WO2010050703A2 - 디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치 - Google Patents

디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치 Download PDF

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갈상학
강상립
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    • F02M2200/04—Fuel-injection apparatus having means for avoiding effect of cavitation, e.g. erosion

Definitions

  • the present invention relates to a device for preventing cavitation damage of a diesel engine fuel injection pump, and by installing a positive pressure valve on a side of a deflector or a barrel of a fuel injection pump, a fountain or jet generated before and after opening of a barrel port in the final stage of compression of fuel.
  • the present invention relates to a cavitation damage preventing device of a diesel engine fuel injection pump, which prevents the occurrence of form cavitation, thereby preventing damage caused by cavitation mainly occurring in the plunger and the barrel port.
  • a diesel engine is one of an internal combustion engine that draws air into a cylinder, compresses it to a high temperature / high pressure, and then operates a piston by spontaneously igniting a liquid fuel to operate the piston to obtain power.
  • the diesel engine may be classified into a direct injection type, a precombustion chamber type, a swirl chamber type, and an air chamber type according to a fuel inflow method.
  • the injection type is a method of directly injecting fuel into a combustion chamber at a high pressure
  • a fuel injection device is mainly composed of a fuel injection pump, a fuel valve (injector), and a connection pipe.
  • a unit injector unit injector in which a fuel injection pump and an injector are directly coupled, is also used as a fuel injection device.
  • the fuel injection pump is a device that compresses fuel to a high pressure and delivers the fuel to an injector, and the fuel injection pressure is gradually increasing in order to improve combustion performance and reduce exhaust gas.
  • cavitation erosion damage occurs in the barrel port and plunger of the barrel constituting the fuel injection pump, which causes a serious problem. That is, the cavitation phenomenon occurs even when fuel is injected at a relatively low pressure, but since the cavitation strength is weak, the degree of damage is not serious, and partial damage occurs. By changing, the damage prevention measures could be easily established.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0020139 installs an orifice member in the switching holes formed in the wall of the barrel so that a significantly increased pressure is formed in the space between the orifice member and the plunger, thereby adjoining the upper edge of the plunger.
  • a fuel injection pump for preventing cavitation from occurring in a region is disclosed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-269442 considers damage to the plunger due to the relationship between the classification and the shape of the fuel outflow hole, and forms a small hole for joint destruction adjacent to the fuel outflow hole of the barrel.
  • a cavitation prevention mechanism of a fuel injection pump that prevents damage to a plunger is disclosed.
  • a fuel injection device of an internal combustion engine is provided, which is provided with a protection member having a fuel entry hole, and configured so that the fuel flowing out of the barrel port at the end of fuel injection hits the inner surface of the fuel entry hole of the protection member at an angle.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to install a positive pressure valve for blocking the barrel port in the deflector or barrel of the fuel injection pump to increase the pressure of the fuel in the barrel port during the initial compression of the fuel. Ascending to prevent the occurrence of fractional or jet type cavitation occurring before and after opening of the barrel port during the final compression of the fuel, thereby preventing erosion damage caused by cavitation mainly occurring in the plunger and barrel port of the fuel injection pump. To provide a cavitation damage prevention device of a diesel engine fuel injection pump.
  • Cavitation damage preventing device of the diesel engine fuel injection pump of the present invention to achieve the object as described above and to perform the problem to eliminate the conventional drawback diesel having a fuel intake valve and a barrel port respectively for the inlet and outlet of the fuel
  • a valve member disposed in the barrel port to open and close the barrel port in an engine fuel injection pump to block the barrel port in an initial process of compressing fuel by an upward movement of the plunger to increase an internal pressure
  • a valve housing installed on the deflector or barrel of the pump housing to support the valve member;
  • a positive pressure valve installed between the valve member and the valve housing and configured to have a spring for elastically supporting the valve member.
  • the cavitation is prevented from occurring due to the pressure difference between the barrel port and the pump chamber before and after the barrel port is opened, but when the pressure of the fuel in the barrel port exceeds the opening pressure, the barrel port is opened to allow the fuel to flow out.
  • the cavitation damage preventing device of the diesel engine fuel injection pump of the present invention is disposed in the barrel port to open and close the barrel port in the diesel engine fuel injection pump, the valve member having a flow path for communicating the pump chamber and the fuel supply chamber and And installed on the deflector of the pump housing to support the valve member
  • the valve housing and the spring is installed between the valve member and the valve housing to elastically support the valve member to block the barrel port during the initial compression of the fuel to increase the pressure of the barrel port to increase the fuel pressure in the barrel port
  • a positive pressure valve which opens the barrel port when the opening pressure is exceeded;
  • a ball installed in the valve member to open and close the flow path of the valve member, and a spring installed in the valve member to elastically support the ball, wherein the check valve permits the flow of fuel in a direction opposite to the positive pressure valve. Characterized in that configured.
  • the cavitation damage prevention device of the diesel engine fuel injection pump of the present invention is disposed in the barrel port to open and close the barrel port in the diesel engine fuel injection pump to block the barrel port in the initial compression process of the fuel by the upward movement of the plunger
  • a valve member for increasing pressure a valve housing installed on a deflector or a barrel of a pump housing to support the valve member, and a spring disposed between the valve member and the valve housing to elastically support the valve member; Blocking the barrel port in the initial compression process to increase the pressure of the barrel port and the positive pressure valve for opening the barrel port when the fuel pressure in the barrel port exceeds the opening pressure; It is formed to communicate with the fuel supply chamber and the pump chamber in the adjacent position of the barrel port to the fuel inlet function, characterized in that consisting of the fuel inlet port formed to be opened later than the barrel port in the process of injection of the fuel According to the present invention having the characteristics as described above, by opening the barrel port before and after the end of the compression of the fuel by increasing the pressure of the fuel in the
  • 1 is a state diagram showing the jet type cavitation occurring in the initial compression of the fuel of the fuel injection pump
  • FIG. 2 is a state diagram showing a waterfall type cavitation occurring at the initial stage of compression of fuel of the fuel injection pump
  • 3 is a state diagram showing the fractional cavitation occurring before the barrel port is opened at the end of the compression of the fuel of the fuel injection pump;
  • FIG. 4 is a state diagram showing the jet type cavitation occurring after the barrel port is opened at the end of the compression of the fuel of the fuel injection pump;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the main structure of the fuel injection pump to which the cavitation damage prevention device according to the first embodiment of the present invention is applied;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main structure of a fuel injection pump in which a cavitation damage preventing device according to a first embodiment of the present invention is installed in a barrel;
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the main structure of the fuel injection pump to which the cavitation damage prevention device according to the second embodiment of the present invention is applied;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the main structure of the fuel injection pump to which the cavitation damage prevention device according to the third embodiment of the present invention is applied;
  • FIG. 9 is an exploded view showing the plunger in order to clarify the position of the fuel inlet port according to the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a required structure of a fuel injection pump in which a cavitation damage prevention self-government according to a third embodiment of the present invention is installed in a barrel;
  • valve housing 113 spring
  • valve housing 313 spring
  • FIG. 1 is a state diagram showing a jet type cavitation occurring before the barrel port is closed in the initial compression process of the fuel injection pump
  • Figure 2 is a waterfall type occurring after the barrel port is closed in the initial compression process of the fuel injection pump
  • Figure 3 is a state diagram showing the cavitation
  • Figure 3 is a state diagram showing the fractional cavitation occurring before the barrel port is opened in the final stage of the compression of the fuel injection pump
  • Figure 4 is a barrel port in the final stage of compression of the fuel injection pump A state diagram showing jet type cavitation occurring after opening is shown.
