KR100781915B1 - Fuel injection pump for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
펌프 플런저 부싱(bushing)(3)의 내부에서 왕복 운동하는 펌프 플런저(4)의 상측 제어 가장자리부(upper-side control edge portion)(11)와 하측 제어 가장자리부(lower-side control edge portion)(12)와 함께 초기 콘트롤 홈(10)이 형성된 흡입-배출 홀(8)로 연료의 유입 및 배출을 제어하도록 구성된 연료분사 펌프(1)로서, 상기 흡입-배출 홀(8)은 그 일단에 상기 펌프 플런저 부싱(3)의 내부를 관찰할 수 있는 개구면(14)을 갖는 소직경 홀(81)과 상기 소직경 홀(81)의 타단(81B)에 연통하는 대직경 홀(82)을 포함하고, 상기 초기단계 제어홈(10)의 저부(10A)가 상기 개구면(14)으로부터 상항하여 경사져 연장하고, 상기 소직경 홀(81)과 연통하는 상기 대직경 홀(82)의 연통 단부의 내부면이 구형 표면(82C) 내에 형성된다. 상기 대직경 홀(82) 내부로 공급된 고압 연료는 대직경 홀(82)의 구형 표면 부분(82C)으로 인해 공급된 고압 연료와 대직경 홀(82)의 벽면 사이에 큰 거리를 보장함으로써, 캐비테이션 부식영향을 감소시킨다.The upper-side control edge portion 11 and the lower-side control edge portion of the pump plunger 4 reciprocating inside the pump plunger bushing 3 ( 12 is a fuel injection pump 1 configured to control the inflow and outflow of fuel into the intake-discharge hole 8 with an initial control groove 10 formed therein, the intake-discharge hole 8 at one end of which A small diameter hole (81) having an opening surface (14) through which the inside of the pump plunger bushing (3) can be observed, and a large diameter hole (82) communicating with the other end (81B) of the small diameter hole (81). The bottom portion 10A of the initial stage control groove 10 extends inclined upwardly from the opening surface 14 and communicates with the small diameter hole 81 at the communicating end of the large diameter hole 82. An inner surface is formed in spherical surface 82C. The high pressure fuel supplied into the large diameter hole 82 ensures a large distance between the high pressure fuel supplied due to the spherical surface portion 82C of the large diameter hole 82 and the wall surface of the large diameter hole 82. Reduces cavitation corrosion effects
연료분사펌프, 대직경 홀, 소직경 홀, 구형 표면 Fuel Injection Pump, Large Diameter Hole, Small Diameter Hole, Spherical Surface
Description
본 발명은 캐비테이션 부식(cavitation erosion)의 발생을 감소시킬 수 있는 내연기관용 연료분사펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel injection pump for an internal combustion engine that can reduce the occurrence of cavitation erosion.
내연기관용 연료분사펌프의 펌프 챔버 내부는 상당한 고압을 갖는다. 그 결과, 연료의 배출제어를 수행함에 있어서, 고압 피크를 갖는 압력진동이 흡입-배출 홀(suction-and-overflow hole)과 흡입 챔버에서 발생되고, 그러므로, 공기 기포 또는 중공 캐비티(hollow cavities)들이 연료 내에서 형성되고, 이미 고압 피크(high pressure peak)가 형성된 중공 캐비티들은 파열된다. 상기 중공 캐비티들의 파열이 흡입-배출 홀의 벽 부분 근처에서 발생할 때, 캐비테이션 부식이 발생되어 펌프를 형성하는 재료가 마모되고, 이러한 현상이 장기간 동안 발생될 때, 펌프의 기능에 손상된다. The interior of the pump chamber of the fuel injection pump for an internal combustion engine has a significant high pressure. As a result, in performing fuel emission control, a pressure vibration having a high pressure peak is generated in the suction-and-overflow hole and the suction chamber, and thus air bubbles or hollow cavities are generated. Hollow cavities that are formed in the fuel and that already have a high pressure peak are ruptured. When the rupture of the hollow cavities occurs near the wall portion of the suction-discharge hole, cavitation corrosion occurs and the material forming the pump wears out, and when this phenomenon occurs for a long time, the function of the pump is impaired.
