KR20090110609A - 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치 - Google Patents

과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치 Download PDF

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Abstract

과급기를 장착한 내연기관에 있어 연료의 효율적 운용 도모를 위해 설치되는 연료제한장치를 제공한다. 상기 연료제한장치는 풋 페달과 연동가능하게 연결된 거버너 레버; 연료분사펌프에 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 거버너 레버 동작과 연계하여 엔진으로 공급되는 연료량을 조절하는 연료량 조절기; 한 쪽 끝과 다른 쪽 끝에 각각 입력단과 출력단을 가지며, 출력단이 상기 연료량 조절기의 연료 증가측 측방으로부터 연동가능하게 연장된 로드 한 쪽 끝단과 마주하도록 엔진벽 측방 케이싱 내에 피봇축을 매개로 자유로이 회동가능하게 장착된 레버; 상기 레버의 입력단과 접촉 또는 분리 가능하도록 마주하는 출력로드를 상기 입력단과 수평 대응하는 위치에 가지며, 엔진의 과급압 지연상승과 연동하여 상기 출력로드가 인출되고 입력단과 접촉하여 상기 레버의 출력단을 연료량 조절기의 증량 이동 제한을 해재하는 방향으로 변위시키는 부스트 액츄에이터; 및 상기 레버의 출력단을 연료량 조절기의 증량 이동을 제한하는 방향으로 변위시키기 위해 상기 피봇축 하방으로 일정거리 이격된 지점의 레버에 접촉가능하도록 인출동작되는 피스톤 로드를 가진 보조 액츄에이터;를 포함하여 구성됨을 요지로 한다.
내연기관, 과급기(turbo charger), 연료분사펌프, 연료제한

Description

과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치{Fuel limitation supply device of internal-combustion engine attached turbo charger}
본 발명은 과급기(過給機, supercharger)를 장착한 내연기관에 설치되는 연료제한장치에 관한 것으로, 상세하게는 급가속시 과급기 회전지연과 연계하여 그 회전이 지연된 시간 동안 불필요하게 많은 양의 연료가 엔진으로 공급되는 것을 제한하여 연료의 효율적 운용을 도모할 수 있도록 한 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치에 관한 것이다.
출력 증대를 목적으로 과급기(過給機, supercharger)를 장착한 디젤엔진의 경우, 급가속, 급출발, 과부하운전 등과 같은 비정상적인 운전상태에서의 과도한 연료의 공급을 제한, 연료의 효율적 운용의 도모를 목적으로 연료제한장치를 구비하고 있다.
과급기를 장착한 디젤엔진에 적용되는 종래 연료제한장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 과급기가 장착된 엔진(E) 연료 분사 펌프의 연료량 조절기(21)가 원심 식 거버너(governor, 10)의 이중 거버너 레버(14)를 통해 연료량이 조절될 수 있도록 이동가능하게 마련된 구성 및 선회축(Q)을 피봇점으로 요동가능하게 지지된 요동레버(31)의 입력포인트부(J)에 다이어프램식 부스트 액추에이터(26)의 출력로드(30)가 연결됨과 함께, 상기 요동레버(31)의 출력포인트부(K)는 상기 연료량 조절기(21)에 있어 그 연료 증가쪽(R)과 마주하게 설치된 구성을 포함한다.
부스트 액추에이터(26)는 과급압(P)이 제공될 경우 그 과급압(P)에 의해 리턴 스프링(28)에 저항하여 출력로드(30)가 돌출되는 구성으로 이루어지며, 따라서 급가속, 급출발, 과부하 운전상황에서 과급기(Turbo-charger, 1) 지연회전이 발생하여 상기 부스트 액츄에이터(26)로 과급압(P)이 지연공급될 경우, 과급압(P) 도달전 그 지연된 시간동안에는 상기 리턴 스프링(28)에 의한 요동레버(31) 입력포인트부(J)의 당김동작과 연계하여 출력포인트부(K)가 상기 연료량 조절기(21)의 연료 증량 이동을 억제하고, 과급압(P) 도달후에는 리턴 스프링(28)에 저항하여 돌출되는 상기 출력로드(30)의 미는동작과 연계하여 상기 출력포인트부(K)가 상기 연료량 조절기(21)의 연료 증량 이동 제한을 해제할 수 있도록 구성되어 있다.
