KR20000069463A - 내연 기관용 연료 분사 시스템 - Google Patents

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KR20000069463A
KR20000069463A KR1019997005301A KR19997005301A KR20000069463A KR 20000069463 A KR20000069463 A KR 20000069463A KR 1019997005301 A KR1019997005301 A KR 1019997005301A KR 19997005301 A KR19997005301 A KR 19997005301A KR 20000069463 A KR20000069463 A KR 20000069463A
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루오프만프레트
하른도르프호르스트
Original Assignee
클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

고압하에서 연료로 충전된 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)와, 두 가지 유체, 즉 연료와 첨가액을 내연 기관에 주입하기 위한 이중 연료 노즐(3)을 구비한 연료 분사 시스템은 이중 연료 노즐(3)의 노즐 니들(3.1)을 둘러싸는 압축실(3.5)과 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2) 사이의 주입관(6)에 제1 2/2-포트밸브(MV1)를 포함하며, 입구는 제1 2/2-포트밸브(MV1)와 압축실(3.5) 사이의 위치에서 안내관(7)을 거쳐 주입관(6)과 결합되고 출구는 배출관(8)을 거쳐 연료-저압측과 결합되는 제2 2/2-포트밸브를 포함한다. 이로써 기술적인 면에서 실질적으로 고가인 다른 보통의 3/2-포트 자기 제어 밸브가 저렴한 2/2-포트밸브로 대체될 수 있다. 동시에, 첨가액을 측정하기 위하여 한 그룹의 전체 인젝터들을 작동시키는 단일 측정 밸브를 사용할 수 있다.

Description

내연 기관용 연료 분사 시스템{Fuel injection system for an internal combustion engine}
이와 같은 연료 분사 시스템은 예를 들어 독일 특허 DE 43 37 048 C2호로부터 알려져 있다. 여기서 한편으로는 내연 기관의 손실 연료 발생을 방지하며 경우에 따라서는 효율을 상승시키기 위하여 연료와 첨가액, 예를 들어 디젤 연료와 물을 확실히 분사하기 위해 이용되는 이중 연료 노즐이 제공된다. 다른 한편, 또한 공지된 분사 시스템에서는, 전체 내연 기관을 작동시키는 분사 노즐에 공동-레일-압력 액츄에이터로부터 고압의 연료가 보급되는 소위 공동-레일-기술이 실시된다.
공지된 연료 분사 시스템은, 첨가액을 분배하기 위해서 각각의 개별 인젝터에 대해 비교적 고가의 3/2-포트밸브와 디젤 분사량의 제어를 위한 추가의 3/2-포트밸브를 필요로 하는 단점을 갖는다. 이때 첨가액을 공급하기 위하여 제1 3/2-포트밸브를 통해서 공동-레일-압력 어큐뮬레이터로부터 분사노즐과 또한 분사노즐을 둘러싸는 압축실까지 연료공급을 일시적으로 중단하며, 압축실에는 고압하에 존재하며, 제1 3/2-포트밸브의 해당 위치를 통하여 연료-저압측으로 유출되는 연료가 저장되어 있다. 압축실에서는 해당 연료량을 밀어낼 정도의 압력 상승을 통하여 파이프를 거쳐 첨가액이 공급된다. 그후 제1 3/2-포트밸브는 분사 밸브내의 압축실과 공동-레일-압력 어큐뮬레이터 사이를 연결하는 위치에 연료를 운반된다. 운반되는 첨가액이 밸브 분사구에서 분사로 인한 유압 충격을 발생시킬 수도 있기 때문에 분사 연료량의 정확한 처리를 위하여, 다른 추가의 3/2-방향-자기밸브가 제공된다. 스프링에 의해 폐쇄 위치에 유지된 노즐 니들의 배면측은 공동-레일-압력 어큐뮬레이터나 연료-저압측에 선택적으로 결합되며, 이로써 밸브 노즐의 행정과, 밸브의 개방 및 폐쇄와, 이로 인한 원하는 분사량을 시간에 따라 순서대로 제어한다.
원칙적으로 각각의 개별 인젝터를 위한 공지된 연료 분사 시스템은 원하는 연료량뿐만 아니라 첨가액의 필요량을 정확하게 공급하기 위하여, 정확하게 작동하지만 고가인 두개의 3/2-제어자기밸브를 필요로 한다.
