KR20100051623A - 예비분사의 연료 분사량을 결정하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 한 번의 분사에 의해 고압에서 내연기관의 하나 이상의 연소실 내로 분사되는 예비분사 연료량을 결정하기 위한 방법에 관한 것으로, 요구된 예비분사의 사전 설정된 목표량에 대한 수치에 근거하여 실행되는 한 번 이상의 테스트 후분사 시 분사된 실제 연료량에 대한 수치와, 상기 목표량에 대한 수치 사이의 비교를 통해 예비분사를 위한 보정 변수가 결정되는 것이 상기 방법의 특징이다.

Description

예비분사의 연료 분사량을 결정하기 위한 방법 {METHOD FOR THE DETERMINATION OF AN INJECTED FUEL MASS OF A PREINJECTION}

본 발명은 독립 청구항들의 카테고리에 따른, 내연기관의 하나 이상의 연소실 내로 분사되는 예비분사 연료량을 결정하기 위한 방법 및 상기 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.

근래의 내연기관, 특히 직접 분사 디젤 엔진의 구동을 위해서는 매우 높은 분사 압력에서 정확한 연료량 조절이 요구된다. 그러나 근래의 분사 시스템에서 제어된 연료량 조절의 정밀도는 한편으로 제조 정확도에 의해, 그리고 다른 한편으로 내연기관의 구동 시간에 걸쳐 변동하는 분사 시스템 부품들의 특성들, 특히 예컨대 너무 높은 허용오차를 야기하는 드리프트 현상에 의해 제한된다. 현재 달성 가능한 정밀도는 엔진 구동 요건들을 충족시키기에 불충분한 경우가 많다. 특히 예비분사량의 비정밀성은 구동점에 따라, 예컨대 부분 부하 구동 모드에서는 배출량을 현저히 증가시키거나, 상당한 방해성 연소 소음을 유발하기도 한다.

본 발명의 과제는, 분사된 연료량을 아주 정확히 인지하고, 특히 내연기관의 구동 중에 실제로 발생하는, 요구 분사량과 실제 분사량의 편차를 인지하여, 그에 상응하는 분사 밸브 구동을 보정하여 정확한 분사량을 보장할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명에 따른, 독립청구항 제1항의 특징들을 갖는 방법을 통해, 적어도 한 번의 분사에 의해 고압에서 내연기관의 하나 이상의 연소실 내로 분사된 예비분사 연료량을 매우 정확하게 결정할 수 있다. 이는 요구된 예비분사의 사전 설정된 목표량에 대한 수치에 근거하여 실행되는 한 번 이상의 테스트 후분사 시 분사된 실제 연료량에 대한 수치와, 상기 테스트 후분사의 목표량에 대한 수치 사이의 비교를 통해 예비분사를 위한 보정 변수가 결정됨으로써 이루어진다. 상기 보정 변수를 이용하여, 분사 밸브의 구동 매개변수들이 보정될 수 있음으로써 정확한 분사량이 보장될 수 있다. 다르게 표현하자면 상기 방법을 통해, 요구된 예비분사량에 상응하게 선택되는 실제 후분사 연료량으로부터 상기 테스트 후분사의 요구 분사량과 실제 분사량 간의 비가 검출되고, 이로부터 예비분사를 위한 보정 변수, 즉 분사 밸브의 구동 매개변수의 보정값이 도출됨으로써 모든 엔진 구동 영역에서 예비분사를 위한 정확한 분사량이 보장될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예 및 개선예는 종속 청구항들에 제시된다.

한 바람직한 실시예에서는, 배기 영역에서 측정된 람다 신호로부터 실제 연료량에 대한 수치가 산출된다. 이러한 조치를 통해, 통상 배기 영역 내에 람다 제어를 위해 배치되는 람다 센서에 의해 제공된 센서 신호가 실제 연료량에 대한 수치의 산출을 위해 사용된다.

또 다른 가능성으로서, 배기 영역 내에서 발생하는 공기비 람다의 계산이 수행될 수 있다.

