KR102120536B1 - 연료 분사 시스템을 위한 고압 연료 펌프 - Google Patents

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하이코 자비히
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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은 작동 동안 작동 동안 압력 챔버(20)와 누출 챔버(24) 사이에 병진으로 움직이는 펌프 피스톤(26)을 가지는 고압 연료 펌프(10)에 관한 것이며, 누출 챔버(24)는 누출 수집 영역(34)과 균등화 영역(40)을 가지며, 벨로우즈 형상의 주름형 댐퍼 플레이트(60)를 가지는 저압 댐퍼(58)가 균등화 영역(40)에 배열된다.

Description

연료 분사 시스템을 위한 고압 연료 펌프{HIGH-PRESSURE FUEL PUMP FOR A FUEL INJECTION SYSTEM}
본 발명은 연료 분사 시스템에서 연료에 높은 압력을 인가하기 위한 고압 연료 펌프에 관한 것이다.
이러한 종류의 고압 연료 펌프는 연료를 압축하기 위하여, 그러므로 연료에 높은 압력을 인가하기 위하여 연료 분사 시스템에서 사용된다. 고압 하의 연료는 그런 다음 내연기관의 연소실 내로 연료 분사 디바이스에 의해 분사된다. 가솔린 내연기관의 경우에, 압력은 150 내지 400 bar이고, 디젤 내연기관의 경우에, 압력은 1500 내지 3000 bar이다. 연료가 더욱 많이 압축될수록, 연소 과정 동안 만들어지는 배기 가스는 적어진다. 이러한 것은 점점 더 수요가 많아지고 있으며, 법에 의해 요구되는 배기량 감축의 맥락에서 특히 유익하다.
이러한 고압 연료 펌프는 통상적으로 피스톤 펌프로서 설계되며, 연료는 펌프 피스톤의 병진 운동에 의해 압력 챔버에서의 펌프 피스톤에 의해 압축된다. 이러한 피스톤 펌프의 고르지 못한 전달은 고압 연료 펌프의 저압측에서 시스템 전체의 압력 변동(pressure fluctuations)과 관계된 용적 유량(volume flow)의 변동을 일으킨다. 이러한 변동의 결과로서, 고압 연료 펌프는 충전 손실(filling loss)을 겪을 수 있어서, 내연기관에서 요구되는 연료량의 정확한 계량이 보장될 수 없다. 아울러, 이러한 압력 맥동(pressure pulsation)은 고압 연료 펌프의 구성 요소에서의 진동을 유도하며, 이러한 것은 원치 않는 소음 또는 심지어 개별 구성 요소에 손상을 유발할 수 있다.
그러므로, 이러한 압력 맥동을 감쇠시키기 위하여, 저압 댐퍼들이 저압측에서 사용되며, 이러한 댐퍼들은 용적 유량의 변동을 매끄럽게 하여, 결과적인 압력 맥동을 감소시키는 유압 축압기로서 동작한다. 이를 위해, 이러한 저압 댐퍼는 통상적으로 변형 가능한 요소를 갖는다. 지금, 저압측에서의 압력이 상승하면, 이러한 변형 가능한 요소는 변형되고, 그러므로 용적 유량에서의 초과 연료를 위한 공간을 만든다. 압력이 연속적으로 강하할 때, 변형 가능한 요소는 그 본래의 형상으로 복귀하고, 그러므로 저장된 연료가 방출된다.
이러한 종류의 저압 댐퍼는 예를 들어 DE 10 2015 214 812 A1로부터 공지되어 있으며, 이는 고압 연료 펌프의 헤드 영역에 장착된 저압 댐퍼를 가지는 종래의 고압 연료 펌프를 개시한다.
이러한 종류의 종래의 고압 연료 펌프는, 저압 댐퍼가 고압 연료 펌프의 헤드에 배치될 때, 계량 밸브와 같은 다른 요소가 고압 연료 펌프의 하우징에서 측면으로 제공되어야 한다는 결점을 가진다. 그러나, 이러한 것은 흡인되는 연료가 모서리 주위에서 흡인되어야 함을 의미하며, 이는 유체 유동이라는 면에서 최적이 아니다. 또한, 헤드 장착은 단단히 밀봉되어야만 하는 추가의 외부 인터페이스를 의미한다. 또한, 저압 댐퍼를 폐쇄하는 댐퍼 커버는 음파를 위쪽으로 투사하는 확성기로서 작용하며, 이는 소음이라는 면에서 불리하다.
그러므로, 본 발명은 개선된 고압 연료 펌프를 제안하는 목적을 가진다.
이러한 목적은 청구항 제1항의 특징들의 조합을 가지는 고압 연료 펌프에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 개선점은 종속항들의 요지이다.
