KR19980078358A - 고온시 시동 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진이 고온인 상태에서 시동이 용이하도록 연료 파이프의 연료 압력을 높임으로써 인젝터의 연료 분사량을 높여 고온시 시동성을 향상시킨 고온시 시동 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 엔진의 온도를 검출하는 온도 센서와 상기 온도 센서의 신호를 입력받고 연료 파이프 내의 연료 압력을 상승시키도록 신호를 보내는 ECU와 상기 ECU의 신호에 따라 연료 파이프 내의 연료 압력을 상승시켜 주는 연료 압력 조절 수단으로 구성된 고온시 시동 장치와, 엔진이 시동시 인가를 판단하는 단계와, 온도센서로 엔진의 온도를 검출하여 그 검출된 온도와 사전에 설정된 설정치 온도를 비교 판단하는 단계와, 그 결과 설정치 보다 엔진 온도가 높게 판단되면 솔레노이드 밸브의 작동 시간을 계산하는 단계와, 솔레노이드 밸브를 작동하여 연료 파이프 내의 연료 압력을 상승시키는 단계와, 솔레노이드 밸브의 작동 시간이 계산된 시간에 도달했는가를 판단하는 단계와, 그 결과 계산된 시간에 도달했다고 판단되면 솔레노이드 밸브의 작동을 중지시키는 단계를 포함하는 고온시 시동 장치 제어 방법에 관한 것이다.

Description

고온시 시동 장치 및 그 제어 방법

본 발명은 자동차의 고온시 시동 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 상세하게는 엔진이 고온인 상태에서의 시동시 연료 파이프 내에 발생된 기포로 인하여 시동성이 저하되는 것을 막기 위하여 엔진의 온도를 감지할 수 있는 온도센서를 설치하고 상기 온도센서의 온도에 따라 연료 압력 조절기 내에 있는 솔레노이드 밸브를 제어하여 연료 공급 계통의 연료 압력을 높임으로써 인젝터의 연료 분사량을 높여 고온시 시동성을 향상시킨 고온시 시동 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적인 자동차에서 각종 센서는 기관의 운전 상태에 적합한 연료량을 계산하는 데 필요한 정보를 ECU에 보내고, ECU는 상기 센서들에서 보낸 각종 정보를 처리하여 실린더 내에 분사하는 연료의 분사 지속 시간을 정한다.

이처럼 ECU가 제어하는 것은 연료 분사량이 아니라 연료 분사 지속 시간을 제어하는데, 만약 연료의 압력이 일정하게 유지되지 않으면 분사 지속 시간이 같더라도 분사량을 달라지게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 연료 장치에 연료의 압력을 일정하게 유지시켜 주기 위한 연료 압력 조절기를 설치한다.

도 1에 종래의 연료 압력 조절기의 구조가 도시되어 있는 바, 자동차 연료 장치의 간단한 설명과 함께 이를 살펴보면 다음과 같다.

일반적인 자동차의 연료 장치는 연료 탱크, 연료 펌프, 연료 필터, 연료 분배 파이프, 인젝터, 연료 압력 조절기(100)로 구성되어 있고, 연료 펌프에 의해 연료 탱크에 저장되어 있던 연료가 빨아 올려지고 빨아 올려진 연료는 연료 필터를 거치는 동안 불순물이 여과되며 여과된 연료는 연료 분배 파이프에서 각 인젝터로 분배된다.

인젝터에서는 연료를 실린더 내로 분사하는데, 이 과정에서 연료 압력 조절기(100)는 연료 분배 파이프의 맨 끝에 설치되어 인젝터에 공급되는 연료의 압력 뿐 아니라 연료 계통내 압력을 조정한다.

이와 같은 연료 계통의 압력을 조절하는 연료 압력 조절기(100)는 다이어프램(103)을 사이에 두고 연료실(107)과 스프링실(108)로 분리되어 있는데, 다이어프램(103)에 장력을 미치는 스프링(106)이 있는 스프링실(108)은 진공호스(105)와 연결되고, 연료실(107)에는 연료 유입구(104)와 리턴 포트(109)가 설치되어 있다.

