KR100203321B1 - 작동 유체 압력 가변 제어식 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기 연료 시스템 - Google Patents

작동 유체 압력 가변 제어식 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기 연료 시스템 Download PDF

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스테펜에프 글래시
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매리 제이 캘라한
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Abstract

본 발명은 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기 연료 시스템(10) 및 작동 방법에 관한 것이다.
연료 시스템(10)은 적어도 하나의 유압 작동되고 전자 제어되는 유니트 분사기(18) 및 분사기(18)에 유압 작동 유체를 공급하기 위한 장치를 포함한다.
연료 시스템(10)은 분사기(18)에 공급된 유압 작동 유체의압력을 감지하고 감진된 압력을 표시하는 압력 표시 신호(S6)를 발생하기 위한 장치를 또한 포함한다.
연료 시스템(10)은 분사기(18)에 공급된 유압 작동 유체의 압력을 제어하고 압력 표시 신호(S6)에 기초한 압력치를 보정하기 위한 장치를 또한 포함한다.
본 발명은 소정의 변화 가능한 압력 세팅이 달성되고 필요한 한 유지되는 것을 보장하는 데 도움을 주는 작동 유체 압력의 폐쇄 루프 제어를 제공한다.
작동 유체 압력의 정밀 제어는 연료 분사 타이밍 및 분사량의 정밀 제어를 보장하는데 도움을 준다.

Description

[발명의 명칭]
작동 유체 압력 가변 제어식 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기 연료 시스템
[기술분야]
본 발명은 연료 분사 시스템에 관한 것이며, 특히 유압 작동되고 전자 제어되는 연료 분사 시스템에 관한 것이다.
[배경 기술]
유압 작동 되고 전자 제어되는 유니트 분사기 연료 시스템의 예는 1984. 7. 17에 테라다 외 몇 명(Terada et al.)에 의한 미합중국 특허 제4,459,959호에서 볼수 있다.
상기 특허에서, 제1 유압 회로는 엔진 부하 상태에 따라 부스터 또는 증압기 피스톤을 작동하기 위한 가변 유압 작동 유체 압력을 발생시킨다.
소정의 작동 유체 압력의 정밀 제어는 연료 분사 타이밍 및 양의 정밀 제어에 중요하다.
그러나, 유압 회로 부품들의 작동시의 변수 때문에 상기 출원에서 소정의 작동 유체 압력을 얻거나 그리고/또는 유지하는 것은 어렵거나 불가능 할 수도 있다.
예를 들어, 상기 출원의 유압 펌프는 엔진에 의해 구동되는 속도에 따라 펌프 효율이 변화하는 것을 알 수 있다.
특히, 다른 유압 부품 뿐만 아니라 펌프도 마모에 의한 변화 뿐만 아니라 정밀하지 않은 제조에 의해 야기된 작동시의 변화를 통상 보인다.
본 발명은 상술된 문제들 중 하나 또는 이상을 극복하도록 되어 있다.
[발명의 설명]
본 발명의 한 특징으로, 최소 하나의 유압 작동되고 전자 제어되는 분사기 및 분사기에 작동 유체를 유압적으로 공급하기 위한 수단을 포함하는 유압 작동되고 전자 제어되는 분사기 연료 시스템이 공개된다.
연료 시스템은 분사기에 공급된 유압 작동 유체의 압력을 감지하기 위한 수단 및 감지된 압력을 표시하는 압력 표시 신호를 발생하기 위한 수단을 또한 포함한다.
연료 시스템은 분사기에 공급된 유압 작동 유체의 압력을 제어하기 위한 수단 및 압력 표시 신호에 기초한 압력치를 보정하기 우히나 수단도 포함한다.
본 발명은 다른 특징으로, 최소 하나의 분사기를 구비한 유압 작동되고 전자 제어되는 분사기 연료 시스템 작동 방법이 공개된다.
상기 방법은 유압 작동 유체를 가압하는 단계, 분사기에 가압된 유압 작동 유체를 공급하는 단계, 분사기에 공급된 유압 작동 유체의 압력을 감지하는 단계 및 감지된 압력을 표시하는 압력표시 신호를 발생하는 단계로 구성된다.
상기 방법은 분사기에 공급된 유압 작동 유체의 압력을 제어하는 단계 및 압력 표시 신호에 기초한 압력치를 보정하는 단계도 포함한다.
본 발명은 소정의 가변 압력 목표치가 필요한 한 달성되고 유지되는 것을 보장하는 데 도움을 주는 작동 유체 압력의 폐쇄 루프(loop) 제어를 제공한다.
작동 유체 압력의 정밀 제어는 연료 분사 타이밍 및 양의 정밀 제어를 보어하는데 도움을 준다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 다수의 유니트 분사기를 구비한 내연 기관용 작동 유체 회로 및 연료 분사 회로를 포함한, 본 발명의 유압 작동 전자 제어식 유니트 분사기 연료 시스템의 개략도.
제2도는 실시예의 내연기관에 장착된 제1도의 유니트 분사기 실시예의 부분 단면도.
제3도는 제2도에서 도시된 유니트 분사기의 확대된 단면도.
제4도는 제3도에서 도시된 유니트 분사기의 상부의 확대된 부분단면도.
제5도는 제3도에서 도시된 유니트 분사기 하부의 확대된 부분단면도.
제6도는 제3도의 유니트 분사기에 도시된 제1부 부품의 등각 분해조립도.
제7도는 제3도의 유니트 분사기에 도시된 제2부 부품의 등각 분해조립도.
제8도는 제3도의 유니트 분사기에 도시된 제3부 부품의 등각 분해조립도.
제9도는 제3도의 유니트 분사기에 도시된 제4부 부품의 등각 분해조립도.
제10도는 제3도의 유니트 분사기에 도시된 제5부 부품의 등각 분해조립도.
제11도는 제3도의 유니트 분사기에 도시된 제6부 부품의 등각 분해조립도.
제12도는 제1도에서 도시된 유압 작동 유체 및 감쇄 유체 공급 수단의 개략 상세선도.
제13도는 제1도에서 도시된 연료 공급 수단의 개략 상세선도.
[본 발명을 실현하기 위한 최적 실시예]
제1도 내지 제13도에서는, 전 도면을 통해 동일한 도면 부호는 동일한 요소 또는 부품을 표시하며, 유압 작동 전자 제어식 유니트 분사기 연료 시스템(10)의 제1 실시예는 이하 HEUI 연료 분사 시스템이라 한다.
디젤 직접 분사 내연기관(12)에 적용되는 HEUI 연료 분사 시스템(10)의 실시예가 제1도, 제2도, 제12도 및 제13도에서 도시된다.
V형 8기통 엔진이 제1도, 제12도 및 제13도에 도시되고 이하에 설명되었지만, 본 발명은 직렬형 엔진 및 로타리 엔진 같은 다른 형의 엔진에도 적용될 수 있으며, 그 엔진은 8기통(또는 연소실) 이상일 수도 이하일 수도 있다고 이해되어야 한다.
제2도에서 부분적으로만 도시된 실시예의 엔진(12)는 한 쌍의 실린더 헤드(14)를 갖는다.
각 실린더 헤드(14)는 하나 이상의 (예를 들어 4개의)유니트 분사기 구멍(16)을 갖는다.
제1도 및 제2도에서, HEUI 연료 분사 시스템(10)은 각 유니트 분사기 구멍(16)에 위치되도록 된 하나 이상의 유압 작동되고 전자 제어되는 유니트 분사기(18), 각 유니트 분사기(18)에 유압 작동 유체 및 감쇄 유체를 공급하기 위한 수단 또는 장치(20), 각 유니트 분사기(18)에 연료를 공급하기 위한 수단 또는 장치(22) 및 HEUI 연료 시스템(10)을 전자적으로 제어하기 위한 수단 또는 장치(24)를 포함한다.
제3도에서, 각 유니트 분사기(18)은 길이 방향 축(26)을 가지며 액츄에이터 및 벨브 조립체(28), 본체 조립체(30), 배럴 조립체(32) 그리고 노즐 및 팁 조립체(34)를 포함한다.
길이 방향 축(26)은 엔진 연소실 축에 대해 선택된 각도(A)를 갖는다.
액츄에이터 및 밸브 조립체(28)은 제1도에서 도시된 전자 제어 신호(S10)을 받아 그에 대응하여 각 유니트 분사기(18)에 비교적 고압 작동 유체 및 비교적 저압 감쇄 유체 모두를 각각 연결하는 수단 또는 장치로서 제공된다.
제3도, 제4도, 제6도 및 제8도에서, 액츄에이터 및 밸브 조립체(28)은 양호하게는 솔레노이드 형태인 액츄에이터(36) 및 양호하게는 포핏 밸브 형태인 밸브(38)을 포함한다.
솔레노이드 조립체(36)은 고정된 고정자 조립체(40) 및 이동 가능한 전기자(42)를 포함한다.
제3도 및 제6도에서 도시된 바와 같이, 고정자 조립체(40)은 하나 이상의 제1 체결구(44), 고정자(46) 및 전기 커넥터(48)을 포함한다.
도시되지는 않았지만, 고정자(46)은, 종래 방식으로 예를 들어, 개별 E 프레임의 적층체 및 E 프레임 주위에 감긴 전기선을 포함할 수도 있다.
제4도 및 제6도에서 도시된 바와 같이, 전기자(42)는 한쌍의 대향 제1 및 제2 평면(52, 54) 및 솔레노이드 조립체(36)의 신축 가능한 공동에 감쇄 유체를 연결, 회수 및 배출하기 위한 수단 또는 장치(56)을 구비한다.
제4도에서 도시된 바와 같이, 전기자(42)의 제1면(52)는 고정자(46)으로부터 이격되어 전기자(42) 및 고정자(46)은 그 사이의 상부 전기자 공동(57) 또는 간격을 함께 한정한다.
양호하게는, 연결, 회수 및 배출 수단(56)은 제1 및 제2면(52, 54) 사이에 길이 방향으로 연장된 하나 이상의 통로(58)을 포함한다.
예를 들어, 제4도 및 제6도에서 도시된 바와 같이, 통로(58)은 한 쌍의 원형 구멍의 형상으로 제공된다.
특히, 연결, 회수 및 배출 수단(56)은 직접 고정자(46)과 면하는 전기자(42)의 제1면에 형성된 하나 이상의 연장된 회수 홈(60)을 포함한다.
각 회수 홈(60)은 제1면(52)의 폭을 가로질러 횡으로 연장되며 각 통로(58)과 교차 또는 연결된다.
예를 들어, 제4도 및 제6도에서 도시된 바와 같이, 한 쌍의 상호 평행한 회수 홈(60)은 상부 전기자 공동(57)에 연결되고 축적된 감쇄 유체를 회수하기 위하여 제공된다.
대체 가능 실시예에서, 연장되거나 또는 타원형 단면의 통로가 환형 단면의 통로(58)을 대체할 수도 있다.
다른 대체 가능 실시예에서, 회수 홈(60)은 전기자(42)의 제1면(52)를 면한 고정자(46)의 일부에 유사하게 성형될 수도 있으며 전기자(42)의 통로(58)과 연결될 수도 있다.
다시 말해서, 회수 홈(60)은 고정자(46) 및 전기자(42)의 하나 또는 모두에 성형될 수 있다.
각 통로(58) 및 회수 홈(60)의 크기 및 위치는, 상부 전기자 공동(57)을 포함하는, 솔레노이드 조립체(36)의 공동에 대해 감쇄 유체를 충분히 연결, 회수 및 배출하기에 충분히 큰 부피를 가질 뿐만 아니라, 솔레노이드 조립체(36)의 충분한 자기 작용에 필요한 고정자(46) 및 전기자(42)에서의 자속 통로치를 극대화 하기에 충분히작을 것을 보장하도록 신중히 선정된다.
제4도에 도시된 바와 같이, 근접 제어된 축방향 간극 또는 간격[C1, 예들 들어 약 0.377 ㎜ (0.0148 인치)]은 전기자(42)가 전기적으로 비여기된(deenergized) 위치에 있을 때 전기자(42)와 고정자(46) 사이에 한정된다.
간극(C1)은 상부 전기자 공동(57)의 부분을 한정하고 간극(C1)으로부터 주기적으로 배출된 감쇄 액체에 의해 이동 가능한 전기자(42)에 전해진 감쇄량을 결정하는 데 도움을 준다.
간극(C1)은 솔레노이드 조립체(36)이 전기적으로 여기될 전기자(42)에 고정자(46)에 의해 전해진 자력의 양을 결정하는 데 또한 도움을 준다.
제2도, 제4도, 제6도 및 제7도에서 뿐만 아니라 제3도에서 도시된 바와 같이, 본체 조립체(30)은 하나 이상의 제2 체결구(62), 환형 전기자 스페이서(64), 하나 이상의 제3 체결구(66), 어댑터 0링 실(68), 포핏 어댑터(70), 환형 유니트 분사기 클램프(72), 포핏 심(74), 포핏 슬리브 또는 부재(76), 포핏 스프링(78), 피스톤 및 밸브 본체(80), 외부에 배치된 제1 본체 0링 실(82), h이부에 배치된 제2 본체 0링 실(84), 내부에 배치된 제3 본체 0링 실(86) 및 증압기 피스톤(88)을 포함한다.
제1 체결구(44)는 고정자 결합체(40)에 나사로 체결되고 전기자 스페이서(64)는 포핏 어댑터(70)에 나사로 체결된다.
제2 체결구(62)는 전기자(42)를 포핏 밸브(38)에 나사로 체결하여 전기자(42) 및 포핏 밸브(38)은 유니트로서 함께 대체된다.
제3 체결구(66)은 포핏 어댑터(70)을 본체(80)에 나사로 체결한다.
전기자 스페이서(62)는, 길이 방향 축(26)을 따라 측정된, 선정된 양에 의해 전기자(42)의 두께보다 큰 두께를 갖는다.
제4도에 도시된 바와 같이 전기자(42)의 제2면(54)는 포핏 어댑터(70)으로부터 이격되어 전기자(42) 및 포핏 어댑터(70) 및 고정자(46)은 그들 사이에 하부 전기자 공동(89) 또는 간격을 함께 한정한다.
각 통로(58) 및 회수 홈(60)의 크기 및 위치는, 하부 전기자 공동(89)를 포함하는, 솔레노이드 조립체(36)의 공동에 대해 감쇄 윤체를 충분히 연결, 회수 및 배출하기에 충분히 큰 부피를 가질 뿐만 아니라, 솔레노이드 조립체(36)의 충분한 자기 작용에 필요한 고정자(46) 및 전기자(42)에서의 자속 통로치를 극대화 하기에 충분히 작도록 신중히 선정된다.
제6도에서 도시된 바와 같이, 전기자 스페이서(64)는 한 쌍의 대향 제1 및 제2 평면(90, 92), 내주면(94) 및 외주면(96)을 갖는다.
