KR100933712B1 - 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 매니폴드에 결합되는 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치에 있어서, 수용부와, 상기 수용부 하단으로 형성된 팁삽입공으로 구성되어 상기 매니폴드에 결합되는 부착부와, 상기 수용부에 결합되는 인젝터 어셈블리 및 상기 인젝터 어셈블리의 하단과 밀착되며, 상기 팁삽입공에 삽입되는 아이싱 팁이 포함되되, 상기 팁삽입공과 상기 아이싱 팁은 접촉 없이 간격을 유지하여 연료의 기화를 방지하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 분사된 연료가 액상에서 기상으로 상변화가 일어날 때 발생하는 아이싱을 방지하며, 그 조립구조가 매우 간단한 효과를 제공한다. 즉, 구조적으로 간단하여 생산성이 향상되고 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
LPI, 인젝터, 아이싱 팁, 조립구조, 아이싱 방지

Description

엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치{ICING PREVENTING DEVICE OF LPI INJECTOR}
본 발명은 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분사된 연료가 액상에서 기상으로 상변화가 일어날 때 발생하는 아이싱을 방지하며, 그 조립구조가 매우 간단한 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 LPI(Liquefied Petroleum Injection: LPG 액상 연료분사 장치) 엔진은 봄베의 압력에 의존한 기계식 LPG 연료 방식과는 달리 봄베 내에 연료펌프를 설치하고, 상기 연료펌프에 의해 LPG 연료를 고압(5~15bar) 액상화시켜 액상 연료를 인젝터(Injector)를 이용하여 기통 별로 분사하여 엔진을 구동하는 신기술(Mono-Fuel방식)이다.
이러한 LPI 엔진은 액상의 연료를 분사하므로, 믹서형식의 LPG 엔진의 구성품인 베이퍼 라이저, 믹서 등의 구성 부품은 필요 없게 되었으며, 새롭게 적용되는 구성품은 고압 인젝터, 봄베에 설치되는 연료펌프, 연료공급라인, LPI 전용 ECU 및 연료압력을 조절해주는 레귤레이터 유닛 등이 있다.
이러한 LPI 엔진의 작동원리에 대하여 설명한다.
전자제어장치(ECU)는 각종 센서의 입력 신호를 받아들여 엔진의 상태를 판단하고, 최적의 공연비 및 엔진 성능향상을 위해 연료펌프, 인젝터 및 점화코일을 제어한다.
그리고 엔진에서 요구하는 연료량에 따라 연료펌프를 제어하여 액상 연료를 엔진에 공급하고, 인젝터는 실린더별로 순차적으로 연료를 분사해서 최적의 공연비를 구현한다.
상기한 인젝터의 일례로서 한국등록특허 제495,754호(이하, '종래기술'이라 한다)에 개시된 바 있다.
도 1은 종래기술의 인젝터가 적용된 내연기관의 매니폴드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 인젝터의 아이싱 방지장치는, 연료를 엔진으로 안내하는 매니폴드(1)와, 상기 매니폴드(1)의 단부에 마련되는 유입밸브(2)와, 상기 매니폴드(1)에는 인젝터(3)가 설치된다.
또한, 상기 인젝터(3)에는 연료가 유입되는 연료유입구(4)가 구비되며, 상기 인젝터에는 연료를 복귀시키는 연료배출구(미도시)가 구비된다.
아울러, 상기 인젝터(3)의 하단으로 연료를 엔진측으로 분사하는 연료분사단(5)이 형성되며, 상기 인젝터(3)는 상기 매니폴드(1)에 형성된 고정부(6)에 장착 된다.
그리고, 상기 인젝터(3)의 상단으로 전기 접속부(7)가 부착되며, 상기 전기 접속부(7) 하단으로 전기 작동식 밸브(12)가 내설된다.
한편, 상기 연료분사단(5)은 정방형 부분(square; 10)을 구비하도록 설계된 플라스틱 관(9)으로 이루어지며, 이 플라스틱 관(9)의 내부를 통해 LPG 등의 액체 연료가 흐른다.
