KR101890063B1

KR101890063B1 - 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브

Info

Publication number: KR101890063B1
Application number: KR1020170050568A
Authority: KR
Inventors: 이성호; 곽용환
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2018-08-20

Abstract

본 발명은 밸브의 개폐조절을 위한 솔레노이드를 이중 구조로 적용하고 밸브의 개방상태를 구현하는 리턴스프링에 대한 탄성력 설정을 통해 와이어링 하네스의 이상 발생시 림프-홈 모드로의 운전을 가능하게 하고, 밸브의 개폐시 이중 구조의 솔레노이드로 인가되는 동작 전류에 대한 조절을 통해 밸브의 구동계에서 발생되는 타격 소음을 줄일 수 있는 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브를 개시한다.
전술한 유량 제어밸브는 연료의 흡입과 가압 토출하기 위해 저압유로(21)와 고압유로(22) 및 상기 저압유로(21)와 고압유로(22) 사이에 압력실(23)을 갖춘 실린더(20), 상기 저압유로(21)와 압력실(23) 사이의 개폐를 조절하는 헤드부(42)를 갖춘 밸브(41), 제어신호를 받아 상기 밸브(41)에 대해 개폐 조절을 위한 작동력을 제공하는 이중 구조의 솔레노이드, 및 상기 밸브(41)에 대해 개방방향으로 복원력을 제공하는 리턴스프링(43)을 구비하고, 상기 이중 구조의 솔레노이드는 상기 밸브(41)에 대해 닫힘방향으로 작용력을 제공하는 폐쇄용 제1솔레노이드(140), 및 상기 밸브(41)에 대해 열림방향으로 작용력을 제공하는 개방용 제2솔레노이드(240)를 포함한다.

Description

디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브{FLOW RATE CONTROL VALVE OF HIGH PRESSURE PUMP IN DIESEL ENGINE}

본 발명은 디젤엔진용 고압펌프의 유량 제어밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브의 개폐조절을 위한 솔레노이드를 이중 구조로 적용하면서 밸브의 개방상태를 구현하는 솔레노이드의 리턴스프링에 대한 탄성력 설정을 통해 와이어링 하네스의 이상 발생시 림프-홈 모드로의 운전을 가능하게 하고, 밸브의 개폐시 이중 구조의 솔레노이드에 인가되는 동작 전류에 대한 조절을 매개로 밸브의 구동계에서 발생되는 타격 소음을 줄일 수 있는 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브에 관한 것이다.

일반적으로 디젤엔진에 적용되는 직접 분사식 연료 공급 시스템은 연소실의 내부로 고압의 연료를 직접 분사함으로써 연료의 미립화를 촉진하고 이를 통해 엔진의 출력을 향상시킴과 동시에 배기가스 중 포함되는 유해물질을 감소하기 위한 목적으로 개발된 것이다.

이와 같은 디젤엔진의 직접 분사식 연료 공급 시스템이 적용되는 대표적인 예로는 커먼 레일 연료 분사 시스템(Common Rail Fuel Injection System)을 들 수 있는 데, 커먼 레일 연료 분사 시스템은 연료탱크로부터의 연료를 흡입하여 고압으로 압축하는 고압펌프, 고압으로 압축된 연료를 축압하는 커먼 레일, 커먼 레일에서 연료압을 검출하는 압력센서, 연소실로 연료를 분사하는 인젝터, 및 고압과 저압의 연료를 각각 이송하기 위한 고압 및 저압용 연료 파이프 등을 포함하여 구성된다.

이 경우, 고압펌프는 엔진과 연동하는 캠의 구동을 매개로 저압의 연료를 대략 2,000 Bar 이상의 고압의 상태로 가압하게 되고, 가압된 연료는 연료레일로 공급된 다음 인젝터의 동작에 의해 연소실 내에 적정 시기에 분사된다.

종래, 커먼 레일 연료 분사 시스템에 있어, 연료압을 고압으로 변환하여 인젝터로 공급하는 유량 제어밸브에서는 주로 솔레노이드에 의해 구동되는 아마추어의 이동을 매개로 밸브의 승강작동이 수반되고, 밸브의 승강작동에 의해 저압유로와 압력실 사이의 개폐 조절이 이루어지므로, 솔레노이드의 자화에 따른 아마추어의 이동시 접촉에 의한 타격 소음이 발생되는 단점을 야기하게 된다.

