KR100208851B1 - 밸브를 이용한 직접 연료분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 엔진에 있어 연료를 연소실로 직접 분사하므로서 연료와 공기의 성층화를 꾀하여 연비효율을 향상시킬 수 있도록 하는 밸브를 이용한 직접 연료분사장치에 관한 것으로, 엔진의 연소실 상방에 흡기포트와 배기포트에 흡기밸브와 배기밸브를 설치하는 것에 있어서, 상기 배기포트 또는 흡기밸브를 비관통하는 실린더헤드의 살부분에 장착되는 인젝터와, 상기 인젝터의 분사구와 밸브가이드를 연결하는 연결통로와, 상기 밸브가이드의 내주면에는 연결통로와 연통하며 내주면으로 비교적 넓은 폭을 수용하는 로타리 환형통로 및 상기 배기밸브의 밸브스템 내부에는 밸브판 저부측에서 관통되고 상기 로타리 환형통로와 연통하는 연결로를 가지는 분사노즐을 구비하여 인젝터에서 분사되는 연료가 밸브스템에 형성된 분사노즐을 통하여 연소실로 직접 분사할 수 있도록 구성한 것이다.

Description

밸브를 이용한 직접 연료분사장치

제1도는 본 발명을 설명하기 위하여 직접 연료분사장치의 구성을 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더헤드 2 : 흡기포트

3 : 배기포트 4 : 흡기밸브

5 : 배기밸브 6,7 : 캠

8,9 : 스프링 10 : 인젝터

11 : 연결통로 12 : 밸브가이드

13 : 로타리 환형통로 14,15 : 리프터본체

16,17 : 유압태핏 18,19 : 압력실

20 : 분사노즐 30 : 연소실

[산업상 이용 분야]

본 발명은 자동차의 엔진에 있어 연료를 연소실로 직접 분사하므로서 연료와 공기의 성층화를 꾀하여 연비효율을 향상시킬 수 있도록 하는 밸브를 이용한 직접 연료분사장치에 관한 것이다.

[종래기술]

일반적으로 자동차의 엔진은 가솔린엔진과 디젤엔진으로 구분되고 있으며, 최근에 와서는 수소엔진이 소개되고 있다

가솔린엔진의 연료분사구조는 주로 흡기포트(Intake Port)에 인젝터(Injector)를 설치하여 연료를 분사하도록 구성되어 있는데, 이는 흡기포트에서 분사되는 연료가 흡기포트 내벽과 흡기밸브(Intake Valve)의 외주면에 분사된 연료가 부착되는 현상이 나타났으며, 디젤엔진과 수소엔진의 경우는 연소실로 직접 연료를 분사시키는 방법을 주로 채택하고 있다.

[종래 기술의 문제점]

상기 가솔린엔진의 경우에는 인젝터에서 분사되는 연료가 흡기포트의 내벽과 흡기밸브의 외주면에 부착되는 현상이 나타나기 때문에 미연 탄화수소의 발생율이 커지는 문제점과 연비효율이 저하되는 문제점이 있었으며, 또한 흡기밸브와는 별도로 흡기포트쪽에 인젝터를 설치해야 하기 때문에 엔진의 구성이 복잡해지며, 또 인젝터를 흡기포트 또는 배기포트의 근접위치에 설치해야 하기 때문에 엔진이 커지는 등의 문제점이 있었다.

그리고 디젤엔진이나 수소엔진의 경우에 있어서도 연료를 분사하는 인젝터를 흡기포폰트 또는 배기포트의 근접위치에 설치해야 하므로 엔진의 구조가 복잡해지고 또 커지는 등의 문제점이 있었다.

[본 발명이 해결하고자 하는 과제]

본 발명은 상기와 같은 종래의 연료분사장치의 제반 문제점을 감안하여 연료의 분사를 연소실로 직접 분사할 수 있도록 함에 있어 인젝터를 흡기포트 또는 배기포트에 관통되게 설치하지 않고 흡기밸브 또는 배기밸브쪽으로 연료를 주입시킬 수 있도록 연료주입통로를 실린더헤드의 적당한 위치에 형성시키고 그 연료주입통로에 인젝터를 설치하는 구성으로서 연료를 연소실에 직접 분사할 수 있는 연료분사장치를 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 엔진의 연소실 상방에 흡기포트와 배기포트에 흡기밸브와 배기밸브를 설치하는 것에 있어서, 상기 흡기포트 또는 배기포트를 비관통하는 실린더헤드의 살부분에 장착되는 인젝터와;

상기 인젝터의 분사구와 밸브가이드를 연결하는 연결통로와;

상기 밸브가이드의 내주면에는 연결통로와 연통하며 내주면으로 비교적 넓은 폭을 수용하는 로타리 환형통로; 및

상기 배기밸브의 밸브스템 내부에는 밸브판 저부측에서 관통되고 상기 로타리 환형통로와 연통하는 연결로를 가지는 분사노즐과;

를 구비하여 인젝터에서 분사되는 연료가 밸브스템에 형성된 분사노즐을 통하여 연소실로 직접 분사할 수 있도록 구성한 것이다.

[실시예]

상기와 같은 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면은 본 발명을 설명하기 위하여 직접 연료분사장치의 구성을 배기밸브측에 마련한 실시예를 나타낸 단면도로서,

도면부호1은 실린더헤드를 나타내는 것으로, 상기 실린더헤드(1)의 흡기포트(2)와 배기포트(3)에는 흡기밸브(4)와 배기밸브(5)가 장착되어 있으며, 이들 흡기 및 배기밸브(4)(5)는 캠(6)(7)의 작동과 스프링(8)(9)의 탄발력에 의하여 개폐작동을 하도록 구성되어 있다.

