KR102036943B1

KR102036943B1 - 다양한 전기 측정 변수의 시간 진행의 평가에 기초한 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동의 결정

Info

Publication number: KR102036943B1
Application number: KR1020147026752A
Authority: KR
Inventors: 프랑크 덴크; 게르트 뢰젤
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2019-10-25
Anticipated expiration: 2033-03-27
Also published as: CN104185731A; US10330068B2; KR20150005911A; WO2013149924A1; DE102012205573A1; CN104185731B; DE102012205573B4; US20150152830A1

Abstract

코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 방법이 기술된다. 이러한 방법은 (a) 코일 구동 장치의 자기 전기자에 결합되는 밸브 니들의 개방 움직임을 유발하는 전기적 여기를 코일 구동 장치의 코일에 인가하는 단계; (b) 코일의 제1 전기 측정 변수의 시간 진행을 기록하는 단계; (c) 제1 전기 측정 변수의 기록된 시간 진행에 기초하여 개방 움직임이 종료되는 때를 결정하는 단계; (d) 밸브 니들이 폐쇄 움직임을 수행하도록 코일의 전기적 여기를 변화시키는 단계; (e) 코일의 제2 전기 측정 변수의 시간 진행을 기록하는 단계; 및 (f) 제2 전기 측정 변수의 기록된 시간 진행에 기초하여 폐쇄 움직임이 종료되는 때를 결정하는 단계를 갖는다. 두 측정 변수 중 하나는 코일에 존재하는 전압이고, 다른 하나는 코일을 통해 흐르는 전류의 세기이다.

Description

다양한 전기 측정 변수의 시간 진행의 평가에 기초한 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동의 결정{DETERMINING THE MOVEMENT BEHAVIOUR OVER TIME OF A FUEL INJECTOR ON THE BASIS OF AN EVALUATION OF THE TEMPORAL PROGRESSION OF VARIOUS ELECTRICAL MEASUREMENT VARIABLES}

본 발명은 밸브 니들(valve needle)에 기계적으로 결합되는 자기 전기자와 자기 전기자를 이동시키기 위한 코일을 갖춘 코일 구동 장치를 구비하는 연료 분사기의 작동의 기술 분야에 관한 것이다. 본 발명은 특히 움직임 거동의 결정이 코일 구동 장치의 코일의 전기 측정 변수의 시간순 진행(chronological progression)의 평가에 기초하여 수행되는, 차량의 내연 기관 또는 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 방법 및 장치, 엔진 컨트롤러, 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전술된 방법을 사용하여 결정된 시간에 따른 움직임 거동에 기초하여 차량의 내연 기관을 위한 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.

특히 밸브 니들에 기계적으로 결합되는 자기 전기자와, 동일한 전류/전압 파라미터로 자기 전기자를 이동시키기 위한 코일을 갖춘 코일 구동 장치를 구비하는 직접 구동 연료 분사기의 작동 중, 전기적, 자기적 및/또는 기계적 허용 오차로 인해, 개별 연료 분사기의 시간에 따른 상이한 개방 및/또는 폐쇄 거동이 일어난다. 이는 실제로 분사된 연료의 양의 원하지 않는 분사기-개별 변화를 초래한다.

그러나, 분사 시간이 짧아지고, 따라서 분사량이 적어짐에 따라, 연료 분사기 사이의 상대적인 분사량 차이가 증가된다. 소량의 연료가 주입되는 경우에도 또한 높은 양적인 정확도가 보장될 수 있는 것이 이미 현대의 엔진에 중요하고, 오염 물질 배출의 추가의 저감을 고려할 때, 차세대 엔진에 훨씬 더 중요해질 것이다. 그러나, 높은 양적인 정확도는 단지 특히 개방 작동 중 및/또는 폐쇄 작동 중 밸브 니들 또는 자기 전기자의 실제 움직임 거동이 알려져 있는 경우에만 달성될 수 있다.

코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기를 작동시키는데 필요한 코일 전류는 전형적으로 적합한 전류 조절기 하드웨어에 의해 제공된다. 코일 구동 장치의 코일을 통한 전류의 결과적인 시간순 진행은 이러한 경우에 특히 코일의 인덕턴스와 전기 저항에 의존한다. 전기 저항은 코일의 권선(turn)(들)의 옴 저항과 연료 분사기의 (강)자성 재료의 저항으로 구성된다. 자속 변화로 인해 강자성 재료 내에서 흐르는 와전류가 (강)자성 재료의 한정된 전기 저항에 의해 감쇠된다.

자기 전기자 또는 밸브 니들의 개방 움직임의 종료(자기 전기자가 기계적 개방 정지부 상에 정지됨)와 또한 자기 전기자 또는 밸브 니들의 후속하는 폐쇄 움직임의 종료(자기 전기자가 밸브 시트 상에 정지됨)는 코일 전류 또는 코일 전압의 정확한 시간순 진행의 정확한 평가에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로, 이들 종료는 각각 코일 전류 또는 코일 전압의 진행의 만곡(bend)으로서 인식가능하다.

