KR100189445B1 - 수소 엔진용 인젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아이들시 액츄에이터 작동에 의해 솔레노이드 밸브 전체가 일정량 상승되도록 하므로서 솔레노이드 밸브 작동시 분사 밸브의 개도량이 줄어들면서 연료 소모를 최소화시킬 수 있도록 하는 수소 엔진용 인젝터에 대한 것으로서, 상기한 목적을 달성시키기 위하여 본 발명은 아이들시 전자 제어 장치에 의해서 작동되는 액츄에이터(31)와; 상기 액츄에이터(31)에 의해서 인출입되고, 하단부는 솔레노이드(21) 작동에 의해 승강되는 아마추어(23)의 상부를 커버하는 어퍼 스토퍼(25)와 고정연결되는 승강축(32)과; 상기 액츄에이터(31)와 어퍼 스토퍼(25)간으로 솔레노이드 밸브(2)가 승강 안내되도록 하는 슬라이딩 홀(33)과; 로워 스토퍼(26)에 탄설되어 상기 승강축(32)에 의해 어퍼 스토퍼(25)가 상승시 솔레노이드 밸브(2)가 상승되도록 하는 판스프링(34)으로서 이루어지는 구성을 특징으로 한다.

Description

수소 엔진용 인젝터

본 발명은 수소 엔진에 적용되는 직접 분사식 인젝터에 대한 것으로서, 특히 아이들시에는 연료의 분사량을 엔진이 구동될 수 있는 최소한의 양으로 제어되도록 하므로서 연료의 절감을 촉진시킬 수 있도록 하는 수소 엔진용 인젝터에 대한 것이다.

현재 운행되고 있는 대부분의 차량들은 가솔린이나 디젤을 연료로 사용하여 주행을 하도록 하고 있으며, 그외에도 석유 액화 가스(LPG)와 같은 가스류의 사용도 점차 늘고 있는 추세이다.

한편 상기와 같은 차량 연료들은 모두 석유에서 추출되므로 특정자원의 과잉소모를 촉진시키게 될 뿐만 아니라 상기와 같은 연료는 연소시 다량의 유해한 배기가스를 과다하게 배출시키게 되므로 대기 오염을 가중시키게 되는 문제가 있다.

특히 상기와 같은 대기 오염에 대한 심각한 우려에서 전세계적으로는 차량의 배출 가스 규제를 법적으로 대단히 강화시키고 있는바 특히 북미의 배기가스 배츨 규제 법규인 OBDⅡ(On Board Diagnosis Ⅱ) 규정에서는 수입차에 대한 배기가스 규제가 대단히 강화되고 있으므로 이에 근본적으로 해결하기 위해서는 대체 에너지의 개발이 시급히 요청되고 있다.

이에 다양한 사용 연료의 연구와 실험 끝에 전기 또는 태양열등으로 차량을 주행시키는 자동차가 개발되어 상용화를 꾀하고 있고, 그 중에서도 차세대의 청정연료라고 일컫는 수소를 연료로서 사용하는 수소엔진 차량이 개발되어 상용화를 눈앞에 두고 있다.

이같은 수소 연료는 연소시 배기가스 배출이 거의 없을 뿐만 아니라 경량이며, 연료 확보가 용이하고, 안정성이 높아 경제성이 대단히 높은 장점이 있다.

한편 이미 개발된 수소 엔진에서의 연소 효율을 보다 향상되도록 하기 위해서 도3에서와 같이 연소실로 직접 수소 연료를 분사되도록 하는 직접 분사형 인젝터가 구비되고 있다.

즉 기존의 가솔린이나 디젤기관에서의 인젝터와 마찬가지로 전자 제어 장치(Electronic Control Unit, 이하 ECU로 약칭함)에 의해서 내부의 솔레노이드 밸브(120)로 전원이 공급되도록 하면 솔레노이드(121)에 의해 아마추어(123)가 승강작동하면서 푸쉬로드(122)를 승강시켜 상기 푸쉬로드(122)에 의해 연동하게 되는 분사 밸브(130)가 분사홀(140)을 일정량 개방시켜 수소연료가 연소실로 분사될 수 있도록 하는 것이다.

