KR102008783B1 - 커먼 레일 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커먼 레일 구조체에 관한 것으로서, 내부 길이방향으로 압축된 연료를 수용할 수 있도록 내부 공간이 형성되고, 일 단에는 상기 내부 공간과 연통되는 밸브 장착부가 형성되며, 상기 밸브 장착부에는 연료 회수 라인과 연결되는 연료 리턴 유로가 형성되는 커먼 레일 및 상기 커먼 레일의 밸브 장착부에 결합되고, 전·후진 작동을 통해 상기 내부 공간의 압력을 조절하는 로드부와 상기 로드부의 작동시 리턴되는 연료를 밸브 배출공을 통해 연료 리턴 유로로 전달하는 밸브 하우징을 구비하는 압력조절밸브를 포함하되, 상기 연료 리턴 유로의 리턴 배출공과 밸브 하우징의 밸브 배출공은 서로 다른 방향에 위치하도록 형성된다.
본 발명에 의한 커먼 레일 구조체는 연료 회수 라인을 통해 연료 탱크 쪽으로 신속하게 회수시키는 연료 리턴 유로와 커먼 레일의 내부 공간 압력을 조절하는 압력조절밸브의 압력 배출 유로의 방향을 규제하여 연료 탱크에서 이물질이 유입되는 것을 차단하고 제품 작동의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

커먼 레일 구조체{Common rail structure}

본 발명은 커먼 레일 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 커먼 레일과 압력조절밸브의 결합 부분을 변경하여 연료 탱크로의 이물질 유입을 차단하고 제품 작동의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 커먼 레일 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 디젤 엔진은 경유를 그 연료로 사용하며, 디젤 엔진은 가솔린 엔진과 비교해서 연료 소비율이 낮고, 사용 연료의 가격도 저렴하여 경제적이며, 또한 가솔린 엔진에서 나타나는 노킹(knocking) 문제도 없으므로 배기량을 크게 하여 대량의 연료를 공급하면 출력이 큰 엔진을 만들 수 있다.

따라서 트럭이나 버스 등 대형 차량의 엔진으로는 가장 적합한 엔진이라 할 수 있다.

그리고 상기 엔진에 적용되는 커먼 레일(Common Rail)방식은 분사 압력의 발생과 분사 과정이 완전히 별개로 이루어짐으로써, 엔진 설계시 연료의 압력 발생과 분사를 분리해서 생각할 수 있기 때문에 연소와 분사 과정 설계를 자유롭게 할 수 있는 장점이 있다.

즉, 엔진 맵을 이용하여 엔진 운전 조건에 따라 연료 압력과 분사 시기를 조정할 수 있기 때문에 엔진의 회전 속도가 낮을 때도 고압 분사가 가능하게 되어 완전 연소를 추구할 수 있음은 물론 배기와 소음을 최소화함은 물론 연비를 크게 향상시킬 수 있다.

이러한 역할을 수행하는 커먼 레일 구조체의 실시 예를 살펴보면, 상기 커먼 레일은 연료탱크 내의 연료가 고압 연료펌프에 의해 펌핑되어 커먼 레일에 공급되고, 상기 커먼 레일에 일정 압력을 보유한 채 공급되어 있던 연료는 연료 인젝터를 통해 연소실로 분사되도록 구성된다.

그리고 상기 고압 연료펌프는 캠축에 의해 구동되면서 연료 펌핑 작용을 하게 되고, 상기 커먼 레일 내의 압력은 압력센서로 감지되며, 엔진 회전수와 부하에 따라 고압 연료펌프의 출구부에 배치되어 있는 압력조절밸브를 전자제어유닛에서 제어하여 엔진 회전시 연료를 고압으로 압축하지 않고 설정된 값으로 제어하게 된다.

그러나 종래의 커먼 레일 구조체는 커먼 레일과 압력조절밸브의 조립과정에서 연료 회수 라인을 통해 연료 탱크 쪽으로 신속하게 회수시키는 연료 리턴 유로와 커먼 레일의 내부 공간 압력을 조절하는 압력조절밸브의 압력 배출 유로의 방향 규제가 존재하지 않음으로써, 연료 탱크 내로 이물질이 유입되고, 장기 차량 방치 후 시동시 압력조절밸브가 제대로 작동되지 않아 내부 윤활유가 배출되는 등의 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0491777호 (2005.05.19) 대한민국 공개특허공보 제10-2005-047972호 (2005.05.23)

