KR102027082B1 - 연료 분사기의 사전 결정된 상태의 시점의 결정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기가 제1의 사전 결정된 개방 상태에 있는 제1 시간을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 연료 분사기가 제2의 사전 결정된 상태에 있는 제2 시간을 결정하는 단계; (b) 연료 분사기의 이동 구성 요소의 스트로크 값을 결정하는 단계로서, 스트로크 값은 연료 분사기가 제1의 사전 결정된 개방 상태와 제2의 사전 결정된 개방 상태 사이에서 천이될 때 커버되는 이동 구성 요소의 이동 경로에 대응하는, 상기 스트로크 값을 결정하는 단계; 및 (c) 제2 시간 및 스트로크 값에 기초하여, 연료 분사기가 제1의 사전 결정된 개방 상태에 있는 제1 시간을 결정하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기를 제어하기 위한 방법, 모터 제어, 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

Description

연료 분사기의 사전 결정된 상태의 시점의 결정
본 발명은 연료 분사기를 작동시키는 기술 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기가 제1의 사전 결정된 개방 상태에 있는 제1 시간을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기를 작동시키는 방법에 관한 것으로, 상기 작동은 본 발명에 따라서 결정된 제1 시간에 기초한다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 설계된 엔진 컨트롤러 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
예를 들어 실린더와 같은 연소실 내로 연료를 분사하기 위하여, 예를 들어 솔레노이드 밸브 또는 솔레노이드 분사기와 같은 연료 분사기가 사용될 수 있다. 이러한 종류의 솔레노이드 분사기(코일 분사기로도 지칭됨)는 전류가 코일을 통해 흐를 때 자기장을 발생시키는 코일을 가지며, 그 결과, 솔레노이드 밸브를 개방 또는 폐쇄하기 위한 노즐 니들(nozzle needle) 또는 폐쇄 요소의 개방 또는 폐쇄를 유발하기 위하여 전기자(armature)가 움직이도록 자기력이 전기자에 가해진다. 솔레노이드 밸브 또는 솔레노이드 분사기가 전기자와 노즐 니들 사이 또는 전기자와 폐쇄 요소 사이에 소위 아이들 스트로크(idle stroke)를 가지면, 전기자의 움직임은 또한 폐쇄 요소 또는 노즐의 움직임으로 즉시 이어지지 않고, 오히려 아이들 스트로크의 크기만큼 전기자의 움직임이 완료된 후에만 폐쇄 요소 또는 노즐의 움직임으로 이어진다.
전압이 솔레노이드 밸브의 코일에 인가될 때, 전자기력은 자극편(pole piece) 또는 자극 슈(pole shoe)의 방향으로 전기자를 움직인다. 아이들 스트로크를 극복한 후에, 노즐 니들 또는 폐쇄 요소는 마찬가지로 기계적 커플링(예를 들어, 기계적 접촉)으로 인해 움직이며, 대응하는 시프트에 의해, 연소실 내로 연료의 공급을 위하여 분사 구멍들을 개방한다. 추가의 전류가 코일을 통해 흐르면, 전기자와 노즐 니들 또는 폐쇄 요소는 전기자가 자극편에 도달하거나 이에 대해 정지할 때까지 계속 움직인다. 폐쇄 요소 또는 노즐 니들의 캐리어 상의 전기자의 스토퍼와 자극편 상의 전기자의 스토퍼 사이의 거리는 니들 스트로크 또는 작동 스트로크(working stroke)로도 지칭된다. 연료 분사기를 폐쇄하기 위하여, 코일에 인가된 여자기 전압(exciter voltage)이 스위칭 오프되고 코일이 잠시 단락되어서, 자기력이 방출된다. 코일 단락은 코일에 저장된 자기장의 방출 때문에 전압 극성의 반전을 유발한다. 전압의 레벨은 다이오드에 의해 제한된다. 전기자를 포함하는 노즐 니들 또는 폐쇄 요소는 예를 들어 스프링에 의해 제공되는 복귀력 때문에 폐쇄 위치로 움직인다. 아이들 스트로크 및 니들 스트로크는 여기에서 역순으로 진행된다.
연료 분사기의 개방의 경우에 니들 움직임이 시작하는 시간(또한 OPP1로 지칭됨)은 아이들 스트로크의 크기에 의존한다. 니들 또는 전기자가 자극편에 대해 정지하는 시간(또한 OPP2로 지칭됨)은 니들 스트로크 또는 작동 스트로크의 크기에 의존한다. 니들 움직임의 시작(개방)과 니들 움직임의 종료(폐쇄)에서 분사기 특정 시간 변화(Injector-specific time variation)는 동일한 전기적 작동이 주어지면 상이한 분사량을 초래할 수 있다.
