KR20170113569A - 내연 기관용 분사 장치 - Google Patents

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KR20170113569A
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injecting
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KR1020177022154A
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토마스 파우어
안드레아스 포셀트
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내연 기관용 분사 장치에 관한 것이며, 상기 내연 기관은 연소실 및 적어도 하나의 흡기관을 포함하고, 상기 분사 장치는 연료를 연소실 내로 직접 분사하기 위한 제 1 분사 밸브와, 상기 흡기관 내로 분사하기 위한 제 2 분사 밸브를 포함한다. 본 발명에 따라 상기 제 2 분사 밸브는 물을 분사하도록 구성된다.

Description

내연 기관용 분사 장치
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 내연 기관용 분사 장치에 관한 것이다.
흡기관 내로 연료를 분사하거나 연소실 내로 직접 연료를 분사하기 위한 내연 기관용 분사 장치는 일반적으로 알려져 있다. 내연 기관의 전 부하(full load) 시에 효율을 향상시킴으로써 연비를 줄이고 노킹을 감소시키기 위해, 추가의 분사 밸브를 통해 물이 분사된다. 내연 기관의 소비는 물의 분사를 위한 추가 분사 밸브에 의해 감소할 수 있지만, 내연 기관의 부분 부하 시에 입자 배출의 감소는 달성되지 않는다.
본 발명의 과제는 전 부하로 내연 기관의 작동 시 연비의 감소 및 부분 부하로 내연 기관의 작동 시 입자 배출의 감소가 달성되는 내연 기관용 분사 장치를 제공하는 것이다.
독립 청구항에 따른 내연 기관용 본 발명에 따른 분사 장치는 종래 기술에 비해, 전 부하로 내연 기관의 작동 시 연비의 감소 및 부분 부하로 내연 기관의 작동 시 입자 배출의 감소가 달성되는 장점을 갖는다. 내연 기관의 작동 중에 연비의 감소는 기본 엔진의 효율을 향상시킴으로써 달성되고, 그로 인해 내연 기관의 전 부하 시 노킹 감소를 위해 물이 흡기관 내로 분사된다. 내연 기관은 연료를 분사하기 위한 제 1 분사 경로와, 물을 분사하기 위한 제 2 분사 경로와, 연료(즉, 제 1 분사 경로에서도 사용되는 동일한 연료)를 분사하기 위한 또는 추가 연료를 분사하기 위한 제 3 분사 경로를 포함한다. 부분 부하로 내연 기관의 작동 중 입자 배출의 감소는 연료 또는 추가 연료를 분사하기 위한 제 3 분사 경로의 존재에 의해 가능해진다. 본 발명에 따른 분사 장치는 바람직한 방식으로, 최적화된 전 부하에 의한 내연 기관의 연비 감소, 및 내연 기관의 부분 부하에서 입자 배출의 감소를 가능하게 한다. 많은 지역에서 연비의 감소와 입자 배출의 감소가 법적으로 요구되기 때문에, 이들이 매우 필요하다. 내연 기관은 바람직하게는 자동차용 가솔린 엔진으로서 설계된다. 내연 기관은 바람직하게는 하나 이상의 실린더를 포함하며, 각각의 실린더는 적어도 하나의 제 1 및 제 2 분사 밸브를 갖는 연소실을 포함한다. 본 발명에 따르면, 분사 장치는 연소실 내로 직접 분사하기 위한 제 1 분사 밸브, 및 흡기관 내로 분사하기 위한 적어도 제 2 분사 밸브를 포함하고, 상기 제 2 분사 밸브는 물을 분사하기 위해 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시 예 및 개선 예는 도면을 참조한 설명 및 종속 청구항에 제시된다.
바람직한 개선 예에 따르면, 제 2 분사 밸브는
- 물 또는 연료 또는 추가 연료를 선택적으로 분사하도록 구성되거나, 또는
- 물 및 연료 또는 추가 연료를 동시에 분사하도록 구성된다.
본 발명에 따른 분사 장치는 3개의 분사 경로, 즉 연료를 분사하기 위한 제 1 분사 경로, 물을 분사하기 위한 제 2 분사 경로, 및 연료 또는 상기 연료와 다른 연료를 분사하기 위한 제 3 분사 경로를 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 3개의 분사 경로는 분사 장치가 연료를 연소실 내로 직접 분사하기 위한 제 1 분사 밸브, 및 물 또는 연료(또는 추가 연료)를 선택적으로 분사하기 위한 제 2 분사 밸브를 포함함으로써 실현된다. 이 경우, 제 1 분사 경로는 제 1 분사 밸브에 의해 구현되고, 제 2 분사 경로 및 제 3 분사 경로는 선택적으로 물이 제 2 분사 밸브를 통해 (제 1 시점에) 분사되거나 또는 연료가 제 2 분사 밸브를 통해 (제 2 시점에) 분사되는 방식으로 제 2 분사 밸브에 의해 (상이한 시점에) 구현된다. 이 경우, 상기 연료로는 (제 1 분사 밸브에 사용된) 연료 또는 추가 연료가 분사된다.
