KR890005097B1

KR890005097B1 - 엔진 예열 자동화 회로

Info

Publication number: KR890005097B1
Application number: KR1019860005033A
Authority: KR
Inventors: 백무현
Original assignee: 대우중공업 주식회사; 이경훈
Priority date: 1986-06-24
Filing date: 1986-06-24
Publication date: 1989-12-11
Also published as: KR880000690A

Abstract

내용 없음.

Description

엔진 예열 자동화 회로

제1도 종래의 회로도.

제2도는 본 발명의 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

가 : 급속가열 제어부 나 : 밸브 및 램프 제어부

다 : 수온판별부 라 : 아프터 버닝(after burning)제어부

CO₁-CO₃: 비교기 Q₁-Q₉: 트랜지스터

D₁-D₈: 다이오드 R₁-R₂₃: 저항

C₁-C_Z: 콘덴서 S₁-S₂: 센서

FP₁-FP₂: 예열플러그 MV₁: 마그네트 밸브

RL₁-RL₄: 릴레이 SS₁: 시동스위치

본 발명은 자동차용 디젤 엔진의 예열회로에 관한 것으로써, 특히 저온시동시의 예열시간 단축 및 청백연발생의 억제와 각종 조건에서의 엔진 예열자동화를 이룩하기 위한 자동 예열 회로에 관한 것이다.

일반적으로 자연발화를 이용하는 디젤엔진에서, 저온시동시에는 연소실내의 압축열이 실린더벽과 연소실주의의 벽으로 손실되어 엔진내에서의 자연발화가 잘 되지 못하므로 엔진의 시동이 어렵게 되는데, 이를 해결하기 위해 디젤엔진에서는 바테리를 이용하여 흡입공기를 가열하거나 연소실을 가열하는 예열장치 시스템을 갖추고 있다.

이러한 종래의 예열시스템은 제1도에 도시하는 바와같이, 시동스위치(SS₀)를 예열단자(b)에 위치시키면 바테리(BA)의 전류가 센서(S₀)를 통하여 예열 플러그(FP₀)로 흐르게 되므로, 예열플러그(FP₀)가 가열되어 설정온도(900℃) 이상으로 되면, 센서(S₀)가 이를 감지하여 그의 접점(SW₀)을 온시키므로 바테리(BA)의 전류가 마그네트 밸브의 구동부 및 표시램프로 흐르게 되어, 마그네트 밸브(MV₀)가 열려 흡입공기를 가열 된 예열 플러그 (FP₀)로 공급시킴과 동시에 엔진 시동 가능함을 표시하는 표시램프(LP₀)가 점등된다.

따라서, 표시램프(LP₀)의 점등을 확인한후 시동스위치(SS₀)를 엔진스타트 위치인 단자(c, d)에 위치시키면, 바테리(BA)의 전류는 센서(S₀)를 통하지 않고 직접 예열 플러그(FP₀)로 흐르게 되므로 예열플러그(FP₀)는 더욱더 가열되게 되며, 시동모우터(M)가 구동되어 엔진의 시동이 이루어지게 된다.

이때, 센서(S₀)의 접점(SW₀)은 일정시간 동안 자기유지 상태로 지속되므로 이 시간동안 마그네트 밸브(MV₀)를 통하여 유입된 흡입공기가 예열플러그(FP₀)에서 가열된후 연소실 내로 공급되기 때문에 엔진의 시동이 용이하게 되며, 엔진의 시동이 완료된 후에는 시동스위치(SS₀)를 단자(a)에 위치시킨 다음 정상운행을 하게 된다.

한편, 여기에서 예열플러그(FP₀)를 설정예열 온도인 900℃까지 도달시키는데 걸리는 예열시간은 일반형이 60초 정도이고, 급속형이 30초 정도가 소요되므로, 사용자는 시동 스위치를 예열기능으로 위치 시킨후 시동가능 표시램프가 점등될 때까지 장시간 동안 기다려야 하는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 엔진의 예열 시간을 대폭 단축시키고, 또한 엔진에 부여되는 각종 조건에서의 엔진 예열 및 아프터버닝(after burning)여부를 판단하여, 이에 적절한 엔진 예열 및 아프터 버닝이 자동적으로 이루어지도록 안출한 것이다.