종래 기술에 따라서, 특정 개방 상태에 대응하는 상기된 시간(및 더욱 관련된)은 다양한 방식으로 결정될 수 있다. 그러므로, 예를 들어, 니들이 자극편에 대해 정지하는 시간(OPP2)은 코일 전압 또는 코일 전류에서의 피드백 신호를 검출하는 것에 의해 상당히 정확하게 결정될 수 있다. 그러나, 아이들 스트로크가 극복되고 전기자와 니들 사이에 기계적 커플링이 확립되는 시간(OPP1)은 유압 방식으로 분사를 시작하기 위해 중요하다. 이러한 시간은 통상적으로 OPP2와 OPP1 사이에서 추정되는 고정된 상관 관계(니들 스트로크에 기초하여)에 의해 간접적으로 결정된다.
그러나, 예를 들어, 연료 분사기의 니들 스트로크가 길들임 공정(running-in process) 또는 마모, 예를 들어, 부품의 침강(settling)으로 인해 서비스 수명 동안 또는 작동 기간 동안 변경될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이러한 것은 OPP2와의 추정된 상관 관계가 더 이상 적용될 수 없기 때문에 예를 들어 OPP1을 간접적으로 결정할 때 대응하는 오류로 이어질 수 있다.
본 발명은 연료 분사기의 정확하고 신뢰할 수 있는 작동을 가능하게 하기 위해 연료 분사기가 사전 결정된 상태에 있는 시간을 간접적으로 결정하기 위한 개선된 방법을 규정하는 목적에 기초한다.
이러한 목적은 독립 청구항의 요지에 의해 달성된다. 본 발명의 유익한 실시예가 종속항에 기재되어 있다.
본 발명의 제1 양태는 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기가 제1의 사전 결정된 개방 상태에 있는 제1 시간을 결정하는 방법을 기술한다. 설명된 방법은 (a) 연료 분사기가 제2의 사전 결정된 상태에 있는 제2 시간을 결정하는 단계; (b) 상기 연료 분사기의 이동 구성 요소의 스트로크 값을 결정하는 단계로서, 상기 스트로크 값은 상기 연료 분사기가 상기 제1의 사전 결정된 개방 상태와 상기 제2의 사전 결정된 개방 상태 사이에서 천이될 때 커버되는 이동 구성 요소의 이동 경로에 대응하는, 상기 단계; 및 (c) 상기 제2 시간 및 상기 스트로크 값에 기초하여, 상기 연료 분사기가 상기 제1의 사전 결정된 개방 상태에 있는 상기 제1 시간을 결정하는 단계를 포함한다.
설명된 방법은 연료 분사기가 제1 개방 상태에 있는 제1 시간의 정밀한(간접적인) 결정이, 연료 분사기가 제2의 사전 결정된 상태에 있는 제2 시간 및 스트로크 값이 결정되는 것으로 달성될 수 있다는 발견에 기초한다. 스트로크 값은 연료 분사기의 이동 구성 요소가 제1의 사전 결정된 개방 상태와 제2의 사전 결정된 개방 상태 사이에서 이동하는 이동 경로에 대응한다. 바꾸어 말하면, 스트로크 값은 연료 분사기의 제1 개방 상태로부터 제2 개방 상태로 또는 연료 분사기의 제2 개방 상태로부터 제1 개방 상태로의 연료 분사기에 의한 천이 동안 이동 구성 요소가 이동하는 이동 경로에 대응한다. 그러므로, 제1 시간은 제2 시간 전후 모두에 일어날 수 있다. 이동 구성 요소의 움직임의 지속 기간(즉, 제1/제2 개방 상태로부터 제2/제1 개방 상태로의 천이의 지속 기간)은 스트로크 값을 아는 것에 의해 결정되거나 또는 추정될 수 있다. 제1 시간은 그런 다음 이러한 지속 기간과 제2 시간에 기초하여 결정될 수 있다.