이러한 결점을 해소하기 위해, J-UT-B-7-54618은 다음과 같은 구성을 가지는 유형의 펌프를 개시하며, 즉, 초기 단계 제어홈(early stage control groove)은 상부 제어 가장자리 부분과 마주하는 하측의 흡입-배출 홀의 벽부에 형성되고, 펌프 플런저의 하측의 제어 가장자리 부분은 먼저 초기 단계 제어홈 상에서 활주하며, 그 후, 펌프 플런저의 하측에 있는 제어 가장자리 부분은 흡입-배출 홀의 주 횡단면 상에서 활주하고, 여기서, 상기 초기 단계 제어홈의 바닥면은 펌프 플런저의 활주 표면으로부터 먼 방향으로 상향하여 경사진 방식으로 연장한다.To address this drawback, J-UT-B-7-54618 discloses a pump of the type having the following configuration, i.e., an early stage control groove faces the upper control edge part. It is formed on the wall of the lower suction-discharge hole, and the control edge portion of the lower side of the pump plunger first slides on the initial stage control groove, and then the control edge portion below the pump plunger slides on the main cross section of the suction-discharge hole. And wherein the bottom surface of the initial stage control groove extends in an inclined manner upwardly away from the sliding surface of the pump plunger.
이와 같이 제안된 구성에 따라서, 초기단계에서 발생된 연료 분사 흐름은 바닥면의 경사를 따라서 흡입-배출 홀의 내부로 흐른다. 그 결과, 흡입-배출 홀의 내부에 형성된 중공 캐비티는 흡입-배출 홀을 향해 배출될 수 있다. 이러한 것에 의하여, 흡입-배출 홀의 내부에서 원하지 않는 작용을 수행하는 캐비테이션 부식이 이 흡입-배출 홀들에서 방지되거나 또는 적어도 감소될 수 있는 유리한 효과를 얻는 것이 가능하다.According to this proposed configuration, the fuel injection flow generated in the initial stage flows into the suction-discharge hole along the slope of the bottom surface. As a result, the hollow cavity formed inside the suction-discharge hole can be discharged toward the suction-discharge hole. By this, it is possible to obtain the advantageous effect that cavitation corrosion which performs an unwanted action inside the suction-discharge hole can be prevented or at least reduced in these suction-discharge holes.
그러나, 최근에 저점도(low-viscosity) 연료의 사용은 증가되고, 열병합(cogeneration)용 연료의 사용에 부과된 조건은 엄격하게 되어 가고 있으며, 그러므로, 상기된 종래 기술에 따라, 캐비테이션 부식이 발생되는 결점이 일어날 수 있고, 이러한 결점은 경우에 따라 대략 3000 내지 5000 시간 동안 연료 분사 펌프의 사용으로 인하여 발생한다. However, in recent years, the use of low-viscosity fuels has increased, and the conditions imposed on the use of fuels for cogeneration have become strict, therefore, according to the prior art described above, cavitation corrosion occurs. This drawback can occur, which arises due to the use of a fuel injection pump for approximately 3000 to 5000 hours, as the case may be.
본 발명의 목적은 종래 기술의 상기 문제들을 극복할 수 있는 내연기관용 연료분사펌프를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a fuel injection pump for an internal combustion engine that can overcome the above problems of the prior art.
본 발명의 목적은 연료분사펌프의 플런저 배럴(plunger barrel) 내에 형성된 흡입-배출 홀의 형상을 최적화하는 것에 의하여 캐비테이션 부식의 발생을 더욱 감소시킬 수 있는 내연기관의 연료분사펌프를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a fuel injection pump of an internal combustion engine that can further reduce the occurrence of cavitation corrosion by optimizing the shape of the suction-discharge hole formed in the plunger barrel of the fuel injection pump.
