KR19990021371U - 차량의 연료공급 제어장치 - Google Patents

Abstract

차량의 연료공급 제어장치는 냉간시동시 연료의 원활한 공급으로 시동성을 향상시킬 수 있도록 한 것으로, 프레셔레귤레이터, 딜리버리파이프 및 리턴파이프를 구비한 차량의 연료공급장치에 있어서, 차량 시동시의 엔진의 RPM을 검출하는 RPM검출부와; 차량시동시 냉각수의 온도를 검출하는 냉각수온도검출부와; RPM검출부에서 검출된 RPM과 냉각수의 온도에 따라 구동제어신호를 제공하는 제어부와; 제어부에서 제공되는 제어신호에 따라 구동되는 솔레노이드와; 솔레노이드의 구동에 따라 프레셔 레귤레이터내의 스프링를 상하로 이동시켜 리턴파이프의 구멍을 막아 딜리버리파이프내의 압력을 상승시키는 플레이트로 구성됨에 그 요지가 있다.

Description

차량의 연료공급 제어장치

본 고안은 차량의 연료공급 제어장치에 관한 것으로서, 특히 차량의 냉간시동시 연료의 원활한 공급으로 시동성을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 연료공급 제어장치에 관한 것이다.

자동차는 새시와 바디로 구성된다. 상기 새시는 엔진, 서스펜션, 스티어링 장치, 동력 전달 장치등으로 구성되어 있고, 상기 바디는 자동차의 외부를 이룰 뿐만 아니라 상기 새시의 각 부품을 지지하게 된다.

엔진은 자동차를 구동시키기 위해 동력을 발생시키는 부분으로서, 엔진의 실린더내로 흡입되는 연료를 압축하여 연소시킴으로써 에너지를 얻고 있다. 한편, 엔진을 작동시키기 위하여는 실린더내에 공기를 흡입하여 연료와 적절히 혼합하여주는 공기흡기장치가 필요하다.

일반적으로 사용되고 있는 가솔린 분사장치는 연료펌프와 인젝터, 또는 분사펌프와 인젝터가 기화기의 기능을 대신하는 것으로, 연료를 계량하고 무화 및 분사시켜 엔진의 연소실내로 공급한다.

연료분사의 제어는 전자식이나 기계식으로 할 수 있으며, 기관의 현재 운전상태에 따라 최적의 혼합기를 형성하여 공급할 수 있어야 한다.

최근에는 전자산업의 발달과 더불어 흡입공기량 및 흡입공기의 온도, 냉각수의 온도 및 트로틀밸브의 개도량을 바탕으로 연료의 분사량을 결정하는 전자제어장치가 널리 사용되고 있다. 이중에서 트로틀밸브전의 한곳에 인젝터를 설치하여 연료를 분사하는 단일공급방식(Single Point Injection)이나 각 기통마다 인젝터를 설치하여 연료를 분사하는 다중분사방식(Multi Point Injection)의 경우에 연료의 분사는 전자제어유닛(ECU)에 의해 전자적으로 제어된다.

전자제어유닛은 맵센서에서 전달되는 흡기다기관의 절대압력(MAP:Manifold Absolute Pressure)이나, 트로틀밸브의 개도, 엔진의 회전수, 냉각수온도 및 배기가스중에 포함된 산소량을 바탕으로 기관의 운전상태에 알맞는 혼합기를 형성할 수 있도록 연료량이나 점화시기 등을 결정한다. 여기서, 맵센서는 압전소자를 이용하여 흡기다기관의 압력변화를 전압의 변화로 변환하여 전자유닛으로 전달하는 역할을 한다.

일반적으로, 자동차의 엔진으로 연료를 공급하기 위한 연료공급장치에 대하여 살펴보자. 먼저, 연료공급장치가 하는 일은 흡입돈 공기의 양에 상응하는 적정량의 연료를 계량(Metering) 및 공급하는 일이다. 그리고, 난 다음에는 실린더내에서 연소하기 쉽도록 공급되는 연료가 되도록 미세한 입자의 오토미제이션(Atomization)으로 만들어질것과 이것이 다시 기화되는 일이다.

