KR20090119329A - 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한전자제어식 연료분사장치 - Google Patents

디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한전자제어식 연료분사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치에 관한 것으로, 그 목적은 디젤엔진의 각 실린더에 대응하도록 제공되어 캠에 의하여 작동하는 기존의 기계식 연료펌프를 그대로 활용하여 낮은 비용으로 구성이 가능한 전자제어식 연료분사장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 디젤엔진의 각 실린더에 대응하도록 제공되며, 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 캠에 의해 배럴 내부에서 상하로 이동하는 플런저가 구비되어 연료를 압축, 송출하는 다수개의 기계식 연료펌프들; 상기 기계식 연료펌프들로부터 압축, 송출되는 연료가 일정한 압력으로 저장되는 커먼레일; 상기 커먼레일의 출구부 또는 커먼레일로부터 각 실린더의 인젝터로 연장되는 고압관 상에 설치되어 인젝터로 공급되는 연료를 단속하는 다수개의 솔레노이드 밸브들; 및 상기 디젤엔진의 엔진 거버너와 연동하여 상기 솔레노이드 밸브를 제어하여 인젝터에서 분사되는 연료의 분사시기와 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하는 전자식 분사 제어장치;를 구비하는 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.
커먼레일, 기계식 연료분사펌프, 엔진 거버너, 솔레노이드, 전자제어식 연료 분사장치

Description

디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치{Electronic controlled fuel injection system using the mechanical fuel pump and engine governor for the diesel engine}
본 발명은 전자제어식 연료분사장치에 관한 것으로, 특히 대표적인 전자제어식 연료분사장치인 커먼레일 연료분사장치와 같이 별도의 고압연료펌프를 사용하지 않고 캠에 의해 구동되는 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 그대로 사용하여 전자제어엔진을 구성할 수 있게 하는 전자제어식 연료분사장치에 관한 것이다.
일반적으로 디젤엔진의 연료분사장치를 제어방식에 따라 구분하면, 기계식 연료분사장치와 전자제어식 연료분사장치로 구분할 수 있다.
상기 기계식 연료분사장치는 엔진의 각 실린더 마다 각각의 연료펌프를 가지며, 각각의 연료펌프가 엔진과 연동하는 캠축의 캠에 의하여 작동하여 고압관을 통해 인젝터로 연료를 압송함으로써 연료의 분사가 이루어지며, 엔진 회전수나 부하에 따라 연료분사량의 제어를 위한 엔진 거버너(Governor)가 연료펌프의 컨트롤랙과 연결된 구조이다.
한편 상기 전자제어식 연료분사장치는 고압 연료펌프와, 상기 고압 연료펌프 로부터 연료를 압송받아 연료를 일정 압력으로 축압하는 커먼레일(Common rail)과, 상기 커먼레일로부터 공급받은 연료를 실린더내로 분사하는 인젝터와, 엔코더 및 압력센서 등의 각종 센서 또는 계측기로부터 엔진운전상태에 관한 정보를 입력받아 인젝터에서 분사되는 연료의 분사시기와 분사량 및 분사압력 그리고 분사율의 형태를 제어하는 엔진제어유니트로 이루어진 커먼레일 연료분사장치가 주로 사용되고 있다. 이러한 전자제어식 연료분사장치는 기계식 연료분사장치와는 달리 연료의 분사시기와 분사량 및 분사압력 그리고 분사율의 형태를 엔진의 운전 조건과는 독립적으로 제어할 수 있으므로, 엔진의 연소 효율 향상 및 질소산화물(NOx), 입자상물질(PM), 그을음(Soot) 등의 에미션(Emission) 저감에 유리한 특성을 가지고 있으며, 현재 소형 승용 디젤엔진의 경우 커먼레일 연료분사장치가 일반적으로 사용되고 있다.
