KR100847393B1 - 연료 분사량 제어장치 - Google Patents

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KR100847393B1
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얀마 가부시키가이샤
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Abstract

연료분사 펌프(12)의 컨트롤 레버(16)에 연결되는 가브너 레버(31)의 회동을 리미터(32)에 마련된 규제부(33b)에 의해 일정 영역으로 규제하는 구조를 구비하는 가브너(11)에 의해 연료분사량을 제어받는 엔진(1)에 있어서, 상기 엔진(1)의 측면에 상기 리미터(32)의 최대연료분사 위치를 확정하는 스토퍼(40)에 감열팽창재를 마련하고, 이 감열팽창재가 온도 상승과 함께 팽창함으로써, 상기 리미터(32)의 최대연료분사량 위치를 연료감량측으로 이동시킨다.

Description

연료 분사량 제어장치{Fuel injection rate control device}
본 발명은 엔진의 원심식 가브너(governor)에 관한 것으로, 엔진이 차가울 때에는 연료 공급량을 증가하고, 따뜻할 때는 연료 공급량을 자동적으로 감소시키는 기술에 관한 것이다.
종래부터 디젤엔진에 원심식 가브너를 설치하는 기술은 공지되어 있다. 원심식 가브너는 크랭크축에 의해 톱니 등을 통해 가브너축을 회전구동하고, 이 가브너축에는 가브너 웨이트를 외측에 끼워두고, 가브너 웨이트는 슬리브를 통해 가브너 레버와 연결되고, 이 가브너 레버는 연료분사 펌프의 연료조절 랙과 연결되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 엔진이 시동되어 회전수가 높아지면 가브너 웨이트가 원심력으로 열려 슬리브가 슬라이딩하고, 가브너 레버가 회동되어 연료조절 랙을 감소측으로 슬라이딩시켜서 연료분사 펌프의 분사량을 감소시킨다. 반대로 회전수가 감소해서 가브너 웨이트에 걸리는 원심력이 작아지면, 역방향으로 바이어스되는 스프링에 의해 가브너 웨이트를 닫고, 연료분사 펌프의 연료조절 랙을 증량측으로 슬라이딩시키는 것이다.
또한, 가브너에는 가브너 레버의 회동을 규제하기 위한 리미터(limiter)가 설치되어 있어서, 설정한 이상 혹은 그 이하의 출력이 되지 않도록 연료분사량을 제한하고 있다. 엔진은 시동시에 최대분사량에 의해 운전되고, 그 후 어느 정도 회전수가 높아지면 분사량을 줄이고, 소정 회전수에 도달하면 그 분사량의 저감을 정지하고, 그 후 회전수의 상한값에 도달할 때까지의 회전수 영역에서는 대략 일정 분사량으로 유지된다. 예를 들어, 일본특허출원공개공보 평10-227234호에는 가브너 레버의 회동을 일정 영역으로 규제하는 리미터 레버의 최대회동량을 스토퍼 볼트로 규제하는 구조가 개시되어 있다. 이 스토퍼 볼트는 레귤레이터 핸들에 의해 엔진출력을 최대로 설정했을 때에, 이 리미터 레버에 접해서 리미터 레버의 위치를 획정한다. 가브너 레버는 이렇게 위치결정된 리미터 레버에 의해 분사증량측으로부터 감량측까지의 회동 영역을 제한받는다.
이러한 리미터는 엔진의 연소효율이나 배기 에미션의 제한 등을 고려해서 최선의 연료분사량을 얻을 수 있도록 위치 조절되어야 하지만, 이 최선분사량은 엔진의 온도에 따라 다르다. 예컨대, 엔진이 따뜻한 상태에서 회전수를 올리는 경우에는 연소효율이 좋기 때문에 배기 에미션을 저감하고 연료분사량을 낮게 설정하는 것이 바람직하지만, 이러한 설정값 그대로 엔진이 차가운 상태로부터 회전수를 올리게 되면 연소효율이 나쁘고 규정 회전수까지의 엔진 회전 상승에 시간이 걸린다.
