KR20080035951A - 연료 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펌프 실린더(11) 내에 움직일 수 있게 지지된 펌프 피스톤(12)을 구비한 연료 펌프, 특히 커먼 레일 연료 시스템의 고압 연료 펌프에 관한 것이다. 본 발명에 따라 상기 펌프 피스톤(12)은 공동부(14)를 가지며, 상기 공동부를 통해 상기 펌프 피스톤(12)이 내부로부터 냉각될 수 있다.
펌프 실린더, 펌프 피스톤, 공동부.

Description

연료 펌프{FUEL PUMP}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 연료 펌프, 특히 커먼 레일 연료 시스템의 고압 연료 펌프에 관한 것이다.
실제로 공지된 연료 펌프는 펌프 실린더를 가지며, 펌프 피스톤이 상기 펌프 실린더 내에 움직일 수 있게 지지된다. 펌프 피스톤은 하나 또는 다수의 캠을 통해 펌프 실린더 내에서 승강 운동하기 때문에 연료가 흡입되어 연료 펌프로부터 소비 장치, 예컨대 연료 시스템의 분사 밸브에 공급된다.
실제로 공지된 연료 펌프는 펌프 실린더와 펌프 피스톤 사이에서 발생하는 연료 누설을 연료 시스템 내로 또는 누설 귀환부 내로 배출하기 위해, 펌프 피스톤이 움직일 수 있게 지지된 펌프 실린더의 영역에, 하나 또는 다수의 홈을 갖는다. 특히 연료 펌프가 중유로 작동되는 연료 시스템에 사용되는 경우, 래커링(lacquering)이라 하는 연료 침착물이 펌프 피스톤과 펌프 실린더 사이의 가이드 영역 내에 형성될 수 있고, 상기 연료 침착물은 펌프 피스톤과 펌프 실린더 사이의 가이드 유격을 좁혀서, 피스톤의 끼임을 야기할 수 있다. 이러한 위험은, 작동중 온도가 높을수록 그리고 펌프 피스톤으로부터 열 방출이 양호하지 않을수록 더 커 진다. 작동 중에 발생하는 온도는 연료 종류, 연료 품질, 및 연료 펌프가 노출되는 부하 프로파일에 의존한다.
본 발명의 과제는 신규한 연료 펌프를 형성하는 것이다.
상기 과제는 청구항 1에 따른 연료 펌프에 의해 해결된다. 본 발명에 따라 펌프 피스톤은 공동부를 가지며, 상기 공동부를 통해 펌프 피스톤이 내부로부터 냉각될 수 있다.
본 발명에 따라 연료 펌프의 펌프 피스톤을 내부로부터 냉각함으로써, 작동 중에 발생하는 펌프 피스톤의 열이 방출될 수 있다. 따라서, 펌프 피스톤과 펌프 실린더 사이의 가이드 영역에서 침착물의 형성이 방지되므로, 펌프 피스톤과 펌프 실린더 사이의 가이드 유격이 유지된다. 따라서, 피스톤의 끼임이 방지될 수 있다.
본 발명의 제1 바람직한 실시예에 따라, 공동부는 폐쇄 공동부로서 형성되고 부분적으로 냉각 매체로 채워진다. 냉각 매체는 펌프 피스톤의 운동으로 인해 공동부 내에서 움직일 수 있어서, 펌프 피스톤의 상부 영역에서 열을 흡수하고 상기 열을 펌프 피스톤의 하부 영역에, 특히 펌프 피스톤 운동의 하사점에서 방출한다.
