KR20120033177A

KR20120033177A - 가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조

Info

Publication number: KR20120033177A
Application number: KR1020100094803A
Authority: KR
Inventors: 장성권
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2012-04-06
Also published as: US20120073547A1; CN102434348A; CN102434348B; KR101219860B1; US8511282B2

Abstract

본 발명은 가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조에 관한 것으로, 엔진룸의 전체 높이를 크게 줄일 수 있게 됨에 따라 차량의 후드 디자인 및 레이아웃 개선에 유리하고, 실린더헤드 커버의 내측에 블로바이 가스 벤틸레이션 시스템 구축을 위한 배플을 보다 용이하게 구성할 수 있으며, 상기 고압 연료펌프(30)에서 인젝터(41)까지의 연료이동구간을 최소화시킬 수 있게 됨으로써 중량 감소 및 원가 절감을 도모할 수 있게 되고, 실린더헤드로부터 상기 고압 연료펌프(30)까지의 오일공급경로가 크게 축소됨에 따라 오일라인의 구성에 유리하고 더 나아가 오일압 유지에 유리하며 동시에 실링성 향상을 도모할 수 있도록 된 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명 고압 연료펌프의 설치구조는, 실린더헤드의 상부에 캠캐리어가 설치되고; 상기 캠캐리어의 바깥쪽 측면에 고압 연료펌프가 직접 결합되어 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조{Mounting structure of high pressure fuel pump for gasoline direct injection engine}

본 발명은 가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캠캐리어의 바깥쪽 측면에 고압 연료펌프가 설치되는 가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조에 관한 기술이다.

일반적으로, 인젝터를 인용하여 가솔린 연료를 연소실로 직접 분사하는 가솔린 직접 분사(GDI ; gasoline direct injection) 엔진에는 연료탱크에서 공급되는 저압(약 4bar)의 연료를 고압(약 150?200bar)의 연료로 증대시키기 위한 고압 연료펌프가 필요하다.

종래에는 상기 고압 연료펌프(1)가 도 1과 같이 실린더헤드 커버(2)에 직접 체결되어 설치되거나, 또는 별도 구성품인 어댑터(adapter)가 실린더헤드 커버(2)에 설치되고 상기 어댑터에 상기 고압 연료펌프(1)가 결합되어 설치되는 구조로 되어 있었다.

또한, 상기와 같이 고압 연료펌프(1)가 실린더헤드 커버(2)에 설치되는 구조에 있어 상기 고압 연료펌프(1)가 상기 실린더헤드 커버(2)의 상부에서 수직하게 돌출되는 구조로 설치되어 있었다.

그런데, 상기와 같은 고압 연료펌프(1)의 종래 설치구조는 상기 고압 연료펌프(1)가 실린더헤드 커버(2)의 상부에서 수직하게 상방으로 돌출 설치됨에 따라 엔진룸의 전체 높이가 커지게 되고, 이에 따라 차량 후드의 디자인 및 레이아웃 측면에 불리한 단점이 있었다.

또한, 고압 연료펌프(1)가 실린더헤드 커버(2)에 설치되면 상기 고압 연료펌프(1)로 인해 상기 실린더헤드 커버(2)내의 공간이 줄어들게 되는 바, 이에 따라 상기 실린더헤드 커버(2)의 내측에 블로바이 가스(blow-by gas) 벤틸레이션 시스템(ventilation system) 구축을 위한 배플(baffle)의 구성이 어렵게 되는 단점도 있었다.

특히, 2기통 엔진의 경우 고압 연료펌프(1)가 실린더헤드 커버(2)에 설치되면 실린더헤드 커버(2)의 내측에 배플(baffle)을 구성할 수 없는 문제가 발생하게 된다.

또한, 상기 고압 연료펌프(1)는 캠을 통해 동력을 전달받아서 작동하는 롤러 및 피스톤과 같은 태핏(tappet)기구들을 구비한 구성으로, 상기 태핏기구들은 원활한 작동을 위해 윤활이 되어야 하는 바, 이를 위해 실린더헤드로부터 윤활을 위한 오일을 공급받도록 구성되어 있다.

