KR20010054650A - 고압 전자 축압식 연료분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축압실(COMMON RAIL)내에 축압된 고압의 연료를 디젤엔진의 각 실린더 안으로 분사하는 축압식 연료분사장치에 있어서, 축압실내에 고압연료를 압송하는 토출량 가변 고압공급펌프에 관한 것으로,

왕복운동하는 플런저에 의해 연료를 압축하는 고압공급펌프로 부터 송출되는 연료가 축압실에 저장되었다가 배관을 거쳐서 배관의 한쪽 끝에 설치된 인젝터를 통하여 엔진의 연소실로 분사되도록 하는 연료분사펌프에 있어서, 상기 고압공급펌프내의 플런저 배럴에 형성된 고압유로와, 이 유로와 교차하는 접동공내에서 왕복 접동(슬라이딩)하도록 삽입된 니들밸브와, 이 니들밸브의 끝단에 취부된 아마추어의 아래에 삽입되는 어드저스트 와셔와, 솔레노이드 밸브의 반대측에서 플런저 배럴에 고정되는 스토퍼와, 상기 니들밸브를 상기의 스토퍼측으로 밀고 있는 압축스프링을 지지하는 조정 플레이트 및 스프링 시트와, 상기의 상부 스프링 시트가 고정되는 어댑터와, 이 어댑터의 상부에 리테이닝 너트에 의해 취부되는 스테이터등을 구비하는 것이다.

Description

고압 전자 축압식 연료분사장치{The fuel injection device for electronic pressure accumulation}

본 발명은 축압실(COMMON RAIL)내에 축압된 고압의 연료를 디젤엔진의 각 실린더 안으로 분사하기 위한 축압식 연료분사장치의 축압실내에 고압연료를 압송하는 토출량 가변 고압공급펌프에 관한 것이다.

종래의 연료분사장치는 연료를 압축하여 디젤엔진의 실린더안으로 분사시키기 위해 저크(JERK)식 연료분사장치를 도입하였다.

이러한 일반적인 열형분사펌프는 엔진에 의해 회전하는 캠샤프트의 캠 속도에 대하여 연료를 순간적으로 압축 분사하는 이른 바 저크식 분사시스템이기 때문에 발생하는 최고 분사압에는 엔진 회전수에 대한 의존성이 있고, 특히 엔진 저속영역에서는 충분한 분사압력이 얻어지지 않는 문제점이 있었다.

이러한 낮은 분사압력은 노즐에서의 분무의 미립화와 관통력을 낮게 하여 배기 가스중의 입자상물질(PM)과 스모크를 배출하는 단점이 있었다.

종래의 기계식 펌프에 대한 구체적인 예가 도 5에 표시되어 있다.

도 5에 있어서, 플런저(3)의 하단측에 형성한 페이스부(11)는 플런저배럴(2)의 하부 외주에 안내된 분사량 제어슬리이브(12)의 하부에 형성된 갈라진 홈에 끼어 맞추어진다.

이 분사량 제어슬리이브(12)는 상단 플랜지부에 고착된 보올(13)을 거쳐서 일단의 도시되지 않은 가버너에 연결된 제어랙(14)과 걸어 맞추어져 있고, 플런저(3)는 상기 제어랙(14)의 변위에 수반하여 회동해서 플런저 리이드의 변화에 의해 연료분사량을 제어한다.

본 발명은 플런저의 왕복운동에 의하여 가압실내에 흡입한 연료를 가압하여 송출을 행하는 연료공급펌프에 있어서, 전기한 문제점을 제거코저 엔진의 회전수에 독립적으로 연료의 고압화 및 토출량 제어가 가능하도록 전자기식 솔레노이드 밸브를 추가하여 고압의 연료를 적정량으로 축압실에 송출하도록 하여 엔진 회전수에 대한 의존성이 없이 연료를 적절한 압력까지 고압으로 증대하고 양호한 미립화를 제공하므로써 미연소 연료를 줄이는 것에 본 발명의 목적이 있다.

도 1 는 본 발명의 연료분사장치

도 2 는 도 1의 고압공급펌프를 나타낸 종단면도

도 3 은 도 2 의 전자기식 솔레노이드 밸브의 상세도(연료 흡입시 상태)

도 4 는 도 2 의 전자기식 솔레노이드 밸브의 상세도(연료 토출시 상태)

도 5 는 종래의 연료분사펌프를 나타낸 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 펌프하우징 2 : 플런저 배럴

3 : 플런저 15 : 고압공급펌프

16 : 축압실 17 : 배관

18 : 인젝터 20 : 솔레노이드 밸브

21 : 스토퍼 24 : 밸브몸체

25 : 니들밸브 26, 38 : 스프링시트

27 : 아마추어 28 : 리테이닝 너트

31 : 스테이터 22, 32, 33, 39 : 유로

37 : 조정플레이트 40 : 어드저스트 와셔

이하 본 발명의 실시예를 도면에 의하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 연료분사장치를 나타낸 것이다.

