KR20220097507A - High-pressure fuel pumps for fuel systems in internal combustion engines - Google Patents
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Abstract
내연 기관의 연료 시스템을 위한 고압 연료 펌프로서, 펌프 하우징과 상기 펌프 하우징에 배치된 출구 체크 밸브(20)를 포함하며, 상기 출구 체크 밸브(20)는 밸브 시트 요소(30), 밸브 요소(32), 상기 밸브 요소(32)용 정지 요소(34), 및 축 방향으로 연장되며 원주 방향에서 보았을 때 서로 이격된 다수의 가이드 웨브(56)를 포함하고, 상기 가이드 웨브들(56)은 밸브 요소(32)를 반경 방향으로 안내하며 밸브 시트 요소(30)와 일체로 구성되거나 정지 요소(34)와 일체로 구성되는, 상기 고압 연료 펌프에 있어서, 인접한 가이드 웨브들(56)은 밸브 시트 요소(30) 또는 정지 요소(34)로부터 돌출된 단부에서 연결 섹션(60)을 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프.A high pressure fuel pump for a fuel system of an internal combustion engine, comprising a pump housing and an outlet check valve (20) disposed in the pump housing, the outlet check valve (20) comprising a valve seat element (30), a valve element (32) . In the high pressure fuel pump, which radially guides (32) and is integral with the valve seat element (30) or integrally with the stop element (34), adjacent guide webs (56) are connected to the valve seat element ( 30) or connected to each other via a connecting section (60) at the end projecting from the stop element (34).
Description
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 내연 기관의 연료 시스템용 고압 연료 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a high-pressure fuel pump for a fuel system of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 .
내연 기관의 연료 시스템용 고압 연료 펌프는 예를 들어 DE 10 2014 207 194 A1에 공지되어 있다. 고압 연료 펌프는 피스톤 펌프이다. 펌프 피스톤이 움직이면 연료가 출구 체크 밸브를 통해 고압 영역으로 배출된다. 출구 체크 밸브의 기능은 연료가 고압 영역으로부터 송출 챔버로 역류하는 것을 방지하는 것이다. 동시에, 출구 체크 밸브는 연료가 송출 챔버로부터 고압 영역으로 흐를 수 있도록 해야 한다. 출구 체크 밸브의 밸브 요소는 일반적으로 닫힌 상태에서 밸브 시트 요소의 밸브 시트에 접촉하는 밸브 볼이다. 밸브 볼의 개방 운동은 정지 요소에 의해 제한된다. 밸브 요소의 반경 방향 안내는 축 방향으로 연장되는 가이드 웨브에 의해 달성된다.A high-pressure fuel pump for a fuel system of an internal combustion engine is known, for example, from DE 10 2014 207 194 A1. The high pressure fuel pump is a piston pump. As the pump piston moves, the fuel is discharged through the outlet check valve into the high-pressure area. The function of the outlet check valve is to prevent backflow of fuel from the high pressure region into the delivery chamber. At the same time, the outlet check valve must allow fuel to flow from the delivery chamber to the high-pressure region. The valve element of the outlet check valve is a valve ball that contacts the valve seat of the valve seat element in the normally closed state. The opening motion of the valve ball is limited by the stop element. Radial guidance of the valve element is achieved by means of an axially extending guide web.
본 발명의 과제는 청구항 제 1 항의 특징들을 갖는 고압 연료 펌프에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 제시되어 있다.The problem of the invention is solved by a high-pressure fuel pump having the features of claim 1 . Preferred refinements of the invention are presented in the dependent claims.
본 발명에 따르면, 출구 밸브가 출구 채널 내로 압입될 때, 돌출 단부를 갖는 가이드 웨브들은 실제로 반대쪽 부분에 축방향으로 가압되는 것으로 인식되었다. 그러나 가이드 웨브 길이의 제조 관련 치수 편차로 인해 개별 가이드 웨브가 반대쪽 부분과 접촉하지 않을 수 있다. 결과적으로 이러한 가이드 웨브가 "자유롭게 진동"하여 피로 강도가 저하될 수 있다. 또한, 밸브 요소의 반경 방향 움직임은 가이드 웨브의 피로 강도를 저하시킬 수 있는 추가 하중을 유발할 수 있다. 이것은 가이드 웨브의 강성이 매우 간단한 방식으로 증가된다는 점에서 본 발명에 따라 상쇄된다.According to the present invention, it has been recognized that when the outlet valve is pressed into the outlet channel, the guide webs with the projecting ends are actually pressed axially against the opposite part. However, individual guide webs may not contact opposite portions due to manufacturing-related dimensional variations in guide web length. As a result, these guide webs can "freely oscillate" and reduce fatigue strength. In addition, radial movement of the valve element can cause additional loads that can lower the fatigue strength of the guide web. This is counterbalanced according to the invention in that the stiffness of the guide web is increased in a very simple manner.