그러나 중/대형 디젤엔진의 경우 커먼레일 연료분사장치 또는 이와 유사한 형태의 전자제어 연료분사장치를 장착한 전자제어엔진이 일부 개발되고 있으나, 가격이 비쌀뿐만 아니라 시스템의 안정성에도 다소 문제가 있으며, 더욱이 고압 연료펌프나 인젝터 또는 커먼레일 등에 손상이 발생하거나 엔진제어유니트(ECU) 등의 전자제어와 관련된 부품 등에 문제 발생시 엔진의 신속한 수리가 용이하지 못하여 장시간 엔진을 정지시켜야만 하므로, 중/대형 디젤엔진이 주로 적용되는 선박이나 발전설비에 큰 피해를 유발하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 디젤엔진의 각 실린더에 대응하도록 제공되어 캠에 의하여 작동하는 기존의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 그대로 활용하여 낮은 비용으로 구성이 가능한 전자제어식 연료분사장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 평상시 전자제어방식으로 구동하여 전자제어방식의 이점을 살리며, 유사시 기계식으로 쉽게 전환할 수 있게 하여 상기 전자제어방식의 문제점을 보완할 수 있도록 하는 디젤엔진의 기계식 연료분사펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 디젤엔진의 각 실린더에 대응하도록 제공되며, 엔진의 동력을 전 달받아 회전하는 캠에 의해 배럴 내부에서 상하로 이동하는 플런저가 구비되어 연료를 압축, 송출하는 다수개의 기계식 연료펌프들;
상기 기계식 연료펌프들로부터 압축, 송출되는 연료가 일정한 압력으로 저장되는 커먼레일;
상기 커먼레일의 출구부 또는 커먼레일로부터 각 실린더의 인젝터로 연장되는 고압관 상에 설치되어 인젝터로 공급되는 연료를 단속하는 다수개의 솔레노이드 밸브들; 및
상기 디젤엔진의 엔진 거버너와 연동하여 상기 솔레노이드 밸브를 제어함으로써 인젝터에서 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하는 전자식 분사 제어장치;를 구비하는 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치를 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 디젤엔진의 각 실린더에 대응하도록 제공되며, 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 캠에 의해 배럴 내부에서 상하로 이동하는 플런저가 구비되어 연료를 압축, 송출하는 다수개의 기계식 연료펌프들;
상기 기계식 연료펌프들로부터 압축, 송출되는 연료가 일정한 압력으로 저장되는 커먼레일;
상기 커먼레일의 출구부 또는 커먼레일로부터 각 실린더의 인젝터로 연장되는 고압관 상에 설치되어 인젝터로 공급되는 연료를 단속하는 다수개의 솔레노이드 밸브들; 및
상기 디젤엔진의 운전조건에 따라 상기 각 연료펌프의 컨트롤랙을 조절하는 기계식 엔진 제어로직을 포함하고, 상기 각 인젝터로부터 실린더로 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하도록 상기 각 솔레노이드 밸브를 제어하는 전자식 분사 제어로직을 포함하는 디지털 거버너;를 구비하는 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치를 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 디젤엔진의 각 실린더에 대응하도록 제공되며, 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 캠에 의해 배럴 내부에서 상하로 이동하는 플런저가 구비되어 연료를 압축, 송출하는 다수개의 기계식 연료펌프들;
상기 기계식 연료펌프들로부터 압축, 송출되는 연료가 일정한 압력으로 저장되는 커먼레일;
상기 커먼레일의 출구부 또는 커먼레일로부터 각 실린더의 인젝터로 연장되는 고압관 상에 설치되어 인젝터로 공급되는 연료를 단속하는 다수개의 솔레노이드 밸브들;
상기 솔레노이드 밸브를 제어하여 인젝터에서 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하는 엔진 거버너와 연동된 전자식 분사 제어장치 또는 기계식 엔진 제어로직과 전자식 분사 제어로직을 포함하는 디지털 거버너; 및
상기 커먼레일과 인젝터를 연결하는 고압관과는 별도로 기계식 연료펌프와 인젝터를 또 다른 고압관으로 직접 연결하기 위하여 기계식 연료펌프의 출구부와 인젝터의 입구부에 설치되어, 전자식 연료분사방식으로 엔진을 운전 시에는 고압관 으로 연결되는 유로를 차단하고, 기계식 연료분사방식으로 엔진을 운전시에는 커먼레일로 연결되는 유로를 차단하는 방향 조절밸브;를 구비하는 디젤엔진의 기계식 연료분사펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치를 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 디젤엔진의 각 실린더에 대응하도록 제공되며, 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 캠에 의해 배럴 내부에서 상하로 이동하는 플런저가 구비되어 연료를 압축, 송출하는 다수개의 기계식 연료펌프들;
상기 기계식 연료펌프들로부터 압축, 송출되는 연료가 일정한 압력으로 저장되는 커먼레일;
상기 커먼레일의 출구부 또는 커먼레일로부터 각 실린더로 연장되는 고압관과 연결되어 연료를 공급받으며, 자체에 구비된 솔레노이드에 의해 연료의 분사가 제어되는 다수개의 전자식 인젝터들; 및
상기 각 전자식 인젝터들에 구비된 솔레노이드를 제어하여 인젝터에서 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하는 엔진 거버너와 연동된 전자식 분사 제어장치 또는 기계식 엔진 제어로직과 전자식 분사 제어로직을 포함하는 디지털 거버너;를 구비하는 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치를 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 전자제어식 연료분사장치는 기존 기계식 연료분사장치를 낮은 비용과 큰 구조변경 없이 전자제어식 연료분사장치로 전환이 가능하여 중/대형 디젤엔진의 연소효율을 높이고, 각종 에미션(Emission)을 저감시 킬 수 있게 되었다.