연료실(107) 쪽의 다이어프램(103) 중앙부에는 밸브(102)가 설치되어 있으며 밸브(102)는 리턴 포트(109)가 실린너 내부로 연장된 리턴 포트(109) 상단부와 접촉되게 구성되어 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 연료 압력 조절기(100)의 각 부품 구성에 따른 작용을 살펴보면 다음과 같다.

자동차의 ECU는 기관의 운전 상태에 따라 연료 분사량을 제어하는데, ECU는 연료 분사 지속 시간을 통해 기관에 공급하는 연료 분사량을 제어하고, 이 때문에 연료 공급 계통의 압력이 일정치 않으면 연료 분사량이 달라지게 된다.

그러므로 연료의 압력을 일정하게 유지시켜야 되는데, 연료 압력 조절기(100)의 스프링실(108)과 흡기 다기관이 진공호스(105)를 통해 연결되어 있어 연료 압력 조절기(100)가 흡기다기관의 부압과 연동되어 작동함으로써 연료 공급 계통의 연료 압력이 조절된다.

연료 분배관의 연료가 연료 압력 조절기(100)의 연료 유입구(104)를 통하여 연료실(107)에 밀려들어오면 그 압력에 의하여 다이어프램(103)은 스프링실(108)의 스프링(106) 장력과 연료 압력이 평형을 이루는 점까지 밀려가고, 연료 배출구인 리턴 포트(109)가 일정 수준으로 열린다.

이때, 흡기다기관의 압력이 낮아지면 부압에 의하여 다이어프램(103)을 잡아당기는 결과가 되어 리턴 포트(109)는 더욱 크게 열려 더 많은 연료가 탱크로 리턴 되면서 연료 압력이 낮아진다.

그러나 흡기 다기관의 압력이 다시 높아지면 그만큼 다이어프램(103)을 연료실(107) 쪽으로 밀어 내리는 결과가 되어 리턴되는 연료량은 감소하고, 연료 압력은 흡기다기관의 압력이 상승하는 만큼 상승한다.

이와 같은 방법으로 연료 압력 조절기(100)가 흡기다기관의 압력차에 따라 연료 압력을 조절해 줌으로써 분사 유효 압력을 일정하게 유지하는 역할을 한다.

그러나 , 자동차는 엔진이 가동되어 엔진 온도가 높아진 상태에서 엔진을 정지하게 되면 연료 파이프 내의 연료 유동이 멈추고 연료 파이프 내의 연료에는 엔진으로부터 전달된 열에 의하여 기포가 발생하게 된다.

이렇게 기포가 발생된 연료는 재시동시 인젝터에 의해서 실린더 내로 분사되는데, 연료에 기포가 포함되어 있기 때문에 인젝터가 실린더 내로 분사하는 연료의 총 분사량이 감소되고 이로서 엔진의 고온 재시동이 불량해지는 원인이 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선시키기 위해 안출된 것으로, 자동차의 엔진 온도가 높아진 상태에서 재시동시 연료 압력 조절기의 리턴 포트를 차단해 연료 파이프 내의 압력을 높여줌으로써 인젝터를 통하여 실린더 내부로 분사하는 연료량을 더 많아지게 하여 엔진의 고온 재시동성이 용이하도록 하는 고온시 시동 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 연료 압력 조절기의 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 압력 조절기의 단면을 보인 구성도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 압력 조절기의 단면을 보인 구성도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 제어 과정을 보인 흐름도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연료 압력 조절기 2 : 솔레노이드 밸브

