KR102327787B1

KR102327787B1 - Fuel pump

Info

Publication number: KR102327787B1
Application number: KR1020177006505A
Authority: KR
Inventors: 토비 페들리; 폴 가랜드
Original assignee: 델피 테크놀로지스 아이피 리미티드
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2021-11-17
Also published as: KR20170053628A; GB201416109D0; CN107076124B; EP3191704B1; CN107076124A; EP3191704A1; WO2016037771A1

Abstract

본 개시내용은 커먼레일 연료 분사 시스템에 고압 연료를 공급하기 위한 펌프(100, 200)에 관한 것이다. 상기 펌프(100, 200)는 펌핑 챔버(111, 211)와 가압 챔버(119, 219)를 형성하는 기다란 개구부(109, 209); 상기 펌핑 챔버(111, 211)로부터 연료를 펌핑하기 위해 상기 기다란 개구부(109, 209) 내에서 왕복운동하도록 구성된 펌핑 요소(113, 213); 및 상기 가압 챔버 내의 연료를 가압하기 위한 가압 수단(129, 249)을 포함한다. 상기 가압 챔버(119, 219)는 상기 펌핑 챔버(111, 211)로부터의 누설을 감소시키도록 상기 펌핑 요소(113, 213)의 원주 둘레로 적어도 부분적으로 연장된다.The present disclosure relates to a pump (100, 200) for supplying high pressure fuel to a common rail fuel injection system. The pump (100, 200) comprises an elongated opening (109, 209) forming a pumping chamber (111, 211) and a pressurizing chamber (119, 219); a pumping element (113, 213) configured to reciprocate within the elongate opening (109, 209) for pumping fuel from the pumping chamber (111, 211); and pressurizing means (129, 249) for pressurizing the fuel in the pressurization chamber. The pressurization chamber 119 , 219 extends at least partially around the circumference of the pumping element 113 , 213 to reduce leakage from the pumping chamber 111 , 211 .

Description

연료 펌프{FUEL PUMP}fuel pump {FUEL PUMP}

본 발명은 내연기관의 커먼레일 연료 분사 시스템에 고압 연료를 공급하기 위한 연료 펌프에 관한 것이다. 본 발명은 압축 착화(디젤) 기관에서 특정한 적용을 갖는다.
The present invention relates to a fuel pump for supplying high pressure fuel to a common rail fuel injection system of an internal combustion engine. The present invention has particular application in compression ignition (diesel) engines.

커먼레일 연료 분사 시스템용 고압 연료 펌프는 일반적으로 플런저의 왕복운동에 의해 펌핑 챔버 내에 연료를 가압하는 하나 이상의 유압 펌프 헤드를 포함한다. 일반적으로, 저압 연료는 차량 연료 탱크와 같은 연료 공급부로부터 펌프 헤드로 공급된다. 일단 가압되면, 고압 연료는 펌핑 챔버로부터 커먼레일로 공급된다.
High pressure fuel pumps for common rail fuel injection systems generally include one or more hydraulic pump heads that pressurize fuel into a pumping chamber by reciprocating motion of a plunger. Generally, low pressure fuel is supplied to the pump head from a fuel supply, such as a vehicle fuel tank. Once pressurized, high-pressure fuel is supplied from the pumping chamber to the common rail.

도 1 및 2는 유압 펌프 헤드(2)를 포함하는 공지된 고압 연료 펌프(1)를 도시된다. 펌프 헤드(2)는 하우징 바디 영역(5)과 하우징 돌출부(7)를 갖는 펌프 헤드 하우징(3)을 구비한다. 펌핑 플런저(9)는 하우징 바디 영역(5) 내에 부분적으로 그리고 하우징 돌출부(7) 내에 부분적으로 형성된 보어(11) 내에서 왕복운동하도록 배치된다. 펌핑 플런저(9)는 캠박스(미도시) 내에 위치된 구동 샤프트(미도시)에 장착된 회전 캠(미도시)에 의해 구동되는 저압 단부(13)를 포함한다. 펌핑 챔버(15)는 보어(11)의 단부에서 하우징 바디 영역(5) 내에 형성된다.
1 and 2 show a known high-pressure fuel pump 1 comprising a hydraulic pump head 2 . The pump head 2 has a pump head housing 3 having a housing body region 5 and a housing protrusion 7 . The pumping plunger 9 is arranged to reciprocate in a bore 11 formed partly in the housing body region 5 and partly in the housing protrusion 7 . The pumping plunger 9 includes a low pressure end 13 driven by a rotating cam (not shown) mounted on a drive shaft (not shown) located within a cambox (not shown). A pumping chamber 15 is formed in the housing body region 5 at the end of the bore 11 .

저압 연료는 하우징 바디 영역(5) 내의 입구 드릴링(17)을 따라 펌핑 챔버(15)에 공급된다. 연료는 보어(11) 내에서의 펌핑 플런저(9)의 왕복운동에 의해 펌핑 챔버(15) 내에서 가압된다. 구동 샤프트가 회전함에 따라, 캠이 저압 단부(13) 상에 축방향력을 가하여, 도 1에 나타낸 상사점 위치(즉, 보어(11) 내에서의 플런저(9)의 최상측 위치)와 도 2에 나타낸 하사점 위치(즉, 보어(11) 내에서의 플런저(9)의 최하측 위치) 사이에서 플런저(9)가 보어(11) 내에서 왕복운동하게 한다. 플런저(9)는 흡기 스트로크(플런저(9)가 상사점 위치로부터 하사점 위치로 이동되고 저압 연료가 펌핑 챔버(15) 내로 도입됨)와, 펌핑 스트로크(플런저(9)가 하사점 위치로부터 상사점 위치로 이동되고 연료가 펌핑 챔버(15) 내에서 가압됨)로 구성되는 펌핑 사이클을 수행한다. 가압 연료는 출구 드릴링(19)을 따라 펌핑 챔버(15)로부터 커먼레일로 펌핑된다.
Low pressure fuel is supplied to the pumping chamber 15 along the inlet drilling 17 in the housing body region 5 . The fuel is pressurized in the pumping chamber 15 by the reciprocating motion of the pumping plunger 9 in the bore 11 . As the drive shaft rotates, the cam exerts an axial force on the low pressure end 13 , which corresponds to the top dead center position shown in FIG. 1 (ie, the uppermost position of the plunger 9 within the bore 11 ). It causes the plunger 9 to reciprocate within the bore 11 between the bottom dead center positions shown in 2 (ie, the lowermost position of the plunger 9 within the bore 11 ). The plunger 9 has an intake stroke (the plunger 9 is moved from the top dead center position to the bottom dead center position and low pressure fuel is introduced into the pumping chamber 15), and a pumping stroke (the plunger 9 is moved from the bottom dead center position to top dead center). A pumping cycle is performed which consists of moving to a point position and fuel is pressurized in the pumping chamber 15 . Pressurized fuel is pumped from the pumping chamber 15 to the common rail along the outlet drilling 19 .

펌핑 사이클 동안에, 플런저(9)를 지나 동적 누설이 발생하여, 특히 저속에서 펌프(1)의 유압(체적) 효율을 감소시킬 수 있다. 이러한 문제점은, 예컨대 2,000 바아 또는 2,500 바아를 초과하는 고압에서 작동할 때 악화되며, 여기서 보어(11)와 플런저(9)의 치수는 플런저(9)를 지나 동적 누설을 증가시킬 수 있는 기하학적 변화를 받을 수 있다.
During the pumping cycle, dynamic leakage past the plunger 9 can occur, reducing the hydraulic (volume) efficiency of the pump 1, especially at low speeds. This problem is exacerbated, for example, when operating at high pressures in excess of 2,000 bar or 2,500 bar, where the dimensions of the bore 11 and plunger 9 undergo geometric changes that can increase the dynamic leakage past the plunger 9 . can receive

적어도 소정 실시예에서, 본 발명은 공지된 펌프 헤드와 관련된 문제점 중 적어도 일부를 극복 또는 개선하도록 한다. 특히, 적어도 소정 실시예에서, 본 발명은 강화된 유압 효율을 갖고 플런저를 지나 동적 누설이 감소시킬 수 있는 연료 펌프를 제공하도록 한다.
In at least certain embodiments, the present invention seeks to overcome or ameliorate at least some of the problems associated with known pump heads. In particular, in at least certain embodiments, the present invention seeks to provide a fuel pump that has enhanced hydraulic efficiency and is capable of reducing dynamic leakage past the plunger.

