KR20110051826A

KR20110051826A - 고압 연료 펌프의 토출 밸브와 압력 릴리프 밸브 일체형 구조

Info

Publication number: KR20110051826A
Application number: KR1020090108608A
Authority: KR
Inventors: 하명구; 유재웅; 김영민; 김성근; 이일남
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2011-05-18
Also published as: KR101526375B1

Abstract

본 발명은 고압 연료 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고압 연료 펌프의 토출 밸브와 압력 릴리프 밸브를 일체화 한 구조에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 펌프 하우징 내부에 배치되고, 연료 탱크로부터의 연료를 흡입 포트로부터 압력실로 공급하고 공급된 이 연료를 고압으로 하여 토출밸브로부터 축압기로 토출하는 플런저, 상기 저압 연료 탱크 내의 연료 펌프에 의해 유입되는 연료가 밸브 하우징 내부로 압송되고, 이러한 밸브 하우징 내부에 형성되는 제1, 제2 체크 밸브에 의해 연료가 선택적으로 토출 포트 측으로 토출되거나 상기 압력실 측으로 리턴되는 원통형상의 밸브 바디 및 상기 밸브 바디의 외주면 중앙에는 상기 밸브 하우징 내부를 제1 챔버와 제2 챔버로 차단하여 구획할 수 있도록 형성되는 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프의 토출 밸브와 압력 릴리프 밸브 일체형 구조를 제공한다.

연료 펌프, 플런저, 릴리프 밸브, 토출 밸브

Description

고압 연료 펌프의 토출 밸브와 압력 릴리프 밸브 일체형 구조{HIGH PRESSURE FUEL PUMP INTEGRALLY PROVIDED WITH DISCHARGE VALVE AND PRESSURE RELIEF VALVE}

일반적으로 고압 연료 펌프는 연료 분사 장치에 연료를 고압으로 압송하기 위하여 구비되고, 도 1에 도시한 바와 같이, 이러한 연료 분사 장치는 도시하지 않은 연료 탱크, 피드 펌프, 저압 레귤레이터, 가변 용량 타입의 고압 연료 펌프, 고압 배관에 형성되는 오리피스, 커먼레일(축압기), 압력 릴리프 밸브, 복수개의 인젝터를 포함한다.

피드 펌프는 전동 모터 등에 의해 구동되고, 가솔린 등의 연료를 고압 연료 펌프로 공급한다.

저압 레귤레이터는 피드 펌프에 의한 연료의 압력을 제어한다.

고압 연료 펌프는 필터, 저압 댐퍼, 고압 펌프부를 구비한다.

이러한 고압 연료 펌프(10)에는 도 1에 도시한 바와 같이, 전자밸브(20)를 일체로 형성한다.

이와 같은 구성의 연료 분사 장치 및 고압 연료 펌프에 있어서, 고압 연료 펌프에 의하여 고압화된 연료를 고압 배관 및 오리피스를 통하여 커먼 레일로 공급하고, 인젝터로부터의 연료 분사에 따라 커먼 레일 내부의 압력을 소정 범위 내로 유지하도록 고압 연료 펌프를 운전함과 동시에, 커먼 레일 내부의 이상 고압에 있어서는 안전 밸브인 압력 릴리프 밸브(30)를 개방하여 고압 연료 펌프(고압 펌프부)의 저압 측으로 압력을 개방하여 압력제어한다.

종래기술에 의한 고압 펌프는 이와 같이 압력 릴리프 밸브(30)을 펌프 하우징에 형성한다.

