KR101405182B1 - Engine equipped with injector - Google Patents
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Abstract
본 실시예에 따른 인젝터를 구비한 엔진은, 로커암에 의해서 작동되어 단부에 형성된 노즐에서 연료를 분사하는 인젝터를 포함하고, 크랭크축의 회전수가 설정된 알피엠 이상일 때 상기 인젝터의 챔버 내부에 형성되는 연료의 압력을 설정된시간 동안 유지시켜 상기 로커암의 움직임을 제한하는 반발력을 형성하여 보조 브레이크 기능을 갖고, 상기 설정된 알피엠은 엔진의 제로 퓨얼 알피엠보다 높은 오버런 알피엠이고, 상기 오버런 알피엠은 하이 아이들 알피엠보다 높다.The engine equipped with the injector according to the present embodiment includes an injector injected with fuel from a nozzle which is operated by a rocker arm and formed at an end portion of the injector. When the number of revolutions of the crankshaft exceeds a predetermined value, And a repulsive force for restricting the movement of the rocker arm by maintaining the pressure for a predetermined time, thereby providing an auxiliary brake function. The set air fuel ratio is higher than the zero fuel air fuel of the engine, and the overrun air fuel ratio is higher than the high idleness air fuel ratio.
따라서, 엔진이 설정된 알피엠 이상인 무분사 상태에서, 니들컨트롤밸브가 설정된 타이밍에 설정된 시간동안 닫힘으로써 스윙암과 캠샤프트에 반발력을 가할 수 있다. 따라서, 인젝터를 이용하여 보조브레이크 기능을 효과적으로 수행할 수 있다.Therefore, in the no-injection state in which the engine is set to the engine or higher, the needle control valve can be closed for the set time for the set timing to apply the repulsive force to the swing arm and the camshaft. Therefore, the auxiliary brake function can be effectively performed using the injector.
인젝터, 플런저, 스필, 제어밸브, 니들, 노즐, 고압분사, 스윙암, 캠샤프트 Injector, plunger, spill, control valve, needle, nozzle, high pressure injection, swing arm, camshaft
Description
본 발명은 인젝터를 구비한 엔진에 관한 것으로서, 실린더 내부로 연료를 인젝션하는 인젝터를 구비한 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to an engine having an injector, and more particularly, to an engine having an injector for injecting fuel into a cylinder.
일반적으로 대형 차량에서는 브레이크의 내구성을 높이기 위해서 보조 브레이크가 사용되고 있다. 예를 들면, 상기 보조 브레이크에는 엔진 브레이크("jake brake"라고도 함) 또는 배기 브레이크가 포함된다.Generally, in large vehicles, auxiliary brakes are used to increase the durability of the brakes. For example, the auxiliary brake includes an engine brake (also referred to as a "jake brake") or an exhaust brake.
상기 배기 브레이크는 배기가스의 이동을 차단하는 별도의 차단부를 이용하여 배기압을 증가시키는 구조를 갖고 있고, 엔진 브레이크는 배기밸브에 별도의 구동부를 장착하여 피스톤의 펌핑 loss를 증가시키는 구조를 갖고 있다.The exhaust brake has a structure for increasing the exhaust pressure by using a separate blocking portion for blocking the movement of the exhaust gas. The engine brake has a structure in which a separate driving portion is mounted on the exhaust valve to increase the pumping loss of the piston .
전술한 바와 같은 엔진 브레이크나 배기 브레이크는 별도의 장치가 필요하고, 이를 전자적으로 제어하는 구조를 갖는다. 따라서 엔진의 레이아웃이 복잡해지고, 엔진 또는 차량의 중량이 증가하게 된다. 또한 제조 비용이 상승하고 연료의 소비가 많아지는 문제점이 있다.The engine brake and the exhaust brake as described above require a separate device and have a structure for electronically controlling the engine brake and the exhaust brake. Therefore, the layout of the engine becomes complicated and the weight of the engine or the vehicle increases. There is a problem that the manufacturing cost is increased and the consumption of fuel is increased.