본 발명은 청구항 1항의 종류에 따른 내연 기관용 연료 분사 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 내연 기관용 연료 분사 시스템의 두 가지 실시예를 도면에 도시하며 이하에서 상세히 설명한다.
도 1은 단면도로 개략적으로 도시한 이중 연료 노즐을 통하여 연료와 첨가액의 운반량이나 분사량을 조절하기 위한 2개의 2/2-포트밸브를 구비하며, 동일 압력 밸브 장치를 갖는 분리형 피스톤 유닛으로부터 이중 연료 노즐에 첨가액을 공급하는, 본 발명에 따른 연료 분사 시스템의 제 1 실시예를 개략적으로 도시한 배관도.
도 2는 공동-레일-압력 어큐뮬레이터를 충전하며, 격막이 설치된 분리형 피스톤 유닛에 첨가액을 공급하기 위한 고압-펌프유닛을 구비한 제 2 실시예를 도시한 도면.
본 발명에 따른 연료 분사 시스템은 구조상의 단순화와 이에 따른 저렴한 제조를 위하여 청구항 제 1 항의 특징을 갖는다. 이로써 고가의 양 3/2-자기제어밸브는 저렴한 하나의 2/2-포트밸브로 대체될 수 있으며, 또한 전체 인젝터를 작동시킬 수 있는, 간단하면서 정확하게 작동하는 공급 밸브에 첨가액을 적량 공급할 수 있다. 제2 2/2-포트밸브가 첨가액의 유입을 위한 개방 및 폐쇄 시간을 결정하는 동안, 분사할 연료량의 적량 공급은 공동-레일-압력 어큐뮬레이터와 압축실 사이의 주입관에서 제1 2/2-포트밸브의 상응하는 시간 제어를 통하여 실시된다.
파이프 배관 시스템에서 균일한 압력을 유지하기 위하여 그리고 특히 고온에서 첨가액, 보통 물의 과도한 기화와 비등점을 방지하기 위해서, 제 2 포트밸브와 연료-저압측 사이에 체크 밸브를 삽입할 것을 권장하고 있다.
또한 노즐 니들이 그의 인젝터 태핏의 절두형 단부상에서 반경방향으로 움직일 수 있는 상태로, 공동-레일-압력 어큐뮬레이터에 의해 고압이 작용되는 공동내에 돌출된 작은 피스톤을 지지할 때, 상기 노즐 니들을 둘러싸는 공동에서 압력에 견디도록 밀봉되는 것이 바람직하다. 균일한 피스톤 평면에 공동-레일-압력을 작용하므로써, 분사 과정시 노즐 니들의 제어 운동은, 인젝터 태핏의 운동에 대해서 항상 동일한 저항, 즉 밸브 스프링의 탄성력이 유지되어야 하기 때문에, 공동-레일-압력 어큐뮬레이터내의 절대 압력에 관련하지 않으며, 그 결과 운동력은 일정하게 유지된다. 이로써 제어 기술에 유리한 일정 개폐시간이 이루어지며, 이 개폐시간은 각각의 인젝터 태핏의 운동 시간을 통하여 결정된다.
본 발명에 따른 연료 분사 장치의 실시예는, 연료를 공급하기 위한 고압 펌프가 연료 분사를 위해 적량 분배를 실시할 뿐만 아나라 첨가액의 분사를 실시하는 고압-펌프유닛일 때 특히 바람직하다. 이를 통하여, 한편으로는 일반적으로 대체된 M-펌프가 첨가액의 분배를 도울 수 있으며, 다른 한편으로는 전체적인 장치가 콤팩트하게 형성될 수 있다. 공동-레일-압력 어큐뮬레이터에 제공된 고압-펌프유닛은 추가의 유압관을 거쳐 분리형 피스톤 유닛을 작동시키며, 이 분리형 피스톤 유닛에 의해 고압-펌프유닛으로부터 공급된 첨가액량이 이중 연료 노즐에 전달된다.
