KR20150066213A - 디젤엔진 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 연료를 분사시키는 연료분사펌프의 압력을 회전체가 형성되는 플런저에 의해 조절할 수 있게 되어 제품의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 디젤엔진 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 디젤엔진의 연료를 분사하는 연료분사시스템의 연료분사펌프에 있어서, 펌프 하우징(110)의 내부에 오일 주입구(112)가 형성되는 오일 주입부(111)가 형성되며, 상기 오일 주입부(111) 내에 플런저(120)가 형성되어지되 플런저(120)에 랙과 피니언의 회전체(130)가 형성되고, 상기 오일 주입부(111)를 관통하여 오일 주입구(112)를 통해 오일 주입부(111)로 주입되는 오일이 리턴될 수 있도록 오일 리턴구(113)가 형성되며, 상부에 플런저(120)의 작동에 따라 오일 주입부(111) 내에 주입된 오일이 연료분사밸브(200)로 토출될 수 있도록 오일 토출구(114)가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

디젤엔진 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프{The hydraulic fuel injection system the fuel injection pump for diesel engine}

본 발명은 디젤엔진 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디젤엔진의 연료를 분사시키는 연료분사펌프의 압력을 회전체가 형성되는 플런저에 의해 조절할 수 있게 되어 제품의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 디젤엔진 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프에 관한 것이다.

일반적으로 디젤엔진이라 함은 실린더 안으로 공기를 흡입하고, 이를 압축해서 고온/고압으로 한 다음, 여기에 액체연료를 분사하여 자연발화시킴으로써 피스톤을 작동시켜 동력을 얻는 내연기관의 하나이다.

이러한 디젤엔진은 연료의 유입 방식에 따라 직접분사식(direct injection type), 예연소식(precombustion chamber type), 와류실식(swirl chamber type), 공기실식(air chamber type)으로 구분될 수 있으며, 이중 상기 직접분사식은 연료를 고압으로 연소실 내로 직접 분사시키는 방식으로써 크게 연료분사펌프와 연료밸브(인젝터) 및 연결관으로 연료분사장치가 구성된다. 아울러 연료분사펌프와 인젝터가 직접 결합된 형태인 유니트 인젝터(unit injector)도 연료분사장치로 사용되고 있다.

그런데, 종래의 디젤엔진의 연료분사는 연료펌프에 설치된 각 실린더당 각각 하나의 플런저에 의하여 작동되는데, 이것은 연료분사를 캠에 의하여 한 사이클에 해당하는 연소패턴을 가지도록 되어 있어, 미세한 분사와 연소 후의 불완전연소를 해소하기 위해 운전중에 연료분사시기를 변화시킬 수 없는 구조이다.

만일, 운전중에 연료분사시기를 변화시키기 위해서는 별도의 가변 연료분사시기 조절장치가 필요하고, 엔진분사 연료의 메인볼륨을 일정한 패턴으로만 분사하도록 플런저에 헬릭스부를 형성하여 연료량만을 조절할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 종래의 디젤엔진의 연료분사장치는 하나의 연료펌프에 하나의 인젝터가 연결되어 한가지 연료만을 주입하도록 구성되어 있으며, 연료분사의 패턴 및 각 연료 인젝터에 보내지는 연료량의 조정이 어려운 문제점이 있었다.

더욱이, 하나의 연료펌프내에 하나의 플런저로 전 영역의 엔진부하에 대응하다보니, 모든 부하영역에서 최적의 성능을 발휘하기 어렵고, 부하에 능동적으로 대처하지 못하여 연비 문제와 유해가스 배출문제가 발생하였다.

또한, 종래의 연료분사펌프는 연료를 고압으로 압축하여 인젝터로 전달하는 장치로서, 연소성능의 향상 및 배기가스 저감을 목적으로 연료분사압력은 갈수록 고압화되는 추세에 있다.

이에 따라 연료분사펌프를 구성하는 배럴의 배럴포트 및 플런저에 캐비테이션 침식(Erosion)손상이 발생하여 심각한 문제를 야기하게 되었다.

즉, 연료가 상대적으로 낮은 압력으로 분사될 때에도 캐비테이션 현상은 발생되고 있으나, 캐비테이션 강도가 약해 손상 정도가 심각하지 않고, 또한 부분적으로 손상이 발생되므로, 손상 형태에 따라 설계 개선 또는 손상 부품의 재질을 변경함으로써 쉽게 손상 방지 대책을 수립할 수 있었다.

