KR101146714B1 - 디젤 엔진용 커먼 레일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커먼 레일 연료 분사시스템에서 각 인젝터측으로 고압의 연료를 공급하는 커먼 레일에 관한 것이다.
본 발명은 인젝터측으로 연장되는 파이프의 연결 및 고정을 위한 피팅을 레일 본체상에 슬라이드 방식으로 조합시키는 새로운 형태의 피팅 설치구조를 구현함으로써, 피팅의 설치와 관련한 작업성을 높일 수 있는 등 커먼 레일의 전체적인 제작성 및 조립성을 향상시킬 수 있는 디젤 엔진용 커먼 레일을 제공한다.

Description

디젤 엔진용 커먼 레일{Common rail for diesel engine}

본 발명은 디젤 엔진용 커먼 레일에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 커먼 레일 연료 분사시스템에서 각 인젝터측으로 고압의 연료를 공급하는 커먼 레일에 관한 것이다.

일반적으로 커먼 레일 연료 분사시스템은 고압의 서플라이펌프에 의해 만들어지는 고압의 연료를 축압실인 커먼레일에 축적한 다음, 솔레노이드밸브에 의하여 노즐니들의 배후압력을 제어하는 것으로 분사의 개시와 종료가 결정되어지는 시스템이다.

이러한 커먼 레일 연료 분사시스템에서는 이차분사에 대한 제약이 없이 분사시스템을 고압화할 수 있고, 분사시스템의 압력을 기관 회전속도에 독립하여 최적으로 제어할 수 있으며, 니들 리프트를 직접 제어함으로써 분사율을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 등 분사량과 분사시기에 대하여 완전한 전자제어의 적용이 가능한 장점을 갖고 있기 때문에 최근 그 적용추세가 증가하고 있다.

즉, 최근 디젤 차량의 경우 전자 제어를 통해 분사압력의 발생과 분사과정이 완전히 별개로 이루어지는 커먼 레일 연료 분사시스템(Common Rail Fuel Injection System)을 대부분 적용하는 추세이다.

상기 커먼 레일 연료 분사시스템은 제어용 ECU, 연료탱크로부터의 연료를 흡입하여 고압으로 공급하는 고압발생장치인 고압펌프, 고압으로 압축된 연료를 축압하는 커먼 레일, 커먼 레일의 일측에서 연료압을 검출하는 압력센서, 연소실로 연료를 분사하는 인젝터 및 고압 및 저압용 연료 파이프 등으로 이루어진다.

여기서, 커먼 레일은 고압펌프에서 압송된 연료압력을 약 1500bar의 압력으로 저장하는 기능을 하며, 커먼 레일과 인젝터를 연결하는 파이프가 있어 이를 경유하여 인젝터에 연료를 공급하고, 고압펌프와 인젝터 사이에 커먼 레일이 있어 인젝터가 연료를 분사하더라도 항상 일정한 압력이 유지될 수 있다.

도 1a 내지 1c는 일반적인 디젤 엔진용 커먼 레일을 나타내는 단면도이다.

도 1a 내지 1c에 도시한 바와 같이, 연료 통로(10)가 형성되어 있는 레일 본체(11)가 마련되고, 상기 레일 본체(11)의 연료 통로(10)는 분기구멍(12)에 의해 인젝터(미도시)측으로 연장되는 파이프(13)와 통하게 되며, 상기 파이프(13)의 고정을 위해 레일 본체(11)에는 피팅(14)이 설치되거나, 레일 본체(11)에 피팅(14)이 일체로 형성되고, 이때의 피팅(14)에 나사 체결구조로 결합되는 너트(15)가 구비된다.

