KR20190053961A - 연료 레일 조립체 - Google Patents

Abstract

내연기관용 연료 레일 조립체는 연료 공급을 위한 저장소(4)를 형성하는 공통 연료 레일(2) 및 연료 레일(2)을 따라 이격되고 그리고 연관된 연료 분사기를 공통 레일(2)에 유압식으로 연결시키기 위한 연료 통로(12)를 각각 가진 복수의 분사기 컵(6)을 포함한다. 각각의 연료 통로(12)는 공통 연료 레일에 개방된 유입 단부(8)를 포함하고 그리고 사전 결정된 길이(L2) 및 사전 결정된 단면적을 가진 제1 상류 유입 부분(14)을 가져서 예컨대, 통로(12)에 진입하는 연료의 압력 변동을 평활화시키기 위한 스무딩 기능을 형성한다.

Description

연료 레일 조립체

본 개시내용은 내연기관, 구체적이지만 독점적이지 않게, 가솔린 직접 분사식 내연기관용 연료 분사 조립체를 위한 연료 레일 조립체에 관한 것이다.

연료 분사 조립체는 연료 분사기의 각각이 유압식으로 연결되는 공통 레일의 형태의 저장소로부터 연료가 공급되는, 구체적이지만 독점적이지 않게, 멀티-실린더 엔진의 각각의 실린더를 위한 연료 분사기를 갖는 내연기관으로 연료를 분사하기 위해 폭넓게 사용된다. 연료 분사기는 연료를 유입 매니폴드로 또는 직접적으로 실린더로 분사할 수도 있다.

보통의 개선예에서, 연료 분사기는 연료 분사기 컵에 위치된다. 종종, 연료 분사기 및/또는 분사기 컵이 중간의 컴포넌트, 예컨대, 연료 전달 파이프를 통해 연료 레일에 연결되지만 엔진의 설치 시 공간 제한 그리고 연료 분사 시스템의 비용 및 복잡성을 감소시키기 위한 요구 때문에, 분사기 컵을 임의의 중간의 컴포넌트 없이 연료 레일에 직접적으로 고정시키는 것이 제안되어왔다.

이러한 장치가 많은 이점을 갖지만, 이 장치는 사실상 작동 동안 공통 레일에서 발생하는 연료 압력 진동이 연료 분사기 컵으로 직접적으로 전송된다는 문제점을 갖고, 연료 압력 진동은 연료 분사기 기능 및 효율에 부작용을 준다. 종래 기술에서, 이 진동은 공통 레일과 연료 분사기 또는 분사기 컵 사이의 중간의 컴포넌트 또는 연료 파이프에 의해 형성된 일정 길이의 통로에 의해 대부분 변동성 저감, 즉, 스무드 아웃(smooth out)된다.

본 개시내용은 연료 분사기로의 공통 레일 내 압력 진동의 전송을 최소화하는 장치를 제공하고자 한다.

본 개시내용에 따르면, 연료 공급을 위한 저장소를 형성하는 세장형의 공통 연료 레일을 포함하는 내연기관용 연료 레일 조립체가 제공된다. 조립체는 복수의 어댑터를 더 포함한다. 어댑터는 연관된 연료 분사기를 공통 레일 내 연료 저장소에 유압식으로 연결시키기 위해 연료 레일을 따라 이격된다. 어댑터는 편의상 연료 레일의 벽에 고정될 수도 있고 그리고 바람직하게는 벽과 인접할 수도 있다.

연료 레일 조립체가 복수의 연료 통로를 더 포함하여, 특히, 각각의 연료 통로가 각각의 어댑터와 연관된다. 연료 통로는 특히 연료를 저장소로부터 각각의 어댑터로 안내하도록 작동 가능하다. 바람직한 실시형태에서, 각각의 연료 통로는 연료 레일의 벽 내 관통-구멍에 의해 형성된다.

