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KR890001734B1 - 내연기관의 연료분사 노즐장치 - Google Patents

내연기관의 연료분사 노즐장치 Download PDF

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Publication number
KR890001734B1
KR890001734B1 KR1019850007388A KR850007388A KR890001734B1 KR 890001734 B1 KR890001734 B1 KR 890001734B1 KR 1019850007388 A KR1019850007388 A KR 1019850007388A KR 850007388 A KR850007388 A KR 850007388A KR 890001734 B1 KR890001734 B1 KR 890001734B1
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KR
South Korea
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nozzle
plunger
piezoelectric element
fuel injection
fuel
Prior art date
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KR1019850007388A
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KR860003431A (ko
Inventor
다께오 구시다
게이이찌 야마다
Original Assignee
지에제루 기기 가부시기가이샤
모찌즈끼 가즈시게
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Publication date
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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 연료분사 노즐장치
제1도는 본 발명의 일 실시예에 의한 연료분사 노즐장치의 종단면도.
제2도는 제1도의 압전소자 부분의 확대 사시도.
제3도는 본 발명의 장치의 분사율 특성을 표시하는 선도.
제4도는 본 발명의 제2실시예에 의한 연료분사 노즐장치의 종 단면도.
제5도는 본 발명의 제3실시예에 의한 연료분사 노즐장치의 종 단면도.
제6도는 본 발명의 장치에 사용하는 압전소자의 다른 실시예를 표시하는 압전소자 부분의 확대 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
A : 연료분사노즐장치 1 : 노즐호울더
2 : 거리피이스 3 : 노즐몸체
5 : 내부감장공 6 : 노즐니이들
7 : 유류실 8 : 분사공
11 : 노즐스프링 13 : 스프링감장실
14a : 중심공 15 : 중앙플런저
15a : 대경부 16 : 감장공
17 : 압전소자 17a : 중심공
20 : 보호시이트 30 : 단일분사기몸체
32 : 플런저배럴 33 : 감장공
34 : 플런저 37 : 플런저스프링
42 : 전자밸브
발명은 디이젤엔진 등의 내연기관에 사용하는 연료분사 노즐장치에 관한 것이며, 특히 노즐니이들의 리프트양을 제어할 수 있게 한 연료분사노즐에 관한 것이다.
일반적으로 내연기관의 넓은 운전영역에 걸쳐 기관의 연소상태를 적정하게 하기 위하여 분사율을 가변시키는 것이 요구되어 있고, 이 분사율을 변하게 하기 위하여 가장 유효한 수단은 노즐니이들의 리프트양을 제어하는 것으로서 이러한 노즐니이들의리프트양을 제어할 수 있게 한 연료분사 노즐장치로서 종래 예를 들면, 일본국 실용신안 공개공보 57-172167호가 공지이다.
그러한 종래의 장치는, 리프트양 조정나사의 회전에 의한 축선방향의 위치를 변하게 하는 것에 의하여 스토퍼의 위치결정을 행하는 것에 의하여 노즐니이들의 리프트양을 제어할 수 있게한 구성때문에 구조가 복잡하고 조립제작이 곤란함과 동시에 축선방향에 대형화하는 등의 문제가 있다.
본 발명에 의하면, 분사공과 가압실이 형성된 노즐몸체와, 이 노즐몸체 내에 이 분사공을 개구할 수 있게 리프트 자재로 감장된 노즐니이들과, 이 노즐니이들을 폐쇄밸브 방향으로 부세하는 노즐스프링과 일단이 폐쇄밸브시의 상기 노즐니이들의 일단과 소정 리프트양에 사용하는 간격을 두어서 대향시켜 리프트 자재로 배설된 중앙 플런저를 구비하고, 상기 가압실로의 공급연료압력에 의하여 상기 노즐니이들을 리프트시켜서 연료를 분사할 수 있게 한 내연기관의 연료분사 노즐장치가 제공된다. 본 발명 장치는 하기로 부터 되는 것을 특징으로 한다.
상기 중앙 플런저의 외주에 배설된 압전소자 및 이 압전소자를 택일적으로 전기적으로 부세 및 소세하는 수단과, 압전소자는 부세, 소세에 응하여 경방향으로 변위하여 상기 중앙 플런저의 리프트 동작을 허용 또는 저지한다.
본 발명의 상술의 및 기타의 목적, 특징과 이점이 첨부 도면에 의한 하기의 상세한 설명으로 부터 보다 일층명백하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 각 실시예를 도면에 의하여 설명한다.
