KR0167112B1 - 내연기관용 연료 분배식 분사 펌프 - Google Patents

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하그 고트롭
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클라우스 포스, 빌프레드 뵈르
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

내연 기단용 분배식 연료 분사 펌프기, 펌프실(22)을 형성하며 윤활유 오일 체적내에 담겨지는 구도 기어(16)에 의해 왕복 운동 및 회전 운동을 수행하도록 구동되는, 펌프 실린더(19)내에서 안내되는 펌프 플런저(20)를 구비한다. 펌프 플런저(20)는 펌프실(22)가 접촉하며 상기 펌프실과 연결되고 펌프 플런저(20)의 압축 행정동안 제트 분사 시키는 분배 구멍(27)을 갖는다. 펌프 챔버(22)의 연료 충전은 펌프 플런저(20)의 압축 행정동안 폐쇄되고 흡입 행정동안 개방되는 자기 작동 밸브(21)에 의해 발생한다. 자기 작동 밸브(21)의 개방은 확대시키지 않고 흡입 행정동안 충전 단면을 확대시키기 위하여, 압축 행정 동안 힘을 균형잡으며 멤브레인 저장조(23)와 연결되는 릴리프 구멍(28)이 사용된다.

Description

[발명의 명칭]
내연 기관용 연료 분배식 분사 펌프
[발명의 상세한 설명]
[기술 분야]
본 발명은 특허청구의 범위 제1항의 공지 기술분야에 기재된 형태의 내연 기관용 연료 분배식 분사 펌프에 관한 것이다.
종래의 이러한 분배기 형태의 연료분사 펌프(DE 36 05 452 A1)에 있어서, 자기 작동 밸브는 여기 전류가 가해질때 폐쇄되고 여기 전류가 제거될때 개방되도록 설계된다. 펌프 플런저의 흡입 행정동안, 자기 작동 밸브는 연료가 상기 펌프 플런저에 의하여 연료 급송부로부터 펌프 챔버까지 유입될 수 있도록 비여기된채 유지된다. 자기 작동 밸브가 여기되는 순간, 폐쇄되며 흡입 과정이 완료된다. 이것은 펌프 플런저의 압축 또는 가압 행정의 시작에 의해 발생되며, 펌프 플런저내에 존재하는 연료가 가압된다. 가압된 연료는 축방향 구멍과 분배 구멍을 통과하여 펌프 실린더내의 분배 채널중 하나까지 유동하며, 그로부터 한 실린더까지 분사된 연료가 연결된 분사 밸브까지 공급된다. 연료분사는 자기 작동 밸브의 여기가 제거되는 순간 완료된다. 자기 작동 밸브는 개방하며, 펌프 실내에 여전히 존재할 수 있는 연료가 자기 작동 밸브에 의하여 연료 송입부까지 배출된다. 그래서 자기 작동 밸브의 개폐과정은 분사를 위하여 공급된 연료량을 제어한다. 문제는 자기 작동 밸브내에서 연료에 대한 유동 단면적의 크기를 정하는 것이다. 펌프실의 적절한 충전을 보장하기 위하여, 큰 유동 단면적이 자기 작동 밸브의 긴 전환 시간과 높은 전류 소모를 필요로 하지만 단면적은 가능한 커야 한다.
