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KR100539209B1 - 고압 서플라이 펌프 - Google Patents

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KR100539209B1
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Abstract

본 발명은 디젤엔진 연료분사장치인 커먼레일 인젝션 시스템의 고압 서플라이 펌프에 관한 것으로,
축압식 연료분사장치의 커먼레일에 연료를 축압시키는 고압 서플라이펌프에 있어서, 펌프 하우징내에 편심 캠이 가공된 캠 샤프트를 설치하고, 편심캠 외면에 삼각형 모양의 앵글부시를 취부하고 앵글부시 평면에 플런저 끝단에 체결된 스프링시트와 슈가 안착되어 있고, 레이디얼 방향으로 3개의 배럴부에 플런저를 매칭하고, 3개의 펌핑유닛중 2개의 펌핑유닛은 플런저실의 입구쪽에 시트형 체크밸브와와 플런저실의 출구쪽에는 볼밸브를 설치하였고 1개의 펌핑유닛에는 플런저실 입구에 시트형 니들밸브와 아마츄어 그리고 솔레노이드로 구성된 프리스트로크 컨트롤밸브와 출구측에 볼형 체크밸브를 설치하여 3개의 펌핑유닛을 120도 간격으로 위치되게 형성하므로서, 저압의 연료를 스필 시키고 커먼레일에 설치된 압력 컨트롤밸브에서 스필되는 고압의 연료량을 절감시켜 유온상승을 현저히 저감한 것이다.