제4도에 도시된 바와 같이, 전기자 스페이서(64)의 제1면(90)은 고정자 조립체(40)을 면하고 직접 접한다.
전기자 스페이서(64)의 제2면(92)는 포핏 어댑터(70)을 면하고 직접 접한다.
전기자 스페이서(64)의 제2면(92)는 내주면(94)로부터 외주면(96)으로 연장된 내부에 형성된 하나 이상의 배출 통로 또는 슬롯(98)이 제공된다.
대안으로, 전기자 스페이서(64)의 제1면(90)은 배출 통로 또는 슬롯(98)이 제공될 수도 있다.
엔진을 작동하는 동안, 연결, 회수 및 배수 및 배출 수단(56)과 함께 전기자 스페이서(64)의 배출 통로(98)은 상부 및 하부 전기자 공동(57, 89)에 연결된 감쇄 유체를 배출한다.
전기자 스페이서(64)의 배출 통로(98)은 전기자(42) 및 포핏 밸브(38)의 운동을 감쇄하는 것을 돕기 위해 엔진을 작동하는 동안 감쇄 유체의 흐름에 선정된 제한을 가하기에 양호한 크기로 되어 있다.
연결, 회수 및 배출 수단(56)과 함께 전기자 스페이서(64)의 배출 통로(98)은 엔진을 멈춘 후 상부 및 하부 전기자 공동(57, 89)로부터 감쇄 유체를 또한 배출한다.
작동 유체 및 감쇄 유체가 엔진 윤활유로 선정되면, 전기자 스페이서(64)의 배출 통로(98)은 제2도에서 도시된 바와 같이 실린더 헤드 덮개(99)에 의해 폐쇄된 공간과 양호하게 연결되도록 된다.
이 공간의 유체는 저장소와 연결되고 그 저장소에 다시 밸출되도록 한다.
제4도 및 제7도에서 도시된 바와 같이, 포핏 어댑터(70)은 내부에 관통된 길이 방향으로 연장되고 중심에 위치된 주요 구멍(100)을 갖는다.
내부에 배치된 환형 주연 홈(102)는 주요 구멍(100)의 한 단부에 형성된다.
포핏 어댑터(70)은 주요 구멍(100)의 다른 단부에 형성된 카우터보어(counterbore, 104)를 또한 갖는다.
환형 배출 통로(106)은 포핏 어댑터(70)의 포핏 슬리브(76)과 카운터보어(104) 사이에 한정된다.
포핏 어댑터(70)은 환형 배출 통로(106)과 교차된 내부에 한정된 배출 통로(108)을 갖고 포핏 어댑터(70)의 외주연 면(110)에 횡으로 연장된다.
작동 및 감쇄 유체가 엔진 윤활유로 선정되면, 포핏 어댑터(70)의 배출 통로(108)은 제2도에 도시된 바와 같이 실린더 헤드 덮개(99)에 의해 폐쇄된 공간과 양호하게 연결되도록 된다.
제4도에 도시된 바와 같이, 하부 전기자 공동(89)는 근접 제어된 축방향 간극 또는 간격[C2, 예를 들어 약 0.120 ㎜ (0.00472 인치)]이 전기자(42)가 전기적으로 비여기된 위치에 있을 때 전기자(42)의 제2면(54)와 포핏 어댑터(70)사이에 한정되는 것을 포함한다.
간극(C2)는 하부 전기자 공간(89)를 한정하는 데 도움을 주며 간극(C2)로부터 대체된 감쇄 유체에 의해 이동 가능한 전기자(42)에 가해진 감쇄 량을 결정하는데 도움을 준다.
간극(C2)의 양은 포핏 밸브(38)의 질량 및 사용된 감쇄 유체의 특성(예를 들어, 점도 특성)에 따라 선정된다.
환형 유니트 클램프(72)는 각 유니트 분사기(18)을 각 엔진 실린더 헤드(14)에 제거 가능하게 결합하도록 제공된다.
제7도에 도시된 바와 같이, 양호하게는 클램프(72)는 내주면(112), 평행하게 내주면(112)상에 한정된 한 쌍의 직경상으로 대향된 제1 및 제2 평면(114, 116) 및 내주연면(112)에 형성된 한 쌍의 직경상으로 대향된 반(semi)실린더형 슬롯(118, 120)을 갖는다.
각 슬롯(118, 120)은 평행한 축 상에 위치되고 제1 및 제2 면(114, 116) 사이에 위치된다.
제2도에서 도시된 바와 같이, 각 슬롯(118, 120)은 클램프(72) 및 유니트 분사기(18)을 엔진(12)의 실린더 헤드(14)에 나사 체결할 체결구(122, 124)를 결합하도록 된다.
제3도에서 도시된 바와 같이, 포핏 심(74)는 포핏 어댑터(70) 및 포핏 슬리브(76)사이에 위치된다.
포핏 심(74)는 포핏 밸브(38)의상방 상승 또는 변위량을 결정하도록 선정된 두께이다.
제4도에서 도시된 바와 같이, 포핏 슬리브(76)은 비교적 느슨한 끼워 맞춤에 의해 포핏 어댑터(70)의 주요 구멍(100)에 미끄럼 가능하게 위치된다.
어댑터 0링 싱(68)은 포핏 슬리브(76)과 포핏 어댑터(70) 사이의 환형 간극에 위치되고 포핏 어댑터(70)의 주요 구멍(100)에 형성된 환형 주연 흠(102)에 앉혀진다.
어댑터 0링 실(68)은 환형 간극이 하부 전기자 공동(89)와 환형 배출 통로(106) 사이에 직접 작동 또는 감쇄 유체를 연결하는 것을 방지하기 위해 제공된다.
제4도 및 제7도에서 도시된 바와 같이, 포핏 슬리브(76)은 중앙에 위치된 주요 구멍(126) 및 환형 배출 통로(106)과 주요 구멍(126) 사이에 작동 유체 또는 감쇄 유체를 연결하는 하는 이상(양호하게는 두 개)의 횡으로 연장된 통로(182)가 제공된다.
통로(128)의 크기는 통로(128)이 포핏 밸브(38)의 운동을 감쇄하기 위하여 유체 흐름 제한 또는 고정된 흐름 구멍으로서 기능하도록 선정된다.
포핏 슬리브(76)은 주요 구멍(126) 및 환형 견부(130)의 입구 주위에 환형(양호하게는 절두 원추형) 시트(129)를 한정하는 한 단부를 갖는다.
제3도에 도시된 바와같이, 포핏 스프링(78)의 한 단부는 포핏 슬리브(76)의 환형 견부(130)과 접하며 포핏 스프링(78)의 다른 단부는 포핏 밸브(38)과 접한다.
포핏 스프링(78)은 양호하게는 나선형 압축 스프링이며 고정자(46)으로부터 축방향으로 떨어진 포핏 밸브(38) 및 전기자(42)를 편위시키기 위한 수단 또는 장치로서 제공된다.
포핏 스프링(78)은 포핏 밸브(38)이 포핏 슬리브(76) 상에 한정된 환형 시트(129)로부터 통상 떨어지도록 고정된 포핏 어댑터(70)에 대해 포핏 슬리브(76) 및 포핏 심(74)를 또한 편위시킨다.
제8도에서 도시된 바와 같이, 포핏 밸브(38)은 제1 단부(132), 중간부(134) 및 제2 단부(136)을 갖는다.
제4도에서 도시된 바와 같이, 제1 단부(132)는 전기자(42)의 제2면(54)와 접한다.
제1 단부(132)는 양호하게는 중간부(134)에 비해 감소된 직경을 가지며, 상부 포핏 밸브 공동(138)을 한정하기 위해 포핏 슬리브(76)과 협력한다.
상부 포핏 밸브 공동(138)은 하부 전기자 공동(89)와 직접 유체 연결된다.
포핏 밸브(38)의 중간부(134)는 환형 주연 면(140) 및 하나 이상(양호하게는 두 개)의 통로(142)를 갖는다.
포핏 밸브(38)의 환형 주연 면(140)은 선정된 환형 간극(C3a)에 따라 포핏 슬리브(76)의 주요 구멍(126) 내에 위치된다.
이 환형 간극은 양호하게는 포핏 밸브(38)과 포핏 슬리브(76) 사이에 미끄럼 끼워맞춤을 제공하며, 예를 들어 약 0.080 ㎜(0.00315 인치)의 직경 간극일 수도 있다.
포핏 슬리브(76)의 외주연 면은 간극(C3a)보다 큰 선정된 직겨 drks극에 따라 포핏 어댑터(70)의 주요 구멍(100)에 위치된다.
상부 환형 주연 홈(144) 및 환형 제1 또는 상부 시트(146)은 포핏 밸브(38)의 환형 주연 면(140) 상에 한정된다.
길이 방향축(26)에 따라 측정된 상부 환형 주연 홈(144)의 폭은 포핏 밸브(38)의 상부 환형 주연 홈(144)가 포핏 밸브(38)의 전체 선정된 변위에 걸쳐 포핏 슬리브(76)의 통로(128)과 연속적인 유체 연결을 유지하는 크기로 된다.
포핏 밸브(38)의 상부 시트의 형성은 양호하게는 반구형이나, 대안으로서는 절두 원추형(frustoconical)일 수도 있다.
포핏 밸브 상부 시트(146)은 포핏 슬리브(76) 상에 형성된 환형 시트(129)를 선택적으로 결합하거나 또는 분리하도록 된다.
포핏 밸브(38)의 제2 단부(136)은 제4도에 도시된 바와 같이 하부 포핏 밸브 공동(148)을 한정하도록 양호하게는 중공형이다.
포핏 밸브(38)의 통로(142) 각각은 내부에 선정된 유체 흐름 구속부를 가지며 상부 포핏 밸브 공동(138)과 하부 포핏 밸브 공동(148) 사이의 감쇄 유체와 연결된다.
포핏 밸브(38)의 제2 단부 부분(136)의 부분은 이하에 논의도리 본체(80) 내에 근접하여 안내된다.
포핏 밸브(38)의 제2 단부는 환형 제2 또는 하부 시트(149), 환형 주연 견부(150) 및 하부 환형 중연 홈(152)를 포함한다.
포핏 밸브 하부 시트(149)의 형상은 양호하게는 절두 원추형이다.
제1 및 제2 시트(146, 149) 각각은 유압에 노출 가능한 유효 면적을 갖는다.
한 실시예에서, 제1 시트(146)의 유효 면적은 제2 시트(149)의 유효 면적보다 작다.
상기 실시예에서, 포핏 밸브(38) 상에 작용하는 순 유압의 힘은 제1 위치로부터 제3 위치로 밸브(38)을 이동할 때 액츄에이터(36)의 전기적 힘을 보조한다.
다른 실시예에서, 제1 시트(146)의 유효 면적은 제2 시트(149)의 유효 면적 보다 크다.
상기 실시예에서 포핏 밸브(38) 상에 작용하는 순 유압의 힘은 그 제3 위치로부터 그 제1 위치로 밸브(38)의 이동시 스프링(78)을 보조한다.
양호하게는, 포핏 슬리브(76)은 선정된 정밀한 위칠 및 직경 공차에 따라 포핏 어댑터(70) 내에 느슨하게 기워맞춤되고 포핏 밸브(38)은 선정된 정밀한 위치 및 직경 공차에 따라 본체(80) 내에 비교적 보다 정밀하게 끼워맞춤된다.
이 형상은 포핏 밸브(38)이 유니트 분사기(18)의 길이 방향 축(26) 상으로 이동함에 따라 포핏 슬리브(76)과 포핏 밸브(38) 사이의 잘목된 중심선 일치를 보정하는 데 도움을 준다.
포핏 밸브(38) 상에 형성된 환형 견부(150)은 포핏 스프링(78)의 다른 단부와 접한다.
하부 시트(149)는 고압 작동 유체의 증압기 피스톤(88)에 대한 연결을 각각 개방, 차단하는 수단으로서 기능한다.
상부 시트(146)은 고압 작동 유체의 저압 배출구에 대한 연결 그리고 저압 감쇄 유체의 상부 및 하부 전기자 공동(57, 89)와 상부 및 하부 포핏 밸브 공동(138, 148)에 대한 연결을 각각 개방, 차단하는 수단으로서 기능한다.
포핏 밸브(38)은 제1, 제2 및 제3 위치 사이에서 이동 가능하다.
예를 들어, 한 방향에서 포핏 밸브(38)의 총 축방향 변위는 약 0.25 ㎜(0.0098 인치)이다.
포핏 밸브(38)의 제1 위치는 포핏 밸브 하부 시트(149)가 포핏 스프링(78)의 편위에 의해 본체(80) 상에 정상적으로 앉혀지는 위치로써 정의된다.
포핏 밸브(38)의 제1 위치에서, 포핏, 포핏 밸브 상부 시트(146)은 선정된 간극에 의해 포핏 슬리브(76)의 환형 시트(129)로부터 정상적으로 분리된다.
고정자 조립체(40)이 전기적으로 전압이 가하여 졌을 때, 전기자(42)는 고정자(46)에 자기적으로 끌려 포핏 밸브(38)은 제3 위치를 향하여 축방향 상방(제3도에서 도시된 방향에 따름)으로 이동한다.
포핏 밸브(38)의 제3 위치는 포핏 밸브(38)의 상부 시트(146)이 포핏 슬리브(76)의 환형 시트(129)에 대해 앉혀지는 위치로서 정의된다.
포핏 밸브(38)의 제3 위치에서, 포핏 밸브(38)의 하부 시트(129)는 본체(80)으로부터 분리된다.
제1 위치 및 제3 위치 사이에, 포핏 밸브(38)은 포핏 밸브(38)의 하부 시트(149) 및 상부 시트(146) 모두 본체(80) 및 포핏 슬리브(76)으로부터 각각 분리되는 제2 또는 중간 위치를 갖는다.
포핏 밸브(38)의 제2 위치에서 작동 유체는 상부 환형 주연 홈(144), 통로(128), 환형 배출 통로(106) 및 배출 통로(108)을 통해 배출된다.
특히, 포핏 밸브(38)의 제2 위치에서, 감쇄 유체는 감쇄 유체의 점도가 충분히 낮다면 간극(C3a)를 통해 하부 및 상부 전기자 공동(89, 50)에 연결된다.
간극(C3a)는 포핏 슬리브(76)의 통로(128)의 하류에[즉, 작동 유체 입구 통로(158)에 대해] 위치되는 것이 바람직하다.
따라서, 포핏 밸브(38)이 제3 위치로부터 [즉, 상부 시트(146)에 않혀진 위치] 제1 위치로 향하여 이동할 때, 환형 챔버(163)의 작동 유체의 일부는 포핏 밸브가 제1 위치에 [즉, 하부 시트(149)에 않혀진 위치] 오기 전에 포핏 밸브가 제2 위치에 있는 동안 간극(C3a)를 통해 감쇄 유체로써 가능하다.
