KR20070100632A - Fuel-scavenged piston pump - Google Patents

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KR20070100632A
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토르스텐 그리츠코
스테판 하아스
토마스 하만
빌프리트 카우프만
루드빅 마이어
홀거 샤아르
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맨 비앤드더블유 디젤 악티엔게젤샤프트
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Abstract

A fuel-scavenged piston pump is provided to prevent lacquering between a pump cylinder and a pump piston caused by used fuel. A fuel-scavenged piston pump includes a wide ring groove(5c). The wide ring groove is formed at an inner surface of a pump piston. Discharge ports(8) are connected through a discharge ring groove. The discharge ring groove is formed at an inner surface of the pump cylinder. A single hole guided to the exterior of the cylinder housing is still needed. A gap(14) is formed from a lower edge of a supply ring groove to an upper edge of the wide ring groove. When the wide ring groove is connected to the discharge ports(6,8) to be in communication with fluid, the gap is a sealing surface formed with respect to the supply ring groove.

Description

연료 소기식 피스톤 펌프{FUEL-SCAVENGED PISTON PUMP}Fuel scavenging piston pump {FUEL-SCAVENGED PISTON PUMP}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피스톤 펌프의 개략도.1 is a schematic diagram of a piston pump according to a first embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 피스톤 펌프의 개략도.2 is a schematic view of a piston pump according to a second embodiment of the invention.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 피스톤 펌프의 개략도.3 is a schematic view of a piston pump according to a third embodiment of the invention.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 피스톤 펌프의 개략도.4 is a schematic view of a piston pump according to a fourth embodiment of the invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

1: 펌프 하우징 2: 펌프 피스톤1: pump housing 2: pump piston

3: 공급 링 홈 4: 공급구3: supply ring groove 4: supply port

5a, 5b, 5c: 리세스 6, 11: 배출 링 홈5a, 5b, 5c: recess 6, 11: exit ring groove

7: 수집 링 홈 8, 10: 배출구7: collecting ring groove 8, 10: outlet

9: 수집구 12: 펌프 실린더9: Collector 12: Pump Cylinder

13: 행정 체적 14: 간격13: stroke volume 14: interval

본 발명은 연료 소기식(掃氣式) 피스톤 펌프, 특히 선박 기관용 내연기관의 커먼 레일 연료 분사 시스템에 사용하기 위한 연료 소기식 피스톤 펌프에 관한 것 이다.The present invention relates to a fuel scavenging piston pump, in particular a fuel scavenging piston pump for use in a common rail fuel injection system of an internal combustion engine for ship engines.

선행 기술에는 커먼 레일 시스템에 사용하기 위한 고압 펌프가 공지되어 있다. 상기 펌프는 일반적으로 특히 펌프 실린더와 펌프 피스톤 사이의 홈 밀봉으로 인해 낮은 누설 손실을 특징을 하는 피스톤 펌프 또는 행정 변위기이다. 펌프 피스톤 운동은 펌프 피스톤 또는 피스톤 로드에서, 예컨대 캠 구동 장치와 같은 캠 메커니즘에 의해 발생된다.Prior art is known high pressure pumps for use in common rail systems. The pump is generally a piston pump or stroke displacement characterized by low leakage losses, in particular due to the groove sealing between the pump cylinder and the pump piston. Pump piston movement is generated at the pump piston or piston rod, for example by a cam mechanism such as a cam drive.

선행 기술에 공지된 펌프를 농경용 차량에 사용하는 경우, 펌프 실린더와 펌프 피스톤 사이의 낮은 누설 손실은 긍정적으로 평가된다. 그러나, 내연기관이 예컨대 선박 기관에서와 같이 중유(HFO)로 작동되면, 펌프 실린더와 펌프 피스톤 사이에 누설 연료로서 퍼진 펌핑될 연료가 펌프 실린더와 펌프 피스톤 사이의 안내면 상에 침전된다. 상기 안내면 상에 중유가 침전되는 것을 "래커링"이라 한다. When a pump known in the prior art is used in an agricultural vehicle, the low leakage loss between the pump cylinder and the pump piston is positively evaluated. However, when the internal combustion engine is operated with heavy oil (HFO), for example in a marine engine, the fuel to be pumped as leaking fuel between the pump cylinder and the pump piston is deposited on the guide surface between the pump cylinder and the pump piston. Precipitation of heavy oil on the guide surface is referred to as "lacquering".

