KR101581126B1 - Driving Control Circuit of Direct Needle-drive Piezo Injector and vehicle comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 직접 니들 구동형 피에조 인젝터용 구동 제어 회로 및 이를 포함하는 차량에 관한 것이다.The present invention relates to a drive control circuit for a direct needle driven piezo injector and a vehicle including the same.
국내 완성차 업계는 현재 출시되는 승용 디젤차량에 모두 커먼레일 시스템을 탑재하고 있다. 과거 솔레노이드 방식 인젝터보다는 정밀한 제어를 위해 유압 서보형 피에조 타입의 인젝터로 발전하였고, 최근 직접 니들 구동형 피에조 인젝터의 연구가 일부 진행되고 있다.The domestic finished car industry is equipped with a common rail system for all passenger diesel vehicles currently on the market. In the past, it was developed as a hydraulic servo type piezo injector for precise control rather than a solenoid type injector. Recently, some studies of a direct needle driven piezo injector have been going on.
커먼레일 직접 분사 시스템이란 엔진을 ECU(Electronic Control Unit)에서 제어하여 분사시기, 분사압력, 분사량을 최적화한 후 커먼레일 연료펌프에서 배송된 연료를 고압의 상태로 저장하는 축압기에서 저장된 초고압(1,350bar 이상) 연료를 연소실에 직접 분사하는 시스템을 말한다.The common rail direct injection system is a system in which an engine is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) to optimize the injection timing, injection pressure, and injection amount, and then stored in an accumulator storing the fuel delivered from the common rail fuel pump at a high pressure. bar or more) fuel directly into the combustion chamber.
엔진의 소음은 줄이고 출력 및 배기가스 성능 향상을 위하여 차량에 장착된 서보 유압형 피에조 인젝터를 응답성이 빠른 직접 니들 구동형 피에조 인젝터로 교체시 발생되는 분사 시작점 지연, 고압 분사시 분사량 감소 등의 문제점이 있다.In order to reduce the engine noise and improve the output and exhaust gas performance, there is a problem such as delay of injection start point caused by replacing the servo hydraulic type piezo injector mounted on the vehicle with a direct response type of direct needle driven piezo injector and reduction of injection amount during high pressure injection .
한국특허공개공보 제2001-0059382호 (발명의 명칭: 디젤 엔진용 전자 유닛 인젝터) Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0059382 (entitled " Electronic unit injector for diesel engine "
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로 서보 유압형 피에조 인젝터의 구동 제어 회로를 교체하지 않고, 직접 니들 구동형 피에조 인젝터에 적용하더라도, 분사 시작점 지연, 고압 분사시 분사량 감소를 해결할 수 있는 직접 니들 구동형 피에조 인젝터용 구동 제어 회로를 제안한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems and it is an object of the present invention to provide a direct needle-type piezo injector which can solve the problem of the injection start delay and the injection quantity reduction during high pressure injection without changing the drive control circuit of the servo hydraulic type piezo injector. A driving control circuit for a driving piezo-injector is proposed.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 서보 유압형 피에조 인젝터용 드라이버를 포함하는 직접 니들 구동형 피에조 인젝터를 위한 구동 제어 회로로서, 상기 서보 유압형 피에조 인젝터의 구동을 위해 ECU로부터 출력되는 신호를 반전시키는 반전회로를 포함하되, 상기 드라이버는 상기 반전신호를 고전압으로 승압하는 승압회로 및 상기 피에조 스택을 충전 또는 방전시키기 위한 전류를 출력하는 충방전 회로를 포함하는 직접 니들 구동형 피에조 인젝터 구동 제어 회로가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a drive control circuit for a direct needle-driven piezo injector including a driver for a servo hydraulic type piezo injector, Wherein the driver includes a direct-needle drive type drive circuit including a boost circuit for boosting the inverted signal to a high voltage and a charge / discharge circuit for outputting a current for charging or discharging the piezo stack, A piezo injector drive control circuit is provided.
