KR890004523B1

KR890004523B1 - 연료분사밸브

Info

Publication number: KR890004523B1
Application number: KR1019850008438A
Authority: KR
Inventors: 도오루 이시바시; 시게오 다이라
Original assignee: 지이제루기기 가부시기 가이샤; 모찌즈끼 가즈시게
Priority date: 1984-11-14
Filing date: 1985-11-12
Publication date: 1989-11-10
Also published as: US4612893A; JPS61118553A; KR860004234A

Abstract

내용 없음.

Description

연료분사밸브

제1도는 본 발명의 한실시예를 나타낸 연료분사밸브의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 연료분사노즐 (3b) : 분공(噴孔)

(6) : 플런저 감장실(敢裝室) (6a) : 배압실(背壓室)

(13) : 리프트제한용플런저 (14) : 노즐니이들(針弁)

(18) : 아큼레이터(accumlator)실 (19) : 아큼레이터

(21) : 전환밸브 (24) : 연료공급로

본 발명은 내연기관, 특히 디이젤엔진에 사용되어, 이 엔진의 무부하운전등 저속저부하 운전시에 있어서의 노즐니이들리프트량을 제한하도록한 연료분사밸브에 관한 것이다. 일반적으로 디이젤엔진에는 연료분사밸브가 엔진실린더내에 분사노즐선단부를 돌출시켜서 설치되어 있으며, 연료분사펌프로 부터 압송되는 연료를 실린더내에 간헐적으로 븐사하도록 되어 있다.

종래의 연료분사밸브는 연료분사펌프로 부터 압송되는 연료압이 노즐니이들을 닫는 방향으로 가압하는 노즐스프링의 설정하중을 초과하면 노즐니이들이 리프트하여 실린더내에 연료가 분사되는 구성의 자동밸브이다.

그러나, 상술한 구성에서는 엔진의 운전상태 예를들면, 부하운전할때 등 저속저부하 운전시와 통상운전시에 있어서 연료의 분사율 및 분사기간을 각기 다른값으로 제어하는것이 곤란하며, 또 노즐니이들의 리프트량은 항상 일정하다.

이때문에 무부하운전할때등의 저속저부하 운전시에 있어서 단시간에 높은 분사율로 연료의 분사를하게하고, 그결과 엔진의 연소소음이 증대한다고 하는 결점이 있었다.

그와같은 결점을 제거하기 위하여 종래에는 선단에 분공 및 이 분공에 연통하여 연료공급로를 각기 마련한 본체와, 이 본체내에 접동이 자유롭도록 마련되어서 전술한 분공을 개폐하는 노즐니이들과 본체의 감장실내에 접동이 자유롭도록 감장되고 또한 노즐니이들 반대측 단면(端面)이 연료분사펌프로 부터의 압송되는 연료유압을 받는 수압면과로 되었으며 또한 노즐니이들의 리프트량을 제한하는 노즐니이들리프트제한용 플런저와, 이 플런저의 노즐니이들 반대측단면에 의하여 플런저감장실내에 구획 형성하는 배압실과 연료공급로와를 서로 연통상태 및 차단상태로 택일적으로 교환하는 전환밸브와를 구비하여 엔진의 무부하 운전할때등의 저속저부하운전시에 이에 관련하여 전환밸브가 배압실과 연료공급로와를 연통하는 상태로 전환 동작되어서 노즐니이들 리프트량을 제한함에 따라 연료분사를을 작게 또한 분사기간을 길게하도록 한 연료분사밸브는, 예컨대 일본국 실개소 59-62273호 공보에 공개개재한 바와같이 잘알려져 있다.

그와같은 종래의 분사밸브에 의하면 연료분사펌프로 부터의 압송연료압려이 높아도 노즐니이들 리프트를 제한함에 따라 분공의 개구면적이 적당한 정도로 좁아지기 때문에 분사량이 적어지고 따라서 연료분사율이 낮으며, 또한 분사기간이 길어지고 엔진의 무부하 운전할때등의 저속저부하운전시의 엔진 연소소음을 저감시킬 수 있다.

