KR101189708B1 - 커먼레일 디젤엔진의 전기 구동형 고압 연료펌프 구동시스템 - Google Patents

커먼레일 디젤엔진의 전기 구동형 고압 연료펌프 구동시스템 Download PDF

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고영진
조상현
문남수
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Abstract

본 발명은 커먼레일 디젤엔진에서 인젝터에 연료를 공급하는 고압 연료펌프의 구동을 전기 모터에 의해 구동되도록 하는 커먼레일 디젤엔진에서의 고압 연료펌프 구동시스템에 관한 것으로, 본 발명은 커먼레일 및 인젝터를 포함하는 디젤엔진과; 연료를 고압으로 압축하여 고압의 연료를 상기 커먼레일로 공급하는 고압 연료펌프와; 전기에너지를 이용하여 상기 디젤엔진 시동에 필요한 회전력을 공급하는 전기 모터와; 상기 전기 모터와 디젤엔진 사이에 설치되어 제어에 의해 상기 전기 모터의 회전력을 상기 디젤엔진으로의 전달을 단속하는 제1전자클러치와; 상기 전기 모터와 고압 연료펌프 사이에 설치되어 제어에 의해 상기 전기 모터의 회전력을 상기 고압 연료펌프로의 전달을 단속하는 제2전자클러치 및 상기 제1전자클러치, 제2전자클러치 및 전기 모터를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이에 의해 본 발명은 전기모터가 디젤엔진의 시동에도 관여하여 하나의 전기 모터로 디젤엔진의 시동과 고압 연료펌프를 동작시킬 수 있으므로 디젤엔진의 효율을 증가시키며, 커먼레일의 압력과 엔진 회전수에 따라 요구되는 적정 압력에 대해서 필요한 경우 또는 최소의 회전수로 고압 연료펌프를 구동시킬 수 있기 때문에 회수되는 연료의 양을 최소화되며, 이에 의해 에너지 이용효율이 증대된다.

Description

커먼레일 디젤엔진의 전기 구동형 고압 연료펌프 구동시스템{FUEL PUMP DRIVING APPARATUS OF DIESEL ENGINE WITH COMMON RAIL}
본 발명은 커먼레일 디젤엔진에서의 고압 연료펌프 구동시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커먼레일이 장착된 디젤엔진에서 연료 인젝터에 연료를 공급하는 고압 연료펌프의 구동을 전기 모터에 의해서 구동되도록 하는 커먼레일 디젤엔진에서의 전기 구동형 고압 연료펌프 구동시스템에 관한 것이다.
최근 디젤차량의 연료분사장치는 커먼레일 직접 분사식(Common Rail Direct Injection, 이하 "커먼레일 디젤엔진"이라 한다) 시스템을 대부분 적용하고 있으며, 이러한 커먼레일 디젤엔진은 연료 공급펌프에 의해 만들어지는 고압의 연료를 축압실인 커먼레일에 공급한 다음 전자식 자동장치에 의해 구동되는 인젝터의 작동으로 디젤 엔진 내부에 고압의 연료가 분사되도록 하는 방식이다.
이와 같은 커먼레일 디젤엔진에서 연료를 분사하는 시스템은 고압화, 분사율의 정밀제어, 분사량 및 분사시기의 완전한 전자제어 등을 이루는 장치가 계속 개발됨으로써 더욱 안정적이고 효과적인 분사 시스템으로 발전하였으며, 이러한 분사 시스템을 장착한 커먼레일 디젤엔진은 응답성이 뛰어나며 연소의 효율이 높아 연비가 높고 배기가스 중의 질소산화물(NOx)이 크게 감소되며 공회전시 소음과 진동을 낮출 수 있다는 장점 때문에 현재 대부분의 디젤차량에 광범위하게 적용되고 있다.
