KR100285049B1 - 디젤엔진의 인젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진에서 연료를 고압으로 분사하는 인젝터의 유압 피스톤에 연료홈을 형성하여 분사 도중에만 레일의 압력이 니들로 전달되도록 구성함으로써, 내부누출을 막을 수 있는 디젤엔진의 인젝터에 관한 것으로, 본 발명의 인젝터는 외주면에 연료홈(42)이 형성되어 있으며, 쓰리웨이밸브(14)를 통해 공통레일(8)로부터 유입되는 연료에 의해서 상하로 미끄럼 이동되는 유압 피스톤(40)과, 스프링(26)을 개재하여 유압 피스톤(40)을 통해 작용되는 가압력에 의해서 하부의 분사공(22)을 개폐하는 니들(24)과, 공통레일(8)을 통해 유입되는 연료를 연료홈(42)에 공급하는 제 1연료통로(30) 및 연료홈(42)에 있는 고압의 연료를 니들(24)로 공급하는 제 2연료통로(32)와, 엔진부와, 실린더수 속도 및 캠각도와 공통레일(8)내의 연료의 압력을 감지하는 연료압력센서(10)로부터 전달되는 신호를 바탕으로 쓰리웨이밸브(14)에 제어신호를 보내 분사 중일때에만 공통레일(8)의 압력이 제 1 및 제 2연료통로(32)를 통해서 니들(24)로 전달되도록 하는 ECU(12)로 구성된다.

Description

디젤엔진의 인젝터

본 발명은 디젤엔진의 인젝터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 디젤엔진에서 연료를 고압으로 분사하는 인젝터의 유압 피스톤에 연료홈을 형성하여 분사 도중에만 레일의 압력이 니들로 전달되도록 구성함으로써, 내부누출을 막을 수 있는 디젤엔진의 인젝터에 관한 것이다.

차량용 디젤 엔진의 구성요소를 대별하여 보면, 엔진의 본체를 구성하는 부분으로 다수의 실린더가 일체로 제작되어 있으며, 각 실린더 사이에는 냉각수가 지나는 냉각수 통로가 형성되어 있는 실린더 블록과, 이 실린더 블록의 상부에 배치되어 피스톤과 함께 연소실을 형성하는 부분으로, 각종 밸브기구와 인젝터가 설치되어 있는 실린더헤드와, 실린더 블록의 하부에 부착되어 엔진오일을 저장하고 있는 오일팬으로 이루어져 있다.

이러한 구성의 디젤엔진에서는 기관의 작동상태에 따라 필요로 하는 연료를 인젝터를 통해 충분히 공급하도록 연료공급장치를 사용하는 바, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 첨부한 도 1을 참고로 종래의 디젤엔진용 연료공급장치에 대하여 설명한다.

도 1은 종래의 공통레일(common rail)형식의 연료공급장치로서, 인젝터에 연료를 공급하는 헤더의 연료압력을 항상 일정하게 유지함과 동시에, 인젝터의 니들밸브 상부의 연료실에는 항상 헤더의 연료압력이 작용하는 시스템이다. 이것의 전체적인 구성을 보면, 연료를 저장하고 있는 연료탱크(6)와, 연료탱크(6)내의 연료를 흡인하여 분사펌프(2)로 압송하는 연료공급펌프(4)와, 공통레일(8)을 통해 분사펌프(2)로부터 공급된 연료를 연소실 내에 분사하는 인젝터(injector)로 이루어져 있다.

여기에서, 인젝터(20)는 유압 피스톤(28)의 윗면에 작용하는 압력을 쓰리웨이밸브(14)에 의해서 조절하여 분사시기 및 분사량을 제어한다. 유압 피스톤(28)의 하방에는 스프링(26)이 설치되어 있어, 스핀들을 통해 니들(24)을 하방으로 가압함으로써, 분사공(22)을 막고 있게 된다. 유압 피스톤(28)의 상방에는 일방향 오리피스(29)를 통해 유입된 연료가 작용하고 있으며, 공통레일(8)을 통해 공급되는 연료는 연료통로(16)를 통해서 니들(24)이 설치된 노즐(20a)을 거쳐 압력실에 도달한다.

이러한 구성을 지닌 종래의 디젤엔진의 인젝터에서는 분사가 멈춘 다음에도 높은 시스템 압력이 노즐의 니들에 항상 작용하기 때문에, 내부누출(internal leak)현상이 발생됨으로써, 연료의 압력이 저하되어 고압화에 한계가 있다. 인젝터에서 분사압이 낮아지게 되면, 분사량의 제어에 많은 어려움이 따르며 엔진의 성능이 저하되는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명은 연료를 고압으로 분사하는 인젝터의 유압 피스톤에 연료홈을 형성하여 분사 도중에만 레일의 압력이 니들로 전달되도록 구성함으로써, 내부누출을 막을 수 있는 디젤엔진의 인젝터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 연료공급장치를 도시한 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 연료공급장치를 도시한 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 연료공급장치의 작동을 보인 도면으로, a는 분사전의 상태, b는 분사중의 상태를 나타낸 단면도.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

