KR19980042724A

KR19980042724A - 분배형 연료 분사펌프

Info

Publication number: KR19980042724A
Application number: KR1019970062705A
Authority: KR
Inventors: 구보겐이치; 우라노미쓰노리; 요코다도루; 마쓰바라준
Original assignee: 오타유다카; 가부시키가이샤제쿠세루
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 1998-08-17
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: EP0845591A3; KR100299835B1; EP0845591A2; US5806493A; JPH10159671A

Abstract

인너캠방식의 연료 분사펌프에 있어서 회전자에 분배포오트에 대하여 Y자형을 이루는 둘레방향으로 대칭적으로 어긋난 2개의 밸런스포오트를 형성한다. 밸런스포오트의 개구단과 분배포오트의 개구단을 회전자의 축에 대하여 수직이 되는 동일면상에 배치한다. 분배포오트의 축선에 대하여 밸런스포오트와의 둘레방향의 어긋남각을 θ로 할 때, 분배포오트의 개구면적(S₁)과 밸런스포오트의 개구면적(S₂)이 S₁= ｜2·S₂·cosθ｜의 관계를 만족시키도록 설정된다. 연료송출통로의 위상간격과 2개의 밸런스포오트의 위상간격은 같게 설정되어 있다. 회전자와 그 지지부재와의 미끄럼 접촉부분에서의 소부를 양호하게 억제하여 각 연료송출통로의 잔압을 균일하게하여 안정된 분사특성을 얻을 수 있다.

Description

분배형 연료 분사펌프

본 발명은 기관에 동기하여 회전하는 회전자의 직경방향으로 플랜저를 왕복동시켜 회전자에 형성된 압축실의 용적을 상기 플랜저에 의하여 가변적으로 하여, 압축된 연료를 분배포오트로부터 이와 연통가능한 연료송출통로로 압송하도록 한 분배형 연료 분사펌프에 관한 것이다.

본 출원인이 개발을 진행하고 있는 이러한 종류의 분배형 연료 분사펌프는 회전자와 이를 지지하는 부재와의 미끄럼 접촉부분에서 소부(燒付)가 문제로 되어 있기 때문에, 이 소부를 방지할 목적으로 일본국 특개 평8-61180호 공보의[0064]∼[0066](제13란 47행째∼제14란 제32형째) 및 도 12에 도시된 바와 같은 기술이 본 출원인에 의하여 제안되어 있다.

즉, 기관과 동기하여 회전하는 회전자에 직경방향의 압력균형을 꾀하는 2개의 포오트(64, 65 : 상기 공보에 있어서의)를 형성하고, 이들 포오트(64 : 65)의 개구단을 지지부재와의 미끄럼 접촉면에 개구함과 동시에 분배포오트의 개구단과 축방향의 위치를 일치시켜 설치하고, 2개의 포오트(64, 65)를 분배포오트(33)와 함께 압축실로부터 뻗은 세로구멍(30)에 접속하여 축방향으로 투영한 때에 Y자형상이 되도록 하여, 분배포오트에 유도되는 압축연료에 의하여 작용하는 직경방향의 압력과, 2개의 포오트(64, 65)로 유도되는 압축연료에 의하여 작용하는 직경방향의 압력과의 균형을 꾀하고, 이에 의하여 미끄럼 접촉면에서의 소부를 억제하도록 한 것이다.

이와 같이 분배포오트의 개구단과 축방향에 있어서 같은 위치에 압력균형용의 포오트를 형성함으로써 회전자와 그 지지부재와의 소부가 저감된 것은 이미 확인되어 있는 바이나, 내구성이 있는 실용적인 분사펌프를 얻기 위해서는 다시 밸런스포오트의 최적형상을 결정할 필요가 있다.

또, 분배통로가 연료송출 통로로부터 벗어나는 비분사 구간에서는 분사마다의 특성을 균일하게 하기 위하여 각 연료송출통로의 잔압을 균일하게 해두는 것이 바람직하다. 이 때문에 종래에는 일본국 특개 평7-269439호 공보의 No. 47이나 특개 평7-247931호 공보의 도 1등에 개시된 바와 같이, 분배포오트와 챔버를 연통시키는 균압포오트를 회전자표면에 형성하도록 하고 있었으나, 상술한 바와 같이 밸런스포오트가 분배포오트에 형성되는 경우에는 다시 균압포오트를 형성하면 회전자의 형상의 복잡하게 되어, 자칫하면 균압 포오트와 밸런스포오트가 형성위치의 형편상 간섭하게 되는 것이 염려된다.

