KR101574823B1

KR101574823B1 - 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 장치

Info

Publication number: KR101574823B1
Application number: KR1020117003758A
Authority: KR
Inventors: 프리드리히 보엑킹
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2015-12-04
Also published as: KR20110042081A; EP2321519B1; CN102124203B; JP2012500359A; EP2321519A1; DE102008041384A1; US20110192377A1; JP5599399B2; WO2010020464A1; CN102124203A; RU2011110113A; US8464692B2; RU2501968C2

Abstract

본 발명은 흡입 라인(3)을 통해 서로 연결된 고압 펌프(2)와 연료 탱크(1), 흡입 라인(3)의 통과 단면을 변화시키는 계량 공급 밸브(4), 고압이 가해지는 연료를 수용하기 위한 레일(5), 그리고 레일(5) 내 압력을 조절하기 위한 압력 조절 밸브(6)를 포함하는, 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 장치에 관한 것이다. 계량 공급 밸브(4)와 압력 조절 밸브(6)는 공통의 하우징(7) 내에서 통합되고 서로 대향된 개방 방향들을 갖는다. 계량 공급 밸브(4)와 압력 조절 밸브(6)는 폐쇄 부재들(4.1, 6.1)을 갖고, 이러한 폐쇄 부재들은 서로 견고하게 연결되어 동일한 이동축(14) 상에서 이동 가능하다.

Description

내연 기관에 연료를 공급하기 위한 장치{DEVICE FOR SUPPLYING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH FUEL}

본 발명은 청구범위 제1항의 유형에 따른 장치를 기초로 한다.

상기 장치는 DE 102 47 564 A1호에 공지되어 있다. 이 경우, 연료는 필요에 따라 연료 펌프의 도움으로 계량 공급 유닛을 통해 고압 펌프의 흡입 밸브에 계량 공급되며, 연료는 고압 펌프 내에서 1600바아 이하의 압력으로 압축되어, 고압 밸브를 통해 고압 어큐뮬레이터(high pressure accumulator), 즉 내연 기관의 분사 노즐과 연결되는, 소위 레일(rail)로 이송된다. 이들은 작동에 필요한 연료를 내연 기관의 연소실 내로 적절히 분사한다.

회전수에 따라, 내연 기관은 상이한 크기의 연료량을 필요로 한다. 모든 작동 상태에서 레일 내의 충분한 연료량을 제공하기 위해, 고압 펌프는 관련 내연 기관에 매우 필요한 구성 요소다. 그러나, 이는 부분 부하 영역에서 불필요하게 많은 연료량이 레일 내로 토출되어 초과압 밸브를 통해 연료 탱크 내로 피드백되는 단점이 있는데, 이는 에너지 측면에서 덜 만족스럽다. 이러한 단점을 방지하기 위해, 고압 펌프에 공급되는 연료량은 각각의 필요에 따라 계량 공급 유닛을 이용하여 계량 공급된다. 초과압 밸브 및 계량 공급 밸브는 독립적인 별도의 기능 유닛들이다. 이는 레일 내에 초과압이 발생하여, 레일, 연결 라인, 및/또는 계량 공급 유닛에 압력에 따른 기계적 손상이 발생할 수 있는 위험을 증가시킨다.

청구범위 제1항에 따른 특징을 갖는, 본 발명에 따른 장치는 압력 조절 밸브 및 계량 공급 유닛이 더 이상 독립적이고 서로 무관한 기능 유닛들로서 기능할 필요가 없고, 압력 조절 밸브 및 계량 공급 유닛의 작용이 서로를 보조하는 장점이 있다. 따라서, 전체 기능 유닛은 매우 견고하고 작동 신뢰도가 높다. 이에 의해, 레일, 라인, 및 계량 공급 유닛 영역에서의 초과압에 기인한 손상은 신뢰 가능하게 방지될 수 있다.

종속 청구항에는 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예 및 개선예가 기재되어 있다.

청구범위 제2항에 따른 실시예는 2개 밸브들의 작용이 저하될 가능성이 없고, 적어도 밸브들 중 하나가 폐쇄된 상태에서 절대적인 밀봉 상태가 보장되는 장점이 있다.

청구범위 제3항 및 제4항에 따른 실시예는 유효 수명이 특히 길고 마모가 특히 적은 장점이 있다.

청구범위 제5항에 따른 실시예는 작동 신뢰도가 변화하지 않으면서 피스톤이 실린더 내에서 회전할 수 있다는 장점이 있다. 이는 조립을 훨씬 간소화한다.

