KR100445715B1 - 내연기관용의연료분사장치 - Google Patents

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Abstract

내연기관용의 연료분사장치로서 고압펌프(1)가 설치되어 있고, 이 고압펌프(1)의 펌프 작업실(9)이 흡입쪽에서 압송도관(13)을 거쳐서 연료탱크(15)와 접속이 가능하고 또한 압력쪽에서 고압도관(19)을 거쳐서 고압 집합실(21)과 접속이 가능하고, 이 고압 집합실(21)로부터는 개개의 분사밸브(25)로 통하는 다수의 분사도관(23)이 연장되어 있고, 압송도관(13)과 고압도관(19)에 각 1개의 압력밸브가 설치되어 있어, 이 압력밸브를 거쳐서 펌프 작업실(9)로부터 압송도관(13)으로의 연료의 역류 및 고압도관(19)으로부터 펌프 작업실(9)로의 연료의 역류가 저지되는 형식의 내연기관용 연료분사장치에 있어서, 압송도관(13)의 압력밸브 및 고압도관(19)의 압력밸브가 공통의 콤팩트한 밸브 복합체(11)에 배치되어 있다.

Description

내연기관용의 연료분사장치
유럽 특허 공개 제 531533호 명세서에 의거해서 공지된 이와 같은 형식의 연료분사장치에서는 고압펌프가 연료를 저압 저장소에서 고압 집합실(common rail)로 압송하고, 이 고압 집합실은 다수의 분사도관이 내연기관의 연소실내로 돌입하는 개개의 분사밸브와 통하고 있다. 이 경우 공지된 분사장치에서 저압 저장소는 연료탱크로서 형성되어 있고 이 연료탱크로부터 연료는 낮은 파일럿 압력(pilot pressure:前壓)으로 피드 펌프에 의해 압송도관을 거쳐서 피스톤 펌프로서 구성된 고압펌프의 펌프 작업실내로 압송된다.
특히 고압 압송중에 고압펌프의 펌프 작업실에서 저압 저장소로 연료가 역류하는 것을 저지하기 위해 그리고 고압 토출량을 조절하기 위해, 압력밸브가 압송도관내에 삽입되어 있고, 이 압력밸브는 공지된 연료분사장치에서는 전자밸브를 써서 조작된다. 그러나 또, 영국 특허 제 2263317호 명세서에 의거해서 공지된 것과 같은 형식의 연료분사장치에서는 압송도관에서 이 압력밸브를 단순한 체크밸브로서 구성하는 것도 공지되어 있다. 다른 압력밸브 유리하게는 체크밸브는 공지된 연료분사장치에서는 고압펌프의 펌프 작업실과 고압 집합실 사이의 고압도관에 삽입되어 있고, 이 경우 이 압력밸브 혹은 체크밸브는 토출 중단중에 집합실에서 고압펌프로의 고압하의 연료의 역류를 저지하는 작용을 한다.
그러나 공지된 연료분사장치에는 다음과 같은 결점이 있다. 즉 공지된 연료분사장치에서 개개의 압력밸브는 각각 별개로 고압도관과 압송도관에 삽입되어 있고, 이 결과 구조비용 및 조립 비용이 높게 올라가 버린다.
본 발명의 이점
청구항 제 1항의 특징부분에 기재된 구성을 구비한 본 발명에 의한 내연기관용의 연료분사장치에는 이것에 대해서 다음과 같은 이점 즉 압송도관 및 고압도관의 압력밸브가 공통의 밸브 복합체에 일체로 조립되어 있는 이점이 있다. 이 경우 이 공통의 밸브 복합체는 더욱 유리한 형식으로 고압펌프의 케이싱내에 삽입되어 있고, 이 결과 매우 강도가 높은 콤팩트한 구조 형상을 얻을 수가 있다. 더욱이, 본 발명에 의한 연료분사장치에서는 개개의 도관에 압력밸브를 개별로 부착시키는 것이 생략되고, 이에 따라 조립 비용 혹은 번거로움이 현저히 감소된다.
