KR20010019594A

KR20010019594A - 연료분사장치용 고압공급펌프

Info

Publication number: KR20010019594A
Application number: KR1019990036089A
Authority: KR
Inventors: 권영만
Original assignee: 박상록; 주식회사 두원정공
Priority date: 1999-08-28
Filing date: 1999-08-28
Publication date: 2001-03-15

Abstract

본 발명은 고압연료를 내연기관에 공급하는 축압식 연료분사장치에 관한 것으로, 제어통로의 소경부는 저압유로가 연통되게 하고, 제어통로의 대경부는 흡입유로 및 토출유로의 중심을 지나게 연장 형성하여, 플런저의 상승시 고압연료에 의해 니들밸브 시트부와 제어통로 시트부의 착좌성이 향상되게 하여 고압의 연료가 니들밸부 축부와 제어통로 소경부 사이의 틈새로 새는 것이 방지 되므로 연료의 압력제어를 보다 정밀하게 할 수 있고, 니들밸브와 배럴내의 제어통로의 가공이 보다 용이하게 되는 것에 의해 제조공정이 단축되고, 제조원가 또한 저하되는 효과가 있는 연료분사장치용 고압공급펌프에 관한 것이다.

Description

연료분사장치용 고압공급펌프{High pressure supply for fuel injection device}

본 발명은 고압연료를 내연기관에 공급하는 축압식 연료분사장치에 관한 것으로, 특히 고압공급펌프내의 니들밸브 및 유로를 개선하여 연료의 압력제어를 보다 정밀하게 할 수 있고, 니들밸브와 배럴내의 제어통로의 가공이 용이한 연료분사장치의 고압공급펌프에 관한 것이다.

일반적인 연료분사장치는 도 1의 도시와 같이 연료가 고압공급펌프를 거쳐 축압기로 이동되고 다시 축압기에서 연료분사밸브로 이동되어 연소실내로 연료를 분사하는 것이다.

여기서, 고압공급펌프는 플런저의 상하승강에 따라 저압의 유입 연료를 고압으로 변환하여 이를 축압기에 보내는 역활을 담당하게 되고, 축압기는 스프링의 장력 또는 유압에 의해 연료의 압력을 제어하여 이를 연료분사밸브에 공급하므로서, 연료분사밸브는 항상 안정된 상태의 연료를 공급받아 이를 연소실내로 분사하게 되는 것이다.

특히, 고압공급펌프는 도 3의 도시와 같이, 엔진으로부터 구동력을 전달받은 캠축(10)이 회전함에 따라, 캠축(10)에 형성된 캠(11)의 형상에 따라서 플런저(12)가 플런저실(17) 내면을 상하왕복하게 된다.

플런저(12)가 하강운동을 하면, 연료체류실(23)에 고여 있는 연료가 저압유로(14), 제어통로(15), 흡입유로(16)를 차례로 통해서 플런저실(17)로 유입된다. 플런저(12)가 하강운동을 종료(하사점 위치)할 때까지 플런저실(17)로의 연료유입은 계속된다.

이제 플런저(12)가 캠(11)에 의해 상승운동을 하게 되면 플런저실(17)에 유입된 연료는 흡입유로(16)를 통하여 제어통로(15)에 도달하게 된다.

이때, 전자기밸브(18)로 전류의 통전이 차단되어 있다면, 니들밸브 스프링(21)의 셋트력에 의해 니들밸브 시트부(20a)가 제어통로 시트부(15a)로부터 이탈된 상태이므로 도 5a의 도시와 같이 제어통로(15)와 저압유로(14)는 서로 연통을 하게 되기 때문에, 플런저(12)의 상승운동에 의해 제어통로(15)에 도달한 연료는 저압유로(14)를 통하여 연료체류실(23)로 리턴된다.

또, 전자기밸브(18)가 통전되어 있다면, 전자기밸브(18)에 의한 인장력이 니들밸브(20)를 끌어당겨서 도 5b의 도시와 같이 니들밸브 시트부(20a)가 제어통로 시트부(15a)에 착좌한 상태이므로 플런저(12)에 의해 압송된 연료는 흡입유로(16)를 통하여 제어통로(15)에 도달하고, 다시 니들밸브 흉부(20c), 토출유로(25), 송출밸브를 통하여 축압실(2)로 송출되는 것이다.

