KR20190045707A - 연료 인젝터 및 그의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 연료 인젝터는, 노즐공을 가진 인젝터 바디; 상기 인젝터 바디에 장착된 솔레노이드 코일; 내부에 고압연료가 채워진 컨트롤 챔버; 상기 솔레노이드 코일의 전자기력에 의해 이동함에 따라 상기 컨트롤 챔버의 연료압력을 변화시키는 아마추어; 상기 컨트롤 챔버의 연료압력이 변화함에 따라 상기 노즐공을 개폐하도록 이동하는 니들; 및 엔진의 부하조건에 따라 상기 노즐공의 개방율 기울기를 조절함으로써 연료 분사율을 조절하는 조절유닛;을 포함할 수 있다.

Description

연료 인젝터 및 그의 제어방법{FUEL INJECTOR AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 연료 인젝터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 부하조건에 따라 연료 분사율 및 연료 분사량 등을 조절할 수 있는 연료 인젝터 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
커먼레일 연료분사시스템(common rail fuel injection system)은 엔진의 연소실 내로 연료를 직접 분사하기 위한 것으로, 연료탱크의 연료를 고압으로 압축한 후에 커먼레일로 공급하여 축압하고, 커먼레일에서 축압된 연료를 연료 인젝터를 통해 연소실 내로 분사하도록 구성되어 있다.
이러한 커먼레일 연료분사시스템은 엔진의 각 실린더에 대응하여 설치된 복수의 연료 인젝터와, 비교적 고압인 목표 레일압력을 유지하도록 연료를 축압하는 커먼레일과, 연료탱크로부터 저압펌프인 피드펌프(feed pump)를 통해 흡입한 연료를 고압으로 가압하여 커먼레일 내로 공급하는 고압펌프와, 연료 인젝터 및 고압 펌프 등을 제어하는 제어기를 가진다.
연료 인젝터는 차량의 엔진 실린더 헤드에 장착되어 연소실로 연료를 분사하는 연료분사장치로서, 연료 인젝터에는 솔레노이드 인젝터(solenoid injector) 또는 피에조일렉트릭 인젝터(piezoelectric injector) 등이 있다.
솔레노이드 인젝터는 인젝터 바디와, 인젝터 바디에 내에 장착된 솔레노이드 코일과, 솔레노이드 코일의 전자기력에 의해 상하 이동가능한 아마추어(amarture)와, 아마추어와 함께 상하이동함에 따라 인젝터 바디의 노즐공(nozzle orifices)을 개폐하는 니들(needle)을 포함한다.
한편, 종래의 솔레노이드 인젝터는 아마추어의 상하 이동거리가 특정되어 있으므로 차량의 부하조건에 상관없이 연료 분사율이 고정되어 있다. 이로 인해, 차량의 부하조건에 따라 연료 분사율을 조절할 수 없으므로, 점차 강화되는 배기규제에 적절히 대응하기 어려운 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 엔진의 부하조건에 따라 연료 분사율을 조절함으로써 출력성능을 개선하거나 배기규제을 만족할 수 있는 연료 인젝터 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 연료 인젝터로서,
노즐공을 가진 인젝터 바디;
상기 인젝터 바디에 장착된 솔레노이드 코일;
내부에 고압연료가 채워진 컨트롤 챔버;
상기 솔레노이드 코일의 전자기력에 의해 이동함에 따라 상기 컨트롤 챔버의 연료압력을 변화시키는 아마추어;
상기 컨트롤 챔버의 연료압력이 변화함에 따라 상기 노즐공을 개폐하도록 이동하는 니들; 및
엔진의 부하조건에 따라 상기 노즐공의 개방율 기울기를 조절함으로써 연료 분사율을 조절하는 조절유닛;을 포함할 수 있다.
상기 니들이 상기 노즐공을 개방할 때 상기 조절유닛은 엔진의 부하조건에 따라 상기 컨트롤 챔버의 연료압력 감소율을 가변함으로써 상기 노즐공의 개방율 기울기를 조절하도록 구성될 수 있다.
상기 조절유닛은 상기 니들이 상기 노즐공을 개방할 때 엔진의 부하조건에 따라 상기 컨트롤 챔버에서 배출되는 연료의 배출유량을 조절함으로써 상기 노즐공의 개방율 기울기를 조절하도록 구성될 수 있다.
상기 조절유닛은 상기 솔레노이드 코일과 상기 아마추어 사이에 개재된 피에조 엑츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 피에조 엑츄에이터가 통전되지 않으면 상기 피에조 엑츄에이터의 두께는 최소두께로 수축하고, 상기 피에조 엑츄에이터가 통전되면 상기 피에조 엑츄에이터의 두께가 팽창하며, 상기 피에조 엑츄에이터의 팽창두께는 인가되는 입력 전압의 세기에 따라 조절될 수 있다.
상기 피에조 엑츄에이터는 그 외면에 절연층이 코팅될 수 있다.
상기 솔레노이드 코일과 상기 피에조 엑츄에이터 사이에 절연체가 개재될 수 있다.
상기 인젝터 바디는 상기 노즐공과 소통하는 고압 연료통로를 가지고, 상기 솔레노이드 코일과 상기 컨트롤 챔버 사이에는 드레인 챔버가 배치되며, 상기 컨트롤 챔버는 상기 고압 연료통로와 소통하는 인렛통로 및 상기 드레인 챔버와 소통하는 아웃렛통로를 가지고, 상기 아마추어는 상기 아웃렛통로의 개구를 개폐하는 밸브부를 가질 수 있다.
상기 아웃렛통로의 개구에는 시트부가 형성되고, 상기 밸브부의 하단면이 상기 시트부와 이격가능하게 접촉함으로써 상기 아웃렛통로가 개폐될 수 있다.
