KR102359917B1 - 차량의 글로 플러그 및 그 제어방법 - Google Patents

차량의 글로 플러그 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연소실 내에 분사되는 연료와의 간섭이 방지되는 글로 플러그 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 글로 플러그는, 엔진의 연소실을 예열하는 차량의 글로 플러그로서, 상기 연소실을 예열하도록 일단이 선택적으로 상기 연소실에 돌출되는 예열 로드; 상기 예열 로드가 상기 연소실에 삽입되는 부분의 기밀을 유지하도록 상기 예열 로드를 감싸는 벨로우즈 파이프; 상기 예열 로드의 타단을 선택적으로 밀거나 당기도록 변형되는 피에조 소자; 및 상기 피에조 소자의 변형 및 상기 예열 로드의 예열을 제어하는 제어기;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 글로 플러그의 제어방법은, 냉각수의 온도, 흡기의 온도, 및 터빈의 출구 온도를 측정하는 단계; 상기 예열 로드가 상기 연소실로 돌출되는 단계; 및 상기 예열 로드가 상기 연소실 외측으로 이탈되는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

차량의 글로 플러그 및 그 제어방법{GLOW PLUG FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 글로 플러그 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분사되는 연료와의 간섭이 방지되는 글로 플러그 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 글로 플러그는 디젤 엔진의 연소실을 예열하는 장치이다.
디젤 엔진에서는 공기의 압축 열에 따라 연료에 착화하므로 갑자기 기동 전동기를 돌리면 기동되지 않는다. 따라서, 글로 플러그에 전류를 인가하여 연소실 내부를 800℃ 이상으로 가열한 후에 연료를 분사시켜서 착화 및 시동이 수행된다. 즉, 운전자는 기동 전동기를 돌리기 전에 예열 스위치를 조작한 후, 경고등의 소등으로 예열의 완료를 확인하도록 되어 있는 것이 일반적이다.
최근에는 금속 글로 장치의 개발로 순간적으로 온도를 올릴 수 있도록 되었으나, 연비 개선 및 배기가스의 유해물질 저감을 위하여 인젝터 다공화 등을 통한 연소실 내 연료의 분사면적 증대에 따라 연소실로 돌출된 글로 플러그와 연료 사이의 간섭을 회피하는 것이 어려울 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 연소실 내에 분사되는 연료와의 간섭이 방지되는 글로 플러그 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량의 글로 플러그는, 엔진의 연소실을 예열하는 차량의 글로 플러그로서, 상기 연소실을 예열하도록 일단이 선택적으로 상기 연소실에 돌출되는 예열 로드; 상기 예열 로드가 상기 연소실에 삽입되는 부분의 기밀을 유지하도록 상기 예열 로드를 감싸는 벨로우즈 파이프; 상기 예열 로드의 타단을 선택적으로 밀거나 당기도록 변형되는 피에조 소자; 및 상기 피에조 소자의 변형 및 상기 예열 로드의 예열을 제어하는 제어기;를 포함할 수 있다.
상기 예열 로드는 전류를 인가받아 상기 연소실을 예열하도록 금속재질로 형성될 수 있다.
상기 벨로우즈 파이프는 상기 예열 로드가 상기 연소실에 삽입되는 부분에 밀착되도록 탄성재질로 형성될 수 있다.
상기 피에조 소자는 인가받은 전압에 따라 변형될 수 있다.
상기 제어기가 상기 피에조 소자에 인가되는 전압을 낮추면, 상기 예열 로드의 일단이 상기 연소실로 돌출되도록 상기 피에조 소자가 팽창하여 상기 예열 로드의 타단을 밀 수 있다.
상기 벨로우즈 파이프는 수축되면서 기밀을 유지할 수 있다.
상기 제어기는 상기 예열 로드에 전류를 인가하고, 상기 연소실이 예열될 수 있다.
상기 제어기가 상기 피에조 소자에 인가되는 전압을 높이면, 상기 예열 로드의 일단이 상기 연소실 외측으로 이탈되도록 상기 피에조 소자가 수축하여 상기 예열 로드의 타단을 당길 수 있다.
상기 제어기는 상기 예열 로드에 인가되는 전류는 해제할 수 있다.
상기 벨로우즈 파이프는 팽창되면서 기밀을 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 글로 플러그는, 상기 피에조 소자를 주변과 절연시키도록 상기 피에조 소자의 둘레에 배치되는 절연부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 글로 플러그의 제어방법은, 엔진의 연소실을 예열하도록 선택적으로 상기 연소실에 돌출되는 예열 로드, 및 상기 예열 로드를 밀거나 당기도록 변형되는 피에조 소자를 포함하는 글로 플러그의 제어방법으로서, 냉각수의 온도, 흡기의 온도, 및 터빈의 출구 온도를 측정하는 단계; 상기 예열 로드가 상기 연소실로 돌출되는 단계; 및 상기 예열 로드가 상기 연소실 외측으로 이탈되는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 글로 플러그의 제어방법은, 차량의 Key On 시에 시작될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 글로 플러그의 제어방법은, 차량의 Key Off 시에 종료될 수 있다.
