KR100303119B1

KR100303119B1 - 디젤엔진의연료분사시기제어장치

Info

Publication number: KR100303119B1
Application number: KR1019970042086A
Authority: KR
Inventors: 카즈히로 노타니; 미쯔오 하시모토; 신지 야마네
Original assignee: 나까무라히로까즈; 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 2001-11-30
Anticipated expiration: 2017-08-28
Also published as: DE69718732D1; EP0831228A3; MY121284A; KR19980019112A; EP0831228A2; JP3759291B2; DE69718732T2; JPH10121990A; EP0831228B1

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에 있어서, 간단하고 또한 저코스트인 구조에 의해 확실하게 타이머피스톤을 시동시의 분사시기위치에 위치시킴으로써 시동성의 향상을 도모하는 것을 과제로 한 것이며, 그 해결수단으로서, 피드펌프(23)의 상류쪽에 연통하는 저압실(39a)과 피드펌프(23)의 토출쪽의 펌프실(26)에 연통하는 고압실(39b)을 가지고 펌프플런저(31)에 의한 연료분사시기를 제어하는 타이머피스톤(39)을 설치하고, 이 타이머피스톤(39)의 저압실(39a)과 고압실(39b)을 연통하는 바이패스통로(42)를 형성하는 동시에, 이 바이패스통로(42)를 개폐하는 제어밸브(43)를 설치하고, 연료분사시기변경수단(17)에 의해서 엔진(12)이 정지했을 때 제어밸브(43)에 의해서 바이패스통로(42)를 개방해서 타이머피스톤(39)의 저압실(39a)과 고압실(39b)을 소정시간만큼 연통함으로써, 펌프플런저(31)에 의한 연료분사시기를 시동시의 분사시기위치로 변경하는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

디젤엔진의 연료분사시기제어장치

본 발명은, 분배형 연료분사펌프에 의한 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에관한 것이다.

제5도에 종래의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치의 개략구성, 제6도에 종래의 연료분사펌프에 있어서의 펌프회전속도에 대한 연료압력을 표시한 그래프를 표시한다.

제5도에 표시한 바와 같이, 분배형 연료분사펌프(101)는 디젤엔진에 장착되고, 1개의 펌핑엘리먼트에 의해서 압송되는 연료를, 회전하는 피스톤(플런저)에 의해서 공급하는 것이다. 이 연료분사펌프(101)의 흡입쪽에는 연료필터(102) 및 연료/물분리기(103)를 개재해서 연료탱크(104)에 접속되어 있다 한편, 연료분사펌프(101)의 토출쪽에는 도시하지 않은 디젤엔진의 분사노즐(105)이 접속되어 있고, 소정량, 소정압의 연료를 소정시기에 압송해서 분사노즐(105)로부터 분사할 수 있다.

또, 연료분사펌프(101)에는 오버플로한 연료를 연료탱크(104)에 복귀시키는 오버플로통로(106)가 형성되어 있다.

이 연료분사펌프(101)에 있어서, 펌프하우징(111)내의 한쪽에는 드라이브샤프트(112)의 축단부가 끼워넣어져서 회전자재하게 되어 있고, 이 드라이브샤프트(112)의 중간부에는 피드펌프(113)가 장착(제5도에서는 90°전개상태로 도시)되고, 이 피드펌프(113)에는 연료탱크(104)로부터의 흡입통로(114)가 접속되어 있다. 또, 이피드펌프(113)의 토출쪽은 토출통로(115)를 개재해서 펌프실(116)에 접속되 있고, 이 토출통로(115)의 중도부에는 조절밸브(117)가 개재장착되고, 이 조절밸브(117)는 복귀통로(118)를 개재해서 흡입통로(114)에 접속되어 있다.

드라이브샤프트(112)의 선단부에는 커플링(119)을 개재해서 캠플레이트(120)가 일체 회전자재하고, 또한 축방향 상대이동자재하게 연결되고, 이 캠플레이트(120)에는 플런저(121)가 고정결합되어 있다. 또, 펌프하우징(111)에는 드라이브 샤프트(112)가 관통해서 커플링(119)의 외주변에 위치하도록 롤러링(122)이 고정되어 있고, 이 롤러링(122)내에는 복수의 롤러(123)가 피봇장착되어 있다. 그리고, 펌프하우징(111)과 캠플레이트(120)의 사이에는 압축스프링(124)이 개재장착되고, 이 압축스프링(124)의 가압력에 의해서 캠플레이트(120) 및 플런저(121)를 축방향 한쪽(제5도에서 왼쪽)으로 가압함으로써, 캠플레이트(120)의 캠면이 롤러링(122)의 각 롤러(123)에 압접되어있다.

이 플런저(121) 내에는 내부에 축방향을 따른 연료통로(121a)가 형성되는 동시에, 흡입포트(121b), 분배포트(121c), 스필포트(121d)가 형성되어 있고, 플런저(121)의 축방향위치와 둘레방향회전위치에 의해, 펌프실(116)의 연료를, 흡입포트(121b)로부터 연료통로(121a)에 흡입하거나, 연료통로(121a)에 흡입한 연료를 분배포트(121c)로부터 분배통로(125)에 토출하거나, 혹은 스필포트(121d)로부터 펌프실(116)에 복귀하거나 할 수 있다. 또한, 분배통로(125)는 딜리버리밸브(126)를 개재해서 분사노즐(105)에 접속되어 있다.

또, 펌프하우징(111)의 하부에는 드라이브샤프트(112)와 직교하는 방향으로 이동자재한 타이머피스톤(127)이 설치되어 (제5도에서는 90° 전개상태로 도시)있고, 저압실(127a)과 고압실(127b)이 구획되어 있다. 이 저압실(127a)은 연료탱크(104)로부터의 흡입통로(114)에 연통로(146)를 개재해서 연통하는 한편, 고압실(127b)은 펌프실(116)에 연통로(144) 및 오리퍼스(145)를 개재해서 연통하고 있다.

