KR20010075391A - 직동 니들밸브 제어부가 장착된 연료 분사기 - Google Patents

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Abstract

증압된 유압식 작동 연료 분사기(10)는, 연료압력이 고압으로 유지되는 지점에서 적시에 분사창을 제공하도록 유압식 작동 유체측에 배치된 독립적으로 동작가능한 연료압력 제어밸브(12)와, 적시 분사창 범위 내에서 단일 분사 중에 발생하는 지속기간과 분사 타이밍을 정확하게 제어하도록 고압연료측에 배치된 독립적으로 동작가능한 타이밍 제어밸브(14)를 구비한다. 완전 분사압력을 유지하는 중에 분사를 중지하는 동안에 증압기 플런저(18)의 역동작을 방지하기 위해서, 분사압력 제어밸브(12)는 개방을 유지하고 반면에 타이밍 밸브(14) 포트는 니들밸브(20)를 폐쇄하도록 니들밸브 이면(22)으로 압력하에 연료를 유지시킨다. 전체 증압된 압력이 파일로트 분사, 주 분사, 비율모양 형성 분사 및 분사의 중지를 가질 수 있는 단일 분사를 통해서 증압기 플런저(18)에 의해 공급된다.

Description

직동 니들밸브 제어부가 장착된 연료 분사기{FUEL INJECTOR WITH DIRECT NEEDLE VALVE CONTROL}
종래기술의 도1은, 미국특허 제5,181,494호에 기술된 타입의 HEUI(hydraulically-actuated, electronically-controlled, unit injector)와 참고로서 본원에 기재된 SAE Technical Paper Series에서 1993년3월 1-5일, 에스, 에프 글래시 등이 'HEUI-디젤엔진연료 시스템에 신규 방향'표제로 발표한 내용을 나타낸 도면이다.
도1은 종래기술의 HEUI(200)를 나타내었다. HEUI(200)는 4개 주 성분 즉, (1)제어밸브; (2)증압기(204); (3)노즐(206); (4)분사기 하우징(208)으로 구성된다.
제어밸브(202)는 분사과정를 개시하고 마감하는 역활을 하는 것이다. 제어밸브(202)에는 전기자와 솔레노이드를 가진 전기 제어부(212)와 포펫 밸브(210)가 포함된다. 고압력 작동 오일은 오일 통로(216)를 통하여 밸브(210)의 하부시트(214)에 공급된다. 분사 개시로, 전기 제어부(212)의 솔레노이드가 에너지를 얻게되어 포펫 밸브(210)가 하부 시트(214)를 이탈하여 상방향으로 상부 시트(218)로 이동하게 된다. 이러한 동작은 증압기(204)로의 통로(222)와 스프링 공동(220)에 고압력 오일의 유입을 허용한다. 분사는 제어부(212)의 솔레노이드가 에너지를 잃게 되어 포펫(210)이 상부 시트(218)로부터 하부 시트(214)로 이동할 때까지 지속적으로 실행된다. 오일과 연료압력은 소비되는 작동 오일이 개방 상부시트 오일 방출부(224)를 통해 내연기관의 밸브 커버구역(도시 않음)으로 분사기(200)로부터 분사되어 감소된다.
분사기(200)의 중간 세그먼트에는 유압식 증압기 피스톤(236), 플런저(228), 플런저 챔버(230), 및 플런저 복귀 스프링(232)이 포함된다.
플런저(228)의 하부면(238)과 증압기 피스톤(236)의 상부면(234) 사이에 영역비(the ratio of areas)를 조정하여 소정의 분사압력 수준으로 연료압력을 증대시킨다. 증압비는 소정의 분사특성이 이루어지도록 맞추어질 수 있는 것이다. 분사는 증압기 피스톤(236)의 상부면(234)에 고압력 작동오일이 공급되면서 개시된다. 연료는 체크밸브(242)를 지나는 통로(240)를 관통하는 플런저 챔버(230)(하부면(238) 일부에 형성)로 보내진다.
피스톤(236)과 플런저(228)가 하방향으로 이동함으로서, 플런저(228)의 하부면(238) 밑에 플런저 챔버(230)에 연료의 압력은 상승한다. 고압력 연료는 니들밸브(250)에서 상방향으로 작용하도록 체크밸브(246)를 지나는 통로(244)로 보내진다. 상방향 힘이 니들밸브(250)를 개방하여 연료가 오리피스(252)를 통해 방출된다. 피스톤(236)은 제어부(212)의 솔레노이드가 에너지를 상실할 때까지 하방향으로의 이동을 지속하며, 포펫(210)이 하부 시트(214)로 복귀하여, 작동 오일 흐름을 차단시킨다. 증압기 피스톤에 오일압력은 주위 배출통로(224)로 배기된다. 플런저 복귀 스프링(232)은 피스톤(236)과 플런저(228)가 그 초기 위치로 복귀하게 한다. 플런저(228)의 복귀로, 플런저(228)는 볼 체크밸브(242)를 가로질러 플런저 챔버(230)에 보충연료를 퍼올린다.
노즐(206)은 일반적인 디젤연료 시스템 노즐이다. 도시된 것은, 팁을 소형섹으로 변환하여서도 이용할 수 있는 밸브-폐쇄 오리피스 스타일의 것이다. 연료는 내부통로를 통하여 노즐 오리피스(252)에 공급된다. 연료압력의 증가로서, 노즐 니들밸브(250)가 하부 시트(254)(압축 스프링(256))에서 이동하여, 니들밸브(250)를 개방시키어 연료분사를 발생 한다. 연료압력은 분사 말미에서는 감소되어서, 스프링(256)이 하부 시트(254)에 폐쇄위치로 니들밸브(250)를 복귀시킨다.
HEUI증폭기 시스템
오늘날 생산되는 모든 유닛 분사기에서는, 각각의 분사기에 일 활성 제어밸브만을 설치하였다. 연료 분사기는 일반적으로 공유 레일(common rail) 또는 증압기(intensifier) 타입에 것이다. 공유 레일 타입(Lucas 및 Bosch타입 시스템)은 20,000psi정도에서 분사를 위해 준비된 압력으로 분사기에 연료를 공급하는 초고압연료 레일을 가진다. 증압 분사기(HEUI타입)는 내부적으로 소정의 분사압력수준으로 저공급 연료압력이 전해지도록 분사기 자체에 증압기 플런저를 구비한다. 그 공정은 상술된 바와 같다.
HEUI증압기 시스템의 매우 바람직한 특성의 하나는, 분사압력이 분사 중에 점진적으로 증강되는, 보쉬타입 펌프와 노즐 분사시스템(캠 시스템)과 유사하게 실행되는 것이다. 점진적 증강공정은 분사압력비 궤적의 개시부분이 점진적으로 상승하는 지점에서 대략 삼각형상 분사비율 단일 숏 분사(rate-of-injection single shot injection)를 생성한다. 도3에 도시된 4경우를 참고한다. 이러한 타입의 분사비 궤적은 고속도 엔진동작에서 NOx배기를 저하시키는 이득이 있다. 이러한 사실은 증압기 시스템에서 매우 특별한 특징이 된다. 공유 레일시스템은 이러한 특징을 생성할 수 없는 것이다.
미국특허 제5,460,329호에 도시된 HEUI분사기 개념에서는, 파일로트 분사가 단일 스플(spool) 디지털 제어밸브의 이중동작을 통해 생성된 것이다. 그 결과는 도3에 1경우로 도시된 실선 분사때와 유사하다. 주 분사에 선행하는 파일로트 분사를 포함하는 전체 분사는, 매우 밀접한 시켄스로 발생하는 2개 독립된 펄스-폭-제어 단일 분사로서 고려된다. 분사의 파일로트 부분은 매우 짧은 펄스 폭을 가지는 단일 숏 분사이다. 이러한 개념으로, 증압기 챔버 압력은 파일로트 분사의 말미에서 파일로트 분사를 마감하도록 배기되고, 주 분사를 개시하도록 다시 재충전 된다.
미국특허 제5,682,858호에 기술된 HEUI B 분사기는 니들밸브를 직접 제어하여 그 성능을 향상시킨 것이다. 그런데, 증압기는 동일한 제어밸브에 의해 소극적으로 제어된다. 이러한 타입의 분사기는 전체 엔진속도와 로드범위를 교차하는 전체적으로 탄력성이 있는 분사 타이밍과 비율-모양형성 제어부를 이룰 수 없다. 작동압력이 대응되지 못하면 임의적인 유지 및 임의적인 파일로트 분사크기를 생성하는데 많은 곤란함이 있다.
증압기 시스템의 다른 바람직한 특성은 그 생산 안전성이다. 고분사압력은, 고압력 공유 레일시스템과 구별하여, 분사가 발생할 수 있는 시간창(time window)에 있는 중에서만 엔진 사이클 도중에 단기간 중에 분사기 내에서 발전된다. 분사기는 엔진 사이클의 정지를 위한 저압력 환경에서 유지된다. 부가적으로, 공유 레일 시스템에서 고압력 펌프로부터 분사기로 연료를 전달하는데 소요되는 외부 배관은 없다. 공유 레일 시스템과 대비하여, 증압기 시스템은 다수의 엔진 제작자에 마음을 끄는 매우 우수한 이점이 있는 것이다.
