KR101978071B1 - 듀얼 인젝터와 흡기 밸브를 제어하는 엔진 시스템 - Google Patents

듀얼 인젝터와 흡기 밸브를 제어하는 엔진 시스템 Download PDF

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박홍섭
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현대오트론 주식회사
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Abstract

본 발명은 듀얼 인젝터와 흡기 밸브를 제어하는 엔진 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 시스템은 엔진 흡기구로부터 유입된 공기를 실린더로 전달하기 위해 구비된 제1 흡기 포트의 하단에 설치되고, 상기 제1 흡기 포트를 개폐하는 제1 흡기 밸브; 상기 엔진 흡기구로부터 공급된 공기를 상기 실린더로 전달하기 위해 구비된 제2 흡기 포트의 하단에 설치되고, 상기 제2 흡기 포트를 개폐하는 제2 흡기 밸브; 상기 제1 흡기 포트를 통해 상기 실린더에 연료를 주입하는 제1 인젝터; 상기 제2 흡기 포트를 통해 상기 실린더에 연료를 주입하는 제2 인젝터; 및 상기 제1 및 제2 흡기 밸브와 상기 제1 및 제2 인젝터에 연결되고, 상기 제1 및 제2 흡기 밸브 중 적어도 하나의 구동 및 상기 제1 및 제2 인젝터 중 적어도 하나의 구동을 제어하는 제어 모듈을 포함하되, 상기 제어 모듈은, 상기 제1 인젝터가 구동되는 경우, 상기 제2 흡기 밸브를 제어하여 상기 제2 흡기 포트를 폐쇄할 수 있다.

Description

듀얼 인젝터와 흡기 밸브를 제어하는 엔진 시스템{ENGINE SYSTEM FOR CONTROLLING DUAL INJECTORS AND INTAKE VALVES}
본 발명은 듀얼 인젝터와 흡기 밸브를 제어하는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 듀얼 인젝터의 싱글 모드에서 듀얼 인젝터와 흡기 밸브를 제어하는 장치에 관한 것이다.
최근 두 개의 인젝터로 하나의 실린더에 연료를 주입하는 듀얼 인젝터가 차량의 엔진 시스템에서 많이 사용되고 있다. 듀얼 인젝터는 연비 향상 측면 및 배기 유해물질의 저감 측면에서 종래의 싱글 인젝터보다 효과적이라는 장점이 있다.
듀얼 인젝터는 하나의 인젝터만 작동하는 싱글 모드 및 두 개의 인젝터가 모두 작동하는 듀얼 모드로 구동될 수 있다. 예를 들어, 차량의 엔진이 유휴 상태이거나 신호 대기중인 경우 듀얼 인젝터가 싱글 모드로 구동될 수 있고, 차량이 주행 중일 때는 듀얼 인젝터가 듀얼 모드로 구동될 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 엔진 시스템이 싱글 모드에서 동작하는 평면도 및 측면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 엔진 시스템(100)은 실린더(105), 제1 흡기 밸브(110), 제1 흡기 포트(115), 제2 흡기 밸브(120), 제2 흡기 포트(125), 제1 인젝터(130), 제2 인젝터(140), 제1 배기 밸브(150), 제1 배기 포트(155), 제2 배기 밸브(160), 제2 배기 포트(165) 및 점화 플러그(170)를 포함한다.
엔진 시스템(100)은 듀얼 모드에서 제1 및 제2 흡기 밸브(110, 120)를 제어하여 제1 및 제2 흡기 포트(115, 125)를 개방시키고, 제1 및 제2 인젝터(130, 140)을 구동시켜 실린더(105)에 연료를 주입한다.
연료가 주입된 후, 점화 플러그(170)는 실린더(105)에서 연료와 신기(Fresh Air)가 혼합된 혼합기(Mixed Air)를 연소시켜 실린더(105) 내부에 구비된 피스톤에 폭발력을 가한다. 여기서, 신기는 엔진 흡기구를 통해 차량 외부로부터 유입된 공기로, 연료가 혼합되지 않은 공기를 의미한다. 연소된 혼합기는 제1 및 제2 배기 포트(155, 165)를 통해 배출된다.
종래의 엔진 시스템(100)은 싱글 모드에서 제1 인젝터(130)만 구동시켜 실린더(105)에 연료를 주입하고, 제1 인젝터(130)가 구동되는 동안 제1 및 제2 흡기 밸브(110, 120)를 모두 구동시켜 제1 및 제2 흡기 포트(115, 125)를 개방시킨다. 예를 들어, 엔진 시스템(100)은 설계자에 의해 싱글 모드에서 제1 인젝터(130)만 구동되도록 설정될 수 있다.