개개의 밸브부재가 서로 내외에서 안내됨으로써 필요한 구조 공간이 더욱 감소되고, 이 결과 밸브 복합체를 구조적으로 간단한 형식으로 펌프 피스톤의 축방향에서 펌프 케이싱 내에 삽입할 수가 있다. 이 경우 밸브 복합체의 일부는 펌프 피스톤과는 반대쪽에서 펌프 작업실의 제한부를 형성하고 또한 별도의 부분은 동시에 고압도관에 고압펌프를 접속하기 위해 어느 것이든 필요한 접속관편(connection stub)을 형성하고 있다.
본 발명의 별도의 이점은 밸브 복합체내에 개개의 압력밸브를 축방향에서 서로 전후해서 배치함으로써 이루어지고, 이에 따라 외부 치수가 같은 경우에 압력실의 영역에서 벽두께를 가능한 한 크게 할 수가 있다.
본 발명의 별도의 이점 및 유리한 구성은 도면, 명세서의 기재 및 청구의 범위에 개시되어 있다.
본 발명은 청구항 제 1항의 상위개념에 기재된 내연기관용의 연료분사장치에 관한 것이다.
도면은 본 발명에 의한 내연기관용의 연료분사장치를 도시한 것으로, 이하에 있어서는 도면을 참조하면서 본 발명의 1 실시예를 설명한다.
도 1은 고압펌프의 일부 및 밸브 복합체 및 접속도관을 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시된 내연기관용의 연료분사장치는 고압펌프(1)를 갖추고 있고, 이 고압펌프의 케이싱(3)내에는 실린더보어(cylinder bore:5)가 설치되어 있고, 이 실린더보어(5)내에 있어서는 펌프피스톤(7)이 도시되지 아니한 캠 구동 장치에 의해 축방향으로 왕복구동된다. 펌프피스톤(7)은 이 경우 구동장치와는 반대쪽의 단면에서 실린더보어(5)내에 있어서 펌프 작업실(9)을 제한하고 있고, 이 펌프 작업실(9)은 펌프피스톤(7)과는 반대쪽에서 실린더보어(5)의 보어 확대부에 삽입된 밸브 복합체(11)에 의해 제한된다. 펌프 작업실(9)은 이 경우 밸브 복합체(11)를 거쳐서 압송도관(13)과 접속이 가능하고, 이 압송도관(13)은 연료탱크(15)를 기점으로 하여 연장되어 있어 이 압송도관(13)에는 피드펌프(17)가 삽입되어 있고, 이 피드펌프(17)에 의해 연료는 연료탱크(15)에서 압송도관(13)과 밸브 복합체(11)를 거쳐서 낮은 파일럿 압력으로 고압펌프(1)의 펌프 작업실(9)내에 압송된다. 밸브 복합체(11)에는 다시 고압도관(19)이 접속되어 있고, 이 고압도관(19)을 거쳐서 펌프 작업실(9)은 고압 집합실(21)과 접속할 수 있고, 이 고압 집합실(21)로부터는 다수의 분사도관(23)이 내연기관의 연소실로 돌입하는 개개의 분사밸브(25)로 분기되어 있다.
이 경우 펌프 작업실(9)로부터 압송도관(13)으로의 및 고압도관(19)에서 펌프 작업실(9)로의 연료의 불합리한 역류를 저지하기 위해, 각 1개의 압력밸브가 고압도관(19) 및 압송도관(13)에 삽입되어 있고, 이들의 도관은 펌프 케이싱(3)에 삽입된 공통의 밸브 복합체(11)에 부착되어 있다.
이 때문에 밸브 복합체(11)는 먼저 밸브본체(27)를 갖추고 있고, 이 밸브본체(27)는 펌프 케이싱(3)내에 삽입되어 있어 밸브본체(27)는 그것의 한쪽 끝면에서 실린더보어(5)와 그것의 직경 확대부와의 사이에 형성된 펌프 케이싱(3)의 보어 숄더부(bore shoulder:孔段部)(29)에 접속되어 있다. 보어 숄더부(29)로부터 반대쪽의 끝면에서 밸브본체(27)는 펌프 케이싱(3)의 보어(孔)내에 나사 삽입된 접속관편(33)에 의해 부하가 걸쳐 있고, 이 접속관편(33)은 밸브본체(27)를 축방향에서 스토퍼를 형성하는 보어 숄더부(29)에 대해서 꼭 죄어져 있고, 또한 이 접속관편(33)의 펌프 케이싱(3)에서 돌출하는 단부(端部)에는 고압도관(19)이 접속되어 있다.