그런데, 종래 구조와 같이 고압 연료펌프(1)가 실린더헤드 커버(2)에 설치되면 실린더헤드로부터 오일을 공급받기 위한 오일라인의 경로가 길어지게 되고, 그리고 오일라인의 경로가 길어지게 되면 오일라인을 구성하기가 어려울 뿐만 아니라 실링에도 문제가 발생할 수 있는 단점이 있다.

또한, 고압 연료펌프(1)가 별도 구성품인 어댑터를 매개로 설치되는 경우에는 비용 상승 및 중량이 증가하는 단점이 있고, 더 나아가 조립 사이클이 길어지게 됨으로써 생산성 향상에도 불리한 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 단점들을 모두 해소하기 위해 안출된 것으로서, 캠캐리어의 바깥쪽 측면에 고압 연료펌프가 직접 결합되도록 설치하여, 엔진룸의 전체 높이를 줄일 수 있게 됨에 따라 차량 후드의 디자인 및 레이아웃 측면에 유리하고, 실린더헤드 커버의 내측에 블로바이 가스 벤틸레이션 시스템 구축을 위한 배플의 구성이 용이하며, 실린더헤드로부터 고압 연료펌프까지의 오일라인 경로 축소가 가능해짐에 따라 오일라인의 구성에 유리하고 이와 동시에 실링성 향상에 유리하며, 더 나아가 원가 절감 및 중량 감소를 도모할 수 있는 가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조는, 실린더헤드의 상부에 캠캐리어가 설치되고; 상기 캠캐리어의 바깥쪽 측면에 고압 연료펌프가 직접 결합되어 설치된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 고압 연료펌프는 상기 캠캐리어의 바깥쪽 측면 중 상기 실린더헤드의 흡기포트가 있는 측면에 고정 설치된다.

보다 상세하게는, 상기 캠캐리어의 바깥쪽 측면 중 상기 실린더헤드의 흡기포트가 있는 어느 한쪽의 측면에 펌프장착면이 마련되고; 상기 펌프장착면에 다수개의 결합부재를 매개로 상기 고압 연료펌프의 하우징플랜지가 결합되어 설치된다.

그리고, 상기 고압 연료펌프가 상기 캠캐리어의 바깥쪽 측면에 설치될 때 상기 고압 연료펌프의 토출포트가 상기 실린더헤드의 흡기포트쪽을 향하는 방향으로 일정 각도 회전된 상태로 설치된다.

본 발명에 의하면, 고압 연료펌프가 캠캐리어의 바깥쪽 측면 중 실린더헤드의 흡기포트가 있는 측면에 상기 실린더헤드에 직접 결합되어 설치됨으로써, 엔진룸의 전체 높이를 크게 줄일 수 있게 됨에 따라 차량의 후드 디자인 및 레이아웃 개선에 유리하고, 실린더헤드 커버의 내측에 블로바이 가스 벤틸레이션 시스템 구축을 위한 배플을 보다 용이하게 구성할 수 있으며, 상기 고압 연료펌프에서 인젝터까지의 연료이동구간을 최소화시킬 수 있게 됨으로써 중량 감소 및 원가 절감을 도모할 수 있게 되고, 실린더헤드로부터 상기 고압 연료펌프까지의 오일공급경로가 크게 축소됨에 따라 오일라인의 구성에 유리하고 더 나아가 오일압 유지에 유리하며 동시에 실링성 향상에 유리한 효과가 있다.

도 1은 종래의 구조에 따라 고압 연료펌프가 실린더헤드 커버의 상부에 설치된 상태의 도면,
도 2는 본 발명에 따라 고압 연료펌프가 캠캐리어의 측면에 설치된 상태의 도면,
도 3은 도 2에서 고압 연료펌프를 정면에서 바라본 도면,
도 4는 도 3에서 고압 연료펌프를 제거한 상태로 캠캐리어의 펌프장착면을 H여주기 위한 도면,
도 5와 도 6은 캠캐리어에 형성된 오일경로를 보여주기 위한 도면이다.

이하 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 도 2 내지 도 6 도시된 바와 같이, 실린더헤드(10)의 상부에 캠캐리어(20)가 설치되고, 상기 캠캐리어(20)의 바깥쪽 측면에 고압 연료펌프(30)가 직접 결합되어 설치된 구조이다.