고압공급펌프(15)는 도면에 표시되어 있지 않은 연료탱크로부터 저압공급펌프를 경유하여 흡입된 연료를 고압으로 가압하고, 이 고압의 연료를 배관(17)을 통해 축압실(16)내에 압송하고, 축압실(16)내의 연료를 고압으로 유지한다.

또한 축압실(16)내에 저장되어 있는 고압연료를 디젤엔진의 실린더 안으로 분사하기 위한 인젝터(18)는 고압 배관(17)을 통하여 축압실(16)에 접속되어 있다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 고압공급펌프를 도시한 것이다

펌프하우징(1)의 상방 내부에는 상방에 솔레노이드 밸브(20)가 부착 가능하고, 축심에 접동공(19)을 구비한 플런저 배럴(2)이 장착되고, 상기 접동공(19)에는 플런저(3)가 접동자재되게 끼워 맞추어져 있다.

이 플런저(3)는 종래의 열형 분사펌프와 같이 외주면에 절삭홈이 형성된 원통형상의 플런저와 다르게, 리드홈이 전혀 설계되어져 있지 않는 원통 형상을 하고 있다.

또 플런저 배럴(2)의 측면에는 송출밸브(4)가 설치되고, 밸브하우징(15)에 의하여 죄어져 고정되어 있고, 상기 송출밸브(4)와 플런저(3)의 상단면과의 사이에는 연료가 충진되는 가압실(6)과 고압 유로(39)가 형성되어 있다.

펌프하우징(1)의 하부에는 기관의 구동축에 연결된 캠샤프트(7)가 회전 가능하게 설치되어 있고, 상기 플런저(3)는 타펫(9)을 거쳐서 캠샤프트(7)에 형성된 캠(8)에 접하고 있다.

10은 플런저 스프링이고, 상기 플런저(3) 및 타펫(9)을 캠(8) 방향으로 밀고 있고, 캠샤프트(7)의 회전에 수반하여 플런저(13) 및 타펫(9)은 왕복 운동을 한다.

상기 가압실(6)이 상단면에는 확장된 구멍(23)을 형성하여 축심에 대하여 경사진 유로(22)를 구비한 스토퍼(21)가 설치되어 있다.

플런저배럴(2)의 상방 내부에는 축심에 접동공(29)을 구비한 밸브 몸체(24)가 장착되고, 상기 접동공(29)에는 니들밸브(25)가 접동자재로 끼워 맞추어져 있다.

또한 밸브몸체(24)의 상단에 니들밸브(25)와 밸브몸체(24)사이에 하부 스프링 시트(38)와 스프링력 조정 플레이트(37), 또 압축 스프링(30)을 설치하고, 그 위에 상부 스프링 시트(26)를 나사로 죄어 밸브몸체(24)에 고정하므로써 솔레노이드 밸브(20)가 단전시에는 압축 스프링(30)의 세트력에 의해 니들밸브(25)가 항상 스토퍼(21)에 접촉이 되고, 솔레노이드 밸브(20)가 통전시에는 니들밸브(25)가 들어 올려져 밸브 몸체(24)의 하단의 테이퍼 형상의 시트면(35)에 접촉되도록 한다.

상기 니들밸브(25)의 상단에는 아마추어(27)가 나사로 죄어 고정되어 있고, 스테이터(31)는 플런저배럴(2)의 상단에 위치하여 리테이닝 너트(28)로 죄어 고정되어 있다.

이때 니들밸브(25)가 작동시 아마추어(27)와 스테이터(31) 사이에는 항상 일정한 간격을 유지하여 접촉이 되지 않도록 설계되어 있어 아마추어(27)의 마모를 방지할 수 있다.

도 3 및 도 4 는 본 고안의 연료분사펌프에 사용되는 전자기식 솔레노이드 밸브의 요부를 나타낸 것이다.

도 3 은 솔레노이드가 단전되어 압축스프링(30)의 세트력에 의해 니들밸브(25)가 아래로 밀려져 스토퍼(21)에 접촉되어 있는 상태로, 연료가 고압으로 될 수 없는 상태이다.

즉 플런저(3)가 하강되면 연료저장실(41)로부터 플런저 배럴(2)에 형성된 유로(32)를 통해 공급된 연료는 저압연료실(34)을 거쳐서, 이 저압연료실(34)과 연통하도록 밸브몸체(24)에 설치된 유로(33)를 통하고, 다시 스토퍼(21)내의 유로(22)를 통하여 가압실(6)에 충전된다.

