KR100453752B1 - 분사시작조절부역할을하는분사조절피스톤을포함하는연료분사펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분사시작을 조절하기 위해서 분사시작조절피스톤(16)이 구비되어 있는 연료분사펌프에 관한 것이다. 상기 분사시작조절피스톤은 그 안에 설치된 제어슬라이드(28)의 시퀀스피스톤으로서 구성되어 있으며, 그 일측에 작동실(20)을 포함하고 있으며, 이 작동실내에 형성된 압력을 통하여 복귀스프링(23)의 힘에 대항하여 밀려지며 상기 연료분사펌프 캠구동부에서 실질적으로 고정된 부분과 연결되어 있다. 상기 제어슬라이드(28)에 그리고 그 밸브를 조절하는데 미치는 압력충격으로 인한 압력반작용을 방지하기 위해서, 상기 연결파이프의 유입측횡단면은 제어슬라이드의 이동방향으로 연장되어 길게 뻗어있는 횡단면으로서 형성되어 있다. 이러한 구성을 통해 작업자는 상기 제어슬라이드(28)에 충격이 가해지지 않도록 조절할 수 있고 이로 인해 분사조절피스톤(16)을 정확하게, 충격없이 조절할 수 있고 분사시작 역시 조절할 수 있다.

Description

분사시작조절부 역할을 하는 분사조절피스톤을 포함하는 연료분사펌프

DE-A1-35 32 719에 공지된 상기한 방식의 연료분사펌프는 작동실에 대향하는 분사조절피스톤 전방면으로부터 시작되는 축평행 포켓홀이 작동실과 실린더보어 사이에 연결파이프로서 구비되어 있다. 상기 포켓홀의 단부는 외측으로부터 상기 실린더보어쪽으로 방사상 연장된 가로보어에 의해 교차된다. 상기 가로보어는 실린더 보어로 들어가는 입구에서 원형 횡단면을 갖는다.

상기한 유형의 분사조절장치에서는 부하 변동으로 인하여 연료분사펌프의 캠구동부에서 상기 분사조절기의 압력 챔버 영역내에서 압력 변동이 일어나거나 또는 분사조절피스톤과 제어슬라이드 사이에서 상대 운동이 일어나는 문제가 발생한다.

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 연료분사펌프에 관한 것이다.

도 1은 방사상으로 놓여있는 펌프피스톤과 분사시작을 조절하기 위한 장치를 포함하는 분배기 타입의 연료분사펌프의 단면도.

청구항 1의 특징을 가진 본 발명에 따르는 연료분사펌프는 제어슬라이드의 상대 이동시 처음에는, 조절길이가 같을 경우에 실린더보어 안으로 삽입되는 연결 파이프의 횡단면이 원형일 때 주어지는 일반적인 횡단면보다 더 작은 횡단면만이 개방된다는 장점을 갖는다. 분사조절피스톤과 제어슬라이드의 사이에서 일어나는 상대 운동으로 인해서 상기 제어슬라이드가 단시간에 분사조절피스톤에 대한 정확한 위치로부터 변위되는 경우에는 매우 작은 횡단면만이 개방됨으로써, 제어슬라이드의 잘못된 위치로 인해 분사조절피스톤 작동실 안에서 압력 변동이 나타나지 않는다. 이로써 상기 제어슬라이드의 단시간 잘못된 위치에 대한 분사 조절 피스톤의 신속하고 강력한 반응이 나타나지 않으므로, 상기 잘못된 진동 위치가 분사 조절 피스톤의 부가 진동을 야기할 정도로 증폭될 수 없다.

종속항에는 연결파이프의 실린더보어 안으로 삽입되는 연결파이프의 횡단면에 대한 바람직한 실시예가 제시되어 있다. 여기서 중요한 사실은 상기 횡단면을 제어하는 제어엣지를 계속적으로 조절할 시에 준-연속적인 횡단면연장선을 얻어낼 수 있다는 점이다. 이 때 상기 횡단면은 비교적 긴 조절길이에 걸쳐 점차적으로 증가하게 된다. 개방된 위치에서는 완전한 오버플로우횡단면이 이용될 수 있기 때문에, 상기 제어슬라이드를 조절하려 할 때 상기 분사조절피스톤의 위치를 필요한 속도로 수정할 수 있게 된다.

