연료 공급 시스템의 압력 센서를 보정하기 위한 방법 및장치(METHOD AND DEVICE FOR CALIBRATING A PRESSURE SENSOR INA FUEL METERING SYSTEM)
공개특허 특2002-0033768
(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.7
F02D 41/22
(11) 공개번호
(43) 공개일자
특2002-0033768
2002년05월07일
(21) 출원번호 10-2002-7002353
(22) 출원일자 2002년02월23일
번역문 제출일자 2002년02월23일
(86)국제출원번호 PCT/DE2001/02242 (87) 국제공개번호 WO 2002/01057
(86)국제출원출원일자 2001년06월16일 (87) 국제공개일자 2002년01월03일
(81) 지정국 국내특허 : 일본, 대한민국, 미국,
EP 유럽특허: 오스트리아, 벨기에, 스위스, 사이프러스, 독일, 덴마크, 스페인, 핀랜드, 프
랑스, 영국, 그리스, 아일랜드, 이탈리아, 룩셈부르크, 모나코, 네덜란드, 포르투칼, 스웨덴,
터어키,
(30) 우선권주장 10030935.6 2000년06월24일 독일(DE)
(71) 출원인 로베르트 보쉬 게엠베하
클라우스 포스, 게오르그 뮐러
독일 데-70442 스투트가르트 포스트파흐 30 02 20
(72) 발명자 호르스트만페터
독일71067진델핑엔아우프데어슈텔레17/1
함머위르겐
독일70734펠바하카펠베르크슈트라세28/1
(74) 대리인 주성민
안국찬
심사청구 : 없음
(54) 연료 공급 시스템의 압력 센서를 보정하기 위한 방법 및장치
요약
연료 공급 시스템 내의 압력 센서와 같은 통상적인 압력 센서는 정적 오프셋 오류를 포함하는데, 즉, 영점이 신뢰성있게
제시되지 않는다.
본 발명에서는 연료 공급 시스템 내의 압력 센서를 보정하기 위한 방법 및 이에 상응하는 장치(100)가 제안되며, 상기
장치는 압력 센서를 가능한 한 정확하게 보정할 수 있다. 또한, 엔진의 현재 냉각수 온도(Ta)가 검출되어, 이로부터 냉
각수의 온도 하강(dT)이 엔진의 정지 시간을 위한 값으로써 유도되며, 상기 정지 시간이 소정 가능한 최소값(dTu)을
초과할 때, 비로서 압력 센서가 보정된다.
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공개특허 특2002-0033768
이로써, 냉각수 온도를 감시하기 위해 차량에 제공된 수단이 확실하고 정확한 압력 센서 보정을 실행하기 위해 사용될
수 있다. 따라서, 본 발명은 특히 정지 상태를 검출하기 위한 추가의 시간 감시부를 배치하지 않으며, 더 이상의 소비 없
이 신속하며 확실하게 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 방법 및 이에 상응하는 장치는 고압 영역 내의 압력 센서(레일
압력 센서) 및 저압 영역 내의 압력 센서(예비압 센서)의 보정을 위해 가장 적합하다.
대표도
도 1
색인어
연료 공급 시스템, 엔진, 인젝터, 제어 장치, 압력 센서, 냉각수 온도, 대기압, 보정값.
명세서
기술분야
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 연료 공급 시스템의 압력 센서를 보정하기 위한 방법 및 이 방법을 실행하기
위한 장치에 관한 것이며, 다른 독립항의 전제부에 따른, 상기 장치를 장착한 제어 장치 및 연료 공급 시스템에 관한 것
이다.
배경기술
엔진의 연료 공급 시스템의 압력 센서를 보정하기 위한 방법 및 장치는 이미 공지되어 있다. 연료 공급 시스템은 통상적
으로 연료를 저압 영역으로부터 고압 영역으로 공급하기 위한 고압 펌프를 구비하며, 연료를 엔진의 연소실 내로 공급
및 분사하기 위한 작동 변수에 따라 제어 가능한 인젝터와, 고압 영역 및/또는 저압 영역 내의 압력을 측정하기 위한 적
어도 하나의 압력 센서를 가진다. 연료 공급 시스템은 예를 들어 커먼 레일 연료 직분 시스템으로 공지되어 있다.