본 발명에 따라서, 내연기관용 연료분사펌프가 제공되며, 내연기관용 연료분사펌프에서, 펌프 플런저 부싱 내에 형성된 적어도 하나의 흡입-배출 홀에 대한 연료의 유입 및 배출은 펌프 플런저 부싱의 내부에서 왕복하는 펌프 플런저의 상측 제어 가장자리 부분과 하측 제어 가장자리 부분으로 제어되고, 초기단계 제어홈은 상기 흡입-배출 홀에 형성되며, 상기 흡입-배출 홀은 그 일단에서 상기 펌프 플런저 부싱의 내부와 마주하는 개구면을 갖는 소직경 홀과, 상기 소직경 홀의 다른 쪽 단부와 연통하는(communicating) 대직경 홀을 포함하고, 상기 흡입-배출 홀은 상기 초기단계 제어홈이 상기 소직경 홀의 개구로부터 상기 대직경 홀을 향하여 연장하는 상태에서 형성되고, 상기 초기단계 제어홈의 바닥면은 상기 개구면으로부터 먼 방향으로 상향하여 경사진 방식으로 연장하고, 상기 소직경 홀과 소통하는 상기 대직경 홀의 단부의 내부 표면은 구형 표면으로 형성된다. 여기서, 상기 대직경 홀의 축선은 초기 단계 제어홈과 반대의 방향으로 상기 소직경의 홀의 축선으로부터 변위될 수 있다.According to the present invention, there is provided a fuel injection pump for an internal combustion engine, wherein in the fuel injection pump for an internal combustion engine, the inflow and discharge of fuel to at least one suction-exhaust hole formed in the pump plunger bushing is a pump reciprocating inside the pump plunger bushing It is controlled by the upper control edge portion and the lower control edge portion of the plunger, and an initial stage control groove is formed in the suction-discharge hole, and the suction-discharge hole has an opening face facing the inside of the pump plunger bushing at one end thereof. And a large diameter hole communicating with the other end of the small diameter hole, wherein the suction-discharge hole has the initial stage control groove directed from the opening of the small diameter hole toward the large diameter hole. Is formed in the extending state, the bottom surface of the initial stage control groove is tilted upward in a direction away from the opening surface Extending in a binary manner, and the inner surface of the end portion of the large-diameter hole communicating with the small-diameter hole is formed into a spherical surface. Here, the axis of the large diameter hole may be displaced from the axis of the small diameter hole in a direction opposite to the initial stage control groove.
본 발명에 따라서, 초기단계 제어홈을 따라서 흡입-배출 홀의 내부에서 흐르는 고압 연료는 초기단계 제어홈의 바닥면의 경사를 따라 소직경 홀의 내부로 흐르고, 고압 연료가 대직경 홀의 내부로 공급될 때, 상기 대직경 홀의 아치형 (arcuate) 바닥면 모양으로 인하여, 공급되는 고압 연료와 대직경 홀의 벽 표면 사이에 큰 거리(large distance)를 보장하는 것이 가능하고, 따라서, 고압 연료 내에서 중공 캐비티의 파열에 기인하는 캐비테이션의 부식 영향을 현저하게 감소시키는 것이 가능하여, 연료 분사 펌프의 수명 저하가 효과적으로 억제될 수 있다.According to the present invention, the high pressure fuel flowing in the suction-discharge hole along the initial stage control groove flows into the small diameter hole along the slope of the bottom surface of the initial stage control groove, and when the high pressure fuel is supplied into the large diameter hole. Due to the arcuate bottom shape of the large diameter hole, it is possible to ensure a large distance between the supplied high pressure fuel and the wall surface of the large diameter hole, thus rupturing the hollow cavity in the high pressure fuel. It is possible to significantly reduce the corrosive effect of the cavitation due to, so that the deterioration of the life of the fuel injection pump can be effectively suppressed.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 종단면도.2 is a longitudinal sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 3은 도 2의 화살표 B의 방향으로부터 보여주는 도면.3 shows a view from the direction of arrow B in FIG. 2;
도 4는 도 3의 C-C선에 따른 종단면도.4 is a longitudinal sectional view taken along the line C-C in FIG.
