KR100598535B1 - 차량용 인젝터 노즐 분사량 가변장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 인젝터 노즐 분사량 가변장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인젝터의 노즐형상을 분사 특성에 맞게 단면적을 증감하는 가변장치를 설치하여 매연을 방지하고, 연비를 줄이기 위한 차량용 인젝터 노즐 분사량 가변장치에 관한 것으로,

인젝터 하우징 내부에 형성된 니들이 상하이동되어, 니들의 하단부가 노즐을 개폐하므로서 연료펌프에서 공급된 연료가 연소실에 분사되도록 하는 인젝터 노즐에 있어서,

상기 인젝터 하우징의 하부 선단 도중에 형성되고, 그 상부에는 공간이 형성되는 노즐과;

상기 노즐과 공간 사이에 형성되어 노즐의 단면적을 조절하는 조절판과;

상기 조절판을 작동시키는 가변수단과;

상기 가변수단에 운전조건에 따른 분사조건 제어 전류 신호를 보내는 ECU; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 인젝터 노즐 분사량 가변장치를 특징으로 한다.

인젝터, 노즐, ECU, 가변장치

Description

차량용 인젝터 노즐 분사량 가변장치{Injection controlling device of injector nozzle}

도 1은 본 발명에 의한 인젝터 노즐 분사량 가변장치 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 인젝터 노즐 분사량 가변장치를 나타낸 사시도.

도 3 및 도 5는 본 발명에 의한 인젝터 노즐 분사량 가변장치의 작동상태 단면도.

도 6는 종래의 엔진 인젝터의 노즐 상태를 나타낸 단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.

10 : 인젝터 11 : 취부공간

12 : 하우징 20 : 니들

30 : 노즐 40 : ECU

50 : 가변수단 51a,51b : 전자석

52 : 자성체 롤러 53 : 가이드 레일

54 : 연결부재 54a : 좌·우측 평행 연결부

54b : 중앙 평행 연결부 54c : 수직힌지

55 : 링크 55a : 가이드 구멍

55b : 힌지 56 : 조절판

56a : 힌지구멍 56b : 수직부

56c : 구멍 57 : 고정힌지

본 발명은 차량용 인젝터 노즐 분사량 가변장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인젝터의 노즐형상을 분사 특성에 맞게 단면적을 증감하는 가변장치를 설치하여 매연을 방지하고, 연비를 줄이기 위한 차량용 인젝터 노즐 분사량 가변장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 실린더 내로 공기를 흡입하는 흡입행정, 흡입한 공기를 연소실로 압축하여 고온화하는 압축행정, 고온화된 공기 중에 연료를 분사하여 연소시켜 동력을 발생시키는 연소행정, 배기가스를 실린더 밖으로 배출하는 배기행정을 거쳐 동력을 얻게 된다.

즉, 흡입행정에서 흡기밸브가 열리게 되면 피스톤이 하강함에 따라 신선한 공기가 실린더 내로 흡입되고, 흡입밸브가 닫히고 흡입된 공기는 피스톤이 상승되면서 압축된다. 이 때 인젝터에서 고압의 연료가 분사되면 압축열에 의해 연료가 자기착화하여 연소되며, 배기밸브가 개방되면 배기가스가 실린더의 외부로 배출된다.

즉, 엔진은 상기와 같은 공기와 연료의 운동에너지를 이용하여 연소실내로 유입되 연료와 공기를 혼합 압축하여 폭발하게 된다.

한편, 차량이 경쟁력 및 법규 대응을 위해서 높은 출력 및 저연비와 더불어 배출가스가 억제되는 엔진의 설계가 요구되고 있다. 아울러 소음도 최소화하는 최적화된 엔진의 설계가 요구되고 있는 실정이다.

도 6은 종래의 엔진 인젝터 노즐의 단면도를 도시한 것으로, 인젝터(100) 하우징 내부에는 니들(200)이 수용되고, 이 니들(200)의 하단부가 수용되는 하우징의 하부에는 노즐(300)이 형성되는데, 상기 니들(200)이 상·하 작동하면 노즐 하우징 내부에 대기하고 있던 연료가 노즐(300)을 통해 연소실로 분사되고, 미처 분사되지 못한 연료는 색홀로 유입되는 과정이 반복된다.

