KR0137528B1 - 분배형 연료분사펌프 - Google Patents

Abstract

연료유입구에서 급수펌프에 걸쳐서 형성되는 저압축 연료경로와, 연료의 유출입구에 연통할 수 있는 챔버등을 하우징내에 구획 형성하고, 저압축 연료경로에 캠링, 슈우, 로울러를 배설하여 로울러 주위에 저압저온연료를 도입한다. 슈우의 배면에는 상류측에서 저압측 연료경로와 제한부없이 연통하는 공간이 형성되었으며, 캠링과 제어슬리이브는 저압축 연료경로와 챔버의 경계에 설치된 어댑터에 의하여 위상이 고정되어 있다. 어댑터에 흡입구와 연통하는 흡입경로를 형성하여 단축하여도 좋다. 이너캠방식의 연료분사펌프에 있어서 발열하기 쉬운 로울러 주위의 냉각을 좋은 효율로 실시하고, 동시에 캠점프의 저감, 진각과 연료분사량의 독립제어, 연료의 흡입효율의 향상을 도모할 수 있다.

Description

분배형 연료분사펌프

제1도는 본 발명에 관한 분배형 연료분사펌프를 나타낸 단면도.

제2도는 제1도에 나타낸 캠링과 그 안쪽의 부재등을 회전부재의 축방향에서 본 도면.

제3도는 제어슬리이브를 회전부재의 축방향으로 이동시켰을 경우의 분사량 변화를 설명하는 도면.

제4도는 제어슬리이브를 회전부재의 원주방향으로 회전운동시켰을 경우의 진각 변화를 설명하는 도면.

제5도는 제1도의 분배형 연료분사펌프에 있어서의 저압축 연료경로를 설명하는 도면.

제6도는 제1도의 분배형 연료분사펌프에 있어서의 고압축 연료경로를 설명하는 도면.

제7도는 분배형 연료분사펌프의 다른 예를 나타낸 개략 구성도.

제8도는 본 발명에 관한 분배형 연료분사펌프의 또 다른 예를 나타낸 단면도.

제9도는 제8도에 나타낸 캠링과 그 안쪽의 부재등을 회전부재의 축방향에서 본 도면.

제10도는 본 발명에 관한 분배형 연료분사펌프의 또 다른 예를 나타낸 주요부분을 확대한 단면도.

제11도는 제10도에 나타낸 분배형 연료분사펌프의 흡입구가 챔버와 연통하는 구간을 설명하는 선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 공급펌프 8 : 챔버

16 : 회전부재 20 : 플런저

21 : 압축실 22 : 슈우(shoe)

23 : 로울러 24 : 캠링

25 : 어댑터(adaptor) 26 : 연료유입구

27 : 저압축 연료경로 34 : 제어슬리이브

36 : 차단구멍(孔) 51 : 흡입통로

24a : 캠면(cam 面)

[산업상의 이용분야]

본 발명은 디이젤 엔진등의 기관에 연료를 공급하기 위하여 이용되는 이너캠 방식(inner cam system)의 분배형 연료분사펌프, 즉 기관에 동기하는 회전부재에 그 지름방향에서 플런저를 왕복운동시키는 형식의 연료분사펌프에 관한 것이다.

[종래의 기술]

이너캠방식의 분배형 연료분사펌프는, 예컨대 일본국 특허 공개 소 59-110835호 공보의 제2페이지, 제4페이지, 제1도, 제7도에 나타낸 바와 같은 것이 공지되어 있다. 즉, 연료실(121)(챔버)내에 있어서 연료분배 회전부재(4)(회전부재)의 주위에 동심형상의 이너캠링(1)을 배치하여, 이 이너캠링(1)의 안쪽에 형성된 캠면에 전동체(轉動體)(23,24)(로울러), 슈우(shoe)(25,26)를 개재하여 압송플런저(21,22)나누어 부여되어, 이 압송플런저(21,22)가 연료분배 회전부재(4)의 지름방향으로 왕복운동하도록 되어 있다. 연료분배 회전부재(4)에는 압송플런저(21,22)에 의하여 용적이 변화하는 펌프실(2)(압축실)과, 흡입긍정시에 펌프실(2)로 연료를 흡입하는 흡입구멍(51∼54), 압송공정시에 펌프실(2)에서 가압된 연료를 송출하는 분배구(6) 및 연료송출을 차단하는 무너이구멍(71∼74)이 형성되어, 무너이구멍(71∼74)을 기리도록 링형상부재(7)(제어슬리이브)가 은밀하게 밖에서 안으로 끼워져있다. 이 링형상부재(7)의 내면에는 차단용의 비스듬한 리이드홈부분(10)이 형성되어 링형상부재(7)의 축방향으로의 위치를 선형 솔레노이드(81)로 조절함으로써 압송공정시의 차단시기(익류구멍이 비스듬한 리이드홈부분에 개구하여 압축연료가 연료실(121)로 유출하는 시기)를 변경하여 연료분사량을 가변할 수 있도록 되어 있다(제1종래기술).

또한, 일본국 특허 공개 소 59-65523호 공보의 제1도에는 이너캠방식의 분배형 분사펌프에 있어서, 공급펌프에 의하여 흡입된 연료가 제한부(23)에 의하여 감압되어서 저압연료 저장실(24)(챔버)에 안내되어, 저압연료 저장실(24)에는 플런저(3)의 기단에 설치된 슈우(4), 이 슈우(4)에 지지된 로울러(5),이 로울러가 맞닿는 캠링(6)이 배치되었고, 저압연료 저장실(24)의 연료를 회전부재(1)의 연료를 회전부재(1)의 흡입구(20)에 공급할 수 있도록 함과 동시에 캠링(6)과 회전부재(1)로 포위된 공간에도 공급하는 점이 개재되어 있다(제2종래기술). 이와 같은 구성에 있어서도 압송공정시에는 회전자(1) 내에 나오지 못하게 가두어진 연료를 압축하지만, 이 압축된 연료가 탈출구멍(36)에서 유출되면 분사가 차단되도록 되어 있다.

