KR102179627B1 - 고압 연료 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펌프 하우징(40)의 하우징 벽, 및 탄성적으로 변형 가능한 벽(66)에 의해 댐핑 체적(38)을 변동시킴으로써 입구 측 압력 맥동을 댐핑하기 위한 댐핑 장치(32)를 포함하는 고압 연료 펌프에 관한 것이다. 본 발명에 따라 탄성적으로 변형 가능한 벽(66)의 적어도 하나의 섹션은 하우징 벽의 재킷형 영역(60)의 적어도 일부 및/또는 밀봉 지지체(44)의 적어도 일부에 의해 형성되고, 상기 섹션은 댐핑 체적(38)의 변동을 위한 적어도 하나의 주요 부분을 포함하도록 형성된다.

Description

고압 연료 펌프{HIGH-PRESSURE FUEL PUMP}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 고압 연료 펌프에 관한 것이다.
연료가 연료 탱크로부터 예비 송출 펌프 및 기계적으로 구동되는 고압 연료 펌프에 의해 고압으로 연료 레일 내로 송출되는, 내연기관의 연료 시스템은 시장에 공지되어 있다. 이러한 고압 연료 펌프의 하우징 상에 또는 내에 통상 압력 댐핑 장치가 배치된다. 이 압력 댐핑 장치는 대개 하우징의 커버 섹션 내에 배치되고, 상기 커버 섹션은 저압 영역에 연결되며, 가스로 채워진 다이어프램 유닛이 상기 커버 섹션 내에 배치된다. 이 댐핑 장치는 연료 시스템의 저압 영역에서 압력 맥동을 댐핑하기 위해 사용된다.
본 발명의 과제는 제조 비용이 낮아지고 작동 신뢰도 및 그에 따라 수명 및 내구성이 높아진 고압 연료 펌프를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항에 따른 고압 연료 펌프에 의해 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 제시된다. 본 발명에 중요한 특징들은 하기 설명 및 도면에 나타난다. 상기 특징들은 단독으로뿐만 아니라 여러 조합으로 본 발명에 중요할 수 있다.
본 발명에 따른 고압 연료 펌프에서는 압력 맥동의 댐핑을 위한 다이어프램 유닛이 필요 없다. 그 대신, 반드시 존재하는 부품, 즉 하우징 벽 및/또는 밀봉 지지체가 변형의 제공을 위해 그리고 압력 맥동의 댐핑을 위해 사용된다. 하우징 벽 또는 밀봉 지지체는 소위 "브레싱(breathing) 할 수 있다. 본 발명에 따른 고압 연료 펌프는 더 적은 부품들을 포함하므로 저렴하게 제조될 수 있다. 필요한 부품들은 또한 구조적으로 매우 간단하고, 이는 고압 연료 펌프의 제조 비용을 낮추고 작동 신뢰도 및 그에 따라 수명 및 내구성을 높인다.
본 발명에 따른 제 1 개선예에서, 댐핑 체적은 압력 없는 휴지 상태에서, 즉 댐핑 체적 내에 대략 대기압이 존재하는 경우, 60 ㎤ 내지 140 ㎤, 특히 80 ㎤ 내지 120 ㎤의 체적을 갖고, 하우징 벽은 0.8 ㎜ 내지 2 ㎜의 두께, 바람직하게는 1 ㎜ 내지 1.7 ㎜의 두께, 특히 1.2 ㎜ 내지 1.5 ㎜의 두께를 갖는다. 제시된 값 범위 내의 댐핑 체적 또는 제시된 값 범위 내의 벽 두께를 가진 하우징 벽을 포함하는 고압 연료 펌프의 실시예는 통상의 커먼-레일 연료 시스템에서 나타나는 압력 맥동이 충분히 효과적으로 댐핑된다는 장점을 갖는다. 제시된 값들은 통상의 승용차용 고압 연료 펌프에 관련된다. 고압 연료 펌프의 크기의 변동시, 제시된 값들은 경우에 따라 상응하게 조정되어야 한다.
고압 연료 펌프의 다른 개선예에서, 하우징 벽의 재킷형 영역은 파형 섹션을 포함한다. 재킷형 영역의 한 섹션을 파형으로 형성함으로써, 상기 섹션이 특히 변형 가능해지며, 그에 따라 압력 맥동을 특히 효율적으로 댐핑할 수 있고 동시에 더 긴 수명을 제공한다. 따라서, 재킷형 영역은 구조 및 고유 탄성에 인해 큰 댐핑 체적을 제공할 수 있는 일종의 벨로우즈가 된다.
