KR20220139723A - Fuel Injection Timing Control System - Google Patents

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KR20220139723A
KR20220139723A KR1020210046059A KR20210046059A KR20220139723A KR 20220139723 A KR20220139723 A KR 20220139723A KR 1020210046059 A KR1020210046059 A KR 1020210046059A KR 20210046059 A KR20210046059 A KR 20210046059A KR 20220139723 A KR20220139723 A KR 20220139723A
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KR
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solenoid valve
fuel injection
timing
flow path
delay time
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Application number
KR1020210046059A
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Inventor
김동연
한승용
백승철
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현대중공업 주식회사
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Abstract

In accordance with the present invention, disclosed are an apparatus and a method for controlling a fuel injection timing, capable of measuring a timing for applying control power to a solenoid valve for controlling a fuel injection timing by cylinder and a timing for actually operating and closing the solenoid valve and correcting a deviation to reduce and equalize deviations in fuel injection timing between cylinders, thereby improving engine performance. In accordance with the present invention, the apparatus for controlling a fuel injection timing includes: a fuel injection pump (4) increasing pressure by receiving fuel from a fuel storage tank (3); a spill flow path (5) extended from a pressure chamber (41) to the outside of a barrel in an upper part of the fuel injection pump (4); a return flow path (6) connecting the spill flow path (5) with the fuel storage tank (3); a solenoid valve (7) installed between the spill flow path (5) and the return flow path (6) to open and close the connection between the spill flow path (5) and the return flow path (6); a knocking sensor (10) installed on one side of the solenoid valve (7), and detecting a structural transmission noise due to a flow cutoff of fuel when the solenoid valve (7) is closed; and a control unit (8), with respect to a current application timing for closing the solenoid valve (7), calculating a valve closing delay time between actual closing timings of the solenoid valve (7) applied from the knocking sensor (10), and correcting the current application timing for the solenoid valve (7).

Description

연료분사시기 제어장치 및 방법{Fuel Injection Timing Control System}Fuel injection timing control device and method {Fuel Injection Timing Control System}

본 발명은 연료분사시기 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실린더별 연료분사 타이밍 제어용 솔레노이드밸브에 제어 전원이 인가되는 시기와 실제 솔레노이드밸브가 동작하여 닫히는 시기를 측정하고 편차를 보정 하여 실린더 간 연료분사시기의 편차를 줄이고 균일화함으로써 엔진 성능을 개선할 수 있도록 하는 연료분사시기 제어장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling fuel injection timing, and more particularly, by measuring the timing when control power is applied to a solenoid valve for fuel injection timing control for each cylinder and when the solenoid valve is actually operated and closed, and correcting the deviation to measure the cylinder The present invention relates to a fuel injection timing control device and method for improving engine performance by reducing and uniformizing the fuel injection timing between fuel injection timings.

디젤을 연료로 사용하는 내연기관에서, 연료분사펌프(Fuel Injection Pump)는 연료를 고압으로 압축하여 실린더에 설치된 연료분사밸브(Fuel Injector)로 송출하는 것이다.In an internal combustion engine using diesel as fuel, a fuel injection pump compresses fuel to a high pressure and delivers it to a fuel injection valve installed in a cylinder.

이러한 연료분사펌프는, 기통수에 대응하는 수만큼 마련된 배럴(Barrel) 내에서 왕복 운동하는 플런저(Plunger)를 포함하여 이루어진다.Such a fuel injection pump comprises a plunger reciprocating in a barrel provided by a number corresponding to the number of cylinders.

구체적으로는, 피스톤의 역할을 하는 플런저가 실린더 역할을 하는 배럴 내부에서 왕복 운동하는 것에 의해 연료를 압축하고, 압축된 연료는 딜리버리 밸브(Delivery Valve)를 통해 각 실린더의 연료분사밸브로 송출하게 된다.Specifically, the plunger acting as a piston compresses fuel by reciprocating inside the barrel acting as a cylinder, and the compressed fuel is sent to the fuel injection valve of each cylinder through a delivery valve. .

특허문헌 1, 2에는 엔진 부하에 따라 연료 분사 타이밍을 조절하기 위하여, 배럴의 압력실(Pressure Chamber) 상단으로부터 연료 탱크로 리턴 하는 경로로 별도의 스필 홀(spill hole)(제1배출관)을 마련하고, 스필 홀을 개폐하는 연료분사타이밍 제어용 솔레노이드밸브를 설치한 제어장치가 개시되어 있다.In Patent Documents 1 and 2, a separate spill hole (first discharge pipe) is provided as a return path from the top of the pressure chamber of the barrel to the fuel tank in order to adjust the fuel injection timing according to the engine load. and a control device provided with a solenoid valve for fuel injection timing control for opening and closing a spill hole is disclosed.

이는, 부하에 따라 제어부로 하여금 상기 솔레노이드밸브에 전원을 인가하는 시점을 조정함으로써, 압력실의 승압 개시 시기를 앞당기거나 늦춰 연료분사밸브의 분사시기를 조정하고 있다.This adjusts the time when the control unit applies power to the solenoid valve according to the load, thereby advancing or delaying the start time of pressure increase in the pressure chamber to adjust the injection timing of the fuel injection valve.

연료분사타이밍 제어용 솔레노이드밸브는 설계된 대로 정확한 동작이 구현되어야 실린더 간의 성능 편차가 발생하지 않는다.The solenoid valve for fuel injection timing control must perform the correct operation as designed so that the performance deviation between cylinders does not occur.

그러나 현실에서는 제품마다 전자기적 특성 및 기계적 특성에 차이가 발생할 수밖에 없고, 밸브 주위에서 발생하는 연료 흐름의 맥동에 의해 밸브 동작시간이 영향을 받을 수밖에 없다.However, in reality, differences in electromagnetic and mechanical properties for each product inevitably occur, and valve operation time is inevitably affected by the pulsation of fuel flow occurring around the valve.

