KR100999279B1 - 가솔린직접분사 엔진의 연료펌프 장착구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가솔린직접분사 엔진의 연료펌프 장착구조에 관한 것으로, 연료펌프를 실린더헤드 커버에 별도의 마운팅브라켓을 사용하지 않고 직접 장착하여 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있고, 연료펌프와 실린더헤드 커버 사이의 기밀성도 향상시켜 실린더헤드 커버의 열변형에 의한 연료 혹은 가스의 누출을 확실하게 방지할 수 있도록 조립홀을 가진 마운팅보스가 실린더헤드 커버에 일체로 돌출해서 형성되고, 상기 조립홀에 연료펌프가 삽입되어서 상기 마운팅보스에 안착된 상태로 체결되어 장착된 구조로 이루어진다.

연료펌프, 마운팅보스, 실링

Description

가솔린직접분사 엔진의 연료펌프 장착구조{Mounting structure of fuel pump in gasoline direct injection engine}

본 발명은 가솔린직접분사 엔진에 관한 것으로, 특히 가솔린직접분사 엔진의 실린더 헤드커버에 연료펌프를 별도의 마운팅브라켓을 사용하지 않고 직접 장착한 가솔린직접분사 엔진의 연료펌프 장착구조에 관한 것이다.

현재 한층 심화되고 있는 지구 환경 문제로 유해 배출 가스가 적고 연비가 좋은 희박연소엔진(린번(lean-burn)엔진)에서부터 더 나아가 더 적극적인 연비 저감이나 냉 시동시 배기가스 저감기술로서 가솔린 연료를 실린더 내에 직접 분사하는 방식의 엔진이 개발되어 차량에 적용되고 있다.

상기 가솔린직접분사(GDI; Gasoline Direct Injection)장치를 장착한 엔진은 실린더에 가솔린을 약 130bar 이하의 고압으로 직접 분사함으로써 보다 효과적이고 확실한 린번 엔진을 구현할 수 있는 데, 이때 짧은 시간에 공기와 연료의 혼합이 적정하게 이루어지도록 하는 유동, 분무 제어와 더불어 고압의 연료를 흡배기 밸브의 개폐시기에 맞추어 적절한 압력 값으로 설정하여 분사해주는 것이 특히 중요함은 물론이다.

또한 이와 같은 GDI 엔진은 부분 부하시에는 압축 행정 말기에 연료를 분사하여 점화 플러그 주위의 공연비를 농후하게 하는 성층 연소로 초희박 공연비(25∼40:1)에서도 쉽게 점화가 가능하도록 되어 있으며, 고부하시에는 흡입 행정 초기에 연료를 분사하여 이론 공연비(14.7:1) 연료에 의한 흡입 공기 냉각으로 충진 효율을 향상시킬 수 있는 한편, 실린더 안으로 연료를 직접 분사하므로 흡기포트 벽에 연료가 흡착되는 월 웨팅(wall wetting) 현상도 줄일 수 있는 장점이 있게 됨은 물론이다.

그리고 GDI 엔진은 각 고유 값을 결정할 기준을 만들어 결정된 모드 값에 따른 연료 분사량, 연료분사시기, 점화시기, 공기 개도량 등을 결정하는 이론 공연비와 희박 운전영역 및 초희박 운전영역의 3가지 영역이 존재하고, 또한 연료 분사 압력이 조금만 변하더라도 분사되는 연료량에는 큰 변화가 발생하는 약 130bar 이하의 연료압이 요구되므로 통상적으로, 워밍업 후 이론 공연비 영역만 가지는 MPI 엔진에 비해 연료 분사계가 고압 연료 펌프 제어와 인젝터 드라이버 제어 및 연료분사압력 피드백 제어를 위해 복잡한 구성으로 이루어지게 된다.

여기서 상기와 같이 복잡한 연료 분사계 중에 연료를 일정 값(130bar 이하)으로 가압하는 고압 연료펌프는 엔진의 후방 쪽에서 배기 쪽의 캠축에 강하게 고정ㅇ결합되어 고속 회전되고, 고압 연료펌프 본체는 실린더 헤드에 다수 군데에서 고정 볼트를 사용하여 장착된다.

