KR20150025147A - 변형 방지 플런저가 구비된 연료분사펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료분사펌프에 관한 것으로서, 연료압축챔버 내의 연료를 분사노즐로 가압 송출할 수 있도록 헤드부 외주면에 복수의 콘트롤 헬릭스부가 설치된 플런저를 구비하는 연료분사펌프에 있어서, 상기 플런저는 상기 콘트롤 헬릭스부를 연결할 수 있도록 상기 헤드부의 상단 외주면 양측부에 연결부를 각각 구비하되, 상기 헤드부 내부에는 연료압축챔버와 콘트롤 헬릭스부를 연통시키는 중앙연통로가 구비되며, 상기 헤드부 외주면 양측부에는 상기 중앙연통로와 연통되는 일정 깊이의 슬롯부를 구비함으로써, 연료 압축과정에서 플런저의 헤드부에 가해지는 압력을 분산시켜 압력 분포의 균일성을 향상시켜 플런저나 베럴의 변형이나 손상을 최소화한 변형 방지 플런저가 구비된 연료분사펌프에 관한 것이다.

Description

변형 방지 플런저가 구비된 연료분사펌프{Fuel injection pump with preventing deformation plunger}

본 발명은 연료분사펌프에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 플런저의 헤드부 양측에 설치되는 기존의 수직슬롯 상단부를 차단함과 동시에 중앙연통로와 복수의 슬롯부를 더 구비함으로써, 연료 압축과정에서 플런저의 헤드부에 가해지는 압력을 분산시켜 균일한 압력 분포 유도를 통해 플런저나 베럴의 변형 또는 손상이 방지되도록 한 변형 방지 플런저가 구비된 연료분사펌프에 관한 것이다.

일반적으로 선박에는 선박을 추진시키기 위해 프로펠러를 구동하는 메인 엔진과 선박에 탑재된 각종 장비나 의장품 등에 전원을 공급하기 위한 다수의 발전용 엔진 등이 설치되어 있다.

이러한 엔진에 적용되는 디젤 엔진은 엔진블록 상에 다수의 실린더가 배치되어 있고, 각각의 실린더 내에는 흡,배기밸브가 설치됨과 아울러 커넥팅로드에 의해 크랭크 샤프트와 연결되는 피스톤이 각각 설치됨으로써, 실린더 내에서의 폭발력을 크랭크 샤프트의 회전 운동으로 전환하게 되는 것이다.

이때 엔진에 설치된 연료 분사시스템이 실린더에 설치된 분사노즐을 통해 적절한 타이밍에 맞춰 연료를 실린더 내에 분사시키게 되는 것이다.

이하 도 1과 2를 참조하여 종래의 기계식 연료분사펌프를 간략히 설명한다.

도 1은 종래의 연료분사펌프의 개략적인 단면도를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 플런저 헤드부의 확대도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 종래의 기계식 연료분사펌프(100)는 펌프하우징(110)과 펌프하우징(110) 내에서 승강 가능하게 설치되는 플런저(130)로 구성된다.

또한 펌프하우징(110) 내에는 플런저(130)가 승강할 수 있도록 베럴(170)이 설치된다.

이때 펌프하우징(110)에는 연료압축챔버(160)가 설치되고, 연료압축챔버(160)에는 연료가 투입되는 흡입포트(120)가 설치되며, 플런저(130) 상단부 외주면에는 연료의 분사량을 조절할 수 있도록 나선 형상의 콘트롤 헬릭스부(140)(Control Helix part)가 설치되어 있다.

여기서 콘트롤 헬릭스부(140)는 플런저(130)의 상단부 외주면 양측부에 서로 대칭되게 일정 깊이로 설치되며, 또한 두 개의 수직슬롯(145)이 대칭되도록 형성된다.

여기서 수직슬롯(145)은 연료압축챔버(160)와 콘트롤 헬릭스부(140)를 연통시키는 역할을 하는 것이다.

