KR100432035B1 - 커먼 레일 연료 분사 장치에서의 멀티 분사 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커먼 레일 연료 분사 장치에서의 멀티 분사 제어 방법에 관한 것으로, 후처리가 작동됨과 더불어 전자제어유니트로부터 후처리 재생 요청이 있었는가에 따라 미리 설정되어 있는 후처리특성 분사상수 또는 우선순위특성 분사상수중 하나를 분사상수로 선택하는 단계와, 엔진상태에 따라 설정된 최대분사횟수가 요구특성분사상태의 분사횟수 이상이면 요구특성분사상태와 상기 선택된 분사상수를 바탕으로 분사우선순위를 결정하는 단계 및, 상기 최대분사횟수가 요구특성분사상태의 분사횟수 보다 작으면 최대분사횟수와 요구특성분사상태 및 상기 선택된 분사상수를 바탕으로 분사횟수 및 분사우선순위를 결정하는 단계를 포함하여 구성되어, 엔진의 상태에 따라 분사횟수 및 분사우선순위를 부여하여 분사함에 따라 분사를 보다 최적화시켜서 엔진의 소음 및 진동을 최소화할 수 있고, 배출가스도 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

커먼 레일 연료 분사 장치에서의 멀티 분사 제어 방법 {Multi-injection control method in a common rail injection system}

본 발명은 커먼 레일 연료 분사 장치에서의 멀티 분사 제어 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 멀티 분사시에 엔진의 상태에 따라 분사횟수 및 분사우선순위를 부여하여 분사하는 멀티 분사 제어 방법에 관한 것이다.

현재까지 사용되고 있는 디젤연료 분사장치는 분사 압력을 얻기 위해서 캠구동 장치를 사용했으며 그 원리는 분사압력이 속도증가와 함께 증가하고 이에 따라 분사 연료량이 증가하는 방식이었다. 이러한 장치는 분사압력이 매우 낮은 경우에만 실제로 사용할 수 있었다.

이러한 캠구동 방식과 달리 승용차나 상용차에 이용되고 있는 커먼 레일 분사 장치에서는 분사압력의 발생과 분사과정이 완전히 별개로 이루어진다. 이렇게 압력발생과 분사를 분리하기 위해서는 고압을 유지할 수 있는 고압 어큐뮬레이터나 레일이 필요하게 된다. 이 시스템에서는 종래의 노즐 홀더에 솔레노이드가 부착된 노즐이 장착되고, 고압은 레디얼 피스톤 펌프에 의해 생성되는데, 일정한 범위내에서는 엔진 회전수와는 독립하여 자유롭게 회전속도를 조정할 수 있다.

커먼 레일 시스템의 장점은 엔진 설계시 연료의 압력발생과 분사를 분리해서 생각할 수 있기 때문에 연소와 분사과정 설계를 자유롭게 할 수 있다. 즉, 엔진 맴을 이용하여 엔진 운전 조건에 따라 연료 압력과 분사시기를 조정할 수 있기 때문에 엔진의 회전속도가 낮을 때도 고압분사가 가능해져서 완전 연소를 추구할 수 있다. 또한 파일럿 분사를 하면 배기가스와 소음을 더욱 저감할 수 있으며, 연료 분사 곡선은 유압제어로 노즐 니들에 의해 조절되므로 분사종료시까지 신속하게 조절 가능하다. 결국 커먼 레일 시스템으로 인해 디젤엔진은 획기적으로 배기가스를 저감하고, 연비를 향상시키는 것이 가능해졌다고 볼 수 있다.

