KR20010043468A - 다단식 고압 펌프 및 두 개의 압력 어큐뮬레이터를포함하는 내연 기관용 연료 분사 시스템 - Google Patents

다단식 고압 펌프 및 두 개의 압력 어큐뮬레이터를포함하는 내연 기관용 연료 분사 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 두 개의 상이한 높은 시스템 압력을 포함하는 내연 기관용 연료 분사 시스템에 관한 것이다. 여기서, 제 1 펌프(3)에 저장된 제 1 압력 어큐뮬레이터(4)는 낮은 시스템 압력을 위해 제공되고, 제 2 펌프(6)에 의해 저장된 제 2 압력 어큐뮬레이터(7)는 높은 시스템 압력을 위해 제공된다. 그리고, 적어도 제 2 압력 어큐뮬레이터(7)는 연료 분사를 위해 내연 기관의 개별 실린더의 주입 장치(10)와 라인에 따라 연결될 수 있으며, 제 2 펌프(6)의 유입측은 제 1 압력 어큐뮬레이터(5)에 연결된다.

Description

다단식 고압 펌프 및 두 개의 압력 어큐뮬레이터를 포함하는 내연 기관용 연료 분사 시스템{Fuel injection system for an internal combustion engine comprising a multistage high-pressure pump and two pressure accumulators}
상기 종류의 연료 분사 시스템은, 예컨대 WO 98/09068 A1에 공지되어 있다.
압력 어큐뮬레이터를 갖는 연료 분사 시스템의 용도는 디젤 엔진 및 가솔린 직접 분사 장치에 공지되어 있다. 이러한 시스템은 고압 펌프에 의해, 그리고 부분적으로는 프리 이송 펌프(대략 최대 10 바아의 압력)에 의해 작동된다. 이는 또한 흡입 조절 장치를 포함하는 시스템으로 공지되어 있다.
현재 디젤 연료의 분사를 위한 분사 장치는 리프팅 및 압력 제어된 시스템 사이에서 구별된다. 압력 제어된 연료 분사 시스템에 있어서 분사 장치의 노즐 챔버에서 지배하는 연료 압력에 의해 밸브 바디(예컨대, 노즐 니들)는 폐쇄 압력의 작용에 대해 제어됨으로써, 연료 분사를 위한 노즐 개구가 개방된다. 리프팅 제어된 연료 분사 시스템에서 분사 개구의 개방 및 폐쇄는 밸브 바디에 의해 두 연료 압력의 유압 작용으로 인해, 노즐 챔버 및 제어 챔버에서 이루어진다. 노즐 챔버로부터 실린더 내로 연료를 배출하게 하는 압력은 분사 압력으로서 지칭되는 반면, 압력의 시스템 압력으로 이해되며, 다시 말해 연료는 분사 시스템 내에서 사용되거나 또는 저장된다. 또한 상기 분사 장치에는 가변 분사홀 단면(바리오 노즐) 및 2 단계 노즐 니들 리프팅을 갖는 분사 노즐이 배치된다.
WO 98/09068 A1에 공지되어 있는 리프팅 제어된 분사 시스템에서 연료 탱크로부터 나온 연료는 두 개의 상이한 높은 시스템 압력에서, 각각 하나의 펌프에 의해 압축되고 각각 하나의 압력 어큐뮬레이터 내로 이송된다. 밸브 제어 장치에 의해 분사 장치를 위한 높거나 낮은 시스템 압력이 분사 장치의 노즐 챔버 내로 안내될 수 있다.
또한 EP 0 711 914 A1 에는 압력 제어된 분사 시스템이 공지되어 있으며, 여기서 고압 펌프에 의해 연료는 제 1 고온 시스템 압력에서 대략 1200 바아에 의해 압축되고 제 1 압력 어큐뮬레이터에 저장된다. 또한 고압 하에 있는 연료는 제 2 압력 어큐뮬레이터로 이송되며, 상기 압력 어큐뮬레이터에서 연료 공급의 조절 장치에 의해 2/2-분배 밸브에 의해 대략 400 바아의 제 2 고온 시스템 압력이 유지된다. 그리고 나서, 밸브 제어 장치에 의해 높거나 낮은 시스템 압력이 분사 장치의 노즐 챔버 내로 안내된다. 거기서, 압력 하에 스프링 하중을 받은 밸브 바디가 밸브 시이트로부터 제거됨으로써, 연료는 노즐 개구로부터 배출될 수 있다.