따라서, 아무리 제작 단계에서 품질관리를 엄격히 하더라도, 실제 운전 시에는 각 솔레노이드밸브 간에 편차가 발생할 수밖에 없고, 그 솔레노이드밸브 간의 편차는 실린더 간의 연료 분사시기의 편차를 불러와서 실린더 간의 연소 특성에 차이를 가져오게 되므로, 이를 보완할 제어 시스템이 요구된다.Therefore, no matter how strict quality control is in the manufacturing stage, deviations are bound to occur between each solenoid valve during actual operation. Therefore, a control system to compensate for this is required.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0073804호(2017.06.29.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0073804 (2017.06.29.) 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0040408호(2018.04.20.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0040408 (2018.04.20.)

본 발명은 위와 같은 제반 요구에 따라 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 실린더별 연료분사 타이밍 제어용 솔레노이드밸브에 제어 전원이 인가되는 시기와 실제 솔레노이드밸브가 동작하여 닫히는 시기를 측정하고 편차를 보정 하여 실린더 간 연료분사시기의 편차를 줄이고 균일화함으로써 엔진 성능을 개선할 수 있도록 하는 연료분사시기 제어장치 및 방법을 제공하는 것이다. The present invention was developed according to the above requirements, and an object of the present invention is to measure the time when control power is applied to the solenoid valve for fuel injection timing control for each cylinder and the time when the solenoid valve actually operates and closes, and corrects the deviation of the cylinder. To provide a fuel injection timing control device and method for improving engine performance by reducing and uniformizing the fuel injection timing between fuel injection timings.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 연료분사시기 제어장치는, 연료저장탱크(3)의 연료를 공급받아 압력을 상승시키는 연료분사펌프(4); 상기 연료분사펌프(4)의 상부에서 압력실(41)로부터 배럴 외부로 연장되는 스필 유로(5); 상기 스필 유로(5)와 연료저장탱크(3)를 연결하는 리턴 유로(6); 상기 스필 유로(5)와 리턴 유로(6) 사이에 설치되어 스필 유로(5)와 리턴 유로(6)의 연결을 개폐하는 솔레노이드밸브(7); 상기 솔레노이드밸브(7)의 일측에 설치되고, 솔레노이드밸브(7)가 닫힐 때 연료의 흐름 차단에 따른 구조 전달 노이즈를 검출하는 노킹 센서(10); 상기 솔레노이드밸브(7)를 닫기 위한 전류 인가 시기에 대해, 상기 노킹 센서(10)로부터 인가되는 상기 솔레노이드밸브(7)가 실제 닫히는 시기 사이의 밸브 닫힘 지연시간을 산출하고, 상기 솔레노이드밸브(7)에 대한 전류 인가 시기를 보정 하는 제어부(8); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve this object, a fuel injection timing control device according to the present invention includes a fuel injection pump 4 for receiving fuel from a fuel storage tank 3 and increasing the pressure; a spill passage 5 extending from the pressure chamber 41 to the outside of the barrel at the top of the fuel injection pump 4; a return flow passage 6 connecting the spill passage 5 and the fuel storage tank 3; a solenoid valve 7 installed between the spill flow path 5 and the return flow path 6 to open and close the connection between the spill flow path 5 and the return flow path 6; a knocking sensor (10) installed on one side of the solenoid valve (7) and configured to detect a structure transmission noise caused by blocking the flow of fuel when the solenoid valve (7) is closed; With respect to the current application timing for closing the solenoid valve 7, the valve closing delay time between the actual closing time of the solenoid valve 7 applied from the knocking sensor 10 is calculated, and the solenoid valve 7 a control unit 8 for correcting the current application timing for ; It is characterized in that it includes.

본 발명에 따른 연료분사시기 제어장치에서, 상기 제어부(8)는, 상기 노킹 센서(10)로부터 인가되는 구조 전달 노이즈를 판독하여 유효 진동 신호 검출 시기(Tv)를 산출하고, 상기 솔레노이드밸브(7)에의 닫힘 동작 수행을 위한 전류 인가 시기(Ti)와 상기 유효 노이즈 신호 검출 시기(Tv) 사이의 실제 밸브 닫힘 지연시간(Td)을 산출하며, 산출된 실제 밸브 닫힘 지연시간(Td)을 사전 설정된 기준 지연시간(Ts)과 비교하여 지연시간 차이(Δt)를 산출하여, 산출된 지연시간 차이(Δt)만큼 상기 솔레노이드밸브(7)의 담힘 동작 수행을 위한 전류 인가 시기(Ti)를 보정 하는 것을 특징으로 한다.In the fuel injection timing control apparatus according to the present invention, the control unit 8 reads the structure transmission noise applied from the knocking sensor 10 to calculate an effective vibration signal detection time Tv, and the solenoid valve 7 ) calculates the actual valve closing delay time (Td) between the current application timing (Ti) for performing the closing operation and the effective noise signal detection timing (Tv), and the calculated actual valve closing delay time Td is preset Comparing with the reference delay time (Ts), calculating the delay time difference (Δt), and correcting the current application timing (Ti) for performing the immersion operation of the solenoid valve 7 by the calculated delay time difference (Δt) characterized.