따라서 플런저(130)는 연료캠(150)의 작동에 연동하여 승강함으로써, 연료를 분사노즐(200)로 고압 송출하게 되는 것이다.

이때 가버너(300)는 연료랙(Fuel Rack)(310)을 이용하여 플런저(130)를 회동시켜 콘트롤 헬릭스부(140)와 흡입포트(120)의 상대 위치를 조정함으로써, 흡입포트(120)가 밀폐되는 시간을 조절하여 연료 분사량을 조정하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 연료분사펌프는 플런저가 상승하면서 연료압축챔버 내의 연료를 가압하는 과정에서 연료압축챔버의 고압이 수직슬롯에도 가해지게 되고, 이로 인해 수직슬롯의 상부 모서리 변형량이 상대적으로 커지게 되는 문제점이 있었으며, 또한 이로 인해 수직슬롯에 국부적으로 집중되는 고압에 의해 플런저에 불균일한 변형이 발생하는 문제점이 있었다.

즉, 수직슬롯이 위치한 부분에서는 압력에 의해 플런저 외주면과 베럴의 간극이 커지는 반면에 수직슬롯이 위치하지 않는 부분에서의 플런저 외주면과 베럴의 간극은 오히려 작아지게 됨으로써, 플런저 작동과정에서 플런저와 베럴이 손상되어 작동 불량이 발생하는 문제점이 있었다.

공개특허공보 10-2006-0122975호(2006.11.30)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 헤드부 외주면에 복수의 콘트롤 헬릭스부가 설치된 플런저를 구비하는 연료분사펌프에 있어서, 상기 플런저에는 수직슬롯 상단부에 콘트롤 헬릭스부를 연결하는 연결부를 각각 설치하고, 상기 플런저에는 상기 연료압축챔버와 콘트롤 헬릭스부를 연통시키는 중앙연통로 및 상기 중앙연통로와 연통되는 일정 깊이의 슬롯부를 외주면에 경사지도록 설치함으로써, 연료 압축과정에서 플런저의 상단부에 가해지는 압력 분포를 균일화하여 플런저나 베럴의 변형 또는 손상을 방지할 수 있는 변형 방지 플런저가 구비된 연료분사펌프를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연료압축챔버 내의 연료를 분사노즐로 가압 송출할 수 있도록 헤드부 외주면에 복수의 콘트롤 헬릭스부가 설치된 플런저를 구비하는 연료분사펌프에 있어서, 상기 플런저는 상기 헤드부의 상단 외주면 양측부에 위치하도록 상기 콘트롤 헬릭스부의 상단에 연결부를 각각 형성하되, 상기 헤드부의 내부에는 상기 연료압축챔버와 콘트롤 헬릭스부를 연통시키는 중앙연통로가 구비되며, 상기 헤드부의 외주면 양측부에는 상기 중앙연통로와 연통되도록 일정 깊이의 슬롯부가 경사지도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 중앙연통로는 상기 플런저의 헤드부 중앙에 수직으로 형성되는 수직공과 상기 수직공의 하부 양측에 각각 설치되어 상기 수직공과 상기 콘트롤 헬릭스부를 연통시키는 중앙연결공으로 구성된다.

또한 상기 슬롯부는 상기 콘트롤 헬릭스부를 형성하는 헬릭스선과 일정 거리 이격되어 평행하게 설치되는 슬롯홈 및 상기 슬롯홈과 수직공을 연통시키는 슬롯연결공으로 구성된다.

또 상기 슬롯연결공은 상기 슬롯홈의 양단부가 상기 수직공의 상부와 하부에 각각 연통되도록 설치될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 연료 압축과정에서 플런저의 상단부에 가해지는 압력 분포를 균일하게 하는 것이 가능하게 되어 불균일한 변형으로 인한 플런저나 베럴의 변형 또는 손상을 방지할 수 있게 되고, 이로 인해 연료분사펌프의 불량이나 오작동 등을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 내구성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 기계식 연료분사펌프와 분사노즐의 구성도,
도 2는 도 1의 플런저 헤드부의 확대도,
도 3은 본 발명에 구비된 변형 방지 플런저의 헤드부 사시도,
도 4는 도 3의 정면도,
도 5는 본 발명에 구비된 변형 방지 플런저의 헤드부 단면도,
도 6은 본 발명에 구비된 변형 방지 플런저의 연료분사펌프 내에서의 작동 상태도이다.

