KR20100058564A - 특히 왕복 피스톤 내연 기관의 연료 시스템을 위한 연료 펌프 - Google Patents

특히 왕복 피스톤 내연 기관의 연료 시스템을 위한 연료 펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 간접적으로 하우징 영역(22)에 접하며 작동시 움직이는 부품(24, 26) 및 하우징(20)을 구비한 연료 펌프(15)에 관한 것이다. 연료 펌프(15)는 하우징 영역(22)의 작동시 움직이는 부품(24, 26)을 향한 측면에 제공되는 코팅부(28)를 포함하고, 코팅부(28)는 플라스틱을 포함하는 것이 제시된다.

Description

특히 왕복 피스톤 내연 기관의 연료 시스템을 위한 연료 펌프{FUEL PUMP, IN PARTICULAR FOR A FUEL SYSTEM OF A RECIPROCATING-PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른, 특히 왕복 피스톤 내연 기관의 연료 시스템을 위한 연료 펌프에 관한 것이다.
고압 연료 시스템을 구비한, 예를 들어 디젤 왕복 피스톤 엔진 또는 가솔린 왕복 피스톤 엔진과 같은 내연 기관은 시중에 공지되어 있다. 이 고압 연료 시스템은 연료 탱크로부터 연료를 흡입하여 고압 하에 하나 또는 복수의 인젝터에 공급하는 고압 연료 펌프를 포함한다. 고압 연료 펌프로서 대개 왕복 피스톤 펌프가 사용되며, 이 왕복 피스톤 펌프는 저압측에 예를 들어 기어 펌프 또는 베인 펌프(vane pump)를 포함하거나 이러한 펌프가 제공된다.
상기 유형의 펌프에서 예를 들어 톱니바퀴(기어 펌프의 경우) 또는 회전자(베인 펌프의 경우)와 같이 작동시 움직이는 부품들 중 하나 이상은 연료 펌프의 하우징 영역의 측면에 접하므로, 이들은 작동시 하우징 영역을 따라 슬라이딩된다. 중량 상의 이유로, 공지된 고압 연료 펌프의 하우징은 부분적으로 알루미늄으로 제조된다. 작동시 움직이는 부품이 슬라이딩되는 하우징 영역의 충분한 내마모성을 보장하기 위해, "접촉 작동면"으로도 불리는 이러한 하우징 영역은 예를 들어 강철 또는 회주철로 제조된다.
본 발명의 목적은 비용이 적게 들고 작은 구조 공간을 필요로 하면서 긴 수명을 갖는 고압 연료 펌프를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징부를 갖는 고압 연료 펌프에 의해 달성된다. 바람직한 개선예는 종속항에 기술된다. 또한, 본 발명을 위해 중요한 특징은 하기의 설명 및 도면을 통해 기술된다. 이 경우, 이러한 특징들은 본원에서 각각 명백히 언급되지 않더라도, 단독으로뿐만 아니라 상이한 조합으로도 본 발명을 위해 중요할 수 있다.
본 발명에 따라 제시된 코팅부는 탁월한 내마모성을 지니므로, 특히 회전하는 부품의 작동면, 예를 들어 상응하는 펌프 유형의 톱니바퀴 또는 회전자의 작동면으로서 매우 적합하다. 예를 들어 강철 또는 회주철 또는 이와 유사한 소재, 예를 들어 알루미늄/니켈 또는 양극 산화 처리 알루미늄으로 구성된 별도의 작동면이 생략됨으로써 가공이 간소화되는데, 이는 비용 절감을 유도한다. 또한, 강철 또는 회주철로 구성된, 작동면으로서의 중간 디스크가 생략됨으로써 필요한 구조 공간이 줄어들며, 즉 고압 연료 펌프는 비교적 작은 치수를 갖는다. 또한 코팅된 중간 디스크가 이러한 움직이는 부품을 위한 작동면으로서 사용되지 않으며 플라스틱으로 구성된 코팅부가 직접 하우징 영역에 제공되는 경우, 외부에 대한 밀봉면이 생략되는데, 이는 구조를 간소화하고, 비용을 절감하고, 작동 신뢰도를 높인다.
본 발명의 제1 개선예는 상기 플라스틱이 열가소성 플라스틱, 특히 폴리에테르에테르케톤인 것을 제공한다. 이러한 재료는 특히 내마모성이 강하므로, 고압 연료 펌프의 수명을 연장한다.
이러한 장점은 열가소성 플라스틱이 섬유, 특히 탄소 섬유를 통해 보강되는 경우 재차 강화될 수 있다.
적어도 이러한 코팅부가 제공된 하우징 영역의 재료는 알루미늄을 포함하는 재료이거나 알루미늄일 수 있다. 알루미늄은 비교적 간단하게 가공 가능한데, 이는 제조 비용을 절감한다. 또한, 알루미늄은 적은 중량을 가지므로 고압 연료 펌프의 중량은 적다. 그럼에도 불구하고 본 발명에 따라 제시된, 플라스틱으로 구성된 코팅부에 의해 마모가 적게 유지되고, 가능한 한 알루미늄으로 제조된 고압 연료 펌프의 긴 수명이 보장된다.
코팅부의 영역이 하우징의 다른 영역과 상호 작용하는 밀봉 영역으로서 형성되는, 본 발명에 따른 고압 연료 펌프의 개선예가 특히 바람직하다. 본 발명에 따라 제시된, 플라스틱으로 구성된 코팅부는 이러한 경우 두 가지 기능을 충족시킨다. 즉, 마모를 감소시키는 기능과 더불어 밀봉 기능도 충족시킨다. 따라서 별도의 밀봉부, 예를 들어 상응하는 O링그루브가 제공됨으로써 관련한 절삭 가공을 포함하는 O링을 통한 밀봉부가 요구되지 않는다. 이에 의해서도 구조는 간소화되고, 조립은 용이해지고, 에러원은 감소하는 등의 효과가 있다.
