KR20070020074A - 엔진의 연료 분사 장치용 고압 펌프 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 행정 운동으로 구동되는 펌프 피스톤(20)을 갖는 적어도 하나의 펌프 요소(16)를 포함하는 고압 펌프에 관한 것이며, 상기 펌프 피스톤은 펌프 작동 챔버(24)를 제한하고, 펌프 피스톤(20)의 흡입 행정 시 유입 밸브(30)를 통해서 연료가 연료 공급부(50)로부터 상기 펌프 작동 챔버 내로 흡입되며, 펌프 피스톤(20)의 공급 행정 시 연료가 상기 펌프 작동 챔버로부터 이송된다. 유입 밸브(30)는 밸브 부재(46)를 포함하며, 상기 밸브 부재의 밀봉면(49, 50)은 펌프 작동 챔버(24)와 연료 공급부(38, 53)와의 연결을 제어하기 위해서, 밸브 시트(45)와 상호 작용한다. 밸브 부재(46)의 밀봉면(49, 50)은 서로 상이한 제1, 제2 원추각들(α1, α2)을 갖는 2개의 섹션들(49, 50)을 포함한다. 시트면(45)은 제1, 제2 원추각들(α1, α2)과 구별되는 일정한 제3 원추각(α3)을 갖는다. 상기 밀봉면의 2개의 섹션들(49, 50) 사이의 전환부에 돌출 에지(54)가 형성되며, 이는 밀봉면이 일정한 원추각(α3)으로 시트면(45)에 지지될 수 있게 한다.
펌프 작동 챔버, 유입 밸브, 연료 공급부, 밸브 부재, 밸브 시트, 밀봉면, 시트면
Description
본 발명은 제1항의 전제부에 따른 엔진의 연료 분사 장치용 고압 펌프에 관한 것이다.
상기 유형의 고압 펌프는 DE198 60 672호에 공지되어 있다. 상기 고압 펌프는 행정 운동으로 구동되는 펌프 피스톤을 갖는 적어도 하나의 펌프 요소를 포함하며, 펌프 피스톤은 펌프 작동 챔버를 제한한다. 펌프 피스톤의 흡입 행정 시, 연료는 유입 밸브를 통해서 연료 공급부로부터 흡입되며 펌프 피스톤의 공급 행정 시 연료는 배출 밸브를 통해서 펌프 작동 챔버로부터 고압 영역으로 이송된다. 유입 밸브는 밀봉면을 갖는 밸브 부재를 포함하며, 밀봉면은 펌프 작동 챔버와 연료 공급부와의 연결을 제어하기 위해서 밸브 시트와 상호 작용한다. 밀봉면과 밸브 시트의 시트면은 각각 원뿔대형으로 형성되지만, 상이한 원추각을 갖는다. 밸브 부재는 펌프 작동 챔버 내의 압력을 통해서 폐쇄 방향으로, 연료 공급부 내의 압력을 통해서 개방 방향으로 작용한다. 공지된 고압 펌프의 경우, 밸브 부재의 밀봉면과 밸브 시트의 시트면 사이의 선 접촉이 생기며, 고압 펌프의 작동 지속 동안 마모로 인해서 선 접촉의 위치가 변경되고 이로써 유입 밸브의 개방압이 변경되는데, 이는 연료 공급부의 압력을 받는 밸브 부재의 면적의 크기가 변하기 때문이다. 이로써 펌프 작동 챔버가 연료로 채워지는 것이 저하되므로, 고압 펌프의 공급 특성도 악화된다.
이에 반해 제1항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 고압 펌프는, 유입 밸브의 개방압이 고압 펌프의 작동 지속 동안 단지 적게 변경되므로 고압 펌프의 공급 특성도 작동 지속 동안 적어도 실질적으로 동일하게 유지되는 장점을 갖는다.
종속항들에는, 본 발명에 따른 고압 펌프의 바람직한 구성 및 다른 실시예가 제시된다.
본 발명의 2개의 실시예들이 도면에 도시되며 이하의 상세한 설명에서 더 자세히 설명된다.
도1은 엔진의 연료 분사 장치용 고압 펌프를 도시한 도면이다.