본 발명에 따른 고압 연료 펌프의 다른 개선예에서, 하우징 벽 및/또는 밀봉 지지체는 적어도 부분적으로 플라스틱 및/또는 강판을 사용해서 제조된다. 플라스틱은 저렴한 제조 방식의 장점을 제공한다. 강판은 내식성, 특히 탄성 및 강성을 갖는다. 플라스틱과 강판의 조합은 펌프 하우징의 내부 층이 강판으로 제조될 수 있는 한편 외부 층이 플라스틱으로 제조될 수 있는, 특히 바람직한 실시예를 허용한다. 이는 강판의 내식성 및 탄성과 플라스틱의 소음 댐핑 특성이 조합될 수 있다는 장점을 제공한다.
본 발명에 따른 고압 연료 펌프의 다른 개선예는 압력 맥동 댐핑을 위해 사용되는 하우징 벽의 재킷형 영역 및/또는 밀봉 지지체의 부분들이 회전 대칭인 것을 특징으로 한다. 회전 대칭의 윤곽은 예컨대 딥 드로잉 방법에 의한 바람직한 제조의 장점을 제공한다. 회전 대칭의 윤곽은 또한 본 발명에 따른 고압 연료 펌프의 설치 치수와 관련해서 바람직하다.
본 발명에 따라 펌프 하우징은 연료 시스템의 저압 라인과의 연결을 위한 접속 장치를 포함한다. 펌프 하우징 상에 접속 장치의 배치는 저압 라인으로부터 흡입된 연료가 적합한 방식으로 댐핑 체적을 통해 흐르다는 장점을 갖는다. 이로 인해 압력 맥동의 효과적인 댐핑이 보장된다. 원통 포트형 하우징에서, 접속 장치가 바닥 섹션에 제공됨으로써, 재킷 섹션이 방해 없이 압력 맥동 댐핑의 기능을 할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예가 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 고압 연료 펌프를 구비한 내연기관의 연료 시스템의 개략도.
도 2는 도 1의 고압 연료 펌프의 단면도.
도 3은 선 Ⅲ-Ⅲ을 따른 도 2의 고압 연료 펌프의 펌프 하우징의 단면도.
도 4는 펌프 하우징의 대안적 실시예.
내연기관의 연료 시스템 전체가 도 1에서 도면 부호 10으로 표시된다. 연료 시스템은 연료의 수용을 위한 연료 탱크(12)를 포함한다. 상기 연료 탱크(12)에는 전기 예비 송출 펌프(14)가 연결된다. 상기 예비 송출 펌프(14)에는 저압 라인(16)이 접속된다. 저압 라인은 일점쇄선으로 표시된 고압 연료 펌프(18)로 연장되며, 상기 고압 연료 펌프는 이 실시예에서 피스톤 펌프의 형태로 구현된다. 상기 고압 연료 펌프로부터 고압 라인(20)이 연료 레일(22)로 연장된다. 연료 레일(22)에는 다수의 분사기(24)가 접속된다. 상기 연료 시스템(10) 내에서 연료 송출 흐름은 연료 탱크(12)로부터 분사기(24)로 향한다.
고압 연료 펌프(18)는 체크 밸브로서 형성된 유입 밸브(26), 체크 밸브로서 형성된 배출 밸브(28), 및 도 1에서 공지된 펌프 심볼로 표시된 변위 챔버(30)를 포함한다. 연료 송출 흐름의 방향으로 볼 때 유입 밸브(26)의 전방에 댐핑 장치(32)가 배치되고, 상기 댐핑 장치는 이 실시예에서 하기에 상세히 설명되는 바와 같이 고압 연료 펌프(18)의 부분으로서 구현된다. 댐핑 장치(32)는 하기에 상세히 설명되는 바와 같이 저압 라인(16)과 유체 연결된다.