또한, 종래 커먼 레일 연료 분사 시스템에서는 ECU와 솔레노이드 사이를 연결하여 제어신호를 출력하는 와이어링 하네스의 이상 발생시, 저압유로와 압력실 사이가 밸브에 의해 폐쇄되지 못하고 개방된 상태로 전환되기 때문에 압력실 내에서 가압된 연료는 고압유로로 공급되지 않고 저압유로를 거쳐 탱크로 리턴될 수밖에 없고, 이러한 저압유로를 통한 연료의 리턴은 디젤엔진을 작동 불능의 상태로 만들어 림프-홈(Limp-Home) 모드로의 운전을 불가능하게 하는 문제로 귀결된다.

대한민국 한국등록특허 제1556627호 일본공개특허 제2003-184616호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 밸브의 개폐조절을 위한 솔레노이드를 이중 구조로 적용하고 밸브의 개방상태를 구현하는 솔레노이드의 리턴스프링에 대한 탄성력 설정을 통해 와이어링 하네스의 이상 발생시 림프-홈 모드로의 운전을 가능하게 하는 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 밸브의 개폐시 ECU의 제어에 의해 이중 구조의 솔레노이드로 인가되는 동작 전류에 대한 조절을 통해 밸브의 구동계에서 발생되는 타격 소음을 줄일 수 있는 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 연료의 흡입과 가압 및 토출을 위해 저압유로와 고압유로 및 상기 저압유로와 고압유로 사이에 압력실을 갖춘 실린더, 상기 저압유로와 압력실 사이의 개폐를 조절하는 헤드부를 갖춘 밸브, 제어신호를 받아 상기 밸브에 대해 개폐 조절을 위한 작동력을 제공하는 이중 구조의 솔레노이드, 및 상기 밸브에 대해 개방방향으로 복원력을 제공하는 리턴스프링을 구비하고, 상기 이중 구조의 솔레노이드는 상기 밸브에 대해 닫힘방향으로 작용력을 제공하는 폐쇄용 제1솔레노이드, 및 상기 밸브에 대해 열림방향으로 작용력을 제공하는 개방용 제2솔레노이드를 포함한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 폐쇄용 제1솔레노이드는 통전시 자화되는 제1코일, 상기 밸브와 연동 가능하고 제1코일의 통전시 발생되는 전자기력을 매개로 저압유로와 압력실 사이의 교통을 차단하도록 이동하는 제1아마추어, 및 상기 제1코일의 통전시 상기 제1아마추어를 향해 인력을 발생하는 제1마그넷코어를 구비한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 폐쇄용 제1솔레노이드는 밸브의 상부에 위치하고, 상기 제1코일과 제1아마추어가 밸브의 외주면에서 동심원상으로 배치되며, 상기 제1마그넷코어는 제1아마추어를 기준으로 밸브의 헤드부와 대향하는 위치에 배치된다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 리턴스프링은 폐쇄용 제1솔레노이드의 제1마그넷코어와 밸브의 외주면에 고정되는 스프링시트 사이에 설치되어 상기 밸브에 대해 열림방향으로 작용력을 제공하도록 구성된다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 개방용 제2솔레노이드는 통전시 자화되는 제2코일, 상기 밸브와 연동 가능하고 제2코일의 통전시 발생되는 전자기력을 매개로 저압유로와 압력실 사이의 교통을 허용하도록 이동하는 제2아마추어, 및 상기 제2코일의 통전시 상기 제2아마추어를 향해 인력을 발생하는 제2마그넷코어를 구비한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 개방용 제2솔레노이드는 폐쇄용 제1솔레노이드의 상부에 위치하고, 상기 제2코일과 제2아마추어가 밸브의 외주면에서 동심원상으로 배치되며, 상기 제2아마추어는 제2마그넷코어를 기준으로 제1솔레노이드의 제1마그넷코어와 대향하는 위치에 배치된다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 리턴스프링에 의한 작용력은 상기 밸브의 헤드부의 전면부에서 작용하는 힘과 상기 밸브의 헤드부의 배면부에서 작용하는 힘 사이의 차이 보다 작게 설정되도록 구성된다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 밸브의 닫힘시 폐쇄용 제1솔레노이드에 대한 닫힘방향 초기 정상적인 동작 전류를 인가하고, 밸브의 이동 말기에 개방용 제2솔레노이드에 대해 정상 보다 낮은 동작 전류를 짧은 시간에 한정하여 인가하도록 구성되고, 상기 밸브의 열림시 개방용 제2솔레노이드에 대한 열림방향 초기 정상적인 동작 전류를 인가하고, 밸브의 이동 말기에 폐쇄용 제1솔레노이드에 대해 정상 보다 낮은 동작 전류를 짧은 시간에 한정하여 인가하도록 구성된다.