본 명세서에서, "개방 상태"라는 용어는 특히 분사 과정 동안, 즉 연료 분사기의 개방 위상, 분사 위상 또는 폐쇄 위상 동안 일어나는 상태를 나타낸다. 언급될 수 있는 예는, (i) 전기적 작동의 시작 또는 전기자 움직임의 시작(OPP0로도 지칭됨), (ⅱ) 전기자와 노즐 니들 사이의 기계적 커플링의 발생, 또는 개구에서의 니들 움직임의 시작(OPP1로도 지칭됨), (ⅲ) 자극편에 대한 니들의 정지, 또는 개방 과정의 종료(OPP2로도 지칭됨), (ⅳ) 폐쇄 과정의 개시 또는 폐쇄 시의 니들 움직임의 시작(OPP3으로도 지칭됨), (v) 니들과 전기자 사이의 기계적 커플링의 종료, 또는 폐쇄 시 니들 움직임의 종료(OPP4로도 지칭됨), 및 (ⅵ) 폐쇄 시의 전기자 움직임의 종료(OPP5로도 지칭됨)이다.
본 명세서에서, "이동 구성 요소"는 특히 연료 분사기에서의 이동 요소 또는 구성 요소, 연료 분사기의 개방 상태에서의 변화를 유도하거나 이에 기여하는 상기 이동 요소 또는 구성 요소의 움직임을 나타낸다.
본 발명의 한 예시적인 실시예에 따라서, 스트로크 값을 결정하는 단계는: (a) 연료 분사기의 작동의 경우에 솔레노이드 드라이브에서 상호 링크된 자속(interlinked magnetic flux)과 전류 세기 사이의 관계를 나타내는 데이터 세트를 검출하는 단계, 및 (b) 스트로크 값을 결정하기 위하여 상기 데이터 세트를 분석하는 단계를 포함한다.
데이터 세트를 검출하는 단계는 바람직하게 연료 분사기의 비교적 느린 작동의 경우에, 즉, 예를 들어, 5V 내지 15V의 전압, 특히 대략 10V가 솔레노이드 드라이브에 인가되는 경우에 수행된다. 그러므로, 데이터 세트를 분석하는데 불리할 수 있는 맴돌이 전류(eddy current)가 보다 적게 발생되도록 하는 것이 가능하다.
데이터 세트를 검출하는 단계는 적절한 시간에 규칙적으로 수행될 수 있어서, 항상 최신 데이터(up-to-date data)가 스트로크 값을 결정하기 위해 사용된다.
전류 세기는 바람직하게 직접 측정된다. 전기 전압 및 전기 코일 저항의 값(솔레노이드 드라이브에서)은 상호 링크된 자속의 대응 값을 결정하기 위하여 추가로 요구된다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따라서, 데이터 세트를 분석하는 단계는 데이터 세트에 기초하여 특성 곡선을 형성하고 특성 곡선의 프로파일에서 시프트를 검출하는 단계를 포함한다.
이러한 문맥에서, "시프트"는 특히 병렬로 진행되는 특성 곡선의 부분들 사이의 거리를 의미하는 것으로 이해해야 한다.
본 발명의 추가의 예시적인 실시예에 따라서, 제1 시간을 결정하는 단계는: (a) 스트로크 값과 기준 스트로크 값 사이의 차이를 결정하는 단계, (b) 제2 시간, 상기 차이 및 보정 인자에 기초하여 보정된 제2 시간을 결정하는 단계, (c) 상기 보정된 제2 시간 및 상기 제1 개방 상태와 상기 제2 개방 상태 사이의 사전 결정된 관계에 기초하여 상기 제1 시간을 결정하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서, "기준 스트로크 값"은 특히 제조자에 의해 규정된 스트로크 값 또는 연료 분사기를 설치할 때 측정된 스트로크 값을 나타낸다.
즉, 기준 스트로크 값으로부터 스트로크 값의 편차가 결정되고, 보정된 제2 시간은 상기 편차, 즉 스트로크가 기준 스트로크 값과 동일하였으면, 연료 분사기가 제2 개방 상태에 있었던 시간으로부터 결정된다. 보정된 제2 시간은 그런 다음 제1 시간을 결정하기 위해 제1 및 제2 개방 상태 사이의 알려진 관계와 함께 사용된다.
본 발명의 추가의 예시적인 실시예에 따라서, 연료 분사기의 제1의 사전 결정된 개방 상태는 개방 위상의 시작이고, 제2의 사전 결정된 개방 상태는 개방 위상의 종료이다.
즉, 이러한 실시예에서, 제1 개방 상태는 상기된 개방 상태(OPP1)이고, 제2 개방 상태는 상기된 개방 상태(OPP2)이다.
본 발명의 추가의 예시적인 실시예에 따라서, 이동 구성 요소는 니들(노즐 니들)이며, 스트로크 값은 니들 스트로크 값이다.