본 발명은 추가의 장치 비용 없이 최대한 연료 분사기의 실제 움직임 거동을 특성화시키는데 목적을 두고 있다.

이러한 목적은 특허청구범위 독립항의 요지에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시 형태가 특허청구범위 종속항에 기술된다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 차량의 내연 기관을 위한 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 방법이 기술된다. 이러한 기술된 방법은 (a) 코일 구동 장치의 자기 전기자에 결합되는 밸브 니들의 개방 움직임을 유발하는 전기적 여기(electrical excitation)를 코일 구동 장치의 코일에 인가하는 단계; (b) 코일의 제1 전기 측정 변수의 시간순 진행을 기록하는 단계; (c) 제1 전기 측정 변수의 기록된 시간순 진행에 기초하여 개방 움직임이 종료되는 때를 결정하는 단계; (d) 밸브 니들이 폐쇄 움직임을 실행하도록 코일의 전기적 여기를 변화시키는 단계; (e) 코일의 제2 전기 측정 변수의 시간순 진행을 기록하는 단계; 및 (f) 제2 전기 측정 변수의 기록된 시간순 진행에 기초하여 폐쇄 움직임이 종료되는 때를 결정하는 단계를 갖는다. 본 발명에 따르면, 두 측정 변수 중 하나는 코일에 인가되는 전압의 레벨이고, 두 측정 변수 중 다른 하나는 코일을 통해 흐르는 전류의 강도이다.

이러한 기술된 방법은 2개의 상이한 전기 측정 변수의 평가에 의해, (a) 개방 움직임이 종료되는 때와 (b) 폐쇄 움직임이 종료되는 때가 특히 정확하게 결정될 수 있다는 발견에 기초하며, 따라서, 연료 분사기의 실제 움직임 거동에 관해 중요한 발견이 얻어질 수 있다. 이는 차량의 내연 기관에서 연소 작업을 위한 특히 정확한 연료 계량을 가능하게 한다.

기술된 전기적 여기는 연료 분사기의 밸브 니들이 그 폐쇄된 위치로부터 일시적으로 편향되는 것을 보장하여 연료 분사기의 분사 작업을 가능하게 하는 전류 및/또는 전압의 임의의 원하는 시간순 진행일 수 있다. 전기적 여기는 특정 응용에 따라, 알려진 방식으로 예를 들어 사전충전(precharge) 단계, 부스트(boost) 단계, 디커뮤테이션(decommutation) 단계 및/또는 홀딩 단계를 갖는 시간순 진행을 가질 수 있다.

우선 아날로그 측정 변수로서 기록되는 전기 측정 변수는 아날로그 및/또는 디지털 형태로 추가로 처리될 수 있다. 각각의 신호 처리는 적합한 신호 조절, 예를 들어 증폭, 필터링(예를 들어, 원하지 않는 고주파 잡음을 제거하기 위한), 및/또는 임피던스 적응을 알려진 방식으로 포함할 수 있다. 아날로그 신호의 대응하는 디지털 신호로의 변환이 아날로그 디지털 변환기에 의해 그리고 특히 이른바 고속 아날로그 디지털 변환기(fast analog digital converter, FADC)를 사용하여 수행될 수 있다.

본 발명의 하나의 예시적인 실시 형태에 따르면, 제1 전기 측정 변수는 코일을 통해 흐르는 전류의 강도이고, 제2 전기 측정 변수는 코일에 인가되는 전압의 레벨이다. 이는 개방 움직임이 종료되는 때의 결정시 그리고 또한 폐쇄 움직임이 종료되는 때의 결정시 특히 높은 정확도가 달성될 수 있는 이점을 갖는다. 본 문헌에 기술된 방법의 발명자는 (a) 개방 움직임의 진행이 적합한 전류 측정 방법에 의해 특히 정확하게 결정될 수 있고, (b) 폐쇄 움직임의 진행이 적합한 전압 측정 방법에 의해 특히 정확하게 결정될 수 있는 것을 명확하게 인식하였다.

전류 강도의 측정은 예를 들어 전류 값이 FADC를 통해 디지털 방식으로 기록되고, 개방 움직임이 종료되는 때가 통전(energizing)의 시작에 관하여 검출되는 적합한 전류 측정 방법에 의해 수행될 수 있다. 전류 강도를 기록하기 위해, 션트(shunt)(측정 저항기)에서의 전압 강하가 측정될 수 있다. 션트는 본 개념에 따라 접지로의 전류 경로 내에 위치될 수 있다.

코일 구동 장치에 인가되는 전압의 레벨의 측정은 대응하는 전압 값이 예를 들어 제2 FADC를 통해 디지털 방식으로 기록되고, 폐쇄 움직임의 종료가 통전의 종료에 관하여 검출되는 적합한 전압 측정 방법에 의해 수행될 수 있다. 이 경우에, 코일 구동 장치에 인가되는 전압은 직접 기록될 수 있고, 션트의 사용이 필요하지 않다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따르면, (a) 제1 전기 측정 변수에 할당되는 제1 측정 신호가 제1 전자 회로에 의해 조절되고, (b) 제2 전기 측정 변수에 할당되는 제2 측정 신호가 제2 전자 회로에 의해 조절된다. 이 경우에, 제1 전자 회로는 제2 전자 회로와 상이하다. 이는 상이한 측정 원리, 즉 전류 측정 및 전압 측정에 대해, 각각의 경우에 최적으로 적합한 전자 회로가 사용될 수 있는 이점을 갖는다. 따라서, 두 측정 채널, 즉 전류 측정 채널과 전압 측정 채널은 각각 최적 신호 조절에 적합한 전자 구성요소를 구비한다.

