KR100244947B1 - 디젤 엔진에서의 연료 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분사 파이프에서의 연료압력을 전자적으로 체크하여 연료 공급 파이프에 중설한 컴프레서의 구동을 단속시키므로서 저속구간이든 고속구간이든 관계없이 실린더로 공급되는 연료의 압력을 항상 고압으로 형성 유지될 수 있도록 하여 엔진의 성능이 향상되도록 하는 동시에 연료의 무화 촉진으로 연소 효율 또한 향상시켜 유해한 배기가스의 배출량을 대폭적으로 저감시킬 수 있도록 하는 디젤 엔진에서의 연료 공급 장치에 대한 것으로서, 상기한 목적을 달성시키기 위한 수단으로 본 발명은 연료 공급 파이프(10)를 통해 유도되는 연료를 플런저 배럴(20)의 연료 공급 구멍(21)으로 유입시켜 플런저(30)의 승강작동에 의해 연료를 실린더로 압송 분사되도록 하는 연료 공급 구조에 있어서, 상기의 플런저(30)에 의해 가압되어 실린더로 압송되는 연료의 공급 통로인 분사 파이프(40)에 부착되어 압송되는 연료의 압력상태를 감지하는 압력 센서(50)와; 상기 압력 센서(50)로부터 감지된 연료의 압력을 체크하여 기설정된 압력값과를 비교 판단하는 전자 제어 장치(60)와; 상기한 플런저 배럴(20)의 연료 공급 구멍(21)에 연결되는 연료 공급 파이프(10)에 중설되어 상기한 전자 제어 장치(60)로부터의 신호에 의해서 구동이 단속되는 컴프레서(70)로 이루어지도록 하는 구성이 특징이다.

Description

디젤 엔진에서의 연료 공급 장치

본 발명은 저속 및 고속에서 최대의 연료 공급압이 일정하게 유지될 수 있도록 하는 디젤 엔진에서의 연료 공급 장치에 대한 것이다.

디젤 엔진은 가솔린 엔진과는 달리 엔진이 구동시 흡기계로부터는 실린더내로 공기만을 흡입하여 일단 고압축비로 압축시킨 뒤 압축된 공기가 일정 온도 이상으로 상승되면 이때 연료를 분사시켜 자기 착화에 의해 연소작용이 이루어지도록 한다.

따라서 디젤 엔진에서는 전기 점화 장치 대신 연료 분사 펌프와 분사 노즐등으로 구성되는 연료 분사 장치가 구비된다.

이러한 연료 분사 장치의 주요 구성은 크게 연료 탱크, 연료 파이프, 공급 펌프, 연료 여과기, 분사 펌프, 분사 파이프, 분사 노즐로서 이루어져 연료 탱크 및 연료 파이프를 통해 유도되는 연료를 공급 펌프에서 일정한 압력으로 가압한 후 이를 연료 여과기를 통과시키면서 불순물이 제거되도록 한 후 분사 펌프에 공급시키도록 하고 있다.

분사 펌프로 공급되는 연료는 통상 도 2에서 보는바와 같이 플런저 배럴(100, Plunger Barrel)의 일측을 관통한 연료 공급 구멍(110)을 통해서 도입되고, 플런저 배럴(100)내로 유입된 연료는 플런저(200)의 상승작용에 의해 가압되면서 연료분사를 수행한다. 이때 상기 플런저(200)의 상승작용시 플런저(200)의 외주면으로 형성한 리이드(210, Lead)와 연료 공급 구멍(110)이 연통되면 플런저(200) 상부측으로 도입된 연료가 플런저(200) 상단면의 바이패스 구멍(220)과 리이드(210)를 통해 바이패스되면서 더 이상 연료의 분사는 일어나지 않게 된다. 즉 디젤 엔진에서의 연료 분사 기간은 플런저(200)에 의해 연료 공급 구멍(110)을 통해 유입된 연료를 압송하기 시작하는 시점에서부터 상기의 연료 공급 구멍(110)과 리이드(210)가 만나게 되는 시점까지의 연료 공급 구멍(110)에 대한 플런저(200)의 상단면과 리이드(210)간 간극인 유효 행정에 의해 정해지게 되며, 이러한 유효 행정은 가속 페달 조작에 의한 가감속 작동 구조들의 연동작동에 따른 플런저(200)의 회전량에 의해 결정된다.

