KR20010098186A - 히터를 가지는 인젝터 및 이를 이용한 저온 시동시 분사연료 가열 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 연료분사시스템에 있어서, 저온 시동시 분사되는 연료를 가열하기 위한 히터를 가지는 인젝터 및 이 인젝터를 이용하여 분사되는 연료를 가열하는 방법에 관한 것이다. 인젝터는 솔레노이드(16)가 여자되어 플런저(18)가 솔레노이드 쪽으로 이동되면 플런저와 결합된 니들 밸브(19)가 분사공(13)을 개방하는 것에 의해 몸체(11) 내부의 통로(14)를 따라 분사공으로 안내된 연료가 분사공을 통해 분사되고, 통로 둘레에 분사공을 통해 분사되는 연료를 가열하기 위한 히터(20)가 설치되어 있다. 인젝터를 이용하여 분사 연료를 가열하는 방법에 따르면, 시동키가 온되었는지 판단하고, 냉각수온이 저온 시동 온도 이하인지 판단한다. 시동 키가 온되고 냉각수온이 저온 시동 온도 이하인 것으로 판단되면 인젝터의 히터를 작동시킨다. 다음으로, 시동이 완료되었는지 판단하고, 시동키가 온된 다음 소정 시간이 경과했는지 판단한다. 시동이 완료되고 시동키가 온된 다음 소정 시간이 경과된 것으로 판단되면 인젝터의 히터 작동을 중지한다. 이와 같이, 인젝터 내부에 히터를 설치하고 필요시 히터를 작동시켜 분사되는 연료를 가열하는 것에 의해, 저온 시동시에도 연료의 증발성이 향상되어 저온시 시동성이 크게 개선된다.

Description

히터를 가지는 인젝터 및 이를 이용한 저온 시동시 분사 연료 가열 방법{Fuel injector having a heater and method for heating fuel to be injected using the injector when engine is started in cold weather}

본 발명은 자동차의 연료분사시스템에 관한 것이고, 보다 상세하게는 저온 시동시 분사되는 연료를 가열하기 위한 히터를 가지는 인젝터 및 이 인젝터를 이용하여 분사되는 연료를 가열하는 방법에 관한 것이다.

가솔린 엔진에 공급되는 혼합기에는 배기 가스의 정화, 연료 소비량의 저감, 출력 향상 등과 같은 요구 조건을 동시에 만족시키기 위해 고도로 정밀한 제어가 필요하다.

이를 위하여 최근에는 각종 센서를 이용하여 실린더로 흡입되는 공기량 및 엔진의 각종 운전 조건들을 전기적으로 검출하고, 검출된 엔진의 운전 조건에 따라 적절한 시기에에 적절한 양의 연료를 인젝터로부터 분사하는 것에 의해 최적의 혼합기를 형성하는 전자제어식 연료분사시스템이 개발되었다.

이러한 전자제어식 연료분사시스템은 크게 흡기 계통과 제어 계통과 연료 계통으로 이루어져 있다.

흡기 계통은 드로틀 밸브의 개도에 따른 공기를 실린더로 공급하며, 흡기량 센서와 드로틀 개도 센서로부터 흡입되는 공기량 및 드로들 밸브의 개도를 검출하여 제어부로 입력한다.

제어 계통은 흡기 계통으로부터 검출된 흡입 공기량 및 드로틀 밸브의 개도, 그리고 엔진 회전수, 수온, 흡기온 등 각종 센서들로부터 입력된 값들을 바탕으로 엔진의 운전 조건을 판단하고 판단된 운전 조건에 가장 적합한 연료의 분사 시기 및 분사량을 결정한다.

연료 계통에서는, 연료 펌프에서 연료를 고압으로 만들어 인젝터로 압송하며, 인젝터는 제어 계통에서 결정된 분사 시기 및 분사량에 따라 연료를 흡기 매니폴드 내부로 분사한다.

연료를 분사하는 인젝터에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 응답성이 우수한 전자석 밸브가 사용된다. 제어 계통으로부터의 구동 신호에 따라 솔레노이드(1)가 여자되면 플런저(2)가 솔레노이드(1) 쪽으로 이동되고, 이에 따라 플런저(2)와 결합된 니들 밸브(3)가 분사공(4)을 개방시키는 것에 의해 연료는 분사공(4)을 통해 흡기 매니폴드로 분사된다.