서술적으로 표현하면, 이는 다양한 측정 채널이 측정될 신호의 대응하는 FADC의 입력부에 대한 적응(adaptation)을 나타냄을 의미한다. 이는 특히 대응하는 측정 신호의 값 범위에 대해, 신호 분해능에 대해, 그리고 신호 임피던스에 대해 적용된다.

제1 및 제2 전자 회로는 상이한 회로이다. 이는 제1 전자 회로의 구성요소 중 적어도 일부가 제2 전자 회로에 의한 신호 조절에 사용되지 않음을 의미한다. 동일한 사항이 또한 제2 전자 회로의 구성요소 중 적어도 일부에 대해 반대로 적용된다. 그러나, 두 전자 회로는 바람직하게는 서로 완전히 분리된다. 이는 제1 전자 회로의 어떠한 구성요소도 제2 전자 회로에 할당되지 않고, 그 반대로, 제2 전자 회로의 어떠한 구성요소도 제1 전자 회로에 할당되지 않음을 의미한다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따르면, 본 방법은 또한 (a) 제1 측정 신호의 신호 조절에서 제1 시간 지연의 확인(ascertainment)과, (b) 제2 측정 신호의 신호 조절에서 제2 시간 지연의 확인을 갖는다. 이 경우에, 개방 움직임이 종료되는 때의 결정은 또한 제1 시간 지연에 기초하여 수행되고, 폐쇄 움직임이 종료되는 때의 결정은 또한 제2 시간 지연에 기초하여 수행된다. 이는 두 전자 유닛으로 인한 상이한 시간 지연이 각각의 회로에 대해 개별적으로 결정될 수 있고, 각각의 움직임이 종료되는 때의 결정시 고려될 수 있는 이점을 갖는다. 따라서, 개방 움직임이 종료되는 때의 결정과 폐쇄 움직임이 종료되는 때의 결정의 정확도가 더욱 개선된다.

특정 전자 회로의 개별 지연을 고려할 가능성은 다음의 이유로, 즉 각각의 전자 회로가 개별 전자 구성요소의 사용으로 인한 제조 허용 오차를 갖기 때문에, 시간에 따른 움직임 거동의 결정시 정확도에 상당히 중요하다. 이들 허용 오차로 인해, 채널당 시간 상수가 또한 변한다. 본 경우에, 제1 전자 회로의 시간 상수의 변화는 제2 전자 회로의 시간 상수의 변화와 관계없다. 그러나, 대응하는 편차가 바람직하지 않은데, 왜냐하면 만약 보상이 없으면, 그것들이 결정된 시간의 전반적으로 현저한 부정확성을 초래하기 때문이다. 이들 시간 지연의 여기에 기술된 회로-개별 보상을 사용하여, 신호 조절을 위한 전자 회로의 제조-관련 허용 오차가 인식될 수 있고, 이것들이 연료 분사기의 적절히 수정된 작동에 의해 보상될 수 있다.

제1 시간 지연은 제1 전자 회로에 의해 유발되고, 제2 시간 지연은 제2 전자 회로에 의해 유발된다. 이는 이상화된 형태의 두 전자 회로가 적어도 고 (잡음) 주파수에 대해 저역-통과 필터 거동을 갖기 때문에 간단한 방식으로 서술적으로 이해될 수 있다. 이러한 거동은 각각의 전자 회로가 급격한 입력 신호 변화에 관하여 출력부에 표시하는 특정 시간 상수 T에 반영된다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따르면, 제1 시간 지연의 확인은 (a) 적어도 대략 급격한 제1 레벨 변화를 갖는 제1 시험 신호의 제1 전자 회로에의 공급과, (b) 제1 시험 신호에 대한 제1 전자 회로의 응답인 제1 전자 회로의 제1 출력 신호의 시간순 진행의 평가를 갖는다. 대안적으로 또는 조합하여, 제2 시간 지연의 확인은 (a) 적어도 대략 급격한 제2 레벨 변화를 갖는 제2 시험 신호의 제2 전자 회로에의 공급과, (b) 제2 시험 신호에 대한 제2 전자 회로의 응답인 제2 전자 회로의 제2 출력 신호의 시간순 진행의 평가를 갖는다.