공유 레일 시스템(루카스와 보시타입 시스템)
공유 레일 연료 시스템은 증압기 시스템이 합체된 상술된 분사기와는 상당히 다른 것이다. 공유 레일 시스템에서, 분사기는 분사압력 발전공정을 초래하지 않는 것이다. 20,000psi정도에서의 고압력 연료는 엔진의 연소실로의 분사가 준비된 공유 레일에서 분사기로 배급된다. 분사기에는 소정의 파일로트 분사와 분사 휴지기(休止)(지속기간)를 생성하는 상당히 간단한 타이밍 제어과정이 있는 분사기 니들밸브로 이루어지는 직접 타이밍 제어부가 있다. 분사 타이밍과 지속기간이 전적으로 타이밍의 쟁점이 된다. 임의적 유닛 분사 시스템에서, 제어밸브 반응속도는,특히 고속도 엔진과 고압력 분사동작 상태하에서 소 파일로트 및 짧은 휴지기간(small pilot and small dwell size)을 달성하기 위한 제한 요소이며 가장 중요한 요소로서 고려된다. 증압기 시스템에서, 압력과 타이밍 모두가 일 제어밸브를 조작하는데 사용된다는 것은 매우 매력적이면서 제한적인 것이 될것이다. 따라서, 타이밍 제어 공정에서 압력 생성공정을 분리한다는 것은 미래에 분사 시스템 성능을 더욱 향상시키는데 필요한 단계가 될 것이다. 이러한 성질에의해 결합해제되는 공유 레일 시스템은, 타이밍에만 반응하는 것이다. 이러한 이유로, 공유 레일 시스템은 증압기 시스템과 대비하여 분사기 외측부에 독립적인 연료압력 제어부와 그 직접 니들 제어부로 인하여 파일로트 크기와 휴지 기간의 제어를 상당히 우수하게 이행하는 것이다.
루카스와 보쉬타입 유닛 분사기 모두는 각각의 분사기에 일 활성 제어밸브만을 가진다. 상기 분사기 모두용으로, 단일 제어밸브가 니들밸브를 개폐하는 타이밍을 직접적으로 제어하는데 사용된다. 공유 레일 시스템에 제어밸브의 유일한 기능은 분사 타이밍(예를 들면, 분사개시, 마감 그리고, 분사중)을 제어하는 것이다.
연료 분사기의 타이밍 제어는 제어밸브의 반응시간에 거의 전적으로 따른다. 이러한 이유로, 루카스타입 시스템은 제어밸브의 급속 반응으로 인하여 보쉬타입 시스템보다 더 우수한 반응도가 명백하게 있는 것이다.
본 발명은 내연기관용 연료 공급기에 관한 것으로서, 특히, 니들밸브 동작을 제어하는 2개 활성 제어밸브가 장착된 연료 분사기에 관한 것이다. 제1제어밸브는 분사압력공정을 제어하는데 사용된다. 제2제어밸브는 연료 분사기 니들밸브를 직접 제어하는데 사용된다. 2개 제어밸브간에 공동동작에 따라서, 필요한 다른 분사특성을 획득할 수 있다.
도1은 종래기술의 HEUI분사기의 단면도.
도2는 본 발명의 니들밸브제어부를 가진 HEUI-타입 분사기의 단면도.
도2a는 폐쇄지점에 도2의 영역(2a)을 확대하여 나타낸 도면.
도2b는 개방지점에 도2a의 확대도.
도3은 본 발명에 의해 획득되는 분사특징을 일렬의 그래프로 나타낸 도면.
도4는 분사 생성율과 타이밍 제어밸브와 분사제어밸브 사이에 다른 공동동작의 이행을 일렬의 그래프로 나타낸 도면.
도5는 파일로트와 휴지 제어 매개변수의 그래프.
도6은 성능 특성을 그래프로 나타낸 도면.
본 발명의 분사기는 증압기 시스템과 공유 레일시스템 모두의 이점을 가지면서, 다음과 같은 2개 시스템의 문제를 해결한 것이다.
(1)고압 공유 레일로 진행하지 않고, 타이밍 제어부로부터 분사 압력 대기부를 분리.
이러한 것은 증압기 타입의 일 유닛 분사기에 2개 활성 제어밸브를 구비하여 달성하였다. 일 제어밸브(압력 제어밸브)는 활성 액체측에 있고, 타 제어밸브(타이밍 제어밸브)는 고압력 연료측에 있다. 증압기 시스템의 이점을 유지시키기 위하여, 압력 제어밸브는 적절한 시기에 분사창(the window of injection)을 위로 개방하는 동작에 반응하는 것이다. 타이밍 제어밸브는 적절한 시기에 분사창 내에서 분사가 언제 얼마동안 발생하는지를 제어하는 반응성이 있는 것이다. 이러한 2개 제어밸브 시스템은 증압기 시스템과 공유 레일 시스템을 융합한 것이다. 본 발명은 양쪽 시스템(증압기와 공유 레일)의 이점을 유지하면서, 시스템 각각의 결함을 없애는 적절한 시기를 제공하는 것이다. 본 발명의 분사기가 2개 활성 제어밸브를 구비함으로, 2개 밸브 간에 제어 스케쥴의 공동작용이 현저하게 다르고 바람직한 분사특성을 생성할 수 있는 것이다. 보다 특정하게는, 압력 제어밸브가 활성 압력이 사용되는 중에 동작창(the window of operation)을 한정하는데 사용된다. 타이밍 제어밸브는 분사개시, 분사마감, 분사중지 및 지속 타이밍과 같은 분사 타이밍을 정밀하게 제어하는 창(window) 내에서 반응성이 있는 것이다.
(2)본 발명의 파일로트 분사공정은 제어방식으로 정상 분사를 중지하여 달성된다.
본 발명으로, 파일로트 분사 및/또는 비율모양 형성동작(rate shaping)을 구비하는 분사는, 임의적 중지의 지속을 이루면서, 단일 숏 분사가 고려된다. 중지(휴지)의 지속은 타이밍 제어밸브에 의해 이행되고, 휴지를 초래한다. 중지(휴지)가 짧으면, 이것은 비율모양 형성 분사(rate shaping injection)를 초래한다. 도3의 5경우와 도4의 5경우를 참고한다. 중지가 길어지면, 분할 또는 파일로트 분사를 일으킨다. 도3의 1경우와 도4의 3경우를 참고한다. 어떠한 중지도 없으면, 분사는 정상 단일 숏 이다. 도3의 4경우와 도4의 1경우를 참고한다. 중지를 이루면서, 중지(휴지) 지속기간에 따라서, 분사 흐름곡선이 형성되어 비율모양 형성, 분할분사, 파일로트 분사 및 필요에 따른 보다 많은 분사 세그먼트를 제공한다. 이러한 정상 분사에 대한 제어 중지(controlled interruption)는 활성 압력 또는 분사 압력이 존재하는 동안에 분사 중에 임의 시간에서 발생한다.
(3)단일 숏 분사 내에서 주 분사와 파일로트 분사의 독립적인 제어.
2개 독립된 단일 숏 분사의 발생에 의한 주 분사와 파일로트 분사를 달성하는데 모든 현재의 유닛 분사 시스템이 필요하다. 예를 들면, 미국특허 제5,460,329호에 기술된 분사 시스템은 파일로트 분사와 주 분사사이를 한정하는데 활성압력의 김쇠가 필요한 것이다. 종래기술에서, 이러한 것은 증압기의 동작을 역전시키어 달성될 수 있었다. 상기 역전성은 연료 분사기에 분사압력을 감소시키는 결점이 있는 것이다. 분사압력이 분사 중에 연료분사기에서 생성되면, 분사압력은 가능한 파일로트 분사압력을 목적으로 무력하게 되지 않아야 한다. 분사발생을 허용하는 전체 시간이 너무나 짧기 때문에 분사압력을 감쇠 및 수정하는데 소비시킬 수 없다. 따라서, 본 발명의 개념은 파일로트 분사 중에 증압기 피스톤과 플런저의 역동작이 없는 것을 중요시 하여, 분사압력을 유지시키는 것이다. 파일로트 분사에 휴지는 분사압력을 감소 또는 제거에 의하기 보다는 니들밸브를 폐쇄시키어 발생한다. 본 발명의 타이밍 제어밸브는 일부 고압력 연료를 니들밸브의 이면에 유출시키어 니들밸브를 강제적으로 폐쇄하는데 사용된다. 이러한 폐쇄동작은 분사기에 분사압력을 유지하면서 분리 파일로트 및 주 분사를 창출하는 것이다
(4)본 발명은 디지탈 제어밸브 HEUI 분사 시스템(미국특허 제5,460,329호)을 주 분사압력과 보다 짧은 지속기간으로 보다 유효하게 향상시킨 것이다.
상기 개량은 최대분사압력 상태하에서 발생하는 주 분사부를 가진 본 발명에 의해 달성된다. 분사 중에 항시 증압기 피스톤에 작용하는 전체 동작압력 수준을 가지어서 최대 분사압력이 획득 된다. 증압기 챔버압력은, 압력 제어밸브가 분사 전과정을 통해서 항시 개방상태를 유지함으로, 예를 들면 플런저 챔버 연료압력이 최대 증압된 수준을 유지하기 때문에, 최대동작압력을 유지한다. 과거에는, 압력 제어밸브에서 이중 동작이 없었다.
(5)소요에 따른 분사 형태에 대한 향상된 대응.
