KR890701898A - 가스 분사식 연료 분사 시스템 - Google Patents

가스 분사식 연료 분사 시스템

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KR890701898A
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Abstract

내용 없음

Description

가스 분사기식 연료 분사 시스템
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 연료분사 엔진의 다이어그램식 도면. 제2도는 제1도에 도시된 시스템에서 사용된 것과 같이 계량 및 분사기 유니트의 전형적인 형태를 도시한 단면도. 이제 제1도에 따르면, 어떤 종래의 형태인 엔진(70)은 공기흡입 시스템(71), 점화 시스템(72), 연료펌프(73) 및 연료 저장실(74)을 구비한다. 또한 엔진은 고정자 스위치(78)의 작동 시배터리(76)에 의해 여기된 전기고정자 모터(75)를 포함한다. 공기 압축기(77)는 엔진크랭크축 풀리(80)로 부터 밸트(79)에 의해 구동하게 된다. 연료계량 및 분사 유니트(81) (멀티 실린더식 엔진에서의 각실린더에 대한것)가 엔진(70)의 실린더 헤드(90)에 정착되어 있다. 연료계량 및 분사 유니트(81)는 도관(82)을 통해 연료펌프(73)로 부터 연료를 받아들이며 도관(83)을 통해 컴프레서(77)로 부터 공기를 받아들인다. 공기압 조절기(84)가 도관(83) 마련되며 도관(83)은 엔진의 각 실린더의 연료계량 및 분사 유니트가 공기를 받아들이기 위해 연결되는 공기 매니폴드(85)에 공기를 전달한다. 전자제어 유니트(ECU)(86)가 리드(93)를 통해 크랭크축 속도 및 위치센서(87)로 부터, 그리고 리드(96)를 통해 공기흡입 장치(71)에 위치한 공기유동센서(88)로부터 신호를 받는다. ECU(86)는 또한 엔진의 다른 조건들, 예를 들면, 엔진온도, 대기온도(도시되지 않음)들을 지시하는 신호들을 받아들일 수 있으며, 모든 입력신호에 의해 각 실린더의 매 사이클마다 요구되는 연료량을 결정한다. 이러한 일반적 형식의 ECU는 전자제어식 연료 분사 시스템의 기술에 있어 잘 알려져 있으므로 이하에 더욱 상세히 설명하지 않겠다. 제2도에 도시한 바와 같이 연료계량 및 분사유니트(81)는 내부에 연료실(132)을 가지고 있는 인젝터몸체(131)와 결합한 자동식 드로틀바디인젝터와 같은 적당한 연료계량장치(130)을 포함하고 있다. 연료는 엔진의 연료 요구에 따라 연료실(132)로 공급되어야 연료량을 측정하는 계량장치(130)로 연료펌프(73)로 부터 연료유입포트(133)을 통해 전달된다.
계량장치로 공급된 과도한 연료는 연료귀환 포트를 거쳐 연료저장실로 돌어 간다. 연료계량장치(130)의 특별한 구조가 본 발명에 있어 그다지 중요한 것는 아니며 적당한 것이 사용될 수 있다. 인젝터 노즐(142)의 밸브(143)는 연료실(132)을 통과하는 밸브스템(144)을 경유하여 인젝터몸체(131)내에 위치한 솔레노이드(147)의 고정자(141)에 연결된다. 밸브(143)는 디스크스프링(140)에 의해 폐쇄위치로 편향되고, 솔레노이드(147)를 여기하므로써 개방된다. 솔레노이드(147)의 여기는 리드(95)을 거쳐 ECU(86)에 의해 제어되는데, 연료실(132)로 부터 엔진(70)의 실린더로 연료를 전달하는 걸리는 엔진사이클에 대한 시간관계에서 이루어진다. 