 코일 전류(19)의 조정에 의해, 밸브 스프링(28)의 스프링력(spring force)이 극복되고 그것에 고정된 핀(27)을 갖는 전기자(29)가 밸브 스프링(28)의 스프링력에 대항하여 이동되고, 입구 밸브(16)는 이러한 방식으로 폐쇄된다.

제어 장치(17)가 각 펌프 사이클에서 전자석(18)에 전류를 인가함으로써 입구 밸브(16)를 폐쇄하는 각각의 시간은 제어 장치(17)의 레귤레이터(34)에 의해 정의되며, 레귤레이터는 압력 센서(35)로부터 센서 신호(36)를 수신할 수 있고, 센서 신호는 출구 밸브(16)의 하류에 위치하는 고압 분사 시스템(13)의 일부에서의 유체의 현재 유체 압력을 시그널링한다. 따라서, 고압 측(25)의 유체 압력(P)은 압력 센서(35)에 의해 시그널링되고, 제어 장치(17)는 입구 밸브(16)를 폐쇄하기 위한 시간을 조정함으로써 유체 압력(P)을 설정값(37)으로 조정할 수 있다. 그러나, 이것은 센서 신호(36)가 실제로 유체 압력(P)에 대응한다고 가정한다.

도 2는 결함이 있는 압력 센서(35)의 경우에 발생할 수 있는 시퀀스를 도시하고 있다. 고압 펌프(15)의 동작으로부터 생긴 센서 신호(36), 설정값(37) 및 유체 압력(P)이 시간에 대한 프로파일로서, 시간(t)에 대해 도시되어 있다. 압력 센서(35)가 고장난 경우, 센서 신호(36)는 유체 압력(P)을 더 이상 시그널링하지 않고, 오히려 노이즈가 센서 신호(36) 내에 존재하는 경우에 일정하게, 또는 공차 범위(38) 내에 남아 있는다. 대조적으로, 유체 압력(P)은 증가하여, 시간(t)에 걸쳐, 센서 신호(36)에 관한 델타값(39) 초과의 불일치 또는 차이가 발생한다.

도 2는 제어 장치(17)에 의해, 회전 위치 신호(20)로부터, 피스톤(22)이 실제로 엔진 샤프트(21)에 의해 구동되는 것을 시그널링하는 회전 속도(20')의 신호가 생성될 수 있는 방법을 더 도시하고 있다. 또한, 체적 흐름 센서(미도시)는 고압 펌프(15)가 유체(14)를 성공적으로 운반하는지의 여부를 나타내는 체적 흐름(40)을 시그널링할 수 있다.

제어 장치(17)는 이제 도 2에 도시된 바와 같이 유체 압력(P)의 시간에 대한 프로파일을 추정하도록 구성될 수 있다.

도 3은 기본 측정 원리를 도시하고 있다. 이를 위해, 도 3은 코일 전류(19)가 흐르지 않는 경우에도 핀(27)이 입구 밸브(16)의 도시된 폐쇄 위치에 유지되는 방법을 도시하고 있다. 그 이유는, 상사점(31)이 오버슈팅된 후에도 밸브 스프링(28)의 스프링력(41)과 함께 저압(24)이 압축 챔버(33) 내의 압축 유체(14)의 가압력(42)보다 낮기 때문이다. 피스톤(22)은 우선 상사점(31)과 하사점(32) 사이의 미리 결정된 개방 위치(43)에 도달해야 하므로, 압축 챔버(33) 내의 유체(14)는 압축 챔버(33) 내의 압력이 스프링력(41) 및 저압(24)에 의해 핀(27)을 도 3에 도시된 폐쇄 위치로부터 도 1에 도시된 개방 위치를 향하여 이동시키기에 충분히 낮은 가압력(42)을 생성하는 것이 충분할 정도로 팽창된다.

도 4는, 첫째로 입구 밸브(16), 즉, 상기 입구 밸브의 핀(27)의 이러한 개방 운동의 시작이 제어 장치(17)에 의해 식별될 수 있는 방법 및 둘째로 이 시점으로부터 시작하여, 관련된 개방 위치(43)를 추론하는 것이 가능한 방법을 도시하고 있다.

