KR20230169223A - 연료 펌프 - Google Patents

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히사오 오가와
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미츠비시 쥬고 엔진 앤드 터보차저 가부시키가이샤
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Abstract

연료 펌프에 있어서, 펌프 헤드(23)와, 지지 구멍(38)이 마련됨과 함께 지지 구멍(38)의 축방향의 일단부 측이 펌프 헤드(23)에 나사 체결되는 플런저 배럴(32)과, 지지 구멍(38)에 축방향을 따라 이동 가능하게 지지되는 플런저(41)와, 지지 구멍(38)의 일단부와 플런저(41)의 일단부로 구획되는 가압실(56)과, 일단부가 가압실(56)에 연통하는 연료 토출 통로(73)와, 일단부가 가압실(56)에 연통하는 연료 흡입 통로(70)를 구비한다.

Description

연료 펌프
본 개시는, 내연 기관에 적용되는 연료 펌프에 관한 것이다.
예를 들면, 디젤 엔진에 적용되는 코먼 레일식의 연료 분사 장치는, 연료 펌프와, 코먼 레일과, 연료 분사 밸브를 구비한다. 연료 펌프는, 연료 탱크의 연료를 흡입하여 가압하고, 고압 연료로서 코먼 레일에 공급한다. 코먼 레일은, 연료 펌프로부터 공급된 고압 연료를 소정의 압력으로 유지한다. 연료 분사 밸브는, 분사 밸브를 개폐함으로써, 코먼 레일의 고압 연료를 디젤 엔진의 연소실에 분사한다. 연료 펌프는, 플런저 배럴과, 플런저와, 흡입 밸브와, 토출 밸브를 구비한다. 플런저가 플런저 배럴의 내부를 일방 방향으로 이동시킴으로써, 흡입 밸브를 개방하여 연료를 가압실에 흡입한다. 플런저가 플런저 배럴의 내부를 타방 방향으로 이동시킴으로써, 가압실의 연료가 가압되고, 토출 밸브를 개방하여 고압 연료를 토출한다. 이와 같은 연료 펌프로서는, 예를 들면, 하기 특허문헌 1에 기재된 것이 있다.
일본 공개특허공보 2010-229898호
연료 펌프는, 플런저의 왕복 이동에 의하여 가압실에 저압 연료를 흡입하고, 가압한 고압 연료를 토출한다. 플런저는, 플런저 배럴에 마련된 지지 구멍에 이동 가능하게 지지되고, 지지 구멍의 단부에 가압실이 마련된다. 가압실은, 고압 연료를 유지하기 위하여, 플런저와 지지 구멍의 사이에서 고정밀도의 클리어런스가 요구된다. 또, 플런저는, 지지 구멍을 고속으로, 또한 고압 조건하에서 이동하기 때문에, 눌러붙음에 대한 높은 신뢰성도 요구된다.
종래, 플런저 배럴은, 펌프 본체에 볼트 체결된다. 이 경우, 펌프 본체를 관통한 복수의 볼트가 플런저 배럴에 있어서의 펌프 본체와의 접촉부에 나사 결합함으로써, 플런저 배럴이 펌프 본체에 체결된다. 이 구조에서는, 펌프 본체 측에 다수의 볼트를 배열할 필요가 있고, 또, 다수의 볼트를 그 외의 고정 볼트에 간섭하지 않도록 배치할 필요가 있다. 그 때문에, 배럴 측에도, 복수의 볼트를 고정하기 위한 스페이스가 필요해지고, 플런저 배럴의 외경이 커져, 연료 펌프의 대형화를 초래해 버린다는 과제가 있다. 그리고, 복수의 볼트의 체결력의 불균일성에 의하여 플런저 배럴이 탄성 변형하고, 지지 구멍의 진원도가 저하될 우려가 있다.
본 개시는, 상술한 과제를 해결하는 것이며, 플런저 배럴의 소경화에 의한 장치 전체의 소형화를 도모하는 연료 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 개시의 연료 펌프는, 펌프 헤드와, 지지 구멍이 마련됨과 함께 상기 지지 구멍의 축방향의 일단부 측이 상기 펌프 헤드에 나사 체결되는 플런저 배럴과, 상기 지지 구멍에 축방향을 따라 이동 가능하게 지지되는 플런저와, 상기 지지 구멍의 일단부와 상기 플런저의 일단부로 구획되는 가압실과, 일단부가 상기 가압실에 연통하는 연료 토출 통로와, 일단부가 상기 가압실에 연통하는 연료 흡입 통로를 구비한다.