우선, 제1도 내지 제3도를 참조로 하여 본 발명의 제1실시예를 설명한다. 제1도는 본 발명의 내연기관의 연료분사 노즐장치(A)를 표시하고, 동도중(1)은 노즐호울더이고, 그 하단부에는 거리피이스(2)를 거쳐서 노즐몸체(3)가 유지너트(4)에 의하여 지지되고, 상기 노즐몸체(3)의 내부 감장공(5)에는 노즐니이들(6)이 상하동 가능하게 감장되어 있다. 이 노즐니이들(6)은 그 축방향 대략 중간부의 압축계단(6a)으로 부터 상단측이 대경이고, 하단측이 소경으로 되어, 이 압력계단(6a)이 노즐몸체(3)내의 유류실(油溜室)(7)내에 위치하고 있다.
상기 노즐니이들(6)의 하단측의 시이트부(6b)는 상기 노즐몸체(3)의 하단측의 시이트부(3a)에 접촉 및 격리되고, 이에 의하여 이 노즐몸체(3)의 하단의 분사공(8)이 폐쇄된다. 상기 노즐니이들(6)은 상기 유류실(7)내의 연료압력에 응하여 리프트해서 분사공(8)을 개방하고, 최하단에 위치할 때에는 (도시의 상태) 상기 분사공(8)을 폐쇄한다.
상기 노즐니이들(6)의 상단의 두부핀(9)은 상기 거리피이스(2)의 중앙의 소경공(2a)내를 유감(遊嵌)상태를 거쳐서 이 거리피이스(2)의 중앙의 대경공(2b)내로 연출하고, 이 연출단에는 가동스프링좌(10)가 부착되어, 이 가동스프링좌(10)는 상기 거리피이스(2)의 중앙의 대경공(2b)내에 위치하고 있다.
상기 가동스프링좌(10)에는 노즐스프링 (11)의 하단이 지지되어 있고, 이 노즐스프링 (11)은 상기 노즐호울더(1)의 축방향 대략 중간부의 계단부(12)로 부터 하측의 스프링 감장실(13)내에 위치하고, 상단은 상기 계단부(12)에 천설된 고정스프링좌(14)에 지지되어 있다. 상기 노즐니이들(6)이 상기 노즐스프링(11)에 의하여 폐쇄밸브방향(하방향)에 부세되어 있다.
상기 노즐호울더(1)의 내부에는 리프트 제어부재인 중앙 플런저(15)가 상하동 가능하게 감장되고, 이 중앙플런저(15)는 축방향 대략 중간부로 부터 상단측이 하단측 보다 대경으로 되어, 이 대경부(15a)와 소경부(15b)와의 경계부분에 계단부(15c)를 가지고 있다.
상기 중앙 플런저(15)는 그 대경부(15a)가 상기 노즐호울더(1)의 계단부(12)로 부터 상단측의 상기 스프링감장실(13)보다 소경의 감장공(16)내에, 소경부(15b)가 상기 고정스프링좌(14)의 중심공(14a)을 거쳐서 상기 노즐호울더(1)의 스프링감장실(13)내에 각각 위치하고 있다. 상기 중앙플런저(15)의 하한위치의 규제는 이 중앙플런저(15)의 계단부(15c)가 고정스프링좌(14)의 상면에 당접하는 것에 의하여 행하여 진다.
상기 중앙플런저(15)가 하한위치에 있을때 그 하단면과 가동스프링좌(10)의 상단면과는 초기 리프트용 간격(L1)을 두어서 대향하고 있다. 또 상기 노즐니이들(6)의 상단면과 상기 거리피이스(2)의 하단면과는 전리프트용 간격(L2)을 두어서 대향하고 있다.
상기 중앙 플런저(15)의 대경부(15a)의 외주측에는 압전소자(17)가 배설되어 있다. 이 압전소자(17)는 제2도에 표시한 바와 같이 환상을 이루고, 축방향 단면에 설치한 전극(18)에 전류를 인가하면, 경방향으로 축소하는 것으로서, 단층 또는 경방향으로 다층구조를 이루고 있다. 압전소자의 바람직한 재료로서는 산화연, 산화리탄, 산화질코늄등에 닉켈, 철등의 금속산화물을 첨가한 것이 있다.
