KR20090102632A - 내연 엔진용 연료 펌프 - Google Patents

내연 엔진용 연료 펌프

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KR20090102632A
KR20090102632A KR1020090006937A KR20090006937A KR20090102632A KR 20090102632 A KR20090102632 A KR 20090102632A KR 1020090006937 A KR1020090006937 A KR 1020090006937A KR 20090006937 A KR20090006937 A KR 20090006937A KR 20090102632 A KR20090102632 A KR 20090102632A
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게르하르트 돔베르게르
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 피스톤(10)을 구비하고, 피스톤 또는 각각의 피스톤(10)이 하나 이상의 흡입 구멍(18)을 통해 서로 연결된 흡입 공간(16) 및 고압 공간(17)과 연동하되, 피스톤 또는 각각의 피스(10)톤이 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍(18)을 폐쇄하여 흡입 공간(16)으로부터 고압 공간(17)으로의 연료 흐름을 저지하거나, 아니면 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍(18)을 개방하여 흡입 공간(16)으로부터 고압 공간(17)으로 연료가 채워지는 것을 가능케 하는 내연 엔진용 연료 펌프에 관한 것이다. 본 발명에 따른 연료 펌프는 흡입 공간(16)으로부터 분리된 차단 제어 공간(19)을 포함하고, 차단 제어 공간(19)은 하나 이상의 차단 제어 홈(24) 및 하나 이상의 차단 제어 구멍(22)을 경유하여 고압 공간(17)에 연결될 수 있되, 피스톤 또는 각각의 피스톤(10)이 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍(18)을 개방하여 흡입 공간(16)으로부터 고압 공간(17)으로의 연료의 유입을 가능케 하거나, 아니면 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22)을 개방하여 고압 공간(17)으로부터 차단 제어 공간(19)으로의 연료의 유출을 가능케 하도록 그와 같이 연결될 수 있다.

Description

내연 엔진용 연료 펌프{FUEL PUMP FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 내연 엔진용 연료 펌프, 즉 연료 분사 펌프에 관한 것이다.
실제로 공지되어 있는 내연 엔진용의 경사 에지 제어 피스톤 방식의 고압 연료 분사 펌프는 통상적으로 피스톤을 구비하는데, 흡입 공간 및 고압 공간이 그 연료 펌프의 피스톤과 연동한다. 연료 펌프의 흡입 공간 및 고압 공간은 통상적으로 하나 이상의 흡입 구멍을 통해 서로 연결되는데, 연료 펌프의 피스톤이 어느 하나의 위치에서 그 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍을 폐쇄하여 흡입 공간으로부터 고압 공간으로의 연료 흐름을 저지한다. 피스톤의 다른 위치에서는, 피스톤이 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍을 개방하여 흡입 공간으로부터 고압 공간으로 연료가 채워지는 것을 가능케 한다. 연료는 소위 예비 급송 시스템에 의해 연료 펌프의 흡입 공간에 도달하고, 그 흡입 공간으로부터 출발해서, 특히 연료 펌프의 피스톤의 위치에 의존하여 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍을 통해 고압 공간에 도달하는데, 피스톤의 위치는 캠에 의해 제어된다.
피스톤이 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍을 폐쇄하는 경우, 흡입 공간으로부터 고압 공간으로의 연료 흐름이 저지되고, 그에 따라 내연 엔진의 실린더에의 분사가 일정한 압력으로 이뤄질 수 있을 정도로 연료가 고압 공간에서 압축되게 된다. 피스톤이 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍을 다시 개방하기 시작하자마자 분사 단계가 종료되고, 그러면 연료는 고압 공간으로부터 연료 펌프의 흡입 공간으로 역류하게 된다.