본 발명에 따른 연료분사시기 제어장치에서, 상기 유효 노이즈 신호 검출 시기(Tv)는, 상기 노킹 센서(10)로 인가되는 노이즈 신호 중, 사전 설정된 필터링 구간에서의 첫 번째 피크 신호를 검출한 시점인 것을 특징으로 한다.In the fuel injection timing control device according to the present invention, the effective noise signal detection timing (Tv) is a time point at which a first peak signal in a preset filtering section is detected among the noise signals applied to the knocking sensor 10 . characterized in that

또한, 본 발명에 따른 연료분사시기 제어방법은, 솔레노이드밸브(7)에의 닫힘 동작 수행을 위한 전류를 인가하고, 전류 인가 시기(Ti)를 기록하는 단계(S11); 노킹 센서(10)로부터 인가되는 구조 전달 노이즈를 판독하여 유효 노이즈 신호 검출 시기(Tv)를 산출하는 단계(S12); 상기 전류 인가 시기(Ti)와 상기 유효 노이즈 신호 검출 시기(Tv) 사이의 시간 지연 간격인 실제 밸브 닫힘 지연시간(Td=Ti-Tv)을 산출하는 단계(S13); 산출된 실제 밸브 닫힘 지연시간(Td)을 사전 설정된 기준 지연시간(Ts)과 비교하여 지연시간 차이(Δt)를 산출하는 단계(S14); 상기 지연시간 차이(Δt)만큼 상기 솔레노이드밸브(7)의 담힘 동작 수행을 위한 전류 인가 시기(Ti)를 앞당기거나 늦추는 동작을 수행하는 단계(S15); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fuel injection timing control method according to the present invention, applying a current for performing a closing operation to the solenoid valve 7, and recording the current application timing (Ti) (S11); reading the structure transmission noise applied from the knocking sensor 10 to calculate an effective noise signal detection time Tv (S12); calculating an actual valve closing delay time (Td=Ti-Tv), which is a time delay interval between the current application timing (Ti) and the effective noise signal detection timing (Tv) (S13); Comparing the calculated actual valve closing delay time (Td) with a preset reference delay time (Ts) calculating the delay time difference (Δt) (S14); performing an operation of advancing or delaying the current application timing Ti for performing the immersion operation of the solenoid valve 7 by the delay time difference Δt (S15); It is characterized in that it includes.

본 발명에 따른 연료분사시기 제어방법에서, 상기 유효 노이즈 신호 검출 시기(Tv)는, 상기 노킹 센서(10)로 인가되는 노이즈 신호 중, 사전 설정된 필터링 구간에서의 첫 번째 피크 신호를 검출한 시점인 것을 특징으로 한다.In the fuel injection timing control method according to the present invention, the effective noise signal detection timing (Tv) is a time point at which a first peak signal in a preset filtering section is detected among the noise signals applied to the knocking sensor 10 . characterized in that

본 발명에 따른 연료분사시기 제어장치 및 제어방법에 의하면, 솔레노이드밸브에 노킹 센서를 설치하고, 그 노킹 센서로부터 솔레노이드밸브가 닫히는 시점을 모니터링 한 후 사전에 설정된 기준 시점과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 솔레노이드밸브에 대한 전류 인가 시점을 보정(보상) 함으로써, 각 실린더 별 솔레노이드밸브들의 담힘 시점을 교정 및 균일화하여 각 실린더별 연료분사밸브(2)의 연료 분사 시점을 교정 및 균일화할 수 있다.According to the fuel injection timing control device and control method according to the present invention, a knock sensor is installed on a solenoid valve, the timing at which the solenoid valve is closed from the knock sensor is monitored, and then compared with a preset reference point, and the comparison result is Accordingly, by correcting (compensating) the timing of application of current to the solenoid valve, the timing of immersion of the solenoid valves for each cylinder is corrected and equalized, thereby correcting and uniforming the timing of fuel injection of the fuel injection valve 2 for each cylinder.

도 1은. 본 발명에 따른 연료분사시기 제어장치를 나타낸 것으로서, 솔레노이드밸브가 닫혔을 때의 예를 도시한 도면이다.
도 2는. 본 발명에 따른 연료분사시기 제어장치를 나타낸 것으로서, 솔레노이드밸브가 열렸을 때의 예를 도시한 도면이다.
도 3은, 솔레노이드밸브에 전류 인가 시기, 스풀 동작 시기 및 압력실의 연료압의 시간에 따른 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명에 따라 연료분사 타이밍 지연시간을 취득하는 기술적 사항을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 본 발명에 따른 연료분사시기 제어 흐름 과정을 설명하는 도면이다.1 is. As showing the fuel injection timing control device according to the present invention, it is a view showing an example when the solenoid valve is closed.
2 is. As showing the fuel injection timing control device according to the present invention, it is a view showing an example when the solenoid valve is opened.
3 is a view showing changes with time of current application timing, spool operation timing, and fuel pressure in the pressure chamber to the solenoid valve.
4 is a view for explaining a technical matter of acquiring a fuel injection timing delay time according to the present invention.
5 is a view for explaining a fuel injection timing control flow process according to the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 연료분사시기 제어장치에 관한 실시 예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the fuel injection timing control device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 연료분사시기 제어장치를 나타낸 것으로서, 도 1에는 솔레노이드밸브가 닫혔을 때의 상태가 도시되어 있고, 도 2에는 솔레노이드밸브가 열렸을 때의 상태가 도시되어 있다.1 and 2 show a fuel injection timing control device according to the present invention, and FIG. 1 shows a state when the solenoid valve is closed, and FIG. 2 shows a state when the solenoid valve is opened.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 연료분사시기 제어장치는, 실린더에 연료를 분사하는 연료분사밸브(2)에 연료의 압력을 높여 공급하기 위해, 연료를 저장하는 연료저장탱크(3)와, 연료저장탱크(3)의 연료를 공급받아 압력을 상승시키는 연료분사펌프(4), 연료분사펌프(4)의 상부에서 압력실(41)로부터 배럴 외부로 연장되는 스필 유로(5), 상기 스필 유로(5)와 연료저장탱크(3)를 연결하는 리턴 유로(6), 상기 스필 유로(5)와 리턴 유로(6) 사이에 설치되어 스필 유로(5)와 리턴 유로(6)의 연결을 개폐하는 연료분사시기 제어용의 솔레노이드밸브(7), 상기 솔레노이드밸브(7)를 제어하는 제어부(8), 솔레노이드밸브(7)의 개폐 시기 제어에 필요한 실린더의 운전 상황에 대한 데이터를 제공하기 위한 캠 포지션 센서나 크랭크 각 센서와 같은 센서(9), 솔레노이드밸브(7)의 일측에 설치되어 솔레노이드밸브(7)가 닫힐 때 연료의 흐름 차단에 따른 구조 전달 노이즈(Structure-borne Noise)를 검출하는 노킹 센서(10)를 구비한다.1 and 2, the fuel injection timing control device according to the present invention is a fuel storage tank ( 3), a fuel injection pump 4 for increasing the pressure by receiving fuel from the fuel storage tank 3, and a spill passage 5 extending from the pressure chamber 41 to the outside of the barrel at the top of the fuel injection pump 4 ), a return flow path 6 connecting the spill flow path 5 and the fuel storage tank 3 , and installed between the spill flow path 5 and the return flow path 6 , the spill flow path 5 and the return flow path 6 ), the solenoid valve 7 for fuel injection timing control that opens and closes the connection, the control unit 8 that controls the solenoid valve 7, and the data on the operation status of the cylinder required for the control of the opening and closing timing of the solenoid valve 7 Sensor 9, such as a cam position sensor or crank angle sensor, installed on one side of the solenoid valve 7 to provide a structure-borne noise according to the blocking of fuel flow when the solenoid valve 7 is closed and a knock sensor 10 for detecting