그래서, 본 발명에 있어서는 밸런스포오트의 형상의 최적화를 꾀하고, 회전자와 그 지지부재와의 미끄럼 접촉부분에서의 소부를 양호하게 억제하여 보다 내구성이 있는 실용적인 분배형 연료 분사펌프를 제공하는 것을 과제로 하고 있다. 또, 균압포오트를 새로 형성하지 않고 각 연료송출통로의 잔안을 소정압으로 균일하게 하여 안정된 분사특성을 얻을 수 있는 분배형 연료 분사펌프를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

본 발명자는 분배포오트에 대하여 Y자형상이 되는 밸런스포오트를 회전자에 형성하는 것을 전제로 하고, 회전자와 그것을 지지하는 부재와의 미끄럼 접촉부분에서의 소부를 실용적으로 이용할 수 있을 정도까지 저감시킴과 동시에, 분사마다의 특성의 불균일을 억제할 수 있는 밸런스포오트의 구조에 대하여 예의 연구를 거듭한 결과, 본원 발명을 완성하기에 이르렀다.

도 1은 본 발명의 분배형 연료 분사펌프를 도시한 단면도.

도 2a는 도 1에 도시한 회전자와 그 주변부재를 도시한 단면도, 도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ선으로 절단한 회전자와 회전자지지부재를 도시한 단면도로서 연료송출통로가 4개 있는 경우를 도시한 것이며, 도 2c는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ선으로 절단한 회전자와 회전자지지부재를 도시한 단면도로서 연료송출통로가 6개 있는 경우를 도시한 것이다.

도 3은 연료송출통로가 4개인 경우의 회전자에 형성되는 분배포오트와 밸런스포오트와의 관계를 도시한 설명도인데, 도 3a는 분배포오트가 연료송출통로와 연통하고 있는 상태도, 도 3b는 밸런스포오트가 연료송출통로와 연통하고 있는 상태도.

도 4는 연료송출통로가 6개인 경우의 회전자에 형성되는 분배포오트와 밸런스포오트와의 관계를 도시한 설명도인데, 도 4a는 분배포오트가 연료송출통로와 연통하고 있는 상태도, 도 4b는 밸런스포오트가 연료송출통로와 연통하고 있는 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 분배형 연료 분사펌프 2 : 펌프하우징

3 : 구동축 4 : 피이드펌프

5a : 저압연료역 6 : 연료실

7 : 송출밸브 8 : 회전자

9 : 회전자지지부재 10 : 벽부재

11 : 어댑터 12 : 가바나하우징

13 : 가바나 수납실 14 : 삽입구멍

15 : 삽통구멍 16 : 커플링

17 : 드러스트 베어링 18 : 스프링받이

19 : 스프링 20 : 플랜저

21 : 압축실 22 : 슈

23 : 로울러 24 : 캠링

25 : 연료유입구 26 : 연료공급통로

28 : 틈새 30 : 세로구멍

31 : 유출입포오트 33 : 분배포오트

34 : 콘트롤슬리브 35 : 걸어맞춤홈

36 : 일렉트릭 가바나 37 : 축

38 : 볼 39 : 걸림홈

40 : 타이머장치 41 : 타이머 피스톤

42 : 레버 43 : 타이밍 콘트롤 밸브(TCV)

