KR20130054583A - 연료분사펌프용 플런저 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료분사펌프용 플런저에 관한 것으로서, 외주면의 상하 방향을 따라 수직 형상으로 오목하게 패인 연결홈(11)과, 상기 연결홈(11)의 인접 외주면 상방에서 하방을 향해 사선 방향으로 경사진 경사턱(12) 하방의 외주면 전체가 일정깊이 면 절삭된 조종면(13) 및 상기 조종면(13)의 경사턱(12) 상방의 외주면에 원호 방향을 따라 서로 간에 폭 간격을 갖는 복수의 보조홈(14)을 포함하고, 상기 복수의 보조홈(14) 중 최상단부의 보조홈(14) 상단부와 플런저(10)의 상단부 사이에는 스필포트 크기 이상의 상하 간격을 갖는 구조로 되어 있다.
따라서, 플런저 외주면의 보조홈 상단부와 플런저 상단부 사이에 일정거리 간격을 갖도록 함으로써, 연료분사펌프 내에서 플런저의 보조홈과 스틸포트가 만나는 시점을 다소 지연시켜 저부하 운전시에도 연료가 충분한 압력으로 압축될 수 있게 함은 물론 보조홈에 의한 압력 해제시에 발생되는 고속 유동 및 캐비테이션에 의한 연료분사펌프의 손상저감기능도 유지할 수 있도록 하는 등의 효과를 얻는다.

Description

연료분사펌프용 플런저{Plunger for fuel injection pump}
본 발명은 연료분사펌프용 플런저에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플런저 외주면의 보조홈 상단부와 플런저 상단부 사이에 일정거리 간격을 갖도록 함으로써, 연료분사펌프 내에서 플런저의 보조홈과 스틸포트가 만나는 시점을 다소 지연시켜 저부하 운전시에도 연료가 충분한 압력으로 압축될 수 있게 함은 물론 압력 해제시에 발생되는 고속 유동 및 캐비테이션에 의한 연료분사펌프 손상의 보조홈에 의한 손상저감기능도 유지할 수 있도록 하는 연료분사펌프용 플런저에 관한 것이다.
일반적으로 디젤을 연료로 사용하는 내연기관에 있어서의 연료분사펌프는 연료를 고압으로 압축하여 연소실에 설치된 인젝터(Injector)로 송출하는 것으로서 연료를 실질적으로 압축하는 플런저와 배럴로 이루어진다.
이러한 분사장치는 피스톤 역할을 하는 플런저(Plunger)가 실린더 역할을 하는 배럴(Barrel) 내부에서 왕복 운동하는 것에 의해 연료를 압축하여 연소실로 보내게 된다.
도 1 및 도 2를 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 연결홈(102)이 형성되고, 연결홈(102)과 연통하는 조종면(104)이 형성되어 있다.
배럴(200)은 내부와 외부에 각각 플런저실(202)과 급/배유실(204)이 형성되고, 플런저실(202)과 급/배유실(204)을 연통하는 스필포트(Spill Port)(206)가 형성되어 있다.
도 1 및 도 2에서, 플런저(100)가 하강하여 그의 상면이 스필포트(206)의 하방에 있을 때에는 스필포트(206)를 통해 플런저실(202)로 급/배유실(204)로부터 연료가 유입되고, 플런저(100)가 상승하여 그의 외주면이 스필포트(206)를 닫을 때부터 연료의 압축이 시작되며, 소정의 압력에 이르면 플런저실(202) 상부의 도시되지 않은 딜리버리 밸브(Delivery valve)가 열려 압축되는 연료가 인젝터로 송출된다.
그리고, 플런저(100)가 더 상승하여 조종면(104)이 스필포트(206)를 만나면, 플런저실(202)의 고압의 연료가 연결홈(102)과 조종면(104)을 통해 스필포트(206)로 빠져나가 압력이 해제된다.
이와 같이 연료분사펌프는 연료의 압축 및 해제에 있어서는, 연료를 약 800bar 이상으로 압축하였다가 약 3bar 정도로 해제하는 과정을 주기적으로 반복하게 된다.
