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KR0124947B1 - 내연기관의 연료분사장치 - Google Patents

내연기관의 연료분사장치

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KR0124947B1
KR0124947B1 KR1019930015499A KR930015499A KR0124947B1 KR 0124947 B1 KR0124947 B1 KR 0124947B1 KR 1019930015499 A KR1019930015499 A KR 1019930015499A KR 930015499 A KR930015499 A KR 930015499A KR 0124947 B1 KR0124947 B1 KR 0124947B1
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internal combustion
combustion engine
fuel
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마사노부 우치나미
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기타오카 다카시
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

연료분사량에 따라 최적의 공기량을 연료분무에 충돌시켜 연료소비량 및 배출 HS 량을 최소화한 것으로서 일단이 스로틀밸브(2)의 상류측 흡기관(20)에 접속되고 타단이 연료분사밸브(4)에 접속된 공기도입통로(35)와, 이 공기도입통로(35)에 설치된 공기량제어밸브(30)와, 상기 연료분사밸브(4)의 분사연료량에 따라 상기 공기량제어밸브(30)의 개폐를 제어하는 제어장치(36)를 구비한 것임.

Description

내연기관의 연료분사장치
제1도는 이 발명의 한 실시예에 의한 연료분사장치의 개략도.
제2도는 제1도의 공기량제어밸브의 단면도.
제3도는 연료분사량과 제1도에 표시한 공기도입통로를 통하여 흐르는 공기의 최적량간의 관계표시도.
제4도는 제어듀티비와 공기도입통로를 통하여 흐르는 공기의 최적량간의 관계표시도.
제5도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 연료분사장치의 개략블럭도.
제6도는 종래의 연료분사장치의 개략도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 내연기관,2 : 스로틀밸브,
4 : 연료분사밸브,20 : 흡기관,
30 : 공기량제어밸브,36 : 제어장치.
본 발명은 내연기관의 연료분사장치에서 특히 공기통로를 통하여 공급된 공기에 의하여 분무되는 연료분사장치에 관한 것이다.
제6도는 종래의 내연기관의 연료분사장치의 한예를 표시하는 개략도이다. 이 도면에서, 내연기관(1)에는 내연기관(1)으로 공기를 공급하는 흡기관(20)이 있으며, 이 흡기관(20)에는 흡기관(20)을 흐르는 공기를 제어하는 스로틀밸브(2)가 설치되어 있다. 스로틀밸브(2)는 흡기관(20)을 공기압력이 다른 고압부(20a)와 저압부(20b)로 분할한다. 흡기관(20)에는 스로틀밸브(2)와 내연기관(1)의 실린더(1a)간의 저압부(2b)에 설치된 흡기매니폴드(20c)가 구성되어 있다. 공기유량센서(3)는 흡기관(20)에 설치되어 흡기관(20)의 공기유량을 검출하며, 전자제어장치(6)(ECU)에 전기적으로 접속되어 공기유량을 표시하는 출력신호를 ECU(6)로 공급한다. 연료분사밸브(4)는 흡기매니폴드(20c)에 설치되고 그 노즐이 내연기관(1)의 실린더(1a)로 향하고 있으며 연료펌프(도시생략)에 의하여 연료탱크(도시생략)로부터 공급된 연료를 분사하여서 내연기관(1)의 실린더(1a)로 공기와 연료의 혼합기체가 공급되게 한다.
연료분사밸브(4)는 ECU(6)에 전기적으로 접속되고 ECU(6)로부터 주어지는 펄스신호에 따라 작동한다.
제6도에서 알 수 있는 바와 같이 연료분사장치는 또한 공기유량센서(3)와 스로틀밸브(2)간의 흡기관(20)의 고압부(20a)에 일단이 접속되고 연료분사밸브(4)의 노즐부근의 저압부(20b)에 타단이 접속되어서 고속의 공기를 연료분사밸브(4)에서 분출된 연료에 충돌시켜 분사연료의 분무화를 촉진하기 위한 공기도입통로(5)가 구성되어 있다. 실린더(1a)의 상부에는 각각 흡기밸브(7a) 및 배기밸브(7b)가 설치되고 피스톤(8)은 각 실린더(1a)내에 설치되어 있다.