Description

고압 서플라이 펌프{High pressure supply pump}
본 발명은 디젤엔진 연료분사장치인 커먼레일 인젝션 시스템의 고압 서플라이 펌프에 관한 것이다.
고압 서플라이 펌프는 일렉트릭 프리 피드펌프에 의해서 저압의 연료가 가압된 후, 고압 서플라이 펌프의 하우징과 분리 가공되어 조립된 배럴과 플런저로 이루어진 플런저실로 공급되어 플런저의 왕복운동에 의해 흡입 압축하여 커먼레일에 연료를 축압시키게 된다.
이러한 고압의 연료를 축압시키는 종래의 서플라이 펌프의 유량 및 압력제어는 플런져에 의해 가압된 고압의 연료가 출구측 체크밸브를 통과하여 축압되고, 고압의 연료가 축압된 유로에 장착된 솔레노이드와 볼밸브 및 오리피스로 구성되는 압력 컨트롤밸브가 커먼레일에 축압된 고압의 연료를 직접 제어하도록 구성되어 있다.
그러나 전기한 종래 기술의 고압 서플라이 펌프는 프리-피드펌프가 장착되어 있지 않고 압력 및 유량제어에 있어서 고압의 연료를 직접 제어 하기 때문에 솔레노이드의 소모전력이 크고, 인젝션(Injection) 필요량 이상의 유량을 고압화 하기 때문에 소비동력이 커지며, 고압의 연료가 압력 컨트롤밸브의 오리피스를 통과하여 스필되기 때문에 유온의 상승이 커지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 제거하기 위하여 안출된 것으로서,
고압의 연료를 축압하여 목표압력을 유지 제어할 경우 압력 컨트롤밸브에 의해 스필되는 연료가 리턴됨으로써 발생하는 유온의 상승을 줄이기 위해 입구측 저압의 연료 즉, 플런져실로 흡입된 연료를 가압하는 행정초기에 커먼레일의 목표압력과 필요분사량을 형성하기 위해 계산된 필요 연료량을 제외한 연료를 플러저실 입구 측에 설치한 프리스트로크 컨트롤밸브쪽으로 다시 스필시킨 후, 필요 연료량을 가압하기 위한 입구측 밸브의 닫히는 시점을 제어하도록 입구측 프리스트로크 컨트롤밸브의 솔레노이드에 전류를 인가하여 밸브를 닫음로써 연료를 가압 토출 시키도록 하는 프리 스트로크 컨트롤밸브를 3개의 플런저 중 1개 또는 3개의 플런저에 적용하여 저압의 연료를 스필 시키고 커먼레일에 설치된 압력 컨트롤밸브에서 스필되는 고압의 연료량을 절감시키므로서 유온상승을 현저히 저감한 고압 서플라이 펌프를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
전기한 목적을 이루기 위한 기술수단으로는, 고압의 연료 축압시 발생하는 유온상승을 낮추기 위해 3개의 플런저(7)중 1개의 플런저(7)에 솔레노이드(10)로 작동되는 프리스트로크 컨트롤밸브(1)를 설치하여 2개의 플런저(7)는 전 스트로크를 펌핑하여 연료를 축압하고 프리스트로크 컨트롤밸브(1)가 설치된 플런저(7)는 인젝터 분사량과 커먼레일의 목표압력형성에 필요한 연료량 만큼을 토출하도록 제어하게 된다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부도면에 의하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 구성을 나타낸 커먼레일 인젝션 시스템의 개략도이다.
프리피드 펌프(4)에 의해서 연료 탱크의 연료를 1차 가압하여 고압펌프의 플런저실 입구측 체크밸브(8)와 연결된 유로로 보내지게 되고, 유로가 일정압력 이상이 되면 오버 플로우 밸브(17)를 통하여 펌프 하우징(3)으로 들어가 부품의 윤활 및 냉각작용을 한 후, 다시 연료탱크로 리턴 된다.
또한, 3개의 플런저실중 기계적인 입구측 체크밸브(8)가 설치된 2개의 플런저실로 유입된 연료는 캠 샤프트(5)의 회전에 의하여 플런저(7)의 왕복운동으로 연료를 가압하게 되어 플런저(7)의 전 스트로크 펌핑 토출되고, 인젝터의 분사량과 커먼레일의 압력을 모니터링하여 목표압력 대비 필요연료량을 계산하고, 프리스트로크 컨트롤밸브(1)의 솔레노이드(10)에 전류를 인가하여 밸브를 닫음으로써 필요 연료량을 토출하여 목표압력을 맞추게 된다.
또한, 프리스트로크 컨트롤밸브(1)에 의해 목표압보다 초과될 경우 커먼레일에 설치된 압력컨트롤밸브에 의해 압력이 조절되도록 구성이 되어 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 단면 설명도로서, 펌프 하우징(3)내에 편심 캠이 가공된 캠 샤프트(5)를 설치하고 편심캠 외면에 삼각형 모양의 앵글부시(6)를 취부하고, 앵글부시(6) 평면에는 플런저(7) 끝단에 체결된 스프링시트(14)와 슈(15)가 안착되어 있고, 레이디얼 방향으로 3개의 배럴(18)부를 하우징(3)과 일체로 가공하여 유로의 연결부를 없애도록 가공한 것이다.
이와 같이 가공된 각 배럴(18)부에 플런저(7)를 매칭하고, 2개의 플런저(7)실 입구에는 시트형 체크밸브와 출구측에는 볼형 체크밸브(9)를 설치하며, 나머지 1개의 플런저(7)실 입구에는 시트형 니들밸브(11)와 아마츄어(13) 그리고 솔레노이드(10)로 구성된 프리스트로크 컨트롤밸브(1)와 출구측에 볼밸브(9)를 설치한 펌핑유닛을 다른 2개의 배럴부와 120도 간격으로 설치한 것이다.
이와 같이 설치된 펌핑유닛은 캠 샤프트(5)가 회전함에 따라 프리피드펌프(4)에 의하여 송유된 저압의 연료가 플런저(7)실 입구와 연결된 유로로 유입 되고, 플런저 스프링 (16)에 의해 플런저(7)가 리턴되는 흡입행정과정에 있는 펌핑유닛은 플런저(7)실로 연료가 유입되게 되고, 압축행정에 있는 펌핑유닛은 캠프로파일이 상승함에 따라 앵글부시(6)와 슈(15)의 슬라이딩과 함께 상승하게 되어 플런저(7)가 상승 플런저(7)실에 흡입되어 있는 연료를 가압하여 출구측 볼밸브(9)를 통하여 출구측 어댑터와 연결된 커먼레일에 연료를 축압시키고, 입구측에 솔레노이드(10)로 구성된 프리스트로크 컨트롤밸브(1)가 설치된 펌핑 유닛은 입구측 밸브의 닫히는 시점을 조절함으로써 토출유량을 조절하도록 하는 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 프리스트로크 컨트롤밸브(1)의 각 행정별 작동상태를 도시한 것이고, 도 4는 이를 그래프로 나타낸 것이다.
플런저(7)가 리턴되는 흡입행정시에는 도3a의 도시와 같이 솔레노이드(10)에 지지된 니들스프링(12)에 의하여 니들밸브(11)가 열려 연료를 흡입하게 되고, 도3c의 도시와 같이 캠 샤프트(5)가 회전하여 플런저(7)가 압축하는 행정에는 모니터링 되는 커먼레일의 압력과 분사량에 따라 계산된 필요 연료량이 결정되고 프리스트로크 컨트롤밸브(1)가 닫히는 시점이 결정된다.
솔레노이드(10)에 전류가 인가되기 전에는 밸브가 열려있기 때문에 압축행정시 플런저(7)실에 있던 연료는 다시 입구쪽으로 스필되고, 또한 결정된 밸브의 닫힘 시기에는 솔레노이드(10)에 전류를 인가하여 아마츄어(13)에 솔레노이드(10) 흡인력이 작용하여 아마츄어(13)에 조립된 니들밸브(11)가 닫히도록 함으로써 고압을 형성하여 출구측 체크밸브를 통하여 커먼레일에 연료를 축압하여 목표압력을 형성하게 되는 과정을 나타낸 것이다.
이상과 같이 본 발명의 고압서플라이 펌프는 프리피드펌프와 3개의 펌핑 유닛중 1개의 펌핑 유닛의 입구측에 프리스트로크 컨트롤밸브를 적용하여 이에 의해 인젝션량과 커먼레일의 목표 압력을 형성하도록 축압 연료량을 조절하여 고압의 압력조절밸브에서의 리턴유량을 최소화하여 유온의 상승을 낮춤은 물론, 플런저가 매칭되는 배럴부를 하우징과 일체로 가공함으로써 고압유로 연결부의 누유 가능성을 제거하여 안정성을 확보하였다.
도 1 은 본 발명의 개략구성도
도 2 는 본 발명의 단면도로서, 도2a는 측단면도이고, 도2b는 정단면도이다
도 3 은 본 발명의 프리 스트로크 콘트롤(Pre-Stroke Control) 작동도로서, 도3a는 흡입상태의 작동설명도이고, 도3b는 스필상태의 작동설명도, 도3c는 가압토출 상태의 작동설명도이다.
도 4 는 본 발명 고압 서플라이펌프의 작동상태를 도시한 그래프.
도 5 는 종래의 펌프 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 프리스트로크 컨트롤밸브 2: 압력 컨트롤밸브
3: 펌프 하우징 4: 프리피드 펌프
5: 캠 샤프트 6: 앵글 부시
7: 플런저 8: 입구측 체크밸브
9: 출구측 볼밸브 10: 솔레노이드
11: 니들밸브 12: 니들밸브 스프링
13: 아마츄어 14: 스프링 시트
15: 슈 16: 플런저 스프링
17: 오버플로우 밸브 18: 배럴

