KR19980701251A - 내연기관용의 연료분사장치(Fuel injection device for internal combustion engine) - Google Patents

내연기관용의 연료분사장치(Fuel injection device for internal combustion engine) Download PDF

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산드로 소콜
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랄프 홀거 베렌스; 빌프리트 뵈르
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Abstract

내연기관용의 연료분사장치로서 고압펌프(1)가 설치되어 있고, 이 고압펌프(1)의 펌프작업실(9)이 흡입쪽에 있어서 압송도관(13)을 거쳐서 연료탱크(15)와 접속이 가능하고 또한 압력쪽에 있어서 고압도관(19)을 거쳐서 고압집합실(21)과 접속이 가능하고, 이 고압집합실(21)로부터는 개개의 분사밸브(25)로 통하는 다수의 분사도관(23)이 연장되어 있고, 압송도관(13)과 고압도관(19)에 각 1 개의 압력밸브가 설치되어 있어, 이 압력밸브를 거쳐서 펌프작업실(9)에서 압송도관(13)으로의 연료의 역류 및 고압도관(19)으로부터 펌프작업실(9)로의 연료의 역류가 저지되는 형식의 것에 있어서, 압송도관(13)의 압력밸브 및 고압도관(19)의 압력밸브가 공통의 콤팩트한 밸브복합체(11)에 배치되어 있다.

Description

내연기관용의 연료분사장치
본 발명은 청구항 제 1 항의 상위개념에 기재된 내연기관용의 연료분사장치에 관한 것이다. 유럽 특허 공개 제 531533호 명세서에 의거해서 공지의 이와 같은 형식의 연료분사장치에서는 고압펌프가 연료를 저압리져버에서 고압집합실(common rail)에 압송하고 이 고압집합실로부터는 다수의 분사도관이 내연기관의 연소실내로 돌입하는 개개의 분사밸브를 통하고 있다. 이 경우 공지의 분사장치에 있어서 저압리져버는 연료탱크에 의해 형성되어 있고 이 연료탱크로부터 연료는 낮은 앞압력으로 피이드펌프에 의해 압송도관을 거쳐서 피스톤 펌프로서 구성된 고압펌프의 펌프작업실내로 압송된다.
특히 고압압송중에 고압펌프의 펌프작업실에서 저압리져버에 연료가 역류하는 것을 저지하기 위해 및 고압토출량을 조절하기 위해 압력밸브가 압송도관내에 삽입되어 있고 이 압력밸브는 공지의 연료분사장치에서는 전자밸브를 써서 조작된다. 영국 특허 제 2263317호 명세서에 의거해서 공지의 같은 형식의 연료분사장치에서는 그러나 또 압송도관에 있어서 이 압력밸브를 단순한 체크밸브로서 구성하는 것도 공지이다. 다른 압력밸브 유리하게는 체크밸브는 공지의 연료분사장치에서는 고압펌프의 펌프작업실과 고압집합실 사이의 고압도관에 삽입되어 있고 이경우 이 압력밸브 혹은 체크밸브는 토출중단중에 있어서 집합실에서 고압펌프로의 고압하의 연료의 역류를 저지하기 위해 작용한다.
그러나 공지의 연료분사장치에는 다음과 같은 결점이 있다. 즉 공지의 연료분사장치에서는 개개의 압력밸브는 각각 별개로 고압도관과 압송도관에 삽입되어 있고 이 결과 구조비용 및 조립 비용이 높게 올라가 버린다.
본 발명의 이점.
청구항 제 1 항의 특징부분에 기재된 구성을 구비한 본 발명에 의한 내연기관용의 연료분사장치에는 이것에 대해서 다음과 같은 이점 즉 압송도관 및 고압도관의 압력밸브가 공통의 밸브 복합체에 일체로 내장되어 있는 이점이 있다. 이 경우 이 공통의 밸브 복합체는 더욱 유리한 형식으로 고압펌프의 케이싱내에 삽입되어 있고 이 결과 매우 강도높은 콤팩트한 구조형상을 얻을 수가 있다. 더욱이 본 발명에 의한 연료분사 장치에서는 개개의 도관에 압력밸브를 개별로 부착시키는 것이 생략되고 이에 따라 조립비용 혹은 번거로움이 현저히 감소된다.