  • the jet type cavitation (10) and the waterfall type cavitation (20) generated during the initial compression of the fuel of the fuel injection pump have a relatively low pressure in the fuel injection pump, and thus the strength and amount of cavitation. Because of this small size, this is not a big problem, but the fractional cavitation (30) that occurs before the barrel port is opened during the final compression of the fuel occurs at a high fuel pressure, so that a lot along the wall of the plunger A positive cavity will be generated, which will remain around the surface of the plunger.
  • the jet type cavitation 40 generated after the barrel port is opened in the final stage of the compression of the fuel is generated at the moment of the maximum injection pressure, so the strength of the cavitation is high and the flow velocity is very large, thus causing direct damage to the barrel port. Rather, it causes a sudden pressure rise when it hits the barrel port, and this pressure rise collapses the cavities formed around the plunger by the fractional cavitation 30, causing damage to the plunger.
  • the present invention clearly identifies the cause of the erosion damage by cavitation as described above, by blocking the barrel port with a constant pressure valve to prevent the damage caused by cavitation by raising the pressure of the fuel in the barrel port in the initial compression process of the fuel It is a feature of the present invention to prevent the occurrence of the fountain type cavitation 30 and the jet type cavitation 40 occurring before and after opening the barrel port in the final compression of the fuel.
  • the positive pressure valve installed to block the barrel port like the known positive pressure valve, completely blocks the flow of fuel in one direction, and permits the flow of fuel only when the condition above the open pressure is satisfied in the other direction.
  • the positive pressure valve of the present invention completely blocks the inflow of fuel from the fuel supply chamber to the pump chamber, and permits the outflow of fuel from the pump chamber to the fuel supply chamber only when the pressure of the fuel satisfies a condition above the opening pressure of the constant pressure valve. It is composed.
  • the first embodiment differs from a fuel injection pump having a separate fuel intake valve in place of the barrel port in which the inlet function of the fuel is lost due to the installation of the constant pressure valve.
  • a check valve in the opposite direction is installed to allow fuel to flow through the barrel port
  • the third embodiment differs from having a fuel inlet port for fuel inflow at a neighboring position of the barrel port.
  • FIG. 5 is a sectional view showing the main structure of a fuel injection pump to which a cavitation damage preventing device according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • Cavitation damage prevention device is to apply the fuel injection pump is provided with a fuel intake valve 105 for the fuel inlet and a barrel port 104 for the fuel outflow, respectively,
  • the fuel injection pump having the fuel intake valve 105 and the barrel port 104, respectively includes a fuel injection pump of a diesel engine mainly used for a large ship, and in FIG. 5, a fuel intake valve ( A configuration with 105 is shown.
  • the cavitation damage prevention device is composed of a positive pressure valve 110 consisting of a valve member 111, a valve housing 112 and a spring 113.
  • the valve member 111 is a barrel port ( It is disposed in the 104 is moved by the pressure of the fuel in the pump chamber 107 or the elastic force of the spring 113 to open and close the barrel port (104).
  • the valve housing 112 supports the valve member 111 and may be installed in the deflector 106 of the pump housing 101. Meanwhile, FIG. 5 discloses a configuration in which the valve housing 112 is formed integrally with the deflector 106 by forming a groove into which the valve member 111 is inserted into the deflector 106.
  • valve member 111 moves to open the barrel port 104.
  • the valve member 111 is supported by a movable structure so as to be movable.
  • the spring 113 is installed between the valve member 111 and the valve housing 112 to elastically support the valve member 111. Since the opening pressure of the positive pressure valve 110 is adjusted by the elastic force of the spring 113, a spring having an appropriate elastic force so that the pressure of the fuel in the barrel port 104 can be formed to the desired design pressure during the initial compression of the fuel. 113 is selected and used.
  • the opening pressure of the positive pressure valve 110 controlled by the spring 113 as described above is a pressure condition that can suppress the occurrence of cavitation, and fuel is supplied to the fuel supply chamber through the barrel port 104 at the end of the fuel injection. It is desirable to determine between pressure conditions that do not significantly affect the injection characteristics of the fuel in the course of flow out to 108.
  • the valve member 111 is used to maintain pressure balance between the inside and the outside of the valve housing 112. A plurality of balance holes 111-1 are formed.
  • the plunger 103 reaches the effective stroke, the high-pressure fuel in the pump chamber 107 is rapidly discharged to the barrel port 104 and jet type cavitation occurs, which causes the barrel port 104 and the deflector ( 106) and the like, but in the present invention, since the pressure of the fuel in the barrel port 104 is increased by the positive pressure valve 110, the barrel port due to cavitation is prevented as the occurrence of jet type cavitation itself is prevented. Erosion damage of the 104 and the deflector 106 can be prevented.
  • the above mentioned effective stroke means the barrel by the lower lead groove 103-2 of the plunger 103 at the end of the compression of the fuel from the moment when the barrel port 104 is closed by the upper portion of the plunger 103 at the beginning of compression of the fuel.
  • the compression stroke of the fuel up to the moment the port 104 is opened again.
  • the positive pressure valve 110 for blocking the barrel port 104 is opened by increasing the pressure of the fuel in the barrel port 104 by the high pressure fuel flowing into the barrel port 104 after the effective stroke of the plunger 103.
  • the valve member 111 moves to open the barrel port 104 to discharge the remaining fuel in the pump chamber 107 to the fuel supply chamber 108 to terminate the injection process of the fuel.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the main structure of the fuel injection pump in which the cavitation damage preventing device according to the first embodiment of the present invention is installed in the barrel.
