KR101356284B1 - 레일압-설정값 결정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연 기관의 고압-레일을 위해 레일압-설정값(P_Rail_Soll)을 결정하기 위한 방법에 관한 것이며, 레일압-설정값은 레일압-설정값(P_Rail_Soll)의 변경을 위한 최대 기울기(Rail_P_SetPointInc)로써 최대로 변경되고, 최대 기울기(Rail_P_SetPointInc)는 특성 맵(Rail_dpSetPointIncOfs_Map)에서 내연 기관의 작동 매개변수의 함수로서 선택된다. 작동 매개변수는 기어 변속기에서 넣어진 기어단(Gearbx_stGear)을 포함한다.

레일압-설정값, 최대 기울기, 작동 매개변수, 특성 맵

Description

레일압-설정값 결정 방법 {METHOD FOR THE DETERMINATION OF RAIL PRESSURE NOMINAL VALUE}

본 발명은 내연 기관의 고압-레일을 위해 레일압-설정값을 결정하기 위한 방법에 관한 것이며, 레일압-설정값은 레일압-설정값의 변경을 위한 최대 기울기로써 최대로 변경되고, 최대 기울기는 특성 맵에서 내연 기관의 작동 매개변수의 함수로서 선택된다.

디젤 엔진용 분사 시스템의 내구성을 보호하기 위해, 부품의 고장과 관련한 설계 목표는 차량 내의 부하 스펙트럼(load spectrum) 측정을 기초로 준수될 수 있다.

엔진 조립 시, 현재 통상적인 경우에서보다 더 높은 압력으로 분사 시스템이 작동되는 경향이 두드러지게 나타난다. 따라서 비용이 많이 드는 구성 수단의 도움 없이는 요구되는 고장률을 준수해야 하는 과제를 충족시키기가 더 어렵다. 현재, 더 높은 작동 압력에서 부품의 수명을 더 늘리기 위해, 적절한 재료 선택과 같은 조치가 사용되고 있다. 이 경우 추가로, 예컨대 레일압 특성 맵의 설계, 고압 조절 등과 같은 조치들이 엔진 매개변수 적용 시 사용될 수 있다. 상기 적용과 관련한 매우 많은 조치들은 엔진 특성, 특히 엔진의 배기 및 출력 거동에 영향을 미 친다.

본 발명의 목적은 부품의 구조적 변경 없이 그 수명을 늘리는 것이다.

이러한 문제는 내연 기관의 고압-레일에 대한 레일압-설정값을 결정하기 위한 방법을 통해 해결되며, 레일압-설정값은 레일압-설정값의 변경을 위한 최대 기울기로써 최대로 변경되고, 최대 기울기는 특성 맵에서 내연 기관의 작동 매개변수의 함수로서 선택되며, 이 경우 작동 매개변수는 기어 변속기에서 넣어진 기어단 및/또는 레일압 실제값을 포함한다.

레일압-설정값은 레일(축압기) 내에서 프리세팅된 설정값으로서 조절되는 압력이다. 내연 기관은 디젤 엔진일 수도 있고 오토 엔진일 수도 있다. 내연 기관의 작동 매개변수는 예컨대 내연 기관의 설정-회전수, 실제-회전수, 설정-분사량, 실제-분사량, 실제 레일압, 엔진 시스템 연료량 또는 다양한 온도 변수 및 압력 변수와 같이, 측정되거나 모델화된 물리적 변수들이다. 특성 맵은 입력값을 출력값과 연관시키며, 일차원 또는 다차원의 테이블의 형태로 제어 장치의 메모리 내에 저장될 수 있다.

바람직하게, 최대 기울기의 값은 하한값 및/또는 상한값으로 제한된다. 즉, 기울기의 최대값이 양 방향으로 제한되므로, 너무 큰 기울기와 너무 작은 기울기, 특히 0 미만의 기울기는 제외된다.

서두에 언급한 문제는, 내연 기관의 고압-레일에 대한 레일압-설정값을 결정 하기 위한 수단을 갖는 장치, 특히 내연 기관의 제어 장치를 통해서도 해결되며, 이 경우 레일압-설정값은 레일압-설정값의 변경을 위한 최대 기울기로써 최대로 변경되고, 최대 기울기는 특성 맵에서 내연 기관의 작동 매개변수의 함수로서 선택된다. 상기 작동 매개변수는 기어 변속기에서 넣어진 기어단 및/또는 레일압 실제값을 포함한다.

서두에 언급된 문제는, 본 발명에 따른 방법의 모든 단계를 실행시키기 위한 프로그램 코드를 갖는, 컴퓨터에서 실행 가능한 컴퓨터 프로그램에 의해서도 해결된다.

