KR20070039094A - 차량 내연 기관의 연료 펌프에 전류를 공급하기 위한 장치 - Google Patents

차량 내연 기관의 연료 펌프에 전류를 공급하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

차량 내연 기관(3)의 연료 펌프(2)로 전류를 공급하기 위한 장치(1)는 직류 전원(7)의 전압 강하가 발생하는 경우 전압의 소정의 값으로 승압하는 직류/직류 변환기(13)를 포함한다. 이는 직류 전압원의 매우 낮은 전압에서도 연료 펌프(2)의 적합한 전압 공급을 보장한다. 직류 전압원(7)의 전압(15)이 충분히 높은 경우, 직류/직류 변환기(13)는 교락(橋絡)되며, 이로 인해 연료 펌프(2)는 직류 전압원(7)으로부터 연료를 직접 공급받는다. 직류/직류 변환기는 장치가 결함이 있는 때에도 교락된다.
전압, 연료 펌프, 내연 기관, 단자, 계전기, 트랜지스터 회로

Description

차량 내연 기관의 연료 펌프에 전류를 공급하기 위한 장치{DEVICE FOR SUPPLYING ELECTRIC CURRENT TO THE FUEL PUMP OF A MOTOR VEHICLE INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 차량 내연 기관의 연료 펌프에 전력을 공급하기 위한 장치에 대한 것으로서, 직류 전압원(DC voltage source)에 연결되는 제1 단자(first terminal)와 연료 펌프에 연결되는 제2 단자(second terminal)를 구비한다.
이러한 장치는 내연 기관이 시동되는 때에 연료 펌프를 직류 전압원에 연결한다. 현대식 차량의 직류 전압원은 배터리이며, 상기 배터리는 내연 기관이 가동하는 동안에 충전된다. 이러한 경우에 있어서, 연료 펌프는 예를 들어 12 볼트의 직류 전압원의 전압을 위해 형성되며, 내연 기관에 연료를 공급한다. 시동 이후에, 연료 펌프는 내연 기관에 의해 구동되는 교류 발전기(alternator)를 통해 실질적으로 일정한 전압이 일반적으로 제공된다. 하지만, 직류 전압원의 전압은 온도, 전압원의 사용 기간(age), 사용 조건 및 다른 인자에 의존한다. 특히 매우 낮은 온도에서는, 직류 전압원의 전압이 매우 가파르게 떨어지는데, 예를 들어 7 볼트로 떨어진다. 따라서, 낮은 온도에서는 내연 기관으로 연료의 확실한 공급이 더 이상 보장되지 않는다. 배출기준을 만족시키기 위하여, 오늘날의 엔진제어시스템(engine management system)은 내연 기관이 가동되자마자 연료 펌프로부터 한정된 압력 및 분사율(delivery rate)을 필요로 한다.
다양한 전압에 맞게 설계된 다수의 연료 펌프를 제공하여서, 직류 전압원의 전압이 7 볼트인 때에는 7 볼트에 맞게 설계된 연료 펌프를 구동시키는 것도 고려할 수 있다. 전압이 12 볼트인 때에는, 이어서 시스템은 12 볼트에 맞게 설계된 내연 기관으로 전환한다. 하지만, 이것은 매우 복잡한 설계를 요구하므로, 상당히 고가이다.
본 발명의 목적은 연료 펌프가 낮은 온도와 낮은 전압의 상태에서도 내연 기관에 확실한 연료 공급을 가능하게 하는 방식으로 전술한 유형의 장치를 형성하는 것이다.
이러한 목적은 단자들 사이에 배치되며 직류 전압원의 직류 전압을 증가시키도록 형성되는 직류/직류 변환기(DC/DC converter)에 의하여 본 발명에 따라 달성된다.
이러한 설계에 의해, 직류 전압원의 매우 낮은 전압은 직류/직류 변환기에 의해 증가된다. 따라서, 직류 전압원의 전압이 매우 낮은 때에, 상기 변환기는 충분한 전압이 연료 펌프로 이어지는 제2 단자에 공급되도록 보장한다. 따라서, 내연 기관은 매우 낮은 온도에서도 연료가 확실하게 공급된다. 내연 기관은 하나의 소정의 전압에 맞게 설계된 하나의 연료 펌프에 의해 공급되므로, 본 발명에 따른 장치는 내연 기관에 연료를 매우 비용 효율적으로 공급한다.
본 발명의 바람직한 태양에 따라서, 직류 전압원의 전압을 감시하기 위한 감시 장치가 제1 단자에 연결되면, 직류 전압원의 매우 낮은 전압을 검출하는 것이 간단하다. 감시 장치로부터의 값(value)을 이용함으로써, 직류/직류 변환기가 작동되어야 하는지 여부를 결정하는 것은 간단하다.
본 발명의 다른 바람직한 태양에 따라서, 감시 장치가 전압 검출기의 작동 여부를 확인하기 위한 감시 회로(watchdog circuit)를 구비한 전압 검출기를 포함한다면, 직류 전압원의 전압의 특히 확실한 검출을 보장하는 것은 간단하다.