각각의 연료 통로는 공통 연료 레일에 개방된 유입 단부를 포함하고 그리고 사전 결정된 길이 및 사전 결정된 단면적을 가진 상류 단부 부분을 가져서, 특히, 통로에 진입하는 연료의 압력 변동을 평활화시키기 위한 스무딩 기능(smoothing function)을 형성한다. 하나의 실시형태에서, 상류 단부 부분의 길이는 상류 단부 부분의 최대 직경의 적어도 2배만큼 크다. 하나의 개선예에서, 상류 단부 부분의 길이는 연료 통로의 길이의 적어도 1/3, 특히, 적어도 1/2 그리고 하나의 실시형태에서 적어도 2/3의 값을 갖는다.

이것은 제1 부분의 길이 및 작은 직경이, 연료가 연료 분사기에 도달하기 전에 공통 레일로부터 연료 통로 내로 지나가는 연료의 압력의 진동의 변동성을 저감시키도록 기능한다는 이점을 갖는다.

하나의 실시형태에서, 각각의 어댑터는 분사기 컵을 포함하거나 또는 분사기 컵으로 이루어진다. 분사기 컵은 특히 각각의 연관된 연료 분사기의 유입 단부를 수용하도록 구성된다. 바람직한 개선예에서, 분사기 컵이 연료 레일의 벽에 기계적으로 고정되어, 특히, 분사기 컵이 벽과 인접하게 된다. 개구는 특히 오리피스이고, 오리피스는 바람직하게는 분사기 컵의 폐쇄된 상부 단부를 천공하고, 폐쇄된 상부 단부는 연료 분사기가 컵 내로 삽입 가능한 분사기 컵의 하부 단부 맞은편에 배치된다.

유리한 개선예에서, 분사기 컵은 연료 통로의 하류 단부에 유압식으로 연결되는 개구를 갖는다. 특히, 개구는 연료 통로로부터 분사기 컵의 내부로의 인터페이스를 나타내고, 특히 이들 둘 다와 인접하다.

유리하게는, 대상 조립체는 동시에, 분사기 컵을 연료 레일에 직접적으로 연결시키고, 압력 진동의 적절한 감쇠를 달성하고 그리고 특히 고체 물질로부터 기계 가공된 분사기 컵에 구멍을 뚫음으로써 압력 진동 감쇠 유체 통로를 형성하는 대신, 시트 물질로부터 프레싱 또는 딥 드로잉에 의해 분사기 컵을 형성할 가능성을 용이하게 하고, 이는 불가피하게 훨씬 더 많은 비용이 든다.

하나의 실시형태에서, 연료 통로는 분사기 컵이 연료 레일에 납땜되는 연료 통로의 주변부에서 납땜 물질의 링을 수용하도록 구성된다. 이 방식으로, 연료 레일과 분사기 컵 사이의 연결이 간단하고 신뢰할 수 있는 방식으로 확립될 수 있다.

바람직한 실시형태에서, 연료 통로는 제1 부분의 단면적보다 더 큰 단면적을 가진 하류 단부 부분을 갖는다. 이 장치는 연료 통로의 스무딩 효과를 더 향상시킨다.

연료 통로는 특히 납땜 물질의 링을 하류 단부 부분에 수용하도록 구성된다. 납땜 물질의 링이 바람직하게는 연료 통로의 하류 단부의 평면도에서 상류 단부 부분 주위에서 원주 방향으로 연장되어, 특히, 납땜 물질이 상류 단부 부분의 하류 단부와 중첩되지 않는다. 따라서, 유리하게는, 납땜 물질이 연료 통로를 -특히, 상류 단부 부분의 구역에서- 폐쇄할 위험이 특히 작아질 수도 있다.

추가의 실시형태에서, 연료 통로는 상류 단부 부분으로부터 하류 단부 부분으로 확장되는 절두 원추형 부분을 포함한다. 즉, 하류 단부 부분은 연료 통로의 테이퍼링 인터페이스 부분-특히, 원추형 테이퍼링 인터페이스 부분-에 의해 상류 단부 부분에 연결된다.

절두 원추형 부분은 납땜 과정 동안 절두 원추형 부분에 걸쳐 납땜 물질의 흐름을 제어하도록 표면 프로파일(surface profile) 또는 표면 조도(surface roughness)를 가질 수도 있다.

