KR19990007475A

KR19990007475A - 가변 송출형 가압 연료 펌프

Info

Publication number: KR19990007475A
Application number: KR1019980025486A
Authority: KR
Inventors: 요시오 요꾸보
Original assignee: 도오다 고오이찌로; 가부시끼가이샤 유니시아 젝스
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 1999-01-25
Also published as: DE19829217A1; JPH1122594A

Abstract

가변 송출형 가압 연료 펌프는 실린더 부재를 포함한다. 플런저는 실린더 부재 내에 왕복 이동 가능하게 배치되어 펌프 챔버를 한정한다. 구동 기구는 실린더 부재 내에서 플런저를 왕복시키기 위해 사용된다. 연료 유도 통로는 펌프 챔버에 연결된 하류측 개방 단부를 가진다. 제1 역지 밸브는 연료 유도 통로에 설치되어 연료 펌프 방향으로 연료의 흐름만을 허용한다. 연료 토출 통로는 펌프 챔버에 연결된 상류측 개방 단부를 가진다. 제2 역지 밸브는 연료 토출 통로 내에 설치되어 펌프 챔버로부터 멀어지는 방향으로 연료의 흐름만을 허용한다. 우회 통로는 제1 역지 밸브의 상류측 소정의 위치에 연료 유도 통로에 연결된 일단부와 펌프 챔버에 연결된 타단부를 가진다. 밸브 구조는 플런저의 왕복 운동에 응답하여 우회 통로를 선택적으로 개폐시키는 우회 통로와 결합된다. 시기 제어 장치는 밸브 수단이 우회 통로를 개폐하는 시기를 제어하기 위해 채택된다.

Description

가변 송출형 가압 연료 펌프

본 발명은 일반적으로 연료 펌프와 관련되며, 특히 자동차용 내연 기관의 연료 주입 시스템에 적합한 가압 연료 펌프에 관한 것이다. 더 상세히 말하자면, 본 발명은 엔진 작동 조건에 따라 토출을 조정하거나 변동시킬 수 있는 가변 송출형 가압 연료 펌프에 관한 것이다.

자동차용 내연 기관의 연료 주입 시스템의 연료 주입기로 가압 연료를 공급하기 위해 플런저형의 가압 연료 펌프가 널리 사용되어 왔다. 이러한 유형의 펌프에 있어서, 플런저는 왕복 이동 가능하게 실린더 내에 배치되어 펌프 챔버를 한정하고 엔진 작동 중 구동 축에 배치된 회전 캠은 일정한 편의력에 대항하여 플런저의 일단부를 밀어 플런저의 왕복 운동을 유도한다. 그래서 펌프의 작동 중, 연료는 펌프 챔버 내로 유입되어 거기서 압축된 후 연료 주입기로 토출된다.

플런저형의 가압 연료 펌프에 있어서, 엔진 작동 조건에 따라 토출을 조정하거나 변동시킬 수 있는 가변 송출형이 있다. 몇몇 가변 송출형은 일본 특허 공개 공보 제5-231179호 및 제8-303325호에 개시되어 있다. 즉, 이러한 유형에 있어서 연료 토출 통로는 펌프 챔버로부터 연료 주입구 및 그 연료 토출 통로로부터 분기한 배수 통로까지 연장된다. 배수 통로는 내부에 설치된 솔레노이드 밸브를 가진다. 펌프 챔버의 연료 토출 모드하에서, 솔레노이드 밸브의 개방 지속 시간은 엔진 조건에 따라 제어된다. 즉, 개방 지속 시간이 상대적으로 길 경우 미량의 가압 연료가 연료 주입기로 향하지만, 개방 지속 시간이 상대적으로 짧을 경우 대량의 가압 연료가 연료 주입기로 향한다.

그러나 내부에 사용된 솔레노이드 밸브는 불가피하게 매우 복잡한 제어를 요하므로 상기 가변 송출형 펌프조차도 사용자를 만족시키지 못한다. 사실, 그러한 솔레노이드 밸브의 복잡한 제어는 가압 연료 펌프의 비용을 증가시키게 된다.

그러므로 본 발명의 목적은 제어가 매우 쉬운 가변 송출형 가압 연료 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상대적으로 저렴한 비용으로 제작될 수 있는 가변 송출형 가압 연료 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 고내구성을 가진 가변 송출형 가압 연료 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 실린더 부재와, 실린더 부재 내에서 왕복 이동 가능하게 배치되어 실린더 부재 내에서 펌프 챔버를 한정하는 플런저와, 실린더 부재 내에서 플런저를 왕복시키기 위한 구동 수단과, 펌프 챔버에 연결된 하류측 개방 단부를 구비한 연료 유도 통로와, 연료 유도 통로 내에 설치되어 연료 펌프 방향으로 연료의 흐름만 허용하는 제1 역지 밸브와, 펌프 챔버에 연결된 상류측 개방 단부를 구비한 연료 토출 통로와, 연료 토출 통로 내에 설치되어 펌프 챔버로부터 멀어지는 방향으로 연료의 흐름만을 허용하는 제2 역지 밸브와, 제1 역지 밸브의 상류측 소정의 부분에서 연료 유도 통로로 연결된 일단부와 펌프 챔버에 연결된 타단부를 구비한 우회 통로와, 우회 통로와 결합되어 플런저의 왕복 운동에 응답하여 우회 통로를 선택적으로 개폐하는 밸브 수단과, 밸브 수단이 우회 통로를 개폐하는 시기를 제어하기 위한 시기 제어 수단을 포함한 가변 송출형 가압 연료 펌프가 제공된다.