상기 반전회로는 부정 게이트(NOT gate)일 수 있다. The inverting circuit may be a NOT gate.
상기 직접 니들 피에조 인젝터는 상기 충방전 회로에서 인가되는 전류에 의해 충전 또는 방전되는 피에조 스택을 포함하며, 상기 충방전 회로는 상기 피에조 스택이 충전 후 방전이 되도록 할 수 있다. The direct needle piezo injector may include a piezo stack that is charged or discharged by a current applied to the charge / discharge circuit, and the charge / discharge circuit may cause the piezo stack to discharge after being charged.
상기 피에조 스택의 충전 후 방전 시까지 전압 강하를 막기 위한 대용량 커패시터를 더 포함할 수 있다. And a large-capacity capacitor for preventing a voltage drop until the discharging after the filling of the piezo stack.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 서보 유압형 피에조 인젝터용 드라이버; 상기 서보 유압형 피에조 인젝터의 구동을 위한 신호를 출력하는 ECU; 및 상기 ECU로부터 출력되는 신호를 반전시키는 반전회로를 포함하되, 상기 드라이버는 상기 반전신호를 고전압으로 승압하는 승압회로 및 상기 피에조 스택을 충전 또는 방전시키기 위한 전류를 출력하는 충방전 회로를 포함하는 직접 니들 구동형 피에조 인젝터를 포함하는 차량이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a servo hydraulic piezo injector driver comprising: An ECU for outputting a signal for driving the servo hydraulic type piezo injector; And an inversion circuit for inverting a signal output from the ECU, wherein the driver includes a boost circuit for boosting the inverted signal to a high voltage, and a charge / discharge circuit for outputting a current for charging or discharging the piezo stack There is provided a vehicle including a needle-driven piezo injector.
본 발명에 따르면, 서보 유압형 피에조 인젝터의 구동 제어 회로에 반전회로를 추가함으로써 기존 구동 제어 회로를 교체하지 않고 직접 니들 구동형 피에조 인젝터에 적용할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, by adding an inversion circuit to the drive control circuit of the servo hydraulic type piezo injector, there is an advantage that it can be directly applied to the needle driven piezo injector without replacing the existing drive control circuit.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 구동회로 교체 비용을 절감할 수 있으며, 연비 향상 및 배기가스 저감 효과를 향상 시킬 수 있는 장점이 있다. According to another aspect of the present invention, it is possible to reduce the replacement cost of the driving circuit, and to improve the fuel consumption and the exhaust gas reducing effect.
도 1은 종래기술에 따른 서보 유압형 피에조 인젝터를 도시한 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 서보 유압형 피에조 인젝터의 구동 제어 회로를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래기술에 따른 서보 유압형 피에조 인젝터의 구동 파형을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 니들 구동형 피에조 인젝터를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 니들 구동형 피에조 인젝터에 인가되는 전압 전류 파형을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 니들 구동형 피에조 인젝터의 구동 제어 회로를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반전회로를 거쳐 직접 니들 구동형 피에조 인적터에 인가되는 전압 전류 파형을 나타낸 그래프이다.
도 8은 종래기술에 따른 구동 제어 회로를 통해 직접 니들 구동형 피에조 인젝터에 제어 신호를 인가한 경우의 분사압력 증가에 따른 분무 이미지를 나타낸 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 제어 회로를 통해 직접 니들 구동형 피에조 인젝터에 제어 신호를 인가한 경우의 분사압력 증가에 따른 분무 이미지를 나타낸 사진이다. 1 is a view showing a servo hydraulic type piezo injector according to the prior art.
2 is a diagram showing a drive control circuit of a servo hydraulic type piezo injector according to the prior art.
3 is a diagram showing a drive waveform of a servo hydraulic type piezo injector according to the related art.