더욱이 전자제어식 연료분사장치의 이상 발생시 기존 기계식 연료분사장치로의 전환이 용이하여 연료분사계통의 안정성을 높일 수 있게 되었다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
[실시예1]
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 전자제어식 연료분사장치의 구성도를, 도 2는 도 1의 'A'부 상세도를, 도 3은 본 발명에 따른 정압밸브의 유로를 차단한 일 예를 나타내는 단면도를 도시하고 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예1에 따른 전자제어식 연료분사장치는 배럴(116)과 플런저(115)로 구성된 기계식 연료펌프(111,112,113,114)들과, 커먼레일(120)과, 솔레노이드 밸브(131,132,133,134)들과, 엔진 거버너(170) 및 전자식 분사 제어장치(140)를 구비하는 것으로 구성된다. 이러한 전자제어식 연료분사장치는 기존 디젤엔진에 구비된 기계식 연료펌프와 엔진 거버너를 구조변경 없이 그대로 활용하여 전자제어식 연료분사장치를 구성하게 되며, 더욱이 전자제어식 연료분사장치의 이상 발생시 기계식 연료분사장치로 전환이 가능하도록 함으로써, 연료분사계통의 이상에 따른 엔진의 정지기간을 최소화하도록 한 것으로, 이하 각각 의 구성요소에 대해 구체적으로 설명한다.
상기 배럴(116)과 플런저(115)로 구성된 기계식 연료펌프(111,112,113,114)들은 기존 기계식 연료분사장치에 제공되는 연료펌프와 동일한 구성으로, 디젤엔진의 각 실린더에 대응하는 개수가 제공되며, 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 캠축(100) 상의 캠(101)에 의하여 플런저(115)가 배럴(116)의 내부에서 상하로 이동함으로써 연료를 배널(116) 내부로 유입 및 압축, 송출하는 기능을 제공하게 된다. 이러한 기계식 연료펌프(111,112,113,114)는 앞서 설명된 바와 같이 기존에 이미 사용되고 있는 것이나, 전자제어식 연료분사장치에 기계식 연료펌프(111,112,113,114)를 그대로 활용하여 커먼레일(120)에 연료를 고압으로 충전하는 것은 본 발명만의 기술적 특징이다.
한편 기존의 기계식 연료펌프를 그대로 활용함에 있어서, 커먼레일(120)에 충전된 고압의 연료가 배럴(116) 내부로 역류하지 못하도록 배럴(116)의 상부에 구비된 정압밸브(118)의 유로를 차단해야만 한다. 이처럼 정압밸브(118)의 유로를 차단하는 것은 배럴(116)의 상부에 설치된 헤드(119)를 정압밸브(118)가 없는 형태로 교환하거나 또는 도 3에 도시된 바와 같이 밸브와 스프링 대신 유로가 없는 원통 형태의 블록(B)을 설치하는 방식으로 정압밸브(118)의 유로를 차단할 수 있다. 반면 정압밸브(118)와 함께 배럴(116)의 상부에 구비된 딜리버리 밸브(117)는 연료의 역류방지기능을 제공하므로 그대로 사용할 수 있게 된다.
상기 커먼레일(120)은 각각의 기계식 연료펌프로부터 송출되는 연료가 고압으로 충전되는 공간을 제공하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 전체적으로 균 일한 단면적을 갖는 일자형으로 구성된다.
한편 중/대형 디젤엔진에 적용되는 것을 고려하여 적어도 두개 이상의 축압조로 커먼레일을 구성할 수도 있으며, 도 4에는 여러개의 축압조로 이루어진 커먼레일을 갖는 전자제어식 연료분사장치의 구성도가 도시되어 있다. 도 4을 참조하면, 중/대형 디젤엔진에 적용되는 것을 고려하여 기존의 일자형 커먼레일을 적어도 두개 이상의 축압조(121,122,123,124)들이 고압관(125)에 의해 연결된 것으로 구성될 수 있다. 이는 중/대형 디젤엔진의 경우 엔진 자체의 크기가 상당히 크므로, 엔진 크기에 맞추어 일자형의 커먼레일(120)을 제작하는데 어려움이 따르는 것은 물론이고 제작비의 증가를 초래하므로, 커먼레일(120)을 여러개의 축압조(121,122,123,124)로 구분하여 제작한 뒤, 구분된 축압조(121,122,123,124)를 고압관(125)으로 연결하여 커먼레일(120)을 구성하게 된다.
