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KR20070094952A - 차량의 연료 공급 장치 - Google Patents

차량의 연료 공급 장치 Download PDF

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KR20070094952A
KR20070094952A KR1020077017896A KR20077017896A KR20070094952A KR 20070094952 A KR20070094952 A KR 20070094952A KR 1020077017896 A KR1020077017896 A KR 1020077017896A KR 20077017896 A KR20077017896 A KR 20077017896A KR 20070094952 A KR20070094952 A KR 20070094952A
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fuel
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pipe
fuel supply
vehicle
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데루토시 도모다
도미히사 츠치야
미츠토 사카이
Original Assignee
도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

연료 파이프 (190 및 192) 는 차량의 앞쪽 영역 (600F) 에 제공된 엔진 (10) 에 연료를 분사하기 위해 차량의 뒤쪽 영역 (600R) 에 제공되는 연료 탱크 (165) 에서 저압 연료 공급 시스템 (11) 과 고압 연료 공급 시스템 (12) 으로 각각 연료를 안내한다. 상기 연료 파이프 (190 및 192) 사이의 분기점 (Na) 은 연료 탱크 (165) 부근에 배치되어 저압 연료 공급 시스템 (11) 과 고압 연료 공급 시스템 (12) 사이의 긴 파이프의 길이를 보장한다. 이것은 고압 연료 공급 시스템 (12) 내의 고압 연료 펌프 (200) 에서 배출된 연료가 연료 파이프 (192) 로 되돌아가는 것에 기인하는 저압 연료 공급 시스템 (11) 에서의 연료압의 변동을 억제할 수 있다.

Description

차량의 연료 공급 장치{FUEL SUPPLY APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 연료 공급 장치에 관한 것으로, 더 특별하게는 내연기관에 대한 다수의 연료 공급 시스템이 제공되는 차량의 연료 공급 장치에 관한 것이다.
내연기관의 구성으로서, 흡입 포트에 연료를 분사하기 위한 흡입 매니폴드 분사기와 실린더에 연료를 분사하기 위한 실린더내 분사기 모두를 갖는 내연기관이 알려져 있다. 이 내연기관에서는, 운전 상태에 따라 흡입 매니폴드 분사기를 사용하는 흡입 매니폴드 분사와 실린더내 분사기를 사용하는 실린더내 직접 분사의 조합에 의해 연료 분사 제어가 실행된다.
이러한 내연기관에서, 실린더로 연료를 직접 분무하는 실린더내 분사기에서 분사되는 연료의 압력은 고압으로 설정될 필요가 있다. 한편, 흡입 매니폴드 분사기에서 분사되는 연료의 압력은 실린더내 분사기에 필요한 압력보다 낮다. 이에 의해, 내연기관용 연료 공급 장치에서, 공급 연료의 압력이 상이한 다수의 연료 공급 시스템이 구성되어 있다.
특히, 실린더내 분사기에 연료를 공급하는 연료 공급 시스템에 제공된 고압 연료 펌프 (즉, 고압 연료 공급 시스템) 가 모든 배출 행정에서 연료 흡입 측으로 초과 연료를 되돌려 배출하는 구성에서, 흡입 매니폴드 분사기에 연료를 공급하는 연료 공급 시스템 (즉, 저압 연료 공급 시스템) 에서 연료압의 맥동이 발생하는 것이 지적되어 왔다 (예컨대, 일본 특허 공개공보 평 11-351043; 이하에서, "특허 문헌 1" 로 나타냄).
특허 문헌 1 은 흡입 매니폴드 분사기 (보조 연료 분사 밸브) 의 연료압의 맥동과 같은 영향을 억제하기 위해, 연료 필터가 실린더내 분사기 (주 연료 분사 밸브) 의 연료 분사 압력을 조절하는 고압 조절기의 연료 복귀 포트와 흡입 매니폴드 분사기 (보조 연료 분사 밸브) 에 대한 연료 공급 파이프의 연결 포트 사이의 연료 파이프에 배치되는 구성을 제시하고 있다. 특허 문헌 1 에 개시된 연료 분사 제어 장치에서, 연료 필터를 제공함으로써, 되돌아가는 초과 연료에 의해 발생하는 연료압의 맥동이 흡입 매니폴드 분사기 (보조 연료 분사 밸브) 의 연료압에 부정적인 영향을 미치는 것을 예방할 수 있다.
연료 공급 장치에 대한 구성이 또한 제안되어 있는데 (예컨대, 일본 특허 공개공보 평 08-082250; 이하에서 "특허 문헌 2" 로 나타냄), 연료 공급 차단 밸브가 차량의 충돌 등에 의해 엔진이 손상되었을 때 연료의 누출을 방지하기 위해 연료 파이프에 배치된다. 특허 문헌 2 에 개시된 연료 누출 방지 장치에서, 가속도 센서가 정해진 값을 초과하는 가속도의 변화를 탐지하면 연료 공급 차단 밸브는 폐쇄된다.