도2는 제1 실시예의 종방향 섹션에서, 고압 펌프의 유입 밸브의 확대도이다.
도3은 제2 실시예에 따른 유입 밸브의 확대도이다.
도1에는 엔진, 바람직하게는 자연 점화식 엔진의 연료 분사 장치용 고압 펌프(10)가 도시된다. 고압 펌프(10)를 통해서, 고압 하의 연료가 저장기(12)로 공급되며 엔진에서의 분사를 위해 상기 저장기로부터 연료가 빼내진다. 고압 펌프(10)는 공급 펌프(14)를 통해서 연료를 공급 받는다. 고압 펌프(10)는 적어도 하나의 펌프 요소(16)를 포함하며, 펌프 요소는 고압 펌프(10)의 구동 샤프트(18)를 통해서 적어도 간접적으로 행정 운동으로 구동되는 펌프 피스톤(20)을 포함한다. 펌프 피스톤(20)은 구동 샤프트(18)에 대해서 적어도 거의 반경 방향으로 연장된 실린더 보어(22) 내에 밀봉되어 안내되며, 구동 샤프트(18) 반대편 실린더 보어(22)의 외부 단부 영역에서 펌프 작동 챔버(24)를 제한한다. 구동 샤프트(18)는 캠 또는, 그 회전축(19)에 대해서 편심인 샤프트 섹션(26)을 포함하며, 구동 샤프트(18)가 회전 운동할 때, 상기 샤프트 섹션에 의해 펌프 피스톤(20)의 행정 운동이 일어난다. 펌프 작동 챔버(24)는 펌프 작동 챔버(24) 내에서 개방되며 체크 밸브로서 형성된 유입 밸브(30)에 의해 공급 펌프(14)의 연료 공급부에 연결될 수 있다. 펌프 작동 챔버(24)는 또한 펌프 작동 챔버(24)로부터 개방되며 체크 밸브로서 형성된 배출 밸브(32)에 의해서, 저장기(12)에 대해 연료 배출부에 연결될 수 있다. 흡입 행정일 때, 실린더 보어(22) 내에서 펌프 피스톤(20)이 반경 방향 내부 쪽으로 움직이므로, 펌프 작동 챔버(24)의 체적이 확대된다. 펌프 피스톤(20)의 흡입 행정일 때, 구성된 압력차로 인해서 유입 밸브(30)가 개방되는데, 이는 공급 펌프(14)에 의해서 펌프 작동 챔버(24) 내의 압력보다 더 높은 압력이 발생하기 때문이며 이로써 공급 펌프(14)로부터 공급된 연료가 펌프 작동 챔버(24) 내로 흡입된다. 배출 밸브(32)는 펌프 피스톤(20)의 흡입 행정 시 폐쇄되는데, 이는 펌프 작동 챔버(24) 내의 압력 보다 더 높은 압력이 저장기(12) 내에 있기 때문이다.