4 is a view illustrating a direct needle driven piezo injector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing voltage-current waveforms applied to a direct needle-driven piezo injector according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a drive control circuit of a direct needle driven piezo injector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing voltage-current waveforms applied to a needle driver type piezo injector through an inversion circuit according to an embodiment of the present invention.
8 is a photograph showing a spray image according to an increase in injection pressure when a control signal is directly applied to a needle-driven piezo injector through a drive control circuit according to the related art.
9 is a photograph showing a spray image according to an increase in injection pressure when a control signal is directly applied to a needle-driven piezo injector through a drive control circuit according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
본 발명은 서보 유압형 피에조 인젝터를 장착한 차량에 엔진의 소음 및 성능 향상, 배기가스 절감을 위하여 응답성이 뛰어난 직접 니들 구동형 피에조 인젝터를 교환 장착한 경우, 기존의 구종 제어 회로를 제거 하지 않고 신호 반전을 위한 반전 회로 및 대용량 커패시터 추가함으로써 커먼레일용 연료분사기의 성능 최적화를 구현하기 위한 기술이다.In the present invention, when a direct-needle-driven piezo injector having a high responsiveness is replaced or replaced with a servo-hydraulic piezo injector to improve noise and performance of the engine and to reduce exhaust gas, It is a technology to realize performance optimization of common rail fuel injector by adding inverting circuit and large capacity capacitor for signal inversion.
이하, 도면을 참조하여 종래기술과 본 발명을 비교하여 본 발명의 구성 및 효과에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the structure and effects of the present invention will be described in detail by comparing the prior art and the present invention with reference to the drawings.
도 1은 종래기술에 따른 서보 유압형 피에조 인젝터를 도시한 도면이고, 도 2는 종래기술에 따른 서보 유압형 피에조 인젝터의 구동 제어 회로를 나타낸 도면이다. 또한, 도 3는 종래기술에 따른 서보 유압형 피에조 인젝더의 구동 파형을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing a conventional servo hydraulic type piezo injector according to the related art, and FIG. 2 is a view showing a drive control circuit of a servo hydraulic type piezo injector according to the related art. FIG. 3 is a diagram showing driving waveforms of a servo hydraulic type piezo injector according to the related art.
서보 유압형 피에조 인젝터는 피에조 스택의 역압전 효과(inverse piezoelectric effect)를 이용한 것으로 전압을 걸어주면 압전 물질이 팽창 및 축소되는 기계적 변형이 생겨 진동이 발생하는 현상을 이용한 것이다. The servo hydraulic piezo injector uses the inverse piezoelectric effect of the piezo stack. It uses a phenomenon in which vibration occurs due to mechanical deformation that causes the piezoelectric material to expand and contract when the voltage is applied.
도 1을 참조하면, 서보 유압형 피에조 인젝터(100)는 니들(105), 압력제어밸브(110), 유압커플러(115), 피에조 액추에이터(120)로 구성된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1, the servo hydraulic
니들(105)은 압력제어밸브(110) 하단에 위치하며, 피에조 액추에이터(120)의 출력을 받아 최종적으로 인젝터 분사구를 개폐하는 수단이다. The
유압커플러(115)는 피에조 액츄에이터(120) 하단에 위치하며 유압 피스톤을 이용하여 상하부 피스톤의 단면적 비율만큼 피에조 액추에이터(120)의 출력을 증폭하여 유효 스트로크를 증대시키는 역할을 한다.The
압력제어밸브(110)는 유압커플러(115) 하단에 위치하며, 유압커플러(115)에서 증폭된 피에조 액추에이터(120)의 출력에 따라 니들(105)을 제어한다. The
피에조 액추에이터(120)는 원통의 실린더형 피에조 세라믹 적층으로 구성되어있으며, 전압을 가하는 경우 역압전 효과를 일으킨다.The