그러나 연료분사압력이 고압화 됨에 따라 캐비테이션 강도 역시 증가하여 배럴의 배럴포트 및 플런저에 캐비테이션 손상이 복합적으로 발생하게 되고, 손상의 정도 역시 상당히 심해지고 있으나, 종래에는 캐비테이션 손상의 원인에 대한 명확한 규명 없이 기존의 경험에 의존한 설계 변경 또는 재질 변경 등의 방법을 이용하여 캐비테이션에 의한 손상을 방지하는 실정에 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 디젤엔진의 연료분사펌프 내에 회전체의 플런저를 형성하게 됨으로써 플런저의 작동속도를 조절할 수 있어 오일의 압력조절은 물론 고압 분사가 가능하여 연료분사 효율을 최대화할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 목적은 엔진 오일이 유입되는 연료분사펌프의 플런저에 의해 밸브체의 입력 및 분사량을 조절할 수 있게 됨으로써 압력 손실을 최소화할 수 있으면서 제품 성능을 최대화할 수 있도록 한 디젤엔진 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 디젤엔진의 연료를 분사하는 연료분사시스템의 연료분사펌프로서, 상기 연료분사펌프는 펌프 하우징의 내부에 오일 주입구가 형성되는 오일 주입부가 형성되며, 상기 오일 주입부 내에 플런저가 형성되어지되 플런저에 랙과 피니언의 회전체가 형성되고, 상기 오일 주입부를 관통하여 오일 주입구를 통해 오일 주입부로 주입되는 오일이 리턴될 수 있도록 오일 리턴구가 형성되며, 상부에 플런저의 작동에 따라 오일 주입부 내에 주입된 오일이 연료분사밸브로 토출될 수 있도록 오일 토출구가 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프를 제공함에 있다.

이와 같이 본 발명은 디젤엔진의 연료를 분사시킬 수 있도록 하는 연료분사시스템의 연료분사펌프에 있어 회전체의 회전으로 작동되는 플런저가 형성되어 오일의 압력을 조절하면서 연료분사밸브로 오일을 토출시키는 연료분사펌프를 형성하게 됨으로써 실린더로 분사되는 오일의 압력 및 분사량을 용이하게 조절할 수 있어 엔진 성능을 극대화할 수 있으며 또한 연료분사펌프 자체적으로 연료분사량을 조절하여 구조의 간단화로 작업 능률 및 작업의 효율성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤엔진 유압식 연료분사시스템을 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프를 도시한 내부구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤엔진 유압식 연료분사시스템을 도시한 예시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프를 도시한 내부구성도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 디젤엔진의 연료를 분사하는 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프로서, 상기 연료분사펌프(100)는 펌프 하우징(110)과, 상기 펌프 하우징(110)의 내부에 형성되는 플런저(120)와, 상기 플런저(120)를 탄성 지지하는 코일스프링(S)을 포함하여 형성되어진다.

상기 펌프 하우징(110)은 내부에 엔진 오일이 주입되어지는 오일 주입부(111)가 형성되며, 상기 오일 주입부(111)를 관통하여 엔진 오일이 주입되는 오일 주입구(112)가 형성되고, 상기 오일 주입구(112)를 통해 오일 주입부(111)로 주입되는 오일이 리턴될 수 있도록 오일 리턴구(113)가 형성되어진다.

또한, 상기 오일 주입부(111)의 상부에 플런저(120)의 작동에 따라 오일 주입구(112)를 통해 오일 주입부(111) 내로 주입된 오일이 높은 압력으로 토출되면서 연료분사밸브로 고압의 오일이 유입될 수 있도록 하는 오일 토출구(114)가 형성되어진다.

상기 플런저(120)는 펌프 하우징(110)의 오일 주입부(111) 내에 형성되며 상부에 오일의 분사량을 조절할 수 있도록 회전체(130)가 형성되어진다.

이때, 상기 회전체(130)는 랙과 피니언으로 형성되어지게 된다.

또한, 상기 회전체(130)에는 나선그루브(131)가 형성되어진다.