여기서, 상기 실린더헤드(10)에는 일측에 흡기포트(11)가 형성되고 타측에 배기포트(미도시)가 형성되며, 상기 흡기포트(11)의 주변(도면에서는 아래쪽)에는 인젝터(41) 설치를 위한 인젝터구멍(12)이 형성된다.

한편, 상기 고압 연료펌프(30)는 본 발명에 따라 상기 캠캐리어(20)의 바깥쪽 측면 중 상기 실린더헤드(10)의 흡기포트(11)가 있는 측면에 고정 설치되는 바, 이를 보다 상세히 설명하면 상기 캠캐리어(20)의 바깥쪽 측면 중 상기 실린더헤드(10)의 흡기포트(11)가 있는 어느 한쪽의 측면에 펌프장착면(21)이 마련되고, 상기 펌프장착면(21)에 다수개의 결합부재(42)를 매개로 상기 고압 연료펌프(30)의 하우징플랜지(31)가 결합되어 설치된 구조인 것이다.

상기 결합부재(42)는 보통 볼트를 사용하나 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 고압 연료펌프(30)가 상기 캠캐리어(20)의 바깥쪽 측면에 설치될 때에는 상기 고압 연료펌프(30)에서 상기 인젝터(41)까지의 연료이동구간을 최소화시키기 위하여 상기 고압 연료펌프(30)의 토출포트(32)가 상기 실린더헤드(10)의 흡기포트(11)쪽을 향하는 방향으로 일정 각도 회전된 상태로 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 고압 연료펌프(30)의 토출포트(32)가 상기 실린더헤드(10)의 흡기포트(11)로부터 멀어지는 방향으로 설치될수록 상기 고압 연료펌프(30)에서 상기 인젝터(41)까지의 연료이동구간은 점차 증가하게 되고, 이럴 경우 중량 증가 및 원가 상승 등의 단점이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 토출포트(32)가 흡기포트(11)쪽을 향하도록 고압 연료펌프(30)를 일정 각도 회전시켜서 설치한 구조인 것이다.

상기 고압 연료펌프(30)의 토출포트(32)에는 연료파이프(43)의 일단이 결합되고, 상기 연료파이프(43)의 타단은 연료를 고압상태로 유지시키기 위한 하우징부재(44)와 결합되어 설치되는 바, 상기 하우징부재(44)는 상기 인젝터구멍(12)을 가로지르는 형태로 상기 실린더헤드(10)에 결합되어 설치되고, 상기 인젝터(41)는 상기 하우징부재(44)와 연결된 구성을 갖는다.

한편, 상기 고압 연료펌프(30)는 캠을 통해 동력을 전달받아서 작동하는 롤러 및 피스톤과 같은 태핏(tappet)기구들을 구비한 구성으로, 상기 태핏기구들은 원활한 작동을 위해 윤활이 되어야 하는 바, 이를 위해 본 발명은 상기 고압 연료펌프(30)가 실린더헤드(10)로부터 윤활을 위한 오일을 공급받도록 구조를 갖추고 있다.

즉, 상기 실린더헤드(10)의 오일이 상기 고압 연료펌프(30)로 공급될 수 있도록 상기 캠캐리어(20)의 캠저널부(22)에 상기 캠저널부(22)의 길이방향을 따라 오일이동홈(23)이 형성되고, 상기 오일이동홈(23)의 일단은 상기 실린더헤드(24)와 연결된 오일구멍(24)과 연결되고, 상기 오일이동홈(23)의 타단은 상기 펌프장착면(21)을 관통하여 상기 고압 연료펌프(30)로 연결된 오일통로(25)와 연결된 구조인 것이다.

