KR101025824B1 - 연료분배장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료분배장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료를 미립화 시켜 연소실에 분사함으로써 연료의 단위체적당 연소효율이 향상되고 출력과 연비가 향상되며 미연소가스를 억제하여 공해물질 발생을 줄일 수 있고, 흡기관을 통하여 유입되는 공기가 공기 가이드 날개에 부딪히며 와류를 형성하고, 이어서 혼합가스 가이드 날개 사이를 통과하며 연료 분사구로부터 분사되는 연료와 고르게 혼합되는 연료분배장치에 관한 것이다.
연료분배장치, 흡기밸브, 와류발생기, 혼합가스 가이드 날개, 공기 가이드 날개

Description

연료분배장치{fuel distribution apparatus}
본 발명은 연료분배장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료를 미립화 시켜 연소실에 분사함으로써 연료의 단위체적당 연소효율이 향상되고 출력과 연비가 향상되며 미연소가스를 억제하여 공해물질 발생을 줄일 수 있고, 흡기관을 통하여 유입되는 공기가 공기 가이드 날개에 부딪히며 와류를 형성하고, 이어서 혼합가스 가이드 날개 사이를 통과하며 연료 분사구로부터 분사되는 연료와 고르게 혼합되는 연료분배장치에 관한 것이다.
본 발명은 연료분배장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료를 미립화시켜 연소실에 분사함으로써, 연료의 단위 체적당 연소효율이 향상되고 출력과 연비가 향상되며 미연소가스 발생을 억제하여 대기오염을 줄일 수 있는 연료분배장치에 관한 것이다.
일반적으로 액체연료를 연소시켜 동력에너지나 열에너지를 발생시키는 것으로는 디젤엔진과 가솔린엔진으로 구성된 내연기관과 물을 가열하여 온수나 증기를 발생시키는 산업용 또는 난방용의 보일러 등이 있다.
일반적으로 내연기관은 인젝터(injecter)를 이용해 공기와 연료를 적당비율 로 혼합하여 연소실에 분사한 후 폭발시켜 피스톤을 밀어 동력을 발생시키는 것이다. 그러나 분사과정에서 연료가 연소실 내에 넓게 퍼지지 못할 경우 불완전 연소가 되어 연소효율이 떨어지고 이로 인해 공해물질이 발생되어 대기오염의 원인이 되었으므로 이를 극복하기 위하여 고압으로 연료를 분사하여 연료가 넓게 퍼지도록 하기 위하여 인젝터를 다수개 설치하거나, 연료를 고압으로 분사하는 등의 기술이 제안된 바 있다.
그러나, 종래기술은 대부분 연료를 고압으로 분사하는데 국한되었으므로 이는 연료의 입자를 미립화 시키는데 한계가 있었으며 연료가 미립화되지 못하므로 연소효율을 높이는데 어려움이 있었다.
본 발명은 연료분배기 본체 외주면에 공기 가이드 날개 및 혼합가스 가이드 날개를 형성하여 흡기관을 통하여 유입되는 공기에 와류를 형성하고, 연료분배기 본체로부터 분사되는 연료가 흡기관을 통하여 유입된 공기와 고르게 혼합될 수 있도록 하는 연료분배장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 연료분배기 본체로부터 분사되는 연료가 유속이 증가되고, 와류가 형성되며 미립화가 진행되어 연소실내로 분사되어 연소됨으로써, 완전연소를 유도하고 미연소가스의 발생이 억제되며 연소효율이 향상되는 연료분배장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 내부에 유체가 유통할 수 있는 통로가 형성된 관상 형태로 이루어져 흡기관(10) 내부에 설치되되, 상측 외주면에 연료가 유입되는 연료 유입구(1140)가 통공 형태로 형성되고, 하측 외주면에 연료 분사구(1110)가 통공 형태로 형성되어, 상기 연료 유입구(1140)로 유입된 연료가 내부의 통로를 따라 하강하여 상기 연료 분사구(1110)를 통해 외주면으로 배출되어 분사되도록 형성되는 연료분배기 본체(1100); 상기 연료 분사구(1110)를 통하여 분사되는 연료가 흡입되는 공기와 혼합되어 연소실(20)에 안내되도록 일측단이 상기 연료분배기 본체(1100) 하측 외주면에 연결되어 방사형으로 돌출되는 혼합가스 가이드 