본 발명은 저압유로와 압력실 사이의 개폐 조절을 위해 이중 구조의 솔레노이드에 의해 동작 상태가 전환되는 고압펌프의 유량 제어밸브에 있어, 밸브의 개방상태를 구현하는 솔레노이드의 리턴스프링에 대한 탄성력 설정을 통해 와이어링 하네스의 이상 발생시 저압유로와 압력실 사이를 인위적으로 폐쇄시킴으로써 압력실 내에서 캠 구동에 의해 가압된 연료가 고압유로를 경유하여 연료레일로 공급될 수 있으므로, 림프-홈(Limp-Home) 모드로의 운전을 가능하게 한다.

즉, 본 발명에 따른 유량 제어밸브는 폐쇄용 제1솔레노이드와 개방용 제2솔레노이드에 접속되는 와이어링 하네스의 이상 발생시 캠의 회전에 따라 이루어지는 피스톤의 상승운동을 매개로 밸브의 헤드부가 닫힘방향으로 이동하여 저압유로와 압력실 사이의 교통을 기계적으로 차단할 수 있게 됨으로써, 압력실 내에서 피스톤의 상승운동에 의한 연료의 가압을 가능하게 하고, 이를 통해 가압된 연료가 고압유로를 통해 연료레일로 공급될 수 있게 하여 짧은 시간동안 차량을 운전할 수 있는 림프-홈 모드로의 운전을 가능하게 한다. 이는 리턴스프링에 의한 작용력이 압력실을 향한 밸브 헤드부의 전면부에서 작용하는 힘과 밸브 헤드부의 배면부에서 작용하는 힘 사이의 차이 보다 작게 설정됨에 따라 가능한 것이다.

또한, 본 발명은 밸브의 개폐시 ECU의 제어에 의해 이중 구조의 솔레노이드로 인가되는 동작 전류에 대한 적절한 조절을 통해 밸브의 구동계인 헤드부와 밸브시트 사이 및 솔레노이드의 아마추어와 밸브의 걸림단 사이에서 각각 발생되는 타격 소음을 크게 줄일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 디젤엔진의 고압펌프에 대한 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 고압펌프의 내부 구성을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진의 고압펌프에 유량 제어밸브의 세부 구성을 도시한 단면도로서, 밸브의 개방상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진의 고압펌프에 유량 제어밸브의 세부 구성을 도시한 단면도로서, 밸브의 폐쇄상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 있어 밸브의 헤드부와 밸브시트 사이의 접촉부위만을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브에 있어, 밸브의 개방상태에서 이루어지는 저압 연료의 흡입과정을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브에 있어, 밸브의 개방상태에서 이루어지는 연료량의 조절과정을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브에 있어, 밸브의 폐쇄상태에서 이루어지는 고압 연료의 토출과정을 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 디젤엔진의 고압펌프에 대한 외관을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 고압펌프의 내부 구성을 도시한 단면도이다.

도 1과 도 2를 참조로 하면, 디젤엔진의 고압펌프(1)는 연료레일을 거쳐 인젝터로 공급되는 연료의 가압 토출량을 조절하는 실린더 조립체(2), 상기 실린더 조립체(2)의 작동에 필요로 하는 동력을 제공하는 구동축(3), 상기 실린더 조립체(2)를 통해 연료레일로 제공되는 연료의 가압 토출량을 조절하도록 ECU에 의해 동작 제어되는 DIV(Digital Inlet Valve; 4), 상기 DIV(4)의 작동에 따라 고압펌프(1)내에서 토출량이 제어된 연료의 압력이 설정값 이상이면 연료레일로 공급하는 OCV(Outlet Check Valve; 5), 및 연료 탱크와의 개별적인 교통을 가능하게 연결하는 피팅부를 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 피팅부는 연료 탱크로부터 연료를 제공받기 위한 인렛 피팅부(6), 및 공급되는 연료중 가압 토출량을 조절한 다음 연료레일로 공급되지 않는 잉여의 연료를 연료 탱크로 리턴하기 위한 아웃렛 피팅부(7)로 이루어진다.