냉각수의 온도, 흡기의 온도, 및 터빈의 출구 온도 중 어느 하나라도 각각의 기설정된 온도에 미치치 못하면, 상기 피에조 소자의 변형에 따라 상기 예열 로드가 상기 연소실로 돌출될 수 있다.
상기 글로 플러그가 상기 연소실로 돌출되면, 상기 예열 로드에 전류가 인가되어 상기 연소실이 예열될 수 있다.
냉각수의 온도, 흡기의 온도, 및 터빈의 출구 온도가 모두 각각의 기설정된 온도 이상이면, 상기 피에조 소자의 변형에 따라 상기 예열 로드가 상기 연소실 외측으로 이탈될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 연소실의 예열이 필요한 경우에만 예열 로드가 연소실로 돌출됨으로써, 연소실의 예열이 요구되지 않는 엔진의 상태에서 연소실에 분사되는 연료와 예열 로드 사이의 간섭이 방지될 수 있다. 따라서, 엔진의 연비가 향상되고, 연소실의 예열 효율이 증대될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 글로 플러그의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 글로 플러그가 연소실의 예열을 수행하지 않는 상태의 작동도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 글로 플러그의 제어방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 글로 플러그의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 글로 플러그(20)는 엔진(1)의 연소실(10)을 예열하도록 구비되며, 예열 로드(22), 벨로우즈 파이프(24), 피에조 소자(26), 및 절연부(28)를 포함한다.
한편, 상기 연소실(10)은 엔진(1)의 실린더 내에서 피스톤(19)과 실린더 헤드의 사이에 형성되어 연료의 착화가 수행되는 공간으로서, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 예열 로드(22)는 그 일단이 선택적으로 상기 연소실(10)로 돌출된다. 또한, 상기 예열 로드(22)는 전류를 인가받아 상기 연소실(10)을 예열하도록 기능한다. 나아가, 상기 예열 로드(22)는 상기 연소실(10)의 예열에 유리하도록 열전도성이 높은 금속재질일 수 있다. 더 나아가, 상기 예열 로드(22)는 상기 연소실(10)로의 돌출이 용이하도록 일방향으로 길게 형성된 막대형상일 수 있다.
상기 벨로우즈 파이프(24)는 상기 예열 로드(22)를 감싸도록 구비된다. 예를 들어, 상기 예열 로드(22)가 원통형상의 막대라면, 상기 예열 로드(22)는 상기 벨로우즈 파이프(24)의 중공에 삽입되고 상기 벨로우즈 파이프(24)는 상기 예열 로드(22)의 외주면을 감싸도록 배치된다. 또한, 상기 벨로우즈 파이프(24)는 상기 예열 로드(22)가 상기 연소실(10)에 삽입되는 부분의 기밀을 유지하도록 기능한다. 즉, 상기 벨로우즈 파이프(24)는 상기 예열 로드(22)가 상기 연소실(10)에 삽입되도록 형성된 삽입홀(17)과 상기 예열 로드(22)의 사이를 통하여 고압의 가스가 누출되는 것을 방지한다. 나아가, 상기 벨로우즈 파이프(24)는 상기 삽입홀(17)이 형성된 부분에 밀착되도록 탄성을 갖는 합성수지 재질로 형성될 수 있다. 여기서, 축 방향의 움직임을 허용하면서 그 사이의 유체를 밀폐시키고자 할 때에 주로 사용되는 벨로우즈(bellows) 형상은 당업자에게 자명하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 피에조 소자(26)는 상기 벨로우즈 파이프(24)의 중공에서 상기 예열 로드(22)의 타단에 접촉되도록 구비된다. 여기서, 피에조 소자(piezo element)는 전압을 가하여 전압에 비례한 변형이 발생되도록 하거나 압전 결정에 압력이나 비틀림을 주어 전압이 발생되는 로, 본 발명의 실시예에 따른 상기 피에조 소자(26)는 인가받은 전압에 따라 변형이 발생된다.
상기 절연부(28)는 상기 피에조 소자(26)를 주변과 절연시키도록 상기 피에조 소자(26)의 둘레에 배치된다.
도 1은 상기 연소실(10)의 예열이 수행되도록 상기 예열 로드(22)의 일단이 상기 연소실(10)로 돌출된 상태를 보여준다.