그러나, 상기와 같은 커먼 레일 분사 시스템에서 적용되는 기존의 분사방식은, 한 사이클마다 파일롯 분사횟수와 주분사 횟수가 각각 1회로만 한정되어 있을 뿐으로 소음 및 진동을 효과적으로 저감시키가 어려운 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 복수회의 파일롯 분사 및 후분사를 포함하는 멀티 분사시에 엔진의 상태에 따라 분사횟수 및 분사우선순위를 부여하여 분사함에 따라 분사를 보다 최적화시켜서 엔진의 소음 및 진동을 최소화할 수 있고, 배출가스도 감소시킬 수 있는 커먼 레일 연료 분사 장치에서의 멀티 분사 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 커먼 레일 연료 분사 장치에서의 멀티 분사 제어방법은, 후처리가 작동됨과 더불어 전자제어유니트로부터 후처리 재생 요청이 있었는가에 따라 미리 설정되어 있는 후처리특성 분사상수 또는 우선순위특성 분사상수중 하나를 분사상수로 선택하는 단계와, 엔진상태에 따라 설정된 최대분사횟수가 요구특성분사상태의 분사횟수 이상이면 요구특성분사상태와 상기 선택된 분사상수를 바탕으로 분사우선순위를 결정하는 단계 및, 상기 최대분사횟수가 요구특성분사상태의 분사횟수 보다 작으면 최대분사횟수와 요구특성분사상태 및 상기 선택된 분사상수를 바탕으로 분사횟수 및 분사우선순위를 결정하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 멀티 분사 제어 방법을 수행하는 커먼 레일 연료 분사 장치의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 멀티 분사 제어 방법을 설명하기 위한 순서도,

도 3은 본 발명에 따른 멀티 분사 타이밍도,

도 4는 본 발명의 1실시예에 따른 분사상태 및 분사상수를 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 전자제어유니트 12 : 고압펌프

13 : 연료공급조절밸브 14 : 커먼레일

15 : 인젝터 16 : 인젝터코일

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 멀티 분사 제어 방법을 수행하는 커먼 레일 연료 분사 장치의 개략적인 구성도로서, 전자제어유니트(11)와, 고압펌프(12), 연료공급조절밸브(13), 커먼레일(14), 인젝터(15), 인젝터코일(16) 및, 각종 센서류(21-27)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 고압펌프(12)는 엔진의 회전력을 이용한 펌프로 디젤연료를 최고 1,350bar 까지 압축하여 상기 커먼레일(14)로 공급하도록 되어 있고, 상기 연료공급조절밸브(13)는 상기 고압펌프(12)내에 내장되어 있는 것으로, 상기 전자제어유니트(11)의 제어에 따라 고압펌프(12)의 고압실로 보내주는 연료량을 통제하여 엔진에 필요한 연료량을 제어한다.

상기 커먼레일(14)은 상기 고압펌프(12)에서 공급된 고압의 연료를 저장하였다가 각각의 연소실에 동일한 연료압으로 연료를 보내주는 것으로, 역류방지를 위한 첵밸브 및 고압 센서가 부착되어 있고, 레일 안의 연료압력은 전자석식 압력 조절밸브에 의해 조정되고, 연료압력은 항상 압력센서에 의해 모니터링되고 연속적으로 엔진에서 요구하는 조건에 따라 조절된다.

상기 인젝터(15)는 고압의 연료를 연소실로 분사시켜주는 역할을 하는 것으로 인젝터 코일(16)이 전자제어유니트(11)의 제어에 의해 동작하여 상기 인젝터(15)의 니들밸브를 개폐시키도록 되어 있다.

상기 전자제어유니트(11)는 각종 센서들(21-27)의 감지신호를 받아 상기 고압연료펌프(12)와 연료공급조절밸브(13) 및 인젝터코일(16)등을 작동시켜서, 연료 분사량, 분사시기, 분사율등을 제어하도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 장치에서 수행되는 본 발명에 따른 멀티 분사 제어 방법을 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 연료 분사횟수는, 1사이클당 3회의 파일롯 분사와 1회의 주분사 및 2회의 후분사로 이루어진다.

파일롯 분사3은 엔진의 형상이나 압축 시작에 따른 필요가 발생시 선택되며, 파일롯 분사2는 항상 파일롯 분사1과 연계되어 엔진 소음을 저감시킬 목적으로 사용되고, 파일롯 분사1은 엔진 소음을 저감시킬 목적으로 사용된다. 또한, 주분사는 엔진의 출력 토크를 발생시킬 목적으로 사용되며, 후분사2는 후처리중 DPF, Nox 촉매 활성화 또는 재생을 목적으로 사용되며, 후분사1은 후처리중 산화 촉매를 활성화시킬 목적으로 사용된다.