본 발명의 제2 바람직한 실시예에 따라, 공동부는 유입부와 배출부를 가진 개방 공동부로서 형성되고, 냉각 매체가 상기 공동부를 통해 연속적으로 또는 주기적으로 흐른다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 및 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예가 도면을 참고로 상세히 설명되지만, 본 발명이 이 실시예에 국한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 펌프(10)의 개략적인 횡단면도를 도시한다. 도 1에 따른 연료 펌프(10)는 펌프 실린더(11) 및 상기 펌프 실린더(11) 내에 움직일 수 있게 지지된 펌프 피스톤(12)을 포함한다. 펌프 피스톤(12)은 도 1에 따라 캠(13)을 통해 제어되어 펌프 실린더(11) 내에서 승강 운동 가능하다. 펌프 피스톤(12)의 상기 운동에 의해 펌프 실린더(11) 내에 연료가 흡입되고 연료 소비 장치의 방향으로 송출될 수 있다.
도 1에 따라 펌프 피스톤(12) 내에 공동부(14)가 통합되고, 상기 공동부는 도 1의 실시예에서 폐쇄된 공동부로서 형성되고, 부분적으로 냉각 매체(15)로 채워진다. 냉각 매체(15)는 유동 냉각 매체이거나, 또는 규정된 온도 이상에서 그 응집 상태가 고상으로부터 액상으로 변하는, 예컨대 나트륨과 같은 냉각 매체일 수 있다.
연료 펌프(10)의 작동 동안, 적어도 작동 온도 이하에서 액상인 냉각 매체(15)가 공동부(14) 내에서 움직인다. 즉, 주위로 흩어진다. 냉각 매체(15)는 펌프 피스톤(12)의 상부 영역에서 열을 흡수하여, 그 하부 영역에, 특히 펌프 피스톤(12)이 그 하사점에 있을 때 방출한다. 이로 인해, 항상 펌프 피스톤(12)과 냉각 매체(15) 사이의 충분한 온도 차 및 그에 따라 양호한 열 전달이 보장된다.
따라서, 연료 펌프(10)의 작동 동안 발생하는 열은 상부 영역에서 펌프 피스톤(12)으로부터 나와 하부로 전달되고, 하사점에서 펌프 피스톤(12)을 빼낼 때 주변으로 방출될 수 있다.
경우에 따라, 도 1에 따른 연료 펌프(10)의 펌프 피스톤(12)의 하부 영역이 외부로부터 오일 또는 연료로 습윤됨으로써, 그것의 추가 냉각이 제공된다.
본 발명에 따른 연료 펌프(20)의 제2 실시예는 도 2에 도시된다. 도 2의 연료 펌프(20)는 펌프 실린더(21)와 상기 펌프 실린더(21) 내에서 움직일 수 있게 지지된 펌프 피스톤(22)을 포함한다. 펌프 피스톤(22)은 캠(23)에 의해 제어되어 펌프 실린더(21) 내에서 승강 운동한다.
연료 펌프(20)의 펌프 피스톤(22) 내에 공동부(24)가 통합된다. 공동부(24)는 도 2의 실시예에서 냉각 매체용 유입부(25)와 배출부(26)를 가진 개방된 공동부로서 형성된다. 냉각 매체는 공동부(24)를 통해 흐른다. 냉각 매체는 펌프 피스톤 행정에 의존해서 연속적으로 또는 주기적으로 공동부(24)를 통해 흐른다.
도 2의 도시된 실시예에서, 펌프 피스톤(22)의 유입부(25)와 배출부(26)는 펌프 실린더(21) 내에 형성된 환형 홈(27)과 상호 작용한다. 유입부(25) 또는 배출부(26)가 각각의 홈(27)에 대해 정렬되면, 냉각 매체는 실린더 피스톤(20)의 공동부(24) 내로 유입되거나 또는 그것으로부터 배출된다. 따라서, 도 2에서, 냉각 매체는 펌프 피스톤 행정에 의존해서 주기적으로 공동부(24)를 통해 흐른다.
도 2에 따라 유입부(25)와 상호 작용하는 홈(27) 내로 냉각 매체용 유입 라인(28)이 통하는 한편, 배출부(26)와 상호 작용하는 홈(27) 내로는 냉각 매체용 배 출 라인이 통한다.
