KR20220072422A - Control method of an injector and fuel injection system - Google Patents

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KR20220072422A KR1020200160002A KR20200160002A KR20220072422A KR 20220072422 A KR20220072422 A KR 20220072422A KR 1020200160002 A KR1020200160002 A KR 1020200160002A KR 20200160002 A KR20200160002 A KR 20200160002A KR 20220072422 A KR20220072422 A KR 20220072422A
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Abstract

본 발명은 연료분사 명령에 의해 인젝터 분사를 위한 전압을 인젝터 작동전압으로 상기 인젝터에 인가하는 인젝터 전압 인가 단계 및 연료분사 명령의 종료 시, 상기 인젝터 작동전압으로 상기 전압에 대한 역전압을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 역전압은 인젝터 전류를 0으로 수렴시켜 잔류 자기력을 제거해 인젝터 바운싱을 억제하는 것을 특징으로 하는 바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법으로서, 본 발명에 의하면, 니들 바운싱을 최소화하여 정확한 연료분사가 가능하게 한다.The present invention provides an injector voltage application step of applying a voltage for injector injection to the injector as an injector operating voltage according to a fuel injection command, and applying a reverse voltage to the voltage as the injector operating voltage at the end of the fuel injection command Including, wherein the reverse voltage converges the injector current to 0 and removes the residual magnetic force to suppress the injector bouncing, a high-precision injector control method capable of reducing the bouncing effect, characterized in that, according to the present invention, by minimizing needle bouncing Accurate fuel injection is possible.

Description

바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법 및 연료 분사 시스템{CONTROL METHOD OF AN INJECTOR AND FUEL INJECTION SYSTEM}CONTROL METHOD OF AN INJECTOR AND FUEL INJECTION SYSTEM

본 발명은 엔진에 연료를 분사하기 위한 인젝터를 제어하는 방법과 인젝터 제어를 통한 연료 분사 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method of controlling an injector for injecting fuel into an engine and a fuel injection system through injector control.

인젝터는 자동차의 엔진 등에 배치되어 연료를 미립화하여 고속으로 분사함으로써 연소실로 흡입되는 공기와 연료가 원활하게 혼합되어 연소될 수 있도록 하는 기능을 수행한다.The injector is disposed on the engine of a vehicle, etc. to atomize fuel and inject it at a high speed so that the air and the fuel sucked into the combustion chamber can be smoothly mixed and combusted.

이러한 인젝터는 엔진제어유닛(ECU)에 의해 전자 제어되며, 엔진제어유닛은 최적의 공연비를 이룰 수 있도록 인젝터의 연료분사시기 및 연료분사시간을 제어한다.Such an injector is electronically controlled by an engine control unit (ECU), and the engine control unit controls the fuel injection timing and fuel injection time of the injector to achieve an optimal air-fuel ratio.

연료 주입구를 통해 내부로 유입되는 연료를 분사구를 통해 고압 분사하기 위해서 인젝터는 마그네틱 코어, 코일 어셈블리, 아마추어, 니들 바 등을 포함하여, 코일 어셈블리, 마그네틱 코어 등에 의해 자기회로가 구성되고, 코일에 인가되는 전류에 의해 발생한 자력으로 인해 아마추어를 승강 동작시킴으로써, 아마추어와 함께 니들 바가 상승하여 니들 바 끝단의 볼과 이격되어 개방되는 밸브 시트를 통해 연료가 분사될 수 있도록 구성된다.In order to inject fuel flowing into the interior through the fuel injection hole at high pressure through the injection hole, the injector includes a magnetic core, a coil assembly, an armature, a needle bar, etc., and a magnetic circuit is configured by a coil assembly, a magnetic core, etc. By lifting and lowering the armature due to the magnetic force generated by the current, the needle bar rises together with the armature so that fuel can be injected through the valve seat spaced apart from the ball of the needle bar end.

그러면, 연료 주입구로 유입된 연료는 마그네틱 코어에 형성된 내부 유로 및 아마추어에 형성된 관통홀을 경유하여 밸브 시트를 통해 분사되게 된다.Then, the fuel introduced into the fuel inlet is injected through the valve seat through the internal flow path formed in the magnetic core and the through hole formed in the armature.

아마추어는 상승하여 아마추어 상측의 마그네틱 코어 내측의 내부 유로 상에 배치되는 스토퍼에 부딪히게 되고, 이후 스토퍼에 연결된 니들 바가 스토퍼와 함께 상승하여 들어올려지게 된다.The armature rises and collides with the stopper disposed on the inner flow path inside the magnetic core on the upper side of the armature, and then the needle bar connected to the stopper rises together with the stopper and is lifted.

인젝터에 관해서는 연료분사시기 및 연료분사량의 제어가 중요하며, 실화(misfire)의 위험을 최소화하는 것이 중요한데, 종래 인젝터는 연료 분사 후에도 잔류 전류에 의해 니들이 바운싱(bouncing)되어 정확한 연료분사가 되지 못하는 경우가 발생할 수 있었다.With respect to the injector, it is important to control the fuel injection timing and the fuel injection amount, and it is important to minimize the risk of misfire. case could have occurred.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.Matters described in the above background art are intended to help the understanding of the background of the invention, and may include matters that are not already known to those of ordinary skill in the art to which this technology belongs.

