KR20090124926A - Fuel supply system of an internal combustion engine - Google Patents

Fuel supply system of an internal combustion engine

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KR20090124926A
KR20090124926A KR1020090030800A KR20090030800A KR20090124926A KR 20090124926 A KR20090124926 A KR 20090124926A KR 1020090030800 A KR1020090030800 A KR 1020090030800A KR 20090030800 A KR20090030800 A KR 20090030800A KR 20090124926 A KR20090124926 A KR 20090124926A
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high pressure
displacement
fuel
fuel supply
injector
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KR1020090030800A
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하이너 하버란트
미카엘 푈만
안드레아스 슈티흐노스
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만 디젤 에스이
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Abstract

PURPOSE: A fuel supply unit of an internal combustion engine is provided to completely discharge the leaked fuel by installing a displacement closure piston valve as a switching device. CONSTITUTION: A fuel supply unit of an internal combustion engine includes a switching device(1). The switching device is a displacement closure piston valve. A displacement closure piston(4) is integrated within a 3/2 directional valve(3). When the 3/2 directional valve opens a high pressure fuel line extended an accumulator system, the displacement closure piston opens a high pressure fuel line(2) extended to an injector and closes a control line(8) by opposing against the elastic force of a spring member(5) cooperating with the displacement closure piston. When the 3/2 directional valve closes a high pressure fuel line extended an accumulator system, the displacement closure piston closes the high pressure fuel line extended to the injector and opens the control line by opposing against the elastic force of the spring member cooperating with the displacement closure piston.

Description

내연 기관의 연료 공급 장치{FUEL SUPPLY SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}FUEL SUPPLY SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 연료 공급 장치, 즉 내연 기관의 커먼 레일(common-rail) 연료 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel supply device according to the preamble of claim 1, ie a common-rail fuel supply device of an internal combustion engine.

DE 101 57 135 B4는 커먼 레일 연료 공급 장치의 분사기가 각각 할당 배치된 다수의 실린더를 구비한 내연 기관, 즉 중유로 작동되는 선박 디젤 엔진을 공개한다. 연료는 분사기에 의해 내연 기관의 각각의 실린더 내로 분사될 수 있다. DE 101 57 135 B4에 따른 커먼-레일 연료 공급 장치는 다수의 고압 펌프를 구비한 펌프 장치를 포함함으로써, 연료를 커먼 레일 연료 공급 장치의 저압 영역으로부터 커먼 레일 연료 공급 장치의 고압 영역으로 송출한다. 펌프 장치와 분사기 사이의 고압 영역에는 영구적으로 고압 하에 놓인 축압기 시스템이 제공된다. 커먼 레일이라고도 하는, 영구적으로 고압 하에 놓인 상기 축압기 시스템은 DE 101 57 135 B4에 따라 다수의 저장 유닛을 포함하고 마찬가지로 영구적으로 고압 하에 놓인 고압 연료 라인을 통해 펌프 장치와 연결된다. 축압기 시스템은 또한 분사 사이클에 따라 일시적으로 고압 하에 놓이는 고압 연료 라인을 통해 분사기에 연결된다. 분사 사이클에 따라 일시적으로 고압 하에 놓이는 고압 연료 라인은 분사기를 축압기 시스템에 연결한다. 상기 고압 연료 라인에는 3/2 방향 밸브로 형성되는 스위칭 소자들이 할당된다. 상기 스위칭 소자들은 분사 사이클에 따라 연료를 분사기에 공급한다. 스위칭 소자에서 나타나는 제어 누설 또는 제어 연료량은 DE 101 57 135 B4에 따라 스로틀 및 압력 유지 밸브를 통해 배출될 수 있다.DE 101 57 135 B4 discloses an internal combustion engine with a plurality of cylinders each assigned an injector of a common rail fuel supply, ie a marine diesel engine operated with heavy oil. Fuel may be injected into each cylinder of the internal combustion engine by an injector. The common-rail fuel supply according to DE 101 57 135 B4 comprises a pump device with a plurality of high pressure pumps, thereby delivering fuel from the low pressure region of the common rail fuel supply to the high pressure region of the common rail fuel supply. The high pressure region between the pump device and the injector is provided with an accumulator system which is permanently under high pressure. The accumulator system, permanently under high pressure, also called common rail, comprises a plurality of storage units according to DE 101 57 135 B4 and likewise is connected to the pump device via a high pressure fuel line which is permanently under high pressure. The accumulator system is also connected to the injector via a high pressure fuel line that is temporarily under high pressure according to the injection cycle. A high pressure fuel line that is temporarily under high pressure along the injection cycle connects the injector to the accumulator system. The high pressure fuel line is assigned switching elements formed by a 3/2 directional valve. The switching elements supply fuel to the injector in accordance with the injection cycle. The amount of control leakage or control fuel present in the switching element can be discharged via the throttle and pressure retention valves in accordance with DE 101 57 135 B4.