솔레노이드 조립체(36)은 포핏 밸브(38)을 제1 위치로부터 제2 위치로, 제3 위치로 및 역으로 각각 이동하기 위한 전자 제어되는 액츄에이터의 수많은 가능한 실시예 중의 하나이다.
대안으로서, 압전 액츄에이터와 같은 전자 제어되는 다른 형도 솔레노이드 조립체(36)을 대체할 수도 있다.
포핏 밸브(38) 형태의 밸브는 적용시 스풀(spool)밸브에 대해 적어도 두개의 장점을 제공한다.
첫째, 분리될 때, 포핏 밸브(38)은 작은 양의 축방향 변위에 대해 비교적 큰 유체 흐름 면적을 개방한다.
따라서, 포핏 밸브(38)은 일반적으로 액츄에이터(36)에 충분히 동력을 주기 위해 스폴 밸브 보다 적은 전기 에너지를 요한다.
둘째, 스풀 밸브가 본체에 대해 밀봉을 제공하기는 하지만 포핏 밸브(38)은 약간의 직경 간극량이 아니라 시트 각각에 대해 확실한 밀봉을 제공하기 때문에, 포핏 밸브(38)은 스풀 밸브보다 밀봉이 우수하다.
포핏 밸브(38)은 일단[single-stage, 즉, 일체(one-piece)]형이 또한 양호하다.
여기서의 사용에는 일단 밸브가 저렴한 가격, 특정 용도의 유니트 분사기 적용시 보다 용이함, 및 작동의 단순성 때문에 이단(two-stage) 또는 파이럿-작동(pilot-operated)밸브에 비해 우수하다.
제3도 내지 제5도 및 제8도에서 도시된 바와 같이, 본체(80)은 한 쌍의 대향한 막힌 제1 및 제2 구멍(154, 156), 하나 이상의 작동 유체 입구 통로(158), 막다른 제1 및 제2 구멍(154, 156) 사이를 연결하는 작동 유체 중간 통로(160) 및 외주면(162)를 포함한다.
길이 방향 축(26)을 따라 측정된 포핏 밸브(38)의 하부 환혀 dwndus 홈(152)의 폭은 포핏 밸브(38)의 전체 선정된 변위에 대해 본체(80)의 입구 통로(158)과 연속적인 유체 연결을 유지하도록 크기가 정해진다.
본체(80)의 막힌 제1 구멍(154)는 전기자(42)를 면하고 포핏 밸브(38)의 제2 단부 부분(136) 및 중간 부분(134) 모두를 받도록 된다.
본체(80)의 막힌 제1 구멍(154) 및 포핏 밸브(38)의 제2 단부 부분(136)은 환형 챔버(163)을 한정하도록 협력한다.
환형 챔버(163)에 연결된 작동 유체는 포핏 밸브(38)이 제1 또는 제2위치에 있을 때 비교적 저압이다.
환형 챔버(163)에 연결된 작동 유체는 포핏 밸브(38)이 제3 위치에 있을 때 비교적 고압이다.
막힌 제1 구멍(154)는 단차식으로서 감소된 직경 부분(164) 및 환형(양호하게는 절두 원추형) 시트(166)을 한정한다.
막힌 제1 구멍(154)의 감소된 직경 부분(164)는 직경 간극(C3a)보다 작은 정밀하게 제어된 선정된 직경 간극(C3b)에 따라 포핏 밸브(38)의 제2 단부 부분(136)을 안내한다.
본체(80)의 환형 시트(166)은 포핏 밸브(38)의 하부 시트(149)를 각각 결합 및 분리하도록 된다.
본체(80)의 막힌 제2 구멍(156)은 이하에서 논의될 배럴 조립체(32)를 수용 하도록 되어 있다.
제5도에서 도시된 바와같이, 막힌 제2 구멍(156)은 제3 본체 0링 실이 위치된 내부에 배치된 환형 주연 홈(168)을 갖는다.
제3 본체 0링 실(86)이 피스톤 챔버(192)에 존재하는 연료로부터 피스톤 펌프 챔버에 존재하는 작동 유체를 양으로 밀봉하거나 또는 고립하기 위한 수단 또는 장치로서 제공된다.
이런 배치는 연료가 작동 유체 및 감쇄 유체의 윤활 및 점성 특성을 희석하는 것을 방지하는데 도움을 준다.
대안으로서, 환형 주연 홈(168)이 방출 통로(도시되지 않음)에 의해 작동 유체통에 귀환되는 작동 유체의 누출을 위한 회수 공간으로서 기능하면 제3 본체 0링 실(86)은 제거될 수도 있다.
막힌 제2 구멍(156)은 내부에 형성된 시트(170)을 또한 갖는다.
제4도, 제5도 및 제8도에서 도시된 바와 같이, 본체(80)의 외주연 면(162)는 축방향으로 이격된 제1, 제2 및 제3 환형 주연 홈(172, 174, 176)을 포함한다.
외주연 면(162)는 그 위에 형성된 평행 제1 및 제2 평면(178, 180) 및 횡으로 연장된 한 쌍의 견부(182, 184)를 또한 포함한다.
제2 환형 주연 홈(174)는 축 상으로 제1 및 제3 환형 주연 홈(172, 176)사이에 위치되어 실린더 헤드(14)에 대해 환형 작동 유체 입구 통로를 한정한다.
제1 및 제2 본체 0링 실(82, 84)는 각 제1 및 제3 환형 주연 홈(172, 176)에 각각 위치된다.
제2 본체 0링 실(84)는 배럴 조립체 부근의 연료로부터 제2 환형 주연 홈(174) 부근의 작동 유체를 확실히 밀봉하거나 또는 고립시키기 위한 수단 또는 장치로서 제공된다.
클램프(72) 상에 형성된 제1 및 제2 평면(114, 116)은 엔진 실린더 헤드(14)에 대해 유니트 분사기(18)을 적절하게 경사지게 하기 위해 본체(80) 상에 형성된 제1 및 제2 평면(178, 180)을 결합하도록 되어 있다.
클램프(72)는 유니트 분사기(18)이 제2도에 도시된 바아 같이 실린더 헤드(14)의 구멍(16)에 장착될 때 클램핑 하중을 가하기 위해 본체(80)의 견부(182, 184)를 또한 접힌다.
제3도 및 제5도에서 도시되는 바와 같이, 증압기 피스톤(88)은 본체(80)의 막힌 제2 구멍(156)에 미끄러질 수 있게 위치된다.
제9도에서 도시된 바와 같이, 증압기 피스톤(88)은 유효 단면 펌핑 면적(A1)에 대응하는 외경(D1)을 갖는 일반적으로 컵 형상의 실린더이다.
증압기 피스톤(88)은 크라운(crown)부(186) 및 일반적으로 중공형 실린더 스커트부(188)을 갖는다.
제5도에서 도시된 바와 같이, 왕복 증압기 피스톤(88)의 크라운부(186) 및 본체(80)의 막힌 제2 구멍(156)은 확장 및 수축이 가능한 피스톤 펌프 챔버(190)을 함께 한정한다.
왕복 증압기 피스톤(88)의 스커트부(188), 배럴 조립체(32) 및 본체(80)의 막힌 제2구멍(156)은 수축 및 확장이 가능한 피스톤 챔버(192)를 함께 한정한다.
증압기 피스톤(88)은 그위에 형성된 제1 및 제2 멈치(194, 196)으 또한 갖는다.
제1 멈치(194)는 양호하게는 크라운 부(186)의 자유단 상에 위치되고 본체(80)의 시트(170)을 결합 및 분리되도록 되어 있다.
제2 멈치(196)은 양호하게는 스커트부(188)의 자유단 상에 위치되고 배럴 조립체(32)와 접점을 결합하고 분리하도록 되어 있다.
제3도, 제5도, 제9도 및 제10도에서 도시된 바와 같이, 배럴조립체(32)는 배럴(198), 링 리테이너(200), 와셔 리테이너(202), 플런지(204), 플런저 스프링(206), 양호하게는 볼 체크(ball check) 형상인 일방 유동 체크 밸브, 및 환형 스프링 리테이너(210)을 포함한다.
제5도에서 도시된 바와 같이, 배럴(198)은 정밀하게 형성되고 중앙에 배치되고 길이 방향으로 연장된 주요(212) 및 본체(80)의 막힌 제2 구멍(156)과 연결된 출구 통로(214)를 포함한다.
출구 통로(214)는 그 위에 형성된 환형(양호하게는 절두 원추형) 시트(216)을 갖는 출구 단부 부분을 포함한다.
배럴(198)은 환형 주연 홈(218)이 형성된 외주연 면을 또한 갖는다.
증압기 피스톤(88)을 향한 배럴(198)의 한 단부 부분은 증압기 피스톤(88)의 제2 멈치(196)를 위한 시트(219)로서의 역할을 한다.
제5도에서 도시된 바와 같이, 선정된 축 방향 간극(C4)는 증압기 피스톤(88)의 최대 변위 또는 행정을 결정하기 위해 배럴 시트(219)와 증압기 피스톤(88)의 제2 멈치(196)사이에 제공된다.
체크 밸브(208)은 출구 통로(214) 내에 위치되고 스프링 리테이너(210)에 의해 가해진 예비하중(preload)에 의해 시트(216)에 대해 보통 편위된다.
스프링 리테이너(210)은 양호하게는 내부에 형성된 구멍 또는 만입부를 갖는 갈라진 환형 부재이다.
스피링 리테이너(210)은 체크 밸브(208) 뿐만 아니라 배럴(198)을 둘러사도록 배럴(198)의 환형 주연 홈(218)에 위치된다.
체크 밸브(208)은 스프링 리테이너(210)가 배럴(198) 주위를 회전하는 것을 방지하기 위해 비교적 적은 구멍에 착좌된다.
이는 체크 밸브(208)이 위치를 벗어날 수도 있는 스프링 리테이너(210)의 갈라진 부분을 우연히 면하는 것을 방지한다.
대안으로서, 스프링 리테이너(210)은 선정된 예각(예를 들어 약 55°)에 배럴(198)을 내보내는 출구 통로를 형성함에 의해 없앨 수도 있다.
이런 대체가능 실시예에서, 유체 압력은 배럴(198)의 환형 시트(216)에 대해 체크 밸브(208)을 착좌시키도록 기대된다.
플런지(204)는 근접한 공차 끼워맞춤에 의해 배럴(198)의 주요 구멍(212) 내에 미끄러질 수 있게 위치된다.
와셔 리테이너(202)는 양호하게는 억지 끼워맞춤에 의해 플런저(204)에 연결된다.
특히, 와셔 리테이너(202)는 플런지(204)의 환형 주연 홈(200)에 위치된 링 리테이너(200)에 의해 플런저(204)에 고정된다.
플런저(204)는 유효 단면 펌핑 면적(A2)에 대응하는 외경(D2)를 갖는다.
증압기 피스톤(88)의 직경(D1)은 선정된 양에 의한 직경(D2)보다 크다.
예를 들어, 면적(A2)에 대한 면적(A1)의 비율은 양호하게는 약 1대 7이다.
이 비율은, 물론, 특수 엔진의 필요에 따라 테일러(tailor) 분사 특성에 대해 변화될 수 있다.
플런저 스프링(206)은 배럴(198)과 와셔 리테이너(202) 사이의 플런저(204) 주위로 일반적으로 동심으로 위치된다.
플런저 스프링(206)은 양호하게는 본체(80)의 시트(170)에 대해 상방으로 플런저(204) 및 증압기 피스톤(88)을 편위시키는 헬리컬압축 스프링이다.
양호하게는, 본체(80)은 본체(80) 및 배럴(198)에 한정되는 각 길이방향으로 연장된 은목 구멍(224) 내로 기워맞춘 다수의 경화된 강철 은못(222)에 의해 바른 각도로 중심선 일치된 배럴(198)에 연결된다.
제3도에서 도시된 바와 같이, 노즐 및 팁 조립체(34)는 볼 스프링(226), 볼스페이서(228), 양호하게는 볼 체크 형상인 일방 유동 체크 밸브(230), 멈치 부재(232), 다수의 경화된 강철 은못(234), 멈치 핀(236), 니들 체크 스프링(238), 리프트 스페이서(240), 슬리브(242), 연료 필터 스크린(244), 환형 필터 스크린 리테이너(246), 니들 체크(248), 다수의 은못(250), 니들 체크 팁(252), 케이스(254) 및 제1 및 제2 케이스 0링 실(256, 268)을 포함한다.
멈치 부재(232)는 배럴(198)과 슬리브(242) 사이에 축방향으로 위치된다.
멈치 부재(232), 배럴(198) 및 플런저(204)는 연료 펌프 챔버(260)을 함께 한정한다.
멈치 부재(232)는 연료 입구 통로(262) 및 하나 이상의 분리된 연료 방출 통로(264)를 포함한다.
입구 통로(262) 및 방출 통로(264) 모두는 연료 펌프 챔버(260)과 연결된다.
입구 통로(262)는 일반적으로 배럴(198)을 면할 내부에 배치된 환형(양호하게는 절두 원추형) 시트(266)을 갖는다.
체크 밸브(230), 볼 스페이서(228) 및 볼 스프링(226)은 볼 스페이서(228)이 볼 스프링(226)과 체크 밸브(230)사이에 위치되고, 볼 스프링(266)이 배럴(198)과 볼 스페이서(228) 사이에 위치되고, 그리고 체크 밸브(230)이 볼 스페이서(228)과 멈치 부재(232)의 환형 시트(266) 사이에 위치되도록 입구 통로(262) 내에 위치된다.
볼 스페이서(228)은 체크 밸브(230)에 힘을 가하도록 볼 스프링(226)의 한 단부에 위치하고 배럴(198)을 향해 체크 밸브(230)의 상방 변위에 대해 확실한 멈치로서 또한 기능한다.
볼 스프링(226)은 양호하게는 환형 시트(266)에 대해 체크 밸브(230)을 보통 편위시키는 헬리컬 압축 스프링이다.
대안으로, 볼 스페이서(228) 및 볼 스프링(226)은 멈치 부재(232)의 입구 통로(262)로부터 제거될 수도 있다.
제3도 및 제5도에서 도시된 바와 같이, 슬리브(242)는 멈치 부재(232)와 니들 체크 팁(252) 사이에 축상으로 위치된다.
슬리브(242)는 일반적으로 중앙에 배치되고 길이 방향으로 연장된 구멍(268), 구멍(268)과 연결되고 방사상으로 연장되고 단이진 연료 입구 통로(270) 및 멈치 부재(232)의 각 연료 방출 통로(264)에 연결된 하나 이상의 연료 방출 통로(272)를 갖는다.
슬리브 구멍(268)은 대향 되게 면한 제1 및 제2 카운터 보어(274, 276) 및 그 사이의 감소된 직경 안내부(278)을 갖는다.