2:분사펌프 4:연료공급펌프

6:연료탱크 8:공통레일

10:압력감지센서 12:ECU

14:쓰리웨이밸브 20:인젝터

22:분사구멍 24:니들

26:스프링 29:일방향 오리피스

30, 32:제 1, 2연료통로 40:피스톤

42:연료홈

상술한 본 발명의 목적은 분사펌프에서 압송된 고압의 연료를 공통레일을 통해 연소실로 분사하는 디젤엔진의 인젝터에 있어서, 외주면에 연료홈이 형성되어 있으며, 쓰리웨이밸브를 통해 공통레일로부터 유입되는 연료에 의해서 상하로 미끄럼 이동되는 유압 피스톤과, 스프링을 개재하여 유압 피스톤을 통해 작용되는 가압력에 의해서 하부의 분사공을 개폐하는 니들과, 공통레일을 통해 유입되는 연료를 연료홈에 공급하는 제 1연료통로 및 연료홈에 있는 고압의 연료를 니들로 공급하는 제 2연료통로와, 엔진부와, 실린더수 속도 및 캠각도와 공통레일내의 연료의 압력을 감지하는 연료압력센서로부터 전달되는 신호를 바탕으로 쓰리웨이밸브에 제어신호를 보내 분사 중일 때에만 공통레일의 압력이 제 1 및 제 2연료통로를 통해서 니들로 전달되도록 하는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 인젝터에 의해 달성된다.

이하, 첨부한 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디젤엔진의 인젝터에 대하여 상세히 설명한다.(도 1에서 설명한 종래의 구조와 동일한 부품은 동일한 부호로 표시한다.)

도 2는 본 발명에 따른 연료공급장치를 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 연료공급장치의 작동을 보인 도면으로, a는 분사전의 상태, b는 분사중의 상태를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 연료가 분사되는 동안에만 고압의 압력이 작용하여 내부누출을 막기 위한 방안으로, 유압 피스톤(40)의 상부 외주면에는 연료홈(42)을 형성하였다. 또한, 공통레일(8)에서 공급되는 연료를 니들(24)하부의 압력실에 직접 공급하던 종래의 방식 대신에, 유압 피스톤(40)에 형성된 연료홈(42)에 1차로 공급한 다음, 연료홈(42)의 연료가 2차로 니들(24)이 장착된 압력실로 공급되도록 하였다.

또한, 연료가 분사되는 동안에만 고압이 작용되도록 하기 위해서, ECU(12)는 엔진부와, 실린더수 속도 및 캠각도와 공통레일(8)내의 연료의 압력을 감지하는 연료압력센서(10)로부터 전달되는 신호를 바탕으로 쓰리웨이밸브(14)에 제어신호를 보내 분사 중일 때에만 공통레일(8)의 압력이 제 1 및 제 2연료통로(32)를 통해서 니들(24)로 전달되도록 제어하게 된다.

즉, 도 3a에 도시된 바와 같이, 인젝터(31)를 통해서 연료를 분사하기 전에는 쓰리웨이밸브(14)의 제어에 따라 일방향 오리피스(29)를 통해 공급된 고압의 연료가 유압 피스톤(40)의 상부에 작용하게 되며, 연료홈(42)에는 제 1연료통로(30)를 통해서 저압의 연료가 유입되도록 한다.

이러한 상태에서, ECU(12)는 각종 센서 및 연료압력센서(10)에서 전달되는 입력신호를 바탕으로 분사시점이 되면, 쓰리웨이밸브(14)를 닫아 고압의 연료가 제 1연료통로(30)를 통해서 유압 피스톤(40)에 형성된 연료홈(42)으로 공급되도록 한다. 연료홈(42)으로 공급된 연료는 제 2연료통로(32)를 통해서 니들(24)하부의 압력실로 공급된 후에, 분사공(22)을 통해서 연소실로 공급된다. 연료의 분사가 끝나면, ECU(12)는 쓰리웨이밸브(14)에 신호를 보내 공통레일(8)에서 유입된 연료를 연료탱크(6)로 배출시킴으로써, 제 1연료탱크(6)에는 다시, 저압의 연료가 공급된다. 결과적으로, 분사도중에만 고압의 연료가 공급되도록 제어된다.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 연료를 고압으로 분사하는 인젝터의 유압 피스톤에 연료홈을 형성하여 분사 도중에만 레일의 압력이 니들로 전달되도록 구성함으로써, 내부누출을 막아 고압화를 실현함으로써, 항상 적정 연료량을 분사하여 엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 분사펌프(2)에서 압송된 고압의 연료를 공통레일(8)을 통해 연소실로 분사하는 디젤엔진의 인젝터(31)에 있어서,

   외주면에 연료홈(42)이 형성되어 있으며, 쓰리웨이밸브(14)를 통해 상기 공통레일(8)로부터 유입되는 연료에 의해서 상하로 미끄럼 이동되는 유압 피스톤(40)과,

   스프링(26)을 개재하여 상기 유압 피스톤(40)을 통해 작용되는 가압력에 의해서 하부의 분사공(22)을 개폐하는 니들(24)과,

   상기 공통레일(8)을 통해 유입되는 연료를 상기 연료홈(42)에 공급하는 제 1연료통로(30) 및 상기 연료홈(42)에 있는 고압의 연료를 상기 니들(24)로 공급하는 제 2연료통로(32)와,

   엔진부와, 실린더수 속도 및 캠각도와 상기 공통레일(8)내의 연료의 압력을 감지하는 연료압력센서(10)로부터 전달되는 신호를 바탕으로 상기 쓰리웨이밸브(14)에 제어신호를 보내 분사 중일 때에만 상기 공통레일(8)의 압력이 제 1 및 제 2연료통로(32)를 통해서 니들(24)로 전달되도록 하는 ECU(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 인젝터.

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