그리고, 이 타이머피스톤(127)에는 롤러링(122)의 슬라이드핀(128)이 걸어맞춤하는 한편, 저압실(127a)에는 압축스프링(129)이 장착되어 있고, 이 압축스프링(129)의 가압력에 의해서 타이머피스톤(127)을 축방향한쪽(제5도에서 오른쪽)으로 가압함으로써, 롤러링(122)을 둘레방향으로 회동해서 플런저(121)에 의한 분사시기를 지연시키는 방향으로 가압하고 있다. 또한, 펌프하우징(111)의 흡입홈(130)에는 연료커트솔레노이드(131)가 설치되어 있다.

또, 펌프하우징(111)의 옆부분에는 가버너레버(132)가 장착되어 있고, 이 가버너레버(732)에는 텐션레버(133)와 제어레버(134)가 피봇장착되어 있고, 이 텐션레버(133)와 제어레버(134)와의 각 상부사이에 압축스프링(135)이 개재장착되는 한편, 제어레버(134)의 하부는 플런저(121)에 끼워맞춤한 스필링(136)에 걸어맞춤하고 있다. 또, 드라이브샤프트(112)에는 구동기어(137)가 고정결합되고, 이 구동기어(137)는 가버너샤프트(138)의 종동기어(139)와 맞물려 있다. 이 가버너샤프트(138)는 플라이웨이트(140)를 개재해서 가버너슬리브(141)가 이동자재하게 끼워 맞춤하고 있다. 그리고, 펌프하우징(111)의 상부에는 조절레버(엑셀레버)(142)가 장착되어 있고, 이 조절레버(142)와 텐션레버(133)와의 사이에 인장스프링(143)이 가설됨으로써, 그 가압력에 의해서 제어레버(134)가 가버너슬리브(141)의 선단부에 접촉하고 있다.

따라서, 디젤엔진이 구동되면, 그 1/2회전으로 드라이브샤프트(112)가 구동회전하고, 피드펌프(113)가 회전하면 연료탱크(104)내에 설치된 도시하지 않은 저압펌프로부터 연료가 압송된다. 그 후, 피드펌프(113)에 의해서 펌프실(116)에 압송되는 고압의 연료의 연료압력을 소정치로 유지하기 위해서, 조절밸브(117)에 의해서 연료압력이 제어되면서, 연료는 토출통로(115)를 개재해서 펌프실(116)에 송급(送給)된다. 한편,플런저(121)는 드라이브샤프트(112)에 커플링(119)으로 연결된 캠플레이트(120)에 의해서 회전하고, 또, 이 캠플레이트(120)는 엔진의 실린더수와 동일한 수의 페이스캠을 가지고 있고, 드라이브샤프트(112)에 의해서 회전하게 되면, 롤러링(122)에 장착된 각 롤러(123)위를 캠리프트량만큼 왕복운동한다.

따라서, 캠플레이트(120)에 연결된 플런저(121)는 회전운동을 행하는 동시에 왕복운동을 행한다.

즉, 연료의 흡입은 플런저(121)의 하강시에 흡입홈(130)과 흡입포트(121b)가 합치했을 때 행하여지고, 그후 플런저(121)가 회전해서 분배포트(121c)와 분배통로(125)가 합치하면, 딜리버리밸브(126)를 통과해서 분사노즐(105)로부터 분사되나, 제어밸브(134)에 의해서 스필링(136)이 개방되었을 때에, 플런저(121)내의 연료가스필포트(121d)로부터 펌프실(116)에 개방되어서 연료분사량이 제어되고, 그 때에 분사는 종료된다. 또, 펌프실(116)의 연료압이 연통로(144) 및 오피리스(145)를 개재해서 고압실(127b)에 작용하고, 이 고압실(127b)의 연료압이 증대됨으로써 타이머피스톤(127)이 스프링(129)을 압축하는 방향으로 작동함으로써, 이 타이머피스톤(127)이 롤러링(122)을 회전시켜 전진각시켜서, 분사타이밍을 제어하고 있다.

그리고, 도시하지 않은 이그니션스위치를 오프로 하면, 연료커트솔레노이드(131)에의 전류가 차단되어 분배통로(125)를 폐쇄해서 연료를 커트한다.

상술한 종래의 분배형 연료분사펌프(101)에 있어서, 타이머피스톤(127)의 저압실(127a)에는 흡입통로(114)를 통과해서 연료탱크(104)내의 연료압이 작용하는 한편, 타이머피스톤(127)의 고압실(127b)에는 피드펌프(113)에 의한 토출연료압력(펌프실(116)의 연력)이 작용하고 있고, 이 타이머피스톤(127)의 이동에 의해서 롤러링(122)을 회전시킴으로써 전진각 혹은 지연각시켜서 분사타이밍을 제어하고 있다. 최근, 이 연료분사펌프(101)를 전자제어하는 것이 제안되고 있고, 이 경우, 타이머피스톤(727)의 저압실(127a)과 고압실(127b)과의 사이에 바이패스통로를 형성하는 동시에, 이 바이패스통로에 전자밸브를 개재장착한 것이 있다. 따라서, 엔진의 운전상태에 따라서 이 전자밸브에 의해서 바이패스통로를 듀티구동함으로써 타이머피스톤(127)을 이동시키고, 분사타이밍을 섬세하고 치밀하게 제어할 수 있다.

그런데, 피드펌프(113)가 회전하면, 연료가 펌프실(116)에 송급되나, 이때, 조절밸브(117)에 의해서 연료압력이 제어되도록 되어 있다. 즉 제6도에 표시한 바와 같이, 퍼드펌프(113)의 회전속도가 상승하면, 펌프실(116)의 연료압력은 동도면에 일점쇄선으로 표시한 바와 같이 상승하나, 이 연료압력은 조절밸브(117)에 의해서 제어됨으로써 동도면에 실선으로 표시한 바와 같이 제어된다. 이 경우, 피드펌프(113)의 회전속도가 N₁일 때에 분사시기를 제어가능한 연료압력P₁이되나, 최근에는, 엔진의 보다 저회전시에 이 제어를 행하고 싶다. 즉 펌프실(116)의 압력을 저회전속도시에 있어서도 고압으로 유지하려는 요망이 있다. 그 때문에, 펌프하우징(111)에 있어서의 펌프실(116)과 오버플로통로(106)와의 연결부에 체크밸브를 설치함으로써, 피드펌프(113)에 의한 펌프실(116)내의 가압시에 소정압까지 연료의 오버플로를 억제하고 있다. 그러면 제6도에 점선으로 표시한 바와 같이, 피드펌프(113)의 회전속도가 상승하고, 피드펌프(113)의 회전속도가N₁보다 낮은 N₂일때에 분사시기를 제어가능한 연료압력P₁이 된다.