본 발명을 더 상세히 기술하기 위해, 본 발명이 첨부된 도면과 관련하여 설명된다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS To describe the invention in more detail, the present invention is described in connection with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 연료분사펌프의 일 실시예를 도시한 단면도이다. 상기 연료분사펌프(1)는 내연기관 내로 압축된 고압 연료를 분사하고 공급하도록 작용하며, 펌프 플런저 부싱(3)은 케이싱(2)의 내로 끼워 맞춰지고, 플런저 챔버(5)는 펌프 플런저 부싱(3)과 펌프 플런저(4)에 의해 한정된다. 도면부호 6은 압력 밸브를 나타내고, 도면부호 7은 압력 밸브 케이싱을 나타내며, 상기 압력 밸브 케이싱(7)은 볼트에 의해 케이싱(2)에 체결된다. 연료를 위한 흡입-배출 홀(8)은 펌프 플런저 부싱(3)에 형성되며, 흡입 겸 일출 챔버(9)는 흡입 겸 일출 챔버(9)가 흡입-배출 홀(8)을 마주하는 방식으로 대면한 상태에서 케이싱(2)에 형성된다. 또한, 상기 초기 단계 제어홈(10)은 흡입-배출 홀(8)에 형성된다.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a fuel injection pump according to the present invention. The
상측 제어 가장자리 부분(11)과 하측 제어 가장자리 부분(12)은 펌프 플런저(4)에 형성되며, 펌프 플런저(4)의 축선 방향 운동으로 인하여, 이러한 상측 제어 가장자리 부분(11)과 하측 제어 가장자리 부분(12)은 초기 단계 제어홈(10) 상에서 활주한다. 이 경우에, 공급 완료를 규정하는 하측 제어 가장자리 부분(12)은 먼저 공급 완료 시점에 경사진 방법으로 연장하는 초기 단계 제어홈(10) 상에서 활주하고, 그런 다음, 흡입-배출 홀(8)의 전체적인 개구면(14)이 개방된다. 그 결과, 초기 단계에서 경사진 방식으로 흐르는 연료 분사 흐름으로 인하여, 흡입 겸 일출 챔버(9)의 내부 압력은 비교적 서서히 증가한다. 여기서, 이 실시예에서, 두 세트의 흡입-배출 홀(8)들과 흡입 겸 일출 챔버(9)들이 제공되고, 연료의 흡입겸 일출 작업은 180°위상차(phase difference)를 가지고 교대로 수행된다.The upper
다음으로, 상기 흡입-배출 홀(8)은 도 2 내지 도 4와 관련하여 설명된다. 여기서, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이고, 도 3은 도 2의 화살표 B 방향으로 본 도면이며, 도 4는 도 3의 C-C선에 따른 단면도이다. 흡입-배출 홀(8)은 펌프 플런저 부싱(3)의 내부와 대면하는 개구면(14)을 한쪽 단부(81A)에서 갖는 원통형 소직경 홀(81)과, 상기 소직경 홀(81)의 직경보다 더 큰 직경을 가지며 흡입 겸 일출 챔버(9) 측에서 개방된 한쪽 단부(82A)를 가지는 대직경 홀(82)을 포함하며, 상기 대직경 홀(82)의 다른 쪽 단부의 내부 표면은 구형 모양으로 형성되는 구형 표면 부분(82C)으로 형성된다. 또한, 소직경 홀(81)의 다른 쪽 단부(81B)가 대직경 홀(82)의 다른 쪽 단부에 있는 바닥면으로서 형성되는 구형 표면 부분(82C)의 일부로부터 대직경 홀(82)의 내측과 대면한 상태에서, 상기 다른 쪽 단부(81B)는 대직경 홀(82)과 연통한다.Next, the suction-
이 실시예에서, 도 3과 도 4로부터 용이하게 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 소직경 홀(81)의 축선(81x)과 대직경 홀(82)의 축선(82x)은 사전 결정된 값(predetermined value)(k) 만큼 서로로부터 변위된다. 이 변위 방향은 상기 축선(82x)이 축선(81x)에 대하여 초기단계 제어홈(10)과 반대의 방향이다. 초기단계 제어홈(10)은 소직경 홀(81)의 일부에서 아치형 단면의 바닥면(10A)을 갖는 관통형 홈(through-like groove)으로서 형성되고, 동시에, 상기 초기단계 제어홈(10)의 바닥면(10A)은 축선(81x)에 대해 각도(θ)를 만들도록 경사진다(도 4 참조).In this embodiment, as can be readily understood from FIGS. 3 and 4, the axis 81x of the