본 발명에서, 압력 제어밸브는 타이밍 제어밸브보다 더 큰 영역(유동영역)이어서, 타이밍 제어밸브보다 상당히 작은 반응을 한다. 이러한 사실은 활성액체의 유량율이 연료분사 유량율보다 약7배 정도 더 크기 때문이다. 따라서, 본 발명의 개념으로, 대형 압력 제어밸브만이 분사 당 일회 동작하고, 반면에 소 타이밍 제어밸브는 필요에 따른 복합 시간으로 동작되어 필요한 분사비율 모양으로 실행한다. 이러한 사실은 도4의 1-5경우로 도시된 밸브위치를 보면 명확하게 이해된다. 상대적으로 작은 타이밍 제어밸브는 상대적으로 큰 압력 제어밸브보다 상당히 우수한반응성을 가진다.
(6)단일 제어밸브로 달성되는것보다 더 많이 변경되는 분사특성이 증압기 타입의 일 유닛 분사기에 본 발명의 2개 활성 제어밸브로 달성된다.
현재의 연료분사시스템은 분사과정에서 중요한 변화와 성능의 악화를 유발하지 않고 현저한 융통성을 가진 모든 분사특성을 발생할 수 없는 것이다. 대부분의 분사기는 도3에 나열된 특징의 일부만을 발휘할 수 있는 것이다. 도3의 모든 특징은 본 발명에 의해 획득가능한 것이다. 유닛 분사기는 높은 배기표준, 감소된 노이즈, 및 향상된 구동성에 부합하도록 상기 특징의 모두가 행해질 수 있는 것이 바람직한 것이다.
본 발명은 압력하에서 연료원과 유체소통하고 연료 분사기 니들밸브면과 유체소통하는 선택적 작동식 타이밍 제어밸브를 구비하는, 연료 분사기 니들밸브의 개폐를 제어하는 연료 분사기에 사용용 니들밸브 컨트롤러를 포함하는 것이며, 상기 밸브는 개폐 배치 사이에서 이동가능한 것이다. 컨트롤러는 밸브 개폐 지점 사이에서 타이밍 제어밸브의 이동동작을 제어하는 타이밍 제어밸브와 작동적으로 결합되어, 연료 분사기 니들밸브면에 대한 압력하에 연료가 포트에 작용하여 타이밍 제어밸브를 개방하며, 연료는 연료 분사기 니들밸브를 폐쇄하도록 동작하는 연료 분사기 니들밸브면에 힘을 발생하는 것이다.
본 발명의 연료압력 증압기를 가진 연료분사기에 연료분사를 한정하는 방법은, (a)연료분사 압력 제어밸브에 연료압력을 준비하고, (b)연료유입 타이밍 제어밸브로 연료분사의 타이밍을 제어하는 단계를 구비하며, 연료분사의 타이밍과 연료압력예비물은 독립적으로 제어 가능한 것이다.
도2는 본 발명의 분사기(10)를 나타낸 도면이다. HEUI분사기(200)는 도1에 도시된 바와 같은 기준선 분사기(baseline injector)로서 사용되며, 본 발명에 합체될 수 있도록 개조되어진 것이다. 다른 분사기 타입 분사기가 본 발명에 합체되도록 활용될 수도 있다. 본 발명의 분사기(10)는 2개 활성 제어밸브를 구비한다. 제1제어밸브(압력 제어밸브(12))는 활성액체측에 있고 그리고 제2제어밸브(타이밍 제어밸브(14))는 고압력 연료측에 있다.
분사기 몸체(16)는 분사압력 제어밸브(12), 압력 증압기(18), 타이밍 제어밸브(14), 그리고 분사기(10)의 분사기 팁 하우징(21)에 배치된 스프링하중식 종래니들밸브(20)를 구비한다. 타이밍 제어밸브(14)와 본 발명의 관련유체통로(이하에서 설명됨)가 니들밸브(20)의 직접방식 유압제어를 위해 포함된다. 이하에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 타이밍 제어밸브(14)의 기본기능은 니들밸브(20)의 니들밸브 제어면(22)으로 고압연료가 지나가게 하는 것이다. 상기 연료는 필요한 분사특성에 유효하도록 니들밸브(20)의 개폐동작을 정밀하고 직접적이며 유압식으로 제어하도록 니들밸브 제어면(22)에서 동작한다.
여기에는 플런저 챔버(24)의 저부로부터 니들밸브(20)로의 2개의 흐름 통로가 있다. 고압력 연료통로(26)는, 니들밸브(20)의 증가된 직경으로 형성된 니들전방영역(30)이 연료압력에 노출되는 노즐챔버(28)에 종래방식으로 접속된다. 챔버(28)에서 발생되는 연료압력은 전방영역(30)에서 상방향으로 동작하여 니들밸브 스프링(32)의 폐쇄 편향력에 대향하여 니들밸브(20)를 개방한다.
제1유출 통로(34)는 타이밍 제어밸브(14)의 스플(36)에 유동적으로 접속된다. 제2유출통로(38)는 스플(36)에 유동적으로 접속되고 부가로 니들밸브(20)의 니들밸브 제어면(22)에의해 부분적으로 한정형성된 챔버(40)에 유동적으로 접속된다. 양호한 실시예에서, 제어면(22)은 니들밸브(20)의 이면에 상부 가장자리이다.
도2a 및 도2b는 확대된 타이밍 제어밸브(14)와 고압력 연료통로(26)에 관련 상관부를 나타낸 도면이다. 타이밍 제어밸브(14)는 코일 스프링(42), 단부 캡(44), 밸브 몸체(36), 및 밸브 하우징(46)을 구비한다. 밸브 몸체(36)와 하우징(46)사이에 누설이 최소로 되도록 양호하게 제어된다. 스풀 챔버(53)를 부분적으로 한정하는 밸브몸체(36)에는 스플 홈(52)이 있다. 스플 챔버(53)는 제어밸브(14)가 개방위치에 있을 때에 증압기 챔버(54)사이에서 니들이면에 챔버(40)와 유체 소통을 이루는 것이다. 밸브 몸체(36)의 밀봉부분(41)은 홈(52)에 따라 결정된다.
타이밍 제어밸브(14)는 단순 개폐(on/off)동작하는 2위치 밸브이고, 도2b는 타이밍 제어밸브(14)의 개방구조(on)를 나타낸 도면이고, 도2a는 타이밍 제어밸브(14)의 폐쇄구조(off)를 나타낸 도면이다.
타이밍 제어밸브(14)가 그 오프위치(도2a)에 있으면, 챔퍼 밸브면(56)은 밸브시트(58)에 안착되고 그리고 제1유출통로(34)로부터 제2유출통로(38)로의 스플 챔버(53)를 통한 연료흐름이 차단된다. 따라서, 니들밸브(20)의 이면에 제2유출통로(38)를 경유하여 챔버(40)로 흐르는 유체도 차단된다. 챔버(40)는 니들 백 드레인 오리피스(60)를 통하고 드레인 통로(62)를 통하여 외부 저압력 연료 저수조(63)(도면에 개략 도시함)에 배기(vent)된다. 드레인 통로(62)는 양호하게 도2a와 도2b에 가상선으로 나타낸 바와 같이 단면으로 서로 다른 평면으로 이루어진 것이다. 드레인 통로(62)가 고압력 연료통로(26)에 유동적으로 결합되지 않는 다는 것은 중요한 사항이다.
드레인 통로(62)는 분사기(10)에 대해 외부에 배치된 연료 저수조(63)로 배출(drain)된다. 연료 저수조(63)는 일반적으로 엔진연료펌프에의해 발생되는 압력(약50psig)으로 있다. 드레인 오리피스(60)는 극소 단면을 가지는 상당히 한정적인(양호하게는 직경이 0.1과 1.0mm사이이고, 보다 양호하게는 0.5mm이하)것이고, 양호하게 양방향(연료 저수조(63)로 그리고 그로부터의 방향)으로의 흐름이 이루어지는 것이다.
1방향 볼 체크밸브(66)는 연료 저수조(63)로 드레인 통로(62)와 챔버(40)사이에서 연장되는 리필 통로(67)에 배치된다. 체크밸브(66)는 연료압력에 의해 제어된다. 챔버(40)에 압력이 통로(62)에 압력을 초과하면, 체크밸브(66)는 밸브 시트(67)에 대하여 안착된다. 따라서, 체크볼(66)을 통한 연료흐름은 챔버(40)가 타이밍 제어밸브(14)에 의해 허용되는 고압력 연료에의한 압력을 받게되면 차단되고, 또한 니들밸브(20)의 개방동작 중에 차단된다. 체크 밸브(66)는 니들밸브(20)의 폐쇄동작 중에 발생하는 챔버(40)에 체적변화를 수용하도록 연료 저수조(63)로부터 챔버(40)로 연료(50psi)의 충분한 리필이 이루어지게 한다.
분사기(10)는 타이밍 제어밸브(14)가 도2a에 도시된 바와 같이 폐쇄 구조로 있으면 종래기술 HEUI분사기(200)와 같이 동작한다. 그러한 동작은 상술된 바와 같다.
