KR101488127B1 - 고압 펌프 - Google Patents

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Abstract

고압 펌프 (1) 는, 왕복식으로 이동하는 플런저 (13), 플런저 (13) 에 의해 연료가 가압되는 가압 챔버 (121), 맥동 댐퍼 (50) 를 수용하고 연료가 유동하는 연료 챔버 (16), 및 연료 챔버를 수용하는 하우징 (11) 을 구비한다. 연료 챔버 (16) 는 복귀 통로 (310) 에 연결되고 이 통로를 통하여 연료는 연료 챔버 (16) 로부터 연료 탱크 (301) 로 복귀된다. 게다가, 스로틀 (69) 을 포함하는 연결 통로 (68) 는 연료 챔버 (16) 를 복귀 통로 (310) 에 연결한다.

Description

고압 펌프 {HIGH-PRESSURE PUMP}
본 발명은 고압 펌프에 관한 것이다.
엔진 (내연 엔진) 의 인젝터에 연료를 공급하는 고압 펌프에 있어서, 예를 들어, 리프터, 구동 캠 등을 윤활하는데 사용되는 엔진 오일로부터의 열로 인해, 고압 펌프 내 연료의 온도가 상승할 수도 있다. 종래에는, 복귀 파이프를 통해서 고압 펌프 내의 연료를 연료 탱크로 복귀시킴으로써, 갤러리 챔버 내 연료의 온도 상승을 억제하고, 가압 챔버 내 연료의 온도 상승을 억제하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 제 2010－65638 호 (JP-A-2010-65638) 참조).
또한, 고압 펌프 내의 연료의 온도 증가를 효율적으로 억제하기 위해서, 맥동 댐퍼를 수용하는 댐퍼 챔버로부터 연료 탱크로 연료를 복귀시키는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우, 댐퍼 챔버에 복귀 파이프가 연결되기 때문에, 복귀 통로를 유동하는 연료에 맥동이 발생하여, 맥동 댐퍼의 맥동 흡수 기능을 저해시킬 수도 있다.
본 발명은 복귀 통로 내 연료 맥동을 억제시켜, 맥동 댐퍼의 맥동 흡수 기능의 저하를 억제할 수 있는 고압 펌프를 제공한다.
본 발명의 제 1 양태는 고압 펌프에 관한 것이다. 고압 펌프는, 왕복식으로 이동하는 플런저, 이 플런저에 의해 연료가 가압되는 가압 챔버, 맥동 댐퍼를 수용하고 연료가 유동하는 연료 챔버, 연료 챔버가 내부에 형성된 하우징, 연료 챔버 내 연료가 연료 탱크를 향하여 복귀되고 연료 챔버에 연결되는 복귀 통로, 및 스로틀을 구비하고 연료 챔버를 복귀 통로와 연결하는 연결부를 포함한다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 스로틀에 의해 연료 맥동이 감쇠된다. 따라서, 복귀 통로 내 연료 맥동을 억제할 수 있고, 맥동 댐퍼의 맥동 흡수 기능의 저하를 억제할 수 있다.
상기 본 발명의 양태에 있어서, 연료 챔버는, 이 연료 챔버에 연료를 공급하기 위한 연료 공급 포트를 구비할 수도 있고, 연결부는, 맥동 댐퍼를 가로질러 연료 공급 포트의 타측의 위치에 구비될 수도 있다. 상기 본 발명의 양태에 의하면, 연료 공급 포트와 연결부는, 맥동 댐퍼를 가로질러 대각선 위치에 배치된다. 따라서, 맥동 댐퍼의 맥동 흡수 기능을 효율적으로 발휘할 수 있다.
상기 본 발명의 양태에 있어서, 연료 챔버는 연료 공급 포트로부터 이동하는 연료 유동을 연결부를 향하여 가이드하는 가이드 부재를 구비할 수도 있고, 가이드 부재는 연료 공급 포트로부터 연료 챔버로 도입된 연료가 맥동 댐퍼 주위를 유동하여 연결부에 도달하도록 구성될 수도 있다. 상기 본 발명의 양태에 있어서, 가이드 부재는, 연료 공급 포트로부터의 연료가 맥동 댐퍼 하부에 위치한 공간, 맥동 댐퍼의 측방 및 맥동 댐퍼를 가로질러 연료 공급 포트의 타측에 위치한 공간, 및 맥동 댐퍼의 상부에 위치한 공간을 통하여 이 순서로 유동하여 연결부에 도달하도록 구성될 수도 있다. 상기 본 발명의 양태에 의하면, 연료 탱크로 복귀되는 복귀 연료는, 가이드 부재에 의해, 맥동 댐퍼 하부에 위치한 공간, 맥동 댐퍼의 측방에 위치한 공간, 및 맥동 댐퍼의 상부에 위치한 공간을 통하여 이 순서로 유동하여 연결부로 가이드된다. 이로써, 맥동 댐퍼의 상부면과 맥동 댐퍼의 하부면 양자를 이용해 연료 맥동이 감쇠될 수도 있다. 그러므로, 맥동 댐퍼의 맥동 흡수 기능을 최대한으로 발휘할 수 있다.
본 발명에 의하면, 스로틀에 의해 연료 맥동이 감쇠된다. 따라서, 복귀 통로의 연료 맥동을 억제할 수도 있고, 맥동 댐퍼의 맥동 흡수 기능의 저하를 억제 한다.
본 발명의 예시적 실시형태의 특징, 장점, 및 기술적, 산업적 중요성은 첨부 도면을 참조하여 하기에 설명될 것이고, 유사한 도면 부호는 유사한 요소들을 나타낸다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 고압 펌프를 구비한 연료 공급 시스템의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른 고압 펌프의 전체 구성의 단면도이다.
도 3 은 도 2 의 고압 펌프의 댐퍼 기기 및 그 주변의 단면도이다.
도 4 는 고압 펌프의 제 1 변형예를 나타내는 도 3 에 대응하는 도면이다.
도 5 는 고압 펌프의 제 2 변형예를 나타내는 도 3 에 대응하는 도면이다.
본 발명의 실시형태는 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 설명되는 실시형태에서는, 자동차에 탑재된 V-6 가솔린 엔진 (내연 엔진) 의 연료 공급 시스템에 본 발명이 적용된다. 또한, 설명되는 실시형태의 엔진은 또한 각 실린더에 대해 포트 분사 인젝터 및 인-실린더 (in-cylinder) 직접 분사 인젝터를 구비하고 있다.
도 1 에 예시한 연료 공급 시스템 (300) 은, 연료 탱크 (301) 로부터 연료를 펌핑하는 피드 펌프 (302; feed pump) 를 구비한다. 피드 펌프 (302) 의 배출측에 연결된 저압 연료 파이프 (303) 는 저압 연료 시스템 (LF) 및 고압 연료 시스템 (HF) 을 향하여 분기한다.
저압 연료 시스템 (LF) 은, 엔진의 각 뱅크 (bank) 에 연결된 저압 연료 시스템 이송 파이프 (304a, 304b) 를 포함한다. 보다 구체적으로, 저압 연료 파이프 (303) 는 뱅크들 중 하나에 설치된 저압 연료 시스템 이송 파이프 (304a) 에 연결되고, 저압 연료 시스템 이송 파이프 (304a, 304b) 는 연락 파이프 (304c) 에 의해 서로 연결된다. 포트 분사 인젝터 (305) 는 각각의 실린더 (각각의 뱅크에서 3 개의 실린더) 에 대응하여 저압 연료 시스템 이송 파이프 (304a, 304b) 에 연결된다.
고압 연료 시스템 (HF) 은, 피드 펌프 (302) 에 의해 펌핑되어 저압 연료 파이프 (303) 의 다른 분기측을 통하여 흡입되는 연료를 가압하고, 각 뱅크의 각 실린더에 구비된 인-실린더 직접 분사 인젝터 (306) 를 향하여 가압 연료를 배출하는 고압 펌프 (1) 를 포함한다.