즉, 상기 종래 기술은 부스트 액추에이터(26)가 상기 엔진(E)의 과급압(P)의 지연상승과 연동하는 구성 및 이와 연계된 요동레버(31)의 움직임에 의해, 상기 요동레버(31)의 출력포인트부(K)가 상기 연료량 조절기(21)의 연료 증량 이동을 제한하거나 해제함으로써, 급가속, 급출발, 과부하 운전상황에서 과급기 지연회전에 따른 불필요한 연료 초과공급을 억제하여 연료가 보다 효율적으로 운용될 수 있도록 하고, 연료 초과 공급 및 과급압 지연에 따른 불완전 연소에 의한 흑연(black smoke)과 같은 대기오염물질 발생을 방지할 수 있도록 한 것이다.
도 1에 있어 미설명 부호 2는 과급기의 터빈, 3은 컴프레서, 4는 고속운전시의 배기가스(C)에 의한 지나친 배기압을 저하시키는 웨이스트 게이트 밸브(Waist gate valve), 5는 흡기관, 6은 배기관, 8은 과급압 연통관, 11은 속도조절조작레버, 12는 속도조절레버, 13은 거버너 스프링, 14a 및 14b는 이중 거버너 레버(14)를 구성하는 제1레버와 제2레버, 15는 상기 거버너 레버(14)의 선회축, 16은 토크업 장치, 18은 스타트 스프링, 46은 거버너 슬리브를 각각 가르킨다.
상기한 종래 기술에 따르면, 과급압(P)의 지연상승에 따른 과도한 연료공급을 제한하는 것에 의해, 흑연의 발생이나 불필요한 연료의 소비를 방지할 수는 있으나, 엔진 시동시 부스트 액추에이터(26)에 작용하는 과급압은 제로이고 그 출력로드(30)는 리턴 스프링(28)에 의해 후퇴된 상태에 있기 때문에, 상기 요동레버(31)의 출력포인트부(K)는 연료 분사 펌프의 연료량 조절기(21)가 시동 증량위치로 이동되는 것을 제한하게 된다. 따라서 시동이 원활하게 이루어지 못할 우려가 있다.
이에 따라, 엔진의 시동시 상기 연료량 조절기(21)를 부스트 액추에이터(26)의 리턴 스프링(28)에 저항하여 시동 증량위치로 밀어내기 위하여 푸시로드(M)를 별도로 부설하고는 있다. 그러나 푸시로드(M)를 부스트 액추에이터(26)의 리턴 스프링(28)에 저항하여 밀어낼 수 있도록 하기 위해서는 그 리턴 스프링(28)의 탄성을 극복할 수 있을 정도의 강력한 구동력이 요구되는 단점이 있다.