또한 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 축압조(121,122,123,124)를 각 연료펌프의 헤드(119)에 연료의 축압을 위한 별도의 챔버(C)를 형성하는 것으로 구성할 수도 있으며, 이와 마찬가지로 미도시된 엔진의 실린더 헤드부에 축압조를 설치하는 것으로 구성할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 솔레노이드 밸브(131,132,133,134)는 커먼레일(120)로부터 연장되어 각 실린더의 인젝터(161,162,163,164)로 연결되는 고압관(151,152,153,154) 상에 설치되어 인젝터(161,162,163,164)로 공급되는 연료를 단속하거나 또는 커먼레일(120)의 출구부에 설치되어 인젝터(161,162,163,164)로 공급되는 연료를 단속하도록 구성될 수 있다.
한편 상기 각 기계식 연료펌프로부터 커먼레일(120)로 압축, 송출되는 연료량은 엔진의 운전조건에 따라 각 기계식 연료펌프의 컨트롤랙을 조절하는 엔진 거버너(170)에 의해 제어되고, 상기 각 인젝터로부터 실린더로 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태는 전자식 분사 제어장치(140)의 제어에 의한 솔레노이드 밸브(131,132,133,134)에 의해 조절이 이루어지게 된다.
상기와 같은 전자식 분사 제어장치(140)는 엔진 거버너와 연동하여 솔레노이드 밸브(131,132,133,134)를 제어하도록 구성되는데, 이때 상기 엔진 거버너(170)가 기계식 거버너로 구성되어 전자식 분사 제어장치(140)가 기계식 거버너와 연동하는 경우에는 기계식 거버너가 원심력을 이용하여 엔진의 회전 속도를 인식하고 연료펌프의 컨트롤랙을 조절하므로, 기계식 거버너로부터 원심력 또는 컨트롤랙을 구동하는 액츄에이터의 구동력에 대한 정보를 입력받거나, 컨트롤랙의 위치 및 속도 또는 가속도에 대한 정보를 입력받아 솔레노이드 밸브(131,132,133,134)를 제어함으로써 인젝터(161,162,163,164)에서 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하도록 구성된다.
또한 상기 전자식 분사 제어장치(140)는 기계식 거버너와 연동하여 기계식 거버너로부터 원심력 또는 컨트롤랙을 구동하는 액츄에이터의 구동력에 대한 정보를 입력받거나, 컨트롤랙의 위치 및 속도 또는 가속도에 대한 정보를 입력 받을 뿐만 아니라, 엔코더 및 압력센서들로부터 검출되는 엔진운전상태에 관한 정보를 추가적으로 입력 받아 솔레노이드 밸브(131,132,133,134)를 제어함으로써 인젝터(161,162,163,164)에서 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형 태를 보다 안전하게 제어하도록 구성될 수도 있다.
한편 상기 엔진 거버너(170)가 디지털 거버너로 구성되어 전자식 분사 제어장치(140)가 기계식 거버너가 아닌 디지털 거버너와 연동하는 경우에는 디지털 거버너가 엔진운전상태를 검출하는 엔코더 및 압력센서들로부터 엔진운전상태에 관한 정보를 입력받아 연료펌프의 컨트롤랙을 조절하므로, 디지털 거버너로부터 엔코더 및 압력센서들로부터 검출되는 엔진운전상태에 관한 정보를 직접 입력받아 솔레노이드 밸브(131,132,133,134)를 제어함으로써 인젝터(161,162,163,164)에서 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하도록 구성된다.
한편 솔레노이드 밸브(131,132,133,134) 또는 전자식 분사 제어장치(140)에 등의 전자제어 관련 장치에 문제가 발생되면, 커먼레일(120) 내부에 비정상적인 압력 상승이 발생하거나, 인젝터(161,162,163,164)를 통해 과도한 유량의 연료가 실린더 내부로 유입되는 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 커먼레일(120)에는 압력이 일정한 압력 이상으로 상승하는 것을 방지하는 안전밸브 및 과도한 유량의 연료가 인젝터(161,162,163,164)로 유입되는 것을 방지하는 유량제한밸브 그리고 커먼레일(120) 내부의 압력을 측정하고 감시하기 위한 압력센서 등이 설치될 수 있다.
또한 커먼레일(120) 내부의 압력을 일정하게 유지하기 위한 압력제어밸브 및 압력맥동의 감쇠를 위한 오리피스 또는 댐퍼 등의 감쇠장치가 더 설치될 수 있다.
