KR100637647B1 - 내연기관의 연료분사장치 - Google Patents

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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

내연기관의 연료공급장치는 제 1 연료공급계, 제 2 연료공급계 및 맥동전파 억제수단을 구비하고 있다. 제 1 연료공급계는 연료를 저압펌프로 가압하고, 저압펌프로 가압된 그 연료를 제 1 연료분사기구에 공급한다. 제 2 연료공급계는 상기 제 1 연료공급계로부터 분기되어 있으며, 상기 저압펌프로 가압된 연료를 내연기관의 운전상태에 따라 구동되는 고압펌프로 더 가압하고, 고압펌프로 가압된 그 연료를 제 2 유체분사기구로 공급한다. 맥동전파억제수단은 상기 제 1 연료공급계와 상기 제 2 연료공급계 중 적어도 어느 한편에 제공되어 있으며 상기 고압펌프에서 발생되는 맥동이 상기 제 1 연료분사기구에 전파되는 것을 억제한다.

Description

내연기관의 연료분사장치 {FUEL INJECTING APPARATUS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치의 구성도이다.
도 2 는 제 1 실시예에 따른 연료분사장치를 포함하는 내연기관의 기통의 단면도이다.
도 3 은 제 1 실시예에 따른 연료분사장치의 분사제어의 흐름도이다.
도 4 는 연료공급량과 액셀개도 ( accelerator opening ) 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 제 2 실시예에 따른 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치의 구성도이다.
도 6 은 제 2 실시예에 따른 연료분사장치의 분사제어의 흐름도이다.
도 7 은 제 3 실시예에 따른 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치의 구성도이다.
도 8 은 제 3 실시예에 따른 연료분사장치의 분사제어의 흐름도이다.
도 9 는 연료의 압력변동폭과 엔진의 회전수 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10 은 제 3 실시예에 따른 연료분사장치의 다른 분사제어의 흐름도이다.
도 11 은 가변스로틀의 스로틀 양과 엔진의 회전수 사이의 관계를 나타내는 맵이다.
도 12 는 제 4 실시예에 따른 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치의 구성도이다.
도 13a 는 체크밸브 상류측의 저압통로 내에서의 연료의 압력변동폭을 나타내는 그래프이다.
도 13b 는 체크밸브 하류측의 저압통로 내에서의 연료의 압력변동폭을 나타내는 그래프이다.
도 14 는 제 5 실시예에 따른 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치의 구성도이다.
도 15 는 제 6 실시예에 따른 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치의 구성도이다.
도 16 은 연료의 압력변동폭과 엔진의 회전수 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 17 은 제 6 실시예에 따른 연료분사장치의 분사제어의 흐름도이다.
도 18 은 제 7 실시예에 따른 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치의 구성도이다.
도 19a 는 우측 및 좌측 분기통로의 통로길이가 동일한 경우 연료의 압력변동폭을 나타내는 그림이다.
도 19b 는 우측 및 좌측 분기통로의 통로길이가 다른 경우 연료의 압력변동폭을 나타내는 그림이다.
도 20 은 제 8 실시예에 따른 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치의 구성도이다.
도 21 은 제 8 실시예에 따른 연료분사장치의 분사제어의 흐름도이다.
*도면부호의 설명*
l-1 ∼ 1-7 연료분사장치
2-l ∼ 2-7 연료공급장치
3 흡기통로내 연료분사기구 ( 제 1 연료분사기구 )
3a ∼ 3d 흡기통로내 인젝터
4 기통내 연료분사기구 ( 제 2 연료분사기구 )
4a ∼ 4d 기통내 인젝터
5 분사제어장치 ( 제어수단 )
6 연료탱크
7 저압펌프
8 제 1 연료공급계
9 고압펌프
10 제 2 연료공급계
3l 우측흡기통로내 연료분사기구 ( 제 1 연료분사기구 )
31a ∼ 31c 우측흡기통로내 인젝터
32 좌측흡기통로내 연료분사기구 ( 제 1 연료분사기구 )
32a ∼ 32c 좌측흡기통로내 인젝터
41 우측기통내 연료분사기구 ( 제 2 연료분사기구 )
41a ∼ 41c 우측기통내 인젝터
42 좌측기통내 연료분사기구 ( 제 2 연료분사기구 )
42a ∼ 42c 좌측기통내 인젝터
본 발명은 내연기관의 연료공급장치 및 연료분사장치에 관한 것이다.
승용차, 트럭 등의 차량에 탑재되는 가솔린엔진, 디젤엔진 등의 내연기관에 연료를 공급하는 방법으로는, 내연기관의 기통 내에 연료를 직접 분사하는 기통내 분사, 내연기관의 기통에 공기를 공급하는 흡기통로 내에 연료를 분사하는 흡기통로내 분사, 및 이 두 방법을 모두 이용하는, 즉 내연기관의 운전상태에 따라 기통내 분사와 흡기통로내 분사를 전환시키는 기통내/흡기통로내 분사가 있다.
내연기관의 운전상태에 따라 기통내/흡기통로내 분사를 하는 내연기관의 연료분사장치로는 예를 들어 일본 공개특허공보 평 7-103048 호에 개시된 장치가 있다. 이 내연기관의 연료분사장치는, 연료공급장치, 흡기통로내 분사를 하는 흡기통로내 인젝터 ( 내연기관의 흡기통로 내에 연료를 분사하는 분사밸브 ) 를 갖는 제 l 연료분사기구, 그리고 기통내 분사를 하는 기통내 인젝터 ( 기통 내에 연료를 분사하는 연료분사밸브 ) 를 갖는 제 2 연료분사기구를 구비하고 있다. 연료공급장치는 연료탱크 안의 연료를 저압펌프로 가압하고, 그 가압된 연료를 제 1 연료분사기구에 공급하는 제 1 연료공급계, 및 저압펌프로 가압된 연료를 고압펌프로 더 가압하고, 그 가압된 연료를 제 2 연료분사기구에 공급하는 제 2 연료공급계를 구비하고 있다. 내연기관의 연료분사장치는 연료공급량 ( 연료분사량 ) 과 액셀개도 ( 가속기패달을 밟는 양 ) 등에 기초하여 작성된 맵에 따라 제 1 연료분사기구의 분사 및 제 2 연료분사기구의 분사를 제어한다. 구체적으로는, 상기 맵의 영역은 3 개의 영역, 즉 단지 제 1 연료분사기구에 의해 연료가 분사되는 분사영역, 제 1 연료분사기구 및 제 2 연료분사기구에 의해 연료가 분사되는 분사영역, 그리고 단지 제 2 연료분사기구에 의해 연료가 분사되는 분사영역으로 분할되어 있다. 상기 맵에 기초하여, 제어수단은 내연기관의 운전상태에 따라 제 1 연료분사기구 및/또는 제 2 연료분사기구의 분사를 제어한다.
그런데, 종래의 내연기관의 연료분사장치는 제 2 연료분사기구에 고압 연료를 공급하는 고압 펌프를 구비하고 있다. 이 고압펌프는 내연기관의 크랭크축의 회전에 의해 캠이 구동되어 고압펌프의 플런저를 왕복운동시키고, 이로써 저압펌프로 가압된 연료를 더 가압하도록 되어 있다. 이 고압펌프는 제어수단이 기통내 인젝터가 연료를 분사하지 않도록 제어하는, 즉 제 2 연료분사기구가 작동되지 않은 때라도, 내연기관의 크랭크축의 회전에 의해 계속 구동된다. 따라서, 고압펌프가 제 2 연료공급계로부터 연료를 흡인할 때 또는 잉여연료를 연료탱크 등으로 되돌릴 때 맥동 ( pulsation ) 이 발생한다. 이 맥동은 제 2 연료공급계 및 제 1 연료공급계의 통로 내의 연료의 압력, 즉 연료압을 변동시킨다. 이 연료압의 맥동은 제 1 연료분사기구로 전파된다. 제어수단은 내연기관의 운전상태에 따라 제 1 연료분사기구로부터 내연기관의 흡기통로 내에 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량을 제어한다. 그렇지만, 제 1 연료분사기구에 맥동이 전파됨으로써, 내연기관의 운전상태에 따라 결정되는 분사공급량의 연료를 제 l 연료분사기구로부터 분사하기 어렵거나 또는 분사할 수 없게 될 수 있다. 다시 말해, 내연기관에 공급되어야 할 연료공급량의 연료가 연료분사장치로부터 적절히 공급되지 않을 수 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따른 내연기관의 연료공급장치는, 연료를 저압펌프로 가압하고, 저압펌프로 가압된 그 연료를 제 1 연료분사기구에 공급하는 제 1 연료공급계, 상기 제 l 연료공급계로부터 분기되어 있으며, 상기 저압펌프로 가압된 연료를 내연기관의 운전상태에 따라 구동되는 고압펌프로 더 가압하고, 고압펌프로 더 가압된 그 연료를 제 2 연료분사기구에 공급하는 제 2 연료공급계, 및 상기 제 1 연료공급계와 상기 제 2 연료공급계 중 적어도 어느 한편에 제공되어 있으며 상기 고압펌프에서 발생되는 맥동이 상기 제 1 연료분사기구에 전파되는 것을 억제하는 맥동전파 억제수단을 구비하고 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 연료공급장치는, 연료를 저압펌프로 가압하고, 저압펌프로 가압된 그 연료를 제 1 연료분사기구에 공급하는 제 1 연료공급계, 및 상기 제 l 연료공급계로부터 분기되어 있으며, 상기 저압펌프로 가압된 연료를 내연기관의 운전상태에 따라 구동되는 고압펌프로 더 가압하고, 고압펌프로 더 가압된 그 연료를 제 2 연료분사기구에 공급하는 제 2 연료공급계를 포함하고, 상기 고압펌프로부터 상기 제 1 연료분사기구까지의 통로길이는, 그 고압펌프로부터 제 l 연료분사기구에 전파한 맥동이 커지는 내연기관의 회전수가 그 내연기관의 회전수의 상용범위 밖에 있게 하는 길이인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 태양에 따른 연료공급장치는, 연료를 저압펌프로 가압하고, 저압펌프로 가압된 그 연료를 제 1 연료분사기구에 공급하는 제 1 연료공급계, 상기 제 l 연료공급계로부터 분기되어 있으며, 상기 저압펌프로 가압된 연료를 내연기관의 운전상태에 따라 구동되는 고압펌프로 더 가압하고, 고압펌프로 더 가압된 그 연료를 제 2 연료분사기구에 공급하는 제 2 연료공급계, 및 상기 고압펌프로부터 상기 제 1 연료분사기구에 전파되는 맥동이 커지는 내연기관의 회전수를 변경하는 맥동발생 회전수 변경수단을 구비하고 있다.