고압 펌프 (1) 는, 하우징 (11), 플런저 (13), 밸브 보디 (30), 및 전자기 구동부 (70) 를 포함하고 (도 2 참조), 예를 들어, 엔진의 뱅크들 중 하나에서 헤드 커버에 부착될 수도 있다. 고압 펌프 (1) 의 플런저 (13) 의 하단에는, 리프터 보디 (271) 와 롤러 (272) 를 가지는 롤러 리프터 (27) 가 부착된다. 롤러 (272) 는, 스핀들 (273) 의 외주연에 대해 제공된 복수의 스키드 (274) 를 통하여 회전할 수 있도록 지지된다. 뱅크들 중 하나에서 흡기 캠 샤프트 (28) 에 제공된 구동 캠 (281) 은 롤러 (272) 의 외주면과 맞닿는다. 3 개의 캠 노즈 (282) 는 흡기 캠 샤프트 (28) 의 회전 축선 둘레에 120˚ 의 각 간격으로 구동 캠 (281) 에 형성된다. 그리고, 흡기 캠 샤프트 (28) 에 의해 구동 캠 (281) 이 회전함에 따라, 롤러 리프터 (27) 를 통하여 플런저 (13) 를 밀어올린다. 이 구성에서, 플런저 (13) 는 실린더 (14) 내에서 왕복 이동하여서, 가압 챔버 (121) 의 용적을 바꾼다. 고압 펌프 (1) 는 상세히 후술될 것이다.
고압 펌프 (1) 의 가압 챔버 (121) 는, 저압 연료 파이프 (303) 를 통하여 피드 펌프 (302) 와 연통하고, 또한 고압 연료 파이프 (307) 를 통하여 고압 연료 시스템 이송 파이프 (308a, 308b) 와 연통한다. 보다 구체적으로, 이 구성에서, 고압 연료 파이프 (307) 는 뱅크들 중 하나에 설치된 고압 연료 시스템 이송 파이프 (308a) 에 연결되고, 고압 연료 시스템 이송 파이프 (308a, 308b) 는 연락 파이프 (308c) 에 의해 서로 연결된다. 인-실린더 인젝터 (306) 는 각각의 실린더 (각각의 뱅크에서 3 개의 실린더) 에 대응하여 고압 연료 시스템 이송 파이프 (308a, 308b) 에 연결된다. 저압 연료 파이프 (303) 에, 필터 (303a) 및 압력 조절기 (303b) 가 제공된다는데 주목해야 한다. 압력 조절기 (303b) 는, 저압 연료 파이프 (303) 내의 연료 압력이 한계 압력 (예를 들어, 400 kPa) 을 초과했을 때 저압 연료 파이프 (303) 내의 연료를 연료 탱크 (301) 로 복귀시킴으로써 저압 연료 파이프 (303) 내의 연료 압력을 한계 압력 이하로 유지한다.
다음으로, 고압 펌프 (1) 의 구성에 대해 상세히 설명될 것이다. 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 고압 펌프 (1) 의 하우징 (11) 은, 예를 들어 마르텐사이트 (martensite) 강과 같은 스테인리스 강으로 형성될 수도 있다. 하우징 (11) 에는, 원형의 실린더 (14) 가 형성된다. 플런저 (13) 는 축선 방향으로 왕복 이동 가능하게 실린더 (14) 에서 지지된다. 또한, 하우징 (11) 에는, 도입 통로 (111), 흡기 통로 (112), 가압 챔버 (121), 배출 통로 (114) 가 형성된다.
또한, 하우징 (11) 은 튜브부 (15) 를 가진다. 도입 통로 (111) 와 흡기 통로 (112) 를 서로 연통시키는 통로 (151) 가 튜브부 (15) 의 내측에 형성된다. 튜브부 (15) 는, 실린더 (14) 의 중심 축선에 실질적으로 수직으로 형성되고, 일부 지점에서 내경이 변한다. 내경이 변하는 튜브부 (15) 의 영역에 단차면 (152) 이 형성된다. 튜브부 (15) 의 통로 (151) 에는, 밸브 보디 (30) 가 제공된다.
하우징 (11) 과 뚜껑 (12) 사이에는, 연료 챔버 (댐퍼 챔버; 16) 가 형성된다. 연료 챔버 (16) 는 저압 연료 파이프 (303) 에 연결된다. 피드 펌프 (302) 는 연료 탱크 (301) 로부터 저압 연료 파이프 (303) 를 통하여 그리고 연료 공급 포트 (311) 를 통하여 연료 챔버 (16) 로 연료를 펌핑한다. 도입 통로 (111) 는 연료 챔버 (16) 와 튜브부 (15) 의 통로 (151) 사이를 연통시킨다. 흡기 통로 (112) 의 제 1 단부는 가압 챔버 (121) 와 연통한다. 흡기 통로 (112) 의 제 2 단부는 단차면 (152) 의 내측으로 개방된다. 도입 통로 (111) 는 밸브 보디 (30) 의 내측을 통하여 흡기 통로 (112) 에 연결된다. 가압 챔버 (121) 는 흡기 통로 (112) 의 타측에서 배출 통로 (114) 와 연통한다. 본 발명의 실시형태에서는, 이들의 연료 통로들을 연료 통로 (100) 로 나타내고 있음에 주목해야 한다.
플런저 (13) 는, 하우징 (11) 의 실린더 (14) 에 의해 축선 방향으로 왕복 이동 가능하게 지지된다. 플런저 (13) 는, 소경부 (131; small-diameter portion) 및 이 소경부 (131) 보다 큰 직경을 가지는 대경부 (133: large-diameter portion) 로 구성된다. 대경부 (133) 는 소경부 (131) 의 가압 챔버 (121) 측에 연결되고, 단차면 (132) 은 대경부 (133) 와 소경부 (131) 사이에 형성된다. 가압 챔버 (121) 는, 소경부 (131) 의 타측에서 대경부 (133) 에 형성된다. 플런저 (13) 의 단차면 (132) 은, 가압 챔버 (121) 의 타측에, 하우징 (11) 과 접촉하는 일반적으로 고리형인 플런저 스토퍼 (23) 를 구비한다.
가압 챔버 (121) 에 가까운 플런저 스토퍼 (23) 의 단부면에, 일반적으로 원형 디스크 형상의 가압 챔버 (121) 의 타측을 향하여 리세스가공된 리세스 (231), 및 리세스 (231) 로부터 플런저 스토퍼 (23) 의 외부 가장자리를 향하여 반경 방향으로 바깥쪽으로 연장되는 그루브 채널 (232) 이 제공된다. 리세스 (231) 의 직경은, 플런저 (13) 의 대경부 (133) 의 외경과 대략 동일하다. 리세스 (231) 의 중앙부에는, 플런저 스토퍼 (23) 를 두께 관통 방향으로 관통하는 구멍 (233) 이 형성되어 있다. 플런저 (13) 의 소경부 (131) 가 구멍 (233) 을 통하여 삽입된다. 또한, 가압 챔버 (121) 측에서 플런저 스토퍼 (23) 의 단부면이 하우징 (11) 과 접촉한다. 일반적으로 고리형 가변 용적 챔버 (122) 는, 플런저 (13) 의 단차면 (132), 소경부 (131) 의 외벽, 실린더 (14) 의 내벽, 플런저 스토퍼 (23) 의 리세스 (231), 및 실링 부재 (24) 에 의해 형성된다.
가압 챔버 (121) 를 향하여 리세스가공된 일반적으로 고리형인 리세스 (105) 는 가압 챔버 (121) 의 타측에서 실린더의 단부 외측에서 실린더 (14) 에 형성된다. 리세스 (105) 에는 스프링 시트 (25) 가 끼워넣어진다. 오일 시일 홀더는 스프링 시트 (25) 에 일체로 형성되고 오일 시일 (26) 과 실링 부재 (24) 를 지지한다. 스프링 시트 (25) 는 하우징 (11) 에 고정된다. 실링 부재 (24) 는 스프링 시트 (25) 와 플런저 스토퍼 (23) 사이에 끼워진다. 실링 부재 (24) 는 예를 들어 PTFE 로 만들지고 내주측에 위치한 실링 링과 외주측에 위치한 O 링으로 구성된다. 실링 부재 (24) 는, 소경부 (131) 주위의 연료 오일 막의 두께를 조정하여, 플런저 (13) 의 슬라이딩으로 인한 엔진으로 연료의 누설을 억제한다. 오일 시일 (26) 은 가압 챔버 (121) 로부터 이격된 스프링 시트 (25) 의 단부에 끼워진다. 오일 시일 (26) 은, 소경부 (131) 주위의 오일 막의 두께를 제어하여, 플런저 (13) 의 슬라이딩으로 인한 오일의 누설을 억제한다.
스프링 시트 (25) 와 하우징 (11) 사이에는, 고리형 통로 (106) 및 통로 (107) 가 형성된다. 통로 (107) 는 스프링 시트 (25) 의 저부 (251) 와 하우징 (11) 사이에 제공된다. 고리형 통로 (106) 는, 스프링 시트 (25) 의 저부 (251) 의 내주 가장자리로부터 가압 챔버 (121) 의 타측 (도 2 에서 하방) 을 향하여 연장된 관형 내부 튜브부와 하우징 (11) 사이에 제공된다. 스프링 시트 (25) 의 저부 (251) 로부터 가압 챔버 (121) 의 타측을 향하여 연장되는 관형 외부 튜브부가 하우징 (11) 에 밀착되어 있음에 주목해야 한다.