본 발명의 대안적 실시 예에 따르면, 3개의 분사 경로는 제 2 분사 밸브가 한편으로는 물과 다른 한편으로는 연료 또는 추가 연료를 동시에 분사하도록 구성됨으로써 실현된다. 즉, 제 2 분사 경로 및 제 3 분사 경로는 제 2 분사 밸브에 의해 물/연료 혼합물이 분사되는 방식으로 제 2 분사 밸브에 의해 (적어도 부분적으로) 동시에 구현된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 예에 따르면, 제 2 분사 밸브는 특히 단일 인젝터(single-injector)로서 구현되거나 또는 트윈 인젝터(twin-injector)로서 구현된다.
다른 바람직한 개선 예에 따르면, 분사 장치는 (제 1 분사 밸브에 사용된) 연료 또는 추가의 연료 또는 제 3 연료를 흡기관 또는 추가의 흡기관 내로 분사하기 위한 제 3 분사 밸브를 포함한다. 이 경우, 제 1 분사 경로는 제 1 분사 밸브에 의해 구현되고, 제 2 분사 경로는 제 2 분사 밸브에 의해 구현되며, 제 3 분사 경로는 제 3 분사 밸브에 의해 구현된다.
특히 3개의 분사 밸브를 구비한 일 실시 예에 따르면, 제 1 분사 밸브를 통해 연료가 직접 연소실 내로 분사되고, 제 2 분사 밸브를 통해 물(즉, 물만, 연료는 아님)이 분사되는 한편, 제 3 분사 밸브를 통해 (제 1 분사 밸브에 사용된) 연료 또는 추가 연료가 분사된다..
특히, 3개의 분사 밸브를 구비한 다른 실시 예에 따르면, 제 1 분사 밸브를 통해 연료가 직접 연소실 내로 분사되고, 제 3 분사 밸브를 통해 제 3 연료가 분사되는 한편, 제 2 분사 밸브를 통해 선택적으로 물 및 추가 연료가 분사되거나 물 및 추가 연료가 동시에 분사된다.
다른 바람직한 개선 예에 따르면,
- 제 1 분사 밸브는 주 분사 밸브이고, 제 2 분사 밸브 및 제 3 분사 밸브는 보조 분사 밸브이거나,
또는
- 제 1 및 제 2 분사 밸브는 보조 분사 밸브이고, 제 3 분사 밸브는 주 분사 밸브이며, 상기 주 분사 밸브는 상기 보조 분사 밸브보다 많은 양의 연료를 분사하고 및/또는 상기 보조 분사 밸브보다 긴 작동 시간을 갖는다. 이로 인해, 연료에 추가해서 추가 연료 및 제 3 연료가 분사될 수 있게 하는 것이 가능해지고, 이 경우 주 분사 밸브는 보조 분사 밸브보다 많은 양의 연료를 분사하고 및/또는 보조 분사 밸브보다 긴 작동 시간을 갖는다. 따라서, 주 분사 밸브와 보조 분사 밸브에서 동일한 연료를 사용하는 경우 주 분사 밸브가 더 작게 설계될 수 있어서, 연료량이 상응하는 부하 상황에 보다 잘 맞춰질 수 있다. 주 분사 밸브의 치수가 더 작게 설계되기 때문에, 특정 부하 상황에서 이미 주 분사 밸브의 치수 설계로 인해 필요한 것보다 많은 양의 연료만이 분사될 수 있다면, 분사된 연료량이 상응하는 부하 상황에서 필요한 연료량에 더 잘 맞춰지기 때문에 입자 배출이 줄어들 수 있고, 인젝터 특정 설계 특징들이 개선된 스프레이 준비를 위해 이용될 수 있다. 작동 전략 및 시스템 설계 및 연료, 추가 연료 및/또는 물의 공급, 그리고 제 3 연료의 공급은 부문별 요구 조건 또는 시장별 요구 조건에 맞게 조정될 수 있다.
