KR20160042455A - 커먼 레일 시스템을 위한 플러그인 펌프, 및 내연 엔진, 커먼 레일 시스템, 및 플러그인 펌프를 갖는 엔진 장치 - Google Patents

커먼 레일 시스템을 위한 플러그인 펌프, 및 내연 엔진, 커먼 레일 시스템, 및 플러그인 펌프를 갖는 엔진 장치 Download PDF

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Abstract

커먼 레일 시스템을 위한 플러그인 펌프(2)는, 내부에 형성된 실린더와 실린더 내부에서 유도되는 피스톤(24)이 있는 펌프 하우징(7), 연료 입구(33), 및 연료 출구(36)를 구비한다. 펌프 하우징(7)은, 펌프 하우징(7)을 엔진 부품(6)의 개구(10) 내에 삽입하기 위한 플러그인 섹션(8)을 더 갖고, 펌프 하우징(7)을 엔진 부품(6)에 고정하도록 플러그인 섹션(8)의 경계를 한정하는 플랜지(12)를 갖는다. 플러그인 펌프를 냉각하도록, 펌프 하우징(7)은, 별도의 유체 입구(40, 48)와 별도의 유체 출구(41, 52)가 있는 적어도 하나의 흐름관(38)을 갖는다. 유체 입구(40, 48)는 내연 엔진의 유체 배출 라인에 연결 가능하고, 유체 출구(41, 52)는 내연 엔진의 유체 수용 라인에 연결 가능하다.

Description

커먼 레일 시스템을 위한 플러그인 펌프, 및 내연 엔진, 커먼 레일 시스템, 및 플러그인 펌프를 갖는 엔진 장치{PLUG-IN PUMP FOR A COMMON-RAIL SYSTEM AND ENGINE ARRANGEMENT HAVING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, HAVING A COMMON RAIL SYSTEM AND HAVING A PLUG-IN PUMP}
커먼 레일 시스템을 위한 플러그인 펌프, 및 내연 엔진, 커먼 레일 시스템, 및 플러그인 펌프를 갖는 엔진 장치에 관한 것이다.
내연 엔진, 특히, 디젤 엔진을 위한 압력 축적기-보조형 주입 시스템은, 2000바를 초과할 수 있는 매우 높은 연료 압력을 제공하도록 밀봉 방식으로 실린더 내에서 유도되는 피스톤을 갖는 피스톤 펌프를 필요로 한다. 피스톤은 편심에 의해 교번 방식으로 이동할 수 있고, 편심은 주입 시스템에 의해 연료가 공급되는 내연 엔진에 결합된다. 특히 컴팩트한 집적을 위해, 이러한 종류의 축방향 피스톤 펌프를, 엔진 부품의 개구 내에 삽입될 수 있고 여기서 엔진 부품에 스크류 결합될 수 있는 "플러그인 펌프"로서 설계하는 것은 알려져 있다.
고압 연료의 활용은, 플러그인 펌프에서, 특히, 피스톤과 피스톤이 이동하는 실린더의 영역에서 열을 발생시킨다. 열 배출은 내연 엔진으로부터의 열 입력에 의해 더욱 어려워질 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 한 목적은, 커먼 레일 시스템을 위한 플러그인 펌프를 제안하는 것으로서, 플러그인 펌프는 열이 장기적으로 작동하는 동안 신뢰성 있고 충분한 방식으로 배출될 수 있게 한다.
이 목적은 독립항 제1항의 특징부를 갖는 플러그인 펌프에 의해 달성된다. 유리한 장점들과 실시예들은 종속항들과 다음에 따르는 설명으로부터 수집될 수 있다.
본 발명은, 내부에 형성된 실린더, 실린더 내에서 유도되는 피스톤, 연료 입구를 갖는 펌프 하우징 및 연료 출구를 구비하는 커먼 레일 시스템을 제안하며, 펌프 하우징은, 펌프 하우징을 엔진 부품의 개구 내에 삽입하기 위한 플러그인 섹션을 더 갖고, 펌프 하우징을 엔진 부품에 고정하도록 플러그인 섹션의 경계를 한정하는 플랜지를 갖는다. 플러그인 펌프는, 펌프 하우징이 별도의 유체 입구와 별도의 유체 출구를 갖는 적어도 하나의 유체관을 갖고, 유체 입구는 내연 엔진의 유체 배출 라인에 연결될 수 있고, 유체 출구는 내연 엔진의 유체 수용 라인에 연결될 수 있다는 점에서 차별된다.