본 개시의 연료 펌프에 의하면, 플런저 배럴의 소경화에 의한 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
도 1은, 본 실시형태의 연료 분사 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는, 본 실시형태의 연료 펌프를 나타내는 종단면도이다.
도 3은, 연료 펌프의 종단면을 나타내는 도 2의 III-III 단면도이다.
도 4는, 플런저 배럴의 장착 구조를 나타내는 확대도이다.
이하에 도면을 참조하여, 본 개시의 적합한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의하여 본 개시가 한정되는 것은 아니고, 또, 실시형태가 복수 존재하는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다. 또, 실시형태에 있어서의 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것, 이른바 균등한 범위의 것이 포함된다.
<연료 분사 장치>
도 1은, 본 실시형태의 연료 분사 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 장치(10)는, 디젤 엔진(내연 기관)에 탑재된다. 연료 분사 장치(10)는, 연료 펌프(11)와, 코먼 레일(12)과, 복수의 연료 분사 밸브(13)를 구비한다.
연료 펌프(11)는, 연료 라인(L11)을 통하여 연료 탱크(14)가 접속된다. 연료 펌프(11)는, 연료 탱크(14)에 저류되어 있는 연료를 연료 라인(L11)으로부터 흡입하고, 가압하여 고압 연료를 생성한다. 연료 펌프(11)는, 연료 고압 라인(L12)을 통하여 코먼 레일(12)이 접속된다. 코먼 레일(12)은, 연료 펌프(11)로부터 공급된 고압 연료를 소정의 압력으로 유지한다. 코먼 레일(12)은, 복수(본 실시형태에서는, 4개)의 연료 공급 라인(L13)을 통하여 연료 분사 밸브(13)가 각각 접속된다. 연료 분사 밸브(13)는, 분사 밸브를 개폐함으로써, 코먼 레일(12)의 고압 연료를 디젤 엔진의 각 실린더(연소실)에 분사한다.
<연료 펌프>
도 2는, 본 실시형태의 연료 펌프를 나타내는 종단면도, 도 3은, 연료 펌프의 종단면을 나타내는 도 2의 III-III 단면도이다. 또한, 이하에 설명하는 연료 펌프는, 3개의 플런저가 배치되는 형식의 것이지만, 플런저의 개수에 한정되는 것은 아니다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 연료 펌프(11)는, 리테이너(21)와, 펌프 케이스(22)와, 펌프 헤드(23)가 볼트 체결됨으로써, 하우징이 구성된다. 펌프 케이스(22)는, 내부에 캠축(24)이 배치된다. 캠축(24)은, 축방향의 각 단부가 베어링(25, 26)에 의하여 리테이너(21)에 회전 가능하게 지지된다. 캠축(24)은, 축방향의 일단부가 리테이너(21)의 외부로 돌출하고, 디젤 엔진으로부터 구동력이 입력된다. 캠축(24)은, 축방향으로 간격을 두고 복수(본 실시형태에서는, 3개)의 캠(27, 28, 29)이 마련된다. 캠(27, 28, 29)은, 각각 둘레 방향의 위상이 상이하다.
리테이너(21)는, 펌프 케이스(22)에 복수의 볼트(30)에 의하여 체결된다. 복수의 볼트(30)는, 리테이너(21)를 관통하여 선단부가 펌프 케이스(22)에 나사 결합한다. 펌프 헤드(23)는, 펌프 케이스(22)에 복수의 볼트(31)에 의하여 체결된다. 복수의 볼트(31)는, 펌프 헤드(23)를 관통하고, 펌프 케이스(22)에 나사 결합한다.
펌프 케이스(22) 및 펌프 헤드(23)는, 내부에 3개의 플런저 배럴(32, 33, 34)이 배치된다. 각 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 동일한 구성을 이룬다. 펌프 케이스(22) 및 펌프 헤드(23)는, 캠축(24)의 축방향에 직교하는 방향을 따라 3개의 수용 구멍(35, 36, 37)이 마련된다. 수용 구멍(35, 36, 37)은, 펌프 케이스(22)와 펌프 헤드(23)에 걸쳐 형성된다. 각 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 각 수용 구멍(35, 36, 37)에 배치된다. 즉, 각 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 축방향을 따라 제1 축부(32a, 33a, 34a)와, 제2 축부(32b, 33b, 34b)와, 제3 축부(32c, 33c, 34c)와, 제4 축부(32d, 33d, 34d)를 갖는다. 플런저 배럴(32, 33, 34)의 외경은, 제2 축부(32b, 33b, 34b), 제3 축부(32c, 33c, 34c), 제1 축부(32a, 33a, 34a), 제4 축부(32d, 33d, 34d)의 순으로 작아진다. 한편, 수용 구멍(35, 36, 37)은, 제1 구멍(35a, 36a, 37a)과, 제2 구멍(35b, 36b, 37b)을 갖는다. 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 제1 축부(32a, 33a, 34a)가 수용 구멍(35, 36, 37)의 제1 구멍(35a, 36a, 37a)에 지지되고, 제2 축부(32b, 33b, 34b)가 제2 구멍(35b, 36b, 37b)에 지지된다.