도 1은 커먼레일 디젤엔진에서의 연료분사 시스템을 개략적으로 도시한 도면으로서 이 도면에 도시된 바와 같이 커먼레일 디젤엔진에서의 연료분사 시스템은 연료탱크(110)의 연료를 유입하여 고압을 발생시키는 연료펌프(Supply pump, 100)와, 연료펌프(100)로부터 배출되는 고압연료가 저장되는 커먼레일(120)과, 이 커먼레일(120)에 저장된 고압연료를 EDU(130)의 정밀제어분사에 의해 엔진 실린더(도면에 미표시)로 분사하는 인젝터(140)로 구성되며, 커먼레일 내부의 연료 압력을 센싱하는 압력 센서(151)로 부터 압력을 검출하여 연료펌프(100) 및 EDU(130)를 제어하는 ECU(150)를 포함한다.
여기서, 도면부호 160은 연료펌프, 커먼레일(120) 및 인젝터(140)에서 리턴되는 연료를 다시 연료탱크(110)로 이송하는 리턴유로이다.
이와 같은 커먼레일 디젤엔진의 연료분사 시스템에서 고압을 발생시키는 연료펌프의 단면도를 도 2에 도시하였다.
첨부된 도면의 도 2를 살펴보면, 연료펌프는 연료탱크에서 연료를 펌핑하는 저압 연료펌프(102)와 이 저압 연료펌프를 통해 펌핑된 연료를 고압으로 가압하는 고압 연료펌프(101)로 구성되는데, 이 고압 연료펌프(101)는 하우징(10a) 속에 위치되며, 하우징(10a) 내부에서 회전하는 캠(10b)과 상기 캠(10b)의 회전에 의해 동작되는 피스톤(10c)으로 구성되어 캠의 회전에 의해 피스톤(10c)의 왕복운동으로 연료가 고압으로 압축되어 배출된다. 또한, 디젤엔진의 엔진회전수(rpm)에 비례하여 인젝터에서 분사되는 연료량을 증가시키기 위해서는 연료펌프의 배출압력이 일정수준까지 증가되어야 한다.
이러한 종래의 고압 연료펌프에서 캠을 회전시키는 구동력은 디젤엔진의 크랭크축에 의해서 이루어진다. 즉, 고압 연료펌프의 캠이 크랭크축과 연결되어 있어 엔진의 작동에 의해 크랭크축이 회전되면 이 크랭크축에 연결된 캠이 회전되면서 고압 연료펌프가 구동되는 방식이다.
상기 구조로 동작되는 고압 연료펌프는 엔진의 크랭크축과 연결되어 있기 때문에 엔진이 구동되는 동안 지속적으로 작동되게 되는데, 디젤엔진의 회전수가 증가되면 고압 연료펌프의 크랭크축의 회전수도 증가되고, 이에 의해 크랭크축에 연결된 고압 연료펌프내의 캠의 회전수도 또한 증가하여 배출압력이 지속적으로 증가하게 되며, 이에 의해 인젝터에서 디젤엔진의 회전수에 따라 필요한 만큼의 연료를 디젤엔진 내부로 적절하게 분사시켜 공급할 수 있다.
그러나 디젤엔진의 회전수가 증가된 상태에서 감소되는 경우, 즉 고압 연료펌프에 의해 커먼레일의 압력이 충분히 높아진 상태에서 엔진의 회전수가 감소하는 경우에는 필요한 연료의 양이 상대적으로 적기 때문에 커먼레일 내부에 이미 충전된 고압의 연료만으로도 충분한 양의 연료를 인젝터에 공급할 수 있음에도 크랭크축이 계속 회전되고 이와 연결된 고압 연료펌프도 동작됨으로써 결국 필요 이상의 연료가 커먼레일에 공급되는 연료공급에 있어서의 불균형이 발생된다.
이러한 연료공급 상의 불균형을 해소하기 위해 커먼레일 디젤엔진에는 일반적으로 연료 회수라인이 구비되어 있으며, 이러한 연료 회수라인을 통해 고압 연료펌프에서 펌핑된 과량의 연료, 커먼레일에 과공급된 연료 등을 회수하고 있으나, 이는 과공급된 연료를 회수하는 것에 불과하며 이러한 연료의 과공급을 방지하기 위한 근본적인 해결방법이 되지 못하며 결국 필요 이상의 동력이 고압 연료펌프에 공급됨으로써 시스템의 전체적인 효율을 저하시킨다.
