KR20010089129A - 연료 주입기용 컨디션 센서 - Google Patents

Abstract

연료 주입기의 제어 막대의 운동은 연료 주입기 하우징에 설치된 전자 센서에 의해 탐지될 수 있다. 센서는 주입기 하우징으로부터 절연되고, 포트-폐쇄 위치로부터 포트-개방 위치로 막대가 이동할 때 제어 막대의 어깨에 의해 접촉되도록 위치되는 팁을 구비하는 전자 탐침을 포함한다. 전자 센서는 진단 목적으로 사용될 수 있다.

Description

연료 주입기용 컨디션 센서 {CONDITION SENSOR FOR A FUEL INJECTOR}

본 발명은 디젤 엔진 연료 주입기에 관한 것이며, 보다 자세하게는, 연료 주입기가 완전히 개방된 상태가 될 때를 결정하는 센서에 관한 것이다. 센서는 밸브 타이밍을 위한 목적과 진단 정보를 위해 유용하다.

연료 주입기의 한 유형에서, 솔레노이드 작동 밸브는 연료 분사 포트(노즐)에 압축된 연료의 흐름의 타이밍을 조절하기 위한 고압 연료 통로에 위치된다. 주입 시작은 솔레노이드에 전압이 가해지는 시간에 의해 간접적으로 결정된다. 연료 주입 시간은 솔레노이드에 전압이 가해지는 상태로 유지되는 시간 간격에 의해 간접적으로 결정된다.

연료 주입 시간은 다양한 조건과 환경, 예를들어, 짝지어지는 표면의 공차, 마모-유도된 누출, 연료 점성 및 공급 압력, 스프링 힘, 배터리 압력에 의해 영향받을 수 있다. 설계에 따라 연료 주입 과정이 진행되는지를 결정하기 위해 많은 상기의 요소를 측정하는 것은 불가능하다.

본 발명은 연료 주입기가 완전 개방 상태에 도달했을 때를 나타내는 연료 주입기 내부에 설치된 센서에 관한 것이다. 센서는 완전 개방 상태에 대한 정보를 제공한다. 솔레노이드가 초기에 압력을 받게되는 시간에 대한 정보와 관련된 그러한 정보는 연료 주입 과정이 가능한 작동 상태에 조화되는지를 결정하는 데 사용된다. 본 발명은 흠결 탐지 목적과 엔진 보호 목적, 진단 분석에 사용될 수 있다.

본 발명의 특별한 특징이 본 발명의 도식적 실시예의 설명과 첨부된 도면으로부터 분명히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따르는 센서를 구비한 연료 주입기의 단면도.

도 2는 도 1 연료 주입기에 채용된 센서의 확대 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

12: 입구 통로 14: 노즐

18: 제어 밸브 22: 밸브 요소

24: 밸브 시트 30: 플런저

32: 공간 38: 채임버

40: 막대 42: 스프링

48: 탐침 56: 어깨

도 1에는 엔진 구동 펌프(도시 않음)로부터 압축된 연료를 수용하는 입구 통로(12)를 구비하는 하우징(10)을 포함하는 일반적인 연료 주입기가 도시되어 있다. 하우징(10)은 나아가 도시되지 않은 연소 채임버과 소통하는 감소된 직경 노즐(14)을 포함하여, 압축된 연료는 노즐 팁에서 노즐 개구(포트)(16)를 통하여 채임버 내부로 분사될 수 있다.

솔레노이드 작동 제어 밸브(18)는 입구 통로(12)로부터 노즐 포트(16)로 유도되는 통로(20)에 압축된 연료의 흐름을 제어하는 하우징(10)에 설치된다. 도면에 도시된 바와 같이, 제어 밸브(18)는 통로(12, 20) 사이에 개입된 밸브 시트(24)를 향한 이동을 위하여 하우징(10)에 미끄러질 수 있게 설치된 컵 모양 밸브 요소(22)를 포함한다.

솔레노이드 밸브 작동기(26)는 밸브-개방(밸브-폐쇄) 작동을 제어하도록 밸브 요소(22) 위에 위치된다. 파일럿 밸브 플런저(30)는 밸브 요소(22)의 파일럿 개구로부터 멀어지거나 향하여 움직이기 위한 솔레노이드 축 위에 미끄러질 수 있게 위치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 요소(22)는 밸브 요소 위의 공간(32)에 존재하는 연료 압력에 의해 폐쇄되고; 밸브 요소(22)의 측면의 작은 개구(34)는 공간(32)으로 압축된 연료를 공급한다.