그러면, 제1 흡기 포트(115)를 통해 신기와 연료가 혼합된 혼합기(Mixed Air)가 실린더에 전달되고, 제2 흡기 포트(125)를 통해 신기가 실린더에 전달된다. 이로 인해, 실린더(105)에는 혼합기가 균등하게 확산되지 않을 수 있으며, 점화 플러그(170)에 의해 혼합기가 연소될 때 피스톤 한쪽으로 폭발력이 쏠리는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 제1 인젝터(130)는 싱글 모드와 듀얼 모드에서 모두 구동되지만, 제2 인젝터(140)는 듀얼 모드에서만 구동되기 때문에 제1 인젝터(130)는 제2 인젝터(140)보다 더 노후화될 수 있다. 이로 인해, 제1 인젝터(130)와 제2 인젝터(140)의 성능에 차이가 발생하게 되고, 나아가, 연비 감소, 배기가스 증가, 엔진 노킹 현상 등의 문제도 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 구동되지 않는 인젝터와 연결된 흡기 포트를 폐쇄하여 실린더 내 혼합기의 균등한 확산을 가능하게 하는 엔진 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 싱글 모드에서 교대로 인젝터를 구동시켜 듀얼 인젝터의 구동 성능 저하를 방지할 수 있는 엔진 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 엔진 시스템은 엔진 흡기구로부터 유입된 공기를 실린더로 전달하기 위해 구비된 제1 흡기 포트의 하단에 설치되고, 상기 제1 흡기 포트를 개폐하는 제1 흡기 밸브; 상기 엔진 흡기구로부터 공급된 공기를 상기 실린더로 전달하기 위해 구비된 제2 흡기 포트의 하단에 설치되고, 상기 제2 흡기 포트를 개폐하는 제2 흡기 밸브; 상기 제1 흡기 포트를 통해 상기 실린더에 연료를 주입하는 제1 인젝터; 상기 제2 흡기 포트를 통해 상기 실린더에 연료를 주입하는 제2 인젝터; 및 상기 제1 및 제2 흡기 밸브와 상기 제1 및 제2 인젝터에 연결되고, 상기 제1 및 제2 흡기 밸브 중 적어도 하나의 구동 및 상기 제1 및 제2 인젝터 중 적어도 하나의 구동을 제어하는 제어 모듈을 포함하되, 상기 제어 모듈은, 상기 제1 인젝터가 구동되는 경우, 상기 제2 흡기 밸브를 제어하여 상기 제2 흡기 포트를 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 엔진 시스템은 엔진 흡기구로부터 유입된 공기를 실린더로 전달하기 위해 구비된 제1 흡기 포트의 하단에 설치되고, 상기 제1 흡기 포트를 개폐하는 제1 흡기 밸브; 상기 엔진 흡기구로부터 공급된 공기를 상기 실린더로 전달하기 위해 구비된 제2 흡기 포트의 하단에 설치되고, 상기 제2 흡기 포트를 개폐하는 제2 흡기 밸브; 상기 제1 흡기 포트를 통해 상기 실린더에 연료를 주입하는 제1 인젝터; 상기 제2 흡기 포트를 통해 상기 실린더에 연료를 주입하는 제2 인젝터; 및 상기 제1 및 제2 흡기 밸브와 상기 제1 및 제2 인젝터에 연결되고, 상기 제1 및 제2 흡기 밸브 중 적어도 하나의 구동 및 상기 제1 및 제2 인젝터 중 적어도 하나의 구동을 제어하는 제어 모듈을 포함하되, 상기 제어 모듈은, 상기 제1 및 제2 인젝터 중 하나의 인젝터만 구동시키는 경우, 상기 제1 및 제2 인젝터를 교대로 구동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엔진 시스템은 구동되지 않는 인젝터와 연결된 흡기 포트를 폐쇄하여 실린더 내 혼합기의 균등한 확산을 가능하게 할 수 있다. 이에 따라, 혼합기가 연소될 때 폭발력이 피스톤 한쪽으로 쏠리는 현상이 감소하여 엔진의 내구성이 증가되는 바, 엔진 고장으로 인한 사용자의 부담을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 엔진 시스템은 싱글 모드에서 교대로 인젝터를 구동시켜 듀얼 인젝터의 구동 성능 저하를 방지할 수 있다. 이에 따라, 연비 감소, 배기가스 증가, 엔진 노킹 현상 등의 문제를 방지할 수 있는 바, 연료비를 절감하여 사용자의 부담을 줄일 수 있고, 배기가스로 인한 유해물질 배출을 감소시킬 수 있으며, 엔진 고장으로 인한 사용자의 부담을 줄일 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 엔진 시스템이 싱글 모드에서 동작하는 예시를 설명하는 평면도 및 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시스템을 설명하는 개략도이다.
도 4는 도 3의 엔진 시스템의 평면도이다.
도 5는 도 3의 엔진 시스템을 설명하는 회로도이다.
도 6 및 도 7은 도 3의 싱글 모드 검출부의 입출력을 설명하는 도면이다.
도 8 및 도 9는 도 3의 엔진 시스템이 싱글 모드에서 동작하는 예시를 설명하는 평면도 및 측면도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 시스템을 설명하는 개략도이다. 도 4는 도 3의 엔진 시스템의 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시스템(200)은, 제1 흡기 밸브(210), 제2 흡기 밸브(220), 제1 인젝터(230), 제2 인젝터(240) 및 제어 모듈(300)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 엔진 시스템(200) 차량에 구비되는 엔진 및 엔진을 구동시키는 장치들을 포함하는 시스템이다.