본 발명의 과제는 내연 기관의 새로운 방식의 연료 공급 장치, 즉 개선된 커먼 레일 연료 공급 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a new type of fuel supply of an internal combustion engine, namely an improved common rail fuel supply.

상기 과제는 청구항 1에 따른 연료 공급 장치에 의해 해결된다. 본 발명에 따라 스위칭 소자들은 변위-폐쇄 피스톤-밸브로서, 3/2 방향 밸브 내에 변위-폐쇄 피스톤이 통합되도록 형성되고, 상기 변위-폐쇄 피스톤은, 3/2 방향 밸브의 밸브 시트가 축압기 시스템으로 연장하는 고압 연료 라인을 개방할 때, 상기 변위-폐쇄 피스톤과 협동하는 스프링 부재의 탄성력에 대항해서, 상기 변위-폐쇄 피스톤이 분사기로 연장하는 고압 연료 라인을 개방하고 제어 라인을 차단하도록 변위될 수 있고, 상기 변위-폐쇄 피스톤은, 3/2 방향 밸브의 밸브 시트가 축압기 시스템으로 연장하는 고압 연료 라인을 폐쇄할 때, 상기 변위-폐쇄 피스톤과 협동하는 스프링 부재의 탄성력에 의해, 상기 변위-폐쇄 피스톤이 분사기로 연장하는 고압 연료 라인을 차단하고 제어 라인을 개방하도록 변위될 수 있다.The problem is solved by the fuel supply device according to claim 1. According to the invention, the switching elements are displacement-closed piston-valve, in which the displacement-closed piston is integrated into the 3 / 2-way valve, wherein the displacement-closed piston has a valve seat of the 3 / 2-way valve accumulator system. When opening the high pressure fuel line that extends into the engine, the displacement-closing piston may be displaced to open the high pressure fuel line that extends to the injector and block the control line against the elastic force of the spring member cooperating with the displacement-close piston. And the displacement-closed piston is caused by the elastic force of the spring member cooperating with the displacement-closed piston when the valve seat of the 3 / 2-way valve closes the high pressure fuel line extending to the accumulator system. The closing piston may be displaced to interrupt the high pressure fuel line extending to the injector and open the control line.

본 발명에 따른 연료 공급 장치의 스위칭 소자는 낮은 폐쇄 경향을 가지며 적은 제어 연료량을 보장하고, 공동 현상(cavitation)을 피하기 위해 충분한 유지 압력 또는 정지 압력의 유지를 가능하게 하며 분사 종료시 스위칭 소자의 감압을 가능하게 한다. 제어 연료량 및 누설 연료량은 확실하게 배출될 수 있다.The switching element of the fuel supply device according to the present invention has a low tendency to close and ensures a small amount of control fuel, enables to maintain a sufficient holding pressure or stop pressure to avoid cavitation and to reduce the depressurization of the switching element at the end of injection. Make it possible. The control fuel amount and the leakage fuel amount can be discharged reliably.

본 발명에 의해, 선행 기술의 단점을 갖지 않은 새로운 방식의 연료 공급 장치가 제공된다.By means of the present invention, a novel fuel supply apparatus is provided which does not have the disadvantages of the prior art.

도 1은 본 발명에 따른 커먼-레일 연료 공급 장치의 스위칭 소자의 개략도.1 is a schematic view of a switching element of a common-rail fuel supply device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 스위칭 소자1: switching element

2 : 분사기로 연장하는 부분2: part extending with the injector

3 : 3/2 방향 밸브3: 3/2 directional valve

4 : 변위-폐쇄 피스톤4: displacement-closed piston

5 : 스프링 부재5: spring member

6 : 밸브 바디6: valve body

7 : 밸브 시트7: valve seat

8 : 제어 라인8: control line

9 : 홀9: hole

10 : 제어실10: control room

11 : 스로틀11: throttle

본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 및 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참고로 설명되지만, 본 발명이 이 실시예로 제한되는 것은 아니다.Preferred embodiments of the invention are set forth in the dependent claims and the description below. Although embodiments of the present invention are described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to these embodiments.