그러나, 전기와 같은 일반적인 고압공급펌프는 니들밸브 축부(20b)가 제어통로 소경부(15b)와 면접촉하게 되고, 니들밸브 시트부(20a)는 제어통로 시트부(15a)와 면접촉하게 되므로, 플런저(12)에 의해 압축된 고압의 연료가 축압실(2)로 송출되기 위해서 니들밸브(20)와 배럴(13)에 형성된 제어통로(15)는 높은 정밀도로 가공하여야 하는 문제점이 있다. 특히, 니들밸브 축부(20b)와 제어통로 소경부(15b) 사이의 틈새가 너무 작으면 니들밸브(20)의 왕복운동이 원활하지 못하게 되고 틈새가 너무 크면 고압의 연료가 누유되어서 축압실(2)로 필요한 양 만큼의 연료를 송출할 수 없기 때문에 축압실(2)의 연료압력을 정밀하게 제어할 수 없는 것이다.

따라서, 연로가 새지 않게 정밀하게 가공하여야 하므로 가공이 대단히 어렵고 제조원가가 비싸게 되는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 제거코져 안출된 것으로서, 연료의 누유를 방지하고 연료압력의 제어 정밀도가 높은 고압공급펌프를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

본 발명을 이루기 위한 기술적 수단으로는 전자기밸브의 인장력에 의해 니들밸브가 닫혀 있을때, 제어통로 시트부는 니들밸브 시트부에 의해 막혀 있고, 제어통로 대경부의 끝단은 스토퍼에 의해 폐쇄되어 있기 때문에 플런저에 의해 가압(압축)된 고압연료가 흡입유로를 통해서 제어통로에 도달하면 이 고압연료는 토출유로와 송출밸브를 거쳐서 축압실로 송출된다.

이때, 고압연료의 압력은 니들밸브 시트부측의 밑면을 전자기밸브측으로 밀어주도록 작용하므로 니들밸브 시트부와 제어통로 시트부의 사이에는 밀착이 더욱 양호하게 되어 누유를 보다 확실하게 차단하는 것이다.

한편, 고압연료는 종래의 고압공급펌프에서와는 다르게 니들밸브 축부측으로는 통하지 않기 때문에 이 부분에서의 누유에 대한 염려는 없어진다. 그러므로 전자기 밸브에 의해 보다 정밀하게 축압실의 연료압력의 제어가 가능해지는 것이다.

도 1은 연료분사장치의 개략설명도

도 2는 본 발명 고압공급펌프의 단면설명도

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 니들밸브의 작동설명도

도 4는 종래의 고압공급펌프 단면설명도

도 5a 및 도 5b는 종래 니들밸브의 작동설명도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 고압공급펌프 2 : 축압실

3 : 연로분사밸브

12 : 플런저 13 : 배럴

14 : 저압유로 15 : 제어통로

16 : 흡입유로 17 : 플런저실

18 : 전자기밸브 20 : 니들밸브

21 : 니들밸브 스프링 25 : 토출유로

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면에 의해 보다 상세히 설명하며, 도면의 주요부호는 이해력을 돕기 위해 종래의 식별부호와 동일하게 사용한다.

도 2는 본 발명 고압공급펌프의 단면설명도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 니들밸브 및 유로의 작동설명도이다.

고압공급펌프(1)에는 저압유로(14) 및 제어통로(15), 흡입유로(16), 토출유로(25), 플런저실(17)을 마련하고 있는 베럴(13)이 펌프하우징(6)의 상부에 볼트(26)에 의해 고정되어 있다.

또, 배럴(13)에는 토출유로(25)의 끝에 송출밸브(19)가 결합하고 있고, 제어통로 대경부(15c)의 외측 끝에 스토퍼(22)가 결합하고 있으며, 제어통로 소경부(15b)의 외측 끝에 전자기밸브(18)가 결합하고 있다.

플런저(12)의 하단은 스프링시트(28)에 끼워지고, 엔진으로부터 구동력을 전달받아서 회전하는 캠축(10)에 형성된 캠(11)과 면접촉하면서 회전하는 타페트(27)위에 상기의 스프링시트(28)가 위치하기 때문에 캠축(10)이 회전하면 플런저실(17)에 수용되어 있는 플런저(12)가 캠(11)의 형상에 따라 왕복운동을 하게 된다.

도면에 도시하지 않은 전자제어유니트(ECU)는 엔진의 회전수나 부하등의 엔진의 운전상태에 따라 연료압력이 최적치가 되도록 전자기밸브(18)의 통전시기를 제어하고, 이것에 의해 축압실(2)로 송출되는 연료량이 제어되기 때문에, 축압실(2)내의 연료압력을 소정치로 제어할 수 있는 것이다.

