KR100189435B1 - 가솔린 엔진의 냉시동시 흡입공기 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가솔린 엔진의 냉시동시 흡입공기 가열장치에 관한 것으로서, 냉시동시와 엔진이 정상작동 온도에 이르기 전의 초기 아이들링시에 흡입공기를 가열하여 연료의 기화를 촉진시키도록 함을 목적으로 한다.

이에 본 발명은 가솔린엔진에 있어서, 시동스위치(30)의 온 접점에 따라 동작하여 냉각수 온도센서(26)의 측정값에 의해 엔진 냉간 시동이 확인되면 이에따른 제어동작을 실시하는 ECU(24)와, 상기 ECU(24)의 제어에 의해 기관이 충분히 난기되기 까지 흡입공기를 가열하도록 스로틀밸브(4)를 바이패스하는 추가공기 공급용 바이패스호스(16)의 추가공기공급기(18) 후방에 삽입설치되는 가열플러그(40)를 포함하여 이루어지는 가솔린엔진의 냉시동시 흡입공기 가열장치를 제공한다.

이에 의하여 본 발명은 기관 냉시동시와 정상작동 온도에 이르기 전의 난기운전시에 가열플러그에 의하여 흡기관으로 공급되는 공기를 가열하게 되므로 연료의 기화를 촉진시키게 되고, 이에따라 냉시동성을 향상시킬 수 있게 됨과 아울러 연료를 절감할 수 있게 된다. 또한, 기관 초기의 아이들링시에 연료의 완전연소를 도와 유해 배출가스의 생성을 억제하고 안정된 운전상태를 제공하므로 결국 기관의 수명을 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

가솔린 엔진의 냉시동시 흡입공기 가열장치

본 발명은 가솔린엔진의 냉시동시 흡입공기 가열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가솔린엔진의 냉시동시와 초기 아이들링시 흡입공기를 가열하여 냉간시동성과 초기 아이들링시의 엔진성능을 향상시킨 가솔린엔진의 냉시동시 흡입공기 가열장치에 관한 것이다.

종래의 전형적인 가솔린자동차에 있어서 냉각된 엔진의 초기 시동시에는 저온상태에서의 연료의 기화성능이 낮기 때문에 이에 대비하여 정상운전시 보다 농후한 혼합기를 공급하고 있다. 즉, 시동시에 실린더의 온도가 낮으면 공급되는 연료의 일부만이 기화되기 때문에 실린더 내에서 연소범위에 충분한 혼합기를 형성시키기 위해 여분의 연료를 추가로 공급하는 것이다.

종래에는 통상 흡기관의 서지탱크에 냉시동밸브를 구비하고, 엔진 냉각수의 온도가 소정치 이하일 경우에 연료를 서지탱크내에 분사하여 연소에 충분한 연료를 공급하고 있다.

그러나, 이와 같이 저온상태에서 다량의 가솔린이 흡입포트내에 공급되면 그 자체로 연료의 소비가 증가할 뿐만아니라 특히 연료의 기화에 필요한 충분한 열을 흡입공기로 부터 얻지 못해 일부의 가솔린은 기화되지만, 기화되지 못한 다른 일부의 가솔린은 차거운 흡기포트벽과 실린더벽에 응축하거나 액체상태 그대로 연소실로 흡입되어 이상연소와 불완전연소의 원인이 되었고, 이로 인해 배기가스중 일산화탄소량이 과도해지며, 결국에는 엔진의 수명을 단축시키는 원인으로 작용하였다.

또한 상기 냉시동밸브는 시동스위치가 스타트단자에서 복원되면 분사가 정지되므로 엔진이 정상작동온도에 이르기 전의 초기 아이들링상태에서 기화된 연료가 불충분하여 전상적인 연소에 악영향을 미치는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 냉시동시와 엔진이 정상작동 온도에 이르기 전의 초기 아이들링시에 흡기관으로 공급되는 공기를 가열하여 연료의 기화를 촉진시킴으로써 다량의 연료를 공급하지 않고도 냉시동성을 향상시키고, 초기 아이들링시의 엔진의 성능을 향상시키도록 하는 가솔린엔진의 냉시동시 흡입공기 가열장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가솔린엔진의 냉시동시 흡입공기 가열장치는 시동스위치의 온 접점에 따라 동작하여 냉각수 온도센서의 측정값에 의해 엔진 냉간 시동이 확인되면 이에따른 제어동작을 실시하는 ECU와, 상기 ECU의 제어에 의해 기관이 충분히 난기되기 까지 흡입공기를 가열하도록 스로틀밸브를 바이패스하는 추가공기 공급용 바이패스호스의 추가공기공급기 후방에 삽입설치되는 가열플러그를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 가솔린엔진의 흡기계통과 연료계통을 도시한 도면

