KR890000895Y1 - 연료분사장치 - Google Patents

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KR890000895Y1
KR890000895Y1 KR2019850007456U KR850007456U KR890000895Y1 KR 890000895 Y1 KR890000895 Y1 KR 890000895Y1 KR 2019850007456 U KR2019850007456 U KR 2019850007456U KR 850007456 U KR850007456 U KR 850007456U KR 890000895 Y1 KR890000895 Y1 KR 890000895Y1
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스스무 야마구찌
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지이제루 기기 가부시기가이샤
이다가끼 유끼오
기쓰비시 지도오샤 고오교오 가부시기 가이샤
세끼 마사하루
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Abstract

내용 없음.

Description

연료분사장치
제1도는 본 고안에 관한 연료분사장치의 구성도.
제2도는 본 고안에 사용한 연료분사펌프 본체의 단면도.
제3도는 동상의 부분측면도.
제4도는 동상에서 사용한 캠의 특성선도.
제5도는 동상의 실시예에서의 시스템 전체를 나타낸 구성도.
제6도는 동상에서 사용한 제어장치의 회로도.
제7도는 동상에 있어서의 프로그램의 내용을 나타낸 수시도.
제8도는 회전수와 프리스트로우크와에 대한 보정정수의 관계를 나타내는 선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 연료분사펌프본체 5 : 플런저
18 : 제어슬리이브 100 : 제1구동수단
200 : 제2구동수단 300 : 상태검출수단
400 : 위치검출수단 500 : 목표분사량연산수단
600 : 목표프리스트로우크연산수단 700 : 보정량연산수단
800 : 제1제어수단 900 : 제2제어수단
E : 엔진(機關)
본 고안은 디이젤기관에 사용되는 연료분사장치. 특히 그 제어시스템의 개선에 관한 것이다.
종래에는 예컨대 록개소55-131562호 공보에 나타낸 바와 같이, 가변프리스트로우크기구를 마련한 연료분사펌프가 잘 알려져 있다. 이것은 엔진의 회전을 받아서 왕복운동하는 플런저에 제어슬리이브를 밖으로부터 끼우고, 이 제어슬리이브의 축방향의 위치를 바꿈으로서 플런저의프리스트로우크를 변화시키는 것이다.
그와같은 연료분사펌프에 있어서, 엔진으로부터 플러저에의 운동전달기구에 예를들면 부등속캠을 사용하면 플런저가 부등속으로 왕복운동하므로 분사 시기뿐 아니라 플러저의 상승속도로서 포작할 수 있는 송유률(噴射率)도 동시에 바꿀수 있게 된다. 이 송유률은 엔진의 저속시에 높여줌으로서 연료소비율의 향상, 배기가스의 저감 및 소음의 저감에 도움이 된다는 것이 알려져 있다.
그러나 상술한 종래에에 있어서는 프리스트로우크의 조절과 분사량의 조절과는 하등 관련이 지어져 있지 않으므로 분사량의 제어가 부정확하게 된다고 하는 문제점이 있었다.
즉, 플런저의 유효 스트로우크가 일정하여도 프리스트로우크를 크게 잡으면 전술한 바와같이 송유률이 커지므로 분사되는 연료의 압력이 높아지고 송유률이 작은 경우와 비교하여 그 분사량이 예를 들면 10~20mm3/st정도 증가함에도 불구하고 종래에 있어서는 이와같은 고려가 전혀 되어 있지 않았다.
그래서 본 고안은 송유률이 바꾸어지면 분사량 특성을 보정할 필요가 있음에 비추어서 이루어놓은 것으로 송유률이 바뀌어도 분사량의 제어를 정확히 할 수 있는 연료분사장치를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
이때문에 본 고안은 제1도에서와 같이 연료분사펌프본체(1)에 부동속으로 왕복운동으로 플런저(5)와 이 플런저에 바깥쪽에서 끼운 제어슬리이브(18)가 마련되고 플런저(5)는 제1구동수단(100)에 따라 회동되어서 이 플런저(5)의 유효스트로우크가 조절되며 또, 제어슬리이브(18)는 제2구동수단(200)에 의하여 축방향으로 움직여져서 플런저(5)의 프리스트로우크가 조절되도록 되어 있다.
