KR20020044478A - 디젤엔진의 연료분사장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 연료분사장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 터보차저와 분사펌프를 직접 연결하는 통로를 개폐하기 위한 솔레노이드 밸브 및, 차량의 출발 및 가속을 위한 기어변속시에 상기 솔레노이드밸브를 개방시켜 연료분사량을 증가시키는 제어기를 포함하여 구성되어, 출발 및 가속을 위해 기어가 변속된 것으로 판단되면 터보차저에서 발생된 부스트 압력을 인터쿨러를 통과시키지 않고 직접 분사펌프로 전달하여 연료분사량을 급속히 증가시킴으로써, 차량의 출발 및 가속 응답성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

디젤엔진의 연료분사장치 및 그 제어방법{A fuel injection device of diesel engine and a control method thereof}

본 발명은 디젤엔진의 연료분사장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 터보차저(Turbo charger) 및 인터쿨러(intercooler)가 장착된 디젤엔진 차량에서 출발 및 가속을 위해 기어가 변속된 것으로 판단되면 연료분사량을 급속히 증가시키는 디젤엔진의 연료분사장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

현재, 대형 상용차량의 경우에는 엔진의 출력을 높이기 위해 배기력을 이용하여 흡기밀도를 대기압 이상으로 높여 공급하는 터보차저 및 인터쿨러를 장착한 디젤엔진을 많이 사용하고 있다.

상기와 같이 터보차저 및 인터쿨러를 장착한 종래 기술에 따른 디젤엔진은 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(1)과, 배기다기관(3), 터보차저(5), 에어크리너(7), 인터쿨러(9), 흡기다기관(11) 및, 분사펌프(13)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 터보차저(5)는 엔진(1)에서 배기다기관(3)을 통해 소음기로 배출되는 배기가스 에너지를 이용하여 에어크리터(7)를 통해 흡입된 공기를 압축하여 인터쿨러(9) 및 흡기다기관(11)을 통해 엔진(1)으로 공급하도록 되어 있다.

또한, 상기 인터쿨러(9)는 상기 터보차저(5)에 의해 압축된 공기를 냉각시켜서 압축된 공기의 온도를 감소시키도록 되어 있다.

또, 상기 분사펌프(13)는 고부하가 요구되는 조건에서 상기 흡기다기관(11)을 통해 터보차저(5)에서 발생된 부스트 압력(boost pressure)을 전달받아 내부에 구비된 랙(rack)을 밀어올림으로써 분사되는 연료량을 증가시키도록 되어 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 디젤엔진의 연료분사장치는, 차량의 출발 및 가속을 위해 운전자가 클러치를 밟고 기어를 넣어 실제적으로 클러치가 접속되는 순간에 과다한 부하로 인하여 엔진 회전수가 급격히 낮아지게 된다.

도 2 및 도 3은 2.5톤 트럭이 평지에서 2단 기어상태로 출발되는 순간의 부스트 압력과 엔진회전수, 연료량과 엔진회전수의 변화를 각각 나타낸 것으로, 상기 도 2 및 도 3에서 BCS는 부스터 보상 시스템이고, 상기 도 3에서 ⓐ는 클러치가 접속되기 직전의 엔진회전수 상태를 나타낸 것이며, ⓑ는 클러치가 접속된 직후의 엔진회전수 상태를 각각 나타낸 것이다.

상기 도 3에서 알수 있드시, 차량이 출발된 직후에 클러치가 접속되면 순간적으로 엔진회전수가 엔진의 공회전수 보다 더 낮아지게 되고, 이후 운전자가 가속을 위해 계속해서 가속페달을 발고 있게 되면 엔진회전수가 점차 높아지게 되어, 클러치가 접속된 후 약 3초가 경과하여야만 클러치가 접속되기 직전의 엔진회전수에 도달하게 되는 것이다.

