KR19990043977A - 연료 분사 장치의 작동 방법 - Google Patents

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KR19990043977A
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

연료가 고압으로 고압 축적기(1)내에 압송 공급되도록한 연료 분사 장치의 작동 방법 및 장치가 제안된다. 고압 축적기(1)에서 압력은 압력 제어 밸브(9)에 의해 제어된다. 연료 고압 축적기에 공급된 연료량 및 연료 압력의 압력 제어를 위한 경우에 의해 생기는 연료 분사 장치에 대한 제어량을 포함해서 인출·배출되는 연료량의 검출에 의해 연료량의 수지 내지 유출입량관계·상태를 형성할 수 있다. 제어장치(7, 7a, 18, 19)에 의해 실시 형성되는 수지 내지 유출입량 관계·상태는 다음 사실 때문에 사용되는, 즉, 희망하는 조정 셋팅된 설정 분사량을 실제로 분사된 또는 원치 않는 배출 연료량과 비교하여 상기 양의 상호간에 의미를 가진 편차가 있는 경우 연료 분사 장치의 동작으로의 개입적 조작을 행하고 또는 신호 장치를 트리거 하기 위해 사용할 수 있다.

Description

연료 분사 장치의 작동 방법
본 발명은 US-PS5197438호에서 공지된 연료 분사 장치의 작동 방법을 기초로 하는 것으로, 상기 연료 분사 장치에서는 연료가 고압하에서 고압 축적기 내에 공급되고, 이 고압 축적기에서 압력이 압력제어 밸브에 의해 제어되고, 상기 고압 축적기로부터 연료가 분사되기 위해 제어 장치에 의해 제어 되어서, 전기적으로 제어되는 연료 분사 밸브를 거쳐 인출된다. 공지된 바와 같이 작동되는 연료 분사 장치의 경우, 연료 고압 축적기 계통이 비압력 밀봉상태 내지 누설 상태가 되는 일이 발생할 수 있으며, 이 같은 사실은 특히 자발 내지 자기 점화형 내연기관의 경우에 연료 분사를 위한 높은 분사 압력에 관련해서 특히 문제성이 있고 위험한 일이다.
또, 기능이상 내지 오동작에 의거해 실제로 고압 축적기에 공급되는 연료량이 연료 분사를 위해 설정된 압력 제어에 필요한 양과 다르게 되는 일이 발생할 수 있다.
본 발명의 상위 개념에 규정된 형식의 연료 분사 장치의 작동 방법에 의해 그와 같은 공지된 고압계에서, 예를 들면, 연료 고압 축적기 및 연료 분사 밸브의 영역에서와 같이 공지된 고압계에서 기능이상 내지 오작동이 발생한 경우, 이같은 사실을 정밀하고 확실하게 검출할 수가 있다. 그에따라 오동작의 발생이 검출된 때 유리하게는 경보를 발생하거나 또는 직접 그 이상의 오동작, 기능이상 내지 존해를 회피하기 위해 연료 분사장치로의 개입적 조작을 할 수가 있다.
특히, 유리하게는 청구범위 제 2 항에 의하면 유량 측정 장치를 사용해서 연료고압 축적기에 있어서 연료압력의 제어에 필요한 유출되는 연료량이 검출된다. 그에 따라 연료량 측정 장치에 의해 측정되는 고압하에서 연료 고압 축적기 내로 공급된 양이 알려져 있는 경우에 있어서, 또, 제어장치의 제어 파라미터로부터 분사밸브를 거치는 연료 분사량이 알려져 있는 경우에 있어서, 공급된 연료량과 인출·배출된 연료량과의 정밀하고 확실한 수지 내지 유출입량 관계·상태가 얻어지고 이 수지 내지 유출입량 관계·상태는 기능 이상 및 오작동이 일어난 경우에만 편차 어긋남을 발생한다.
유리하게는 청구범위 제 4 항에 의한 장치에 의해 고압 부분에서 생기는 누설량을 검출할 수 있고 또는, 청구범위 제 5 항에 의한 장치에 의해 제어된 연료 분사량이 실제로 분사된 연료량에 상응하는지 아닌지를 점검할 수 있다.
유리하게는 다시 연료 고압 축적기로부터 공급되는 고압 연료량의 직접적인 측정 대신에 연료 펌프의 구동 회전수 및 그 구동 샤프트의 회전마다의 일정한 공급 배출량의 관계성에서 공급된 연료량을 제어 장치에 의해 용이하게 간접적으로 구하고 이미 연료 분사 밸브의 제어를 위해 필요한 신호(이는 분사된 연료량에 상응한다)와 결합할 수 있다.
새로운 구성 형태는 종속항에 규정되어 있다.