제1 카운터보어(274)는 멈치 부재(232)의 입구 통로(262)와 연결된다.
제2 카운터보어(276)은 리프트 스페이서(240)이 분사 행정 동안 상방으로 이동할 때 캐비테이션을 방지하기 위해 충분한 연료량을 제공한다.
단이진 연료 입구 통로(270)은 내부에 배치된 환형 견부(279)를 한정한다.
필터 스크린(244)는 환형 견부(279)에 대해 연료 입구 통로(270) 냉 위치되고 필터 스크린 리테이너(246)에 의해 거기에 고정된다.
제3도에서 도시된 바와 같이, 리프트 스페이서(240)은 멈춤 핀(236)과 니들체크(248) 사이에 축방향으로 위치된다.
니들 체크 스프링(238)은 멈춤 핀 주워에 위치된다.
멈춤 핀(236), 니들 체크 스프링(248) 및 리프트 스페이서(240)은 니들 체크 스프링(238)이 미리 하중을 받고 멈춤 부재(232) 및 리프트 스페이서(240) 모두를 접하도록 슬리브 구멍(268) 내에 위치된다.
니들 체크 스프링(238)은 슬리브 구멍(268)의 안내부(278)에 의해 또한 유지된다.
제10도에서 도시되는 바와 같이, 리프트 스페이서(240)은 외주연 면 상에 형성된 하나 이상의 평탄면 또는 평면(280)을 갖는다.
평탄면(280)은 이동 가능한 리프트 스페이서(240)의 역 펌핑 효과를 최소화 하기 위해 리프트 스페이서(240)과 슬리브 구멍(268) 사이의 충분한 방사상 간극을 제공한다.
제3도에서 도시되는 바와 같이, 니들 체크 팁(254)는 슬리브(242)와 케이스(254) 사이에 위치되다.
제5도 및 제11도에서 도시되는 바와 같이, 니들 체크 팁(252)는 그 위에 한정된 내부에 배치된 환형(양호하게는 절두 원추형) 시트(282)를 갖는 일반적으로 중심에 배치되고 길이 방향으로 연장되는 막힌 구멍(281), 하나이상의 방출 통로(283), 카디오이드(cardioid) 챔버(284), 및 환형 방출 통로(285)를 포함한다.
니들 체크(248) 및 니들 체크 팁(252)는 양호하게는 밸브로 폐쇄된 구멍 형이다.
니들 체크 팁(252)의 한 단부는 적어도 하나 그러나 양호하게는 다수의 연료 분사 스프레이 구멍(286)을 한정한다.
니들 체크 스프링(238)은 니들 체크 스프링(248)이 니들 체크 팁(252)의 환형 시트(282)에 대해 착좌되도록 리프트 스페이서(240) 및 니들 체크(248)를 하방으로 편위시킨다.
양호하게는, 니들 체크 팁(252)는 환형 시트부(288), 감소된 직경 자루부(290) 및 그들 사이의 중간 직경 안내부(292)를 또한 포함한다.
니들 체크 팁(252) 및 슬리브(242) 모두에 형성된 은못(250) 및 대응은 못 구멍(296)은 니들 체크 팁(252)를 올바른 각도로 슬리브(242)에 연결한다.
케이스(254)는 환형 시트(304) 내부에 배치되고 다단으로 되고 길이 방향으로 연장된 제1, 제2 및 제3 구멍(298, 300, 302), 내부에 배치된 환형 시트(304), 외부에 배치된 환형 시트(306), 하나 이상의 방사상으로 연장된 연료 입구 구멍의 형상인 연료 입구 통로(308), 및 제1 및 제2 외주연 환형 홈(310, 312)를 갖는다.
제3 구멍(298)은 외부에 배치된 환형 시트(306)과 내부에 배치된 환형시트(304) 사이의 케이스(254)의 한 단부 부분에 위치된다.
니들 체크 팁(252)의 환형 시트부(288)은 연료로부터 연소 가스를 확실히 밀봉하기 위해 케이스(254)의 내부 환형 시트(304)에 대해 착좌된다.
케이스(254)의 외부 환형 시트(306)은 실린더 헤드(14)의 유니트 분사기 구멍(16) 내에 형성된 시트 또는 유니트 분사기(18)과 실린더 헤드(14)의 유니트 분사기 구멍(16) 사이에 위치된 슬리브에 대해 밀봉하도록 되어 있다.
니들 체크 팁(252)의 중간 직경 안내부(292)는 케이스(254)의 제3 구멍(302) 내에 완전히 위치된다.
니들체크 팁(252)의 연장된 감소된 직경 자루부(290)은 제3 구멍(302)를 경유하여 케이스(254)를 통해 밖으로 돌출한다.
니들 체크 팁(252)의 단이진 형상은 카디오이드 챔버(284)를 통해 밖으로 돌출한다.
니들 체크 팁(252)의 단이진 형상은 카디오이드 챔버(284) 내의 고압의 연료에 의해 야기된 높은 응력에 있는 케이스(254) 및 니들 체크팁(252) 내의 고압의 연료에 의해 야기된 높은 응력에 있는 케이스(254) 및 니들 체크 팁(252)의 결합 시트(288, 304)의 부근에 충분한 강도의 재질을 제공하기 때문에 유리하다.
니들 체크 팁(252)의 중간 직경 안내부(292)는 감소된 직경 자루부(290)에 케이스(254)의 공간 내에 점진적인 전이를 제공한다.
따라서, 감소된 직경 자루부(290)이 통과하는 원통 헤드 구멍은 실린더 헤드(14)의 강도를 조금도 감소시키지 않는 비교적 적은 일정한 직경일 수 있다.
연료 입구 구멍(308)은 케이스(254)의 내부 벽과 배럴(198), 멈춤 부재(232) 및 슬리브(242)의 외주연 면 사이의 간극에 의해 한정되는 환형 연료 입구 통로(314)와 연결된다.
케이스(254)의 연료 입구 구멍(308)은 유니트 분사기 내로 연료를 공급하는 수단 또는 장치로서 역할을 할 뿐만 아니라 본체(80)의 외부 나사 상에 케이스(254)의 내부 나사를 조이는데 사용되는 렌치의 탱(tang)을 임시로 결합하기 위한 유일한 수단 또는 장치로서의 역할 또한 한다.
제1 및 제2 케이스 0링 실(256, 258)은 케이스(254)의 각 제1 및 제2 외주연 환형 홈(310, 312)내에 위치된다.
제1 케이스 0링 실(256)은 연료로부터 작동 유체를 밀봉하기 위해 유니트 분사기(18)의 중간 부 주위에 제공된다.
제2 케이스 0링 실(258)은 배럴 조립체(32)부근 연료로부터 엔진 연소실로부터 발생하는 연소 가스를 밀봉하기 위해 유니트 분사기(18)의 하단부 주위에 제공된다.
컵 형 케이스(254)는 본체(80)에 대해 니들 체크 팁(252), 니들 체크(248), 슬리브(242), 멈춤 부재(232), 배럴(198), 플런저(204), 플런저 스프링(206) 및 증기압 피스톤(88)을 둘러싸고 보유한다.
양호하게는 케이스(254)는 나사 체결에 의해 본체(80)에 제거 가능하게 연결된다.
제1도 및 제2도 뿐만 아니라 제12도에 대해 미리 언급하면, 유압 작동 유체 및 감쇄 공급 수단(20)은 양호하게는 작동 유체 저장소(316), 픽업 스크린형 필터(318), 일방 유동 체크 밸브(320), 작동 유체 이송 펌프(322), 작동 유체 냉각기(324), 하나 이상의 작동 유체 필터(326), 유체 필터(326)에 대해 작동 유체를 바이패스 하기 위한 장치(328), 프라이밍 또는 엔진 시동 저장조(330), 비교적 높은 압력의 작동 유체 펌프(322), 제1 및 제2 고압 작동 유체 매니폴드(334, 336), 매니폴드(334, 336) 사이 및 펌프(332)와 다른 매니폴드(334, 336) 사이의 헬름홀츠(Helmhltz) 공진(resonance) 압력 파의 발생을 제어하기 위한 수단 및 장치(338), 및 매니폴드(334, 336)에서 압력 수준을 제어하기 위한 수단 및 장치(340)을 포함하는 주 작동 유체 회로로 구성된다.
양호하게는, 작동 유체용으로 선정된 유체는 연료가 아니고 동일 조건하에서 연료보다 비교적 높은 점도를 갖는 액체 유체이다.
예를 들어, 작동 유체는 엔진 윤활유일 수도 있다.
본 실시예에서, 작동 유체 저장소(316)은 엔진 윤활유통이다.
체크 밸브(320)은 회로 내에서 작동 유체를 유지하는 데 도움을 주기 위해 안티-사이펀(anti-siphon) 밸브로서 제공된다.
엔진 작동이 중지된 후, 회로는 엔진(12)의 신속한 시동을 용이하게 하기 위해 충분한 작동 유체가 준비된 상태를 유지하다.
이송 펌프(322)는 종래 형태의 것이다.
예를 들어 이송 펌프(322)는 비교적 저압[예를 들어, 약 413 KPa(60 psi)]을 발생시키는 기어로터 펌프일 수도 있다.
필터(326)은 양호하게는 대체 가능한 부품이다.
필터 바이패스 수단(328)은 유체 필터(326)의 상류 및 하류에연결된 바이패스 라인(342)를 포함한다.
필터 바이패스 수단(328)은 바이패스 라인(342)에 위치된 필터 바이패스 밸브(344) 및 바이패스 라인(342)와 저장소(316) 사이에 연결된 귀환 라인(346)을 포함한다.
필터 바이패스 수단(328)은 귀환 라인(346)에 위치된 작동 유체 압력레귤레이터(348)을 또한 포함한다.
엔진이 작동하는 동안, 유체 필터(326)이 찌꺼기로 막히게 되면, 유체 필터(326)의 하류 압력이 감소되기 시작할 것이다.
소정의 수준[예를 들어 약 138kPa(20 psi)] 이하로 압력이 떨어지면, 필터 바이패스 밸브(344)는 작동 유체가 유체 필터를 바이패스하여 프라임 저장조(330)을 향해 계속 흐르는 것을 가능하도록 활성화된다.
압력 레귤레이터(348)은 펌프(332) 상류의 작동 유체가 소정의 압력[예를 들어, 약 345 kPa(50 psi)]를 초과하는 것을 방지하기 위한 수단으로서 제공된다.
소정의 압력이 초과되면, 초과 작동 유체는 통(316)에 귀환된다.
유체 필터(326)의 하류 작동 유체는, 엔진 윤활유가 작동 유체로 선정되면, 제1 및 제2 분기 통로(350, 352)로 나누어진다.
대부분의 윤활유는[예를 들어, 약 분당 57 리터(분당 15 갤론)] 엔진 윤활 시스템(도시되지 않음)에 공급하는 제1 분기 통로(350) 내로 흐른다.
전체 흐름의 약 25-33%에 달하는 나머지 윤활유는[예를 들어, 약 분당 15리터(분당 4갤론)] 주 작동 유체 회로의 프라이밍 저장조(330)과 연결된 제2 분기 통로(352) 내로 흐른다.
프라이밍 저장조(330)은 프리이밍을 위한 수단으로서 제공되며 그에 의해 엔진 시동중 고압 펌프(332)의 신속한 가압을 용이하게 한다.
프라이밍 저장조(330)은 고압 펌프(332)의 펌핑 챔버의 상류에 위치되고 분리된 저장소(316) 보다는 저장소(332)에 더 근접하여 유체 연결되도록 배치된다.
예를 들어, 프라이밍 저장조(330)은 엔젠(12)의 전방 덮개(도시되지 않음)와 일체로 성형될 수도 있다.
대안으로, 프라이밍 저장조(330)은 고압 펌프(332)와 일체로 성형될 수도 있다.
프라이밍 저장소(330)의 유체 높이의 가장 높은 곳 ehms 부근에서 귀한 라인(354)은 내부에 소정의 흐름 구속부(356)을 갖는다.
양호하게는, 흐름 구속부(354)는 일정한 흐름 면적 구멍이다.
귀환 라인(354) 및 흐름 구속부(356)은 프라임 저장조(330)으로부터 공기를 배출하여 공기가 공기를 대기중에 배출할 수 있는 통(316)에 되돌아 가도록 하기 위해 제공된다.
냉각기(324)의 상류에는 냉각기(324) 및 유체 필터(326)을 완전히 바이패스 시키고 프라이밍 저장조(330)과 직접 연결되는 냉각기/필터 바이패스 라인(358)이 있다.
냉각기/필터 바이패스 라인(358)은 작동 유체의 점도가 비교적 높을 때 차가운 엔진을 작동하는 동안 프라이밍 저장조(330) 내에 부족한 작동 유체를 자동 적으로 보충하거나 재공급하기 위한 수단으로서 제공된다.
냉각기/필터 바이패스 라인(358)은 내부에 배치된 일방 유동 체크 밸브(360)을 갖는다.
유압 작동 유체 및 감쇄 유체 공급 수단(20)이 차가운 온도에서 작동하는 동안, 프라이밍 저장조(330)에서의 유체 압력이 소정량 만큼 이송 펌프(322)의 출구에서의 유체 압력보다 작으면 체크 밸브(360)은 냉각기/필터 바이패스 라인(330)을 통하고 프라이밍 저장조을 통하고 프라이밍 저장조(330)을 향한 유체 흐름을 개방한다.
이런 압력 차이는 체크 밸브(360)이 어느 정도 대응하는 정도로 개방되도록 하고 여과없이 프라이밍 저장조(330)에 직접 작동 유체의 일부 또는 전부를 공급하도록 한다.
냉각기/필터 바이패스 라인(358)을 통한 흐름은 프라이밍 저장조(330)에 이르는 제2 통로(352)가 프라이밍 저장조(330)을 완전히 채울 수 없는 때는 언제나 활성화된다.
프라이밍 저장조(330) 내의 압력이 이송 펌프(322)의 출구에 비해 소정의 수준에 다다를 때, 체크 밸브(360)은 폐쇄되고 완전히 여과된 작동 유체의 흐름이 프라이밍 저장조(330)에 회복된다.
프라이밍 저장조(330)의 바닥(가장 낮은 높이)에서 또는 부근에서 고압 펌프(332)의 입구에 연결된 펌프 공급 통로(332)가 있다.
양호하게는, 프라이밍 저장조(330) 내의 작동 유체의 가장 높은 수준 또는 높이는 고압 펌프(332)가 작동 유체로 완전히 준비된 상태를 유지하는 것을 보장하기 위해 고압 펌프(332)의 펌핑 챔버 내의 작동 유체의 가장 높은 수준보다 높다.
양호하게는, 비통을 최소화 하기 위해, 고압 펌프(332)는 엔진(12)에 의해 기계적으로 구동되는 고정 변위 축 피스톤 펌프(fixed displacement axial piston pump)이다.