본 발명의 다른 목적과 장점은 첨부 도면과 함께 설명된 이하 내용으로부터 명백해진다.

도1은 본 발명의 제1 실시예인 가변 송출형 가압 연료 펌프의 단면도.

도2는 도1의 선A-A를 따라 취한 단면도.

도3a, 도3b 및 도3c는 제1 실시예 펌프의 기본 구성이면서도 각각 상이한 조건을 도시한 단면도.

도4는 펌프의 토출과 펌프에 채택된 플런저 구동 회전 캠의 회전각 사이의 관계에 의해 제1 실시예 펌프의 출력 특성을 도시한 그래프.

도5a, 도5b 및 도5c는 도3a, 도3b 및 도3c와 유사하면서도 본 발명의 제2 실시예의 가변 송출형 가압 연료 펌프를 도시한 도면.

도6은 도4에 유사하면서도 제2 실시예 펌프의 출력 특성을 도시한 그래프.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 제1 실시예의 가변 송출형 가압 연료 펌프

8 : 플런저

10 : 회전 캠

11 : 펌프 몸체

15 : 홀더

17 : 펌프 챔버

33 : 제어 피스톤

101 : 제2 실시예의 가변 송출형 가압 연료 펌프

108 : 플런저

133 : 제어 피스톤

이해를 돕기 위해 이하 내용은 상, 상향, 하, 하향, 좌, 우 등과 같은 방향 지시어의 보조를 받으면서 기술된다. 그러나 이러한 단어들은 기재 내용 부분을 도시한 도면에 대해서만 이해되는 것이다. 즉, 그러한 방향 지시어들은 부분의 위치 관계를 이해하기 쉽게 하기 위해서만 사용된다.

도1 내지 도4, 특히 도1을 참고하면, 본 발명의 제1 실시예인 가변 송출형 가압 연료 펌프(1)가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 펌프(1)가 자동차용 내연 기관의 연료 주입 시스템의 연료 주입기로 가압 연료를 공급하도록 배치되어 있다. 즉, 도1에서 도시된 바와 같이 연료 유도 통로(2)는 연료 탱크(7)로부터 펌프(1)의 입구/출구 포트(18)까지 연장된다. 전기 연료 펌프(3)와 저압 조정기(4)는 연료 유도 통로(2)로 연결된다. 연료 토출 통로(5)는 입구/출구 포트(18)로부터 연료 주입 시스템의 연료 주입기(6)까지 연장된다. 이하에서 상세히 기술되는 바와 같이 펌프(1)의 작동하에서 연료 탱크(7)의 연료는 연료 펌프(3)의 보조로 연료 유도 통로(2)를 통해 펌프(1)로 유입되어 펌프(1)에 의해 압축된 후 그 가압 연료는 연료 토출 통로(5)를 통해 연료 주입기(6)쪽으로 토출된다.

도1에 도시된 바와 같이 가변 송출형 가압 연료 펌프(1)는 일반적으로 펌핑 작용을 달성하기 위해 왕복 이동되는 플런저(8)와, 플런저(8)의 축에 수직 연장되고 엔진에 의해 구동되는 구동 축(9)과, 함께 회전하는 구동 축(9)상에 꽉 끼워져 배치된 회전 캠(10)을 포함한다. 회전 캠(10)은 플런저(8)가 후술하는 리프터를 매개로 그 리프터상에 놓여 있어서 회전 캠(10)이 회전하면 플런저(8)를 왕복식으로 축방향 이동시킨다. 왕복 운동을 위해 회전 캠(10)쪽으로 플런저(8)를 편의시키는 편의 코일 스프링(26)이 플런저(8)와 결합된다. 후술하는 과정의 설명으로 명백해지는 바와 같이, 플런저(8)의 왕복 운동에 기인하여 펌프 챔버(17) 내로 유입된 연료는 가압되어 연료 주입기(6)로 토출된다. 회전 캠(10)에 의해 보유된 로브의 수는 연료 주입기(6)의 로브의 수, 즉 엔진 실린더의 수와 동일하다는 점을 알아야 한다. 도시된 실시예에서, 캠(10)은 네 개의 로브를 가진다.