하지만, 압력 릴리프 밸브(30)가 펌프 하우징(40)에 형성되기 때문에 펌프하우징이 대형화함과 동시에 압력 릴리프 밸브(30)의 개방 밸브 압력 조정이 어려워지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 고압 연료 펌프 내지 그 펌프 하우징 부분을 대형화하지 않고, 압력 릴리프 밸브를 적용한 고압 연료 펌프를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고압 연료 펌프의 토출 밸브와 압력 릴리프 밸브 일체형 구조는 펌프 하우징 내부에 배치되고, 연료 탱크로부터의 연료를 흡입 포트로부터 압력실로 공급하고 공급된 이 연료를 고압으로 하여 토출밸브로부터 축압기로 토출하는 플런저, 상기 저압 연료 탱크 내의 연료 펌프에 의해 유입되는 연료가 밸브 하우징 내부로 압송되고, 이러한 밸브 하우징 내부에 형성되는 제1, 제2 체크 밸브에 의해 연료가 선택적으로 토출 포트 측으로 토출되거나 상기 압력실 측으로 리턴되는 원통형상의 밸브 바디 및 상기 밸브 바디의 외주면 중앙에는 상기 밸브 하우징 내부를 제1 챔버와 제2 챔버로 차단하여 구획할 수 있도록 형성되는 차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 체크 밸브는 상기 밸브 하우징 내에서 연료의 제2 챔버로의 유동을 선택적으로 규제하고,

상기 제2 체크 밸브는 상기 밸브 하우징 내에서 연료의 제1 챔버로의 유동을 선택적으로 규제하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1, 제2 체크 밸브는 각각의 밸브를 구비하고 이러한 밸브를 상 호 반대측으로 탄성지지하도록 탄성 부재를 각각 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1, 제2 체크 밸브 각각의 밸브를 중심으로 제1, 제2 경사로가 경사지도록 형성되고, 이러한 제1, 제2 경사로는 각각 반대측의 제2 챔버, 제1 챔버와 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1, 제2 경사로는 각각 적어도 3개소 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡입 포트에 배치되고, 상기 흡입 밸브를 개폐제어하기 위한 전자 밸브가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 고압 연료 펌프에 의하면, 토출 밸브 내에 토출 밸브와 릴리프 밸브를 일체화함으로써 펌프 하우징이 소형화되는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프의 토출 밸브 및 압력 릴리프 밸브 일체형 구조의 요부를 나타낸 것이다.

도 3은 도 2의 III-III선에 따른 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프의 토출 밸브 및 압력 릴리프 ㅂ래브 일체형 구조는 고압 연료 펌프의 내부에 펌프 하우징(100) 및 밸브 하우징(200)이 형성되고 이러한 펌프 하우징(100)과 밸브 하우징(200)은 연료가 유동하도록 상호 연통된다.

상기 펌프 하우징(100)은 일측으로부터 흡입 포트(101)가 형성되어서 이러한 흡입 포트(101)로부터 연료가 흡입된다.

상기 펌프 하우징(100)의 하측에는 플런저(110)가 그 내부에서 왕복운동할 수 있도록 플런저 배럴(120)이 상기 플런저(110)를 수용할 수 있도록 형성된다.

즉, 상기 플런저 배럴(120)은 상기 플런저(110)를 축방향으로 왕복 슬라이딩되도록 수용함과 동시에 연료 토출 통로 및 흡입 포트(101)에 연통하는 압력실(130)을 상기 플런저(110)의 상부의 사이에 형성한다.

이때, 플런저(110)의 하측으로는 플런저 스프링(미도시)을 형성하고, 상기 플런저(110)는 상기 플런저 스프링에 의해 탄성지지된다.

즉, 상기 플런저(110)의 상하 왕복운동을 하는 과정에서 발생되는 양압 및 음압에 의해 상기 흡입 포트(101)로부터 연료가 흡입되어 상기 압력실(130)로 연료가 일시 머무르게 되고, 이러한 압력실(130)에서 연료는 압축을 반복하게 된다.

상기 밸브 하우징(200)의 내부에는 원통 형상의 밸브 바디(210)가 장착된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 밸브 바디(210)의 대략 외주면의 중간에는 상기 밸브 하우징(200)의 내부를 상호 밀폐하여 차단함으로써 제1 챔버(201) 및 제2 챔버(202)로 구획할 수 있도록 차단부(203)가 구비된다.

