KR102020199B1 - 피스톤 연료 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관용 피스톤 연료 펌프에 관한 것이며, 상기 펌프는 펌프 하우징(26), 피스톤 및 체크 배출 밸브(38)를 포함하고, 상기 체크 배출 밸브는 밸브 부재(44), 및 상기 밸브 부재(44)의 이동을 안내하기 위한 안내 부재(50)를 포함한다. 본 발명에 따라, 안내 부재(50)는 펌프 하우징(26) 내의 개구(41) 내로 적어도 간접적으로 방사방향으로 압입된다.

Description

피스톤 연료 펌프{PISTON FUEL PUMP}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 피스톤 연료 펌프에 관한 것이다.

시장에는, 연료를 연료 탱크로부터 기계적으로 구동되는 피스톤 연료 펌프에 의해 고압 하에 연료 레일 내로 송출하는 내연기관의 연료 시스템이 공지되어 있다. 이를 위해, 피스톤 연료 펌프는 적어도 하나의 유입 밸브 및 배출 밸브를 포함한다. 배출 밸브는 대개 볼형 밸브 부재를 포함하는, 스프링 하중을 받는 체크 밸브로서 구현된다.

본 발명의 과제는 제조가 간단하여 제조 비용이 낮아질 수 있는 피스톤 연료 펌프를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 피스톤 연료 펌프에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 제시된다. 본 발명에 중요한 다른 특징들은 하기 설명 및 도면에 제시된다.

본 발명에 따른 피스톤 연료 펌프는 안내 부재가 추가의 접합 조치 없이 펌프 하우징 내에 확실하게 지지되기 때문에, 피스톤 연료 펌프의 제조가 간단해서 제조 비용이 낮아질 수 있다는 장점을 갖는다. 안내 부재에 의해 또한 피스톤 연료 펌프의 작동 중에 신뢰도가 높아지는데, 그 이유는 기울어짐이 방지되고 밀봉 방식 폐쇄가 보장되기 때문이다. 안내 부재에 의한 밸브 부재의 안내는 또한 마모를 줄인다. 밸브 부재의 안내는 폐쇄 과정의 시간을 단축하며, 이는 피스톤 연료 펌프의 효율을 높인다.

제 1 개선예는 안내 부재가 밸브 부재의 안내를 위한 안내 섹션 및 펌프 하우징의 개구 내에 지지를 위한 지지 섹션을 포함하고, 상기 안내 섹션 및 상기 지지 섹션이 안내 부재의 상이한 지점에 축 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 따라서, "안내" 기능은 "지지" 기능으로부터 공간적으로 분리된다. 이로 인해, "지지" 영역에서 방사방향 압입으로 인해 방사방향 변형이 생기는 경우에도 "안내" 기능의 품질이 유지된다.

개선예에서, 안내 부재는 지지 링 내로 압입되고, 상기 지지 링은 펌프 하우징 내로 압입되며, 상기 지지 링은 바람직하게 연료 통과 개구를 포함한다. 연료 통과 개구는 축 방향으로 연장되는 채널로서, 또는 방사방향 외부로 연장된 블레이드 또는 박판 형태의 고정 섹션들 사이의 사이 공간으로서 형성될 수 있다. 따라서, 안내 부재는 간단하게 구성될 수 있고, 이는 그 제조 비용을 낮추는데, 그 이유는 연료 안내 기능이 별도의 지지 링에 의해 수행되기 때문이다.