일반적으로, 이그니션키스위치를 오프로 해서 엔진을 정지하면, 펌프실(116)내의 고압연료를 오버플로통로(106)로부터 오버플로시킴으로써, 펌프실(116), 즉 고압실(127b)의 연료압을 저하시키고, 타이머피스톤(127)의 저압실(127a)내에 설치된 압축스프링(129)의 가압력에 의해서 이 타이머피스톤(127)을 고압실(127b)쪽으로 이동시킨다. 그런데 엔진을 정지하면 타이머피스톤(127)을 듀티제어하는 전자밸브에 의해서 바이패스통로가 패쇄되고, 또, 특히 저온시에는, 조절밸브(117) 및 체크밸브의 기능에 의해, 펌프실(116)내의 고압연료가 충분히 빠지지 않고, 타이머 피스톤(127)이 시동시의 분사시기위치에 복귀하지 않는 것, 또, 저온시는 연료의 점도가 크기 때문에, 타이머피스톤(127)과 그 외벽부분과의 사이의 저항이 증대하기 쉬워지고, 타이머피스톤(127)이 시동시의 분사시기위치에 복귀하지 않는 경우도 있다. 따라서, 타이머피스톤(127)이 시동시의 분사기기위치에 복귀하지 않는 상태에서는, 이그니션키스위치를 온으로 했을 때, 엔진의 시동성이 악화한다는 문제가 있었다.

그런데, 상술한 바와 같은 분배형 연료분사펌프에 있어서, 예를 들면, 이그니션스위치를 오프하는 동시에 펌프실내에 충만하고 있는 연료의 내압을 저하시키는 것으로서, 일본국 실개평 7-35759호 공보에 개시된 것이 있다. 이것은, 피드 펌프의 토출쪽으로부터 흡입쪽에 통하는 바이패스통로를 형성하고, 이그니션스위치를 오프했을 때에, 연료분사펌프의 조절밸브의 피스톤이 밀어올려져서 이 바이패스 통로를 개방함으로써, 펌프실내에 충만해 있는 연료의 내압을 저하시켜, 연료커트를 행하는 것이다.

이 공보에 개시된 것에 있어서는, 이그니션스위치를 오프하면, 조절밸브의 바이패스통로를 개방해서, 펌프실내의 연료압을 저하시킬 수 있다. 그런데, 펌프실과 타이머피스톤의 고압실과의 사이에는 연료압의 맥동에 의해서 타이머피스톤이 미소하게 이동해서 분사시기의 제어정밀도가 악화하는 것을 방지할 목적으로 오리피스가 개재해있고, 펌프실내의 연료압을 저하시키더라도, 타이머피스톤의 고압실의 연료를 펌프실에 빼기어렵고, 확실성이 불충분하다.

또, 분사노즐로부터 분사되는 연료를 연소실내에 직접공급하는 직접분사식 디젤엔진에 있어서는, 분사압력을 높이기 위해서 캠플레이트에 설치된 페이스캠의 프로필을 높게하는 경향이 있다. 그 때문에, 캠플레이트가 회전해서 페이스캠의 롤러위를 움직일 때에, 타이머피스톤위치를 진동시키는 외력이 커지기 쉽다. 종래, 페이스캠의 프로필이 비교적 낮은 디젤엔진에 비해서, 오리피스직경을 작은 직경으로 함으로써 연료압이 급속하게 고압실에 작용해서 이 진동을 증폭하는 것을 방지 하고 있다. 그 때문에, 페이스캠의 프로필이 높은 직접분사식 디젤엔진에 있어서는, 펌프실내의 연료압을 저하시키더라도 타이머피스톤의 고압실의 연료를 펌프실에는 매우 빼기 어렵고, 확실성이 불충분하다.

또, 타이머피스톤의 고압실에 대해서, 펌프실의 용적은 크고, 타이머피스톤의 고압실의 연료를 펌프실에 빼는데 장시간이 걸리고, 그 동안, 조절밸브를 계속해서 구동함으로써, 배터리의 소비전력이 증대해 버린다는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하는 것으로써, 간단하고 또한 저코스트인구조이며 확실하게 타이머피스톤을 시동시의 분사시기위치에 위치시킴으로써 시동성의 향상을 도모한 디젤엔진의 연료분사시기제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1도는 본 발명의 일실시형태에 관한 디젤엔진의 연료분사시기제어장치의 개략구성도.

제2도는 연료분사펌프의 개략단면도.

제3도는 연료분사시기제어장치에 의한 제어의 순서도.

제4도는 다른 실시형태에 관한 연료분사시기제어장치에 의한 제어의 순서도.

제5도는 종래의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치의 개략구성도.

