KR19990028327U - 자동차의 연료 분사장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 연료의 온도변화에 따라 다수의 인젝터를 갖추고 있는 퓨얼레일내의 압력을 가변토록하여 공급되는 연료의 압력을 가변할 수 있도록 하는 자동차의 연료 분사장치에 관한 것이다.

연료탱크(30)로부터 연료라인(34)을 통해 압송되는 연료를 흡기매니폴드(2)로 분사하는 복수의 인젝터(18)를 갖춘 퓨얼레일(50)과, 퓨얼레일(50)에 연결되어 퓨얼레일(50)로 과공급되는 연료를 배출하는 리턴라인(52)과, 리턴라인(52)으로부터 분기되어 서로 다른 경로를 통해 연료를 연료탱크(30)로 이송하는 제 1분기관(60) 및 제 2분기관(70)과, 각각 서로 다른 설정압을 갖으며 상기 제 1분기관(60) 및 제 2분기관(70)에 설치되어 제 1분기관(60) 및 제 2분기관(70)을 통한 연료의 배출압을 차별화하는 제 1정압밸브(62) 및 제 2정압밸브(72)와, 상기 리턴라인(52)의 단부에 설치되어 리턴라인(52)이 상기 제 1분기관(60) 및 제 2분기관(70)중 어느 하나와 연통되도록 하는 방향정환밸브(80)와, 연료온도에 따라 상기 방향정환밸브(80)를 제어하는 엔진콘트롤러(90)로 이루어진 자동차의 연료 분사장치를 제공한다.

Description

자동차의 연료 분사장치

본 고안은 자동차의 연료 분사장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 연료의 온도변화에 따라 퓨얼레일내의 압력을 가변토록하여 시동성을 향상시킬 수 있도록 하는 자동차의 연료 분사장치에 관한 것이다.

자동차는 가솔린 또는 디이젤 및 엘피지(액화석유가스)등을 연소시켜 그 폭발력을 이용하여 피스톤을 직선 왕복운동시키고, 피스톤의 직선왕복운동을 커넥팅로드를 통해 크랭크축의 회전운동으로 전환하여 회전구동력을 얻는 것으로서, 연료와 공기를 적절하게 혼합한 혼합기를 압축하여 이를 연소시키는 내연기관(이하, 엔진이라 함)을 갖추고 있다.

엔진은 복수의 실린더를 형성하고 있는 실린더블록과 이 실린더 블록의 상부에 제공되어 연소실을 제공하는 실린더 헤드 및 상기 실린더내를 승강하며 폭발력을 발생시키는 피스톤을 갖추고 있다.

또한, 실린더헤드는 흡기구와 배기구를 갖추고 있으며, 각각의 흡.배기구를 통해 혼합기를 공급하거나 또는 연소가스를 배출하는 밸브개폐장치를 포함하고 있다.

최근의 자동차는 엔진의 상태 및 현재 스로틀 밸브의 개도 등을 각종 센서에 의해 감지하여 엔진 콘트롤러에서 이들 신호를 비교 판단하여 현재의 엔진에 필요한 연료혼합비를 설정하는 전자제어 방식이 개발되어 있다.

참고적으로, 도 1을 참고하여 일반적인 연료흡기 계통을 개략적으로 살펴보면, 에어 클리너(12)를 통해 유입되는 공기는 흡기통로(10)를 거쳐 실린더(1)로 공급된다. 흡기통로(10)에는 공기의 통과유량을 제어하는 스로틀 밸브(14) 및 이 스로틀 밸브(14)의 개도를 감지하는 스로틀 포지션센서(42)가 설치되고, 흡기통로를 통한 공기의 통과유량을 감지하는 에어 플로미터(22)가 설치되어 있다. 각각의 스로틀 포지션센서(42) 및 에어 플로미터(22)에서 감지되는 신호는 엔진 콘트롤러(40)로 인가된다.

