KR100331761B1 - 연료공급장치 - Google Patents

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KR100331761B1
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마사히코 후지타
다쓰야 이케가미
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails

Abstract

연료의 맥동을 작게할 수 있고, 연료의 분사량을 안정시켜 엔진의 회전을 안정시킬 수 있는 연료공급장치를 얻게된다.
연료를 분사하는 연료분사기(1)와, 연료탱크(2)와, 연료분사기(1)와, 연료탱크(2)를 연결하는 연료통로(4),(5)와, 상류부분에 설치된 저압연료펌프(10)와, 저압연료펌프(10)와, 연료분사기(1)사이에 설치되고, 접동공(맞대어 움직이는 구멍(41a))를 갖는 실린더(41), 접동공(41a)내에 왕복이동가능하게 배치된 플런저(43)를 갖고, 플런저(43)의 왕복이동에 의해, 연료를 흡입포트(5c)를 통해서 연료가압실(45)에 흡입가압하고, 가압된 연료를 토출포트(4d)로부터 토출해서 연료분사기(1)에 압송하는 고압연료펌프(3)와, 연료통로(4)의 고압연료펌프(3)와, 연료분사기(1)사이에 설치되고, 고압연료펌프(3)로부터 토출된 연료의 압력을 조합하는 고압 레귤레이터(32)를 구비하고 있다.

Description

연료공급장치
본 발명은 통내분사식 내연기관등에 사용되는 연료공급장치로, 특히 연압의 맥동폭을 작게 할 수 있고, 연료의 분사량을 안정시켜 엔진의 회전을 안정시킬 수 있는 연료공급장치에 관한 것이다.
소위 통내분사식 내연기관이나 직접분사식 내연기관이라 불리고 있는 연료를 엔진의 실린더내에서 분사하는 방식의 내연기관으로는 디젤엔진이 널리 알려져 있으나, 근년 불꽃점화엔진(휘발유엔진)에서도, 통내 분사식의 것이 제안되어 있다.
이 같은 통내분사식 내연기관에서는 엔진의 성능향상이나 배출가스의 저감을 위해 연료분사압을 울려서 연료분무를 미립화하고, 연료분사기간을 단축화하는 경향이 있다.
또, 과급기구를 구비한 엔진에서는 과극시에 따른 높은 분사압이 요구된다.
그래서, 통내분사식 내연기관에서의 연료공급시스템은, 충분히 높은 예를들면 10기압정도의 연료분사압이 얻어지도록 되어있다.
도 14는 종래의 연료공급장치를 표시하는 모식적인 구성도이다.
도 14에서 델리버리파이프(1)는 도시하지 않은 엔진의 기통수에 대응한 인젝터(1a)를 갖고 있다.
델리버리파이프(1)와 연료탱크(2)사이에는 고압연료펌프(3)가 배치되어 있다.
델리버리파이프(1)와 고압연료펌프(3)는 고압연료통로(4)로 접속되어 있다.
또, 고압펌프(3)와 연료탱크(2)는 저압연료통로(5)로 접속되어 있다.
고압연료펌프(3)의 연료취입구에는, 필터(6)가 설치되어 있다.
또, 고압연료펌프(3)의 토출측에는 체크밸브(7)가 설치되어 있다.
고압연료펌프(3)의 드레인(8)은 연료탱크(2)에 반려되어 있다.
고압연료펌프(3), 필터(6) 및 체크밸브(7)는 고압연료펌프체(100)로서 일체로 구성되어 있다.
저압연료통로(5)의 연료탱크(2)측의 단부에는 저압연료펌프(10)가 설치되어 있다.
저압연료펌프(10)의 연료취입구에는 필터(11)가 설치되어 있다.
또, 저압연료펌프(10)의 토출측의 저압연료통로(5)에는 체크밸브(12)가 설치되어 있다.
고압연료펌프(3)와 저압연료펌프(10)와의 사이의 저압연료통로(5)에는 저압레귤레이터(14)가 설치되어 있다.
저압레귤레이터(14)의 연료취입구에는 필터(15)가 설치되어 있다.
저압레귤레이터(14)의 드레인(16)은, 연료탱크(2)에 되돌려져 있다.
델리버리파이프(1)는 고압연료펌프(3)와 반대측에 또 고압연료통로(18)를 갖고 있다.
이 고압연료통로(18)에는 고압레귤레이터(20)가 설치되어 있다.
고압레귤레이터(20)의 드레인(21)은 연료탱크(2)에 되돌려져 있다.
고압레귤레이터(20)는 고압레귤레이터체로서 구성되고, 델리버리파이프(1)와 연료탱크(2)사이의 소정의 위치에 설치되어 있다.
또, 고압연료통로(4)에는 연압센서(22)가 설치되어 있다.
이러한 구성의 연료공급장치에서는 저압연료펌프(10)에서 어느정도 가압된 연료는 고압연료펌프(3)에서 다시 가압되어 델리버리파이프(1)에 도달해서 인젝터(1a)로부터 도시하지않은 엔진의 기동내에 분사된다.
이때, 저압연료펌프(10)로부터의 토출압은 저압레귤레이터(14)에 의해 소정범위에 안정화되고 또 고압연료펌프(3)로부터의 토출압은 고압레귤레이터(20)에 의해 소정범위로 안정화되어 있다.
그러나, 이 같은 구성의 연료공급장치에서는 고압연료펌프(3)로부터 토출되는 연료의 토출맥의 맥동이 크고, 또 이 맥동은 고압레귤레이터(20)에 반사되어서그 일부가 고압연료펌프(3)측으로 되돌아가고, 공진해서 더욱 커진다.
즉 고압연료펌프(3)와 고압레귤레이터(20)사이의 고압연료통로(4), 델리버리파이프(1) 및 고압연료통로(18)에서 고압연료펌프(3)가 발생한 맥동이 반사파와 공진해서 더욱 커진다.
이 맥동은 델리버리파이프(1)로부터의 연료의 분사량에 흐트러짐을 발생시킨다.
이 분사량의 흐트러짐은 공기연료비를 불안정하게하고 엔진의 회전이 불안전하게 되어 이것이 문제였었다.