날개(1120); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료분배장치에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 연료분배기 본체(1100)에는 상기 연료분배기 본체(1100) 내면과의 사이에 연료를 안내하는 연료 안내공이 형성되도록 외주면에 나선형의 연료 안내홈(1210)이 다수개 형성되는 와류발생기(1200)가 끼워질 수 있고, 상기 연료분배기 본체(1100) 외주면에는 연료가 유입되는 연료 유입구(1140)가 형성되고, 상기 와류발생기(1200)의 외주면 상부에는 상기 연료 유입구(1140) 및 상기 연료 안내홈(1210) 상단에 연통하는 고리형상의 상부 테두리홈(1220)이 원주방향을 따라 형성되고, 상기 와류발생기(1200)의 외주면 하부에는 상기 연료 분사구(1110) 및 상기 연료 안내홈(1210) 하단에 연통하는 고리 형상의 하부 테두리홈(1230)이 원주방향을 따라 형성될 수 있고, 상기 와류발생기(1200) 외주면에는 상기 상부 테두리홈(1220)과 하부 테두리홈(1230) 사이에 상기 연료 안내홈(1210)에 연통하는 고리형상의 중간 테두리홈(1240)이 적어도 1개 설치될 수 있고, 상기 연료 안내홈(1210)은 상단에서 하단으로 가면서 상기 연료 안내공의 단면이 서서히 감소하도록 형성될 수 있고, 상기 연료 안내홈(1210)은 상기 중간 테두리홈(1240) 상측에 인접한 상측 연료 안내홈(1211)으로부터 안내된 연료가 상기 중간 테두리홈(1240)을 따라 안내된 뒤 상기 중간 테두리홈(1240) 하측에 인접한 하측 연료 안내홈(1212)에 유입되도록 상기 상측 연료 안내홈(1211)과 상기 하측 연료 안내홈(1212)은 상호 엇갈리도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 연료분배기 본체(1100)는 상기 혼합가스 가이드 날개(1120)의 타측단이 상기 흡기관(10)의 내벽에 고정됨으로써 상기 흡기관(10) 내부에 설치될 수 있고, 흡입되는 공기가 와류를 발생하며 상기 혼합가스 가이드 날개(1120) 사이를 통과하도록 상기 연료분배기 본체(1100) 외주면 중 상기 혼합가스 가이드 날개(1120) 상측에 방사형으로 돌출 형성되는 공기 가이드 날개(1130)를 포함할 수 있고, 상기 와류발생기(1200)에는 길이방향을 따라 흡기밸브 로드(1410)가 상하로 이동 가능하도록 끼워질 수 있다.
본 발명은 흡기관을 통하여 유입되는 공기가 공기 가이드 날개에 부딪히며 와류를 형성하고, 이어서 혼합가스 가이드 날개 사이를 통과하며 연료 분사구로부터 분사되는 연료와 고르게 혼합되는 장점이 있다.
본 발명은 연료분배기 본체에 유입된 연료가 통과단면적이 점차적으로 축소되는 연료 안내공 및 연료 안내홈을 가로지르는 적어도 하나의 중간 테두리홈을 통과하기 때문에 연료의 유속이 증가되고, 와류의 형성 및 미립화가 진행되어 연소실내에 분사되어 연소됨으로써, 완전연소를 유도하고 미연소가스의 발생의 억제 및 연소효율이 향상되는 효과가 있다.
이하 도면을 참조하면 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일실시예가 내연기관의 흡기관에 설치된 개략적 일부 단면도를, 도2는 본 발명의 일실시예의 주요부의 분해 사시도를, 도3은 본 발명의 일실시예의 종단면도를 나타낸다.
도1을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 연료분배장치(1000)는 내연기관의 흡기관(10) 내부에 설치된다.
도1 및 도2를 참조하면 연료분배장치(1000)는 연료분배기 본체(1100)를 가진다.
도2 및 도3을 참조하면 연료분배기 본체(1100)는 중간 소정부위로부터 하측 소정부위에 이르기까지 외주면이 유선형으로 확장된 뒤 상기 하측 소정부위로부터 하단에 이르기까지 원뿔형으로 축소되도록 형성될 수 있다.
도2를 참조하면 연료분배기 본체(1100)에는 연료분배기 본체(1100) 내부로 유입된 연료가 외주면으로 분사되도록 연료 분사구(1110)가 형성된다. 연료 분사구(1110)는 연료분배기 본체(1100)의 외주면 중 상기 원뿔형으로 축소된 부위에 형성될 수 있다. 연료 분사구(1110)는 연료분배기 본체(1100)의 외주면 상의 동심원 상에 다수개 형성된다.