한 실시예에서는, 내연기관의 사전 설정된 구동 상태들에서 실행되며 주기적으로 실시되는 학습 프로세스의 범주에서 보정 변수가 결정된다.

바람직하게는 학습 프로세스의 범주에서 산출된 보정 변수들 및 목표 연료 분사량과 실제 연료 분사량에 대한 수치가 학습 특성도 내에 저장되며, 추후 구동 시 상기 학습 특성도에 용이하게 액세스할 수 있다.

분사된 연료에 대한 수치로는, 분사된 연료량 또는 분사된 연료량을 특성화하는 제어 변수(예: 구동 기간)가 이용될 수 있다.

보정 변수를 산출하기 위한 후분사량은 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예에서 하나 이상의 연소실을 포함하는 내연기관의 하나의 연소실 내로 실시되는 후분사를 토대로 산출될 수 있다. 이러한 방식으로, 분사기별로 학습 특성도가 산출됨에 따라, 실린더별 분사량 보정이 가능해진다.

또 다른 한 실시예에서는, 복수의 연소실을 포함하는 내연기관의 모든 연소실 내로 실시되는 후분사를 토대로 보정 변수가 산출된다. 이러한 조치는, 목표값에 대한 모든 분사기의 평균 편차가 산출되어 그에 상응하게 보정이 실시될 수 있는 장점을 갖는다.

내연기관을 구동하기 위한 본 발명에 따른 장치는 우선 상기 방법을 실행하도록 구성된 제어 장치와 관련된다. 상기 제어 장치는 바람직하게 하나 이상의 전기 메모리를 포함하며, 상기 전기 메모리 내에는 프로세스 단계들이 컴퓨터 프로그램으로서 저장되어 있다. 바람직하게는 상기 전기 메모리가 상이한 보정 변수 값들이 저장되어 있는 특수 메모리를 더 포함한다.

본 발명의 실시예들은 도면에 도시되며, 하기의 설명에서 상세히 기술된다.

본 발명을 통해, 분사된 연료량을 정확히 인지하고, 특히 내연기관의 구동 중에 실제로 발생하는 요구 분사량과 실제 분사량의 편차를 인지하여, 그에 상응하는 분사 밸브의 구동을 보정하여 정확한 분사량을 보장할 수 있다.

도 1은 내연기관을 구동하기 위한 본 발명에 따른 방법을 실행하는 데 적합한 기능 블록 선도이다.

도 1에는 내연기관을 구동하기 위한 본 발명에 따른 방법을 실행하는 데 적합한 기능 블록들이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 내연기관(100)은 바람직하게 복수의 연소실, 예컨대 4개의 연소실을 포함하며, 상기 연소실들 내로 분사기에 의해 연료가 분사된다. 또한, 내연기관(100)에는 적절한 장치(104), 예컨대 열필름 공기량 측정기(HFM = Hot Film Air Mass Meter)에 의해 이미 공지된 방식으로 검출되는 공기량(m_L)이 공급된다.

분사기들(102)의 구동은, 요구된 목표량(QSoll)에 할당된, 연료를 연소실 내로 분사하는 분사기들(102)의 구동 기간이 제시되어 있는 구동 기간 특성도(110)를 이용하여 수행된다. 디젤 내연기관(100)의 제어를 위해서는 매우 높은 분사압에서 연료량의 고정밀 조절이 요구된다. 그러나 근래의 분사 시스템에서 달성 가능한, 제어된 연료량 조절의 정밀도는 한편으로 제조 정확도에 의해, 그리고 다른 한편으로 내연기관의 구동 동안 예컨대 마모 등에 기인하는 부품들의 드리프트 현상에 의해 제한된다. 특히 예비분사량(VE)의 비정밀성은 구동점에 따라, 예컨대 부분 부하 구동 모드에서는 배출량을 현저히 증가시키거나, 상당한 연소 소음을 유발한다.

본 발명의 기본 구상은, 정상 주행 모드 동안 요구된 예비분사량과 실제 예비분사량의 편차들이, 나중에 실행된 필적하는 후분사량(QNE)을 이용하여 산출되어 엔진 제어부에 제공되는 것이다. 이러한 정보를 이용하여, 분사기들(102)의 제어 보정이 가능하다. 이러한 방식으로 분사 시스템의 허용오차의 보정도 가능하다.