[발명의 장점]
그러나, 제1항의 특징적인 형태를 갖는 연료분배 분사 펌프는 펌프실을 양호하게 충전시키면서, 자기 작동 밸브의 유동 단면적이 작게 유지될 수 있어서, 자기 작동 밸브의 낮은 전류 소모와 짧은 전환시간을 제공하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따르면, 이것은 펌프 플런저의 흡입 행정 동안 펌프실의 부가 충전이 자기 작동 밸브를 축로로 지나는 충전 및 릴리이프 구멍을 통하여 발생하는 것에 의하여 수생된다. 그래서 상기 릴리이프 구멍은 분배 구멍에 의하여 펌프 플런저를 작동시키는 펌프 플런저의 압축 행정동안 축방향 힘을 보상하기 위하여 그리고 펌프 플런저의 흡입 행정동안 부가의 충전을 조력하기 위하여 이중 작용-상술된 DE 24 49 332 C2 에서와 같이-을 갖는다. 또한, 펌프실을 충전하기 위하여 릴리이프 구멍의 사용은 가솔린이 연료로 사용되면 낮은 압축 모듀율로 인하여 특히 중요한 부가적인 사체적(dead volume)이 충전 영역내에서 발생하지 않는 장점을 갖는다. 그래서 다이어프램 저장조는 펌프 플런저의 흡입 행정동안 일시적인 압력 하강을 방지하여, 모든 흡입 행정시에 펌프 챔버의 정확한 반복 충전이 보장된다.
청구범위내의 다른 청구항에 기술된 형태는 제1항에서 특정지워진 연료 분배 분사 펌프의 적절한 개발 및 개선을 가능하게 한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 펌프 실린더내의 충전 구멍은 실린더 축에 대하여 비스듬히, 즉 예각으로 정렬된다. 이것은 회전 운동중에 펌프 플런저가 축방향 이동을 수행 하기 때문에 상기 단면적의 이유에 대한 장점인 펌프 실린더로부터 펌프 플런저까지의 이동에서 충전 구멍의 타원형 종단영역을 발생시킨다.
본 발명의 또다른 실시예에 따라서, 멤브레인 저장조가 무압 연료 귀환부에 연결되면, 어느 정도의 연료량이 유동 차단된다. 그래서 멤브레인 저장조는 일정하게 발열되고 열이 소모되어, 흡입 행정동안 펌프 챔버의 연료 충전의 정밀성과 확실성을 증가시킨다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 펌프 플런저는 한편이 멤브레인 저장조에 연결되고 다른편이 연료 귀환 유동부에 연결된 펌프 실린더 내에서 구동기어 영역에 밀접하게 플런저 단부상에 환형 오일 누설홈을 지탱한다. 상기 방식에서, 상기 구동 기어 영역으로부터 펌프 플런저와 펌프 실린더사이의 환형 갭까지 부가적으로 누설된 오일이 배출된다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 구동 기어 영역과 연료 급송부의 윤활유 급송부는 각각 그 내부에 정렬된 비귀환 밸브를 구비하며, 구동기어 영역의 윤활유 배수부에 압력 제한기가 설치되고, 또한 송출 영역이 연료 저장조 역으로부터 이격 배향된 멤브레인의 표면을 갖는 멤브레인에 의하여 멤브레인 저장조내에서 분리된 압력실과 연결된다. 이러한 구조의 정렬은 윤활유의 체적 변화로 인하여 펌프 플런저의 흡입 행정과 구동 기어 영역으로 펌프 플런저의 더욱 깊은 잠입시에 발생하는 압력 급상승이 펌프실의 충전을 유지하는 것을 보장한다. 이러한 압력 급상승은 멤브레인 저장조의 멤브레인을 경유하여 작동하며, 연료 저장조상에서 흡입 행정동안 연료 압력을 일시적으로 상승시킨다. 그 결과 펌프 챔버의 충전을 개선시킨다.
펌프 챔버의 충전시에 압력 유지의 확실한 작용을 보장하기 위하여, 본 발명의 또다른 실시예에 따르면 구동 기어 영역내의 윤활유 압력은 멤브레인 저장조의 연료 저장 영역내의 연료 압력과 거의 동일하게 설정된다. 높은 윤활유 압력이 멤브레인을 다른 방향으로 예비 하중을 작용시켜 얻고자하는 결과에 큰 손상을 입힐 수 있다. 압력 세팅의 목적을 위하여, 윤활유 드레인은 압력 제한 밸브를 설치한다. 윤활유 유동 제한은 윤활유 급송부에서 제한기에 의하여 수행된다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 하기에서 더욱 상세하게 설명한다. 도면은 분배식 연료 분사 펌프의 종방향 단면을 도시한다.