도시된 연료 고압 축적기(1)는 연료펌프(이는 연료 용기(4)에서 연료를 흡입한다)공급 반송도관(2)을 거쳐서 고압하에 놓여진 연료의 공급을 받는다. 여기에서 실질적으로 1000bar를 상회하는 압력이 생긴다. 연료 고압 축적기에 있어서 압력은 압력 발신기(6)에 의해 검출되고 압력 발신기의 신호는 제어 장치(7)에 공급된다. 제어장치에 의해 고정적으로 조정 셋팅된 압력 또는 희망하는 압력(이는 소속하는 내연기관의 그때 그때의 동작 상태에 의존한다)을 초과하면 상응하는 신호를 써서 압력 제어 밸브(9)가 제어된다. 압력 제어밸브(9)는 연료 고압 축적기에서 연료용기(4)로의 연료리턴 도관(10)내에 설치되어 있다. 연료 고압 축적기에서 다시 압력 도관(11)이 나와 있고 이 압력 도관은 각 연료 분사 밸브를 거쳐서 적당한 시점에서 내연 기관에서 각각 희망하는 연료량을 분사할 수 있다. 시점 및 연료량에 대한 연료분사 장치의 제어는 동일하게 제어장치(7)를 거쳐서 행해지고, 이 제어장치(7)는 해당하는 제어를 위해 회전수 및 부하(이 부하를 기초로 소속의 내연 기관을 작동해야 한다)에 상응하는 제어 신호를 받는다. 연료 분사량의 제어는 예를 들면 공지된 바와 같이 자석 밸브에 의해 행해지고, 이 자석 밸브는 연료 고압 축적기와 연료분사 밸브 사이의 접속을 제어한다. 여기에서 경우에 따라 생기는 연료 제어량(이는 탱크내로 리턴하여 유입한다)은 동일하게 리턴 도관(10)을 거쳐서 탱크내로 환류된다.
연료 펌프는 예를 들면 연료 분사 장치에 의해 작동되는 내연 기관과 동기해서 작동된다. 즉, 분사의 제어를 위해 이미 검출되어 있는 회전수로 작동된다. 연료 펌프를 다른 별개의 특별한 구동부에 의해 작동할 수도 있고, 그래서 그것에 관한 연료 펌프의 구동 회전수를 동일하게, 예를 들면, 회전수 발신기(15)로 검출한다. 상기한 구동 회전수에 관계 및 관련하여 소정의 기술적 관계성 사항에 착안해서, 즉, 연료 펌프가 각 회전마다 일정한 공급, 배출량을 공급, 배출하는 기술적 관계성, 사항에 착안해서, 해당하는 회전수에서 연료 고압 축적기 내에 공급되는 연료량을 간접적으로 구하고, 그에 의해, 공급된 연료량의 직접적인 측정을 위한 유량 측정 장치를 생략할 수 있다. 또, 연료 공급 펌프가 가변공급, 배출 용적으로 동작하는 경우라도 연료 공급 펌프로부터 공급된 연료량을 동일하게 제어 신호로부터 또는 유리하게는 연료량 측정 장치(22)에 의해 구할 수 있다.
고압계에 있어서, 특히, 연료 고압 축적기(1)에서 비압력 밀봉상태 내지 누설 상태가 생기는 경우 현저하게 높은 압력에서의 연료 분사 장치 작동시 곤란성이 있고 위험하므로 상기한 연료 고압 축적기의 압력 밀봉상태 내지 비누설 상태를 감시하는 것이 바람직하다. 상기한 분사 장치에서의 고압 연료의 공급이 간헐적이지 않고, 상시 충전되는 연료 고압 축적기에서 행해지므로 다시 연료 분사 밸브가 적정하게 동작하고 있는가를 검출하는 것이 매우 중요하고, 그 이유는 그렇게 하지 않으면 내연기관에서 상당한 손상을 가져오기 때문이다. 공급 반송 펌프(3)를 거쳐서 공급되는 연료량 및 연료분사 밸브(14)를 거쳐서 인출·배출되는 연료량을 다음의 것과 관계, 관련지으므로서, 즉, 연료 고압 축적기에 있어서 연료 압력의 압력 제어를 위해 배출되는 연료량 및 경우에 따라 생기는 분사 장치에 대한 제어량과 관계 관련 지으므로서 공급된 연료와 인출·배출된 연료의 수지 관계를 정립 확립할 수 있다. 이 때문에 압력 제어 밸브를 거쳐서 인출·배출되는 연료량을 연료 리턴관(10)중의 유량 측정 장치(17)를 써서 측정할 수 있다. 상기한 연료량에 상응하는 신호에, 단위 시간에서 연료 분사량 전체에 상응하는 제어장치로부터 송출이 가능한 신호를 가한 것이 비교장치(18)를 사용해서 회전수 신호로부터 상응하게 처리된 공급 펌프(3)의 공급 반송량에 대한 신호와 비교된다. 공급된 연료량과 다시 송출, 배출된 연료량이 상이한 경우 비교장치(18)에 의해 트리거되는 제어장치(7)에 의해 지시체(20)에 대해서, 또는, 연료 분사 장치의 작동으로의 개입적 조작에 대한 신호가 송출된다. 여기에서 상기한 신호에 의해, 예를 들면, 연료 펌프(3)의 구동을 차단할 수 있고 또는 내연 기관에 있어서 연료분사 장치를 정지 시키거나 또는 비상 동작 모드로 귀결 시킬 수 있다.
