KR100379952B1 - 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템에 관한 것으로, 흡기매니폴드의 스로틀 밸브 후부에 인젝터가 장착되고, 이 인젝터에 상기 스로틀 밸브의 전부로부터 연장된 공기유도관이 연결된 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템에 있어서, 상기 공기유도관에는 스로틀 밸브의 전부와 후부의 압력차를 감지하여 설정값 이하가 되면 보조 공기를 공급시켜 주는 보조공기 공급수단이 구비되어있는 것을 특징으로 하는 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템을 제공하는데 있다.

Description

에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템{Injection system of automobile using a air shroud tube}

본 발명은 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저속시 무화 성능을 높여주는 에어 슈라우드관에 보조 공기 공급장치를 구성하여 중속과 고속에서도 무화 성능을 높일 수 있는 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 연료 시스템은 연료탱크와 연료펌프 그리고 연료라인을 포함하는 연료공급부와, 연료를 흡기 매니폴드 또는 연소실로 분사시켜 주는 인젝터를 포함하는 인젝션 시스템으로 구분할 수 있다.

이러한 인젝션 시스템은 인젝터의 분무 상태에 따라 그 성능과 배출가스의 저감, 그리고 연비를 향상시킬 수 있기 때문에 분무 미립화를 촉진시켜 주는 다양한 방법들이 연구되고 있다.

일예로, 첨부도면 도 1에 도시한 보조 공기 인젝터 시스템(air assisted injection system)은 기존의 인젝터(10)를 그대로 사용할 수 있는 공기 가압식 시스템으로, 실린더 외부에 장착된 에어 컴프레셔(100)로부터 발생된 보조 공기를 인젝터에 공급하여 연료의 분무 미립화를 촉진시켜 주는 구조로 보여 주고 있다.

또한, 공기 보조 미립화 인젝터를 장착한 에어 슈라우드 인젝션 시스템(air shrouded inejction system)은 첨부도면 도 2에 도시한 바와 같이, 통상적으로 사용되는 인젝터에 보조 공기를 공급하되, 이 보조공기는 스로틀 밸브를 중심으로 전부에서 공기유도관(11)을 상기 인젝터(10)에 연결하여 압력차에 의해 공급되도록 구성되어 있다.

그러나, 기존의 인젝션 시스템은 다음과 같은 문제점이 있어 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.

첨부도면 도 1의 공기 가압식 인젝터를 이용하는 경우 엔진으로부터 발생되는 동력의 일부를 이용하여 컴프레셔를 구동시켜 압축공기를 공급하기 때문에, 컴프레셔 구동에 따른 엔진의 동력 소모가 많아 엔진 성능과 함께 연비가 떨어지게 되고, 게다가 컴프레셔가 운행중에 계속 구동되기 때문에 이로 인해 소음과 진동이 커지게 되어 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.

또한, 첨부도면 도 2의 공기 보조 미립화 인젝터를 사용하는 시스템은 상술한 문제를 해결할 수 있으나, 스로틀 밸브를 중심으로 전부에서 연결되는 공기유도관의 압력차를 이용하고 있어, 스로틀 밸브의 전부와 후부의 압력차가 큰 저속, 특히 아이들 상태에서는 큰 효과가 있으나 압력차가 적어지는 중속과 고속에서는 효과가 거의 나타나지 않게 된다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 흡기매니폴드의 스로틀 밸브 후부에 인젝터가 장착되고, 이 인젝터에 상기 스로틀 밸브의 전부로부터 연장된 공기유도관이 연결된 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템에 있어서, 상기 공기유도관에는 스로틀 밸브의 전부와 후부의 압력차를 감지하여 설정값 이하가 되면 보조 공기를 공급시켜 주는 보조공기 공급수단이 구비되어있는 것을 특징으로 하는 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 보조공기 공급수단은 공기유도관에 연결된 컴프레셔와, 이것을 구동시켜 주는 모터와, 스로틀 밸브의 전부와 후부의 압력차를 감지하는 맵 센서와, 이 맵 센서의 신호를 받아 상기 모터의 구동 여부를 판단하는 제어 회로를 포함하는 컨트롤 시스템으로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 제어 회로는 스로틀 밸브의 전부와 후부의 압력차를 감지하는 맵 센서와, 이 맵 센서의 입력값에 의해 2개의 저항 R1과 R2로 설정된 설정값에 따른 전압을 제어 또는 변조시켜 주는 증폭기와, 증폭기로부터 출력된 전압에 의해 컴프레셔와 전원 공급 여부를 결정하는 트랜지스터 및 릴레이를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증폭기는 저항값 R1과 R2의 값을 조절하여 설정값을 변경할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 1a와 1b은 종래의 인젝션 시스템을 보여주는 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 인젝션 시스템을 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 따르는 제어 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 인젝터 11 : 공기유도관