피에조세라믹 금속이 수십 내지 수 백 개의 웨이퍼 적층으로 이루어진 피에조 스택(piezo stack)은 충·방전을 통해 수십 미크론 단위의 변위를 발생시켜 압력제어밸브(110)를 작동시켜 분사하는 구동방식을 가지고 있다.A piezo stack made of piezoceramic metal consisting of several hundreds to several hundreds of wafers laminated has a drive system in which a displacement of tens of microns is generated through charging and discharging and the
도 2는 종래기술에 따른 서보 유압형 피에조 인젝터의 구동 제어 회로를 나타낸 도면으로서, 서보 유압형 피에조 인젝터의 구동 제어 회로(200)는 승압회로(205), 충전회로(210), 방전회로(215)로 구성된 것을 확인할 수 있다.Fig. 2 shows a drive control circuit of a servo hydraulic type piezo injector according to the prior art. The
승압회로(205)는 피에조 인젝터(220)에 고전압 인가를 위한 구성이며, 충전회로(210), 방전회로(215)는 커패시터의 성질을 가지는 피에조 스택을 수축 또는 팽창시켜 니들 개폐를 제어하는 역할을 한다.The
도 3의 구동파형을 참조하여, 서보 유압형 피에조 인젝터의 구동방식을 설명하면, 스택에 전류가 흘러 전하가 충전되면 , 피에조 스택은 팽창한다. 다음으로, 피에조 스택이 팽창하면, 유압커플러(115)의 유압이 증가되어 압력제어밸브(110)를 열며, 이를 통해 니들(105)이 인젝터 분사구를 개방하여 분사가 시작된다.Referring to the driving waveform of FIG. 3, the driving method of the servo hydraulic type piezo injector will be described. When the electric current flows in the stack to charge the electric charge, the piezoelectric stack expands. Next, when the piezo stack expands, the hydraulic pressure of the
반면, 전류가 방전되면, 피에조 스택이 수축하고, 유압커플러(115)의 유압이 감소되어 압력제어밸브(110)가 닫힌다. 압력제어밸브(110)가 닫히면 니들(105)이 인젝터 분사구를 닫아 연료의 분사가 종료된다. On the other hand, when the electric current is discharged, the piezo stack contracts, and the hydraulic pressure of the
따라서, 서보 유압형 피에조 인젝터는 전류의 충전으로 연료의 분사를 시작할 수 있으며, 전류의 방전으로 연료의 분사를 종료시킬 수 있다. Therefore, the servo hydraulic piezo injector can start injecting the fuel by charging the current, and the discharge of the current can terminate the injection of the fuel.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 니들 구동형 피에조 인젝터 개략도이다.4 is a schematic diagram of a direct needle driven piezo injector in accordance with one embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 직접 니들 구동형 피에조 인젝터는 니들(405), 니들 작동 증폭기(410), 어큐뮬레이터(415), 피에조 일렉트릭 엑추에이터(420)를 포함할 수 있다. 4, a direct needle driven piezo injector may include a
피에조 인젝터(200)의 간략한 작동 과정을 설명하면 다음과 같다. 전원이 피에조 스택에 가해지면 피에조 스택의 상하방향의 길이가 증가하여 니들 작동 증폭기(410)를 작동시키고, 니들 작동 증폭기(410)의 동작에 의해 니들(405) 개폐됨으로써 어큐뮬레이터(415)내의 연료 분사가 제어된다.The brief operation of the
직접 니들 구동형 피에조 인젝터는 서보 유압형 피에조 인젝터와 같이 피에조 역압전 효과를 이용하는 점에서는 동일하지만, 별도의 인젝터의 연료 리턴이 없고 인젝터 내부에 연료를 저장하기 때문에 압력 맥동에 의한 연료 분사율 왜곡이 상대적으로 적은 효과를 가지고 있다.Direct needle-driven piezo injectors are similar in that they use piezoelectric inverse piezoelectric effect like servo hydraulic piezo injectors. However, because there is no fuel return of the injector and the fuel is stored inside the injector, the fuel injection rate distortion due to pressure pulsation It has a relatively small effect.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 니들 구동형 피에조 인젝터에 인가되는 전압 전류 파형을 도시한 그래프이다. FIG. 5 is a graph showing voltage-current waveforms applied to a direct needle-driven piezo injector according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하여 구동 원리를 설명하면, 직접 니들 구동형 피에조 인젝터는 전류가 방전되어 피에조 스택을 수축시켜 분사를 시작한다. Referring to FIG. 5, the driving principle will be described. In the direct needle driving type piezo injector, current is discharged to contract the piezoelectric stack to start injection.
