KR20190099474A - 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법 - Google Patents

인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법 Download PDF

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파트릭 바이쓰
크리스티안 발트
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내연 기관의 실린더에 할당되는 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법에 관한 것이며, 이때 내연 기관은 2개 이상의 인젝터들을 포함하며, 제1 단계에서는 인젝터들의 균등화가 실행되고, 제2 단계에서는 인젝터들의 절대 보정이 실행된다.

Description

인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법
내연 기관에 사용되는 인젝터들은 마모 및 노화의 영향을 받기 쉬우므로, 인젝터의 수명 동안 실제로 인젝터를 통해 분사되는 연료량은 분사를 위해 제공된 설정 분사량으로부터 점점 더 벗어날 수 있다. 설정 분사량과 상이한 연료량의 분사는 내연 기관의 작동에 부정적인 영향을 미치므로, 상이한 분사 거동을 갖는 인젝터가 가능한 한 인식되고 교체되어야 할 것이다.
DE 10 2007 010 496 A1호에는 상이한 분사 거동을 갖는 인젝터를 인식하기 위한 방법이 공지되어 있다. 이 경우, 런-업(run-up) 테스트의 범주에서, 인젝터들의 설정 분사량을 증가시킴으로써 무부하 회전수로부터 최대 회전수로 내연 기관의 회전수를 가속하는 것이 제공된다. 런-업 테스트는 차량의 정지 상태에서 실행되고 반복되며, 각각의 반복 시마다 내연 기관의 다른 인젝터가 차단된다. 이와 같이 획득된 회전수 곡선들을 비교함으로써, 너무 많거나 너무 적은 연료를 분사하는 인젝터가 인식될 수 있다. 그러나, 이러한 방법에 의해서는 어느 인젝터가 교체되어야 하는지가 확실히 결정될 수 없다. 내연 기관의 다른 모든 인젝터들과 상이한 거동을 나타내는 하나의 인젝터에 결함이 있다고 가정될 뿐이다. 이러한 방법에 의해서는, 다른 모든 인젝터들에 결함이 있고 거동이 상이한 하나의 인젝터가 어쩌면 내연 기관의 유일한 인젝터로서 설정 거동과 유사한 거동을 보이는 것인지의 여부는 알 수 없다.
DE 10 2013 212 334 A1호에는 내연 기관의 절대 분사량을 산출하기 위한 방법이 공지되어 있다. 이를 위해, DE 10 2007 010 496 A1호에서와 같이, 마찬가지로 정지 상태인 차량의 내연 기관의 회전수가 무부하 회전수로부터 최대값으로 연속적으로 상승한다. 이어서, 회전수는 모든 인젝터들의 차단을 통해 재차 무부하 회전수로 강하되고, 이러한 강하는 내연 기관의 자유로운 하락에 상응한다. 회전수 감소의 속도는 내연 기관의 내부 마찰 및 관성에 대한 척도를 나타내므로, 하강하는 회전수 곡선의 기울기 분석 및 회전수 상승 시에 증가하는 회전수의 기울기 분석에 의하여, 전체 분사량은 하기 수학식에 따라 계산될 수 있다.
Figure pct00001
이 경우, "f(zn)"는 내연 기관의 효율 뿐만 아니라 관성 모멘트도 나타내는 상수를 표시한다. "n_max"는 최대 회전수, "n_min"은 무부하 회전수, "a1"은 회전수 곡선의 상승 부분의 기울기이며, "a2"는 회전수 곡선의 하강 부분의 기울기이다.
내연 기관의 개별 인젝터들이 차단되는 인젝터 분사량 결정 방법들은, 개별 실린더들의 비점화로 인해 내연 기관의 크랭크축에 진동이 작용하므로, 인젝터들의 분사량의 정확한 결정이 어려워진다는 단점이 있다.
이에 반해, 내연 기관의 실린더에 할당되는 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법이며, 내연 기관이 2개 이상의 인젝터들을 포함하는, 본 발명에 따른 인젝터 분사량 산출 방법은, 제1 단계에서는 인젝터들의 균등화가 실행되고, 제2 단계에서는 인젝터들의 절대 보정이 실행된다는 장점을 갖는다.
이하에서는, 내연 기관의 각각의 실린더가 정확히 하나의 인젝터를 갖고, 본 발명에 따른 방법은 차량의 정지 상태에서, 예를 들어 정비소에 정차하는 동안에 실행되는 것으로 가정될 것이다.
바람직하게, 상기 균등화는 내연 기관의 각각의 인젝터의 분사량에 대한 인젝터별 보정값을 결정하는 것을 포함한다.