본 발명에서는 상기와 같이 3회의 파일롯 분사와 1회의 주분사 및 2회의 후분사에 대한 우선 순위 및 최대 분사횟수를 부여하게 된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 단계(S1)에서는 후처리가 작동됨과 더불어 전자제어유니트로부터 후처리 재생 요청이 있었는가를 판단하여, 후처리가 작동됨과 더불어 전자제어유니트로부터 후처리 재생 요청이 있으면 단계(S2)를 수행하고, 후처리가 작동되지 않거나 전자제어유니트로부터 후처리 재생 요청이 없으면 단계(S3)를 수행한다.

상기 단계(S2)에서는 미리 설정되어 있는 후처리 특성 분사상수를 분사상수로 선택하고, 상기 단계(S3)에서는 미리 설정되어 있는 우선순위 특성 분사상수를 분사상수로 선택한다.

이어서, 단계(S4)에서는 엔진 상태에 따라 설정된 최대분사횟수가 요구특성분사상태의 분사횟수 이상인가를 판단하여, 최대분사횟수가 요구특성분사상태의 분사횟수 이상이면 단계(S5)를 수행하고, 최대분사횟수가 요구특성분사상태의 분사횟수 보다 작으면 단계(S6)를 수행한다. 이때, 상기 최대분사횟수는 분사회로 부스터의 전기적 충전량의 균형의 조합, 고압펌프의 용량조합, 인젝터 시스템의 제한(TDC마다 최대 가능한 분사횟수)등을 바탕으로 시스템별로 결정되는 값이다.

상기 단계(S5)에서는 상기 단계(S1-S3)에서 선택된 후처리특성 분사상수 또는 우선순위특성 분사상수를 바탕으로 요구특성분사상태에서의 각 분사에 대한 우선순위를 결정하고, 상기 단계(S6)에서는 상기 단계(S1-S3)에서 선택된 후처리특성 분사상수 또는 우선순위특성 분사상수와 최대분사횟수를 바탕으로 요구특성분사상태에서의 각 분사에 대한 우선순위 및 분사횟수를 결정한다.

이어서, 단계(S7)에서는 연료차단 요청이 있었는가를 판단하고, 단계(S8)에서는 상기 단계(S7)에서 연료차단 요청이 있었으면, 분사상태를 "0"으로 결정한다.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은, 요구특성 분사상태는 파일롯 선택 변수가 011로 결정되고 주분사는 1로 설정되며 후분사는 01로 각각 설정되고, 우선순위 특성 분사상수는 주분사 →파일롯 분사 →후분사 순으로 설정되며, 후처리 특성 분사상수는 주분사 →후분사 →파일롯 분사 순으로 설정되고, 최대분사횟수가 2회로 정해졌다고 가정하면, 우선순위 분사상수 및 최대 분사 횟수에 의해 요구특성 분사상태가 제한되어, 우선순위에서 2번째 까지 즉, 주분사와 파일롯분사1까지만 분사가 이루어진다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 복수회의 파일롯 분사 및 후분사를 포함하는 멀티 분사시에 엔진의 상태에 따라 분사횟수 및 분사우선순위를 부여하여 분사함에 따라 분사를 보다 최적화시켜서 엔진의 소음 및 진동을 최소화할 수 있고, 배출가스도 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 후처리가 작동됨과 더불어 전자제어유니트로부터 후처리 재생 요청이 있었는가에 따라 미리 설정되어 있는 후처리특성 분사상수 또는 우선순위특성 분사상수중 하나를 분사상수로 선택하는 단계와, 엔진상태에 따라 설정된 최대분사횟수가 요구특성분사상태의 분사횟수 이상이면 요구특성분사상태와 상기 선택된 분사상수를 바탕으로 분사우선순위를 결정하는 단계 및, 상기 최대분사횟수가 요구특성분사상태의 분사횟수 보다 작으면 최대분사횟수와 요구특성분사상태 및 상기 선택된 분사상수를 바탕으로 분사횟수 및 분사우선순위를 결정하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 커먼 레일 연료 분사 장치에서의 멀티 분사 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 연료차단요청이 있으면 분사상태를 "0"으로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커먼 레일 연료 분사 장치에서의 멀티 분사 제어 방법.