KR19990076969A - 연료 분사기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관용 연료 분사 장치에 관한 것으로서, 연료는 전기 작동식 분사 밸브를 갖는 고압 펌프에 의하여 고압 탱크(6) 내로 이동된다. 탱크 내부에 고압을 유지하기 위하여 제 1 펌프 구성 부품(16)은 상기 탱크에 연료를 가변적으로 공급하며, 제 2 펌프 구성 부품(17)은 필요하다면 일정 비율로 공급한다. 그리하여 분사기 내로 고압을 공급하는 단순하면서도 경제적인 장치를 얻을 수 있다.

Description

연료 분사기

EP-B1-0 243 871에 의한 바와 같은 공지의 연료 분사기에서는 고압 연료 탱크의 압력 공급을 위해서 일련의 분사 펌프들이 배치되어 있고, 이 분사 펌프들은 상응하는 펌프 작동실을 구비한 3개의 펌프 피스톤을 갖는다. 이들 각 펌프 피스톤은 적당량을 고압 연료 탱크 내로 운반하고, 거기에서 연료 분사량 고압 운반은 전기 제어 장치에 의해 제어되는 자기 밸브에 의해 그때그때 행해지고, 그 밸브는 각 펌프 작동실의 완충 파이프 내에 배치되어 폐쇄에 의해 고압 운반의 기간을 결정한다. 흡입 행정에서는 펌프 작동실은 피스톤에 의해 이동된 제어단에 의해 연료 유입로와 연결되고 그에 의해 펌프 작동실은 하사점에서 완전히 연료로 충만된다. 그 때 펌프 피스톤은 다면 캠에 의해, 피스톤이 각 연료 분사기의 연료 분사 시점과 동시에 그의 고압 운반 기간을 갖고 그리하여 고압 연료 탱크에서 대략 동일한 압력이 조절될 수 있도록 구동된다. 압력 센서에 의해 이 압력이 파악되고 전기 제어장치로부터의 설정치에 대응하여 제어 신호가 각 자기 밸브에 공급된다.

그러나 이 장치는 고압 펌프의 각 펌프 구성 부품에 대해 고비용의 제어가 요구된다는 결점을 갖는다. 그 경우 고압 탱크의 압력 변화는, 연료 고압 분사가 행해질 때에만 단지 일어날 수 있기 때문에, 고압 연료 탱크에 있어 높은 압력 수준의 자발적 변경은 단지 시간 지연적으로만 행해질 수 있다. 저장기에서의 압력 변경을 일으키기 위해서는 예를 들어 압력이 단지 분사기간 중에 상승될 수 있다. 그렇게 되면 분사 중 저장기 압력은 불안정한 상태가 되고 따라서 일정한 측정 단면에 현존하는 압력과 시간의 종합 작용의 결과로서 분사량을 정확히 측정하는 것이 대단히 어려워진다.

본 발명은 청구항 1과 같은 개념에 따른 연료 분사기에 관한 것이다.

도 1은 연료 분사기를 도시한 주요 도면.

도 2는 변화하는 운반량을 운반하는 펌프 구성 부품과 일정한 운반량을 운반하는 펌프 구성 부품을 구비한 고압 펌프를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 도 2에 따른 실시예를 위한 고압 펌프의 제어부의 변형예를 도시한 도면.

도 4는 고압 펌프의 분사 및 고압 운반의 시간에 대한 압력 경과를 도시한 그래프.

도 5는 제 2 펌프 구성 부품이 운반하는 분사와 다음 분사 사이의 시간에 대한 압력 경과를 도시한 그래프.

청구항 1의 특징부의 특징을 가진 본 발명에 의한 연료 분사기에 의해, 일정한 고압 운반량을 처리하는 펌프 구성 부품 중의 두 번째 펌프 구성 부품을 통류 및 차단시킴으로써 고압 연료 탱크의 압력을 극히 간단히 조정할 수 있다는 이점을 갖는다. 특히 일정한 고압 운반량으로 작업하는 펌프 구성 부품을 통류 연결시킴으로써 고압 연료 탱크의 압력을 신속하고도 자발적으로 조정할 수 있기 때문에, 작동 조건을 신속히 변경할 수 있다. 특히, 펌프 구성 부품 중의 두 번째 것이 각 연료 분사기의 연료 분사 과정과 과정 사이의 시간 구간에 운반하여 공급을 하면, 금방 압력 수준은 제 1 값에서 제 2 값으로 상승 변동될 수 있고, 그 때에, 분사가 행해지는 작동 범위에서 가변 연료 운반량으로 작동하는 펌프 구성 부품에 의해서는 그 압력 수준이 일정히 유지되는 그런 방법은 유리한 점이 있다. 그리하여 분사 중 안정된 탱크 압력이 달성된다. 두 번째 펌프 구성 부품은 압력 상승을 달성하기 위해 연료 분사 펌프의 사용 기간 중의 비교적 작은 시간 부분만을 작동 조건하에서 사용할 것이고 유리하게도 짧은 사용 수명으로 설계될 수 있다.