바람직하게, 인젝터별 보정값들을 결정하기 위해서는 런-업 테스트가 실행된다. 본 발명에 있어서의 런-업 테스트는 무부하 회전수로부터 최대 회전수에 이르기까지 내연 기관을 가속하는 것이다. 이 경우, 내연 기관의 모든 실린더들이 점화된다.
바람직하게, 상기 절대 보정은, 총 분사량을 산출하고 총 분사량을 설정 총 분사량과 비교하는 것을 포함한다.
바람직하게, 총 분사량의 산출은 회전수 곡선의 기울기의 사용 하에 실행된다.
바람직하게, 상기 회전수 곡선은 런-업 테스트의 회전수 곡선이며, 총 분사량은 내연 기관의 회전수 상승 단계를 특징화하는 제1 기울기 및 내연 기관의 자유 하락 단계를 특징화하는 제2 기울기로부터 산출된다.
바람직하게, 상기 절대 보정은, 런-업 테스트 시에 인젝터들의 가속 기여도들이 균등화 기준을 충족할 때에야 비로소 실행된다. 이 경우, 인젝터들의 가속 기여도들이란, 런-업 테스트 중의 내연 기관의 가속을 위한 점화된 개별 실린더들의 기여도들을 의미한다. 내연 기관의 크랭크축 위치 및/또는 캠축 위치가 인지됨으로써, 내연 기관의 가속을 위한 각각의 기여도가 실린더에, 그리고 이에 따라 인젝터에도 할당될 수 있다. 특히, 균등화 기준이란, 모든 가속 기여도들이 가속 기여도들의 평균값 주위의 사전 결정 가능한 허용 오차 범위 이내에 놓이는지 여부가 검사된다는 것을 의미할 수 있다.
바람직하게, 인젝터들의 균등화에 의해서 인젝터들의 가속 기여도들이 균등화 기준을 충족하게 된다. 바람직한 개선예에서, 이를 위해 인젝터별 설정 분사량은 인젝터별 보정값만큼 보정된다.
바람직하게, 산출된 인젝터 분사량으로부터는 인젝터가 교체되어야 하는지 여부가 추론된다.
바람직하게, 본 발명에 따른 방법의 각각의 단계를 실행하도록 구성된 장치가 제공된다. 이러한 장치는, 본 발명에 따른 방법의 실행의 범주에서 센서들 및 내연 기관의 인젝터들과 직접 또는 간접적으로 연결된 진단 장치 또는 차량 제어 장치일 수 있다.
바람직하게, 특히 마찬가지로 제어 유닛에 실행될 때 본 발명에 따른 방법의 각각의 단계를 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
바람직하게, 컴퓨터 프로그램이 저장된 저장 매체와, 저장 매체를 포함하는 전자 제어 유닛이 또한 제공된다.
하기에는 본 발명의 실시예가 첨부 도면들에 의해 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 진행 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법에 의해 산출되는, 분사량에 대한 인젝터별 보정값들의 시간에 따른 추이를 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 1에는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 진행 과정이 개략적으로 도시되어 있다. 하기에 더 상세히 설명되는 본 발명에 따른 방법의 실시예는, 자동차 내에 장착되어 전자 제어 유닛을 통해 제어되는 내연 기관들에서 사용된다. 내연 기관의 회전수는 회전수 센서에 의해 검출되어, 전자 제어 유닛에 제공된다. 엔진 위치는 적절한 센서 장치에 의해 검출된다. 전자 제어 유닛은 내연 기관의 인젝터들을 위한 분사량 및/또는 제어 시간을 연산하여, 인젝터들을 상응하게 제어한다. 하기에 더 상세히 설명되는 본 발명에 따른 방법의 실시예는, 바람직한 일 개선예에서 차량 외부의 진단 유닛과 연결될 수 있는 전자 제어 유닛을 통해 실행된다.
상기 방법은 단계 "100"에서 시작한다. 이어서, 단계 "110"이 실행된다.
