KR102096116B1 - 연료 공급 시스템 - Google Patents

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볼프강 바그너
로베르트 슈트로벨
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만 에너지 솔루션즈 에스이
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Abstract

본 발명은 선박 디젤 엔진으로서 형성되어 있는 내연기관의 연료 공급 시스템, 특히 커먼 레일 연료 공급 시스템에 관한 것으로서, 연료 공급 시스템은 저압 영역(4) 및 펌프 장치(3)를 가지므로, 연료가 저압 영역(4)으로부터 고압 영역(6) 안으로 이송될 수 있으며, 상시적으로 고압 하에 있는 어큐뮬레이터 시스템(7)이 상기 고압 영역(6)에서 펌프 장치(3)와 실린더들에 할당된 인젝터들(1) 사이에 제공되어 있으며, 이 어큐뮬레이터 시스템은 고압 라인(10)에 의해 결합되는 어큐뮬레이터 유닛들(9)을 가지며, 상기 어큐뮬레이터 시스템(7)은 마찬가지로 상시적으로 고압 하에 있는 하나 이상의 고압 라인(10)에 의해 펌프 장치(3)와 연결되어 있으며, 어큐뮬레이터 시스템(7)은 분사 사이클에 의존하여 일시적으로 고압 하에 있는 고압 라인들(11)에 의해 인젝터들(1)과 연결되어 있으며, 압력 제한 밸브(13)와 퍼지 밸브(14)가 상기 어큐뮬레이터 시스템(7)의 어큐뮬레이터 유닛들(9) 중 하나의 어큐뮬레이터 유닛과 상호 작용하며, 상기 압력 제한 밸브 및 퍼지 밸브와 상호 작용하는 어큐뮬레이터 유닛(9)에 밸브 블록(19)이 할당되어 있으며, 이러한 밸브 블록은 직접 어큐뮬레이터 유닛(9)에 결합하며 상기 압력 제한 밸브(13)와 퍼지 밸브(14)를 수용한다.

Description

연료 공급 시스템{FUEL SUPPLY SYSTEM}
본 발명은 제1항의 전제부에 따른 내연기관의 연료 공급 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이와 같은 연료 공급 시스템의 어큐뮬레이터 유닛, 압력 제한 밸브 및 퍼지 밸브로 이루어지는 어셈블리에 관한 것이다.
도 1에는 종래 기술에 공지된 내연기관의 커먼 레일 연료 공급 시스템의 기본적인 구성이 도시되어 있다. 이런 구성은 DE 101 57 135 B4호에 공지되어 있다. 예컨대, 도 1의 커먼 레일 연료 공급 시스템은 내연기관의 실린더마다 각각 하나 이상의 인젝터(1)를 포함하고 있다. 상기 인젝터들(1)에 의해 연료가 내연기관의 각 실린더 안으로 분사될 수 있다. 또한, 커먼 레일 연료 공급 시스템의 저압 영역(4)으로부터 이의 고압 영역(6) 안으로 연료를 이송하기 위해, 상기 커먼 레일 연료 공급 시스템은 하나 이상의 저압 펌프(5), 하나 이상의 고압 펌프(2) 및 고압 펌프 어큐뮬레이터(8)를 가지는 펌프 장치(3)를 포함하며, 상시적으로 고압 하에 있는 어큐뮬레이터 시스템(7)이 고압 영역(6)에서 펌프 장치(3)와 인젝터들(1) 사이에 제공되어 있다. 커먼 레일이라고도 칭하는, 상시적으로 고압 하에 있는 어큐뮬레이터 시스템(7)은 복수의 어큐뮬레이터 유닛(9)을 갖는다. 이러한 어큐뮬레이터 유닛들(9)은 펌프 장치(3)와 연결되어 있고 그리고 상시적으로 고압 하에 있는 고압 라인들(10)에 의해 서로 연결되어 있다. 또한, 상기 어큐뮬레이터 시스템(7), 즉 어큐뮬레이터 유닛들(9)은 분사 사이클에 의존하여 일시적으로 고압 하에 있는 고압 라인들(11)에 의해 인젝터들(1)에 연결되어 있다. 분사 사이클에 의존하여 일시적으로 고압 하에 있으며 상기 인젝터들(1)을 어큐뮬레이터 유닛들(9)에 연결하는 고압 라인들(11)에 스위칭 밸브들(12)이 할당되어 있으며, 스위칭 밸브들은 분사 사이클에 의존하여 상기 인젝터들(1)에 연료를 공급한다.
