KR100298050B1 - Fuel injecting device of vehicle - Google Patents

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KR100298050B1
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Abstract

PURPOSE: A fuel injecting device of a vehicle is provided to effectively mix fuel with air, to improve the combustion efficiency and to increase the output of an engine by installing an air injector in opposition to a fuel injector. CONSTITUTION: Air introduced through an air cleaner(12) is supplied into a cylinder(1) through an intake air passage(10). A throttle valve(14) for controlling the flow rate and a throttle position sensor(42) are installed in the intake air passage(10). An air flowmeter(22) is provided to detect the flow rate of air passing though the intake air passage(10). The signals detected from the throttle position sensor(42) and the air flowmeter(22) are applied to an engine controller(40). A fuel injector(18) is installed at an end of the intake air passage(10). A cold start injector(20) is provided to feed fuel into a surge tank(16).

Description

자동차의 연료 분사장치Car fuel injector

본 발명은 자동차의 연료 분사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진 콘트롤유닛의 제어에 의해 연료를 실린더내로 분사하는 인젝터를 갖춘 연료분사장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injector for an automobile, and more particularly, to a fuel injection device having an injector for injecting fuel into a cylinder by control of an engine control unit.

자동차는 디젤 또는 가솔린 등의 액화연료를 사용하거나 또는 엘피지(액화석유가스)연료를 사용하여 엔진을 구동하는 것으로, 이들 연료를 공기와 적절한 비율로 혼합하여 실린더내로 공급하게 된다.An automobile uses an liquefied fuel such as diesel or gasoline, or drives an engine using an LPG (liquefied petroleum gas) fuel. The fuel is mixed with air at an appropriate ratio and supplied into a cylinder.

최근의 자동차는 엔진의 상태 및 현재 스로틀 밸브의 개도 등을 각종 센서에 의해 감지하여 엔진 콘트롤러에서 이들 신호를 비교 판단하여 현재의 엔진에 필요한 연료혼합비를 설정하는 전자제어 방식이 개발되어 있다.Recently, automobiles have developed an electronic control scheme that detects the state of an engine and the current throttle valve opening by various sensors, and compares these signals with an engine controller to set fuel mixing ratios required for the current engine.

도 1에는 종래의 연료흡기계통의 도면이 개략적으로 도시되어 있는데, 이를 살펴보면, 에어 클리너(12)를 통해 유입되는 공기는 흡기통로(10)를 거쳐 실린더 (1)로 공급된다. 흡기통로(10)에는 공기의 통과유량을 제어하는 스로틀 밸브(14) 및 이 스로틀 밸브(14)의 개도를 감지하는 스로틀 포지션센서(42)가 설치되고, 흡기통로를 통한 공기의 통과유량을 감지하는 에어 플로미터(22)가 설치되어 있다. 각각의 스로틀 포지션센서(42) 및 에어 플로미터(22)에서 감지되는 신호는 엔진 콘트롤러(40)로 인가된다.1 is a schematic view of a conventional fuel intake system, in which the air flowing through the air cleaner 12 is supplied to the cylinder 1 via the intake path 10. The intake passage 10 is provided with a throttle valve 14 for controlling the flow rate of air and a throttle position sensor 42 for detecting the opening degree of the throttle valve 14, and detecting the flow rate of air through the intake passage. An air flow meter 22 is provided. The signal sensed by each throttle position sensor 42 and the air flow meter 22 is applied to the engine controller 40.

또한, 흡기통로(10)의 단부에는 연료펌프(32)에 의해 연료탱크(30)로부터 펌핑 공급도는 연료를 분사하는 연료 인젝터(18)가 설치되어 있다. 연료 인젝터(18)는 상기 엔진 콘트롤러(40)에 의해 제어되는 것으로 연료를 고속으로 분사하여 무화상태로 분사하게 된다. 그리고, 상기 연료 인젝터(18)와는 별도로 냉간시동시에 시동성을 향상시키기 위해서 흡기통로(10)상에 형성되는 서지탱크부(16)로 연료를 공급하는 콜드스타트 인젝터(20)가 설치된다.Further, at the end of the intake passage 10, a fuel injector 18 for injecting a fuel pumped from the fuel tank 30 by the fuel pump 32 is provided. The fuel injector 18 is controlled by the engine controller 40 and injects fuel at a high speed to inject into an atomized state. In addition to the fuel injector 18, a cold start injector 20 for supplying fuel to the surge tank 16 formed on the intake passage 10 is installed to improve startability at cold start.