다른 바람직한 실시 예에 따르면, 연료가 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이고, 제 1 분사 밸브는 연료를 분사하기 위한 주 분사 밸브로서 구성되며, 제 2 분사 밸브는 연료를 선택적으로 분사하기 위한 또는 물을 분사하기 위한 보조 분사 밸브로서 구성된다. 이 경우, 제 1 분사 경로는 제 1 분사 밸브에 의해 구현되고, 제 2 분사 경로 및 제 3 분사 경로는 내연 기관이 전 부하 작동점에 또는 전 부하에 가까운 작동점에 있거나 (특히 노킹 감소를 위해) 또는 연료가 제 2 분사 밸브를 통해 분사되는 (특히 입자 감소를 위해 특히 내연 기관이 부분 부하 작동점에 있는 시점에서) 시점에서 선택적으로 물이 제 2 분사 밸브를 통해 분사되는 방식으로 제 2 분사 밸브에 의해 (상이한 시점에) 구현된다. 이 경우, 본 발명에 따르면, 제 2 분사 밸브의 결합된 제어가 차단 밸브 및 워터 펌프의 작동을 통해 구현되는 것이 가능하다. 이 경우, 제 2 분사 밸브는 2개의 매체에 대해 설계되어야 한다. 본 발명의 범위 내에서, FlexFuel 연료는 특히 E0-E85, E22-E100 및 M15-M100에 따른 연료를 의미한다. 이 실시 예에서, 제 2 분사 밸브는 특히 콜드 스타트/워밍업 범위에서 배출 감소를 위해 사용될 수 있다.
다른 바람직한 실시 예에 따르면, 특히
- 연료가 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이거나,
- 또는 연료가 CNG 연료 또는 LPG 연료이고,
제 1 분사 밸브는 연료를 분사하도록 구성되고, 제 2 분사 밸브는 물을 분사하도록 구성되며, 제 3 분사 밸브는 연료를 분사하도록 구성된다. 이 경우, 제 3 분사 밸브의 작동 및 제 2 분사 밸브의 작동이 분리된 제어에 따라 자율적으로 구현되는 것이 본 발명에 따라 가능하다. 특히, 제 3 분사 밸브 및 제 2 분사 밸브의 특정 설계가 가능하다. 작동 전략으로서, 제 3 분사 밸브가 부분 부하 작동에서 입자 감소를 위해 사용되고, 경우에 따라 전 부하 작동점에서 또는 전 부하에 가까운 작동점에서 연료량의 증가를 위해 사용되는 한편, 제 2 분사 밸브는 내연 기관의 전 부하 작동 점에서 또는 전 부하에 가까운 작동점에서 노킹 감소를 위해 사용되는 것이 적합하다. 제 3 분사 밸브는 이 실시 예에 따라 특히 콜드 스타트/워밍업 범위에서 배출 감소를 위해 사용될 수 있다.
다른 바람직한 실시 예에 따르면,
- 연료는 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이고, 추가 연료는 CNG(compressed natural gas) 연료 또는 LPG(liqueied natural gas) 연료이거나,
- 또는 연료는 CNG 연료 또는 LPG 연료이고, 추가 연료는 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이고, 제 1 분사 밸브는 연료를 분사하도록 구성되며, 제 2 분사 밸브는 물을 분사하도록 구성되고, 제 3 분사 밸브는 추가 연료를 분사하도록 구성된다. 이로 인해 본 발명에 따라 2중 연료 분사 시스템과 물 분사의 조합이 가능해진다.
다른 바람직한 실시 예에 따르면,
- 연료는 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이고
- 추가 연료는 에탄올 연료 및/또는 메탄올 연료이며,
- 제 3 연료는 CNG 연료 또는 LPG 연료 또는 알코올 연료이거나
- 또는
- 연료는 CNG 연료 또는 LPG 연료 또는 알코올 연료이고,
- 추가 연료는 에탄올 연료 및/또는 메탄올 연료이며,
- 제 3 연료는 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이고,
제 1 분사 밸브는 연료를 분사하도록 구성되고, 제 3 분사 밸브는 제 3 연료를 분사하도록 구성되고, 제 2 분사 밸브는
- 추가 연료를 선택적으로 분사하거나 물을 분사하도록 구성되거나 또는
- 물과 추가 연료를 동시에 분사하도록 구성된다. 이로 인해 본 발명에 따라 3 연료/물 분사 시스템이 가능해진다.