청구항 5항에 따른 바람직한 실시예에서 상기 제어슬라이드의 조절은 종래의 방식에 따라 액추에이터에 의해 이루어진다. 상기 액추에이터는 분사조절기에서 하우징에 고정된 부분 내에 제어압력이 가해지는 면으로 압력 챔버를 둘러싼다. 이와 같이 압력 챔버를 분사조절피스톤 외부에 장착함으로써 분사조절피스톤의 작동실내의 압력 변동으로부터 상기 압력 챔버의 분리가 특히, 양측 사이에 놓인 경감 챔버를 통해 이루어진다. 이러한 구성은 상기 청구항 1에 따른 구성을 보충하여 분사조절피스톤의 압력변동을 감소시킨다. 본 발명의 실시예는 도면에 도시되어 있으며 이하의 설명에서 상술하기로 한다.

분배기 타입의 연료분사펌프는 분배기 및 펌프피스톤의 역할을 하는 축방향으로 구동되는 펌프피스톤 형태의 펌프를 구비하거나, 또는 분배기내에 설치된 공급채널 안으로 방사방향으로 공급하는 레디얼 펌프를 구비할 수 있다. 상기한 바와 같은 종래구성방식의 이른바 레디얼피스톤펌프는 그 단면도가 도 1에 도시되어 있다. 여기서는 네 개의 펌프피스톤(1)이 구비되어 있다. 상기 피스톤은 상기 분배기(2) 축에 대한 하나의 방사상 평면에 동일한 각도로 이격되어 상기 분배기(2)의 방사상보어(3) 내에 이동가능하도록 지지되어 있다. 상기 피스톤은 그 일측 전방면에서 공통 펌프작동실(4)을 둘러싼다. 상기 펌프 작동실은 종래의, 여기에 도시되지 않은 방식으로 상기 펌프피스톤(1)의 방사상 외부로의 행정시 연료로 채워지고, 상기 펌프 피스톤의 방사상 내부로의 형정시 마찬가지로 여기에 도시되어 있지 않은 압력파이프를 통해 분배기(2) 외부면에 있는 분배기 개구부와 연결된다. 이 때 상기 분배기 개구부는 분배기의 외주에서 시작되는 분사파이프들을 제어하는데, 상기 파이프 각각에는 펌프피스톤이 안쪽으로 운동할 때 분사압력하의 연료가 공급된다. 상기 분배기는 도시하지 않은 수단을 통해 하나의 구동샤프트에 의해 회전 구동됨으로써, 한편으로는 상기 분배기개구부가 자신의 제어기능을 실시할 수 있게 되고 다른 한편으로는 펌프피스톤이 외주방향으로 운동할 수 있게 된다. 이 때 상기 펌프구동실(4)의 맞은편에 놓인 펌프 피스톤 측면에 롤러태핏(roller tappet,6)이 놓인다. 상기 롤러태핏은 분배기에 대해 내부로 향한 캠링(cam ring, 8)의 링형 면에 장착된 캠레인(7)을 따른다. 상기 캠링(8)은 상기 펌프피스톤의 캠구동부에서 실질적으로는 정지해 있는 부분이다. 반면에, 예를 들어 상기 롤러태핏(6)을 안내하는 링(9)으로서 상기 구동축과 연결되어 있는 상기 펌프피스톤을 움직이는 장치는 상기 캠구동부중에서 운동하는 부분이다. 상기 캠링, 즉 자신의 원통형 외벽이 연료분사펌프 펌프하우징(11)의 해당 실린더형 리세스(10)안에 안내되어 있는 상기 캠링의 위치에 따라서 상기 롤러태핏(6) 롤러(12)의 이른 또는 늦은 주행이 각각의 캠(13)에 작용하게 된다. 상기 캠들은 모든 롤러태핏들이 동기로 내측으로 또는 외측으로 동일한 행정(stroke)만큼을 운동할 수 있도록 장착되어 있다. 상기 캠링을 조절함으로써 펌프피스톤의 공급행정운동 시작과 그로 인한 분사의 시작은 연료분사펌프의 구동에 비례하여 변하게 된다.