그리고 실린더(1)의 일측에는 연소열을 흡수하여 엔진의 과열을 방지하는 냉각수의 온도를 감지하여 상기 엔진 콘트롤러(40)로 인가하는 냉각수 온도센서(44)가 설치되어 있다.One side of the cylinder 1 is provided with a coolant temperature sensor 44 that senses the temperature of the coolant to absorb the heat of combustion and prevents overheating of the engine and applies it to the engine controller 40.

이와 같은 구성을 갖는 종래의 연료분사장치는 냉각수의 온도 및 운전자의 의사에 따라 결정되는 스로틀개도에 따라 엔진 엔진 콘트롤러(40)가 연료 인젝터 (18)를 제어하여 연료의 홉합비를 결정하게 도니다. 즉, 엔진 콘트롤러(40)에서는 스로틀 포지션센서(42)에서 입력된 값을 내장된 설정값과 비교하여 연료 인젝터 (18)의 연료 분사량을 결정하게 된다. 엔진 콘트롤러(40)에서는 냉각수 온도센서 (44)에서 감지되는 엔진의 상태 즉, 초기시동상태인지 또는 운전중인지를 구별하여 이를 분사량 결정에 감안하게 된다. 예를 들면,겨울철등에는 콜드스타트 인젝터 (20)를 추가로 작동시켜 혼합기를 더욱 짙게(연료비가 높게)하여 시동을 향상시키거나 스로틀 밸브(14)의 개방도가 낮아져 공기흡입량이 작아지면 연료 인젝터(18)에서 분사되는 연료량을 줄여 이상적인 혼합비를 유지시키게 되는 것이다.The conventional fuel injection device having such a configuration allows the engine engine controller 40 to control the fuel injector 18 to determine the fuel mixing ratio according to the throttle opening degree determined by the coolant temperature and the driver's intention. That is, the engine controller 40 determines the fuel injection amount of the fuel injector 18 by comparing the value input from the throttle position sensor 42 with the built-in setting value. The engine controller 40 distinguishes the state of the engine detected by the coolant temperature sensor 44, that is, whether the engine is in an initial startup state or in operation, and takes this into account in determining the injection amount. For example, in winter, the cold start injector 20 is additionally operated to make the mixer thicker (high fuel ratio) to improve starting, or the opening of the throttle valve 14 lowers the fuel injector when the air intake is small. The amount of fuel injected at (18) is reduced to maintain the ideal mixing ratio.

그러나 상기와 같은 종래의 연료분사장치는 연료와 공기의 혼합상태가 고르지 못하게 되는 것은 물론 혼합기의 흡입성능이 떨어져 엔진성능이 저하되는 문제를 갖고 있었다.However, the conventional fuel injection device as described above has a problem that the mixing state of the fuel and the air is uneven as well as the intake performance of the mixer is lowered and the engine performance is lowered.

즉, 종래의 구성은 공기는 스로틀 밸브(14)에 의해 개폐되고, 연료는 흡기통로(10)의 단부 즉, 실린더(1)와 인접한 위치에 설치되어 있는 연료 인젝터(18)에서 도입중인 공기중으로 분사된다. 이때, 공기와 연료는 보다 양호한 혼합상태를 유지하도록 와류현상을 유도한다. 그런데 종래의 구조는 서지탱크부(16)를 지나 실린더로 도입되는 공기중으로 연료를 강제분사하는 분사압 자체만으로 와류룰 형성시킴으로써 혼합성능이 상대적으로 떨어지고, 특히, 이러한 혼합상태가 불량한 혼합기가 연소실로 즉시 공급되므로 연소요율이 떨어지는 문제를 갖게 되는 것이다.That is, in the conventional configuration, air is opened and closed by the throttle valve 14, and fuel is introduced into the air being introduced by the fuel injector 18 provided at the end of the intake passage 10, that is, the position adjacent to the cylinder 1. Sprayed. At this time, air and fuel induce a vortex phenomenon to maintain a better mixed state. However, in the conventional structure, the mixing performance is relatively lowered by forming the vortex only by the injection pressure itself forcing the injection of fuel into the air introduced into the cylinder through the surge tank 16, and in particular, such a poor mixing state is introduced into the combustion chamber. Since it is supplied immediately, there is a problem that the combustion rate falls.