게다가, 통로들 (106, 107) 은 서로 연통하고 있다. 또한, 통로 (107) 와 연료 챔버 (16) 를 서로 연통시키는 통로 (108) 가 하우징 (11) 을 통하여 형성된다. 통로 (106) 는 플런저 스토퍼 (23) 의 그루브 채널 (232) 과 연통된다. 그러므로, 그루브 채널 (232), 통로 (106), 통로 (107), 및 통로 (108) 는 서로 연통하여서, 가변 용적 챔버 (122) 는 연료 챔버 (16) 와 연통한다.
헤드 (17) 는 대경부 (133) 의 타측에서 플런저 (13) 의 소경부 (131) 에 제공된다. 헤드 (17) 는 스프링 시트 (18) 에 결합된다. 스프링 (19) 은 스프링 시트들 (18, 25) 사이에서 압축되어 있다. 즉, 스프링 (19) 의 일단부 (가압 챔버 (121) 측의 단부) 가 하우징 (11) 에 고정된 스프링 시트 (25) 의 저부와 접촉하고, 스프링 (19) 의 타단부는 헤드 (17) 에 결합된 스프링 시트 (18) 와 접촉하고 있다. 플런저 (13) 는, 롤러 리프터 (27) 를 통하여 구동 캠 (281) 과 접촉시킴으로써 왕복 운동하도록 구동된다. 롤러 리프터 (27) 는, 스프링 (19) 의 탄성력으로 인해, 스프링 시트 (18) 를 통하여 구동 캠 (281) 측 (도 2 에서는 하방) 을 향하여 가압된다. 즉, 스프링 (19) 은 플런저 (13) 를 가압 챔버 (121) 의 용적을 증가시키는 방향으로 가압한다.
가변 용적 챔버 (122) 는, 플런저 (13) 의 왕복 운동 때문에 용적이 변한다. 계량 행정 또는 가압 행정에서 플런저 (13) 의 이동으로 인해 가압 챔버 (121) 의 용적이 감소할 때, 가변 용적 챔버 (122) 의 용적은 증가한다. 이로써, 연료 통로 (100) 에 연결되는 연료 챔버 (16) 로부터, 통로 (108), 통로 (107), 통로 (106), 및 그루브 채널 (232) 을 통하여, 가변 용적 챔버 (122) 로 연료가 흡입된다. 또한, 계량 행정에서, 가압 챔버 (121) 로부터 배출된 저압 연료의 일부가 가변 용적 챔버 (122) 로 흡입될 수도 있다. 이로써, 가압 챔버 (121) 로부터 연료의 배출로 인해 저압 연료 배관으로 연료 압력 맥동의 전달을 억제할 수도 있다.
하지만, 흡입 행정에서 플런저 (13) 의 이동으로 인해 가압 챔버 (121) 의 용적이 증가할 때, 가변 용적 챔버 (122) 의 용적은 감소한다. 이로써, 연료는 가변 용적 챔버 (122) 로부터 연료 챔버 (16) 로 보내진다. 가압 챔버 (121) 의 용적 및 가변 용적 챔버 (122) 의 용적은, 플런저 (13) 의 위치에 의해서만 결정된다는 점에 주목해야 한다. 이 때문에, 가압 챔버 (121) 로 연료가 흡입됨에 따라, 연료는 가변 용적 챔버 (122) 로부터 나와 연료 챔버 (16) 로 보내진다. 따라서, 연료 챔버 (16) 내부의 압력 감소가 억제되고, 연료 통로 (100) 를 통해서 가압 챔버 (121) 로 흡입되는 연료의 양이 증가한다. 이로써, 보다 효율적으로 연료가 가압 챔버 (121) 로 흡입된다.
연료 출구 (91) 를 형성하는 배출 밸브 (90) 는 하우징 (11) 의 배출 통로 (114) 측에 제공된다. 배출 밸브 (90) 는 가압 챔버 (121) 에서 가압된 연료의 배출을 조절한다. 배출 밸브 (90) 는 체크 밸브 (92), 조절 부재 (93), 및 스프링 (94) 을 포함한다. 체크 밸브 (92) 는, 저부 (921) 및 이 저부 (921) 에서 가압 챔버 (121) 의 타측을 향하여 연장되는 튜브부 (922) 로부터 폐쇄 단부 튜브로서 형성되고, 배출 통로 (114) 에서 왕복 이동 가능하게 제공된다. 조절 부재 (93) 는 튜브로 형성되고, 배출 통로 (114) 를 형성하는 하우징 (11) 에 고정된다. 스프링 (94) 의 일단부가 조절 부재 (93) 와 접촉하고, 스프링 (94) 의 반대쪽 단부는 체크 밸브 (92) 의 튜브부 (922) 와 접촉한다. 체크 밸브 (92) 는, 스프링 (94) 의 탄성력에 의해, 하우징 (11) 에 제공된 밸브 시트 (95) 를 향하여 지지된다. 저부 (921) 에서 체크 밸브 (92) 의 단부는 밸브 시트 (95) 로 이동하여 배출 통로 (114) 를 폐쇄하고, 그 단부는 밸브 시트 (95) 로부터 이격되게 이동하여 배출 통로 (114) 를 개방한다. 체크 밸브 (92) 가 밸브 시트 (95) 의 타측을 향하여 이동할 때, 저부 (921) 의 타측에서 튜브부 (922) 의 단부는 조절 부재 (93) 와 접촉하게 되어서, 체크 밸브 (92) 의 이동이 억제된다.
가압 챔버 (121) 내 연료의 압력이 상승하면, 가압 챔버 (121) 내 연료에 의해 체크 밸브 (92) 에 가해지는 힘이 증가한다. 그리고, 가압 챔버 (121) 측의 연료로부터 체크 밸브 (92) 에 가해진 힘이 스프링 (94) 의 탄성력과 밸브 시트 (95) 하류의 연료, 구체적으로 고압 연료 시스템 이송 파이프 (308a, 308b) 내 연료에 의해 가해진 힘의 합을 초과하면, 체크 밸브 (92) 는 밸브 시트 (95) 로부터 이격되게 이동한다. 이로써, 가압 챔버 (121) 내 연료는, 체크 밸브 (92) 의 튜브부 (922) 를 관통하여 형성된 관통공 (923) 및 튜브부 (922) 의 내측을 통하여 연료 출구 (91) 로부터 고압 펌프 (1) 의 외측으로 배출된다.
반면에, 가압 챔버 (121) 내 연료의 압력이 떨어지면, 가압 챔버 (121) 측의 연료로부터 체크 밸브 (92) 에 의해 수용되는 힘은 감소한다. 그리고, 가압 챔버 (121) 측의 연료로부터 체크 밸브 (92) 에 의해 수용되는 힘이 스프링 (94) 의 탄성력과 밸브 시트 (95) 하류의 연료에 의해 가해진 힘의 합 미만으로 떨어질 때, 체크 밸브 (92) 는 밸브 시트 (95) 로 이동한다. 이로써, 이송 파이프 내 연료가 배출 통로 (114) 를 통하여 가압 챔버 (121) 로 유입되는 것이 방지된다.
밸브 보디 (30) 는, 하우징 (11) 의 통로 (151) 에 압입 끼움되고 맞물림 부재 (20) 등에 의해 통로 (151) 의 내측에 고정될 수도 있다. 밸브 보디 (30) 는, 일반적으로 고리형의 밸브 시트부 (31), 이 밸브 시트부 (31) 로부터 가압 챔버 (121) 측을 향하여 연장되는 튜브부 (32) 를 가진다. 고리형 밸브 시트 (34) 는 가압 챔버 (121) 측에서 밸브 시트부 (31) 의 벽면에 형성된다.
밸브 부재 (35) 는 밸브 보디 (30) 의 튜브부 (32) 내측에 제공된다. 밸브 부재 (35) 는, 원형 디스크부 (36), 및 이 원형 디스크부 (36) 의 외부 가장자리부터 가압 챔버 (121) 를 향하여 연장되는 중공 실린더로서 형성되는 가이드부 (37) 를 가진다. 밸브 시트 (34) 로부터 떨어져 리세스가공된 디스크형 리세스 (39) 는 원형 디스크부 (36) 에 형성된다. 리세스 (39) 를 형성하는 밸브 부재 (35) 의 내주벽은, 그것의 직경이 가압 챔버 (121) 를 향하여 감소되면서, 테이퍼링된다. 밸브 보디 (30) 의 튜브부 (32) 의 내벽과 원형 디스크부 (36) 및 가이드부 (37) 의 외벽 사이에, 링 모양의 고리형 연료 통로 (101) 가 형성된다. 밸브 부재 (35) 의 왕복 이동으로 인해, 원형 디스크부 (36) 는 밸브 시트 (34) 를 향해 또는 이격되게 이동하여, 연료 통로 (100) 를 통한 연료의 유동을 조절한다. 통로 (151) 로부터 고리형 연료 통로 (101) 로 유동하는 연료의 동압력은 리세스 (39) 에 가해진다. 스토퍼 (40) 는 가압 챔버 (121) 측에서 밸브 부재 (35) 에 제공되고, 밸브 보디 (30) 의 튜브부 (32) 의 내벽에 고정된다.