다른 바람직한 개선 예에 따르면, 제어 유닛은 내연 기관의 부하 및 내연 기관의 다른 작동 파라미터에 따라 제 1 분사 밸브의 분사량, 제 2 분사 밸브의 분사량 및/또는 제 3 분사 밸브의 분사량을 제어한다. 이로 인해, 분사된 연료의 양 및/또는 분사된 추가 연료의 양 및/또는 분사된 제 3 연료의 양 및 분사된 물의 양이 내연 기관의 부하 및 다른 작동 파라미터에 따라 조정될 수 있다.
다른 바람직한 개선 예에 따르면, 연료, 추가 연료 및 제 3 연료는 다음의 연료 중 하나이다:
- 가솔린, 또는
- 액화 석유 가스(LPG), 또는
- 천연 가스(CNG), 또는
- 알코올, 바람직하게는 메탄올 및/또는 에탄올, 또는
- FlexFuel, 특히 에탄올과 가솔린의 혼합물(예를 들면, E0-E85, E22-E100) 또는 메탄올과 가솔린의 혼합물(M15-M100), 또는
- 가솔린 및 FlexFuel. 이로 인해 바람직하게는 내연 기관이 하나의 연료, 2개의 상이한 연료 또는 3개의 상이한 연료로 작동될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 내연 기관용 분사 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 내연 기관용 분사 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 내연 기관용 분사 장치의 개략도이다.
다양한 도면들에서, 동일한 부품들은 항상 동일한 도면 부호로 표시되므로, 원칙적으로 한번만 설명된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 분사 장치(1)는 내연 기관의 각각의 실린더에 대해 제 1 분사 밸브(20) 및 제 2 분사 밸브(30)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 내연 기관은 여러 개의 실린더, 예를 들어 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 또는 12개의 실린더를 포함한다. 도 1 내지 도 3에는 각각 내연 기관의 4개의 실린더(50)가 도시되지만, 이들이 개별적으로 상이한 도면 부호로 표시되지는 않는다. 각각의 실린더(50)는 적어도 하나의 관련 흡기관을 갖는 연소실을 포함한다. 4개의 실린더(50) 각각의 각 흡기관은 도 1 내지 도 3에서 도면 부호 51, 52, 53 또는 54로 표시되고, 이들 도면 부호들은 도면 부호 50'으로 통합된다. 4개의 실린더(50) 각각의 각 제 1 분사 밸브(20)는 도 1 내지 도 3에서 도면 부호 21, 22, 23 및 24로 표시되고, 이들 도면 부호들은 도면 부호 20으로 통합된다. 4개의 실린더(50) 각각의 각 제 2 분사 밸브(30)는 도 1 내지 도 3에서 도면 부호 31, 32, 33 및 34로 표시되고, 이들 도면 부호들은 도면 부호 30으로 통합된다. 본 발명에 따르면, 제 1 분사 밸브(21, 22, 23, 24) 각각에는 특히 제 1 축압기(20')가 할당되고, 상기 축압기(20')로부터 저장 매체(연료)가 각각의 제 1 분사 밸브(21, 22, 23, 24)에 공급된다. 상응하게, 각각의 제 2 분사 밸브(31, 32, 33, 34)에는 본 발명에 따라 특히 제 2 축압기(30')가 할당되고, 상기 축압기(30')로부터 저장 매체(물 및/또는 연료 또는 추가 연료)가 각각의 제 2 분사 밸브(31, 32, 33, 34)에 공급된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 내연 기관용 분사 장치(1)를 도시한다. 제 1 실시 예에 따르면, 내연 기관 또는 분사 장치(1)는 실린더마다 제 1 및 제 2 분사 밸브(20, 30)에 추가하여 제 3 분사 밸브(40)를 포함한다. 도 1에 도시된 4개의 실린더(50) 각각의 각 제 3 분사 밸브(40)는 도 1에서 도면 부호 41, 42, 43 또는 44로 표시되고, 이들 도면 부호들은 도면 부호 40으로 통합된다. 각각의 제 3 분사 밸브(41, 42, 43, 44)에는 본 발명에 따라 특히 제 3 축압기(40')가 할당되고, 상기 축압기(40')로부터 저장 매체(연료 또는 추가 연료)가 각각의 제 3 분사 밸브(41, 42, 43, 44)에 공급된다.
