KR100764967B1

KR100764967B1 - 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조

Info

Publication number: KR100764967B1
Application number: KR1020060085649A
Authority: KR
Inventors: 유철호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2007-10-08

Abstract

본 발명은, 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조에 관한 것으로서, 인젝터의 상단이 장착되도록 연료 레일에 마련된 인젝터 장착부와; 상기 인젝터 장착부에 돌출 형성된 회전 저지부와; 상기 인젝터에 결합하는 결합편과, 상기 결합편과 연결되어 상기 인젝터 설치시 상기 회전 저지부에 걸려 상기 인젝터의 회전을 방지하는 걸림편을 가지는 클립(clip)과; 상기 인젝터의 외주에 형성된 요홈부에 결합되어 상기 클립 및 인젝터를 결속시키는 리테이너(retainer)를 포함하여, 상기 인젝터를 상기 인젝터 장착부에 설치할 때 상기 인젝터 하단에 마련된 복수의 분공의 위치를 정위치시키는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 인젝터를 인젝터 장착부에 설치할 때 클립의 걸림편이 회전 저지부에 걸림으로써 인젝터의 회전이 방지되므로, 인젝터 하단에 마련된 복수의 분공의 위치를 정위치시킬 수 있다.

Description

가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조{INJECTOR MOUNTING STRUCTURE OF GASOLINE DIRECT INJECTION ENGINGE}

도 1은 종래의 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조를 도시한 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조가 적용된 연료 레일과 인젝터가 결합된 상태를 도시한 사시도이고,

도 3은 본 발명에 따른 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조를 도시한 확대도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

5 : 인젝터 8 : 팁

10 : 연료 레일 20 : 인젝터 장착부

22 : 회전 저지부 30 : 클립

31, 32 : 결합편 35 : 걸림편

41, 42 : 탄성편 50 : 리테이너

본 발명은, 가솔린 직접 분사식 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 인젝터의 회전을 방지하여 연료의 분사 위치를 정위치시킬 수 있는 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조에 관한 것이다.

일반적으로 가솔린 엔진의 연료 분사 방식에는 다양한 형태가 있는데, 그 중 가솔린 직접 분사식(Gasoline Direct Injection, GDI) 엔진의 경우에는 연료의 분사 압력이 대략 130bar 정도로 고압이어서, 연소실 내 연소압력에 의해 인젝터가 연료 레일로부터 이탈되는 것을 방지하여야 하는 바, 이를 위한 종래 인젝터의 장착구조는 도 1에 도시된 바와 같다.

종래의 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조에서는, 인젝터(105)는 연료 레일의 하부에 일체로 형성된 인젝터 장착부(120) 내에 상하 방향으로 복원성이 있는 스프링 클립(130)을 매개로 하방향으로 탄성 지지되도록 설치되는 한편, 리테이너(150)를 매개로 인젝터 장착부(120)로부터 하방향으로 이탈이 저지되도록 지지받는 구조로 이루어진다.

즉, 연료 레일의 인젝터 장착부(120)에는 일측에"T"자 형태의 슬롯(120a)이 형성되고, 이 슬롯(120a)의 상측으로 스프링 클립(130)이 끼워지며, 인젝터 장착부(20)의 하부에서 상측 방향으로 인젝터(105)의 상측 부위가 스프링 클립(130)을 관통하면서 끼워진다.

리테이너(150)는 슬롯(120a)의 하측으로 끼워져 지지되면서, 인젝터(105)의 외주면에 결합되어 인젝터 장착부(120) 내에서 스프링 클립(130)을 매개로 하방향으로 탄성지지 받아 인젝터(105)가 인젝터 장착부(120)로부터 이탈되지 않도록 해 준다.

이 때, 연료 레일의 인젝터 장착부(120)에 형성된 슬롯(120a)의 상측은 스프링 클립(130)과 리테이너(150)를 각각 수용할 수 있는 폭으로 형성되고, 하측은 스프링 클립(130)과 리테이너(150)를 각각 하방향으로 이탈되지 않도록 좁은 폭을 가지는 단차부(120b)를 구비하고 있다.

그런데, 이러한 종래의 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조에 있어서는, 스프링 클립(130) 및 리테이너(150)에 의해 인젝터(105)가 연료 레일에서 빠지지는 않으나 인젝터(105)의 회전을 방지할 수 있는 장치가 마련되어 있지 않다. 이에, 도 1과 같이 분사 형태가 원뿔형인 스월 인젝터(105)의 경우에는 큰 문제가 없으나, 분공의 위치가 정해져 있는 인젝터를 사용하는 경우에는 인젝터의 위치가 틀어져 분사 위치가 제대로 맞지 않는 문제점이 있다.

