KR20000062869A

KR20000062869A - 내연기관에 액체 연료를 가압 공급하기 위한 연료 공급 장치

Info

Publication number: KR20000062869A
Application number: KR1020000012740A
Authority: KR
Inventors: 모니에가에땅
Original assignee: 앙드레프 프랑스와; 앵스띠뛰 프랑세 뒤 뻬뜨롤
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2000-10-25
Also published as: EP1036935A1; ATE277280T1; US6267104B1; FR2791093A1; FR2791093B1; EP1036935B1; JP2000274324A; KR100608525B1

Abstract

본 발명의 대상은 내연 기관의 하나 이상의 연소실에 액체 연료를 가압 공급하기 위한 연료 공급 장치로서, 액체 연료를 가압 저장하기 위한 탱크(1), 하나 이상의 연소실에 연료를 가압 분사하기 위한 분사 수단(2), 상기 탱크(1)와 상기 (가압) 분사 수단(2) 사이의 유로(3), 상기 탱크(1) 안이나 상기 유로(3)에 위치하는 펌프(4), 상기 탱크(1) 안이나 상기 유로(3)에 위치하는 압력 조절기(5), 엔진의 흡입 장치(A)를 향하는 상기 유로(3)의 바이패스(7)에 위치하는 기체 연료 저장용의 캐니스터(6)를 구비하며, 연소실 안으로 직간접적으로 연료 분사가 이루어지는 연료 공급 장치에 있어서, 상기 탱크(1)에 대하여 상기 분사 수단(2)을 격리시키기 위한 격리 수단(8)과, 상기 분사 수단(2)을 드레인하기 위하여 상기 캐니스터(6)의 상류에서 상기 바이패스(7)에 배치되는 드레인 수단(9)을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치이다.

Description

내연기관에 액체 연료를 가압 공급하기 위한 연료 공급 장치 {SYSTEM INTENDED FOR PRESSURE SUPPLY OF LIQUID FUEL TO AN INTERNAL-COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 하나 이상의 연소실 안으로 액체 연료를 직간접적으로 분사하는 엔진 분야에 관계된다.

연료는 액화 석유, 액화 천연 가스, 디메틸에테르(DME), 에틸알(ethyal), 메틸알(methyal) 또는 디에틸에테르(DEE)가 될 수 있다.

이 연료들을 흡입 공기와 혼합하여 사용하는 것은 잘 알려져 있다. 특허 출원 공개 제 WO 96/35,863 호는 이러한 개념을 기초로 하는 장치를 개시하고 있는데, 이 장치에서는, 종래의 가솔린 분사 장치[여기에서는 "공통 레일(common rail)"형태]에 대한 보완으로서, 공기와 액화 연료의 혼합이 연소실의 상류에서 이루어진다. 그러나 이 형태로 공급하는 경우, 연료의 증발에 문제점이 발견된다. 이 문제점을 극복하기 위하여, 이 선행 기술에서는 액체 연료와 흡입 공기의 혼합이 연소실에서 비교적 먼 위치에서 이루어지도록 할 것이 제안되어 있다. 그러면 온도는 덜 높게 되고 더 나은 증발이 이루어질 수 있다.

최근의 발달로 인하여, 연료를 액체 형태로 직접, 또는 공기와 혼합된 상태로 연소실 안으로 도입할 수 있게 되었다. 이를 위해서는 탱크로부터 증발 지점(직접 분사의 경우에는 연소실이고, 간접 분사의 경우에는 흡입 파이프임)에 이르기까지 모든 연료 공급 장치 안에서 압력을 유지할 것이 요구된다.

그러면, 엔진의 운전 조건과 외부 조건에 상관없이, 연료 공급 장치 전체에 걸쳐 압력으로 액체 상태를 유지 및 제어하는 것이 중요한 문제가 된다. 사실, 액화 압력은 연료의 작동 온도에 따라 1 bar 에서 18 bar 까지 변화할 수 있다.

연료 탱크는 일반적으로 이러한 형태의 압력에 견딜 수 있도록 설계되기 때문에, 이 수준의 연료 공급 회로에서는 액체 상태로 저장하는 것이 문제가 되지 않는다.

그러나, 연료 공급 회로의 다른 부분, 특히 탱크와 분사기 사이에서는 그렇지 않다.

보다 엄밀히 말하면, 엔진이 오래 정지한 후 재시동될 때에 문제가 발생한다.

이 현상은 다음과 같이 설명할 수 있다. 분사기가 유체투과성이기 때문에, 엔진이 정지하면 약간의 액체의 누설이 생기고, 이로 인해서 연료 공급 장치 안의 압력이 낮아지고, 따라서 연료의 상태가 액체 상태에서 기체 상태로 바뀐다. 따라서, 누설이 계속된다.

