KR870000257B1 - 액압제어 및 냉각 유니트 연료 인젝터 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액압제어 및 냉각 유니트 연료 인젝터

제1도는 인젝터에 의해 각각 분사작용의 종단에 가변타이밍 및 신속한 연료차단을 제공하도록 본 발명에 의해 구성한 유니트인젝터의 1부절단 횡단면도.

제2a도 내지 제2f도는 서로 다른 위상에서 작동하는 제1도의 유니트인젝터의 횡단면도.

제3도는 제1도의 인젝터구성에 지연모우드(retard mdoe)의 작용시에 마모 보상기능과 분사 작용의 신속한 종단기능을 부가시킨 본 발명의 다른 실시예의 횡단면도.

제3a도는 제3도의 인젝터가 어떻게 신속한 분사종단을 달성하는가를 나타낸 차아트.

제4도는 제1도 및 제3도에 나타낸 구조에 대하여 타이밍 및 배출유로를 축방향 반대로 하여 가변타이밍 및 연료차단능력의 양쪽을 제공하도록 본 발명에 의해 구성된 유니트 인젝터의 다른 실시예의 예시도.

제5도는 인젝터플런저부분이 한쌍의 압축스프링에 의해 서로 작동되는 본 발명에 따라 구성된 유니트인젝터의 또 다른 실시예의 분할단면도.

제6a도는 서로 다른 두 상태에서 인젝터플런저를 나타낸 제5도의 유니트인젝터의 분할 횡단면도.

제6b도는 인젝터플런저부분이 한쌍의 압축스프링에 의해 서로 작동되는 본 발명에 따라 구성된 유니트인젝터의 또다른 실시예의 분할횡단면도.

제6c도는 서로 다른 두 상태에서 인젝터플런저를 나타낸 제6b도의 유니트인젝터의 분할 횡단면도.

제7도는 압축스프링을 대치하여 인장스프링을 사용하고, 내측플런저부분 및 인장스프링사이에 단일로스트모숀 접속수단(single lost most motion connection mea ns)을 설치시킨 제5도 및 제6도의 실시예와 동일한 본 발명의 다른 실시예의 횡단면도.

제8도는 타이밍 유체압력의 함수로서 플런저 분리거리(점선)를 나타낸 그라프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

200 : 유니트인젝터(unit injector) 202 : 인젝터본체(injector body)

202a : 바렐 또는 외측부분(barrel or outer section)

202b : 컵 또는 내측부분(cup or inner section) 202c : 나사

203 : 요부(recess) 203a : 6각형 소켓(hexagonal socket)

204 : 공급차넬(supply channel) 205 : 헤드(head)

206 : 드레인차넬(drain channel) 208 : 공급포오트(supply port)

210 : 드레인프오트(drain port) 212 : 타이밍차넬(timing channel)

214 : 타이밍포오트(timing port) 216 : 공급유로(supply flow path)

217 : 공급접속수단(supply connecting means)

218 : 급공유로(supply passage) 219 : 피이드오리피스(feed orifice)

222 : 인젝터플런저(injector plunger) 223 : 전단(forward end)

224 : 내측플런저부분(inner plunger section)

226 : 외측플런저부분(outer plunger section)

226a : 내방향개방요부(inwardly opening recess)

228 : 중앙구멍(central bore)

230 : 가변용량타이밍참버(variable volume timing chamber)

232 : 타이밍유체유로(timing fluid flow path)

234 : 환상요부(annular recess(timing))

236 : 환상요부(annular recess(supply))

238 : 환상요부(annular recess(drain))

240 : 드레인유로(drain flow path) 241 : 외주시일(circumferential seal)

241a : 작은 환상요홈(small annular groove)

242 : 타이밍유체 접속수단(timing fluid connecting means)

243 : 외주시일(circumferential seal)

243a : 작은 환상요흠(small annuar groove)

244 : 타이밍유로(timing passage)

245 : 와서상 시일요소(washer-like seal element)

246 : 흐름제어수단(flow centro means)

247 : 내방향돌출부(inwardly directed lip)

248 : 환상요홈(annular groove) 248a : 원통상랜드(cylindrical land)

249 : 외방향면(outwardly directed surface)

250 : 종방향유로(transverse passage)

251 : 분사오리피스(injection orifices) 252 : 요부

253 : 외측외주시일(outer circumferential seal)

253a : 작은 환상요홈(snnll annular groove)

254 : 첵크밸브(ball type check valve) 256 : 바이어스수단(biasing means)

258 : 제1나선상스프링(first helical spring) (또는 제1인장스프링)

258a : 나사 258b : 나사

260 : 제2나선상스프링(second helical spring) (또는 제2인장스프링)

260a : 나사(screw threads) 260b : 나사(screw threads)

262 : 로스트모숀접속수단(lost motion connection means)

262a : 핀 262b : 앵커엘레멘트(anchor element)

262c : 가느다란 구멍(elongated opening)

264 : 드레인접속수단(drain connecting means)

265 : 누설접속수단(leakage connecting means)

266 : 드레인유로(drain passage) 266a : 제한부분(restricted portion)

268 : 지름방향유로(radial passages) 269 : 누설유로(leakage passage)

270 : 캠조작기구(cam actuated mechanism) 270a : 화살표

271 : 캠로우브(cam lobe) 272 : 푸시로드(push rod)

272e : 화살표 273 : 로커암(rocker arm)

274 : 링크(link) 274e : 화살표

275 : 플런저복귀수단(plunger return means)

276 : 슬리브형상커플러(sleeve like coupler) 277 : 하단(lower end)

278 : 외방향플랜지(outwardly directed flange) 279 : 압축스프링

280 : 제1섹터(one sector) 281 : 제2섹터(second sector)

282 : 제3섹터(third sector) 283 : 제4섹더(fourth sector)

284 : 돌기(raised dimple) 300 : 인젝터유니트(injector unit)

302 : 인젝터본체 304 : 공급유로

306 : 타이밍유로

307 : 가변길이타이밍참버(variable length timing chamber)

308 : 내측플런저부분 310 : 외측플런저부분

312 : 2중작용 드레인 및 방출유로(dual function drain and discharge passage)

314 : 누설유로

316 : 제1로스트모숀접속수단(first lost motion connection means)

316a : 핀 316b : 앵커엘레멘트(anchor elemen)

318 : 제1인장스프링(first extension spring)

320 : 제2로스트모숀접속수단(second lost motion connection means)

320a : 핀 320b : 앵커엘레멘트

320c : 슬로트(slots)

322 : 제2인장스프링(second extension spring)

324 : 인젝터컵 400 : 유니트인젝터

402 : 인젝터본체 404 : 최대요부(innermost recess)

406 : 중간요부 408 : 외측요부

412 : 인젝터플런저

414 : 내측플런저부분(inner plunger section)

416 : 외측플런저부분(outerplunger section)

418 : 환상요홈(annular groove)

420 : 공급유로(supply passage) 422 : 드레인유로

424 : 타이밍유체접속수단 425 : 타이밍유로

426 : 가변용량타이밍참버 428 : 타이밍유체배출수단

429 : 배출유로 430 : 연료차단유로

432 : 첵크밸브 432 : 첵크밸브(check value means)

434 : 누설접속수단 436 : 황상캐비티(annular cavity)

438 : 누설유로 440 : 로스트모숀접속수단

500 : 유니트인젝터 500a : 유니트인젝터

502 : 인젝터본체 502a : 인젝터본체

503 : 드레인유로 504 : 압축스프링

504a : 압축스프링 504b : 압축스프링

504c : 링엘레멘트(ring element)

505 : 타이밍유체배출유로(timing fluid disacharge passage)

506 : 외측플런저부분 506a : 중공슬리브

506b : 플러그형상엘레멘트 506c : 내부캐비티(interior cavity)

507 : 타이밍유로 508 : 내방향돌출부

510 : 내측플런저부분 512 : 연결핀

514 : 주신부분(shank portion) 516 : 확대헤드(enlarged head)

600 : 유니트인젝터(unit injector) 602 : 인장스프링

604 : 로스트모숀접속수단 606 : 내측플런저부분

608 : 타이밍유로 610 : 타이밍참버

612 : 외측플런저부분 614 : 핀(solid pin)

616 : 가느다란 슬로트(elongated slot)

본 발명은 엔진 캠 샤프트(engine cam shaft)에 의해 기계적으로 작동되는 두 인젝터플런저를 가진 소형가변 타이밍 연료인젝터에 관한 것이다.

내연기관설계자들은 오염완화 및 연료효율의 높은 수준을 얻기 위하여 실제적으로 개량된 연료공급 시스템이 필요함을 인식하게 되었다.

주지된 것 중에서, 직접 연료분사가 개량된 특성을 얻기 위해 가장 좋은 것 중의 하나로 간주되었으나, 높은 제조 비용에 의해 일반적으로 사용되지 않았다. 엔진제조자의 높은 성능에 대한 목표를 달성할 수 있는 것은 보다 정교하고, 따라서 보다 고가인 직접 분사시스템 뿐이다.

현재까지 저렴한 코스트의 연료분사시스템을 제공하려는 시도는 단일중심 고압펌프와, 미국특허 제3,557,765호에 기재되어 있는 바와 같이 펌프에서 다수의 분사노즐 각각으로 연료흐름에 대해서 미터링(metering)및 타이밍(timing)을 하기 위한 디스트리 뷰터밸브(distributor valve)를 가진 디스트리뷰터형 연료분사시스템에 대해서 집중적으로 연구를 시도하였다.

이와 같은 타입의 시스템은 설계가 간단하나 일반적으로 그 중심펌프에서 인젝터노즐의 분리에 대하여 고유의 결점을 가진다.

유니트인젝터시스템은 미국특허 제3,544,008호에 기재되어 있는 바와 같이 각 엔진실린더에 그 자신의 캠조작펌프를 설치함으로써 디스트리뷰터형 시스템의 고유결점을 제거하였다.

그러나, 강력 압축점화엔진에 사용하는 경우를 제외하고 유니트인젝터의 성능상의 잇점으로는 일반적으로 더 큰 코스트에 대한 결점을 극복하지 못하였다.

유니트인젝터는 일반적으로 저코스트의 연료시스템에 사용되지 않았으나 그 코스트를 경감시키면서 고유의 잇점을 유지시킬 목적에서 수년간에 걸쳐 여러가지의 개량이 제안되었다.

예로서 본 발명의 출원인은 단일 공급라인(공통레일) 만으로 연료를 모든 인젝터에 공급함을 특징으로 하는 오픈노즐(open nozzle), 압력/시간 유니트 인젝터(미국 특허 제3,351,258호 및 제3,544,008호 참조)를 개발하였다.

연료는 분리피이드 오리피스(separate feed orifice)를 통하여 각 인젝터내에서 미터링(metering) 되므로 각 공급피이드 오리피스가 열려져 있는 사이의 시간과 공통레일의 압력에 의해 각 분사사이클의 분사를 위해 미터링되는 연료량을 제어할 수 있다.

오픈노즐 유니트인젝터(open nozzle unit injector)는 분사오리피스의 압력릴리프밸브(relief valve)를 필요로 하지 않기 때문이 추가로 코스트를 경감시킨다.

코스트경감에는 효과적이나, 압력/시간 오픈노즐 인젝터시스템에서는 연소가스 및 스퓨리어스(spurious)압력신호가 그 연료공급시스템에 들어가지 않도록 확실히 보장받기 위해 사건 대책이 항상 요구된다.

이와 같은 사전대책에는 연소가스가 연료공급원에 들어가는 것(역류로서 알려져 있음)을 방지하기 위해 인젝터의 공급오리피스의 상류에, 첵크밸브를 사용하는 것을 포함한다.

연료공급라인에 들어오는 가스를 제거시키기 위하여 인젝터를 통과하는 연료의 소기흐름(scavenging flow)을 시공하는 것도 일반적이다.

소기흐름은 인젝터를 냉각하는 작용을 추가하며, 역류가스를 제거할 필요가 없을 경우에도 유용하다.

따라서 시판되는 유니트인젝터는 그 인젝터구조를 간단하게 하기 위하여 설계될 경우에도 축방향 및 반경 방향의 구멍을 복잡하지 뒤섞이지 하는 구소가 대표적이다.