하지만, 연료 필터와 같은 압력 감쇠 기구가 특허 문헌 1 에 개시된 구성에서와 같이 고압 연료 공급 시스템에 제공될 때, 실린더내 분사기 (주 연료 분사 밸브) 에서 연료압의 변동을 야기하는 베이퍼 록 (vapor lock) 이 고압 연료 펌프에서 발생할 수 있다. 또한, 특허 문헌 1 과 특허 문헌 2 모두는 차량에서 연료 탱크로부터 고압 연료 공급 시스템 및 저압 연료 공급 시스템으로의 연료 파이프를 어떻게 배치해야 하는지 구체적으로 나타내고 있지 않다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어져 왔고, 본 발명의 목적은 내연기관에 대한 다수의 연료 공급 시스템이 제공된 차량의 연료 공급 장치 내의 연료 파이프 구성으로서, 연료 공급 시스템에서 연료압의 맥동을 억제할 수 있는 연료 파이프 구성을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량의 연료 공급 장치는 연료 탱크, 제 1 연료 공급 시스템, 제 2 연료 공급 시스템, 제 1 연료 파이프 및 제 2 연료 파이프를 포함한다. 연료 탱크는 차량의 중심에 대해 뒤쪽 영역에 배치되어 있고 연료를 저장한다. 제 1 연료 공급 시스템은 차량의 중심에 대해 앞쪽 영역에 배치된 내연기관에 연료를 분사하기 위한 제 1 연료 분사 기구를 포함한다. 제 2 연료 공급 시스템은 내연기관에 연료를 분사하기 위한 제 1 연료 분사 기구와 상이한 제 2 연료 분사 기구를 포함한다. 제 1 연료 파이프는 연료 탱크로부터 제 1 연료 공급 시스템으로 연료를 안내하기 위해 제공된다. 제 2 연료 파이프는 연료 탱크로부터 제 2 연료 공급 시스템으로 연료를 안내하기 위해 제공된다. 제 1 연료 파이프 및 제 2 연료 파이프는 연료 탱크 부근에서 분기된다.
상기 설명한 차량의 연료 공급 장치에 따르면, 연료 탱크로부터 제 1 연료 공급 시스템과 제 2 연료 공급 시스템으로 연료를 각각 안내하기 위한 제 1 연료 파이프와 제 2 연료 파이프 사이의 분기점은 연료 탱크의 출구 측 부근에 배치된다. 이러한 구성으로 제 1 연료 공급 시스템과 제 2 연료 공급 시스템 사이에 충분히 긴 연료 파이프의 길이가 확보되고, 따라서 한 연료 공급 시스템의 연료압의 변동 요인이 다른 연료 공급 시스템에 부정적으로 영향을 미치는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 각 연료 공급 시스템의 연료압의 변동 (맥동) 을 억제할 수 있는 연료 파이프 구성이 실현될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 차량의 연료 공급 장치에서, 제 1 연료 파이프 및 제 2 연료 파이프 중 하나와 다른 하나는 차량의 중심에 대해 각각 우측 영역과 좌측 영역에 배치된다.
상기 설명된 차량의 연료 공급 장치에 따르면, 제 1 연료 공급 시스템에 연료를 안내하기 위한 제 1 연료 파이프와 제 2 연료 공급 시스템에 연료를 안내하기 위한 제 2 연료 파이프는 차량의 중심에 대해 좌측 및 우측 영역 중 한 영역 그리고 다른 한 영역에 배치된다. 따라서, 차량의 측면 충돌에 의해 한 연료 파이프 및/또는 한 연료 공급 시스템이 손상된 경우라 하더라도, 예컨대 다른 연료 파이프 및 다른 연료 공급 시스템이 내연기관으로의 연료 분사를 계속 할 수 있다. 이리하여 차량의 측면 충돌시에 운전자는 차량을 안전하게 이동시킬 수 있다.
더 바람직하게는, 본 발명에 따른 차량의 연료 공급 장치에서, 제 1 연료 공급 시스템은 제 1 연료 파이프에 의해 안내되는 연료를 가압하고 그 연료를 배출하기 위한 고압 연료 펌프를 포함하고, 제 1 연료 분사 기구로부터 분사되는 연료의 압력을 정해진 압력으로 제어한다. 또한, 제 2 연료 공급 시스템은 제 2 연료 분사 기구로부터 분사되는 연료의 압력을 정해진 압력보다 낮은 압력으로 설정한다.
상기 설명된 차량의 연료 공급 장치에 따르면, 제 1 연료 공급 시스템에 의해 분사된 연료의 압력은 고압으로 유지될 수 있고, 따라서, 연료는 제 1 연료 공급 시스템에 의해 실린더에 직접 분사될 수 있다. 한편, 흡입 매니폴드 분사 기구 (예컨대, 흡입 매니폴드 분사기) 는 제 2 연료 공급 시스템을 통하여 상기 정해진 압력보다 낮은 압력에서 연료를 분사할 수 있다. 따라서, 실린더내 분사 기구 (예컨대, 실린더내 분사기) 와 흡입 매니폴드 분사 기구 양쪽 모두를 갖는 내연기관에서, 각 분사기의 연료압의 변동을 억제할 수 있는 연료 파이프 구성이 실현될 수 있다.