여기서, 연료 압력의 해제는 상기한 스필포트(206)에 의해 이루어짐으로써 스필포트(206)가 개방되는 순간에는 플런저실과 급/배유실의 큰 압력차에 의해 고속의 연료 유동이 발생하게 되고, 그에 따라 고속 유동하는 연료가 스필포트(206)의 벽면에 충돌하여 괴식(壞食)을 유발하게 된다.
또한, 연료의 고속 유동에 의해서, 연료의 정압(Static pressure)이 감소하게 되어 증기압(Vapor Pressure) 이하로 낮아지게 되면 미세 기포가 발생하는 캐비테이션(Cavitation) 현상이 일어난다.
이러한 기포들은 압력회복과 함께 플런저(100)의 외주면, 배럴(200)의 내면 및 스필포트(206)의 표면에서 붕괴하면서 플런저(100), 플런저실(202), 스필포트(206)의 표면에 캐비테이션 침식을 유발하여 압력 누수의 원인이 되고 분사장치의 내구성을 떨어뜨린다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 도 3에서 나타낸 것과 같이, 상기 조종면(104) 상방의 외주면에 원호 방향을 따라 각각의 상단부가 연결홈(102)과 연통되며 서로 간에 폭 간격을 갖는 복수의 보조홈(106)을 마련하여 이들 보조홈(106)들을 통해 소량의 연료가 연료의 압력이 해제되기 직전에 미리 스필포트(206)에 고속으로 분사되어 미세유동을 형성하도록 함으로써, 스필포트(206) 개방시 발생되는 캐비테이션과 고속 유동의 방향을 플런저(100)와 스필포트(206) 표면에 직접적으로 향하지 않고, 스필포트(206)의 외부로 편향되도록 일종의 보호막을 형성하여 연료펌프의 손상을 최소화하도록 하였었다.
그러나, 이러한 종래 기술의 보조홈은 그 상단부가 플런저의 상단부 또는 연결홈과 연통되는 구조로 되어 있기 때문에, 엔진의 저부하 운전시에는 지나치게 이른 시점에 스필포트와 보조홈이 만나게 되면서 연료분사압력이 엔진 운전에 부적합 할 정도로 낮아지는 문제점을 갖고 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 플런저 외주면의 보조홈 상단부와 플런저 상단부 사이에 일정거리 간격을 갖도록 함으로써, 연료분사펌프 내에서 플런저의 보조홈과 스틸포트가 만나는 시점을 다소 지연시켜 저부하 운전시에도 연료가 충분한 압력으로 압축될 수 있게 함은 물론 압력 해제시에 발생되는 고속 유동 및 캐비테이션에 의한 연료분사펌프의 손상저감기능도 유지할 수 있도록 하는 연료분사펌프용 플런저를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료분사펌프용 플런저는 외주면의 상하 방향을 따라 수직 형상으로 오목하게 패인 연결홈; 상기 연결홈의 인접 외주면 상방에서 하방을 향해 사선 방향으로 경사진 경사턱 하방의 외주면 전체가 일정깊이 면 절삭된 조종면; 및 상기 조종면의 경사턱 상방의 외주면에 원호 방향을 따라 상하로 경사지고 서로 간에 폭 간격을 갖는 복수의 보조홈을 포함하여 구성되는 연료분사펌프용 플런저에 있어서, 상기 복수의 보조홈 중 최상단부의 보조홈 상단부와 플런저의 상단부 사이에 스필포트 크기 이상의 상하 간격을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료분사펌프용 플런저에 있어서, 상기 복수의 보조홈들은 각각의 상단부가 상기 연결홈과 연통된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료분사펌프용 플런저에 있어서, 상기 복수의 보조홈들은 서로 간의 폭 간격이 서로 불균일하게 된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료분사펌프용 플런저에 있어서, 상기 복수의 보조홈들은 서로 간의 폭 간격이 하방에서 상방으로 갈수록 좁아지는 구조로 된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료분사펌프용 플런저에 있어서, 상기 각각의 보조홈들은 서로 간의 폭 간격이 하방에서 상방으로 갈수록 좁아지되 서로 겹치지 않는 구조로 된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료분사펌프용 플런저에 있어서, 상기 복수의 보조홈들 중 일부는 상단부가 상기 연결홈과 연통되지 않는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료분사펌프용 플런저에 있어서, 상기 복수의 보조홈들은 각각 보조홈 상단부와 플런저 상단부와의 상하 간격이 서로 다르게 되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료분사펌프용 플런저에 있어서, 상기 복수의 보조홈들은 조종면을 기준으로 수직 방향으로 멀리 위치할 수 록 보조홈의 상단 끝단과 연결홈 사이의 길이가 증가하면서 보조홈의 전체 길이는 짧아지는 것이 바람직하다.