상기 종래의 연료분사장치에서 연료분사밸브(4)는 압력레귤레이터(도시생략)에 의하여 전기적으로 제어된 소정압력치의 연료가 공급된다. ECU(6)는 공기유량센서(3)의 출력신호와 워터재킷(도시생략)에 설치되는 냉각액온도센서(도시생략)의 출력신호에 의하여 제어듀티비를 판정한다.
그후 ECU(6)는 제어듀티비를 표시하는 펄스신호를 연료분사밸브(4)로 출력한다. 연료분사밸브(4)는 ECU(6)로부터의 펄스신호에 의하여 전자적으로 개폐하여서 연료를 내연기관(1)의 실린더(1a)내로 분사한다. 연료분사밸브(4)에서 분사되는 연료량은 ECU(6)로부터의 펄스신호에 의하여 표시된 제어듀티비에 비례되도록 제어된다.
그러므로 최적량의 연료가 내연기관(1)의 운전상태에 따라서 연료분사밸브(4)에 의하여 항상 공급된다.
또 스로틀밸브(2)에 의하여 분리되어 있는 흡기관(20)의 고압부(20a)와 저압부(20b)간의 공기압력차로 인하여 비교적 고압의 공기가 공기도입통로(5)를 통하여 연료분사밸브(4)의 노즐로 고속으로 공급되고 이는 연료분사밸브(4)에서 분사된 연료와 충돌하여서 연료의 분무화를 촉진하게 된다.
그러나 공기도입통로(5)를 흐르는 고속공기량은 흡기관(20)의 고압부(20a)와 저압부(20b)간의 공기압력차에만 기준하여 판정되고 또 아이들링 엔진속도가 빠르면 연료소비가 증가되어 비경제적이므로 아이들링상태하에서는 내연기관(1)의 엔진속도를 빠르게 할 수 없으며 따라서 고속공기량은 비교적 작게 선택된다. 그러므로 상기와 같은 연료분무화의 촉진을 도모하였는데도 불구하고 연료분무화를 위하여 연료분사밸브로 공급되는 고속공기량은 내연기관(1)의 아이들링시를 제외한 모든 상태에서는 최적분무화를 위하여 충분하지 않았으며, 적합한 연소를 제공할 수 있도록 연료의 입자직경을 충분히 작게할 수가 없었다.
또한 연료분사량은 상술한 바와 같이 흡입공기량 및 냉각액 온도등 내연기관(1)의 운전상태에 의하여 변화하며 연료분사량에 따라 연료의 분무화가 최적이 되는 공기도입통로(5)를 통과하는 최적공기유량이 있다. 그러나 이 최적 공기유량은 종래의 연료분사장치로는 실현할 수가 없다.
그러므로 연료소비가 비효율적이고 많은 탄화수소(HC)가 바람직스럽지 않게 방출된다는 과제가 있었다.
이 발명의 한 목적은 상기 종래의 연료분사장치의 문제점을 해소한 내연기관의 연료분사장치를 제공하는데 있다.
이 발명의 다른 목적은 내연기관의 연소를 개선하는 연료분사장치를 제공하는데 있다.
이발명의 또 다른 목적은 양호한 연료소비량을 가진 연료분사장치를 제공하는데 있다.
이 발명의 또 다른 하나의 목적은 가장 적합한 연료의 분무화를 촉진하는 연료분사장치를 제공하는데 있다.
이 발명의 또 다흔 하나의 목적은 소량의 탄화수소(HC)만을 방출하는 연료분사장치를 제공하는데 있다.
상기 목적에 비추어 이 발명의 연료분사장치는 내연기관에 연료를 공급하는 연료분사밸브와, 이 연료분사밸브에서 분사된 연료를 분무화하기 위하여 일단이 연료분사밸브에 접속되고 타단이 공기원에 접속되는 공기도입통로와, 이 공기도입통로에 설치되어 공기유량을 제어하는 공기량제어밸브와, 이 공기량제어밸브에 접속되고 내연기관의 운전상태에 따라 공기량제어밸브를 제어하는 제어장치로 구성된다.
제1도는 이 발명의 한 실시예에 의한 연료분사장치의 개략도이다. 제1도에서 흡기관(20)이 내연기관(1)에 접속되어 공기를 내연기관(1)으로 공급한다.
흡기관(20)에는 스로틀밸브(2)가 설치되고 흡기관(20)에 흡입되는 공기를 제어한다. 스로틀밸브(2)는 흡기관(20)을 고압부(20a)와 저압부(20b)로 분할하고 있으며, 스로틀밸브(2)와 내연기관(1)간의 흡기관(20)의 저압부(20b)에는 흡기매니폴드(20c)가 구성되고 있다. 이 흡기매니폴드(20c)는 내연기관(1)내 각 실린더(1a)에 각각 접속되는 복수의 분기관으로 분기된다.
공기유량센서(3)는 흡기관(20)에 설치되어 흡기관(20)에 흡기되는 공기유량을 검출한다.
이 공기유량센서(3)는 전자제어장치(35)(ECU)에 전기적으로 접속되고 공기유량을 표시하는 출력신호를 ECU(36)로 보낸다.