더욱이, 푸시로드(M)를 통해 연료량 조절기(21)을 시동 증량 위치로 밀어내 는 종래 구성의 경우, 겨울철과 같이 엔진이 차가운 외기에 노출되어 냉각상태를 유지하고 있을 경우의 엔진 시동시, 연료량 조절기(21)를 시동 증량쪽에 위치시켜 엔진 시동성을 확보함에 있어 장점을 가지지만, 여름철과 같이 엔진이 어느 정도 예열된 상태에서의 시동 즉, 온난시동(warm start)시에 있어서도 항상 연료량 조절기(21)가 시동 증량 위치에 위치함에 따라, 초기시동에 요구되는 필요이상의 연료가 엔진으로 공급되어, 흑연과 같은 대기오염물질이 다량 발생함과 함께 불필요하게 많은 양의 연료가 소모되는 단점 또한 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 엔진 시동시 별도의 시동 보조 수단 예컨대, 종래 푸시로드 및 강력한 초기 구동력 없이도 원활한 시동성을 확보할 수 있으며, 온난시동(warm start)에 있어서의 지나친 연료공급을 제한하여 보다 효율적으로 연료운용을 도모할 수 있는 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치를 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결 하기 위한 수단으로서 본 발명은, 과급기를 장착한 내연기관에 있어서, 풋 페달과 연동가능하게 연결된 거버너 레버; 연료분사펌프에 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 거버너 레버 동작과 연계하여 엔진으로 공급되는 연료량을 조절하는 연료량 조절기; 한 쪽 끝과 다른 쪽 끝에 각각 입력단과 출력단을 가지며, 출력단이 상기 연료량 조절기의 연료 증가측 측방으로부터 연동가능하게 연장된 로드 한 쪽 끝단과 마주하도록 엔진벽 측방 케이싱 내에 피봇축을 매개로 자유로이 회동가능하게 장착된 레버; 상기 레버의 입력단과 접촉 또는 분리 가능하도록 마주하는 출력로드를 상기 입력단과 수평 대응하는 위치에 가지며, 엔진의 과급압 지연상승과 연동하여 상기 출력로드가 인출되고 입력단과 접촉하여 상기 레버의 출력단을 연료량 조절기의 증량 이동 제한을 해재하는 방향으로 변위시키는 부스트 액츄에이터; 및 상기 레버의 출력단을 연료량 조절기의 증량 이동을 제한하 는 방향으로 변위시키기 위해 상기 피봇축 하방으로 일정거리 이격된 지점의 레버에 접촉가능하도록 인출동작되는 피스톤 로드를 가진 보조 액츄에이터;를 포함하는 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치를 제공한다.
여기서, 엔진 시동시 상기 연료량 조절기가 연료 증가쪽으로 이동할 수 있도록, 상기 연료량 조절기가 스타트 스프링에 의해 연료 증가쪽으로 탄성지지되도록 구성함이 바람직하다.
본 발명에서 상기 보조 액츄에이터로는 주변온도에 따른 로드의 자동 인출동작에 따라 레버의 움직임을 제한하는 온도감응 액츄에이터 이거나 엔진 부하작동 시 유압계통으로부터 전달받은 압유에 의해 로드의 인출동작이 수행되는 유압식 액츄에이터가 적용될 수 있다.
이때, 보조 액츄에이터로서 온도감응 액츄에이터가 적용되는 경우, 상기 온도감응 액츄에이터는 용기 내에 수용된 왁스의 온도감응 체적팽창과 연계하여 출력로드가 인출되고, 출력로드의 인출에 대항하는 방향으로 탄성을 가진 리턴 스프링에 의해 엔진 주변온도 저하에 따라 상기 출력로드가 원위치로 복귀되는 구성일 수 있으며, 유압식 액츄에이터는 레버를 향해 돌출된 피스톤 로드를 가진 피스톤 후방에 유체가 유입될 수 있는 유실을 가져, 엔진 부하작동 시 제공된 작동유의 압력에 의해 상기 피스톤 로드가 인출되는 구조일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 보조 액츄에이터의 피스톤 로드 인출량을 규제하여 연료량 조절기의 증량 이동 제한 범위를 조절하는 규제핀을 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 규제핀은 부스트 액츄에이터의 출력로드 인출량 조절을 통한 레버의 변위량 조절을 통해 상대적으로 상기 액츄에이터의 피스톤 로드 인출량이 규제될 수 있도록, 상기 출력로드 후방의 부스트 액츄에이터에 전, 후 이동 조절이 가능하도록 설치함이 바람직하다.
상기한 본 발명에 의하면, 부스트 압이 제로인 초기 시동시 연료량 조절기는 스타트 스프링에 의해서 시동 증량쪽으로 탄성을 제공받고, 연료량 조절기의 시동 증량 이동을 제한하는 레버는 엔진 시동시 부스트 압이 제로인 관계로 부스트 액츄에이터의 영향을 받지 않는다.