제6도는 종래의 연료분사펌프에 펌프회전속도에 대한 연료압력을 표시하는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 연료분사펌프 12 : 디젤엔진

13 : 연료탱크 14 : 분사노즐

15 : 엔진제어유니트 16 : 이그니션키스위치

17 : 분사시기변경수단 23 : 피드펌프

26 : 펌프실 27 : 레귤레이팅밸브

31 : 펌프플런저 39 : 타이머피스톤

39a : 저압실 39b : 고압실

42 : 바이패스통로 43 : 콘트롤밸브

61 : 오리피스(조리개)

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1발명의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치는, 연료탱크에 저류된 연료를 일정량 빨아올려서 송급하는 피드펌프와, 이 피드펌프로보터 송급된 연료를 소정의 연료압으로 압력조절하는 펌프실과, 이 펌프실내의 연료를 소정량 흡입해서 분사노즐에 분배압송하는 펌프플런저와, 상기 피드펌프의 상류쪽에 연통하는 저압실과 상기펌프실에 연통하는 고압실을 가지고 상기 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 제어하는 타이머피스톤과, 이 타이머피스톤의 저압실과 고압실을 연통하는 바이패스통로와, 이 바이패스통로의 개폐상태를 제어하는 제어밸브와, 엔진이 정지했을 때에 상기 제어밸브에 의해서 상기 바이패스통로를 개방해서 상기 타이머피스톤의 저압실과 고압실을 소정 시간만큼 연통함으로써 타이머피스톤을 시동시의 분사시기위치로 변경하는 연료분사시기변경수단을 구비한 것을 특징으로 한 것이다.

따라서, 피드펌프가 구동되면, 연료탱크에 저류된 연료가 일정량 빨아올려져서 펌프실에 송급되고, 여기서, 소정의 연료압으로 조압되고, 펌프플런저의 구동에 의해서, 이 펌프실내의 연료가 소정량 흡입되어 분사노즐에 분배압송된다. 이때, 타이머피스톤은 피드펌프의 상류쪽으로 연통하는 저압실과 펌프실로 연통하는 고압실과의 압력차에 의해서 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 제어한다. 그리고, 엔진이 정지하면, 제어밸브에 의해서 바이패스통로를 개방해서, 타이머피스톤의 저압실과 고압실을 소정 시간만큼 연통함으로써 타이머피스톤을 시동시의 분사시기 위치에 복귀시키고, 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 시동시의 분사시기위치로 변경하게 되어, 다음 엔진시동시에는, 확실하게 시동하게 된다.

또, 본 발명의 제 2발명의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에 있어서, 상기 연료분사시기변경수단은, 상기 타이머피스톤을 최대지연각위치로 변경하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 타이머피스톤을 최대지연각위치에 되돌리고, 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 최대지연각위치로 변경하게 되어, 다음 엔진시동시에는, 확실하게 시동하게 된다.

또, 본발명의 제 3발명의 디젤엔진의 연료분사제어장치에 있어서, 상기 펌프실과 상기 고압실은 조리개를 개재해서 연통하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 조리개가 있음으로써, 펌프실의 연료압을 저하시켜도 타이머피스톤의 고압실의 연료압이 저하하기 어려운 연료분사펌프라도, 신속히 타이머피스톤을 시동시의 분사시기위치로 복귀시키고, 배터리의 소비전력을 저감하면서, 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 시동시의 분사시기위치로 변경하게 되어, 배터리를 보호하는 동시에, 다음 엔진시동시에는 확실하게 시동하게 된다.

또, 본 발명의 제 4발명의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에 있어서, 상기 피드펌프와 상기 펌프실과의 사이에 상기 피드펌프의 연료송유압을 조정하는 조정밸브가 설치되는 동시에, 상기 펌프실에서부터 상기 연료탱크에 되돌리는 통로에 오버플로밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 조절밸브나 오버플로밸브가 장착되어 있어도, 타이머피스톤을 확실하게 시동시의 분사시기위치로 이동시키고, 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 시동시의 분사시기위치로 변경할 수 있다.

또, 본 발명의 제 5발명의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에 있어서, 상기 타이머피스톤의 위치를 검출하는 피스톤위치검출수단을 설치하고, 상기 타이머피스톤위치가 시동시의 분사시기위치가 되었다는 것이 상기 피스톤검출수단에 의해 검출되면, 상기 연료분사시기변경수단에 의한 타이머피스톤위치에 변경을 정지하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 실제의 타이머피스톤위치에 의거해서 분사시기변경수단을 제어하는것이 가능해지고, 분사시기변경수단의 과잉제어에 의한 배터리의 소비전력의 증가 및 분사시기변경수단의 제어가 부족한 것에 의한 타이머피스톤의 지연각부족을 방지하면서, 타이머퍼스톤을 시동시의 분사시기위치로 복귀시키고, 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 시동시의 분사시기로 변경하게 되어, 다음 엔진시동시에는 확실 하게 시동하게 된다.

또, 본 발명의 제 6발명의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에 있어서, 상기 타이머피스톤의 위치를 검출하는 피스톤위치검출수단을 설치하고, 상기 타이머피스톤위치가 최대지연각위치로 된 것이 상기 피스톤위치검출수단에 의해 검출되면, 상기 연료분사시기변경수단에 의한 타이머피스톤위치의 변경을 정지하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 실제의 타이머피스톤위치에 의거해서 분사시기변경수단을 제어하는 것이 가능해지고, 분사시기변경수단의 과잉제어에 의한 배터리의 소비전력의 증가 및 분사시기변경수단의 제어가 부족한 것에 의한 타이머피스톤의 지연각부족을 방지하면서, 타이머피스톤을 최대지연각 위치로 되돌리고, 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 최대지연각위치로 변경하게 되어, 다음 엔진시동시에는 확실하게 시동하게 된다.

이하, 도면에 의거하여, 본 발명의 실시의 형태를 상세히 설명한다.

제1도에 본 발명의 일실시형태에 관한 디젤엔진의 연료분사시기제어장치의 개략구성, 제2도에 연료분사펌프의 개략단면, 제3도에 연료분사시기제어장치에의한 제어의 순서도를 표시한다.

본 실시형태의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에 있어서, 제1도에 표시한 바와 같이, 분배형 연료분사펌프(11)는 디젤엔진(12)에 장착되고, 흡입쪽에는 연료탱크(13)가 접속되어 있고, 이 연료탱크(13)내에 저류되어 있는 연료를 소정량 빨아 올릴 수 있다. 한편, 연료분사펌프(11)의 토출쪽에는 디젤엔진(12)의 각 분사노즐(14)이 접속되어 있고, 소정량, 소정압의 연료를 소정시기에 압송해서 각 분사노즐(14)로부터 분사할 수 있다. 또, 디젤엔진(12)에는 엔진제어유니트(15)가 접속되어 있고, 이 엔진제어유니트(15)에 의한 엔진운전상태 및 이니그션스위치(16)의 조작에 의거해서 분사시기변경수단(17)을 제어하여, 연료분사펌프(11)에 의한 연료 분사시기를 변경할 수 있다.