다음으로, 연료분사펌프(1)에서의 연료의 흡입, 압축 및 분사의 작동 방법이 설명된다. Next, a method of operating the suction, compression and injection of fuel in the
연료의 흡입은 펌프 플런저(4)가 하강되는 상태에서 수행되고, 상측 제어 가장자리 부분(11)은 소직경 홀(81)의 개구면(14)이 플런저 챔버(5)로 개방하는 것을 허용한다. 상측 제어 가장자리 부분(11)이 플런저 챔버(5)로부터 개구면(14)을 차단하도록 상기 펌프 플런저(4)가 상승될 때, 상기 플런저 챔버(5)의 내부에서 연료의 압축이 시작하고, 상기 하측 제어 가장자리 부분(12)이 초기단계 제어홈(10)의 개방을 시작할 때, 플런저 챔버(5)의 내부에서 연료를 압축하는 것에 의해 얻어진 고압 연료는 초기단계 제어홈(10)에 따라 흐르는 연료 분사 흐름으로서 흡입-배출 홀(8) 내로 흐른다. The intake of fuel is carried out with the
이러한 연료 분사 흐름은 초기단계 제어홈(10)의 바닥면(10A)을 따라서 흐르며, 그러므로 상기 흐름 방향은 바닥면(10A)과 평행한 화살표(R)에 의해 지시된 방향으로 된다(도 4 참조). 그 결과, 상기 소직경 홀(81)로부터 흐르는 연료 분사 흐름은 대직경 홀(82)의 내부로 격렬하게 공급된다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 축선(81x, 82x)들은 사전 결정된 값(k) 만큼 서로로부터 변위되고, 동시에, 구형 표면 부분(82C)은 대직경 홀(82)의 다른 쪽 단부의 바닥면에 형성되며, 그러므로, 큰 공간(large spaces)이 대직경 홀(82)의 내로 공급되는 연료 분사 흐름 전방에 확보된다.This fuel injection flow flows along the
따라서, 연료 분사 흐름이 흡입-배출 홀(8)의 내로 흐르는 것을 허용함으로써, 고압 연료의 내에서 발생된 중공 캐비티들은 확보된 큰 공간을 통해서 흡입 겸 일출 챔버(9)로 유입된다. 그 결과, 흡입-배출 홀(8)의 내에서의 고압 연료 내에 발생된 중공 캐비티들은 대직경 홀의 내벽 표면의 부근에서 파열될 가능성은 현저하게 낮아져, 캐비테이션 부식의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 여기서, 구형 표면 부분(82C)으로 인하여 대직경 홀(82)의 내부로 공급되는 연료 분사의 전방에 캐비테이션 부식의 영향을 감소시킬 수 있는 넓은 공간을 확보하는 것이 가능할 때, 축선(81x)과 축선(82x)을 변위시킬 필요가 없고, 소정값(k)은 0으로 세팅될 수 있다.Thus, by allowing the fuel injection flow to flow into the intake-
이상에서 상세히 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료분사펌프는 흡입-배출 홀에서 캐비테이션 부식의 발생을 효과적으로 방지할 수 있고, 따라서, 본 발명은 내연기관의 연료분사펌프를 개선하는데 유용하다.As described in detail above, the fuel injection pump according to the present invention can effectively prevent the occurrence of cavitation corrosion in the suction-discharge hole, and thus the present invention is useful for improving the fuel injection pump of the internal combustion engine.
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