또, 배관내의 연료의 맥동에 의해 이상음이 발생되는 문제도 있었다.
그리고, 특히 고압연료펌프(3)가 단기통인 경우 이 맥동이 커서 문제였었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 된 것으로, 연료의 맥동을 작게할 수 있고, 연료의 분사량을 안정시켜 엔진의 회전을 안정시킬 수 있는 연료공급장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
청구항 1의 연료공급장치에서는 내연기관에 연료를 분사하는 연료분사기와 연료를 저장하는 연료탱크와, 연료분사기와 연료탱크를 연결하는 연료통로와, 연료통로의 상류부분에 설치된 저압연료펌프와, 연료통로의 저압연료펌프와 연료분사기사이에 설치되고, 연료의 흡입포트, 연료의 토출포트, 맞대어 움직이는 구멍을 갖는 실린더, 맞대어 움직이는 구멍의 일부에 형성된 연료가압실 및 맞대어 움직이는 구멍 ㎜ 왕복이동가능하게 배치된 플런저를 소유하고 플런저의 왕복이동에 의해, 연료를 연료통로로부터 흡입포트를 통해 연료가압실은 흡입가압하고, 가압된 연료를 토출포트로부터 연료통로에 토출해서 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프와 연료통로의 고압연료펌프와 연료분사기사이에 설치되고, 고압연료펌프로부터 토출된 연료의 압력을 조압하는 고압레귤레이터를 구비하고 있다.
청구항 2의 연료공급장치에서는 내연기관에 연료를 분사하는 연료분사기와 연료를 저장하는 연료탱크와 연료분사기와 연료탱크를 연결하는 연료통로와, 연료통로의 상류부분에 설치된 저압연료펌프와, 연료통로의 저압연료 펌프와, 연료분사기사이에 설치되고, 연료의 흡입포트, 연료의 토출포트, 맞대어 움직이는 구멍을 갖는 실린더, 이 맞대어 움직이는 구멍의 일부에 형성된 연료가공실 및 맞대어 움직이는 구멍내에 왕복이동가능하게 배치된 플런저를 갖고, 플런저의 왕복이동에 의해 연료를 연료통로로부터 흡입포트를 통해서 연료가압실에 흡입가압하고, 가압된 연료를 토출포트로부터 연료통로에 토출해서 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프와, 연료통로의 고압연료펌프와 연료분사기사이에 설치되고, 고압연료펌프로부터 토출된 연료의 맥동을 흡수하는 고압어큘레이터를 구비하고 있다.
청구항 3의 연료공급장치에서는 내연기관에 연료를 분사하는 연료분사기와, 연료를 저장하는 연료탱크와, 연료분사기와 연료탱크를 연결하는 연료통로와 연료통로의 상류부분에 설치된 저압연료 펌프와, 연료통로의 저압연료펌프와 연료분사기 사이에 설치되고 연료의 흡입포트, 연료의 토출포트, 맞대어 움직이는 구멍을 갖는 실린더, 맞대어 움직이는 구멍의 일부에 형성된 연료가압실 및 맞대어 움직이는 구멍내에 왕복이동가능하게 배치된 플런저를 소유하고 플런저의 왕복이동에 의해, 연료를 연료통로로부터 흡입포트를 통해서 연료가압실에 흡입가압해서 가압된연료를 토출포트로부터 연료통로에 토출해서 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프와, 연료통로의 고압연료펌프와 연료분사기사이에 설치되고, 고압연료펌프로부터 토출된 연료의 압력을 조압하는 고압레귤레이터와, 연료통로의 고압연료펌프와 연료분사기사이에 설치되고, 고압연료펌프로부터 토출된 연료의 맥동을 흡수하는 고압어큘레이터를 구비하고 있다.
도 1은 본 발명의 연료공급장치를 표시하는 모식적인 구성도.
도 2는 본 발명의 연료공급장치의 고압연료펌프체의 단면도.
도 3은 고압레귤레이터의 스플의 측면도.
도 4는 고압레귤레이터의 원통부재의 단면도.
도 5는 리드밸브의 개략도.
도 6은 리드밸브의 밸브의 상면도.
도 7은 맥동과 분사의 타이밍을 표시하는 타임차트.
도 8은 플런저의 왕복운동에서 주파수가 다른 경우의 흡입토출동작의 차이를 표시하는 타임차트.
도 9는 본 발명의 연료공급장치의 다른 예를 표시하는 모식적인 구성도.
도 10은 본 발명의 연료공급장치의 다른 예를 표시하는 고압연료펌프체의 단면도.
도 11은 본 발명의 연료공급장치의 다른 예를 표시하는 모식적인 구성도.
도 12는 본 발명의 연료공급장치의 다른 예를 표시하는 고압연료펌프체의 단면도.
도 13은 도 12의 ⅩⅢ-ⅩⅢ선에 따른 화살표에서 본 단면도.
도 14는 종래의 연료공급장치를 표시하는 모식적인 구성도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1. 델리버리파이프(연료분사기) 2. 연료탱크
3. 고압연료펌프 4. 고압연료통로(연료통로)
5. 저압연료통로(연료통로) 10. 저압연료펌프
31,70. 고압어큐뮬레이터 32. 고압레귤레이터
41. 실린더 43. 플런저
45. 연료가압실
실시의 형태 1
도 1은 본 발명의 연료공급장치를 표시하는 모식적인 구성도이다.
또, 도 2는 본 발명의 연료공급장치의 고압연료펌프체의 단면도이다.
또, 도 3은 고압레귤레이터의 스플의 측면도이고, 도 4는 고압레귤레이터의 원통부재의 단면도이다.
또, 도 5는 리드밸브의 개략도이고, 도 6은 리드밸브의 밸브의 상면도이다.
도 1에서 연료분사기기인 델리버리파이프(1)는, 도시하지 않은 엔진의 기통수에 대응한 복수의 인젝터(1a)를 갖고 있다.
델리버리파이프(1)와 연료탱크(2)사이에는, 고압연료펌프(3)가 배치되어 있다.
그리고 델리버리파이프(1)와 고압연료펌프(3)와는 고압연료통로(4)에서 접속되어 있다.
