KR101986017B1 - 고압연료펌프 - Google Patents

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    • F04B49/24—Bypassing

Abstract

본 발명은 직접분사식 가솔린엔진에 적용되고 고압으로 연료를 연소실에 분사하도록 연료를 고압으로 압축하는 고압연료펌프에 관한 것으로서, 상기 고압연료펌프는 공급된 연료를 가압하도록 제공되는 챔버와 상기 챔버와 연통되고 연료가 유입되는 유입유로 그리고 상기 챔버와 연통되고 연료가 토출되는 토출유로가 구비된 하우징과, 상기 하우징에 배치되고 직선왕복운동하여 상기 챔버에 공급된 연료를 가압하는 피스톤과, 상기 하우징에 체결되어 상기 피스톤을 지지하고 연료가 저장되도록 상기 하우징과 공간부를 형성하는 슬리브와, 상기 하우징의 토출유로에 배치되고 상기 챔버에 저장된 연료가 제1 압력 이상이 되면 개방되는 토출밸브, 그리고 상기 토출유로와 상기 공간부를 연통하도록 상기 하우징에 형성된 릴리프유로에 배치되고 상기 릴리프유로로 공급되는 연료가 제2 압력 이상이 되면 개방되는 릴리프밸브를 포함한다. 이러한 구성으로, 릴리프유로를 고압 상태인 챔버가 아닌 저압유로와 연결시켜 이상 고압 현상을 신속하게 해소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

고압연료펌프{HIGH PRESSURE FUEL PUMP}
본 발명은 고압연료펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직접분사식 가솔린엔진에 적용되고 고압으로 연료를 연소실에 분사하도록 연료를 고압으로 압축하는 고압연료펌프에 관한 것이다.
가솔린엔진의 연비 및 성능을 개선하기 위하여 직접분사식(Gasoline Direct Injection; GDI) 엔진 기술이 개발되고 있다. 공기/연료 혼합기(air/fuel mixture)의 흡입, 압축, 점화, 폭발, 배기 과정에 의해 동력을 발생하는 통상의 가솔린엔진의 연소 과정에 비하여, 직접분사식 가솔린엔진은 공기만을 흡입하여 압축한 후 연료를 분사하게 된다. 이러한 방식은 디젤 기관의 압축 착화 방식과 유사하다.
따라서, 직접분사식 가솔린엔진은 통상적인 가솔린엔진의 압축비(compression ratio)의 한계를 넘는 높은 압축비를 구현할 수 있어 연비를 극대화할 수 있는 장점이 있다.
이러한, 직접분사식 가솔린엔진에서는 연료압력이 매우 중요한 요소가 되며, 이를 위하여 고성능의 고압연료펌프가 필요하게 된다.
종래의 고압연료펌프는 엔진 캠축에 장착되어 캠의 회전력에 의해 펌프 축이 회전하게 되고 그 회전력에 의해 펌프의 피스톤이 운동하여 압력을 형성함으로써 가솔린 연료를 공급하는 구조로 되어 있다. 그러나, 이러한 종래 고압연료펌프의 경우 세 개의 피스톤(three-piston)을 구비한 형태로 되어 있어 가격이 비싸다는 단점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 하나의 펌프 피스톤을 갖는 싱글 피스톤(single-piston) 타입의 직접분사식 가솔린엔진용 고압연료펌프가 개발되었다.
도 1는 종래의 직접분사식 가솔린엔진용 고압연료펌프를 개략적으로 도시해 보인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 직접분사식 가솔린엔진용 고압연료펌프(10)는 엔진 캠축(미도시)에 장착되어 캠의 회전력에 의해 피스톤(71)이 상하 방향으로 직선왕복운동하여 압력을 형성하고 가솔린 연료를 인젝터(미도시)로 공급하도록 구성된다.