때문에, 엔진 시동시 상기 연료량 조절기는 스타트 스프링으로부터 제공된 탄성에 의해 시동 증량쪽으로 자연스럽게 밀려나갈 수 있다. 즉, 종래와 같은 푸시로드를 이용한 강력한 초기 구동력 없이도 연료량 조절기를 연료 증가쪽으로 이동시킬 수 있고, 그 결과, 엔진 시동에 필요한 충분한 연료가 엔진으로 공급될 수 있게되므로 원활한 시동성을 확보할 수 있다.
또한, 보조 액츄에이터로서 주변 온도의 영향을 받아 로드 인출이 수행되는 온도감응 액츄에이터를 적용할 경우에는, 여름철과 같은 온난시동시 상기 온도감응 액츄에이터의 용기 내에 수용된 왁스의 체적팽창에 의한 로드의 자동인출로 인하여 레버 출력단이 열료량 조절기의 시동 증량 이동이 제한된다. 즉, 온난시동(warm start)에 있어서의 지나친 연료공급을 제한할 수 있으며, 결과적으로, 보다 효율적 으로 연료의 운용을 도모할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하기에 앞서, 전술한 종래 기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 명칭 및 도면참조부호를 부여하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 개략 구성도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치의 요부 구성을 확대도시한 종단면도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 연료제한장치는 과급기를 장착한 엔진에 있어, 연료분사펌프를 통해 엔진으로 제공되는 연료량을 조절하기 위한 거버너 레버(10) 및 상기 거버너 레버(10)의 동작에 의해 엔진으로 제공되는 연료량 조절을 실질적으로 수행하는 연료량 조절기(21)를 포함한다. 상기 거버너 레버(10)는 중앙 선회축으로부터 뻗어나온 두개의 레버 즉, 제1, 제2 레버(14a)(14b)를 가지며, 그 중 제1 레버(14a)는 상기 연료량 조절기(21)에 연결되고 제2 레버(14b)는 풋 페달(미도시)과 상기 거버너 레버(10)를 연결하는 거버너 스프링(13)과 연결된다.
상기 제1 레버(14a)의 출력단은 연료량 조절기(21)의 랙핀(23)과 연료 증가 쪽(L)에 단순 분리가능하게 접촉하고 있으며, 상기 연료량 조절기(21)는 스타트 스프링(18)에 의해 연료 증가쪽(L)으로 탄성을 받고 있다. 이에 따라, 엔진 시동시 상기 연료량 조절기(21)는 스타트 스프링(18)으로부터 제공된 탄성에 의해서 푸시로드를 이용한 강력한 초기 구동력 없이도 연료 증가쪽(L)으로 자연스럽게 밀려나갈 수 있다.
상기 제2 레버(14b)는 거버너 스프링(13)의 장력에 의해 연료 증가쪽(L)으로 탄성을 받고 있고, 제1 레버(14a)는 거버너 레버(10)에 작동하는 작동력에 의해 연료 감소쪽(S)으로 힘을 받고 있다. 따라서, 이러한 양자의 균형에 의하여 거버너 레버(10)는 요동된다. 그리고 통상 운전시에는 연료분사펌프의 연료량 조절기(21)는 상기 스타트 스프링(18)에 의해 시동 증량쪽으로 탄성력을 받고 있어서, 거버너 레버(10)의 출력단의 요동을 따르게 된다.
이상태에서 급가속을 위해 속도조절 레버 즉, 풋 페달(미도시)을 강하게 당겨서 거버너 스프링(13)에 의해 제2 레버(14b)를 연료 증가쪽(L)으로 강하게 당기면, 상기 제1 레버(14a)는 제2 레버(14b)와 함께 연료 증가쪽(L)으로 같이 이동하고, 상기 제1 레버(14a)의 출력단(17)은 상기 랙핀(23)으로부터 분리된다. 그 결과, 상기 연료량 조절기(21)에는 상기 거버너 레버(10)의 힘은 작용하지 않고 스타트 스프링(18)의 탄성력만이 연료 증가쪽(L)으로 작용하며, 이때 부스트 액츄에이터(26)의 부스트 기능(이하, 「연료제한기능」이라 한다)이 발휘되어 연료량 조절기(21)의 증량 이동을 억제한다.
