KR100482852B1 - 블로바이가스를 이용한 공기지원 연료분사 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블로바이가스와 흡기계의 신기를 적절히 혼합하여 인젝터에서 연료와 함께 분사시켜 인젝터 팁부의 온도를 상승시켜 분사되는 연료입자의 기화 및 미립화를 촉진하며, 동시에 블로바이가스의 브리더 호스를 통한 에어덕트로의 유입을 막아 드로틀바디측의 오염을 방지할 수 있는 블로바이가스를 이용한 공기지원 연료분사 시스템을 제공하는데 있다.

이를위해 본 발명은 압축공기와 함께 인젝터를 통해 연료를 분사하는 공기지원 연료분사 시스템에 있어서,

상기 인젝터에 압축공기를 공급하는 압축기와;

상기 압축기측에 블로바이가스를 공급하기 위해 PCV 관로에 분기 접속된 블로바이가스 공급관로와;

상기 압축기측에 공기를 공급하기 위해 엔진에 공기를 도입하는 에어덕트에 접속된 공기공급관로와;

상기 블로바이가스 공급관로와 공기공급관로를 통해 공급되는 블로바이가스와 공기를 혼합하는 3방향 밸브와;

상기 3방향 밸브를 통하여 혼합된 공기를 상기 압축기에 공급하는 압축기 입구관로; 를 포함하여 구성되어 있다.

Description

블로바이가스를 이용한 공기지원 연료분사 시스템{Air assisted injection system}

본 발명은 블로바이가스를 이용한 공기지원 연료분사 시스템에 관한 것이다.

엔진의 연소 효율을 높이기 위해서는 연료와 공기의 고른 혼합이 중요하며, 연료의 고른 혼합은 인젝터로부터 분사되는 연료의 미립화에 크게 의존하게 된다.

이에따라 인젝터에서 분사되는 연료의 미립화 정도를 향상시키기 위하여 많은 방법이 시도되고 있다.

종래 연료의 기화 및 미립화를 촉진하기 위해 많이 사용하고 있는 방법으로는 인젝터의 연료분사공의 직경을 줄이고 구멍수를 크게 늘리는 방법과, 인젝터에 압축 공기를 주입하여 분사되는 연료를 압축공기에 실어 분사하므로써 연료를 미립화시키는 방법 및 인젝터의 연료분사가 일어나는 팁부에 열선을 설치하여 온도증가에 의해 연료의 기화를 촉진하는 방법이 이용되고 있다.

그러나, 공기지원 인젝터의 경우 흡기공기만을 가압하여 분사되는 연료의 무화를 촉진하는 방식이어서 공기유속에만 의존할 뿐 온도에 의한 무화기능은 기대할 수 없으며, 열선을 통한 팁부의 가열은 전열장치를 실린더헤드에 매입되는 팁부에 가설하는데 따른 구조적 한계점이 있고 또 밧데리 전원의 소모를 촉진하는 점이 있다.

한편, 피스톤의 상하 운동에 따라 혼합가스를 고압으로 압축하게 되면 피스톤링의 틈새를 통해 압축가스가 크랭크실로 누설(누설된 압축가스를 블로바이가스라 한다)되는데, 이 블로바이가스의 주성분이 미연탄화수소(HC)이어서 이를 그대로 대기로 배출하는 경우 환경오염을 유발하게 되므로, PCV 관로를 통해 엔진에 재순환시켜 연소시켜 배출토록 하고 있다.

그런데 PCV 시스템의 가장 큰 문제는 블로바이가스와 함께 엔진오일이 엔진으로 유입되어 배기가스를 악화시키거나 또는 오일이 액체상태로 존재하다가 엔진으로 흘러들게 되므로써 연소상태를 악화시키는 문제점이 있다.

또 PCV 밸브에서 흡기계로 유입되는 블로바이가스를 밸브의 기계적인 작동에 의해 조절하게 되므로 그 양이 부하에 따라 일정하지 않고, 특히 아이들 운전 상태에서 과다한 PCV 유량에 의해 아이들 상태의 아이들 스피드 콘트롤러의 제어 정밀도를 떨어뜨리게 되는 문제도 있다.

더욱이, 엔진의 전부하 상태에서는 블로바이가스의 발생량이 PCV 시스템을 통해 서지탱크로 유입되는 양보다 많아 일부의 블로바이가스가 브리더 호스(브리더 호스의 역할은 PCV 관로측에 신기를 도입하기 위한 것임)를 통해 드로틀바디와 에어클리너 사이의 흡기계로 역류하여 유입되어지게 되는데, 이로인해 블로바이가스속에 포함된 오일이 ISA(아이들 스피드 액츄에이터)나 TPS(드로틀 포지션 센서)를 오염시켜 이들 장치의 고장을 일으키는 원인이 되고 있다.