이를 위해서 본 발명에 따른 고압-펌프유닛은 특정한 형태로 하나 이상의 고압 피스톤을 가지며, 이 고압 피스톤은 압축 스프링의 압축에 대항하여 연료를 1000bar 이상의 압력 레벨로, 일반적으로는 약 2000bar의 압력 레벨로 압축한다. 고압 피스톤은 주로 나란하게 배치되며 캠축에 의해 구동된다. 압축실의 단부에서, 고압 피스톤의 행정 포트의 외부에는 세로방향으로 운동하며 틈새 밀봉된 제 1 피스톤이 배치되며, 이 피스톤은 압축 스프링에 의하여 경우에 따라서 세로방향으로 운동하며 틈새 밀봉된 제 2 피스톤에 대항하여 신장한다. 특히, 양 피스톤의 상대적 부하를 조절하기 위해서 제어 가능한 전기모터가 제공되며, 이 전기모터는 스핀들에 의해 구동되며 조절키의 나사에 결합된다.
또한, 분리형 피스톤유닛은 본 발명에 따라서 특정 형태, 즉 종래의 분리형 피스톤 대신에 격막을 가지며, 이 격막은 분리형 피스톤내에 견고하게 부착되며 연료를 갖는 내부 공동과 첨가액을 갖는 다른 내부 공동을 밀봉하여 분리시킨다. 이로써, 공급 액체(여기서는 첨가액)와 작동 액체의 혼합을 안전하게 방지하고자 할 때, 종래의 분리형 피스톤은 완전히 필요가 없다. 격렬한 압력 발생시 격막의 찢어짐을 방지하기 위해서, 첨가액으로 채워진 분리형 피스톤 유닛의 내부 공동에는 기계식 보스(boss)가 제공되며, 이 보스에 대해 격막이 접촉하여 격막의 지나친 팽창을 한정할 수 있다.
본 발명의 실시예의 다른 개선과 이로운 형태는 상세한 설명 및 도면과 청구항에서 기술한다.
두 가지 유체, 즉 연료(보통 디젤 연료)와 첨가액(보통 물)을 주입하기 위한, 도 1에 도시한 본 발명에 따른 내연 기관용 연료 분사 시스템의 제 1 실시예에 있어서, 고압 펌프(1)는 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)에 약 1800bar의 압력 레벨의 연료를 공급한다. 종래의 일반적인 분사 펌프는 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)와 하나의 고압 펌프(1)로 구성된 조합을 통하여 대체되며 레일 압력이 항상 소정 레벨 이상으로 존재하기 때문에, 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)와, 여기서부터 주입관(6)을 거쳐 연료를 공급하며 이중 연료 노즐(3)의 노즐 니들(3.1)을 둘러싸는 압축실(3.5) 사이에는 적량 공급 부품이 설치되어야 한다. 본 발명에 따른 배치에 있어서 상기 목적은 제1 2/2-자기밸브(MV1)에 의해서 달성된다. 경우에 따라서 일정 시간이 경과한 후에 분사량의 소실을 필요로 하기 때문에, 상기 자기밸브는 우수한 재충전 능력과 신속한 유동 변화가 가능한 자기밸브로서 역할하여야 한다. 이중 연료 노즐(3)에 의해 연료가 공급되는 내연 기관의 연소실과 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2) 사이에서, 공지된 (측정 또는 제어된) 바와 같은 압력 강하를 통하여, 도면에 도시하지 않은 전기 제어 장치에 의하여, 다른 관련 계수들과 함께 정확한 시간에 적량을 공급할 수 있다.
사용된 이중 연료 노즐(3)의 형태와 작동 방식은 본 기술분야에 일반적으로 공지되어 있으며 여기서는 상세하게 설명하지 않는다. 그렇지만 본 발명에 따른 시스템에서는 노즐 니들(3.1)의 분사구로부터 이격된 노즐 니들의 절두형 축방향 단부(인젝터 태핏)에 소형 피스톤(3.3)이 추가로 제공되며, 노즐 니들(3.1)로부터 이격된 단부쪽은 파이프(4)를 거쳐서 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)와 직접 결합되며 고압으로 충전된 공동(3.6)내에 돌출된다. 이것은 일정한 피스톤 평면을 가지며 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)내에서 절대압력이 유입하는 것을 차단하므로써 레일 압력으로부터의 압력 펄스에 의하여 일정한 스프링 압력을 발생시키기 때문에, 노즐 니들(3.1)이 움직일 수 있도록 실질적으로 항상 동일한 저항력이 유지되는 결과를 갖는다. 이로써 개폐 시간(노즐 니들의 운동 시간)은 제어 기술에서 선호하는 바와 같이 거의 일정하게 조절된다. 노즐 니들(3.1)의 절두형 축방향 단부를 수용하며 공동(3.6)에 대하여 고압으로 밀폐된 공동(3.2)의 압력 조절을 위하여, 연료-저압측에 안내되는 압력 조절관(5)이 제공된다.