기괸의 출력, 연료소비율면에서 요구되는 공연비의 값은 그 요구치가 다르며 요구에 상응하여 공연비(Air-Fuel Ratio)를 변화시킬 필요가 있게 된다. 뿐만 아니라 배출가스 청정화의 이유에서 공연비의 허용폭은 극히 좁게 되어 있다. 또한, 아이들링시의 연료소비를 저감시킬 것과 기돤의 최대출력을 향상시키는 노력이 끊임없이 이어지고 온 결과 기관의 운전에 필요로 하고 있는 연료유량의 최대치와 최소치의 비가 60 : 1에 달한다. 자동차용 가솔린기관의 연료공급장치로서는 이와 같이 넓은 범위의 연료를 요구에 상응하여 정밀도가 높게 공급하는 것이 중요하다.

그리고, 한냉시의 시동과 난기시에는 계량하는 연료의 양을 보통 때보다 많도록 하는 기능이 필요하다.

가솔린기관이 정상으로 점화하여 연소하기 위한 혼합기는 한정된 공연비의 범위내에 있고 더구나 실린더내의 점화직전에 있어서는 기체상태이어야 할 것이 전제로 된다.

일반적으로 기체와 액체가 공존할 때, 액체의 기화하는 양이 온도와 압력에 의하여 제한되는 영역이 있다. 공기와 가솔린의 경우에는 이와 같은 영역이 존재하고 특히 냉각시의 시동, 난기운전시에는 이 영역이 확대된다. 따라서, 기화량이 제약을 받을 만한 저온에서 기관의 운전을 시작할 경우에는 어떠한 방법에 의하거나 그 온도로서는 기화량으로 가연공연비의 혼합기가 얻어지도록 연료공급장치로부터 연료공급량을 증량하여 겉보기의 공연비의 공연비를 농후하게 하고 운전에 의한 온도상승에 따라 서서히 보통의 운전때의 공연비에 가까워지도록 하고 있다.

이 증량의 양을 필요이상으로 하면 연료의 허실을 가져오게 될 뿐아니라 배출가스중의 일산화탄소나 탄화수소가 증대된다. 즉 시동, 난기운전시에는 온도의 상태에 따라 연료를 과부족없이 증량할 것이 대단히 중요한 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 연료공급장치 및 그 장치의 연료계통에 대하여 도 1은 참조하여 살펴보기로 하자.

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 연료공급장치 및 그 장치의 연료계통을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 프레셔 레귤레이터를 상세하게 도시한 것으로서, 도 1 및 도 2를 참조하여 그 구성을 살펴보면 연료를 저장하고 있는 연료탱크(10)와, 차량의 점화스위치(미도시)가 온됨에 따라 연료턍크(10)내의 연료를 펌핑하여 공급라는 연료펌프(11)와, 연료펌프(11)에서 펌핑되어 공급되는 연료내의 먼지나 수분 등을 여과하는 연료필터(12)와, 연료필터(12)에서 연과되어 공급되는 연료를 각 실린더(미도시)에 분사하는 인젝터(14)와, 일정압력에 의해 연료를 인젝터(14)로 공급할 수 있도록 일정압력을 유지시켜 주고 압력이 일정이상인 경우에는 연료를 연료탱크로 리턴시키는 프레셔 레귤레이터(15)로 구성된다.

그리고, 연료필터(12)를 통해 공급되는 연료를 상기 인젝터(14)와, 프레셔 레귤레이터(15)로 공급하기 위해 연료필(12)와 인젝터 및 프레셔 레귤레이터(15)는 딜리버리파이프(13)로 연결되고, 프레셔 레귤레이터(15)에서 연료탱크(10)로 리턴되는 연료를 공급하기 위해 리턴파이프(16)가 연료탱크(10)와 프레셔 레귤레이터(15)에 연결된다.