조절을 위해서 상기 캠링(8)에는 노우즈(14)가 있다. 상기 노우즈(14)는 분사조절피스톤(16)의 원통형 외부면에 있는 리세스(15) 안으로 맞물린다. 상기 분사조절피스톤은 실린더(17) 내에서 기밀하게 이동가능하며, 자신의 일측 전방면(18)은 실린더(17)의 폐쇄된 단부와 함께 작동실(20)을 둘러싸고 있으며, 맞은편에 놓여 있으며 마찬가지로 폐쇄되어 있는 실린더내의 타측 전방면은 스프링챔버(22)를 둘러싼다. 이 스프링챔버에는 복귀스프링(23)이 장착되어 있는데, 이 스프링은 한편으로는 상기 실린더(17)를 폐쇄하는 폐쇄부(24)에 지지되어 있고, 다른 한편으로는 상기 조절피스톤(16)의 전방면(21)에 지지되어 있어서, 분사조절피스톤(16)의일측 전방면(18)이 실린더(17)의 맞은편에서 실린더를 폐쇄하는 벽(25)에 접촉할 수 있도록 고정된다.

분사조절피스톤(16)에는 축방향 포켓보어(27)가 제어슬라이드(28)를 안내하는 실린더보어로서 구비되어 있다. 상기 포켓보어는 스프링챔버(22)쪽으로 개방되어 있다. 거기에 끼워진 제어슬라이드(28)는 자신의 일측 전방면(29)이 실린더보어 폐쇄단부와 더불어 하나의 챔버(30)를 둘러싸고 있으며, 이 챔버내에서 압축스프링(36)이 상기 제어슬라이드에 축방향 부하를 가한다. 자신의 타측 단부는 스프링챔버(22) 안으로 돌출하여 있다. 상기 스프링챔버에서 상기 타측 단부는 제어스프링(31)에 의해 가압된다. 상기 제어스프링은 마찬가지로 폐쇄부(24)에 지지되어 있다. 상기 조절피스톤내에서는 실린더보어(27)에 평행하게 전방면(18)에서 시작하는 연결파이프(32)가 연장되어 있다. 상기 연결파이프(32)는 제어 슬라이드에 의해 겹쳐지는 영역내에서 방사상으로 실린더보어 안으로 통한다. 이러한 연통은 상기 제어슬라이드의 링칼라(33)에 의해 폐쇄될 수도 있는데, 상기 링칼라는 작동실쪽에 놓인 링형홈(34)을 링형챔버(35)로부터 분리시킨다. 여기서 상기 링형홈(34) 안으로는 압력매체공급라인이 통하고 상기 링형홈(35)은 스프링챔버(22)로 통한다. 상기 스프링챔버는 도시되지 않은 경감파이프를 통해 경감된다. 상기 링칼라를 제한하는 링엣지들은 제어엣지이다. 이 제어엣지에 의해서, 상기 제어슬라이드가 상대적으로 이동할 경우에 연결파이프(32)가 상기 링형홈(34)을 통해 압력매체공급라인(39)과 연결되든지 아니면 링형챔버(35)를 통해 스프링챔버(22) 쪽으로 경감된다. 이 때 상기 링형홈(34)은 계속 압력매체공급라인(39)과연결상태에 있다. 상기 공급라인은 압력저장실(40)로부터 압력매체를 공급받는다. 병렬배치된 압력제어밸브(42)를 가진 연료펌프(41)는 상기 저장실에 공급하는 역할을 담당한다. 상기 압력제어밸브를 통해서 압력저장실은 종래의 방식대로 소정압력을 공급받게 된다. 상기 소정압력은 사실상 연료분사펌프 내지는 거기에 부속된 내연기관의 회전수가 증가함에 따라 마찬가지로 증가한다.

