KR100370854B1 - 연료공급장치 - Google Patents

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KR100370854B1
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Abstract

저압연료 흡입배관의 선단의 접속부에서의 공진의 발생을 억제해서, 연압의 맥동의 저감 및 소음의 발생을 억제한다.
본 발명의 연료공급장치에서는 연료탱크(1)과 이 연료탱크(1)내의 저압연료펌프(2)와 저압연료 펌프(2)에 일단부가 접속된 저압연료 흡입배관(3)과 저압연료 흡입배관(3)의 타단부에 일단부가 접속된 제 1의 분기배관 150A와 제 1의 분기배관 150A의 타단부에 접속되어 저압연료를 고압연료에 가압해서 토출하는 제 1의 고압연료 공급장치 100A와 저압연료 흡입배관(3)의 타단부에 일단부가 접속된 제 2의 분기배관 150B와, 제 2의 분기배관(150B)의 타단부에 접속되어 저압연료를 고압연료에 가압해서 토출하는 제 2의 고압연료 공급장치 100B를 구비하고, 제 1의 분기배관 150A 및 제 2의 분기배관 150B는 강판으로 구성되어 있다.

Description

연료공급장치{FUEL SUPPLY APPARATUS}
본 발명은 예를 들면 통내분사식 엔진에 연료를 공급하는 연료공급장치에 관한 것이다.
도 5는 종래의 연료공급장치의 연료회로도, 도 6은 도 5의 제 1의 고압연료 공급장치 100A의 일부를 절결한 전체단면도, 도 7은 도 6의 밸브의 단면도이다.
이 연료공급장치는, 연료탱크(1)와, 이 연료탱크(1)내에 설치된 저압연료펌프(2)와, 저압연료펌프(2)에 일단부가 접속되어 타단부가 제 1의 고압연료 공급장치(100A) 및 제 2의 고압연료 공급장치(100B)에 접속된 저압연료 흡입배관(3)과, 이 저압연료 흡입배관(3)으로부터 분기되어 저압연료를 정압화하는 저압 레귤레이터(4)와 저압연료 흡입배관(3)의 타단부에 일단부가 접속된 제 1의 분기배관(50A) 및 제 2의 분기배관(50B)와, 제 1의 분기배관(50A)의 타단부에 접속된 제 1의 고압연료 공급장치(100A)와 제 2의 분기배관(50B)의 타단부에 접속된 제 2의 고압연료 공급장치(100B)와 제 1의 고압연료 공급장치(100A) 및 제 2의 고압연료 공급장치(100B)와 연료탱크(1)와 접속한 드레인배관(17)을 구비하고 있다. 또, 부호(12)는 필터이다.
제 2의 고압연료 공급장치(100A)는 저압연료 흡입통로(51)에 설치되고 저압연료의 맥동을 흡수하는 저압댐퍼(5)와, 저압댐퍼(5)에서의 저압연료를 가압해서 고압연료 토출통로(7)에 토출하는 고압연료 펌프(6)와, 연료토출통로(7)에 흐르는고압연료의 맥동을 흡수하는 고압댐퍼(8)와, 고압연료 토출통로(7)에서 분기부(18)에서 분기된 분이 통로(9)에 설치되고 전압연료를 어느 소정의 압력에 조압하는 고압 레귤레이터(10)를 구비하고 있다.
상기 고압연료 펌프(6)는 저압연료 흡입통로(51) 및 고압연료 토출통로(7)의 개폐를 하는 밸브(20)와, 저압연료 흡입통로(51)에서의 저압연료를 가압해서 고압연료 토출통로(7)에 토출하는 고압연료 공급체(21)를 구비하고 있다.
밸브(20)는 제 1의 플레이트(22) 및 제 2의 플레이트(23)와 이들의 플레이트 (22), (23)에 끼워진 박판상의 밸브본체(19)로 구성되어 있다. 제 1의 플레이트( 22)에는 저압연료 흡입배관(3)과 연통하는 제 1의 연료입구(24) 및 이 제 1의 연료흡입구(24)의 내치수보다 큰 내치수로 고압연료 토출통로(7)와 연통하는 제 1의 연료흡입구(24)보다도 내치수가 큰 제 2의 연료흡입구(26) 및 제 1의 연료토출구(25)보다도 내치수가 작은 제 2의 연료토출구(27)가 형성되어 있다. 밸브본체( 19)는 제 1의 연료흡입구(24) 및 제 2의 연료흡입구(26) 사이에 개재하는 흡입측 편부(28)와, 제 1의 연료토출구(25) 및 제 2의 연료토출구(27)사이에 개재하는 토출측 편부(29)를 갖고 있다.