구체적으로, 내연기관의 연료 시스템용 고압 연료 펌프가 제안된다. 연료 시스템은 디젤 연료 시스템 및 가솔린 연료 시스템일 수 있다. 고압 연료 펌프는 연료를 매우 높은 압력으로 압축하고 고압 영역으로 펌핑하기 위해 사용되며, 여기서부터 연료가 인젝터에 의해 내연 기관의 연소실로 직접 분사된다. 고압 연료 펌프는 일반적으로 피스톤 펌프이다. 고압 연료 펌프는 펌프 하우징과 상기 펌프 하우징에 배치된 출구 체크 밸브를 포함한다. 펌프 하우징은 전체적으로 실질적으로 원통형인 형상을 가질 수 있고 출구 체크 밸브는 스프링이 장착된 볼 밸브일 수 있다.Specifically, a high-pressure fuel pump for a fuel system of an internal combustion engine is proposed. The fuel system may be a diesel fuel system and a gasoline fuel system. A high-pressure fuel pump is used to compress the fuel to a very high pressure and pump it to the high-pressure region, from which the fuel is directly injected by means of an injector into the combustion chamber of the internal combustion engine. High pressure fuel pumps are generally piston pumps. A high pressure fuel pump includes a pump housing and an outlet check valve disposed in the pump housing. The pump housing may have an overall substantially cylindrical shape and the outlet check valve may be a spring loaded ball valve.
이를 위해 출구 체크 밸브에는 밸브 시트 요소, 밸브 요소, 및 상기 밸브 요소용 정지 요소가 있다. 밸브 시트 요소에는 밸브 시트가 존재하며, 밸브 요소는 닫힌 상태에서 상기 밸브 시트에 작용한다. 정지 요소는 밸브 시트 요소에서 개방 방향으로 보았을 때 밸브 요소 "뒤에" 배치되어 밸브 요소의 개방 이동을 제한할 수 있다. 출구 체크 밸브는 고압 연료 펌프의 출구 채널 내로 삽입되거나 압입될 수 있다. 이를 위해, 밸브 시트 요소 및/또는 정지 요소는 적어도 부분적으로 원형 실린더의 외부 윤곽을 가질 수 있다. 밸브 시트 요소 및/또는 정지 요소는 금속 사출 성형에 의해 제조될 수 있다.For this purpose, the outlet check valve has a valve seat element, a valve element and a stop element for said valve element. The valve seat element has a valve seat, the valve element acting on the valve seat in a closed state. The stop element may be disposed "behind" the valve element when viewed from the valve seat element in an opening direction to limit the opening movement of the valve element. The outlet check valve may be inserted or press fit into the outlet channel of the high pressure fuel pump. To this end, the valve seat element and/or the stop element may at least partially have an outer contour of a circular cylinder. The valve seat element and/or the stop element may be manufactured by metal injection molding.
출구 체크 밸브는 축 방향으로 연장되며 원주 방향에서 보았을 때 서로 이격된 다수의 가이드 웨브를 포함하고, 상기 가이드 웨브들은 밸브 요소를 반경방향으로 안내하며 밸브 시트 요소와 일체로 또는 정지 요소와 일체로 형성된다. 위에서 언급한 강성 증가는 인접한 가이드 웨브들이 밸브 시트 요소 또는 정지 요소로부터 돌출된 단부에서 연결 섹션에 의해 서로 연결된다는 점에서 달성된다. "돌출 단부에서" 라는 위치 표시는 하나의 가이드 웨브의 돌출 단부의 단부면으로부터 특정 거리에 있는 연결 섹션의 배열도 포함한다는 의미에서 광범위하게 이해되어야 한다. 본 발명에 따른 조치의 결과로서, 하중은 더 이상 개별 가이드 웨브에 작용하지 않고 오히려 서로 연결된 가이드 웨브들의 조합에 작용하므로, 하중 지지 능력이 증가한다.The outlet check valve includes a plurality of guide webs extending axially and spaced apart from each other when viewed in the circumferential direction, the guide webs guiding the valve element radially and integrally with the valve seat element or integrally with the stop element. do. The aforementioned increase in stiffness is achieved in that adjacent guide webs are connected to one another by means of a connecting section at the end projecting from the valve seat element or stop element. The positional indication "at the protruding end" is to be understood broadly in the sense that it also includes the arrangement of the connecting section at a certain distance from the end face of the protruding end of one guide web. As a result of the measures according to the invention, the load-bearing capacity is increased, since the load no longer acts on individual guide webs but rather on the combination of interconnected guide webs.