본 발명은 청구항 1항의 종류에 따른 내연 기관용 연료 분사 시스템에 관한 것이다.
네 개의 실린더 엔진의 본 발명에 따른 연료 분사 시스템의 상이한 실시예는 도면에 개략적으로 도시되고 하기에 더 자세히 설명된다. 즉:
도 1a는 더 낮은 시스템 압력 및 밸브 장치용 누출 라인을 포함하는, 분사 장치의 제어를 위한 중심 밸브 장치에 대한 실시예의 도면.
도 1b는 각각의 주입 장치에 대해 추가로 더 높은 시스템 압력을 위한 밸브 장치가 제공되어 있는, 도 1a에 상응하는 실시예의 도면.
도 2a는 더 낮은 시스템 압력 및 모든 주입 장치용 공동 누출 라인을 포함하는, 주입 장치의 제어를 위한 중심 밸브 장치에 대한 실시예의 도면.
도 2b는 더 낮은 시스템 압력에 의해 추가 제어 장치가 유압으로 제어되는, 도 2a에 상응하는 실시예의 도면.
도 2c는 각각의 주입 장치에 대해 추가로 더 높은 시스템 압력을 위한 밸브 장치가 제공되는, 도 2a에 상응하는 실시예의 도면.
도 3a는 더 낮은 시스템 압력 및 모든 밸브 장치용 공동 누출 라인을 포함하는, 각각의 주입 장치를 위한 각각의 밸브 장치에 대한 실시예의 도면.
도 3b는 주입 장치를 위한 공동 누출 라인이 제공되는, 도 3a에 상응하는 실시예의 도면.
도 3c는 각각의 주입 장치에 대해 추가로 더 높은 시스템 압력용 밸브 장치가 제공되는, 도 3a에 상응하는 실시예의 도면.
본 발명에 따른 연료 분사 시스템은 효력 개선을 위해 압력 생성시 청구항 제 1 항의 특징을 갖는다. 또한 바람직한 개선예는 종속항에 기술되어 있다.
두 개의 압력 및 두 개의 펌프 단계를 사용할 수 있는 가능성에 의해, 제 2 고압 단계(더 높은 시스템 압력)의 누출량에 비해 밀봉을 위한 더 낮은 시스템 압력(제 1 고압 단계)이 사용될 수 있다. 두 펌프는 바람직하게 하나의 하우징 내에 배치된다.
제 1 고압 단계(대략 200 바아)의 압력은, 예컨대 유입 및 배출 밸브의 유압 밸브 조절, 캠 샤프트 배치의 조절, 엔진 제동 시스템의 작동을 위해 사용될 수 있다. 또한 제 1 고압 단계의 압력에 의해 프리 분사 및/또는 추후 분사가 구현될 수 있다.
특정 용도, 예컨대 오토 엔진에 있어서, 유압에 의해 윤활유가 연료로 변형되거나 또는 그 역으로 이루어질 수 있다(제 1 및 제 2 고압 단계에서 선택적으로). 또한 제 1 고압 단계의 압력은 개구 단면의 제어, 및 분사 노즐(제어 압력)의 제어를 위해 리프팅 또는 압력 제어되어 사용될 수 있다. 리프팅의 제어는 압력/분재에 의해 매우 간단하게 이루어질 수 있으며(탄성력), 또는 고정 스토퍼에 의해 이루어질 수 있다. 압력은 압전 또는 자기 밸브에 의해 전환될 수 있으며, 제어 압력은 모든 실린더에서 한 밸브에 의해 중심에서, 또는 다수의 밸브에 의해 국부적으로 전환될 수 있다. 상기 분사 노즐의 제어를 위해, 경우에 따라 또한 누출 오일 라인이 적합하다. 제 1 고압 단계의 이러한 제어 압력에 의해, 또한 예컨대 바리오 노즐이 제어될 수 있다. 상기 시스템은 오토 및 디젤 엔진에 적합하다.