상기 제어슬라이드는 태핏(49)에 의해 조절된다. 제어슬라이드는 압축스프링(36)의 작용하에 상기 태핏과 결합됨으로써, 제어슬라이드에서 스프링챔버(22) 안으로 튀어나온 단부에서 상기 제어 슬라이드가 태핏에 접촉한다. 이 태핏은 상기 조절피스톤(16) 내지는 제어슬라이드(28)의 축에 동축(co-axtial)이 되도록 연장되어 있으며 제어슬라이드의 전방면(21) 맞은편 측면상에서 폐쇄부(24)내에 구비된 축방향 보어(52) 안으로 삽입된다. 상기 폐쇄부(24)에는 폐쇄된 작동실린더(53)가 장착되어 있다. 이 작동실린더는 상기 축방향 보어(52)에 동축이 되도록 연결되어 있으며, 타측단부는 덮개(54)에 의해 폐쇄되어 있다. 상기 작동실린더 안에는 태핏(49)의 단부에 형성된 피스톤(55)이 이동가능하게 장착되어 있다. 상기 피스톤은 스프링챔버(22)를 향한 일측면상에 압력챔버(56)를, 그리고 타측면상에서 피스톤(55)과 덮개(54) 사이에 경감챔버(57)를 포함한다. 상기 경감챔버(57)는 축보어(44)를 거쳐 가로 보어(45)로 이어지고 스프링챔버와 계속 연결되어 있다. 스프링 챔버 영역내에서 상기 태핏(49)과 스프링판(58)이 연결되어 있다. 이 스프링판과 폐쇄부(24) 사이에는 제어스프링(31)이 지지되어 있다..상기 태핏(49)은 상기 압력 챔버(56) 안으로 유입된 제어압력을 받아 상기 제어 스프링에 대항하여 밀려진다. 상기 회전수에 따른 압력은 제어 압력으로 사용된다.

제어압력이 증가함에 따라 발생될 수 있는 태핏(49)에 의한 제어슬라이드의 우측이동이 일어날 경우에 상기 링칼라(33)는 다음과 같이 제어 기능을 수행한다. 즉, 상기 조절피스톤(16)이 다음 운동을 함으로써 스프링(23)의 힘에 대항해서 이미 개방된 상태인 연결파이프(32)가 다시 폐쇄될 때까지 상기 작동실(20)에 압력매체가 공급된다. 반대로, 상기 압력 챔버(56) 내의 압력이 저하되면 상기 작동실(20)은 상기 연결파이프가 다시 폐쇄될 때까지 경감된다. 상기 압력 챔버(56)내의 압력은 전기 제어되는 밸브(44)가 있는 경감파이프(43)를 통하여 경감되거나 변경된다.

분사시작을 조절하기 위한 종래의 장치에 있어서는 롤러(12)에 의해, 펌프피스톤을 구동할 때 반작용 힘이 캠링(8)으로 전달되어 이 힘이 다시 분사조절피스톤(16)으로 재전달됨으로 인해 작동실(20)내의 압력이 급증한다는 문제점이 있다. 이러한 압력은 링칼라(33)에 가해지고, 이 링칼라에 의해서 상기 제어슬라이드가 분사조절피스톤에 대해 진동운동을 할 시에 연료가 상기 챔버(20)로 유입될 수 있게 되어 거기서 압력증가를 초래하게 된다. 이러한 압력증가는 다시 제어슬라이드의 위치로 반동작용을 하게 된다. 이러한 반동작용은 분사조절피스톤 내지는 분사시작을 조절하기 위한 전체 장치들의 불안정한 동작을 초래한다.