그 결과, 초기 시동 및 촉매 가열 운전시 성층화가 제대로 이루어지지 않고, 그 외 운전 영역에서는 실린더 벽의 웨팅(wetting)이 발생하여 오일이 열화되고 매연이 증가된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 인젝터의 회전하는 것을 방지하여, 충분한 연료 무화로 성층화가 가능하고, 실린더 벽의 웨팅을 방지하여 오일의 열화 및 배기가스를 감소시킬 수 있는 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조에 있어서, 인젝터의 상단이 장착되도록 연료 레일에 마련된 인젝터 장착부와; 상기 인젝터 장착부에 돌출 형성된 회전 저지부와; 상기 인젝터에 결합하는 결합편과, 상기 결합편과 연결되어 상기 인젝터 설치시 상기 회전 저지부에 걸려 상기 인젝터의 회전을 방지하는 걸림편을 가지는 클립(clip)과; 상기 인젝터의 외주에 형성된 요홈부에 결합되어 상기 클립 및 인젝터를 결속시키는 리테이너(retainer)를 포함하여, 상기 인젝터를 상기 인젝터 장착부에 설치할 때 상기 인젝터 하단에 마련된 복수의 분공의 위치를 정위치시키는 것에 의해 달성된다.

여기서, 상기 클립은 상기 인젝터가 상기 인젝터 장착부에 조립될 때 탄성적으로 압축되어 연소실의 고압에 의해 인젝터가 후퇴되는 것을 방지하는 탄성편을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 결합편은 상기 걸림편을 중심으로 상기 인젝터의 일측에 걸리는 후크가 형성된 제1 결합편과, 타측에 걸리는 후크가 형성된 제2 결합편을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 탄성편은 상기 제1 결합편의 상단으로부터 상향 연장되어 상기 인젝터 장착부의 단부에 의해 압축되는 제1 탄성편과, 상기 제2 결합편의 상단으로부터 상향 연장되어 상기 인젝터 장착부의 단부에 의해 압축되는 제2 탄성편을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 인젝터의 하단에는 복수의 분공이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 걸림편에는 상기 회전 지지부가 삽입 가능할 정도의 폭과, 상기 회전 지지부가 상하 방향으로 슬라이딩 가능할 정도의 길이로 이루어진 안내공이 형성된 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조가 적용된 연료 레일과 인젝터가 결합된 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조를 도시한 확대도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 연료의 분사 압력이 대략 130bar 정도의 고압인 가솔린 직접 분사식(Gasoline Direct Injection) 엔진에서 각 실린더별 연소실에 장착되는 다수개의 인젝터(5)는 단일의 연료 레일(10) 상에 조립되고, 이 연료 레일(10)은 엔진의 실린더 헤드의 해당 장착부위에 다수 개소로 결합된다. 이 때, 연료 레일(10)에는 각 인젝터(5)의 상단이 삽입되어 장착되도록 인젝터 장착부(20)가 일체로 복수개 형성되고, 연료 레일(10)을 실린더 헤드에 볼트 결합시키기 위한 볼트공(21a)이 형성된 보스(21)가 마련되어 있다.

여기서, 본 발명에 따른 인젝터 장착구조는 인젝터(5)와 일체로 결합된 클립(30)과, 인젝터 장착부(20)에 형성되어 인젝터(5) 회전시 같이 회전하는 클립(30)의 회전을 저지하는 회전 저지부(22)와, 클립(30)과 인젝터(5)를 결속시키는 리테이너(50)를 포함하여 이루어져 있다. 이에, 인젝터(5)를 인젝터 장착부(20)에 설치할 때 클립(30)이 회전 저지부(22)에 걸려 인젝터(5)의 회전이 방지되므로, 인젝터(5)의 분사 위치가 틀어지는 것을 막을 수 있다.

인젝터(5)의 상단은 중공형의 인젝터 장착부(20)에 삽입되는데, 이 때 인젝터(5)의 상단 외주면에는 오링(o-ring, 2)이 끼워진 상태로 인젝터 장착부(20)에 설치된다. 이에, 인젝터 장착부(20)와 인젝터(5) 사이의 기밀을 유지할 수 있게 된다.

