KR19990025861A - 가솔린 엔진의 연료 분사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가솔린 엔진의 연료 분사 방법에 관한 것으로서, 특히 전부하시에는 1사이클당 1회씩의 연료를 실린더의 내측으로 분사하여 점화시키고, 부분 부하시에는 각각의 실린더 내측으로 2사이클당 1회씩의 연료를 분사시키는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에서는 전부하시에는 각 실린더의 내측으로 분사되는 연료를 1사이클당 한 번씩 분사하고, 부분 부하시에는 2사이클 또는 3사이클당 한 번의 연료를 실린더 내로 분사시킴으로써 스로틀 손실이 최소화되고, 연비가 현저하게 향상된다.

Description

가솔린 엔진의 연료 분사 방법

본 발명은 가솔린 엔진의 연료 분사 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부분 부하시 각 실린더 내로 분사되는 연료의 량을 제한함으로써 결과적으로 동일 출력에 필요한 스로틀 밸브의 열림 각도를 크게 하여 스로틀 손실을 감소시켜 그 결과 연비를 개선할 수 있도록 된 가솔린 엔진의 연료 분사 방법에 관한 것이다.

일반적으로 가솔린 분사 장치에서는 연료 펌프와 분사 밸브, 또는 분사 펌프와 분사 밸브가 기화기의 기능을 수행하며, 분사 장치는 연료를 계량하고 무화시켜서 실린더 내로 공급하게 된다.

그리고, 연료의 분사는 연료를 흡입 행정 초기에 분사하거나 그보다 미리 분사하여 흡입 대기 상태에 있게 하는데, 4행정 분사 기관에서는 크랭크축의 회전 각도가 약 360。 정도, 즉 4행정 기화기 기관에서와 비슷한 정도의 시간을 혼합기 형성에 사용하고 있다.

연료는 실린더 내에 직접 분사하거나 흡기 다기관 또는 흡입 밸브 전방에 분사되는데, 이미 분사된 흡입 밸브 전방에 대기 상태에 있는 연료나 흡입 행정이 진행되는 동안에 분사되는 연료는 모두 흡입 행정이 진행되는 동안에 공기와 혼합되어 실린더 내로 유입되며, 공기와 연료의 완전한 혼합은 압축 행정 중에 실린더 내에서 이루어지게 된다.

연료의 분사 제어는 전자식 또는 기계식으로 할 수 있으며, 연료 분사 장치는 그때 그때 기관의 운전 상태에 가장 적당한 혼합기를 형성, 공급할 수 있어야 하며, 직접 분사 방식에서는 분사 노즐을 실린더 헤드나 실린더의 측면에 설치하며, 간단한 흡기 다기관 분사 방식에 비해서 훨씬 큰 행정 체적을 얻을 수 있다. 간접 분사 방식에서는 분사 밸브를 흡기 다기관 또는 실린더 헤드의 흡입 밸브 전방, 아니면 스로틀 보디에 설치하며, 직접 분사 방식에 비해 분사 압력을 낮게 할 수 있으며, 설치가 용이하게 된다.

이와 같은 연료 분사 방식들은 기관이 1사이클 하는 동안마다 연료를 분사시켜 실린더 내로 공급함으로써 전부하시에는 별무리가 없으나 공기와 연료의 비율을 일정하게 만들어 연소시켜야 하는 가솔린 엔진의 경우 부분 부하시에는 부하 조절을 위해서는 공기량을 줄여야 하지만 공기량 감소를 위해 스로틀 밸브를 상당한 닫아 줄 때 생겨나는 스로틀 손실에 의한 연비가 저하되는 등의 문제점이 내재되어 있었다.

종래에도 이러한 스로틀 손실을 감소시키기 위하여 별도의 가변 밸브 장치를 장착하여 부분 부하시 4실린더의 경우 2개의 실린더를 폐쇄시키고 나머지 2개의 실린더만이 작동되도록 하여 공기의 흡입량을 증가시킴과 동시에 스로틀 손실을 감소시키도록 하고 있으나, 이는 별도의 가변 밸브 장치를 장착함으로써 코스트가 상승되는 한 요인으로 작용하는 등의 문제점이 내재되어 있었다.

또한, 도 1 에 도시한 바와 같이 배기 가스 재순환 장치(Exhaust Gas Recirculation)가 제안되어 있으며, 이는 EGR밸브(1)에서 ECU(2)에서 보내지는 신호에 따라 기관의 회전 속도나 흡기 다기관의 진공도, 기관의 온도 등의 조건에 의해 공기 흡입율을 제어하는데, 동일 출력시 스로틀 밸브(3)의 열림 각도를 크게 하여 실린더(4)내로 흡입되는 공기의 흡입량을 증대시킴으로써 부분 부하시 분사 노즐(5)을 통하여 실린더(4)내로 공급되는 연료를 감소시켜 운전 연비를 향상시키도록 하고 있으나, 이 또한 별도의 배기 가스 재순환 장치를 필요로 하며, 또한 이러한 EGR량은 연소 안정성 등의 이유로 그 양을 크게 할 수가 없는 등의 문제점들이 내재되어 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 별도의 장치를 구비하지 않고 부분 부하시 연료의 분사가 2사이클 또는 3사이클 동안 1회씩 이루어지도록 함으로써, 그 결과 동일 출력에 필요한 스로틀 밸브의 열림 각도가 더욱 크게 되도록 함으로써 스로틀 손실을 최소화하여 연비를 더욱 향상시킬 수 있는 가솔린 엔진의 연료 분사 방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가솔린 엔진의 연료 분사 방법은, 전부하시에는 1사이클당 1회씩의 연료를 실린더의 내측으로 분사하여 점화시키고, 부분 부하시에는 각각의 실린더 내측으로 2사이클당 1회씩의 연료를 분사시키는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에서는 전부하시에는 각 실린더의 내측으로 분사되는 연료를 1사이클당 한 번씩 분사하고, 부분 부하시에는 2사이클 또는 3사이클당 한 번의 연료를 실린더 내로 분사시킴으로써 스로틀 손실이 최소화되고, 연비가 현저하게 향상

도 1 은 종래 가솔린 엔진의 연료 분사 방식을 나타내는 개략적인 도면이다.