이하 첨부도면에 의하여 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

바테리(BA)의 24V 전원이 직렬 접속된 저항(Rd), 릴레이(RL₂)의 접점을 통하거나 릴레이(RL₃)의 접점을 직접 통하여 12V 용 예열플러그(FP₁, FP₂)에 접속된 센서(S₁)로 인가되게 접속시키고, 센서(S₁)양단의 전압강하가 급속가열제어부(가)의 저항(R₂, R₃, R₄) 및 저항(R₁, R₅)을 통하여 각각 비교기(CO₁)의 정(+), 부(-) 입력으로되게 접속시키며, 상기 비교기(CO₁)의 출력단은 시동 스위치(SS₁)의 예열위치인 온(ON)단자와 에미터사이에 저항(R₈)이 접속된 트랜지스터(Q₁)의 베이스와, 콘덴서(C₃)와, 궤환용 저항(R₆)에 접속시키고, 상기 트랜지스터(Q₁)의 콜렉터는 다이오드(D₁)를 통하여 콜렉터에 릴레이(RL₁)가 접속된 트랜지스터(Q₃)의 베이스와, 베이스에 콘덴서(C₅) 및 비교기(CO₃)의 출력단이 접속된 트랜지스터(Q₂)의 콜렉터를 접속시킨다. 또한, 센서(S₁) 양단의 전압강하가 저항(R₂, R₃, R_4,R₉, R₁₀, R₁₁) 및 저항(R₁, R₅)을 통하여 각각 밸브 및 램프 제어부(나)의 비교기(CO₂)의 정(+), 부(-) 입력단으로 입력되게 접속시키고, 제너 다이오드(D₂)를 통한 비교기(CO₂)의 출력이 트랜지스터(Q₄, Q₉)의 베이스로 입력되게 접속시켜, 트랜지스터(Q₄)의 온, 오프에 따라 오프, 온되는 트랜지스터(Q₅)의 콜렉터에 접속된 표시램프(LP₁)와, 트랜지스터(Q₉)의 에미터에 접속된 마그네트 밸브(MV₁)의 구동이 제어되게 구성시키며, 상기 트랜지스터(Q₉)의 콜렉터에는 시동스위치(SS₁)가 온(ON)에 위치되었을때 아프터 버닝 제어부(라)의 릴레이(RL₄)가 구동되면 바테리(BA)의 전원이 직접 인가되고, 시동스위치(SS₁)가 스타트(ST)에 위치되면 다이오드(D₇)를 통한 바테리(BA)의 전원이 인가되게 구성시킨다.

한편, 엔진의 냉각수라인에 설치되어 엔진의 온도를 검출하는 부저항 특성을 갖는 온도센서(S₂)로써, 엔진온도의 검출전압과 저항(R₁₄,R₁₅)에 의한 기준전압이 수온판별부(다)내의 비교기(CO₃)에서 비교되게 하여, 상기 비교기(CO₃)의 출력이 하이레벨로 출력될 경우에 저항(R₁₈)을 통한 바테리(BA)의 전압으로 급속가열 제어부(가) 및 아프터버닝 제어부(라)가 제어되게 구성시키고, 시동스위치(SS₁)를 스타트(ST)로 위치시킬 경우에는 다이오드(D₈)및 저항(R₂₂₎)을 통한 바테리(BA)의 전원이 아프터 버닝 제어부(라)의 콘덴서(C₆) 및 트랜지스터(Q₈)의 베이스로 입력되게 접속시켜, 트랜지스터(Q₈)가 온되어 릴레이(RL₄)가 구동되고 난후, 시동스위치(SS₁)를 스타트(ST)에서 온(ON)으로 위치시킬 경우에, 바테리(BA)의 전원이 직접 릴레이(RL₂)와 밸브 및 램프 제어부(나)의 트랜지스터(Q₉)의 콜렉터로 인가되게 구성시키며, 엔진 시동직후, 교류 발전기(alternator) (A)로 부터 발생된 발전전압이 제너 다이오드(D₅)및 저항(R₁₉, R₂₀)을 통하여 트랜지스터(Q₆)를 오프시키도록 접속시켜, 시동스위치(SS₁)를 스타트(ST)에서 온(ON)으로 절환시킬 경우, 콘덴서(C₆)에 충전된 전압으로써 일정시간(약 30sec)동안 트랜지스터(Q₈)의 온상태가 유지되게 구성시킴으로써 상기 콘덴서(C₆)에 의한 일정시간동안 마그네트 밸브(MV₁)가 열리도록 하며, 시동완료후에도 청백연 감소를 위한 아프터 버닝이 실행되도록 구성시킨다.