여기서 사용되는 "축방향''(axial)이란 것은 인젝터의 길이방향측과 평행한 것을 말하며 "반경방향"(radial)이란 것은 인젝터의 길이방향축에 직각이 것을 말한다 또, 인젝터본체는 일반적으로 대단히 정밀한 공차조절(tolerance control)이 요구되는 여러가지 요소(multiple components)에 의해 형성된다.

각 인젝터사이클에서 연료분사를 진행 및/또는 지연시킬 수 있는 캠조작 유니트인젝터를 제공하고저 할 경우 복잡한 문제가 또 발생한다.

미국특허 제4,249,499호 및 제3,951,117호에서는 액압 가변압력신호에 응답하여 인젝터타이밍을 제어하는 압력 시간 유니트인젝터에 대한 여러가지 예가 기재되어 있다.

이 두 미국 특허에는 엔진캠샤프트와 연료를 인젝터 노즐을 통해 흐르도록 하기 위하여 왕복운동을 하는 인젝터플런저 사이에서 가변길이 액압링크(variable length hydraulic link)를 기계적인 조작계(actuatingtrain)이 삽입한 유니트인젝터에 대하여 기재되어 있다.

미국 특허 제3,951,117호의 제16도 및 제17도에는 특허 인젝터플런저를 두 부분으로 형성시켜 그 사이에 타이밍참버를 구성하는 캠조작압력 시간형 오픈노즐 인젝터를 나타낸다.

인젝터사이클의 미터링 부분 사이에 연료가 타이밍 참버내에 그 연료의 압력에 대응하는 량으로 흘러 미터링 된다.

영국특허 제1,080,311호 및 미국특허 제2,863,438호, 제3,847,510호 및 제3,859,973호에서와 같이 액압가변타이밍을 사용하는 캠조작유니트 인젝터에 대해서 그외 여러가지 예가 공지되어 있다.

또 액압타이밍제어는 미국특허 제3,083,912호에 기술되어 있는 바와 같이 다른 타임의 연료인젝터에서도 공지되어 있다.

이 미국특허에서는 왕복피스톤이 코일스프링의 작동에 대항하여 액압을 받아 인젝터타이밍을 제어한다. 순수액압제어를 추가하여 미국특허 제2,313,264호 및 제2,997,994호에서와 같이 기계 및 기계액압 합성가변타이밍제어가 캠조작유니트인젝터에 사용되었다. 그러나, 이와 같은 기계적 시스템은 기계적 오작동이 발생할 가능성이 있음은 물론 전체 크기를 증가시키며 연료분사시스템의 코스트를 증가시킨다.

연료흐름을 전체적으로 차단시킬 수 있는 능력(미국 특허 제2,984,230호)과 같이 다른 인젝터능력이 요구되는 경우, 인젝터의 구조는 더 복잡하게 된다.

오스트랄리아 특허 제202,734호에서와 같이 극히 간단한 캠조작 인젝터에서는 인젝터 본체의 외면과 인젝터 본체가 수용되는 요부(recess)의 내면 사이에 유로를 형성함으로써 인젝터 본체에서 축방향구멍을 제거시킨다.

이와같은 구성에 의해 용이하게 형성될 수 있는 반경 방향구멍(radial bore)을 인젝터 본체에 설치시켜 인젝터 본체를 둘러싼 공급유로에서 유니트인젝터의 인젝터참버내로 피이드유로(feed passage)로서 작용시 킬 수 있다.

인젝터가 미국특허 제3,351,288호에서와 같이 소기연료흐름(scavenging fuel flow)를 제공할 수 있을 경우 필요로 하는 유로의 수가 증가하여 그 유로에 적합하도록 인젝터의 전체 크기를 증가시켜야 한다.

이와같은 타입의 다기능 인젝터(multi-fuction injector)는 일반적으로 적어도 하나 또는 그 이상의 축방향유로를 필요로 한다.

이와같은 유로는 대단히 복잡하며 형성하는데 비용이 들고 미국특허 제3,351,288호에서와 같이 인젝터에 통하는 공급 및 드레인라인(dran line) 전체가 엔진 헤드내에 형성되어 있는 인젝터설계에 있어서도 제거되지 않았다.

요컨대, 엄격한 조작특성을 충족시킬 수 있는 연료 인젝터는 예외없이 그 구조에 있어서 너무 복잡하고 제조비용이 들며 크기가 비교적 큰 것이다.

따라서, 본 발명의 제1의 목적은 크게 단순화시킨 구조이나 종래에는 더 복잡한 설계에 의해서만이 가능하였던 가변타이밍을 포함하는 여러가지 기능을 얻을 수 있는 연료인젝터(fuel injector)를 제공함으로써 앞서 설명한 종래의 결점을 극복하는 데 있다.

제2의 본 발명의 목적은 최소수의 유로를 가진 인젝터본체와, 플런저편(plunger pieces) 사이에 타이밍참버를 형성하도록 구성된 두편 인젝터플런저(two-piece injector plunger)를 포함하는 여러가지 작동요소로 형성된 극히 콤팩트한 유니트인젝터(unit injector)를 제공하는데 있다.

제3의 본 발명의 목적은 복잡하지 않은 구조의 유로를 통하여 타이밍유체가 공급되는 액압타이밍참버(hydraulic timing chamber)와, 인젝터 플런저에 의해 개폐되는 타이밍포오트(timing port)를 가진 단순화시킨 구조의 유니트인젝터를 제공하는데 있다.

타이밍참버는 스프링이 의해 작용되는 내측 및 외측 플런저 부분에 의해 형성되고, 그 스프링은 플런저부분 사이에서 구성된다.

그 스프링의 힘을 극복하는데 충분한 압력으로 타이밍유체가 타이밍참버에 공급될 때 그 플런저 부분은 분리되는 방향으로 이동하여 그 사이에 액압링크를 형성하고 분사타이밍을 촉진시킨다.

제4의 본 발명의 목적은 유체를 인젝터의 타이밍 참버에 공급 및 배출시키는 유로가 인젝터를 통하여 흐르는 유체흐름을 냉각하기 위한 유로로서 작용도 하는 가변액압타이밍을 사용하는 콤팩트한 유니트인젝터를 시공함으로써 앞서 설명한 종래의 결점을 극복하는데 있다.

제5도 본 발명의 목적은 플런저부분 사이에 액압 가변길이 타이밍 참버를 형성하도록 구성된 두편 인젝터플런저와, 유체를 타이밍제어 및 냉각하기 위한 유로를 포함한 간단한 구조의 유로를 가진 인젝터 본체를 구비하는 콤팩트한 유니트인젝터를 제공하는데 있다.

제6의 본 발명의 목적은 내측 및 외측플런저 부분 사이에 가변길이타이밍 참버를 형성하도록 구성된 두편의 왕복운동 인젝터플런저를 가지며, 그 플런저 부분의 한쪽은 유지를 타이밍참버에 공급하기 위한 유로와, 그 유로에 부착된 첵크밸브를 포함하여 (1) 그 플런저가 최외측(outer most) 위치에 있을때 타이밍 유체가 타이밍참버내로 흐르도록 하며,

(2) 인젝터주기 사이에 타이밍유체를 타이밍참버내로 트랩핑(trapping)하고,

(3) 그 플런저가 최내측 위치에 있을때 냉각 유체가 타이밍 참버를 통하여 흐르도록 하는 유니트인젝터를 제공하는데 있다.

제7의 본 발명의 목적은 플런저부분 사이에 액압 가변길이 타이밍참버를 형성하도록 구성된 두편 인젝터플런저를 가지며, 또 플런저부분 사이에 거리의 단계함수관계를 가지는 힘으로 플런저부분을 서로 작동시키기 위한 바이어스수단(biasing mean s)을 가져, 타이밍, 마모보상, 연료분사의 신속한 차단 및 엔진제동시의 완전연료차단등의 각 기능을 제공하도록 유체를 가변길이참버에 공급 및 배출시킬 수 있는 콤팩트한 유니트인젝터를 제공하는데 있다.

이들의 기능은 플런저부분의 축방향위치와, 유로를 통하여 플런저에 공급되는 유체의 압력과, 인젝터플런저의 한쪽에 위치된 첵크밸브조립체에 의해 제어된다.

제8의 본 발명의 목적은 플런저부분 사이에 형성된 참버에 공급되는 유체의 압력을 간단하게 변화시킴으로써 지연, 촉진(advance), 또는 연료차단 모우드(mode)로 조작할 수 있는 두편 왕복운동플런저를 가진 유니트 연료인젝터를 제공함으로써 압서 설명한 종래의 결점을 극복하는데 있다.

제9의 본 발명의 목적은 두편 왕복운동플런저와 조합하여 액압타이밍, 소기(Scavenging) 및 연료차단작용을 제공하도록 한 간단한 구조의 유로를 가지며, 로스트모숀(1ost motion) 접속에 의해 플런저부분 한쪽에 고정된 적어도 하나의 인장 스프링이 플런저부분을 서로 작동시키고, 인장스프링이 그 플런저부분을 서로 작동시키기 전에 그 플런저부분 사이에 로스트모숀 접속에 의해 미리 설정된 량의 동작이 허용되도록 한 유니트인젝터를 제공하도록 하는데 있다.

제10의 본 발명의 목적은 외측면과 인객터를 수용하는 요부의 내측면 사이에서 서로 떨어져 있는 공급, 드레인(drain) 및 타이밍 유로를 형성하는데 적합하며, 극히 간단한 인젝터본체에 의해 미터링, 소기 및 타이밍작용을 얻도록 구성되고 가변용량타이밍참버를 형성하도록 한쌍의 대향하여감은 스프링요소에 의해 서로 작동되는 두편(two pieces)이 형성된 인젝터플런저를 구비하며, 바이어스수단(biasing means)은 양단이플런저부분이 일체로 되기 연결된 제1스프링과 한쪽 플런저부분이 직접 일체로 되게 연결되고 나머지 플런저부분이 로스트모숀 접속에 의해 접속된 제2강화스프링을 가진 가장 콤팩트한 유니트인젝터를 제공하는데 있다.

이와같은 구성에서는 인젝터플런저의 유효길이를 타이밍유체압력변화에 의해 조절시킬 수 있고, 사이클마다 분사를 촉진 또는 지연시키며 내측플런저 부분을 최내위치(inner most)에서 유지하고, 인젝터노즐에서 연료흐름전체를 차단시킬 수 있다.

제11의 본 발명의 목적은 한쌍의 인장스프링에 의해 서로 작동되는 내측 및 외측플런저부분 사이에 형성된 액압타이밍참버를 가지며, 제1스프링은 제1로스트모숀 접속수단(first lost motion connection means)에 의해 플런저부분 일단에 연결되고,

제2스프링은 제1로스트모숀접속 수단에 부착된 제2로스트모숀접속수단이 의해 연결되며, 제1로스트모숀 접속수단에 의해 형성되는 최소액압링크(minimal hydraulic link)가 인젝터플런저의 각 분사스트록(injection stroke) 종단에서 형성 및 붕괴되며, 제2로스트모숀접속수단에 의해 형성되는 길이가 긴 액압링크는 인젝터에 공급되는 타이밍유체의 압력이 증가할 때 타이밍을 촉진하도록 형성시키고, 타이밍유체압력이 크게 증가할 때 내측 플런저부분은 인젝터사이클전체에 걸쳐 최내위치에 유지시켜 유체흐름 전체를 차단하도록 한 대단히 콤팩트한 유니트인젝터를 제공하는 데 있다.

이하 첨부도면에 따라 구체적으로 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명 명세서에서 "내방향(inward)'' 및 ''외방향(outward)''이라는 말은 인젝터에서의 연료가 실제로 엔진의 연소참버내로 분사되는 포인트(point)로 향하는 방향 및 그 포인트에서 분리되는 방향에 각각 대응한다.

제1도는 본 발명에 의해 구성된 오픈노즐 압력/시간 유니트인젝터를 나타낸다. ·

특히, 제1도는 내연기관의 헤드(203)(일부분만을 도시)에 형성되어 있는 요부(203)내에 수용된 인젝터본체(202)를 가진 유니트인젝터(200)를 나타낸다.

인젝터본체(202)는 서로 일체적으로 연결된, 외측부분, 즉 바렐(barrel)(202a) 및 내측부분, 즉 컵(cup)(202b)을 가진 두 부분으로 형성되어 있다.

제1도에서 명백한 바와 같이 인젝터본체(202)는 나사(202c)이 의해 요부(203) 내에서 유지되며, 인젝터 본체(202)의 외단에 설치된 6각형 소켓(203a)과 결합하는데 적합한 렌치(wrench)에 의해 알맞은 장소에 위치를 정할 수 있다.