따라서, 엔진의 온도 상황에 대응해서 리미터의 위치조정이 가능하다면 좋겠지만, 상기의 개시 기술로는 스토퍼 볼트를 그 때마다 엔진의 온도상황에 맞추어 일일이 위치조정 하는 것은 현실적이지 못하다. 이와 같이 온도 상황에 따른 리미터의 위치조정이 불가능하기 때문에, 실제로는 엔진이 걸리는 상태, 즉 회전수의 시동시간 중에 온도에 따른 차이가 발생하였다.
본 발명은 연료분사 펌프의 분사량 조절부에 연결되는 가브너 레버의 회동을 리미터를 이용하여 일정 영역으로 제한하여 연료공급량을 제한하는 기구가 마련된 원심가브너에 있어서, 특히 엔진을 최대출력으로 설정한 채로 엔진을 기동하여 목적 회전수까지 작동시키는 경우에, 엔진이 차가울 때에는 많은 연료분사량에 의해 엔진의 기동을 좋게 하고, 엔진이 따뜻할 때에는 자동적으로 연료분사량을 줄여서 연비향상이나 배기 에미션 저감화 등의 효과를 얻을 수 있도록 엔진의 온도에 따라 자동적으로 연료분사량을 조정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 있어서, 상기 리미터는 온도에 따라 위치 변화하도록 되어 있다. 이 위치 변화를 위한 부재로서, 상기 엔진의 최대출력을 설정했을 경우에 리미터의 위치를 획정하는 스토퍼에 감열팽창재를 구비하고 있다. 이 스토퍼는 상기 감열팽창재의 팽창도에 따라 상기 리미터의 위치, 즉 가브너 레버의 회동 규제 위치를 변화시킨다. 다시 말하면, 엔진의 온도변화에 따라 자동적으로 가브너 레버의 회동 규제위치가 변화하고, 연료분사량의 제한값이 조정된다.
상기 가브너 레버는 연료분사 펌프의 플런져와 일체로 회동하는 컨트롤 레버에 연결되어 있고, 상기 리미터에는 상기 가브너 레버의 회동을 일정 영역으로 규제하는 것으로서 적어도 연료분사감량측의 회동 제한 위치를 획정하는 규제부가 설치되어 있다. 상기 스토퍼는 온도변화에 따라 상기 리미터의 위치를 조정함으로써 상기 규제부의 위치를 변화시킨다. 즉, 상기 가브너 레버가 엔진 회전수의 증가에 따라 연료감량측으로 회동하는 경우에 온도 변화에 따라 상기 규제부의 위치가 변화함으로써, 감량측의 회동 제한 위치가 변화하도록 되어 있다.
따라서, 엔진 시동으로부터 회전수를 상승하는 과정에 있어서, 시동시의 회전수가 매우 낮은 단계에 있어서는 스무드한 엔진의 기동을 위해 최대연료 분사량이 확보되고, 그 후 회전수가 상승함에 따라 연료를 저감시키고, 상술한 규제부에 의해 소정 회전수에 도달하면 그 저감을 정지하고, 그 때부터는 최대 회전수까지 회전수를 상승시키더라도 대략 일정한 연료분사량을 유지한다. 이때, 상기와 같이 저감된 후에 유지되는 연료분사량은 온도 변화에 따라 규제부의 위치변화에 의해 변화하는 것이다. 다시 말하면, 엔진의 온도가 높은 경우에는 해당 연료분사량은 낮게 설정되며, 배기 에미션의 저감이나 흑연(黑煙) 방지 및 연비향상 등의 효과를 나타내고, 엔진의 온도가 낮은 경우에는 자동적으로 해당 연료분사량을 높게 설정해서 연소효율을 높여 신속하게 목적하는 회전수에 도달시키는 것이다. 따라서, 엔진이 차가운 상태에 있거나 따뜻한 상태에 있더라도 엔진의 회전수가 소정값까지 기동되는데 필요한 시간은 거의 변하지 않을 뿐만 아니라, 상기 엔진을 이용하여 작업을 실시할 수 있게 된다.
상기 스토퍼는 케이스 내부에 상기 감열팽창재, 상기 감열팽창재의 팽창에 호응해서 슬라이딩하는 슬라이딩부재 및 상기 슬라이딩부재의 슬라이딩을 제한하는 슬라이딩 제한부재를 수납함으로써, 간단하며 저가로 구성가능하고 또한 내구성도 향상될 수 있다.