한편 위에서 언급된 안전밸브와 유량제한밸브 및 압력센서 그리고 압력제어밸브나 감쇠장치는 커먼레일 분사장치에 일반적으로 사용되고 있는 주지,관용된 기술로써 구체적인 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 전자제어식 연료분사장치는 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 캠축(100)에 설치된 캠(101)에 의하여 플런저(115)가 배럴(116) 내부에서 상하로 이동하여 연료의 압축, 송출이 이루어지게 되며, 각각의 기계식 연료펌프(111,112,113,114)로부터 송출되는 연료는 커먼레일(120)에 고압으로 충전된다.
한편 실린더로 연료분사가 요구될 경우, 전자식 분사 제어장치(140)는 솔레노이드 밸브(131,132,133,134)를 작동하여 고압관(151,152,153,154)의 유로를 개방하게 되며, 이때 커먼레일(120)에 충전된 고압의 연료가 인젝터(161,162,163,164)로 공급되면, 인젝터(161,162,163,164)의 개방을 통해 연료의 분사가 이루어지게 된다.
도 6은 이상 발생시 기계식 연료분사장치로 전환된 상태를 나타낸 구성도를 도시하고 있다. 도 5와 도 6을 참조하면, 커먼레일(120)이나 솔레노이드 밸브(131,132,133,134) 또는 전자식 분사 제어장치(140) 등의 전자제어장치에 이상이 발생되어 전자제어방식으로 정상적인 연료의 분사가 어려울 경우, 기계식 연료펌프(111,112,113,114)로부터 송출되는 연료가 각 실린더의 인젝터(161,162,163,164)로 바로 공급되도록 별도의 고압관(181,182,183,184)을 설치함으로써 기존의 기계식 연료분사장치로 손쉽게 전환할 수 있으며, 손상된 커먼레일(120)이나 솔레노이드 밸브(131,132,133,134) 또는 전자식 분사 제어장치(140) 등의 수리가 완료될 때까지 기계식 연료분사장치를 사용할 수 있게 되므로, 엔진의 가동 중지에 따른 손실을 최소화할 수 있게 된다.
[실시예2]
도 7은 본 발명의 실시예2에 따른 전자제어식 연료분사장치의 구성도를 도시하고 있다. 도 7을 참조하면, 실시예2에 따른 전자제어식 연료분사장치는 기계식 연료펌프(211,212,213,214)들과, 커먼레일(220)과, 솔레노이드 밸브(231,232,233,234)와, 디지털 거버너(240)를 구비하는 것으로 구성된다. 한편 기계식 연료펌프(211,212,213,214)들과 커먼레일(220) 및 솔레노이드 밸브(231,232,233,234)는 앞서 설명된 실시예1과 동일한 구성으로써, 동일한 작동을 하는 바, 그 구성 및 작용에 대한 설명은 생략한다.
상기 디지털 거버너(240)는 엔진의 운전조건에 따라 기계식 연료펌프(211,212,213,214)의 컨트롤랙을 조절하여 커먼레일(220)로 송출되는 연료량을 제어하는 기계식 엔진 제어로직(241)을 포함하고, 이와 함께 엔진의 운전조건에 따라 각 인젝터(261,262,263,264)로부터 실린더로 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하도록 각 솔레노이드 밸브(231,232,233,234)를 제어하는 전자식 분사 제어로직(242)을 포함한 것으로 구성된다.
한편 상기 기계식 엔진 제어로직(241)은 기존 디지털 거버너에 사용되는 제어로직에 따라 연료펌프(211,212,213,214)를 제어하도록 구성되고, 상기 전자식 분사 제어로직(242)은 실시예 1의 전자식 분사 제어장치(140)에 사용되는 분사 제어로직에 따라 솔레노이드 밸브(231,232,233,234)를 제어하도록 구성될 수 있으므로, 기계식 엔진 제어로직(241)과 전자식 분사 제어로직(242)의 구체적인 구성에 대한 설명은 생략한다. 비록 상기와 같이 본 발명에 따른 디지털 거버너(240)가 기존 디 지털 거버너와 전자식 분사 제어장치에 각기 사용된 제어로직에 따라 연료펌프(211,212,213,214)와 솔레노이드 밸브(231,232,233,234)를 제어하도록 하고 있으나, 하나의 디지털 거버너(240)가 기계식 엔진 제어로직(241)과 전자식 분사 제어로직(242)을 구비하여 전자식 연료분사방식과 기계식 연료분사방식의 전환시 제어부를 교체하지 않게끔 함으로써 전자식 연료분사방식과 기계식 연료분사방식의 전환을 보다 용이하게 하는 것은 본 발명만의 기술적 특징이다.