도1에 도시된 바와 같이 펌프(1)의 펌프 몸체(11)는 통상 원통형 중앙 보어(12)를 구비한 원통형 구조를 가진다. 원통형 중공 부재(13)는 중앙 보어(12)의 상부에 꽉 끼워져 수납되어 있고, 블랭크 캡(14)은 중앙 보어(12)의 하단부에 끼워져 있다. 펌프 몸체(11)의 하부에는 중앙 보어(12)의 축과 수직으로 된 측면 보어(11a)가 한정되어 있다. 측면 보어(11a)의 오른쪽 개방 단부는 플러그(11b)로 막혀있다. 구동 축(9)은 측면 보어(11a) 내로 돌출되어 베어링(11c)을 관통하여 플러그(11b)에 의해 오른쪽 단부에서 회전 가능하게 지지되어 있다. 구동 축(9)상의 회전 캠(10)은 도시된 바와 같이 플런저(8) 바로 아래에 있는 측면 보어(11a)내에 배치되어 있다.

원통형 중공 부재(13)의 상부 내에는 홀더(15)가 꽉 끼워져 있다. 이와 함께 원통형 블라인드 보어(16)가 부재(13) 내에 한정되어 있고, 그 부재 내에서 플런저(8)는 축방향 이동이 가능하다. 펌프 챔버(17)는 홀더(15)와 플런저(8)의 상단부 사이에서 블라인드 보어(16) 내에 한정되어 있다. 플런저(8)의 왕복 운동에 기인하여 펌프 챔버(17)의 체적은 변동한다. 펌프 챔버(17)는 펌프 몸체(11)에 형성된 통로(18a)를 통해 입구/출구 포트(18)로 연결된다.

도1에 도시된 바와 같이 연료 유도 및 토출 통로(2, 5)는 각각 역지 밸브(19, 20)을 구비하고 있다. 역지 밸브(19)는 입구/출구 포트(18)(즉, 펌프 챔버(17)) 방향으로 연료의 흐름만을 허용하는 반면, 다른 역지 밸브(20)는 포트(18)에서 멀어지는 방향으로 연료의 흐름만을 허용한다.

도시된 바와 같이, 통상적으로 펌프 몸체(11)의 중앙 보어(12)의 중간부는 리프터 챔버(21)를 구성하기 위해 확대되어 있다. 금속제 부시(22)는 리프터 챔버(21) 내에 꽉 끼워져 수납되어 부시의 외면이 리프터 챔버(21)의 둘레 벽에 압착되도록 되어 있다. 저부 원통형 리프터(23)는 금속제 부시(22)에 축방향으로 미끄럼 가능하게 놓여 있다. 도시된 바와 같이, 플런저(8)의 하단부는 리프터(23)의 저부 중앙부에 맞닿아 있고, 리프터(23)의 저부는 회전 캠(10) 위에 놓인다. 환상 스프링 시트(25)는 스냅 링(24)을 통해 플런저(8)의 하단부에 고정되어 있고, 상기 코일 스프링(26)은 스프링 시트(25)와 리프터 챔버(21)의 상부 벽 사이에서 압축된다. 그래서 플런저(8)는 회전 캠(10)쪽으로 일정하게 편의되어 리프터(23)를 회전 캠(10)에 압착한다.

도2에 도시된 바와 같이, 플런저(8)에는 축방향으로 연장된 상향 블라인드 보어(27)가 형성되어 있다. 이해하기 쉽도록 보어(27)는 피스톤 보어(27)로 본다. 플런저(8)는 중간부 및 상부에서 피스톤 보어(27)와 연결된 제1 측면 보어(28)및 제2 측면 보어(29)를 더 구비한다. 이하에서 명백해지는 바와 같이, 제1 측면 보어(28)는 피스톤 보어(27)와 후술하는 우회 통로(30) 사이에서 일정한 연통부를 제공하며 제2 측면 보어(29)는 피스톤 보어(27)와 펌프 챔버(17) 사이에서 제한 또는 제어된 연통부를 제공한다.

도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 우회 통로(30)는 연료 유도 통로(2)와 원통형 중공 부재(13)의 블라인드 보어(16) 사이에서 연장되어 역지밸브(19)를 우회한다. 도2에 도시된 바와 같이, 우회 통로(30)는 제1 측면 보어(28) 근처에 있는 부분(30a)에서 블라인드 보어(16)에 노출되어 있다. 플런저(8)는 제1 측면 보어(28)와 병합되어 있는 환상 홈(31)을 구비한 부분(30a)근처에 있는 원통형 외벽에 형성되어 있다. 환상 홈(31)은 우회 통로(30)와 제1 측면 보어(28) 사이에서 일정하게 연통될 수 있게 하는 크기로 되어 있다. 즉, 제1 측면 보어(28)는 환상 홈(31)과 우회 통로(30)를 통해 연료 유도 통로(2)와 일정하게 연통된다.

도2에 도시된 바와 같이, 플런저(8)의 상단부(32)는 직경이 감소되어 있고 펌프 챔버(17)에 노출되어 있다. 상단부(32)의 감소된 크기로 인해 제2 측면 보어(29)의 반경방향 외부는 플런저(8)의 위치에 무관하게 펌프 챔버(17)에 일정하게 노출되어 있다.