보다 구체적으로, 상기 직접분사식 가솔린엔진용 고압연료펌프(10)는 하우징(20)의 상부에 댐퍼부(30)가 배치되고, 상기 댐퍼부(30)에 구비된 유입부(81)를 통하여 상기 댐퍼부(30)에 연료가 공급되면 상기 댐퍼부(30)에서 유입된 연료의 맥동을 감소시킨다. 그리고, 상기 하우징(20)에 형성된 유입유로(22)에 유량조절밸브(40)가 배치되고, 상기 유량조절밸브(40)는 상기 댐퍼부(30)를 통하여 유입된 연료를 상기 하우징(20)에 형성된 챔버(21)로 공급한다. 그리고, 상기 하우징(20)에 형성된 토출유로(23)에 토출밸브(50)와 토출부(82)가 배치되고, 상기 토출밸브(50)는 상기 챔버(21)에 저장된 연료가 일정 압력 이상이 되면 개방되어 상기 토출유로(23)로 연료를 토출하고, 상기 토출부(82)는 인젝터와 연결되어 있어 상기 토출유로(23)를 통하여 압축되어 토출되는 고압의 연료를 인젝터로 공급한다. 여기서, 상기 하우징(20)에는 피스톤(71)과 리턴 스프링(72)이 구비되어 상기 챔버(21)에 저장된 연료를 고압으로 압축한다.
한편, 상기 챔버(21)에서 가압되어 토출되는 연료의 압력이 미리 설정된 한계압력을 초과하는 이상 고압 현상이 발생하는 경우, 상기 토출유로(23)를 통해 토출되는 연료 중 일부를 상기 챔버(21)로 이송하여 연료의 토출압력을 경감하는 릴리프 밸브(Pressure Relief Valve; PRV, 60)가 구비된다.
상기 릴리프 밸브(60)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 토출유로(23)와 상기 챔버(21)를 연통하는 릴리프유로(24)에 배치되어, 상기 토출유로(23)로 토출되는 연료에 한계압력을 초과하는 이상 고압 현상이 발생하면 상기 릴리프밸브(60)가 개방되어 상기 토출유로(23)로 토출되는 연료의 일부를 상기 챔버(21)로 회귀시켜 연료의 토출압력을 경감시킨다.
하지만, 상기 챔버(21)는 연료가 고압으로 압축된 공간이므로 상기 토출유로(23)와 상기 챔버(21) 공간 사이에 압력차가 크지 않아 이상 고압 상태를 신속하게 해소함에 어려움이 있고, 회귀하는 연료를 수용하기 위하여 상기 챔버(21)를 크게 형성해야 하므로 압축효율 및 토출효율이 저하되는 문제가 있다.
또한, 상기 릴리프유로(24)가 상기 챔버(21)와 연통되어 있어 상기 챔버(21)가 고압으로 압축되는 경우 고압의 연료가 상기 릴리프유로(24)로 역류하게 되므로 상기 릴리프밸브(60)의 내측을 주기적으로 가압하게 되어 상기 릴리프밸브(60)의 수명이 저하되거나 상기 릴리프밸브(60)의 고장을 유발하는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1182131호(2012.09.06) 일본 등록특허 제4664989호(2011.01.14)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 릴리프유로를 고압 상태인 챔버가 아닌 저압유로와 연결시켜 이상 고압 현상을 신속하게 해소할 수 있는 고압연료펌프를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압연료펌프는, 공급된 연료를 가압하도록 제공되는 챔버와, 상기 챔버와 연통되고 연료가 유입되는 유입유로, 그리고 상기 챔버와 연통되고 연료가 토출되는 토출유로가 구비된 하우징; 상기 하우징에 배치되고, 직선왕복운동하여 상기 챔버에 공급된 연료를 가압하는 피스톤; 상기 하우징에 체결되어 상기 피스톤을 지지하고, 연료가 저장되도록 상기 하우징과 공간부를 형성하는 슬리브; 상기 하우징의 토출유로에 배치되고, 상기 챔버에 저장된 연료가 제1 압력 이상이 되면 개방되는 토출밸브; 및 상기 토출유로와 상기 공간부를 연통하도록 상기 하우징에 형성된 릴리프유로에 배치되고, 상기 릴리프유로로 공급되는 연료가 제2 압력 이상이 되면 개방되는 릴리프밸브;를 포함한다.