본 발명의 과제는 사용되는 연료에 의해 야기되는, 펌프 실린더와 펌프 피스톤 사이의 래커링을 방지하는 피스톤 펌프를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a piston pump which prevents lacquering between the pump cylinder and the pump piston caused by the fuel used.

상기 과제는 청구항 1에 의해 해결된다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 실시예를 제시한다.The problem is solved by claim 1. The dependent claims present preferred embodiments of the invention.

본 발명에 따라 하나 이상의 펌프 실린더가 형성된 펌프 하우징을 포함하는 피스톤 펌프가 제공된다. 펌프 실린더 내에서 펌프 피스톤은 축방향으로 왕복 안내된다. 펌프 피스톤은 캠 메커니즘 또는 캠 디스크, 예컨대 편심으로 지지된 디 스크 또는 캠에 의해 구동된다. 펌프 피스톤과 펌프 실린더 사이에는 챔버, 소위 작동 챔버 또는 행정 체적이 형성된다. 본 발명에 따른 펌프는 하나 이상의 피스톤을 가진 레이디얼 피스톤 펌프(radial piston pump) 또는 액시얼 피스톤 펌프(axial piston pump)일 수 있다. 펌프 실린더와 펌프 피스톤 사이에는 하나 이상의 리세스가 제공되며, 상기 리세스 내에서 연료가 축방향으로 송출된다.According to the present invention there is provided a piston pump comprising a pump housing in which at least one pump cylinder is formed. In the pump cylinder, the pump piston is reciprocally guided in the axial direction. The pump piston is driven by a cam mechanism or cam disk, such as an eccentrically supported disk or cam. Between the pump piston and the pump cylinder, a chamber, a so-called working chamber or stroke volume, is formed. The pump according to the invention can be a radial piston pump or an axial piston pump with one or more pistons. One or more recesses are provided between the pump cylinder and the pump piston, in which fuel is pumped out axially.

펌프 실린더 벽과 펌프 피스톤 사이의 챔버 내의 연료를 축 방향으로, 즉 펌프 피스톤의 운동 방향으로 안내할 수 있는, 펌프 피스톤과 펌프 실린더 사이의 리세스의 제공에 의해, 펌프 실린더와 펌프 피스톤 사이의 안내면 또는 안내 영역이 연료로 소기된다. 중유와 같은 연료로 안내면을 소기함으로써, 안내면의 영역에서 침전이 일어나지 않을 수 있고 래커링이 효과적으로 방지된다. 소기를 위해 사용되는 연료의 송출 방향은 피스톤 펌프의 행정 체적으로부터 떨어져 펌프 피스톤 로드를 향하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 피스톤 펌프는 펌프 피스톤과 펌프 실린더 사이의 갭 내에 침전하는 경향이 있는 모든 연료에 적합하다.Guide surface between the pump cylinder and the pump piston by providing a recess between the pump piston and the pump cylinder, which can guide the fuel in the chamber between the pump cylinder wall and the pump piston in the axial direction, ie in the direction of movement of the pump piston. Or the guide region is purged with fuel. By scavenging the guide surface with fuel such as heavy oil, precipitation may not occur in the region of the guide surface and lacquering is effectively prevented. The delivery direction of the fuel used for scavenging is preferably directed away from the stroke volume of the piston pump towards the pump piston rod. The piston pump according to the invention is suitable for all fuels that tend to settle in the gap between the pump piston and the pump cylinder.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 피스톤 펌프로부터 송출될 연료가 안내면의 소기를 위해 또는 펌프 피스톤의 소기를 위해 사용되는 것이 아니라, 소기를 위한 별도의 연료가 공급구를 통해 제공되며, 상기 별도의 연료는 다시 펌프 실린더와 펌프 피스톤 사이의 영역으로부터 배출구를 통해 배출될 수 있다. 공급구와 배출구는 각각 펌프 실린더 내의 링 홈 및 펌프 하우징 내의 보어로 이루어진다. 배출구를 통해 흘러나가지 않은 연료는 수집구를 통해 유도될 수 있다. 수집구는 바람직하게는 소기를 위해 사용되는 연료의 흐름 방향으로 볼 때 배출구 후방에 배 치되고, 마찬가지로 펌프 실린더 내의 링 홈과 펌프 하우징 내의 홀로 이루어진다.According to a preferred embodiment of the present invention, the fuel to be discharged from the piston pump is not used for the scavenging of the guide surface or for the scavenging of the pump piston, but a separate fuel for scavenging is provided through the supply port, Fuel can again be discharged through the outlet from the region between the pump cylinder and the pump piston. The supply port and the outlet port respectively consist of a ring groove in the pump cylinder and a bore in the pump housing. Fuel that has not flowed through the outlet can be led through the collector. The collector is preferably arranged behind the outlet in the flow direction of the fuel used for scavenging and likewise consists of a ring groove in the pump cylinder and a hole in the pump housing.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 펌프 피스톤 내에 리세스가 제공됨으로써, 낮은 제조 비용이 실현될 수 있다. 이 실시예에 따라, 펌프 피스톤 내에 리세스가 제공됨에도 불구하고, 본 발명에 따라 펌프 피스톤과 펌프 실린더 내의 리세스와의 조합도 실현될 수 있다. 리세스들은 조합될 수도 있는 상이한 형태로 피스톤에 형성될 수 있다. 예컨대, 종방향 홈, 횡방향 홈 또는 나선형 홈이 펌프 피스톤의 종방향으로 제공될 수 있다. 또한, 펌프 피스톤 상에 형성된 홈에 의해, 안내면을 따라 연료를 송출하는 송출 컵이 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, by providing a recess in the pump piston, a low manufacturing cost can be realized. According to this embodiment, although a recess is provided in the pump piston, a combination of the pump piston and the recess in the pump cylinder can also be realized according to the present invention. The recesses may be formed in the piston in different forms that may be combined. For example, longitudinal grooves, transverse grooves or helical grooves may be provided in the longitudinal direction of the pump piston. In addition, by the groove formed on the pump piston, a delivery cup for delivering fuel along the guide surface can be formed.