따라서, 상기 레일 본체(11)의 연료 통로(10)로 공급된 연료는 분기구멍(12)을 통해 각각의 파이프(13)로 분기된 후에 각 인젝터측으로 보내져 분사가 이루어지게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 디젤 엔진용 커먼 레일은 봉재를 커먼 레일의 형태로 열간 단조한 후, 불필요한 부분을 가공하고 나사부 및 피팅부를 개별적으로 가공하고, 봉재의 내경을 구멍가공과 연마가공을 거쳐야 하는 단조형 커먼레일과 파이프 소재를 사용하기는 하지만, 각각의 피팅을 가공 후, 개별적으로 용접함으로써 열변형 및 균열 등에 취약한 구조를 가지고 있어 제작성 및 조립성 측면에서 단점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 인젝터측으로 연장되는 파이프의 연결 및 고정을 위한 피팅을 레일 본체상에 슬라이드 방식으로 조합시키는 새로운 형태의 피팅 설치구조를 구현함으로써, 피팅의 설치와 관련한 작업성을 높일 수 있는 등 커먼 레일의 전체적인 제작성 및 조립성을 향상시킬 수 있는 디젤 엔진용 커먼 레일을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 디젤 엔진용 커먼 레일은 연료 통로가 형성되어 있는 레일 본체와, 상기 레일 본체상에 설치되어 너트와의 체결을 통해 파이프를 고정시켜주는 피팅을 포함하는 한편, 상기 피팅은 양단의 걸림부를 가지면서 레일 본체를 감싸는 형태로 이루어진 클립부와, 내주면에 너트와의 체결을 위한 나사부를 가지면서 상기 클립부의 중앙부 바깥면에 형성되는 피팅부로 구성되고, 상기 레일 본체에는 외주면상에 길이방향을 따라 연속 형성되는 양편의 걸림홈이 형성되므로서, 상기 피팅은 클립부의 양쪽 걸림부를 이용하여 레일 본체에 있는 걸림홈을 따라 슬라이드 방식으로 끼워져 설치되는 특징을 갖는다.

여기서, 상기 피팅을 구성하는 클립부의 경우, 원형의 단면을 가지는 레일 본체의 바깥 둘레에 밀착되면서 감쌀 수 있는 반원형으로 구부러진 형태로 구성하여, 레일 본체측과 긴밀한 결속구조를 확보할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제공하는 디젤 엔진용 커먼 레일은 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 클립부와 피팅부의 일체형으로 이루어진 피팅을 레일 본체상에 슬라이드 방식으로 끼워서 설치하는 형태의 새로운 피칭 설치구조를 제공함으로써, 피팅의 제작 및 설치가 용이하고, 피팅의 조립작업을 손쉽게 할 수 있는 등 커먼 레일의 전반적인 제작성 및 조립성 향상을 도모할 수 있으며, 특히 커먼 레일의 제작 및 조립과 관련한 전체적인 비용 절감의 효과를 기대할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 레일 본체상에서 피팅의 위치 보정이 자유롭기 때문에 파이프의 정확한 제위치에 연결 및 설치할 수 있는 등 조립상의 정밀도를 높일 수 있는 장점이 있다.

셋째, 대형 디젤엔진의 경우 70mm 이상의 대형 커먼 레일은 열간단조 레일로서 제조하기에는 대형설비, 투자비 및 레일 내면의 긴 홀 가공 및 연마가공의 난이로 매우 고가이며, 설계변경의 어려움이 많았다.

조립형 커먼 레일은 가공 용이성과 설계변경의 자유도 및 품질 안정을 동시에 만족하여 경제성을 확보할 수 있다.

도 1a,1b,1c는 일반적인 디젤 엔진용 커먼 레일을 나타내는 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 커먼 레일을 나타내는 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 커먼 레일에서 피팅을 나타내는 분해 사시도
도 4a,4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 커먼 레일에서 피팅을 나타내는 결합 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 커먼 레일에서 피팅의 설치상태를 나타내는 사시도
도 6a,6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 커먼 레일에서 피팅의 설치상태를 나타내는 단면 사시도
도 7a,7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 커먼 레일에서 피팅의 설치상태를 나타내는 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 커먼 레일을 나타내는 사시도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 디젤 엔진용 커먼 레일은 고압펌프에서 압송된 연료압력을 약 1,500bar 정도의 압력으로 저장하는 기능을 하는 것으로서, 내부에 연료 통로(10)가 조성되어 있는 레일 본체(11), 이 레일 본체(11)와 인젝터(미도시)를 연결하는 파이프(13), 이 파이프(13)의 고정을 위한 피팅(14) 및 너트(15) 등을 포함하는 형태로 이루어진다.

보통 상기 피팅(14)은 인젝터의 수에 대응하는 수가 마련되며, 본 발명의 일 예에서는 레일 본체(11)상에 7개의 피팅(14)이 적용된 예를 보여준다.

상기 레일 본체(11)는 브라켓을 이용하여 실린더헤드측에 설치되며, 일측은 고압펌프측과 연결되고, 다른 일측은 연료리턴라인측과 연결된다.