더 바람직하게는, 본 발명에 따른 차량의 연료 공급 장치는 또한 연료 차단 밸브를 포함한다. 연료 차단 밸브는 제 1 연료 파이프와 제 2 연료 파이프 중 적어도 하나에서, 제 1 연료 파이프 및 제 2 연료 파이프의 분기점과 제 1 연료 공급 시스템 또는 제 2 연료 공급 시스템의 사이에서 상기 분기점 부근에 배치된다.
상기 설명된 차량의 연료 공급 장치에 따르면, 연료 탱크로부터의 연료 공급을 멈추게 할 수 있는 연료 차단 밸브는 제 1 연료 파이프 및 제 2 연료 파이프 중 적어도 하나에 제공된다. 연료 차단 밸브는 제 1 연료 파이프와 제 2 연료 파이프의 분기점 부근에 배치되고, 이로써 연료 파이프의 파손시에 연료 누출을 최소화할 수 있다.
상기 설명된 구성에 있어서, 특히 차량의 연료 공급 장치는 또한 가속도 센서를 포함한다. 이 가속도 센서는 연료 차단 밸브에 대응하여 제 1 연료 파이프 및 제 2 연료 파이프 중 적어도 하나에 대해 제공된다. 연료 차단 밸브는 대응하는 가속도 센서의 검출 값에 따라 작동하여 연료를 차단하게 된다.
상기 설명된 차량의 연료 공급 장치에 따르면, 가속도 센서는 대응하는 연료 파이프가 배치된 차량의 측면에 충돌의 발생 여부를 판단하는데 사용될 수 있고, 연료 차단 밸브는 충돌의 발생시에 연료 공급을 자동적으로 차단하는데 사용될 수 있다. 그 결과, 충돌에 의한 연료 파이프의 파손시에 연료 누출을 최소화할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 차량의 연료 공급 장치는 연료 탱크, 제 1 연료 공급 시스템, 제 2 연료 공급 시스템, 제 1 연료 파이프 및 제 2 연료 파이프를 포함한다. 연료 탱크는 차량의 중심에 대해 뒤쪽 영역에 배치되고 연료를 저장한다. 제 1 연료 공급 시스템은 차량의 중심에 대해 앞쪽 영역에 배치된 내연기관에 연료를 분사하기 위한 제 1 연료 분사 기구를 포함한다. 제 2 연료 공급 시스템은 내연기관에 연료를 분사하기 위한 제 1 연료 분사 기구와 상이한 제 2 연료 분사 기구를 포함한다. 제 1 연료 파이프는 연료 탱크로부터 제 1 연료 공급 시스템으로 연료를 안내하기 위해 제공된다. 제 2 연료 파이프는 연료 탱크로부터 제 2 연료 공급 시스템으로 연료를 안내하기 위해 제공된다. 제 1 연료 파이프 및 제 2 연료 파이프는 차량의 뒤쪽 영역에서 분기된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따른 차량의 연료 공급 장치는 연료 탱크, 제 1 연료 공급 시스템, 제 2 연료 공급 시스템, 제 1 연료 파이프 및 제 2 연료 파이프를 포함한다. 연료 탱크는 연료를 저장하도록 구성된다. 제 1 연료 공급 시스템은 내연기관에 연료를 분사하기 위한 제 1 연료 분사 기구를 포함한다. 제 2 연료 공급 시스템은 내연기관에 연료를 분사하기 위한 제 1 연료 분사 기구와 상이한 제 2 연료 분사 기구를 포함한다. 제 1 연료 파이프는 연료 탱크로부터 제 1 연료 공급 시스템으로 연료를 안내하기 위해 제공된다. 제 2 연료 파이프는 연료 탱크로부터 제 2 연료 공급 시스템으로 연료를 안내하기 위해 제공된다. 제 1 연료 파이프와 제 2 연료 파이프 사이의 분기점은 이 분기점과 연료 탱크 사이의 연료 파이프 길이가 상기 분기점과 제 1 연료 공급 시스템과 제 2 연료 공급 시스템 각각의 사이의 연료 파이프 길이보다 짧게 되도록 배치된다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 주된 이점은 내연기관에 대한 다수의 연료 공급 장치 각각의 연료압의 맥동을 억제할 수 있는 연료 파이프의 구성이 쉽게 실현될 수 있다는 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시 형태에 따른 연료 공급 장치를 구비한 엔진 시스템의 개략 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 형태에 따른 연료 공급 장치의 구성을 도시한 블록 선도이다.
도 3 은 도 2 에 나타낸 고압 연료 펌프의 작동을 도시한 개념도이다.
도 4 와 도 5 는 본 발명의 실시 형태에 따른 연료 공급 장치의 연료 파이프 구성의 제 1 실시예와 제 2 실시예를 각각 도시한 블록 선도이다.