고압 연료 펌프(18)는 도 2에 상세히 도시된다. 고압 연료 펌프(18)는 이 실시예에서 일체형으로 구현된 펌프 바디(34)를 포함한다. 펌프 바디(34) 내에는 변위 챔버(30)가 공동부의 형태로 형성된다. 변위 챔버(30) 내에 피스톤(48)이 가동적으로 배치된다. 피스톤(48)의 한 단부에는 지지 부재(50)가 장착된다. 지지 부재(50)에 장착된 스프링(52)에 의해 피스톤이 밀봉 지지체(44)에 대해 고정된다. 상기 고정에 의해 피스톤(48)이 스프링(52)에 의해 변위 챔버(30)로부터 가압된다. 고압 연료 펌프의 작동 중에 피스톤(48)은 도시되지 않은 캠 샤프트를 통해 변위 챔버(30) 내에서 상하로 이동된다. 상기 이동은 양방향 화살표(54)로 표시된다. 제어 신호들은 제어 입력부(56)를 통해 유입 밸브(26)에 공급되고, 그 개방을 설정한다.
고압 연료 펌프(18)는 또한 하우징 포트(42) 및 이와 유체 밀봉 방식으로(예를 들면 용접에 의해) 연결된 밀봉 지지체(44)를 포함하는(도 3 참고) 펌프 하우징(40)을 구비한다. 하우징 포트(42)는 엔진 블록(46; 도 2에서 일점쇄선으로 표시) 내의 개구(도면 부호 없음) 내로 삽입된다.
하우징 포트(42)는 도 2 및 도 3에서 방사방향 외부의 재킷형 영역(60) 및 도면 부호로 표시되지 않은 하우징 벽의 도 2 및 도 3에서 상부의 커버 영역(58)을 포함한다. 커버 영역 내에 중앙 개구(57)가 배치되고, 상기 중앙 개구는 예컨대 용접된 접속부 형태의 도시되지 않은 접속 장치에 연결된다. 이로 인해 개구(57)는 저압 라인(16)과 연결된다. 밀봉 지지체(44)는 상세하게 표시되지 않은 피스톤 시일의 지지를 위해 사용되고, 하우징 포트(42)의 재킷형 영역(60)의 도 2에서 하부의 가장자리로부터 하부로 그리고 방사방향 내부로 연장된다.
하우징 포트(42) 및 밀봉 지지체(44)는 댐핑 장치(32)의 댐핑 체적(38)의 외부 경계를 형성하고, 상기 댐핑 체적은 개구(57)를 통해 한편으로는 저압 라인(16)에 그리고 다른 한편으로는 유입 밸브(26)에 연결되므로 작동 중에 연료로 채워진다. 댐핑 체적의 기능은 작동 중에 체적 변화에 의해 압력 맥동을 댐핑하는 것이다. 재킷형 영역(60)의 재료 두께, 그 재료 종류 및 구조적 형상은 재킷형 영역(60)의 섹션들이 댐핑 장치(32)의 여기서 방사방향으로 변형 가능한 벽을 형성하도록, 특히 상기 변형 가능한 벽이 작동 중에 댐핑 체적(38)의 변동을 위한 주요 부분을 포함하도록 선택된다. 예컨대, 댐핑 체적(38)은 압력 없는 휴지 상태에서 60 ㎤ 내지 140 ㎤, 특히 80 ㎤ 내지 120 ㎤의 체적을 갖는다. 하우징 벽의 재킷형 영역(60)은 0.8 ㎜ 내지 2 ㎜의 벽 두께, 바람직하게는 1 ㎜ 내지 1.7 ㎜의 벽 두께, 특히 1.2 ㎜ 내지 1.5 ㎜의 벽 두께를 갖는다.
고압 연료 펌프(18) 및 댐핑 장치(32)는 다음과 같이 작동한다: 도 2의 양방향 화살표(54)를 따른 피스톤(48)의 상하 운동, 및 유입 밸브(26)의 상응하게 제어되는 개구에 의해, 연료는 저압 라인(16)으로부터 댐핑 체적 및 유입 밸브(26)를 통해 변위 체적(30) 내로 흡입되고, 피스톤(48)에 의해 압축되며 배출 밸브(28)를 통해 고압 라인(20) 내로 송출된다. 거기서부터 연료는 분사기(24)로 그리고 이에 할당된 연소실 내로 이른다.