본 발명의 관점은, 내연기관의 커먼레일 연료 분사 시스템에 고압 연료를 공급하기 위한 연료 펌프에 관한 것이다.
Aspects of the present invention relate to a fuel pump for supplying high pressure fuel to a common rail fuel injection system of an internal combustion engine.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 커먼레일 연료 분사 시스템에 고압 연료를 공급하기 위한 펌프로서,According to another aspect of the present invention, there is provided a pump for supplying high-pressure fuel to a common rail fuel injection system, comprising:

펌핑 챔버와 가압 챔버를 형성하는 기다란 개구부;an elongate opening defining a pumping chamber and a pressurization chamber;

상기 펌핑 챔버로부터 연료를 펌핑하기 위해 상기 기다란 개구부 내에서 왕복운동하도록 구성된 펌핑 요소; 및a pumping element configured to reciprocate within the elongate opening to pump fuel from the pumping chamber; and

상기 가압 챔버 내의 연료를 가압하기 위한 가압 수단pressurizing means for pressurizing the fuel in the pressurization chamber

을 포함하며,includes,

상기 가압 챔버는 상기 펌핑 챔버로부터의 누설을 감소시키도록 상기 펌핑 요소의 원주 둘레로 적어도 부분적으로 연장되는, 펌프가 제공된다. 상기 가압 챔버 내의 연료압은 펌핑 작동 동안에 상기 펌핑 요소를 지나 유압 누설을 감소시키도록 증가한다. 상기 가압 챔버 내에 중간 가압 영역을 확립함으로써, 상기 펌핑 요소의 길이를 따라 불균일형 또는 단차형 압력 프로파일이 확립된다. 상기 펌핑 챔버 근위의 상기 압력 프로파일의 구배가 감소될 수 있고, 이는 상기 펌핑 요소를 지나 상기 펌핑 챔버로부터의 동적 연료 누설을 감소시킬 수 있다. 적어도 소정 실시예에서, 상기 연료 펌프의 유압 효율이 개선될 수 있다.
wherein the pressurization chamber extends at least partially around a circumference of the pumping element to reduce leakage from the pumping chamber. The fuel pressure in the pressurization chamber increases during pumping operation to reduce hydraulic leakage past the pumping element. By establishing an intermediate pressurization region within the pressurization chamber, a non-uniform or stepped pressure profile is established along the length of the pumping element. The gradient of the pressure profile proximal to the pumping chamber may be reduced, which may reduce dynamic fuel leakage from the pumping chamber past the pumping element. In at least certain embodiments, the hydraulic efficiency of the fuel pump may be improved.

상기 펌프는 흡기 스트로크(연료가 펌핑 챔버 내로 공급됨)와, 펌핑 스트로크(펌핑 챔버 내의 연료가 가압되어 펌핑 챔버로부터 펌핑됨)를 포함하는 펌핑 사이클을 수행하도록 구성될 수 있다. 상기 가압 수단은 상기 펌핑 스트로크 동안에 상기 가압 챔버 내의 연료를 가압하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 가압 챔버 내의 연료는 상기 펌핑 챔버 내의 연료가 가압될 때 가압된다. 상기 펌프는 상기 펌핑 요소를 구동하기 위한 구동 수단을 포함할 수 있다. 상기 구동 수단은 상기 펌핑 요소의 왕복운동을 제공하도록 구성된 구동 메커니즘의 형태일 수 있다. 상기 구동 수단은 구동 샤프트에 결합된 캠을 포함할 수 있다. 상기 구동 수단은 구동 샤프트에 결합된 스와시 플레이트(swashplate)를 포함할 수 있다. 상기 구동 수단은 슬리퍼 태핏 구성체를 포함할 수 있다. 상기 펌프는 캠이 회전가능하게 장착되는 캠 박스를 포함할 수 있다. 상기 가압 챔버는 상기 펌핑 챔버와 상기 구동 수단 사이에 가압 영역을 확립하도록 구성될 수 있다. 상기 가압 영역은 상기 펌핑 요소의 종방향 길이를 따라 확립될 수 있다. 상기 가압 챔버는 적어도 상기 펌핑 사이클의 일부 동안에 상기 구동 수단으로부터 분리될 수 있다. 특히, 상기 가압 수단은 상기 구동 수단으로부터 상기 가압 챔버를 격리하도록 적어도 부분적인 시일을 확립할 수 있다. 상기 펌핑 챔버와 상기 구동 수단 사이에 확립된 상기 압력 프로파일은 단차형 프로파일을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 펌핑 챔버와 상기 구동 수단 사이의 압력 프로파일의 구배는 상기 가압 챔버와 상기 구동 수단 사이의 구배보다 낮을 수 있다.
The pump may be configured to perform a pumping cycle comprising an intake stroke (fuel is supplied into the pumping chamber) and a pumping stroke (fuel in the pumping chamber is pressurized and pumped out of the pumping chamber). The pressurization means may be configured to pressurize fuel in the pressurization chamber during the pumping stroke. Accordingly, the fuel in the pressurization chamber is pressurized when the fuel in the pumping chamber is pressurized. The pump may comprise drive means for driving the pumping element. The drive means may be in the form of a drive mechanism configured to provide reciprocating motion of the pumping element. The drive means may comprise a cam coupled to the drive shaft. The drive means may comprise a swashplate coupled to the drive shaft. The drive means may comprise a sleeper tappet arrangement. The pump may include a cam box to which a cam is rotatably mounted. The pressurization chamber may be configured to establish a pressurization region between the pumping chamber and the drive means. The pressing zone may be established along a longitudinal length of the pumping element. The pressurization chamber may be disconnected from the drive means for at least part of the pumping cycle. In particular, the pressurization means may establish an at least partial seal to isolate the pressurization chamber from the drive means. The pressure profile established between the pumping chamber and the drive means may comprise a stepped profile. Specifically, the gradient of the pressure profile between the pumping chamber and the driving means may be lower than the gradient between the pressurization chamber and the driving means.

상기 펌핑 요소는 플런저의 형태일 수 있다. 상기 펌핑 요소는 실질적으로 원통형일 수 있다. 상기 가압 챔버는 환형 챔버일 수 있다. 상기 펌프는 상기 펌핑 챔버로부터 누설을 감소시키도록 상기 펌핑 요소의 원주 둘레에서 적어도 부분적으로 연장되는 복수의 가압 챔버를 포함할 수 있다. 상기 가압 챔버는 상기 펌핑 요소의 종축을 따라 서로 오프셋될 수 있다.
The pumping element may be in the form of a plunger. The pumping element may be substantially cylindrical. The pressure chamber may be an annular chamber. The pump may include a plurality of pressurization chambers extending at least partially around a circumference of the pumping element to reduce leakage from the pumping chamber. The pressure chambers may be offset from one another along a longitudinal axis of the pumping element.

상기 기다란 개구부는 상기 펌핑 챔버를 형성하는 제1 영역과, 상기 가압 챔버를 형성하는 제2 영역을 포함할 수 있으며, 상기 제2 영역은 상기 펌핑 요소의 종축을 따라 상기 제1 영역으로부터 오프셋될 수 있다. 상기 제1 및 제2 영역은 실질적으로 원통형일 수 있다. 상기 제1 영역은 제1 직경을 가질 수 있고, 상기 제2 영역은 제2 직경을 가질 수 있으며, 상기 제2 직경은 상기 제1 직경보다 크다. 상기 제2 영역은 테이퍼 섹션을 포함할 수 있다. 상기 테이퍼 섹션은 상기 가압 수단과 연동하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 영역 내의 테이퍼 섹션은 상기 가압 수단 내의 테이퍼 섹션과 연동할 수 있다.
The elongate opening may include a first region defining the pumping chamber and a second region defining the pressurization chamber, the second region being offset from the first region along a longitudinal axis of the pumping element. have. The first and second regions may be substantially cylindrical. The first region may have a first diameter, and the second region may have a second diameter, wherein the second diameter is greater than the first diameter. The second region may include a tapered section. The tapered section may be configured to cooperate with the pressing means. For example, the tapered section in the second region may cooperate with the tapered section in the pressing means.

상기 가압 수단은 상기 가압 챔버를 밀봉하도록 구성될 수 있다. 상기 가압 수단은, 예컨대 확대된 반경을 갖는 환형 숄더의 형태로 상기 펌핑 요소 상에 형성된 환형 돌출부를 포함할 수 있다. 상기 환형 돌출부는 상기 펌핑 요소가 전진할 때 상기 가압 챔버 내의 연료를 가압하도록 배치될 수 있다. 상기 환형 돌출부는 상기 펌핑 요소의 원주 둘레에서 연장될 수 있다. 상기 환형 돌출부는 상기 펌핑 요소와 일체 형성될 수 있다. 상기 환형 돌출부는 환형 단차부일 수 있다.
The pressurization means may be configured to seal the pressurization chamber. The pressing means may comprise an annular projection formed on the pumping element, for example in the form of an annular shoulder with an enlarged radius. The annular projection may be arranged to pressurize fuel in the pressurization chamber when the pumping element is advanced. The annular projection may extend around a circumference of the pumping element. The annular projection may be integrally formed with the pumping element. The annular protrusion may be an annular step.