이와같이 엔진의 고속운전시 블로바이가스가 PCV 장치뿐 아니라 브리더 호스를 통해서도 흡기계로 유입되는 이유는 엔진의 고속운전으로 다량의 블로바이가스가 발생하게 되면 크랭크케이스내가 부압이 유지되지 못하고 압력이 높아져 PCV 장치를 통하여 전량이 서지탱크측에 공급되지 못하기 때문에 나머지 블로바이가스가 브리더 호스를 통해 흡기계로 역류하게 되는데 기인한 것으로서 크랭크케이스내의 부압유지 실패는 그밖에도 오일시일이나 오일레벨 게이지의 밀려나옴의 원인이 되고 있다.

이에 본 발명은 상기한 종래 인젝터 및 블로바이가스의 벤틸레이션(Ventilation)의 문제점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은

블로바이가스와 흡기계의 신기를 적절히 혼합하여 인젝터에서 연료와 함께 분사시켜 인젝터 팁부의 온도를 상승시켜 분사되는 연료입자의 기화 및 미립화를 촉진하며, 동시에 블로바이가스의 브리더 호스를 통한 에어덕트로의 유입을 막아 드로틀바디측의 오염을 방지할 수 있는 블로바이가스를 이용한 공기지원 연료분사 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

압축공기와 함께 인젝터를 통해 연료를 분사하는 공기지원 연료분사 시스템에 있어서,

상기 인젝터에 압축공기를 공급하는 압축기와;

상기 압축기측에 블로바이가스를 공급하기 위해 PCV 관로에 분기 접속된 블로바이가스 공급관로와;

상기 압축기측에 공기를 공급하기 위해 엔진에 공기를 도입하는 에어덕트에 접속된 공기공급관로와;

상기 블로바이가스 공급관로와 공기공급관로를 통해 공급되는 블로바이가스와 공기를 혼합하는 3방향 밸브와;

상기 3방향 밸브를 통하여 혼합된 공기를 상기 압축기에 공급하는 압축기 입구관로; 를 포함하여 구성되어 있다.

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 첨부하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 블로바이가스를 이용한 공기지원 연료분사 시스템을 구비한 엔진을 나타내는 평면도로서 도면중 부호 1 내지 3은 각기 PCV 관로, 브리더 호스 및 블로바이호스이다.

PCV 관로(1)의 도중에는 블로바이가스 공급관로(4)가 분기 접속되고, 블로바이가스 공급관로(4)는 3방향 밸브(5)의 일측입구(6)에 접속되어 있다.

그리고 엔진에 공기를 도입하는 에어덕트(7)와 3방향 밸브(5)의 타측입구(8)를 공기공급관로(9)가 접속하고 있으며, 3방향 밸브(5)의 출구(10)와 압축기(11)를 압축기 입구관로(12)가 연결하고 있다.

또 상기 압축기(11)는 압축공기관로(13)를 통해 인젝터(14)에 접속되어 있다.

도 2에 있어서, 크랭크실(15)에는 부압측정센서(16)가 설치되어 있어 크랭크실(15)의 압력을 측정하여 전자제어장치(17)에 인가되어지게 된다.

이하에 이와같은 본 발명의 작동에 대하여 설명한다.

크랭크실(15)내에 축적된 블로바이가스는 블로바이호스(3)를 통해 실린더 헤드카바(18)로 유입되며, 실린더 헤드카바(18)에 유입된 블로바이가스는 엔진의 운전중 PCV 밸브(19)가 열리게 될 때 PCV 관로(1)를 통해 서지탱크(20)로 도입되어 에어덕트(7)를 통해 도입되는 신기와 함께 혼합되어 연소실에 들어가 연소되어 배출된다.

그런데, PCV 관로(1)를 통해 서지탱크(20)측에 공급되는 블로바이가스의 일부는 블로바이가스 공급관로(4)를 통해 3방향 밸브(5)로 유입되며, 동시에 에어덕트(7)에 분기접속된 공기공급관로(9)를 통해서 공기(신기)가 3방향 밸브(5)로 유입되어 혼합된 후 압축기(11)에 공급되며, 압축기(11)가 이들 혼합공기(블로바이가스 + 신기)를 압축하여 압축공기관로(13)를 통해 인젝터(14)에 공급하게 된다.

인젝터(14)는 분사시기가 되면 컴먼레일(21)을 통해 연료가 공급되며, 이 연료는 압축기(11)로부터 고압으로 압송된 혼합공기에 실려 포트에 분사되어지게 된다.