안내 부재는 스토퍼를 포함하고, 상기 스토퍼는 밸브 부재의 개방 행정을 미리 정해진 정도로 제한한다. 이는 밸브 부재의 이동 거리가 스토퍼에 의해 줄어들기 때문에, 밸브 시트에 대한 밸브 부재의 폐쇄 충격이 줄어든다는 장점을 갖는다. 따라서, 기존 가속도는 제한된 거리에 작용하고, 이는 밸브 부재의 더 낮은 폐쇄 속도를 야기한다. 이는 폐쇄시 손상 작용, 특히 밸브 부재 및 밸브 시트에서 폐쇄 충격에 의해 발생하는 마모를 줄인다. 또한, 줄어든 이동 거리는 폐쇄 과정의 시간을 단축하고, 이는 피스톤 연료 펌프의 효율을 높인다. 또한, 더 낮은 폐쇄 속도는 밸브 시트에서 밸브 부재의 충돌 속도를 낮추며, 이는 피스톤 연료 펌프의 작동 동안 소음을 줄인다.

본 발명에 따른 피스톤 연료 펌프의 다른 바람직한 개선예는 안내 부재가 밸브 부재와 동축으로 그리고 밸브 부재의 방사방향 외부에 배치되고, 스토퍼를 형성하는 방사방향 내부로 향한 숄더를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 안내 부재는 간단히 제조되며 방사방향 내부로 향한 스토퍼가 예를 들면 링형 숄더에 의해 형성될 수 있으며, 밸브 부재가 상기 숄더에 면 접촉됨으로써, 밸브 부재에 대한 하중이 적게 유지된다. 또한, 이러한 안내 부재는 밸브 스프링의 수용을 방해하지 않는다.

이에 대한 대안으로서, 안내 부재가 적어도 부분적으로 밸브 부재보다 작은 내경을 갖고 밸브 부재와 동축으로 배치되며, 밸브 부재를 향한 안내 섹션의 단부가 스토퍼를 형성하거나, 또는 방사방향 외부로 향한 숄더를 포함하며 상기 숄더가 스토퍼를 형성하는 것도 가능하다. 이는 간단히 제조되고 조립되며, 또한 더 작은 방사방향 치수의 장점을 갖는다.

밸브 스프링이 상기 안내 부재에 의해 안내되는 것이 특히 바람직하다. 따라서, 안내 부재는 하나가 아니라 2개 또는 경우에 따라 3개의 과제를 충족시킨다. 상이한 기능들의 통합에 의해 부품들 및 제조 및 조립 비용이 절감된다.

상기 안내 부재에 상이한 기능들의 이러한 통합은 안내 부재가 지지 섹션을 포함하고, 밸브 부재의 반대편에 위치하는 밸브 스프링의 단부가 상기 지지 섹션에 지지되는 경우, 더욱 확장될 수 있다.

또한, 밸브 스프링이 나선형 또는 별형으로 형성된 플랫 다이어프램 스프링이고, 상기 스프링은 안내 부재에 또는 직접 펌프 하우징에 고정된다. 이로 인해, 배출 밸브의 축 방향 높이가 줄어들 수 있다.

안내 부재는 소결 또는 MIM 부품일 수 있다. 이러한 부품은 큰 기계적 강성 및 매우 적은 마모를 갖는다.

끝으로, 밸브 부재는 포트형 형상(pot shape)을 갖는다. 이러한 밸브 부재의 환형 벽은 상기 안내 부재와 상호 작용하는 안내 벽으로 특히 적합하다. 이러한 밸브 부재는 비교적 낮은 질량을 갖고 따라서 양호한 다이내믹(dynamic)을 가지며, 이는 본 발명에 따른 피스톤 연료 펌프의 효율을 높인다.

이하, 본 발명의 실시예들이 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 배출 밸브를 포함하는 피스톤 연료 펌프를 구비한 내연기관의 연료 시스템의 개략도.
도 2는 도 1의 배출 밸브의 제 1 실시예의 종단면도.
도 3은 도 1의 배출 밸브의 제 2 실시예의 종단면도.
도 4는 도 1의 배출 밸브의 제 3 실시예의 종단면도.
도 5는 도 4의 배출 밸브의 평면도.
도 6은 도 1의 배출 밸브의 제 4 실시예의 종단면도.
도 7은 도 6의 배출 밸브의 평면도.
도 8은 도 1의 배출 밸브의 제 5 실시예의 종단면도.
도 9는 도 8의 배출 밸브의 평면도.
도 10은 도 1의 배출 밸브의 제 6 실시예의 종단면도.
도 11은 도 10의 배출 밸브의 평면도.