이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 구비된 변형 방지 플런저의 헤드부 사시도를 나타낸 것이다.

본 발명은 플런저(10)의 헤드부(20)의 구성 및 이에 따른 작동원리 외에는 도 1에 도시된 종래의 일반적인 기계식 연료분사펌프와 동일한 것으로서, 본 발명에 구비된 플런저(10)는 연료캠(150)(도1에 도시함)의 작동에 연동하여 펌프하우징(110)(도1에 도시함) 내에서 승강 가능하게 설치되며, 또한 펌프하우징(110) 하부에는 플런저(10)를 원위치시킬 수 있도록 플런저(10)를 탄성 지지하는 스프링이 내설된다.

따라서 플런저(10)는 연료가 충전되는 펌프하우징(110) 내의 연료압축챔버(160)를 가압하여 연료를 분사노즐(200)로 고압 송출하게 되는 것이다.

본 발명의 플런저(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 헤드부(20)의 외주부 양측부에 콘트롤 헬릭스부(25)(Control Helix part)가 대칭되게 설치된다.

콘트롤 헬릭스부(25)(Control Helix part)는 종래의 플런저(130)에 구비된 것과 같은 일반적인 구조로 형성될 수 있으며, 헤드부(20)의 중심을 기준으로 헤드부(20) 외주면에 서로 대칭되어 마주보도록 두 개가 형성되는 것이다.

콘트롤 헬릭스부(25)는 나선 형상의 헬릭스선(26)을 따라 헤드부(20) 외주면에 일정 깊이의 단차가 형성되도록 한 것으로서, 플런저(10)가 상승하면서 연료압축챔버(160)를 가압할 때, 플런저(10)의 특정 상승 위치에서 연료압축챔버(160)와 흡입포트(120)가 서로 연통되도록 함으로써, 연료압축챔버(160) 내의 압력이 제거되어 연료 송출이 정지되도록 하는 것이다.

한편 본 발명의 플런저(10)의 헤드부(20)에는 도시된 바와 같이, 콘트롤 헬릭스부(25)의 상단에 연결부(27)가 구비된다.

연결부(27)는 수직슬롯(145)의 상단부에 형성되어 콘트롤 헬릭스부(25)의 상단이 연료압축챔버(160)와 연통되는 것을 차단하는 것이다.

이때 연결부(27)는 헤드부(20)의 중심을 기준으로 헤드부(20) 양측면에 대칭되게 설치되며, 도 3에 도시된 바와 같이 수직슬롯(145)의 상단을 차단하여 연료압축챔버(160)의 압력이 콘트롤 헬릭스부(25)로 이동하지 못하도록 하는 것이다.

여기서 본 발명의 플런저(10)는 헤드부(20)에 중앙연통로(30) 및 복수의 슬롯부(50)를 설치하여 연료압축챔버(160)와 연통되도록 함으로써, 기존의 수직슬롯(145)에 집중되는 압력을 분산시켜 헤드부(20)의 국부적인 변형량을 최소화시키는 것이다.

이하 도 4와 5를 참조하여 본 발명의 헤드부에 구비된 증앙연통로와 슬롯부를 상세히 설명한다.

도 4는 도 3의 플런저 헤드부의 정면도를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명에 구비된 플런저의 헤드부 단면도를 나타낸 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 중앙연통로(30)는 수직공(31)과 중앙연결공(35)으로 구성된다.

