KR100475987B1 - 고압연료 공급장치 - Google Patents

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KR100475987B1 KR10-2002-7005153A KR20027005153A KR100475987B1 KR 100475987 B1 KR100475987 B1 KR 100475987B1 KR 20027005153 A KR20027005153 A KR 20027005153A KR 100475987 B1 KR100475987 B1 KR 100475987B1
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Abstract

본 발명의 목적은, 연료실부의 내구성을 향상시키고, 동시에 평가시간을 단축시킨 고압연료 공급장치를 제공하는 것이고, 고압연료 공급장치는 실린더내에 미끄럼가능하게 지지된 플런저 및 터펫을 갖는 피스톤과, 실린더 및 피스톤을 실질적으로 둘러싸서 거기서 누설되는 연료가 외부로 새지 않도록 하는 케이싱과, 이 케이싱과 피스톤 사이의 극간을 봉함하는 실장치를 구비하고, 실장치는, 케이싱에 고착되어 피스톤의 터펫에 미끄럼접촉해서 되어 있다.
실장치는 플런저에 결합된 터펫의 원통면에 미끄럼접촉시켜도 플런저단면에 단지 접촉하고, 케이싱에 의해 축방향으로 가동이나 직경방향으로는 이동하지 않도록 지지된 원주상 터펫에 접촉시켜도 된다.
터펫은 세라믹이라도 무방하다.

Description

고압연료 공급장치{HIGH-PRESSURE FUEL FEED DEVICE}
본 발명은 고압연료 공급장치에 관한 것으로, 특히 내연기관에 고압연료를 공급하기 위한 고압연료 공급장치에 관한 것이다.
연료분사형의 자동차용 내연기관에서의 연료공급 시스템은, 일반적으로는, 도 3에 표시한 것과 같고, 연료탱크(1) 내의 연료(2)는 저압펌프(3)에 의해 연료탱크(1)에서 송출되고, 필터(4)를 통과하고 저압 레귤레이터(5)에 의해 조압된 후, 고압펌프인 고압연료 공급장치(6)에 공급된다. 연료는 연료공급장치(6)에 의해 연료분사에 필요한 유량만 고압으로 되어 내연기관(도시않음)의 커먼레일(9) 내에 공급된다. 여분의 연료는 전자밸브(17)에서 저압뎀퍼(12)와 흡입밸브(13) 사이에 릴리프된다. 또, 이 필요유량은 제어유닛(도시않음)이 결정하고, 전자밸브(17)를 제어하고 있다. 이와같이 해서, 공급된 고압의 연료는 커먼레일(9)에 접속된 연료분사밸브(10)에서 고압의 안개상태가 되어 내연기관의 실린더(도시않음) 내에 분사된다. 필터(7) 및 고압릴리프밸브(8)는 커먼레일(9) 내가 이상압력(고압릴리프밸브 개방밸브압력)이 되었을 때에 밸브개방하고, 커먼레일(9) 및 연료분사밸브(10)의 파손을 방지한다.
고압펌프인 고압연료 공급장치(6)는, 공급된 연료를 여과하는 필터(11)와, 저압연료의 맥동을 흡수하는 저압뎀퍼(12)와, 흡입밸브(13)를 통해서 공급된 연료를 가압해서, 토출밸브(14) 및 연료압력보존밸브(15)를 통해서 고압연료를 토출하는 펌프(16)를 구비하고 있다. 도 4에 표시한 바와 같이, 펌프(16)의 플런저(26), 슬리브(25), 플레이트(102), 흡입밸브(13), 토출밸브(14)로 구성되는 연료가압실(24)은 전자밸브(17)를 통해서 저압뎀퍼(12)와 흡입밸브(13) 사이에 연결되어 있다.
도 4는 이와 같은 고압연료 공급장치(6)의 종래의 구조의 상세를 표시한다. 도 4에서 고압연료 공급장치(6)는 케이싱(21) 내에 조립되어서 연료의 흡입구(22) 및 토출구(23)를 갖는 가압실(24)을 내부에 형성하는 원통형의 슬리브, 즉 실린더(25)를 구비하고 있다. 이 실린더(25) 내에는 실린더(25) 내의 가압실(24)의 용적을 가변이 되도록 축방향으로 미끄럼가능하게 지지된 플런저(26)가 설치되어 있고, 플런저(26)의 내단(도면에서 상단)에는 압축스프링(27)이 설치되고, 외단(도면에서 하단)에는 도시하고 있지 않은 엔진의 캠샤프트에 의해 외부로부터의 구동력을 받아서 플런저(26)에 구동력을 전달하는 터펫(26)인 작용부재가 고정결합되어 있다. 이와 같이 플런저(26)와 터펫(28)은, 고압연료 공급장치(6)의 피스톤(29)을 구성하고 있다.
