KR19990036511A - 통내분사용 고압연료펌프 - Google Patents

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KR19990036511A
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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
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Abstract

고압연료펌프가 발생시킨 연압의 맥동을, 저압측에 접속된 저압배관에 파급시키는 일이 없는 통내분사용 고압연료펌프를 얻는 데 목적이었다.
이 과제를 해결하기 위한 수단으로 연료를 흡입하는 흡입통로(2) 및 연료를 토출하는 토출통로(35)가 형성된 케이싱(1), 케이싱(1)내에 형성된 실린더(30), 실린더(30)의 일부에 형성된 연료가압실(32), 및 실린더(30)내에 왕복이동 가능하게 배치된 플런저(31)를 소유하고, 플런저(31)의 왕복이동에 의해 연료를 흡입통로(2)로부터 연료가압실(32)에 흡입가압하고, 가압된 연료를 토출통로(35)로부터 토출해서 통내 분사식엔진의 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프로, 흡입통로(20에 체크밸브(70)가 설치되어 있다.

Description

통내분사용 고압연료 펌프
본 발명은, 통내분사식 엔진의 고압연료펌프에 관해, 특히 전압배관에 맥동을 파급하는 일이 없는 통내분사용 고압연료펌프에 관한 것이다.
소위 통내분사식 엔진이나 직접분사식 엔진이라 불리고 있는 연료를 엔진의 실린더내에 분사하는 방식의 엔진으로는, 디젤엔진이 널리 알려저 있으나 근년 불꽃점화엔진(휘발유 엔진)에서도, 통내분사식의 것이 제안되고 있다.
종래의 실린더밖에서 혼합기를 만드는 엔진에 공급되는 연료의 연압이 약 0.3MPa인 것에 대해, 이같은 통내분사식 엔진에서는, 예를들어 실린더의 압축동작시에 실린더내에 분사하므로 약 5MPa의 연압이 필요하다.
이같은 높은 연압을 얻기위해 일반적으로, 연료탱크내에 설치되는 저압연료펌프외에, 연료분사기측에 다시 고압연료펌프가 설치된다. 일반적으로, 저압연료펌프는 예를들면 모터등에 의해 구동되고, 전원이 투입되고 있을대는 상시구동하고 있는데 대해 고압연료펌프는 엔진에 의해 구동되고, 엔진의 회전에 따라 회전한다.
도 9는 종래의 통내분사용 고압연료펌프의 일부를 단면으로 하는 측면도이다. 도 10은, 통내분사용 고압연료펌프의 일부의 계통도이다. 도 9 및 도 10에서, 고압연료펌프(100)는 케이싱(1)를 소유하고, 케이싱(1)의 하부에는 실린더(30)가 설치되어있다.
이 실린더(30)내에서는, 플런저(31)가 왕복운동가능하게 배치되어있다. 실린더(30)와 플런저(31)는 연료를 가압하는 연료가압실(32)을 형성하고 있다.
케이싱(1)의 1측면에는 저압연료펌프로부터 뻗은 도시하지 않은, 저압배관이 접속되는 흡입포토(14)가 형성되어있다. 흡입포트(14)와 연료가압실(32)사이에는, 흡입통로(2)가 형성되어있다. 흡입포토(14)와 흡입통로(2)의 경계에는 필터(8)가 배치되어있다.
저입연료펌프로부터 공급되는 연료는 이 흡입통로(2)를 통해서 연료가압실(32)에 보내진다. 케이싱(1)의 1측면에는 또 연료분사기에 이르는 도시하지 않은 고압배관이 접속되는 토출포트(34)가 형성되어있다. 토출포트(34)와, 연료가압실(32)사이에는, 토출통로(35)가 형성되어있다. 연료가압실(32)에서 가압된 연료는 토출통로(35)를 통해서 외부로 토출된다. 토출통로(35)도중에는 래조네이터(36)가 설치되어있다.
플런저(31)는 실린더(30)내를 왕복운동하고, 연료가압실(32)에 연료를 흡입해서는 가압해서 토출통로(35)로부터 외부에 토출한다. 그리고 이 고압연료펌프(100)는, 단기통식이고 실린더(30)는 한 개이다.