상기 고압펌프(1)는 내부에 연료의 유동공간을 형성하는 하우징(10)을 구비하고, 상기 하우징(10)의 내부에는 구동축(3)과 일체로 회전하는 캠(31)이 설치되고, 상기 캠(31)의 상부에는 캠(31)과의 접촉을 통해 가압되어 상하방향으로 이동하는 태핏 조립체(32)가 설치되며, 상기 태핏 조립체(32)의 상부에는 복원력의 제공을 위한 태핏 스프링(33)이 설치된다.

상기 실린더 조립체(2)는 고압펌프(1)의 하우징(10) 내에 형성되는 유동공간과 교통 가능한 실린더(20)를 포함하는 바, 상기 실린더(20)는 하우징(10)과 교통하여 저압의 연료를 공급받는 저압유로(21), 연료레일과 교통하여 가압된 고압의 연료를 연료레일로 토출하는 고압유로(22), 상기 저압유로(21)와 고압유로(22) 사이에서 연료의 가압을 위한 압력실(23), 및 상기 압력실(23) 내에서 태핏 조립체(32)의 가압에 의해 상하방향으로 이동 가능하게 설치되어 압력실(23) 내의 연료를 가압하는 피스톤(24)을 구비한다. 이에 따라, 상기 피스톤(24)은 캠(31)의 회전에 따라 상하방향으로 왕복 이동하는 태핏 조립체(32)에 의해 가압되어 상하방향으로 연동함으로써 압력실(23) 내부의 연료를 가압하게 된다.

상기 구동축(3)은 하우징(10)의 하부에 배치되고 외주면에 캠(31)을 연동 가능하게 장착한다. 이 경우, 상기 구동축(3)은 디젤엔진의 연소실 내에서 이루어지는 연료의 연소에 의해 발생되는 동력을 기반으로 회전하도록 구성된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진의 고압펌프에 유량 제어밸브의 세부 구성을 도시한 단면도로서, 밸브의 개방상태를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진의 고압펌프에 유량 제어밸브의 세부 구성을 도시한 단면도로서, 밸브의 폐쇄상태를 도시한 도면이다.

도 3과 도 4를 참조로 하면, 상기 DIV(4)는 실린더(20)의 상부에 조립되는 코일 조립체(40)를 구비한다. 또한, 상기 DIV(4)는 코일 조립체(40)의 내부에서 압력실(23)의 내부로 이동 가능하게 설치되는 밸브(41), 상기 밸브(41)의 자유단부에 일체로 형성되어 저압유로(21)와 압력실(23) 사이의 교통관계를 허용 또는 차단하는 헤드부(42), 상기 밸브(41)에 대해 개방방향으로 복원력을 제공하는 리턴스프링(43), 상기 리턴스프링(43)의 지지를 위해 밸브(41)의 외주면에 고정되는 스프링시트(44), 및 외부로부터 제어신호를 수신받기 위한 커넥터핀(45)을 구비한다. 본 발명의 실시예에서 예시하고 있는 밸브(41)는 스템부의 자유단부에 헤드부(42)를 형성하여 후술되는 실린더(20)의 밸브시트(25)에 접촉함으로써 압력실(23)의 기밀을 유지하는 포핏 밸브에 해당한다.

또한, 상기 DIV(4)는 실린더(20)의 압력실(23)로부터 고압유로(22)를 경유하여 연료레일로 공급되는 연료의 가압 토출량을 조절하기 위해 ECU의 제어신호에 따라 상호 교호적으로 동작(온 또는 오프)하는 복수의 이중 구조 솔레노이드를 구비하는 바, 상기 이중 구조의 솔레노이드는 저압유로(21)와 압력실(23) 사이의 교통을 차단하기 위해 밸브(41)에 대해 닫힘방향으로 작용력을 제공하는 폐쇄용 제1솔레노이드(140), 및 저압유로(21)와 압력실(23) 사이의 교통을 허용하기 위해 밸브(41)에 대해 열림방향으로 작용력을 제공하는 개방용 제2솔레노이드(240)로 이루어진다. 이 경우, 상기 폐쇄용 제1솔레노이드(140)와 개방용 제2솔레노이드(240)는 상기 밸브(41)를 중심으로 동축상으로 서로 이격되게 배치되고, ECU로부터 인가되는 제어신호에 의해 두 개의 솔레노이드가 동시에 동작하지 않고 둘 중 어느 하나의 솔레노이드가 온 상태로 동작하면 나머지 하나의 솔레노이드는 오프 상태를 유지하도록 구성된다.