  • the positive pressure valve 110 may be installed in the barrel 102. It is composed of the valve housing 112 and the spring 113 to block the barrel port 104 to increase the pressure of the barrel port 104 to prevent the occurrence of cavitation as described above.
  • a flow path 112-1 for allowing fuel to flow out of the fuel supply chamber 108 is further formed in the valve housing 112.
  • the cavitation damage prevention device according to the second embodiment of the present invention is a fuel injection pump. If there is no fuel intake valve or fuel needs to be introduced through the barrel port 104 for the purpose of adjusting the fuel injection timing, that is, a fuel injection pump having both the inflow and outflow of fuel through the barrel port is applied.
  • the cavitation damage preventing device according to the second embodiment includes a positive pressure valve 210 installed to open and close the barrel port 104, and a built-in positive pressure valve 210 to supply fuel through the barrel port 104. It consists of a check valve 220 to allow inflow.
  • the positive pressure valve 210 is arranged to open and close the barrel port 104, the valve member 211 is provided with a flow path (211-1) for communicating the fuel supply chamber 108 and the pump chamber 107, and the valve member
  • the valve housing 212 provided in the deflector 106 of the pump housing 101 so that the 211 may be supported, and the spring 213 provided between the said valve member 211 and the valve housing 212 are comprised.
  • the check valve 220 opens and closes the flow path in a direction opposite to the positive pressure valve 210. When the pressure of the fuel in the fuel supply chamber 108 reaches the open pressure, the flow path 211-provided in the valve member 211 is provided.
  • the check valve 220 is a ball 221 installed in the valve member 211 to open and close the flow path (211-1) provided in the valve member 211, and the valve member 211 to elastically support the ball 221. It is composed of a spring 222 is installed on.
  • the pressure of the pump chamber 107 becomes lower than the pressure of the fuel supply chamber 108 while the plunger 103 descends to inhale the fuel.
  • the inflow of fuel through the barrel port 104 is achieved.
  • the positive pressure valve 210 is the first embodiment described above. By acting the same as the constant pressure valve 110 it is possible to prevent the erosion damage by cavitation.
  • FIG. 8 is a sectional view showing the main part structure of a fuel injection pump to which a cavitation damage preventing device according to a third embodiment of the present invention is applied.
  • the cavitation damage preventing apparatus in the cavitation damage preventing apparatus according to the third embodiment of the present invention, although the fuel injection pump does not have a fuel intake valve or fuel needs to be introduced through the barrel port for the purpose of adjusting the fuel injection timing, the second embodiment As described above, the fuel injection pump is difficult to secure a space for installing a check valve in the opposite direction to the inside of the constant pressure valve.
  • the cavitation damage preventing device according to the third embodiment is formed at a position adjacent to the positive pressure valve 310 installed to open and close the barrel port 104 and the barrel port 104 blocked by the positive pressure valve 310. And a fuel inlet port 320 for supplying fuel from the fuel supply chamber 108 to the pump chamber 107.
  • the positive pressure valve 310 includes a valve member 311, a valve housing 312, and a spring 313, and the positive pressure valve 310 is configured in the same manner as in the first embodiment. Detailed description of the operation is omitted.
  • the fuel inlet port 320 is formed to communicate with the fuel supply chamber 108 and the pump chamber 107 to function as an inflow of fuel, and is formed to be opened later than the barrel port 104 in the process of injecting fuel. .
  • FIG. 9 is an exploded view of the plunger in order to clarify the position of the fuel inlet port according to the present invention.
  • Vertical grooves 103-1 and lead grooves 103-2 are formed outside the plunger 103 of the fuel injection pump, and the vertical grooves 103-1 and lead grooves 103-2 are formed of fuel.
  • the pump chamber 107 and the barrel port 104 are provided to connect the fuel in the pump chamber 107 to the fuel supply chamber 108.
  • the lead groove 103-2 is formed to have an obliquely inclined structure at the outside of the plunger 103, the position of the fuel inlet port 320 in consideration of the structure of the lead groove 103-2 is shown in the drawings.
  • the high-pressure fuel flows out through the barrel port 104, which is first opened by the lead groove 103-2 immediately after the effective stroke of the plunger 103. In this case, the generation of cavitation is suppressed by the positive pressure valve 110 blocking the barrel port 104.
  • FIG. 10 is a sectional view showing a required structure of a fuel injection pump in which a cavitation damage prevention autonomous value is installed in a barrel according to a third embodiment of the present invention.
  • the cavitation damage prevention device of the third embodiment as described above is provided with a positive pressure valve 310 to the barrel 102 when sufficient space for the installation of the positive pressure valve 310 can be secured to the barrel 102 of the fuel injection pump. It may be configured as.
  • the positive pressure valve 310 is composed of the valve member 311, the valve housing 312 and the spring 313, as described above to block the barrel port 304 to increase the pressure of the barrel port 104 cavitation In the configuration and action to prevent the occurrence of the same as described above.
  • the flow path 312-1 for allowing fuel to flow out to the fuel supply chamber 108 is provided in the valve housing 312. It is further formed in the valve housing 312.

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Abstract

본 발명은 디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치에 관한 것으로, 그 목적은 배럴포트의 차단을 위한 정압밸브를 연료분사펌프의 디플렉터 또는 배럴에 설치하여 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트 내 연료의 압력을 상승시킴으로써 연료의 압축 말기과정에서 배럴포트의 열림 전후에 발생하는 분수형태 또는 제트형태 캐비테이션의 발생을 방지하고, 이로 인하여 연료분사펌프의 플런저 및 배럴포트에 주로 발생하는 캐비테이션에 의한 침식 손상을 방지할 수 있는 디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 연료의 유입 및 유출을 위한 연료흡입밸브와 배럴포트를 각각 갖는 디젤엔진 연료분사펌프에서 상기 배럴포트를 개폐하도록 배럴포트에 배치되어 플런저의 상향 이동에 의한 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트를 차단하여 내부의 압력을 상승시키는 밸브부재; 상기 밸브부재를 지지하도록 펌프 하우징의 디플렉터 또는 배럴에 설치되는 밸브 하우징; 및 상기 밸브부재와 밸브 하우징의 사이에 위치하도록 설치되어 밸브부재를 탄성지지 하는 스프링으로 이루어진 정압밸브로 구성되어 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트를 차단하여 배럴포트의 압력을 상승시킴으로써 연료의 압축 말기과정에서 배럴포트의 열림 전후에 배럴포트와 펌프실의 압력 차이에 의하여 캐비테이션이 발생하는 것을 방지하되, 배럴포트내 연료의 압력이 개방압력을 넘어서게 되면 배럴포트를 개방하여 연료의 유출이 이루어지게 하는 디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치
본 발명은 디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치에 관한 것으로, 연료분사펌프의 디플렉터 또는 배럴의 측면에 정압밸브를 설치하여 연료의 압축 말기과정에서 배럴포트의 열림 전후에 발생하는 분수형태 또는 제트형태 캐비테이션의 발생을 방지함으로써 플런저 및 배럴포트에 주로 발생하는 캐비테이션에 의한 손상을 방지할 수 있도록 한 디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 디젤엔진이라 함은 실린더 안으로 공기를 흡입하고, 이를 압축해서 고온/고압으로 한 다음, 여기에 액체연료를 분사하여 자연발화시킴으로써 피스톤을 작동시켜 동력을 얻는 내연기관의 하나이다. 이러한 디젤엔진은 연료의 유입 방식에 따라 직접분사식(direct injection type), 예연소식(precombustion chamber type), 와류실식(swirl chamber type), 공기실식(air chamber type)으로 구분될 수 있으며, 이중 상기 직접분사식은 연료를 고압으로 연소실 내로 직접 분사시키는 방식으로써 크게 연료분사펌프와 연료밸브(인젝터) 및 연결관으로 연료분사장치가 구성된다. 아울러 연료분사펌프와 인젝터가 직접 결합된 형태인 유니트 인젝터(unit injector)도 연료분사장치로 사용되고 있다.