고압 펌프(332)는 이하에 논의될 주 가변압 조절기(primary variable pressure regulator)와 함께 작동한다.
대안으로, 고압 펌프(332)는 주 가변압 조절기가 없는 가변 변위 축 피스톤 펌프일 수도 있다.
V형 엔진(12)용 HEUI 연료 분사 시스템(10)에서, 고압 펌프(332)는 양호하게는 실린더 헤드(14)의 쌍에 의해 형성된 V의 정상에 또는 근처에 엔진(12)의 전방에 위치된다.
고압 펌프(332)의 출구는 제1 및 제2 매니폴드 공급 통로(364, 366)과 연결된다.
제1 및 제2 매니폴드 공급 통로(364, 366) 각각은 각 매니폴드(334, 336)과 연결된다.
양호하게는, 매니폴드 압력 제어 수단(340)은 전자 제어되는 주 압력 레귤레이터(368)을 포함한다.
주 압력 레귤레이터(368)은 고압 펌프(332)의 출구와 통(316)과 연결된 귀환 라인(370) 사이에 연결된다.
주 압력 레귤레이터(368)은 한계치[예를 들어 약 2067 내지 20670 kPa(300 내지 3000 psi)]사이에서 매니폴드(334, 336) 내의 압력을 변화하기 위한 수단 또는 장치로서 제공된다.
매니폴드(334, 336) 내의 작동 유체 압력을 변화시킴에 의해, 유니트 분사기(18)에 의해 전달되는 연료의 분사 압력은 따라서 변화된다.
매니폴드 압력 제어 수단(340)은 주 압력 레귤레이터(368)을 뒷받침하며 매니폴드(334, 336)이 소정의 압력[예를 들어, 약 27560 kPa(400 psi)]를 초과하는 것을 방지하는 압력 릴리프 밸브(372)를 또한 포함한다.
작동되는 때, 주 압력 레귤레이터(368) 및/또는 압력 릴리프 밸브(372)는 잉여 작동 유체가 통(316)과 연결된 귀환 라인(370)을 통과하도록 한다.
고압 펌프(332)에서의 유체 누출은 통(316)과 연결된 귀환 라인(370)을 통해 연결된다.
작동 유체 압력 센서(376)은 매니폴드(334, 336)의 적어도 하나에 제공되며 신호(S6)를 전자 제어 수단(24)에 보낸다.
헬름홀츠 공진 제어 수단(Helmhotz resonance controlling mean, 338)은 고압 작동 유체 펌프(332)를 각 매니폴드(334, 336)과 연결하는 제1 및 제2 매니폴드 공급 통로(364, 366)의 각각에 위치된 일방 유동 체크 밸브(378, 380)을 포함한다.
헬름홀츠 공진 제어 수단(338)은 내부에서 각 체크 밸브(378, 380)과 병렬로 연결된 소정의 흐름 구속부(386, 388)을 갖는 바이패스 라인(382, 384)를 또한 포함한다.
대안으로, 소정의 흐름 구속부(386, 388)은 개구된 체크 밸브를 구성하도록 체크 밸브(378, 380)과 일체로 형성될 수도 있다.
양호하게는, 각 흐름 구속부(386, 388)은 일정 흐름 면적 구멍이나, 대안으로, 가변 흐름 면적 구멍일 수도 있다.
헬름홀츠 공진 조절 수단(338)은 두 개의 서로 연결된 고압 매니폴드(334, 366) 사이 및 또한 펌프(332)와 각 매니폴드(334, 336)상이에 자연적으로 일어나는 압력파의 헬름홀츠 공진의 발생을 제어 가능하게 최소하거나 방지하기 위해 제공된다.
헬름홀츠 공진을 제어함은 주 압력 레귤레이터(368)의 일정한 압력 세팅에서 각 매니폴드(334, 336) 내에 시간에 대해 보다 균일한 압력을 유지하는 데 도움이된다.
체크 밸브(378, 380)은 한 매니폴드로부터 다른 매니폴드로의 유체 연결을 차단한다.
바이패스 라인(382, 384) 및 흐름 구속부(386, 388)은 한 매니폴드(334, 336)으로부터 다른 것으로 각 체크 밸브(378, 380)이 패쇄된 때 방출된 유체 에너지를 소산시키는 유체 연결을 최소화한다.
바이패스 라인(382, 384) 및 흐름 구속부(386, 388)는 세가지 다른 기능을 또한 수행한다.
첫째, 그들은 전자 제어 모듈(454)가 주 압력 레귤레이터(368)에 매니폴드 내에 압력을 낮추도록 신호한 후 엔진이 작동하는 동안 각 매니폴드(334, 336) 내 압력을 유출하여 낮추는 수단 또는 장치로서 기능한다.
그들은 엔진(12)로부터 작동 유체를 흘리지 않고 유니트 분사기(18)을 보수하기 위해 제거될 수 있도록 엔진이 멈춘 후 매니폴드 내의 고압을 유출하여 낮추는 수단 또는 장치로서 기능한다.
특히, 엔진이 멈춘 후 엔진(12)를 재 시동할 때 작동 유체가 매니폴드(334, 336)으로부터 유출되어 낮아 지지 않으면, 유니트 분사기(18)은 검은 연기 또는 다른 바람직하지 않은 배출물을 생산하며 매우 큰 노킹(knoking) 소음을 또한 야기할 것이다.
둘째, 그들은 연료 분사 시스템(10) 작동 중 제1 및 제2 매니폴드(334, 336) 모두에 연결된 작동 유체의 압력을 갈게하기 위한 수단 또는 장치로서 기능한다.
셋째, 그들은 바로 아래에서 기술될 유압 구성 회로의 일부를 형성한다.
각 흐름 구속부(386, 388)의 흐름 면적 및 체크 밸브(378, 380)의 질량 및 변위는 HEUI 연료 분사 시스템(10)의 시스템 압력, 유동 조건, 작동 주기, 및 유압 형상에 따라 선정된다.
작동 유체 회로는 작동 유체의 냉각 및 수축 및/또는 작동 유체로부터 딸려온 공기의 수축에 의해 엔진이 멈춘 후 나타나는 각 매니폴드(334, 336) 내의 공간을 자동적으로 보충 또는 충전하기 위한 수단 또는 장치(390)을 또한 포함한다.
보충 수단(390)의 보상 효과가 없다면, 각 매니폴드(334, 336) 내의 작동 유체의 손실된 부피는 고압 펌프(332)가 매니폴드(334, 336)내의 손실된 부피를 다시 채울 수 있을 때 까지 엔진 시동을 지연시킬 것이다.
보충 수단(390)은 양호하게는 작동 유체 사이펀 통로(392)를 포함한다.
사이펀 통로(392)는 고압 펌프(332)의 입구를 바이패스하고 프라이밍 저장조(330)과 매니폴드(334, 336) 사이에 직접 연결된다.
사이퍼 통로는 내부에 프라이밍 저장조(330)과 매니폴드(334, 336) 사이에 직접 연결된다.
사이펀 통로는 내부에 프라이밍 저장조(330)으로부터 매니폴드(334, 336)에의 흐름을 가능하게 하는 일방 유동 체크 밸브(394)를 갖는다.
보충 수단(390)은 각 매니폴드(334, 336)에 작동 유체를 공급하는 바이패스 라인(382, 348) 및 흐름 구속부(386, 388)을 또한 포함한다.
양호하게는, 하나의 작동 유체 매니폴드(334, 336)이 한줄의 유니트 분사기(18)를 구비한 실린더 헤드에 제공되고 결합된다.
예를 들어 V형 엔진(12)에서 두개의 작동 유체 매니폴드(334, 336)이 제공된다.
제2도에서 도시된 실시예에서, 각 작동 유체 매니폴드(334, 336)은 공기 입구 매니폴드(396)과 일체로 형성되고 이 결합된 유니트는 각 실린더 헤드(14)에 볼트로 또는 다른 방법으로 연결된다.
대안으로, 각 작동 유체 매니폴드(334, 336)은 각 실린더 헤드(14)에 연결된 분리된 부분일 수도 있다.
대안으로, 각 작동 유체 매니폴드(334, 336)은 각 실린더 헤드(14)와 일체로 형성될 수도 있다.
엔진(12)의 내부 통로로서 작동 유체 매니폴드(334, 336)을 통합하는 한가지 이점은 비용을 증가시키고 조립체를 복잡하게 하여 엔진(12)에 대해 HEUI 연료 분사 시스템(10)의 신뢰도를 악화시키는 외부의 고압 작동 유체 라인을 제거하는 것이다.
또 다른 이점은 엔진(12)이 서비스 및 수리를 위한 접근을 보다 용이하게 하는 보다 말끔하고 비교적 정돈되고 그리고 보다 미적으로 나은 외관을 갖는다는 데 있다.
엔진의 정도된 외관은 또한 여러 실시예에 장착 또는 조립이 보다 용이하게 된다.
각 작동 유체 매니폴드(334, 336)은 하나의 공통된 가로 통로(398, 400) 및 공통된 가로 통로(398, 400)과 연결된 다수의 가로 분기 통로(402)를 갖는다.
가로 분기 통로의 수는 각 실린더 헤드(14)에 위치된 유니트 분사기(18)의 수에 대응한다.
각 공통된 가로 통로(398, 400)은 각 실린더 헤더(14)에 위치된 전체 열의 유니트 분사기(18)과 이격되고 평행하게 각 실린더 헤드(14)를 가로질러 연장된다.
제2도에서 도시된 바와 같이, 각 가로 분기 통로(402)는 실린더 헤드(14)내에 형성된 각 단이 분사기 구멍 및 각 유니트 분사기(18)에 한정된 제2 환형 주연 홈(174)와 또한 연결된다.
유니트 분사기(18) 및 구멍(16)의 환형 주연 홈(174)는 유니트 분사기(18)에 가로 분기 통로(402)에 의해 연결된 고압 작동 유체가 유니트 분사기(18)의 다른 주연 주위에 전체에 대체로 균일하고 균형된 압력을 가하는 것을 보장하는 고리를 한정한다.
이는 유니트 분사기(18)가 가로 분리 통로(402)와 유니트 분사기(18)의 작동 유체 입구 통로(158) 사이에 고리가 없을 경우의 불균형한 고압 측면 하중을 경험하는 것을 방지한다.
우선, 제13도 뿐만 아니라 제1도 및 제2도에 대해 언급하면, 연료 공급 수단(22)는 연료 탱크(406), 연료 공급 라인(408), 연료 이송 및 프라이밍 펌프(410)연료를 조절하기 위한 수단 또는 장치(412), 각 실린더 헤드(14)에제공되고 결합된 연료 매니폴드(414, 416) 및 하나 이상의 연료 귀환 라인(418, 420)을 포함하는 연료 분사 회로(404)로 구성된다.
양호하게는, 연료 조절 수단(412)는 연료 히터(422), 연료 필터(424) 및 연료.물 분리기(426)을 포함한다.
연료는 탱크(406)으로부터 연료 이송 펌프(410)에 의해 인출되어 소정의 온도로 가열되고, 여과되고 물과 분리되는 연료 조절 수단(412)를 통해 흐른다.
연료 조절 수단(412)는 티(430)에 연결된 연료 출구 통로(428)을 갖는다.
티(430)은 두 부분으로 연료 흐름을 나누고 한 쌍의 연료 매니폴드 공급 통로(432, 434)와 연결된다.
각 연료 매니폴드 공급 통로(432, 434)는 각 실린더 헤드(14)에 한정된 각 연료 매니폴드(414, 416)과 연결된다.
제2도에서 도시된 바와 같이, 각 연료 매니폴드(414, 416)은 양호하게는 각 실린더 헤드(14)의 내부 통로로서 형성된 공통의 연료 가로 통로의 형태이다.
각 공통된 연료 가로 통로는 실린더 헤드(14)와 결합된 각 유니트 분사기 구멍(16)과 직접적이 아닌 부분적으로 교차하고 유니트 분사기 구멍(16)과 결합된 유니트 분사기(18)의 제2 환형 주연 홈(174)와 연결된다.
연료 조절 수단(412)는 양호하게는 연료 회로 내의 가장 높거나 그 부근의 위치의 티(430)의 상류에 위치된 또 하나의 티(436)을 포함한다.
티(436)은 한 분기는 갇힌 공기를 연료 탱크(406)으로 다시 귀환시키는 공기 귀환 통로(438)에 연결된다.
공기 귀환 통로(438)은 공기 귀환 통로(438)을 통해 연료 흐름량을 최소 화하기 위해 소정의 흐름 구속부(422)를 포함할 수도 있다.
제1도에서 도시되지는 않으나 제13도에서 도시된 바와 같이, 연료 귀환 라인은 연료 탱크(406)과 연결된 공통의 귀환 라인(444) 내로 병합될 수도 있다.
양호하게는 일정 흐름 면적 구멍의 형상인 소정의 흐름 구속부(448)은 엔진이 작동하는 동안 소정의 압력에서[예를 들어, 약 276 내지 413 kPa(40 내지 60psi)] 각 연료 매니폴드 내의 압력을 유지하는데 도움을 주기 위해 그 연료 매니폴드(414, 416)의 출구 근처에 위치 된다.
특히, 안티-사이펀(anti-siphon) 밸브로서 또한 기능할 수도 있는 압력 레귤레이터(450)은 각 흐름 구속부(448)을 대신하거나 또는 첨부하여 귀환 라인(444) 내에 위치될 수도 있다.
연료 조절 수단(412)는 연료 필터(424)가 작동할 것이 요구될 때를 지시하는 엔진 작동자가 볼 수 있는 빛 및/또는 경보의 형태의 경고 장치(452)도 또한 포함할 수 있다.
제1도에서는, 전자 제어 수단(24)는 프로그램 가능한 전자 제어 모듈(454) 및 적어도 변수를 감지하고 변수를 표시하는 신호(S1-5,7-8)를 (이하 입력 데이타 신호라 한다.) 발생하기 위한 감지된 변수를 표시할 수 있는 수단 및 장치를 포함한다.
감지 또는 발생 수단은 엔진 및/또는 변속기 작동 상태와 같은 하나 이상의 변수를 주기적으로 감지하고 전자 제어 모듈(454)에 보내지는 대응하는 입력 데이타 신호를 발생하는 하나 이상의 종래의 센서 또는 변환기를 포함한다.
양호하게는, 상기 입력 데이타 신호는 엔진 속도(S1), 엔진 크랭크 축 위치(S2), 엔진 냉각수 온도(S3), 엔진 배기 배압(S4), 공기 흡입 매니폴드 압력(S5) 및 드로틀 위치 또는 소정의 연료 세팅(S7)을 포함한다.
특히, 엔진(12)가 자동 변속기와 결합되면, 입력 데이타 신호는 예를 드렁 트랜스 미션의 기어 세팅을 표시하는 트랜스미션 작동 상태 표시 신호(S8)도 또한 포함할 수도 있다.