즉, 터보차저에서 발생되는 부스터 압력이 터보차저 →인터쿨러 →흡기다기관 →분사펌프 순으로 전달됨에 따라 소요시간이 많이 걸릴뿐만 아니라 인터쿨러를 통과함에 따라 부스터 압력도 약 30% 정도 저하되므로, 운전자가 차량의 출발 및가속을 위해 기어변속을 한 직후에 운전자가 느끼게 되는 출발 및 가속의 응답성이 떨어지는 문제점이 발생되는 것이다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 터보차저(Turbo charger) 및 인터쿨러(intercooler)가 장착된 디젤엔진 차량에서 출발 및 가속을 위해 기어가 변속된 것으로 판단되면 터보차저에서 발생된 부스트 압력을 인터쿨러를 통과시키지 않고 직접 분사펌프로 전달하여 연료분사량을 급속히 증가시킴으로써, 차량의 출발 및 가속 응답성을 향상시키는 디젤엔진의 연료분사장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디젤엔진의 연료분사장치는, 터보차저에서 발생되는 부스트 압력을 분사펌프로 전달하여 상기 분사펌프에서 엔진으로 공급되는 연료량을 조절하는 디젤엔진에 있어서, 상기 터보차저와 분사펌프를 직접 연결하는 통로를 개폐하기 위한 솔레노이드 밸브 및, 차량의 출발 및 가속을 위한 기어변속시에 상기 솔레노이드밸브를 개방시켜 연료량을 증가시키는 제어기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어기는, 클러치 페달이 작동되기 이전에 검출된 부스트 압력 및 엔진회전수를 각각 기준값으로 저장하고, 클러치 페달이 작동된 후에 검출된 엔진회전수 및 부스트압력을 상기 기준값과 각각 비교하여 엔진회전수 또는 부스트 압력이 상기 기준값 보다 작으면 차량의 출발 및 가속을 위한 기어변속이 이루어졌다고 판단하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디젤엔진의 연료분사 제어방법은, 터보차저에서 발생되는 부스트 압력을 분사펌프로 전달하여 상기 분사펌프에서 엔진으로 공급되는 연료량을 조절하는 디젤엔진의 연료분사 제어방법에 있어서, 차량의 출발 및 가속을 위한 기어변속이 이루어졌는지를 판단하는 제1단계와, 상기 기어변속이 이루어진 것으로 판단되면 터보차저와 분사펌프를 직접 연결하는 통로를 개폐하는 솔레노이드밸브를 개방시키는 제2단계, 상기 솔레노이드밸브의 폐쇄조건을 만족하는지를 판단하는 제3단계 및, 상기 솔레노이드밸브의 폐쇄조건을 만족하면 솔레노이드밸브를 폐쇄시키는 제4단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1단계는, 클러치페달의 작동상태를 실시간으로 검출하는 단계와, 클러치페달이 작동되지 않은 상태에서 부스트압력을 검출하여 제1기준값으로 저장하는 단계, 클러치페달이 작동되지 않은 상태에서 엔진회전수를 검출하여 제2기준값으로 저장하는 단계 및, 상기 클러치페달이 작동된 상태에서 현재 엔진회전수가 상기 제2기준값 보다 작거나 현재 부스트 압력이 제1기준값 보다 작으면 차량의 출발 및 가속을 위한 기어변속이 이루어진 것으로 판단하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제3단계는, 현재 엔진회전수가 상기 제2기준값 이상임과 더불어 현재 부스트 압력이 상기 제1기준값 이상이면 솔레노이드밸브의 폐쇄조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 디젤엔진의 개략적인 계통도,

도 2는 종래 기술에 따른 디젤엔진에 있어서 출발시의 부스트 압력 변화를 도시한 그래프,

도 3은 종래 기술에 따른 디젤엔진에 있어서 출발시의 연료량 변화를 도시한 그래프,

도 4는 본 발명에 따른 연료분사장치를 포함하는 디젤엔진의 개략적인 계통도이고,

도 5는 본 발명에 따른 디질엔진의 연료분사 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21 : 엔진 23 : 배기다기관

25 : 터보차저 27 : 에어크리너

29 : 인터쿨러 31 : 흡기다기관

33 : 분사펌프 35 : 통로

37 : 솔레노이드밸브 39 : 클러치스위치

41 : 엔진회전수센서 43 : 부스트압력센서

45 : 제어기

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 연료분사장치를 포함하는 디젤엔진의 개략적인 계통도로서, 도 3에서 참조부호 21은 엔진, 23은 배기다기관, 25는 터보차저, 27은 에어크리너, 29는 인터쿨러, 31은 흡기다기관, 33은 분사펌프, 35는 통로, 37은 솔레노이드밸브, 39는 클러치스위치, 41은 엔진회전수센서, 43은 부스트압력센서, 45는 제어기이다.

상기 터보차저(25)는 엔진(21)에서 배기다기관(23)을 통해 소음기로 배출되는 배기가스 에너지를 이용하여 에어크리터(27)를 통해 흡입된 공기를 압축하여 인터쿨러(29) 및 흡기다기관(31)을 통해 엔진(21)으로 공급하도록 되어 있다.

또한, 상기 인터쿨러(29)는 상기 터보차저(25)에 의해 압축된 공기를 냉각시켜서 압축된 공기의 온도를 감소시키도록 되어 있다.

또, 상기 분사펌프(33)는 터보차저(25)에서 발생된 부스트 압력(boost pressure)을 인터쿨러(29)와 흡기다기관(31)를 통해 전달받음과 더불어 터보차저(25)와 분사펌프(33)를 직접 연결하는 통로(35)에 설치된 솔레노이드밸브(37)를 통해 상기 터보차저(25)에서 발생된 부스트 압력을 직접 전달받아 내부에 구비된 랙(rack)을 밀어올림으로써 분사되는 연료량을 증가시키도록 되어 있다.