그리고, 본 발명의 실시예에 의한 고압연료펌프는 상기 하우징의 상부에 배치되고, 유입부를 통하여 유입되는 연료의 맥동을 저감시킨 후 상기 하우징의 유입유로로 공급하는 댐퍼부; 및 상기 유입유로에 배치되어 상기 유입유로를 개폐하는 유량조절밸브;를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징에는 상기 댐퍼부와 상기 공간부를 연통하는 댐퍼홀이 형성되고, 상기 릴리프유로는 상기 토출유로와 상기 댐퍼홀을 연통하도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 릴리프유로는, 상기 피스톤과 직교하는 상기 하우징의 평면상에서 상기 토출유로와 일정 각도를 가지도록 경사지게 형성될 수도 있다.
또한, 상기 댐퍼홀은 상기 피스톤과 평행하도록 상기 하우징의 길이 방향으로 형성되고, 상기 릴리프유로는 상기 댐퍼홀과 직각을 이루도록 형성될 수도 있다.
여기서, 상기 릴리프밸브는, 상기 릴리프유로에 삽입 체결되고, 연료가 유동하도록 관통홀이 형성된 밸브 바디; 상기 밸브 바디의 관통홀을 개폐하는 개폐부; 및 일측단은 상기 개폐부에 지지되고, 타측단은 상기 댐퍼홀에 지지되며, 상기 릴리프유로로 유입되는 연료의 압력이 제2 압력 이상이 되면 탄성압축되는 스프링;을 포함할 수도 있다.
그리고, 상기 댐퍼홀에는 상기 스프링의 타측단이 삽입 체결되도록 삽입홈이 형성될 수도 있다.
본 발명에 의한 고압연료펌프에 따르면, 릴리프유로를 고압 상태인 챔버가 아닌 저압유로와 연결시켜 이상 고압 현상을 신속하게 해소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면, 이상 고압 현상을 해소하기 위하여 회귀되는 연료가 챔버로 공급되지 않으므로 챔버의 체적을 축소할 수 있어 압축효율 및 토출효율을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 직접분사식 가솔린엔진용 고압연료펌프를 개략적으로 도시해 보인 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 고압연료펌프에서 하우징을 발췌하여 릴리프밸브가 설치된 상태를 개략적으로 도시해 보인 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 고압연료펌프를 도 2의 A-A' 부분을 기준으로 절단하여 개략적으로 도시해 보인 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 고압연료펌프를 도 2의 B-B' 부분을 기준으로 절단하여 개략적으로 도시해 보인 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 고압연료펌프에서 토출밸브를 발췌하여 개략적으로 도시해 보인 사시도,
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 고압연료펌프에서 토출밸브의 밸브 하우징을 발췌하여 개략적으로 도시해 보인 평면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 고압연료펌프의 토출밸브를 도 6의 C-C' 부분을 기준으로 절단하여 개략적으로 도시해 보인 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 고압연료펌프의 토출밸브를 도 6의 D-D' 부분을 기준으로 절단하여 개략적으로 도시해 보인 단면도,
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 고압연료펌프에서 토출밸브의 다른 실시예를 개략적으로 도시해 보인 단면도이다.
본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 고압연료펌프에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 고압연료펌프에서 하우징을 발췌하여 릴리프밸브가 설치된 상태를 개략적으로 도시해 보인 단면도이고, 도 3 및 도 4는 상기 고압연료펌프를 도 2의 A-A' 부분 및 B-B' 부분을 기준으로 절단하여 개략적으로 도시해 보인 단면도이다.