이 때문에, 흡입통로(2) 및 토출통로(35)에는 흡입동작 및 토출동작때마다 기름충격이 있고, 연료의 압력은 맥동하고 있다. 그리고 특히 흡입통로(2)측에서 발생하는 맥동은 고압연료펌프(100)의 유출량을 저하시키는 원인이 되고, 또 흡입포트(14)에 접속된 저압배관을 진동시켜 소음을 발생시킨다.
케이싱(1)의 다른 측면에서는, 개략원 통상의 슬리브(15)와, 슬리브(15)내에 미끄러저 움직이게 배치된 유저원통상의 피스톤(20)을 갖는 저압측 맥동흡수장치(46)가 설치되어있다.
피스톤(20)은 스프링(23)에 의해 도 9의 우방에 작동되고 있다. 슬리부(15)와 피스톤(20)은 용적실(25)을 형성하고 있다. 저압측 맥동흡수장치(46)는 흡입통로(22)도중에 설치되고, 용적실(25)는, 흡입통로(2)의 한쪽인 흡입통로(2a)에서 흡입포트(14)와 연통되고, 또 흡입통로(2)의 다른쪽인 흡입통로(2b)에서 연료가공실과 접속되어있다.
저압측 맥동흡수장치(46)는 연료의 압력의 변동에 따라 피스톤(20)을 이동시켜 고압연료펌프(100)가 발생시킨 연압의 맥동을 흡수한다. 즉 흡입통로(2a)를 통해서 공급된 연료는 용적실(25)로 들어가고, 그후 흡입통로(2b)를 통해서 연료가압실로 향하나, 흡입통로(2b)내의 연압은 고압연료펌프(100)의 흡입토출동작에 의해 맥동하고 있다.
이때, 저압측 맥동흡수장치(46)는 연료의 압력이 높으면, 피스톤(20)을, 도 9의 좌방향으로 이동시켜 또 연료의 압력이 낮으면 피스톤(20)을, 도 9의 우방향으로 이동시킨다. 이렇게해서 흡입통로(2)내의 연압의 맥동이 흡수된다.
그러나, 고압연료펌프가 발생시키는 연압의 맥동은 저압측맥동 흡수장치(46)가 설치되어도 완전히 소멸되는 것은 아니었다. 그리고, 소멸되지 않은 맥동은, 흡입포트(14)에 접속되는 도시하지않은 저압배관에 까지 파급하였다. 저압배관은, 차체를 가로질러 연료탱크까지 연장되었으나, 저압배관에 파급한 맥동은, 저압배관을 진동시켜서 이상음을 발생시킴으로 문제가 되있었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 된 것으로, 고압연료펌프가 발생시킨 연압의 맥동을 저압측에 접속된 저압배관에 파급시키는 일이 없는 통내분사용 고압연료펌프를 얻는 것을 목적으로 한다.
청구항 1의 통내분사용 고압연료펌프에서는, 연료를 흡입하는 흡입통로 및 연료를 토출하는 토출통로가 형성된 케이싱, 케이싱내에 형성된 실린더, 실린더의 일부에 형성된 연료가압실 및 실린더내에 왕복이동가능하게 배치된 플런저를 소유하고 플런저의 왕복이동에 의해 연료를 흡입통로로부터 연료가압실에 흡입가압하고, 가압된 연료를 토출통로로부터 토출해서 통내분사식 엔진의 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프로서, 흡입통로에 체크밸브가 설치되어있다.
청구항 2의 통내분사용 고압연료펌프에서는. 연료를 흡입하는 흡입통로 및 연료를 토출하는 토출통로가 형성된 케이싱, 케이싱내에 형성된 실린더, 실린더의 일부에 형성된 연료가압실 및 실린더내에 왕복이동 가느닿게 배치된 플런저를 소유하고, 플런저의 왕복이동에 의해 연료를 흡입통로로 부터 연료가압실에 흡입가압하고 가압된 연료를 토출해서 통내분사식 엔진의 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프로서, 흡입통로가 일부 크게되어 형성된 용적실 및 용적실내에 배치되고 내부에 가스를 밀폐해서 봉입하고, 용적실의 압력변화에 따라 체적을 변화시키는 봉입용기를 갖는 저압측 맥동흡수장치가 설치되어 다시, 흡입통로의 저압측 맥동흡수장치로부터 상류측에 체크밸브가 설치되어있다.