OPP1로부터 OPP2로의 천이의 지속 기간은 니들 스트로크에 의해 결정된다. 니들 스토로크가 증가하면, 지속 시간은 대응하여 연장되고, 반대의 경우도 마찬가지이다.
유사한 방식으로, 니들 스트로크는 폐쇄 과정에서 상기된 개방 상태(OPP3 및 OPP4)와 관련하여 또한 사용될 수 있다. 보다 정확하게, 개방 상태(OPP4)가 일어나는 시간은 개방 상태(OPP3)에 대응하는 시간 및 니들 스트로크로부터 결정될 수 있다.
다른 상태들 및/또는 스트로크 값들이 본 발명에 따른 방법을 위해 고려된다는 것을 유의해야 한다. 그러므로, 예를 들어 OPP0로부터 OPP1로의 천이 및 OPP4로부터 OPP5로의 천이는 아이들 스트로크를 특징으로 한다.
본 발명의 제2 양태는 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기를 작동시키기 위한 방법을 기술한다. 설명된 방법은: (a) 제1 양태 또는 상기 예시적인 실시예들 중 하나에 따라서 연료 분사기가 제1의 사전 결정된 개방 상태에 있는 제1 시간을 결정하기 위한 방법을 수행하는 단계, (b) 상기 결정된 제1 시간에 기초하여 상기 연료 분사기를 작동시키는 단계를 포함하며, 상기 연료 분사기를 개방하기 위한 부스트 전압(boost voltage)의 인가와 상기 연료 분사기를 폐쇄하기 위한 전압의 인가 사이의 지속 시간은 상기 제1 시간이 기준 시간보다 늦거나 또는 빨리 일어나는지가 결정되면 감소되거나 또는 증가된다.
이러한 방법에 의해, 정밀한 분사량의 정확한 제어는 제1 양태에 따른 방법을 사용하는 것에 의해 간단하고 신뢰 가능한 방식으로 달성될 수 있다.
본 발명의 제3 양태는 제1 및/또는 제2 양태 및/또는 상기 예시적인 실시예들 중 하나에 따른 방법을 사용하기 위해 설계된 차량용 엔진 컨트롤러를 기술한다.
이러한 엔진 컨트롤러는 제1 양태에 따른 방법을 사용하는 것에 의해 간단하고 신뢰성 가능한 방식으로 개별 연료 분사기의 정밀한 분사량의 정확한 제어를 가능하게 한다.
본 발명의 제4 양태는 프로세서에 의해 실행될 때 제1 및/또는 제2 양태에 따른 방법 및/또는 상기 예시적인 실시예들 중 하나를 수행하도록 설계된 컴퓨터 프로그램을 기술한다.
본 명세서의 의미 내에서, 이러한 종류의 "컴퓨터 프로그램"은, 본 발명에 따른 방법과 관련된 효과를 달성하기 위하여 적절한 방식으로 시스템의 작동 방식 또는 방법을 조정하기 위하여, 컴퓨터 시스템을 제어하기 위한 명령을 포함하는 프로그램 요소, 컴퓨터 프로그램 제품 및/또는 컴퓨터 판독 가능 매체의 개념과 동등하다.
컴퓨터 프로그램은 예를 들어 JAVA, C++ 등과 같은 임의의 적절한 프로그래밍 언어로 컴퓨터 판독 가능한 명령 코드로서 실시될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 임의의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(CD-ROM, DVD, 블루레이 디스크, 이동식 드라이브, 휘발성 또는 비휘발성 메모리, 통합 메모리/프로세서 등)에 저장될 수 있다. 명령 코드는 필요한 기능이 실행되는 방식으로 특히 자동차의 엔진을 위한 제어 유닛과 같은 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 디바이스를 프로그램할 수 있다. 또한, 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 인터넷과 같은 네트워크에 제공될 수 있으며, 사용자는 필요에 따라 이러한 네트워크로부터 컴퓨터 프로그램을 다운로드할 수 있다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램, 즉 소프트웨어에 의해, 그리고 또한 하나 이상의 특정 전기 회로, 즉 하드웨어 또는 임의의 필요한 하이브리드 형태에 의해, 즉 소프트웨어 구성 요소 및 하드웨어 구성 요소에 의해 또한 실현될 수 있다.
