KR100941534B1 - 엔진용 연료 분사 장치 - Google Patents

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Abstract

연료 분사 장치는 고압 펌프(10)를 포함하는데, 이를 통해 연료 저장 용기(12)로부터 고압 펌프(18)로 연료가 공급되고, 고압 펌프(18)를 통해 엔진에서 연료를 분사하는 적어도 하나의 인젝터(26)와 연결된 저장소(24) 내로 연료가 공급된다. 공급 펌프(10)와 고압 펌프(18) 사이에는 연료 필터(20)가 제공되며, 적어도 하나의 인젝터(26) 및/또는 저장소(24)에서 저압 영역으로 연료를 위한 복귀 경로(60)가 제공된다. 복귀 경로(60) 내에 다른 연료 필터(62)가 배열되고, 복귀 경로(60)는 연료 필터(20) 하류에서 공급 펌프(10)와 고압 펌프(18) 사이의 연결부(16) 내로 합류한다.
Figure R1020037013117
연료 분사 장치, 엔진, 공급 펌프, 고압 펌프, 연료 필터, 복귀 경로

Description

엔진용 연료 분사 장치 {FUEL INJECTION DEVICE FOR A COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 엔진용 연료 분사 장치에 관한 것이다.
이러한 연료 분사 장치는 예컨대 디젤 엔진-관리(피베크(Vieweg) 출판사, 2판 1998년, 262 페이지) 서적에 공지되어 있다. 이러한 연료 분사 장치는 공급 펌프를 포함하는데, 이를 통해 연료 저장 용기로부터 고압 펌프로 연료가 공급된다. 엔진에서 연료를 분사하는 인젝터와 연결된 저장소 내로 연료가 고압 펌프를 통해 공급된다. 공급 펌프와 고압 펌프 사이에 연료 필터가 배열된다. 인젝터로부터 연료 저장 용기로서 사용되는 저압 영역 내로, 분사되지 않은 연료를 위한 복귀 경로가 제공된다. 여기에는 공급 펌프를 통해 많은 연료량이 지속적으로 흡입되어야 하고, 일부는 다시 연료 저장 용기 내로 복귀되는 단점이 있다. 따라서, 공급 펌프와 연료 필터는 이에 상응하게 치수가 커야 하고, 신뢰성 있는 기능을 보장하도록 연료 필터의 교체를 위한 짧은 유지 보수 간격이 필요하다.
이에 비해, 청구항 제1항에 따른 특징을 갖는 본 발명에 따른 연료 분사 장치는, 분사되지 않은 연료가 공급 펌프와 고압 펌프 사이의 연결부 내로 복귀하므로, 공급 펌프를 통해 적은 연료량이 공급될 수 있어서 이에 상응하게 치수가 작아질 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 이에 상응하여 연료 필터의 치수가 작아질 수 있고 교체를 위한 유지 보수 간격이 연장될 수 있다. 또한, 복귀 경로 내의 다른 연료 필터를 통해, 복귀되고 고압 펌프로 다시 공급된 연료가 충분히 정화될 수 있는 것이 보장된다. 그 경우, 복귀 유동하는 연료가 연료 저장 용기로부터 흡입된 연료만큼 많은 오염물을 함유하지 않기 때문에, 다른 연료 필터는 치수 결정과 관련하여 그리고 교체를 위해 필요한 유지 보수 간격과 관련하여 또 다른 연료 필터에 관계없이 적은 요구에 상응하게 설계될 수 있다. 또한, 다른 연료 필터의 체적은 복귀 경로 내의 압력 진동 및/또는 압력 충격을 완충시킬 수 있다.
바람직하게는 본 발명에 따른 연료 분사 장치의 구성 및 변형이 종속항에 설명된다. 청구항 제2항에 따른 구성에 의해, 공급 펌프를 통해 복귀 경로 내로 연료가 공급되지 않는 것이 보장된다. 또한, 역지 밸브의 개방 압력을 통해 복귀 경로 내의 압력 수준이 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예가 도면에 도시되고 이하의 설명에서 상세히 설명된다.