상기한 연료제한기능의 구현을 위해 본 발명은, 입력단(J)과 출력단(K)을 가 진 레버(31), 상기 레버(31)의 입력단(J)과 마주하는 출력로드(30)를 갖는 부스트 액츄에이터(26) 및 보조 액츄에이터(32)를 포함한다. 상기 레버(31)는 연료분사펌프(8) 측부의 케이싱(80)에 의해 구획공간에 자유로이 회동가능하게 장착되고, 부스트 액츄에이터(26)의 상기 출력로드(30)는 엔진의 과급압(P) 지연상승과 연동하여 인출되며, 상기 보조 액츄에이터(32)는 상기 레버(31)의 출력단(K)을 연료량 조절기(21)가 연료 증가쪽(L)으로 이동되는 것을 제한하는 방향으로 상기 레버(31)의 출력단(K)을 변위시키는 역할을 수행한다.
상기 레버(31)의 출력단(K)은 상기 연료량 조절기(21)의 연료 증가쪽(L) 단부와 마주하도록 엔진벽 측방의 케이싱(80) 내에 그 중앙이 피봇축(Q)에 의해 고정되며, 상기 부스트 액츄에이터(26)의 출력로드(30)는 엔진의 과급압(P) 지연상승과 연동하여 레버(31)의 출력단(K)이 연료량 조절기(21)의 증량 이동 제한을 해재하는 방향으로 변위될 수 있도록 상기 레버(31)의 입력단(J)과 마주하도록 설치된다. 그리고 상기 보조 액츄에이터(32)의 출력로드(35)는 상기 레버(31)의 출력단(K)이 연료량 조절기(21)의 증량 이동을 제한하는 방향으로 변위될 수 있도록, 상기 피봇축(Q) 하방으로 일정거리 이격된 지점의 레버(31)에 접촉가능하게 배치된다.
상기 부스트 액츄에이터(26)는 도 3에 도시된 바와 같이, 출력로드(30)와, 케이싱 내에 엔진의 과급압(P)을 제공받아 유동되는 다이어프램(26a)과, 상기 과급압에 의한 다이어프램(26a)의 유동에 저항하는 방향으로 탄성력을 제공하는 리턴 스프링(28)을 포함하며, 상기 과급압(P)에 의해 다이어프램(26a)에 압력이 가해져 출력로드(30)가 인출되면, 인출된 출력로드(30)는 피봇축(Q)에 의해 회동가능한 상 기 레버(31)의 입력단(J)을 밀어내어 타단에 형성된 레버(31)의 출력단(K)을 연료량 조절기(21)의 증량 이동 제한을 해재하는 방향으로 변위시킨다.
본 발명의 제1 실시예에 있어 상기 보조 액츄에이터(32)로는 온도감응 액츄에이터가 적용된다. 이러한 온도감응 액츄에이터(32a)는 용기 내에 수용된 왁스(34)의 온도감응 체적팽창과 연계하여 출력로드(35)가 인출되고, 출력로드(35)의 인출에 대항하는 방향으로 탄성을 가진 리턴 스프링(36)에 의해 엔진 주변온도 저하에 따라 상기 출력로드(35)가 원위치로 복귀될 수 있는 구성을 가진다.
상기 왁스(34)는 일정온도 미만으로 냉각되면 수축되고 일정온도 이상이 되면 팽창되는 특성을 갖는 즉, 열 팽창성이 큰 물질이 적용가능하며, 상기 왁스의 체적변화 온도는 외부온도와 관련한 차량의 시동성을 고려했을 때, 15℃ ∼ 25℃ 의 범위내에서 체적 변화특성을 갖는 물질이 적합하다.
도 4는 도 3에 나타난 온도감응 액츄에이터의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4의 (a)는 냉시동시 액츄에이터 비작동 상태를 나타내며, 도 4의 (b)는 온난시동시의 액츄에이터 작동상태를 나타낸다.
