KR20100034889A

KR20100034889A - 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치

Info

Publication number: KR20100034889A
Application number: KR1020080094105A
Authority: KR
Inventors: 김경희
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-02
Also published as: US20100071655A1; KR101034022B1

Abstract

본 발명은 엔진의 윤활구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 태핏(tappet)을 구비한 연료펌프와 상기 태핏을 구동하는 연료펌프를 윤활하기 위한 윤활장치에 있어서, 오일 갤러리(oil gallery)가 형성되고 캠축이 배치된 실린더헤드; 및 상기 오일갤러리로부터 연통되어 상기 연료펌프로 오일을 공급하기 위해 형성되는 오일공급라인; 을 포함하되, 상기 오일공급라인은 태핏윤활노즐과 캠윤활노즐로 분기되는 것을 특징으로 하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치를 제공한다.

GDI, 엔진, 연료펌프, 윤활, 태핏, 롤러

Description

캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치 {FUEL PUMP LUBRICATION APPARATUS DRIVEN BY CAM}

본 발명은 엔진의 윤활구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 태핏, 태핏롤러, 캠의 효과적인 윤활을 제공하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치에 관한 것이다.

가솔린 엔진에서 연비 및 성능을 개선하기 위하여 가솔린 직접 분사 (gasoline direct injection; GDI) 기술이 개발되고 있다. 공기/연료 혼합기(air/fuel mixture)의 흡입/압축/점화/폭발/배기 과정에 의해 동력을 발생하는 통상의 가솔린 엔진의 연소 과정에 비하여, GDI 엔진에서는 공기만을 흡입하여 압축한 후 연료를 분사하게 된다. 이러한 방식은 디젤 기관의 압축 착화 방식과 유사하다.

따라서, GDI엔진에서는 통상적인 가솔린 엔진의 압축비(compression ratio)의 한계를 넘는 높은 압축비를 구현할 수 있고, 따라서, 연비의 극대화를 도모할 수 있다. 이러한 GDI엔진에서 고압의 연료압력은 매우 중요한 요소가 되며, 이를 위하여 고성능의 연료 펌프가 필요하게 된다.

그런데, 통상적으로 이러한 연료 펌프는 캠(cam)에 의해 태핏(tappet)을 구동하는 기계적 구동방식을 사용하고 있으며, 높은 압력으로 연료를 압축해야 하므로 연료 펌프 내부에서 마찰이 크게 작용하게 된다.

따라서, GDI엔진에서 연료를 압축하기 위한 연료 펌프의 윤활장치에 관한 연구는 GDI엔진의 내구성 및 성능 개선에 매우 중요한 역할을 하게 된다.

이와 같은 마찰문제를 해소하기 위하여 알려진 GDI엔진의 연료펌프 윤활을 위한 구성의 예로서, 설정된 공간에 오일이 저장되어, 연료펌프용 캠축이 회전할 때 캠이 오일을 터치함으로써 윤활을 시키는 방식이 있다. 이러한 방식은 간단한 구성이 장점이나, 윤활 성능이 고루 작용되지 않으며, 경사로 등에서 제 기능을 보장하기 힘들다는 단점이 있다.

GDI엔진의 연료펌프 윤활을 위한 구성의 다른 예로서, 캠에 오일 홀을 형성하여 오일을 흐르게 함으로써 윤활을 이루는 방식이 있다. 그런데 이러한 방식으로는 오일 홀이 형성된 특정한 부위에만 윤활이 가능하며, 캠이 연료펌프의 태핏과 닿는 부위에는 홀을 형성할 수 없게 되는 단점이 있다.