청구항 3의 통내분사용 고압연료펌프에서는, 체크밸브는, 리드밸브형의 체크밸브이다.
도 1은 본 발명의 통내분사용 고압연료펌프의 일부를 단면으로 하는 측면도
도 2는 통내분사용 고압연료펌프의 1부의 계통도
도 3은 도 1의 A부분의 확대도
도 4는 리드밸브의 정면도
도 5는 본 발명의 통내분사용 고압펌프의 다른예를 표시하는 체크밸브부근의 요부확대이다.
도 6은 본 발명의 통내분사용 고압연료펌프의 다른예를 표시하는 체크밸브부근의 요부확대도
도 7은 리드밸브의 정면도
도 8은 통내분사용 고압연료펌프의 일부의 계통도
도 9는 종래의 통내분사용 고압연료펌프의 일부를 단면으로 하는 측면도
도 10은 종래의 통내분사용 고압연료펌프의 일부의 계통도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 케이싱 2: 흡입통로
30: 실린더 31: 플런저
32: 연료가압실 35: 토출통로
42: 봉입용기 44: 용적실
48: 저압측맥동 흡수장치 70, 80: 체크밸브
74b: 통로공(오리피스)
실시의 형태 1
도 1은 본 발명의 통내 분사용 고압연료펌프의 일부를 단면으로 하는 측면도이다. 도 2는 통내분사용 고압연료펌프의 일부의 계통도이다. 도 3은 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 1 내지 도 3에서, 고압연료펌프(200)은, 케이싱(1)을 갖고 있고, 케이싱(1)하부에는, 실린더(30)가 설치되어있다. 이 실린더(30)내에는, 플런저(31)가 왕복운동가능하게 배치되어있다. 실린더(30)과 플런저(31)는 연료를 가압하는 연료가압실(32)을 형성하고 있다.
케이싱 1의 1측면에는, 저압연료펌프로부터 연장되는 저압배관(69)이 접속되는 흡입포트(14)가 형성되어있다. 흡입포트(14)와 연료가압실(32)사이에는, 흡입통로(2)가 형성되어있다.
흡입포트(14)와 흡입통로(2)의 경계에는 필터(8)가 배치되어있다. 저압연료펌프로 부터 공급되는 연료는 저압배관(69)을 통해서 고압연료펌프(200)에 이르고, 다시 흡입통로(2)를 통해서 연료가압실로 보내진다.
케이싱(1)의 1측면에는, 또 연료분사기에 이르는 고압배관이 접속되는 토출포트(34)가 형성되어있다. 토출포트(34)와 연료가압실(32)사이에는 토출통로(35)가 형성되어있다. 연료가압실(32)에서 가압된 연료는 토출통로(35)를 통해서 외부로 토출된다. 토출통로(350의 도중에는, 레조네이터(36)가 설치되어있다.
플런저(31)는 실린더(30)내를 왕복운동하고, 연료가압실(32)에 연료를 흡입해서는, 가압해서 토출통로(35)로부터 외부에 토출한다. 그리고, 이 고압연료펌프(200)는, 단기통이고 실린더(30)는 한 개이다.
이 때문에, 흡입통로(2) 및 토출통로(35)에는 흡입동작 및 토출동작때마다 기름의 충격으로 연료의 압력은 맥동하고 있다. 케이싱(1)의 다른 1측면에는, 저압측 맥동흡수장치(48)가 설치되어있다. 저압측맥동 흡수장치(48)는 흡입통로(2)가 일부크게 형성된 용적실(44)과, 용적실(44)의 내부에 배치된 봉입용기(42)로 구성된다.
봉입용기(42)는, 스테인레스로 제작되어 통부가 주름상자로 된 유저 원통상의 금속벨로즈(5)와, 이 금속벨로즈(5)의 개구부를 밀폐해서 막고있는 스테인레스로 제작된 개략 원판상의 대부재(6)로 구성되어있다.