이상에서와 같이, 본 발명의 연료분사펌프용 플런저는 플런저 외주면의 보조홈 상단부와 플런저 상단부 사이에 일정거리 간격을 갖도록 함으로써, 연료분사펌프 내에서 플런저의 보조홈과 스틸포트가 만나는 시점을 다소 지연시켜 저부하 운전시에도 연료가 충분한 압력으로 압축될 수 있게 함은 물론 압력 해제시에 발생되는 고속 유동 및 캐비테이션에 의한 연료분사펌프의 손상저감기능도 유지할 수 있도록 하는 등의 효과를 얻는다.
도 1은 종래 기술에 따른 연료분사펌프용 플런저의 일 실시예를 나타낸 요부사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 연료분사펌프용 플런저의 일 실시예를 나타낸 개략단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 연료분사펌프용 플런저의 다른 실시예를 나타낸 요부사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료분사펌프용 플런저를 나타낸 요부사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료분사펌프용 플런저의 외주면을 펼친 상태를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료분사펌프용 플런저를 나타낸 요부사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료분사펌프용 플런저의 외주면을 펼친 상태를 나타낸 개략도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 4 및 도 5에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료분사펌프용 플런저(10)는 외주면의 상하 방향을 따라 수직 형상으로 오목하게 패인 연결홈(11)과, 상기 연결홈(11)의 인접 외주면 상방에서 하방을 향해 사선 방향으로 경사진 경사턱(12) 하방의 외주면 전체가 일정깊이 면 절삭된 조종면(13) 및 상기 조종면(13)의 경사턱(12) 상방의 외주면에 원호 방향을 따라 상하로 경사지고 서로 간에 폭 간격을 갖는 복수의 보조홈(14)을 포함하는 구성으로 되어 있다.
여기서, 상기 복수의 보조홈(14) 중 최상단부의 보조홈(14) 상단부와 플런저(10)의 상단부 사이에는 스필포트 크기 이상의 상하 간격을 갖는 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 복수의 보조홈(14)들은 각각의 상단부가 상기 연결홈(11)과 연통되어 있다.
그리고, 상기 복수의 보조홈(14)들은 서로 간의 폭 간격이 상, 하방에 대해 서로 불균일하게 형성되되, 상기 복수의 보조홈(14)들은 서로 간의 폭 간격이 하방에서 상방으로 갈수록 좁아지는 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 각각의 보조홈(14)들은 서로 겹치지 않는 구조로 되어 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예로서, 플런저(20)의 복수의 보조홈(24a,24b)들 중 일부의 상단부가 상기 연결홈(21)과 연통되지 않는 구조로 되어 있다.
즉, 플런저(20)의 경사턱(22)과 인접되는 보조홈(24a)만이 연결홈(21)과 연통되고, 나머지 보조홈(24b)들은 그 상단부가 플런저(20)의 외주면 상에서 단절되는 구조로 된다.
그리고, 상기 보조홈(24a)은 플런저(20)의 상단부에서 하방으로 일정거리 이격된 위치에서 연결홈(21)과 연통되는 구조가 된다.
이렇게 하여 상기 복수의 보조홈(24a,24b)들은 조종면(23)을 기준으로 그 위치가 먼 곳에 위치할수록 보조홈 상부 끝단과 연결홈과의 거리가 멀어지면서 보조홈의 전체길이가 짧아지는 구조가 된다.