각 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 내부에 축방향을 따라 지지 구멍(38, 39, 40)이 형성된다. 지지 구멍(38, 39, 40)은, 각 플런저 배럴(32, 33, 34)을 축방향으로 관통한다. 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 각 지지 구멍(38, 39, 40)에 플런저(41, 42, 43)가 배치된다. 각 플런저(41, 42, 43)는, 각 플런저 배럴(32, 33, 34)의 지지 구멍(38, 39, 40)에 각각 축방향을 따라 이동 가능하게 지지된다.
플런저(41, 42, 43)와 캠(27, 28, 29)의 사이에 각각 태핏(44, 45, 46) 및 롤러(47, 48, 49)가 배치된다. 롤러(47, 48, 49)는, 지지축(50, 51, 52)에 의하여 태핏(44, 45, 46)에 회전 가능하게 지지된다. 플런저(41, 42, 43)는, 축방향의 하단부에 스프링 시트(41a, 42a, 43a)가 배치된다. 플런저 배럴(32, 33, 34)과 스프링 시트(41a, 42a, 43a)의 사이에 압축 코일 스프링(53, 54, 55)이 배치된다. 압축 코일 스프링(53, 54, 55)은, 스프링 시트(41a, 42a, 43a)에 작용하는 부세력(付勢力)에 의하여 플런저(41, 42, 43)를 태핏(44, 45, 46)에 압압하고, 태핏(44, 45, 46)을 통하여 롤러(47, 48, 49)를 캠(27, 28, 29)에 압압시킨다. 롤러(47, 48, 49)는, 외주면이 캠(27, 28, 29)의 외주면에 접촉한다.
플런저 배럴(32, 33, 34)은, 지지 구멍(38, 39, 40)에 있어서의 축방향의 일단부 측에 가압실(56, 57, 58)이 형성된다. 가압실(56, 57, 58)은, 지지 구멍(38, 39, 40)의 내주면과, 플런저(41, 42, 43)에 있어서의 축방향의 일단부 측의 단면과, 후술하는 토출 밸브(64, 65, 66)의 단면과 흡입 밸브(61, 62, 63)의 단면으로 구획된다. 플런저(41, 42, 43)가 지지 구멍(38, 39, 40)을 축방향의 일단부 측으로 이동시킴으로써, 가압실(56, 57, 58)에 흡입된 연료를 가압할 수 있다.
펌프 헤드(23)는, 흡입 밸브(61, 62, 63)와, 토출 밸브(64, 65, 66)가 배치된다. 펌프 헤드(23)는, 플런저 배럴(32, 33, 34)의 지지 구멍(38, 39, 40)에 각각 연통하는 연료 통로(67, 68, 69)가 마련된다. 연료 통로(67, 68, 69)는, 지지 구멍(38, 39, 40)과 일직선상을 이루어 배치된다. 연료 통로(67, 68, 69)는, 일단부가 지지 구멍(38, 39, 40)에 연통하고, 중도부에 흡입 통로(연료 흡입 통로)(70, 71, 72)의 일단부가 연통하며, 타단부에 토출 통로(연료 토출 통로)(73, 74, 75)의 일단부가 연통한다. 흡입 통로(70, 71, 72)는, 연료 통로(67, 68, 69)에 직교하는 방향에 마련된다. 또한, 연료 통로(67, 68, 69)는, 연료 흡입 통로 및 연료 토출 통로의 일부로서 겸용된다.
흡입 통로(70, 71, 72)는, 흡입 밸브(61, 62, 63)가 배치된다. 흡입 밸브(61, 62, 63)는, 압축 코일 스프링(76, 77, 78)에 의하여 흡입 통로(70, 71, 72)를 개방하는 방향으로 부세되고, 액추에이터(79, 80, 81)에 의하여 흡입 통로(70, 71, 72)를 폐쇄하도록 작동한다. 토출 통로(73, 74, 75)는, 토출 밸브(64, 65, 66)가 배치된다. 토출 밸브(64, 65, 66)는, 압축 코일 스프링(82, 83, 84)에 의하여 토출 통로(73, 74, 75)를 폐쇄하는 방향으로 부세되고, 연료 압력에 의하여 토출 통로(73, 74, 75)를 개방하도록 작동한다. 이 경우, 가압실(56, 57, 58)은, 연료 통로(67, 68, 69)와 흡입 통로(70, 71, 72)가 연통한다.