먼저, 상기 폐쇄용 제1솔레노이드(140)는 코일 조립체(40) 내에 설치되고 통전시 자화되는 제1코일(141), 상기 밸브(41)의 외주면에 고정되어 밸브(41)와 연동 가능하게 설치되고 제1코일(141)의 통전시 발생되는 전자기력을 매개로 저압유로(21)와 압력실(23) 사이의 교통을 차단하도록 밸브(41)를 닫힘방향(도면기준 상방향)으로 이동시키는 제1아마추어(142), 및 상기 제1코일(141)의 통전시 상기 제1아마추어(142)를 향해 인력을 발생하는 제1마그넷코어(143)를 포함한다.

이 경우, 상기 리턴스프링(43)은 폐쇄용 제1솔레노이드(140)의 제1마그넷코어(143)와 밸브(41)의 외주면에 고정되는 스프링시트(44) 사이에 설치되어 상기 밸브(41)에 대해 열림방향으로 작용력을 제공하도록 구성된다.

그리고 상기 개방용 제2솔레노이드(240)는 코일 조립체(40) 내에 설치되고 통전시 자화되는 제2코일(241), 상기 밸브(41)의 외주면에 고정되어 밸브(41)와 연동 가능하게 설치되고 제2코일(241)의 통전시 발생되는 전자기력을 매개로 저압유로(21)와 압력실(23) 사이의 교통을 허용하도록 밸브(41)를 열림방향(도면기준 하방향)으로 이동시키는 제2아마추어(242), 및 상기 제2코일(241)의 통전시 상기 제2아마추어(242)를 향해 인력을 발생하는 제2마그넷코어(243)를 포함한다.

이를 위해, 상기 폐쇄용 제1솔레노이드(140)는 밸브(41)의 상부에서 스템을 감싸는 부위에 위치하고, 상기 제1코일(141)과 제1아마추어(142)가 밸브(41)를 기준으로 동심원상으로 외측과 내측에 각각 배치되며, 상기 제1마그넷코어(143)는 제1아마추어(142)를 기준으로 밸브(41)의 헤드부(42)와 대향하는 반대편 위치에 배치되도록 구성된다.

또한, 상기 개방용 제2솔레노이드(240)는 폐쇄용 제1솔레노이드(140)의 상부에 위치하고, 상기 제2코일(241)과 제2아마추어(242)가 밸브(41)를 기준으로 동심원상으로 외측과 내측에 각각 배치되며, 상기 제2아마추어(242)는 제2마그넷코어(243)를 기준으로 제1솔레노이드(140)의 제1마그넷코어(143)와 대향하는 반대편 위치에 배치되도록 구성된다.

이 경우, 상기 리턴스프링(43)에 의한 작용력(Fs)은 하기의 관계식과 같이, 압력실(23)을 향한 밸브(41)의 헤드부(42)의 전면부(A)에서 작용하는 힘(P_A*S_A)과 밸브(41)의 헤드부(42)의 배면부(B)에서 작용하는 힘(P_B*S_B) 사이의 차이 보다 작게 설정되도록 구성된다.

Fs < P_A*S_A - P_B*S_B ----------------------------------------- {관계식}

여기서, Fs는 리턴스프링(43)의 탄성에 의한 하중이며, P_A는 헤드부(42)의 전면부에 작용하는 압력이고, S_A는 헤드부(42)의 전면부(A)에서 가압받는 밸브의 단면적이며, P_B는 헤드부(42)의 배면부에 작용하는 압력이고, S_B는 헤드부(42)의 배면부(B)에서 가압받는 밸브의 단면적에 해당한다. (도 5를 참조)

즉, 본 발명에 따른 유량 제어밸브는 DIV(4)에 구동 신호를 전송하는 와이어링 하네스의 이상 발생시 리턴스프링(43)의 복원력(Fs)과 헤드부(42)의 배면부(B)에 작용하는 힘(P_B*S_B)의 합력 보다 피스톤(24)의 상승에 따라 수반되는 연료의 가압으로부터 헤드부(42)의 전면부(A)에 작용하는 힘(P_A*S_A)이 더 크기 때문에 저압유로(21)와 압력실(23) 사이의 교통관계를 기계적으로 차단함과 동시에, 피스톤(24)의 승강운동에 따라 압력실(23) 내에서 ECU의 제어가 없이 연료의 가압이 이루어질 수 있게 하여 연료레일로 최소한의 연료 공급을 구현함으로써 림프-홈(Limp-Home) 모드로의 운전을 가능하게 한다.