또한, 공기는 연소실의 부압의 영향으로 실린더(1)로 유도되고, 연료는 연소실의 부압과 동시에 인젝터의 분사압에 의존하여 실린더(1)로 유도되므로 공급압이 상대적으로 낮아 흡입효율이 떨어지는 문제를 수반하고 있어 전체적으로 연소효율 및 엔진 출력이 떨어지는 문제를 갖게 되는 것이다.In addition, since air is guided to the cylinder 1 under the influence of the negative pressure of the combustion chamber, and fuel is led to the cylinder 1 depending on the injection pressure of the injector at the same time as the negative pressure of the combustion chamber, the supply pressure is relatively low and the suction efficiency is lowered. It is accompanied by a problem that the overall combustion efficiency and engine output is falling.

이에, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적은 연료와 공기의 혼합성능을 향상시킴과 동시에 흡입압을 높여 연소효율을 향상시키는 것은 물론 엔진출력을 높일 수 있는 자동차의 연료 분사장치를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, the object of which is to improve the mixing performance of fuel and air and at the same time to increase the suction pressure to improve the combustion efficiency as well as increase the engine output. To provide a fuel injector for an automobile.

도 1은 일반적인 자동차의 연료 분사장치의 구성을 보인 개략도1 is a schematic view showing the configuration of a fuel injector of a typical vehicle

도 2는 본 발명에 따른 연료 분사장치의 구성을 보인 개략도2 is a schematic view showing the configuration of a fuel injector according to the present invention;

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣♣ Explanation of symbols for the main parts of the drawing ♣

10 : 흡기통로 12 : 에어 클리너10: intake passage 12: air cleaner

14 : 스로틀 밸브 16 : 서지탱크부14 throttle valve 16 surge tank part

18 : 연료 인젝터 20 : 콜드스타트인젝터18: fuel injector 20: cold start injector

22 : 에어 플로미터 30 : 연료탱크22: air flow meter 30: fuel tank

32 : 연료펌프 40 : 엔진 콘트롤러32: fuel pump 40: engine controller

42 : 스로틀 포지션센서 44 : 냉각수 온도센서42: throttle position sensor 44: coolant temperature sensor

100: 공급관 110: 필터100: supply pipe 110: filter

120: 펌프 130: 공기 인젝터120: pump 130: air injector

상기한 본 발명의 목적은 에어 클리너를 통과한 공기를 실린더로 유도하는 흡기통로와, 흡기통로를 통해 공급되는 공기량을 제어하는 스로틀 밸브와, 흡기통로에 설치되어 연료를 분사하는 연료 인젝터를 갖춘 자동차의 연료분사장치에 있어서, 외부공기를 흡기통로와는 다른 경로를 통해 흡기통로의 단부측으로 공급하는 공급관과, 공급관으로 도입되는 외부공기중의 이물질을 걸러내는 필터와, 공급관에 설치되어 외부공기를 흡입하여 흡기통로측으로 압축공급하는 펌프와, 공급관의 단부에서 설치되어 상기 인젝터와 대응하도록 흡기통로 내부에 압력공기를 공급하는 공기 인젝터와, 상기 스로틀 밸브의 위치에 따라 연료 인젝터 및 공기 인젝터의 분사량을 제어하는 엔진 콘트롤러를 포함하는 자동차의 연료 분사장치에 의해 달성될 수 있다.An object of the present invention described above is an automobile having an intake passage for guiding air that has passed through an air cleaner to a cylinder, a throttle valve for controlling the amount of air supplied through the intake passage, and a fuel injector installed in the intake passage to inject fuel A fuel injection device comprising: a supply pipe for supplying external air to an end side of the intake passage through a path different from the intake passage; a filter for filtering foreign matter from the outside air introduced into the supply pipe; A pump for sucking and supplying compressed air to the intake passage side, an air injector installed at an end of the supply pipe and supplying pressure air to the inside of the intake passage so as to correspond to the injector, and an injection amount of the fuel injector and the air injector according to the position of the throttle valve It can be achieved by the fuel injector of the vehicle including the engine controller to control.