또한, DE 101 57 135 B4호에는 상기 어큐뮬레이터 시스템(7)의 어큐뮬레이터 유닛들(9) 중 하나의 어큐뮬레이터 유닛에 압력 제한 밸브(13) 및 퍼지 밸브(14)가 할당되어 있음이 공지되어 있다. 실무적으로 아는 것처럼 연료 공급 시스템에서 압력 제한 밸브(13) 및 퍼지 밸브(14)가 한편으로 고압 라인들(15, 16)에 의해 상기 어큐뮬레이터 유닛(9)에 결합되어 있고 다른 한편으로 저압 라인들(17, 18)에 의해 연료 공급 시스템의 저압 영역(4)에 결합되어 있다.
고압 라인들(15, 16)에 의해 상기 어큐뮬레이터 유닛(9)에 압력 제한 밸브(13)와 퍼지 밸브(14)를 파이핑(piping)하는 것은 불리한데, 그 이유는 이로 인해 밀봉 지점들이 추가로 생기기 때문이다. 또한, 위에서 언급한 연료 공급 시스템의 부품들의 파이핑 때문에 설치 공간을 많이 필요로 하는 연료 공급 시스템의 구성이 혼잡해진다. 상기 연료 공급 시스템의 개별 부품들에 대한 접근 역시 이러한 파이핑 때문에 어렵다.
이러한 점을 전제로 하는 본 발명의 과제는 내연기관의 새로운 연료 공급 시스템 및 이와 같은 연료 공급 시스템의 어큐뮬레이터 유닛, 압력 제한 밸브 및 퍼지 밸브로 이루어지는 어셈블리를 제공하는 데 있다.
상기 과제는 제1항에 따른 내연기관의 연료 공급 시스템을 통해 해결된다.
본 발명에 따르면 압력 제한 밸브 및 퍼지 밸브와 상호 작용하는 동일 어큐뮬레이터 유닛에 밸브 블록이 할당되며, 이 밸브 블록은 상기 어큐뮬레이터 유닛에 직접 연결되어 있으며 압력 제한 밸브와 퍼지 밸브를 수용한다.
본 발명에 따른 제안으로서, 압력 제한 밸브 및 퍼지 밸브와 상호 작용하는 동일 어큐뮬레이터 유닛에 밸브 블록이 할당되어 있으며, 이 밸브 블록은 상기 어큐뮬레이터 유닛에 직접 연결되어 있으며 압력 제한 밸브도 그리고 퍼지 밸브도 수용한다. 그 결과, 연료 공급 시스템의 어큐뮬레이터 시스템의 상기 압력 제한 밸브, 퍼지 밸브와 어큐뮬레이터 유닛 간 고압 라인들이 이용되지 않을 수 있다. 그 결과, 이러한 연료 공급 시스템 안의 밀봉 지점들의 수가 감소한다. 또한, 상기 연료 공급 시스템의 구성이 단순해진다. 연료 공급 시스템의 개별 부품들에 대한 접근이 개선된다.