도면중 미설명부호 C₁, C₂, C₄는 잡음 방지용 콘덴서이고, R₄및 R₁₁은 각각 비교기(CO₁)(CO₂)의 설정온도 가변용 가변저항이며, D₃는 콘덴서(C₅)의 방전통로 형성용 다이오드 이고, D₄는 비교기(CO₃)의 입력 정전압용 제너 다이오드이다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

제2도에서 사용되는 바테리(BA)의 전압은 24V이고 예열플러그(FP₁, FP₂)는 정격전압이 12V인 래피드형을 사용하므로 예열플러그(FP₁, FP₂)에 흐르는 전류는 정격전류의 2배가 되어 발열량은 4배로 된다. 즉, 발열량 Q=0.24I²Rt 이므로 예열시간이 30초인 래피드형 예열플러그를 사용할 경우 설정온도(900℃)까지 도달되는 시간은 종전의 1/4인 7.5초로 단축되게 된다.

급속 가열제어부(가)는 온도변화에 거의 영향을 받지 않고 또한 초 저항값을 갖는 센서(S₁)와 온도가 1자가 증가됨에 따라 그의 저항값이 증가되는 예열플러그(FP₁,FP₂)에 의한 전압분배치로써 설정온도(900℃)를 검출하게 되며, 예열플러그(FP₁, FP₂)가 설정온도(900℃)까지 상승된 후에는 예열플러그(FP₁, FP₂)로 인가되는 바테리(BA)의 전압(24V)이 전압강하용 저항(Rd)을 통하여 정격전압(12V)으로 공급되게 하여, 예열플러그(FP₁, FP₂)가 과전압에 의해 파손 되는 것을 방지함과 동시에 설정온도가 계속 유지되게 한다.

밸브 및 램프 제어부(나)는 예열플러그(FP₁, FP₂)가 가열되는 동안은 표시램프(LP₁)를 점등시키며, 예열플러그(FP₁, FP₂)의 온도가 엔진의 시동가능 온도인 600℃에 도달되면 표시램프(LP₁)를 소등시킴과 동시에, 시동스위치(SS₁)를 스타트(ST)에 위치시키면 마그네트 밸브(MV₁)가 열리게 된다.

수온판별부(다)는 엔진의 냉각수 라인에 설치된 부저항 특성의 온도센서(S₂)로서 엔진의 온도를 검출한후 예열플러그(FP₁, FP₂)의 예열여부를 결정하게 되며, 예열플러그(FP₁, FP₂)의 예열이 불필요할 경우에는 급속가열 제어부(가), 밸브 및 램프 제어부(나)및 아프터버닝 (after burning) 제어부(라)를 제어하게 된다.

아프터 버닝 제어부(라)는 저온시에서의 엔진 시동직후에 발생되는 청백연을 감소시키기 위해 엔진시동후에도 일정시간 동안 계속해서 흡입공기가 가열되도록 하는 것으로, 교류 발전기(A)에서 발생된 전압을 검출하여 엔진이 시동된후 소정시간동안 아프터 버닝을 실행시키게 되며, 이는 수온 판별부(다)에 의한 수온 판별온도 이하에서만 행하여지고, 또한 아프터 버닝 도중 엔진을 정지시킬 경우에는 아프터 버닝의 실행도 함께 중지된다.

이러한 각각의 기능을 갖는 각부의 상호 관련 동작을 설명하면 다음과 같다.