도 5는 상기 고압연료펌프에서 토출밸브를 발췌하여 개략적으로 도시해 보인 사시도이고, 도 6은 상기 토출밸브의 밸브 하우징을 발췌하여 개략적으로 도시해 보인 평면도이다. 그리고, 도 7 및 도 8은 상기 고압연료펌프의 토출밸브를 도 6의 C-C' 부분 및 D-D' 부분을 기준으로 절단하여 개략적으로 도시해 보인 단면도이다. 또한, 도 9는 상기 고압연료펌프에서 토출밸브의 다른 실시예를 개략적으로 도시해 보인 단면도이다.
도 2 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 고압연료펌프(100)는 유입된 연료를 압축하도록 제공되는 하우징(200)과, 상기 하우징(200)에 공급된 연료를 압축하는 피스톤(241)과, 상기 하우징(200)에 체결되어 상기 피스톤(241)을 지지하고 연료가 저장되도록 상기 하우징(200)과 공간부(227)를 형성하는 슬리브(242)와, 상기 하우징(200)의 토출유로(223)에 구비되어 상기 토출유로(223)를 개폐하는 토출밸브(300)과, 상기 토출유로(223)로 토출되는 연료가 일정 압력 이상이면 개방되어 압력을 낮추는 릴리프밸브(400)를 포함한다. 그리고, 상기 하우징(200)에 구비되는 댐퍼부(230)와, 상기 하우징(200)의 유입유로(222)에 구비되어 상기 유입유로(222)를 개폐하는 유량조절밸브(260)를 포함한다.
상기 하우징(200)은 원기둥 형태로 마련되고, 외측으로 돌출 형성된 플랜지부(210)에 의해 엔진(미도시)에 장착된다. 그리고, 상기 하우징(200)은 일측으로만 개방된 중공부(220)가 내부에 형성되고, 상기 중공부(220)에 상기 피스톤(241)이 삽입되고, 상기 중공부(220)에서 상기 피스톤(241)이 직선왕복운동하게 된다.
그리고, 상기 하우징(200)은 상기 중공부(220)의 내측 단부에 연료가 유입 저장되는 챔버(221)가 형성되고, 상기 챔버(221)의 일측면은 연료가 공급되는 유입유로(222)와 연통되고, 상기 챔버(221)의 타측면은 연료가 토출되는 토출유로(223)와 연통된다. 즉, 도면을 기준으로 상기 챔버(221)는 상기 하우징(200)의 내측 중심부에 형성되고, 상기 유입유로(222)와 상기 토출유로(223)는 상기 챔버(221)와 연통된 상태에서 상기 하우징(200)의 반경 방향으로 형성된다.
여기서, 상기 유입유로(222)는 상기 댐퍼부(230)와 연결되어 상기 댐퍼부(230)에서 공급되는 연료가 저장되고, 상기 유입유로(222)에는 상기 유량조절밸브(260)가 배치되어 상기 챔버(221)에 공급되는 연료의 유량을 조절한다.
그리고, 상기 토출유로(223)에는 토출부(252)가 구비되어 상기 토출유로(223)에서 토출되는 연료를 공급받고, 상기 토출부(252)는 인젝터(미도시)와 연결되어 인젝터에 고압연료를 공급하도록 마련된다.
나아가, 상기 하우징(200)에는 상기 슬리브(242)와 상기 하우징(200)에 의해 형성된 공간부(227)와 상기 토출유로(223)를 연통하는 릴리프유로(225)가 형성된다.
보다 구체적으로, 상기 하우징(200)에는 상기 댐퍼부(230)와 상기 공간부(227)를 연통하는 댐퍼홀(224)이 형성되고, 상기 릴리프유로(225)는 상기 토출유로(223)와 상기 댐퍼홀(224)을 연통하도록 형성된다. 즉, 상기 릴리프유로(225)는 일측이 상기 토출유로(223)와 직접 연결되고, 타측이 상기 댐퍼홀(224)과 직접 연결되어 상기 댐퍼홀(224)을 통하여 상기 토출유로(223)와 상기 공간부(227)를 연결한다.
여기서, 상기 댐퍼홀(224)은 상기 피스톤(241)과 평행하도록 상기 하우징(200)의 길이 방향으로 형성되고, 상기 릴리프유로(225)는 상기 댐퍼홀(224)과 직각을 이루도록 형성된다.