연료 분사 시스템에서 연료에 높은 압력을 인가하기 위한 고압 연료 펌프는, 높은 압력이 연료에 인가되는 압력 챔버를 제1 단부 영역에서 형성하고 누출 챔버를 제2 단부 영역에서 형성하는 하우징 보어를 구비하는 하우징을 가진다. 고압 연료 펌프는 펌프 피스톤을 또한 포함하며, 상기 펌프 피스톤은 상기 하우징의 펌프 피스톤 안내 구획(pump piston guiding section)에 의해 형성되는, 상기 하우징 보어의 펌프 피스톤 안내 영역(pump piston guiding region)에서 안내되며, 상기 고압 연료 펌프의 작동 동안, 운동축을 따라서 상기 압력 챔버와 상기 누출 챔버 사이에서 병진으로 움직인다. 누출 챔버는 누출 수집 영역 및 균등화 영역(equalizing region)을 포함하며, 균등화 영역은 하우징의 펌프 피스톤 안내 구획 주위에 원형의 환형 형태로 배열되며, 누출 수집 영역으로부터 압력 챔버를 향하여 운동축에 평행하게 연장된다. 고압 연료 펌프는 또한 댐퍼 용적을 획정하는 벨로우즈 형상의 주름형 댐퍼 플레이트(bellows-shaped corrugated damper plate)를 가지는 저압 댐퍼를 포함한다. 저압 댐퍼는 균등화 영역에 배열된다.
하나의 바람직한 실시예에서, 원형의 환형 균등화 영역은 운동축에 평행할뿐만 아니라 이와 동심으로 연장된다. 요구 사항에 따라 편심 배열이 또한 가능하다.
고압 연료 펌프의 하우징의 헤드 단부에 저압 댐퍼를 제공하는 것이 이제까지 알려져 있다. 대조적으로, 지금 제안된 것은 고압 연료 펌프의 하우징 내부, 특히 압력 챔버로부터 펌프 피스톤을 따라서 빠져나가는 누출 연료를 수집하는 누출 챔버에서의 펌프 피스톤 아래에 저압 댐퍼를 제공하는 것이다. 이러한 것은 하우징의 헤드 단부에 부착될 다른 요소가 펌프 구성(pump architecture) 및 인터페이스와 관련하여 가능한 유연하게 하우징 상에 배열되는 것을 가능하게 한다. 아울러, 저압 댐퍼가 고압 연료 펌프의 하우징 내에 배열되기 때문에, 밀봉되어야만 하는 외부 인터페이스는 더 이상 필요하지 않다. 또한 펌프 소음은 더 이상 외부로 투사되지 않고, 밑에 인접한 엔진 블록으로 전해진다. 이러한 것은 고압 연료 펌프를 전체적으로 조용하게 만든다.
고압 연료 펌프의 누출 챔버는 두 영역, 즉, 누출 수집 영역과 균등화 영역으로 이루어진다. 이러한 맥락에서, 누출 수집 영역은 오직 누출 연료가 하우징의 펌프 피스톤 안내 구획을 빠져나가는 특정 지점에서만 배열된다. 균등화 영역은 누출 챔버의 실제 용적을 이용 가능하게 한다. 특히 유익하게, 균등화 영역은 펌프 피스톤 안내 구획 주위에서 원형의 환형 방식으로 배열되며, 이러한 것은 고압 연료 펌프의 전체적인 구성과 관련하여 유익하다. 특히, 균등화 영역은 하우징이 연료 분사 시스템의 다른 요소에 부착될 때 하우징에서 발생하는 힘을 흡수하고 전환시킬 수 있다. 저압 댐퍼는 더 이상 대체로 누출 챔버에만 배열되지 않고, 특히 이러한 균등화 영역에 배열된다. 특히 유익하게, 균등화 영역이 저압 댐퍼를 위해 가장 큰 용적을 제공하기 때문에, 누출 챔버의 이러한 균등화 영역에서만 위치되며, 그러므로, 균등화 영역은 또한 가능한 크게 만들어질 수 있다. 특히 양호한 댐퍼 작용을 얻기 위하여, 저압 댐퍼는 전체적인 형상에 있어서 벨로우즈 형상이며, 그러므로 주름진 댐퍼 플레이트를 가진다. 저압 댐퍼는 댐퍼 플레이트의 주름의 전파 방향으로 효과적으로 작동할 수 있다.
바람직하게, 저압 댐퍼는 운동축에 직각인 원형 링 벽 두께, 및 상기 운동축에 평행한 신장 길이(extent length)를 가지는 댐퍼 원형 링으로서 설계된다. 이러한 맥락에서, 상기 원형 링 벽 두께는 신장 길이보다 작다. 이러한 설계는 저압 댐퍼가 하우징의 펌프 피스톤 안내 구획에 대해 특히 평행하게 확장되는 것을 가능하게 하며, 그러므로 균등화 영역의 공간이 특히 효율적으로 사용되는 것을 가능하게 한다.
균등화 영역은 또한 유익하게 운동축에 평행한 신장 길이보다 작은 원형 링 벽 두께를 가지는 균등화 영역 원형 링의 형태를 한다. 그러므로, 균등화 영역은 특히 유익하게 고압 연료 펌프의 하우징 내로 연장되며, 그러므로 하우징 상의 외부로부터 작용하는 힘을 특히 잘 분산시킬 수 있다.