44a, 44b : 밸런스포오트

즉, 본원 발명의 분배형 연료 분사펌프는 기관과 동기하여 회전하는 회전자와, 상기 회전자의 직경방향으로 미끄럼 움직임이 자유롭게 설치되고, 상기 회전자에 형성된 압축실의 용적을 가변적으로 하는 플랜저와, 상기 회전자의 주위에 동심상으로 설치되어 상기 플랜저의 움직임을 규정하는 캠링을 하우징내에 구비하고, 상기 압축실에 연통하여 연료를 흡입, 분배, 컷오프하는 포오트가 상기 회전자에 형성되고, 상기 분배용의 포오트가 상기 회전자를 지지하는 부재와의 미끄럼 접촉부분에서 개구함과 동시에, 동 미끄럼 접촉부분에 개구하는 연료송출통로와 연통가능하게 되어 있는 구성의 것에 있어서 상기 회전자에 상기 미끄럼 접촉부분에서 개구함과 동시에, 상기 압축실로 통하는 밸런스포오트를 설치하고, 이 밸런스포오트는 상기 연료를 분배하는 포오트에 대하여 둘레방향으로 대칭적으로 어긋나는 2개의 포오트로 이루어지며, 이들 2개의 밸런스포오트와 상기 분배포오트는 상기 회전자의 축방향으로 투영하였을 때에 Y자형으로 되도록 형성되고, 상기 밸런스포오트의 개구단과 상기 분배포오트의 개구단은 상기 회전자의 축선에 대하여 수직이 되는 동일면상에 배치됨과 동시에, 상기 분배포오트가 상기 연료송출통로와 연통하는 구간에서는 상기 밸런스포오트가 어느 연료송출통로와도 연통하지 않게 되어 있으며, 상기 분배포오트의 축선으로부터 상기 밸런스포오트의 둘레방향의 어긋난 각을 θ라고 할 때, 상기 분배포오트의 개구면적(S₁)과 상기 밸런스포오트의 개구면적(S₂)이 S₁= ｜2·S₂·cosθ｜의 관계를 충족시키도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 압축공정에 있어서 회전자의 압축실에서 연료가 가압되면, 분배포오트에 채워진 연료압이 높아져서, (연료압력)×(분배포오트의 개구면적)이라는 반력이 회전자의 직경방향(분배포오트가 형성되어 있는 쪽과 반대방향)으로 작용하나, 회전자에는 분배포오트와 축방향에서 일치하는 밸런스포오트가 형성되어 있으므로, 이 밸런스포오트에 채워져 있는 연료에 의하여 각각의 밸런스포오트로부터(연료압력)×(밸런스포오트의 개구면적)이라는 반력이 밸런스포오트와 반대의 직경방향으로 작용한다. 이 밸런스포오트는 분배포오트를 기준으로하여 회전자의 둘레방향에 대칭적으로 Y자형상이 되도록 2개가 형성되고, 또한 각각의 밸런스포오트의 개구면중 분배포오트의 개구면과 평행이 되는 투영면의 면적의 합이 분배포오트의 개구면적과 같게 형성되어 있으므로, 각각의 밸런스포오트에 의하여 생기는 가압력의 합력으로 분배포오트의 반대쪽으로 향하는 힘이 상쇄되며, 따라서 회전자의 직경방향으로는 마치 힘이 작용하지 않는 균형이 잡힌 상태로 회전자가 회전하여, 회전자가 회전자지지부재에 대하여 원활히 미끄럼 운동한다. 또한, 2개의 밸런스포오트와 분배포오트를 축방향으로 투영하였을 때에 Y자형상이 되도록 형성함으로써 연료압이 회전자주위의 3개소에 작용하게 되어, 직경방향의 압력균형을 보다 정확히 취할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 회전자의 축선에 대하여 수직이 되는 동일면상에 분배포오트와 2개의 밸런스포오트가 설치되고, 전체적으로 Y자형상으로 형성되어 있으나, 분배포오트는 연료송출통로와 연통하는 구간에서는 밸런스포오트가 연료송출통로와 연통하지 않도록 형성되어 있기 때문에, 압축연료를 분배포오트만으로 연료송출통로로 공급할 수 있어서, 분사능력에 영향을 주는 일이 없다.

또, 연료송출통로가 같은 간격으로 위상을 어긋나게하여 형성되어 있는 경우에, 연료송출통로의 위상간격과 2개의 밸런스포오트의 위상간격이 같게 설정되어 있는 것이 각 분사의 특성을 같게하기 위하여 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써 한쪽의 밸런스포오트가 연료송출통로와 연통하는 구간에서는 다른쪽의 밸런스포오트도 다른 연료송출통로와 연통하게 되어, 밸런스포오트를 통하여 연료송출통로를 서로 연통하여 연료송출통로 상호간의 잔압의 불균일을 없앨수 있다. 또한, 밸런스포오트가 연료송출통로와 연통하는 상태에 있어서는 분배포오트가 연료송출통로와 연통하고 있지 않는 상태이고, 이 사이에 흡입공정의 구간이 설치되기 때문에 연료송출통로를 밸런스포오트를 통하여 연료실과 연통시켜, 연료송출통로내의 연료압을 챔버압으로 할 수 있다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의하여 설명한다. 도 1에 인너캠방식의 분배형 연료 분사펌프가 도시되어 있는데, 분배형 연료 분사펌프(1)는 펌프하우징(2)에 구동축(3)이 삽입되고, 이 구동축(3)의 일단은 펌프하우징(2)의 외부로 돌출하여 도시생략된 기관으로부터의 구동토오크를 받아 이 기관에 동기하여(엔진회전수의 반의 회전수로) 회전하도록 되어 있다. 구동축(3)의 타단은 펌프하우징(2)내에 뻗어있고, 이 구동축(3)에는 피이드펌프(4)가 연결되며, 이 피이드펌프(4)에 의하여 후술하는 저압연료역(5a)을 통하여 공급되는 연료를 연료실(6)로 공급하도록 되어 있다.