부연하자면, 본 발명에 따른 유량 제어밸브는 폐쇄용 제1솔레노이드(140)와 개방용 제2솔레노이드(240)에 접속되는 와이어링 하네스의 이상 발생시, 캠(31)의 회전에 따라 이루어지는 피스톤(24)의 상승운동을 매개로 밸브(41)의 헤드부(42)에 대한 닫힘방향(도면기준 상방향)의 이동을 유도하여 저압유로(21)와 압력실(23) 사이의 교통을 인위적으로 차단할 수 있게 되고, 이를 통해 압력실(23) 내에서 피스톤(24)의 상승운동에 의한 연료의 정상적인 가압이 구현될 수 있으며, 이 결과 압력실(23) 내에서 가압된 연료가 OCV(5)와 고압유로(22)를 통해 연료레일로 공급되어 림프-홈(Limp-Home) 모드로의 운전이 수반될 수 있게 된다.

도 3과 도 4를 참조로 하면, 상기 OCV(5)는 압력실(23) 내에서 조성되는 연료의 압력이 설정값 이상일 경우에 한해 연료레일을 향해 가압된 연료를 정상적으로 토출하는 것으로, 상기 고압유로(22) 내에 설치되어 유로의 개폐를 조절하는 체크볼(51), 상기 체크볼(51)을 탄력적으로 지지하는 스프링(52), 및 상기 고압유로(22) 내에서 스프링(52)의 일단부를 지지하여 후방으로 밀리지 않도록 고정되는 중공형 플러그(53)를 구비한다.

상기 실린더(20)는 밸브(41)의 헤드부(42) 가장자리 전 둘레부위와의 긴밀한 접촉을 위해 형성되는 밸브시트(25)를 구비한다. 이에 따라, 상기 폐쇄용 제1솔레노이드(140)의 작동시 상기 밸브시트(25)는 닫힘방향으로 상승 이동하는 밸브(41)의 헤드부(42)와의 접촉을 통해 저압유로(21)와 압력실(23) 사이의 교통을 긴밀하게 차단할 수 있게 된다.

또한, 상기 실린더(20)는 리턴스프링(43)의 복원력에 의한 제1아마추어(142)의 하한위치를 규제하기 위해 형성되는 걸림단(26)을 구비한다. 이에 따라, 상기 개방용 제2솔레노이드(240)의 작동시 상기 걸림단(26)은 열림방향으로 하강 이동하는 폐쇄용 제1솔레노이드(140)의 제1아마추어(142)와의 접촉을 통해 저압유로(21)와 압력실(23) 사이의 교통을 허용하는 부위에 밸브(41)의 헤드부(42)가 위치될 수 있게 한다.

상기 인렛 피팅부(6)는 피드펌프의 작동을 기반으로 탱크에 저장된 연료를 고압펌프(1)의 하우징(10)의 내부로 공급하기 위한 접속 포트에 해당하는 것이다.

상기 아웃렛 피팅부(7)는 캠(31)의 회전에 의해 피스톤(24)에 의해 가압된 연료중 DIV(4)의 작동에 의해 적정 수준의 가압 토출량으로 조절된 다음 OCV(5)를 통해 연료레일로 공급되지 못하고 압력실(23) 내에 잔류하는 잉여의 연료를 다시 탱크로 리턴하기 위한 접속 포트에 해당하는 것이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브에 있어, 밸브의 개방상태에서 이루어지는 저압 연료의 흡입과정을 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브에 있어, 밸브의 개방상태에서 이루어지는 연료량의 조절과정을 도시한 단면도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브에 있어, 밸브의 폐쇄상태에서 이루어지는 고압 연료의 토출과정을 도시한 단면도이다.

도 6은 연료의 흡입 과정으로 캠(31)에 의한 피스톤(24)의 하강을 매개로 저압유로(21)로부터 압력실(23)을 향해 연료의 유입이 이루어진다. 이 과정에서 밸브(41)는 개방용 제2솔레노이드(240)의 작동에 의해 열림상태를 유지하여 저압유로(21)와 압력실(23) 사이의 자유로운 교통을 허용하게 된다.

