KR100305362B1 - Distributive Fuel Injection Pump - Google Patents
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Abstract
분배형 연료분사 펌프의 분배축(5)에는, 지름방향으로 뻗은 여러 개의 슬라이드 구멍(5x)이 형성되어 있다. 이것들 슬라이드 구멍에는 플런저(10)가 슬라이드 할 수 있도록 수용되어 있다. 분배 축이 회전하였을 때에, 플런저가 왕복 운동하여, 연료를 간혈적으로 압송한다. 플런저의 슬라이드부(10a)의 외주에는 다이아몬드 같은 카본 피막이 형성되어 있다. 플런저의 슬라이드부의 지름을 D, 길이를 L이라 하였을 때, 그 비 D/L은 크며, 0.6∼1.0이다.In the distribution shaft 5 of the distribution type fuel injection pump, several slide holes 5x extending in the radial direction are formed. The plunger 10 is accommodated in these slide holes so that the slide can slide. When the dispensing shaft rotates, the plunger reciprocates to pump fuel intermittently. A diamond-like carbon film is formed on the outer circumference of the slide portion 10a of the plunger. When the diameter of the slide portion of the plunger is D and the length is L, the ratio D / L is large and is 0.6 to 1.0.
Description
본 발명은 내면 캠을 사용하는 분배형 연료분사 펌프에 관한 것으로, 특히 이 펌프에 사용되는 연료가압용 플런저의 개량에 관한 것이다.The present invention relates to a distribution type fuel injection pump using an inner cam, and more particularly to an improvement of a fuel pressure plunger used for this pump.
유럽 특허 0692622A2, 0675280A1에 개재되어 있는 바와 같이, 내면 캠을 사용한 분배형 연료분사 펌프에서는, 하우징내에 있어서 구동축과 분배축이 같은 축을 이루어 연결되어 있다. 분배축의 구동축 측의 단부에는 지름방향으로 뻗은 여러 개의 슬라이드 구멍이 형성되어 있고, 이것들 슬라이드 구멍에는 플런저가 슬라이드 할 수 있도록 수용되어 있다. 이 분배축의 단부를 둘러싸도록 하여 캠링이 배치되어 있다. 분배축이 회전하였을 때에 캠링의 내면에 형성된 캠의 작용으로, 한 쌍의 플런저가 분배축의 지름방향으로 왕복운동하고, 이에 따라, 연료가 분사노즐에 간혈적으로 압송된다.As disclosed in European Patents 0692622A2 and 0675280A1, in a fuel distribution pump using an inner cam, the drive shaft and the distribution shaft are connected to each other in the housing. A plurality of slide holes extending in the radial direction are formed at an end portion on the drive shaft side of the distribution shaft, and these slide holes are accommodated so that the plunger can slide. The cam ring is arrange | positioned so that the edge part of this distribution shaft may be enclosed. By the action of the cam formed on the inner surface of the cam ring when the dispensing shaft rotates, the pair of plungers reciprocate in the radial direction of the dispensing shaft, whereby fuel is intermittently pumped to the injection nozzle.
상기 구성의 펌프에서는 길이(L)가 짧을수록, 슬라이드 할 때의 플런저의 기울기가 커지게 되고, 직경(D)이 클수록 기울기 상태의 플런저에부여되는 회전운동 모우먼트가 커지게 되며, 그 결과, 플런저의 에지에 있어서 국소적으로 접촉압이 높아지게 되어, 과열로 접착하거나, 마모가 발생한다. 이와 같은 과열에 의한 접착이나 마모를 방지하기 위하여는, 플런저의 직경(D), 길이(L)의 비 D/L을 충분히 작게 할 필요가 있다.In the pump of the above configuration, the shorter the length (L), the larger the inclination of the plunger when sliding, and the larger the diameter (D), the larger the rotary motion moment applied to the inclined plunger, and as a result, Contact pressures increase locally at the edge of the plunger, resulting in adhesion due to overheating or wear. In order to prevent adhesion and abrasion due to such overheating, it is necessary to make the ratio D / L of the diameter D and the length L of the plunger sufficiently small.
그러나, D/L을 충분히 작게 하기 위하여는, 캠링내에 배치되는 플런저를 길게 하지 않으면 아니된다. 또, 플런저의 지름(D)을 작게 하지 않으면 아니된다. 이 지름(D)을 작게 하면, 필요한 연료의 압송 량을 확보하기 위하여 플런저의 왕복운동 스트로우크를 길게 하지 않을 수 없다.However, in order to make D / L small enough, the plunger disposed in the cam ring must be made long. Moreover, the diameter D of the plunger must be made small. When the diameter D is made small, the reciprocating stroke of the plunger must be lengthened in order to secure the required fuel feeding amount.