상기 아마추어가 상부방향으로 이동함에 따라 상기 밸브부의 하단면 및 상기 시트부는 개방 틈새로 이격되고, 상기 개방 틈새는 상기 피에조 엑츄에이터의 수축 및 팽창에 의해 조절될 수 있다.
상기 개방 틈새는 상기 피에조엑츄에이터의 수축 및 팽창에 의해 상기 아웃렛 오리피스의 고정 틈새 보다 크거나 작게 조절될 수 있다.
상기 컨트롤 챔버는 밸브블록에 의해 형성되고, 상기 밸브블록은 상기 인젝터 바디 내에 장착되며, 상기 밸브블록은 상기 솔레노이드 코일로부터 하부방향으로 이격될 수 있다.
상기 밸브블록은 하부로 연장된 제1슬리브 및 상부로 연장된 제2슬리브를 가질 수 있고, 상기 제1슬리브의 내측에는 컨트롤 챔버가 형성될 수 있으며, 상기 제2슬리브의 내측에는 내측 드레인 챔버가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 노즐공을 가진 인젝터 바디; 상기 인젝터 바디에 장착된 솔레노이드 코일; 내부에 고압연료가 채워지고, 고압 연료가 유입되는 인렛통로 및 고압연료가 배출되는 아웃렛통로를 가지고, 상기 아웃렛통로의 내부에는 아웃렛오리피스가 형성된 컨트롤 챔버; 상기 솔레노이드 코일의 전자기력에 의해 이동함에 따라 상기 컨트롤 챔버의 연료압력을 변화시키는 아마추어; 상기 컨트롤 챔버의 연료압력이 변화함에 따라 상기 노즐공을 개폐하도록 이동하는 니들; 및 상기 솔레노이드 코일과 상기 아마추어 사이에 개재된 피에조 엑츄에이터;를 포함하는 연료 인젝터의 제어방법으로,
엔진의 전부하조건이면 피에조 엑츄에이터를 최소두께로 수축하며,
엔진의 부분부하조건이면 피에조 엑츄에이터를 팽창두께로 팽창할 수 있다.
엔진의 전부하 조건이면 피에조 엑츄에이터를 수축함으로써 개방틈새가 아웃렛 오리피스의 고정 틈새 보다 커질 수 있다.
엔진의 부분 부하 조건이면 피에조 엑츄에이터를 팽창시킴으로써 개방틈새가 아웃렛 오리피스의 고정 틈새 보다 작거나 동일해질 수 있다.
상기 피에조 엑츄에이터의 두께를 인가되는 전압의 세기에 의해 조절할 수 있다.
본 발명에 의하면, 엔진의 부하조건에 따라 컨트롤 챔버의 연료압력 변화율을 가변함으로써 연료 분사율을 조절할 수 있고, 이를 통해 엔진의 전부하 조건에서는 출력성능을 개선할 수 있고, 엔진의 부분부하 조건에서는 배기규제을 만족할 수 있다.
본 발명에 의하면, 엔진의 전부하 조건에서는 피에조 엑츄에이터가 최소두께로 수축되고, 이에 개방 틈새가 아웃렛오리피스의 고정 틈새 보다 커짐으로써 컨트롤 챔버로부터 배출되는 고압 연료의 배출유량이 상대적으로 증가할 수 있다. 이를 통해 컨트롤 챔버의 연료압력 변화율(감소율)이 상대적으로 증가함으로써 노즐공의 개방이 빨라질 수 있다. 즉, 노즐공의 개방율 기울기가 커질 수 있다. 노즐공의 개방율 기울기가 커질 수록 초기 연료 분사율 및 연료 분사량이 증가할 수 있고, 이를 통해 출력성능을 개선할 수 있다.
본 발명에 의하면, 엔진의 부분부하 조건에서는 피에조 엑츄에이터의 팽창두께가 전압의 세기에 따라 조절될 수 있고, 이를 통해 개방 틈새가 아웃렛오리피스의 고정 틈새 보다 작아질 수 있으므로 컨트롤 챔버로부터 배출되는 고압 연료의 배출유량이 상대적으로 감소할 수 있다. 이를 통해 컨트롤 챔버의 연료압력 변화율(감소율)이 상대적으로 감소함으로써 노즐공의 개방이 느려질 수있다. 즉, 노즐공의 개방율 기울기가 작아질 수 있다. 노즐공의 개방율 기울기가 작아질 수록 초기 연료 분사율 및 연료 분사량이 감소할 수 있고, 이를 통해 NOx 등을 저감함으로써 배기규제를 확실하게 만족할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 인젝터를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 상부를 확대하여 도시한 도면으로, 컨트롤 챔버의 아웃렛통로가 폐쇄된 상태를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 컨트롤 챔버의 아웃렛통로가 폐쇄된 상태를 나타낸다.
도 4는 도 3의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 5는 시간에 따른 연료 인젝터의 연료 분사율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시에에 따른 연료 인젝터의 제어방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료 인젝터(10)는 인젝터 바디(11)와, 인젝터 바디(11)에 장착된 솔레노이드 코일(12)과, 솔레노이드 코일(12)의 전자기력에 의해 이동가능한 아마추어(13)와, 아마추어(13)의 하부에 형성된 컨트롤 챔버(14, control chamber)와, 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 변화에 의해 개방위치 및 폐쇄위치 사이로 이동하는 니들(15, needle)을 포함한다.
인젝터 바디(11)는 하나 이상의 노즐공(11a, nozzle orifice)을 가질 수 있고, 노즐공(11a)은 인젝터 바디(11)의 하단에 형성될 수 있다. 노즐공(11a)은 니들(15)의 상하 이동에 의해 개폐될 수 있다. 니들(15)의 상단에는 컨트롤 로드(16, control rod)가 연결될 수 있으며, 컨트롤 로드(16)는 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 변화에 의해 상하로 이동할 수 있다. 컨트롤 로드(16) 및 니들(15)은 상하로 함께 이동할 수 있다. 니들(15)은 노즐공(11a)을 폐쇄하는 페쇄위치 및 노즐공(11a)을 개방하는 개방위치 사이로 이동할 수 있다.