상기 시스템에는 예비 공급 펌프와, 요구에 따라 제어 가능한 고압 펌프가 장착된다. 연료를 연료 탱크로부터 시스템의
저압 영역으로 공급하는 전기 연료 펌프가 예비 공급 펌프로써 대략 사용된다. 저압 영역에는 약 4바(bar)의 예비압이
형성된다. 고압 펌프는 연료를 시스템의 저압 영역으로부터 고압 영역으로 공급한다. 고압 영역에는 상당히 높은 압력,
즉, 휘발유에서는 약 150 내지 200바의 압력이 그리고 디젤 연료에서는 약 1500 내지 2000바의 압력이 형성된다. 분
사압을 이용하여 연료를 고압 어큐물레이터로부터 엔진의 연소실 내로 분사하는 다수의 인젝터가 고압 어큐쿨레이터로
부터 분기된다. 인젝터는 소정의 작동 변수에 따라 제어 가능하다. 고압 어큐물레이터에는 압력 센서, 이른바 레일 압력
센서가 배치되며, 이를 통해 고압 어큐물레이터에 있는 분사압이 상응하는 전기 신호로 결정되어 엔진의 제어 장치에
전송된다. 고압 영역으로부터 압력 제어 도관이 분기되어 압력 제어 밸브를 거쳐 저압 영역으로 안내된다. 저압 영역에
도 마찬가지로 압력 센서, 이른바 예비 공급압 센서가 마련된다. 저압 도관은 저압 영역으로부터 분기되어 저압 조정기
를 거쳐 연료 탱크로 복귀한다.
상술한 연료 공급 시스템의 압력 센서와 같이, 통상적으로 압력 센서는 정적 오프셋(static offset) 오류를 가지며, 즉,
영점(zero point)이 신뢰성있게 제시되지 않는다. 그러나, 오프셋 오류는 압력 센서로부터의 측정값, 특히 압력 센서에
의해 저압 영역 내에서 검출된 측정값이 실제 압력값에 대해 큰 편차를 가질 수 있게 한다.
직분식 커먼 레일 엔진의 시동 단계에는 통상적으로 저압이 제공된다. 엔진은 통상 예비 공급 펌프에 의해 형성된 낮은
예비압으로 시동되며, 나중에 고압으로 전환된다. 인젝터를 통해 연소실 내로 분사된 연료 질량은 고압 어큐물레이터
내에 있는 분사압에 상당히 따르기 때문에, 분사압은 엔진의 시동 단계에서 분사 시간의 계산에 사용되야 한다. 그러나,
이는 통상적으로 상술한 압력 센서의 부정확성 때문에 불가능하다. 독일 특허 제195 47 647호에는, 압력 센서가 엔진
의 시동 이전에 기준압에 의해 보정되는 압력 센서 보정 방법이 제안된다. 특히, 엔진의 시동 이전에 정지 상태에서 시
스템 내에 존재하는 대기압, 즉, 주변압이 측정된다. 또한, 독일 특허 제195 47 647호에는 엔진의 연료 공급 시스템의
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적어도 하나의 압력 센서를 보정하기 위한 장치가 공지되어 있으며, 상기 장치에서 연료는 펌프에 의해 저압 영역으로
부터 고압 영역으로 공급되어, 작동 변수에 따라 제어 가능한 인젝터에 의해 고압 영역으로부터 엔진의 연소실 내로 공
급되며, 엔진의 작동 중에 고압 영역 및/또는 저압 영역 내의 압력이 적어도 하나의 압력 센서에 의해 측정되며, 압력
센서를 보정하기 위해 엔진의 시동 전에 압력 센서에 의해 대기압이 측정된다.
그러나, 공지된 방법 및 공지된 장치는, 압력 센서들의 보정 시에 시스템 내의 대기압이 이미 실제로 조정되었을 때만
완벽히 작동된다. 그러나, 엔진이 보정 전에 소정의 정지 시간 동안 작동되지 않았으며, 이에 의해 시스템 내의 압력은
제거되어 대기압 레벨로 조정될 수 있는 것이 보장되야 한다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 목적은 가능한 한 정확한 압력 센서의 보정을 가능케 하는, 서두에 언급한 유형의 방법 및 이에 상응하는 장
치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은, 엔진의 냉각수 온도를 측정하여 그로부터 냉각수의 온도 하강이 엔진의 정지 시간을 위한 값으로써 유
도되며, 정지 시간이 소정 가능한 최소값을 초과할 때, 비로소 압력 센서가 보정됨으로써 해결된다.