본 발명은 내연 기관, 특히 중유로 작동되는 선박 디젤 엔진의 커먼-레일 연료 공급 장치에 관한 것이다. 커먼-레일 연료 공급 장치는 저압 영역 및 고압 영역을 갖는다.The present invention relates to a common-rail fuel supply apparatus for an internal combustion engine, in particular a marine diesel engine operated with heavy oil. The common-rail fuel supply device has a low pressure region and a high pressure region.

커먼-레일 연료 공급 장치의 고압 영역은 하나 이상의 고압 펌프를 가진 펌프 장치, 및 하나 이상의 저장 유닛을 가진 축압기 시스템을 포함하고, 펌프 장치는 연료를 저압 영역으로부터 고압 영역으로 송출하며, 하나 이상의 고압 연료 라인을 통해 축압기 시스템과 연결된다. 축압기 시스템, 및 상기 축압기 시스템을 펌프 장치에 연결하는 고압 연료 라인은 영구적으로 높은 작동 압력 하에 있다.The high pressure region of the common-rail fuel supply includes a pump apparatus having one or more high pressure pumps, and an accumulator system having one or more storage units, the pump apparatus delivers fuel from the low pressure region to the high pressure region, and the one or more high pressures. It is connected to the accumulator system via the fuel line. The accumulator system, and the high pressure fuel line connecting the accumulator system to the pump device, are permanently under high operating pressure.

연료는 축압기 시스템으로부터 분사기를 통해 실린더 내로 분사될 수 있으며, 각각의 분사기는 하나 이상의 고압 연료 라인을 통해 축압기 시스템과 연결된다. 상기 고압 연료 라인은 내연 기관의 분사 사이클에 따라 일시적으로 고압 하에 있다. 내연 기관의 분사 사이클에 따라 일시적으로 고압 하에 있는 각각의 고압 연료 라인에는 스위칭 소자가 할당되고, 상기 스위칭 소자는 내연 기관의 분사 사이클에 따라, 일시적으로 고압 하에 있는 고압 연료 라인을 통한 연료 흐름을 개방하거나 차단한다.Fuel may be injected from the accumulator system through the injector into the cylinder, each injector being connected to the accumulator system via one or more high pressure fuel lines. The high pressure fuel line is temporarily under high pressure according to the injection cycle of the internal combustion engine. A switching element is assigned to each of the high pressure fuel lines which are temporarily under high pressure according to the injection cycle of the internal combustion engine, and the switching elements open the fuel flow through the high pressure fuel line which is temporarily under high pressure according to the injection cycle of the internal combustion engine. Or block it.

도 1은 내연 기관의 분사 사이클에 따라 일시적으로 고압 하에 놓이는 고압 연료 라인에 할당되는 스위칭 소자(1)의 영역 내의 연료 공급 장치의 부분을 도시한다. 상기 고압 연료 라인은 축압기 시스템과 분사기 사이에서 연장된다. 도 1에는 상기 고압 연료 라인 중, 분사기로 연장하는 부분(2)만이 도시된다.1 shows a part of a fuel supply device in the region of the switching element 1 which is assigned to a high pressure fuel line which is temporarily under high pressure according to the injection cycle of the internal combustion engine. The high pressure fuel line extends between the accumulator system and the injector. In FIG. 1 only the portion 2 of the high pressure fuel line extending to the injector is shown.

본 발명에서, 도 1의 스위칭 소자(1)는 3/2 방향 밸브(3), 및 상기 3/2 방향 밸브(3) 내에 통합된 변위-폐쇄 피스톤(4)을 포함하는 변위-폐쇄 피스톤-밸브로서 형성된다. 변위-폐쇄 피스톤(4)은 도 1에 따라 스프링 부재(5)와 협동한다.In the present invention, the switching element 1 of FIG. 1 comprises a 3 / 2-way valve 3 and a displacement-closed piston 4 comprising a displacement-closed piston 4 integrated in the 3 / 2-way valve 3. It is formed as a valve. The displacement-closing piston 4 cooperates with the spring member 5 according to FIG. 1.

3/2 방향 밸브(3)가 밸브 시트(7)로부터 밸브 바디(6)의 상승에 의해, 도시되지 않은 축압기 시스템으로 연장하는 고압 연료 라인을 개방하면, 변위-폐쇄 피스톤(4)은 스프링 부재(5)의 탄성력에 대항해서, 도 1에 도시된 바와 같이, 변위-폐쇄 피스톤(4)이 분사기로 연장된 고압 연료 라인의 부분(2)을 개방하고 제어 라인(8)을 폐쇄하도록 변위될 수 있다.When the 3 / 2-way valve 3 opens the high pressure fuel line extending from the valve seat 7 to the accumulator system not shown, the displacement-closing piston 4 springs. Against the elastic force of the member 5, as shown in FIG. 1, the displacement-closing piston 4 may be displaced to open the portion 2 of the high-pressure fuel line extending into the injector and close the control line 8. Can be.