여기서, 도 4는 시간(t)에 대하여, 첫째로 유체 흐름(F), 예를 들어 펄스 시퀀스로서 회전 위치 인코더(44)에 의해 생성될 수 있는 회전 위치 신호(20), 및 코일 전류(19)의 시간에 대한 프로파일을 도시하고 있다. 도 4에 도시된 예에서는, 입구 밸브(16)를 통한 복귀 흐름이 없어야 한다는 것이 아니라, 입구 밸브(16)가 코일 전류(19)에 대한 전류 프로파일(45)의 조정에 의해 하사점(32)에서 폐쇄되는 것으로 가정된다. 전류 프로파일(45)은 폐쇄 전류를 산출한다. 이러한 상황은, 제어 장치(17)가, 센서 신호(36)와 설정값(37) 간의 차이에 기초하여, 유체 압력(P)을 최대 변화율을 갖는 설정값(37)으로 조정하고자 하는 경우에 발생한다.

전류 프로파일(45)의 종료 후에, 코일 전류(19)는 스위칭 간격(46)에서 스위칭 오프될 수 있다. 그 후, 코일 전류(19)는, 입구 밸브(16)가 여전히 폐쇄되어 있는 동안 제어 장치(17)에 의해 측정 프로파일(47)로 다시 스위칭 온(switch on)될 수 있고, 측정 프로파일(42)은 입구 밸브(16)를 폐쇄하기 위해 전류 프로파일(45)의 전류 강도(I) 미만인 전류 강도(I)를 생성한다. 따라서, 측정 전류가 결과로서 발생한다.

상사점(31)이 피스톤(22)에 의해 통과된 후, 코일 전류(19)의 전류 강도(I)의 평균값(48)은 입구 밸브(16)의 핀(27)의 개방 운동의 시작과 같은 시간이 시작 시간(49)에서 발생할 때까지 일정하게 또는 미리 결정된 공차 범위 내에 남아 있는다. 그 후, 피스톤은 그의 현재 개방 위치(43)에 도달된다. 개방 위치(43)에서, 힘 밸런스는 도 3에서 설명된 바와 같이 동등하게 된다. 다시 말해, 스프링력(38) 및 저압(24)의 유압력(hydraulic force)이 함께 압축 챔버(33) 내의 유압력(42)을 초과하는 경우에 입구 밸브(16)는 시작 시간(49)에서 개방된다. 이것은, 압축 챔버(33) 내, 즉, 상기 압축 챔버의 프리 데드 볼륨(free dead volume) 내의 압력이 하사점(32)의 방향으로의 피스톤 운동(23)으로 인해 감소된 경우에 발생한다.

핀(27) 및 전기자(29)의 개방 운동은 전기 코일(18') 내에 추가 유도 전류를 유도하고, 이 추가 전류는 실효 값 또는 평균값(48)의 증가(50)를 유발한다. 이 증가(50)의 시작은 시간에 대해 미리 결정되거나 알려진 변화를 구성한다. 연속적인 시간의 평균값(48)을 비교함으로써, 제어 장치(17)에 의해, 피스톤이 개방 위치(43)에 있는 시작 시간(49)을 검출하는 것이 가능하다. 시작 시간(49)은 회전 위치 신호(20)의 각도 값으로서 특정될 수 있다. 따라서, 시작 시간(49)은 피스톤의 개방 위치(43)에 대한 설명이다.

상사점(31)으로부터의 개방 위치(49)의 거리(51)는 유체 압력(P)에 의존한다. 거리(51)가 정확히 알려질 필요 없이, 개방 위치(43)의 상대 변화가 유체 압력(P)의 변화를 식별하기에 충분하다.

도 5는, 이것으로부터, 제어 장치(17)에 의해 검사될 수 있는 불일치 기준(52)이 형성될 수 있는 방법을 도시하고 있다. 개방 위치(49)의 현재값(53)은 각각의 경우에 다수의 펌프 사이클에 걸쳐 확인될 수 있다. 센서 신호(36)에 관한 차이(54)는 차이 신호(55)를 산출한다. 본 경우에 센서 신호(36)는 값 0을 갖는다고 가정된다.