바람직하게, 벨로우즈 형상의 주름형 댐퍼 플레이트는 운동축에 평행하게, 특히 운동축과 동심으로 전파되는 주름을 갖는다. 이러한 것은 유익하게 댐퍼 작용을 위해, 운동축에 평행한 균등화 영역의 신장 길이의 전체적인 사용을 가능하게 한다.
그러나, 대안적으로 벨로우즈 형상의 주름형 댐퍼 플레이트가 하우징의 펌프 피스톤 안내 구획 주위에서 환형 형태로 전파되는 주름을 갖는 것이 또한 가능하다.
특히 유익한 구성에 있어서, 누출 수집 영역은 하우징 보어의 하우징 벽에 대해 프레싱 고정된 밀봉 외피(sealing shell)에 의해 획정된다. 밀봉 외피를 하우징 보어의 하우징 벽에 대해 프레싱하는 것은 외부에 대하여 누출 영역을 밀봉한다. 밀봉은 프레싱 이외에 밀봉 외피를 용접 또는 나사 결합하는 것에 의해 더욱 개선된다. 이러한 고정 방법은 작용하는 어떠한 힘도 흡수하는 것을 유익하게 가능하게 한다. 그러므로, 누출 영역이 대응하는 요소, 즉 밀봉 외피에 의해 이미 폐쇄되어 있기 때문에, 또한 밀봉되어야만 하는 저압 댐퍼의 외부 인터페이스를 생략하는 것이 가능하다. 그러므로, 고압 연료 펌프의 구성 요소의 수를 감소시키는 한편, 동일한 기능을 유지하는 것이 가능하다.
바람직하게, 저압 댐퍼는 특히 용접에 의해 밀봉 외피에 고정된다. 이를 위해, 저압 댐퍼는 예를 들어 플랜지를 가질 수 있으며, 저압 댐퍼는 플랜지에 의해 밀봉 외피에 용접된다. 이러한 플랜지는 댐퍼 용적을 형성하는데 기여하지 않고 오직 저압 댐퍼를 밀봉 외피에 고정시키기 위해 작용하도록 유익하게 설계될 수 있다. 밀봉 외피로부터 멀어지는 방향을 향하는 저압 댐퍼의 측면이 추가의 고정 수단없이 누출 챔버의 균등화 영역 내로 자유롭게 돌출하는 것을 허용하도록 설계될 수 있다. 이러한 것은 저압 댐퍼가 자유롭게 확장하는 것을 허용한다.
그러나, 대안적으로 또는 추가적으로, 밀봉 외피가 또한 프레싱에 의해 고정되는 하우징 벽에 저압 댐퍼가 고정되는 것이 또한 가능하다. 이러한 고정은 그런 다음 예를 들어 하우징 벽에 프레싱에 의해서 뿐만 아니라 용접하는 것에 의해서도 동일하게 수행될 수 있다. 저압 댐퍼가 하우징 벽에만 고정되고, 밀봉 외피에 고정되지 않으면, 저압 댐퍼는 양쪽 단부 영역에서 운동축에 평행하게 자유롭게 확장하는 것이 가능하다.
대안적으로 또는 추가적으로, 저압 댐퍼가 하우징의 펌프 피스톤 안내 구획에 고정되는 것이 또한 고려되며, 이러한 것은 하우징 벽에 고정하는 것과 동일한 이점을 가지는 프레싱 또는 용접을 또한 수반할 수 있다.
바람직하게, 댐퍼 플레이트는 댐퍼 용적을 형성하는 밀봉 폐쇄된 캡슐을 형성한다. 이러한 맥락에서, 캡슐이 예를 들어 적절하게 구부러진 단일 댐퍼 플레이트에 의해 만들어질 수 있지만, 댐퍼 플레이트가 밀봉 방식으로 서로 용접되어 완전한 댐퍼 플레이트를 형성하는 다수의 개별 부품으로 이루어지는 것이 또한 가능하다.
그러므로, 댐퍼 용적은 저압 댐퍼를 위한 가능한 최상의 감쇠 작용을 달성하기 위하여 액체보다 더욱 용이하게 압축되는 가스가 유익하게 충전된다.
하나의 가능한 실시예에서, 댐퍼 플레이트는 밀봉 외피의 일부 영역과 함께 댐퍼 용적을 형성하는 밀봉 폐쇄된 캡슐을 형성한다. 예를 들어, 댐퍼 플레이트는 단일 굽힘 플레이트의 형태이고 밀봉 외피에 용이하게 용접되는 2개의 대응하는 플랜지를 구비하는 것이 또한 가능하다.
하나의 특히 바람직한 실시예에서, 댐퍼 플레이트와 함께 폐쇄된 캡슐을 형성하는 밀봉 외피의 부분 영역은 밀봉 외피 내로 프레싱된 피스톤 지지 플레이트에 의해 형성된다. 이러한 것은 저압 댐퍼가 피스톤 지지 플레이트 상에 용이하게 사전 장착되고, 그런 다음 나중에 밀봉 외피 내로 단지 프레싱되는 것을 가능하게 한다.