금속벨로즈의 개구부는 대부재(6)의 주면에 용접에 의해 고착되어있다. 봉입용기(42)내에는 가스인 대기압의 공기가 봉입되어있다. 봉입용기(42)는 대부재(6)의 외주부에 형성된 프렌지부(6b)을 플레이트(10)로 끼원져, 0링(9)로 실되어 밀폐되어서 용적실(14)내에 고정되어있다. 저압측 맥동흡수장치(48)는 흡입통로(2)의 도중에 설치되고, 용적실(44)는 흡입통로(2)의 한쪽인 흡입통로(2a)로 흡입포트(14)와 연통하고, 또 흡입통로(2)의 다른쪽인 흡입통로(2b)로 연료가압실(32)과 접속되어있다.
저압측 맥동흡수장치(48)는, 연료의 압력변동에 따라, 금속벨로즈(5)를 신축시켜서 고압연료펌프가 발생시킨 연압의 맥동을 흡수한다. 즉, 흡입통로(2a)를 통해서 공급된 연료는, 용적실(44)에 들어가고, 그후 흡입통로(2b)를 거처 연료가압실(32)로 향하나 흡입통로(2b)의 연압은 고압연료펌프(200)의 흡입토출동작에 의해 맥동하고 있다. 저압측 맥동흡수장치(48)는 연료의 압력이 높으면 금속벨로즈(5)를 도 1의 좌방향으로 수축하여 또, 연료의 압력이 낮으면 금속벨로즈(5)를 도 1의 우방향으로 신장시킨다.
이렇게해서, 흡입통로(2)내의 연압의 맥동이 흡수된다. 금속벨로즈식의 저압측 맥동흡수장치(48)는 종래장치의 피스톤식의 저압맥동 흡수장치와 비교에서 응답성이 좋고, 서지압과 같은 고주파역의 맥동을 확실하게 흡수할 수가 있다. 그러나, 봉입용기(42)내에 봉입되어있는 가스는 소량이고, 변화하는 체적이 작으므로, 저주파역에서 약간의 맥통이 남게된다.
흡입포트(14)는 개략 원통상의 요부에 형성되어있다. 흡입포트(14)의 바닥에는 체크밸브(70)가 배치되어있다. 체크밸브(70)는 스테인레스로 제작된 박판상의 리드밸브(71)와 중앙에 연료의 통로로서 관통공(72a)이 형성된 밸브좌(72)와, 밸브좌(72)와 함께 리드밸브(71)의 외주부를 끼고 있는 링(73)으로 구성되어있다. 리드밸브(71)는, 도 4에 표시된 바와 같이 중앙에 밸브체(71a)가 형성되어있다. 체크밸브(70)는, 리드밸브(71), 밸브좌(72) 및 링(73)이 겹쳐진 상태로, 흡입포트(14)의 밑에 압입되어있다. 밸브체(71a)의 크기는 관통공(72a)의 크기에 대응해서 관통공(72a)을 막도록 적당한 크기로 형성되어있다.
밸브체(71a)는 관통공(72a)을 통과해선온 연료가, 소정의 압력으로 작용하면 도 3의 파선과 같이 휘어서 연료를 통과시킨다. 저압배관(69)은 도 3에 파선으로 표시한 바와 같이, 체크밸브(70)의 외방의 흡입포트(14)에 체크밸브(70)에 맞닿도록 접속된다.
이와같은 구성의 통내분사용 고압연료펌프에서는, 체크밸브(70)는 연료를 저압배관(69)으로부터 흡입통로(2)에 한방향에만 연료를 통과시킨다. 그리고, 고압연료펌프(200)가 발생한 기름충격은 체크밸브(70)에서 억제되어 연료의 맥압은 저압배관(69)에 파급되는 일이 없다.
이 때문에, 저압배관(69)이 진동하는 일이 없고 이상음은 발생하지 않는다. 또, 저압측 맥동흡수장치(48)에서 흡수안되는 저주파역의 맥동을 체크밸브(70)가, 저압배관(69)에 파급되는 것을 방지하므로, 저주파역의 맥동이 저압배관에 파급하는 것을 효과적으로 방지할 수가 있다.