3 : 솔레노이드 밸브실 4 : 연료 유입구

5 : 리턴 포트 6 : 밸브

7 : ECU 8 : 온도센서

9 : 다이어프램 10 : 연료실

11 : 분배 파이프 12 : 인젝터

13 : 연료 공급 파이프 14 : 연료 리턴 파이프

15 : 연료 탱크 16 : 연료 펌프

17 : 스프링 18 :진공호스

19 : 진공 포트 20 : 하우징

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 냉각수 온도를 검출하고 검출된 정보를 ECU로 보내는 온도센서와 상기 온도센서의 정보를 입력받고 연료 파이프의 압력이 상승되도록 제어하는 ECU와 상기 ECU의 신호에 의하여 리턴 포트로 리턴되는 연료를 차단해 연료 파이프 내의 압력을 상승시켜 주는 연료 압력 조절기로 이루어진 고온시 시동 장치와, 엔진이 시동시 인가를 판단하는 단계와, 온도센서로 엔진의 온도를 검출하여 그 검출된 온도와 사전에 설정된 설정치 온도를 비교 판단하는 단계와, 그 결과 설정치 보다 엔진 온도가 높게 판단되면 엔진 온도에 따라 솔레노이드 밸브의 작동 시간을 계산하는 단계와, 솔레노이드 밸브를 작동하여 연료 압력 조절기의 리턴 포트를 차단함으로서 연료 파이프 내의 연료 압력을 상승시키는 단계와, 엔진 온도에 따라 계산된 솔레노이드 밸브의 작동 시간이 계산된 시간에 도달했는가를 판단하는 단계와, 그 결과 계산된 시간에 도달했다고 판단되면 솔레노이드 밸브의 작동을 중지시키는 단계로 이루어지는 고온시 시동 장치 제어 방법을 제공한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고온시 시동 장치의 압력 조절기는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 다이어프램(9)을 사이에 두고 연료실(10)과 솔레노이드 밸브실(3)로 분리되어 있는데, 솔레노이드 밸브실(3)에는 솔레노이드 밸브실의 하우징(20) 상단에 안착 고정된 솔레노이드 밸브(2)가 있고 솔레노이드 밸브(2)와 다이어프램(9) 사이에는 다이어프램(9)쪽으로 장력을 미치는 스프링(17)이 설치되며 일단에는 흡기다기관과 진공호스(18)로 연결되는 진공 포트(19)가 형성되어 있다.

연료실(10)에는 연료 유입구(4)와 리턴 포트(5)가 있어, 연료 유입구(4)는 연료 공급 계통인 연료 분배 파이프(11)와 연결되고, 리턴 포트(5)는 연료 리턴 파이프(14)와 연결되며, 다이어프램(9) 중앙부에는 밸브(6)가 설치되어 있으며 밸브(6)는 리턴 포트(5)가 실린더 내부로 연장된 리턴 포트(5) 상단부와 접촉되게 구성되어 있다.

여기서 솔레노이드 밸브실(3)의 솔레노이드 밸브(2)는 ECU(7)와 연결되며 ECU(7)는 엔진 냉각수의 온도를 감지하는 온도센서(8)로부터 엔진 온도 정보를 제공받는다.

상기와 같은 구성을 가지는 연료 압력 조절기를 도 3에 도시되어 있는 자동차 연료 장치의 설명과 함께 이를 살펴보면 다음과 같다.

자동차의 연료 장치는 연료 탱크(15), 연료 펌프(16), 연료 필터(미도시), 연료 분배 파이프(11), 인젝터(12), 연료 압력 조절기(1)로 구성되어 있고, 연료 펌프(16)에 의해 연료 탱크(15)에 저장된 연료가 빨아 올려지고, 이 연료는 연료 필터를 거치는 동안 불순물이 여과되며 연료 분배 파이프(11)에서 각 인젝터(12)로 분배된다.

인젝터(12)에서는 연료를 실린더 내부로 무화시켜 분사하는데, 이때 ECU(7)는 기관의 운전 상태에 적합한 연료량을 연료의 분사 지속 시간을 제어함으로써 조절한다.

이처럼 ECU(7)가 제어하는 것은 연료 분사량이 아니라 연료 분사 지속 시간을 제어하는데, 만약 연료의 압력이 일정하게 유지되지 않으면 분사 지속 시간이 같더라도 분사량이 달라지게 된다.

그러므로 연료의 압력을 일정하게 유지시켜 줄 필요가 있는데, 연료 압력 조절기(1)가 연료 분배 파이프(11)의 맨 끝에 설치되어 인젝터(12)에 공급되는 연료의 압력을 일정하게 유지시켜 주는 작용을 한다.

연료 분배 파이프(11)의 연료가 연료 압력 조절기(1)의 연료 유입구(4)를 통하여 연료실(10)에 밀려들어오면 그 압력에 의하여 다이어프램(9)은 솔레노이드 밸브실(3)의 스프링(17) 장력과 연료 압력이 평형을 이루는 점까지 밀려가고, 밸브(6)에 의해 막혀 있던 연료 배출구인 리턴 포트(5)가 일정 수준으로 열린다.