이하에서는, 유입 밸브(30)가 도2에 의해 더 자세히 설명되며 상기 도면에서는 제1 실시예에 따른 유입 밸브(30)가 도시된다. 유입 밸브(30)는 예컨대 반경 방향 외부 쪽으로 실린더 보어(22)에 연결된, 고압 펌프(10)의 하우징 부품(36)의 보어(34) 내에 삽입된다. 상기 보어(34)의 직경은 실린더 보어(22)의 직경보다 더 크게 형성된다. 하우징 부품(36)은 예컨대 구동 샤프트(18)가 지지된 다른 하우징 부품에 연결된 실린더 헤드일 수 있으며, 또는 구동 샤프트(18)가 지지된 하우징 부품일 수 있다. 보어(34) 내로는, 실린더 보어(22) 쪽 그 단부 영역에 가깝게, 예컨대 보어(34)의 축에 대해서 거의 반경 방향으로 연료 공급 채널(38)이 통하며 상기 채널은 공급 펌프(14)에 연결된다. 유입 밸브(30)는 직경이 계단식인 보어(42)가 있는 밸브 하우징(40)을 포함한다. 보어(42)는 직경이 작은 섹션(43)과, 펌프 작동 챔버(24) 쪽으로 상기 섹션(43)에 연결된 더 큰 직경의 섹션(44)과, 펌프 작동 챔버(24) 쪽으로 상기 섹션(44)에 연결된 섹션(45)을 포함한다. 유입 밸브(30)는, 원통형 섕크(47)로써 보어 섹션(43) 내에 이동 가능하게 안내된 피스톤형 밸브 부재(46)를 포함한다. 밸브 부재(46)는 또한 섕크(47)에 연결되며, 섕크(47)에 비해서 직경이 더 확대된 헤드(48)를 포함하고, 헤드(48)로부터 섕크(47)로의 전환부에서는 밀봉면(49, 50)이 밸브 부재(46)에 배치된다. 밀봉면은 밸브 부재(44)의 종축(51)의 방향으로 연속적으로 배치된 2개의 섹션들(49, 50)을 포함하며, 이들은 각각 적어도 거의 원추형으로 형성될 수 있으나, 서로 다른 원추각을 갖는다. 펌프 작동 챔버(24) 반대편, 밀봉면의 제1 섹션(49)은 원추각(α1)을 가지며 펌프 작동 챔버(24) 쪽으로 연결된 밀봉면의 제2 섹션(50)은 원추각(α1) 보다 더 작은 원추각(α2)을 갖는다. 밸브 부재(46)의 헤드(48)는 펌프 작동 챔버(24)를 향한다. 밸브 부재(46)의 섕크(47)의, 헤드(48) 반대편 단부는 보어 섹 션(43)으로부터 돌출하며, 초기 인장된 폐쇄 스프링(52)이 여기에 고정된다.
밸브 하우징(40)에는 적어도 하나의 공급 채널(53)이 수용되고, 이는 보어 섹션(44)으로 통한다. 바람직하게는 밸브 하우징(40)의 원주에 걸쳐서 균등하게 분배된 복수의, 예컨대 3개의 공급 채널들(53)이 제공된다. 보어 섹션(45)은 그 직경이 보어 섹션(45)으로부터 펌프 작동 챔버(24) 쪽으로 확장되도록 형성된다. 보어 섹션(45)의 외피면은 밸브 시트의 시트면을 형성하며, 적어도 거의 원추형으로 형성되고 하나의 일정한 원추각(α3)을 갖는다. 원추각(α3)은 원추각(α2)보다는 크지만 원추각(α1)보다는 작다. 밀봉면의 제1 섹션(49)과 제2 섹션(50) 사이의 전환부에서 밸브 부재(46)에는 시트면(45) 쪽으로 돌출한 에지(54)가 형성되며, 상기 에지에 의해 밸브 부재(46)는 그 폐쇄 위치에서 시트면(45)에 지지되므로, 펌프 작동 챔버(24)는 공급 채널들(53)을 갖는 연료 공급부로부터 분리된다. 밸브 부재(46)의 밀봉면의 2개의 섹션들(49, 50)은 그 사이에 둔각을 형성한다. 밸브 부재(46)의 밀봉면의 섹션(49)의 원추각(α1)과 시트면(45)의 원추각(α3) 사이의 차이(Δα)는 바람직하게는 대략 0.1°와 20°사이이다. 밸브 부재(46)의 밀봉면의 섹션(50)의 원추각(α2)과 시트면(45)의 원추각(α3) 사이의 차이(Δα)는 바람직하게는 0.1°와 90°사이이다. 밸브 부재(46)의 밀봉면의 제2 섹션(50)과 밸브 부재(46)의 종축(51) 사이의 각(β)은 0°보다 크고 90°보다 작다.