상기 온도감응 액츄에이터(32a)는 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 그 감응 온도가 예컨대, 15℃ 미만인 경우에는 작동하지 않는다. 즉, 일정 미만에서의 왁스 비팽창에 따라 출력로드(35)는 인출되지 않고, 따라서 엔진 냉 시동시에 있어서는 연료제한기능을 발휘하지 않는다. 결국, 엔진 냉 시동시에 있어서는 연료제한기능을 발휘하지 않음으로 해서 원활한 시동성이 확보된다.
이와는 달리, 상기 감응 온도가 예컨대 25℃ 이상의 경우에는, 도 4의 (b)와 같이 수용된 왁스(34)의 열팽창에 의해 출력로드(35)가 인출되고, 인출된 상기 출력로드(35)는 레버(31)의 출력단 측을 변위시켜 연료량 조절기(21)가 연료 증가쪽(L)으로 변위되는 것을 제한한다. 결과적으로, 연료의 과공급이 요구되지 않는 온난 시동시에 있어서는 상기 온도감응 액츄에이터(32a)의 작동으로 레버의 출력단(K)이 연료량 조절기(21)의 연료 증량 이동을 억제하는 방향으로 변위됨으로써, 시동시 불필요한 연료소모가 방지된다.
상기 보조 액츄에이터 구체적으로는, 본 실시예에 따른 온도감응 액츄에이터(32a)의 출력로드(35)의 인출길이가 지나치게 길 경우에는 상대적으로 연료 공급을 과하게 제한하여 자칫 시동성 및 운전성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 상기 온도감응 액츄에이터(32a)에 설치된 출력로드(35)의 인출길이를 제한할 필요가 있으며, 이를 위해 본 발명의 실시예에 따르면 보조 액츄에이터의 출력로드(35) 인출량을 규제하는 규제핀(33)이 설치된다.
본 발명의 실시예에 있어 상기 규제핀(33)은 부스트 액츄에이터(26)의 출력로드(30)와 연결되고 부스트 액츄에이터(26) 케이싱 밖으로 뻗은 구조를 가지며, 상기 케이싱(80)과는 나선 결합되어 회전에 의해 전, 후 이동이 조절가능하도록 설치된다. 이 경우, 상기 규제핀(33)을 조절하여 부스트 액츄에이터(26)의 출력로드(30) 인출량 조절하면 레버(31)의 변위량을 조절 할 수 있으며, 상대적으로는 상기 보조 액츄에이터(32) 구체적으로, 온도감응 액츄에이터 출력로드(35)의 인출량을 규제할 수 있다.
도 5는 상기한 제1 실시예에 관한 주요부의 작동상태를 나타낸 도면으로서, 도 5의 (a)는 냉 시동시의 상태를 나타내고, 도5 (b)는 온난 시동시의 상태를 나타내며, 도 5 (c)는 엔지 부하운전 상태를 나타낸 도면이다.
먼저, 냉 시동시에는 부스트 압이 제로이면서 왁스(34)의 체적팽창이 이루어지지 않은 관계로, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 부스트 액츄에이터(26)의 출력로드(30)와 온도감응 액츄에이터(32a)의 출력로드(35)는 인출되지 않는다. 따라서, 레버(31)는 중앙 피봇축(Q)을 기준으로 자유로이 회동가능한 상태이며, 연료량 조절기(21)는 스타트 스프링(18)에 의해서 연료 증가쪽(L)으로 탄성을 받아 연료 증량 위치에 위치하게 된다. 이에 따라, 엔진 냉 시동시 충분한 연료가 공급될 수 있어서 시동성을 확보할 수 있다.
도 5 (b)에 도시된 온난 시동시(주변온도가 예컨대 25℃ 이상)의 경우에는, 역시 부스트 압이 제로인 관계로 부스트 액츄에이터(26)의 출력로드(30)는 인출되지 않는다. 다만 온도감응 액츄에이터(32a)의 출력로드(35)는 주변온도의 영향에 의한 왁스(34) 팽창으로 인하여 외부로 인출된다. 때문에, 레버(31)의 출력단(K)은 연료량 조절기(21)를 연료 감소쪽(S)으로 가압하여 연료 감량 위치에 위치시키게 된다. 이에 따라, 온난 시동시에 있어서의 과잉 연료공급이 억제되고, 그 결과 흑연 및 공해물질 등의 발생을 최소화시킬 수 있다.