본 발명의 실시예들이 본 발명의 상이한 요지를 참조하여 설명되었다는 것을 유의하여야 한다. 특히, 본 발명의 일부 실시예는 임의의 방법 청구항들에 의해 기술되고, 본 발명의 다른 실시예는 임의의 장치 청구항들에 의해 기술된다. 그러나, 달리 명시적으로 언급되지 않으면, 본 발명의 하나의 형태의 요지와 관련된 특징의 조합에 추가하여, 본 발명의 상이한 형태의 요지와 관련된 특징의 임의의 조합이 또한 가능하다는 것을 본 명세서를 읽을 때 당업자에게 바로 명백하게 된다.
본 발명의 추가의 장점들 및 특징들은 바람직한 실시예의 다음의 예시적인 설명으로부터 이해될 수 있다.
도 1은 솔레노이드 드라이브를 구비한 연료 분사기를 도시한 도면.
도 2는 다른 니들 스트로크를 구비하는 2개의 연료 분사기에 대한 시간의 함수로서 전기자 위치, 니들 위치 및 분사 속도를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따라서 연료 분사기에 대한 스트로크 값을 결정하기 위한 ψ-I 특성 곡선(PSI-I 특성 곡선)을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 흐름도.
다음에 설명된 실시예는 단지 본 발명의 가능한 변형예의 제한된 선택임을 유의해야 한다.
도 1은 솔레노이드 드라이브(솔레노이드 분사기)를 구비하는 연료 분사기(100)의 단면도를 도시한다. 분사기(100)는 특히 코일(102) 및 전기자(104)를 구비하는 솔레노이드 드라이브를 포함한다. 전압 펄스가 코일(102)에 인가될 때, 자석 전기자(104)는 노즐 니들(106)의 넓은 부분의 방향으로 움직이고, 그런 다음, (스프링(110)의 힘에 거슬러) 아이들 스트로크(114)를 극복한 후에, 전기자(104)가 자극 슈(112)에 대해 정지할 때까지, 스프링(110, 132)에 의해 가해지는 스프링력에 거슬러 상기 노즐 니들을 위로 가압한다. 전압 펄스가 종료될 때, 전기자(104) 및 노즐 니들(106)은 하이드로-디스크(hydro-disc)(108) 상의 시작 위치로 다시 내려간다.
도 1에 도시된 솔레노이드 분사기(100)는, 그 자체로 공지되고 본 발명에 대해 무시 가능한 정도의 중요성을 가지므로; 상세하게 설명되지 않는 몇몇 특징을 가진다. 이러한 특징들은 특히 밸브 본체(116), 일체형 시트 가이드(118), 볼(120), 밀봉부(122), 하우징(124), 플라스틱(126), 디스크(128), 금속 필터(130) 및 교정 스프링(132)을 포함한다.
도 2는 상이한 니들 스트로크를 구비하는 2개의 연료 분사기에 대한 시간의 함수로서의 전기자 위치(212, 214), 니들 위치(222, 224), 및 분사 속도(rate of injection, ROI)(232, 234)를 도시한다. 니들 스트로크와 별개로, 2개의 연료 분사기는 동일하고, 동일한 방식으로 전기적으로 작동된다.
특히, 상부 이미지(210)는 60㎛의 니들 스트로크를 갖는 연료 분사기에 대한 전기자 위치(212)(실선으로 도시된 곡선), 및 80㎛의 니들 스트로크를 갖는 연료 분사기에 대한 전기자 위치(214)(점선으로 도시된 곡선)를 도시한다. 중간 이미지(220)는 60㎛의 니들 스트로크를 갖는 연료 분사기에 대한 니들 위치(222)(실선으로 도시된 곡선), 및 80㎛의 니들 스트로크를 갖는 연료 분사기에 대한 니들 위치(224)(점선으로 도시된 곡선)를 도시한다. 하부 이미지(230)는 60㎛의 니들 스트로크를 갖는 연료 분사기에 대한 분사 속도(ROI)(232)(실선으로 도시된 곡선), 및 80㎛의 니들 스트로크를 갖는 연료 분사기에 대한 분사 속도(234)(점선으로 도시된 곡선)를 도시한다.
이미지(210, 220 및 230)는 20㎛의 니들 스트로크에서의 차이가 개방 상태(OPP2)(니들 움직임의 종료)가 도달되는 시간들 사이에서의 38㎲의 차이로 이어진다는 것, 즉 ΔOPP = 38㎲를 보인다. 둘째로, 개방 상태(OPP1)(니들 움직임의 시작)가 도달되는 시간의 차이는 단지 4㎲이며, 즉 ΔOPP1 = 4㎲이다. 이러한 것은 자기력이 자기 시작 공기 갭(magnetic starting air gap) 때문에 초기에 약간 다르다는 사실에 기인할 수 있다. OPP1 시간이 OPP2 시간의 검출에 기초하여 간단히 추정된다면, 지금까지 자주 수행된 바와 같이, 이러한 것은 34㎲의 편차, 즉 8배 이상 과도하게 큰 것으로 이어질 수 있다.