또한, 흡기통로(10)의 단부에는 연료펌프(32)에 의해 연료탱크(30)로부터 펌핑 공급되는 연료를 분사하는 연료 인젝터(18)가 설치되어 있다. 연료 인젝터(18)는 상기 엔진 콘트롤러(40)에 의해 제어되는 것으로 연료를 고속으로 분사하여 무화상태로 분사하게 된다. 그리고, 상기 연료 인젝터(18)와는 별도로 냉간시동시에 시동성을 향상시키기 위해서 흡기통로(10)상에 형성되는 서지탱크부(16)로 연료를 공급하는 콜드스타트 인젝터(20)가 설치된다.

한편, 상기 인젝터(18)는 실린더의 수에 따라 복수개가 설치되는데, 보통 최근의 자동차에는 4개 또는 6개의 실린더가 설치되므로 이와 대응하는 수만큼 설치된다. 이때 각각의 인젝터(18)는 연료라인(34)로부터 연료를 공급받는 퓨얼레일(50)에 나란하게 설치된다.

상기 퓨얼레일(50)내의 연료는 항시 일정한 압력을 유지하여, 인젝터 개방시 요구하는 분사압을 제공하게 된다.

도 2a에는 종래의 퓨얼라인의 구성이 구성되어 있는데, 이에 따르면, 퓨얼레일(50)의 일단에는 연료펌프(32)의 펌핑력에 의해 연료를 압송하는 공급라인()이 연결되어 있다. 그리고, 길이 방향을 따라 복수의 인젝터(18)가 나란하게 설치된다. 이러한 형식을 이른바, 리턴레스 퓨얼 시스템(returnless fuel system)따라서, 연료펌프(32)의 펌핑압이 항시 퓨얼레일(50)내에 작용하므로 연료는 일정한 압력을 유지하게 된다. 한편, 도 2b에 도시된 바와 같이 최근에는 퓨얼레일(50)의 타단으로 리턴라인(52)을 설치하고, 리턴라인(52)상에 정압밸브(54)를 제공하여 퓨얼레일(50)내부의 압력이 설정압을 넘게 되면, 정압밸브(54)가 가방되어 리턴라인(52)을 통해 연료를 배출하는 리턴 퓨얼 시스템(return fuel system)이 개발되어 있다.

그런데, 종래의 연료 분사장치는 연료의 온도가 상승함에 따라 베어퍼 록 현상이 발생하여 시동성이 불량하게 되는 문제를 갖고 있었다.

즉, 한여름철 등의 혹서기후에서는 연료탱크 및 공급라인등 모든 연료계통이 가열되므로 연료자체의 온도가 상승되어 퓨얼레일(50)내에 기체상태의 연료가 형성되는 이른바 베이퍼 록(vapor rock)현상이 발생된다. 따라서, 퓨얼레일(50)내부가 요구되는 압력을 유지하더라도 기체상태의 연료는 퓨얼레일(50)내에 그대로 존재하게 되고, 인젝터를 통해 액상연료중에 기체상태의 연료가 포함된채로 분사되어 맥동이 발생하게 되는 것은 물론 점화가 용이하게 이루어지지 않는 문제를 갖고 있는 것이다.

특히, 상기와 같은 문제는 연료가 퓨얼레일(50)내에서 정체된 상태를 유지하는 리턴레스 퓨얼 시스템에서는 더욱 심각하게 발생되고 있다.

이에, 본 고안은 상기와 같은 제반문제를 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적은 연료의 온도에 따라 퓨얼레일내의 압력을 가변토록하여 베어퍼 록현상을 방지하여 연료분사시의 맥동을 줄이고 시동성을 향상시킬 수 있는 자동차의 연료 분사장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 연료 및 공기의 흡기계통의 전체 구성을 보인 개략도