따라서 가속 페달의 조작에 의해 상기한 연료 공급 구멍(110)에 대한 플런저(200)의 상단면과 리이드(210)간 간극인 유효 행정을 최대가 되도록 플런저(200)를 회전시키게 되면 플런저 배럴(100)내로 유입된 연료의 압송량이 최대로 커지면서 엔진은 최대 출력을 발휘하게 되며, 반대로 유효 행정을 최소의 간극이 되게 플런저(200)를 회전시키게 되면 플런저 배럴(100)내로 유입된 연료는 플런저(200)의 상승작동에 의한 가압작용에 의해 조기에 바이패스되면서 연료의 송출량을 대폭 저감시켜 엔진 출력을 감소시키게 되는 작동에 의해 엔진 구동력의 가감속 제어를 수행하게 되는 것이다.

한편 상기한 연료 분사 구조에서 플런저(200)의 승강작용은 상기 플런저(200)의 하단부로 구비되는 캠축(600)과 상기 플런저(200)의 하단부와 캠축(600)의 캠(610)간으로 밀착되게 개입시켜 캠축(600)의 회전운동을 상하 직선운동이 되도록 하는 태핏(500)에 의해서 수행이 되는바 이때 상기의 태핏(500)에는 로울러(510)가 회동가능하게 축설되며, 플런저(200)와 태핏(500)을 캠(610)에 밀착될 수 있도록 하기 위해서 상기 플런저(200) 하단부의 플랜지에는 스프링 시트(300)와 함께 플런저 스프링(400)이 탄설되어 지지토록 한다.

하지만 상기한 연료 분사 구조에서 플런저(200)에 의한 연료 분사시 플런저 배럴(100)내로 도입되는 연료 공급압은 일정한 반면 분사 파이프로 공급되는 연료 공급압은 엔진 회전수에 따라서 변화되곤 한다.

즉 도 3에서 보는바와 같이 시동 초기에는 엔진이 저속회전을 하게 되므로 분사 펌프로 공급되는 연료의 압력도 낮게 형성될 뿐만 아니라 분사 파이프로 공급되는 연료의 압력도 낮게 형성된다.

이러한 연료 압력 상태는 엔진 회전수가 증가되면서 구동 펌프의 구동력과 플런저의 승강작동력이 증대되면서 서서히 상승되어 엔진이 고속회전을 하는 구간에 이르러서야 비로소 분사 파이프를 통한 고압의 안정된 연료 공급이 가능해지게 된다.

또한 고속으로 운행 중 급감속될 때에는 연료 공급 라인에서의 갑작스런 압력차로 분사 파이프내에서는 연료 공급 상태가 불안정한 공동화현상을 초래하므로서 실린더에서의 비정상적인 연료 분사가 발생되고, 그에따라 연소작용이 불안정해져 엔진 성능이 대폭 저하되곤 한다.

이렇게 연소작용이 불안정해지게 되면 특히 미연소가스를 다량으로 발생시키게 되므로 유해한 배기가스의 배출량이 많아지게 되고, 또한 연료는 연료대로 소모되므로 연비가 악화되는 문제점이 있다.

한편 실린더로 공급되는 연료압력은 저속이든 고속이든 관계없이 항상 고압의 상태를 유지하는 것이 바람직한바 따라서 저속구간에서의 압력 부족분에 대한 보상이 필요로 된다.