실제로 분사된 연료량을 매우 정밀하게 산출할 수 있도록 하고, 이러한 방식으로 예비분사량의 보정을 수행할 수 있도록 하기 위해, 본 발명에서는 바람직하게 토크에 영향을 주지 않는 후분사로서 구현되는 적어도 한 번의 테스트 분사 시 실제 분사량을 검출하고, 요구된 분사량과 실제 분사량의 비를 학습 특성도 내에 저장하는 방법을 제안한다. 이는 하기에 상세히 기술되는 방식으로 수행된다.

제어 장치(200)의 부분인 학습 구동 코디네이터(130)는 분사기(102)의 구동을 유발하며, 상기 분사기에 의해 후분사(QNE) 동안 내연기관(100)의 하나의 연소실 내로 연료가 분사된다. 그와 동시에, 분사된 공기 흐름량(m_L)이 열필름 공기량 측정기(104)에 의해 검출되고, 예컨대 람다 센서(106)에 의해 공기비(람다)가 검출되며, 계산 유닛(150)에서 상기 변수들로부터 후분사동안 실제로 분사된 연료량(mK,NE)이 계산된다. 상기 연료량(mK,NE) 역시 학습 특성도(140)에 저장된다. 토크에 영향을 주지 않는 나중의 후분사는 내연기관의 구동에 해가 되지는 않지만, 과잉 공기의 변동을 야기한다.

분사로 인한 람다 변동은 아래 수학식을 통해 산출될 수 있다.

상기 식에서, Eta는 검출도를 정의하는 변수를 나타내며, 이 변수는 예컨대 실험을 통해 측정되고, 너무 늦은 후분사는 더 이상 완전히 연소되지 않고 람다 센서(106)의 실행에 따라 낮은 HC 농도만 완전히 변환 및 검출될 수 있는 상황이 고려된다. 검출도(Eta)에 대한 수치는 실제 후분사량(mK,NE)과 람다 신호 사이의 전단사 사상(bijective mapping)을 허용한다.

이렇게 검출된 후분사 연료량과 요구된 후분사 연료량(QSoll)의 차 또는 비가 산출되어 학습 특성도(140)에 저장되며, 상기 특성도의 좌표들은 분사 밸브의 각 구동점(BP)을 충분히 특성화한다. 요구된 연료량(QSoll)은 예비분사량 결정 장치(112)에서 결정되고, 상기 장치에서 예비분사량에 상응하는 요구된 후분사 테스트량(QNE)이 산출된다. 이러한 방식으로 결정된 목표량(QSoll)은 동시에 학습 특성도(140)에도 공급된다. 그 대안으로, 측정된 실제 연료량과 관련된 구동 매개변수도 저장될 수 있다. 요구 분사량에 도달하기 위해, 공칭 구동 매개변수에 대하여 필요한 상기 매개변수의 보정값의 저장도 상기와 대등하게 이루어진다.

전술한 방법은 복수의 연소실을 포함하는 내연기관의 하나의 연소실로의 연료 분사를 토대로 설명하였다. 하나의 연소실로의 분사는 분사기별 학습 특성도(140)의 검출을 가능케 한다.

물론 상기 방법이 하나의 연소실로의 분사에만 제한되지는 않는다.

모든 실린더로 동시에 후분사가 수행되는 것도 가능하다. 이러한 방식으로, 목표값에 대한 모든 분사기(106)의 평균 편차가 산출되어 학습 특성도(140)에 저장될 수 있다.