또 고압연료펌프(3)와 연료탱크(2)와는 저압연료통로(5)에서 접속되어 있다.
고압연료통로(4)와 저압연료통로(5)와는 델리버리파이프(1)와 연료탱크(2)를접속하는 연료통로를 구성하고 있다.
고압연료펌프(3)의 연료취입구에는, 필터(6)가 설치되어 있다.
고압연료펌프(3)의 드레인(8)은, 연료탱크(2)에 되돌려져 있다.
저압연료통로(5)의 연료탱크(2)측의 단부에는, 저압연료펌프(10)가 설치되어 있다.
저압연료펌프(10)의 연료취입구에는 필터(11)가 설치되어 있다.
또, 저압연료펌프(10)의 토출추의 저압연료통로(5)에는, 체크밸브(12)가 설치되어 있다.
고압연료펌프(3)와 저압연료펌프(10)사이의 저압연료통로(5)에는 저레귤레이터(14)가 설치되어 있다.
저압레귤레이터(14)의 드레인(16)은 연료탱크(2)에 되돌려져 있다.
고압연료펌프(3)는 저압연료통로(5)에 의해 공급된 연료를 다시 고압으로 해서, 델리버리파이프(1)측에 토출한다.
고압연료펌프(3)의 저압연료통로(5)측, 즉 저압측에는 뎀퍼(30)가 설치되어 있다.
또 고압연료펌프(3)의 고압측에는 고압어큐뮬레이터(31)와 고압레귤레이터(32)가 설치되어 있다.
고압레귤레이터(32)의 드레인(33)은, 고압연료펌프(3)의 연료흡입측으로 되돌려져 있다.
고압연료펌프(3), 뎀퍼(30), 고압어큐뮬레이터(31), 고압래귤레이터(32), 필터(6) 및 체크밸브(7)는 고압연료펌프체(200)로서 일체로 구성되어 있다.
도 2는 고압연료펌프체(200)의 단면도이다.
케이싱(40)의 도 2의 하방에는 원통상의 요부(40a)가 형성되어 있다.
이 凹부(40a)에는, 개략통상의 실린더(41)가 실린더 고정부재(42)의 외주부에는 숫나사(42a)가 패여져 있고, 요부(40a)에 형성된 암나사와 나사마춤 되어 있다.
실린더(41)는 중심에 원통상의 슬라이드 구멍(41a)을 갖고 이 슬라이드 구멍(41a)중에는 원주형의 플러저(43)가 슬라이드 가능하게 배치되어 있다.
미끄러져 움직이는 구멍(41a)에는, 연료를 흡입하는 흡입통로(5a)와 연료를 토출하는 토출통로(4a)가 연통되어 있다.
요부(40a)의 밑과 실린더(41)사이에는, 흡입통로(5a) 및 토출통로(4a)를 개선하는 리드밸브(44)가 끼워져 고정되어 있다.
미끄러져 움직이는 구멍(41a)의 도 2의 상방 부분에는 리드밸브(44)와 플런저(43)의 일단면으로 둘러쌓여 연료가 공실(45)이 형성되어 있다.
플런저(43)의 타단에는 원판상의 타펫(46)이 주면을 플런저(43)와 수직이 되도록 고정되어 있다.
타펫(46)과 실린더 고정부재(42)사이에는 코일상의 스프링(47)이 설치되어 있다.
타펫(46)은 플런저(43)와 반대측의 주면을 캠(48)의 캠면에 맞닿게 하고 있다.
캠(48)은 도시하지 않은 내연기관의 크랭크에 연결되어 크랜크가 2회전하면 1회전한다.
(본 실시의 연료공급장치는, 6기통엔진용의 것이고, 캠(48)의 돌출산의 수는 3개이다.)
캠(48)은 엔진의 회전에 따라 회전하고, 스프링(47)의 복원력을 이겨내 플러저(43)를 왕복운동시킨다.
플런저(43)와 실린더 고정부재(42)사이에는 개략원통상의 실부재(50)가 배치되어 있다.
실부재(50)는 원통상의 강판에 고무가 일체가 되도록 인서트 성형되어 제작되고 있다.
실부재(50)의 일단은 소위 더블리플형인 2중의 얇은 형으로 성형되고, 플런저(43)의 측면에 슬라이드 가능하게 밀착되어 있다.
실부재(50)의 타단을 실린더 고정부재(42)에 고정되어 있다.
실부재(50)는 실린더(41)와 플런저(43)사이에 형성된 슬라이드 하는 면으로부터 젖은연료가 외부에 새지 않도록 실하고 있다.
그리고, 실부재(50)내에 고인연료는, 도 2에 도시되지 않은 드레인(8)에 의해 연료탱크(2)에 되돌려져 있다.
케이싱(40)의 도 2의 좌측에는 요부(40b)가 형성되어 있다.
이 요부(40b)에는 댐퍼(30)가 고착되어 있다.
요부(40b)의 밑에는 흡입통로(5a)에 연통하는흡입통로(5b)가 요부로 형성되어 있다.
댐퍼(30)는 개략 두꺼운 원판상의 케이스(30a)와 얇은 금속다이어프램(30b)과 환상의 플레이트(30c)로 되어 있다.
케이스(30a)의 1주면에는 원만한 요부가 형성되어 있다.
금속다이어프램(30b)은 이 요부를 덮도록 밀폐해서 케이스(30a)에 용접되어 있다.
즉 케이스(30a)와 금속다이어프램(30b)사이에는 밀폐된 공간이 형성되어 내부에는 공기가 봉입되어 있다.
케이스(30a)의 외주에는 숫나사(30d)가 형성되어 있다.
댐퍼(30)는 금속다이어프램(30b)을 내측을 향해 흡입통로(5b)를 덮도록 0링(49)으로 실되어 요부(40b)에 고정되어 있다.
흡입통로(5b)는 흡입포트(5c)와 흡입통로(5d)로 연통되어 있다.
흡입통로(5a)를 통과하는 연료에 압력의 맥동이 생기면 댐퍼(30)는 이 압력의 고저차에 따라 금속다이어프램(30b)을 도 2의 좌우에 이동시킨다.