전체가 헤드(205) 내에 포함된 유로를 통하여 인젝터에 연료를 공급 및 배출시킨다.

특히, 공급차넬(supply channel)(204)[때때로 공동레일(common rail)이라고도 함]은 연료를 유니트 인젝터(200)에 공급하며, 드레인차넬(drain channel)(206)의 연료를 인젝터에서 배출하여 연료공급시스템으로 되돌아가게 한다.

공곱차넬(204)과 드레인차넬(206)은 헤드(205) 내에 위치가 정해진 다수의 인젝터 각각에 연통되도특 형성되어 엔진헤드내에 있는 인젝터의 모든 외측유로를 제거할 수도 있다.

공급포오트(port)(208) 및 드레인포오트(drain port)(210)를 통하여 요부(203)에 연통되어 있는 연료공급 차넬(204)과 연료드레인차넬(206)에 부가하여 타이밍차넬(212)이 드레인 및 공급차넬 중간에서 엔진헤드이 형성되며 그 엔진헤드내에서 각 인젝터의 타이밍유체를 공급한다.

이 타이밍차넬(212)은 타이밍포오트(214)를 통하여 요부(203)에 연통되어 있다.

인젝터본체(202)의 외면은 3개의 환상요부(236),(234) 및 (238)을 가지며 각 요부는 축방향으로 간격을 두어 형성하고, 각각 공급포오트(208), 타이밍포오트(214) 및 드레인포오트(210)를 통하여 위 차넬(204),(212)(206)이 연통되어 있다.

이와같은 구조에 의해 공급유로(216)가 공급포오트(208)과 요부(236)를 형성하는 인젝터본체(202)의 외면 사이에 형성되어 있다.

이와 동일하게 드레인유로(240)는 드레인포오트(210)와 인젝터본체(202)의 외면 사이에 형성되고, 그 인젝터본체(202)는 환상요부(238)를 형성하고 있다.

그리고, 타이밍유체유로(232)는 공급유로(216)와 드레인유로(240) 사이에 배치되어 있는 환상요부(234)에 의해 형성되어 있다.

타이밍유로(232)에서 공급유로(216)를 격리시키기 위하여 외주시일(seal)(241) 이 인젝터본체(202)와 요부(203)의 외면 사이에 위치를 정하고 있다.

제1도에서 명백한 바와 같이, 외주시일(241)은 환상 요부(234)와 (236) 사이에 배치되어 있는 작은 환상요홈(241a) 내에 위치를 정하고 있다.

이와 동일한 타입의 외주시일(243)이 환상요부(234)와 (238) 사이에 배치되어 있는 제2의 작은 환상요홈(243a) 내에 위치되어 타이밍유로(232)와 드레인유로(240) 사이에서의 연료유출을 방지하도톡 한다.

공급유로(216)의 내단은 요부(203) 내에 형성된 내방향돌출부(lip)(247)와 인젝터본체(202)에 형성된 반경 방향의 외방향면(249) 사이에서 압축되어 유지되는 와서(washer)상 시일요소(seal element)(245)에 의해 시일링(sealing)되어 있다.

환상요홈(238)(제1도에서와 같이) 상방의 인젝터본체(202)의 작은 환상요홈(253a)내에 수용된 외측외주시일(253)이 드레인유로(240)를 연료의 외부유출에 대하여 시일링하도록 작동한다.

그 드레인차넬은 공급 및 타이밍차넬에서 외방향으로 형성되어 압력연료가 인젝터수용요부(203)에서 유출되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

인젝터본체(202)에는 인젝터본체(202)의 길이방항축과 동축으로 배치된 중앙구멍(228)을 가진다.

그 인젝터본체의 내단(하단)에는 중앙구멍(228)과 연소참버사이의 연통로를 제공하는 하나 또는 그 이상의 작은 분사오리피스(orifices)(251)가 형성되어 있다.

연료는 그 대응하는 실린더피스톤(도시 생략)의 작동과 동조제어(controlled synchronism)되는 인젝터에 의해 분사오리피스(251)를 통하여 연소실로 공급된다. 중앙구멍(228) 내에는 캠조작기구(cam-actuated mechanism)(270)에 응답하여 왕복운동을 하는 인젝터플런저(222)가 위치되어 그 캠조작기구(270)에는 엔진의 통상의 캠샤프트(도시생략)에 연결된 특정형상의 캠로우브(cam lobe)(27), 푸시로드(push rod)(272), 로커암(rocker ann)(273) 및 링크(link)(274)를 갖고 있다.

캠로우브(271)가 실린너 피스톤의 왕복운동에 대하여 일정한 관계를 가지면서 회전되기 때문에 플런저(222)의 왕복운동은 캠로우브(271)의 형상을 주의있게 형성함으로써 실린더피스톤에 대하여 극히 정확하게 제어할 수 있다.

그 캠조작기구(270)는 단계캠을 사용한 타입이기 때문에 각 분사사이클에서 분사직전에 인젝터플런저를 내방향위치로 유지하고 인젝터의 피이드오리피스를 밀폐하여 연소가스의 역류를 방지한다.

이와같은 타임의 캠조작기구는 역류방지캠을 가진 연료인젝터조립체에 대한 레스폐터스(Lespeters)의 미국특허출원에 기재되어 있다.

기본적으로, 인젝터플런저(222)는 분사오리피스(251)가 그 플런저(222)의 전단(223)에 의해 폐쇄된 최내 위치와 분사실이 중앙구멍(228) 내에서 전단(223)과 분사오리피스(251) 사이에 형성된 최외위치 사이를 왕복운동한다.

본 발명은 "오픈노즐" 타입의 인젝터에 관한 것이므로 인젝터플런저(222)가 그 최내위치에서 후퇴할 때 그 오리피스(251)는 연소참버에 개방된 상태로 유지된다.

이와 같은 타입의 인젝터는 본사시를 제외하고 분사오리피스를 폐쇄상태로 유지하기 위해 압력개방 팁밸브(tipvalve)를 사용한 더 복잡한 폐쇄노즐 인젝터에 대하여 본래부터 갖고 있는 코스트상의 잇점을 가진다.

인젝터플런저(222)는 그 하단(277)이 인젝터플런저(222)의 상단에 연결된 슬리브형상 커플러(sleeve like coupler)(276)를 가진 플런저복귀수단(plunger return means)(75)에 의해 최외위치로 영구적으로 작동한다.

반경방향의 외방향플랜지(278)는 그 커플러(276)의 최상부분 가까이 위치를 정하고 있다.

충분한 고압압축스프링(279)이 인젝터본체(202)의 상단과 플랜지(278) 사이에 형성되어 그 플런저(222)를 외측방향으로 계속해서 작동시킨다.

인젝터플런저(222)가 전방향으로 이동할 때 분사된 연료량을 제어하기 위하여 본 발명에 의한 인젝터에는 각 분사행정(injection stroke) 전에 공급라인(공통레일) 압력을 변화시킴으로써 일정한 시간내에 분사된 연료량을 변화시킬 수 있도록 크기가 설정된 필 또는 피이드오리피스(fill or feed orifice)를 통하여 연료를 그 분사참버내로 유도하여 미터링하는 압력/시간 분사능력이 갖추어져 있다.

따라서, 실제로 미터링되는 연료의 량은 공급압력과 연료가 그 피이드오리피스를 통과하는 미터링시간 전체의 함수가 된다.

이와 같은 원리는 가압연료가 공급유로(216)에서 분사참버를 형성하는 중앙구멍(228)의 부분내로 흐르는 유로를 제공하는 공급접속수단(217)을 설치함으로써 본 발명의 유니트인젝터에 적용된다.

그 공급접속수단(217)에는 인젝터본체(202)의 외면에서 중앙구멍(228)의 내면으로 그 인젝터본체(202)의 길이방향축과 직각인 직선반경 유로에 따라 구성된 공급유로(2l8)를 가진다.

그 공급유로(218)의 협소한 부분은 피이드 오리피스(219)를 형성하여 그 피이드오리피스(219)는 앞서 설명한 필요로하는 압력/시간 미터링 능력을 얻기 위하여 주의있게 조절된 액압특성을 가진다. 인젝터플런저(222)가 최내위치 또는 최외위치에 있는 시간은 부분적으로 캠로우브(271)의 형상에 의해 결정된다.

제1도에서 명백한 바와 같이, 캠로우브(27l)의 바람직한 구조는 외주전체의 180도보다 더 큰 제1섹터＜first sector)(280)를 가진다.

위 섹터는 인젝터플런저에 그 최내위치를 취하도록 한다.

외주전체의 약 90°로 된 제2섹터(281)는 이 플런저(222)에 최외위치를 취하도록 한다.

제3섹터(third se ctor)(282)가 제1섹터(280)와 제2섹터(281)를 분리시키며 그 제3섹터(282)는 인젝터플런저(222)를 공급유로차단위치로 이동시키고, 인젝터플런저(222)는 피이드오리피스(219)를 밀폐하는데 충분하게 안쪽으로 이동하나 실제로 연료분사를 개시시키는데 충분하게 인젝터플런저(222)가 이동되지 않는다.

제3섹터(282)는 연소실 압력이 연료공급라인으로 연소가스의 다량역류를 발생하는데 충분히 높은 레벨로 상승하는 사이에 피이드오리피스(219)를 밀폐시키도록 형성되어 있다.

캠로우브(271)의 작은 제4섹터(283)는 실제로 연료분사를 발생시키는 캠로우브(271)의 부분을 나타낸다. 분사가 개시되는 포인트는 각 사이클에 있어서 분사실에 유도되어 미터링되는 연료의 량에 의해 결정되기 때문에 이 섹터에 가깝다.

제1섹터(280)는 엔진피스톤이 그 파워스트록(power stroke)을 행하기 바로 전의 포인트에서 푸시로드(272)의 하단에 결합되며, 그 피스톤의 배출스트록 전체와 흡입스트록의 일부에 걸쳐 푸시로드(272)의 결합을 계속한다.

제2섹터(281)는 그 피스톤의 흡입스트록의 거의 중간에서 푸시로드(272)를 결합시키고, 압축스트록의 거의 중간에서 푸시로드(272)의 결합을 완료한다.

제2섹터(281)는 각 분사사이클에 있어서 연료가 분사실내로 유도되어 미터링되는 시간을 결정한다.

제3섹터(282)는 인잭터플런저(222)를 최내위치쪽으로 이동시켜 피이드오리피스(219)를 밀폐시키나 분사가 발생되지 않는다.

이와같은 제3섹터(282)는 압축스트록의 거의 중간에서 푸시로드(272)에 결합하도록 위치되며, 분사가 개되는 포인트까지 결합을 계속한다.

작은 제4섹터(283)는 캠로우브(271)의 일부분으로서, 인젝터플런저(222)를 그 최외위치에서 그 최내위치로 이동시켜 본사실내의 미터링된 연료를 분사오리피스(251)로 통하여 엔진의 연소실내로 보낸다.

제1도에서 확대시켜 도시되어 있는 약간 돌출된 돌기(dimple)(284)가 제4섹터(283)의 단부에 근접하여 캠로우브(271)상에 형성시키고 분사종단에 있는 인젝터플런저(222)에 "크러쉬하중(crush load)"을 주어 인젝터플런저(222)를 인젝터컵(injector cup)(202b)에 대하여 꽉 조여지게(tightly) 유지한다.

인젝터플런저(222)를 인젝터컵(202b)에 대하여 단단히 조여지게 유지하는 능력은 제1도의 인젝터 실시예에서 지연모우드(retard mode)의 작용에서도 각 분사주기가 끝날때 분사오리피스(251)가 신속하게 닫쳐지고, 닫쳐진 상태에서 유지되는 것을 확실하게 보장받을 수 있다.

제1도의 인젝터의 기본적인 특성은 타이밍차넬(212)을 통하여 공급된 타이밍유체의 압력을 변화시키는 간단하고도 간편한 조작에 의해 연소분사시기를 관련 엔진피스톤의 이동에 대하여 촉진시키도록 하는데 있다.

엔진 인젝터전체가 동일한 타이밍차넬에 연통되어 있으므로 극히 간단한 제어에 의해 그 엔진인젝터 일체의 타이밍을 변화시킬 수 있다.

