KR840001289B1 - 내연기관 연료 분사 펌프 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관 연료 분사 펌프

제1도는 본 발명에 의한 분사펌프의 제1실시예의 특정한 동작단계를 나타내는 종단면도.

제5도는 제2도의 선(Ⅴ-Ⅴ)에 따른 단면도.

제6도는 기관 실린더속의 동력 피스톤의 위치에 따른 분사 펌프실로부터의 연료 배출위상을 크랭크축의 각(角)위치에 대하여 나타낸 선도.

제7도는 본 발명에 의한 분사펌프의 제2실시예의 종단면도.

제8도는 제7도의 선(Ⅷ-Ⅷ)에 따른 단면도.

제9도는 본 발명에 의한 연료축압장치의 일부를 도식적으로 나타낸 단면도.

제10도 및 제11도는 본 발명에 의한 축압장치의 두 실예도.

본 발명은 내연기관 실린더속으로 연료를 분사시키는 연료분사펌프에 관한 것이다.

본 발명은 비교적 낮은 압력의 연료공급원과 연결된 하나 이상의 인입구가 제공된 원통형 몸체 속에서 피스톤 같은 플런저가 상하 왕복운동함으로써 플런저가 하사점으로부터 상사점을 향하여 움직일 때 상기한 구멍을 막아 피스톤 위에 형성된 연료유입실내에 들어있는 연료가 기관 실린더에 연결된 분사기로 분사되도록 하며, 플런저에 그 꼭대기로부터 아래로 수직홈이 형성되어 있는 동시에 그 꼭대기로부터 일정거리 아래쪽에 플런저의 외주를 따라 환형(換形)홈과 나선형 경사로(ramp)가 형성되어 이 나선형 경사로의 상단은 상기 수직홈과 만나고 그 수직홈을 통하여 플런저 상부의 연료 유입실과 상기 환형홈이 연결되게끔 되어있는 일정행정의 가변 우회식 플러저형 연료분사펌프에 관한 것이다.

이러한 식으로 되어있는 공지의 연료분사 펌프의 단점은 흡입된 공기가 너무 차겁고 연료의 질이 나쁜 경우에는 점화시간이 지체되어 너무나 많은 연료가 기관실린더속에 들어가게 되어, 검화가 일어났을 시에는 너무 많은 연료가 한번에 연소됨으로써 연소실내의 압력이 대단히 증가하기 때문에 실린더 라이너 또는 재키트(cylinder liner or jacket) 같은 기관 성분이나, 크랭크축 저널(jonrnal) 또는 베어링에 높은 응력이 걸림과 동시에 소음과 아울러 실린더 헤드 가스케트나 시일접합(sealing joint) 같은 데서 유체 누출 방지가 어려워진다는 점이다.

이러한 단점은 연료의 주분사가 일어나기 전에 예비분사단계를 둠으로써 해소시킬 수 있다. 즉, 소량의 예비분사연료를 먼저 점화시킴으로써 주분사연료의 점화시간이 지체되지 못하도록 할 수 있다. 그러나 지금까지의 기술로써 예비 분사단계를 마련하는 데는 사용하기가 어려우며 부수적인 복잡한 장치를 필요로 한다.

본 발명의 목적은 분사펌프의 구조적인 형상에 의해 예비분사가 적절하게 이루어질 수 있는 분사펌프를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 분사펌프의 구조적인 형상에 의해 예비분사가 적절하게 이루어질 수 있는 분사펌프를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 연료분사펌프의 피스톤 같은 플런저에 수직통로를 마련하여 그 통로의 상단은 상기의 연료유입실과 통하며, 하단은 최소한 하나의 도관과 연결되고, 그 도관은 또한 원통형 몸체 내부공간과 통하는 동시에 연료공급원과 연결되게 뻗어있도록 한다.

연료분사 펌프의 상기와 같은 구조 때문에 플러저를 상사점으로 향하여 변위시키는 동안 예정된 순간에 또 예정된 기간동안 상기 연료유입실루부터 연료분사실로의 연료배출을 중단시킴으로서 연료분사를 두 단계로 구분하게 하고 첫째 분사단계는 주분사단계인 두 번째 분사단계에 대해 예비분사단계가 된다.

