KR20040015244A - 연료분사량 제어방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

코먼 레일(2)로부터의 고압연료를 주 분사와 그 주 분사에 선행하는 파일럿 분사로 분할하여 디젤기관(10)의 연소실내에 분사할 경우, 디젤기관(10)을 아이들 운전상태로 유지하기 위해 필요한 기준 아이들 분사량 데이터(DL)와 아이들시(時)의 기본 분사량 데이터(D1) 사이의 차분(△Qi)을 학습값 출력부(74)에 의한 학습으로 학습값 데이터(D4)로서 얻고, 파일럿 분사를 위해 목표 파일럿 분사량 연산부(72)에서 연산된 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)에 대해 가산기(80)에서 학습값 데이터(D4)에 의거해서 보정을 실행하고. 이것에 의해 얻어진 보정 목표 파일럿 분사량 데이터(D7)에 따라서 파일럿 분사량 제어를 실행하도록 했다.

Description

연료분사량 제어방법 및 장치{FUEL INJECTION QUANTITY CONTROLLING METHOD AND DEVICE}

고압펌프로부터 압송(押送)된 고압연료를 코먼 레일내에 일단 축적해 두고, 전기적(電氣的)으로 연산되어, 설정된 분사 타이밍으로 코먼 레일내에 축적된 고압연료를 인젝터로부터 소요량 내연기관의 실린더내에 분사하도록 구성된 코먼 레일식의 내연기관용 연료분사장치가 최근에 디젤기관 시스템에 있어서도 널리 채용되고 있다. 디젤기관에 있어서는, 각 실린더에서 연료를 연소시킬 경우 연료분사의 전반(前半)에 있어서 연료분사율을 낮게 하는 것이 연소음(燃燒音)이나 배기가스 중의 질소산화물(NOx)의 저감(低減)에 효과적인 것이 알려져 있다. 그래서, 인젝터로부터 각 실린더의 연소실내에 연료를 분사할 경우, 주(主) 분사와 그것에 선행하는 파일럿 분사로 분할하여 연료를 분사하고, 이것에 의해 연료분사의 전반(前半)에 있어서 연료분사율을 낮게 하도록 한 파일럿 분사방식이 종래부터 이용되어 왔다.

파일럿 분사량의 최적값은 그 때의 기관의 운전상태에 의존한다. 이 파일럿 분사량은, 디젤기관의 실린더 용량(容量)에도 관계되지만, 대강 수 mm³정도이며, 파일럿 분사방식을 이용할 경우, 연산(演算)에 의해 얻을 수 있었던 목표 파일럿 분사량을 얻을 수 있도록 주 분사에 앞서 인젝터의 개폐 제어가 실행된다.

여기서 문제가 되는 것은 연료분사계통에 있어서의 분사량의 개체(個體) 분산, 또는 분사량의 시간이 경과함에 따른 변화이다. 즉, 연료분사계통에 있어서 사용되는 여러가지 부품의 불일치 또는 시간이 경과함에 따른 변화에 의한 각 특성의 변화는, 마이크로 컴퓨터등에 의해 연산된 목표 파일럿(pilot) 분사량과 실제로 분사되는 실제 파일럿 분사량과의 사이에 편차(deviation)를 생기게 하는 것이 된다. 이러한 편차가 생기면, 예정된 적정한 파일럿 분사량을 얻을 수 없게 되고, 파일럿 분사에 의해 기대되는 효과를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 최악의 케이스에서는 파일럿 분사가 소실(消失)해서 연소음이나 배기가스 성능의 악화(惡化)를 발생시키게 한다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은, 종래 기술에 있어서의 상기한 문제점을 해결할 수 있는 연료분사량 제어방법 및 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 연료분사계통에 있어서 사용되는 각 부품의 불일치나 시간이 경과함에 따른 특성변화가 있어도 파일럿 분사를 적절하게 실행할 수 있게 한 연료분사량 제어방법 및 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명은, 코먼 레일(common rail)내에 축적되어 있는 고압연료를 내연기관의 각 실린더(기통)에 필요량만 인젝터로부터 분사 공급하기 위한 연료분사량 제어방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 연료분사량 제어장치를 구비한 차량용 내연기관을 위한 코먼 레일식 연료분사장치의 일실시예를 나타내는 개략 구성도.

도 2는 도 1에 나타낸 제어유닛의 구성을 나타내는 블록도.

도 3은 도 2에 나타낸 학습값 출력수단의 구성을 나타내는 상세 블록도.

도 4는 아이들 운전상태에 관해서 생기는 목표값과 실제값 사이의 편차량과 파일럿 분사에 관해서 생기는 목표값과 실제값 사이의 편차량 사이의 관계의 일례를 나타내는 그래프.

도 5는 도 2에 나타낸 레일압 제어부의 구성을 나타내는 상세 블록도.

본 발명자등은, 디젤기관을 아이들(idle) 운전상태로 유지시켜 두기 위해서 필요한 연료분사량에 관해서 생기는 목표값과 실제값 사이의 편차량(△Qi)과, 주 분사에 앞서 실행하는 파일럿 분사를 위한 연료분사량에 관해서 생기는 목표값과 실제값과의 사이의 편차량(△Qp)과의 사이에는 상관관계가 있는 것에 착안하여 본 발명을 이루게 된 것이다. 본 발명에 따르면, 디젤기관의 아이들(idle) 운전시에 △Qi의 값을 학습에 의해 얻고, 파일럿 분사를 위해 연산된 목표 파일럿 분사량을 이렇게 하여 얻을 수 있었던 학습값에 의거해서 보정하는 것에 의해 실제 파일럿 분사량을 적정한 것이라고 할 수 있다.