이로써, 냉각수 온도를 감시하기 위해 차량에 제공된 수단이 확실하고 정확하게 압력 센서를 보정하기 위해 사용될 수
있다. 따라서, 본 발명은 특히 정지 상태를 검출하기 위한 추가의 시간 감시부를 배치하지 않으며 더 이상의 소비 없이
신속하며 확실하게 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 방법 및 이에 상응하는 장치는 고압 영역 내의 압력 센서(레일 압력
센서) 및 저압 영역 내의 압력 센서(예비압 센서)의 보정을 위해 가장 적합하다.
본 발명의 특히 유익한 실시예가 종속 청구항에서 설명된다.
냉각수의 온도 하강 시에 제시된 온도차가 측정되며, 현재 냉각수 온도가 엔진의 정지 이전에 검출되어 저장된 냉각수
온도와 비교되며, 상기 온도차가 소정 가능한 최소값에 상응하는 최소 온도차를 초과할 때, 비로소 압력 센서가 보정되
는 것은 특히 유익하다. 연료 공급 시스템의 제어 장치가 초기화된 후에 압력 센서가 즉시 보정되면 특히 유익하다. 이
러한 조치를 통해, 냉각수의 2개의 온도 측정이 실행될 수 있으며, 엔진이 정지되었을 때 측정된 냉각수 온도는, 엔진이
시동되기 바로 직전에 제시된 온도와 비교될 때까지 중간 저장된다. 압력 센서가 보정될 때, 엔진의 정지 중에 압력 센
서에 의해 측정된 대기압이 대기압을 위한 절대값과 비교되며, 측정된 대기압과 절대값 사이의 차이가 보정값을 나타내
며, 이에 의해 엔진의 작동 중에 측정된 압력값이 인가된다. 디젤 커먼 레일 시스템 내의 압력 센서는 약 2바의 해상도
를 가진다. 드리프트(drift)는 20바까지 될 수 있기 때문에, 1바로부터의 보정으로 충분하다. 그러나, 이는 1바 내지 6
바의 해상도를 갖는 센서에서는 해당되지 않는다. 이런 센서에는 정확한 대기압에 의한 보정이 필요한데, 이는 0.01바
의 값도 중요하기 때문이다.
이러한 관계에서, 보정값이 저장값으로써 연료 공급 시스템의 제어 장치의 메모리 내에서 결정되면 유익하다. 즉, 압력
센서의 보정을 위한 보상값이 항상 제공될 수 있다.
도면의 간단한 설명
이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참조로 상세히 도시된다.
도1은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 구조를 나타내는 블록 선도이다.
도2는 압력값을 검출하기 위한 기능도이다.
실시예
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도1에는 연료 공급 시스템의 고압 영역 내에 배치되며 측정값(Dm')을 공급하는 압력 센서의 보정을 위한 본 발명에 따
른 장치(100)가 도시된다. 압력 센서 및 연료 공급 시스템은 공지되어 있으므로 도시되지 않는다. 도1에 도시된 장치
(100)는 보상값 또는 오프셋이라 불리는 보정값(OD)을 결정하기 위해, 본 발명에 따른 방법에 따르는 압력 센서를 보
정한다. 압력 센서의 보정은 엔진이 시동되기 전에 엔진의 정지 상태 중에 측정된 압력값(Dm')이 비교기(107)에서 절
대 대기압을 위한 목표값(Dabs)과 비교되며, 이로부터 형성되는 차이가 새로운 보정값(OD)으로써 사용된다.
본 발명에 따르면, 냉각수 온도를 감시함으로써, 엔진이 충분히 긴 정지 시간 동안 작동되지 않았는지가 결정된다. 만일
그렇다면, 스위치(108)가 절환되어 보정이 실행된다. 만일 그렇지 않다면, 스위치(108)는 절환되지 않고, 이전에 저장
된 보정값(ODs)이 측정값의 보상을 위해 사용된다. 스위치(108)의 절환 위치를 결정하는 판단은 이하에서 상세히 설
명되는 평가 회로에 의해 제어된다.
평가 회로는 충분히 긴 정지 시간이 제시되는지 또는 아닌지를 결정하기 위해 냉각수의 온도 하강을 확실히 검사한다.