그리고 이 연료분사펌프본체(1)로 부터의 연료가 공급되는 엔진(E)의 회전수동의 운전상태가 상태검출수단(300)에 의하여 검출되며,또 제2구동수단(200)으로 움직여지는 제어슬리이브(18)의 위치는 위치검출수단(400)에 의하여 검출된다. 나아가서 목표분사량 연산수단(500)과 목표프리스트로우크 연산수단(600)에 있어서는 상태 검출수단(300)으로 부터의 출력을 입력하여 목표로 하는 분사량과 프리스트로우크가 연산되고, 플런저(5)의 프리스트로우크는 목표프리스트로우크 연산수단 (600)으로 연산된 목표치가 되도록 제2제어수단(900)으로 부터 제어신호가 제2구동수단(200)에 출력되지만 분사량은 보정량연산수단(700)의 연산결과에 따라서 보정된다. 즉, 이 보정량 연산수단(700)은 상태량 검출수단(300)과 위치검출수단 (400)과의 출력에 따라서 보정량을 연산하고 이 연산결과로 목표분사량연산수단 (600)의 연산결과가 게1제어수단(800)에서 보정되며, 이 보정된 목표치가 되도록 제1구동수단(100)에 제어신호가 송출되는 것이다.
따라서 플런저(5)가 부동속으로 왕복운동하므로 제어슬리이브(18)의 위치를 바꿈으로서 플런저(5)의 프리스트로우크가 변화하여 분사기기 및 송유률이 바꾸어지며 이 프리스트로우크의 제어는 엔진의 운전상태에 따라서 상태검출수단(300) 목표프리스트로우크 연산수단(600) 제2제어수단(900) 및 제2구동수단(200)을 개재하여 실시할 수 있다.
이와같이 프리스트로우크가 바뀌면 전술한 바와같이 실제의 분사량이 변하지만 본 고안에 있어서는 프리스트로우크의 크기를 위치검출수단(400)에 따라 검출하고 이 위치검출수단(400)과 상태검출수단(300)의 출력에 따라서 보정량이 보정량연산수단(700)에 의하여 연산되며 이 보정량으로 목표분사량연산수산(500)의 목표치가 제1제어수단(800)에서 보정되므로 제1구동수단으로 회동되는 플런저(5)는 프리스트로우크의 크기에 따라서 그 유효스트로우크를 조절할 수 있으므로 상기한 과졔를 달성할 수 있는 것이다.
다음에 본 고안의 실시예를 도면에 따라 설명한다.
제2도에서 연료분사펌프본체(1)를 나타낸 것으로 이 본체(1)는 펌프하우징 (2)에 세로구멍(縱孔) (3) 이 형성되어 있고 이 세로구멍(3)내에서 플런저바렐(4)이 펌프하우징(2)에 고정되었으며 이 플런저바렐(4)에 플런저(5)가 회동 또한 접동이 자유롭도록 삽입되어 있다.
이 플런저(5)의 상단은 펌프하우징(2)에 고정장착된 밸브하우징(6)에 삽입되었는바 이 밸브하우징(6)내에는 송출밸브(7)가 마련되었고 플런저(5)와 송출밸브 (7)와의 사이에 연료압실(8)이 구성되었으며 나아가서 송출밸브(7)의 상방에는 연료출구(9)가 형성되어 있다.
또, 플런저(5)의 하단은 캠축(10)에 형성된 캠(11)에 타페트(12)를 개재하여 맞닿고 있다.
이 캠(11)은 예컨대 제4도에 나타낸 바와같이 캠특성을 지니고 타페트(12)가 스프링(13)에 의하여 이 캠(11)에 압착되어 있으므로 캠축(10)이 등속으로 회전하면 플런저(5)가 캠(11)의 윤곽곡선에 추종하여 부등속으로 왕복운동한다.
플런저(5)에는 페이스부(14)가 형성되었는데 이 페이스부(14)가 분사량조절용 슬리이브(15)에 걸어맞추어지고 다시금 이 슬리이브(15)에 고착된 분사량조절용 걸어맞춤돌기(16)에 고컨트롤랙(17)이 걸어맞추어졌으며 이 컨트롤랙(17)의 움직임에 대응하여 플런저(5)의 회동방향의 위치가 정하여지도록 되어있다.
컨트롤랙(17)은 제5도에서와 같이 전자조속(governor)(35)내에 마련된 조속기작동기에 연결되어 이 조속기작동기에 의하여 제1도에 나타낸 제1구동수단 (100)이 구성되어 있다.
제어슬리이브(18)는 플런저바렐(4)의 상방에서 연료입구(19)에 통하고 있는 연료저장실(20)로서 플러저(5)에 밖으로 부터 끼워져 있다.