도 4에서, 고압연료 공급장치(6)는 플런저펌프인 펌프(16)와 가압실(24)에 접속된 전자밸브(17)와, 저압뎀퍼(12)를 일체로 구비하고 있다.
고압연료 공급장치(6)는 또, 실린더(25) 및 피스톤(29)을 실질적으로 둘러싸고 실린더(25)와 피스톤(29) 사이에서 누설되는 연료가 외부로 누설되지 않도록 하는 케이싱(30)과, 케이싱(30)과 피스톤(29)의 플런저(26) 사이의 극간을 봉함하는 고무로 이루어지는 실장치(31)를 구비하고 있다.
이와 같은 고압연료 공급장치(6)는 도시하고 있지 않은 엔진 캠샤프트의 동축상에 설치된 구동캠에 의해 플런저 피스톤(29)이 도 4에서 상하로 구동되어, 연료를 흡입, 토출한다. 이때, 커먼레일(9) 내에 있는 소정량 연료가 토출된 시점에서 전자밸브(17)을 열어줌으로써 가압실(24) 내의 고압연료가 저압의 흡입측에 릴리프(나가게 한다)하고, 커먼레일(9) 내에의 연료가 압송되지 않게 된다.
이 전자밸브(17)의 개방타이밍을 제어함으로써, 연료공급장치(6)에서의 토출량을 가변으로 조정제어하는 것이다.
이와 같은 구성의 종래의 고압연료 공급장치(6)에서는, 고압연료 공급장치 (6) 내의 연료가 엔진실로 누설되는 것을 방지하는 실장치(31)는 축측부재로서는 연료의 가압을 위한 피스톤(29)이 사용되고 상대측으로는 고무로 만든 실부재(31)가 설치되어 있다. 실(31)의 마모방지를 위해, 실부에는 피스톤(29)이 왕복운동 할 때에 연료 또는 엔진오일을 흡입하는 플런저(26)와 고무재의 실장치(31)의 립부가 접하는 부분에 유막을 형성해서 마모하지 않도록 하고 있다.
이와 같은 구조는, 완전한 실이 아니고, 어느 정도의 미소량의 누설은 용인하고 이용하는 구조이므로, 실부에서의 축측의 표면상태, 축의 이동속도, 고무재의 립의 형상 및 조이는 부분, 립주변의 연료 및 엔진오일의 상태에 의해 실부의 윤활상태가 크게 변화하고, 실부에서의 마모가 발생하고, 누설량이 증대하는 문제가 있다.
또, 고압연료 공급장치(6)에서는 연료를 가압하는 피스톤(29)은 가장 중요한 부품이고, 평가에 많은 시간을 필요로 한다. 특히 내구성은, 피스톤(25)과 연료가압실(24)을 구성하고 피스톤(29)과 어느 일정한 극간을 가지고 결합하는 슬리브 (25)에 대한 마모, 소부가 문제가 된다. 이와 같은 종래장치에서 실부에 이러한 문제가 발생한 경우, 피스톤(29)의 슬리브(25)에 대한 마모, 소부에의 영향도 동시에 평가할 필요가 있고, 평가시간에 많은 시간이 필요하게 된다. 또 피스톤(29)측에의 대책에 대해 제약이 발생하게 되어 다시금 평가에 시간이 필요하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 연료실부의 내구성을 향상시켜, 동시에 평가시간을 단축시킨 고압연료 공급장치를 제공하는 것이다.