이때, 상기 통로(35)를 통해 분사펌프(33)로 공급되는 부스트 압력은 분사펌프(33)를 기계적으로 더 빨리 움직이게 하여 분사되는 연료량의 증가속도를 좀더 빠르게 이루어지게 하기 위한 것이며, 상기 흡기다기관(31)과 분사펌프(33)를 연결하는 통로(34)와, 상기 터보차저(25)와 분사펌프(33)를 직접 연결하는 통로(35)는 서로 연결되어 않아야 하는데, 이는 상기 통로(35)를 통해 공급되는 압력이 상기 통로(34)를 통해 공급되는 압력 보다 매우 높기 때문에 역류하여 흡기다기관(31) 쪽으로 들어가게 되면 연소에 불리하기 때문이다.

또한, 상기 제어기(45)는 클러치스위치(39)와 엔진회전수센서(41) 및 부스트압력센서(43)의 감지신호를 각각 입력받아, 클러치 페달이 작동되기 이전에 부스트 압력 및 엔진회전수를 검출하여 기준값으로 각각 저장하고, 클러치 페달이 작동되면 엔진회전수 및 부스트압력을 검출한 다음 상기 기준값과 각각 비교하여 엔진회전수가 상기 기준값보다 작거나 부스트 압력이 상기 기준값 보다 작으면 차량의 출발 및 가속을 위한 기어변속이 이루어졌다고 판단하여 상기 솔레노이드밸브(35)를 개방시킴으로써, 터보차저(25)와 분사펌프(33)를 직접 연결하는 통로(35)를 통해 상기 터보차저(25)에서 발생된 부스트 압력을 분사펌프(33)로 직접 전달하도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 디젤엔진의 연료분사장치 및 그 제어방법의 작용 및 효과를 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 디질엔진의 연료분사 제어방법을 설명하기 위한 순서도로서, 상기 도 5에서 S는 단계(S)를 의미한다.

상기 도 5에 도시된 단계(S10)에서는 제어기(45)가 클러치스위치(39)와 엔진회전수센서(41) 및 부스트압력센서(43)의 감지신호를 바탕으로 차량의 출발 및 가속을 위한 기어변속 즉, 클러치가 다시 접속되었는지를 판단한다.

이어서, 단계(S20)에서는 상기 단계(S10)에서 차량의 출발 및 가속을 위한 기어변속이 이루어진 것으로 판단되면 제어기(45)가 솔레노이드밸브(37)를 개방시켜 터보차저(25)와 분사펌프(33)를 직접 연결하는 통로(35)를 개방시킨다.

따라서, 상기 통로(35)를 통해 터보차저(25)에서 발생된 부스트 압력이 분사펌프(33)로 직접 공급되어, 상기 분사펌프(33)에서 엔진(21)로 분사되는 연료량이 급속히 증가되는 것이다.

이어서, 단계(S30)에서는 제어기(45)가 클러치스위치(39)와 엔진회전수센서(41) 및 부스트압력센서(43)의 감지신호를 바탕으로, 상기 솔레노이드밸브(37)의 폐쇄조건을 만족하는지를 판단한다.

이어서, 단계(S40)에서는 상기 단계(S20)에서 솔레노이드밸브(37)의 폐쇄조건을 만족하면 상기 제어기(45)가 솔레노이드밸브(37)를 폐쇄시켜서 통상적인 연료량 제어를 수행하도록 한다.

이때, 상기 단계(S10)를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 단계(S11)에서는 클러치페달이 작동되었으면 '온'되고 클러치페달이 작동되지 않았으면 '오프'되는 클러치스위치(39)가 클러치페달의 작동상태를 실시간적으로 검출하여 제어기(45)로 입력한다.

이어서, 단계(S12)에서는 상기 제어기(45)가 부스트압력센서(43)에 의해 검출된 부스트 압력을 제1기준값으로 저장하고, 단계(S13)에서는 상기 제어기(45)가 엔진회전수센서(41)에 의해 검출된 엔진회전수를 제2기준값으로 저장한다.

이어서, 단계(S14)에서는 상기 제어기(45)가 상기 클러치스위치(39)의 출력신호를 바탕으로 클러치페달이 작동되었는가를 판단하여 클러치페달이 작동되지 않았으면 상기 단계(S12)를 반복 수행하고, 클러치페달이 작동되었으면 단계(S15)를 수행한다.

상기 단계(S15)에서는 상기 제어기(45)가 엔진회전수센서(41)에 의해 검출된 현재의 엔진회전수가 상기 제2기준값 보다 작은지를 판단하여 제2기준값 이상이면 단계(S16)를 수행하고, 제2기준값 보다 작으면 단계(S20)를 수행하여 솔레노이드밸브(37)를 개방시킨다.