단계 "110"에서는 내연 기관의 회전수 상승이 실행된다. 이를 위해, 내연 기관의 개별 실린더들에는 연료가 공급되므로, 내연 기관의 복수의 작동 주기들을 포함하는 회전수 상승 동안 내연 기관의 균일한 가속이 얻어진다. 즉, 내연 기관의 회전수는 무부하 회전수에 상응하는 시작값으로부터 최대값으로 상승한다. 회전수의 시작값 및 회전수의 최대값은 센서에 의해 검출되어, 제어 장치를 통한 추후 사용을 위해 저장된다. 최대 회전수의 도달 이후에, 내연 기관은 회전수가 무부하 회전수의 값에 다시 도달할 때까지 연료 분사 없이 자신의 내부 마찰에 의해 재차 제동된다. 회전수 상승의 시작 시점, 최대 회전수의 도달 시점, 및 무부하 회전수의 재도달 시점을 측정함으로써, 회전수의 상승을 나타내는 회전수 곡선의 제1 기울기와, 내연 기관의 제동을 나타내는 회전수 곡선의 제2 기울기가 계산 및 저장된다. 이어서, 단계 "120"이 실행된다. 단계 "110"에서 각각의 실린더 내로 분사된 연료량은 전자 제어 유닛을 통해 결정된다. 이를 위해, 설정 분사량은 전자 제어 유닛의 메모리 내에 저장된 인젝터별 보정값만큼 보정된다. 인젝터별 보정값은 하기에 설명된 방법 단계들에 의해 업데이트된다. 상술한 방법의 첫번째 진행 이전에, 각각의 인젝터에 대한 인젝터별 보정값은 0이다.
단계 "120"에서는 내연 기관의 각각의 실린더에 실린더별 가속 기여도들이 할당된다. 이를 위해, 예를 들어 인지된 엔진 위치에 의해서는, 주어진 기여도에서 어느 실린더가 시간적으로 가속에 맞추어 팽창 행정에 위치함으로써 내연 기관의 가속에 기여하는지가 검출된다. 따라서, 상승하는 회전수 곡선에서 볼 수 있는 각각의 개별 가속 성분이 실린더에 그리고 이에 따라 인젝터에 할당될 수 있다. 이어서, 단계 "130"이 실행된다.
단계 "130"에서는 각각의 인젝터에 대하여, 단계 "120"에서 관련된 것으로 산출된 가속 기여도들을 통해 평균값이 산출된다. 따라서, 각각의 인젝터에 대하여 인젝터별 특유의 평균값이 존재하게 된다. 인젝터별 특유의 평균값들은 저장된다. 이어서, 단계 "140"이 실행된다.
단계 "140"에서는 모든 인젝터별 가속 평균값들을 통해 평균값이 형성됨으로써 총 가속 평균값이 계산된다. 총 가속 평균값은 저장된다. 이어서, 단계 "150"이 실행된다.
단계 "150"에서는 각각의 인젝터에 대하여, 인젝터에 관련된 인젝터별 가속 평균값과 단계 "140"에서 계산된 총 가속 평균값 간의 차이가 계산된다. 이러한 차이는 인젝터별 특유의 편차를 형성한다. 이어서, 단계 "160"이 실행된다.
단계 "160"에서는 각각의 인젝터별 특유의 편차가 캘리브레이션 할당에 의해 분사량에 대한 인젝터별 보정값으로 변환된다. 분사량에 대한 인젝터별 보정값들은 저장되고, 상술한 방법의 하기 진행들을 위해 제공된다. 이어서, 단계 "170"이 실행된다.
단계 "170"에서는 단계 "130"에서 산출된 모든 인젝터별 특유의 평균값들이, 사전 결정 가능한 허용 오차 내에서 유사한지 여부가 검사된다. 이를 위해서는 인젝터별 특유의 평균값들이, 단계 "140"에서 계산된 총 가속 평균값 주위의 사전 결정 가능한 허용 오차 범위 이내에 놓이는지 여부가 검사될 수 있다. 만일 그렇다면, 단계 "180"으로 계속된다. 만일 그렇지 않다면, 단계 "110"으로 계속된다.
단계 "180"에서는 단계 "110"에서 산출된 회전수의 시작값(n_min) 및 회전수의 최대값(n_max) 그리고 제1 기울기(a1) 및 제2 기울기(a2)의 사용 하에 하기 수학식에 따라 총 분사량(M_inj)이 계산된다.
Figure pct00002
이 경우, "f(zn)"는 내연 기관의 효율 뿐만 아니라 관성 모멘트를 나타내는 상수를 표시한다. "f(zn)"에 대한 값은 예를 들어 전자 제어 유닛의 메모리 내에 저장될 수 있다.
계산된 총 분사량이 설정 총 분사량에 상응하는 경우, 상기 방법은 단계 "200"에서 종료된다. 계산된 총 분사량이 설정 총 분사량에 상응하지 않는 경우, 총 분사량과 설정 총 분사량의 비교로부터 절대 보정값이 산출되며, 이러한 절대 보정값은 각각의 인젝터별 보정값에 합산된다. 새로운 인젝터별 보정값들은 저장된다. 이어서, 단계 "110"이 실행된다.
