KR20010080540A - 직접 분사식 내연 기관용 연료 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 a) 연료 탱크(1); b) 탱크(1)에 수용된 연료를 대기압보다 높은 제1의 압력으로 전달하게 되는 제1의 펌핑 수단(2,3); c) 제1의 수단(2,3)에 의해 공급되고, 제1의 압력보다 높은 제2의 압력으로 연료를 엔진 실린더내의 연료 분사기(6_i)로 전달하기 위한 제2의 펌핑 수단(5,8); d) 엔진에 분사되지 않은 연료의 잉여분을 엔진으로 재순환시키기 위한 재순환 수단을 포함한다. 본 발명은, 재순환 수단이 잉여의 연료 및 제1의 펌핑 수단에 의해 전달된 연료를 순환시키는 파이프(15)를 포함하며, 제1의 펌핑 수단(2,3)의 일부를 형성하는 압력 조절기(3)가 파이프(15)의 하류에 제공되는 것을 특징으로 한다.

Description

직접 분사식 내연 기관용 연료 공급 장치{FUEL SUPPLY DEVICE FOR A DIRECT INJECTION INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

직접 분사식의 내연 기관에 의해 추진되는 자동차에서는 첨부한 도 1 및 도 2에 도시된 유형의 것이 주지되어 있다. 도 1에서, 도시된 장치는 연료 탱크(1), 필터(4)를 통해서 제2의 펌프(5)에 연료를 전달하기 위한 압력 조절기(3)에 연결되고 연료 탱크(1)에 의해 제공되는 펌프(2)를 포함하며, 펌프(2)에 의해 전달된 연료는 다소 낮기는 하나 대기압보다 높은 제1의 압력으로 전달되며, 여기서, "저압 펌프"는 펌프(2)에 해당하는 것이다. 제2의 펌프(5)는 연료의 압력을 제1의 압력보다 높은 제2의 압력으로 상승시키며, 직접 분사식 내연 기관(도시하지 않음)의 실린더에 연료를 공급하는 램프(7)에 장착된 연료 분사기(6₁, 6₂, 6₃, 6₄)의 공급에 적절하다.

펌프(2)는 일반적으로 자동차 배터리에 의해 공급되는 전기 엔진에 의해 구동되며, 펌프(5)는 그 자체로서 내연 기관에 의해 구동된다.

"저압 펌프"로 불리우는 펌프(5)에 의해 전달된 연료의 압력은 조절기(8)에 의해 고정되는데, 이는 예를 들면 결함이 있는 정류기(clapet tare)와 같은 기계적 조절기, 또는 연산기(9)에 의해 제어되는 전기밸브와 같은 전기역학적 조절기가 될 수 있다. 후자의 경우, 센서(10)는 램프(7)에 수용된 연료의 대표적인 압력 신호를 연산기(9)에 전달하여 연산기가 램프내에 수용된 연료의 압력을 소정의 요구치로 조절할 수 있도록 한다. 연산기(9)는 일반적으로 분사기(6_i)(여기서 i는 예를 들면 1∼4임)의 사이에서 제어되는 엔진의 작동은 연산기에 의해 이루어진다.

분사기(6_i)에 의해 분사되지 않은 연료는 대기압 상태로 파이프(11, 12)에 의해 재순환시키기 위해 탱크로 회송된다. 파이프의 일부(12)는 또한 저압 펌프(2)를 위한 생성물 파이프가 되며, 이때 전달된 연료의 압력은 조절기(3), 예를 들면 결함이 있는 정류기에 의해 조정된 압력보다 크게 된다.

이러한 유형의 장치의 단점은 분사기로 전달되지 않은 연료 전부가 탱크로 회송되는 것으로 인해 발생한 총 효율의 손실 이외에도, 램프(7)에서의 연료의 통과 동안 연료에 의한 가열을 고려하면 탱크내에서의 연료 수증기가 상당량 생성되는 점 등이 있다.

이러한 센서는 탱크(1)의 자유 공간에서 대기로 접속되어 있는, 예를 들면 활성탄으로 이루어진 필터 카트리지를 급속하게 포화시킬 우려가 있으며, 그리하여 카트리지의 오염을 유발하게 된다.

첨부된 도 2에 나타낸, 전술한 장치의 변형예에 의해 상기의 문제점을 해소하고자 하며, 도 2에서 파이프(11)는 저압 펌프(2)의 출구와 평행하게 필터(4)에 직접 접속되어 있다.

이러한 구조에서, 램프(7) 산물의 스트림은 저압 펌프(2)에 의해 생성된 압력하에 고압 펌프(5)의 유입구를 향해 완전히 회송되고, 조절기(3)에 의해 조절된다.

이러한 변형예는 전술한 장치의 단점을 치유하기는 하였으나, 그럼에도 불구하고 특유의 단점을 지닌다.

사실상, 저압 펌프에서 발생한 연료의 운반이 분사기의 소비량을 보충하는 것을 제외하고는, 고압 펌프의 스트림은 밀폐 회로 내에서 수행된다.