도 2의 실시예에서, 냉각 매체용 유입부(25)는 펌프 피스톤(22)의 상부 섹션 내에 통합되고, 배출부(26)는 펌프 피스톤(22)의 하부 섹션 내에 통합된다. 마찬가지로, 유입부를 펌프 피스톤의 하부 섹션 내에 통합하고, 배출부를 펌프 피스톤의 상부 섹션 내에 통합하는 것도, 즉 공동부(24)의 관류 방향을 바꾸는 것도 가능하다. 도 2에서 냉각 매체로는 특히 연료 또는 윤활유가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 연료 펌프(30)의 제3 실시예는 도 3에 도시된다. 도 3의 실시예의 연료 펌프(30)도 펌프 실린더(31) 및 상기 펌프 실린더(31) 내에 움직일 수 있게 지지된 펌프 피스톤(32)을 포함하며, 상기 펌프 피스톤(32)은 캠(33)에 의해 제어되어 펌프 실린더(31) 내에서 승강 운동한다. 도 3의 실시예에서도 펌프 피스톤(32) 내에 냉각 매체용 공동부(34)가 통합되고, 상기 공동부(34)는 도 2의 실시예와 마찬가지로 개방된 공동부로서 형성된다. 냉각 매체가 유입구(35)를 통해 상기 공동부 내로 유입되고, 배출부(36)를 통해 상기 공동부로부터 배출될 수 있다. 유입부(35)는 펌프 실린더(31) 내에 형성된, 환형 홈(37)과 상호 작용하고, 냉각 매체용 유입 라인(38)이 홈(37) 내로 통한다. 도 3의 실시예에서도 냉각 매체는 펌프 피스톤 행정에 의존해서 주기적으로 공동부(34)를 통해 흐른다.
도 2의 실시예와 도 3의 실시예의 차이점은 도 2의 실시예에서 냉각 매체용 유입부(25) 및 배출부(26)가 하나의 공통 부품 내에 통합되는 반면, 도 3의 실시예에서는 유입부 및 배출부가 2개의 별도 부품 내에 통합된다는 것이다.
도 3에 따라 펌프 피스톤(32)은 2부분으로 형성된다. 유입부(35)는 펌프 피 스톤 상부(39) 내에 그리고 배출부(36)는 펌프 피스톤 하부(40) 내에 통합된다. 도 3에 따라, 펌프 피스톤 하부(40)는 유동 채널(42)을 규정하는 돌출부(43)로 펌프 피스톤 상부(39) 내로 삽입되고, 유입부(35)는 펌프 피스톤 상부(39)의 하부 섹션 내에 그리고 배출부(36)는 펌프 피스톤 하부(40)의 하부 섹션 내에 통합된다. 이로 인해, 냉각 매체가 펌프 피스톤 하부(40)의 돌출부(43)와 펌프 피스톤 상부(39) 사이에 연장된 공동부(34)의 섹션(42)을 통해 흐름으로써, 공동부 내의 무효 공간(dead space)이 형성되지 않는다.
도 3의 실시예에서도 냉각 매체용 유입부 및 배출부가 바뀔 수 있으므로, 유입부는 펌프 피스톤 하부 섹션(40) 내에 그리고 베출부가 펌프 피스톤 상부 섹션(39) 내에 통합되어, 공동부(34)의 관류 방향이 바뀔 수 있다. 이를 위해, 펌프 실린더(31) 내에 추가의 유입부가 형성되어야 하고, 홀(36)의 위치가 적절하게 조정되어야 한다.
도 3의 실시예에서, 특히 윤활유가 냉각 매체로서 사용될 수 있다. 윤활유는 유입부(35)를 통해 공동부(34) 내로 유입되어 상기 공동부를 채움으로써, 펌프 피스톤(32)으로부터 열을 흡수한다. 가열된 윤활유는 유동 채널(41)을 통해 배출부(36)에 공급되어, 펌프 피스톤(32)으로부터 배출된다. 이 경우, 윤활유는 구동 윤활을 위해 사용될 수 있다.