여기서, 펌프하우징(2)은 구동축(3)이 삽통된 하우징부재(2a)와, 이 하우징부재(2a)에 조립되어 송출밸브(7)가 설치된 하우징부재(2b)와, 또한 이 하우징부재(2b)의 개구부를 폐색하여 회전자(8)의 연장선상에 설치된 하우징부재(2c)로 이루어지며, 상기 연료실(6)은 펌프하우징내에 설치된 회전자지지부재(9)와, 이 회전자지지부재(9)를 지지하는 벽부재(10) 및 후술하는 어댑터(11)로 둘러싸인 공간에 의하여 형성되어 있고, 가바나하우징(12)에 의하여 구획형성된 가바나수납실(13)로 연통하고 있다. 또 회전자지지부재(9)는 송출밸브(7)를 가진 하우징부재(2b)에 형성된 삽입구멍(14)에 삽입되어 있다.

회전자(8)는 회전지지부재(9)에 형성된 삽통구멍(15)에 유밀(油密)하게 그리고 회전이 자유롭게 지지되어 있고, 그 기단부가 커플링(16)을 통하여 구동축(3)에 연결되며, 구동축(3)의 회전에 따라 회전만이 허용되도록 되어 있다. 또, 회전자(8)의 선단부에 드러스트 베어링(17)을 통하여 배설된 스프링받이(18)와 하우징부재(2c)와의 사이에 스프링(19)이 탄력적으로 장착되고, 이 스프링(19)에 의하여 회전자(8)를 커플링쪽으로 가압하여 축방향으로의 유동을 없애도록 하고 있다.

구동축과 연결하는 회전자(8)의 기단부에는 도 2a에도 도시된 바와 같이 직경방향(방사방향)으로 플랜저(20)가 미끄럼 움직임이 자유롭게 삽입되어 있다. 이 구성예에서는 동일면상에 90도의 간격을 두고 4개의 플런저(20)가 설치되어 있고, 각각의 플랜저(20)의 선단은 회전자(8)의 기단부중앙에 설치된 압축실(21)을 폐색하도록 되어 있으며, 그 플랜저(20)의 기단은 슈(22) 및 로울러(23)를 통하여 링형상의 캠링(24)의 내면을 미끄럼 접촉하도록 되어 있다. 이 캠링(24)은 회전자(8)의 주위에 동심상으로 설치됨과 동시에, 기관의 기통수에 대응한 캠면이 안쪽에 형성되어, 회전자(8)가 회전하면 각 플랜저(20)가 회전자(8)의 직경방향(방사방향)으로 왕복운동하여, 압축실(21)의 용적을 가변적으로 하도록 되어 있다.

즉, 캠링(24)은 4기통에 대응하여 형성되어 있는 것이면 캠링(24)의 안쪽에 凸면이 90도 마다 형성되어 있고, 따라서 4개의 플랜저(20)는 압축실(21)을 끼우는 형태로 동시에 압축하도록 이동하며, 또 캠링(24)의 중심으로부터 동시에 멀어져가도록 되어 있다.

회전자(8)에는 환상의 어댑터(11)가 회전이 자유롭게 밖으로 끼워지고, 이 어댑터(11)는 둘레가장 자리의 일부가 상기 캠링(24)에 걸려서 고정되어 회전을 속박하고 있어서 캠링(24)과 함께 회전하도록 되어 있다. 또 어댑터(11)는 회전자지지부재(9)에 회전이 자유롭게 끼워맞추어져 있다.

하우징부재(2b)에는 도시하지 않은 연료탱크로부터의 연료를 유도하는 연료유입구(25)가 하우징부재(2b)의 상부에 설치되고, 이 연료유입구(25)로부터 유입되는 연료는 하우징부재 (2b)에 형성된 연료공급통로(20)로부터 벽부재(10), 어댑터(11)의 주위에 형성된 공간, 캠링(24)과 회전자(8)와의 사이에 형성된 공간, 커플링(16)의 주위등을 통하여 피이드펌프(4)의 흡인쪽으로 유도되도록 되어 있고, 이들 공간이나 통로에 의하여 연료유입구(25)로부터 피이드펌프(4)에 걸쳐서 저압연료역(5a)의 형성되어 있다.

또, 피이드펌프(4)에 의하여 압축된 연료는 펌프하우징 상부에 형성되는 통로(27) 및 펌프하우징(2)과 여기에 조립되는 가바나 하우징(12)과의 사이에 형성되는 틈새(28)를 통하여 연료실(6)로 유도됨과 동시에, 가바나수납실(13)을 통하여 오우버플로우밸브(29)로 유도되며, 이들 연통하는 부분에 의하여 고압연료역(5b)이 형성되어 있다.

회전자(8)에는 그 축방향으로 형성되어 압축실(21)로 통하는 세로구멍(30), 이 세로구멍(30)에 연통하여 회전자(8)의 둘레면에 개구하는 유출입포오트(31) 및 회전자지지부재(9)나 하우징부재(2b)에 형성된 연료송출통로(32)와 상기 세로구멍(30)을 연통가능하게 하는 분배포오트(33)가 형성되어 있다. 유출입포오트(31)는 연료실에 위치하는 부분에서 회전자(8)의 표면에 개구하고, 이 개구부분이 회전자(8)에 유밀하게 밖으로 끼워진 콘트롤슬리브(34)에 의하여 덮여 있다.