이때, 흡기다기관의 압력이 낮아지면 부압에 의하여 다이어프램(9)을 잡아당기는 결과가 되어 리턴 포트(5)는 더욱 크게 열려 더 많은 연료가 리턴 파이프(14)를 거쳐 연료 탱크(15)로 리턴되면서 연료 압력이 낮아진다.

그러나 흡기 다기관의 압력이 다시 높아지면 그만큼 다이어프램(9)을 밀어 올리는 결과가 되어 리턴되는 연료량은 감소하고, 연료 압력은 흡기다기관의 압력이 상승하는 만큼 상승한다.

이와 같은 방법으로 연료 압력 조절기(1)가 연료 압력과 흡기다기관의 압력차에 따라 연료 압력을 조절해 줌으로써 분사 유효 압력을 항시 일정하게 유지시킨다.

그러나 엔진이 가동되어 엔진 온도가 높아진 상태에서는 연료 파이프 내의 연료 유동이 멈추고 연료 파이프 내의 연료에는 엔진으로부터 전달된 열에 의하여 기포가 발생하게 된다.

이렇게 기포가 발생된 연료는 재시동시 인젝터(12)에 의해서 실린더 내로 분사되는데, 연료에 기포가 포함되어 있기 때문에 인젝터(12)로 분사하는 연료의 총 분사량이 감소되고 이로써 엔진의 시동이 불량해지는 원인이 된다.

이는 냉각수의 온도를 온도센서(8)가 감지하여 ECU(7)에 정보를 보내고 ECU(7)는 상기 정보를 압력 조절기(1) 내에 있는 솔레노이드 밸브(2)를 작동하여 다이어프램(9)을 연료실(10)쪽으로 밀어 리턴 포트(5)를 통해 리턴되는 연료를 차단함으로서 연료 압력 조절기(1) 내의 압력이 상승하고 연료 파이프의 연료 압력도 상승하면서 인젝터(12)에 의하여 실린더 내로 분사되는 연료량이, 연료 압력이 일정할 때보다 많이 분사되므로 엔진의 고온시 시동이 용이해진다.

이와 같은 구성과 작동 과정을 갖는 자동차의 고온시 시동 장치의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시동 모터에 전류가 인가되는가 아닌가 등을 통하여 엔진이 시동시 인가를 판단한다.

자동차의 시동 모터에 전류가 인가되는 것을 통하여 시동시 라고 판단되면 냉각수의 온도를 검출하는 온도센서로 냉각수의 온도를 검출하고 검출된 정보를 ECU(7)로 보낸다.

여기서 냉각수의 온도는 엔진의 온도에 비례하므로 냉각수의 온도를 통해 간접적으로 엔진의 온도를 알 수 있다.

상기 검출된 냉각수 온도의 정보를 받은 ECU(7)는 엔진의 온도와 비례하는 냉각수의 온도에 따라 연료 파이프(11,13) 내에 기포가 발생하는데, 상기 기포가 발생하는 온도에 따라 미리 설정된 냉각수 온도 설정치와 온도센서(8)에 검출된 온도를 비교 판단한다.

비교 결과 검출된 온도가 낮다고 판단되면 솔레노이드 밸브(2)를 작동시키지 않고, 높다고 판단되면 솔레노이드 밸브(2)를 작동시키는데 솔레노이드 밸브(2)의 작동 시간에 따라 연료 압력 조절기(1)의 연료압이 상승하므로 엔진의 온도가 높을 경우는 연료 파이프(11,13) 내의 연료 속에 기포가 많이 발생함으로 솔레노이드 밸브(2)를 오래 작동시키고, 엔진의 온도가 낮은 경우는 솔레노이드 밸브(2)의 작동시간을 적게 하는 등의 온도센서(8)로 검출된 온도에 따라 솔레노이드 밸브(2)의 작동 시간을 계산한다.

솔레노이드 밸브(2)의 작동 시간에 따라 솔레노이드 밸브(2)가 작동되면 다이어프램(9)을 연료실(10)쪽으로 밀어내려 리턴 포트(5)를 막음으로써 리턴 포트(5)를 통해 리턴되는 연료가 차단되고 연료가 차단되면 연료 압력 조절기(1)의 압력이 상승하며, 인젝터(12)에서 실린더 내부로 분사되는 연료의 양이 많아져 시동이 용이하게 된다.