유리한 일 개선점에 따르면, 상기 밸브 블록은 하나 이상의 압력 센서, 바람직하게는 중복적으로 작동하는 2개의 압력 센서를 갖는다. 그 외에도, 바람직하게는 밸브 블록은 온도 센서들을 가지는, 즉 상기 압력 제한 밸브와 상호 작용하는 제1의 온도 센서 및 상기 퍼지 밸브와 상호 작용하는 제2의 온도 센서를 갖는다. 특히, 상기 밸브 블록은 추가로 누출 검출 장치들을 수용한다. 이와 같이 하여 연료 공급 시스템의 구성이 더 감소될 수 있다. 상기 또는 각 압력 센서 및 온도 센서들이 직접 상기 밸브 블록에 의해 수용되어 있으면, 상기 또는 각 압력 센서 및 온도 센서들에 의해 제공되는 측정값들을 이용하는 개루프 또는 폐루프 제어 장치의 반응 거동이 개선된다.
유리한 일 개선점에 따르면 상기 밸브 블록이 고압 보어 시스템을 가지며, 상기 어큐뮬레이터 유닛의 어큐뮬레이터 볼륨이 파이핑 없이 상기 고압 보어 시스템에 의해 압력 제한 밸브, 퍼지 밸브 및 상기 또는 각 압력 센서와 결합되어 있다. 그 외에도, 바람직하게는 상기 밸브 블록이 저압 보어 시스템을 가지며, 이 저압 보어 시스템에 의해 상기 온도 센서들이 파이핑 없이 압력 제한 밸브와 그리고 퍼지 밸브와 결합되어 있다. 저압 보어 시스템은 압력 제한 밸브와 퍼지 밸브를 중간 삽입하여 고압 보어 시스템으로부터 분리되어 있다.
이런 구성이 특히 선호된다. 상기 밸브 블록의 고압 보어 시스템과 저압 보어 시스템은 종래 기술에 따르면 필요하였던, 위에서 언급한 부품들 간 고압 라인들과 저압 라인들에 의한 파이핑을 대체하고 있다.
특히, 상기 밸브 블록은 파이핑 없이 상기 누출 검출 장치들과 결합되어 있는 누출 보어 시스템을 가지며, 이때 누출 보어 시스템은 저압 보어 시스템으로부터 그리고 고압 보어 시스템으로부터 분리되어 있다.
이와 같은 연료 공급 시스템을 위해 어큐뮬레이터 유닛, 압력 제한 밸브 및 퍼지 밸브로 이루어지는 본 발명의 어셈블리가 제10항에 명시되어 있다.
본 발명의 바람직한 개선점들이 종속항들 및 하기의 상세한 설명으로부터 나온다. 본 발명의 실시예들은 이에 제한됨이 없이 도면을 참고하여 상술된다.
도 1은 연료 공급 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 상세도이다.
본 발명은 특히 대형 디젤 엔진 또는 선박 디젤 엔진으로서 형성된 내연기관의 연료 공급 시스템, 특히 커먼 레일 연료 공급 시스템에 관한 것이다. 이와 같은 연료 공급 시스템의 기본적인 구성은 이미 도 1을 참고하여 설명하였다.
본 발명은 연료 공급 시스템의 세부 내용에 관한 것으로서, 압력 제한 밸브(13) 및 퍼지 밸브(14)와 상호 작용하는 동일 어큐뮬레이터 유닛(9)의 영역에서 상기 연료 공급 펌프를 이용하면 파이핑 노력(piping effort)이 감소될 수 있다. 이와 관련한 세부 내용은 하기에서 도 2를 참고하여 설명한다.
예컨대, 도 2에서 상기 압력 제한 밸브(13) 및 퍼지 밸브(14)와 상호 작용하는 어큐뮬레이터 유닛(9)에 밸브 블록(19)이 할당되어 있으며, 상기 어큐뮬레이터 유닛(9)은 밸브 블록(19)에 직접 결합하며, 또한 상기 밸브 블록(19)은 압력 제한 밸브(13) 및 퍼지 밸브(14)를 수용 또는 지지하고 있다.
