KR101393524B1 - high-pressure fuel pump - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진에 사용되는 고압 연료 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가솔린 직접 분사(Gasoline Direct Injection; GDI) 엔진에 사용되는 고압 연료 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a high-pressure fuel pump used in an engine, and more particularly, to a high-pressure fuel pump used in a gasoline direct injection (GDI) engine.

이를 위해, 본 발명은 왕복 운동을 하며 연료를 가압하는 플런저, 상기 플런저가 내부에서 왕복 운동할 수 있는 공간을 형성하는 챔버, 상기 플런저와 캠샤프트에 형성 또는 장착되어 회전하는 펌프구동캠 사이에 개재되어 상기 펌프구동캠의 구동력을 상기 플런저에 전달하는 태핏 및 상기 챔버 내주면의 환턱과 상기 태핏 사이에 형성되는 중공부와 상기 챔버의 외부가 연통되도록 형성되는 적어도 하나 이상의 에어통로를 포함하는 고압 연료 펌프를 개시한다.To this end, the present invention provides a fuel pump comprising: a plunger which reciprocates and pressurizes fuel; a chamber which forms a space in which the plunger can reciprocate; a plunger which is interposed between the plunger and a pump- Pressure fuel pump including a tappet for transmitting a driving force of the pump driving cam to the plunger and a hollow portion formed between the tappet and a tapered portion of the inner peripheral surface of the chamber and at least one air passage communicating with the outside of the chamber, .

고압 연료 펌프, 플런저, 태핏, 펌프구동캠, 에어통로 High-pressure fuel pump, plunger, tappet, pump drive cam, air passage

Description

고압 연료 펌프{HIGH-PRESSURE FUEL PUMP}[0001] HIGH-PRESSURE FUEL PUMP [0002]

본 발명은 엔진에 사용되는 고압 연료 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가솔린 직접 분사(Gasoline Direct Injection; GDI) 엔진에 사용되는 고압 연료 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a high-pressure fuel pump used in an engine, and more particularly, to a high-pressure fuel pump used in a gasoline direct injection (GDI) engine.

일반적으로 사용되고 있는 고압 연료 펌프를 적용한 엔진의 연료공급 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 연료탱크에는 리프트펌프가 수용되고 이러한 리프트펌프에 의해 연료가 가압되어서 연료필터의 흡입포트로 압송된다.As shown in Fig. 1, the fuel supply system of an engine to which a high-pressure fuel pump generally used is applied has a lift tank accommodated in the fuel tank, and the fuel is pressurized by the lift pump and pressure-fed to the intake port of the fuel filter.

또한, 연료필터의 흡입포트를 경유하여 토출포트를 지나서 고압 연료 펌프의 유입구와 연통된다.And further communicates with the inlet of the high-pressure fuel pump via the discharge port via the suction port of the fuel filter.

이후, 피스톤의 왕복운동에 의해 발생되는 구동력이 커넥팅로드, 크랭크축, 벨트(미도시)로 구성되는 연결구조에 의하여 캠샤프트에 전달되고, 이러한 구동력에 의해 상기 고압 연료 펌프에 연동하는 캠샤프트를 회전시킨다.Thereafter, the driving force generated by the reciprocating motion of the piston is transmitted to the camshaft by a connecting structure composed of a connecting rod, a crankshaft and a belt (not shown), and the camshaft interlocked with the high- .

또한, 캠샤프트에는 일체로 회전하는 펌프구동캠이 형성되어 있어서, 상기 펌프구동캠이 고압 연료 펌프의 챔버 내부에 위치하고 탄성부재에 의해 탄성지지되는 플런저를 왕복운동시키게 된다.Further, the camshaft is provided with a pump driving cam rotating integrally therewith, so that the pump driving cam is located inside the chamber of the high-pressure fuel pump and reciprocates the plunger elastically supported by the elastic member.