이와 같은 타이밍의 조절을 가능하도록 하기 위해 각 인젝터의 인젝터플렌저(222)는 내측플런저부분(224)과 외측플런저부분(226)을 가진 두 부분으로 형성되어 있다.

이 두 부분은 인젝터본체(202)의 중앙구멍(228)내에 독립하여 부착되어 있고, 가변용량타이밍참버(230)(완전히 소실된 상태로 도시되었음)를 형성한다. 타이밍유체는 타이밍유로(232)에 의해 그 타이밍참버(230)에 공급된다.

타이밍유체는 타이밍유체유로(232)에서 중앙구멍(228)으로 연료흐름유로를 제공하는 타이밍유체 접속수단(24)을 통하여 그 중앙구멍(228)내로 흐른다.

이 타이밍유체접속수단(242)에는 인젝터본체(202)의 외면에서 중앙구멍(228)의 내면까지 인젝터본체(202)의 길이방향 축선과 직각인 직선반경로에 따라 형성되어 있는 타이밍유로(244)를 가진다.

내측플런저부분(224)의 외면은 인젝터내의 연료 및 타이밍유체의 흐름을 제어하기 위한 흐름제어수단(246)을 형성하고 있다.

특히 그 흐름제어수단(246)에는 모든 시간타이밍 유로(244)와 연통하도록 축방향으로 위치가 정해진 환상요홈(248)을 갖고 있다.

또 흐름제어수단(246)에는 환상요홈(248)의 내측 부분이 횡방향유로(250)를 가지며, 그 양단에서 중앙구멍(228) 내의 환상요홈(248)에 의해 형성된 공간과 연통한다.

내측플런저부분(224)의 외단에는 요부(252)를 가지며, 그 저면단에는 횡방향유로(250)에서 요부(252)로 유체의 1방향 흐름을 허용하도록 구성된 볼형의 책크밸브(254)가 배치되어 있다.

제1도에서 명백한 바와 같이 요부(252)는 가변용량 타이밍참버(230)와 직접 연통하여 타이밍유체가 타이밍유로(244), 환상요홈(248), 횡방향유로(250), 책크밸브(254) 및 요부(252)를 통과하도록 한다. 또 내측플런저 부분(224)의 흐름제어수단(246) 에는 원통상랜드(248a)를 가지며, 그 원동상랜드(248a)는 중앙구멍(228)의 내면에 시일링 할 수 있게 접촉하여 환상요홈(248)에 의해 형성된 중앙구멍(228) 내의 공간을 인젝터의분사참버에서 시일링을 한다.

제1도에서와 같이 원통상랜드(248a)는 앞서 설명한 방법으로 피이드오리피스(219)를 개폐하도록 축방향으로 위치를 정하고 있다.

바이어스수단(256)은 내외측 플런저부분을 서로 계속해서 작동하도록 설치되어 있다.

그 바이어스수단(256)은 각단이 각각 플런저부분에 일체로 되게 연결된 제1나선상스프링(258)을 가지며, 전시간에 걸쳐 플런저부분을 서로 집합시키는 적어도 제1설정력(first predetermined force)을 제공한다.

제1나선상 스프링(258) 내에 등축으로 부착된 제2나선상스프링(260)의 일단이 내측플런저부분(224)에 연결되고, 타단이 로스트모숀접속수단(262)에 의해 외측플런지부분(226)에 연결되어, 플런저부분이 로스트모숀접속수단(262)에 의해 결정된 설정거리보다 크게 분리될 때 제2나선상 스프링이 그 플런저 부분을 서로집합시키는 제2설정력을 주도록 한다.

제1도에서와 같이,로스트모숀접속수단(262)은 외측플런저부분(226)에 형성된 내방향구멍요부(226a)에 위치되어 있다

로스트모숀접속수단(262)에는 외측플런저부분(226)의 길이방향측에 일반적으로 직각인 요부(226a)를 통하여 구성되어 있는 핀(262a)을 가진다.

핀(262a)의 양단은 프레스피팅(press fitting) 등 동일한 방법에 의해 외측플런저부분(226)의 인접부분에 고정되어 있다.

핀(262a)에 의해 요부(226a) 내에 앵커엘레멘트(anchor element)(262b)가 유지되어 그 앵커멜레멘트(262a)는 핀(262c)을 수용하는 가느다란 구멍(262c)을 가진다.

구멍(262c)의 축방향길이는 인젝터플런저부분이 제1도에 나타낸 위치에서 제2나선상스프링 또는 제2인장스프링(260)이 그 플런저부분을 서로 끌어당기는 힘을 주기 시작하는 위치로 이동할때 외측 플런저(226)와 앵커엘레멘트(262b) 사이에서 발생하는 상대운동을 결정한다.

따라서, 이와같은 구멍(262c)의 축방향길이는 제2인장스프링(260)이 작용하기 전에 이들의 플런저 부분 사이에 발생되는 "로스트모숀(lost motion)"을 달성한다.

제1인장스프링(258)의 양단은 나선상 나사(258a)(258b)에 의해 각각 내외측플런저부분(224)(226)에 연결되어 있다.

이와 동일하게 그 스프링(260)의 양단은 나사(260a)(260b)에 의해 내측플런저(224)과 앵커텔레멘트(262b)에 연결되어 있다.

이들의 플런저부분의 상대운동을 방지하기 위하여 상기 제1 및 제2인장스프링(258) 및(260)은 역방향으로 감겨있다.

제1도에 나타낸 인젝터는 연료를 중앙구멍(228)에서 드레인유로(240)내로 흐르게 하는 유로를 제공하는 드레인 접속수단(264)과, 그 타이밍참버(230)에서 외방으로 누설되는 연료를 드레인유로(240)내로 흐르게하는 유로를 제공하는 누설접속수단(265)을 가진다.

이 누설접속수단(265)에는 중앙구멍(228)에서 반경 방향의 외방으로 형성되어 있는 환상캐비티(annular cavity)(267)와 그 환상캐비티(267)에서 드레인유로(240)로 형성되어 있는 누설유로(269)를 가진다. 또 드레인 접속수단(264)에는 중앙구멍(228)에서 환상요부(238)의 외면으로 경사지게 형성되어 있는 드레인유로(266)를 가진다.

드레인유로(266)와 중앙구멍(228)사이의 연료포인트(point of commu icatio n)는 내측플런저부분(224)이 제1도에서와 같이 최내위치에 있을때 플런저부분 사이의 접촉포인트에 의해 형성된 축방향위치에서 발생한다.

외측 플런저부분(226)의 최내단(innermost end)에는 내측 플런저부분(224)이 최내위치에 있을때 타이밍유체를 가변 용량 타이밍참버(230)에서 나오게 하는 유체연통로를 제공하도록 구성된 반경방향유로, 또는 요홈(268)(점선으로 나타냄)을 가진다·

드레인유로(266)에는 아래에서 설명되는 바와같이 유체가 타이밍참버(230)에서 흐르는 유량을 제어하는 작용을 하는 제한부분(266a)을 가진다. 제1도에 나타낸 유니트인젝터의 작용을 제2a도 내지 제2f도에 따라 설명한다.

제2a도에서는 캠조작기구(도시생략)가 최내위치로 인젝터플런저(222)를 이동시켜 모든 연료미터링이 정지되나 타이밍유체는 인젝터를 통하여 흘러 일반적인 소기작응(scavenging fuctions)의 하나를 제공한다.

특히, 본 설시예에서의 소기흐름(scavenging flow)은 주로 인젝터를 냉각시키는 작용을 한다.

이와같은 작용은 연료로서의 타이밍유체가 타이밍유로(244)로 유입되고, 환상요홈(248) 횡방향유로(250), 첵크밸브(254), 요부(252)(도시생략) 및 요홈(268)을 통해 흘러, 드레인유로(266)를 통해 나올때 발생한다.

이 캠조작기구가 외측 플런저부분(226)을 그 최내위치에 유지하도록 하기때문에 타이밍참버(230)는 완전히 소실된 상태에서(fully collapsed oondition)팽창되지 않는다.

소기(냉각)유로는 화살표(270a)로 나타낸다. 제2b도는 플런저가 최외위치로 이동되어 공급유로(218)를 열고, 드레인유로(266)를 폐쇄하며, 가변 용량타이밍참버(230)내의 타이밍유체(timing fluid)의 트래핑(trapping)을 개시하는 인젝터작용의 위상(phase)을 나타낸다.

또 제2b도에서는 타이밍과 미터링(metering)이 개시된 직후를 나타낸다.

따라서 극히 적은 연료라도 분사참버에 유도되어 미터링된다.

위에서 설명한 바와같이 미터링은 압력/시간의 원리에 따른다.

타이밍 유체압력이 제1인장스프링(258)에 의해 플런저 부분에 주어진 예비하중장력(preload tension)을 극복하는데 충분한 경우에 한하여 인젝터가 제2c도에 나타낸 위상에 있을때 타이밍유체가 그 가변용량 타이밍참버(230)내로 흐른다.

제2c도는 인젝터플런저가 내방이동을 개시할때 이와같이 충분히 높은 타이밍압력이 주어지는 작용을 나타낸다.

이때에 첵크벨브(254)가 타이밍연료를 타이밍참버(230)내에 트래핑하여 내외측플런저부분 사이에 액압링크를 형성하는 작용을 한다.

타이밍압력이 충분히 높지 않을경우 타이밍참버(230)의 팽창은 제2d도에서와 같이 발생하지 않는다.

따라서 각 사이클마다 가변용량 타이밍참버(230)를 팽창시킴으로써 연료분사시기를 촉진시킬 수 있다는것을 용이하게 알 수 있다.

그 참버(230)내의 타이밍유체압력이 제1및 제2인장스프링(258)(260)에 의해 주어진 조합장력을 초과 하지 않는한, 그 타이밍참버가 팽창할 수 있는 최대량은 로스트모숀 연결수단(262)에 의해 주어진 로스트모숀으로 제어된다.

본 발명의 실시예는 포함되어 있지 않으나 압력/시간의 원리이 따라 그 타이밍을 조작함으로써 타이밍을 무한히 변화시키며 촉지시킬 수 있다.

예로써, 첵크밸브의 구멍크기를 주의있게 설정하며 타이밍유체의 압력과 인젝터가 제2c도에 나타낸 것과 같은 위상에 있을경우 시간의 길이에 의해 그 참버(230)에 들어오는 유체의 량을 제한시킬 수 있다.

반대로 타이밍주기에서 독립하여 타이밍유체의 정확한 압력에만 의지하여 타이밍을 촉진시키는 량을 조절할 수 있다.

제2e도에서는 플런저가 그 최내 위치에 도달된 상태의 인젝터를 나타낸다.

제2c도에 나타낸 상태에서 제2e도에 나타낸 상태로 이동할때 분사참버내로 유도되어 미터링되는 모든 연료가 화살표(272e)방향으로 나타낸 분사 오리피스를 통하여 방출되고, 그 참버(230)내에서 미터링되는 어느 타이밍유체라도 화살표(274c)에 나타낸바와 같이 드레인유로(266)를 통하여 방출된다.

따라서, 드레인유로(266) 또 타이밍유체를 타이밍참버(230)에서 드레인유로(240)로 흐르게 하는 유로를 제공하는 타이밍유체 배출수단을 형성한다.

따라서, 드레인유로(266)도 타이밍 유체의 배출유로로서 작용을 한다.

엔진을 사용하여 제동작용을 얻는 엔진제동등 특정의 엔진작용시에 자주 모든 연료분사를 완전히 차단시키는것이 바람직하다.

이와같은 제동작용은 가변타이밍참버(230)내의 압력이 제1및 제2인장스프링(285)(260)이 의해 주어진 인장력을 초과하여 내측 플런저부분(224)이 그 최내위치에 유지되며, 외측플런지부분(226)이 캠 조작기구의 작용에 의해 왕복운동을 하도록 하는 레벨까지 타이밍유지압력을 충분히 증가시킴으로써 달성할 수 있다.

이와같은 상태에서 타이밍유체는 내측플런저부분(224)이 상방향으로 이동하는 사이에 타이밍참버(230)내로 흐르며, 그 플런저(222)가 하방향이동을 할때 드레인유로(266)를 통해 방출된다.

제1도 및 제2도의 실시예의 유니트인제터는 대단히 많은 수의 인젝터요소를 필요로 하는 여러가지의 인젝터기능을 달성할 수 있음은 명백하다.