상기 감열팽창재로서는 바이메탈, 형상기억합금, 왁스 등이 고려된다. 왁스는 바이메탈이나 형상기억합금 등에 비해 저가로 구할 수 있으며, 온도의 설정도 용이하게 할 수 있다. 또한, 콤팩트하게 구성할 수 있다.
상기 슬라이딩 제한부재로서는 스프링으로 구성하는 것을 고려할 수 있다. 스프링은 저가이면서도 신뢰성이 높다. 또한, 케이스 및 제한력에 맞추어 용이하게 교환 및 제조가 가능하다.
상기 스토퍼는 엔진 측면에 부설함으로써 착탈이나 위치조정을 간단히 엔진 외부로부터 실시할 수 있으며, 또한 상기 감열팽창재에 엔진 측면의 온도를 효과적으로 전달할 수 있다.
이상의, 또한 그 외의 목적, 특징, 효과에 관해서는 첨부한 도면에 근거하여 이하의 설명에 의해 보다 명백해진다.
도 1은 본 발명에 따른 연료분사량 제어장치를 장착한 엔진의 정면 단면도이다.
도 2는 그 측면도이다.
도 3은 엔진에 있어서의 가브너 부분의 측면 단면도이다.
도 4는 가브너의 정면 단면도이다.
도 5는 차가울 때의 가브너 레버, 리미터 및 스토퍼의 측면도이다.
도 6은 따뜻할 때의 가브너 레버, 리미터 및 스토퍼의 측면도이다.
도 7은 온도변화에 근거한 스토퍼의 상태 변화를 나타내는 단면도로서, (a) 는 엔진 저온시의 상태도, (b)는 엔진 고온시의 상태도, (c)는 엔진의 더 고온시의 상태도이다.
도 8은 본 발명의 가브너를 이용해서 엔진회전수와 연료공급량의 관계를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 것처럼, 본 발명을 채용하는 엔진(1)에 있어서, 피스톤(4)을 수납한 실린더 블럭(2)의 하부는 크랭크 케이스로 되어 있으며, 이 크랭크 케이스에 크랭크축(3)이 지지되어 있다. 이 실린더 블럭(2)의 상부는 실린더 헤드(5)에 의해 덮여져 있다. 이 실린더 헤드(5)에는 급·배기밸브나 연료분사노즐(6) 등이 배치되어 있어서 보닛(7)에 의해 덮여지고, 이 보닛(7)의 일측에는 머플러(8)가 타측에는 연료탱크(9)가 배치되어 있다.
상기 실린더 블럭(2) 하부의 크랭크 케이스 내부에는 가브너(11)가 배치되고, 그 상부에는 연료분사 펌프(12)가 배치되어 있다. 도 4와 같이, 상기 연료분사 펌프(12)에는 플런져(15)가 구비되어 있고, 크랭크축(3) 상에 마련된 톱니를 통해 캠축(13)에 동력이 전달되고, 이 캠축(13) 상에 마련된 캠(14)이 상기 플런져(15)를 왕복이동함으로써, 연료 탱크(9)로부터 연료를 흡입해서 연료분사노즐(6)에 소정의 타이밍에서 소정량의 연료를 공급하도록 하고 있다. 상기 연료분사 펌프(12)의 연료공급량은 상기 플런져(15)와 일체로 회동가능한 컨트롤 레버(16)를 회동함으로써 플런져(15)를 회동하고, 상기 플런져(15)의 유효 스트로크를 변경해서 연료분사량을 조절할 수 있도록 되어 있다.
도 3과 같이, 상기 캠축(13) 상에 고정 설치된 톱니(20)로부터 가브너축(21) 상에 고정 설치된 톱니(22)에 동력이 전달된다. 상기 가브너축(21)의 일단측과 크랭크 케이스의 사이에 윤활유 펌프(23)가 설치되고, 타단측에 가브너(11)를 배치하고 있다.