시동스위치(SS₁)를 예열위치인 온(ON)에 위치시키면, 콘데서(C₃)가 충전되는 시간동안은 트랜지스터(Q_1,Q₂)가 온되어 릴레이(RL₁, RL₂)가 구동되므로, 센서(S₁)를 통한 바테리(BA)의 24V 전압이 예열플러그(FP₁, FP₂)에 인가되어 급속 가열되기 시작한다. 이때, 비교기(CO₁)의 정(+) 입력단으로 입력되는 센서(S₁)의 내부저항, 예열플러그(FP₁, FP₂)의 병렬 합성 내부 저항 및 저항(R₂, R₃,R₄)에 의한 전압은 비교기(CO₁)의 부(-)입력단의 저항(R₁, R₅)에 의한 기준 전압보다 낮으므로 상기 비교기(CO₁) 의 출력은 로우레벨로 되어, 트랜지스터(Q₁, Q₃)의 온상태가 계속 유지되면서 예열플러그(FP₁, FP₂)가 설정온도(900℃)에 도달할때까지 바테리(BA)의 과전압(24V)이 예열플러그(FP₁, FP₂)로 인가되게 된다. 그러므로, 예열플러그(FP₁, FP₂)는 급속 가열되어 설정온도(900℃)에 이르는 시간은 종전에서의 경우와 비교하여 거의 1/4로 단축되며, 예열플러그(FP₁, FP₂)가 설정온도에 도달하게 되면 예열플러그(FP₁, FP₂)의 저항값(온도가 상승되면 증가함)의 변화에 의하여 비교기(CO₁)의 정(+) 입력단의 전압의 부(-)입력단의 전압보다 높아지게 되므로, 그의 출력단에는 하이레벨이 출력되어 트랜지스터(Q₁, Q₃)가 오프되고, 따라서 릴레이(RL₁, RL₂)도 오프되어 예열플러그(FP₁, FP₂)에 인가되던 바테리(BA)의 24V 전압, 즉 정격이상의 과전압의 공급이 차단되게 된다.

이때, 비교기(CO1)의 하이레벨 출력은 저항(R₆)을 통하여 궤환 되므로써 히스테리시스 특성이 얻어지는데, 예열플러그(FP₁, FP₂)가 설정온도(900℃)에 도달되면 공급전류가 차단되므로 그의 온도가 서서히 떨어지더라도 비교기(CO₁)의 출력은 일정온도(약 750℃)에 이를때까지 하이레벨이 유지되며, 상기의 온도범위(900℃-750℃)에서 시동스위치(SS₁)를 스타트(ST)로 위치시킬 경우, 바테리(BA)의 24V 전압은 저항(Rd)를 통하여 강하되므로 예열플러그(FP₁, FP₂)에는 정격전압(12V)이 인가되어 예열플러그(FP₁, FP₂)의 온도를 유지시켜주게 되지만, 시동스위치(SS₁)를 스타트(ST)로 하지 않고, 예열 위치인 온(ON)에 계속 위치시켜 둘 경우에는, 설정온도(900℃) 에서 릴레이(RL₁, RL₃)가 오프되므로써 비교기(CO₁)의 입력전압이 제거되어 그의 출력단에는 무한대(∞)즉, 하이레벨이 출력되므로, 시동스위치(SS₁)를 재차 오프(OFF), 온(ON) 시키지 않는한 예열플러그(FP₁, FP₂)는 재가열되지 못하게 된다.

한편, 수온판별부(다)에서는 온도가 상승되면 저항값이 낮아지고 온도가 강하되면 저항값이 증가되는 센서(S₂)로서 엔진의 온도를 감시하게 되는제, 엔진의 온도가 예열을 필요로 하지 않은 온도 이상일 경우에는 수온판별부(다)의 비교기(CO₃)의 정(+) 입력단의 전압이 부(-) 입력단 전압보다 높게 되므로 그의 출력단에는 하이레벨이 나타나게 된다. 따라서, 시동스위치(SS₁)를 예열위치인 온(ON)에 위치시킨다해도 수온판별부(다)내의 저항(R₁₈)을 통한 바테리(BA)의 전류가 급속가열 제어부(가)내의 트랜지스터(Q₂)를 온시켜 트랜지스터(Q₃) 및 릴레이(RL₁, RL₃)를 오프시키므로써 예열플러그(FP₁, FP₂)에는 예열전류가 흐르지 못하게 된다. 또한 이때에는 밸브 및 램프 제어부(나)내의 콘데서(C₅)가 충전되는 시간동안 트랜지스터(Q₅)가 순간 동작되며, 표시램프(LP₁)는 그 시간동안 점등되어 깜박거리게 되므로 즉시 엔진의 스타트가 가능함을 표시하게 된다.