추가의 실시형태에서, 상류 단부 부분의 상류 단부 및/또는 상류 단부 부분의 하류 단부는 챔퍼되거나(chamfer) 또는 만곡된다. 이것은 연료 통로 내 연료의 흐름 및 압력 진동을 더 제어하는 이점을 갖는다.

또 추가의 실시형태에서, 연료 통로의 단면은 원통형이고 그리고 하류 단부 부분은 상류 단부 부분보다 더 큰 직경을 가진 대체로 원통형 부분을 포함한다. 다르게 말하면, 상류 단부 부분과 하류 단부 부분은 대체로 원통형이거나 또는 적어도 상이한 직경을 가진 원통형 부분을 포함하고, 하류 단부 부분 또는 하류 단부 부분의 원통형 부분의 직경은 상류 단부 부분 또는 상류 단부 부분의 원통형 부분의 직경보다 더 크다.

하나의 실시형태에서, 연료 통로는 방사상 연장 벽(radially extending wall)을 갖는다. 방사상 연장 벽은 특히 상류 단부 부분과 하류 단부 부분이 맞은편에서 인접하는 연료 통로의 인터페이스 부분을 나타낸다.

하나의 개선예에서, 방사상 연장 벽은 절두 원추형 부분을 형성한다. 또 다른 개선예에서, 방사상 연장 벽은 -특히 적어도 대체로- 상류 단부 부분의 중심축과 수직이다. 바람직하게는, 방사상 연장 벽은 환형 채널을 갖는다. 환형 채널이 특히 경감 채널을 제공하여 납땜 과정 동안 과잉의 납땜 물질을 수용하도록 구성되고, 납땜 과정은 특히 어댑터를 연료 레일의 벽에 고정시킨다. 편의상, 환형 채널은 특히, 연료 통로의 하류 단부의 평면도에서, 납땜 물질의 링과 상류 단부 부분의 하류 단부 사이에 측면 방향으로 배치될 수도 있다. 하나의 개선예에서, 방사상 연장 벽은 경감 채널을 제공하여 과잉의 납땜 물질을 수용하도록 구성된 복수의 동심원으로 배치된 환형 채널을 갖는다. 이 방식으로, 납땜 물질이 연료 통로를 -특히, 상류 단부 부분의 구역에서- 막을 위험이 더 감소될 수도 있다.

추가의 개선예에서, 방사상 연장 벽이 조면화된(roughened) 또는 프로파일링된(profiled) 표면을 가져서 납땜 과정 동안 납땜 물질의 흐름을 제어한다. 즉, 방사상 연장 벽-특히, 상류 단부 부분의 중심축에 대해 수직으로 연장되거나 또는 절두 원추형 부분을 형성함-에는 납땜 과정 동안 납땜 물질의 흐름을 제어-즉, 특히, 지연-하도록 구성되는 표면 프로파일 또는 표면 조도가 제공된다.

연료 레일 조립체의 바람직한 실시형태는 이제 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 의해 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른, 연료 통로를 도시하는 연료 분사기 컵 및 연료 레일의 단면도, 및
도 2A 및 도 2B는 연료 통로의 대안적인 형태를 도시하는 도면.

이제 도 1을 참조하면, 하나의 단부에서 연료 유입부를 갖고 그리고 다른 단부에서 단부 플러그에 의해 폐쇄되는, 스테인리스 강으로 형성된 세장형, 대체로 관형 부재를 포함하는 공통 연료 레일(2)의 단면이 도시된다. 도 1의 관찰 방향은 연료 레일(2)의 길이 방향을 따른다.

연료 레일(2)의 내부는 관형 부재의 원주 벽(3)에 의해 성형되고 그리고 가솔린 분사식 내연기관을 위한 연료의 고압 공급을 위한 저장소(4)를 형성하고, 저장소는 연료 유입부를 통해 고압 연료 펌프(미도시)에 연결된다.

복수의 어댑터가 공통 레일의 길이를 따라 이격된다-어댑터는 본 실시형태에서 연료 분사기 컵(6)으로 이루어진다-. 분사기 컵(6) 중 단 하나가 도 1의 단면도에서 보인다.