연료실(132)은 공기 유입포트(145)를 통해 공기매니폴드(85)와 항상 소통되어 있고, 따라서 정상 작동하에서 사실상 안정된 공기압으로 유지된다. 솔레노이드(147)가 여기되자마자 밸브(143)가 노즐(142)을 개방시키기 위해 하방으로 변위되고, 연료실(132)에 보유된 측정된 양의 연료가 연료실(132)중의 공기에 의해 노즐(142)을 통해 엔진의 실린더의 연소실로 전해진다. 제 2 도의 연료실(132)을 포함하는 연료계량 및 분사시스템의 작동에 대한 세부 사항은 참고상병합된 오스트레일리아 특허출원 제567037호와 미합중국 특허 제4693224호에 게재되어 있다. 노즐(142)이 엔진의 실린더헤드(90)내에 위치하며 엔진실린더내에 형성된 연소실(91)과소통하고 있음을 상기 설명으로 부터 알 수 있을 것이다. 상기 설명과 같이, 노즐(142)이 개방되고, 공기 유입 포트(145)를 경유하여 사용될 수 있는 공기가 엔진 실린더의 압력보다 높을 때, 그곳에 실린 연료 혼합 공기가 포트(145), 연료실(132)과 노즐(142)을 거쳐 공기매니폴드(85)로 부터 엔진의 연소실로 유동된다. 그러나 만일 공기매니폴드(85)내의 공기공급이 충분히 높은 압력으로 되지 않는다면 그것은 연료실(132)로 부터 노즐(142)을 거쳐 연소실로 연료를 효과적으로 전달하지 못하게 된다. 엔진이 처음으로 시동되고, 도관(83)과 컴프레서(87) 및 공기매니폴드(85)로 이루어진 공기 공급시스템에 압력을 허용하기 위한 엔진의 이전의 작동이 주로공기 누설때문에 감소된 이래 충분한 시간경과가 있은후에 이러한 작동을 수행하기에 불충분한 압력이 존재할 수 있다. 현재로서는 시동기 스위치가 시동기 모터(75)에 동력을 부여하도록 작동할 때 시동기 스위치(78)로 부터 리드(92)를 거쳐 ECU(86)로 신호를 주도록 제안되고 있다. ECU는 이 신호를 받고 계량장치(130)에게 연료를 연료실(132)로 전달하도록 지시하는 것이 아니라, 솔레노이드(147)를 여기시켜 노즐(142)을 개방시키도록 프로그램 된다.이 프로그램은 또한 크랭크축 위치센서(87)에 의해 감지되고 리드(93)에 의해 ECU에 전해지는 엔진실린더의 사이클에 맞추어 솔레노이드(147)의 여기시간을 정하며, 그리하여 엔진의 특정 실린더의 압축행정시 미리예정된 시점에서 솔레노이드(147)가 여기되어 노즐(142)이 개방되게 한다, 따라서 노즐(142)이 개방되고 엔진이 엔진시동 시켄스의 일부로서 크랭크되면 실린더내 압력은 충분한 수준으로 상승되어 공기로 하여금 개방된 노즐(142)을 통해 엔진실린더로 부터 연료실(132)로, 그 다음 공기유입포트(145)를 통해 공기매니폴드(85)로 유동하게 한다. 공기매니폴드(85)의 체적과 공기매니폴드에 연결된 각각의 인젝터의 공기 공간체적과 비교한 엔진실린더의 변위 체적에 주의하면, 공기매니폴드(85)내의 공기압력을 특정엔진 실린더의 단 한두 사이클에서 작동압력으로 상승시킬 수 있다. 체크밸브(89)가 공기통로(83)에 제공 되므로써 공기매니폴드(85)내의 압력이 엔진실린더로 부터 전달되어지는 공기에 의해 상승될 때 그 공기가 역류되어 컴프레서(77)로 들어가지 않게 한다. 만일 고압력의 공기가 컴프레서에 들어가게 된다면 그 공기는 컴프레서의 피스톤에 높은 하중을 가하므로써 결국 컴프레서의 손상과 고장을 일으킨다. 