참고로, 엔진 시스템(200)은 실린더(205), 제2 흡기 포트(225), 제1 배기 밸브(250), 제1 배기 포트(255), 제2 배기 밸브(260), 제2 배기 포트(265), 점화 플러그(270)를 더 포함할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의를 위해, 엔진 시스템(200)이 제1 흡기 밸브(210), 제2 흡기 밸브(220), 제1 인젝터(230), 제2 인젝터(240), 제어 모듈(300)을 포함하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
제1 흡기 밸브(210)는 엔진 흡기구(미도시)로부터 유입된 공기를 실린더(205)로 전달하기 위해 구비된 제1 흡기 포트(215)의 하단에 설치되고, 제1 흡기 포트(215)를 개폐할 수 있다.
구체적으로, 제1 흡기 밸브(210)는 제어 모듈(300)에 의해 제어되어 화살표 방향(211)을 따라 구동될 수 있다. 이에 따라, 제1 흡기 밸브(210)가 제1 흡기 포트(215)에서 이격되면 제1 흡기 포트(215)가 개방되고, 제1 흡기 밸브(210)가 제1 흡기 포트(215)와 접촉하면 제1 흡기 포트(215)가 폐쇄될 수 있다.
예를 들어, 제1 흡기 밸브(210)는, 엔진 시스템(200)에 구비된 캠(미도시)이 회전하여 캠 노즈(Cam Nose)가 제1 흡기 밸브(210)의 상단에 압력을 가하면, 구동되어 제1 흡기 포트(215)를 개방할 수 있다. 그리고, 제1 흡기 밸브(210)는, 캠 노즈가 제1 흡기 밸브(210)의 상단에 압력을 가하지 않으면, 구동 중단되어 제1 흡기 포트(215)를 폐쇄할 수 있다.
나아가, 제어 모듈(300)은 제1 흡기 밸브(210)의 상단에 구비된 고정 핀(미도시)을 이동시킴으로써 제1 흡기 밸브(210)가 캠 노즈로부터 압력을 받지 않고, 제1 흡기 포트(215)를 폐쇄한 상태를 유지하도록 할 수 있다. 구체적으로, 제어 모듈(300)은 고정 핀의 위치를 제어하는 솔레노이드에 신호를 가함으로써 고정 핀을 이동시킬 수 있다.
제2 흡기 밸브(220)는 엔진 흡기구로부터 유입된 공기를 실린더(205)로 전달하기 위해 구비된 제2 배기 포트(265)의 하단에 설치되고, 제2 배기 포트(265)를 개폐할 수 있다.
구체적으로, 제2 흡기 밸브(220)는 화살표 방향(221)을 따라 구동될 수 있다. 예를 들어, 제2 흡기 밸브(220)가 제2 흡기 포트(225)에서 이격되면 제2 흡기 포트(225)를 개방하고, 제2 흡기 포트(225)와 접촉하면 제2 흡기 포트(225)를 폐쇄할 수 있다.
예를 들어, 제2 흡기 밸브(220)는, 엔진 시스템(200)에 구비된 캠(미도시)이 회전하여 캠 노즈(Cam Nose)가 제2 흡기 밸브(220)의 상단에 압력을 가하면, 구동되어 제2 흡기 포트(225)를 개방할 수 있다. 그리고, 제2 흡기 밸브(220)는, 캠 노즈가 제2 흡기 밸브(220)의 상단에 압력을 가하지 않으면, 구동 중단되어 제2 흡기 포트(225)를 폐쇄할 수 있다.
나아가, 제어 모듈(300)은 제2 흡기 밸브(220)의 상단에 구비된 고정핀(미도시)을 이동시킴으로써 제2 흡기 밸브(220)가 캠 노즈로부터 압력을 받지 않고, 제2 흡기 포트(225)를 폐쇄한 상태를 유지하도록 할 수 있다. 구체적으로, 제어 모듈(300)은 고정 핀의 위치를 제어하는 솔레노이드에 신호를 가함으로써 고정 핀을 이동시킬 수 있다.
제1 인젝터(230)는 제1 흡기 포트(215)를 통해 실린더(205)에 연료를 주입할 수 있다.
구체적으로, 제1 인젝터(230)가 구동되어 연료를 분사하면, 제1 흡기 포트(215)를 통해 실린더(205)에 혼합기가 전달될 수 있다. 또한, 제1 인젝터(230)의 구동은, 점화 플러그(270)가 실린더(205)의 혼합기를 연소하고, 연소된 혼합기가 제1 및 제2 배기 포트(255, 265)를 통해 배출되는 동안 중단될 수 있다.
제2 인젝터(240)는 제2 흡기 포트(225)를 통해 실린더(205)에 연료를 주입할 수 있다.