그리고, 고압연료펌프(3)가 흡입통로(5a)내의 연료에 발생시키는 연압맥동을 흡수한다.
한편 케이싱(40)의 도 2의 우측에는 요부(40c)가 형성되어 있다.
이 요부(40c)에는 고압어큐뮬레이터(31)가 고착되어 있다.
요부(40c)의 밑에는, 토출통로(4a)에 연통하는토출통로(4b)가 요부로서 형성되어 있다.
고압어큐뮬레이터(31)는 저면을 갖는 원형형의 통(31a)과 이 통(31a)을 밀폐하는 뚜껑(31b)을 갖고 있다.
통(31a)의 밑에는 관통공(31c)이 뚫려 있다.
고압어큐뮬레이터(31)의 내부에는 한쪽을 뚜껑(31b)에 고정된 밸로즈(31d)가 수납되어 있다.
벨로즈(31d)중에는 고압가스가 봉입되어 있다.
벨로즈(31d)의 선단에는 플레이트(31e)가 고정되고, 다시 플레이트(31e)의 주면 에는 고무판(31f)가 붙여져 있다.
벨로즈(31d)는 내부에 봉입된 고압가스의 힘에 의해 고무판(31f)을 통(31a)의 밑에 밀착시켜 관통공(31e)을 막고 있다.
통(31a)의 외주에는 숫나사(31g)가 형성되어 있다.
한편, 요부(40c)에는 숫나사(31g)와 꼭맞는 암나사가 형성되어 있다.
고압어큐뮬레이터(31)는 관통공(31c)을 토출통로(4b)에 연통 시키도록 통(31a)의 밑을 안쪽을 향해서 토출통로(4b)를 덮도록 0링(51)으로 실되어져 요부(40c)에 고착되어 있다.
고압어큐뮬레이터(31)는, 토출통로(4b)에 토출된 연료의 맥동을 흡수한다.
즉, 토출통로(4b)에 토출된 연료의 압력이 클 때 벨로즈(31d)는 도 2의 우방향으로 수축압력을 흡수하고, 그리고 압력이 작을 때는 도 2의 좌방향으로 뻗도록 동작해서 맥동을 흡수한다.
요부(40c)의 밑에 형성된 토출통로(4b)에는 다시 토출통로(4c)가 연통 되어있다.
토출통로(4c)는 도중에는 분기해서, 쌍방이 도 2의 상방에 뻗고 있다.
토출통로(4c)가 분기한 한쪽의 끝으로 케이싱(40)의 도 2의 상방에는 고압레귤레이터(32)가 배치되어 있다.
또 다른쪽에는 케이싱(40)의 외면에 설치된 토출포트(4d)에 연통 되어 있다.
고압레귤레이터(32)는 케이싱(40)을 횡단해서 관통하는 통로구멍(40d)내에 배치되어 있다.
고압레귤레이터(32)는 통로공(40d)내의 한쪽에 고정도어 통로공(40d)내에 통로를 형성하는 원통부재(52)와, 원통부재(52)중에 이동 가능하게 배치된 스플(53)을 소유한다.
원통부재(52)는 통로공(40d)내에 배치되고, 도 2의 우측에서 고정부재(54)에 의해 고착되고, 또 외주부를 0링(55)에 의해 실되어 있다.
도 4에 표시된 바와같이 원통부재(52)에는 연료의 통로로서 외주부에 형성된 환상의 홈(52b)과, 이 환상의 홈(52b)과 중심공(52a)을 연통하는연통공(52c)이 형성되어 있다.
또, 스플(53)은 도 3에 표시된 바와같이, 개략 봉상을 이루고, 원통부재(52)내에 이동 가능하게 수납된 축부(53a)와 축부(53a)의 일단에 형성되어 원판상의 턱을 갖는 두부(53b)로 되어 있다.
축부(53b)의 소정의 위치에는 테이퍼상의 시트면(53c)이 형성되어 있다.
한편 원통부재(52)의 단부에는, 이 시트면(53c)에 밀착가능하고,시트면(53c)과 함께 유체밸브를 구성하는 시트좌(52d)가 형성되어 있다.
도 2에 되돌아와 통로공(40d)의 원통부재(52)와 반대측에는 스프링 조정용 나사(55)가 외주부를 0링(56)으로 실되어 또 나사부(55a)를 케이싱(40)에 형성된 암나사에 맞추고, 또 나사부(55a)의 일단을 외부로 돌출 시켜서 배치되어 있다.
스프링압 조정용 나사(55)와 스플(53)의 두부(53b)사이에는, 스프링(57)이 눌러 설치되어 있다.
스프링(57)은, 스플(53)을 도 2의 우방향에 작동하고 있다.
이 작동력은 스프링 압 조정용나사(55)를 회전시키므로서 조정된다.
통로공(40d)의 스프링(57)이 수납되어 있는 부근에는 흡입포트(5c)에 연통하는드레인(33)이 형성되어 있다.
고압레귤레이터(32)는, 토출통로(4c)내의 연료의 압력을 조정한다.
고압어큐뮬레이터(31)측에서 토출통로(4c)를 통해서 고압레귤레이터(32)에 달한 연료는, 원통부재(52)의 외주에 형성된 홈(52b)로부터 연통공(52c) 및 중심공(52a)을 통과하고, 시트면(53c)과 시트좌(52d)에 의해 구성된 유체밸브체에 이른다.
연료의 압력이 소정의 압력보다 클 때, 연료는 스프링(57)의 작동력에 초과해 스플(53)을 도 2의 좌방향으로 이동시켜, 드레인(33)을 통해서 흡입포트(5c)측으로 빠진다.
또, 연료의 압력이 소정의 압력보다 작을 때, 시트면(53c)과, 시트좌(52d)는 닫고 있다.
또, 도 2에서 도 1의 필터(6) 및 체크밸브(7)는 도시되지 않았다.
도 5는 리드밸브(44)의 구조를 표시하는 개략도 이다.
또, 도 6은 리드밸브(44)의 밸브의 상면도 이다.
리드밸브(44)는 2개의 플레이트(61),(62)와, 이에 끼워진 박판상의 밸브(63)로 된다.
2개의 플레이트(61),(62)에는 연료를 보내기 위해 소정의 위치에 2개의 관통공이 형성되어 있다.