개개의 밸브부재가 서로 내외에서 안내되므로서 필요한 구조스페이스는 더욱 감소되고 이 결과 밸브 복합체를 구조적으로 간단한 형식으로 펌프 피스톤의 축방향에서 펌프케이싱 내에 삽입할 수가 있다. 이 경우 밸브 복합체의 일부는 펌프피스톤과는 반대쪽에 있어서 펌프 작업실의 제한부를 형성하고 또한 별도의 부분은 동시에 고압도관으로의 고압펌프의 어느것이든 필요한 접속관편을 형성하고 있다.
본 발명의 별도의 이점은 밸브복합체내의 개개의 압력밸브를 축방향에서 서로 전후해서 설치하므로서 이루어지고 이에 따라 겉칫수가 같은 경우에 압력실의 영역에 있어서 벽두께를 가능한한 크게 할 수가 있다.
본 발명의 별도의 이점 및 유리한 구성은 도면, 명세서의 기재 및 청구의 범위에 개시되어 있다.
본 발명은 내연기관용의 연료분사장치에 관한 것이다.
도면은 본 발명에 의한 내연기관용의 연료분사장치를 도시한 것으로, 이하에 있어서는 도면을 참조하면서 본 발명의 1 실시예를 설명한다.
도 1은 단면된 고압펌프의 일부 및 밸브복합체 및 접속도관을 도시하는 도면이다.
도 1에 도시된 내연기관용의 연료분사장치는 고압펌프(1)를 갖추고 있고 이 고압펌프의 케이싱(3)내에는 실린더공(5)이 설치되어 있고 이 실린더공(5)내에 있어서는 펌프피스톤(7)이 도시되지 아니한 캠 구동 장치에 의해 축방향으로 왕복구동된다. 펌프피스톤(7)은 이 경우 구동장치와는 반대쪽의 단면에서 실린더공(5)내에 있어서 펌프작업실(9)을 제한하고 있고 이 펌프작업실(9)은 펌프피스톤(7)과는 반대쪽에서 실린더공(5)의 공 확대부에 삽입된 밸브복합체(11)에 의해 제한된다. 펌프작업실(9)은 이 경우 밸브복합체(11)를 거쳐서 압송도관(13)과 접속이 가능하고 이 압송도관(13)은 연료탱크(15)를 기점으로 하여 연장되어 있어 이 압송도관(13)에는 피이드펌프(17)가 삽입되어 있고 이 피이드펌프(17)에 의해 연료는 연료탱크(15)에서 압송도관(13)과 밸브복합체(11)를 거쳐서 낮은 앞의 압력으로 고압펌프(1)의 펌프작업실(9)내에 압송된다. 밸브복합체(11)에는 다시 고압도관(19)이 접속되어 있고 이 고압도관(19)을 거쳐서 펌프작업실(9)은 고압집합실(21)과 접속 가능하고 이 고압집합실(21)로 부터는 다수의 분사도관(23)이 내연기관의 연소실로 돌입하는 개개의 분사밸브(25)에 분기되어 있다.
이 경우 펌프작업실(9)로부터 압송도관(13)으로의 및 고압도관(19)에서 펌프작업실(9)로의 연료의 불합리한 역류를 저지하기 위해 각 1 개의 압력밸브가 고압도관(19) 및 압송도관(13)에 삽입되어 있고 이들의 도관은 펌프케이싱(3)에 삽입된 공통의 밸브복합체(11)에 부착되어 있다.
이때문에 밸브복합체(11)는 먼저 제 1로 밸브본체(27)를 갖추고 있고 이 밸브본체(27)는 펌프케이싱(3)내에 삽입되어 있어 밸브본체(27)는 그것의 한편 끝면에서 실린더공(5)과 그것의 직경확대부와의 사이에 형성된 펌프케이싱(3)의 공단부(29)에 접속되어 있다. 공단부(29)란 반대쪽의 끝면에 있어서 밸브본체(27)는 펌프케이싱(3)의 공내에 나사 삽입된 접속관편(33)에 의해 부하되어 있고 이 접속관편(33)은 밸브본체(27)를 축방향에서 스토퍼를 형성하는 공단부(29)에 대해서 꼭 죄어져 있고 또한 이 접속관편(33)의 펌프케이싱(3)에서 돌출하는 끝부분에는 고압도관(19)이 접속되어 있다.