한국공개특허공보 제10-2020-0124112호Korean Patent Publication No. 10-2020-0124112

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 니들 바운싱을 최소화하여 정확한 연료분사가 가능하게 하는 바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법 및 연료 분사 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an injector control method and a fuel injection system capable of high-precision injection by reducing the bouncing effect that enables accurate fuel injection by minimizing needle bouncing. .

본 발명의 일 관점에 의한 바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법은, 연료분사 명령에 의해 인젝터 분사를 위한 전압을 인젝터 작동전압으로 상기 인젝터에 인가하는 인젝터 전압 인가 단계 및 연료분사 명령의 종료 시, 상기 인젝터 작동전압으로 상기 전압에 대한 역전압을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 역전압은 인젝터 전류를 0으로 수렴시켜 잔류 자기력을 제거해 인젝터 바운싱을 억제하는 것을 특징으로 한다.In an injector control method capable of high-precision injection by reducing the bouncing effect according to an aspect of the present invention, an injector voltage application step of applying a voltage for injector injection to the injector as an injector operating voltage according to a fuel injection command and at the end of the fuel injection command , applying a reverse voltage to the voltage as the injector operating voltage, wherein the reverse voltage converges the injector current to zero to remove residual magnetic force to suppress injector bouncing.

그리고, 상기 역전압을 인가하는 단계는 정해진 듀티(duty)비로 상기 인젝터에 역전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.The applying of the reverse voltage is characterized in that the reverse voltage is applied to the injector at a predetermined duty ratio.

또한, 상기 역전압을 인가하는 단계는 상기 연료분사 명령의 종료에 의해 상기 인젝터에 역기전력이 인가된 후 인가하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of applying the reverse voltage is characterized in that the application is applied after the counter electromotive force is applied to the injector by the end of the fuel injection command.

여기서, 상기 인젝터 전압 인가 단계는 상기 인젝터의 작동 개시를 위한 부스트 전압 인가 후 정해진 듀티(duty)비로 상기 인젝터에 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.Here, the step of applying the injector voltage is characterized in that after applying a boost voltage for starting operation of the injector, a voltage is applied to the injector at a predetermined duty ratio.

특히, 상기 역전압을 인가하는 단계에 의해 상기 인젝터의 아마추어는 상기 연료분사 명령 이전의 초기 위치에 정위치 되는 것을 특징으로 한다.In particular, by the step of applying the reverse voltage, the armature of the injector is characterized in that it is fixed at an initial position before the fuel injection command.

다음, 본 발명의 다른 일 관점에 의한 바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법은, 연료분사 명령에 의해 인젝터 분사를 위한 전압을 인젝터 작동전압으로 상기 인젝터에 인가하는 인젝터 전압 인가 단계 및 연료분사 명령의 종료 시, 상기 인젝터 작동전압으로 상기 전압에 대한 역전압을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 역전압에 의해 상기 인젝터의 아마추어를 추가 하강시켜 인젝터 바운싱을 억제하는 것을 특징으로 한다.Next, the injector control method capable of high-precision injection by reducing the bouncing effect according to another aspect of the present invention is an injector voltage application step of applying a voltage for injector injection to the injector as an injector operating voltage according to a fuel injection command and a fuel injection command and applying a reverse voltage to the voltage as the injector operating voltage at the end of , and further lowering the armature of the injector by the reverse voltage to suppress injector bouncing.

그리고, 상기 역전압을 인가하는 단계는 정해진 듀티(duty)비로 상기 인젝터에 역전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.The applying of the reverse voltage is characterized in that the reverse voltage is applied to the injector at a predetermined duty ratio.

또한, 상기 역전압을 인가하는 단계는 상기 연료분사 명령의 종료에 의해 상기 인젝터에 역기전력이 인가된 후 인가하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of applying the reverse voltage is characterized in that the application is applied after the counter electromotive force is applied to the injector by the end of the fuel injection command.

그리고, 상기 인젝터 전압 인가 단계는 상기 인젝터의 작동 개시를 위한 부스트 전압 인가 후 정해진 듀티(duty)비로 상기 인젝터에 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.And, the injector voltage applying step is characterized in that after applying a boost voltage for starting operation of the injector, a voltage is applied to the injector at a predetermined duty ratio.

특히, 상기 역전압을 인가하는 단계에 의해 상기 인젝터의 아마추어는 상기 연료분사 명령 이전의 초기 위치에 정위치 되는 것을 특징으로 한다.In particular, by the step of applying the reverse voltage, the armature of the injector is characterized in that it is fixed at an initial position before the fuel injection command.