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 연료 회수 라인을 통해 연료 탱크 쪽으로 신속하게 회수시키는 연료 리턴 유로와 커먼 레일의 내부 공간 압력을 조절하는 압력조절밸브의 압력 배출 유로의 방향을 규제하여 연료 탱크의 내부에 이물질이 유입되는 것을 차단하고 제품 작동의 신뢰성을 확보할 수 있는 커먼 레일 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 커먼 레일 구조체는 내부 길이방향으로 압축된 연료를 수용할 수 있도록 내부 공간이 형성되고, 일 단에는 상기 내부 공간과 연통되는 밸브 장착부가 형성되며, 상기 밸브 장착부에는 연료 회수 라인과 연결되는 연료 리턴 유로가 형성되는 커먼 레일 및 상기 커먼 레일의 밸브 장착부에 결합되고, 전·후진 작동을 통해 상기 내부 공간의 압력을 조절하는 로드부와 상기 로드부의 작동시 리턴되는 연료를 밸브 배출공을 통해 연료 리턴 유로로 전달하는 밸브 하우징을 구비하는 압력조절밸브를 포함하되, 상기 연료 리턴 유로의 리턴 배출공과 밸브 하우징의 밸브 배출공은 서로 다른 방향에 위치하도록 형성된다.

그리고 상기 연료 리턴 유로의 리턴 배출공은 상 방향으로 형성되고, 상기 밸브 하우징의 밸브 배출공은 하 방향으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 밸브 하우징의 밸브 배출공의 지름은 상기 연료 리턴 유로의 리턴 배출공의 지름과 동일하거나 작게 형성될 수 있다.

또한, 상기 밸브 장착부의 내면에 형성되고 상기 밸브 하우징의 밸브 배출공을 통해 배출되는 연료를 상기 연료 리턴 유료의 리턴 배출공으로 안내하는 연료 배출공은 환형 형상으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 연료 배출공의 지름 또는 직경의 폭은 밸브 배출공에서 리턴 배출공으로 갈수록 좁게 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 커먼 레일 구조체는 연료 회수 라인을 통해 연료 탱크 쪽으로 신속하게 회수시키는 연료 리턴 유로와 커먼 레일의 내부 공간 압력을 조절하는 압력조절밸브의 압력 배출 유로의 방향을 규제하여 연료 탱크에서 이물질이 유입되는 것을 차단하고 제품 작동의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 연료 리턴 유로의 연료 배출공은 상 방향으로 형성되고, 밸브 하우징의 밸브 배출공은 하 방향으로 형성됨으로써, 상기 밸브 배출공을 통한 연료와 윤활유의 배출시 이물질을 포함하여 이동할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 커먼 레일 구조체를 나타낸 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 커먼 레일 구조체를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 커먼 레일 구조체의 요부를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 커먼 레일 구조체의 요부를 나타낸 단면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 커먼 레일 구조체를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 커먼 레일 구조체를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 커먼 레일 구조체의 요부를 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 커먼 레일 구조체의 요부를 나타낸 단면도이다.

본원발명인 커먼 레일 구조체(100)는 커먼 레일(200), 압력조절밸브(300), 압력센서(400)를 포함한다.

여기서, 상기 커먼 레일(200)의 내부 압력을 측정하는 압력센서(400)는 공지된 구성으로 별도의 설명은 생략하기로 한다.

상기 커먼 레일(200)은 고압 연료 공급 펌프(미도시)와 인젝터(미도시)의 사이에 설치된다.

그리고 상기 커먼 레일(200)은 내부에 길이방향으로 압축된 연료를 수용할 수 있도록 내부 공간(210)이 형성되고, 일 단에는 상기 내부 공간(210)과 연통되는 밸브 장착부(220)가 형성되며, 상기 밸브 장착부(220)의 외면에는 연료 회수 라인(미도시)과 연결되는 연료 리턴 유로(230)가 돌출형성된다.

즉, 상기 커먼 레일(200)은 고압 연료 공급 펌프로 압축된 연료를 타 단을 통해 내부 공간(210)에 수용한 후 인젝터를 통해 공급하게 된다.

그리고 상기 커먼 레일(200)의 일 단에는 상기 내부 공간(210)의 압력을 조절하는 압력조절밸브(300)와 결합될 수 있도록 밸브 장착부(220)가 형성되고, 상기 밸브 장착부(220)에는 연료 탱크 쪽으로 리턴된 연료를 회수하여 연료 회수 라인에 공급하는 연료 리턴 유로(230)가 형성된다.

여기서, 상기 밸브 장착부(220)의 형상은 환경 및 목적 등에 따라 달라질 수 있으며 내면에는 상기 압력조절밸브(300)를 통해 배출되는 연료를 상기 연료 리턴 유로(230)에 안내 및 공급하는 연료 배출공(222)이 형성된다.