도 2는 본 발명에 의한 냉시동시 흡입공기 가열장치를 도시한 계통도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

4 : 스로틀밸브 16 : 바이패스호스

18 : 추가공기공급기 24 : ECU

26 : 냉각수 수온센서 30 : 시동스위치

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 발명을 설명하기에 앞서 첨부된 도면 도 1을 참조하여 종래 가솔린 엔진의 흡기계통과 연료계통을 간략하게 설명한다.

첨부도면 도 1은 특히 전자제어방식의 가솔린엔진의 일례를 도시한 것으로서, 도시된 바와 같이 흡기계통으로서는 도면중 우측으로부터 좌측으로 흡기관(2), 스로틀밸브(4), 서지탱크(6), 흡기다기관(8), 실린더헤드(10)의 흡기포트(12) 및 연소실(14)이 구비되어 있고, 상기 스로틀밸브(4)의 일측에는 이 스로틀밸브(4)를 바이패스하는 추가공기 공급용 바이패스호스(16)가 구비되어 있으며, 이 바이패스호스(16)의 중간에는 추가공기공급기(18)가 설치되어 있다.

그리고, 연료계통으로서는 상기 흡기포트(12) 일측에 분사밸브(20)가 구비되어 있고, 상기 서지탱크(6)에는 냉시동밸브(22)가 구비되어 있다.

기관이 냉간 시동을 할 경우에 시동스위치(30)가 온(ON) 접점되면 ECU(24)는 수온센서(26)로부터 측정된 냉각수의 온도를 확인하고, 이때 냉각수의 온도가 기관 냉시동시에 해당하는 것으로 판단되면 이 ECU(24)의 제어에 의하여 냉시동밸브(22)가 소정시간 개방되어 서지탱크(6) 내에 연료를 분사함으로써 연료가 차거운 실린더벽에 응축될 것에 대비하여 추가로 연료를 공급하게 된다.

그리고, 기관 시동후 난기운전시에도 연료의 기화도가 낮고 동시에 기관의 마찰저항이 크기 때문에 기관의 출력을 크게 하기 위하여 공기.연료 혼합기를 추가로 공급해야 하는 바, 수온센서(26)의 측정값이 정상작동 온도에 이르기 까지 ECU(24)의 제어에 의하여 추가공기공급기(18)의 밸브가 개방되며, 이때 흡기관(2)의 공기가 바이패스호스(16)를 통해 흡기다기관(8)으로 공급됨으로써 스로틀밸브(4)의 개도량보다 더 많은 공기가 흡기관(2)을 흐르게 되고, 이를 흡입공기량 검출센서(도시생략)에서 검출하면 상기 ECU(24)는 분사밸브(20)를 통하여 공기 증량에 대응하여 연료를 증량 분사하여 농후한 혼합기를 공급하도록 되어 있었다.

다시 본 발명을 설명한다.

도 1과 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하며 그 반복되는 설명은 생략한다.

첨부 도면 도 2는 본 발명에 의한 흡입공기 가열장치를 도시한 계통도로서, 본 발명은 상기와 같은 가솔린엔진에 있어서, 스로틀밸브(4)를 바이패스하는 추가공기 공급용 바이패스호스(16) 일측에 삽입설치되는 가열플러그(40)를 포함하여 구성된다.

상기 가열플러그(40)는 예연소실식 및 와류실식 디젤엔진에 많이 적용되는 공지의 글로플러그(Glow Plug)와 동일한 구성을 가지는 것으로, 특히 발열부인 히트코일이 노출되는 코일형 글로플러그를 사용하여 적열하기까지의 시간을 짧게함으로써 공기를 신속하게 가열할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 가열플러그(40)는 바이패스호스(16)의 추가공기공급기(18) 후방에 설치하여 상기 추가공기공급기(18)를 통과하여 흡기다기관(8)으로 흐르는 공기를 가열하도록 한다.

이와 같은 가열플러그(40)는 ECU(24)에 의하여 제어되는데, 상기 ECU(24)는 시동스위치(30)의 온 접점에 따라 동작하여 냉각수 온도센서(26)의 측정값에 의해 엔진 냉간 시동이 확인되면 이에따른 제어동작으로 상기 가열플러그(40)에 전류를 공급하여 가열플러그(40)를 적열시켜 흡입공기를 가열시킨다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.