도 7은 연료량 조절 과정으로 캠(31)에 의한 피스톤(24)의 상승을 매개로 압력실(23) 내에서 연료의 가압이 이루어진다. 이 과정에서 밸브(41)는 개방용 제2솔레노이드(240)의 작동에 의해 열림상태를 유지하고 있기 때문에 압력실(23) 내에서 가압된 연료는 저압유로(21)를 통해 탱크로 리턴된다.

도 8은 가압된 연료를 연료레일로 공급하는 과정으로 캠(31)에 의한 피스톤(24)의 상승을 매개로 압력실(23) 내에서 연료의 가압이 이루어진다. 이 과정에서 밸브(41)는 폐쇄용 제1솔레노이드(140)의 작동에 의해 닫힘상태를 유지하여 압력실(23) 내에서 가압된 연료는 OCV(5)와 고압유로(22)를 거쳐 연료레일로 공급된다.

한편, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 유량 제어밸브의 개폐는 ECU로부터 DIV(4)에 인가되는 제어신호에 의해 다음과 같이 이루어지도록 구성된다.

먼저, 상기 폐쇄용 제1솔레노이드(140)의 작동에 의한 밸브(41)의 닫힘은 다음과 같이 이루어진다.

밸브(41)의 이동 초기에 ECU는 폐쇄용 제1솔레노이드(140)의 제1코일(141)에 대해 일반 구동신호 보다 낮은 수준의 동작 전류를 짧은 시간에 한정하여 인가함으로써 밸브(41)의 닫힘방향 초기 이동속도를 감소시키고, 밸브(41)의 이동 중기에 정상적인 수준의 동작 전류를 인가한다.

이어, 밸브(41)의 이동 말기에 개방용 제2솔레노이드(240)의 제2코일(241)에 대해 정상적인 일반 구동신호 보다 낮은 수준의 동작 전류를 짧은 시간에 한정하여 인가함으로써 밸브(41)의 닫힘방향 말기 이동속도를 감소시키고, 이를 통해 헤드부(42)와 밸브시트(25) 사이에서 발생되는 타격에 의한 소음을 최소화하게 된다.

또한, 상기 개방용 제2솔레노이드(240)의 작동에 의한 밸브(41)의 열림은 다음과 같이 이루어진다.

밸브(41)의 이동 초기에 ECU는 개방용 제2솔레노이드(240)의 제2코일(241)에 대해 정상적인 일반 구동신호 보다 낮은 수준의 동작 전류를 짧은 시간에 한정하여 인가함으로써 밸브(41)의 열림방향 초기 이동속도를 감소시키고, 밸브(41)의 이동 중기에 정상적인 수준의 동작 전류를 인가한다.

이어, 밸브(41)의 이동 말기에 폐쇄용 제1솔레노이드(140)의 제1코일(141)에 대해 일반 구동신호 보다 낮은 수준의 동작 전류를 짧은 시간에 한정하여 인가함으로써 밸브(41)의 열림방향 말기 이동속도를 감소시키고, 이를 통해 제1아마추어(142)와 걸림단(26) 사이에서 발생되는 타격에 의한 소음을 최소화하게 된다.

아울러, 상기와 같은 유량 제어밸브에 대한 개폐제어는 다음과 같이 구성될 수도 있다.

먼저, 밸브(41)의 닫힘방향 초기에 ECU는 폐쇄용 제1솔레노이드(140)의 제1코일(141)에 대해 정상적인 작동 전류를 인가하고, 밸브(41)의 닫힘방향 말기에 국한하여 개방용 제2솔레노이드(240)의 제2코일(241)에 대해 정상적인 일반 구동신호 보다 낮은 작동 전류를 짧은 시간에 한정하여 인가함으로써 밸브(41)의 닫힘방향 말기 이동속도를 감소시켜 헤드부(42)와 밸브시트(25) 사이의 타격에 의한 소음을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 밸브(41)의 열림방향 초기에 ECU는 개방용 제2솔레노이드(240)의 제2코일(241)에 대해 정상적인 작동 전류를 인가하고, 밸브(41)의 열림방향 말기에 국한하여 폐쇄용 제1솔레노이드(140)의 제1코일(141)에 대해 정상적인 일반 구동신호 보다 낮은 작동 전류를 짧은 시간에 한정하여 인가함으로써 밸브(41)의 열림방향 말기 이동속도를 감소시켜 제1아마추어(142)와 걸림단(26) 사이의 타격에 의한 소음을 최소화할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1-고압펌프 2-실린더 조립체
3-구동축 4-DIV
5-OCV 6-인렛 피팅부
7-아웃렛 피팅부 10-하우징
20-실린더 21-저압유로
22-고압유로 23-압력실
24-피스톤 25-밸브시트
26-걸림단
31-캠 32-태핏 조립체
33-태핏 스프링
40-코일 조립체 41-밸브
42-헤드부 43-리턴스프링
44-스프링시트 45-커넥터 핀
51-체크볼 52-스프링
53-플러그
140-폐쇄용 제1솔레노이드 141-제1코일
142-제1아마추어 143-제1마그넷코어
240-개방용 제2솔레노이드 241-제2코일
242-제2아마추어 243-제2마그넷코어