그리고, 본 발명의 연료 분사 시스템은, 연료 분사를 위한 인젝터 및 상기의 인젝터 제어 방법에 의해 상기 인젝터를 제어하는 엔진 제어 유닛(Engine Control Unit)을 포함한다.And, the fuel injection system of the present invention includes an injector for fuel injection and an engine control unit that controls the injector by the injector control method.

본 발명의 바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법과 연료 분사 시스템에 의하면 인젝터 유량 편차가 축소되어 제조 수율이 증가하고, 품질이 개선된다.According to the injector control method and fuel injection system capable of high-precision injection by reducing the bouncing effect of the present invention, the injector flow rate variation is reduced to increase the manufacturing yield and improve the quality.

또한, 인젝터 분사 유량의 정밀도 향상을 통해 정확한 시기와 양으로 분사가 가능하게 한다.In addition, by improving the precision of the injector injection flow rate, it is possible to inject at an accurate time and amount.

그리고, 분사 종료 후 아마추어와 포지션 링 간의 공극이 작아 이후 분사 개시에 의한 인젝터 초기 열림 시 충분한 자기력 생성이 가능하므로, 실화 발생의 위험을 줄일 수가 있다.In addition, since the gap between the armature and the position ring is small after the injection is completed, sufficient magnetic force can be generated when the injector is initially opened by the start of injection later, thereby reducing the risk of misfire.

도 1은 연료 분사 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 인젝터에 인가되는 작동 전류, 전압과 니들 거동의 관계를 도시한 것이다.
도 3은 종래의 인젝터 제어를 위한 인가 전압을 나타낸 것이다.
도 4는 종래의 인젝터 제어에 의한 니들 거동을 나타낸 것이다.
도 5는 도 4의 바운싱 영역을 별도 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 인젝터 제어를 위한 인가 전압을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 인젝터 제어에 의한 니들 거동을 나타낸 것이다.
도 8은 도 7의 점선 표시 영역을 별도 도시한 것이다.
도 9는 종래의 인젝터 제어에 의한 분사 후 상태를 도시한 것이다.
도 10은 도 9에 의한 공극과 자기력을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 인젝터 제어에 의한 분사 후 상태를 도시한 것이다.1 shows a fuel injection system;
2 shows the relationship between the operating current and voltage applied to the injector and the needle behavior.
3 shows an applied voltage for conventional injector control.
Figure 4 shows the needle behavior by the conventional injector control.
FIG. 5 is a separate diagram illustrating the bouncing area of FIG. 4 .
6 shows an applied voltage for controlling the injector of the present invention.
Figure 7 shows the needle behavior by the injector control of the present invention.
8 is a separate diagram illustrating the dotted line display area of FIG. 7 .
9 shows a state after injection by the conventional injector control.
FIG. 10 shows the gap and magnetic force according to FIG. 9 .
11 shows a state after injection by the injector control of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.In describing preferred embodiments of the present invention, well-known techniques or repetitive descriptions that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be reduced or omitted.

도 1은 연료 분사 시스템을 도시한 것이다.1 shows a fuel injection system;

인젝터는 인젝션 몰딩, 하우징(110), 리드 파이프(Lead Pipe)가 외형을 형성하고, 인젝션 몰딩, 하우징(110), 리드 파이프 내부에 구성들이 장착된다.In the injector, injection molding, the housing 110, and a lead pipe form an external shape, and components are mounted inside the injection molding, the housing 110, and the lead pipe.

인젝션 몰딩의 하부 외주면에 하우징(110)이 결합되고, 하우징(110)의 하면을 관통하여 리드 파이프가 장착된다.The housing 110 is coupled to the lower outer circumferential surface of the injection molding, and a lead pipe is mounted through the lower surface of the housing 110 .

그리고, 자기회로를 구성하는 마그네틱 코어(130), 코일 어셈블리(120), 아마추어(140) 등이 하우징(110) 내측에 구비된다.In addition, the magnetic core 130 , the coil assembly 120 , the armature 140 , and the like constituting the magnetic circuit are provided inside the housing 110 .

마그네틱 코어(130)는 하우징(110) 내측에 삽입되며, 중공의 내부 유로가 형성되어 주입된 연료가 관통한다.The magnetic core 130 is inserted into the housing 110 , and a hollow internal flow path is formed so that the injected fuel passes therethrough.

코일 어셈블리(120)는 터미널, 보빈, 코일을 포함할 수 있고, 마그네틱 코어(120)의 외주면에 보빈이 압입되고, 보빈 외주면에 코일이 권선될 수 있다.The coil assembly 120 may include a terminal, a bobbin, and a coil, and the bobbin may be press-fitted to the outer circumferential surface of the magnetic core 120 , and the coil may be wound around the bobbin outer circumferential surface.

또한, 도시와 같이, 마그네틱 코어(130)는 리드 파이프 내주면에 압입되고, 보빈은 리드 파이프 외주면에 압입되어 보빈에 코일이 권선될 수 있다.Also, as shown, the magnetic core 130 may be press-fitted to the inner circumferential surface of the lead pipe, and the bobbin may be press-fitted to the outer circumferential surface of the lead pipe, so that a coil may be wound around the bobbin.