게다가, 상기 플라스틱 관(9)의 외주면으로 일정 간격을 두고 열전도성 재료로 이루어진 황동 슬리브(11)가 장착된다.
또한, 상기 플라스틱 관(9)의 정방형 부분(10)의 단부에는 개구(13)가 형성되며, 상기 개구(13)는 상기 슬리브(11)의 경계와 실질적으로 동일 평면에 형성된다.
아울러, 상기 슬리브(11)와 관(9) 사이에는 빈 공간(14)이 마련된다. 따라서, 기화에 필요한 열은 주로 공기로부터 흡수되며, 상기 관(9)을 이루는 플라스틱 재료가 단열 특성을 갖기 때문에 열은 인젝터(3) 또는 매니폴드(1)의 다른 부분으로부터 관(9) 내로 전혀 흡수될 수 없다. 이로 인하여, 연료는 개구(13)로부터 유출되기 전까지는 확실히 액상으로 유지된다.
한편, 상기 개구(13)를 통해 액상의 연료가 분사되면 액상의 연료는 기상으로 변화되며 이때 주위로부터 기화되기 위한 열을 흡수하여 상기 개구(13)가 영하로 냉각된다. 이때 흡입되는 공기의 수분이 상기 개구(13)에 흡착되어 아이싱이 발생되며, 이를 방지하기 위해 열전도성이 우수한 황동 슬리브(11)가 매니폴드(1)의 열을 흡수하여 상기 개구(13)로 유입되는 공기 중의 수분이 응결되지 않을 정도의 온도를 유지한다.
따라서, 상기 관(9)은 슬리브(11)로부터 시작하여 스냅식 결합으로 조립체가 형성되어 적소에 장착될 수 있고, 그 후 이 조립체는 분사 장치의 유출 개구(8)에 배치된다.
그러나, 종래기술에 따른 인젝터의 아이싱 방지장치는 그 조립구조가 복잡하여 제조 및 조립이 어려운 문제점이 있게 된다. 즉, 제조 및 조립구조가 복잡하여 제작에 필요한 비용이 증가된다.
또한, 상기 인젝터(3)와 관(9) 사이에는 공극이 발생하여 연료의 분사 후에 용적에 의해 액상연료가 기화되어 기체 흐름이 저하되고, TAR등이 발생하여 이물질에 의한 막힘 및 연료공급불량이 발생할 수 있다.
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 분사된 연료가 액상에서 기상으로 상변화가 일어날 때 발생하는 아이싱을 방지하며, 그 조립구조가 매우 간단한 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치는, 매니폴드에 결합되는 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치에 있어서, 수용부와, 상기 수용부 하단으로 형성된 팁삽입공으로 구성되어 상기 매니폴드에 결합되는 부착부와, 상기 수용부에 결합되는 인젝터 어셈블리 및 상기 인젝터 어셈블리의 하단과 밀착되며, 상기 팁삽입공에 삽입되는 아이싱 팁이 포함되되, 상기 팁삽입공과 상기 아이싱 팁은 접촉 없이 간격을 유지하여 연료의 기화를 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부착부와 상기 인젝터 어셈블리를 고정하는 고정수단이 더 구비된다.
아울러, 상기 고정수단은, 상기 부착부에 형성되는 절개부와, 상기 절개부에 대응되도록 상기 인젝터 어셈블리에 형성되는 삽입홈 및 상기 절개부와 삽입홈에 삽입되어 내측으로 탄성력을 인가하는 클립을 포함한다.
게다가, 상기 고정수단은, 상기 부착부에 형성되는 암나사 및 상기 암나사에 대응되도록 상기 인젝터 어셈블리에 형성되는 수나사를 포함한다.
그리고,상기 인젝터 어셈블리는, 상기 수용부에 삽입되는 인젝터 하우징과, 상기 인젝터 하우징에 수용되는 인젝터 및 상기 인젝터 하우징의 개방된 단부를 덮는 인젝터 커버를 포함한다.