플런저(8)의 피스톤 보어(27) 상부 내에 로드형 제어 피스톤(33)이 미끄럼 가능하게 배치되어 있다. 제어 피스톤(33)의 하단부만이 피스톤 보어(27)의 상부 내에 수납되어 있다.

이하에서 상세히 기술하는 바와 같이, 제어 피스톤(33)의 하단부는 플런저(8)의 왕복 운동에 따라 제2 측면 보어(29)를 개폐하는 기능을 한다. 제2 측면 보어(29)의 개폐 시기는 플런저(8)에 상대적인 제어 피스톤(33)의 축위치에 따라 제어된다. 스텝핑 모터(34)는 제어 피스톤(33)의 축위치를 조정한다. 스텝핑 모터(34)는 펌프 몸체(11)에 장착되어 있다. 원한다면 스텝핑 모터(34)의 위치에서 솔레노이드형 액츄에이터가 사용될 수 있다.

도2에서 도시된 바와 같이, 제어 피스톤(33)은 홀더(15)를 관통하여 상향 연장된다. 제어 피스톤(33)의 상단부는 스텝핑 모터(34)의 출력 축(34a)과 결합되어 출력 축(34a)의 회전으로 제어 피스톤(33)의 회전을 유도하는 한편, 원통형 중공 부재(13)에 상대적인 제어 피스톤(33)의 축방향 운동을 유도한다. 수나사(35)는 제어 피스톤(33)에 코킹을 거쳐 고정되어 그와 함께 회전된다. 수나사(35)는 홀더(15)의 중앙 보어에 의해 보유된 암나사(36)와 맞물려 작동한다. 그래서 스텝핑 모터(34)가 구동되면, 제어 피스톤(33)은 그 축에 대해 회전되는 한편, 플런저(8)와 축방향으로 상대 운동한다. 비록 도면에 도시되지는 않았지만 스텝핑 모터(34)는 제어 유닛에 연결된다. 즉, 스텝핑 모터(34)는 관련 연료 주입형 내연 기관의 작동 조건에 따라 제어된다.

플런저(8)는 환상 홈(31)과 하단부 사이에 있는 부분에서 시일 링(37)을 구비하고 있으며, 그 시일 링에 의해 환상 홈(31)으로부터 리프터 챔버(21)쪽으로 바람직하지 못한 연료 누설이 방지된다.

이하에서는 도1, 도3a, 도3b 및 도3c를 참고하여 작동을 기술하기로 한다.

구동 축(9)(도1 참고)이 엔진 작동에 기인하여 회전되면 구동 축의 회전에 따라 회전 캠(10)이 회전되어 코일 스프링(26)의 힘에 대항하여 리프터(23)를 견인함으로써 플런저(8)는 고정된 원통형 중공 부재(13) 내에서 왕복 운동을 한다.

즉, 플런저(8)가 하향 이동되면 펌프 챔버(17)는 압축 해제되어 연료 펌프(3)로부터 나온 연료는 연료 유도 통로(2), 역지 밸브(19) 및 입구/출구 포트(18)를 통해 펌프 챔버(17)로 유입된다. 그 후 플런저(8)가 상향 이동되면, 펌프 챔버(17) 내의 연료는 가압되고 나서 가압 연료는 입구/출구 포트(18), 연료 토출 통로(5) 및 역지 밸브(20)를 통해 연료 주입기(6)로 유입된다. 플런저(8)의 반복된 왕복 운동으로 상기 펌핑 작용은 계속된다.

제어 피스톤(33)의 제공에 기인하여 플런저(8)의 상향 운동의 초기 단계에서 소위 연료 차단 작동이 도3a, 도3b 및 도3c를 참고하여 이하에서 기술되는 이유로 발생한다.

플런저(8)가 맨 좌측 위치(즉, 도1의 최하 위치)에 있는 상태에서, 제2 측면 보어(29)가 도3a에 도시된 바와 같이 개방된 상태로 남게 되면 펌프 챔버(17)는 제2 측면 보어(29), 피스톤 보어(27), 제1 측면 보어(28) 및 우회 통로(30)를 포함한 우회로를 통해 연료 유도 통로(2)로 연결된다.

그 후, 플런저(8)가 우측으로(즉, 도1의 상향) 이동하면, 펌프 챔버(17) 내의 연료는 우회로를 통해 연료 유도 통로(2)로 역유입되어 연료가 연료 토출 통로(5)로 유입되는 것을 방지한다. 이 과정 동안 연료 차단이 발생한다. 연료의 역류는 도3b에 도시된 바와 같이 플런저(8)가 차단 위치에 이를 때까지 계속되며, 여기서 제어 로드(33)의 좌단부(즉, 도1의 하단부)는 제2 측면 보어(29)를 차단한다. 그 후, 플런저(8)의 우측 이동은 펌프 챔버(17) 내의 연료를 압축하고, 연료의 가압이 역지 밸브(20)에 의해 결정된 일정치를 초과하면 압축된 연료는 도3c에서 도시된 바와 같이 연료 토출 통로(5)로 유입된다.