밸브 부재 (35) 의 가이드부 (37) 의 내경은, 밸브 부재 (35) 측에서 스토퍼 (40) 의 단부의 내경보다 약간 크다. 이 때문에, 밸브 부재 (35) 가 개방 방향 또는 폐쇄 방향으로 이동할 때, 가이드부 (37) 의 내벽이 스토퍼 (40) 의 외벽을 따라 슬라이딩한다. 이로써, 밸브 부재 (35) 는 개방 방향 또는 폐쇄 방향으로 왕복 운동하도록 가이드된다.
스토퍼 (40) 와 밸브 부재 (35) 사이에는, 스프링 (21) 이 제공된다. 스프링 (21) 은, 밸브 부재 (35) 의 가이드부 (37) 및 스토퍼 (40) 의 내측에 위치한다. 스프링 (21) 의 일단부는 스토퍼 (40) 의 내벽과 접촉하고, 스프링 (21) 의 타단부는 밸브 부재 (35) 의 원형 디스크부 (36) 와 접촉한다. 밸브 부재 (35) 는, 스프링 (21) 의 탄성력에 의해, 스토퍼 (40) 의 타측을 향하여, 즉 폐쇄 방향으로 지지된다.
가압 챔버 (121) 측에서 밸브 부재 (35) 의 가이드부 (37) 의 단부는, 스토퍼 (40) 의 외벽에 제공된 단차면 (501) 에 맞닿을 수도 있다. 밸브 부재 (35) 가 단차면 (501) 에 맞닿을 때, 스토퍼 (40) 는 밸브 부재 (35) 가 가압 챔버 (121) 측을 향하여, 즉 개방 방향으로 이동하는 것을 방지한다. 가압 챔버 (121) 측에서 보았을 때, 스토퍼 (40) 는 가압 챔버 (121) 측에서 밸브 부재 (35) 의 벽을 가린다. 이로써, 계량 공정에서 가압 챔버 (121) 측으로부터 밸브 부재 (35) 측을 향하여 이동하는 저압 연료의 유동에 의해 밸브 부재 (35) 에 적용되는 동압력의 영향이 억제된다.
스토퍼 (40) 와 밸브 부재 (35) 사이에 용적 챔버 (41) 가 형성된다. 용적 챔버 (41) 의 용적은 밸브 부재 (35) 의 왕복 이동에 의해 변한다. 또한, 용적 챔버 (41) 및 고리형 연료 통로 (101) 를 서로 연통시키는 관로 (42) 는 스토퍼 (40) 를 통하여 형성된다. 이 때문에, 복수의 통로 (102) 내 연료는 용적 챔버 (41) 로 유입될 수 있다. 통로 (102) 는 스토퍼 (40) 의 축선에 대해 경사져 스토퍼 (40) 에 형성되고, 고리형 연료 통로 (101) 는 통로 (102) 를 통하여 흡기 통로 (112) 와 연통된다. 복수의 통로들 (102) 이 스토퍼 (40) 의 원주 방향을 따라 형성된다.
전술한 연료 통로 (100) 는, 고리형 연료 통로 (101) 및 통로 (102) 도 포함한다. 그리하여, 연료 챔버 (16) 는 연료 통로 (100) 를 통하여 가압 챔버 (121) 와 연통된다. 그리고, 연료 챔버 (16) 측으로부터 가압 챔버 (121) 측을 향하여 이동할 때, 연료는, 도입 통로 (111), 통로 (151), 고리형 연료 통로 (101), 통로 (102), 및 흡기 통로 (112) 를 언급한 순서로 통과하여 유동한다. 반면에, 가압 챔버 (121) 측으로부터 연료 챔버 (16) 측을 향하여 이동할 때, 연료는, 흡기 통로 (112), 통로 (102), 고리형 연료 통로 (101), 통로 (151), 및 도입 통로 (111) 를 언급한 순서로 통과하여 유동한다.
전자기 구동부 (70) 는, 예를 들어, 코일 (71), 고정 코어 (72), 가동 코어 (73), 및 플랜지 (75) 를 포함한다. 코일 (71) 은, 수지 스풀 (78) 둘레에 감겨지고, 통전될 때 자기장을 발생시킨다. 고정 코어 (72) 는 자성 재료로 형성된다. 고정 코어 (72) 는 코일 (71) 의 내측에 수용된다. 가동 코어 (73) 는 자성 재료로 형성된다. 가동 코어 (73) 는 고정 코어 (72) 와 대향하여 배치된다. 가동 코어 (73) 는, 축선 방향으로 왕복 이동 가능하게 플랜지 (75) 와 튜브 (79) 의 내측에 수용된다. 튜브 (79) 는 비자성 재료로 만들어져, 고정 코어 (72) 와 플랜지 (75) 사이의 자기적 단락을 방지한다.
플랜지 (75) 는 자성 재료로 형성되어, 하우징 (11) 의 튜브부 (15) 에 부착된다. 플랜지 (75) 는, 전자기 구동부 (70) 를 하우징 (11) 에 유지하고, 튜브부 (15) 의 단부를 폐쇄한다. 가이드 튜브 (76) 는 플랜지 (75) 의 중앙부에 제공된다.
니들 (38) 은 플랜지 (75) 의 가이드 튜브 (76) 내측에 제공된다. 가이드 튜브 (76) 의 내경은, 니들 (38) 의 외경보다 약간 크다. 이 때문에, 니들 (38) 은, 가이드 튜브 (76) 의 내벽을 따라 슬라이딩하면서 왕복 이동한다. 이로써, 니들 (38) 의 왕복 이동이 가이드 튜브 (76) 에 의해 가이드된다.
니들 (38) 의 일단부는 가동 코어 (73) 에 압입 끼움 또는 용접되어서, 니들 (38) 은 가동 코어 (73) 와 일체로 조립된다. 또한, 니들 (38) 의 타단부는, 밸브 시트 (34) 측에서 원형 디스크부 (36) 의 벽면에 맞닿을 수 있다. 스프링 (22) 은 고정 코어 (72) 와 가동 코어 (73) 사이에서 제공된다. 가동 코어 (73) 는, 스프링 (22) 의 탄성력에 의해, 밸브 부재 (35) 를 향하여 지지된다. 가동 코어 (73) 를 가압하도록 스프링 (22) 에 의해 가해진 탄성력은, 밸브 부재 (35) 를 가압하도록 스프링 (21) 에 의해 가해진 탄성력보다 크다. 즉, 스프링 (22) 은, 가동 코어 (73) 및 니들 (38) 을, 스프링 (21) 의 탄성력에 맞서 밸브 부재 (35) 를 향하여, 즉 밸브 부재 (35) 의 개방 방향으로 가압한다. 코일 (71) 이 통전되지 않는다면, 고정 코어 (72) 와 가동 코어 (73) 는 서로 이격되어 있다. 이 때문에, 코일 (71) 이 통전되지 않을 때, 니들 (38) 은 스프링 (22) 의 탄성력으로 인해 밸브 부재 (35) 를 향해 이동하고, 밸브 부재 (35) 는 밸브 시트 (34) 로부터 이격되게 이동하였다. 이와 같이, 스프링 (22) 의 탄성력은 원형 디스크부 (36) 에 맞닿도록 니들 (38) 을 구동시켜서, 밸브 부재 (35) 를 개방 방향으로 프레싱한다.
다음으로, 댐퍼 기기 (10) 가 설명될 것이다. 하우징 (11) 은, 플런저 (13) 의 타측에, 저부 튜브 형상의 댐퍼 하우징 (110) 을 가진다. 댐퍼 하우징 (110) 의 내측에는, 연료 챔버 (16) 가 형성된다. 연료 챔버 (16) 는, 플런저 (13) 와 실질적으로 동축으로 위치결정된다. 뚜껑 (12) 은, 예를 들어, 스테인리스 강으로 형성될 수도 있다. 뚜껑의 개구측에서 뚜껑 (12) 의 일단부는 용접 등을 통하여 댐퍼 하우징 (110) 의 외벽에 본딩되어서, 뚜껑 (12) 은 연료 챔버 (16) 의 개구 (7) 를 폐쇄한다. 도입 통로 (111), 통로 (108), 및 저압 연료 파이프 (303) 가 연료 챔버 (16) 에 연결된다. 이 때문에, 연료 챔버 (16) 는 가압 챔버 (121), 가변 용적 챔버 (122), 및 연료 탱크 (301) 로부터 연료를 펌핑하는 피드 펌프 (302) 와 연통한다.