내연기관의 연료 시스템은 도 1에서 전체적으로 도면 부호 10으로 표시된다. 연료 시스템은 연료 용기(12)를 포함하고, 상기 연료 용기(12)로부터 전기 예비 송출 펌프(14)가 연료를 저압 라인(16) 내로 송출한다. 상기 저압 라인(16)은 피스톤 연료 펌프(18)의 형태로 일점쇄선으로 표시된 고압 펌프로 연장한다. 상기 고압 펌프로부터 고압 라인(20)이 연료 레일(22)로 연장한다. 상기 연료 레일(22)에는 다수의 분사기(24)가 접속되고, 상기 분사기들은 연료를 그들에게 각각 할당된 연소실(도시되지 않음) 내로 직접 분사한다.

피스톤 연료 펌프(18)는 부분적으로만 도시된 펌프 하우징(26)을 포함하고, 상기 펌프 하우징 내에 펌프 피스톤(28)이 안내된다. 상기 펌프 피스톤(28)은 도시되지 않은 구동 장치에 의해 왕복 운동할 수 있고, 이는 양방향 화살표(30)로 표시된다. 펌프 피스톤(28) 및 펌프 하우징(26)은 송출 챔버(32)를 한정한다. 상기 송출 챔버(32)는 유입 밸브(34)를 통해 저압 라인(16)과 연결된다. 또한, 송출 챔버(32)는 고압 채널(36)을 통해 배출 밸브(38)와 연결되며, 상기 배출 밸브(38)는 배출 측에서 고압 라인(20)과 연결된다.

유입 밸브(34) 및 배출 밸브(38)가 스프링 하중을 받는 체크 밸브로서 구현된다. 도시되어 있지 않지만, 유입 밸브가 유량 제어 밸브로서 구현될 수 있다. 이러한 경우 유입 밸브(34)는 펌프 피스톤(28)의 송출 행정 동안 강제로 개방되므로, 연료가 연료 레일(22) 내로 송출되지 않고 다시 저압 라인(16) 내로 송출된다. 이로 인해, 피스톤 연료 펌프(18)에 의해 연료 레일(22) 내로 송출된 연료량이 조절될 수 있다.

배출 밸브(38)의 실시예는 여기서 특히 중요하다. 따라서, 이하에서 배출 밸브가 도 2를 참고로 상세히 설명된다:

도 2는 배출 밸브(38)의 제 1 실시예를 단면도로 도시한다. 도 2의 좌측에서 링형 대응 플레이트(40)가 펌프 하우징(26) 내에 있는 계단형 개구(41) 내로 압입된다. 도 2에서 볼 때 대응 플레이트(40)의 우측 단부면은 축 방향으로 연장되는 칼라형 섹션을 갖고, 상기 섹션은 밸브 시트(42)를 형성한다. 상기 밸브 시트(42)는 포트형(pot shape) 밸브 부재(44)와 상호 작용한다. 대응 플레이트(40)는 내부 채널(43)을 가진 링의 형상을 갖는다. 포트형 밸브 부재(44)는 바닥(46) 및 환형 안내 벽(48)을 포함한다. 개구(41)는 고압 채널(36)의 부분이다.