그런데 상술한 종래의 연료분사밸브에 있어서 노즐니이들 리프트제한시에 노즐니이들리프트제한을 하지않는 표준형의 연료분사밸브와 경우와 마찬가지 유효스트로우크분만 분사펌프의 연료압송용플런저를 작동시켰다면 노즐니이들리프트의 제한에 따라 분공이 좁혀져 있는 분만엔진실린더에 대한 분사량이 실질적으로 감소하기 때문에 엔진출력이 저하한다.

이와같은 출력저하를 방지하기 위하여는 노즐니이들리프트제한시에 분사펌프의 제어슬리이브를 분사펌프의 연료압송용 플런저의 유효스트로우크를 길게하는 위치에 세트함에 따라 노즐니이들리프트를 제한함에 따른 분사량의 감소분을 보상하는것도 생각할 수 있으나, 이와같이 엔진의 무부하운전을 할때등의 저속저부하운전시에 제어슬리이브를 플런저의 유효스트로우크를 길게하도록 세트하고, 통상운전시에는 제어슬리이브를 플런저의 유효스트로우를 통상의 스트로우크로 되는 위치에 되돌아오게 한다고 하는것은 그것을 위한 기구가 복잡하고 조작도 번거러움과 함께 노즐니이들리프트 제한상태에서 노즐니이들리프트제한해제상태 또는 그 역의 상태로 전환할때에 연료압송용 플런저의 유효스트로우크를 원활하게 변화시키는 것이 곤란한 문제등이 있었다.

본 발명의 목적은 엔진이 무부하운전할때 등의 저속저부하 운전시의 엔진연소소음을 저감할 수 있다는 것은 말할것도 없고 노즐니이들리프트량을 제한함에 따른 분사량감소분의 보상을 분사펌프의 연료압송용플런저의 유효스트로우크를 변화시키지 않고 간단한 구성으로 할수있도록한 연료분사밸브를 제공함에 있다.

본 발명에 있어서는, 선단에 분공 및 이분공에 연통하여 연료공급로를 각기 마련한 본체와 이 본체내에 접동이 자유롭도록 마련되어서 분공을 개폐하는 노즐니이들과 전술한 본체에 구획형성된 플런저 감장실내에 접동이 자유롭도록 감장되고, 또한 노즐니이들반대측 단면이 연료유압을 받는 수압면으로 되고 또한 노즐니이들리프트량을 제한하는 노즐니이들리프트제한용플런저와, 이 플런저가 전술한 단면에 의하여 플런저감장실내에 구획 형성되는 배압실과 연료공급로와를 서로 연통상태 및 차단상태로 택일적으로 전환하는 전환밸브와 엔진의 운전상태에 따라서 전환밸브를 제어하는 제어수단과를 구비하여, 엔진의 무부하운전등의 일정한 저속저부하운전시 전환밸브는 배압실과 연료공급로와를 연통하는 상태로 전환작동되어서 노즐니이드리프트량을 제한함에 따라 연료분사률을 낮게 또한 분사기간을 길게하도록 제어수단을 의하여 제어된다.

본 발명에 의한 연료밸브는 다음으로 부터 이루어지는것을 특징으로 한다. 배압실과 항상 연통하여있고 또한 배압실과 연료공급로와의 연통 및 차단상태의 택일적전환에 동기하여 전환밸브에 따라 연료공급로와 택일적으로 연통 및 차단되도록 배설되는 압력유입실, 이 압력유입실과 연통하는 아큼레이터실, 이 아큼레이터실에 접동이 자유롭도록 감장되며, 또한 압력유입실이 압력의 증가에 따라 반압력유입실 방향으로 리프트가능한 아큼레이터 및 아큼레이터의 리프트에 저항하여 압력유입실 방향으로 아큼레이터를 가압하는 가압수단으로 구성되어 있다.

본 발명의 상술한 또는 그밖의 목적 특징 및 이점은 첨부도면에 기초한 다음의 상세한 설명으로 부터 더욱 명백하여질 것이다.

도면은 본 발명의 연료분사노즐의 종단면을 나타낸것으로 도면중(1)은 연료분사노즐이고, 그 노즐호울더(2)의 선단부(도면중 하단부)에는 노즐본체(3)가 틈미끔쇠(4)를 개재하여 억제너트(5)로 일체가 되도록 죄어붙쳐져 있다.