그 외에도, 상기 밸브 블록(19)은 하나 이상의 압력 센서(20)를 가지며, 어큐뮬레이터 유닛(9)의 어큐뮬레이터 볼륨 내 주된 시스템 압력이 상기 압력 센서를 이용하면 측정 기술에 의해 검출될 수 있으므로, 이러한 시스템 압력에 의존하여 상기 펌프 장치(3)의 작동이 개루프 또는 폐루프 제어된다. 바람직하게는 상기 밸브 블록(19)은 2개의 상기 압력 센서(20)를 수용하며, 이들은 어큐뮬레이터 유닛(9)의 어큐뮬레이터 볼륨 내 주된 시스템 압력을 중복적으로 검출한다.
상기 어큐뮬레이터 유닛(9) 및 압력 제한 밸브(13), 퍼지 밸브(14) 및 상기 또는 각 압력 센서(20)를 상기 밸브 블록(19)에 직접 연결하기 위해, 상기 밸브 블록(19)은 고압 보어 시스템을 가지며, 어큐뮬레이터 유닛(9)의 어큐뮬레이터 볼륨은 파이핑 없이도 상기 고압 보어 시스템에 의해 압력 제한 밸브(13) 및 퍼지 밸브(14) 및 상기 또는 각 압력 센서(20)와 결합될 수 있다.
그 외에도, 상기 밸브 블록(9)은 온도 센서들(21 및 22)을 가지며, 즉 상기 압력 제한 밸브(13)와 상호 작용하는 제1의 온도 센서(22) 및 퍼지 밸브(14)와 상호 작용하는 제2의 온도 센서(21)를 갖는다.
상기 압력 제한 밸브(13) 또는 퍼지 밸브(14)가 개방되면, 각 밸브(13, 14)와 상호 작용하는 온도 센서(21, 22)에 의해 각 밸브(13, 14)의 개방이 검출될 수 있다.
상기 고압 보어 시스템에 추가로, 상기 밸브 블록(19)은 저압 보어 시스템을 가지며, 상기 온도 센서들(21과 22)이 파이핑 없이 상기 저압 보어 시스템에 의해 압력 제한 밸브(13) 및 퍼지 밸브(14)와 결합되므로, 저압 영역에서 제1의 온도 센서(22)가 직접 압력 제한 밸브(13)의 하류에 배치되어 있고 제2의 온도 센서(21)는 직접 퍼지 밸브(14)의 하류에 배치되어 있다.
상기 저압 보어 시스템은 압력 제한 밸브(13) 및 퍼지 밸브(14)가 중간에 삽입되어 있어서 고압 보어 시스템으로부터 분리되어 있다.
상기 저압 보어 시스템은 압력 제한 밸브(13) 및 퍼지 밸브(14)를 위해 연료 공급 시스템의 저압 영역(4) 쪽으로 연료를 보내는 공동 유출구(23)을 가지고 있다.
그 외에도, 상기 어큐뮬레이터 유닛(9)에 할당되어 있는 밸브 블록(19)은 누출 검출 장치들(24)을 가지며, 이를 위해 상기 밸브 블록(19)은 고압 보어 시스템 및 저압 보어 시스템 외에도 누출 보어 시스템을 가지며, 이때 누출 보어 시스템은 파이핑 없이 누출 검출 장치들(24)과 결합되어 있다.
상기 누출 보어 시스템은 저압 보어 시스템과도 고압 보어 시스템과도 분리되어 있다.
본 발명에 의해 연료 공급 시스템, 즉 대형 디젤 엔진 또는 선박 디젤 엔진의 커먼 레일 연료 공급 시스템의 구성이 현저히 단순해질 수 있다.
예컨대, 상기 압력 제한 밸브(13) 및 퍼지 밸브(14)를 직접 수용하는 밸브 블록(19)은 직접 어큐뮬레이터 유닛(9)에, 즉 이의 어큐뮬레이터 볼륨에 결합되어 있다. 그 결과, 상기 밸브 블록(19)과 어큐뮬레이터 유닛(9) 간 고압 라인들 및 밸브들(13과 14)에 연결되는 고압 라인들이 이용되지 않을 수 있다.