상기 연료 차단 작동은 펌프(1)의 토출과 회전 캠(10)의 회전각 사이의 관계를 도시한 도4의 출력 특성 곡선으로부터 잘 알 수 있다. 그래프에서 도시된 바와 같이, 플런저(8)의 각각의 압축 행정의 초기 단계에서는 토출 또는 연료 차단은 전혀 발생하지 않는다. 플런저(8)의 각 행정을 위한 토출된 연료의 양은 그래프의 해칭 영역에 해당한다는 것을 알 수 있다.

연료 차단 시기는 제어 피스톤(33)의 축위치에 따라 조정 가능하다. 즉, 앞서 기술된 바와 같이, 관련 엔진의 작동 조건에 따라 제어 피스톤(33)의 축위치가 변동된다. 더 상세히 말하자면, 엔진이 더 많은 공기를 필요로 하는 상태에 있는 경우 제어 피스톤(33)은 도3a에서 좌향 변위되는 반면, 엔진이 연료가 덜 필요한 상태에 있는 경우 제어 피스톤(33)은 우향 변위된다.

제어 피스톤(33)은 제2 측면 보어(29)가 일정하게 폐쇄되는 평상시 폐쇄 위치와 제2 측면 보어(29)가 일정하게 개방되는 평상시 개방 위치 사이에서 플런저(8)의 위치와 무관하게 이동하도록 배치되어 있다. 예컨대, 엔진 시동시와 같이 대량의 연료가 필요한 경우 제어 피스톤(33)은 평상시 폐쇄 위치로 변위되어 연료 차단 작동이 이루어지지 않도록 하고, 연료 토출이 필요없는 경우에는 제어 피스톤(33)은 평상시 개방 위치로 변위된다.

도5a, 도5b 및 도5c 그리고 도6, 특히 도5a를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예의 가변 송출형 가압 연료 펌프(101)의 기본 구성이 도시되어 있다.

본 실시예의 펌프(101)는 제1 실시예의 펌프(1)와 유사하므로 제1 실시예의 부분과 상이한 부분만 이하에서 기술된다. 실질적으로 제1 실시예와 같은 부분은 동일한 부호로 표시된다.

도5a 및 도6에서 도시된 바와 같이, 제2 실시예의 펌프(101)에서 플런저(108), 제어 피스톤(133) 및 연료 차단 시기(도6 참고)는 제1 실시예의 부분과 다른 형상으로 되어 있다.

제1 실시예와 유사한 도5a에 도시된 바와 같이, 플런저(108)에는 펌프 챔버(17)에 노출된 축방향으로 연장된 피스톤 보어(127)가 형성되어 있다. 피스톤 보어(127) 내에 제어 피스톤(133)의 좌단부(즉, 도1의 하단부)가 미끄럼 가능하게 삽입되어 있다. 제1 실시예의 펌프(1)의 것과 유사한 플런저(108)에는 제1 실시예의 제1 및 제2 측면 보어(28, 29)가 형성되어 있는 부분에 대응하는 부분에 제1 및 제2 측면 보어(128, 129)가 형성되어 있다. 즉, 이러한 보어(128, 129)는 피스톤 보어(127)와 연결된다. 제3 측면 보어(150)도 피스톤 보어(127)를 환상 홈(31)과 연결시키는 피스톤 보어(127)의 저부 근처에 제공된다. 즉, 제1 및 제3 측면 보어(128, 150)는 환상 홈(31)을 통해 우회 통로(30)와 일정하게 연통된다.

제2 실시예의 펌프(101)에서, 제어 피스톤(133)에는 피스톤 보어(127) 내에 수납된 부분에 환상 홈(151)(또는 만입부)이 형성된다. 환상 홈(151)은 제어 피스톤(133)이 후술하는 일정 위치(도5c 참고)에 있는 경우 제1 및 제2 측면 보어(128, 129)를 연결시킬 수 있는 크기로 되어 있다. 그래서 제어 피스톤(133)의 좌단부(152)는 제어 피스톤(133)에 상대적인 플런저(108)의 축방향 운동에 응답하여 제1 측면 보어(128)를 선택적으로 개폐시키는 스풀 구조의 랜드를 구성하도록 되어 있다. 이하에서 상세히 기술하는 바와 같이, 플런저(108)의 축방향 운동에 따라 제어 피스톤(133)은 플런저(108)에 상대적인 축방향 운동을 한다. 도5a에 도시된 바와 같이 플런저(108)가 맨 좌측 위치(즉, 도1의 최하 위치)에 있는 경우 랜드(152)는 제1 측면 보어(128)를 폐쇄한다. 그 후 플런저(108)는 일정 거리까지 우측으로(즉, 도1의 상향)변위되는 경우, 랜드(152)는 제1 측면 보어(128)를 환상 홈(151)에 노출시킴으로써 도5b 및 도5c에서 도시된 바와 같이 환상 홈(151)을 통해 제1 및 제2 측면 보어(128, 129)를 연결시킨다.