상기 연료분사펌프는 연료를 고압으로 압축하여 인젝터로 전달하는 장치로서, 연소성능의 향상 및 배기가스 저감을 목적으로 연료분사압력은 갈수록 고압화되는 추세에 있다. 이에 따라 연료분사펌프를 구성하는 배럴의 배럴포트 및 플런저에 캐비테이션 침식(Erosion)손상이 발생하여 심각한 문제를 야기하게 되었다. 즉, 연료가 상대적으로 낮은 압력으로 분사될 때에도 캐비테이션 현상은 발생되고 있으나, 캐비테이션 강도가 약해 손상 정도가 심각하지 않고, 또한 부분적으로 손상이 발생되므로, 손상 형태에 따라 설계 개선 또는 손상 부품의 재질을 변경함으로써 쉽게 손상 방지 대책을 수립할 수 있었다. 그러나 연료분사압력이 고압화 됨에 따라 캐비테이션 강도 역시 증가하여 배럴의 배럴포트 및 플런저에 캐비테이션 손상이 복합적으로 발생하게 되고, 손상의 정도 역시 상당히 심해지고 있으나, 종래에는 캐비테이션 손상의 원인에 대한 명확한 규명 없이 기존의 경험에 의존한 설계 변경 또는 재질 변경 등의 방법을 이용하여 캐비테이션에 의한 손상을 방지하고자 하였다.
예로써, 대한민국 공개특허공보 제2001-0020139호는 배럴의 벽에 형성된 전환 홀들에 오리피스부재를 설치하여 오리피스부재와 플런저 사이의 공간에 상당히 증가된 압력이 형성되게 함으로써, 플런저의 상단 모서리부에 인접한 영역에서 캐비테이션이 발생되는 것을 방지하는 연료분사펌프를 개시하고 있다. 또한 일본공개특허공보 평7-269442호는 분류와 연료 유출 구멍의 형상과의 상호 관계에 따라 플런저의 손상이 발생되는 것으로 생각하고, 배럴의 연료유출구멍에 인접하게 공동 파괴용 작은 구멍을 형성하여 플런저의 손상을 방지하는 연료분사펌프의 캐비테이션 방지기구를 개시하고 있다. 또한 일본공개특허공보 평7-54735호는 연료의 흡입과정에서 배럴포트가 닫히기 직전에 캐비티가 발생하여 잔류하게 되고, 이후 배럴포트로부터 유출되는 연료가 디플렉터에 충돌함으로써 발생되는 충격파가 잔류한 캐비티에 충돌하여 캐비테이션에 의한 손상이 발생되는 것으로 생각하고, 유출되는 연료의 압력에 따라 열리거나 닫히는 수용구를 디플렉터의 끝단에 형성하고, 이 수용구를 통해 유입되는 연료가 배럴의 외부로 분산되도록 하는 내연기관의 스필 디플렉터를 개시하고 있다. 또한 일본공개특허공보 평5-340322호는 캐비테이션에 의한 손상원인을 명확하게 밝히진 않았으나, 배럴포트에 잔류하는 기포에 의해 손상이 발생되는 것으로 생각하고, 배럴 포트의 외측에 기포가 체류하지 못하는 형상의 연료 출입용 구멍을 가진 보호부재를 설치하고, 연료 분사 종료시에 배럴 포트로부터 유출되는 연료가 보호부재의 연료 출입용 구멍의 내면에 비스듬히 부딪히도록 구성된 내연 기관의 연료분사장치를 개시하고 있다.