수직공(31)은 플런저(10)의 헤드부(20) 중앙에 수직으로 형성되며, 중앙연결공(35)은 수직공(31)의 하부 양측에 서로 대칭되게 각각 설치되어 연료압축챔버(160)와 수직공(31) 및 콘트롤 헬릭스부(25)를 연통시키는 역할을 하는 것이다.

한편 슬롯부(50)는 도 4에 도시된 바와 같이, 헤드부(20) 외주면에 일정 깊이로 설치하되, 헤드부(20)의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 두 개가 설치된다.

이때 슬롯부(50)는 콘트롤 헬릭스부(25)를 형성하는 나선형 헬릭스선(26)과 일정 거리 이격되어 평행하게 나선으로 설치되는 것으로서, 슬롯홈(51)과 슬롯연결공(55)으로 구성된다.

슬롯연결공(55)은 슬롯홈(51)의 양단부에 각각 설치되어 헤드부(20)에 관통 설치되는 것으로서, 슬롯홈(51)의 양단부가 수직공(31)의 상부와 하부에 각각 연통되도록 설치되는 것이다.

이하 도 6을 참조하여 본 발명의 플런저의 작동 상태를 상세히 설명한다.

여기서 도 6은 본 발명에 구비된 변형 방지 플런저의 연료분사펌프 내에서의 작동 상태도를 나타낸 것이다.

먼저 연료는 흡입포트(120)로부터 유입되어 플런저(10)의 헤드부(20) 상측에 형성되는 연료압축챔버(160)에 채워지게 되며, 이때 플런저(10)가 상승하면서 헤드부(20)로 연료압축챔버(160)를 압축하여 연료를 분사노즐(200)로 고압 송출하게 되는 것이다.

이때 플런저(10)는 상승 과정에서 헤드부(20) 외주면이 흡입포트(120)를 폐쇄하는 시점부터 연료압축챔버(160)를 압축하게 되고, 이 후 헤드부(20)의 상승에 따라 흡입포트(120)가 콘트롤 헬릭스부(25)와 연통되는 시점까지 연료압축챔버(160)를 압축하게 된다.

즉, 흡입포트(120)가 플런저(10)의 상승에 따라 콘트롤 헬릭스부(25)에 위치하게 되면, 흡입포트(120)는 콘트롤 헬릭스부(25) 및 중앙연통로(30)에 의해 연료압축챔버(160)와 연통되고, 이로 인해 연료압축챔버(160)의 압력이 떨어지게 되어 연료 송출이 정지되는 것이다.

이때 흡입포트(120)가 플런저(10)의 헤드부(20) 외주면에 의해 밀폐된 상태에서는 연료압축챔버(160)는 흡입포트(120)와 연통되지 못하고 밀폐된 상태를 유지하게 되므로 플런저(10)의 상승에 따라 압축되는 것이다.

그러나 플런저(10) 상승에 따라 흡입포트(120)가 헬릭스선(26)을 하향 통과하는 시점에 이르게 되면, 연료압축챔버(160) 내의 연료가 헤드부(20)의 중앙연통로(30)의 수직공(31)과 중앙연결공(35)을 순차적으로 경유하여 흡입포트(13)로 이동할 수 있기 때문에, 이때 연료압축챔버(160)의 압축이 해제되어 연료 분사가 정지되는 것이다.

따라서 플런저(10)를 회전시켜 콘트롤 헬릭스부(25)와 흡입포트(120)의 상대 위치를 조정하여 연료압축챔버(160)의 압축이 해제되는 시점을 조정함으로써, 연료 송출시기를 조절할 수 있는 것이다.

즉 흡입포트(120)의 개방시점이 늦어져 압축 해제시점이 지연되면 이에 대응하여 분사량도 증가하게 되는 것이다.