구체적으로, 제2 인젝터(240)가 구동되어 연료를 분사하면, 제2 흡기 포트(225)를 통해 실린더(205)에 혼합기가 전달될 수 있다. 또한, 제2 인젝터(240)의 구동은, 점화 플러그(270)가 실린더(205)의 혼합기를 연소하고, 연소된 혼합기가 제1 및 제2 배기 포트(255, 265)를 통해 배출되는 동안 중단될 수 있다.
점화 플러그(270)는 실린더(205)의 혼합기를 연소할 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 흡기 포트(215, 225) 중 적어도 하나를 통한 공기의 전달이 완료되고, 제1 및 제2 흡기 포트(215, 215)가 폐쇄되면, 점화 플러그(270)는 실린더(205)의 혼합기를 연소하여 실린더(205) 내부에 구비된 피스톤에 폭발력을 전달할 수 있다.
제1 및 제2 배기 밸브(250, 260)는 실린더(205)로부터 연소된 공기를 엔진 배기구(미도시)로 전달하기 위해 구비된 제1 및 제2 배기 포트(255, 265)의 하단에 각각 설치되고, 화살표 방향(151, 161)을 따라 각각 구동되어 제1 및 제2 배기 포트(255, 265)를 개폐할 수 있다.
구체적으로, 엔진 시스템(200)은 제1 및 제2 배기 밸브(250, 260)를 제어하여 미리 설정된 시간 동안 제1 및 제2 배기 포트(255, 265)를 개방할 수 있다. 그러면, 제1 및 제2 배기 포트(255, 265)를 통해 연소된 혼합기가 배출될 수 있다. 연소된 혼합기가 배출된 이후에, 엔진 시스템(200)은 제1 및 제2 배기 밸브(250, 260)을 제어하여 제1 및 제2 배기 포트(255, 265)를 다시 폐쇄할 수 있다.
제어 모듈(300)은 제1 및 제2 흡기 밸브(210, 220)와 제1 및 제2 인젝터(230, 240)에 연결되고, 제1 및 제2 흡기 밸브(210, 220) 중 적어도 하나의 구동 및 제1 및 제2 인젝터(230, 240) 중 적어도 하나의 구동을 제어할 수 있다. 또한 제어 모듈(300)은 제1 및 제2 배기 밸브(250, 260)의 구동도 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어 모듈(300)은 제1 인젝터(230)가 구동되는 경우, 제2 흡기 밸브(220)를 제어하여 제2 흡기 포트(225)를 폐쇄할 수 있다.
즉, 제어 모듈(300)은 싱글 모드에서 제1 인젝터(230)를 구동시켜 제1 흡기 포트(215)를 통해 실린더(205)에 혼합기를 전달할 수 있다. 그리고, 제1 인젝터(230)가 구동되는 동안 제2 흡기 포트(225)를 폐쇄하여 신기가 실린더(205)로 전달되지 않도록 할 수 있다. 이러한 과정을 통해, 혼합기는 실린더(205)에 균등하게 확산될 수 있다.
또한, 제어 모듈(300)은 제1 및 제2 인젝터(240)를 교대로 구동시킬 수 있다.
구체적으로, 제어 모듈(300)은 싱글 모드에서 제1 인젝터(230)만 고정적으로 구동시키지 않고, 제1 및 제2 인젝터(230, 240)를 교대로 구동시킬 수 있다.
예를 들어, 제어 모듈(300)은 제1 인젝터(230)를 미리 설정된 시간 동안 구동시키고, 미리 설정된 시간이 경과한 이후에 제2 인젝터(240)를 미리 설정된 시간 동안 구동시킬 수 있다.
즉, 엔진 시스템(200)이 흡입, 압축, 폭발, 배기를 하나의 사이클로 하는 4행정 사이클 시스템인 경우, 제어 모듈(300)은 예를 들어, 첫번째 사이클의 흡입 행정에서 제1 인젝터(230)를 구동시키고, 두번째 사이클의 흡입 행정에서 제2 인젝터(240)를 구동시킬 수 있다. 또한, 제어 모듈(300)은 싱글 모드가 지속되는 동안 제1 및 제2 인젝터(240)를 계속 교대로 구동시킬 수 있다.
그러면, 싱글 모드에서도 제1 및 제2 인젝터(230, 240)가 비슷한 시간 동안 구동되므로, 제1 및 제2 인젝터(230, 240)는 동일한 정도로 노후화되게 된다. 이에 따라, 시간이 흐르더라도 제1 및 제2 인젝터(230, 240)의 성능은 서로 크게 달라지지 않으며, 인젝터 간 성능 불일치로 인한 연비 감소, 배기가스 증가, 엔진 노킹 현상 등의 문제가 방지될 수 있다.
한편, 제어 모듈(300)은 싱글 모드 검출부(310) 및 구동 제어부(320)를 포함할 수 있다.
싱글 모드 검출부(310)는 제1 및 제2 인젝터(230, 240) 중 하나의 인젝터만 구동되는지 여부를 검출하고, 검출 결과를 제1 및 제2 흡기 밸브(210, 220)에 전달할 수 있다.