그러한 연료 펌프의 피스톤은 제어 에지를 구비한다. 즉, 연료 펌프의 소위 유효 행정을, 그에 따라 연료 펌프의 분사량을 결정하는 급송 시작 제어 에지 및 급송 종료 제어 에지를 구비한다. 흡입 공간을 고압 공간에 연결하는 흡입 구멍 또는 그러한 각각의 흡입 구멍은 피스톤의 제어 에지에 의해 폐쇄되거나 개방된다. 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍이 폐쇄되면, 고압 공간에 존재하는 연료가 위쪽으로 이동하는 피스톤에 의해 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍으로 역류하여 내몰아지는데, 그러한 역류는 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍에 캐비테이션 기포(cavitation bubbles)를 생성한다. 펌프 피스톤의 급송 종료 제어 에지가 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍을 다시 개방하면, 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍 내의 압력이 급격히 상승하고, 그럼으로써 캐비테이션 기포가 파열될 수 있다. 그로 인해, 피스톤, 특히 피스톤의 제어 에지의 구역에서는 물론 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍에서도 캐비테이션 손상(cavitation damage)이 유발될 수 있다. 따라서, 그러한 캐비테이션 손상에 대한 내구성이 있는 연료 펌프가 필요하다.
그로부터 출발된 본 발명의 목적은 신규의 연료 펌프를 제공하는 것이다.
그러한 목적은 청구항 1에 따른 연료 펌프에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 연료 펌프는 흡입 공간으로부터 분리된 차단 제어 공간을 포함하고, 그 차단 제어 공간은 하나 이상의 차단 제어 홈 및 하나 이상의 차단 제어 구멍을 경유하여 고압 공간에 연결될 수 있되, 피스톤이 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍을 개방하여 흡입 공간으로부터 고압 공간으로의 연료의 유입을 가능케 하거나, 아니면 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍을 개방하여 고압 공간으로부터 차단 제어 공간으로의 연료의 유출을 가능케 하도록 그와 같이 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 연료 펌프에서는, 고압 공간으로의 연료의 유입이 고압 공간으로부터의 연료의 유출과 분리된다. 즉, 연료 펌프가 하나 이상의 흡입 구멍을 경유하여 고압 공간에 연결될 수 있는 흡입 공간에 추가하여, 흡입 공간으로부터 분리된 차단 제어 공간을 구비하고, 그 차단 제어 공간이 하나 이상의 차단 제어 구멍을 경유하여 고압 공간에 연결될 수 있도록 함으로써, 그와 같이 고압 공간으로의 연료의 유입과 고압 공간으로부터의 연료의 유출을 서로 분리시킨다.
그럼으로써, 급송 종료 시에 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍 및 흡입 공간에서 압력 상승이 형성되어 그러한 압력 상승에 의해 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍에 존재하는 캐비테이션 기포가 파열되는 현상을 피할 수 있다. 따라서, 캐비테이션 손상이 효과적으로 회피될 수 있게 된다.
흡입 공간과 차단 제어 공간에서는 상이한 크기의 압력이 설정될 수 있되, 차단 제어 공간에서보다는 흡입 공간에서 더 높은 압력이 유포되도록 하는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 캐비테이션 기포의 생성이 효과적으로 저지될 수 있게 된다. 또한, 차단 제어 공간에서 허용될 수 없는 압력 상승이 일어나는 것을 방지할 수 있게 된다.
종속 청구항들 및 이후의 설명으로부터 본 발명의 바람직한 개선된 구성들을 명확히 알 수 있을 것이다. 이하, 본 발명의 실시예들을 그에 한정함이 없이 첨부 도면들에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 연료 펌프는 흡입 공간으로부터 분리된 차단 제어 공간을 구비하고 그 차단 제어 공간이 하나 이상의 차단 제어 구멍을 경유하여 고압 공간에 연결될 수 있도록 함으로써, 고압 공간으로의 연료의 유입과 고압 공간으로부터의 연료의 유출을 서로 분리시키고, 그에 따라 급송 종료 시에 흡입 구멍 및 흡입 공간에서 압력 상승이 형성되어 그러한 압력 상승에 의해 흡입 구멍에 존재하는 캐비테이션 기포가 파열되는 현상을 피할 수 있게 한다. 그럼으로써, 캐비테이션 손상이 효과적으로 회피될 수 있게 된다. 또한, 차단 제어 공간에서보다는 흡입 공간에서 더 높은 압력이 유포되도록 압력을 설정함으로써, 캐비테이션 기포의 생성을 효과적으로 저지할 수 있고, 차단 제어 공간에서 허용될 수 없는 압력 상승이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 내연 엔진용 연료 펌프를 절취하여 개략적으로 나타낸 횡단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 피스톤 11: 펌프 실린더
12: 캠 13: 급송 시작 제어 에지
14: 급송 종료 제어 에지 15: 펌프 하우징
16: 흡입 공간 17: 고압 공간
18: 흡입 구멍 19: 차단 제어 공간
20, 23: 벽부 21: 라인
22: 차단 제어 구멍 24: 차단 제어 홈
도 1은 특히 디젤 내연 엔진에 사용되는 본 발명에 따른 연료 펌프, 즉 소위 경사 에지 제어 피스톤 방식의 고압 연료 분사 펌프의 횡단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1의 연료 펌프는 펌프 실린더(11) 내에서 안내되는 피스톤(10)을 구비한다. 즉, 피스톤(10)은 캠(12)에 의해 제어되면서 펌프 실린더(11) 내에서 왕복 이동될 수 있다. 피스톤(10)은 그 피스톤 헤드의 구역에 제어 에지들, 즉 급송 시작 제어 에지(13)와 급송 종료 제어 에지(14)를 구비한다.