이에 더하여 고압 연료펌프는 크랭크축의 회전력에 의해 지속적으로 구동되기 때문에 엔진에 의해 발생된 회전력을 감쇠시켜 연비 저하의 요인이 되며, 또한 디젤엔진에서 발생된 진동이 이 고압 연료펌프로 직접 전달되어 고압 연료펌프의 내구성 및 성능을 저하시키는 문제점도 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 디젤엔진의 연료분사 시스템에서 디젤엔진의 부하에 영향을 주지 않으면서도 고압 연료펌프를 적절히 구동시킬 수 있는 기술개발이 꾸준히 이루어지고 있기는 하지만 위에서 설명한 바와 같이 고압 연료펌프가 엔진의 크랭크축에 연결되어 있는 이상 그 개선에는 한계가 있으며, 따라서 이를 개선할 수 있는 방안이 강구될 필요가 있다.
일반적으로 엔진을 장착한 차량에는 엔진의 시동을 도울 수 있도록 스타트 모터가 구비되어 있고 이러한 스타트 모터는 엔진이 시동되고 나면 더 이상 사용되지 않게 된다. 하지만 환경오염으로 인하여 배술가스규제가 강화됨에 따라 연비향상을 위한 수단으로 벨트구동 ISG(Belt Driven Idle Stop & Go) 기술이 적용되고 있으며 이는 스타트 모터의 기능뿐만 아니라 주행 중 정차시 엔진을 끄고 켜는 역할을 수행한다. 이 기술은 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 개발 초기단계에 적용된 기술로써 현재 HEV에 대부분 적용되고 있다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 종래의 커먼레일 디젤엔진의 연료분사 시스템이 가지는 문제점을 해결하기 위한 하나의 방안으로서 스타트 모터의 기능을 대처하는 벨트구동 ISG 모터와 고압 연료펌프의 구동 동력원을 통합하면 연비향상의 결과를 얻을 수 있다는 사실에 착안하여 본 발명에 이르게 되었으며, 이에 따라 본 발명은 디젤엔진의 고압 연료펌프를 전기 모터에 의해 정밀 제어하여 구동되도록 하여 회수되는 연료의 양을 최소화하면서도 이 직류모터가 디젤엔진의 시동에도 관여하도록 하여 하나의 직류모터로 디젤엔진의 시동과 고압 연료펌프를 구동시킴으로써 경제적이며 효율적인 커먼레일 디젤엔진에서의 전기 구동형 고압 연료펌프 구동시스템을 제공하고자 하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 커먼레일 디젤엔진에서의 전기 구동형 고압 연료펌프 구동시스템을 커먼레일 및 인젝터를 포함하는 디젤엔진과; 연료를 고압으로 압축하여 고압의 연료를 상기 커먼레일로 공급하는 고압 연료펌프와; 전기에너지를 이용하여 상기 디젤엔진 시동에 필요한 회전력을 공급하는 전기 모터와; 상기 전기 모터와 디젤엔진 사이에 설치되어 제어에 의해 상기 전기 모터의 회전력을 상기 디젤엔진으로의 전달을 단속하는 제1전자클러치와; 상기 전기 모터와 고압 연료펌프 사이에 설치되어 제어에 의해 상기 전기 모터의 회전력을 상기 고압 연료펌프로의 전달을 단속하는 제2전자클러치 및 상기 제1전자클러치, 제2전자클러치 및 전기 모터를 제어하는 제어부;로 구성하는 것에 의해 달성된다.
본 발명은 디젤엔진의 연료분사 시스템에서 고압 연료펌프는 전기 모터에 의해서 작동되도록 하되 이 전기 모터가 디젤엔진의 시동에도 관여하여 하나의 전기모터로 디젤엔진의 시동과 고압 연료펌프를 동작시킬 수 있으며, 이 전기 모터는 전기에너지에 의해서 구동되므로 디젤엔진의 부하를 경감할 수 있으며, 이는 하이브리드 자동차 등에 있어서 특히 유리하다.