이 콘트롤슬리브(34)에는 도시되어 있지 않으나 상기 유출입포오트(31)와 연통가능한 관통구멍이 형성되며, 이 관통구멍은 유출입포오트(31)와의 연통개시 타이밍을 콘트롤슬리브(34)를 축방향으로 이동시킴으로써 가변가능한 형상으로 되어 있는 공지의 것이다(특개 평8-61180호 공보등 참조).

콘트롤슬리브(34)에는 상부 표면의 둘레방향으로 소정각도의 범위에 걸쳐 걸어맞춤 홈(35)이 형성되고, 이 걸어맞춤홈(35)에는 일렉트릭 가바나(36)의 축(37) 선단에 형성되어 있는 볼(38)이 걸어맞추어져 있다. 이 볼(38)은 축(37)에 대하여 편심되게 설치되어 있고, 외부로부터의 신호에 의하여 축(37)이 회전하면 콘트롤슬리브(34)가 회전자(8)의 축방향으로 이동하도록 되어 있다.

또, 콘트롤슬리브(34)의 하부에는 축방향으로 뻗은 걸림홈(39)이 형성되고, 이 걸림홈(39)에 상기 어댑터(11)의 돌출부가 걸려 고정되며, 어댑터(11)와 콘트롤슬리브(34)와의 위상이 항상 일정하게 유지되도록 되어 있다.

타이머장치(40)는 펌프하우징(2)의 하부에 설치된 실린더에 미끄럼 움직임이 자유롭게 타이머피스톤(41)을 수납하고, 이 타이머피스톤(41)을 레버(42)를 통하여 캠링(24)에 연결하고, 타이머피스톤(41)의 움직임을 캠링(24)의 회전으로 변환하여 분사시간을 조절하도록 되어 있다.

타이머피스톤(41)의 한끝에는 고압연료역(5b)의 고압연료가 도입되는 고압실이, 또 다른 끝에는 저압연료역(5a)과 연통하는 저압실이 형성되어 있다. 또한 저압실에는 타이머스프링이 탄력적으로 장착되며, 이 타이머스프링에 의하여 타이머피스톤(41)이 상시 고압실쪽으로 가압되어 있다. 따라서, 타이머피스톤(41)은 타이머피스톤의 스프링압과 고압실내의 열료압이 균형된 위치에서 정지하고, 고압실압이 높아지면 타이머피스톤(41)이 타이머스프링에 대항하여 저압실 쪽으로 이동하여, 캠링(24)이 분사시기를 빠르게하는 각(角)방향으로 회전되어 분사시기가 빨라진다. 또, 고압실압이 낮아지면 타이머피스톤(41)이 고압실쪽으로 이동하고, 캠링(24)이 분사시기를 늦추는 각 방향으로 회전되어 분사시기가 느려진다. 그리고 타이머의 고압실의 압력은 요구되는 타이머진각(進角)이 얻어지도록 타이밍콘트롤 밸브(TCV)(43)로 조절된다.

그런데 회전자(8)에는 회전자지지부재(9)와의 미끄럼 접촉부분에 도 2b나 도 3a, b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2의 2개의 밸런스포오트(44a, 44b)(도 2a에 있어서 44로 표시)가 형성되어 있다. 이하 이에 대하여 설명하면, 제1 및 제2의 밸런스포오트(44a, 44b)는 같은 형상으로 형성되고, 분배포오트(33)의 개구단의 축방향중심을 지나 회전자(8)의 축선에 대하여 수직이 되는 동일면상에 각각의 개구단의 축방향중심이 위치하고 있다. 또 각각의 밸런스포오트(44a, 44b)는 개구단의 부분에서 개구면적이 크게 되어 있으나, 세로구멍(30)으로부터 개구단에 이르는 부분은 세로구멍(30) 및 분배포오트(33)보다도 직경을 작게하여 통로단면이 좁아진 구성으로 되어 있다. 그리고, 분배포오트(33)도 밸런스포오트(44a, 44b)도 세로구멍(30)의 종단부로부터 개구단에 걸쳐 경사지도록 뚫어 설치되어 있다.

밸런스포오트(44a, 44b)는 분배포오트(33)에 대하여 둘레방향으로 대칭적으로 어긋나게 형성되어 있다. 즉, 이들 2개의 밸런스포오트(44a, 44b)와 분배포오트(33)는 회전자(8)의 중앙에서 연통하고, 축방향으로 투영하였을 때에 Y자형상으로 되도록 분배포오트(33)와 세로구멍(30)을 지나는 가상면에 대하여 둘레방향으로 같은 각도(θ)만큼 위상이 어긋나고 있다.