인젝터(5)의 하단(8)은 실린더의 연소실을 향해 배치되어 연료 레일(10)로부터 공급된 연료를 연소실을 향해 분사시킨다. 여기서, 인젝터(5)의 하단(8)에는 복수의 분공(8a)이 관통 형성되어 있으며, 이 때 각 분공(8a)들은 스파크 플러그 주위에 가연의 혼합기를 최적으로 형성할 수 있는 위치로 형성되어 있다.

인젝터 장착부(20)의 하단 외측면에는 회전 저지부(22)가 돌출 형성되어 있다.

클립(30)은 인젝터(5)에 결합되는 결합편(31, 32)과, 결합편(31, 32)과 연결되어 인젝터(5) 회전시 회전 저지부(22)에 걸리는 걸림편(35)을 가진다.

결합편은 걸림편(35)을 중심으로 인젝터(5)의 일측면에 걸리는 제1 결합편(31)과, 타측면에 걸리는 제2 결합편(32)을 포함한다. 이 때, 제1 결합편(31) 및 제2결합편(32)이 인젝터(5)에 결합되는 방법은 각 결합편(31, 32)의 중앙부분에 인젝터(5) 측으로 절곡된 후크(31a)가 인젝터(5)에 형성된 요홈부(5a)에 끼워져 결합되고 있다. 즉, 제1 결합편(31) 및 제2 결합편(32)의 후크(31a)가 인젝터(5)의 요홈부(5a)에 걸림으로써, 클립(30)의 장착위치를 결정하고 있다. 한편, 결합편이 하나로만 이루어져, 인젝터(5)의 한측면에만 걸리는 경우에 비해 인젝터(5)의 양측에 결합됨으로써 인젝터 장착부(20)에 대해 인젝터(5)를 효율적으로 잡아줄 수 있다.

걸림편(35)은 회전 저지부(22)가 내부로 삽입 가능한 형상으로 이루어진다. 즉, 걸림편(35)은 중앙부에는 회전 저지부(22)가 삽입 안내되는 안내공(35a)이 관통 형성되어 있다. 이에, 본 발명의 특징 중 하나는 인젝터(5)가 좌우 방향으로 회전되는 경우, 걸림편(35)이 회전 저지부(22)에 걸려 회전되지 못하므로 인젝터(5)의 회전을 방지할 수 있게 되는 것이다.

안내공(35a)은 회전 저지부(22)의 폭과 거의 동일하거나 약간 큰 크기의 폭과, 회전 저지부(22)가 상하 방향으로 안내될 수 있을 정도의 길이를 가진다. 이에, 클립(30)과 인젝터(5)가 일체로 조립된 상태에서 인젝터 장착부(20)를 향해 아래에서 위로 삽입될 때, 걸림편(35)이 회전 저지부(22)와 간섭되는 것을 회피할 수 있다.

여기서, 클립(30)은 인젝터(5)가 인젝터 장착부(20)에 조립될 때 탄성적으로 압축되어 연소실의 고압에 의해 인젝터(5)가 후퇴되는 것을 방지하는 탄성편(41, 42)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

탄성편은 제1 결합편(31)의 상단으로부터 상향 연장되어 인젝터 장착부(20)의 단부에 의해 압축되는 제1 탄성편(41)과, 제2 결합편(32)의 상단으로부터 상향 연장되어 인젝터 장착부(20)의 단부에 의해 압축되는 제2 탄성편(42)을 포함하여 구성된다. 이 때, 각 탄성편(41, 42)이 소정 탄성력을 가지게 되는 구조는 각 탄성편(41, 42)의 중앙부에 관통공(41a)이 형성됨으로써 가능하게 된다.

리테이너(50)는 "⊃"형상으로 이루어지며, 고압의 연소실 압력에 의해 인젝터(5)가 뒤로 후퇴하지 않고 정위치할 수 있게 해주는 기능을 한다.

이러한 구성에 의하여, 엔진의 실린더 헤드에 인젝터(5)를 포함한 연료 레일(10)의 조립은 다음과 같은 순서로 이루어진다.

먼저, 인젝터(5)와 클립(30)을 일체로 조립하는데, 이 때 각 결합편(31, 32)의 후크(31a)를 요홈부(5a)에 끼우고 걸림편(35)을 회전 저지부(22)에 걸어 놓는다.