본 기술분야의 원리적인 면에서 잘 알려진 바와 같이 첨가액을 반입하기 우해서는, 첨가액을 통하여 이중 연료 노즐(3)로부터 연료를 배출하는 포트가 개방된다. 이것은, 입구가 안내관(7)과 연결되고 출구는 연료-저압측과 연결된 제2 2/2-포트밸브(MV2)의 적절한 배관을 통하여 이루어진다. 첨가액이 공급될 때, 제1 2/2-포트밸브(MV1)는 폐쇄되고 제2 2/2-포트밸브(MV2)는 연결 통로를 통하여 연결된다. 이로써 고압하에 존재하는 연료가 주입관(6)과, 안내관(7)과, 배출관(8)과, 체크 밸브(9)를 거쳐 압축실(3.5)로부터 연료-저압측, 일반적으로 연료 탱크로 배출된다. 이로써 첨가액은 이중 연료 노즐(3)에 안내된 첨가액관(15)으로부터 체크 밸브(3.4)(p0= 15bar을 가짐)를 거쳐 압축실(3.5)로 흘러 들어간다. 물론, 이중 연료 노즐(3)의 유체 안내구와 파이프의 길이는 첨가액이 연료 탱크에 도달할 수 없도록 설정되어야 하며 파이프들은 차단되어야 한다.
첨가액을 실제로 분사하기 전에, 첨가액의 적절한 양이 측정되어 낮은 시스템 압력에서 이중 연료 노즐(3)에 공급되어야 한다. 이것은 분리형 피스톤(11)과 동일 압력 밸브(11)를 구비한 분리형 피스톤 어댑터(10)에 작동 유체를 약 2.5bar의 공급 압력으로 공급하는 소위 M-펌프(13)에 의하여 이루어진다. 분리형 피스톤 어댑터(10)는 M-펌프(13)의 작동 유체(보통 디젤 연료)와 공급하고자 하는 첨가액(보통 물)을 분리시킨다. 이때, 분리형 피스톤(11)내의 행정 실린더의 물은 충전 펌프(14)에 의해 저압(p 〈 2bar)의 첨가액으로써 체크 밸브(16)를 거쳐 공급된다. 또한 실제 분사전에 분사 사이클간의 적절한 시점에서, 이중 연료 노즐(3)의 체크 밸브(3.4)를 조절할 수 있는 압력보다 더 높은 압력을 갖는 작동 유체의 원하는 양이 분리형 피스톤(11)에 공급된다. 이로써 분리형 피스톤(11)의 다른 쪽에서 M-펌프(13)의 작동 유체량에 상응하는 첨가액량이 동일 압력 밸브(12)를 거쳐 첨가액관(15)에 전달된다. 동일 압력 밸브(12)는 분리형 피스톤 어댑터(11)와 이중 연료 노즐(3) 사이에서 첨가액관(15)의 압력 조절과 이 첨가액관에 적절한 공급압을 제공하기 위해서 사용한다.
또한, 첨가액을 공급하기 위하여 압축실(3.5)로부터 연료를 밀어내는 기능에 대한 제1 2/2-포트밸브의 정확도가 절대적으로 필요한 것이 아니기 때문에, 제2 2/2-포트밸브(MV2)는 제1 2/2-포트밸브(MV1)보다 비교적 단순하면서 저렴한 밸브일 수 있다.
도 2에 도시한 본 발명에 따른 연료 분사 시스템의 다른 실시예는, 한편으로 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)와 첨가액량의 분배를 실시하는 고압-펌프유닛(20)과, 다른 한편으로 종래의 분리형 피스톤 대신에 격막(43)을 갖는 분리형 피스톤 유닛(40)이 대체되어 있다는 점에서 도 1에 도시한 실시예와는 상이하다.