3개의 흡입 통로(70, 71, 72)는, 연통로(85)에 의하여 연통한다. 연통로(85)는, 연료 탱크(14)로부터의 연료 라인(L11)(모두 도 1 참조)이 접속된다. 토출 통로(73, 75)는, 타단부에 플러그(86, 87)가 장착되어 폐쇄된다. 토출 통로(74)는, 타단부에 커넥터(88)가 장착된다. 또, 3개의 토출 통로(73, 74, 75)는, 연통로(89)에 의하여 연통된다. 커넥터(88)는, 연료 고압 라인(L12)을 통하여 코먼 레일(12)(모두 도 1 참조)이 접속된다. 또한, 연통로(89)는, 토출 통로(73, 74, 75)를 연통하는 것이지만, 토출 통로(73, 74, 75)에 대하여 교차하는 것 같은 직선상을 이루어 배치되고, 직접 연통하고 있어도 되며, 토출 통로(73, 74, 75)에 대하여, 도 2의 지면(紙面) 직교 방향으로 오프셋하여 배치되어, 간접적으로 연통하고 있어도 된다.
그 때문에, 캠축(24)이 회전하면, 캠(27, 28, 29)에 의하여 회전력이 왕복 이동력으로 변환되어, 롤러(47, 48, 49) 및 태핏(44, 45, 46)에 전달된다. 롤러(47, 48, 49) 및 태핏(44, 45, 46)의 이동에 의하여 플런저(41, 42, 43)가 플런저 배럴(32, 33, 34)의 지지 구멍(38, 39, 40)에서 축방향을 따라 왕복 이동한다. 흡입 밸브(61, 62, 63)는, 흡입 통로(70, 71, 72)를 개방하고 있고, 플런저(41, 42, 43)가 축방향의 타방 측(도 2 및 도 3에서, 하방 측)으로 이동하면, 연통로(85)의 저압 연료가 흡입 통로(70, 71, 72) 및 연료 통로(67, 68, 69)를 통하여 가압실(56, 57, 58)에 흡입된다. 플런저(41, 42, 43)가 하사점에 도달한 후, 상사점을 향하는 공정에 있어서, 액추에이터(79, 80, 81)를 작동시키면, 흡입 밸브(61, 62, 63)는, 압축 코일 스프링(76, 77, 78의 부세력을 이기고 이동하여, 흡입 통로(70, 71, 72)를 폐쇄한다.
가압실(56, 57, 58)에 저압 연료가 흡입된 상태에서, 플런저(41, 42, 43)가 축방향의 일방 측(도 2 및 도 3에서, 상방 측)으로 이동하면, 액추에이터(79, 80, 81)의 작동 전에는, 저압 연료가 흡입 통로(70, 71, 72)로부터 흡입 밸브(61, 62, 63)를 경유하여, 연통로(85)로 복귀된다. 액추에이터(79, 80, 81)의 작동 후는, 저압 연료가 흡입 밸브(61, 62, 63)에 의하여 폐쇄되고, 가압실(56, 57, 58)의 용적이 축소됨으로써, 가압실(56, 57, 58)의 저압 연료가 가압된다. 가압실(56, 57, 58)의 저압 연료가 소정 압력까지 가압되면, 토출 밸브(64, 65, 66)가 압축 코일 스프링(82, 83, 84)의 부세력과 코먼 레일(12)로부터의 수압력에 저항하여 이동하여 토출 통로(73, 74, 75)를 개방한다. 그러면, 가압실(56, 57, 58)의 고압 연료가 연료 통로(67, 68, 69)로부터 토출 통로(73, 74, 75)에 토출된다. 그리고, 토출 통로(73, 74, 75)의 고압 연료는, 연통로(89)에서 합류하고, 커넥터(88)로부터 연료 고압 라인(L12)(도 1 참조)에 토출된다. 그 후, 플런저(41, 42, 43)가 상사점에 도달하면, 고압 연료의 토출이 종료되고, 플런저(41, 42, 43)가 축방향의 타방 측으로 이동하기 시작하면, 가압실(56, 57, 58)의 용적이 확대됨으로써, 가압실(56, 57, 58)의 압력이 저하되며, 토출 밸브(64, 65, 66)가 압축 코일 스프링(82, 83, 84)의 부세력과 코먼 레일(12)로부터의 수압력에 의하여 이동하여 토출 통로(73, 74, 75)를 폐쇄한다.