특히, 이 실시예에서는 압력/시간 연로미터링기능과 타이밍작용만이 아니고 타이밍유체를 냉각유체원으로서 사용되는 냉각흐름기능을 제공한다.

제1도의 인젝터는 연료분사를 완전히 차단하나 엔진운전을 계속하여 캠조작기구를 왕복 운동시킬수 있다.

제3도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 마모보상(wear conpensati on)과 분사를 더 신속하게 종료시키는 능력(인젝터타이밍이 촉진되지 않을경우에도)인 제2로스트모숀 접속수단을 설치함으로써 제1도 및 제2a도-제2f도의 인젝터구조에 부가되어 있다.

특히, 제3도는 제1도의 인젝터본체(202)와 동일한 방법으로 형성된 인젝터본체(302)를 가지는 인젝터유니트(300)를 나타낸다.

공급유로(304)와 타이밍유로(306)는 제1도의 실시예에서 대응되는 유로에서와 같이 작용되도록 형성되어 있다.

그러나, 내측플런저부본(308)파 외측플런저부분(310)의 길이는 가변용량타이밍참버(307)의 축방향위치를 축방향 외방(상방)으로 이동시켜 2중 작동드레인(dual fuction drain) 및 방출유로(312)를 인젝터 본체(302)에서 인젝터본체(302)의 길이 방향축에 직각인 반경방향로에 따라 형성할 수 있도록 조절되어 있다.

그러나, 누설유로(314)는 인젝터본체(302)에 대해서 경사지게 형성되어 있다.

제1도의 실시예와 제3도의 실시예 사이에서 큰 차이는 제1인장스프링(318)의 외단(상단) 사이에 추가로 로스트모숀접속수단(316)을 설치한 것이다.

이와같은 구성에 의하여 플런저부분(308)과 (310)은 각 분사사이클에 있어서 미리 정해진 분리를 하여 로스트모숀접속수단(316) (제1로스트모숀접속수단일수도 있음)에 의해 결정된 최소 오버행정거리(minimum overtravel distance)"a"를 형성한다.

그 플런저부분(308)과 (310)이 그 오버형정거리 "a''에 의해 분리된 후에만 제1인장스프링(318)이 그 예비하중장력(preload tension)을 주어 그 플런저부분을 새로 작동하기 시작한다.

제1도의 실시예의 작동과 동일한 방법으로, 제 2로스트 모숀접속수단(320)은 그 플런저부분이 제 2로스트 모숀접속수단(320)의 특성에 의해 달성되는 부가적 "촉진(advance)'' 거리 "b''만큼 분리될때까지 제2인장스프링(322)이 그 플런저부분에 부가적인 바이어스힘(biasing force)을 주는 것을 방지한다. 제 1로스트 모숀접속수단(316)에는 앵커엘레멘트(anchor element)(316b)가 나사에 의해 제2인장스프링(322)보다 오히려 제1인장스프링(318)외단에 직접 연결되어 있는것을 제외하고, 제1도의 실시예의 핀 및 앵커엘레멘트와 동일한 핀(316a)및 앵커엘레멘트(316b)를 갖고 있다.

제2로스트모숀접속수단(320)에는 앵커엘레멘트(316b)내에 있는 하방향 개방요부(316c)내에 위치한 제2핀(320a)과 제2앵커엘레멘트(320b)를 갖고 있다. 핀(320a)은 앵커엘레멘트(320b)이 고정되어 있고 그 외단은 앵커엘레멘트(326b)내에 있는 길이방향으로 향한 슬로트(320c)내에 지지되어 있다.

따라서 슬로트(320c)의 축방향길이는 제2인장스프링(322)이 플런저부분을 서로 잡아당기는 인장력을 주기시작하기 전에 앵커엘레멘트(316b)와 (320b)사이에 발생되는 로스트모숀의 크기(amount of lost motion)를 결정한다.

제2로스트모숀 접속수단(320)을 설치함으로써 얻어지는 작용상의 잇점은 제3a도에서 충분히 이해할 수있으며, 제3a도에서 외측(상측)플런저부본(310)의 행정형상은 인젝터가 지연모우드(retard mode)로 작용할때 즉, 타이밍유체압력이 스프링(318)의 예비하중장력을 극복하는데 불충분하여 플런저부분이 로스트모숀접속수단(316)에 의해 달성된 거리 "a''로 분리될 때에만 캠회전의 정도에 대항하여 플로트(p1ot)된다.

이 플런저부분은 미리 설정된 최소압력이 그 타이밍 유체에 의해 항상 주어지므로 거리 "a''만큼 분리된다. 이 최소압력이 응답하여 플런저부분(308)과 (310)사이에 형성된 타이밍참버(307)는 외측 플런저부분(310) 이 외방향으로 이동할때 항상 팽창한다.

그러나, 이 최소유체타이밍압력은 그 스프링(318)의 예비하중장력을 극복하지 못한다.

캠(예로서, 제1도의 캠과 같은 현상)에 의해 인젝터 플런저부분이 상방운동을 할때 외측 플런저부분(310) 이 그 최내위치에 도달되기전에 내측 플런저부분(308)은 인젝터본체(302)의 인젝터컵(324)에 도달하게 된다. 이것은 내측 플런저부분(308)이 인젝터컵(324)에 도달하여 분사 오리피스를 밀폐할때 외측 플런저부분(310)이 내측방항으로 진행되고 있다는것을 나타내는 제3a도의 포인트 i₁에 의해 나타낸다.

이때 팽창된 타이밍참버(307)내에서 트래핑된 타이밍유지가 대단히 높은 압력에서 드레인유로(312)를 통하여 방출시키고, 내측 플런저부분(308)을 최내위치로 유지시킨다.

이와같은 모우드(mode)의 작용은 내플 플런저부분(224)가 인젝터컵에 도달하기 전에 그 가변용량참버(230)가 완전히 없어지는 제1도 실시예의 지연 모우드(전진되지 않는 모우드)의 작용과 서로 다르게 되어 있다.

이것은 제3a도의 포인트 i₂에 의해 나타낸다. 포인트 i₁이 행정형상의 고속도부분에 따라 발생되므로, 내측 플런저부분(308)은 제1도의 내측 플런저부분(224)에서 보다 고속도로 인젝터컵(324)과 결합되어 이것에 의해 분사할때 연료흐름을 더빨리 종료한다.

또, 외측플런저부분(310)의 내방향이동의 최종단가에서 내측플런저부분(308)이 인젝터컵에 대하여 기밀하게(tightly)유지시키는 것을 타이밍참버내의 타이밍유체에 의해 보강받기 때문에 캠형상의 돌기(284)를 설치할 필요가 없다.

제3a도는 플런저부분이 접촉한 후와 외측플런저부분(310)이 그 최내위치에 도달되기 전의 0.018인치(0.(457mm)의 최소오버행정 ''d''만을 나타낸다. 이와같은 구성은 제1도의 캠형상의 돌기(284)를 제거할수 있으며, 제3a도의 파선에 의해 나타낸 것과 같이 외측플런저부분(310)의 추가적 오버행정을 발생한다.

돌기(284)에 의해 발생하는 "크러쉬하중(crush load)''을 제거할 수 있을때 캠수명은 증가된다. 제3도의 실시예의 추가적인 잇점은 인젝터조작지(injector actuation Train)에 발생하는 마모가 지연모오드의 인젝터작용시에 최소액압링크의 형성에 의해 자동적으로 보상받는데 있다.

본 발명의 또다른 실시예를 제4도로 나타내며, 유니트인젝터(400)는 그 외부에 축방향으로 간격을 두어 형성된 3개의 축방향의 간격을 둔 요부(404)(406) 및 (408)을 가진 인젝터본체(402)를 포함한다.

최내요부(innermost recess)(404)는 유체 공급유로를 형성하도록 작용을 하며, 인젝터는그 요부내에 배치하는데 적합하게 되어 있다.

중간요부(406)는 인젝터를 배치하는 요부이 열려있는 드레인포오트(drain port)(도시생략)와 연통하는 연료드레인유로를 형성한다.

끝으로, 외측요부(408)는 유니트인젝터(400)가 배치되어있는 요부내에 열려있는 타이밍포오트(timing port)(도시생략)에 연통되는 타이밍유체 유로를 형성한다.

따라서, 제4도의 실시예와 조합하여 사용되는 타이밍차넬 및 드레인차넬은 제1도 및 제3도에 나타낸 위치와는 반대로 되어있다.

인젝터플런저(412)는 가변용량 타이밍참버(426)를 형성하는 내측플런저부분(414)과 외측플런저부분(416)을 가진 두부분으로 형성되어 있다.

이 플런저부분(411) 및 (416)은 제1도의 실시예에서 사용한것과 동일한 로스트모숀접속수단과 제1및 제2동심 인장스프링을 가진 바이어스수단에 의해 서로 바이어스(bias)되어 있다.

내측플런저부분(414)의 외부에는 그 내측플런저부분(414)이 제4도에서와 같이 최내위치에 있을때 공급유로(420)에 연통되도록 형성되어 있다.

드레인유로(422)가 중간요부(406)이 의해 형성된 연료드레인유로에 연통되도록 형성되어 있다.

공급유로(420)와 드레인유로(422)는 쌍방이 인젝터의 길이방향축에 직각이며, 극히 용이하게 가공할 수 있다.

제4도에서와 같이 구성할때 유니트인젝터(400)는 본 발명의 제1도 실시예와 동일한 방법으로 연료 미터링과 분사에 대하여 작용한다.

그러나, 타이밍을 촉진시킬 목적에서 타이밍유체가 그 요부(408)에 의해 형성된 타이밍유체 유로에서 내측 및 외측플런저부분(414)(4l6)사이에 형성된 가변용량 타이밍참버(426)내로 흐르는 유로를 형성하기 위하여 타이밍유체 접속수단(424)이 설치되어 있다.

이 타이밍유지 접속수단(424)에는 인젝터본체의 외면에서 중앙구멍의 내면으로 인젝터본체(402)의 길이방향축에 직각인 반경방향의 직선통로에 따라 형성되어 있는 타이밍유로(425)를 가진다.

또 이와같은 구성에 의하여 최소의 제조비용만으로 타이밍유로를 형성할 수 있다.

그 플런저(412)가 제4도에 나타낸 바와같이 최내위치에 있을때 소기작용(scavenging)이 발생되어 연료가 공급유로(420), 환상요홈(418) 및 드레인유로(422)를 통하여 흐르게 할수 있다.

따라서, 그 소기작용은 "역류방지캠을 갖고있는 연료인젝터 조립체''에 대한 미국 특허출원서(발명자 : Lespeters)에 기재된 것과 동일하게 발생한다. 제4도에서와 같이 가변용량타이밍참버(426)는 완전히 없어지나 인젝터플런저(412)가 그 최외위치에 있을때 그 가변용량 타이밍참버(426)는 타이밍유로(425)에 연통한다. 내측 인젝터플런저(416)가 그 최외위치에 유지되어 있는 시간에는 타이밍유체를 그 가변용량 타이밍참버(426)내로 흐르게 할 수 있다.

제4도의 실시예에서는 그 타이밍참버(426)내로 흐르는 유체의 량이 제1도의 로스트모숀접속수단(262)과 동일하게 작용하는 로스트모숀접속수단(440)이 의해 달성되는 로스트모숀 연결거리만의 함수로 된다.

내측플런저부분(414)이 그 최내위치로 이동될때 그 가변용량 타이밍참버(426)는 타이밍유체 배출수단(428)에 연통하고, 타이밍유지가 그 타이밍참버(426)에서 요부(406)에 의해 형성되는 드레인유로내에 흐르도록하는 유로를 형성하여 위치를 정하고 있다.

이와같은 구성에 의해 인젝터의 각 사이클 사이에서 타이밍참버는 완전히 소실된다.

타이밍유체 배출수단(428)에는 제3도의 드레인유로(312)와 동일한 형상의 배출유로(429)를 가진다. 따라서, 제4도의 실시예에서는 제1도의 드레인접속수단(264)에 의해 달성되는 기능(예로서 타이밍유체의 흐름과 소기연료흐름의 배출)을 얻는데는 배출유로(429)와 드레인유로(422)쌍방이 필요하다.