또한, 구동 제어부(320)는 제1 인젝터(230)와 제2 흡기 밸브(220)에 제1 구동 신호를 전달하고, 제2 인젝터(240)와 제1 흡기 밸브(210)에 제2 구동 신호를 전달하며, 제1 및 제2 구동 신호를 싱글 모드 검출부(310)에 전달할 수 있다. 구동 제어부(320)는 예를 들어, MCU(Micro Controller Unit)일 수 있다.
여기서, 제1 및 제2 구동 신호는 제1 및 제2 인젝터(230, 240)를 구동시키거나 구동 중단 시키는 신호이다. 예를 들어, 제1 및 제2 구동 신호의 전압 또는 전류의 크기에 따라 제1 및 제2 인젝터(230, 240)이 구동되거나 구동 중단될 수 있다. 또한 제1 구동 신호는 제2 흡기 밸브(220)의 구동도 제어하고, 제2 구동 신호는 제1 흡기 밸브(210)의 구동도 제어할 수 있다.
일례로, 제1 및 제2 구동 신호의 전압 또는 전류가 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 하이 레벨(High Level; 예를 들어, 1)일 수 있다. 제1 및 제2 구동 신호의 전압 또는 전류가 미리 설정된 임계값 이하인 경우, 로우 레벨(Low Level; 예를 들어, 0)일 수 있다.
예를 들어, 제1 구동 신호가 하이 레벨인 경우 제1 인젝터(230)가 구동되고, 제1 구동 신호가 로우 레벨인 경우 제1 인젝터(230)가 구동 중단될 수 있다. 마찬가지로, 제2 구동 신호가 하이 레벨인 경우 제2 인젝터(240)가 구동되고, 제2 구동 신호가 로우 레벨인 경우 제2 인젝터(240)가 구동 중단될 수 있다.
여기에서, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 싱글 모드 검출부(310) 및 구동 제어부(320)를 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5는 도 3의 엔진 시스템을 설명하는 회로도이고, 도 6은 도 3의 엔진 시스템을 설명하는 회로도이고, 도 7은 낸드 게이트(510) 및 오어 게이트(520)의 입출력을 설명하는 도면이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 제1 흡기 밸브(210), 제2 흡기 밸브(220), 제1 인젝터(230), 제2 인젝터(240), 제어 모듈(300), 싱글 모드 검출부(310), 구동 제어부(320), 낸드(NAND) 게이트(510), 오어(OR) 게이트(520) 및 앤드(AND) 게이트(530)가 도시된다.
싱글 모드 검출부(310)는 낸드 게이트(510), 오어 게이트(520) 및 앤드 게이트(530)를 포함할 수 있다.
싱글 모드 검출부(310)는 구동 제어부(320)로부터 제1 및 제2 검출 신호를 수신하고, 제1 및 제2 검출 신호를 토대로 제1 및 제2 인젝터(230, 240) 중 하나의 인젝터만 구동되는지 여부를 검출할 수 있다. 그리고, 싱글 모드 검출부(310)는 그 검출 결과를 제1 및 제2 흡기 밸브(210, 220)에 전달할 수 있다.
낸드 게이트(510)는 구동 제어부(320)로부터 수신한 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호를 낸드 연산할 수 있다. 여기서, 낸드 연산은 입력이 모두 하이 레벨(H)인 경우 로우 레벨(L)을 출력하고, 그 외의 경우에는 하이 레벨(H)을 출력하는 연산이다. 나아가, 낸드 게이트(510)는 출력을 앤드 게이트(530)에 전달할 수 있다.
참고로, 도 6 및 도 7에서, 1번 ON/2번 ON은 제1 및 제2 인젝터(230, 240)가 모두 구동되는 경우를 나타내고, 1번 ON/2번 OFF는 제1 인젝터(230)만 구동되는 경우를 나타내고, 1번 OFF/2번 ON은 제2 인젝터(240)만 구동되는 경우를 나타내고, 2번 OFF/2번 OFF는 제1 및 제2 인젝터(230, 240)가 모두 구동 중단된 경우를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 제1 및 제2 인젝터(230, 240)가 모두 구동되는 경우, 낸드 게이트(510)는 로우 레벨(L)을 출력할 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 인젝터(230, 240) 중 하나만 구동되는 경우 및 제1 및 제2 인젝터(230, 240)가 모두 구동 중단된 경우, 낸드 게이트(510)는 하이 레벨(H)을 출력할 수 있다.
오어 게이트(520)는 구동 제어부(320)로부터 수신한 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호를 오어 연산할 수 있다. 여기서, 오어 연산은 입력이 모두로 로우 레벨(L)인 경우 로우 레벨(L)을 출력하고, 그 외의 경우에는 하이 레벨(H)을 출력하는 연산이다. 나아가, 그리고, 오어 게이트(520)도 출력을 앤드 게이트(530)에 전달할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 및 제2 인젝터(230, 240)가 모두 구동 중단된 경우, 오어 게이트(520)는 로우 레벨(L)을 출력할 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 인젝터(230, 240) 중 하나만 구동되는 경우 및 제1 및 제2 인젝터(230, 240)가 모두 구동되는 경우, 오어 게이트(520)는 하이 레벨(H)을 출력할 수 있다.
