KR20020077529A - 복귀 도관 내의 압력이 제어되는 연료 분사 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 복귀 도관(27) 내의 압력은 1차 공급 펌프(19)의 공급압에 따라 제어되는 커먼 레일 연료 분사 시스템이 제안된다. 이로써 연료 고압 펌프(1)와 커먼 레일(3)을 통해 연료를 공급하는 도시되지 않은 인젝터의 작동 상태가 개선된다. 복귀 도관(27) 내의 압력 제어는 압력 제어 밸브(31)를 통해 수행된다.

Description

복귀 도관 내의 압력이 제어되는 연료 분사 시스템{FUEL-INJECTION SYSTEM COMPRISING PRESSURE REGULATION IN THE RETURN LINE}
인젝터의 작동 상태, 커먼 레일의 압력 제어 상태 및 커먼 레일-연료 분사 시스템의 고압 연료 펌프는 무엇보다도 복귀 도관 내의 대항 압력에 따른다. 따라서, 공지된 연료 분사 시스템에서 복귀 도관 내의 압력은 복귀 도관 내로 유입하는 압력 유지 밸브를 통해, 또는 연료 탱크 내에서 제트 펌프에 병렬로 연결된 압력 제한 밸브를 통해 제어된다. 이러한 압력 제어는 대기압과, 엔진의 작동점에 따르는 연료 복귀에 따른다.
본 발명의 목적은 복귀 도관 내의 압력 제어에 개선된 제어의 질을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 커먼 레일과, 적어도 하나의 인젝터와, 연료를 연료 탱크로부터 고압 연료 펌프로 공급하는 1차 공급 펌프와, 커먼 레일을 통해 연료를 단수 또는 복수의 인젝터에 공급하는 고압 연료 펌프와, 1차 공급 펌프의 공급압 제어부와, 단수 또는 복수의 인젝터 및/또는 고압 연료 펌프로부터 연료를 송출하기 위한 복귀 도관과, 복귀 도관 내의 압력을 1차 공급 펌프의 공급압에 따라 제어하기 위한 압력 제어부를 갖는 엔진용 연료 분사 시스템에 의해 해결된다.
본 발명은 커먼 레일과, 적어도 하나의 인젝터와, 1차 공급 펌프와, 커먼 레일을 통해 연료를 단수 또는 복수의 인젝터에 공급하는 고압 연료 펌프와, 1차 공급 펌프의 공급압 제어부와, 단수 또는 복수의 인젝터 및/또는 고압 연료 펌프로부터 연료를 송출하기 위한 복귀 도관과, 복귀 도관 내의 압력을 제어하기 위한 압력 제어부를 갖는 엔진용 연료 분사 시스템에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 연료 분사 시스템이 정지 위치에 있는 제1 실시예를도시한다.
도2는 도1에 따른 연료 분사 시스템이 제어 위치에 있는 실시예를 도시한다.
도3은 본 발명에 따른 연료 분사 시스템의 제2 실시예를 도시한다.
도4는 멤브레인 밸브로 구성된 압력 밸브의 단면도이다.
이러한 연료 분사 시스템에서 복귀 도관 내의 압력 유지는 복귀 도관의 1차 공급 펌프의 공급압이 압력 제어에 대한 기준값으로 사용됨으로써 개선된다. 이는 1차 공급 펌프의 공급압이 제어됨으로써, 복귀 도관 내의 압력 제어의 질도 개선되기 때문이다.
본 발명의 다른 구성에서 1차 공급 펌프의 공급압이 절대값으로 제어됨으로써 복귀 도관 내의 압력 제어가 대기압에 따르며, 이로써 제어의 질에 대한 다른 개선도 달성된다.
본 발명의 또 다른 구성은 1차 공급 펌프가 연료 탱크 내에 배치되며, 제트 펌프가 스웰 포트(pot)를 충전시키기 위해 연료 탱크 내에 마련되며, 제트 펌프가 복귀 도관에 의해 작동되는 것이다. 본 실시예에서, 1차 공급 펌프가 고압 연료 펌프에 상관없이 작동됨으로써 제어는 더 개선될 수 있다. 따라서, 1차 공급 펌프의 압력 영역 내의 압력은 더 일정하게 유지되며, 이는 복귀 도관 내의 압력 제어의 질에 바람직하게 작용한다.
본 발명의 다른 구성에서, 압력 제어 밸브는 적어도 하나의 유입부, 유출부 및 제어압 연결부를 포함하며 제어압 연결부는 1차 공급 펌프의 압력측과 유압식으로 연결됨으로써, 본 발명에 따른 방법으로 복귀 도관 내의 압력 제어의 질은 개선된다.