그 후, 연료 레일(10)의 인젝터 장착부(20)를 향해 인젝터(5) 상단을 아래에서 위로 끼워 넣으면, 인젝터(5) 상단에 끼워진 오링(o-ring, 2)에 의해 인젝터(5) 상단과 인젝터 장착부(20)가 씰링될 수 있다. 이와 같이 인젝터(5)를 인젝터 장착부(20)에 끼우는 과정에서, 각 탄성편(41, 42)은 인젝터 장착부(20)의 하단에 의해 압축되고, 걸림편(35)은 회전 저지부(22)에 의해 상방향으로 안내될 수 있다.

다음, 리테이너(50)를 요홈부(5a)에 끼워 클립(30)의 후크부(31a) 및 인젝터(5)를 감싸서 결속시킨다.

상기와 같은 과정으로 인젝터 장착부(20)에 인젝터(5)가 하나의 어셈블리로서 조립되면, 연료 레일(10)을 실린더 헤드에 볼트 결합시키면 된다.

특히, 본 발명은 인젝터(5)의 하단(8)에 복수의 분공(8a, 6분공 또는 7분공 등)이 설치된 경우에 보다 유용하다. 종래의 스월 인젝터(5)의 경우에는 연료의 분사 형태가 원뿔형으로 이루어지므로, 인젝터(5)가 회전하여도 연소실에서 분사 형태가 동일하나(도 1 참조), 성층화가 가능하도록 분공(8a)의 위치가 정해져 있는 본 발명의 인젝터(5)를 사용하는 경우에는 인젝터(5)가 회전하면 정위치로 연료가 분사되지 못하므로, 성층화가 어렵고 실린더 벽 웨팅(wetting)이 발생하여 오일이 열화되고 배기가스가 증가하게 된다.

따라서, 인젝터(5)에 복수의 분공(8a)이 형성되어 연소실의 소정의 위치로 연료를 분사시키는 경우에는 인젝터(5)의 회전을 방지할 수 있는 인젝터 장착구조를 적용하여 분공(8a)의 위치를 고정시킴으로써, 시동시 촉매 가열에 의한 성층 운전이 가능하고, 그 외 운전영역에서의 실린더 벽 웨팅을 저감시켜 오일이 열화되는 것을 방지하고, 배기가스를 감소시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 인젝터를 인젝터 장착부에 설치할 때 클립의 걸림편이 회전 저지부에 걸림으로써 인젝터의 회전이 방지되므로, 인젝터 하단에 마련된 복수의 분공의 위치를 정위치시킬 수 있는 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조를 제공한다.

Claims

인젝터의 상단이 장착되도록 연료 레일에 마련된 인젝터 장착부와;

상기 인젝터 장착부에 돌출 형성된 회전 저지부와;

상기 인젝터에 결합하는 결합편과, 상기 결합편과 연결되어 상기 인젝터 설치시 상기 회전 저지부에 걸려 상기 인젝터의 회전을 방지하는 걸림편을 가지는 클립(clip)과;

상기 인젝터의 외주에 형성된 요홈부에 결합되어 상기 클립 및 인젝터를 결속시키는 리테이너(retainer)를 포함하여,

상기 인젝터를 상기 인젝터 장착부에 설치할 때 상기 인젝터 하단에 마련된 복수의 분공의 위치를 정위치시키는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조.
제1항에 있어서,

상기 클립은 상기 인젝터가 상기 인젝터 장착부에 조립될 때 탄성적으로 압축되어 연소실의 고압에 의해 인젝터가 후퇴되는 것을 방지하는 탄성편을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조.
제2항에 있어서,

상기 결합편은 상기 걸림편을 중심으로 상기 인젝터의 일측에 걸리는 후크가 형성된 제1 결합편과, 타측에 걸리는 후크가 형성된 제2 결합편을 포함하는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조.
제2항에 있어서,

상기 탄성편은 상기 제1 결합편의 상단으로부터 상향 연장되어 상기 인젝터 장착부의 단부에 의해 압축되는 제1 탄성편과, 상기 제2 결합편의 상단으로부터 상향 연장되어 상기 인젝터 장착부의 단부에 의해 압축되는 제2 탄성편을 포함하는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조.
제1항에 있어서,

상기 걸림편에는 상기 회전 지지부가 삽입 가능할 정도의 폭과, 상기 회전 지지부가 상하 방향으로 슬라이딩 가능할 정도의 길이로 이루어진 안내공이 형성된 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사식 엔진의 인젝터 장착구조.