급격한 레벨 변화를 갖는 시간순 진행을 갖는 시험 입력 신호의 사용은 각각의 전자 회로에 의해 유발되는 개별 시간 지연이 간단한 방식으로 결정될 수 있는 이점을 갖는다. 이를 위해, 명확하게 단지 각각의 출력 신호가 급격한 레벨 변화에 대한 응답으로서 그 응답 레벨 변화를 완료할 것을 필요로 하는 시간 범위(time span)를 확인하는 것만이 필요하다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따르면, 제1 시험 신호 및/또는 제2 시험 신호는 내연 기관의 실제 작동 중 연료 분사기의 코일 구동 장치에 인가되는 전기적 여기의 성분(들)이다. 이는 두 전자 장치에 의해 유발되는 개별 시간 지연의 결정이 관련 연료 분사기의 표준 작업으로 수행될 수 있는 이점을 갖는다. 따라서, 각각의 경우에, 현재 작동 조건에 따라 내연 기관의 작동 중 정확한 시간 지연이 또한 결정될 수 있다. 이는 변화된 작동 조건, 예를 들어 온도에 의해 유발될 수 있는 변화하는 시간 지연의 경우에도 또한, 밸브 니들의 개방 움직임 또는 폐쇄 움직임이 종료되는 때를 정확하게 결정하기 위해 현재 유효한 시간 지연이 항상 사용될 수 있음을 의미한다.

이와 관련하여, 실제 분사 작업에 적합한 전기적 여기를 코일 구동 장치에 인가하기 위해 사용되는 알려진 전류 조절기 유닛(흔히 기술자에 의해 전류 조절기 하드웨어로도 지칭됨)에서, 측정된 전류 및 측정된 전압 둘 모두가 급격히 변화하는 짧은 시간 범위 또는 시간이 있는 것에 유의하여야 한다. 이들 짧은 시간 범위 또는 시간은 특히 통전 단계의 종료 직후 시작되는 시간 윈도우 내에 있다. 구체적으로, 전류 조절기 하드웨어의 전자 스위치가 "고 저항" 상태에 도달하자마자, 코일 구동 장치에 반대 유도(counter induction)가 생성되며, 이는 코일 구동 장치의 코일에 인가되는 전압이 급격히 변화하는 때를 결정한다. 이러한 반대 유도는 종래의 전류 조절기 하드웨어에서 대응하는 에너지가 관련 전류 조절기 하드웨어 내에 위치되는 부스트 회로에 다시 공급된다는 점에서 제한된다. 따라서, 대략 역 부스트 전압에 해당하는 전압(-V_부스트)으로의 전압 제한이 유발된다. 유도로 인해 발생하는 전류는 전류 조절기 하드웨어의 션트를 통한 피드백 후 0 A를 향해 접지(GND)로 진행한다. 이는 이때 전류 진행의 검출가능한 점프를 나타낸다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따르면, 제1 시험 신호는 제1 레벨 변화와 반대되는 또 다른 제1 레벨 변화를 갖는다. 대안적으로 또는 조합하여, 제2 시험 신호는 제2 레벨 변화와 반대되는 또 다른 제2 레벨 변화를 갖는다. 이는 각각의 전기 회로에 의해 유발되는 시간 지연이 훨씬 더 정확하게 결정될 수 있는 이점을 갖는다.

서술적으로 표현하면, 이는 그 부호가 제1 측면의 부호에 비해 반대인 제2 측면이 또한 전류 또는 전압 측정의 입력에 나타나고(즉, 각각 전술된 급격한 제1 또는 제2 레벨 변화), (제2 측면이) 제1 측면에 비해 규정된 시간 간격을 두고 생성될 수 있도록, 본 문헌에 기술된 방법이 적응형 전류/전압 활성화에 의해 확장될 수 있음을 의미한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 차량의 내연 기관을 위한 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기를 작동시키기 위한 방법이 기술된다. 이러한 기술된 작동 방법은 (a) 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 전술된 방법에 의한 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동의 결정과, (b) 사전결정된 양의 연료가 분사 작업을 사용하여 분사되도록, 시간에 따른 결정된 움직임 거동에 기초한 연료 분사기의 전기적 작동의 적응을 갖는다.

이러한 기술된 작동 방법은 연료 분사기가 실제로 개방되는 지속 시간이 최적 연료 분사량에 관하여 적응되어, 이것이 최대한 정확하게 특정 작동 상태에 대해 사전규정되는 목표량에 해당하도록, 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 전술된 방법이 (a) 밸브 니들의 개방 움직임이 종료되는 때와 (b) 밸브 니들의 폐쇄 움직임이 종료되는 때의 정확한 지식에 기초하여 연료 분사기의 전기적 작동을 적응시키기 위해 사용될 수 있다는 발견에 기초한다.

이러한 기술된 작동 방법을 사용하여, 연료 분사기의 양적인 정확도가 특히 소량의 경우에 상당히 개선될 수 있으며, 따라서 보다 낮은 연료 소비 및/또는 저감된 오염 물질 배출에 중요한 기여를 할 수 있다.

서술적으로 표현하면, 적합한 수학적 방법, 예를 들어 아날로그 샘플링 및/또는 목표값과의 비교에 의해, 각각 개방 움직임 또는 폐쇄 움직임이 종료될 때, 이러한 목표값으로부터의 확인된 시간의 편차가 확인될 수 있다. 이러한 목표값은 특히 각각의 경우에 허용 오차가 없는 전자 회로에 대한 표준값을 나타낼 수 있다. 분사량은 통전의 시작과 통전의 지속 시간의 적응에 의해, 실제인 따라서 허용 오차가 있는 각각의 경우에 사용되는 전자 회로에서의 편차의 정확한 지식에 의해 분사된 연료의 높은 양적인 정확도에 관하여 특히 정확하게 설정될 수 있다.

