KR20150066896A - 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 연료를 분사시키는 연료분사펌프의 압력을 조절할 수 있으면서 연료분사밸브의 분사량을 조절할 수 있게 되어 제품의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 디젤엔진의 연료를 분사하는 연료분사시스템에 있어서, 엔진 오일이 주입되는 오일 주입부(111) 내에 회전체(130)가 형성되는 플런저(120)가 형성되어 회전체(130)가 회전되고 플런저(120)가 승,하강하면서 오일 주입부(111)로 주입되는 엔진 오일을 분사시키는 연료분사펌프(100)와, 상기 연료분사펌프(100)의 플런저(120)의 작동에 따라 분사되는 고압의 오일에 의해 피스톤(230)과 인젝션 플런저(220)가 승,하강하면서 주입되는 연료 오일을 실린더로 분사시키는 연료분사밸브(200)를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

디젤엔진의 유압식 연료분사시스템{The hydraulic fuel injection system for diesel engine}

본 발명은 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디젤엔진의 연료를 분사시키는 연료분사펌프의 압력을 조절할 수 있으면서 연료분사밸브의 분사량을 조절할 수 있게 되어 제품의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 대형,중형 선박용 디젤엔진의 연료분사장치는 엔진의 크랭크축에서 연장되어 회전되는 캠축에 설치된 각 실린더마다 하나의 연료캠과 연료펌프의 작동으로 연료분사가 인젝터를 통해 연소실로 분사되도록 작동하고, 연료탱크가 유로로 연결되어 연료펌프 내에 구비된 플런저에 의해 송출되고, 이 송출된 연료는 하나의 유로를 통해 연료 인젝터에 의해 엔진에 구비된 실린더의 연소실로 연료를 분사하게 되는 것이다.

그런데, 종래의 디젤엔진의 연료분사는 연료펌프에 설치된 각 실린더당 각각 하나의 플런저에 의하여 작동되는데, 이것은 연료분사를 캠에 의하여 한 사이클에 해당하는 연소패턴을 가지도록 되어 있어, 미세한 분사와 연소 후의 불완전연소를 해소하기 위해 운전중에 연료분사시기를 변화시킬 수 없는 구조이다.

만일, 운전중에 연료분사시기를 변화시키기 위해서는 별도의 가변 연료분사시기 조절장치가 필요하고, 엔진분사 연료의 메인볼륨을 일정한 패턴으로만 분사하도록 플런저에 헬릭스부를 형성하여 연료량만을 조절할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 종래의 디젤엔진의 연료분사장치는 하나의 연료펌프에 하나의 인젝터가 연결되어 한가지 연료만을 주입하도록 구성되어 있으며, 연료분사의 패턴 및 각 연료 인젝터에 보내지는 연료량의 조정이 어려운 문제점이 있었다.

더욱이, 하나의 연료펌프내에 하나의 플런저로 전 영역의 엔진부하에 대응하다보니, 모든 부하영역에서 최적의 성능을 발휘하기 어렵고, 부하에 능동적으로 대처하지 못하여 연비 문제와 유해가스 배출문제가 발생하였다.

도 1은 종래의 디젤엔진의 기계식 연료분사 시스템을 도시한 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 디젤엔진의 기계식 연료분사 시스템은 디젤엔진의 연비 및 배기가스 개선을 위해서는 분사압력을 상승시켜야 한다.