그 외에 고압 탱크에서의 압력 변동은 청구항 1에 의한 해결법에 의해, 따라서 청구항 2의 해결법에 의해서도 충분히 방지될 수 있어 유리하다. 더욱이 내연기관에 동기적으로 구동되는 구동 캠이 다면 캠으로, 특히 삼면 캠으로 완성되게 하여, 펌프 구성 부품의 수가 적은 경우에도 회전당 다수의 행정이 수행되게 하면 유리하다.

본 발명에 따른 종류의 연료 분사기는 고압 펌프(1)를 가지며, 이 펌프는 소속된 내연기관과 동일 회전수로 구동된다. 이 펌프는 연료 저장 용기(2)로부터 연료를 흡입하고, 바람직하게는 전기 제어되는 제어 밸브, 여기서는 자기 밸브(4)에 의해 제어되어 고압 연료 파이프(3)를 통해 그리고 운반 장치로 개방된 리턴 밸브(5)를 통하여 고압 연료 탱크(6) 내로 연료를 운반한다. 여기서부터 연료 파이프(8)가 내연기관(10)의 연료 분사기(9)로 유도한다. 여기서 내연기관의 연료 분사기(9)로부터 공급된 연료량은 바람직하게는 전기 제어 밸브, 본 실시예에서는 자기 밸브(11)에 의해 그때그때 제어된다. 이 밸브의 제어는 전기 제어장치(14)에 의해 행해지는데, 이 장치는 고압 연료 탱크의 압력을 파악하는 압력 센서(15)로부터 신호를 수신한다. 또한 전기 제어 장치는 그 위에 회전수 수신기, OT-검출기 및 내연기관의 원하는 회전수 및 작동 조건과 같은 내연기관의 여러 변수로부터 신호를 수신하고, 연료의 양 및 연료의 분사 시점에 따라 자기 밸브(11)로 상응하는 연료 분사기(9)를 제어한다. 또한 전기 제어 장치는 연료 탱크 내로 고압 펌프의 운반량을 제어하는 자기 밸브(4)를 제어하고 이 제어에 의해 연료 탱크 내의 압력을 소망치에 유지한다.

도 1에서는 단지 간략히 표시된 자기 밸브(4)와 리턴 밸브(5)를 가진 고압 펌프를 도 2에서 더욱 상세히 나타낸다. 여기에는 케이싱은 도시하지 않았으며 두 개의 펌프 구성 부품, 즉 제 1 펌프 구성 부품(16)과 제 2 펌프 구성 부품(17)을 도시한다. 각 펌프 구성 부품은 펌프 실린더(19)를 가지며, 이 펌프 실린더 내에서 구동 캠(22)에 의해 구동되는 펌프 피스톤(20)이 스프링의 힘에 맞서 이동된다. 이 때 펌프 피스톤은 실린더(19) 내에 각각 작동실(23)을 포함하고, 그 작동실은 운반 장치 내로 개방된 리턴 밸브(5)가 그 안에 배치된 연료 파이프를 통해 고압 연료 탱크(6)와 연결된다. 펌프 작동실의 충전은 펌프 피스톤의 하사점에서 그 전단부(26)에 의하여 개방된 충전홀(25)을 통해 행해지고, 그리하여 연료는 저장 용기(2)로부터 또는 경우에 따라서는 예비 운반 펌프(24)를 통하여 펌프 작동실(23) 내로 완전히 채울 수 있다. 이에 따른 운반 행정시에, 충전홀(25)은 펌프 피스톤에 의해 폐쇄되고 펌프 작동실(23)에 있던 연료는 압축된다. 그리하여 이 과정은, 펌프 작동실(23)의 완충 파이프(27)에 배치된 자기 밸브(4)가 폐쇄될 때 고압 연료 탱크(6) 내로 고압 운반이 이루어진다. 이 자기 밸브(4)는 상술한 바와 같이 전기 제어 장치(14)에 의해 원하는 압력이 고압 연료 탱크(6) 내에서 조절되도록 제어된다.

본 발명에 따르면, 예를 들어 자기 밸브에 의하여 제 1 펌프 구성 부품(16)은 펌프 작동실(23)이 일정한 펌프 피스톤 운반 행정 동안은 폐쇄되도록 제어되며, 그래서 이 행정 동안 고압 탱크 내로 고압 운반이 행해지게 된다. 펌프 피스톤의 전단부(26)에서 출발하여 펌프 피스톤의 주위의 제어홈(29)에까지 이르는 홀(28)의 도움으로, 최대 운반 행정시 제어홈이 펌프 작동실을 충전홀(25)과 연결한 체로 그리고 저압실에 연결시키기 위하여, 펌프 피스톤의 최대 운반 행정을 설정할 수 있다. 이 때 고압 운반은 바람직하게는 자기 밸브의 폐쇄에 의해 일정한 펌프 피스톤 행정에 조절되고 따라서 고압 운반량이 제어된다.