아마추어(140)는 마그네틱 코어(130)의 하측에 배치되며, 니들(150)이 아마추어(140)를 관통하도록 구성된다.The armature 140 is disposed below the magnetic core 130 , and the needle 150 is configured to penetrate the armature 140 .

아마추어(140) 상측의 마그네틱 코어(130) 내측의 내부 유로 상에는 스토퍼 (160)가 배치되고, 스토퍼(160)의 하단부와 아마추어(140) 내측 간에 댐퍼 스프링(171)이 결합된다.A stopper 160 is disposed on the inner flow path inside the magnetic core 130 on the upper side of the armature 140 , and a damper spring 171 is coupled between the lower end of the stopper 160 and the inner side of the armature 140 .

그리고, 스토퍼(160)의 상단부와 마그네틱 코어(130)의 내측 간에는 컴프레션 스프링(172)이 결합되고, 컴프레션 스프링(172)은 마그네틱 코어(130) 내측에 결합될 수 있다.In addition, a compression spring 172 may be coupled between the upper end of the stopper 160 and the inside of the magnetic core 130 , and the compression spring 172 may be coupled to the inside of the magnetic core 130 .

그리고, 밸브 구성을 위한 니들(150)이 아마추어(140) 및 스토퍼(160)를 관통하고, 아마추어(140) 하측의 니들(150)의 외주면에는 포지션 링(180)이 장착되어 아마추어(140)의 위치를 구속시킨다.And, the needle 150 for the valve configuration passes through the armature 140 and the stopper 160, and the position ring 180 is mounted on the outer peripheral surface of the needle 150 under the armature 140, so that the constrain the position.

니들(150) 하단에는 볼(151)이 형성되고, 니들(150) 하측에는 밸브 시트(190) 등이 리드 파이프 내측에 구비된다.A ball 151 is formed at the lower end of the needle 150, and a valve seat 190 and the like are provided inside the lead pipe under the needle 150.

이와 같이 구성되는 인젝터에 전류가 인가되지 않는 상태에서는 니들(150) 하측의 볼(151)이 밸브 시트(190)의 내주면에 안착되어 기밀이 유지됨으로써 연료가 분사되지 않게 된다.In a state where no current is applied to the injector configured as described above, the ball 151 under the needle 150 is seated on the inner circumferential surface of the valve seat 190 to maintain airtightness, so that fuel is not injected.

그리고, 엔진 제어 유닛(Engine Control Unit)에 의해 코일에 전류가 인가가 되면, 코일에 의해 발생된 자력에 의해 코일 어셈블리(120), 마그네틱 코어(130), 아마추어(140), 하우징(110), 리드 파이프 등에 의해 자기회로가 형성되어, 아마추어(140)가 댐퍼 스프링(160)의 복원력을 극복하여 마그네틱 코어(130) 측 상방향으로 거동하게 된다.And, when a current is applied to the coil by the engine control unit, the coil assembly 120, the magnetic core 130, the armature 140, the housing 110, A magnetic circuit is formed by a lead pipe or the like, and the armature 140 overcomes the restoring force of the damper spring 160 and moves upward toward the magnetic core 130 .

상승된 아마추어(140)는 스토퍼(160)와 충돌하게 되고, 댐퍼 스프링(171)의 복원력에 의해서 스토퍼(160)는 마그네틱 코어(130)의 내부 유로 상에서 상방향으로 동작되어 니들(150)과 함께 상승하게 되어 밸브를 on 시켜 연료가 분사되게 된다.The raised armature 140 collides with the stopper 160 , and by the restoring force of the damper spring 171 , the stopper 160 is operated upward on the inner flow path of the magnetic core 130 , and together with the needle 150 . As it rises, the valve turns on and fuel is injected.

도 2는 인젝터에 인가되는 작동 전류, 전압과 니들 거동의 관계를 도시한 것이고, 도 3은 인젝터 제어를 위한 인가 전압을 별도로 나타낸 것이다. 그리고, 도 4는 종래의 인젝터 제어에 의한 니들 거동을 나타낸 것이다.2 shows the relationship between the operating current and voltage applied to the injector and the needle behavior, and FIG. 3 shows separately the applied voltage for controlling the injector. And, Figure 4 shows the needle behavior by the conventional injector control.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 코일에 전류를 인가하기 위한 엔진 제어 유닛에 의한 전압의 인가는 먼저 인젝터 작동을 위한 연료분사 명령에 의해 분사전압이 인가된다.2 to 4 , the application of the voltage by the engine control unit for applying the current to the coil is first applied to the injection voltage by the fuel injection command for operating the injector.

분사전압은 연료를 정해진 분사시간과 분사량으로 분사하기 위해 미리 설정된 고전압을 일정 시간동안 인가하게 된다.As the injection voltage, a preset high voltage is applied for a predetermined time in order to inject the fuel with a predetermined injection time and injection amount.