상기와 같이, 플런저가 길어지고, 플런저의 스트로우크가 길어지는 결과, 이 플런저를 둘러싼 캠링이 큰 지름으로 되고, 나아가서는 펌프의 대형화를 부득이 하게 된다.As described above, as the plunger becomes longer and the stroke of the plunger becomes longer, the cam ring surrounding the plunger becomes a larger diameter, thereby inevitably increasing the size of the pump.
본 발명의 목적은, 플런저가 직경(D)과 길이(L)의 비 D/L을 작게 하여도 플런저의 왕복운동을 원활하게 할 수 있음과 동시에, 플런저의 마모를 최소한으로 억제할 수 있으며, 나아가서는 소형화를 도모할 수 있는 분배형 연료분사 펌프를 제공함에 있다.An object of the present invention can smoothly reciprocate the plunger even when the plunger has a small ratio D / L of the diameter D and the length L, and at the same time, minimize the wear of the plunger, Furthermore, it is providing the distribution type fuel injection pump which can aim at miniaturization.
본 발명의 요지는, 플런저의 슬라이드부에 다이아몬드 같은 카아본 피막을 형성함에 있다. 다이아몬드 같은 카아본 피막은, 마찰저항이 작으며 더욱이 마모내성이 뛰어나므로, 플런저의 슬라이드부의 외주와 분배축의 슬라이드 구멍의 내주와의 사이의 접촉압이 높아도, 플런저의 원활한 슬라이드를 가능하게 하여, 슬라이드부의 마모를 최소한으로 할 수 있다. 플런저의 직경(D)과 길이(L)의 비 D/L은 바람직하기는 0.6∼1.0이며, 보다 바람직하기는 0.7∼1.0이다. 이와 같이 하면, 분사펌프를 소형으로 할 수 있음과 동시에 충분한 분사량을 고압으로 분사시킬 수 있다.The gist of the present invention is to form a diamond-like carbon film on the slide portion of the plunger. Diamond-like carbon film has a low frictional resistance and excellent wear resistance, so that even if the contact pressure between the outer circumference of the slide portion of the plunger and the inner circumference of the slide hole of the distribution shaft is high, the plunger can be smoothly slid. The wear of the part can be minimized. The ratio D / L of the diameter D and the length L of the plunger is preferably 0.6 to 1.0, more preferably 0.7 to 1.0. In this way, the injection pump can be made compact and a sufficient injection amount can be injected at high pressure.
도 1은 본 발명의 분배형 연료분사 펌프의 종단면도.1 is a longitudinal sectional view of a dispensed fuel injection pump of the present invention;
도 2는 도 1에 있어서 Ⅱ-Ⅱ선에 잇따른 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1. FIG.
도 3은 플런저의 확대정면도.3 is an enlarged front view of the plunger.
도 4는 플런저의 슬라이딩 시험결과를 나타낸 도면.4 is a view showing a sliding test result of the plunger.
* 도면의 주요부분에 대한부호의 설명* Explanation of the symbols for the main parts of the drawings
1 : 하우징 2 : 구동축1