이때, 상기 캠은 태핏의 저면에 장착된 롤러와 구름 접촉된 상태로 회전하여 태핏을 상하 작동시키도록 회전하게 되는데, 종래와 같은 엔진의 태핏 윤활 구조는 태핏과 캠 사이에 롤러가 캠의 작동에 의해 구름 접촉을 이루며 태핏의 상하 운동을 유도하게 되나, 상기 태핏과 연료펌프어댑터 사이 및 캠과 롤러 사이의 접 촉부에 윤활이 원만하게 이루어지지 않아 접촉부 마모 발생 가능성이 높으며, 이에 따라 내구성 및 회전성이 떨어지게 된다.

또한, 캠과 롤러태핏 사이에 개재되는 롤러 간의 마모로 인하여 파손이 발생하여서 장기간의 내구성 확보가 어려워지며, 원가 증대 및 결합부위를 통한 구동 소음이 발생될 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 하부에 롤러를 적용하는 태핏에 있어 상기 롤러까지 오일홀을 구성하여 오일을 공급함으로써 접촉부의 마모 발생 및 열화를 방지하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치는 태핏(tappet)을 구비한 연료펌프와 상기 태핏을 구동하는 연료펌프를 윤활하기 위한 윤활장치에 있어서,

오일 갤러리(oil gallery)가 형성되고 캠축이 배치된 실린더헤드; 및

상기 오일갤러리로부터 연통되어 상기 연료펌프로 오일을 공급하기 위해 형성되는 오일공급라인; 을 포함하되,

상기 오일공급라인은 태핏윤활노즐과 캠윤활노즐로 분기되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 오일공급라인은 상기 오일갤러리에서 공급되는 오일을 캠 저널로 공급하는 제1유로;

상기 제1유로를 경유하여 실린더헤드, 캠 캡, 캠 캐리어로 오일을 공급하는 제2유로; 및

상기 제2유로를 경유하여 연료펌프 어댑터로 오일을 공급하는 제3유로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 태핏윤활노즐은 상기 연료펌프용 캠과 상기 태핏의 접촉부위에 오일을 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캠윤활노즐은 연료펌프 구동용 캠에 오일을 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 태핏윤활노즐과 캠윤활노즐은 각각 상하로 경사진 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일공급라인은 가솔린 직접 분사(Gasoline Direct Injection)엔진의 연료펌프로 공급되도록 장착할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 일 형태에 따른 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치에 의하면, 태핏을 구동하는 연료펌프용 캠과 롤러 사이 및 상기 태핏과 상기 고압연료펌프 어댑터의 접촉면을 직접적으로 윤활시킬 수 있으므로 구름접 촉으로 발생되는 마찰열과 마모 및 그에 따른 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치의 요부를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치가 적용된 실린더헤드의 예시도이다.

도 1 및 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치는 실린더헤드(30)의 내부에 형성되는 메인 오일갤러리(10), 오일공급라인(20)이 형성된다.

또한, 오일펌프(미도시)로부터 토출된 오일이 메인 오일갤러리(10)를 경유하고 오일공급라인(20)을 통하여 후술할 고압연료펌프 어댑터(200)에 공급되어서 윤활 및 냉각작용을 하는 구성으로 이루어진다.

상기 오일공급라인(20)은 제1유로(101), 제2유로(102), 제3유로(103)으로 구성된다.

이중, 제1유로(101)는 엔진의 캠 저널부(미도시)에 오일을 공급할 수 있도록 캠 축(미도시)의 하단부 외주면을 감싸는 형상으로 형성된다.

이때, 실린더헤드(30) 내부에는 제1유로(101)에서 분기된 제2유로(102)가 형 성되는데, 상기 제1유로(101)를 경유한 오일은 실린더헤드(30) 내부에 형성된 제2유로(102)를 통하여 캠 캡(미도시)이나 캠 캐리어(미도시)로 오일을 공급할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 제2유로(102)에는 제3유로(103)가 연결되며, 상기 제3유로(103)는 제2유로(102)를 경유한 오일이 고압연료펌프 어댑터(200)로 공급되도록 상측으로 형성된다.