이를 좀 더 자세하게 설명한다.This will be described in more detail.

연료분사펌프(4)는, 기통수에 대응하는 수의 배럴마다 내부에 플런저(40)가 마련되어 있고, 플런저(40)의 상단에 압력실(41)이 마련되어 있다.The fuel injection pump 4 is provided with a plunger 40 therein for every number of barrels corresponding to the number of cylinders, and a pressure chamber 41 is provided at an upper end of the plunger 40 .

플런저(40)가 연료 캠에 의해 상승하면, 연료저장탱크(3)로부터 압력실(41)에 공급된 연료를 압축하여 승압시킨다.When the plunger 40 rises by the fuel cam, the fuel supplied from the fuel storage tank 3 to the pressure chamber 41 is compressed to increase the pressure.

압력실(41)에서 승압된 연료는 연료분사밸브(2)로 전달되고, 승압된 연료압에 의해 연료분사밸브(2)의 니들(needle)을 움직여 노즐(nozzle)을 개방함으로써 실린더의 연소실에 연료가 분사된다.The fuel pressurized in the pressure chamber 41 is delivered to the fuel injection valve 2, and by moving the needle of the fuel injection valve 2 by the boosted fuel pressure, the nozzle is opened to enter the combustion chamber of the cylinder. fuel is injected

연료분사펌프(4)의 상부에는, 압력실(41)로부터 배럴 외부로 연장되는 별도의 스필 유로(5)가 형성되어 있고, 그 스필 유로(5)는 리턴 유로(6)를 통해 연료저장탱크(3)에 연결되어 있다.A separate spill flow path 5 extending from the pressure chamber 41 to the outside of the barrel is formed on the upper portion of the fuel injection pump 4 , and the spill flow path 5 is connected to the fuel storage tank through the return flow path 6 . (3) is connected.

스필 유로(5)와 리턴 유로(6) 사이에는 연료분사시기 제어용의 솔레노이드밸브(7)가 설치되어 있다. 이 솔레노이드밸브(7)는 스필 유로(5)와 리턴 유로(6)의 연결을 차단하거나 개방함으로써, 연료분사펌프(4)의 압력실(41)의 연료가 연료저장탱크(3)로 리턴하지 못하게 하거나 리턴하게 만들 수 있다.A solenoid valve 7 for controlling the fuel injection timing is provided between the spill flow path 5 and the return flow path 6 . This solenoid valve 7 blocks or opens the connection between the spill flow path 5 and the return flow path 6, so that the fuel in the pressure chamber 41 of the fuel injection pump 4 does not return to the fuel storage tank 3 You can disable it or make it return.

솔레노이드밸브(7)를 개방하면, 압력실(41)의 연료를 스필 유로(5)와 리턴 유로(6)를 통해 연료저장탱크(3)로 리턴시킴으로써 압력실(41)의 승압이 이루어지지 못하고 연료분사밸브(2)에 전달되지 못하게 된다.When the solenoid valve 7 is opened, the fuel in the pressure chamber 41 is returned to the fuel storage tank 3 through the spill passage 5 and the return passage 6, so that the pressure in the pressure chamber 41 cannot be increased. It cannot be transmitted to the fuel injection valve (2).

솔레노이드밸브(7)를 폐쇄하면, 압력실(41)의 연료가 스필 유로(5)와 리턴 유로(6)를 통해 연료저장탱크(3)로 리턴 하지 못함으로써, 플런저(40)의 상승에 의해 압력실(41)의 연료가 가압 되어 압력이 상승하고 연료분사밸브(2)에 전달된다.When the solenoid valve 7 is closed, the fuel in the pressure chamber 41 cannot return to the fuel storage tank 3 through the spill flow path 5 and the return flow path 6, so that the plunger 40 rises. The fuel in the pressure chamber 41 is pressurized to increase the pressure and is transmitted to the fuel injection valve 2 .