전류가 방전되어 피에조 스택이 수축하면, 네 개의 판(401)이 압축이 감소가 되고 피에조 스택의 끝에 연결된 피스톤(402)이 이동하여, 노즐캡의 연료라인(403)으로 연료의 유입이 시작되고 스프링이 내장된 니들연결부(404)에 연료압력작용이 증가하고 니들이 이동하여 분사를 시작하게 된다. When the current is discharged and the piezo stack is contracted, the compression of the four
반면, 전류가 충전되면 피에조 스택이 팽창하고 네게의 판(401)의 압축이 증가되고 스택의 끝에 연결된 피스톤(402)이 이동하여 노즐캡의 연료라인(403)으로 연료유입이 차단되거나 유입량이 감소하게 된다. On the other hand, when the current is charged, the piezo stack expands, the compression of the
스프링이 내장된 니들 연결부(404)에 의하여 분사가 종료된다. The injection is terminated by the
상기에 검토한 바와 같이 직접 니들 구동형 피에조 인젝터는 전류의 방전시 분사가 시작되는 반면, 서보 유압형 피에조 인젝터는 분사가 종료되는 차이점이 있다. As described above, there is a difference in that the direct needle-driven piezo injector starts to be injected when the current is discharged, whereas the servo hydraulic piezo injector ends the injection.
따라서, 기존의 서보 유압형 피에조 인젝터가 장착된 차량의 구동 제어 회로를 교체하지 않고, 직접 니들 구동형 피에조 인젝터를 교체하여 사용할 경우 이와 같은 구동 방식의 차이로 인하여 직접 니들 구동형 피에조 인젝터의 빠른 응답성이 발현되지 못하게 된다.Therefore, when the needle-driven piezo injector is replaced without replacing the drive control circuit of the vehicle equipped with the conventional servo hydraulic piezo injector, the difference in the drive method causes a direct response of the needle driven piezo injector Sexuality can not be expressed.
따라서, 직접 니들 구동형 피에조 인젝터의 최적 사용을 위하여는 그 방식에 따른 구동 신호를 최적화할 필요가 있으며, 본 발명은 구동 신호의 최적화를 위해, 전류의 충방전 특성에 따라 연료의 분사 종료시점이 상반되게 나타나는 특성을 이용하여 기존 구동 제어 회로에 반전회로를 추가한다.Therefore, in order to optimize the use of the direct needle-driven piezo injector, it is necessary to optimize the drive signal according to the method. In order to optimize the drive signal, An inverting circuit is added to the existing driving control circuit by using characteristics which appear to be opposite to each other.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 직접 니들 구동형 피에조 인젝터의 구동 제어 회로를 도시한 도면이다.6 is a diagram showing a drive control circuit of a direct needle driven piezo injector according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 직접 니들 구동형 피에조 인젝터의 구동 제어 회로(600)는 승압회로(605), 충전회로(610), 방전회로(615)로 구성된 기존 서보 유압형 피에조 인젝터 구동 제어 회로와 동일한 구성을 포함하나, 반전회로(620)가 더 추가된 것을 확인할 수 있다. 6, the driving
도 6에서 충전회로(610) 및 방전회로(615)는 별도의 구성으로 도시하였으나, 승압회로(605)에서 출력된 신호를 피에조 스택에 전달하는 회로라는 점에서 하나의 구성일 수 있다. 6, the charging
반전회로(620)는 입력된 신호를 반전시켜 입력 신호와 서로 반대 위상을 가진 동일한 파형을 생성하는 회로이다. The
여기서, 반전회로(620)에 입력되는 신호는 서보 유압형 피에조 인젝터 드라이버, 즉 상기한 도 2와 같은 승압회로, 충방전회로를 포함하는 드라이버의 제어를 위해 출력하는 신호일 수 있다. Here, the signal input to the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반전회로(620)는 부정 게이트(NOT gate)일 수 있으며, 서보 유압형 피에조 인젝터의 구동을 위해 ECU로부터 출력되는 신호를 반전시킨다. According to one embodiment of the present invention, the