고압연료 공급체(21)는, 제 1의 요부(30a)내에 밸브(20)를 수납한 케이싱(30)과, 밸브(20)의 제 2의 플레이트(23)와 면접촉해서 수납된 원통상의 슬리브(31)와 이 슬리브(31)내에 접동가능하게 삽입되어 슬리브(31)와 협동해서 연료가압실(32)을 형성한 피스톤(33)과, 연료가압실(32)의 저면(34)과 홀더(35)사이에 끼워져 연료가압실(32)의 체적을 확대하는 방향으로 피스톤(33)을 작동한 제 1의스프링(36)을 구비하고 있다.
또, 고압연료 공급체(21)는 슬리브(31)를 내주면에서 감착한 하우징(37)과, 내주면에서 하우징(37)에 감착되어 있는 동시에 외주면에 형성된 숫나사부(38a)로 케이싱(30)의 제 1의 요부(30a)에 나착되고 케이싱(30)의 제 1의 요부(30a)내에 밸브(20), 슬리브(31) 및 하우징(37)을 압압 고정한 링상태의 체결부재(38)와, 하우징(37)와 레시브부(39)와의 사이에 설치된 금속재의 벨로즈(40)와, 이 밸로즈(40)의 외주에서 하우징(37)과 홀더(42)와의 사이에 설치된 제 2의 스프링(41)과, 제 1의 스프링(41)을 둘러싸고 설치되, 케이싱(30)에 나사(도시않음)로 고착된 브래킷( 43)을 구비하고 있다.
또 고압연료 공급체(21)는 브래킷(43)의 단부의 접동공(43a)에 접동가능하게 설치된 태핏(44)과, 이 태핏(44)을 회전자재로 관통한 핀(45)과 이 핀(45)에 회전이 자유롭게 감합된 부시(46)와, 캠롤러(47)를 구비하고 있다.
캠샤프트의 회전운동은 캠(52)의 프로필에 따라, 핀(45) 태핏(44) 및 피스턴(33)을 왕복운동시킨다.
상기 고압뎀퍼(8)는 고압가스를 봉입한 배압실(도시않음)과 완층실(도시않음)로 구획하는 박판원판의 스테인레스강으로 된 다이어프램(도시않음)을 구비하고 있다.
이 다이어프램은 완충실에 고압연료 토출통로(7)에서 유입한 연료의 압력과 배압실내의 고압가스의 압력이 균형이 되도록 이동하고 이로 인해 완충실내의 용적이 변화해서 고압연료 토출통로(7)내의 연료의 맥동을 흡수하고 있다.
또, 제 2의 고압연료 공급장치(100B)는 제 1의 고압연료 공급장치(100A)와 동일구조이고, 제 2의 고압연료 공급장치(100B)의 구성부품에 대해서는 제 1의 고압연료 공급장치(100A)의 구성부품과 동일부호를 부쳐 그 설명은 생략한다.
상기 구서으이 연료 공급장치에서는 연료탱크(1)내의 연료는 저압연료펌프( 2)의 구동에 의해 저압연료 흡입배관(3)을 흘러 제 1 분기배관(50A) 및 제 2의 분기배관(50B)에서 분류된다. 제 1의 분기배관(80A)에서 분류된 연료는 고압연료 공급장치(100A)에 공급되고, 제 2의 분기배관(50B)에서 분류된 연료는 제 2의 고압연료 공급장치(100B)에 공급된다.
제 1의 고압연료 공급장치(100A)에서는 도중엔진의 캠샤프트에 고정된 구동캠(52)의 회전에 의해 캠롤러(47), 부시(46), 핀(45) 및 태핏(44)을 통해서 피스턴 (33)이 왕복운동한다.