이에 따라, 본 발명의 목적은, 유체를 능동적으로 도입함으로써 알려져 있는 플러그인 펌프가 능동적으로 냉각되도록 그 플러그인 펌프를 수정하는 것이다. 동작 동안 펌프 하우징의 온도 레벨보다 낮은 온도 레벨을 갖는 유체는 흐름관을 통해 펌프 하우징을 통해 전달될 수 있다. 별도의 유체 입구와 별도의 유체 출구를 유체 배출 라인과 유체 수용 라인에 연결함으로써, 특히, 유사하게 냉각되는 내연 엔진의 냉각수 회로 또는 오일 회로가 플러그인 회로에 결합되고, 이에 따라, 내연 엔진 및 이에 따른 플러그인 펌프 자체가 작동될 때 그 펌프가 열을 히트 싱크에 정확하게 전달할 수 있다. 사용되는 유체, 또는 유체 수용 라인과 유체 배출 라인은 냉각제 회로 또는 오일 회로의 냉각제 라인에 대한 연결로서 설계될 수 있다.
펌프 하우징의 흐름관은, 적어도 영역들에 있어서 선형 방식으로 연장되며 유체가 흐를 수 있는 오목부로 이해해야 한다. 흐름관은, 펌프 하우징의 다중(multipartite) 설계에 의해, 캐스팅 방법, 부식 방법에 의해, 또는 더 후술하는 바와 같이, 밀봉될 수 있는 환형 홈의 구성에 의해 제조될 수 있다.
유체 입구는, 연결 수단, 예를 들어, 니플에 연결될 수 있는 구멍일 수 있고, 플랜지로부터 회피(avert)되는 펌프 하우징의 섹션의 외측에 위치한다. 그 위치에서, 플랜지 입구는 흐름관의 방향으로 연장된다. 유체 입구는, 외부 스레드를 갖는 스크류 니플이 스크류 결합될 수 있고 바람직하게 밀봉부에 의해 밀봉될 수 있는 내부 스레드를 갖는 구멍일 수 있다. 플러그인 펌프를 통해 전달되는 연료 스트림의 압력에 비해 흐름관의 유체 스트림의 상당히 낮은 압력 때문에, 실제 연료 출구를 위한 기계적 특성들의 요구보다 입구의 기계적 특성들의 요구들이 상당히 적을 수 있다. 라인을 수용하기 위한 수단은, 예를 들어, 유연한 라인이 플러그 결합 및 고정될 수 있는 오목부, 숄더 등이 있는 파이프 단부를 포함할 수 있다.
유체 출구는, 유사하게, 연결 수단, 예를 들어, 니플에 연결될 수 있는 구멍일 수 있고, 플랜지로부터 회피되는 펌프 하우징의 섹션의 외측에 위치한다. 유체 출구도 여기서 흐름관의 방향으로 연장된다. 따라서, 상기 흐름관을 통해 흐르는 유체는 유체 입구로부터 유체 출구로 이동하며, 유체 출구에서 유체가 연결 수단을 통해, 예를 들어, 유연한 유체 라인을 통해 원래의 유체 회로로 복귀한다.
특히 유리한 실시예에서, 플랜지는, 엔진 부품 상의 플랜지에 걸쳐 원주방향 밀봉부에 의해 밀봉될 수 있는 적어도 부분적으로 원주방향 홈을 갖고, 플러그인 펌프가 장착된 상태에서 흐름관을 형성한다. 이러한 종류의 흐름관은, 적어도 부분적으로 원주방향의 홈만을 플랜지에 만들면 되므로 특히 제조가 용이하다. 홈은, 특히, 바람직하게, 원주방향 전체에 걸친 것이며, 이에 따라 유입 영역과 유출 영역이, 예를 들어, 180°를 통해 오프셋되는 형성된 환형 관의 두 개의 지점에서 정의될 수 있으며, 상기 유입 영역과 유출 영역이 유체 입구 및 유체 출구에 각각 연결될 수 있다.
유리한 실시예에서, 제1유체 연결부는 엔진 부품 상의 연결 영역에 배치되고, 상기 제1유체 연결부는, 펌프가 장착되면 플랜지 상의 유체 입구와 정렬된다. 이 경우, 유체 입구는 환형 홈의 유입 영역으로서 설계될 수 있다. 따라서, 외부 라인 및 유체가 유체 입구로 전달될 수 있게 하는 연결 수단을 세이브할 수 있다.