제1 실시예의 펌프(1)의 경우와 같이 제어 피스톤(133)의 우단부(즉, 도1의 상단부)는 스텝핑 모터로 연결된다. 그래서 스텝핑 모터가 구동되면 제어 피스톤(133)은 그 축에 대해 회전하는 동안 축방향으로 원통형 중공 부재(13)에 상대 운동을 한다.

플런저(108)와 제어 피스톤(133)이 상기 방식으로 상대 이동을 하는 경우, 피스톤 보어(127)의 저부와 제어 피스톤(133)의 랜드(152) 사이에서 한정되어 있는 피스톤 보어(127)의 저부 공간은 체적 변화를 겪게 된다. 그러한 체적 변화에 의해 야기된 연료의 토출 과부족은 제3 측면 보어(150)에 의해 보충된다.

이하에서는 제2 실시예의 펌프(101)의 작동을 기술하기로 한다.

플런저(108)는 맨 좌측 위치(즉, 도1의 최하 위치)에 있는 경우 제1 측면 보어(128)는 도5a에 도시된 바와 같이 제어 피스톤(133)의 랜드(152)에 의해 폐쇄된다.

그 후 플런저(108)는 도5a의 위치에서 도5b의 위치까지 우측(즉, 도1의 상향)으로 이동되는 경우 펌프 챔버(17) 내의 연료는 플런저(108)에 의해 압축되고 역지 밸브(20)을 통해 연료 토출 통로(5)로 유입된다. 즉, 이 과정동안 제2 측면 보어(128)는 제어 피스톤(133)의 랜드(152)에 의해 폐쇄 유지되어 연료의 압축은 펌프 챔버(17) 내에서 이루어진다.

플런저(8)가 우측(즉, 도1의 상향)으로 더 이동하면 제2 측면 보어(128)는 도5c에 도시된 바와 같이 환상 홈(151)에 개방되어 펌프 챔버(17) 내의 연료는 제2 측면 보어(129), 환상 홈(151) 및 제1 측면 보어(128)를 포함한 우회 통로를 통해 연료 유도 통로(2)로 역유입된다. 이러한 조건에서는 연료가 연료 토출 통로(5)로 유입되는 것이 방지된다. 즉, 연료 차단이 일어난다. 이러한 연료 차단 작동은 플런저(108)가 좌측으로(즉, 도1의 하향) 이동하기 시작할 때까지, 즉 플런저(108)가 흡기 행정을 시작하기까지 계속된다.

상기 연료 차단 작동은 도6의 출력 특성 곡선으로부터 잘 알 수 있다. 그래프에서 도시된 바와 같이, 플런저(108)의 각 압축 행정의 최종 단계에서 토출 또는 연료 차단은 발생하지 않는다. 플런저(108)의 각 행정을 위해 토출된 연료의 양은 그래프의 해칭 영역에 해당된다는 것을 알 수 있다.

제1 실시예의 펌프(1)의 경우와 유사하게 연료 차단 시기는 제어 피스톤(133)의 축위치에 따라 조정 가능하다. 즉, 엔진 조건에 따라 제어 피스톤(133)의 축위치는 변동된다. 더 상세하게 말하자면, 엔진이 더 많은 연료를 필요로 하는 상태에 있는 경우 제어 피스톤(133)은 도5a에서 우측으로 변위되는 반면, 엔진이 연료가 덜 필요한 상태에 있는 경우 제어 피스톤(133)은 좌측으로 변위된다.

제어 피스톤(133)은 플런저(108)의 위치에 무관하게 제1 측면 보어(128)가 일정하게 폐쇄된 평상시 폐쇄 위치와 제1 측면 보어(128)가 일정하게 개방된 평상시 개방 위치 사이에서 이동하도록 배치되어 있다. 예컨대, 엔진 시동시와 같이 대량의 연료가 필요한 경우 제어 피스톤(133)은 평상시 폐쇄 위치로 변위되어 연료 차단 작동이 이루어지지 않도록 하고 연료 토출이 필요없는 경우에는 제어 피스톤(133)은 평상시 개방 위치로 변위된다.

이하에서, 제1 실시예의 가변 송출형 가압 연료 펌프(1)의 장점이 기술된다.

제1 실시예의 펌프(1)에서, 우회로에 상대적인 플런저(8)의 개폐 위치는 제어 피스톤(33)만을 변위시킴으로써 쉽게 조정 또는 제어될 수 있다. 이러한 시스템은 연료 토출이 쉽게 제어될 뿐만 아니라 펌프(1)의 일부가 토출 모드에서 작동하는 빈도를 줄인다.