인젝터 바디(11)의 내부에는 고압 연료통로(17, high-pressure fuel passage), 노즐 챔버(18, nozzle chamber), 중간 챔버(19, middle chamber)가 형성될 수 있다.
고압 연료통로(17)는 커먼레일에 접속될 수 있고, 이에 고압 연료통로(17)는 커먼레일로부터 고압 연료를 수용한다. 고압 연료통로(17)는 컨트롤 챔버(14)와 소통할 수 있고, 이에 고압 연료가 컨트롤 챔버(14)로 채워진다. 고압 연료통로(17)는 노즐 챔버(18)와 소통할 수 있고, 이에 고압 연료가 노즐 챔버(18)에 채워진다.
노즐 챔버(18)는 인젝터 바디(11)의 하부에 형성되고, 노즐 챔버(18)는 노즐공(11a)과 소통할 수 있다.
니들(15)이 노즐 챔버(18)에서 상하로(upwardly and downwardly) 이동함으로써 니들(15)은 노즐공(11a)을 개방하는 개방위치 및 노즐공(11b)을 폐쇄하는 폐쇄위치로 이동할 수 있다. 니들(15)의 둘레에는 스프링(15a)이 배치될 수 있고, 스프링(15a)은 니들(15)을 하부로 밀어내도록 구성될 수 있다(the spring 18a configured to urge downwardly the needle 15).
중간 챔버(19)는 인젝터 바디(11)의 중간부에 길게 연장될 수 있고, 컨트롤 로드(16)는 중간 챔버(19)에서 상하로 이동할 수 있다.
솔레노이드 코일(12)은 인젝터 바디(11)의 내부에 장착될 수 있고, 코일 보빈(12a)에 의해 인젝터 바디(11)의 상단에 장착될 수 있다. 코일 보빈(12a)의 중공부에는 아마추어(13)를 하부방향으로 밀어내는(urge downwardly) 스프링(13f)이 배치될 수 있다.
아마추어(13)는 솔레노이드 코일(12)의 하부에 인접하게 배치될 수 있고, 아마추어(13)는 밸브부(13a, valve portion) 및 밸브부(13a)의 상단에 형성된 디스크부(13b, disk portion)을 가질 수 있다.
밸브부(13a)의 중심부에는 샤프트(13c, shaft)가 부싱(13d, bushing) 등을 매개로 결합될 수 있다. 스프링(13f)의 하단이 디스크부(13b)의 상면과 접촉함으로써 아마추어(13)는 스프링(13f)의 스프링력에 의해 하향으로 이동할 수 있다.
컨트롤 챔버(14)는 아마추어(13)의 하부에 형성될 수 있고, 아마추어(13)의 이동에 의해 컨트롤 챔버(14)의 연료압력(fuel pressure in the control chamber)이 변화할 수 있다. 컨트롤 챔버(14)는 인렛통로(23) 및 아웃렛통로(24)를 가질 수 있고, 인렛통로(23)는 고압 연료통로(17)와 소통할 수 있으며, 아웃렛통로(24)는 내측 드레인 챔버(31)와 소통할 수 있다. 고압연료가 고압 연료통로(17)로부터 인렛통로(23)를 통해 컨트롤 챔버(14)로 유입되고, 이에 컨트롤 챔버(14)는 고압연료로 채워진다.
아마추어(13)의 상향 이동에 의해 아마추어(13)의 밸브부(13a)가 컨트롤 챔버(14)의 아웃렛통로(24)를 개방하면 컨트롤 챔버(14)로부터 고압연료가 아웃렛통로(24)를 통해 내측 드레인 챔버(31)로 배출될 수 있고, 이에 컨트롤 챔버(14)의 연료압력이 감소할 수 있다. 아마추어(13)의 하향 이동에 의해 아마추어(13)의 밸브부(13a)가 컨트롤 챔버(14)의 아웃렛통로(24)를 폐쇄하면 인렛통로(23)를 통해 고압연료가 컨트롤 챔버(14)의 내로 채워지고, 이에 컨트롤 챔버(14)의 연료압력이 증가할 수 있다. 이와 같이, 컨트롤 챔버(14)의 연료압력이 변화함에 따라 컨트롤 로드(16) 및 니들(15)에 가해지는 힘의 불균형이 발생할 수 있고, 이를 통해 컨트롤 로드(16) 및 니들(15)이 상하로 이동함으로써 니들(15)이 노즐공(11a)을 개폐할 수 있다.
컨트롤 챔버(14)는 밸브블록(20, valve block)에 의해 형성될 수 있다. 밸브블록(20)은 인젝터 바디(11) 내에 장착될 수 있고, 밸브블록(20)은 솔레노이드 코일(13)로부터 하부방향으로 이격될 수 있다(downwardly spaced from solenoid coil).
밸브블록(20)은 하부로 연장된 제1슬리브(21, first sleeve) 및 상부로 연장된 제2슬리브(22, second sleeve)를 가질 수 있다.
제1슬리브(21)의 내측에는 컨트롤 챔버(14)가 형성될 수 있고, 제1슬리브(21)에는 인렛통로(23, inlet passage)가 형성될 수 있으며, 인렛통로(23)는 고압 연료통로(17)와 소통하도록 구성될 수 있다. 컨트롤 로드(16)의 상단이 제1슬리브(21)의 내측에서 슬라이딩할 수 있고, 이에 컨트롤 챔버(14)는 제1슬리브(21) 및 컨트롤 로드(16)에 의해 한정(defined)될 수 있다.