2개의 관통공은 각각 케이싱(40)에 형성된 흡입통로(5a)와 토출통로(4a)에 대응하고, 또 밸브(63)의 밸브체가 한 방향에만 동작하도록 한쪽의 개구부가 크게 되어 있다.
또 밸브(63)에는 플레이트의 관통공에 대응한 위치에 2개의 밸브체(63a),(63b)가 형성되어 있다.
리드밸브(44)는, 연료를 연료가압실(45)에 도 5의 화살표로 표시하는 바와 한 방향에만 통과시킨다.
이와 같이 구성된 고압연료 펌프체(200)는, 저압의 연료를 흡입포트(5c)로부터 흡입하고, 고압연료펌프(3)에서 가압하고, 토출포트(4d)로부터 토출한다.
즉 연료는 흡입포트(5c)로부터 흡입되고, 댐퍼(30)부분을 경유해서 다시 리드밸브(44)를 통과해서 연료가압실(45)에 들어간다.
그리고 플런저(43)의 왕복운동에 의해 가압되어서, 토출통로(4a)로부터 유출된다.
연료가압실(45)로부터 유출한 연료는, 고압어큐뮬레이터(31)부분을 경유해서 다시 고압레귤레이터(31)부분을 경유해서 토출포트(4d)로부터 토출된다.
고압연료펌프체(200)에서 토출된 연료는 델리버리파이프(1)로 향한다.
이 공정중에서, 고압연료펌프(3)의 흡입측에서 흡입포트(5c)로부터 흡입되는 연료가 갖는 고압연료펌프에 의해 발생된 맥동은, 댐퍼(30)에서 흡수된다.
또 고압연료펌프(3)의 토출측에서 고압연료펌프(3)에서 발생된 맥동은, 고압어큐뮬레이터(31)에서 흡수된다.
또 토출된 연료의 압력은, 고압레귤레이터(32)에서 조정된다.
그리고 고압레귤레이터(32)는 고압연료펌프(3)에 대단히 가까우므로, 맥동의 반사파의 영향을 받는 범위가 대단히 짧고, 공진현상이 발생하지 않는다.
이로써, 연압맥동이 저감된다.
도 7은 맥동과 분사의 타이밍을 나타내는 타임차트이다.
세로축은 연료의 압력을 표시하고, 가로축은 시간을 표시한다.
세로축은 상방향이 압력이 높은 것을 표시하나, 4개의 파형에서는, 가장 위의 맥동 A가 가장 압력이 높은 것이 아니고, 타이밍의 차이가 잘 알 수 있도록 4개의 파형을 세로축에 따라 약간식 어긋지게한 것이다.
도면에서, 종래의 연료공급장치의 델리버리파이프(1)내의 맥동(A)는 도면에 표시된 바와같이 맥복 폭이 대단히 크다.
그리고, 델리버리파이프(1)로부터 연료가 분사되는 타이밍은, 도면에 화살표로 표시된 바와같이 개략맥동의 피크가 되도록 되어 있었다.
가령 이 장치에서 고압연료펌프의 캠산수가 감해지면, 맥동(B)과 같이 되나, 분사시의 연료의 압력차 △P1이 크고, 분사량의 차가 커지므로, 내연기관의 회전이 안정되지 않는다.
이 때문에 종래의 장치에서는 일반적으로 캠산수는 엔진의 기통수와 같게되어, 분사의 타이민은 개략맥동의 피크가 되도록 되어 있었다.
그러나, 본 실시의 형태의 고압연료펌프(3)에 의한 맥동은, 고압어큐뮬레이터(31)에서 흡수되므로, 맥동폭이 작은 것이 된다.
그리고, 본 실시의 형태의 장치에서는 고압연료펌프(3)의 캠 산수를 감소시키면, 맥동 D와 같이되나, 분사시의 연료의 압력차 △P1이 작고, 분사량의 차는 허용범위에 수납시킬 수 있으므로 문제가 없다.
이것은, 맥동폭을 작게할 수 있으면 분사시의 타이밍은 언제라도 좋아지고, 즉 플런저(43)의 왕복운동은 엔진의 기통수와 같지 않아도 된다는 것을 표시한다.
따라서, 캠 산 수를 엔진의 기통수보다 작게 하는 것도 가능해진다.
덧붙여 본 실시의 형태의 고압연료펌프(3)는 상술한 바와같은 6기통의 내연기관에 대해 3산의 캠(48)을 갖는 것이다.
도 8은 플런저(43)의 왕복운동에서, 주파수가 다른 경우의 흡입토출동작의 상이점을 표시하는 타임차트이다.
파형 E는 주파수가 높은경우의 흡입동작을 표시하고, 상방에 철의 부분이 플런저(43)가 연료가압실(45)에 연료를 흡입하고 있는 시간을 표시한다.
또 파형 F는 주파수가 높은 경우의 토출동작을 표시하고, 상방에 철의 부분이 플런저(43)가 연료가압실(45)로부터 연료를 토출하고 있는 시간을 표시한다.
즉, 플런저(43)의 왕복운동에 따라 흡입동작과 토출동작이 교효로 반복된다.
그러나, 흡입동작으로부터 토출동작으로 이동할 때, 또는 토출동작으로부터 흡입동작으로 이동할 때는, 리드밸브(44)가 폐에서 개, 또는 개에서 폐로 이동하고 있는 시간이 있고, 이 시간은 확실하게 흡입동작 또는 토출동작이 행하여지고 있다고는 할 수 없다.
이 시간이 도면에 파선으로 표시한 경사의 부분이다.
한편 파형 G와 파형 H는 주파수가 낮은 경우의 흡입동작과로출동작을 표시한다.
파형 G와 파형 H에서는, 도면에 파선으로 표시한 경사부분, 즉 리드밸브(44)가 폐에서 개 또는 개에서 폐로 이동하고 있는 회수가 단위시간내에서 적다.
이것은 주파수가 낮은 쪽이 고압연료펌프(3)가 효율 좋게 작동하는 것을 표시한다.
즉, 주파수를 감소시키므로서 리드밸브(44)의 개폐응답을 쉽게 할 수 있고, 고압연료펌프(3)의 효율을 높일 수가 있다.