그리고, 상기 릴리프유로(225)는 상기 피스톤(241)과 직교하는 상기 하우징(200)의 평면상에서 상기 토출유로(223)와 일정 각도(θ)를 가지도록 경사지게 형성된다. 상기 댐퍼홀(224)이 상기 챔버(221) 및 중공부(220)와 연통되지 않는 위치에 형성되기 때문에 상기 토출유로(223)와 상기 댐퍼홀(224)을 연통하는 상기 릴리프유로(225)는 상기 토출유로(223)와 일정 각도(θ)를 가지도록 형성된다. 즉, 상기 댐퍼홀(224)이 형성된 위치에 따라 상기 릴리프유로(225)와 상기 토출유로(223)의 각도(θ)가 달라지게 된다. 상기 하우징(200)의 크기, 상기 챔버(221) 및 중공부(220)의 크기에 따라 달라지겠지만 상기 릴리프유로(225)는 상기 토출유로(223)와 30°내지 50° 각도 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.
상기 피스톤(241)은 상기 하우징(200)의 중공부에 삽입되어 직선왕복운동하고, 상기 하우징(200)의 챔버(221)에 공급된 연료를 가압한다.
보다 구체적으로, 상기 피스톤(241)은 엔진의 캠축(미도시)에 연결되어 상기 캠축에 의해 상승 이동하게 되고, 상기 피스톤(241)에 리턴 스프링(243)이 구비되어 있어 상기 리턴 스프링(243)의 탄성력에 의해 하강 이동하게 된다.
따라서, 상기 피스톤(241)은 엔진의 캡축에 의해 상승 이동한 후 상기 리턴 스프링(243)의 탄성력에 의해 하강 이동한 후 다시 캡축에 의해 상승 이동하는 방법으로 상기 하우징에서 직선왕복운동하여 상기 챔버(221)에 공급된 연료를 고압으로 가압한다.
상기 댐퍼부(230)는 상기 하우징(200)의 상부에 배치되고, 연료탱크(미도시)와 연결된 유입부(251)를 통하여 유입되는 연료의 맥동을 저감시킨 후 상기 하우징(200)의 유입유로(222)로 공급한다.
또한, 상기 댐퍼부(230)는 상기 피스톤(241)의 동작에 의해 유체를 가압 시 발생하는 연료의 맥동을 저감하는 역할을 수행한다. 이러한 상기 댐퍼부(230)는 공지의 구성인 바 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 릴리프밸브(400)는 상기 릴리프유로(225)에 삽입 체결되고 연료가 유동하도록 관통홀(411)이 형성된 밸브 바디(410)와, 상기 밸브 바디(410)의 관통홀(411)을 개폐하는 개폐부(420), 그리고 일측단은 상기 개폐부(420)에 지지되고 타측단은 상기 댐퍼홀(224)에 지지되며 상기 릴리프유로(225)로 유입되는 연료의 압력이 제2 압력 이상이 되면 탄성압축되는 스프링(430)을 포함한다. 여기서, 상기 개폐부(420)는 도 2에 도시된 바와 같이, 볼(421)과 스프링홀더(422)로 마련될 수 있다.
즉, 상기 릴리프밸브(400)는 상기 릴리프유로(225)로 제2 압력 이상의 연료가 유입되면 연료가 상기 볼(421)을 제2 압력 이상으로 가압하게 되고 상기 스프링(430)이 압축되면서 상기 볼(421)이 후방으로 이동하여 상기 밸브 바디(410)의 관통홀(411)을 개방하게 된다. 이때, 상기 관통홀(411)을 통하여 유입된 연료는 상기 댐퍼홀(224)로 유입되어 상기 댐퍼부(230) 및 상기 공간부(227)로 유입되어 상기 토출유로(223)로 토출되는 연료의 압력을 낮추게 된다. 여기서, 상기 댐퍼홀(224)에는 상기 스프링(430)의 타측단이 삽입 체결되도록 삽입홈(226)이 형성될 수 있다.
