KR20100055890A - 고압 연료 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진에 사용되는 고압 연료 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가솔린 직접 분사(Gasoline Direct Injection; GDI) 엔진에 사용되는 고압 연료 펌프에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 엔진의 캠샤프트에 부착된 펌프구동캠에 의해 왕복운동하는 플런저; 상기 플런저가 내부에서 왕복운동할 수 있도록 공간을 이루는 챔버; 상기 플런저와 상기 펌프구동캠의 사이에 개재되어 상기 펌프구동캠의 구동력을 플런저에 전달하는 태핏; 및 상기 태핏의 왕복운동에 다라 상기 챔버의 에어를 외부로 배출할수 있도록 챔버의 일측 벽면에 내부와 외부가 연통되도록 형성되는 적어도 하나 이상의 에어통로; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프를 제공한다.
고압 연료 펌프, 플런저, 태핏, 펌프구동캠, 에어통로

Description

고압 연료 펌프{HIGH-PRESSURE FUEL PUMP}
본 발명은 엔진에 사용되는 고압 연료 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가솔린 직접 분사(Gasoline Direct Injection; GDI) 엔진에 사용되는 고압 연료 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 고압 연료 펌프를 적용한 엔진의 연료공급 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 연료탱크에는 리프트펌프가 수용되고 이러한 리프트펌프에 의해 연료가 가압되어서 연료필터의 흡입포트로 압송된다.
또한, 연료필터의 흡입포트를 경유하여 토출포트를 지나서 고압 연료 펌프의 유입구와 연통된다.
이후, 피스톤의 왕복운동에 의해 발생되는 구동력이 커넥팅로드, 크랭크축, 벨트(미도시)로 구성되는 연결구조에 의하여 캠샤프트에 전달되고, 이러한 구동력에 의해 상기 고압 연료 펌프에 연동하는 캠샤프트를 회전시킨다.
또한, 캠샤프트에는 일체로 회전하는 펌프구동캠이 형성되어 있어서, 상기 펌프구동캠이 고압 연료 펌프의 챔버 내부에 위치하고 탄성부재에 의해 탄성지지되는 플런저를 왕복운동시키게 된다.
이때, 플런저의 하부에는 구름접촉되는 태핏롤러와 펌프구동캠의 캠프로필(cam profile) 사이에서 탄성부재의 가압력에 의해 발생되는 마찰력을 감소시키기 위해서 태핏롤러가 장착된 태핏이 설치되고, 상기 롤러와 펌프구동캠이 구름접촉하게 된다.
즉, 고압 연료 펌프의 유입구로부터 흡입된 연료는 고압 연료 펌프의 플런저에 의해 고압으로 가압되어 딜리버리밸브로부터 유출구를 경유하여 커먼레일로 토출된다.
이후, 커먼레일에 축압된 고압연료는 분기통로를 경유하여 엔진의 각 챔버에 형성된 인젝터에 공급된다.
이러한 인젝터로부터 고압연료가 직접 챔버 내부의 연소실로 분사되는 시스템으로 구성된다.
하지만, 전술한 종래와 같은 고압 연료 펌프의 경우, 챔버 내부에서 상하로 미끄럼접촉을 하는 태핏과 챔버 내주면의 단턱 사이에 형성되는 공간이 밀폐되어 있기 때문에 태핏이 연료를 압축하기 위해 하사점으로부터 상사점으로 상승하는 동안 상기와 같은 밀폐공간에서 압축력이 발생되므로 펌핑저항 및 맥동현상을 초래한다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 챔버 내부에서 상하로 미끄럼접촉을 하는 태핏과 챔버 내주면의 단턱 사이에 형성되는 공간에서 발생되는 압축저항을 내부와 외부가 연통되도록 형성되는 에어통로에 의해 압축저항을 방지할 수 있는 고압 연료 펌프를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고압 연료 펌프는 엔진의 캠샤프트에 부착된 펌프구동캠에 의해 왕복운동하는 플런저;
상기 플런저가 내부에서 왕복운동할 수 있도록 공간을 이루는 챔버;
상기 플런저와 상기 펌프구동캠의 사이에 개재되어 상기 펌프구동캠의 구동력을 플런저에 전달하는 태핏; 및
상기 태핏의 왕복운동에 따라 상기 챔버의 에어를 외부로 배출할수 있도록 챔버의 일측 벽면에 내부와 외부가 연통되도록 형성되는 적어도 하나 이상의 에어통로;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 에어통로는 태핏의 중심축을 대향하여 복수개로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 고압 연료 펌프는 태핏과 챔버 사이에 형성되는 중공부를 내부와 외부가 연통되도록 에어통로가 형성됨으로써 플런저의 상하 왕복 운동시 발생되는 중공부 내의 압력저항을 방지하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프가 적용된 연료공급시스템을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프는 플런저(110), 챔버(120), 태핏(130), 및 에어통로(140)로 구성된다.
고압 연료 펌프(100)로 연료를 압송하기 위하여 연료탱크(200)에 리프트펌프(210)가 수용되고, 리프트펌프(210)에 의해 연료가 가압되므로 연료필터(220)의 흡입포트(221)로 압송된다.
상기 연료필터(220)의 토출포트(222)는 고압 연료 펌프(100)의 유입구(100a)에 연통되도록 형성된다.