예를 들어, 개방 움직임이 종료되는 때가 시간에 관하여 뒤로 이동되었으면, 이는 전류 시작의 상응하는 앞으로의 이동에 의해 보정될 수 있다. 상응하는 방식으로, 폐쇄 움직임의 종료가 시간에 관하여 뒤로 이동되었으면, 연료 분사기의 상응하게 길어진 개방 시간은 상응하게 짧아진 통전 지속 시간에 의해 보상될 수 있다. 그러한 보정은 유리하게는 펄스 및/또는 실린더에 의해 개별적으로 실행될 수 있다.

적용될 보정이 또한 연료 분사기의 허용 오차에 더하여 물리적 시스템 파라미터, 예를 들어 연료 온도 및 선행하는 분사 작업에 대한 시간 간격에 의존하기 때문에, 이들 의존성은 적합한 파일럿(pilot) 제어 특성 곡선 또는 파일럿 제어 특성 맵 내에 저장되거나 모델에 의해 묘사될 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 차량의 내연 기관을 위한 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 장치가 기술된다. 이러한 기술된 장치는 (a) 코일 구동 장치의 자기 전기자에 결합되는 밸브 니들의 개방 움직임을 유발하는 전기적 여기를 코일 구동 장치의 코일에 인가하도록 구성되는 전기 조절 유닛, (b) 코일의 제1 전기 측정 변수의 시간순 진행을 기록하도록 구성되는 측정 유닛, 및 (c) 제1 전기 측정 변수의 기록된 시간순 진행에 기초하여 개방 움직임이 종료되는 때를 결정하도록 구성되는 데이터 처리 유닛을 구비한다. 전기 조절 유닛은 또한 밸브 니들이 폐쇄 움직임을 실행하도록 코일의 전기적 여기를 변화시키도록 구성된다. 측정 유닛은 또한 코일의 제2 전기 측정 변수의 시간순 진행을 기록하도록 구성된다. 데이터 처리 유닛은 또한 제2 전기 측정 변수의 기록된 시간순 진행에 기초하여 폐쇄 움직임이 종료되는 때를 결정하도록 구성되며, 여기에서 두 측정 변수 중 하나는 코일에 인가되는 전압의 레벨이고, 두 측정 변수 중 다른 하나는 코일을 통해 흐르는 전류의 강도이다.

이러한 기술된 장치는 또한 2개의 상이한 전기 측정 변수의 평가에 의해, (a) 개방 움직임이 종료되는 때와 (b) 폐쇄 움직임이 종료되는 때가 특히 정확하게 결정될 수 있다는 지식에 기초하며, 따라서, 연료 분사기의 실제 움직임 거동에 관해 중요한 발견이 얻어질 수 있다. 이는 차량의 내연 기관에서 연소 작업을 위한 더욱 정확한 연료 계량을 가능하게 한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 차량의 내연 기관을 위한 엔진 컨트롤러가 기술된다. 이러한 기술된 엔진 컨트롤러는 (a) 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 전술된 장치를 구비한다.

이러한 기술된 엔진 컨트롤러는 차량의 내연 기관을 위한 엔진 컨트롤러로 구현될 수 있으며, 따라서 연료 분사기의 밸브 니들의 실제 움직임 거동의 정확한 지식에 기초하여, 수정된 전기적 분사기 작동에 의해, (ⅰ) 분사기-개별 허용 오차의 적합한 보상 및/또는 (ⅱ) 예를 들어 신호 조절에 사용되는 전자 회로의 개별 전기적 허용 오차의 적합한 보상이 달성될 수 있다. 따라서, 연료 분사 작업에 대한 특히 높은 양적인 정확도가 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 차량의 내연 기관을 위한 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기술된다. 컴퓨터 프로그램은 그것이 프로세서에 의해 실행될 때 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 방법을 수행하도록 구성된다.

본 문헌의 의미에서, 그러한 컴퓨터 프로그램을 언급하는 것은 본 발명에 따른 방법과 관련된 효과를 달성하기 위해, 시스템 또는 방법의 작동 모드를 적합한 방식으로 조정하도록 컴퓨터 시스템을 제어하기 위한 명령을 포함하는 프로그램 요소, 컴퓨터 프로그램 제품, 및/또는 컴퓨터-판독가능 매체의 개념과 동등하다.

컴퓨터 프로그램은 임의의 적합한 프로그래밍 언어로, 예를 들어, 자바(Java), C++ 등으로 컴퓨터-판독가능 명령 코드로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터-판독가능 저장 매체(CD-ROM, DVD, 블루레이 디스크, 이동식 드라이브, 휘발성 또는 비휘발성 메모리, 설치된 메모리 또는 프로세서 등)에 저장될 수 있다. 명령 코드는 원하는 기능이 실행되도록 컴퓨터 또는 특히 차량의 내연 기관을 위한 제어 장치와 같은 다른 프로그램가능 장치를 프로그래밍할 수 있다. 또한, 컴퓨터 프로그램은 네트워크, 예를 들어 인터넷에 제공될 수 있으며, 이러한 네트워크로부터 그것이 사용자에 의해 필요에 따라 다운로드될 수 있다.