전자 제어 모듈(454)는 입력 데이터를 고려한 여러 가지 다차원 제어 전략 또는 논리 지도가 프로그램되어 소정의 또는 최적의 한 쌍의 출력 제어 신호(S9, S10)을 계산한다.
한 출력 제어 신호(S9)는 작동 유체 매니폴드 압력 명령 신호이다.
이 신호는 매니폴드 내 작동 유체의 압력을 소정량으로 차례로 조절하는 펌프(332)의 출력 압력을 조절하기 위해 주 압력 레귤레이터(368)에 향한다.
작동 유체 압력의 조절은 엔진 속도와는 관계업는 연료 분사 압력을 직접 조절하는 효과를 갖는다.
따라서, 출력 제어 신호(S9)는 연료 분사 압력 명령 신호로 또한 볼 수 있다.
작동 유체압력의 정밀 제어는 연료 분사 타이밍 및 질의 정밀 제어를 보장하는데 도움을 준다.
작도 유체 압력을 정밀 제어하기 위해, 폐쇄 루프(closed loop) 피드백 회로가 제공된다.
센서는 유니트 분사기(18)에 공급된 유압 작동 유체의 압력을 감지하고 감지된 압력을 표시하는 압력 표시 신호(S6)를 발생하기 위해 제공된다.
감지기는 양호하게는 적어도 하나의 매니폴드(334, 336)에 위치 되고 실제 압력을 주기적으로 조사한다.
양호하게는, 조사의 주기는 중요치 중요치 않은 천이 효과에 너무 민감하지 않은 평균(mean or average) 압력을 감지하기 위해 선정된다.
감지기는 전자 제어 모듈(454)에 전송되는 대응하는 입력 데이타 신호(S6)를 발생한다.
전자 제어 모듈(454)는 소정의 또는 최적의 기준치와 실제 작동 유체 압력을 비교하여 출력 제어 신호(S9)에 필요한 보정을 한다.
다른 출력 제어 신호(S10)은 소정의 각 유니트 분사기(18)의 전자 액츄에이터 조립체에 공급되는 연료 전달 명령 신호이다.
연료 전달 명령 신호(S10)은 각 분사 단계중 연료 분사 시작 시각 및 분사된 연료의 양을 결정한다.
양호하게는, 전자 제어 모듈(454)에 의해 산출된 연료 전달 명령 신호는 전자 구동 유니트(도시되지 않음)에 공급된다.
전자 구동 유니트는 유니트 유니트 분사기(18)의 액츄에이터 조립체를 향하는 소정의 파형을 산출한다.
예를 들어, 전자 구동 유니트에 의해 산출된 파형은 2단 함수일 수도 있다.
함수의 첫 단계는 전기자(42) 및 포핏 밸브(38)을 고압 작동 유체가 증압기 피스토에 연결되는 것을 가능하게 하는 제3 위치로 신속히 이동하기에 충분한 약 7 암페어의 신호일 수도 있다.
함수의 제2 단계는 연료 전달 명령 신호가 전자 제어모듈(454)에 의해 종료되기 까지 전기자(42) 및 포핏 밸브(38)를 제3 위치에 유지하기에 충분한 제1 단계치의 약 절반(예를 들어 약 3.5 암페어)의 비교적 작은 신호치일 수도 있다.
양호하게는 전자 제어 모듈(454)는 중간 전자 구동 유니트를 필요로 하지 않고 주 압력 레귤레이터(368)을 직접 구동한다.
[산업상 이용 가능성]
HEUI 연료 분사 시스템(10)은 엔진(12) 내로의 분사에 사용된 연료와는 별도로 분리된 작동 및 감쇄 유체를 사용한다.
작동 유체 및 감쇄 유체원으로서 연료가 아닌 엔진 윤활유를 사용하는 이점은 다음과 같다.
엔진 윤활유는 연료에 비해 점도가 높으며 그러므로 유니트 분사기(18)의 고압 작동 유체 펌프(332) 및 본체 조립체(30)은 특히 연료가 비교적 뜨거울 때 에진을 시동할 때 과도한 누출 없이 연료를 펌프하기 위해 요구되는 가공의 정밀도 또는 추가의 펌프 용량을 요하지 않는다.
엔진 윤활유는 예를 드렁 디젤 연료보다 더 좋은 윤활을 제공한다.
상기 윤활은 포핏 밸브(38)의 안내 및 시트에서 특히 요구된다.
엔진 윤활유는 종래의 엔진에 보통 존재하는 저장소(316)으로의 오일 방출 통로를 또한 사용할 수 있으나 반면 작동 및 감쇄 유체로서 사용된 연료는 연료가 연료 탱크로귀환하는 배출을 위한 추가의 통로 또는 외부 라인을 필요로 한다.
실린더 헤드 덮개(99) 내의 비교적 큰 공간(Air Space)와 같은 기름 배출로는 흐름에 구속부를 제공하지 않는다.
따라서, 분사의 마지막 단계에서 자연적으로 발생하는 압력 스파이크는 비교적 민감한 부품을 손상할 수 있는 솔레노이드 조립체(36)에 다시 영향이 미쳐질 수 있기 보다는 신속히 소산된다.
연료 공급 통로로부터 이격된 배출통로 내 고압 작동 유체의 배출은 여러 유니트 분사기(18) 사이의 분사 연료 전달 및 타이밍의 변화를 방지하는 데 도움을 준다.
엔진 12를 시동하기 위한 효과적인 방법 또는 전략을 이제부터 설명하기로 한다.
엔진(12)가 배터리 및 시동 모터(도시되지 않음)과 같은 보조 동력원에 의해 초기에 시동이 걸릴 동안, 전자 제어 모듈(454)는 작동 유체 매니폴드 압력(S6)를 감시한다.
전자 제어 모듈(454)는 작동 유체 매니폴드 압력(S6)가 적어도 소정의 최소 압력 수준으로 증가할 때까지 모든 유니트 분사기(18)의 솔레노이드 조립체를 연료 분배 명령 신호(S10)로 전기적으로 전압을 가하지 않도록 프로그램된다.
이 시간 동안, 시동되는 엔진(12)는 압력 어뮬레이터로서 역할을 하는 작동 유체 매니폴드(334, 336) 내 압력을 신속히 올리기 위해 고압 작동 유체 펌프(332)를 기계적으로 구동한다.
양호하게는, 유니트 분사기(18)의 활동을 시작하게 하기에 필요한 소정의 최소 압력 수준은 유니트 분사기(18)에 의해 적어도 하나의 연료 분사를 하는 데 요구되는 그 최소 압력이다.
소정의 최소 압력 수준은 작동 유체의 온도 또는 점도에 따라 변화하며 고온 엔진 시동 상태에 비해 저온 에진 시동 상태 하에서 보다높을 것이다.
소정의 최소 압력 수준은 노즐 및 팁 조립체(34)의 노즐 개방 압력 및 증압기 피스톤(88)과 플런저(204) 사이의 압력 증압비와 같은 변수를 망라하는 분사기(18)의 실제 유압 특성에 또한 좌우된다.
작동 유체의 온도 또는 점도를 감지하기 위한 센서(도시되지 않음)이 제공될 수도 있다.
대안으로, 센서는 작동 유체의 온도 또는 점도를 간접적으로 나타내는 엔진 냉각수 온도와 같은 다른 엔진 변수를 감지할 수도 있다.
양 실시예에서, 감지기에 의해 발생된 온도 또는 점도 표시 신호는 온도 또는 점도 표시 신호에 따라 적절한 최소 압력을 결정 또는 선정하는 전자 제어 모듈(454)에 보내진다.
적어도 하나의 유니트 분사기(18)가 분사되는 연료를 구비한 후, 엔진(12)는 점화되어 엔진 속도가 신속히 증가하여 고압 펌프(332)의 펌프 효율을 증가시킨다.
상기 엔진 시동 방법의 장점은 신속한 엔진 시동에 요구되는 값에 기초한 고압 작동 유체 펌프(332)의 크기(즉, 펌프 용량)을 최소화 할 수 있다는 점이다.
펌프(332) 크기의 최소하는 경비를 감소시키며 엔진(12)의 의존 마력 손실 또한 감소시킨다.
상기 엔진 시동 방법은 작동 유체로서 기름, 연료 또는 다른 유체를 사용하여 HEUI 연료 분사 시스템(10)을 포함한 어떤 유압 작동 연료 시스템에도 적용 가능하다.
연료 시스템(10) 또는 엔진(12)를 시동하는 여러 방법이 이하 논의될 것이다.
제1 방법은 펌프(332)가 다수의 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기(18)를 유압 작동하기 위해 사용된 작동 유체를 가압하고 있도록 엔진(12)를 시동하는 단계를 포함한다.
그 방법은 제어 모듈(454)가 작동 유체를 가압하는 동안 소정의 시간이 경과된 후 전자 연료 분사를 하기 위해 한번에 하나씩 연속하여 각 유니트 분사기(18)을 전기적으로 작동하는 단계를 또한 포함한다.
제2 방법은 다수의 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기를 유압으로 작동하기 위해 사용된 작동 유체를 가압하는 단계, 작동 유체를 가압하는 동안 소정의 기간 경과 후에만 연료 분사기를 하기 위해 한번에 하나씩 연속하여 소정 수의 유니트 분사기를 전기적으로 작동하는 단계, 및 연료 시스템(10) 또는 엔진(12)이 시동된 후 연료 분사를 하기 위해 한번에 하나씩 연속하여 모든 유니트 분사기를 전기적으로 작동하는 단계를 포함한다.
제3 방법은 다수의 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기를 유압 작동하기 위해 사용된 작동 유체를 가압하는 단계, 연료 시스템(10) 또는 엔진(12)를 시동하는 동안 연료 분사를 하기 위해 한번에 하나씩 연속하여 소정 수의 유니트 분사기를 전기적으로 작동하는 단계, 및 연료 시스템(10) 또는 엔진(12)가 시동된 후 여료 분사를 하기 위해 한번에 하나씩 연속하여 모든 유니트 분사기를 전기적으로 작동하는 단계를 포함한다.
제4 방법은 다수의 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기를 유압 작동하기 위해 사용되는 작동 유체를 가압하는 단계, 작동 유체를 가압하는 동안 소정의 기간이 경과된 후에만 연료를 분사히기 위해 한번에 하나씩 연속하여 소정 수의 유니트 분사기를 전기적으로 작동하는 단계, 및 연료 분사를 하기 위해 한번에 하나씩 연속하여 전기적으로 작동되는 유니트 분사기의 수를 점차로 증가하는 단계를 포함한다.
연료 시스템(10) 또는 엔진(12)가 정지되면, 한번에 하나씩 연속하여 전기적으로 작동되는 유니트 분사기(18)의 수는 감소될 수 도 있으며 시동 방법은 반복된다.
엔진이 시동된 후 하나의 유니트 분사기(18)의 작동은 이하에 기술될 것이다.
제1도, 제2도 및 제13도에서는, 연료는 각 연료 매니폴드(416)에 의해 유니트 분사기에 비교적 저압으로 [예를 들어 약 276 내지 413 kPa(40 내지 60 psi)]공급된다.
제3도 및 제5도에서는, 연료는 케이스 연료 입구 구멍(308), 환형 통로(314), 슬리브 연료 입구 통로(270), 연료 필터 스크린(244), 및 슬리브 구멍(268)을 통해 흐른다.
솔레노이드 조립체(36)에 가해진 전압이 제거된 상태에 있고 연료 펌프실 내의 압력이 소정량 만큼 체크 밸브(230)의 상류 압력보다 낮을 때 비교적 저압의 연료는 압축된 볼 스프링(226)의 힘에 반대로 체크 밸브(230)를 자리로부터 이동시킨다.
체크 밸브(230)이 자리로부터 이동되는 동안 연료 펌프실(260)은 연료로 다시 채원진다.
솔레노이드 조립체(36)이 가해진 전압이 제거된 상태에 있는 동안, 포핏 밸브(38)은 피스톤 펌프실(190)과 상부 환형 홈(144), 통로(128) 및 통(316)과 연결된 배출 통로(108)사이의 연결이 개방된 동안 작동 유체 입구 통로(158)과 피스톤 펌프 사이의 유체 연결을 차단하는 제1 위치에 있다.
피스톤 펌프실(190) 내의 무시할 수 있는 유체 압력으로, 플런저 스프링(206)은 플런저(204) 및 증압기 피스톤(88)에 대해 상방으로 밀어 제1 멈치(194)는 시트(170)와 접한다.
분사기를 시동하기 위해, 연료 전달 명령 신호(S10)은 전자 제어 모듈(454)에 의해 발생되고 전자 구동 유니트에 전달된다.
전자 구동 유니트는 소정의 유니트 분사기(18)의 솔레노이드 조립체(36)에 소정의 파형을 발생한다.
솔레노이드 조립체(36)은 전기적으로 전압이 가해져 전기자(42)는 고정자(46)을 향해 자력에 의해 끌린다.
포핏 밸브(38)은 이동하는 전기자(42)에 의해 또한 당겨진다.
포핏 밸브(38)은 하부 시트(149)가 피스톤 펌프실(190)과 상부 환형 주연 홈(144), 통로(128) 및 드레인 통로(108) 사이의 유체 연결을 유지하는 동안 작동 유체 입구 통로(158)과 피스톤 펌프실(190)사이의 유체 연결을 개방하는 제2 위치로 초기에 이동한다.
포핏 밸브(38)의 변위 중에는, 입구 통로(158)로부터 연결된 비교적 고압 작동 유체는 환형 챔버(163)에서 비교적 저압으로 저하되며 그 부분은 포핏 슬리브(76)의 구속 통로(128)을 통해 저장소(316)으로 다시 배출된다.
고온의 엔진 작동 상태 중, 감압된 작동 유체의 일부는 포핏 밸브(38)이 제3 위치로 접근함에 따라 포핏 밸브(38)의 속도를 감속하기 위해 간극(C3a)를 지나 누출될 수 있는 감쇄 유체로서 사용된다.
특히, 구속 통로(142)를 경유하여 상부 포핏 밸브 공동(138)로부터 하부 포핏 밸브 공동(148)로 이동된 감쇄 유체는 포핏 밸브가 제2 위치 및 제3 위치로 접근함에 따라 포핏 밸브(38)의 속도를 감속시키는 경향이 또한 있다.
포핏 밸브(38)이 제1 위치로부터 제2 위치로 이동하는 동안, 제한 통로(128)은 피스톤 펌프실(190) 내 압력을 약간 증가하기 위한 수단 또는 장치로서 기능할 뿐만 아니라 저장소(316)으로 충분한 유체 흐름을 배출하기 위한 수단 또는 장치로서 기능하여 연료 분사의 시작을 지연시킨다.