도 3 에 나타난 것처럼, 댐퍼 기기는 댐퍼 부재로서 맥동 댐퍼 (50), 상측 지지 부재 (61), 하측 지지 부재 (62), 프레스 수단 (80) 등을 포함한다. 맥동 댐퍼 (50) 는, 상측 다이어프램 (51) 및 하측 다이어프램 (52) 을 가진다. 상측 다이어프램 (51) 과 하측 다이어프램 (52) 은, 예를 들어, 스테인리스 재료 등으로 된 금속 플레이트를 프레스 가공함으로써 플레이트 형상으로 형성된다. 상측 다이어프램 (51) 은, 상측 다이어프램 (51) 의 중앙부에 제공된 탄성 변형가능한 플레이트 모양의 리세스가공면 (53), 및 이 플레이트 모양의 리세스가공면 (53) 의 주연 가장자리에 일체로 제공된 얇은 플레이트 모양의 고리형 상측 주연 가장자리부 (55) 를 가진다. 상측 다이어프램 (51) 의 경우에서처럼, 하측 다이어프램 (52) 도 플레이트 모양의 리세스가공면 (54) 과 하측 주연 가장자리부 (56) 를 가진다.
상측 다이어프램 (51) 의 상측 주연 가장자리 (55) 의 전체 원주와 하측 다이어프램 (52) 의 하측 주연 가장자리 (56) 의 전체 원주가 그것의 원주 방향을 따라 함께 용접되어서, 용접부 (57) 가 형성된다. 이로써, 상측 다이어프램 (51) 과 하측 다이어프램 (52) 사이에 기밀 챔버 (3) 가 형성된다. 예를 들어, 헬륨 가스, 아르곤 가스, 또는 이들의 혼합 가스가 기밀 챔버 (3) 에 미리 정해진 압력으로 봉입된다 (encapsulated). 상측 다이어프램 (51) 과 하측 다이어프램 (52) 은, 연료 챔버 (16) 내에서 압력 변화에 응하여 탄성 변형한다. 이로써, 기밀 챔버 (3) 의 용적이 바뀌어서, 연료 챔버 (16) 를 통하여 유동하는 연료의 압력 맥동을 줄인다. 상측 다이어프램 (51) 및 하측 다이어프램 (52) 의 스프링 상수는 필요한 레벨의 내구성 및 그 밖의 요구 성능에 따라 상측 다이어프램 (51) 과 하측 다이어프램 (52) 의 두께 및 재료, 기밀 챔버 (3) 의 가스 봉입 압력 등에 의해 결정된다는 점에 주목해야 한다. 맥동 댐퍼 (50) 에 의해 줄일 수 있는 맥동 주파수는 이 스프링 상수에 의해 결정된다. 또한, 기밀 챔버 (3) 의 용적 크기에 따라, 맥동 댐퍼 (50) 의 맥동 감소 효과가 변한다.
상측 지지 부재 (61) 와 하측 지지 부재 (62) 는, 예를 들어, 스테인리스 재료 등의 금속 플레이트를 프레스 가공 또는 굽힘 가공함으로써 일반적으로 관형으로 형성된다. 상측 지지 부재 (61) 는, 튜브부 (613), 내측 플랜지 (611), 외측 플랜지 (612), 및 클로부 (65; claw portion) 를 가진다. 튜브부 (613) 는 관형으로 형성되고, 복수의 상측 연통공 (63) 을 가진다. 내측 플랜지 (611) 는 튜브부 (613) 의 축선 방향의 일단부로부터 내측으로 고리형으로 연장되고, 상측 지지 부재 (61) 의 축선에 대해 수직으로 형성된다. 외측 플랜지 (612) 는 튜브부 (613) 의 축선 방향의 타단부로부터 외측으로 고리형으로 연장되고, 상측 지지 부재 (61) 의 일단부측을 향해 경사지도록 구부러진다. 클로부 (65) 는 외측 플랜지 (612) 의 외측 단부로부터 외측으로 연장되고, 클로부 (65) 의 선단은 상측 지지 부재 (61) 의 일단부의 타측을 향하여 구부러진다.
하측 지지 부재 (62) 는, 튜브부 (623), 내측 플랜지 (621), 외측 플랜지 (622), 및 클로부 (66) 를 가진다. 튜브부 (623) 는 관형으로 형성되고, 복수의 하측 연통공 (64) 을 가진다. 내측 플랜지 (621) 는, 튜브부 (623) 의 축선 방향의 일단부로부터 내측으로 고리형으로 연장되고 하측 지지 부재 (62) 의 축선에 대해 수직이다. 외측 플랜지 (622) 는, 튜브부 (623) 의 축선 방향의 타단부로부터 외측으로 고리형으로 연장되고, 하측 지지 부재 (62) 의 일단부측을 향하여 경사져 있다. 클로부 (66) 는 외측 플랜지 (622) 의 외측 단부로부터 외측으로 추가 연장되고, 클로부 (66) 의 선단부는 하측 지지 부재 (62) 의 일단부의 타측을 향하여 구부러진다.
클로부 (65, 66) 에 의해, 상측 다이어프램 (51) 과 하측 다이어프램 (52) 사이의 용접부 (57) 가 맞물린다. 이 때문에, 상측 지지 부재 (61), 하측 지지 부재 (62), 및 맥동 댐퍼 (50) 의 반경 방향으로 상대 이동이 방지된다. 상측 지지 부재 (61) 의 외측 플랜지 (612) 와 상측 다이어프램 (51) 의 상측 주연 가장자리부 (55) 는 그것의 원주 방향을 따라 서로 맞닿아서, 상측 접합부 (8; upper abutment portion) 가 형성된다. 하측 지지 부재 (62) 의 외측 플랜지 (622) 는 그것의 원주 방향을 따라 하측 다이어프램 (52) 의 하측 주연 가장자리부 (56) 와 맞닿아서, 하측 접합부 (9) 가 형성된다.
가압 챔버 (121) 측을 향하여 리세스가공된 관형 리세스 (2) 는 뚜껑 (12) 의 타측에서 댐퍼 하우징 (110) 의 내벽에 제공된다. 하측 지지 부재 (62) 의 내측 플랜지 (621) 는 리세스 (2) 에 끼워진다. 이 때문에, 연료 챔버 (16) 의 반경 방향으로 상측 지지 부재 (61), 하측 지지 부재 (62), 및 맥동 댐퍼 (50) 의 이동이 방지된다. 이로써, 댐퍼 하우징 (110) 의 내벽과 상측 지지 부재 (61) 의 외벽 및 하측 지지 부재 (62) 의 외벽 사이에 외측 공간 (4) 이 형성된다. 외측 공간 (4) 은, 상측 지지 부재 (61) 및 하측 지지 부재 (62) 의 외측을 둘러싼다.
상측 지지 부재 (61) 의 안쪽에 내측 공간 (5) 이 형성된다. 하측 지지 부재 (62) 의 안쪽에는 내측 공간 (6) 이 형성된다. 내측 공간 (5) 과 내측 공간 (6) 은 맥동 댐퍼 (50) 에 의해 서로 이격되어 있다. 그러나, 외측 공간 (4) 의 연료와 상측 지지 부재 (61) 의 내측 공간 (5) 의 연료는 상측 연통공 (63) 을 통하여 유동하고, 외측 공간 (4) 의 연료와 하측 지지 부재 (62) 의 내측 공간 (6) 의 연료는 하측 연통공 (64) 을 통하여 유동한다.