이와 반대로, 3/2 방향 밸브(3)가 축압기 시스템으로 연장하는 고압 연료 라인을 폐쇄하면, 변위-폐쇄 피스톤(4)은 스프링 부재(5)의 탄성력에 의해, 상기 변위-폐쇄 피스톤이 분사기로 연장된 고압 연료 라인의 부분(2)을 차단하고 제어 라인(8)을 개방하도록 변위될 수 있다.On the contrary, when the 3 / 2-way valve 3 closes the high-pressure fuel line extending to the accumulator system, the displacement-closing piston 4 is caused by the elastic force of the spring member 5 so that the displacement-closing piston is injected. It can be displaced to block the portion 2 of the high pressure fuel line extending into and open the control line 8.

3/2 방향 밸브(3)가 폐쇄되고, 스프링 부재(5)가 변위-폐쇄 피스톤(4)을, 상기 변위-폐쇄 피스톤이 제어 라인(8)을 개방하며 분사기로 연장한 고압 연료 라인의 부분(2)을 차단하는 위치로 변위시킨 상태에서, 제어 연료량이 변위-폐쇄 피스톤(4) 내에 통합된 홀(9)을 통해 제어 라인(8)에 공급될 수 있고 제어 라인(8)을 통해 배출될 수 있다. 이로 인해, 제어실(10) 내에 규정된 유지 압력 또는 정지 압력이 설정될 수 있고, 상기 압력에 의해 제어실(10) 내의 공동 현상(cavitation)이 확실하게 방지될 수 있다.The part of the high pressure fuel line in which the 3 / 2-way valve 3 is closed, the spring member 5 extends the displacement-closing piston 4 and the displacement-closing piston opens the control line 8 and extends into the injector. In the state of displacing (2) to the blocking position, the control fuel amount can be supplied to the control line 8 through the hole 9 integrated in the displacement-closing piston 4 and discharged through the control line 8. Can be. For this reason, the holding pressure or stop pressure prescribed | regulated in the control chamber 10 can be set, and cavitation in the control chamber 10 can be reliably prevented by the said pressure.

3/2 방향 밸브(3)가 영구적으로 폐쇄되면, 경우에 따라 나타나는 누설 연료도 변위-폐쇄 피스톤(4)을 통해, 즉 상기 변위-폐쇄 피스톤 내에 통합된 홀(9)을 통해 연료 제어 라인(8)에 공급되어 상기 연료 제어 라인을 통해 배출될 수 있다. 변위-폐쇄 피스톤(4)의 홀(9) 내에 통합된 스로틀(11)은 규정된 유지 압력 또는 정지 압력의 유지를 보장한다.If the 3 / 2-way valve 3 is permanently closed, the leaked fuel, which sometimes appears, is also passed through the displacement-closing piston 4, ie through the hole 9 integrated into the displacement-closing piston. 8) and may be discharged through the fuel control line. The throttle 11 integrated in the hole 9 of the displacement-closing piston 4 ensures the maintenance of the defined holding pressure or stopping pressure.

본 발명에 따른 연료 공급 장치의 스위칭 소자(1)에 의해, 다수의 중요한 기능이 실시될 수 있다. 즉, 2개의 분사 과정 간에 규정된 유지 압력 또는 정지 압력이 유지될 수 있다. 누설 연료가 확실하게 배출될 수 있다. 분사 종료까지 감압이 실시될 수 있다. 높은 분사 압력을 유지하는 것이 가능하다. 스위칭 소자는 적은 제어량 및 적은 마모를 특징으로 한다.By means of the switching element 1 of the fuel supply device according to the invention, a number of important functions can be carried out. In other words, the defined holding pressure or stopping pressure can be maintained between the two injection processes. Leaked fuel can be reliably discharged. Decompression may be carried out until the end of the injection. It is possible to maintain a high injection pressure. The switching element is characterized by low control amount and low wear.