본 발명은 컴퓨터 프로그램에 의해, 즉 소프트웨어에 의해 그리고 또한 하나 이상의 특정 전기 회로에 의해, 즉 하드웨어로 또는 또한 임의의 원하는 하이브리드(hybrid) 형태로, 즉 소프트웨어 구성요소와 하드웨어 구성요소에 의해 구현될 수 있다.

본 발명의 실시 형태가 본 발명의 상이한 목적에 관하여 기술되었다는 것에 유의하여야 한다. 특히, 본 발명의 몇몇 실시 형태는 장치 특허청구범위에 관하여 기술되었고, 본 발명의 다른 실시 형태는 방법 특허청구범위에 관하여 기술되었다. 그러나, 본 출원을 읽을 때, 달리 명확하게 명시되지는 않았다 하더라도, 본 발명의 하나의 유형의 목적과 관련되는 특징의 조합에 더하여, 본 발명의 상이한 유형의 목적과 관련되는 특징의 임의의 원하는 조합이 또한 가능한 것이 당업자에게 즉각적으로 명확하다.

본 발명의 또 다른 이점과 특징이 현재 바람직한 실시 형태의 하기의 예시적인 설명으로부터 유래된다. 본 출원의 도면의 개별 도면은 단지 개략적인 것으로 간주되어야 하고, 축척에 맞게 도시되지 않는다.

본 발명에 의하면, 추가의 장치 비용 없이 최대한 연료 분사기의 실제 움직임 거동이 특성화된다.

도 1은 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 장치를 도시한다.
도 2는 2개의 측면을 갖는 입력 시험 신호의 시간순 진행에 비해 평활화된 출력 신호의 시간순 진행의 평가에 기초하여 전자 신호 조절 회로에 의해 유발되는 시간 지연의 확인을 예시한다.

이하에 기술되는 실시 형태가 단지 본 발명의 가능한 실시 형태 변형의 제한된 선택만을 나타내는 것에 유의하여야 한다. 특히, 당업자를 위해, 복수의 상이한 실시 형태가 여기에 명시적으로 기술되는 실시 형태 변형과 함께 명백히 개시되는 것으로 간주될 수 있도록, 개별 실시 형태의 특징을 적합한 방식으로 서로 조합하는 것이 가능하다.

도 1은 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 장치(100)를 도시한다. 장치(100)는 전기 조절 유닛(102), 측정 유닛(104) 및 데이터 처리 유닛(106)을 구비한다.

여기에 도시된 예시적인 실시 형태에 따르면, 전기 조절 유닛(102)은 코일을 통해 흐르는 전류의 사전규정된 진행(progression) 형태의 전기적 여기(electrical excitation)를 코일 구동 장치의 코일(미도시)에 인가하도록 구성되는 전류 조절 유닛이다. 전기적 여기는 이 경우에 그것이 코일 구동 장치의 자기 전기자에 결합되는 밸브 니들(valve needle)의 개방 움직임을 생성하기에 충분히 강하다. 전기 조절 유닛(102)은 또한 밸브 니들이 개방 움직임의 실행 후 폐쇄 움직임을 실행하도록 코일의 전기적 여기를 변화시키도록 구성된다. 이러한 경우에, 폐쇄 움직임은 특히 개방 움직임에 의해 사전-인장되는 스프링의 스프링 힘에 의해 유발될 수 있다.

측정 유닛(104)은 코일의 제1 전기 측정 변수의 시간순 진행(chronological progression)을 기록하도록 구성되며, 여기에서 이러한 제1 측정 변수는 코일을 통해 흐르는 전류의 강도이다. 측정 유닛(104)은 또한 코일의 제2 전기 측정 변수의 시간순 진행을 기록하도록 구성되며, 여기에서 제2 측정 변수는 코일에 인가되는 전압의 레벨이다.

측정 유닛(104)은 언급된 전기 측정 변수가 각각 예를 들어 전기적 여기의 시작 또는 종료에 관하여 전적으로 특정 시간 윈도우 동안 기록되도록 구성될 수 있다.

데이터 처리 유닛(106)은 제1 전기 측정 변수 또는 코일을 통해 흐르는 코일 전류의 강도의 시간순 진행을 평가하도록 그리고 제1 전기 측정 변수의 시간순 진행의 평가의 결과에 기초하여 개방 움직임이 종료되는 때를 결정하도록 구성된다. 데이터 처리 유닛(106)은 또한 제2 전기 측정 변수 또는 코일에 인가되는 전압의 레벨의 시간순 진행을 평가하도록 그리고 제2 전기 측정 변수의 시간순 진행의 평가의 결과에 기초하여 폐쇄 움직임이 종료되는 때를 결정하도록 구성된다.