아울러, 트럭과 같은 대형 엔진의 엔진회전수는 일반적인 소형엔진보다 작으며, 오버런시 엔진부품이 파손되는 문제점이 있다. 특히, 짐을 싫은 대형트럭이 내 리막에서 하이 아이들 알피엠을 지나서, 연료가 분사되지 않는 제로 인젝션 알피엠에 도달하게 된다.In addition, the engine speed of a large engine such as a truck is smaller than that of a general small engine, and engine components are damaged when the engine is overrun. Particularly, a large truck that does not want to carry a load passes through a high idle air pump in the inner fold, and reaches a zero injected air pump that does not inject fuel.
본 발명은 알피엠의 급격한 상승으로 인한 엔진의 파손을 미연에 방지하는 인젝터를 구비한 엔진을 제공한다.The present invention provides an engine having an injector for preventing the breakage of the engine due to a sharp increase of the engine.
본 실시예에 따른 인젝터를 구비한 엔진은, 로커암에 의해서 작동되어 단부에 형성된 노즐에서 연료를 분사하는 인젝터를 포함하고, 크랭크축의 회전수가 설정된 알피엠 이상일 때 상기 인젝터의 챔버 내부에 형성되는 연료의 압력을 설정된시간 동안 유지시켜 상기 로커암의 움직임을 제한하는 반발력을 형성하여 보조 브레이크 기능을 갖는다.The engine equipped with the injector according to the present embodiment includes an injector injected with fuel from a nozzle which is operated by a rocker arm and formed at an end portion of the injector. When the number of revolutions of the crankshaft exceeds a predetermined value, And maintains the pressure for a predetermined time to form a repulsive force for restricting the movement of the rocker arm, thereby having an auxiliary brake function.
상기 설정된 알피엠은 엔진의 제로 퓨얼 알피엠보다 높은 오버런 알피엠이고, 상기 오버런 알피엠은 하이 아이들 알피엠보다 높다.The set engine is higher than the zero fuel ARPM of the engine, and the overrun engine is higher than the high idle engine.
상기 인젝터는, 연료가 채워지는 챔버에서 상기 노즐로 통하는 제1유로를 갖는 바디, 상기 제1유로의 일측과 통하는 제2유로의 중간에 장착되는 스필컨트롤밸브 및 상기 제1유로의 타측과 통하여 제3유로의 중간에 장착되는 니들컨트롤밸브를 포함하고, 상기 니들컨트롤밸브가 제1설정된시간 동안 클로즈되어 상기 챔버 내부에 형성되는 연료의 압력을 이용하여 상기 로커암의 움직임을 제한하는 반발력을 형성하여 보조 브레이크 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.Wherein the injector includes a body having a first flow path communicating with the nozzle in a chamber filled with fuel, a spill control valve mounted between a second flow path communicating with one side of the first flow path, The needle control valve is closed for a first predetermined time to form a repulsive force that restricts the movement of the rocker arm by using the pressure of fuel formed in the chamber, And has an auxiliary brake function.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 인젝터를 구비한 엔진에 의하면, 엔진이 설정된 알피엠 이상인 무분사 상태에서, 니들컨트롤밸브가 설정된 타이밍에 설정된 시간동안 닫힘으로써 스윙암과 캠샤프트에 반발력을 가할 수 있다. 따라서, 인젝터를 이용하여 보조브레이크 기능을 효과적으로 수행할 수 있다.As described above, according to the engine equipped with the injector according to the embodiment of the present invention, in the no-injection state in which the engine is set to the engine or higher, the needle control valve is closed for the set time at the set timing to apply the repulsive force to the swing arm and the camshaft . Therefore, the auxiliary brake function can be effectively performed using the injector.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 인젝터를 구비한 엔진에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, an engine having an injector according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인젝터를 구비한 엔진의 일부 사시도이다.1 is a partial perspective view of an engine having an injector according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 엔진은 캠(110)이 형성된 캠샤프트(105), 상기 캠(110)에 의해서 작동되는 스윙암(115) 및 상기 스윙암(115)에 의해서 실린더(미도시) 내부에 연료를 인젝션하는 인젝터(100)를 포함한다.1, the engine includes a