도 2a는 종래 리턴레스 퓨얼 시스템을 채용한 분사장치의 구성을 보인 도면

도 2b는 종래의 리턴 퓨얼 시스템을 채용한 분사장치의 구성을 보인 도면

도 3은 본 고안에 따른 리턴 퓨얼 시스템을 채용한 분사장치의 구성을 보인 도면

도 4는 본 고안에 따른 리턴 퓨얼시스템을 채용한 분사장치의 작동상태도

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

1: 엔진 2: 흡기매니폴드

18: 인젝터 30: 연료탱크

32: 연료펌프 34: 퓨얼라인

40: 엔진콘트롤러 50: 퓨얼레일

52: 리턴라인 60: 제 1분기관

62: 제 1정압밸브 70: 제 2분기관

72: 제 2정압밸브 80: 방향전환밸브

상기한 바와 같은 본 고안의 목적은 연료탱크로부터 연료라인을 통해 압송되는 연료를 흡기매니폴드로 분사하는 복수의 인젝터를 갖춘 퓨얼레일과; 퓨얼레일에 연결되어 퓨얼레일로 과공급되는 연료를 배출하는 리턴라인과; 리턴라인으로부터 분기되어 서로 다른 경로를 통해 연료를 연료탱크로 이송하는 제 1분기관 및 제 2분기관과; 각각 서로 다른 설정압을 갖으며 상기 제 1분기관 및 제 2분기관에 설치되어 제 1분기관 및 제 2분기관을 통한 연료의 배출압을 차별화하는 제 1정압밸브 및 제 2정압밸브와; 상기 리턴라인의 단부에 설치되어 리턴라인이 상기 제 1분기관 및 제 2분기관중 어느 하나와 연통되도록 하는 절환밸브와; 연료온도에 따라 상기 절환밸브를 제어하는 엔진콘트롤러로 이루어진 자동차의 연료 분사장치에 의해 달성될 수 있다.

이하, 본 고안에 따른 자동차의 연료 분사장치의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3에는 본 고안에 따른 자동차의 연료 분사장치의 구성이 도시되어 있다. 이에 따르면, 본 고안은 길이방향으로 복수의 인젝터(18)가 나란하게 배열되는 퓨얼레일(50)이 도시되어 있다. 퓨얼레일(50)에는 연료탱크(30)로부터 연료를 압송하는 연료라인(34)이 연결되어 있다. 연료라인(34)에는 연료펌프(32)가 설치되어 연료탱크(30)내의 연료를 압축 펌핑하게 된다.

푸얼레일(50)내로 공급되는 연료는 인젝터(18)가 개방됨에 따라 흡기매니폴드(2)로 분사되어 실린더내로 공급된다.

그리고, 퓨얼레일(50)에는 퓨얼레일(50)로 공급되는 연료의 과공급량을 배출하는 리턴라인(52)이 설치되어 있다. 또한, 이 리턴라인(52)의 단부에는 리턴라인(52)을 통해 배출되는 연료를 서로 다른 경로를 통해 연료탱크(30)로 이송하는 제 1분기관(60) 및 제 2분기관(70)가 구성되어 있다. 제 1분기관(60) 및 제 2분기관(70)에는 서로 다른 설정압을 갖는 제 1정압밸브(62) 및 제 2정압밸브(72)가 설치되어 있다.

본 고안에 따르면, 상기 제 1정압밸브(62) 및 제 2정압밸브(72)중 어느 하나는 연료의 온도가 정상을 유지할 때 요구되는 퓨얼레일(50)내의 압력값으로 설정되고, 나머지 하나는 연료의 온도가 상대적으로 높을 때 요구되는 퓨얼레일(50)내의 압력값으로 설정되어 제 1분기관(60) 및 제 2분기관(70)을 통한 연료의 배출압을 차별화하게 된다.

상기 리턴라인(52)의 단부 즉, 제 1분기관(60) 및 제 2분기관(70)의 분기점에는 리턴라인(52)이 상기 제 1분기관(60) 및 제 2분기관(70)중 어느 하나와 연통되도록 하는 절환하는 방향정환밸브(80)가 설치되어 있다. 이 방향정환밸브(80)는 연료온도를 감지하는 엔진콘트롤러(90)에 의해 제어된다.