즉, 상기 연료 배출공(222)은 밸브 장착부(220)의 내면 둘레를 따라 형성되어, 후설 할 압력조절밸브(300)를 구성하는 밸브 하우징의 밸브 배출공을 통해 배출되는 연료를 상기 연료 리턴 유로(230)의 리턴 배출공(232)으로 안내하게 된다.

이때, 상기 연료 배출공(222)은 밸브 장착부(220)의 내면 둘레를 따라 평면상 원형 형상으로 형성될 수 있을 뿐만 아니라 도시된 도면과 같이 이물질 포섭이 용이하도록 환형 형상으로 형성된다.

즉, 상기 연료 배출공(220)은 지름 또는 직경 폭(D)이 압력조절밸브(300)의 밸브 배출공(3220에서 상기 연료 리턴 유로(230)의 리턴 배출공(232)으로 향할수록 좁게 형성되어, 상기 연료 배출공(222) 및 압력조절밸브(300)의 밸브 하우징(320)의 사이에 위치한 이물질을 포집 및 배출하게 된다.

이때, 상기 밸브 장착부(220)의 연료 배출공(222)과 연료 리턴 유로(230)의 리턴 배출공(232)이 만나는 밸브 장착부(220)의 연결부분(224)은 연료와 윤활유의 원활한 이동을 위하여 경사 또는 곡면지게 형성된다.

상기 압력조절밸브(300)는 커먼 레일(200)의 밸브 장착부(220)에 나선 결합된다.

그리고 상기 압력조절밸브(300)는 유로를 개폐하는 핀(312)이 구비되는 로드부(310), 상기 로드부(310)의 일단 부분을 내부에 수용하면서 일단이 밸브 장착부(220)와 결합되고 내부에는 연료와 윤활유를 배출할 수 있도록 밸브 배출공(322)이 형성되는 밸브 하우징(320), 상기 로드부(310)의 다탄 부분을 내부에 수용하면서 일단이 밸브 하우징(320)과 결합되고 내부에는 코일(340)과 튜브(350)가 구비되는 보빈(330)을 포함한다.

즉, 상기 압력조절밸브(300)는 밸브 장착부(220)에 밸브 하우징(320)을 결합하고, 상기 밸브 하우징(320)에는 보빈(330)이 결합되면서 내부에 로드부(310)를 장착하게 된다.

여기서, 상기 로드부(310)는 일종의 솔레노이드 방식의 액추에이터로서, 전자력과 탄성력을 이용하여 핀(312)를 전진 또는 후진시키나 정지된 상태를 유지하게 된다.

또한, 상기 압력조절밸브(300)를 구성하는 밸브 하우징(320)의 밸브 배출공(322)은 연료 리턴 유로(230)의 리턴 배출공(232)과 서로 다른 방향에 위치하도록 형성된다.

즉, 상기 압력조절밸브(300)는 밸브 하우징(320)의 밸브 배출공(322)을 연료 리턴 유로(230)의 리턴 배출공(233)과 반대되는 방향에 위치하도록 형성하여, 연료 탱크에서 이물질이 유입되는 것을 차단하고 제품 작동의 신뢰성을 확보하게 된다.

예를 들면, 상기 연료 리턴 유로(230)의 리턴 배출공(232)이 상 방향으로 형성되는 경우에, 상기 밸브 하우징(320)의 밸브 배출공(322)은 하 방향으로 형성되어 연료 탱크에서 이물질이 유입되는 것을 차단하고 제품 작동의 신뢰성을 확보하게 된다.

이때, 상기 밸브 하우징(320)의 밸브 배출공(322)의 지름은 상기 연료 리턴 유로(230)의 연료 배출공(222)의 지름과 동일하거나 작게 형성되는데, 이는 상기 밸브 배출공(322)에서 배출된 연료가 연료 리턴 유로(230)의 연료 배출공(222)으로 이동하면서 주변의 이물질을 세척하면서도 부하가 형성되는 것을 방지하기 위함이다.

상기와 같이 구성되는 커먼 레일 구조체의 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 내부에 길이방향으로 압축된 연료를 수용할 수 있도록 내부 공간(210)이 형성되고, 일 단에는 상기 내부 공간(210)과 연통되는 밸브 장착부(220)가 형성되며, 상기 밸브 장착부(220)의 외면에는 연료 회수 라인(미도시)과 연결되는 연료 리턴 유로(230)가 돌출형성되는 커먼 레일(200)을 형성한다.