<플런저 배럴의 장착 구조>
도 4는, 플런저 배럴의 장착 구조를 나타내는 확대도이다. 또한, 각 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 거의 동일한 구성인 점에서, 플런저 배럴(32)에 대해서만 설명한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 펌프 케이스(22) 및 펌프 헤드(23)는, 내부에 수용 구멍(35)이 마련되고, 플런저 배럴(32)은, 수용 구멍(35)에 지지되며, 축방향의 일단부가 펌프 헤드(23)에 나사 체결된다. 즉, 플런저 배럴(32)은, 제1 축부(소경부)(32a)의 외주부에 수나사부(101)가 형성된다. 한편, 펌프 헤드(23)는, 제1 구멍(35a)의 내주부에 암나사부(102)가 형성된다. 플런저 배럴(32)은, 제1 축부(32a)의 수나사부(101)가, 펌프 헤드(23)에 있어서의 제1 구멍(35a)의 암나사부(102)에 나사 결합함으로써, 플런저 배럴(32)이 펌프 헤드(23)에 나사 체결된다.
플런저 배럴(32)은, 지지 구멍(38)이 형성되고, 플런저(41)는, 지지 구멍(38)에 이동 가능하게 지지된다. 펌프 헤드(23)는, 연료 통로(67)가 마련되고, 지지 구멍(38)에 연통한다. 연료 통로(67)는, 흡입 통로(70)가 연통함과 함께, 토출 통로(73)가 연통한다. 흡입 통로(70)는, 흡입 밸브(61)(도 3 참조)가 배치되고, 연료 통로(67) 및 토출 통로(73)는, 토출 밸브(64)가 배치된다. 이 경우, 토출 통로(73)는, 지지 구멍(38)에 대하여 일직선상에 배치되고, 흡입 통로(70)는, 연료 통로(67) 및 토출 통로(73)에 대하여 직교하는 방향을 따라 배치된다. 그리고, 지지 구멍(38)과 가압실(56)과 연료 통로(67)와 토출 통로(73)가 연통하고, 흡입 통로(70)가 연료 통로(67)를 통하여 가압실(56)에 연통한다.
가압실(56)은, 지지 구멍(38)의 내주면과, 플런저(41)의 단면(41b)과, 토출 밸브(64)의 단면(64a)에 의하여 구획되어 구성된다. 플런저 배럴(32)의 일단부가 펌프 헤드(23)에 나사 체결됨으로써, 제1 축부(32a)의 단면(32a1)이 펌프 헤드(23)의 제1 구멍(35a)의 단면(35a1)에 밀착하고, 제1 축부(32a)의 단면(32a1)과 제1 구멍(35a)의 단면(35a1)의 사이에 시일부(103)가 구성된다. 이때, 제2 축부(32b)의 단면(32b1)과 제2 구멍(35b)의 단면(35b1)의 사이에는 미소 간극이 형성됨으로써, 제1 축부(32a)의 단면(32a1)과 제1 구멍(35a)의 단면(35a1)이 항상 압접되어 시일 성능이 확보된다.
여기에서, 시일부(103)와 지지 구멍(38)은, 동심원 형상을 이룬다. 그리고, 시일부(103)의 내경이 지지 구멍(38)의 내경(플런저(41)의 외경)보다 크다. 또, 플런저 배럴(32)의 수나사부(101)의 외경은, 시일부(103)의 외경보다 크고, 또한 시일부(103)의 내경의 1.8배 내지 2.3배의 범위로 설정된다.
플런저 배럴(32)은, 제2 축부(32b)의 외주부의 2개의 O 링(104, 105)이 축방향으로 간격을 두고 장착된다. 플런저 배럴(32)은, 제2 축부(32b)가 O 링(104)을 개재하여 펌프 헤드(23)의 제2 구멍(35b2)에 끼워맞춰짐과 함께, 제2 축부(32b)가 O 링(105)을 개재하여 펌프 케이스(22)의 제2 구멍(35b3)에 끼워맞춰진다.