밸브본체(27)는 그 단면(31)에서 연장되어 있는 안내공(35)을 갖추고 있고 이 안내공(35)내에 있어서 제 1 의 밸브부재(35)가 축방향에서 안내되어 있다. 주위면에 편평모떼기부를 갖춘 원통형의 제 1의 밸브부재(37)는 이 경우 링칼러에 설치된 원추형의 실면(39)을 갖추고 있고, 이 실면(39)에서 제 1의 밸브부재(37)는 밸브본체(27)에 있어서 제 1의 원추형의 밸브시트(41)와 함께 작용하고, 이 밸브시트(41)는 끝면(31)에서 안내공(35)의 출구에 형성되어 있다. 이 경우 제 1의 밸브(37)의 밸브본체(27)에서 돌출하는 끝부분은 제 1의 밸브시트(41)에 인접하는 접속관편(33)에 있어서 관통공(43)으로 진입되어 있고 이 관통공(43)에는 제 1의 밸브스프링(45)이 설치되어 있고 이 제 1의 밸브스프링(45)은 제 1의 밸브부재(37)와 공단부에 지지되어 있어 관통개구를 구비한 받침부분(47) 사이에 꼭 죄어져 있고 더욱이 제 1의 밸브부재(37)를 제 1의 밸브시트(41)에 가압해서 접촉시키고 있다.
제 1의 밸브부재(37)에는 다시 접속관편(33)과는 반대쪽의 아래쪽단면(49)을 기점으로 해서 연장되는 자루형 구멍(51)이 설치되어 있고 이 자루형 구멍(51)내에 있어서는 제 2의 밸부부재(53)가 축방향에서 안내되어 있다. 이 제 2의 밸브부재(53)는 자루형 구멍(51)에서 돌출하는 끝부분에 횡단면 감소에 의해 형성된 원추형 또는 구형의 실면(55)을 갖추고 있고 이 실면(55)에서 제 2의 밸브부재(53)는 밸브본체(27)에 있어서 제 2의 밸브시트(57)와 함께 작용한다. 이 경우 제 2의 밸브시트(57)는 밸브본체(27)에 있어서 직경이 확대된 압력실(59)에 인접되어 있고 이 압력실(59)은 안내공(35)에 있어서 제 1의 밸브부재(37)를 따라 제 1의 밸브시트(41)에까지 연장되어 있다.
자루형 구멍(51)의 폐쇄된 끝부분과 이 자루형 구멍(51)내에서 안내되는 제 2의 밸브부재(53)와의 사이에는 제 2의 밸브스프링(61)이 긴축설치되어 있고 이 제 2의 밸브스프링(61)은 제 2의 밸브부재(53)를 가압해서 제 2의 밸브시트(57)에 접촉시키고 있다. 다시 제 2의 밸브부재(37)의 벽에는 가로공(63)이 설치되어 있고 이 가로공(63)은 압력실(59)을 제 2의 밸브스프링(61)을 수용하는 복귀실(65)과 접속되어 있다. 밸브본체(27)와 펌프케이싱(3) 사이에는 링실(67)이 설치되어 있고 이 링실(67)은 압송도관(13)과 접속되어 있고, 또한 밸브본체(27)에 있어서 공(69)을 거쳐서 봉지실(71)과 접속되어 있고 이 봉지실(71)은 제 2의 밸브부재(53)를 따라 제 2의 밸브시트(57)의 압력실(59)과는 반대쪽의 끝부분까지 연장되어 있다.
별도의 접속공(73)이 고압펌프(1)의 펌프작업실(9)을 기점으로 해서 밸브복합체(11)의 압력실(59)내에 개구되어 있다.
본 발명에 의한 연료분사장치는 아래와 같이 작동한다.