이하에서, 본 발명의 실시 형태가 도면의 참조에 의해 상세하게 설명될 것이다. 이하에, 도면에서 동일하거나 대응하는 부분은 동일한 참조 부호가 할당되었고, 괜찮다면 그에 대한 상세한 설명은 하지 않을 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시 형태에 따른 연료 공급 장치를 구비한 엔진 시스템의 개략 구성도이다. 도 1 에서 직렬 4 기통 가솔린 엔진이 나타나 있지만, 본 발명은 도시된 엔진에 한정되지 않는다.
도 1 에 나타나듯이, 이 엔진 (내연기관) (10) 은 네 개의 실린더 (112) 를 포함하고, 이 실린더는 대응하는 흡입 매니폴드 (20) 를 통해 공통 서지 탱크 (surge tank) (30) 에 연결되어 있다. 서지 탱크 (30) 는 흡입 덕트 (40) 를 통해 공기 청정기 (50) 에 연결되어 있다. 흡입 덕트 (40) 에는, 공기 유량계 (42) 와 전기 모터 (60) 에 의해 구동되는 스로틀 밸브 (throttle valve) (70) 가 배치되어 있다. 스로틀 밸브 (70) 의 개도는 액셀 페달 (100) 과는 독립적으로, 엔진 ECU (300) 의 출력 신호에 기초하여 제어된다. 실린더 (112) 들은 공통 배기 매니폴드 (80) 에 연결되어 있고, 이 공통 배기 매니폴드 (80) 는 삼원 촉매 컨버터 (90) 에 연결되어 있다.
각 실린더 (112) 에 대해, 실린더 내로 연료를 분사하기 위한 실린더내 분사기 (110) 와 흡입 포트 및/또는 흡입 매니폴드 내로 연료를 분사하기 위한 흡입 매니폴드 분사기 (120) 가 제공된다. 분사기 (110, 120) 는 엔진 ECU (300) 의 출력 신호에 기초하여 제어된다.
실린더내 분사기 (110) 는 공통 연료 분배관 (이하에서, "고압 분배관" 이라고 함) (130) 에 연결되어 있고, 흡입 매니폴드 분사기 (120) 는 공통 연료 분배관 (이하에서, "저압 분배관" 이라고 함) (160) 에 연결되어 있다. 연료 분배관 (130, 160) 으로 연료를 공급하는 것은 연료 공급부 (150) 에 의해 실행되며, 이는 이후에 상세하게 설명될 것이다. 저압 분배관 (160), 연료 공급부 (150) 및 고압 분배관 (130) 은 도 1 에 나타낸 엔진 시스템의 연료 공급 장치를 구성한다.
엔진 ECU (300) 은 디지털 컴퓨터로 구성되어 있고, ROM (Read Only Memory) (320), RAM (Random Access Memory) (330), CPU (Central Processing Unit) (340), 입력 포트 (350), 그리고 출력 포트 (360) 를 포함하고, 이들은 양방향 버스 (310) 를 통해 서로 연결되어 있다.
공기 유량계 (42) 는 흡입 공기량에 비례하는 출력 전압을 발생시키고, 공기 유량계 (42) 의 출력 전압은 A/D 컨버터 (370) 를 통해 입력 포트 (350) 에 입력된다. 냉각제 온도 센서 (380) 가 엔진 (10) 에 부착되어 있고, 엔진 냉각제 온도에 비례하는 출력 전압을 발생시킨다. 냉각제 온도 센서 (380) 의 출력 전압은 A/D 컨버터 (390) 를 통해 입력 포트 (350) 에 입력된다.
연료압 센서 (400) 가 고압 분배관 (130) 에 부착되어 있고, 고압 분배관 (130) 내의 연료압에 비례하는 출력 전압을 발생시킨다. 연료압 센서 (400) 의 출력 전압은 A/D 컨버터 (410) 를 통해 입력 포트 (350) 에 입력된다. 공연비 센서 (420) 가 삼원 촉매 컨버터 (90) 의 상류에 위치한 배기 매니폴드 (80) 에 부착된다. 공연비 센서 (420) 는 배기 가스의 산소 농도에 비례하는 출력 전압을 발생시키고, 공연비 센서 (420) 의 출력 전압은 A/D 컨버터 (430) 를 통해 입력 포트 (350) 에 입력된다.
본 실시 형태의 엔진 시스템의 공연비 센서 (420) 는 엔진 (10) 에서 연소되는 공기 연료 혼합물의 공연비에 비례하는 출력 전압을 발생시키는 전역 공연비 센서 (선형 공연비 센서) 이다. 공연비 센서 (420) 로서, 산소 (O2) 센서가 사용될 수 있는데, 이는 온/오프 (on/off) 식으로 엔진 (10) 내에서 연소되는 혼합물의 공연비가 이론 공연비에 대해 농후한지 또는 희박한지를 탐지한다.