이 발명의 연료분사장치는 흡기관(20)의 흡기매니폴드(20c)에 설치되고 그 노즐이 내연기관(1)의 실린더(1a)로 향하고 있으며 연료펌프(도시생략)에 의하여 연료탱크(도시생략)에서 공급된 연료를 분사하여 공기-연료혼합기체를 내연기관(1)의 실린더(1a)로 공급시키는 연료분사밸브(4)를 구성하고 있다. 이 연료분사밸브(4)는 ECU(36)에 전기적으로 접속되고 ECU(36)에서 출력되는 펄스신호에 따라 작동한다.
제1도와 같이 연료분사장치는 공기도입통로(35)를 포함한다.
이 공기도입통로(35)의 일단은 공기유량센서(3)와 스로틀밸브(2)간의 흡기관(20) 고압부(20a)에 접속되고, 공기도입통로(35)의 타단은 연료분사밸브(4)에 접속되어 연료분사밸브(4)에서 분사된 연료에 고속의 공기를 충돌시켜 연료의 분무화를 촉진하게 된다.
이 발명에 의하면 공기량제어밸브(30)가 공기도입통로(35)에 설치되어 연료분무화용 공기도입통로(35)를 통하여 연료분사밸브(4)로 공급되는 고속공기량을 정한다. 이 공기제어밸브(30)는 ECU(36)에 내장된 공기량제어밸브(30)제어용 CPU가 있는 공기제어유닛(37)에 전기적으로 접속된다.
제2도는 제1도의 공기량제어밸브(30)의 단면도이다.
제2도에 표시한 바와 같이, 공기제어밸브(30)는 케이싱(30e)와, 이 케이싱(30e)내에 이동자재하게 설치되고 고속공기의 통과를 제어하는 밸브부재(30a)와, 케이싱(30e)내에 설치되어 밸브부재(30a)를 작동시키는 전자코일(30b)로 구성된다. 공기제어밸브(30)의 케이싱(30e)에는 그 내부에 굴곡된 도관(30c)이 형성되어 있다. 이 굴곡도관(30c)는 조인트(30d)와 같은 접속수단을 통하여 공기통로(35)에 양단이 접속된다. 밸브부재(30a)는 전후진하여 밸브시트(31)와 접리(接離)하고 전자코일(30b)의 여자에 따라 공기유량을 제어한다.
전자코일(30b)은 제어듀티비에 의하여 듀티제어되는 온·오프형 코일 또는 비례용 코일이 사용된다.
제1도에서 실린더(1a)의 상부에는 각각 흡기밸브(7a) 및 배기밸브(7b)가 설치되고 각 실린더(1a)내에는 피스톤(8)이 설치된다. 연료분사밸브(4)는 ECU(36)로부터의 펄스신호에 의하여 전자적으로 개폐하여 내연기관(1)의 실린더(1a)로 연료를 분사한다.
ECU(36)는 공기유량센서(3)와 워터재킷(도시생략)에 설치되는 냉각액온도센서(도시생략)로부터의 출력신호 및 크랭크각센서(도시생략)로부터의 출력신호 및 크랭크각센서(도시생략)에 의하여 출력되는 엔진속도를 표시하는 펄스신호에 따라 연료량을 결정하므로 내연기관(1)의 운전상태에 의한 최적연료량이 연료분사밸브(4)에 의하여 항상 공급될 수 있다.
또 ECU(36)의 공기제어유닛(37)은 내연기관(1)의 부하 L를 아래식에 의하여 대략 연산한다.
L≒Q/N
여기서 Q는 공기량, N은 엔진속도이다.
그 다음 흡기매니폴드(20c)내의 흡기매니폴드 압력 Pi을 아래식으로 산정한다.
Pi=LPa
여기가 Pa는 대기압력이다.
스로틀밸브(2)에 의하여 분할된 고압부(20a)와 저압부(20b)간의 공기압력차를 고려하여 공기제어유닛(37)은 제어듀티비를 결정하므로 연료분사밸브(4)에 공급되는 연료량에 따라 최적의 고속공기량의 연료분사밸브(4)에서 분무되는 연료로 공급된다.
제3도는 연료분사밸브(4)로부터의 연료분사량과 공기도입통로(35)를 통하여 흐르는 최적공기량의 관계를 표시하며, 제4도는 공기통로(35)를 통하여 흐르는 최적공기량과 스로틀밸브(2) 양측의 공기압력차에 따른 제어듀티비간의 관계를 표시한다.
먼저 상술한 바와 같이 공기도입통로(35)를 통하여 흐르는 최적공기량은 제3도에 표시한 상호간의 관계에 의하여 연료분사밸브(4)로부터의 연료량으로 결정한다. 다음 이 공기도입통로(35)를 통하여 흐르는 최적공기량과 스로틀밸브(2) 양측의 공기압력차에 의하여 제4도의 상호관계에서 공기량제어밸브(30)에 부여되는 제어듀티비를 결정한다.
상기 동작중에 필요하다면 종래기술의 적합한 맵 또는 테이블을 ECU(36)의 CPU에 사용한다.
그러므로 연료분사밸브(4)에서 분사되는 연료량에 따라 공기제어유닛(37)에서 출력되는 제어듀티비를 표시하는 펄스신호에 의하여 공기량제어밸브(30)는 최적의 고속공기량을 통과시키게 된다.