(발명의 개시)
본 발명은, 연료의 흡입구 및 토출구를 갖는 가압실을 구비한 실린더와, 실린더 내에서 가압실의 용적을 가변할 수 있게 미끄럼 가능하게 지지된 플런저 및 플런저에 관련되어 외부로부터의 구동력을 받아서 플런저에 구동력을 전하는 작용부재를 갖는 피스톤과, 실린더 및 피스톤을 실질적으로 둘러싸고 실린더 및 피스톤간에서 누설되는 연료가 외부로 새지 않도록 하는 케이싱과, 케이싱 및 피스톤간의 극간을 봉하는 실장치를 구비한 고압연료 공급장치에서, 실장치는, 케이싱에 고착되고, 피스톤의 작용부재에 미끄럼 접촉해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압연료 공급장치이다.
작용부재를, 플런저에 결합된 터펫으로 하고, 실장치를 터펫의 원통면에 미끄럼 접촉시킬 수도 있다.
작용부재를, 플런저의 단면에 접촉해서 설치되고, 케이싱에 의해 축방향으로 가동가능하나 직경방향으로는 이동하지 않도록 지지된 원주상 부재로 할 수도 있다.
작용부재를 세라믹으로 할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예의 고압연료 공급장치를 표시하는 종단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 고압연료 공급장치를 표시하는 종단면도.
도 3은 본 발명에 의한 고압연료 공급장치를 적용할 수 있는 일반적인 연료공급 시스템을 표시하는 개략도.
도 4는 종래의 고압연료 공급장치의 종단면도.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
도 1에 표시하는 본 발명의 고압연료 공급장치(40)의 펌프(41)는, 케이싱(21)내에 조립되어 연료의 흡입구(22) 및 토출구(23)를 갖는 가압실(24)을 내부에 형성하는 원통형의 슬리브 즉 실린더(25)를 구비하고 있다. 실린더(25)내에는, 실린더 (25)내의 가압실(24)의 용적을 가변이 되도록 축방향으로 미끄럼가능하게 지지된 플런저(42)가 설치되어 있고, 플런저(42)의 내단(도면에서 상단)에는 압축스프링(27)이 설치되고, 외단(도면에서 하단)에는 도시하지 않은 엔진의 캠샤프트에 의해 외부로부터의 구동력을 받아서 플런저(42)에 구동력을 전하는 터펫(43)인 작용부재가 고정결합되어 있다. 터펫(43)은 플런저(42)의 선단의 중심공(44)에 보스(45)가 비교적 느슨하게 중심축 주위에 회전할 수 있도록 결합되어 있다. 터펫(43)은 도시하지 않은 캠샤프트에 의해 플런저에서 빠지지 않도록 조립되어 있다. 터펫(43)은 표면처리를 해서 경도를 높인 공구강등이 적당하나, 세라믹으로 형성할 수도 있다. 이와 같이 실린더(25)내에서 가압실(24)의 용적을 가변할 수 있도록 미끄럼가능하게 지지된 플런저(42)와, 이 플런저(42)에 관련되어 외부로부터의 구동력을 받아서 플런저(42)에 구동력을 전달하는 작용부재인 터펫(43)은 고압연료 공급장치(40)의 피스톤(46)을 구성하고 있다.
고압연료 공급장치(40)는, 또 실린더(25) 및 피스톤(46)을 실질적으로 둘러싸서 실린더(25)와 피스톤(46)사이에서 누설되는 연료가 외부로 흐르지 않게 하는 케이싱(30)과, 케이싱(30)과 피스톤(46)사이의 극간을 봉함하는 고무실장치(47)를 구비하고 있다. 실장치(47)는 원통상의 케이싱(30)의 선단부에 고착된 원통부(48)와, 원통부(48)에서 일체로 직직경방향 내측으로 뻗은 플런저(49)를 갖는 단면 L자형의 부착금구의 내주연에 단면 Y자형의 환상 실고무(50)가 고착된 것이다. 이와 같이 실장치(47)를 케이싱(30)에 고착되어 피스톤(46)의 터펫(43)에 미끄럼 접촉해 있고, 케이싱(30)과 피스톤(46) 사이의 극간을 봉함하고 있다.
본 발명에 의하면, 실장치(47)의 실고무(50)는 피스톤(46)의 플런저(42)에는 접촉해 있지 않고, 플런저(42)의 선단에 결합된 작용부재인 터펫(43)의 원통형 외주면(51)에 접촉해 있다. 터펫(43)은 피스톤(46)이 왕복 등을 해도 항상 실고무 (50)와의 실관계를 유지할 수 있도록 도 4에 종래의 것보다도 미끄럼면이 길게 되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면 피스톤(46)의 플런저(42)와 터펫(43)을 별개의 독립된 부품으로 하고, 각각 독립한 평가를 할 수 있도록 하였으므로, 플런저(42)의 슬리브 즉 실린더(25)에 대한 마모성이나 소부성은 지금까지의 고압연료 공급장치 (6)의 것과 같은 레벨로 유지되는 한편, 터펫(43)과 실장치(47)사이의 실부만을 독립해서 평가할 수가 있다.