가브너(11)의 구성에 관해서 설명하면, 상기 톱니(22)에 가브너 웨이트(24)의 중도부가 핀에 의해 회동 지지되어 있다. 상기 가브너 웨이트(24)의 일단은 웨이트로서 회전수가 증가하면 열리도록 되어 있으며, 타단은 아암(24a)으로서 슬리브(25)와 맞물려 있다. 상기 슬리브(25)의 선단은 가브너 레버(31)의 접촉부(31b)와 접하도록 배치되어 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하여 가브너 레버(31)와 리미터(32)에 관해서 설명한다. 상기 가브너 레버(31)는 중도부에 보스부(31a)를 마련해서 상기 리미터(32)의 연결축(32a)에 회동 지지되어 있고, 일단(하단)에 돌출 형상의 접촉부(31b)를 마련해서 상기 슬리브(25)에 접하고, 타단(상단)에 포크 형태의 계합부(31c)가 형성되어 상기 컨트롤 레버(16)로부터 돌출 설치된 계합핀(16a)과 맞물려 있다.
엔진(1)의 크랭크축(3) 회전수가 상승하면, 톱니 등을 통해 가브너축(21)에 회전력이 전달되고, 회전수의 상승과 함께 원심력에 의한 가브너 웨이트(24)가 열려서 슬리브(25)를 밀어내며, 가브너 레버(31)를 회동하고, 컨트롤 레버(16)를 회동해서 연료분사량을 감소시키고, 설정 회전수가 되도록 회전수를 제어한다. 반대로, 상기 크랭크축(3)의 회전수가 감소하면, 가브너 웨이트(24)가 닫혀 컨트롤 레버(16)를 역방향으로 회동하여 연료분사량을 증가시켜서 상기 회전수를 설정회전으 로 상승시킨다.
상기 리미터(32)는 상기 연결축(32a)을 통해 내측아암(33)과 외측아암(34)을 일체적으로 연결해서 이루어진 것이다.
상기 내측아암(33)의 일단은 보스부(33a)로서 연결축(32a) 상에 고정되어 있다. 타단은 평면으로 보면 'ㄷ'자 형태로 절곡되어 규제부(33b)를 이루고, 이것에 상기 가브너 레버(31)를 통과하도록 배치함으로써, 상기 규제부(33b)의 일측부(33bR)를 이용하여 가브너 레버(31)의 연료증량측의 회동을 규제하고, 타단부(33bL)를 이용하여 가브너 레버(31)의 연료감량측의 회동을 규제하면서 소정의 범위내에서 상기 가브너 레버(31)의 회동을 허용하고 있다. 상기 내측아암(33)의 중도부로부터 타측에는 계지부(33c)를 돌출 설치하고 있고, 상기 계지부(33c)와 가브너 레버(31)와의 사이에 스프링(35)을 개재하여 규제부(33b)의 일측부(33bR)에 가브너 레버(31)가 접하도록 바이어스 하고 있다.
상기 외측아암(34)은 그 중앙부가 엔진(1)(실린더 블럭(2)) 본체로부터 외측으로 돌출된 연결축(32a)에 고정되어 있다. 이 외측아암(34)은 상기 연결축(32a)에의 고정부로부터 방사상으로 돌출하는 3개의 아암(34a, 34b, 34c)을 구비하고 있다. 제 1아암(34a)과 제 2아암(34b)은 스프링(36, 37)을 통해 레귤레이터 핸들(39)과 연결되고, 제 3아암(34c)은 스토퍼(40)의 슬라이딩 부재(46) 선단과 접하고 있다.
상기 레귤레이터 핸들(39)은 엔진의 출력을 설정하거나, 엔진(1)을 정지시키는 것이며, 레버 가이드(38)를 따라 회동가능하고 임의의 회동위치를 유지할 수 있도록 하고 있다. 이 레귤레이터 핸들(39)을 최대출력위치에 설정하면, 상기 스토퍼(40)의 슬라이딩 부재(46) 선단이 제 3아암(34c)에 접하고, 이로 인해 리미터(32)의 규제부(33b)가 최대출력을 얻기 위한 가브너 레버(31)의 회동규제 위치에 세팅된다.