[양호한 실시예의 설명]
도면에서 종단면으로 도시된 내연 기관용 연료 분배식 분사펌프는 중공 실린더형 리세스를 갖는 기초 몸체(11)와 상기 기초 몸체의 전면에 위치하는 펌프 몸체(12)로 구성하는 두 부분의 펌프 하우징(10)을 가지며, 상기 펌프 몸체는 중공 실린더형 리세스를 방수 밀봉한다. 중공 실린더형 리세스는 윤활유 급송부(15)와 윤활유 드레인(15)에 의하여 윤활유 써킷에 연결된 윤활유 충전 구동 기어 영역(13)을 형성한다. 구동 기어 영역(13) 그 내부에 배치된 구동 기어(16)를 가지며, 상기 구동 기어는 기초 몸체(11)내에서 지지된 구동 샤프트(17)에 의해 구동된다.
펌프 몸체(12)내의 동축방향으로 직선으로 관통하는 구멍(16)에 펌프 실린더(19)가 삽입되며, 그 내부에서 펌프 실린더(20)가 축방향으로 변위할 수 있다. 전자기 개폐 밸브(21)의 밸브 부재와 밸브 시트(비도시)와 함께 펌프 플런저(20)가 펌프실(22)을 형성한다. 양방향 밸브 형상의 개폐 밸브(21)는 펌프실(22)과 멤브레인 저장조(23)사이에서 링크를 제어한다. 상기 링크중에서 비스듬한 구멍(24)과 두 축방향 구멍(25)이 가시상태에 놓여 있다. 펌프 플런저(20)는 펌프실(22)내에서 종단되는 축방향 블라인드 구멍(26)을 갖는다.
이격되어 분배구멍(27)에 대칭적으로 정렬된 두 방사방향 릴리프 구멍(28,29)과 방사 방향 분배 구멍(27)이 상기 블라인드 구멍(26)으로부터 펌프 플런저의 외면까지 연장한다. 릴리프 구멍(28,29)은 펌프 플런저(20)내에서 분배 구멍(27)에 정반대로, 즉 180˚오프셋 되어 정렬된다. 펌프 플런저(20)의 회전동안 분배구멍(27)은 펌프 실린더(19)내에서 다수의 분배 채널(비도시)과 정렬되어 있다. 펌프 실린더(19)내에서 동일한 상대각으로 오프셋된 분배 채널의 수는 엔지내의 실린더 수에 상응한다. 모든 분배 채널은 엔진의 특정 실린더에 위치하는 분사 제트와 연결된다. 펌프 플런저(20)의 회전동안, 릴리프 구멍(28)은 펌프 실린더(19)내에서 동일한 각도로 서로 오프셋된 다수의 충전구멍(30)과 연결한다. 펌프 플런저 축에 대하여 예각으로 비스듬히 연장하는 충전 구멍(30)은 멤브레인 저장조(23)로 통하는 경사진 채널(24)에 연결된 환형 채널(31)에 연결된다. 충전 구멍(30)의 수는 분배 채널의 수에 상응하며 분배구멍(27)이 분배 채널중 하나에 연결되지 않는 경우에는 언제나 충전 구멍(30)중 하나와 릴리프 구멍(28) 사이의 링크가 존재하는 방식으로 상기 구멍(30)이 정렬된다.
펌프 플런저(20)는 구동기어(16)에 의하여 회전 운동과 동시에 축방향으로 왕복 운동하며, 이를 위하여 펌프 플런저(20)는 펌프 영역(22)을 향하는 자유 단부를 구동 기어 영역(13)까지 돌출시키며, 캠(32)과 단단히 결합되어 있다.