본 발명의 특징은, 코먼 레일내의 고압연료를 인젝터에 의해 주 분사와 그 주 분사에 선행하는 파일럿 분사로 분할해서 내연기관의 연소실내에 분사하기 위한 연료분사량 제어방법에 있어서, 내연기관을 아이들 운전상태에 유지시키기 위해 필요한 연료분사량에 관해서 생기는 목표값과 실제값과의 사이의 편차량을 학습에 의해 얻고, 파일럿 분사를 위해 연산된 목표 파일럿 분사량을 그 학습에 의해 얻은 학습 편차량을 이용해서 보정하도록 한 점이다.

상기 보정은, 내연기관의 운전조건등에 의거해서 연산되는 파일럿 분사를 위한 목표 파일럿 분사량을 상기 학습 편차량에 의거해서 증감(增減)하는 구성으로 할 수 있다. 여기서, 학습 편차량을 그대로 이용해도 좋지만, 그 때의 내연기관의 운전조건에 의해 학습 편차량에 변경을 가해, 이 변경된 학습 편차량에 따라서 목표 파일럿 분사량을 보정하는 구성으로 할 수도 있다.

학습 편차량의 적부(適否)를, 예를 들면, 학습 편차량이 소정의 범위내인가아닌가를 판별하여 얻은 학습 편차량이 적정한 값이 아니라고 판별되었을 경우에는, 학습 편차량에 의거해서 상기 보정을 실행하지 않고, 목표 파일럿 분사량을 그대로 사용하고, 부적절한 학습 편차량에 따라서 목표 파일럿 분사량이 부적절한 값으로 보정되어 버리는 것을 방지하도록 구성할 수도 있다.

아이들(idle) 운전시에 있어서 상기 편차량의 학습을 적정하게 실행할 수 있게 하기 위해, 소정의 외란(外亂)상태가 생기고 있는가 아닌가를 판별하고, 소정의 외란상태가 생기고 있을 경우에는 편차량의 학습을 위한 동작을 중지 또는 중단등을 하고, 이것에 따라 학습에 의해 얻을 수 있었던 학습 편차량의 값을 적정한 것이라고 할 수 있다.

또한, 학습의 정밀도를 향상시키기 위해서는 학습을 위한 시간을 길게 잡고, 보다 장기간에 걸쳐서 목표값과 실제값과의 차를 다수 샘플링하고, 보다 많은 샘플링값을 기초로 학습동작을 실행하는 것이 바람직하다. 이러한 샘플링 동작, 즉 학습시간은 복수의 운전 사이클을 거치는 것이 예상된다. 따라서, 샘플링값은 EEPROM등의 불휘발성 메모리 또는 그 밖의 적당한 메모리에 저장해 두고, 복수의 운전 사이클을 거쳐서 얻을 수 있었던 다수의 샘플값을 기초로 학습 편차량을 얻도록 하는 것으로, 학습의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 특징은, 코먼 레일내의 고압연료를 인젝터에 의해 주 분사와 그 주 분사에 선행하는 파일럿 분사로 분할해서 내연기관의 연소실내에 분사하기 위한 연료분사량 제어장치에 있어서, 내연기관의 운전조건에 의거해서 연소실내에 분사해야 할 연료의 목표값을 나타내는 기본 분사량을 연산하기 위한 제1연산수단과, 그 제1연산수단에 응답해서 기본 분사량에 걸맞는 목표 파일럿 분사량을 연산하기 위한 제2연산수단과, 내연기관이 아이들 운전상태에 있는가 아닌가를 판정하기 위한 판정수단과, 그 판정수단에 의해 내연기관이 아이들 운전상태에 있다고 판정되었을 경우에 내연기관을 아이들 운전상태로 유지시켜 두기 위해서 필요한 연료분사에 관해서 생기는 목표값과 실제값 사이의 편차량을 학습에 의해 학습 편차량으로서 얻기 위한 학습값 출력수단과, 그 학습 편차량에 의거해서 목표 파일럿 분사량을 보정해서 보정 목표 파일럿 분사량을 얻는 수단과, 그 보정 목표 파일럿 분사량과 기본 분사량으로부터 목표 주 분사량을 연산하는 수단을 구비하고, 그 목표 주 분사량과 보정 목표 파일럿 분사량에 따라서 내연기관의 상기 연소실에의 연료분사를 제어하도록 구성되어 있는 점이다.