액셀 페달 (100) 은 액셀 페달 (100) 의 밟음량에 비례하는 출력 전압을 발생시키는 액셀 밟음량 센서 (440) 에 연결되어 있다. 액셀 밟음량 센서 (440) 의 출력 전압은 A/D 컨버터 (450) 를 통해 입력 포트 (350) 에 입력된다. 엔진 속도를 나타내는 출력 펄스를 발생시키는 엔진 속도 센서 (460) 가 입력 포트 (350) 에 연결되어 있다. 또한 가속도 센서 (G 센서) (480L, 480R) 는 위치된 곳에서 가속도를 각각 측정하고, 측정된 가속도에 비례하는 출력 전압을 엔진 ECU (300) 에 전달한다. 가속도 센서 (480L, 480R) 의 출력 전압은 A/D 컨버터 (455) 를 통해 입력 포트 (350) 에 입력된다.
엔진 ECU (300) 의 ROM (320) 은 상기 설명한 액셀 밟음량 센서 (440) 와 엔진 속도 센서 (460) 에 의해 각각 얻어진 엔진 부하율과 엔진 속도에 기초해서 운전 상태에 대응하여 설정되는 연료 분사량 값과 엔진 냉각제 온도에 기초한 보정 값을 각각 맵의 형태로 미리 저장한다. 엔진 ECU (300) 은 정해진 프로그램을 실행하여 각 센서의 신호에 기초해서 엔진 시스템의 전체적인 작동을 제어하기 위한 다양한 제어 신호를 발생시킨다. 이 제어 신호는 출력 포트 (360) 와 구동 회로 (470) 를 통해 엔진 시스템을 구성하는 장치와 회로에 전달된다.
도 2 는 본 발명의 실시 형태의 연료 공급 장치의 구성을 도시한 도이다.
도 2 에서, 실린더내 분사기 (110), 고압 분배관 (130), 흡입 매니폴드 분사기 (120) 및 저압 분배관 (160) 외의 부분은 도 1 의 연료 공급부 (150) 와 대응한다.
저압 연료 펌프 (170) 는 연료 탱크 (165) 에서 연료를 흡입하여 정해진 압력 (저압 설정 값) 에서 이를 배출한다. 저압 연료 펌프 (170) 에서 배출된 연료는 연료 필터 (175) 와 연료압 조절기 (180) 를 통해 저압 연료 통로로 전달된다. 저압 연료 펌프 (170) 는 전기 구동식이고, 작동 시점 및 배출량 (유량) 은 엔진 ECU (300) 에 의해 제어될 수 있다.
저압 연료 통로는 분기점 (Na) 에서 저압 분배관 (160) 에 이르는 연료 파이프 (190) 와 고압 연료 펌프 (200) 에 연결되는 연료 파이프 (192) 로 분기된다. 저압 시스템의 연료압이 상승하기 시작할 때 연료압 조절기 (180) 가 개방되어 연료압 조절기 (180) 부근의 저압 연료 통로 내의 연료가 통과하는 루트를 형성하게 되는데, 즉 저압 연료 펌프 (170) 에 의해 갓 퍼 올려진 연료가 연료 탱크 (165) 로 되돌아간다. 이는 저압 연료 통로 내의 연료압을 정해진 수준으로 유지할 수 있게 한다. 또한, 연료 탱크 (165) 로 되돌아가는 연료는 연료 탱크 (165) 에서 갓 퍼 올려진 연료이고, 연료 탱크 (165) 내의 온도 상승을 방지한다.
고압 연료 펌프 (200) 는 엔진 구동식이고 실린더 헤드 (도시되지 않음) 에 부착된다. 고압 연료 펌프 (200) 에서, 펌프 실린더 (210) 내에 있는 플런저 (plunger) (220) 는 엔진 (10) 의 흡입 밸브 (도시되지 않음) 또는 배기 밸브 (도시되지 않음) 의 캠축 (204) 에 제공되는 펌프용 캠 (202) 의 회전에 의해 왕복 운동 식으로 구동된다. 고압 연료 펌프 (200) 는 또한 펌프 실린더 (210) 와 플런저 (220) 에 의해 범위가 정해진 고압 펌프실 (230), 연료 파이프 (192) 에 연결된 갤러리 (245) 및 계량 밸브의 역할을 하는 전자기 스필 밸브 (250) 을 포함한다. 전자기 스필 밸브 (250) 는 갤러리 (245) 와 고압 펌프실 (230) 사이의 연결/연결해제를 제어한다.
고압 연료 펌프 (200) 의 배출 측은 고압 연료 통로 (260) 를 통해, 연료를 실린더내 분사기 (110) 에 분배하는 고압 분배관 (130) 에 연결되어 있다. 고압 연료 통로 (260) 에는 연료 분배관 (130) 에서 고압 연료 펌프 (200) 로 향하는 연료의 역류를 억제하는 체크 밸브 (240) 가 제공된다. 또한, 연료 탱크 (165) 에 제공되어 있는 저압 연료 펌프 (170) 는 연료 파이프 (192) 와 분기점 (Na) 을 통하여서 고압 연료 펌프 (200) 의 흡입 측에 연결되어 있다.
도 3 을 참조하면, 펌프용 캠 (202) 의 회전을 따른 플런저 (220) 의 리프트 량이 감소하는 흡입 행정에서, 고압 펌프실 (230) 의 용적은 플런저 (220) 의 왕복 운동에 의해 증가한다. 흡입 행정에서, 전자기 스필 밸브 (250) 는 개방된 상태로 유지된다.