여기서, 이 연료분사펌프(11)에 대해서 상세히 설명한다. 제2도에 표시한 바와 같이, 펌프하우징(21)내의 한쪽에는 드라이브샤프트(22)의 축단부가 끼워넣어져서 회전자재하게 되어있고, 이 드라이브샤프트(22)의 중간부에는 피드펌프(23)가 장착(제2도에서는 90° 전개상태로 도시)되고, 이 피드펌프(23)에는 연료탱크(13)로 부터의 흡입통로(24)가 접속되어 있다. 또, 이 피드펌프(23)의 토출쪽은 토출통로(25)를 개재해서 펌프실(26)에 접속되어 있고, 토출통로(25)의 중도부에는 조절밸브(27)가 개재장착되고, 이 조절밸브(27)는 복귀통로를 개재해서 흡입통로(24)에 접속되어 있다.

드라이브샤프트(22)의 선단부에는 커플링(29)을 개재해서 캠플레이트(30)가 일체 회전자재하고, 또한 축방향 상대이동자재하게 연결되고, 이 캠플레이트(30)에는 플런저(31)가 고정연결되어 있다. 또, 펌프하우징(21)에는 드라이브샤프트(22)가 관통해서 커플링(29)의 외주변에 위치하도록 롤러링(32)이 고정되어 있고, 이 롤러링(32)내에는 복수의 롤러(33)가 피봇장착되어 있다. 그리고, 펌프하우징(21)과 캠플레이트(30)와의 사이에는 압축스프링(34)이 개재장착되고, 이 압축스프링(34)의 가압력에 의해서 캠플레이트(30) 및 플런저를 축방향 한쪽(제2도에서 왼쪽) 으로 가압함으로써, 캠플레이트(30)의 캠면이 롤러링(32)의 각 롤러(33)에 압접되어 있다.

이 플런저(1)내에는 내부에 축방향을 따른 연통통로(31a)가 형성되는 동시에, 흡입포트(31b),분배포트(31c),스필포트(31d)가 형성되어 있고, 플런저(31)의 축방향위치와 둘레방향회전위치에 의해, 펌프실(26)의 연료를 흡입포트(31b)로부터 연료통로(35)에 흡입하거나, 연료통로(31a)에 흡입한 연료를 분배포트(31c)로부터 분배통로(35)에 토출하거나, 혹은, 스필포트(31d)로부터 펌프실(26)에 되돌릴 수 있다. 또한, 펌프하우징(31)의 흡입홈(36)에는 연료커트솔레노이드(37)가 설치되어 있고, 분배통로(35)는 딜리버리밸브(38)를 개재해서 분사노즐(14)에 접속되어있다.

또, 펌프하우징(21)의 하부에는 드라이브샤프트(22)와 직교하는 방향으로 이동자재한 타이머피스톤(39)이 설치되어(제2도에서는 90" 전개상태로 도시)있고, 저압실(39a)과 고압실(39b)이 구획되어 있다. 이 저압실(39a)은 연료탱크(13)로부터의 흡입통로(24)에 연통로(59)를 개재해서 연통하는 한편, 고압실(39b)은 펌프실(26)에 연통로(60) 및 오리피스(61)를 개재해서 연통하고 있다. 그리고, 이 타이머피스톤(39)에는 롤러링(31)의 슬라이드핀(40)이 걸어맞춤하는 한편, 저압실(39a)에는 압축스프링(41)이 장착되어 있고, 이 압축스프링(41)의 가압력에 의해서 타이머피스톤(39)을 축방향 한쪽(제2도에서 오른쪽)으로 가압함으로써, 롤러링(32)을 둘레방향으로 회동해서 플런저(31)에 의한 분사시기를 지연시키는 방향으로 가압하고 있다.

그리고, 이 타이머피스톤(39)에는 저압실(39a)과 고압실(39b)을 연통하는 바이패스통로(42)가 형성되는 동시에, 이 바이패스통로(42)를 개폐하는 제어밸브(43)가 설치되어 있다. 따라서, 상기한 분사시기변경수단(17)은 엔진운전상태에 따라서 이 제어밸브(43)의 통전시간을 제어하고, 바이패스통로(42)를 연통상태를 제어해서 저압실(39a)과 고압실(39b)을 연통시킴으로써, 연료분사펌프(11)에 의한 연료분사시기를 제어 할 수 있다. 또, 이 분사시기변경수단(17)은 엔진이 정지했을때에, 제어밸브(43)에 의해서, 바이패스통로(42)를 개방함으로써, 타이머피스톤(39)의 저압실(39a)과 고압실(39b)을 소정 시간 연통하고, 타이머피스톤(39)의 위치를, 시동할 때의 분사시기위치(통상, 디젤엔진에서는, 시동성을 향상시키기 위하여, 대략 최대지연각위치로 하는 일이 많다. )로 할 수 있고, 펌프플런저(31)에 의한 연료분사시기를 시동할 때의 분사시기위치로 변경할 수 있다.

또, 펌프하우징(21)의 옆부분에는 가버너레버(44)가 장착되어 있고, 이 가버너레버(44)에는 텐션레버(45)와 제어레버(46)가 피봇장착되어 있고, 이 텐션레버(45)와 제어레버(46)와의 각 상부사이에 압축스프링(47)이 개재장착되는 한편, 제어밸브(46)의 하부는 플런저(31)에 끼워맞춘 스필링(48)에 걸어 맞춤하고 있다.