또한, 상기 프레셔 레귤레이터(15)는 도 2에 도시된 바와 같이 흡기매니폴드(미도시)내에서 발생되는 부압에 의해 상하 이동되는 스프링(18)과, 스프링(18)의 상하이동에 따라 같이 상하이동되어 리턴파이프(16)를 막아 연료탱크(10)로 리턴되는 연료를 차단하는 다이어프램(17)으로 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 종래 기술에 따른 연료공급장치의 동작을 살펴보기로 하자.

먼저, 연료공급장치의 연료계통은 실린더내에 연소에 필요한 연료를 공그반다. 연료펌프(11)에 의하여 연료탱크(10)로부터 송출된 연료는 연료필터(12)를 통하여 먼지나 또는 수분등이 여과되어 연과된 연료는 프레셔 레귤레이터(15)에서 흡기관 압력보다 높은 압력으로 조정이 된다.

이렇게 압력이 조정된 연료는 딜리버리파이프(13)를 통하여 각 인젝터(14)로 분배되는 것이다.

이와 같이 각 인젝터(14)로 분사되는 도중 딜리버리파이프(13)내의 압력이 기 설정된 기준압력보다 높아질 경우에는 프레셔 레귤레이터(15)를 구동하여 연료필터(12)를 통한 연료를 리턴파이프(16)를 통해 연료탱크(10)로 리턴되게 된다. 이때, 연료필터(12)를 통한 연료 모두가 리턴파이프(16)를 통해 연료탱크(10)로 리턴되는 것이 아니고 일정량의 연료를 리턴시킴으로써, 딜리버리파이프(13)내의 압력을 기 설정된 기준압력값으로 낯추어 인젝터(14)로 공급되는 연료의 양을 일정하게 유지시켜 주는 것이다.

이때, 흡기매니폴드내의 절대압력이 올라가게 되면 진공호스(19)를 통해 에어가 공급되어 스프링(18)이 아래쪽으로 내려가 연료탱크(10)로 리턴되는 리턴파이프(16)의 구멍을 다이어프램(17)에 의해 막아 딜리버리파이프(13)내의 압력이 상응된다. 여기서, 딜리버리파이프(13)내의 압력값과 흡기매니폴드내의 압력값의 차이는 보통 3Bar정도이다.

그러나, 이와 같이 딜리버리파이브내의 압력은 항상 일정하게 유지시켜 인젝터로 연료를 공급하기 때문에 그 연료의 공급량은 일정하게 된다. 따라서, 상술한 바와 같이 한냉시의 시동과 난기시의 시동에서는 계량하는 연료의 양을 보통 때보다 많도록 해야 하는데 상기와 같이 공급되는 연료의 양은 항상 일정하기 때문에 차량의 시동시 시동이 걸리지 않게 되는 문제점이 있다.

즉, 기체와 액체가 공존할 때, 액체의 기화하는 양이 온도와 압력에 의하여 제약되는 영역이 있다. 공기와 가솔린의 경우에는 이와 같은 연역이 존재하고 특히 냉각시의 시동, 난기운전시에는 이 영역이 확대된다. 따라서, 기화량이 제약을 받을 만한 저온에서 기관의 운전을 시작할 경우에는 어떠한 방법에 의하거나 그 온도로서는 기화량으로 가연공연비의 혼합기가 얻어지도록 연료공급장치로부터 연료공급량을 증량해야 하는데 그 연료공급량이 항상 일정하기 때문에 차량의 시동시 시동이 제대로 걸리지 않게 되는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 본 고안은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 고안의 목적은 차량의 냉간시동시 연료의 원활한 공급으로 시동성을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 연료공급 제어장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 연료공급계의 구성 및 연료계통을 나타낸 도면