Claims (3)

내연 기관의 연료 공급 장치, 즉 커먼 레일 연료 공급 장치로서, 저압 영역, 연료를 상기 연료 공급 장치의 상기 저압 영역으로부터 상기 연료 공급 장치의 고압 영역으로 송출하기 위해, 하나 이상의 고압 펌프를 구비한 펌프 장치를 포함하고, 상기 고압 영역에서 상기 펌프 장치와, 실린더에 할당된 분사기 사이에는 하나 이상의 저장 유닛을 포함하는, 영구적으로 고압 하에 있는 축압기 시스템이 제공되고, 상기 축압기 시스템은 마찬가지로 영구적으로 고압 하에 있는 하나 이상의 고압 연료 라인을 통해 펌프 장치에 연결되고, 상기 축압기 시스템은 분사 사이클에 따라 일시적으로 고압 하에 놓이는 고압 연료 라인을 통해 분사기에 연결되고, 분사 사이클에 따라 일시적으로 고압 하에 놓이는 고압 연료 라인은 분사기를 축압기 시스템에 연결하며, 상기 고압 연료 라인에는 분사 사이클에 따라 분사기에 연료를 공급하는 스위칭 소자가 할당되는, 내연 기관의 연료 공급 장치에 있어서,A fuel supply device of an internal combustion engine, that is, a common rail fuel supply device, comprising: a low pressure region, a pump device having one or more high pressure pumps for delivering fuel from the low pressure region of the fuel supply apparatus to the high pressure region of the fuel supply apparatus And, in the high pressure region, between the pump device and the injector assigned to the cylinder, comprising one or more storage units, the accumulator system being permanently under high pressure, wherein the accumulator system is likewise permanently under high pressure A high pressure fuel line connected to the pump device via one or more high pressure fuel lines, the accumulator system being connected to the injector via a high pressure fuel line temporarily placed under high pressure according to the injection cycle, and temporarily placed under high pressure according to the injection cycle. Connects the injector to the accumulator system, In the group A fuel supply apparatus for an internal combustion engine, which is a switching element for supplying the fuel to the injector in accordance with the allocation cycle, the high-pressure fuel injection line, 상기 스위칭 소자(1)는 변위-폐쇄 피스톤-밸브로서, 3/2 방향 밸브(3) 내에 변위-폐쇄 피스톤(4)이 통합되도록 형성되고, 상기 변위-폐쇄 피스톤(4)은, 상기 3/2 방향 밸브가 축압기 시스템으로 연장하는 고압 연료 라인을 개방할 때, 상기 변위-폐쇄 피스톤과 협동하는 스프링 부재(5)의 탄성력에 대항해서, 상기 변위-폐쇄 피스톤이 분사기로 연장하는 고압 연료 라인(2)을 개방하고 제어 라인(8)을 차단하도록 변위될 수 있고, 상기 변위-폐쇄 피스톤(4)은, 상기 3/2 방향 밸브가 상기 축압기 시스템으로 연장하는 상기 고압 연료 라인을 폐쇄할 때, 상기 변위-폐쇄 피스톤과 협동하는 상기 스프링 부재(5)의 탄성력에 의해, 상기 변위-폐쇄 피스톤이 분사기로 연장하는 상기 고압 연료 라인(2)을 차단하고 상기 제어 라인(8)을 개방하도록 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 공급 장치.The switching element 1 is a displacement-closed piston-valve, in which the displacement-closed piston 4 is integrated into the 3 / 2-way valve 3, and the displacement-closed piston 4 is formed of the 3 / When the two-way valve opens the high pressure fuel line extending to the accumulator system, against the elastic force of the spring member 5 cooperating with the displacement-closed piston, the high-pressure fuel line the displacement-closed piston extends to the injector ( 2) can be displaced to open and cut off the control line 8, the displacement-closing piston 4 closing the high-pressure fuel line when the 3 / 2-way valve extends into the accumulator system. And by the elastic force of the spring member 5 cooperating with the displacement-closed piston, the displacement-closed piston displaces the high pressure fuel line 2 extending to the injector and opens the control line 8. Can be characterized A fuel supply apparatus of an internal combustion engine. 제1항에 있어서, 상기 변위-폐쇄 피스톤(4) 내에 홀(9)이 통합되고, 상기 3/2 방향 밸브가 상기 축압기 시스템으로 연장하는 상기 고압 연료 라인을 폐쇄할 때 상기 홀(9)을 통해 제어 체적 흐름 및/또는 누설 체적 흐름이 상기 제어 라인(8) 내로 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 공급 장치.2. The hole (9) according to claim 1, wherein a hole (9) is integrated in the displacement-closing piston (4) and the hole (9) is closed when the 3/2 directional valve closes the high pressure fuel line extending to the accumulator system. Via which control volume flow and / or leakage volume flow can be discharged into the control line (8). 제2항에 있어서, 상기 홀(9) 내에 스로틀(11)이 통합되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 공급 장치.The fuel supply of an internal combustion engine according to claim 2, characterized in that a throttle (11) is integrated in the hole (9).
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