고압-펌프유닛(20)은 연료 탱크(34)로부터 연료를 흡입하여 체크 밸브(29.1)를 거쳐 약 6bar의 압력 레벨로 고압-펌프유닛(20)의 압축실(24)에 공급하는 충전 펌프(19)에 의해 연료가 공급된다. 캠축(21)에 의해 구동하며 캠축과 나란히 배치되고, 압축 스프링(23)을 통하여 캠축(21)의 캠에 대하여 역으로 가압하는 고압 피스톤(22)은 각 행정 동안에 압축실(24)내의 연료를 압축한다. 이로써 특정 임계 압력이 초과될 때 고압-펌프유닛(20)에 구성된 배출용 체크 밸브(29.2)가 개방되며 연료가 약 1800bar 이상의 압력 레벨로 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)에 공급되며, 공동-레일-어큐뮬레이터의 내부 압력은 압력 제어 밸브(32)에 의해 일정하게 유지되거나 원하는 레벨로 조절된다.
이중 연료 노즐(3)의 각각에 소요되며 첨가액량으로서 첨가액관(15)을 거쳐 전달되는 용량을, 유압관(31)을 거쳐 분리형 피스톤 유닛(40)으로 공급할 수 있도록, 고압-펌프유닛(20)내에는 다음과 같은 장치가 제공된다. 즉, 압축실(24)의 측면에서, 세로 방향으로 운동하며 틈새 밀봉된 제 1 피스톤이 고압 피스톤(22)의 행정 영역의 외부에 배치되며, 이 제 1 피스톤은 압축 스프링(26)에 의해 제 2 피스톤(27)으로부터 상호 신장된다. 제 2 피스톤(27)은 제 1 피스톤(25)으로부터 이격된 제 2 피스톤의 배면상에 라운딩되거나 테이퍼진 헤드를 가지며, 이 헤드에는 세로방향으로 떠밀 수 있는 조절키(28)가 강제 잠금식으로 배치된다. 그리하여, 조절키(28)의 상응하는 떠밀기를 통하여, 제 2 피스톤(27)의 상대적 축방향 위치가 제 1 피스톤(25)에 대하여 변화될 수 있다. 조절키(28)는 전기모터(30)에 의해 구동되며 조절키(28)내의 적절한 나사를 통하여 맞물리는 축에 의해 구동하여, 전기모터(30)의 회전시 조절키를 세로 방향으로 가압할 수 있다.
고압 피스톤(22)들 중 하나가 압축 행정을 실시하여 압축실(24)내의 연료에 압력을 작용시킬 때, 제 1 피스톤(25)은 압축 스프링(26)의 힘에 대항하여 세로 방향으로 제동된 제 2 피스톤(27)을 향하여 밀쳐진다. 압축 스프링(26)의 스프링 특성량이 배정되면, 제 1 피스톤(25)은 고압 압축 과정동안 상응하는 고압 피스톤(22)을 통하여, 이 고압 피스톤의 입장에서 보면 배출 과정을 통하여, 제 1 피스톤이 제 2 피스톤(27)에 접촉할 때까지 압축할 수 있다. 이로써 압축 스프링(26)을 포함하는, 양 피스톤(25, 27) 사이의 공동으로부터, 정확하게 측정된 연료량이 유압관(31)을 거쳐 분리형 피스톤 유닛(40)에 전달된다. 흡입 행정동안에, 압축실(24)의 체적이 증가할 때, 압축 스프링(26)의 탄성력에 의하여 제 1 피스톤(25)은 제 2 피스톤(27)으로부터 축방향으로 다시 멀어지며, 연료는 충전 펌프(19)에 의해 유입-체크 밸브(29.3)를 거쳐 양 피스톤(25, 27) 사이의 공동으로 충전될 수 있다.
고압-펌프유닛(20)으로부터 유압관(31)을 거쳐 분리형 피스톤 유닛(40)에 전달된 연료량이 분리형 피스톤 유닛(40)의 제 1 내부 공동(41)에 도달하며, 압력에 저항할 수 있도록 설치된 격막(43)에 의하여 첨가액을 포함하는 다른 내부 공동(42)으로부터 밀봉식으로 분리된다. 격막(43)은, 공급된 연료의 각 양에 상응하여 정확히 동일한 양을 밀치므로써 내부 공동(42)내로 팽창되며, 이로써 상응하는 첨가액량이 첨가액관(15)을 거쳐 도 2에 복수개의 화살표로 도시한 바와 같이 복수의 이중 연료 노즐(3)에 공급된다.
공급하고자 하는 첨가액이 충분하지 않는 경우에, 첨가액은 충전 펌프(46)에 의하여 첨가액 저장 탱크(45)로부터 체크 밸브(47)를 거쳐 분리형 피스톤 유닛(40)의 내부 공동(42)내로 공급된다.