이런 작동 순서는 정지된 제1 위치로부터 제2 위치로 포핏 밸브(38)의 과도적이고 약간은 예측하지 못할 운동이 연료 분사가 시작되는 기간에 대해 단절되거나 또는 그 기간과 일치하지 않도록 보장한다.
구속 통로(128)의 선정된 크기는 포핏 밸브(38)이 제3 위치로부터 제2 위치로 이동할 대 연료 분사를 신속히 종료시키기에 충분히 클 것과 포핏 밸브(38)이 제1 위치로부터 제2 위치로 이동하는 동안 릉(316)으로 다시 배출되어지는 작동 유체의 낭비를 최소화하기에 충분히 작을 것 사이의 타협점이다.
포핏 밸브(38)은 상부 시트(129)가 피스톤 펌프실(190)과 상부 환형주연 홈(144), 통로(128) 및 배출 통로(108) 사이의 유체 연결을 막는 동안 입구 통로(158)과 피스톤 펌프실(190)사이의 개방된 유체 연결을 지속하는 제3 위치로 이동을 계속한다.
입구 통로(158)을 통해 흐르는 비교적 고압[예를 들어, 약 20670 kPa (또는 300 psi)]의 작동 유체는 환형 챔버(163), 중간 통로(160) 및 피스톤 펌프실(190)에 갖혀 그에 의해 증압기 피스톤(88) 상에 구동력을 작용한다.
입구 통로(158)로부터 그리고 포핏 밸브(38)의 제2 단부 부분(136)과 본체(80)의 감소된 직경 안내부(164) 사이의 꼭 맞게 조절된 간극을 통해 누출될 수도 있는 고압 작동 유체는 하부 포핏 밸브 공동(148), 통로(142), 상부 포핏 밸브 공동(138), 하부 전기자 공동(89) 및 전기자 스페이서(64)의 배출 통로(98)과 연결된다.
증압기 피스톤(88)과 협력하여, 원-웨이 체크 밸브(208)은 증압기 피스톤(88)이 하방 펌프 행정 동안 피스톤실(192)로부터 연료를 확실히 배출하기 위한 값싸고 용이한 조립 수단 또는 장치로서 제공된다.
상기 연료는 배럴(198)의 플런저(204)와 주 구멍(212) 사이의 꼭 맞게 조절된 환형 간극을 통해 증압기 피스톤(88)과 플런저(204)의 계속되는 펌프 행정 사이에서 피스톤실(192) 내로 누출되는 경향이 있다.
피스톤실(192) 내에 저장된 어떤 연료 누출도 증압기 피스톤(88)의 하방 운동에 의해 일방 체크 밸브(208)을 통해 효과적으로 펌프되어 배출된다.
이런 방법으로 피스톤실(192)로부터 배출된 연료는 일방 체크 밸브(208)에 의해 피스톤실(192)로 직접 다시 들어가는 것이 방지되다.
엔진 작동 중 피스톤실(192) 내의 연료 배출은 증압기 피스톤(88) 및 플런저(204)의 예정된 운동에 역으로 영향을 주는 내부 유체 저항 또는 유체 압력을 제거하거나 또는 최소화 한다.
특히, 증압기 피스톤(88)의 하방 운동에 의해 피스톤실(192) 내에 발생되는 큰 압력 펄스는 최소화되거나 제거된다.
상기 큰 압력 펄스의 제거는 유니트 분사기(18)의 상류에 위치된 연료 필터의 손상 및 엔진의 다른 유니트 분사기(18) 사이의 연료 분사율에서 가능한 제어되지 않은 변수를 방지하는 데 도움을 준다.
고압 작동 유체는 압축된 플런저 스프링(206)에 의해 발생된 힘에 대해 증압기 피스톤(88) 및 플런저(204)를 이동시킨다.
연료 펌프실(260) 내에 갇힌 연료는 증압기 피스톤 펌프실(190) 내에서 증압기 피스톤(88) 및 플런저(204) 사이의유효 면적의 면적의 비율(A1/A2)로 작동 유체의 압력으로 기능할 수준으로 가압된다.
이 가압된 연료는 연료 펌프실 연료 펌프실(260)으로부터 및 니들 체크 스프링(238)에 의해 가해진 선하중에 반대로 니들 체크(248)에 작용하는 배출 통로(264, 272, 283, 285)를 통해 흐른다.
소정의 압력 수준에 다다른 후 가압된 연료는 니들 체크(248)을 상승시키고 높게 가압된 연료는 분사 스프레이 개구(286)을 통해 분사된다.
분사를 끝내거나 또는 분사되는 연료의 양을 제어하기 위해, 전자 제어 모듈(454)는 전자 구동 유니트에 연료 전달 명령 신호(S10)을 중단한다.
따라서 전자 구동 유니트는 그 파형을 중단하고 그에 의해 소정의 유니트 분사기(18)의 솔레노이드 조립체(36)을 전기적으로 가해진 전압을 제거한다.
대향하는 자력이 없으면 부재는 압축된 포핏 스프링(78)이 팽창될 수 있어서 전기자(42) 및 포핏 밸브(38) 모두가 그 제1 위치로 다시 이동하게 된다.
포핏 밸브(38)은 피스톤 펌프실(190)과 상부 환형 주연 홈(144), 통로(128) 및 배출 통로(108) 사이의 유체 연결을 유지하는 동안 포핏 밸브의 하부 시트(149)가 입구 통로(158)와 피스톤 펌프실(190)사이의 유체 연결을 개방하는 제2 위치를 통과한다.
포핏 밸브(38)의 변위의 이부분 중, 입구 통로(158)로부터 연결된 작동 유체는 감압되고 그 전부 또는 일부는 저장소(316)으로 다시 직접 배출된다.
고온 엔진 작동 상태 중, 감압된 작동 유체는 포핏 밸브가 제1 위치로 접근함에 따라 포핏 밸브(38)의 속력을 감속하기 위해 간극(C3a)를 지나 누출될 수 있는 감쇄 유체로서 사용된다.
제1 위치에서, 포핏 밸브(38)의 하부 시트(149)는 피스톤 펌프실(190)과 연결로부터 고압 작동 유체를 차단하는 본체(80)의 환형 밸브 시트(166) 상에 착좌된다.
특히, 포핏 밸브(38)의 상부 시트(146)은 포핏 슬리브(76)의 환형 시트(129)로부터 자리에서 이동되어 그에 의해 피스톤 펌프실(190)을 상부 환형 주연홈(144), 통로(128) 및 배출 통로(108)과 연결한다.
피스톤 펌프실(190)이 환형 주연 홈(144), 통로(128) 및 배출 통로(108)과 일단 유체 연결되면, 증압기 피스톤(88) 상에 작용하는 유압은 또한 감소하여 그에 의해 증압기 피스톤(88) 및 플런저(204)의 하방 변위는 정지한다.
따라서 압축된 플런저 스프링(206)은 팽창하며 그에 의해 본체(80)의 시트(170)에 대해 플런저(204) 및 증압기 피스톤(88)을 귀환시킨다.
압축된 니들 체크 스프링(238)이 니들 체크(248)을 시트(282)에 대해 하방으로 이동하게 하는 확장한 연료 펌프실(260) 내 압력은 감소한다.
연료 펌프실(260) 내의 감소된 압력은 체크 밸브(230)이 자리 이동을 가능하게 하여 그에 의해 연료 펌프실(260)이 연료로 다시 채워지는 것을 가능하게 한다.
저온의 엔진 시동 상태 중, 작동 유체의 점 또는 작동 유체가 엔진 윤활유로 선정되다면 비교적 높다.
간극(C1, C2)에 저온의 매우 점도있는 작동 유체의 존재는 전기자(42) 및 포핏 밸브(38)의 운동을 방해하거나 또는 완전히 제한할 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
포핏 밸브(38)과 포핏 슬리브(76) 사이의 환형 간극(C3a)의 크기는 양호하게는 엔진 시동 중 포핏 밸브(38)의 상부 환형 주연 홈(144)로부터 상부 포핏 밸브 공동(138) 및 하부 전기자 공동(89)로의 비교적 저온의 작동 유체의 연결을 구속하기에 충분히 작도록 선정된다.
따라서, 이동 가능한 전기자(42) 및 포핏 밸브(38)은 간극(C1, C2) 내에 존재하는 저온의 점도있는 작동 유체 없이 자유로이 작동한다.
간극[C3a(예를 들어, 단면 면적 및 축방향 길이)]에 의해 제공되는 효과적인 흐름 구속은 양호하게는 보통의 엔진 작동중 상부 환형 주연 홈(144)와 상부 포핏 밸브 공동(138) 및 하부 전기자 공동(89) 상이의 비교적 고온의 작동 유체를 연결하기에 충분히 크도록 또한 선정된다.
이는 이동 가능한 전기자(42) 및 포핏 밸브(38)이 간극(C1및 C2)로부터 비교적 고온의 작동 유체의 변위 또는 갑자기 꺼냄에 의해 가해진 소정의 감쇄량과 함께 작동하게 한다.
상기 감쇄는 포핏 밸브(38)가 최초의 접촉을 한 후 그 자리(146, 149)의 어느 하나로부터 되튀는 경향을 최소화한다.
회수 홈(60) 및 통로(58)의 형상에서, 연결, 회수 및 배출 수단(56)은 이동 가능한 전기자(42)가 상부 전기자 공동(57)에 담긴 작동 유체 상에 통상 가하는 어떤 펌프 효과도 최소화하는데 도움을 준다.
연결, 회수 및 배출 수단(56) 및 전기자 스페이서(64)의 배출 통로(98)은 상부 및 하부 전기자 공동(57, 89)에 연결된 감쇄 유체가 전기자(42) 및 포핏 밸브(38)의 위치를 유압적으로 로크하지 않고 통(316)으로 다시 배출되는 것을 허용한다.
연결, 회수 및 배출 수단(56) 및 전기자 스페이서 배출 통로(98)은 고온의 작동 유체가 상부 및 하부 전기자 공동(57, 89)로부터 작동 유체가 배출될 수 있게하여 작동 유체가 거기에 머물러 냉각되어 저온의 엔진 시동 상태 하에서 매우 점성있는 유체가 되지 못하도록한다.
저온 엔진 상태 하에서 엔진(12)를 시동하는 데 도움을 주기 위해 소정의 진폭, 파장 및 주기를 갖는 하나 이상의 전기 신호(예를 들어, 전기 전류의 사각 펄스)가 엔진(12)를 시동하기 전 소정의 기간에 걸쳐 액츄에이터 조립체(36)에 가해질 수도 있다.
소정의 진폭, 파장, 주기 및 기간은 액츄체이터 조립체(36)을 과열하여 손상하지 않도록 주의깊게 선정된다.
전류의 펄스는 전자 구동 유니트, 엔진 배터리 어느 것이나 또는 그 둘의 조합에 의해 제공될 수도 있다.
주기적인 전기 신호는 스프링 편위된 전기자(42)가 왕복 운동하게 할 수도 있으며 그에 의해 상부 및 하부 전기자 공동(57, 89)로부터 점성 감쇄 유체의 적어도 일부를 방출한다.
하나의 중요한 효과는 전기자(42)와 고정자(46) 사이의 공동(57) 내의 유체 필름 강도의 감소이다.
다른 중요한 효과는 액츄에이터 조립체(36)이 포핏 밸브(38)과 포핏 슬리브(76) 사이의 간극(C3a)를 경유하여 결국 2에 연결되는 감쇄 유체를 가열하는 데 도움을 줄 수 있도록 가열되는 것이다.
이들 효과들 각각은 엔진 시동 중 개선된 연료 분사 전달 능력 및 타이밍 정도를 위해 포핏 밸브(38)의 보다 신속한 반응을 용이하게 한다.
이런 엔진 시동 방법은 예를 들어 적어도 하나의 매니폴드(334, 336) 내의 작동 유체의 온도를 감지하고 온도가 소정의 수준 이하로 떨어질 대에만 본 시동 방법을 행함에 의해 보다 정교하게 될 수도 있다.
대안으로, 엔진 냉각수 온도와 같은 매니폴드(334, 336) 내의 작동 유체의 온도를 바로 표시하는 또 다른 엔진 변수가 이 시동 방법의 수행 여부를 결정하기 위해 감지되고 사용될 수도 있다.
상기 저온의 엔진 시동 방법에 덧붙여서 또는 대안으로서, 엔진(12)가 정지된 후 소정의 기간에 걸쳐 액츄에이터 조립체(36)에 상기 하나 이상의 전기 신호가 가해질 수도 있다.
엔진(12)가 정지될 때, 엔진은 고압 작동 유체 펌프(332)를 더 이상 구동하지 않는다.
전기 신호는 스프링 편위된 전기자(42)가 왕복 운동 하게 하여 그에 의해 감쇄 유체가 냉각되어 보다 점성있게 되기 전에 상부 및 하부 전기자 공동(57, 89)로부터 높은 온도의 감쇄 유체의 적어도 일부를 배출한다.
이 방법은 주위 공기 온도를 감지하고, 엔진이 정지되고 주위 공기 온도가 소정의 값 이하로 떨어질 때에만 액츄에이터 조립체(36)에 전기 신호를 가함으로써 변형 될 수도 있다.
저온의 엔진 작동 상태에서는, 연장된 연료 전달 명령 신호 또는 논리 펄스가 저온의 엔진(12)의 시동을 하기 위해 요구될 수도 있다.
연료 전달 명령에 요하는 시간은 회로 내에 여러 가지의 압력 강하 때문에 작동 유체 점도의 함수이다.
오일 점도가 무엇인지에 대한 정확한 이해 없이는, 저온의 엔진 시동 상태에서 연료 전달 명령 신호에 요하는 신간의 정확한 길이를 계산하거나 또는 평가하는 것은 어렵다.
신간이 과소 평가되면, 불충분한 연료 분사가 행하여진다.
시간이 과대 평가되면 연료가 넘쳐 엔진을 손상할 수도 있는 과도한 연료 분사가 행하여 진다.
저온의 엔진 시동 능력을 개선하는 상기 문제에 대한 한가지 방법은 직접 또는 간접으로 작동 유체의 점도 또는 온도를 감지하고, 전자 제어 모듈(454)에 보내질 점도 또는 온도 표시 신호를 발생하고, 그리고 작동 유체의 감지된 점도 또는 온도의 변수를 보상하기 위해 펄스 폭 증폭 방법을 사용하기 위한 감지기를 제공하는 것이다.
전자 제어 모듈(454)는 보통의 엔진 작동 온도에서 최대 연료 전달 명령 신호(S10)이 엔진(12)의 자리 관리력(governability)을 향상시키고 및/또는 과도한 엔진 토크를 피하기 위해 선정된 소정의 최대 펄스 폭에 의해 제한되도록 프로그램된다.
상기 소정의 최대 펄스 폭은 저온의 엔진 시동을 하기에 불충분할 수도 있다.