여기에 기술하는 기능의 제2 요소는 학습물의 이용이다. 테스트 후분사들에서 학습된, 그 매개변수들이 학습 특성도(140)의 대상이 되는 비율들은 후속하여 내연기관의 정상 구동 시 예비분사의 양(QVE)을 결정하는 데 고려될 것이다. 이를 위해, 예비분사량의 결정 시 보정 계수(K)가 고려된다. 상기 보정 계수는 전달 특성도(142)에 제공되는데, 이는 예비분사 요구에 대응하여 전술한 학습 프로세스를 토대로 획득된 후분사 보정 계수(K)를 전달하기 위함이다. 이로써 궁극적으로, 실제로 분사되는 양이 즉시 다시 최초 요구량에 상응해지도록, 요구된 예비분사량(QVE)이 변동된다.

분사된 연료에 대한 수치는 전술한 것처럼 연료량 자체일 수 있다. 그러나 보정된 실제 연료량을 결정하기 위해, 목표 연료량과 실제 연료량 사이의 편차 대신 필요한 구동 기간 보정값을 산출하여 저장하는 것도 가능하다. 이 경우, 구동 기간 보정의 보정값 저장은 소위 공집합(null set) 보정의 경우와 유사하게 이루어질 수 있다. 그 대안으로, 산출된 실제 연료량과 관련하여 필요한 구동 매개변수(예: 구동 기간), 또는 공칭 구동 매개변수에 대한 각각의 보정값이 저장되도록 학습 특성도가 작성될 수 있다.

전술한 두 가지 방법 중 실제로 어느 것이 사용되는지는 상기 두 방법의 달성 가능한 정밀도에 따라서도 좌우된다.

Claims (11)

1. 적어도 한 번의 분사에 의해 고압에서 내연기관(100)의 하나 이상의 연소실 내로 분사되는 예비분사 연료량을 결정하기 위한 방법에 있어서,
   요구된 예비분사의 사전 설정된 목표량에 대한 수치에 근거하여 실행되는 한 번 이상의 테스트 후분사 시 분사된 실제 연료량에 대한 수치와, 상기 목표량에 대한 수치 사이의 비교를 통해 예비분사를 위한 보정 변수가 결정되는 것을 특징으로 하는, 예비분사 연료량의 결정 방법.
2. 제1항에 있어서, 실제 연료량에 대한 수치는 배기 영역에서 측정된 람다 신호로부터 산출되는 것을 특징으로 하는, 예비분사 연료량의 결정 방법.
3. 제1항에 있어서, 실제 연료량에 대한 수치는 배기 영역 내에서 발생하는 계산된 공기비 람다로부터 산출되는 것을 특징으로 하는, 예비분사 연료량의 결정 방법.
4. 제1항에 있어서, 보정 변수는 내연기관의 사전 설정된 구동 상태들에서 실행되는 학습 프로세스의 범주에서 산출되는 것을 특징으로 하는, 예비분사 연료량의 결정 방법.
5. 제4항에 있어서, 학습 프로세스의 범주에서 산출된 보정 변수들과, 목표 연료 분사량과 실제 연료 분사량에 대한 수치는 학습 특성도(140) 내에 저장되는 것을 특징으로 하는, 예비분사 연료량의 결정 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 분사된 연료에 대한 수치는 연료량 또는 연료 분사기의 구동 기간인 것을 특징으로 하는, 예비분사 연료량의 결정 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 보정 변수는 하나 이상의 연소실을 포함하는 내연기관(100)의 하나의 연소실 내로 실시되는 후분사를 토대로 산출되는 것을 특징으로 하는, 예비분사 연료량의 결정 방법.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 보정 변수는 복수의 연소실을 포함하는 내연기관(100)의 모든 연소실 내로 실시되는 후분사를 토대로 산출되는 것을 특징으로 하는, 예비분사 연료량의 결정 방법.
9. 내연기관(100)을 구동하기 위한 장치에 있어서,
   제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 제어 장치(200)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 내연기관 구동 장치.
10. 제9항에 있어서, 제어 장치(200)는 하나 이상의 보정 변수 메모리(140)를 포함하며, 이 메모리 내에는 학습 프로세스 중에 산출된 보정값들이 저장되는 것을 특징으로 하는, 내연기관 구동 장치.
11. 제10항에 있어서, 보정 변수 메모리는 학습 특성도(140)인 것을 특징으로 하는, 내연기관 구동 장치.

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