상기 엔진 콘트롤러는 스로틀 밸브(14)를 통과하는 유량과 공기 인젝터에서 분사되는 공기량의 합에 대한 이상적인 연료비를 유지하도록 연료 인젝터를 제어한다.The engine controller controls the fuel injector to maintain an ideal fuel ratio for the sum of the flow rate through the throttle valve 14 and the amount of air injected from the air injector.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.(종래와 동일한 구성은 부호를 동일하게 부여하여 설명한다.)Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail as follows. (The same configuration as in the prior art will be described with the same reference numerals.)

도 2에는 본 발명에 따른 자동차의 연료 분사장치의 구성을 개략적으로 도시한 것으로, 이에 따르면, 에어 클리너(12)를 통해 유입되는 공기는 흡기통로(10)를 거쳐 실린더(1)로 공급된다. 흡기통로(10)에는 통과유량을 제어하는 스로틀 밸브 (14) 및 스로틀 밸브(14)의 개도를 감지하는 스로틀 포지션센서(42)가 설치되고, 흡기통로를 통한 공기의 통과유량을 감지하는 에어 플로미터(42)가 설치되어 있다. 각각의 스로틀 포지션센서(42) 및 에어 플로미터(22)에서 감지되는 신호는 엔진 콘트롤러(40)로 인가된다.2 schematically shows the configuration of a fuel injector of a vehicle according to the present invention, whereby air introduced through the air cleaner 12 is supplied to the cylinder 1 via the intake passage 10. The intake passage 10 is provided with a throttle valve 14 for controlling the passage flow rate and a throttle position sensor 42 for detecting the opening degree of the throttle valve 14, and an air flow for detecting the passage flow rate of air through the intake passage. The meter 42 is provided. The signal sensed by each throttle position sensor 42 and the air flow meter 22 is applied to the engine controller 40.

또한, 흡기통로(10)의 단부에는 연료펌프(32)에 의해 연료탱크(30)로부터 펌핑 공급되는 연료를 분사하는 연료 인젝터(18)가 설치되어 있다. 연료 인젝터(18)는 상기 엔진 콘트롤러(40)에 의해 제어되는 것으로 연료를 고속으로 분사하여 무화상태로 분사하게 된다. 그리고, 상기 연료 인젝터(18)와는 별도로 냉간시동시에 시동성을 향상시키기 위해서 흡기통로(10)상에 형성되는 서지탱크부(16)로 연료를 공급하는 콜드스타트인젝터(20)가 설치된다.Further, at the end of the intake passage 10, a fuel injector 18 for injecting fuel pumped and supplied from the fuel tank 30 by the fuel pump 32 is provided. The fuel injector 18 is controlled by the engine controller 40 and injects fuel at a high speed to inject into an atomized state. In addition to the fuel injector 18, a cold start injector 20 for supplying fuel to the surge tank part 16 formed on the intake passage 10 is installed to improve startability at cold start.

그리고 실린더(1)의 일측에는 실린더 주변을 회류하는 과정에서 연소열을 흡수하여 엔진의 과열을 방지하는 냉각수의 온도를 감지하여 상기 엔진 콘트롤러(40)로 인가하는 냉각수 온도센서(44)가 설치되어 있다.In addition, a coolant temperature sensor 44 is installed at one side of the cylinder 1 to detect the temperature of the coolant that absorbs combustion heat in the process of flowing around the cylinder and prevents overheating of the engine and applies it to the engine controller 40. .