또, 밸런스포오트(44a, 44b)의 개구면중 분배포오트(33)의 개구면과 평행이 되는 투영면의 면적(S₂·cosθ)의 총합(2·S₂·cosθ)은 분배포오트(33)의 개구면적(S₁)과 같게되어 있고 분배포오트(33)에 유입된 고압연료에 의하여 회전자(8)가 받는 힘(F₁)과, 2개의 밸런스포오트(44a, 44b)에 유입된 고압연료에 의하여 상기 힘(F₁)과 반대방향으로 회전자(8)가 받는힘 (2F₂)이 같게 되어 있다.

또한 밸런스포오트(44a, 44b)는 기관이 4기통인 경우이면, 연료송출통로가 90도 간격으로 형성되어 있기 때문에, 이에 맞추어 밸런스포오트간의 각도(2θ)가 90도로 설정되고, 한쪽의 밸런스포오트가 연료송출통로에 연통하면 다른쪽의 밸런스포오트도 연료송출통로 연통하도록 되어 있다.

상기 구성에 있어서 회전자(8)가 회전하면 유출입포오트(31)는 콘트롤슬리브(34)의 관통구멍에 차례로 연통하게 되어, 플랜저(20)가 압축실(21)로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 흡입공정에 있어서는 유출입포오트(31)와 콘트롤러슬리브(34)의 관통구멍이 정합하여, 연료실(6)내의 연료가 압축실(21)에 흡입된다.

그후, 플랜저(20)가 캠링(24)의 중심을 향하여 이동하는 압송공정으로 들어가면 유출입포오트(31)와 콘트롤슬리브(34)의 관통구멍과의 연통이 끊겨, 분배포오트(33)와 연료송출통로(32)의 하나가 정합하여, 압축된 연료가 이 연료송출통로(32)를 통하여 송출밸브(7)로 송출되도록 되어 있다. 그리고, 송출밸브(7)로부터 송출된 연료는 도시하지 않은 분사관을 통하여 분사노즐로 보내져 이 분사노즐로부터 기관의 기통내로 분사하도록 되어 있다.

이 압송공정에서는 분배포오트(33)에 채워진 연료압이 높아지므로, 회전자(8)가 분배포오트(33)로부터의 연료압의 반작용을 받아 직경방향으로 압압되나, 밸런스포오트(44a, 44b)에 채워진 연료압도 똑같이 높아지므로, 각각의 밸런스포오트(44a, 44b)의 형성방향과 반대직경방향으로 회전자(8)를 압압하는 가압력이 생긴다. 밸런스포오트(44a, 44b)는 분배포오트(33)를 기준으로하여 회전자의 둘레방향으로 대칭적으로 같은 크기로 형성되어 있어서 밸런스포오트(44a, 44b)에 의하여 생기는 가압력의 합력은 밸런스포오트의 개구면중 분배포오트의 개구면과 평행이 되는 투영면의 면적의 합이 분배포오트의 개구면적과 같아지기 때문에 분배포오트(33)에 의하여 생기는 직경방향의 힘과 같이지게 되어(상기 F₁= 2F₂), 서로의 힘이 상쇄되어 회전자(8)에는 마치 직경방향으로 힘이 가해지지 않는 균형된 상태로 된다. 따라서 회전자(8)는 연료압에 의하여 직경방향으로 휘어지지 않고 회전자지지부재(9)에 대하여 원활히 미끄럼 움직여, 회전자(8)와 회전자지지부재(9)와의 사이의 소부(燒付)를 억제할 수 있다. 또한 2개의 밸런스포오트(44a, 44b)와 분배포오트(33)를 축방향으로 투영한 때에 Y자형상으로 되도록 형성되어 있으므로, 회전자의 주위 3개소로부터 직경방향으로 힘이 작용하게 되어, 직경방향의 압력균형을 더 정확히 취할 수 있다.

이러한 압송공정의 도중에 유출입포오트(31)와 콘트롤슬리브(34)의 관통구멍이 연통하면 압축된 연료가 연료실(6)에 유출하여 분사노즐로의 송출이 정지되어 분사가 종료한다. 그리고, 분배포오트(33)가 연료송출진로와 연통하지 않는 구간에서 다시 흡입공정이 되어, 이하 상술한 동작이 반복된다.