그러나, 상술한 분사펌프와 같이 차단시에 연료가 유출하는 공간과, 로울러 주위의 공간이 연통하고 있을 경우에는, 예컨대 제2종래기술과 같이 제한부(23)에 의하여 연료압을 감압하였다 하여도 압송공정에서 압축된 고온고압연료의 챔버에의 유출에 의하여 챔버내의 온도가 상승하여 마찰열이 발생하기 쉬운 캠링과 로울러의 접촉부분, 로울러와 슈우의 접촉부분 등의 냉각이 충분하게 이루어질 수 없게 된다.

[발명이 해결하기 위한 과제]

그리하여, 본 발명에 있어서는 발열하기 쉬운 로울러 주위의 접촉부분의 냉각을 좋은 효율로 실행하는 것을 주된 과제로 하고 있다.

이 목적을 달성하기 위하여 로울러 주위의 공간과 연료의 유출구멍으로 연통하는 챔버를 구획 형성하는 것을 생각할 수 있으나, 간단히 구획 형성하였을 경우에는, 로울러 주위의 연료가 흐르지 않고 괴일 염려도 있어, 특히 고속회전시에는 로울러 주위에 잠복하고 있던 열량이 많아지므로 로울러 주위의 윤활에 동반하는 연료의 유막조각이 발생하기 쉽게 되어, 마모가 조장되어 버리는 일이 걱정되므로 이점을 배려할 필요가 있다.

또, 플런저의 왕복운동에 따라서 로울러나 슈우가 점프(캠점프)하면, 안정된 분사특성을 얻을 수 없게 되므로 이와 같은 캠점프를 억제할 필요가 있으나, 캠점프를 억제하기 위하여는 로울러나 슈우를 캠링측에 가압하는 힘이 예상 이상으로 필요하며, 적어도 캠점프의 저감을 도모하도록 한 구조가 요망된다.

나아가서는 제1종래기술과 같이 제어슬리이브를 회전부재의 축방향으로 위치 조절하여 연료분사량을 제어하는 경우에는 타이머의 진각량에 동기한 위치결정을 할 필요가 있으나, 로울러 주위나 챔버를 구획 형성하는 경우에는 이것을 어떻게 처리할 것인가가 문제로 된다. 제어슬리이브의 진각보정을 제어슬리이브의 위치센서와 타이머 위치센서의 각각의 출력을 비교 고량(考量)하여 보정량을 설정하는 방법도 생각할 수 있으나, 각 센서의 정밀도에 불균형이 있는 사실로부터 제어정밀도상 문제가 있다.

이에 더하여, 압축실에서 압송되는 연료량이 많아지면 흡입공정에서 흡입하지 않으면 아니되는 연료의 흡입량도 많아지므로, 특히 고송유(高送油)일 때에 있어서는 흡입효율의 양호한 흡입경로를 확보할 필요가 있다는 것, 전기식거버너(governor)가 고장나서 제어슬리이브가 차단을 늦추는 방향으로 필요이상으로 이동하였을 경우에는 압력의 이상(異常)한 상승에 의하여 펌프내부나 펌프를 구동하고 있는 엔진부품 등을 파손하여 버리는 일등을 고려할 필요가 있다.

따라서, 부수적인 목적으로는 캠점프를 저감하여 안정한 연료특성을 얻는 일, 타이머의 움직임에 맞춘 제어슬리이브의 위치결정을 좋은 정밀도로 실행하여, 타이머 제어와 연료분사량 제어등을 독립시켜서 한 편의제어를 하는 경우에 다른편의 제어를 고려하지 않더라도 되는 분배형 연료분사펌프를 제공함에 있다.

또 다른 목적으로서는 연료의 흡입효율을 높임과 동시에, 전기식거버너의 고장시에 있어서도 펌프등의 파손을 방지함에 있다.

본 발명의 이너캠방식의 연료분사장치에 대하여 여러가지로 연구하였던 결과, 로울러와의 접촉부분을 챔버의 밖에 배치하는 구성으로 하는 것이 좋고, 그러기 위하여 발생하는 상기 여러 가지의 불편을 해결하는 관점에서 본원 발명을 완성함에 이르렀다.

즉, 본원 발명의 분배형 연료분사펌프는 엔진과 동기하여 회전하는 회전부재와, 회전부재의 지름방향으로 설치되었으며, 회전부재에 형성된 압축실의 용적을 가변하는 플런저와, 회전부재의 주위에 동심형상으로 설치된 캠링과, 플런저의 기부에 설치된 슈우와, 이 슈우와 캠링 사이에 설치된 로울러등을 하우징내에 구비하여, 압축실로 연통하여 연료를 흡입, 송출, 차단하는 구멍이 회전부재에 형성되어 있는 분배형 연료분사펌프에 있어서, 하우징내를 연료유입구에서 공급펌프의 상류측에 걸쳐서 형성되는 저압측 연료경로와, 공급펌프에 의하여 가압된 연료가 도입되어서 연료를 흡입, 차단하는 구멍에 연통할 수 있는 챔버로 구획 형성하여 저압측 연료경로에 캠링, 슈우 및 로울러를 배설한 것에 있다(제1개념). 다시 말하면, 연료압력범위는 연료유입구에서 공급펌프의 상류측에 걸쳐서 형성되는 저압측 연료경로(제5도 참조)와, 공급펌프에 의하여 가압된 연료가 도입되어서 챔버를 포함한 고압연료경로(제6도 참조)로 나누어지는 것이다. 더구나, 저압측 연료경로와 챔버를 구획 형성하려면, 회전부재와 축방향으로 연료유입구, 공급펌프, 챔버가 순차 배치되는 구성에서는 공급펌프로 구획 형성할 수 있으나, 연료유입구와 공급펌프 사이에 챔버가 배치되는 구성에서는 하우징내에 챔버를 구성하기 위한 격벽을 설치하도록 하는 것이 좋다.