청구범위 제6항에 따른 실시예는 T자 형태의 프로파일을 갖는 피스톤이, 이에 매칭된 T자 형태의 프로파일을 갖는 실린더 내에 수용되며, 피스톤이 실린더 내에서 종방향으로 이동하는 경우 리세스가 링 실린더로서 개방되는 구조를 설명한다. 동일한 방식으로, 상대 이동의 크기가 감소하는 경우 리세스는 축소된다. 이러한 구조 형상은 특히 간단하게 제조 및 조립될 수 있다.

실린더와 피스톤이 전체 길이에 있어 동일한 단면을 갖는 경우, 리세스가 청구범위 제7항에 따라 환형 홈을 통해 횡방향으로 관통되고 피스톤이 경우에 따라 부가 보어에 의해 횡방향으로 관통될 때, 유사한 작용이 달성될 수 있다.

가장 간단하게, 계량 공급 밸브의 폐쇄 부재와 압력 조절 밸브의 폐쇄 부재 사이의 견고한 연결부는 폐쇄 부재들이 청구범위 제8항의 방식으로 커넥팅 로드를 통해 연결되는 경우에 발생한다.

청구범위 제9항에 따른 실시예는 자의적으로 매우 정확하게 제어되고, 이에 따라 내연 기관의 연료 공급을 매우 정확하고 최적으로 제어한다.

이 경우, 청구범위 제10항에 따른 실시예는 고리 자석(ring magnet)이 한 방향으로만 작용해야 하는 장점이 있다. 이에 의해, 정확한 제어는 훨씬 간소화된다.

본 발명의 복수의 실시예들은 도면에 도시되어 하기에 더 자세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 기본 구조가 도시된 도면이다.
도 2는 흡입 라인의 통로와 일치 가능한 환형 홈에 의해 계량 공급 밸브의 피스톤이 둘러싸이는 구조가 도시된 도 1의 부분도이다.
도 3은 피스톤과 이러한 피스톤을 수용하는 실린더가 계단식으로 축소되는 단면을 갖고, 피스톤을 둘러싸는 중공 실린더형 챔버가 발생하며, 피스톤이 실린더에 대해 종방향으로 이동할 때 흡입 라인의 통로와 이러한 챔버가 일치 가능한 구조가 도시된 도 1의 부분도이다.

하기 도면에서 동일한 도면 부호들은 기능적으로 동일한 대상을 표시한다.

도 1에 도시된 장치는 내연 기관에 연료를 공급하기 위해 사용된다. 이러한 장치는 흡입 라인(3)을 통해 서로 연결된 고압 펌프(2)와 연료 탱크(1), 흡입 라인(3)의 통과 단면을 변화시키는 계량 공급 밸브(4), 고압이 가해지는 연료를 수용하기 위한 레일(5), 그리고 레일(5) 내 압력을 조절하기 위한 압력 조절 밸브(6)를 포함한다.

계량 공급 밸브(4)와 압력 조절 밸브(6)는 공통의 하우징(7) 내에서 통합되고 서로 대향된 개방 방향들을 가지며, 계량 공급 밸브(4)와 압력 조절 밸브(6)는 폐쇄 부재들(4.1, 6.1)을 갖고, 이러한 폐쇄 부재들은 서로 견고하게 연결되어 동일한 이동축(14) 상에서 오로지 동일하게 배향되어 그리고 공동으로만 이동 가능하다.

이러한 폐쇄 부재들 중 하나의 폐쇄 부재(6.1), 즉 압력 조절 밸브(6)의 폐쇄 부재만이 직접 밸브 시트(6.2)에 접할 수 있는 반면, 다른 폐쇄 부재는 정지부 없는 슬라이드(4.2)로서 형성된다. 이에 의해, 2개의 밸브들은 각각 특히 양호한 작동 신뢰도를 특징으로 한다.

밸브 시트(6.2)에 가압 가능한, 압력 조절 밸브(6)의 폐쇄 부재(6.1)는 볼(ball)이다. 이에 따라, 폐쇄 부재는 매우 간단하게 제조되고, 마모가 특히 적으면서 작동 신뢰도가 특히 높은 것을 특징으로 한다. 압력 조절 밸브(6)의 통과 정도는 볼과 관련 밸브 시트(6.2) 간의 각각의 간격을 통해 설정된다.