그 2개의 제어 에지(13, 14)는 함께 소위 연료 펌프의 유효 행정을, 그에 따라 연료 펌프의 분사량을 한정한다. 연료 펌프의 피스톤(10)은 펌프 하우징(15)에 마련된 흡입 공간(16) 및 펌프 실린더(11)의 고압 공간(17)과 연동하는데, 흡입 공간(16)은 하나 이상의 흡입 구멍(18)을 경유하여 고압 공간(17)에 연결될 수 있다. 도 1에는 흡입 공간(16)을 고압 공간(17)에 연결할 수 있는 흡입 구멍(18)이 단지 하나만 도시되어 있다. 그러한 흡입 구멍이 여러 개 존재할 수도 있다.
본 발명에 따른 연료 펌프는 흡입 공간(16)에 추가하여 차단 제어 공간(19)을 구비하는데, 그 차단 제어 공간(19)은 역시 펌프 하우징(15)에 마련되고, 벽부(20)에 의해 흡입 공간(16)으로부터 분리된다. 펌프 피스톤(10)의 축 방향으로 보았을 때에, 흡입 공간(16)은 차단 제어 공간(19)보다 흡입 공간(16)이 라인(21)에 대해 더 작은 간격을 갖도록 차단 제어 공간(19)으로부터 분리되는데, 그 라인(21)을 경유하여 고압 공간(17)이 도시를 생략한 분사 노즐에 연결되어 고압 공간(17)에서 압축된 연료를 내연 엔진의 실린더에 분사하게 된다. 그러한 라인(21)이 여러 개 존재할 수도 있다.
차단 제어 공간(19)은 하나 이상의 차단 제어 구멍(22) 및 하나 이상의 차단 제어 홈(24)을 경유하여 고압 공간(17)에 연결될 수 있는데, 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22)은 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍(18)으로부터 공간적으로 분리되되, 피스톤(10)의 축 방향으로 보았을 때에 벽부(23)에 의해 서로 분리되는 방식으로 분리된다. 차단 제어 공간(19)은 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22) 및 차단 제어 홈 또는 각각의 차단 제어 홈(24)을 경유하여 고압 공간(17)에 연결될 수 있되, 피스톤(10)이 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍(18)을 개방하여 흡입 공간(16)으로부터 고압 공간(17)으로의 연료의 유입을 가능케 하거나, 아니면 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22)을 개방하여 고압 공간(17)으로부터 차단 제어 홈(24)을 경유하여 차단 제어 공간(19)으로의 연료의 유출을 가능케 하도록 그와 같이 연결될 수 있다.
따라서, 흡입 공간(16)이 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍(18)을 경유하여 고압 공간(17)에 연결되거나, 아니면 차단 제어 공간(19)이 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22) 및 차단 제어 홈 또는 각각의 차단 제어 홈(14)을 경유하여 고압 공간(17)에 연결되게 된다. 흡입 공간(16)과 차단 제어 공간(19)이 동시에 고압 공간(17)에 연결되는 일은 결코 없다.
그러므로, 본 발명의 사상은 서로 분리되어 이격된 공간들, 즉 흡입 공간(16) 또는 차단 제어 공간(19)과 통하는 공간적으로 서로 분리된 채로 서로 상하로 배치된 구멍들, 즉 하나 이상의 흡입 구멍(18)과 하나 이상의 차단 제어 구멍(22)에 의해, 고압 공간(17)에 연료를 채우는 것과 고압 공간(17)을 흡입 공간(16)으로부터 차단하는 것을 공간적으로 분리시키는 것이다.
