KR960003698B1

KR960003698B1 - 두 유체 연료의 직접 분사 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR960003698B1
Application number: KR1019890002244A
Authority: KR
Inventors: 로스 아헤른 스티븐; 스탠리 브룩스 로이; 죤 피터 케비스 마틴
Original assignee: 오비탈 엔진 캄파니 프로프라이어터리 리미티드; 켄 죤슨
Priority date: 1988-02-25
Filing date: 1989-02-25
Publication date: 1996-03-21
Also published as: KR890013338A; FR2627809B1; BE1002292A3; CA1323532C; US4926806A; JPH01294936A; MX172106B; FR2627809A1; AU612002B2; AU3070989A; JP2708529B2

Abstract

내용 없음.

Description

두 유체 연료의 직접 분사 제어 방법 및 장치

제1도는 2-행정 내연기관의 한 실린더의 단면도.

제2도는 제1도에 도시된 엔진에서 사용하기 위한 연료 측정 및 분사기 유니트의 부분 단면도.

제3도는 엔진 시동의 시퀀스 및 타이밍을 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

9 : 엔진 10 : 실린더

14 : 크랭크축 19 : 리드 밸브

24 : 분사기 26 : 벨트

31 : 분사기 본체 33 : 유입 포트

40 : 스프링 42 : 분사기 노즐

43 : 분사 밸브 47 : 솔레노이드

52 : 로드 센서

본 발명은, 연료가 엔진 사이클에 대해서 시간관계로 연소실로 직접 분사되는 연료 분사 내연 기관에 관한 것으로서, 상기 연료는 연료를 전달하기에 충분한 가스 압력을 가지는 가스로 운반된다.

두연료 형태의 연료 분사 시스템 즉, 측정된 양의 액체 연료가 공기와 같은 가스 펄스에 의하여 엔진으로 운반되는 시스템에서, 이용가능한 가스 압력은 연료가 운발될 환경내의 가스와 연료를 운반하는 가스 사이의 압력 차이가 적절하게 되야만 한다. 다기관(manifold) 분사 엔진에 있어서, 연료는 가스에 의하여 대기압보다 낮은 압력이 통상 존재하는 다기관속으로 운반되는 반면에, 직접 분사 엔진에 있어서, 연료는 상술된 대기압이 200 내지 500KPa의 압력으로 존재할 때의 압축 행정동안 엔진의 연소실로 운반되어야만 한다. 공기와 같은, 압축 가스 공급은 엔진에 의하여 구동되는 압축기에 의하여 통상 제공되고, 또한 경제적인 이유 때문에, 압축 가스에 대한 최소 저장 용량이며, 또한 압축기 출력은 단지 제한된 초과량으로 연료 분사 시스템의 요구치에 근접한다.

따라서, 엔진의 시동 동안, 이용가능한 가스 압력은 정상 작동 압력 이하이며, 엔진 시동시의 래그(lag)를 야기시키는 것을 예상할 수 있다. 이러한 관점에서, 사용자의 수용을 위하여, 자동차 또는 선반 엔진이 최소의 클랭킹 타임으로 시동시킬 것이 요구되는 것을 유의해야 한다. 이러한 요구는 상기 엔진이 상당한 기간 즉, 효과적으로 피할 수 없는 가스 공급 시스템내의 고유한 누출로 인하여 연료 분사를 실행하는데 이용되는 압력을 상당히 떨어드리도록 충분한 기간 동안 작동되지 않을 때, 2개의 유체 연료 분사 시스템으로 성취하기가 곤란할 것이다.

또한, 엔진으로의 운반 동안 연료/가스 혼합물에 의하여 나타나는 압력 강하 정도가 연료, 특히 유체 연료의 분무에, 다시말하면, 엔진 연소실내의 부하 점화도에 상당히 기여함을 알 수 있다. 따라서, 가스 압력이 시동시 요구되는 작동 압력 이하인 조건하에서, 연료의 분무는 나쁜 영향을 받게 되고, 결과적으로 연료/공기의 점화도는 저하될 것이다. 상기 연료/공기 혼합물의 점화도에서의 저하는 엔진의 시동 시간의 연장을 제공하게 된다.