밀봉 영역은 주연부에 걸친 밀봉 비드 또는 주연부에 걸친 밀봉 립을 포함할 수 있다. 상기 유형의 구성예는 통상의 플라스틱, 특히 열가소성 플라스틱에 의해 용이하게 제조 가능하고, 압력차가 클 때도 신뢰 가능한 밀봉을 보장한다.
플라스틱으로 구성된 코팅부의 간단한 제조는 코팅부가 하우징 영역에 용융됨으로써 이루어질 수 있다.
또한, 코팅층이 제공된 하우징 영역이, 나머지 하우징 영역에 고정된, 바람직하게는 이에 접착된 비교적 얇은 지지판을 포함하는 것도 가능하다. 이는 특수한 적용예에서 하우징 영역 및/또는 밀봉될 영역의 때때로 복잡한 기하 구조에 따라, 구조가 개별적으로 그리고 신뢰 가능하게 구현될 수 있도록 한다.
하기에는 본 발명의 실시예들이 도면을 참조하여 더 상세하게 설명된다.
도 1은 고압 연료 펌프를 구비한 왕복 피스톤 내연 기관의 연료 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 고압 연료 펌프의 영역을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 영역을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 대안적인 일 실시예를 도 3과 유사하게 도시한 도면이다.
도 1에는 왕복 피스톤 내연 기관용 연료 시스템 전체가 도면 부호 "10"으로 표시되어 있다. 이 연료 시스템은 연료 탱크(12)를 포함하며, 고압 연료 펌프(14)는 연료를 이 연료 탱크로부터 고압 연료 어큐뮬레이터(16)("레일") 내로 공급한다. 이 레일(16)에는 자신에게 할당된 내연 기관의 연소실(미도시) 내로 연료를 직분사하는 복수의 인젝터(18)가 연결된다.
고압 연료 펌프(14)는 저압측에 기어 펌프(15)를 포함한다. 도시되지 않은 실시예에서 고압 연료 펌프는 저압측에 베인 펌프 또는 각각 다른 적합한 유형의 펌프도 포함할 수 있다. 저압측 기어 펌프(15)를 포함한 고압 연료 펌프(14)는 내연 기관에 의해 직접 그리고 기계적으로 구동된다. 도시되지 않은 실시예에서 이러한 저압측 기어 펌프는 예를 들어 전동기와 같은 별도의 구동기도 가질 수 있다.
도 2에는 정상 작동 시에는 존재하는 하우징 커버가 분리된 상태로, 고압 연료 펌프(14)의 기어 펌프(15)의 영역이 도시되어 있다. 본 도면에는 주조품으로 제조된 하우징(20)이 나타나며, 여러 군데가 절삭된 이 하우징은 고압 연료 펌프(14)의 기계 구성 요소 및 유체 구성 요소를 포함한다. 하우징(20)은 알루미늄으로 제조된다. 하우징 영역(22)은 평평한 표면으로 가공된다. 하우징 영역(22)은 고압 연료 펌프(14) 및 기어 펌프(15)의 작동 시에 서로 반대 방향으로 회전하는 2개의 톱니바퀴(24 및 26)에 대한 작동면으로서 사용된다. 즉, 톱니바퀴(24 및 26)는 평평한 하우징 영역(22)에 적어도 간접적으로 접하며 작동 시에 움직이는 부품이다.
도 3에 마찬가지로 도시된 바와 같이, 하우징 영역(22)에는 플라스틱, 즉 열가소성 플라스틱으로 구성된 코팅부가 제공된다. 이러한 코팅부는 도 2에 격자 무늬로 도시되고, 도면 부호 "28"로 표시된다. 코팅부(28)는 하우징 영역(22)의 2개의 톱니바퀴(24 및 26)를 향한 측면에 제공되며, 즉, 2개의 톱니바퀴(24 및 26)는 코팅부(28)에 접한다. 실제로 코팅부(28)용 재료로서 폴리에테르에테르케톤이 고려될 수 있을 것이다. 코팅부(28)는 하우징 영역(22) 상에 용융된다. 도시되지 않은 일 실시예에서 코팅부는 섬유, 특히 탄소 섬유를 통해 추가로 보강될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 코팅부(28)는 2개의 톱니바퀴(24 및 26)의 작동면 외부에서 주연부에 걸친 밀봉 비드(30)를 포함하며, 이 밀봉 비드는 커버(32)로서 형성된 하우징(20)의 다른 영역과 상호 작용하는 밀봉 영역을 형성한다. 커버(32)는 하우징 영역(22)에 나사 고정되며, 밀봉 비드(30)의 조립 시에 압축되므로, 밀봉 비드(30)의 반경 방향 안쪽에 위치한 영역은 외부로부터 밀봉된다.
도 4에는 대안적인 일 실시예가 도시되어 있다. 이 경우, 상술된 부재 및 영역과 동일한 기능을 포함하는 부재 및 영역은 동일한 도면 부호로 표시되어 있다. 이들에 대한 세부 내용은 재차 언급되지 않는다.
도 2 및 도 3의 실시예와는 다르게, 코팅부(28)가 제공되는 하우징 영역(22)은 고압 연료 펌프(14)의 나머지 하우징(36)에 접착되는 비교적 얇은 지지판(34)을 포함한다.