이 제어슬리이브(18)는 안내핀(21)이 주방향으로 걸려 있음과 함께 나중에 설명하는 컨트롤로드(22)에 마련된 걸어맞춤핀(23)에 상하방향으로 걸어맞춤하여 상하방향만 이동할 수 있도록 지지되어 있다.
그리고 플러저(5)에는 연료흡배공(24)이 반지름방향으로 형성되어 있음과 동시에 이 흡배공(24)과 연료압실(8)과를 연통하는 연료통로(도해없음)가 형성되었으며, 나아가서 이 플런저(5)의 바깥면에 경사홈(25)이 형성되었고 이 경사홈(25)은 흡배공(24)에 통하고 있다.
한편 제어슬리이브(18)의 반지름방향에는 연료저장실(20)에 통하는 차단구멍(26)이 형성되어 있다.
따라서 지금 제2도에서와 같이 플런저(5)가 하사점(下死點)으로 부터 상승하는 당초에 있어서는 흡배공(24)이 연료저장실(20)에 개구하여 연료압실(8)과 연료저장실(20)이 연통상태에 있으므로 연료압실(8)의 압력은 상승하지 않아서 송출밸브(7)는 닫친 그대로 있게 된다.
그와 같은 상태에서 플런저(5)가 다시금 상승하면 흡배공(24)이 제어슬리이브(18)의 내면에 의하여 닫쳐지므로 연료압실(8)의 압력이 상승하여 송출밸브(7)는 열려서 연료출구(9)로부터 연료가 송출되어 엔진(도해없음)에 연료가 분사된다. 이와같이 플런저(5)의 하사점으로 부터 흡배공(24)이 닫치기 까지의 치수가 플런저 (5)의 프리스트로우크이며, 흡배공(24)이 닫쳐졌을때가 분사개시가 된다. 그리고 다시금 플런저(5)가 상승하면, 경사홈(25)이 차단구멍(26)에 개구하여 연료압실(8)과 연료저장실(20)이 연통하므로 연료압실(8)의 압력이 하강하여 송출밸브(7)가 닫쳐진다. 이와같이 경사홈(24)이 차단구멍(26)에 개구하였을때가 분사종지로 되며 분사개시에서 분사종지까지가 플런저(5)의 유효 스트로우크이다.
컨트롤로드(22)는 제3도에서와 같이 예컨대 스테핑전동기(27)에 연결되었으며, 이 스테핑전동기(27)는 전동기장치부재(28)로 펌프하우징(2)의 한쪽측면에 고정되어 있어서 이 스테핑 전동기(27)에 의하여 제1도에서와 같은 제2구동수단 (200)이 구성되어 있다.
또, 이 스테핑전동기(27)의 출력측(27a)에는 예컨대 3개의 링(29)-(31)으로 이루어지는 링기구(32)를 개재하여 전위차계(33)의 회동축(33a)에 연결되어 있다.
이 전위차계(33)는 스테핑전동기(27)의 작동위치 즉, 플런저(5)의 프리스토로우크를 전기신호로서 검출하는 것으로 스테핑전동기(27)와 마찬가지로 전위차계장치부재(34)로 펌프부재(2)의 한쪽측면에 고정되어 있으며 전위차계(33)에 의하여 제1도에 나타낸 위치검출수단(400)을 구성하고 있다.
제5도에서와 본 고안에 관한 연료분사장치의 시스템구성을 나타내었으며 연료분사펌프본체(1)의 측면에는 조속기(35)가 설치되어 있는데 이 조속기(35)는 조속기작동기와 랙센서와를 구비하고 이 랙센서에 의하여 검출된 실제의 콘트롤랙위치 Sr을 제어장치(36)에 출력하도록 되어있다.
캠축에 커플링(37)을 개재하여 연결된 입력축(38)은 엔진에 대하여 일정한 회전비(예컨대 2분의1)로써 회전하고 이 입력축(37)에 설치된 펄서(pulsar)(39)에 회전센서(40)가 대면하였으며 이 회전센서(40)에 의하여 엔진의 회전수가 전기신호로서 검출되며 이 검출신호 NE를 제어장치(36)에 출력하도록 되어있다.