본 발명의 실시예에서, 압력 밸브가 슬라이드 밸브로 구성되며, 슬라이더의 전방면이 1차 공급 펌프의 공급압에 의해 가압되며, 슬라이더의 제2 전방면에는 복귀 도관의 압력 및 제어 스프링의 힘이 작용하며, 슬라이더의 위치에 따라 압력 제어 밸브의 유출부가 개방됨으로써 복귀 도관 내의 압력이 간단하게 제어된다. 슬라이드 밸브의 정밀한 응답 작동에 의해 특히 높은 제어의 질이 제공된다.
본 발명의 다른 구성에서, 압력 제어 밸브가 멤브레인과 밸브 몸체를 갖는 시트 밸브로 구성되며, 멤브레인의 제1 측면은 1차 공급 펌프의 공급압에 의해 가압되며, 멤브레인의 제2 측면에는 복귀 도관의 압력 및 제어 스프링의 힘이 작용하며, 멤브레인의 위치에 따라 밸브 몸체가 밸브 시트에 대해 상승되며, 압력 제어 밸브의 유출부가 개방됨으로써, 멤브레인의 크기로 인해 상당히 작은 압력 변경에서도 제어 과정이 개시되며 따라서 높은 제어의 질이 달성된다.
밸브 몸체가 볼 또는 밸브 볼로 구성됨으로써 상기 밸브 몸체의 특정한 장점이 본 발명에 따른 연료 분사 시스템에 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 장점 및 바람직한 구성은 이하의 도면에서 알 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 연료 분사 시스템의 제1 실시예를 개략적으로 도시한다. 상세히 설명되지 않는 고압 연료 펌프(1)는 연료를 커먼 레일(3)로 공급한다. 도시되지 않은 인젝터가 커먼 레일(3)로부터 연결 도관(5)을 통해 연료를 공급한다. 커먼 레일(3) 내의 압력은 압력 유지 밸브(7)를 통해 제어된다.
고압 연료 펌프(1)는 스웰 포트(11)와 다수의 제트 펌프(13)와 1차 필터(15)와 체크 밸브(17)와 전기식 1차 공급 펌프(19)를 포함하는 연료 탱크(9)로부터 공급 도관(21)을 통해 연료를 공급한다. 공급 도관(21) 내에는 물 원심 분리기와 절대압 센서(25)가 구비된 연료 필터가 장착된다. 절대압 센서(25)의 측정값은, 공급 도관(21) 내에서 측정된 압력에 따라 공급 도관(21) 내에 일정한 절대압이 존재하도록 1차 공급 펌프(19)를 제어하는 도시되지 않은 제어 장치에 전송된다. 공급 도관(21)은 1차 공급 펌프(19)의 공급압에 의해 가압된다.
제트 펌프(13)는 커먼 레일(3)로부터 복귀 도관(27)을 통해 그리고 도시되지 않은 인젝터의 누출 도관(29)을 통해 연료 탱크(9)로 복귀되는 연료에 의해 작동된다. 복귀 도관(27)은 압력 제어 밸브(31)를 통해 두 부분(27a, 27b)으로 분할된다. 도시되지 않은 인젝터 및 고압 연료 펌프(1)의 기능을 위해서는 복귀도관(27)의 부분(27a) 내의 압력이 일정한 것이 중요하다.
압력 제어 밸브(31)는 도1에 따른 실시에에서 슬라이드 밸브로 구성된다. 슬라이더(33)의 제1 전방측(35)은 연결 도관(37)을 통해 1차 공급 펌프(19)의 공급압에 상응하는 공급 도관(21)의 압력에 의해 가압된다. 연결 도관(37)은 압력 제어 밸브(31)의 제어압 연결부로 합류한다. 제어압 연결부(39)로부터 먼쪽의 압력 제어 밸브(31) 단부에는 공급 도관의 부분(27a)이 합류하는 유입부(41)가 마련된다. 즉, 슬라이더(33)의 제2 전방측(43)은 복귀 도관(27)의 부분(27a) 내의 연료압에 의해 가압된다. 제2 전방측(43) 및 압력 제어 밸브(31)의 하우징에 대해 대항하는 제어 스프링(45)의 힘이 제2 전방측에 추가로 작용한다.
도1에 도시된 슬라이더(33)의 위치에서, 슬라이더는 복귀 도관의 부분(27b)이 연결되는 유출부(47)를 개방시킨다.
부분(27b) 내의 압력은 대체로 압력 제어 밸브(31) 및 제트 펌프(13)의 관류 저항을 통해 결정된다. 따라서 주변 압력에 따르는 제트 펌프(13)의 관류 저항으로 인해, 복귀 도관의 부분(27a) 내의 압력의 경미한 비례 특성이 형성된다.
도2에는 제어 위치에 있을 때의 압력 제어 밸브(31)가 도시된다. 개관성의 이유로, 압력 제어 밸브의 모든 부품에 도면 부호를 표시하지 않았다. 도2에 도시된 슬라이더(33)의 위치에서, 슬라이더는 그 제2 전방측(43)에서 유출부(47)를 부분적으로 폐쇄시킨다. 슬라이더(33)는 제1 전방측(35)으로 작용하는 제어압을 통해 제어 스프링(45)의 힘과 제2 전방측(43)으로의 압력에 대항하여 상승된다. 이를 통해, 압력 제어 밸브(31)의 관류 저항은 도1에 도시된 정지 위치에 비해 증가된다.