또 제2도에서는 경방향에 다층구조를 이루고 있지만, 제6도에 표시한 바와 같이 축방향에 다층구조를 하여 동일한 효과가 얻어진다. 상기 압전소자(17)는 상기 노즐호울더(1)의 감장공(16)의 내주면에 마련한 환상홈(19)내에 수용 유지되어 있고, 그 중심공(17a)이 상기 중앙 플런지(15)의 대경부(15a)의 외주면에 감합되어 있다. 상기 중심공(17a)은 상기 전극(18)에 전류를 인가하지 않은 상태에서는 상기 중앙플런저(15)의 대경부(15a)의 외경보다 약간 대경으로 되게 설정되어 있다.
그리고, 상기 전극(18)에 전류를 인가하는 것에 의하여 상기 압전소자(17)가 경방향으로 축소하여 그 중심공(17a)의 내주면이 상기 중앙 플런저(15)의 대경부(15a)의 외주면에 압착한 상태로 되어 이 중앙플런저(15)의 리프트 동작을 저지하고, 또 상기 전극(18)을 인가하지 않은 상태에서는 구멍(17a)이 원래의 경우로 복귀하여 상기 중앙 플런저(15)의 리프트 동작을 허용할 수 있게 되어 있다. 상기 압전소자(17)는 그 하측면과 주위 측면에 이 압전소자(17)보다 연질의 재료로 부터 된 보호시이트(20)가 첨장되어 있다. 또 상기 압전소자(17)의 전극(18)은 리이드선(21)을 거쳐서 전자제어장치(도시생략)에 전기적으로 접속되어 있고, 이 전자제어장치에는 도시하지 않은 엔진작동 피라미터센서로 부터의 연료분사제어상 필요로 하는 엔젠회전수,부하, 냉각수온도 및 배기가스온도 등의 각종의 출력신호가 입력되어, 이들의 각 신호를 기초로 당해 엔진의 운전상태에 가장 적합한 분사율로 하도록 상기 압전소자(17)를 택일적으로 온. 오프 제어하는 신호를 출력하게 되어 있다.
또 상기 노즐호울더(1)의 감장공(16)은 이 노즐호울더(1)의 상단면의 연료유입구(1a)에 연통하고, 이 유입구(1a)는 분사관을 거쳐서 연료분사펌프(어느것도 도시생략)에 접속되어 있다. 따라서, 상기 중앙플런저(15)의 상단면에 연료분사펌프로 부터 압송되는 연료압력을 받도록 되어 있다. 또 상기 유류실(7)은 상기 노즐몸체(3), 거리피이스(2) 및 노즐호울더(1)에 각각 마련된 통로(22), (23) 및 (24)를 거쳐서 상기 감장공(16)의 상기 중앙 플런저(15)로 부터 상단측 내부에 연통되어 있다.
다음에, 상기 구성의 본 발명의 연료분사 노즐장치의 작용을 설명한다.
연료분사펌프로 부터 연료가 압송되면 이 압소연료는 유입구(1a)로 부터 감장공(16)내에 유입한후, 통로(24), (23) 및 (22)를 순차 통하여 유류실(7)내로 유입한다.
이 유류실(7)내로의 압송연료의 유입에 수반하여 연료압력이 상승하여, 그 압력이 노즐니이들(6)의 압력계단(6a)(단면적 As)에 작용한다.
그리고, 상기 유류실(7)내의 압력(P1)이 상승하여 노즐스프링(11)의 부세력(F1)에 이기는 상태로 되면 (P1>F1/As), 즉 초기분사 개방밸브 압력에 달하면, 노즐니이들(6)이 노즐스프링(11)의 부세력에 대항하여 초기 리프트용 간격(L1)만큼 상승하고, 이 노즐니이들(6)의 시이트부(6b)가 노즐몸체(3)의 시이트부(3a)로 부터 이간하여 분사공(8)으로 부터 연료가 저분사율 상태로 분사된다. 그리고, 이후에 있어서는 압전소자(17)가 오프상태로 있는 경우, 엔진회전수가 상승하여 고속영역으로 되는데 수반하여 유류실(7)내의 압력이 더욱 상승하여 노즐스프링(11)의 부세력(F)(초기 리프트용 간격(L1)만큼 리프트한 후의 부세력)과, 중앙 플런저(15)의 상단면의 단면적(Ac)과, 연료압력(P)과, 노즐니이들(6)의 단면적(An)의 관계가 P>F/(An-Ac)로 되면, 즉 주분사 개방밸브 압력에 달하면 노즐니이들(6)은 노즐스프링(11)의 부세력과 중앙플런저(15)를 거쳐서의 연료압력과의 화의 힘에 대응하여 중앙 플런저(15)와 같이 주분사 리프트용 간격(L2-L1)만큼 리프트하여 분사공(8)으로 부터 고분사율로 연료가 분사된다.