플런저 배럴(32)은, 제3 축부(32c)에 체결 공구(도시 생략)가 걸려 플런저 배럴(32)을 회전 가능한 걸림부(106)가 마련된다. 예를 들면, 체결 공구가 육각 스패너나 육각 렌치 등이었을 때, 걸림부(106)는, 육각 기둥 형상이 된다. 그리고, 체결 공구를 걸림부(106)에 걸어 플런저 배럴(32)을 회전시킴으로써, 플런저 배럴(32)의 수나사부(101)를 펌프 헤드(23)의 암나사부(102)에 나사 결합시킬 수 있다. 또한, 걸림부(106)는, 육각 기둥 형상에 한정되는 것은 아니고, 체결 공구의 종류에 따라 적절하게 설정하면 되는 것이다.
압축 코일 스프링(53)은, 플런저 배럴(32)과 태핏(44)의 사이에 배치된다. 압축 코일 스프링(53)은, 부세력에 의하여 태핏(44)을 통하여 플런저(41)를 캠(27)(도 2 및 도 3 참조) 측으로 부세한다. 플런저 배럴(32)은, 걸림부(106)가 형성된 제3 축부(32c)의 단면에 형성된 스프링 수용부(32c1)가 형성된다. 압축 코일 스프링(53)은, 축방향의 일단부가 플런저 배럴(32)의 스프링 수용부(32c1)에 접촉된다.
또, 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 펌프 헤드(23) 및 펌프 케이스(22)에 간격을 두고 배치된다. 이때, 복수의 플런저 배럴(32, 33, 34)의 피치 P는, 지지 구멍(38, 39, 40)의 내경 B(도 4 참조)의 5배 내지 6배의 범위로 설정된다.
그 때문에, 플런저 배럴(32)의 축방향의 일단부를 펌프 헤드(23)에 나사 체결함으로써, 플런저 배럴(32)을 펌프 헤드(23)에 체결하기 위한 복수의 볼트가 불필요해져, 플런저 배럴(32)의 외경이 커지는 일은 없다.
[본 실시형태의 작용 효과]
제1 양태에 관한 연료 펌프는, 펌프 헤드(23)와, 지지 구멍(38, 39, 40)이 마련됨과 함께 지지 구멍(38, 39, 40)의 축방향의 일단부 측이 펌프 헤드(23)에 나사 체결되는 플런저 배럴(32, 33, 34)과, 지지 구멍(38, 39, 40)에 축방향을 따라 이동 가능하게 지지되는 플런저(41, 42, 43)와, 지지 구멍(38, 39, 40)의 일단부와 플런저(41, 42, 43)의 일단부로 구획되는 가압실(56, 57, 58)과, 일단부가 가압실(56, 57, 58)에 연통하는 토출 통로(연료 토출 통로)(73, 74, 75)와, 일단부가 가압실(56, 57, 58)에 연통하는 흡입 통로(연료 흡입 통로)(70, 71, 72)를 구비한다.
제1 양태에 관한 연료 펌프에 의하면, 플런저 배럴(32, 33, 34)의 축방향의 일단부가 펌프 헤드(23)에 나사 체결됨으로써, 플런저 배럴(32, 33, 34)을 펌프 헤드(23)에 체결하기 위한 복수의 볼트가 불필요해져, 이 볼트가 그 외의 고정 볼트에 간섭하는 일도 없다. 그 때문에, 플런저 배럴(32, 33, 34)의 외경이 커지지 않고, 플런저 배럴(32, 33, 34)을 소경화할 수 있어, 연료 펌프(11)의 소형화를 도모할 수 있다. 또, 플런저 배럴(32, 33, 34)을 체결하기 위한 볼트의 체결력의 불균일성에 의하여 플런저 배럴(32)이 변형되지 않고, 지지 구멍(38, 39, 40)의 일단부 측의 진원도의 저하를 억제할 수 있다.
제2 양태에 관한 연료 펌프는, 흡입 통로(70, 71, 72)가 연료 통로(연료 토출 통로)(67, 68, 69)를 통하여 가압실(56, 57, 58)에 연통한다. 이로써, 가압실(56, 57, 58)은, 연료 통로(67, 68, 69)만이 연통하게 되어, 가압실(56, 57, 58)을 구성하는 지지 구멍(38, 39, 40)의 내경을 작게 할 수 있다.
제3 양태에 관한 연료 펌프는, 토출 통로(73, 74, 75)가 지지 구멍(38, 39, 40)에 대하여 일직선상에 배치되고, 흡입 통로(70, 71, 72)는, 연료 통로(67, 68, 69)에 대하여 직교하는 방향을 따라 배치된다. 이로써, 고압 연료를 가압실(56, 57, 58)로부터 일직선상에 토출할 수 있고, 고압 연료를 효율적으로 토출할 수 있다.
