KR100346464B1 - 서지압력 발생을 방지하기 위하여 2중 솔레노이드를 이용한 리턴리스 연료공급방식의 인젝터 구조 - Google Patents

서지압력 발생을 방지하기 위하여 2중 솔레노이드를 이용한 리턴리스 연료공급방식의 인젝터 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 서지압력 발생을 방지하기 위하여 2중 솔레노이드를 이용한 리턴리스 연료공급방식의 인젝터 구조에 관한 것으로, 인젝터 몸체 내부에 각각 독립적으로 작동되는 스풀이 구비된 2중의 솔레노이드를 구비하고, 상호 순차적인 작용에 의해 인젝터 몸체로 충분하게 연료가 공급되어 더 이상 연료공급이 이루어지지 않도록 차단한 상태에서 다른 솔레노이드의 작용으로 분사가 이루어지게 함으로써, 인젝터 몸체 내로의 연료공급이 차단된 상태에서 연료분사가 이루어지게 되어, 연료라인 내의 압력변동이 없이 정확하게 계량하여 연료를 분사할 수 있는 서지압력 발생을 방지하기 위하여 2중 솔레노이드를 이용한 리턴리스 연료공급방식의 인젝터 구조를 제공하는데 있는 것이다.

Description

서지압력 발생을 방지하기 위하여 2중 솔레노이드를 이용한 리턴리스 연료공급방식의 인젝터 구조{Injector structure for preventing surge pressure of returnless-type fuel supply using dual solenoid}
본 발명은 서지압력 발생을 방지하기 위하여 2중 솔레노이드를 이용한 리턴리스 연료공급방식의 인젝터 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인젝터의 몸체 내부에 2개의 솔레노이드에 의해 각각 선택적으로 작동되는 스플을 구비하고, 인젝터 내부로 유입되는 연료를 차단한 상태에서 연료분사가 이루어지고 난 다음 다시 연료를 공급받을 수 있게 함으로써, 연료분사와 동시에 외부로부터 연료의 유입으로 서지압이 발생되는 것을 막을 수 있게 되어, 저속에서 엔진출력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 서지압력 발생을 방지하기 위하여 2중 솔레노이드를 이용한 리턴리스 연료공급방식의 인젝터 구조에 관한 것이다.
일반적으로 엔진에 연료를 공급하는 연료장치에는 인젝터에 공급되어 분사 후 남은 연료를 다시 연료탱크로 재순환시켜 주기 위해 리턴 파이프가 구비된 연료공급방식과 리턴 파이프가 없는 리턴리스 연료공급 방식이 있다.
특히, 리턴리스 연료공급 방식은 연료펌프의 구동으로 연료탱크로부터 압송된 연료를 압력 조절기에서 일정한 압력으로 연료레일에 공급하게 되고, 이렇게 공급된 연료는 인젝터를 통해 연소실로 분사가 이루어지게 된다.
상기 인젝터 구조는, 첨부도면 1에서 도시한 바와 같이, 연료레일과 연결구(110)로 연결되어 일정압의 연료를 공급받아 타측에 형성된 노즐부(120)로 분사시켜 주는 인젝터 몸체(100)로 구성되며, 이 인젝터 몸체(100)의 내부에는 솔레노이드(30)에 의해 선택적으로 움직이면서 노즐부(120)로 연결된 유로(31)를 탄성지지를 받아 개폐시켜 주는 스풀(32)을 포함하고 있다.
이와 같이 이루어진 인젝터 몸체(100)는 상기 스풀(32)이 유로(31)를 막고 있는 상태에서 항상 연료레일로부터 연료를 일정압으로 공급받고 있는 상태로 있게 되며, 이때 상기 스풀(32)은 분사시기가 되면 솔레노이드(30)의 안쪽으로 유입되고 이에 따라 유로(31)에 채워져 있던 연료를 노즐부(120)를 통해 분사가 이루어지게 된다.
그러나, 기존의 인젝터는 스풀이 노즐부 쪽의 유로를 막고 있는 상태에서 항상 연료레일로부터 유압을 받고 있다가 분사시기에 스풀이 유로를 개방시키게 되면 연료분사가 이루어지도록 구성되어 있기 때문에, 분사시기에 연료레일 내에서 압력변화가 일어나게 되어 연료 분사량이 감소하게 되고, 이에 따라 엔진 헌팅 현상과 함께 출력이 떨어지게 되는 문제가 발생하게 되어, 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 인젝터 몸체 내부에 각각 독립적으로 작동되는 스풀이 구비된 2중의 솔레노이드를 구비하고, 상호 순차적인 작용에 의해 인젝터 몸체로 충분하게 연료가 공급되어 더 이상 연료공급이 이루어지지 않도록 차단한 상태에서 다른 솔레노이드의 작용으로 분사가 이루어지게 함으로써, 인젝터 몸체 내로의 연료공급이 차단된 상태에서 연료분사가 이루어지게 되어, 연료라인 내의 압력변동이 없이 정확하게 계량하여 연료를 분사할 수 있는 서지압력 발생을 방지하기 위하여 2중 솔레노이드를 이용한 리턴리스 연료공급방식의 인젝터 구조를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
도 1은 종래의 인젝터 구조를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 인젝터 구조의 작동상태를 순차적으로 나타내는 단면도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
10, 20 : 솔레노이드 11, 21 : 스풀
12, 130 : 유로 100 : 인젝터 몸체
110 : 연결구 120 : 노즐부
131 : 고정자
이하, 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 인젝터 구조의 작동상태를 순차적으로 나타내는 단면도로, 도면부호 100은 인젝터 몸체를 나타낸다.