또한 본 발명에 따른 연료 분사 시스템은
- 고압 펌프 및 고압 단계를 포함하는 시스템과 비교해 볼 때 더 개선된 효력을 가지며,
- 높은 압력에 대해 펌프의 더 개선된 밀봉을 가능하게 하고,
- 연료 시스템에 의해, 예컨대 유입 및 배출 기관과 같은 엔진에 존재하는 시스템에 의한 제어를 가능하게 하며,
- 복잡한 구조 방식을 가진다. 압전 또는 자기 밸브가 상기 연료 분사 시스템에, 및 압력 어큐뮬레이터에 제공되어, 실린더 바디에서 노즐 홀더 내에 직접 배치될 수 없고,
- 압력 또는 리프팅 제어되어, 그리고 무단으로 또는 리프팅 스토퍼에 의해, 게다가 분사 압력에 상관없이 분사 노즐의 제어를 가능하게 하며,
- 적은 제어 압력 및 적은 분배가 가능하기 때문에, 압전 또는 자기 밸브의 작동을 위한 적은 전기 전력을 가능하게 하고,
- 모듈 구조 방식을 갖는다.
- 상기 시스템은 분사 스타트의 선택시 개방되어 있다. 따라서, 프리 및 추후 분사가 가능하며,
- 프리 및/또는 추후 분사를 위해 제 1 고압 단계의 압력이 사용될 수 있다. 더 적은 분사 압력에 의해 그을음 형성 및 오일 희석이 피해진다.
본 발명의 대상의 추가 장점 및 바람직한 실시예는 명세서, 도면 및 청구항에 기술되어 있다.
도면에 도시된 각각의 분사 시스템에서 연료 탱크(1)로부터 나온 연료가 필터(2)를 통해 제 1 고압 펌프(3)에 의해, 예컨대 200 바다의 시스템 압력으로 압축되어, 제 1 압력 어큐뮬레이터(4, 예컨대 레일)로 이송된다(제 1 고압 단계). 제 1 고압 펌프(3)의 누출은 라인(5)에 의해 연료 탱크(1) 내로 피드백된다.
추가 압력 단계에서 제 1 압력 어큐뮬레이터(4)로부터 나온 연료는 제 2 고압 펌프(6)에 의해, 예컨대 2000 바아(추가 흡입 제어 장치에 의해)의 소정의 분사 압력으로 추가 압축되어, 제 2 압력 어큐뮬레이터(7, 예컨대 레일)로 이송된다(제 2 고압 단계). 양 펌프로는 직렬 펌프, 분배 펌프, 격막식 펌프등이 적합하며, 제 1 고압 단계는 당연히 적어도 전부하량을 이송해야만 한다. 제 2 고압 펌프(6)의 누출은 라인(8)을 통해 제 1 압력 어큐뮬레이터(4)로 피드백된다.
연료를 개별 실린더 내로 주입하는 주입 장치(10)는 높은 시스템 압력에 의한 분사를 위해 제 2 압력 어큐뮬레이터(7)에 연결되고, 낮은 시스템 압력에 의한 분사를 위해 제 1 압력 어큐뮬레이터(4)에 라인을 따라 연결된다.
도 1a의 실시예에서 연료는 제 2 압력 어큐뮬레이터(7)로부터 나와 공동 고압 라인(9)을 통해 모든 주입 장치(10)로 공급된다. 또한 제 1 압력 어큐뮬레이터(4)로부터 나온 연료는 밸브 장치(11)의 중심에서 제어되어, 공동 고압 라인(12)을 통해 모든 주입 장치(10)로 공급된다. 중심 밸브 장치(11)의 누출은 라인(13)을 통해 연료 탱크(1) 내로 피드백된다. 도 1b에 따른 실시예는 상기 주입 장치(10)가 별도의 고압 라인(109)을 통해 압력 어큐뮬레이터(7)에 연결됨으로써, 도 1a의 실시예와는 구분된다. 상기 고압 라인(109) 내에 있는 각각의 (국부적) 밸브 장치(14)에 의해 개별 실린더를 위한 분사는 개별적으로 제어될 수 있다.