상기 연료분사밸브(200)는 연료분사펌프(100)의 작동에 따라 발생되는 고압의 오일이 연료분사밸브(200) 내부로 유입되면서 고압의 오일에 의해 연료분사밸브(200)가 작동되어 연료를 실린더(도시하지 않음)로 분사시키게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 작용상태를 살펴보면 아래와 같다.

상기 연료분사펌프(100)의 오일 주입구(112)를 통해 엔진오일이 오일 주입부(111)로 주입되어지면 상기 플런저(120)가 작동되면서 승,하강하게 된다.

이와 함께, 상기 플런저(120)가 작동되어짐에 따라 상기 플런저(120)의 상부에 형성된 랙과 피니언의 회전체(130)가 회전하게 된다.

그리고, 상기 회전체(130)가 회전됨과 함께 상기 플런저(120)가 승,하강하게 되면서 상기 오일 주입부(111) 내부가 높은 압력을 받게 되어 상기 오일 주입부(111)에 주입된 엔진오일이 고압으로 오일 토출구(114)를 통해 상기 연료분사밸브(200)로 토출되어지게 된다.

이때, 상기 플런저(120)가 승강시에는 오일 주입부(111)와 연통된 오일 리턴구(113)가 막히면서 상기 오일 주입부(111)에 고압이 발생됨과 동시에 엔진 오일이 오일 토출구(114)로 토출되어지며, 상기 플런저(120)가 하강하게 되면 상기 오일 리턴구(113)가 개방되면서 오일 주입부(111) 내의 엔진 오일이 리턴되어지게 된다.

한편, 상기 플런저(120)의 작동과 함께 상기 회전체(130)가 나선그루브(131)를 따라 회전되어지게 되어 상기 회전체(130)의 회전속도에 따라 상기 오일 주입부(111)에 주입된 엔진 오일의 압력을 조절할 수 있게 된다.

또한, 상기 연료분사펌프(100)의 작동으로 고압의 오일은 상기 연료분사밸브(200)로 투입되면서 연료분사밸브(200)의 작동에 따라 연료가 실린더로 분사되어지게 된다.

그리고, 본 발명의 연료분사펌프(100)는 상기 플런저(120) 및 회전체(130)가 작동되면서 승,하강함에 따라 상기 오일 주입부(111)에 주입되는 엔진 오일이 높은 압력으로 오일 토출구(114)를 통해 토출이 반복적으로 이루어지게 된다.

따라서, 본 발명의 연료분사시스템의 연료분사펌프(100)는 플런저(120)가 승,하강하고 회전체(130)가 회전하면서 플런저(120)와 함께 승,하강함에 따라 상기 오일 주입부(111)에 주입되는 엔진 오일의 압력을 회전체(13O)의 회전 속도에 의해 조절될 수 있어 연료분사펌프(100)의 효율을 높일 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 : 연료분사펌프
110 : 펌프 하우징
111 : 오일 주입부
112 : 오일 주입구
113 : 오일 리턴구
120 : 플런저
130 : 회전체
131 : 나선그루브
200 : 연료분사밸브
S : 코일스프링

Claims (3)

1. 디젤엔진의 연료를 분사하는 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프에 있어서,
   엔진 오일이 유입되고 토출되어지는 펌프 하우징과;
   상기 펌프 하우징의 내부에 형성되어 코일스프링으로 탄성 지지되면서 엔진 오일을 고압으로 토출시킬 수 있도록 하는 플런저와;
   상기 플런저의 상부에 형성되어 플런저의 작동에 따라 회전되면서 엔진 오일의 압력 및 분사량을 조절할 수 있도록 하는 회전체;를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 펌프 하우징은 내부에 엔진 오일이 주입되는 오일 주입부가 형성되며, 일측에 상기 오일 주입부를 관통하여 엔진 오일이 주입되는 오일 주입구가 형성되고, 상부에 플런저의 작동에 따라 오일 주입구를 통해 오일 주입부 내로 주입된 오일이 높은 압력으로 토출되면서 연료분사밸브로 유입될 수 있도록 하는 오일 토출구가 형성되며, 타측에 상기 오일 주입구를 통해 오일 주입부로 주입되는 오일이 플런저의 작동에 따라 리턴될 수 있도록 오일 리턴구가 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전체는 랙과 피니언으로 형성되면서 중앙에 나선그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진 유압식 연료분사시스템의 연료분사펌프.

Images