도1 및 도2를 참조하면 연료분배기 본체(1100) 외주면 중 연료 분사구(1100)가 형성된 외주면에는 혼합가스 가이드 날개(1120)의 일측단이 연결된다. 즉, 혼합가스 가이드 날개(1120)의 일측단은 연료분배기 본체(1100)의 외주면 중 상기 원뿔형으로 축소된 부위에 형성될 수 있다. 혼합가스 가이드 날개(1120)는 다수개 형성되어 타측단이 방사형으로 돌출되도록 형성되는데, 타측단으로 가면서 하방향으로 경사지도록 형성될 수 있다. 특히 도2를 참조하면 혼합가스 가이드 날개(1120)는 이웃한 혼합가스 가이드 날개(1120)와 혼합가스 가이드 날개(1120) 사이에 적어도 하나의 연료 분사구(1110)가 위치하도록 설치된다. 따라서 이웃한 혼합가스 가이드 날개(1120) 사이에 위치한 연료 분사구(1110)로부터 분사된 연료는 흡기관(10)을 통하여 유입된 공기와 고르게 혼합되어 혼합가스 가이드 날개(1120)에 안내되며 연소실(20)에 유입된다.
도1을 참조하면 연료분배장치(1000)는 혼합가스 가이드 날개(1120)의 타측단이 흡기관(10)의 내벽에 고정됨으로써 흡기관(10) 내부에 고정 설치된다.
도1 및 도2를 참조하면 연료분배기 본체(1100) 외주면 중 혼합가스 가이드 날개(1120) 상측에는 공기 가이드 날개(1130)가 방사형으로 돌출 형성된다. 공기 가이드 날개(1130)는 흡기관(10)을 통하여 흡입되는 공기 가이드 날개(1130)에 부딪혀 와류를 발생하며 혼합가스 가이드 날개 사이를 통과하도록 나선형으로 형성될 수 있다. 공기 가이드 날개(1130)는 혼합가스 가이드 날개(1120)와 동일한 개수가 형성될 수 있다.
도3을 참조하면 연료분배기 본체(1100) 외주면에는 연료가 유입되는 연료 유입구(1140)가 형성된다. 연료 유입구(1140)에는 연료 유입 연결관(1142)이 연통되도록 연결된다. 도1을 함께 참조하면 연료 유입 연결관(1142)에는 인젝터(40)가 연결된다. 인젝터(40)에 의하여 연료가 연료분배기 본체(1100) 내부로 유입된다.
도2 및 도3을 참조하면 연료분배기 본체(1100)에는 와류발생기(1200)가 억지 끼움된다. 따라서 연료분배기 본체(1100)에는 와류발생기(1200)가 끼워지도록 와류 발생기 끼움공(도면부호 미부여)이 형성된다.
도2 및 도3을 참조하면 와류발생기(1200) 외주면에는 나선형의 연료 안내홈(1210)이 다수개 형성된다. 나선형의 연료 안내홈(1210)은 연료분배기 본체(1100) 내면과의 사이에 연료를 안내하는 연료 안내공(도면부호 미부여)이 형성되도록 하기 위한 것이다. 연료 안내홈(1210)이 나선형으로 형성됨으로써 상기 연료 안내공(도면부호 미부여)을 통과하는 연료가 와류가 형성하게 된다.
도2 및 도3을 참조하면 와류발생기(1200)의 외주면 상부에는 연료 유입구(1140, 도3 참조) 및 연료 안내홈(1210) 상단에 각각 연통하는 고리형상의 상부 테두리홈(1220)이 원주방향을 따라 형성된다.
도2 및 도3을 참조하면 와류발생기(1200)의 외주면(1200) 하부에는 연료 분사구(1110) 및 연료 안내홈(1210) 하단에 각각 연통하는 고리 형상의 하부 테두리홈(1230)이 원주방향을 따라 형성된다.
도2 및 도3을 참조하면 와류발생기(1200)의 외주면에는 상부 테두리홈(1220)과 하부 테두리홈(1230) 사이에 연료 안내홈(1210)에 연통하는 고리형상의 중간 테두리홈(1240)이 적어도 1개 설치된다. 즉, 중간 테두리홈(1240)은 각각의 연료 안내홈(1210)을 상하로 분리하도록 상기 각각의 연료 안내홈(1210)을 가로지르며 원주방향으로 형성된다.