본 발명의 목적은 열악한 연료 공급 상황에서의 엔진의 신속한 시동에 기여하는 내연기관 연료 분사 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 대기압 이상에서의 가스에 의하여 연소실로 측정된 양의 연료를 분사하는 단계와, 연소실 사이클에 관계하여 상기 연료의 분사 타이밍을 제어하는 것에 의하여,

(1) 엔진의 공회전시 분사 타이밍이 예비 설정되고 ;

(2) 엔진 시동시에, 상기 공회전 동안의 예비 설정 분사 타이밍보다 빠른 연소실 싸이클에서 예비 선택 타이밍으로 분사가 일어나도록 분사 타이밍이 조정되며 ;

(3) 시동 동안 엔진이 도달하는 예비 설정된 회전 속도에 응하여, 엔진이 상기 예비 설정 회전 속도에 도달하는 것으로부터 시작하여 0.2 내지 1.0초, 바람직하게 0.2 내지 0.5초 사이의 시간 동안의 공회전에서 상기 예비 설정 분사 타이밍을 향한 각각의 엔진 사이클에 대한 분사 타이밍이 점차적으로 조정되며 ;

(4) 엔진 속도 및 부하에 따라서 분사 타이밍이 조정되는, 엔진의 연소실로 직접 연료 분사 제어 방법이 본 발명에 따라 제공된다.

또한, 측정된 양의 연료가 상기 대기압 이상에서의 가스에 의하여 연소실로 직접 분사되는 내연기관 엔진 연료 분사 장치 또한 본 발명에 따라서 제공되며, 상기 장치는 연소실 사이클에 대해서 연료의 분사 타이밍을 제어하는 수단을 포함하며, 사이 분사 타이밍 제어 수단은,

(1) 엔진의 공회전시 연소실 사이클에서의 예비 설정 시간에 연료의 분사를 실행하고 ;

(2) 엔진 시동시에 분사 타이밍을 조정하여 상기 예비 설정 공회전 분사 타이밍보다 빠른 연소실 싸이클에서 예비 선택 타아밍으로 분사를 일으키고 ;

(3) 시동 동안 엔진이 도달하는 예비 설정된 회전 속도에 응하여, 엔진이 상기 예비 설정 회전 속도에 도달하는 것으로부터 시작하여 약 0.2 내지 1.0초, 바람직하게 0.2 내지 0.5초 사이의 시간 동안의 공회전 동안 예비 설정 분사 타이밍을 향한 각각의 엔진 싸이클에 대한 분사 타이밍을 점차적으로 조정하고 ;

(4) 엔진 부하 및 속도에 따라서 분사 타이밍을 조정하도록 설정된다.

통상적으로, 예비 선택된 분사 타이밍은 공회전시의 분사 타이밍에 앞서 40 내지 60°의 범위내에서, 바람직하게 공회전시의 분사 타이밍보다 연소실 사이클에 있어서 60°까지 앞선다.

종래에는, 상기 엔진이 공회전시의 예비 설정 분사 타이밍을 향하여 사전 결정된 회전 속도에 도달한 후의 분사 타이밍의 점진적인 조정속도는 엔진 사이클당 1 내지 3° 의 크랭크 각도의 속도, 바람직하게 2°의 크랭크 각도의 속도이다.

정상적으로, 엔진은 스타터 배터리 조건에 따라서 200 내지 400rpm의 속도에서의 시동 동안 스타터 모터에 의하여 시동될 것이며, 반면에 통상의 엔진의 공회전 속도는 엔진 특성에 따라 700내지 1200rpm의 속도일 것이다.

시동 동안의 연료 분사 타이밍 제어 수단은, 한번 엔진이 700 내지 1200rpm과 같은 정상적인 공회전 속도에 관계된 예비 설정된 속도까지 도달하게 되면, 엔진이 가스가 통상의 작동 압력을 가지도록 충분한 싸이클을 통해 압축기를 구동시킴에 따라, 분사 타이밍이 통상의 공회전 동안 예비 설정 타이밍으로 복귀하기 시작하게 되도록 배열될 수도 있다.

분사 타이밍은, 엔진의 속도 범위 및 전체 작동 부하에 따라서 분사 타이밍을 제어하도록 연료 분사 시스템에서 통상 사용되는 바와 같은, 적합한 전자 제어 유니트(ECU)에 의하여 제어될 수도 있다. 본 발명은 상기 ECU의 프로그램으로 통합될 수 있어서, 분사 타이밍 조정은 엔진의 회전 개시에 대응하여 일어나고, 이는 엔진 시동 동안 크랭킹(cranking)이 시작된다는 것을 나타낸다. 대안적으로, ECU는 엔진의 제로 회전에 대응하여 프로그램되고 또한 다음 시동 작동을 위한 엔진의 준비를 위해서 분사 타이밍의 조정을 실행한다.

