KR100322805B1 - 왕복연소기관의연료분사펌프 - Google Patents

Abstract

이송공간(4)을 포함하는 실린더(2)와, 실린더(2)에서 축방향으로 이동가능한 피스톤(3)과, 이송공간(4)에 연결되고, 이송 단계 중에는 이송공간에의 연결이 차단되는 흡입공간(7)을 가지는 왕복 연소기관의 연료분사펌프에 있어서, 피스톤(3)은 이송공간(4)에 접하는 끝면(3')으로부터 시작하여 그 외주 영역의 내측에 축방향채널(13)과, 이 채널로부터 시작하여 피스톤의 외주영역으로 개구되는 크로스채널(12)을 가진다. 크로스채널의 영역에서 피스톤을 포위하는 슬라이더(9)는 축방향으로 조정가능하게 배치된다. 슬라이더는 이송의 개시를 조정할 수 있도록 크로스채널(12)과 연동하여 피스톤의 운동방향에 대하여 직각인 제1 제어에지(10)와, 이송의 종료를 조정할 수 있도록 크로스채널(12)과 연동하여 피스톤의 운동방향에 대하여 경사진 제2 제어에지(11)를 포함한다. 슬라이더(9) 또는 피스톤(3)은 그 축 주위에서 각각 피스톤 또는 슬라이더에 대하여 상대적으로 회전가능하다.

Description

왕복 연소기관의 연료분사펌프

본 발명은 이송공간을 포함하는 최소한 1개의 실린더와, 실린더에서 축방향으로 이동가능한 피스톤과, 이송공간에 연결되고, 이송단계 중에는 이송공간에의연결이 차단되는 흡입공간을 가지는 왕복 연소기관의 연료분사펌프에 관한 것이다.

지금까지 공지된 이와 같은 종류의 분사펌프에서는, 펌프실린더의 벽에 이송공간과 흡입공간을 연결하는 채널을 형성하는 것이 일반적이었으며, 이송 행정 중에 이송공간에 접하는 피스톤의 끝면이 채널을 통과하면 상기 연결이 차단되어 이송 단계가 개시된다. 이송 단계의 종료는 피스톤에 형성된 경사진 제어에지에 의해 이루어지고, 이 경사진 제어에지는 피스톤의 운동과정에서 상기 채널을 통과하여 다시 이송공간과 흡입공간 사이의 연결이 이루어진다. 피스톤을 회전시켜 경사진 제어에지를 채널의 영역에 보다 빨리 또는 보다 늦게 도달하게 하여, 이송의 종료와 그에 따른 이송량을 변화시킬 수 있었다. 이 구성에 의하면, 이송량의 변화는 항상 이송의 개시와 관련된다. 각각 다른 조작점에서 연소기관에 필요한 최적의 연료분사는 이 수단에 의해서는 불가능하다.

본 발명의 목적은 분사 개시의 조정을 최적으로 가능하게 하는 방법으로 전술한 연료분사펌프를 개량하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 피스톤은 이송공간에 접하는 끝면으로부터 시작하여 그 외주 영역의 내측에 최소한 1개의 축방향채널과, 이 채널로부터 시작하여 피스톤의 외주 영역으로 개구되는 최소한 1개의 크로스채널을 가지고, 크로스채널의 영역에서 피스톤을 포위하는 슬라이더는 축방향으로 조정가능하게 배치되고, 이송의 개시를 조정할 수 있도록 크로스채널과 연동하여 피스톤의 운동방향에 대하여 직각인 최소한 1개의 제1 제어에지와, 이송의 종료를 조정할 수 있도록 크로스채널과 연동하여 피스톤의 운동방향에 대하여 경사진 최소한 1개의 제2 제어에지를 포함하고, 슬라이더 또는 피스톤은 그 축 주위에서 각각 피스톤 또는 슬라이더에 대하여 상대적으로 조정가능하다.