학습 편차량은, 내연기관이 아이들 운전상태에 있을 경우의 기본 분사량을 상기 내연기관이 아이들 운전상태를 유지하는데도 필요한 연료분사량을 나타내는 주어진 기본 아이들 분사량과 비교하고, 이 비교 결과 얻은 차분(差分)에 의거해서 연산하는 구성으로 할 수 있다. 여기에서, 내연기관이 아이들 운전상태에 있을 경우의 기본 분사량은, 판정수단에 의해 내연기관이 아이들 운전상태에 있다고 판정되었을 때의 제1연산수단에 있어서의 연산 결과라고 할 수 있다. 또한, 주어진 기본 아이들 분사량은, 설계상의 데이터에 의거해서 기준 아이들 분사량 데이터를 이용하여 얻을 수 있다. 비교 결과 얻을 수 있었던 차분을, 내연기관이 아이들 운전상태에 있다고 판정되어 있는 기간 중, 적당한 시간간격으로 샘플하여 다수의 학습 샘플 데이터(sample data)를 얻고, 이것들을 메모리 수단에 저장해 두고, 이 저장된 학습 샘플 데이터를 적당하게 처리해서 학습 변위량을 계산하는 구성으로 할 수 있다. 이렇게 하여 얻을 수 있었던 학습 편차량은, 평균적인 값이기 때문에, 그대로 사용해도 좋지만, 얻을 수 있었던 학습 편차량을 그 때의 레일압(壓)이나 기본 분사량의 값에 따라 보정해서 사용해도 좋다.

본 발명을 보다 상세히 서술하기 위해, 첨부의 도면에 따라서 이것을 설명한다.

도 1은, 본 발명에 의한 연료분사량 제어장치를 구비한 차량용 내연기관을 위한 코먼 레일식 연료분사장치의 일실시예를 나타내는 개략 구성도이다. 연료분사장치(1)는, 내연기관차량의 내연기관에 연료를 분사 공급하기 위한 코먼 레일식 내연기관용 연료분사장치이며, 코먼 레일(2)과, 코먼 레일(2)에 고압연료를 공급하기위한 고압펌프 어셈블리(assembly)(3)와, 코먼 레일(2)안에 축적된 고압연료를 N-실린더의 디젤기관(10)의 각 실린더(11-1∼11-N)의 연소실내에 분사하기 위한 복수의 인젝터(4-1∼4-N)를 구비하고 있다. 이것들의 인젝터(4-1∼4-N)는 각각 연료분사 제어용 전자밸브(V1∼VN)를 구비하고 있으며, 이것들의 전자밸브(V1∼VN)는, 인젝터 구동회로(13)에 의해 각각 독립해서 개폐 제어되어, 대응하는 실린더내에 고압연료가 소요의 타이밍에 있어서 주(主) 분사와 이 주 분사에 선행하는 파일럿 분사에 분할해서 소요량만 분사되도록 구성되어 있다. 그리고, 디젤기관(10)의 출력축(12)으로부터의 회전출력은 변속장치를 포함하는 도시하지 않는 차륜 구동장치에 전달되는 구성으로 되어 있다.

고압펌프 어셈블리(3)는, 디젤기관(10)에 의해 구동되는 고압펌프 본체(31)와, 연료유량계 유닛(32)과, 인렛ㆍ아웃렛 밸브(33)가 일체로 조립되어 이루어져 있다. 연료유량계 유닛(32)에는 연료탱크(5)로부터의 연료가 피드 펌프(6)에 의해 공급되고 있으며, 연료유량계 유닛(32)에서는 피드 펌프(6)로부터 공급된 연료가 디젤기관(10)이 요구하는 연료압력이 되도록 압력 조절이 실행된다. 압력 조정된 연료는 인렛ㆍ아웃렛 밸브(33)에 보내진다. 인렛ㆍ아웃렛 밸브(33)는, 연료유량계 유닛(32)으로부터 보내온 연료를 고압펌프 어셈블리(3)의 플런저실(도시하지 않음)에 공급하여, 플런저실에서 고압으로 된 연료를 연료유량계 유닛(32)에 역류하는 일이 없도록 해서 코먼 레일(2)에 공급한다. 여기에서, 연료유량계 유닛(32)에 있어서의 연료압력의 조절은 연료유량계 유닛(32)내에 설치된 전자밸브(34)의 개폐 제어에 의해 실행된다.

전자밸브(34)는, 후술하도록 하고, 코먼 레일(2)내의 연료압력이 디젤기관(10)의 그 때의 요구 분사량에 따른 압력이 되도록 제어유닛(7)으로부터의 구동제어신호(SV)에 따라 개폐 제어되는 구성으로 되어 있다. 제어유닛(7)에는, 코먼 레일(2)내의 실제의 연료압력을 검출하는 압력센서(8)로부터의 실제 압력신호(PA)가 입력신호로서 입력되어 있는 외(外)에, 회전수센서(9A)로부터는 디젤기관(10)의 회전수를 나타내는 회전수신호(N)가 입력되어, 액셀 페달(accel pedal)(도시하지 않음)의 조작량을 나타내는 액셀신호(A)가 액셀센서(9B)로부터 입력되어 있다. 제어유닛(7)에는, 그 밖에, 차속센서(9C)로부터 차속을 나타내는 차속신호(V), 수온센서(9D)로부터 디젤기관(10)의 냉각수온도를 나타내는 수온신호(W) 및 도시하지 않는 배터리의 단자 전압을 나타내는 배터리 전압신호(VB)가 입력되어 있다.

전자밸브(34)를 개폐 제어시키기 위해 제어유닛(7)으로부터 출력되는 구동 제어신호(SV)는 펄스신호가 되어 있으며, 그 듀티비는 제어유닛(7)에 있어서 전자밸브(34)를 제어하기 위한 출력값으로서 정해진다. 이것에 의해 고압펌프본체(31)로부터 코먼 레일(2)에 흐르는 고압연료의 유량을 조절할 수 있고, 이 유량 조절에 의해 코먼 레일(2)내의 고압연료의 압력을 소정의 압력으로 제어할 수 있게 되고 있다. 또한, 전자밸브(34)를 이렇게 듀티비 제어에 의해 개폐 동작하게 하고, 이것에 의해 연료의 유량 조절을 실행하는 고압펌프 어셈블리(3)의 구성 그것 자체는 공지이므로, 고압펌프 어셈블리(3)에 관한 자세한 설명은 생략한다.