솔레노이드(26)가 전압을 받게 될 때, 공간(32)이 파일럿 개구를 통하여 만곡되도록 플런저(30)가 위로 유도된다. 밸브 요소(22)의 아랫면에 작용하는 연료 공급 압력은 개방 상태로 밸브 요소를 들어올린다. 솔레노이드(26)가 전압을 잃게 되면, 스프링(36)은 파일럿 개구를 닫기 위해 아래로 플런저(30)를 되돌려서, 시트(seat)(24)에 대하여 폐쇄되는 밸브 요소(22)를 이동시키기 위해 설치되는 공간(32)에 연료 압력이 허락된다.

도면은 파일럿 작동 밸브로서 밸브(18)를 도시한다. 그러나, 직접-작동 밸브가 사용될 수 있다.

제어 밸브(18)가 개방 위치에 있는 동안, 압축된 연료는 통로(20)를 통하여 미끄러질 수 있는 제어 막대(40)를 둘러싸는 환형 채임버(38)로 유도되며; 막대(40)의 낮은 쪽 팁은 노즐 포트(16)를 통하여 흐름을 제어한다. 채임버(38)의 높은 연료 압력이 없이, 막대(40)는 코일 스프링(42)에 의해 폐쇄된 상태로 유지된다. 제어 밸브(18)가 통로(20)와 채임버(38)를 압축하도록 개방되면, 포트(16)를 통하여 연소 채임버 내부로 압축된 연료가 분사되도록 막대(40)의 아랫면의 증가된 압력은 막대를 들어올린다. 솔레노이드(26)가 밸브(22)를 폐쇄시키도록 전압을 잃으면, 채임버(38)의 압력은 도 1에 도시된 바와 같이 포트 폐쇄 위치인 아래로 스프링(42)이 막대(40)를 이동시키도록 갑자기 떨어진다.

솔레노이드(26)는 연료 주입 시기와 시간을 간접적으로 제어한다. 솔레노이드에 초기에 전압이 가해지는 시기는 연료 주입 과정의 시작을 결정한다. 솔레노이드에 전압이 가해진 상태를 유지하는 동안(시간 간격)은 연료 주입 과정의 길이(즉, 연소 공정 내부로 주입된 연료의 양)를 결정한다. 솔레노이드(26)에 전압을 가하는 것은 개별 주입기로부터 원격 위치되는 도시되지 않은 전기 제어 모듈에 의해 일반적으로 제어된다. 제어 모듈은 다양한 유닛 주입기 솔레노이드(각 엔진 실린더 중 하나)에 솔레노이드 구동 제어 신호를 도입한다.

본 발명은 연료 주입시 제어 막대(40)의 이동을 감지하는 전기 센서(4)에 관한 것이다. 도 2는 도 1로부터 분명하지 않은 센서의 몇몇 특징을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 센서는 쓰레드된 측면을 가지는 환형(관형상)배럴(barrel)(46)을 포함하여, 배럴은 주입 하우징(10)에 가공된 쓰레드된 홀드(hold) 내부로 쓰레드될 수 있다. 단일 막대 전기 탐침(probe)(48)은 배럴 축을 따라서 배럴을 관통하여 연장되어, 배럴이 어디에 위치하더라도, 탐침은 배럴축에 남는다.

탐침(48)은 배럴에 의해 형성된 내부 공간을 채우기 위해 탐침 주위에 성형된 전기 절연기(50)에 의해 배럴로부터 전기적으로 절연된다. 만약 배럴(46)이 비전도 플라스틱 재료로 형성된다면, 배럴은 절연기로서 작동할 수 있다.

전기 탐침의 상부 단부(52)는 운송 배터리에 의해 생성되는 양(positive)의 전압에 연결된다. 탐침(48)의 하부(내부) 단부(54)는 제어 막대(40)(도 1)에 형성된 어깨(56)와 접하여, 연료 주입기 하우징을 통하여 그라운드로 센서 신호를 통하게 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 탐침(48)의 내측 단부는 어떠한 전류도 탐침을 통하여 흐르지 않도록 제어 막대 어깨(56)로부터 이격된다.

탐침(48)이 제어 막대(40)의 어깨(56)위로 원하는 거리로 이격될 때까지 짝지어지는 쓰레드된 구멍 내부로 배럴(46)을 나사 박음으로써 센서(44)는 하우징(10)에 설치된다. 잠금 너트(58)는 쓰레드된 구멍의 입구에 대하여 단단하게 죄어져서, 원하는 축 조절 위치(즉, 배럴 축을 따라)로 배럴(46)을 고정시킨다. 배럴의 각 유닛 턴(unit turn) 이 탐침 팁(54)의 효과적인 위치로 특정 변화를 제공하도록 배럴 축은 제어 막대(40)의 이동 축에 예각으로 각지게 된다.