이때 운전 조건에 따라서 ECU로부터 공급되는 일정량의 전류에 의해 상기 솔레노이드 밸브(2)가 작동하면서 이같은 전류의 공급시간 즉 공급주기에 의해 분사량이 가변 조정되도록 하는 것이다.

그러나 상기와 같은 인젝터(100)의 작동에서 바디(11)내의 상기 솔레노이드 밸브(120)는 ECU로부터 공급되는 일정 이상의 전류량에 의해서만 작동을 하게 되고, 분사 밸브(130)의 개방시간에 의해서 연료의 공급량이 조정될 수가 있게 되는 바 따라서 일단 연료의 공급시 솔레노이드 밸브(120)에 의해 분사 밸브(130)는 완전히 개방된 상태가 되므로 연료의 소모가 많다.

즉 ECU에 의해서 일단 분사 밸브(130)가 열려지게 되면 순간적으로 분사홀(140)을 통해 분사되는 연료량은 많아지기 때문에 사실상 아이들 운전시와 같은 경우에는 차량 시동이 꺼지지 않을 정도의 연료만 있으면 되므로 실질적으로 지금까지는 연료가 과다하게 소모되곤 하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이를 해소시키기 위한 것으로서, 본 발명은 아이들시 액츄에이터의 작동에 의해 솔레노이드 밸브 전체가 일정량 상승되도록 하므로서 솔레노이드 밸브 작동시 분사 밸브의 개도량이 줄어들면서 연료 소모를 최소화시키고자 하는데 주된 목적이 있다.

또한 연료 분사량을 최소량으로 제어할 수 있도록 하여 연소 효율을 극대화 시킬 수 있도록 하는데 본 발명의 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성시키기 위하여 본 발명은 아이들시 전자 제어 장치에 의해서 작동되는 액츄에이터와; 상기 액츄에이터에 의해서 인출입되고, 하단부는 솔레노이드 작동에 의해 승강되는 아마추어의 상부를 커버하는 어퍼 스토퍼와 고정연결되는 승강축과; 상기 액츄에이터와 어퍼 스토퍼간으로 솔레노이드 밸브가 승강 안내되도록 하는 슬라이딩 홀과; 로워 스토퍼에 탄설되어 상기 승강축에 의해 어퍼 스토퍼가 상승시 솔레노이드 밸브가 상승되도록 하는 판스프링으로서 이루어지는 구성이 특징이다.

도1은 본 발명에 따른 인젝터의 일실시예를 도시한 단면 구조도

도2는 도1의 작동 구조도

도3은 종래의 인젝터 단면 구조도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 바디 2 : 솔레노이드 밸브

3 : 승강수단 31 : 액츄에이터

32 : 승강축 33 : 슬라이딩 홀

34 : 판스프링

이를 첨부한 실시예 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 도1은 본 발명에 따른 인젝터의 단면 구조도로서, 도면부호 1은 인젝터 바디이며, 2는 상기 인젝터 바디(1)내에 내장되는 솔레노이드 밸브이다.

상기 솔레노이드 밸브(2)는 솔레노이드(21)와 푸쉬로드(22)로 이루어지는 구성으로서 상기 푸쉬로드(22) 상단부에는 아마추어(23)가 축고정되도록하며, 상기 아마추어(23)가 스냅링(24)과 어퍼 스토퍼(25) 사이에서 승강작동되도록 하는 것은 종전과 동일하다.

본 발명은 상기한 인젝터(10) 구조에서 어퍼 스토퍼(25)의 상부로 액츄에이터(31)와 승강축(32)과 슬라이딩 홀(33)과 판스프링(34)으로 이루어지는 승강수단(3)이 형성되도록 하는 것이다.

즉 상기 액츄에이터(31)는 ECU에 의해서 아이들시에만 구동되고, 상기 승강축(32)은 상기 액츄에이터(31)에 의해서 승강하면서 하단부는 솔레노이드 밸브(2)의 어퍼 스토퍼(25)에 고정 연결되는 구조이다.