제1도의 실시예에 대하여 설명한 제동형식의 연료 차단기능을 얻기위해 인젝터본체(402)에는 내측플런저부분(414)이 그 최내위치에 있을때 타이밍 유체가 그 타이밍참버(426)내로 흐르도록 하는 측방향위치에서 요부(408)에 의해 형성된 인젝터본체(402)의 외면에서 인젝터본체(402)의 중앙구멍으로 경사지기 형성되어있는 연료차단유로(430)를 가진다.

따라서, 그 타이밍참버(426)내의 힘이 앞서 설명한 플런저바이어스수단을 형성하는 한쌍의 인장스프링에 의해 주어진 조합력(combined force)을 초과하도록 허용한 량만큼 타이밍유체압력이 증가할때 내측플런저부분(414)은 그 최내위치에 유지되며, 외측플런저부분(416)은 캠조작기구(도시생략)의 제어에 의해 왕복운동을 한다.

첵크밸브(432)는 연료차단유로(430)에 설치되어 타이밍유체가 연료차단유로(430)를 통하여그 타이밍참버(426)내로 일방향만으로 흐르도록 한다.

첵크밸브(432)는 플런저의 내방스트록(inward strok)시에 내측플런저부분(414)이 그 최내위치에 도달할때까지 형상 인젝터플런저부분(414)(416)사이에서 액압링크가 유지되는 것을 명백히 보장을 받는다. 인젝터본체(402)의 중앙구멍과 인젝터플런저사이에서 상방으로 누설되는 연료에 대하여 그 누설을 명백하게 보장받기 위하여 누설접속수단(434)이 설치되어 누설연료가 요부(406)이 의해 형성된 드레인유로내로 흐르는 유로를 형성하도록 한다.

그 누설접속수단(434)에는 가변용량 타이밍참버(426)에 의해 달성된 상한리미트(uppermost limit)상방의 포인트(point)에서, 중앙구멍에서 외방으로 형성되는 환상 캐비티(annular cavity)(436)와 그 환상캐비티에서 그 요부(406)에 의해 형성된 드레인유로로 형성되어 있는 누설유로(438)를 갖고 있다.

외측플런저부분(416)이 그 유로(425)의 축방향위치에 도달될때에만 타이밍유체가 그 가변용량 타이밍참버(426)에 주어지는데 대하여 제1도의 실시예에서는 타이밍유체가 항상 그 가변용량 참버에 공급되는 것을 제외하고 연료미터링과 타이밍참버에 대해서 제4도의 실시예가 제1도의 실시예에 동일하게 작용하는 것은 명백하다.

제5도 및 제6도에 나타낸 본 발명에 의해 구성된 인젝터의 또다른 실시예에 대해서 설명한다.

제5도는 제4도에 나타낸 인젝터본체(402)와 동일한 인젝터본체(502)를 가진 유니트인젝터(500)를 나타낸다.

특히, 타이밍유로(507)는 타이밍유로(425)와 동일하게 작용한다.

그 큰차이는 그 연료차단유로가 제거되어 있고, 드레인유보(503)가 타이밍유체 배출유로(505)와 타이밍유로(507)에서 인젝터의 반대쪽으로 이동되어 있는점에 있다.

그러나, 드레인유로(503)는 요구되는 반경방향위치에서 위치를 정할 수 있다.

제4도의 실시예에서와 같이 유로(503) 및 (505)가 연료를 인젝터본체(402)의 중앙구멍에서 제거시키기 위한 드레인연결수단을 형성한다.

제5도 및 제6도의 실시예의 바이어스수단은 제1도 및 제3도의 실시예의 2중 인장스프링이 아니고 단일 압축스프링(504)을 사용한다.

특히, 외측플런저부분(506)은 내측플런저부분(510)가까이 배치된 반경방향의 내방향돌출부(lip)(508)를 가진 중공슬리브로서 형성되어 있다.

그 압축스프링(504)에 추가하여 그 바이어스부재에는 일단이 내측플런저부분(510)에 연결되고 외측플런저부분(506)의 중공 슬리브부분내에 형성되어 있는 주신부분(柱身部分 : shank portion)(514)을 가진 연결핀(512)을 포함한다.

이 연결핀(512)에는 또 그내측플런저부분(510)에서 멀리 떨어진 단부에 확대헤드(enlarged head)(516)를 가지며, 압축스프링(504)는 그 돌출부(508)와 확대헤드(516)사이에 위치를 정하고 있다.

본 실시예에서 연결핀(512)은 내측플런저부분(510)의 일부를 형성하며, 그 스프링(504)은 내외측플런저부분 사이에 형성되는 것으로 볼 수 있다.

제5도 및 제6a도에 나타낸 유니트인젝터의 작용은 그 도면과 제4도에 나타낸 인젝터작용 설명에서 이해할 수 있다.

특히, 제5도는 타이밍참버가 완전히 없어져 그 플런저가 최내위치에 있을때 그 내외측 플런저부분의 위치를 중심선 좌측상에서 나타낸다.

제5도의 중심선 우측에는 분사가 완료되어 타이밍참버가 또 확대될때의 플런저부분을 나타낸 것이다. 제6a도는 그 플런저가 최외위치에 있을때의 인젝터 플런저부분의 그 대응부분을 나타낸 것이다.

그 좌측이는 타이밍참버가 완전히 소실될때의 그 플런저부분의 위치를 나타낸다.

또 우측에는 타이밍참버가 팽창될때의 플런저부분의 위치를 나타낸다.

제6b도 및 제6c도에 나타낸 유니트인젝터의 또다른 하나의 실시예에 대하여 설명한다.

제6b도는 제5도와 제6a도의 인젝터본체(500a)와 동일한 인젝터본체(502a)를 가진 유니트인젝더(500a)를 나타낸다.

주요간 차이는 제6b도 및 제6c도의 실시예의 바이어스 수단이 제1도 및 제3도의 실시예의 인장스프링이 아니고 한쌍의 압축스프링(504a) 및 (504b)을 사용하는데 있다.

특히, 외측플런저부분(506)은 중공슬리브(506a)에 의해 형성되고 내부캐비티(506c)를 갖고 있다. 그 슬리브(506a)의 내단에는 내방향돌출부(lip)(508)를 갖고 있다.

그 압축스프링(504a) 및 (504b)에 부가하여 그 바이어스 수단에는 일단이 내측플런저부분(510)에 연결되고 외측플런저부분(506)의 내부캐비티(506c)내로 형성된 주신부분(shank portion)(514)을 가진 연결핀(512)을 포함한다.

또 이 연결핀(512)에는 내측플런저부분(510)에서 떨어진 단에 확대헤드(516)를 가진다.

내측압축스프링(504b)은 돌출부(508)와 확대헤드(516)사이에 위치를 정하여 있고, 이 실시예에서 연결핀(512)은 내측플런저부분(510)의 일부를 형성하여 그 스프링(504b)은 내외측 플런저부분 "사이"에 형성되어있는 것으로 볼 수 있다.

압축스프링(504b)은 항상 플런저부분(506) 및 (510)을 서로 이동시키는 힘을 가하는 작용을 한다.

압축스프링(504a)은 스프링(504b)과 동축이며, 그 돌출부(508)에서 플러그형상 엘라멘트(pluglike element) (506b)의 하단쪽으로 형성되어있다. 링 엘레멘트(ring element)(504c)는 압축스프링(504a)의 외단을 플러그형상 엘레멘트(506b)의 내단에시 분리시킨다.

링엘레멘트(504c)는 반경방향 내방으로 형성되어 있으므로 내외측플런저부분(506) 및 (510)이 설정거리보다 크게 분리될때 확대헤드(516)는 링엘레멘트(504c)와 결합된다.

플런저부분이 이와같이 떨어져 있을때에만 압축스프링(504a)은 압축스프링(504b)에 바이어스힘(biasing force)을 부가하여 플런저부분을 서로간에 바이어스 하는(bias)작용을 한다.

따라서, 2중 압축스프링(504a) 및 (504b)는 제1도의 실시예의 2중 인장스프링과 로스트모숀 접속수단과 동일한 작용을 한다.

제6b도 및 제6c도에 나타낸 유니트인젝터의 작용은 도면 및 제1도 및 제4도에 나타낸 인젝터의 작용 설명에서 명백하게 알 수 있다.

특히, 제6b도는 중심선(center line)좌측에서 타이밍참버가 완전히 소실되어 플런저가 그 최내위치에 있을때 내외측플런저부분 위치를 나타낸다. 제6b도의 중심선 우측에서는 플런저부분이 그 최외위치에 있을때를 나타낸 것으로, 타이밍작용이 개시되도록 한다.

타이밍유체는 타이밍유체압력이 그 스프링(504b)의 바이어스힘을 극븍하기에 충분할때에만 타이밍참버내로 흐른다.

그 좌측에는 타이밍참버가 팽창될때 플런저부분의 위치를 나타낸 것이다.

또 압축스프링(504a) 및 (504b)의 양방의 바이어스를 극복하기에 충분한 타이밍유체압력이 발생한다.

그 플런저가 그 위치를 취할때 연료미터링은 차단된다.

본 발명에 의한 최종실시예를 제7도에 나타내며, 제7도에서는 유니트인젝터(600)의 작용에 있어서 제5도 및 제6도의 인젝터와 동일하게 나타낸 것이다.

그 수요한 큰 차이는 제5도 및 제6도의 실시예의 압축스프링이 인장스프링(602)으로 대치되어 있는 점이다.

로스트모숀접속수단(604)은 또 인장스프링(602)의 하단과 내측플런저부분(606)사이에 설치되어 있다.

인장스프링(602)은 플런저부분 사이에서 예비하중 장력을 주어 동력(動力 : dynamic forces)및 마찰을 극복할 수 있도록 그 스프링(602)의 예비하중은 최소 타이밍 유채압력만이 타이밍유로(608)를 통하여 공급될때 지연모우드(retard mode)의 작용에 있어서 그 플런저를 서로 지지하는데 충분하다.

전진모우드(advance mode)의 작용이 필요할때 그 타이밍유체압력은 그 플런저부분(606) 및 (612)사이에 형성된 타이밍참버(610)를 완전히 팽창하도록 증가된다.

위의 실시예와는 달리 그 내측플런저부분은 견고한 핀(614)에 의해 서로간의 회전을 방지하며, 그 핀(614)은 내측플런저부분(606)의 가느다란 슬로트(616)를 관통한다.

인장스프링(602)의 단부(ends)는 플런저부분(606) 및 (610)에 형성된 나사이 수용되어 있다.

제8도의 그라프는 제3도의 이중 로스트모숀(dual lost motion)/이중 스프링 실시예와 제1,4,6b 및 6c도의 단일 로스트모숀 이중스프링 실시예사이의 작용상차이를 나타낸 것이다.

특히, 제8도는 타이밍 공급압력에 대한 플런저부분 분리의 그라프를 나타낸 것이다.

라인 세그넨트 ℓ₁은 제3도의 실시예의 타이밍 공급압력에 대한 플런저부분 분리의 관계를 나타낸 것으로 플런저부분은 라인세그멘트(line segment)(ℓ₁)에 의해 나타낸 바와같이 각 인젝터 사이클에 있어서 분리된다.

이 최소분리는 플런저의 오버행정(voertravel)작용에 의해 각 인젝터의 신속한 종단을 얻기 위한 크러쉬 하중(crush load)이 액압에 의해 주어지는 것을 확실히 보장받을 수 있다.

라인 ℓ₂는 지연모우드의 오버행정을 제공받지 않는 나머지 실시예(제1,4,6b 및 6c도)의 타이밍압력에 대한 플런저 분리관계를 나타낸다.

이 관계는 앞서 설명한 각 실시예에서 구체화되어 있지 않으나 제8도의 라인 세그멘트(ℓ₂)에 의해 나타낸다.

플런저부분이 로스트모숀연결에 의해 달성된 거리만큼 분리된 후에만 플런저부분을 서로 합치도록 구성된 단일로스트모숀 연결 및 단일스프링 엘라멘트의 사용이 가능하다.

이와 같은 구성에 의해 연료 차단능력을 발생함이 없이 인젝터에 오버행정특징을 제공할 수 있다.

앞에서 설명한 바와같이 가변 타이밍 실시예에 공급되는 타이밍 유체는 일반적으로 엔진연료가 사용되며 이것은 엔진드레인 차넬(engine drain channel)의 서로 다른 유지의 혼합에 대한 문제가 제거되기 때문이다.

본 발명에 의해 구성된 소형 유니트인젝터는 각종의 내연기관에 응용된다.