주입 초기시에, 제어 막대(40)는 제어 막대의 완전 개방 위치나 그 근처에서 어깨(56)가 탐침(48)의 내측 단부와 접하도록 제어 막대(40)가 위로 이동된다. 탐침(48)은 약간 작은 직경으로 스프링 합금으로 형성되어, 탐침의 하단부는 제어 막대의 어깨(56)가 탐침 단부를 때릴 때 약간 휠 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 탐침 하단부(54)는 절연기(50)로부터 이격되어 탐침의 아랫쪽 부분[ 절연기(50) 아래]은 휠 수 있다. 막대(40)가 포트-폐쇄 위치(도 1에 도시)로 반환되면, 탐침(48)의 아랫쪽 부분은 그 원래 상태로 되돌아간다.

어깨(56)와 접함으로써 탐침(48)을 통하여 생성되는 전류는 연료 주입이 만족스럽게 진행되고 있는지에 대한 정보를 제공한다. 탐침에 의해 생성된 전기 신호는 전술한 전기 제어 모듈에 위치된 유도 픽-업(pick-up)에 의해 탐지 될 수 있다. 양호하게는, 단일 유도 픽-업 탐지기는 시스템의 연료 주입기를 위해 사용된다.

탐침(48) 신호는 밸브 상승[솔레노이드 전압 신호 개시와 탐침(48) 신호 개시 사이의 시간 간격을 측정함으로써]을 측정할 수 있다. 또한, 탐침(48) 신호의 시간은 연료 주입 시간을 측정하는데 사용된다. 탐침(센서)은 마모-구동 누출, 연료 점성 변화, 마찰 효과, 배터리 전압 변화, 스프링(42) 힘의 변화등에 기인한 작동 상태의 변화를 보상하고 주입 시간 변경(변화)을 위해 사용될 수 있다. 센서는 실시간 흠결 탐지기나 주입 성능 최적화 진단 장치로서 사용된다.

Claims (9)

1. 연료 분사 포트 수단, 상기 포트 수단을 통하여 압축된 연료의 흐름을 조절하는 왕복 연료 주입 조절 막대, 상기 포트 수단에 압축된 연료의 흐름의 시간을 조절하는 솔레노이드 작동 밸브, 및 연료 주입시 상기 제어 막대의 운동을 감지하는 전자 센서를 구비하는 하우징을 포함하는 연료 주입기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 막대는 포트-폐쇄 위치와 포트-개방 위치 사이에서 이동 가능하며; 상기 전자 센서는 상기 제어 막대의 포트-폐쇄 위치를 감지하도록 방향이 정해지는 것을 특징으로 하는 연료 주입기.
3. 제2항에 있어서, 상기 전자 센서는 제어 막대에 대하여 상기 센서의 방향을 변화시키도록 상기 하우징에 적합하게 설치되는 것을 특징으로 하는 연료 주입기.
4. 제2항에 있어서, 상기 제어 막대는 이동 축을 가지며, 상기 전자 센서는 제어 막대 이동 축에 예각으로 각져 있는 조절 축을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 주입기.
5. 제2항에 있어서, 상기 전자 센서는 쓰레드된 배럴과 배럴 축상의 상기 배럴을 통하여 연장되는 전자 탐침을 포함하고; 상기 배럴은 배럴 축을 따라 배럴을 조정하도록 상기 하우징내에서 회전 가능하게 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 주입기.
6. 제5항에 있어서, 상기 제어 막대는 이동 축을 구비하며, 상기 배럴 축은 상기 제어 막대 이동 축에 대하여 예각으로 각져있는 것을 특징으로 하는 연료 주입기.
7. 제6항에 있어서, 상기 센서는 상기 전자 탐침 주위의 배럴을 채우는 전기 절연기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 주입기.
8. 제7항에 있어서, 상기 탐침은 제어 막대 이동 축을 향하여 상기 배럴 너머로 연장되며; 상기 탐침은 상기 막대가 포트-개방 위치에 접근하여 제어 막대를 연결하는 가요성 있는 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 주입기.
9. 제2항에 있어서, 상기 전자 센서는 양의 전원에 연결 가능한 단일 전기 탐침을 구비하여, 상기 막대가 탐침과 접할 때 그라운드로 전도 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료 주입기.