ECU 제어 연료 분사 시스템에서의 표준 예시에서와 같이, 엔진은 이것의 회전의 동일 부분 또는 각각의 회전을 검출하도록 센서와 함께 장착된다. 이러한 센서는 엔진의 크랭킹이 개시되는 것과, 분사 타이밍이 조정되어 조정된 예비 설정 시동 타이밍으로 유지되는 것에 대한 적절한 지시를 제공한다. 또한 이것은 지시 타이밍이 정상 공회전 셋팅으로 복귀하기 시작하는 예정된 속도로 엔진이 도달할 때를 지시하고, 또한 엔진 사이클당 설정 속도로 분사 타이밍의 점차적인 조정을 실행하도록 요구되는 회전 카운트 다운을 제공한다.

통상적인 2개의 유체 연료 분사 시스템에 있어서, 종래의 압축율로 구동하는 엔진의 스파크 점화를 위하여, 연료 분사를 위한 가스 공급은 450 내지 650KPa의 압력에서 정상적으로 유지된다. 만약 가스 압력이 450KPa 이하이면, 분사 타이밍이 정상 예비 설정 공회전 타이밍에 있을 때 연소실에서 압축 압력에 대해서 연료를 운반하여 분무시키는데 불충분한 압력이다.

본 발명에 있어서, 연료 분사는 압축 압력이 낮아질 때 연소실의 압축 행정에서 보다 빨리 일어나도록 시간이 정해지며, 또한 상기 연료는 효과적으로 분사되어 분무될 수 있다.

만약 가스 공급 압력이 아직 낮을 때 엔진 분사 타이밍이 초기 시동 조건 동안 하나의 단계로 예비 설정 공회전 타이밍으로 복귀되면, 엔진의 정지가 발생하기 쉽다. 또한 40 내지 60°의 분사 타이밍의 변화가 하나의 단계로, 특히, 시동 동안 일어날 때, 엔진은 연속적으로 구동하는 것이 어렵고, 결과적으로 정지하게 될 것이다. 따라서, 본 발명에 의하여 제안된 바와 같이, 엔진이 작동 상태로 설정되기 전에 분사 타이밍에서의 급격한 변화가 일어나지 않도록, 예비 선택된 시동 타이밍에서 정상 예비 설정 공회전 타이밍까지 분사 타이밍의 점차적인 복귀 제어 속도가 제공된다.

그러나, 엔진이 시동된 후 만약 상기예비 선택된 초기의 시동 분사 타이밍이 너무 오랜시간동안 유지된다면, 또한 가스 시스템이 정상 압력에 도달한다면, 엔진 속도는 시동하자마자 불필요한 작동 속도의 정상 공회전 속도 이상으로 급속히 상승할 것이다. 이러한 가능성은 예비 설정 속도의 도달로부터 공회전 분사 타이밍으로 복귀하는 시간을 제한하므로서 방지된다.

따라서, 본 발명은 엔진 급속 시동을 성취하도록 분사 타이밍을 효과적으로 제어하고 분사 타이밍의 점진적인 조정을 제공하여, 엔진은 한번의 시동으로 구동이 유지되며 또한 정상적인 공회전 구동 상태에 대한 오버-레빙(over-revving) 없이 매끄럽게 진행할 수 있다.

상술된 본 발명은 2행정 혹은 4행정 사이클의 엔진 작동 또한 자동차 및 선박용 엔진을 포함하는 사용에 대해서 적용 가능하다.

본 명세서에서, 엔진 사이클 및 연소실 사이클이 참조되었다. "연소실 사이클"이란 용어는 엔진의 특정 연소실(실린더)에 대한 가스 흡입, 압축, 팽창 및 배기의 순서이다.

연소실 싸이클은 특정 연소실에 대해 개별적이며, 다중 연소기관에 있어서, 각 연소실의 연소실 싸이클은 시간에 있어서 중복된다.

상기 "엔진 사이클"이라는 용어는 모든 연소 기관의 연소실 사이클의 단일 순서의 합계이다. 싱글 실린더 엔진에 있어서, 상기 연소실 사이클 및 엔진 사이클은 동일하다. 2행정 사이클 엔진에 있어서, 각각의 연소실 사이클 및 엔진 사이클은 한번의 엔진 회전을 일으키는 반면에, 4행정 사이클 엔진에 있어서 이들은 2회전을 일으킨다.