밸브본체(27)는 그 단면(31)에서 연장되어 있는 안내구멍(案內孔)(35)을 갖추고 있고, 이 안내구멍(35)내에서 제 1의 밸브부재(35)가 축방향에서 안내되어 있다. 주위면에 편평한 모떼기부를 갖춘 원통형의 제 1의 밸브부재(37)는 이 경우 링 칼라(annular collar)에 설치된 원추형의 밀봉면(seal face)(39)을 갖추고 있고, 이 밀봉면(39)에서 제 1의 밸브부재(37)는 밸브본체(27)에서 제 1의 원추형의 밸브시트(41)와 함께 작용하고, 이 밸브시트(41)는 끝면(31)에서 안내구멍(35)의 출구에 형성되어 있다. 이 경우 제 1의 밸브부재(37)의 밸브본체(27)에서 돌출하는 단부는 제 1의 밸브시트(41)에 인접하는 접속관편(33)에 있는 관통구멍(43)으로 진입되어 있고, 이 관통구멍(43)에는 제 1의 밸브스프링(45)이 배치되어 있고, 이 제 1의 밸브스프링(45)은 제 1의 밸브부재(37)와, 보어 숄더부에 지지되어 있어 관통 개구를 구비한 지지부분(47)과의 사이에 체결되어 있고, 더욱이 제 1의 밸브부재(37)를 제 1의 밸브시트(41)에 가압해서 접촉시키고 있다.
제 1의 밸브부재(37)에는 다시 접속관편(33)과는 반대쪽의 아래쪽 단면(49)을 기점으로 해서 연장되는 자루형 구멍(blind bore:51)이 설치되어 있고, 이 자루형 구멍(51)내에는 제 2의 밸부부재(53)가 축방향에서 안내되어 있다. 이 제 2의 밸브부재(53)는 자루형 구멍(51)에서 돌출하는 단부에 횡단면 감소에 의해 형성된 원추형 또는 구형(球形)의 밀봉면(55)을 갖추고 있고, 이 밀봉면(55)에서 제 2의 밸브부재(53)는 밸브본체(27)에 있는 제 2의 밸브시트(57)와 함께 작용한다. 이 경우 제 2의 밸브시트(57)는 밸브본체(27)에서 직경이 확대된 압력실(59)에 인접되어 있고, 이 압력실(59)은 안내구멍(35)에서 제 1의 밸브부재(37)를 따라 제 1의 밸브시트(41)에까지 연장되어 있다.
자루형 구멍(51)의 폐쇄된 단부와, 이 자루형 구멍(51)내에서 안내되는 제 2의 밸브부재(53)와의 사이에는 제 2의 밸브스프링(61)이 설치되어 있고, 이 제 2의 밸브스프링(61)은 제 2의 밸브부재(53)를 가압해서 제 2의 밸브시트(57)에 접촉시키고 있다. 다시 제 2의 밸부부재(37)의 벽에는 가로구멍(構孔)(63)이 설치되어 있고, 이 가로구멍(63)은 압력실(59)을 제 2의 밸브스프링(61)을 수용하는 복귀실(65)과 접속시키고 있다. 밸브본체(27)와 펌프 케이싱(3) 사이에는 링형 챔버(annular chamber:67)가 배치되어 있고, 이 링형 챔버(67)는 압송도관(13)과 접속되어 있고, 또한 밸브본체(27)에 있는 구멍(69)을 거쳐서 자루형 챔버(blind chamber:
Figure pct00001
)(71)와 접속되어 있고, 이 자루형 챔버(71)는 제 2의 밸브부재(53)를 따라 제 2의 밸브시트(57)의 압력실(59)과는 반대쪽의 단부까지 연장되어 있다.
별도의 접속구멍(73)이 고압펌프(1)의 펌프 작업실(9)을 기점으로 해서 밸브 복합체(11)의 압력실(59)내로 개방되어 있다.
본 발명에 의한 연료분사장치는 아래와 같이 작동한다.