앤드 게이트(530)는 낸드 게이트(510)의 출력 및 오어 게이트(520)의 출력을 앤드 연산할 수 있다. 여기서, 앤드 연산은 입력이 모두 하이 레벨(H)인 경우에 하이 레벨(H)을 출력하고, 그 외의 경우에는 로우 레벨(L)을 출력하는 연산이다.
도 7을 참조하면, 앤드 게이트(530)는 낸드 게이트(510)의 출력 및 오어 게이트(520)의 출력이 모두 하이 레벨(H)인 경우에 하이 레벨(H)을 출력하고, 그 외의 경우에는 로우 레벨(L)을 출력할 수 있다.
도시된 바와 같이, 낸드 게이트(510)의 출력 및 오어 게이트(520)의 출력이 모두 하이 레벨(H)인 경우는 1번 ON/ 2번 OFF 또는 1번 OFF/ 2번 ON인 경우이다. 즉, 제1 인젝터(230) 또는 제2 인젝터(240) 중 하나의 인젝터만 구동되는 경우, 앤드 게이트(530)의 입력이 모두 하이 레벨(H)이 된다.
따라서, 앤드 게이트(530)의 출력은 하나의 인젝터만 구동되는지 여부에 대한 검출 결과를 포함할 수 있다. 그리고, 앤드 게이트(530)는 출력을 제1 흡기 밸브(210) 및 제2 흡기 밸브(220)에 전달할 수 있다.
그러면, 제2 흡기 밸브(220)는 앤드 게이트(530)의 출력 및 제1 구동 신호에 따라 구동 중단 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 앤드 게이트(530)의 출력 및 제1 구동 신호가 모두 하이 레벨인 경우, 제2 흡기 밸브(220)의 구동이 중단될 수 있다.
구체적으로, 싱글 모드에서 구동 제어부(320)가 제1 인젝터(230)를 구동시키는 경우, 앤드 게이트(530)의 출력 및 제1 구동 신호가 모두 하이 레벨(H)이 되고, 제2 흡기 밸브(220)는 구동이 중단되어 제2 흡기 포트(225)를 폐쇄할 수 있다.
또한, 제어 모듈(300)에는, 앤드 게이트(530)의 출력 및 제1 구동 신호를 앤드 연산하는 별도의 앤드 게이트(미도시)가 구비될 수도 있다. 그리고, 제2 흡기 밸브(220)는 별도의 앤드 게이트로부터 출력을 수신하고, 제2 흡기 밸브(220)의 구동은, 그 출력이 하이 레벨인 경우 중단될 수 있다.
그리고, 제1 흡기 밸브(210)는 앤드 게이트(530)의 출력 및 제2 구동 신호에 따라 구동 중단 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 앤드 게이트(530)의 출력 및 제2 구동 신호가 모두 하이 레벨인 경우, 제1 흡기 밸브(210)의 구동이 중단될 수 있다.
구체적으로, 싱글 모드에서 구동 제어부(320)가 제2 인젝터(240)를 구동시키는 경우, 앤드 게이트(530)의 출력 및 제2 구동 신호가 모두 하이 레벨(H)이 되고, 제1 흡기 밸브(210)는 구동이 중단되어 제1 흡기 포트(215)를 폐쇄할 수 있다.
또한, 제어 모듈(300)에는 앤드 게이트(530)의 출력 및 제2 구동 신호를 앤드 연산하는 별도의 앤드 게이트(미도시)가 구비될 수도 있다. 그리고, 제1 흡기 밸브(210)는 별도의 앤드 게이트로부터 출력을 수신하고, 제1 흡기 밸브(210)의 구동은, 그 출력이 하이 레벨인 경우 중단될 수 있다.
엔진 시스템(200)이 싱글 모드에서 동작하는 예시에 대한 구체적인 내용은 도 8 및 도 9에서 설명한다.
도 8 및 도 9는 도 3의 엔진 시스템이 싱글 모드에서 동작하는 예시를 설명하는 평면도 및 측면도이다.
도 8 및 도 9을 참조하면, 제어 모듈(300)은 싱글 모드에서 제1 인젝터(230)를 구동시키고, 제2 흡기 밸브(220)를 제어하여 제2 흡기 포트(225)를 폐쇄할 수 있다.
구체적으로, 제어 모듈(300)은 하이 레벨인 제1 구동 신호를 제1 인젝터(230) 및 제2 흡기 밸브(220)에 전달할 수 있다. 그러면, 싱글 모드 검출부(310)는 하이 레벨인 앤드 게이트(530)의 출력을 제2 흡기 밸브(220)에 전달할 수 있다. 그러면, 제1 인젝터(230)가 구동되고, 제2 흡기 밸브(220)가 구동 중단되어 제2 흡기 포트(225)를 폐쇄할 수 있다.
그러면, 엔진 흡기구로부터 유입된 신기는 제1 인젝터(230)가 주입한 연료와 혼합되어 혼합기가 되고, 혼합기는 제1 흡기 포트(215)를 통해 실린더(205)에 전달될 수 있다.