첨가액을 주입하기 위한 압력이 실질적으로 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)(약 500bar)내에서 가장 낮은 압력보다 더 낮은 압력(약 20 내지 30bar)이기 때문에, 첨가액을 간접적으로 분배하기 위한 제 1 피스톤(25)의 작동 능력은 고압 피스톤(22)의 압축 단계동안에 매우 양호하다. 첨가액량을 분배하여 결정된 연료량은 상술한 바와 같이, 피스톤(25, 27)과, 또한 전기모터(30)의 회전축에 의하여 조절될 수 있는 조절키(28)의 위치와, 여기에 제공된 보스를 통하여 상당히 정확하게 제공된다. 전기모터(30)는 도면에 도시하지 않는 모터 제어 장치에 의해 전기모터의 위치 설정 명령을 실시한다.
물의 양의 분배에 대한 디젤 연료량의 배출이 고압 피스톤(22)의 고압 압축 과정 동안에 진행되며 적절한 물의 주입 시기에 대해서 진행되지 못하기 때문에, 적당한 시점에서, 이중 연료 노즐(3)내의 변화하는 디젤 연료량에 대한 물을 제공하기 위해서 이중 연료 노즐(3)에 적당한 제2 2/2-자기밸브(MV2)가 설치되어야 한다.
조절키(28)가 일시적으로 변화하지 않도록 위치 설정됨을 전제로 할 때, 그리고 제 1 피스톤(25)의 흡입과정과 배출작동을 완료하기 위해서, 분리형 피스톤 유닛(40)의 탄성 격막(43)뿐만 아니라 공동내에는 "격막 디젤부"와, "유압관(31)"과, "피스톤(25, 27)의 압축실"과, 분리형 유압 시스템과 같은 것이 존재하며, 이로써 디젤 연료는 항상 흡입 및 배출되도록 조절된다. 시스템은, 예를 들어 피스톤(25, 27)의 피스톤 누설로 인한 흡입 손실이 발생될 때만 디젤 충전 펌프(19)의 흡입과정을 실시한다. 조절키(28)가 하부로부터 끌어 당겨질 때, 경우에 따라서 흡입 손실이 존재한다. 제 1 피스톤(25)이 디젤 충전 펌프(19)로부터 잘못된 연료를 제공받는다면 격막(43)은 매 행정마다 이전보다 더욱 구부러진다.
그러나 "분리형 유압 시스템"에는 조절키(28)의 이전 위치에서보다 더 많은 용량이 제공된다. 조절키(28)가 상술한 파이프 배관의 범위에서 다시 현저하게 후퇴한다면, 경우에 따라서 시스템내의 용량 한도내에서 격막(43)은 이 격막의 "0점 위치"에 다시 돌아오지 않는다. 이것은 활발하게 조절될 때 자주 발생할 수 있으며 그리하여 격막(43)의 과부하를 초래한다. 이것을 방지하기 위해서, 이와 같은 경우에 격막(43)은 내부공동(42)내의 보스(44)에 접촉된다.
시스템내에 과압이 형성되면, 이로 인하여 발생된 용량은 주로 고압-펌프유닛(20)에 구성된 과압-체크 밸브(29.4)를 거쳐 그리고 릴리프관(33)을 거쳐 연료 탱크(34)로 유출된다. 물의 양-불량제어(분사량의 부족, - 완전 소실인 경우)가 발생되는 경우, 양호하게 제어된 다른 여러 가지 연소 과정동안의 산화질소의 방지를 위해서 다음과 같은 것이 주어진다.
물의 분사가 필요하지 않는 경우에, 전기모터(30)나 이 전기모터에 의해 작동되는 조절키(28)에 의하여 물은 완전히 소실될 수 있다. 이때 피스톤(25, 27)은 대체로 간단히 서로 압축되며, 그 결과 제 1 피스톤(25)은 작동 행정을 실시하지 않을 수 있다.
상응하는 물의 양을 통하여 명백하게 방해받지 않는 이중 연료 노즐(3)의 작동을 보장하기 위해서, 각 이중 연료 노즐(3)에 대해 피스톤(25, 27)을 갖는 고압 피스톤(23)과 분리형 피스톤 유닛(40)을 배치한다.