본 발명은 후단은 연료레일에 연결되어 일정압을 갖는 연료를 공급받고 선단에는 노즐부가 형성되어 연료를 분사시켜 주는 인젝터 몸체(100)의 내부에 독립적으로 작동하는 2개의 솔레노이드(10,20) 및 각 솔레노이드(10,20)에 의해 개폐작동되는 각각의 스풀(11,21)을 설치하고, 상기 솔레노이드(10,20)의 작동에 따라 각 스풀(11,21)이 연료레일측과 연결되는 연결구(110)와 연소실측과 연결되는 노즐부(120)를 순차적으로 개폐시키면서 인젝터 몸체(100)의 내부로 유입된 연료의 압력을 일정압으로 유지한 상태에서 노즐부(120)를 통해 분사가 이루어지게 한 것을 특징으로 한다.
이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 인젝터 몸체(100)는 소정의 크기를 갖는 실린더 형상의 부재로, 일측에는 연료레일과 연결되는 연결구(110)가 형성되고, 타측에는 연료분사를 위한 노즐부(120)가 일체로 형성되어 있다.
또한, 상기 인젝터 몸체(100)는 내부에 연결구(110)와 노즐부(120)를 가로지르는 유로(130)가 형성되어 있으며, 이 유로(130)의 중간 부분은 양단에 비해 넓이가 넓은 확대관 형태로 형성되어 있다.
특히, 이 유로(130)의 중앙에는 소정의 크기를 갖는 고정자(131)가 일체로 형성되어 그 사이로 연료가 유동하게 되며, 이 고정자(131)에는 내부에 스풀(21)을 포함하는 제 2솔레노이드(20)가 장착되어 있다.
여기서, 상기 제 2솔레노이드(20)는 제 2스풀(21)이 노즐부(120)를 향하도록 설치하되, 항상 상기 제 2스풀(21)이 노즐부(120)를 밀폐시켜 줄 수 있도록 장착하게 되며, 상기 제 2솔레노이드(20)에 전원이 ON 상태에 있게 되면 제 2스풀(21)이 고정자(131) 안쪽으로 당겨지면서 노즐부(120) 측을 개구시킬 수 있게 하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 스풀(21)은 솔레노이드(20)가 OFF 상태에 있으면 항상 노즐부(120)를 밀폐시켜 주게 되며, 반대로 솔레노이드(20)가 ON 상태에 있으면 고정자(131) 안쪽으로 유입되어 노즐부(131)를 개방시켜 주게 된다.
한편, 상기 고정자(131)의 후단부 즉, 연결구(110)가 형성된 단부에 제 1솔레노이드(10)가 설치되어 있으며, 이 솔레노이드(10)에는 ON/OFF 조작에 따라 연결구(110) 측을 개폐시켜 주는 스풀(11)이 구비되어 있다.
상기 스풀(11)은 통상적인 기술로 제작된 스풀을 사용하게 되는데, 내부에는 연결구(110)를 통해 유입되는 연료를 선택적으로 공급/차단시켜 주기 위한 유로(12)가 형성되어 있다.
이때의 유로(12)는 첨부도면 2에서 도시한 바와 같이 "T"자 형상으로 형성되어 있으면서 하단부가 스풀(11) 외부로 관통되어 있으며, 상기 솔레노이드(10)가 OFF 상태에 있으면 바깥쪽으로 돌출되어 유로(12)가 개방되며, 반대로 솔레노이드(10)가 ON 상태에서는 인젝터 몸체(100) 내부로 삽입되면서 연료공급을 차단하게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 인젝터 구조의 작동상태를 첨부도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
첨부도면 2a는 연료레일로부터 인젝터 몸체(100) 내부로 연료를 공급받는 상태로, 노즐부(120)가 밀폐되어 있으면서 연결구(110)측이 개구된 상태를 보여주고 있다.
즉, 상기 제 1솔레노이드(10)와 제 2솔레노이드(20)는 모두 OFF 상태에 있으며, 이에 따라 상기 제 1스풀(11)은 바깥쪽으로 돌출하여 노즐부(120)를 막고 있고, 상기 제 2스풀(11)도 바깥쪽으로 돌출되어 유로(12)가 개방되어서 연료레일로부터 연료공급을 받을 수 있는 상태로 되어 있다.