타이밍 제어밸브(14)의 개방동작은 솔레노이드(64)에 의해 이행된다. 전류가 솔레노이드(64)에 공급되면, 타이밍 제어밸브(14)가 타이밍 제어밸브(14)의 완전 개방위치로 타이밍 밸브 스프링(42)의 스프링 로드에 대하여 상방향으로 이동한다. 도2b에 이러한 것을 나타내었다. 이러한 개방위치에서, 고압력 연료 통로(26)가 스플 홈(52)에 의해 한정된 스플 챔버(53)를 통한 제2유출 통로(38)에 유동적으로 접속된다. 고압력 연료는 니들밸브(20)의 이면에서 플런저 저부챔버(54)로부터 챔버(40)로 유출된다. 개방위치에서는, 유출통로(34, 38)가 완전하게 개방되고 그리고 챔버(40)가 압력을 받게된다. 압력은 스프링(32)과 관련하여 면(22)에서 동작하여 니들밸브(20)의 상방향으로의 개방동작을 막거나 또는 타이밍 제어밸브(14)의 개방 시에 니들밸브(20)가 개방된다면 니들밸브(20)를 폐쇄시킨다. 따라서, 니들밸브(20)는 타이밍 제어밸브(14)가 개방위치에 있으면 폐쇄위치에 있다. 만일 타이밍 제어밸브(14)가 분사 중에 얼마동안 개방위치에 있게 되면, 분사 개시 후에 폐쇄되는 니들밸브(20)의 적정한 지속을 획득하게 된다. 니들밸브(20) 폐쇄지속기간은 파일로트 분사의 휴지기간과 동일하다.
드레인 오리피스(60)는 항시 개방되지만, 그를 통한 연료흐름을 감압할 수 있도록 매우 작은 유동구역을 가진다. 따라서, 고압력 연료가 챔버(40)안으로 흐르면, 충분한 압력이 챔버(40)에서 정체되어 (스프링(32)과 상관하여)니들밸브(20)의 면(22)에서 작용하는 힘을 발생하는 연료압력에의해 니들밸브(20)가 폐쇄된다. 일정한 관통 흐름은 타이밍 제어밸브(14)가 개방위치에 있을때(도2b) 오리피스(60)에서 발생한다.(이러한 사실은 고압력 연료의 일정한 누설이 전체 분사공정 중에 발생하는 공유 레일타입 시스템과 매우 유사하다.) 통상의 단일 숏 분사 중에는, 타이밍 제어밸브(14)가 사용되지 않고 그리고 드레인 오리피스(60)는 챔버(40)로부터 연료 저수조로의 연료의 탈출을 허용하는 드레인 오리피스(60)의 제약으로 인해서 미세하게 니들밸브(20)를 하방향으로 서행 이동시킨다.
타이밍 제어밸브(14)의 개방에 의한 챔버(40)로의 고압력 연료의 유출은, 니들밸브(20)가 개방상태에 있으면 니들밸브(20)를 폐쇄시킨다. 타이밍 제어밸브(14)가 분사를 개시하자마자(증압기 플런저(18)가 연료압력이 증가하도록 하방향으로 바로 이동하는 상태) 개방되면, 니들밸브(20)가 그 표면(22)에서 작용하는 힘을 발생하는 연료압력으로 인하여 분사압력으로 발생하는 모든 것을 무시하고 폐쇄위치에서 체류한다. 이러한 사실은 필요에 의해서는 연소실 안으로의 분사 지연 개시(delayed start)를 일으킬 수 있다.
이러한 계획을 가지고, 사용자는 니들밸브(20)의 개방압력이 타이밍 제어밸브(14)에 의한 제어로 각각의 분사부의 개시 상태를 선택적으로 선택할 수 있다. 만일, 타이밍 제어밸브(14)가 분사가 이미 개시되어진 후에 개방되면, 분사 차단이 니들밸브(20)의 급작스런 폐쇄동작으로 인해서 발생한다. 급작스런 니들밸브(20)의 폐쇄동작은 타이밍 제어밸브(14)의 개방동작으로 챔버(40) 포트에 대한 고압력 연료를 초래한다. 이것은 파일로트 분사이며 연료분사가 발생하지 않는 중에 주 분사와 파일로트 분사 사이에 휴지(한정적 경과시간으로 발생)를 초래한다. 만일 타이밍 제어밸브(14)가 분사의 말부에서 개방되면, 타이밍 제어밸브(14)는 압력 제어밸브(12)가 오프로 전환되기 전에 니들밸브(20)를 폐쇄 한다. 이러한 사실은 필요에 따라서 분사의 급격한 마감부를 생성한다.
니들밸브(20)의 개방/폐쇄 동작은 타이밍 제어밸브(14)에 의해 직접적으로 제어된다. 따라서, 이러한 개념을 직접제어 니들밸브라고 하고, 파일로트 분사를 마감하여 분사압력을 통한 휴지부를 형성하는 분사율 모양으로 제어하도록 페쇄되는 니들밸브(20)를 구비한다.
도5와 도6을 참고로, 파일로트 분사 중에, 만일 타이밍 제어밸브(14)가 비교적 장기간동안 개방위치에 체류하면, 상술된 바와 같은 장기간 휴지기간을 발생한다. 만일 타이밍 제어밸브(14)가 비교적 짧은 지속기간동안 개방위치에 체류하면,분사시의 폐쇄 파일로트 분사(휴지기 없음) 또는 비율-모양 형성동작은, 분사시의 분사율의 상승부분 형성부에 작용하여 발생한다.
타이밍 제어밸브(14)의 개방 시에 기간 중에는, 니들밸브(20)가 폐쇄되고 그리고 증압기 플런저(18)가 니들밸브(20)에 챔버(40)로부터 드레인 오리피스(60)에서의 누출로 인하여 하방향으로의 이동을 지속한다. 드레인 오리피스(60)는 연료 저수조(대략50psi)쪽으로 개방된다. 드레인 오리피스(60)가 매우 작으므로, 챔버(40)로부터의 누설 유량이 비교적 작다. 분사압력은 유지되고 그리고 증압기(18)의 하방향 압축동작도 니들밸브(20)로부터 연소실로 연료를 유동시키는 노즐의 일시적 차단 중에도 지속된다. 이러한 사실은 니들밸브(20)의 면(22)에 압력이 발휘되도록 타이밍 제어밸브(14)가 개방되는 결과로 인한 것이다. 분사공정에 효율성은, 종래기술의 일부 분사기에서와 같이, 분사 정율을 형성하도록 증압기(18)의 동작을 역으로한 결과로 압력을 감소시키는 대신에 완전 분사의 전과정을 통하여 고수준으로 분사 연료압력을 유지하여 휴지기간을 생성하는 방법으로 향상된다.
니들 드레인 오리피스(60)의 크기는 매우 중요한 것이다. 니들 드레인 오리피스(60)를 개방하여 항시 연료 저수조(63)로의 통로(62)를 통하는 연료압력이 저하(대략50psi)되도록 한다. 올바른 크기의 오리피스(60)를 가지면, 충분한 연료압력이 챔버(40)에 정체되어, 고압력 연료가 타이밍 제어밸브(40)를 개방시킨 결과로서 플런저 챔버(54)로부터 챔버(40)로 흐를 시에 니들밸브(20)의 면(22)에서 작용한다. 드레인 오리피스(60)는 챔버(40)로의 유체 유출이 정지될 시에 서서히챔버(40)에 배압력을 배출하는 것이다. 드레인 오리피스(60)에서의 서행 유체 유출은 예정 소요치에 부합하도록 니들밸브(20)의 이동속도를 조정 및 조절하는 것을 도와준다. 드레인 오리피스(60)의 크기는, 타이밍 밸브(14)의 개방 시에 폐쇄되는 니들밸브(20)를 유지하고, 과도한 량의 고압력이 드레인 오리피스(60)를 통하는 누설을 방지하고, 그리고 니들밸브(20)의 재차 상승 시에(오리피스(60)를 통한 챔버(40)로부터의 연료압력의 유출 후에) 오리피스(60)에서 서행 배출 흐름을 가지는데 매우 중요한 것이다. 드레인 오리피스(60)의 크기는 특정한 분사기(10)의 요구사항에 최적한 크기의 것이며 그리고 그 직경은 양호하게 약0.1mm-1.0mm이다. 양호한 실시예에서, 드레인 오리피스(60)는 약0.5mm 또는 그 이하인 것이다. 니들밸브(14)의 표면(22)에 작용하는 연료체적은 니들 백(22), 니들 하우징(24), 및 체크 볼 평판(68)에 의해 한정된 용량을 가진 챔버(40)에 부분적으로 휴대된다. 니들 백 표면 영역(22)은, 스프링(32)에의해 발휘되는 니들 스프링 힘이 더해진 니들밸브(20)의 이면에 연료압력으로 발생되는 힘이 니들 전면(30)에서 작용하는 고압력 연료에의해 발생되는 반대방향 힘보다 크도록 하는 적절한 크기의 것이다. 니들 전면(30)에 힘은 스프링(32)의 편향과 관련하여 면(22)에서 작용하는 연료 압력의 힘에 반대방향으로 작용한다. 스프링(32)에 의해 발휘되는 편향력과 니들 전면(30)의 표면에 대한 면(22)의 적절한 크기의 것은 타이밍 제어밸브(14)의 개방 시에 니들밸브(20)의 적절한 폐쇄동작을 보장한다. 이러한 사이즈 작업은 고압력 연료가 니들밸브(20)를 동시적으로 개방 및 폐쇄하기 때문에 중요한 것이다.
니들 백에 챔버(40)에 소요되는 전체 유량이 매우 작기 때문에, 타이밍 제어밸브(14)의 필요한 크기는 압력 제어밸브(12)보다 상당히 더 작다. 부가로, 타이밍 밸브(14)의 이동거리(밸브 전체 개방동작)는 압력 제어밸브(12)의 이동(밸브전체 개방동작)거리보다 상당히 더 작다. 따라서, 타이밍 제어밸브(14)의 반응이 압력 제어밸브(12)의 반응보다 상당히 더 빠르다.