캠(32)은 믈림 커플링(33)으로 구동 샤프트(17)에 축방향으로 이동 가능하게 연결된다. 롤러 홀더(34)가 환형 형상으로 믈림 커플링(33)둘레에 단단히 배치된다. 롤러 홀더(34)는 캠(32)의 전면상에 형성된 캠 표면과 접촉하는 다수의 롤러(35)를 이송한다. 캠(32)은 펌프 몸체상에 지지된 디스크 스프링(36)에 의하여 롤러(35)까지 축방향으로 가압된다. 구동 샤프트(17)가 회전하며, 믈림 커플링(33)과 캠(32)에 의하여 펌프 플런저(20)에 회전 운동이 전달된다. 동시에 펌프 플런저(20)는 캠(32)과 롤러(35)에 의하여 왕복 운동하게 된다.
멤브레인 저장조(23)는 연료 저장조(38)와 압력 챔버(39)로 분리하는 멤브레인(37)을 갖는다. 연료 급송부(40)와 연결된 연료 저장조(38)는 펌프 챔버(22)와 그 내부에서 종단하는 멤브레인 저장조(23)사이에서 링크를 이루는 경사진 채널(24)을 갖는다. 또한, 연료 저장조(38)는 펌프 몸체(12)와 펌프 실린더(19)를 통과하는 연결 구멍(41)에 의하여 펌프 플런저(20)상이 오일 누설홈(42)에 연결된다. 제한기(50)가 연결구멍(41)내에 배치된다. 오일 누설 홈(42)은 구동 기어 영역(13)에 밀접한 플런저부상에 환형홈 형상으로 되어 있으며, 펌프 실린더(19)와 펌프 몸체(12)를 통과하는 또다른 연결 구멍(43)을 경유하여 연료 귀환부(44)와 접촉한다. 멤브레인 저장조(23)의 압력챔버(39)는 대기와 연결될 수 있거나, 도면에 도시된 바와같이 펌프 몸체(19)내로 연장하는 윤활유 구멍(45)을 경유하여 구동 기어 영역(13)에 연결될 수 있다. 후자의 경우에, 비귀환 밸브(46,47)가 각각 윤활유 급송부(14)와 연료 급송부(40)상에 배치되며, 윤활유 드레인(15)이 압력 제한기(48)를 설치하고 있다. 압력 제한기(48)는 구동 기어 영역(13)내의 압력 레벨을 연료 저장조(38)내에서 분포하는 동일한 압력 레벨로 설정하는데 사용된다. 윤활유 급송부(14)내의 제한기(49)에 의하여 윤활유 유동 제한이 수행된다.
상기 연료 분사 펌프의 작동 모드는 다음과 같다.
펌프 플런저(20)는 구동 샤프트(17)에 의하여 회전 및 왕복 운동된다. 상기 작동에서, 펌프 플런저(20)는 흡입 행정을 수행하는 동안, 구동기어 영역(13)으로 이동하여 깊이 들어갈때 챔버(22)의 체적을 확대시키는 반면, 압축 또는 가압 행정을 수행하는 동안 상향으로 이동하면, 즉 구동 영역(13)밖으로 다시 이동 할때 펌프 챔버(22)의 체적을 감소시킨다. 흡입 행정동안, 개폐밸브가 개방하여 멤브레인 저장조(23)의 연료 저장조(38)로 부터 연료를 개방 연결부(24,25)를 경유하여 펌프실(22)로 들어가게 한다. 또한, 흡입 행정 동안, 릴리프 구멍(28)이 충전 구멍(30)중 하나와 연결되어 멤브레인 저장조(23)의 연료저장조 영역(28)으로 부터 연료를 릴리프 구멍(38)과 축방향 블라인드 구멍(26)을 경유하여 펌프 챔버(22)로 보낸다. 개폐 밸브(21)의 비교적 작은 개구로 인하여 전체적으로 큰 충전 단면이 펌프실(22)에 대한 제2충전 루트에 의해 감소되어 펌프실(22)의 신속하고 안전한 연료 충전을 얻는다. 소형으로 요구되는 개폐밸브의 밸브 개구는 개폐 밸브(21)의 전환시간을 매우 단축시킨다. 