종래의 고압연료펌프의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 릴리프밸브(60)를 통하여 토출되는 연료가 챔버(21)로 공급되도록 유로가 형성되어 있다, 상기 챔버(21)에는 고압 연료가 저장되어 있으므로 상기 릴리프밸브(60)를 통과한 연료가 효과적으로 유입되는데 어려움이 있다.
하지만, 본 발명의 실시예에 의한 고압연료펌프(100)는 릴리프밸브(400)를 통과한 연료가 댐퍼홀(224)로 유입되고, 상기 댐퍼홀(224)은 상기 댐퍼부(230) 및 상기 공간부(227)와 연통되어 있고, 상기 댐퍼부(230)와 상기 공간부(227)에는 저압의 연료가 저장되어 있으므로, 상기 릴리프밸브(400)를 통하여 토출되는 고압의 연료가 쉽게 유입될 수 있어 상기 토출유로(223)로 토출되는 연료의 압력을 효과적으로 낮출 수 있다.
상기 토출밸브(300)는 상기 하우징(200)의 토출유로(223)에 배치되고, 상기 챔버(221)에 저장된 연료가 제1 압력 이상이 되면 개방되며, 개폐부(320)의 스트로크를 조절할 수 있도록 마련된다. 즉, 상기 토출밸브(300)는 상기 챔버(221) 내부에 저장된 연료가 목표 압력인 제1 압력까지 압축되면 개방되어 연료를 토출한다.
보다 구체적으로, 상기 토출밸브(300)는 상기 토출유로(223)에 삽입 체결되고 연료가 유입되도록 유입구(312)가 형성된 밸브 하우징(311)과, 상기 유입구(312)를 개폐하도록 상기 밸브 하우징(311)에 삽입되어 슬라이딩 이동하는 개폐부(320)와, 연료가 토출되도록 토출구(332)가 형성되고 상기 밸브 하우징(310)과 간격이 조절되게 배치되어 상기 개폐부(320)의 스트로크(S)를 제한하는 밸브 슬리브(330), 그리고 상기 개폐부(320)와 상기 밸브 슬리브(330) 사이에 배치되고 상기 토출유로(223)로 토출되는 연료의 압력이 제1 압력 이상이 되면 탄성압축되는 스프링(340)를 포함한다.
상기 개폐부(320)는 볼 형태로 마련되고, 상기 유입구(312)에 선접촉하여 상기 유입구(312)를 폐쇄하도록 마련된다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 유입구(312)의 내측 경사면에 볼 형태인 상기 개폐부(320)가 밀착되어 선접촉하게 된다.
종래의 고압연료펌프는, 도 1을 참조하면, 토출밸브(50)의 개폐부(52)가 평판형태로 마련되어 밸브 몸체(51)에 형성된 유입구에 면접촉하게 된다. 유입구에 면접촉하게 되면 유체의 스티킹(sticking) 현상이 발생하게 되어 토출 소음 발생 및 밀폐 성능이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 개폐부(320)를 볼 형태로 마련하여 상기 유입구(312)와 선접촉하도록 구성하여 면접촉에 의해 발생하는 유체의 스티킹 현상을 방지할 수 있으므로, 스티킹 현상에 의해 발생하는 토출 소음을 저감할 수 있고, 접촉부의 압력을 향상시킬 수 있어 밀폐 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 밸브 하우징(310)은 원통 형태로 마련되며 전면에 상기 개폐부(320)보다 작은 직경으로 상기 유입구(312)가 형성되고 후면은 개방된 하우징 몸체(311)와, 복수로 마련되어 상기 하우징 몸체(311)의 내주면에서 일정 각도로 이격되어 방사상으로 형성되고 상기 개폐부(320)의 외주면에 접촉하여 상기 개폐부(320)의 이동을 가이드 하는 가이드부(313), 그리고 상기 하우징 몸체(311)의 중심에서 상기 개폐부(320)보다 큰 반경을 가지도록 복수의 상기 가이드부(313) 사이에 형성되고 상기 개폐부(320)가 상기 유입구(312)를 개방하면 연료가 유동하는 유로부(314)가 형성되도록 마련된다.