피스톤(33)의 강하시(연료흡입 행정시)에는 연료가압실(32)내의 용적이 증가하고 연료가압실(32)내는 감압된다. 제 1의 연료흡입구(24)의 압력보다 연료가압실 (32)내의 압력이 낮아지면 밸브본체(19)의 흡입측 편부(28)는 제 2의 연료 흡입구(26)측으로 구부러져 변형되고, 저압연료 흡입통로(51)내의 연료는 제 1의 연료흡입구(24)를 통해서 연료가압실(32)내로 유입한다.
피스톤(33)의 상승시(연료토출 행정시)에는, 연료가압실(32)내는 증압되고, 제 1의 연료토출구(25)의 압력보다 연료가압실(32)내의 압력이 높아지면 밸브본체(19)의 토출측 편부(29)는 제 1의 연료토출구(25)측으로 휘어져 변형하고 연료가압실(32)내의 연료는 제 1의 연료토출구(25), 연료토출통로(7)를 통해서 고압뎀퍼(8)로 보내지고 거기서 연압맥동은 흡수된다. 맥동이 흡수된 고압연료는 고압배관(16)을 통해서 제 1의 델리버리 파이프(13A)내에 공급되고 그 후 엔진의 각기통(도시않음)에 연료분사밸브(14)를 통해서 공급된다.
제 2의 분기배관(50B)을 통해서 제 2의 고압연료 공급장치(100B)에 공급된 연료는, 제 1의 고압연료 공급장치(100A)와 같은 작동에 의해 제 2의 고압연료 공급장치(100B)에서 고압화된다. 고압화된 고압연료는 고압배관(16)을 통해서 제 2의 델리버리 파이프(13B)내에 공급되고, 그 후 엔진의 각기통(도시않음)에 연료분사 밸브(14)를 통해서 공급된다.
그런데, 상기 구성의 연료공급장치에서는 예를 들면 연료탱크(1)는 차체의 후부에 있고 또 고압연료 공급장치(100A), (100B)가 차체의 전부의 엔진룸내에 있을때 저압연료 흡입배관(3)은 차체의 저면부를 지니고 있고 그 경우, 저압연료 흡입배관(3)은 고강도가 요구되고 강성이 높은 강관을 사용하고 있다. 그리고, 이 강관인 저압연료 흡입배관(3)을 고압연료 공급장치(100A), (100B)에 직접 접속시켰을 때는 아래와 같은 문제점이 있었다.
(ㄱ) 엔진에서 발생하는 진동이 저압연료 흡입배관(3)에 불규칙한 반복하중을 주고 저압연료 흡입배관(3)의 내구성을 저하시킨다. 또 그 진동이 자체측으로 전달되어 소음이 발생한다.
(ㄴ) 저압연료 흡입배관(3) 및 차체, 엔진과 함께 높은 치수정밀도가 요구되게 된다.
그래서 저압연료 흡입배관(3)과, 제 1의 고압연료 공급장치(100A) 및 제 2의고압연료 공급장치(100B)사이에 가요성을 갖는 고무배관인 제 1의 분기배관(50A) 및 제 2의 분기배관(50B)를 개재시켜 또 저압연료 흡입배관(3)의 선단부를 고부배관(53)으로 구성하고 있다.
그러나, 상기 구성의 연료공급장치에서는 제 1의 고압연료 공급장치(100A)의 구동캠(52)과 제 2의 고압연료 공급장치(100B)의 구동캠(52)을 동위상 또는 저압연료 흡입배관(3)내의 연료의 연압맥동을 안정화시키기 위해 역위상으로 구동시킨 경우, 통상 제 1의 고압연료 공급장치(100A) 및 제 2의 고압연료 공급장치(100B)에서 발생한 저압흡입 배관내의 압력맥동은 합류부인 접속부 A에서는 동위상 또는 역위상으로 합류한다. 이에 대해, 종래 장치에서는 제 1의 분기관(50A) 및 제 2의 분기배관(50B)는 가요성이고 탄성변화하는 고무배관으로 구성되어 있으므로 그 분기배관을 통과하는 압력변동은 각각 위상의 어긋남이 생겨 합류부인 접속부 A에서 위상어긋남으로 인한 공진이 발생하고 압력맥동이 증대한다.