고압펌프(1)의 펌프 작업실(9)의 충전중에 파일럿 토출압력(pilot feed pressure)하에 있는 연료는 연료탱크(15)에서 압송도관(13)과 링형 챔버(67)를 거쳐서 먼저 자루형 챔버(71)로 유입한다. 이때에 동시에 하사점을 향해서 펌프피스톤(7)이 흡입행정운동을 하면 자루형 챔버(71)와 압력실(59) 사이에 압력차가 발생하고, 이 결과 제 2의 밸브부재(53)는 제 2의 밸브스프링(61)의 복귀력에 대항해서 제 2의 밸브시트(57)에서 상승되고, 연료는 자루형 챔버(71)에서 제 2의 밸브시트(57)에서의 개방 횡단면을 거쳐서 압력실(59)에, 다시 거기에서접속구멍(73)을 거쳐서 펌프 작업실(9)내로 유입할 수가 있다.
압력실(59)과 고압도관(19) 사이의 접속은 이 경우 제 1의 밸브부재(37)에 의해 폐쇄되어 있고, 이 경우 제 1의 밸브스프링(45)의 힘은 유입하는 연료의 압력 보다 크게 설계되어 있다. 또한 고압도관(19)에서의 압력은 폐쇄방향에서 제 1의 밸브부재(37)에 대해서 작용한다.
하사점의 통과후에 계속되는 펌프피스톤(7)의 토출행정중에 펌프 작업실(9)에서의 압력은 상승하고, 이 경우 자루형 챔버(71)와 압력실(59)과의 사이에 있어서 압력밸런스가 얻어지면, 제 2의 밸브 스프링(61)은 제 2의 밸브부재(53)를 제 2의 밸브시트(57)에 접촉시키기 위해 강제로 복귀시키고, 이 결과 압송도관(13)과 펌프 작업실(9)과의 사이에 있어서 접속부가 폐쇄된다. 펌프피스톤(7)의 다시 계속되는 토출행정중에 압력이 고압 집합실(21)에서의 압력과 제 1의 밸브스프링(45)의 힘에 의해 규정된 제 1의 밸브부재(37)에서의 개방력을 상회하면, 이 제 1의 밸브부재(37)는 제 1의 밸브시트(41)에서 들어올려지고, 이 결과 고압하에 있는 연료는 펌프 작업실(9)에서 접속구멍(73)과 압력실(59)과 제 1의 밸브시트(41)에 있어서의 개방횡단면과 접속관편(33)에서의 관통구멍(43)을 통해, 고압 집합실(21)로 통하는 고압도관(19)으로 유입할 수가 있다. 이 경우 제 2의 밸브부재(53)는 제 2의 밸브스프링(61)의 힘에 더해서 가로구멍(63)을 거쳐서 복귀실(65)로 유입하는 고압하의 연료에 의해 제 2의 밸브시트(57)로 가압되고, 이 결과 제 2의 밸브부재(53)는 제 1의 밸브부재(37)의 축방향의 개방행정운동에도 불구하고 확실하게 제 2의 밸브시트(57)와의 접촉상태로 유지되고, 압송도관(13)으로의 연료의 역류를 저지한다.
펌프 작업실에 있어서 토출압의 강하후에 제 1의 밸브부재(37)는 그것의 밸브시트(41)로 되돌아가고, 다시 고압도관(19)을 고압펌프(1)의 펌프 작업실(9)에 대해서 폐쇄한다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 압송도관 및 고압도관의 압력 밸브가 공통의 복합체에 일체로 조립되어 있는 이점이 있다. 이 경우 이 공통의 밸브 복합체는 더욱 유리한 형식으로 고압펌프의 케이싱내에 삽입되어 있고 이 결과 매우 강도가 높은 콤팩트한 구조형상을 얻을 수가 있다. 더욱이 본 발명에 의한 연료분사 장치에서는 개개의 도관에 압력밸브를 개별로 부착시키는 것이 생략되고, 이에 따라 조립비용 혹은 번거로움이 현저히 감소된다.