본 발명의 특징부에 의하면, 플런지는 제1환형 홈과 더블어 서로 연결된 제2환형홈을 포함하며 분사펌프 몸체는 상기 유입구들 밑에 위치한 적어도 한 개의 유입관을 포함하며 유입관은 플런저 측면에 덮혀서 닫히거나 차단되고, 플런저가 상사점을 향하는 배출행정 동안에 유입구가 플런저로 닫힌 뒤 예정된 순간에 제홈이 유입관과 연결되도록 유입관과 제2홈이 배치되어 있다.

또한 본 발명의 분사펌프에는 주분사의 시작에 영향을 끼치지 않고서도 예비분사 연료의 양을 조절할 수 있도록 된 연료축장치가 장치되어 있다.

상기와 같은 본 발명의 효과는 연료유입을 조절할 수 있어서 과다한 폭발압력을 방지하여 기관 성분 및 크랭크축 저널 또는 베어링에 과도한 응력이 걸리지 않도록 하며, 연료소모를 줄일 수 있고 가스케트나 시일접합을 손상시키지 않으며 소음을 줄일 수 있고, 사용하기 용이하며 비교적 간단한 장치를 제공하는데 있다.

본 발명을 첨부한 도면을 예로 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1-5도의 분사펌프는 원통형몸체(1)와 그 속에서 피스톤 같은 플런저(2)가, 기관에 의해 구동되는 축에 연결되어 작동하는 조절캠(도시되지 않았음)에 의해서, 상사점과 하사점 사이를 왕복 직선운동하는 것으로 되어 있다.

원통형 몸체(1)의 속에서 플런저(2) 위쪽에 형성된 연료유입실(3)에는 연료유입구(4)가 나있다. 이 유입구는 플런저가 하사점에 있을 때 연료유입실(3)로 연료가 채워질 수 있도록 하는 높이에 위치한다.

연료유입실의 상부(도시되지 않았음)에 마련된 연료배출구를 통하여 화살포(F1)의 방향으로 연료가 내연기관의 실린더에 연결된 분사기로 공급된다. 이 배출구는 연료공급 밸브나 그와 비슷한 공지의 부재로 개폐하도록 되어 있다.

플런저(2)에 형성되어 있는 제1환형홈(5)의 저부는 편평한 또는 원형 모서리(6)로 되어 있으며, 그 상부의 나선형 모서리(7)에 의해 형성된 나선형 경사로는 플런저 중심축에 나란히 뻗어있는 직선홈(8)에 연결된다. 이 직선홈에 의해서 유입실(3)과 환형홈(5)이 서로 영구적으로 통해 있다. 지금까지 서술한 플런저와 원통형몸체의 구조는 공지되어 있다.

본 발명에 의하면, 도면에 도시한 바와 같이 플런저(2)에 상부 및 저부의 편평한 원형모서리(10 및 11)로 이루어진 제2환형홈(9)을 형성시킨 다음, 제1환형홈과 제2환형홈이 축방향으로 서로 통하게끔 한다.

이때 각 원형모서리(6,7,10 및 11)는 정확한 90°의 각도로서 형성된다.

도면에 나타낸 바와 같이, 연료공급 또는 유입관(14)은 연료유입구(4)의 아래쪽에 기정된 위치에서 원통형몸체(1)의 벽을 뚫어 뻗어 있다. 연료유입관(14)과 유입구(4)는 비교적 낮은 압력의 연료공급원에 연결된다.

플런저의 축방향으로 연료 유입구(4)와 연료 유입관(14) 사이의 거리, 테두리(13)의 높이와 제2홈(9)의 폭과 아울러 플런저(2) 윗면(15)과 홈(5 및 9)의 모서리들과의 사이는 거리는 제1-4도의 펌프의 특정한 동작단계에 맞도록 되어 있다. 플런저의 위치가 제1도와 같을때는 유입실(3)과 유입구(4)가 통해 있기 때문에 유입실(3)로 연료가 들어간다. 플런저(2)가 상사점을 향하여 움직여서 제2도의 위치로 접근함에 따라 유입구(4)가 닫히기 시작한다. 테두리(13)가 유입관(14)과 마주쳐 유입관을 덮기 때문에 유입실(3)과 저압연료공급선은 더 이상 서로 통하지 않게 된다. 따라서 이 순간에 화살포(F1)의 방향으로 분사기를 향하여 연료가 배출되기 시작한다. 이러한 연료배출 시발점을 제6도에서 문자(A)로 포시함과 동시에, 연료 배출량(R)은 세로축에 나타내는 한편, 그에 상응하는 크랭크축(AM)의 각 변위는 가로축에(PMH는 상사점을 표시한다) 나타나 있다.