흡입 행정 말기에서 개폐 밸브는 여기되는 순간 폐쇄된다. 흡입 행정동안 펌프 플런저(20)는 흡입 행정의 말기에서 릴리프 구멍(38)과 충전 구멍(30)간의 연결이 단속될 수 있는 정도로 회전하게 된다. 펌프 플런저(20)가 상승하기 시작하며, 그 결과 분배 구멍(27)은 분사 밸브로 이어지는 분배 채널과 연결된다. 분사 압력으로 가압되고 펌프실(22)내에 존재하는 연료는 축방향 블라인드 구멍(26)과 분배 구멍(27)을 경유하여 관련 분사 밸브까지 전달되어 실린더의 연소실로 분사된다. 분배 구멍(27)을 통한 펌프 플런저(20)상에 방사상으로 작용하는 압력은 릴리프 구멍(28,29)을 경유하여 펌프 플런저(20)상에 방사상으로 작용하는 압력과 동일하게 된다. 그래서 펌프 플런저(20)의 압축 행정동안, 방사 방향으로 압력 균형이 이루어지므로, 펌프 플런저(20)는 펌프 실린더(19)내에서 동축상으로 이동하며, 펌프 플런저(20)는 펌프 실린더(19)내에서 동축상으로 이동하며, 펌프 플런저(20)상에서 릴리프 수멍(28,29)이 없이 관찰 될 수 있는 바와같이 플런저의 재밍이 방지된다. 펌프 플런저(29)의 압축 행정동안 릴리프 구멍(28,29)은 펌프 실린더(19)의 내벽으로 폐쇄되고 충전 구멍(30)으로 연결하지 않는다. 전자기 개폐밸브(21)의 비여기로 밸브가 개방되고 연료분사가 완료된다. 펌프 챔버(22)내에 존재하는 연료는 펌프 플런저(20)에 의하여 멤브레인 저장조(23)까지 밀려난다.
멤브레인 저장조(23)는 펌프 챔버(22)를 유입하는 큰 충전 체적으로 인하여 발생할 수 있는 흡입 행정시의 일시적인 압력 강하를 방지한다. 도면에 도시된 바와같이, 멤브레인 저장조(23)의 압력실(39)이 구동 기어 영역(13)과 연결되면, 멤브레인 저장조(23)는 펌프실(22)의 개선된 충전을 위하여 사용될 수 있다.
흡입 행정동안, 펌프 플런저(20)는 구동 기어 영역(13)으로 같이 투과하여 윤활유의 체적 변위를 발생시킨다. 구동 기어 영역(13)내에서 발생하는 압력 강하는 멤브레인 저장조(23)의 압력실(39)내에서 멤브레인(37)상에 작용하여 연료 저장조 영역(38)내에서 일시적인 압력 상승을 발생시킨다.
이러한 압력 상승은 펌프실(22)에 연료를 신속 정확하게 채운다. 구동 기어 영역(13)내의 윤활유 압력이 멤브레인 저장조(23)의 연료 저장조(38)내에 존재하는 연료 압력과 거의 동일하면 이러한 급과가 얻어진다. 윤활유 압력이 너무 높으면, 멤브레인(37)은 잘못된 방향으로 부하가 작용하며, 윤활유 체적내에 담겨지는 펌프 플런저(20)의 효과는 상당히 감소된다.
멤브레인 저장조(23)의 연료 저장조(38)를 연료 귀환부(44)에 연결하므로서, 연료 저장조(38)는 가열되고 열이 소모된다. 그래서 연료는 일정한 온도 레벨로 유지하는 것이 필수적이며 펌프실(22)의 연료 충전의 안전성과 반복성을 증가시킨다. 연료 방출의 제한은 제한기(50)에 의하여 수행된다.
본 발명은 연료 분사 펌프의 상술된 실시예에 제한 받지 않는다. 예를들면, 펌프실(22)의 부가적인 연료 충전을 위하여 전자기 개폐 밸브(21)를 통과하는 동안 릴리프 구멍(28)뿐만 아니라 또다른 릴리프 구멍(29)을 사용할 수 있다. 그래서 충전 구멍(30)이 적절히 설계되어야 한다.

