KR19990045379A - 내연기관 연료분사기 제어장치 - Google Patents

Abstract

분사기(11)는 노즐(10)을 지지하는 중공본체(12) 및 중공본체(12)내의 원통형 시트(21)에 수용된 밸브본체(26)를 구비한 계량밸브(24)를 가지며; 밸브본체(26)는 노즐(10)의 핀(9)을 제어하는 로드(14)를 위한 안내시트(36)를 구비하고; 안내시트(36)는 로드(14)의 멈춤부분(52)이 구속되어 있는 단부표면(40)에서 종료한다. 멈춤부분(52)은 안내시트(36)의 단부표면(40)의 원추대형상부(54)에 맞물리는 원추대형상 표면(53)을 구비하며; 원추대형상부(54)는 제어챔버(38)에 인접하고 원추대형의 표면(53)과 동일한 테이퍼를 갖는다.

Description

내연기관 연료분사기 제어장치

본 발명은 내연기관 연료분사기 제어장치에 관한 것이다.

공지된 분사기는 일반적으로 계량밸브에 의해 유압으로 제어되는 노즐제어로드(Nozzle Control Rod)를 가지며, 계량밸브는, 가압연료가 공급되는 제어챔버와 동축을 이루는 로드안내시트(Rod Guide Seat)를 구비한 밸브본체를 가진다. 제어챔버는 전자석에 의해 제어되는 셔터에 의하여 통상시 폐쇄되어 있는 토출도관(Discharge Conduit)을 통해 토출챔버(Discharge Chamber)와 연통되어 있다.

계량밸브가 개방되었을 때 제어챔버를 일시적으로 폐쇄하기 위하여, 제어로드는 일반적으로, 밸브본체내에서 안내시트의 평탄단부표면(Flat End Surface)에 대하여 구속되어 있는 부분을 가진다. 그리고, 계량밸브가 개방되었을 때 연료유출을 감소시키기 위하여, 제어챔버를 차단하도록 위치한 제어로드의 측표면(Lateral Surface)은 일반적으로, 로드안내시트의 평탄단부표면에 인접한 가압연료유입도관을 부분적으로 폐쇄한다.

전술한 형태의 공지된 분사기의 주요 문제점은, 밸브본체의 평탄한 단부표면과의 충격에 대한 로드의 상당한 축선방향 반발로써, 그에 의해, 연료가 제어챔버내로 유동하고, 그 결과, 유압균형위치(Hydraulic Balance Position)에 대한 로드의 요동 및 분사기에 의한 불규칙한 연료공급을 야기시키며, 이에 따라, 분사기 중앙제어장치에 의한 노즐 개폐시간의 변동이 유발된다.

이러한 요동을 줄이기 위해, 계량밸브가 개방될 때, 로드를 구속하는 표면에 미세그루브를 제공하여 제어챔버가 완전히 폐쇄되는 것을 방지하도록 한 분사기가 제안되어 있다. 이에 따르면, 일정량의 연료가 제어챔버내로 지속적으로 유동하여 로드의 요동을 감쇠시킨다. 그러나, 이러한 유동은 로드의 분사기 노즐 개방응답을 약화시키는 동시에 연료의 순환을 부적절하게 하며, 더욱이, 미세그루브를 형성하는 데는 상당한 비용이 든다.

따라서, 본 발명의 목적은, 공지된 장치에 전형적으로 수반되는 문제점들을 제거하기 위해 고안된, 매우 간단하면서도 신뢰성있는 내연기관 연료분사기 제어장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 제어장치를 일체로 형성한 연료분사기의 부분단면도,