그러나 종래의 인젝터(100) 노즐(300)의 경우 일정한 지름을 가지고 형성되기 때문에, 고속 회전시 노즐로부터 분사되는 연료는 유체속에서 그 흐름이 빨라져 압력이 낮은 입구쪽에 기포가 발생하는 공동형상(Cavitation)이 발생하여 분사특성 제어의 응답성이 떨이지고, 성능저하를 일으키며, 매연발생증가 및 연비의 악화를 초래하고 있다.

또한, 일정한 지름을 가지는 노즐은 각 부하, 각 엔진회전수마다 다른 연소조건을 만족시킬 수 없을 뿐만 아니라, 최적의 엔진이 일을 하는데는 한계가 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 인젝터의 노즐형상을 분사 특성에 맞게 단면적을 증감하는 가변장치를 설치하여 매연을 방지하고, 연비를 줄이기 위한 차량용 인젝터 노즐 분사량 가변장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

인젝터 하우징 내부에 형성된 니들이 상하이동되어, 니들의 하단부가 노즐을 개폐하므로서 연로펌프에서 공급된 연료가 연소실에 분사되도록 하는 인젝터 노즐에 있어서,

상기 인젝터 하우징의 하부 선단 도중에 형성되고, 그 상부에는 공간이 형성되는 노즐과;

상기 노즐과 공간 사이에 형성되어 노즐의 단면적을 조절하는 조절판과;

상기 조절판을 작동시키기 위하여 상기 공간에 설치되어 ECU에서 보내는 전류 신호에 따라 작동되는 가변수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 인젝터 노즐 분사량 가변장치를 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 인젝터 노즐 분사량 가변장치의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 인젝터 노즐 분사량 가변장치 단면도이고, 도 2는 인젝터 노즐 분사량 가변장치를 나타낸 사시도이며, 도 3 내지 도 5는 인젝터 노즐 분사량 가변장치의 작동상태 단면도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 50은 가변장치를 지시하는 것으로, 노즐부를 제외한 인젝터의 나머지 구성은 일반적인 구성과 같다.

인젝터(10) 하우징(12)의 하부 선단 도중에는 노즐(30)이 형성되고, 그 상부 에는 노즐(30)의 단면적을 증감할 수 있는 가변장치(50)의 공간(11)이 마련된다.

상기 공간(11)의 상부에는 전자석(51a,51b)이 내·외측으로 형성되고, 내·외측 전자석(51a,51b) 사이에는 자력의 영향을 받지 않는 비철금속이나 플라스틱 등의 재질로 제작된 "ㄷ"의 형상의 안내레일(53)이 수평형성되며 상부는 하우징(12)에 고정장착된다.

상기 안내레일(53)의 수평내부 도중의 좌·우측으로는 자성체 롤러(52)가 각각 2개씩 형성되고, 이 자성체 롤러(52)의 내측 중앙으로는 구멍이 형성되어 체결이 이루어지며, 상기 자성체 롤러(52)는 필요 따라서 갯수를 증감할 수 있다.

상기 자성체 롤러(52)와 체결되는 연결부재(54)는 " H "형상으로 단면의 환봉으로 이루어지며 좌·우측 평행 연결부(54b)의 양단 끝단은 상기한 자성체 롤러(52)의 내측 중앙에 형성된 구멍과 각각 체결이 이루어지며 중앙 평행 연결부(54a)를 통해 일체로 형성되며, 그 중앙 평행 연결부(54a)의 수직 하단 방향으로는 수직힌지(54c)가 돌출 형성되어 전자석 롤러(52)가 이동시 힘을 전달하는 역할을 한다.

상기 수직힌지(54c)와 연결되는 링크(55)의 상부에는 가이드 구멍(55a)이 소정의 간격을 두고 형성되어 수직힌지(54c)가 연결되고 하부에는 상부에서 힘을 전달받아 후설할 조절판(56)에 전달하는 힌지(55b)가 수평방향으로 돌출형성되며 상기 링크(55)의 길이는 필요에 따라 조절이 가능하다.

상기 노즐(30)과 하우징(12) 사이에 형성되는 조절판(56)은 " ㄴ "형상으로 외측 중앙에는 힌지구멍(55a)이 형성되어 고정힌지(57)를 통해 하우징(12)과 결합 되며, 상기 조절판(56)은 가변수단(50)을 통해 힘이 전달되면 고정힌지(57)를 기준으로 회동을 하게 형성되어 있다.