고전압의 분사전압 인가 후 PWM 제어에 의해 전압을 인가함으로써 인가되는 전류가 이전 단계보다 낮아지게 된다.After the high voltage injection voltage is applied, the applied current is lower than the previous step by applying the voltage by PWM control.

그리고, 제1 역기전력 인가 단계에 의해 (-) 전압이 인가된다.Then, a (-) voltage is applied by the first counter electromotive force application step.

제1 역기전력 인가 단계는 전류를 하향 조정하여 니들의 거동을 안정적으로 유지시키기 위한 것으로서, 이를 위해 미리 설정된 역전압을 일정 시간동안 인가하여 전류를 하향 조정한다.The first counter electromotive force application step is to adjust the current downward to stably maintain the needle behavior. For this purpose, a preset reverse voltage is applied for a predetermined time to adjust the current downward.

그 다음, 다시 PWM 제어에 의해 전압을 인가하여 제1 역기전력 인가 단계에 의해 하향 조정된 전류가 안정적으로 유지될 수 있게 한다.Then, a voltage is applied again by PWM control so that the current down-regulated by the first counter electromotive force application step can be stably maintained.

이에 따라, 댐퍼 스프링(271)을 압축하며 최대 상승한 니들(250)은 다시 하향하여 도 4(e)와 같은 안정적 상태가 유지된다.Accordingly, while compressing the damper spring 271, the maximally raised needle 250 is downward again to maintain a stable state as shown in FIG. 4(e).

그리고, 이후 연료분사 해제를 위한 연료분사 해제 명령이 입력되면, 제2 역기전력 인가 단계에 의해 (-) 전압을 인가한다.Then, when a fuel injection release command for releasing fuel injection is inputted, a negative voltage is applied by the second counter electromotive force applying step.

제2 역기전력 인가 단계는 전류를 제거시켜 니들이 밸브 시트에 안착되어 분사가 종료되도록 하기 위한 것으로서, 이를 위해 미리 설정된 역전압을 일정 시간동안 인가하여 전류를 하향시키게 된다.The second counter electromotive force application step is to remove the current so that the needle is seated on the valve seat and the injection is terminated. For this, a preset reverse voltage is applied for a predetermined time to lower the current.

이에 따라, 아마추어(240) 및 니들(250)이 하향하여 도 4(f)와 같이 밸브 시트(290)를 볼(251)이 폐쇄시키게 되고, 이후 아마추어(240)는 포지션 링(280)의 위치까지 하향되게 된다.Accordingly, the armature 240 and the needle 250 go down and the ball 251 closes the valve seat 290 as shown in FIG. will be lowered to

그런데, 도 4 및 도 4의 점선 영역을 도시한 도 5를 참조하면, 인젝터가 분사를 끝낸 직후에 전류가 0으로 바로 수렴하지 못함에 따라 잔류 자기력이 남아 있게 된다.However, referring to FIGS. 4 and 5 showing the dotted line region of FIGS. 4 and 4 , as the current does not immediately converge to 0 immediately after the injector finishes injection, the residual magnetic force remains.

따라서, 볼(251)이 닫힐 때 밸브 시트(290)와 충격력이 발생하게 되며, 아마추어(240)가 스토퍼(260)와 포지션 링(280) 사이를 왕복 운동하게 된다.Accordingly, when the ball 251 is closed, an impact force is generated with the valve seat 290 , and the armature 240 reciprocates between the stopper 260 and the position ring 280 .

이 같은 아마추어(240)의 왕복 운동에 따라 니들(250) 또한 왕복 운동(bouncing)하게 되어 소유량이지만 연료가 분사되게 되어 분사 정확성을 떨어뜨리게 된다.According to the reciprocating motion of the armature 240, the needle 250 also reciprocates, so that the fuel is injected even though the flow rate is small, thereby reducing the injection accuracy.

본 발명은 이 같은 니들의 바운싱 문제를 해소하기 위해 엔진 제어 유닛의 전압 제어를 통해 연료 분사를 바운싱 없이 제어하도록 하기 위한 것이다.An object of the present invention is to control fuel injection without bouncing through voltage control of an engine control unit in order to solve the needle bouncing problem.

도 6은 본 발명의 바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법을 위한 인가 전압을 나타낸 것이고, 도 7은 본 발명의 인젝터 제어에 의한 니들 거동을 나타낸 것이다. 그리고, 도 8은 도 7의 점선 표시 영역을 별도 도시한 것이다.6 shows the applied voltage for the injector control method capable of high-precision injection by reducing the bouncing effect of the present invention, and FIG. 7 shows the needle behavior by the injector control of the present invention. And, FIG. 8 shows the dotted line display area of FIG. 7 separately.

이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법 및 연료 분사 시스템을 설명하기로 한다.Hereinafter, an injector control method and a fuel injection system capable of high-precision injection by reducing the bouncing effect according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 8 .