컨트롤 챔버(14)와 솔레노이드 코일(12) 사이에는 드레인 챔버(31, 32)가 배치될 수 있고, 드레인 챔버(31, 32)는 밸브블록(20)의 제2슬리브(22) 및 인젝터 바디(11)의 캐비티에 의해 형성될 수 있다.
제2슬리브(22)의 내측에는 내측 드레인 챔버(31)가 형성될 수 있고, 밸브블록(20)에는 아웃렛통로(24, outlet passage)가 형성될 수 있다. 아마추어(13)의 밸브부(13a)는 제2슬리브(22)의 내측에서 슬라이딩할 수 있고, 이에 내측 드레인 챔버(31)는 제2슬리브(22) 및 밸브부(13a)에 의해 한정(defined)될 수 있다.
컨트롤 챔버(14)와 내측 드레인 챔버(31)는 아웃렛통로(24, outlet passage)를 통해 소통할 수 있고, 아웃렛통로(24)에는 아웃렛오리피스(25, outlet orifice)가 형성될 수 있다. 아웃렛오리피스(25)는 고정 틈새(T2, fixed gap)를 가질 수 있다.
제2슬리브(22)의 외측에는 외측 드레인 챔버(32)가 형성될 수 있고, 외측 드레인 챔버(32)는 제2슬리브(22)와 인젝터 바디(11)의 캐비티에 의해 한정될 수 있다. 제2슬리브(22)에는 드레인통로(26, drain passage)가 형성될 수 있고, 내측 드레인 챔버(31) 및 외측 드레인 챔버(32)는 드레인 통로(26)를 통해 소통할 수 있다. 또한, 외측 드레인 챔버(32)는 연결통로(19a)를 통해 중간 챔버(19)와 소통할 수 있다.
아웃렛통로(24)의 상단 개구에는 시트부(44, seat portion)가 형성될 수 있다. 시트부(44) 및/또는 밸브부(13a)의 하단면(43)이 평탄하게 형성될 수 있다. 아마추어(13)의 이동에 의해 밸브부(13a)의 하단면(43)이 시트부(44)와 접촉 내지 이격됨으로써 아웃렛통로(24)가 개폐될 수 있다.
솔레노이드 코일(12)이 통전되면(solenoid coil is energized), 아마추어(13)는 솔레노이드 코일(12)의 전자기력에 의해 솔레노이드 코일(12) 측으로 흡착되어 상향으로 이동할 수 있다. 이때, 솔레노이드 코일(12)의 전자기력이 스프링(13f)의 스프링력을 극복한다. 아마추어(13)가 상향으로 이동함으로써 밸브부(13a)의 하단면(43)이 시트부(44)와 이격됨으로써 컨트롤 챔버(14)의 아웃렛통로(24)가 개방될 수 있다. 아웃렛통로(24)의 개방에 의해 고압 연료가 컨트롤 챔버(14)로부터 내측 드레인 챔버(31)로 배출될 수 있고, 컨트롤 챔버(14)의 연료압력이 상대적으로 감소함으로써 컨트롤 챔버(14)의 연료압력이 노즐 챔버(18)의 연료압력 보다 낮아질 수 있다. 이러한 노즐 챔버(18)의 연료압력과 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 차이에 의해 니들(15)을 상부로 밀어내는 힘이 가해짐으로써 니들(15)이 컨트롤 로드(16)와 함께 상부로 이동할 수 있으며, 이에 니들(15)이 노즐공(11a)을 개방함으로써 고압 연료가 노즐공(11a)을 통해 분사될 수 있다. 솔레노이드 코일(12)의 통전시간(energizing time)에 따라 연료의 분사량이 조절될 수 있다.
솔레노이드 코일(12)이 통전되지 않으면(solenoid coil is de-energized), 아마추어(13)는 스프링(13f)의 스프링력에 의해 하부로 이동함으로써 밸브부(13a)의 하단면(43)이 시트부(44)와 접촉할 수 있고, 이를 통해 컨트롤 챔버(14)의 아웃렛통로(24)가 폐쇄될 수 있다. 아웃렛통로(24)의 폐쇄에 의해 컨트롤 챔버(14)로부터 고압연료가 배출되지 않으므로 컨트롤 챔버(14)의 연료압력이 노즐 챔버(189)의 연료압력 보다 상대적으로 높아질 수 있고, 이러한 노즐 챔버(18)의 연료압력과 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 차이에 의해 니들(15)을 하부로 밀어내는 힘이 가해짐으로써 니들(15)이 컨트롤 로드(16)와 함께 하부로 이동할 수 있으며, 이에 니들(15)이 노즐공(11a)을 폐쇄할 수 있다. 이때, 컨트롤 챔버(14)의 연료압력과 스프링(13f, 15a)들의 스프링력의 합이 노즐 챔버(18)의 연료압력 보다 크다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 인젝터(10)는 엔진의 부하조건에 맞춰 연료 분사율을 조절하는 조절유닛(50)을 포함할 수 있다.
조절유닛(50)은 노즐공(11a)의 개방율 기울기(opening rate shape slope)을 조절함으로써 연료 분사율을 조절하도록 구성될 수 있다. 도 5를 참조하면, 노즐공(11a)의 개방율 기울기(도 5의 SL1, SL2, SL3)는 니들(15)이 폐쇄위치로부터 개방위치로 완전히 이동하는 동안의 연료 분사율 기울기이다.