노즐호울더(2)의 축중심부분에는 플런저감장실(6)과 이보다 큰 스프링감장실(7)이 단부 (8)를 개재하여 축방향으로 연설되어 있다. 이 스프링감장실(7)의 하단은 전술한 노즐호울더(2)의 하단면에 개구하여 틈메꿈쇠(4)의 하단측이 상단측보다 지름이 작은 테이퍼구멍(9)의 상단개구면에 매치(match)하였으며, 이 테이퍼구멍(9)의 하단개구면은 소공(10)을 개재하여 전술 노즐본체(3)의 니이들가이드구멍(11)의 상단개구면에 매치되어 있다.

노즐로울러(2)의 상단측의 커다란 두부(2a)에는 횡단방향의 밸브감장실(12)이 형성되었으며, 이 밸브감장실(12)의 대략 중간부에는 플런저감장실(6)의 상단측 개구면이 직각되게 T자상으로 교차 연통되었으며, 이 플런저감장실(6)에는 나중에 설명하는 노즐니이들(14)의 리프트량을 제한하기 위한 리프트제한용플런저(센트랄플런지)(13)의 대경부(大徑部)(13a)가 접동이 자유롭도록 감장되어 있다.

이 리프트제한용 플런저(13)는 축방향 대략중간부에서 상단측이 대경부(13a)이고 하단측이 소경부(13b)로 되어 있으며, 이 소경부(13b)는 스프링감장실(7)로 연장하고 있다. 노즐본체(3)의 니이들가이드구멍(11)에는 노즐니이들(14)이 접동이 자유롭도록 감장되었으며, 이 노즐니이들(14)의 상단면(14a)의 소경저어널부(14b)에 지지된 가동스프링좌(moving spring washer)(15)와 단부(8)에 마련된 고정스프링좌(16)와의 사이에는 코일상의 노즐스프링(17)이 개재 장착되어 있다.

그리고, 분사하지 않을때에는 노즐니어들(14)은 노즐스프링(17)에 의하여 하방으로 힘이 가하여져서 그 밸브시이트(弁 )(14c)가 노즐본체(3)의 밸브시이트(3a)에 착좌되어서 분공(3b)이 닫쳤으며, 노즐니이들(14)의 상단면(14a)과 틈메꿈쇠(4)의 하단면과의 사이에 완전리프트용 간극(L₁)을 지니고 있다.

한편 리프트제한용플런저(13)는 중력에 의하여 하방으로 힘이 가해져서 그 소경부(13b)의 하단이 가동스프링좌(15)의 상단면의 축두부(15a)의 상단면과, 그 사이에 초기리프트용간극(L₂)지니고 대면하고 있다. 플런저감장실(6)의 상단측내부에는 리프트제한용플런저(13)의 상단면과 밸브감장실(12)과의 경계면과의 사이에 위치하여 배압실(6a)이 구획형성되어 있다.

밸브감장실(12)을 끼워서 플런저감장실(6)과 서로 맞보게하여 아큼레이터실(18)을 설치하고 있다. 이 아큼레이터실(18)은 그 하단측개구면이 밸브감장실(12)의 대략중간부에 T자상으로 교차 연통되어 있다. 아큼레이터실(18)내에는 피스톤형상의 아큼레이터(19)가 접등이 자유롭도록 감장되어 있으며, 이 아큼레이터(19)는 코일형상의 복귀스프링(20)에 의하여 하방으로 힘이 가하여지고 있다.

아큼레이터(19)는 노즐니이들(14)의 리프트량을 제한함에 의한 연료분사량의 감소분을 보상하기 위한 것이다. 아큼레이터실(18)의 일부를 이루고 아큼레이터(19)의 하단면과 아큼레이터실(18)과 밸브감장실(12)과의 경계면과의 사이에 위치하여 압력유입실(18a)이 구획형성되었으며 이 압력유입실(18a)은 밸브감장실(12)의 내주에 잇따라서 노즐호울더(2)내에 형성된 연통로(33)(도면중 1점쇄선으로 나타낸)를 개재하여 배압실(6a)과 항상 연통되어 있다.

