KR19980040396A - 내연 기관의 연료 분사 장치의 감압 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연 기관의 연료 분사 장치의 감압 장치를 제공한다.

고압 피드 펌프(1)에 의해 고압 저장실(common rail)(7)에 형성된 연료 고압 을 고압 저장실(7)에 접속된 분사 밸브(11)에서의 분사 과정을 제어하기 위해 필요해지는 제어 밸브(31)를 통해, 리저버 탱크(5)에 방압하고, 내연 기관의 정지후에 연료 분사 장치내의 연료압을 감압시키기 위한 방법이 제공된다. 이를 위해, 제어 밸브(31)는 이 제어 밸브가 분사 밸브(11)의 압력실(29)을 단시간 동안 고압 저장실(7) 또는 리저버 탱크(5)에 접속되도록 제어하고, 부가로 이 경우, 분사 밸브(11)의 밸브 부재(15)를 개방 방향에서 부하하는 압력이 분사 밸브(11)의 개방 압력보다도 낮게 유지되고, 제어 밸브(31,323)의 이 제어 과정이 고압 저장실(7)내에서 소망의 압력이 얻어질 때까지 반복된다.

Description

내연 기관의 연료 분사 장치의 감압 장치

본 발명은 내연 기관의 연료 분사 장치의 감압장치에 관한 것으로서, 특히 연료를 고압 저장실로 압송하기 위한 펌프가 형성되어 있고, 그 고압 저장실로부터 분사 밸브에까지 압력 관로가 도출되어 있으며 그 분사 밸브에 의한 연료 분사를 제어하는 제어 밸브가 분사 밸브에 형성되어 있고 그 제어 밸브가 제어의 목적으로 분사 밸브의 밸브 부재를 부하하며 그 분사 밸브에 형성된 압력실을 고압 저장실에 접속하든지 또는 리저버 탱크로의 방압 관로에 접속하도록 구성된, 내연 기관의 연료 분사 장치의 감압 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공지의 연료 분사 장치에서는 고압 피드 펌프가 고압 저장실을 리저버 탱크로부터의 연료로 충전하도록 되어 있다. 고압 저장실(common rail)로부터는 압력 관로가 뻗어 있고, 이 압력 관로는 연료를 공급받기 위한 내연 기관의 연소실에 돌입한 개개의 분사 밸브로 통해 있다. 이 분사 밸브는 연료 분사 장치에서는 제1통로를 통해 분사 밸브의 밸브 부재를 개방 방향에서 부하하는 제1압력실로 직접 개방되어 있으며, 더욱이 제2통로를 통해 밸브 부재를 폐쇄 방향에서 부하하고 또한 제어실을 형성하는 제2압력실에 접속 가능하다. 이 제2통로에는 3 포트 2 위치 제어 밸브가 삽입되어 있다. 이 3 포트 2 위치 제어 밸브는 밸브 부재에 형성된 제어실을 고압 저장실로부터 출발하는 압력 관로에 접속하든지 또는 리저버 탱크로의 방압 관로에 접속한다. 이 3 포트 2 위치 제어 밸브는 전자 밸브에 의해 조작된다. 이 전자 밸브는 내연 기관의 여러 가지의 운전 파라미터를 처리하는 전자 제어 장치에 의해 제어된다.

분사 밸브는 제어실과 고압 저장실과의 접속에 의해 폐쇄 상태로 유지된다. 이를 위해서는 밸브 부재의 제어실에 돌입한 수압면이 제1압력실에 돌입한 개방 방향에서의 수압면보다도 크게 형성되어 있다.

분사 밸브에 있어서, 분사를 수행하고자 하는 경우, 제어 밸브는 제어실을 방압 관로에 접속하기 때문에, 제어실내의 고압은 이 방압 관로를 통해 리저버 탱크로 방압된다. 이 경우, 분사 경과를 제어하기 위해서는 다시 조리개가 방압 관로에 형성되어 있다. 제어실 내에서의 압력 감소에 의해 고압 저장실에 상시 접속되어 있는 제1압력실내의 압력에 의거하여 밸브 부재의 개방 행정 운동이 발생되기 때문에, 분사 밸브에 형성된 분사 횡단면은 열림 제어된다. 이 분사 횡단면을 통해 연료는 높은 압력으로 내연 기관의 연소실에 분사된다. 분사는 제어 밸브를 다시 절환하고 또한 제어실을 고압 저장실에 접속함으로써 종료된다. 이 접속 과정에 있어서 다시 제어실내에 연료 고압이 형성되기 때문에, 밸브 부재는 폐쇄 위치로 되돌아간다.