플런지(2) 승강행정을 계속하여 제3도의 위치로 접근함에 따라 제2환형홈(9)의 상부 모서리(10)가 유입관(14) 구멍의 하부 모서리와 만남으로써 유입관(14)과 홈(9)은 납작한 부분(12)을 통해서 홈(5) 및 홈(8)를 거쳐 유입실(3)과 통하기 시작한다. 이로 인해서 유입실(3) 내부의 압력이 돌연히 하강한다. 따라서 플런저가 계속 승강할지라도 연료 배출이 중단된다. 이 상태를 제6도에서 문자(B)로 표시하였다. 이렇게 해서 생긴 유입실(3) 내부의 저압현상은 플런저가 제4도의 위치로 접근하여 홈(9)의 아래쪽 모서리(11)가 유입관(14)의 상부 모서리와 만날때까지 계속된다. 유입관은 플런저홈(9) 밑의 원주형측면에 의해서 폐쇄된다. 이 위치에서 유입구(4)는 계속 닫힌 상태로 존재한다. 유입실(3)의 유입구 및 유입관(4,14)과의 연결이 차단되면 유입실 내부의 연료압력이 증가하여 제6도의 문자(C)로 표시한 바와 같이 분사기쪽으로 연료가 다시 공급된다. 이러한 연료배출은 나선형 램프(7)가 유입구(4)와 만나는 점(D)에서 끝난다. 분사속도는 A 및 B사이에서 보다 C 및 D사이에서 더욱 빨라지는데, 왜냐하면 A 및 B 사이의 분사는 플런저 상승행정의 비교적 초기에 일어나므로 플런저 작동캠의 속도가 A가 B사이에서 아칙 작기 때문이다. 기관 실린더속의 동력발생 피스톤의 운동에 대한 플런저(2)의 하사점위치는, 연료분사의 제1단계의 출발점(A)이 상기 기관 실린더내의 피스톤 상사점에 대해서 충분히 전진되어 있도록 하여 그 첫째분사기가 주분사 연료를 사실상 점화지연이나 조절점화를 하지않고 알맞은 점화를 시켜주는 예비분사단계를 형성할 수 있도록 선정된다. 예컨대 예비분사는 기관피스톤의 상사점에 도달하는 크랭크축 약 30° 전의 회전각에 대응하는 순간에서 시작할 수 있으며, 주분사는 상사점 도달전 약 15°의 각에서 시작될수 있다. 물론 이 값들은 설명하기 위한 예에 불과하다.

예비분사의 결과는 기관의 회전속도에 따라서 다르다. 속도가 비교적 낮을때는 제1분사위상 즉 예비분사를 나타내는 제6도의 장방형은 실제현상과 일치한다.

그러나 속력이 더욱 높아지면, 시간에 대한 예비분사선도는 종모양의 곡선을 그리게 되는데, 그 이유는 유입구(4)와 유입관(14)의 단면적 크기가 한정되어 있기 때문에 유입실로부터 연료가 배출되는 동안 유입실(3) 내부에 비교적 높은 압력이 형성되고 유입실이 유입관(14)과 통할 때 일어나는 압력강하는 일정한 시간을 필요로 한다는 사실에서 비롯된다.