도 2는 도 1에 도시된 프레셔 레귤레이터를 상세하게 나타낸 도면

도 3은 본 고안에 따른 차량의 연료공급 제어장치의 블록구성을 나타낸 도면

도 4는 도 3에 도시된 프레셔 레귤레이터를 상세하게 나타낸 도면

도 5는 본 고안에 따른 차량의 연료공급 제어장치의 동작을 나타낸 동작 플로우챠트

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

20 : 연료탱크 21 : 연료펌프

22 : 연료필터 23 : 인젝터

25 : 솔레노이드 26 : 제어부

27 : RPM검출부 28 : 프레셔 레귤레이터

29 : 리턴파이프 30 : 딜리버리파이프

31 : 냉각수온도검출부 32 : 다이어프램

33 : 스프링 34 : 진공호스

35 : 플레이트

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 차량의 연료공급 제어장치의특징은 프레셔레귤레이터, 딜리버리파이프 및 리턴파이프를 구비한 차량의 연료공급장치에 있어서, 차량 시동시의 엔진 RPM을 검출하는 RPM검출부와; 차량시동시 냉각수의 온도를 검출하는 냉각수온도검출부와; RPM검출부에서 검출된 RPM과 냉각수의 온도에 따라 구동제어신호를 제공하는 제어부와; 제어부에서 제공되는 제어신호에 따라 구동되는 솔레노이드와; 솔레노이드의 구동에 따라 프레셔 레귤레이터내의 스프링를 상하로 이동시켜 리턴파이프의 구멍을 막아 딜리버리파이프내의 압력을 상승시키는 플레이트로 구성됨에 있다.

또한, 본 고안에 따른 차량의 연료공급 제어방법의 특징은 흡기매니폴드, 플레셔 레귤레이터, 솔레노이드, 냉각수온도검출부, RPM검출부, 리턴파이프 및 딜리버리파이프를 구비한 차량의 연료공급 제어방법에 있어서, 엔진이 스차트되면 냉각수의 현재온도를 검출하는 단계와; 상기 검출된 냉각수의 현재온도가 기 설정된 기준온도보다 낮을 경우 액셀레이터가동에 따라 흡기매니폴드의 압력을 검출하는 단계와; 검출결과 흡기매니폴드의 압력값이 기 설정된 기준압력값보다 작을 경우 엔진의 현재 RPM을 검출하는 단계와; 검출된 엔진의 현재 RPM을 기 설정되어 있는 기준RPM과 비교하여 엔진의 현재 RPM이 기 설정되어 있는 기준 RPM보다 작을 경우 냉간시동 또는 난기시동으로 판단하여 상기 솔레노이드를 작동시여 딜리버리파이프내의 압력을 상승시키는 단계와; 상승되는 딜리버리파이프내의 압력을 재 검출하여 검출된 압력이 기 설정된 기준압력값보다 클 경우에는 상기 솔레노이드의 구동을 정지시켜 흡기매니폴드압력과 딜리버리파이프내의 압력차이에 따라 상기 프레셔 레귤레이터를 구동시키는 단계로 이루어짐에 있다.

이하, 본 고안에 따른 차량의 연료공급 제어장치의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3는 본 고안에 따른 차량의 연료공급 제어장치의 블록구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 프레셔 레귤레이터를 상세하게 나타낸 도면으로서, 도 1에 도시된 종래 기술과 중복되는 동일한 구성요소에 대하여는 그 설명을 생략하고 도 3 및 도 4를 참조하여 참조하여 그 구성을 살펴보면, 차량 시동시의 엔진의 RPM을검출하는 RPM검출부(27)와, 차량시동시 냉각수의 온도를 검출하는 냉각수온도검출부(31)와, RPM검출부(27)에서 검출된 RPM과 냉각수의 온도에 따라 구동제어신호를 제공하는 제어부(26)와, 제어부(26)에서 제공되는 제어신호에 따라 구동되는 솔레노이드(25)와, 솔레노이드(25)의 구동에 따라 프레셔 레귤레이터(28)내의 스프링(33)를 상하로 이동시키는 플레이트(35)로 구성된다. 여기서, 상기 솔레노이드(25)는 도 4에 도시된 바와 같이, 프레셔 레귤레이터(28)내에 장착되고 특히 상기 플레이트(35)상단에 장착되어진다.

이상에서와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 차량의 연료공급 제어장치의 동작을 살펴보기로 하자.