파일로트 분사의 휴지기간 중에, 니들 드레인 오리피스(60)를 통한 고압력 연료는 일정하게 유출된다. 따라서, 증압기 플런저(18)가 타이밍 제어밸브(14)가 개방구조에 있을때마다 챔버(40)로부터 유출되어진 챔버(40)에 연료를 서행으로 원래상태로 보충하도록 표류시킬 수 있다. 만일, 타이밍 제어밸브(14)가 장기간동안 개방되면, 증압기 플런저(18)는 고갈된다. 이러한 위험은 적절한 크기로 플런저(18)의 행정을 정립으로하여 피할수 있으며, 또한 과도하게 긴 휴지기를 피하기에 적절한 온/오프 스케쥴로 타이밍 제어밸브(14) 양쪽을 동등하게 하여서도 피할 수 있다.
동작
가요성 분사시스템은 단일 숏 분사모드, 탈착 파일로트 분사모드, 부착 파일로트 분사모드, 및 정격형상 분사모드로 행해지는 능력을 가져야 한다. 다음의 섹션은 각각의 다른 동작모드를 위한 본 발명의 작동과정을 기술한다.
삼각형 또는 램프모양 분사의 단일 숏 분사 (도4의 1경우; 도3의 4경우)
단일 숏 램프 분사 중에, 타이밍 제어밸브(14)는 폐쇄위치에 머무르고 그리고 전체 분사과정을 통해서 사용되지 않는다. 따라서, 고압력 연료만이 챔버(40)가 압력을 받지않고 낮은 연료압력 저수조(63)로 드레인 오리피스(60)와 통로(62)를 통하여 배출되는 중에 니들밸브(20)의 전면 또는 하부면으로만 흐른다. 타이밍과 분사지속 기간은 작동압력 제어밸브(12)에 의해 제어된다. 압력 제어밸브(12)가 개방되면, 분사압력은 고압력 연료통로(26)에서 점진적으로 강화된다. 고압력 연료가 니들 전면(30)에서 스프링(32)의 편향을 극복하고 니들밸브(20)가 이동(개방)하도록 동작한다. 니들밸브(20)가 개방되면, 분사가 개시된다. 생성되는 단일 숏 분사는 대체로 종래기술의 도1과 관련하여 기술된 바와 같이 일반적인 종래기술의 HEUI분사기(200)의 분사와 동일하다.
사각형 연료압력모양의 단일 숏 분사(도4의 2경우; 도3의 3경우)
제어밸브(12, 14) 양쪽의 동작은 사각형 비율모양의 분사특성을 달성하는데 소용된다. 타이밍 제어밸브(14)는 작동유체압력 제어밸브(12)가 개방되기에 앞서 또는 개방되는 때에 개방된다. 스필(spill) 및 바이패스 개념은 작동압력 제어밸브(12)의 동작으로 초래되는 연료압력 강화의 개시부에 유출되어 분사 개시동작이 지연되는 순간에 사용된다. 타이밍 제어밸브(14)의 개방동작은 챔버(40), 드레인 오리피스(60) 및 통로(62)를 통해 저압력 연료 저수조(63)로의 스필 및 바이패스를 초래한다. 분사압력의 개시부분은 상대적으로 낮아서, 이러한 개시부분 하에서 발생하는 분사는 만일 타이밍 제어밸브(14)가 폐쇄되면 램프모양 분사(단일 숏 램프 분사와 유사함)를 발생한다. 그리고, 타이밍 제어밸브(14)는 여기서 개방되어 바람직하지 않은 개시 압력상태를 우회하여 니들밸브(20)가 보다 바람직한 높은 압력수준에 이를때까지 개방을 대기한다.
압력연료의 개시부분은 챔버(40)로 유출된다. 챔버(40)에 연료의 압력이 표면(22)에서 작용하기 때문에, 밸브 스프링(32)에 의해 발휘되는 편향력과 상관하여 연료압력에의해 발휘되는 힘이 니들밸브(20)의 폐쇄를 유지하도록 동작한다. 따라서, 니들밸브(20)는 타이밍 제어밸브(14)가 솔레노이드(64)의 비활성화 후에 스프링(42)에 의해 폐쇄 위치로 복귀할 때까지 폐쇄상태로 머무른다. 소정의 기간 후에, 솔레노이드(64)의 비활성화가 발생하고 그리고 밸브(14)가 폐쇄위치로 복귀한다. 이러한 때에, 분사연료압력은 이미 매우 높은 압력으로 발전되어져 있다. 압력 제어밸브(12)가 완전 개방위치에 있고 그리고 증압기(18)가 하방향으로 속도가 발전되어, 이러한 상태하에서 발생하는 분사는 돌발적이며 분사의 개시동작 시에는 매우 빠른 분사비율을 가진다. 동시에, 일정한 분사압력이 증압기(18)에의해 플런저 챔버(24)에서 유지된다. 이러한 압력은 증압기(18)의 증압비율에 작동 유체시간의 레일 압력을 곱한 것과 동일하다. 작동유체의 레일 압력은 대략3000psi이다. 증압비는 7이며, 대략21,000psi의 연료압력을 초래한다.
분사의 말미에서, 타이밍 제어밸브(14)는 작동유체압력 제어밸브(12)가 폐쇄되기 전에 타이밍 밸브스프링(42)의 폐쇄 편향력을 극복하기위해 솔레노이드(64)를 활성화하여서 다시 개방위치로 순환된다. 밸브 스프링(32)에의해 발휘되는 편향력과 관련하여 표면(22)에 연료압력으로 발휘되는 힘은 니들밸브(20)를 강제적으로 급하게 폐쇄하도록 동작한다. 분사흐름은 종래기술에서와 같이 작동유체 분사압력에의해 발생되는 보다 점진적인 니들밸브(20)의 폐쇄라기 보다는 니들밸브(20)의 상기와 같은 강제적인 폐쇄동작에 의한 제로로의 거의 순간적인 단절인 것이다. 따라서, 분사의 말미가 매우 급하게 이루어져, 소정의 일반적인 사각형성 연료압력모양으로 되는 것이다.
합리적인 휴지기간의 파일로트 분사(도4의 3경우와 도3의 1경우(실선))
본 발명에서, 파일로트 분사는, 파일로트 분사로부터의 단일 숏 분사로도 분리되는 주 분사에 앞선 임의적 기간동안에 완전하게 차단되는 단일 숏 분사를 고려한다. 이러한 차단은 압력 제어밸브(12)에의해 개시되는 분사의 개시 후에 임의 시간에서 타이밍 제어밸브(14)에의해 니들밸브(20)의 급작스런 폐쇄동작으로 발생된다. 만일 니들밸브(20) 폐쇄 지속기간이 비교적 장시간이면, 파일로트 분사와 주 분사 사이에 휴지기는 길어질 것이다. 양쪽 제어밸브(12, 14)가 독립적으로 제어되기 때문에, 양쪽 밸브(12, 14)의 온/오프 스케쥴은 전체적으로 융통성이 있으며 서로 상호작용 및 방해가 없는 것이다. 단일 숏 분사인 경우에서와 같이, 이러한 경우에는, 압력 제어밸브(12)가 증압기 시스템(18)으로 압력창을 개방할 때에만 작동한다. 타이밍 제어밸브(14)는 압력 제어밸브(12)의 개방 시에 개시적으로 폐쇄된다. 압력 제어밸브(12)가 개방된 후에는, 니들밸브(20)가 상방향으로 이동되어 개방되고 그리고 분사가 단일 숏 분사경우와 관련하여 상술된 바와 같이 개시된다. 다음, 타이밍 밸브(14)는 압력 밸브(12)가 솔레노이드(64)의 활성에 의해 개방된 후에 바로 개방위치로 이동된다. 다음, 니들밸브(20)가 다시 개방되는 타이밍 밸브에 반응하여 폐쇄되어 분사의 중단을 초래한다. 니들밸브(20)의 폐쇄동작에 앞서, 소량의 연료가 노즐 홀(66)로부터 실린더의 연소실로 탈출된다. 이러한 사실은, 주 분사로부터 시간적으로 분리되는 숏 지속기간 이상으로 극소량의 분사연료인 파일로트 분사를 생성한다. 독립적인 압력 제어밸브(12)는 개방을 유지하고, 연료압력은 고압력 상태를 유지한다.
파일로트 분사의 사이즈는 2개 밸브(12, 14)의 개방동작 간에 타이밍 레그의 함수이다. 레그(lag)가 길수록, 파일로트 분사용량도 크게 된다. 양 밸브(12, 14)가 독립적으로 제어되기 때문에, 파일로트 분사용량은 매우 간단하고 융통성 있는 방식으로 제어된다. 타이밍 밸브(14)는 파일로트 분사 휴지기간는 크기에 대응하는 동안에는 개방상태로 머무른다. 휴지기의 말미에서, 타이밍 밸브(14)는 다시 오프로 전환된다. 이러한 사실은 니들밸브(20)의 개방동작을 초래하고 그리고 분사를 재개하여, 파일로트 분사로부터 시간적으로 이격공간진 주 분사를 제공한다. 증압기(18)는 주 분사를 마감하도록 지속적인 량의 고압력 연료를 제공하도록 하방향으로의 이동을 지속한다. 또한, 압력 제어밸브(12)가 오프로 전환하기 전에 니들밸브(20)의 강제적인 폐쇄동작이 이루어지도록 타이밍 제어밸브(14)를 개방하여서도 분사의 마감은 이루어진다. 이러한 사실이 사각형 모양의 연료압력 형태의 단일 숏 분사의 경우에서 상술된 바와 같은 분사의 급격한 마감을 초래한다. 따라서, 니들밸브(20)는 압력 제어밸브(12)를 폐쇄하는 동작으로부터 초래되는 분사압력이 저하되기 전에 폐쇄된다.