[실시예3]
도 8은 본 발명의 실시예3에 따른 전자제어식 연료분사장치의 구성도를 도시하고 있다. 도 8을 참조하면, 실시예 3에 따른 전자제어식 연료분사장치는 기계식 연료펌프(311,312,313,314)들과, 커먼레일(320)과, 솔레노이드 밸브(331,332,333,334)와, 엔진 거버너(370) 및 전자식 분사 제어장치(340) 그리고 방향 조절밸브(391,392,393,394,395,396,397,398) 및 고압관(381,382,383,384)을 구비하는 것으로 구성된다. 한편 기계식 연료펌프(311,312,313,314)들과 커먼레일(320) 및 솔레노이드 밸브(331,332,333,334) 그리고 엔진 거버너(370) 및 전자식 분사 제어장치(340)는 앞서 설명된 실시예 1과 동일한 구성으로써, 동일한 작동을 하는 바, 그 구성 및 작용에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 방향 조절밸브(391,392,393,394,395,396,397,398) 및 고압관(381,382,383,384)들은 기존 커먼레일과 인젝터를 연결하는 고압관(351,352,353,354)과는 별도로 기계식 연료펌프(311,312,313,314)와 인젝 터(361,362,363,364)를 직접 연결하기 위한 것으로, 상기 방향 조절밸브(391,392,393,394,395,396,397,398)는 기계식 연료펌프(311,312,313,314)의 출구부와 인젝터의 입구부에 각각 설치되며, 상기 고압관(381,382,383,384)은 기계식 연료펌프(311,312,313,314)의 출구부에 설치된 방향 조절밸브(391,392,393,394)와 인젝터(361.362.363.364)의 입구부에 설치된 방향 조절밸브(395,396,397,398)를 연결하도록 설치된다. 이와 같은 구성에 따르면, 전자식 연료분사방식으로 엔진을 운전 시에는 별도의 고압관(381,382,383,384)으로 연결되는 유로를 차단하여 커먼레일(320)로 연료가 공급되게 하고, 기계식 연료분사방식으로 엔진을 운전 시에는 커먼레일을 거치지 않고 인젝터로 연료가 공급되도록 커먼레일(320)로 연결되는 유로를 차단하게 된다.
상기와 같이 방향 조절밸브(391,392,393,394,395,396,397,398) 및 고압관(381,382,383,384)들을 추가적으로 설치할 경우, 구조가 복잡해지는 단점이 있으나, 기계식 연료분사장치 또는 전자식 연료분사장치로의 전환을 보다 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.
한편 상기 전자식 연료분사방식으로 엔진을 운전 시에는 별도의 고압관(381,382,383,384)으로 연결되는 유로를 차단함과 동시에 실시예 1에서 설명된 것과 같이 기계식 연료펌프(311,312,313,314) 내부의 정압밸브(118)와 연결된 유로도 함께 차단해야 연료가 기계식 연료펌프(311,312,313,314)로 역류하지 못하고 커먼레일(320) 내부에 압축, 충전되게 된다.
한편 앞서 설명된 실시예 2와 마찬가지로 엔진 거버너(370) 및 전자식 분사 제어장치(340)를 대신하여 기계식 엔진 제어로직과 전자식 분사 제어로직을 동시에 갖는 하나의 디지털 거버너가 사용될 수도 있다.
[실시예4]
도 9는 본 발명의 실시예4에 따른 전자제어식 연료분사장치의 구성도를 도시하고 있다. 도 9을 참조하면, 실시예4에 따른 전자제어식 연료분사장치는 기계식 연료펌프(411,412,413,414)들과, 커먼레일(420)과, 전자식 인젝터(431,432,433,434)들과, 엔진 거버너(470) 및 전자식 분사 제어장치(440)로 구성된다. 한편 기계식 연료펌프(411,412,413,414)들과 커먼레일(420) 및 엔진 거버너(470) 및 전자식 분사 제어장치(440)는 앞서 설명된 실시예1과 동일한 구성으로써, 동일한 작동을 하는 바, 그 구성 및 작용에 대한 설명은 생략한다.
상기 전자식 인젝터(431,432,433,434)들은 기존 실린더에 설치되어 공급되는 연료의 압력에 의해 연료의 분사가 이루어지는 기계식 인젝터(161,162,163,164)를 대신하여 설치되는 것으로, 전자식 분사 제어장치(440)의 제어에 의해 작동하는 솔레이드(431a,432a,433a,434a)를 인젝터 자체에 구비하여 전자식 분사 제어장치(440)로부터 인가되는 신호에 의하여 연료의 분사를 제어하도록 구성된다.
이러한 전자식 인젝터(431,432,433,434)를 사용할 경우, 커먼레일(420)의 출구부 또는 고압관(451,452,453,454) 상에 별도의 솔레노이드 밸브를 설치하지 않아도 되므로, 구조를 단순화할 수 있으나, 기계식 연료분사장치 또는 전자식 연료분사장치로의 전환시 인젝터 자체의 교환이 요구되는 번거로움이 따르게 된다.