솔레노이드밸브(7)의 폐쇄 시점은, 압력실(41)의 연료의 압력을 상승시키는 승압 개시 시점이 된다. 제어부(8)는 솔레노이드밸브(7)에 전류 인가 시점을 보정하여 상기 승압 개시 시점을 제어한다. 승압 개시 시점의 제어를 통해 연료분사밸브(2)에서의 분사시기를 제어할 수 있다.The closing time of the solenoid valve 7 is the starting point of the pressure increase to increase the pressure of the fuel in the pressure chamber 41 . The control unit 8 controls the start time of the pressure increase by correcting the time of applying the current to the solenoid valve 7 . The injection timing in the fuel injection valve 2 can be controlled by controlling the pressure increase start timing.

상기 연료분사시기 제어용의 솔레노이드밸브(7)는, 제어부(8)의 제어에 의해 전류가 인가되면 내부의 스풀(spool)이 움직여(도면에서는 위쪽으로 움직인다) 스필 유로(5)와 리턴 유로(6)의 연결을 차단한다.In the solenoid valve 7 for controlling the fuel injection timing, when a current is applied under the control of the control unit 8, the internal spool moves (moves upward in the drawing) and the spill flow path 5 and the return flow path 6 ) to block the connection.

제어부(8)의 제어에 의해 전류가 차단되면 내부의 스풀이 복원되어 스필 유로(5)와 리턴 유로(6)를 연결(개방)한다.When the current is cut off under the control of the control unit 8, the internal spool is restored to connect (open) the spill flow path 5 and the return flow path 6 .

노킹 센서(10)는 솔레노이드밸브(7)의 일측에 설치된다.The knock sensor 10 is installed on one side of the solenoid valve 7 .

노킹 센서(10)는, 솔레노이드밸브(7)가 닫힐 때에 연료의 흐름 차단에 따른 구조 전달 노이즈(Structure-borne Noise)를 검출하여 제어부(8)에 전송한다. 노킹 센서(10)는 이러한 구조 전달 노이즈를 검출하여 솔레노이드밸브(7)의 스풀의 거동을 간접적으로 모니터링 하는 역할을 한다. 스풀의 거동을 직접 관찰하거나 센싱하는 방법이 여러 가지가 있지만, 노킹 센서(10)는 다른 것들에 비해 설치가 쉽고 정밀한 모니터링이 가능하다는 장점을 제공한다.When the solenoid valve 7 is closed, the knock sensor 10 detects structure-borne noise caused by blocking the flow of fuel and transmits it to the control unit 8 . The knocking sensor 10 serves to indirectly monitor the behavior of the spool of the solenoid valve 7 by detecting this structural transmission noise. Although there are several methods for directly observing or sensing the behavior of the spool, the knock sensor 10 provides an advantage that it is easy to install and enables precise monitoring compared to others.

노킹 센서(10)가 검출하는 구조 전달 노이즈는, 솔레노이드밸브(7)가 닫힐 때에, 갑작스런 연료의 흐름 차단에 따른 충격이 솔레노이드밸브(7) 몸체에 전달되면서 만들어내는 진동이나 소음일 수 있다.The structure transmission noise detected by the knock sensor 10 may be vibration or noise generated while the solenoid valve 7 is closed, and an impact caused by a sudden blockage of fuel flow is transmitted to the body of the solenoid valve 7 .

센서(9)로서는, 솔레노이드밸브(7)의 개폐 시기 제어에 필요한 실린더의 운전 상황에 대한 데이터를 제공하기 위한 캠 포지션 센서나 크랭크 각 센서가 가능하다. 이러한 센서(9)는 피스톤의 위치 크랭크축 및 캠축의 각도를 검출하여 제어부(8)에 전송한다. 제어부(8)는 이러한 연료분사시기 제어에 상기 센서(9)로부터 입력되는 엔진 특성 값을 기초 데이터로 활용할 수 있다.As the sensor 9, a cam position sensor or a crank angle sensor for providing data on the operating condition of the cylinder required for the control of the opening/closing timing of the solenoid valve 7 is possible. This sensor 9 detects the position of the piston and the angle of the crankshaft and camshaft and transmits it to the control unit 8 . The control unit 8 may utilize the engine characteristic value input from the sensor 9 as basic data to control the fuel injection timing.

제어부(8)는, 솔레노이드밸브(7)를 닫기 위한 '전류 인가 시기'에 대해, 노킹 센서(10)로부터 인가되는 '솔레노이드밸브(7)가 실제 닫히는 시기' 사이의 '밸브 닫힘 지연시간'을 산출하여, 솔레노이드밸브(7)에 대한 전류 인가 시기를 보정 하는 제어 동작을 수행한다.The control unit 8, with respect to the 'current application timing' for closing the solenoid valve 7, the 'valve closing delay time' between the 'time when the solenoid valve 7 is actually closed' applied from the knocking sensor 10 By calculating, a control operation is performed to correct the current application timing to the solenoid valve (7).

도 3에는 솔레노이드밸브(7)에 대한 전류 인가 시기, 스풀 동작 시기 및 압력실의 연료압의 시간에 따른 변화를 나타내는 도면이 도시되어 있다.3 is a view showing the time-dependent change of the current application timing to the solenoid valve 7, the spool operation timing, and the fuel pressure in the pressure chamber.

도 3을 참조하면, 제어부(8)가 솔레노이드밸브(7)에 밸브 닫힘을 위한 전류를 인가하는 시점(가장 위쪽 도면 참조)은 'c' 구간의 시작점이다.Referring to FIG. 3 , a time point at which the control unit 8 applies a current for closing the valve 7 to the solenoid valve 7 (see the uppermost drawing) is the starting point of the 'c' section.