여기에서, 슈우의 배면과 회전부재 사이에 공간을 설치하고, 이 공간과 저압측 연료경로를 연료유입구측에서 제한부없이 연통시키는 것이 바람직하며(제2개념), 또 회전부재에 연료를 차단하는 구멍에 연통할 수 있는 차단구멍이 적어도 형성되어 있는 제어슬리이브를 유밀하게 밖에서 안으로 끼움과 동시에 캠링과 동기하는 링형상의 어댑터(adaptor)를 유일하게 밖에서 안으로 끼우고, 어댑터를 저압측 연료경로와 챔버를 구획 형성하는 부재의 일부로서, 제어슬리이브를 이 어댑터에 대하여 위치결정하는 것이 바람직하다(제3개념).

나아가서는 연료흡입구를 어댑터로 덮여진 부위에 형성하고, 저압측 연료경로와 챔버를 구획 형성하는 부재의 일부를 이루는 챔버와 연료흡입구를 연통할 수 있게 하는 흡입통로를 형성하는 것이 바람직하다(제4개념). 더우기, 이 흡입통로는 허용할 수 있는 최대 유효 스트로우크를 설정하는 관점에서 압축공정에 있어서 소정 리프트 이상으로 되었을 경우에는 연료흡입구와 챔버를 연통하도록 한것이였어도 좋다.

따라서, 제1개념에 의하면, 하우징내가 공급펌프를 경계로 저압축 연료경로와 챔버로 구획 형성되었고, 더우기 저압측 연료통로에 캠링, 슈우 및 로울러가 배설되므로 연료유입구에서 유입된 저온 저압연료는 캠링, 슈우, 로울러 사이의 극간을 통하여 공급펌프에 안내되므로 로울러 주위의 마찰열을 발생하기 쉬운 부분의 냉각이 촉진된다.

특히, 제2개념과 같이 슈우의 배면과 회전부재 사이에 공간을 설치하고, 이 공간과 저압측 연료경로를 연료유입구측에서 제한부없이 연통시키면 캠링, 슈우, 로울러 사이의 통로저항 때문에 연료압이 저하하므로 슈우의 캠링측과 슈우의 회전부재측 사이에는 차압이 형성되어, 이 차압으로서 로울러나 슈우를 캠링측에 가압할 수 있다.

또, 제3개념과 같은 구성으로 하면 연료를 차단하는 타이밍을 제어하는 제어 슬리이브의 캠링과의 위상을 고정할 수 있으므로 캠링을 회전운동시켜서 진각이 변경되면, 제어슬리이브도 마찬가지로 회전운동하게 되어 분사량을 진각의 변경에 의하여 보정할 필요가 없어지게 되어, 진각, 분사량의 한편의 제어를 다른편의 제어에 관계없이 독립으로 할 수 있다.

또한, 제4개념과 같은 구성으로 하면 어댑터의 흡입통로와 어댑터로 가리워진 흡입구를 개재하여 챔버내의 연료가 압축실로 도입되므로 챔버 가운데 쯤에서 연료를 흡입하는 경우에 비하여 흡입경로를 짧게 할 수 있으므로, 연료의 흡입효율을 높일 수가 있다.

더우기, 압축 스트로우크에서 소정의 리프트(lift) 이상으로 된 경우에 연료흡입과 챔버가 연통하도록 흡입통로와 연료흡입 입구를 형성하므로, 전기식거버너가 고장나서 차단시기가 대폭 지연되도록 설정하여도, 소정의 리프트 이상이 되면, 압송가능한 허용 최대 스트로우크로 되고, 흡입통로와 연료흡입구를, 개재하여 압축연료가 누출되므로, 연료압의 이상(異常)의 상승을 억제할 수 있고, 펌프등의 파손을 방지할 수가 있다.

[실시예]

이하, 본발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.

제1도에서 이너캠방식의 분배형 연료분사펌프가 도해되었고, 분배형 연료분사펌프(1)는 펌프하우징(2)에 구동축(3)이 삽입되어, 이 구동축(3)의 일단은 펌프하우징(2)의 외부에 돌출하였으며, 도해에 없는 엔진으로부터의 구동토오크를 받아서, 엔진과 동기하여 회전하도록 되어있다. 구동축(3)의 타단은 펌프하우징(2) 내에 뻗어있고, 그 구동측(3)에는 공급펌프(4)가 연결되어서, 이 공급펌프(4)에 의하여 나중에 설명하는 저압측 개제하여 공급되는 연료를 챔버(8)에 공급하도록 되어 있다.

여기에서, 펌프하우징(2)은 구동측이 삽통된 하우징부재(2a)와, 이 하우징부재(2a)에 부착되고, 송출밸브(10)가 설치된 하우징부재(2b)와, 또한 이 하우징부재(2b)의 개구단부를 폐쇄하는 하우징부재(2c)로 되었으며, 챔버(8)는 펌프하우징내에 고정된 격벽체(9)와, 나중에 설명하는 어댑터(25)에 의하여 포위된 공간에 의하여 형성되어 있다. 격벽체(9)는 나중에 설명하는 전기식 거버너(12)의 축(13)을 가리도록 한 공간을 구비하였고, 이공간이 거버너 하우징(6)에 의하여 구획 형성되는 커버너수납실(14) 연통하도록 펌프하우징(2)에 O-링을 개재하여 밀접하게 접합되어 있다. 또, 이 격벽체(9)는 측부에 일체로 형성된 끼워맞춤 돌출설치부(9a)를 구비하였고, 송출밸브를 구비한 하우징 부재(2b)의 회전부재 삽입부(15)에 이 끼워 맞춤 돌출설치부(9a)가 삽입되어 있다.

회전부재(16)는 격벽체(9)를 삽통하여 선단부 근방이 끼워맞춤 돌출설치부(9a)에 형성된 삽통부(9b)에 유밀하게 또한 회전이 자유롭도록 지지되어 있으며, 기단부가 커플링(17)을 개재하여 구동축(3)에 연결되어 구동축(3)의 회전운동에 따라서 회전만이 허용되도록 되어 있다. 또, 회전부재(16)의 선단부에 형성된 스프링받이(18)와 하우징부재(2c)의 사이에 설치된 스프링(19)에 의하여 회전부재(16)를 커플링쪽으로 가압하고, 축방향으로의 아이들을 없애도록 하고 있다.