상기 단계(S16)에서는 상기 제어기(45)가 부스트압력센서(43)에 의해 검출된 현재의 부스트압력이 상기 제1기준값 보다 작은지를 판단하여 제1기준값 이상이면 상기 단계(S12)를 반복 수행하고, 제1기준값 보다 작으면 단계(S20)를 수행하여 솔레노이드밸브(37)를 개방시킨다.

즉, 클러치 페달이 작동되기 이전에 검출된 부스트 압력 및 엔진회전수를 각각 기준값으로 저장하고, 클러치 페달이 작동된 후에 검출된 엔진회전수 및 부스트압력을 상기 기준값과 각각 비교하여 엔진회전수 또는 부스트 압력이 상기 기준값 보다 작으면 차량의 출발 및 가속을 위한 기어변속이 이루어졌다고 판단하여 솔레노이드밸브(37)를 개방시킴으로써, 엔진으로 공급되는 연료량을 급속히 증가시키는 것이다.

한편, 상기 단계(S30)를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 단계(S31)에서는 제어기(45)가 엔진회전수센서(41)에 의해 감지된 현재의 엔진회전수가 상기 제2기준값 이상인가를 판단하여 제2기준값 이상이면단계(S32)를 수행한다.

상기 단계(S32)에서는 제어기(45)가 부스트압력센서(43)에 의해 검출된 현재의 부스트압력이 상기 제1기준값 이상인가를 판단하여 제1기준값 이상이면 솔레노이드밸브(37)를 폐쇄시킴으로써, 통상적인 연료량 제어를 수행한다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 터보차저(Turbo charger) 및 인터쿨러(intercooler)가 장착된 디젤엔진 차량에서 출발 및 가속을 위해 기어가 변속된 것으로 판단되면 터보차저에서 발생된 부스트 압력을 인터쿨러를 통과시키지 않고 직접 분사펌프로 전달하여 연료분사량을 급속히 증가시킴으로써, 차량의 출발 및 가속 응답성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 터보차저에서 발생되는 부스트 압력을 분사펌프로 전달하여 상기 분사펌프에서 엔진으로 공급되는 연료량을 조절하는 디젤엔진에 있어서,

   상기 터보차저와 분사펌프를 직접 연결하는 통로를 개폐하기 위한 솔레노이드 밸브 및, 차량의 출발 및 가속을 위한 기어변속시에 상기 솔레노이드밸브를 개방시켜 연료분사량을 증가시키는 제어기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료분사장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어기는, 클러치 페달이 작동되기 이전에 검출된 부스트 압력 및 엔진회전수를 각각 기준값으로 저장하고, 클러치 페달이 작동된 후에 검출된 엔진회전수 및 부스트압력을 상기 기준값과 각각 비교하여 엔진회전수 또는 부스트 압력이 상기 기준값 보다 작으면 차량의 출발 및 가속을 위한 기어변속이 이루어졌다고 판단하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료분사장치.
3. 터보차저에서 발생되는 부스트 압력을 분사펌프로 전달하여 상기 분사펌프에서 엔진으로 공급되는 연료량을 조절하는 디젤엔진의 연료분사 제어방법에 있어서,

   차량의 출발 및 가속을 위한 기어변속이 이루어졌는지를 판단하는 제1단계와, 상기 기어변속이 이루어진 것으로 판단되면 터보차저와 분사펌프를 직접 연결하는 통로를 개폐하는 솔레노이드밸브를 개방시키는 제2단계, 상기 솔레노이드밸브의 폐쇄조건을 만족하는지를 판단하는 제3단계 및, 상기 솔레노이드밸브의 폐쇄조건을 만족하면 솔레노이드밸브를 폐쇄시키는 제4단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료분사 제어방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1단계는, 클러치페달의 작동상태를 실시간으로 검출하는 단계와, 클러치페달이 작동되지 않은 상태에서 부스트압력을 검출하여 제1기준값으로 저장하는 단계, 클러치페달이 작동되지 않은 상태에서 엔진회전수를 검출하여 제2기준값으로 저장하는 단계 및, 상기 클러치페달이 작동된 상태에서 현재 엔진회전수가 상기 제2기준값 보다 작거나 현재 부스트 압력이 제1기준값 보다 작으면 차량의 출발 및 가속을 위한 기어변속이 이루어진 것으로 판단하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료분사 제어방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제3단계는, 현재 엔진회전수가 상기 제2기준값 이상임과 더불어 현재 부스트 압력이 상기 제1기준값 이상이면 솔레노이드밸브의 폐쇄조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 디질엔진의 연료분사 제어방법.