유사하게 유리한 실시예에서, 엔진 부품은 연결 영역에 제2유체 연결부를 가질 수 있고, 상기 제2유체 연결부는 플랜지 상의 유체 출구와 정렬되는 식으로 위치한다. 따라서, 유사하게, 외부 라인과 연결 수단을 세이브할 수 있다. 게다가, 유체 흐름으로 인한 냉각 효과가 펌프에 가깝거나 플랜지에 가까운 엔진 부품의 영역으로 연장될 수 있는 것이 특히 유리하고, 이는 다시 엔진 부품에 의한 펌프 내로의 열 입력을 더욱 감소시키고 따라서 냉각 효과를 더욱 개선한다.
물론, 흐름관을 위한 플랜지측 유체 입구를 제공하는 것도 가능하며, 상기 플랜지측 유체 입구는, 외부 배출 라인을 위해 플랜지로부터 떨어져 있는 유체 출구와 결합될 수 있다. 동등하게, 플랜지로부터 떨어져 있는 유체 입구는 플랜지측 유체 출구와 결합될 수 있다.
이러한 종류의 펌프의 동작은 능동적 냉각에 의해 상당히 개선되며, 따라서, 부품들은 온도 증가로부터 효과적으로 보호될 수 있으며, 이는 폴리머 물질들로 구성된 밀봉부의 무결성을 개선한다. 게다가, 연료가 압축되면, 버블이 형성되지 않으며 연료가 크랙되지 않는다.
본 발명은, 또한, 전술한 종류의 플러그인 펌프를 갖는 커먼 레일 시스템을 갖는 엔진 장치에 관한 것으로서, 유체 입구는 유체 배출 라인에 연결되고, 유체 출구는 내연 엔진의 유체 수용 라인에 연결된다. 유체 배출 라인과 유체 수용 라인은, 예를 들어, 오일 회로 또는 냉각 회로의 구성 부품들이다.
마지막으로, 본 발명은, 또한, 플러그인 펌프에 집적된 흐름관에 의해 커먼 레일 시스템의 플러그인 펌프를 냉각하도록 커먼 레일 시스템을 갖는 내연 엔진의 냉각 회로 또는 오일 회로의 용도에 관한 것이다.
다른 실시예들 및 상기 장점들 중 상당수는 도면에서 알 수 있다. 도면의 예시한 요소들은 서로에 대하여 반드시 일정한 비율로 된 것은 아니다.
도 1은 플러그인 펌프의 단면도.
도면에서, 동일한 참조 부호들은, 달리 언급하지 않는 한 동일하거나 기능적으로 동일한 요소들, 부품들, 모듈들, 또는 방법 단계들을 나타낸다.
도 1은, 엔진 장치(4)의 플러그인 펌프(2)를 도시하며, 엔진 장치는, 플러그인 펌프(2)에 더하여, 예를 들어, 엔진 블록 또는 엔진 블록의 일부인 엔진 부품(6)도 포함한다.
플러그인 펌프(2)는, 엔진 부품(6)의 개구(10) 내로 삽입될 수 있는 플러그인 섹션(8)이 있는 하우징(7)을 갖는다. 플러그인 섹션(8)은, 플랜지(12)에 의해 경계가 한정되며, 플러그인 펌프(2)가 삽입되면, 플랜지는 엔진 부품(6)의 지지면(14) 상에 안착되며 밀봉 디스크(16)에 의해 밀봉된다.
개구(10)에 대면하여 개구(10) 내에서 펌프(2)를 중심에 두는 환형 돌출부(18)는, 플러그인 펌프(2)의 플랜지(12)의 에지에 위치한다. 돌출부(18)와 개구(10) 간의 접촉면들은 개구(10) 내의 채널(22)에 장착되는 밀봉 링(20)에 의해 밀봉된다.
축방향 피스톤(24)은, 도면에 부분적으로만 도시되어 있는 편심 장치(26)에 의해 스프링(28)의 복원력에 저항하면서 펌프 챔버(30)에 관하여 교번 방식으로 플러그인 펌프(2)의 내부에서 이동한다. 연료 입구(33)로부터 플러그인 펌프(2)로의 연료 유입을 제어하는 흐름 밸브(32)는 피스톤(24)의 길이방향 축의 연장부에 위치한다. 가압된 연료가 연료 출구(36)로 전달되게 하는 출구 밸브(34)는 펌프 챔버(30)에 측 방향으로 인접한다.