본 발명의 또 다른 태양에 따라서, 만일 직류/직류 변환기가 2 단자들을 직접 연결하는 측로 링크(bypass link)와 병렬로 연결되고 직류/직류 변환기 또는 측로 링크의 선택적인 작동을 위해 전환스위치(changeover switch)가 구비된다면, 직류 전압원의 전압이 충분할 때에 직류/직류 변환기의 불필요한 작동을 방지하는 것은 간단하다.
본 발명에 따른 장치는 전환스위치가 제1 단자에 배치되고 측로 링크 및 직류/직류 변환기에 연결된다면 매우 단순한 기계적 설계를 갖는다.
본 발명에 또 다른 바람직한 태양에 따라서, 전환스위치가 감시 장치에 의해 제어된다면, 본 발명에 따른 장치의 수동 개입을 방지하는 것은 간단하다.
본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따라서, 감시 장치에 의한 전환스위치의 제어가 트랜지스터 회로(transistor circuit) 또는 계전기(relay)를 포함한다면, 직류 전압원의 전압 함수에 따라 전환스위치를 제어하는 것은 매우 낮은 복잡도를 갖는 설계를 요구한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따라서, 감시 장치가 전기 신호를 생성하기 위해 신호발생 장치(signaling device)를 포함하고 전기 신호가 직류 전압원의 소정의 전압을 이상에서 더 이상 생성되지 않는다면, 이는 전환스위치의 제어를 추가로 단순화하는 것을 보조한다. 따라서, 전환스위치는 분명한 신호를 수신하며, 직류/직류 변환기는 이러한 신호가 존재할 때에 전환스위치에 의하여 작동되거나 또는 작동되지 않는다.
본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따라서, 전환스위치가 정상 위치일 때 측로 링크를 작동시키도록 설계된다면, 감시 장치가 결함이 있을 때 직류/직류 변환기의 불필요한 작동을 방지하는 것은 간단하다. 직류/직류 변환기의 필수 냉각률(required rate of cooling)은 직류/직류 변환기의 불필요한 작동을 방지함으로써 매우 낮게 유지될 수도 있다.
일반적으로, 차량 내연 기관이 가동된 이후에는 연료 펌프에 공급 가능한 충분한 전압이 존재한다. 이러한 경우에는, 직류/직류 변환기의 작동은 더 이상 필요하지 않으며 연료 펌프의 손상을 방지하기 위해 정지되어야만 한다. 본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따라서, 감시 장치가 타이머 회로를 구비하고 상기 타이머 회로가 직류/직류 변환기의 작동 이후 소정의 기간이 넘어서 측로 링크를 작동시킨다면, 내연 기관이 시동된 이후에 직류/직류 변환기를 끄는 것은 간단하다. 따라서, 타이머 회로는 기간이 종료된 이후에 감시 장치에 의해 검출되는 전압에 상관없이 직류/직류 변환기가 작동 정지되며 2 개의 단자들이 측로 링크에 의해 서로 연결되도록 보장한다. 전환스위치는 직류/직류 변환기를 작동 정지시키고 측로 링크를 작동시키는 것에 바람직하게 사용된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따라서, 타이머 회로의 소정의 기간이 20 내지 180초에 달한다면, 내연 기관이 시동될 때까지 직류/직류 변환기의 필요한 작동을 보장하는 것은 간단하다. 내연 기관이 기간이 경과될 때까지 시동되지 않는다면, 이로 인해 연료 펌프를 위한 충분한 전압을 공급하지 못하며 이는 내연 기관에서의 오류를 의미한다. 타이머 회로의 12 내지 180초의 기간은 이러한 오류가 발생한 경우에 직류/직류 변환기의 손상이 방지되도록 보장한다. 상기 기간은 바람직하게는 60초이다. 타이머 회로는 장치의 다른 모든 프로그램에 우선한다. 일단 기간이 경과되면, 연료 펌프는 직류 전압원의 전력이 직접 공급된다.
본 발명은 다양한 태양을 감당한다. 본 발명의 기본 원리를 더 자세하게 설명하기 위하여, 이들 태양 중 하나가 도면에 도시되고 아래에 기재된다.
도 1은 직류 전압원의 충분한 전압이 있을 때의 본 발명에 따른 장치의 회로도를 도시하며,
도 2는 직류 전압원의 전압이 매우 낮을 때의 도 1의 회로도를 도시한다.
도 1 및 도 2는 차량 내연 기관(3)의 연료 펌프(2)에 전력을 공급하기 위한 장치(1)를 도시한다. 장치(1)는 직류 전압원에 연결된 제1 단자(4)와, 연료 펌프(2)의 연료 제어기(6)에 연결된 제2 단자(5)를 포함한다. 연료 제어기(6)는 선택 사항이며 대안적인 실시예에서 생략될 수 있다. 연료 제어기(6)는 내연 기관(3)이 시동되는 때와 내연 기관(3)의 가동 중에 장치(1)의 제2 단자(5)를 연료 펌프(2)에 연결시킨다. 장치(1)의 제1 단자(4)는 차량 배터리로서 제공되는 직류 전압원(7)에 연결된다. 감시 장치(8)는 직류 전압원(7)의 임계전압을 감시한다. 감시 장치(8)는 제1 단자(4)에 연결되는 전압 검출기(9)와, 감시 회로(10)를 포함하며, 계전기(11)에 연결된다. 게다가, 감시 장치(8)는 타이머 회로(12)에 연결된다.