장시간 휴지기간의 파일로트 분사(도4의 4경우)
휴지 지속기간이 상당히 길게되면, 파일로트 분사는 2개 개방/폐쇄 사이클을 통하여 압력 제어밸브(12)를 순환시키는 2개 개별적 단일 숏으로 고려될 수 있다. 압력 제어밸브(12)는 분사 개시를 위해 먼저 전환된다. 파일로트 부분이 매우 작은 전체 공급부를 가지기 때문에, 타이밍 밸브(14)는 압력 제어밸브(12)에 의한 명령을 받는 분사를 차단하여 니들밸브(20)가 장시간 개방되는 것을 방지하는데 사용된다. 파일로트 분사가 정지된 후에, 압력 제어밸브(12)는 오프로 전환되어 제1단일 숏동작을 마감한다. 증압기(18)의 정상부에 압력은 대기로 배기되고, 증압기(18)는 다음 증압작용을 위해 대기되는 상부 폐쇄위치로 복귀한다. 배기통로(도시 않음)는 일반적으로 포펫 밸브 스프링 바로 위에 포펫 밸브의 정상부에 배치된다. 주 분사의 명령으로, 압력 제어밸브(12)는 다시 개방되고, 제2분사작용을 개시한다. 엔진소요에 따라서, 어느 일 램프, 단일 숏, 또는 사각형상 단일 숏 계획은 압력밸브(12)와 타이밍 밸브(14)가 적절하게 상호동작하여 주 분사작용으로 단일 숏을 생성하는데 사용된다.
비율-모양 형성 분사(Rate-Shaped Injection)(도4의 5경우; 도3의 5경우)
비율-모양형성 분사의 동작계획은 도4의 3경우인 파일로트 동작(적당한 휴지인 경우)과 거의 동일하다. 비율-모양형성 분사동작의 경우에는, 타이밍 제어밸브(14) "온"타임이 예를 들어 타이밍 제어밸브(14)의 최소 제어가능한 펄스 폭이 매우 짧다. 타이밍 제어밸브(14)에서의 매우 짧은 중단으로, 니들밸브(20)은 타이밍 제어밸브(14)의 온 타임 중에 폐쇄 위치로 완전하게 복귀되지는 않는다. 분사압력은 상기 경우에서는 매우 짧은 기간동안만 중지될 뿐이다. 따라서, 분사 궤적율은 도4의 3경우에서와 같이 세그먼트로 분할되지 않지만, 분사상태의 제로비율로 저하되지도 않는다. 이러한 사실은 표준적인 딥-비율모양 형성궤적을 초래한다. 타이밍 제어밸브(14)의 스케쥴에 따라서는, 다른 비율-모양 형성궤적이 획득된다. 비율-모양형성 분사는 분사의 조기 상태에서 매우 작은 중지를 가진 단일숏 분사인 것으로 판단된다.
신규한 특징
본 발명의 신규 특징은 2개 영역으로 즉, (1)설계구조와 (2)분사동작으로 분류되다.
(1)설계구조
2개 활성, 독립적으로 제어되는 제어밸브(12, 14)가 일 유닛 분사기(10)에 사용된다. 압력 제어밸브(12)는 작동 유체측에서 분사용 압력창을 개방한다. 압력 제어밸브(12)에 전환동작이 없이는, 분사압력이 없으며, 따라서 분사가 없어서, 타이밍 제어밸브(14)에서 발생하는 모든 것을 고려하지 않는다. 타이밍 제어밸브(14)가 (작동유체측과는 다른)고압연료측에 배치되어 압력 제어밸브(12)와 대체로 독립적인 니들밸브(20)의 직접제어를 달성한다. 따라서, 분사동작이 타이밍 제어밸브(14)의 온으로의 전환 시에 정지 또는 중지되며, 타이밍 제어밸브(14)는 니들밸브(20)를 폐쇄하도록 동작한다. 부가적으로, 타이밍 제어밸브(14)가 연료측에 있기 때문에, 증압기 플런저(18)의 연속동작은 압력 제어밸브(12)의 제어하에서 발생하여, 연속적인 고압력 연료원을 보장한다.
(2)분사동작
2개 작동성 제어밸브(12, 14)를 가진 유닛 분사기(10)는 오늘날 생산품에 존재하지 않는다. 따라서, 본 산업분야에서 2개 제어밸브(12, 14) 동작의 공동 스케쥴에 기본한 계획은 신규한 것이다.
단일 제어밸브(12)를 가진 유닛 분사기(10)가, 충분한 제어능력과 융통성과간략성을 유지하면서 (도3에 도시된 바와 같은)가변성 분사특징을 생성하기란 매우 곤란하다. 작동과정면에서 나타나는 본 발명의 제어계획은, 2개 제어밸브(12, 14)가 도3에 도시된 가변성의 분사특징을 획득하도록 서로 온/오프 타이밍 및 지속기간으로 어떻게 공동동작하는지를 설명한다.
연료 분사시스템이 동작 및 제어의 면에서 일층 정교하게 될 수록, 분사기를 설계하는데 우수한 성능을 제공할 뿐만 아니라 사용자에게 호의적인 제어가 이루어지며, 간략하고 강력하게 이루어지게 하는 것이 더욱 중요하게 된다. 도5와 도6은 본 발명의 제어 매개변수와 성능 매개변수간에 관계를 설명하는 도면이다. 본 발명의 분사시스템은 2개의 활성 제어밸브(12, 14)를 구비한다. 밸브(12, 14)는 상호 간섭행동이 없으며, 각 밸브(12, 14)는 확실하고 신뢰성이 있는 것이다.
도5는 타이밍 레그와 타이밍 밸브 펄스 폭(PW: pulse width)의 정의를 나타낸 도면이다. 타이밍 레그는 타이밍 제어밸브의 개방동작의 개시와 밸브를 개방하는 압력 제어밸브 펄스 폭의 개시와의 사이에 시간 지속기간 이다. 타이밍 레그는 타이밍 제어밸브(14)가 압력 제어밸브(12)에의해 개시되는 분사작용을 중지하도록 얼마나 늦게 동작하는지를 나타낸다. 타이밍 레그는 또한 니들밸브가 폐쇄되도록 힘을 받기 전에 노즐로부터 탈술하는 파일로트 분사량도 나타낸다. 따라서, 파일로트 분사량은 도6에 도시된 바와 같이 타이밍 레그 매개변수와 선형적으로 관련된다. 타이밍 제어밸브(14) 펄스폭 지속기간은 타이밍 제어밸브(14)가 개방위치에 얼마나 장시간 머무르는지를 나타낸다. 타이밍 제어밸브(14)의 개방동작이 니들밸브(20)를 폐쇄를 직접적으로 발생시키기 때문에, 타이밍 제어밸브(14) 펄스폭은 니들밸브(20)가 폐쇄되어 머무르는 시간량에 선형적으로 비례한다. 따라서, 파일로트 분사 중에, 휴지기는 도6에 도시된 바와 같은 타이밍 제어밸브(14) 펄스폭과 선형적으로 관련된다.
이점
본 발명의 연료 시스템의 주 이점은 증압기 분사시스템과 공유 레일 분사시스템 양쪽의 이점을 합치한 것이다. 2개 시스템의 각각의 결함을 피하면서 2개 시스템을 결합시킨 것이다.
(1)분사기(10)는 공유 레일 시스템에서 행해지는 것과 같은 고압력 연료전달 동작을 필요로 하지 않는 이점이 있다. 고분사압력은 유닛 분사기 내에 포함된다. 유닛분사기(10)는 분사작용 중에만 고압력 동작에 노출된다. 이러한 사실은 증압기 시스템에 유리한 것이다.
(2)분사기(10)는 니들밸브(20)의 직접 제어부를 가진다. 이러한 특징은 파일로트 분사동작에서 매우 중요한 것이다. 직접적인 니들밸브(20)의 제어가 없이는 소 파일로트 및 소 휴지기가 달성될 수 없다. 직접적인 니들밸브(20)의 제어는 증압기 시스템과는 다르게 공유 레일 시스템의 이점이 있는 것이다. 이러한 이점은 또한 본 발명으로 지켜지는 것이다.
(3)본 발명으로 제공되는 니들 타이밍 동작으로부터 작동 유체 압력제어부를 결합해제하는 것은 전체적인 분사동작이 상당히 간단하고, 보다 융통성이 있으며 보다 제어가능하게 만든다. 각각의 제어밸브(12, 14)는 그 자신의 대체적으로 독립적인 반응성을 가지는 것이다. 2개 제어밸브(12, 14)는 상호동작하지 않으며, 독립적으로 제어되는 것이다. 이러한 사실은 제어계획의 간략성을 나타낸다. 결과치는 용이하게 삽입되고 추정된다.
(4)본 발명으로, 모든 필요한 분사특성의 광범위한 변경이 용이하게 달성된다. 오늘날 생산된 분사기는 모든 특징을 달성할 수 없는 것이다. 공유 레일 시스템은 램프 분사와 비율-모양형성 동작을 달성할 수 없다. HEUI증압기 시스템은 사각형 분사를 달성할 수 없다. 파일로트 크기와 휴지 범위는 종래 기술에서는 제한적이었다.