도 2에는, 제어유닛(7)의 구성을 나타내는 블록도가 나타내어 있다. 기본 분사량 연산부(71)에서는, 회전수신호(N)와 액셀신호(A)에 의거해서 그 때의 운전자의 의사에 의해 요구된 디젤기관(10)의 각 실린더의 연소실내에 공급해야 할 분사량을 기본 분사량으로 해서 연산하고, 이것에 의해 얻을 수 있었던 기본 분사량을 나타내는 기본 분사량 데이터(D1)가 출력된다.

목표 파일럿 분사량 연산부(72)에서는, 기본 분사량 데이터(D1)와 회전수신호(N)에 의거해서, 기본 분사량 데이터(D1)에 의해 나타나는 이 때의 기본 분사량에 걸맞는 목표 파일럿 분사량이 연산되며, 이 연산 결과를 나타내는 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)가 출력된다.

이렇게 하여 얻을 수 있었던 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)에 의거해서 파일럿 분사량 제어를 실행하면, 연료분사장치(1)에 있어서의 인젝터 그 밖의 각 부품의 불일치나 시간이 경과함에 따른 변화에 의한 특성의 변화에 의해서, 실제로 연소실내에 분사되는 파일럿 분사량은 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)에 의해 나타나는 값으로부터 편향해버려, 파일럿 분사에 의해 기대되는 소요의 효과를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 경우에 따라서는 연소음이 오히려 크게 되거나, 배기가스 성능이 악화하는 등의 문제가 생기는 일이 있다.

연료분사장치(1)에 있어서는, 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)에 대하여 적절한 보정을 실행해서 실제의 파일럿 분사량이 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)에 따른 분사량이 되도록 하기 위해서, 디젤기관(10)을 아이들 운전상태로 유지시켜 두기 위해 필요한 연료분사량에 관해서 생기는 목표값과 실제값 사이에 편차량을 학습에 의해 얻고, 파일럿 분사 때문에 연산된 목표 파일럿 분사량을 그 학습에 의해얻은 학습 편차량을 이용해서 보정하도록 구성되어 있다.

이 때문에, 연료분사장치(1)는, 디젤기관(10)이 아이들(idle) 운전상태에 있는가 아닌가를 판정하기 위한 아이들 판정부(73)와, 아이들 판정부(73)에 의해 디젤기관(10)이 아이들 운전상태에 있다고 판정되었을 경우에 디젤기관(10)을 아이들 운전상태로 유지시켜 두기 위해서 필요한 연료분사량에 관해서 생기는 목표값과 실제값 사이의 편차량을 학습에 의해 학습 편차량으로서 얻기 위한 학습값 출력부(74)가 설치되고 있다.

아이들 판정부(73)에는, 회전수신호(N), 실제 압력신호(PA), 배터리 전압신호(VB), 차속신호(V), 디젤기관(10)의 냉각수의 온도를 나타내는 수온신호(W) 외(外), 디젤기관(10)이 과도상태에 있는가 아닌가를 판정하기 위한 제1판정부(75)로부터의 제1판정 데이터(DA), 디젤기관(10)이 시동상태에 있는가 아닌가를 판정하기 위한 제2판정부(76)로부터의 제2판정 데이터(DB), 및 디젤기관(10)이 부하상태에 있는가 아닌가를 판정하기 위한 제3판정부(77)로부터의 제3판정 데이터(DC)가 입력되어 있다.

아이들 판정부(73)는, 이것들의 입력신호 및 입력 데이터에 의거해서 디젤기관(10)이 아이들 운전상태에 있는가 아닌가를 판정하고, 디젤기관(10)이 아이들 운전 상태에 있다고 판정되었을 경우에 아이들 상태신호(SA)를 출력하는 구성으로 되어 있다.

본 실시예에서는, 이하의 (1)∼(9)의 조건이 모두 만족되었을 경우에 디젤기관(10)이 아이들 운전상태에 있다고 판정되는 구성으로 되어 있다.

(1) 액셀신호(A)에 의거해서 액셀 조작량이 영(0).

(2) 배터리 전압신호(VB)에 의거해서 배터리 전압이 소정의 변동범위내에 있는 것.

(3) 수온신호(W)에 의거해서 냉각수온의 변동이 거의 0으로 안정되어 있는 것.

(4) 회전수신호(N)에 의거해서 기관회전수가 소정값 이하인 것.

(5) 차속신호(V)에 의거해서 차속이 0인 것.

(6) 실제 압력신호(PA)에 의거해서 레일압이 아이들 일때의 소정 고압값으로 되어 있는 것.

(7) 제1판정 데이터(DA)가 기관의 과도상태를 판정하지 않고 있는 것.

(8) 제2판정 데이터(DB)가 기관의 시동상태를 판정하지 않고 있는 것.

(9) 제3판정 데이터(DC)가 기관의 부하상태를 판정하지 않고 있는 것.