또, 체크밸브(70)는 리드밸브형의 체크밸브이므로, 얇은형으로 할 수 있고, 흡입포트(14)중에 소규모로 수납시킬수가 있다. 이 때문에, 큰 설계변경없이 배치가 가능해지고, 또 고압연료펌프(200)를 소정으로 할 수가 있다.
실시의 형태 2
도 5는 본 발명의 통내분사용 고압연료펌프의 다른예를 표시하는 체크밸브부근의 요부확대도이다. 본 실시의 형태에서는 체크밸브는, 볼밸브형의 체크밸브(80)이다. 체크밸브(80)는 시트면(81a)를 갖는 볼(81)과, 중앙에 관통공(82a)가 천공되어 관통공(82a)의 일단에 시트좌(82b)가 형성된 밸브좌(82)와, 볼(81)의 시트면(81a)를 시트좌(82b)에 압압하는 스프링(83)으로 구성되어있다.
볼(81)은 관통공(82a)를 통해 공급된 연료가 소정의 압력으로 작용하면 도 5의 좌방향으로 이동해서 연료를 통과시킨다. 이런구성의 체크밸브(80)는 적당한 강도의 스프링(83)을 배치함으로써, 연료의 통과의 저항을 대단히 작게 할 수가 있다. 기타의 구성은 실시의 형태 1과같다.
이런구성의 통내분사용 고압연료펌프에서는, 체크밸브(80)는 연료를 저압배관(69)으로부터 흡입통로(2)에, 한방향에만 연료를 통과시킨다. 그리고, 고압연료펌프가 발생한 기름의 충격은 체크밸브(80)로 억제되고, 연료의 맥압은 저압배관(69)에 파급하지 않는다. 이 때문에, 저압배관이 진동하는 일이없고 이상음이 발생하지 않는다.
또, 체크밸브(80)는 볼밸브형의 체크밸브(80)이므로, 연료의 통과저항을 작게할 수 있고, 연료의 압력손실을 작게할 수 있다.
실시의 형태 3
도 6은 본 발명의 통내분사용 고압연료펌프의 다른예를 표시하는 체크밸브부근의 요부확대도이다. 도 7은 리드밸브의 정면도이다. 도 8은 통내분사용 고압연료펌프의 일부의 계통도이다. 도 6내지 도 8에서, 본 실시의 형태에서는, 리드밸브(74)의 밸브체(74a)의 중앙에 오리피스인 통로공(74b)가 뚫려있다. 기타의 구성은 실시의 형태 1과 같다.
고압연료펌프 및 저압연료펌프를 갖는 연료공급시스템에서, 엔진의 시동시는 고압연료펌프가 동작하고 있지 않으므로, 엔진에의 연료의 공급은 저압연료펌프의 압력으로만 된다.
이때 저압연료펌프의 압력이 적거나, 또는 체크밸브의 저항이 크면 시동시에 필요한 압력이 공급되지 않는다. 또 고회전시에는 많은 연료를 연료가압실(32)에 공급해야 되나, 체크밸브에서 규제되는 연료가 많으면 고회전시에 연료가압실(32)에 공급되는 연료가 부족해서 고압펌프의 토출량이 저하한다.
본 실시의 형태의 고압연료펌프에서는 리드밸브(74)의 밸브체(74a)의 중앙에 오리피스인 통로공(74b)가 설치되어있다. 이 때문에, 극히 작은 맥동이 저압배관(69)측에 파급되어버리나, 엔진의 시동시등, 연료의 압력이 작을때도 연료가 흐르지 않는 일이 없다. 또, 엔진의 고회전시등, 많은 연료를 공급해야 할 때가 있어도, 유량을 많게 할 수가 있다. 또, 저압배관(69)측에 파급해 버리는 맥동은 이상음이 발생하지 않을 정도로 작게할 수 있으므로 문제는 없다.
그리고, 오리피스는 밸브체(74a)에 형성된 통로공(74b)으로 구성되어 있으므로 간단한 구성으로, 쉽게 오리피스를 형성할 수가 있다.
또, 본 실시의 형태의 오리피스는 밸브체(74a)에 형성된 통로공(74b)으로 구성되어 있으나 이에 한하지 않고, 예를들면 흡입포트(14)로부터 흡입통로(22)에 체크밸브를 우회해서 연료가 흐르도록 케이싱(1)에 소통로가 형성되어도 된다.