더욱이, 이미지(230)에서, 니들 스트로크가 80㎲일 때 전체 분사량이 상당히 크다는 것을 명확히 알 수 있다. 작동이 동일할지라도, 분사 작업은 특히 이러한 경우에 상당히 늦게 종료한다(곡선(234 참조).
이러한 편차는, 규칙적으로 결정되고, 하나의(제1) 시간이 다른(제2) 시간에 기초하여 결정될 때를 고려하는 실제 니들 스트로크에 의해 본 발명에 따른 방법에 의해 보상될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 도 4와 관련하여 다음에 더욱 상세히 기술될 것이다.
도 3은 본 발명에 따라서, 예를 들어 도 1에 도시된 연료 분사기(100)와 같은 연료 분사기에 대한 스트로크 값을 결정하기 위한 ψ-I 특성 곡선(PSI-I 특성 곡선)(300)을 도시한다. 특성 곡선(300)은 실질적으로 2개의 곡선 요소로 만들어지며, 하부 곡선 요소는 곡선 섹션(310, 312, 314, 316 및 318)으로 만들어지고, 연료 분사기(100)의 개방에 대응한다. 상부 곡선 요소는 곡선 섹션(320, 322 및 324)으로 만들어지고, 연료 분사기(100)의 폐쇄에 대응한다. 곡선 프로파일의 2개의 시프트는 하부 곡선 요소를 따라서 일어난다.
제1 시프트는 아이들 스트로크 때문에, 즉 전기자가 니들과 접촉하고 그런 다음 제동 또는 정지될 때까지 그 비작동 위치로부터 움직인 전기자에 의해 생성된다. 다시 말해서, 자기력은 먼저 곡선 섹션(310)을 따라서 축적되고, 그런 다음 전기자는, 전기자가 추가의 자기력이 축적되는 동안 곡선 섹션(314)을 따라서 정지 상태로 유지되는 니들(아이들 스트로크)까지 곡선 섹션(312)을 따라서 움직인다. 제2 시프트는 니들 스트로크 때문에, 즉 전기자가 자극편 상에서 정지할 때 전기자와 니들이 정지할 때까지 전기자 및 또한 니들을 함께 움직이는 것에 의해 생성된다. 전기자 및 니들의 움직임은 곡선 섹션(316)을 따라서 진행되고, 자기력의 추가의 축적은 곡선 섹션(318)을 따라서 일어난다.
아이들 스트로크 및 니들 스트로크는, 예를 들어 접선(311)(즉, 곡선 섹션(310)의 외삽)과 곡선 섹션(314) 사이의 거리 또는 접선(315)(즉, 곡선 섹션(314)의 외삽)과 곡선 섹션(318) 사이의 거리를 검출하는 것에 의해 시프트를 결정하는 것에 의해 다음에 설명되는 바와 같이 결정될 수 있다.
폐쇄 과정은 유사한 방식으로 진행되지만, 반대 방식으로 진행된다: 자기력은 먼저 곡선 섹션(320)을 따라서 감소된다. 니들과 전기자는 그런 다음 니들로부터 멀리 하이드로-디스크 상의 그 비작동 위치까지 함께 움직인다. 이러한 두 움직임은 곡선 섹션(322)을 따라서 진행된다. 마지막으로, 자기력은 곡선 섹션(324)을 따라서 더욱 감소된다.
특성 곡선(300)을 기록하기 위해, 분사기(100)는 저전압, 예를 들어, 10 V로 구동되어서, 아이들 스트로크 움직임과 니들 움직임은 2개의 별개의 움직임으로 분리된다. 낮은 자기력이 낮은 구동 전압으로 인해 생성된다. 아이들 스트로크 움직임은 스프링(110)의 힘이 극복된 후에 (곡선 섹션(312)을 따라서) 일어난다. 전기자(104)는 니들(106)을 향해 움직이고, 교정 스프링(132)의 힘이 움직임을 방해하기 때문에 니들(106)과 함께 비작동 상태를 유지한다. 자기력에서의 추가의 증가 때문에, 교정 스프링(132)의 힘이 극복되고, 전기자(104) 및 니들(106)은 전기자(104)가 자극 슈(112)에 대해 정지할 때까지 (곡선 섹션(316)을 따라서) 함께 움직인다.