상기와 같이 연료의 분사압력이 고압화 됨에 따라 배럴의 배럴포트 및 플런저 등에 복합적으로 발생되는 캐비테이션 손상 문제를 해결하기 위하여 다양한 설계 개선 방안이 제시되고 있으나, 손상 원인에 대한 명확한 규명 없이 주로 손상 형태에 따른 경험에 의존하고 있으므로 근본적인 대책을 제시하지 못하는 문제점이 발생되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 배럴포트의 차단을 위한 정압밸브를 연료분사펌프의 디플렉터 또는 배럴에 설치하여 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트 내 연료의 압력을 상승시킴으로써 연료의 압축 말기과정에서 배럴포트의 열림 전후에 발생하는 분수형태 또는 제트형태 캐비테이션의 발생을 방지하고, 이로 인하여 연료분사펌프의 플런저 및 배럴포트에 주로 발생하는 캐비테이션에 의한 침식 손상을 방지할 수 있는 디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치는 연료의 유입 및 유출을 위한 연료흡입밸브와 배럴포트를 각각 갖는 디젤엔진 연료분사펌프에서 상기 배럴포트를 개폐하도록 배럴포트에 배치되어 플런저의 상향 이동에 의한 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트를 차단하여 내부의 압력을 상승시키는 밸브부재; 상기 밸브부재를 지지하도록 펌프 하우징의 디플렉터 또는 배럴에 설치되는 밸브 하우징; 및 상기 밸브부재와 밸브 하우징의 사이에 위치하도록 설치되어 밸브부재를 탄성지지 하는 스프링으로 이루어진 정압밸브로 구성되어 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트를 차단하여 배럴포트의 압력을 상승시킴으로써 연료의 압축 말기과정에서 배럴포트의 열림 전후에 배럴포트와 펌프실의 압력 차이에 의하여 캐비테이션이 발생하는 것을 방지하되, 배럴포트내 연료의 압력이 개방압력을 넘어서게 되면 배럴포트를 개방하여 연료의 유출이 이루어지게 하는 것을 특징으로 한다.또한 본 발명의 디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치는 디젤엔진 연료분사펌프에서 배럴포트를 개폐하도록 배럴포트에 배치되되, 펌프실과 연료공급실을 소통하는 유로가 구비된 밸브부재와, 상기 밸브부재를 지지하도록 펌프 하우징의 디플렉터에 설치된 밸브 하우징과, 상기 밸브부재와 밸브 하우징의 사이에 위치하도록 설치되어 밸브부재를 탄성지지하는 스프링으로 이루어져 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트를 차단하여 배럴포트의 압력을 상승시키고 배럴포트 내 연료 압력이 개방압력을 넘어서면 배럴포트를 개방하는 정압밸브; 및 상기 밸브부재의 유로를 개폐하도록 밸브부재에 설치된 볼과, 상기 볼을 탄성지지하도록 밸브부재의 내부에 설치된 스프링으로 이루어지되, 상기 정압밸브와는 반대방향으로 연료의 흐름을 허용하는 체크밸브로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치는 디젤엔진 연료분사펌프에서 배럴포트를 개폐하도록 배럴포트에 배치되어 플런저의 상향 이동에 의한 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트를 차단하여 내부의 압력을 상승시키는 밸브부재와, 상기 밸브부재를 지지하도록 펌프 하우징의 디플렉터 또는 배럴에 설치되는 밸브 하우징과, 상기 밸브부재와 밸브 하우징의 사이에 위치하도록 설치되어 밸브부재를 탄성지지 하는 스프링으로 이루어져 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트를 차단하여 배럴포트의 압력을 상승시키고 배럴포트 내 연료 압력이 개방압력을 넘어서면 배럴포트를 개방하는 정압밸브; 상기 배럴포트의 이웃한 위치에서 연료공급실과 펌프실을 소통하여 연료의 유입기능을 하도록 형성되되, 연료의 분사 종료 과정에서 상기 배럴포트에 비하여 늦게 개방이 이루어지도록 형성된 연료유입포트로 구성된 것을 특징으로 한다.상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 연료의 압축 초기과정 중 정압밸브를 이용하여 배럴포트를 차단하여 배럴포트 내 연료의 압력을 상승시킴으로써 연료의 압축 말기과정에서 배럴포트의 열림 전후에 발생하는 분수형태 또는 제트형태 캐비테이션의 발생을 원천적으로 방지하여 플런저나 배럴포트에 발생하는 침식손상을 방지할 수 있게 되었다.
도 1 은 연료분사펌프의 연료의 압축초기에 발생하는 제트타입 캐비테이션을 나타낸 상태도,
도 2 는 연료분사펌프의 연료의 압축초기에 발생하는 폭포형 캐비테이션을 나타낸 상태도,
도 3 은 연료분사펌프의 연료의 압축말기에 배럴포트가 열리기 전에 발생하는 분수형 캐비테이션을 나타낸 상태도,
도 4 는 연료분사펌프의 연료의 압축말기에 배럴포트가 열린 후에 발생하는 제트타입 캐비테이션을 나타낸 상태도,
도 5 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치가 적용된 연료분사펌프의 요부구조를 나타낸 단면도,
도 6 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치가 배럴에 설치된 연료분사펌프의 요부구조를 나타낸 단면도,
도 7 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치가 적용된 연료분사펌프의 요부구조를 나타낸 단면도,
도 8 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치가 적용된 연료분사펌프의 요부구조를 나타낸 단면도,
도 9 는 본 발명에 따른 연료유입포트의 위치를 명확히 하기 위하여 플런저를 전개하여 나타낸 도면,
도 10 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지자치가 배럴에 설치된 연료분사펌프의 요구구조를 나타낸 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(101) : 펌프 하우징 (102) : 배럴
(103) : 플런저 (104) : 배럴포트
(105) : 연료흡입밸브 (106) : 디플렉터
(110) : 정압밸브 (111) : 밸브부재
(112) : 밸브 하우징 (113) : 스프링
(210) : 정압밸브 (211) : 밸브부재
(211-1) : 유로 (212) : 밸브 하우징
(213) : 스프링 (220) : 체크밸브
(221) : 볼 (222) : 스프링
(310) : 정압밸브 (311) : 밸브부재
(312) : 밸브 하우징 (313) : 스프링
(320) : 연료유입포트
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 연료분사펌프의 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트가 닫히기 전에 발생하는 제트타입 캐비테이션을 나타낸 상태도를, 도 2는 연료분사펌프의 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트가 닫힌 후에 발생하는 폭포형 캐비테이션을 나타낸 상태도를, 도 3은 연료분사펌프의 연료의 압축 말기과정에서 배럴포트가 열리기 전에 발생하는 분수형 캐비테이션을 나타낸 상태도를, 도 4는 연료분사펌프의 연료의 압축 말기과정에서 배럴포트가 열린 후에 발생하는 제트타입 캐비테이션을 나타낸 상태도를 도시하고 있다.
연료분사펌프의 연료의 압축 초기과정에서 발생하는 제트타입 캐비테이션(10)(jet type cavitation) 및 폭포형 캐비테이션(20)(waterfall type cavitation)은 연료분사펌프의 압력이 상대적으로 낮아 캐비테이션의 강도 및 발생량이 작으므로 크게 문제되지는 않으나, 연료의 압축 말기과정에서 배럴포트가 열리기 전에 발생하는 분수형 캐비테이션(30)(fountain-like cavitation)은 연료의 압력이 높은 상태에서 발생되므로 플런저의 벽면을 따라 많은 양의 캐비티를 발생시키게 되고, 이처럼 발생된 캐비티는 플런저의 표면 주변에 잔존하게 된다. 한편 연료의 압축 말기과정에서 배럴포트가 열린 후에 발생하는 제트타입 캐비테이션(40)은 연료분사압력이 최대인 순간에 발생하므로 캐비테이션의 강도가 강하고 유동속도가 상당히 크므로 배럴포트에 직접적인 손상을 일으킬 뿐만 아니라, 배럴포트에 부딪치는 순간 급격한 압력 상승을 일으키게 되고, 이러한 압력 상승이 분수형 캐비테이션(30)에 의해 플런저 주변에 형성된 캐비티들을 붕괴시켜 플런저의 손상이 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 캐비테이션에 의한 침식손상의 원인을 명확하게 파악하고, 이러한 캐비테이션에 의한 손상을 방지하고자 정압밸브로써 배럴포트를 차단하여 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트 내 연료의 압력을 상승시킴으로써 연료의 압축 말기과정에서 배럴포트의 열림 전후에 발생하는 분수형 캐비테이션(30) 및 제트타입 캐비테이션(40)의 발생을 원천적으로 방지토록 한 것에 본 발명의 특징이 있다.