본 발명의 또다른 태양에 따른 연료공급장치는, 연료를 저압펌프로 가압하고, 저압펌프로 가압된 그 연료를 제 1 연료분사기구에 공급하는 제 1 연료공급계, 및 상기 제 l 연료공급계로부터 분기되어 있으며, 상기 저압펌프로 가압된 연료를 내연기관의 운전상태에 따라 구동되는 고압펌프로 더 가압하고, 고압펌프로 더 가압된 그 연료를 제 2 연료분사기구에 공급하는 제 2 연료공급계를 포함하고, 상기 제 1 연료분사기구는 상기 내연기관의 기통군마다 구비되고, 상기 제 1 연료공급계는 상기 고압펌프로부터 한쪽의 기통군의 제 1 연료분사기구에 전파되는 맥동의 위 상을 상기 고압펌프로부터 다른 쪽의 기통군의 제 1 연료분사기구에 전파되는 맥동의 위상으로부터 반전시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 태양의 연료분사장치는, 연료를 저압펌프로 가압하고, 저압펌프로 가압된 그 연료를 제 1 연료분사기구에 공급하는 제 1 연료공급계, 및 상기 제 l 연료공급계로부터 분기되어 있으며, 상기 저압펌프로 가압된 연료를 내연기관의 운전상태에 따라 구동되는 고압펌프로 더 가압하고, 고압펌프로 더 가압된 그 연료를 제 2 연료분사기구에 공급하는 제 2 연료공급계를 포함하는 연료공급장치, 상기 저압펌프로 가압된 상기 연료를 분사하는 제 1 연료분사기구, 상기 고압펌프로 가압된 상기 연료를 분사하는 제 2 연료분사기구, 및 상기 내연기관의 운전상태에 따라 상기 제 1 연료분사기구의 분사 및 상기 제 2 연료분사기구의 분사를 제어하는 제어수단을 포함하고, 상기 제 1 연료분사기구는 상기 내연기관의 기통군마다 구비되어 있으며, 상기 제 1 연료공급계는 상기 고압펌프로부터 한쪽의 기통군의 제 1 연료분사기구에 전파되는 맥동의 위상을 상기 고압펌프로부터 다른 쪽의 기통군의 제 1 연료분사기구에 전파되는 맥동의 위상으로부터 반전시키며, 상기 제어수단은 상기 고압펌프로부터 상기 제 1 연료분사기구에 전파되는 맥동의 소정의 위상에 기초하여 제 1 연료분사기구로부터의 연료의 분사를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 태양에 따른 연료분사장치는, 연료를 가압하는 저압펌프, 상기 저압펌프로 가압된 연료를 분사하는 제 1 연료분사기구, 상기 저압펌프로부터 상기 제 1 연료분사기구에 연료를 공급하는 제 1 연료공급계, 상기 저압펌프로 가 압된 연료를 더 가압하는 고압펌프, 상기 고압펌프로 가압된 연료를 분사하는 제 2 연료분사기구, 상기 제 1 연료공급계로부터 분기되어 있으며 상기 제 2 연료분사기구에 연료를 공급하는 제 2 연료공급계, 및 내연기관의 운전상태에 따라 상기 제 1 연료분사기구의 분사 및 상기 제 2 연료분사기구의 분사를 제어하는 제어수단을 구비하고, 상기 제어수단이 상기 내연기관의 운전상태에 기초하여 연료의 분사영역이 상기 제 1 연료분사기구만에 의한 분사영역이라고 판단하고, 또한 상기 고압펌프로부터 제 1 연료분사기구에 전파되는 맥동이 크다고 판단하는 경우, 상기 제어수단은 적어도 상기 제 2 연료분사기구로부터 연료를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 한다. 적어도 제 2 연료분사기구로부터 연료를 분사하도록 제어하는 것은 제 1 연료분사기구 및 제 2 연료분사기구로부터 연료를 분사하는 것뿐만 아니라, 제 1 연료분사기구로부터의 연료분사를 정지시키고 단지 제 2 연료분사기구로부터 연료를 분사하는 것을 포함한다.
본 발명의 또다른 태양에 따른 연료분사장치는, 연료를 가압하는 저압펌프, 상기 저압펌프로 가압된 연료를 분사하는 제 1 연료분사기구, 상기 저압펌프로부터 상기 제 1 연료분사기구에 연료를 공급하는 제 1 연료공급계, 상기 저압펌프로 가압된 연료를 더 가압하는 고압펌프, 상기 고압펌프로 가압된 연료를 분사하는 제 2 연료분사기구, 상기 제 1 연료공급계에서 분기되어 있으며 상기 제 2 연료분사기구에 연료를 공급하는 제 2 연료공급계, 및 내연기관의 운전상태에 따라 상기 제 1 연료분사기구의 분사 및 상기 제 2 연료분사기구의 분사를 제어하는 제어수단을 구비하고, 상기 제어수단이, 상기 내연기관의 운전상태에 기초하여 연료의 분사영역 이 상기 제 1 연료분사기구 및 상기 제 2 연료분사기구에 의한 분사영역이라고 판단하고, 또한 상기 고압펌프로부터 제 1 연료분사기구에 전파되는 맥동이 크다고 판단하는 경우, 상기 제어수단은 상기 제 2 연료분사기구로부터 분사되는 연료가 증가하도록 제어하는 것을 특징으로 한다. 제 2 연료분사기구로부터 분사되는 연료를 증가시키도록 제어하는 것은 제 2 연료분사기구로부터 분사되는 연료의 분사량을 증가시키는 것뿐만 아니라, 제 1 연료분사기구로부터의 연료분사를 정지시키고 단지 제 2 연료분사기구로부터 연료를 분사하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이하에서 본 발명의 예시적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이 실시예에 의해 제한되지 않는다. 또한, 하기 실시예의 구성요소는 실질적으로 동일한 것과 당업자가 용이하게 생각할 수 있는 것을 포함한다. 이하에서 설명하는 연료공급장치 또는 그 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치는, 승용차, 트럭 등의 차량에 탑재되는 가솔린엔진, 디젤엔진 등의 내연기관인 엔진에 연료를 공급하는 장치이다. 이하의 실시예에 있어서, 상기 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치는 4개의 기통을 직렬로 구비하는 직렬4기통엔진 또는 6개의 기통 중 3개의 기통을 하나의 기통군으로 하는 V형 6기통엔진에 장착된다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않는다. 또한, 본 발명은 직렬6기통엔진, 4개의 기통을 하나의 기통군으로 하는 V형 8기통엔진 등에 적용가능하다.
도 1 은 제 1 실시예에 따른 연료공급장치를 갖는 연료분사장치의 구성도이다. 도 2 는 제 1 실시예에 따른 연료분사장치를 포함하는 내연기관의 기통의 단면도이다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 연료분사장치 (1-1) 는 연료공급장치 (2-1), 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3), 제 2 연료분사기구인 기통내 연료분사기구 (4) 및 제어수단인 분사제어장치 (5) 를 포함한다.
연료공급장치 (2-1) 는 연료를 저장하는 연료탱크 (6), 피드펌프 (7), 제 1 연료공급계 (8), 고압펌프 (9) 및 제 2 연료공급계 (10) 를 포함한다. 피드펌프 (7) 는 연료탱크 (6) 안의 연료를 소정의 압력 ( 저압 ) 까지 가압하고, 그 가압된 연료를 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 공급하는 전동식 저압펌프이다. 제 1 연료공급계 (8) 는 적어도 피드펌프 (7) 로 가압된 연료를 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 공급하는 저압통로 (8a) 로 구성되어 있다. 고압펌프 (9) 는 다음과 같이 구성되어 있다. 엔진 ( 도시 안됨 ) 의 크랭크축에 연결된 캠 (9a) 이 회전하면, 고압펌프 (9) 안의 플런저 ( 도시 안됨 ) 가 왕복운동한다. 이 플런저의 왕복운동으로 인해 저압통로 (8a), 즉 제 1 연료공급계 (8) 의 피드펌프 (7) 로 가압된 연료가 소정의 압력 ( 고압 ) 까지 더 가압되고, 그 가압된 연료를 기통내 연료분사기구 (4) 에 공급한다. 즉, 고압펌프 (9) 는 내연기관의 운전상태에 따라 구동된다. 고압펌프 (9) 는 후술하는 분사제어장치 (5) 에 의해 밸브개도가 제어되는 미터링밸브 ( metering valve, 도시 안됨 ) 를 구비하고 있다. 제 2 연료공급계 (10) 는 피드펌프 (7) 에서 가압된 연료를 적어도 제 1 연료공급계 (8) 의 저압통로 (8a) 의 분기부분 (A) 으로부터 고압펌프 (9) 에 공급하는 분기통로 (10a), 고압펌프 (9) 로 더 가압된 연료를 기통내 연료분사기구 (4) 에 공급하는 고압통로 (10b) 및 기통내 연료분사기구 (4) 에 공급된 연료 중 잉여연료를 연료탱크 (6) 로 되돌리는 릴리스통로 ( release path, 10c ) 를 포함한다.
제 2 연료공급계 (10) 의 분기통로 (10a), 즉 제 2 연료공급계 (10) 의 고압펌프 (9) 의 상류측에는, 후술하는 분사제어장치에 의해 개폐가 제어되는 맥동전파 억제수단인 차단밸브 (10d) 가 형성되어 있다. 도면부호 "7a"는, 제 1 연료공급계 (8) 를 구성하는 저압통로 (8a) 내 연료의 압력이 소정의 압력보다 큰 경우, 피드펌프 (7) 로부터 토출된 연료의 일부를 연료탱크 (6) 로 되돌려, 저압통로 (8a) 내 연료의 압력, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 및 고압펌프 (9) 에 공급되는 연료의 압력을 일정하게 유지하는 레귤레이터 ( regulator ) 를 가리킨다. 도면부호 "10e"는 기통내 연료분사기구 (4) 내에 공급된 연료의 압력을 일정하게 유지하는 체크밸브를 가리킨다. 도면부호 "l0f"는, 기통내 연료분사기구 (4) 내에 공급된 연료의 압력이 소정의 압력보다 큰 경우, 기통내 연료분사기구 (4) 내 연료의 일부를 연료탱크 (6) 로 되돌려, 기통내 연료분사기구 (4) 내 연료의 압력을 일정하게 유지하는 릴리프밸브 ( relief valve ) 를 가리킨다.
