분배형 분사펌프

분배형 분사펌프

 

1. 개요

분배형 분사펌프는 소형차나 승용차에 탑재되는 디젤엔진에 사용되는 소형, 경량이고, 고속화가 가능한 것이 특징이다. 펌프는 주요부가 연료압송장치(플런저), 피드펌프, 거버너 및 타이머 등으로 구성되어 있다. 특기할 점은 실린더 수 만큼의 플런저를 필요로 하는 영형 분사펌프와는 달리 실린더 수와는 무관하게 1개의 플런저에 의해 연료를 각 실린더에 압송, 분배, 공급하도록 되어 있다. 이 분배형 펌프는 그 내부에 연료가 채워지고 각 접동부를 연료로 윤활하는 구조이어서 점도가 낮은 연료를 사용할 경우는 내구성에 문제가 생길 염려가 있다. 다음은 현재 많이 사용되고 있는 4사이클, 4실린더용 분배형 펌프에 대하여 설명하는 것으로 이 펌프의 특징을 들면 다음과 같다.

1) 소형, 경량이다

2) 거버너, 타이머, 피드펌프 등이 펌프 본체에 내장되어 있다.

3) 고속회전이 가능하다

 

2. 연료의 유동경로

연료탱크의 연료는 피드펌프에서 의해 흡인, 연료 필터를 거치면서 여과와 동시에 내장되어 있는 세디멘터에서 연료 중의 수분이 분리된 다음 펌프 하우징 내로 유입된다. 펌프하우징 내의 연료는 펌프 플런저에 의해 가압, 분사순서에 따라 각 실린더의 분사노즐로 압송된다. 앞에서 기술 한 바와 같이 펌프하우징 내 및 노즐의 접동부분의 윤활은 연료가 순환하는 것으로 이루어지며 분사펌프 내부의 연료 온도상승을 억제하기 위해 연료의 일부를 오버플로 오리피스를 거쳐서 연료탱크로 리턴되도록 되어 있다.

 

3. 펌프본체의 구조와 기능

분사펌프 내부는 다음과 같이 구성된다.

A. 피드펌프부 : 연료를 연료탱크로부터 흡인, 압송 및 분배기구에 공급하는 역할을 한다.

B. 압송분배부 : 연료를 고압으로 압축, 각 실린더에 분배하는 역할을 한다.

C. 거버너부 : 엔진의 운전상태에 상응하도록 분사량을 제어한다.

D. 타이머부 : 엔진의 시동시나 난기운전시 등 그 때의 운전상태에서 최량의 연소상태가 얻어지도록 분사시기를 제어한다.

 

드라이브샤프트 – 드라이브샤프트는 엔진 회전속도의 1/2로 감속, 회전되고 드라이빙디스크를 거쳐서 캠 디스크를 구동한다. 이 캠 디스크는 엔진의 실린더 수와 같은 수의 면 캠을 가지며 구동과 동시에 롤러 홀더에 고정되어 있는 롤러에 의해 캠이 리프트 되면서 왕복운동을 한다. 캠 디스크에는 플런저가 노크핀 및 플런저 스프링에 의해 접속되어 있고, 캠 디스크와 함께 회전운동과 왕복운동을 동시에 하고 있다. 따라서 4실린더 엔진의 경우 롤러홀더에는 4개의 롤러를, 캠 디스크는 4개의 면을 가지고 있으며 캠 디스크 및 플런저는 1회전에 대해 4왕복하는 것이 된다.

 

피드펌프 – 피드펌프는 드라이브 샤프트에 의해 구동되며 연료 필터에서 여과된 연료를 펌프 내로 압송하는 역할을 한다. 펌프에는 통상 베인식 펌프가 사용되고 있다. 드라이브샤프트에 의해 로터가 회전하면 베인(블레이드)이 원심력에 의해 외주방향으로 밀려나오고 이 때 베인과의 사이에 만들어지는 체적이 로터의 회전으로 연료의 흡입구에서 점차 커지기 때문에 실내의 압력이 낮아지면서 연료가 흡입된다. 다시 로터가 회전, 실내의 체적이 점차 작아지게 되고 연료가 압축되면서 토출구를 통해 펌프 하우징으로 압송된다.