그리하여, 연료가 상당히 가열되며, 엔진의 정지 동안 특히 고압 펌프의 유입구에서 증기의 "폐색"이 형성된다.

전술한 유형의 장치의 우수한 작동은 엔진의 시동시에, 저온에서 또는 고온에서 특히 분사기에 공급되는 연료의 신속하고 확실한 압력 상승을 보장하는 이의 용량에 의해 상태조절된다. 이는 고압 펌프(5)의 유입구에서의 연료 증기의 폐색의 존재로 인해서라고 할 수는 없으며, 이러한 폐색은, 엔진의 금속 부분에서 축적된 열량의 영향하에 펌프(5)의 유입구에 접속된 파이프내에서 그리고 램프(7)내에 수용된 고압의 액체 연료의 가열로 인해서 엔진의 정지 동안 연료의 "추출" 또는 기화와 같이 상기에서 유발된 현상으로부터 초래된 것이다. 고압의 펌프(5)는, 구동되는 내연 기관이 저 회전 속도로 회전하는 동안, 낮은 용적 효율로만 작동하며, 이는 저압 펌프(2)에 의해 공급된 액체 연료가, 충분한 고압으로 연료를 램프(7) 및 분사기(6_i)에 공급하는 고압 펌프의 유입구의 증기를 방출하는 경우에만 해당된다.

본 발명은 직접 분사식 내연 기관을 위한 연료 공급 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, a) 연료 탱크, b) 탱크에 수용된 연료를 대기압보다 높은 제1의 압력으로 전달하게 되는 제1의 펌핑 수단; c) 제1의 수단에 의해 공급하고, 제1의 압력보다 높은 제2의 압력으로 연료를 엔진 실린더내의 1 이상의 연료 분사기로 연료를 전달하기 위한 제2의 펌핑 수단; d) 엔진으로 분사되지 않은 연료의 잉여분을 엔진으로 재순환시키는 재순환 수단을 포함하는 장치에 관한 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 서두에 기재된 종래의 연료 공급 수단의 개략도를 도시한다.

도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 의한 장치의 제1의 실시예 및 제2의 실시예의 개략도를 도시한다.

그러므로, 본 발명은 본 명세서의 서두에 기재된 유형의 직접 분사식 내연 기관에 연료를 공급하는 장치를 제공함으로써 전술한 바와 같은 단점을 갖지 않는 장치를 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이하의 상세한 설명으로부터 명백한 바와 같이, a) 연료 탱크; b) 탱크에 수용된 연료를 대기압보다 높은 제1의 압력으로 전달하게 되는 제1의 펌핑 수단; c) 제1의 수단에 의해 공급하고, 제1의 압력보다 높은 제2의 압력으로 연료를 엔진 실린더내의 1 이상의 연료 분사기에 전달하기 위한 제2의 펌핑 수단; d) 엔진으로 분사되지 않은 연료의 잉여분을 제2의 펌핑 수단 및 탱크로 재순환시키는 재순환 수단을 포함하는 직접 분사식 내연 기관의 연료 공급 장치로서, 재순환 수단이 잉여의 연료 및 제1의 펌핑 수단에 의해 전달된 연료를 동시에 순환시키는 파이프를 포함하며, 제1의 펌핑 수단의 일부를 형성하는 압력 조절기가 도관의 하류에 배치되는 것을 특징으로 한다.

이하에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 본 발명에 의한 장치는 전술한 단점들을 제한하면서도 첨부된 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 장치의 각각의 잇점을 겸비한다.

본 발명에 의하면, 제1의 펌핑 수단에 의해 전달된 연료 및 잉여의 연료가 동시에 이동되는 파이프는 제2의 펌핑 수단의 일부를 형성하는 펌프의 유입구까지 연장된다.

본 발명의 기타의 잇점 및 특징은 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면에 의해 명백할 것이다.

도 3 및 도 4에서, 도 1과 도 2에 사용한 부호와 동일한 도면 부호에 '[프라임(prime)]을 병기한 도면 부호는 동일하거나 또는 유사한 부재 또는 기관을 나타내는 것이다.

그래서, 도 3 및 도 4에서는 연료 탱크(1), 펌프로 구성된 제1의 펌핑 수단(2), "저압" 조절기(3), 필터(4), 펌프로 구성된 제2의 펌핑 수단(5), "고압"조절기(8), 다수의 분사기(6_i)에 연료를 공급하는 램프(7), 분사기에 의해 흡수되지 않은 연료의 재순환 파이프(11), 분사기(6_i)를 제어하는 연산기(9) 및 조절기(8)가 구비되어 있으며, 여기서 연산기는 연료 압력 센서(10)의 신호를 형성하는 것과 관련하여 이를 수용하게 된다.

통상적으로 저압 펌프(2)는 전기 엔진에 의해 작동되나, 고압 펌프(5)는 본 발명에 의한 장치에 의해 제공되는 직접 분사식 내연 기관에 의해 작동하게 된다.

본 발명에 의하면, 분사기(6_i)에 의해 흡수되지 않은 잉여의 연료가 파이프(15)에 의해 고압 펌프(5)의 유입구에서, 탱크로 직접 회송되지 않고 필터(4)를 통과하여 순환된다.