또한, 상기한 것은 아이들 판정의 일례를 나타내는 것이며, 아이들 판정부(73)의 구성을 이 일례에 한정하는 취지가 아니고, 예를 들면 (1)∼(9) 중 어느 것인가 만족되었을 경우에 아이들 운전상태라고 판정하는 외에, 다른 적당한 판정 기준에 의해 아이들 판정을 실행해도 좋은 것은 물론이다.

이어서, 도 3을 참조해서 학습값 출력부(74)에 대해서 설명한다. 기본 분사량 연산부(71)로부터의 기본 분사량 데이터(D1)는, 가산기(74A)에 있어서, 디젤기관(10)을 아이들 운전상태로 유지하는데 필요한 기준 아이들 분사량 데이터(DL)와 도시의 극성(極性)으로 가산된다. 즉, D1-DL(=△Qi)의 연산이 실행되어, 이 차분(△Qi)을 나타내는 차분 데이터(D3)는, 아이들 상태 신호(SA)에 응답해서 개폐 제어되는 스위치(74B)를 통해서 필터부(74C)에 보내져, 잡음(雜音)성분이 제거된 후, 리미터부(74D)에 보내진다.

스위치(74B)는, 아이들 운전시에 있어서 편차량의 학습을 적정하게 실행할 수 있게 하기 위한 것이다. 여기에서, 스위치(74B)는 아이들 판정부(73)로부터의 아이들 상태 신호(SA)에 응답하여, 아이들이라고 판정되었을 경우에는 닫을 수 있고, 아이들이 아니라고 판정되었을 경우에는 열리도록 개폐 제어되고, 이것에 의해 상기 목적이 달성되도록 되어 있다. 본 실시예에서는, 아이들 운전상태인가 아닌가의 판정에, 소정의 외란(外亂)상태가 발생하고 있는가 아닌가를 나타내는 제1∼제3판정 데이터(DA, DB, DC)도 고려하고 있고, 소정의 외란상태가 발생하고 있을 경우에는 스위치(74B)를 열리게 해서 편차량의 학습을 위한 동작을 중지하고, 이것에 의해 학습에 의해 얻을 수 있는 학습 편차량의 값을 적정한 것이라고 하는 구성으로 되어 있다.

리미터부(74D)에서는, 차분 데이터(D3)에 의해 나타나는 차분값(△Qi)의 값이 소정의 범위내에 들어 있으면 차분 데이터(D3)를 그대로 출력한다. 한편, 차분 데이터(D3)에 의해 나타나는 차분값(△Qi)의 값이 소정의 범위내에 들어 있지 않을 경우에는, 미리 설정되어 있는 상한값(△Qia) 또는 하한값(△Qib) 중 적절한 값을 그 때의 차분 데이터(D3)의 값으로서 리미터부(74D)로부터 출력한다.

리미터 수단부(D)로부터 이렇게 하여 출력된 차분 데이터(D3)는, 학습값의 1로 하여 학습값 기억부(74E)에 보내져, 여기에 저장된다. 학습값 기억부(74E)로서는, 키 스위치(도시하지 않음)를 오프(off)하여 연료분사장치(1)에의 전원공급이 정지해도 기억내용이 보유되도록 한 메모리, 예를 들면 EERPOM을 이용할 수 있다.

가산기(74A)에서는 예를 들면 시스템내의 클록 펄스(clock pulse)에 의거해서 소정시간 간격으로 차분 데이터 △Qi가 요구되고, 이것에 의해 얻을 수 있었던 차분 데이터(D3)를 소정시간 간격으로 순차 출력하는 구성으로 되어 있다. 스위치(74B)는, 아이들 판정부(73)에 있어서 디젤기관(10)이 아이들 운전상태에 있다고 판정되어 있을 경우에만 아이들 상태 신호(SA)에 응답해서 닫을 수 있으므로, 학습값 기억부(74E)에는 디젤기관(10)이 확실하게 아이들 운전상태에 있을 경우의 차분 데이터(D3)만이 축적되어 간다. 이것에 의해 신뢰성이 높은 차분 데이터를 얻을 수 있다.

상기 설명으로부터 아는 바와 같이, 이 축적은, 아이들 판정부(73)에 의해 디젤기관(10)이 아이들(idle) 운전상태에 있다고 판정되었을 때는 언제든지 실행되므로, 디젤기관(10)의 복수의 운전 사이클에 거쳐서 차분 데이터(D3)의 축적이 실행되게 된다.

즉, 학습의 정밀도를 향상시키기 위해서는 학습을 위한 시간을 길게 잡고, 보다 장기간에 거쳐서 목표값과 실제값과의 차를 다수 샘플링하고, 보다 많은 샘플링값을 기초로 학습동작을 실행하는 것이 바람직하다. 이러한 샘플링동작, 즉 학습시간은 복수의 운전 사이클에 거치는 것으로 예상된다. 여기에서는, 샘플링값은 EEPROM등의 불휘발성 메모리로부터 이루어지는 학습값 기억부(74E)에 저장되어 있어, 복수의 운전 사이클에 거쳐서 얻을 수 있었던 다수의 샘플값을 기초로 학습 편차량을 얻도록 하는 것으로, 학습의 정밀도를 향상시킬 수 있는 구성으로 되어 있다.