도 5에 예시된 바와 같이, 노즐공(11a)의 개방율 기울기가 커질수록(SL3>SL2>SL1) 노즐공(11a)의 개방이 빨라질 수 있고, 이에 초기 연사 분사율 및 연료 분사량이 증가할 수 있고, 노즐공(11a)의 개방율 기울기가 작을수록 노즐공(11a)의 개방이 느려짐으로써 연사 분사율이 감소할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 니들(15)이 노즐공(11a)을 개방할 때, 조절유닛(50)은 엔진의 부하조건에 따라 컨트롤 챔버(14)에서 배출되는 연료의 배출유량을 가변함으로써 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 감소율(변화율)을 가변하도록 구성될 수 있고, 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 감소율(변화율)이 가변됨에 따라 노즐공(11a)의 개방율 기울기가 조절될 수 있다. 즉, 노즐공(11a)의 개방 시에 조절유닛(50)이 컨트롤 챔버(14)의 연료압력율 변화를 조절함으로써 노즐공(11a)의 개방율 기울기(도 5의 SL1, SL2, SL3 참조)가 조절됨으로써 노즐공(11a)의 개방이 빨라지거나 느려짐으로써 초기 연료 분사율 및 연료 분사량이 조절될 수 있다.
일 예에 따르면, 조절유닛(50)은 솔레노이드 코일(12)과 아마추어(13)의 디스크부(13b) 사이에 개재된 피에조 엑츄에이터(55, piezo actuator)를 포함할 수 있다.
피에조 엑츄에이터(55)는 피에조일렉트릭 물질(piezoelectric material)을 가질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 피에조 엑츄에이터(55)가 통전되지 않으면(piezo actuator 55 is de-energized) 피에조 엑츄에이터(55)의 두께는 최소두께(P1)로 수축한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 피에조 엑츄에이터(55)가 통전되면(piezo actuator 55 is energized) 피에조 엑츄에이터(55)의 두께(P2)가 팽창할 수 있다. 피에조 엑츄에이터(55)의 팽창두께(P2)는 인가되는 입력 전압의 세기(magnitude of applied input voltage)에 따라 조절될 수 있다.
피에조 엑츄에이터(55)는 그 외면에 절연층이 코팅될 수 있고, 이를 통해 피에조 엑츄에이터(55)와 솔레노이드 코일(12) 사이의 전기적 간섭(electric interface), 전자기적 간섭(electromagnetic interface) 등이 방지될 수 있다. 피에조 엑츄에이터(55)의 상면이 솔레노이드 코일(12)의 저면에 부착될 수도 있다.
바람직하게는, 솔레노이드 코일(12)과 피에조 엑츄에이터(55) 사이에는 절연체(56, insulation)가 개재될 수 있고, 절연체(56)에 의해 솔레노이드 코일(12) 및 피에조 엑츄에이터(55) 사이의 전기적 간섭(electric interface), 전자기적 간섭(electromagnetic interface) 등이 방지될 수 있다. 절연체(56)는 솔레노이드 코일(12)의 저면에 부착될 수 있고, 피에조 엑츄에이터(55)는 절연체(56)의 저면에 부착될 수 있다.
노즐공(11a)의 개방을 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이 솔레노이드 코일(12)이 통전되면(energized) 아마추어(13)가 솔레노이드 코일(12)을 향해 이동하고, 아마추어(13)의 밸브부(13a)가 상향으로 이동함으로써 밸브부(13a)의 하단면(43)과 시트부(44)는 개방 틈새(T1, adjusting gap)로 이격될 수 있다. 피에조 엑츄에이터(55)의 수축두께(P1) 및 팽창두께(P2)에 따라 아마추어(13)의 상향 이동거리가 조절될 수 있고, 이에 의해 개방 틈새(T1)가 가변될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 피에조엑츄에이터(55)의 수축 및 팽창에 따라 밸브부(13a)의 하단면(43) 및 시트부(44) 사이의 개방 틈새(T1, opening gap)가 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2, fixed gap) 보다 크거나 작게 조절될 수 있다. 이에, 컨트롤 챔버(14)로부터 배출되는 고압연료의 배출유량이 가변됨에 따라 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 변화율이 조절될 수 있으며, 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 변화율 조절에 의해 노즐공(11a)의 개방율 기울기(도 5의 SL1, SL2, SL3 참조)가 조절될 수 있다.
한편, 피에조엑츄에이터(55)의 수축 및 팽창에 의해 개방 틈새(T1)가 조절됨에 따라 개방율 기울기 뿐만 아니라 폐쇄율 기울기(closing rate shape slope)도 함께 조절될 수 있다. 이를 통해 니들(15)의 하향 이동거리가 조절됨으로써 노즐공(11a)의 폐쇄가 빨라지거나 느려짐으로써 후기 연료 분사율 및 연료 분사량이 조절될 수 있다. 도 5를 참조하면, 노즐공(11a)의 폐쇄율 기울기(도 5의 SL4, SL5, SL6)는 니들(15)이 개방위치로부터 폐쇄위치로 완전히 이동하는 동안의 연료 분사율 기울기이다.
도 5에 예시된 바와 같이, 노즐공(11a)의 폐쇄율 기울기가 커질수록(SL6>SL5>SL4) 노즐공(11a)의 폐쇄가 느려짐으로써 후기 연사 분사율이 증가할 수 있다. 노즐공(11a)의 폐쇄율 기울기가 작을수록 노즐공(11a)의 폐쇄가 빨라짐으로써 후기 연사 분사율이 감소할 수 있다.