3 : 내부공간 4 : 급수펌프3: internal space 4: water feed pump
5 : 분배축 6 : 지지통5: distribution shaft 6: support cylinder
5a : 주연료통로 5b : 누출겸용 구멍5a:
5c : 분배용 구멍 5x : 슬라이드 구멍5c:
2a : 통부(筒部) 5m : 플랜지부2a:
5n : 돌기 7 : 제어슬리이브5n: protrusion 7: control sleeve
8 : 분사량 제어용 작동기 9 : 토출밸브(delivery valve)8: Actuator for injection quantity control 9: delivery valve
10 : 플런저(plunger) 11 : 슈우(shoe)10: plunger 11: shoe
이하, 본 발명의 한 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다. 먼저 분배형 연료분사 펌프의 개요를, 도 1, 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 분배형 연료분사 펌프는, 하우징(1)을 구비하고 있다. 이 하우징(1)의 도면중 좌단부에는, 엔진으로부터 회전토오크를 받는 구동축(2)이 관통되어 있으며, 구동축(2)의 우단부가 하우징(1)의 내부공간(3)으로 면하고 있다. 하우징(1)내에 급수펌프(4)가 수용되어 있으며, 이 급수펌프(4)는 구동축(2)의 회전에 의하여 구동되어, 연료를 수기압의 압력으로 내부공간(3)으로 공급하도록 되어 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Embodiment of this invention is described with reference to drawings. First, the outline | summary of a distribution type fuel injection pump is demonstrated, referring FIG. As shown in FIG. 1, the distribution type fuel injection pump is provided with the
상기 하우징(1)내에 있어서, 구동축(2)의 우단부에는, 구동축(2)과 동축을 이루는 분배축(5)의 좌단부가 연결되어 있다. 하우징(1)의 우단부에는 지지통(6)이 관통 고정되어 있으며, 이 지지통(6)에 분배축(5)의 우단부가 회전할 수 있도록 삽입되어 있다. 분배축(5)의 우단부에는, 축방향으로 뻗은 주연료통로(5a)가 형성되어 있다. 또, 분배축(5)의 외주면에는, 주연료통로(5a)의 중도부에 이어지는 흡인, 누설겸용 구멍(5b)과, 주연료통로(5a)의 우단부에 이어지는 분배용 구멍(5c)이 개구하고 있다.In the
상기 분배축(5)의 좌단부에는, 주연료통로(5a)의 좌단에서 지름방향으로 뻗은 여러 개의 단면이 원형의 슬라이드구멍(5x)이 형성되어 있다. 상기 구동축(2)의 우단부는 분배축(5)의 좌단부를 둘러싼 통부(2a)(도 2에서만 도해)로 되어 있으며, 이 통부(2a)에는 축방향으로 뻗은 여러 개의 슬릿이 형성되었고, 이 슬릿과 분배축(5)의 링형상의 플랜지부(5m)(도 1에서만 도해)등으로 지지구멍(5y)이 구획 형성되어 있다. 이 지지구멍(5y)은 상기 슬라이드 구멍(5x)의 지름방향 외단으로 이어지고 구동축(2)의 외주면에 개구하고 있다.At the left end of the
더욱이, 상기 구동축(2)의 통부(筒部)(2a)에 형성된 슬릿의 안쪽단부(도 1에서 좌단)에는, 분배축(5)으로부터 지름방향, 바깥방향으로 돌출하는 돌기(5n)가 끼워 넣어져 있어, 이에 따라 양자가 연결되어 있다.Further,
상기 하우징(1)내에 있어서, 분배축(5)의 중도부의 외주에는 제어슬리이브(7)가 장착되어 있다. 상기한바 흡인, 스필겸용의 구멍(5b)은, 제어슬리이브(7)에 막혀져 있어, 분배축(5)의 회전에 따라서, 제어슬리이브(7)에 형성된 비스듬히 뻗은 구멍(도면에 없음)을 개재하여 하우징(1)의 내부공간(3)과 연통 한다거나, 이 내부공간(3)으로부터 차단된다거나 한다. 이 제어슬리이브(7)는 분사량 제어용 작동기(8)에 의하여 축방향으로 위치조절 할 수 있도록 되어 있다.In the
상기 하우징(1)의 우단부에는, 여러 개의 토출밸브(9)(하나만을 도해)가부착되어 있다. 이것들 토출밸브(9)는, 분배축(5)의 회전에 따라서 상기 분배용의 구멍(5c)으로 순차 하나씩 선택적으로 연통 하도록 되어 있다.A plurality of discharge valves 9 (illustrate only one) are attached to the right end of the