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참고하여 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 피스톤 펌프의 제1 실시예를 도시한다. 이 실시예에서는 종방향 홈이 펌프 피스톤의 외주면에 형성되어 있다. 캠 메커니즘, 여기서는 타원형 캠에 의해 펌프 피스톤(2)이 펌프 하우징(1) 내에서, 즉 펌프 실린더(12) 내에서 상하로 움직인다. 펌프 실린더(12)와 펌프 피스톤(2)은 펌프 하우징(1) 내에서 행정 체적(13)을 형성한다. 연료는 공급구(4)를 통해, 펌프 실린더 내에 링형으로 형성된 공급 링 홈(3)에 공급된다. 상기 공급된 연료는 리세스(5a)를 통해 배출 링 홈(6)에 도달한 다음, 상기 배출 링 홈(6)을 통해 펌프 하우징(1) 내에 형성된 배출구(8)에 도달한다. 공급부 및 귀환부는 바람직하게는 압력차를 갖는다. 연료는 배출구(8)를 통해 연료로서의 후속 사용을 위해 또는 펌프 피스톤의 소기를 용기 내로 안내될 수 있다. 또한, 별도의 용기 내에 넣어두지 않고 바로 후속 사용하는 것도 가능하다. 펌프 피스톤의 소기를 위해, 예컨대 중유와 같은 펌핑될 연료 대신에 다른 적합한 유체가 사용될 수 있는데, 이 경우 상기 유체는 펌프 피스톤과 펌프 실린더 사이의 래커링을 방지할 수 있어야 한다.1 shows a first embodiment of a piston pump according to the invention. In this embodiment, longitudinal grooves are formed in the outer circumferential surface of the pump piston. The cam piston, here an elliptical cam, moves the pump piston 2 up and down in the pump housing 1, ie in the pump cylinder 12. The pump cylinder 12 and the pump piston 2 form a stroke volume 13 in the pump housing 1. The fuel is supplied to the supply ring groove 3 formed in a ring shape in the pump cylinder through the supply port 4. The supplied fuel reaches the outlet ring groove 6 through the recess 5a and then through the outlet ring groove 6 to the outlet 8 formed in the pump housing 1. The supply part and the return part preferably have a pressure difference. The fuel may be guided through the outlet 8 for subsequent use as fuel or for evacuation of the pump piston into the vessel. It is also possible to use the product immediately afterwards without putting it in a separate container. For the scavenging of the pump piston, other suitable fluids may be used instead of the fuel to be pumped, for example heavy oil, in which case the fluid should be able to prevent lacquering between the pump piston and the pump cylinder.