그렇지만, 이것은 복수의 작동 실린더를 갖는 보통의 실용차-디젤엔진에 있어서 매우 고가이며, 또한 그 외에 구성부품을 위한 대규모의 용적을 필요로 한다. 이와 같은 비용과 용적은 감소시킬 수 있으며, 다소 소량의 물을 공급하므로써 완전한 하나의 그룹을 구성한 인젝터나 개별 인젝터들을 제공한다.
이와 같은 분할이 실시될 때, 피스톤(25)이 펌핑을 실시하지 않는다는 것을 고려하여야 한다. 즉, 다른 피스톤(25)이 디젤 연료를 분리형 피스톤 유닛(40)에 전달하는 동안 피스톤(25)은 정확하게 흡입한다고 볼 수 없다. 이러한 가정은 시간 경과에 따른 체계화를 위한 것이다. 이러한 고려로부터, 공동-레일-압력 어큐뮬레이터내에서 압력-펄스로 인하여 다른 독립변수가 존재하지 않는 경우에, 가능한 감소, 더 정확히 말하자면 절대적으로 필요한 고압 피스톤(22)의 개수와, 물의 양을 공급하기 위한 구조상의 부속물의 감소가 계획적으로 이루어진다.
유사한 방식으로서, 조절키-전기모터-장치가 피스톤(25, 27) 그룹을 작동시킬 때 재차 비용을 감소시킬 수 있다.

Claims (20)

  1. 연료, 주로 디젤 연료를 이중 연료 노즐(3)에 운반하기 위한 고압 펌프(1)와, 체크 밸브(3.4)를 거쳐 안내되는 첨가액, 주로 물을, 이중 연료 노즐(3)에 연결된 첨가액관(15)에 운반하기 위한 운반 장치를 구비하며, 상기 첨가액관은 이중 연료 노즐(3)의 노즐 니들(3.1)을 둘러싸는 압축실(3.5)과 결합하며, 또한 이중 연료 노즐(3)에 첨가액량을 전달하기 위한 밸브 장치를 구비하며, 이때 노즐 니들(3.1)의 개방과 폐쇄는 고압하에서 연료로 채워진 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)의 압력을 통하여 이루어지며, 상기 밸브 장치는 적어도 부분적으로 주입관(6)에 설치되며, 첨가액을 운반할 때는 이중 연료 노즐(3)로의 연료 안내가 중단되고 압축실(3.5)에 연료-저압측이 결합되며, 첨가액을 운반하지 않을 때는 연료-저압측에 대한 결합이 중단되고 압축실(3.5)에 고압 연료가 작용하는 내연 기관용 연료 분사 시스템에 있어서,
    상기 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)와 압축실(3.5) 사이의 주입관(6)에는 제1 2/2-포트밸브(MV1)가 제공되며, 입구는 제1 2/2-포트밸브(MV1)와 압축실(3.5) 사이의 위치에서 안내관(7)을 거쳐 주입관(6)과 결합되고, 출구는 배출관(8)을 거쳐 연료-저압측과 결합되는 제2 2/2-포트밸브가 제공되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 2/2-포트밸브(MV2)와 연료-저압측 사이의 배출관(8)에는 체크 밸브(9)가 제공되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 노즐 니들의 분사구쪽으로부터 이격된 노즐 니들(3.1)의 절두형 축방향 단부에는 축방향 연장선상에서, 주로 노즐 니들(3.1)과 일체로 피스톤(3.3)이 견고하게 결합되며, 노즐 니들(3.1)로부터 이격된 축방향 단부는, 노즐 니들(3.1)의 절두형 축방향 단부를 수용하는 이중 연료 노즐(3)의 공동(3.2)에서 압력에 견디도록 밀봉되며 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)내의 고압에 작용되는 공동(3.6)내에 돌출되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 노즐 니들(3.1)의 절두형 축방향 단부를 수용하는 공동(3.2)은 압력 조절관(5)을 거쳐 연료-저압측에 결합되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료를 운반하기 위한 고압 펌프(1)는 고압-펌프유닛(20)의 부품이며, 고압-펌프유닛은 연료 분사뿐만 아니라 첨가액을 분배할 수 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 고압-펌프유닛(20)은, 고압-펌프유닛(20)내에 구성된 체크 밸브(29.1)를 거쳐 압력 레벨 〈 10bar의 연료를 공급하는 충전 펌프(19)가 제공되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)에는 고압-펌프유닛(20)으로부터 고압-펌프유닛(20)내에 구성된 배출용 체크 밸브(29.2)를 거쳐 압력 레벨 〉 1000bar의 연료가 공급되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동-레일-압력 어큐뮬레이터(2)와 연료-저압측 사이의 파이프에는 압력 제어 밸브(32)가 