이하 본 발명은 도면을 참조하여 더욱 상세히 서술될 것이다.

이하 제1도를 참조하면, 엔진(9)은 싱글 실린더 2행정 사이클 엔진으로 종래의 구조로서, 실린더(10), 크랭크 케이스(11) 및 실린더(10)내에서 왕복하는 피스톤(12)을 갖는다.

상기 피스톤(12)은 연결 모드(13)에 의하여 크랭크 케이스(14)에 결합된다. 크랭크 케이스는 종래의 리드 밸브(19)와 결합되는 공기 유도 포트(15)를 구비하며, 또한 3개의 전달 통로(16)(하나만 도시)는 크랭크 케이스를 각각의 전달 포트와 연통시키는데, 이것들중 2개가 도면부호(17,18)로 도시되고, 제3의 것은 포트(18)의 대향 측부상에 있는 도면부호(17)와 등가물이다.

엔진(9)은 엔진 크랭크축(14)으로부터 벨트(26)을 통하여 공기 압축기(25)를 구동시킨다.

분사기(24)는 실린더 헤드(21)에 있는 공동(22)의 가장 깊은 부분에 위치되며, 반면에 스파크 플러그(23)는 상기 운반 포트(18)로부터 멀리 있는 공동의 면에서 공동안으로 돌출한다.

따라서, 실린더로 유입되는 공기는 분사기(24)를 지나 공동을 따라서 스파크 플러그(23)을 향하여 지나가고, 노즐로부터 스파크 플러그로 연료를 운반한다.

분사기(24)는 연료 측정 및 분사 시스템의 일체로 된 부분이어서, 공기에 함유된 연료는 가압된 공기 공급에 의하여 엔진의 연소실(27)로 운반된다. 연료 측정 및 분사 유니트의 하나의 특정 형태가 제2도에 도시되어 있다.

상기 연료 측정 및 분사 유니트는, 홀딩 챔버(32)를 가진 분사기 본체(31)에 결합된, 자동형 트로틀 분사기와 같은, 상업적으로 이용가능한 적절한 측정 장치(30)와 결합된다.

연료는, 엔진(9)에 의하여 구동되는 연료 펌프(36)에 의하여 연료 탱크(35)로부터 압력 조정기(37)를 경유하여 흡인되어, 연료 유입 포트(33)를 통하여 측정 장치(30)로 운반된다.

공지된 방식으로 작동되는 측정 장치는 엔진의 연료 요구에 따라 홀딩 챔버(32)로의 연료 유입량을 측정한다. 측정 장치로 공급되는 과잉 연료는 연료 복귀 포트(34)를 경유하여 연료 탱크(35)로 복귀된다. 특수한 구조의 연료 측정 장치(30)는 본 발명에 대한 한계가 아니고 적합한 장치가 사용될 수도 있다.

작동시, 상기 홀딩 챔버(32)는 공기 압축기(25)로부터 압력 조정기(39) 및 분사기 본체(31)에 있는 유입 포트(45)를 경유하여 공급되는 공기에 의해 압축된다. 분사 밸브(43)는 압축된 공기가 분사기 노즐(42)을 통하여 엔진의 연소실(27)로 축적된 양의 연료를 배출시키도록 작동된다. 분사 밸브(43)는 연소실에 대해 내향으로 개방된 즉, 홀딩 챔버로부터 외향으로 개방된 포핏 밸브 구조이다.

분사 밸브(43)는 홀딩 챔버(32)를 통과하는 밸브 스템(44)을 경유하여 분사기 본체(31)내에 위치된 솔레노이드(47)의 전기자(41)에 접속된다. 상기 밸브(43)은 디스크 스프링(40)에 의하여 폐쇄위치로 편향되며, 솔레노이드(47)를 여자시키는 것에 의해 개방된다.

상기 연료 분사 시스템의 부가적인 상세 설명은 미합중국 특허 제4,693,224호에 서술되는데, 상기 특허는 본 발명에서 참조에 의해 구체화된다.

상기 솔레노이드(47)의 여자는 적합한 전자 프로세서(50)에 의하여 연소실 사이클에 관계하여 시간이 설정된다.