플러그인 펌프(2)는, 연료의 연속적 펌핑으로 인해 및 또한 엔진 부품(6)에 존재하는 열로 인해 고 레벨의 열의 입력을 받을 수 있다. 상기 열을 배출하기 위해, 플러그인 펌프(2)는 엔진 장치(4)에 의해 내연 엔진의 능동적 냉각에 집적되며, 상기 내연 엔진에는 커먼 레일 시스템을 이용하여 플러그인 펌프에 의해 연료가 공급된다. 이를 위해, 유입 영역(40)을 통해 흐름관(38)에 유입되는 유체가 전달될 수 있게 하는 흐름관(38)을 제공할 수 있다. 유체는 다시 유출 영역(42)에 의해 흐름관(38)으로부터 더욱 벗어날 수 있다.
도시한 경우에 있어서, 흐름관(38)은, 에지측 상승 부분(18)의 전체 원주에 걸쳐 연장되는 환형 홈으로서 설계되며, 예를 들어, 언트위스팅(untwisting) 또는 오버트위스팅(over-twisting)에 의해 제조될 수 있다. 유입 영역(40)과 유출 영역(42)은, 연결 구멍에 의해 또는 플랜지(12)에 의해 직접 연결이 이루어지는 방사상 연장부로서 또는 포켓으로서 흐름관(38)으로부터 외부로 유도될 수 있다.
유체가 흐름관(38)을 통해 흐르는 경우, 흐름관(38)의 대칭 설계가 주어지면 흐름 분배를 예상할 수 있고, 이에 따라 각 경우에, 유체의 절반은 시계 방향으로 플러그인 섹션(38) 주위로 흐르고, 나머지 절반은 반시계 방향으로 흐른다.
유체가 도입되거나 흐름 채널(38)로부터 배출되게 하는 가능한 연결이 개략적으로만 도시되어 있다. 엔진 부품(6)을 통한 유입이 발생하는 옵션 I는 도면의 평면의 우측에 도시되어 있으며, 상기 엔진 부품은 대응하는 유체 입구(44)를 갖는다. 유체 연결부가 플러그인 펌프(2)의 유입 영역(40)과 정렬되는 지지면(14)의 유체 연결부(46)는 하나 이상의 연결 구멍 등에 의해 구현될 수 있다. 이 경우, 유입 영역(40)은 플러그인 펌프(2)의 실제 유체 입구를 형성한다.
대체 옵션 II에서는, 플러그인 펌프(2)의 하우징(7)에 의한 유입이 가능하며, 이 경우, 예를 들어, 유체 입구(48)는 플러그인 펌프(2)의 플랜지(12) 측에 배치되며, 이 측은 지지면(14)의 반대측에 위치하며, 대응하는 흐름관에 의해 유입 영역(40)에 연결된다. 유체 입구(48)는 예를 들어 스크류 니플에 의해 유연한 유체 라인에 대한 연결을 확립할 수 있다.
유체의 유체 출구 또는 배출은, 유사하게, 두 개의 서로 다른 대체 옵션 A와 B에 의해 더욱 구현될 수 있다. 유체 연결부(50)는 옵션 I와 유사하게 옵션 A에서 엔진 부품(6)의 내부에서 이어질 수 있는 한편, 옵션 B에 따른 유체 출구(52)는 연결 수단에 연결될 수 있다. 유체 출구는, 개략적으로만 도시되어 있으며, 출구 근처의 물질을 약화시키지 않도록 출구(36) 근처에 배치될 필요는 없다.
플러그인 펌프(2)와 엔진 부품(6)보다 온도가 낮은 모든 유체는 상기 펌프(2)를 냉각하는 데 적합하다. 대부분 물에 기초하며 특히 서리 피해를 방지하도록 서로 다른 첨가제들을 갖는 냉각제들이 바람직하다. 그러나, 유사하게 능동적 냉각을 받는 오일 회로에 의해 플러그인 펌프(2)를 냉각하는 것도 가능하다.
플러그인 펌프(2)로부터 각 유체로의 열 입력은, 내연 엔진에 비해 매우 작으며, 상기 유체의 냉각에 사실상 영향을 주지 않는다. 그럼에도, 플러그인 펌프(2)의 매우 효과적인 능동적 냉각이 발생할 수 있어서, 이러한 종류의 플러그인 펌프의 추가 컴팩트화가 가능하며 여러 단점들을 신뢰성 있게 방지할 수 있다. 상기 단점들은, 예를 들어, 연료의 기포 형성 또는 펌프 내의 연료의 크랙을 포함한다.
또한, 해당 유체의 공급과 배출이 대안들 I와 A, I와 B, II와 A, 또는 II와 B의 결합된 방식으로도 발생할 수 있다는 점에 주목해야 한다.
본 발명을 바람직한 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 예시적인 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 오히려 다양하게 수정될 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 본 발명의 본질로부터 벗어나지 않고서 다양하게 변경 또는 수정될 수 있다.