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반전회로를 거쳐 직접 니들 구동형 피에조 인적터에 인가되는 전압, 전류의 파형을 나타낸 그래프이다. FIG. 7 is a graph showing voltage and current waveforms applied to a direct needle-driven piezo injector through an inversion circuit according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 반전회로를 거쳐 직접 니들 구동형 피에조 인적터에 인가되는 전압, 전류의 파형은 기존에 인가되는 전압 전류의 파형을 반전시켜, 전류를 방전시켜 연료를 분사하고, 전류의 충전시 연료 분사를 종료시킬 수 있는 구동 매커니즘이 일치된 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 7, waveforms of voltage and current applied to the needle driver-driven piezo injector through an inversion circuit are obtained by inverting the waveform of a voltage current applied in the prior art, discharging a current to inject fuel, It can be confirmed that the driving mechanism that can terminate the fuel injection at the time is matched.
도 8은 종래기술의 또 다른 일 실시예에 따른 분사압력 증가에 따른 분무 이미지를 나타낸 사진이고, 도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 분사압력 증가에 따른 분무 이미지를 나타낸 사진이다.FIG. 8 is a photograph showing a spray image according to another embodiment of the prior art, and FIG. 9 is a photograph showing a spray image according to an increase in the spray pressure according to another embodiment of the present invention.
도 8과 도 9를 참조하면, 종래의 구동 제어 회로를 그대로 이용하여 서보 유압형 피에조 인젝터를 직접 니들 구동형 피에조 인젝터로 교체하였을 때, 분무이미지와 본 발명의 반전회로가 추가되었을 때, 분사압력 증가에 따른 분무이미지의 차이를 확인할 수 있다. 8 and 9, when the servo hydraulic type piezo injector is directly replaced with the needle driven type piezo injector by using the conventional drive control circuit as it is, when the spray image and the inverting circuit of the present invention are added, It is possible to confirm the difference of the spray image according to the increase.
반전회로가 추가되지 않는 경우 분사압력이 증가함에 따라 분사량, 분무 관통길이 및 속도가 감소한 것을 확인할 수 있다. If an inversion circuit is not added, it can be confirmed that the injection amount, the spray penetration length and the speed are decreased as the injection pressure is increased.
반면, 반전회로가 추가된 경우에는 분사압력이 증가하여도 분사량이 많아지고, 분무 관통길이가 길어지고 및 속도도 증가하여 그 효과가 증가한 것을 확인할 수 있다.On the other hand, when the inversion circuit is added, it can be seen that even if the injection pressure is increased, the injection amount is increased, the spray penetration length is increased, and the speed is increased.
이것은 서보 유압형 피에조 인젝터와 직접 니들 구동형 피에조 인젝터의 구동 매커니즘이 전류의 충방전 시점과 연료의 분사시점이 상반되게 나타나는 차이를 반전회로 추가를 통해 직접 니들 구동형 피에조 인젝터의 구동 조건과 일치시켜, 최적화된 구동 조건을 구현하였기 때문이다. This is because the drive mechanism of the servo hydraulic piezo injector and the direct needle driven piezo injector have the opposite difference between the charging and discharging points of the current and the fuel injection point in accordance with the driving conditions of the direct needle-driven piezo injector , And optimized drive conditions are implemented.