도 2는 도 1의 포션의 확대도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

8 : 분사챔버 9 : 핀

10 : 분사기 12 : 중공본체

14 : 제어로드 24 : 계량밸브

32 : 토출챔버 46 : 스프링

본 발명에 따르면, 분사기를 제어하는 로드를 위한 안내시트를 가진 밸브본체 및 상기 안내시트와 동축을 이루는 제어챔버를 갖는 계량밸브를 포함하며; 상기 제어챔버는 토출도관을 통해 토출챔버와 연통되어 있고; 상기 로드는 상기 제어챔버를 일시적으로 폐쇄하기 위해 상기 안내시트의 단부표면에 대하여 구속되어 있는 멈춤부분(Stop Portion)을 가지며; 상기 단부표면에 인접한 상기 안내시트의 부분과 연통되어 있는 가압연료유입도관을 포함하는 내연기관 연료분사기 제어장치에 있어서, 상기 멈춤부분은 상기 단부표면의 원추대형상부에 맞물리는 원추대형상의 표면을 가지며, 원추대형상부(Truncated-Cone-Shaped Portion)는 상기 제어챔버에 근접하게 위치하고 상기 원추대형상의 표면과 동일한 테이퍼를 갖는 것을 특징으로 한다.

먼저, 아래와 같이 첨부된 도면의 실시방법에 따라 본 발명의 상세하고 구체적인 표현은 서술될 것이다.

도 1의 참조번호 11은, 예를 들어 내연기관에 사용되는 연료분사기를 전체적으로 표시한 것이다. 이 연료분사기(11)는 적어도 하나의 분사 오리피스를 가지고 저부면에서 종료하는 노즐을 지지하는 중공본체(12)를 갖는다. 본체(12)는 축방향캐비티(13)를 가지고, 이 내부에서는 분사 오리피스를 차단하는 핀(9)과 연결된 제어로드(14)가 여유있게 슬라이딩된다.

본체(12)는 또한 분기부(15)를 가지며, 이 내부에는 매우 높은 압력, 예를 들어 1350 바(Bar)로 연료를 공급하는 정규연료공급펌프와 연결된 유입피팅(16)이 삽입되어 있다. 분기부(15)는 도관(17)을 가지며, 이 도관(17)은 피팅(16)을 핀(9)의 어깨부(7)에 위치한 노즐(10)의 분사챔버(8)에 연결한다. 그리고, 본체(12)는 또한, 나사부(19)를 가진 거의 원통형상의 캐비티(18)와, 어깨부(23)에 의해 캐비티(18)로부터 분리된 시트(Seat,21)를 갖는다.

분사기(11)는 또한, 시트(21)내에 수용되어 전체가 24로 표시된 계량밸브를 가지며, 이 계량밸브(24)는 전자석(미도시)의 아마추어 스템(Stem,25)에 의해 제어된다. 계량밸브(24)는 한편, 플랜지(29)를 갖는 밸브본체(26)를 구비하며, 플랜지(29)는 캐비티(18)의 나사부(19)에 스크루 결합되는 수나사산을 가진 링너트(31)에 맞물린다.

링너트(31)와 스템(25) 사이의 간극은 밸브(24)의 토출챔버(32)를 형성하며, 토출챔버(32)는, 공지된 방법으로, 연료탱크에 연결된 토출피팅(33)과 연통되어 있다. 그리하여, 챔버(32)내의 연료는 실질적으로 대기압 상태에 있게 된다. 중공본체(12)의 축방향캐비티(13)도 마찬가지로, 본체(12)내에 형성된 토출도관(34)을 통해 토출피팅(33)과 연통되어, 그 캐비티(13) 역시 대기압 상태에 있게 된다.

밸브본체(26)는, 로드(14)의 상부포션(Top Portion,37)을 위한 안내시트(Guide Seat)를 형성하는 축방향홀(36) 및 이 홀(36)과 동축을 이루는 제어챔버(38)(도 2)를 가지며, 홀(36)은 전체가 40으로 표시된 단부표면(End Surface)에 의하여 챔버(38)에 연결된다.