분사기 컵(6)은 바람직하게는 납땜 과정에 의해, 연료 레일(2)의 벽(3)에 기계적으로 고정된다. 각각의 분사기 컵(6)은 연료 분사기(미도시)의 유입 단부를 수용하도록 분사기 컵의 하부 단부(8)에서 개방된 대체로 원통형 본체를 포함한다. 분사기 컵이 연료 레일(2)에 납땜된 경우 분사기 컵의 폐쇄된 상부 단부에서, 분사기 컵(6)이 오리피스(10)를 가져서 공통 레일의 벽 내 연료 통로(12)와의 유체 연통을 형성하여 공통 레일 내 저장소(4)와 분사기 컵의 내부 간의 유압식 유체 연결을 제공한다.

연료 통로(12)는 연료 레일(2)의 원주 벽(3)의 플래트닝(flattening)(5) 내 관통-구멍에 의해 형성된다. 연료 레일 조립체는 각각의 분사기 컵(6)을 위한 하나의 이러한 관통-구멍을 포함한다.

플래트닝(5)의 두께-즉, 연료 통로(12)를 포함하는 연료 레일(2)의 벽(3)의 벽 부분-는 연료 통로(12)의 목적하는 길이를 제공하도록 치수 설정된다. 이것은 공통 레일(2)이 공통 레일의 길이 전반에 걸쳐 일정한 단면을 갖게 드로잉됨으로써 달성될 수도 있거나 또는 연료 통로(12)의 구역 내 벽 부분을 국부적으로 두껍게 함으로써 달성될 수도 있다.

연료 통로(12)는 유입 단부(8)로부터 벽(3)을 통해 유입 단부에서 먼 하류 단부로 연장된다. 유입 단부(8)는 벽(3)의 내면으로 이루어지는 저장소(4) 내로의 연료 통로(12)의 개구로 표현된다. 하류 단부는 저장소(4)에서 이격되어 마주보는 벽(3)의 외면 내 개구로 표현된다.

연료 통로(12)는 상류 단부 부분(14), 하류 단부 부분(16) 및 상류 단부 부분(14)을 하류 단부 부분(16)에 연결시키는 절두 원추형 인터페이스 부분(28)으로 이루어진다.

상류 단부 부분은 이 실시형태에서 원통형 보어이다. 상류 단부 부분은 본 실시형태에서 L2 > 2 * D2에 의해 직경(D2)으로 규정된, 비교적 작은 단면적 및 사전 결정된 길이(L2)를 갖는다.

통로(12)의 하류 단부 부분(16)은 하류 단부 부분의 직경(D1)에 의해 규정된, 훨씬 더 큰 단면적을 갖지만, 하류 단부 부분의 길이(L1)는 상류 단부 부분(14)의 길이(L2)보다 훨씬 더 짧다. 본 실시형태에서 상류 단부 부분(14)의 길이(L2)는 연료 통로(12)의 길이의 약 2/3이다. 구체적으로, 다음의 관계가 본 실시형태에 적용된다:

D1 > 5 * D2

L2 > 3 * L1

하류 단부 부분(16)이 외측 주변부에 배치되어 납땜 물질(18), 예컨대, 구리 또는 납땜 합금의 링을 수용한다. 연료 통로(12)의 상류 단부 부분(14), 절두 원추형 부분(28), 및 하류 단부 부분(16)과 분사기 컵(6) 내 오리피스(10)는 본질적으로 동축이고, 중심축(20) 상에 있고 그리고 납땜 물질(18)의 링도 또한 연료 통로(12)의 축(20)과 동축이다.

상류 단부 부분(14)의 큰 길이(L2) 및 상류 단부 부분의 작은 직경(D2)은 연료 레일(2)로부터 분사기 컵(6)으로 지나가는 연료의 압력의 변동의 저감을 초래한다. 하류 단부 부분(16)의 더 큰 용적은 연료 통로(12)의 스무딩 기능을 더 향상시킨다. 연료 레일(2)로부터 유입부(8)에서 상류 단부 부분(14)의 상류 단부 및 절두 원추형 부분(28)과 합쳐지는 하류 단부가 챔퍼되거나 또는 만곡되어 연료의 흐름을 더 원활하게 한다.