에지(54) 내에 배치된 밸브 부재(46)의 밀봉면의 제1 섹션(49)의 면적은, 개방 방향으로 밸브 부재(46)에 힘을 발생시키는, 연료 공급부(38, 53) 내의 압력을 받는다. 펌프 작동 챔버(24)를 향한 밸브 부재(46)의 헤드(48)의 정면은, 폐쇄 방 향으로 밸브 부재(46)에 힘을 발생시키는 펌프 작동 챔버(24) 내의 압력을 받는다. 또한 폐쇄 스프링(52)을 통해서 밸브 부재(46)에 폐쇄 방향으로 힘이 발생된다. 고압 펌프의 작동 지속 동안 에지(54)는 마모로 인해서 거의 평평하게 눌러지며, 연료 공급부 내의 압력을 받는 밸브 부재(46)의 밀봉면의 제1 섹션(49)의 면적이 경미하게 축소되므로, 개방압 즉, 유입 밸브(30)가 개방되는, 연료 공급부 내의 압력과 펌프 작동 챔버(24) 내의 압력 사이의 차압이 약간 증가한다.
펌프 피스톤(20)의 흡입 행정 시, 밸브 부재(46)의 밀봉면의 섹션(49)에 작용하는 연료 공급부(38, 51) 내의 압력을 통해서 밸브 부재(46)에 개방 방향으로 발생한 힘이, 펌프 작동 챔버(24) 내의 압력을 통해서 밸브 부재(46)에 발생한 힘과 폐쇄 스프링(52)을 통해서 발생한 힘의 합보다 더 클 때, 유입 밸브(30)가 개방된다. 펌프 피스톤(20)의 공급 행정 시, 이를 통해 펌프 작동 챔버(24) 내에는 유입 밸브(30)를 폐쇄시키는 더 높은 압력이 발생한다.
도3에는 제2 실시예에 따른 유입 밸브(30)가 도시된다. 상기 유입 밸브(30)는 섹션들(43, 44 및 45)을 갖는 보어(42)가 형성된 밸브 하우징(40)을 포함한다. 제1 실시예와 달리, 밸브 시트의 시트면을 형성하는 보어 섹션(45)은 일정한 원추각을 갖는 것이 아니라, 원추각(α4)을 갖는 제1 섹션(45a)과 원추각(α5)을 갖는 제2 섹션(45b)을 포함한다. 제2 섹션(45b)의 원추각(α5)은 제1 섹션(45a)의 원추각(α4)보다 더 크다. 밸브 부재(46)는 보어(42)의 섹션(43) 내에 안내된 섕크(47)와, 펌프 작동 챔버(24)를 향하는 헤드(48)를 포함하며, 섕크(47)로부터 헤드(48)로의 전환부에 원추형 밀봉면(49)이 배치되고 이는 일정한 원추각(α6)을 갖 는다. 시트면의 제1 섹션(45a)의 원추각(α4)은 밸브 부재(46)의 밀봉면(49)의 원추각(α6)보다 작으며, 시트면의 제2 섹션(45b)의 원추각(α5)은 밸브 부재(46)의 밀봉면(49)의 원추각(α6)보다 더 크다. 시트면의 제1 섹션(45a)의 원추각(α4)과 밸브 부재(46)의 밀봉면(49)의 원추각(α6) 사이의 차이(Δα)는 바람직하게는 대략 0.1°와 90°사이에 있다. 시트면의 제2 섹션(45b)의 원추각(α5)과 밸브 부재(46)의 밀봉면(49)의 원추각(α6) 사이의 차이(Δα)는 바람직하게는 대략 0.1°와 20°사이에 있다. 시트면의 제2 섹션(45b)과 밸브 부재(46)의 종축(51) 사이의 각(β)은 0°보다 크고 90°보다 작다. 시트면의 2개의 섹션들 사이의 전환부에는 돌출한 에지(54)가 형성되며, 밸브 부재(46)는 그 폐쇄 위치에서 그 밀봉면(49)으로써 상기 에지에 지지된다.