도 2에는 본 발명에 따른 방법의 상기 실시예에 의해 산출된, 4개의 실린더들을 구비한 내연 기관의 분사량에 대한 인젝터별 보정값들(31, 32, 33, 34)의 시간에 따른 추이가 개략적으로 도시되어 있다.
인젝터별 보정값들(31, 32, 33, 34)의 시간에 따른 추이는 제1 축(20) 및 제2 축(10)에 의해 펼쳐진 2차원 평면으로 도시되어 있다. 이 경우, 제1 축(20)은 시간축(20)에 상응하고, 제2 축(10)은 인젝터별 특유의 보정값들의 크기를 나타낸다. 곡선 "31"은 제1 실린더에 할당된 인젝터의 인젝터별 특유의 보정값의 시간에 따른 추이를 나타낸다. 곡선 "32"는 제2 실린더에 할당된 인젝터의 인젝터별 특유의 보정값의 시간에 따른 추이를 나타낸다. 곡선 "33"은 제3 실린더에 할당된 인젝터의 인젝터별 특유의 보정값의 시간에 따른 추이를 나타낸다. 곡선 "34"는 제4 실린더에 할당된 인젝터의 인젝터별 특유의 보정값의 시간에 따른 추이를 나타낸다.
상기 실시예에 따른 방법의 시작에서, 각각의 인젝터에 대한 인젝터별 특유의 보정값은 0이며, 즉 인젝터별 특유의 보정값들을 나타내는 곡선들(31, 32, 33, 34)은 제1 축(20)과의 공통의 교점을 갖는다. 이러한 교점은 시점 "t0"을 정의한다. 우선, 인젝터들의 균등화가 실행되므로, 각각의 인젝터에 도시된 예시에서 0과는 다른 인젝터별 보정값이 할당된다. 인젝터별 보정값들에 의해, 균등화는 시점 "t1"에서 재실행된다. 균등화의 반복과 이에 따라 인젝터별 보정값들의 업데이트는 인젝터들의 가속 기여도들이 균등화 기준을 충족할 때까지 실행된다. 도시된 예에서, 이는 시점 "t3"에 해당하므로, 균등화 직후에 이어서 분사량의 절대 보정이 실행된다. 절대 보정의 기여도들도 포함하는 새로운 인젝터별 보정값들(40)은 시점 "t3"에 나타난다.
이어서, 본 발명에 따른 방법의 실시예는 계산된 총 분사량이 설정 총 분사량에 상응할 때까지 반복되며, 인젝터별 보정값들은 각각의 반복 시에 업데이트되는데, 이는 시점들(t4, t5 및 t6)에서의 인젝터별 보정값들의 값들을 통해 나타난다.

Claims (13)

  1. 내연 기관의 실린더에 할당되는 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법이며, 내연 기관은 2개 이상의 인젝터들을 포함하는, 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법에 있어서,
    제1 단계에서는 인젝터들의 균등화가 실행되고, 제2 단계에서는 인젝터들의 절대 보정이 실행되는 것을 특징으로 하는, 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 균등화는 내연 기관의 각각의 인젝터의 분사량에 대한 인젝터별 보정값을 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서, 인젝터별 보정값들을 결정하기 위해서 런-업(run-up) 테스트가 실행되는 것을 특징으로 하는, 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절대 보정은, 총 분사량을 산출하고 총 분사량을 설정 총 분사량과 비교하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서, 총 분사량의 산출은 회전수 곡선의 기울기의 사용 하에 실행되는 것을 특징으로 하는, 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법.
  6. 제5항 및 제3항에 있어서, 상기 회전수 곡선은 런-업 테스트의 회전수 곡선이며, 총 분사량은 내연 기관의 회전수 상승 단계를 특징화하는 제1 기울기 및 내연 기관의 자유 하락 단계를 특징화하는 제2 기울기로부터 산출되는 것을 특징으로 하는, 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법.
  7. 제4항 내지 제6항, 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절대 보정은, 런-업 테스트 시에 인젝터들의 가속 기여도들이 균등화 기준을 충족할 때에야 비로소 실행되는 것을 특징으로 하는, 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서, 인젝터들의 균등화에 의해서 인젝터들의 가속 기여도들이 균등화 기준을 충족하게 되는 것을 특징으로 하는, 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 산출된 인젝터 분사량으로부터는 인젝터가 교체되어야 하는지 여부가 추론되는 것을 특징으로 하는, 인젝터의 분사량을 산출하기 위한 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법의 각각의 단계를 실행하도록 구성된 장치.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법의 각각의 단계를 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램.
  12. 제11항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 저장 매체.
  13. 제12항에 따른 저장 매체를 포함하는 전자 제어 유닛.
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