상기 스윙암(115)은 축(120)을 중심으로 회전되고, 일단부는 상기 캠(110)에 의해서 움직인다. 그리고 타단부는 상기 인젝터(100)의 상단부를 눌러준다.The
상기 스윙암(115)은 상기 인젝터(100)의 상단부에 드라이브포스(drive force), 즉, 누르는 힘을 인가한다. 특히 볼 발명의 실시예에서는 상기 스윙 암(115)이 상기 인젝터(100)에 드라이브포스를 인가할 때 상기 인젝터(100)는 상기 스윙암(115)의 움직임에 대해서 반발력(repulsive force)을 갖는다.The
본 발명의 실시예에서 상기 인젝터(100)의 반발력(repulsive force)에 의해서 상기 스윙암(115)과 상기 캠샤프트(105)의 움직임이 제한된다. 따라서, 보조 브레이크가 작동하게 되는 것이다.The movement of the
도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 인젝터가 상기 스윙암에 반반력을 제공하는 원리에 대해서 상세하게 설명한다.Referring to FIGS. 2 and 3, the principle that the injector provides a counter-reaction force to the swing arm will be described in detail.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인젝터의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인젝터 내부 부품의 개략적인 구성도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of an injector according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an internal part of an injector according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 인젝터(100)는 상기 스윙암(115, 도 1)에 의해서 항상 상하로 왕복 움직이는 플런저(200), 상기 플런저(200)가 내부로 삽입되는 챔버(205), 단부에 장착된 노즐(220) 및 상기 챔버(205)와 상기 노즐(220) 사이 유로에 순차적으로 구비되는 스필제어밸브(210)와 니들제어밸브(215)를 포함한다.2, the
도 3을 참조하면, 상기 챔버(205)와 상기 노즐(220) 사이에는 제1유로(300)가 형성된다. 그리고, 상기 제1유로(300)에서 상기 챔버(205)에 인접한 부분에서 상기 제1유로(300)와 연결된 제2유로(305)가 형성되고, 상기 노즐(220)에 인접한 부분에서 상기 제1유로(300)와 연결된 제3유로(310)가 형성된다.Referring to FIG. 3, a
상기 제2유로(305) 중간에 상기 스필제어밸브(210)가 장착되고, 상기 제3유로(310) 중간에 상기 니들제어밸브(215)가 장착된다.The
상기 스필제어밸브(210)와 상기 니들제어밸브(215)는 엔진 제어부(320)에 의해서 콘트롤된다. 또한 상기 제어부(320)는 보조브레이크스위치(325)와 전기적으로 연결된다. 상기 보조브레이크스위치(325)는 운전자가 작동시킨다.The
일반적인 무분사 상태에서는 상기 스필컨트롤밸브(210)가 열리고 상기 니들컨트롤밸브(215)가 닫힌다. 따라서 상기 챔버(205)에 채워진 연료는 상기 제2유로(305)를 통해서 유동하면서 상기 노즐(220)에서는 연료가 분사되지 않는다.In the general spray-free state, the
예를 들면, 아이들링 상태는 약 600rpm이고 설정된 엔진회전수가 800rpm인 경우 가속페달(미도시)이 작동되지 않은 상태에서, 실제 엔진회전수가 800rpm 이상이면 상기 노즐(220)에서 연료가 분사되지 않는다.For example, if the idling state is about 600 rpm and the set engine speed is 800 rpm, the fuel is not injected from the
일반적으로 노즐에서 연료가 분사되는 분사 상태는 다음과 같다. 상기 니들컨트롤밸브(215)가 닫혀있는 상태에서 상기 스필컨트롤밸브(210)가 닫히면 상기 챔버(205) 내부의 압력이 2500bar까지 상승한다. 그리고, 피스톤(미도시)의 상사점 부근에서 상기 제어부(320)에 의해서 상기 니들컨트롤밸브(215)가 순간 열리면 상기 노즐(220)에서 연료가 분사되는 것이다.In general, the injection state in which the fuel is injected from the nozzle is as follows. When the
상기 분사 상태는, 가속페달(미도시)이 눌러지거나 엔진회전수가 설정된 알피엠 미만인 경우에 작동되는 것이다.The injection state is operated when the accelerator pedal (not shown) is depressed or the engine speed is less than the set engine speed.