예컨대, 도 5에서 OT1선은 개방 틈새(T1)가 피에조 엑츄에이터(55)에 의해 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2) 보다 작게 조절된 상태를 나타낸다. 이와 같이, 개방 틈새(T1)가 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2) 보다 작게 조절된 상태에서 솔레노이드 코일(12)의 통전에 의해 니들(15)이 노즐공(11a)을 개방할 때 아마추어(13)의 상향 이동거리가 짧아질 수 있고, 이에 컨트롤 챔버(14)로부터 배출되는 고압연료의 배출유량이 상대적으로 감소할 수 있다. 이에 따라 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 감소율이 낮아짐(즉, 컨트롤 챔버(14)의 연료압력이 서서히 감소함)으로써 노즐공(11a)의 개방이 지연될 수 있다. 노즐공(11a)의 개방이 지연됨으로써 노즐공(11a)의 개방율 기울기(SL1)가 상대적으로 작을 수 있다. 또한, 개방 틈새(T1)가 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2) 보다 작게 조절된 상태에서 솔레노이드 코일(12)의 비통전(de-energizing)에 의해 니들(15)이 노즐공(11a)을 폐쇄할 때, 아마추어(13)의 하향 이동거리가 상대적으로 짧아지므로 노즐공(11a)의 폐쇄가 빨라질 수 있다. 노즐공(11a)의 폐쇄가 빨라짐에 따라 노즐공(11a)의 폐쇄율 기울기(SL4)가 상대적으로 작을 수 있다. 이와 같이, OT1선은 노즐공(11a)의 개방이 지연되고, 노즐공(11a)의 폐쇄가 빨라짐에 따라 분사시간(injection duration time)이 짧아져 연사분사량이 줄어들 수 있다.
도 5에서 OT2선은 개방 틈새(T1)가 피에조 엑츄에이터(55)에 의해 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2)과 동일하거나 약간 크게 조절된 상태를 나타낸다. 이와 같이, 개방 틈새(T1)가 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2)와 동일하거나 약간 크게 조절된 상태에서 솔레노이드 코일(12)의 통전에 의해 니들(15)이 노즐공(11a)을 개방할 때 아마추어(13)의 상향 이동거리가 OT1선에 비해 길어질 수 있고, 이에 컨트롤 챔버(14)로부터 배출되는 고압연료의 배출유량이 상대적으로 증가할 수 있다. 이에 따라 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 감소율이 증가함(즉, 컨트롤 챔버(14)의 연료압력이 빠르게 감소함)으로써 OT1선에 비해 노즐공(11a)의 개방이 상대적으로 빨라질 수 있다. 노즐공(11a)의 개방이 상대적으로 빨라짐으로써 노즐공(11a)의 개방율 기울기(SL2)가 OT1선에 비해 상대적으로 커질 수 있다. 또한, 개방 틈새(T1)가 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2)와 동일하거나 약간 크게 조절된 상태에서 솔레노이드 코일(12)의 비통전(de-energizing)에 의해 니들(15)이 노즐공(11a)을 폐쇄할 때, 아마추어(13)의 하향 이동거리가 상대적으로 길어지므로 노즐공(11a)의 폐쇄가 OT1선에 비해 상대적으로 느려질 수 있다. 노즐공(11a)의 폐쇄가 상대적으로 느려짐에 따라 노즐공(11a)의 폐쇄율 기울기(SL5)가 OT1선 보다 상대적으로 커질 수 있다. 이와 같이, OT2선은 노즐공(11a)의 개방이 OT1선에 비해 상대적으로 빨라지고, 노즐공(11a)의 폐쇄가 OT1선 보다 상대적으로 느려짐에 따라 분사시간(injection duration time)이 OT1선에 비해 상대적으로 연장되어 연사분사량이 상대적으로 증가할 수 있다.
도 5에서 OT3선은 개방 틈새(T1)가 피에조 엑츄에이터(55)에 의해 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2) 보다 크게 조절된 상태를 나타낸다. 이와 같이, 개방 틈새(T1)가 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2) 보다 크게 조절된 상태에서 솔레노이드 코일(12)의 통전에 의해 니들(15)이 노즐공(11a)을 개방할 때 아마추어(13)의 상향 이동거리가 OT2선에 비해 길어질 수 있고, 이에 컨트롤 챔버(14)로부터 배출되는 고압연료의 배출유량이 상대적으로 증가할 수 있다. 이에 따라 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 감소율이 OT2선에 비해 상대적으로 증가함으로써 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 감소율이 증가(즉, 컨트롤 챔버(14)의 연료압력이 빠르게 감소)함으로써 OT2선에 비해 노즐공(11a)의 개방이 상대적으로 빨라질 수 있다. 노즐공(11a)의 개방이 상대적으로 빨라짐으로써 노즐공(11a)의 개방율 기울기(SL3)가 OT2선에 비해 상대적으로 커질 수 있다. 또한, 개방 틈새(T1)가 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2)와 동일하거나 약간 크게 조절된 상태에서 솔레노이드 코일(12)의 비통전(de-energizing)에 의해 니들(15)이 노즐공(11a)을 폐쇄할 때, 아마추어(13)의 하향 이동거리가 상대적으로 길어지므로 노즐공(11a)의 폐쇄가 OT2선에 비해 상대적으로 느려질 수 있다. 노즐공(11a)의 폐쇄가 상대적으로 느려짐에 따라 노즐공(11a)의 폐쇄율 기울기(SL6)가 OT2선 보다 상대적으로 커질 수 있다. 이와 같이, OT3선은 노즐공(11a)의 개방이 OT2선에 비해 상대적으로 빨라지고, 노즐공(11a)의 폐쇄가 OT2선 보다 상대적으로 느려짐에 따라 분사시간(injection duration time)이 OT2선에 비해 상대적으로 연장되어 연사분사량이 상대적으로 증가할 수 있다.
솔레노이드 코일(12) 및 피에조 엑츄에이터(55)는 컨트롤러(60, controller)에 전기적으로 접속될 수 있고, 컨트롤러(60)는 솔레노이드 코일(12)의 통전 여부(energizing or de-energizing), 통전시간(energizing time) 등을 제어함과 더불어 피에조 엑츄에이터(55)의 통전 여부, 인가되는 전압의 세기 등을 제어할 수 있다.
컨트롤러(60)는 차량의 ECU(미도시) 등으로부터 엑셀 페달(accelerator pedal) 또는 스로틀 페달(throttle pedal)의 위치 정보를 수신하여 엔진의 전부하 조건(full load condition) 또는 부분부하 조건(partial throttle condition)을 판단할 수 있다.
