KR20110081466A - 연료분사펌프의 분사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배럴(200)의 플런저실(202) 내부에서 플런저(100)가 축방향으로 왕복 미끄럼 운동하여 연료를 압축하는 연료분사펌프의 분사장치에 관한 것이다. 본 발명의 분사장치에 있어서, 상기 플런저(100)에는 플런저실(202)과 연통하는 해제 홈(102) 및 이의 해제 홈(102)과 연통하는 컨트롤 리드(104)가 형성되고; 상기 배럴(100)의 벽면에는 플런저실(202)과 배유실(204)을 연통하고 상기 컨트롤 리드(104)에 접하는 것에 의해 플런저실(202)의 압력이 빠져나가도록 하는 스필 포트(206)가 형성되며; 상기 스필 포트(206)의 통로 중간에는, 배유실(204)과 스필 포트(206)를 연결하는 연통로(300)를 형성한 구조로서, 스필 포트(206)를 지나가는 연료의 유동에 의한 압력강하에 의해 배유실(204)의 연료가 연통로(300)를 통해 스필 포트(206) 내부로 흡인되도록 하여 스필 포트(206) 내부의 고속의 연료 유동에 합류하도록 함으로써, 스필 포트에서의 고속 유동제트에 의한 압력강하 및 그에 의한 캐비테이션을 방지하고, 생성된 기포들을 배유실로 멀리 이동시켜 플런저 및 배럴의 손상을 최소화한 것이다.

Description

연료분사펌프의 분사장치{Injection Device for Fuel Injectiojn Pump}
본 발명은 디젤 연료분사 펌프의 분사장치에 관한 것으로서, 압력 해제시 고속 유동제트에 의한 압력강하를 방지하고 생성된 기포들을 배유실로 멀리 이동시켜 캐비테이션에 의한 플런저 및 배럴의 손상을 최소화한 연료분사펌프의 분사장치에 관한 것이다.
디젤을 연료로 사용하는 내연기관에 있어서의 연료분사펌프는, 연료를 고압으로 압축하여 연소실에 설치된 인젝터(Injector)로 송출하는 것으로, 연료를 실질적으로 압축하여 송출하는 분사장치는 플런저와 배럴로 이루어진다. 이러한 분사장치는, 피스톤 역할을 하는 플런저(Plunger)가 실린더 역할을 하는 배럴(Barrel) 내부에서 왕복 운동하는 것에 의해 연료를 압축하여 보내게 된다.
도 1 내지 도 3을 통하여 플런저와 배럴을 구비하는 분사장치의 구조를 살펴보면, 플런저(100)는 배럴(200)의 내부에 축방향(즉, 상하방향)으로 왕복 미끄럼 운동 가능하게 삽입되어 있다.
상기 플런저(100)는, 분사펌프에 설치된 도시하지 않은 캠축의 캠에 의해 왕복 구동된다. 이러한 플런저(100)에는 플런저실(202)과 연통하는 해제 홈(Relief groove)(102)이 형성되고, 해제 홈(102)과 연통하는 컨트롤 리드(Control Lead)(104)가 형성되어 있다.
배럴(200)은 내부와 외부에 각각 플런저실(202)과 배유실(204)이 형성되고, 플런저실(202)과 배유실(204)을 연통하는 스필 포트(Spill Port)(206)가 형성되어 있다.
도 1 내지 도 3에서, 플런저(100)가 상승하여 그의 외주면이 스필 포트(206)를 닫을 때부터 연료의 압축이 시작되며, 소정의 압력에 이르면 플런저실(202) 상부의 딜리버리 밸브(Delivery valve)가 열려 압축되는 연료가 인젝터로 송출된다.
이어서, 플런저(100)가 더 상승하여 컨트롤 리드(104)가 스필 포트(206)를 만나면, 플런저실(202)의 고압의 연료가 해제 홈(102)과 컨트롤 리드(104)를 통해 스필 포트(206)로 빠져나가 배유실(204)에 미침으로써 압력이 해제된다.
이와 같이 연료의 압축 및 해제에 있어서는, 연료를 약 800bar 이상으로 압축하였다가 약 3bar 정도로 해제하는 과정을 주기적으로 반복하게 된다.
여기서, 연료 압력의 해제는 상기한 스필 포트(206)에 의해 이루어짐으로써 스필 포트(206)가 개방되는 순간에는 전술한 바와 같은 큰 압력차에 의해 고속의 연료 유동이 발생하게 되고, 그에 따른 고속의 유동제트가 스필 포트(206)를 통과하게 된다.