또한, 피스톤 지지 플레이트가 댐퍼 용적의 경계를 형성하는 것을 돕지 않을지라도, 저압 댐퍼는 사전 조립된 서브 유닛을 형성하기 위하여 간단하게 이러한 피스톤 지지 플레이트에 용접되는 것이 또한 고려될 수 있다.
바람직하게, 하우징은, 압력 챔버에 인접하고 펌프 피스톤에 대해 누출 챔버의 반대편에, 고압 연료 펌프 내로 연료를 도입하기 위한 흡입구를 가진다. 흡입구는 누출 챔버에 유체 연결된다. 이러한 맥락에서, 특히, 흡입구와 누출 챔버 사이의 하우징 보어의 펌프 피스톤 안내 영역에 본질적으로 평행하게 연장되는 흡입구 연결 보어가 하우징에 배열된다. 대안적으로, 펌프 피스톤 안내 영역에 대한 흡입구 연결 보어의 비평행 배열이 또한 고려될 수 있지만, 요구되는 설치 공간의 측면에서 덜 유익하다.
특히 유익한 실시예에서, 압력 챔버로의 연료를 계량하기 위한 계량 밸브로서 전자기 전환 밸브(electromagnetic switching valve)는, 압력 챔버에 인접하고 펌프 피스톤에 대해 누출 챔버 반대편의 하우징에 배열되고, 전자기 전환 밸브의 입구는 누출 챔버에 유체 연결된다. 특히, 전자기 전환 밸브의 입구와 누출 챔버 사이의 하우징 보어의 펌프 피스톤 안내 영역에 본질적으로 평행하게 연장되는 밸브 연결 보어는 하우징에 배열된다. 대안적으로, 펌프 피스톤 안내 영역에 대한 밸브 연결 보어의 비평행 배열이 또한 고려될 수 있지만, 요구되는 설치 공간의 측면에서 덜 유익하다.
이러한 이유 때문에, 누출 챔버는 흡입구 연결 보어를 통해 고압 연료 펌프의 흡입구로의 직접적인 유체 연결과, 밸브 연결 보어를 통해 전자기 전환 밸브로의 직접적인 연결을 유익하게 가진다. 바람직하게, 흡입구 연결 보어, 밸브 연결 보어, 및 누출 챔버는 전자기 전환 밸브로의 연료의 흡입이 누출 챔버를 통해서만 일어나도록 배열된다. 그러므로, 흡입구와 전자기 전환 밸브의 입구 사이에는 유익하게 직접적인 연결이 없다. 이러한 것은 연료가 반드시 저압 댐퍼를 통과하여야만 하기 때문에 전자기 전환 밸브의 작동으로 인한 압력 맥동이 저압 댐퍼에 의해 효과적으로 완충되는 것을 가능하게 한다.
또 다른 이점은, 흡입구로부터의 연료가 누출 챔버를 통과하여야만 하면, 압력 챔버로부터 펌프 피스톤을 따라서 누출 챔버로 유동하는 누출 연료가 유입된 신선한 연료에 의해 직접 냉각될 수 있다는 것이다.
유동적으로, 흡입구 연결 보어 및 밸브 연결 보어가 펌프 피스톤에 대해 서로 정확히 반대편에 배열되면 특히 유익하다.
바람직하게, 밸브 연결 보어의 밸브 연결 보어 지름은 흡입구 연결 보어의 흡입구 연결 보어 지름보다 크다.
설치 공간의 이유 때문에, 고압 연료 펌프의 하우징에서, 특히 큰 지름을 가지는 밸브 연결 보어를 생성하는 것이 가능하지 못하면, 흡입구 연결 보어 지름보다 큰 전체 밸브 연결 보어 지름을 함께 형성하는 다수의 밸브 연결 보어를 제공하는 것이 또한 가능하다.
그 결과, 누출 챔버로부터의 유출은 예를 들어 유도된 압력 맥동으로 인해, 전자기 전환 밸브로부터의 연료가 누출 챔버로 역류할 때 그 순간에 흡입 방향으로 교축된다(throttled). 이러한 교축은 유익하게 저압 댐퍼를 효과적으로 작동시키도록 한다.
본 발명의 유익한 구성은 첨부 도면에 기초하여 다음에 더욱 상세히 설명될 것이다:
도 1은 제1 실시예에서 저압 댐퍼를 가지는 고압 연료 펌프의 단면도;
도 2는 제2 실시예에서 저압 댐퍼를 가지는 고압 연료 펌프의 단면도;
도 3은 도 2의 저압 댐퍼의 일부 영역의 사시도;
도 4는 제3 실시예에서 저압 댐퍼를 가지는 고압 연료 펌프의 단면도;
도 5는 제4 실시예에서 저압 댐퍼를 가지는 고압 연료 펌프의 단면도;
도 6은 제5 실시예에 따른 저압 댐퍼를 가지는 고압 연료 펌프의 단면도; 및
도 7은 제6 실시예에 따른 저압 댐퍼를 가지는 고압 연료 펌프의 단면도.
도 1은 연료(12)에 높은 압력을 인가하도록 사용될 수 있는 고압 연료 펌프(10)의 제1 실시예의 단면도이다.