도 1a에 따른 실시예와는 달리, 도 2a에는 누출 유도를 위해 공동 라인(15)은 중심 밸브 장치(11)가 아니라 주입 장치(10)에 연결된다. 제 1 고압 단계의 압력은, 예컨대 유입 및 배출 밸브의 유압 밸브 조절, 캠 샤프트 배치의 조절, 엔진 제동 시스템의 작동을 위해 사용될 수 있다. 이를 위해, 도 2b에 도시된 실시예에서 제 1 압력 어큐뮬레이터(4)는 추가로 라인(16)을 통해 연료 분사 시스템의 하나 이상의 유압 제어 장치(도시되지 않음)에 연결된다. 도 2c에 따른 실시예는 주입 장치(10)가 별도의 고압 라인(109)을 통해 압력 어큐뮬레이터(7)에 연결됨으로써 도 2a의 실시예와는 구별된다. 각각의 고압 라인(109) 내에 배치된 각각의 (국부적) 밸브 장치(14)에 의해 개별 실린더에 대한 분사가 개별적으로 제어될 수 있다.
도 3a 내지 3c는 실시예를 보여주며, 이때 연료는 제 1 압력 어큐뮬레이터(4)로부터 나와 개별 주입 장치(10)에서 개별 밸브 장치의 중심에서 측정되는 것이 아니라, 라인(112)을 통해 별도로 개별 주입 장치(10)를 위한 밸브 장치(111)에 의해 측정된다. 도 3a에 따른 실시예에서는 모든 밸브 장치(111)에 있어서 연료 탱크 방향으로 누출을 유도하기 위해 공동 라인(113)이 제공되는 반면, 도 3b에서는 주입 장치(10)에 있어서 연료 탱크(1)를 위해 안내되는 공동 라인(15)이 제공된다. 최종적으로 도 3c에는 분사 시스템이 도시되며, 여기서 각각의 분사 장치(10)를 위해 추가로 고유의 고압 라인(109) 및 더 높은 시스템 압력을 위한 밸브 장치(14)가 제공된다.
밸브(11, 111, 14)는 압전 또는 자기 밸브로서 형성될 수 있다.

Claims (8)

  1. 적어도 제 2 압력 어큐뮬레이터(7)가 연료 분사를 위해 내연 기관의 개별 실린더의 분사 장치(10)에 라인에 따라 연결될 수 있으며,
    낮은 시스템 압력을 위한 제 1 펌프(3)에 의해 저장된 제 1 압력 어큐뮬레이터(4), 및 높은 시스템 압력을 위한 제 2 펌프(6)에 의해 저장된 제 2 압력 어큐뮬레이터(7)를 포함하는 적어도 상이한 두 개의 고온 시스템 압력을 갖는 내연 기관용 연료 분사 시스템에 있어서,
    상기 제 2 펌프(6)의 유입측이 제 1 압력 어큐뮬레이터(4)에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 펌프(3)의 누출에 대해 더 낮은 압력 수준에서 특히 연료 탱크(1)로 안내하는 누출 라인(5)이 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 펌프(6)의 누출에 대해 제 1 압력 어큐뮬레이터(4)로 안내하는 누출 라인(8)이 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 개별 주입 장치(10)가 중심 밸브 장치(11) 또는 각각 국부적 밸브 장치(111)에 의해 상기 제 1 압력 어큐뮬레이터(4)에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 중심 밸브 장치(11) 및 국부적 밸브 장치(111)의 누출에 있어서 더 낮은 압력 수준에서 특히 연료 탱크(1)로 안내하는 누출 라인(13; 113)이 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개별 주입 장치(10)의 누출에 있어서 더 낮은 압력 수준에서 특히 연료 탱크(1)로 안내하는 누출 라인(15)이 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 압력 어큐뮬레이터(4)가 하나 이상의 밸브 장치(17)에 의해 연료 분사 시스템의 적어도 하나의 유압 제어 장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 펌프(3, 6)가 하나의 공동 하우징에서 두 개의 펌프 단계로 통합되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
KR1020007012527A 1999-03-12 2000-01-13 다단식 고압 펌프 및 두 개의 압력 어큐뮬레이터를포함하는 내연 기관용 연료 분사 시스템 KR20010043468A (ko)

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