노즐공(11a)이 개방되고 엔진의 전부하 조건인 경우에 컨트롤러(60)는 피에조 엑츄에이터(55)를 통전하지 않음(de-energizing)으로써 피에조 엑츄에이터(55)의 두께를 최소두께(P1)로 유지하고, 이에 개방틈새(T1)가 아웃렛오리피스(25)의 고정틈새(T2) 보다 커짐으로써 초기 연료 분사율 및 연료 분사량이 증가할 수 있다.
이와 같이 엔진의 전부하 조건에서는 피에조 엑츄에이터(55)가 최소두께(P1)로 수축되고, 이에 개방 틈새(T1)가 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2) 보다 커짐으로써 컨트롤 챔버(14)로부터 배출되는 고압 연료의 배출유량이 상대적으로 증가할 수 있다. 이를 통해 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 감소율이 상대적으로 증가(즉, 컨트롤 챔버(14)의 연료압력이 빠르게 감소)함으로써 노즐공(11a)의 개방이 빨라질 수 있다. 즉, 노즐공(11a)의 개방율 기울기가 커질 수 있다. 노즐공(11a)의 개방율 기울기가 커질 수록 초기 연료 분사율 및 연료 분사량이 증가할 수 있고, 이를 통해 출력성능을 개선할 수 있다.
노즐공(11a)이 개방되고 엔진의 부분 부하 조건인 경우에 컨트롤러(60)는 피에조 엑츄에이터(55)를 통전함으로써 피에조 엑츄에이터(55)를 팽창두께(P2)로 팽창시킨다. 이때, 컨트롤러(60)는 엑셀 페달 또는 스로틀 페달의 위치에 따라 피에조 엑츄에이터(55)에 인가되는 전압의 세기를 제어함으로써 피에조 엑츄에이터(55)의 팽창두께(P2)를 가변할 수 있다. 이에 개방틈새(T1)가 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2) 보다 작아지거나 동일해짐으로써 초기 연료 분사율 및 연료 분사량이 감소할 수 있다.
이와 같이 엔진의 부분부하 조건에서는 피에조 엑츄에이터(55)의 팽창두께(P2)가 전압의 세기에 따라 조절될 수 있고, 이를 통해 개방 틈새(T1)가 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2) 보다 작아질 수 있으므로 컨트롤 챔버(14)로부터 배출되는 고압 연료의 배출유량이 상대적으로 감소할 수 있다. 이를 통해 컨트롤 챔버(14)의 연료압력 감소율이 감소(즉, 컨트롤 챔버(14)의 연료압력이 느리게 감소)함으로써 노즐공(11a)의 개방이 느려질 수있다. 즉, 노즐공(11a)의 개방율 기울기가 작아질 수 있다. 노즐공(11a)의 개방율 기울기가 작아질 수록 초기 연료 분사율 및 연료 분사량이 감소할 수 있고, 이를 통해 NOx 등을 저감함으로써 배기규제를 확실하게 만족할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료 인젝터의 제어방법을 도시한 순서도이다.
차량용 ECU이 연료 분사신호(fuel injection signal)을 컨트롤러(60)에 전송하면, 컨트롤러(60)는 솔레노이드 코일(12)을 통전시킨다(S1).
솔레노이드 코일(12)이 통전됨에 따라 아마추어(13)는 솔레노이드 코일(12)의 전자기력에 의해 솔레노이드 코일(12) 측으로 흡착되어 상향으로 이동할 수 있다. 아마추어(13)가 상향으로 이동함으로써 밸브부(13a)의 하단면(43)이 시트부(44)와 이격됨으로써 컨트롤 챔버(14)의 아웃렛통로(24)가 개방될 수 있다. 아웃렛통로(24)의 개방에 의해 고압 연료가 컨트롤 챔버(14)로부터 내측 드레인 챔버(31)로 배출될 수 있고, 컨트롤 챔버(14)의 연료압력이 상대적으로 감소함으로써 컨트롤 로드(16) 및 니들(15)이 상부로 이동할 수 있으며, 이에 인젝터 바디(11)의 노즐공(11a)가 개방되어 고압 연료가 노즐공(11a)을 통해 분사될 수 있다. 솔레노이드 코일(12)의 통전시간(energizing time)에 따라 연료의 분사량이 조절될 수 있다.
컨트롤러(60)는 차량의 ECU(미도시) 등으로부터 엑셀 페달(accelerator pedal) 또는 스로틀 페달(throttle pedal)의 위치 정보를 수신하여 엔진의 전부하 조건(full load condition) 또는 엔진의 부분부하 조건(partial throttle condition)을 판단할 수 있다(S2).
엔진의 전부하 조건이면 컨트롤러(60)는 피에조 엑츄에이터(55)를 통전하지 않음으로써 피에조 엑츄에이터(55)의 두께를 최소두께(P1)로 수축한다(S3). 이에 개방틈새(T1)가 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2) 보다 커짐으로써 연료 분사율 및 연료 분사량 등이 증가할 수 있다. 이와 같이 엔진의 전부하 조건에서는 연료 분사율 및 연료 분사량이 증가함에 따라 출력성능을 개선할 수 있다.