도2를 참조하면 연료 안내홈(1210)은 중간 테두리홈(1240) 상측에 인접한 상측 연료 안내홈(1211)으로부터 안내된 연료가 중간 테두리홈(1240)을 따라 안내된 뒤 중간 테두리홈(1240) 하측에 인접한 하측 연료 안내홈(1212)에 유입되도록 형성된다. 즉, 상측 연료 안내홈(1211)과 하측 연료 안내홈(1212)은 상호 엇갈리도록 형성된다. 상측 연료 안내홈(1211)을 통과한 연료가 중간 테두리홈(1240)을 따라 이동한 뒤 하측 연료 안내홈(1212)에 유입되므로, 연료의 입자들 간 충돌이 증가하여 연료가 미립화된다.
도2를 참조하면 연료 안내홈(1210)은 상단에서 하단으로 가면서 상기 연료 안내공의 단면이 서서히 감소하도록 형성된다. 이에 따라 연료 안내홈(1210)을 통과하는 연료의 유속이 증가되면서 압축되어 연료의 입자간 충돌이 활발하게 일어나 연료의 입자간 충돌이 활발하게 일어나 연료의 미립화가 가속화된다.
도2 및 도3을 참조하면 연료분배기 본체(1100)에는 와류발생기(1200)의 하단을 지지하기 위한 하부 지지턱(1150)이 형성될 수 있다. 하부 지지턱(1150)은 상기 와류발생기 끼움공(도면부호 미부여)의 하단에 돌출 형성된다.
도2 및 도3을 참조하면 연료분배기 본체(1100) 상단에는 상기 와류발생기 끼움공(도면부호 미부여)에 연통하는 밸브가이드 체결공(도면부호 미부여)이 형성된다. 밸브가이드 체결공(도면부호 미부여)은 상기 와류발생기 끼움공(도면부호 미부여)의 지름보다 크게 형성됨으로써 상기 와류발생기 체결공(도면부호 미부여)의 상단 외측으로부터 상기 밸브가이드 체결공(도면부호 미부여)의 하단에 연결되는 상부 지지턱(1160)이 형성된다. 상기 밸브가이드 체결공(도면부호 미부여)의 내주면에 암나사가 형성된다.
도2 및 도3을 참조하면 상기 밸브가이드 체결공(도면부호 미부여)에는 와류발생기(1200)의 상부 이탈이 방지되도록 밸브가이드(1300)가 체결된다. 밸브가이드(1300)의 하측에는 상기 밸브가이드 체결공(도면부호 미부여)의 암나사에 대응되는 수나사가 형성된다. 도1을 참조하면 밸브가이드(1300)의 상단부는 종래기술과 같이 실린더 헤드(도면부호 미부여)에 고정될 수 있다.
도2 및 도3을 참조하면 밸브가이드(1300) 및 와류발생기(1200)에는 각각 흡기밸브 로드 안내공(1360, 1260)이 형성된다.
도1 및 도3을 참조하면 흡기밸브 로드 안내공(1360, 1260)에는 흡기밸브 로드(1410)가 상하로 이동 가능하도록 끼워진다. 흡기밸브 로드(1410)의 하단에는 흡기밸브(1420)가 연결된다. 연료분배기 본체(1100)가 흡기관(10)에 고정 설치된 상 태에서 흡기밸브 로드(1410)가 상하로 이동함에 따라 흡기밸브(1420)가 흡기관(10)과 연소실(20) 사이를 개폐한다.
도1의 도면부호 30은 배기관을 나타낸다.
상기한 일실시예는 흡기관(10)을 통하여 유입되는 공기가 공기 가이드 날개(1130)에 부딪히며 와류를 형성하고, 이어서 혼합가스 가이드 날개(1120) 사이를 통과하게 된다.
한편, 혼합가스 가이드 날개(1120) 사이를 통과하는 공기는 연료 분사구(1110)로부터 분사되는 연료와 혼합되며 연소실(20)로 유입된다. 연료 분사구(1110)로부터 분사되는 연료는 혼합가스 가이드 날개(1120)를 따라 안내되며 혼합가스 가이드 날개(1120)를 따라 안내되는 공기와 고르게 혼합된다.
연료 분사구(1110)로부터 분사되는 연료는 와류발생기(1200)에 의하여 유속이 증가하고 와류가 형성되며 미립화되므로 사방으로 고르게 분사되고, 공기와 고르게 혼합된 상태로 연소실(20)에 유입되므로 연소효율이 증가하고 미연소 가스가 감소하게 된다.