상기 피에조 소자(26)에 인가되는 전압이 낮아지면, 상기 피에조 소자(26)는 상기 예열 로드(22)의 길이방향으로 팽창하면서 상기 예열 로드(22)의 타단을 밀게 된다. 따라서, 상기 예열 로드(22)의 일단은 상기 삽입홀(17)을 통하여 상기 연소실(10)로 돌출되고, 상기 벨로우즈 파이프(24)는 수축되면서 기밀을 유지한다. 이 때, 상기 예열 로드(22)에는 전류가 인가되어 상기 연소실(10)이 예열된다. 도 1에는 상기 피에조 소자(26) 및 상기 예열 로드(22)에 전압 및 전류를 인가하는 전원의 (+)극 및 (??)극이 개략적으로 도시되었다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 글로 플러그가 연소실의 예열을 수행하지 않는 상태의 작동도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 피에조 소자(26)에 인가되는 전압이 높아지면, 상기 피에조 소자(26)는 상기 예열 로드(22)의 길이방향으로 수축하면서 상기 예열 로드(22)의 타단을 당기게 된다. 따라서, 상기 예열 로드(22)의 일단은 상기 삽입홀(17)을 통하여 상기 연소실(10) 외측으로 이탈되고, 상기 벨로우즈 파이프(24)는 팽창되면서 기밀을 유지한다. 이 때, 상기 예열 로드(22)에 인가되는 전류는 해제된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 글로 플러그의 제어방법의 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 차량의 Key On 시에 본 발명의 실시예에 따른 글로 플러그(20)의 제어방법이 시작되면(S100), 제어기(50)는 엔진(1)을 냉각하는 냉각수의 온도, 엔진(1)에 흡입되는 공기(흡기)의 온도, 및 터보자처(도시하지 않음)의 터빈을 통과한 공기가 유출되는 터빈의 출구 온도를 측정한다(S110). 여기서, 상기 제어기(50)는 차량의 전자기기들의 제어를 총괄하는 통상의 전자제어유닛(ECU: electronic control unit)일 수 있다. 또한, 이러한 측정은 각 부분에 배치된 온도센서(도시하지 않음)에 의해 수행됨은 당업자에게 자명하다.
상기 S110 단계에서, 냉각수의 온도가 설정냉각수온도보다 작거나, 흡기의 온도가 설정흡기온도보다 작거나, 터빈의 출구 온도가 설정터빈온도보다 작으면, 상기 제어기(50)가 상기 피에조 소자(26)에 인가되는 전압이 낮아지도록 제어함으로써, 상기 글로 플러그(20)의 예열 로드(22)가 상기 연소실(10)로 돌출되는 작동이 수행된다(S130). 여기서, 설정냉각수온도, 설정흡기온도, 및 설정터빈온도는 당업자에 의해 기설정된 온도이다. 즉, 냉각수의 온도, 흡기의 온도, 및 터빈의 출구 온도 중 어느 하나라도 당업자에 의해 기설정된 온도에 미치치 못하면, 상기 글로 플러그(20)의 예열 로드(22)가 상기 연소실(10)로 돌출되는 작동이 수행된다(S130). 다시 말해, 상기 글로 플러그(20)의 예열 로드(22)가 상기 연소실(10)로 돌출되는 작동은 엔진(1)의 냉간 시에 수행된다. 이 때, 상기 제어기(50)는 상기 예열 로드(22)에 전류를 인가하고, 상기 연소실(10)이 예열된다.
상기 S110 단계에서, 냉각수의 온도가 설정냉각수온도 이상이고, 흡기의 온도가 설정흡기온도 이상이고, 터빈의 출구 온도가 설정터빈온도 이상이면, 보다 작으면, 상기 제어기(50)가 상기 피에조 소자(26)에 인가되는 전압이 높아지도록 제어함으로써, 상기 글로 플러그(20)의 예열 로드(22)가 상기 연소실(10) 외측으로 이탈되는 작동이 수행된다(S140). 즉, 상기 글로 플러그(20)의 예열 로드(22)가 상기 연소실(10) 외측으로 이탈되는 작동은 엔진(1)의 온간 시에 수행된다. 따라서, 엔진(1)의 온간 시에는 엔진(1)에 공급되는 연료가 연료 인젝터(15)에 의해 상기 예열 로드(22)와의 간섭없이 상기 연소실(10)에 분사된다. 이 때, 상기 제어기(50)는 상기 예열 로드(22)에 인가되는 전류는 해제한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 글로 플러그(20)의 제어방법은 차량의 Key Off 시에 종료될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 연소실(10)의 예열이 필요한 경우에만 예열 로드(22)가 연소실(10)로 돌출됨으로써, 연소실의 예열이 요구되지 않는 엔진(1)의 상태에서 연소실(10)에 분사되는 연료와 예열 로드(22) 사이의 간섭이 방지될 수 있다. 따라서, 엔진의 연비가 향상되고, 연소실의 예열 효율이 증대될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 엔진
10: 연소실
15: 연료 인젝터
17: 삽입홀
19: 피스톤
20: 글로 플러그
22: 예열 로드
24: 벨로우즈 파이프
26: 피에조 소자
28: 절연부

Claims (17)

  1. 엔진의 연소실을 예열하는 차량의 글로 플러그에 있어서,