이하에서는 첨부된 도면에 의해서 본 발명의 실시예가 더 자세히 설명된다.

도 1은 연료 계량 공급-시스템의 블록선도이다.

도 2는 레일압의 설정값-결정의 원리도이다.

도 3은 레일압의 기울기 결정에 대한 원리도이다.

도 1에는 고압 분사 장치를 구비한 내연 기관의 연료 공급 시스템의, 본 발명의 이해를 위해 필요한 부품들이 도시되어 있다. 도시된 시스템은 일반적으로 커먼-레일-시스템이라 불린다. 연료 저장 탱크가 도면 부호 100으로 도시된다. 상기 탱크는 예비 이송 펌프(110)를 통해 고압 펌프(125)에 연결된다. 고압 펌프(125)는 하나 이상의 펌프 요소 차단 밸브를 포함한다. 고압 펌프(125)는 레일(130)에 연결된다. 레일(130)은 축압기라고도 불리며, 연료 라인을 통해 상이한 인젝터들(131)과 연결된다. 레일 또는 전체 고압 영역 내에서 압력의 시간 의존적 실제값[P_Rail_Ist(t)]이 센서(140)에 의해서 측정된다. 이 경우 시간 의존도를 부가 변수(t)라 칭한다. 레일(130)은 압력 조절 밸브(135)를 통해 연료 저장 탱크(100)에 연결될 수 있다. 압력 조절 밸브(135)는 코일(136)에 의해서 제어될 수 있다. 제어부(160)는 펌프 요소 차단 밸브(126)에 제어 신호(AP)를, 인젝터들(131)에 제어 신호(A)를, 그리고 압력 조절 밸브(136)에 신호(AV)를 공급한다. 제어부(160)는 내연 기관의 작동 상태 및/또는 내연 기관이 구동시키는 차량의 작동 상태를 특성화하는 다양한 센서들(165)의 다양한 신호들을 처리한다. 이와 같은 작동 상태의 일례로 내연 기관의 실제-회전수(n_ist)가 있다.

상기 장치는 다음과 같이 작동한다: 저장 탱크에 있는 연료는 예비 이송 펌프(110)로부터 고압 펌프(125)로 이송된다. 고압 펌프(125)는 저압 영역으로부터 고압 영역으로 연료를 이송한다. 고압 펌프(125)는 레일(130) 내에 매우 높은 압력을 형성한다. 일반적으로 외부 점화식 내연 기관을 위한 시스템의 경우에는 대략 30 내지 100바아의 압력값이, 자연 점화식 내연 기관의 경우에는 대략 1000 내지 2000바아의 압력값이 실현된다. 고압 하의 연료는 인젝터들(131)에 의해서 내연 기관의 각 실린더들에 계량 공급될 수 있다. 레일 또는 전체 고압 영역 내의 레일압-실제값[P_Rail_Ist(t)]은 센서(140)에 의해서 측정되어, 제어부(160)에서 레일압-설정값[P_Rail_Soll(t)]과 비교된다. 그 비교 결과에 따라 압력 조절 밸브(135)가 제어된다. 필요 연료량이 낮은 경우, 고압 펌프(125)의 이송률은 펌프 요소 차단 밸브의 적절한 제어를 통해 단계적으로 감소할 수 있다.

또한 레일압-설정값[P_Rail_Soll(t)]은 내연 기관 작동 상태의 상이한 매개 변수가 관여될 수 있는 특성 맵에서 선택된다. 내연 기관의 동적 작동 시, 즉 토크 요구 또는 회전수와 같은 매개변수가 변동할 때, 이제 레일압-설정값은 갑자기 변경되는 것이 아니라, 시간 지연 방식으로 변경된다. 이는 원리도로서 도 2에 도시된다. 회전수(n), 요구 엔진 토크(M) 등과 같은 내연 기관의 작동 매개변수가 특성 맵(KP)에 관여됨에 따라, 특성 맵(KP)에서 레일압에 대한 설정값[P_Rail_Soll'(t)]이 선택될 수 있다. 선행된 계산 단계의 설정값[P_Rail_Soll(t-1)]은 특성 맵(KP)에서 지금 막 판독된 P_Rail_Soll'(t)로부터 제해져서 기울기(Rail_P_SetPointInc)와 비교된다. 이 2개의 값에서 나온 최소치가 선행 계산 단계의 설정값[P_Rail_Soll(t-1)]에 가산됨으로써, 현재 설정값[P_Rail_Soll(t)]을 형성한다.