도1은 차량의 엔진용 연료 분사 장치의 개략도이다.
도2는 변형된 구성에 따른 연료 분사 장치의 일부이다.
도1에는 예컨대 차량의 엔진용 연료 분사 장치가 도시된다. 엔진은 바람직하게는 자기 점화식 엔진이며, 하나 이상의 실린더를 포함할 수 있다. 연료 분사 장치는 차량의 연료 저장 용기(12)의 내부 또는 외부에 배열될 수 있는 공급 펌프(10)를 포함한다. 공급 펌프(10)는 전기 구동 모터를 포함하고, 예컨대 예비 필터(14)를 통해 연료 저장 용기(12)로부터 연료를 흡입한다. 공급 펌프(10)는 엔진 또는 이하에 설명되는 고압 펌프(18)를 통해 예컨대 기계식으로 구동될 수도 있다. 공급 펌프(10)의 배출구로부터 연결부(16)가 고압 펌프(18)로 안내된다. 공급 펌프(10)와 고압 펌프(18) 사이에, 미세 필터로서 형성되고 공급 펌프(10)를 통해 공급된 연료가 관류되는 연료 필터(20)가 연결부(16) 내에 배열된다. 연료 필터(20)는 공급 펌프(10)로부터 공급된 연료량이 연료 필터를 통해 통과할 수 있도록 설계되고 치수가 결정된다. 연료 필터(20)의 교체를 위한 유지 보수 간격은 연료 필터(20)의 기능이 보장되도록 정해진다.
고압 펌프(18)는 예컨대 구동부(17)를 통해 행정 운동으로 구동되며 실린더 보어 내에서 안내되는 피스톤을 각각 구비하는 복수의 펌프 요소(19)를 포함한다. 구동부(17)는 예컨대 그 위에 펌프 요소의 펌프 피스톤이 작동되는 캠축 또는 편심축, 및 이를 통해 운동하고 그 위에 펌프 피스톤이 지지되는 다각형을 포함할 수 있다. 고압 펌프(18)는 바람직하게는 엔진을 통해 기계식으로 구동된다. 고압 펌프(18)를 통해 공급된 연료는 연결부(23)를 통해 저장소(24)에 공급된다. 고압 펌프(18)의 각각의 펌프 요소(19)는 흡입 밸브(21)를 포함하는데, 이는 펌프 요소(19) 내로 개방되고 이를 통해 공급 펌프(10)로부터 펌프 요소(19) 내로 연료가 도달할 수 있다. 또한, 각각의 펌프 요소(19)는 배출 밸브(22)를 포함하는데, 이를 통해 펌프 요소(19)로부터 저장소(24)로 연료가 배출될 수 있다. 엔진의 각 각의 실린더에 대해 인젝터(26)가 제공되는데, 이를 통해 실린더의 연소실 내로 연료가 분사된다. 각각의 인젝터(26)는 연결부(28)를 통해 저장소(24)와 연결되고, 연료 분사를 위한 인젝터(26)의 개방은 전기 제어식 밸브(30)를 통해 제어된다.
저장소(24)와 인젝터(26) 사이의 연결부(28)에 압력 변환 장치(32)가 배열될 수 있는데, 이를 통해 인젝터(26)에 공급된 연료의 압력이 저장소(24) 내에 존재하는 압력에 비해 더 상승된다.
고압 펌프(18)와 공급 펌프(10)의 연결부(16) 내에 연료 분배 장치(34)가 제공되는데, 이를 통해 고압 펌프(18)로 연료의 관류가 설정된다. 연료 분배 장치(34)는 예컨대 전자석 또는 피에조 액츄에이터의 형태인 액츄에이터(36)를 통해 조작되는, 전기식으로 작동하는 조절 밸브를 포함한다. 액츄에이터(36)는 전자 제어 장치(38)를 통해 제어된다. 저장소(24)에는 제어 장치(38)와 연결된 압력 센서(40)가 배열된다. 연료 분배 장치(34)가 고압 펌프(18)로의 연료의 관류를 설정하도록 제어 장치(38)를 통해 액츄에이터(36)가 제어되는데, 상기 관류는 고압 펌프(18)로부터 공급된 연료가 저장소(24) 내에서 사전 설정된 압력을 유지하기 위해 필요하다.