상기 프로세서는 엔진 속도 센서(51)로부터의 입력 신호로 수신하는데, 이러한 신호는 엔진 회전 속도의 지시이며 또한 작동이 엔진 연소실 사이클에 관계하여 시간이 설정되는데 대한 연소실 사이클에 있어서의 기준점을 확인한다. 또한 프로세서(50)는 엔진 공기 유도 시스템에서의 공기 유량의 지시인 로드 센서(52)로부터의 신호를 수신한다. 상기 프로세서는 공기 유량 신호로부터의 엔진의 연료 필요량을 결정하여, 필요한 양의 연료를 홀딩 챔버(32)로 전달하도록 연료 측정 장치(30)를 제어하도록 프로그램된다.

프로세서(50)는 엔진의 속도 및 부하 조건으로부터 연소실로의 연료의 필요한 분사 타이밍 및, 스파크 플러그(27)에 의한 점화 타이밍을 결정하도록 프로그램된다.

종래에, 프로세서(50)는 엔진 부하 및 속도 범위에 대한 필요한 분사 타이밍을 지시하는 다중점 맵(map)을 구체화하고, 속도 및 부하는 필요한 엔진 파워 및 배출 발산 레벨을 얻도록 수행된 테스트로부터 결정되어 왔다. 프로세서(50)는 유사하게 엔진 부하 및 속도에 관계하여 엔진의 점화 타이밍을 결정하여 제어하도록 프로그램된다.

프로세서는 결정에 따라서 연료 분사에 필요한 시간에 솔레노이드(47)로 여자하여 점화에 필요한 시간에 스파크 플러그(23)를 작동시키도록, 분사 작동자(53) 및 점화 작동자(54)에 적절한 신호를 제공한다. 상술된 바와 같이, 사용하기에 적합한 부하 및 속도 센서의 통상적인 구조는 프로세서(50)에 의하여 요구된 기능을 수행하기 위한 프로세서인 것으로서 산업계에 널리 공지된 것이다.

엔진이 엔진에 적용되는 외부 부하 없이 공회전 상태에 있을때, 연소실 사이클내의 예비 설정 타이밍으로 스파크 플러그의 작동 및 연료 분사 타이밍을 설정하는 지시가 프로세서의 프로그램에 통합된다. 공회전시 2행정 사이클에 대한 연료 분사의 전형적인 타이밍은 연소실(27)내의 피스톤(12)의 상사점 위치의 30 내지 35°앞이다. 프로세서는, 종래 엔진의 공기 유입 통로에 있는 트로틀 밸브가 폐쇄 위치내에 있는 것을 지시하는 신호에 의하여 종래 방식으로 공회전 상태의 존재를 통상 검출한다.

본 발명을 실시하기 위하여, 프로세서는 엔진이 시동절차를 개시할 때 결정할 수 있어야 하며, 또한 이것은 엔진 크랭크축이 정지할 때, 즉 이것이 0rpm으로 회전될 때를 검출하도록 프로그램된 프로세서에 의하여 성취될 수 있다.

이것은, 1/2초 동안과 같이, 선택된 시간 동안 엔진 속도 센서로부터의 신호를 수신되지 않은 것을 검출하는 프로세서에 의하여 용이하게 성취될 수 있다. 검출된 0rpm 상태를 가지는 프로세서는, 매번의 엔진의 다음 시동에 대한 준비로 50 내지 60°이상까지, 공회전 분사 타이밍보다 빠른 연소실 사이클에서 예정된 타이밍으로 일어나도록 분사 타이밍을 설정하기 위하여 프로그램된다. 연료 분사 타이밍에 대한 이러한 조정이 엔진 정지후에 실행되었더라도, 프로세서에 대한 전원 공급에서 적합한 지연 스위치의 준비에 의하여, 엔진 정지후의 짧은 시간동안 작동된 프로세서를 유지하는 것이 통상의 실시인 것이 명백하다.

엔진에 대한 다음의 시동 순서의 초기화로, 분사 타이밍은 연소실 사이클내의 이러한 빠른 지점 즉, 상사점 위치의 85°앞에 있고, 또한 시동동안 비교적 낮은 압력일때 연료는 연소실로 분사될 것이다. 프로세서는, 엔진이 예정 회전속도 즉, 예를들어 1200rpm에 도달할 때까지 이러한 분사 타이밍이 유지되도록 추가로 프로그램된다.

예정 속도가 달성되는 것을 프로세서가 검출하는 것으로, 공회전시에 정상적인 분사 타이밍을 향한 분사 타이밍을 지연시키는 것을 시작한다. 이러한 분사 타이밍의 지연은 2°의 크랭크 각도와 같은 설정 속도에서 각각의 엔진 사이클이며, 또한 엔진이 예정 속도에 도달할 때로부터 프로세서에 프로그램된 고정된 시간 이상 계속된다. 상기 예시에서, 예정 속도가 1200rpm인 고정된 시간은 1/2초이며, 이는 대략 20°까지의 분사 타이밍에서의 지연을 의미한다.