학습 편차량 연산부(74F)는, 학습값 기억부(74E)에 축적된 다수의 차분 데이터(D3)의 단순평균 또는 이동평균 등의 평균값을 얻는 것에 의해 학습 편차량 △E를 연산하고, 이 연산에 의해 얻을 수 있었던 학습 편차량 △E를 내용으로 하는 학습값 데이터(D4)를 출력한다.

학습값 출력부(74)에 있어서 얻을 수 있었던 학습값 데이터(D4)는, 디젤기관(10)을 아이들 운전상태로 유지시켜 두기 위해서 필요한 연료분사량에 관해서 발생하는 목표값과 실제값과의 사이의 편차량의 학습값이며, 이 학습값은 주 분사에 앞서 실행되는 파일럿 분사를 위해 연료분사량에 관해서 생기는 목표값과 실제값과의 사이의 편차량과 상관관계를 가지고 있다.

도 4는, 디젤기관(10)을 아이들 운전상태로 유지시켜 두기 위해서 필요한 연료분사량에 관해서 생기는 목표값과 실제값 사이의 편차량 x와, 파일럿 분사를 위한 연료분사량에 관해서 생기는 목표값과 실제값 사이의 편차량 y의 사이의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 그 예에서는, 편차량 x, y는 거의 직선관계를 가지고 있고, 편차량 x를 학습에 따라 얻는 것에 의해, 편차량 y를 결정할 수 있다. 도 4에 나타내는 편차량 x와 y와의 사이의 상관관계를 나타내는 그래프는 일례이며, 실제로는, 각 장치에 대해서 실험을 실행하여 그 실험 결과로부터 어떤한 상관관계가 있을지를 결정하게 된다.

다시 도 2를 보면, 상기 상관관계를 이용해서 목표 파일럿 분사량데이터(D2)를 보정하기 위해, 학습값 데이터(D4)는 보정계수 연산부(78A)에 보내진다. 보정계수 연산부(78A)에는, 도 4에 나타낸 그래프에 상응하는 맵 데이터가 저장되어 있으며, 보정계수 연산부(78A)에서는, 이 맵 데이터를 참조하여, 학습값 데이터(D4)에 의거해서 보정계수를 요구하기 위한 연산이 실행된다. 기본 보정량 연산부(78)는, 실제 압력신호(PA)와 기본 분사량 데이터(D1)에 의거해서, 그 때의 디젤기관(10)의 운전조건에 따라서 기본 보정량을 연산하기 위한 것이고, 보다 정밀도가 높은 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)의 보정을 실행할 수 있게 하기 위해서 설치되어 있다.

승산기(79)에서는 기본 보정량 데이터(D5)와 보정 계수 데이터(D9)의 승산처리가 실행되고, 이 승산처리에 의해 학습 편차량(△E)이 보정되어, 그 연산 결과를 나타내는 보정 학습 편차량(△Ea)을 나타내는 보정 학습값 데이터(D6)가 출력된다. 보정 학습값 데이터(D6)는 가산기(80)에 보내진다. 여기에서, 보정계수 데이터(D9)를 이용해서 기본 보정량 데이터(D5)를 보정하는 처리는 반드시 필요하지 않고, 경우에 따라서는, 학습값 데이터(D4)를 그대로 가산기(80)에 보내고, 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)를 학습값 데이터(D4)에 의해 보정하는 구성으로도 좋다.

가산기(80)는 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)를 받고 있어, 여기에서, 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)와 보정 학습값 데이터(D6)가 도시의 극성(極性)에서 가산되어, 이 결과, 보정 목표 파일럿 분사량의 연산이 실행된다. 이렇게 하여 얻을 수 있었던 보정 목표 파일럿 분사량을 나타내는 보정 목표 파일럿 분사량 데이터(D7)는, 파일럿 분사 통전기간 연산부(81)에 보내짐과 동시에, 가산기(82)에도 보내진다. 가산기(82)에는, 기본 분사량 데이터(D1)가 보내져 오고 있어, 여기에서, 기본 분사량 데이터(D1)와 보정 목표 파일럿 분사량 데이터(D7)가 도시의 극성에서 가산된다. 기본 분사량 데이터(D1)로부터 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)를 뺀 결과가, 그 때의 주 분사량의 목표값을 나타내는 목표 주 분사량 데이터(D8)로서 얻을 수 있고, 가산기(82)로부터 목표 주 분사량 데이터(D8)가 주 분사 통전기간 연산부(83)에 보내진다.

주(主) 분사 통전기간 연산부(83)에서는, 목표 주 분사량 데이터(D8)에 의거해서 목표 주 분사량 데이터(D8)에 의해 나타나는 목표 주 분사량을 디젤기관(10)의 연소실내에 분사하는데 필요한 인젝터의 통전기간(밸브의 개방기간)이 연산되어, 그 연산 결과를 나타내는 주 분사 통전기간 데이터(ETm)가 출력된다.

파일럿 분사 통전기간 연산부(81)에서는, 보정 목표 파일럿 분사량 데이터(D7)에 의거해서 보정 목표 파일럿 분사량 데이터(D7)에 의해 나타나는 보정 목표 파일럿 분사량을 디젤기관(10)의 연소실내에 분사하는데 필요한 인젝터의 통전기간(밸브의 개방기간)이 연산되어, 그 연산 결과를 나타내는 파일럿 분사 통전기간 데이터(ETp)가 출력된다.

