KR100878085B1 - 커먼레일 시스템의 고압펌프 진단 장치 및 진단 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압펌프와 레일 사이에 마련되는 고압파이프와, 상기 고압파이프에 마련되는 체크밸브와, 상기 체크밸브와 연결된 연료 누설량 측정기를 포함하여 구성되고, 상기 고압파이프를 통과하는 고압의 연료 일부가 상기 체크밸브를 통하여 연료 누설량 측정기에 인입되고, 상기 인입된 양을 측정하여 상기 고압펌프의 상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 커먼레일 시스템의 고압펌프 진단 장치 및 진단방법을 제공한다.

고압펌프, 체크밸브, 연료, 누설량, 측정

Description

커먼레일 시스템의 고압펌프 진단 장치 및 진단 방법{High Pressure Pump Measuring Equipment Of Common Rail System And Measuring Method}

도 1은 일반적으로 사용되는 커먼레일 엔진 시스템을 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명인 고압펌프 진단 장치를 나타내는 사시도.

도 3은 도 2의 체크밸브를 나타내는 확대단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 고압펌프 200: 고압파이프

300: 체크밸브 500: 연료 누설량 측정기

본 발명은 커먼레일 시스템의 고압펌프 진단 장치 및 진단 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 커먼레일 시스템의 고압펌프 손상여부를 시스템 교환 전에 진단할 수 있는 진단장비 및 진단 방법을 제공하는 것이다.

일반적으로 디젤엔진의 배출가스 특성은 가솔린엔진의 그것과는 달리 불완전 연소시 분진배출물, 즉 그을음이 발생되고 있으며, 이러한 입자성 배출물질을 획기 적으로 개선한 것이 커먼레일 직분사식 디젤엔진이다.

즉, 고압의 연료를 실린더에 직접분사하여 연소효율을 획기적으로 개선한 것이며, 이를 위해 고압의 연료공급계를 위시하여 엔진주행 상황에 맞추어 분사상태를 제어하는 전자제어시스템이 필수적이다.

도 1은 일반적으로 사용되는 커먼레일 엔진 시스템을 나타내는 사시도이다.

일반적으로 사용되는 커먼레일 직분사식 디젤엔진은 연료탱크(3)와, 상기 연료탱크(3)에 연결된 연료필터(5)와, 상기 연료필터(5)와 연결된 고압펌프(9)와, 상기 고압펌프(9)와 연결된 커먼레일(10)과, 상기 커먼레일(10)에 마련된 압력감지센서(7)와 및 커먼레일(10)에 연결된 인젝트밸브(6)를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구성을 가진 종래의 커먼레일 엔진의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 고압펌프(9)에서 고압의 연료를 커먼레일(10)에 전달하면 상기 커먼레일(10)은 인젝트밸브(6)를 통하여 연료를 분사하게 된다.

그리고 상기 압력감지센서(7)는 커먼레일(10)의 압력을 검지하는 역할을 한다.

한편, 상기와 같은 디젤 커먼레일 시스템은 1600bar 이상의 고압 연료분사가 필요하기 때문에 이런 고압연료를 순간적으로 공급하고, 공급량을 계속 유지시키기 위해 상기 고압펌프(9)가 많은 부하를 받게 된다.

따라서, 많은 부하를 받게 되는 상기 고압펌프(9)는 내부손상으로 금속칩을 발생시켜 이차적으로 인젝트밸브(6)나 연소실(미도시)을 파손하는 문제가 있다.

종래에는 연료 리턴부(미도시)에서 수거한 연료 중에 금속칩이 나오면 이 문제로 판단하고 펌프 및 연료시스템 전체를 교환해 왔다.