고압 펌프(18)와 공급 펌프(10)의 연결부(16)로부터, 연료 분배 장치(34) 상류에 고압 펌프(18)의 구동부(17)로 안내되는 연결부(48)가 제공될 수 있는데, 이를 통해 공급 펌프(10)로부터 공급된 연료의 일부가 윤활을 위해 구동부(17)에 공급된다. 바람직하게는 연결부(48) 내에 구동부(17) 쪽으로 개방되는 압력 밸브(50)가 배열되는데, 이는 사전 설정된 압력의 초과 시에 연결부(48)를 비로소 해제한다. 특히 엔진의 시동 시에 저장소(24) 내에 고압이 필요하고 우선 저장소가 충전되어야 한다면, 공급 펌프(10)로부터 공급된 전체 연료량이 고압 펌프(18)에 공급되고 구동부(17)의 윤활을 위한 연료가 분기되지 않는 것이 압력 밸브(52)를 통해 보장된다. 바람직하게는 압력 밸브(50) 하류에 스로틀 지점(52)이 제공되는데, 이를 통해 연결부(48) 내의 관류가 제한된다. 압력 밸브(50) 상류에서 연결부(16) 내로 합류하고 그 안에 스로틀 지점(56)이 제공될 수 있는 복귀 라인(54)이 압력 밸브(50)와 스로틀 지점(52) 하류에서 연결부(48)로부터 분기될 수 있다. 선택적으로, 복귀 라인(54)은 연료 저장 용기(12) 내로 합류할 수도 있다. 도2에는 연료 분사 장치의 다른 구성이 도시되는데, 여기서 연결부(48)는 고압 펌프(18)의 구동 영역(17)으로 안내되지 않고 복귀 라인(80)에 연료 저장 용기(12) 내로 안내된다. 이러한 구성에서, 고압 펌프(18)의 구동부(17)의 윤활은 다른 방식으로, 예컨대 구동부(17)가 엔진의 윤활유 순환 경로와 연결됨으로써 이루어진다. 연료 저장 용기(12) 내로 복귀 라인(54 또는 80)이 합류할 때, 저장 용기(12) 내의 연료와 상기 순환 경로 내에 존재하는 연료 사이에 작은 온도차를 갖는 평형 온도가 달성된다.
인젝터(26)로부터의 라인을 통해 복귀 경로(60)가 분기되는데, 이를 통해 분사되지 않은 연료가 유도된다. 그러나, 인젝터(26)로부터의 복귀 경로(60)는 연료 저장 용기(12)로 안내되지 않고 공급 펌프(10)와 고압 펌프(18) 사이의 연결부(16) 내로 합류한다. 복귀 경로(60)는 연료 분배 장치(34) 및 연결부(48) 상류에서 연결부(16) 내로 합류한다. 복귀 경로(60) 내에는 다른 연료 필터(62)와, 이의 하류에 연결부(16) 내로 복귀 경로(60)가 합류하도록 개방되는 역지 밸브(64)가 배열된다. 역지 밸브(64)는 스프링(66)을 통해 폐쇄 방향으로 부하된 밸브 부재(68)를 포함하여, 복귀 경로(60) 내의 압력을 통해 밸브 부재(68) 상에 생성된 힘이 폐쇄 스프링(66)의 힘을 초과하면 비로소 개방된다. 역지 밸브(64)를 통해, 연결부(16) 내의 압력이 복귀 경로(60) 내의 압력보다 높은 경우 공급 펌프(10)로부터 공급된 연료가 복귀 경로(60) 내로 도달하는 것이 방지된다. 또한, 역지 밸브(64)에 의해 복귀 경로(60) 내에 사전 설정된 압력이 유지될 수 있다.