이때, 태핏윤활노즐(104)와 캠윤활노즐(105)를 제3유로(103)의 단부에서 분기되도록 형성한다.

즉, 태핏윤활노즐(104)는 상기 고압연료펌프 어댑터(200)의 내부에 장착되어 있는 태핏(210) 및 태핏(210)의 하단에 개재되어 있는 롤러(220)와 상호 마찰회전운동을 하는 캠(230) 사이에 오일을 공급할 수 있도록 형성된다.

이때, 태핏윤활노즐(104)의 단부는 하측으로부터 상측으로 경사지도록 태핏의 측면을 향하여 형성된다.

따라서, 오일이 배출되고 난 후 자중에 의해 하측에 위치하는 롤러(220) 및 캠(230)을 윤활하게 된다.

한편, 상기 캠윤활노즐(105)는 캠(230)과 상기 롤러(220) 사이에 오일을 공급할 수 있도록 형성한다.

이때, 상기 캠윤활노즐(105)는 하측으로 캠(230)을 향하도록 경사진 형상으로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 롤러(220)는 상기 캠윤활노즐(105)를 통하여 그 외주면에 오일을 공급받아 상기 캠(230)과의 구름 접촉부에서 윤활을 이루게 되 므로 유막을 형성하여 윤활을 이루게 된다.

이로 인하여 상기 태핏(210)은 그 하부에서 윤활을 통하여 롤러(220)와의 마찰저항을 줄여주게 되므로 상기 태핏(210) 저면의 마모를 방지할 수 있게 된다.

따라서 상기한 바와 같은 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치는 상기 캠(230)과 롤러(220), 롤러(220)와 캠(230) 사이의 접촉부를 동시에 윤활이 원만하게 이루어지도록 하여 접촉부 마모 발생 가능성을 낮추고, 이에 따라 내구성 및 회전성을 향상시키며, 또한, 마찰로 인한 소음을 최소화할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치의 요부를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치가 적용된 실린더헤드의 예시도.

* 도면에 사용된 주요부분 부호설명 *

10 : 메인 오일갤러리 20 : 오일공급라인

30 : 실린더헤드 101 : 제1유로

102 : 제2유로 103 : 제3유로

104 : 태핏윤활노즐 105 : 캠윤활노즐

200 : 고압연료펌프 어댑터 210 : 태핏

220 : 롤러 230 : 캠

Claims

태핏(tappet)을 구비한 연료펌프와 상기 태핏을 구동하는 연료펌프를 윤활하기 위한 윤활장치에 있어서,

오일 갤러리(oil gallery)가 형성되고 캠축이 배치된 실린더헤드; 및

상기 오일갤러리로부터 연통되어 상기 연료펌프로 오일을 공급하기 위해 형성되는 오일공급라인;

을 포함하되,

상기 오일공급라인은 태핏윤활노즐과 캠윤활노즐로 분기되는 것을 특징으로 하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치.
제1항에 있어서,

상기 오일공급라인은 상기 오일갤러리에서 공급되는 오일을 캠 저널로 공급하는 제1유로;

상기 제1유로를 경유하여 실린더헤드, 캠 캡, 캠 캐리어로 오일을 공급하는 제2유로; 및

상기 제2유로를 경유하여 연료펌프 어댑터로 오일을 공급하는 제3유로;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치.
제1항에 있어서,

상기 태핏윤활노즐은 상기 연료펌프용 캠과 상기 태핏의 접촉부위에 오일을 공급하는 것을 특징으로 하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치.
제1항에 있어서,

상기 캠윤활노즐은 연료펌프 구동용 캠에 오일을 공급하는 것을 특징으로 하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치.
제1항에 있어서,

상기 태핏윤활노즐과 캠윤활노즐은 각각 상하로 경사진 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치.
제1항에 있어서,

상기 오일공급라인은 가솔린 직접 분사(Gasoline Direct Injection)엔진의 연료펌프로 공급되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치.