이 압력맥동의 증대에 의해 저압연료 공급배관이 진동해서, 소음이 발생한다는 문제점이 있었다. 본래는 제 1의 고압연료 공급장치(100A)와 제 2의 고압연료 공급장치(100B)와의 구동주파수가 일정하므로 위상의 어긋남도 일정한 값이고 그 위상어긋남을 상정해서 제 1의 고압연료 공급장치(100A) 및 제 2의 고압연료 공급장치(100B)의 구동캠(52)의 위상을 조정해서 공진의 발생을 억제하는 것도 생각되나 제 1의 분기배관(50A), 제 2의 분기배관(50B)는 고무배관이므로 분위기 온도에서 탄성등 물성이 변화해 버리고 위상의 어긋남의 방식도 변동하므로 공진의 발생을 억제할 수가 없었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하는 것을 과제로 하는 것으로 저압연료 흡입배관의 선단의 접속부에서의 공진의 발생을 억제해서 연압맥동의 저감 및 소음의 발생을 억제한 연료공급장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 청구항 1에 관한 연료공급장치는 저압연료 흡입배관에 접속된 제 1의 분기배관 및 제 2의 분기배관을 강성배관으로 구성한 것이다.
본 발명의 청구항 2에 관한 연료공급장치는 저압연료 흡입배관과, 제 1의 고압연료 공급장치와의 접속부에 접속된 접속배관을 강성배관으로 구성한 것이다.
본 발명의 청구항 3에 관한 연료공급장치에서는 저압연료 흡입배관의 타단부는 가요성 배관이다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1의 연료공급장치의 연료회로도.
도 2는 도 1의 연료공급장치의 요부평면도.
도 3은 실시의 형태 1과 종래예를 비교한 맥동특성도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 2의 연료공급장치의 요부평면.
도 5는 종래의 연료공급장치의 연료회로도.
도 6은 도 5의 제 1의 고압연료 공급장치의 일부절결 단면도.
도 7은 도 5의 고압연료펌프의 밸브의 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
3 : 저압연료 흡입배관, 53 : 고무배관(가요성배관),
54 : 접속배관 55 : 접속부,
100A : 제 1의 고압연료 공급장치, 100B : 제 2의 고압연료 공급장치,
150A : 제 1의 분기배관(강성배관), 150B : 제 2의 분기배관(강성배관).
실시의 형태 1
이하, 본 발명의 연료공급장치에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시의 형태 1의 연료공급장치의 연료회로도, 도 2는 도 1의 연료공급장치의 요부평면도이고 먼저 표시한 도 5 내지 도 7과 동일하거나 상당부분은 동일부호를 부쳐서 설명한다.
이 연료공급장치는 연료탱크 1과 이 연료탱크(1)내에 설치된 저압연료펌프 (2)와 저압연료펌프(2)에 일단부가 접속되고 타단부가 제 1의 고압연료 공급장치(100A) 및 제 2의 고압연료 공급장치(100B)에 접속된 저압연료 흡입배관(3)과, 이 저압연료 흡입배관(3)에서 분기된 저압연료를 정압화하는 저압 레귤레이터(4)와 저압연료 흡입배관(3)의 타단부에 일단부가 접속된 제 1의 분기배관( 150A) 및 제 2의 분기배관(150B)과 제 1의 분기배관(150A)의 타단부에 접속된 제 1의 고압연료 공급장치(100A)와, 제 2의 분기배관(150B)의 타단부에 접속된 제 2의 고압연료 공급장치(100B)와, 제 1의 고압연료 공급장치(100A) 및 제 2의 고압연료 공급장치( 100B)와 연료탱크(1)을 접속한 드레인 배관(17)을 구비하고 있다. 상기 제 1의 분기배관(150A) 및 상기 제 2의 분기배관(150B)는 강성배관인 강관으로 구성되어 있다. 또 저압연료 흡입배관(3)의 선단부는 가요성 배관인 고무배관(53)으로 구성되어 있다. 또, 부호(12)는 필터이다.