솔레노이드 밸브(2)가 계산된 시간 만큼 작동되면 솔레노이드 밸브(2)의 작동을 멈추고, 연료 압력 조절기(1)는 평상시의 운전 상태인 연료 압력과 흡기다기관의 압력차인 분사 유효 압력을 일정하게 유지시키는 동작을 한다.

이렇게 함으로써 자동차 엔진이 고온시 시동을 용이하게 할 수 있는데, 상기에서 언급한 고온시 시동 장치의 동작 제어 과정에서 엔진의 온도가 설정치가 높다고 판단하면 솔레노이드 밸브(2)의 작동 시간을 계산하고 상기 계산된 시간만큼 솔레노이드 밸브(2)를 작동시키는 과정을 생략하고, 엔진의 온도가 설정치 보다 높다고 판단하면 솔레노이드 밸브(2)를 작동시키고 솔레노이드 밸브(2)를 작동시킨 상태에서 엔진이 시동되었다고 판단되면 솔레노이드 밸브(2)의 작동을 중지시키는 과정으로 대체될 수 있다.

여기서 엔진이 시동되었는가 안되었는가를 판단할 수 있는 한 방법은 시동 모터에 전류를 인가시킨 후 엔진이 시동되면 시동키를 원상 복귀시켜 시동 모터로 가는 전류를 차단시키는데, 이로써 엔진의 시동 여부를 판단할 수 있다.

이와 같이 구성되는 고온시 시동 장치에서 냉각수의 온도를 검출하는 온도센서(8)는 보통 라디에이터에 설치되는 기존의 온도센서(8)를 그대로 이용할 수도 있고 엔진의 온도를 직접 측정할 수 있는 별도의 온도 센서를 설치할 수도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 냉각수의 온도를 검출할 수 있는 온도센서로 엔진의 온도를 간접적으로 검출하여 검출된 정보를 보내고 ECU는 상기 정보를 토대로 연료 압력 조절기에 설치된 솔레노이드 밸브를 제어해 연료 파이프내의 연료압을 상승시켜 줌으로써 인젝터에 의해 실린더 내부로 분사되는 연료의 양을 증가시켜 엔진의 고온시 시동시 시동을 용이하게 할 수 있다.

본 발명은 특정의 실시예에 관련하여 도시 설명했지만, 특허 청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계의 통상의 지식을 가진자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 엔진의 일단에 설치되어 엔진의 온도를 검출하고 검출된 온도 정보를 ECU(7)에 보내는 온도센서(8)와, 상기 온도센서(8)의 신호를 입력받고 입력받은 신호에 따라 연료 파이프(11,13) 내의 연료 압력을 상승시키도록 신호를 보내는 ECU(7)와, 상기 ECU(7)의 신호에 의하여 연료 파이프(11,13) 내의 연료 압력을 상승시켜 주는 연료 압력 조절 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 고온시 시동 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 압력 조절 수단은 다이어프램(9)을 사이에 두고 연료실(10)과 솔레노이드 밸브실(3)로 분리되어 있고 연료실(10)에는 연료 유입구(4)와 리턴 포트(5)가 설치되어 있으며 솔레노이드 밸브실(3)에는 다이어프램(9)에 힘을 미쳐 리턴 포트(5)로 리턴되는 연료를 차단시키는 솔레노이드가 밸브(2)가 설치된 것을 특징으로 하는 고온시 시동 장치.
3. 엔진이 시동시 인가를 판단하는 단계와, 온도센서(8)로 엔진의 온도를 검출하여 그 검출된 온도와 사전에 설정된 설정치 온도를 비교 판단하는 단계와, 그 결과 설정치 보다 엔진 온도가 높게 판단되면 엔진 온도에 따라 솔레노이드 밸브(2)의 작동 시간을 계산하는 단계와, 솔레노이드 밸브(2)를 작동하여 연료 압력 조절기(1)의 리턴 포트(5)를 차단함으로써 연료 파이프(11,13) 내의 연료 압력을 상승시키는 단계와, 엔진 온도에 따라 계산된 솔레노이드 밸브(2)의 작동 시간이 계산된 시간에 도달했는가를 판단하는 단계와, 그 결과 계산된 시간에 도달했다고 판단되면 솔레노이드 밸브(2)의 작동을 중지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 고온시 시동 장치 제어 방법.