엔진 실린더내의 압력은 압축행정시 점진적으로 증가하고 팽창 행정시 점진적으로 감소한다. 그러므로 실린더내의 압력은 엔진 사이클의 상시점에 이르는 압축행정 중 상당부분 동안과 상사점으로 부터 뻗는 팽창행정중상 당부분동안 공기 공급 시스템에 공기를 전달하기에 충분하다. 따라서 엔진 실린더내의 압력을 최대 효과적으로 이용하기 위하여 ECU는 노즐(142)이 노즐과 소통되는 실린더의 압축행정의 후기와 팽창행정의 초기에 개방되도록 프로그램 되어야 한다. ECU는 노즐(142)이 개방되는 엔진 사이클수를 제어하도록 프로그램된다. 실행에 의하면 한 실린더의 한두 사이클이 공기매니폴드(85)의 압력을 필요한 작동압력으로 상승시키기에 족하였다. 공기매니폴드내의 압력이 연료를 엔진에 효과적으로 공급하기에 충분한 수준이상으로 될 때 신호를 발생하도록 압력센서를 공기 매니폴드(85)에 마련할 수 있다. 공기압력이 엔진시동의 초기에 이미 충분하면 시동 시켄스가 엔진실린더로 부터 공기매니폴드로 공기를 전달하는 절차가 없이 진행하도록 ECU를 프로그램할 수 있다. 공기매니폴드내의 압력센서는 또한 공기 매니폴드내의 압력이 예정수준으로 상승되었을 때 공기매니폴드로의 공기공급을 종결하도록 ECU에 신호를 보내는데 사용될 수 있다. 제2도는 도시한 바와 같은 노즐(142)의 밸브(143)같은, 분사기 노즐의 솔레노이드 작동연료 공급밸브를 작동시킬 때는 노즐을 개방시키도록 솔레노이드에 초기 고속류를 제공하고 그후 나머지 노즐 개방기간동안 흐름을 감소시키는 것이 보통이다. 이런 방법은 고정자가 솔레노이드 코일로 부터 격리되어 그 사이에 공기갭이 있을 때 고정자와 노즐밸브를 개방위치로 이동시키기 위해 필요한 충분한 자계강도를 일으키기 위해 고속류가 필요하다는 사실을 기초로 하고 있다. 일단 고정자가 솔레노이드 코일코어에 근접 혹은 그와 결합하도록 이동되면 저강도 자계는 그 위치를 유지하고 또 노즐밸브를 유지 하는데는 충분하다. 솔레노이드가 여기되면 엔진실린더로 부터 급기 시스템으로 가스를 공급하도록 엔진시동중노즐(142)을 개방시키도록 밸브(143)가 이동되어, 연료분사중 노즐(143)을 개방위치에서 유지 시키도록 보통 사용하는 것보다 큰자계 강도를 제공하는 것이 바람직하다는 것을 알았다. 연료 공급중에, 연료 공급 시스템이 엔진실린더로 부터 공기를 공급받을 때 압력구배가 밸브개방을 유지하도록 솔레노이드에 의해 가해진 힘에 대항하면서 압력구배가 솔레노이드가 밸브개방을 유지 하도록 밸브(143)를 가로지른다는 것은 주목할만 하다. 따라서, 엔진실린더로 부터 급기 시스템까지 가스를 공급하는 도중에 분사기 노즐(142)개방기간중 솔레노이드에 제공된 흐름은 분사기 노즐을 통해 엔진실린더로 연료를 공급하는 도중에 제공된 감소된 흐름보다 크게 할 수 있다. 분사기 노즐을 개방하기 위해 제공된 흐름보다 크게 할 수 있다. 분사기 노즐을 개방하기 위해 제공된 초기 고속류는 분사노즐이 급기 시스템에 가스를 공급하도록 개방된 기간동안 계속유지 하는 것이 편리하다. 본 발명은 시동시간을 짧게 하는 것이 중요한 차량 및 원양선박엔진에 적용되지만, 다른 엔진의 연료 분사시스템에 채용할 수 있다. 본 발명은 2행정 사이클에서 작동하는 것이 좋으나, 2행정 사이클 및 4행정 사이클에서 작동하는 엔진에 적용할 수 있다.