본 발명은 인젝터 제어를 위해 연료분사 명령에 의해 인젝터 분사를 위한 전압을 인젝터 작동전압으로 상기 인젝터에 인가하는 인젝터 전압 인가 단계 및 연료분사 명령의 종료 시, 상기 인젝터 작동전압으로 상기 전압에 대한 역전압을 인가하는 단계를 포함한다.The present invention provides an injector voltage application step of applying a voltage for injector injection to the injector as an injector operating voltage according to a fuel injection command for injector control, and a reverse voltage to the voltage as the injector operating voltage at the end of the fuel injection command Including the step of authorizing.

인젝터 전압 인가 단계는 먼저 코일에 전류를 인가하기 위해 먼저 인젝터 작동을 위한 연료분사 명령에 의해 분사전압 인가 단계가 개시된다.In the injector voltage application step, first, the injection voltage application step is started by a fuel injection command for operating the injector in order to apply a current to the coil.

분사전압 인가 단계는 연료를 정해진 분사시간과 분사량으로 분사하기 위해 미리 설정된 고전압(부스트 전압, UBoost)을 일정 시간(tBoost)동안 인가하게 되고, 그에 따라 아마추어(140)가 상승하고 아마추어(140)에 의해 니들(150)이 거동하여 연료가 분사되게 된다.In the injection voltage application step, a preset high voltage (boost voltage, U Boost ) is applied for a predetermined time (t Boost ) to inject fuel with a predetermined injection time and injection amount, and accordingly the armature 140 rises and the armature 140 rises. ) moves the needle 150 to inject fuel.

분사전압 인가 단계에 의한 고전압 인가 후 제1 PWM 제어 단계에 의해 전압을 인가한다. 제1 PWM(Pulse Width Modulation) 제어는 일정한 주기 내에서 일정한 듀티(duty)비로 전압(UBatt)을 제어함으로써 전류를 조절하기 위함으로써, 제1 PWM 제어 단계에 의해 인가되는 전류가 이전 단계보다 낮아지게 된다. 분사전압 인가 후 t1 시간까지 인가한다.After the high voltage is applied by the injection voltage application step, a voltage is applied by the first PWM control step. The first PWM (Pulse Width Modulation) control is to adjust the current by controlling the voltage U Batt at a constant duty ratio within a certain period, so that the current applied by the first PWM control step is lower than the previous step will lose After the injection voltage is applied, it is applied until time t1.

그리고, 제1 PWM 제어 단계 후 제1 역기전력 인가 단계에 의해 (-) 전압이 인가된다.Then, a (-) voltage is applied by the first counter electromotive force applying step after the first PWM control step.

제1 역기전력 인가 단계는 전류를 하향 조정하여 니들의 거동을 안정적으로 유지시키기 위한 것으로서, 이를 위해 미리 설정된 역전압을 일정 시간(t2)동안 인가하여 전류를 하향 조정한다.The first counter electromotive force application step is for stably maintaining the needle behavior by adjusting the current downward. For this, a preset reverse voltage is applied for a predetermined time t2 to lower the current.

그 다음, 제2 PWM 제어 단계에 의해 전압을 인가한다. 제2 PWM 제어는 일정한 주기 내에서 일정한 듀티(duty)비로 전압을 제어함으로써 제1 역기전력 인가 단계에 의해 하향 조정된 전류가 안정적으로 유지될 수 있게 한다.Then, a voltage is applied by the second PWM control step. The second PWM control controls the voltage at a constant duty ratio within a constant period so that the current down-regulated by the first counter electromotive force application step can be stably maintained.

이에 따라, 댐퍼 스프링(171)을 압축하며 최대 상승한 니들(150)은 다시 하향하여 도 7(e)와 같은 안정적 상태가 유지된다.Accordingly, while compressing the damper spring 171, the maximally raised needle 150 is downward again to maintain a stable state as shown in FIG. 7(e).

그리고, 제2 PWM 제어 단계 이후 연료분사 해제를 위한 연료분사 해제 명령이 입력되면, 제2 역기전력 인가 단계에 의해 (-) 전압이 인가된다.And, when a fuel injection release command for releasing fuel injection is input after the second PWM control step, a negative voltage is applied by the second counter electromotive force applying step.

제2 역기전력 인가 단계는 전류를 제거시켜 니들이 밸브 시트에 안착되어 분사가 종료되도록 하는 것으로서, 역전압(scharge)이 일정 시간동안 인가되어 전류가 흐르지 않게 한다.In the second counter electromotive force application step, the current is removed so that the needle is seated on the valve seat and injection is terminated, and a reverse voltage is applied for a predetermined time so that the current does not flow.

이에 따라, 아마추어(140) 및 니들(150)이 하향하여 도 7(f)와 같이 밸브 시트(190)를 볼(151)이 폐쇄시키게 되고, 이후 아마추어(140)는 포지션 링(180)의 위치까지 하향되게 된다.Accordingly, the armature 140 and the needle 150 are downward and the ball 151 closes the valve seat 190 as shown in FIG. will be lowered to

본 발명은 제2 역기전력 인가 단계 종료 후 잔류 전류를 제거하기 위해 제3 PWM 제어 단계에 의해 역전압을 인가한다. 제3 PWM 제어는 일정한 주기 내에서 일정한 듀티(duty)비로 전압을 제어하는 것으로서, 제3 PWM 제어 단계는 (-) 전압의 역기전력을 듀티 제어하여 인가한다.In the present invention, the reverse voltage is applied by the third PWM control step in order to remove the residual current after the second counter electromotive force application step is finished. The third PWM control is to control a voltage with a constant duty ratio within a predetermined period, and the third PWM control step applies a counter electromotive force of a negative (-) voltage by duty control.