이러한 단점을 방지하기 위해서 상기 실린더보어(27)로 가는 연결파이프(39)의 유입구(60)에는 길이방향으로 길게 뻗어있는, 바람직하게는 타원형 횡단면을 지니는, 상기 제어슬라이드의 이동방향에 놓여있는 주연장부가 구비되어 있다. 이로써 상기 제어슬라이드가 분사조절피스톤에 대해 상대 이동을 할 시에 상기 링칼라의 제어엣지를 통하여 그 횡단면상으로볼 때 작동실(20) 쪽으로는 작은 부분만 개방되도록 제어한다. 이로써 진동이 발생하는 경우에 작동실(20)에 아주 적은량의 압력매체만이 공급되거나 여기로부터 배출된다. 이로 인해서 엔진충격과 같은 방해력이 발생했을 때 생기는 진동 경향이 감소된다. 타원형 횡단면대신에 상기 압력매체공급라인의 유입횡단면 개구부의 횡단면을 다른, 상기한 작용을 지지할만한 횡단면으로서 구성하는 것도 가능하다. 이와 같은 횡단면으로서는 이른바 복합 포물선 세그먼트 또는 쌍곡선 세그먼트 또는 원추단면곡선으로서 횡단면의 다른 경계부분을 들 수 있다.

전술한 분사조절피스톤 외부에 장착된 하우징고정 압력 챔버(56)와 연결하여 상기한 바와 같이 구성하면 특히 효과적이다. 이 경우, 상기 압력 챔버는 경감된 스프링챔버에 의해서 충격받은 압력측으로부터 그리고 그 결과 초래되는 분사조절피스톤의 운동으로부터 분리되기 때문에, 캠구동부로부터 전달된 충격으로 인해 진동이 발생하는 것이 부가로 방지될 수 있다.

Claims (5)

1. 분사시작 조절부 역할을 하는 분사조절피스톤(16), 즉 상기 분사피스톤을 복원력에 대항하여 조절하는 제어가능한 압력매체가 작용하는 작동실(20)을 실린더(17)내에서 제한하는 분사조절피스톤(16)과, 그리고 일측이 폐쇄된 분사조절피스톤(16)의 실린더보어(27) 내에서 분사조절피스톤(16)의 축방향으로 이동가능하게 배치된 제어슬라이드(28), 즉 제어압력에 의해 제어스프링(31)의 힘에 대항하여 조절가능하며 상기 실린더보어(27) 내에서 그 제어엣지는 실린더보어(27)로부터 구동실(20)쪽으로의 연결파이프(32)가 상기 실린더보어(27) 내로의 압축매체공급라인(39) 또는 상기 실린더보어로부터 압력매체배출라인(35)과 연결되는 것을 제어하도록 구성된 제어슬라이드(28)를 포함하는 연료분사펌프에 있어서,

   상기 제어슬라이드(28)의 제어엣지에 의해 제어된 상기 연결파이프(32)의, 실린더보어(27) 내부로 통하는 유입구횡단면(60)은 상기 제어슬라이드의 이동방향으로 연장된 길이방향으로 길게 뻗어있는 횡단면으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사펌프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 횡단면은 타원형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사펌프.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 횡단면은 포물선으로 형성되어 있는 것을 특징으로하는 연료분사펌프.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 횡단면은 쌍곡선으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사펌프.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어슬라이드(28)의 조절부 역할을 하는 액추에이터(49,55)는 제어압력을 받는 면을 포함하고 있으며, 상기 액추에이터(49,55)는 이 면이 하우징고정부(24)에 배치되어 작동실(20)에 의해 나뉘는 압력 챔버(56) 안으로 돌출하여 있으며 상기 압력 챔버(56)와 분사조절피스톤(16)의 작동실(20) 사이에는 상기 분사조절피스톤(16)의 전방면(21)에 의해 경계지워지는 경감챔버(22)가 설치되어 있으며, 상기 작동실(20)은 상기 분사조절피스톤(16)에서 경감챔버(22) 맞은편 측면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사펌프.