스텝핑 모터(34)와, 수나사(35) 및 암나사(36)로 구성된 기어 기구의 사용으로 인해 제어 피스톤(33)의 축방향 운동 또는 축방향 배치는 정밀하게 이루어질 수 있다. 이는 연료 토출을 정밀하게 제어할 수 있게 한다.

플런저(8) 주위에 환상 홈(31)을 제공함으로써 플런저(8)와 블라인드 보어(16) 사이의 간극을 통해 펌프 챔버(17)로부터 누설된 가압 연료는 어김없이 수집된다. 즉, 이러한 환상 홈(31)과 오일 시일(37)로 인해 리프터 챔버(21)쪽으로의 바람직하지 못한 연료 누설은 확실히 방지된다.

제2 실시예의 펌프(101)에서는 제1 실시예의 펌프(1)가 보유한 장점에 부가하여 다음과 같은 장점이 얻어진다.

연료 차단 작동이 플런저(108)의 압축 행정의 최종 단계에서 발생하기 때문에 연료 토출 통로(5)에서의 압력 파동은 매우 작아서 연료 토출의 정밀한 제어를 증진시키고 매끄럽게 한다.

Claims

실린더 부재와,

상기 실린더 부재 내에서 왕복 이동 가능하게 배치되어 상기 실린더 부재 내에 펌프 챔버를 한정하는 플런저와,

상기 실린더 부재 내에서 상기 플런저를 왕복시키기 위한 구동 축과,

상기 펌프 챔버에 연결된 하류측 개방 단부를 구비한 연료 유도 통로와,

상기 연료 유도 통로 내에 설치되어 상기 연료 펌프 방향으로 연료의 흐름만 허용하는 제1 역지 밸브와,

상기 펌프 챔버에 연결된 상류측 개방 단부를 구비한 연료 토출 통로와,

상기 연료 토출 통로 내에 설치되어 상기 펌프 챔버로부터 멀어지는 방향으로 연료의 흐름만 허용하는 제2 역지 밸브와,

상기 펌프 챔버를 상기 연료 유도 통로로 연결시키고 상기 플런저의 왕복 운동에 응답하여 선택적으로 개폐되는 우회 통로와,

축방향으로 이동할 때 상기 우회 통로의 개폐 시기를 변동시키기 위한 제어 피스톤과,

엔진의 작동 조건에 따라 상기 제어 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위한 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제1항에 있어서, 상기 플런저 내에 형성되어 있고 상기 펌프 챔버와 저부에 노출된 개방 단부를 구비한 축방향으로 연장된 피스톤 보어와,

상기 플런저 내에 형성되어 있고 상기 피스톤 보어의 저부와 상기 연료 유도 통로가 유체 연통되게 하는 제1 측면 보어와,

상기 플런저 내에 형성되어 있고 상기 개방 단부 근처의 피스톤 보어와 상기 펌프 챔버가 유체 연통되게 하는 제2 측면 보어를 더 포함하고,

상기 제어 피스톤은 상기 개방 단부로부터 상기 피스톤 보어 내로 축방향으로 이동 가능하게 삽입되고 상기 플런저가 상기 제어 피스톤에 상대적인 왕복 운동을 하는 경우 상기 제2 측면 보어를 선택적으로 개폐할 수 있으며,

상기 제어 피스톤을 적정 위치로 축방향으로 변위시킴으로써 상기 플런저의 압축 행정하에서 상기 제2 측면 보어의 폐쇄 시기가 제어되는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제1항에 있어서, 상기 플런저 내에 형성되어 있고, 상기 펌프 챔버와 저부에 노출된 개방 단부를 구비하며, 상기 제어 피스톤이 상기 개방 단부로부터 축방향으로 이동 가능하게 삽입되어 있는 축방향으로 연장된 피스톤 보어와,

상기 플런저 내에 형성되어 있고 상기 피스톤 보어의 저부와 상기 연료 유도 통로가 유체 연통되게 하는 제1 측면 보어와,

상기 플런저 내에 형성되어 있고 상기 개방 단부 근처의 피스톤 보어와 상기 펌프 챔버가 유체 연통되게 하는 제2 측면 보어와,

상기 제어 피스톤 주위에 형성되어 있고 제1 및 제2 측면 보어는 상기 제어 피스톤이 상기 플런저에 상대적인 소정의 위치에 있는 경우 유체 연통되게 하는 환상 홈을 더 포함하고,

상기 제어 피스톤을 적정 위치로 축방향으로 변위시킴으로써 상기 플런저의 압축 행정하에서 제1 및 제2 측면 보어와 상기 환상 홈의 개방 시기가 조절되는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터는 스텝핑 모터와,

상기 스텝핑 모터의 출력 동력을 상기 제어 피스톤의 축방향 운동으로 변경시키기 위한 기어 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터는 솔레노이드형 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터는 압전형 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
실린더 부재와,