도 2 에 도시된 것처럼, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 및 기통내 연료분사기구 (4) 는 직렬4기통엔진의 기통 ( 20a ∼ 20d ) 에 각각 대응하는 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 및 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 를 포함한다. 이 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 및 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 는 솔레노이드 밸브이고, 분사시기와 인젝터의 통전시간 ( current-carrying time ) 에 기초하여 후술하는 분사제어장치 (5) 에 의해 각 인젝터의 분사량이 제어된다. 도 1 에 도시된 것처럼, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 는 제 1 연료공급계 (8) 의 저압통로 (8a) 로부터 공급된 연료를 각각의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 에 분배하는 연료분배관 (3e) 을 구비한다. 기통내 연료분사기구 (4) 는 제 2 연료공급계 (10) 의 고압통로 (10b) 로부터 공급된 연료를 각각의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분배하는 연료분배관 (4e) 을 구비한다. 흡기통로내 연료분사기구 (3) 및 기통내 연료분사기구 (4) 는, 엔진의 기통 ( 20a ∼ 20d ) 에 각각 대응하는 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 와 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 를 구비한다. 그러므로, 예를 들어 6기통엔진의 경우, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 및 기통내 연료분사기구 (4) 는 6개의 흡기통로내 인젝터와 6개의 기통내 인젝터를 각각 구비한다.
도 2 에 도시된 것처럼, 엔진의 각 기통 ( 20a ∼ 20d ) 은, 실린더블럭 (21), 피스톤 (22), 실린더블럭 (21) 에 고정된 실린더헤드 (23), 피스톤 (22) 과 실린더헤드 (23) 사이에 형성된 연료실 (24), 흡기밸브 (25), 배기밸브 (26), 흡기포트 (27), 배기포트 (28) 및 점화플러그 (29) 를 포함한다. 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 는 흡기포트 (27) 와 소통하는 흡기통로 (30) 내에 연료를 분사할 수 있도록 되어 있다. 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 는 실린더헤드 (23) 에 고정되어, 연료실 (24) 내에 연료를 직접 분사할 수 있도록 되어 있다. 도면부호 "22a"는 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 로부터 분사된 연료를 점화플러그 (29) 근방으로 유도하기 위한 오목부를 가리킨다. 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터는 엔진에 연료를 공급하기 위해 흡기통로 (30) 의 상류측에 형성된 서지탱크 ( surge tank, 도시 안됨 ) 내에 연료를 분사할 수 있다.
도 1 에서, 분사제어장치 (5) 는 엔진의 각 부위에 부착된 센서로부터 엔진의 회전수와 액셀개도 등의 입력신호를 수신한다. 분사제어장치 (5) 는 기억부 (5c) 에 기억되어 있는 각종 맵과 수신된 신호에 기초하여 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 와 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 의 분사시기와 분사량, 저압펌프 (7) 의 구동 및 정지, 고압펌프 (9) 의 미터링밸브의 밸브개도, 차단밸브 (10d) 의 개폐 등을 제어하는 출력신호를 출력한다. 구체적으로는, 분사제어장치 (5) 는 입력신호와 출력신호를 입출력하는 인터페이스부 (5a), 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 와 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 의 분사시기나 분사량 등을 산출하는 처리부 (5b) 및 상기 맵 등을 기억하는 기억부 (5c) 를 구비하고 있다. 이 연료분사장치 (5) 는 전용 하드웨어에 의해 실현될 수 있다. 처리부 (5b) 는 메모리 및 중앙처리장치 ( CPU ) 로 구성되어, 후술하는 연료분사방법에 근거하는 프로그램을 메모리에 로딩하고 그 프로그램을 실행함으로써, 그 연료분사방법을 실행할 수 있다. 또한, 이 연료분사장치 (5) 는 엔진을 제어하는 엔진제어장치 ( ECU ) 로 구체화될 수도 있다. 더욱이, 기억부 (5c) 는 플래시 메모리 등의 비휘발성 메모리, 롬 ( ROM ) 과 같이 판독만이 가능한 휘발성 메모리, 램 ( RAM ) 과 같이 읽기와 쓰기가 가능한 휘발성 메모리, 또 는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
다음으로 연료분사장치 (1-1) 의 연료분사방법을 설명한다. 도 3 은 제 1 실시예에 따른 연료분사장치의 분사제어의 흐름도이다. 도 4 는 연료공급량과 액셀개도 사이의 관계를 나타내는 맵이다. 도 3 에 도시된 것처럼, 분사제어장치 (5) 의 처리부 (5b) 는 엔진에 공급되는 연료공급량 ( Q ) 을 산출한다 ( 단계 STl ). 연료공급량 ( Q ) 은 기억부 (5c) 에 기억되어 있는 엔진회전수 및 액셀개도 사이의 관계를 나타내는 맵 ( 도시 안됨 ) 과 엔진으로부터 분사제어장치 (5) 에 입력되는 엔진회전수 및 액셀개도의 입력신호에 의해 결정된다.
처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST2 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 보다 작은 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 내연기관인 엔진의 운전상태에 기초하여 연료의 분사영역이 제 2 연료분사기구인 기통내 연료분사기구 (4) 만의 분사영역, 즉 기통내 분사영역이라고 판단한다. 그러면, 처리부 (5b) 는 차단밸브 (10d) 가 개방되어 있는지 여부를 판단한다 ( 단계 ST3 ). 차단밸브 (10d) 가 개방되어 있다고 판단되는 경우, 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-1) 는 기통내 분사를 한다 ( 단계 ST4 ).
구체적으로는, 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 는 기통 ( 20a ∼ 20d ) 의 압축과정 말기에 단 한번 연료실 (24) 로 연료를 분사한 다. 분사된 연료는 도 2 에 나타낸 피스톤 (22) 의 오목부 (22a) 의 표면을 따라 점화플러그 (29) 하방에서부터 실린더헤드 (23) 쪽으로 상승하고, 흡기밸브 (25) 의 개방에 의해 미리 연료실 (24) 내에 도입된 공기와 혼합되어, 혼합가스를 형성한다. 이 혼합가스는 점화플러그 (29) 에 의해 착화되어, 엔진의 크랭크축 ( 도시 안됨 ) 에 회전력을 가한다. 단계 ST3 에서 차단밸브 (10d) 가 닫혀 있다고 판단되면, 처리부 (5b) 는 차단밸브 (10d) 에 그 차단밸브 (10d) 를 개방하는 출력신호를 출력하여 차단밸브 (10d) 를 개방한다 ( 단계 ST5 ).
액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( Ll ) 이상인 경우, 처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST6 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 내연기관인 엔진의 운전상태에 기초하여 연료의 분사영역이 제 2 연료분사기구인 기통내 연료분사기구 (4) 및 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 분사영역, 즉 기통내/흡기통로내 분사영역이라고 판단한다. 그리고 나서, 처리부 (5b) 는 차단밸브 (10d) 가 개방되어 있는지 여부를 판단한다 ( 단계 ST7 ). 차단밸브 (10d) 가 개방되어 있다고 판단되는 경우, 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 및 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-1) 는 기통내/흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST8 ).
구체적으로는, 도 2 에 도시된 것처럼 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기 통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 는 기통 ( 20a ∼ 20d ) 의 흡기과정 초기에 단 한번 흡기통로 (30) 내로 연료를 분사한다. 그러면, 분사된 연료는 흡기통로 (30) 내의 공기와 혼합되어 혼합가스를 형성하고, 그 혼합가스는 흡기포트 (27) 를 통해 연료실 (24) 로 도입된다. 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 는 기통 ( 10a ∼ 20d ) 의 압축과정 말기에 단 한번 연료실 (24) 로 연료를 분사한다. 분사된 연료는 피스톤 (22) 의 오목부 (22a) 의 표면을 따라 점화플러그 (29) 하방에서 실린더헤드 (23) 쪽으로 상승하고, 흡기밸브 (25) 의 개방에 의해 미리 연료실 (24) 내에 도입된 혼합가스와 더욱 혼합되어, 점화플러그 (29) 에 의해 착화가능한 혼합가스를 형성한다. 이 혼합가스는 점화플러그 (29) 에 의해 착화되어, 엔진의 크랭크축 ( 도시 안됨 ) 에 회전력을 가한다. 단계 ST7 에서 차단밸브 (10d) 가 닫힌 것으로 판단되면, 처리부 (5b) 는 차단밸브 (10d) 에 그 차단밸브 (10d) 를 개방하는 출력신호를 출력하여 차단밸브 (10d) 를 개방한다 ( 단계 ST9 ).
단계 ST6 에서 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 이상인 경우,제어수단인 분사제어장치 (5) 는 내연기관인 엔진의 운전상태에 기초하여 분사영역이 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 만에 의한 분사영역, 즉 흡기통로내 분사영역이라고 판단한다. 그리고 나서, 처리부 (5b) 는 차단밸브 (10d) 가 개방되어 있는지 여부를 판단한다 ( 단계 ST10 ). 차단밸브 (10d) 가 개방되어 있다고 판단되면, 처리부 (5b) 는 차단밸브 (10d) 에 그 차단밸브 (10d) 를 닫는 출력신호를 출력하여 차단밸브 (10d) 를 닫는다 ( 단계 STl1 ). 차단밸브 (10d) 가 닫힌 경우, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동은 제 1 연료공급계 (8) 의 저압통로 (8a) 에 전파되지 않는다. 즉, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 제 l 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것이 억제된다. 단계 ST11 에서 차단밸브 (10d) 가 닫혀 있다고 판단되면, 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-l) 는 흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST12 ). 이 때, 각 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 의 연료분사량은 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되지 않기 때문에 연료공급량 ( Q ) 과 다르지 않다.
구체적으로는, 도 2 에 도시된 것처럼, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 는 기통 ( 20a ∼ 20d ) 의 흡기과정 초기에 단 한번 흡기통로 (30) 내로 연료를 분사한다. 분사된 연료는 흡기통로 (30) 내의 공기와 혼합되어 혼합가스로 되고, 그 혼합가스는 흡기포트 (27) 를 통해 연료실 (24) 로 도입된다. 이 혼합가스는 점화플러그 (29) 에 의해 착화되어, 엔진의 크랭크축 ( 도시 안됨 ) 에 회전력을 가한다. 그러므로, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파되는 것을 억제함으로써, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 엔진에 공급되는 연료공급량, 특히 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량에 미치는 영향을 줄일 수 있다.
또는, 차단밸브 (l0d) 대신에 도 1 의 고압펌프 (9) 에 구비된 미터링밸브 ( 도시 안됨 ) 가 차단밸브 (10d) 와 유사한 작동을 할 수 있다. 즉, 분사제어장치 (5) 가 분사영역이 흡기통로내 분사영역이라고 판단한 경우, 고압펌프 (9) 의 미터링밸브를 닫음으로써, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파되는 것을 억제할 수 있다. 이 경우, 엔진의 연료공급장치 (2-1) 를 구성하거나 또는 연료공급장치 (2-1) 를 구비하는 연료분사장치 (1-1) 를 구성하는 부품의 수를 늘리지 않은 채로, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 엔진에 공급되는 연료공급량에 미치는 영향을 줄일 수 있다.