회전부재(16)의 기단부에는 지름방향(방사방향)으로 플런저(20)가 슬라이딩이 자유롭도록 삽입되어 있다. 이 실시예에 있어서는 제2도에 나타낸 바와 같이 동일 평면상에 예컨대 90도의 간격을 두고 4개의 플런저(20)가 설치되어 있으며, 각각의 플런저(20)의 선단은 회전부재(16)의 기단부 중앙에 설치된 압축실(21)에 폐쇄하도록 면하였고, 이 플런저(20)의 기단은 슈우(22) 및 로울러(23)를 개재하여 링형상의 캠링(24)의 내면을 미끄럼 접합하도록 되어 있다. 이 캠링(24)은 회전부재(16)의 주위에 동심형상으로 설치됨과 동시에 엔진의 기통수에 대응한 캠면(24a)이 안쪽에 형성되어, 회전부재(16)가 회전하면 각 플런저(20)가 회전부재(16)의 지름방향(방사방향)으로 왕복운동하여 압축실(21)의 용적을 가변하도록 되어 있다.

즉, 캠링(24)은 예컨대 4기통에 대응하여 형성되어 있는 것이거늘 캠링(24)의 안쪽으로 철면(凸面)이 90도 마다에 형성되어 있고, 따라서 4개의 플런저(20)는 압축실(21)을 양쪽에서 죄어붙이는 형태로 동시에 압축하도록 이동하고, 또 캠링(24)의 중심으로부터 동시에 멀어지도록 되어 있다.

회전부재(16)의 선단부와 기단부 사이에는 환형의 어댑터(25)가 유밀하게 회전운동이 자유롭도록 밖에서 안으로 끼워졌고, 이 어댑터(25)는 주연부의 일부가 캠링(24)에 연결 고정되어서 회전운동을 속박하여 캠링(24)에 대한 위치결정을 하게 되어 있다. 또, 어댑터(25)는 회전부재(16)의 선단부측에 돌출설치된 통상부(25a)가 격벽체(9)에 형성된 끼워맞춤구멍(9c)에 유밀하게 회전운동이 자유롭도록 삽입되어 있다.

송출밸브(10)가 설치된 하우징부재(2b)에는 또한 연료탱크에 통하는 연료유입구(26)가 형성되었고, 이 연료유입구(26)에서 유입되는 연료는 펌프하우징내의 격벽체(9) 및 어댑터(25)의 주위에 형성된 공간(27a), 캠링(24)과 회전부재(16)사이에 형성된 공간(27b), 커플링(17)의 주위에 형성된 통로(27c)등을 개재하여 급수펌프(4)의 흡인측에 안내하도록 되어 있으며, 이러한 공간이나 통로에 의하여 연료유입구(26)로부터 공급펌프(4)에 걸쳐서 저압측 연료경로(27)(제5도에서 모래형상으로 나타낸 부분)가 형성되어 있다.

또, 공급펌프(4)에 의하여 압축된 연료는 펌프 하우징 상부에 형성된 통로(5) 및 펌프하우징(2)과 이에 조립되는 거버너 하우징(6) 사이에 형성되는 극간(7)을 개재하여 챔버(8)에 안내됨과 동시에 거버너 수납실(14)을 개재하여 오버플로 밸브(46)에 안내되었고, 나아가서는 격벽체(9)의 끼워맞춤 돌출설치부(9a)에 형성된 관통구멍(9d)을 개재하여 회전부재(16)의 선단부 주위 및 회전부재(16)에 형성된 균압구(均壓 port)(47)에 안내되어 있으며, 전체로서 제6도에서 모래형상으로 나타낸 고압측 연료경로(29)가 형성되어 있다. 연료압력범위는 저압측연료경로(27)(제5도 참조)와, 챔버(8)를 포함한 고압측연료경로(29)(제6도 참조)에 공급펌프(4)를 경계로 하여 나누어지는 것으로서, 저압측연료경로(27)에는 캠링(24), 슈우(22) 및 로울러(23)가 배설되게 된다.

그런데, 슈우(22)의 배면에는 이 슈우(22)와 회전부재(16) 등으로 포위된 공간(28)이 형성되었고, 이 공간(28)은 저압측 연료경로(27)와 연료유입구(26)에 가까운쪽(상류측)에서 제한부없이 연통되어 있다. 이 공간(28)은 어떠한 단면형상으로 형성된 것이라도 좋으나, 슈우(22)에 캠링(24)측으로 향하는 배압이 균등하게 부가되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 공간으로서는 각 플런저(20)의 양 옆을 회전부재(16)의 축방향으로 천설하여 설치하는 것이 좋다. 회전부재(16)에는 그 축방향으로 형성되어서 압축실(21)로 토하는 세로구멍(30), 이 세로구멍(30)에 연통하여 회전부재(16)의 주면에 개구하는 유출입구(31) 및 격벽체(9) 및 하우징 부재(2b)에 형성된 분배통로(32)와 세로구멍(30) 등을 연통할수 있게 하는 분배구멍(33)이 형성되어 있다. 이 유출입구(31)는 회전부재(16)의 표면에서 개구하는 부분이 긴 구멍으로 형성되었고, 그 긴 구멍의 연장설치방향은 회전부재(16)의 축방향에 대하여 일정한 각도로 경사져 있다. 그리고, 회전부재(16)에는 제어슬리이브(34)가 유출입구(31)를 가리우도록 슬라이딩이 자유롭도록 밖에서 안으로 끼워져 있다.

이 제어슬리이브(34)에는 유출입구(31)와 연통할 수 있는 흡입구멍(35)과 차단구멍(36)이 형성되어 있다. 이것을 흡입구멍(35)과 차단구멍(36)은 회전부재(16)의 축방향에 대하여 유출입구(31)와 마찬가지 각도로 경사진 간구멍으로 구성되었고, 유출입구(31)에 대하여 평행이 되도록 설치되어 있다.

그리고, 회전부재(16)가 회전하면 유출입구(31)는 제어슬리이브(34)와 흡입구멍(35)과 차단구멍(36)으로 순차 연통하게 되어 플런저(20)가 캠링(24)의 중심에서 멀어지는 방향으로 이동하는 흡입공정에 있어서는 유출입구(31)와 흡입구멍(35)이 정합하여 챔버(8)내의 연료가 압축실(21)에 흡입된다.