변형적으로, 상기 가압 수단은 상기 펌핑 요소 둘레에서 연장되는 환형 슬리브를 포함할 수 있다. 상기 환형 슬리브는 상기 가압 챔버의 측벽과 시일을 형성하도록 배치될 수 있다. 상기 펌핑 요소는 실질적으로 원통형일 수 있고, 상기 환형 슬리브는 상기 펌핑 요소의 원주 둘레에서 연장될 수 있다. 상기 환형 슬리브는 상기 펌핑 요소에 결합될 수 있다. 상기 환형 슬리브와 상기 펌핑 요소 사이에는 환형 간극이 형성될 수 있다. 사용시에, 상기 환형 간극의 반경방향 폭은 상기 펌핑 요소가 부하 하에 있을 때 상기 펌핑 요소의 반경방향 팽창으로 인해 감소할 수 있다. 상기 펌핑 챔버 내의 연료가 가압되면, 상기 펌핑 요소의 적어도 일부는 상기 펌핑 요소와 상기 환형 슬리브 사이의 상기 환형 간극을 감소시키는 반경방향 팽창을 받을 수 있다. 이에 따라, 상기 가압 챔버 내의 연료압은 상기 펌핑 챔버 내의 연료압이 증가할 때에만 증가한다. 적어도 소정의 실시예에서, 이러한 구성은 상기 펌핑 챔버 내의 연료압에 따라서 상기 가압 챔버 내의 연료압을 제어하는데 도움을 주고, 요구되지 않을 때 상기 가압 챔버가 상기 가압 챔버 내의 연료를 가압하는 에너지의 소비를 회피하게 한다. 상기 펌핑 요소의 반경방향 팽창은 탄성 변형이다. 상기 펌핑 요소의 탄성 변형은 프와송 효과로 인한 것이며, 프와송비에 의해 결정된다. 상기 펌핑 요소의 반경방향 팽창은 적어도 상기 펌핑 요소의 저압 단부에서 발생한다. 상기 펌핑 요소의 반경방향 팽창은 상기 펌핑 요소의 전체 길이를 따라 발생할 수 있다. 특히, 상기 펌핑 요소의 반경방향 팽창이 상기 펌핑 요소의 고압 단부에서 발생할 수 있지만, 상기 고압 단부의 반경방향 팽창은 상기 고압 단부 근위의 유압에 의해 제한될 수 있다. 상기 환형 간극은 축방향 부하 하에서의 상기 펌핑 요소의 반경방향 팽창으로 인해 실질적으로 폐쇄되도록 크기설정될 수 있다.
Alternatively, the pressing means may comprise an annular sleeve extending around the pumping element. The annular sleeve may be arranged to form a seal with a sidewall of the pressurization chamber. The pumping element may be substantially cylindrical and the annular sleeve may extend around a circumference of the pumping element. The annular sleeve may be coupled to the pumping element. An annular gap may be formed between the annular sleeve and the pumping element. In use, the radial width of the annular gap may decrease due to radial expansion of the pumping element when the pumping element is under load. When the fuel in the pumping chamber is pressurized, at least a portion of the pumping element may undergo a radial expansion that reduces the annular gap between the pumping element and the annular sleeve. Accordingly, the fuel pressure in the pressurization chamber increases only when the fuel pressure in the pumping chamber increases. In at least some embodiments, this configuration helps to control the fuel pressure in the pressurization chamber in accordance with the fuel pressure in the pumping chamber, the consumption of energy by which the pressurization chamber pressurizes the fuel in the pressurization chamber when not required. to avoid The radial expansion of the pumping element is an elastic deformation. The elastic deformation of the pumping element is due to the Poisson effect and is determined by the Poisson's ratio. The radial expansion of the pumping element occurs at least at the low pressure end of the pumping element. A radial expansion of the pumping element may occur along the entire length of the pumping element. In particular, although radial expansion of the pumping element may occur at the high pressure end of the pumping element, radial expansion of the high pressure end may be limited by hydraulic pressure proximate the high pressure end. The annular gap may be sized to be substantially closed due to radial expansion of the pumping element under an axial load.

상기 환형 슬리브는 하부벽을 포함할 수 있고, 상기 하부벽은 적어도 하나의 벤트 그루브를 포함할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 벤트 그루브는 상기 환형 간극과 유체 연통할 수 있다. 상기 펌핑 요소는 상기 환형 슬리브를 구동식으로 결합하기 위한 환형 플랜지를 포함할 수 있다.
The annular sleeve may include a lower wall, the lower wall may include at least one vent groove, and the at least one vent groove may be in fluid communication with the annular gap. The pumping element may include an annular flange for drivingly engaging the annular sleeve.

상기 가압 챔버는 상기 가압 챔버 내로 연료 흐름을 허용하도록 적어도 하나의 연료 입구를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 연료 입구는 상기 펌핑 요소가 하사점 위치에 있을 때 개방되고, 상기 펌핑 요소가 상사점 위치를 향해 변위될 때 폐쇄될 수 있다. 상기 적어도 하나의 연료 입구는 상기 기다란 개구부의 측벽 내에 형성된 입구 포트를 포함할 수 있다. 각각의 입구 포트는 상기 기다란 개구부의 측벽을 통해 반경방향으로 연장될 수 있다. 각각의 입구 포트는 상기 측벽 내에 형성된 개구부, 예컨대 구멍 또는 슬롯의 형태일 수 있다. 상기 연료 입구는 복수의 입구 포트를 포함할 수 있다.
The pressurization chamber may include at least one fuel inlet to allow fuel flow into the pressurization chamber. The at least one fuel inlet may be open when the pumping element is in the bottom dead center position and closed when the pumping element is displaced towards the top dead center position. The at least one fuel inlet may include an inlet port formed in a sidewall of the elongate opening. Each inlet port may extend radially through a sidewall of the elongate opening. Each inlet port may be in the form of an opening, such as a hole or slot, formed in the sidewall. The fuel inlet may include a plurality of inlet ports.

변형례로서, 상기 가압 수단은, 상기 가압 챔버에 연료가 들어가게 하도록, 상기 펌핑 요소가 하사점 위치에 있을 때 상기 가압 챔버 외부로 수축(retract)될 수 있다.
As a variant, the pressurization means can be retracted out of the pressurization chamber when the pumping element is in the bottom dead center position to allow fuel to enter the pressurization chamber.

본 출원의 범위 내에서, 이전 단락, 청구범위 및/또는 하기의 설명 및 도면에서 기술된 각종 관점, 실시예, 예 및 변형례, 특히 개별적인 특징은 독립적으로 또는 임의의 조합으로 취해질 수 있음이 명백하게 의도된다. 즉, 모든 실시예 및/또는 임의의 실시예의 특징은, 그 특징이 호환가능하지 않는 한 임의의 방식 및/또는 조합으로 결합될 수 있다. 출원인은 최초 출원된 청구범위를 변경하거나 또는 임의의 새로운 청구범위를 제출하는 권리를 가지며, 이는 최초 출원된 청구범위를 임의의 다른 청구범위의 임의 특징에 종속시키고 그리고/또는 이를 포함하도록 보정할 권리를 포함한다.
It is expressly clear that within the scope of the present application the various aspects, embodiments, examples and modifications, in particular individual features, described in the preceding paragraphs, claims and/or the following description and drawings may be taken independently or in any combination. It is intended That is, all embodiments and/or features of any embodiment may be combined in any manner and/or combination unless the features are compatible. Applicants have the right to change the originally filed claims or to submit any new claims, which include the right to subject the originally filed claims to and/or to amend any features of any other claims to include them. includes

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 예로서만 기술한다.
도 1은 연료 분사 시스템에 사용되는 공지된 고압 연료 펌프의 펌프 헤드에 대한 개략적인 단면도로서, 플런저가 상사점 위치에 있는 도면,
도 2는 도 1의 펌프 헤드에 대한 개략적인 단면도로서, 플런저가 하사점 위치에 있는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 고압 연료 펌프에 대한 단면도,
도 4는 도 3의 고압 연료 펌프의 펌프 헤드에 대한 개략적인 단면도로서, 플런저가 상사점 위치에 있는 도면,
도 5는 도 3의 펌프 헤드에 대한 개략적인 단면도로서, 플런저가 하사점 위치에 있는 도면,
도 6은 본 발명의 제1 변형례에 따른 펌프 헤드에 대한 개략적인 단면도로서, 플런저가 상사점 위치에 있는 도면,
도 7은 도 6의 펌프 헤드에 대한 개략적인 단면도로서, 플런저가 하사점 위치에 있는 도면,
도 8은 본 발명의 제2 변형례에 따른 펌프 헤드에 대한 개략적인 단면도로서, 플런저가 하사점 위치에 있는 도면,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 펌프 헤드에 대한 개략적인 단면도로서, 플런저가 상사점 위치에 있는 도면,
도 10은 도 9의 펌프 헤드에 대한 개략적인 단면도로서, 플런저가 하사점 위치에 있는 도면,
도 11은 도 9 및 10의 펌프 헤드에 사용되는 환형 슬리브에 대한 사시도.Embodiments of the present invention will be described only by way of example with reference to the accompanying drawings.
1 is a schematic cross-sectional view of the pump head of a known high-pressure fuel pump used in a fuel injection system, with the plunger in the top dead center position;
Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of the pump head of Fig. 1, with the plunger in the bottom dead center position;
3 is a cross-sectional view of a high-pressure fuel pump according to the present invention;
Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of the pump head of the high-pressure fuel pump of Fig. 3, with the plunger in the top dead center position;
Fig. 5 is a schematic cross-sectional view of the pump head of Fig. 3, with the plunger in the bottom dead center position;
6 is a schematic cross-sectional view of a pump head according to a first variant of the present invention, with the plunger in the top dead center position;
Fig. 7 is a schematic cross-sectional view of the pump head of Fig. 6, with the plunger in the bottom dead center position;
8 is a schematic cross-sectional view of a pump head according to a second variant of the present invention, with the plunger in the bottom dead center position;
9 is a schematic cross-sectional view of a pump head according to a second embodiment of the present invention, with a plunger in a top dead center position;
Fig. 10 is a schematic cross-sectional view of the pump head of Fig. 9, with the plunger in the bottom dead center position;
11 is a perspective view of an annular sleeve used in the pump head of FIGS. 9 and 10;