그럼으로써, 급송 종료 시에 차단 제어 과정에 의해 흡입 공간(16)에서의 압력 상승이 일어나지 않고, 그에 따라 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍(18)에 경우에 따라 존재하는 캐비테이션 기포가 파열되는 일이 없어지게 된다. 급송 종료 제어 에지(14)가 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22)을 개방하면, 라인 또는 각각의 라인(21)을 경유하여 분사 밸브에 공급되지 않고 고압 공간(17)에 존재하는 연료가 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22) 및 차단 제어 홈 또는 각각의 차단 제어 홈(24)을 경유하여 차단 제어 공간(19)으로 내몰아질 수 있게 된다.
흡입 공간(16)과 차단 제어 공간(19)에 상이한 압력을 설정하는 것이 가능한데, 전형적으로 차단 제어 공간(19)에서의 압력보다 흡입 공간(16)에서의 압력이 더 높게 설정된다. 그럼으로써, 한편으로는 캐비테이션 기포의 생성이 저지되고, 다른 한편으로는 차단 제어 공간(19)에서 허용될 수 없는 압력 상승이 형성되는 것을 피할 수 있게 된다.
흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍(18)과 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22) 사이의 축 방향 간격은 한편으로 피스톤(10)의 제어 에지(13, 14)에 의해 정해지는 최대 유효 행정이 제공될 수 있고 다른 한편으로 흡입 구멍(18) 또는 각각의 흡입 구멍(18)과 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22) 사이의 벽부(23)가 설정되는 압력 부하를 견뎌내도록 그 크기가 정해진다.

Claims (6)

  1. 하나 이상의 피스톤을 구비하고, 피스톤 또는 각각의 피스톤은 하나 이상의 흡입 구멍을 통해 서로 연결된 흡입 공간 및 고압 공간과 연동하되, 피스톤 또는 각각의 피스톤이 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍을 폐쇄하여 흡입 공간으로부터 고압 공간으로의 연료 흐름을 저지하거나, 아니면 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍을 개방하여 흡입 공간으로부터 고압 공간으로 연료가 채워지는 것을 가능케 하는 내연 엔진용 연료 펌프에 있어서,
    흡입 공간(16)으로부터 분리된 차단 제어 공간(19)을 포함하고, 차단 제어 공간(19)은 하나 이상의 차단 제어 홈(24) 및 하나 이상의 차단 제어 구멍(22)을 경유하여 고압 공간(17)에 연결될 수 있되, 피스톤 또는 각각의 피스톤(10)이 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍(18)을 개방하여 흡입 공간(16)으로부터 고압 공간(17)으로의 연료의 유입을 가능케 하거나, 아니면 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22)을 개방하여 고압 공간(17)으로부터 차단 제어 공간(19)으로의 연료의 유출을 가능케 하도록 그와 같이 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 흡입 공간(16)과 차단 제어 공간(19)은 피스톤(10)의 축 방향으로 서로 떨어져 있고, 벽부(20)에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흡입 공간(16)과 차단 제어 공간(19)에 상이한 압력이 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍(18)과 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22)은 피스톤(10)의 축 방향으로 서로 떨어져 있고, 벽부(23)에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흡입 공간(16)은 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍(18)을 경유하여 고압 공간(17)에, 그리고 차단 제어 공간(19)은 차단 제어 홈 또는 각각의 차단 제어 홈(24) 및 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22)을 경유하여 고압 공간(17)에 각각 연결될 수 있되, 흡입 공간(16) 아니면 제어 차단 공간(19)이 고압 공간(17)에 연결되지만 흡입 공간(16)과 제어 차단 공간(19)이 동시에 고압 공간(17)에 연결되는 일은 결코 없도록 그와 같이 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
  6. 제4항에 있어서, 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍(18)과 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22) 사이의 축 방향 간격은 한편으로 피스톤(10)의 제어 에지(13, 14)에 의해 정해지는 최대 유효 행정이 제공될 수 있고 다른 한편으로 흡입 구멍 또는 각각의 흡입 구멍(18)과 차단 제어 구멍 또는 각각의 차단 제어 구멍(22) 사이의 벽부(23)가 설정되는 압력 부하를 견뎌내도록 그 크기가 정해지는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
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