(5)본 발명의 방식은 종래 접근방식과는 매우 다른 것이다. 이러한 방식에서는 파일로트와 비율-모양형성 분사가 단기간동안 중지되는 단일 분사로서 고려된다. 이러한 방식에 기본하여, 각각의 제어밸브(12, 14)는 타 제어밸브(12, 14)와 공동동작하는 단독 지위를 할당한다. 대형 압력 제어밸브(12)만이 단일 숏 분사를 수행하도록 동작한다. 소형이고 급속도인 타이밍 제어밸브(14)는 압력 제어밸브(12)의 단일 개방 사이클 중에 니들 개폐동작을 제어하는데 많은 시간을 사용한다.
(6)분사기(10)는 증압기를 구비한다. 그런데, 분사기(10)는 파일로트 분사가 정지하도록 증압기(18)의 역전성을 요구하지 않는다. 이러한 사실은 HEUI-B와 디지털 밸브 HEUI분사 개념과는 다른 것이다. 증압기(18)동작의 역전성을 피하게 하여, 분사부의 유압 효율도가, 주 분사부로부터 시간적으로 이격공간진 파일로트 분사부를 가진 분사동작 중에도 분사과정을 통하여 고연료압력을 유지하여, 현저하게 향상되었다.

Claims (59)

  1. 연료압력 증압기를 가진 연료 분사기에 있어서, 상기 분사기는:
    연료압력을 준비하는 연료분사 압력 제어밸브와;
    연료분사 동작의 타이밍을 제어하는 연료분사 타이밍 제어밸브를 포함하며,
    연료분사 압력 제어밸브와 연료분사 타이밍 제어밸브는 독립적으로 제어가능한 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  2. 제1항에 있어서, 연료분사 압력 제어밸브는 적절한 시기에 분사창을 개방하고 그리고 연료분사 타이밍 제어밸브는 적절한 시기에 분사창 내에서 발생하는 분사의 타이밍과 지속기간을 제어하는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  3. 제2항에 있어서, 연료분사 압력 제어밸브는, 작동압력이 연료압력을 강화하는데 사용용으로 이용가능하게 이루어지는 중에, 적절한 시기에 분사창을 개방하는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  4. 제2항에 있어서, 연료분사 타이밍 제어밸브는 연료분사 매개변수를 한정하도록 적절한 시기에 분사창 내에서 발생하는 분사의 타이밍과 지속기간을 제어하는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  5. 제4항에 있어서, 분사부 내에서 발생하는 연료분사 매개변수는 분사개시, 분사마감, 분사중지, 분사중지 타이밍, 및 분사중지 지속기간으로 이루어진 매개변수의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  6. 제1항에 있어서, 연료분사 타이밍 제어밸브는 단일 숏 분사 내에서 파일로트 분사, 주 분사 및 비율-모양형성(rate shaping)을 이루는 선택적인 독립적 제어를 제공하는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  7. 제1항에 있어서, 연료분사 압력 준비 및 연료분사 타이밍 제어는 내부적으로 결정되어 결합해제되는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  8. 제1항에 있어서, 연료분사 타이밍 제어밸브는 연료분사 압력 제어밸브에 대한 상대적으로 낮은 흐름영역을 구비하고, 상기 낮은 흐름영역은 필요에의해 분사형성동작을 향상시키기 위한 연료분사 타이밍 제어밸브의 반응 시간을 향상시키는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  9. 제1항에 있어서, 연료작동압력은 분사 지속용 연료분사 압력 제어밸브에서 활용되어 필요에 따른 분사 모양을 고려하지 않고 분사 전과정에서 최대 분사압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  10. 제1항에 있어서, 연료압력 준비용 연료분사 압력 제어밸브는 각각의 분사 준에 단일 시간으로 순환식으로 개폐되고 그리고 연료분사 타이밍 제어밸브는 필요에 따른 분사 모양으로 이행하는 각각의 분사 중에 단일 시간 중에서 복수 사이클로 독립적으로 순환 개폐되는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  11. 연료분사기 니들밸브의 개폐동작을 제어하는 연료 분사기에 사용되는 니들밸브 컨트롤러에 있어서, 상기 컨트롤러는:
    개폐위치 사이에서 이동가능하며, 연료분사기 니들밸브면과 유체소통하고 압력하에서 연료원과 유체소통하는 선택적 작동 타이밍 제어밸브를 포함하며;
    컨트롤러는, 밸브 개폐위치 사이에서 타이밍 제어밸브의 이동동작을 제어하는 타이밍 제어밸브에 작동식으로 결합되고, 연료분사 니들밸브면의 포트에 압력 하에 연료로 동작하는 타이밍 제어밸브를 개방하며, 상기 연료는 연료 분사기 니들밸브를 폐쇄하도록 동작하는 연료 분사기 니들밸브면에 힘을 발생하는 것을 특징으로 하는 니들밸브 컨트롤러.
  12. 제14항에 있어서, 컨트롤러는 솔레노이드를 구비하며, 솔레노이드의 동작은 개방위치로 타이밍 제어밸브를 이동하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 니들밸브 컨트롤러.
  13. 제12항에 있어서, 컨트롤러는 부가로 타이밍 제어밸브 스프링을 구비하며, 스프링은 폐쇄위치로 제어밸브에서 폐쇄동작 편향력을 발휘하는 것을 특징으로 하는 니들밸브 컨트롤러.
  14. 제11항에 있어서, 연료분사 니들밸브면과의 유체소통은 연료 분사기에 한정된 유출통로를 경유하며, 유출통로는 제1단부에서 타이밍 제어밸브에 유체결합되고 그리고 제2단부에서 연료 분사기 니들밸브면에의해 부분적으로 한정된 챔버에 유체결합되는 것을 특징으로 하는 니들밸브 컨트롤러.
  15. 제14항에 있어서, 드레인 오리피스는 챔버에 유체결합되고 부가로, 저압력 연료 저수조에 유체결합되는 것을 특징으로 하는 니들밸브 컨트롤러.
  16. 제15항에 있어서, 드레인 오리피스는 저압력 연료 저수조에 항시 개방되고 그리고 챔버로부터의 연료의 흐름을 감속시키는 크기인 것을 특징으로 하는 니들밸브 컨트롤러.
  17. 제16항에 있어서, 드레인 오리피스의 직경은 0.1과 1.0mm사이인 것을 특징으로 하는 니들밸브 컨트롤러.
  18. 제15항에 있어서, 드레인 오리피스의 직경은 약0.5mm인 것을 특징으로 하는 니들밸브 컨트롤러.
  19. 제14항에 있어서, 리필 통로는 저압력 연료 저수조에 챔버를 유체결합하고, 저압력 연료 저수조에 연료는 챔버를 리필하도록 리필 통로로 흐르는 것을 특징으로 하는 니들밸브 컨트롤러.
  20. 제19항에 있어서, 체크 밸브는 리필통로에 배치되고, 체크밸브는 챔버와 저압력 연료 저수조에 연료압력에 노출되고, 체크밸브의 개폐동작은 그위에서 작용하는 연료압력에의해 제어되는 것을 특징으로 하는 니들밸브 컨트롤러.