도 5 는 제 2 실시예에 따른 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치의 구성도이다. 도 5 의 연료분사장치 (1-2) 가 도 1 의 연료분사장치 (1-1) 와 다른 점은 연료공급장치 (2-2) 에 차단밸브 (10d) 대신 고정스로틀 (8b) 이 구비되어 있다는 것이다. 도 5 의 연료분사장치 (1-2) 의 기본적 구성은 도 1 의 연료분사장치 (1-1) 의 기본적 구성과 동일하기 때문에, 연료분사장치 (1-2) 의 기본적 구성에 대한 설명은 생략한다.
제 1 연료공급계 (8) 의 저압통로 (8a) 에 있어서, 제 2 연료공급계 (10) 가 분기되는 분기부분 ( A ) 과 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 사이에 맥동전파 억제수단인 고정스로틀 (8b) 이 형성되어 있다. 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되었을 때, 전파된 맥동, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 공급된 연료의 압력변동폭을 작게 하도록 고정스로틀 (8b) 의 스로틀 양을 설정한다. 고정스로틀 (8b) 의 스로틀 양을 너무 크게 설정하면, 제 1 연료공급계 (8) 로 공급되는 연료의 유량이 적을 때 고정스로틀 (8b) 을 통과하여 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 공급된 연료가 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되지 않을 수 있다. 그러므로, 적어도 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼3d ) 로부터 연료가 분사될 수 있도록 스로틀 양을 설정하는 것이 바람직하다.
다음으로 연료분사장치 (1-2) 의 연료분사방법을 설명한다. 도 6 은 제 2 실시예에 따른 연료분사장치의 분사제어의 흐름도이다. 도 6 의 연료분사장치 (1-2) 의 연료분사방법에서의 흐름은, 도 3 의 연료분사장치 (1-1) 의 연료분사방법에서의 흐름과 기본적으로 동일하다. 그러므로, 도 6 의 흐름은 간단히 설명한다. 도 6 에 도시된 것처럼, 분사제어장치 (5) 의 처리부 (5b) 는 엔진에 공급되는 연료공급량 ( Q ) 을 산출한다 ( 단계 STl ).
*처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST2 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 보다 작은 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 내연기관인 엔진의 운전상태에 기초하여 분사영역이 기통내 분사영역이라고 판단한다. 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 로 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-2) 는 기통내 분사를 한다 ( 단계 ST4 ).
액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 이상인 경우, 처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST6 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 분사영역이 기통내/흡기통로내 분사영역이라고 판단한다. 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 및 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-2) 는 기통내/흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST8 ). 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동은 제 2 연료공급계 (10) 의 분기통로 (10a) 를 통해 제 1 연료공급계 (8) 의 저압통로 (8a) 로 전파된다. 저압통로 (8a) 로 전파된 맥동의 크기는 저압통로 (8a) 의 고정스로틀 (8b) 에 의해 감소된다. 즉, 이 고정스로틀 (8b) 의 하류측의 저압통로 (8b) 및 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 맥동, 즉 연료의 압력변동폭이 고정스로틀 (8b) 의 상류측 연료의 압력변동폭보다 작다. 따라서, 제 1 연료분사기구 및 제 2 연료분사기구에 의해 엔진에 연료를 공급하는 기통내/흡기통로내 분사에 있어서, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것을 억제할 수 있다. 그러므로, 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 주입된 연료의 분사량은 연료공급량 ( Q ) 과 실질적으로 동일하게 될 수 있다.
단계 ST6 에서 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 이상인 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 분사영역이 흡기통로내 분사영역이라고 판단한다. 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 흡 기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-2) 는 흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST12 ). 이 때, 상기한 것과 유사하게, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 저압통로 (8a) 로 전파되더라도, 그 저압통로 (8a) 의 고정스로틀 (8b) 에 의해 맥동의 크기가 감소된다. 즉, 고정스로틀 (8b) 의 하류측의 저압통로 (8a) 및 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파된 맥동, 즉 연료의 압력변동폭이 고정스로틀 (8b) 의 상류측 연료의 압력변동폭보다 작다. 따라서, 단지 제 1 연료분사기구에 의해 엔진에 연료를 공급하는 흡기통로내 분사에 있어서, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것을 억제할 수 있다. 그러므로, 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사된 연료의 분사량은 연료공급량 ( Q ) 과 실질적으로 동일하게 될 수 있다. 따라서, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것을 억제함으로써, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 엔진에 공급되는 연료의 공급량, 특히 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량에 미치는 영향을 줄일 수 있다.
도 7 은 제 3 실시예에 따른 연료공급장치를 갖는 연료분사장치의 구성도이다. 도 7 의 연료분사장치 (1-3) 가 도 5 의 연료분사장치 (l-2) 와 다른 점은 연료공급장치 (2-3) 가 고정스로틀 (8b) 대신 엔진의 운전상태에 따라 스로틀 양이 변하는 가변스로틀 (8c) 을 포함한다는 것이다. 도 7 의 연료분사장치 (1-3) 의 기본적 구성은 도 5 의 연료분사장치 (1-2) 의 기본적 구성과 동일하기 때문에, 연료분사장치 (1-3) 의 기본적 구성에 대한 설명은 생략한다.
제 2 연료공급계 (10) 가 분기되는 분기부분 ( A ) 과 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 사이에 맥동전파 억제수단인 가변스로틀 (8c) 이 형성되어 있다. 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양은 분사제어장치 (5) 로부터의 출력신호에 의해 제어된다.
다음으로 연료분사장치 (1-3) 의 연료분사방법을 설명한다. 도 8 은 제 3 실시예에 따른 연료분사장치의 분사제어의 흐름도이다. 이하에서, 엔진의 운전상태로서, 제 1 연료공급계 (8) 를 구성하는 저압통로 (8a) 내에 공급되는 연료의 유량변화에 기초하는 연료분사방법을 설명한다. 도 8 의 연료분사장치 (1-3) 의 연료분사방법에서의 연료분사의 흐름은 도 6 의 연료분사장치 (1-2) 의 연료분사방법과 기본적으로 동일하므로, 그 흐름은 간략하게 설명한다. 도 8 에 나타낸 것처럼, 분사제어장치 (5) 의 처리부 (5b) 는 엔진에 공급되는 연료공급량 ( Q ) 을 산출한다 ( 단계 STl ).
처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST2 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 보다 작은 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 내연기관인 엔진의 운전상태에 기초하여 분사영역이 기통내 분사영역이라고 판단한다. 처리부 (5b) 는 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양을 0 으로 제어하는 출력신호, 즉 가변스로틀 (8c) 을 교축시키지 않도록 하는 출력신호를 이 가변스로틀 (8c) 로 출력한다 ( 단계 ST13 ). 기통내 분사에 의해 엔진에 연료가 공급되는 경우, 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양을 0 으로 설정하여 스로틀 양의 변동을 방지한다. 그렇게 함으로써, 기통내 연소분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 로부터 분사되는 연료의 연료분사량이 엔진에 공급되는 연료의 연료공급량 ( Q ) 과 다르지 않게 된다. 처리부 (5b) 는 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-3) 는 기통내 분사를 한다 ( 단계 ST4 ).
액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 이상인 경우, 처리부 (5b) 는 제 1 연료공급계 (8) 를 구성하는 저압통로 (8a) 내에 공급된 연료의 연료유량 ( Q' ) 이 소정의 값 ( Q1 ) 보다 큰지 여부를 판단한다 ( 단계 ST14 ). 연료유량 ( Q' ) 은 저압펌프 (7) 의 구동상태에 기초하여 산출된다. 또한, 소정의 값 ( Q1 ) 은 제 1 연료공급계 (8) 를 구성하는 저압통로 (8a) 내의 연료유량이며, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 가 연료를 분사하기 위해 필요한 연료유량이다. 연료유량 ( Q' ) 이 소정의 값 ( Q1 ) 보다 큰 경우, 처리부 (5b) 는 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양이 연료유량 ( Q' ) 의 정수배가 되도록 하는 출력신호를 그 가변스로틀 (8c) 로 출력한다 ( 단계 ST15 ). 즉, 분사제어장치 (5) 는 연료유량 ( Q' ) 의 증가에 비례하여 스로틀 양이 커지도록 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양을 제어한다. 단계 ST14 에서 연료유량 ( Q' ) 이 소정의 값 ( Q1 ) 이하인 경우, 처리부 (5b) 는 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양을 0 으로 하는 출력신호, 즉 가변스로틀 (8c) 을 교축시키지 않도록 하는 출력신호를 이 가변스로틀 (8c) 로 출력한다 ( 단계 ST16 ). 연료유량 ( Q' ) 이 소정의 값 ( Q1 ) 이하인 경우 가변스로틀 (8c) 을 교축시킴으로써, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 연료를 분사할 수 없게 되는 것이 방지되므로, 상기 설정이 이루어진다.
가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양을 제어한 후, 처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST6 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 분사영역이 기통내/흡기통로내 분사영역이라고 판단한다. 처리부 (5b) 는 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 및 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-3) 는 기통내/흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST8 ). 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동은 제 2 연료공급계 (10) 의 분기통로 (10a) 를 통해 제 1 연료공급계 (8) 의 저압통로 (8a) 로 전파된다. 이 때, 저압통로 (8a) 의 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양은 엔진의 운전상태에 비례하여, 즉 제 1 연료공급계 (8) 를 구성하는 저압통로 (8a) 에 공급되는 연료유량 ( Q' ) 의 증가에 비례하여 증가한다. 따라서, 저압통로 (8a) 에 전파되는 맥동은 감소된다. 즉, 가변스로틀 (8c) 의 하류측의 저압통로 (8a) 및 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파된 맥동, 즉 연료의 압력변동폭이 가변스로틀 (8c) 의 상류측의 연료의 압력변동폭보다 작다. 따라서, 제 1 연료분사기구 및 제 2 연료분사기구에 의해 엔진에 연료를 공급하는 기통내/흡기통로내 분사에 있어서, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것을 억제할 수 있다. 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사된 연료의 분사량은 연료공급량 ( Q ) 과 실질적으로 동일하게 될 수 있다.