도 1에 도시된 제 1 실시 예에 따르면, 내연 기관 또는 분사 장치(1)는 연료(예를 들어, 가솔린 및/또는 FlexFuel 또는 CNG 연료 또는 LPG 연료)를 제 1 분사 밸브(20)에 의해 실린더(50) 각각의 연소실 내로 직접 분사하기 위한 제 1 분사 경로(6)를 포함한다. 또한, 내연 기관 또는 분사 장치(1)는 각각의 실린더(50)의 각각의 흡기관(50') 내로 물을 분사하기 위한 제 2 분사 경로(7), 및 연료(예를 들어, 가솔린 및/또는 FlexFuel 또는 CNG 연료 또는 LPG 연료)를 흡기관 내로 직접 분사하기 위한 제 3 분사 경로(8)를 포함한다. 연료는 연료 펌프(9)에 의해 제 1 분사 경로(6) 및 제 3 분사 경로(8)에 공급된다. 물은 워터 펌프(10)에 의해 제 2 분사 경로(7)에 공급된다.
본 발명에 따르면, 제 1 분사 밸브(20)는 특히 연료(예를 들어, 가솔린 및/또는 FlexFuel 또는 CNG 연료 또는 LPG 연료)를 실린더(50)의 연소실 내로 직접 분사하기 위한 주 분사 밸브이다. 본 발명에 따르면, 제 2 분사 밸브(30)는 특히 실린더(50)의 흡기관 내로 물을 분사하기 위한 보조 분사 밸브이다. 본 발명에 따르면, 제 3 분사 밸브(40)는 특히 실린더(50)의 상기 흡기관 내로 또는 실린더(50)의 추가 흡기관(도시되지 않음) 내로 연료(예를 들어, 가솔린 및/또는 FlexFuel 또는 CNG 연료 또는 LPG 연료)를 분사하기 위한 보조 분사 밸브이다. 바람직한 실시 예에 따르면, 실린더(50)는 추가의 제 2 분사 밸브를 포함하고, 상기 추가의 제 2 분사 밸브는 특히 제 2 분사 밸브를 구비한 트윈 인젝터로서, 물을 흡기관 또는 추가 흡기관 내로 분사하기 위한 보조 분사 밸브이다.
제어 유닛은 내연 기관의 부하 및 내연 기관의 다른 작동 파라미터에 따라 제 1 분사 밸브(20)의 분사량, 제 2 분사 밸브(30)의 분사량 및/또는 제 3 분사 밸브(40)의 분사량을 제어한다. 이로 인해, 물과 연료(예를 들어, 가솔린 및/또는 FlexFuel)의 분사는 분리된 제어에 따라 자율적으로 작동될 수 있다. 내연 기관의 부분 부하 단계에서, 바람직하게는 제 3 분사 밸브(40)가 스위치 온된다. 이로 인해 입자 배출이 줄어든다. 내연 기관의 전 부하 단계에서, 바람직하게는 제 3 분사 밸브(40)가 접속된다. 그 결과 연료(예를 들어, 가솔린 및/또는 FlexFuel 또는 CNG 연료 또는 LPG 연료)의 분사량이 증가한다. 또한, 내연 기관의 전 부하 단계에서 바람직하게는 제 2 분사 밸브(30)가 접속된다. 이에 따라 연소실이 냉각되므로, 내연 기관의 효율이 적합한 방식으로 바람직하게 증가하고 노킹 저항이 증가한다. 내연 기관의 콜드 스타트 단계 및/또는 워밍업 단계에서, 바람직하게는 제 3 분사 밸브(40)가 접속된다. 그 결과 배출량이 감소한다.
도 1에 도시된 실시 예의 변형 예(이 변형 예는 도시되어 있지 않음)에 따르면, 내연 기관 또는 분사 장치(1)는 도 1에 도시된 실시 예와는 달리, 제 1, 제 2 및 제 3 분사 경로(6, 7, 8)를 포함하기는 하지만, 제 1 및 제 3 분사 밸브(20, 40)를 통해 동일한 연료가 아니라 상이한 연료가 분사된다: 제 1 분사 경로는 제 1 분사 밸브(20)에 의해 실린더(50)의 연소실 내로 직접 연료를 분사하기 위해 제공된다. 제 2 분사 경로(7)는 실린더(50)의 흡기관 (50') 내로 물을 분사하기 위해 제공된다. 제 3 분사 경로(8)는 흡기관 또는 추가 흡기관 내로 추가 연료(제 1 연료와는 다름)를 분사하기 위해 제공된다. 본 발명에 따르면, 상기 변형 예에서 특히 (제 1 분사 밸브(20)를 통해 분사되는) 연료가 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이고, (제 2 분사 밸브(30)를 통해 분사되는) 추가 연료가 CNG 연료 또는 LPG 연료이다. 이에 대한 대안으로서, 상기 변형 예에서 특히 (제 1 분사 밸브(20)를 통해 분사되는) 연료가 CNG 연료 또는 LPG 연료이고, (제 2 분사 밸브(30)를 통해 분사되는) 추가 연료는 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이다.