도1은 본 발명의 일실시예가 내연기관의 흡기관에 설치된 개략적 일부 단면도.
도2는 본 발명의 일실시예의 주요부의 분해 사시도.
도3은 본 발명의 일실시예의 종단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10:흡기관 20:연소실
30:배기관 40:인젝터
1000:연료분배장치
1100:연료분배기 본체 1110:연료 분사구
1120:혼합가스 가이드 날개 1130:공기 가이드 날개
1140:연료 유입구 1142:연료 유입 연결관
1150:하부 지지턱 1160:상부 지지턱
1200:와류발생기 1210:연료 안내홈
1211:상측 연료 안내홈 1212:하측 연료 안내홈
1220:상부 테두리홈 1230:하부 테두리홈
1240:중간 테두리홈 1260:흡기밸브 로드 안내공
1300:슬리브 1360:흡기밸브 로드 안내공
1410:흡기밸브 로드 1420:흡기밸브

Claims (9)

  1. 내부에 유체가 유통할 수 있는 통로가 형성된 관상 형태로 이루어져 흡기관(10) 내부에 설치되되, 상측 외주면에 연료가 유입되는 연료 유입구(1140)가 통공 형태로 형성되고, 하측 외주면에 연료 분사구(1110)가 통공 형태로 형성되어, 상기 연료 유입구(1140)로 유입된 연료가 내부의 통로를 따라 하강하여 상기 연료 분사구(1110)를 통해 외주면으로 배출되어 분사되도록 형성되는 연료분배기 본체(1100);
    상기 연료 분사구(1110)를 통하여 분사되는 연료가 흡입되는 공기와 혼합되어 연소실(20)에 안내되도록 일측단이 상기 연료분배기 본체(1100) 하측 외주면에 연결되어 방사형으로 돌출되는 혼합가스 가이드 날개(1120);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료분배장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료분배기 본체(1100)에는 상기 연료분배기 본체(1100) 내면과의 사이에 연료를 안내하는 연료 안내공이 형성되도록 외주면에 나선형의 연료 안내홈(1210)이 다수개 형성되는 와류발생기(1200)가 끼워지는 것을 특징으로 하는 연료분배장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 와류발생기(1200)의 외주면 상부에는 상기 연료 유입구(1140) 및 상기 연료 안내홈(1210) 상단에 연통하는 고리형상의 상부 테두리홈(1220)이 원주방향을 따라 형성되고,
    상기 와류발생기(1200)의 외주면 하부에는 상기 연료 분사구(1110) 및 상기 연료 안내홈(1210) 하단에 연통하는 고리 형상의 하부 테두리홈(1230)이 원주방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 연료분배장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 와류발생기(1200) 외주면에는 상기 상부 테두리홈(1220)과 하부 테두리홈(1230) 사이에 상기 연료 안내홈(1210)에 연통하는 고리형상의 중간 테두리홈(1240)이 적어도 1개 설치되는 것을 특징으로 하는 연료분배장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연료 안내홈(1210)은 상단에서 하단으로 가면서 상기 연료 안내공의 단면이 서서히 감소하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료분배장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연료 안내홈(1210)은 상기 중간 테두리홈(1240) 상측에 인접한 상측 연료 안내홈(1211)으로부터 안내된 연료가 상기 중간 테두리홈(1240)을 따라 안내된 뒤 상기 중간 테두리홈(1240) 하측에 인접한 하측 연료 안내홈(1212)에 유입되도록 상기 상측 연료 안내홈(1211)과 상기 하측 연료 안내홈(1212)은 상호 엇갈리도록 형성되는 것을 특징으로 연료분배장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료분배기 본체(1100)는 상기 혼합가스 가이드 날개(1120)의 타측단이 상기 흡기관(10)의 내벽에 고정됨으로써 상기 흡기관(10) 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 연료분배장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡입되는 공기가 와류를 발생하며 상기 혼합가스 가이드 날개(1120) 사이를 통과하도록 상기 연료분배기 본체(1100) 외주면 중 상기 혼합가스 가이드 날개(1120) 상측에 방사형으로 돌출 형성되는 공기 가이드 날개(1130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료분배장치.
  9. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 와류발생기(1200)에는 길이방향을 따라 흡기밸브 로드(1410)가 상하로 이동 가능하도록 끼워지는 것을 특징으로 하는 연료분배장치.
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