이때, 플런저의 하부에는 펌프구동캠의 회전 구동력을 상기 플런저에 전달하는 태핏이 설치되며, 상기 태핏의 하부에는 상기 탄성부재의 가압력으로 인해 상기 태핏과 펌프구동캠의 캠프로필(cam profile)의 접촉면에서 발생될 수 있는 마찰력을 감소시키기 위해서 태핏롤러가 장착되어 상기 태핏롤러와 펌프구동캠이 구름접촉하게 된다. 따라서, 상기 펌프구동캠의 회전 구동력이 상기 태핏롤러와의 구름접촉에 의해 상기 태핏에 전달됨으로써 상기 플런저가 챔버 내부에서 왕복 운동할 수 있게 된다.At this time, a tappet for transmitting the rotation driving force of the pump driving cam to the plunger is installed at the lower part of the plunger, and a contact surface of the cam profile of the tappet and the cam driving cam due to the pressing force of the elastic member A tappet roller is mounted so that the tappet roller and the pump driving cam come into rolling contact with each other. Therefore, the rotational driving force of the pump driving cam is transmitted to the tappet by rolling contact with the tappet roller, so that the plunger can reciprocate within the chamber.

즉, 고압 연료 펌프의 유입구로부터 흡입된 연료는 고압 연료 펌프의 플런저에 의해 고압으로 가압되어 딜리버리밸브로부터 유출구를 경유하여 커먼레일로 토출된다.That is, the fuel sucked from the inlet of the high-pressure fuel pump is pressurized by the plunger of the high-pressure fuel pump at a high pressure, and is discharged from the delivery valve to the common rail via the outlet.

이후, 커먼레일에 축압된 고압연료는 분기통로를 경유하여 엔진의 각 챔버에 형성된 인젝터에 공급된다.Then, the high-pressure fuel, which is pressurized by the common rail, is supplied to the injector formed in each chamber of the engine via the branch passage.

이러한 인젝터로부터 고압연료가 직접 챔버 내부의 연소실로 분사되는 시스템으로 구성된다.And a system in which high-pressure fuel is injected directly from the injector into the combustion chamber inside the chamber.

하지만, 전술한 종래와 같은 고압 연료 펌프의 경우, 챔버 내부에서 상하로 미끄럼접촉을 하는 태핏과 챔버 내주면의 환턱 사이에 형성되는 공간이 밀폐되어 있기 때문에 태핏이 연료를 압축하기 위해 하사점으로부터 상사점으로 상승하는 동안 상기와 같은 밀폐공간에서 압축력이 발생되므로 펌핑저항 및 맥동현상을 초래한다.However, in the case of the conventional high-pressure fuel pump, since the space formed between the tappet sliding up and down in the chamber and the base of the inner circumferential surface of the chamber is sealed, the tappet is moved from the bottom dead center to the top dead center A compressive force is generated in the closed space as described above, resulting in pumping resistance and pulsation.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 챔버 내부에서 상하로 미끄럼접촉을 하는 태핏과 챔버 내주면의 환턱 사이에 형성되는 공간에서 발생되는 압력저항을 내부와 외부가 연통되도록 형성되는 에어통로에 의해 방지할 수 있는 고압 연료 펌프를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a method of manufacturing a trench in which a pressure resistance generated in a space formed between a tappet sliding up and down in a chamber and a trench Pressure fuel pump that can be prevented by an air passage formed so as to communicate with the outside.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 왕복 운동을 하며 연료를 가압하는 플런저, 상기 플런저가 내부에서 왕복 운동할 수 있는 공간을 형성하는 챔버, 상기 플런저와 캠샤프트에 형성 또는 장착되어 회전하는 펌프구동캠 사이에 개재되어 상기 펌프구동캠의 구동력을 상기 플런저에 전달하는 태핏 및 상기 챔버 내주면의 환턱과 상기 태핏 사이에 형성되는 중공부와 상기 챔버의 외부가 연통되도록 형성되는 적어도 하나 이상의 에어통로를 포함하는 고압 연료 펌프가 제공될 수 있다.In accordance with one or more embodiments of the present invention, there is provided a plunger for reciprocally pressing a fuel, a chamber defining a space in which the plunger can reciprocate, A tappet interposed between the pump driving cam and the pump driving cam for transmitting the driving force of the pump driving cam to the plunger, and a hollow portion formed between the tapered portion and the tapered inner peripheral surface of the chamber, A high-pressure fuel pump including one or more air passages may be provided.

본 발명의 실시 예에 따른 고압 연료 펌프는 상기 태핏과 상기 펌프구동캠 사이에 개재되어 상기 펌프구동캠과의 구름접촉을 통해 태핏을 왕복 운동시키는 태핏롤러를 더 포함할 수 있다.
이 때 상기 에어통로는 상기 태핏의 중심축을 대향하여 복수개로 형성될 수 있다.The high-pressure fuel pump according to an embodiment of the present invention may further include a tappet roller interposed between the tappet and the pump driving cam to reciprocate the tappet through rolling contact with the pump driving cam.
At this time, the air passage may be formed in a plurality of opposing to the center axis of the tappet.