배출 밸브(38)는 또한 계단형 슬리브(50)의 형태인 실린더형 안내 부재를 포함한다. 상기 안내 부재는 도 2의 좌측에 제 1 섹션(52)("안내 섹션") 및 도 2의 우측에 제 2 섹션(54)("지지 섹션")을 포함한다. 제 1 섹션(52)은 제 2 섹션(54)보다 큰 직경을 갖는다. 2개의 섹션(52, 54)은 방사방향으로 연장되는 연결 섹션(56)에 의해 서로 연결된다. 안내 부재(50)는 여기서 딥 드로잉에 의해 시트 부품으로서 제조된다. 제 1 섹션(52)의 내경은 밸브 부재(44)의 안내 벽(48)의 외경보다 약간 더 크다. 이로 인해, 밸브 부재(44)는 안내 부재(50)의 제 1 섹션(52)에서 축 방향으로 미끄럼 방식으로 이동할 수 있지만 방사방향으로는 고정되어 안내된다. 밸브 부재(44)를 향한 연결 섹션(56)의 단부면은 밸브 시트(42)로부터 멀어지는 방향으로 밸브 부재(44)용 스토퍼(58) 또는 밸브 부재(44)의 안내 벽(48)으로부터 돌출한 가장자리를 형성한다.

안내 부재(50)는 도 2에서 볼 때 우측 단부에 방사방향 내부로 향한 스테이(60)를 포함하며, 상기 스테이(60)의 내부 가장자리는 개구(62)를 한정한다. 안내 부재(50)의 스테이(60)와 밸브 부재(44) 사이에 나선형 밸브 스프링(64)이 고정된다. 이러한 점에서, 내부로 향한 스테이(60)는 밸브 부재(44)의 반대편에 위치한 밸브 스프링(64)의 단부용 지지 섹션을 형성한다. 밸브 스프링(64)의 외경 및 안내 부재(50)의 제 2 섹션(54)의 내경은, 밸브 스프링(64)이 안내 부재(50)의 제 2 섹션(54) 내에서 방사방향으로 안내되도록, 서로 매칭된다.

배출 밸브(38)는 또한 지지 링(66)을 포함하고, 상기 지지 링(66)의 외벽(68)은 펌프 하우징(26) 내의 개구(41) 내로 압입된다. 지지 링(66)의 내부 개구(70) 내로 안내 부재(50)의 제 2 섹션(54)이 압입된다. 도 2에서 볼 때 연결 섹션(56)의 우측으로 향한 측면이 지지 링(66)의 좌측으로 향한 측면에 접촉한다. 이러한 점에서, 안내 부재(50)는 지지 링(66) 내에 매우 적은 압착으로 가압될 수 있고, 경우에 따라 배출 밸브(38)의 기능에 영향을 주지 않는다면 지지 링(66) 내에 단순히 느슨하게 삽입될 수도 있다. 지지 링(66) 내에는 다수의 채널형 연료 통과 개구(71)가 배치된다.

펌프 피스톤(28)의 송출 행정 동안 송출 챔버(32) 내의 압력이 상응하는 개방 값에 도달하면, 피스톤 연료 펌프(18)의 작동 중에 밸브 부재(44)가 밸브 시트(42)로부터 분리된다. 그러나, 밸브 부재(44)의 행정은 스토퍼(58)에 의해 미리 정해진 정도(H)로 제한되며, 상기 정도(H)는 배출 밸브(38)의 폐쇄시 밸브 부재(44)의 안내 벽(48)의 돌출 가장자리와 스토퍼(58) 사이의 간격에 상응한다. 배출 밸브(38)의 개방시 연료는 대응 플레이트(40) 내의 내부 채널(43)을 통해, 밸브 시트(42)와 밸브 부재(44)의 바닥(46) 사이의 갭을 통해, 안내 부재(50)의 제 1 섹션(52)과 펌프 하우징(26) 내의 개구(41)의 내벽 사이의 링형 공간을 통해, 연료 통과 개구(71)를 통해 고압 라인(20) 내로 흐른다.

도 3에는 배출 밸브(38)의 대안적 실시예가 도시된다. 여기서 및 이하에서, 도 2의 배출 밸브의 부재들 및 영역들과 동등한 기능을 하는 부재들 및 영역들은 동일한 도면 부호로 표시된다. 이들은 이하에서 다시 설명되지 않는다.