축방향 및 외주방향으로 조정가능한 2개의 제어에지를 갖는 슬라이더의 구성과, 피스톤의 중심을 관통하는 축방향채널 및 크로스채널을 통한 흡입공간과 이송공간의 연결에 의해, 이송량에 무관하게 이송의 개시를 변화시키는 것이 가능하게 된다. 슬라이더를 축방향으로 조정하면 제1 제어에지와 크로스채널의 연동 순간이 변화하여 이송의 개시도 변화하게 된다. 피스톤 또는 슬라이더를 그 축 주위에서 회전시키면 제2 제어에지와 크로스채널의 연동을 변화시켜 이송량도 변화된다. 2가지 조정이 모두 상기한 바와 같이 서로 별개로 행해질 수 있다. 따라서, 간단한 방법으로 왕복 연소기관의 각각 다른 조작점, 즉 0% 부하와 100% 부하 사이의 조작점에서의 필요에 따라서 최적의 방법에 의한 연료분사를 할 수 있다.

다음에, 본 발명의 몇가지 실시예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

제1도에 있어서, 연료분사펌프는 하우징(1)으로 이루어지고, 이 하우징은 제1도의 상부에서 그 일부에 의해 실린더(2)를 형성하고, 이 실린더(2)에서는 피스톤(3)이 상하로 이동할 수 있도록 안내된다. 실린더(2)는 이송공간(4)을 포함하고, 제1도에의 상부에 압력라인(5)이 연결되며, 압력라인(5)은 개략적으로 나타낸 분사노즐(6)까지 유도되고, 분사노즐(6)은 디젤구조의 왕복 연소기관의 실린더헤드(도시하지 않음)에 삽입되어 그 하끝면에서 이 기관의 작동실린더의 연소공간 내로 돌출되어 있다. 피스톤(3)은 제1도에서 하측으로 흡입공간(7)을 통과한 후 하우징(1)의 저부를 통해 연장된다. 피스톤(3)의 하끝면(도시하지 않음)은 캠샤프트의 구동캠 상의 롤러에 의해 공지된 방법으로 지지된다. 디젤연료원(도시하지 않음)은 최소한 1개의 채널(8)을 통해 흡입공간(7)에 연결된다(화살표 A).

흡입공간(7) 내에는 피스톤(3)에 접하도록 슬리브형 슬라이더(9)가 배치되고, 피스톤(3)에 접하여 슬라이드할 수 있다. 제1도에 있어서, 슬라이더(9)는 하끝면에 피스톤(3)의 운동방향(양방향 화살표 B)에 대하여 직각으로 형성되는 제1 제어에지(10)를 포함한다. 제1도에 있어서, 슬라이더(9)는 상끝면에 피스톤(3)의 운동방향에 대하여 경사져서 형성되는 제2 제어에지(11)를 포함한다.

제1 및 제2 제어에지(10),(11)는 장공(長孔)의 형태인 크로스채널(12)과 연동하며, 이 크로스채널(12)은 피스톤(3)의 중심에서 시작하여 피스톤(3)의 외주영역까지 반경방향 외측으로 형성된다. 크로스채널(12)은 피스톤(3)의 중심에서 축방향채널(13)과 연통된다. 채널(13)은 이송공간(4)에 접하는 피스톤(3)의 끝면(3')으로부터 시작하여 크로스채널(12)을 통해 흡입공간(7)을 이송공간(4)에 연결한다. 슬라이더(9)를 축방향으로 조정할 수 있도록 샤프트(14)가 하우징(1)에 지지되고, 그 일단이 흡입공간(7)으로 돌출되고, 그 끝부에 편심 스터드(15)가 돌출되어 있다. 스터드(15)는 제1 제어에지(10)와 평행으로 슬라이더(9)에 형성된 환형 홈(16) 내로 돌출된다. 축방향 조정 중에 슬라이더(9)가 회전하지 않도록 하기 위하여 하우징(1)에 핀(19)이 고정되어 슬라이더에 형성된 축방향 홈(19')으로 돌출된다.

흡입공간(7) 하측에 랙(17)이 하우징(1)에 지지되어 기어링(18)과 연동하며, 이 기어링(18)은 피스톤(3)에 이 피스톤(3)과 함께 회전하면서 피스톤(3)의 축방향운동을 가능하게 하도록 한다. 랙(17)을 제1도의 지면(紙面)에 대하여 직각방향으로 전후이동시켜 기어링(18)과 이에 따라서 피스톤(3)이 축(20) 주위에서 조정될 수 있다.

다음에, 분사펌프의 동작에 대하여 설명한다.