특히, 중요한 하나는 자동차류에 적합한 소형 압축 점화엔진에 응용될 수 있다.

경량트럭 엔진 및 중형 마력 엔진에도 본 발명에 의해 구성된 인젝터를 사용할 수도 있다.

Claims (35)

1. 중앙구멍(central bore) 및 상기 중앙구멍에 연통되는 분사오리피스(injection orifice)를 가진 인젝터 본체와, 상기 중앙구멍내에서 주기적 왕복운동을 할 수 있게 부착된 인젝터플런저(injector plunger)를 구비하여 상기 인젝터 플런저는 상기 분사오리피스가 폐쇄되는 최내위치와 상기 중앙구멍내에서 상기 인젝터플런저 내단과 상기 분사오리피스 사이에 분사참버가 형성되는 최외위치 사이에서 주기적 왕복운동을 할 수 있고, 상기 인젝터플런저는 상기 중앙구멍내에서 독립하여 왕복운동을 할 수 있게 부착된 내측플런저부분과 외측플런저부분을 가져 상기 플런저부분 사이에서 가변용량타이밍참버를 형성하고, 가압유체가 유체원(source)에서 분사참버내로 흐르는 유로를 형성하는 공급접속수단(supply connecting means)과, 가압유체가 타이밍유체원에서 상기 타이밍참버내로 흐르도록 하여 상기 플런저부분 사이에서 액압링크를 선택적으로 형성하는 유로를 제공하는 타이밍유체접속 수단과, 상기 내측 및 외측플런저부분을 서로 바이어스(bias)하는 바이어스수단(biasing means)을 구비하여, 상기 바이어스수단은 상기 내측 및 외측플런저부분 사이에 형성되는 스프링을 가져 상기 플런저부분을 서로 이동시키는 힘을 가하도록 함을 특징으로 하는 연료인젝터(fuel injector).
2. 내연기관의 인젝터수용 요부내에 사용하며 상기 내연기관의 연소참버내에서, 상기 요부내에 열려있는 공급포오트(supply port)로 부터 받아들인 연료 일부를 주기적으로 분사하고, 분사되지 않은 모든 연료를 상기 요부내에 열려있고 축방향의 간격을 두어 배치된 드레인포오트(drain port)로 되돌아가게하며(return), 가변압력타이밍유체를 연료인젝터에 공급하는 인젝터수용요부내에 열려있는 타이밍포오트를 가진 연료인젝터에 있어서, 상기 요부내에 끼워 상기 인젝터본체의 외면과 공급포오트 사이에 구성된 공급유로를 형성하고, 상기 공급유로에서 떨어져 있으며 드레인 포오트와 인젝터본체의 외면 사이에 구성된 드레인 유로를 형성하며, 상기 공급 및 드레인유로에서 떨어져 있으며 타이밍 포오트와 인젝터본체의 외면 사이에 구성된 타이밍 유로를 형성하는 형상의 인젝터본체를 구비하여 상기 인젝터본체에는 상기 인젝터본체의 길이방향축과동축인 중앙구멍의 내단 가까이 배치된 분사오리피스를 가지며, 가압연료가 공급유로에서 중앙구멍내로 흐르는 유로를 제공하는 공급접속 수단과 연료가 그 중앙구멍에서 그 드레인유로내로 흐르는 유로를 제공하는 드레인접속수단과, 그 중앙구멍내에서 그 분사오리피스가 인젝터플런저의 내단에 의해 닫쳐지는 최내위치(innermost position)와 상기 중앙구멍내에서 상기 플런저의 내단과 분사오리피스사이에 분사참버가 형성된최외위치사이에서 왕복운동을 할 수 있게 부착된 인젝터플런저를 구비하여 그 인젝터플런저에는 그 중앙구멍내에서 독립하여 왕복운동을 할 수 있게 부착되어 그 플런저부분 사이에 가변용량타이밍참버를 형성하는 내측플런저부분 및 외측플런저부분과, 그 내측 및 외측플런저 부분을 서로 바이어스(bias)하는 바이어스수단(biasing means)과, 그 인젝터플런저가 상기 최내위치에서 미리 설정된 제1축방향 거리보다 작을 때 그인젝터본체를 통과하는 연료의 소기흐름(scavengeflow)을 발생시키는 소기유로(scavenge flow path)를 형성하고, 그 인젝터플런저가 상기 최외위치에서 미리 설정된 제2축방향거리보다 클때 연료를 상기 공급유로에서 상기 분사참버내로 유입하여 미터링(metering)하도록 하는 흐름제어수단을 가지며, 상기 타이밍유로에서 그 중앙구멍내로 유체가 흐르는 유로를 제공하여 상기 플런저부분 사이에서 액압 링크를 선택적으로 형성하는 타이밍유체접속수단을 구비함을 특징으로 한 연료인젝터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 드레인접속수단은 상기 인젝터플런저의 각 왕복운동이 그 타이밍참버를 소실(collapse)시키기에 충분한 시간이 타이밍유체가 상기 타이밍참버에서 상기 인젝터본지의 외부로 흐르는 배출유로를 형성하며, 그 배출유로에는 상기 타이밍참버가 소실될 때 상기 타이밍참버내에 충분히 높은 유체압력을 발생시켜 그 내측 인젝터플런저를 그 최내위치에 유지시키는 제한수단(restriction)을 가짐을 특징으로 한 상기 연료인젝터.
4. 제2항에 있어서,

   상기 드레인접속수단은 그 소기유로(scavenge flow path)에서 드레인유로로 흐르는 유체를 배출하는 소기유로와 연통하는 상기 인젝터본체의 드레인 유로와, 타이밍유체를 드레인유로로 배출하는 상기 드레인유로에서 분리된 상기 인젝터본체내에 프함된 배출유로를 가짐을 특징으로 한 상기 연료인젝터.
5. 제2항에 있어서,

   상기 외측플런저부분은 내측플런저부분 가까이 있는 선단에 반경방향의 내방향돌출부(lip)를 가진 중공슬리브를 포함하며 상기 내측플런저부분은 일단이 상기 내측플런저부분의 나머지 부문에 연결되고 그 중공슬리브내에 형성되어 있는 주신부분(shank portion)을 가진 연료핀을포함하고, 그 연결핀은 상기 내측플런저부분의 나머지 부분에서 떨어져 있는 선단에 확대헤드(enlarged head)를 가지며 상기 바이어스수단은 상기 돌출부와 상기 확대헤드 사이에 구성되어 있는 스프링을 가짐을 특징으로 한 상기 연료인젝터.
6. 제4항이 있어서,

   상기 배출유로는 상기 인젝터플런저가 최내위치에 있을 때 그 내외측플런저부분 사이의 접촉점(contract point) 가까이 축방향으로 배치됨을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
7. 제6항에 있어서,

   상기 배출유로는 상기 인젝터본체의 길이방향축과 직각인 직선의 반지름 방향로(sraight radial path)에 따라 그 인젝터본체의 외면에서 그 중앙구멍의 내면으로 형성되어 있음을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
8. 제4항에 있어서,

   상기 드레인유로는 상기 인젝터본체의 길이방향축과 직각인 직선의 반경방향로에 따라 그 인젝터본체의 외면에서 그 중앙구멍의 내면으로 형성되어 있음을 특징으로 한 상기 연료인젝터.
9. 제2항에 있어서.

   상기 인젝터본체는 각각 공급, 트레인 및 타이밍유로를 형성하도록 한 외면상에 3개의 축방향 간격을 두어 배치된 요부를 가지며, 또 상기 인젝터본체와 공급, 드레인 및 타이밍유로를 유체적으로 분리시키기 위하여, 상기 인젝터본체가 작동할 수 있게 배치되는 요부사이에 외주시일(dircumferential seals)을 형성하는 시일수단(seal means)을 가짐을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
10. 제2항에 있어서,

    상기 공급접속수단은 중앙구멍에서 공급유로를 형성하는 환상요부로 형성되는 공급유로를 가지며, 상기, 드레인접속수단은 중앙구멍과 드레인유로를 형성하는 환상요부 사이에 형성되는 드레인유로를 가지고, 상기 타이밍유체접속수단은 중앙구멍과 타이밍유체유로를 형성하는 환상요부 사이에 형성되는 타이밍유로를 가짐을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
11. 제10항에 있어서,

    상기 공급유로와 타이밍유로는 인젝터본체의 길이 방향축과 직각인 각 진선로(straight paths)이 따라 형성됨을 특징으로 한 상기 연료인젝터.
12. 제10항이 있어서,

    상기 드레인유로는 인젝터본체의 길이방향축과 직각인 직선로이 따라 형성됨을 특징으로 한 상기 연료인젝터.
13. 제2 또는 10항에 있어서,

    상기 타이밍유체 접속수단은 인젝터본체의 외면에서 중앙구멍의 내면으로 형성되는 타이밍유로를 가지며, 상기 타이밍유로는 인젝터본체에 따라 축방향으로 위치를 정하여 상기 풀런저부분이 바이어스수단에 의해 서로 바어이스(bias)되는 힘에 대하여 타이밍 유체의 압력이 그 힘을 극복하는데 충분히 커질때 그 인젝터플런저의 각 왕복운동시에 타이밍유체를 타이밍참버로 선택적으로 흐르도록 함을 특창으로 한 상기 연료 인젝터.
14. 제2 또는 10항에 있어서,

    상기 공급접속수단은 인젝터본체내에 포함되어 있고, 인젝터본체의 길이방향에 대하여 직각으로 형성되어 있는 직선공급유로를 가짐을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
15. 제2항이 있어서,

    상기 흐름제어수단은 상기 소기유로(scavenge flow path)를 형성하기 위하여 내측플런저부분의 외면상에 환상요홈(annular groove)을 가지며, 그 환상요홈은 인젝터플런저가 그 최대위치에 있을 때 상기 공급유로에서 드레인유로로 축방향으로 형성되어 있고, 또 상기 흐름제어수단은 중앙구멍의 내면과 서로 협동작용을 하여 상기 소기유로와 분사참버사이에 시일(seal)을 형성하는 원통형상랜드(cylindrical land)를 가짐을 특징으로 한 상기 연료인젝터.
16. 제13항에 있어서,

    상기 타이밍유로는 인젝터본체의 길이방향축에 직각인 인젝터본체의 직선반경방향로(straight radial path)를 형성함을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
17. 제1항에 있어서,

    상기 타이밍참버에서는 외방으로 누설되는 연료가 드레인유로로 흐르는 유로를 구성하는 누설접속수단을 포함하며, 그 누설접속수단(leakage connecting mean)은 그 중앙구멍에서 외방으로 형성되는 환상캐비티(annular cavity)와 그 환상캐비티에서 그 드레인유로로 형성되는 누설유로를 가짐을 특징으로 한 연료인젝터.
18. 제2항에 있어서,

    상기 인젝터플런저는 그 인젝터플런저의 각 왕복운동사이클에서 타이밍유로를 개폐하도록 함을 특징으로하는 상기 연료인젝터.
19. 제2 또는 5항에 있어서,

    상기 외측플런저부분은 그 외측플런저부분이 그 최대위치에 있을때, 타이밍유로를 얻어놓도록 함을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
20. 제2항에 있어서,

    상기 인젝터에는 상기 외측플런저부분에 접속되고 항상 상기 외측플런저부분을 인젝터플런저의 최외위치쪽으로 상기 바이어스수단의 힘보다 더 큰 힘으로 작동시키는 플런저복귀수단(plunger return means)을 가짐을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
21. 중앙구멍 및 그 중앙구멍에 연통하는 분사오리피스를 가진 인젝터본체의 상기 중앙구멍내에서 주기적 왕복운동을 하도록 부착된 인젝터 플런저를 구비하며, 상기 인젝터 플런저는 상기 분사오리피스가 닫쳐진 최내위치와 상기 중앙구멍내에서 인젝터플런저의 내단과 분사오리피스 사이에 분사참버가 형성되는 최외위치사이에서 왕복운동을 하며, 상기 인젝터플런저에는 상기 중앙구멍내에서 독립하여 왕복운동을 할수 있게부착된 내측플런저 부분과 외측플런저부분을 가져 상기 플런저부분 사이에서 가변용량 타이밍참버를 형성하고, 가압유체가 유체원(fluid source)에서 상기 분사참버로 흐르는 유로를 형성하는 공급접속수단과, 가압유체가 타이밍유체원에서 상기 타이밍참버로 흐르는 유로를 형성하는 타이밍유체 접속수단과, 상기 플런저부분을 상기 플런저부분사이의 축방향 거리의 단지함수(stepped)이 대응하는 힘으로 작용하는 바이어스수단을 구성함을 특징으로 하는 연료인젝터(fuel injector).
22. 제21항에 있어서,