도 3 내지 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 고압 연료 펌프(100)를 기술한다. 연료 펌프(100)는 내연기관의 커먼레일에 디젤 연료를 펌핑하도록 의도된다.
A high-pressure fuel pump 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. The fuel pump 100 is intended to pump diesel fuel to the common rail of an internal combustion engine.

펌프(100)는 펌프 헤드(101)(도 4 및 5에 상세하게 도시)를 포함한다. 펌프 헤드(101)는 하우징 바디부(105)와, 하우징 원통형 돌출부(107)(터릿부로도 부름)를 구비하는 펌프 헤드 하우징(103)을 포함한다. 원통형 돌출부(107)는 하우징 바디부(105)로부터 돌출한다. 펌프 헤드 하우징(103)은 하우징 바디부(105) 내로 그리고 원통형 돌출부(107)를 통해 연장되는 기다란 개구부(109)를 포함한다. 개구부(109)는 펌핑 챔버(111)와 가압 챔버(119)를 형성한다. 종축(X)을 갖는 플런저(113)는 개구부(109) 내에 슬라이딩 가능하게 수용되어, 펌핑 챔버(11) 내의 연료를 가압하도록 구성된다. 펌프 헤드(101)는 저압 입구 라인(115) 및 고압 출구 라인(116)과 유체 연통하게 배치된다.
The pump 100 includes a pump head 101 (shown in detail in FIGS. 4 and 5 ). The pump head 101 includes a housing body portion 105 and a pump head housing 103 having a housing cylindrical projection 107 (also called a turret portion). A cylindrical projection 107 protrudes from the housing body 105 . The pump head housing 103 includes an elongate opening 109 extending into the housing body 105 and through the cylindrical projection 107 . The opening 109 forms a pumping chamber 111 and a pressurization chamber 119 . A plunger 113 having a longitudinal axis X is slidably received within the opening 109 and is configured to pressurize fuel in the pumping chamber 11 . The pump head 101 is disposed in fluid communication with the low pressure inlet line 115 and the high pressure outlet line 116 .

저압 입구 라인(115)은 펌핑 챔버(111)에 저압 연료를 공급하도록 저압 연료 저장기(미도시)와 유체 연통한다. 입구 밸브(117)는 펌핑 챔버(111)로부터 저압 입구 라인(115)으로 연료의 리턴을 억제하도록 저압 입구 라인(115) 내에 제공된다.
The low pressure inlet line 115 is in fluid communication with a low pressure fuel reservoir (not shown) to supply low pressure fuel to the pumping chamber 111 . An inlet valve 117 is provided in the low pressure inlet line 115 to inhibit the return of fuel from the pumping chamber 111 to the low pressure inlet line 115 .

고압 출구 라인(116)은 연료 커먼레일(미도시)과 유체 연통한다. 출구 스프링(122)에 의해 바이어스되는 출구 밸브 부재(120)를 포함하는 출구 밸브(118)는 고압 출구 라인(116)으로부터 펌핑 챔버(111)로의 연료의 리턴을 억제하도록 고압 출구 라인(116) 내에 제공된다. 밸브 부재(120) 상의 출구 스프링(122) 및 커먼레일 내의 연료압에 의해 가해진 힘은 펌핑 챔버(111) 외부로 연료를 펌핑하도록 펌핑 챔버(111) 내에서 초과되어야 하는 연료압을 결정한다.
High pressure outlet line 116 is in fluid communication with a fuel common rail (not shown). An outlet valve 118 comprising an outlet valve member 120 biased by an outlet spring 122 is disposed within the high pressure outlet line 116 to inhibit the return of fuel from the high pressure outlet line 116 to the pumping chamber 111 . is provided The force exerted by the outlet spring 122 on the valve member 120 and the fuel pressure in the common rail determines the fuel pressure that must be exceeded within the pumping chamber 111 to pump fuel out of the pumping chamber 111 .

플런저(113)는 제1 원통형 부재(121)와 제2 원통형 부재(123)를 포함한다. 제2 원통형 부재(123)는 제1 원통형 부재(121)보다 큰 직경을 갖는다. 플런저(113)는 고압단부(125)(도 3-5에 도시된 배향에서의 플런저(113)의 상단부)와, 고압 단부(125)에 대향되게 배치된 저압 단부(127)(도 3-5에 도시된 배향에서의 플런저(113)의 하단부)를 포함한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 저압 단부(127)는 캠 구성체(128)의 형태로 구동 수단에 의해 구동된다. 저압 단부(127)는 캠 박스(136) 내에 위치된 구동 샤프트(134) 상에 장착된 회전 캠(132)에 의해 구동되는 팔로어(130)와 연동한다. 구동 샤프트(134)가 회전함에 따라, 캠(132)이 저압 단부(127) 상에 축방향력을 가하여, 도 4에 나타낸 상사점 위치(즉, 개구부(109) 내에서의 플런저(113)의 최상측 위치)와 도 3 및 5에 나타낸 하사점 위치(즉, 개구부(109) 내에서의 플런저(113)의 최하측 위치) 사이에서 플런저(113)가 개구부(109) 내에서 왕복운동하게 한다.
The plunger 113 includes a first cylindrical member 121 and a second cylindrical member 123 . The second cylindrical member 123 has a larger diameter than the first cylindrical member 121 . The plunger 113 has a high pressure end 125 (the upper end of the plunger 113 in the orientation shown in FIGS. 3-5) and a low pressure end 127 disposed opposite the high pressure end 125 (FIGS. 3-5). the lower end of the plunger 113 in the orientation shown in FIG. As shown in FIG. 3 , the low pressure end 127 is driven by drive means in the form of a cam arrangement 128 . The low pressure end 127 cooperates with a follower 130 driven by a rotating cam 132 mounted on a drive shaft 134 located within the cam box 136 . As the drive shaft 134 rotates, the cam 132 exerts an axial force on the low pressure end 127 , thereby causing the plunger 113 in the top dead center position shown in FIG. 4 (ie, the opening 109 ) to move. causes the plunger 113 to reciprocate within the opening 109 between the uppermost position) and the bottom dead center position shown in FIGS. 3 and 5 (ie, the lowermost position of the plunger 113 within the opening 109 ). .

플런저(113)는 흡기 스트로크와, 펌핑 스트로크로 구성되는 펌핑 사이클을 수행하도록 구성된다. 흡기 스트로크 동안에, 플런저(113)는 저압 입구 라인(115)으로부터 펌핑 챔버(111) 내로 연료를 유도하도록 리턴 스프링(138)(도 3에 도시)에 의해 상사점 위치로부터 하사점 위치로 이동된다. 펌핑 스트로크 동안에, 플런저(113)는 펌핑 챔버(111) 내의 연료를 가압하도록 회전 캠(132)에 의해 하사점 위치로부터 상사점 위치로 이동된다.
The plunger 113 is configured to perform a pumping cycle consisting of an intake stroke and a pumping stroke. During the intake stroke, the plunger 113 is moved from the top dead center position to the bottom dead center position by the return spring 138 (shown in FIG. 3 ) to guide fuel from the low pressure inlet line 115 into the pumping chamber 111 . During the pumping stroke, the plunger 113 is moved from the bottom dead center position to the top dead center position by the rotating cam 132 to pressurize the fuel in the pumping chamber 111 .

플런저(113)의 제2 원통형 부재(123)는 확대된 반경의 환형 숄더(129)의 형태로 가압 수단을 형성한다. 본원에 기술된 바와 같이, 환형 숄더(129)는 가압 챔버(119) 내의 연료를 가압하도록 구성된다.
The second cylindrical member 123 of the plunger 113 forms a pressing means in the form of an annular shoulder 129 of enlarged radius. As described herein, the annular shoulder 129 is configured to pressurize fuel within the pressurization chamber 119 .