한편 배럴포트를 차단하도록 설치되는 정압밸브는 공지의 정압밸브와 마찬가지로 어느 한 방향으로 연료가 흐르는 것은 완전히 차단하고, 나머지 다른 한 방향으로는 개방압력 이상의 조건을 만족한 경우에만 연료의 흐름을 허용하는 것으로, 본 발명의 정압밸브는 연료공급실부터 펌프실로 연료가 유입되는 것은 완전히 차단하고, 펌프실로부터 연료공급실로 연료가 유출되는 것은 연료의 압력이 정압밸브의 개방압력 이상의 조건을 만족하는 경우에만 허용하도록 구성된다.
상기와 같은 정압밸브의 기본적은 기능은 이하 설명될 제1 실시예와 제2 실시예 및 제3 실시예 모두 동일하다. 다만 제1 실시예는 정압밸브의 설치로 인하여 연료의 유입기능을 상실한 배럴포트를 대신하여 별도의 연료흡입밸브가 구비된 연료분사펌프를 대상으로 하는 것에 차이고 있고, 제2 실시예는 정압밸브 내부에 반대방향의 체크밸브가 설치되어 배럴포트를 통해 연료의 유입이 이루어질 있도록 한 것에 차이가 있으며, 제3 실시예는 배럴포트의 이웃한 위치에 연료의 유입을 위한 연료유입포트를 구비하는 것에 차이를 갖는 것으로, 이하 각각의 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하도록 한다.
[제1 실시예]
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치가 적용된 연료분사펌프의 요부구조를 나타낸 단면도를 도시하고 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치는 연료의 유입을 위한 연료흡입밸브(105)와 연료의 유출을 위한 배럴포트(104)가 각각 구비된 연료분사펌프를 적용 대상으로 하는 것으로, 이처럼 연료흡입밸브(105)와 배럴포트(104)를 각각 구비하는 연료분사펌프로는 주로 대형선박에 사용되는 디젤엔진의 연료분사펌프가 있으며, 도 5에는 연료분사펌프의 측면에 연료흡입밸브(105)가 구비된 구성이 도시되어 있다.
한편 제1 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치는 밸브부재(111)와 밸브 하우징(112) 및 스프링(113)으로 이루어진 정압밸브(110)로 구성되어 있다.상기 밸브부재(111)는 배럴포트(104)에 배치되어 펌프실(107) 내 연료의 압력 또는 스프링(113)의 탄성력에 의해 이동하며 배럴포트(104)를 개폐하는 것이다.
상기 밸브 하우징(112)은 밸브부재(111)를 지지하는 것으로, 펌프 하우징(101)의 디플렉터(106)에 설치될 수 있다. 한편 도 5에는 디플렉터(106)에 밸브부재(111)가 삽입되는 홈을 형성하여 밸브 하우징(112)을 디플렉터(106)에 일체형으로 형성한 구성이 개시되어 있다.
이와 같은 밸브 하우징(112)은 밸브부재(111)를 지지함에 있어 배럴포트(104) 내의 연료 압력이 개방압력 이상으로 상승할 경우, 배럴포트(104)의 개방을 위하여 밸브부재(111)가 이동할 수 있도록 밸브부재(111)를 이동 가능한 구조로 지지하게 된다. 상기 스프링(113)은 밸브부재(111)와 밸브 하우징(112)의 사이에 설치되어 밸브부재(111)를 탄성지지하는 것이다. 이러한 스프링(113)의 탄성력에 의하여 정압밸브(110)의 개방압력이 조절되므로, 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트(104) 내 연료의 압력이 원하는 설계압력으로 형성될 수 있도록 적절한 탄성력을 갖는 스프링(113)을 선정하여 사용하게 된다.
상기와 같은 스프링(113)에 의하여 조절되는 정압밸브(110)의 개방압력은 캐비테이션의 발생을 억제할 수 있는 압력조건과, 연료분사의 종료시기에서 배럴포트(104)를 통해 연료가 연료공급실(108)로 유출되는 과정에서 연료의 분사특성에 크게 영향을 미치지 않는 압력조건 사이에서 결정되는 것이 바람직하다.한편 밸브부재(111)에는 밸브 하우징(112)의 내부와 외부의 압력균형을 유지하는 위한 다수개의 밸런스홀(111-1)이 형성되어 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 정압밸브(110)가 설치된 연료분사펌프의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.
플런저(103)의 하강시 연료흡입밸브(105)를 통하여 펌프실(107)로의 연료흡입이 이루어지게 되며, 펌프실(107)로 유입되는 연료는 정압밸브(110)에 의하여 출구측이 차단된 배럴포트(104)의 내부에도 채워지게 된다.한편 플런저(103)가 미도시된 캠에 의하여 상승하면서 연료를 압축하기 시작하면, 펌프실(107) 내부의 압력은 상승되며, 플런저(103)에 의하여 배럴포트(104)의 차단이 이루어지는 프리스트로크 전까지 배럴포트(104)로 유입되는 연료는 펌프실(107)의 연료와 마찬가지로 압축되면서 압력이 상승하게 된다. 이때 연료의 압력이 배럴포트(104)를 차단하고 있는 정압밸브(110)의 개방압력 이상이 되면 밸브가 열리게 되고 개방압력 이하가 되면 밸브가 닫히게 되므로, 배럴포트(104) 내 연료의 압력은 정압밸브(110)의 개방압력보다 약간 낮은 압력으로 형성되게 된다. 플런저(103)가 계속 상승하여 연료의 압축 말기과정에서 플런저(103)가 유효스트로크에 도달하기 전에는 플런저(103)의 캐비태이션 손상 원인이 되는 분수형태의 캐비테이션이 플런저(103) 벽을 타고 발생하게 되는데, 본 발명의 경우, 정압밸브(110)에 의하여 배럴포트(104)가 차단되어 있어 배럴포트(104) 내 연료의 압력이 높아진 상태이므로 분수형태 캐비테이션의 발생 자체가 방지됨에 따라 캐비테이션에 의한 플런저(103) 벽면의 침식손상을 방지할 수 있게 된다.