본 발명에 따르면, 상기 흡기통로(10)의 일측에 외부공기를 흡기통로(10)와는 다른 경로를 통해 도입하여 흡기통로(10)의 단부측으로 공급하는 공급관(100)이 설치되어 있다. 이 공급관(100)의 도입부에는 도입되는 외부공기중의 이물질을 걸러내는 필터(110)가 설치되어 있다. 또한 공급관(100)에는 외부공기를 흡입압축하여 흡기통로(10)측으로 공급하는 펌프(120)가 설치된다.According to the present invention, one side of the intake passage 10 is provided with a supply pipe 100 for introducing external air through a different path from the intake passage 10 and supplying it to the end side of the intake passage 10. In the introduction portion of the supply pipe 100, a filter 110 for filtering foreign substances in the external air to be introduced is provided. In addition, the supply pipe 100 is provided with a pump 120 for sucking and compressing external air to supply to the intake passage (10) side.

또한, 공급관(100)의 단부에는 상기 연료 인젝터(18)와 대응하도록 흡기통로 (10)내부로 압력공기를 분사하는 공기 인젝터(130)가 설치되어 있다. 공기 인젝터 (130)는 분사되는 공기가 흡기통로(10)를 통해 유입되는 공기와 대치하지 않도록 실린더(1)측으로 치우치도록 경사지게 배치되어야 한다.In addition, an air injector 130 is installed at the end of the supply pipe 100 to inject pressure air into the intake passage 10 so as to correspond to the fuel injector 18. The air injector 130 should be inclined so as to be biased toward the cylinder 1 so that the injected air does not face the air introduced through the intake passage 10.

본 발명에 따르면, 상기 펌프(120) 및 공기 인젝터(130)는 각각 엔진 콘트롤러(40)에 의해 제어되며, 이때 엔진 콘트롤러(40)는 스로틀 밸브(14)의 위치에 따라 연료 인젝터(18) 및 공기 인젝터(130)의 분사량을 제어하게 되며, 동시에 엔진콘트롤러(40)는 스로틀 밸브(14)를 통과하는 유량과 공기 인젝터(130)에서 분사되는 공기량의 합에 대한 이상적인 연료비를 유지하도록 연료 인젝터(18)를 제어한다.According to the present invention, the pump 120 and the air injector 130 are respectively controlled by the engine controller 40, where the engine controller 40 is based on the position of the throttle valve 14 and the fuel injector 18 and The injection amount of the air injector 130 is controlled, and at the same time, the engine controller 40 maintains an ideal fuel ratio for the sum of the flow rate passing through the throttle valve 14 and the amount of air injected from the air injector 130. 18).

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 연료분사장치는 운전자의 의사에 따라 결정되는 스로틀 밸브(14)의 개도에 따라 엔진 콘트롤러(40)가 연료 인젝터(18)및 공기 인젝터(130)를 제어하여 연료의 혼합비를 결정하게 된다. 이때, 스로틀 밸브(14)의 개방에 따른 공기량과 공기 인젝터(130)에서 분사되는 공기량의 합을 내장된 설정값과 비교하여 연료 인젝터(18)의 연료분사량을 결정하게 된다. 또한, 엔진 콘트롤러(40)에서는 종래와 마찬가지로 냉각수 온도센서(44)에서 감지되는 엔진의 상태 즉, 초기시동상태인지 또는 운전중인지를 구별하여 이를 분사량 결정에 감안하게 된다.The fuel injection device according to the present invention having such a configuration controls the fuel injector 18 and the air injector 130 by the engine controller 40 according to the opening degree of the throttle valve 14 determined by the driver's intention. The mixing ratio of is determined. At this time, the fuel injection amount of the fuel injector 18 is determined by comparing the sum of the air amount according to the opening of the throttle valve 14 and the air amount injected from the air injector 130 with a built-in set value. In addition, the engine controller 40 distinguishes the state of the engine detected by the coolant temperature sensor 44, that is, whether the engine is in an initial startup state or in operation as in the related art, and takes this into consideration in determining the injection amount.