본 고안에 따르면, 엔진콘트롤러(90)는 연료온도를 감지함에 있어서, 연료탱크(30)내의 연료의 온도를 직접측정하여 이 신호를 근거로 제어신호를 출력하는 것이 가능하고, 다른 한편으로는 엔진회전수, 냉각수온도, 흡기매니폴드 공기온도, 트로틀개도등을 종합적으로 판단하여 현재의 연료상태를 예측함과 동시에 필요로 하는 연료압을 판단하여 통상의 주행조건과 고온주행조건을 결정할 수도 있다.

따라서, 본 고안은 통상의 주행조건에서는 도 3에 도시된 바와 같이 엔진콘트롤러(90)에서 방향정환밸브(80)가 리턴라인(52)과 제 1분기관(60)을 연결시키게 된다. 따라서, 퓨얼레일(50)내의 연료는 제 1분기관(60)을 따라 리턴됨으로써 퓨얼레일(50)내의 압력이 제 1분기관(60)에 설치된 제 1정압밸브(62)의 설정압보다 높게 되는 시점에서 배출이 개시되므로 퓨얼레일(50)내의 연료는 제 1정압밸브(62)의 설정압을 유지하게 된다.

한편, 고온의 주행조건에서는 도 4에 도시된 바와 같이 엔진콘트롤러(90)에서 방향정환밸브(80)가 리턴라인(52)과 제 2분기관(70)을 연결시키게 된다. 따라서, 퓨얼레일(50)내의 연료는 제 2분기관(70)을 따라 리턴됨으로써 퓨얼레일(50)내의 압력이 제 2분기관(70)에 설치된 제 2정압밸브(72)의 설정압보다 높게 되는 시점에서 배출이 개시되므로 퓨얼레일(50)내의 연료는 제 2정압밸브(72)의 설정압을 유지하게 된다. 따라서 이때에는 제 2정압밸브(72)의 압력이 제 1정압밸브(62)의 압력보다 상대적으로 높게 설치되어 있으므로 퓨얼레일(50)내의 연료는 통상의 주행조건시 보다 높은 압력을 갖게 되므로 베이퍼 록현상이 발생되지 않게 된다. 즉, 제한된 공간내에서 압력이 높수록 분자활동이 둔화되고, 지속적인 압력이 증가하면 기체상태물질은 액화되므로, 상기와 같이 고온주행조건에서는 퓨얼레일(50)내의 압력을 높혀 베이퍼 록이 발생하는 것을 제한하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 자동차의 연료 분사장치는 리턴라인을 분기하여 각각 서로 다른 설정압력을 갖는 정압밸브를 설치하여 표준압라인과 고압라인을 구성하고, 전환밸브를 이용하여 어느 리터라인을 둘중 어느 하나의 라인과 연결토록 하여 퓨얼레일내의 압력을 가변할 수 있게 됨으로써, 연료의 온도상승시 퓨얼레일내의 압력을 높혀 베이퍼 록현상을 방지하게 되고, 나아가서 분사되는 연료의 맥동을 줄이게 되는 것은 물론 시동성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다.

Claims (1)

1. 연료탱크(30)로부터 연료라인(34)을 통해 압송되는 연료를 흡기매니폴드(2)로 분사하는 복수의 인젝터(18)를 갖춘 퓨얼레일(50)과;

   퓨얼레일(50)에 연결되어 퓨얼레일(50)로 과공급되는 연료를 배출하는 리턴라인(52)과;

   리턴라인(52)로부터 분기되어 서로 다른 경로를 통해 연료를 연료탱크(30)로 이송하는 제 1분기관(60) 및 제 2분기관(70)과;

   각각 서로 다른 설정압을 갖으며 상기 제 1분기관(60) 및 제 2분기관(70)에 설치되어 제 1분기관(60) 및 제 2분기관(70)을 통한 연료의 배출압을 차별화하는 제 1정압밸브(62) 및 제 2정압밸브(72)와;

   상기 리턴라인(52)의 단부에 설치되어 리턴라인(52)이 상기 제 1분기관(60) 및 제 2분기관(70)중 어느 하나와 연통되도록 하는 방향정환밸브(80)와;

   연료온도에 따라 상기 방향정환밸브(80)를 제어하는 엔진콘트롤러(90)로 이루어진 자동차의 연료 분사장치.