또한 본 발명은 커먼레일의 압력과 엔진 회전수에 따라 요구되는 적정 압력에 대해서 필요한 경우에만 또는 최소의 회전수로만 고압 연료펌프를 제어하여 구동시킬 수 있기 때문에 회수되는 연료의 양을 최소화할 수 있어 경제적이다.
이에 더하여 본 발명에서는 디젤엔진에서 배출되는 배기가스에서 에너지를 회수할 수 있는 수단으로 터보 컴파운더 기술을 도입하여 적용함으로써 회수된 보조동력원을 고압 연료펌프의 구동에 사용하여 디젤엔진의 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.
도 1은 커먼레일 디젤엔진에서의 연료분사 시스템,
도 2는 커먼레일 디젤엔진의 연료분사 시스템에서 고압을 발생시키는 연료펌프의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 전기 구동형 커먼레일 디젤엔진의 고압 연료펌프 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 컴파운드의 구동력을 이용하여 직류모터의 부담을 경감시킬 수 있는 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 커먼레일 디젤엔진에서의 전기 구동형 고압 연료펌프 구동장치를 상세히 설명한다.
본 발명은 커먼레일 디젤엔진에서 인젝터에 연료를 공급하는 고압 연료펌프의 구동을 전기 모터에 의해서 구동되도록 하는 커먼레일 디젤엔진에서의 전기 구동형 고압 연료펌프 구동시스템에 관한 것으로, 첨부된 도면의 도 3은 본 발명에 따른 커먼레일 디젤엔진의 고압 연료펌프 구동시스템을 간략하게 도시한 구성도이며, 그 구성은 디젤엔진(10), 고압 연료펌프(20), 전기 모터(30), 제1전자클러치(40), 제2전자클러치(50) 및 제어부(60)를 포함한다.
디젤엔진(10)은 커먼레일(120, 도 1 참조), ECU(150, 도 1 참조) 및 인젝터(140, 도 1 참조)를 포함하며, 이때 커먼레일(120)에 연료를 고압으로 압축하여 고압의 연료를 공급하는 고압 연료펌프(101)가 구비된다.
이때 디젤엔진(10)은 경유를 연료로 하여 압축·착화에 따라 작동하는 왕복운동형 내연기관으로 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)에서 미리 축전된 전기에너지의 공급이 여의치 않을 경우에 동작되어 자동차의 동력을 전달하거나 발전기를 구동시켜 전기에너지를 축적하는 디젤엔진이 될 수도 있다.
또한, 디젤엔진에는 각 센서에서 검출된 데이터에 의해서 연료펌프(100), EDU(130, 도 1 참조) 등을 제어하는 ECU(150, 도 1 참조)가 포함되는 데, 이 ECU는 벨트구동 ISG 기능이 포함될 수 있다.
벨트구동 ISG(Belt Driven Idle Stop & Go)는 차량 정차시 엔진이 자동으로 꺼지고 출발할 때 순간적으로 재기동하는 시스템으로서, 교통신호의 대기 또는 기타의 이유로 ISG 기능의 요구조건에 부합되면 디젤엔진의 시동을 정지하여 배기가스의 배출 및 연료 소모량을 감소시키고 특정 조작, 예를 들면 기어의 조작 또는 가속페달의 조작 등에 따라 다시 시동되어 운행 가능한 상태로 전환되는 기능이다.
이와 같이 연비를 효율적으로 관리할 수 있는 다양한 기능이 부여된 디젤엔진에 적용함으로써 더욱 연비를 향상시키는데 이바지할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 이 디젤엔진의 시동과 고압 연료펌프의 구동을 위해 전기 모터(30)가 구비된다.
즉, 전기 모터(30)는 전기에너지를 이용하여 상기 디젤엔진(10) 시동에 필요한 회전력을 공급하며, 고압 연료펌프(20)를 동작시키는 장치로서, 아래에서 설명될 제어부(60)의 제어에 따라 작동된다.
이에 본 발명에서는 디젤엔진(10)을 시동하는 스타터 모터가 이 전기 모터(30)에 의해서 대체되며, 이때 사용되는 전기 모터(30)는 BLDC 모터로 구성될 수 있다.