밸브본체(26)는, 제어챔버(38)의 유입도관을 형성하는 보정 도관(Calibrated Conduit,41)을 통해 홀(46)의 상측포션(Upper Portion,45)과 연통되어 있는 외측환상그루브(Outer Annular Groove,39)를 갖는다. 그리고, 중공본체(12)는 피팅(16)을 환상의 그루브(39)에 연결하는 또 하나의 도관(42)을 가지며, 이에 따라, 환상의 그루브(39)는 연료를 도관(42)으로부터 제어챔버(38)에 분배하는 분배챔버로서 역할한다.

제어챔버(38)는 토출챔버(32)와 연통된 보정 토출도관(44)을 가지며, 제어챔버(38)로부터 축방향캐비티(13)로 연료가 유동하는 것을 방지하기 위해, 로드(14)의 부분(37)에는 2개의 환상의 시일(Two Annular Seal,47)이 마련되어 있다.

스프링(46)의 도움으로, 홀(36)의 챔버(38) 및 홀(36)의 부분(45)내에 있는 연료의 로드(14)에 대한 압력은, 핀(9)의 어깨부(7)에 대한 챔버(8)내의 연료압보다 크므로, 로드(14)는 통상시 핀(9)을 하방으로 유지시켜 분사기(11)의 노즐(10)을 차단한다. 그리고, 제어챔버(38)의 토출도관(44)은 일반적으로 볼(48)의 형상으로된 셔터에 의해 통상시 폐쇄되어 있으며, 볼(48)은 원추형 시트(50)에 수용유지되어 있고 아마추어 스템(25)의 플랜지(51)에 의해 작용되는 안내플레이트(49)에 의하여 안내된다.

발명에 따르면, 로드(14)의 상부포션(37)은 원추대형의 표면(53)을 가진 멈춤부분(37)을 구비하며, 원추대형의 표면(Truncated-Cone-Shaped Surface,53)은 로드(14)의 상향이동을 구속하는 홀(36)의 단부표면(40)의 원추대형상부(54)에 맞물려있다. 원추대형상부(54)는 제어챔버(38)의 저단부(Bottom Edge)에 근접하게 위치하며, 멈춤부분(52)의 원추대형의 표면(53)과 동일한 테이퍼를 갖는다.

원추대형상부(54)의 외경은, 표면(53)과 부분(54) 사이의 접촉면적을 최소화하기 위해 제어챔버(38) 직경의 1.1 내지 1.5배로 형성하는 것이 바람직하며, 표면(53)과 부분(54)의 테이퍼는, 정점에서의 120°내지 150°범위의 각도 α를 갖는다.

원추대형의 표면(53)은 로드(14)의 상부포션(37)의 외측표면(Lateral Surface)과 더불어 연부(Edge,56)를 형성하며, 홀(36)의 부분(45)은 홀(36)보다 직경이 더 큰 표면(57)을 갖는다. 그리고, 표면(57)의 높이는, 연부(56)가 로드(14)의 이동을 통하여 부분(37)의 안내시트(36)의 표면에 접촉되는 것을 방지하도록 선택된다.

분사기(11)는 다음과 같이 작동한다.

전자석에 전원이 인가되면, 아마추어의 스템(25)은 상승하며, 제어챔버(38)내의 연료압은 계량밸브(24)를 개방한다. 분사챔버(8)내의 연료압은 핀(9)과 로드(14)를 상승시키기 위해 스프링(46)을 제압하며, 챔버(38)내의 연료가 챔버(32)와 피팅(33)을 통해 탱크로 방출되는 동안, 핀(9)은 분사기(11)의 노즐(10)을 개방한다.

로드(14)의 부분(52)의 원추대형 표면(53)이 표면(Surface,40)의 원추대형상부(54)에 맞물리면, 로드(14)는 구속되며, 표면(40)의 부분(54)에 원추대형 표면(53)에 대하여 직각을 이루는 반발이 발생되므로 로드(14)의 축선방향으로 향한다. 로드축선에 평행한 반발의 성분은 매우 작으므로, 로드(14)의 반발을 감소시킨다.