또한 상기 슬라이딩 홀(33)은 상기 승강축(32)에 의해 어퍼 스토퍼(25)가 승강될 수 있도록 하는 가이드 홀이며, 상기 판스프링(34)은 어퍼 스토퍼(25)의 상승시 상승된 상태가 견고하게 유지하면서 로워 스토퍼(26) 상부에서 솔레노이드 밸브(2) 전체를 유동되지 않도록 탄지하게 되는 구조이다.

상기한 도면 중 미설명부호 5는 프로텍터이다.

이하 상기와 같은 승강수단(3)이 구비되는 인젝터(10)의 작동을 살펴보면 도2에서 보는바와 같이 일단 엔진이 구동되어 주행 중 잠시 정차하면서 아이들 운전 상태가 되면 즉시 ECU에서는 상기 액츄에이터(31)로의 전류 공급을 차단시켜 승강축(32)을 상승시키게 된다.

이렇게 승강축(32)이 상승하게 되면 상기 승강축(32) 하단부로 고정 연결된 어퍼 스토퍼(25)가 슬라이딩 홀(33)을 따라 상승하면서 로워 스토퍼(26)의 상부로 탄지된 판스프링(34)에 의해 솔레노이드 밸브(2) 전체를 상승시키게 되는 작용을 한다.

그러면 솔레노이드 밸브(2)의 아마추어(23) 작동에 연동하게 되는 푸쉬로드(22)의 하단부와 분사 밸브(4)의 상단부는 일정한 간격으로 이격된다.

이렇게 이격된 상태에서 솔레노이드 밸브(2) 작동에 의해 푸쉬로드(22)가 하강하게 되면 상기 분사 밸브(4)와의 이격된 거리만큼 분사 밸브(4)에 의한 분사홀(5) 개도량은 줄어들면서 연료 분사량이 감소된다.

이같이 감소된 연료 분사량은 엔진이 구동될 수 있는 최소한의 연료량으로서 유지되도록 한다.

또한 상기와 같은 아이들 상태에서 주행을 하기 시작하면 ECU는 즉시 상기 액츄에이터(31)로 전류를 공급시켜 승강축(32)이 하강되도록 하고, 이때 어퍼 스토퍼(25)가 가압되면서 그 저부 솔레노이드 밸브(2) 전체는 최초의 상태로 복귀되며, 상기 솔레노이드 밸브(2)의 푸쉬로드(22) 하단부와 분사 밸브(4)의 상단부간 이격거리는 원래대로 근접되도록 하면서 솔레노이드 밸브(2) 작동에 의한 분사 밸브(4)의 분사홀(5) 개도량을 정상적인 수준으로 유지시킨다.

이상과 같이 어퍼 스토퍼(25)는 승강축(32)에 의해서, 솔레노이드(21)는 판스프링(34)에 의해서 탄지되도록 하면 상기 승강축(32)의 승강작동시 상기 솔레노이드 밸브(2)는 인젝터 바디(1)내에서 유동이 완벽하게 방지되면서 안정된 작동성을 유지시킬 수가 있게 된다.

그러므로 본 발명은 간단한 구조 개선에 의해 아이들시의 연료 분사량을 엔진이 정상적으로 구동할 수 있는 최소량으로 제어시키게 되므로서 아이들시 연료의 과잉 소모를 억제시킬 수가 있어 보다 경제적인 차량 관리와 함께 연소 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 매우 유용한 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 아이들시 전자 제어 장치에 의해서 작동되는 액츄에이터(31)와; 상기 액츄에이터(31)에 의해서 인출입되고, 하단부는 솔레노이드(21) 작동에 의해 승강되는 아마추어(23)의 상부를 커버하는 어퍼 스토퍼(25)와 고정연결되는 승강축(32)과; 상기 액츄에이터(31)와 어퍼 스토퍼(25)간으로 솔레노이드 밸브(2)가 승강 안내되도록 하는 슬라이딩 홀(33)과; 로워 스토퍼(26)에 탄설되어 상기 승강축(32)에 의해 어퍼 스토퍼(25)가 상승시 솔레노이드 밸브(2)가 상승되도록 하는 판스프링(34)과; 로서 이루어지는 구성을 특징으로 하는 수소 엔진용 인젝터.