한편, 상기 수용부와 인젝터 하우징의 결합부위, 상기 인젝터 하우징과 인젝터의 결합부위 및 상기 인젝터 하우징과 인젝터 커버의 결합부위에는 각각 오링이 삽입된다.
또한, 상기 아이싱 팁은 테프론 수지로 형성된다.
아울러, 상기 부착부의 하단으로 돌출부가 연장형성된다.
본 발명에 따른 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치에 따르면, 분사된 연료가 액상에서 기상으로 상변화가 일어날 때 발생하는 아이싱을 방지하며, 그 조립구조가 매우 간단한 효과를 제공한다.
즉, 구조적으로 간단하여 생산성이 향상되고 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명 한다.
먼저, 일반적인 LPI 시스템을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 인반적인 LPI 시스템의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 LPI 시스템은, 가스 연료를 저장하는 연료탱크(100)와, 상기 연료탱크(100) 내에 설치되며 상기 연료탱크(100) 내에 저장된 액상의 가스 연료를 펌핑하는 연료펌프(110)와, 상기 연료펌프(110)로부터 펌핑된 연료의 공급을 규제하는 멀티밸브(120)와, 상기 멀티밸브(120)를 통해 공급된 연료를 엔진(130) 내부에 분사하는 인젝터 어셈블리(230)를 포함한다.
그리고, 상기 연료펌프(110)는 I/B BOX(140)와 연결되고, 상기 I/B BOX(140)는 ECU와 연결된다. 즉, 상기 ECU에서 I/B BOX(140)로 신호를 주고, 상기 I/B BOX(140)는 이 신호를 받아 연료펌프(110)를 작동시키게 된다.
또한, 상기 멀티밸브(120)와 인젝터 어셈블리(230)를 연결하는 연료공급라인(150)과 연료회수라인(160) 상에는 압력조정기 유닛(170)이 구비되고, 상기 압력조정기 유닛(170)은 연료 압력센서, 연료 온도센서, 압력조정기 및 전자 차단밸브로 이루어진다.
이하, LPI 시스템에 적용되는 본 발명의 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치가 적용된 내연기관의 매니폴드를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따 른 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치를 확대 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치를 확대 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치(200)는, 엔진으로 연료를 압송하도록 설치되는 매니폴드(210)와, 상기 매니폴드에 결합되는 부착부(220)와, 상기 부착부(220)에 결합되는 인젝터 어셈블리(230) 및 상기 부착부(220)에 결합되는 아이싱 팁(240)으로 구성된다.
매니폴드(manifold ; 210)는 엔진의 흡기관 및 배기관을 각각 몇 개씩 또는 모아 놓은 것으로, 흡기나 배기의 간섭(干涉)이 생기지 않도록 설계되어 있으며, 또 흡기가 일정하게 분배되도록 되어 있다.
또한, 상기 매니폴드는 엔진의 열이 전달되도록 열전도율이 높은 금속재로 형성된다.
부착부(220)는 내부로 수용부(221)가 형성되며, 상기 수용부(221) 하단으로 팁삽입공(222)이 형성된다.
또한, 상기 부착부(220)는 상기 매니폴드(210)와 일체형으로 형성되거나, 별도의 부품으로 상기 매니폴드(210)에 결합될 수 있으며, 상기 부착부(220) 또한 열전도율이 높은 재질로 제작된다.
그리고, 상기 매니폴드(210)와 일체형으로 형성된 부착부(220)에 의해 종래기술의 고정부(6) 및 슬리브(11)가 가지는 효과를 상기 부착부(220)에 의해 구현되어 부품수를 대폭 감소시킨다.
아울러, 상기 부착부(220)는 매니폴드(210)의 외부로 돌출되도록 형성되거나, 상기 매니폴드(210)의 내측으로 삽입되어 상기 매니폴드(210)의 내부로 형성될 수 있다.