따라서 회전속도가 높을 때는 유입구(4)가 닫히기 전에 유입실내의 압력이 증가하면, 유입관(14)이 테두리(13)로부터 열릴지라도 즉 유입실 내부의 압력이 떨어지지 않는다. 그러므로 기관의 회전속력이 높을때는 유입구(4)가 닫히기 전에나 유입관(14)이 열렸을때도 연료배출과 분사가 일어난다. 교축(絞縮) 효과로 유입실로부터의 이러한 연료배출은 윗면(15)에 노치(notch)가 형성된 플런저의 예에서도 발생하며, 노치가 유입구(4)에 대하여 마주하는 각위치에서 작용하고 이로써 상기 유입구들의 폐쇄가 지연된다. 그 노치가 충분히 깊을 경우에는, 홈(9)은 유입구가 폐쇄되기 전에 유입관(14)과 만난다. 속력이 낮을 때는 예비배출위상(A-B)(제6도)이 일어나지 않는다. 그러나 속력이 증가되면 교축효과로 인해서 배출 및 예비분사가 일어난다.

도시한 예에서 제2홈(9)의 상부 및 저부모서리(10,11)는 편평한 원형이다. 그러나 적어도 한 모서리, 예컨대 상부모서리의 최소한 그 일부를 나선형 경사로로 형성시킬 수도 있다. 이렇게 하면 플런저(2)를 그 종방향 중심축을 중심으로 회전시켜 예비분사배출의 종점(제6도의 B)이 바뀌어지도록 할 수도 있다. 홈(9)의 저부 모서리의 형상을 적당하게 함으로써 주분사배출단계의 시작하는 점(C)을 바꿀 수도 있다.

제2-5도의 실시예를 볼 것 같으면 원형홈(9)과 네 개의 유입구(14)로 구성되어 있는데, 홈(9)의 높이와 유입구(14)의 직경에 의해서 제6도에서 B와 C의 거리 즉, 한편으로는 주분사기간에 대한 예비분사외기 간과 다른 한편으로는 그 기간에 대응하는 캠이 변위가 결정되기 때문에 이들 홈의 높이나 유입구 직경을 각각 감소시키는데 목적이 있다. 이러한 조처에 의해서 주분사배출의 시작점을 더욱 빠르게 하거나 예비분사 배출의 종점을 지연시킴으로써 또는 양자가 동시에 일어나게 함으로써플런저 행정의 비작동 시간즉, 배출작용이 일어나지 않는 시간을 줄일 수 있다.

제7 및 8도는 본 발명에 의한 분사펌프의 다른 실시예로서, 도시된 바와 같이 두 개의 유입관(14′)이 유입구(4)와 거의 같은 높이에 위치되어 있다. 제1예의 환형홈(9)가 같은 작용을 하는 두 개의 홈(9′)이 플런저 윗면(15)으로부터 일정한 거리를 두고 사실상 나란하게 플런저의 둘레에 형성되어 있다.

제7 및 8도에 뚜렷이 나타낸 바와같이, 각 홈(9′)은 그 한끝이 수직홈(8)에 연결되어 있어서 유입실(3)과 영구적으로 통해 있다. 물론 이와 달리 각 홈의 양끝을 모두 유입실로 통하게 할 수도 있다.

이 예의 동작원리는 제1-4도의 예와 동일하다. 즉, 예비분사 배출단계는 유입구(4)가 플런저에 의해서 덮혔을 때 시작된다. 유입구(14)는 플런저의 홈(9′)위에 놓여있는 원주측면(13′) 부위에 의해서 폐쇄된다.

이 배출단계는 홈(9′)이 유입관(14′)과 만났을 때 끝이 난다. 주분사 배출은 플런저의 홈(9′) 밑의 원주 측면에 의해서 유입관(14′)이 폐쇄되면 시작되며, 경사로(7)에 의해서 유입구(4)가 열리면 끝난다.

또한 본 발명에 의한 분사펌프는 예비분사 배출단계의 시작점을 변화시키는 장치를 포함하고 있다. 이 장치는 축압장치로 구성된다. 제9도에서 축압장치는 귀환스프링(18)의 작용을 받는 피스톤(17)이 장치된 축압실(16)로 구성되어 있다. 축압실(16)과 분사펌프의 유입실(3)은 플런저(2)의 상사점위에 뚫려있는 통로(19)에 의해서 서로 영구적으로 통해 있다. 스프링(18)이 설치되어 있는 축압실(16)의 후실(20)과 영구적으로 통해 있는 공간(21)으로부터 유입구(4)와 유입관(14)이 뻗어 있다. 따라서 피스톤(17)의 뒷면에는 비교적 낮은 압력이 작용되는 것이다. 피스톤(17)의 행정을 제한하는 멈춤부(22)는 예컨대 축압실(16) 벽의 턱으로 구성되어 있다. 피스톤(17)의 변위가능범위는 길이(e)이다. 멈춤부(22)는 밀폐자리를 형성하여 연료가 분사기로 공급될 때 유입실(3)과 축압실(16) 속에 형성되는 고압에 의해서 피스톤이 밀려서 걸림부와 마주칠 때 스프링(18)이 들어있는 후실(20)과 축압실(16) 사이를 밀폐시키는 작용을 한다.