이에 본 발명은 상기한 요구를 달성시키기 위하여 분사 파이프에서의 연료압력을 전자적으로 체크하여 연료 공급 파이프에 중설한 컴프레서의 구동을 단속시키므로서 저속구간이든 고속구간이든 관계없이 실린더로 공급되는 연료의 압력을 항상 고압으로 형성 유지될 수 있도록 하여 엔진의 구동성을 안정시켜 성능이 향상되도록 하는 동시에 연료의 무화 촉진으로 연소 효율을 향상시켜 유해한 배기가스의 배출량을 대폭적으로 저감시킬 수 있도록 하는 디젤 엔진에서의 연료 공급 장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

상기한 목적을 달성시키기 위한 수단으로 본 발명은

연료 공급 파이프를 통해 유도되는 연료를 플런저 배럴의 연료 공급 구멍으로 유입시켜 플런저의 승강작동에 의해 연료를 실린더로 압송 분사되도록 하는 연료 공급 구조에 있어서,

상기의 플런저에 의해 가압되어 실린더로 압송되는 연료의 공급 통로인 분사 파이프에 부착되어 압송되는 연료의 압력상태를 감지하는 압력 센서와;

상기 압력 센서로부터 감지된 연료의 압력을 체크하여 기설정된 압력값과를 비교 판단하는 전자 제어 장치와;

상기한 플런저 배럴의 연료 공급 구멍으로 연결되는 연료 공급 파이프에 중설되어 상기한 전자 제어 장치로부터의 신호에 의해서 구동이 단속되는 컴프레서로 이루어지는 구성이 특징이다.

도 1은 본 발명에 따른 개략적인 요부 구조도

도 2는 종래의 연료 공급 구조도

도 3은 종래의 엔진 회전수에 따른 연료 공급압 변화선도

※ 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 연료 공급 파이프

20 : 플런저 배럴(Plunger Barrel)

21 : 연료 공급 구멍

30 : 플런저

40 : 분사 파이프

50 : 압력센서

60 : 전자 제어 장치

70 : 컴프레서

이를 첨부한 실시예 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 요부 구조를 도시한 것으로서, 도면부호 10은 연료 공급 파이프이고, 20은 플런저 배럴이며, 30은 플런저이고, 40은 연료 분사 파이프이다.

상기의 연료 공급 파이프(10)는 연료 탱크내의 연료를 연료 공급 펌프에 의해 압송되도록 하여 분사 펌프로 공급시키게 되는 연료 공급 파이프인바 이렇게 분사 펌프로 유도되는 연료는 분사 펌프내 플런저 배럴(20)의 일측으로 형성시킨 연료 공급 구멍(21)을 통해서 플런저 배럴(20) 내부로 유입된다.

이때 플런저 배럴(20)내의 플런저(30)는 상단면이 상기한 연료 공급 구멍(21)보다는 낮은 위치에서 하사점에 있게 되고, 따라서 연료 공급 구멍(21)을 폐쇄시키게 되는 유효 행정 구간 동안에는 플런저 배럴(20)의 내부 공간과 연료 공급 구멍(21)과는 연통된 상태가 유지되어 연료 공급 구멍(21)을 통한 플런저 배럴(20)내로의 연료 공급이 원활하게 수행된다.

이렇게 유입된 연료는 플런저(30)가 상승하면서 플런저(30)에 의해 연료 공급 구멍(21)이 막혀지게 되고, 계속되는 플런저(30) 상승작용에 의해 플런저 배럴(20) 내 연료는 가압되어 분사 파이프(40)를 통해 실린더로 압송된다.

이와같은 작동구조는 종전과 동일하며, 이에 본 발명은 상기한 분사 파이프(40)로 압송되는 연료의 압력을 감지할 수 있도록 분사 파이프(40)의 임의의 위치에 압력 센서(50)가 부착되도록 하여 상기 압력 센서(50)에 접촉되는 연료의 압력상태에 따라서 임의의 신호값이 출력되도록 한다.

상기 압력 센서(50)로부터 출력되는 압력값은 즉시 전자 제어 장치(60)에서 체크되어 기설정한 압력값과 비교 판단하게 된다.