도 1에 도시된 이러한 제1 실시예에서, 고압 연료 펌프(10)의 기본 구성은 후술되고 도 2 내지 도 7에 도시된 제2 내지 제6 실시예와 동일하다. 이러한 이유 때문에, 다음에서, 기본 구성은 오직 도 1만을 참조하여 지시되고 기술될 것이며, 다른 실시예들에 관한 설명은 이러한 제1 실시예에 대한 차이점만을 제시할 것이다.
도 1에서의 고압 연료 펌프(10)는 하우징 보어(16)를 구비하는 하우징(14)을 가진다. 하우징 보어(16)는 제1 단부 영역(18)에서 압력 챔버(20)를 형성하며, 압력 챔버에서, 압력은 작동 동안 주기적으로 수축 및 확장하는 압력 챔버(20)의 댐퍼 용적에 의해 연료(12)에 인가된다. 하우징 보어(16)는 또한 제2 단부 영역(22)에서 누출 챔버(24)를 형성한다.
고압 연료 펌프(10)는 하우징 보어(16)에서 안내되는 펌프 피스톤(26)을 가진다. 이를 위하여, 하우징 보어(16)는, 하우징(14)에 있는 펌프 피스톤 안내 구획(30)에 의해 형성되고 누출 챔버(24) 내로 돌출하는 특별한 펌프 피스톤 안내 영역(28)을 가진다. 작동시에, 펌프 피스톤(26)은 압력 챔버(20)와 누출 챔버(24) 사이에서 운동축(32)을 따라서 병진으로 전후진한다. 압력 챔버(20)에서의 펌프(26)의 이러한 운동의 결과로서, 이러한 압력 챔버(20)에서 존재하는 연료(12)는 압축되고, 그러므로 높은 압력을 받는다. 이러한 과정에서, 연료(12)의 소량은 펌프 피스톤(26)과 하우징(14)의 펌프 피스톤 안내 구획(30) 사이의 펌프 피스톤 안내 영역(28)을 따라서 아래쪽으로 누출 챔버(24) 내로 유동한다.
누출 챔버(24)는 펌프 피스톤 안내 영역(28) 아래에서 운동축(32)을 따르는 그 영역에 누출 수집 영역(34)을 형성하며, 압력 챔버(20)로부터 연료 누출은 누출 수집 영역에서 수집될 수 있다. 이러한 누출 연료가 펌프 피스톤(26)의 구동 영역에서 예를 들어 윤활유와의 혼합되는 것을 방지하기 위해, 누출 챔버(24)는, 하우징 보어(16)의 하우징 벽(38)에 대해 프레싱되고 용접 또는 나사 결합에 의해 추가로 고정되는 밀봉 외피(36)를 이용하여 유체 기밀 방식으로 밀봉된다. 그러므로, 밀봉 외피(36) 및 하우징 벽(38)은 각각 누출 수집 영역(34)을 위한 경계를 형성한다.
또한, 누출 챔버(24)는 누출 수집 영역(34) 이외에 다중 기능을 수행하는 균등화 영역(40)을 가진다. 한편으로, 이러한 것은 펌프 피스톤의 운동으로부터 기인하는 펌프 피스톤(26) 아래에서의 압력 변화를 완충시키는 역할을 한다. 다른 한편으로, 이러한 균등화 영역(40)은 예를 들어 하우징(14)이 연료 분사 시스템의 다른 요소에 부착되는 결과로서 하우징(14) 외부로부터 하우징(14)에 작용하는 힘의 방향을 바꾸도록 설계된다. 이를 위해, 균등화 영역(40)은 펌프 피스톤 안내 구획(30) 주위에서 원형의 환형 형태로 배열된다. 이러한 것은 누출 수집 영역(34)으로부터 압력 챔버(20)를 향해 운동축(32)에 평행하게 연장된다. 이러한 맥락에서, 균등화 영역(40)의 원형 링 벽 두께(42)는 신장 길이(44)보다 작다. 이러한 특별한 형상은 균등화 영역(40)이 하우징(14)의 외부로부터 힘을 효과적으로 흡수하고 전환시키는 것을 가능하게 한다. 고압 연료 펌프(10)는 흡입구(46)를 추가로 가지며, 외부로부터의 연료(12)는 흡입구를 통해 고압 연료 펌프(10) 내로 도입될 수 있다. 이러한 맥락에서, 흡입구(46)는 압력 챔버(20)에 인접하고 펌프 피스톤(26)에 대해 누출 챔버(24)의 반대편에 배열된다. 누출 챔버(24)는 흡입구 연결 보어(48)를 통해 흡입구(46)에 유체 연결된다. 본 실시예에서, 이러한 흡입구 연결 보어(48)는 펌프 피스톤 안내 영역(28)에 본질적으로 평행하게 연장되지만, 또한 평행하지 않게 배열될 수 있다.