또한, 전자제어유니트(ECU)는 엔진의 운전상태에 따라 연료분사시기 및 분사기간을 제어하기 위해 연료분사밸브(3)로 제어신호를 출력한다.

고압공급펌프(1)의 작동에 대하여 도 3a 및 도 3b의 도시와 같이 연료흡입행정과 연료배출행정으로 분리하여 설명하도록 한다.

먼저, 연료의 흡입행정은,

캠축(10)의 회전에 따라 캠(11)이 회전하고, 이 회전하는 캠(11)의 형상에 의해 타페트(27), 스프링시트(28), 플런저(12)가 함께 왕복운동을 하게 된다.

전자기밸브(18)에 통전이 차단되면 니들밸브 스프링(21)의 셋트력에 의해 니들밸브 시트부(20a)는 제어통로 시트부(15a)로부터 떨어지기 때문에 니들밸브(20)는 열린상태로 되어 도 3a와 같은 상태로 되는 것이다.

이 상태에서 플런저(12)가 하강운동을 하게 되면 연료체류실(23)에 고여있는 저압연료가 저압유로(14), 제어통로(15), 흡입유로(16)를 통하여 플런저실(17)로 유입된다. 이때, 전자기밸브(18) 내에 고여 있던 저압연료가 저압유로(14), 제어통로(15), 흡입유로(16)를 통하여 플런저실(17)로 유입되기도 한다.

플런저(12)가 하강운동을 종료하는 하사점에 위치할 때까지 연료는 계속하여 플런저실(17)로 유입된다.

또, 연료의 압축 및 송출행정을 살펴보면,

캠(11)의 형상이 플런저(12)를 상승운동하도록 하는 방향으로 회전하고 있을때, 미도시된 전자제어유니트(ECU)에 의해 전자기밸브(18)로 통전을 하게 되면 전자기밸브(18)에 발생하는 인장력이 니들밸브(20)를 끌어당겨서 도 3b의 도시와 같이 니들밸브 시트부(20a)가 제어통로 시트부(15a)에 착좌하여 니들밸브(20)는 닫힘상태로 된다.

이 상태에서 플런저(12)가 계속하여 상승운동을 하게 되면, 플런저실(17)내의 연료는 압축되어 고압으로 되고, 이 고압의 연료는 흡입유로(16), 제어통로의 대경부(15c), 토출유로(25)를 차례로 지나고 송출밸브(19)를 통해서 축압실(2)로 송출된다.

이 과정에서 제어통로 대경부(15c)를 지나가는 고압연료의 압력은 니들밸브 시트부(20a)의 밑면을 니들밸브(20)의 닫힘방향으로 밀어 주도록 작용하기 때문에 니들밸브(20)의 닫힘이 더욱 확실하게 되어서 고압공급펌프(1)가 연료압력을 보다 정밀하게 제어 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

이상과 같은 본 발명 연료분사장치용 고압공급펌프는 고압의 연료가 니들밸부 축부와 제어통로 소경부 사이의 틈새로 새는 것이 방지 되므로 연료의 압력제어를 보다 정밀하게 할 수 있고, 니들밸브와 배럴내의 제어통로의 가공이 보다 용이하게 되는 것에 의해 제조공정이 단축되고, 제조원가 또한 저하되는 효과가 있는 것이다.

Claims

연료를 가압하는 플런저(12)와, 플런저(12)를 왕복운동케 하는 캠(11)과, 이 플런저(12)를 지지하는 플런저실(17)과, 플런저실(17)의 상부에 흡입유로(16) 및 토출유로(25), 제어통로(15)를 마련한 배럴(13)의 일측에, 전자기 밸브(18)를 결합하여 이에 의해 제어통로(15)내의 니들밸브(20)가 왕복되게 한 통상의 고압공급펌프에 있어서,

제어통로의 소경부(15b)는 저압유로(14)가 연통되게 하고, 제어통로의 대경부(15c)는 흡입유로(16) 및 토출유로(25)의 중심을 지나게 연장 형성하여, 플런저(12)의 상승시 고압연료에 의해 니들밸브 시트부(20a)와 제어통로 시트부(15a)의 착좌성이 향상되게 함을 특징으로 하는 연료분사장치용 고압공급펌프.
제 1항에 있어서, 스토퍼(22)는 나사부를 마련하여 제어통로(15)의 대경부(15c)와 나사결합됨을 특징으로 하는 연료분사장치용 고압공급펌프.
제 1항에 있어서, 스토퍼(22)는 볼트를 이용하여 배럴(13)에 결합됨을 특징으로 하는 연료분사장치용 고압공급펌프.