또한, 평가 회로는 현재 측정된 냉각수 온도(Ta)와 엔진의 최후의 정지 이전에 검출되어 저장된 냉각수 온도(Ts) 사이
에서의 편차를 형성하는 편차 요소(101)를 포함한다. 냉각수 온도 Ts - Ta로부터 형성되는 온도차(dT)는 제1 비교
측정기(102)에 전송되며, 비교 측정기는 상기 온도차를, 예를 들어 40켈빈(kelvin)인 최소 온도차(dTu)와 비교한다.
이에 의해, 냉각수의 온도 하강이 적어도 40k인지가 결정되야 한다. 상기 회로는 실제 측정된 냉각수 온도(Ta)를, 예
를 들어 T1 = 10도인 제1 하부 온도 한계값(T1)과 비교하는 제2 비교 측정기(103)를 포함한다. 또한, 상기 회로는
현재 냉각수 온도(Ta)를, 예를 들어 T2 = 30도인 제2 상부 온도 한계값(T2)과 비교하는 제3 비교 측정기(104)를
포함한다. 이러한 비교를 통해, 실제 측정된 냉각수 온도(Ta)가 하부 한계값(T1)과 상부 한계값(T2) 사이에 있는지
가 검사된다. 한계값(T1, T2)은 최적의 작동 온도 범위 내에 제공되도록 소정된다. 실제 온도(Ta)가 허용 범위 내에
있을 때, 그리고 약 20도의 평상적인 공간 온도로부터 너무 많이 벗어나지 않을 때 압력 센서는 보정된다. 이러한 작동
온도를 위해 대부분의 압력 센서는 최적화된다.
비교 측정기(103, 104)의 출력부는 논리 AND-게이트(106)로 안내되어, 현재 냉각수 온도(Ta)가 10도와 30도 사
이에 있으면 양(positive)의 논리 신호를 발생시킨다. 이런 논리 출력 신호는 제1 비교 측정기(102)의 출력 신호와 함
께 다음의 AND-게이트(105)로 전송된다. 이로써, 현재 냉각수 온도(Ta)가 10도와 30도 사이에서 소정된 온도 범위
내에 있는지와, 측정된 온도 하강(dT)이 소정의 최소 차이(dTu)보다 큰 지가 검사된다. 이 모든 조건들이 충족되면,
AND-게이트(105)는 양의 신호를 전송하여 스위치(108)를 제어함으로써, 압력 센서의 상술된 보정이 실행된다.
도2의 기능 선도에 따르면, 새로이 측정된 보정값(OD)은 압력 센서에 의해 측정된 값(Dm)과 함께 편차 단계로 안내된
다. 이때, 측정된 각각의 측정값(Dm)으로부터 보정값(OD)이 감산되어, 이를 통해 보정된 현재 압력 센서값(Da)이 형
성된다. 이 값은 엔진의 실제 작동 중에 측정된 값을 다시 전송한다.
본 발명에 따른 방법과 이에 따라 작동되는 장치를 위한 실시예는, 연료 공급 시스템의 고압 영역 내에 제공된 레일 압
력 센서가 배치되어 보정되는 경우에 해당된다. 그러나, 본 발명은 다른 압력 센서, 연료 공급 시스템의 저압 영역 내에
위치하는, 특히 예비 공급 압력 센서를 위해 가장 적합하다. 이로써, 본 발명은 고압 및 저압 영역을 위해 동일하게 사용
될 수 있다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
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공개특허 특2002-0033768
연료가 펌프에 의해 저압 영역으로부터 고압 영역으로, 그리고 작동 변수에 따라 제어 가능한 인젝터에 의해 고압 영역
으로부터 엔진의 연소실로 공급되며, 적어도 하나의 압력 센서에 의해 엔진의 작동 중에 고압 영역 및/또는 저압 영역
내의 압력(Dm)이 검출되며, 압력 센서를 보정하기 위해, 대기압(Dm')이 엔진의 시동 이전에 압력 센서에 의해 검출되
는, 엔진의 연료 공급 시스템의 적어도 하나의 압력 센서를 보정하기 위한 방법에 있어서,
엔진의 냉각수 온도(Ta)가 검출되어, 이로부터 냉각수의 온도 하강이 엔진의 정지 시간을 위한 값으로써 유도되며, 상
기 정지 시간이 소정 가능한 최소값을 초과할 때, 비로소 압력 센서가 보정되는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 2.