개구부(109)는 제1 측벽(131a)에 의해 경계를 이루는 제1 영역(135)과, 제2 측벽(141b)에 의해 경계를 이루는 제2 영역(137)을 포함한다. 제1 영역(135)은 펌핑 챔버(111)를 형성하고, 제2 영역(137)은 가압 챔버(119)를 형성한다. 제1 및 제2 영역(135, 137)은 정확히 원통형이다. 제1 영역은 제1 직경(D1)을 갖고, 제2 영역은 제2 직경(D2)을 갖는다. 제2 직경(D2)은 제1 직경(D1)보다 크다. 제1 및 제2 영역(135, 137)은 플런저(113)의 제1 및 제2 원통형 부재(121, 123) 각각을 슬라이딩 가능하게 수용하도록 배치된다. 개구부(109)의 하단부에는 개구(133)가 형성된다. 제1 및 제2 영역(135, 137)은, 제1 및 제2 영역(135, 137)을 형성하는 제1 및 제2 드릴링 작업에 의해 각각 형성된다. 호우닝(honing) 또는 그라인딩(grinding) 작업과 같은 마무리 작업은 드릴링 작업 후에 제1 및 제2 영역(135, 137) 내에서 수행될 수 있다. 제2 영역(137)은 제2 측벽(131b) 내에서 반경방향으로 연장되는 제1 및 제2 연료 입구 포트(141)를 포함한다. 본 실시예에서의 제1 및 제2 입구 포트(141)는 제2 측벽(131b) 내에서 서로 직경방향으로 대향된다.
The opening 109 includes a first region 135 bounded by a first sidewall 131a and a second region 137 bounded by a second sidewall 141b. The first region 135 forms a pumping chamber 111 , and the second region 137 forms a pressurization chamber 119 . The first and second regions 135 , 137 are exactly cylindrical. The first region has a first diameter D1 and the second region has a second diameter D2. The second diameter D2 is larger than the first diameter D1. The first and second regions 135 and 137 are arranged to slidably receive each of the first and second cylindrical members 121 and 123 of the plunger 113 . An opening 133 is formed at a lower end of the opening 109 . The first and second regions 135 and 137 are formed by first and second drilling operations forming the first and second regions 135 and 137, respectively. A finishing operation such as a honing or grinding operation may be performed in the first and second regions 135 and 137 after the drilling operation. The second region 137 includes first and second fuel inlet ports 141 extending radially within the second sidewall 131b. The first and second inlet ports 141 in this embodiment are diametrically opposed to each other within the second sidewall 131b.

가압 챔버(119)는 종축(X)을 따라 펌핑 챔버(111)로부터 오프셋된다. 가압 챔버(119)는 개구부(109)의 제2 측벽(131b), 플런저(113), 및 플런저(113)의 환형 숄더(129)에 의해 형성된다. 플런저(113)와 제2 측벽(131b)은 가압 챔버(119)를 밀봉하도록 구성된다. 플런저(113)가 하사점 위치에 있을 때, 가압 챔버(119)는 입구 포트(141)를 통해 가압 챔버(119) 내로 연료가 흐를 수 있도록 입구 포트(141)와 연통한다(즉, 가압 챔버(119)가 개방됨). 플런저(113)가 상사점 위치에 있을 때, 입구 포트(141)는 플런저(113)의 제2 원통형 부재(123)에 의해 차단되어, 가압 챔버(119)를 폐쇄한다. 본원에 기술된 바와 같이, 가압 챔버(119)는 펌핑 챔버(111)와 캠 구성체(128) 사이의 개구부(109) 내에 가압 영역을 확립하도록 구성된다.
The pressure chamber 119 is offset from the pumping chamber 111 along the longitudinal axis X. The pressure chamber 119 is formed by the second sidewall 131b of the opening 109 , the plunger 113 , and the annular shoulder 129 of the plunger 113 . The plunger 113 and the second sidewall 131b are configured to seal the pressure chamber 119 . When the plunger 113 is in the bottom dead center position, the pressurization chamber 119 communicates with the inlet port 141 to allow fuel to flow through the inlet port 141 into the pressurization chamber 119 (ie, the pressurization chamber ( 119) is open). When the plunger 113 is in the top dead center position, the inlet port 141 is blocked by the second cylindrical member 123 of the plunger 113 to close the pressure chamber 119 . As described herein, the pressure chamber 119 is configured to establish a pressure region within the opening 109 between the pumping chamber 111 and the cam arrangement 128 .

본 발명의 제1 실시예에 따른 펌프(100)의 동작을 기술한다.
The operation of the pump 100 according to the first embodiment of the present invention will be described.

구동 샤프트(134)가 회전함에 따라, 캠(132)과 리턴 스프링(138)은 흡기 스트로크와 펌핑 스트로크를 수행하도록 플런저(113)가 개구부(109) 내에서 왕복운동하게 한다. 흡기 스트로크 동안에, 저압 연료는 입구 밸브(117)를 통해 연료 저장기로부터 펌핑 챔버(111)로 공급된다. 그 다음, 펌핑 챔버(111) 내의 연료는 펌핑 스트로크 동안에 가압된다. 펌핑 챔버(111) 내의 연료압이 출구 스프링(122)에 의해 가해진 힘과, 밸브 부재(120) 상의 커먼레일 내의 연료압을 초과하면, 밸브 부재(120)가 변위하여 가압 연료가 고압 출구 라인(116)을 통해 펌핑된다.
As drive shaft 134 rotates, cam 132 and return spring 138 cause plunger 113 to reciprocate within opening 109 to perform an intake stroke and a pumping stroke. During the intake stroke, low pressure fuel is supplied from the fuel reservoir to the pumping chamber 111 through the inlet valve 117 . Then, the fuel in the pumping chamber 111 is pressurized during the pumping stroke. When the fuel pressure in the pumping chamber 111 exceeds the force applied by the outlet spring 122 and the fuel pressure in the common rail on the valve member 120, the valve member 120 is displaced so that the pressurized fuel is transferred to the high pressure outlet line ( 116) is pumped through.

플런저(113)가 하사점 위치로부터 상사점 위치로 이동함에 따라, 플런저(113)의 제2 원통형 부재(123)가 입구 포트(141)를 폐쇄하여, 가압 챔버(119)를 폐쇄한다. 제2 원통형 부재(123)가 가압 챔버(119) 내에서 전진하는 동안, 가압 챔버(119)의 용적이 감소하고, 가압 챔버(119) 내의 연료가 가압된다. 가압 챔버(119) 내의 최고 연료압은 플런저(113)가 상사점 위치에 있을 때 가압 챔버(119)의 용적에 의해 결정된다. 가압 챔버(119) 내에 중간 가압 영역을 확립함으로써, 펌핑 챔버(111)와 캠 박스(136) 사이에 불균일형 또는 단차형 압력 프로파일이 확립된다. 펌핑 챔버(111)와 가압 챔버(119) 사이의 압력 프로파일의 구배는 가압 챔버(119)와 캠 박스(136) 사이의 압력 프로파일의 구배보다 낮다. 펌핑 챔버(111) 근위의 감소된 압력 구배는 플런저(113)를 지나 펌핑 챔버(111)로부터 동적 연료 누설을 감소시켜서, 연료 펌프(100)의 유압 효율을 개선시킬 수 있다. 가압 챔버(119)와 캠 박스(136) 사이의 압력차는 가압 챔버(119)에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는다.
As the plunger 113 moves from the bottom dead center position to the top dead center position, the second cylindrical member 123 of the plunger 113 closes the inlet port 141 , thereby closing the pressure chamber 119 . While the second cylindrical member 123 advances in the pressurization chamber 119 , the volume of the pressurization chamber 119 decreases, and the fuel in the pressurization chamber 119 is pressurized. The maximum fuel pressure in the pressure chamber 119 is determined by the volume of the pressure chamber 119 when the plunger 113 is in the top dead center position. By establishing an intermediate pressure region in the pressure chamber 119 , a non-uniform or stepped pressure profile is established between the pumping chamber 111 and the cam box 136 . The gradient of the pressure profile between the pumping chamber 111 and the pressurization chamber 119 is lower than the gradient of the pressure profile between the pressurization chamber 119 and the cam box 136 . The reduced pressure gradient proximal to the pumping chamber 111 may reduce dynamic fuel leakage from the pumping chamber 111 past the plunger 113 , thereby improving the hydraulic efficiency of the fuel pump 100 . The pressure difference between the pressure chamber 119 and the cam box 136 is substantially unaffected by the pressure chamber 119 .