Claims (7)

  1. 펌프실을 형성하는 펌프 실린더내에 안내되며, 상기 펌프실로부터 윤활유 급송부와 드레인을 경유하여 윤활유로 채워져 있는 구동 기어 영역으로 돌출하는 단부를 가진 펌프 플런저와, 구동 샤프트의 회전을 펌프 플런저의 왕복 운동과 회전 운동으로 전환하는 구동 기어 영역내에 배치된 구동기어와, 펌프 플런저내의 축방향 구멍에 의해 펌프실로 연결되며 펌프 플런저의 압축 행정 동안 상기 플런저의 회전 운동의 결과로서 펌프 실린더내에서, 어떻때 하나가 분사 밸브와 연결되는 분배 채널과 연결되는 펌프 플런저내에 방사상으로 배열된 분배 구멍과, 펌프 플런저에 의하여 분사 밸브로 전달될때 연료 분사량을 제어하기 위하여 연료 급송부와 펌프 챔버에 연결된 자기 작동 밸브를 구비하는 내연 기관용 연료 분배식 분사 펌프에 있어서, 멤브레인 저장조(23)의 멤브레인(37)에 의하여 제한된 연료 저장조(38)가 자기 작동 밸브(21)와 연료 급송부(40)사이의 링크(24,25)에 설치되며, 분배구멍(27)에 대하여 정반대로 형성되며 축방향 구멍(26)내에서 종단되고 펌프 플런저(20)의 회전동안 펌프 실린더(19)내에서 충전 구멍(30)과 연결되는 적어도 하나의 릴리프 구멍(28)이 펌프 플런저(20)내에 제공되며, 상기 충전 구멍(30)이 플런저(20)의 압축 행정 사이의 모든 흡입 행정동안 릴리프 구멍(28)으로 연결 되고압축 행정동안 차단되는 방식으로 펌프 실린더(19)내에 설치되고 멤브레인 저장조(23)의 연료 저장조(38)에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 분배식 분사펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 충전 구멍(30)이 펌프 실린더(19)의 실린더 축에 대하여 예각으로 연장되는 것을 특징으로 하는 연료 분배식 분사펌프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 멤브레인 저장조(23)의 연료 저장조(38)는 제한기(50)에 의하여 연료 귀환부(44)에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 분배식 분사펌프.
  4. 제3항에 있어서, 상기 펌프 플런저(20)는 구동 기어 영역(13)에 가까운 플런저 부분상의 환형 오일 누설 홈(42)을 펌프 실린더(19)내에서 이동시키며, 상기 멤브레인 저장조(23)의 연료 저장조에 연결된 제1연결 구멍(41)과 상기 연료 귀환부(44)에 연결된 제2연결 구멍(43)은 오일 누설 홈(42)의 부근에서 펌프 실린더(19)의 내부 재킷까지 종단되는 것을 특징으로 하는 연료 분배식 분사펌프.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비귀환 밸브(46,47)각각이 구동 기어 영역(13)의 윤활유 급송부(14)와 연료 급송부(40)내에 설치되고 압력 제한기(48)가 구동기어 영역(13)의 윤활유 드레인(15)내에 설치되며, 상기 구동 기어 영역(13)은 연료 저장조(38)로부터 이격 배향된 표면을 갖는 멤브레인(37)에 의하여 멤브레인 저장조(23)내에 형성된 압력실(39)에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 분배식 분사펌프.
  6. 제5항에 있어서, 상기 구동 기어 영역(13)내의 윤활유 압력은 멤브레인 저장조(23)의 연료 저장조내 연료 압력과 동일한 압력 레벨로 설정되는 것을 특징으로 하는 연료 분배식 분사펌프.
  7. 제5항에 있어서, 제한기(49)가 윤활유 급송부(14)내에 설치되는 것을 특징으로 하는 연료 분배식 분사펌프.
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