그러나, 이 종래의 연료 분사 장치에서는 다음과 같은 결점이 있다. 즉, 내연 기관의 정지 후라도 시스템내에서는 높은 연료압이 장시간 유지되게 되고, 이것은 보수 작업 혹은 수리 작업을 극히 위험하게 하므로 공지의 시스템은 통상의 안전성 요건을 만족시키지 못한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 고려된 것으로서, 연료 분사 장치내의 연료압을 감압시키기 위한 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 대한 개략적인 도면이며, 이 경우 분사 밸브가 서로 역방향에서 분사 밸브의 밸브 부재에 작용하는 두 개의 압력실을 갖고 있으며, 두 압력실중 제2압력실은 고압 시스템에서 상시 접속되어 있고, 밸브 부재의 행정 운동을 제어하는 제2압력실은 3 포트 2 위치 제어 밸브에 의해 고압 시스템 또는 리저버 탱크에 접속가능함을 도시하고 있는 도면.

도 2는 전자 밸브의 제어 신호를 시간, 전자 밸브 니들 행정의 시간 및 시스템내의 압력이 시간과의 관계로 나타내고 있는 선도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1:고압 피드 펌프3:압송 관로

5:리저버 탱크7:고압 저장실

9:압력 관로11:분사 밸브

13:가이드 구멍15:밸브 부재

17:밸브 밀봉면19:밸브 시트

21:하우징28:밸브 스프링

29:제어실30:접속 통로

31:3 포트 2 위치 제어 밸브33:조리개

35:방압 관로37:전자석

39:전자 제어 장치43:압력 센서

45:2 포트 2 위치 제어 밸브47:제1조리개 부분

49:접속 관로51:제2조리개 부분

323:압력실

본 발명의 방법은 내연 기관의 정지후 및 펌프의 압송 종료후에 제어 밸브를 통해 고압 저장실내의 압력을 리저버 탱크로 방압하고, 이를 위해 제어 밸브로 분사 밸브의 압력실을 단시간, 고압 저장실에 접속하든지 또는 리저버 탱크에 접속하고, 부가로 이 경우, 분사 밸브의 밸브 부재를 개방 방향에서 부하하는 압력을 분사 밸브의 개방압보다 아래로 유지하고, 제어 밸브의 이 제어 과정을 고압 저장실내의, 감압된 소망의 압력이 얻어질 때까지 반복하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 의한 방법은 다음과 같은 이점을 가지고 있다. 즉, 내연 기관의 정지후에 고압 저장실 및 상기 고압 저장실에 접속된 시스템내의 고압을, 위험이 없는 낮은 압력 레벨까지 감압시키는 것이 가능하게 된다. 이것은 시스템내에 기존의 구성 부분을 이용하여 수행되기 때문에, 공지의 다른 수단과는 다르며, 부가적인 압력 밸브나 다른 관로는 불필요하게 된다. 이것은 특히 제조 노력을 축소시키고, 더욱이 분사 장치의 비용을 감소시킨다.

압력의 방압은 이 경우, 제어 밸브와 분사 밸브의 압력실을 통해 리저버 탱크로 이어지면 유리하다. 이를 위해서는 내연 기관의 정지후에 전자 제어 장치에 있어서, 제어 밸브를 조작하는 전자 밸브의 다른 제어 가능성이 설정되는 것만으로 완성된다. 제어 밸브의 제어는 이 경우, 밸브 부재를 들어 올리기 위해 필요해지는 압력이 분사 밸브에 형성될 수 없도록 단시간에 수행된다. 이것은 구조에 따라, 밸브 부재에 형성된 제어실의 단시간 방압에 의하든지, 또는 개방 방향에서 밸브 부재에 작용하는 압력실의 단시간 압력 부하에 의해 수행된다. 이 방압은 혹은 압력 부하에 이어 제어실의 재충전 혹은 압력실의 방압이 수행되기 때문에, 방압 관로를 통해 고압을 연속적으로 리저버 탱크에 감압시킬 수 있다. 이 경우, 제어 밸브의 가능한 한 단시간의 제어를 달성하기 위해서는, 전자 제어 장치가 전자 밸브를 높은 주파수로 제어한다. 이 높은 주파수는 두 개의 부분으로 구성되는 제어(전분사, 주분사) 및 높은 기관 회전수의 상정에 의해 달성되면 유리하다. 이 경우, 내연 기관의 모든 분사 밸브가 이 방압 과정에 관여된다. 개개의 제어 밸브의 제어는 순차적으로, 유리하게는 개개의 실린더의 점화 순서로 수행된다.