BLDC(Brushless Direct Current) 모터는 직류(DC) 모터 중에서 브러쉬(Brush)가 없는 모터로서, 일반 직류모터가 가지는 수명을 대폭 보강한 모터이며, 더불어 속도, 힘 및 거리 제어가 가능한 제어형 모터이다.
이 BLDC 모터에서 회전자는 영구자석이고 영구자석의 외주부로 고정자가 설치되는 데 이 고정자는 전기자석으로 이루어져 전기자석의 제어에 의해 회전자가 회전되는 모터이다. 이러한 구조로 이루어진 BLDC 모터의 장점은 상기에서 밝힌 바와 같이 기동토크(힘)가 크며, 인가전압에 대하여 회전 특성이 직선적으로 비례하고, 브러쉬가 없어서 브러쉬에서 발생되는 스파크 및 노이즈 등의 잡음이 없어서 고속운전이 가능하다.
따라서 본 발명에서는 이러한 특징을 가지는 BLDC 모터를 전기 모터로 구성하여 디젤엔진의 시동과 고압 연료펌프를 정밀하게 제어한다.
도 3에 도시된 바와 같이 이 전기 모터의 회전력을 디젤엔진과 고압 연료펌프로의 전달을 제어하는 데 전자클러치가 구비된다.
즉, 전기 모터(30)와 디젤엔진(10) 사이에 설치되어 제어에 의해 상기 전기 모터의 회전력을 상기 디젤엔진으로의 전달을 단속하는 제1전자클러치(40)가 구비되며, 전기 모터(30)와 고압 연료펌프(20) 사이에 설치되어 제어에 의해 상기 전기 모터(30)의 회전력을 상기 고압 연료펌프(20)로의 전달을 단속하는 제2전자클러치(50)가 설치된다.
전자클러치의 일반적인 구조는 아마추어와 로터로 구성되어 이 아마추어와 로터가 붙어있으면 동력이 전달되고 떨어져 있으면 동력이 차단되는 구조로 디젤엔진의 시동시에는 제1전자클러치(40)와 제2전자클러치(50)가 모두 동작하여 디젤엔진(10)을 시동하고 이와 동시와 디젤엔진(10)의 커먼레일(120, 도 1참조)에 고압의 연료가 축적되게 한다.
이 전자클러치(40, 50)에는 각각 유성기어(41, 51)가 포함될 수 있는데, 이 유성기어(41, 51)는 크기가 다른 복수 개의 유성기어로 구성되어 변속 가능하도록 구성될 수 있다.
즉, 동작 제어에 따라 디젤엔진(10)의 시동에 요구되는 회전수 또는 고압연료펌프(20)에서 요구되는 회전수에 적합한 회전수가 되도록 유성기어를 선택 제어하여 동일한 전기 모터(30)의 회전수를 가변할 수 있도록 구성될 수 있다.
따라서, 제1전자클러치(40)와 상기 제2전자클러치(50)에는 각각 복수 개로 이루어지는 유성기어(41, 51)가 구비되어 상기 제어부(60)의 제어에 의해 선택된 유성기어에 의해서 상기 제1 및 제2전자클러치(40, 50)가 구동되도록 한다.
이 제1전자클러치(40)와 제2전자클러치(50)의 동작 제어를 제어부(60)가 담당한다.
본 발명의 제어부(60)는 제1전자클러치(40) 및 제2전자클러치(50)를 포함하여 전기 모터(30)를 제어한다.
이 제어부(60)는 디젤엔진(10)의 회전수 또는 커먼레일(120)의 압력 중에서 적어도 하나 이상을 검출하여 전기모터(30)의 동작을 제어하는 것으로 디젤엔진(10)의 회전수가 높거나 커먼레일(120)의 압력이 낮은 경우에 전기 모터(30)와 제2전자클러치(50)를 제어하여 고압 연료펌프(20)를 구동한다. 즉, 종래의 고압 연료펌프는 디젤엔진의 크랭크축에 연결되어 상기 크랭크축의 회전에 따라 고압 연료펌프가 동작되어 디젤엔진에 부하를 가중시킬 뿐만 아니라 필요 디젤엔진의 회전수에 따라 고압 연료가 공급되어 필요 이상의 고압 연료가 커먼레일에 공급되었으나 본 발명에서는 디젤엔진의 회전수 또는 커먼레일의 압력에 따라 필요한 경우에만 고압 연료펌프를 구동시켜 리턴되는 연료의 양을 최소화 할 수 있다.