프레스 수단 (80) 은, 프레스 전달 부재 (82), 및 탄성 부재로서 디스크 스프링 (81) 을 갖는다. 프레스 전달 부재 (82) 는, 예를 들어 스테인리스 재료 등으로 고리형으로 형성되고, 상측 지지 부재 (61) 의 뚜껑 (12) 측에 제공된다. 프레스 전달 부재 (82) 는, 고리부 (84) 및 돌출부 (83) 를 포함한다. 축선 방향으로 상측 지지 부재 (61) 측에서 고리부 (84) 면은 고리부 (84) 의 축선에 수직으로 형성된다. 이 때문에, 고리부 (84) 와 상측 지지 부재 (61) 의 내측 플랜지 (611) 는 그것의 원주 방향을 따라 서로 면 접촉한다. 이로써, 디스크 스프링 (81) 의 탄성력은, 프레스 전달 부재 (82) 에 실질적으로 균등하게 작용한다. 고리부 (84) 의 외벽은, 댐퍼 하우징 (110) 의 내벽으로 가이드된다. 이 때문에, 연료 챔버 (16) 내에서 프레스 전달 부재 (82) 의 반경 방향 이동이 방지된다. 돌출부 (83) 는 뚜껑 (12) 측을 향하여 돌출하도록 고리부 (84) 의 내측 단부에 제공된다. 이 때문에, 돌출부 (83) 의 외벽과 고리부의 축선 방향으로 뚜껑 (12) 측의 고리부 (84) 의 면 사이에 단차가 제공된다. 뚜껑 (12) 측에 위치하고 이 단차에 인접하여 형성되는 고리부 (84) 의 면이 디스크 스프링 (81) 과 맞물리는 맞물림부 (85) 로서 역할을 한다.
디스크 스프링 (81) 은, 예를 들어, 스테인리스 재료 등으로 고리형으로 형성된다. 디스크 스프링 (81) 의 일단부는 뚜껑 (12) 에 맞닿아 있다. 디스크 스프링 (81) 의 타단부는, 원주 방향을 따라 맞물림부 (85) 에 맞닿아 있다. 디스크 스프링 (81) 의 직경은, 뚜껑 (12) 측에서보다 맞물림부 (85) 측에서 더 작다. 이 때문에, 디스크 스프링 (81) 의 타단부는 돌출부 (83) 의 외벽으로 가이드된다. 이로써, 프레스 전달 부재 (82) 에 대해 반경 방향으로 디스크 스프링 (81) 의 이동이 최소화된다. 디스크 스프링 (81) 의 탄성력은, 프레스 전달 부재 (82) 에 의해 상측 지지 부재 (61) 및 하측 지지 부재 (62) 에 전달되고, 상측 접합부 (8) 및 하측 접합부 (9) 에 작용한다. 그리고, 상측 지지 부재 (61) 는 상측 접합부 (8) 에서 상측 주연 가장자리부 (55) 를 프레스하고, 하측 지지 부재 (62) 는 하측 접합부 (9) 에서 하측 주연 가장자리부 (56) 를 프레스한다.
다음으로, 고압 펌프 (1) 의 작동이 설명될 것이다. 이하에 설명될 흡입 행정, 계량 행정, 및 가압 행정을 반복함으로써, 고압 펌프 (1) 는 연료를 가압하고 배출한다. 배출되는 연료의 양은 코일 (71) 의 통전 지속기간을 제어함으로써 조정된다. 흡입 행정, 계량 행정, 및 가압 행정이 구체적으로 설명될 것이다.
먼저, 흡입 행정이 설명될 것이다. 플런저 (13) 가 도 2 에서 하방으로 이동할 때, 코일 (71) 의 통전은 방지된다. 이 때문에, 스프링 (22) 은 가동 코어 (73) 에 탄성력을 가하고 밸브 보디 (35) 는 니들 (38) 에 의해 가압 챔버 (121) 를 향해 가압된다. 그 결과, 밸브 부재 (35) 는 밸브 보디 (30) 의 밸브 시트 (34) 로부터 이격되게 이동된다. 또한, 플런저 (13) 가 도 2 에서 하방으로 이동할 때, 가압 챔버 (121) 내 압력은 감소한다.
이 때문에, 가압 챔버 (121) 의 타측에서 연료에 의해 밸브 부재 (35) 에 가해진 힘은 가압 챔버 (121) 측에서 연료에 의해 밸브 부재 (35) 에 가해진 힘보다 크다. 이로써, 힘이 밸브 부재 (35) 에 적용되어 밸브 부재를 밸브 시트 (34) 로부터 이격되게 이동시킨다. 가이드부 (37) 가 스토퍼 (40) 의 단차면 (501) 에 맞닿을 때까지 밸브 부재 (35) 는 이동한다. 밸브 부재 (35) 는 밸브 시트 (34) 로부터 이격되게 이동하여서, 즉 개방되어서, 연료 챔버 (16) 내 연료는, 도입 통로 (111), 통로 (151), 고리형 연료 통로 (101), 통로 (102), 및 흡기 통로 (112) 를 경유해 가압 챔버 (121) 로 흡입된다. 또한, 이때, 통로 (102) 내 연료는, 관로 (42) 를 통해서 용적 챔버 (41) 로 유입될 수 있다. 이 때문에, 용적 챔버 (41) 의 압력은 통로 (102) 의 압력과 동일하게 된다.
다음으로 계량 행정이 설명될 것이다. 플런저 (13) 가 하사점으로부터 상사점을 향해 상승할 때, 가압 챔버 (121) 로부터 연료 챔버 (16) 측에 배출되는 저압 연료의 유동으로 인해, 밸브 부재 (35) 를 밸브 시트 (34) 로 이동시키도록 가압 챔버 (121) 로부터의 연료가 밸브 부재 (35) 에 힘을 가한다. 그러나, 코일 (71) 이 통전되지 않을 때, 니들 (38) 은 스프링 (22) 의 탄성력에 의해 밸브 부재 (35) 를 향해 가압된다. 이 때문에, 니들 (38) 은 밸브 부재 (35) 가 밸브 시트 (34) 를 향해 이동하지 못하게 한다. 또한, 가압 챔버 (121) 측에서 밸브 부재 (35) 의 벽면은 스토퍼 (40) 로 덮여 있다. 이로써, 가압 챔버 (121) 로부터 연료 챔버 (16) 를 향해 배출되는 연료의 유동으로 유발되는 동압력이 밸브 부재 (35) 에 직접 작용하는 것이 억제된다. 그러므로, 연료의 유동에 의해 폐쇄 방향으로 밸브 부재 (35) 에 적용되는 힘이 감소된다.
계량 행정에서는, 코일 (71) 이 통전되지 않게 하면서, 밸브 부재 (35) 는 밸브 시트 (34) 로부터 이격되게 이동하고 단차면 (501) 에 대해 맞닿아 유지된다. 이로써, 플런저 (13) 의 상승에 의해 가압 챔버 (121) 로부터 배출되는 연료는, 연료 챔버 (16) 로부터 가압 챔버 (121) 로 연료가 흡입될 때와 반대로, 흡기 통로 (112), 통로 (102), 고리형 연료 통로 (101), 통로 (151), 및 도입 통로 (111) 를 통하여 연료 챔버 (16) 로 복귀된다.
계량 행정에서 코일 (71) 이 통전될 때, 코일 (71) 에 발생한 자기장으로 인해, 고정 코어 (72), 플랜지 (75), 및 가동 코어 (73) 사이에 자기회로가 형성된다. 이로써, 서로 이격되어 있는 고정 코어 (72) 와 가동 코어 (73) 사이에 자기 흡인력이 발생한다. 고정 코어 (72) 와 가동 코어 (73) 사이에 발생된 자기 흡인력이 스프링 (22) 의 탄성력을 초과할 때, 가동 코어 (73) 는 고정 코어 (72) 를 향하여 이동한다. 그러므로, 가동 코어 (73) 의 니들 (38) 은 또한 고정 코어 (72) 를 향하여 이동한다. 니들 (38) 이 고정 코어 (72) 를 향하여 이동할 때, 니들 (38) 이 밸브 부재 (35) 에 어떠한 힘도 가하지 않도록 니들 (38) 은 밸브 부재 (35) 로부터 분리된다. 그 결과, 밸브 부재 (35) 는, 스프링 (21) 의 탄성력, 및 가압 챔버 (121) 로부터 연료 챔버 (16) 를 향하여 배출되는 저압 연료의 유동에 의해 밸브 부재 (35) 에 가해진 힘에 의해 밸브 시트 (34) 를 향하여 (즉, 폐쇄 방향으로) 이동한다. 이로써, 밸브 부재 (35) 는 밸브 시트 (34) 로 이동한다. 밸브 부재 (35) 의 폐쇄로 인해, 연료 통로 (100) 를 유동하는 연료의 유동이 차단된다. 이로써, 가압 챔버 (121) 로부터 연료 챔버 (16) 로 저압의 연료가 배출되는 계량 행정이 종료된다. 플런저 (13) 가 상승 하였을 때, 가압 챔버 (121) 와 연료 챔버 (16) 사이의 공간이 폐쇄되어서, 가압 챔버 (121) 로부터 연료 챔버 (16) 로 복귀되는 저압 연료의 양이 조정된다. 그 결과, 가압 챔버 (121) 에서 가압되는 연료의 양이 결정된다.