고속의 유동 제트가 스필 포트(206)를 통과할 때에는, 연료의 고속 유동에 의해 연료의 정압(Static pressure)이 감소하여 증기압(Vapor Pressure) 이하로 낮아지게 되면 미세 기포가 발생하는 캐비테이션(Cavitation) 현상이 일어난다. 이러한 기포들은 플런저(100) 및 배럴(200)의 표면에 모여 있다가 압력회복과 함께 터지면서 플런저(100)의 외주면, 배럴(200)의 내면 및 스필 포트(206)의 표면에 심각한 캐비테이션 침식을 일으키게 되고, 그 결과 압력 누출의 원인이 되고 분사장치의 내구성을 떨어뜨린다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 압력 해제시 고속 유동제트가 스필 포트를 통과할 때 배유실의 연료를 스필 포트 통로 안으로 유입시켜 스필 포트 주위에서의 압력 감소를 완화하고, 발생한 기포들은 스필 포트 밖으로 이동시킴으로써 연료 압력 강하에 의한 캐비테이션 발생 및 그에 의한 손상을 줄일 수 있는 연료분사펌프의 분사장치를 제공하는 것에 있다.
상술한 본 발명의 목적은, 배럴의 플런저실 내부에서 플런저가 축방향으로 왕복 미끄럼 운동하여 연료를 압축하는 연료분사펌프의 분사장치로서, 상기 플런저에는 플런저실과 연통하는 해제 홈 및 이의 해제 홈과 연통하는 컨트롤 리드가 형성되고; 상기 배럴의 벽면에는 플런저실과 배유실을 연통하고 상기 컨트롤 리드에 접하는 것에 의해 플런저실의 압력이 빠져나가도록 하는 스필 포트가 형성되며; 상기 스필 포트의 통로 중간에는, 배유실과 스필 포트를 연결하여 스필 포트를 지나가는 연료의 유동에 의한 압력 강하에 의해 배유실의 연료가 스필 포트로 흡인되도록 하여 스필 포트 내부의 고속의 연료 유동에 합류하도록 하는 것을 특징으로 하는 연료펌프의 분사장치를 제공함으로써 달성된다.
상기한 본 발명에 있어서, 상기 연통로는, 스필 포트에 접하는 단면적이 좁은 세공과, 상기 세공으로부터 연장되어 배유실에 접하는 확공으로 구성할 수 있다.
본 발명에 의한 분사 펌프는, 플런저의 컨트롤 리드와 스필 포트가 개방되어 고속의 유동제트가 스필 포트를 통과할 때, 연통로에 의해 배유실의 연료가 스필 포트 내부로 흡인되어 유동제트와 합류하게 됨으로써 기포가 집중적으로 발생하는 스필 포트 영역의 압력 감소를 완화하여 캐비테이션을 줄일 수 있다.
또한, 스필 측벽으로부터 연료가 유입되어 스필 포트 내에서 발생하는 기포를 멀리 배유실로 보냄으로써 기포가 플런저나 배럴 및 스필 포트의 벽면에 부착하는 것을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 분사장치의 구조를 나타내는 단면 사시도이다.
도 2는 종래의 분사장치의 구조를 나타내는 정면 단면도이다.
도 3은 종래의 분사장치의 구조를 나타내는 횡단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 분사장치의 구조를 나타내는 정면 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 분사장치의 구조를 나타내는 횡단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다. 도 1 내지 도 3과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 설명한다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 분사장치를 나타내는 것으로서, 도 4에는 정면 단면도가 도시되어 있고, 도 5에는 횡단면도가 도시되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분사 장치에서, 플런저(100)에는 배럴(200)의 플런저실(202)과 연통하는 해제 홈(102), 그리고 해제 홈(102)과 연통하는 컨트롤 리드(104)가 형성되어 있고, 배럴(200)은 그의 내측에 플런저실(202)이 형성되고 외측에는 배유실(204)이 형성되며, 플런저실(202)과 배유실(204)을 연통하는 스필 포트(206)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 스필 포트(206)의 통로 중간에는 연통로(300)가 형성되어 있다.
이 연통로(300)는 배유실(204)과 스필 포트(206)를 연결하게 되어, 배유실(204)에서 증기압 이상의 압력을 유지하고 있는 연료가 스필 포트(206)와 서로 통하게 된다.