특히, 상기 파이프(13)의 고정 설치를 위한 수단으로 마련되는 피팅(14)은 종전의 나사체결 방식이나 용접 방식이 아닌 슬라이드 방식으로 설치되는 특징이 있으며, 이러한 피팅(14)의 설치를 위하여 레일 본체(11)에는 외주면상에서 길이방향을 따라 연속 형성되는 걸림홈(20)이 형성된다.

이때의 걸림홈(20)은 서로 대략 180°간격을 두고 위치되는 2개가 구비되며, 후술하는 피팅(14)의 클립부(17)에 있는 양단의 걸림부(16)가 양쪽 걸림홈(20)에 슬라이드되면서 끼워질 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 커먼 레일에서 피팅을 나타내는 분해 사시도이고, 도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 커먼 레일에서 피팅을 나타내는 결합 사시도이다.

도 3과 도 4a 및 4b에 도시한 바와 같이, 상기 피팅(14)은 인젝터측으로 연장되는 파이프(13)를 레일 본체(11)상에 고정시켜주는 수단으로서, 클립부(17)와 피팅부(19)의 일체형 구조로 이루어져 있으며, 이때의 상기 클립부(17)는 양단의 걸림부(16)를 가지면서 레일 본체(11)를 감싸는 형태로 이루어지고, 상기 피팅부(19)는 내주면에 너트(15)와의 체결을 위한 나사부(18)를 가지면서 클립부(17)의 중앙부 바깥면에 형성되는 형태로 이루어진다.

예를 들면, 상기 클립부(17)는 원형의 단면을 가지는 레일 본체(11)의 바깥 둘레에 밀착되면서 원형 단면의 약 1/2 정도 둘레를 감쌀 수 있는 반원형으로 구부러진 형태로 이루어질 수 있으며, 이러한 형태를 가지는 클립부(17)에서 걸림부(16)는 반원형 단면의 양단부로부터 안쪽을 향해 수평으로 꺽이면서 일정길이 연장되는 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 피팅부(19)는 원통형의 형태로서, 반원형 단면의 길이 중간부분에서부터 바깥쪽을 향해 일정높이 돌출되는 형태로 이루어질 수 있다.

이러한 피팅(14)에는 파이프(13)가 수용되고 너트(15)가 체결되는데, 즉 상기 파이프(13)는 피팅(14)의 피팅부(19)를 통해 그 내측으로 삽입되고, 상기 파이프(13)를 내측에 두고 너트(15)가 피팅부(19)에 있는 나사부(18)에 체결되므로서, 피팅(14)과 파이프(13) 및 너트(15)가 일체식으로 조합될 수 있게 된다.

이때, 상기 파이프(13)는 너트(15)의 하단에 걸려지는 헤드부(21)에 의해 탈거가 방지될 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 커먼 레일에서 피팅의 설치상태를 나타내는 사시도이고, 도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 커먼 레일에서 피팅의 설치상태를 나타내는 단면 사시도이며, 도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 커먼 레일에서 피팅의 설치상태를 나타내는 단면도이다.

도 5와 도 6a 및 6b와 도 7a 및 7b에 도시한 바와 같이, 상기 피팅(14)은 클립부(17)에 있는 양쪽의 걸림부(16)를 이용하여 레일 본체(11)의 양편에 있는 걸림홈(20)에 슬라이드 방식으로 레일 길이방향을 따라 끼워지는 형태로 설치된다.

예를 들면, 상기 피팅(14)의 클립부(17)에 있는 양쪽의 걸림부(16)를 레일 본체(11)의 한쪽 끝에서 그 양편에 있는 걸림홈(20)의 위치에 맞춘 다음, 레일 길이방향을 따라 밀어서 끼운 후에 레일 본체(11)에 있는 분기구멍(12)의 위치에 그 피팅부(19)의 중심을 대략 맞추어 위치시킨다.

이렇게 피팅(14)의 위치를 대략 맞춘 상태에서 파이프(13)의 헤드부(21)에 있는 가압시트면(22)을 후술하는 분기구멍(12)의 테이퍼 구멍(12a)에 안착시켜 중심을 잡은 다음, 너트(13)를 피팅(14)의 피팅부(19)에 체결하면, 파이프(13)가 정확한 위치에 고정 설치될 수 있게 되고, 레일 본체(11)의 연료 통로(10) 및 분기구멍(12)과도 통하는 구조가 될 수 있게 된다.