고압펌프(1)의 펌프작업실(9)의 충전중에 앞토출압하에 있는 연료는 연료탱크(15)에서 압송도관(13)과 링실(67)을 거쳐서 먼저 봉지실(71)로 유입한다. 이때에 동시에 하사점을 향해서 펌프피스톤(7)이 흡입행정운동을 하면 봉지실(71)과 압력실(59) 사이에 압력차가 발생하고 이 결과 제 2의 밸브부재(53)는 제 2의 밸브스프링(61)의 복귀려에 대항해서 제 2의 밸브워셔(57)에서 상승되고 연료는 봉지실(71)에서 제 2의 밸브워셔(57)에 있어서의 개방횡단면을 거쳐서 압력실(59)에, 다시 거기에서 접속공(73)을 거쳐서 펌프작업실(9)내로 유입할 수가 있다.
압력실(59)과 고압도관(19)의 사이의 접속은 이 경우 제 1의 밸브부재(37)에 의해 폐쇄되어 있고 이 경우 제 1의 밸브스프링(45)의 힘은 유입하는 연료의 압력보다 크게 설계되어 있다. 다시 고압도관(19)에 있어서의 압력은 폐쇄방향에서 제 1의 밸브부재(37)에 대해서 작용한다.
하사점의 통과후에 계속되는 펌프피스톤(7)의 토출행정중에 펌프작업실(9)에 있어서의 압력은 상승하고 이 경우 봉지실(71)과 압력실(59)과의 사이에 있어서 압력밸런스가 얻어지면 제 2의 밸브 스프링(61)은 제 2의 밸브부재(53)를 제 2의 밸브시트(57)에 접촉시키기 위해 강제로 복귀시키고, 이 결과 압송도관(13)과 펌프작업실(9)과의 사이에 있어서 접속부가 폐쇄된다. 펌프피스톤(7)의 다시 계속되는 토출행정중에 압력이 고압집합실(21)에 있어서의 압력과 제 1의 밸브스프링(45)의 힘에 의해 규정된 제 1의 밸브부재(37)에 있어서의 개방력을 상회하면 이 제 1의 밸브부재(37)는 제 1의 밸브시트(41)에서 들어올려지고 이 결과 고압하에 있는 연료는 펌프작업실(9)에서 작업공(73)과 압력실(59)과 제 1의 밸브시트(41)에 있어서의 개방횡단면과 접속관편(33)에 있어서의 관통공(43)을 통해, 고압 집합실(21)로 통하는 고압도관(19)으로 유입할 수가 있다. 이 경우 제 2의 밸브부재(53)는 제 2의 밸브스프링(61)의 힘에 더해서 가로공(63)을 거쳐서 복귀실(65)로 유입하는 고압하의 연료에 의해 제 2의 밸브시트(57)로 가압되고, 이 결과 제 2의 밸브부재(53)는 제 1의 밸브부재(37)의 축방향의 개방행정운동에도 불구하고 확실하게 제 2의 밸브시트(57)와의 접촉상태로 유지되고, 압송도관(13)으로의 연료의 역류를 저지한다.
펌프작업실에 있어서 토출압의 강하후에 제 1의 밸브부재(37)는 그것의 밸브시트(41)로 되돌아가고, 다시 고압도관(19)을 고압펌프(1)의 펌프작업실(9)에 대해서 폐쇄한다.