스트로크 값은 움직임 전에 곡선 섹션에서 및 움직임 후에 곡선 섹션에서의 차이에 의해 주어진다. 즉, 아이들 스트로크는 접선(311)(즉, 곡선 구간(310)의 외삽된 연속)과 곡선 섹선(314) 사이의 유동 차이(flow difference)(적절한 전류 세기가 주어짐)를 결정하는 것에 의해 결정될 수 있다. 동일한 방식으로, 니들 스트로크는 접선(315)(즉, 곡선 섹션(314)의 외삽된 연속)과 곡선 섹션(318) 사이의 유동 차이를 결정하는 것에 의해 결정될 수 있다. 가능한 평가는 예를 들어 2 A(~ 0.0004 Wb)에서 PSI 값에서의 차이, 그런 다음 인자만큼의 곱셈을 확인하는 것이다. 이러한 예에서, 인자(125000　㎛/Wb)는 50　㎛의 아이들 스트로크를 초래할 것이다(0.0004　Wb*125000　㎛/Wb = 50μm).
특성 곡선(300)은 코일(102)을 통해 흐르는 전류 및 코일(102)에 인가되는 전압을 측정하는 것에 의해, 또한 코일(102)의 전류, 전압 및 전기 저항으로부터 상호 링크된 자속(Ψ)을 계산하는 것에 의해 결정될 수 있다. 측정된 전압(u(t))은 저항 성분((R*i(t))과 유도 성분(uind(t))으로 만들어진다. 여기에서, 유도 전압은 상호 링크된 자속의 시간 도함수로부터 계산되며, 여기에서, Ψ는 전류 변화(i(t)) 및 공기 갭(x(t))에 의존한다.
Figure 112018043044547-pct00001
느린 작동에서, 전류에서의 변화로 인한 유도의 "자기" 성분은 작다.
Figure 112018043044547-pct00002
전기자 움직임으로 인한 유도의 "기계적" 부분은 그런 다음 연료 분사기의 스트로크(아이들 스트로크 및/또는 작동 스트로크)를 형성한다.
Figure 112018043044547-pct00003
전치 및 적분에 의해, 상호 링크된 자속은 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112018043044547-pct00004
도 4는 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기가 제1의 사전 결정된 개방 상태에 있는 제1 시간을 결정하기 위한 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시한다. 제1 사전 결정된 상태는 예를 들어, OPP1일 수 있다.
연료 분사기가 제2의 사전 결정된 상태에 있는 제2 시간은 단계(410)에서 결정된다. 제2의 사전 결정된 상태는 예를 들어 OPP2일 수 있다.
연료 분사기의 이동 구성 요소의 스트로크 값이 단계(420)에서 결정되고, 상기 스트로크 값은 연료 분사기가 제1의 사전 결정된 개방 상태와 제2의 사전 결정된 개방 상태 사이에서 천이될 때 커버되는(covered) 이동 구성 요소의 이동 경로에 대응한다. 스트로크 값은 예를 들어 니들 스트로크의 값일 수 있다.
연료 분사기가 제1의 사전 결정된 개방 상태에 있는 제1 시간은 그런 다음 제2 시간 및 스트로크 값에 기초하여 단계(430)에서 결정된다.
제1 시간은 바람직하게 단계(420)에서 결정된 스트로크 값과 기준 스트로크 값(예를 들어, 제조자에 의해 사전 지정된 스트로크 값) 사이의 차이가 결정되도록 하는 것일 수 있다. 즉, 스트로크 값에서의 전류 편차가 결정된다. 결정된 제2 시간은 그런 다음 결정된 차이에 따라 보정된다. 이러한 것은 예를 들어 보정 인자(correction factor)를 사용하여 행해질 수 있다.
T2k = T2 - k*D
여기에서, T2는 제2 시간이고, T2k는 보정된 제2 시간이며, k는 보정 인자이고, D는 차이이다.
도 2에 도시된 값을 참조하면, 이러한 것은 T2k = 38㎲ - 1.7 ㎲/㎛ * 20㎛ = 4㎲를 나타낸다. 보정 인자는 여기에서 k = 34 ㎲/20㎛ = 1.7 ㎲/㎛이다.
제2 시간의 보정 후에, 제1 시간은 그런 다음 2개의 시간 사이의 공지된 관계를 사용하여, 즉 니들 스크로크가 기준값과 같았던 것처럼 동일한 방식으로 결정될 수 있다.