도 2 를 다시 참조하면, 전자기 스필 밸브 (250) 의 밸브 개방 기간 동안에, 갤러리 (245) 는 고압 펌프실 (230) 과 연통하며, 따라서 흡입 행정에서 연료가 갤러리 (245) 를 통해 연료 파이프 (192) 에서 고압 펌프실 (230) 로 흡입된다.
도 3 을 다시 참조하면, 펌프용 캠 (202) 의 회전에 의한 플런저 (220) 의 리프트 량이 증가하는 배출 행정에서, 고압 펌프실 (230) 의 용적은 플런저 (220) 의 왕복 운동에 의해 감소한다. 배출 행정에서, 엔진 ECU (300) 이 전자기 스필 밸브 (250) 의 개방/폐쇄를 제어한다.
도 2 를 다시 참조하면, 배출 행정에서 전자기 스필 밸브 (250) 의 밸브 개방 기간 동안에, 갤러리 (245) 는 고압 펌프실 (230) 과 연통한다. 따라서, 고압 펌프실 (230) 로 내로 흡입된 연료는 갤러리 (245) 를 통해 연료 파이프 (192) 측으로 넘쳐 흐른다. 즉, 연료는 고압 연료 통로 (260) 를 통해 연료 분배관 (130) 으로 분배되기보다는, 갤러리 (245) 를 통해 연료 파이프 (192) 를 향해 되돌아간다.
반면, 전자기 스필 밸브 (250) 의 밸브 폐쇄 기간 동안에, 갤러리 (245) 는 고압 펌프실 (230) 과 연통하지 않는다. 따라서, 배출 행정에서 가압된 연료는 갤러리 (245) 로 역류하기보다는, 고압 연료 통로 (260) 를 통해 연료 분배관 (130) 으로 분배된다.
엔진 ECU (300) 는 연료압 센서 (400) 에 의해 검출된 연료압과 ECU 에 의해 제어되는 연료 분사량을 참조하여 전자기 스필 밸브 (250) 의 개방/폐쇄 시점을 제어한다. 그로 인해, 엔진 ECU (300) 는 고압 연료 펌프 (200) 에서 가압되어 고압 분배관 (130) 으로 전달되는 연료의 양을 제어할 수 있고, 이에 의해 고압 분 배관 (130) 내의 연료압을 요구되는 수준으로 조절할 수 있다.
상기 설명하였듯이, 도 2 에 나타낸 연료 공급 장치에서, 저압 연료 펌프 (170) 는 흡입 매니폴드 분사기 (120) 와 저압 분배관 (160) 으로 구성된 저압 연료 공급 시스템 (11) 과 실린더내 분사기 (110), 고압 분배관 (130) 및 고압 연료 펌프 (200) 로 구성된 고압 연료 공급 시스템 (12) 에 공통적으로 연료를 공급한다. 이는 고압 연료 펌프 (200) 에서 연료 파이프 (192) 로 되돌아가는 연료는 저압 연료 공급 시스템 (11) 에서 연료압의 맥동을 야기할 수 있다는 것을 의미한다.
도 4 는 본 발명의 실시 형태에 따른 연료 공급 장치의 연료 파이프 구성의 제 1 실시예를 나타낸다.
도 4 를 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 연료 분사 장치를 갖는 차량에서, 전륜 (500) 과 엔진 (10) 은 차량의 중심선 (600) 에 대해 앞쪽 영역 (600F) 에 배치되어 있고, 후륜 (510) 과 연료 탱크 (165) 는 뒤쪽 영역 (600R) 에 배치되어 있다. 저압 연료 펌프 (170) 는 도 2 에 나타낸 것과 마찬가지로, 연료 탱크 (165) 내부에 일체적으로 설치되어 있다.
저압 분배관 (160) 을 포함한 저압 연료 공급 시스템 (11) 과 고압 연료 펌프 (200) 를 포함한 고압 연료 공급 시스템 (12) 이 엔진 (10) 과 관련하여 앞쪽 영역 (600F) 에 배치되어 있다.
도 4 에서, V 형 엔진 구성의 차량이 예로서 나타나 있고, 저압 분배관 (160a, 160b) 이 각각의 뱅크를 위해 배치되어 있다. 이하에서, 저압 분배관 (160a, 160b) 은 저압 분배관 (160) 으로 총칭하여 나타낸다. 고압 연료 공급 시스템 (12) 에 있어서, 도 4 에 도시되지 않은 고압 연료 펌프 (200) 의 다음 단의 구성은 도 2 에 나타낸 것과 같다.
본 발명의 실시 형태에 따른 연료 공급 장치에서, 연료 탱크 (165) 로부터의 연료 (즉, 저압 연료 펌프 (170) 에서 배출된 연료) 를 저압 연료 공급 시스템 (11) 으로 안내하는 연료 파이프 (190)와 연료 탱크 (165) 로부터의 연료를 고압 연료 공급 시스템 (12) 으로 안내하는 연료 파이프 (192) 사이의 분기점 (Na) 은 연료 탱크 (165) 부근에 제공된다.