제4 양태에 관한 연료 펌프는, 플런저 배럴(32, 33, 34)로서, 제1 축부(소경부)(32a, 33a, 34a)와, 제1 축부(32a, 33a, 34a)보다 축방향의 타단부 측에 마련되는 제2 축부(대경부)(32b, 33b, 34b)가 마련되고, 제1 축부(32a, 33a, 34a)의 외주부에 수나사부(101)가 형성되는 한편, 펌프 헤드(23)는, 수용 구멍(35)이 마련되며, 제1 구멍(35a, 36a, 37a)의 내주면에 암나사부(102)가 형성되고, 수나사부(101)가 암나사부(102)에 나사 결합함으로써, 플런저 배럴(32, 33, 34)이 펌프 헤드(23)에 나사 체결되며, 제1 축부(32a, 33a, 34a)의 단면과 수용 구멍(35, 36, 37)의 단면의 사이에 링 형상을 이루는 시일부(103)가 구성되고, 시일부(103)의 내경이 지지 구멍(38, 39, 40)의 내경보다 크다. 이로써, 시일부(103)에 있어서의 높은 시일 성능을 확보할 수 있다.
제5 양태에 관한 연료 펌프는, 시일부(103)와 지지 구멍(38, 39, 40)이 동심원 형상을 이룬다. 이로써, 시일부(103)와 지지 구멍(38, 39, 40)을 고정밀도로 가공할 수 있다.
제6 양태에 관한 연료 펌프는, 수나사부(101)의 외경이 시일부(103)의 외경보다 크고, 또한 시일부(103)의 내경의 1.8배 내지 2.3배의 범위로 설정된다. 이로써, 시일부(103)에 있어서의 높은 시일 성능을 확보할 수 있음과 함께, 수나사부(101)에 의한 플런저 배럴(32, 33, 34)의 충분한 체결력을 확보할 수 있다.
제7 양태에 관한 연료 펌프는, 수용 구멍(35)으로서, 내주면에 암나사부(102)가 형성되는 제1 구멍(35a, 36a, 37a)과, 제1 구멍(35a, 36a, 37a)보다 대경의 제2 구멍(35b, 36b, 37b)이 마련되고, 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 제2 축부(32b, 33b, 34b)의 외주부가 O 링(104)을 개재하여 제2 구멍(35b, 36b, 37b)의 내주면에 끼워맞춰진다. 이로써, 가압실(56, 57, 58)로부터의 연료 누설을 억제할 수 있다.
제8 양태에 관한 연료 펌프는, 플런저 배럴(32, 33, 34)의 축방향의 타단부 측에 체결 공구가 걸려 플런저 배럴(32, 33, 34)을 회전 가능한 걸림부(106)가 마련된다. 이로써, 기존의 공구에 의하여 플런저 배럴(32, 33, 34)을 펌프 헤드에 용이하게 체결할 수 있다.
제9 양태에 관한 연료 펌프는, 플런저 배럴(32, 33, 34)에 있어서의 직경 방향의 외측에 플런저(41, 42, 43)를 캠에 압압하는 방향으로 부세하는 압축 코일 스프링(부세 부재)(53, 54, 55)이 배치되고, 걸림부(106)의 단면에 압축 코일 스프링(53, 54, 55)의 스프링 수용부(부세 부재)가 마련된다. 이로써, 압축 코일 스프링(53, 54, 55)을 용이하게 조립할 수 있다.
제10 양태에 관한 연료 펌프는, 플런저 배럴(32, 33, 34)이 펌프 헤드(23)에 간격을 두고 복수 배치되고, 복수의 플런저 배럴(32, 33, 34)의 피치는, 지지 구멍(38, 39, 40)의 내경의 5배 내지 6배의 범위로 설정된다. 이로써, 복수의 플런저 배럴(32, 33, 34)을 적정 피치로 배치할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 지지 구멍(38, 39, 40)을 축방향으로 동일 직경으로 하고, 일단부를 연료 통로(67, 68, 69)에 연통했지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 지지 구멍을, 지지 구멍(38, 39, 40)과 동일 직경의 본체 구멍과, 지지 구멍(38, 39, 40)보다 세경의 세경부로 구성하고, 세경부를 연료 통로(67, 68, 69)에 연통해도 된다. 이 경우, 플런저(41, 42, 43)는, 본체 구멍만으로 이동 가능하게 지지된다.