따라서, 다소 긴 기간 동안의 차량의 정지 후에는 (저장 조건과 분사기의 구조에 좌우되는 것이기는 하지만), 연료 공급 장치에 수용되어 있는 (원래 액체인) 연료가 증발되어, 엔진으로 (연소실 안으로 직접 또는 흡입부를 거쳐) 운반될 수 있다.

엔진이 다시 시동될 때 증발된 연료가 다량으로 연소실 안에 있음으로 인해 불연성(不燃性) 혼합물[액화 석유 가스(LPG)의 경우]이나 자기 점화(self-ignition) 혼합물[디메틸에테르(DME)의 경우]이 발생하게 된다.

공지의 해결책으로서, 차량이 정지할 때 솔레노이드 밸브로 공통 레일의 각 분사기를 격리시키는 구성을 취하는 것이 있다. 그러나 이러한 해결책은 복잡하고 많은 공간이 소요되며 비용이 많이 든다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 연료 공급 장치의 도면이고,

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료 공급 장치의 도면이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1: 탱크

2: 분사 수단

3: 유로

4: 펌프

5: 압력 조절기

6: 캐니스터

8: 격리 수단

9: 드레인 수단

그러한 엔진의 연료 공급 장치 안에서의 불량한 압력 유지에 관계된 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 간단하고 신뢰성 있는, 혁신적인 해결책을 제안한다.

본 발명은, 엔진이 정지할 때, 어떤 적절한 수단으로 연료 공급 장치의 분사기를 포함하는 부분을 격리시키는 것이다. 이렇게 격리되는 부분에 수용되어 있는 액체 연료는 이제 (액체상 또는 기체상으로) 적절한 저장 장치 내로 드레인될 수 있다.

따라서, 본 발명의 개념은 액체 연료가 엔진으로 전혀 누설되어 들어 갈 수 없도록 하며, 이에 따라 정지 후에 엔진이 잘 시동될 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명의 대상은 내연 기관의 하나 이상의 연소실에 액체 연료를 가압 공급하기 위한 연료 공급 장치로서, 액체 연료를 가압 저장하기 위한 탱크, 하나 이상의 연소실에 연료를 가압 분사하기 위한 분사 수단, 상기 탱크와 상기 분사 수단 사이의 유로, 상기 탱크 안이나 상기 유로에 위치하는 펌프, 상기 탱크 안이나 상기 유로에 위치하는 압력 조절기, 상기 유로의 엔진의 흡입 장치를 향하는 바이패스에 위치하는 기체 연료 저장용의 캐니스터를 구비하며, 연료 분사는 연소실 안으로 직간접적으로 이루어지는 연료 공급 장치이다.

본 발명에 의하면, 연료 공급 장치는 상기 탱크에 대하여 상기 분사 수단을 격리시키기 위한 격리 수단과, 상기 분사 수단을 드레인하기 위하여 상기 캐니스터의 상류에서 상기 바이패스에 위치하는 드레인 수단을 또한 구비한다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 분사 수단은 각기 몇 개의 분사기들을 구비하는 하나 이상의 공통 레일로 구성된다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 연료 공급 장치는 상기 분사 수단과 상기 탱크 사이의 복귀 유로를 또한 구비한다.

보다 엄밀히 말하면, 상기 격리 수단은 상기 분사 수단의 양측에, 즉 상기 유로와 상기 복귀 유로에 각각 위치하는 둘 이상의 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않고도, 상기 격리 수단은 상기 탱크와 상기 바이패스 사이의 유로에 위치하는 하나의 솔레노이드 밸브로 구성될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 연료 공급 장치는 압력 및/또는 주변 온도와 같은 조건 및 엔진의 정지 시간에 따라 상기 격리 수단을 제어하는 제어 수단을 또한 구비한다.

첨부되는 도면을 참고로 비한정적인 예로서 제시된 이후의 설명을 읽어 감에 따라 본 발명의 여러 가지 특장점 및 세부사항이 명확해 질 것이다.

도 1은 발명의 일 태양에 따른 액체 연료 공급 장치를 보여준다. 이 연료 공급 장치는 연료를 가압 상태 하에서 저장 및 유지하는 탱크(1)를 기본 구성으로 한다.

역시 가압 상태 하에 있는 유로(3)는 탱크(1)에서 시작하여, 연소실로 직접 통하거나 엔진의 흡입 장치로 통하는 액체 연료 가압 분사 수단(2)에 연결된다.

"공통 레일(common rail)"형태의 장치를 분사 수단(2)으로 사용할 수 있다. 이 형태의 분사기는 연료를 시간 및 공간적으로 매우 정밀하게 분배할 수 있는 것이 유리하다. 공통 레일은 일련의 분사기(2')를 구비한다. 용도상의 융통성은 운전자에게 높이 평가될 것으로, 이런 용도상의 융통성은 본 발명의 범위 내에 유리하게 통합될 수 있다.

연료 공급 장치는 탱크(1)의 안이나 유로(3)에 위치하는 펌프(4)를 또한 구비한다. 압력 조절기(5) 또한 탱크(1)의 안이나 유로(3)에 제공된다(도 2의 경우).