도 5에 도시된 실시예에서는, 연통로(300)가 각 스필 포트(206)의 벽면 양측에 형성된 형태를 취하고 있으나, 이에 한정되지 않고 하나의 스필 포트(206)에 하나의 연통로(300)를 형성할 수도 있고, 3개 또는 4개의 연통로(300)를 형성할 수도 있다.
또한, 연통로(300)는 스필 포트(206)에 접하는 단면적이 좁은 세공(302)과, 상기 세공(302)으로부터 연장되어 배유실(204)에 접하는 확공(304)으로 구성된다.
이와 같이 이루어진 본 발명은, 플런저(100)가 상승하여 연료를 압축하는 행정 말기에 컨트롤 리드(104)가 스필 포트(206)와 만나게 되면, 플런저실(202)과 배유실(204) 사이의 큰 압력 차이로 인하여 고속의 유동제트가 발생하여 좁은 단면적의 스필 포트(206)를 통과하게 되고, 그의 속도에 의해 스필 포트(206) 내부 벽면에서 압력이 강하되면서 캐비테이션이 발생한다.
그런데, 본 발명에 의하면, 스필 포트(206)의 내벽면에 배유실(204)과 통하는 연통로(300)가 형성되어 있으므로, 스필 포트(206)를 지나는 고속의 유동제트에 의해 연통로(300) 내부는 압력이 낮아지게 되고 배유실(204)의 연료가 연통로(300)를 통해 스필 포트(206) 안으로 빨려들어가서 스필 포트(206) 내부의 고속유동 제트에 합류하게 된다.
스필 포트(206)를 통과하는 고속 유동제트에 증기압 이상의 압력을 유지하고 있는 배유실(204)의 연료가 합류하게 되면, 고속의 유동제트에 의한 압력의 감소를 억제하게 되고 유속도 줄이는 효과가 발생하게 됨으로써 캐비테이션의 발생을 억제하게 된다.
즉, 기포가 집중적으로 생성될 수 있는 스필 포트(206) 영역에 일정 수준의 정압(Static pressure)을 유지하고 있는 배유실(204)의 연료가 공급됨으로써, 압력강하에 의한 기포 발생을 감소시키고, 스필 포트(206)의 벽면으로부터 연료가 흡인되어 유동제트의 흐름을 배유실(204)로 멀리 보내는 유동 효과에 의해 기포가 스필 포트(206) 내벽면에 부착되지 못하고 플런저(100)와 배럴(200)의 내벽면(즉,플런저실(202)의 내면) 및 스필 포트(206)의 배출부로부터 멀리 떨어져 있는 배유실(204)로 보내지게 됨으로써 플런저(100)와 배럴(200)의 손상을 최소화할 수 있다.
이상에서는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속한다.
100 : 플런저 102 : 해제 홈
104 : 컨트롤 리드 130 : 댐핑 그루브
200 : 배럴 202 : 플런저실
204 : 배유실 206 : 스필 포트
300 : 연통로 302 : 세공
304 : 확공

Claims (2)

  1. 배럴(200)의 플런저실(202) 내부에서 플런저(100)가 축방향으로 왕복 미끄럼 운동하여 연료를 압축하는 연료분사펌프의 분사장치로서,
    상기 플런저(100)에는 플런저실(202)과 연통하는 해제 홈(102) 및 이의 해제 홈(102)과 연통하는 컨트롤 리드(104)가 형성되고,
    상기 배럴(100)의 벽면에는 플런저실(202)과 배유실(204)을 연통하고 상기 컨트롤 리드(104)에 접하는 것에 의해 플런저실(202)의 압력이 빠져나가도록 하는 스필 포트(206)가 형성되며,
    상기 스필 포트(206)의 통로 중간에는, 배유실(204)과 스필 포트(206)를 연결하여 스필 포트(206)를 지나가는 연료의 유동에 의한 압력강하에 의해 배유실(204)의 연료가 스필 포트(206)로 흡인되도록 하여 스필 포트(206) 내부의 고속의 연료 유동에 합류하도록 하는 것을 특징으로 하는 연료펌프의 분사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연통로(300)는, 스필 포트(206)에 접하는 단면적이 좁은 세공(302)과, 상기 세공(302)으로부터 연장되어 배유실(204)에 접하는 확공(304)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료펌프의 분사장치.
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