또, 연료 분사 장치(10)의 형태나 연료 펌프(11)의 형태는, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 코먼 레일(12)이나 연료 분사 밸브(13)의 수, 연료 펌프(11)의 접속 위치, 플런저(41, 42, 43)나 플런저 배럴(32, 33, 34)의 수 등은, 적절히 설정하면 되는 것이다.
10 연료 분사 장치
11 연료 펌프
12 코먼 레일
13 연료 분사 밸브
14 연료 탱크
21 리테이너
22 펌프 케이스
23 펌프 헤드
24 캠축
25, 26 베어링
27, 28, 29 캠
30. 31 볼트
32, 33, 34 플런저 배럴
35, 36, 37 수용 구멍
38, 39, 40 지지 구멍
41, 42, 43 플런저
44, 45, 46 태핏
47, 48, 49 롤러
50, 51, 52 지지축
53, 54, 55 압축 코일 스프링(부세 부재)
61, 62, 63 흡입 밸브
64, 65, 66 토출 밸브
67, 68, 69 연료 통로
70, 71, 72 흡입 통로
73, 74, 75 토출 통로
76, 77, 78 압축 코일 스프링
79, 80, 81 액추에이터
82, 83, 84 압축 코일 스프링
85 연통로
86, 87 플러그
88 커넥터
89 연통로
101 수나사부
102 암나사부
103 시일부
104, 105 O 링
106 걸림부
L11 연료 라인
L12 연료 고압 라인
L13 연료 공급 라인

Claims (10)

  1. 펌프 헤드와,
    지지 구멍이 마련됨과 함께 상기 지지 구멍의 축방향의 일단부 측이 상기 펌프 헤드에 나사 체결되는 플런저 배럴과,
    상기 지지 구멍에 축방향을 따라 이동 가능하게 지지되는 플런저와,
    상기 지지 구멍의 일단부와 상기 플런저의 일단부로 구획되는 가압실과,
    일단부가 상기 가압실에 연통하는 연료 토출 통로와,
    일단부가 상기 가압실에 연통하는 연료 흡입 통로를 구비하는 연료 펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료 흡입 통로는, 상기 연료 토출 통로를 통하여 상기 가압실에 연통하는, 연료 펌프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 연료 토출 통로는, 상기 지지 구멍에 대하여 일직선상에 배치되고, 상기 연료 흡입 통로는, 상기 연료 토출 통로에 대하여 직교하는 방향을 따라 배치되는, 연료 펌프.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플런저 배럴은, 소경부와, 상기 소경부보다 축방향의 타단부 측에 마련되는 대경부를 갖고, 상기 소경부의 외주부에 수나사부가 형성되는 한편, 상기 펌프 헤드는, 수용 구멍이 마련되며, 상기 수용 구멍의 내주면에 암나사부가 형성되고, 상기 수나사부가 상기 암나사부에 나사 결합함으로써, 상기 플런저 배럴이 상기 펌프 헤드에 나사 체결되고,
    상기 소경부의 단면과 상기 수용 구멍의 단면의 사이에 링 형상을 이루는 시일부가 구성되며, 상기 시일부의 내경이 상기 지지 구멍의 내경보다 큰, 연료 펌프.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 시일부와 상기 지지 구멍은, 동심원 형상을 이루는, 연료 펌프.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 수나사부의 외경은, 상기 시일부의 외경보다 크고, 또한 상기 시일부의 내경의 1.8배 내지 2.3배의 범위로 설정되는, 연료 펌프.
  7. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용 구멍은, 내주면에 상기 암나사부가 형성되는 제1 구멍과, 상기 제1 구멍보다 대경의 제2 구멍을 갖고, 상기 플런저 배럴은, 상기 대경부의 외주부가 O 링을 개재하여 상기 제2 구멍의 내주면에 끼워맞춰지는, 연료 펌프.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플런저 배럴은, 축방향의 타단부 측에 체결 공구가 걸려 상기 플런저 배럴을 회전 가능한 걸림부가 마련되는, 연료 펌프.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 플런저 배럴에 있어서의 직경 방향의 외측에 상기 플런저를 캠에 압압하는 방향으로 부세하는 부세 부재가 배치되고, 상기 걸림부는, 단면에 상기 부세 부재의 스프링 수용부가 마련되는, 연료 펌프.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플런저 배럴은, 상기 펌프 헤드에 간격을 두고 복수 배치되고, 복수의 상기 플런저 배럴의 피치는, 상기 지지 구멍의 내경의 5배 내지 6배의 범위로 설정되는, 연료 펌프.
KR1020237038479A 2021-07-06 2022-05-30 연료 펌프 KR20230169223A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

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