즉, 도 4, 도 5 에 제시된 본 발명의 일 실시예의 경우, 보조홈(14)이 플런저 하부에서 상부로 향할수록 보조홈 서로의 간격이 줄어들게 되어 도 3 에 제시된 기존 플런저보다 최상단의 보조홈과 플런저 상부면의 거리가 늘어나게 되어 스필포트와 보조홈이 만나는 시점이 지연되는 효과를 발생시키게 된다.
그리고, 도 6, 도 7 에 제시된 본 발명의 다른 실시예의 경우, 플런저 조종면(23)에서 멀리 위치한 보조홀(24b)은 연결홀에 연통되지 않고 중도에 끊기게 됨으로서, 도 3 에 제시된 기존 플런저보다 최상단의 보조홈과 플런저 상부면의 거리가 늘어나게 되어 스필포트와 보조홈이 만나는 시점이 지연되는 효과를 발생시키게 된다.
위와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료분사펌프용 플런저는 플런저 외주면의 보조홈 상단부와 플런저 상단부 사이에 일정거리 간격을 갖도록 함으로써, 플런저실 내에서 상향 가압되는 플런저의 보조홈과 스틸포트가 만나는 시점을 다소 지연시켜 저부하 운전시에도 연료가 충분한 압력으로 압축될 수 있게 함은 물론 압력 해제시에 발생되는 고속 유동 및 캐비테이션이 보조홈에 의해 발생되는 미세 유동에 의해서 그 방향이 스필포트 외부로 편향되는 기능도 유지할 수 있게 되어 연료분사펌프의 손상도 저감되는 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 상기의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 이러한 실시예를 종래의 공지 기술과 단순히 조합 적용한 변형예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 용이하게 변경하여 이용할 수 있는 모든 기술들은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10 : 플런저 11 : 연결홈
12 : 경사턱 13 : 조종면
14 : 보조홈 20 : 플런저
21 : 연결홈 22 : 경사턱
23 : 조종면 24a, 24b : 보조홈
100 : 플런저 102 : 연결홈
104 : 조종면 200 : 배럴
202 : 플런저실 204 : 급/배유실
206 : 스필포트

Claims (8)

  1. 외주면의 상하 방향을 따라 수직 형상으로 오목하게 패인 연결홈;
    상기 연결홈의 인접 외주면 상방에서 하방을 향해 사선 방향으로 경사진 경사턱 하방의 외주면 전체가 일정깊이 면 절삭된 조종면; 및
    상기 조종면의 경사턱 상방의 외주면에 원호 방향을 따라 서로 간에 폭 간격을 갖는 복수의 보조홈;
    을 포함하여 구성되는 연료분사펌프용 플런저에 있어서,
    상기 복수의 보조홈 중 최상단부의 보조홈 상단부와 플런저의 상단부 사이에 스필포트 크기 이상의 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 연료분사펌프용 플런저.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 보조홈들은 각각의 상단부가 상기 연결홈과 연통된 것을 특징으로 하는 연료분사펌프용 플런저.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 보조홈들은 서로 간의 폭 간격이 서로 불균일하게 된 것을 특징으로 하는 연료분사펌프용 플런저.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 보조홈들은 서로 간의 폭 간격이 플런저 하방에서 상방으로 갈수록 좁아지는 구조로 된 것을 특징으로 하는 연료분사펌프용 플런저.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 각각의 보조홈들은 서로 간의 폭 간격이 하방에서 상방으로 갈수록 좁아지되 서로 겹치지 않는 구조로 된 것을 특징으로 하는 연료분사펌프용 플런저.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 보조홈들 중 일부의 상단부가 상기 연결홈과 연통되지 않은 것을 특징으로 하는 연료분사펌프용 플런저.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 보조홈들은 각각 보조홈 상단부와 플런저 상단부와의 상하 간격이 서로 다르게 되는 것을 특징으로 하는 연료분사펌프용 플런저.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 보조홈들은 조종면을 기준으로 수직 방향으로 멀리 위치할 수 록 보조홈의 상단 끝단과 연결홈 사이의 길이가 증가하면서 보조홈의 전체 길이는 짧아지는 것을 특징으로 하는 연료분사펌프용 플런저.
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