연료 고압 축적기에 공급되는 연료량의 간접적인 측정에 대신해서 상술한 바와 같이 직접적인 측정을 하는 경우에는 압력 밀봉상태인 것이 전제로 되어 있는 연료고압 축적기에 있어서 고압 도관외에 연료 분사 밸브의 기능도 감시하면 된다. 이 때문에 공급 도관(2) 내에 도면중 파선으로 도시된 유량 측정 장치(22)가 도입되고, 이 유량 측정 장치(22)는 연료 흐름 리턴 도관(10)내의 제 2 유량 측정장치(17)와 달리 제 1 유량 측정 장치라 칭한다. 여기에서 분사된 연료량의 실제값이 얻어진다. 이 실제값은 제어 장치에 의해 설정되는 설정-분사량과 비교된다. 비교 결과로 부터는 연료 분사 밸브가 착오없이 동작하고 있는가, 아닌가를 검출할 수 있고 필요한 경우 제어 장치에 대한 보정값을 형성할 수 있다.
유량 측정 장치(17)로서 리턴 도관 그 자체 공지된 형식으로 연료 리턴 도관(10)내에 삽입된 조리개를 설치하고 조리개의 전후의 압력을 서로 비교해서 그에 따라 연료량 신호를 형성할 수 있다. 그와 같은 유량 측정 장치는 예를 들면 DE-A-3722246호에서 분사장치에 관련해서 기재되어 있다. 또 다른 적당한 센서를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 유리하게는 이미 다른 목적을 위해 사용된 센서를 경제적으로 사용할 수 있는, 예를 들면, 공기량 센서에도 사용되는 센서, 그래서 DE-A-2919433호에 의해 물리적인 구성이 알려져 있는 센서를 사용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 연료가 고압하에서 고압 축적기(1)내에 공급되고, 이 고압 축적기(1)에서 압력이 압력 제어 밸브(9)에 의해 제어되고, 고압 축적기로부터 연료가 분사되기 위해 제어 장치에 의해 제어되어 하나 이상의 연료분사 밸브(14)를 거쳐서 인출되는 연료분사 장치의 작동방법에 있어서,
    분사장치의 감시를 위해 및 분사장치 기능이상의 검출을 위해 고압 축적기(1)에 공급되는 연료량을 고압 축적기에서 인출·배출되는 연료량과 비교하여 이 연료량의 상호간의 편차가 있는 경우에 연료 분사 장치의 동작 제어 또는 지시를 위한 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 연료분사 장치의 작동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 연료 고압 축적기(1)에 공급되는 연료량을 제 1 연료량 측정 장치(22)로 측정하고, 연료 고압 축적기(1)에서 압력의 유지를 위해 고압 축적기(1)에서 인출·배출되는 연료량을 제 2 연료량 측정 장치(17)에 의해 측정하고, 상기 측정값을 연료 분사 밸브의 제어를 위해 연료량 제어 장치에 의해 설정된 연료 분사량과 비교하는 것을 특징으로 하는 연료분사 장치의 작동 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 고압 축적기(1)에 공급되는 연료량의 측정을 위한 측정장치로서 그 구동 샤프트의 회전마다 연료를 일정한 기하학적 관계, 형상에 따른 공급, 배출량으로 고압 압송 공급하는 고압 공급 펌프(3)를 사용하고,
    단위 시간에 있어서 연료 분사량의 제어값을 분사량의 제어를 위한 신호로부터 구하고,
    상기 고압 축적기(1)에서 압력의 유지를 위해 이 고압 축적기(1)로부터 인출·배출된 연료량의 측정을 인출·배출된 연료량을 측정하는 연료량 측정장치(17)에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 연료분사 장치의 작동 방법.