이 구성은 저압 연료 공급 시스템 (11) 과 고압 연료 공급 시스템 (12) 의 사이, 또는 더 구체적으로는, 고압 연료 펌프 (200) 에서 저압 분배관 (160) 까지의 긴 파이프 길이를 보장한다. 그 결과, 고압 연료 펌프 (200) 에서 연료 파이프 (192) 로 되돌아가는 연료에 의해 저압 연료 공급 시스템 (11) 의 연료압의 변동을 억제할 수 있고, 따라서 연료 공급 시스템 (11, 12) 각각의 연료압을 안정화시킬 수 있다. 각 연료 파이프 (190, 192) 는 더 긴 파이프 길이를 확보하기 위해 나선형 또는 접힌 형태로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 연료 공급 장치에서, 저압 연료 공급 시스템 (11) 용 연료 파이프 (190) 와 고압 연료 공급 시스템 (12) 용 연료 파이프 (192) 는 차량의 중심선 (650) 에 대해 각각 좌측 영역 (650L) 과 우측 영역 (650R) 에 배치된다. 대안적으로, 연료 파이프 (192) 와 연료 파이프 (190) 는 도 4 에 나타낸 배치와 역으로, 좌측 영역 (650L) 과 우측 영역 (650R) 에 각각 배 치될 수 있다.
연료 파이프 (190, 192) 중 하나와 다른 하나가 상기 설명한 것과 같이 차량의 좌측 및 우측 영역 (650L, 650R) 에 각각 배치될 때, 연료 파이프 중 하나 (190 또는 192) 가 차량의 측면에 충돌에 의해 손상이 있더라도, 예컨대 남아있는 연료 파이프 (192 또는 190) 가 대응 연료 공급 시스템 (12 또는 11) 에 계속해서 연료를 공급할 수 있다. 이리하여, 실린더내 분사기 (110) 또는 흡입 매니폴드 분사기 (120) 중 하나에 의해 운전자가 차량을 안전하게 이동시킬 수 있게 된다.
또한, 도 5 에 나타나듯이, 연료 차단 밸브 (700, 702) 가 연료 파이프 (190, 192) 에 대해 각각 설치될 수 있다. 연료 차단 밸브 (700) 는 엔진 ECU (300) 의 제어 신호 (GL) 에 응답하여 연료 탱크 (165) 에서 저압 연료 공급 시스템 (11) 으로의 연료 공급을 차단하도록 작동된다. 유사하게, 연료 차단 밸브 (702) 는 엔진 ECU (300) 의 제어 신호 (GR) 에 응답하여 연료 탱크 (165) 에서 고압 연료 공급 시스템 (12) 으로의 연료 공급을 차단하도록 작동된다.
제어 신호 (GL) 는 차량의 좌측 영역 (650L) 에 배치된 가속도 센서 (480L) 에 의해 탐지된 가속도가 정해진 수준 이상에 도달할 때 출력된다. 유사하게, 제어 신호 (GR) 는 차량의 우측 영역 (650R) 에 배치된 가속도 센서 (480R) 에 의해 탐지된 가속도가 정해진 한계 값 이상이 될 때 출력된다. 이 한계 값은 연료 파이프 (190 또는 192) 의 파손을 야기하는 차량의 측면 충돌이 탐지될 수 있도록 설정된다.
도 5 에 나타낸 구성에 의해, 차량의 측면에 충돌이 발생하였을 때, 손상된 측에 있는 연료 차단 밸브 (700 또는 702) 는 한계 값을 초과하는 해당 측의 가속도 센서 (480L 또는 480R) 에 의해 탐지된 가속도에 응답하여 작동될 수 있다. 이에 의해, 차량의 측면의 충돌의 발생을 자동적으로 탐지할 수 있고 충돌된 측의 연료 파이프 (190, 192) 및/또는 저압 연료 공급 시스템 (11) 또는 고압 연교 공급 시스템 (12) 의 손상에 의한 연료 누출의 발생을 억제할 수 있다. 비록 연료 차단 밸브 (700, 702) 가 연료 파이프 (190, 192) 에 대해 배치되어 있는 구성이 도 5 의 실시 예로서 나타나 있지만, 연료 차단 밸브가 단지 하나의 연료 파이프에 대해 배치된 구성도 또한 가능하다.
여기서 나타낸 실시 형태는 모든 점에서 예시적이고 제한적이지 않은 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기 설명보다는 청구범위에 의해 규정되며, 청구범위와 동일한 범위와 의미 내에서의 모든 변형을 포함하도록 의도된다.