그에 따라, 제2 역기전력 인가 후에 발생할 수 있는 잔류 전류의 발생을 저지시킨다.(노이즈 캔슬링, noise cancelling)Accordingly, generation of residual current that may occur after application of the second counter electromotive force is prevented. (noise canceling)

따라서, 도 7(f)와 같이 아마추어(140)가 포지션 링(180)까지 추가 하강되게 되고, 도 8과 같이 니들 바운싱이 발생하지 않아 정확한 연료 분사가 가능하게 한다.Accordingly, as shown in FIG. 7(f), the armature 140 is further lowered to the position ring 180, and needle bouncing does not occur as shown in FIG. 8, thereby enabling accurate fuel injection.

제3 PWM 제어 단계에서의 전압의 크기와 제어 시간은 인젝터의 사양과 연료분사 시간에 따라 정해질 수 있다.The magnitude of the voltage and the control time in the third PWM control step may be determined according to the specifications of the injector and the fuel injection time.

종래에는 도 9에서 참조되는 바와 같이, 연료분사가 해제된 도 4(f) 시점에서 아마추어(240)가 초기 위치로 돌아오지 못하여 포지션 링(290)과의 간극이 발생하게 된다.(예를 들어 20㎛).Conventionally, as shown in FIG. 9 , the armature 240 does not return to the initial position at the time point of FIG. 4(f) when the fuel injection is released, so that a gap with the position ring 290 is generated. (For example, 20 μm).

이러할 경우 도 10에서 참조되는 바와 같이 공극(air gap, 아마추어(240)와 마그네틱 코어(230) 사이의 간극, 예에서는 20㎛)이 작아지게 되어 인젝터 초기 열림 시 충분한 자기력이 발생하지 못하게 되며, 자기력이 충분히 발생하지 못하면 실화(misfire)가 발생하여 인젝터가 열리지 않게 된다.In this case, as shown in FIG. 10 , the air gap (a gap between the armature 240 and the magnetic core 230 , in the example 20 μm) becomes small, so that sufficient magnetic force cannot be generated when the injector is initially opened, and the magnetic force Failure to do so will result in a misfire and prevent the injector from opening.

반면, 본 발명의 경우에는 도 11에서 참조되는 바와 같이, 연료분사가 해제된 도 7(f) 시점에서 아마추어(140)가 초기 위치로 돌아오게 되어 포지션 링(290)과의 간극이 발생하지 않고, 공극이 충분히 확보되게 된다.(예에서는 40㎛)On the other hand, in the case of the present invention, as shown in FIG. 11 , the armature 140 returns to the initial position at the time point of FIG. 7(f) when the fuel injection is released, so that a gap with the position ring 290 does not occur. , enough voids are secured (40㎛ in the example).

따라서, 인젝터 초기 열림 시 충분한 자기력이 발생하여 아마추어 및 니들이 충분한 input force를 받게 되어 실화 발생을 예방할 수가 있다.Accordingly, sufficient magnetic force is generated when the injector is initially opened, so that the armature and the needle receive sufficient input force to prevent misfire.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.The present invention as described above has been described with reference to the illustrated drawings, but it is not limited to the described embodiments, and it is common knowledge in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have Accordingly, such modifications or variations should be said to belong to the claims of the present invention, and the scope of the present invention should be interpreted based on the appended claims.

110 : 하우징
120 : 코일 어셈블리
130 : 마그네틱 코어
140 : 아마추어
150 : 니들 151 : 볼
160 : 스토퍼
171 : 댐프 스프링 172 : 컴프레션 스프링
180 : 포지션 링
190 : 밸브 시트110: housing
120: coil assembly
130: magnetic core
140 : amateur
150: needle 151: ball
160: stopper
171: damp spring 172: compression spring
180: position ring
190: valve seat

Claims (11)