Claims (2)

  1. 축압식 연료분사장치에서 커먼레일에 연료를 축압시키는 고압 서플라이펌프에 있어서,
    펌프 하우징(3)내에 편심 캠이 가공된 캠 샤프트(5)를 설치하고, 편심캠 외면에 삼각형 모양의 앵글부시(6)를 취부하고 앵글부시(6) 평면에 플런저(7) 끝단에 체결된 스프링시트(14)와 슈(15)가 안착되어 있고, 레이디얼 방향으로 3개의 배럴(18)부에 플런저(7)를 매칭하고, 3개의 펌핑유닛중 2개의 펌핑유닛은 플런저(7)실의 입구쪽에 시트형 체크밸브(8)와 플런저(7)실의 출구쪽에는 볼밸브(9)를 설치하였고 1개의 펌핑유닛에는 플런저(7)실 입구에 시트형 니들밸브와 아마츄어(13) 그리고 솔레노이드(10)로 구성된 프리스트로크 컨트롤밸브(1)와 출구측에 볼밸브(9)를 설치하여 3개의 펌핑유닛을 120도 간격으로 위치되게 형성함을 특징으로 하는 고압 서플라이 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서, 3개의 배럴(18)부를 펌프하우징(3)과 일체로 형성하여 출구측 볼밸브(9)를 지나는 고압유로의 연결부를 제거함을 특징으로 하는 고압 서플라이 펌프.
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