한편 앞서 설명된 실시예2와 마찬가지로 엔진 거버너(470) 및 전자식 분사 제어장치(440)를 대신하여 기계식 엔진 제어로직과 전자식 분사 제어로직을 동시에 갖는 하나의 디지털 거버너가 사용될 수도 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1 은 본 발명의 실시예1에 따른 전자제어식 연료분사장치의 구성도,
도 2 는 도 1의 'A'부 상세도,
도 3 은 본 발명에 따른 정압밸브의 유로를 차단한 일 예를 나타낸 단면도,
도 4 는 본 발명에 따른 여러개의 축압조로 이루어진 커먼레일을 갖는 전자제어식 연료분사장치의 구성도,
도 5 는 본 발명에 따른 연료펌프 헤드의 일 예를 나타낸 단면도,
도 6 은 본 발명에 따른 전자제어식 연료분사장치의 이상 발생시 기계식 연료분사장치로 전환된 상태를 나타낸 구성도,
도 7 은 본 발명의 실시예2에 따른 전자제어식 연료분사장치의 구성도,
도 8 은 본 발명의 실시예3에 따른 전자제어식 연료분사장치의 구성도,
도 9는 본 발명의 실시예4에 따른 전자제어식 연료분사장치의 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(111)(112)(113)(114) : 기계식 연료펌프
(120) : 커먼레일
(131)(132)(133)(134) : 솔레노이드 밸브
(140) : 전자식 분사 제어장치
(151)(152)(153)(154) : 고압관
(161)(162)(163)(164) : 인젝터
(170) : 엔진 거버너

Claims (9)

  1. 디젤엔진의 각 실린더에 대응하도록 제공되며, 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 캠에 의해 배럴 내부에서 상하로 이동하는 플런저가 구비되어 연료를 압축, 송출하는 다수개의 기계식 연료펌프(111,112,113,114)들;
    상기 기계식 연료펌프(111,112,113,114)들로부터 압축, 송출되는 연료가 일정한 압력으로 저장되는 커먼레일(120);
    상기 커먼레일(120)의 출구부 또는 커먼레일(120)로부터 각 실린더의 인젝터(161,162,163,164)로 연장되는 고압관(151,152,153,154) 상에 설치되어 인젝터로 공급되는 연료를 단속하는 다수개의 솔레노이드 밸브(131,132,133,134)들; 및
    상기 디젤엔진의 엔진 거버너와 연동하여 상기 솔레노이드 밸브(131,132,133,134)를 제어하여 인젝터(161,162,163,164)에서 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하는 전자식 분사 제어장치(140);를 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 커먼레일(120)은,
    전체적으로 균일한 단면적으로 갖는 일자형으로 구성되거나 또는 적어도 두개 이상의 축압조(121,122,123,124)들이 고압관(125)에 의해 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 기계식 연료펌프(111,112,113,114)로부터 커먼레일(120)로 압축, 송출되는 연료량은 엔진의 운전조건에 따라 각 기계식 연료펌프의 컨트롤랙을 조절하는 엔진 거버너(170)에 의해 제어되고,
    상기 각 인젝터(161,162,163,164)로부터 실린더로 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태는 전자식 분사 제어장치(140)에 의해 제어됨을 특징으로 하는 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진 거버너(170)는 기계식 거버너로 구성되며,
    상기 전자식 분사 제어장치(140)는 기계식 거버너로부터 원심력 또는 컨트롤랙을 구동하는 액츄에이터의 구동력에 대한 정보를 입력받거나, 컨트롤랙의 위치 및 속도 또는 가속도에 대한 정보를 입력받아 솔레노이드 밸브(131,132,133,134)를 제어함으로써 인젝터(161,162,163,164)에서 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진 거버너(170)는 디지털 거버너로 구성되며,
    상기 전자식 분사 제어장치(140)는 엔코더 및 압력센서들로부터 검출되는 엔진운전상태에 관한 정보를 디지털 거버너로부터 입력받아 솔레노이드 밸브(131,132,133,134)를 제어함으로써, 인젝터(161,162,163,164)에서 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진 거버너(170)는 기계식 거버너로 구성되며,
    상기 전자식 분사 제어장치(140)는 기계식 거버너로부터 원심력 또는 컨트롤랙을 구동하는 액츄에이터의 구동력에 대한 정보를 입력받거나, 컨트롤랙의 위치 및 속도 또는 가속도에 대한 정보를 입력 받을 뿐만 아니라, 엔코더 및 압력센서들로부터 검출되는 엔진운전상태에 관한 정보를 추가적으로 입력받아 솔레노이드 밸브(131,132,133,134)를 제어함으로써 인젝터(161,162,163,164)에서 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치.