고압 연료 펌프(10)는 압력 챔버(20)에 사전 결정된 양의 연료(12)를 능동적으로 공급할 수 있기 위하여 계량 밸브(50)를 추가로 가진다. 이를 위해, 계량 밸브(50)는 전자기 전환 밸브(52)로서 설계된다. 이러한 계량 밸브(50)는 또한 하우징(14)에 있는 압력 챔버(20)에 인접하고 펌프 피스톤(26)에 대해 누출 챔버(24)의 반대편에 배열된다. 계량 밸브(50)의 입구(54)는 특히 밸브 연결 보어(56)를 통하여 누출 챔버(24)에 유체 연결된다. 이러한 밸브 연결 보어(56)는 또한 펌프 피스톤 안내 영역(28)에 평행하게 연장되지만, 대안적으로 또한 이에 평행하지 않게 배열될 수 있다. 유익하게, 흡입구 연결 보어(48) 및 밸브 연결 보어(56)는 펌프 피스톤(26)에 대해 서로 반대편에 배열된다.
저압 댐퍼(58)는 특히 누출 챔버(24)의 균등화 영역(40)에 위치되도록 누출 챔버(24)에 배열된다.
저압 댐퍼(58)는 댐퍼 용적(62)을 획정하는 벨로우즈 형상의 주름형 댐퍼 플레이트(60)를 가진다. 저압 댐퍼(58)는, 하우징(14)의 펌프 안내 구획(30) 주위에 배열되고 운동축(32)에 평행한 신장 길이(44)보다 상당히 작은 원형 링 벽 두께(42)를 또한 가지는 댐퍼 원형 링(64)으로서 또한 설계되기 때문에 균등화 영역(40)을 대체로 충전한다.
밸브 연결 보어(56)의 밸브 연결 보어 지름(66)은 흡입구 연결 보어(48)의 흡기 연결 구멍 지름(68)보다 크다. 이러한 것은 밀봉 및 댐핑 챔버로서의 누출 챔버(24)가 흡입구(46)로의 한쪽 연결과, 계량 밸브(50)로의 다른쪽 연결을 가지며, 계량 밸브(50)에 대한 보어는 바람직하게 흡입구(46)에 대한 보어보다 크다는 것을 의미한다. 설치 공간의 이유 때문에, 고압 연료 펌프(10)의 하우징(14)에서, 더욱 큰 지름을 가지는 밸브 연결 보어(56)를 생성하는 것이 가능하지 않으면, 함께 흡입구 연결 보어(68)의 단일 지름보다 큰 다수의 밸브 연결 보어(56)를 제공하는 것이 또한 가능하다.
그 결과, 흡입구 연결 보어(68)로부터 유동할 수 있는 것보다 많은 양의 연료가 밸브 연결 보어(56)를 통해 누출 챔버(24) 내로 유동하기 때문에, 저압 댐퍼(58)는 계량 밸브(50)로부터 누출 챔버(24) 내로의 연료(12)의 환류의 경우에 정확하게 작동한다. 그러므로, 저압 댐퍼(58)는 강제로 작동한다고 말할 수 있다.
고압 연료 펌프(10)는 흡입구(46)와 계량 밸브(50)의 입구(54) 사이에 다른 연결 구멍을 가지지 않고, 그러므로, 외부로부터 공급되는 연료(12)는 계량 밸브(50)에, 그러므로 압력 챔버(20) 내로 도달할 수 있기 위하여 반드시 누출 챔버(24)를 통해 유동해야만 한다. 그러므로, 모든 흡입 유압 기기는 발생하는 모든 압력 맥동을 매우 효과적으로 감쇠시킬 수 있는 저압 댐퍼(58)를 경유하여 보내진다(routed). 이러한 것은 고온 연료 펌프(10)가 효과적으로 냉각될 수 있도록 고온 누출 연료가 흡입구(46)로부터의 냉각 연료(12)와 혼합된다는 추가적인 이점을 가진다.
고압 연료 펌프(10)의 누출 챔버(24)에서의 저압 댐퍼(58)의 준비는 고압 연료 펌프(10)의 헤드에서의 인터페이스라는 면에서 최대 유연성을 제공하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 계량 밸브는 펌프 피스톤(26)에 대하여 축 방향으로 하우징(14)의 상단부에 용이하게 배열될 수 있고, 그러므로 저장소로부터, 예를 들어 탱크로부터 직접적인 흡인 경로를 제공한다. 이러한 것은 고압 연료 펌프(10)의 댐퍼 용적 효율을 증가시키는 것을 가능하게 한다. 아울러, 계량 밸브(50)의 이러한 배치는 계량 밸브(50)를 연결하기 위해 요구되는 플러그의 배향이 360°를 통해 가변되는 것을 가능하게 한다. 이러한 펌프 구성은 흡인 포트의 배향 및 고압 연료 펌프(10)의 고압 출력에 대하여 최대 유연성을 또한 제공한다. 저압 댐퍼(58)가 계량 밸브(50)로부터 지금까지의 경우보다 더 멀리 배열된다는 사실은 저압 댐퍼(58)에서 발생하는 압력 맥동이 또한 낮을 것으로 예상된다.
다음에 설명되는 모든 실시예는 도 1을 참조하여 기술된 특징을 가진다.