이때 플런저(3)가 상승행정을 하면 가압실(6)내의 연료는 유로(22), 유로(33), 저압연료실(34), 유로(32)를 차례로 통해서 연료저장실(41)로 되돌아 가기 때문에 고압의 연료가 만들어지지는 않는다.

도 4 는 솔레노이드가 통전되어 스테이터(31)의 흡인력에 의해 니들밸브(25)가 위로 당겨져 니들밸브(25)의 하부에 형성된 테이퍼 형상의 시트면(36)이 밸브몸체(24)의 시트면(35)에 접촉되어 있는 상태로, 연료를 가압 및 송출하는 방식을 나타낸 것이다.

즉, 플런저(3)가 상승행정시에 솔레노이드 밸브(20)에 통전이 되면 니들밸브(25)가 밸브몸체(24)의 시트면(35)을 막아주고, 가압실(6)내의 연료는 가압되기 시작하고, 계속하여 플런저(3)가 상승하여 가압실(6)내의 연료는 가압되기 시작하고, 계속하여 플런저(3)가 상승하여 가압실(6)내의 연료압력이 밸브하우징(5)내의 스프링 세트력과 축압실(16)내의 연료 압력의 합력보다 커지면 고압의 연료는 고압 유로(39)를 통하여 축압실(16)로 송출된다.

이때 솔레노이드 밸브(20)의 통전시간을 제어하므로써 연료의 토출량을 가변시킬 수 있다.

즉 축압실(16)내의 연료가 필요한 소정의 압력으로 충진될 때까지 솔레노이드 밸브(20)에 통전이 되도록 한다.

따라서 엔진회전수에 관계없이 솔레노이드밸브(20)에 통전시간을 제어하여 축압실(16) 내의 연료를 고압으로 축압시킬 수 있고, 이 축압된 고압의 연료가 인젝터(18)를 통하여 엔진의 실린더 안으로 분사되므로써 엔진의 성능에 양호한 미립화를 제공하기 때문에 본 과제가 달성될 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 플런저의 왕복 운동에 의하여 가압실내에 흡입한 연료를 가압하여 송출을 행하는 연료공급펌프에 있어서, 엔진의 회전수에 관계없이 솔레노이드 밸브의 통전시간을 제어하므로서 축압실 내의 연료를 고압으로 축압시키고, 이 축압된 연료가 인젝터에 의해 실린더 내부로 분사되게 하므로서 분사 연료의 미립화를 달성하여 미연소 연료를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 왕복운동하는 플런저(3)에 의해 연료를 압축하는 고압공급펌프(15)로 부터 송출되는 연료가 축압실(16)에 저장되었다가 배관(17)을 거쳐서 배관(17)의 한쪽 끝에 설치된 인젝터(18)를 통하여 엔진의 연소실로 분사되도록 하는 연료분사펌프에 있어서, 상기 고압공급펌프(15)내의 솔레노이드 밸브(20)에는 니들밸브(25)가 밸브몸체(24)의 접동공(29)내에서 왕복 슬라이딩 하도록 삽입되어 있고, 플런저(3)가 상승 행정시에 상기 솔레노이드 밸브(20)에 통전하면 상기 니들밸브(25)가 시트면(35)을 폐쇄하여 가압실(6)내의 연료는 고압으로 압축되어서 고압 유로(39)를 거쳐서 송출밸브(4)를 열고 송출되어 축압실(16)에서 축압되도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 전자 축압식 연료분사장치.
2. 제1항에 있어서, 솔레노이드 밸브(20)의 플런저배럴(2)과 밸브몸체(24) 사이에 삽입되는 스토퍼(21)에 유로(22)를 형성해 놓은 것을 특징으로 하는 고압 전자 축압식 연료분사장치.
3. 제1항에 있어서, 솔레노이드 밸브(20)의 단전시에 니들밸브(25)가 스토퍼(21)측으로 밀착되도록 하는 압축 스프링(30)의 세트력을 소정의 설계된 값으로 조정할 필요가 있는데, 두께를 달리하는 조정 플레이트(37)를 선정하여 압축스프링(30)과 스프링시트(26)(38) 사이에 삽입하여 압축스프링(30)의 세트력을 조정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고압전자 축압식 연료분사장치.
4. 제1항에 있어서, 솔레노이드밸브(20)의 통전시에 스테이터(31)의 흡입력에 의해 니들밸브(25)가 스테이터(31)측으로 밸브몸체(24)의 시트면(35)에 닿을 때까지 끌려가더라도 니들밸브(25)의 상단에 고정된 아마추어(27)는 스테이터(31)에 접촉되지 않고, 일정한 간극을 유지하여 스테이터(31)가 손상되지 않도록 하기 위해 니들밸브(25)와 아마추어(27)사이에 어드저스트 와셔(40)를 삽입하여 조정할 수 있도록 함을 특징으로 하는 고압전자축압식 연료분사장치. `