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상술한 바와 같이 본 발명에 따른 고압 연료 펌프에는 태핏과 챔버 사이에 형성되는 중공부와 고압 연료 펌프의 외부가 연통되도록 에어통로가 형성됨으로써 플런저의 상하 왕복 운동시 발생되는 중공부 내의 압력저항을 방지하는 효과가 있다. As described above, in the high-pressure fuel pump according to the present invention, the air passage is formed so that the hollow portion formed between the tappet and the chamber communicates with the outside of the high-pressure fuel pump, thereby preventing the pressure resistance in the hollow portion generated during the reciprocating motion of the plunger .

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프가 적용된 연료공급시스템을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프를 도시한 단면도이다.FIG. 1 is a schematic view showing a fuel supply system to which a high-pressure fuel pump according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a high-pressure fuel pump according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프는 플런저(110), 챔버(120), 태핏(130), 및 에어통로(140)로 구성된다.1 and 2, a high-pressure fuel pump according to an embodiment of the present invention includes a plunger 110, a chamber 120, a tappet 130, and an air passage 140.

고압 연료 펌프(100)로 연료를 압송하기 위하여 연료탱크(200)에 리프트펌프(210)가 수용되고, 리프트펌프(210)에 의해 연료가 가압되므로 연료필터(220)의 흡입포트(221)로 압송된다.The lift pump 210 is accommodated in the fuel tank 200 to pressurize the fuel by the high pressure fuel pump 100 and the fuel is pressurized by the lift pump 210 so that the intake port 221 of the fuel filter 220 The pressure is transmitted.

상기 연료필터(220)의 토출포트(222)는 고압 연료 펌프(100)의 유입구(100a)에 연통되도록 형성된다.The discharge port 222 of the fuel filter 220 is formed to communicate with the inlet port 100a of the high-pressure fuel pump 100.

한편, 엔진(미도시)의 실린더(300) 내부에 장착되는 피스톤(310)의 왕복운동 에 의한 구동력은 커넥팅로드(320), 크랭크축(330), 도시하지 않은 벨트로 구성되는 연결구조에 의한 벨트캠샤프트로서 펌프구동캠(150)에 전달되고, 고압 연료 펌프(100)의 플런저(110)를 왕복운동시킨다.On the other hand, the driving force by the reciprocating motion of the piston 310 mounted in the cylinder 300 of the engine (not shown) is transmitted by the connecting structure composed of the connecting rod 320, the crank shaft 330, And is transmitted to the pump drive cam 150 as a belt cam shaft to reciprocate the plunger 110 of the high-pressure fuel pump 100.

태핏(130)은 챔버(120)의 내주면을 축방향으로 왕복운동한다.The tappet 130 reciprocates in the axial direction on the inner peripheral surface of the chamber 120.

구동수단은 구동축으로서, 엔진의 캠샤프트(160)와, 이러한 캠샤프트(160)에 설치된 펌프구동캠(150)으로 구성된다.The driving means is constituted by a camshaft 160 of the engine and a pump driving cam 150 provided on the camshaft 160 as a driving shaft.

펌프구동캠(150)은 캠샤프트(160)와 일체로 회전한다.The pump driving cam 150 rotates integrally with the camshaft 160. [

또한, 태핏(130)의 하측에는 태핏롤러(180)가 설치되어서 펌프구동캠(150)과 구름접촉된다.A tappet roller 180 is installed on the lower side of the tappet 130 and is in rolling contact with the pump driving cam 150.

이와 같이 캠샤프트(160)와 일체로 펌프구동캠(150)이 회전하면 태핏(130)은 펌프구동캠(150)의 캠프로필(cam profile)에 따라서 축방향으로 왕복운동한다.When the pump driving cam 150 rotates integrally with the cam shaft 160 as described above, the tappet 130 reciprocates in the axial direction along the cam profile of the pump driving cam 150.

여기서, 캠프로필이란 일반적인 캠의 표면을 칭하는 것으로서 도면 상에는 도시하지 않았다.Here, the cam profile refers to a surface of a general cam, which is not shown in the drawing.