제1항에 있어서, 냉각수의 온도 하강을 나타내는 온도차(dT)가 결정되며, 현재 냉각수 온도(Ta)가 엔진이 정지되기
이전에 검출되어 저장된 냉각수 온도(Ts)와 비교되며, 온도차(dT)가 소정 가능한 최소값에 상응하는 최소 온도차(dT
m)를 초과할 때 비로소 압력 센서가 보정되는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 3.
제1항 또는 제2항에 있어서, 압력 센서는 연료 공급 시스템의 제어 장치가 초기화된 후에 즉시 보정되는 것을 특징으로
하는 방법.
청구항 4.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 센서가 보정되며, 압력 센서에 의해 엔진의 정지 상태 중에 측정된 대기압(Dm')
이 절대 대기압을 위한 목표값(Dabs)과 비교되며, 측정된 대기압(Dm')과 목표값(Dabs) 사이의 편차가 보정값(OD)
에 주어지며, 엔진의 작동 중에 측정된 압력값(Dm)이 상기 보정값에 의해 인가되는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 5.
제4항에 있어서, 상기 보정값이 저장값(ODs)으로써, 새로운 보정값(OD)이 결정될 때까지 연료 공급 시스템의 제어 장
치의 메모리 내에 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 6.
연료를 저압 영역으로부터 고압 영역으로 공급하는 펌프와, 연료를 엔진의 연소실로 공급하는, 작동 변수에 따라 제어
가능한 인젝터를 포함하며, 적어도 하나의 압력 센서에 의해 엔진의 작동 중에 고압 영역 및/또는 저압 영역 내의 압력
(Dm)이 검출되며, 엔진의 시동 이전에 압력 센서에 의해 검출된 대기압(Dm')을 이용하여 상기 압력 센서를 보정하는,
엔진의 연료 공급 시스템의 적어도 하나의 압력 센서를 보정하기 위한 장치에 있어서,
엔진의 냉각수 온도(Ta)를 검출하여, 이로부터 냉각수의 온도 하강을 엔진의 정지 시간을 위한 값으로써 유도하며, 상
기 정지 시간이 소정 가능한 최소값을 초과할 때, 비로서 압력 센서를 보정하는 것을 특징으로 하는 장치.
청구항 7.
연료를 저압 영역으로부터 고압 영역으로 공급하는 펌프와, 연료를 엔진의 연소실로 공급하는, 작동 변수에 따라 제어
가능한 인젝터를 포함하며, 적어도 하나의 압력 센서에 의해 엔진의 작동 중에 고압 영역 및/또는 저압 영역 내의 압력
(Dm)이 검출되며, 엔진의 시동 이전에 압력 센서에 의해 검출된 대기압(Dm')을 이용하여 상기 압력 센서를 보정하는,
연료 공급 시스템의 적어도 하나의 압력 센서를 보정하기 위한 장치(100)를 갖는 엔진의 연료 공급 시스템을 위한 제
어 장치에 있어서,
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공개특허 특2002-0033768
엔진의 냉각수 온도(Ta)를 검출하여, 이로부터 냉각수의 온도 하강을 엔진의 정지 시간을 위한 값으로써 유도하며, 상
기 정지 시간이 소정 가능한 최소값을 초과할 때, 비로서 압력 센서를 보정하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
청구항 8.
연료를 저압 영역으로부터 고압 영역으로 공급하는 펌프와, 연료를 엔진의 연소실로 공급하는, 작동 변수에 따라 제어
가능한 인젝터를 포함하며, 적어도 하나의 압력 센서에 의해 엔진의 작동 중에 고압 영역 및/또는 저압 영역 내의 압력
(Dm)이 검출되며, 엔진의 시동 이전에 압력 센서에 의해 검출된 대기압(Dm')을 이용하여 상기 압력 센서를 보정하는,
적어도 하나의 압력 센서를 보정하기 위한 장치(100)를 갖는 엔진의 연료 공급 시스템에 있어서,
엔진의 냉각수 온도(Ta)를 검출하여, 이로부터 냉각수의 온도 하강을 엔진의 정지 시간을 위한 값으로써 유도하며, 상
기 정지 시간이 소정 가능한 최소값을 초과할 때, 비로서 압력 센서를 보정하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
도면
도면 1
도면 2
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