한편, 엔진(미도시)의 실린더(300) 내부에 장착되는 피스톤(310)의 왕복운동 에 의한 구동력은 커넥팅로드(320), 크랭크축(330), 도시하지 않은 벨트로 구성되는 연결구조에 의한 벨트캠샤프트로서 펌프구동캠(150)에 전달되고, 고압 연료 펌프(100)의 플런저(110)를 왕복운동시킨다.
태핏(130)은 챔버(120)의 내주면을 축방향으로 왕복운동한다.
구동수단은 구동축으로서, 엔진의 캠샤프트(160)와, 이러한 캠샤프트(160)에 설치된 펌프구동캠(150)으로 구성된다.
펌프구동캠(150)은 캠샤프트(160)와 일체로 회전한다.
또한, 태핏(130)의 하측에는 태핏롤러(180)가 설치되어서 펌프구동캠(150)과 구름접촉된다.
이와 같이 캠샤프트(160)와 일체로 펌프구동캠(150)이 회전하면 태핏(130)은 펌프구동캠(150)의 캠프로필(cam profile)에 따라서 축방향으로 왕복운동한다.
여기서, 캠프로필이란 일반적인 캠의 표면을 칭하는 것으로서 도면 상에는 도시하지 않았다.
또한, 태핏(130)의 외주면을 감싸도록 형성되는 챔버(120)의 내주면에는 상기 태핏(130)의 하단이 안착되도록 환턱(170)이 형성되므로 그 내부에는 밀폐공간인 중공부(170a)가 형성된다.
즉, 이러한 밀폐공간(170a)에는 공기와 같은 압축성유체가 존재하게 된다.
또한, 고압 연료 펌프(100) 내부에 가득 차있는 연료는 도시하지 않은 리턴통로를 경유하여 연료탱크(200) 등으로 리턴되도록 형성될 수 있다.
한편, 플런저(110) 상부에 위치하는 가압실(미도시)의 연료가압에 따라 토출 통로에 연통하는 밸브바디(미도시)의 연료통로(미도시)의 압력이 증대되면 연료통로의 연료가 밸브부재(미도시)에 대한 가압력이 증대한다.
그리고, 연료통로의 연료로부터 밸브부재에 가해진 힘이 연료통로의 연료 및 스프링의 밸브부재에 가해지는 힘에 의해 보다 더 커지면 밸브부재는 밸브바디로부터 이격된다.
이렇게 함으로써 토출통로와 케이싱(미도시)의 연료통로가 연통하고 가압된 연료는 고압 연료 펌프(100)의 외부로 토출된다.
상기와 같은 고압 연료 펌프(100)의 일반적인 작동원리는 통상적으로 적용되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 연료 펌프 내부의 작동과정을 자세하게 설명한다.
전술한 바와 같은 고압 연료 펌프(100)는 펌프구동캠(150)의 캠프로필에 따라서 플런저(110) 및 태핏(130)이 상하로 왕복운동한다.
플런저(110)가 상사점으로부터 하사점까지 이동할 때, 전자밸브(미도시)가 개구되고, 흡입통로로부터 소정량의 연료가 가압실로 유입된다.
이때, 중공부(170a)의 내부에는 소정의 압력이 작용하게 된다.
이러한 중공부(170a)에 근접하도록 내부와 외부가 연통되도록 에어통로(140)가 형성된다.
즉, 상기 플런저(110) 및 태핏(130)의 왕복운동에 따라 발생되는 내부의 압력이 상기 에어통로(140)를 통하여 외부로 배출되므로 상기 압력저항에 의한 동력 손실을 방지할 수 있게 된다.
마찬가지로, 플런저(110)가 하사점으로부터 상사점까지 이동할 때, 상기 에어통로(140)에 의해 중공부(170a)에서 발생되는 팽창압력에 의한 압력저항을 방지하게 된다.
한편, 플런저(110)가 하사점으로부터 상사점까지 이동할 때, 가압실의 연료는 흡입통로로 배출된다.
소정량의 연료가 흡입통로로 배출되면 전자밸브는 닫히며, 가압실의 연료는 플런저(110)가 상승함으로써 가압된다.
즉, 가압실의 연료의 압력이 증대하면 토출통로의 연료 압력도 증대한다.
그리고, 토출통로의 연료의 압력이 연료통로의 연료의 압력보다도 커지면 토출밸브가 열리고 가압실로부터 고압 연료 펌프(100)의 외부로 연료가 토출된다.
아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 연료 펌프는 디젤엔진의 연료펌프나 가솔린엔진의 연료펌프로의 선택적으로 적용 가능한 것은 당업자에게 자명할 것이다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프가 적용된 연료공급시스템을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프를 도시한 단면도이다.
* 도면에 사용된 주요부분 부호설명 *
100 : 고압 연료 펌프 100a : 유입구
110 : 플런저 120 : 챔버
130 : 태핏 140 : 에어통로
150 : 펌프구동캠 160 : 캠샤프트
170 : 환턱 170a : 중공부
180 : 태핏롤러 200 : 연료탱크
210 : 리프트펌프 220 : 연료필터
221 : 흡입포트 222 : 토출포트
300 : 실린더 310 : 피스톤
320 : 커넥팅로드 330 : 크랭크축

Claims (3)

  1. 플런저가 내부에서 왕복운동할 수 있도록 공간을 이루는 챔버; 및
    상기 챔버의 에어를 외부로 배출할수 있도록 챔버의 일측 벽면에 내부와 외부가 연통되도록 형성되는 적어도 하나 이상의 에어통로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    엔진의 캠샤프트에 부착된 펌프구동캠에 의해 왕복운동하는 플런저;
    상기 플런저와 상기 펌프구동캠의 사이에 개재되어 상기 펌프구동캠의 구동력을 플런저에 전달하는 태핏;
    을 더 포함하는 고압 연료 펌프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에어통로는 태핏의 중심축을 대향하여 복수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프.
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