결함이 있는 압력 센서(35)의 경우에, 유체 압력(P)은 (도 2에 도시된 바와 같이) 증가하는 반면에, 센서 신호(36)는 일정하게 남아 있는다. 따라서, 차이(54), 즉, 차이 신호(55)는 다수의 펌프 사이클 후에 델타값(39)을 초과한다. 따라서, 유체 압력(P)이 더 증가하는 경우, 델타값(39)은 연속적으로 수차례 초과되고, 초과 신호는 매회 델타 단계 변화(56)를 시그널링할 수 있다. 여기서, 초과의 수(57)가 계수될 수 있다. 델타 단계 변화(56)의 수(57)가 미리 정의된 임계값(58)(도 5에서, 임계값(58)은 값 3임)을 초과하는 경우에는, 결함이 있는 압력 센서(35)를 시그널링하는 고장 신호(59)가 생성 또는 출력될 수 있다.

도 5는 또한 이것에 대한 대안으로서, 값 시퀀스(53)에 관한 센서 신호(36)의 차이 신호(55')가 공차 범위(60) 내에 놓이도록, 센서 신호(36)가 도 2에 도시된 유체 압력(P)의 프로파일을 나타내는 것으로 된 경우에 결과로서 발생하는 것과 같은 차이 신호(55')를 도시하고 있다. 그 후, 압력 센서(36)가 정확하게 기능하고 있음을 시그널링하는 "OK" 신호(61)가 생성될 수 있다.

설명된 방식으로 압력 센서(35)를 검사하는 것은, 예를 들어 기능하는 고압 펌프(15)의 경우에 압력 증가가 (대기압으로부터 고압(25)으로) 특히 클 것으로 예상되는 경우에 내연 기관(11)의 시작 시에 수행될 수 있다. 그 후, 개방 위치(43)의 시프트가 특히 명확하게 검출될 수 있다.

전반적으로, 이 예는, 본 발명에 의해, 고압 분사 시스템의 압력 센서의 센서 신호가 불일치 기준에 관하여 검사될 수 있는 방법을 도시하고 있다.

Claims (13)