또 극파수가 늦어져도 플런저(43)의 리프트량을 올리면 토출량은 변하는 일이 없다.
또, 리드밸브(44)의 밸브체(63a)의 응답성에 대해, 비교적 높은 주파수로 고압연료펌프(3)를 구동하면 고압연료펌프(3)의 연료가압실(45)내에 서지압력이 발생하므로, 이런 경우에 연료가압실(45)의 평균압력을 높게 하면, 고압연료펌프(3)의구동에 지장을 초래하게 된다.
역으로 서지 압력을 억제하기 위해 비교적 낮은 주파수로 고압연료펌프(3)를 구동할 수가 있으면, 펌프의 평균토출압을 높일 수가 있다.
다시 또 본 실시의 형태의 고압연료펌프(3)는 상술한 바와같이 6기통의 내역니관에 대해 3산(山)의 캠(48)을 갖는 것이다.
즉 캠산수는 내연기관의 기통수의 반수로 되어 있다.
이렇게 하면 주기성이 안정되고 가령 맥동이 다소 있었다고 해도, 예를들어 제어회로에의해 연료분사기간에 미리 미소한 기통간 차를 두므로서 흐트러짐을 예견한 설정이 가능해진다.
이상과 같이 본 실시의 형태의 연료공급장치에서는, 상기한 바와같은 구성으로 되어 있으므로, 고압레귤레이터(32)와 고압연료펌프(3)사이의 거리가 짧아지고 연료의 맥동의 반사파의 영향을 적게할 수 있으므로, 맥동을 저감할 수가 있다.
이로 인해 연료의 분사량을 안정시켜, 엔진의 회전을 안정시킬 수가 있다.
또 종래 델리버리파이프(1)의 하류에 설치되어 있던 고압레귤레이터를 생략할 수가 있고, 또 이 고압레귤레이터와 델리버리파이프(1)의 사이에 설치된 연료통로 및 이 고압레귤레이터와 연료탱크(2)의 사이에 설치된 연료통로를 생략할 수가 있으므로, 배관의 길이를 짧게 할 수 있고 코스트다운을 할 수가 있다.
또, 고압연료펌프(3)로부터 토출된 연료의 맥동을 흡수하는 고압어큐뮬레이터(31)를 구비하고 있으므로, 상기한 연압맥동폭은 작게 억제된다.
이로 인해 연료의 분사량을 안정시키고 엔진의 회전을 안정시킬 수가 있다.
또, 본 실시의 형태의 고압어큐뮬레이터(31) 및 고압레귤레이터(32)는 고압연료펌프체(200)에 고압연료펌프(3)와 일체로 설치되어 있다.
이런 구성으로 하므로서, 서로의 거리가 짧게되어, 연료의 맥동이 호의적으로 저감되고, 또 배관의 처리가 생략되므로, 컴팩트하게 할 수 있으나 고압어큐뮬레이터(31) 및 고압레귤레이터(32)는 반드시 고압연료펌프(3)와 일체가 되도록 할 필요가 없고, 고압연료통로(4)에서 고압연료펌프(3)와 델리버리파이프(1)사이에 설치가 되면, 본원 발명의 효과는 얻어진다.
그리고, 고압연료통로(4)중에서도, 비교적 고압연료펌프(3)에 가까운 위치이면, 이 효과가 큰 것을 말할 필요가 없다.
실시의 형태 2
도 9는 본 발명의 연료공급장치의 다른 예를 표시하는 도식적인 구성도이다.
또 도 10은 본 발명의 연료공급장치의 다른 예를 표시하는 고압연료펌프체의 단면도이다.
도 9에 표시되는 바와같이 본 실시의 형태에서는 고압레귤레이터(32)의 드레인(61)은 연료탱크(2)에 되돌려져 있다.
도 10에서 고압레귤레이터(32)가 배치되어 있는 통로공(40d)에서, 스프링(57)이 수납되어 있는 부분의 통로공(40d)에는 외부의 연료탱크(2)에 연통되는 드레인(61)이 형성되어 있다.
기타의 구성은 실시의 형태 1과 같다.
이와 같이 구성된 연료공급장치에서는, 고압레귤레이터(32)가 배출한 연료는일단 연료탱크 2로 되돌려지고 냉각되므로, 연료가 고온이 되지않고 연료가 증발하는 일이 없으므로, 연료분사기에서 안정된 연료분사를 할 수가 있다.
실시의 형태 3
도 11은 본 발명의 연료공급장치의 다른 예를 표시하는 모식적인 구성도 이다.
또, 도 12는 본 발명의 연료공급장치의 다른 예를 표시하는 고압연료펌프체의 단면도이다.
도 13은 도 12의 ⅩⅢ-ⅩⅢ선에 따른 화살표방향 단면도이다.
도 11에 표시되는 바와같이 본 실시의 형태에서는 고압레귤레이터(32)의 드레인(58)은, 고압연료펌프(3)의 드레인(8)에 고압연료펌프(3)내에서 또는 고압연료펌프(3)의 외측에서 예를들면 어뎁터를 사용해서 연통 되어 있다.
또 고압연료펌프(3)의 드레인(8)에는 고압레귤레이터(32)로부터의 연료의 되돌아옴이 고압연료펌프(3)에는 가지 않도록 체크밸브(64)가 설치되어 있다.
고압연료펌프(3)의 고압측에는 금속다이어프램석의 고압어큐뮬레이터(70)가 설치되어 있다.
도 13에서 고압레귤레이터(32)가 배치되어 있는 통로공(40d)에서, 스프링(57)이 수납되어 있는 부분의 통로공(40d)에는 케이싱(40)의요부(40a)에 연통하는 드레인(58)이 형성되어 있다.
드레인(58)이 도중에는 체크밸브(64)가 설치되어 있다.
체크밸브(64)는 통로를 형성하는 원통부재(65)와, 원통부재(65)중에 이동 가능하게 배치된 볼(66)을 갖는다.
볼(66)을 스프링(67)에 의해 도 13의 우방향, 즉 드레인(58)의 고압연료펌프(3)방향으로 작동되고 있다.