이 경우, 연료가 관로 시스템으로부터 누수될 수 있는데, 그러나 분사는 수행되지 않도록 극히 짧은 시간으로 제어 시간이 설정되는 것을 보장하기 위해서는 방압 과정시에 고압 시스템내의 압력이 적어도 하나의 압력 센서에 의해 감시된다. 이 압력 센서는 전자 제어 장치에 접속되어 있고, 전자 제어 장치는 제어 밸브를 조작하는 전자 밸브의 제어 시간을, 존재하는 시스템압에 접합시킨다. 이와 같은 접합에 의해, 방압 시간을 단축하는 것이 가능해지기 때문에 유리하다. 그 이유는 시스템내의 비교적 낮은 압력에서는 전자 밸브의 제어 시간을 거의 연장할 수 있기 때문이다.

본 발명의 대상의 다른 이점 및 유리한 구성은 실시예의 설명, 도면 및 청구의 범위에 기재되어 있다.

이하에서, 연료를 공급받기 위한 내연 기관의 정지후에 연료압을 감압시키기 위한 방법을 실시하기 위한 본 발명에 따른 연료 분사 장치를 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1에서, 내연 기관의 정지후의 고압 저장실(7) 및 압력 관로(9)에서의, 본 발명에 의한 감압법에 관해 설명한다. 도 1에는 전자석(37)의 제어 신호의 시간(MV)과, 전자석(37)에 의해 조작되는 3 포트 2 위치 제어 밸브(31)의 니들 행정(NH)과, 고압 저장실(7)에서의 압력 경과(△P)가 시간(t)과의 관계로 나타나 있다. 이 경우, 전자 제어 장치(39)는 연료를 공급받기 위한 내연 기관의 정지후에 전자석(37)을 높은 주파수로 제어한다. 이와 같은 주파수는 예를 들면 분할된 제어(전분사 및 주분사)에 의해 달성될 수 있다. 전자석(37)을 단시간에 통전함으로써 3 포트 2 위치 제어 밸브(31)의 밸브 부재는 탄도 형상의 니들 행정(NH)밖에 실시하지 않기 때문에, 이 3 포트 2 위치 제어 밸브(31)는 제어실(29)과 방압 관로(35) 사이의 접속을 완전하게는 개방하지 않는다. 이렇게 해서, 분사 밸브(11)의 밸브 부재(15)를 밸브 시트(19)로부터 들어올리기 위해 압력실(23)에 대한 차압이 충분해질 정도까지는 제어실(29)내의 압력이 저하하지 않는 것이 보장된다. 제어실(29)과 방압 관로(35)의 접속의 연료 고압의 일부는 이와 같은 단시간의 열림 제어에 의해 제어실(29)로부터 리저버 탱크(5)로 압력 방출된다. 이와 같은 단시간의 열림 제어 후에, 제어실(29)은 다시 압력 관로(9)에 접속되고, 높은 시스템압으로 충전된다.

제어실(7)내의 방압 관로(35)와의 이와 같은 단시간의 열림 제어는 고압 저장실(7)내의 연료 고압이 규정치(△P)까지 저하될 때까지 수행된다. 개개의 분사 밸브(11)는 순차로 제어되고, 이것은 예를 들면 내연 기관의 개개의 실린더의 점화 순서로 수행할 수 있다.

감압 과정은 압력 센서(43)를 통해 전자 제어 장치(39)에 의해 감시된다. 이 전자 제어 장치(39)는 고압 저장실(7)내에 존재하는 압력에 관련하여 3 포트 2 위치 제어 밸브(31)에 제어 시간을 조정한다. 전자석(37)은 높은 압력의 경우에 낮은 압력의 경우보다도 단시간에 제어되기 때문에 최적의 배출 시간을 얻을 수 있음과 동시에 연료 분사도 확실하게 회피할 수 있다.