Claims (7)
- 행정 운동으로 구동되는 펌프 피스톤(20)를 갖는 적어도 하나의 펌프 요소(16)를 포함하는, 엔진의 연료 분사 장치용 고압 펌프이며, 상기 펌프 피스톤은 펌프 작동 챔버(24)를 제한하고, 펌프 피스톤(20)의 흡입 행정 시 유입 밸브(30)를 통해서 연료가 연료 공급부(38, 53)로부터 상기 펌프 작동 챔버 내로 흡입되며, 펌프 피스톤(20)의 공급 행정 시 연료가 고압 영역(12)으로 이송되고, 상기 유입 밸브(30)는 밸브 부재(46)를 포함하며, 상기 밸브 부재의 밀봉면(49, 50; 49)은 펌프 작동 챔버(24)와 연료 공급부(38, 53)와의 연결을 제어하기 위해서, 밸브 시트(45; 45a, 45b)와 상호 작용하며, 상기 밸브 부재(46)는 연료 공급부(38, 53) 내의 압력을 통해서 개방 방향으로, 상기 펌프 작동 챔버(24) 내의 압력을 통해서 폐쇄 방향으로 작용하고, 상기 밸브 부재(46)의 밀봉면(49, 50; 49)과 밸브 시트의 시트면(45; 45a, 45b)이 각각 적어도 거의 원추형으로 형성되는 엔진의 연료 분사 장치용 고압 펌프에 있어서,상기 밸브 부재(46)의 밀봉면(49, 50) 또는 밸브 시트의 시트면(45a, 45b)은 서로 상이한 제1, 제2 원추각(α1, α2; α4, α5)을 갖는 2개의 섹션들(49, 50; 45a, 45b)을 포함하며, 다른 시트면(45) 또는 밀봉면(49)은 제1, 제2 원추각(α1, α2; α4, α5)과는 다른 일정한 제2 원추각(α3; α6)을 갖고, 2개의 섹션들(49, 50; 45a, 45b) 사이의 전환부에는 돌출된 에지(54)가 형성되며, 상기 에지에는 일정한 원추각(α3; α6)을 갖는 면(45; 49)이 지지되는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료 분사 장치용 고압 펌프.
- 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 원추각들(α1, α2; α4, α5)과 제3 원추각(α3; α6) 사이의 차이는 대략 0.1°내지 90°사이에 있으며, 바람직하게는 대략 0.1°내지 20°사이에 있는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료 분사 장치용 고압 펌프.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 서로 다른 원추각들(α1, α2)을 갖는 2개의 섹션들(49, 50)은 밸브 부재(46)의 밀봉면에 배치되며, 상기 제1 섹션(49)은 연료 공급부(38, 53)를 향해 배치되고 제1 원추각(α1)을 포함하며, 상기 제2 섹션(50)은 펌프 작동 챔버(24)를 향해 배치되고 제1 원추각(α1)보다 작은 제2 원추각(α2)을 갖는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료 분사 장치용 고압 펌프.
- 제3항에 있어서, 상기 밸브 부재(46)의 밀봉면의 제1 섹션(49)의 제1 원추각(α1)은 시트면(45)의 일정한 제3 원추각(α3)보다 더 크며, 밸브 부재(46)의 밀봉면의 제2 섹션(50)의 제2 원추각(α2)은 시트면(45)의 일정한 제3 원추각(α3)보다 더 작은 것을 특징으로 하는 엔진의 연료 분사 장치용 고압 펌프.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 서로 다른 원추각들(α4, α5)을 갖는 2개의 섹션들(45a, 45b)은 시트면에 배치되며, 상기 제1 섹션(45a)은 연료 공급부(38, 53) 를 향해 배치되고 제1 원추각(α4)을 포함하며, 상기 제2 섹션(45b)은 펌프 작동 챔버(24)를 향해 배치되고 제1 원추각(α4)보다 큰 제2 원추각(α5)을 갖는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료 분사 장치용 고압 펌프.
- 제5항에 있어서, 상기 시트면의 제1 섹션(45a)의 제1 원추각(α4)은 밸브 부재(46)의 밀봉면(49)의 일정한 제3 원추각(α6)보다 더 작으며, 시트면의 제2 섹션(45b)의 제2 원추각(α5)은 밸브 부재(46)의 밀봉면(49)의 일정한 제3 원추각(α6)보다 더 큰 것을 특징으로 하는 엔진의 연료 분사 장치용 고압 펌프.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 부재(60)는 적어도 거의 원추형으로 형성되며, 밀봉면(64)은 상기 밸브 부재(60)의 표면의 하나의 영역을 통해서 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료 분사 장치용 고압 펌프.
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