저압 펌프(2)는 그 자체가 필터(4)의 상류로 파이프(15)내의 탱크에 도달한 새로운 연료가 공급된다.

본 발명에 의하면, 탱크로 연료가 회송되는 파이프는 "고압" 펌프(5)와 평행하게 공급된다.

도 3의 실시예에서, 파이프(14)는 펌프(5)의 유입구(13)에서 출발하여, "고압" 펌프에 의해 흡수되지 않은 연료를 탱크(1)로 회송하며, "저압" 조절기(3)는 파이프(14) 내에 배치된다.

도 4의 실시예에서, 회송 파이프(14')는 펌프(5)의 동체의 저압 부분에서 "분사"된다.

본 발명에 의하면, 고압 펌프는 고압에서 연료를 공급하는 램프(7)로부터의"고온"의 연료 및 탱크(1)로부터의 저압의 "새로운" 연료의 혼합물이 공급되며, 이 또한 도 4의 것과 같이 도 3의 구체예에서도 마찬가지이다. 또한, 생성된 연료 혼합물은 펌프(2)에 연결된 조절기(3)에 의해 조절되는 저압에서 펌프(5)에 전달된다.

이러한 배치로부터 종래의 어셈블리로부터는 얻지 못하였던 다양한 잇점을 얻을 수 있다.

첫째로, 램프(7)로부터의 고온의 잉여 연료의 "방출" 파이프(11)에서 펌프(2)에 의해 연료를 분사하면 램프로부터의 연료내에 임의로 함유된 연료 수증기의 응축이 발생하게 된다. 고압 펌프(5)는 연료의 증기로 적어도 대부분이 세정된 연료가 공급되며, 이는 펌프의 신속한 작동이 가능하게 되어 엔진을 시동시키게 되는데, 이는 고온 또는 저온의 것이 될 수 있다.

둘째로, 램프(7) 또는 파이프(11)에 수용된 연료기 파이프(11)내의 펌프(2)에 의해 분사되는 신선한 연료에 의해 완전 응축되지는 않을 잔류 연료의 증기를 함유하는 경우, 이 증기는 저압의 파이프(14)(도 3)에 의해 또는 대기압에서의 탱크(1)를 향한 파이프(14')(도 4)에 의해 신속하게 배기된다.

세번째로, 램프(7)와 고압 펌프(5) 사이의 연료의 순환은 대기압 부분을 포함하고 있지 않다. 펌프(5)의 상류에서 연료는 엔진 [그리고 펌프(2, 5)]의 중단후를 포함하여 조절기(3)에 의해 고정된 저압 상태로 체류하게 된다. 또한, 더 크게 유발된 "추출" 현상에 의해 순환 중에 형성될 수 있는 연료 증기의 함량을 제한한다. 램프(7)와 펌프(5) 사이에 공기 유입이 존재하지 않는 것은 엔진의 정지 동안순환의 이러한 부분이 비워지게 되는 것을 방해하게 된다.

마지막으로, 램프(7)로부터의 고온의 잉여 연료 및 펌프(2)에 의해 공급되는 신선한 연료의 파이프(15) 내의 저압에서 동시 순환으로 탱크(1)로 회송되는 연료의 온도를 강하시킬 수가 있게 된다. 또한, 탱크로 회송되는 연료의 증기의 함량을 상당하게 제한하게 되며, 그리하여 이와 같은 탱크가 통상적으로 구비된, 증기의 여과 카트리지(도시하지 않음)의 포화 속도를 늦추게 된다.

Claims (6)

1. a) 연료 탱크(1); b) 탱크에 수용된 연료를 대기압보다 높은 제1의 압력으로 전달하게 되는 제1의 펌핑 수단(2,3); c) 제1의 수단(2,3)에 의해 공급하고, 제1의 압력보다 높은 제2의 압력으로 연료를 엔진 실린더내의 연료 분사기(6_i)에 전달하기 위한 제2의 펌핑 수단(5,8); d) 엔진으로 분사되지 않은 연료의 잉여분을 엔진으로 재순환시키는 재순환 수단을 포함하는 직접 분사식 내연 기관의 연료 공급 장치로서, 재순환 수단이 잉여의 연료 및 제1의 펌핑 수단에 의해 전달된 연료를 동시에 순환시키는 파이프(15)를 포함하며, 제1의 펌핑 수단(2,3)의 일부를 형성하는 압력 조절기(3)가 파이프(15)의 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 파이프(15)는 제2의 펌핑 수단(5,8)을 형성하는 펌프(5)의 유입구(13)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항 및 제2항에 있어서, 압력 조절기(3)는 탱크(1)에 연료를 회송하는 파이프(14,14')내에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제3항에 있어서, 파이프(14)는 펌프(5)의 유입구 상에서 분사되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 파이프(14')는 제1의 압력에서 연료가 통과하는 펌프(5)의 일부분상에서 분사되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 의한 장치가 구비된 직접 분사식 내연 기관에 의해 추진되는 자동차.