도 7의 (a) 내지 (c)로부터 스토퍼(40)의 구성을 설명한다. 원통상 케이스(41)의 일단에 왁스나 형상기억합금이나 바이메탈 등의 감열팽창재를 봉입해서 이루어진 감열팽창부(42)가 연결되어 있다. 이 감열팽창부(42)로부터 케이스(41)의 내부에는 피스톤(43)이 돌출되어 있다. 이 감열팽창부(42) 내의 감열팽창재가 팽창함에 따라 피스톤(43)이 더욱 돌출하도록 되어 있다. 본 실시예에서는 감열팽창재로서 저가로 구입이 용이한 왁스가 사용되며, 약 24도 이하에서는 팽창하지 않도록 성분이 조정되어 있다.
상기 케이스(41) 내에는 제1 슬라이딩 부재(44), 스페이서(間座)(45), 제2 슬라이딩 부재(46), 씰(47), 및 슬라이딩 부재들(44, 46) 각각의 슬라이딩 제한부재로서 제1 스프링(48)과 제2 스프링(49)이 수납되어 있다. 감열팽창부(42) 측의 제1 슬라이딩 부재(44)의 일단(베이스단)에는 스프링 시트(44a)가 형성되고, 타단(선단)부에는 슬라이딩될 수 있도록 스페이서(45)가 끼워지고, 상기 스페이서(45)의 빠짐을 방지하기 위해 그 외측에 스톱링(50)이 끼워 고정된다. 상기 스페이서(45)와 스프링 시트(44a)의 사이에는 제1 슬라이딩 부재(44) 주위에 제1 스프링(48)이 끼워져 있다.
또한, 스페이서(45)측의 제2 슬라이딩 부재(46)의 일단(베이스단)에는 스프링 시트(46a)가 형성되고, 여기로부터 축심 방향으로 홈(凹)부(46b)가 뚫려 있어, 제1 슬라이딩 부재(44)의 타단(선단)부가 삽입될 수 있다. 씰(47)은 케이스(41)의 선단에 개구된 구멍(41a)을 내측으로부터 막도록 설치되어 있고, 제2 슬라이딩 부재(46)의 타단(선단)부는 직경이 작게 되어 있어서 씰(47) 및 구멍(41a)을 관통하여 진퇴가능하도록 케이스(41)의 선단으로부터 돌출된다.
상기 제2 슬라이딩 부재(46)의 소직경의 선단부와, 홈부(46b) 주위의 몸체부와의 사이에는 단부(46c)가 형성되어 있다. 도 7의 (b)와 같이, 단부(46c)는 씰(47)에 접함으로써, 감열팽창부(42)의 팽창에 따른 제2 슬라이딩 부재(46)의 케이스(41) 내에서 외측방향으로의 슬라이딩을 규제한다. 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 감열팽창부(42)가 팽창하지 않을 때에는 씰(47)과 단부(46c)의 사이에는 허용진퇴거리(L1)가 마련되어 있다.
상기 씰(47)과 상기 스프링 시트(46a)의 사이에는 제2 슬라이딩 부재(46) 주위에 제2 스프링(49)이 끼워져 있다. 상기 제1 스프링(48)의 탄성력(T1)은 제2 스프링(49)의 탄성력(T2)보다 크도록 구성되어 있다(T1>T2).
케이스(41) 외주에는 나사부(41b)가 형성되어 있어서, 도 2와 같이 엔진(1)의 실린더 블럭(2) 하부의 크랭크 케이스 측면으로부터 돌출하도록 구성된 설치부(51)의 암나사에 상기 케이스(41)에 나사부(41b)를 나사 결합한다. 상기 케이스(41)의 선단으로부터 돌출하는 제2 슬라이딩 부재(46)의 선단이 외측 아암(34)의 제3 아암(34c)에 접하도록 상기 케이스(41)의 위치를 결정하면, 상기 케이스(41)를 너트(52)를 이용하여 상기 설치부(51)에 록킹한다. 이렇게, 스토퍼(40)가 엔진 본체의 측면에 접하게 배치되고, 엔진 본체의 열이 케이스(41)로부터 감열팽창부(42) 내의 감열팽창재에 전달되도록 하고 있다. 또한, 도 5 또는 도 6에 나타낸 것처럼, 상기 제3 아암(34c)은 스프링(37)의 바이어스에 의해 제2 슬라이딩 부재(46)의 선단에 가압 접촉되어 있으며, 스토퍼(40)의 작용에 따라 외측 아암(34)(즉, 리미터(32))의 작동 상태를 조정하는 경우 등에는 너트(52)를 풀어서 케이스(41)를 회동함으로써, 스토퍼(40)의 설치 위치를 용이하게 변경할 수 있다.