이와 같은 상태는 인젝터 몸체(100)로부터 연료분사가 끝나고 그 다음 연료분사를 위해 연료레일로부터 일정압의 연료를 공급받는 단계로, 적정량의 연료압을 받게 되면 더이상의 연료공급이 이루어지지 않도록 연료공급을 차단하게 된다.
첨부도면 2b는 상기 인젝터 몸체(100) 내부에 충분하게 연료를 공급받아 더 이상 연료를 공급받지 못하도록 연료를 차단한 상태를 나타내는 것으로, 첨부도면 2a 단계에서 제 1솔레노이드(10)가 작동된 상태를 보여주고 있다.
즉, 상기 제 1솔레노이드(10)는 인젝터 몸체(100) 내부에 적정 압력으로 연료가 충분하게 유입되면 ON 상태가 되고, 이에 따라 상기 제 1스풀(11)을 잡아 당기게 되며, 이에 따라 상기 연결구(110)측과 유로(130)를 연결시켜 주는 또 다른 유로(12)가 인젝터 몸체(100) 내부로 유입되어 인젝터 몸체(100)로 더이상의 연료유입은 없게 된다.
이 상태는 상기 제 1스풀(11)과 제 2스풀(21)이 모두 연결구(110)측과 노즐부(120)측을 막고 있기 때문에, 상기 인젝터 몸체(100)는 내부에 일정압의 연료가 밀폐된 상태에서 분사준비가 끝나 있는 상태로 있게 된다.
첨부도면 2c는 상술한 바와 같이 분사준비가 끝난 다음 연료를 분사하는 시기로, 상기 제 2솔레노이드(20)가 ON 상태에 있게 되면 제 2스풀(21)을 잡아 당기게 되고, 이에 따라 상기 노즐부(120)가 개방되면서 밀폐되었던 인젝터 몸체(100) 내부의 연료가 노즐부(120)를 통해 연소실로 분사된다.
물론, 이 상태에서 연료 분사가 끝나게 되면 상기 제 1솔레노이드(10)와 제 2솔레노이드(20)는 모두 OFF 상태로 되돌아 가면서 연결구(110)을 개구시키고 노즐부(120)를 밀폐시켜 첨부도면 2a 상태로 되돌아 가게 되고, 다시 이미 설명한 각 단계를 반복하면서 연료분사가 이루어지게 된다.
이상에서 본 바와 같이 본 발명은 일측이 연료레일과 연결되어 연료를 공급받을 수 있도록 연결구가 형성되고 타측에는 연료를 분사시켜 주는 노즐부가 일체로 성형된 인젝터 몸체 내부에 독립적으로 작동되는 2중의 솔레노이드를 설치하고,이 솔레노이드의 작동에 따라 상기 연결구와 노즐부를 선택적으로 개폐시켜 연료레일로부터 연료공급이 차단된 상태에서 노즐부를 통해 연료분사가 이루어지게 함으로써, 분사시기에 연료레일로부터 연료공급이 이루어지면서 발생되는 서지압 현상을 막을 수 있게 되어, 연료분사가 안정적으로 이루어지게 되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 후단은 연료레일에 연결되어 일정압을 갖는 연료를 공급받고 선단에는 노즐부가 형성되어 연료를 분사시켜 주는 인젝터 몸체의 내부에 독립적으로 작동하는 2개의 솔레노이드(10,20) 및 각 솔레노이드(10,20)에 의해 개폐작동되는 각각의 스풀(11,21)을 설치하고, 상기 솔레노이드(10,20)의 작동에 따라 각 스풀(11,21)이 연료레일측과 연결되는 연결구와 연소실측과 연결되는 노즐부를 순차적으로 개폐시키면서 인젝터 몸체의 내부로 유입된 연료의 압력을 일정압으로 유지한 상태에서 노즐부를 통해 분사가 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 서지압력 발생을 방지하기 위하여 2중 솔레노이드를 이용한 리턴리스 연료공급방식의 인젝터 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결구측 스풀(11)은 솔레노이드(10) OFF시 바깥쪽으로 밀려나와 개방되면서 연료를 통과시키고, 솔레노이드(10) ON시 안쪽으로 들어가 폐쇄되면서 연료를 차단할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 서지압력 발생을 방지하기 위하여 2중 솔레노이드를 이용한 리턴리스 연료공급방식의 인젝터 구조.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐부측 스풀(21)은 연결구측 스풀(11)의 개방시 솔레노이드(20)의 OFF에 의해 바깥쪽으로 밀려나면서 노즐부를 차단시켜주고, 연결구측 스풀(11)의 폐쇄시 솔레노이드(20)의 ON에 의해 안쪽으로 들어가면서 노즐부를 개방시켜 주도록 구성된 것을 특징으로 하는 서지압력 발생을 방지하기 위하여 2중 솔레노이드를 이용한 리턴리스 연료공급방식의 인젝터 구조.
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