그런데, 연료는 그 특성상 저온에서 증발성이 현저히 떨어진다. 따라서, 저온에서는 상기와 같은 연료분사시스템에서 각종 센서들로부터 검출되는 엔진의 운전 조건에 따라 최적의 연료 분사 시기에 인젝터로부터 최적의 양으로 연료를 분사하더라도 연료가 충분히 증발되지 않아 연료와 공기가 충분히 혼합되지 않는 문제점이 발생된다. 이는 특히 저온에서의 시동시 큰 문제점으로 나타나며, 이를 해소하기 위해 연료분사시스템에서 필요이상으로 많은 연료를 분사하게 되면, 연료가 낭비되고 배기 가스중의 유해 성분이 증가되는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 저온에서의 시동시 분사되는 연료가 흡입 공기와 충분하게 혼합될 수 있도록 분사되는 연료의 증발성을 증대시킬 수 있는 인젝터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 저온에서의 시동시 분사되는 연료의 증발성이 증대되도록 인젝터로부터 분사되는 연료를 가열하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 연료분사용 인젝터를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료분사용 인젝터를 도시한 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 인젝터를 이용하여 본 발명에 따른 저온 시동시 분사 연료를 가열하는 방법을 도시한 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 ; 몸체 13 ; 분사공

14 ; 연료 통로 16 ; 솔레노이드

18 ; 플런저 19 ; 니들 밸브

20 ; 히터

상기의 목적을 달성하기 위한 자동차용 연료분사시스템의 인젝터에 따르면,솔레노이드가 여자되어 플런저가 솔레노이드 쪽으로 이동되면 플런저와 결합된 니들 밸브가 분사공을 개방하는 것에 의해 몸체 내부의 통로를 따라 분사공으로 안내된 연료가 분사공을 통해 분사된다. 그리고, 통로 둘레에 분사공을 통해 분사되는 연료를 가열하기 위한 히터가 설치되어 있다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 양태는 상기의 인젝터를 이용하여 분사 연료를 가열하는 방법을 제공한다. 우선, 시동키가 온되었는지 판단하고, 냉각수온이 저온 시동 온도 이하인지 판단한다. 시동 키가 온되고 냉각수온이 저온 시동 온도 이하인 것으로 판단되면 인젝터의 히터를 작동시킨다. 다음으로, 시동이 완료되었는지 판단하고, 시동키가 온된 다음 소정 시간이 경과했는지 판단한다. 시동이 완료되고 시동키가 온된 다음 소정 시간이 경과된 것으로 판단되면 인젝터의 히터 작동을 중지한다.

이와 같이, 인젝터 내부에 히터를 설치하고 필요시 히터를 작동시켜 분사되는 연료를 가열하는 것에 의해, 저온 시동시에도 연료의 증발성이 향상되어 저온시 시동성이 크게 개선된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인젝터가 도 2에 도시되어 있다.

몸체(11)의 상단 및 하단에 각각 연료 주입구(12)와 연료 분사공(13)이 형성되어 있고, 연료 주입구(12)로부터 연료 분사공(13)까지 몸체(11)를 관통하여 연료통로(14)가 형성되어 있다. 연료 주입구(12)에는 연료에 함유된 불순물을 제거하기 위한 필터(15)가 설치되어 있다.

몸체(11)의 중앙부에는 솔레노이드(16)가 연료 통로(14)를 둘러싸도록 설치되어 있다. 솔레노이드(16)는 전기 커넥터(17)를 통해 제어 계통과 연결되어 있고, 제어 계통으로부터 인가되는 작동 신호에 의해 작동된다. 솔레노이드(16)에 의해 둘러싸여지는 연료 통로(14)의 내부에는 플런저(18)가 통로를 따라 상하 이동 가능하게 설치되어 있다. 플런저(18)의 하측에는 분사공(13)을 개폐하는 니들 밸브(19)가 설치되어 있다.

그리고, 몸체(11)의 일측에 연료 통로(14)를 둘러싸도록 히터(20)가 설치되어 있다. 이 히터(20)는 전열 코일일 수도 있고 전열판일 수도 있다. 이 히터(20) 또한 전기 커넥터(17)를 통해 제어 계통과 연결되어, 제어 계통으로부터 인가되는 작동 신호에 의해 작동된다.