엔진의 부분 부하 조건이면 컨트롤러(60)는 피에조 엑츄에이터(55)를 통전함으로써 피에조 엑츄에이터(55)를 일정 두께로 팽창시킨다(S4). 이때, 컨트롤러(60)는 엑셀 페달 또는 스로틀 페달의 위치에 따라 피에조 엑츄에이터(55)에 인가되는 전압의 세기를 제어함으로써 피에조 엑츄에이터(55)의 팽창두께(P2)를 가변할 수 있다. 이에 개방틈새(T1)가 아웃렛오리피스(25)의 고정 틈새(T2) 보다 작아지거나 동일해짐으로써 연료 분사율이 감소할 수 있다. 이와 같이 엔진의 부분부하 조건에서는 연료 분사율 및 연료 분사량이 감소함에 따라 NOx 등을 저감할 수 있고, 이를 통해 배기 규제를 만족할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 연료 인젝터 11: 인젝터 바디
12: 솔레노이드 코일 13: 아마추어
14: 컨트롤 챔버 15: 니들
16: 컨트롤 로드 17: 고압 연료통로
18: 노즐 챔버 19: 중간 챔버
20: 밸브블록 21: 제1슬리브
22: 제2슬리브 23: 인렛통로
24: 아웃렛통로 25: 아웃렛오리피스
44: 시트부 50: 조절유닛
55: 피에조 엑츄에이터 56: 절연체

Claims (15)

  1. 하나 이상의 노즐공을 가진 인젝터 바디;
    상기 인젝터 바디에 장착된 솔레노이드 코일;
    내부에 고압연료가 채워진 컨트롤 챔버;
    상기 솔레노이드 코일의 전자기력에 의해 이동함에 따라 상기 컨트롤 챔버의 연료압력을 변화시키는 아마추어;
    상기 컨트롤 챔버의 연료압력이 변화함에 따라 상기 하나 이상의 노즐공을 개폐하도록 이동하는 니들; 및
    엔진의 부하조건에 따라 상기 노즐공의 개방율 기울기를 조절함으로써 연료 분사율을 조절하는 조절유닛;을 포함하는 연료 인젝터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 니들이 상기 노즐공을 개방할 때 상기 조절유닛은 엔진의 부하조건에 따라 상기 컨트롤 챔버의 연료압력 감소율을 가변함으로써 상기 노즐공의 개방율 기울기를 조절하도록 구성되는 연료 인젝터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 조절유닛은 상기 니들이 상기 노즐공을 개방할 때 엔진의 부하조건에 따라 상기 컨트롤 챔버에서 배출되는 연료의 배출유량을 조절함으로써 상기 노즐공의 개방율 기울기를 조절하도록 구성되는 연료 인젝터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조절유닛은 상기 솔레노이드 코일과 상기 아마추어 사이에 개재된 피에조 엑츄에이터를 포함하는 연료 인젝터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 피에조 엑츄에이터가 통전되지 않으면 상기 피에조 엑츄에이터의 두께는 최소두께로 수축하고, 상기 피에조 엑츄에이터가 통전되면 상기 피에조 엑츄에이터의 두께가 팽창하며, 상기 피에조 엑츄에이터의 팽창두께는 인가되는 입력 전압의 세기에 따라 조절되는 연료 인젝터.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 피에조 엑츄에이터는 그 외면에 절연층이 코팅되는 연료 인젝터.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 솔레노이드 코일과 상기 피에조 엑츄에이터 사이에 절연체가 개재되는 연료 인젝터.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 인젝터 바디는 상기 노즐공과 소통하는 고압 연료통로를 가지고, 상기 솔레노이드 코일과 상기 컨트롤 챔버 사이에는 드레인 챔버가 배치되며, 상기 컨트롤 챔버는 상기 고압 연료통로와 소통하는 인렛통로 및 상기 드레인 챔버와 소통하는 아웃렛통로를 가지고,
    상기 아마추어는 상기 아웃렛통로의 개구를 개폐하는 밸브부를 가지는 연료 인젝터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 아웃렛통로의 개구에는 시트부가 형성되고, 상기 밸브부의 하단면이 상기 시트부와 이격가능하게 접촉함으로써 상기 아웃렛통로가 개폐되는 연료 인젝터.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 아마추어가 상부방향으로 이동함에 따라 상기 밸브부의 하단면 및 상기 시트부는 개방 틈새로 이격되고,
    상기 개방 틈새는 상기 피에조 엑츄에이터의 수축 및 팽창에 의해 조절되는 연료 인젝터.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 개방 틈새는 상기 피에조엑츄에이터의 수축 및 팽창에 의해 상기 아웃렛 오리피스의 고정 틈새 보다 크거나 작게 조절되는 연료 인젝터.
  12. 노즐공을 가진 인젝터 바디; 상기 인젝터 바디에 장착된 솔레노이드 코일; 내부에 고압연료가 채워지고, 고압 연료가 유입되는 인렛통로 및 고압연료가 배출되는 아웃렛통로를 가지고, 상기 아웃렛통로의 내부에는 아웃렛오리피스가 형성된 컨트롤 챔버; 상기 솔레노이드 코일의 전자기력에 의해 이동함에 따라 상기 컨트롤 챔버의 연료압력을 변화시키는 아마추어; 상기 컨트롤 챔버의 연료압력이 변화함에 따라 상기 노즐공을 개폐하도록 이동하는 니들; 및 상기 솔레노이드 코일과 상기 아마추어 사이에 개재된 피에조 엑츄에이터;를 포함하는 연료 인젝터의 제어방법으로,
    엔진의 전부하조건이면 피에조 엑츄에이터를 최소두께로 수축하며,
    엔진의 부분부하조건이면 피에조 엑츄에이터를 일정한 팽창두께로 팽창하는 연료 인젝터의 제어방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    엔진의 전부하 조건이면 피에조 엑츄에이터를 수축함으로써 개방틈새가 아웃렛 오리피스의 고정 틈새 보다 커지는 연료 인젝터의 제어방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    엔진의 부분 부하 조건이면 피에조 엑츄에이터를 팽창시킴으로써 개방틈새가 아웃렛 오리피스의 고정 틈새 보다 작거나 동일해지는 연료 인젝터의 제어방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 피에조 엑츄에이터의 팽창두께는 인가되는 전압의 세기에 의해 조절되는 연료 인젝터의 제어방법.
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