또한, 리턴되는 연료의 양을 최소화하는 구성으로, 상기의 복수 개의 유성기어가 포함된 전자클러치를 구비함으로써 달성되는데, 이는 요구되는 연료압력에 따라 선택 제어된 유성기어가 상기 전자클러치를 구동하도록 하여 이루어진다.
상기와 같은 구성으로 디젤엔진(10)이 고속으로 구동되더라도 전기 모터(30)인 BLDC 모터가 가지는 장점에 의해서 디젤엔진(10)에서 요구하는 적정한 커먼레일의 압력을 유지할 수 있으나 터보컴파운드의 구동력을 상기 고압 연료펌프로 전달하여 전기 모터의 부담을 경감시킬 수 있는 구성에 대하여 설명한다.
터보 컴파운드는 디젤엔진의 배기가스에서 버려지는 에너지를 회수하여 기계적 메커니즘으로 변환하는 장치로서, 배기가스에 의한 1단 터보과급기의 구동으로 과급을 달성하고, 이 가스를 다시 파워터빈에 공급하여, 이 파워터빈의 동력을 엔진 축에 공급하는 방식이다.
따라서 본 발명은 터보 컴파운드를 이용하여 회수된 보조동력원을 고압 연료펌프의 구동에 사용하여 디젤엔진의 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보컴파운드의 구동력을 이용하여 전기모터의 부담을 경감시킬 수 있는 구성을 나타낸 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전기 모터(30)의 부담을 경감시키는 구성으로, 디젤엔진(10)에서 배출되는 배기가스에 의해 회전되어 압축공기를 상기 디젤엔진(10)으로 압축공기를 공급하는 터보 컴파운드(70)를 더 포함하고, 제어부(60)는 제2전자클러치(50)를 제어하여 상기 터보컴파운드(70)에서 전달된 동력으로 상기 고압 연료펌프(20)를 구동하도록 구성된다.
상기의 구성에서 제어부(60)는 전기 모터(30)의 회전력을 고압 연료펌프(20)로 전달할 것인지 또는 터보 컴파운드(70)의 회전력을 고압 연료펌프(20)로 전달할 것인지를 판단하여 제어할 수 있도록 구성될 수 있는데, 일정속도(또는 일정 회전수(RPM)) 이하의 저속인 경우 즉, 배기가스의 압력의 충분하지 않을 경우에는 전기 모터(30)를 구동하여 고압 연료펌프(20)를 구동하도록 제어하며, 배기가스의 압력이 충분할 경우에는 배기가스에 의해서 구동되는 터보 컴파운드(70)에서 회수된 구동력을 고압 연료펌프(20)에 전달하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 디젤엔진의 연료분사 시스템에서 고압 연료펌프는 전기 모터에 의해서 작동되도록 하되 이 전기 모터가 디젤엔진의 시동에도 관여하여 하나의 전기 모터로 디젤엔진의 시동과 고압 연료펌프를 동작시킬 수 있으며, 이 전기 모터는 전기에너지에 의해서 구동되므로 디젤엔진의 부하를 경감하여 디젤엔진의 연비를 증진시킬 수 있다. 또한 디젤엔진의 회전수가 증가되어 높은 연료압력을 요구하는 경우에는 터보 컴파운드에서 발생되는 동력을 고압펌프를 구동하는 데 이용하여 고압의 연료를 커먼레일에 공급할 수 있어서 디젤엔진의 효율을 증가시킬 수 있다.
이에 더하여 커먼레일의 압력과 엔진 회전수에 따라 요구되는 적정 압력에 대해서 필요한 경우에만 고압 연료펌프를 구동하도록 제어하여 회수되는 연료의 양을 최소화할 수 있어서 결국 시스템의 에너지 이용 효율이 증대된다.