한편 흡입포트(120)는 플런저(10) 상승에 따라 슬롯홈(51)을 통과한 후 헬릭스선(26)에 도달하게 되므로, 흡입포트(120)가 슬롯홈(51)을 통과할 때 순간적으로 연료압축챔버(160)의 압력이 떨어질 수 있으나, 이때 슬롯홈(51)의 폭을 충분히 작게 형성하고, 또한 흡입포트(120)가 슬롯홈(51)을 빠르게 통과하게 되므로 연료 송출에 영향을 주지 않게 되는 것이다.

한편 연료압축챔버(160)가 압축되는 동안에 연료압축챔버(160) 내의 압력은 중앙연통로(30)와 헤드부(20) 외주면 양측부에 형성된 슬롯부(50)에 균일하게 가해지게 됨으로써, 플런저(10)의 해드부(20) 주변의 압력이 균일하게 분포될 수 있게 되고, 이로 인해 헤드부(20)의 특정 부위 압력 집중으로 인한 국부적인 변형을 차단할 수 있게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 플런저(10)의 콘트롤 헬릭스부(25) 상단에 연결부(27)를 설치하여 기존의 수직슬롯(145)의 상단을 폐쇄하고, 연료압축챔버(160)와 콘트롤 헬릭스부(25)를 연통시키는 중앙연통로(30) 및 중앙연통로(30)와 연통되는 일정 깊이의 나선 형상의 슬롯부(50)를 설치함으로써, 연료 압축과정에서 플런저(10)의 헤드부(20)에 가해지는 압력이 중앙연통로(30) 및 슬롯부(50)로 분산되도록 함으로써, 헤드부(20) 주변에 형성되는 압력의 균일도를 확보할 수 있어 플런저(10)나 베럴(170)의 변형이나 손상을 감소시킬 수 있게 되는 것이다.

이상 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10,130 : 플런저 20 : 헤드부
25 : 콘트롤 헬릭스부 26 : 헬릭스선
27 : 연결부 30 : 중앙연통로
31 : 수직공 35 : 중앙연결공
50 ; 슬롯부 51 : 수직공
55 : 슬롯연결공 100 : 연료분사펌프
110 : 펌프하우징 120 : 흡입포트
140 : 콘트롤 헬릭스부 145 : 수직슬롯
150 : 연료캠 160 : 연료압축챔버
170 : 베럴 200 : 분사노즐
300 : 가버너

Claims (4)

1. 연료압축챔버 내의 연료를 분사노즐로 가압 송출할 수 있도록 헤드부 외주면에 복수의 콘트롤 헬릭스부가 설치된 플런저를 구비하는 연료분사펌프에 있어서,
   상기 플런저는,
   상기 헤드부의 상단 외주면 양측부에 위치하도록 상기 콘트롤 헬릭스부의 상단에 연결부를 각각 형성하되, 상기 헤드부의 내부에는 상기 연료압축챔버와 콘트롤 헬릭스부를 연통시키는 중앙연통로가 구비되며,
   상기 헤드부의 외주면 양측부에는 상기 중앙연통로와 연통되도록 일정 깊이의 슬롯부가 경사지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 변형 방지 플런저가 구비된 연료분사펌프.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중앙연통로는,
   상기 플런저의 헤드부 중앙에 수직으로 형성되는 수직공과 상기 수직공의 하부 양측에 각각 설치되어 상기 수직공과 상기 콘트롤 헬릭스부를 연통시키는 중앙연결공으로 구성된 것을 특징으로 하는 변형 방지 플런저가 구비된 연료분사펌프.
3. 제2항에 있어서,
   상기 슬롯부는 상기 콘트롤 헬릭스부를 형성하는 헬릭스선과 일정 거리 이격되어 평행하게 설치되는 슬롯홈 및 상기 슬롯홈과 수직공을 연통시키는 슬롯연결공으로 구성되는 것을 특징으로 하는 변형 방지 플런저가 구비된 연료분사펌프.
4. 제3항에 있어서,
   상기 슬롯연결공은 상기 슬롯홈의 양단부가 상기 수직공의 상부와 하부에 각각 연통되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 변형 방지 플런저가 구비된 연료분사펌프.

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