도 1에는 종래 기술에 따라 가솔린직접분사 엔진의 실린더헤드 커버에 연료펌프가 장착된 상태의 사시도가 도시되어 있는 바, 즉 실린더헤드 커버(1)의 일측 모서리 부위에 조립홀을 가진 마운팅보스(1a)가 일체로 돌출해서 형성되고, 상기 마운팅보스(1a)에는 마운팅브라켓이 다수개의 체결볼트를 매개로 체결되어 장착되며, 상기 마운팅브라켓에 마운팅플랜지(3a)를 가진 연료펌프(3)가 조립되어서 상기 실린더헤드 커버에 장착되는 구조로 이루어진다.

도 2에는 종래 기술에 따란 가솔린직접분사 엔진의 실린더헤드 커버에 연료펌프가 장착된 상태의 단면도가 도시되어 있는 바, 즉 상기 실린더헤드 커버(1)에 마운팅브라켓(2)을 매개로 연료펌프(3)가 장착된 상태에서 상기 실린더헤드 커버(1)와 마운팅브라켓(2) 사이의 기밀을 유지하기 위해 상기 실린더헤드 커버(1)의 내주면에는 조립홈이 상하 방향으로 형성됨과 더불어 상기 조립홈에 실링(4)이 삽입되어 있다.

그런데 상기와 같은 종래의 가솔린직접분사 엔진의 연료펌프 장착구조에서는 별도의 마운팅브라켓을 사용함에 따라 차량의 중량 및 원가를 상승시키는 결점이 있었고, 상기 실린더헤드 커버가 엔진으로부터 지속적으로 열을 전달받아 변형될 경우에 상기 실링에 의한 기밀성이 악화되어 연료 혹은 가스의 누출이 발생된다고 하는 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 연료펌프를 실린더헤드 커버에 별도의 마운팅브라켓을 사용하지 않고 직접 장착하여 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있고, 연료펌프와 실린더헤드 커버 사이의 기밀성도 향상시 켜 실린더헤드 커버의 열변형에 의한 연료 혹은 가스의 누출을 확실하게 방지할 수 있도록 한 가솔린직접분사 엔진의 연료펌프 장착구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조립홀을 가진 마운팅보스가 실린더헤드 커버에 일체로 돌출해서 형성되고, 상기 조립홀에 연료펌프가 삽입되어서 상기 마운팅보스에 안착된 상태로 체결되어 장착된 구조로 이루어진다.

상기 연료펌프가 상기 조립홀에 삽입되는 소정 외주면에 반경방향으로 파여진 조립홈이 형성되고, 상기 연료펌프의 외주면과 상기 마운팅보스의 내주면 사이의 기밀을 유지하기 위는 실링이 상기 조립홈에 삽입되어 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가솔린직접분사 엔진의 연료펌프 장착구조에 의하면, 실린더헤드 커버에 조립홀을 가진 마운팅보스가 일체로 돌출해서 형성됨과 상기 마운팅보스의 조립홀에 연료펌프가 직접 삽입되어 안착된 상태로 다수개의 체결볼트에 의해직접 체결되어 장착됨으로써, 별도의 마운팅브라켓이 불필요해져 마운팅브라켓의 제작 및 장착에 의한 차량의 중량과 원가 절감을 도모할 수 있고, 상기 연료펌프의 소정 외주면에 내측으로 파여진 조립홈이 형성되면서 상기 조립홈에 실링이 삽입되어 설치됨에 따라 실린더헤드 커버가 열을 받아서 변형되어도 실링에 의한 기밀성의 저하가 방지되게 되는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 3에는 본 발명에 따라 가솔린직접분사 엔진의 연료펌프가 직접 장착되는 실린더헤드 커버의 평면도가 도시되어 있는 바, 즉 실린더헤드 커버(11)의 일측 모서리 부위에 조립홀(11a)을 가진 마운팅보스(11b)가 일체로 돌출해서 형성되어 있다.

상기 마운팅보스(11b)는 대체로 마름모 형상을 이루고, 양측 가장자리에는 2개의 볼트 체결홀(11c)이 형성되어 있다.