상기 변형 예에 따르면, 내연 기관은 제 3 분사 밸브(40)를 포함한다. 제 1 분사 밸브(20)는 특히 연료(예를 들어, 가솔린 및/또는 FlexFuel)를 연소실 내로 직접 분사하기 위한 기본 분사 밸브이다. 제 2 분사 밸브(30)는 흡기관 내로 물을 분사하기 위한 보조 분사 밸브이다. 제 3 분사 밸브(40)는 추가 연료(예를 들어, 액화 석유 가스 또는 천연 가스)를 실린더(50)의 흡기관 또는 추가 흡기관 내로 분사하기 위한 기본 분사 밸브이다. 또한, 실린더(50)는 바람직하게는 추가로 추가 제 2 분사 밸브를 포함하고, 상기 추가 제 2 분사 밸브는 특히 제 2 분사 밸브를 구비한 트윈 인젝터로서, 흡기관 또는 추가 흡기관 내로 물을 분사하기 위한 보조 분사 밸브이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 내연 기관용 분사 장치(1)를 도시한다. 내연 기관은 연료(예를 들어, 가솔린 및/또는 FlexFuel)를 연소실 내로 직접 분사하기 위한 제 1 분사 경로(6), 흡기관 내로 물을 분사하기 위한 제 2 분사 경로(7), 및 흡기관 내로 연료(예를 들어 가솔린 및 FlexFuel)를 분사하기 위한 제 3 분사 경로(8)를 포함한다. 연료(예컨대, 가솔린 및 FlexFuel)는 연료 펌프(9)에 의해 제 1 분사 경로(6) 및 제 3 분사 경로(8)에 공급된다. 물은 워터 펌프(10)에 의해 제 2 분사 경로(7)에 공급된다. 본 발명에 따라, 제 3 분사 경로(8)는 차단 밸브(11)에 의해 제 1 분사 경로(6)로부터 분리된다. 제 1 분사 밸브(2)는 특히, 연료(예를 들어, 가솔린 및 FlexFuel)를 연소실 내로 직접 분사하기 위한 주 분사 밸브이다. 제 2 분사 밸브(30)는 물 또는 연료를 흡기관 내로 분사하기 위한 보조 분사 밸브이다.
제어 유닛은 내연 기관의 부하 및 내연 기관의 다른 작동 파라미터에 따라 제 1 분사 밸브(20)의 분사량 및 제 2 분사 밸브(30)의 분사량을 제어한다. 따라서, 제 2 분사 경로(7)와 제 3 분사 경로(8)의 결합된 제어는 차단 밸브(11) 및 워터 펌프(10)의 작동을 통해 가능하다. 따라서, 보조 분사 밸브(제 2 분사 밸브 (30))는 물 또는 연료의 선택적 분사를 위해 설계된다. 내연 기관의 부분 부하 단계에서, 바람직하게는 제 2 분사 밸브(30)가 스위치 온되고, 연료는 제 2 분사 밸브(30)에 의해 분사된다. 이로 인해 입자 배출이 감소한다. 내연 기관의 전 부하 단계에서, 제 1 분사 밸브(20)의 작동에 추가해서 바람직하게는 제 2 분사 밸브(30)가 접속되고, 물은 제 2 분사 밸브(30)에 의해 분사된다. 이에 따라 연소실이 냉각되므로, 내연 기관의 효율이 적합한 방식으로 바람직하게 높아질 수 있고 노킹 저항이 증가한다. 내연 기관의 콜드 스타트 단계 및/또는 워밍업 단계에서, 바람직하게는 제 2 분사 밸브(30)가 연료의 분사를 위해 스위치 온된다. 그 결과 배출량이 감소한다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 내연 기관용 분사 장치(1)를 도시한다. 도 1에 도시된 실시 예에 따르면, 내연 기관 또는 분사 장치(1)는 실린더마다 제 1 및 제 2 분사 밸브(20, 30) 외에 제 3 분사 밸브(40)를 포함하며, 도 3의 각각의 실린더(50)의 각각의 제 3 분사 밸브(40)는 도면 부호 41, 42, 43 또는 44로 표시되고 이들 도면 부호들은 도면 부호 40으로 통합된다. 