Claims (12)

  1. 내연기관용의 연료분사장치로서 고압펌프(1)가 설치되어 있고 상기 고압펌프(1)의 펌프작업실(9)이 흡입쪽에 있어서 압송도관(13)을 거쳐서 연료탱크(15)와 접속이 가능하고, 또한 압력쪽에 있어서 고압도관(19)을 거쳐서 고압집합실(21)과 접속이 가능하고, 상기 고압집합실(21)로부터는 개개의 분사밸브(25)로 통하는 다수의 분사도관(23)이 연장되어 있고 압송도관(13)과 고압도관(19)에 각 1 개의 압력밸브가 설치되어 있어 상기 압력밸브를 거쳐서 펌프 작업실(9)에서 압송도관(13)으로의 연료의 역류 및 고압도관(19)에서 펌프작업실(9)로의 연료의 역류가 저지되는 형식의 내연기관용의 연료분사장치에 있어서, 압송도관(13) 및 고압도관(19)의 압력밸브가 공통의 밸브복합체(11)에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 밸브복합체(11)가 고압펌프(1)의 케이싱(3)에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 압송도관(13) 및 고압도관의 압력밸브가 축방향에서 서로 전후에서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  4. 제 3 항에 있어서,고압펌프(1)가 왕복구동되는 펌프피스톤(7)을 구비한 피스톤펌프로서 구성되어 있고, 이 경우 밸브복합체(11)가 펌프피스톤(7)의 축선방향에 있어서 펌프작업실(9)에 인접되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 밸브복합체(11)가 펌프케이싱(3)의 구멍내에 삽입된 밸브본체(27)와, 상기 밸브본체(27)를 축방향에서 스토퍼(29)에 대해서 확실하게 체결하는, 고압도관(19)의 접속관편(33)에 의해 형성되어 있고 이 경우 밸브본체(27)의 안내공(35)에 있어서 제 1의 밸브부재(37)가 축방향에서 안내되어 있고, 상기 제 1의 밸브부재(37)가 실면(39)을 갖추고 있고, 상기 실면(39)에서 제 1의 밸브부재(37)가 밸브본체(27)에 있어서의 제 1의 밸브시트(41)와 공동 작동하도록 되어 있고 제 1의 밸브부재(37)의 자루형 구멍(51)내에 있어서 축방향에서 안내되어 있는 제 2의 밸브부재(53)가 설치되어 있고, 상기 제 2의 밸브부재(53)가 밸브본체(27)에 있어서의 제 2의 밸브시트(57)와 공동 작용하는 실면(55)을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 제 1의 밸브부재(37)가 상기 제 1 의 밸브부재의 한편 끝에서 접속관편(33)의 제 1의 밸브시트(41)에 인접하는 관통공(43)내에 들어 있고, 상기 관통공(43)내에 제 1의 밸브스프링(45)이 설치되어 있고, 상기 제 1의 밸브스프링(45)이 제 1의 밸브부재(37)와 관통공(43)의 구멍스텝부와의 사이에서 긴축되어 있고, 또한 제 1의 밸브부재(37)를 제 1의 밸브시트(41)에 가압하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 제 1의 밸브부재(37)에 있어서 자루형 구멍(51)에 들어 있는 제 2의 밸브부재(53)의 단부와 자루형 구멍(51)이 폐쇄된 벽과의 사이에, 제 2의 밸브스프링(61)이 긴축배치되어 있고, 상기 제 2의 밸브스프링(61)이 제 2의 밸브부재(53)를 제 2의 밸브시트(57)에 가압하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 밸브본체(27)와 펌프케이싱(3)의 벽과의 사이에 링실(67)이 설치되어 있고, 상기 링실(67)에 압송도관(13)이 개구되어 있고, 상기 링실(67)이 밸브본체(27)에 있어서의 봉지실(71)과 접속되어 있고, 상기 봉지실(71)이 제 2의 밸브시트(57)까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  9. 제 8항에 있어서, 제 2의 밸브시트(57)의 봉지실(71)과는 반대쪽의 단부에 압력실(59)이 접속되어 있고, 상기 압력실(59)이 접속공(73)을 거쳐서 항상 펌프작업실(9)과 접속되어 있고, 또한 제 1의 밸브부재(37)에 따라 제 1의 밸브시트(41)에까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  10. 제 9항에 있어서, 제 1의 밸브부재(37)에 가로공(63)이 설치되어 있고, 상기 가로공(63)이, 압력실(59)을 기점으로 하여 자루형 구멍(51)의 폐쇄된 끝부내에 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  11. 제 5 항에 있어서, 밸브본체(27)에 있어서 제 1 및 제 2의 밸브시트(41,57)와, 양 밸브시트(41, 57)와 공동작용하는 제 1 및 제 2의 밸브부재(37, 53)에 있어서의 실면(39, 55)이 원추형으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 고압도관(19) 및 압송도관(13)의 압력밸브가 체크밸브로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사장치.
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