따라서 자기 밸브에 의해 고압 연료 탱크(6)에 운반되는 연료는 가변적으로 제어되는데, 이 운반은 다시 구동 캠(22)에 의존하고 이 구동 캠은 현 실시예에서는 3면 캠으로 구성되어 1회전당 펌프 피스톤의 3운반 행정이 실시될 수 있다. 이 캠은, 예를 들어 내연기관의 크랭크축의 회전수와 동일한 회전수로 구동되고 분사 밸브 중의 하나를 통한 연료 분사가 요구될 때는 제 1 펌프 구성 부품의 펌프 피스톤(20)의 운반 행정이 행해지도록 설계된다.

도 4에는, 어느 시점에서 분사(E)가 행해지는가, 어느 시점에서 제 1 펌프 구성 부품의 운반(F)이 행해지는가, 또한 고압 연료 탱크(6)의 압력의 경우 압력 경과(D)에 따라 어떤 반응이 일어나는가 하는 것이 그래프로 도시되어 있다. 각 분사보다 전체적으로 더 오래 지속하고 분사 시점 보다 이른 시점에서 개시되는 운반의 시작과 더불어 압력이 우선 상승하며, 그런 뒤 압력은 분사가 시작됨에 따라 강하하고 분사의 종료 후 연료 고압 펌프의 나머지 고압 운반에 의하여 다시 원래의 수준으로 상승될 수 있다. 따라서 연료 고압 운반량(F)이 분사량에 적합화 되게 하면, 전체적으로 평균 압력 수준(MD)이 채용될 수 있다. 이 상태에서 제 2 펌프 구성 부품(17)이 구동되지만 자기 밸브(4)가 개방되기 때문에 고압 연료 탱크 내로 고압 운반이 행해지지 않는다. 펌프 피스톤(20)에 의해 이동된 연료는 개방된 자기 밸브를 통해 연료 저장 용기(2) 내로 귀환된다.

그러나 이제 내연기관의 특정 작동 조건으로 인해 고압 연료 탱크에 보다 높은 분사 압력이 채용되어야 한다면, 제 2 펌프 구성 부품이 운반을 위해 작동하게 된다. 그런데 이 경우 제 2 펌프 구성 부품(17)의 자기 밸브(4)가 완전히 폐쇄되기 때문에 이 펌프 구성 부품의 펌프 피스톤(20)은 각 운반 행정과 함께 동일한 고압 연료량을 고압 연료 탱크에 수송한다. 그 때 고압 연료 탱크 내의 압력의 미세 조정은 제 1 펌프 구성 부품의 자기 밸브(4)의 제어에 의해 수행된다. 그 때 운반은 제 1 펌프 구성 부품의 운반과 동시에 행해지지만, 유리하게도 이 일정량 운반은 분사가 행해지지 않는 시점에서 행해진다. 도 5로부터 이 고압 운반(FK)은 제 1 펌프의 운반(F)들 사이에 위치하고, 따라서 연료 분사기에 의한 각각의 연료 분사 사이에 위치한다는 것을 알 수 있다. 압력 경과로부터, 운반(FK)의 삽입에 의해 압력 수준이 제 1 수준(D1)으로부터 제 2 수준(D2)으로 상승된다는 것을 알 수 있다. 분사를 하더라도 이 압력 수준은 제 1 펌프 구성 부품이 운반해 주기 때문에 그대로 유지된다. 거기에 있어 도 5에 표시된 곡선 경과에서는 도 4에서 분사 중 연료량 방출시의 압력 감소가 무시되었다.

도 2의 실시예에 의한 제 2 펌프 구성 부품의 제어의 차이점은, 도 3에 의한 제 2 펌프 구성 부품(17')에서는 제어 밸브(4')로서, 여기서는 다시 자기 밸브로서 실시되는 제어 밸브가, 별도의 완충 파이프 내 대신에 이제 예비 운반 펌프(24)로부터 펌프 작동실(23)이나 충전홀(25)까지의 유입로에도 배치될 수 있다는 점이다. 앞에서는 제공되었던 완충 파이프가 탈락될 수 있다. 제 2 펌프 구성 부품(17')에 의한 추가의 고압 운반을 위해 이제는 펌프 작동실(23)의 완전 충전이 가능하도록 제어 밸브(4')가 개방된다. 제 2 펌프 구성 부품의 작동 중단을 위해서는 제어 밸브(4')가 폐쇄된다. 또한 여기서 펌프 구성 부품(17')은 이것에 연결되었을 때에는 그의 일정 행정이 고압 운반의 역할을 한다. 홀(28)이 제어홈(29)을 통해 충전홀(25)과 연통하는 것을 조절하는 것에 대신하여 또는 그것에 추가하여, 흡입기간에 리턴 밸브(30)를 통하여 펌프 작동실(23)에의 연통이 형성되게 할 수도 있다. 이 경우에는, 도 2에 있어 홀(28)이 명확한 운반 행정을 마련하기 위해 제공되어, 그 홀(28)이 여분으로 불필요하다.