그런다음, 플런저(20)가 캠링(24)의 중심으로 향하는 이동하는 압송공정으로 들어가면 유출입구(31)와 흡입구멍(35)의 연통이 차단되어 분배구멍(33)과 분배통로(32)의 하나가 정합되고, 압축된 연료가 이 분배통로(32)를 개재하여 송출밸브(10)에 공급하도록 되어 있다.

더욱이, 송축밸브(10)에서 송출되 연료는 도면에 없는 분사관을 개재하여 분사노즐에 보내지고, 이 분사노즐에서 엔진의 기통내에 분사하도록 되어 있다.

그리고, 압송공정의 도중에서 유출입구(31)와 차단구멍(36)이 정합하면 압축된 연료가 챔버(8)에 유출하여 분사노즐에의 송출을 정지하고, 분사가 종료한다.

여기에서 유출입구(31)가 차단구멍(36)과 정합하는 타이밍은 재어슬리이브(34)의 위치에 의하여 가변하기 때문에 제어슬리이브(34)의 위치조정에 의하여 분사시기, 즉 분사량을 조절할 수 있고 제어슬리이브(34)를 도면중 왼쪽 (회전부재(16)의 기단부측)으로 이동할수록 분사량을 감소시키며, 오른쪽(회전부재(16)의 선단부측)으로 이동할수록 분사량을 증가시킬 수 있다.

보다 상세히 설명하거니와, 제어슬리이브(34)와 회전부재(16)의 위치관계가 제3도의 ①일 때, 제어슬리이브(34)를 오른쪽으로 이동시켜서 ②의 상태로 하면 유출입구(31)가 흡입구멍(35) 및 차단구멍(36)과 연통하는 타이밍이 빨라져서 캠링(24)의 압송공정시에서의 캠면의 사용영역이 상승초기의 영역(저캠속도영역)이후로 하고, 회전부재(16)의 회전수를 동일하게 하면 분사시기는 같으나 분사량이 감소한다. 반대로 제어슬리이브(34)와 회전축(16)의 위치관계가 제3도의 ②일때에 제어슬리이브(34)를 왼쪽으로 이동시켜서 ①의 상태로 하면, 유출입구(31)가 흡입구멍(35) 및 차단구멍(36)과 연통하는 타이밍이 늦어지게 되어서 캠링(24)의 압송공정시에서의 사용영역이 고캠속도영역측으로 이강하여 분사량이 증가한다.

여기에서, 제어슬리이브(34)에는 상부 표면의 원주방향으로 일정각도의 범위에서 형성된 맞무는홈(37)이 형성되어 전기식거버너(12)의 회전자(38)에 부착된 축(13)의 선단에 형성되어 있는 보올(39)이 맞무는 홈(37)에 맞물려 있다. 이 보울(39)은 축(13)에 대하여 편심하여 설치되어 있으며, 외부로부터의 신호에 의하여 회전자(38)가 회전되면 제어슬리이브(34)가 회전부재(16)의 축방향에 이동하도록 되어 있다.

또, 제어슬리이브(34)에는 축방향으로 뻗은 홈(34a)이 형성되었고, 이 홈(34a)에 어댑터(25)의 통상부(25a)의 일부가 삽입되어서 어댑터(25)와 제어 슬리이브(34)의 위상이 항상 일정하게 유지되도록 되어 있다.

타이머장치(40)는 펌프하우징(2)의 하부에 설치된 실린더에 슬라이딩이 자유롭도록 타이머피스톤(41)을 수납하여 이 타이머피스톤(41)을 레버(42)를 개재하여 캠링(24)에 연결하고, 타이머 피스톤(41)의 움직임을 캠링(24)의 회전운동으로 변환하여 분사시기를 조절할 수 있도록 되어 있다.

타이머피스톤(41)의 일단에는 챔버(8)내의 고압연료가 도입되는 고압실이 또 타단에는 저압측 연료경로(27)와 연통하는 저압실이 형성되어 있다. 또한, 저압실에는 타이머 스프링이 탄력 장착되었고, 이 타이머 스프링에 의하여 타이머피스톤(41)이 항상 고압실쪽으로 가압되어 있다. 따라서, 타이머 피스톤(41)은 타이머 스프링의 스프링 압력과 고압실내의 연료압력이 균형이 잡힌 위치에서 정지하여 고압실 압력이 높아지게 되면, 타이머 피스톤(41)이 타이머 피스톤에 저항하여 저압실측으로 이동하고, 캠링(24)이 분사시기를 진각하는 방향으로 회전운동하게 되어 분사시기가 빨라지게 된다. 또, 고압실 압력이 낮아지게 되면, 피스톤(41)이 고압실쪽으로 이동하고, 캠링(24)이 분사시기를 지연하는 방향으로 회전운동하게 되어 분사시기가 늦어지게 된다.

즉, 제어슬리이브(34)와 회전부재(16)의 위치관계가 제4도의 ①일 때에, 타이머 피스톤(41)이 저압측으로 이동하여 캠링(24)이 분사시기를 진각하는 방향으로 회전운동하면 캠링(24)의 회전운동에 따라서, 제어슬리이브(34)는 어댑터(25)를 개재하여 같은 방향으로 같은 각도만큼 회전운동되어 유출입구(31)가 흡입구멍(35) 및 차단구멍(36)과 연통하는 타이밍이 빨라지게 된다(제4도의 ②의 상태). 따라서, 압송공정시의 캠링(24)의 사용영역에는 변화는 없으나, 캠링(24)이 회전운동하였음에 따라서 캠리프트의 특정선이 제4도에 나타낸 바와 같이 전체로서 분사타이밍이 빠르게 하는 방향으로 이동한다.