단계 ST6 에서, 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 이상인 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 분사영역이 흡기통로내 분사영역이라고 판단한다. 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-3) 는 흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST12 ). 이 때, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동은 제 2 연료공급계 (10) 의 분기통로 (10a) 를 통해 제 1 연료공급계 (8) 의 저압통로 (8a) 로 전파된다. 그러면, 저압통로 (8a) 의 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양은 엔진의 운전상태에 비례하여, 즉 제 l 연료공급계 (8) 를 구성하는 저압통로 (8a) 에 공급되는 연료유량 ( Q' ) 의 증가에 비례하여 커진다. 따라서, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파된 맥동은 감소된다. 즉, 가변스로틀 (8c) 의 하류측의 저압통로 (8b) 및 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파된 맥동, 즉 연료의 압력변동폭이 가변스로틀 (8c) 의 상류측의 연료의 압력변동폭보다 작다. 따라서, 제 1 연료분사기구만에 의해 엔진에 연료를 공급하는 흡기통로내 분사에 있어서, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것을 억제할 수 있다. 그러므로, 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사된 연료의 분사량은 연료공급량 ( Q ) 과 실질적으로 동일하게 될 수 있다. 따라서, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파되는 것을 억제함으로써, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 엔진에 공급되는 연료공급량, 특히 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량에 미치는 영향을 줄일 수 있다.
단계 ST16 에서, 처리부 (5b) 가 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양을 0 으로 하는 출력신호를 가변스로틀 (8c) 로 출력한 경우, 처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST6 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은 경우, 연료분사장치 (1-3) 는 기통내/흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST8 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 이상인 경우, 연료분사장치 (1-3) 는 흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST12 ).
다음으로 연료분사장치 (1-3) 의 다른 연료분사방법을 설명한다. 도 9 는 연료의 압력변동폭과 엔진의 회전수 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 10 은 제 3 실시예에 따른 연료분사장치의 다른 분사제어의 흐름도이다. 도 11 은 가변스로틀의 스로틀 양과 엔진의 회전수 사이의 관계를 나타내는 맵이다. 다음으로 연료공급장치 (1-3) 의 운전상태인 엔진의 회전수 ( Ne ) 에 근거하는 연료분사방법을 설명한다. 도 10 의 연료분사장치 (1-3) 의 연료분사방법은 도 8 의 연료분사장치 (1-3) 의 연료분사방법과 기본적인 흐름에 있어 동일하다. 그러므로, 그 연료분사방법은 간략히 설명한다.
도 9 에 나타낸 것처럼, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동은 엔진회전수 (Ne) 의 증가에 비례하여 커진다. 즉, 고압펌프 (9) 내 연료의 압력변동폭이 커진다. 이는 엔진의 크랭크축이 회전할 때 고압펌프 (9) 를 구동하는, 즉 고압펌 프 (9) 의 플런저를 왕복운동시키는 캠 (9a) 이 회전하기 때문이다. 한편, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 제 2 연료공급계 (10) 의 분기통로 (10a) 및 제 1 연료공급계 (8) 의 저압통로 (8a) 를 통해 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되면, 이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에서의 맥동은 고압펌프 (9) 에서의 맥동의 특성과는 다른 특성을 나타낸다. 구체적으로는, 엔진의 회전수 (Ne) 가 소정의 엔진회전수가 될 때까지 맥동은 커지고, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 커진다. 또한, 소정의 엔진회전수 (Ne) 에서 맥동의 크기가 피크 ( peak ) 가 되고, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 피크 ( B ) 가 된다. 엔진회전수 (Ne) 가 이 소정의 엔진회전수보다 커지면, 맥동은 작아지고, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 작아진다. 따라서, 소정의 엔진회전수에서, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에서의 맥동의 크기, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭은 최대가 된다. 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 최대가 되는 소정의 엔진회전수는 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 까지의 통로길이에 의해 결정된다. 도 10 의 연료분사장치의 다른 분사제어흐름은, 고압펌프 (9) 로부터 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파된 맥동에 의해, 이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 피크 ( B ) 가 되는 소정의 엔진회전수에서 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양을 최대가 되도록 제어하는 것이다.
도 10 에 나타낸 것처럼, 분사제어장치 (5) 의 처리부 (5b) 는 엔진에 공급 되는 연료공급량 ( Q ) 을 산출한다 ( 단계 STl ). 처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST2 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 보다 작은 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 내연기관인 엔진의 운전상태에 기초하여 분사영역이 기통내 분사영역이라고 판단한다. 처리부 (5b) 는 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양을 0 으로 제어하는 출력신호, 즉 가변스로틀 (8c) 을 교축시키지 않도록 하는 출력신호를 이 가변스로틀 (8c) 로 출력한다 ( 단계 ST13 ). 그리고 나서, 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-3) 는 기통내 분사를 한다 ( 단계 ST4 ).
단계 ST2 에서 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 이상인 경우, 처리부 (5b) 는 현재의 엔진회전수 (Ne) 가 기억부 (5c) 에 기억되어 있는 도 11 의 맵에서의 엔진의 회전수 Ne1 ∼ Ne2 의 범위내인지 여부를 판단한다 ( 단계 ST17 ). 도 11 의 맵에 따르면, 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 맥동에 의해 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 증가하면, 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양이 증가한다. 연료의 압력변동폭이 감소하면, 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양이 감소한다. 또한, 도 11 의 맵에 따르면, 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 맥동에 의해 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 야기될 때 엔진회전수를 Ne1 으로 한다. 연료의 압력변동폭이 종료할 때의 엔진회전수를 Ne2 로 한다. 현재의 엔진회전수 (Ne) 가 엔진회전수 Ne1 ∼ Ne2 의 범위내인 경우, 처리부 (5b) 는 도 11 의 맵에 따라 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양을 산출하고, 가변스로틀 (8c) 로 스로틀 양의 출력신호를 출력한다 ( 단계 ST18 ). 현재의 엔진회전수 (Ne) 가 엔진회전수 Ne1 ∼ Ne2 의 범위외인 경우, 처리부 (5b) 는 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양을 0 으로 하는 출력신호, 즉 가변스로틀 (8c) 을 교축시키지 않도록 하는 출력신호를 이 가변스로틀 (8c) 로 출력한다 ( 단계 ST16 ).
가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양을 제어한 후, 처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST6 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 분사영역이 기통내/흡기통로내 분사영역이라고 판단한다. 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 및 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-3) 는 기통내/흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST8 ). 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동은 제 2 연료공급계 (10) 의 분기통로 (10a) 를 통해 제 1 연료공급계 (8) 의 저압통로 (8a) 로 전파된다. 이 때, 저압통로 (8a) 의 가변스로틀 (8c) 의 크기는 엔진의 운전상태, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내 연료의 압력변동폭이 발생하는 엔진회전수에 비례하여 증가한다. 따라서, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파된 맥동은 감소된다. 즉, 이 가변스로틀 (8c) 의 하류측의 저압통로 (8b) 및 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 맥동, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내 연료의 압력변동폭이 가변스로틀 (8c) 의 상류측의 연료의 압력변동폭보다 작다. 따라서, 제 1 연료분사기구 및 제 2 연료분사기구에 의해 엔진에 연료를 공급하는 기통내/흡기통로내 분사에 있어서도, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것을 억제할 수 있다. 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사된 연료의 분사량은 연료공급량 ( Q ) 과 실질적으로 동일하게 될 수 있다.
단계 ST6 에서 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 이상인 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 분사영역이 흡기통로내 분사역역이라고 판단한다. 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-3) 는 흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST12 ). 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동은 제 2 연료공급계 (10) 의 분기통로 (10a) 를 통해 제 1 연료공급계 (8) 의 저압통로 (8a) 로 전파된다. 이 때, 저압통로 (8a) 의 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양은 엔진의 운전상태에 비례하여, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내 연료의 압력변동폭이 발생하는 엔진회전수에 따라서 증가한다. 따라서, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파된 맥동의 크기는 감소된다. 즉, 이 가변스로틀 (8c) 의 하류측의 저압통로 (8b) 및 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파되는 맥동, 요컨대 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내 연료의 압력변동폭이 가변스로틀 (8c) 의 상류측의 연료의 압력변동폭보다 작다. 따라서, 단지 제 1 연료분사기 구에 의해 엔진에 연료를 공급하는 흡기통로내 분사에 있어서, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것을 억제할 수 있다. 그러므로, 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량은 연료공급량 ( Q ) 과 실질적으로 동일하게 될 수 있다. 따라서, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것을 억제함으로써, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 엔진에 공급되는 연료의 공급량, 특히 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량에 미치는 영향을 줄일 수 있다.
단계 ST16 에서, 처리부 (5b) 가 가변스로틀 (8c) 의 스로틀 양을 0 으로 하는 처리신호를 이 가변스로틀 (8c) 에 출력하는 경우, 처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST6 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은 경우, 연료분사장치 (1-3) 는 기통내/흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST8 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 이상인 경우는, 연료분사장치 (1-3) 는 흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST12 ).
도 12 는 제 4 실시예에 따른 연료공급장치를 갖는 연료분사장치의 구성도이다. 도 12 의 연료분사장치 (1-4) 가 도 1 의 연료분사장치 (1-1) 와 다른 점은 연료공급장치 (2-4) 가 차단밸브 (10d) 대신 체크밸브 (8d) 를 구비한다는 것이다. 도 12 의 연료분사장치 (1-4) 의 기본적 구성이 도 1 의 연료분사장치 (1-1) 의 기본적 구성과 동일하기 때문에, 연료분사장치 (1-4) 의 기본적 구성에 대한 설명은 생략한다. 또한, 연료분사장치 (1-4) 의 연료분사방법은 도 6 의 연료 분사장치 (1-2) 의 연료분사방법과 동일하기 때문에, 그 설명도 생략한다.
제 2 연료공급계 (10) 가 분기되는 분기부분 ( A ) 과 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 사이에는 맥동전파 억제수단인 체크밸브 (8d) 가 형성되어 있다. 도면부호 "8e"는 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내 연료의 과도한 압력 상승을 막는 안전밸브를 가리킨다.