장치(100) 또는 특히 측정 유닛(104) 및/또는 데이터 처리 유닛(106)과 같은 장치(100)의 적어도 일부는 차량의 내연 기관을 위한 엔진 컨트롤러 내에 구현될 수 있다.

도 2는 2개의 측면(flank)을 갖는 입력 시험 신호의 시간순 진행에 비해 평활화된 출력 신호의 시간순 진행의 평가에 기초하여 전자 신호 조절 회로에 의해 유발되는 시간 지연의 확인을 예시한다. 제1 측면(221a) 및 제2 측면(221b) 형태의 2개의 대략 계단형 레벨 변화부를 갖는 제1 시험 신호(221)가 도 2의 상부에 도시된다. 여기에 도시된 예시적인 실시 형태에 따르면, 이러한 제1 시험 신호(221)는 연료 분사기의 코일 구동 장치의 코일에 인가되는 전압(U_분사기)의 진행이다. 또한 연료 분사기의 종래의 작동 중 매우 근사적으로 발생하는 이러한 전압 진행은 신호 조절 회로(241)의 입력부(241a)에 인가된다. 신호 조절 회로(241)는 연산 증폭기(OPV), 저항기(R) 및 커패시터(C)를 구비하는 저역-통과 필터로서 단순화된 형태로 도 2에 도시된다. 신호 조절 회로(241)의 출력부(241b)에서, 시간-지연된 제1 출력 신호(231)가 이어서 고속 아날로그 디지털 변환기(fast analog digital converter, FADC)(미도시)로 출력되며, 여기에서 제1 시험 신호(221)에 존재하는 원래 측면(221a, 221b)이 평활화된다. 이때, FADC의 하류에 연결되는 평가 유닛(역시 도시되지 않음)에 의해 분석될 수 있는 이러한 평활화의 정도는 신호 조절 유닛(241)에 의해 유발되는 개별 시간 지연의 척도이다. 이 경우에, 개별 시간 지연은 신호 조절 유닛(241)을 위해 설치된 구성요소에 대한 개별 허용 오차에 의해 결정된다.

상응하는 방식으로, 2개의 측면(222a, 222b)을 갖는 제2 시험 신호(222)가 제2 신호 조절 회로(242)의 입력부(242a)에 공급된다. 여기에 도시된 예시적인 실시 형태에 따르면, 이러한 제2 시험 신호(222)는 연료 분사기의 코일 구동 장치의 코일에 직렬로 연결되는 션트(shunt)를 통해 흐르는 그리고 또한 연료 분사기의 종래의 작동 중 매우 근사적으로 발생하는 전류(I_션트)의 진행이다. 제2 신호 조절 회로(242)는 또한 연산 증폭기(OPV), 저항기(R) 및 커패시터(C)에 의해 도 2에 개략적으로 도시된 저역-통과 필터 회로의 특성을 갖는다. 제2 출력 신호(232)가 또한 여기에서 제2 신호 조절 회로(242)의 출력부(242b)에서 출력되며, 여기에서 제2 시험 신호(222)에 원래 존재하는 측면(222a, 222b)이 평활화된다. 이러한 평활화의 정도는 또 다른 FADC(미도시)에 의한 디지털화 후 또 다른 평가 유닛(역시 도시되지 않음)에 공급된다. 이러한 또 다른 평가 유닛은 이어서 출력 신호(232)를 분석하고, 수행된 평활화에 기초하여, 신호 조절 회로(242)에 의해 유발되는 개별 시간 지연을 결정한다. 이 경우에, 개별 시간 지연은 신호 조절 유닛(242)을 위해 설치된 구성요소에 대한 개별 허용 오차에 의해 결정된다.

따라서, 여기에 기술된 예시적인 실시 형태에 따르면, 하나가 전압 신호의 진행이고 다른 하나가 전류 신호의 진행인 2개의 측정 신호를 위해 상이한 측정 채널이 사용되며, 여기에서 각각의 측정 채널은 신호 조절 회로(241 또는 242)와 또한 FADC(각각의 경우에 도시되지 않음)를 구비한다. 디지털화 후 2개의 FADC에 의해 수행될 평가는 공유 평가 유닛에 의해 또는 2개의 상이한 평가 유닛에 의해 수행될 수 있다.

각각의 측정 채널에 대한 지연 시간의 여기에 기술된 개별적인 결정은 2개의 전자 회로를 통한 상이한 시간 지연이 각각의 회로에 대해 개별적으로 결정될 수 있고, 각각의 움직임이 종료될 때의 결정 중 고려될 수 있는 이점을 갖는다. 따라서, 개방 움직임이 종료될 때의 결정시 그리고 폐쇄 움직임이 종료될 때의 결정시 특히 높은 정확도가 달성된다. 개별 연료 분사기의 움직임 거동과 2개의 개별 신호 조절 회로를 통한 시간 지연의 그러한 정확한 지식에 기초하여, 이어서 연료 분사기의 코일 구동 장치의 전기적 작동이 분사된 연료의 특히 높은 양적인 정확도가 달성될 수 있도록 적응될 수 있다.