도 6 및 7에 나타낸 제1 변형례에서, 개구부(109)의 제1 및 제2 영역(135, 137)들 사이에는 암형 테이퍼 섹션(143)이 제공된다. 암형 테이퍼 섹션(143)의 직경은 제1 영역(135)을 향해 감소한다. 플런저(113)의 제1 및 제2 원통형 부재(121, 123)는 암형 테이퍼 섹션(143)과 실질적으로 매칭하는 수형 테이퍼 섹션(145)을 거쳐 연결된다. 따라서, 가압 챔버(119)는 개구부(109)의 제2 측벽(131b)에 의해, 플런저(113)에 의해 그리고 암형 및 수형 테이퍼 섹션(143, 145)에 의해 형성된다. 암형 및 수형 테이퍼 섹션(143, 145)은 펌핑 사이클 동안에 가압 챔버(119) 내의 응력 집중을 감소시키는데 도움을 준다. 제1 변형례의 동작은 본 발명의 제1 실시예에 따른 펌프의 동작에서 변경되지 않는다.
In the first variant shown in FIGS. 6 and 7 , a female tapered section 143 is provided between the first and second regions 135 , 137 of the opening 109 . The diameter of the female tapered section 143 decreases towards the first region 135 . The first and second cylindrical members 121 , 123 of the plunger 113 are connected via a male tapered section 145 that substantially matches the female tapered section 143 . Thus, the pressure chamber 119 is formed by the second sidewall 131b of the opening 109 , by the plunger 113 and by the female and male tapered sections 143 , 145 . The female and male tapered sections 143 , 145 help to reduce stress concentration within the pressurization chamber 119 during the pumping cycle. The operation of the first modification does not change in the operation of the pump according to the first embodiment of the present invention.

도 8에 나타낸 제2 변형례에서, 입구 포트(141)는 생략된다. 사용시에, 플런저(113)가 하사점 위치에 있을 때, 플런저(113)의 제2 원통형 부재(123)가 개구부(109)의 제2 영역(137) 외부로 수축하여, 개구(133)를 통해 가압 챔버(119) 내로 연료가 흐를 수 있다. 플런저(113)의 제1 원통형 부재(121)는 개구부(109)의 제1 영역(135)에 의해 안내되어, 펌핑 스트로크 동안에 제2 원통형 부재(123)가 제2 영역(137)과 재결합하게 한다. 플런저(113)가 하사점 위치로부터 상사점 위치로 이동될 때, 플런저(113)의 제2 원통형 부재(123)가 개구(133)를 폐쇄하여, 가압 챔버(119)를 폐쇄한다. 제2 원통형 부재(123)가 가압 챔버(119) 내로 전진함에 따라, 가압 챔버(119)의 용적이 감소하고, 가압 챔버(119) 내의 연료는 가압된다. 상술한 제1 실시예와 같이, 가압 챔버(119) 내의 증가된 연료압은 펌핑 챔버(111)와 캠 구성체(128) 사이에서 개구부(109) 내에 가압 영역을 형성하여, 플런저(113)를 지나 펌핑 챔버(111)로부터의 동적 연료 누설을 감소시키는데 도움을 준다.
In the second variant shown in FIG. 8 , the inlet port 141 is omitted. In use, when the plunger 113 is in the bottom dead center position, the second cylindrical member 123 of the plunger 113 retracts out of the second region 137 of the opening 109 , through the opening 133 . Fuel may flow into the pressurization chamber 119 . The first cylindrical member 121 of the plunger 113 is guided by the first region 135 of the opening 109 to cause the second cylindrical member 123 to re-engage with the second region 137 during the pumping stroke. . When the plunger 113 is moved from the bottom dead center position to the top dead center position, the second cylindrical member 123 of the plunger 113 closes the opening 133 , thereby closing the pressure chamber 119 . As the second cylindrical member 123 advances into the pressurization chamber 119 , the volume of the pressurization chamber 119 decreases, and the fuel in the pressurization chamber 119 is pressurized. As in the first embodiment described above, the increased fuel pressure in the pressurization chamber 119 forms a pressurization region in the opening 109 between the pumping chamber 111 and the cam arrangement 128, past the plunger 113 and Helps reduce dynamic fuel leakage from the pumping chamber 111 .

도 9 내지 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 펌프(200)의 펌프 헤드(201)를 도시한다. 제2 실시예는 제1 실시예에 근접하게 대응하며, 유사한 참조부호는 명확성을 위해 100을 더하지만, 유사한 구성요소를 위해 사용된다. 제1 실시예에 관한 차이점만이 후술된다.
9 to 11 show a pump head 201 of a fuel pump 200 according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment closely corresponds to the first embodiment, where like reference numerals add 100 for clarity, but are used for like elements. Only the differences regarding the first embodiment will be described later.

제2 실시예에서, 플런저(213)의 제1 및 제2 원통형 부재(221, 223)는 동일한 직경을 갖는다. 가압 수단은 제2 원통형 부재(223)에 장착되며 제2 원통형 부재(223)의 원주 둘레에서 연장되는 환형 슬리브(247)의 형태이다. 환형 슬리브(247)와 제2 원통형 부재(223)는 동심으로 배치된다. 환형 슬리브(247)와 제2 원통형 부재(223) 사이에는 환형 간극(C)이 제공된다. 환형 슬리브(247)와 개구부(209)의 제2 측벽(231b) 사이에는 시일이 형성된다. 환형 슬리브(247)는 가압 챔버(219) 내의 연료를 가압하도록 구성된다. 더욱이, 환형 슬리브(247)는 펌핑 스트로크 동안에 펌핑 챔버(211) 내의 연료압에 따라서 가압 챔버(219) 내의 연료압을 제어하도록 구성된다.
In the second embodiment, the first and second cylindrical members 221 , 223 of the plunger 213 have the same diameter. The pressing means are in the form of an annular sleeve 247 mounted to the second cylindrical member 223 and extending around the circumference of the second cylindrical member 223 . The annular sleeve 247 and the second cylindrical member 223 are arranged concentrically. An annular gap C is provided between the annular sleeve 247 and the second cylindrical member 223 . A seal is formed between the annular sleeve 247 and the second sidewall 231b of the opening 209 . The annular sleeve 247 is configured to pressurize fuel within the pressurization chamber 219 . Moreover, the annular sleeve 247 is configured to control the fuel pressure in the pressurization chamber 219 according to the fuel pressure in the pumping chamber 211 during the pumping stroke.

환형 슬리브(247)는 내부벽(249), 상부벽(251) 및 하부벽(253)을 포함한다. 상부벽(251)은 종축(X)에 실질적으로 수직이다. 변형례에서, 상부벽(251)은 테이퍼 상부벽(251)을 형성하도록 종축(X)에 대해 경사진다. 하부벽(253)은 플런저(113)의 저압 단부(227)의 환형 플랜지(255)에 대해 인접한다. 도 11에 도시한 바와 같이, 하부벽(253)은 제1, 제2, 제3 및 제4 벤트 그루브(257)를 구비한다. 본 실시예에서, 벤트 그루브(257)는 반경방향 외측으로 연장되어 하부벽(253) 내에 규칙적으로 분포된다. 벤트 그루브(257)는 환형 슬리브(247)의 하부벽(253)과 플런저(113)의 환형 플랜지(255) 사이에 연료 경로를 제공한다. 이에 따라, 벤트 그루브(257)는 환형 간극(C)과 캠 박스(136) 사이에 유체 연통을 유지한다.
The annular sleeve 247 includes an inner wall 249 , an upper wall 251 , and a lower wall 253 . The top wall 251 is substantially perpendicular to the longitudinal axis X. In a variant, the top wall 251 is inclined with respect to the longitudinal axis X to form a tapered top wall 251 . The lower wall 253 abuts against the annular flange 255 of the low pressure end 227 of the plunger 113 . As shown in FIG. 11 , the lower wall 253 has first, second, third and fourth vent grooves 257 . In this embodiment, the vent grooves 257 extend radially outward and are regularly distributed within the lower wall 253 . The vent groove 257 provides a fuel path between the lower wall 253 of the annular sleeve 247 and the annular flange 255 of the plunger 113 . Accordingly, the vent groove 257 maintains fluid communication between the annular gap C and the cam box 136 .

제2 실시예에서, 가압 챔버(219)는 개구부(209)의 제2 측벽(231b)에 의해, 플런저(213)에 의해 그리고 환형 슬리브(247)의 상부벽(251)에 의해 형성된다.
In the second embodiment, the pressure chamber 219 is formed by the second sidewall 231b of the opening 209 , by the plunger 213 and by the top wall 251 of the annular sleeve 247 .

제2 실시예는 펌핑 챔버(211) 내에 도입되는 연료량을 계측하도록 작동가능한 입구 미터링 밸브(미도시)를 포함하는 펌프(200)에서 특정한 적용을 갖는다. 이로써, 입구 미터링 밸브는 펌핑 챔버(211) 내에서 가압되어 커먼레일로 전달되는 연료량을 제어한다. 본 구성에서, 입구 미터링 밸브는 입구 밸브(217)의 상류에서 저압 입구 라인(215) 내에 제공된다. 따라서, 입구 미터링 밸브는 입구 밸브(217)와는 별개로 입구 밸브(217)와 독립적으로 작동가능하다. 변형례에서, 입구 밸브(217)는 펌핑 챔버(211) 내에 도입되는 연료의 용적을 계측하도록 작동가능한 입구 미터링 밸브일 수 있다. 사용시에, 입구 미터링 밸브는, 예컨대 경부하 또는 부분 부하 조건 동안에 펌프(200)로부터 연료의 펌핑을 제어하도록 작동가능하다.
The second embodiment has particular application in a pump 200 comprising an inlet metering valve (not shown) operable to meter the amount of fuel introduced into the pumping chamber 211 . Thereby, the inlet metering valve controls the amount of fuel that is pressurized in the pumping chamber 211 and delivered to the common rail. In this configuration, an inlet metering valve is provided in the low pressure inlet line 215 upstream of the inlet valve 217 . Accordingly, the inlet metering valve is operable independently of the inlet valve 217 apart from the inlet valve 217 . In an alternative embodiment, the inlet valve 217 may be an inlet metering valve operable to meter the volume of fuel introduced into the pumping chamber 211 . In use, the inlet metering valve is operable to control the pumping of fuel from the pump 200, such as during light load or partial load conditions.