각 슬라이드 구멍(5x)에는, 플런저(10)가, 슬라이드 할 수 있도록 수용되어 있다. 각 지지구멍(5y)에는, 슈우(shoe)(11)가 지름방향 슬라이드 할 수 있도록 수용되어 있다. 이 슈우(11)에는, 원주형상의 로울러(12)가 회전할 수 있도록 지지되어 있다.The
상기 하우징(1)내에는, 분배축(5)의 좌단부와 구동축(2)의 통부(2a)를 둘러쌓도록 하여 분배축(5)과 같은 축을 이루는 캠링(15)이 배치되어 있다. 도 2에 잘 나타내어 있는 바와 같이, 이 캠링(15)의 내주면에는, 캠면(16)이 형성되어 있다. 이 캠면(16)에는 상기 로울러(12)가 접하도록 되어 있다. 캠면(16)은, 지름방향, 안 방향으로의 돌출부(16a)와, 후퇴부(16b)를 구비하고 있다.In the
더욱이, 이 캠링(15)은 분사기기 제어용 작동기(17)에 의하여, 분배축(5)의 축의 둘레에 회전 운동되어서 그 각도위치를 조절하도록 되어 있다.Furthermore, this
상기 구성의 분배형 연료분사 펌프에 있어서, 구동축(2)이 회전하면 이에 뒤쫓아서 분배축(5)도 회전한다. 이 분배축(5)의 회전에 의한 원심력으로, 플런저(10), 슈우(11), 로울러(12)는 분배축(5)의 지름방향, 바깥방향으로 힘이 가하여져서, 플런저(10)와 슈우(11)가 접하고, 로울러(12)와 캠링(15)의 캠면(16)이 접한다.In the distribution type fuel injection pump having the above configuration, when the
상기 분배축(5)의 회전에 따라서, 로울러(12)의 접촉위치가 캠면(16)의 돌출부(16a)에서 후퇴부(16b)로 이행하는 과정에서(플런저(10)가 분배축(5)의 지름방향 바깥방향으로 이동하는 과정에서), 분배축(5)의 구멍(5b)이 제어슬리이브(7)의 경사구멍을 개재하여 내부공간으로 연통하고, 이에 따라 하우징(1)의 내부공간(3)내의 연료가 상기 구멍(5b)을 개재하여 주연료통로(5a)에 흡인된다.In response to the rotation of the
상기 로울러(12)의 접촉위치가 캠면(16)의 후퇴부(16b)에서 돌출부(16a)로 이행하는 과정에서, 이 캠면(16)의 캠작용에 의하여, 로울러(12), 슈우(11)를 개재하여 플런저(10)가 분배축(5)의 지름방향, 안쪽방향으로 밀려서 이동하게 된다. 이 과정의 초기에, 분배축(5)의 포오트(5b)가 제어슬리이브(7)에 의하여 폐쇄된다. 이에 따라 주연료통로(5a)내의 연료가 고압으로 되어서, 분배용 포오트(5c)에 의하여 선택된 토출밸브(9)로 이송되고, 또한 이 토출밸브(9)에서, 엔진으로 장착된 분사노즐로 송치되어, 엔진으로의 연료분사를 실행하게 된다. 더욱이, 이 과정의 종기에 있어서, 분배축(5)의 구멍(5b)이 제어슬리이브(7)의 경사구멍과 연통하기 때문에, 주연료통로(5a)내의 고압연로가 구멍(5b)을 개재하여 내부공간(3)으로 누설하여, 상기 연료분사가 종료한다.In the process of moving the contact position of the
다음에, 본 발명의 특징부인, 상기 분배형 연료분사 펌프의 플런저(10)에 대하여, 도 3을 참조하면서 설명한다. 이 플런저(10)는, SKH51등의 고속도 공구강철로 되었으며, 원주형상의 슬라이드부(10a)와, 그 양단의 돌출부(10b)등을 구비하고 있다. 슬라이드부(10a)의 직경을 D이라 하고, 길이를 L이라 하였을 때, 그 비 D/L은 0.6∼1.0이며, 보다 바람직하기는 0.7∼1.0이다. 본 실시 예에서는, 직경(D)이 9.5㎜, 길이(L)가 12㎜이고, 비 D/L은, 0.79이다.Next, the
상기 비 D/L은 종래 예에 비하여 크다. 즉, 종래 예에 비하여 직경(D)이 크고, 길이(L)가 작다. 특히 종래에 비하여 길이(L)가 작다.The ratio D / L is larger than the conventional example. That is, compared with the conventional example, the diameter D is large and the length L is small. In particular, the length L is smaller than the conventional one.