그러나, 기계식 연료분사 시스템의 최대 분사압력을 상승시키기 위해서는 캠에 의해 구동되는 플런저의 상승 속도를 증가시키지만 펌프(10)와 분사밸브(20) 사이에 파이프라인(30)이 길게 구성되어 압력손실이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 디젤엔진의 연료분사펌프 내에 회전체의 플런저를 형성하고 연료분사밸브에 피스톤을 형성하게 됨으로써 플런저 및 피스톤의 작동속도를 조절할 수 있어 오일의 압력조절은 물론 고압 분사가 가능하여 연료분사 효율을 최대화할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 목적은 엔진 오일이 유입되는 연료분사펌프의 플런저에 의해 밸브체의 입력 및 분사량을 조절할 수 있게 됨으로써 압력 손실을 최소화할 수 있으면서 제품 성능을 최대화할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 목적은 연료분사밸브에 고압의 연료에 의해 피스톤이 작동되면서 인젝션 플런저가 작동되어짐에 따라 연료 오일의 분사압력을 조절할 수 있게 되어 종래에서처럼 연료분사량을 조절하는 별도의 장치가 필요하지 않게 되어 구조가 간단하고 제작이 용이한 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 디젤엔진의 연료를 분사하는 연료분사시스템에 있어서, 엔진 오일이 주입되는 오일 주입부 내에 회전체가 형성되는 플런저가 형성되어 회전체가 회전되고 플런저가 승,하강하면서 오일 주입부로 주입되는 엔진 오일을 분사시키는 연료분사펌프와, 상기 연료분사펌프의 플런저의 작동에 따라 분사되는 고압의 오일에 의해 피스톤과 인젝션 플런저가 승,하강하면서 주입되는 연료 오일을 실린더로 분사시키는 연료분사밸브를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 연료분사펌프는 펌프 하우징의 내부에 오일 주입구가 형성되는 오일 주입부가 형성되며, 상기 오일 주입부 내에 플런저가 형성되어지되 플런저에 랙과 피니언의 회전체가 형성되고, 상기 오일 주입부를 관통하여 오일 주입구를 통해 오일 주입부로 주입되는 오일이 리턴될 수 있도록 오일 리턴구가 형성되며, 상부에 플런저의 작동에 따라 오일 주입부 내에 주입된 오일이 토출되는 오일 토출구가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 연료분사밸브는 연료분사펌프에서 토출된 고압의 오일이 투입되는 오일 투입부가 형성되며, 상기 오일 투입부에 코일스프링으로 탄성되는 피스톤이 형성되고, 상기 피스톤의 하부에 피스톤의 작동에 따라 승,하강하는 인젝션 플런저가 형성되며, 상기 인젝션 플런저의 작동으로 연료오일구로 주입된 연료오일이 실린더로 분사될 수 있도록 연료분사구를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템을 제공함에 있다.

이와 같이 본 발명은 디젤엔진의 연료를 분사하는 연료분사시스템에 있어 회전체의 회전으로 작동되는 플런저가 형성되어 오일의 압력을 조절할 수 있는 연료분사펌프와 연료분사펌프에서 분사되는 고압의 오일에 의해 분사되는 엔진 오일의 압력을 조절할 수 있는 연료분사밸브를 형성하게 됨으로써 실린더로 분사되는 오일의 압력 및 분사량을 용이하게 조절할 수 있어 엔진 성능을 극대화할 수 있으며 또한 연료분사펌프 및 연료분사밸브 자체적으로 연료분사량을 조절하여 구조의 간단화로 작업 능률 및 작업의 효율성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 디젤엔진의 기계식 연료분사 시스템을 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템을 도시한 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프를 도시한 내부구성도.
도 4는 본 발명에 따른 유압식 연료분사시스템이 연료분사밸브를 도시한 내부구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템을 도시한 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프를 도시한 내부구성도, 도 4는 본 발명에 따른 유압식 연료분사시스템이 연료분사밸브를 도시한 내부구성도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 디젤엔진의 연료를 분사하는 유압식 연료분사시스템으로서, 상기 유압실 연료분사시스템은 엔진 오일이 유입되면서 플런저(120)에 의해 송출되는 연료분사펌프(100)와, 상기 연료분사펌프(100)에서 토출되어 유입되는 오일에 의해 인젝션 플런저(220)가 작동되면서 연료를 실린더(도시하지 않음)로 분사시킬 수 있도록 하는 연료분사밸브(200)를 포함하여 형성되어진다.