일 개선예에서는 연결 섹션이 인접한 가이드 웨브에 일체로 형성되는 것이 제안된다. 이는 제조를 단순화하고 최적의 피로 강도로 이어진다.In one refinement it is proposed that the connecting section is formed integrally with the adjacent guide web. This simplifies manufacturing and leads to optimum fatigue strength.
일 개선예에서는 연결 섹션이 주변 폐쇄 링을 형성하는 것이 제안된다. 이것은 구조적으로 최적이며 최대 강도를 보장한다. 링은 밸브 요소가 축 방향으로 이동하는 것을 방해하지 않는 한 개별 직선 세그먼트들로 구성될 수도 있다.In one refinement it is proposed that the connecting section forms a peripheral closure ring. It is structurally optimal and guarantees maximum strength. The ring may consist of individual straight segments as long as they do not impede axial movement of the valve element.
일 개선예에서 링은 원형으로 제안된다. 그 결과, 연료 흐름과 축 방향으로의 밸브 요소의 이동이 가장 적게 영향을 받는다.In one refinement the ring is proposed as a circle. As a result, fuel flow and movement of the valve element in the axial direction are least affected.
일 개선예에서는 링의 내경이 가이드 웨브의 내경보다 크게 제안된다. 이 개선예에 의해 밸브 요소의 방해받지 않는 이동이 보장된다.In one refinement it is proposed that the inner diameter of the ring is larger than the inner diameter of the guide web. An unobstructed movement of the valve element is ensured by this refinement.
일 개선예에서는 적어도 하나의 연결 섹션의 단면이 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 것이 제안된다. 이것은 예를 들어 사출 성형 공정을 통해 제조를 단순화하고, 축 방향으로 약간 확장하면서 반경 방향으로 최적의 강성을 보장한다.A refinement proposes that the cross-section of the at least one connecting section is trapezoidal. This simplifies manufacturing, for example through the injection molding process, and ensures optimum stiffness in the radial direction with a slight extension in the axial direction.
일 개선예에서, 상기 사다리꼴의 가장자리들을 둥글게 하는 것이 제안된다. 이러한 방식으로 응력 피크가 방지되므로 피로 강도가 증가한다.In one refinement, it is proposed to round the edges of the trapezoid. In this way, stress peaks are avoided, thus increasing the fatigue strength.
일 개선예에서 적어도 하나의 연결 섹션이 밸브 시트 요소(가이드 웨브가 정지 요소에 형성되는 경우) 또는 정지 요소(가이드 웨브가 밸브 시트 요소에 형성되는 경우)를 향한 정지부를 형성하는 것이 제안된다. 따라서 연결 섹션은 반대쪽 요소에 대한 정지면을 증가시키는데 기여하여 결과적으로 강성이 더욱 증가한다.In one refinement it is proposed that the at least one connection section forms a stop towards the valve seat element (if the guide web is formed on the stop element) or the stop element (if the guide web is formed on the valve seat element). The connecting section thus contributes to an increase in the stopping surface for the opposite element, resulting in a further increase in rigidity.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 아래에 설명된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is described below with reference to the accompanying drawings.