상기 오일이동홈(23)은 상측으로 개방된 구조이기 때문에 개방된 상부를 밀폐시켜서 외부와의 연결이 차단되도록 실링하여야 하는 바, 이를 위해 본 발명은 상기 캠저널부(22)에 결합되는 캠캡(45)을 이용한 구조이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 고압 연료펌프(30)가 캠캐리어(20)의 바깥쪽 측면에 결합되어 설치되는 구조이고, 이에 따라 상기 고압 연료펌프(30)가 종래와 같이 실린더헤드 커버의 상측으로 돌출되지 않는 구조이므로, 엔진룸의 전체 높이를 크게 줄일 수 있게 되고, 이를 통해 차량의 후드 디자인 및 레이아웃 개선에 유리한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 고압 연료펌프(30)가 캠캐리어(20)의 측면에 결합되어 설치되는 구조이기 때문에 실린더헤드 커버내의 공간이 상기 고압 연료펌프(30)에 의해 줄어드는 단점을 없앨 수 있게 되고, 이로 인해 실린더헤드 커버의 내측에 블로바이 가스 벤틸레이션 시스템 구축을 위한 배플을 보다 용이하게 구성할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 고압 연료펌프(30)가 캠캐리어(20)의 측면 중에서 실린더헤드(10)의 흡기포트(11)가 있는 측면에 설치되는 구성이고, 더 나아가 상기 고압 연료펌프(30)의 토출포트(32)가 상기 흡기포트(11)쪽을 향하는 방향으로 일정 각도 회전된 상태로 설치된 구조인 바, 이에 따라 상기 고압 연료펌프(30)에서 인젝터(41)까지의 연료이동구간을 최소화시킬 수 있게 됨으로써 중량 감소 및 원가 절감을 도모할 수 있게 되고, 이와 함께 인젝터(41)까지의 연료공급을 보다 안정적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따라 고압 연료펌프(30)가 캠캐리어(20)의 측면에 설치되면, 실린더헤드 커버의 상부에 고압 연료펌프가 설치되던 종래의 구조에 비해 실린더헤드로부터 오일을 공급받기 위한 오일라인의 경로를 크게 축소시킬 수 있게 되는 바, 이로 인해 본 발명의 구조는 오일라인의 구성에 유리하고 더 나아가 오일압 유지에 유리하며 동시에 실링성 향상에 유리한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 고압 연료펌프(30)가 별도의 매개체 없이 캠캐리어(20)의 측면에 직접 설치되는 구조이므로, 어댑터와 같은 별도의 매개체를 이용하여 설치하던 종래 구조에 비해 부품수 감축과 비용 절감 및 중량 감소를 도모할 수 있게 되고, 더 나아가 조립 사이클의 단축을 통해 생산성 향상을 도모할 수 있는 장점도 있다.

10 - 실린더헤드 11 - 흡기포트
20 - 캠캐리어 21 - 펌프장착면
22 - 캠저널부 30 - 고압 연료펌프
31 - 하우징플랜지 32 - 토출포트
45 - 캠캡

Claims

실린더헤드의 상부에 캠캐리어가 설치되고;
상기 캠캐리어의 바깥쪽 측면에 고압 연료펌프가 직접 결합되어 설치된 것
을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조.
청구항 1에 있어서, 상기 고압 연료펌프는 상기 캠캐리어의 바깥쪽 측면 중 상기 실린더헤드의 흡기포트가 있는 측면에 고정 설치된 것
을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조.
청구항 1에 있어서, 상기 캠캐리어의 바깥쪽 측면 중 상기 실린더헤드의 흡기포트가 있는 어느 한쪽의 측면에 펌프장착면이 마련되고;
상기 펌프장착면에 다수개의 결합부재를 매개로 상기 고압 연료펌프의 하우징플랜지가 결합되어 설치된 것
을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조.
청구항 2에 있어서, 상기 고압 연료펌프가 상기 캠캐리어의 바깥쪽 측면에 설치될 때 상기 고압 연료펌프의 토출포트가 상기 실린더헤드의 흡기포트쪽을 향하는 방향으로 일정 각도 회전된 상태로 설치된 것
을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조.
청구항 1에 있어서, 상기 실린더헤드의 오일이 상기 고압 연료펌프로 공급될 수 있도록 상기 캠캐리어의 캠저널부에 상기 캠저널부의 길이방향을 따라 오일이동홈이 형성된 것
을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조.
청구항 5에 있어서, 상기 오일이동홈의 일단은 상기 실린더헤드와 연결된 오일구멍과 연결되고;
상기 오일이동홈의 타단은 상기 펌프장착면을 관통하여 상기 고압 연료펌프로 연결된 오일통로와 연결된 것
을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조.
청구항 5에 있어서, 상기 캠저널부에 형성된 상기 오일이동홈은 상기 캠저널부에 결합되는 캠캡에 의해 밀폐되면서 외부와의 연결이 차단되도록 실링되는 것
을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진용 고압 연료펌프의 설치구조.