한편, 밸브 및 램프 제어부(나)내의 비교기(CO₂)에는 저항(R₁, R₅)에 의한 기준 전압이 부(-)입력단으로 압력되고, 그의 정(+)입력단에는 센서(S₁)의 저항값, 예열플러그(FP₁, FP₂)의 병렬 합성저항값 및 저항(R₂, R₃, R₄, R₉,R₁₀, R₁₁)에 의한 온도검출 전압이 압력되는데, 이때의 정(+)입력단으로 입력되는 온도검출전압(V₁)을 수식적으로 고찰하여 보면,

로 된다. 이때, R_F는 예열플러그(FP₁, FP₂)의 합성저항값이고, R_S는 센서의 저항값이며, V는 바테리의 전원인 24V이다.

이러한 비교기(CO₂)의 정(+) 입력단으로 입력되는 온도검출전압(V_D)은 예열플러그(FP₁, FP₂)가 600℃ 이상으로 될때 부(-) 입력단의 저항(R₁,R₅)에 의한 전압보다 높게 되어 상기 비교기(CO₂)의 출력단에서는 하이레벨이 나타나게 되는데, 시동스위치(SS₁)를 예열위치인 온(ON)에 위치시킨후, 예열플러그(FP₁, FP₂)가 비교기(CO₂)의 설정온도(600℃)미만일 경우에는 그의 출력이 로우레벨로 나타나므로 트랜지스터(Q₄)(Q₅)가 각각 오프, 온 되므로써 표시램프(LP₁)가 점등되어 엔진 예열중임을 표시하게 되며, 이와같은 상태에서 예열플러그(FP₁, FP₂)가 계속 가열되어 엔진시동 가능 온도(600℃)으로 되면, 비교기(CO₂)의 출력은 하이레벨로 되어 트랜지스터(Q₉)의 베이스에 저항(R₁₂) 및 제너 다이오드(D₂)를 통한 바이어스 전압이 인가됨과 동시에 트랜지스터(Q₄, Q₅)가 각각 온, 오프 되므로 표시램프(LP₁)가 소등되어 엔진시동 가능을 표시하게 된다. 그러므로, 이때 시동스위치(SS₁)를 시동위치(ST)에 위치시키면, 바테리(BA)의 전류가 다이오드(D₇)를 통하여, 바이어스 되어 있는 트랜지스터(Q₉)의 콜렉터에 인가되므로 트랜지스터(Q₇)가 온되어 마그네트 밸브(MV₁)를 개방시키게 되며, 또한 릴레이(RL₂)를 구동시키게 되는데, 이때 다이오드(D₆)를 통하여는 급속가열회로부(가)에 계속해서 예열전류를 흘려주게 되므로, 예열플러그(FP₁, FP₂)에는 설정온도(900℃)에 도달될때까지 전압강하용 저항(Rd) 을 통하지 않은 24V의 바테리(BA)전압이 직접 인가되게 되나, 예열플러그(FP₁, FP₂)가 설정온도 (900℃) 이상으로 되면 릴레이(RL₁, RL₃)가 오프되므로로 예열플러그(FP₁, FP₂)로 인가되는 전압은 저항(Rd)으로 강하된 정상전압(12V)이 인가되게 된다.

한편, 엔지시동 완료직후 시동스위치(SS₁)를 온(ON)에 위치시키면 교류 발전기(A)에서 발생된 전압이 제너 다이오드(D₅)를 통하여 트랜지스터(Q₆)를 통하여 트랜지스터(Q₆)의 베이스로 인가되어 트랜지스터(Q₆)를 오프시키므로, 콘덴서(C₆)에 충전된 전압이 방전되는 시간(약 30초)동안 트랜지스터(Q₈)가 온 상태로 유지되면서 릴레이(RL₄)를 구동 유지시킨다.