도 1은 출구 체크 밸브를 갖는 고압 연료 펌프의 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 출구 체크 밸브의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 출구 체크 밸브의 정지 요소의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 출구 체크 밸브의 단면도이다.1 is a partial cross-sectional view of a high-pressure fuel pump with an outlet check valve;
Figure 2 is an exploded perspective view of the outlet check valve of Figure 1;
3 is an exploded perspective view of a stop element of the outlet check valve of FIG. 1 ;
Fig. 4 is a cross-sectional view of the outlet check valve of Fig. 1;
고압 연료 펌프는 도 1에서 전체적으로 도면 부호 10을 갖는다. 고압 연료 폄프(10)는 전체가 실질적으로 원통형인 펌프 하우징(12)을 포함하고, 그 길이 방향으로 펌프 피스톤(14)이 수용된다. 고압 연료 펌프(10)는 피스톤 펌프이다. 펌프 피스톤(14)과 펌프 하우징(12)은 송출 챔버(16)를 한정한다. 연료는 전자기적으로 제어되는 양 제어 밸브로서 설계된 입구 밸브(18)를 통해 이 챔버로 들어간다. 압축된 연료는 송출 챔버(16)로부터 출구 체크 밸브(20)를 통해 고압 출구(22)로 그리고 추가로 고압 영역(24)으로 전달된다. 상기 고압 영역은 예를 들어 연료를 관련 연소실에 직접 분사하는 다수의 인젝터가 연결되는 연료 수집 라인("레일")을 포함한다. 연료로는 디젤과 휘발유 모두 사용될 수 있다.The high-pressure fuel pump is generally designated 10 in FIG. 1 . The high-
출구 체크 밸브(20)에 유압적으로 평행하게, 압력 릴리프 밸브(26)가 배치되고, 상기 압력 릴리프 밸브(26)는 특정 작동 조건 하에서 고압 출구(22)로부터 송출 챔버(16)로 연료가 역류할 수 있게 한다. 출구 체크 밸브(20)는, 펌프 하우징(14)에 형성되며 그 길이방향 축(29)이 여기서는 예를 들어 펌프 하우징(12)의 반경 방향으로 연장되는 계단식 출구 채널(28)에 배치된다. 길이방향 축(29)은 또한 출구 체크 밸브(20)의 길이방향 축을 형성한다.Hydraulically parallel to the
출구 체크 밸브(20)의 설계는 이제 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명될 것이다: 출구 체크 밸브(20)는 밸브 시트 요소(30), 여기에서 예로서 밸브 볼로서 구현된 밸브 요소(32), 여기에서 예를 들어 전체적으로 원통형이고 포트형인 정지 요소(34), 및 조립 상태에서 상기 정지 요소(34)와 상기 밸브 요소(32) 사이에 고정된 밸브 스프링(36)을 포함한다. 밸브 스프링(36)은 여기에서 예를 들어 코일 스프링으로 설계된다.The design of the
밸브 시트 요소(30)는 도 2 및 도 4의 우측 단부에 배치된 원통형 소켓형 삽입 섹션(38)을 갖는다. 삽입 섹션(38)은 유체 밀봉 방식으로 출구 채널(28)의 섹션(28a) 내로 압입된다. 마찬가지로 원통형인 베이스 섹션(40)은 상기 원통형 삽입 섹션(38)에 이어진다. 이것은 삽입 섹션(38)보다 더 큰 외경을 갖고, 이를 통해 삽입 섹션(38)과 베이스 섹션(40) 사이에 숄더(42)가 형성된다. 상기 숄더(42)는 출구 채널(28)의 대응하는 숄더(28b)에 접한다. 이러한 방식으로, 출구 체크 밸브(20)의 밸브 시트 요소(30)는 축 방향으로 출구 채널(28)에 정확히 위치된다.The
중앙 유동 채널(44)은 삽입 섹션(38)과 베이스 섹션(40) 모두를 통과한다. 도 2 및 4에서 유동 채널(44)의 좌측 모서리는 밸브 요소(32)를 위한 환형 밸브 시트(46)를 형성한다. 정지 요소(34)는 케이싱 섹션(48) 및 베이스 섹션(50)을 갖는다. 중앙 통로 개구(52)는 베이스 섹션(50)에 존재한다. 밸브 시트 요소(30) 및 정지 요소(34)는 여기에서 예를 들어 금속 사출 성형에 의해 제조된다. 그러나 원칙적으로 다른 제조 방법들도 가능하다.The
정지 요소(34)의 케이싱 섹션(48)의 반경 방향 바깥쪽에, 원주 방향으로 균일하게 분포되고 반경 방향 바깥쪽으로 돌출되어 있는 다수의, 여기에서는 예를 들어 3개의 날개형 압입 섹션(54)이 있으며, 정지 요소(34)는 상기 압입 섹션들로 출구 채널(28)의 섹션(28c) 내로 압입된다. 축 방향에서, 가이드 웨브(56)는 압입 섹션(54)의 연장부로서 정지 요소(34)로부터 밸브 시트 요소(30)의 방향으로 연장된다. 가이드 웨브들(56)은 정지 요소(34)의 케이싱 섹션(48)과 일체로 형성된다. 가이드 웨브(56)의 반경방향 외측은 압입 섹션(54)의 외측의 직경보다 작은 직경에 놓여 있다.On the radially outward side of the