다음으로, 가압 행정이 설명될 것이다. 가압 챔버 (121) 와 연료 챔버 (16) 사이의 공간이 폐쇄되어 있으면서 플런저 (13) 가 상사점을 향하여 추가 상승할 때, 가압 챔버 (121) 내 연료의 압력은 증가한다. 가압 챔버 (121) 내 연료의 압력이 미리 정해진 압력 이상이 될 때, 배출 밸브부 (90) 의 스프링 (94) 의 탄성력과 밸브 시트 (95) 의 하류의 연료로부터 체크 밸브 (92) 에 의해 수용되는 힘에 맞서, 체크 밸브 (92) 는 밸브 시트 (95) 로부터 이격되게 이동한다. 이로써, 배출 밸브부 (90) 가 개방되고, 가압 챔버 (121) 내 가압된 연료는 고압 펌프 (1) 로부터 배출 통로 (114) 를 통하여 배출된다. 고압 펌프 (1) 로부터 배출된 연료는, 고압 연료 시스템 이송 파이프 (308a, 308b) 에 공급되고, 그 안에 축적된 후, 인-실린더 직접 분사 인젝터 (306) 에 공급된다.
일단 플런저 (13) 가 상사점에 위치하면, 코일 (71) 에 대한 통전이 정지되고, 밸브 부재 (35) 는 다시 밸브 시트 (34) 로부터 이격되게 이동한다. 그러면, 플런저 (13) 는 도 2 에서 하방으로 이동하고, 가압 챔버 (121) 내 연료의 압력은 떨어진다. 이로써, 연료 챔버 (16) 로부터 가압 챔버 (121) 로 연료가 흡입된다.
밸브 부재 (35) 가 폐쇄되고 가압 챔버 (121) 내 연료의 압력이 미리 정해진 값까지 상승했을 때, 코일 (71) 의 통전을 정지시킬 수도 있다는 점에 주목해야 한다. 가압 챔버 (121) 내 연료의 압력이 상승할 때, 가압 챔버 (121) 로부터 연료에 의해 밸브 시트 (34) 를 향하여 밸브 부재 (35) 를 이동시키도록 밸브 부재 (35) 에 가해지는 힘은 밸브 시트 (34) 로부터 이격되게 밸브 부재 (35) 를 이동시키도록 밸브 부재 (35) 에 가해지는 힘을 초과한다. 이 때문에, 코일 (71) 에 대한 통전을 정지시킬 때에도, 밸브 부재 (35) 는 가압 챔버 (121) 로부터 연료에 의해 가해진 힘에 의해 밸브 시트 (34) 에 유지된다. 이와 같이, 미리 정해진 타이밍에 코일 (71) 에 대한 통전을 정지시킴으로써, 전자기 구동부 (70) 의 전력 소비가 감소된다.
본 발명의 이 실시형태는, 고압 펌프 (1) 의 연료 챔버 (16) 내 연료를 연료 탱크 (301) 를 향하여 복귀시키는 복귀 통로 (310) 가 연료 챔버 (16) 에 연결되고, 스로틀 (69) 이 제공된 연결 통로 (68) 를 통하여 연료 챔버 (16) 가 복귀 통로 (310) 에 연결되는 것을 특징으로 한다. 연결 통로 (68) 는 본 발명의 연결부로서 역할을 할 수도 있다. 복귀 통로 (310) 는 도 1 내지 도 3 을 참조하여 이하에 상세하게 설명될 것이다.
도 1 에 도시된 연료 공급 시스템 (300) 은 복귀 통로 (310) 를 포함하는데, 이 복귀 통로를 통하여 연료 챔버 (16) 내 연료가 연료 탱크 (301) 를 향하여 복귀된다.
도 2 와 도 3 에 도시된 고압 펌프 (1) 에서, 하우징 (11) 상부에 제공된 뚜껑 (12) 은 연료 챔버 (16) 의 개구 (7) 를 폐쇄한다. 뚜껑 (12) 은 연결 통로 (68) 를 가지는 연결 부재 (67) 와 일체로 형성된다. 연결 통로 (68) 는 연료 챔버 (16) 를 복귀 통로 (310) 에 연결한다. 연료 챔버 (16) 내 연료는 연결 통로 (68) 를 경유해 복귀 통로 (310) 로 유동하도록 안내되고, 그 후 연료 탱크 (301) 로 복귀된다.
본 발명의 이 실시형태에서, 연결 부재 (67) 내측에 형성된 연결 통로 (68) 를 따라 임의의 위치에 스로틀 (69) 이 형성된다. 보다 구체적으로, 도 3 에 나타난 바와 같이, 연결 통로 (68) 는 입구측 통로 (681) 와 출구측 통로 (682) 를 가진다. 입구측 통로 (681) 는 수직 방향 (도 3 에서는 종방향) 으로 연장되고, 입구측 통로 (681) 의 상류단 (683) 이 연료 챔버 (16) 로 개방된다. 출구측 통로 (682) 는, 입구측 통로 (681) 에 수직 방향 (도 3 에서는 횡방향) 으로 연장되고, 출구측 통로 (682) 의 하류단은 복귀 통로 (310) 에 연결된다. 게다가, 입구측 통로 (681) 의 하류단은 스로틀 (69) 을 통하여 출구측 통로 (682) 의 상류단에 연결된다. 스로틀 (69) 의 단면적은 스로틀 (69) 전후 면적보다 작다. 스로틀 (69) 의 통로 단면적은 입구측 통로 (681) 의 하류단과 출구측 통로 (682) 의 상류단 양자의 단면적보다 작을 수도 있음에 주목해야 한다. 또한, 스로틀 (69) 의 통로 단면적은 입구측 통로 (681) 의 하류단의 통로 단면적의 절반뿐만 아니라 출구측 통로 (682) 의 상류단의 통로 단면적의 절반의 이하일 수도 있다.
전술한 대로, 연료 챔버 (16) 와 복귀 통로 (310) 사이의 연결 통로 (68) 는 스로틀 (69) 을 구비한다. 따라서, 복귀 통로 (310) 를 통하여 유동하는 연료의 압력 맥동이 억제되고, 맥동 댐퍼 (50) 의 맥동 흡수 기능의 저하가 억제된다. 이것은 이하에 더 상세하게 설명될 것이다.
먼저, 고압 펌프 (1) 내 연료는 엔진으로부터 열을 흡수하여서, 연료의 온도가 증가한다. 예를 들어, 고압 펌프 (1) 내 연료는 롤러 리프터 (27), 구동 캠 (281) 등을 윤활하는 엔진 오일로부터 열을 흡수하여서, 연료의 온도가 상승한다. 반면에, 고압 펌프 (1) 내 연료가 고압 연료 시스템 이송 파이프 (308a, 308b) 로 공급되고 인-실린더 직접 분사 인젝터 (306) 부터 분사될 때, 연료 분사에 따라 열이 방출된다 (열이 배출된다). 그러나, 예를 들어, 연료 차단 (fuel cut) 이 수행될 때 또는 엔진이 고부하 운전 상태로부터 정지될 때 (이른바 고온 데드 소크 (dead soak) 시), 인-실린더 직접 분사 인젝터 (306) 로부터 연료 분사가 정지되므로, 방열량이 감소한다. 따라서, 고압 펌프 (1) 에 남아있는 연료의 온도는 높다. 결과적으로, 고압 펌프 (1) 에서 증기가 발생되고, 고압 펌프 (1) 의 배출량 제어에 악영향을 미칠 수도 있다.
전술한 본 발명의 실시형태에서, 연료 챔버 (16) 내 연료를 복귀 통로 (310) 를 통하여 연료 탱크 (301) 로 복귀시킴으로써 열은 효율적으로 방출되어서 (열은 효율적으로 배출되어서), 고압 펌프 (1) 내 연료 온도 증가를 억제한다. 고압 펌프 (1) 내 증기의 발생을 억제해, 고압 펌프 (1) 의 배출량 양 제어가 악영향을 받는 것을 억제한다. 하지만, 연료 챔버 (16) 내 연료를 복귀 통로 (310) 를 통하여 연료 탱크 (301) 로 복귀시키는 구성에서, 압력 맥동이 복귀 통로 (310) 를 통하여 유동하는 연료에서 발생하여, 맥동 댐퍼 (50) 의 맥동 흡수 기능을 저해할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 이 실시형태에서, 연료 챔버 (16) 와 복귀 통로 (310) 사이의 연결 통로 (68) 에 스로틀 (69) 이 제공된다. 스로틀 (69) 은 연료 맥동을 감쇠시킨다. 따라서, 복귀 통로 (310) 내 연료 맥동이 억제되고, 맥동 댐퍼 (50) 의 맥동 흡수 기능의 저하가 억제된다.