플런저(213)의 저압 단부(227)의 탄성 반경방향 변형은 플런저(213)가 축방향 부하 하에 있을 때에만 발생한다. 따라서, 환형 간극(C)은 펌핑 챔버(211) 내의 연료압에 따라 다르고, 펌핑 챔버(211) 내의 연료 용적에 따라, 펌핑 스트로크의 일부 또는 그 모두 동안에 실질적으로 변화하지 않고 유지될 수 있다. 플런저(213)에 인가된 축방향 부하, 및 그에 따른 플런저(213)의 반경방향 팽창은 펌핑 챔버(211) 내의 연료압에 의해 증가한다. 이에 따라, 환형 간극(C)의 크기는 펌핑 챔버(211) 내의 압력에 반비례한다. 가압 챔버(219) 내의 압력은 펌핑 챔버(211) 내의 압력과 함께 증가한다. 펌프(200)는 펌핑 사이클 동안에 펌핑 챔버(211) 내의 연료압에 따라서 가압 챔버(219) 내의 연료압을 제어하도록 작동가능하다. 이에 따라, 가압 챔버(219) 내의 연료의 불필요한 가압이 감소 또는 회피될 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 펌프(200)의 동작을 기술한다.
The elastic radial deformation of the low pressure end 227 of the plunger 213 only occurs when the plunger 213 is under an axial load. Thus, the annular gap C depends on the fuel pressure in the pumping chamber 211 and, depending on the fuel volume in the pumping chamber 211 , may remain substantially unchanged during some or all of the pumping strokes. The axial load applied to the plunger 213 , and thus the radial expansion of the plunger 213 , increases with the fuel pressure in the pumping chamber 211 . Accordingly, the size of the annular gap C is inversely proportional to the pressure in the pumping chamber 211 . The pressure in the pressure chamber 219 increases with the pressure in the pumping chamber 211 . The pump 200 is operable to control the fuel pressure in the pressurization chamber 219 according to the fuel pressure in the pumping chamber 211 during the pumping cycle. Accordingly, unnecessary pressurization of the fuel in the pressurization chamber 219 can be reduced or avoided. The operation of the pump 200 according to the second embodiment of the present invention will be described.

연료가 연료 커먼레일로 전달되어야 하면, 입구 미터링 밸브가 흡기 스트로크 동안에 개방되어, 입구 밸브(117)를 통해 펌핑 챔버(211) 내로 연료를 도입한다. 후속적인 펌핑 스트로크 동안에, 플런저(213)는 하사점으로부터 상사점으로 이동한다. 플런저(113)의 환형 플랜지(255)는 환형 슬리브(247)의 하부벽(253)과 결합하여, 환형 슬리브(247)가 플런저(213)와 함께 변위되게 하고, 입구 포트(241)가 폐쇄되게 한다. 펌핑 챔버(211) 내의 연료가 가압됨에 따라 캠(232)에 의해 플런저(213)에 가해진 축방향 부하는 플런저(213)가 축방향으로 압축되게 한다. 플런저(213)와 환형 슬리브(247) 사이의 환형 간극(C)의 대응하는 크기 감소를 야기하는 (저압 단부(227)에서 더 많이 나타날 수 있는) 플런저(213)의 대응하는 반경방향 팽창이 있다. 환형 간극(C)은 플런저(213)가 부하 하에 있을 때 부분적으로 또는 완전히 폐쇄된다. 이로써, 환형 간극(C)을 통해 가압 챔버(219)로부터의 연료 흐름이 부분적으로 또는 완전하게 구속되고, 가압 챔버(219)는 적어도 부분적으로 밀봉된다. 상사점을 향하는 플런저(213)와 환형 슬리브(247)의 연속적인 운동은 가압 챔버(219) 내의 연료압을 증가하게 한다. 이로써, 펌핑 챔버(211)와 캠 박스(236) 사이에는 중간 가압 영역이 확립된다. 가압 영역은 플런저(213)의 길이를 따라 압력차를 감소시켜서, 플런저(213)를 지나 펌핑 챔버(211)로부터의 동적 누설을 감소시키는데 도움을 줄 수 있다.
When fuel is to be delivered to the fuel common rail, the inlet metering valve opens during the intake stroke to introduce fuel into the pumping chamber 211 through the inlet valve 117 . During a subsequent pumping stroke, the plunger 213 moves from bottom dead center to top dead center. The annular flange 255 of the plunger 113 engages the lower wall 253 of the annular sleeve 247 such that the annular sleeve 247 is displaced with the plunger 213 and the inlet port 241 is closed. do. The axial load applied to the plunger 213 by the cam 232 as the fuel in the pumping chamber 211 is pressurized causes the plunger 213 to be axially compressed. There is a corresponding radial expansion of the plunger 213 (which may appear more at the low pressure end 227 ) causing a corresponding decrease in the size of the annular gap C between the plunger 213 and the annular sleeve 247 . . The annular gap C is partially or completely closed when the plunger 213 is under load. Thereby, fuel flow from the pressurization chamber 219 through the annular gap C is partially or completely constrained, and the pressurization chamber 219 is at least partially sealed. The continuous movement of the plunger 213 and the annular sleeve 247 towards top dead center causes the fuel pressure in the pressurization chamber 219 to increase. Thereby, an intermediate pressure region is established between the pumping chamber 211 and the cam box 236 . The pressurization region may reduce the pressure differential along the length of the plunger 213 , which may help reduce dynamic leakage from the pumping chamber 211 past the plunger 213 .

입구 미터링 밸브는 펌핑 챔버(211) 내로 계측된 연료 용적을 도입하도록 흡기 스트로크의 일부 동안에만 개방될 수 있다. 이러한 작동 모드에서, 펌핑 스트로크 동안에 플런저(213)에 가해진 축방향 부하는 적어도 스트로크의 초기 부분 동안에 감소된다. 이에 따라, 플런저(213)의 반경방향 팽창이 감소하고, 환형 간극(C)은 펌핑 스트로크의 적어도 초기 부분 동안에 개방 유지한다. 이로써, 가압 챔버(219) 내의 연료는 환형 간극(C)을 통해 배출하고, 벤트 그루브(257)를 통해 캠 박스(236)에 들어갈 수 있다. 반경방향 팽창을 야기하기에 충분한 축방향 부하 하에 플런저(213)가 있을 때에만, 환형 간극(C)이 감소된다. 따라서, 가압 챔버(219)는 펌핑 스트로크의 일부 동안에만 가압된다. 더욱이, 펌핑 스트로크 동안에 가압 챔버(219) 내의 최고 압력이 감소될 수 있다.
The inlet metering valve may only open during a portion of the intake stroke to introduce a metered fuel volume into the pumping chamber 211 . In this mode of operation, the axial load applied to the plunger 213 during the pumping stroke is reduced at least during the initial portion of the stroke. Accordingly, the radial expansion of the plunger 213 is reduced, and the annular gap C remains open during at least an initial portion of the pumping stroke. Accordingly, the fuel in the pressure chamber 219 may be discharged through the annular gap C and enter the cam box 236 through the vent groove 257 . Only when the plunger 213 is under an axial load sufficient to cause radial expansion, the annular gap C is reduced. Accordingly, the pressurization chamber 219 is pressurized only during a portion of the pumping stroke. Moreover, the peak pressure in the pressurization chamber 219 may be reduced during the pumping stroke.

입구 미터링 밸브는 펌핑 챔버(211) 내로 연료의 도입을 억제하도록 흡기 스트로크 동안에 폐쇄 유지될 수 있다. 후속적인 펌핑 스트로크 동안에, 플런저(213)는 (거의) 반경방향 팽창이 발생하지 않는 결과에 의해 감소된 축방향 부하 하에 있다. 환형 간극(C)은 펌핑 스트로크 동안에 실질적으로 변하지 않고 유지되어, 환형 간극(C)과 벤트 그루브(257)를 통해 가압 챔버(219)에서 연료를 배출하게 한다. 이에 따라, 펌핑 스트로크 동안의 가압 챔버(219) 내의 최고 압력이 더욱 감소된다. 실제로, 소정 구성에서, 가압 챔버(219)는 펌핑 스트로크 동안에 실질적으로 비가압으로 유지될 수 있다.
The inlet metering valve may remain closed during the intake stroke to inhibit the introduction of fuel into the pumping chamber 211 . During the subsequent pumping stroke, the plunger 213 is under a reduced axial load as a result of which (almost) no radial expansion occurs. The annular gap C remains substantially unchanged during the pumping stroke, allowing fuel to drain from the pressurization chamber 219 through the annular gap C and the vent groove 257 . Accordingly, the peak pressure in the pressure chamber 219 during the pumping stroke is further reduced. Indeed, in certain configurations, the pressurization chamber 219 may remain substantially non-pressurized during the pumping stroke.