원통부재(65)와 볼(66)은 드레인(58)내의 연료가 고압연료펌프(3)로부터 연료탱크(2)방향인 한 방향에만 이동 가능하게 규제하고 있다.
본 실시의 형태에서도 실시의 형태 1과 같은 실부재(50)가 배치되어 있다.
실부재(50)는 실린더(41)와 플런저(43)사이의 미끄러져 움직이는 면에서 새는 연료가 외부로 흐르지 않도록 막고 있다.
그리고, 실부재(50)에 의해 막혀진 연료는 실린더(41)의 외주부에 형성된 홈(69)을 통해서, 리드밸브(44)와 요부(40a)사이의 공간에 이르고, 드레인(8)을 통해서 연료탱크(2)로 되돌아온다.
한편, 고압레귤레이터(32)로부터 배출된 연료는, 드레인(58)을 통해서 요부(40a)에 이르고 드레인(8)을 통해서 연료탱크(2)에 되돌아간다.
도 12에서 케이싱(40)의 도 12의 우측에는 요부(40c)가 형성되어 있다.
이 요부(40c)에는 고압어큐뮬레이터(70)가 고착되어 있다.
요부(40c)의 바닥에는 토출통로(4a)에 연통하는토출통로(4b)가 요부로서 형성되어 있다.
고압어큐뮬레이터(70)는 개략 두꺼운 원판상의 케이스(70a)와, 박판금속의 금속다이어프램(70b)와 원판상의 플레이트(70c)로 된다.
케이스(70a)의 1주면에는 원만한 홈이 형성되어 있다.
한편, 플레이트(70c)의 1주면 에도 원활한 홈이 형성되어 있다.
케이스(70a)와 플레이트(70c)는, 쌍방의 움푹패인 것을 대향시키도록 금속다이어프램(70b)을 끼고 고정되어 있다.
케이스(70a), 금속다이어프램(70b) 및 플레이트(70c)는 대향면의 외주부를 전주에 걸쳐 용접되고, 서로 밀폐되어 접합되어 있다.
금속다이어프램(70b)과 케이스(70a)사이의 밀폐된 공간에는 고압가스가 보입되어 있다.
플레이트(70c)의 소정의 위치에는 연료를 통과시키는 1개 또는 여러개의 연통공(70d)이 천공되어 있다.
케이스(70a)의 외주에는 숫나사(70e)가 형성되어 있다.
한편 요부(40c)에는 숫나사(70e)와 꼭맞는 암나사가 형성되어 있다.
고압어큐뮬레이터(70)는 플레이트(70e)를 내측을 향해서, 연통공(70d)을 토출통로(4b)에 연통 시키도록, 0링(51)로 실되어 요부(40c)에 고착되어 있다.
고압어큐뮬레이터(70)는 토출통로(4b)에 토출된 연료의 맥동을 흡수한다.
즉, 토출통로(4b)에 연료가 토출되어 있는 기간에 금속다이어프램(70b)이 도 12의 우방향으로 이동해서 토출연료의 일부를 저장하고, 토출이 끊어지는 흡입공정의 기간은 도 12의 좌방향으로 되돌아감으로서, 저장된 연료를 방출한다.
이 결과, 고압연료펌프(3)의 토출연료압력의 맥동이 저감된다.
기타의 구성은 실시의 형태 1과 같다.
이와 같이 구성된 연료공급장치에서는 고압연료펌프(3)는 연료탱크(2)에 연통된 드레인(8)을 갖고, 고압레귤레이터(32)의 드레인(58)은, 고압연료펌프(3)의 드레인(8)에 연통되어 있다.
또 레이아웃이 쉬워진다.
또, 고압레귤레이터(32)로부터의 연료의 되돌아감이 고압연료펌프(3)에 역류하는 일이 없으므로, 고압연료펌프(3)의 동작이 안정된다.
청구항 1의 연료공급장치에선, 내연기관에 연료를 분사하는 연료분사기와 연료를 저장하는 연료탱크와 연료분사기와 연료탱크를 연결하는 연료통로와, 연료통로의 상류부분에 설치된 저압연료펌프와, 연료통로의 저압연료펌프와, 연료분사기 사이에 설치되고 연료의 흡입포트, 연료의 토출포트, 미끄거져 움직이는 공을 갖는 실린더, 접동공의 일부에 형성된 연료가압실 및 접동공내에 왕복이동가능하게 배치된 플런저를 갖고, 플런저의 왕복이동에 의해 연료를 연료통로로부터 흡입포트를 통해서 연료가압실에 흡입가압해서, 가압된 연료를 토출포트로부터 연료통로에 토출해서 연료분사기로 압송하는 고압연료펌프와 연료통로의 고압연료펌프와 연료분사기 사이에 설치되고, 고압연료펌프로부터 토출된 연료의 압력을 고압레귤레이터를 구비하고 있다.
이 때문에, 고압레귤레이터와 고압연료펌프간의 거리가 짧아지고, 연료의 맥동의 반사파의 영향을 적게 할 수가 있고, 맥동을 저감할 수가 있다.
이로 인해 연료의 분사량을 안정시켜, 엔진의 횐전을 안정시킬 수가 있다.
또 종래연료분사기의 하류에 설치되어 있던 고압레귤레이터를 생략할 수가있고, 또 이 고압레귤레이터와 연료분사기 사이에 설치된 연료통로 및 이 고압레귤레이터와 연료탱크사이에 설치된 연료통로를 생략할 수가 있으므로 배관의 길이를 짧게 할 수 있고 코스트다운을 할 수가 있다.
청구항 2의 연료공급장치에서는 내연기관에 연료를 분사하는 연료분사기와 연료를 저장하는 연료탱크와 연료분사기와 연료탱크를 연결하는 연료통로와 연료통로의 상류부분에 설치된 저압연료펌프와, 연료통로의 저압연료펌프와 연료분사기 사이에 설치되고, 연료의 흡입 포트, 연료의 토출포트, 접동공을 갖는 실린더, 접동공의 일부에 형성된 연료가압실 및 접동공내에 왕복이동가능하게 배치된 플런저를 갖고, 플런저의 왕복이동에 의해, 연료를 연료통로로부터 흡입포트를 통해서 연료가압실에 흡입가압하고, 가압된 연료를 토출포트로부터 연료통로에 토출해서 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프와, 연료통로의 고압연료펌프와 연료분사기 사이에 설치되고, 고압연료펌프로부터 토출된 연료의 맥동을 흡수하는 고압어큐뮬레이터를 구비하고 있다.