상기 밸브 바디(210)의 제1 챔버(201) 측에는 제1 체크 밸브(301)가 형성되고, 상기 밸브 바디(210)의 제2 챔버(202) 측에는 제2 체크 밸브(402)가 형성된다.

상기 제1 체크 밸브(301)는 도면 상에서 좌측에 위치하고, 제2 챔버(202) 측으로부터 제1 챔버(201) 측으로의 연료유동을 선택적으로 규제한다.

즉, 상기 제1 체크 밸브(301)는 상기 밸브 하우징(200)의 일측에 형성되는 토출 포트(204)와 연통되도록 형성되고, 제1 밸브(311)가 그 내부에 구비되고, 이러한 제1 밸브(311)는 제1 탄성 부재(321)에 의해 지지되는 도면 상에서 우측으로 탄성지지되도록 형성된다.

또한, 상기 제1 체크 밸브(301)로부터 상기 제2 챔버(202)와 연통되도록 적어도 3개 이상의 제1 경사 유로(331)가 형성된다.

이러한 제1 경사 유로(331)는 상기 차단부(203)의 단면을 중심으로 경사지도록 형성되는 것이 바람직하며, 이러한 제1 경사 유로(331)에 의해 상기 제1 챔버(201)와 제2 챔버(202)가 선택적으로 연통된다.

상기 제2 체크 밸브(402)는 상기 펌프 하우징(100)의 압력실(130)과 연통되고, 이러한 제2 체크 밸브(402)는 그 내부에 제2 밸브(412)가 구비되며, 이러한 제2 밸브(412)는 제2 탄성 부재(422)에 의해서 도면 상에서 좌측으로 탄성지지된다.

또한, 상기 제2 체크 밸브(402)로부터 상기 제1 챔버(201)와 연통되도록 적어도 3개 이상의 제2 경사 유로(432)가 형성된다.

이러한 제2 경사 유로(432)는 상기 제1 경사 유로(331)와 평행하도록 형성되 는 것이 바람직하다.

이러한 제2 경사 유로(432)에 의해서 상기 제2 챔버(202)와 제1 챔버(201)가 선택적으로 연통된다.

즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1 경사 유로(331)와 상기 제2 경사 유로(432)의 단면이 상기 밸브 바디(210)의 중심축을 중심으로 균등 분할된 각도로 교대로 원형배치된다.

여기서, 본 발명의 일 예로서 균등 분할된 각도를 명시하고 있지만, 그 각도는 균등분할되지 않고 실험칙에 근거하여 임의로 설정할 수도 있음은 자명할 것이다.

전술한 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프의 토출 밸브와 압력 릴리프 밸브 일체형 구조의 작동원리를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

흡입 포트(101)를 통하여 흡입되는 연료는 플런저(110)의 수직왕복운동에 의해 압력실(130)에서 압축된다.

이와 동시에, 상기 연료는 밸브 하우징(200)의 내부로 유동한다.

이때, 상기 연료는 제2 체크 밸브(402)는 제2 밸브(412)가 폐쇄상태이므로 제2 경사 유로(432)는 밀폐되어 있는 상태에서 제1 경사 유로(331)를 통하여 유입된다.

따라서, 상기 제1 경사 유로(331) 상에 배치되어 있는 제1 밸브(311)를 가압하게 되고, 이러한 제1 밸브(311)는 압력이 상승함에 따라 제1 탄성 부재(321)의 탄성력을 극복하고 도면 상에서 좌측으로 이동하게 된다.

이후, 상기 연료는 토출 포트(204)를 통하여 축압기(미도시)를 향하여 유동하게 된다.