상기 연료분사펌프(100)는 펌프 하우징(110)과, 상기 펌프 하우징(110)의 내부에 형성되는 플런저(120)와, 상기 플런저(120)를 탄성 지지하는 코일스프링(S)을 포함하여 형성되어진다.

상기 펌프 하우징(110)은 내부에 엔진 오일이 주입되어지는 오일 주입부(111)가 형성되며, 상기 오일 주입부(111)를 관통하여 엔진 오일이 주입되는 오일 주입구(112)가 형성되고, 상기 오일 주입구(112)를 통해 오일 주입부(111)로 주입되는 오일이 리턴될 수 있도록 오일 리턴구(113)가 형성되어진다.

또한, 상기 오일 주입부(111)의 상부에 플런저(120)의 작동에 따라 오일 주입구(112)를 통해 오일 주입부(111) 내로 주입된 오일이 높은 압력으로 토출되는 오일 토출구(114)가 형성되어진다.

상기 플런저(120)는 펌프 하우징(110)의 오일 주입부(111) 내에 형성되며 상부에 오일의 분사량을 조절할 수 있도록 회전체(130)가 형성되어진다.

이때, 상기 회전체(130)는 랙과 피니언으로 형성되어지게 된다.

또한, 상기 회전체(130)에는 나선그루브(131)가 형성되어진다.

상기 연료분사밸브(200)는 연료분사펌프(100)에서 토출된 고압의 오일이 투입되는 밸브 하우징(210)과, 상기 밸브 하우징(210)에 형성되어 연료 오일을 분사시킬 수 있도록 하는 인젝션 플런저(220)와, 상기 밸브 하우징(210)의 하부에 형성되어 인젝션 플런저(220)의 작동에 따라 연료 오일을 분사시킬 수 있도록 하는 노즐블록(240)을 포함하여 형성되어진다.

상기 밸브 하우징(210)은 연료분사펌프(100)에서 토출된 고압의 오일이 투입되는 오일 투입부(211)가 형성되며, 상부에 오일 투입부(211)를 관통시켜 연료분사펌프(100)에서 토출된 오일이 오일 투입부(211)로 유입될 수 있도록 오일 투입구(212)가 형성되어진다.

또한, 상기 밸브 하우징(210)의 측면부에는 연료 오일이 주입되는 연료오일구(213)가 형성되어진다.

상기 인젝션 플런저(220)는 밸브 하우징(210) 내부에 형성되면서 오일 투입부(211)와 연료오일구(213)를 관통하여 형성되어진다.

또한, 상기 인젝션 플런저(220)의 상부에는 연료분사펌프(100)에서 토출된 고압의 오일에 의해 승,하강하면서 인젝션 플런저(220)를 작동시킬 수 있도록 하는 피스톤(230)이 형성되어진다.

이때, 상기 피스톤(230)은 코일스프링(S)으로 탄성 지지되어지게 된다.

상기 노즐블록(240)은 내부에 연료오일구(213)를 통해 연료오일이 공급되면서 인젝션 플런저(220)의 작동에 따라 연료오일이 통과할 수 있도록 연료공급유로(241)가 형성되며, 상기 연료공급유로(241)에 연통되어 연료공급유로(241)를 통해 연료오일이 공급되는 노즐 챔버(242)가 형성되고, 상기 노즐챔버(242)에 도달한 연료오일을 연료분사구(243)를 통해 실린더로 분사시킬 수 있도록 연료분사구(243)를 개폐시키는 니들(244)이 형성되어진다.

상기 니들(244)은 코일스프링(S)으로 탄성 지지되면서 하단이 연료분사구(243)와 이격되거나 밀착되면서 연료분사구(243)로 연결되는 유로를 개폐하게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 작용상태를 살펴보면 아래와 같다.

상기 연료분사펌프(100)의 오일 주입구(112)를 통해 엔진오일이 오일 주입부(111)로 주입되어지면 상기 플런저(120)가 작동되면서 승,하강하게 되며, 상기 플런저(120)가 작동되어짐에 따라 상기 플런저(120)의 상부에 형성된 랙과 피니언의 회전체(130)가 회전하게 된다.