즉, 상기 밸브 하우징(310)은 하우징 몸체(311)의 내주면에 복수의 가이드부(313)가 형성되어 상기 개폐부(320)의 이동을 가이드하고, 상기 가이드부(313)와 가이드부(313) 사이에는 반원 형태의 홈인 유로부(314)가 형성되어 있어, 상기 개폐부(320)가 연료의 압력에 의해 상기 유입구(312)에서 이격되어 상기 가이드부(313)를 따라 이동하면 상기 유로부(314)를 통하여 유입된다. 도 6에서는 4개의 가이드부(313)와, 4개의 유로부(314)가 형성되게 도시하였지만, 이는 일예에 해당하고, 상기 가이드부(313)와 유로부(314)는 다양한 개수로 형성될 수 있다.
상기 밸브 슬리브(330)는 원통 형태로 마련되어 전면은 개방되고 후면에 연료가 토출되게 토출구(332)가 형성되며 상기 하우징 몸체(311)와 일정 간격을 가지도록 상기 토출유로(223)에 삽입 체결되는 슬리브 몸체(331)와, 상기 슬리브 몸체(331)의 중심에서 상기 개폐부(320) 측으로 돌출 형성되어 상기 스프링(340)이 삽입 체결되고 상기 개폐부(320)의 스트로크(S)를 제한하는 스톱퍼(333)를 포함한다.
이러한 구성으로, 상기 밸브 슬리브(330)는 상기 토출유로(223)에 삽입 체결되는 상기 슬리브 몸체(331)의 위치를 조절하여 상기 개폐부(320)의 스트로크(S)를 조절할 수 있다. 즉, 상기 슬리브 몸체(331)의 위치를 조정함에 따라 상기 스톱퍼(333)와 상기 개폐부(320)의 간격을 조절할 수 있으므로, 상기 개폐부(320)가 개방시 이동할 수 있는 스트로크(S)를 조절 및 제한할 수 있다.
여기서, 상기 스트로크(S)는 연료의 토출압력 및 토출유량 등에 따라 조절될 필요가 있고, 필요 스트로크(S)를 초과하여 스트로크가 크게 설치되는 경우에는 상기 개폐부(320)가 개방된 후 탄성복귀시 상기 유입구(312)와의 충격량이 커지게 되므로 충격 소음 발생 및 밸브 수명이 저감되므로, 적정 스트로크(S)로 설치될 필요가 있고, 필요에 따라 스트로크(S)를 조절할 수 있다.
물론, 상기 스트로크(S)를 조절하기 위한 방법이 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 하우징 몸체(311)와 상기 슬리브 몸체(331)의 간격을 조절할 수 있다면 어떠한 형태로도 마련될 수 있다.
일 예로, 상기 하우징 몸체(311)와 상기 슬리브 몸체(331)가 나사 체결되어 스트로크(S)를 조절하도록 마련될 수 있다. 이러한 실시예는 도 9에 도시하였다.
도 9를 참조하면, 다른 실시예에 의한 토출밸브(300')는 상기 토출밸브(300)와 동일한 구성으로 마련되되, 하우징 몸체(311)와 슬리브 몸체(331)가 나사 체결되도록 마련된다.
보다 구체적으로, 상기 밸브 슬리브(330)는 상기 하우징 몸체(311) 측으로 돌출되어 외주면에 나사산이 형성된 체결부(334)가 형성되고, 상기 하우징 몸체(311)의 내측면(315)에 상기 체결부(334)의 나사산에 대응하는 나사산이 형성되어 나사 체결될 수 있다. 이때, 슬리브 몸체(331)는 토출유로(223)보다 작은 직경으로 마련되어 토출유로(223) 내부에서 회전될 수 있고, 하우징 몸체(311)는 토출유로(223)에 삽입 체결되어 고정된다.