반대로, 제어슬리이브(34)와 회전부재(16)의 위치관계가 제4도의 ②일 때의 타이머 피스톤(41)이 고압측에 이동하여 캠링(24)이 분사시기를 지연하는 방향으로 회전운동하면 캠링(24)의 회전운동에 따라서 제어슬리이브(34)는 어댑터(25)를 개재하여 같은 방향으로 같은 각도만큼 회전운동하고, 유출입구(31)가 흡입구멍(35) 및 차단구멍(36)과 연통하는 타이밍이 늦어지게 된다(제4도의 ①의 상태). 따라서, 압송공정시에서의 캠링(24)의 사용영역에는 변화는 없으나, 캠링(24)이 회전운동하였음에 따라서 캠리프트의 특정선이 전체로서 분사 티이밍을 늦출 수 있는 방향으로 이동한다.

더욱이, 타이머의 고압실의 압력은 요구되는 타이머 진각을 얻을 수 있도록 타이밍 제어벨브(TCV)(43)으로 조절된다. 이 타이밍 제어벨브(43)에는 챔버(8)에 통함과 동시에 타이머 피스톤(41)의 고압실측으로 통하는 입구부가 측부(側部)에 형성되고, 또 타이머의 피스톤(41)의 저압실측으로 통하는 출구부가 선단부에 각기 형성되었고, 내부에는 입구부와 출구부 사이를 개페하는 니이들(44)이 수납되어 있다. 이 니이들(44)은 입구부와 출구부의 연통을 차단하는방향으로 스프링에 의하여 항상 가압되어 있으며, 솔레노이드(45)에의 통전에 의하여 스프링에 저항하여 가까이 끌어당겨지면 입구부와 출구부가 연통하여 고압실과 저압실이 연통하도록 되어 있다.

따라서, 솔레노이드(45)에 전류가 흐르고 있지 않을 때에는 고압실과 저압실은 완전히 차단되지만 전류가 흐르고 있을 때에는 고압실과 저압실은 압력이 저하된다. 이와 같이 고압실 압력의 변동에 따라 타이머 피스톤(41)은 타이머 스프링의 탄력과 비기는 위치까지 이동하고, 이에 따라 캠링(24)이 회전운동하여 분사시기가 변경된다. 더욱이 타이밍 제어밸브(43)의 제어는 충격비 제어로 실행하도록 하는 것이 좋다.

상기 구성에서 펌프하우징(2)내는 연료유입구(26)에서 유입되는 저압 저온연료가 충만된 저압측 연료경로(27)와 공급펌프(4)로 압축되어서 얼마간 고압으로 유지된 연료가 충만하게 될 고압측 연료경로(29)로 구획 형성되어 있어, 저압측 연료경로(27)를 흐르는 저압 저온연료는 캠링(24), 슈우(22), 로울러(23) 사이의 극간을 통하여 공급펌프(4)에 보내지므로 회전부재(16)의 회전에 따라서 마찰열을 갖기 쉬운 캠링(24)과 로울러(23)의 접촉부분, 로울러(23)의 접촉부분, 로울러(23)와 슈우(22)의 접촉부분의 냉각을 촉진함과 동시에 로울러 주위의 윤활을 촉진하여 원활한 움직임을 보증한다.

또, 회전부재(16)의 슈우(22)의 배후에 형성된 공간(28)에는 연료유입구 측에서 저압저온연료가 제한부없이 캠링(24), 슈우(22), 로울러(23) 사이(공간 (27b)를 통과하는 연료와 같이 통로저항에 의한 연료압의 저하는 없고, 공간(28)의 연료압은 공간(27b)의 연료압에 대하여 상대적으로 높아진다. 이 때문에, 슈우(22)의 플런저측과 슈우(22)의 캠링측과의 사이에는 캠링측으로 슈우(22)를 가압하는 압력차가 형성되므로 로울러(23)나 슈우(22)의 점프를 저감하여 연료분사 특성의 혼란을 완화할 수 있다.

또한, 제어슬리이브(34)는 어댑터(25), 캠링(24)을 개재하여 타이머 피스톤(41)의 움직임과 동기하고 있으므로 타이머 제어를 하였을 경우에 분사량을 타이머 피스톤(41)의 움직임을 고려하여 조정할 필요가 없이 타이머 제어와 분사량 제어등을 독립시킬 수 있다. 또, 이와 같이 제어슬리이브의 타이머 피스톤(41)과의 연결은 격벽체(9)를 간막이하여 실행할 수 있는 것이지만, 어댑터(25)는 격벽체(9)에 유밀하게 삽입되어 있으므로 저압측 연료경로(27)와 캠버(8)의 차압은 유지된다.

더욱이, 캠링(24), 슈우(22), 로울러(23)의 냉각을 촉진하는 구성으로서는 제7도에 나타낸 바와 같이 연료유입구(26)가 공급펌프(4)에서 구동축측에 설치되었고, 연료유입구(26)에서 구동축(3)의 주위를 통하여 커플링(17), 캠링(24), 슈우(22), 로울러(23) 사이의 극간을 통과하여 공급펌프(4)에 이르도록 저압측 연료경로(27)를 구성하여도 좋다. 이 경우에는 연료유입구(26)에서 공급펌프(4)에 이르도록 저압측 연료경로(27)를 구성하여도 좋다. 이 경우에는 연료유입구(26)에서 공급펌프(4)에 걸쳐서 형성되는 저압측 연료경로(27)와, 급수펌프(4)에 의하여 가압된 연료가 도입되어 연료를 흡입, 차단하는 구멍에 연통할 수 있는 챔버(8)와 공급펌프(4) 자체에 의하여 구획된다.

이와 같은 구성에 있어서도 캠링(24), 슈우(22), 로울러(23) 사이의 극간과는 별도로 로울러 배면과 회전부재(16) 사이에 연료유입구측(상류측)을 제한부없이 저압측 연료경로(27)와 연통하는 공간(28)을 설치하고, 연료압을 슈우(22)의 배면에 작용시켜서 플런저(20)의 점핑을 억제하도록 하는 것도, 또 제어슬라이브(34)와 캠링(24)의 위상차이를 없애기 위하여 캠링(24)에 연결하는 어댑터(25)를 제어슬리이브(34)에 형성되는 홈(34a)에 연결고정시키는 구성으로 하여도 좋다.

제8도에 분배형 연료분사펌프의 다른 구성예를 나타낸 것으로, 이하 상이한 점을 참조로 하여 설명하고, 같은 구성에 대하여는 동일 개소에 동일번호를 붙여서 설명을 생략하였다.