20 : 흡기 매니폴드 21 : 스로틀 밸브

30 : 보조공기 공급장치 31, 100 : 컴프레셔

32 : 모터 33 : 맵 센서

34 : 컨트롤 시스템 35 : 제어 회로

36 : 증폭기 37 : 트랜지스터

38 : 릴레이

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용 효과에 대해서 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 인젝션 시스템을 나타내는 구성도로, 도면부호 10은 인젝터를 나타낸다.

본 발명은 흡기 매니 폴드(20)에 장착된 인젝터(10)에 스로틀 밸브(21)의 전부에서 배관된 공기 유도관(11)이 연결되어 이루어진 자동차용 인젝션 시스템에 있어서, 상기 공기 유도관(11)에 스로틀 밸브(21)의 전부와 후부의 압력차에 따라 선택적으로 보조 공기를 공급시켜 줄 수 있도록 보조공기 공급수단(30)을 구성함으로써, 스로틀 밸브(21)의 압력차가 큰 아이들 상태에서는 공기 유도관(11)을 통해 보조 공기를 인젝터(10)에 제공하고, 이 압력차가 작아지는 중속과 고속 영역에서는 보조공기 공급수단(30)으로부터 압축공기를 인젝터(10)에 제공할 수 있게 되어, 주행중 전체 영역에 걸쳐 인젝터(10)의 분무 무화 성능을 향상시킬 수 있게 한 것이다.

이를 실현하기 위해, 상기 보조공기 공급수단(30)은 압축공기를 제공하는 컴프레셔(31)와, 이것을 구동시켜 주는 모터(32)와, 상기 압력차를 감지하여 입력신호를 제공하는 맵 센서(33)와, 이 입력신호를 받아 모터(32)의 구동 여부를 결정하는 컨트롤 시스템(34)으로 구성되어 있다.

상기 컴프레셔(31)와 모터(32)는 통상적으로 제작가능한 것으로, 인젝터(10)에서 분사되는 연료의 분사 압력과 흡기 매니폴드(20)의 내부에서 유동되는 흡기 공기의 압력을 고려하여 다양한 용량의 것을 사용하게 된다.

또한, 상기 맵 센서(33)는 스로틀 밸브(21)의 전부와 후부에서의 압력차를 감지하고 이 압력차에 따른 신호를 발생시켜 상기 컨트롤 시스템(34)에 제공하게 된다.

여기서, 상기 신호는 상술한 압력차를 전압, 암페어 등 다양한 형태로 제공하게 되며, 본 발명에서는 전압으로 신호를 제공하여 후술하게 될 증폭기에서 제어 또는 변조 가능하도록 구성하게 된다.

상기 컨트롤 시스템(34)은 모터(32)를 구동 또는 정지시켜 항상 컴프레셔(31)에 일정한 압축공기압을 생성시킬 수 있게 해 주는 것으로, 내부에는 상기 신호에 의해 정상일 경우 정지되어 있는 모터(32)의 구동 시기를 결정해 주는 제어 회로(35)가 탑재되어 있다.

상기 제어 회로(35)는 이미 상술한 맵 센서(33)의 신호와 미리 설정된 값을 제어 또는 변조시켜 모터(32)의 구동 여부를 판단하게 되며, 여기에는 상기 맵 센서(33)와, 이 맵 센서(33)의 신호 및 설정값을 비교하는 증폭기(36)와, 증폭기(36)로부터 출력되는 신호를 받아 모터(32)에 전압을 공급해 주는 트랜지스터(37) 및 릴레이(38)를 포함하게 된다.

여기서, 상기 맵 센서(22)는 배터리로부터 전원을 공급받아 스로틀 밸브(21)의 전부와 후부의 압력차를 측정하고 측정된 값을 전압값으로 바꿔 증폭기(36)에 제공하게 된다.

상기 증폭기(36)는 이 전압값과 미리 설정된 설정값을 비교하여 트랜지스터(37)에 출력 신호를 보내게 된다.