기관이 냉간 시동을 할 경우에 시동스위치(30)가 온(ON) 접점되면 ECU(24)는 수온센서(26)로부터 측정된 냉각수의 온도를 확인한다.

냉각수의 온도가 기관 냉시동시에 해당하는 것으로 판단되면 상기 ECU(24)는 추가공기공급기(18)를 개방시켜 바이패스호스(16)의 통로를 연통시키며, 이때 시동시에는 운전자가 가속페달을 조작하지 않으므로 스로틀밸브(4)는 닫혀있게 됨에 따라 흡입공기는 바이패스호스(16)를 통과하여 흡기다기관(8)으로 공급된다.

이와 동시에 상기 ECU(24)는 가열플러그(40)에 전류를 인가하게 되고 이에 의하여 차거운 흡입공기를 가열하게 되며, 또한 냉시동밸브(22)를 열어 서지탱크(6)내에 추가의 연료를 분사하게 된다.

이와 같은 과정에서 상기 가열플러그(40)에 의하여 따뜻해진 공기가 서지탱크(6) 및 흡기다기관(8)을 통하여 연소실내로 공급되므로 이 따뜻한 공기가 차거운 기관을 따뜻하게 하고 특히 연료의 기화성능을 향상시키게 된다.

따라서, 종래에 비하여 더 많은 연료가 기화하게 되는 성과를 얻으므로 종래보다 시동성이 향상될 뿐만 아니라 연료의 추가 기화량에 대응하여 냉시동밸브(22)를 통하여 분사되는 연료의 양을 줄일 수도 있다.

기관이 시동되어 시동스위치(30)가 스타트단자로부터 복원되면 상기 냉시동밸브(22)로부터의 연료 분사는 정지되는데, 이때에도 연료의 기화도가 낮고 동시에 기관의 마찰저항이 크기 때문에 기관의 출력을 크게 하기 위하여 공기.연료 혼합기를 추가로 공급해야 하는 바, 상기 ECU(24)는 상기 수온센서(26)의 측정값이 정상작동 온도에 이르기까지 상기 추가공기공급기(18)의 밸브를 개방시켜 놓게 되고, 또한 분사밸브(20)의 연료 분사량을 정상운전시에 비하여 증량하게 된다.

그리고, 이때에 또한 상기 ECU(24)는 기관이 충분히 난기되기 까지 가열플러그(40)를 동작시키게 되고, 이에따라 흡입공기가 가열되어 연료와 혼합하므로 연료를 충분히 기화시키게 된다.

이에 따라 연료의 완전연소를 가능케 함으로 불완전연소에 기인한 유해 배기가스의 배출을 저감할 수 있고 특히 엔진의 작동을 안정화시켜 기관 난기 운전시간을 단축시시킴으로 기관을 신속하게 정상 작동에 도달하도록 하고 이에따라 기관 전체의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.

기관이 충분히 난기되어 정상 작동이 가능하게 되면 즉, 냉각수 수온센서(26)으로부터 인가되는 값이 소정치 이상이 되면 상기 ECU(24)는 상기 가열플러그(40)에 인가되는 전류를 차단함과 아울러 추가공기공급기(18)를 닫아 바이패스호스(16) 통로를 차단하며, 또한 분사밸브(20)의 분사량을 정상작동시와 동일하게 제어함으로써 정상적인 운전조건을 만들어 주게 되는 것이다.

위와 같이 본 발명에 의하면 기관 냉시동시와 정상작동 온도에 이르기 전의 난기운전시에 흡기관으로 공급되는 공기를 가열하여 연료의 기화를 촉진시키게 되고, 이에따라 냉시동성을 향상시킬 수 있게 됨과 아울러 연료를 절감할 수 있게 된다.

또한, 기관 초기의 아이들링시에 연료의 완전연소를 도와 유해 배출가스의 생성을 억제하고 안정된 운전상태를 제공하므로 결국 기관의 수명을 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 가솔린엔진에 있어서,

   시동스위치(30)의 온 접점에 따라 동작하여 냉각수 온도센서(26)의 측정값에 의해 엔진 냉간 시동이 확인되면 이에따른 제어동작을 실시하는 ECU(24)와, 상기 ECU(24)의 제어에 의해 기관이 충분히 난기되기 까지 흡입공기를 가열하도록 스로틀밸브(4)를 바이패스하는 추가공기 공급용 바이패스호스(16)의 추가공기공급기(18) 후방에 삽입설치되는 가열플러그(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가솔린엔진의 냉시동시 흡입공기 가열장치.