장치(1)는 직류 변환기(13)를 포함하며, 상기 직류 변환기는 8 볼트 또는 9 볼트인 임계전압 이하의 낮은 직류 전압을 예를 들어 제1 단자(4)에서 12 볼트인 소정의 더 높은 작동 전압으로 변환하며, 예를 들어 제2 단자에서도 변환한다. 직류/직류 변환기(13)는 장치(1)의 두 단자(4, 5)들을 직접 연결하는 측로 링크(14)와 병렬로 연결된다. 전환스위치(15)는 측로 링크(14) 또는 직류/직류 변환기(13)를 제1 단자(4)에 선택적으로 연결한다. 전환스위치(15)는 계전기(11)에 의해 전환된다.
직류 전압원(7)의 전압이 임계전압 아래로 떨어진다면, 감시 장치(8)에 의해 전압이 검출되고 계전기(11)는 직류/직류 변환기(13)가 장치(1)의 두 단자(4, 5)들을 연결하도록 활성화된다. 이와 동시에, 제1 단자(4)로의 측로 링크(14)의 연결은 전환스위치(15)에 의해 차단되며, 그로 인해 연료 펌프(2)는 직류/직류 변환기(13)를 통해서만 전력이 공급된다. 직류/직류 변환기(13)가 예를 들어 7 볼트인 임계전압 아래의 전압을 예를 들어 12 볼트인 작동 전압으로 승압시키므로, 연료 펌프(2)는 12 볼트 전압의 전력이 공급된다. 이는 내연 기관(3)에 충분한 양의 연료가 공급되도록 연료 펌프(2)가 충분한 분사율을 갖게 한다. 전환스위치(15)의 이러한 위 치는 도 2에 도시된다.
감시 장치(8)가 임계전압을 초과하는 전압을 검출한다면, 계전기(11)는 더 이상 활성화되지 않으므로 장치(1)의 단자(4, 5)들은 측로 링크(14)에 의해 서로 결합된다. 이것은 장치(1)의 정상 상태이며, 도 1에 도시된다. 이와 마찬가지로, 계전기(11)는 전압 검출기(9)에 오류가 발생하거나 연료 펌프(2)가 작동된 이후에 소정의 기간이 경과하면 더 이상 활성화되지 않으며, 상기 기간은 타이머 회로(12)에 프로그램되며, 그로 인해 연료 펌프(2)는 측로 링크(14)를 통해서도 제공된다.
도시된 계전기(11)와 기계적 전환스위치(15) 대신에, 직류/직류 변환기(13) 또는 측로 링크(14)를 선택적으로 제1 단자(4)에 연결하는 트랜지스터 회로가 구비될 수도 있다.
본 발명은 내연 기관 차량의 연료 펌프에 전류를 공급하기 위한 장치에 이용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 직류 전압원에 연결되는 제1 단자, 및
    연료 펌프에 연결되는 제2 단자를 구비하는 차량 내연 기관의 연료 펌프에 전력을 공급하기 위한 장치에 있어서,
    직류 전압원(7)의 직류 전압을 승압시키도록 설계된 직류/직류 변환기(13)는 단자(4, 5)들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    직류 전압원(7)으로부터의 전압을 감시하기 위한 감시 장치(8)는 제1 단자(4)에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    감시 장치(8)는 전압 검출기(9)의 작동 여부를 확인하기 위한 감시 회로(10)를 구비하는 전압 검출기(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 선행하는 항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    직류/직류 변환기(13)는 두 단자(4, 5)들을 직접 연결하는 측로 링크(14)와 병렬로 연결되며, 전환스위치(15)는 직류/직류 변환기(13) 또는 측로 링크(14)의 선택적인 작동을 위해 구비되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 선행하는 항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    전환스위치(15)는 제1 단자(4)에 배치되며 측로 링크(14) 및 직류/직류 변환기(13)에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 선행하는 항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    전환스위치(15)는 감시 장치(8)에 의해 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 선행하는 항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    감시 장치(8)에 의한 전환스위치(15)의 제어는 트랜지스터 회로 또는 계전기(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 선행하는 항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    감시 장치(8)는 전기 신호를 생성하기 위한 신호발생 장치를 포함하며, 직류 전압원(7)의 소정의 전압 이상에서는 전기 신호가 더 이상 생성되지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 선행하는 항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    전환스위치(15)는 정상 위치에 있을 때에 측로 링크(14)를 작동시키도록 설 계된 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 선행하는 항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    감시 장치(8)는 타이머 회로(12)를 구비하며, 상기 타이머 회로(12)는 직류/직류 변환기(13)의 작동 이후에 소정의 기간이 경과하면 측로 링크(14)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 선행하는 항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    타이머 회로(12)의 소정의 기간은 20 내지 180초인 것을 특징으로 하는 장치.
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