한편, 본 발명의 실시예에서는 무분사 상태에서 상기 스필컨트롤밸브(210)가 설정된 시간동안 및 설정된 타이밍에 닫힌다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, the
상기 스필컨트롤밸브(210)가 닫히는 동안에는 상기 챔버(205) 내부 압력이 상승하고, 상기 압력에 의해서 상기 플런저(200) 및 상기 스윙암(115, 도 1)에 반 반력이 작용한다. 따라서 상기 캠샤프트(105)의 회전이 제한되어, 상기 인젝터(100)에 의해서 보조브레이크가 작동하는 것이다.The pressure inside the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인젝터에 구비된 스필제어밸브의 작동시간을 도시한 표이다.FIG. 4 is a table showing the operation time of the spill control valve provided in the injector according to the embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 엔진의 회전수에 따라 상기 스필제어밸브(210)가 닫히는 시간을 표시한다.Referring to FIG. 4, the time when the
엔진회전수(rpm)가 810일 때 상기 스필제어밸브(210, 도 3)가 닫히는 시간은 20ms(mm sec)이고, 엔진회전수가 2000일 때 상기 스필제어밸브(210)가 닫히는 시간은 8ms이다. 표에 표시된 바와 같이 엔진회전수가 빨라질수록 상기 스필제어밸브(210)가 닫히는 시간을 점차 줄어든다.When the number of revolutions of the engine is 810, the time for closing the spill control valve 210 (Fig. 3) is 20 ms (mm sec), and the time for closing the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인젝터에 구비된 스필제어밸브의 작동타이밍을 도시한 표이다.5 is a chart showing the operation timing of the spill control valve provided in the injector according to the embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 엔진의 회전수에 따라 상기 스필제어밸브(210)가 닫히는 타이밍을 표시한다.Referring to FIG. 5, the timing at which the
엔진회전수가 810일 때 상기 스필제어밸브(210)가 닫히는 타이밍은 상사점에서 12° 지난 시점이고, 엔진회전수가 2000일 때 상기 스필제어밸브(210)가 닫히는 타이밍은 상사점에서 6° 지난 시점이다. 표에 표시된 바와 같이, 엔진회전수가 빨라질수록 상기 스필제어밸브가 닫히는 타이밍은 빨라진다.When the number of revolutions of the engine is 810, the timing at which the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 회전수와 연료인젝션 특성과 토크를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the number of revolutions of the engine, the fuel injection characteristic, and the torque according to the embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 가로축은 엔진의 회전수를 나타내고, 세로축은 연료 인젝션양과 토크를 나타낸다.Referring to FIG. 6, the horizontal axis represents the number of revolutions of the engine, and the vertical axis represents the fuel injection amount and torque.
가로축에서, 레이티드 알피엠(rated rpm)은 엔진이 최대출력이 나타나는 회전수이고, 하이 아이들 알피엠(high idle rpm)은 엔진의 무부하 상태에서 최대 회전수이고, 제로 퓨얼 알피엠(zero fuel rpm)은 인젝터에서 연료가 분사되지 않는 상태를 나타낸다. In the horizontal axis, the rated rpm is the number of revolutions at which the engine produces the maximum output, the high idle rpm is the maximum number of revolutions in the no-load state of the engine, and the zero fuel rpm is the injector In which the fuel is not injected.