 

오버플로밸브 – 오버플로밸브는 펌프 하우징 내 각 작동부의 냉각을 위해 연료를 연료탱크로 리턴시키는 역할을 한다. 리턴되는 유량은 오리피스에 의해 규제되며 그 양에 따라 펌프하우징 내의 얍력이 일정하게 유지되도록 되어 있다.

 

레귤레이터밸브 – 레귤레이터밸브는 엔진의 회전속도에 비례하도록 피드펌프의 송유압력을 제어하는 역할을 한다. 피드펌프의 압력이 규정값 이상으로 되면 피스톤이 밸브 내의 스프링을 압축, 위로 올라가면서 연료통로가 흡입측과 연결, 토출압력이 저하된다. 이에 따라 송유압력이 제어되고, 따라서 피드펌프의 송유압력 특성은 레귤레이터밸브의 스프링의 힘에 의해 결정된다.

 

디스트리뷰터헤드 – 디스트리뷰터헤드는 연료의 흡입, 분배, 압송을 담당하는 부분으로 그 내부에는 디스트리뷰터배럴이 압입되어 있고 흡입포트가 1개, 분배포트가 그 엔진의 실린더 수 만큼 마련되어 있다.

 

4. 플런저

플런저에는 흡입슬릿과 분배슬릿 및 연료량을 조절하기 위한 스필포트가 마련되어 있다. 그리고 플런저는 플랜지부 노치와 캠 디스크핀이 끼워 맞추어지면서 그 위치가 결정되고 플런저스프링에 의해 캠 디스크에 압착, 결합된다. 드라이브샤프트가 회전하면 드라이빙디스크를 거쳐서 결합되어 있는 캠 디스크 및 이것에 끼워 맞추어진 플런저가 회전하다. 그리고 캠 디스크의 롤러와 접하는 면에는 실린더와 같은 수의 페이스 캠이 마련되어 있다. 따라서, 캠 디스크의 페이스 캠이 롤러에 접하면서 회전하게 되므로 회전과 왕복의 2가지 운동을 동시에 하는 것이 된다. 여기서 플런저의 왕복운동은 연료를 흡입한 다음 고압으로 압축, 이를 분사노즐로 압송하는 역할을 하며 회전운동은 플런저의 선단부분이나 중앙부에 마련된 슬릿이나 구멍을 통해 각 실린더의 노즐에 고압 연료를 순차 분배하는 역할을 한다.

 

5. 딜리버리밸브

딜리버리밸브의 필요성 및 구조, 작동에 대해서는 열형이나 분배형에 많이 사용되고 있는 앵그라히 컷 딜리버리밸브 및 댐핑밸브붙이 딜리버리 밸브에 대해 설명한다.

 

1) 앵그라히 컷 딜리버리밸브

앵그라히 컷 딜리버리 밸브는 플런저의 펌프효율이 저속회전시에 저하되는 것을 보완하기 위해 마련된 것이다. 딜리버리 밸브의 피스톤부에는 노치가 마련되어 있어서 저속회전시에는 이 노치부를 통해 송유연료가 누출되도록 되어 있다. 따라서 표준딜리버리 밸브에 비해 밸브의 리프트량이 적어지고 그 결과 밸브의 되빨아들이기 스트로크가 작아지게 되면서 파이프 내의 잔압을 약간 높여서 연료분사량을 증량할 수 있다. 그러나 고속회전시에는 노치부의 스로틀링효과로 인해 누출량이 적어지기 때문에 표준의 딜리버리밸브와 같은 작동을 한다.

 

2) 댐핑밸브붙이 딜리버리밸브

댐핑밸브붙이 딜리버리밸브홀더는 딜리버리밸브의 열림과 함꼐 댐핑밸브도 열리고 연료는 주로 댐핑밸브의 바깥둘레를 통해 노즐로 압송된다. 그리고 분사가 종료되면 댐핑밸브는 딜리버리밸브보다 빨리 닫혀진다. 이 때문에 연료는 댐핑밸브 내의 작은 오리피스를 통해 리턴되고 이에 따라 딜리버리밸브의 착좌속도가 완만해지면서 파이프 내의 급격한 압력의 변화를 방지할 수 있다.