이러한 1/2초의 경과에서, 분사 타이밍은 공회전으로 구동할 때 하나의 단계로 엔진에 대한 정상적인 분사 타이밍으로 복귀될 것이다. 엔진이 이러한 상황으로 복귀된 후, 상기 분사 타이밍은 종래 예시에서와 같이 엔진의 부하, 속도 상태에 따라 정상적인 방식으로 변화될 것이다.

상기 프로세서의 프로그레밍에 있어서, 프로세서가 분사 타이밍을 공회전 분사 타이밍으로의 복귀시키도록 시작하는 예정 속도는 엔진의 최대 크랭킹 속도를 초과하는 속도여서, 이러한 예정 속도의 달성을 검출하는 것은 상기 엔진이 점화되어 크랭킹 메카니즘에 관계없이 구동하기 시작하는 것에 대한 증명이다.

제3도는 전체 압력이 달성될 때까지 크랭킹의 개시로부터 측정된 시간에 대해 압축기로부터의 공기 공급 압력 증가 및 분사 타이밍을 나타내는 그래프이며, 분사 타이밍이 통상의 공회전 타이밍으로 복귀된 것이다. 공기 압력은 실선으로 도시되고 분사 타이밍은 점선으로 도시된다. 시간을 나타내는 X 및 Y축은 간략화를 위해 넌(non) 스케일이다.

엔진의 크랭킹이 개시함에 따라, 공기압이 증가하나, 엔진이 점화하여 구동하기 시작하면, 압력은 550KPa의 정상 구동 압력이 얻어질 때까지 급속히 증가한다. 이러한 압력에서, 종래의 조정기는 대체로 550KPa의 압력을 유지하도록 작동된다.

크랭킹의 개시에서의 분사 타이밍은 압축 행정내에서 빠르고, 엔진이 점화하고 또한 엔진의 회전 속도가 급속히 증가할 때까지 이러한 타이밍으로 남게 된다. 이점에서, 제3a도에 도시된 바와 같이, 분사 타이밍은 시간 간격 이상으로 고정된 속도에서 점차적으로 지연되고, 또한 제3b도로 도시된 바와 같이, 상기 시간의 종료에서 상기 분사 타이밍은 공회전 속도로 작동될 때 엔진에 대한 정상적인 분사 타이밍으로 하나의 단계로 변화된다.

본 명세서에서, 엔진 속도의 결정을 만드는 것이 기준점이고, 또한, 현대의 엔진 관리 시스템은 엔진 회전 일부분을 한정하는 선택점 사이의 시간에 의하여 엔진 회전 속도를 결정하기 위해서 제공되는 것을 알 수 있다. 따라서, 속도 결정에 대한 명세서에서의 기준점은 엔진 회전의 소정의 작은 부분에서 형성된 이러한 결정에 근거한다.

연료 분사 타이밍은, 연료가 엔진으로 전달되기 위해 통과하는 포트의 개방 시작, 또는 솔레노이드와 같은 포트의 개방을 실행하는 장치의 여자의 개시와 같은 것들을 근거로 서술된다. 또한 분사 타이밍은 포트의 폐쇄, 또는 솔레노이드 또는 유사 장치의 여자해제와 관계하여 서술된다. 본 명세서에서, 분사 타이밍은, 연료가 엔진으로 전달되기 위해 통과하는 포트의 개방 개시로 서술된다.

본 발명은 2행정 사이클 엔진으로 참조되었지만, 또한 4행정 사이클 엔진에도 적용 가능하다.