도 13a 는 체크밸브 상류측의 저압통로 내에서의 연료의 압력변동폭을 나타내는 그래프이다. 도 13b 는 체크밸브 하류측의 저압통로 내에서의 연료의 압력변동폭을 나타내는 그래프이다. 도 13a 에 나타낸 것처럼, 고압펌프 (9) 로부터 제 l 연료공급계 (8) 의 저압통로 (8a) 로 전파된 맥동으로 인한 저압통로 (8a) 내에서의 연료의 압력변동폭은, 일정한 주기로 상한과 하한을 갖는 곡선이 된다. 상류측 연료의 압력이 하류측 연료의 압력보다 크지 않으면 체크밸브 (8d) 는 개방되지 않는다. 따라서, 체크밸브 (8d) 하류측의 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내에서의 연료의 압력은 체크밸브 (8d) 상류측의 저압통로 (8a) 내에서의 연료의 압력보다 일정하고 높은 압력으로 유지된다. 이 일정하고 높은 압력은 고압펌프 (9) 로부터 제 1 연료공급계 (8) 를 구성하는 저압통로 (8a) 로 전파된 맥동으로 인한 체크밸브 (8d) 상류측의 저압통로 (8a) 내의 연료의 압력변동폭의 상한에 가까운 압력이다. 즉, 도 13b 에 나타낸 것처럼, 흡기통로내 연료공급기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭은, 체크밸브 (8d) 상류측의 저압통로 (8a) 내의 연료의 압력변동폭의 상한 부근만이다. 따라서, 연료분사장치 (1-4) 가 기통내/흡기통로내 분사 또는 흡기통로내 분사를 할 때, 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량은 연료공급량 ( Q ) 과 실질적으로 동일하게 될 수 있다. 이는 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것을 억제할 수 있기 때문이다. 그러므로, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것을 억제함으로써, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 엔진에 공급되는 연료의 공급량, 특히 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량에 미치는 영향을 줄일 수 있다. 또한, 전술한 것처럼, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력은 일정하고 높은 압력으로 유지되기 때문에, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료는 미립자화될 수 있다. 따라서, 엔진의 연소효율 및 방출을 향상시킬 수 있다.
연료분사장치 (1-4) 에 있어서, 저압펌프 (7) 의 구동을 정지시킬 수 있다. 전술한 것처럼, 체크밸브 (8d) 의 상류측인 제 1 연료공급계 (8) 의 저압통로 (8a) 내의 연료의 압력이 체크밸브 (8d) 의 하류측인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력보다 크지 않으면 체크밸브 (8d) 는 개방되지 않는다. 따라서, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료가 상기 일정하고 높은 압력으로 유지되고 그 연료의 유량이 적은 경우, 고압펌프 (9) 를 구동함으로써 제 2 연료분사기구인 기통내 연료분사기구 (4) 에 연료를 공급할 수 있다. 다시 말해, 저압펌프 (7) 의 구동을 정지시키더라도, 연료분사장치 (1-4) 가 기통내 분사를 할 때 고압펌프 (9) 에 의해 제 2 연료분사기구인 기통내 연료분사기구 (4) 에 연료를 공급할 수 있다. 이로써 저압펌프 (7) 를 구동할 때 요구되는 전력소비를 줄일 수 있다.
도 14 는 제 5 실시예에 따른 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치의 구성도이다. 도 14 의 연료분사장치 (1-5) 가 도 1 의 연료분사장치 (1-1) 와 다른 점은 연료공급장치 (2-5) 가 차단밸브 (10d) 를 구비하지 않는다는 것이다. 도 14 에 나타낸 연료분사장치 (1-4) 의 기본적 구성은 도 1 에 나타낸 연료분사장치 (1-1) 의 기본적 구성과 동일하기 때문에, 연료분사장치 (1-4) 의 기본적 구성에 대한 설명은 생략한다. 또한, 연료분사장치 (1-5) 의 연료분사방법은 도 6 에 나타낸 연료분사장치 (1-2) 의 연료분사방법과 동일하기 때문에, 그 설명도 생략한다.
전술한 것처럼, 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파된 맥동이 커지는, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 최대로 되는 소정의 엔진회전수는, 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 까지의 통로길이에 의해 결정된다. 특히 이 통로길이를 길게하면, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 최대로 되는 소정의 엔진회전수는 작아진다.
도 14 에 나타낸 연료분사장치 (1-5) 는 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파된 맥동이 커지는, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 최대로 되는 소정의 엔진회전수가 엔진회전수의 상용범위, 예를 들어 500 rpm ∼ 7000 rpm 의 범위 밖에 있도록, 고압펌프 (9) 로부터 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 까지의 통로길이 ( H ) 를 설정한다. 즉, 연료분사장치 (1-5) 가 기통내/흡기통로내 분사 또는 흡기통로내 분사를 하는 엔진회전수의 상용범위에서 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파된 맥동이 커지지 않는다. 다시 말해, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 최대로 되지 않는다. 따라서, 연료분사장치 (1-5) 는 기통내/흡기통로내 분사 또는 흡기통로내 분사를 할 때, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량은 연료공급량 ( Q ) 과 실질적으로 동일하게 될 수 있다. 이는 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 맥동이 전파되는 것을 억제할 수 있기 때문이다. 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 엔진에 공급되는 연료의 공급량, 특히 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량에 미치는 영향을 줄일 수 있다. 통로길이 ( H ) 는 제 2 연료공급계 (10) 의 분기통로 (10a) 의 길이와 제 2 연료공급계 (10) 가 분기하는 부분 ( A ) 에서 흡기통로내 연료분사기구 (3) 까지 제 1 연료공급계 (8) 를 구성하는 저압통로 (8a) 의 길이의 합이다.
통로길이 ( H ) 는 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파된 맥동이 커지는, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 최대가 되는 소정의 엔진회전수가 엔진의 회전수의 상용범위 내의 아이들링 ( idling ) 회전수보다 작아지도록 설정되는 것이 바람직하다. 이는 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 까지의 통로길이가 용이하게 길게 설정될 수 있기 때문이다.
도 15 는 제 6 실시예에 따른 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치의 구성도이다. 도 16 은 연료의 압력변동폭과 엔진의 회전수 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 15 에 나타낸 연료분사장치 (1-6) 가 도 1 에 나타낸 연료분사장치 (1-1) 와 다른 점은 연료공급장치 (2-6) 가 차단밸브 (10d) 대신 전환밸브 (8f) 와 연장통로 (8g) 를 포함한다는 것이다. 도 15 에 나타낸 연료분사장치 (1-6) 의 기본적 구성은 도 1 에 나타낸 연료분사장치 (1-1) 의 기본적 구성과 동일하기 때문에, 연료분사장치 (1-6) 의 기본적 구성에 대한 설명은 생략한다.
제 2 연료공급계 (10) 가 분기되는 분기부분 ( A ) 과 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 사이에는 맥동발생 회전수 변경수단인 전환밸브 (8f) 및 연장통로 (8g) 가 형성되어 있다. 전환밸브 (8f) 는, 전환밸브 (8f) 상류측의 저압통로 (8a) 내의 연료를 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 공급할 때, 전환밸브 (8f) 하류측의 저압통로 (8a) 에 의한 직접 공급과 연장통로 (8g) 를 통한 공급 중 어느 하나가 가능한 상태로 전환된다. 전환밸브 (8f) 의 전환은 분사제어장치 (5) 로부터의 출력신호에 의해 제어된다.
여기서는, 전환밸브 (8f) 가 전환밸브 (8f) 하류측의 저압통로 (8a) 에 의한 연료의 직접공급이 가능한 상태로 전환될 때 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 까지의 통로길이 ( H ) 를 H1 으로 한다. 그리고, 전환밸브 (8f) 가 연장통로 (8g) 를 통한 공급이 가능한 상태로 전환될 때 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 까지의 통로길이 ( H ) 를 H2 로 한다. 그러면, 통로길이 H2 가 H1 보다 길다. 통로길이 ( H ) 가 H1 인 경우, 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파된 맥동에 의해 야기된 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭의 특성을 도 16 의 D 로 나타낸다. 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파된 맥동이 커지는, 즉 압력변동폭이 피크 ( B ) 가 되는 소정의 엔진회전수는 Ne3 이다. 한편, 통로길이 ( H ) 가 H2 인 경우, 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파된 맥동에 의해 야기된 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭의 특성은 도 16 의 E 로 나타낸다. 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파된 맥동이 커지는, 즉 압력변동폭이 피크 ( C ) 가 되는 소정의 엔진회전수는 소정의 엔진회전수 Ne3 보다 작은 Ne4 이다. 이는 통로길이 H2 가 H1 보다 길기 때문이다. 즉, 전환밸브 (8f) 를 이용하여 고압펌프 (9) 로부터 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 까지의 통로길이를 전환함으로써, 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파되는 맥동이 커지는 엔진의 회전수를 변경할 수 있다.
다음으로 연료분사장치 (1-6) 의 연료분사방법을 설명한다. 도 17 은 제 6 실시예에 따른 연료분사장치의 분사제어의 흐름도이다. 도 17 에 나타낸 연료분사장치 (1-6) 의 연료분사방법의 흐름은 도 6 에 나타낸 연료분사장치 (1-2) 의 연료분사방법의 흐림과 기본적으로 동일하다. 그러므로, 그 흐름은 간략히 설명한다. 도 17 에 나타낸 것처럼, 분사제어장치 (5) 의 처리부 (5b) 는 엔진에 공급되는 연료공급량 ( Q ) 을 산출한다 ( 단계 STl ).
처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 보다 작은지 여부를 판 단한다 ( 단계 ST2 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( Ll) 보다 작은 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 내연기관인 엔진의 운전상태에 기초하여 연료의 분사영역이 기통내 분사영역이라고 판단한다. 그리고 나서, 처리부 (5b) 는 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-6) 는 기통내 분사를 한다 ( 단계 ST4 ).
단계 ST2 에서 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( Ll ) 이상인 경우, 처리부 (5b) 는 현재의 엔진회전수 (Ne') 가 소정의 값 ( Ne5 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST19 ). 현재의 엔진회전수 (Ne') 는 분사제어장치 (5) 에 입력된 엔진의 회전수이다. 소정의 값 ( Ne5 ) 은 도 16 에 나타낸 것처럼, 통로길이 ( H ) 가 H1 일 때 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭의 특성 ( D ) 이 통로길이 ( H ) 가 H2 일 때 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭의 특성 ( E ) 과 교차하는 점 ( F ) 에서의 엔진회전수이다. 현재의 엔진회전수 (Ne') 가 소정의 값 ( Ne5 ) 보다 작은 경우, 처리부 (5b) 는 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 까지의 통로길이 ( H ) 를 H1 로 변경한다 ( 단계 ST20 ). 즉, 처리부 (5b) 는 전환밸브 (8f) 상류측의 저압통로 (8a) 내의 연료를 전환밸브 (8f) 하류측의 저압통로 (8a) 로부터 직접 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 공급할 수 있도록 출력신호를 전환밸브 (8f) 로 출력한다. 현재의 엔진회전수 (Ne') 가 소정의 값 ( Ne5 ) 이상인 경우, 처리부 (5b) 는 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 까지의 통로길이 ( H ) 를 H2 로 변경 한다 ( 단계 ST21 ). 즉, 처리부 (5b) 는 전환밸브 (8f) 상류측의 저압통로 (8a) 내의 연료를 연장통로 (8g) 를 통해 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 직접 공급할 수 있도록 출력신호를 전환밸브 (8f) 로 출력한다. 다시 말해, 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 전파되는 맥동이 커지는, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 피크가 되는 엔진의 회전수가 내연기관의 현재의 회전수로부터 벗어나도록 통로길이가 변경된다.