그런데 솔레노이드밸브(7)에 전류가 인가된 후, 실제로 솔레노이드밸브(7)의 스풀(또는 니들)이 닫힘 동작을 완료하는 시점(즉, 스필 유로(5)가 완전히 차단되는 시점 : 압력실(41)에서의 승압이 개시되는 시점)은, 도 3의 가운데 그림의 '솔레노이드밸브 닫힘 시 충격에 의한 가속도 발생' 시점이다.However, after current is applied to the solenoid valve 7, the time when the spool (or needle) of the solenoid valve 7 actually completes the closing operation (that is, the time when the spill flow path 5 is completely blocked: the pressure chamber 41 ) is the starting point) of the 'acceleration due to impact when the solenoid valve is closed' in the middle figure of FIG. 3 .

따라서 솔레노이드밸브(7)에 전류가 인가된 시점과 실제 솔레노이드밸브(7)가 닫힘 동작을 완료하는 시점 사이에는 '지연시간'이 존재한다.Therefore, a 'delay time' exists between the time when the current is applied to the solenoid valve 7 and the time when the actual closing operation of the solenoid valve 7 is completed.

이러한 지연 시간은, 앞에서도 이미 설명하였지만, 실제 제품에서는 전자기적 특성 및 기계적 특성, 품질관리, 운전 조건 등에 의해 차이가 발생할 수밖에 없다.Although this delay time has already been described above, in actual products, differences inevitably occur due to electromagnetic and mechanical characteristics, quality control, operating conditions, and the like.

이 때문에, 실린더별 솔레노이드밸브(7) 간에도 그 지연 시간에 차이가 발생하고, 그 차이에 의해 각 실린더간의 연료분사밸브(2)의 분사 시기에 차이를 가져오기 때문에, 실린더마다 연소 특성에 불균일을 초래하여 엔진 성능을 떨어뜨리게 된다.For this reason, a difference occurs in the delay time even between the solenoid valves 7 for each cylinder, and the difference causes a difference in the injection timing of the fuel injection valve 2 between each cylinder, so that the combustion characteristics for each cylinder are not uniform. This results in lower engine performance.

이에 따라 본 발명은, 솔레노이드밸브(7)에 노킹 센서(10)를 설치하고, 이 노킹 센서(10)로부터 솔레노이드밸브(7)가 닫히는 시점을 모니터링 한 후 사전에 설정된 기준 시점과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 솔레노이드밸브(7)에 대한 전류 인가 시점을 보정(보상) 함으로써, 각 솔레노이드밸브(7)들의 담힘 시점을 교정 및 균일화하여 각 실린더별 연료분사밸브(2)의 연료 분사 시점을 교정 및 균일화하는 것이다.Accordingly, the present invention installs the knocking sensor 10 on the solenoid valve 7, monitors the closing time of the solenoid valve 7 from the knocking sensor 10, and compares it with a preset reference time, the By correcting (compensating) the time of application of current to the solenoid valve 7 according to the comparison result, the time of immersion of each solenoid valve 7 is corrected and equalized to correct the fuel injection time of the fuel injection valve 2 for each cylinder and to equalize.

도 4에는, 본 발명에 따라 연료분사 타이밍 지연시간을 취득하는 기술적 사항을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.4 is a view for explaining the technical matters of acquiring the fuel injection timing delay time according to the present invention is shown.

이는, 솔레노이드밸브(7)에 인가되는 전류 값의 변화와 노킹 센서(10)로부터 전송되는 구조 전달 노이즈를 시간에 따라 중첩한 그래프이다.This is a graph in which the change in the current value applied to the solenoid valve 7 and the structure transmission noise transmitted from the knocking sensor 10 are superimposed over time.

도 4를 참조하면, 솔레노이드밸브(7)에 밸브 닫힘 동작 수행을 위한 전류 인가 시점과 실제 솔레노이드밸브(7)가 닫힘 동작을 완료하여 노킹 센서(10)에서 '솔레노이드밸브 닫힘 시 충격에 의한 가속도 발생' 시점 사이에는 '타이밍 지연시간', 즉, 실제 밸브 닫힘 지연시간(Td)이 존재한다.Referring to FIG. 4 , when the current is applied to the solenoid valve 7 for performing the valve closing operation and the actual solenoid valve 7 completes the closing operation, the knock sensor 10 'Acceleration due to shock when the solenoid valve is closed' ' There is a 'timing delay time', that is, the actual valve closing delay time (Td) between the time points.

노킹 센서(10)에서 검출되는 가속도 신호 중에서, 피크(peak) 근방에 일정 시간을 할당하여 필터링 구간(즉, 도 4에서 'window 적용' 영역)을 사전에 제어부(8)에 설정해 두고, 사전 설정된 필터링 구간에서의 첫 번째 피크 신호를 '유효 노이즈 신호'로 삼을 수 있다.Among the acceleration signals detected by the knocking sensor 10, a predetermined time is allocated near a peak to set a filtering section (ie, a 'window application' area in FIG. 4) in the control unit 8 in advance, and preset The first peak signal in the filtering section may be used as an 'effective noise signal'.

즉, 사전 설정된 필터링 구간에서의 첫 번째 피크 신호를 검출한 시점을, 실제 솔레노이드밸브(7)의 닫힘 동작 완료에 따른 '유효 노이즈 신호'가 검출된 시점이 된다.That is, the time at which the first peak signal is detected in the preset filtering section becomes the time at which the 'effective noise signal' according to the completion of the closing operation of the actual solenoid valve 7 is detected.

도 5에는 위와 같은 본 발명의 연료분사시기 제어장치를 통해 연료분사밸브(2)의 연료분사시기를 제어하는 과정을 설명하는 도면이 도시되어 있다.5 is a view for explaining a process of controlling the fuel injection timing of the fuel injection valve 2 through the fuel injection timing control device of the present invention as described above.