반면에, 제2 흡기 포트(225)는 폐쇄되었으므로 제2 흡기 포트(225)를 통해 신기가 실린더로 유입되지 않는다. 이로 인해 실린더(205) 내부에는 제1 흡기 포트(215)에서 유입된 혼합기가 균등하게 확산될 수 있다.
도 8 및 도 9에는 제어 모듈(300)이 제1 인젝터(230)를 구동시키는 예시만 도시되었지만, 제어 모듈(300)은 싱글 모드에서 제2 인젝터(240)를 구동시킬 수도 있다.
다시 말해서, 제어 모듈(300)은 싱글 모드에서 제2 인젝터(240)를 구동시키고, 제1 흡기 밸브(210)를 제어하여 제1 흡기 포트(215)를 폐쇄할 수 있다.
구체적으로, 제어 모듈(300)은 하이 레벨인 제2 구동 신호를 제2 인젝터(240) 및 제1 흡기 밸브(210)에 전달할 수 있다. 그리고, 싱글 모드 검출부(310)는 하이 레벨인 앤드 게이트(530)의 출력을 제1 흡기 밸브(210)에 전달할 수 있다. 그러면, 제2 인젝터(240)가 구동되고, 제1 흡기 밸브(210)가 제1 흡기 포트(215)를 폐쇄할 수 있다.
그러면, 엔진 흡기구로부터 유입된 신기는 제2 인젝터(240)가 주입한 연료와 혼합되어 혼합기가 되고, 혼합기는 제2 흡기 포트(225)를 통해 실린더(205)에 전달될 수 있다.
반면에, 제1 흡기 포트(215)는 폐쇄되었으므로 제1 흡기 포트(215)를 통해 신기가 실린더로 유입되지 않는다. 이로 인해 실린더(205) 내부에는 제2 흡기 포트(225)에서 유입된 혼합기가 균등하게 확산될 수 있다.
제어 모듈(300)은 싱글 모드에서 제1 및 제2 인젝터(230, 240)를 교대로 구동시킬 수도 있다. 그러면, 싱글 모드의 한 사이클 마다 실린더(205) 내부에는 제1 흡기 포트(215)에서 유입된 혼합기와 제2 흡기 포트(225)에서 유입된 혼합기가 교대로 확산되고, 연소될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진 시스템(200)은 싱글 모드에서 제1 및 제2 흡기 포트(215, 225) 중 하나를 폐쇄하여 실린더(205) 내 혼합기의 균등한 확산을 가능하게 할 수 있다. 이에 따라, 혼합기가 연소될 때 폭발력이 피스톤 한쪽으로 쏠리는 현상이 감소하여 엔진의 내구성이 증가되는 바, 엔진 고장으로 인한 사용자의 부담을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 엔진 시스템(200)은 싱글 모드에서 교대로 제1 및 제2 인젝터(230, 240)를 구동시켜 듀얼 인젝터의 구동 성능 저하를 방지할 수 있다. 이에 따라, 연비 감소, 배기가스 증가, 엔진 노킹 현상 등의 문제를 방지할 수 있는 바, 연료비를 절감하여 사용자의 부담을 줄일 수 있고, 배기가수로 인한 유해물질 배출을 감소시킬 수 있으며, 엔진 고장으로 인한 사용자의 부담을 줄일 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 엔진 시스템(200)의 구동 제어부(320)는 제1 및 제2 흡기 밸브(210, 220)에 출력 신호를 전달하는 별도의 출력 핀(Output Pin)을 구비하지 않고도 싱글 모드에서 제1 및 제2 흡기 밸브(210, 220) 중 하나의 구동을 중단시킬 수 있다. 이에 따라, 구동 제어부(320)를 별도의 출력핀을 더 구비하는 고사양의 장비로 교체할 필요가 없는 바, 엔진 시스템(200) 생산비의 증가를 방지할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
200: 엔진 시스템 210: 제1 흡기 밸브
220: 제2 흡기 밸브 230: 제1 인젝터
240: 제2 인젝터 300: 제어 모듈
310: 싱글 모드 검출부 320: 구동 제어부

Claims (12)

  1. 엔진 흡기구로부터 유입된 공기를 실린더로 전달하기 위해 구비된 제1 흡기 포트의 하단에 설치되고, 상기 제1 흡기 포트를 개폐하는 제1 흡기 밸브;
    상기 엔진 흡기구로부터 공급된 공기를 상기 실린더로 전달하기 위해 구비된 제2 흡기 포트의 하단에 설치되고, 상기 제2 흡기 포트를 개폐하는 제2 흡기 밸브;
    상기 제1 흡기 포트를 통해 상기 실린더에 연료를 주입하는 제1 인젝터;
    상기 제2 흡기 포트를 통해 상기 실린더에 연료를 주입하는 제2 인젝터; 및
    상기 제1 및 제2 흡기 밸브와 상기 제1 및 제2 인젝터에 연결되고, 상기 제1 및 제2 흡기 밸브 중 적어도 하나의 구동 및 상기 제1 및 제2 인젝터 중 적어도 하나의 구동을 제어하는 제어 모듈을 포함하되,
    상기 제어 모듈은,