한편 상기한 연료 공급 파이프(10)에는 플런저 배럴(20)의 연료 공급 구멍(21)측으로 컴프레서(70)가 중설되도록 하여 분사 파이프(40)내 연료의 압력상태가 일정압력 이상이면 단순한 연료 공급 통로의 기능을 하다 연료의 압력상태가 일정압력 이하로 되면 구동되어 연료를 고압으로 가압토록 한다. 이때 상기 컴프레서(70)의 구동은 압력 센서(50)로부터 체크되는 분사 파이프(40)측 연료 압력 상태에 따라서 출력되는 신호에 의해 전자 제어 장치(60)에 의해서 단속된다.

도면 중 미설명 부호인 41은 플런저 배럴(20)내 연료의 압력이 일정값 이상일 때에만 열려지면서 일정 압력 이상에서만 연료를 분사 파이프(40)로 압송될 수 있도록 하는 동시에 분사 파이프(40)로부터 플런저 배럴(20)측으로의 연료 역류가 방지되도록 하는 딜리버리 밸브(Delivery valve)이다.

이하 상기한 구성에 따른 작동을 살펴보면 우선 차량에 시동을 걸게되면 엔진 회전수는 저속의 상태로 구동되므로 엔진 구동력에 의해 구동되는 구동 펌프와 플런저에 의해 연료 라인에서의 압력상태는 대단히 낮게 형성된다.

하지만 전기한 바와같이 실린더로 공급되는 연료압은 저속일 때에도 고속일 때와 마찬가지로 고압의 상태를 항상 유지하는 것이 바람직한바 이를 위해서 엔진이 구동되면 즉시 분사 파이프(40)를 통과하는 연료의 압력 상태를 압력 센서(50)에 의해서 감지되도록 한 후 이를 전자 제어 장치(60)에서 체크하여 기설정된 기준 압력값과 비교되도록 한다.

만일 체크값이 설정값보다 크면 관계없으나 시동시 및 저속시에는 통상 설정값보다는 작게 체크되므로 이때 전자 제어 장치(60)는 즉시 컴프레서(70)로 전원을 공급시켜 플런저 배럴(20)로의 연료 공급압이 대폭 상승될 수 있도록 한다.

상기에서와 같이 컴프레서(70)를 구동시키게 되면 플런저 배럴(20)내로 공급되어 도입되는 연료가 고압의 상태가 되므로 비록 저속회전에 의한 플런저(30)의 승강작동이 느리게 수행되더라도 분사 파이프(40)에는 대단히 높은 압력의 연료가 유도되면서 분사 노즐로 고압의 연료를 공급시켜 연료 분사시 무화를 촉진시킬 수가 있게 된다.

이같은 연료의 무화 촉진은 연료의 연소 효율을 대폭 향상시키게 될 뿐만 아니라 유해한 배기가스의 배출량을 대단히 저감시키게 되므로서 결과적으로는 연비를 절감시킬 수가 있게 된다.

그러므로 본 발명은 각 실린더로 공급하게 되는 연료압력을 전자적인 제어에 의해 항상 고압의 상태를 유지토록 하므로서 특히 저속에서의 연료의 무화 촉진 및 연소력 증대에 따라 엔진의 성능을 향상시키는 동시에 에미션(Emission) 저감과 연비를 상승시키게 되는 매우 유용한 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 연료 공급 파이프(10)를 통해 유도되는 연료를 플런저 배럴(20)의 연료 공급 구멍(21)으로 유입시켜 플런저(30)의 승강작동에 의해 연료를 실린더로 압송 분사되도록 하는 연료 공급 구조에 있어서,

   상기의 플런저(30)에 의해 가압되어 실린더로 압송되는 연료의 공급 통로인 분사 파이프(40)에 부착되어 압송되는 연료의 압력상태를 감지하는 압력 센서(50)와;

   상기 압력 센서(50)로부터 감지된 연료의 압력을 체크하여 기설정된 압력값과를 비교 판단하는 전자 제어 장치(60)와;

   상기한 플런저 배럴(20)의 연료 공급 구멍(21)에 연결되는 연료 공급 파이프(10)에 중설되어 상기한 전자 제어 장치(60)로부터의 신호에 의해서 구동이 단속되는 컴프레서(70);

   로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 디젤 엔진에서의 연료 공급 장치.

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