1. 모터 차량(10)의 내연 기관(11)의 고압 분사 시스템(13)의 압력 센서(35)를 검사하기 위한 방법으로서,
   고압 펌프(15)의 압축 챔버(33)에서, 상기 고압 펌프(15)의 피스톤(22)은, 연속적인 펌프 사이클에서, 각각의 경우에 배출 단계 동안, 상사점(31)을 향하여 이동되고, 이에 따라 상기 압축 챔버(33) 내에 배치된 유체(14)는 상기 압축 챔버(33) 밖으로 배출되며, 상사점(31)을 향한 상기 피스톤(23)의 운동(23) 동안, 입구 밸브(16)가 전자석(18)에 인가되는 전류에 의해 제어 장치(17)에 의해 폐쇄되고, 그 결과 상기 유체(14)가 상기 피스톤(22)에 의해 출구 밸브(26)를 통해 배출되며, 상기 배출된 유체(14)는 고압 영역(25)에서 상기 출구 밸브(26)의 하류에 유체 압력(P)을 생성하고, 상기 압력 센서(35)는 상기 출구 밸브(26)의 하류에 배치되어 센서 신호(36)를 생성하며,
   상기 제어 장치(17)에 의해, 상기 입구 밸브(16)가 폐쇄되는 경우, 측정 전류(47)가 상기 전자석(18)에 인가되고, 상기 피스톤(22)이 상사점(31)으로부터 멀리 이동되는 동안, 상기 측정 전류(47)의 시간에 대한 미리 결정된 변화(50)에 기초하여, 상기 입구 밸브(16)의 개방 운동이 시작하는 상기 피스톤(22)의 개방 위치(43)가 검출되며, 다수의 펌프 사이클에 걸쳐, 상기 확인된 개방 위치(43)의 값 시퀀스(53)가 상기 센서 신호(36)에 관한 미리 결정된 불일치 기준(discrepancy criterion)(52)을 충족시키는지의 여부가 검사되고, 상기 불일치 기준(52)이 충족되는 경우, 상기 압력 센서(35)에 관한 고장 신호(59)가 생성되는 것을 특징으로 하는, 고압 분사 시스템의 압력 센서를 검사하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 불일치 기준(52)은, 상기 값 시퀀스(53)가 상기 상사점(31)으로부터 멀어지는 상기 개방 위치(43)의 시프트 및 이에 따라 상기 유체 압력(P)의 상승 압력 프로파일을 시그널링하고 상기 압력 센서(35)의 상기 센서 신호(36)가 미리 결정된 공차값(39)의 초과분만큼 상기 압력 프로파일로부터 벗어나는 것을 포함하는, 고압 분사 시스템의 압력 센서를 검사하기 위한 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 미리 결정된 델타값(39) 초과의 상기 값 시퀀스(53)에 대한 상기 센서 신호(36)의 차이가 차이 신호(55)에 기초하여 식별되는 경우에 델타 단계 변화(delta step change)(56)가 상기 제어 장치(17)에 의해 시그널링되는, 고압 분사 시스템의 압력 센서를 검사하기 위한 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제어 장치(17)는, 카운터(57)에 의해, 델타 단계 변화(56)가 연속적으로 식별되는 빈도를 계수하고, 상기 불일치 기준(52)은 상기 카운터(57)가 미리 결정된 최소 수(58)를 초과하는 것을 포함하는, 고압 분사 시스템의 압력 센서를 검사하기 위한 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 불일치 기준(52)은, 상기 피스톤(22)을 구동하는 상기 내연 기관(11)의 엔진 샤프트(21)의 회전 속도(20')가 미리 결정된 동작값을 초과해야 하는 것을 포함하는, 고압 분사 시스템의 압력 센서를 검사하기 위한 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 불일치 기준(52)은, 체적 흐름 센서(volume flow sensor)에 의해 시그널링된 상기 유체(14)의 체적 흐름(40)이 미리 결정된 최소 전달 값을 초과해야 하는 것을 포함하는, 고압 분사 시스템의 압력 센서를 검사하기 위한 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 값 시퀀스(53)는 확인되고, 상기 불일치 기준(52)은, 상기 내연 기관(11)의 시작 시, 상기 센서 신호(36)가 미리 결정된 불변성 기준(constancy criterion)(38)에 따라 일정한 프로파일을 갖는 경우에 검사되는, 고압 분사 시스템의 압력 센서를 검사하기 위한 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 전류(47)의 전류 강도(I)는 상기 입구 밸브(16)의 폐쇄를 위해 제공되는 것보다 낮게 설정되는, 고압 분사 시스템의 압력 센서를 검사하기 위한 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방 운동의 검출을 위한 상기 측정 전류(47)의 시간에 대한 상기 미리 결정된 변화(50)는, 상기 측정 전류(47)의 미리 결정된 평균값(48)을 증가시키는 것을 포함하는, 고압 분사 시스템의 압력 센서를 검사하기 위한 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방 위치(43)는 상기 내연 기관(11)의 회전 위치 센서(47)에 의해 확인되는, 고압 분사 시스템의 압력 센서를 검사하기 위한 방법.
11. 모터 차량(10)의 내연 기관(11)의 고압 분사 시스템(13)용 제어 장치(17)로서,
    상기 제어 장치(17)는 압력 센서(35)의 센서 신호(36)에 의존하는 방식으로 상기 고압 분사 시스템(13)의 고압 펌프(15)의 입구 밸브(16)를 폐쇄하도록 구성되고, 상기 제어 장치(17)는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법의 상기 제어 장치(17)에 관한 단계를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
12. 고압 펌프(15), 및 상기 고압 펌프(15)의 출구 밸브(16)의 하류에 배치되는 압력 센서(35)를 갖는, 모터 차량(10)용 고압 분사 시스템(13)으로서,
    상기 고압 분사 시스템(13)은 제11항에 따른 제어 장치(17)를 갖는 것을 특징으로 하는, 고압 분사 시스템.
13. 내연 기관(11) 및 제12항에 따른 고압 분사 시스템(13)을 포함하는, 모터 차량(10).

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