분배형 연료분사펌프의 구동측(3)에 연결된 회전부재(16)에는 기단부의 지름방향(방사방향)으로 풀런저(20)가 슬라이딩이 자유롭도록 삽입되어 있으나, 본 실시예에 있어서는 제9도에 나타난 바와 같이 180°위상의 상이한 대향하는 2개의 플런저(20)를 회전부재(16)의 축방향으로 어긋나게 하여 2조 설치하여 각각의 조를 90°위상을 차이지게 한 것으로 하고 있다. 실시예에 있어서는 압축실(21)에 면하는 4개의 플런저가 간섭하지 않도록 배려할 필요가 있었으나, 본 실시예의 구성에 의하면 대항하는 2개의 플런저 사이의 간섭을 고려하는 것이 좋으므로 압축효율을 향상시킬수 있음과 동시에 캠형상의 설계자 유도가 커지는 이득도 있다.

이와 같은 축방향에 전후하는 플런저(20)는 슈우(22), 로울러(23)를 개재하여 링형상의 공통의 캠링(24)의 내면을 미끄럼 접합하도록 되어 있다. 이 캠링(24)은 회전부재(16)의 주위에 동심현상으로 설치됨과 동시에 엔진의 기통수에 대응한 캠면(24a)이 안쪽에 형성되었고, 예컨대 4기통에 대응하여 형성되어 있는 것이면 캠링(24)의 안쪽에 철면(凸面)이 90°마다에 형성되어 있으며, 따라서 4개의 플런저는 압축실(21)을 양쪽에서 죄어 붙이는 형태로 동시에 압축하도록 이동하고, 또 캠링(24)의 중심으로부터 동시에 멀어지도록 되어 있다.

또, 회전부재(16)의 선다부와 기단부 사이에는 링형상의 어댑터(25)가 유밀하게 슬라이딩이 자유롭도록 밖에서 안으로 끼워졌고, 이 어댑터(25)는 주연의 일부가 캠링(24)에 형성된 홈에 연결고정되는 등 캠링(24)과 동기하여 회전운동하도록 되어 있다. 그리고, 실시예와 마찬가지로 회전부재(16)의 선단부쪽으로 연장 설치된 통상부(25a)가 격벽체(9)에 형성된 끼워 맞춤구멍(9c)에 유밀하게 슬라이딩할 수 있도록 끼워졌고, 통상부에 설치된 위치결정부재(48)가 제어슬라이브(34)에 형성된 홈(34a)에 삽입되어서 어댑터(25)와 제어슬라이브(34)의 위상이 항상 일정하게 유지되도록 되어 있다.

더욱이, 타이머장치(40)는 캠링(24)의 하방에 설치되어서 타이머 피스톤(41)은 레버(42)를 개재하여 캠링(24)에 직접 연결되어 있다.

이와 같은 구성에 있어서도 플런저(20)의 배치가 상이함에 의한 이득을 제외하면 전술한 실시예와 마찬가지의 적응효과를 성취하였다.

제8도에 나타낸 분배형 연료분사펌프의 변형예로서는 제10도에 나타낸 것이 연구되었으며, 이 분배형 연료분사펌프에 있어서는 유출입구(31)가 차단구로서만 사용되었고, 제어슬리이브(34)에는 차단구멍(36)만이 형성되어있다는 점과 회전부재(16)에는 흡입구(50)가 차단구보다 기단부측에 있어 어댑터(25)에 가리워진 부분에 형성되었고, 어댑터(25)에는 일단이 흡입구(50)에 연통할 수 있고, 타단이 챔버(8)에 개구하는 흡입통로(51)가 형성되어 있는 점이 다르다.

그리고, 흡입구(50)와 흡입통로(51)는 제11도에 나타낸 바와 같이 캠리프트가 증대하는 소정의 위치에서 연통하기 시작하여 다음의 압축공정이 시작하기 보다도 전에 연통이 차단되도록 되어 있으며, 따라서 캠리프트가 개시되어서부터 흡입구가 챔버에 개구하기까지 구간이 압송할 수 있는 허용 최대 유효 스트로우크로 된다.

이와 같은 구성에 있어서는 제어슬리이브보다 가까운 위치에서 쳄버(8)내의 연료가 압축실(21)로 흡입되므로 연료의 흡입효율이 좋아지고, 또 흡입구(50)를 소정의 캠리프트 이상으로 되었을 경우에도 챔버에 개구되도록 하였으므로 전기식버너가 고장나서 차단시기가 대폭 늦어졌을 경우에도 소정의 캠리프트 이상으로 되면 압송가능한 허용 최대 스트로우크가 되고, 흡입구(50)와 흡입통로(51)를 개재하여 압축연료가 챔버에 누설하여 차단되므로 회전부재내의 연료압이 이상으로 상승하는 일은 없다. 이것에 의하여 펌프의 파손을 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 그 연료유입구가 공급펌프에서 보아 챔버측에 있는 것(청구항 2)과 구동축측에 있늘 것(청구항 7)의 2종류의 발명에 의하면 하우징내에 챔버에서 구분된 저압측 연료정보를 형성하여 이 저압측 연료통로에 캠링, 슈우 및 로울러를 배설하였으므로(청구항 1) 연료유입구에서 유입된 저온저압연료에 의하여 캠링, 슈우, 로울러의 냉각을 효율이 뛰어나게 할 수 있고, 또 이것을 캠링, 슈우, 로울러 사이에 도입되는 연료에 의하여 윤활도 촉진되어 부품의마모를 저감할 수 있다.

또한, 슈우와 회전부재 사이에 공간을 설치하였고, 이 공간과 저압측 연료경로를 연료유입구측에서 제한부없이 연통시겼으므로(청구항 11) 루울러나 슈우의 점프가 억제되어 안정한 연료특성을 얻을 수 있다. 또, 캠링 내리막 방향으로의 가압력이 증가하므로 연료의 흡입효율이 좋아져서 고회전에서는 안정한 펌프의 운전이 가능하게 된다.