먼저, 운전자가 여름철이나 겨울철과 같은 계절에 차량의 시동을 걸게 되면 즉, 냉간시동 또는 난기시동시에 점화스위치(미도시)가 온되면 연료펌프(21)를 구동하여 연료탱크(20)내의 연료를 공급하게 된다. 이때, 냉각수온도검출부(31)에서 냉각수의 온도를 검출하여 제어부(26)로 제공한다.

제어부(26)는 냉각수온도검출부(31)에서 검출된 냉각수의 온도가 기 설정되어 있는 기준 온도보다 높을 경우에 흡기매니폴드내의 절대압력값을 검출하게 된다. 이렇게 검출된 절대압력값이 기준값 보다 낮은 경우 차량의 시동을 위한 크랭킹시간(Cranking Time)을 체크하여 크랭킹시간이 일정시간 경과되었는가를 판단한다.

일정시간이 경과되면 RPM검출부(27)를 이용하여 엔진의 현재 RPM을 검출하여 제어부(26)로 제공한다. 이때, 검출된 엔진의 현재 RPM값이 기 설정되어 있는 기준 RPM보다 클 경우에는 냉간 또는 난기시동이 아닌 것으로 판단하여 종래와 같이 정상적으로 프레셔 레귤레이터(28)를 구동하고 즉, 흡기매니폴드와 딜리버리파이프(30)의 압력차이에 의해 프레셔 레귤레이터(28)를 구동하게 된다.

그러나, 상기 RPM검출부(27)에서 검출된 엔진의 현재 RPM값이 기 설정된 기준 RPM값보다 작을 경우에는 냉간시동 또는 난기시동으로 판단하여 차량의 시동을 위한 크랭킹시간을 체크하여 크랭킹시간이 일정시간 경과되었는가를 판단한다.

크랭킹시간이 일정시간 경과되면 제어부(26)는 솔레노이드(25)에 구동전원을 공급하여 솔레노이드(25)를 구동시키게 된다. 솔레노이드(25)의 구동에 따라 스프링(33)에 장착된 플레이트(35)가 아래측으로 이동되면 스프링역시 아래로 이동된다. 따라서, 스프링(33)의 압력에 의해 다이어프램(32)이 연료리턴 파이프(29)를 막아 연료탱크(20)로 리턴되는 연료를 차단하고 연료의 차단으로 인해 딜리버리파이프(30)내의 압력이 상승되어 연료필터(22)를 통해 인젝터(23)로 공급되는 연료의 양은 압력의 상응에 따라 증가되어 냉각 또는 난기시동시 원활한 시동이 걸리게 되는 것이다.

이와 같이 시동이 걸리게 된 상태에서 딜리버리파이프(30)내의 압력이 일정치 이상이 되면 솔레노이드(25)의 동작을 정지시켜 흡기매니폴드와 딜리버리파이프의 압력차에 의해 프레셔 레귤레이터(28)가 동작되게 된다.

이상에서와 같은 본 고안에 따른 차량의 연료공급 제어장치의 동작에 상응하는 본 고안에 따른 차량의 연료공급 제어방법에 대하여 도 4을 참조하여 살펴보기로 하자.

도 4는 본 고안에 따른 차량의 연료공급 제어장치의 동작을 나타낸 플로우챠트이다.

먼저, 운전자가 시동키를 이용하여 점화스위치를 온시키게 되면 연료펌프(21)가 구동되어 연료탱크(20)내의 연료를 공급하게 된다. 따라서, 엔진이 스타트되는 것이다(S101).

이어, 냉각수온도검출부(31)에서 냉각수의 온도를 검출하고(S102) 검출된 냉각수의 온도가 기 설정되어 있는 기준 온도보다 높을 경우에 흡기매니폴드내의 절대압력값을 검출하게 된다(S103). 이렇게 검출된 절대압값이 기준값 보다 낮은 경우 차량의 시동을 위한 크랭킹시간을 체크하여 크랭킹시간이 일정시간 경과되었는가를 판단한다(S104).