  21. 유압식 작동 유닛 분사기에 있어서, 상기 분사기는:
    분사동작을 협동적으로 독립적 제어하는 제1 및 제2제어수단과;
    챔버에 연료의 압력을 작용하며, 챔버에 연료량과 소통하며 연료작용 유체에 의해 작동되는 제1제어수단과;
    니들밸브의 개폐 이동동작을 제어하며, 개폐위치 사이에서 이동가능한 분사 니들밸브와 유체소통하는 제2제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  22. 제21항에 있어서, 제1제어수단은 적시에 분사창을 개방하고 그리고 제2제어수단은 적시에 분사창 내에서 발생하는 분사의 타이밍과 지속기간을 제어하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  23. 제22항에 있어서, 제1제어수단은 작용압력이 연료압력을 강화하는데 사용용으로 이용될 수 있게 만들어지는 중에 적시에 분사창을 개방하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  24. 제22항에 있어서, 제2제어수단은 연료분사 매개변수를 한정하도록 적시에 분사창 내에서 발생하는 분사의 타이밍과 지속기간을 제어하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  25. 제24항에 있어서, 연료분사 매개변수는 분사개시, 분사마감, 분사중단, 분사중단 타이밍, 및 분사중단 지속기간으로 이루어진 매개변수의 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  26. 제21항에 있어서, 제2제어수단은 단일 숏 분사 내에 비율모양 형성, 주 분사, 및 파일로트 분사의 선택적인 독립 제어를 제공하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  27. 제21항에 있어서, 연료분사 압력 준비와 연료분사 타이밍 제어는 내부적으로 정해져서 결합해제되는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  28. 개방위치에서, 연료분사 중에 고압력 연료의 분사를 제공하는 개폐위치 사이에서 이동가능한 니들밸브를 가진 유압식 작동 유닛 분사기에 있어서, 상기 분사기는:
    연료분사 연료압력공정을 제어하는 제1제어수단과;
    니들밸브의 개폐동작을 직접적으로 제어하는 제2제어수단을 포함하며,
    제1제어수단과 제2수단은 연료분사의 필요한 분사특성을 협력적으로 한정하는 독립적으로 작동하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  29. 제28항에 있어서, 제1제어수단은 적시에 분사창을 개방하고 그리고 제2제어수단은 적시에 분사창 내에서 발생하는 분사의 타이밍과 지속기간을 제어하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  30. 제29항에 있어서, 제1제어수단은 작용압력이 연료압력을 증강하는데 사용용으로 활용될 수 있게 만들어지는 중에 적시에 분사창을 개방하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  31. 제29항에 있어서, 제2제어수단은 연료분사 매개변수를 한정하도록 적시에 분사창 내에서 발생하는 분사의 타이밍과 지속기간을 제어하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  32. 제31항에 있어서, 연료분사 매개변수는 분사개시, 분사마감, 분사중지, 분사중지 타이밍, 및 분사중지 지속기간의 매개변수의 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  33. 제28항에 있어서, 제2제어수단은 단일 숏 분사 내에서 비율모양 형성, 주 분사, 및 파일로트 분사의 선택 독립적 제어를 제공하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  34. 제28항에 있어서, 연료분사 압력 준비와 연료분사 타이밍 제어는 내부적으로 정해지고, 결합해제되는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  35. 니들밸브가 연료분사 중에 다량의 연료를 분사하고, 개폐위치 사이에서 이동가능한 니들밸브와, 연료압력 증압기를 제어하는 동작가능한 작용유체 제어밸브와, 고압력 유체를 제공하는 니들밸브와 유체소통하는 증압기를 가진 유압식 작동 유닛 분사기에서, 상기 분사기는:
    니들밸브 제어수단이 작동유체 제어밸브로부터 결합해제되고, 제어수단은 개폐위치 사이에서 니들밸브의 이동동작을 제어하는 니들밸브와 유체소통하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  36. 제35항에 있어서, 작동유체 제어밸브는 적시에 분사창을 개방하고 그리고 니들밸브 제어수단은 적시에 분사창 내에서 발생하는 분사의 타이밍과 지속기간을 제어하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  37. 제36항에 있어서, 작동유체 제어수단은 작용압력이 연료압력을 증강하는데 사용용으로 활용될 수 있게 만들어지는 중에 적시에 분사창을 개방하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  38. 제36항에 있어서, 니들밸브수단은 연료분사 매개변수를 한정하도록 적시에 분사창 내에서 발생하는 분사의 타이밍과 지속기간을 제어하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  39. 제38항에 있어서, 연료분사 매개변수는 분사개시, 분사마감, 분사중지, 분사중지 타이밍, 및 분사중지 지속기간의 매개변수의 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  40. 제35항에 있어서, 니들밸브 수단은 단일 숏 분사 내에서 비율모양 형성, 주 분사, 및 파일로트 분사의 선택 독립적 제어를 제공하는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  41. 제35항에 있어서, 연료분사 압력 준비와 연료분사 타이밍 제어는 내부적으로 정해지고, 결합해제되는 것을 특징으로 하는 유압식 작동 유닛 분사기.
  42. 연료압력 증압기를 가진 연료분사기에 연료분사를 형성하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    연료분사 압력 제어밸브로 연료분사용 연료압력을 준비하는 단계와;
    연료분사 타이밍 제어밸브로 연료분사의 타이밍을 제어하는 단계를 포함하며, 연료분사의 타이밍과 연료압력준비는 독립적으로 제어가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제42항에 있어서, 연료압력의 준비는 적시에 분사창을 개방하는 단계를 구비하고, 타이밍 제어는 적시에 분사창 내에서 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제43항에 있어서, 연료압력을 강화하는데 이용가능하게 만들어지는 작동압력을 제공하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제43항에 있어서, 연료분사 타이밍을 제어하는 단계는 단일 분사내에서 발생하는 연료분사 매개변수를 한정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제45항에 있어서, 연료분사 매개변수를 한정하는 단계는, 분사 개시, 분사 말미, 분사 중지, 분사중지 타이밍, 및 분사중지 지속기간으로 이루어진 매개변수의 적어도 하나를 한정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제42항에 있어서, 연료분사 타이밍을 제어하는 단계는 단일 숏 분사 내에서 파일로트 분사, 주 분사 및 정격모양을 선택적인 독립적 제어를 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제42항에 있어서, 전체분사 과정 중에 연료분사 압력 제어밸브로부터의 연료압력을 공급하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제48항에 있어서, 연료분사 타이밍을 제어하는 단계는 단일 분사 내에서 발생하는 연료분사 매개변수를 한정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제49항에 있어서, 연료분사 매개변수를 한정하는 단계는 분사개시, 분사마감, 분사중단, 분사중단 타이밍, 및 분사중단 지속기간으로 이루어진 적어도 일 매개변수를 한정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제48항에 있어서, 연료분사의 타이밍을 제어하는 단계는 단일 숏 분사내에서 비율모양 형성과 주분사와 파일로트 분사의 선택적 독립 제어를 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제1항에 있어서, 연료압력을 준비하여 연료분사의 타이밍을 제어하는 단계는 내부적으로 정해져서 결합해제되는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
  53. 분사기가 연료압력 제어밸브의 독립적인 분사 중에 개폐되는 연료량과 상관하는 니들밸브와 연료량을 압축하도록 작동적으로 배치된 플런저의 위치를 제어하는 연료압력 제어밸브를 구비하는, 단일 분사 중에 파일로트 분사를 달성하도록 유압식으로 작동되는 연료 분사기를 조작하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    연료압력 제어밸브를 개방하여 다량의 연료를 플런저가 압압 하도록 이동하고, 상기 연료압력이 미리정해진 수준을 초과할 시에 니들밸브가 미리정해진 기간동안 개방을 허용하는 단계와;
    상기 연료압력 제어밸브가 개방을 유지하면서, 플런저의 동작을 역전시키지 않고, 니들밸브를 폐쇄하는 단계와;
    미리정해진 휴지기간 후에, 상기 니들밸브의 개방을 허용하는 단계 및;
    연료압력 제어밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제53항에 있어서, 연료압력 제어밸브를 폐쇄하기에 앞서 니들밸브를 폐쇄하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 분사기가 연료압력 제어밸브의 독립적인 분사 중에 개폐되는 연료량과 상관하는 니들밸브와 연료량을 압축하도록 작동적으로 배치된 플런저의 위치를 제어하는 연료압력 제어밸브를 구비하는, 단일 분사 중에 사각형 연료압력율의 분사형태를 달성하도록 유압식으로 작동되는 연료 분사기를 조작하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    폐쇄위치에서 니들을 유지하는 단계와;
    다량의 연료를 가압하도록 플런저를 개방 및 동작시키는 단계와;
    미리정해진 지속기간 후에, 니들밸브가 분사를 허용하도록 개방시키는 단계와;
    미리정해진 기간동안 니들밸브와 제어밸브의 개방을 유지하는 단계와;
    니들밸브를 폐쇄하는 단계 및;
    연료압력 제어밸브를 폐쇄하는 단계를 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제53항에 있어서, 연료량의 초기부분을 유출시키는 니들밸브를 개방하기 전에 단계와 미리정해진 플런저의 이동 후에 유출을 마감하기 전에 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 분사기가 연료압력 제어밸브의 독립적인 분사 중에 개폐되는 연료량과 상관하는 니들밸브와 연료량을 압축하도록 작동적으로 배치된 플런저의 위치를 제어하는 연료압력 제어밸브를 구비하는, 단일 분사 중에 장시간 휴지기간으로 파일로트 분사를 달성하도록 유압식으로 작동되는 연료 분사기를 조작하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    연료압력 제어밸브를 개방하여 다량의 연료를 플런저가 압압 하도록 이동하고, 상기 연료압력이 미리정해진 수준을 초과할 시에 니들밸브가 미리정해진 기간동안 개방을 허용하는 단계와;
    니들밸브를 폐쇄하는 단계와;
    연료압력 제어밸브를 폐쇄하는 단계와;
    동일한 분사 내에서, 미리정해진 휴지기간 후에, 연료압력 제어밸브를 재차 개방하여 플런저가 니들밸브의 개방을 허용하는 다량의 연료를 가압하도록 동작하는 단계와;
    미리정해진 기간동안 니들밸브와 제어밸브의 개방을 유지하는 단계 및;
    연료압력 제어밸브를 재폐쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 제53항에 있어서, 상기 연료압력 제어밸브를 재폐쇄하는 니들밸브의 폐쇄동작에 앞선 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  59. 분사기가 연료압력 제어밸브의 독립적인 분사 중에 개폐되는 연료량과 상관하는 니들밸브와 연료량을 압축하도록 작동적으로 배치된 플런저의 위치를 제어하는 연료압력 제어밸브를 구비하는, 단일 분사 중에 비율-모양으로 형성된 분사를 달성하도록 유압식으로 작동되는 연료 분사기를 조작하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    연료압력 제어밸브를 개방하여 다량의 연료를 플런저가 압압 하도록 이동하고, 상기 연료압력이 미리정해진 수준을 초과할 시에 니들밸브가 미리정해진 기간동안 개방을 허용하는 단계와;
    상기 연료압력 제어밸브가 개방을 유지하면서, 플런저의 동작을 역전시키지 않고, 니들밸브의 폐쇄를 시도하는 단계와;
    매우 짧은 미리정해진 휴지기간 후에, 상기 니들밸브의 재개방을 허용하는 단계와;
    미리정해진 기간동안 상기 니들밸브와 제어밸브의 개방을 유지하는 단계 및;
    연료압력 제어밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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