이상과 같이 스토퍼(40)의 엔진 온도의 변화에 근거한 상태 변화를 도 7을 참조해서 설명하면서, 상기 스토퍼(40)의 상태변화에 따른 리미터(32)의 위치변화에 관해서, 도 5및 도 6을 참조하여 설명한다.
한편, 이하의 설명은 도 2에 도시된 바와 같이, 레귤레이터 핸들(39)을 최대출력 위치에 설정하고 있는 것을 전제로 하고 있다. 상기 레귤레이터 핸들(39)이 이 위치에 유지하고 있는 한, 상기 제3 아암(34c)은 스토퍼(40)의 제2 슬라이딩 부재(46)의 선단에 가압 접촉되어 있기 때문에, 엔진의 온도 변화에 따른 제2 슬라이딩 부재(46)의 진퇴에 의해 리미터(32)가 회동해서 내측 아암(33)의 규제부(33b)의 위치가 변화한다.
엔진이 따뜻하지 않은 상태(24도 이하)에 있어서, 스토퍼(40)에서는 도 7의 (a)와 같이 감열팽창부(42) 내의 감열팽창재가 팽창되지 않기 때문에, 피스톤(43)은 축소 위치에 위치하고 있다. 이로 인해, 전술한 바와 같이, 제2 슬라이딩 부재(46)의 단부(46c)와 씰(47)의 사이에는 허용진퇴거리(L1)가 확보되어 있으며, 제2 슬라이딩 부재(46)의 선단은 최단의 상태에서 케이스(41)의 선단으로부터 돌출되어 있다. 이때, 리미터(32)의 내측 아암(33)의 위치는 도 5에 도시된 바와 같이, 분사증량측으로 치우져 있다.
엔진이 따뜻할 때(24도 이상), 감열팽창부(42) 내부의 감열팽창재가 팽창하면, 도 7의 (b)와 같이, 피스톤(43)이 돌출한다. 이 돌출에 의해, 제1 슬라이딩 부재(44)가 제2 스프링(49)의 바이어스에 대항하여 슬라이딩하게 되고, 제2 슬라이딩 부재(46)의 단부(46c)는 씰(47)에 접하여 슬라이딩이 정지된다. 다시 말하면, 제2 슬라이딩 부재(46)는 소정 거리(L1)만큼 이동해서 제3 아암(34c)을 밀게 되고, 리미터(32)의 내측 아암(33)을 연료감량측으로 회동시켜서 도 6에 나타낸 위치가 된다.
또한, 엔진 블럭의 온도가 높은 경우에는 감열팽창부(42) 내의 감열팽창재는 더욱 팽창해서 피스톤(43)을 더욱 신장시키고, 이로 인해 제1 슬라이딩 부재(44)를 신장시키는데, 도 7의 (c)와 같이, 제2 슬라이딩 부재(46)의 단부(46c)가 씰(47)에 접하고 있기 때문에, 제2 슬라이딩 부재(46)는 슬라이딩할 수 없다. 그래서, 제1 슬라이딩 부재(44)의 신장에 따라 제1 및 제2 슬라이딩 부재(44)(46) 사이의 제1 스프링(48)을 압축하고, 제1 슬라이딩 부재(44)의 선단이 제2 슬라이딩 부재(46)의 홈부(46b) 내에 삽입되게 되는 것이다. 따라서, 소정 온도 이상에서는 피스톤(43)이 계속해서 신장하더라도 제1 슬라이딩 부재(44)의 선단이 홈(46b) 내부에 들어갈 뿐이고, 제2 슬라이딩 부재(46)의 돌출은 씰(47)에 의해 규제되어 일정량(L1) 이상 돌출되지 않으며, 리미터(32)의 위치 역시 도 6에 도시된 위치에서 유지된다.