연료분사 명령에 의해 인젝터 분사를 위한 전압을 인젝터 작동전압으로 상기 인젝터에 인가하는 인젝터 전압 인가 단계; 및
연료분사 명령의 종료 시, 상기 인젝터 작동전압으로 상기 전압에 대한 역전압을 인가하는 단계를 포함하고,
상기 역전압은 인젝터 전류를 0으로 수렴시켜 잔류 자기력을 제거해 인젝터 바운싱을 억제하는 것을 특징으로 하는,
바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법.an injector voltage application step of applying a voltage for injector injection to the injector as an injector operating voltage according to a fuel injection command; and
Comprising the step of applying a voltage reverse to the voltage as the injector operating voltage upon termination of the fuel injection command,
The reverse voltage converges the injector current to zero to remove the residual magnetic force to suppress injector bouncing,
An injector control method that allows for high-precision injection by reducing the bouncing effect. 청구항 1에 있어서,
상기 역전압을 인가하는 단계는 정해진 듀티(duty)비로 상기 인젝터에 역전압을 인가하는 것을 특징으로 하는,
바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법.The method according to claim 1,
The step of applying the reverse voltage is characterized in that the reverse voltage is applied to the injector at a predetermined duty ratio,
An injector control method that allows for high-precision injection by reducing the bouncing effect. 청구항 2에 있어서,
상기 역전압을 인가하는 단계는 상기 연료분사 명령의 종료에 의해 상기 인젝터에 역기전력이 인가된 후 인가하는 것을 특징으로 하는,
바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법.3. The method according to claim 2,
The step of applying the reverse voltage is characterized in that the application is applied after the counter electromotive force is applied to the injector by the end of the fuel injection command,
An injector control method that allows for high-precision injection by reducing the bouncing effect. 청구항 3에 있어서,
상기 인젝터 전압 인가 단계는 상기 인젝터의 작동 개시를 위한 부스트 전압 인가 후 정해진 듀티(duty)비로 상기 인젝터에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는,
바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법.4. The method according to claim 3,
The injector voltage application step is characterized in that after applying a boost voltage for starting operation of the injector, a voltage is applied to the injector at a predetermined duty ratio,
An injector control method that allows for high-precision injection by reducing the bouncing effect. 청구항 3에 있어서,
상기 역전압을 인가하는 단계에 의해 상기 인젝터의 아마추어는 상기 연료분사 명령 이전의 초기 위치에 정위치 되는 것을 특징으로 하는,
인젝터 제어 방법.4. The method according to claim 3,
By applying the reverse voltage, the armature of the injector is fixed at an initial position before the fuel injection command,
How to control the injectors. 연료분사 명령에 의해 인젝터 분사를 위한 전압을 인젝터 작동전압으로 상기 인젝터에 인가하는 인젝터 전압 인가 단계; 및
연료분사 명령의 종료 시, 상기 인젝터 작동전압으로 상기 전압에 대한 역전압을 인가하는 단계를 포함하고,
상기 역전압에 의해 상기 인젝터의 아마추어를 추가 하강시켜 인젝터 바운싱을 억제하는 것을 특징으로 하는,
바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법.an injector voltage application step of applying a voltage for injector injection to the injector as an injector operating voltage according to a fuel injection command; and
Comprising the step of applying a voltage reverse to the voltage as the injector operating voltage upon termination of the fuel injection command,
characterized in that the armature of the injector is further lowered by the reverse voltage to suppress injector bouncing,
An injector control method that allows for high-precision injection by reducing the bouncing effect. 청구항 6에 있어서,
상기 역전압을 인가하는 단계는 정해진 듀티(duty)비로 상기 인젝터에 역전압을 인가하는 것을 특징으로 하는,
바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법.7. The method of claim 6,
The step of applying the reverse voltage is characterized in that the reverse voltage is applied to the injector at a predetermined duty ratio,
An injector control method that allows for high-precision injection by reducing the bouncing effect. 청구항 7에 있어서,
상기 역전압을 인가하는 단계는 상기 연료분사 명령의 종료에 의해 상기 인젝터에 역기전력이 인가된 후 인가하는 것을 특징으로 하는,
바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법.8. The method of claim 7,
The step of applying the reverse voltage is characterized in that the application is applied after the counter electromotive force is applied to the injector by the end of the fuel injection command,
Injector control method for high-precision injection by reducing the bouncing effect. 청구항 8에 있어서,
상기 인젝터 전압 인가 단계는 상기 인젝터의 작동 개시를 위한 부스트 전압 인가 후 정해진 듀티(duty)비로 상기 인젝터에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는,
바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법.9. The method of claim 8,
The injector voltage application step is characterized in that after applying a boost voltage for starting operation of the injector, a voltage is applied to the injector at a predetermined duty ratio,
An injector control method that allows for high-precision injection by reducing the bouncing effect. 청구항 8에 있어서,
상기 역전압을 인가하는 단계에 의해 상기 인젝터의 아마추어는 상기 연료분사 명령 이전의 초기 위치에 정위치 되는 것을 특징으로 하는,
바운싱 효과를 줄여 고정밀 분사 가능한 인젝터 제어 방법.9. The method of claim 8,
By applying the reverse voltage, the armature of the injector is fixed at an initial position before the fuel injection command,
An injector control method that allows for high-precision injection by reducing the bouncing effect. 연료 분사를 위한 인젝터; 및
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항의 인젝터 제어 방법에 의해 상기 인젝터를 제어하는 엔진 제어 유닛(Engine Control Unit)을 포함하는,
연료 분사 시스템.
injectors for fuel injection; and
Including an engine control unit (Engine Control Unit) for controlling the injector by the injector control method of any one of claims 1 to 10,
fuel injection system.
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