압력유입실(18a)은 배압실(6a)과 축방향으로 매치할수있도록 배설되어 있다. 밸브감장실(12)내에는 스푸울밸브로된 전환밸브(21)가 일정한 스트로우크로 접동이 자유롭도록 감장되어 있다. 이 전환밸브(21)는 그 일단측 외주면에 또한 나중에 설명하는 연료공급로(24) 및 연료입구(25)에 따라 형성되는 연료공급로와 매치할수있는 위치에 환상홈(21a)이 마련되어 있다.

전술한 전환밸브(21)가 도면중 실선으로 나타낸 도면중 왼쪽방향의 극단위치에 있을때 배압실(6a) 및 아큼레이터(18)은 다같이 나중에 설명하는 연료공급로(24), (25)와 차단되었으며, 도면중 파선으로 나타낸 도면중 오른쪽의 극단위치에 있을때 환상홈(21a)을 개재하여 배압실(6a) 및 아큼레이터실(18)은 다함께 연료공급로(24), (25)와 연통되어 있다. 전환밸브(21)는 그 타단측의 코일형상의 복귀스프링(20)에 의하여 한방향(도면중 왼쪽방향)으로 힘이 가하여져 있다.

전환밸브(22)는 그 타단외주에 배설된 전자 솔레노이드(23)에 의하여 전술한 2개의 극단위치사이를 전환작동하게된다. 이 전자솔레노이드(23)는 컨트롤유닛(30)에 리이드선(23a), (23b)을 을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다.

그리고 컨트롤유닛(30)은 엔진의 운전상태에 따라 움직이는 것으로 엔진이 무부하 운전할때등의 저속저부하 운전시에 있을때 컨트롤유닛으로 부터의 구동신호에 따라 전자솔레노이드(23)가 은되어서 전환밸브(21)는 복귀밸브(22)에 저항하여 도면중 오른쪽의 극단위치에 이동한 상태로 되고 엔진이 통상운전시(저속저부하 이외의 운전시)는 전자솔레노이드(23)는 오프되어서 전환밸브(21)는 복귀스프(22)으로 도면중 왼쪽의 극단위치에 이동한 상태로 된다.

연료공급로(24)는 노즐호울더(2)의 상부면에 설치된 연료입구(25)와 노즐본체(3)에 설치된 유류실(26)과의 사이를 연통하는 것으로 노즐호울더(2)마련된 제1통공(24a)와, 틈메꿈쇠 (24)에 설치된 제2통공(24b)과 노즐본체(3)에 설치된 제3통공(24c)으로 제1통공(24a)은 전환밸브(21)이 한방향 및 다른방향에의 어느 극단위치에 있드라도 이 전환밸브(21)의 환상홈(21a)을 개재하여 연료입구(25)와 항상 연통하도록 되어 있다. 연료입구(25)는 연료분사펌프(31)의 배출구에 접속되어 있다. 유류실(26)내에는 노즐니이들(14)수압면 (14d)이 위치하고 있다.

더우기 (27) 및 (28)는 밸브감장실(12) 및 아콤레이터실(18)내에 각기 누설한 연료유를 연료탱크(32)등의 저압측에 되돌아오기 위한 구멍이며, (29)는 전환밸브(21)의 축의 중심내부에 마련한 누설연료유통로이다.

다음에 상술한 구성의 본 발명 연료분사밸브의 작용을 설명한다.

엔진이 일정한 저속저부하 운전상태에 있을경우 컨트롤유닛(30)에 의하여 전자솔레노이드(23)는 온상태로 되어서 전환밸브(21)는 복귀스프링(22)에 저항하여 도면중 오른쪽 방향이동 한계위치에 이동유지되어서 도면중 파선의 상태로 되고 배압실(6a) 및 아큼레이터실(18)의 압력유입실(18a)은 함께 전환밸브(21)의 환상홈(21a)을 개재하여 연료공급로(24), (25)와 연통되어 있다.