계량 공급 밸브(4)의 슬라이드(4.2)는 하우징(7)의 채널 내에 수용되어 종방향으로 이동 가능한 피스톤을 관통해 형성되며, 하우징(7)은 피스톤의 종방향 연장부 내에서 횡방향 보어(7.1)에 의해 횡방향으로 관통되고, 제어 에지(4.3)를 구비한 피스톤은 횡방향 보어(7.1)의 채널측 유입 개구 전방으로 밀봉식으로 슬라이딩 가능하다. 채널측 유입 개구 전방에 대한 피스톤 제어 에지(4.3)의 각각의 위치에 따라, 이러한 유입 개구의 통과 단면이 변화하는 동시에 흡입 라인(3)의 통과 단면이 변화한다.

피스톤에는 횡방향 보어(7.1)를 개방하기 위해 하나 이상의 리세스가 제공되며, 이러한 리세스는 횡방향 보어(7.1)의 채널측 유입 개구와 일치 가능하다. 이 경우, 제어 에지(4.3)는 에지를 통해 형성되며, 이러한 에지 내에서 피스톤의 외부면과 횡방향 보어는 서로에 대한 경계를 형성한다.

도 2에는 피스톤이 리세스를 형성하기 위해, 반경 방향 외부로 개방된 환형 홈(4.4)에 의해 둘러싸이고 그리고/또는 횡방향 보어(7.1)와 일치 가능한 부가 보어에 의해 횡방향으로 관통되는 제1 구조 형상이 도시되어 있다. 이 경우, 제어 에지(4.3)는 피스톤의 외부면에 경계를 형성하는 원환면을 통해 형성된다.

도 3에는 제어 에지(4.3)가 반경 방향 외측으로 피스톤의 제1 원환면에 경계를 형성하며, 이러한 제1 원환면은 더 큰 단면을 갖는 피스톤의 제1 축방향 영역과 단면이 계단식으로 축소되는 피스톤의 제2 축방향 영역 사이에 배치되며, 채널은 2개의 축방향 영역들을 포함하고, 이러한 축방향 영역들은 단면의 계단부에 있어서 피스톤의 형태에 매칭되며 제2 원환면(7.2)을 통해 서로 분리되고, 리세스는 채널 및 피스톤의 원환면들이 종방향으로 서로에 대한 간격(L)을 가질 때 발생하는, 채널과 피스톤 사이의 환형 챔버(4.5)를 관통해 형성되는 제2 구조 형상이 도시되어 있다.

폐쇄 부재들(4.1, 6.1)은 도 1에 따른 구조 형상에서 커넥팅 로드(10)를 통해 기계적으로 견고하게 서로 연결된다. 이는 특별한 조정이 필요하지 않도록 한다. 커넥팅 로드(10)는 자석 코일(11)을 둘러싸서 철로 이루어진 전기자(12)를 보유하는데, 이러한 전기자는 자석 코일(11)의 자기장 내에 배치된다. 자석 코일(11)은 전류 케이블(15)을 통해 전압이 가해질 수 있고 작동 가능하다.

작동 유닛의 중공 챔버가 전체적으로 연료로 채워질 때 관성 질량을 감소시키고 이동성을 향상시키기 위해, 커넥팅 로드(10)와 전기자(12)는 보어(15)를 통해 관통된다. 이는 상대 이동하는 부분에 대한 밀봉 문제를 방지하기에 바람직할 수 있다. 컴퓨터 제어식으로 실행 가능한, 전자석에 대한 전류 인가는 결과적으로 전기자(12)와 자석 코일(11) 사이의 간격 변화를 일으키고, 이러한 간격 변화는 압력 조절 밸브(6) 및 계량 공급 밸브(4)의 통과 정도를 필요에 따라 의도한 대로 변화시키기 위해 사용된다. 자석 코일(11)은 도 1에 따른 구조 형상에서 슬라이드(4.2) 및/또는 커넥팅 로드(10)에 작용하는 압력 스프링(13)의 힘에 반대로 작용한다. 자석 코일(11)이 스위치-온되지 않을 때, 압력 스프링은 압력 조절 밸브(6)의 폐쇄 부재가 자신의 밸브 시트에 매칭되고, 흡입 라인(3)의 계량 공급 밸브(4)의 전체적으로 사용 가능한 통과 단면이 개방되도록 한다. 이에 따라, 고압 펌프(2)에는 가능한 많은 양의 연료가 공급되고 레일(5)은 매우 신속하게 연료로 채워지며, 레일 내에서 이러한 연료는 연결된 내연 기관에 공급하기 위해 필요한 압력을 갖는다. 이러한 압력에 도달한 경우에는 전자석을 통해 조정이 시작되고, 이러한 조정은 압력 조절 밸브가 요구되는 크기로 개방되는 동시에 계량 공급 밸브가 폐쇄되도록 한다.