    상기 연소실을 예열하도록 일단이 선택적으로 상기 연소실에 돌출되는 예열 로드;
    상기 예열 로드가 상기 연소실에 삽입되는 부분의 기밀을 유지하도록 상기 예열 로드를 감싸는 벨로우즈 파이프;
    상기 예열 로드의 타단을 선택적으로 밀거나 당기도록 변형되는 피에조 소자; 및
    상기 피에조 소자의 변형 및 상기 예열 로드의 예열을 제어하는 제어기;
    를 포함하며,
    상기 제어기는 냉각수의 온도, 흡기의 온도, 및 터빈의 출구 온도 중 어느 하나라도 각각의 기설정된 온도에 미치치 못하면, 상기 피에조 소자의 변형시켜 상기 예열 로드가 상기 연소실로 돌출되도록 하고, 상기 글로 플러그가 상기 연소실로 돌출되면 상기 예열 로드에 전류를 인가하여 상기 연소실이 예열시키며,
    냉각수의 온도, 흡기의 온도, 및 터빈의 출구 온도가 모두 각각의 기설정된 온도 이상이면, 상기 피에조 소자의 변형에 따라 상기 예열 로드가 상기 연소실 외측으로 이탈시키는 차량의 글로 플러그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예열 로드는 전류를 인가받아 상기 연소실을 예열하도록 금속재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 글로 플러그.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 벨로우즈 파이프는 상기 예열 로드가 상기 연소실에 삽입되는 부분에 밀착되도록 탄성재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 글로 플러그.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피에조 소자는 인가받은 전압에 따라 변형되는 것을 특징으로 하는 차량의 글로 플러그.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 피에조 소자에 인가되는 전압을 낮추면, 상기 예열 로드의 일단이 상기 연소실로 돌출되도록 상기 피에조 소자가 팽창하여 상기 예열 로드의 타단을 미는 것을 특징으로 하는 차량의 글로 플러그.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 벨로우즈 파이프는 수축되면서 기밀을 유지하는 것을 특징으로 하는 차량의 글로 플러그.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 예열 로드에 전류를 인가하고, 상기 연소실이 예열되는 것을 특징으로 하는 차량의 글로 플러그.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 피에조 소자에 인가되는 전압을 높이면, 상기 예열 로드의 일단이 상기 연소실 외측으로 이탈되도록 상기 피에조 소자가 수축하여 상기 예열 로드의 타단을 당기는 것을 특징으로 하는 차량의 글로 플러그.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 예열 로드에 인가되는 전류는 해제하는 것을 특징으로 하는 차량의 글로 플러그.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 벨로우즈 파이프는 팽창되면서 기밀을 유지하는 것을 특징으로 하는 차량의 글로 플러그.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 피에조 소자를 주변과 절연시키도록 상기 피에조 소자의 둘레에 배치되는 절연부를 더 포함하는 차량의 글로 플러그.
  12. 엔진의 연소실을 예열하도록 선택적으로 상기 연소실에 돌출되는 예열 로드, 및 상기 예열 로드를 밀거나 당기도록 변형되는 피에조 소자를 포함하는 글로 플러그의 제어방법에 있어서,
    냉각수의 온도, 흡기의 온도, 및 터빈의 출구 온도를 측정하는 단계;
    상기 예열 로드가 상기 연소실로 돌출되는 단계; 및
    상기 예열 로드가 상기 연소실 외측으로 이탈되는 단계;
    를 포함하며,
    냉각수의 온도, 흡기의 온도, 및 터빈의 출구 온도 중 어느 하나라도 각각의 기설정된 온도에 미치치 못하면, 상기 피에조 소자의 변형에 따라 상기 예열 로드가 상기 연소실로 돌출되고,
    상기 글로 플러그가 상기 연소실로 돌출되면, 상기 예열 로드에 전류가 인가되어 상기 연소실이 예열되며,
    냉각수의 온도, 흡기의 온도, 및 터빈의 출구 온도가 모두 각각의 기설정된 온도 이상이면, 상기 피에조 소자의 변형에 따라 상기 예열 로드가 상기 연소실 외측으로 이탈되는 것을 특징으로 하는 글로 플러그의 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    차량의 Key On 시에 시작되는 것을 특징으로 하는 글로 플러그의 제어방법.
  14. 제12항에 있어서,
    차량의 Key Off 시에 종료되는 것을 특징으로 하는 글로 플러그의 제어방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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