상기 구성의 연료공급장치에서는 연료탱크(1)내의 연료는 저압연료펌프(2)의 구동에 의해 저압연료 흡입배관(3)을 흐르고 제 1의 분기배관(150A) 및 제 2의 분기배관(150B)에서 분류된다. 제 1의 분기배관(150A)에서 분류된 연료는 제 1의 고압연료장치(100A)에 공급되고, 제 2의 분기배관(150B)에서 분류된 연료는 제 2의 고압연료 공급장치(100B)에 공급된다.
제 1의 고압연료 공급장치(100A)에서 저압연료가 고압화되고 이 고압연료는 고압배관(16)을 통해 제 1의 델리버리 파이프(13A)내에 공급되고 그 후, 엔진각기통(도시않음)에 연료분사밸브(14)를 통해서 공급된다.
마찬가지로, 제 2의 분기배관(150B)를 통해서 제 2의 고압연료 공급장치( 100B)에 공급된 저압연료는 제 2의 고압연료 공급장치(100B)에서 고압화되고 그 고압연료는 엔진의 각기통(도시않음)에 연료분사밸브(14)를 통해서 공급된다.
상기 구성의 연료공급장치에서는, 제 1의 고압연료 공급장치(100A)의 구동캠 (52)과 제 2의 고압연료 공급장치(100B)의 구동캠(52)을 동위상, 또는 저압연료 흡입배관(3)내의 연료의 맥동을 안정화시키기 위해 역위상으로 구동시켰을때 제 1의 분기배관(150A) 및 제 2의 분기배관(150B)는 강성배관인 강관으로 구성되어 있으므로 위상의 어긋남이 생기기 힘들고 이 때문에 저압연료 흡입배관(3)의 선단의 접속부 A에서의 공진의 발생이 억제되고, 연료의 맥동이 억제되는 동시에 소음의 발생을 저감할수가 있다.
또, 저압연료 흡입배관(3)의 타단부는 가요성배관인 고무배관(53)으로 구성되어 있으므로 엔진의 진동에 따른 제 1의 분기배관(150A) 및 제 2의 분기배관( 150B)의 진동이 저압연료 흡입배관(3)에 전달되는 진동하중이 저감되고 저압연료 흡입배관(3)의 파손 및 진동으로부터 발생하는 소음을 방지할 수가 있다.
도 3은 본원발명자가 실험을 통해 맥동특성도이고 종래예의 경우, 엔진회전수가 저회전역(2000rpm이하)에서 공진이 발생해서, 저압연료 흡입배관(3)내의 접속부 A 근방의 연압의 맥동이 커져있고, 또 고회전역(2000rpm이상)에서는 제 1의 고압연료 공급장치(100A) 및 제 2의 고압연료 공급장치(100B)의 구동캠(52)의 위상이 역위상인 경우, 동위상의 경우와 비교해서 연압의 맥동이 저감해 있는 것을 알 수 있다.
이에 대해 실시의 형태 1의 경우, 엔진회전수가 저회전역에서의 공진의 발생이 없어지고, 또 캠위상이 동위상 및 역위상도 종래예의 것과 비교해서 전반적으로맥동이 저감해 있는 것을 알 수 있다.
실시의 형태 2
도 4는 이 실시의 형태 2의 연료공급장치의 요부평면도이고 이 저압연료 흡입배관(3)의 단부를 구성하는 고무배관(53)이 제 1의 고압연료 공급장치(100A)에 직접 접속되어 있다.
이 접속부(55)에는 강성배관인 강관으로 구성된 접속배관(54)의 일단부가 접속되어 있다. 이 접속배관(54)의 타단부는 제 2의 고압연료 공급장치(100B)와 접속되어 있다.
실시의 형태 1에서는 저압연료 흡입배관(3)의 고무배관(53)이 제 1의 분기배관(150A) 및 제 2의 분기배관(150B)를 통해서 제 1의 고압연료 공급장치(100A) 및 제 2의 고압연료 공급장치(100B)에 지지되어 있고 저압연료 흡입배관(3)이 받는 반복하중이 제 1의 분기배관(150A), 제 2의 분기배관(150B) 및 접속부 A에 미치지 않게 하기 위해서도 저압연료 흡입배관(3)을 지지하는 지지부재가 별도 필여하였었다.