그러므로, 전자 제어 모듈(454)는 엔진 시동 중에만 소정의 최대 펄스폭이 작동 유체의 감지된 점도 또는 온도의 함수로서 선정된 인자에 의해 배증되고 증가되도록 또한 프로그램 된다.
보통 상기 인자는 작동 유체의 감지된 점도가 증가하거나 또는 작동 유체의 감지된 온도가 감소함에 따라 1에서 1이상의 수로 증가한다.
엔진(12)가 시동되고 작동 유체가 정상 엔진 작동 온도에 도달한후, 소정의 인자는 1로 된다.
예를 들어, 엔진(12)를 시동하는 방법은 전자 제어 모듈(454)에 있어서 소정의 제1 펄스 폭의 적어도 하나의 전기 연료 전달 명령 신호(S10)을 유니트 분사기(18)의 액츄에이터 및 밸브 조립체(28)에 가하는 단계, 제1 펄스폭의 연료 전달 명령 신호(S10)에 대응하여 가압된 작동 유체를 유니트 분사기(18)에 공급하는 단계, 제1 펄스 폭의 연료 전달 명령 신호(S10)에 대응하여 제1 연료 분사량을 주기 위해 유니트 분사기(18)의 증압기 피스톤(88)을 제1 변위 너머로 유압적으로 이동 시키는 단계, 및 엔진이 시동된 후 제1펄스 폭보다 작도록 선정된 제2 펄스 폭의 적어도 또 하나의 전기 연료 전달 명령 신호(S10)을 유니트 분사기(18)에 가하는 단계를 포함할 수도 있다.
이 방법은 제2 펄스폭의 또 다른 연료 전달 명령 신호에 대응하여 가압된 작동 유체를 유니트 분사기(18)에 공급하는 단계 및 제2 펄스폭의 또 다른 연료 전달 명령 신호에 대응하여 제2 연료 분사량을 행하기 위해 유니트 분사기(18)의 증압기 피스톤(88)을 제1 변위보다 작은 제2 변위 너머로 유압적으로 이동시키는 단계를 또한 포함한다.
결과로서, 제2 연료 분사량은 제1 연료 분사량 보다 적다.
대안으로, 전자 제어 모듈(454)는 엔진 시동중 펄스폭이 하나의 소정의 값에서 다른 소정의 값으로 점차 감소하는 일련의 전자 연료 전달 명령 신호(S10)을 가할 수도 있다.
상기 문제의 또다른 해결책은 유니트 분사기(18)에 공급된 작동 유체의 압력을 선택적으로 변화하는 것이다.
압력은 전자 제어 모듈(454)가 주 압력 레귤레이터(368)에 대한 작동 유체 매니폴드 압력 명령 신호를 변화함에 의해 변화된다.
예를 들어, 엔진(12)를 시동하는 방법은 전자 제어 모듈에 있어서, 전기 연료 전달 명령 신호(S10)을 유니트 분사기(18)에 가하는 단계, 연료 전달 명령 신호(S10)의 적용에 대응하는 유니트 분사기(18)에 소정의 제1 압력의 작동 유체를 공급하는 단계, 연료 분사를 하기 위해 제1 변위 너머로 다위 분사기(18)의 증압기 피스톤(88)을 유압적으로 이동하는 단계 및 엔진이 시동된 후 유니트 분사기(18)에 또다른 전기 연료 전달 명령 신호(S10)을 가하는 단계를 포함할 수도 있다.
본 방법은 또다른 연료 전달 명령 신호(S10)을 가함에 대응하여 유니트 분사기(18)에 제1 압력보다 적도록 선정된 소정의 제2 압력의 작동 유체를 가하는 단계 및 연료 분사를 하기 위해 제1 변위 보다 적은 제2 변위 너머로 유니트 분사기(18)의 증압기 피스톤(88)을 유압적으로 이동하는 단계를 또한 포함한다.
대안으로 전자 제어 모듈(454)는 압력이 하나의 소정의 값으로부터 다른 소정의 값으로 점차 감소하도록 에진 시동 중 작동 유체 공급 압력을 변화할 수도 있다.
상기 문제점에 대한 또 다른 해결책은 압력을 선택적으로 변화시킬 뿐만 아니라 연료 전달 명령 신호(S10)의 펄스 폭도 변화시키는 것이다.
상기 실시예에서, 작동 유체 압력 및/또는 연료 전달 명령 펄스 폭의 값은 작동 유체의 점도 또는 온도의 함수 또는 상기 점도 또는 온도를 간접으로 표시하는 또 다른 변수로서 선정될 수도 있다.
상기 문제에 대한 또 다른 해결책은 증압기 피스톤(88) 및 플런저(204)의 최대 허용 유효 행정에 대응하는 소정의 축방향 길이에 배럴 시트(219)와 증압기 피스톤(88)의 제2 멈치(196)사이에 간극(C4)를 두는 것이다.
예를 들어, 간극(C4)는 약 3.5 ㎜(0.136 in)가 되도록 선정될 수도 있다.
따라서 유니트 분사기(18)은 저온의 엔진 작동 또는 시동을 포함한 어떤 상태에서도 소정의 최대 연료 량을 분사하도록 기계적으로 한정된다.
저온의 엔진 작동 중, 전자 제어 모듈(454)는 실제 오일의 점도와 관계없이 그러나 증압기 피스톤(88)의 최대 변위를 행하기에 충분한 비교적 긴 지속 시간 또는 펄스 폭을 갖는 연료 전달 명령 신호(S10)을 전달한다.
간극(C4)의 값은 충분한 연료가 엔진(12)의 충분한 시동 및 가속을 보장하기 위해 분사되도록 그러나 엔진(12) 및/또는 구동열에 과도한 연료 공급에 의한 손상을 야기할 정도 보다는 크지 않게 선정된다.
간극(C4)의 값은 플런저(204)의 자유단과 멈치부재(232)의 대응 간극보다 작도록 또한 선정된다.
따라서, 연료 공급 수단(22)이 엔진 작동 중 연료로부터 연결되면, 증압기 피스톤(88)은 시트(219)와 우선 접하며 그에 의해 플런저(204)가 멈치 부재(232)를 때려 플런저(204) 및/또는 배럴(198)의 변형을 야기할 수 있는 것을 방지한다.
엔진 시동이 걸린 후, 전자 제어 모듈(454)는 소정의 엔진 속도를 유지하기에 충분하 시간에 대한 연료 전달 명령 신호(S10)의 펄스폭을 감소하도록 프로그램 된다.
다음은 기계 작동 연료 분사 시스템에 대해 HEUI 연료 분사 시스템(10)의 주요 장점의 요약이다.
첫째, HEUI 연료 분사 시스템(10)은 연료 펌프 플런저를 작동하는데 사용되는 캠, 로커 암 메카니즘과 같은 종래의 기계적인 여러가지 부품을 제거한다.
이러한 부품의 제거는 비용을 절감하고 엔진(12)의 신뢰도 및 포장(packaging)을 개선한다.
상기 장점 때문에, HEUI 연료 분사 시스템(10)은 전자 제어 연료 분사 시스템을 아직 구비하지 않은 종래의 엔진에 있는 유지 보수(retrofitting)에 의해 또한 장점이 있다.
둘째, HEUI 연료 분사 시스템(10)의 연료 분사 압력은 엔진(12)의 속도와 관계없이 최적의 값으로 선정되거나 또는 변화할 수도 있다.
예를 들어, 엔진(12)의 시동성을 향상하기 위해 엔진 시동 중 분사 압력의 값을 소정의 값으로 증가시킬 수도 있다.
낮은 엔진 부하 및 낮은 엔진 속도 조건에서, 분사 압력의 값은 연료가 보다 낮은 속도로 연소되어 엔진(12)의 보다 확실한 작동을 야기하도록 분사된 연료의 무화(atomization)를 감소하기 위해 소정의 값으로 낮추어질 수도 있다.
높은 엔진 부하 및 낮은 엔진 속도 조건에서, 분사 압력의 값은 엔진(12)에 의해 방출된 입자의 양을 감소시키기 위해 소정의 값으로 올려질 수도 있다.
부분 부하 조건에서, 분사 압력의 값은 엔진(12)에 의해 소모되는 연료를 감소하기 위해 소정의 값으로 낮추어질 수도 있다.
상기 각 예에서, 연료 전달 명령 신호(S10)의 펄스 폭은 최적의 엔진 작동 및/또는 최소의 배기를 위해 또한 변화될 수도 있다.
폐쇄 루프(loop) 피드백 회로는 소정의 압력 세팅(setting)이 달성되고 필요한 한 유지되는 것을 보장하는데 도움을 준다.
본 발명의 다른 측면, 목적 및 장점은 도면, 명세서 및 첨부된 특허 청구의 범위를 연구하면 이해할 수 있다.

Claims (9)

  1. 적어도 하나의 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기(18)와, 유니트 분사기(18)에 제1 압력에서 연료를 공급하기 위한 수단(22)과, 유압 작동 유체를 가압하기 위한 수단(332, 368)을 포함하며 유니트 분사기(18)에 공급되는 유압 작동 유체에 의해 작동되고 유니트 분사기(18)에 공급되는 상기 연료의 제1 압력을 증압하기 위한 수단(88, 204)을 포함하는 유니트 분사기(18)에 상기 연료와는 별도의 유압 작동 유체를 공급하기 위한 수단(20)과, 유니트 분사기(18)에 공급되는 유압 작동 유체의 압력을 감지하고 상기 감지된 압력을 포시하는 압력 표시 신호(S6)를 발생시키기 위한 수단과, 적어도 하나의 다른 변수를 감지하고 상기 감지된 변수를 표시하는 변수 표시 신호(S1-5, 7-8)을 발생시키기 위한 수단과, 적어도 하나의 변수 표시 신호(S1-5, 7-8)에 반응하여 유니트 분사기(18)에 공급되는 유압 작동 유체의 압력을 전자 제어하며 압력 표시 신호(S6)에 기초하여 상기 압력 값을 보정하며 유니트 분사기(18)에 의해 분사되는 상기 연료의 양에 무관하게 유니트 분사기(18)에 의해 분사되는 상기 연료의 증압된 압력을 제어하기 위한 수단(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기 연료 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 작동 유체 압력 제어 수단(24)은, 축력 압력을 가지며 유니트 분사기(18)에 가입된 작동 유체를 공급하도록 작동 가능한 작동 펌프(332)와, 작동 유체 펌프(332)의 출력 압력을 제어하도록 작동 가능한 압력 레귤레이터(368)와, 적어도 하나의 변수 표시 신호(S1-5, 7-8)를 받으며 적어도 하나의 변수 표시 신호(S1-5, 7-8)에 반응하여 압력 레귤레이터(368)를 가변 제어하며 압력 표시 신호(S6)에 기초하여 상기 압력 값을 보정하도록 작동 가능한 전자 제어 모듈(454)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기 연료 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변수는 엔진 작동 변수인 것을 특징으로 하는 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기 연료 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 변수는 엔진 속도, 엔진 크랭크축 위치, 엔진 냉각수 온도, 엔진 배기 배압, 공기 흡입 매니폴드 압력, 연료 드로틀 위치 및 트랜스미션 세팅의 그룹으로부터 선정되는 것을 특징으로 하는 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기 연료 시스템.
  5. 적어도 하나의 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기(18)와, 유니트 분사기(18)에 비교적 저압에서 연료를 공급하기 위한 수단(22)과, 유니트 분사기(18)와 연결되고 출력 압력을 갖는 작동 유체 펌프(332)를 포함하며 유니트 분사기(18)에 공급되는 유압 작동 유체에 의해 작동되고 유니트 분사기(18)에 공급되는 상기 연료의 비교적 저압을 증압하기 위한 수단(88, 204)을 포함하는 유니트 분사기(18)에 상기 연료의 비교적 저압보다 비교적 고압에서 상기 연료와는 별도의 유압 작동 유체를 공급하기 위한 수단(20)과, 펌프(332)와 유니트 분사기(18) 사이를 연결하는 매니폴드(334, 336)와, 매니폴드(334, 336) 내의 유압 작동 유체의 압력을 감지하고 상기 감지된 압력을 표시하는 압력 표시 신호(S6)를 발생시키기 위한 수단과, 적어도 하나의 다른 변수를 감지하고 상기 감지된 변수를 표시하는 변수 표시 신호(S1-5,7-8)를 발생시키기 위한 수단과, 적어도 하나의 변수 표시 신호(S1-5,7-8)에 반응하여 펌프(332)의 출력 압력을 전자 제어하며 압력 표시 신호(S6)에 기초하여 상기 압력 값을 보정하며 유니트 분사기(18)에 의해 분사되는 상기 연료의 양에 무관하게 유니트 분사기(18)에 의해 분사되는 상기 연료의 증압된 압력을 직접 제어하기 위한 수단(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기 연료 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 펌프(332)와 연결된 압력 레귤레이터(368)를 또한 포함하며, 상기 펌프(332)의 출력 압력을 전자 제어하기 위한 수단(24)은 압력 레귤레이터(368)를 제어하도록된 것을 특징으로 하는 유압 작동 전자 제어 유니트 분사기 연료 시스템.
  7. 제1압력에서 연료를 가압하는 단계와, 유니트 분사기(18)에 제1 압력에서 상기 연료를 공급하는 단계와, 상기 연료의 제1 압력에서 상기 연료를 공급하는 단계와, 상기 연료의 제1 압력보다 비교적 고압에서 상기 연료와는 별도의 유압 작동 유체를 가압하는 단계와, 유니트 분사기(18)에 가압된 유압 작동 유체를 공급하는 단계와, 유압 작동 유체의 압력으로 상기 연료의 제1 압력을 증압하는 단계와, 유니트 분사기(18)에 공급되는 유압 작동 유체의 압력을 감지하고 감지된 압력을 표시 신호(S6)를 발생시키는 단계와, 적어도 하나의 다른 변수를 감지하고 감지된 변수를 표시하는 변수 표시 신호(S1-5,7-8)를 발생시키는 단계와, 적어도 하나의 변수 표시 신호(S1-5,7-8)에 반응하여 유니트 분사기(18)에 공급되는 유압 작동 유체의 압력을 전자 제어하는 단계와, 유니트 분사기(18)에 의해 분사되는 상기 연료의 양에 무관하게 유니트 분사기(18)에 공급되는 유압 작동 유체의 압력에 반응하여 유니트 분사기(18)에 의해 분사되는 상기 연료의 증압된 제어하는 단계와, 압력 표시 신호(S6)에 기초하여 상기 압력 값을 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 유니트 분사기(18)를 구비하는 유압 작동 전자제어 유니트 분사기 연료 시스템 작동 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 변수는 엔진 작동 변수인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 변수의 엔진 속도, 엔진 크랭크축 위치, 엔진 냉각수 온도, 엔진 배기 배압, 공기 흡입 매니폴드 압력, 연료 드로틀 위치 및 트랜스미션 세팅의 그룹으로부터 선정되는 것을 특징으로 하는 방법.
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