또한, 디젤엔진에서 배출되는 배기가스에서 에너지를 회수할 수 있는 수단으로 터보 컴파운더 기술을 도입하여 적용함으로써 회수된 보조동력원을 고압 연료펌프의 구동에 사용하여 디젤엔진의 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.
10 : 디젤엔진 20 : 고압 연료펌프
30 : 전기 모터 40 : 제1전자클러치
41, 51 : 유성기어 50 : 제2전자클러치
60 : 제어부 70 : 터보 컴파운드

Claims (5)

  1. 커먼레일, ECU 및 인젝터를 포함하는 디젤엔진(10)과;
    연료를 고압으로 압축하여 고압의 연료를 상기 커먼레일로 공급하는 고압 연료펌프(20)와;
    전기에너지를 이용하여 상기 디젤엔진 시동에 필요한 회전력을 공급하는 전기 모터(30)와;
    상기 전기 모터(30)와 디젤엔진(10) 사이에 설치되어 제어에 의해 상기 전기 모터(30)의 회전력을 상기 디젤엔진(10)으로의 전달을 단속하는 제1전자클러치(40)와;
    상기 전기 모터(30)와 고압 연료펌프(20) 사이에 설치되어 제어에 의해 상기 전기 모터(30)의 회전력을 상기 고압 연료펌프(20)로의 전달을 단속하는 제2전자클러치(50) 및;
    상기 제1전자클러치(40), 제2전자클러치(50) 및 전기 모터(30)를 제어하는 제어부(60);를 포함하고,
    상기 제1전자클러치(40)와 상기 제2전자클러치(50)에는 각각 복수 개로 이루어지는 유성기어(41, 51)가 구비되어 상기 제어부(60)의 제어에 의해 선택된 유성기어에 의해서 상기 제1 및 제2전자클러치(40, 50)가 구동되도록 하는 것을 특징으로 하는 커먼레일 디젤엔진에서의 전기 구동형 고압 연료펌프 구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 디젤엔진(10)에서 배출되는 배기가스에 의해 회전되어 압축공기를 상기 디젤엔진으로 공급하는 터보 컴파운드(70)를 더 포함하고,
    상기 제어부(60)는 상기 제2전자클러치(50)를 제어하여 상기 터보 컴파운드(70)에서 전달된 동력으로 상기 고압 연료펌프(20)를 구동하는 것을 특징으로 하는 커먼레일 디젤엔진에서의 전기 구동형 고압 연료펌프 구동장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부(60)는 상기 디젤엔진(10)의 회전수를 검출하여 상기 디젤엔진(10)의 회전수에 따라 상기 전기 모터(30)의 동작을 제어하여 상기 커먼레일의 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 커먼레일 디젤엔진에서의 전기 구동형 고압 연료펌프 구동장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디젤엔진(10)의 ECU는 벨트구동 ISG 기능이 포함되는 것을 특징으로 하는 커먼레일 디젤엔진에서의 전기 구동형 고압 연료펌프 구동장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114278475A (zh) * 2022-01-07 2022-04-05 龙口龙泵柴油喷射高科有限公司 一种泵轨一体的电控共轨高压供油系统总成

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11311123A (ja) * 1998-04-28 1999-11-09 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の過給及びエネルギ回収装置
JP3058227B2 (ja) * 1992-09-11 2000-07-04 株式会社デンソー 内燃機関の蓄圧式燃料噴射装置
JP2002202036A (ja) * 2001-01-09 2002-07-19 Toyota Industries Corp 車両用回転機械駆動システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3058227B2 (ja) * 1992-09-11 2000-07-04 株式会社デンソー 内燃機関の蓄圧式燃料噴射装置
JPH11311123A (ja) * 1998-04-28 1999-11-09 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の過給及びエネルギ回収装置
JP2002202036A (ja) * 2001-01-09 2002-07-19 Toyota Industries Corp 車両用回転機械駆動システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114278475A (zh) * 2022-01-07 2022-04-05 龙口龙泵柴油喷射高科有限公司 一种泵轨一体的电控共轨高压供油系统总成
CN114278475B (zh) * 2022-01-07 2023-12-01 龙口龙泵柴油喷射高科有限公司 一种泵轨一体的电控共轨高压供油系统总成

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