이상과 같이, 엔진 온도의 차이에 따른 리미터(32)의 위치 설정을 전제로 하여, 엔진 시동으로부터 목적하는 회전수로 기동할 때까지의 가브너 레버(31)의 위치변화 및 이에 동반하는 연료 분사량의 변화에 관해서 도 4 내지 도 6 및 도 8을 참조하여 설명한다.
엔진 시동 시에 있어서는, 엔진 회전수가 0에 근접하기 때문에 가브너 웨이트(24)에 원심력이 작용하지 않는다. 따라서, 슬리브(25)가 밀려나가지 않으며, 이 상태에서 가브너 레버(31)의 접촉부(31b)가 슬리브(25) 선단에 접하고 있기 때문에, 가브너 레버(31)의 타단의 계합부(31c)에 맞물린 컨트롤 레버(16)는 연료 증량측으로 최대한 회동되어 있다.
이때, 도 6과 같이, 엔진 온도가 높은 경우에는 리미터(31)의 위치가 연료감량측으로 치우쳐 있어서, 규제부(33b)의 일측부(33bR)는 그 최대한 연료증량측으로 회동된 위치(A)에 있어서의 가브너 레버(31)에 접하도록 배치되어 있다.
엔진 온도가 낮아지면, 규제부(33b)의 일단부(33bR) 역시 도 5에 도시된 바와 같이, 연료증량측이 되는데, 위치(A)는 가브너 레버(31)의 연료증량측으로의 최대한의 회동 위치이기 때문에, 규제부(33b)의 연료증량측으로의 이동에 따라서 가브너 레버(31)가 연료증량측으로 더 이상 이동하지 않는다. 즉, 엔진 시동시의 회전수가 매우 낮은 상태에 있어서는 엔진의 온도에 관계없이, 가브너 레버(31)의 위치는 대략 동일한 위치(A)에 유지되고, 도 8과 같이, 균일한 분사량(V1)이 된다.
엔진의 회전수가 시동시의 0의 상태로부터 어는 정도 증가하고 N1을 통과하면, 가브너 웨이트(24)가 열리고 슬리브(25)가 밀려난다. 이 슬리브(25)의 가압 움직임에 따라 가브너 레버(31)가 연료 감량측으로 회동한다. 이로 인해, 컨트롤 레버(16)는 감량측으로 회동되고, 도 8과 같이, 회전수의 증대에 따라 연료분사량이 감소한다.
이윽고, 연료감량측으로 회동하는 가브너 레버(31)는 규제부(33b)의 타측부(33bL)에 접해서 그 이상 감량측으로 회동하지 않게 되고, 거기서부터 회전수가 증대하더라도 그 이하로 연료분사량이 감소하지 않고 상기 분사량이 유지된다. 이 타측부(33bL)에 따른 가브너 레버(31)의 회동 규제 위치가 도 5및 도 6과 같이 엔진 온도의 차이에 의해 달라진다. 즉, 엔진 온도가 낮은 경우에는 도 5와 같이 가브너 레버(31)의 감량측 회동 규제 위치는 B이고, 엔진온도가 높은 경우에는 도 6과 같이 상기 규제 위치는 온도가 낮을 때의 규제 위치(B)보다 더 연료감량측의 위치(C)가 되어 있다.
따라서, 도 8과 같이 엔진이 차가운 상태일 때에는 회전수 N1으로부터 회전수 상승에 따른 연료감량이 연료분사량 V2로 된 시점에서 정지하는 한편, 엔진이 따뜻한 상태일 때는 연료분사량 V2보다도 낮은 연료분사량 V3에 도달하기 때문에 연료감량이 정지된다. 감량정지 후의 회전수의 증대에 있어서는, 엔진 온도가 낮을 때에는 높은 연료분사량 V2로 유지되어 연료효율을 높이고, 엔진회전수를 신속하게 소정 회전수로 도달시키는 것이며, 엔진 온도가 높을 때에는 그보다 낮은 연료분사량 V3을 유지해서 흑연을 발생하지 않고 배기 에미션의 저감이나 연비향상을 실현하지만, 엔진 온도가 높기 때문에 적은 연료분사량에도 엔진 온도가 낮을 때의 높 은 연료분사량에 따른 엔진의 기동때와 그다지 시간의 변화없이 소망하는 엔진 회전수로 가동한다.