각각의 제 3 분사 밸브(41, 42, 43, 44)에는 본 발명에 따라 특히 제 3 축압기(40')가 할당되고, 상기 축압기(40')로부터 저장 매체(제 3 연료)가 각각의 제 3 분사 밸브(41, 42, 43, 44)에 공급된다. 내연 기관 또는 분사 장치(1)는 제 1 분사 밸브(20)에 의해 실린더(50)의 연소실 내로 연료를 직접 분사하기 위한 제 1 분사 경로(6)를 포함한다. 또한, 내연 기관 또는 분사 장치(1)는 물 또는 추가 연료를 실린더(50)의 각각의 흡기관(50') 내로 대안적(선택적)으로 분사하기 위한 또는 (제 2 분사 밸브(30)에 의해) 조합식으로 분사하기 위한 제 2 분사 경로(7), 및 제 3 연료를 직접 실린더(50)의 흡기관 내로 또는 실린더(50)의 다른 흡기관 내로 (제 3 분사 밸브(40)에 의해) 분사하기 위한 제 3 분사 경로(8)를 포함한다. 도 3에 도시된 실시 예에 따르면, (제 1 분사 밸브(20)를 통해 연소실 내로 직접 분사되는) 연료로서 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료 또는 CNG 연료 또는 LPG 연료 또는 알코올 연료가 제공된다. (제 2 분사 밸브(30)에 의해 분사되는) 추가 연료로서, 에탄올 연료 및/또는 메탄올 연료가 제공된다. (제 3 분사 밸브(40)에 의해 분사되는) 제 3 연료로서, CNG 연료 또는 LPG 연료 또는 알코올 연료 (특히 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료가 연료로서 사용되는 경우) 또는 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료 (특히 CNG 연료 또는 LPG 연료 또는 알코올 연료가 연료로서 사용되는 경우)가 제공된다. 연료는 연료 펌프(9)에 의해 제 1 분사 경로(6)에 공급된다. 제 2 분사 경로(7)에는 물이 워터 펌프(10)에 의해 공급되거나 추가 연료가 추가 연료 펌프(12)에 의해 공급된다. 제 3 분사 경로(8)에는 제 3 연료가 제 3 연료 펌프(13)에 의해 공급된다.
특히, 제 1 분사 밸브(20)는 연료를 연소실 내로 직접 분사하기 위한 주 분사 밸브이다. 제 2 분사 밸브(30)는 특히 물 또는 추가 연료를 선택적으로 흡기관 내로 분사하기 위한 보조 분사 밸브이다. 제 3 분사 밸브(40)는 특히 제 3 연료를 흡기관 또는 추가의 흡기관 내로 분사하기 위한 보조 분사 밸브이다.
제어 유닛은 내연 기관의 부하 및 내연 기관의 다른 작동 파라미터에 따라 제 1 분사 밸브(20)의 분사량, 제 2 분사 밸브(30)의 분사량, 및 제 3 분사 밸브(40)의 분사량을 제어한다. 상기 부하 및 다른 작동 파라미터에 따라 제 2 분사 밸브(30)에 의해 물 또는 추가 연료의 선택적인 분사가 이루어진다. 또한, 상기 작동 파라미터에 따라 제 3 연료가 제 3 분사 밸브(40)를 통해 분사된다.
추가 실시 예에 따르면, 제 1 분사 밸브(20)는 연료를 연소실 내로 직접 분사하기 위한 기본 분사 밸브이다. 제 2 분사 밸브(30)는 흡기관 내로 물을 분사하기 위한 보조 분사 밸브이다. 제 3 분사 밸브(40)는 연료 또는 추가 연료를 흡기관 또는 추가 흡기관 내로 분사하기 위한 기본 분사 밸브이다. 또한, 실린더(50)는 바람직하게는 추가의 제 2 분사 밸브 및/또는 추가의 제 3 분사 밸브를 추가로 포함하고, 상기 추가의 제 3 분사 밸브는 특히 제 3 분사 밸브를 구비한 트윈 인젝터로서, 연료 또는 추가 연료를 흡기관 또는 추가 흡기관 내로 분사하기 위한 기본 분사 밸브이다. 추가 제 2 분사 밸브는 특히 제 2 분사 밸브를 구비한 트윈 인젝터로서, 흡기관 또는 추가의 흡기관 내로 물을 분사하기 위한 보조 분사 밸브이다.