전환밸브 (8f) 에 의해 고압펌프로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 까지의 통로길이 ( H ) 가 전환된 후, 처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST6 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 분사영역이 기통내/흡기통로내 분사영역이라고 판단한다. 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 및 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-6) 는 기통내/흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST8 ). 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동은 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파된다. 이 때, 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 까지의 통로길이 ( H ) 는, 현재의 엔진회전수 (Ne') 에 있어서 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파된 맥동이 작아지도록, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 작아지도록 전환밸브 (8f) 에 의해 통로길이 H1 과 H2 중 어느 하나로 전 환된다. 따라서, 제 1 연료분사기구 및 제 2 연료분사기구에 의해 엔진에 연료를 공급하는 기통내/흡기통로내 분사의 경우에도, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것을 억제할 수 있다. 그러므로, 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량은 연료공급량 ( Q ) 과 실질적으로 동일하게 될 수 있다.
단계 ST6 에서 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 이상인 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 분사영역이 흡기통로내 분사영역이라고 판단한다. 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-6) 는 흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST12 ). 이 때, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동은 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파된다. 그러면, 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 까지의 통로길이 ( H ) 는, 현재의 엔진회전수 (Ne') 에 있어서 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파된 맥동이 작아지도록, 즉 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 작아지도록 전환밸브 (8f) 에 의해 통로길이 Hl 과 H2 중 어느 하나로 전환된다. 따라서, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 맥동은 작아진다. 그러므로, 제 1 연료분사기구만에 의해 엔진에 연료를 공급하는 흡기통로내 분사에 있어서, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사 량은 연료공급량 ( Q ) 과 실질적으로 동일하게 될 수 있다. 그러므로, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 것을 억제함으로써, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 엔진에 공급되는 연료의 공급량, 특히 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량에 미치는 영향을 줄일 수 있다.
도 18 은 제 7 실시예에 따른 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치의 구성도이다. 도 18 에 나타낸 연료분사장치 (1-7) 는 6개의 기통 중 3개의 기통을 1개의 기통군으로 하는 V형 6기통엔진에 장착되는 연료공급장치를 갖는 연료분사장치이다. 각 기통군은 엔진의 좌측 뱅크 ( bank ) 와 우측 뱅크 중 어느 한편에 구비되어 있다. 도 18 에 나타낸 연료분사장치 (1-7) 의 기본적 구성은 도 1 에 나타낸 연료분사장치 (1-1) 의 기본적 구성과 동일하기 때문에, 연료분사장치 (1-7) 의 기본적 구성은 간략히 설명한다. 또한, 연료분사장치 (1-7) 의 연료분사방법은 도 6 에 나타낸 연료분사장치 (1-2) 의 연료분사방법과 동일하므로, 그 설명은 생략한다.
도 18 에 나타낸 것처럼, 이 실시예에 따른 연료분사장치 (1-7) 는 연료공급장치 (2-7), 제 1 연료분사기구인 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32), 제 2 연료분사기구인 우측기통내 연료분사기구 (41) 및 좌측기통내 연료분사기구 (42) 및 제어수단인 분사제어장치 (5) 를 구비하고 있다.
연료공급장치 (2-7) 의 제 1 연료공급계 (8) 는 저압통로 (8a), 이 저압통로 (8a) 내의 연료를 분기부분 ( D ) 으로부터 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 로 공급하는 우측분기통로 (8h), 및 이 저압통로 (8a) 내의 연료를 분기부분 ( D ) 으로부터 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 로 공급하는 좌측분기통로 (8i) 를 구비하고 있다. 우측분기통로 (8h) 의 통로길이는 좌측분기통로 (8i) 와 다르다. 즉, 고압펌프 (9) 로부터 제 1 연료분사기구인 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 까지의 통로길이는, 고압펌프 (9) 로부터 제 1 연료분사기구인 좌측흡기통로내 연료분사기구 (31) 까지의 통로길이와 다르다. 제 2 연료공급계 (10) 는, 분기통로 (10a), 고압펌프 (9) 로 더 가압된 연료를 기통내 연료분사기구 (4) 의 우측기통내 연료분사기구 (41) 및 좌측기통내 연료분사기구 (42) 에 공급하는 고압통로 (10b), 우측기통내 연료분사기구 (41) 를 좌측기통내 연료분사기구 (42) 와 소통시키는 소통통로 (10g) 및 릴리스통로 ( release path, 10c ) 를 구비하고 있다.
우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 우측기통내 연료분사기구 (41) 는 우측 뱅크 ( 도시 안됨 ) 에 구비된 3개의 기통에 각각 대응하는 흡기통로내 인젝터 ( 31a ∼ 31c ) 및 기통내 인젝터 ( 41a ∼ 41c ) 를 구비하고 있다. 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 및 좌측기통내 연료분사기구 (42) 는 좌측 뱅크 ( 도시 안됨 ) 에 구비된 3개의 기통에 각각 대응하는 흡기통로내 인젝터 ( 32a ∼ 32c ) 및 기통내 인젝터 ( 42a ∼ 42c ) 를 구비하고 있다. 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 는 우측분기통로 (8h) 및 좌측분기통로 (8i) 로부터 공급된 연료를 우측흡기통로내 인젝터 ( 31a ∼ 31c ) 에 분배하는 연료분배관 (31d) 및 좌측흡기통로내 인젝터 ( 32a ∼ 32c ) 에 분배하는 연료분배관 (32d) 을 각각 구비하고 있다. 우측기통내 연료분사기구 (41) 및 좌 측기통내 연료분사기구 (42) 는 제 2 연료공급계 (10) 의 고압통로 (10b) 또는 소통통로 (10g) 로부터 공급된 연료를 우측기통내 인젝터 ( 41a ∼ 41c ) 에 분배하는 연료분배관 (41d) 및 좌측기통내 인젝터 ( 42a ∼ 42c ) 에 분배하는 연료분배관 (42d) 을 각각 구비하고 있다.
이하에서 우측분기통로 (8h) 및 좌측분기통로 (8i) 의 통로길이가 동일한 경우 발생하는 문제점을 설명한다. 도 19a 는 우측 및 좌측 분기통로의 통로길이가 동일한 경우 연료의 압력변동폭을 나타내는 그림이다. 도 19b 는 우측 및 좌측 분기통로의 통로길이가 다른 경우 연료의 압력변동폭을 나타내는 그림이다. 도 19a 에 나타낸 것처럼, 우측분기통로 (8h) 및 좌측분기통로 (8i) 의 통로길이가 동일한 경우, 고압펌프 (9) 로부터 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 로 전파되는 맥동에 의해 야기된 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 내의 연료 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 내의 연료의 압력변동폭의 위상이 동일하다. 연료분사장치 (1-7) 가 기통내/흡기통로내 분사 또는 흡기통로내 분사를 하여 엔진에 연료를 공급하는 경우, 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 의 우측흡기통로내 인젝터 ( 31a ∼ 31c ) 와 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 의 좌측흡기통로내 인젝터 ( 32a ∼ 32c ) 로부터 교대로 연료가 분사된다. 즉, 도 19a 에 나타낸 것처럼, 우측흡기통로내 인젝터 (31a), 좌측흡기통로내 인젝터 (32a), 우측흡기통로내 인젝터 (31b), 좌측흡기통로내 인젝터 (32b), 우측흡기통로내 인젝터(31c), 좌측흡기통로내 인젝터 (32c) 의 순서로 각 인젝터로부터 연료가 분사된다. 이 때, 각 인젝터 ( 31a ∼ 32c ) 의 분사시기가 상기 연료의 압력변동폭의 주기의 반인 경우, 우측흡기통로내 인젝터 ( 31a ∼ 31c ) 는 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 내의 연료의 압력변동폭이 상한인 때에 연료를 분사한다. 또한, 좌측흡기통로내 인젝터 ( 32a ∼ 32c ) 는 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 내의 연료의 압력변동폭이 하한인 때에 연료를 분사한다. 분사제어장치 (5) 가 각 인젝터 ( 31a ∼ 32c ) 의 밸브개방시간, 즉 통전시간을 동일하게 제어한다면, 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 로부터 분사되는 연료의 분사량과 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 로부터 분사되는 연료의 분사량 사이에 편차가 발생한다.
상기 문제를 고려하여, 제 7 실시예에 따른 연료공급장치 (2-7) 를 갖는 연료분사장치 (1-7) 는, 우측분기통로 (8h) 의 통로길이가 좌측분기통로 (8i) 와 다르도록, 그리고 고압펌프 (9) 로부터 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 로 전파되는 맥동의 위상이 고압펌프 (9) 로부터 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 로 전파되는 맥동의 위상으로부터 반전되도록 되어 있다. 이렇게 함으로써, 도 19b 에 나타낸 것처럼, 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 내의 연료의 압력변동폭의 주기에서의 위상이 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 내의 연료의 압력변동폭의 주기에서의 위상으로부터 반전되어 있다. 따라서, 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 로부터 분사되는 연료의 분사량과 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 로부터 분사되는 연료의 분사량 사이의 편차를 방지할 수 있다. 각 기통군의 제 1 연료분사기구 사이의 연료분사량의 편차를 방지함으로써, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 엔진에 공급되는 연료의 공급량, 특히 제 1 연료분사기구인 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 의 각 인젝터 ( 31a ∼ 32c ) 로부터 분사되는 연료의 분사량에 미치는 영향을 줄일 수 있다.
상기 연료분사장치 (1-7) 에 있어서, 분사제어장치 (5) 는 고압펌프 (9) 로부터 제 1 연료분사기구인 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 로 전파되는 맥동의 소정의 위상 각각에 기초하여 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 로부터의 연료의 분사를 제어한다. 즉, 분사제어장치 (5) 는, 맥동의 각각의 소정의 위상에서 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 로부터 연료를 분사하도록, 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 로부터의 연료분사를 제어한다. 맥동의 소정의 위상이란 맥동의 상한 또는 하한, 즉 제 1 연료분사기구인 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 내의 연료의 압력변동의 상한 또는 하한이다. 그러므로, 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 내의 연료의 압력변동이 상한일 때에 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 로부터 연료가 분사되는 경우, 분사된 연료가 미립자화될 수 있다. 따라서, 엔진의 연소효율과 방출을 향상시킬 수 있다. 또한, 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 내의 연료의 압력변동이 하한일 때에 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 로부터 연료가 분사되는 경우, 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 내의 연료의 압력이 저압펌프 (7) 에 의해 우측흡기통로내 연료분사기구 (31) 및 좌측흡기통로내 연료분사기구 (32) 내에 공급되는 연료의 압력보다 낮아진다. 이로써 각 인젝터 ( 31a ∼ 31c ) 의 동적 영역을 개선시키는 것, 즉 각 인젝터 ( 31a ∼ 31c ) 로보다 적은 연료를 분사하는 것이 가능하다.