특히, 본 발명의 실시예에서 오버런 알피엠(over run rpm)은 설정된 수치로 엔진의 회전수가 상기 오버런 알페엠 이상이면, 상기 제어부(320)에 의해서 상기 스필컨트롤밸브(210)가 설정된 시간동안 및 설정된 타이밍에 닫힌다.In particular, in the embodiment of the present invention, when the number of revolutions of the engine is equal to or greater than the overrun alarm, the overrun rpm is a predetermined value, and the
상기 스필컨트롤밸브(210)가 닫히는 동안에는 상기 챔버(205) 내부 압력이 상승하고, 상기 압력에 의해서 상기 플런저(200) 및 상기 스윙암(115, 도 1)에 반반력이 작용한다. 따라서 상기 캠샤프트(105)의 회전이 제한되어, 상기 인젝터(100)에 의해서 보조브레이크가 작동하는 것이다.The pressure inside the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어 플로우 차트이다.7 is a control flow chart according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 제1단계(S10)에서 엔진의 회전수가 제로 퓨얼 알피엠 보다 높은지 판단되고, 상기 제로 퓨얼 알피엠은 엔진의 오버런을 방지하기 위해서 하이 아이들 알피엠보다 높은 수치를 갖는다.Referring to FIG. 7, in step S10, it is determined whether the rotational speed of the engine is higher than the zero fuel ARPM. The zero fuel ARPM has a higher value than the high idler AFM to prevent overrun of the engine.
제2단계(S20)에서, 상기 스필컨트롤밸브(210)를 열고 상기 니들컨트롤밸브(215)가 닫음으로써 상기 노즐(220)에서는 연료가 분사되지 않는다.In the second step S20, when the
제3단계(S30)에서, 엔진의 회전수가 오버런 알피엠보다 높은지 판단되고, 엔 진의 회전수가 오버런 알피엠보다 높으면 제4단계(S40)에서, 상기 스필컨트롤밸브(210)를 설정된 타이밍에 설정된 기간동안에 클로즈시킨다.In step S30, it is determined whether the number of revolutions of the engine is higher than the overrun speed ALP. If the number of revolutions of the engine is higher than the overrun speed ALP, in step S40, the
따라서, 상기 인젝터(100)의 챔버 내부에 형성되는 연료의 압력을 설정된시간 동안 유지시켜 상기 로커암(115)의 움직임을 제한하는 반발력을 형성하여 보조 브레이크 기능을 한다.Therefore, the pressure of the fuel formed in the chamber of the
단, 상기 제1단계(S10)에서, 엔진의 회전수가 제로 퓨얼 알피엠보다 높지 않으면, 제5단계(S50)에서, 상기 인젝터는 정상적으로 분사기능을 수행한다.However, if it is determined in the first step S10 that the rotational speed of the engine is not higher than the zero Fuel amp level, the injector normally performs the injection function in the fifth step S50.
이상을 통해 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인젝터를 구비한 엔진의 일부 사시도이다.1 is a partial perspective view of an engine having an injector according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인젝터의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of an injector according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인젝터 내부 부품의 개략적인 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of an injector internal part according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인젝터에 구비된 스필제어밸브의 작동시간을 도시한 표이다.FIG. 4 is a table showing the operation time of the spill control valve provided in the injector according to the embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인젝터에 구비된 스필제어밸브의 작동타이밍을 도시한 표이다.5 is a chart showing the operation timing of the spill control valve provided in the injector according to the embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 회전수와 연료인젝션 특성과 토크를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the number of revolutions of the engine, the fuel injection characteristic, and the torque according to the embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어 플로우 차트이다.7 is a control flow chart according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
100: 인젝터100: injector
105: 캠샤프트105: Camshaft
110: 캠110: cam
115: 로커암115: Rocker arm
120: 축120: Axis
200: 플런저200: plunger
205: 챔버205: chamber
210: 스필제어밸브210: Spill control valve
215: 니들제어밸브215: Needle control valve
220: 노즐220: Nozzle
300: 제1유로300: First Euro
305: 제2유로305: 2nd Euro
310: 제3유로310: Third Euro
320: 제어부320:
325: 보조브레이크스위치325: Auxiliary brake switch
Claims (4)
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Publications (2)
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