도 3의 배출 밸브(38)는 주로 안내 부재(50) 및 그 지지 링의 실시예에 있어서 도 2의 배출 밸브와 다르다. 도 3에서, 안내 부재(50)는 소결 부품 또는 MIM-부품으로서 제조된다. 안내 부재(50)는 방사방향 외부에서 일정한 직경을 갖는다. 안내 부재(50)는 내부에 스토퍼(58)를 형성하는 제 1 링형 숄더, 및 밸브 스프링(64)용 지지 섹션(60)을 형성하는 제 2 숄더를 포함한다. 안내 부재(50)는 방사방향 외부로 연장되는 블레이드 또는 박판 섹션(72)에 의해 펌프 하우징(26) 내에 가압되고, 상기 박판 섹션과 펌프 하우징 사이의 사이 공간은 연료 통과 개구(71)를 형성한다.

도 4 내지 도 11의 실시예에서, 밸브 부재(44)는 포트 형태가 아니라, 밸브 플레이트(46) 및 "스템(stem)"(48)을 가진 버섯 모양이다. 또한, 실린더형 안내 부재(50)는 밸브 부재(44)보다 작은 내경을 갖지만, 이전과 같이 밸브 부재(44)와 동축으로 배치된다. 밸브 부재(44)를 향한 안내 부재(50)의 단부는 스토퍼(58)를 형성한다. 안내 부재(50)는 방사방향으로 돌출하는 다수의 블레이드(72)에 의해 펌프 하우징(26) 내에 지지되고, 상기 블레이드와 펌프 하우징 사이에는 연료 통과 개구(71)가 있다. 밸브 스프링(64)은 안내 부재(50)의 상부면에 고정된 플랫 다이어프램 스프링이다.

도 4 내지 도 7의 실시예에서, 플랫 다이어프램 스프링(64)은 나선형으로 내부로 감긴 스프링 암(74)을 포함하고, 상기 암의 단부에 밸브 부재(44)의 스템(48)이 접촉하거나(도 6 및 도 7), 또는 밸브 부재(44)의 스템(48)의 작은 직경의 단부가 상기 암의 단부 내로 압입된다(도 4 및 도 5).

도 8 내지 도 11의 실시예에서, 플랫 다이어프램 스프링(64)은 방사방향으로 별 형태로 연장하는 다수의 스프링 암(74)을 가지고 로제트(rosette) 형태로 형성되고, 상기 스프링 암(74)은 밸브 부재(44)의 스템(48)의 단부가 접촉하는 중심(76)에 지지된다. 도 10 및 도 11의 플랫 다이어프램 스프링(64)은 또한 사이 링(78)을 포함한다.

18 피스톤 연료 펌프
26 펌프 하우징
28 피스톤
41 개구
44 밸브 부재
50 안내 부재
52 안내 섹션
54 지지 섹션
58 스토퍼
60 지지 섹션
64 밸브 스프링
66 지지 링
71 연료 통과 개구

Claims (11)

1. 내연기관용 피스톤 연료 펌프(18)로서, 상기 펌프는 펌프 하우징(26), 피스톤(28) 및 체크 배출 밸브(38)를 포함하고, 상기 체크 배출 밸브는 밸브 부재(44), 및 상기 밸브 부재(44)의 이동을 안내하기 위한 안내 부재(50)를 포함하는 피스톤 연료 펌프에 있어서,
   상기 안내 부재(50)는 상기 펌프 하우징(26) 내의 개구(41) 내로 적어도 간접적으로 방사방향으로 압입되고,
   밸브 스프링이 나선형 또는 별형으로 형성된 플랫 다이어프램 스프링(64)으로서 구현되고, 상기 스프링은 상기 안내 부재(50)에 고정되며,
   상기 밸브 부재(44)는 밸브 플레이트(46) 및 상기 밸브 플레이트(46)로부터 연장하는 스템(48)을 구비하고,
   상기 스템(48)은 상기 안내 부재(50) 내에 이동가능하게 삽입되는 것을 특징으로 하는 피스톤 연료 펌프.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

Images