제1도의 피스톤의 위치에 있어서, 흡입공간(7)이 크로스채널(12)과 축방향채널(13)을 통해 이송공간(4)에 연결되고, 이 이송공간(4)에 연료가 충전된다. 피스톤(3)은 이미 언급하였으나 도시하지 않은 캠에 의해 상측으로 이동한다. 크로스채널(12)의 하단(12')이 슬라이더(9)의 제1 제어에지(10)를 통과하는 즉시 크로스채널(12)의 입구가 슬라이더(9)에 의해 완전히 닫히므로 피스톤의 이송 단계가 개시된다. 연료가 압력라인(5)을 통해 분사노즐(6)로 보내지고, 이 분사노즐(6)은 분사압력에 도달하면 개방되어 연료를 연소실에 유입시킨다. 피스톤(3)의 이송 단계는 크로스채널(12)의 상단(12" )이 슬라이더(9)의 제2 제어에지(11)를 통과하는 순간에 종료된다. 따라서, 이 순간에 이송공간(4)과 흡입공간(7)이 다시 연결되어 이송공간(4)에서의 연료압력이 떨어진다. 이송의 개시는 샤프트(14)를 이용하여 변화시킬 수 있으며, 샤프트(14)의 회전시에 슬라이더(9)를 상하로 약간 이동시키는 스터드(15)에 의해 크로스채널(12)의 제1 및 제2 제어에지(10),(11)에 대한 상대적인 위치가 변화한다. 슬라이더(9)를 하측방향으로 조정하면 이송이 보다 빨리 개시되고, 그에 따라서 분사도 빨리 개시되며, 상측방향으로 조정하면 이송이 보다 늦게 개시되어, 반대의 결과가 된다. 이와 같은 조정가능성과는 별개로, 이송량은 또한 분사펌프에 의해 즉 기어링(18)에 의해 조정할 수 있으며, 따라서 랙(17)을 이용하여 피스톤(3)을 회전시켜 제1도의 크로스채널(12)을 좌우로 이동시킴으로써 조정할 수 있다. 크로스채널(12)을 우측으로 이동시키면 크로스채널(12)이 제1 및 제2 제어에지(10),(11) 사이의 축방향 거리를 보다 빨리 통과 하여, 즉 이송 개시점과 이송 종료점이 더 가깝게 위치되어 이송량이 감소한다. 크로스채널(12)을 좌측으로 이동시키면 크로스채널(12)이 제1 및 제2 제어에지(10),(11) 사이의 축방향 거리를 통과할 때까지 보다 긴 시간이 필요하고, 이에 따라서 이송의 개시 및 종료의 시간 간격이 보다 커지게 되어 이송량이 증가한다.

기어링(18)을 피스톤(3)상에 장착하지 않고, 기어링을 슬라이더(9)에 연결시켜 함께 회전하도록 하고, 랙(17)을 이에 대응하도록 설치할 수도 있다. 이 실시예에서는, 핀(19)과 축방향 홈(19')이 없다. 이 경우에 있어서도, 이송의 개시 및 이송량을 각각 별개로 조정할 수 있다.

제2도에 따른 분사펌프에 있어서, 하우징(21)에 또한 이송공간(24)이 형성되고, 그 실린더(22)에 의해 피스톤(23)이 안내된다. 흡입공간(27)에는 슬라이더(29)가 배치되고, 그 하끝면에 랙(도시하지 않음)과 계합하는 기어링(48)이 부착된다. 슬라이더(29)는 기어링(48)에 의해 피스톤(23)의 축(40) 주위에서 조정될 수 있다. 슬라이더(29)의 제1 및 제2 제어에지는 (30) 및 (31)로 표시되어 있다. 슬라이더 (29)를 축방향으로 조정하기 위하여 링(49)이 설치되고, 이 링(49)은 피스톤(23)을 포위하고, 제2도와 같이 상끝면이 슬라이더(29)의 하끝면에 접하여 위치하고, 또한 제2도와 같이 그 하끝면에는 경사지게 형성되는 슬라이드면(50)을 포함한다. 슬라이드면(50)은 링(49)의 반주에 걸쳐서 형성되고, 하우징(21)에 고정된 핀의 형태인스톱부재(51)에 지지된다. 마찬가지로 링(49)에는 랙(도시하지 않음)과 계합되는 기어링(52)이 부착된다.