배출 링 홈(6) 하부에 수집 링 홈(7)이 형성되고, 상기 수집 링 홈(7)은 수집구(9)와 유체가 통하도록 연결된다. 배출구(6, 8)를 통해 흘러나가지 않은 초과량의 연료는 수집구(7, 9)를 통해 수집됨으로써, 윤활유 영역에 이르지 않는다.A collecting ring groove 7 is formed below the discharge ring groove 6, and the collection ring groove 7 is connected in fluid communication with the collection port 9. Excess fuel not flowing through the outlets 6, 8 is collected through the collectors 7, 9, thus not reaching the lubricating oil region.

도 2는 실질적으로 도 1의 실시예에 상응하는 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 이하에서는 차이점만이 설명된다. 본 발명의 제2 실시예에서는 공급 링 홈(3)과 배출 링 홈(6) 사이의 간격이 확대되기 때문에, 펌프 피스톤(2)과 펌프 실린더(12) 사이의 안내면의 큰 영역이 소기된다. 또한, 펌프 피스톤(2) 둘레에 나선형 링 홈(5b) 형태의 리세스가 형성된다. 나선형으로 형성된 링 홈(5b)을 통해서도 연료가 축 방향으로 송출되는데, 그 이유는 상하 운동에 의해 횡방향으로 연장하는 링 홈에서도 연료가 축 방향으로 송출될 것이기 때문이다.2 shows a second embodiment of the invention substantially corresponding to the embodiment of FIG. 1. Only the differences are explained below. In the second embodiment of the present invention, since the distance between the supply ring groove 3 and the discharge ring groove 6 is enlarged, a large area of the guide surface between the pump piston 2 and the pump cylinder 12 is scavenged. In addition, a recess in the form of a helical ring groove 5b is formed around the pump piston 2. The fuel is also sent out in the axial direction through the ring groove 5b formed helically, because the fuel will be sent out in the axial direction even in the ring groove extending laterally by the vertical movement.

본 발명의 제3 실시예가 도 3에 도시된다. 제3 실시예는 리세스로서 펌프 피스톤 내의 넓은 링 홈(5c)을 도시한다. 또한, 배출구(8)와 배출구(9)가 펌프 실린더(12) 내의 배출 링 홈(7)을 통해 서로 연결됨으로써, 실린더 하우징 밖으로 안내되는 단 하나의 홀이 여전히 필요하다. 도면 부호 14는 공급 링 홈의 하부 에지로부터 넓은 링 홈(5c)의 상부 에지까지의 간격(14)을 도시한다. 상기 넓은 링 홈(5c)이 배출구(6, 8, 7, 9)와 유체가 통하도록 연결되는 경우, 상기 간격은 공급 링 홈(3)에 대해 형성되는 밀봉면이다.A third embodiment of the present invention is shown in FIG. The third embodiment shows the wide ring groove 5c in the pump piston as a recess. In addition, the outlet 8 and the outlet 9 are connected to each other via a discharge ring groove 7 in the pump cylinder 12, so that only one hole is guided out of the cylinder housing. Reference numeral 14 shows the gap 14 from the lower edge of the supply ring groove to the upper edge of the wide ring groove 5c. When the wide ring groove 5c is in fluid communication with the outlets 6, 8, 7 and 9, the gap is a sealing surface formed with respect to the supply ring groove 3.

본 발명의 제4 실시예는 도 4에 도시된다. 도 4는 리세스가 종방향 홈(5a) 과 횡방향 홈(5c)의 조합된 형태로 이루어진다는 점에서 제3 실시예와 다르다. 또한, 제4 실시예는 제1 및 제2 실시예와 같이 수집구(7, 9)를 갖는다. 수집구(7, 9)는 수집 링 홈(7)과 수집구(9)로 이루어진다. A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. 4 differs from the third embodiment in that the recess is made of a combination of longitudinal grooves 5a and lateral grooves 5c. In addition, the fourth embodiment has collection ports 7 and 9 like the first and second embodiments. The collecting openings 7 and 9 consist of a collecting ring groove 7 and a collecting opening 9.

본 발명에 따르면, 사용되는 연료에 의해 야기되는, 펌프 실린더와 펌프 피스톤 사이의 래커링을 방지하는 피스톤 펌프를 제공된다.According to the present invention, there is provided a piston pump which prevents lacquering between the pump cylinder and the pump piston caused by the fuel used.