그러나 상기 금속칩은 고압펌프(9) 뿐만 아니라, 연료탱크(3)나 연료필터(5)에서도 발생하므로 실제 고압펌프(9) 문제가 아닌데도 정비하는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서,고압펌프의 손상 여부를 연료 시스템 전체를 교환하기 전에 진단할 수 있는 진단장비 및 진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고압펌프와 레일 사이에 마련되는 고압파이프와, 상기 고압파이프에 마련되는 체크밸브와, 상기 체크밸브와 연결된 연료 누설량 측정기를 포함하여 구성되고, 상기 고압파이프를 통과하는 고압의 연료 일부가 상기 체크밸브를 통하여 연료 누설량 측정기에 인입되고, 상기 인입된 양을 측정하여 상기 고압펌프의 상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 커먼레일 시스템의 고압펌프 진단 장치를 제공한다.

상기 체크밸브와 연료 누설량 측정기 사이에는 누설파이프가 마련될 수 있고, 상기 체크밸브에는 챔버가 마련될 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 커먼레일 시스템의 고압펌프 진단 장치 중 고압펌프에 서 고압파이프를 통하여 체크밸브로 인입되는 연료가 18초간 1600bar가 되도록 하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 커먼레일 시스템의 고압펌프 진단 방법을 제공한다.

그리고 상기 연료 누설량 측정기에 측정된 연료 누설량이 30 ~ 150cc이면 상기 고압펌프가 손상되지 않은 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명인 고압펌프 진단 장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 체크밸브를 나타내는 확대단면도이다.

본 발명인 커먼레일 시스템의 고압펌프 진단 장치는 고압펌프(100)와 레일(600) 사이에 마련되는 고압파이프(200)와, 상기 고압파이프(200)에 마련되는 체크밸브(300)와, 상기 체크밸브(300)와 연결된 연료 누설량 측정기(500)를 포함하여 구성된다.

상기 고압파이프(200)는 차량에 있던 것을 이용하거나, 상기 차량에 있던 것을 제거한 후에 본 발명에 이용하기 위하여 새로 장착할 수 있다.

그리고 상기 체크밸브(300)와 연료 누설량 측정기(500) 사이에는 누설파이 프(400)가 마련되고, 상기 레일(600)에는 인젝터(610)가 연결된다.

상기 누설파이프(400)는 상기 체크밸브(300)가 직접 연료 누설량 측정기(500)에 연결되기 어려운 구조적 특징이 있는 경우 이를 해결하는 역할을 한다.

또한, 상기 체크밸브(300)에는 누설파이프(400)가 연결된다.

상기 고압펌프(100), 인젝터(610) 및 레일(600) 등은 ECU(Electronic Control Unit)(700)에 연결되고, 상기 ECU(700)에는 진단기(800)가 연결된다.

한편, 도 3의 상기 체크밸브(300)의 내부 연결구조를 살펴보면, 고압파이프(200)와 체크밸브(300) 사이에 형성된 제 1 구멍(310)과, 상기 제 1 구멍(310)과 수직으로 마련된 제 2 구멍(320)과, 상기 제 2 구멍(320)과 연결된 챔버(330)와, 상기 챔버(330)에 연결된 누설파이프(400)의 제 3 구멍(410)이 마련된다.

그리고 상기 제 2 구멍(320)과 챔버(330)는 체크밸브(300) 내부에 형성된 구조이다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 2와 같이 고압펌프(100)에서 방출되어 상기 고압파이프(200)를 통과하는 고압의 연료 일부가 상기 체크밸브(300)에 연결된 누설파이프(400)를 통하여 연료 누설량 측정기(500)에 인입되고, 상기 인입된 양을 측정하여 상기 고압펌프(100)의 상태를 진단한다.

이를 좀더 자세히 설명하면, 도 3과 같이 제 1 구멍(310)을 통과하는 연료의 압력은 고압펌프(100)측에서 화살표 방향으로 제 1 구멍(310)에 인입되는 압력이 1600bar이고, 체크밸브(300)를 통과하여 레일(600) 방향으로 방출되는 압력이 1450bar이다.