따라서, 본 발명은 흡기통로(10)를 통해 도입중인 공기중에 연료 인젝터(18)로부터 연료를 압축분사하여 와류를 형성함과 동시에 공기 인젝터(130)로부터 상기 와류기류에 압축공기가 분사되므로 와류가 더욱 활발하게 진행되므로 혼합성능이 좋아지게 된다. 더불어 압축공기의 분사방향이 실린더(1)측을 향하고 있으므로 실린더(1)의 부압과 함께 혼합기가 실린더(1)측으로 흐르도록 함으로써 흡입압력을 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, the present invention forms a vortex by compressing the fuel from the fuel injector 18 in the air being introduced through the intake passage 10 and at the same time compressed air is injected from the air injector 130 into the vortex air so that the vortex The more active, the better the mixing performance. In addition, since the injection direction of the compressed air is directed toward the cylinder 1 side, the suction pressure can be improved by allowing the mixer to flow to the cylinder 1 side together with the negative pressure of the cylinder 1.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 연료 분사장치는 연료 인젝터와 대향하도록 공기 인젝터를 설치함으로써 강제 분사되는 연료와 공기의 상호충돌을 유발시켜 혼합을 촉진시킴으로써 연소효율이 향상되고, 연소실의 부압 및 연료 인젝터의 분사압과 더불어 공기분사압이 부가적으로 작용하므로 혼합기의 흡입효율이 향상되는 효과를 갖는 것이다.As described above, the fuel injector of the vehicle according to the present invention is provided with an air injector to face the fuel injector, thereby causing the collision of fuel and air forcedly injected to promote the mixing, thereby improving the combustion efficiency, and the negative pressure of the combustion chamber. And since the air injection pressure in addition to the injection pressure of the fuel injector has an effect of improving the suction efficiency of the mixer.

Claims (2)

에어 클리너(12)를 통과한 공기를 실린더(1)로 유도하는 흡기통로(10)와, 흡기통로(10)를 통해 공급되는 공기량을 제어하는 스로틀 밸브(14)와, 흡기통로(10)에 설치되어 연료를 분사하는 연료 인젝터(18)를 갖춘 자동차의 연료분사장치에 있어서, 외부공기를 흡기통로(10)와는 다른 경로를 통해 흡기통로(10)의 단부측으로 공급하는 공급관(100)과; 공급관(100)으로 도입되는 외부공기중의 이물질을 걸러내는 필터(110)와; 공급관(100)에 설치되어 외부공기를 흡입하여 흡기통로(10)측으로 압축공급하는 펌프(120)와; 공급관(100)의 단부에서 설치되어 상기 연료 인젝터 (18)와 대응하도록 흡기통로(10)내부에 압력공기를 공급하는 공기 인젝터(130)와; 상기 스로틀 밸브(14)의 위치에 따라 연료 인젝터(18) 및 공기 인젝터(130)의 분사량을 제어하는 엔진 콘트롤러(40); 를 포함하는 자동차의 연료 분사장치.To the intake passage 10 for guiding the air that has passed through the air cleaner 12 to the cylinder 1, the throttle valve 14 for controlling the amount of air supplied through the intake passage 10, and the intake passage 10. A fuel injection device for an automobile equipped with a fuel injector (18) for injecting fuel, comprising: a supply pipe (100) for supplying external air to an end side of the intake passage (10) through a path different from the intake passage (10); A filter (110) for filtering foreign matter from outside air introduced into the supply pipe (100); A pump 120 installed in the supply pipe 100 to suck external air and to compress and supply the external air to the intake passage 10; An air injector 130 installed at an end of the supply pipe 100 to supply pressure air into the intake passage 10 so as to correspond to the fuel injector 18; An engine controller 40 for controlling the injection amount of the fuel injector 18 and the air injector 130 according to the position of the throttle valve 14; Fuel injector of a vehicle comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 엔진 콘트롤러(40)는 스로틀 밸브(14)를 통과하는 유량과 공기 인젝터(130)에서 분사되는 공기량의 합에 대한 이상적인 연료비를 유지하도록 연료 인젝터(18)를 제어함을 특징으로 하는 자동차의 연료 분사장치.2. The fuel injector 18 according to claim 1, wherein the engine controller 40 controls the fuel injector 18 to maintain an ideal fuel ratio for the sum of the flow rate through the throttle valve 14 and the amount of air injected from the air injector 130. A fuel injector for an automobile.
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