100: 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 장치
102: 전기 조절 유닛/전류 조절 유닛
104: 측정 유닛 106: 데이터 처리 유닛
221: 제1 시험 신호 221a: 제1 측면
221b: 제2 측면 222: 제2 시험 신호
222a: 제1 측면 222b: 제2 측면
231: 제1 출력 신호 232: 제2 출력 신호
241: 제1 전자 회로/제1 신호 조절 회로
241a: 입력부 241b: 출력부
242: 제2 전자 회로/제2 신호 조절 회로
242a: 입력부 242b: 출력부
U_분사기: 분사기에서의 전압
FADC_U_분사기: 제1 신호 조절 회로(241)의 출력부(241b)에서의 전압
I_션트: 션트 저항기를 통한 전류
FADC_I_션트: 제2 신호 조절 회로(242)의 출력부(242b)에서의 전압
OPV: 연산 증폭기
R: 저항기
C: 커패시터

Claims

차량의 내연 기관을 위한 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 방법으로서,
코일 구동 장치의 자기 전기자에 결합되는 밸브 니들의 개방 움직임을 유발하는 전기적 여기를 코일 구동 장치의 코일에 인가하는 단계;
코일의 제1 전기 측정 변수의 시간순 진행을 기록하는 단계;
제1 전기 측정 변수의 기록된 시간순 진행에 기초하여 개방 움직임이 종료되는 때를 결정하는 단계;
밸브 니들이 폐쇄 움직임을 실행하도록 코일의 전기적 여기를 변화시키는 단계;
코일의 제2 전기 측정 변수의 시간순 진행을 기록하는 단계; 및
제2 전기 측정 변수의 기록된 시간순 진행에 기초하여 폐쇄 움직임이 종료되는 때를 결정하는 단계
를 갖고,
두 측정 변수 중 하나는 코일에 인가되는 전압의 레벨이고, 두 측정 변수 중 다른 하나는 코일을 통해 흐르는 전류의 강도이고,
제1 전기 측정 변수에 할당된 제1 측정 신호가 제1 전자 회로(241)에 의해 조절되고,
제2 전기 측정 변수에 할당된 제2 측정 신호가 제2 전자 회로(242)에 의해 조절되며,
제1 전자 회로(241)는 제2 전자 회로(242)와 상이하며,
제1 측정 신호의 신호 조절에서 제1 시간 지연을 확인하는 단계; 및
제2 측정 신호의 신호 조절에서 제2 시간 지연을 확인하는 단계
를 추가로 갖고,
개방 움직임이 종료되는 때의 결정은 또한 제1 시간 지연에 기초하여 수행되며,
폐쇄 움직임이 종료되는 때의 결정은 또한 제2 시간 지연에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 내연 기관을 위한 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 방법.
제 1항에 있어서,
제1 전기 측정 변수는 코일을 통해 흐르는 전류의 강도이고, 제2 전기 측정 변수는 코일에 인가되는 전압의 레벨인 것을 특징으로 하는 방법.
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제 1항에 있어서,
제1 시간 지연의 확인은,
제1 레벨 변화(221a)를 갖는 제1 시험 신호(221)를 제1 전자 회로(241)에 공급하는 단계; 및
제1 시험 신호(221)에 대한 제1 전자 회로(241)의 응답인 제1 전자 회로(241)의 제1 출력 신호(231)의 시간순 진행을 평가하는 단계
를 갖고, 그리고/또는
제2 시간 지연의 확인은,
제2 레벨 변화(222a)를 갖는 제2 시험 신호(222)를 제2 전자 회로(242)에 공급하는 단계; 및
제2 시험 신호(222)에 대한 제2 전자 회로(242)의 응답인 제2 전자 회로(242)의 제2 출력 신호(232)의 시간순 진행을 평가하는 단계
를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5항에 있어서,
제1 시험 신호(221) 및/또는 제2 시험 신호(222)는 내연 기관의 실제 작동 중 연료 분사기의 코일 구동 장치에 인가되는 전기적 여기의 성분인 것을 특징으로 하는 방법.
제 5항에 있어서,
제1 시험 신호(221)는 제1 레벨 변화(221a)와 반대되는 또 다른 제1 레벨 변화(221b)를 갖고, 그리고/또는
제2 시험 신호(222)는 제2 레벨 변화(222a)와 반대되는 또 다른 제2 레벨 변화(222b)를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
차량의 내연 기관을 위한 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기를 작동시키기 위한 방법으로서,
제1항, 제2항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하는 단계;
사전결정된 양의 연료가 분사 작업을 사용하여 분사되도록, 시간에 따른 결정된 움직임 거동에 기초하여 연료 분사기의 전기적 작동을 적응시키는 단계
를 갖는 것을 특징으로 하는 차량의 내연 기관을 위한 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기를 작동시키기 위한 방법.
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차량의 내연 기관을 위한 코일 구동 장치를 갖춘 연료 분사기의 시간에 따른 움직임 거동을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체로서,
상기 컴퓨터 프로그램은 그것이 프로세서에 의해 실행될 때 제1항, 제2항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.