    상기 제1 및 제2 인젝터 중 하나의 인젝터만 구동되는지 여부를 검출하고, 상기 검출 결과를 상기 제1 및 제2 흡기 밸브에 전달하는 싱글 모드 검출부 및 상기 제1 인젝터와 상기 제2 흡기 밸브에 제1 구동 신호를 전달하고, 상기 제2 인젝터와 상기 제1 흡기 밸브에 제2 구동 신호를 전달하며, 상기 제1 및 제2 구동 신호를 상기 싱글 모드 검출부에 전달하는 구동 제어부를 포함하며, 상기 제1 인젝터가 구동되는 경우, 상기 제2 흡기 밸브를 제어하여 상기 제2 흡기 포트를 폐쇄하는 엔진 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 제1 및 제2 인젝터를 교대로 구동시키는
    엔진 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 제1 인젝터를 미리 설정된 시간 동안 구동시키고, 상기 미리 설정된 시간이 경과한 이후에 상기 제2 인젝터를 상기 미리 설정된 시간 동안 구동시키는
    엔진 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 제1 인젝터의 구동이 중단되고, 상기 제2 인젝터가 구동되는 경우, 상기 제2 흡기 밸브를 제어하여 상기 제2 흡기 포트를 개방하고, 상기 제1 흡기 밸브를 제어하여 상기 제1 흡기 포트를 폐쇄하는
    엔진 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 흡기 밸브는 상기 제2 구동 신호 및 상기 검출 결과에 따라 구동 중단 여부가 결정되고,
    상기 제2 흡기 밸브는 상기 제1 구동 신호 및 상기 검출 결과에 따라 구동 중단 여부가 결정되는
    엔진 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 싱글 모드 검출부는,
    상기 구동 제어부로부터 제공받은 상기 제1 및 제2 구동 신호를 오어 연산하는 오어 게이트와,
    상기 제1 및 제2 구동 신호를 낸드 연산하는 낸드 게이트와,
    상기 오어 게이트의 출력 및 상기 낸드 게이트의 출력을 앤드 연산하고, 출력을 상기 제1 및 제2 흡기 밸브로 전달하는 앤드 게이트를 포함하되,
    상기 앤드 게이트의 출력은 상기 검출 결과를 포함하는
    엔진 시스템.
  8. 엔진 흡기구로부터 유입된 공기를 실린더로 전달하기 위해 구비된 제1 흡기 포트의 하단에 설치되고, 상기 제1 흡기 포트를 개폐하는 제1 흡기 밸브;
    상기 엔진 흡기구로부터 공급된 공기를 상기 실린더로 전달하기 위해 구비된 제2 흡기 포트의 하단에 설치되고, 상기 제2 흡기 포트를 개폐하는 제2 흡기 밸브;
    상기 제1 흡기 포트를 통해 상기 실린더에 연료를 주입하는 제1 인젝터;
    상기 제2 흡기 포트를 통해 상기 실린더에 연료를 주입하는 제2 인젝터; 및
    상기 제1 및 제2 흡기 밸브와 상기 제1 및 제2 인젝터에 연결되고, 상기 제1 및 제2 흡기 밸브 중 적어도 하나의 구동 및 상기 제1 및 제2 인젝터 중 적어도 하나의 구동을 제어하는 제어 모듈을 포함하되,
    상기 제어 모듈은,
    상기 제1 및 제2 인젝터 중 하나의 인젝터만 구동되는지 여부를 검출하고, 상기 검출 결과를 상기 제1 및 제2 흡기 밸브에 전달하는 싱글 모드 검출부 및 상기 제1 인젝터와 상기 제2 흡기 밸브에 제1 구동 신호를 전달하고, 상기 제2 인젝터와 상기 제1 흡기 밸브에 제2 구동 신호를 전달하며, 상기 제1 및 제2 구동 신호를 상기 싱글 모드 검출부에 전달하는 구동 제어부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 인젝터 중 하나의 인젝터만 구동시키는 경우, 상기 제1 및 제2 인젝터를 교대로 구동시키는 엔진 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 제1 인젝터가 구동되는 경우, 상기 제2 흡기 밸브를 제어하여 상기 제2 흡기 포트를 폐쇄하는
    엔진 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 제1 인젝터의 구동이 중단되고, 상기 제2 인젝터가 구동되는 경우, 상기 제2 흡기 밸브를 제어하여 상기 제2 흡기 포트를 개방하고, 상기 제1 흡기 밸브를 제어하여 상기 제1 흡기 포트를 폐쇄하는
    엔진 시스템.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 흡기 밸브는,
    상기 제2 구동 신호 및 상기 검출 결과에 따라 구동 중단 여부가 결정되고,
    상기 제2 흡기 밸브는,
    상기 제1 구동 신호 및 상기 검출 결과에 따라 구동 중단 여부가 결정되는
    엔진 시스템.
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