그리고, 상기 회전체(130)가 회전됨과 함께 상기 플런저(120)가 승,하강하게 되면서 상기 오일 주입부(111) 내부가 높은 압력을 받게 되어 상기 오일 주입부(111)에 주입된 엔진오일이 고압으로 오일 토출구(114)를 통해 상기 연료분사밸브(200)로 토출되어지게 된다.

이때, 상기 플런저(120)가 승강시에는 오일 주입부(111)와 연통된 오일 리턴구(113)가 막히면서 상기 오일 주입부(111)에 고압이 발생됨과 동시에 엔진 오일이 오일 토출구(114)로 토출되어지며, 상기 플런저(120)가 하강하게 되면 상기 오일 리턴구(113)가 개방되면서 오일 주입부(111) 내의 엔진 오일이 리턴되어지게 된다.

한편, 상기 플런저(120)의 작동과 함께 상기 회전체(130)가 나선그루브(131)를 따라 회전되어지게 되어 상기 회전체(130)의 회전속도에 따라 상기 오일 주입부(111)에 주입된 엔진 오일의 압력을 조절할 수 있게 된다.

또한, 상기 연료분사펌프(100)의 작동으로 고압의 오일은 상기 연료분사밸브(200)로 투입되어지게 된다.

상기 연료분사밸브(200)의 오일 토입구(212)를 통해 오일 투입부(211)로 고압의 오일이 투입되어지면서 고압의 오일에 의해 상기 오일 투입부(211)에 코일스프링(S)으로 탄성 지지되어 있는 피스톤(230)이 하강하게 된다.

그리고, 상기 피스톤(230)의 하강에 따라 인젝션 플런저(220)가 함께 하강하게 되며, 상기 인젝션 플런저(220)가 하강함에 따라 상기 연료오일구(213)를 통해 밸브 하우징(210) 내부로 주입된 연료오일이 연료공급유로(241)를 거쳐 노즐 챔버(242)로 공급되어지게 된다.

이와 함께, 상기 노즐 챔버(242)에 연료오일이 공급되어짐과 함께 상기 노즐 챔버(242)에 도달한 연료는 상기 니들(244)의 승강에 따라 연료분사구(243)를 통해 분사되어지게 된다.

이와 같이, 상기 밸브 하우징(210)의 오일 투입부(211)로 투입되어지는 고압의 오일은 상기 피스톤(230)과 인젝션 플런저(220)의 작동에 따라 연료오일구(213)를 통해 밸브 하우징(210) 내부로 유입된 연료를 상기 노즐블록(240)의 연료분사구(243)에서 실린더로 분사되어지게 된다.

이에, 상기 피스톤(230)과 인젝션 플런저(220)의 작동에 의해 연료의 분사 압력을 용이하게 조절할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 연료분사시스템은 상기 연료분사펌프(100)의 플런저(120) 및 회전체(130)가 작동되면서 승,하강함에 따라 상기 오일 주입부(111)에 주입되는 엔진 오일이 높은 압력으로 오일 토출구(114)를 통해 토출이 반복적으로 이루어지게 된다.

또한, 상기 연료분사펌프(100)의 작동으로 고압의 오일이 반복적으로 토출되어짐에 따라 상기 연료분사밸브(200)의 피스톤(230)이 상,하로 반복적으로 승,하강하면서 인젝션 플런저(220)가 승,하강함으로써 상기 노즐블록(240)의 연료분사구(243)를 통해 연료가 분사되어지게 된다.