절두 원추형 부분(28)의 표면은 납땜 작동 동안 납땜 물질이 상류 단부 부분(14)을 차단할 가능성을 제한하도록 좁은 상류 단부 부분(14)을 향하는 납땜 물질의 흐름을 제어하는 방식으로 조면화되거나 또는 프로파일링된다. 일단 납땜 작동이 완료된다면, 분사기 컵(6)은 연료 레일(2)에 기계적으로 그리고 유압식으로 유체 밀봉되게 둘 다로 함께 고정된다.

이제 도 2A 및 도 2B를 참조하면, 연료 통로(12)를 위한 대안적인 구성이 도시된다. 다른 점에서는, 도 2A 및 도 2B의 예시적인 실시형태는 위에서 설명된 제1 실시형태에 대응한다. 따라서, 이 실시형태에서 유사한 컴포넌트는 유사한 참조 부호를 가질 것이다.

도면 둘 다에서, 제1 실시형태에서와 같이, 연료 통로(12)의 하류 단부 부분(16)은 제1 유입 부분(14)보다 더 큰 직경(D2)을 가진 확장된 원통형 부분(22)으로 이루어지고, 각각의 길이(L1, L2)의 비율에 따라 더 큰 용적을 제공한다. 환형 주변부에서, 하류 단부 부분(16)은 납땜 물질(18)의 링을 수용하도록 배치된다.

제1 실시형태와 대조적으로, 상류 단부 부분과 하류 단부 부분 사이의 인터페이스 부분은, 중심축(20)에 대해 대체로 수직이고 그리고 상류 단부 부분(14)의 하류 단부에서 유출 개구로부터 방사상 외향으로 연장되는 방사상 연장 벽(26)으로 표현된다.

방사상 연장 벽(26)은 납땜 작동 동안 과잉의 납땜 물질을 수용하도록 설계된 경감 채널(24)을 형성하는 적어도 하나의 환형 오목부를 포함한다. 환형 경감 채널(24)은 본 실시형태에서 중심축(20)과 동심원이다. 도 2A에 도시된 실시예에서, 경감 채널(24)의 단면은 아치형이고, 반면에, 도 2B에 도시된 경감 채널(24)에서, 채널은 직사각형 단면을 갖는다. 특정한 실시형태에서, 납땜 과정 동안 상류 단부 부분(14)의 유출 개구를 향하는 납땜 물질의 흐름을 제어하도록 1개 초과의 이러한 경감 채널(24)이 제공될 수도 있고/있거나 방사상 연장 벽(26)의 표면이 조면화될 수도 있거나 또는 프로파일링될 수도 있다.

분사기 컵(6)이 연료 통로(12)와 동축인 것으로 도시되지만, 분사기 컵(6)이 특정한 설치의 필요조건에 따라, 분사기 컵의 원주 표면의 지점에서 연료 레일(2)에 고정되는 것이 가능하다.

Claims (14)