도 1은 고압 연료 펌프(10) 또는 저압 댐퍼(58)의 제1 실시예를 도시한다. 이러한 경우에, 벨로우즈 형상의 주름형 댐퍼 플레이트(60)는 운동축(32)에 평행하게 전파되는 주름(70)을 가진다. 이러한 것은 저압 댐퍼(58)가 운동축(32)에 평행하게 잘 확장하고 유동중인 연료(12)의 방향으로 작용하는 것을 가능하게 한다. 댐퍼 플레이트(60)는 댐퍼 용적(62)를 나타내는 밀봉 캡슐(72)을 형성한다. 이를 위해, 댐퍼 플레이트(60)는 주름진 형태로 구부러지고 그 자체에 용접된다. 댐퍼 플레이트(60)는, 댐퍼 플레이트(60)의 단부 영역에 형성되고 캡슐(72)의 형성에 기여하지 않는 플랜지(74)를 추가로 가진다. 이러한 플랜지(74)를 이용하여, 댐퍼 플레이트(60)(그러므로 저압 댐퍼(58))는 밀봉 외피(36)에 고정, 즉 바람직하게 견고하게 용접된다. 즉, 이러한 경우에, 저압 댐퍼(58)는 탄성 지지 서브 조립체를 동시에 형성하는 밀봉 외피(36)에 용접된 가스 충전 캡슐(72)이다.
도 2 및 도 3은, 그 자체로 캡슐(72)을 형성하지 않고, 댐퍼 플레이트(60)와 밀봉 외피(36)가 캡슐(72)을 함께 형성하도록 밀봉 외피(36)에 고정되는, 즉 견고하게 용접되는 댐퍼 플레이트(60)를 저압 댐퍼(58)가 가지는 고압 연료 펌프(10)의 제2 실시예를 각각 도시한다. 이러한 것은 댐퍼 플레이트(60)가 탄성 지지 부재 서브 조립체를 폐쇄 수단으로서 사용하는 개방 변형(open variant)의 형태를 하는 것을 의미한다. 제2 실시예에서, 벨로우즈 형상의 주름형 댐퍼 플레이트(60)에 의해 소유되는 주름(70)은 펌프 피스톤 안내 구획(30) 주위에서 환형 형태로 또한 배열된다. 그러므로, 작동 시에, 저압 댐퍼(58)는 저압 도 1의 제1 실시예에서의 댐퍼(58)에 직각으로 확장한다.
도 1 및 도 2는 저압 댐퍼(58)의 2개의 다른 구성을 도시하며, 도 1에 도시된 하나의 변형에서, 댐퍼 용적은 축 방향으로 보상되는 한편, 도 2 및 도 3에 도시된 다른 변형에서, 댐퍼 용적은 반경 방향으로 보상된다.
도 4는 플랜지(74)를 구비한 댐퍼 플레이트(60)가 밀봉 외피(36) 자체에 직접 용접되지 않고, 처음부터 밀봉 외피(36)의 부분이 아니고 추후에 이러한 외피 내로 프레싱되는 밀봉 외피(36)의 부분 영역(78)을 형성하는 피스톤 지지 플레이트(76)에 용접된다는 차이를 가지는, 본질적으로 제1 실시예에 대응하는 고압 연료 펌프(10)의 제3 실시예를 도시한다. 이러한 것은 저압 댐퍼(58) 및 피스톤 지지 플레이트(76)로 이루어진 서브 조립체가 사전 제작되고 단지 나중에 밀봉 외피(36)에 통합되는 것을 가능하게 한다.
도 5는 누출 챔버(24)에서 저압 댐퍼(58)를 고정하기 위한 다른 대안적인 선택을 가지는 고압 연료 펌프(10)의 제4 실시예를 도시한다. 이러한 경우에, 캡슐(72)은 본질적으로 실린더 베이스를 형성하는, 하우징(14)의 펌프 피스톤 안내 구획(30) 상으로 프레싱된다(그러나 또한 용접될 수 있다). 유익하게, 이러한 맥락에서, 캡슐(72)은 캡슐(72)이 운동 축(32)에 평행한 2개의 방향으로 확장할 수 있도록 중앙에 배열된 플랜지(74)를 가진다.
도 6은, 프레싱에 의해 밀봉 외피(36)가 배열되는 하우징 벽(38)에 저압 댐퍼(58)가 고정되며, 즉 이러한 변형예에서, 캡슐(72)이 탄성 지지 서브 조립체의 수용 지름 상에 프레싱되지만, 또한 거기에서 용접될 수 있는 고압 연료 펌프(10)의 제5 실시예를 도시한다. 여기에서 또한, 플랜지(74)는 유익하게 중앙에 배열되어서, 저압 댐퍼(58)는 운동 축(32)을 따라서 2개의 방향으로 확장할 수 있다. 이러한 맥락에서, 도 6은 제5 실시예에서, 저압 댐퍼(58)가 프레싱에 의해 하우징 벽(38)에 고정되는 변형예를 도시하는 한편, 도 7은 저압 댐퍼(58)가 하우징 벽(38)에 용접에 의해 고정되는 제6 실시예를 도시한다.