이 실시의 형태 2에서는 저압연료 흡입배관(3)은 제 1의 고압연료 공급장치(100A)에 직접 지지되어 있고, 저압연료 흡입배관(3)이 받는 반복하중은 제 1의 고압연료 공급장치(100A)로 지지되고 저압연료 흡입배관(3)을 지지하는 지지부재를 특별히 필요로 하지 않는다. 이 실시의 형태에서는 저압연료 흡입배관(3)과, 제 1의 고압연료 공급장치(100A) 및 제 2의 고압연료 공급장치(100B)의 각각의거리가 다르나, (접속배관(54)의 길이만큼 제 2의 고압연료 공급장치(100B)쪽이 거리가 길다), 다소의 배관길이의 차이로는 대략 위상어긋남이 생기는 일은 없다. 또, 가령 위상어긋남이 생긴 경우는 구동캠(52)의 위상을 조절함으로써 위상어긋남을 조정할수가 있다.
이상 설명한 바와 같이 이 발명의 청구항 1에 관한 연료공급장치에 의하면 저압연료 흡입배관에 접속된 제 1의 분기배과 및 제 2의 분기배관을 강성배관으로 구성하였으므로 저압연료 흡입배관의 선단인 접속부에서의 공진의 발생이 억제되고 연압의 맥동의 저감 및 소음의 발생을 억제할 수 있다.
또, 본 발명의 청구항 2에 관한 연료공급장치에 의하면 저압연료 흡입배관과, 제 1의 고압연료 공급장치와의 접속부에 접속된 접속배관을 강성배관으로 구성하였으므로 저압연료 흡입배관의 선다인 접속부에서의 공진의 발생이 억제되고, 연압의 맥동의 저감 및 소음의 발생을 억제할 수 있다.
또, 본 발명의 청구항 3에 관한 연료공급장치에 의하면 저압연료 흡입배관의 타단부는 가요성배관이므로 이 가요성배관으로 저압연료 흡입배관에 가해지는 불규칙한 반복하중이 흡수되고 저압연료 흡입배관의 파손이 방지되고 또 저압연료 흡입배관의 길이방향의 치수오차를 흡수할 수 있고 저압연료 흡입배관과, 제 1의 분기배관 및 제 2의 분기배관의 접속작업성이 향상된다.

Claims (3)

  1. 연료탱크와, 이 연료탱크내에 설치된 저압연료펌프와, 상기 저압연료펌프에 일단부가 접속된 저압연료 흡입배관과 이 저압연료 흡입배관의 타단부에 일단부가 접속된 제 1의 분기배관과, 이 제 1의 분기배관의 타단부에 접속되어 저압연료 흡입배관으로부터의 저압연료를 고압연료에 가압해서 토출하는 제 1의 고압연료 공급장치와, 상기 저압연료 흡입배관의 타단부에 일단부가 접속된 제 2의 분기배관과 이 제 2의 분기배관의 타단부에 접속되어 저압연료 흡입배관으로부터의 저압연료를 고압연료에 가압해서 토출하는 제 2의 고압연료 공급장치를 구비한 연료공급장치로, 상기 제 1의 분기배관 및 상기 제 2의 분기배관은 강성배관으로 구성된 연료공급장치.
  2. 연료탱크와 이 연료탱크내에 설치된 저압연료펌프와, 상기 저압연료펌프에 일단부가 접속된 저압연료 흡입배관과 이 저압연료 흡입배관의 타단부에 접속되어 저압연료 흡입배관으로부터의 저압연료를 고압연료로 가압해서 토출하는 제 1의 고압연료 공급장치와, 상기 저압연료 흡입배관과, 상기 제 1의 고압연료 공급장치와의 접속부에 일단부가 접속된 접속배관과 이 접속배관의 타단부에 접속되어 저압연료 흡입배관으로부터의 저압연료를 고압연료로 가압해서 토출하는 제 2의 고압연료 공급장치를 구비한 연료공급장치로서 상기 접속배관은 강성배관으로 구성된 연료공급장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    저압연료 흡입배관의 타단부는 가요성배관으로 구성되어 있는 연료공급장치.
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