Claims (14)

  1. 연료가 가압 가스 공급 시스템으로 부터의 가스에 의해 선택적으로 작동 가능한 분사기 노즐을 통해 엔진의 연소실로 직접 분사되는 연료분사 시스템을 갖는 내연 엔진 작동방법에 있어서, 엔진시동 시켄스 발생에 응답하여 엔진 연소실로 부터 분사기 노즐을 통해 가스공급 시스템내로 가스를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연엔진 작동방법.
  2. 제1항에 있어서, 선택적으로 개방 가능한 분사기 노즐을 연소실로 부터 가스공급 시스템으로 가스를 공급하도록 엔진의 적어도 1사이클 동안 예정기간에 걸쳐 개방되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 선택적으로 개방 가능한 분사기 노즐이 개방되어 있는 예정기간은 상기 엔진 사이클의 압축 행정중에 개시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 엔진은 각 실린더를 위한 선택적으로 개방 가능한 분사기 노즐을 가진다 실린더 엔진이며, 상기 분사기 노즐의 적어도 하나는 가스를 가스공급시스템으로 공급할 수 있도록 상기 엔진시동 시켄스에 응답하여 개방되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서, 상기 분사기 노즐은 엔진시동 스켄스개시에 응답하여 개방되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 연료가 가압 가스 공급 시스템으로 부터의 가스에 의해 선택적으로 개방 가능한 분사기 노즐을 통해 엔진연소실로 직접 분사되는 연료 분사 시스템을 갖는 연료 분사 내연 엔진에 있어서, 엔진작동을 확립하기 위한 엔진시동 스켄시를 개시하도록 작동 가능한 수단과 가스가 상기 시동 시켄스 중 연소실로 부터 가스 공급 시스템에 공급되도록 해 주기 위해 시동 스켄스 발생에 응답하여 상기 분사기 노즐을 개방하도록 작동 가능한 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사 내연엔진.
  7. 제5항에 있어서, 상기 분사기 노즐을 개방하도록 작동 가능한 수단은 엔진의 적어도 1사이클중 예정기간동안 상기 분사기 노즐을 개방하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 각 실린더의 연소실을 위해 하나의 분사기 노즐을 갖는 다실린더 엔진이며, 상기 분사노즐의 적어도 하나는 엔진개시 시켄스 발생에 응답하여 개방되는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  9. 연료가 가압 가스 공급 시스템으로 부터의 가스에 의해 선택적으로 개방 가능한 분사기노즐을 통해 엔진 연소실로 직접 분사되는 연료 분사 시스템을 갖는 연료 분사 내연 엔진에 있어서, 상기 엔진 시동중 엔진을 크랭킹하도록 작동 가능한 크랭킹 수단과, 상기 크랭킹수단을 작동하는 수단과 상기 연소실을 상기 가스공급 시스템과 연통하도록 상기 작동기 수단의 작동에 응답작동하여 가스가 엔진크랭킹 중 연소실로 부터 가스 공급 시스템에 공급되게 하는 노즐제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 연료분사 내연엔진.
  10. 제9항에 있어서, 상기 노즐 제어수단은 상기 작동기 수단의 작동에 응답하여 선택된 기간 동안 분사노즐의 개방하는 전기적으로 여자가능한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연엔진.
  11. 제10항에 있어서, 상기 선택된 기간은 엔진 사이클에 대해 고정적 관계에 있는 것을 특징으로 하는 내연엔진.
  12. 제11항에 있어서, 상기 선택된 기간은 엔진 사이클 압축 행정중 개시되며 그 사이클 팽창 행정까지 연장되는 것을 특징으로 하는 내연엔진.
  13. 엔진이 2행정 사이클 엔진인 것을 특징으로 하는 제6항 내지 제12항중 어느 한항에 있어서의 내연엔진.
  14. 엔진이 원양 선박엔진인 것을 특징으로 하는 제6항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서의 내연엔진.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019880701670A 1987-04-15 1988-04-15 가스 분사식 연료분사 시스템 KR950003760B1 (ko)

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