Claims

연료의 흡입과 가압 및 토출을 위해 저압유로와 고압유로, 및 상기 저압유로와 상기 고압유로 사이에 압력실을 갖춘 실린더, 상기 저압유로와 상기 압력실 사이의 개폐를 조절하는 헤드부를 갖춘 밸브, 제어신호를 받아 상기 밸브에 대해 개폐 조절을 위한 작동력을 제공하는 이중 구조의 솔레노이드, 및 상기 밸브에 대해 개방방향으로 복원력을 제공하는 리턴스프링을 구비하는 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브에 있어서,
상기 이중 구조의 솔레노이드는,
통전시 자화되는 제1코일, 상기 밸브와 연동 가능하고 상기 제1코일의 통전시 발생되는 전자기력을 매개로 상기 저압유로와 상기 압력실 사이의 교통을 차단하도록 이동하는 제1아마추어, 및 상기 제1코일의 통전시 상기 제1아마추어를 향해 인력을 발생하는 제1마그넷코어를 갖추고서, 상기 밸브에 대해 닫힘방향으로 작용력을 제공하는 폐쇄용 제1솔레노이드; 및
통전시 자화되는 제2코일, 상기 밸브와 연동 가능하고 상기 제2코일의 통전시 발생되는 전자기력을 매개로 상기 저압유로와 상기 압력실 사이의 교통을 허용하도록 이동하는 제2아마추어, 및 상기 제2코일의 통전시 상기 제2아마추어를 향해 인력을 발생하는 제2마그넷코어를 갖추고서, 상기 밸브에 대해 열림방향으로 작용력을 제공하는 개방용 제2솔레노이드를 포함하고,
상기 리턴스프링은 상기 폐쇄용 제1솔레노이드의 제1마그넷코어와 상기 밸브의 외주면에 고정되는 스프링시트 사이에 설치되어 상기 밸브에 대해 열림방향으로 작용력을 제공하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 폐쇄용 제1솔레노이드는 밸브의 상부에 위치하고, 상기 제1코일과 제1아마추어가 밸브의 외주면에서 동심원상으로 배치되며, 상기 제1마그넷코어는 제1아마추어를 기준으로 밸브의 헤드부와 대향하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 개방용 제2솔레노이드는 폐쇄용 제1솔레노이드의 상부에 위치하고, 상기 제2코일과 제2아마추어가 밸브의 외주면에서 동심원상으로 배치되며, 상기 제2아마추어는 제2마그넷코어를 기준으로 제1솔레노이드의 제1마그넷코어와 대향하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 리턴스프링에 의한 작용력은 상기 밸브의 헤드부의 전면부에서 작용하는 힘과 상기 밸브의 헤드부의 배면부에서 작용하는 힘 사이의 차이 보다 작게 설정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브.
청구항 7에 있어서,
상기 밸브의 닫힘시 폐쇄용 제1솔레노이드에 대한 닫힘방향 초기 정상적인 동작 전류를 인가하고, 밸브의 이동 말기에 개방용 제2솔레노이드에 대해 정상 보다 낮은 동작 전류를 짧은 시간에 한정하여 인가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브.
청구항 7에 있어서,
상기 밸브의 열림시 개방용 제2솔레노이드에 대한 열림방향 초기 정상적인 동작 전류를 인가하고, 밸브의 이동 말기에 폐쇄용 제1솔레노이드에 대해 정상 보다 낮은 동작 전류를 짧은 시간에 한정하여 인가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 고압펌프의 유량 제어밸브.