도 20 은 제 8 실시예에 따른 연료공급장치를 포함하는 연료분사장치의 구성도이다. 도 20 에 나타낸 연료분사장치 (1-8) 가 도 14 에 나타낸 연료분사장치 (1-5) 와 다른 점은 연료분사장치 (1-8) 가 연료압센서 ( fuel pressure sensor, 3f ) 를 구비하고 있다는 것이다. 도 20 에 나타낸 연료분사장치 (1-8) 의 기본적 구성은 도 14 에 나타낸 연료분사장치 (1-8) 의 기본적 구성과 동일하기 때문에, 그 설명은 생략한다.
제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 에 연료압센서 (3f) 가 구비되어 있다. 이 연료압센서 (3f) 는 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내, 즉 연료분배관 (3e) 내의 연료의 압력을 검출한다. 연료센서 (3f) 에 의해 검출된 연료분배관 (3e) 내의 연료의 압력에 상응하는 출력신호가 분사제어장치 (5) 에 입력된다.
이하에서, 제 8 실시예에 따른 연료분사장치의 연료분사방법을 설명한다. 도 21 은 제 8 실시예에 따른 연료분사장치의 분사제어의 흐름도이다. 도 21 에 나타낸 연료분사장치의 연료분사방법의 기본적인 흐름은 도 6 에 나타낸 연료분사장치 (1-2) 의 연료분사방법과 기본적으로 동일하다. 그러므로, 그 흐름은 간략하게 설명한다. 도 21 에 나타낸 것처럼, 분사제어장치 (5) 의 처리부 (5b) 는 엔진에 공급되는 연료공급량 ( Q ) 을 산출한다 ( 단계 STl ).
처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST2 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 보다 작은 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 내연기관인 엔진의 운전상태에 기초하여 분사영역이 기통내 분사영역이라고 판단한다. 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-8) 는 기통내 분사를 한다 ( 단계 ST4 ).
단계 ST2 에서 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L1 ) 이상인 경우, 처리부 (5b) 는 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 보다 작은지 여부를 판단한다 ( 단계 ST6 ). 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 이하인 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 분사영역이 기통내/흡기통로내 분사영역이라고 판단한다. 그리고 나서, 처리부 (5b) 는 고압펌프 (9) 로부터 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 맥동이 큰지 여부를 판단한다 ( 단계 ST22 ). 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 맥동이 크면, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력변동폭이 크다. 따라서, 분사제어장치 (5) 는 연료압센서 (3f) 로부터 출력된 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 압력의 출력신호에 기초하여, 고압펌프 (9) 로부터 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 맥동이 큰지 여부를 판단할 수 있다.
맥동이 크다고 판단한 경우, 처리부 (5b) 는 이 맥동의 크기에 비례하여 기 통내 분사의 증가량을 산출한다 ( 단계 ST23 ). 기통내/흡기통로내 연료분사에 있어서, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 의 분사량 및 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량은 도 4 에 나타낸 맵에 의해 결정된다. 이 실시예에서, 엔진에 공급되는 연료공급량 ( Q ) 을 변화시키지 않은채로, 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량을 감소시키고, 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량을 증가시킨다. 다시 말해, 기통내분사에 의해 엔진에 공급되는 연료의 공급량에 대한 흡기통로내 분사에 의해 엔진에 공급되는 연료의 공급량의 비율이 변화된다. 그리고 나서, 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 단계 ST23 에서 산출된 기통내분사의 증가량에 따라서 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 및 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-8) 는 기통내/흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST8 ). 따라서, 제 1 연료분사기구 및 제 2 연료분사기구에 의해 엔진에 연료를 공급하는 기통내/흡기통로내 분사영역에서, 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터의 연료의 분사량이 감소된다. 그러므로, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되더라도, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 엔진에 공급되는 연료의 공급량, 특히 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량에 미치는 영향을 줄일 수 있다.
단계 ST22 에서 맥동이 크지 않다고 판단한 경우, 처리부 (5b) 는 도 4 에 나타낸 맵에 기초하여 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 및 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-8) 는 기통내/흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST8 ).
단계 ST6 에서 액셀개도 ( L ) 가 소정의 값 ( L2 ) 이상인 경우, 제어수단인 분사제어장치 (5) 는 도 4 에 나타낸 것처럼 분사영역이 흡기통로내 분사영역이라고 판단한다. 그리고 나서, 처리부 (5b) 는 고압펌프 (9) 로부터 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 맥동이 큰지 여부를 판단한다 ( 단계 ST24 ). 맥동이 크다고 판단한 경우, 처리부 (5b) 는 엔진에 연료공급량 ( Q ) 을 만족시키는 연료를 공급하기 위해서 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 및 기통내 연료분사기구 (4) 의 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-8) 는 기통내/흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST25 ). 흡기통로내 분사에 있어서, 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 의 분사량은 도 4 에 나타낸 맵에 의해 결정된다. 이 실시예에서는, 엔진에 공급될 연료공급량 ( Q ) 을 변화시키지 않은채 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 로부터 연료를 분사함으로써, 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량을 감소시킨다. 따라서, 제 1 연료분사기구만에 의해 엔진에 연료를 공급하는 흡기통로내 분사영역에서, 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터의 연료의 분사량이 감소된 다. 그러므로, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되더라도, 고압펌프 (9) 에서 발생한 맥동이 엔진에 공급되는 연료의 공급량, 특히 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 로부터 분사되는 연료의 분사량에 미치는 영향을 줄일 수 있다.
맥동이 크지 않다고 판단한 경우, 처리부 (5b) 는, 도 4 에 나타낸 맵에 기초하여 흡기통로내 연료분사기구 (3) 의 흡기통로내 인젝터 ( 3a ∼ 3d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-8) 는 흡기통로내 분사를 한다 ( 단계 ST12 ).
제 8 실시예에 따르면, 분사제어장치 (5) 는 고압펌프 (9) 로부터 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 맥동이 큰지 여부를 연료압센서 (3f) 로부터 출력되는 흡기통로내 연료분사기구 (3) 내의 연료의 압력에 기초하여 판단한다. 그렇지만, 본 발명은 이 경우로 국한되지 않는다. 예를 들어, 분사제어장치 (5) 의 기억부 (5c) 에 엔진의 회전수 (Ne) 와 엔진에 공급되는 연료공급량 ( Q ) 에 기초하여 엔진의 회전수 (Ne) 와 맥동의 크기 사이의 관계를 나타내는 맵을 기억시켜, 엔진의 회전수 (Ne) 로부터 맥동의 크기를 판단할 수 있다.
또한, 상기 처리부 (5) 는 연료의 분사영역이 기통내/흡기통로내 분사영역 또는 흡기통로내 분사영역이라고 판단하고, 또한 고압펌프 (9) 로부터 제 1 연료분사기구인 흡기통로내 연료분사기구 (3) 로 전파되는 맥동이 큰지 여부를 판단한 경우, 기통내 인젝터 ( 4a ∼ 4d ) 에 분사시기 및 분사량의 출력신호를 출력하고, 연료분사장치 (1-8) 는 흡기통로내 분사만을 할 수 있다.
상기 실시예에 따른 내연기관 연료공급장치 및 내연기관 연료분사장치는 다음의 효과를 나타낸다. 고압펌프에서 발생한 맥동이 제 1 연료분사기구로 전파되는 것이 억제된다. 각 기통군의 제 1 연료분사기구 사이의 연료의 분사량의 편차가 억제된다. 제 1 연료분사기구로부터 분사되는 연료의 분사량이 감소된다. 이로써, 고압펌프로부터 발생하는 맥동이 내연기관에 공급되는 연료의 공급량에 미치는 영향을 줄일 수 있다
*당업자는 부가적인 장점 및 변형예를 용이하게 추론할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 명세서에 기재된 상세한 설명 및 특정 실시예로 국한되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구범위 및 그의 균등물에 의해 정해지는 본 발명의 보호범위에서 벗어나지 않고 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (2)

  1. 연료를 가압하는 저압펌프, 상기 저압펌프로 가압된 연료를 분사하는 제 1 연료분사기구, 상기 저압펌프로부터 상기 제 1 연료분사기구에 연료를 공급하는 제 1 연료공급계, 상기 저압펌프로 가압된 연료를 더 가압하는 고압펌프, 상기 고압펌프로 가압된 연료를 분사하는 제 2 연료분사기구, 상기 제 1 연료공급계로부터 분기되어 있으며 상기 제 2 연료분사기구에 연료를 공급하는 제 2 연료공급계, 및 내연기관의 운전상태에 따라 상기 제 1 연료분사기구의 분사 및 상기 제 2 연료분사기구의 분사를 제어하는 제어수단을 구비하고,
    상기 제어수단이 상기 내연기관의 운전상태에 기초하여 연료의 분사영역이 상기 제 1 연료분사기구만에 의한 분사영역이라고 판단하고, 또한 상기 고압펌프로부터 제 1 연료분사기구에 전파되는 맥동이 크다고 판단하는 경우, 상기 제어수단은 적어도 상기 제 2 연료분사기구로부터 연료를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사장치.
  2. 연료를 가압하는 저압펌프, 상기 저압펌프로 가압된 연료를 분사하는 제 1 연료분사기구, 상기 저압펌프로부터 상기 제 1 연료분사기구에 연료를 공급하는 제 1 연료공급계, 상기 저압펌프로 가압된 연료를 더 가압하는 고압펌프, 상기 고압펌프로 가압된 연료를 분사하는 제 2 연료분사기구, 상기 제 1 연료공급계에서 분기되어 있으며 상기 제 2 연료분사기구에 연료를 공급하는 제 2 연료공급계, 및 내연 기관의 운전상태에 따라 상기 제 1 연료분사기구의 분사 및 상기 제 2 연료분사기구의 분사를 제어하는 제어수단을 구비하고,
    상기 제어수단이, 상기 내연기관의 운전상태에 기초하여 연료의 분사영역이 상기 제 1 연료분사기구 및 상기 제 2 연료분사기구에 의한 분사영역이라고 판단하고, 또한 상기 고압펌프로부터 제 1 연료분사기구에 전파되는 맥동이 크다고 판단하는 경우, 상기 제어수단은 상기 제 2 연료분사기구로부터 분사되는 연료가 증가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사장치.
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