도3에 따른 실시예에서, 유입부(41) 및 유출부(47)는 서로에 대해 대향 배치된다. 슬라이더(33)는 도3에 도시된 바와 같이 정지 위치에서 유입부(41)와 유출부(47)를 대체로 개방시키는 스냅링 홈(48)을 포함한다. 복귀 도관의 부분(27a)의 압력은 별도의 제어 도관(49)을 통해 슬라이더(33)의 제2 전방측(43)에 의해 한정된 챔버로 안내된다. 유입부(41)와 유출부(47)는 서로에 대해 대략 오프셋으로 배치될 수 있기 때문에, 예를 들어 먼저 유입부가 스냅링 홈(48)에 의해 개방되며 이어서 유출부(47)가 개방된다. 이러한 방법으로 압력 제어 밸브(31)의 작동 상태는 영향을 받을 수 있다.
도4에는 멤브레인 밸브로 구성된 압력 밸브(31)가 도시된다. 멤브레인(51)은 하우징(53)에 의해 둘러싸인 챔버를 두 부분으로 분할한다. 멤브레인(51)의 제1 측면(55)은 제어압 연결부(39)를 통해 공급 도관(21) 내의 압력 또는 1차 공급 펌퍼(1)의 공급압(도시되지 않음)에 의해 가압된다. 유입부(41) 내에서 유동하는 연료의 압력과 제어 스프링이 멤브레인의 제2 측면(57)에 작용한다. 도시된 위치에서 볼로 구성되어 멤브레인(51)의 삽입체(61) 내에서 유지되는 밸브 몸체(59)는 유출부(47)를 폐쇄시키는 밸브 시트(63)에 대항하여 가압된다. 제어 스프링(45)과 멤브레인(51)의 제2 측면(57) 상으로 작용하는 연료압이 밸브 몸체(59)를 밸브 시트(63)로부터 상승시키는 즉시, 유출부(47)는 개방되며 유입부(41) 내의 압력은 감소된다. 도1 내지 도3에서 알 수 있는 바와 같이, 유입부(41)는 복귀 도관의 제1 부분(27a)과 연결된다.

Claims (7)

  1. 커먼 레일(3)과, 적어도 하나의 인젝터와, 연료를 연료 탱크(9)로부터 고압 연료 펌프로 공급하는 1차 공급 펌프(19)와, 커먼 레일(3)을 통해 연료를 인젝터에 공급하는 고압 연료 펌프(1)와, 1차 공급 펌프(19)의 공급압 제어부와, 단수 또는 복수의 인젝터 및/또는 고압 연료 펌프(1)로부터 연료를 송출하기 위한 복귀 도관(27)을 갖는 엔진용 연료 분사 시스템에 있어서,
    복귀 도관(27) 내의 압력은 1차 공급 펌프(19)의 공급압에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 1차 공급 펌프(19)의 공급압은 절대값으로 제어되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공급 펌프(19)는 연료 탱크(9) 내에 배치되며, 연료 탱크(9) 내에는 적어도 하나의 제트 펌프(13)가 스웰 포트(11)의 충전을 위해 마련되며, 적어도 하나의 제트 펌프(13)는 복귀 도관(27) 내에서 흐르는 연료에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  4. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 제어 밸브(31)는 적어도 하나의 유입부(41)와 유출부(47)와 제어압 연결부(39)를 포함하며, 제어압 연결부(39)는 1차공급 펌프(1)의 압력측과 유압식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 압력 제어 밸브(31)는 슬라이드 밸브로 구성되며, 슬라이더(33)의 제1 전방측(35)은 1차 공급 펌프(19)의 공급압에 의해 가압되며, 복귀 도관(27a)의 압력 및 제어 스프링(45)의 힘은 슬라이더(33)의 제2 전방측(43)에 작용하며, 슬라이더(33)의 위치에 따라 압력 제어 밸브(31)의 유출부(47)가 개방되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 압력 제어 밸브(31)는 멤브레인(51)과 밸브 몸체(59)를 구비한 시트 밸브로 구성되며, 멤브레인(51)의 제1 측면(55)은 1차 공급 펌프(19)의 공급압에 의해 가압되며, 멤브레인(51)의 제2 측면(57)에는 복귀 도관(27a)의 압력 및 제어 스프링(45)의 힘이 작용하며, 멤브레인(51)의 위치에 따라 밸브 몸체(59)가 밸브 시트(63)로부터 상승되어 압력 제어 밸브(31)의 유출부(47)가 개방되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 밸브 몸체(59)가 볼 또는 밸브 콘으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
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