한편, 엔진회전수가 정격 회전수 100%인 Nt를 초과하면, 강제적으로 리미터(32) 및 가브너 레버(31)를 연료감량측으로 회동시켜서 연료분사량을 감소시키는 기구가 가브너(11)에 설치되어 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 연료분사량 제어장치는 시동시 등의 엔진자체가 차가울 때와 온기 운전 후 등의 엔진이 따뜻해져 있을 때에, 엔진이 기동해서 설정회전수에 도달할 때까지의 시간을 대략 균일하게 하고, 엔진의 성능차를 발생시키지 않을 뿐만 아니라, 발전기 등의 작업기 구동용 외 차량용 등 다양한 용도의 원심식 가브너를 갖춘 디젤엔진에 이용하는데 적합하다.

Claims (7)

  1. 연료분사 펌프의 연료 분사량 조절부에 연결되는 가브너 레버(31)의 회동을 온도에 따라 위치 변화하는 리미터(32)에 의해 일정 영역으로 규제하여 엔진(1)으로의 연료 분사량을 제한하는 장치에 있어서,
    상기 엔진(1)을 최대 출력으로 설정한 경우에 상기 리미터(32)의 위치를 획정하는 스토퍼(40)에 감열팽창재를 구비하고, 상기 감열팽창재의 팽창도에 따라 상기 리미터(32)의 위치를 변화시키며,
    상기 스토퍼(40)는 상기 감열팽창재, 상기 감열팽창재의 팽창에 따라 각각 슬라이딩하는 제1 슬라이딩 부재(44), 제2 슬라이딩 부재(46) 및 씰(47)이 동심 상에 배치된 케이스(41)를 구비하고, 상기 제2 슬라이딩 부재(46)는 상기 케이스(41)로부터 돌출하여 상기 리미터(32)의 위치를 획정하며,
    상기 엔진의 온도가 높아진 경우에, 상기 씰(47)이 상기 제2 슬라이딩 부재(46)의 슬라이딩을 제한하는 한편, 상기 감열팽창재의 팽창에 의한 상기 제1 슬라이딩 부재(44)의 움직임을 상기 제2 슬라이딩 부재(46)가 흡수하여, 상기 제2 슬라이딩 부재(46)에서 획정되는 상기 리미터(32)의 위치를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 슬라이딩 부재(46)에 홈부(46b)가 형성되어 있어, 상기 감열팽창재의 팽창에 의해 슬라이딩하는 상기 제1 슬라이딩 부재(44)의 선단이 상기 홈부(46b)에 삽입됨으로써, 상기 제2 슬라이딩 부재(44)가 상기 제1 슬라이딩 부재(44)의 움직임을 흡수하는 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 리미터(32)에는 적어도 가브너 레버(31)의 연료감량측의 회동제한위치(33bL)를 획정하는 규제부(33b)가 설치되어 있으며, 상기 엔진(1)의 온도 상승에 따라 상기 회동제한위치(33bL)가 더욱 연료감량측으로 이동하는 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 감열팽창재로서 왁스를 이용하고 있는 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 케이스(41)에 상기 제1 슬라이딩 부재(44) 및 상기 제2 슬라이딩 부재(46)의 슬라이딩을 각각 제한하는 제1 스프링(48) 및 제2 스프링(49)의 바이어스력으로 상기 제2 슬라이딩 부재(46)를 슬라이딩시켜 상기 감열팽창재의 수축에 추종시키는 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 스프링(48)과 상기 제2 스프링(49)은 상기 제1 슬라이딩 부재(44) 및 상기 제2 슬라이딩 부재(46)에 대해 서로 탄성력이 상이하도록 각각 마련되며, 엔진 온도가 낮아져 상기 감열팽창재가 수축할 때 상기 제1 스프링(48)의 바이어스력으로 상기 제1 슬라이딩 부재(44)를 슬라이딩시킨 다음, 상기 제2 스프링(49)의 바이어스력으로 상기 제2 슬라이딩 부재(46)를 슬라이딩시켜 상기 감열팽창재의 수축에 추종시키는 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스토퍼(40)를 엔진(1)의 측면에 부설하고 있는 것을 특징으로 하는 연료분사량 제어장치.
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