본 발명에 의한 방법을 실시하기 위한 연료 분사 장치는 분사 밸브(11)에 형성된 제어실(29)과, 압력 관로(9) 및 방압 관로(35)와의 접속 형식 및 제어 밸브의 구조의 점에서 특징이 있다. 본 발명의 연료 분사 장치에서는 제어 밸브가 2 포트 2 위치 제어 밸브(45)로서 형성되어 있고, 제어실(29)과 방압 관로(36)와의 접속을 열림 제어 혹은 닫힘 제어한다. 제어실(29)은 제1조리개 부분(47)을 가지는 접속 관로(49)를 통해 압력 관로에 연결되어 있다. 2 포트 2 위치 제어 밸브(45)를 통한 접속 통로(30)에는 제2조리개 부분(51)이 삽입되어 있으며, 이 제2조리개 부분(51)의 설정에 의해 제어실(29)로부터 리저버 탱크(5)로의 연료의 유출 과정 및 밸브 부재(15)의 개방 행정 운동이 조절 가능해진다.

본 발명에 의한 연료 분사 장치는 다음과 같이 작동한다. 이 경우, 내연 기관의 운전시에 제어실(29)과 방압 관로(35)와의 접속이 전자석(37)에 의해 제어되는 2 포트 2 위치 제어 밸브(45)에 의해 개방되는 것에 의거하여 밸브 부재(15)는 밸브 시트(19)로부터 들어올려져 분사 과정이 수행된다.

내연 기관의 정지후, 고압 저장실(7)의 감압은 제어실(29)과 방압 관로(35)와의 접속의 단시간의 열림 제어에 의해 수행되기 때문에, 제어실(29)을 고압 저장실(7)로부터 항상 충전함으로써 고압 저장실(7)의 압력을 저하시킬 수 있다. 이 경우에도 제어실(29)의 압력의 방압은 극히 단시간 동안에만 수행되고, 게다가 이 경우, 각각 분사 밸브(11)에서 분사가 수행되지 않을 정도로 밖에 실시되지 않는다.

따라서, 본 발명에 의한 방법을 이용하면, 비용에 드는 부가적인 압력 밸브를 형성하지 않더라도, 연료를 공급받기 위한 내연 기관의 정지후의 분사 시스템에 있어서 안전성의 이유로 필요해지는 감압을 가능하게 할 수 있다.

Claims (6)

1. 연료를 고압 저장실(7)로 압송하기 위한 펌프(1)가 형성되어 있고, 상기 고압 저장실(7)로부터 분사 밸브(11)에까지 압력 관로가 도출되어 있으며, 상기 분사 밸브(11)에 의한 연료 분사를 제어하는 제어 밸브(31)가 분사 밸브(11)에 형성되어 있고, 상기 제어 밸브(31)가 제어의 목적으로, 분사 밸브(11)의 밸브 부재(5)를 부하하며, 상기 분사 밸브(11)에 형성된 압력실(29,323)을 고압 저장실(7)에 접속하든지, 또는 리저버 탱크(5)로의 방압 관로(35)에 접속하도록 구성된, 내연 기관에 이용되는 연료 분사 장치내의 연료압을 감압시키기 위한 내연 기관의 연료 분사 장치에 있어서,

   상기 분사 밸브(11)에 상기 분사 밸브 부재(15)를 개방 방향에서 부하하는 압력실(323)이 형성되어 있고, 그 압력실(323)이 3 포트 2 위치 제어 밸브(31)로서 형성된 제어 밸브에 의해 상기 고압 저장실(7) 또는 방압실(5)에 접속 가능한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 분사 장치의 감압 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 방압실(5)로 통하는 상기 방압 관로(35)에, 상기 방압실(5)의 방향으로 여는 상기 압력 밸브(53)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 분사 장치의 감압 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어 밸브(31,45)가 그 제어 밸브(31,45)를 동작시키는 전자석(37)에 접속되어 있고, 상기 전자석(37)이 내연 기관의 운전 파라미터를 처리하는 상기 제어 장치(39)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 분사 장치의 감압 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제어 장치(39)에 접속된 압력 센서(43)가 형성되어 있고, 상기 압력 센서(43)가 유리하게는 상기 고압 저장실(7)에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 분사 장치의 감압 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제어 밸브(31,45)가 내연 기관의 정지후에 상기 고압 저장실(7)의 압력을 감압시킬 목적으로, 높은 주파수로 제어되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 분사 장치의 감압 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 개개의 분사 밸브(11)에 형성되어 있는 상기 제어 밸브(31,45)가 내연 기관의 정지후에 상기 고압 저장실(7)내의 압력을 감압시킬 목적으로, 순차적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 분사 장치의 감압 장치.