본 발명에 의할 때 엔진의 소음은 줄이고 출력 및 배기가스 성능 향상을 위하여 차량에 장착된 서보 유압형 피에조 인젝터를 응답성이 빠른 직접 니들 구동형 피에조 인젝터로 교체시 발생되는 분사 시작점 지연, 고압 분사시 분사량 감소 등의 문제점을 해결할 수 있다. According to the present invention, in order to reduce the noise of the engine and improve the output and exhaust gas performance, the servo-hydraulic type piezo injector mounted on the vehicle is replaced with a direct-needle-driven piezo injector having a high response, And the problem of reduction in injection amount at the time of injection can be solved.
대용량 커패시터를 추가함으로써, 충전 후, 방전 시까지의 전압 강하를 지연시킬 수 있는 효과가 있다.By adding a large-capacity capacitor, it is possible to delay the voltage drop after charging and discharging.
결과적으로 구동 제어 회로를 교체하지 않고 신호 반전회로 및 대용량 커패시터를 추가함으로서 직접 니들 구동형 피에조 인젝터에 최적 구동 신호를 인가하여 성능을 극대화할 수 있다. As a result, by adding a signal inversion circuit and a large capacity capacitor without replacing the drive control circuit, the optimum drive signal can be directly applied to the needle driven piezo injector to maximize performance.
더 나아가, 2,000bar 이상의 초고압 분사방식도 적용하여, 초고압분사를 실현시킴으로써 연료의 미립화 성능을 더욱 향상시키고, 엔진출력 증강에 기여할 뿐만 아니라 궁극적으로 PM 저감에도 기여할 수 있다. Furthermore, by applying an ultra high-pressure injection method of 2,000 bar or more, ultra-high-pressure injection is realized, thereby further improving fuel atomization performance, contributing to enhancement of engine output, and ultimately contributing to PM reduction.
출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms used in the application are used merely to illustrate particular embodiments and are not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로 부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all the equivalents or equivalents of the claims, as well as the appended claims, fall within the scope of the present invention .
100: 서보 유압형 피에조 인젝터 105: 니들
110: 압력제어벨브 115: 유압커플러
205: 승압회로 210: 충전 회로
215: 방전회로 615: 방전회로
620: 반전회로100: Servo hydraulic type piezo injector 105: Needle
110: Pressure control valve 115: Hydraulic coupler
205: booster circuit 210: charging circuit
215: discharge circuit 615: discharge circuit
620: inverting circuit
Claims (5)
상기 서보 유압형 피에조 인젝터의 구동을 위해 ECU로부터 출력되는 신호를 반전시키는 반전회로를 포함하되,
상기 드라이버는 상기 반전회로에서 출력되는 반전신호를 고전압으로 승압하는 승압회로 및 피에조 스택을 충전 또는 방전시키기 위한 전류를 출력하는 충방전 회로를 포함하되,
상기 반전회로는 부정 게이트(NOT gate)이며,
상기 직접 니들 피에조 인젝터는 상기 충방전 회로에서 인가되는 전류에 의해 충전 또는 방전되는 피에조 스택을 포함하며, 상기 충방전 회로는 상기 피에조 스택이 충전 후 방전이 되도록 하며,
상기 피에조 스택의 충전 후 방전 시까지 전압 강하를 막기 위한 대용량 커패시터를 더 포함하되,
서보 유압형 피에조 인젝터와 직접 니들 구동형 피에조 인젝터의 구동 매커니즘에서 전류의 충방전 시점과 연료의 분사시점이 반대로 나타나며, 상기 반전회로는 상기 서보 유압형 피에조 인젝터의 충전을 위한 신호를 상기 직접 니들 구동형 피에조 인젝터의 방전을 위한 신호로 변환하고 상기 서보 유압형 피에조 인젝터의 방전을 위한 신호를 직접 니들 구동형 피에조의 충전을 위한 신호로 변환하는 인젝터 구동 제어 회로. A drive control circuit for a direct needle driven piezo injector comprising a servo hydraulic piezo injector driver,
And an inverting circuit for inverting a signal output from the ECU for driving the servo hydraulic type piezo injector,