  4. 청구범위 제 3 항의 방법을 실시하기 위한 장치로서, 고압 공급 펌프(3)를 구비하고, 이 고압 공급 펌프는 그 구동 회전수에 관해서 이 구동 회전수에 대응된 일정한 공급, 배출 비율로 고압 축적기(1)내에 연료를 공급하도록 구성이 되어 있으며, 고압 축적기(1)는 복수의 압력 도관(11)을 거쳐서 각 1개의 연료분사 밸브(14)와 접속되어 있고, 여기에서 개개의 연료분사 밸브(14)로의 연료 흐름 공급이 전기적으로 제어되는 밸브를 거쳐서 행해지도록 구성되어 있고, 따라서, 다시 고압 축적기(1)는 고압 축적기에 있어서 압력에 의존해서 제어되는 압력 제어 밸브(9)를 갖춘 연료 리턴 도관(10)을 거쳐서 부하제거 경감되도록 구성되어 있는 연료분사 장치에 있어서,
    연료 리턴 도관(10)중에 유량 측정 장치(17)가 설치되어 있고,
    상기 유량 측정 장치는 제어 장치(7, 7a, 18a, 19)와 접속되어 있고,
    이 제어 장치는 단위 시간 내에서 고압 공급 펌프(3)에 의해 공급되는 용적의 검출을 위한 장치(19) 및 고압 공급 펌프(3)로부터 단위 시간당 분사되는 연료량의 검출을 위한 장치(7) 및 비교 장치(18)를 갖추고,
    상기 비교 장치는 고압 축적기 내에 공급되는 연료량과 2개의 연료량의 합과의 차를 구하는 장치이고, 이 2개의 연료량은 유량 측정 장치에 의해 검출되는 연료량 및 시간 단위로 분사되는 연료량이며,
    따라서, 차이가 발생했을때 연료 분사 장치의 작동 제어를 위한 신호 또는 지시를 위한 신호를 형성하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사 장치.
  5. 청구범위 제 2 항의 방법을 실시하기 위한 장치로서, 고압 공급 펌프(3)를 갖추고, 이 고압 공급 펌프는 고압 축적기(1)내에 연료를 공급하도록 구성되어 있고, 고압 축적기(1)는 복수의 압력도관(11)을 거쳐서 각 1개의 연료 분사 밸브(14)와 접속되어 있고, 여기에서 개개의 연료분사 밸브(14)로의 연료 흐름 공급이 전기적으로 제어되는 밸브를 거쳐서 행해지도록 구성되어 있고, 그래서, 다시 고압 축적기(1)는 고압 축적기에서 압력에 의존해서 제어되는 압력 제어 밸브(9)를 갖춘 연료 리턴 도관(10)을 거쳐서 부하 제거 경감되도록 구성이 되어 있는 연료 분사 장치에 있어서,
    고압 축적기로의 연료공급 도관중에 제 1 유량 측정 장치(22)가 설치되어 있고,
    고압 축적기의 연료 리턴 도관(10) 내제 제 2 유량 측정 장치(17)가 설치되어 있고,
    상기 양쪽의 유량 측정장치는 제어장치(7, 7a, 18a, 19)와 접속되어 있으며,
    상기 제어장치는 연료 분사 밸브의 제어에 의해 시간 단위로 분사되어야 하는 연료량을 설정 상태에 따라서 제어하는 장치이고, 또 고압 축적기 내에 공급된 연료량과 제 2 유량 측정 장치에 의해 검출된 귀환 연료량과의 차를 형성하기 위한 장치(18)를 구비하고,
    따라서, 실제로 연료 분사 밸브를 거쳐서 분사된 연료량이 제어 장치에 의해 연료 분사량의 제어 되어야 하는 설정값과 비교되고 편차가 있는 경우에 연료 분사 장치의 작동 제어를 위한 신호 또는 지시를 위한 신호 형성을 하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제어 장치(7, 7a)는 연료량 제어 장치를 갖추고,
    상기 연료량 제어 장치는 소요의 부하(Qk)에 대한 신호와 회전수 신호원으로부터의 내연 기관의 회전수(n)에 대한 신호의 공급을 받아서 전기적으로 제어되는 분사밸브(14)의 제어를 위한 제어 신호를 생성하는 장치이고,
    상기 신호는 분사를 위해 고압 축적기로부터 인출·배출되는 연료량의 검출을 위해 비교장치(18)로 공급되고,
    상기 비교장치(18)에 다시 신호를 공급하는 장치(19)가 설치되어 있고,
    상기 장치(19)는 공급 펌프로부터 공급된 용적의 검출을 위해 회전수 신호원에, 또는, 최소한 간접적으로 고압 공급 펌프의 구동 회전수를 검출하는 회전수 발신기(15)에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 유량 측정 장치는 유량 조리개가 연료 공급 도관 또는 리턴 도관 도중에 설치되어 있고,
    그곳에서 발생하는 압력 구배를 유량에 대한 척도량으로서 사용하는 측정장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  8. 제 4 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 유량 측정 장치로서 호트 필름 질량, 유량센서가 사용되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
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