한편, 압전소자(17)가 온상태에 있는 경우에도 상술한 저분사율에서 분사된 후에 있어서, 압전소자(17)가 경방향으로 축소하여 중앙 플런저(15)는 제1도에 표시하는 유류실(7)내의 압력이 초기분사 개방밸브 압력이상으로 상승하여도 노즐니이들(6)은 초기 리프트 위치에 유지되어서 저분사율을 유지한다.
상술한 바와 같이, 압전소자(17)를 오프상태로 해두는 것에 의하여 제3도중 실선으로 표시한 바와 같은 통상의 이 종류의 중앙 플런저를 구비한 연료분사 노즐장치와, 동일한 분사의 특성을 얻을수가 있고, 또 압전소자(17)를 온상태로 해두는 것에 의하여, 그 온으로 하고 있는 시간만큼 저분사율을 유지하는 제3도중 파선으로 표시한 바와 같은 분사율 특성을 얻을수가 있다.
또 상기 실시예에 있어서는 연료분사펌프에 분사관을 거쳐서 접속되는 형의 연료분사 노즐장치에 실시한 경우에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니고 연료분사펌프기구인 연료압송용 플런저와 연료분사노즐이 일체로 되어서 실리더헤드에 장착되는 형의 단일분사기에도 적용 가능하다.
즉, 제4도는 전자밸브의 개폐제어에 의하여 연료분사 개시시기와 종료시기를 결정할 수 있게 한 형의 단일분사기에 본 발명을 적용한 예를 표시하고, 동도에 있어서, 상술의 제1도의 실시예와 동일부분에는 동일부호를 붙여서 설명한다.
제4도중 (30)은 단일분사기 몸체이고, 이것에 설치한 플런저배럴(32)의 하단부에 본 발명의 분사노즐장치(A)가 지지되어 있다.
상기 플런저배럴(32)의 감장공(33)내에는 연료압송용 플런저(34)가 상하방향에 왕복동 자재로 감장되어 있다.
그리고 내연기관과 연동회전하는 회전캠(도시생략)의 회전에 의하여 커버(35)를 거쳐서 태핏(tappet)인 스프링 받침부재(36)에 주기적인 조작력이 부여되면 플런저 스프링(37)의 부세력과 어울려서 플런저(34)가 플런저 감장공(33)내를 상하방향으로 왕복동하고, 그 상승행정에서 공급구(38)로 부터 공급포오트(39)를 거쳐서 가압실(40)내에 연로가 흡입되어, 그후의 하강 행정에서 상기 공급포오트(39)가 플런저(34)의 주위벽면으로 폐쇄되는 동시에 배출포오트(41)가 전자밸브(42)에 의하여 폐쇄되면, 상기 흡입된 연료가 가압되어서 고압으로 되고, 통로(24), (23) 및 (22)를 순처 거쳐서 유류실(7)에 보내진다.
이 유류실(7)내의 압력이 초기 개방밸브 압력에 달하면, 노즐니이들(6)이 제1도의 실시예와 동일하게 초기 리프트용 간격(L)만큼 상승 개방밸브되고, 분사공(8)으로 부터 저분사율 연료가 분사된다. 그후 유류실(7)내의 압력이 더욱 상승한 경우 상기 제1도의 실시예와 동일하게 압전소자(17)가 오프상태에 있으면 주분사 개방밸브 압력으로 되는데 수분하여 노즐니이들(6)이 전체 주분사 리프트용 간격(L2-L1)만큼 리프트하여 분사공(8)으로 부터 고분사율 상태에서 분사되고 또 압전소자(17)가 온상태로 있으면 저분사율에서 분사된다.
또 상기 전자밸브(42)를 개방밸브하는 것에 의하여 배출포오트(41)를 개방하면 가압실(40)내의 압력이 배출포오트(41) 및 배출구(43)로 부터 연료탱크(도시생략)에 배출되기 때문에, 이 가압실(40)내의 압력이 급격하게 저하하여 이에 수반하여 유류실(7)내의 압력도 저하하고, 노즐니이들(6)은 노즐스프링(11)의 부세력으로 하강 개방밸브되어 분사가 종료된다.