이 분배포오트(33)가 연료송출통로(32)와 연통하지 않는 구간에서는 회전자(8)의 세로구멍(30)이 유출입포오트(31)나 콘트롤슬리브(34)의 관통구멍을 통하여 연료실(6)과 연통하는 구간이 있는데, 이 시점에서는 밸런스포오트(44a, 44b)가 분배포오트(33)로부터 먼 2개의 연료송출통로(32)와 연통하게 된다. 따라서, 밸런스포오트(44a, 44b)와 연통하는 2개의 연료송출통로(32)는 서로 밸런스포오트(44a, 44b)를 통하여 균압이 되고, 또한 밸런스포오트(44a, 44b), 세로구멍(30), 유출입포오트(31), 콘트롤슬리브(34)의 관통구멍을 통하여 연료실(6)과도 연통하기 때문에 밸런스포오트(44a, 44b)와 연통하는 2개의 연료송출통로(32)는 똑같은 챔버압이 되며, 다음에 분배포오트(33)가 연통하는 압축공정에서의 초기압을 일정하게하여 불균일이 없는 안정된 분사특정을 얻을 수 있다.

그리고, 실제로 실험에 의해서도 상기 밸런스포오트의 존재에 의하여 소부가 현저히 저감된 것이 확인되어 있고, 또 회전자의 직경방향의 휨을 컴퓨터 시뮬레이션에 의거하여 산출한 결과를 보아도 밸런스포오트가 없는 회전자에서는 회전자(8)와 회전자지지부재(9)와의 미끄럼 접촉부분에 설정되는 클리어런스와 같은 정도의 휨이 생기는데 대하여, 본 구성에 있어서는 회전자의 직경방향의 휨이 미끄럼 접촉부분에 설정되는 클리어런스의 1/3∼1/4정도였다. 이 때문에 밸런스포오트가 없는 회전자에서는 클리어런스가 없어지기 때문에 소부가 당연히 생기고, 본 구성에서는 아직 클리어런스에 충분한 여유가 있기 때문에 소부가 거의 없어져서 내구성의 점에서 문제가 없는 것을 이해할 수 있다.

또, 기관이 6기통인 경우이면 연료송출통로(32)가 도 2c나, 도 4a, b에 도시된 바와 같이 60도 간격으로 형성되나, 압력균형을 취하기 위하여 S₁= 2·S·cosθ의 관계를 만족시키는 밸런스포오트(44a, 44b)를 2θ = 60도로 설정하여 형성하면 된다. 기타의 구성에 있어서는 전술한 바와 똑같다. 이러한 구성에 있어서도 회전자의 직경방향으로 가압하는 힘을 상쇄하여 회전자의 원활한 회전을 보증하고, 미끄럼 접촉면에서의 소부를 억제할 수 있음과 동시에 밸런스포오트(44a, 44b)를 균압포오트로서 대용하여 분사특성의 안정을 꾀할 수 있는 등의 전술한 바와 똑같은 작용효과를 얻을 수 있는 것은 말할 것도 없다.

이상 기술한 바와 같이 본 발명에 의하면 분배포오트에 대하여 둘레방향으로 대칭적으로 2개의 밸런스포오트를 형성하고, 이 2개의 밸런스포오트와 분배포오트를 회전자의 축방향으로 투영하였을 때에 Y자형상이 되도록 형성하여, 밸런스포오트의 개구단과 분배포오트의 개구단을 회전자의 축선에 대하여 수직이 되는 동일면상에 배치함과 동시에, 분배포오트가 연료송출통로와 연통하는 구간에서는 밸런스포오트가 어느 연료송출 통로와도 연통하지 않도록하여, 각각의 밸런스포오트의 개구면중 분배포오트의 개구면과 평행이 되는 투영면의 면적의 합을 분배포오트의 개구면적과 같게 형성하도록 하였으므로, 밸런스포오트에 의하여 생기는 회전자의 직경방향으로 작용하는 힘의 합력과 분배포오트에 의하여 생기는 회전자의 직경방향으로 작용하는 힘이 정확히 상쇄되어 마치 직경방향으로 압력이 가해지지 않는 균형잡힌 상태로 회전자가 회전한다. 그 결과, 회전자와 이를 지지하는 부재와의 사이의 미끄럼 움직임이 원활하게 되어 소부를 방지할 수 있다.

또, 4기통 내지는 6기통의 연료 분사펌프에서는 통상 연료송출통로가 4기통이면 90도마다, 6기통이면 60도마다 같은 간격으로 위상을 어긋나게 하여 형성되나, 연료송출통로의 위상간격과 2개의 밸런스포오트의 위상간격을 같게 설정함으로써, 밸런스포오트를 통하여 연료송출통로를 서로 연통하여 연료송출통로 상호간의 잔압의 불균일을 없앨 수 있다. 또한 밸런스포오트가 연료송출통로와 연통하는 비분사 구간에서는 밸런스포오트와 연통하는 연료송출통로가 연료실과도 연통하게 되므로, 연료송출통로내를 챔버압으로 할 수 있다. 이 때문에 분배포오트와 정합할 때마다 연료송출통로내의 초기압력이 다르거나 다른 연료송출통로와 초기압력이 달라지는 일이 없어져서 각 분사의 특성을 같게하여 안정된 분사를 얻을 수 있다.