1. 내연기관용 연료 레일 조립체로서,
   - 연료 공급을 위한 저장소(4)를 형성하는 세장형의 공통 연료 레일(2),
   - 연관된 연료 분사기를 상기 공통 레일(2) 내 상기 저장소(4)에 유압식으로 연결시키기 위해 상기 연료 레일(2)의 벽(3)을 따라 이격되고 그리고 상기 벽(3)에 고정되는 복수의 어댑터, 및
   - 각각의 어댑터와 연관되고 그리고 연료를 상기 저장소(4)로부터 상기 각각의 어댑터로 안내하도록 작동 가능한 연료 통로(12)로서, 각각의 상기 연료 통로(12)는 상기 저장소(4)에 개방된 유입 단부(8)를 포함하고 그리고 사전 결정된 길이(L2) 및 사전 결정된 단면적을 가진 상기 유입 단부(8)와 인접한 상류 단부 부분(14)을 가져서, 상기 통로(12)에 진입하는 상기 연료의 압력 변동을 평활화시키기 위한 스무딩 기능(smoothing function)을 형성하는, 상기 연료 통로(12)를 포함하는, 내연기관용 연료 레일 조립체.
2. 제1항에 있어서, 각각의 상기 연료 통로(12)는 상기 연료 레일(2)의 상기 벽(3) 내 관통-구멍에 의해 형성되는, 내연기관용 연료 레일 조립체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 상기 어댑터는 연료 분사기의 유입 단부를 수용하도록 조정된 분사기 컵(6)을 포함하거나 또는 상기 분사기 컵으로 이루어지고, 상기 분사기 컵(6)은 상기 연료 레일(2)의 상기 벽(3)에 기계적으로 고정되고 그리고 상기 유입 단부(8)로부터 먼, 상기 연료 통로(12)의 하류 단부에 유압식으로 연결된 오리피스(10)를 가진, 내연기관용 연료 레일 조립체.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료 통로(12)는 상기 연료 통로의 주변부에서 납땜 물질(18)의 링을 수용하도록 구성되고 상기 납땜 물질(18)의 링을 통해 상기 분사기 컵(6)은 상기 연료 레일(2)에 납땜되는, 내연기관용 연료 레일 조립체.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료 통로(12)는 상기 상류 단부 부분(14)의 단면적보다 더 큰 단면적을 가진, 상기 어댑터와 인접한 하류 단부 부분(16)을 갖는, 내연기관용 연료 레일 조립체.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료 통로는 상기 상류 단부 부분(14)으로부터 상기 하류 단부 부분(16)으로 연장되는 절두 원추형 부분(28)을 포함하는, 내연기관용 연료 레일 조립체.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절두 원추형 부분(28)에는 납땜 과정 동안 상기 절두 원추형 부분에 걸친 납땜 물질의 흐름을 제어하도록 구성된 표면 프로파일 또는 조도(surface profile or roughness)가 제공되는, 내연기관용 연료 레일 조립체.
8. 제5항에 있어서, 상기 상류 단부 부분(14)과 상기 하류 단부 부분(16)은 대체로 원통형이고, 상기 하류 단부 부분(16)은 상기 상류 단부 부분(14)보다 더 큰 직경을 가진 대체로 원통형 부분을 포함하고, 그리고 상기 연료 통로(12)는, 상기 제1 부분(14)의 상기 축(20)과 수직이고 그리고 상기 상류 단부 부분(14)의 하류 단부와 상기 하류 단부 부분(16)의 상류 단부를 연결시키는 방사상 연장 벽(radially extending wall)(26)을 갖는, 내연기관용 연료 레일 조립체.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사상 연장 벽(26)은 상기 어댑터를 상기 연료 레일(2)의 상기 벽(3)에 고정시키기 위한 납땜 과정 동안 경감 채널(26)을 제공하여 과잉의 납땜 물질을 수용하도록 구성된 환형 채널(24)을 갖는, 내연기관용 연료 레일 조립체.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사상 연장 벽(26)은 복수의 동심원으로 배치된 환형 채널(24)을 갖는, 내연기관용 연료 레일 조립체.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사상 연장 벽(26)에는 납땜 과정 동안 납땜 물질의 흐름을 제어하도록 구성된 표면 프로파일 또는 조도가 제공되는, 내연기관용 연료 레일 조립체.
12. 제2항에 있어서 또는 제2항에 직접적으로 또는 간접적으로 의존적인 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 연료 통로(12)의 구역 내 상기 벽(3)의 두께는 예컨대, 상기 연료 통로(12)를 위해 필요한 길이를 제공하기 위한 것인, 내연기관용 연료 레일 조립체.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벽(3)은 대체로 원통형이고 그리고 상기 연료 통로(12)를 포함하는 적어도 하나의 플래트닝(flattening)(5)을 갖는, 내연기관용 연료 레일 조립체.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료 통로(12)의 상기 상류 단부 부분(14)은 상기 상류 단부 부분의 상류 단부에서 그리고/또는 상기 상류 단부 부분의 하류 단부에서 챔퍼되거나(chamfer) 또는 만곡되는, 내연기관용 연료 레일 조립체.

Images