상기 실린더헤드(1)의 배기포트(3)측에는 인젝터(10)를 장착시킬 수 있는 두께를 갖는 부분이 있으므로 상기 배기포트(3)측에 인젝터(10)를 장착시키며, 인젝터(10)의 분사구에서 밸브스템(5a)을 안내하는 밸브가이드(12)에 까지 연결통로(11)를 관통시킨다.

상기 밸브가이드(12)에는 연결통로(11)와 연통하는 통공(13a)과 내주벽쪽에는 배기밸브(5)의 개폐작동거리를 수용할 수 있는 비교적 넓은 폭으로 된 로타리 환형통로(13)가 형성되어 있다.

상기 배기밸브(5)의 밸브판(5b) 저부측에서 관통되는 분사노즐(20)은 밸브스템(5a)에 관통되는데, 상기 분사노즐(20)은 상기 로타리 환형통로(13)와 연통되는 연결로(20a)에 까지 관통되어 있다.

그리고 상기 흡기 및 배기밸브(4)(5)의 상부에는 리프터본체(14)(15)와 그 내부에 유압태핏(Hydraulic Tappet)(16)(17) 및 압력실(18)(19)이 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명으로 연료를 분사하는 작동을 살펴볼 것 같으면, 인젝터(10)에서 분사되는 연료는 연결통로(11)를 통해 밸브가이드(12)의 통로(13a)를 통해 로타리 원형통로(13)로 유입되며, 상기 로타리 원형통로(13)에 유입된 연료는 연결로(20a)로 해서 밸브스템(5a)에 관통되어 있는 분사노즐(20)을 통해 배기밸브(5)의 밸브판(5b) 저부로 분사되므로서 인젝터(10)에서 분사되는 연료는 연소실(30)내부로 직접 분사되는 것이다.

상기에서 밸브가이드(12)의 내주면에 형성된 로타리 원형통로(13)의 폭을 상하방향으로 넓게 형성한 것은 배기밸브(5)가 개폐작동할 때에도 연결로(20a)가 항시 로타리 원형통로(13)의 영역안에 있게하므로서 연료의 분사작동이 원활히 진행될 수 있다.

상기와 같이 연소실(30)로 분사되는 연료는 흡기포트(2)에서 공급되는 고압공기의 반대측에서 분사되므로서 연료와 공기는 서로 부딪치는 작용을 하게 되어 연료의 무화작용의 증진으로 점화효율의 향상을 기대할 수 있으므로서 분사노즐을 배기밸브에 구성함이 가장 바람직한 구성이다.

그리고 상기와 같이 배기밸브의 밸브스템은 그 내부에 형성되는 분사노즐에 의하여 강도가 떨어질 염려가 있으므로 밸브스템의 직경을 기존의 것보다 조금 크게하는 방법으로서 밸브스템의 강도에 대한 염려를 치유할 수 있으며, 또한 밸브스템의 규격에 따라 분사노즐의 내경의 크기를 연료분사량에 알맞게 설계할 수 있는 것이다.

한편, 상기에서는 연료분사장치를 배기밸브에 구성한 것을 실시예로 하였으나, 연료분사장치를 흡기밸브에 설치할 수 있으며, 이 경우에도 인젝터의 설치는 흡기포트에 지장을 주지 않는 위치를 선정하여 설치하는 것이다.

[실시예]

상기와 같은 본 발명에 의하면 연료를 분사하는 인젝터를 흡기포트 또는 배기포트의 내부에 설치하지 않으므로서 엔진의 흡,배기의 효율을 향상시킬 수 있으며, 연료의 분사노즐을 배기밸브(또는 흡기밸브)에 형성하므로서 연료가 흡기포트 내벽과 흡기밸브 자체에 부착되는 현상이 없어 연비의 향상을 꾀할 수 있을뿐 아니라 미연 탄화수소의 발생율도 줄일 수 있는 효과가 있으며, 또한 인젝터를 흡기포트로 관통시키지 않고 배기포트 주위의 적당한 위치에 장착한 다음 연결통로로서 배기밸브에 형성되는 분사노즐과 연결시킬 수 있어 인젝터의 장착설계에 간편성을 추구할 수 있는 효과를 가져다 주는 발명이다.

Claims (3)

1. 엔진의 연소실 상방에 흡기포트와 배기포트에 흡기밸브와 배기밸브를 설치하는 것에 있어서, 상기 배기포트(또는 흡기포트)를 관통하지 않도록 실린더헤드의 살부분에 장착되는 인젝터와; 상기 인젝터의 분사구와 밸브가이드를 연결하는 연결통로와; 상기 밸브가이드에는 연결통로와 통하는 로타리 환형통로; 및 상기 배기밸브의 밸브스템 내부에는 밸브판 저부측에서 관통되고 상기 로타리 환형통로와 연통하는 연결로를 가지는 분사노즐과; 를 구비하여 인젝터에서 분사되는 연료가 밸브스템에 현성된 분사노즐을 통하여 연소실로 직접 분사되도록 구성함을 특징으로 하는 밸브를 이용한 직접 연료분사장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 밸브가이드의 내주면에 형성되는 로타리 원형통로는 벨브스템의 승강작동시 분사노즐로 항시 연료를 유입시킬 수 있도록 폭 넓게 형성함을 특징으로 하는 밸브를 이용한 직접 연료분사장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 분사노즐은 배기밸브에 형성됨을 특징으로 하는 밸브를 이용한 직접 연료분사장치.