또한, 제2도에서 알 수 있는 바와 같이, 슬라이더(29)와 링(49)은 나선형 스프링(53)에 의해 스톱부재(51)에 대해 하측으로 압력을 받는다. 스프링의 일단은 실린더(22)의 하끝면에 지지되고, 타단은 슬라이더(29)의 상끝면에 지지된다. 제2도에 따른 실시예의 경우에 있어서, 1개의 크로스채널(12) 대신에 2개의 크로스채널(62),(63)을 형성하고, 이들 채널은 축방향으로 이격되어 있고, 또한 전체 피스톤(23)을 통해 횡방향으로 뚫려 있다.

제3도에 제2도보다 더욱 명확하게 나타낸 바와 같이, 슬라이더(29)는 2개의 제1 제어에지(30)와 2개의 제2 제어에지(31)가 형성되어 대칭의 구조를 나타내고 있다. 제1 제어에지(30)는 각 경우에 있어서 저면에서 개구되는 창문 형태의 개구부의 상단을 형성한다. 연속되는 크로스채널(62),(63)과 제어에지의 대칭의 쌍을 이루는 배치에 의해 슬라이더(29)에 균등한 압력이 걸리게 된다.

다음에, 제2도 및 제3도에 따른 분사펌프의 동작에 대하여 설명한다.

제2도의 피스톤(23)의 위치에서, 이송공간(24)이 축방향채널(33)과 크로스채널(62),(63)을 통해 흡입공간(27)에 연결되어, 흡입공간의 압력으로 이송공간(24)에 연료가 충전된다. 피스톤(23)이 상측으로 이동하면 하측 크로스 채널(62)의 하단이 제1 제어에지(30)를 통과할 때 이송 단계가 개시된다(제 4a도). 이송 단계는 상측 크로스채널(63)의 상단이 제2 제어에지(31)를 통과할 때까지 지속된다(제4b도). 이 때, 이송공간(24)과 흡입공간(27)이 다시 연결된다. 기어링(52)에 의해링(49)을 회전시키면 스톱부재(51)에 따라 슬라이드 이동하는 경사면(50)에 의해 링(49)이 조정되고, 이에 따라서 슬라이더(29)가 축방향으로 조정되므로, 이송의 개시를 조정할 수 있다. 제1도를 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 슬라이더(29)가 제2도에서 하측으로 조정되면 이송의 개시가 빨라지고, 반대의 경우에는 늦어진다. 이와 같은 조정과는 별개로, 제2 제어에지(31)의 크로스채널(62),(63)에 대한 위치를 기어링(48)에 의해 회전하는 슬라이더(29)에 의해 변화시켜 이송량도 또한 조정할 수 있다. 제4c도에는 분사펌프가 최대의 연료량을 공급하는 경우의 피스톤(23)에 대한 슬라이더(29)의 위치를 나타낸다. 제4d도에는 다른 극단위치, 즉 제1 및 제2 제어에지(30),(31) 사이의 가장 짧은 축방향 거리가 크로스채널(62)의 최하단과 크로스채널(63)의 최상단 사이의 축방향 거리보다 작아질 때까지 슬라이더(29)를 회전시켜서 분사펌프에 의한 공급량이 영으로 되는 위치를 나타낸다. 따라서, 슬라이더의 이 위치에서는 흡입공간(27)과 이송공간(24) 사이의 연결이 차단되지 않는다.

제2도에 따라서 설명한 실시예의 변형예로서, 기어링(48)을 슬라이더(29)에 고정하지 않고, 제1도에 따른 실시예의 경우에서와 같이 피스톤(23)에 고정할 수도 있다. 또한, 슬라이더(29)의 제1 제어에지(30)를 포위하는 창문형태의 개구부를 제3도의 좌측으로 편의시킬 수도 있다. 이것은 제3도의 우끝부에서 제1 제어에지 (30)와 제2 제어에지(31) 사이의 축방향 거리가 너무 작게 되어 적절한 강도를 보장할 수 없는 경우에 유용하다. 창문 형태의 개구부를 편의시키는 경우에는 이에 대응하여 하측의 크로스채널(62)도 좌측으로 편의되어야 한다.