    상기 바이어스수단은 한쌍의 반대방향으로 감은 나선상 인장스프링을 가지며, 상기 플런저 부분은 상기 인장스프링의 양단을 결합하는 보조나사를 가짐을 특징으로 한 상기 연료인젝터.
23. 제22항에 있어서,

    상기 바이어스수단은 각단(end)이 각각 상기 플런저부분이 일체로 되게 연결되어 항상 상기 플런저부분을 서로 합치는 미리 설정된 제1설정력(first predetermined force)을 주는 제1인장스프링(first extension spring)을 가지며, 상기 플런저 부분 하나에 일체가 되게 접속된 제2인장스프링과 상기 제2인장스프링의 타단을 나머지의 상기 플런저부분에 연결하여 상기 플런저부분이 미리 설정된 제1설정거리(first predet- ermined distance)에 의해 분리될 때 상기 플런저부분을 서로 합친 미리 설정된 제2부가 설정력(second additional predetermined force)을 상기 제2인장스프링이 의해 주어지도록 하는 로스트모숀접속수단(lost-motion connection means)을 가짐을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
24. 제21항에 있어서,

    상기 바이어스수단은 각 단부가 각각 상기 플런저부분에 연결젝에 상기 플런저부분을 서로 합치는 미리 설정된 제1설정력을 주는 제1인장스프링과 각단이 상기 플런저부분에 접속된 제2인장스프링과, 상기 제2인장스프링의 단(end)과 상기 플런저부분 하나 사이에 로스트모숀(lost motion)을 제공하여 상기 제1 및 제2플런저부분이 미리 설정된 제1설정거리보다 크게 분리될때 제2인장스프링에 의해 상기 플런저부분을 서로 합치는 미리 설정된 제2설정력을 주도록 하는 로스트모숀접속수단을 가짐을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
25. 제24항에 있어서,

    상기 바이어스수단은 상기 제1인장스프링의 단(end)과 상기 제1로스트모숀접속수단 사이에 로스트모숀을 발생하는 제2로스트모숀 접속수단을 가지며, 상기 플런저부분이 상기 제1로스트모숀 접속수단에 의해 달성되는 미리 설정된 제1설정거리만큼분리될때까지 상기 인장스프링에 의해 상기 플런저부분에 바이어스힘(biasing force)이 주어지지 않도록 하며, 상기 제1설정거리보다 크나 상기 제1 및 제2로스트모숀 접속수단에 의해 달성되는 로스트모숀의 합(sum)과 동일한 제2설정거리보다 작은 거리만큼 상기 플런저부분이 분리될때 상기 제1인장스프링만이 상기 플런저부분에 바이어스힘을 주어지게 하고, 상기 플런저부분이 상기 제1 및 제2로스트모숀접속수단에 의해 달성되는 로스트모숀의 합보다 크게 분리될때 상기 인장스프링의 양방이 상기 플런저부분에 바이어스힘을 주도록 함을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
26. 제21항에 있어서,

    상기 변화시킬 수 있는 타이밍유체원이 타이밍촉간압력(timing advance pressure)과 그 타이밍촉진 압력보다 더 큰 연료차단압력 사이에서 사용되어 상기 제1및 제2인장스프링의 스프링비율(spring rates)과 상기 플런저부분의 유효횡단면 영역은 (a) 상기 타이밍촉진압력의 타이밍유체를 상기 타이밍참버에 공급함으로써 발생하는 플런저부분분리력이 상기 제1설정력보다 더 크나 상기 제1 및 제2설정력의 합보다 더 적으며, (b) 상기 연료차단 압력레벨의 타이밍유체를 상기 타이밍참버에 공급함으로써 발생하는 플런저부분분리력이 상기 제1 및 제2설정력의 합보다 더 크도록 선정함을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
27. 제26항에 있어서,

    상기 변화시킬 수 있는 타이밍유체원이 잔류압력(residual pressure)과, 그 잔류압격보다 더 큰 타이밍촉진압력과 그 타이밍촉진압력보다 더 큰 연료차단 압력사이에서 사용되며, 상기 제1 및 제2인장스프링의 스프링비율 및 상기 플런저부분의 유효횡단면 영역은 (a) 상기 잔류압력레벨의 타이밍유체를 상기 타이밍참버에 공급함으로써 발생하는 플런저부분 분리력이 상기 제1설정력보다 적으며, (b) 상기 타이밍촉진 압력의 타이밍유체를 상기 타이밍참버로 공급함으로써 발생하는 플런저부분 분리력이 상기 제1설정력보다 크나 상기 제1및 제2설정력의 합보다 적으며, (c) 상기 연료차단 압력레벨의 타이밍유체를 상기 타이밍참버에 공급함으로써 발생하는 플런저부분 분리력이 상기 제1 및 제2설정력의 합보다 더 크게 되도록 선정함을 특징으로 한 상기 연료인젝터.
28. 내연기관의 인젝터수용요부(injector receiving recess)내에 사용되고, 상기 내 연기관의 연소참버내에 주기적으로 상기 요부에 열려있는 공급포오트에서 받아들이는 연료일부를 분사시켜 분사되지 않은 모든 연료를 상기 요부로 열려있는 축방향의 간격을 두어 배치된 드레인포오트로 되돌아가게 하며, 가변 압력타이밍유체를 연료인젝터로 공급하는 인젝터 수용요부내로 열려있는 타이밍포오트를 가진 연료인젝터에 있어서,상기 요부내에 끼워 상기 인젝터본체의 외면과 공급포오트 사이에 구성되는 공급유로를 형성하고, 상기 공급유로에서 떨어져 있으며 드리인포오트와 인젝터본체의 외면 사이에 구성되는 드레인유로를 형성하며, 상기공급 및 드레인유로에서 떨어져 있으며, 타이밍포오트와 인젝터본체의 외면사이에 구성되는 타이밍유로를 형성하는 형상의 인젝터본체를 구비하여, 그 인젝터본체에는 그 인젝터본체의 길이 방향축과 동축인 중앙구멍과 그 중앙구멍의 내단 가까이 배치된 분사오리피스를 가지며, 가압유체가 공급유로에서 중앙구멍으로 흐르는 유로를 제공하는 공급접속수단(supply connecting means)과, 연료가 그 중앙구멍에서 드레인유로내로 흐르는 유로를 제공하는 드레인접속수단과, 그 중앙구멍내에서 그 분사오리피스가 인젝터플런저의 내단에 의해 닫쳐지는 최내위치와 상기 중앙구멍내에서 상기 플런저의 내단과 분사오리피스사이에 분사참버가 형성된 최외위치 사이에서 왕복운동을 할 수 있게 부착된 인젝터플런저를 구비하여 그 인젝터플런저에는 그 중앙구멍내에서 독립하여 왕복운동을 할수 있게 부착되어 상기 플런저부분사이에 가변용량타이밍참버를 형성하는 내측플런저부분을 상기 플런저부분사이의 축방향거리의 단계함수에 대응하는 힘으로 작용하는 바이어스수단을 가지며, 상기 타이밍유로에서 중앙구멍내로 유체가 흐르는 유로를 제공하여 상기 플런저부분사이에서 액압링크를 선택적으로 형성하는 타이밍 유체접속수단을 구비함을 특징으로 한 상기 연료인젝터.
29. 제21항에 있어서,

    상기 중앙구멍내에서는 유체가 상기 인젝터본체의 외면으로 흐르는 유로를 제공하는 드레인접속수단을 가짐을 특징으로 한 상기 유체인젝터.
30. 제28항에 있어서,

    상기 드레인접속수단에는 상기 인젝터플런저가 각 왕복운동을 할때 충분한 시간동안 타이밍유체가 타이밍참버에서 인젝터본체의 외면으로 흘러 타이밍 참버를 소실시키는 배출유로를 가지며, 그 배출유로는 그 타이밍참버가 소실될 때 상기 내측인젝터 플런저를 그 최내위치로 유지하는데 충분히 높은 유체압력을 그 타이밍참버내에서 발생하도록 하는 제한수단(restriction)을 가짐을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
31. 미터링(metering)된량의 연료를 연료원(source of fuel)에서 압력에 변화되는 타이밍 유체원(source of timing fluid)을 가진 내연기관의 연소참버내로 주기적으로 분사시키는 연료인젝터에 있어서,

    중앙구멍과 그 연료원에서의 연료를 그 중앙구멍으로 통과시키는 피이드오리피스(feed orifice)와 그 중앙구멍으로 유도되어 미터링된 연료를 연소참버로 통과시키는 분사오리피스를 가진 인젝터 본체와, 상기 중앙구멍내에서 연속사이클로 왕복운동을 할 수 있게 부착된 인젝터플런저를 구비하고, 상기 인젝터플런저에는 상기 각 사이클의 미터링 부분(metering portion)에서 연료가 상기 피이드오리피스를 통하여 상기 중앙구멍내로 유도되어 미터링되고 상기 각 사이클의 분사부분에서 미터링된 연료가 상기 분사오리피스를 통하여 연소참버내로 유도되어 분사되는 흐름제어수단(flow control mieans)을 가지며, 상기 각 사이클의 타이밍부분(timing portion)에서 타이밍유체의 압력변화에 응답(respond)하여, 상기 각 사이클의 상기 분사부분의 타이밍을 제어하고, 상기 타이밍부분과 다른 상기 각 사이클의 냉각부분에서 타이밍유체를 상기 인젝터본체를 통하여 흐르도록 하여, 상기 인젝터본체와 인젝터플런저를 냉각시키는 타이밍수단(timng means)을 구비함을 특징으로 한 상기 연료인젝터.
32. 제31항에 있어서

    상기 인젝터플런자이는 상기 중앙구멍내에서 왕복운동을 할 수 있게 부착된 내축플런저부분과 외측플런저부분을 가져 상기 플런저부분 사이에는 가변용량타이밍참버를 형성하며, 상기 타이밍수단에는 상기 플런저부분사이에 거리의 단계함수로서 작용하는 힘으로 상기 플런저부분을 서로 작용시키는 바이어스수단(biasing means)과, 가압유체를 타이밍유체원에서 타이밍참버내로 흐르게 하는 유로를 제공하는 타이밍유체 접속수단을 가짐을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
33. 제31항에 있어서,

    상기 흐름제어수단에는 상기 내측플런저부분의 외면에 환상요홈을 가지며, 상기 내측플런저부분에는 상기 환상요홈 및 타이밍참버내로 열려있는 플런저유로를 구비하고, 또 상기 내측플런저부분에는 상기 타이밍참버내로 상기 내측플런저부분에 포함된 상기 플런저유로를 동하여 흐르는 유체의 일방향흐름만을 허용하는 첵크밸브를 가짐을 특징으로 하는 상기 연료인젝터.
34. 제32항에 있어서,

    상기 타이밍유체접속수단에는 상기 인측터본체의 외면에서 상기 중앙구멍의 내면으로 형성되는 타이밍유로를 가지며, 상기 타이밍유로는 상기 인젝터본체에 따라 축방향으로 위치를 정하며, 상기 플런저부분이 상기 바이어스수단이 의해 서로 바이어스(bias)되는 힘을 극복하는데 타이밍유체의 압력이 충분히 클때, 상기 인젝터플런저의 각 왕복운동시에 타이밍유체를 타이밍참버내로 선택적으로 흐르도록 함을 특징으로 하는상기 연료인젝터.
35. 제31항이 있어서,

    상기 중앙구멍에는 연료가 상기 인젝터본체의 외면으로 흐르도록 하는 유로를 형성하는 드레인접속수단을 가지며, 상기 드레인접속수단에는 상기 인젝터플런저의 각 왕복운동시에 충분한 시간동안 타이밍유체가 상기 타이밍참버에서 인젝터본체의 외부로 흐르게 하여 상기 타이밍참버를 소실시키는 배출유로를 가지며, 상기 배출유로에는 상기 타이밍참버가 소실될 때 상기 타이밍참버내에 충분히 높은 유체압력을 발생시켜상기 내측인젝터플런저를 그최내위치로 지지하는 제한수단(restriction)을 가짐을 특징으로 한 상기 연료인젝터.

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