또한, 조절판(56)의 내측 상부에 돌출형성되는 수직 연결부(56b)는 곡면지게 형성되어 고정힌지(57)를 중심으로 조절판(56)이 회동을 하여도 하우징(12)과 밀착형성되어 연료가 새거나 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 4는 중속 운전시를 도시한 것이며, 도 4에서 도 3으로 고속운전 작용예를 설명하면 ECU(40)에서 고속운전 조건에 맞는 전류 신호를 전자석(51a,51b)에 보내면 내측에 형성된 전자석(51a)이 외측에 형성된 전자석(51b) 보다 강한 자력을 발생하여 이송체 롤러(52)가 안내레일(53)를 따라 좌측으로 이동하게 되고 이때 이송체 롤러(52)와 연결된 연결부재(54)가 같은 방향으로 작동을 하게 되어 수직힌지(54c)와 연결된 링크(55)는 하부 방향으로 작동하게 되어 조절판(56)이 고정힌지(57)를 중심으로 회동을 하여 노즐(30)의 단면적을 확대시키게 되는 것이다.

반대로, 도 5에 도시된 저속 운전시에는 우측에 형성된 전자석(51b)의 내측에 형성된 전자석(51a)보다 강한 자력을 발생하게 되어 상기 가변장치(50)가 우측방향으로 작동하여 노즐(30)의 단면적이 감소시키게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 ECU 제어에 의한 인젝터의 노즐 단면적 형상을 변경함으로서 연소실 내 분사 특성에 큰 영향을 미치는 노즐의 단면적을 조절하는 것이 가능하게 되었할 수 있을 뿐만 아니라, 연소시 내 분사특성을 제어함으로서 매연을 방지하고, 분사공을 설계시 위치를 자유롭게 할 수 있음으로서 2중의 매연감소 효과와 연비 저감 효과를 볼 수 있다.

Claims (4)

1. 인젝터 하우징 내부에 형성된 니들이 상하이동되어, 니들의 하단부가 노즐을 개폐하므로서 연로펌프에서 공급된 연료가 연소실에 분사되도록 하는 인젝터 노즐에 있어서,

   상기 인젝터(10) 하우징(12)의 하부 선단 도중에 형성되고, 그 상부에는 공간(11)이 형성되는 노즐(30)과;

   상기 노즐(30)과 공간(11) 사이에 형성되어 노즐(30)의 단면적을 조절하는 조절판(56)과;

   상기 조절판(56)을 작동시키기 위하여 상기 공간(11)에 설치되어 ECU(40)에서 보내는 전류 신호에 따라 작동되는 가변수단(50); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 인젝터 노즐 분사량 가변장치.
2. 제 1 항에 있어서,상기 가변수단(50)은,

   상기 공간(11)의 상부 내·외측에 형성되고, ECU(40)에서 보내는 전류 신호를 자력으로 변환시켜, ECU(40)의 제어에 따라 자력을 발생하는 내·외측전자석(51a,51b)과;

   상기 전자석(51)의 사이에 " ㄷ "형상으로 대칭되게 형성되며 비철금속 및 플라스틱으로 제작되는 안내레일(53)과;

   상기 안내레일(53)의 수평방향 도중에 형성되며 상기 ECU(40)에서 보내는 전 류 신호에 따라 좌·우측에 형성된 전자석이 자력을 발생하면 좌·우측으로 작동하는 자성체 롤러(52)와;

   상기 자성체 롤러(52)의 중앙과 연결되는 평행 연결부(54b)가 좌·우측에 형성되고, 좌·우측 평행 연결부(54b)를 중앙 평행 연결부(54a)를 통해 연결되고 그 중앙 평행 연결부(54a)의 가운데서 수직 하단방향으로는 수직힌지(54c)가 돌출 형서되는 단면이 환봉인 연결부재(54)와;

   상기 연결부재(54)의 수직힌지(54c)와 결합되는 가이드 구멍(55a)이 상측에 형성되고, 하측에는 힌지(55b)가 수평방향으로 돌출 형성되어 조절판(56)과 연결되는 링크(55); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 인젝터 노즐 분사량 가변장치
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 조절판(56)은 " ㄴ " 형상으로 소정의 두께를 가지고 있으며, 외측 중앙에는 힌지구멍(56a)이 형성되고, 내측 수평부의 도중에는 상기 가변수단(50)의 링크(55)와 연결되는 구멍(56c)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 인젝터 노즐 분사량 가변장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   조절판(56)이 작동을 하여도 인젝터 하우징(12)과 밀착되어 연료가 새는것을 방지하는 수직부(56b)가 노즐 상부면에 형성된 하우징(12)의 내측면과 밀착 형성되 는 것을 특징으로 하는 차량용 인젝터 노즐 분사량 가변장치.

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