도 3에는 레일압-설정값[P_Rail_Soll(t)]의 변경을 위한 최대 기울기(Rail_P_SetPointInc) 값의 결정에 대한 기본 회로도가 도시된다. 종래 기술에 따른 방법은 엔진의 작동점이 고정되어 있을 때의 요구 조건에 상응하는 레일압 설정값 특성 맵을 제공한다. 엔진 사용이 동적일 때, 레일압 설정값 특성 맵의 점들은 특히 제어 기술적, 그리고 소음 기술적인 이유로, 압력 상승(예컨대 바아/초)에 대한 레일압 기울기 특성 맵(Rail_dpSetPointInc_Map)에 의해서 서로 연결된다. 이러한 압력 상승 기울기 특성 맵은 엔진 시스템 연료량(InjCtl_qSetUnBal)과 엔진 회전수(Eng_nAvrg)에 따라 실행된다.

본 발명의 본 실시예의 특성 맵(Rail_dpSetPointIncOfs_Map)에서, 기어단에 따르는 Gearbx_stGear, 실제-회전수에 따르는 n_ist 및 레일압 실제값에 따르는 RailCD_pPeak는 더 높은 레일압이 우세할 경우 점점 더 천천히 설정값에 도달하기 위해, 레일압 상승 기울기 특성 맵(Rail_dpSetPointInc_Map)을 감소시킨다.

레일압 실제값 의존도에 의해, 영향을 미칠 변수에 대한 (시스템 연료량에 의한 우회 없는) 직접적인 개입이 가능하다. 기어단에 따른 선택적인 사용 가능성과 레일압 실제값 의존도에 의해, 예컨대 낮은 변속 기어단만 영향을 받게 되며, 연관이 없는 압력 범위는 제외된(영향을 받지 않는)다.

오적용으로 인해 너무 큰 상승 기울기 또는 0보다 작거나 같은 상승 기울기가 저지되지 않도록, 양 측면에 대한 제한이 보정될 수 있다(Rail_dpSetPointIncMax_C 및 Rail_dpSetPointIncMin_C).

이와 같이 압력 상승을 위한, 기어단에 따르는 레일압 기울기 감소 특성 맵(Rail_dpSetPointIncOfs_Map)의 작용은 PT1-필터의 거동에 부합된다.

"감소 기울기"가 적절하게 선택됨으로써 엔진 특성에 미치는 영향이 낮게 유지될 수 있다.

Claims (8)

1. 내연 기관의 고압-레일에 대한 레일압-설정값(P_Rail_Soll)을 결정하기 위한 방법이며, 레일압-설정값은 레일압-설정값(P_Rail_Soll)의 변경을 위한 최대 기울기(Rail_P_SetPointInc)로써 최대로 변경되고, 최대 기울기(Rail_P_SetPointInc)는 특성 맵(Rail_dpSetPointIncOfs_Map)에서 내연 기관의 작동 매개변수의 함수로서 선택되는 레일압-설정값 결정 방법에 있어서,

   작동 매개변수는 기어 변속기에서 넣어진 기어단(Gearbx_stGear)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레일압-설정값 결정 방법.
2. 제1항에 있어서, 작동 매개변수는 레일압-실제값(P_Rail_Ist)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레일압-설정값 결정 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 작동 매개변수는 내연 기관의 실제-회전수(n_ist)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레일압-설정값 결정 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 작동 매개변수는 내연 기관의 엔진 시스템 연료량(InjCtl_qSetUnBal)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레일압-설정값 결정 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최대 기울기의 값은 하한값(Rail_dpSetPointIncMin_C)으로 제한되는 것을 특징으로 하는 레일압-설정값 결정 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최대 기울기의 값은 상한값(Rail_dpSetPointIncMax_C)으로 제한되는 것을 특징으로 하는 레일압-설정값 결정 방법.
7. 내연 기관의 고압-레일에 대한 레일압-설정값(P_Rail_Soll)을 결정하기 위한 수단을 갖는 장치이며, 레일압-설정값은 레일압-설정값(P_Rail_Soll)의 변경을 위한 최대 기울기(Rail_P_SetPointInc)로써 최대로 변경되고, 최대 기울기(Rail_P_SetPointInc)는 특성 맵(Rail_dpSetPointIncOfs_Map)에서 내연 기관의 작동 매개변수의 함수로서 선택되는 레일압-설정값 결정 장치에 있어서,

   작동 매개변수는 기어 변속기에서 넣어진 기어단(Gearbx_stGear)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레일압-설정값 결정 장치.
8. 컴퓨터에서 실행될 경우, 제1항 또는 제2항에 따른 모든 단계를 실행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램이 저장된 저장 매체.

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