따라서, 상기 슬리브 몸체(331)를 회전시켜 나사 체결에 의해 상기 하우징 몸체(311)와 상기 슬리브 몸체(331)의 체결 간격을 조절할 수 있고, 이에 따라 스톱퍼(333)와 개폐부(320) 간의 간격을 조절하여 스트로크를 제한할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
100 : 고압연료펌프 200 : 하우징
210 : 플랜지부 220 : 중공부
221 : 챔버 222 : 유입유로
223 : 토출유로 224 : 댐퍼홀
225 : 릴리프유로 226 : 삽입홈
227 : 공간부 230 : 댐퍼부
241 : 피스톤 242 : 슬리브
243 : 리턴 스프링 251 : 유입부
252 : 토출부 260 : 유량조절밸브
300 : 토출밸브 310 : 밸브 하우징
311 : 하우징 몸체 312 : 유입구
313 : 가이드부 314 : 유로부
320 : 개폐부 330 : 밸브 슬리브
331 : 슬리브 몸체 332 : 토출구
333 : 스톱퍼 340 : 스프링
400 : 릴리프밸브 410 : 밸브 바디
420 : 개폐부 430 : 스프링

Claims (7)

  1. 공급된 연료를 가압하도록 제공되는 챔버와, 상기 챔버와 연통되고 연료가 유입되는 유입유로, 그리고 상기 챔버와 연통되고 연료가 토출되는 토출유로가 구비된 하우징;
    상기 하우징에 배치되고, 직선왕복운동하여 상기 챔버에 공급된 연료를 가압하는 피스톤;
    상기 하우징에 체결되어 상기 피스톤을 지지하고, 연료가 저장되도록 상기 하우징과 공간부를 형성하는 슬리브;
    상기 하우징의 토출유로에 배치되고, 상기 챔버에 저장된 연료가 제1 압력 이상이 되면 개방되는 토출밸브; 및
    상기 토출유로와 상기 공간부를 연통하도록 상기 하우징에 형성된 릴리프유로에 배치되고, 상기 릴리프유로로 공급되는 연료가 제2 압력 이상이 되면 개방되는 릴리프밸브;를 포함하고,
    상기 하우징에는 댐퍼부와 상기 공간부를 연통하는 댐퍼홀이 형성되고, 상기 릴리프유로는 일측이 상기 토출유로와 직접 연결되고 타측이 상기 댐퍼홀과 직접 연결되어 상기 댐퍼홀을 통하여 상기 토출유로와 상기 공간부를 연결하는 고압연료펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 상부에 배치되고, 유입부를 통하여 유입되는 연료의 맥동을 저감시킨 후 상기 하우징의 유입유로로 공급하는 댐퍼부; 및
    상기 유입유로에 배치되어 상기 유입유로를 개폐하고, 상기 챔버에 일정 유량의 연료를 공급하는 유량조절밸브;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고압연료펌프.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 릴리프유로는,
    상기 피스톤과 직교하는 상기 하우징의 평면상에서 상기 토출유로와 일정 각도를 가지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 고압연료펌프.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 댐퍼홀은 상기 피스톤과 평행하도록 상기 하우징의 길이 방향으로 형성되고, 상기 릴리프유로는 상기 댐퍼홀과 직각을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 고압연료펌프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 릴리프밸브는,
    상기 릴리프유로에 삽입 체결되고, 연료가 유동하도록 관통홀이 형성된 밸브 바디;
    상기 밸브 바디의 관통홀을 개폐하는 개폐부; 및
    일측단은 상기 개폐부에 지지되고, 타측단은 상기 댐퍼홀에 지지되며, 상기 릴리프유로로 유입되는 연료의 압력이 제2 압력 이상이 되면 탄성압축되는 스프링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압연료펌프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 댐퍼홀에는 상기 스프링의 타측단이 삽입 체결되도록 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 고압연료펌프.
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