더욱이, 부분(45)내의 연료압은, 표면(53)과 부분(54) 사이에 적은 접촉영역에 의해 연료로 하여금 부분(54)을 따라 제어챔버(38)로 누설되게 함으로써, 잔여 반발을 감쇠시키기 위해 로드(14)를 상향으로 당긴다.

전자석에 전원이 차단되면, 스프링(미도시)은 스템(25)을 낮추고 밸브(24)를 폐쇄하기 위해 원추형 시트(50)에 대하여 볼(48)을 밀어낸다. 그리고, 제어챔버(38)내의 연료압은, 분사기(11)의 노즐(10)을 차단하는 핀(9)과 함께 로드(14)를 낮추기 위해 급속도로 증가한다.

공지된 장치와 비교하여, 발명에 따른 제어장치의 이점은 전술한 설명으로부터 명확해질 것이다. 특히, 제어로드(14)는 챔버(38)를 극히 급속도로 차단함으로써, 분사기(11)에 의해 공급되는 연료는 공지된 것 보다 더욱 안정적이게 된다. 더욱이, 표면(40)의 부분(54)을 따라 발생된 연료의 누출은 홈로드멈춤표면(A Grooved Rod Stop Surface)의 경우보다 적으므로, 로드멈춤표면에 그루브를 형성시키는 고비용의 기계장치는 필요 없게 된다.

명백히, 여기에 서술되고 예시된 제어장치는 첨부된 청구범위를 벗어나지 않는 범위내에서 변경될 수 있다. 예를 들어, 유입도관(41)은 반경방향에 대향하여 경사질 수 있으며, 연부(56)는 둥글게 형성될 수 있다. 또한, 부분(45)의 표면(57)은 홀(36)과 같은 직경을 가질 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 매우 간단하면서도 신뢰성있는 내연기관 연료분사기 제어장치가 제공된다.

Claims (5)

1. 분사기를 제어하는 로드(14)를 위한 안내시트(36)를 가진 밸브본체(26) 및 상기 안내시트(36)와 동축을 이루는 제어챔버(38)를 갖는 계량밸브(24)를 포함하며; 상기 제어챔버(38)는 토출도관(44)을 통해 토출챔버(32)와 연통되어 있고; 상기 로드(14)는 상기 제어챔버(38)를 일시적으로 폐쇄하기 위해 상기 안내시트(36)의 단부표면(40)에 대하여 구속되어 있는 멈춤부분(Stop Portion,52)을 가지며; 상기 단부표면(40)에 인접한 상기 안내시트(36)의 부분(45)과 연통되어 있는 가압연료유입도관(41)을 포함하는 내연기관 연료분사기 제어장치에 있어서,

   상기 멈춤부분(52)은 상기 단부표면(40)의 원추대형상부(54)에 맞물리는 원추대형상의 표면(53)을 가지며, 원추대형상부(Truncated-Cone-Shaped Portion,54)는 상기 제어챔버(38)에 근접하게 위치하고 상기 원추대형상의 표면(53)과 동일한 테이퍼를 갖는 것을 특징으로 하는 내연기관 연료분사기 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 원추대형상부(54)는 상기 제어챔버(38)의 직경의 1.1 내지 1.5배의 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 내연기관 연료분사기 제어장치.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서,

   상기 테이퍼는 정점에서의 120°내지 150°범위의 각도 (α)를 갖는 것을 특징으로 하는 내연기관 연료분사기 제어장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 원추대형상의 표면(53)은 상기 로드(14)의 측표면에 교차되는 연부(56)에서 종료하며, 상기 안내시트(36)의 상기 부분(45)은 상기 안내시트(36)보다 직경이 큰 표면(57)을 가지고 상기 연부(56)가 상기 안내시트(36)에 접촉되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 내연기관 연료분사기 제어장치.
5. 첨부도면을 참조하여 도시 및 설명한 내연기관 연료분사기 제어장치.