또한 플런저(103)가 유효스트로크에 도달한 이후에는, 펌프실(107) 내부의 고압의 연료가 배럴포트(104)로 급격히 유출되며 제트타입 캐비테이션이 발생하게 되고, 이는 배럴포트(104) 및 디플렉터(106) 등을 손상시키는 원인이 되나, 본 발명의 경우, 정압밸브(110)에 의하여 배럴포트(104) 내 연료의 압력이 높아진 상태이므로 제트형태 캐비테이션의 발생 자체가 방지됨에 따라 캐비테이션에 의한 배럴포트(104)나 디플렉터(106)의 침식손상을 방지할 수 있게 된다.
한편 상기 언급된 유효스트로크란 연료의 압축 초기에 플런저(103)의 상부에 의해 배럴포트(104)가 닫히는 순간부터 연료의 압축 말기에 플런저(103)의 하부 리드홈(103-2)에 의해 배럴포트(104)가 다시 열리는 순간까지의 연료의 압축 행정을 의미하는 것이다.
상기와 같이 배럴포트(104)를 차단하는 정압밸브(110)는 플런저(103)의 유효스트로크 이후 배럴포트(104)로 유출되는 고압 연료에 의하여 배럴포트(104)내 연료의 압력이 증가하여 개방압력을 넘어서게 되면, 밸브부재(111)가 이동하여 배럴포트(104)를 개방함으로써 펌프실(107) 내의 잔여연료를 연료공급실(108)로 배출하고 연료의 분사과정을 종료하게 된다.
상기와 같이 연료의 분사종료 시기에 정압밸브(110)가 개방되는 과정에서 고속의 연료유동을 완충시켜주는 역할도 하게 되므로, 고속 유동에 의한 침식손상 역시 완화시켜주는 부가적인 효과도 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치가 배럴에 설치된 연료분사펌프의 요부구조를 나타낸 단면도를 도시하고 있다.상기와 같은 제1 실시예의 캐비테이션 손상방지장치는 연료분사펌프의 배럴(102)에 정압밸브(110)의 설치를 위한 충분한 공간 확보가 가능한 경우, 배럴(102)에 설치될 수도 있다.이때 정압밸브(110)는 앞서 설명된 바와 같이, 밸브부재(111)와 밸브 하우징(112) 및 스프링(113)으로 구성되어 배럴포트(104)를 차단함으로써 배럴포트(104)의 압력을 높여 캐비테이션의 발생을 방지하는 구성 및 작용에 있어서는 전술한 바와 같다. 다만 이 경우 상기 밸브 하우징(112)에는 밸브부재(111)의 이동으로 인하여 배럴포트(104)가 개방된 경우, 연료공급실(108)로 연료가 유1출될 수 있도록 하기 위한 유로(112-1)가 밸브 하우징(112)에 더 형성되어 있다.
[제2 실시예]
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치가 적용된 연료분사펌프의 요부구조를 나타낸 단면도를 도시하고 있다.본 발명의 제2 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치는 연료분사펌프에 연료흡입밸브가 없거나 또는 연료분사시기 조절 등의 목적으로 배럴포트(104)를 통해 연료가 유입될 필요가 있는 경우, 즉 배럴포트를 통해 연료의 유입 및 유출 기능이 모두 이루어지는 연료분사펌프를 적용 대상으로 하는 것이다.이러한 제2 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치는 배럴포트(104)를 개폐하도록 설치되는 정압밸브(210)와, 정압밸브(210)에 내장되어 배럴포트(104)를 통한 연료의 유입을 허용토록 하는 체크밸브(220)로 구성된다.
상기 정압밸브(210)는 배럴포트(104)를 개폐하도록 배치되되, 연료공급실(108)과 펌프실(107)을 소통하는 유로(211-1)가 구비된 밸브부재(211)와, 상기 밸브부재(211)를 지지하도록 펌프 하우징(101)의 디플렉터(106)에 설치된 밸브 하우징(212)과, 상기 밸브부재(211)와 밸브 하우징(212)의 사이에 설치된 스프링(213)으로 구성되어 있다. 상기 체크밸브(220)는 정압밸브(210)와는 반대 방향으로 유로를 개폐하는 것으로, 연료공급실(108) 내의 연료의 압력이 개방압력에 도달한 경우 밸브부재(211)에 구비된 유로(211-1)를 개방하여 연료공급실(108)의 연료가 펌프실(107)로 공급될 수 있도록 하는 반면, 펌프실(107) 내의 연료는 밸브부재(211)에 구비된 유로(211-1)를 통하여 유출되지 못하도록 하는 것이다. 이러한 체크밸브(220)는 밸브부재(211)에 구비된 유로(211-1)를 개폐하도록 밸브부재(211)에 설치된 볼(221)과, 상기 볼(221)을 탄성지지하도록 밸브부재(211)에 설치되는 스프링(222)으로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 제2 실시예의 캐비테이션 손상방지장치는 연료의 흡입을 위하여 플런저(103)가 하강하는 과정에서 펌프실(107)의 압력이 연료공급실(108)의 압력보다 낮아지게 되면서 볼(221)이 이동하여 밸브부재(211)의 유로(221-1)를 개방함으로써 배럴포트(104)를 통한 연료의 유입이 이루어지게 된다.
반면, 연료의 분사를 위하여 플런저(103)가 상승할 경우, 배럴포트(104) 내의 압력이 상승하게 되므로 체크밸브(220)는 밸브부재(211)의 유로(211-1)를 차단하게 된다. 이처럼 연료의 분사를 위한 플런저(103)의 상승과정에서 체크밸브(220)에 의하여 밸브부재(211)의 유로(211-1)가 차단되면, 정압밸브(210)는 앞서 설명된 제1 실시예의 정압밸브(110)와 동일한 작용을 하게 됨으로써 캐비테이션에 의한 침식손상을 방지할 수 있게 된다.
[제3 실시예]
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치가 적용된 연료분사펌프의 요부구조를 나타낸 단면도를 도시하고 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치는 연료분사펌프에 연료흡입밸브가 없거나 또는 연료분사시기 조절 등의 목적으로 배럴포트를 통해 연료가 유입될 필요가 있음에도 불구하고, 제2 실시예와 같이 정압밸브 내부에 반대방향의 체크밸브를 추가로 설치할 공간의 확보가 어려운 연료분사펌프를 적용 대상으로 하는 것이다. 이러한 제3 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지장치는 배럴포트(104)를 개폐하도록 설치되는 정압밸브(310)와, 상기 정압밸브(310)에 의하여 차단된 배럴포트(104)의 이웃한 위치에 형성되어 연료공급실(108)의 연료가 펌프실(107)로 공급되게 하는 연료유입포트(320)로 구성된다.