그리고, 제어장치(36)에는 전위차계(33)로 검출한 프리스트로우크 Sp 랙센서로 검출한 랙위치 Sr 및 회전센서(40)로 검출한 엔진의 회전수 NE를 비롯하여 엔진의 운전상태에 관한 신호, 예를 들면 가속기의 위치 App엔진의 냉각수 또는 윤활유의 온도 Tw 및 부우스트(boost) 입력 PB이 입력이 되어 이것들 센서에 따라 제1도에 나타낸 상태검출수단(300)이 구성되어 있다. 이 제어장치(36)에 있어서는 이와같은 입력신호를 연상증폭처리하여 조속기작동기와 스테핑전동기(27)에 제어신호를 출력하는 것으로 이 제어장치(36)의 회로열을 제6도에 나타내고 있다.
제6도에서 제어장치(36)는 마이크로프로세서(41)를 지녔으며 이 마이크로프로세서(41)는 중앙처리장치 CPU등 속호출기억장치 RAM, 계시기(計時器)발산회로등을 지닌 잘 알려진 것으로 프로그램이나 고정치를 기억하는 판독전용기억장치 ROM(42)와 입력 및 출력을 제어하는 입출력장치1/0(43)와 상호 접속되어서 마이크컴퓨터를 구성하고 있다. 그리고 이 마이크로프로세서(41)에는 회전수신호 NE가 파형(波形)정형회로등의 입력회로(44)를 개재하여 입력됨과 동시에 각신호 App, Tw, Pw, Sp가 다중교환장치로 이루어지는 애널로그 입력회로(45)에 의하여 선택되고 A/D변환기(46)에 따라 디지탈신호로 변화되어서 입력된다.
더우기 입출력장치1/0(43)로 부터는 엔진의 회전수라거나 고장진단의 표시신호가 표시장치(도해없음)에 출력되도록 되어있다.
그리고 마이크로프로세서(41)에 있어서는 판독전용기억장치 ROM(42)에 집어넣는 프로그램에 따라서 목표분사량과 목표프리스트로우크가 연산되고 목표분사량신호는 D/A변환기(47)를 개재하여 애널로그값으로 변환되며 서어보 (Servo)회로(48)에서 랙센서로 부터의 실제의 랙위치 Sr와 비교하며 그 차를 구하고 증폭하여 전자조속기의 조속기작동기에 출력하며, 또 목표프리스트로우크 신호는 구동회로 (49a), (49b)에 출력되어 프리스트로우크를 일단 증대시키는 구동신호 Cw 떠는 프리스트로우크를 일단 감소시키는 구동신호 Cww를 스테핑전동기에 출력하도록 되어 있으며 이와같은 프로그램의 내용을 제7도에 나타내고 있다.
제7도에서 마이크로프로세서는 전원을 넣어줌에 따라 스타아트스텝(50)에서 처리의 실행을 개시하여 다음의 스팁(51)에서 등속호출기억장치 RAM의 내용을 클리어하는 등의 초기실정을하고 다음의 스텝(52)으로 나아간다.
이 스텝(52)에 있어서는 회전수신호 NE를 읽어넣고 (read in) 전회에서 구한값을 본값으로 바꾸어 놓아서 등속호출기억장치 RAM에 일시적으로 집어넣은 다음 마찬가지로 다음의 스텝(53)에 있어서는 가속기의 위치신호 App를 다음의 스텝 (54)에 있어서는 프리스트로우크신호 Sp를 나아가서 다음의 스텝(55)에 있어서는 그밖의 신호 Tw, PB를 각기 읽어넣음.
그리고 다음의 스텝(56)에 있어서는, 목표분사량 Q를 회전수 NE가속기의 위치 App 온도 Tw부우스트압력 PB를 매개변수(parameter)로서 연산한다음 이 스텝 (56)에 따라 제1도에 나타낸 목표분사량 연산수단(500)이 구성되도록 되어있다. 그리고 다음의 스텝(57)에 있어서는 목표프리스트로우크Ps를, 회전수 NE및 가속기의 위치 App 또는 스텝(56)에서 구한 목표분사량Q를 매개변수로서 연산하여 이 스텝 (57)에 따라 제1도에 나타낸 목표프리스트로우크 연산수단(600)이 구성되도록 되어 있다.
다음의 스텝(58)은 제1도에 나타낸 보정량연산수단을 구성하므로 제8도에 나타낸 바와같이 회전수 NE와 전위 차계로 부터의 프리스트로우크Sp를 매개변수로서 판단을 하고, 판독전용기억장치 ROM에 2차원 지도(地圖)로서 기억되어 있는 데이터에 따라 보간(補間)계산을 하여 해당하는 정수 K를 구한다.