제공되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고압-펌프유닛(20)은 하나 이상의 고압 피스톤(22)을 포함하며, 상기 피스톤은 압축 스프링(23)의 압축에 대항하여 고압-펌프유닛(20)내에서 압축실(24)의 연료를 압력 레벨 〉 1000bar로 압축할 수 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 고압 피스톤(22)은 캠축(21)과 나란히 배치되며 상기 캠축(21)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 압축실(24)의 단부에는, 고압 피스톤(22)의 행정의 외측면에서 세로 운동하는 틈새 밀봉된 제 1 피스톤(25)이 설치되며, 상기 제 1 피스톤(25)은 세로 운동하는 틈새 밀봉된 제 2 피스톤(27)에 대항하여 필요한 경우에 압축 스프링(26)에 의해 상호 신장되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 피스톤(25)으로부터 대향된 제 2 피스톤(27)의 배면은 라운딩되거나 테이퍼지며, 세로 방향으로 가압할 수 있는 조절키(28)가 제 2 피스톤(27)의 배면에 대하여 강제 잠금식으로 배치되어, 제 1 피스톤(25)에 대해 변화 가능한 상대적 축방향 위치에서 세로 방향으로 구속되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 스핀들을 구동할 수 있으며 전자 제어 가능한 전기모터(30)가 제공되며, 상기 전기모터는 조절키(28)의 나사선과 맞물려 회전시 축방향으로 가압할 수 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  14. 제 5 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상호 밀봉되어 분리된 두 개의 내부 공동(41, 42)을 갖는 분리형 피스톤 유닛(40)이 제공되며, 상기 내부 공동들 중 한쪽 공동(41)에는 고압-펌프유닛(20)으로부터 유압관(31)을 거쳐 연료가 공급되고 다른쪽 공동(42)에는 저장 탱크(45)로부터 첨가액이 공급될 수 있으며, 내부 공동(41)에 연료를 충전하므로써 다른쪽 내부 공동(42)의 체적을 축소시키며, 이로써 이중 연료 노즐(3)에 연결된 첨가액관(15)에 원하는 첨가액량을 전달할 수 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 분리형 피스톤 유닛(40)은 이 피스톤 유닛(40)의 내부에 격막(43)을 가지며, 상기 격막은 분리형 피스톤 유닛(40)에 단단히 고정되어, 첨가액으로 채워진 다른쪽 내부 공동(42)에 대해 연료로 채워진 내부 공동(41)을 밀봉식으로 분리하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 격막(43)을 마주보는, 첨가액으로 충전된 다른쪽 내부 공동(42)의 내측면상에는 격막(43)과 반대로 돌출된 기계식 보스(44)가 제공되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료 탱크(34)에 안내되는 릴리프관(33)이 유압관(31)으로부터 분기하며, 상기 릴리프관은 과압-체크 밸브(29.4)를 포함하고 고압-펌프유닛(20)내에 구성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리형 피스톤 유닛(40)의 다른쪽 내부 공동(42)에는 충전 펌프(46)로부터 체크 밸브(47)를 거쳐 첨가액이 공급되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템.
  19. 제 11 항과 제 14 항에 따르며 필요한 경우에 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 내연 기관용 연료 분사 시스템의 구동 방법에 있어서,
    하나의 그룹을 이루는 이중 연료 노즐(3)의 전체에는 고압 피스톤(22)과, 상기 고압 피스톤에 연결된 제 1 피스톤(25) 및 제 2 피스톤(27)과, 분리형 피스톤 유닛(40)을 통하여 연료와 첨가액이 공급되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템의 구동 방법.
  20. 제 13 항에 따른 내연 기관용 연료 분사 시스템의 구동 방법에 있어서,
    하나의 그룹을 이루는 제 1 피스톤(25)과 제 2 피스톤(27)의 전체는 전기모터(30)와, 스핀들과, 조절키(28)를 통하여 작동되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 분사 시스템의 구동 방법.
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