유로(3)의 연료 순환 방향에 대하여 분사 수단(2)에서 하류에는, 유로(3)의 분기 연결부로서 바이패스(7)가 또한 제공되어 있다. 바이패스(7)는 엔진의 흡입 장치(A)로 개방된다.

캐니스터 형태의 기체상태 유체 저장 수단(6)이 바이패스(7)에 위치한다.

도 1의 실시예에 따르면, 복귀 유로(10)가 분사 수단(2)과 탱크(1)를 연결한다. 압력 조절기(5)는 이 복귀 유로(10)에 배치될 수 있다.

발명에 따르면, 연료 공급 회로에 대하여 분사 수단(2, 2')을 격리시키기 위한 격리 수단(8)이 제공된다.

도 1에 따르면, 격리 수단(8)은 분사 수단(2)의 양측에 위치한다.

도 2에 따르면, 격리 수단(8)은 바이패스(7)의 분기 연결부의 상류에서 유로(3)에 배치된다.

더욱이, 도 2의 실시예에 따르면, 바이패스(7)는 분사 수단(2)의 상류에서 분기 연결된다.

격리 수단(8)은, 바람직하게는, 지속 시간(duration), 온도, 압력 등의 엔진 정지 조건들에 따라 제어할 수 있는 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다.

또한, 솔레노이드 밸브와 같은 드레인 수단(9)이 캐니스터(6)의 바로 상류 에서 바이패스(7)에 제공된다.

그러므로, 엔진의 장시간에 걸친 정지 중에는, 솔레노이드 밸브(8)가 작동되어 분사기(2')를 구비하는 연료 공급 장치의 부분을 격리하게 된다. 드레인 수단(9)이 다음으로 작동되어 분사기(2, 2')와 바이패스(7)를 구비하는 연료 공급 장치의 부분의 압력을 낮춘다. 그러면, 연료 공급 장치의 이 부분에 수용되어 있는 연료는 액체 상태에서 기체 상태로 바뀐다.

따라서 캐니스터(6)로 연료의 드레인이 가능해진다. 연료 공급 장치의 이 "위험"지역을 비워 줌으로써 엔진으로 연료가 누설되는 것이 방지된다. 캐니스터는, 예를 들면, 기체 연료의 흡수를 가능하게 하는 활성 목탄으로 구성될 수 있다.

따라서, 드레인 수단(9)을 닫고 솔레노이드 밸브(8)를 다시 연 후에 엔진을 재시동할 수 있다. 이렇게 함으로써 선행 기술의 결점을 극복할 수 있다. 재시동하는 동안에는, 캐니스터(6)에 갇혀 있는 연료는 흡입부(A)로 배출되어 연소를 위해 재사용될 수 있다.

본 발명은 액체 연료가 엔진으로 전혀 누설되어 들어갈 수 없도록 하며, 이에 따라 정지 후에 엔진이 잘 시동될 수 있도록 한다.

Claims

내연 기관의 하나 이상의 연소실에 액체 연료를 가압 공급하기 위한 연료 공급 장치로서, 액체 연료를 가압 저장하기 위한 탱크(1), 하나 이상의 연소실에 연료를 가압 분사하기 위한 분사 수단(2), 상기 탱크(1)와 상기 (가압) 분사 수단(2) 사이의 유로(3), 상기 탱크(1) 안이나 상기 유로(3)에 위치하는 펌프(4), 상기 탱크(1) 안이나 상기 유로(3)에 위치하는 압력 조절기(5), 엔진의 흡입 장치(A)를 향하는 상기 유로(3)의 바이패스(7)에 위치하는 기체 연료 저장용의 캐니스터(6)를 구비하며, 연소실 안으로 직간접적으로 연료 분사가 이루어지는 연료 공급 장치에 있어서, 상기 탱크(1)에 대하여 상기 분사 수단(2)을 격리시키기 위한 격리 수단(8)과, 상기 분사 수단(2)을 드레인하기 위하여 상기 캐니스터(6)의 상류에서 상기 바이패스(7)에 배치되는 드레인 수단(9)을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
제1항에 있어서, 분사 수단(2)이 각기 몇 개의 분사기들(2')을 구비하는 하나 이상의 레일로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 분사 수단(2)과 탱크(1) 사이의 복귀 유로(10)를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
제3항에 있어서, 격리 수단(8)이 분사 수단(2)의 양측에, 즉 유로(3)와 복귀 유로(10)에 각각 위치하는 둘 이상의 솔레노이드 밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 격리 수단(8)이 탱크(1)와 바이패스(7) 사이의 유로(3)에 배치되는 하나의 솔레노이드 밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 엔진의 정지 시간 및 조건에 따라 격리 수단(8)을 제어하는 제어 수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
제6항에 있어서, 제어 수단이 압력 및/또는 주변 온도에 반응하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.