가이드 웨브(56)의 반경방향 내측은 케이싱 섹션(48)의 내경보다 큰 직경에 놓여 있다. 구형 밸브 요소(32)의 직경은 가이드 웨브(56)의 내측 직경보다 약간 작지만, 케이싱 섹션(48)의 내경보다 크다. 따라서, 밸브 요소(32)와 가이드 웨브(56) 사이에 한편으로 특정 반경 방향 유격이 있다. 이러한 방식으로, 다른 한편으로, 가이드 웨브(56)와 케이싱 섹션(48) 사이에 정지부(58)가 형성되고, 상기 정지부(58)에 의해 축 방향(29)으로의 밸브 요소(32)의 개방 운동이 제한된다.The radially inner side of the
특히 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 인접한 가이드 웨브들(56)은 연결 섹션(60)을 통해 서로 연결된다. 연결 섹션들(60)은 인접한 가이드 웨브(56)에 일체로 형성된다. 또한, 연결 섹션들(60)은 여기에서 예를 들어 전체적으로 주변 원형 링(62)을 형성한다. 특히 도 3 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 링(62)의 내경(D1)은 가이드 웨브(56)의 내측들이 놓이는 직경(D2)보다 크다. 연결 섹션들(60)은 정지 요소(34)로부터 돌출하는 가이드 웨브(56)의 단부에 배치된다. 이들은 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 밸브 시트 요소(30)를 향한 정지부를 형성하고, 이 정지부에 의해 정지 요소(34)는 축 방향(29)으로 밸브 시트 요소(30)에 대해 정확히 위치된다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 연결 섹션(60)의 단면은 사다리꼴이고, 상기 사다리꼴의 외부 가장자리들은 둥글다.As can be seen in particular in FIG. 3 ,
도면들은 가이드 웨브들(56)이 정지 요소(34) 상에 형성되는 실시예를 도시한다. 가이드 웨브들이 밸브 시트 요소 상에 형성되고 이로부터 정지 요소의 방향으로 연장되는 실시예도 기본적으로 가능하지만, 도시되어 있지 않다. 또한, 더 많거나 더 적은 가이드 웨브들(56) 및 압입 섹션들(54)이 제공될 수 있음은 물론이다. 또한, 이들은 반드시 원주 방향으로 균일하게 분포될 필요는 없다. 가이드 웨브들(56)은 또한 반드시 압입 섹션(54)의 연장부로서 배치될 필요는 없다. 상이한 수의 가이드 웨브들(56) 및 압입 섹션들(54)이 제공될 수 있다. 또한, 연결 섹션의 단면은 사다리꼴이 아닐 수 있으며, 예를 들어 원형 또는 타원형일 수 있다.The figures show an embodiment in which guide
10: 고압 연료 펌프
12: 펌프 하우징
20: 출구 체크 밸브
30: 밸브 시트 요소
32: 밸브 요소
34: 정지 요소
56: 가이드 웨브
60: 연결 섹션
62: 링10: high pressure fuel pump
12: pump housing
20: outlet check valve
30: valve seat element
32: valve element
34: stop element
56: guide web
60: connection section
62: ring
Claims (8)
인접한 가이드 웨브들(56)은 상기 밸브 시트 요소(30) 또는 상기 정지 요소(34)로부터 돌출된 단부에서 연결 섹션(60)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프(10).A high-pressure fuel pump (10) for a fuel system of an internal combustion engine, comprising a pump housing (12) and an outlet check valve (20) disposed in the pump housing (12), the outlet check valve (20) comprising a valve seat element (30) a valve element (32), a stop element (34) for said valve element (32), and a plurality of guide webs (56) extending in the axial direction and spaced apart from each other when viewed in the circumferential direction; The guide webs (56) guide the valve element (32) radially and are configured integrally with the valve seat element (30) or integrally with the stop element (34). In
A high-pressure fuel pump (10), characterized in that adjacent guide webs (56) are connected to one another by a connecting section (60) at the end projecting from the valve seat element (30) or the stop element (34).
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