Claims (11)

  1. 내연기관용의 연료분사장치로서, 고압펌프(1)가 설치되어 있고, 상기 고압펌프(1)의 펌프 작업실(9)이 흡입쪽에서 압송도관(13)을 거쳐서 연료탱크(15)와 접속이 가능하고, 또한 압력쪽에서 고압도관(19)을 거쳐서 고압 집합실(21)과 접속이 가능하고, 상기 고압 집합실(21)로부터 개개의 분사밸브(25)로 통하는 다수의 분사도관(23)이 연장되어 있고, 압송도관(13)과 고압도관(19)에 각 1개의 압력밸브가 설치되어 있어 상기 압력밸브를 거쳐서 펌프 작업실(9)에서 압송도관(13)으로의 연료의 역류 및 고압도관(19)에서 펌프 작업실(9)로의 연료의 역류가 저지되는 형식의 내연기관용의 연료분사장치에 있어서,
    압송도관(13) 및 고압도관(19)의 압력밸브가 공통의 밸브 복합체(11)에 배치되어 있고, 상기 밸브 복합체(11)가 펌프 케이싱(3)의 구멍내에 삽입된 밸브본체(27)와, 상기 밸브본체(27)를 축방향에서 스토퍼(29)에 대해서 체결하는, 고압도관(19)의 접속관편(33)에 의해 형성되어 있고, 이 경우 밸브본체(27)의 안내구멍(35)에서 제 1의 밸브부재(37)가 축방향에서 안내되어 있고, 상기 제 1의 밸브부재(37)가 밀봉면(39)을 갖추고 있고, 상기 밀봉면(39)에서 제 1의 밸브부재(37)가 밸브본체(27)에서 제 1의 밸브시트(41)와 공동 작동하도록 되어 있고, 제 1의 밸브부재(37)의 자루형 구멍(51)내에서 축방향으로 안내되어 있는 제 2의 밸브부재(53)가 설치되어 있고, 상기 제 2의 밸브부재(53)가 밸브본체(27)에서 제 2의 밸브시트(57)와 공동 작용하는 밀봉면(55)을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는내연기관용의 연료분사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 밸브 복합체(11)가 고압펌프(1)의 케이싱(3)에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 압송도관(13) 및 고압도관의 압력밸브가 축방향에서 서로 전후에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 고압펌프(1)가 왕복구동되는 펌프피스톤(7)을 구비한 피스톤펌프로서 구성되어 있고, 이 경우 밸브 복합체(11)가 펌프피스톤(7)의 축선방향에서 펌프 작업실(9)에 인접되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 제 1의 밸브부재(37)가 상기 제 1의 밸브부재의 한편 끝에서 접속관편(33)의 제 1의 밸브시트(41)에 인접하는 관통구멍(43)내에 들어 있고, 상기 관통구멍(43)내에 제 1의 밸브스프링(45)이 배치되어 있고, 상기 제 1의 밸브스프링(45)이 제 1의 밸브부재(37)와 관통구멍(43)의 보어 숄더부(孔段部)와의 사이에서 체결되어 있고, 또한 제 1의 밸브부재(37)를 제 1의 밸브시트(41)에 가압하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 제 1의 밸브부재(37)에서 자루형 구멍(51)에 들어 있는, 제 2의 밸브부재(53)의 단부와 자루형 구멍(51)의 폐쇄된 벽과의 사이에, 제 2의 밸브스프링(61)이 배치되어 있고, 상기 제 2의 밸브스프링(61)이 제 2의 밸브부재(53)를 제 2의 밸브시트(57)에 가압하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  7. 제 6항에 있어서, 밸브본체(27)와 펌프 케이싱(3)의 벽과의 사이에 링형 챔버(67)가 설치되어 있고, 상기 링형 챔버(67)에 압송도관(13)이 개방되어 있고, 상기 링형 챔버(67)가 밸브본체(27)에서의 자루형 챔버
    Figure pct00002
    (71)와 접속되어 있고, 상기 자루형 챔버(71)가 제 2의 밸브시트(57)에까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  8. 제 7항에 있어서, 제 2의 밸브시트(57)의 자루형 챔버(71)와는 반대쪽의 단부에 압력실(59)이 접속되어 있고, 상기 압력실(59)이 접속구멍(73)을 거쳐서 항상 펌프 작업실(9)과 접속되어 있고, 또한 제 1의 밸브부재(37)를 따라 제 1의 밸브시트(41)에까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  9. 제 8항에 있어서, 제 1의 밸브부재(37)에 가로구멍(63)이 설치되어 있고, 상기 가로구멍(63)이, 압력실(59)을 기점으로 하여 자루형 구멍(51)의 폐쇄된 단부내로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 밸브본체(27)에서 제 1 및 제 2의 밸브시트(41, 57)와, 양 밸브시트(41, 57)와 공동작용하는 제 1 및 제 2의 밸브부재(37, 53)에서의 밀봉면(39, 55)이 원추형으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 고압도관(19) 및 압송도관(13)의 압력밸브가 체크밸브로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
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