Claims (12)

펌프 하우징(1)을 구비한 공통의 압력관을 포함하는 시스템에서 연료를 송출하기 위한 내연기관의 연료 분사 장치용 피스톤 펌프로서, A piston pump for a fuel injection device of an internal combustion engine for delivering fuel in a system including a common pressure tube with a pump housing 1, 상기 펌프 하우징(1) 내에 펌프 피스톤(2)이 배치되며, 상기 펌프 피스톤은 안내 영역을 따라 축 방향으로 움직일 수 있고 펌프 실린더(12)를 가진 펌프 피스톤(2)의 실린더측 단부에는 행정 체적(13)이 형성된, 연료 분사 장치용 피스톤 펌프에 있어서,A pump piston 2 is arranged in the pump housing 1, the pump piston being movable in the axial direction along the guide region and having a stroke volume at the cylinder side end of the pump piston 2 with the pump cylinder 12. 13), the piston pump for fuel injector, 상기 펌프 실린더(12)와 상기 펌프 피스톤(2) 사이의 상기 안내 영역 내에 하나 이상의 리세스(5a, 5b, 5c)가 제공되고, 상기 리세스 내에서 연료가 축 방향으로 이송되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치용 피스톤 펌프.One or more recesses 5a, 5b, 5c are provided in the guide region between the pump cylinder 12 and the pump piston 2, in which fuel is transported axially. Piston pumps for fuel injectors. 제1항에 있어서, 상기 연료는 축 방향으로 상기 행정 체적(13)으로부터 멀어지는 방향으로 송출되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치용 피스톤 펌프. 2. The piston pump of claim 1, wherein the fuel is discharged in a direction away from the stroke volume in the axial direction. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연료는 상기 펌프 실린더(12) 내의 공급구(3, 4)를 통해 상기 리세스(5a, 5b, 5c)에 공급되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치용 피스톤 펌프.3. Fuel injection device according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel is supplied to the recesses (5a, 5b, 5c) via feed ports (3, 4) in the pump cylinder (12). Piston pump. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리세스(5a, 5b, 5c)로부터 흘러들어가는 연료는 상기 펌프 실린더(12) 내의 배출구(6, 8, 10, 11)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치용 피스톤 펌프.The fuel flowing out of the recesses 5a, 5b, 5c is discharged through the outlets 6, 8, 10, 11 in the pump cylinder 12. A piston pump for fuel injector, characterized in that. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 행정 체적(13)으로부터 먼, 상기 펌프 실린더(12)의 측면에 수집구(7, 9)가 제공되고, 상기 수집구는 초과량의 연료를 배출하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치용 피스톤 펌프.5. The collectors 7, 9 according to claim 1, wherein the collectors 7, 9 are provided on the side of the pump cylinder 12 far from the stroke volume 13, the collectors having excess fuel. Piston pump for fuel injector, characterized in that for discharging. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리세스(5a, 5b, 5c)는 상기 펌프 피스톤(2)과 상기 펌프 실린더(12) 중 어느 하나 또는 이들 양자 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치용 피스톤 펌프.6. The recess according to claim 1, wherein the recesses 5a, 5b, 5c are provided in either or both of the pump piston 2 and the pump cylinder 12. 7. Piston pump for fuel injectors. 제6항에 있어서, 상기 리세스(5a)는 적어도 부분적으로 종방향 홈(5a)의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치용 피스톤 펌프.7. A piston pump as claimed in claim 6, characterized in that the recess (5a) is provided at least partially in the form of a longitudinal groove (5a). 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 리세스(5b)는 적어도 부분적으로 원주 방향(5b)으로 홈의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치용 피스톤 펌프.8. A piston pump according to claim 6 or 7, wherein the recess (5b) is provided at least partly in the form of a groove in the circumferential direction (5b). 제6항, 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리세스(5c)는 적어도 부분적으로 나선형 홈(5c)의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장 치용 피스톤 펌프. 9. A piston pump according to any one of claims 6, 7, or 8, characterized in that the recess (5c) is provided at least partly in the form of a helical groove (5c). 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤 펌프는 고압 영역에 사용하기 위한 레이디얼 피스톤 펌프(radial piston pump) 또는 액시얼 피스톤 펌프(axial piston pump)인 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치용 피스톤 펌프.10. Fuel injection according to any one of the preceding claims, wherein the piston pump is a radial piston pump or an axial piston pump for use in the high pressure region. Piston pump for the device. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내연 기관은 중유로 작동되는 선박 기관인 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치용 피스톤 펌프.The piston pump for a fuel injection device according to any one of claims 1 to 10, wherein the internal combustion engine is a marine engine operated with heavy oil. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 피스톤 펌프를 구비한 내연 기관.An internal combustion engine provided with a piston pump according to any one of claims 1 to 11.
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