축압실의 작용은 다음과 같다.

입구(4)가 폐쇄된후 플런저(2)가 계속 상승하면 유입실(3)내의 압력이 보다 서서히 증가하는데, 왜냐하면 압력증가에 의해서 피스톤(17)이 후퇴하면 축압실(16) 용적이 증가함으로써 유입실(3)의 용적감소가 보상되기 때문이다. 그러므로, 송출밸브(23)를 개방시키는데 필요한 압력상승은 피스톤(17)이 멈춤부(22)와 맞닿아서 밀폐된 다음에야 이루어진다. 이는 제6도에서 점(A)가 점(B)쪽으로 옮겨진다는 것 즉 예비분사연료의 배출량이 줄어들 것을 의미한다. 다른 한편, 배출종점(B)은 축압실에 의하여 영향받지 않으며, 유입관(14)과 배출중단 홈(9)과의 만남에 의해서만 결정된다. 그동안 유연실(3) 내부의 압력은 떨어질지라도 플런저가 계속 상승하여 축압실 피스톤(17)을 멈춤부(22)상에 유지시킬만큼 충분히 큰 것이다.

이로써 축압장치가 주분사배출 시점(始點)에는 영향을 끼치지 않고 예비분사 배출(제6도의 점 A)의 시점(始點)을 변화시켜 예비분사연료의 양을 조절할 수 있다.

제10 및 11도는 본 발명에 의한 축압장치의 두 실시예를 나타낸다. 이 두 실시예의 축압장치는 모두 분사펌프의 유입실(3) 위에서 송출밸브(23)를 형성하고 있는 장치옆에 배치되어 펌프 구조물내에 잘 들어맞도록 되어 있다.

제11도의 축압장치는 예비분사의 시점을 외부에서 조절할 수 있도록 되어 있다. 즉, 피스톤(17)의 뒷면에 봉(24)을 달아서 이 봉의 자유단이 펌프 밖으로 연장되도록 하였다. 따라서 펌프의 외부에서 봉(24)을 조절할 수 있어서 피스톤(17)의 최종위치를 쉽사리 조절할 수 있음은 물론, 예비분사를 중지시킬 수도 있다

본 발명은 지금까지 단지 설명하기 위해서 든 실시예에만 국한되지 않으며, 도시한 장치와 기술적으로 같은 것으로 구성되어 있는 장치는 물론 그들의 조합도 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 것이라면 모두 포함한다.

Claims (1)

1. 연료유입실에서 왕복 직선운동하는 플런저의 헤드부 측면 둘레에 연료유입실 및 연료유입관과 통하는 최소한 하나의 나선형 경사로(ramp)가 형성된 플런저가 하사점에서 상향 운동함에 따라 설정된 순간과 시간동안 연료유입실로부터 연료분사기로의 연료배출을 중단시켜 연료분사를 두단계, 즉 예비분사단계와 주분사단계로 되도록 되어있는 내연기관 연료분사펌프에 있어서, 배출중단홈이 부가적인 유입관과 통하도록 배출이 중단되는 동안에 유체밀폐자리를 형성하는 멈춤부에 보지되며 귀환스프링을 향해서 이동할수 있고 피스톤 행정이 멈춤부로 제한되는 축압실 속에 장치된 피스톤에 의하여 가변체적을 지니며 연료유입실과 항상 통하는 축압실을 포함하며 주분사배출 시점에 영향을 주지 않고 예비분사배출 시점에 변화를 줄 수 있도록 되어 있으며 플런저에 의하여 연료가 배출되는 축압장치를 포함하는 내연기관 연료분사 펌프.

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