본 발명은 자동차와 같은 차량에 부착된 내연기관용 연료 공급 구성에 적용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 차량의 연료 공급 장치로서,
    상기 차량의 중심에 대해 뒤쪽 영역 (600R) 에 배치된 연료 저장용 연료 탱크 (165),
    상기 차량의 중심에 대해 앞쪽 영역 (600F) 에 배치된 내연기관에 연료를 분사하기 위한 제 1 연료 분사 기구 (110, 120) 를 포함하는 제 1 연료 공급 시스템 (11, 12),
    상기 내연기관에 연료를 분사하기 위한 상기 제 1 연료 분사 기구와 상이한 제 2 연료 분사 기구 (120, 110) 를 포함하는 제 2 연료 공급 시스템 (12, 11),
    상기 연료 탱크로부터 상기 제 1 연료 공급 시스템으로 연료를 안내하기 위한 제 1 연료 파이프 (190, 192),
    상기 연료 탱크로부터 상기 제 2 연료 공급 시스템으로 연료를 안내하기 위한 제 2 연료 파이프 (192, 190) 를 포함하고,
    상기 제 1 연료 파이프 및 제 2 연료 파이프는 연료 탱크 부근에서 분기되어 있는 차량의 연료 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연료 파이프와 제 2 연료 파이프 (190, 192) 중 하나와 다른 하나는 차량의 중심에 대해 우측 영역 (650R) 과 좌측 영역 (650L) 에 각각 배치되는 차량의 연료 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연료 공급 시스템 (12) 은, 상기 제 1 연료 파이프 (192) 에 의해 안내된 연료를 가압하고 그 연료를 배출하기 위한 고압 연료 펌프 (200) 를 포함하고, 또한 상기 제 1 연료 분사 기구 (110) 로부터 분사되는 연료의 압력을 정해진 압력으로 제어하도록 구성되고,
    상기 제 2 연료 공급 시스템 (11) 은 상기 제 2 연료 분사 기구 (120) 로부터 분사되는 연료의 압력을 상기 정해진 압력보다 낮은 압력으로 설정하도록 구성된 차량의 연료 공급 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 연료 파이프와 제 2 연료 파이프 (190, 192) 중 적어도 하나에서, 상기 제 1 연료 파이프 및 제 2 연료 파이프의 분기점 (Na) 과 제 1 연료 공급 시스템 또는 제 2 연료 공급 시스템 (11, 12) 사이에 배치된 연료 차단 밸브 (700, 702) 를 추가로 포함하고,
    상기 연료 차단 밸브는 상기 분기점 부근에 배치되는 차량의 연료 공급 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 연료 차단 밸브 (700, 702) 에 대응하여 상기 제 1 연료 파이프와 제 2 연료 파이프 중 적어도 하나에 대해 제공되는 가속도 센서 (480L, 480R) 를 추가로 포함하고,
    상기 연료 차단 밸브는 대응하는 가속도 센서의 검출 값에 따라 작동하여 연 료를 차단하는 차량의 연료 공급 장치.
  6. 차량의 연료 공급 장치로서,
    상기 차량의 중심에 대해 뒤쪽 영역 (600R) 에 배치된 연료 저장용 연료 탱크 (165),
    상기 차량의 중심에 대해 앞쪽 영역 (600F) 에 배치된 내연기관에 연료를 분사하기 위한 제 1 연료 분사 기구 (110, 120) 를 포함하는 제 1 연료 공급 시스템 (11, 12),
    상기 내연기관에 연료를 분사하기 위한 상기 제 1 연료 분사 기구와 상이한 제 2 연료 분사 기구 (120, 110) 를 포함하는 제 2 연료 공급 시스템 (12, 11),
    상기 연료 탱크로부터 상기 제 1 연료 공급 시스템으로 연료를 안내하기 위한 제 1 연료 파이프 (190, 192),
    상기 연료 탱크로부터 상기 제 2 연료 공급 시스템으로 연료를 안내하기 위한 제 2 연료 파이프 (192, 190) 를 포함하고,
    상기 제 1 연료 파이프와 제 2 연료 파이프는 상기 차량의 뒤쪽 영역에서 분기되는 차량의 연료 공급 장치.
  7. 차량의 연료 공급 장치로서,
    연료 저장용 연료 탱크 (165),
    내연기관에 연료를 분사하기 위한 제 1 연료 분사 기구 (110, 120) 를 포함 하는 제 1 연료 공급 시스템 (11, 12),
    상기 내연기관에 연료를 분사하기 위한 상기 제 1 연료 분사 기구와 상이한 제 2 연료 분사 기구 (120, 110) 를 포함하는 제 2 연료 공급 시스템 (12, 11),
    상기 연료 탱크로부터 상기 제 1 연료 공급 시스템으로 연료를 안내하기 위한 제 1 연료 파이프 (190, 192),
    상기 연료 탱크로부터 상기 제 2 연료 공급 시스템으로 연료를 안내하기 위한 제 2 연료 파이프 (192, 190) 를 포함하고,
    상기 제 1 연료 파이프와 제 2 연료 파이프 사이의 분기점 (Na) 은, 이 분기점과 연료 탱크 사이의 연료 파이프 길이가 상기 분기점과 상기 제 1 연료 공급 시스템과 제 2 연료 공급 시스템 각각의 사이의 연료 파이프 길이보다 짧도록 배치되는 차량의 연료 공급 장치.
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