일정시간이 경과되면 RPM검출부(27)를 이용하여 엔진의 현재 RPM을 검출하고(S105) 검출된 엔진의 현재 RPM값이 기 설정되어 있는 기준 RPM보다 클 경우에는 냉간 또는 난기시동이 아닌 것으로 판단하여 종래와 같이 정상적으로 프레셔 레귤레이터(28)를 구동하고 즉, 흡기매니폴드와 딜리버리파이프(30)의 압력차이에 의해 프레셔 레귤레이터(28)를 구동하게 된다(S109).

그러나, 상기 검출된 엔진의 현재 RPM값이 기 설정된 기준 RPM값보다 작을 경우에는 냉간시동 또는 난기시동으로 판단하여 차량의 시동을 위한 크랭킹시간을 체크하여 크랭킹시간이 일정시간 경과되었는가를 판단한다.

크랭킹시간이 일정시간 경과되면 제어부(26)는 솔레노이드(25)에 구동전원을 공급하여 솔레노이드(25)를 구동시키게 된다. 솔레노이드(25)의 구동에 따라 스프링(33)에 장착된 플레이트(35)가 아래측으로 이동되면 스프링역시 아래로 이동된다. 따라서, 스프링(33)의 압력에 의해 다이어프램(32)이 리턴파이프(29)를 막아 연료탱크(20)로 리턴되는 연료를 차단하고 연료의 차단으로 인해 딜리버리파이프(30)내의 압력이 상승되어 연료필터(22)를 통해 인젝터(23)로 공급되는 연료의 양은 압력의 상응에 따라 증가되어 냉각 또는 난기시동시 원활한 시동이 걸리게 되는 것이다(S107).

이와 같이 시동이 걸리게 된 상태에서 딜리버리파이프(30)내의 압력이 일정치 이상이 되면(S108) 솔레노이드(25)의 동작을 정지시켜 흡기매니폴드와 딜리버리파이프의 압력차에 의해 프레셔 레귤레이터(28)가 종래와 같이 동작되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 차량의 연료공급 제어장치는 프레셔 레귤레이터의 스프링상단에 플레이트와 솔레노이드를 각각 장착하여 냉간시동 또는 난기시동시 냉각수의 온도와 엔진의 RPM을 검출하여 검출된 RPM이 기 설정된 기준RPM값보다 작을 경우와 냉각수온도가 기 설정된 온도보다 낮을 경우 상기 솔레노이드를 작동시여 연료탱크로로 연료를 리턴시키는 리턴파이프 딜리버리파이프내의 압력을 상승시킨다. 따라서, 압력의 상승으로 연료필터를 통해 인젝터로 공급되는 연료의 양을 증가시킴으로써, 냉간 또는 난기시동시 시동이 원활하게 걸리도록 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 프레셔레귤레이터, 딜리버리파이프 및 리턴파이프를 구비한 차량의 연료공급장치에 있어서,

   차량 시동시의 엔진의 RPM을 검출하는 RPM검출부와;

   차량시동시 냉각수의 온도를 검출하는 냉각수온도검출부와;

   RPM검출부에서 검출된 RPM과 냉각수의 온도에 따라 구동제어신호를 제공하는 제어부와;

   제어부에서 제공되는 제어신호에 따라 구동되는 솔레노이드와;

   솔레노이드의 구동에 따라 프레셔 레귤레이터내의 스프링를 상하로 이동시켜 리턴파이프의 구멍을 막아 딜리버리파이프내의 압력을 상승시키는 플레이트로 구성됨을 특징으로 하는 차량의 연료공급 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 솔레노이드는 상기 RPM검출부에서 검출된 엔진RPM이 기 설정되어 있는 기준값보다 작을 경우 제어부에서 제공되는 제어신호에 따라 구동되고, 검출된 엔진RPM이 기 설정되어 있는 기준값보다 클 경우에는 제어부에서 제공되는 제어신호에 따라 구동이 정지됨을 특징으로 하는 차량의 연료공급 제어장치.