고압 연료 펌프(18)에 의한 연료의 송출 시에, 유입 밸브(26)의 전방에서 압력 맥동이 나타난다. 즉, 저압 라인(16) 내의 실제 압력이 저압 라인(16) 내의 설정 압력과 주기적으로 편차를 갖는다. 상기 압력 맥동은 피스톤 펌프로서 형성된 고압 연료 펌프(18)의 불연속적인 송출 방식에 의해 야기되고 댐핑 장치(32)에 의해 댐핑된다. 즉, 저압 라인(16) 내의 압력과 설정 압력 또는 평균값과의 주기적 편차의 값이 줄어든다. 이 댐핑은 재킷형 영역(60)의 변형 가능한 벽의 방사방향 이동에 의해 가능해진다. 상기 변형 가능한 벽은 압력 상승시 방사방향 외부로 이동되고 압력 강하시 고유 탄성으로 인해 방사방향 내부로 이동되며, 이런 방식으로 댐핑 체적(38)의 변동을 위한 주요 부분을 포함한다.
재킷형 영역(60)은 예컨대 펌프 바디(34)와의 연결에 의해 이동을 방해받지 않는 곳에서만, 댐핑 체적(32)의 변동을 위한 주요 부분을 포함하도록 방사방향으로 변형된다. 상기 이동은 도 2의 단면의 외부에 놓인 영역에서 나타나고, 특히 도 3에 도시되며 도 2의 단면에 대해 90°의 각으로 놓인 단면에 놓인 영역에서 나타난다. 재킷형 영역(60)의 거기에 도시된 부분은 그러한 점에서 댐핑 장치(32)의 정의의 의미에서 변형 가능한 벽을 형성하고 도면 부호 66으로 표시된다.
밀봉 지지체(44)는 변형 가능한 벽(66)에 추가될 수 있는데, 그 이유는 도 2 및 도 3에서 상부 섹션보다 작은 직경을 가진 하부 섹션이 압력 상승 시에 하부로 이동될 수 있도록(이는 도 3에 파선으로 표시) 밀봉 지지체가 치수 설계되기 때문이다.
도 4에는 도 3의 펌프 하우징(40)의 대안적 실시예가 도시된다. 차이점은 재킷형 영역(60)이 도 4의 실시예에서 커버 영역(58)에 인접한 파형 섹션(64)을 포함한다는 것이다. 이는 벨로우즈에서와 유사하게 하우징 포트(42)의 변형 가능한 벽(66)의 "브레싱(breathing)"을 용이하게 한다.
10 연료 시스템
16 저압 라인
18 고압 연료 펌프
32 댐핑 장치
38 댐핑 체적
40 펌프 하우징
44 밀봉 지지체
57 접속 장치

Claims (6)

  1. 펌프 하우징(40)의 하우징 벽, 및 탄성적으로 변형 가능한 벽(66)에 의해 댐핑 체적(38)을 변동시킴으로써 입구 측 압력 맥동을 댐핑하기 위한 댐핑 장치(32)를 포함하는 고압 연료 펌프(18)로서, 상기 고압 연료 펌프(18)는 축 방향으로 상하로 이동될 수 있는 피스톤들을 갖는 피스톤 펌프로서 구현되는, 상기 고압 연료 펌프에 있어서,
    상기 탄성적으로 변형 가능한 벽(66)의 적어도 하나의 섹션은 상기 하우징 벽(60)의 방사방향 외부의 재킷형 영역의 적어도 일부 및/또는 밀봉 지지체(44)의 적어도 일부에 의해 형성되고, 상기 댐핑 체적(38)은 압력 없는 휴지 상태에서 60 ㎤ 내지 120 ㎤의 체적을 갖고, 상기 하우징 벽(60)의 방사방향 외부의 재킷형 영역은 0.8 ㎜ 내지 2 ㎜의 벽 두께를 갖고, 상기 펌프 하우징(40)은 연료 시스템(10)의 저압 라인(16)에 연결하기 위한 접속 장치(57)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징 벽(60)의 재킷형 영역은 파형 섹션(64)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 하우징 벽(60) 및/또는 상기 밀봉 지지체(44)는 적어도 부분적으로 플라스틱 및/또는 강판을 사용해서 제조되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 하우징 벽(60)의 상기 재킷형 영역 및/또는 변형 가능한 벽을 형성하는 상기 밀봉 지지체(44)의 부분이 회전 대칭인 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프.
  6. 삭제
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