니들 밸브(19)는 평소 중력에 의해 하방의 분사공(13)을 폐쇄하고 있다. 제어 계통으로부터 솔레노이드(16)에 작동 신호가 인가되어 솔레노이드(16)가 여자되면, 플런저(18) 및 플런저(18)에 일체로 고정된 니들 밸브(19)는 상방으로 이동된다. 이에 따라, 분사공(13)은 개방되어 연료 통로(14)의 연료는 분사공(13)을 통해 분사된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝터를 이용하여 저온 시동시 분사 연료를 가열하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

우선, 자동차의 시동 키가 온 상태로 되었는지 판단한다(S1).

또한, 냉각수온 센서로부터 검출된 냉각수온이 저온시동온도 이하인지 판단한다(S2). 저온시동온도는 저온시동을 판단하기 위한 기준 온도로서 자동차 및 엔진의 특성에 따라 실험에 의해 결정된다.

S1 및 S2 단계의 판단 결과, 시동 키가 온 상태이고, 냉각수온이 저온시동온도 이하이면 제어 계통으로부터 인젝터의 히터(20)에 작동 신호를 인가한다(S3). 따라서, 히터(20)에서 발생되는 열에 의해 연료 통로(14)를 통과하는 연료는 가열되고, 분사공(13)을 통해 분사된 연료는 증발성이 크게 증대되어 흡입되는 공기와 충분히 혼합된다.

그리고 나서, 시동이 완료되었는지를 판단한다(S4). 시동 완료 여부는 시동이 완료될 때 세트되는 전자제어유닛 내부의 시동 비트로부터 판단한다. 또한, 시동 키가 온된 다음 소정 시간이 경과했는지 판단한다(S5). S4 및 S5 단계의 판단 결과, 시동이 완료되고 시동 키가 온된 다음 소정 시간이 경과했으면 전자 제어 유닛은 히터(20)에 작동 중지 신호를 인가한다. 이에 따라 히터(20)의 작동은 중지된다(S6).

여기서, 소정 시간은 대략 20초이며, 이는 자동차와 엔진의 특성에 따라 변화될 수 있다. 대략 이 시간 내에 엔진의 시동은 완료될 수 있으며, 이 시간 이후에도 계속해서 히터(20)가 작동되면 연료 통로 내의 연료가 과열될 수 있다. 따라서, 시동이 완료되고 소정 시간이 지나면 히터(20)의 작동을 중지하는 것이다.

이와 같이, 인젝터 내부에 히터를 설치하고 필요시 히터를 작동시켜 분사되는 연료를 가열함으로써, 저온 시동시에도 연료의 증발성이 향상된다. 따라서, 종래와 같이, 시동성을 향상시키기 위해 필요량 이상의 연료를 분사할 필요없이 필요한 양의 연료를 분사하면서도 시동성이 크게 개선될 수 있다. 그 결과 연료의 낭비와 그에 따른 배기 가스중의 유해 성분 발생을 방지할 수 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

Claims (2)

1. 솔레노이드가 여자되어 플런저가 솔레노이드 쪽으로 이동되면 플런저와 결합된 니들 밸브가 분사공을 개방하는 것에 의해 몸체 내부의 통로를 따라 분사공으로 안내된 연료가 분사공을 통해 분사되는 자동차용 연료분사시스템의 인젝터에 있어서,

   상기 통로 둘레에 분사공을 통해 분사되는 연료를 가열하기 위한 히터가 설치된 것을 특징으로 하는 인젝터.
2. 시동 키가 온되었는지 판단하는 단계;

   냉각수온이 저온 시동 온도 이하인지 판단하는 단계;

   시동 키가 온되고 냉각수온이 저온 시동 온도 이하인 것으로 판단되면 인젝터의 히터를 작동시키는 단계;

   시동이 완료되었는지 판단하는 단계;

   시동 키가 온된 다음 소정 시간이 경과했는지 판단하는 단계; 및

   시동이 완료되고 시동키가 온된 다음 소정 시간이 경과된 것으로 판단되면 인젝터의 히터 작동을 중지하는 단계를 포함하는 제 1 항 기재의 인젝터를 이용한 분사 연료 가열 방법.