도 4에는 본 발명에 따라 가솔린직접분사 엔진의 연료펌프가 실린더헤드 커버에 직접 장착된 상태의 사시도가 도시되어 있는 바, 즉 연료펌프(12)에는 상기 마운팅보스(11b)에 대응하는 마름모 형상의 마운팅플랜지(12a)가 형성됨과 더불어 상기 마운팅플랜지(12a)에도 상기 마운팅보스의 볼트 체결홀(11c)에 대응하는 볼트 체결홀(12b)이 형성되어, 상기 연료펌프(12)가 마운팅보스(11b)의 조립홀(11a)을 통해 삽입되면 연료펌프의 마운팅플랜지(12a)가 상기 마운팅보스(11b)에 안착되고, 이 상태에서 마운팅플랜지와 마운팅보스에 각각 형성된 볼트 체결홀에 체결볼트를 삽입하여 조여 주면 연료펌프가 간단하게 실린더헤드 커버에 장착되는 것이다.

도 5에는 본 발명에 따라 가솔린직접분사 엔진의 연료펌프가 실린더헤드 커버에 직접 장착된 상태의 단면도가 도시되어 있는 바, 상기 연료펌프(12)가 상기 마운팅보스(11b)의 조립홀(11a)을 통해 삽입되는 소정 외주면에는 내측 방향으로 파여진 형태의 조립홈이 형성되고, 이 조립홈에 연료펌프의 외주면과 실린더헤더 커버의 마운팅보스의 내주면사이의 기밀을 유지하기 위해 실링(13)이 삽입되어 설 치된다.

물론 실린더헤드 커버의 마운팅보스의 내주면에 상기 조립홈을 형성하여 상기 실링(13)을 삽입해서 설치해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이 연료펌프의 외주면과 실린더헤드 커버의 마운팅보스의 내주면이 서로 접촉하는 부위에 직접 실링이 횡방향으로 설치됨에 따라 연료펌프와 실린더헤드 커버사이의 기밀성이 향상되어, 실린더헤드 커버가 열변형되어도 상기 실링에 의한 기밀성의 저하가 방지되게 된다.

도 1은 종래 기술에 따라 가솔린직접분사 엔진의 실린더헤드 커버에 마운팅브라켓을 매개로 연료펌프가 장착된 상태의 사시도,

도 2는 종래 기술에 따라 가솔린직접분사 엔진의 실린더헤드 커버에 마운팅브라켓을 매개로 연료펌프가 장착된 상태의 단면도,

도 3은 본 발명에 따라 마운팅보스가 형성된 실린더헤드 커버의 사시도,

도 4는 본 발명에 따라 가솔린직접분사 엔진의 실린더헤드 커버에 연료펌프가 직접 장착된 상태의 사시도,

도 5는 본 발명에 따라 가솔린직접분사 엔진의 실린더헤드 커버에 연료펌프가 직접 장착된 상태의 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11-실린더헤드 커버 12-연료펌프

13-실링

Claims (4)

1. 조립홀(11a)을 가진 마운팅보스(11b)가 실린더헤드 커버(11)에 일체로 돌출해서 형성되고;

   상기 조립홀(11a)에 연료펌프(12)가 삽입되어서 상기 마운팅보스(11b)에 안착된 상태로 체결되어 장착되며;

   상기 연료펌프(12)는 상기 조립홀(11a)에 삽입되는 소정 외주면에 반경방향으로 파여진 조립홈이 형성되고;

   상기 연료펌프(12)의 외주면과 상기 마운팅보스(11b)의 내주면 사이의 기밀을 유지하기 위는 실링(13)이 상기 조립홈에 삽입되어 설치된 것

   을 특징으로 하는 가솔린직접분사 엔진의 연료펌프 장착구조.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 연료펌프(12)에는 상기 마운팅보스(11b)에 안착되는 마운팅플랜지(12a)가 형성된 것을 특징으로 하는 가솔린직접분사 엔진의 연료펌프 장착구조.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 마운팅보스(11b)와 마운팅플랜지(12a)는 양측 모서리에 볼트 체결홀(11c,12b)이 구비된 마름모 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 가솔린직접분사 엔진의 연료펌프 장착구조.
4. 삭제

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