Claims (8)

  1. 적어도 간접적으로 하우징 영역(22)에 접하며 작동시 움직이는 하나 이상의 부품(24, 26) 및 하우징(20)을 구비한, 특히 왕복 피스톤 내연 기관의 연료 시스템(10)을 위한 연료 펌프(15)에 있어서,
    연료 펌프는 하우징 영역(22)의 움직이는 부품(24, 26)을 향한 측면에 제공되는 코팅부(28)를 포함하고, 코팅부(28)는 플라스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프(15).
  2. 제1항에 있어서, 상기 플라스틱은 열가소성 플라스틱, 특히 폴리에테르에테르케톤인 것을 특징으로 하는 연료 펌프(15).
  3. 제2항에 있어서, 상기 열가소성 플라스틱은 섬유, 특히 탄소 섬유를 통해 보강되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 코팅부(28)가 제공된 하우징 영역(22)의 재료는 알루미늄을 포함하는 재료이거나 알루미늄인 것을 특징으로 하는 연료 펌프(15).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅부(28)의 영역은 하우징(20)의 다른 영역(32)과 상호 작용하는 밀봉 영역(30)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프(15).
  6. 제5항에 있어서, 밀봉 영역은 주연부에 걸친 밀봉 비드(30) 또는 주연부에 걸친 밀봉 립을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프(15).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅부(28)는 하우징 영역(22)에 용융되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프(15).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅부(28)가 제공된 하우징 영역(22)은 나머지 하우징 영역(36)에 고정된, 바람직하게는 이에 접착된 비교적 얇은 지지판(34)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프(15).
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