첨부한 청구범위에 기술된 바와 같이, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 각종 변경 및 수정이 본원에 기술된 펌프에 이루어질 수 있다.
As set forth in the appended claims, various changes and modifications may be made to the pump described herein without departing from the scope of the present invention.

제2 실시예의 변형례(미도시)에서, 상부벽(251)은 테이퍼를 형성하도록 종축(X)에 대해 경사질 수 있고, 개구부(209)의 제1 및 제2 영역(235, 237)은 매칭하는 테이퍼진 중간 연결 섹션을 통해 연결될 수 있다. 이러한 구성은 펌핑 사이클 동안에 가압 챔버(219) 내의 응력 집중을 감소시키는데 도움을 줄 수 있다.
In a variant of the second embodiment (not shown), the top wall 251 can be inclined with respect to the longitudinal axis X to form a taper, and the first and second regions 235 , 237 of the opening 209 are It can be connected via a matching tapered intermediate connecting section. This configuration can help reduce stress concentrations within the pressure chamber 219 during the pumping cycle.

제2 실시예의 또 다른 변형례(미도시)에서, 입구 포트(241)는 생략될 수 있다. 사용시에, 환형 슬리브(247)는 개구부(209)의 제2 영역(237)으로부터 분리하도록 구성될 수 있어서, 원통형 돌출부(207)의 개구(233)를 통해 가압 챔버(219) 내로 연료가 흐를 수 있다.
In another modification (not shown) of the second embodiment, the inlet port 241 may be omitted. In use, the annular sleeve 247 can be configured to separate from the second region 237 of the opening 209 such that fuel can flow through the opening 233 of the cylindrical projection 207 into the pressurization chamber 219 . have.

Claims

커먼레일 연료 분사 시스템에 고압 연료를 공급하기 위한 펌프(100, 200)에 있어서,
펌핑 챔버(111, 211)와 가압 챔버(119, 219)를 형성하는 기다란 개구부(109, 209);
상기 펌핑 챔버(111, 211)로부터 연료를 펌핑하기 위해 상기 기다란 개구부(109, 209) 내에서 왕복운동하도록 구성된 펌핑 요소(113, 213); 및
상기 가압 챔버 내의 연료를 가압하기 위한 가압 수단(129, 247)
을 포함하며,
상기 가압 챔버(119, 219)는 상기 펌핑 챔버(111, 211)로부터의 누설을 감소시키도록 상기 펌핑 요소(113, 213)의 원주 둘레로 적어도 부분적으로 연장되고,
상기 가압 수단은 상기 펌핑 요소(213) 둘레에서 연장되는 환형 슬리브(247)를 포함하고, 상기 환형 슬리브(247)와 상기 펌핑 요소(213) 사이에는 환형 간극(C)이 형성되고, 상기 환형 간극(C)은, 사용시에 상기 펌핑 요소(213)가 부하 하에 있을 때 상기 펌핑 요소(213)의 반경방향 팽창으로 인해 크기가 감소하는,
펌프.
A pump (100, 200) for supplying high-pressure fuel to a common rail fuel injection system,
elongate openings 109, 209 defining pumping chambers 111, 211 and pressurizing chambers 119, 219;
a pumping element (113, 213) configured to reciprocate within the elongate opening (109, 209) for pumping fuel from the pumping chamber (111, 211); and
Pressurizing means (129, 247) for pressurizing the fuel in the pressurization chamber
includes,
the pressure chamber (119, 219) extends at least partially around the circumference of the pumping element (113, 213) to reduce leakage from the pumping chamber (111, 211);
The pressing means comprises an annular sleeve 247 extending around the pumping element 213 , an annular gap C is formed between the annular sleeve 247 and the pumping element 213 , the annular gap (C) decreases in size due to radial expansion of the pumping element (213) in use when the pumping element (213) is under load;
Pump.

제1항에 있어서,
상기 기다란 개구부(109, 209)는 상기 펌핑 챔버(111, 211)를 형성하는 제1 영역(135, 235)과, 상기 가압 챔버(119, 219)를 형성하는 제2 영역(137, 237)을 포함하며, 상기 제2 영역(137, 237)은 상기 펌핑 요소(113, 213)의 종축을 따라 상기 제1 영역(135, 235)으로부터 오프셋되는,
펌프.
According to claim 1,
The elongated openings 109 and 209 define first regions 135 and 235 forming the pumping chambers 111 and 211 and second regions 137 and 237 forming the pressurization chambers 119 and 219. wherein the second region (137, 237) is offset from the first region (135, 235) along the longitudinal axis of the pumping element (113, 213);
Pump.

제2항에 있어서,
상기 제1 영역(135, 235)은 제1 직경을 갖고, 상기 제2 영역(137, 237)은 제2 직경을 가지며, 상기 제2 직경은 상기 제1 직경보다 큰,
펌프.
3. The method of claim 2,
the first region (135, 235) has a first diameter, the second region (137, 237) has a second diameter, the second diameter being greater than the first diameter;
Pump.

제2항에 있어서,
상기 제2 영역(137, 237)은 테이퍼 섹션을 포함하는,
펌프.
3. The method of claim 2,
wherein the second region (137, 237) comprises a tapered section;
Pump.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펌핑 요소(113, 213)를 구동하기 위한 구동 수단(129)을 포함하며,
상기 가압 챔버(119, 219)는 상기 펌핑 챔버(111, 211)와 상기 구동 수단(129) 사이에 가압 영역을 확립하도록 구성되는,
펌프.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
drive means (129) for driving the pumping element (113, 213);
the pressurization chamber (119, 219) is configured to establish a pressurization region between the pumping chamber (111, 211) and the drive means (129)
Pump.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가압 챔버(119, 219)는 환형 챔버인,
펌프.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The pressurization chamber (119, 219) is an annular chamber,
Pump.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가압 수단(129, 247)은 상기 가압 챔버(119, 219)를 밀봉하도록 구성되는,
펌프.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
the pressurizing means (129, 247) is configured to seal the pressurizing chamber (119, 219);
Pump.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가압 수단은 상기 펌핑 요소(113, 213) 상에 위치된 환형 돌출부(129)를 포함하는,
펌프.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The pressing means comprises an annular projection (129) located on the pumping element (113, 213).
Pump.

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제1항에 있어서,
상기 펌핑 요소(213)와 상기 환형 슬리브(247)는, 사용시에 축방향 부하 하에서 상기 펌핑 요소(213)의 반경방향 팽창으로 인해 상기 환형 간극(C)이 적어도 실질적으로 폐쇄하도록 크기설정되는,
펌프.
According to claim 1,
The pumping element (213) and the annular sleeve (247) are sized such that, in use, the annular gap (C) is at least substantially closed due to radial expansion of the pumping element (213) under an axial load.
Pump.

제1항에 있어서,
상기 환형 슬리브(247)는 하부벽(253)을 포함하고,
상기 하부벽(253)은 적어도 하나의 벤트 그루브(257)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 벤트 그루브(257)는 상기 환형 간극(C)과 유체 연통하는,
펌프.
According to claim 1,
the annular sleeve (247) includes a lower wall (253);
the lower wall (253) includes at least one vent groove (257), wherein the at least one vent groove (257) is in fluid communication with the annular gap (C);
Pump.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펌핑 요소(213)는 상기 환형 슬리브(247)를 구동식으로 결합하기 위한 환형 플랜지(255)를 포함하는,
펌프.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
wherein the pumping element (213) comprises an annular flange (255) for drivingly coupling the annular sleeve (247).
Pump.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가압 챔버(119, 219)는 상기 가압 챔버(119, 219) 내로 연료 흐름을 허용하도록 적어도 하나의 연료 입구(241)를 포함하는,
펌프.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
wherein the pressurization chamber (119, 219) comprises at least one fuel inlet (241) to allow fuel flow into the pressurization chamber (119, 219);
Pump.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가압 수단(129, 247)은, 상기 가압 챔버(119, 219)에 연료가 들어가게 하도록 상기 펌핑 요소(113, 213)가 하사점 위치에 있을 때 상기 가압 챔버(119, 219) 외부로 수축되는,
펌프.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The pressurization means (129, 247) is retracted out of the pressurization chamber (119, 219) when the pumping element (113, 213) is in the bottom dead center position to allow fuel to enter the pressurization chamber (119, 219). ,
Pump.