주 분사 통전기간 데이터(ETm) 및 파일럿 분사 통전기간 데이터(ETp)는 인젝터 구동회로(13)에 보내지고, 인젝터 구동회로(13)는 이것들에 의거해서 인젝터(4-1∼4-N)의 동작을 제어한다(도 1 참조).

도 2에 나타낸 구성에서는, 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)를 항상 보정 학습값 데이터(D6)에 의해 보정하는 구성으로 했다. 그러나, 학습 편차량(△E)의 적부(適否)를, 예를 들면 학습 편차량(△E)이 소정의 범위내에 있는가 아닌가를 판별하고, 얻을 수 있었던 학습 편차량(△E)이 적정한 값이 아니라고 판별되었을 경우에는, 학습 편차량(△E)에 의거해서 상기 보정을 실행하지 않고, 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)를 그대로 사용하고, 부적절한 학습 편차량에 따라서 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)가 부적절한 값으로 보정되어 버리는 것을 방지하도록 구성할 수도 있다.

부호 84에서 나타나는 것은, 기본 분사량 데이터(D1)에 응답해서 코먼 레일(2)의 연료압력, 즉 코먼 레일압(壓)을 기본 분사량에 따른 압력값으로 제어하기 위한 레일압 제어부이다. 레일압 제어부(84)에는, 기본 분사량 데이터(D1) 외에, 회전수신호(N) 및 실제 압력신호(PA)가 입력되어 있고, 기본 분사량 데이터(D1)와 회전수신호(N)를 따라서 연산되는 목표 레일압과 실제 압력신호(PA)에 의해 나타나는 실제 레일압을 비교해서, 코먼 레일(2)내의 연료압이 상기 목표 레일압을 유지하도록 전자밸브(34)를 개폐 제어하기 위한 구동제어신호(SV)를 출력하는 구성으로 되어 있다.

도 5에는, 레일압 제어부(84)의 상세 블록도가 나타나 있다. 레일압 제어부(84)는 기본 분사량 데이터(D1)와 회전수신호(N)로부터 목표 레일압을 나타내는 목표 레일압 데이터(Da)를 연산하는 목표 레일압 연산부(84A)와, 목표 레일압 데이터(Da)와 실제 압력신호(PA)에 응답해서 목표 레일압과 실제 레일압과의 차압(△P)을 나타내는 차압 데이터(Db)를 출력하는 비교부(84B)와, 차압 데이터(Db)에 응답하여 차압(△P)이 0(영)이 되도록 전자밸브(34)의 개도(開度)를 제어하는데 필요한 구동제어신호(SV)의 듀티비를 나타내는 듀티비 데이터(Dc)를 연산하는 듀티비 연산부(84C)를 구비하고 있다. 구동회로(84D)는 듀티비 데이터(Dc)에 응답해 듀티비 데이터(Dc)에 의해 나타나는 듀티비의 구동제어신호(SV)를 출력하고, 토출량 제어를 위한 전자밸브(34)가 구동제어신호(SV)에 의해 온, 오프로 구동되어, 코먼 레일(2)내의 연료압력이 목표 레일압 데이터(Da)에 의해 나타나는 값으로 제어된다.

연료분사장치(1)는, 이상과 같이 구성되어 있으므로, 학습값 출력부(74)에 있어서, 디젤기관(10)을 아이들 운전상태에 유지시켜 두기 위해서 필요한 연료분사량에 관해서 생기는 목표값과 실제값과의 편차량이 학습되어, 이 학습 편차량(△E)을 내용으로 하는 학습값 데이터(D4)가 정밀도 좋게 출력된다. 기본 보정량 연산부(78)에 있어서, 디젤기관(10)의 운전 조건에 따라서 보정계수에 승산(乘算)되는 기본 보정량을 나타내는 기본 보정량 데이터(D5)가 출력된다. 한편, 보정계수 연산부(78A)는 학습값 데이터(D4)에 의거해서 상관계수를 구하고, 보정계수 데이터(D9)를 출력한다. 승산기(79)에 있어서, 보정계수 데이터(D9)와 기본 보정량 데이터(D5)가 승산되며, 이 승산 연산처리에 의해 그 때의 운전상태를 반영하는 것 보다 정밀도가 높은 보정 학습 편차량(△Ea)을 나타내는 보정 학습값 데이터(D6)가 출력된다. 그리고 가산기(80)에 있어서, 기본 분사량에 걸맞는 목표 파일럿 분사량을 나타내는 목표 파일럿 분사량 데이터(D2)와 보정 학습값 데이터(D6)가 연산된다.

이 결과, 보정 목표 파일럿 분사량을 나타내는 보정 목표 파일럿 분사량 데이터(D7)가 출력되며, 이 보정 목표 파일럿 분사량 데이터(D7)가 파일럿 분사 통전기간 연산부(81)에 보내진다. 파일럿 분사 통전기간 연산부(81)에서는, 보정 목표 파일럿 분사량 데이터(D7)에 의해 나타나는 보정 목표 파일럿 분사량에 의거해서 디젤기관(10)의 연소실내에 분사하는데 필요한 인젝터의 통전기간을 연산하고, 그 연산 결과를 나타내는 파일럿 분사 통전기간 데이터(ETp)에 의거해서 인젝터 구동회로(13)는 인젝터(4-1∼4-N)의 개폐동작을 제어한다.