청구항 1의 통내분사용 고압연료펌프에서는 연료를 흡입하는 흡입통로 및 연료를 토출하는 토출통로가 형성된 케이싱, 케이싱내에 형성된 실린더, 실린더의 일부에 형성된 연료가압실 및 실린더내에 왕복이동 가능하게 배치된 플런저를 소유하고, 플런저의 왕복이동에 의해 연료를 흡입통로로부터 연료가압실에 흡입가압하고, 가압된 연료를 토출통로로부터 토출해서 통내분사식 엔진의 연료분사기로 압송하는 고압연료펌프로서, 흡입통로에 체크밸브가 설치되어있다. 이 때문에, 고압연료펌프가 발생시킨 연압의 맥동을, 저압측에 접속된 저압배관에 파급시키는 일이 없다.
청구항 2의 통내분사용 고압연료펌프에서는, 연료를 흡입하는 흡입통로 및 연료를 토출하는 토출통로가 형성된 케이싱, 케이싱내에 형성된 실린더, 실린더의 일부에 형성된 연료가압실 및 실린더내에 왕복이동가능하게 배치된 플런저를 갖고, 플런저의 왕복이동에 의해, 연료를 흡입통로로부터 연료가압실에 흡입가압하고, 가압된 연료를 토출통로로부터 토출해서, 통내분사식 엔진의 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프로서, 흡입통로가 일부 커저서 형성된 용적실 및 용적실내에 배치되고, 내부에 가스를 밀폐해서 봉입하고 용적실의 압력변화에 따라 체적을 변화시키는 봉입용기를 갖는 저압측 맥동흡수장치가 설치되고, 다시 흡입통로의 저압측 맥동흡수장치보다 상류측에 체크밸브가 설치되어있다.
이 때문에, 저압측 맥동흡수장치는 연압의 대부분의 맥동을 흡수하고 저압측맥동 흡수장치로 흡수할수 없는 약간의 저주파역의 맥동을 체크밸브가 저압배관에 파급하는 것을 방지하므로 맥동이 저압배관에 파급하는 것을 효과적으로 방지할 수가 있다.
청구항 3의 통내분사용 고압연료펌프에서는, 체크밸브는 리드밸브형의 체크밸브이다. 이 때문에, 박형으로 할 수가 있고, 고압연료펌프를 작게할 수가 있다.

Claims (3)

  1. 연료를 흡입하는 흡입통로 및 연료를 토출하는 토출통로가 형성된 케이싱, 상기 케이싱내에 형성된 실린더 상기 실린더의 일부에 형성된 연료가압실 및 상기 실린더내에 왕복이동 가능하게 배치된 플런저를 구비하고, 상기 플런저의 왕복이동에 의해 연료를 상기 흡입통로로부터 상기 연료가압실에 흡입가압하고, 가압된 연료를 상기 토출통로로부터 토출해서 통내분사식 엔진의 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프로서,
    상기 흡입통로에 체크밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 통내분사용 고압연료펌프.
  2. 연료를 흡입하는 흡입통로 및 연료를 토출하는 토출통로가 형성된 케이싱, 상기 케이싱내에 형성된 실린더 상기 실린더의 일부에 형성된 연료가압실 및 상기 실린더내에 왕복이동가능하게 배치된 플런저를 구비하고, 상기 플런저의 왕복이동에 의해 연료를 상기 흡입통로로부터 상기 연료가압실에 흡입가압하고 가압된 연료를 상기 토출통로로부터 토출해서 통내분사식 엔진의 연료분사기에 압송하는 고압연료펌프로서,
    상기 흡입통로가 일부크게되어 형성된 용적실 및 상기 용적실내에 배치되고, 내부에 가스를 밀폐시켜 봉입하고, 상기 용적실의 압력변화에 따라 체적을 변화시키는 봉입용기를 갖는 저압측 맥동흡수장치가 설치되고, 또 상기 흡입통로의 저압측 맥동흡수장치보다 상류측에 체크밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 통내분사용 고압연료펌프.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 체크밸브는, 리드밸브형의 체크밸브인 것을 특징으로 하는 통내분사용 고압연료펌프.
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