도 4 에 나타낸 제 1 변형예의 경우에서처럼, 입구측 통로 (681) 의 상류단 (683) 은 수평 방향으로 (도 4 에서 횡방향으로) 연료 챔버 (16) 에 연료를 공급하기 위한 연료 공급 포트 (311) 의 타측의 위치에서 연료 챔버 (16) 와 연통될 수도 있다. 보다 구체적으로, 연료 공급 포트 (311) 는 수평 방향으로 일측 (도 4에서는 좌측) 에서 연료 챔버 (16) 와 연통한다. 연료 챔버 (16) 내 연료를 연료 탱크 (301) 를 향하여 복귀시키는 입구측 통로 (681) 의 상류단 (683) 은 수평 방향으로 타측 (도 4 에서 우측) 에서 연료 챔버 (16) 와 연통한다. 즉, 입구측 통로 (681) 의 상류단 (683) 이, 맥동 댐퍼 (50) 의 횡방향 중심 (C1) 을 가로질러 수평 방향으로 연료 공급 포트 (311) 의 타측에 제공된다. 이런 식으로, 연료 공급 포트 (311) 와 입구측 통로 (681) 의 상류단 (683) 은, 맥동 댐퍼 (50) 의 횡방향 중심 (C1) 을 가로질러 대각선 위치에 배치되어서, 맥동 댐퍼 (50) 의 맥동 흡수 기능이 효율적으로 발휘될 수 있다.
또한, 도 5 에 나타낸 제 2 변형예의 경우에서처럼, 연료 공급 포트 (311) 로부터 입구측 통로 (681) 의 상류단 (683) 을 향하여 연료 챔버 (16) 내 연료의 유동을 전환하는 가이드 부재 (58) 가 연료 챔버 (16) 에 제공될 수도 있다. 가이드 부재 (58) 는, 연료 공급 포트 (311) 로부터 연료 챔버 (16) 로 도입된 연료의 유동을 맥동 댐퍼 (50) 둘레와 입구측 통로 (681) 의 상류단 (683) 을 향하여 전환시킨다. 보다 구체적으로, 연료 공급 포트 (311) 로부터의 연료가 맥동 댐퍼 (50) 하부에 위치한 공간 (162), 맥동 댐퍼 (50) 의 측방과 맥동 댐퍼 (50) 를 가로질러 연료 공급 포트 (311) 의 타측 (도 5 에서 우측) 에 위치한 공간 (163), 및 맥동 댐퍼 (50) 상부에 위치한 공간 (161) 을 순서대로 통과하여 입구측 통로 (681) 의 상류단 (683) 까지 유동하도록 가이드 부재 (58) 가 구성된다.
가이드 부재 (58) 는, 연료 챔버 (16) 와 맥동 댐퍼 (50) 사이의 공간을 수직으로 나누는 플레이트 모양의 부재이고, 연료 챔버 (16) 의 내면과 맥동 댐퍼 (50) 의 외면 사이에 제공된다. 맥동 댐퍼 (50) 상부에 위치한 공간 (161) 은, 가이드 부재 (58) 에 의해, 맥동 댐퍼 (50) 하부에 위치한 공간 (162) 과 나누어진다. 연료 공급 포트 (311) 는, 맥동 댐퍼 (50) 의 측방 (도 5 에서 좌측) 에서, 맥동 댐퍼 (50) 하부에 위치한 공간 (162) 과 연통한다. 입구측 통로 (681) 의 상류단 (683) 은, 맥동 댐퍼 (50) 의 측방 및 연료 공급 포트 (311) 와 동일 측에서, 맥동 댐퍼 (50) 상부에 위치한 공간 (161) 과 연통한다.
개구부 (581) 가 가이드 부재 (58) 에 제공되는데 이것을 통하여 맥동 댐퍼 (50) 상부에 위치한 공간 (161) 이 맥동 댐퍼 (50) 하부에 위치한 공간 (162) 과 연통한다. 개구부 (581) 는 맥동 댐퍼 (50) 의 측방에 위치한 공간 (163) 에 제공된다. 이 경우에, 맥동 댐퍼 (50) 의 측방과 맥동 댐퍼 (50) 와 대향한 연료 공급 포트 (311) 측에서만 공간 (161) 이 공간 (162) 과 연통된다.
상기 구성에서, 연료 탱크 (301) 로 복귀되는 연료는, 가이드 부재 (58) 에 의해, 맥동 댐퍼 (50) 하부에 위치한 공간 (162), 맥동 댐퍼 (50) 측방에 위치한 공간 (163), 및 그 후 맥동 댐퍼 (50) 상부에 위치한 공간 (161) 을 통하여 유동하도록 안내되고 입구측 통로 (681) 의 상류단 (683) 으로 가이드된다. 이로써, 맥동 댐퍼 (50) 의 상부면과 맥동 댐퍼 (50) 의 하부면 양자는 연료 맥동을 감쇠시키는데 이용된다. 따라서, 맥동 댐퍼 (50) 의 맥동 흡수 기능이 극대화된다.
본 발명의 전술한 실시형태에서, 연결 통로 (68) 의 일부 지점에 스로틀 (69) 이 제공될지라도, 스로틀 (69) 은 연결 통로 (68) 의 상류단 (연료 챔버 (16) 에 연결된 단부) 혹은 하류단 (복귀 통로 (310) 에 연결된 단부)에 제공될 수도 있다.
본 발명의 전술한 실시형태는 V-6 엔진과 관련하여 설명되지만, 본 발명은 설명한 실시형태의 세부에 한정되지 않는다. 본 발명은 예를 들어 직렬 4 실린더 엔진과 같은 임의의 유형 및 임의의 개수의 실린더를 가지는 다른 엔진에 적용될 수도 있다. 본 발명은 가솔린엔진에 한정되지 않고, 디젤 엔진과 같은 다른 엔진에도 적용될 수도 있다. 또한, 본 발명은 선행하는 실시형태에서 포트 분사 인젝터 및 인-실린더 직접 분사 인젝터를 구비한 엔진과 관련하여 설명되지만, 본 발명은 인-실린더 직접 분사 인젝터만 구비한 엔진에도 적용될 수도 있다.
본 발명은, 왕복 이동하는 플런저, 이 플런저에 의해 연료가 가압되는 가압 챔버, 및 맥동 댐퍼를 수용하고 연료가 유동하는 연료 챔버를 가지는 하우징을 포함하는 고압 펌프에 이용될 수도 있다.

Claims (5)

  1. 고압 펌프에 있어서,
    왕복식으로 이동하는 플런저;
    상기 플런저에 의해 연료가 가압되는 가압 챔버;
    맥동 댐퍼를 수용하고 연료가 유동하는 연료 챔버;
    상기 연료 챔버가 내부에 형성된 하우징;
    상기 연료 챔버에 연결되고, 상기 연료 챔버 내 연료를 연료 탱크를 향하여 복귀시키는 복귀 통로； 및
    상기 연료 챔버와 상기 복귀 통로를 연결하고, 스로틀을 구비한 연결부를 포함하고,
    상기 연료 챔버는, 상기 연료 챔버에 연료를 공급하기 위한 연료 공급 포트를 구비하고,
    상기 연료 공급 포트로부터 상기 연결부를 향하여 유동하는 연료를 안내하는 가이드 부재가 상기 연료 챔버에 제공되고,
    상기 가이드 부재는, 상기 연료 공급 포트로부터 상기 연료 챔버로 도입된 연료가, 상기 맥동 댐퍼의 주위에서 유동하여, 상기 연결부에 도달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 고압 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부는, 상기 맥동 댐퍼를 가로질러 상기 연료 공급 포트의 타측의 위치에 제공되는, 고압 펌프.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 부재는, 상기 연료 공급 포트로부터의 연료가, 상기 연결부에 도달하기 전에, 상기 맥동 댐퍼 하부의 공간, 상기 맥동 댐퍼를 가로질러 상기 연료 공급 포트의 반대측에서 상기 맥동 댐퍼 측방의 공간, 및 상기 맥동 댐퍼 상부의 공간을 통하여 순차적으로 유동하도록 안내하는, 고압 펌프.
  5. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결부는 입구측 통로와 출구측 통로를 포함하고,
    상기 스로틀은, 상기 입구측 통로와 상기 출구측 통로 사이에 제공되고,
    상기 스로틀의 통로 단면적은 상기 입구측 통로의 하류단과 상기 출구측 통로의 상류단 양자보다 작은, 고압 펌프.
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