따라서, 본 발명의 연료분사시스템은 상기 연료분사펌프(100)의 플런저(120)가 승,하강하고 회전체(130)가 회전하면서 플런저(120)와 함께 승,하강함에 따라 상기 오일 주입부(111)에 주입되는 엔진 오일의 압력을 회전체(13O)의 회전 속도에 의해 조절되고 상기 연료분사펌프(100)에서 압력이 조절되어 토출된 오일에 의해 피스톤(230) 및 인젝션 플런저(220)가 작동되는 연료분사밸브(200)에 의해 연료의 분사압력이 조절되면서 분사될 수 있어 연료분사시스템의 효율을 높일 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 : 연료분사펌프 110 : 펌프 하우징
111 : 오일 주입부 112 : 오일 주입구
113 : 오일 리턴구 120 : 플런저
130 : 회전체 131 : 나선그루브
200 : 연료분사밸브 210 : 밸브 하우징
211 : 오일 투입부 212 : 오일 투입구
213 : 연료오일구 220 : 인젝션 플런저
230 : 피스톤 240 : 노즐블록
241 : 연료공급유로 242 : 노즐 챔버
243 : 연료분사구 244 : 니들
S : 코일스프링

Claims (6)

1. 디젤엔진의 연료를 분사하는 유압식 연료분사시스템에 있어서,
   엔진 오일이 유입되고 토출되어지는 펌프 하우징이 형성되며, 상기 펌프 하우징 내부에 코일스프링으로 탄성 지지되면서 엔진 오일을 고압으로 토출시킬 수 있도록 하는 플런저가 형성되고, 상기 플런저의 상부에 플런저의 작동에 따라 회전되면서 엔진 오일의 압력 및 분사량을 조절할 수 있도록 하는 회전체가 형성되는 연료분사펌프와;
   상기 연료분사펌프의 작동으로 토출되는 고압의 오일에 의해 인젝션 플런저가 작동되면서 주입되는 연료를 실린더로 분사시킬 수 있도록 하는 연료분사밸브;를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 펌프 하우징은 내부에 엔진 오일이 주입되는 오일 주입부가 형성되며, 일측에 상기 오일 주입부를 관통하여 엔진 오일이 주입되는 오일 주입구가 형성되고, 상부에 플런저의 작동에 따라 오일 주입구를 통해 오일 주입부 내로 주입된 오일이 높은 압력으로 토출되는 오일 토출구가 형성되며, 타측에 상기 오일 주입구를 통해 오일 주입부로 주입되는 오일이 플런저의 작동에 따라 리턴될 수 있도록 오일 리턴구가 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전체는 랙과 피니언으로 형성되면서 중앙에 나선그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 연료분사밸브는 연료분사펌프에서 토출된 고압의 오일이 투입되는 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징에 형성되어 연료 오일을 분사시킬 수 있도록 하는 인젝션 플런저와, 상기 인젝션 플런저의 상부에 형성되어 연료분사펌프에서 토출된 고압의 오일에 의해 승,하강하면서 인젝션 플런저를 작동시킬 수 있도록 코일스프링으로 탄성 지지되는 피스톤과, 상기 밸브 하우징의 하부에 형성되어 인젝션 플런저의 작동에 따라 연료 오일을 분사시킬 수 있도록 하는 노즐블록을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 밸브 하우징은 연료분사펌프에서 토출된 고압의 오일이 투입되는 오일 투입부가 형성되며, 상부에 오일 투입부를 관통시켜 연료분사펌프에서 토출된 오일이 오일 투입부로 유입될 수 있도록 오일 투입구가 형성되고, 측면부에 연료 오일이 주입되는 연료오일구가 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 노즐블록은 내부에 연료오일구를 통해 연료오일이 공급되면서 인젝션 플런저의 작동에 따라 연료오일이 통과할 수 있도록 연료공급유로가 형성되며, 상기 연료공급유로에 연통되어 연료공급유로를 통해 연료오일이 공급되는 노즐 챔버가 형성되고, 상기 노즐 챔버에 도달한 연료오일을 연료분사구를 통해 실린더로 분사시킬 수 있도록 연료분사구를 개폐시키는 니들이 코일스프링으로 탄성 지지된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 유압식 연료분사시스템.

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