1 분사 장치
20 제 1 분사 밸브
30 제 2 분사 밸브
40 제 3 분사 밸브

Claims (10)

  1. 내연 기관용 분사 장치(1)로서, 상기 내연 기관은 연소실 및 적어도 하나의 흡기관을 포함하고, 상기 분사 장치(1)는 연료를 상기 연소실 내로 직접 분사하기 위한 제 1 분사 밸브(20)와, 상기 흡기관 내로 분사하기 위한 제 2 분사 밸브(30)를 포함하는, 상기 분사 장치에 있어서,
    상기 제 2 분사 밸브(30)는 물을 분사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 분사 밸브(30)는
    - 물 또는 연료 또는 추가 연료를 선택적으로 분사하도록 구성되거나, 또는
    - 물 및 연료 또는 추가 연료를 동시에 분사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분사 장치(1)는 연료 또는 추가 연료 또는 제 3 연료를 상기 흡기관 내로 또는 추가 흡기관 내로 분사하기 위한 제 3 분사 밸브(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 제 1 분사 밸브(20)는 주 분사 밸브이고, 상기 제 2 및 상기 제 3 분사 밸브(30, 40)는 보조 분사 밸브이며, 상기 주 분사 밸브는 상기 보조 분사 밸브보다 더 많은 양의 연료를 분사하고 및/또는 상기 보조 분사 밸브보다 더 긴 작동 시간을 갖거나, 또는
    - 상기 제 1 및 상기 제 2 분사 밸브(20, 30)는 보조 분사 밸브이고, 상기 제 3 분사 밸브(40)는 주 분사 밸브이며, 상기 주 분사 밸브는 상기 보조 분사 밸브보다 많은 양의 연료를 분사하고 및/또는 상기 보조 분사 밸브보다 더 긴 작동 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료는 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이고, 상기 제 1 분사 밸브(20)는 연료를 분사하기 위한 주 분사 밸브로서 구성되며, 상기 제 2 분사 밸브(30)는 연료를 선택적으로 분사하기 위한 또는 물을 분사하기 위한 보조 분사 밸브로서 구성되는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 연료는 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이거나,
    - 또는 상기 연료는 CNG 연료 또는 LPG 연료이고,
    상기 제 1 분사 밸브(20)는 연료를 분사하기 위한 주 분사 밸브로서 구성되고, 상기 제 2 분사 밸브(30)는 물을 분사하기 위한 보조 분사 밸브로서 구성되며, 상기 제 3 분사 밸브(40)는 연료의 분사를 위한 보조 분사 밸브로서 구성되는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 연료는 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이고, 상기 추가 연료는 CNG 연료 또는 LPG 연료이거나,
    - 또는 상기 연료는 CNG 연료 또는 LPG 연료이고, 상기 추가 연료는 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이며,
    상기 제 1 분사 밸브(20)는 연료를 분사하도록 구성되고, 상기 제 2 분사 밸브(30)는 물을 분사하도록 구성되며, 상기 제 3 분사 밸브(40)는 상기 추가 연료를 분사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 연료는 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이고,
    - 상기 추가 연료는 에탄올 연료 및/또는 메탄올 연료이며, 그리고
    - 상기 제 3 연료는 CNG 연료 또는 LPG 연료 또는 알코올 연료이거나,
    또는
    - 상기 연료는 CNG 연료 또는 LPG 연료 또는 알코올 연료이고,
    - 상기 추가 연료는 에탄올 연료 및/또는 메탄올 연료이며, 그리고
    - 상기 제 3 연료는 가솔린 연료 및/또는 FlexFuel 연료이고,
    상기 제 1 분사 밸브(20)는 연료를 분사하도록 구성되고, 상기 제 3 분사 밸브(40)는 제 3 연료를 분사하도록 구성되며, 상기 제 2 분사 밸브(30)는
    - 상기 추가의 연료를 선택적으로 분사하도록 또는 물을 분사하도록 구성되거나 또는
    - 물 및 상기 추가 연료를 동시에 분사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 유닛은 상기 내연 기관의 부하 및 상기 내연 기관의 다른 작동 파라미터에 따라 상기 제 1 분사 밸브(20)의 분사량, 상기 제 2 분사 밸브(30)의 분사량 및/또는 상기 제 3 분사 밸브(40)의 분사량을 제어하는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료, 상기 추가 연료 및 상기 제 3 연료는 하기 연료들 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 분사 장치:
    - 가솔린, 또는
    - 액화 석유 가스, 또는
    - 천연 가스, 또는
    - 알코올, 바람직하게는 메탄올 및/또는 에탄올, 또는
    - FlexFuel, 특히 에탄올 및 가솔린의 혼합물(예를 들면 E0-E85, E22-E100) 또는 메탄올 및 가솔린의 혼합물(M15-M100), 또는
    - 가솔린 및 FlexFuel.
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