모든 실시예에서 공통적으로, 연료 펌프의 펌프 피스톤은 내부 냉각된다. 특히, 펌프 피스톤 내에 통합된 공동부를 통해 냉각된다. 이로 인해, 펌프 피스톤의 영역으로부터 작동 중에 생긴 열이 효과적으로 유도되어, 주변으로 방출될 수 있다. 이로 인해, 펌프 피스톤과 펌프 실린더 사이의 가이드 영역에 침착물이 생겨 이 침착물이 펌프 피스톤과 펌프 실린더 사이의 가이드 유격을 감소시키는 것이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 펌프의 개략적인 횡단면도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 펌프의 개략적인 횡단면도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 펌프의 개략적인 횡단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 20, 30: 연료 펌프 11, 21, 31: 펌프 실린더
12, 22, 32: 펌프 피스톤 13, 23, 33: 캠
14, 24, 34: 공동부 15: 냉각 매체
25, 35: 유입부 26, 36: 배출부
27, 37: 홈 28, 38: 유입 라인
29: 배출 라인 39: 펌프 피스톤 상부
40: 펌프 피스톤 하부 41: 유동 채널
42: 섹션 43: 돌출부

Claims (10)

  1. 펌프 실린더 내에 움직일 수 있게 지지된 펌프 피스톤을 구비한 연료 펌프, 특히 커먼 레일 연료 시스템의 고압 연료 펌프에 있어서,
    상기 펌프 피스톤(12; 22; 32)은 공동부(14; 24; 34)를 가지며, 상기 공동부를 통해 상기 펌프 피스톤(12; 22; 32)이 내부로부터 냉각될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공동부(14)는 폐쇄된 공동부로서 형성되고, 부분적으로 냉각 매체(15)로 채워지며, 상기 냉각 매체(15)는 상기 펌프 피스톤(12)의 운동으로 인해 상기 공동부(14) 내에서 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  3. 제2항에 있어서, 상기 냉각 매체(15)가 상기 펌프 피스톤(12)의 운동으로 인해 상기 공동부(14) 내에서 주위로 흩어짐으로써, 상기 펌프 피스톤(12)의 상부 영역에서 열을 흡수하고, 상기 열을 상기 펌프 피스톤(12)의 하부 영역에서, 특히 상기 펌프 피스톤(12) 운동의 하사점에서 송출하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공동부(24; 34)가 유입부(25; 35)와 배출부(26; 36)를 가진 개방된 공동부로서 형성되고, 냉각 매체가 상기 공동부를 통해 흐르는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  5. 제4항에 있어서, 상기 냉각 매체가 연속적으로 또는 주기적으로 상기 공동부(24; 34)에 공급되거나 또는 상기 공동부로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 펌프 피스톤(22)은 상기 유입부(25)와 상기 배출부(26)가 공통 부품 내에 통합되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  7. 제6항에 있어서, 상기 유입부(25)는 상기 펌프 피스톤(22)의 상부 섹션 내에 그리고 상기 배출부(26)는 상기 펌프 피스톤(22)의 하부 섹션 내에 통합되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 펌프 피스톤(32)은 상기 유입부(35) 및 상기 배출부(36)가 2개의 별도 부품(39, 40) 내에 통합되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  9. 제8항에 있어서, 상기 유입부(25)가 상기 펌프 피스톤의 제1 부품(39)의 하부 섹션 내에 통합되고, 상기 배출부(36)가 상기 펌프 피스톤의 제2 부품(40)의 하부 섹션 내에 통합되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 상기 펌프 피스톤(22; 32)의 상기 유입부(25; 35) 및/또는 상기 배출부(26; 36)는 냉각 매체를 상기 공동부(24; 34)에 공급하거나 또는 상기 공동부로부터 배출하기 위해, 상기 펌프 실린더(21; 31) 내에 형성된 각각의 환형 홈(27; 37)과 상호작용하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
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