또한, 상기 2가지 실시예 모두에 있어서, 이송공간(4) 또는 (24)을 신속하게 충전하도록 하기 위하여 이송공간(4) 또는 (24)의 하끝면에 있는 실린더(2),(22)에 흡입공간(7) 또는 (27)에 연결되는 최소한 1개의 크로스채널을 더 형성할 수도 있다. 이들 채널은 이송 개시의 제어에는 관련이 없는 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 연료분사펌프를 개략적으로 나타낸 종단면도.

제2도는 연료분사펌프의 변형예의 종단면도.

제3도는 제2도에 따른 펌프에 채용된 슬라이더의 사시도.

제4a도∼제4d도는 슬라이더의 4개의 다른 동작위치를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1),(21) : 하우징, (2),(22) : 실린더, (3),(23) : 피스톤,

(4),(24) : 이송공간, (7),(27) : 흡입공간, (9),(29) : 슬라이더,

(10),(30) : 제1 제어에지, (11),(31) : 제2 제어에지,

(12),(62),(63) : 크로스채널, (13),(33) : 축방향채널,

(18),(48),(52) : 기어링, (49) : 링, (51) : 스톱부재,

(53) : 나선형 스프링

Claims (7)

1. 이송공간을 포함하는 최소한 1개의 실린더와, 실린더에서 축방향으로 이동가능한 피스톤과, 이송공간에 연결되고, 이송단계 중에는 이송공간에의 연결이 차단되는 흡입공간을 가지는 왕복 연소기관의 연료분사펌프에 있어서, 피스톤은 이송공간에 접하는 끝면으로부터 시작하여 그 외주 영역의 내측에 최소한 1개의 축방향채널과, 이 채널로부터 시작하여 피스톤의 외주 영역으로 개구되는 최소한 1개의 크로스채널을 가지고, 크로스채널의 영역에서 피스톤을 포위하는 슬라이더는 축방향으로 조정가능하게 배치되고, 이송의 개시를 조정할 수 있도록 크로스채널과 연동하여 피스톤의 운동방향에 대하여 직각인 최소한 1개의 제1 제어에지와, 이송의 종료를 조정할 수 있도록 크로스채널과 연동하여 피스톤의 운동방향에 대하여 경사진 최소한 1개의 제2 제어에지를 포함하고, 슬라이더 또는 피스톤은 그 축 주위에서 각각 피스톤 또는 슬라이더에 대하여 상대적으로 조정가능한 것을 특징으로 하는 왕복 연소기관의 연료분사펌프.
2. 제1항에 있어서, 크로스채널은 2개의 개구로 구성되고, 이 개구는 피스톤에 대하여 축방향으로 이격되어 있고, 각각 2개의 제어에지 중 1개와 연동하는 것을 특징으로 하는 왕복 연소기관의 연료분사펌프.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 슬라이더를 축방향으로 조정하기 위하여, 샤프트 상에 편심되어 배치되고, 슬라이더의 외주방향으로 형성된 홈과 계합되는 스터드를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 연소기관의 연료분사펌프.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 슬라이더를 축방향으로 조정하기 위하여, 슬라이더에 지지되어 피스톤의 운동방향에 대하여 경사지게 형성되는 슬라이드면을 포함하고, 실린더에 고정된 스톱부재에 대하여 지지되어 있는 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 연소기관의 연료분사펌프.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 피스톤 또는 슬라이더를 그 축 주위에서 상대적으로 조정하기 위하여 피스톤 또는 슬라이더와 함께 회전할 수 있도록 고정되고, 랙과 계합되는 기어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 연소기관의 연료분사펌프.
6. 제3항에 있어서, 피스톤 또는 슬라이더를 그 축 주위에서 상대적으로 조정하기 위하여 피스톤 또는 슬라이더와 함께 회전할 수 있도록 고정되고, 랙과 계합되는 기어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 연소기관의 연료분사펌프.
7. 제4항에 있어서, 피스톤 또는 슬라이더를 그 축 주위에서 상대적으로 조정하 기 위하여 피스톤 또는 슬라이더와 함께 회전할 수 있도록 고정되고, 랙과 계합되는 기어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 연소기관의 연료분사펌프.