또, 드라이브샤프트(22)에는 구동기어(49)가 고정연결되고, 이 구동기어(49)는 가버너샤프트(50)의 종동기어(51)와 맞물려 있다. 이 가버너샤프트(50)는 플라이웨이트(52)를 개재해서 가버너슬리브(53)가 이동자재하게 끼워맞추어져 있다. 그리고, 펌프하우징(21)의 상부에는 조절레버(엑셀레버)(54)가 장착되어 있고, 이 조절레버(54)와 텐션레버(45)와의 사이에 인장스프링(55)이 가설됨으로써, 그 가압력에 의해서 제어레버(46)가 가버너슬리브(53)의 선단부에 접촉하고 있다.

또한, 연료분사펌프(11)의 펌프하우징(21)에는 펌프실(26)로부터 오버플로한 연료를 연료탱크(13)로 되돌리는 오버플로통로(56)가 형성되어 있고, 이 연결부에는 오버플로밸브(57)가 설치되어 있다.

여기서, 본 실시형태의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에 의한 연료분사제어에 대해서 설명한다.

제1도 및 제2도에 표시한 바와 같이, 이그니션스위치(16)를 온으로 하면 디젤엔진(12)이 구동되고, 그 1/2회전으로 드라이브샤프트(22)가 구동회전해서 피드펌프(23)가 회전구동된다. 이 피드펌프(23)가 회전구동되면, 조절밸브(27)에 의해서 연료압력이 제어되면서, 연료는 토출통로(25)를 개재해서 펌프실(26)에 송급된다. 한편, 플런저(31)는 드라이브샤프트(22)에 커플링(29)에 의해 연결된 캠플레이프(30)에 의해서 회전하고, 또, 이 캠플레이트(30)는 엔진(12)의 실린더수와 동일한 수의 페이스캠을 가지고 있고, 드라이브샤프트(22)에 의해서 회전하게 되면, 롤러링(32)에 장착된 각 롤러(33)위를 캠리프트만이 왕복한다. 따라서, 캠플레이트에 연결된 플런저(31)는 회전운동을 행하는 동시에 왕복운동을 행한다.

즉, 플런저(31)가 하강행정에 들어갈 때, 흡입홈(36)과, 흡입포트(31b)가 합치하고, 펌프실(26)내의 연료가 흡입홈(36) 및 흡입포트(31b)를 통과해서 연료통로(31a)에 흡입된다. 그리고, 플런저(31)가 회전하면, 흡입포트(31b)가 폐쇄하고 분배포트(31c)와 분배통로(35)가 합치하고, 또한, 플런저(31)가 캠플레이트(30)의 캠면에 의해서 축방향으로 이동하면 플런저(31)내의 연료가 고압이 되고, 딜리버리 밸브(38)를 통과해서 분사노즐(14)에 송급되어 분사가 개시된다. 플런저(31)가 캠플레이트(30)의 캠면에 의해서 다시 이동하면, 스필포트(31d)가 스필링(48)과의 간섭범위 외로 나오기 때문에, 이 스필포트(31d)가 열려서 플런저(31)내의 연료가스필포트(31d)로부터 펌프실(26)에 개방되고, 그 때에 분사는 끝난다.

또, 조절레버(54)를 회동하면, 가버너레버(44)와 텐션레버(45)와 제어레버(46)와의 작용에 의해서 스필링(48)이 이동하고, 플런저(31)의 유효스트로크가 변한다. 즉, 스필링(48)을 제2도에서 왼쪽으로 이동시키면, 스필포트(31d)의 개방이 빨라져서 연료압송량이 소량이 되고, 스필링(48)을 제2도에서 오른쪽으로 이동시키면, 스필포트(31d)의 개방이 지연되어 연료압송량이 다량이 되고, 이와 같이 해서 연료분사량을 제어할 수 있다.

또, 타이머피스톤(39)의 저압실(39a)에는 압축스프링이(41)이 장착되고, 이 압축스프링(41)의 가압력에 의해서 타이머피스톤(39)을 한쪽으로 가압함으로써, 롤러링(32)을 둘레방향으로 회동해서 플런저(31)에 의한 분사시기를 지연시키는 방향으로 가압하고 있다. 한편, 펌프실(26)의 연료압은 연통로(60) 및 오리피스(61)를 개재해서 타이머피스톤(39)의 고압실(39b)에 작용하고 있다. 따라서, 엔진(12)의 회전수가 상승해서 피드펌프(23)의 토출압이 높아지면, 타이머피스톤(39)은 압축스프링(41)의 가압력을 극복해서 이동하고, 타이머피스톤(39)이 롤러링(32)을 회전시켜서 전진각시켜, 분사타이밍을 제어할 수 있다. 또, 제어밸브(43)에의 통전시간을 단축하면, 고압실(39b)의 연료압력이 높아져서 전진각하고, 제어밸브(43)에의 통전시간을 증대하면, 고압실(39b)의 연료압력이 낮아져서 지연각하고, 이와같이 연료분사시기를 제어할 수 있다.

그리고, 이그니션스위치(16)를 오프로 해서 엔진(12)을 정지시키면, 제어밸브(43)는 바이패스통로(42)를 개방해서 타이머피스톤(38)의 저압실(39a)과 고압실(39b)을 소정시간 연통함으로써, 타이머피스톤(38)을 시동시의 분사시기위치에 복귀시킬수 있다. 즉, 제3도에 표시한 바와 같이 스텝S1에 있어서, 이그니션스위치가 오프되어 있는지 여부를 판정하고, 온상태이면 원점에 복귀한다. 이 스텝S1에서, 이그니션스위치가 오프되어 있으면, 스텝S2로 이행하여, 타이머를 스타트시킨다. 스텝S3에서는, 이 타이머가 스타트하고부터의 경과시간t가 미리 설정된 지연시간t₀보다 큰지 여부를 판정하고, 스텝S4에서 제어밸브(43)를 온으로 하고, 스텝S5에서 바이패스통로(42)를 개방하여, 스텝S3에 복귀한다. 그리고, 이 스텝S3, S4, S5에서, 경과시간t가 지연시간to을 초과할 때까지 처리를 반복하고, 경과시간t가 지연시간t₀를 초과하면, 타이머퍼스톤(39)이 시동시의 분사시기 위치까지 지연각한 것으로 판정하고, 스텝S6에서 제어밸브(43)를 오프로 하여, 스텝S7에서 바이패스통로(42)를 폐색한다.