그런데 이때 혼합공기속에 포함된 고온의 블로바이가스의 열에 의해 인젝터(14)의 팁부가 가열되어져 연료의 기화를 촉진하게 되며, 압축공기속에 연료가 미립화되어 분사되어지게 되는 것이다.

한편, 크랭크실(15)내의 압력은 부압측정센서(16)를 통해 측정되는데, 크랭크실의 압력이 높게 나타나면, 즉 블로바이가스 발생량이 많아지면 전자제어장치(17)는 PCV 밸브(19)를 개방토록 제어하고 동시에 3방향 밸브(5)의 개방량을 조정제어하여 블로바이가스가 3방향 밸브(5)를 통해 압축기(11)측에 도입되어지게 되므로써 크랭크실(15)내는 항상 적정한 부압을 유지하게 되며, 이로써 PCV 관로(1) 이외에 브리더 호스(2)를 통해 에어덕트(7)로 블로바이가스가 역류하여 신기와 함께 드로틀 바디를 통과하게 되는 현상이 없어져 드로틀바디와 ISA 및 TPS 등의 오일에 의한 오염이 사라지게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 PCV 관로를 통해 엔진에 도입되는 블로바이가스의 일부를 엔진에 도입되는 신기와 함께 섞어 압축기에서 압축하여 인젝터를 통해 연료를 압축공기에 실어 분사하게 되는 것에 의해서, 인젝터의 팁부가 블로바이가스에 의해 가열되어져서 연료의 기화를 촉진하게 되므로 종래와 같이 인젝터 팁부를 가열하기 위한 전열장치를 구비하지 않아도 되므로 설치구조가 간단해지고 연료무화 효과가 높아 연소효율을 향상시킬 수 있을뿐만 아니라 블로바이가스 발생량이 많은 엔진의 전부하 운전시 PCV 관로를 통해 서지탱크에 공급하고 남은 블로바이가스가 압축기 구동에 의해 인젝터에 공급되기 때문에 크랭크 케이스내가 부압으로 유지되어 브리더 호스를 통해 흡기계로 역류하는 일이 없어 블로바이가스속에 포함된 오일로 인하여 드로틀 바디와 ISA 및 TPS 등이 오염을 일으키게 되는 일이 없고, 엔진정지시 HC의 외부누출을 방지하게 되는 효과가 있으며, 또 인젝터를 통해 분사되는 압축공기속에 포함된 오일이 미립자 형태로 분사되기 때문에 연소가 잘되어 카본 생성 및 발생을 줄여 밸브의 스틱킹(sticking) 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 블로바이가스를 이용한 공기지원 연료분사 시스템을 나타낸 엔진의 평면도.

도 2는 본 발명에 의한 블로바이가스를 이용한 공기지원 연료분사 시스템을 나타낸 엔진의 개략적 정면 형상도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : PCV 관로 2 : 브리더 호스

3 : 블로바이관로 4 : 블로바이가스 공급관로

5 : 3방향 밸브 7 : 에어덕트

9 : 공기공급관로 11 : 압축기

12 : 압축기 입구관로 13 : 압축공기관로

14 : 인젝터 15 : 크랭크실

16 : 부압측정센서 17 : 전자제어장치

18 : 실린더 헤드카바 19 : PCV 밸브

20 : 서지탱크 21 : 컴먼레일

Claims (2)

1. 인젝터에 압축공기를 공급하는 압축기와; 상기 압축기측에 블로바이가스를 공급하기 위해 PCV 관로에 분기 접속된 블로바이가스 공급관로와; 상기 압축기측에 공기를 공급하기 위해 엔진에 공기를 도입하는 에어덕트에 접속된 공기공급관로와; 상기 블로바이가스 공급관로와 공기공급관로를 통해 공급되는 블로바이가스와 공기를 혼합하는 3방향 밸브와; 상기 3방향 밸브를 통하여 혼합된 공기를 상기 압축기에 공급하는 압축기 입구관로; 를 포함하여 구성되어 압축공기와 함께 인젝터를 통해 연료를 분사하는 블로바이가스를 이용한 공기지원 연료분사 시스템에 있어서,

   상기한 블로바이가스 공급관로(4)의 일단이 접속되는 실린더 헤드카바(18)측 PCV 관로(1)의 도중에는 그 관로를 개폐하기 위한 PCV 밸브(19)가 설치되어지되,

   상기한 PCV 밸브(19)와 3방향 밸브(5)의 개폐조정은 크랭크실(15)내의 압력을 측정한 부압측정센서(16)로부터의 신호에 의한 전자제어장치(17)의 제어에 의해 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 블로바이가스를 이용한 공기지원 연료분사 시스템.
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