한편, 상기 축압기 내부의 압력이 설정압력 이상이 되면 상기 제2 경사 유로(432)의 내부에 있던 연료는 상기 제2 밸브(412)를 도면 상에서 우측으로 가압함으로써 상기 제2 탄성 부재(422)의 탄성력을 극복함에 따라 상기 제2 밸브(412)를 이동시키게 된다.

따라서, 상기 제2 체크 밸브(402)는 개방되므로 상기 축압기의 압력은 소정 압력 이하로 유지되도록 한다.

즉, 상기 제1 체크 밸브(301)는 토출 밸브의 기능을 하게 되고, 상기 제2 체크 밸브(402)는 릴리프 밸브의 기능을 하게 된다.

여기서, 제1 체크 밸브(301) 및 제2 체크 밸브(402)의 기능은 설계상 상호 변형될수 있음은 물론이다.

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 종래기술에 의한 고압 연료 펌프의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 연료 펌프의 토출 밸브와 압력 릴리프 밸브 일체형 구조의 요부를 나타낸 단면도이다.

도 3은 도 2의 III-III-선에 따른 단면도이다.

* 도면에 사용된 주요부분 부호설명 *

100: 펌프 하우징 101: 흡입 포트

110: 플런저 120: 플런저 배럴

130: 압력실 200: 밸브 하우징

201: 제1 챔버 202: 제2챔버

203: 차단부 204: 토출 포트

210: 밸브 바디 301: 제1 체크 밸브

311: 제1 밸브 321: 제1 탄성 부재

331: 제1 경사 유로 402: 제2 체크 밸브

412: 제2 밸브 422: 제2 탄성 부재

432: 제2 경사 유로

Claims

펌프 하우징 내부에 배치되고, 연료 탱크로부터의 연료를 흡입 포트로부터 압력실로 공급하고 공급된 이 연료를 고압으로 하여 토출밸브로부터 축압기로 토출하는 플런저;

상기 저압 연료 탱크 내의 연료 펌프에 의해 유입되는 연료가 밸브 하우징 내부로 압송되고, 이러한 밸브 하우징 내부에 형성되는 제1, 제2 체크 밸브에 의해 연료가 선택적으로 토출 포트 측으로 토출되거나 상기 압력실 측으로 리턴되는 원통형상의 밸브 바디; 및

상기 밸브 바디의 외주면 중앙에는 상기 밸브 하우징 내부를 제1 챔버와 제2 챔버로 차단하여 구획할 수 있도록 형성되는 차단부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프의 토출 밸브와 압력 릴리프 밸브 일체형 구조.
제1항에 있어서,

상기 제1 체크 밸브는 상기 밸브 하우징 내에서 연료의 제2 챔버로의 유동을 선택적으로 규제하고,

상기 제2 체크 밸브는 상기 밸브 하우징 내에서 연료의 제1 챔버로의 유동을 선택적으로 규제하는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프의 토출 밸브와 압력 릴리프 밸브 일체형 구조.
제2항에 있어서,

상기 제1, 제2 체크 밸브는 각각의 밸브를 구비하고 이러한 밸브를 상호 반대측으로 탄성지지하도록 탄성 부재를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프의 토출 밸브와 압력 릴리프 밸브 일체형 구조.
제2항에 있어서,

상기 제1, 제2 체크 밸브 각각의 밸브를 중심으로 제1, 제2 경사로가 경사지도록 형성되고, 이러한 제1, 제2 경사로는 각각 반대측의 제2 챔버, 제1 챔버와 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프의 토출 밸브와 압력 릴리프 밸브 일체형 구조.
제4항에 있어서,

상기 제1, 제2 경사로는 각각 적어도 3개소 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프의 토출 밸브와 압력 릴리프 밸브 일체형 구조.
제1항에 있어서,

상기 흡입 포트에 배치되고, 상기 흡입 밸브를 개폐제어하기 위한 전자 밸브가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프의 토출 밸브와 압력 릴리프 밸브 일체형 구조.