이때, 상기 설정값은 +5의 전압을 받아 두개의 저항 R1과 R2를 이용하여 설정하게 되며, 특히 상기 저항값 R1과 R2의 값을 변화시킴으로써 설정값을 변경시켜 여러가지 엔진에 맞춰 사용할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

예를 들어 설명하면, 상기 맵 센서(22)에서 감지하는 압력차가 0.3bar 이상인 경우 신호를 출력하고, 상기 R1과 R2를 각각 1200Ω과 1300Ω으로 설정하여 +5V의 전압을 제공하게 되면, 상기 압력차가 0.3bar 이하인 경우(off 상태로 모터 구동 정지) 약 0∼2.6V의 전압을 얻게 되고, 상기 압력차가 0.3bar 이상인 경우(on 상태로 모터 구동) 약 2.6∼4V의 전압을 얻게 된다.

이와 같이 얻어지는 값은 트랜지스터(37)의 베이스 단자에 제공되며, 상기 트랜지스터(37)는 이 값에 따라 모터(32)에 12V의 전압 공급 여부를 결정하게 된다.

상기 트랜지스터(37)는 컴프레셔(31)에 연결되어 전압 공급을 결정하는 릴레이(38)에 컬렉터(C)가 연결되고, 이미터(E)가 접지되어 있으며, 베이스(B)에는 상기 증폭기(36)에 연결되어 있다.

이러한 트랜지스터(37)는 상기 증폭기(36)에서 공급되는 출력값에 의해 작동 여부가 결정되며, 이 출력값이 설정치를 벗어나게 되면 off 상태를 유지하게 되고 반대로 출력값이 설정치 범위에 있으면 on 상태로서 모터(32)를 구동시켜 주게 된다.

따라서, 제어회로(35)는 상기 맵 센서(33)의 압력값에 대한 출력신호에 의해 증폭기(36)에서 설정값과의 비교(제어와 변환)를 통해 트랜지스터(37)의 on 상태와 off 상태에 따라 모터(32)의 구동 여부를 결정해 주게 된다.

이에 따라, 상기 맵 센서(33)는 압력차가 큰 저속 영역에서는 모터(32) 구동을 off 상태에 두어 공기 유도관(11)을 통해서 인젝터(10)에 보조 공기 공급이 가능하게 되며, 상술한 압력차가 작은 중속과 저속에서는 모터(32) 구동을 on 상태에 두어 컴프레셔(31)로부터 압축공기를 인젝터(10)에 제공하는 것이 가능하게 된다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 흡기매니폴드의 스로틀 밸브 후부에 인젝터가 장착되고, 이 인젝터에 상기 스로틀 밸브의 전부로부터 연장된 공기유도관이 연결된 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템에 있어서, 상기 공기유도관에는 스로틀 밸브의 전부와 후부의 압력차를 감지하여 설정값 이하가 되면 보조 공기를 공급시켜 주는 보조공기 공급수단이 구비되어있는 것을 특징으로 하는 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템으로 구성함으로써 다음과 같은 효과를 얻게 된다.

1) 상기 맵 센서에서 스로틀 밸브의 전부와 후부의 압력차가 작아지는 중속과 고속 영역을 감지하여 보조 공기를 공급할 수 있게 되어 주행중 전체 영역에 걸쳐 연료의 분무 무화 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

2) 컴프레셔를 구동시켜 주는 모터가 상기 압력차에 의해 선택적으로 구동하게 되어 컴프레셔 구동에 따른 동력 소비를 최소화할 수 있게 되어 연비 향상을 추구할 수 있게 된다.

3) 연료의 분무 무화 성능의 향상으로 배기가스에 함유된 유해물질의 량을 줄여 환경친화성을 높일 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 흡기매니폴드의 스로틀 밸브 후부에 인젝터가 장착되고, 상기 인젝터에 스로틀 밸브의 전부로부터 연장되는 공기유도관이 연결되어 보조공기를 공급할 수 있도록 되어 있는 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템에 있어서,

   상기 공기유도관에 연결되는 컴프레셔와, 상기 컴프레셔를 구동시켜주는 모터와, 상기 스로틀 밸브의 전부와 후부의 압력차를 감지하는 맵 센서와, 상기 맵 센서의 신호를 받아 모터의 구동 여부를 제어하는 제어 회로로 구성되는 컨트롤 시스템으로 이루어진 보조공기 공급수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 회로는 스로틀 밸브의 전부와 후부의 압력차를 감지하는 맵 센서와, 이 맵 센서의 입력값에 의해 2개의 저항 R1과 R2로 설정된 설정값에 따른 전압을 제어 또는 변조시켜 주는 증폭기와, 증폭기로부터 출력된 전압에 의해 컴프레셔와 전원 공급 여부를 결정하는 트랜지스터 및 릴레이를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 증폭기는 저항값 R1과 R2의 값을 조절하여 설정값을 변경할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 에어 슈라우드관을 이용한 자동차용 인젝션 시스템.