Claims

대기압 이상에서의 가스에 의하여 연소실로 측정된 양의 연료를 분사시키는 단계와, 연소실 사이클에 관계하여 상기 연료의 분사 타이밍을 제어하는 단계를 포함하는 엔진 연소실로의 두 유체 연료의 직접 분사 제어 방법에 있어서, (1) 엔진의 공회전시 연료 분사 타이밍을 예정하는 단계와, (2) 엔진의 시동시에, 상기 공회전 동안의 예정 분사 타이밍보다 빠른 연소실 사이클에서 예비 선택 타이밍으로 분사가 일어나도록 분사 타이밍을 조정하는 단계와, (3) 시동 동안 엔진이 도달하는 예정된 회전 속도에 응하여, 엔진이 상기 예정 회전 속도에 도달하는 것으로부터 시작하여 0.2 내지 1.0초 사이의 시간 동안의 공회전에서 상기 예정 분사 타이밍을 향한 각각의 엔진 사이클에 대한 분사 타이밍을 점차적으로 조정하는 단계와, (4) 엔진 속도 및 부하에 따라 분사 타이밍을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소실로의 두 유체 연료의 직접 분사 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 시간은 0.2 내지 0.5초인 것을 특징으로 하는 연소실로의 두 유체 연료의 직접 분사 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 예비 선택 분사 타이밍은 엔진 공회전시에서의 상기 예정 분사 타이밍보다 연소실 사이클에서 60°까지 앞선 것을 특징으로 하는 연소실로의 두 유체 연료의 직접 연료 분사 제어 방법.
제3항에 있어서, 상기 공회전에서의 예정 분사 타이밍을 향한 분사 타이밍의 점차적인 조정은, 초기에 상기 시간 동안 엔진 회전당 1° 내지 3°의 크랭크 각도의 속도이며, 또한 상기 시간의 종료시에 엔진 공회전에서의 상기 예정 분사 타이밍으로 직접 복귀하는 것을 특징으로 하는 연소실로의 직접 연료 분사 제어 방법.
제3항에 있어서, 상기 공회전에서의 예정 분사 타이밍을 향한 분사 타이밍의 점차적인 조정은, 초기에 상기 시간 동안 엔진 회전당 2°의 크랭크 각도의 속도이며, 또한 상기 시간의 종료시에 엔진 공회전에서의 상기 예정 분사 타이밍으로 직접 복귀하는 것을 특징으로 하는 연소실로의 두 유체 연료의 직접 연료 분사 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 예비 선택 분사 타이밍은 엔진 공회전시에서의 상기 예비 설정 분사 타이밍보다 연소실 사이클에서 40° 내지 60° 앞선 것을 특징으로 하는 연소실로의 두 유체 연료의 직접 분사 제어 방법.
제6항에 있어서, 상기 공회전에서의 예비 설정 분사 타이밍을 향한 분사 타이밍의 점차적인 조정은, 초기에 상기 시간 동안 엔진 회전당 1° 내지 3°의 크랭크 각도의 속도이며, 또한 상기 시간의 종료시에 엔진 공회전에서의 상기 예비 설정 분사 타이밍으로 직접 복귀하는 것을 특징으로 하는 연소실로의 두 유체 연료의 직접 연료 분사 제어 방법.
제6항에 있어서, 상기 공회전에서의 예비 설정 분사 타이밍을 향한 분사 타이밍의 점차적인 조정은, 초기에 상기 시간 동안 엔진 회전당 2°의 크랭크 각도의 속도이며, 또한 상기 시간의 종료시에 엔진 공회전에서의 상기 예비 설정 분사 타이밍으로 직접 복귀하는 것을 특징으로 하는 연소실로의 두 유체 연료의 직접 분사 제어 방법.
제1 또는 제2항에 있어서, 상기 공회전에서의 예비 설정 분사 타이밍을 향한 분사 타이밍의 점차적인 조정은, 초기에 상기 시간 동안 엔진 회전당 1° 내지 3°의 크랭크 각도의 속도이며, 또한 상기 시간의 종료시에 엔진 공회전에서의 상기 예비 설정 분사 타이밍으로 직접 복귀하는 것을 특징으로 하는 연소실로의 두 유체 연료의 직접 분사 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공회전에서의 예비 설정 분사 타이밍을 향한 분사 타이밍의 점차적인 조정은, 초기에 상기 시간 동안 엔진 회전당 2°의 크랭크 각도의 속도이며, 또한 상기 시간의 종료시에 엔진 공회전에서의 상기 예비 설정 분사 타이밍으로 직접 복귀하는 것을 특징으로 하는 연소실로의 두 유체 연료의 직접 분사 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 예정된 엔진 속도가 800 내지 1400rpm인 것을 특징으로 하는 연소실로의 두 유체 연료의 직접 연료 분사 제어 방법.