또한, 태핏(130)의 외주면을 감싸도록 형성되는 챔버(120)의 내주면에는 상기 태핏(130)이 안착되도록 환턱(170)이 형성되므로 상기 챔버 내주면의 환턱과 상기 태핏 사이에는 밀폐공간인 중공부(170a)가 형성된다.Since the tortoise 130 is formed on the inner circumferential surface of the chamber 120 so as to surround the outer circumferential surface of the tappet 130, (170a) is formed.

즉, 이러한 밀폐공간(170a)에는 공기와 같은 압축성유체가 존재하게 된다.That is, a compressible fluid such as air is present in the closed space 170a.

또한, 고압 연료 펌프(100) 내부에 가득 차있는 연료는 도시하지 않은 리턴통로를 경유하여 연료탱크(200) 등으로 리턴되도록 형성될 수 있다.In addition, the fuel filled in the high-pressure fuel pump 100 may be formed to return to the fuel tank 200 or the like via a return passage (not shown).

한편, 플런저(110) 상부에 위치하는 가압실(미도시)의 연료가압에 따라 토출통로에 연통하는 밸브바디(미도시)의 연료통로(미도시)의 압력이 증대되면 연료통로의 연료의 밸브부재(미도시)에 대한 가압력이 증대한다.On the other hand, when the pressure of the fuel passage (not shown) of the valve body (not shown) communicating with the discharge passage is increased due to the fuel pressurization of the pressurizing chamber (not shown) located above the plunger 110, The pressing force against the member (not shown) increases.

그리고, 연료통로의 연료로부터 밸브부재에 가해지는 힘이 연료통로의 연료 및 스프링의 힘에 의해 보다 더 커지면 밸브부재는 밸브바디로부터 이격된다.Then, when the force applied to the valve member from the fuel in the fuel passage becomes larger by the force of the fuel and the spring of the fuel passage, the valve member is separated from the valve body.

이렇게 함으로써 토출통로와 케이싱(미도시)의 연료통로가 연통하고 가압된 연료는 고압 연료 펌프(100)의 외부로 토출된다.By doing so, the discharge passage communicates with the fuel passage of the casing (not shown), and the pressurized fuel is discharged to the outside of the high-pressure fuel pump 100.

상기와 같은 고압 연료 펌프(100)의 일반적인 작동원리는 통상적으로 적용되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.Since the general operation principle of the high-pressure fuel pump 100 as described above is generally applied, a detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 연료 펌프 내부의 작동과정을 자세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the high-pressure fuel pump according to the embodiment of the present invention will be described in detail.

전술한 바와 같은 고압 연료 펌프(100)는 펌프구동캠(150)의 캠프로필에 따라서 플런저(110) 및 태핏(130)이 상하로 왕복운동한다.In the high-pressure fuel pump 100 as described above, the plunger 110 and the tappet 130 reciprocate up and down according to the cam profile of the pump driving cam 150.

플런저(110)가 상사점으로부터 하사점까지 이동할 때, 전자밸브(미도시)가 개구되고, 흡입통로로부터 소정량의 연료가 가압실로 유입된다.When the plunger 110 moves from the top dead center to the bottom dead center, a solenoid valve (not shown) is opened and a predetermined amount of fuel flows into the pressurizing chamber from the intake passage.

이때, 중공부(170a)에는 공기와 같은 압축성 유체에 의한 소정의 압력이 작용하게 된다.At this time, a predetermined pressure by the compressible fluid such as air acts on the hollow portion 170a.

이러한 중공부(170a)와 상기 챔버의 외부가 연통되도록 에어통로(140)가 형성된다.An air passage 140 is formed so that the hollow portion 170a communicates with the outside of the chamber.

즉, 상기 플런저(110) 및 태핏(130)의 왕복운동에 따라 발생되는 내부의 압력이 상기 에어통로(140)를 통하여 외부로 배출되므로 상기 압력저항에 의한 동력 손실을 방지할 수 있게 된다.That is, since the internal pressure generated by the reciprocating movement of the plunger 110 and the tappet 130 is discharged to the outside through the air passage 140, power loss due to the pressure resistance can be prevented.

마찬가지로, 플런저(110)가 하사점으로부터 상사점까지 이동할 때, 상기 에어통로(140)에 의해 중공부(170a)에서 발생할 수 있는 팽창에 따른 압력저항이 방지될 수 있다. 상기 에어통로(140)를 통해 외부 공기가 유입될 수 있게 되기 때문이다.Likewise, when the plunger 110 moves from the bottom dead center to the top dead center, the pressure resistance due to the expansion that can occur in the hollow portion 170a by the air passage 140 can be prevented. So that external air can be introduced through the air passage 140.