Claims

기관과 동기하여 회전하는 회전자와, 상기 회전자의 직경방향으로 미끄럼 움직임이 자유롭게 설치되고, 상기 회전자에 형성된 압축실의 용적을 가변적으로 하는 플랜저와, 상기 회전자의 주위에 동심상으로 설치되어 상기 플랜저를 상기 회전자의 직경방향으로 왕복운동시키는 캠링을 하우징내에 구비한 분배형 연료 분사펌프에 있어서,

상기 압축실에 연통하여 연료를 흡입·분배·컷 오프하는 포오트가 상기 회전자에 형성되고;

상기 연료를 분배하는 포오트가 상기 회전자를 지지하는 부재와의 미끄럼 접촉부분에서 개구함과 동시에, 상기 회전자를 지지하는 부재에 형성되어 상기 미끄럼 접촉부분에 개구하는 연료송출통로와 연통가능하게 되어 있고;

상기 회전자에 상기 미끄럼 접촉부분에서 개구함과 동시에, 상기 압축실에 통하는 밸런스포오트를 상기 연료를 분배하는 포오트와는 별도로 설치하고;

이 밸런스포오트는 상기 연료를 분배하는 포오트에 대하여 둘레방향으로 대칭적으로 어긋나는 2개의 포오트로 이루어지며, 이들 2개의 밸런스포오트와 상기 분배포오트는 상기 회전자의 축방향으로 투영하였을 때에 Y자형상이 되도록 형성되고;

상기 밸런스포오트의 개구단과 상기 분배포오트의 개구단은 상기 회전자의 축선에 대하여 수직이 되는 동일면상에 배치됨과 동시에, 상기 분배포오트가 상기 연료송출통로와 연통하는 구간에서는 상기 밸런스포오트가 어느 연료송출통로와도 연통하지 않도록 되어 있고;

상기 분배포오트의 축선에 대하여 상기 밸런스포오트의 둘레방향의 어긋남 각을 θ로 하면, 상기 분배포오트의 개구면적(S₁)과 상기 밸런스포오트의 개구면적(S₂)이,

S₁=｜2·S₂·cosθ｜

의 관계를 만족시키도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 분배형 연료 분사펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 회전자는 회전동력이 전달되는 기단쪽에 상기 압축실과 플랜저가 설치되고, 선단쪽을 지지부재에 미끄럼 움직임이 자유롭게 삽입하여, 상기 밸런스포오트와 상기 연료를 분배하는 포오트와는 이 지지부재와의 미끄럼 접촉부분에 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 분배형 연료 분사펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 밸런스포오트는 개구단부분에서 단면적이 확대되어 있고, 이 개구단에 이르는 부분에서 통로단면이 좁아져 있는 것을 특징으로 하는 분배형 연료 분사펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 밸런스포오트와 상기 연료를 분배하는 포오트는 상기 회전자의 중앙에 축방향으로 형성된 구멍을 통하여 상기 압축실과 유체적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 분배형 연료 분사펌프.
청구항 4에 있어서,

상기 밸런스포오트와 상기 연료를 분배하는 포오트는 상기 미끄럼 접촉부분의 개구단으로부터 상기 회전자의 중앙에 형성된 구멍에 걸어서 상기 압축실쪽으로 경사지는 경사통로로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분배형 연료 분사펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 연료 분사통로가 같은 간격으로 위상을 어긋나게하여 형성되어 있는 경우에, 상기 연료송출통로의 위상간격과 상기 2개의 밸런스포오트의 위상간격이 같게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 분배형 연료 분사펌프.
청구항 6에 있어서,

상기 연료송출통로는 90도의 위상간격으로 4개 형성되고, 상기 2개의 밸런스포오트의 위상간격도 90도인 것을 특징으로 하는 분배형 연료 분사펌프.
청구항 6에 있어서,

상기 연료송출통로는 60도의 위상간격으로 6개 형성되고, 상기 2개의 밸런스포오트의 위상간격도 60도인 것을 특징으로 하는 분배형 연료 분사펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 2개의 밸런스포오트는 동일형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분배형 연료 분사펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 회전자에는 콘트롤슬리브가 미끄럼 움직임이 자유롭게 밖으로 끼워지고,

상기 회전자에 형성되는 연료를 흡입·분배하는 포오트는 상기 콘트롤슬리브로 덮인 미끄럼 접촉부분에 개구하고 있는 것을 특징으로 하는 분배형 연료 분사펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 회전자에 형성되는 연료를 흡입·분배하는 포오트는 공통의 포오트로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 분배형 연료 분사펌프.