또, 제어슬리이브와 캠링과의 위상이 어댑터에 의하여 고정되어 있으므로(청구항 3, 8) 분사량 제어와 진각제어를 독립시킬 수 있다. 더욱이, 어댑터는 저압측 연료경로와 챔버를 구획 형성하는 부재의 일부를 이루고 있으므로 저압측 연료경로와 챔버의 차압을 유지하고 있고, 흡입공정에서 필요로 하는 챔버내의 압력을 확보할 수 있어서, 고회전 영역까지의 운전을 보증한다. 나아가서 또, 어댑터에 형성된 흡입통로와 어댑터에 가리워진 연료흡입구를 개재하여 연료를 압축실로 안내하도록 하였으므로(청구항 4) 압축실에 가까운 위치에서 연료를 흡입할 수 있고, 연료의 흡입효율을 높일 수 있다. 또, 압축공정에서 소정 리프트 이상으로 되었을 경우에 연료흡입구와 흡입통로와 연료흡입구가 형성되면 전기식거버너가 고장나서 찬단시기가 대폭 늦어지게 되는 설정으로 되어도 소정 리프트 이상으로 되면 흡입통로와 연료흡입구를 개재하여 압축연료가 누설되므로 연료압의 이상한 상승은 억제되어 펌프등의 파손을 방지할 수 있다.

Claims (11)

1. 분배형 연료분사펌프로서 엔진과 동기하여 회전되는 회전부재와 이 회전부재의 지름방향으로 설치되어 회전부재에 형성된 압축실의 용적을 가변하는 복수의 플런저와, 회전부재의 주위에 동심형상으로 설치된 캠링과, 복수의 플런저의 기부에 설치된 슈우와, 이 슈우와 캠링 사이에 설치된 로울러를 하우징내에 구비되었고, 압축실로 연통하여 연료를 흡입, 송출, 차단하는 구멍이 회전부재로 형성되어 있어, 하우징내를 연료유입구에서 공급펌프의 상류측에 걸쳐서 형성되는 저압측 연료경로와, 공급펌프에 의하여 가압된 연료가 도입되어서 연료를 흡입, 차단하는 구멍으로 연통할 수 있는 챔버등으로 구획 형성하여 저압측 연료경로에 캠링, 슈우 및 로울러가 배설되어 있음을 특징으로 하는 분배형 연료분사펌프.
2. 제1항에 있어서, 연료유입구는 공급펌프보다 챔버측에 있고, 연료유입구와 공급펌프 사이에 형성된 저압측 연료경로에 캠링, 슈우, 로울러가 설치되었고, 챔버는 저압측 연료경로의 도중에 구획 형성되어 있음을 특징으로 하는 분배형 연료분사펌프.
3. 제2항에 있어서, 연료를 차단하는 구멍에 연통할 수 있는 차단구멍이 적어도 형성되어 있는제어슬리이브와 캠링과 동기하는 링형상의 어댑터가 회전부재에 유밀하게 밖에서 안으로 끼워졌고, 이 어댑터는 저압측 연료경로와 챔버를 구획 형성하는 부재의 일부를 이루고 있으며, 제어슬리이브는 어댑터에 대하여 위상이 고정되어 있음을 특징으로 하는 분배형 연료분사펌프.
4. 제3항에 있어서, 연료를 흡입하는 구멍이 어댑터에 의하여 가리워진 회전부재의 부분에 형성되었고, 어댑터는 챔버와 연료를 흡입하는 구멍과의 연통을 가능하게 하는 흡입통로가 형성되어 있음을 특징으로 하는 분배형 연료분사펌프.
5. 제3항에 있어서, 차단하는 구멍은 회전부재의 표면에서 개구하는 부분이 긴 구멍으로 형성되었고, 그 긴 구멍의 연장설치 방향은 회전부재의 축방향에 대하여 소정의 각도로 경사져 있고, 차단 구멍은 제어슬리이브의 축방향에 대하여 마찬가지로 소정각도로 경사진 긴 구멍으로 형성되어 있으며, 차단하는 구멍과 평행으로 설치되어 있음을 특징으로 하는 분배형 연료분사펌프.
6. 제5항에 있어서, 제어슬리이브에는 챔버내의 연료를 압축실에 도입하는 흡입구멍이 형성되었고, 이 흡입구멍은 제어슬리이브의 축방향에 소정각도 경사진 긴 구멍으로 형성되어 있어, 차단하는 구멍과 평행으로 설치되어 있음을 특징으로 하는 분배형 연료분사펌프.
7. 제1항에 있어서, 연료유입구는 공급펌프로 보다 구동축측으로 설치되었고, 연료유입구와 공급펌프 사이에 형성되는 저압측 연료경로에 캠링, 슈우, 로울러가 설치되었고, 저압측 연료경로의 챔버가 공급펌프 자체에 의하여 구획되어 있음을 특징으로 하는 분배형 연료분사펌프.
8. 제7항에 있어서, 연료를 차단하는 구멍의 개폐 타이밍을 결정하는 제어슬라이브와, 캠링에 연결하여 제어슬리이브에 연결고정되어 있는 어댑터를 구비하였고, 제어슬리이브는 캠링에 대하여 위상이 고정되어 있음을 특징으로 하는 분배형 연료분사펌프.
9. 제1항에 있어서, 복수의 플런저는 동일 평면상으로 설치되었고, 캠링의 내면에는 복수의 플런저를 동시에 압축방향으로 이동시키는 캠면이 형성되어 있음을 특징으로 하는 분배형 연료분사펌프.
10. 제1항에 있어서, 복수의 플런저의 대향하는 위치에 배치되는 각각의 쌍의 플런저는 회전부재의 축방향으로 차이지게 설치하였고, 각각의 쌍의 플런저에 대응하여 배치된 캠링의 내면에는 복수의 플런저를 동시에 압축방향으로 이동시키는 캠면이 형성되어 있음을 특징으로 하는 분배형 연료분사펌프.
11. 제1항에 있어서, 슈우의 배면과 회전부재 사이에 공간을 설치하여, 이 공간과 저압측 연료경로를 연료유입구측에서 제한부없이 연통시킨 것을 특징으로 하는 분배형 연료분사펌프.