엔진 시동 후 부하운전이 수행되는 경우에는 도 5 (c)와 같이, 과급압(P)에 의해 부스트 액츄에이터(26)의 출력로드(30)가 인출되고, 레버(31)의 출력단(K)은 상기 인출된 출력로드(30)로 인하여 연료 증가쪽(L)으로 변위된다. 따라서, 연료분사펌프(8)의 연료량 조절기(21)는 스타트 스프링(18)의 탄성에 의해 연료 증가 쪽(L)으로 이동하고, 연료분사펌프(8)는 부하운전에 필요한 충분한 연료를 엔진으로 공급하므로 부하운전이 가능하게 된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료제한장치 단면도로서, 보조 액츄에이터(32)로서 유압식 액츄에이터(32b)가 적용된 점을 제외하곤 전술한 제1 실시예와 비교하여 구성상 차이가 없으며, 따라서, 상기한 제1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 그 중복된 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에서는 과급압 도달 지연에 따른 연료소모를 억제하기 위한 보조 액츄에이터(32)로서 유압에 의해 피스톤 로드가 인출되는 구조를 가진 유압식 액츄에이터(32b)가 적용된다. 구체적으로, 상기 유압식 액츄에이터(32b)는 레버(31)를 향해 돌출된 피스톤 로드(37)를 구비한 피스톤(38) 후방에 유체가 유입되는 유실(39)을 가진 구성으로 이루어져, 엔진으로부터 제공된 작동유의 압력에 의해 상기 유실(39)이 팽창하면, 상기 피스톤 로드(37)가 외부로 인출될 수 있는 구조이다.
위와 같은 제2 실시예에 따르면, 부하운전 시 제공된 작동유의 압력으로 피스톤 로드(37)가 인출되고 레버(31)의 출력단(K)을 연료량 조절기(21)가 연료 증가쪽(L)으로 이동하는 것을 제한하는 방향으로 변위시켜 부스트압이 도달되기 전까지의 지연시간 동안 불필요한 연료 소모를 방지하지만, 부스트압이 도달하여 부스트 액츄에이터가 작동하면, 이 부스트 액츄에이터 출력로드(30)가 레버(31) 입력단(J)을 밀어 피스톤 로드(37)을 뒤로 후퇴시켜 연료량 조절기(21)의 연료 증가쪽 이동에 대한 제한을 해제함으로써 부하운전을 가능하게 한다.
이상에서 살펴본 본 발명의 실시예에 의하면, 부스트 압이 제로인 초기 시동시 연료량 조절기(21)는 스타트 스프링(18)에 의해서 시동 증량쪽으로 탄성을 제공받고, 연료량 조절기(21)의 시동 증량 이동을 제한하는 레버(31)는 엔진 시동시 부스트 압이 제로인 관계로 부스트 액츄에이터(26)의 영향을 받지 않는다. 이에 따라, 엔진 시동시 상기 연료량 조절기(21)는 스타트 스프링(18)으로부터 제공된 탄성에 의해 연료 증가쪽(L)으로 자연스럽게 밀려나갈 수 있다. 즉, 종래와 같은 푸시로드를 이용한 강력한 초기 구동력 없이도 연료량 조절기(21)가 연료 증가쪽(L)으로 이동될 수 있으며, 그 결과, 엔진 시동시 시동에 필요한 충분한 연료가 엔진으로 공급될 수 있다.
또한, 보조 액츄에이터(32)로서 주변 온도의 영향을 받아 로드 인출이 수행되는 온도감응 액츄에이터(32a)를 적용할 경우에는, 여름철과 같은 온난시동시 상기 온도감응 액츄에이터(32a)의 용기 내에 수용된 왁스(34)의 체적팽창에 의한 로드의 자동인출로 인하여 레버(31) 출력단(K)이 연료량 조절기(21)의 시동 증량 이동이 제한된다. 즉, 온난시동(warm start)에 있어서의 지나친 연료공급을 제한할 수 있으며, 결과적으로, 보다 효율적으로 연료의 운용을 도모할 수 있는 이점 또한 있다.