도 5를 참조하면, 먼저 엔진 작동 중, 제어부(8)는, 솔레노이드밸브(7)에의 닫힘 동작 수행을 위한 전류를 인가한다. 그리고 그 전류 인가 시기(Ti)를 기록(저장)한다(단계 S11).Referring to FIG. 5 , while the engine is operating, the control unit 8 applies a current for performing a closing operation to the solenoid valve 7 . Then, the current application timing Ti is recorded (stored) (step S11).

이어서, 노킹 센서(10)로부터 인가되는 구조 전달 노이즈를 판독하여 유효 노이즈 신호 검출 시기(Tv)를 산출한다(단계 S12).Next, the structural transmission noise applied from the knocking sensor 10 is read to calculate the effective noise signal detection time Tv (step S12).

유효 노이즈 신호 검출 시기(Tv)는, 전술한 바와 같이, 노킹 센서(10)에서 검출되는 가속도 신호 중에서 사전 설정된 필터링 구간 내에 존재하는 첫 번째 피크 신호가 검출된 시점이다.As described above, the effective noise signal detection time Tv is a time point at which the first peak signal existing within the preset filtering period among the acceleration signals detected by the knocking sensor 10 is detected.

이어서, 상기 전류 인가 시기(Ti)와 상기 유효 노이즈 신호 검출 시기(Tv) 사이의 시간 지연 간격인 '실제 밸브 닫힘 지연시간'을 산출한다(단계 S13).Next, an 'actual valve closing delay time', which is a time delay interval between the current application timing Ti and the effective noise signal detection timing Tv, is calculated (step S13).

즉, 실제 밸브 닫힘 지연시간(Td)은 Ti-Tv 값이다.That is, the actual valve closing delay time Td is a Ti-Tv value.

이어서, 산출된 실제 밸브 닫힘 지연시간(Td)을 사전 설정된 '기준 지연시간(Ts)'과 비교하여, 지연시간 차이(Δt) 값을 산출한다(단계 S14).Next, the calculated actual valve closing delay time (Td) is compared with a preset 'reference delay time (Ts)' to calculate a delay time difference (Δt) value (step S14).

즉, 지연시간 차이(Δt) 값은, Td - Ts이다.That is, the value of the delay time difference Δt is Td - Ts.

만일, 실제 밸브 닫힘 지연시간(Td) 값이 사전 설정된 '기준 지연시간(Ts) 값보다 크면 지연시간 차이(Δt) 값은 '+' 값이 되고, 제어부(8)는 그만큼 솔레노이드밸브(7)에 전류를 인가하는 시점을 앞당긴다.If the actual valve closing delay time (Td) value is greater than the preset 'reference delay time (Ts) value, the delay time difference (Δt) value becomes a '+' value, and the control unit 8 controls the solenoid valve 7 The timing of applying current to the

또한, 실제 밸브 닫힘 지연시간(Td) 값이 사전 설정된 '기준 지연시간(Ts) 값보다 작으면 지연시간 차이(Δt) 값은 '-' 값이 되고, 제어부(8)는 그만큼 솔레노이드밸브(7)에 전류를 인가하는 시점을 늦춘다.In addition, if the actual valve closing delay time (Td) value is smaller than the preset 'reference delay time (Ts) value, the delay time difference (Δt) value becomes a '-' value, and the control unit 8 controls the solenoid valve 7 ) to delay the time of applying the current.

위와 같이, 본 발명은, 솔레노이드밸브에 노킹 센서를 설치하고, 그 노킹 센서로부터 솔레노이드밸브가 닫히는 시점을 모니터링 한 후 사전에 설정된 기준 시점과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 솔레노이드밸브에 대한 전류 인가 시점을 보정(보상) 할 수 있다.As described above, the present invention installs a knock sensor on the solenoid valve, monitors the time when the solenoid valve is closed from the knock sensor, and compares it with a preset reference time, and the time of applying current to the solenoid valve according to the comparison result can be corrected (compensated).

따라서, 각 실린더 별 솔레노이드밸브들의 담힘 시점을 교정 및 균일화하여 각 실린더별 연료분사밸브(2)의 연료 분사 시점을 교정 및 균일화할 수 있다.Accordingly, it is possible to correct and equalize the fuel injection timing of the fuel injection valve 2 for each cylinder by correcting and uniforming the soaking timing of the solenoid valves for each cylinder.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.In the above, specific preferred embodiments of the present invention have been shown and described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made by anyone skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.

1: 연료분사시기 제어장치
2: 연료분사밸브
4: 연료분사펌프
5: 스필 유로
6: 리턴 유로
7: 솔레노이드밸브
8: 제어부
9: 캠 포지션 센서
10: 노킹 센서
40: 압력실
41: 플런저1: Fuel injection timing control device
2: fuel injection valve
4: fuel injection pump
5: Spill Euro
6: Return Euro
7: Solenoid valve
8: control
9: Cam position sensor
10: knock sensor
40: pressure chamber
41: plunger

Claims (5)