이 때문에 맥동이 저감되고 맥동폭을 작게 할 수가 있다.
이로 인해 연료의 분사량을 안정시켜 엔진의 회전을 안정시킬 수가 있다.
청구항 3의 연료공급장치에서는 내연기관에 연료를 분사하는 연료분사기와, 연료를 저장하는 연료탱크와, 연료분사기와 연료탱크를 연결하는 연료통로와 연료통로의 상류부분에 설치된 저압펌프와 연료통로의 저압연료펌프와 연료분사기 사이에 설치되고, 연료의 흡입포트, 연료의 토출포트, 접동공을 갖는 실린더, 접동공의 일부에 형성된 연료가압실 및 접동공내에 왕복이동가능하게 배치된 플런저를 갖고,플런저의 왕복이동에 의해, 연료를 연료통로로부터 흡입포트를 통해서 연료가압실에 흡입가압하고, 가압된 연료를 토출포트로부터 연료통로에 토출해서 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프와, 연료통로의 고압연료펌프와 연료분사기 사이에 설치되고 고압연료펌프로부터 토출된 연료의 압력을 조합하는 고압레귤레이터와, 연료통로의 고압연료펌프와 연료분사기 사이에 설치되고, 고압연료펌프로부터 토출된 연료의 맥동을 흡수하는 고압어큐뮬레이터를 구비하고 있다.
이 때문에, 고압레귤레이터와 고압연료펌프간의 거리가 짧아지고, 연료의 맥동의 반사파의 영향을 적게 할 수가 있고, 맥동을 저감 할 수가 있다.
또 고압어큐뮬레이터에 의해 더욱 맥동이 저감되고, 맥동폭을 작게 할 수가 있다.
이로서 연료의 분사량을 안정시키고, 엔진의 회전을 안정시킬 수가 있다.
또 종래 연료분사기의 하류에 설치되어 있던 고압레귤레이터를 생략할 수가 있고, 또 이 고압레귤레이터와 연료분사기사이에 설치된 연료통로 및 이 고압레귤레이터와 연료탱크사이에 설치된 연료통로를 생략할 수가 있으므로, 배관의 길이가 짧아지고, 코스트다운이 가능해진다.

Claims (3)

  1. 내연기관에 연료를 분사하는 연료분사기와, 연료를 저장하는 연료탱크와, 상기 연료분사기와 상기 연료탱크를 연결하는 연료통로와, 상기 연료통로의 상류부분에 설치된 저압연료펌프와, 상기 연료통로의 상기 저압연료펌프와 상기 연료분사기사이에 설치되고, 연료의 흡입포트, 연료의 토출포트, 접동공(摺動孔)을 갖는 실린더, 상기 접동공의 일부에 형성된 연료가압실 및 상기 접동공내에 왕복이동가능하게 배치된 플런저를 갖고, 상기 플런저의 왕복이동에 의해, 연료를 상기 연료통로로부터 상기 흡입포트를 통해서 상기 연료가압실에 흡입가압하고, 가압된 연료를 상기토출포트로부터 상기 연료통로에 토출해서 상기 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프와, 상기 연료통로의 상기 고압연료펌프와 상기 연료분사기 사이에 설치되고, 상기 고압펌프로부터 토출된 연료의 압력을 조합하는 고압레귤레이터를 구비한 것을 특징으로 하는 연료공급장치.
  2. 내연기관에 연료를 분사하는 연료분사기와, 연료를 저장하는 연료탱크와, 상기 연료분사기와 상기 연료탱크를 연결하는 연료통로와, 상기 연료통로의 상류 부분에 설치된 저압연료펌프와, 상기 연료통로의 상기 저압연료펌프와, 상기 연료분사기 사이에 설치되고, 연료의 흡입포트, 연료의 토출포트, 접동공을 갖는 실린더, 상기 접동공의 일부에 형성된 연료가압실 및 상기 접동공내에 왕복이동 가능하게 배치된 플런저를 소유하고, 상기 플런저의 왕복이동에 의해 연료를 상기 연료통로로부터 상기 흡입포트를 통해서 상기 연료가압실에 흡입가압하고, 가압된 연료를 사이 토출포트로부터 상기 연료통로에 토출해서 상기 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프와, 상기 연료통로의 상기 고압연료펌프와 상기 연료분사기 사이에 설치되고, 상기 고압연료펌프로부터 토출된 연료의 맥동을 흡수하는 고압어큐뮬레이터를 구비한 것을 특징으로 하는 연료공급장치.
  3. 내연기관에 연료를 분사하는 연료분사기와, 연료를 저장하는 연료탱크와, 상기 연료분사기와 상기 연료탱크를 연결하는 연료통로와, 상기 연료통로의 상류부분에 설치된 저압연료펌프와, 상기 연료통로의 상기 저압연료펌프와 상기 연료분사기 사이에 설치되고, 연료의 흡입포트, 연료의 토출포트, 접동공을 갖는 실린더, 상기 접동공의 일부에 형성된 연료가압실 및 상기 접동공내에 왕복이동가능하게 배치된 플런저를 소유하고, 상기 플런저의 왕복이동에 의해 연료를 상기 연료통로로부터 상기 흡입포트를 통해서 상기 연료가압실에 흡입가압하고, 가압된 연료를 상기 토출포트에서 상기 연료통로에 토출해서 상기 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프와, 상기 연료통로의 상기 고압연료펌프와 상기 연료분사기 사이에 설치되고, 상기 고압연료펌프에서 토출된 연료의 압력을 조압하는 고압레귤레이터와 상기 연료통로의 상기 고압연료펌프와 상기 연료분사기 사이에 설치되고, 상기 고압연료펌프로부터 토출된 연료의 맥동을 흡수하는 고압어큐뮬레이터를 구비한 것을 특징으로 하는 연료공급장치.
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