상기와 같이 이 발명에 의한 연료분사장치의 실시예에 있어서 공기제어유닛(37)에 전기적으로 접속된 공기량제어밸브(30)가 공기도입통로(35)에 설치되고 공기량제어밸브(30)는 공기제어유닛(37)에 의하여 제어되므로 연료분사량에 따라서 연료분사밸브(4)로부터의 분사연료에 최적량의 고속공기를 공기도입통로(35)를 통하여 분사할 수 있으며, 따라서, 최적의 연료분무화를 내연기관(1)의 모든 상태에서 항상 촉진할 수 있으며, 내연기관(1)에서 연소가 양호하게 실시된다.
그러므로 연료소비량이 경제적이고 제한된 량의 탄화수소(HC)가 방출된다.
제5도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 연료분사장치를 표시하며 제1도와 기본적으로 동일구성이나, 공기도입통로(35)내 공기에 압력을 가하는 가압펌프(40)를 공기량제어밸브(30) 상류의 공기도입통로(35)에 설치한 것이 다르다.
압력제어기(42)등의 압력조정수단이 공기도입통로(35)의 바이패스관(44)에 설치되어 공기도입통로(35)내 공기압력을 제어한다. 바이패스관(44)는 가압펌프(40)로 가로질러 접속된다. 역지밸브(46)는 압력펌프(40) 상류의 공기도입통로(35)에 설치되어 가압펌프(40)에 의하여 공급되는 가압공기의 역류를 방지한다.
압력제어기(42)는 ECU(36)에 전기적으로 접속되고 ECU(36)에서 출력된 엔진의 운전상태를 표시하는 펄스신호에 의하여 작동하므로 공기도입통로(35)내 가압공기를 바이패스시켜 공기압력을 제어하게 된다. 한편 ECU(36)에 전기적으로 접속되고 ECU(36)에서 출력되는 펄스신호에 의하여 작동되는 압력조정수단을 가압펌프(40)에 설치하여 공기도입통로(35)내의 공기압력을 제어하여도 된다.
이 실시예에서도 연료분사량에 따라 연료분사밸브(4)로부터 분무되는 연료에 공기도입통로를 통하여 최적량의 고속공기를 분사할 수 있다.
또 ECU(36)에 전기적으로 접속되어 있는 압력제어기(42)의 제어하에 가압펌프(40)는 가압공기를 강제적으로 공급하고 또한 역지밸브(46)가 가압공기의 역류를 방지하여 내연기관(1)의 모든 상태에서 더욱 정도높게 연료분무화할 수 있는 동시에 내연기관(1)의 양호한 연소를 실행시킬 수 있다.
그러므로 연료소비량을 경제적으로 절감할 수 있으며 최소량의 탄화수소(HC)만을 방출하게 하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 내연기관으로 연료를 공급하는 연료분사밸브와, 상기 연료분사밸브에 일단이 접속되고 타단이 공기원에 접속되어 상기 연료분사밸브에서 분사된 연료를 분무화하는 공기도입통로와, 상기 공기도입통로에 설치되어 상기 공기도입통로의 공기통과량을 제어하는 공기량제어밸브와, 상기 공기량제어밸브에 접속되고 내연기관의 운전상태에 따라 상기 공기량제어밸브를 제어하는 제어장치로 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공기도입통로에 접속된 가압펌프를 추가로 구비하고 상기 공기도입통로내의 공기를 가압하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가압펌프는 상기 공기도입통로내의 공기압력을 제어하는 압력조정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공기도입통로는 상기 가압펌프를 가로질러 접속된 바이패스관을 가지며, 상기 압력조정수단이 상기 바이패스관에 설치된 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 가압펌프의 상류측에는 역지밸브가 설치되어 상기 가압펌프에 의하여 공급되는 가압공기의 역류를 방지하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 공기량제어밸브는 전자밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사장치.
KR1019930015499A 1992-08-11 1993-08-10 내연기관의 연료분사장치 Expired - Fee Related KR0124947B1 (ko)

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JP92-214216 1992-08-11

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