그리고 상기 제 1 구멍(310)을 통과하는 일부 연료가 제 2 구멍(320)을 통하여 누설파이프(400)로 방출되는데, 상기 챔버(330)에 인입된 일부 연료는 챔버(330)의 내경이 제 2 구멍(320)의 내경보다 크기 때문에 연료의 압력이 줄어 들고 일정한 압력으로 떨어진 후에 챔버(330)의 내경보다 작은 제 3 구멍(410)을 통하여 이동된다.

따라서, 상기 챔버(330)는 누설파이프(400)의 제 3 구멍(410)에 인입되는 연료 압력을 일정하게 하는 역할을 하고, 상기 제 3 구멍(410)에서의 연료 압력은 3bar 미만이 된다.

상기 진단기(800)를 ECU(700)에 연결한 상태에서 진단기(800)로 고압펌프(100)의 진단모드를 강제로 구동한다.

이때, 실험을 통하여 얻은 엔진(미도시) 및 고압펌프(100)를 보호하면서 고압펌프(100)를 진단하기 위한 조건은 ECU(700)를 통하여 고압펌프(100)에서 체크밸브(300)로 보내지는 초기 연료의 압력은 230bar이고, 이때 연료량은 10mg/str이며 엔진회전수는 1,600rpm이다.

그리고 상기 연료량 및 엔진회전수를 유지하면서 상기 압력을 7초간 500bar가 유지되는 단계를 거치고, 그 후 18초간 1600bar가 유지되는 단계를 거치며, 다음 단계로 10초간 500bar가 유지되는 단계를 거치고, 마지막으로 230bar로 압력이 유지되도록 저감시키는 단계를 거친다.

상기와 같은 여러 단계 중 상기 고압펌프(100)의 고장 판정기준을 제시하는 단계는 18초간 1600bar가 유지되는 단계이다.

상기 18초간 1600bar가 유지되는 단계에서 상기 제 3 구멍(410)을 통하여 연료 누설량 측정기(500)에 축적된 연료 누설량이 30 ~ 150cc 이면 고압펌프(100)가 손상되지 않은 것으로 판단하고, 연료 누설량 측정기(500)에 축적된 연료 누설량이 이 범위를 벗어나면 고압펌프(100)가 이상이 생긴 것으로 판단한다.

따라서, 이 경우에는 고압펌프(100)는 손상된 것으로 판단되어 고압펌프(100)를 교환하게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고압펌프 및 연료시스템 전체를 교환하지 않고도 고압펌프의 손상 여부를 정확하게 측정하여 고압펌프가 손상된 경우로 판단되면 고압펌프만 교환할 수 있는 효과가 있다.

그리고 챔버는 누설파이프의 제 3 구멍에 인입되는 연료 압력이 일정하게 하 는 역할을 한다.

또한, 누설파이프는 상기 체크밸브가 직접 연료 누설량 측정기에 연결되기 어려운 구조적 특징을 해결한다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 고압펌프(100)와 레일(600) 사이에 마련되는 고압파이프(200)와;

   상기 고압파이프(200)에 마련되는 체크밸브(300)와;

   상기 체크밸브(300)와 연결된 연료 누설량 측정기(500)와;

   상기 체크밸브(300) 내부에 마련되는 부분인 챔버(330);

   를 포함하여 구성되고,

   상기 고압파이프(200)를 통과하는 고압의 연료 일부가 상기 체크밸브(300)의 챔버(330)에서 압력 강하된 후 연료 누설량 측정기(500)에 인입되고, 상기 인입된 양을 측정하여 상기 고압펌프(100)의 상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 커먼레일 시스템의 고압펌프 진단 장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 3에 있어서,

   상기 챔버(330)의 내경은 상기 체크밸브(300) 내부에서 챔버(330)로 연료가 유입되는 구멍(320)의 내경보다 크게 마련되는 것을 특징으로 하는 커먼레일 시스템의 고압펌프 진단 장치.

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