또 상기 제4도의 실시예에 있어서는 연료압송용 플런저(34)가 비회전에서 왕복동하는 동시에, 전자밸브(42)의 개폐에 의하여 분사개시와 종료의 시기를 제어하는 형식에 적용한 경우에 대하여 설명하였지만 이에 한정되는 것이 아니고, 제5도에 표시한 바와 같이 연료 압송용 플런저(34)를 회전 및 왕복동 가능하게 설치하여, 조속기에 연결되어 있는 제어랙(어느것도 도시생략)에 의하여 상기 연료압송용 플런저(34)를 회전시켜서 압송중의 연료를 넘쳐 흐르게 하는 시기를 변경하여 연료송출량을 조절하는 형의 것에도 적용할 수 있다.
즉, 이 제5도의 실시예의 연료압송용 플런저(34)는 이와 같은 방향의 위치를 제어하게 계합된 피니온(44)에 맞물린 제어랙(도시생략)을 조작하는 것에 의하여 회동되고, 그 유효행정의 조정, 즉 연료송출량을 조정할 수 있게 되어 있다. 또 제5도중 (45a) 및 (45b)는 상기 연료압송용 플런저(34)에 형성한 리이드 및 세로홈이고 (46a) 및 (46b)는 단일분사기 몸체(30)에 마련한 연료공급 배출구이고, 단일분사기 몸체(30)에 마련한 공급배출 포오트(47), 플런저배럴(32)의 외주와 유지너트(4)의 내주와의 사이에 마련한 환상의 연료도입실(48) 및 상기 플런저배럴(32)에 마련한 공급배출공(49)을 거쳐서 가압실(40)에 연통하고 있다. 그리고 연료압송용 플런저(34)의 상승행정에서 연료도입실(48) 및 공급배출공(49)을 거쳐서 가압실(40)에 연료가 흡입되고, 하강 행정에서 이 플런저(34)의 주벽에 공급배출공(49)이 닫혀지면, 흡입된 연료가 가압되어서 고압으로 되어 유류실(7)내의 압력이 개방밸브 압력에 달하면, 제4도의 실시예와 동일한 작용으로 연료가 분사된다. 그리고 공급배출공(49)이 다시 세로홈(45b)을 거쳐서 가압실(40)과 연통하게 되면, 가압실(40)내의 압력이 급격하게 저하하여 노즐니이들(6)이 개방밸브하여 분사가 종료된다.
또 기타의 구성 및 작용은 상술한 제1도 및 제4도의 실시예와 동일하므로 도면의 동일부분에 동일부호를 붙혀서 그 설명를 생략한다.

Claims (3)

  1. 분사공과 가압실이 형성된 노즐몸체와 , 이 노즐몸체 내에 이 분사공을 개폐구 할 수 있게 리프트 자재로 감장된 노즐니이들과, 이 노즐니이들을 폐쇄밸브 방향으로 부세하는 노즐스프링과, 일단이 상기 노즐니이들의 일단과 소정 리프트 양으로 상응하여 간격을 두어서 대향시켜 리프트 자재로 배설된 중앙 플런저를 구비하고, 상기 가압실로의 공급연료 압력에 의하여 상기 노즐니이들을 리프트시켜서 연료를 분사할 수 있게 한 내연기관의 연료분사 노즐장치에서, 상기 중앙 플런저의 외주에 배설된 압전소자와, 이 압전소자를 택일적으로 전기적으로 부세 및 소세하는 수단을 가지고, 압전소자는 부세, 소세에 응하여 경방향으로 변위하여 상기 중앙 플런저의 리프트 동작을 허용 또는 저지하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사 노즐장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압전소자는 중심공이 상기 중앙플런저의 외주에 외감된 환상체를 이루고, 전기적으로 부세되었을때 상기 중심공이 경방향으로 축소하게 되는 연료분사 노즐장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 압전소자의 하측면과 주위측면에 연질 보호시이트를 첨부하여 되는 연료분사 노즐장치.
KR1019850007388A 1984-10-09 1985-10-08 내연기관의 연료분사 노즐장치 KR890001734B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59210496A JPS6189975A (ja) 1984-10-09 1984-10-09 内燃機関の燃料噴射ノズル装置
JP84-210496 1984-10-09
JP84-21096 1984-10-09

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