전반적으로, 본 발명은 간단하고 실시하기 용이한 방법을 확립하고, 이러한 방법을 통해, 예를 들어 마모로 인해 스트로크 값에서의 변화에 의존하여 정확한 분사량을 얻을 수 있다.
100 연료 분사기 102 코일
104 전기자 106 니들
108 하이드로-디스크 110 스프링
112 자극 슈 114 아이들 스트로크
116 밸브 본체 118 일체형 시트 가이드
120 볼 122 밀봉부
124 하우징 126 플라스틱
128 디스크 130 금속 필터
132 교정 스프링 210 이미지
212 시간의 함수로서 전기자 위치 214 시간의 함수로서 전기자 위치
220 이미지 222 시간의 함수로서 니들 위치
224 시간의 함수로서 니들 위치 230 이미지
232 시간의 함수로서 분사 속도 234 시간의 함수로서 분사 속도
300 Ψ-I 특성 곡선 310 곡선 섹션
311 접선 312 곡선 섹션
314 곡선 섹션 315 접선
316 곡선 섹션 318 곡선 섹션
320 곡선 섹션 322 곡선 섹션
324 곡선 섹션 410 방법 단계
420 방법 단계 430 방법 단계

Claims (9)

  1. 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기가 제1의 사전 결정된 개방 상태에 있는 제1 시간을 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 연료 분사기가 제2의 사전 결정된 개방 상태에 있는 제2 시간을 결정하는 단계,
    상기 연료 분사기의 이동 구성 요소의 스트로크 값을 결정하는 단계로서, 상기 스트로크 값은 상기 연료 분사기가 상기 제1의 사전 결정된 개방 상태와 상기 제2의 사전 결정된 개방 상태 사이에서 천이될 때 커버되는(covered) 이동 구성 요소의 이동 경로에 대응하는, 상기 스트로크 값을 결정하는 단계, 및
    상기 제2 시간 및 상기 스트로크 값에 기초하여, 상기 연료 분사기가 상기 제1의 사전 결정된 개방 상태에 있는 상기 제1 시간을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스트로크 값을 결정하는 단계는,
    상기 연료 분사기의 작동의 경우에 상기 솔레노이드 드라이브에서 상호 링크된 자속과 전류 세기 사이의 관계를 나타내는 데이터 세트를 검출하는 단계, 및
    상기 스트로크 값을 결정하기 위하여 상기 데이터 세트를 분석하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 데이터 세트를 분석하는 단계는 상기 데이터 세트에 기초하여 특성 곡선을 형성하고 상기 특성 곡선의 프로파일에서 시프트를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 시간을 결정하는 단계는,
    상기 스트로크 값과 기준 스트로크 값 사이의 차이를 결정하는 단계,
    상기 제2 시간, 상기 차이 및 보정 인자에 기초하여 보정된 제2 시간을 결정하는 단계, 및
    상기 보정된 제2 시간 및 상기 제1의 사전 결정된 개방 상태와 상기 제2의 사전 결정된 개방 상태 사이의 사전 결정된 관계에 기초하여 상기 제1 시간을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연료 분사기의 상기 제1의 사전 결정된 개방 상태는 개방 위상의 시작이고, 상기 제2의 사전 결정된 개방 상태는 개방 위상의 종료인, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 이동 구성 요소는 니들이며, 상기 스트로크 값은 니들 스트로크 값인, 방법.
  7. 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기를 작동시키기 위한 방법으로서,
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은, 상기 연료 분사기가 제1의 사전 결정된 개방 상태에 있는 제1 시간을 결정하기 위한 방법을 수행하는 단계,
    상기 결정된 제1 시간에 기초하여 상기 연료 분사기를 작동시키는 단계로서, 상기 연료 분사기를 개방하기 위한 부스트 전압의 인가와 상기 연료 분사기를 폐쇄하기 위한 전압의 인가 사이의 지속 시간은 상기 제1 시간이 기준 시간보다 늦거나 또는 빨리 일어나는지가 결정되면 감소되거나 또는 증가되는, 상기 연료 분사기를 작동시키는 단계를 포함하는, 솔레노이드 드라이브를 갖는 연료 분사기를 작동시키기 위한 방법.
  8. 차량을 위한 엔진 컨트롤러로서, 제1항 내지 제6항 중 어느 항에서 청구된 바와 같은 방법을 사용하도록 구성되는, 엔진 컨트롤러.
  9. 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 내지 제6항 중 어느 항에서 청구된 바와 같은 방법을 수행하도록 구성된, 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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