이 실시예에 의해, 특히 가속 또는 내연기관의 작동 중의 상승된 연료 분사 피이크와 같은 특정 작동의 경우 필요한, 고압 탱크의 압력 수준의 신속한 상승이 달성될 수 있다. 이것이 최소의 전기 제어 비용 및 정확하고 신속한 스위칭 가능 밸브의 사용에 의해 매우 간단한 방법으로 달성된다. 제 2 펌프 구성 부품의 자기 밸브(4)는, 이것은 시간 제어적 기능을 수행할 필요가 없기 때문에, 제 1 펌프 구성 부품의 자기 밸브(4)와는 반대로 대단히 간단히 제작될 수 있다. 그런 만큼 이 해결법은 비용상 유리하다. 삽입 수송(FK)에 의해, 고압 탱크의 압력 수준에 관한 소망의 변경에 대단히 신속히 응답될 수 있기 때문에, 조정은 정확하고 신속히 행해진다. 물론 위에 제시한 수의 펌프 구성 부품 대신에 더 많은 수의 펌프 구성 부품이 운반량 조절적으로 작동될 수도 있고 더 많은 펌프 구성 부품이 일정한 운반량을 위해 배치될 수도 있다.

Claims (7)

1. 연료를 저장 용기(2)로부터 고압 연료 탱크(6) 내로 운반하는 고압 펌프(1)로서, 그 고압 탱크로부터 연료는 연료 파이프(8)를 통해 각 연료 분사 밸브(9)에 공급되고, 그 연료 분사 밸브에 의해 연료는 전기 제어장치(14)에 의해 제어되어 정량되고 시간 조정되어 내연기관에 분사되며, 거기에서 고압 펌프(1)는 펌프 피스톤(20)을 가진 다수의 펌프 구성 부품(16, 17)을 가지며, 그 펌프 피스톤은 내연기관의 회전수에 동기적으로 동작되는 구동 캠(22)에 의해 구동되고 각각 펌프 실린더(19) 내에 펌프 작동실(23)을 만들고, 그 펌프실에는 펌프 피스톤의 흡입 행정시 연료가 공급되고, 그 펌프 작동실로부터는 펌프 피스톤(20)의 운반 행정시 연료가 각 제어 밸브(40), 특히 전기 제어 밸브에 의해 제어된 양으로 고압 연료 탱크(6)에 운반되며, 펌프 구성 부품 중 적어도 제 1 구성 부품(16)은 구동 캠(22) 및 자기 밸브(4)에 의해, 고압 운반이 연료 분사기(9)를 통한 연료 분사와 시간 동기적으로 행해지도록 제어되는, 고압 펌프(1)에 있어서,

   펌프 구성 부품 중 제 2 펌프 구성 부품(17, 17')은, 일정한 고압 운반량으로 그리고 작동 변수에 의존하여, 특히 고압 연료 탱크(6)의 압력에 의존하여 연결되고 차단되도록 구동 캠(22) 및 제어 밸브(4, 4')에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 고압 펌프.
2. 제 1 항에 있어서, 펌프 구성 부품의 제 2 펌프 구성 부품(17, 17')은 각 연료 분사 밸브(9)의 연료 분사 과정 사이에 놓인 시간 구간에 운반하여 공급하는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1 펌프 구성 부품(16)의 각 펌프 작동실(23)에는 펌프 피스톤(20)의 흡입 행정시 연료로 완전히 충만되며 펌프 피스톤(20)의 운반량은 각 펌프 작동실(23)의 완충 파이프(27)에 있는 자기 밸브(4)의 폐쇄의 시간 구간에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 펌프 구성 부품 중의 제 2 펌프 구성 부품(17)은 일정한 고압 운반량으로 구동되고 고압 운반은 자기 밸브(4, 4')를 통해 연결 또는 차단되는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
5. 제 4 항에 있어서, 제어 밸브(4')는 제 2 펌프 구성 부품(17')의 펌프 작동실(23)에의 충전홀(25)을 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
6. 제 4 항에 있어서, 자기 밸브(4)는 제 2 펌프 구성 부품(17)의 펌프 작동실(23)의 완충 파이프(27)를 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 구동 캠(22)은 다면 캠, 특히 삼면 캠인 것을 특징으로 하는 연료 분사기.