이상에서 본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
도 1은 종래 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치의 개략 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 개략 구성도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치의 요부 구성을 확대도시한 종단면도.
도 4의 (a)는 냉시동시 액츄에이터 비작동 상태를 나타낸 도면.
도 4의 (b)는 온난시동시의 액츄에이터 작동상태를 나타낸 도면.
도 5는 제1 실시예에 관한 주요부의 작동상태를 나타낸 도면들.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치의 요부 구성을 확대도시한 종단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
8...연료분사펌프 10...거버너 레버
13...커버너 스프링 21...연료량 조절기
23...랙핀 18...스타트 스프링
31...레버 26...부스트 액츄에이터
32...보조 액츄에이터 33...규제핀
J...입력단 K...출력단
Q...피봇축

Claims (7)

  1. 과급기를 장착한 내연기관에 있어서,
    풋 페달과 연동가능하게 연결된 거버너 레버;
    연료분사펌프에 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 거버너 레버 동작과 연계하여 엔진으로 공급되는 연료량을 조절하는 연료량 조절기;
    한 쪽 끝과 다른 쪽 끝에 각각 입력단과 출력단을 가지며, 출력단이 상기 연료량 조절기의 연료 증가측 측방으로부터 연동가능하게 연장된 로드 한 쪽 끝단과 마주하도록 엔진벽 측방 케이싱 내에 피봇축을 매개로 자유로이 회동가능하게 장착된 레버;
    상기 레버의 입력단과 접촉 또는 분리 가능하도록 마주하는 출력로드를 상기 입력단과 수평 대응하는 위치에 가지며, 엔진의 과급압 지연상승과 연동하여 상기 출력로드가 인출되고 입력단과 접촉하여 상기 레버의 출력단을 연료량 조절기의 증량 이동 제한을 해재하는 방향으로 변위시키는 부스트 액츄에이터; 및
    상기 레버의 출력단을 연료량 조절기의 증량 이동을 제한하는 방향으로 변위시키기 위해 상기 피봇축 하방으로 일정거리 이격된 지점의 레버에 접촉가능하도록 인출동작되는 피스톤 로드를 가진 보조 액츄에이터;를 포함하는 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    엔진 시동시 상기 연료량 조절기가 연료 증가쪽으로 이동할 수 있도록, 상기 연료량 조절기는 스타트 스프링을 통해 연료 증가쪽으로 탄성지지되도록 구성됨을 특징으로 하는 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    보조 액츄에이터는 온도감응 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 온도감응 액츄에이터는,
    용기 내에 수용된 왁스의 온도감응 체적팽창과 연계하여 출력로드가 인출되고, 출력로드의 인출에 대항하는 방향으로 탄성을 가진 리턴 스프링에 의해 엔진 주변온도 저하에 따라 상기 출력로드가 원위치로 복귀될 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 액츄에이터는,
    상기 레버를 향해 돌출된 피스톤 로드를 가진 피스톤 후방에 유체가 유입될 수 있는 유실을 가져, 엔진 부하작동 시 제공된 작동유의 압력에 의해 상기 피스톤 로드가 인출되는 구조로 된 유압식 엑츄에이터인 것을 특징으로 하는 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보조 액츄에이터의 피스톤 로드 인출량을 규제하는 규제핀;을 더 포함하는 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 규제핀은,
    부스트 액츄에이터의 출력로드 인출량 조절을 통한 레버의 변위량 조절을 통해 상대적으로 상기 보조 액츄에이터의 피스톤 로드 인출량이 규제될 수 있도록, 상기 출력로드 후방의 부스트 액츄에이터에 전, 후 이동 조절이 가능하게 설치됨을 특징으로 하는 과급기를 장착한 내연기관의 연료제한장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200483202Y1 (ko) * 2016-08-31 2017-04-14 오수환 엔진 그랩용 플런저 조작장치

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