이와같은 상태에서 연료분사펌프로 부터의 압송 연료는 연료입구(25)에서 전환밸브(21)의 환상홈(21a)내에 유입한다.

이 환상홈(21a)내에 유입한 연료유의 일부는 배압실(6a) 및 압력유입실(18a)내에 유입하고 이 유입한 연료유의 압력에 따라 리프트제한용플런저(13)는 하방으로 가압되어 노즐니이들(14)의 리프트량을 제한하는 상태로됨과 동시에 아큼레이터(19)는 복귀스프링(20)에 저항에 상승하여 도면중 파선의 상태로 된다.

한편 환상홈(21a)내에 유입한 연료유의 나머지는 연료공급로(24)(제1-제23통구멍, 24a-24c)를 개재하여 유류실(26)내에 유입하고, 이 유입실(26)내의 압력이 초기개변압(injection-valve opening pressure)으로 됨에 따라, 노즐니이들(14)은 초리리프용간극(L₂)만큼 상승하여 분고어(3b)이 개구의 크기가 작은 상태로 개방되어서 이 분공(3b)으로 부터 연료가 분사된다.

이 경우, 유류실(26)내의 압력 즉, 연료분사펌프로 부터의 압송연료압력이 초기개변압이상으로 상승하여도, 리프트제한용플런저(13)의 상단면에 배압실(6a)내의 연료유압이 작용하여 하방으로 가압되어 있기 때문에 노즐니이들(14)은 초기리프트용간극(L₂)만큼 이상의 상승이 억제되고, 분공(3b)은 좁혀진 상태로 유지되어 따라서 연료분사률은 낮게 또한 분사기간은 길어진다.

그런다음, 연료분사펌프(31)의 연료압송용 플린더의 압송행정이 종료함에 따라 연료입구(25)로의 연료의 공급이 정지한다.

그러나, 압력유입실(18a)내의 연료유압이 환상홈(21a) 및 연료공급로(24)를 개재하여 유류실(26)내에 작용하고 있기 때문에 노즐니이들(14)은 밸브가 닫쳐지는 일이없이 밸브가 열린상태로 있게 되므로 따라서 압력 유입실(18a)내의 연료유가 분공(3b)으로 부터 분사된다.

이에 따라 노즐니이들(14)의 제한에 따라 감소한 만큼의 연료유가 보상된다.

이와같이하여 압력유입실(18a)내의 연료유가 분사가 종료하면 아큼레이터(19)는 복귀스프링(20)에 의하여 하강되어서 도면중 실선의 원래의 상태로 됨과 동시에 노즐니이들(14)이 노즐스프링(17)에 따라 하강하여 밸브가 닫쳐져서 밸브시이트(3a) 및 (14c)가 서로 밀착하여 분공(3b)이 폐쇄된다.

또 엔진이 일정한 저속저부하 운전이외의 통상 운전상태에 있을 경우 컨트롤유닛(30)에 의하여 전자솔레노이드(23)는 오프상태로 되어서 전환밸브(21)는 복귀스프링(22)으로 도면중 왼쪽방향이동 한도위치에 이동을 견지하여 도면중 실선의 상태로 되어서, 배압실(6a) 및 아큼레이터실(18)의 압력유입실(18a)은 함께 연료공급로(24), (25)와 차단되어, 리프트제한용플런저(13) 및 아큼레이터(19)의 어느쪽에서도 연료유압은 작용하지 않아서 리프트제한해제상태로 된다.

따라서 연료분사펌프로 부터의 전압송연료는 연료입구(25)→환상홈(21a)→연료공급로(24)의 경로를 개재하여 유류실(26)내에 유입하여 이 유류실(26)내의 압력이 초기개변압에 이르면 이에 따라서 노즐니이들(14)이 노즐스프링(17)에 저항하여 초기리프트용 간극(L₂)만큼 상승하면 분공(3b)이 개구의 크기가 작은상태에서 개방된다음 계속하여 유류실(26)내의 압력이 상승함에 따라 노즐스프링(17)에 저항하여 노즐니이들(14)은 리프트제한용플런저(13)와 함께 상승하여 전기리프트용간극(L₁)만큼 상승하고, 분공(3b)은 완전개방상태로 유지되어, 연료분사률은 높아지고 분사시간은 짧아진다.