그리고 상기 커먼 레일(200)의 밸브 장착부(220)에 유로를 개폐하는 핀(312)이 구비되는 로드부(310), 상기 로드부(310)의 일단 부분을 내부에 수용하면서 일단이 밸브 장착부(220)와 결합되고 내부에는 연료와 윤활유를 배출할 수 있도록 밸브 배출공(322)이 형성되는 밸브 하우징(320), 상기 로드부(310)의 다탄 부분을 내부에 수용하면서 일단이 밸브 하우징(320)과 결합되고 내부에는 코일(340)과 튜브(350)가 구비되는 보빈(330)을 포함하는 압력조절밸브(300)를 장착한다.

이때, 상기 연료 리턴 유로(230)의 리턴 배출공(232)이 상 방향으로 형성되고, 상기 밸브 하우징(320)의 밸브 배출공(322)은 하 방향으로 형성된다.

여기서, 상기 커먼 레일 구조체의 조립순서는 상기와 다르게 이루어질 수 있음을 밝힌다.

다음으로, 상기 커먼 레일 구조체(100)의 작동에 대해서 살펴보면, 먼저, 고압의 연료가 충전되는 커먼 레일(200)에 연소실 수에 개수에 따라 인젝터를 연결한다.

이후, 엔진 운전시 고압 펌프에 의해 펌핑된 연료가 상기 커먼 레일(200)의 내부 공간(210)에 충전된 후 상기 인젝터를 통해 해당 연소실 내로 고압 분사하게 된다.

그리고 ECU는 커먼 레일(200)에 구비된 압력센서(400)로부터 커먼 레일(200) 내 연료의 압력상태를 나타내는 신호를 입력받아, 이를 토대로 상기 밸브 장착부(220)에 장착되는 압력조절밸브의 개폐를 제어하여 커먼 레일(200)의 내의 연료의 압력상태를 설정된 값으로 유지하게 된다.

이때, 상기 압력조절밸브(300)를 구성하는 로드부(310)의 핀(312)의 작동에 따른 밸브 하우징(320)으로 유입된 연료는 밸브 배출공(322)을 통해 외부로 배출된 후 양측에 위치하는 연료 배출공(222)을 따라 이동하게 된다.

좀 더 보충설명하면, 상기 밸브 하우징(320)의 밸브 배출공(322)을 통해 외부로 배출된 연료는 환형의 유로를 통해 이동하면서 전체적으로 이물질을 제거하게 된다.

다음으로, 상기 연료 리턴 유로(230)의 입구에 도달된 연료는 연료 배출공(222)을 통해 연료 회수 라인으로 이동하게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 커먼 레일 구조체 200 : 커먼 레일
210 : 내부 공간 220 : 밸브 장착부
222 : 연료 배출공 230 : 연료 리턴 유로
232 : 리턴 배출공 300 : 압력조절밸브
310 : 로드부 312 : 핀
320 : 밸브 하우징 322 : 밸브 배출공
330 : 보빈 340 : 코일
350 : 튜브 400 : 압력센서

Claims (5)

1. 내부 길이방향으로 압축된 연료를 수용할 수 있도록 내부 공간이 형성되고, 일 단에는 상기 내부 공간과 연통되는 밸브 장착부가 형성되며, 상기 밸브 장착부에는 연료 회수 라인과 연결되는 연료 리턴 유로가 형성되는 커먼 레일 및
   상기 커먼 레일의 밸브 장착부에 결합되고, 전·후진 작동을 통해 상기 내부 공간의 압력을 조절하는 로드부와 상기 로드부의 작동시 리턴되는 연료를 밸브 배출공을 통해 연료 리턴 유로로 전달하는 밸브 하우징을 구비하는 압력조절밸브를 포함하되,
   상기 연료 리턴 유로의 리턴 배출공과 밸브 하우징의 밸브 배출공은 서로 다른 방향에 위치하도록 형성되고,
   상기 연료 리턴 유로의 리턴 배출공은 상 방향으로 형성되고, 상기 밸브 하우징의 밸브 배출공은 하 방향으로 형성되며,
   상기 밸브 장착부의 내면에 형성되고 상기 밸브 하우징의 밸브 배출공을 통해 배출되는 연료를 상기 연료 리턴 유로의 리턴 배출공으로 안내하는 연료 배출공은 환형 형상으로 형성되고,
   상기 연료 배출공의 지름 또는 직경의 폭은 밸브 배출공에서 리턴 배출공으로 갈수록 좁게 형성되며,
   상기 연료 배출공과 상기 리턴 배출공이 만나는 상기 밸브 장착부의 연결부분은 연료와 윤활유의 원활한 이동을 위하여 경사 또는 곡면지게 형성된 커먼 레일 구조체.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 밸브 하우징의 밸브 배출공의 지름은 상기 연료 리턴 유로의 리턴 배출공의 지름과 동일하거나 작게 형성되는 것인 커먼 레일 구조체.
   
4. 삭제
5. 삭제

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