이와같이 이니그션스위치(16)를 오프로 해서 엔진(12)을 정지시켰을 때에, 제어밸브(43)에 의해서 바이패스통로(42)를 개방해서 타이머피스톤(39)의 저압실(39a)과 고압실(39b)을 소정 시간 연통함으로써, 저압실(39a)과 고압실(39b)(펌프실(26))과의 차압이 신속히 없어지고, 타이머피스톤(39)은 압축스프링(41)의 가압력에 의해서 시동시의 분사시기위치로 이동하고, 롤러링(32)을 개재해서 플런저(31)에 의해 연료분사시기를 시동시의 분사시기위치로 할 수 있고, 또, 배터리에 발생하는 부하를 저감할 수 있고, 배터리열악화를 저감할 수 있다.

또한, 엔진(12)을 정지했을 때에, 제어밸브(43)에 소정 시간 통전해서 바이패스통로(42)를 개방함으로써, 타이머피스톤(39)의 저압실(39a)과 고압실(39b)을 소정시간 연통시키고, 타이머피스톤(39)을 압축스프링(41)의 가압력에 의해서 시동시의 분사시기위치에 복귀하도록 했으나, 타이머피스톤(39)에 위치센서를 장착하고, 이위치센서의 검출결과에 의거해서 제어밸브(43)에의 통전시간을 제어해도 된다.

제4도에 다른 실시형태에 관한 연료분사시기제어장치에 의한 제어의 순서도를 표시 한다.

제4도에 표시한 바와 같이 스텝S11에 있어서, 이그니션스위치가 오프되어 있는지 여부를 판정하고, 온상태이면 원점에 복귀한다. 이 스텝S11에서, 이그니션 스위치가 오프되어 있으면, 스텝S12에 이행하고, 타이머를 스타트시킨다. 스텝S13에서는 위치센서(PS)(피스톤위치검출수단)에 의해서 현재의 타이머피스톤(39)의 위치P를 검출하고, 스텝S14에서는, 현재의 타이머피스톤(39)의 위치P가 시동위치Ps보다 작은지(지연각되고 있는지)여부를 판정하고, 현재의 타이머피스톤(39)의 위치P가 시동위치Ps보다 작은 경우는, 타이머피스톤(39)이 시동시의 분사시기위치까지 지연각된 것으로 판정하여, 스텝S22에 나아간다. 이 스텝S22에서는 제어밸브(43)를 오프로 하고, 스텝S23에 의해 바이패스통로(42)를 폐색한다

이 스텝S14에서는, 현재의 타이머피스톤(39)의 위치P가 시동위치P_s보다른 경우는, 타이머피스톤(39)이 시동시의 분사시기위치까지 지연각되어 있지 않은 것으로 판정하고, 스텝S15에서는, 타이머가 스타트하고 나서의 경과시간t가 미리 설정된 지연시간t₀보다 큰지 여부를 판정하고, 스텝S16에서 제어밸브(43)를 온으로 하고, 스텝S17에서 바이패스통로를(42)를 개방하여, 스텝S13에 복귀한다. 그리고, 이 스텝S13, S14, S15, S16, S17에서, 타이머피스톤위치P가 시동위치P_s를 지나거나, 또는 경과시간t가 지연시간to를 넘을 때까지 처리를 반복하고, 경과시간t가 지연시간t₀를 넘으면, 스텝S18에 나아간다.

이 스텝S18에서는, 재차, 현재의 타이머피스톤(39)의 위치P가 시동위치P_s보다 작은지 여부를 판정하고, 현재의 타이머피스톤(39)의 위치P가 시동위치P_s보다 작은 경우는, 타이머피스톤(39)이 시동시의 분사시기위치까지 지연각된 것으로 판정하고, 스텝S22, 스텝S23에서, 제어밸브(43)를 오프로 해서 바이패스통로(42)를 폐색한다. 한편, 스텝S18에서, 현재의 타이머피스톤(39)의 위치P가 시동위치P_s보다도 큰 경우는, 타이머피스톤(39)이 시동시의 분사시기위치까지 지연각되고 있지 않은 것으로 판정하고, 스텝S19에서, 타이머가 스타트하고 나서의 경과시간t가 지연각시간t₀보다 장시간으로 설정된 제 2지연시간t₂보다 큰지 여부를 판정하고, 경과시간t가 제 2지연시간t2보다 작은 경우는,스텝S20에서 제어밸브(43)를 온으로하고, 스텝S21에서 바이패스통로를(42)를 개방하여, 스텝S18에 복귀한다. 그리고, 이 스텝S18, S19, S20, S21에서, 타이머피스톤위치P가 시동위치Ps를 지나거나, 또는 경과시간t가 제 2지연시간t₂를 넘을 때까지 처리를 반복하고, 경과시간t가 제 2지연시간t₂를 넘으면, 배터리의 소비전력이 커졌다고 판정하고, 타이머피스톤(39)의 위치P에 관계없이, 스텝S22, 스텝S23에서, 제어밸브(43)를 오프로 해서 바이패스통로(42)를 폐색함으로써 배터리의 소비전력이 커지는 것을 방지한다.

이와 같은 구성에 의하면, 저온시와 같이 연료의 점도가 크기 때문에, 타이머피스톤(39)과 그 외벽부분과의 사이의 저항이 증대해서, 타이머피스톤(39)이 시동할 때의 분사시기위치나 최대지연각위치에 복귀하기 어려운 경우라도, 타이머피스톤위치에 의거해서 제어밸브(43)를 제어함으로써, 타이머피스톤(39)을 확실하게 시동할 때의 분사시기위치나 최대지연각위치에 복귀할 수 있는 동시에, 타이머피스톤(39)과 그 외벽부분과의 갉음에 의해서, 타이머피스톤(39)이 시동시의 분사시기 위치나 최대지연각위치에 복귀하지 않는 경우라도, 타이머피스톤위치에 의거해서 제어밸브(43)를 제어함으로써 배터리의 소비전력의 증가를 방지할 수 있다.