Wherein the driver includes a boosting circuit for boosting the inverted signal output from the inverting circuit to a high voltage and a charge and discharge circuit for outputting a current for charging or discharging the piezo stack,
The inverting circuit is a NOT gate,
Wherein the direct needle piezo injector includes a piezo stack that is charged or discharged by a current applied from the charge / discharge circuit, the charge / discharge circuit causing the piezo stack to discharge after being charged,
Further comprising a large-capacity capacitor for preventing a voltage drop until charging and discharging the piezo stack,
The reversal circuit reverses a signal for charging the servo hydraulic type piezo injector and the injection timing of the fuel in the driving mechanism of the servo hydraulic type piezo injector and the direct needle driving type piezo injector, Type piezo injector and converts the signal for discharge of the servo hydraulic type piezo injector into a signal for directly charging the needle-driven piezo.
상기 서보 유압형 피에조 인젝터의 구동을 위한 신호를 출력하는 ECU; 및
상기 ECU로부터 출력되는 신호를 반전시키는 반전회로를 포함하되, 상기 드라이버는 상기 반전회로에서 출력되는 반전신호를 고전압으로 승압하는 승압회로 및 피에조 스택을 충전 또는 방전시키기 위한 전류를 출력하는 충방전 회로를 포함하고,
상기 반전회로는 부정 게이트(NOT gate)이며,
직접 니들 피에조 인젝터는 상기 충방전 회로에서 인가되는 전류에 의해 충전 또는 방전되는 피에조 스택을 포함하며, 상기 충방전 회로는 상기 피에조 스택이 충전 후 방전이 되도록 하며,
상기 피에조 스택의 충전 후 방전 시까지 전압 강하를 막기 위한 대용량 커패시터를 더 포함하되,
서보 유압형 피에조 인젝터와 직접 니들 구동형 피에조 인젝터의 구동 매커니즘에서 전류의 충방전 시점과 연료의 분사시점이 반대로 나타나며, 상기 반전회로는 상기 서보 유압형 피에조 인젝터의 충전을 위한 신호를 상기 직접 니들 구동형 피에조 인젝터의 방전을 위한 신호로 변환하고 상기 서보 유압형 피에조 인젝터의 방전을 위한 신호를 직접 니들 구동형 피에조의 충전을 위한 신호로 변환하는 직접 니들 구동형 피에조 인젝터를 포함하는 차량.
Servo hydraulic piezo injector driver;
An ECU for outputting a signal for driving the servo hydraulic type piezo injector; And
Wherein the driver includes a boost circuit for boosting the inverted signal output from the inverting circuit to a high voltage and a charge and discharge circuit for outputting a current for charging or discharging the piezo stack Including,
The inverting circuit is a NOT gate,
The direct needle piezo injector includes a piezo stack that is charged or discharged by a current applied in the charge / discharge circuit, the charge / discharge circuit causing the piezo stack to discharge after being charged,
Further comprising a large-capacity capacitor for preventing a voltage drop until charging and discharging the piezo stack,
The reversal circuit reverses a signal for charging the servo hydraulic type piezo injector and the injection timing of the fuel in the driving mechanism of the servo hydraulic type piezo injector and the direct needle driving type piezo injector, Driven piezo injector for converting a signal for discharging the servo-hydraulic piezo injector into a signal for discharging the piezo-injector and converting the signal for discharging the servo-hydraulic piezo injector directly into a signal for charging the needle-driven piezo.
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