고압 펌프에는 상응하게 감소된 양의 연료가 공급되어, 레일 내로 이송되고, 이러한 레일로부터 상응하게 감소된 크기로 배출된다. 배출 라인의 단면은 고압 펌프(2)의 최대 토출량이 필요한 경우 전체적으로 고압 펌프를 통해 연료 탱크(1) 내로 피드백될 수 있는 크기로 형성된다. 따라서, 초과압을 발생시키는 손상을 더 이상 염려할 필요가 없다. 이에 따라, 레일 내에는 고압 펌프(2)의 구동력이 최소일 때, 연결된 내연 기관의 모든 회전수에서 작동에 필요한 일정한 압력이 항상 존재한다.

Claims

흡입 라인(3)을 통해 서로 연결된 고압 펌프(2)와 연료 탱크(1), 흡입 라인(3)의 통과 단면을 변화시키는 계량 공급 밸브(4), 고압이 가해지는 연료를 수용하기 위한 레일(5), 그리고 레일(5) 내 압력을 조절하기 위한 압력 조절 밸브(6)를 포함하는, 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 장치에 있어서,
계량 공급 밸브(4)와 압력 조절 밸브(6)는 공통의 하우징(7) 내에서 통합되고 서로 대향된 개방 방향들을 가지며, 계량 공급 밸브(4)와 압력 조절 밸브(6)는 폐쇄 부재들(4.1, 6.1)을 갖고, 이러한 폐쇄 부재들은 서로 견고하게 연결되어 동일한 이동축(14) 상에서 이동 가능하고,
폐쇄 부재들 중 하나의 폐쇄 부재(6.1)만이 밸브 시트(6.2)에 접할 수 있고, 다른 폐쇄 부재는 정지부 없는 슬라이드(4.2)로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 장치.
삭제
제1항에 있어서, 밸브 시트(6.2)에 가압 가능한 폐쇄 부재(6.1)는 볼(ball)인 것을 특징으로 하는, 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 슬라이드(4.2)는 하우징(7)의 채널 내에 수용되어 종방향으로 이동 가능한 피스톤을 관통해 형성되며, 하우징(7)은 피스톤의 종방향 연장부 내에서 횡방향 보어(7.1)에 의해 횡방향으로 관통되고, 제어 에지(4.3)를 구비한 피스톤은 횡방향 보어(7.1)의 채널측 배출 개구 전방으로 밀봉식으로 슬라이딩 가능한 것을 특징으로 하는, 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 장치.
제4항에 있어서, 제어 에지(4.3)는 반경 방향 외부로 개방된 피스톤의 환형 홈(4.4)에 경계를 형성하고 피스톤을 원환면의 유형에 따라 완전히 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 장치.
제4항에 있어서, 제어 에지(4.3)는 반경 방향 외측으로 피스톤의 제1 원환면에 경계를 형성하며, 이러한 제1 원환면은 더 큰 단면을 갖는 피스톤의 제1 축방향 영역과 단면이 계단식으로 축소되는 제2 축방향 영역 사이에 배치되며, 채널은 2개의 축방향 영역들을 포함하고, 이들 축방향 영역들은 단면의 계단부에 있어서 피스톤의 형태에 매칭되며 제2 원환면(7.2)을 통해 서로 분리되고, 리세스는 채널 및 피스톤의 원환면들(4.3, 7.2)이 종방향으로 서로에 대한 간격(L)을 가질 때 발생하는, 채널과 피스톤 사이의 환형 챔버(4.5)를 관통해 형성되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 장치.
제5항에 있어서, 피스톤은 리세스를 형성하기 위해 환형 홈(4.4)에 의해 둘러싸이거나 횡방향 보어(7.1)와 일치 가능한 부가 보어에 의해 횡방향으로 관통되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 장치.
제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 폐쇄 부재들(4.1, 6.1)은 커넥팅 로드(10)를 통해 견고하게 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 장치.
제8항에 있어서, 커넥팅 로드(10)는 자석 코일(11)을 둘러싸서 자석 코일(11)의 자기장 내에 배치되는 전기자(12)를 보유하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 장치.
제9항에 있어서, 자석 코일(11)은 슬라이드(4.2) 또는 커넥팅 로드(10)에 작용하는 압력 스프링(13)의 힘에 반대로 작용하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 장치.