더우기, 리프트제한용플런저(13)가 상승할때, 배압실(6a)내에 잔류하고 있는 연료유는, 압력유입실(18a)내에 유입하며, 이 유입에 잇따른 아큼레이터(19)는 복귀스프링(20)에 저항하여 약간 상승한다.

상술한 바와같이하여 연료분사후, 분사펌프의 연료압송용플런저의 압송행정종료에 따른 연료입구(25)로의 연료공급정지에 따라 유류실(26)내의 압력이 저하하고 리프트제한용풀런저(13)가 중력에 의하여 또 노즐니이들(14)은 노즐스프링(17)에 의하여 각기 하강하여 도해한 상태로 되어서 분공(3b)이 폐쇄된다. 더우기, 전환밸브(21)를 전자솔레노이드(23)에 의하여 전환작동시키도록 하였으나, 이것에 한정하지 않고 연료분사펌프의 피이드압(feed pressure)을 이용하여 전환작동시키도록 한다거나 또는 엔진의 부하 혹은 회전에 응동하여 작동하는 부재에 의하여 전환작동 시키도록 하여도 좋다.

Claims

선단에 분공(3b) 및 이 분공(3b)에 연통하여 연료공급로를 각기 마련한 노즐본체(3)와, 이 본체(3)내에 접동이 자유롭도록 마련되어서 분공(3b)을 개폐하는 노즐니이들(14)와 본체에 구획형성된 플런저와, 이 플런저실내에 접동이 자유롭도록 감장되었으며, 또한 노즐니이들반대측의 일단면이 연료유압을 받는 수압면으로 하고 또한 노즐니이들(14)의 리프트량을 제한하는 노즐니이들 리프트 제한용플런저(13)와 전술한 플런저실의 일부로서 플런저의 노즐니이들 반대측의 일단면에 의하여 구획 형성되는 배압실(6a)과, 이 배압실(6a)과 연료 공급로를 택일적으로 연통 또는 차단하도록 배설되어 있는 전환밸브(21)와 엔진의 운전상태에 따라서 전환밸브(21)를 제어하는 제어수단과를 포함하고 있으며, 엔진이 일정한 저속저부하상태에서 운전할때, 전환밸브(21)는 제어수단에 의하여 제어되어서 배압실(6a)과 연료공급로(24)를 연통하므로서 어떤 한정된 행정에 걸쳐서 노즐니이들(14)을 리프트하여 연료분사율을 낮게 또한 분사기간을 길게 하도록된 내연엔진의 연료분사밸브에 있어서, 배압실(6a)과 항상 연통하며, 또한 배압실(6a)과 연료공급로(24)와의 연통 및 차단상태의 택일적 전환에 동기하여 전환밸브(21)에 의하여 연료공급로(24)와 택일적으로 연통 및 차단되도록 배설되는 압력유입실과, 이 압력유입실과 연통하는 아큼레이터실(18)과, 이 아큼레이터실(18)에 접동이 자유롭도록 감장되고 또한 압력유입실의 압력의 증가에 따라 압력유입실 반대방향으로 리프트 할 수 있는 아큼레이트(19) 및 아큼레이터(19)의 리프트에 저항하여 압력유입실 방향으로 아큼레이터(19)를 가압하는 가압수단으로된 연료분사 밸브.
제1항에 있어서, 전환밸브(21)는 노즐본체(3)에 형성되고, 또한 본체를 횡단방향으로 뻗은 밸브감장실(12)에 접동할 수 있도록 감장된 스플밸브로하고, 외주면에 연료공급로(24)와 정합(整合)할수 있는 위치에 환상홈(21a)이 형성되어 있는 연료분사밸브.
제2항에 있어서, 연료공급로(24)는 환상홈(21a)과 정합할 수 있는 위치에서 밸브감장실(12)에 개구하여, 배압실(6a)과 압력유입실(18a)은 서로 축방향으로 정합하는 상태에서 밸브감장실(12)에 환상홈과 정합할 수 있는 위치에서 개구하여서된 연료분사밸브.