따라서, 트랜지스터(Q₉)의 콜렉터에는 바테리(BA)의 전원이 계속 공급되어 마그네트 밸브(MV₁)의 구동상태를 계속 유지시키므로 엔진 시동직후부터 일정시간동안은 아프터버닝이 이루어지게 되어, 엔진시동직후 엔진이 완전하게 가열되지 않은 상태에서 발생되는 청백연 현상이 감소되게 된다. 이때, 엔진이 가열된 상태이거나 엔진의 예열이 불필요한 온도에서는 수온판별부(다)의 출력이 하이레벨로 나타나게 되므로 트랜지스터(Q₇)가 온되어, 아프터버닝부(라)의 콘덴서(C₆)에 충전된 전압이 트랜지스터(Q₇)를 통하여 방전되므로 상기 아프터버닝부(라)에 의한 아프터버닝의 실행은 이루어지지 않게 된다.

이와같은 본 발명은, 엔진의 온도를 판별하여 예열 플러그의 예열여부를 결정하고, 이 결정에 따라 예열이 필요하지 않은 경우에는 즉시 엔진의 시동가능을 표시하고, 예열이 필요한 경우에는 예열 플러그에 과전류를 흘려줌으로써 급속 가열시켜 엔진의 시동이 가능한 온도가 되면 이를 표시함과 동시에, 예열 플러그를 계속 급속 가열시킨후 설정온도 이상이 되면 예열 플러그의 공급 전류가 정상 전류로 되게하여 예열플러그의 보호와 시동가능온도의 유지를 도모하며, 시동직후에 발생되는 청백연 감소를 위해 일정시간동안 아프터버닝이 자동적으로 이루어지도록 하는 것으로, 저온시의 엔진시동을 위한 예열시간을 대폭 단축시킬수 있으며, 엔진이 받고 있는 각각의 조건에 따라 그 상황에 적절한 엔진의 예열 및 시동이 자동적으로 이루어지게 되는 효과가 있다.

Claims

디젤엔진을 저온 상태에서 고속 예열시키고자 한 것에 있어서 ; 예열 플러그(FP₁, FP₂)에 정격전류를 2배로 설정하여 센서(S₁)의 전압강하가 상기 설정 온도까지 가열되게 하는 급속가열 제어부 (가)와, 표시램프(LP₁)과 마그네트 밸브(MV)를 제어하는 밸브, 램프 제어부(나)와 : 마그네트 밸브(MV₁)를 개방하며 예열 플러그(FP₁, FP₂)에 정격 전류를 공급하는 아프터 버닝 제어부(라)와 : 상기 급속가열 제어부(가)와 아프터 버닝 제어부(라)가 우선 제어되게 하는 수은 판별부(다)를 구비한 것을 특징으로하는 엔진 예열 자동화 회로.
제1항에 있어서 : 급속가열 제어부(가)는 궤환저항(R₆)을 갖는 비교기(CO₁)의 출력단에 콘덴서(C₃) 및 트랜지스터(Q₁)의 베이스를 접속시키고, 트랜지스터(Q₁)의 콜렉터는 다이오드(D₁)를 통하여 콜렉터가 릴레이(RL₁)에 접속된 트랜지스터(Q₃)의 베이스와, 베이스가 수온판별부(다)에 접속된 트랜지스터(Q₂)의 콜렉터를 접속시켜 구성된 것을 특징으로 하는 엔진예열 자동화 회로.
제1항에 있어서 : 밸브, 램프 제어부(나)는 콜렉터에 표시램프(LP₁)가 접속된 트랜지스터(Q₅)의 베이스를 수온판별부(다)에 접속된 콘덴서 GGG)와, 베이스가 비교기 (CO₂)에 접속된 재너 다이오드(D₂)및 마그네트밸브 제어용 트랜지스터(Q₉)의 베이스에 접속된 트랜지스터(Q₄)의 콜렉터에 접속시켜 구성된 것을 특징으로 하는 엔진 예열 자동화 회로.
제1항에 있어서 : 아프터 버닝 제어부(라)는 콜렉터에 릴레이(RL₄)가 접속된 트랜지스터(Q₈)의 베이스에 저항(R₂₃)을 통하여 콘덴서(C₆)와 저항(R₂₂)과, 각 베이스가 수온 판별부(다)및 고류 발전기(A)에 접속된 트랜지스터(Q₇, Q₆)의 콜렉터 및 에미터를 접속시켜 구성된 것을 특징으로 하는 엔진 예열 자동화 회로.