게다가, 상기 부착부(220)의 하단으로 돌출부(223)가 연장형성된다.
인젝터 에셈블리(230)는 상기 수용부(221)에 삽입되는 인젝터 하우징(231)과, 상기 인젝터 하우징(231)에 수용되는 인젝터(232) 및 상기 인젝터 하우징(231)의 개방된 단부를 덮으며 상기 인젝터(232)를 상기 인젝터 하우징(231)에 고정시키는 인젝터 커버(233)로 구성된다.
또한, 상기 인젝터 하우징(231)에는 연료 공급부(231a)가 형성되며, 상기 연료 공급부(231a)를 통과하여 엔진으로 분사되고 남은 연료는 상기 인젝터(232)에 형성된 연료 리턴부(232a)를 통해 연료탱크로 회수된다.
아이싱 팁(240)의 상단은 상기 인젝터 어셈블리(230)의 하단과 밀착되어 공극이 발생하지 않아 기밀이 유지된다. 이에 따라, 연료의 흐름이 방해되지 않으며, 타르 등의 이물질이 발생하지 않아 막힘 및 연료공급불량이 개선된다.
또한, 상기 아이싱 팀(240)은 상기 팁삽입공(222)에 삽입되며, 상기 아이싱 팁(240)은 열전도율이 낮은 단열 특성을 가지는 테프론 수지로 형성된다.
이와 같이 아이싱 팁(240)을 열전도율이 낮은 테프론 수지로 형성되는 이유는, 상기 아이싱 팁(240)을 통과하는 액상의 연료가 상기 부착부(220)의 팁삽입공(222)을 통해 열을 흡수하면 액상의 연료는 상 변화가 일어나 기화되어 기상의 연료로 변경되어 연료의 흐름이 저하되기 때문에 이를 방지하기 위해 상기 아이싱 팁(240)을 테프론 수지로 형성하는 것이다.
그러나, 테프론 수지로 형성된 아이싱 팁(240)도 팁삽입공(222)과 밀착되면 약간의 열을 흡수할 수 있으므로 이를 방지하기 위해 상기 아이싱 팁(240)과 팁삽입공(222)은 접촉되지 않도록 일정 간격을 유지하여 상기 팁삽입공(222)을 통한 열을 전혀 흡수할 수 없어 액상 연료의 기화를 방지한다. 이로 인하여, 연료는 아이싱 팁(240)의 노즐(241)로 유출되기 전까지는 확실히 액상으로 유지된다.
아울러, 상기 아이싱 팁(240)의 노즐(241)이 형성된 끝단은 상기 팁삽입공(222)과 밀착되도록 형성되어 상기 노즐(241)을 통해 분사된 연료가 기화되어 발생할 수 있는 아이싱을 상기 부착부(220)의 열전도에 의해 발생하지 않게 된다.
한편, 상기 매니폴드(210)의 부착부(220), 인젝터 어셈블리(230) 및 아이싱 팁(240)은 엔진의 실린더 방향으로 향하도록 구성된다.
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이. 상기 부착부(220)와 상기 인젝터 어셈블리(230)를 고정하는 고정수단(250,250')이 더 구비된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 고정수단(250)은, 상기 부착부(220)에 형성되는 절개부(251)와, 상기 절개부(251)에 대응되도록 상기 인젝터 어셈블리(230)에 형성되는 삽입홈(252) 및 상기 절개부(251)와 삽입홈(252)에 삽입되어 내측으로 탄성력을 인가하는 클립(253)으로 구성된다.
따라서, 상기 인젝터 어셈블리(230)를 상기 부착부(220)의 수용부(221)에 삽입하여 상기 절개부(251)와 삽입홈(252)을 일치시킨 후에 내측으로 탄성력을 인가하는 상기 클립(253)을 상기 절개부(251)와 삽입홈(252)에 순착적으로 삽입하여 상 기 부착부(220)와 인젝터 어셈블리(230)는 서로 견고하게 고정된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 고정수단(250')은, 상기 부착부(220) 내측의 수용부(221)의 내주면에 형성되는 암나사(251') 및 상기 암나사(251')에 대응되도록 상기 인젝터 어셈블리(230)의 하단의 외주면에 형성되는 수나사(252')로 구성된다.