2: 플러그인 펌프
4: 엔진 장치
6: 엔진 부품
7: 하우징
8: 플러그인 섹션
10: 개구
12: 플랜지
14: 지지면
16: 밀봉 디스크
18: 돌출부
20: 밀봉 링
22: 채널
24: 축방향 피스톤
26: 편심 구성
28: 스프링
30: 펌프 챔버
32: 흐름 밸브
33: 연료 입구
34: 출구 밸브
36: 연료 출구
38: 흐름관
40: 유입 영역
42: 유출 영역
44: 유체 입구
46: 유체 연결부
48: 유체 입구
50: 유체 연결부
52: 유체 출구
I 옵션: 엔진 부품(6)에 의한 유입
II 옵션: 하우징(7)에 의한 유입
A 옵션: 엔진 부품(6)에 의한 배출
B 옵션: 하우징(7)에 의한 배출

Claims (10)

  1. - 내부에 형성된 실린더, 상기 실린더 내에서 유도되는 피스톤(24), 및 연료 입구(33)를 갖는 펌프 하우징(7), 및
    - 연료 출구(36)를 포함하되,
    상기 펌프 하우징(7)은, 상기 펌프 하우징(7)을 엔진 부품(6)의 개구(10) 내로 삽입하기 위한 플러그인 섹션(8)을 더 구비하고, 상기 펌프 하우징(7)을 상기 엔진 부품(6)에 고정하도록 상기 플러그인 섹션(8)의 경계를 한정하는 플랜지(12)를 구비하는, 커먼 레일 시스템을 위한 플러그인 펌프(2)로서,
    상기 펌프 하우징(7)은 별도의 유체 입구(40, 48)와 별도의 유체 출구(52)가 있는 적어도 하나의 흐름관(38)을 갖고,
    상기 유체 입구(40, 48)는 내연 엔진의 유체 배출 라인에 연결될 수 있고, 상기 유체 출구(52)는 상기 내연 엔진의 유체 수용 라인에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 플러그인 펌프(2).
  2. 제1항에 있어서, 상기 유체 입구(40, 48)는, 상기 플랜지(12)로부터 회피(avert)되는 영역에 배치되고 연결 수단에 연결될 수 있는 구멍을 갖는, 플러그인 펌프(2).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유체 출구(52)는, 상기 플랜지(12)로부터 회피되는 영역에 배치되고 연결 수단에 연결될 수 있는 구멍인, 플러그인 펌프(2).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흐름관(38)은, 상기 엔진 부품 상의 상기 플랜지(12)에 걸쳐 원주방향 밀봉부(16)에 의해 밀봉될 수 있는 적어도 부분적으로 원주 방향의 홈을 갖는, 플러그인 펌프(2).
  5. 제4항에 있어서, 제1유체 연결부(46)가 상기 엔진 부품(6) 상의 연결 영역에 배치되고, 상기 제1유체 연결부는, 상기 플러그인 펌프(2)가 상기 엔진 부품(6)에 장착되면 상기 플랜지(12) 상의 유체 입구(40)와 정렬되는, 플러그인 펌프(2).
  6. 제4항에 있어서, 제2유체 연결부(50)가 상기 엔진 부품(6) 상의 연결 영역에 배치되고, 상기 제2유체 연결부는, 상기 플러그인 펌프(2)가 상기 엔진 부품(6)에 장착되면 상기 플랜지(12) 상의 유체 출구(42)와 정렬되는, 플러그인 펌프(2).
  7. 내연 엔진 및 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 플러그인 펌프(2)를 갖는 커먼 레일 시스템을 구비하는 엔진 장치(4)로서,
    상기 유체 입구(46, 48)는 유체 배출 라인에 연결되고, 상기 유체 출구(42, 52)는 상기 내연 엔진의 유체 수용 라인에 연결되는, 엔진 장치(4).
  8. 제7항에 있어서, 상기 유체 배출 라인과 상기 유체 수용 라인은 상기 엔진의 냉각 회로의 구성 부품들인, 엔진 장치(4).
  9. 제7항에 있어서, 상기 유체 배출 라인과 상기 유체 수용 라인은 상기 엔진의 오일 회로의 구성 부품들인, 엔진 장치(4).
  10. 플러그인 펌프(2)에 집적되는 흐름관(38)에 의해 커먼 레일 시스템의 상기 플러그인 펌프를 냉각하도록 상기 커먼 레일 시스템을 갖는 내연 엔진의 냉각 회로 또는 오일 회로의 용도.
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