연료저장탱크(3)의 연료를 공급받아 압력을 상승시키는 연료분사펌프(4);
상기 연료분사펌프(4)의 상부에서 압력실(41)로부터 배럴 외부로 연장되는 스필 유로(5);
상기 스필 유로(5)와 연료저장탱크(3)를 연결하는 리턴 유로(6);
상기 스필 유로(5)와 리턴 유로(6) 사이에 설치되어 스필 유로(5)와 리턴 유로(6)의 연결을 개폐하는 솔레노이드밸브(7);
상기 솔레노이드밸브(7)의 일측에 설치되고, 솔레노이드밸브(7)가 닫힐 때 연료의 흐름 차단에 따른 구조 전달 노이즈를 검출하는 노킹 센서(10);
상기 솔레노이드밸브(7)를 닫기 위한 전류 인가 시기에 대해, 상기 노킹 센서(10)로부터 인가되는 상기 솔레노이드밸브(7)가 실제 닫히는 시기 사이의 밸브 닫힘 지연시간을 산출하고, 상기 솔레노이드밸브(7)에 대한 전류 인가 시기를 보정 하는 제어부(8); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료분사시기 제어장치.
a fuel injection pump 4 receiving the fuel from the fuel storage tank 3 and increasing the pressure;
a spill passage 5 extending from the pressure chamber 41 to the outside of the barrel at the top of the fuel injection pump 4;
a return flow passage 6 connecting the spill passage 5 and the fuel storage tank 3;
a solenoid valve (7) installed between the spill flow path (5) and the return flow path (6) to open and close the connection between the spill flow path (5) and the return flow path (6);
a knocking sensor (10) installed on one side of the solenoid valve (7) and configured to detect a structure transmission noise caused by blocking the flow of fuel when the solenoid valve (7) is closed;
With respect to the current application timing for closing the solenoid valve 7, the valve closing delay time between the actual closing time of the solenoid valve 7 applied from the knocking sensor 10 is calculated, and the solenoid valve 7 a control unit 8 for correcting the current application timing for ; Fuel injection timing control device comprising a.
 제1항에 있어서,
상기 제어부(8)는,
상기 노킹 센서(10)로부터 인가되는 구조 전달 노이즈를 판독하여 유효 진동 신호 검출 시기(Tv)를 산출하고, 상기 솔레노이드밸브(7)에의 닫힘 동작 수행을 위한 전류 인가 시기(Ti)와 상기 유효 노이즈 신호 검출 시기(Tv) 사이의 실제 밸브 닫힘 지연시간(Td)을 산출하며, 산출된 실제 밸브 닫힘 지연시간(Td)을 사전 설정된 기준 지연시간(Ts)과 비교하여 지연시간 차이(Δt)를 산출하여, 산출된 지연시간 차이(Δt)만큼 상기 솔레노이드밸브(7)의 담힘 동작 수행을 위한 전류 인가 시기(Ti)를 보정 하는 것을 특징으로 하는 연료분사시기 제어장치.
According to claim 1,
The control unit 8,
The effective vibration signal detection timing (Tv) is calculated by reading the structural transmission noise applied from the knocking sensor (10), the current application timing (Ti) for performing the closing operation to the solenoid valve (7), and the effective noise signal Calculate the actual valve closing delay time (Td) between the detection times (Tv), and compare the calculated actual valve closing delay time (Td) with a preset reference delay time (Ts) to calculate the delay time difference (Δt) , The fuel injection timing control device, characterized in that by correcting the current application timing (Ti) for performing the immersion operation of the solenoid valve (7) by the calculated delay time difference (Δt).
 제2항에 있어서,
상기 유효 노이즈 신호 검출 시기(Tv)는, 상기 노킹 센서(10)로 인가되는 노이즈 신호 중, 사전 설정된 필터링 구간에서의 첫 번째 피크 신호를 검출한 시점인 것을 특징으로 하는 연료분사시기 제어장치.
3. The method of claim 2,
The effective noise signal detection time (Tv) is a time at which a first peak signal in a preset filtering section is detected among the noise signals applied to the knocking sensor (10).
 솔레노이드밸브(7)에의 닫힘 동작 수행을 위한 전류를 인가하고, 전류 인가 시기(Ti)를 기록하는 단계(S11);
노킹 센서(10)로부터 인가되는 구조 전달 노이즈를 판독하여 유효 노이즈 신호 검출 시기(Tv)를 산출하는 단계(S12);
상기 전류 인가 시기(Ti)와 상기 유효 노이즈 신호 검출 시기(Tv) 사이의 시간 지연 간격인 실제 밸브 닫힘 지연시간(Td=Ti-Tv)을 산출하는 단계(S13);
산출된 실제 밸브 닫힘 지연시간(Td)을 사전 설정된 기준 지연시간(Ts)과 비교하여 지연시간 차이(Δt)를 산출하는 단계(S14);
상기 지연시간 차이(Δt)만큼 상기 솔레노이드밸브(7)의 담힘 동작 수행을 위한 전류 인가 시기(Ti)를 앞당기거나 늦추는 동작을 수행하는 단계(S15); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료분사시기 제어방법.
Applying a current for performing a closing operation to the solenoid valve 7, and recording the current application timing (Ti) (S11);
reading the structure transmission noise applied from the knocking sensor 10 to calculate an effective noise signal detection time Tv (S12);
calculating an actual valve closing delay time (Td=Ti-Tv), which is a time delay interval between the current application timing (Ti) and the effective noise signal detection timing (Tv) (S13);
Comparing the calculated actual valve closing delay time (Td) with a preset reference delay time (Ts) calculating the delay time difference (Δt) (S14);
performing an operation of advancing or delaying the current application timing Ti for performing the immersion operation of the solenoid valve 7 by the delay time difference Δt (S15); A fuel injection timing control method comprising a.
 제4항에 있어서,
상기 유효 노이즈 신호 검출 시기(Tv)는, 상기 노킹 센서(10)로 인가되는 노이즈 신호 중, 사전 설정된 필터링 구간에서의 첫 번째 피크 신호를 검출한 시점인 것을 특징으로 하는 연료분사시기 제어방법.5. The method of claim 4,
The effective noise signal detection time (Tv) is a time at which a first peak signal in a preset filtering section is detected among the noise signals applied to the knocking sensor (10).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170073804A (en) 2015-12-18 2017-06-29 현대중공업 주식회사 Engine having Fuel Injection Timing Control function
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