한편 상기 정압밸브(310)는 밸브부재(311)와 밸브 하우징(312) 및 스프링(313)으로 구성되며, 이러한 정압밸브(310)의 구성은 제1 실시예와 동일하게 구성되는 바, 구성 및 작용에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 상기 연료유입포트(320)는 연료공급실(108)과 펌프실(107)을 소통하여 연료의 유입 기능을 하도록 형성되되, 연료의 분사 종료 과정에서 배럴포트(104)에 비하여 늦게 개방이 이루어지도록 형성된다.
도 9는 본 발명에 따른 연료유입포트의 위치를 명확히 하기 위하여 플런저를 전개하여 나타낸 도면이다. 연료분사펌프의 플런저(103)의 외측에는 세로홈(103-1)과 리드홈(103-2)이 형성되어 있으며, 상기 세로홈(103-1)과 리드홈(103-2)은 연료의 분사 종료 과정에서 펌프실(107) 내의 연료가 연료공급실(108)로 유출되도록 펌프실(107)과 배럴포트(104)를 연결하는 기능을 제공하게 된다.
한편 상기 리드홈(103-2)은 플런저(103)의 외측에서 비스듬하게 경사진 구조를 갖도록 형성되어 있으므로, 리드홈(103-2)의 구조를 고려하여 연료유입포트(320)의 위치를 도면 상 배럴포트(104)의 우측 또는 상부에 위치하도록 형성하게 되면, 플런저(103)의 유효스트로크 직후 리드홈(103-2)에 의하여 먼저 개방되는 배럴포트(104)를 통하여 고압 연료의 유출이 이루어지게 되고, 이때 배럴포트(104)를 차단하는 정압밸브(110)에 의하여 캐비테이션의 발생은 억제된다.
한편 연료유입포트(320)의 경우 배럴포트(104)를 통해 연료의 유출이 대부분 이루어진 후 개방되므로, 고압연료의 유출에 따른 캐비테이션 손상의 위험은 없어지게 된다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐비테이션 손상방지자치가 배럴에 설치된 연료분사펌프의 요구구조를 나타낸 단면도를 도시하고 있다. 상기와 같은 제3 실시예의 캐비테이션 손상방지장치는 연료분사펌프의 배럴(102)에 정압밸브(310)의 설치를 위한 충분한 공간 확보가 가능한 경우, 정압밸브(310)를 배럴(102)에 설치하는 것으로 구성될 수도 있다. 이때 정압밸브(310)는 앞서 설명된 바와 같이, 밸브부재(311)와 밸브 하우징(312) 및 스프링(313)으로 구성되어 배럴포트(304)를 차단함으로써 배럴포트(104)의 압력을 높여 캐비테이션의 발생을 방지하는 구성 및 작용에 있어서는 전술한 바와 같다. 다만 이 경우 상기 밸브 하우징(312)에는 밸브부재(311)의 이동으로 인하여 배럴포트(104)가 개방된 경우, 연료공급실(108)로 연료가 유출될 수 있도록 하기 위한 유로(312-1)가 밸브 하우징(312)에 더 형성되어 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (3)

  1. 연료의 유입 및 유출을 위한 연료흡입밸브(105)와 배럴포트(104)를 각각 갖는 디젤엔진 연료분사펌프에서 상기 배럴포트(104)를 개폐하도록 배럴포트(104)에 배치되어 플런저(103)의 상향 이동에 의한 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트(104)를 차단하여 내부의 압력을 상승시키는 밸브부재(111);
    상기 밸브부재(111)를 지지하도록 펌프 하우징(101)의 디플렉터(106) 또는 배럴(102)에 설치되는 밸브 하우징(112); 및 상기 밸브부재(111)와 밸브 하우징(112)의 사이에 위치하도록 설치되어 밸브부재(111)를 탄성지지 하는 스프링(113)으로 이루어진 정압밸브(110)로 구성되어 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트(104)를 차단하여 배럴포트의 압력을 상승시키고 배럴포트 내 연료 압력이 개방압력을 넘어서면 배럴포트를 개방하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치.
  2. 디젤엔진 연료분사펌프에서 배럴포트(104)를 개폐하도록 배럴포트(104)에 배치되되, 펌프실(107)과 연료공급실(108)을 소통하는 유로(211-1)가 구비된 밸브부재(211)와, 상기 밸브부재(211)를 지지하도록 펌프 하우징(101)의 디플렉터(106)에 설치된 밸브 하우징(212)과, 상기 밸브부재(211)와 밸브 하우징(212)의 사이에 위치하도록 설치되어 밸브부재(211)를 탄성지지하는 스프링(213)으로 이루어져 연료
    의 압축 초기과정에서 배럴포트(104)를 차단하여 배럴포트의 압력을 상승시키고 배
    럴포트 내 연료 압력이 개방압력을 넘어서면 배럴포트를 개방하는 정압밸브(210);
    및 상기 밸브부재(211)의 유로(211-1)를 개폐하도록 밸브부재(211)에 설치된 볼(221)과, 상기 볼(221)을 탄성지지하도록 밸브부재(211)의 내부에 설치된 스프링(222)으로 이루어지되, 상기 정압밸브(210)와는 반대방향으로 연료의 흐름을 허용하는 체크밸브(220)로 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치.
  3. 디젤엔진 연료분사펌프에서 배럴포트(104)를 개폐하도록 배럴포트(104)에 배치되어 플런저(103)의 상향 이동에 의한 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트(104)를 차단하여 내부의 압력을 상승시키는 밸브부재(311)와, 상기 밸브부재(311)를 지지하도록 펌프 하우징(101)의 디플렉터(106) 또는 배럴(102)에 설치되는 밸브 하우징(312)과, 상기 밸브부재(311)와 밸브 하우징(312)의 사이에 위치하도록 설치되어 밸브부재(311)를 탄성지지 하는 스프링(313)으로 이루어져 연료의 압축 초기과정에서 배럴포트(104)를 차단하여 배럴포트의 압력을 상승시키고 배럴포트 내 연료 압력이 개방압력을 넘어서면 배럴포트를 개방하는 정압밸브(310);
    상기 배럴포트(104)의 이웃한 위치에서 연료공급실(108)과 펌프실(107)을 소통하여 연료의 유입기능을 하도록 형성되되, 연료의 분사 종료 과정에서 상기 배럴포트(104)에 비하여 늦게 개방이 이루어지도록 형성된 연료유입포트(320)로 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진 연료분사펌프의 캐비테이션 손상방지장치.
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