한편, 플런저(110)가 하사점으로부터 상사점까지 이동할 때, 가압실의 연료는 흡입통로로 배출된다.On the other hand, when the plunger 110 moves from the bottom dead center to the top dead center, the fuel in the pressurizing chamber is discharged to the suction passage.

소정량의 연료가 흡입통로로 배출되면 전자밸브는 닫히며, 가압실의 연료는 플런저(110)가 상승함으로써 가압된다.When the predetermined amount of fuel is discharged to the suction passage, the solenoid valve is closed and the fuel in the pressurizing chamber is pressurized by the plunger 110 rising.

즉, 가압실의 연료의 압력이 증대하면 토출통로의 연료 압력도 증대한다.That is, when the pressure of the fuel in the pressurizing chamber increases, the fuel pressure in the discharge passage also increases.

그리고, 토출통로의 연료의 압력이 연료통로의 연료의 압력보다도 커지면 토출밸브가 열리고 가압실로부터 고압 연료 펌프(100)의 외부로 연료가 토출된다.When the pressure of the fuel in the discharge passage becomes larger than the pressure of the fuel in the fuel passage, the discharge valve is opened and the fuel is discharged from the pressure chamber to the outside of the high-pressure fuel pump 100. [

아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 연료 펌프는 디젤엔진의 연료펌프나 가솔린엔진의 연료펌프로의 선택적으로 적용 가능한 것은 당업자에게 자명할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that the high pressure fuel pump according to an embodiment of the present invention can be selectively applied to a fuel pump of a diesel engine or a fuel pump of a gasoline engine.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프가 적용된 연료공급시스템을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프를 도시한 단면도이다.FIG. 1 is a schematic view showing a fuel supply system to which a high-pressure fuel pump according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a high-pressure fuel pump according to an embodiment of the present invention.

* 도면에 사용된 주요부분 부호설명 ** Major parts used in drawings *

100 : 고압 연료 펌프 100a : 유입구100: high-pressure fuel pump 100a: inlet

110 : 플런저 120 : 챔버110: plunger 120: chamber

130 : 태핏 140 : 에어통로130: tappet 140: air passage

150 : 펌프구동캠 160 : 캠샤프트150: pump drive cam 160: cam shaft

170 : 환턱 170a : 중공부170: a tongue 170a: a hollow portion

180 : 태핏롤러 200 : 연료탱크180: tappet roller 200: fuel tank

210 : 리프트펌프 220 : 연료필터210: lift pump 220: fuel filter

221 : 흡입포트 222 : 토출포트221: suction port 222: discharge port

300 : 실린더 310 : 피스톤300: cylinder 310: piston

320 : 커넥팅로드 330 : 크랭크축320: connecting rod 330: crankshaft

Claims (3)

왕복 운동을 하며 연료를 가압하는 플런저;A plunger that reciprocates and pressurizes the fuel; 상기 플런저가 내부에서 왕복 운동할 수 있는 공간을 형성하는 챔버;A chamber defining a space in which the plunger can reciprocate therein; 상기 플런저와 캠샤프트에 형성 또는 장착되어 회전하는 펌프구동캠 사이에 개재되어 상기 펌프구동캠의 구동력을 상기 플런저에 전달하는 태핏; 및A tappet interposed between the plunger and a pump driving cam formed or mounted on the camshaft so as to rotate to transmit the driving force of the pump driving cam to the plunger; And 상기 챔버 내주면의 환턱과 상기 태핏 사이에 형성되는 중공부와 상기 챔버의 외부가 연통되도록 형성되는 적어도 하나 이상의 에어통로;At least one air passage formed so that a hollow portion formed between the tapered portion of the inner circumferential surface of the chamber and the tappet and the outside of the chamber communicate with each other; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프.Pressure fuel pump. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 태핏과 상기 펌프구동캠 사이에 개재되어 상기 펌프구동캠과의 구름접촉을 통해 상기 태핏을 왕복 운동시키는 태핏롤러;A tappet roller interposed between the tappet and the pump driving cam for reciprocating the tappet through a rolling contact with the pump driving cam; 를 더 포함하는 고압 연료 펌프.Pressure fuel pump. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 에어통로는 상기 태핏의 중심축을 대향하여 복수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프.Wherein a plurality of the air passages are formed so as to face the central axis of the tappet.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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