따라서, 상기 암나사(251') 및 수나사(252')의 치합으로 상기 부착부(220)와 인젝터 어셈블리(230)는 서로 견고하게 고정된다.
아울러, 상기 고정수단(250,250')에 의해 결합고정된 상기 부착부(220)와 인젝터 어셈블리(230)에는 연료의 누출 방지 및 기밀을 유지한다. 더욱 상세하게는, 상기 수용부(220)와 인젝터 하우징(231)의 결합부위, 상기 인젝터 하우징(231)과 인젝터(232)의 결합부위 및 상기 인젝터 하우징(231)과 인젝터 커버(232)의 결합부위에는 오링(O-ring ; 260)이 각각 삽입된다.
한편, 도면상에는 인젝터 어셈블리(230)가 수직으로 장착되어 있지만 엔진 방향으로 방향성을 가지도록 부착부(220) 및 인젝터 어셈블리(230)를 변경할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되는 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.
도 1은 종래기술의 인젝터가 적용된 내연기관의 매니폴드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 인반적인 LPI 시스템의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치가 적용된 내연기관의 매니폴드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치를 확대 도시한 다면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치를 확대 도시한 단면도이다.
*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*
100 - 연료탱크 110 - 연료펌프
120 - 멀티밸브 130 - 엔진
140 - I/B BOX 150 - 연료공급라인
160 - 연료회수라인 170 - 압력조정기 유닛
200 - 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치 210 - 매니폴드
220 - 부착부 221 - 수용부
222 - 팁삽입공 223 - 돌출부
230 - 인젝터 어셈블리 231 - 인젝터 하우징
232 - 인젝터 233 - 인젝터 커버
240 - 아이싱 팁 241 - 노즐
250 - 고정수단

Claims (8)

  1. 매니폴드에 결합되는 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치에 있어서,
    수용부와, 상기 수용부 하단으로 형성된 팁삽입공으로 구성되어 상기 매니폴드에 결합되는 부착부;
    상기 수용부에 결합되는 인젝터 어셈블리; 및
    상기 인젝터 어셈블리의 하단과 밀착되며, 상기 팁삽입공에 삽입되는 아이싱 팁;
    이 포함되되, 상기 팁삽입공과 상기 아이싱 팁은 접촉 없이 간격을 유지하여 연료의 기화를 방지하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 부착부와 상기 인젝터 어셈블리를 고정하는 고정수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 고정수단은,
    상기 부착부에 형성되는 절개부와,
    상기 절개부에 대응되도록 상기 인젝터 어셈블리에 형성되는 삽입홈 및
    상기 절개부와 삽입홈에 삽입되어 내측으로 탄성력을 인가하는 클립을 포함 하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 고정수단은,
    상기 부착부에 형성되는 암나사 및
    상기 암나사에 대응되도록 상기 인젝터 어셈블리에 형성되는 수나사를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인젝터 어셈블리는,
    상기 수용부에 삽입되는 인젝터 하우징과, 상기 인젝터 하우징에 수용되는 인젝터 및 상기 인젝터 하우징의 개방된 단부를 덮는 인젝터 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 수용부와 인젝터 하우징의 결합부위, 상기 인젝터 하우징과 인젝터의 결합부위 및 상기 인젝터 하우징과 인젝터 커버의 결합부위에는 각각 오링이 삽입되는 것을 특징으로 하는 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 아이싱 팁은 테프론 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치.
  8. 제 1항 또는 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부착부의 하단으로 돌출부가 연장형성되는 것을 특징으로 하는 엘피아이 인젝터의 아이싱 방지장치.
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