이 정수 K는 회전수 NE가 낮고 또한 프리스트로우크 Sp가 큰 경우에는 크며, 회전수 NE가 높고 또한 프리스트로우크 Sp가 작아짐에 따라서 작은 값이 되도록 설정되어 있으며 송유률의 변동에 대응한다.
그리고 다음의 스텝(59)에서 보정목표분사량 Qs을 예컨대 Qs=KxQ로 하여 구하고 다음의 스텝(60)에서 이 보정된 목표분사량신호 Qs를 D/A변환기에 출력함과 동시에 스텝(57)에서 구한 목표프리스트로우크신호를 구동회로에 출력하여 분사량과 프리스트로우크와를 제어하는 것으로 이에 따라 제1도에서와 같은 제1제어수단 (800)과 제2제어수단(900)이 구성되어 있다.
상술한 구성에서 조속기작동기에 의하여 컨트롤랙(17)이 움직여지면 플런저 (5)가 회동하여 경사홈(25)와 차단 구멍(26)과의 주방향의 위치가 벗어나서 플런저 (5)의 유효스트로우크가 변화하며 그때문에 분사량이 변화한다. 또 스태핑전동기 (27)에 의하여 컨트롤로드(22)가 회동하면 제어슬리이브(18)의 하면과의 거리가 변화하여 플런저(5)의 프리스트로우크가 변화한다. 이 프리스트로우크가 예컨대 제4도에서와 같이 a에서 b로 변화하면 분사시기가 T1에서 T2에로만큼 나아감과 함께 유효스트로우크 c, d가 일정하여도 캠선도의 기울기가 증대하므로 송유률도 증가한다. 이 송유률은 예를들면 엔진의 회전수 NE가 낮은 경우에 증대하도록 제어장치(36)에 의하여 제어된다. 그리고 송유률이 증대하면 분사개시의 시작이 급격하여져서 분사량도 증대하고 특히 지속시에는 현저하다.
그런데 스텝(58)에 있어서 이 분사량의 증대에 대응한 보정량 K이 연산되어 송유률의 증대에 수반하는 분사량의 증가를 취소하도록 조속기공작기에 제어신호가 출력된다. 이때문에 컨틀롤랙(17)을 개재하여 플런저(5)가 회동하여 플런저(5)의 유효스트로우크가 조절되며, 엔진의 운전상태에 대하여 가장 적당한 분사량을 연료분사펌프에서 분사하도록 된다.
이상에서 설명한 바와같이 본 고안에의 하면 부등속으로 왕복 운동하는 플런저의 프리스트로우크를 조절함에 따라 분사량이 목표치에서 벗어나는 것을 보정하도록 하였으므로 항상 분사량을 엔진의 운전상태에 대하여 가장 적합한 것으로 할 수 있고, 분사량의 제어를 보다 정확하게 할 수 있다. 또 송유률을 엔진의 운전상태에 따라 조절하도록 하였으므로 연료소비율의 향상이라거나 배기가스 혹은 소음의 저감에 중요한 공헌을 하게된다.

Claims (1)

  1. 부등속으로 왕복운동하는 플런저(5) 및 이 플런저(5)에 밖에서 끼운 제어슬리이브(18)를 지닌 연료분사펌프본체(1)와 플런저(5)를 회동하여 플런저(5)의 유효스트로우크를 조절하는 제1구동수단(100)과 제어슬리이브(18)를 축방향으로 움직여서 플런저(5)의 프리스트로우크를 조절하는 제2구동수단(200)과 연료분사펌프본체(1)로 부터의 연료가 공급되는 엔지(E)의 운전상태를 검출하는 상태검출수단 (300)과 제2구동수단(200)에 의한 제어슬리이브(18)의 위치를 검출하는 위치검출수단(400)과 상태검출수단(300)의 출력에 따라서 목표분사량 및 목표프리스트로우크를 연산하는 목표분사량연산수단(500) 및 목표프리스트로우크 연산수단(600)과 위치검출수단(400) 및 상태검출수단(300)의 출력에 따라서 보정량을 연산하는 보정량 연산수단(700)과 이 보정량 연산수단(700)의 연산결과로 목표분사량 연산수단(500)의 연산결과를 보정하여 제1구동수단(100)에 제어신호를 출력하는 제1제어수단(800)과 목표프리스트로우크 연산수단(600)의 연산수단에 따라서 제2구동수단(200)에 제어신호를 출력하는 제2제어수단(900)과를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료분사장치.
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