저장소(24) 내의 사전 설정된 압력의 초과시에 개방되고 저장소(24)로부터 배출부(72)를 해제하는 압력 제한 밸브(70)가 저장소(24)에 배열될 수 있는데, 배출부는 다른 연료 필터(62) 상류에서 복귀 경로(60) 내로 합류한다. 또한, 예컨대 누출로 인해 압력 변환 장치(32)에서 누출된 연료 또는 압력 변환 장치(32)의 제어를 위해 필요한 연료량을 위해, 압력 변환 장치(32)로부터 배출부(74)가 분기될 수도 있으며, 배출부(74)는 마찬가지로 다른 연료 필터(62) 상류에서 복귀 경로(60) 내로 합류한다.
복귀 경로(60) 내의 다른 연료 필터(62)는 미세 필터로서 형성되며, 복귀 경로(60)를 통해 유동하는 연료는 고압 펌프(18), 저장소(24), 압력 변환 장치(32), 인젝터(26) 또는 이들 사이에 존재하는 연결부로부터 단지 소량의 오염물만을 함유한다. 따라서, 다른 연료 필터(62)의 구성 및 유지 보수 간격은 이들 조건에 상응하게 그리고 연료 필터(20)에 관계없이 선택될 수 있다. 복귀 경로 내의 다른 연료 필터(62)는 특히 복귀 유동하는 연료의 비교적 높은 온도에 상응하게 적절히 형성될 수도 있다. 또한, 복귀 경로 내의 다른 연료 필터(62)의 체적을 통해 인젝터(26)에서의 연료 분사의 종료시 발생되는 압력 진동 및 압력 충격이 완충될 수 있다. 이 때문에 고압 펌프(18)로의 관류 설정의 불리한 영향이 분배 장치(34)를 통해 방지된다. 또한, 복귀된 연료의 온도를 낮추기 위해, 다른 연료 필터(62)는 연료 냉각기로서 사용될 수 있거나 또는 복귀 경로(60) 내에 별도의 연료 냉각기가 제공될 수 있다.

Claims (5)

  1. 공급 펌프(10) 및 공급 펌프(10)와 고압 펌프(18) 사이에 배열된 연료 필터(20)를 구비한 엔진용 연료 분사 장치이며, 상기 공급 펌프를 통해 연료 저장 용기(12)로부터 고압 펌프(18)로 연료가 공급되며, 엔진에서 연료를 분사하는 적어도 하나의 인젝터(26)와 연결된 저장소(24) 내로 고압 펌프(18)를 통해 연료가 공급되며, 적어도 하나의 인젝터(26), 저장소(24), 또는 인젝터(26)와 저장소(24)로부터 저압 영역으로 연료를 위한 복귀 경로(60)가 제공되는, 엔진용 연료 분사 장치에 있어서,
    복귀 경로(60) 내에 다른 연료 필터(62)가 배열되고, 복귀 경로(60)는 연료 필터(20) 하류에서 공급 펌프(10)와 고압 펌프(18) 사이의 연결부(16) 내로 합류하고, 고압 펌프(18)와 공급 펌프(10)의 연결부(16) 내에 연료 분배 장치(34)가 배열되고, 상기 연료 분배 장치(34)에 의해 공급 펌프(10)로부터 고압 펌프(18)로의 연료의 관류는, 고압 펌프(18)에 의해 저장소(24) 내에 사전 설정된 압력이 생성되도록 설정되고, 복귀 경로(60)가 연료 분배 장치(34) 상류 전방에서 연결부(16) 내로 합류하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 연결부(16) 내로 복귀 경로(60)가 합류하도록 개방되는 역지 밸브(64)가 복귀 경로(60) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 저장소(24)와 적어도 하나의 인젝터(26) 사이에 압력 변환 장치(32)가 제공되고, 이를 통해 저장소(24) 내에 존재하는 압력이 상승되고, 압력 변환 장치(32)는 다른 연료 필터(62) 상류 전방에서 복귀 경로(60) 내로 합류하는 배출부(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 복귀 경로(60) 내에 연료 냉각기가 배열되고, 다른 연료 필터(62)가 연료 냉각기로서 사용되는 것을 특징으로 하는 엔진용 연료 분사 장치.
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