Claims (10)

  1. 연료 분사 시스템에서 연료(12)에 높은 압력을 인가하기 위한 고압 연료 펌프(10)로서,
    - 높은 압력이 상기 연료(12)에 인가되는 압력 챔버(20)를 제1 단부 영역(18)에서 형성하고 누출 챔버(24)를 제2 단부 영역(22)에서 형성하는 하우징 보어(16)를 구비하는 하우징(14);
    - 상기 하우징(14)의 펌프 피스톤 안내 구획(30)에 의해 형성되는, 상기 하우징 보어(16)의 펌프 피스톤 안내 영역(28)에서 안내되며, 상기 고압 연료 펌프(10)의 작동 동안, 운동축(32)을 따라서 상기 압력 챔버(20)와 상기 누출 챔버(24) 사이에서 병진으로 움직이는 펌프 피스톤(26)으로서, 상기 누출 챔버(24)가 누출 수집 영역(34) 및 균등화 영역(40)을 포함하며, 상기 균등화 영역(40)이 상기 하우징(14)의 펌프 피스톤 안내 구획(30) 주위에 원형의 환형 형태로 배열되고 상기 누출 수집 영역(34)으로부터 상기 압력 챔버(20)를 향하여 상기 운동축(32)에 평행하게 연장되는, 상기 펌프 피스톤; 및
    - 댐퍼 용적(62)을 획정하는 벨로우즈 형상의 주름형 댐퍼 플레이트(60)를 가지는 저압 댐퍼(58)를 포함하며;
    상기 저압 댐퍼(58)는 상기 균등화 영역(40)에 배열되고,
    상기 압력 챔버(20)로의 상기 연료(12)를 계량하기 위한 계량 밸브(50)로서 전자기 전환 밸브(52)가, 상기 압력 챔버(20)에 인접하고 상기 펌프 피스톤(26)에 대해 상기 누출 챔버(24) 반대편의 상기 하우징(14)에 배열되는, 고압 연료 펌프(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 저압 댐퍼(58)는 상기 운동축(32)에 직각인 원형 링 벽 두께(42), 및 상기 운동축(32)에 평행한 신장 길이(44)를 가지는 댐퍼 원형 링(64)으로서 설계되되, 상기 원형 링 벽 두께(42)는 상기 신장 길이(44)보다 작은 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 벨로우즈 형상의 주름형 댐퍼 플레이트(60)는 상기 운동축(32)에 평행하게 전파되는 주름(70)을 가지거나, 또는 상기 벨로우즈 형상의 주름형 댐퍼 플레이트(60)는 상기 하우징(14)의 펌프 피스톤 안내 구획(30) 주위에서 환형 형태로 전파되는 주름(70)을 갖는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프(10).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 누출 수집 영역(34)은 상기 하우징 보어(16)의 하우징 벽(38)에 대해 프레싱 고정된 밀봉 외피(36)에 의해 획정되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프(10).
  5. 제4항에 있어서, 상기 저압 댐퍼(58)는 상기 밀봉 외피(36)에 또는 상기 하우징 벽(38)에 또는 상기 하우징(14)의 펌프 피스톤 안내 구획(30)에 용접 또는 프레싱에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프(10).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 댐퍼 플레이트(60)는 상기 댐퍼 용적(62)을 형성하는 밀봉 폐쇄된 캡슐(72)을 형성하는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프(10).
  7. 제4항에 있어서, 상기 댐퍼 플레이트(60)는 상기 밀봉 외피(36)의 부분 영역(78)과 함께, 상기 댐퍼 용적(62)을 형성하는 밀봉 폐쇄된 캡슐(72)을 형성하며, 상기 부분 영역(78)은 상기 밀봉 외피(36) 내로 프레싱된 피스톤 지지 플레이트(76)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프(10).
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하우징(14)은, 상기 압력 챔버(20)에 인접하고 상기 펌프 피스톤(26)에 대해 상기 누출 챔버(24)의 반대편에, 상기 고압 연료 펌프(10) 내로 상기 연료(12)를 도입하기 위한 흡입구(46)를 가지며, 상기 흡입구(46)는 상기 누출 챔버(24)에 유체 연결되며, 상기 흡입구(46)와 상기 누출 챔버(24) 사이의 상기 하우징 보어(16)의 펌프 피스톤 안내 영역(28)에 평행하게 연장되는 흡입구 연결 보어(48)가 상기 하우징(14)에 배열되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프(10).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전자기 전환 밸브(52)의 입구(54)는 상기 누출 챔버(24)에 유체 연결되며, 상기 전자기 전환 밸브(52)의 입구(54)와 상기 누출 챔버(24) 사이의 상기 하우징 보어(16)의 펌프 피스톤 안내 영역(28)에 평행하게 연장되는 밸브 연결 보어(56)는 상기 하우징(14)에 배열되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프(10).
  10. 제9항에 있어서, 상기 밸브 연결 보어(56)의 밸브 연결 보어 지름(66)은 상기 흡입구 연결 보어(48)의 흡입구 연결 보어 지름(68)보다 큰 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프(10).
KR1020180026546A 2017-03-08 2018-03-06 연료 분사 시스템을 위한 고압 연료 펌프 KR102120536B1 (ko)

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