그 외에도, 상기 온도 센서들(21과 22)이 밸브 블록(19) 안에 통합되어 있거나 또는 직접 이것에 의해 수용되어 있다. 그 결과, 온도 센서(21과 22)로 연료를 유도하는 연료 라인들이 이용되지 않을 수 있다.
그 외에도, 바람직하게는 상기 누출 검출 장치들(24)에 의한 누출 검출 역시 밸브 블록(19) 안에 통합되어 있다. 이는 연료 공급 시스템 구성의 단순화를 추가로 보장한다.
또한, 본 발명은 도 2에 도시된, 상기 어큐뮬레이터 유닛(9), 밸브 블록(19) 및 밸브들(13과 14)로 이루어지는 어셈블리에 관한 것으로서, 이러한 어셈블리에는 바람직하게는 상기 또는 각 압력 센서(20), 온도 센서들(21과 22) 및 누출 검출 장치들(24)이 속한다.
본 발명에 의해, 상기 압력 제한 밸브(13), 퍼지 밸브(14) 또는 상기 또는 각 압력 센서(20)와 온도 센서들(21, 22)을 상기 어큐뮬레이터 유닛(9)에 결합하기 위해, 실무적으로 아는 것처럼 연료 공급 시스템에서 필요한 다수의 파이핑이 이용되지 않을 수 있다.
이를 달성하기 위해, 상기 어셈블리와 상호 작용하는 동일 어큐뮬레이터 유닛(9)에 직접 결합하는 밸브 블록(19) 안에 다수의 기능들이 통합되어 있는, 즉 밸브들(13과 14)의 기능, 상기 또는 각 압력 센서(20)의 기능, 온도 센서들(21과 22)의 기능 및 누출 검출의 기능이 통합되어 있다. 그 결과, 상기 연료 공급 시스템 내 밀봉 지점들의 수만 감소하는 것이 아니라, 그 외에도 상기 연료 공급 시스템의 개별 부품들 또는 어셈블리에 대한 접근이 양호해진다.
1 인젝터 2 고압 펌프
3 펌프 장치 4 저압 영역
5 저압 펌프 6 고압 영역
7 어큐뮬레이터 시스템 8 고압 펌프 어큐뮬레이터
9 어큐뮬레이터 유닛 10 고압 라인
11 고압 라인 12 스위칭 밸브
13 압력 제한 밸브 14 퍼지 밸브
15 고압 라인 16 고압 라인
17 저압 라인 18 저압 라인
19 밸브 블록 20 압력 센서
21 온도 센서 22 온도 센서
23 유출구 24 누출 검출 장치

Claims (11)

  1. 선박 디젤 엔진으로서 형성되어 있는 내연기관의 연료 공급 시스템으로서, 상기 연료 공급 시스템은 저압 영역(4)과, 저압 영역(4)으로부터 고압 영역(6)으로 연료를 이송하기 위한 펌프 장치(3)를 갖고, 상시적으로 고압 하에 있는 어큐뮬레이터 시스템(7)이 상기 고압 영역(6)에서 펌프 장치(3)와 실린더들에 할당된 인젝터들(1) 사이에 제공되어 있으며, 상기 어큐뮬레이터 시스템은 고압 라인(10)에 의해 결합되는 어큐뮬레이터 유닛들(9)을 가지며, 상기 어큐뮬레이터 시스템(7)은 마찬가지로 상시적으로 고압 하에 있는 하나 이상의 고압 라인(10)에 의해 펌프 장치(3)와 연결되고, 어큐뮬레이터 시스템(7)은 분사 사이클에 따라 일시적으로 고압 하에 있는 고압 라인들(11)에 의해 인젝터들(1)과 연결되어 있으며, 압력 제한 밸브(13)와 퍼지 밸브(14)가 상기 어큐뮬레이터 시스템(7)의 어큐뮬레이터 유닛들(9) 중 하나의 어큐뮬레이터 유닛과 상호 작용하는 것인 연료 공급 시스템에 있어서,
    상기 압력 제한 밸브 및 퍼지 밸브와 상호 작용하는 어큐뮬레이터 유닛(9)에 밸브 블록(19)이 할당되어 있으며, 이러한 밸브 블록은 직접 어큐뮬레이터 유닛(9)에 결합하며 상기 압력 제한 밸브(13)와 퍼지 밸브(14)를 수용하고,
    상기 밸브 블록(19)은 하나 이상의 압력 센서(20)를 더 수용하고,