플런저(10)의 길이(L)를 짧게 할 수 있기 때문에, 이 플런저(10)를 둘러싸는 캠링(15)의 지름을 작게 할 수 있으며, 나아가서는, 펌프를 지름방향을 소형으로 할 수 있다. 또, 직경(D)을 크게 함에 따라, 필요한 연료압송량을 얻기 위한 플런저(10)의 스트로우크를 짧게 할 수 있으므로, 이 점으로부터도 캠링(15)의 지름을 더욱 작게 할 수 있으며, 나아가서는 펌프를 지름방향으로 더욱 소형으로 할 수 있다.Since the length L of the
상기 플런저(10)는, 고압연료의 누출을 없애기 위하여, 대단히 좁은 틈새로 분배축(5)의 슬라이드 구멍(5x)으로 수용되어 있으며, 양자사이에 유막이 거의 형성되어 있지 않다. 더욱이 고속으로 왕복 운동하므로, 슬라이딩 조건이 가혹하다. 따라서, 상기와 같이 플런저(10)의 비(D/L)가 클 경우에는, 이와 같은 가혹한 슬라이딩 조건에서는, 플런저(10)의 슬라이드부(10a)의 에지부에 대단히 높은 접촉압이부여되어 플런저(10)의 슬라이드가 원활할 수 없게 됨과 동시에, 이 접촉부에 과열부착, 마모가 발생하여 버린다.The
그러나, 본 실시형태에서는, 플런저(10)의 슬라이드부(10a)의 외주면에, DLC 피막(다이아몬드 같은 카아본 피막, 비정질 경질 탄소피막)을 형성하였기 때문에, 이와 같은 과열부착이나 마모를 방지할 수 있다. 이 DLC 피막(DLC 피막)은, 탄소이므로 용착을 일으키지 않아서, 마찰계수가 낮으며, 더욱이 고면압(高面壓)에 견딜 수 있기 때문이다. 본 실시형태에서는 DLC 피막은, 모재와의 밀착성 및 슬라이딩 특성(저μ)을 한층 높이기 위하여, 질소, 규소를 함유하고 있다. 여기에서 질소는 15at% 이하이며, 규조는 10∼35at% 이다. 피막두께는, 1㎛ 이상으로 하고, 강도의 면에서 5㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.However, in this embodiment, since a DLC film (a carbon film such as diamond, an amorphous hard carbon film) is formed on the outer circumferential surface of the slide portion 10a of the
상기한바 DLC 피막의 플런저(10)의 과열부착, 마모의 시험을 초정밀 완성의 플런저, PTFE가 분사된 Ni-P 도금이 플런저와 함께 실행하였다. 시험결과는, 다음과 같다.As described above, tests of overheating adhesion and abrasion of the
플런저속도 : 4m/secPlunger Speed: 4m / sec
연 료 : 경유(저유황)Fuel: Diesel (low sulfur)
온 도 : 실온Temperature: room temperature
틈 새 : 2㎛(슬라이드 구멍과 플런저와의 사이)Clearance: 2 μm (between the slide hole and the plunger)
펌프회전수 : 2250rpmPump RPM: 2250rpm
시험시간 : 1000시간Test time: 1000 hours
시험결과는, 도 4에 도시한 바와 같다. 도 4에 있어서, 세로 좌표는 표면상태를 뜻하며, A는 가열부착, 마모, 박리(더욱이, 박리는 상기 도금, 피막의 경우에만 발생할 가능성이 있다)의 어느 것도 발생하지 않는 상태를 의미하고, B는 마모, 일부 박리가 발생한 상태, C는 과열부착, 커다란 마모, 박리가 발생한 상태를 의미한다. 즉, 초정밀 완성의 경우, 비 D/L이 0.55이상일 때 과열부착, 커다란 마모가 발생하며, PTFE 분산 Ni-P 도금의 경우, 비 D/L이 0.6∼0.7에서 마모, 일부박리가 발생하여, 0.7이상에서의 과열부착, 커다란 마모, 박리가 발생한다. 이에 대하여, DLC 피막에서는, 비 D/L이 1.0으로 되어도, 과열부착, 커다란 마모, 박리의 어느 것도 발생하지 않았다.The test results are as shown in FIG. In Fig. 4, the ordinate denotes a surface state, and A denotes a state in which none of heating adhesion, abrasion, or peeling (more, peeling may occur only in the case of the plating or coating) occurs, and B Indicates wear, some peeling occurs, C means overheating, large wear, peeling occurs. That is, in the case of ultra-precision completion, overheating and large abrasion occur when the ratio D / L is 0.55 or more, and in the case of PTFE dispersed Ni-P plating, the wear and partial peeling occur at the ratio D / L of 0.6 to 0.7. Overheat adhesion, large abrasion, and peeling occur at 0.7 or higher. On the other hand, in the DLC film, even if the ratio D / L was 1.0, none of the overheated adhesion, large abrasion, and peeling occurred.
상기 시험결과에 따라서, 본 실시형태에서는, DLC 피막에 의한 이점을 최대한 형수하기 위하여, 플런저(10)의 비 D/L을, 다른 표면처리나 도금 등에서는 마모나 과열부착등이 발생하는 0.6이상으로 하고, 보다 바람직하기는 0.7이상으로 하였다. 더욱이, 플런저(10)의 비 D/L은, 분배형 연료분사 펌프의 구조상의 한계로부터 1.0 이하로 하였다.According to the above test results, in this embodiment, in order to maximize the advantages of the DLC coating, the ratio D / L of the
더욱이, DLC 피막은, 플런저(10)의 돌출부(10b)에 형성하여도 좋다.Furthermore, the DLC film may be formed on the protruding
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