따라서, 목표 파일럿 분사량 연산부(72)에서 연산된 목표 파일럿 분사량과 실제로 분사된 실제 파일럿 분사량과의 사이에 편차가 생기는 것이 없어지기 때문에, 시간이 지남에 따른 변화등이 생겨도 그 때의 운전 조건에 걸맞는 적정한 파일럿 분사량을 주 분사에 앞서 디젤기관(10)의 연소실내에 분사할 수 있다. 이 결과, 연료분사의 전반(前半)에 있어서 예정대로 연료분사율을 낮게 할 수 있고, 연소음(燃燒音)이나 배기가스 중의 질소 산화물을 양호에 저감시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의한 연료분사량 제어방법 및 장치는 파일럿 분사를 적절하게 행할 수 있고, 디젤기관의 운전 기술의 개선에 도움이 된다.

Claims (11)

1. 코먼 레일내의 고압연료를 인젝터에 의해 주(主) 분사와 그 주 분사에 선행(先行)하는 파일럿 분사로 분할하여 내연기관의 연소실내에 분사하기 위한 연료분사량 제어방법에 있어서,

   상기 내연기관을 아이들 운전상태로 유지시켜 두기 위해서 필요한 연료분사량에 관해서 생기는 목표값과 실제값 사이의 편차량을 학습에 의해 얻고,

   상기 파일럿 분사 때문에 연산된 목표 파일럿 분사량을 그 학습에 의해 얻은 학습 편차량을 이용해서 보정하도록 한 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 목표 파일럿 분사량이 상기 내연기관의 운전 조건에 따라서 연산되는 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 목표 파일럿 분사량과 상기 학습 편차량을 가산함으로써 얻은 보정 목표 파일럿 분사량에 따라서 상기 파일럿 분사량을 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어방법.
4. 제1항에 있어서, 그 때의 내연기관의 운전조건에 의해 상기 학습 편차량에 변경을 가하고, 그 변경된 학습 편차량에 따라서 목표 파일럿 분사량을 보정하도록 한 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 학습 편차량의 적부(適否)를 판별하여, 상기 학습 편차량이 적정한 값이 아니라고 판별된 경우에는, 상기 학습 편차량에 의거해서 보정을 실행하지 않고, 상기 목표 파일럿 분사량을 그대로 사용하도록 한 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 내연기관의 아이들 운전시에 있어서, 소정의 외란(外亂)상태가 생기고 있는가 아닌가를 판별하고, 소정의 외란상태가 생기고 있을 경우에는 편차량의 학습을 위한 동작을 중지 또는 중단하도록 한 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어방법.
7. 코먼 레일내의 고압연료를 인젝터에 의해 주(主) 분사와 그 주 분사에 선행(先行)하는 파일럿 분사에 분할해서 내연기관의 연소실내에 분사하기 위한 연료분사량 제어장치에 있어서,

   상기 내연기관의 운전 조건에 따라서 상기 연소실내에 분사해야 할 연료의 목표값을 나타내는 기본 분사량을 연산하기 위한 제1연산수단과,

   상기 제1연산수단에 응답하여 상기 기본 분사량에 걸맞는 목표 파일럿 분사량을 연산하기 위한 제2연산수단과,

   상기 내연기관이 아이들 운전상태에 있는가 아닌가를 판정하기 위한 판정수단과,

   상기 판정수단에 의해 상기 내연기관이 아이들 운전상태에 있다고 판정되었을 경우에 상기 내연기관을 아이들 운전상태에 유지시켜 두기 위해서 필요한 연료분사량에 관해서 생기는 목표값과 실제값 사이의 편차량을 학습에 의해 학습 편차량으로서 얻기 위한 학습값 출력수단과,

   상기 학습 편차량에 의거해서 상기 목표 파일럿 분사량을 보정하여 보정 목표 파일럿 분사량을 얻는 수단과,

   상기 보정 목표 파일럿 분사량과 상기 기본 분사량으로부터 목표 주 분사량을 연산하는 수단을 구비하고,

   상기 목표 주 분사량과 상기 보정 목표 파일럿 분사량에 따라서 상기 내연기관의 상기 연소실에의 연료분사를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 학습 편차량이, 상기 내연기관이 아이들 운전상태에 있을 경우의 기본 분사량과 상기 내연기관이 아이들 운전상태를 유지하는데도 필요한 연료분사량을 나타내는 주어진 기본 아이들 분사량을 비교하고, 이 비교 결과 얻은 차분(差分)에 의거해서 연산되는 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 차분을, 상기 내연기관이 아이들 운전상태에 있을 경우에 적당한 시간 간격으로 샘플해서 다수의 학습 샘플 데이터로서 메모리수단에 저장해 두고, 이 저장된 학습 샘플 데이터를 처리해서 학습 편차량을 얻도록 한 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어장치.
10. 제7항에 있어서, 상기 학습 편차량을 그 때의 운전 조건에 따라서 보정하고, 보정된 학습 편차량에 의거해서 상기 목표 파일럿 분사량을 보정하여 보정 목표 파일럿 분사량을 얻도록 한 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어장치.
11. 제7항에 있어서, 상기 판정수단이, 상기 내연기관에 소정의 외란상태가 생기고 있는가 아닌가도 판별하고, 소정의 외란상태가 생기고 있을 경우에는 편차량의 학습을 위한 동작을 중지 또는 중단하도록 한 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어장치.