상기 실린더 부재 내에서 왕복 이동 가능하게 배치되어 상기 실린더 부재 내에서 펌프 챔버를 한정하는 플런저와,

상기 실린더 부재 내에서 상기 플런저를 왕복시키기 위한 구동 수단과,

상기 펌프 챔버로 연결된 하류측 개방 단부를 구비한 연료 유도 통로와,

상기 연료 유도 통로 내에 설치되어 연료 펌프 방향으로 연료의 흐름만을 허용하는 제1 역지 밸브와,

상기 펌프 챔버에 연결된 상류측 개방 단부를 구비한 연료 토출 통로와,

상기 연료 토출 통로 내에 설치되어 상기 펌프 챔버로부터 멀어지는 방향으로 연료의 흐름만을 허용하는 제2 역지 밸브와,

상기 제1 역지 밸브의 상류측 소정의 부분에서 상기 연료 유도 통로에 연결된 일단부와 상기 펌프 챔버에 연결된 타단부를 구비한 우회 통로와,

상기 우회 통로와 결합되어 상기 플런저의 왕복 운동에 응답하여 상기 우회 통로를 선택적으로 개폐시키는 밸브 수단과,

상기 밸브 수단이 상기 우회 통로를 개폐하는 시기를 제어하기 위한 시기 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제7항에 있어서, 상기 밸브 수단은 상기 플런저가 상기 펌프 챔버의 체적을 감소시키는 방향으로 이동하는 동안 상기 우회 통로를 개방시키는 제1 조건과 상기 우회 통로를 폐쇄시키는 제2 조건 양자를 구비한 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제8항에 있어서, 상기 밸브 수단의 제1 조건은 상기 플런저 운동 방향의 초기 및 최종 단계 중 어느 한 단계에서 발생하는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 밸브.
제9항에 있어서, 상기 제1 조건은 초기 단계에서 발생하며 상기 제2 조건은 최종 단계에서 발생하는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제10항에 있어서, 상기 밸브 수단은 상기 플런저 내에 형성된 축방향으로 연장된 피스톤 보어와,

상기 시기 제어 수단의 일부이고 상기 피스톤 보어 내에 미끄럼 가능하게 수납된 제어 피스톤의 단부와,

상기 플런저 내에 형성되며 상기 피스톤 보어와 상기 연료 유도 통로의 소정의 부분 사이에서 일정한 연통부를 제공하는 제1 보어와,

상기 플런저 내에 형성되며 상기 제어 피스톤의 단부에 의해 개방될 경우 상기 피스톤 보어와 상기 펌프 챔버 사이에서 연통부를 제공하는 제2 보어를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제11항에 있어서, 상기 실린더 부재에 상대적인 상기 제어 피스톤의 축위치는 상기 시기 제어 수단의 작동 수단에 의해 조정되는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제12항에 있어서, 상기 작동 수단은 축에 대해 상기 제어 피스톤을 회전시키기 위한 스텝핑 모터와,

상기 제어 피스톤의 회전을 상기 실린더 부재에 상대적인 상기 제어 피스톤의 축방향 운동으로 변경시키기 위한 기어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제9항에 있어서, 상기 제1 조건은 최종 단계에서 발생하고 상기 제2 조건은 초기 단계에서 발생하는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제14항에 있어서, 상기 밸브 수단은 상기 플런저 내에 형성된 축방향으로 연장된 피스톤 보어와,

상기 시기 제어 수단의 일부이고 상기 피스톤 보어 내에 미끄럼 가능하게 수납된 제어 피스톤의 단부와,

상기 제어 피스톤의 단부 주위에 형성된 환상 홈과,

상기 플런저 내에 형성되며 상기 제어 피스톤의 단부에 의해 개방될 경우 상기 환상 오목부와 상기 연료 유도 통로의 소정의 부분 사이에서 연통부를 제공하는 제1 보어와,

상기 플런저 내에 형성되어 있으며 상기 환상 오목부와 상기 펌프 챔버 사이에서 일정한 연통부를 제공하는 제2 보어를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제15항에 있어서, 상기 제어 피스톤의 단부가 상기 제1 보어를 개폐할 수 있는 랜드를 구성하도록 된 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제16항에 있어서, 상기 플런저는 제3 보어를 구비하여 형성되어 있고 피스톤 보어의 저부와 상기 제어 피스톤의 상기 랜드 사이에서 한정되어 있는 공간은 상기 제3 보어를 통해 상기 연료 유도 통로의 소정의 부분과 일정하게 연통되는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제17항에 있어서, 상기 실린더 부재에 상대적인 상기 제어 피스톤의 축위치는 상기 시기 제어 수단의 작동 수단에 의해 조정되는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.
제18항에 있어서, 상기 작동 수단은 축에 대해 상기 제어 피스톤을 회전시키기 위한 스텝핑 모터와,

상기 제어 피스톤의 회전을 상기 실린더 부재에 상대적인 상기 제어 피스톤의 축운동으로 변경시키기 위한 기어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 송출형 가압 연료 펌프.