도 2 는 본 발명에 의한 가솔린 엔진의 연료 분사 방법을 설명하기 위한 개략도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

24: 분사 밸브 25: 실린더

27: 스로틀 밸브 28: ECU

29: 스로틀 밸브 스위치 32: 점화 플러그

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 가솔린 엔진의 연료 분사 방법은 4행정 4실린더의 경우에 부분 부하시 각각의 실린더 내측으로 분사되는 연료의 분사 시기를 ECU로 제어하여 2사이클 또는 3사이클당 1회씩 또는 3 내지 5 싸이클당 2회씩의 연료를 분사토록 하여 결과적으로 전부하시보다 열림 각도가 동일 조건의 일반 엔진 보다 크게 되도록 하여 스로틀 손실을 최소화함으로써 더욱 연비를 향상시키게 되는 것이다.

이를 첨부된 도 2 에 따라서 더욱 구체적으로 설명한다.

연료 탱크(20)내의 연료는 연료 펌프(21) 및 연료 여과기(22)를 통하여 연료 분배관(23)으로 공급되고, 상기 연료 분배관(23)으로 공급된 연료는 분사 노즐(24)을 통하여 각각의 실린더(25)내로 분사된다.

그리고, 공기 계량기(26)를 통하여 흡입된 공기는 스로틀 밸브(27)의 열림 정도에 따라서 실린더(25)내로 공급되며, 상기 스로틀 밸브(27)는 ECU(28)에서 보내지는 신호에 따라서 작동되는 스로틀 밸브 스위치(29)에 의해 열림 각도가 제어되어 흡입 공기량을 조절하게 되는 것이다.

한편, 상기 각각의 실린더(25)내로 흡입된 연료 및 공기가 혼합된 혼합기는 점화 코일(30) 및 전압 분배기(31)를 통하여 공급되는 전압에 의해 점화 플러그(32)에서 스파크를 발생시킴으로써 점화되어 폭발 행정을 수행하게 되는 것이다.

미설명 부호 (33)은 축전지를 나타내고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 가솔린 엔진의 연료 분사 방법은 전부하시에는 ECU(28)에서 보내지는 신호에 의해 작동하는 스로틀 밸브 스위치(29)가 스로틀 밸브(27)의 열림 각도로 유지시켜 정상적인 공기량을 실린더(25)측으로 흡입시킴과 동시에 각각의 분사 노즐(24)에서는 연료 분배관(23)을 통하여 공급된 연료를 순서적으로 실린더(25) 내로 분사시키고, 점화 플러그(32)는 순서적으로 실린더(25)내의 혼합기에 점화시켜 폭발 행정이 이루어지도록 함으로써 정상적인 출력이 발생하여 차량의 전부하 운전이 가능케 된다.

한편, 아이들링시 및 부분 부하시에는 ECU(28)에서 보내지는 신호에 의해 분사 노즐(24)을 통하여 분사되는 연료는 2 내지 3 사이클당 1회씩의 연료가 각각의 실린더(25) 내측으로 분사되도록 하여 그 결과 동일 출력을 위해 운전자는 당연히 액셀레이터 페달을 더 밟게 되며, 따라서 스로틀 밸브(27)의 열림 각도가 크게 된다.

이때, 상기 실린더(25)의 내측으로 분사되는 연료는 각각의 분사 노즐(24)의 작동에 의해 순서적으로 분사되며, 점화 플러그(32)도 순서적으로 점화가 이루어지게 되는 것이다.

따라서, 부분 부하시의 출력은 1사이클당 1회씩의 연료가 분사되는 경우보다 1/2의 출력을 발휘하게 되며, 공기의 흡입량이 증가됨으로써 스로틀 손실이 최소화됨과 동시에 연비를 더욱 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

본 실시예에서 연료의 분사를 2사이클당 1회씩 공급토록 하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 예컨대 3사이클당 1회씩의 연료를 공급할 수도 있으며, 이때에는 정상 출력시보다 1/3의 출력을 얻게 된다.

또한, 3사이클당 2회 또는 5 사이클당 2회나 3회의 연료를 분사할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전부하시에는 각 실린더의 내측으로 분사되는 연료를 1사이클당 1회씩 분사하고, 부분 부하시에는 2사이클 또는 3사이클당 1회씩의 연료를 실린더 내로 분사시킴으로써 스로틀 손실이 최소화되고, 연비가 현저하게 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 전부하시에는 1사이클당 1회씩의 연료를 실린더의 내측으로 분사하여 점화시키고, 부분 부하시에는 각각의 실린더 내측으로 2사이클당 1회씩의 연료를 분사시키는 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 연료 분사 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   부분 부하시 각각의 실린더 내측으로 3사이클당 1회씩 연료를 분사시키는 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 연료 분사 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   부분 부하시 각각의 실린더 내측으로 3사이클당 2회씩의 연료를 분사시키는 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 연료 분사 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   부분 부하시 각각의 실린더 내측으로 5사이클당 2 내지 3회씩의 연료를 분사시키는 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 연료 분사 방법.