측정된 양의 연료가 대기압 이상에서의 가스에 의하여 연소실로 직접 분사되며, 연소실 사이클에 관계하여 연료 분사 타이밍을 제어하는 수단을 포함하는, 내연기관의 두 유체 연료의 직접 분사 장치에 있어서, 상기 분사 타이밍 제어 수단은, (1) 엔진의 공회전시 연소실 사이클에서의 예비 설정 시간에 연료의 분사를 실행하고, (2) 엔진 시동시에 분사 타이밍을 조정하여, 상기 예비 설정 공회전 분사 타이밍보다 빠른 연소실 사이클에서 예비 선택 타이밍으로 분사를 일으키고, (3) 시동 동안 엔진이 도달하는 예비설정된 회전 속도에 응하여, 엔진이 상기 예비 설정 회전 속도에 도달하는 것으로부터 시작하여 0.2 내지 1초 사이의 시간 동안의 공회전 동안 상기 예비 설정 분사 타이밍을 향한 각각의 엔진 사이클에 대한 분사 타이밍을 점차적으로 조정하고, (4) 엔진 부하 및 속도에 따라서 분사 타이밍을 조정하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 두 유체 연료의 직접 분사 장치.
제12항에 있어서, 상기 시간은 대략 0.2 내지 0.5초인 것을 특징으로 하는 두 유체 연료의 직접 분사 장치.
제12 또는 제13항에 있어서, 상기 분사 타이밍 제어 수단은, 상기 예비 선택 분사 타이밍이 엔진 공회전에서의 예비 설정 분사 타이밍보다 연소실 사이클에서 대략 60°까지 앞서게 되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 두 유체 연료의 직접 분사 장치.
제14항에 있어서, 상기 분사 타이밍 제어 수단은, 공회전에서의 예비 설정 분사 타이밍을 향한 상기 분사 타이밍의 점차적인 조정이 초기에는 상기 시간 동안 엔진 회전당 1° 내지 3°의 크랭크 각도의 속도이며, 또한 상기 시간 간격의 종료시 엔진 공회전에서의 상기 분사 타이밍으로 직접 복귀하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 두 유체 연료의 직접 분사 장치.
제14항에 있어서, 상기 분사 타이밍 제어 수단은, 공회전에서의 예비 설정 분사 타이밍을 향한 상기 분사 타이밍의 점차적인 조정이 초기에는 상기 시간이 간격동안 엔진 회전당 2°의 크랭크 각도의 속도이고, 또한 상기 시간 간격의 종료시 엔진 공회전에서의 상기 분사 타이밍으로 직접 복귀하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 두 유체의 연료의 직접 분사 장치.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 분사 타이밍 제어 수단은, 상기 예비 선택 분사 타이밍이 엔진 공회전에서의 예비 설정 분사 타이밍보다 연소실 사이클에서 대략 40 내지 60° 앞서게 되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 두 유체 연료의 직접 분사 장치.
제17항에 있어서, 상기 분사 타이밍 제어 수단은, 공회전에서의 예비 설정 분사 타이밍을 향한 상기 분사 타이밍의 점차적인 조정이 초기에는 상기 시간 간격동안 엔진 회전당 1° 내지 3°의 크랭크 각도의 속도이고, 또한 상기 시간 간격의 종료시 엔진 공회전에서의 상기 분사 타이밍으로 직접 복귀하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 두 유체 연료의 직접 분사 장치.
제17항에 있어서, 상기 분사 타이밍 제어 수단은, 공회전에서의 예비 설정 분사 타이밍을 향한 상기 분사 타이밍의 점차적인 조정이 초기에는 상기 시간 간격동안 엔진 회전당 2°의 크랭크 각도의 속도이고, 또한 상기 시간 간격의 종료시 엔진 공회전에서의 상기 분사 타이밍으로 직접 복귀하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 두 유체 연료의 직접 분사 장치.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 분사 타이밍 제어 수단은, 공회전에서의 예비 설정 분사 타이밍을 향한 상기 분사 타이밍의 점차적인 조정이 초기에는 상기 시간 동안 엔진 회전당 1° 내지 3°의 크랭크 각도의 속도이고, 또한 상기 시간 간격의 종료시 엔진 공회전에서의 상기 분사 타이밍으로 직접 복귀하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 두 유체 연료의 직접 분사 장치.
제12 또는 제13항에 있어서, 상기 분사 타이밍 제어 수단은, 공회전에서의 예비 설정 분사 타이밍을 향한 상기 분사 타이밍의 점차적인 조정이 초기에는 상기 시간 간격 동안 엔진 회전당 2°의 크랭크 각도의 속도이고, 또한 상기 시간 간격의 종료시 엔진 공회전에서의 상기 분사 타이밍으로 직접 복귀하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 두 유체 연료의 직접 분사 장치.