이상, 실시형태에 있어서 설명한 바와 같이 본 발명의 제 1발명의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에 의하면, 엔진이 정지해도, 바이패스통로를 개방해서, 저압실과 고압실을 소정시간만큼 연통함으로써, 고압실의 연료압은 저압실을 개재해서 빠지게 되고, 타이머피스톤을 시동시의 분사시기위치에 이동시켜서 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 확실하게 시동시의 분사시기위치로 변경할 수 있다.

그 결과, 간단하고 또한 저렴한 구조로, 또한, 단시간에 확실하게 타이머피스턴을 시동할 때의 분사시기위치에 위치시킴으로써 시동성의 향상을 도모할 수 있다.

또, 본 발명의 제 2발명의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에 의하면, 타이머피스톤을 최대지연각위치에 복귀시키고, 펌프플런저에 위한 연료분사시기를 최대지연각위치로 변경하게 되어, 다음에 엔진시동할 때에는 확실하게 시동할 수 있다.

또, 본 발명의 제 3발명의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에 의하면, 펌프실과 고압실과의 사이에 조리개가 있음으로써, 펌프실의 연료압을 저하시켜도 타이머피스톤의 고압실의 연료압이 저하하기 어려운 연료분사펌프라도, 신속히 타이머피스톤을 시동시의 분사시기위치에 복귀시키고, 배터리의 소비전력을 저감하면서, 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 시동시의 분사시기위치로 변경하게 되어, 배터리를 보호할 수 있는 동시에, 다음 엔진시동시에는 확실하게 시동할 수 있다.

또 본 발명의 제 4발명의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에 의하면, 엔진이 정지했을 때에, 조절밸브나, 오버플로밸브가 폐색되어 있어도, 타이머피스톤을 확실하게 시동시의 분사시기위치로 이동시키고, 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 시동시의 분사시기위치로 변경할 수 있다.

또 본 발명의 제 5발명의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에 의하면, 실제의 타이머피스톤위치에 의거해서 분사시기변경수단을 제어하는 것이 가능해지고, 분사시기변경수단의 과잉제어에 의한 배터리의 소비전력의 증가 및 분사시기변경수단의 제어가 부족한 것에 의한 타이머피스톤의 지연각부족을 방지하면서, 타이머피스톤을 시동시의 분사시기위치로 복귀시키고, 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 시동시의 분사시기위치로 변경하게 되어, 다음 엔진시동시에는 확실하게 시동할 수 있다.

또 본 발명의 제 6발명의 디젤엔진의 연료분사시기제어장치에 의하면, 실제의 타이머피스톤위치에 의거해서 분사시기변경수단을 제어하는 것이 가능해지고, 분사시기변경수단의 과잉제어에 의한 배터리의 소비전력의 증가 및 분사시기변경수단의 제어가 부족한 것에 의한 타이머피스톤의 지연각부족을 방지하면서, 타이머피스톤을 최대지연각위치에 복귀시키고, 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 최대지연각위치로 변경하게 되어, 다음 엔진시동시에는 확실하게 시동할 수 있다.

Claims

연료탱크에 저류된 연료를 일정량 빨아올려서 송급하는 피드펌프(23)와, 이 피드펌프로부터 송급된 연료를 소정의 연료압으로 압력조절하는 펌프실(26)과, 이 피드펌프실내의 연료를 소정량 흡입해서 분사노즐에 분배압송하는 펌프플런저(31)와, 상기 피드펌프의 상류쪽에 연통하는 저압실과 상기 펌프실에 연통하는 고압실을 가지고 상기 펌프플런저에 의한 연료분사시기를 제어하는 타이머피스톤(39)과, 이 타이머피스톤의 저압실과 고압실을 연통하는 바이패스통로(42)와, 이 바이패스통로의 개폐상태를 제어하는 제어밸브(43)와, 엔진이 정지했을 때에 상기 제어밸브에 의해 상기 바이패스통로를 개방해서 상기 타이머피스톤의 저압실과 고압실을 소정시간만큼 연통함으로써 타이머피스톤을 시동시의 분사시기위치로 변경하는 연료분사시기변경수단(17)을 구비한 것을 특징으로하는 디젤엔진의 연료분사시기제어장치.
제1항에 있어서, 상기 연료분사시기변경수단(17)은, 상기 타이머피스톤을 최대지연각위치로 변경하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료분사시기제어장치.
제1항에 있어서, 상기 펌프실(26)과 상기 고압실(39b)은 조리개를 개재해서 연통하는 것을 특징으로하는 디젤엔진의 연료분사시기제어장치.
제1항에 있어서, 상기 피드펌프(23)와 상기 펌프실(26)과의 사이에 상기 피드펌프의 연료송유압을 조정하는 조절밸브(27)가 설치되는 동시에, 상기 펌프실(26)로부터 상기 연료탱크(13)에 복귀하는 통로에 오버플로밸브(57)가 설치된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료분사시기제어장치.
제1항에 있어서, 상기 타이머피스톤의 위치를 검출하는 피스톤위치검출수단(PS)을 설치하고, 상기 타이머피스톤위치가 시동시의 분사시기위치가 되었다는 것이 상기 피스톤위치검출수단(PS)에 의해 검출되면, 상기 연료분사시기변경수단(17)에 의한 타이머피스톤위치의 변경을 정지하는 것을 특징으로하는 디젤엔진의 연료 분사시기 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 타이머피스톤의 위치를 검출하는 피스톤위치검출수단(PS)을 설치하고, 상기 타이머피스톤위치가 최대지연각위치가 되었다는 것이 상기 피스톤위치검출수단(PS)에 의해 검출되면, 상기 연료분사시기변경수단(17)에 의한 타이머피스톤위치의 변경을 정지하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료분사시기 제어 장치.