또, 피스톤(46)측의 사양변경에 대한 제한을 완만하게 하는 것이 가능해지고, 평가시간을 대폭적으로 단축할 수 있는 동시에 피스톤(46)의 마모를 감소시킬 수가 있다.
도 2에 표시하는 고압연료 공급장치에서는, 플런저(62)의 선단이 평탄하게 되어 있어 도 1에 표시한 실시예의 중심공(44)같은 중심공을 갖지 않고, 플런저 (62)에 캠샤프트(도시않음)의 작용을 전달하는 터펫(63)이 플런저(62)의 단면에 결합이 아니고 단지 접촉해서 설치된 양단면이 평탄한 원주상 부재이다. 플런저(62)와 터펫(63)으로 피스톤(64)이 구성되어 있다. 원주상의 터펫(63)은 하우징(21)에 지지된 미끄럼베어링(67)에 의해 그 원통면(68)이 지지되고, 축방향으로 가동이기는 하나, 직경방향으로는 이동하지 않도록 지지되어 있다. 실장치(47)는 도 1의 것과 같은 것이나, 미끄럼베어링(67)의 내측에 설치된 터펫(63)의 원통면(68)에 접촉해서 실관계를 확립하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 플런저(62)와 터펫(63) 사이에는 결합부분이 없고 단지 접촉하고 있는 것만이므로, 캠샤프트(도시하지 않음)의 회전력이 터펫(63)에서 플런저(62)에 전달되는 일이 없이 실부를 포함하는 터텟(63)과 플런저(62)를 완전히 독립시킬 수가 있다. 또 터펫(53)의 형상이 간단하므로 세라믹을 저렴한 비용으로 사용할 수가 있다.
또, 이 구성에서는 터펫(63)의 외경 특히 실부의 외경을 자유로이 선택할 수가 있으나 실부를 플런저(62)와 다른 직경으로 한 경우에는, 고압연료 공급장치(60)가 작동하고 있을 때의 드레인실의 용적변화에 의해, 드래인 배관 내에서 맥동이 발생하고, 배관진동에 의해 차체측에서 소음이 발생할 가능성이 있으므로, 터펫(63)의 실부분의 직경을 플런저(62)의 직경과 같게 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명에 관한 고압연료 공급장치는, 연료분사형의 자동차용 내연기관에서의 연료공급 시스템에서의 연료공급장치로 유용하다.

Claims (3)

  1. 연료의 흡입구 및 토출구를 갖는 가압실을 구비한 실린더와,
    상기 실린더 내에서 상기 가압실의 용적을 가변으로 하도록 미끄럼가능하게 지지된 플런저 및 상기 플런저에 관련되어서 외부로부터의 구동력을 받아서 상기 플런저에 구동력을 전달하는 작용부재를 구비하는 피스톤과,
    상기 실린더 및 상기 피스톤을 실질적으로 둘러싸고, 상기 실린더 및 상기 피스톤 사이로부터 누설되는 연료가 외부로 흐르지 않도록 하는 케이싱과,
    상기 케이싱 및 상기 피스톤 사이의 극간을 봉함하는 실장치(sealing means)
    를 포함하는 고압연료 공급장치에 있어서,
    상기 실장치는 상기 케이싱에 고착되고 상기 피스톤의 상기 작용부재에 미끄럼 접촉하는 것
    을 특징으로 하는 고압연료 공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작용부재는 상기 플런저에 결합된 터펫(tappet)이고, 상기 실장치는 상기 터펫의 원통면에 미끄럼 접촉하는 것을 특징으로 하는 고압연료 공급장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 작용부재는, 상기 플런저의 단면에 접촉해서 설치되고 상기 케이싱에 의해 축방향으로 이동될 수 있으나 직경방향으로는 이동되지 않도록 지지된 원주상 부재(columnar member)인 것을 특징으로 하는 고압연료 공급장치.
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