    상기 밸브 블록(19)은 고압 보어 시스템을 가지며, 어큐뮬레이터 유닛(9)의 어큐뮬레이터 볼륨이 파이핑 없이 상기 고압 보어 시스템에 의해 상기 압력 제한 밸브(13), 퍼지 밸브(14) 및 하나의 압력 센서(20) 또는 각 압력 센서(20)와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 블록(19)은 온도 센서들(21, 22), 즉 상기 압력 제한 밸브(13)와 상호 작용하는 제1의 온도 센서(22)와 상기 퍼지 밸브(14)와 상호 작용하는 제2의 온도 센서(21)를 수용하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 밸브 블록(19)은 저압 보어 시스템을 가지며, 상기 저압 보어 시스템의 영역에서 제1의 온도 센서(22)가 직접 상기 압력 제한 밸브(13)의 하류에 배치되고 제2의 온도 센서(21)가 직접 상기 퍼지 밸브(14)의 하류에 배치되도록, 상기 온도 센서들(21, 22)이 파이핑 없이 상기 저압 보어 시스템에 의해 상기 압력 제한 밸브(13) 및 퍼지 밸브(14)와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 저압 보어 시스템은 압력 제한 밸브(13) 및 퍼지 밸브(14)를 위해 연료 공급 시스템의 저압 영역(4)으로의 공동 유출구(23)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 저압 보어 시스템은 상기 압력 제한 밸브(13)와 퍼지 밸브(14)를 중간 삽입하여 상기 고압 보어 시스템으로부터 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 밸브 블록(19)은 누출 검출 장치들(24)을 수용하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 밸브 블록(19)은 파이핑 없이 상기 누출 검출 장치들(24)과 결합되어 있는 누출 보어 시스템을 가지며, 상기 누출 보어 시스템은 저압 보어 시스템으로부터 그리고 고압 보어 시스템으로부터 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
  10. 연료 공급 시스템의 어큐뮬레이터 시스템(7)의 어큐뮬레이터 유닛(9), 압력 제한 밸브(13) 및 퍼지 밸브(14)로 이루어지는 어셈블리로서, 상기 어큐뮬레이터 유닛(9)은 고압 라인(10)에 의해 다른 어큐뮬레이터 유닛들(9)과 결합될 수 있으며, 상기 어큐뮬레이터 유닛(9)은 다른 고압 라인(10)에 의해 펌프 장치(3)와 결합될 수 있으며, 상기 어큐뮬레이터 유닛(9)은 분사 사이클에 따라 일시적으로 고압 하에 있는 고압 라인들(11)에 의해 인젝터(1)와 결합될 수 있는 것인 어셈블리에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터 유닛(9)에 밸브 블록(19)이 할당되어 있으며, 밸브 블록은 직접 어큐뮬레이터 유닛(9)에 결합하고 압력 제한 밸브(13)와 퍼지 밸브(14)를 수용하고,
    상기 밸브 블록(19)은 하나 이상의 압력 센서(20)를 더 수용하고,
    상기 밸브 블록(19)은 고압 보어 시스템을 가지며, 어큐뮬레이터 유닛(9)의 어큐뮬레이터 볼륨이 파이핑 없이 상기 고압 보어 시스템에 의해 상기 압력 제한 밸브(13), 퍼지 밸브(14) 및 하나의 압력 센서(20) 또는 각 압력 센서(20)와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  11. 삭제
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