  7. 디젤엔진의 각 실린더에 대응하도록 제공되며, 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 캠에 의해 배럴 내부에서 상하로 이동하는 플런저가 구비되어 연료를 압축, 송출하는 다수개의 기계식 연료펌프(211,212,213,214)들;
    상기 기계식 연료펌프(211,212,213,214)들로부터 압축, 송출되는 연료가 일정한 압력으로 저장되는 커먼레일(220);
    상기 커먼레일의 출구부 또는 커먼레일(220)로부터 각 실린더의 인젝터(261,262,263,264)로 연장되는 고압관 상에 설치되어 인젝터로 공급되는 연료를 단속하는 다수개의 솔레노이드 밸브(231,232,233,234)들; 및
    상기 디젤엔진의 운전조건에 따라 상기 각 기계식 연료펌프(211,212,213,214)의 컨트롤랙을 조절하는 기계식 엔진 제어로직(241)을 포함하고, 상기 각 인젝터(261,262,263,264)로부터 실린더로 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하도록 상기 각 솔레노이드 밸브(231,232,233,234)를 제어하는 전자식 분사 제어로직(242)을 포함하는 디지털 거버너(240);를 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치.
  8. 디젤엔진의 각 실린더에 대응하도록 제공되며, 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 캠에 의해 배럴 내부에서 상하로 이동하는 플런저가 구비되어 연료를 압축, 송출하는 다수개의 기계식 연료펌프(311,312,313,314)들;
    상기 기계식 연료펌프(311,312,313,314)들로부터 압축, 송출되는 연료가 일정한 압력으로 저장되는 커먼레일(320);
    상기 커먼레일(320)의 출구부 또는 커먼레일(320)로부터 각 실린더의 인젝 터(361,362,363,364)로 연장되는 고압관(351,352,353,354) 상에 설치되어 인젝터로 공급되는 연료를 단속하는 다수개의 솔레노이드 밸브(331,332,333,334)들;
    상기 솔레노이드 밸브(331,332,333,334)를 제어하여 인젝터에서 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량을 제어하는 엔진 거버너와 연동된 전자식 분사 제어장치(340) 또는 기계식 엔진 제어로직과 전자식 분사 제어로직을 포함하는 디지털 거버너(240);
    상기 기계식 연료펌프(311,312,313,314)의 출구부와 인젝터(361,362,363,364)의 입구부에 각각 설치된 다수개의 방향조절밸브(391,392,393,394,395,396,397,398); 및
    상기 연료펌프(311,312,313,314)의 출구부에 설치된 각각의 방향조절밸브(391,392,393,394)와 상기 인젝터(361,362,363,364)의 입구부에 설치된 각각의 방향조절밸브(395,396,397,398)을 상호 연결하도록 설치되어 전자식 연료분사방식으로 엔진을 운전 시에는 방향조절밸브(391,392,393,394,395,396,397,398)에 의해 유로가 차단되고, 기계식 연료분사방식으로 엔진을 운전 시에는 방향조절밸브(391,392,393,394,395,396,397,398)에 의해 유로가 개방되는 고압관(381,382,383,384)을 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 기계식 연료분사펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치.
  9. 디젤엔진의 각 실린더에 대응하도록 제공되며, 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 캠에 의해 배럴 내부에서 상하로 이동하는 플런저가 구비되어 연료를 압축, 송출하는 다수개의 기계식 연료펌프(411,412,413,414)들;
    상기 기계식 연료펌프(411,412,413,414)들로부터 압축, 송출되는 연료가 일정한 압력으로 저장되는 커먼레일(420);
    상기 커먼레일의 출구부 또는 커먼레일(420)로부터 각 실린더로 연장되는 고압관(451,452,453,454)과 연결되어 연료를 공급받으며, 자체에 구비된 솔레노이드(431a,432a,433a,434a)에 의해 연료의 분사가 제어되는 다수개의 전자식 인젝터(431,432,433,434)들; 및
    상기 각 전자식 인젝터(431,432,433,434)들에 구비된 솔레노이드(431a,432a,433a,434a)를 제어하여 인젝터에서 분사되는 연료의 분사시기 및 분사량 그리고 분사율의 형태를 제어하는 엔진 거버너와 연동된 전자식 분사 제어장치(440) 또는 기계식 엔진 제어로직과 전자식 분사 제어로직을 포함하는 디지털 거버너(240);를 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 기계식 연료펌프 및 엔진 거버너를 활용한 전자제어식 연료분사장치.
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