이때, 상기 피팅(14)의 경우, 클립부(17)를 약간 바깥쪽으로 벌린 상태로 레일 본체(11)의 걸림홈(20)에 밀어 넣기 때문에 레일 본체(11)를 감싸는 형태로 끼워지면서 위치를 잡았을 때에는 오므려질려는 자체 탄성을 의해 레일 본체(11)측에서 그 위치를 유지할 수 있게 된다.

여기서, 상기 피팅(14)의 안정적인 위치 고정상태를 확보하기 위해서 파이프(13) 및 너트(15)의 조립 완료 후에 클립부(17)의 양쪽을 내측으로 가압하여 눌려주거나, 또는 전둘레 용접은 아니더라도 점 용접 형태로 몇 군데 용접해주는 것도 바람직하다 할 수 있다.

이와 같이, 상기 피팅(14)을 슬라이드 방식으로 끼워서 설치하는 구조를 적용함으로써, 기존의 용접이나 나사체결에 비해 설치구조를 보다 간편하고 용이하게 할 수 있는 이점이 있으며, 이와 더불어 레일 본체(11)상에 끼워져 있는 피팅(14)의 위치를 완전히 고정하기에 앞서 길이방향으로 움직여가면서 그 위치를 조절할 수 있기 때문에 부품들이 갖는 가공오차, 조립상의 오차 등을 충분히 보상할 수 있고, 이에 따라 레일 본체(11)와 파이프(13) 간의 정밀하고 정확한 연결 설치가 가능한 이점을 얻을 수 있다.

한편, 상기 레일 본체(11)에는 연료 통로(10)와 수직방향으로 연통되면서 파이프(13)측과 통할 수 있는 분기구멍(12)이 형성되어 있으며, 이때의 분기구멍(12)은 테이퍼 구멍(12a), 대직경 구멍(12b) 및 소직경 구멍(12c)이 차례로 이어지는 형태, 즉 연료 통로(10)측에서부터 파이프(13)측으로 소직경 구멍(12c), 이 소직경보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 대직경 구멍(12b) 및 테이퍼 구멍(12a)이 차례로 이어지는 형태로 이루어진다.

이렇게 3단계로 이루어지는 분기구멍(12)을 적용함으로써, 확실한 실링면과 맥동소음(Pulsation Noise) 감소 등과 같은 효과를 기대할 수 있게 된다.

또한, 상기 파이프(13)의 헤드부(21)에는 레일 본체(11)에 있는 분기구멍(12)의 테이퍼 구멍(12a)에 밀착될 수 있는 경사진 구조의 가압시트면(22), 예를 들면 테이퍼 구멍(12a)과 동일한 구배를 갖는 경사진 구조의 가압시트면(22)이 형성되어 있으며, 이에 따라 헤드부(21)의 가압시트면(22)이 분기구멍(12)의 테이퍼 구멍(12a)에 꼭맞게 밀착되면서 안착되므로서, 분기구멍(12)측과 파이프(13) 간의 긴밀한 결착관계가 유지될 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에서 제공하는 커먼 레일은 클립부와 피팅부의 일체형으로 이루어진 피팅을 포함하고, 또 피팅을 레일 본체상에 슬라이드 방식으로 끼워서 설치하는 방식을 채용함으로써, 커먼 레일의 전반적인 제작성 및 조립성 향상을 도모할 수 있으며, 결국 커먼 레일의 제작 및 조립과 관련한 전체적인 비용을 절감할 수 있다.

10 : 연료 통로 11 : 레일 본체
12 : 분기구멍 12a : 테이퍼 구멍
12b : 대직경 구멍 12c : 소직경 구멍
13 : 파이프 14 : 피팅
15 : 너트 16 : 걸림부
17 : 클립부 18 : 나사부
19 : 피팅부 20 : 걸림홈
21 : 헤드부 22 : 가압시트면

Claims (4)

1. 연료 통로(10)가 형성되어 있는 레일 본체(11)와, 상기 레일 본체(11)상에 설치되어 너트(15)와의 체결을 통해 파이프(13)를 고정시켜주는 피팅(14)을 포함하는 디젤 엔진용 커먼 레일에 있어서,
   상기 피팅(14)은 양단의 걸림부(16)를 가지면서 레일 본체(11)를 감싸는 형태로 이루어진 클립부(17)와, 내주면에 너트(15)와의 체결을 위한 나사부(18)를 가지면서 상기 클립부(17)의 바깥면에 형성되는 피팅부(19)로 구성되고, 상기 레일 본체(11)에는 외주면상에 길이방향을 따라 연속 형성되는 양편의 걸림홈(20)이 형성되어, 상기 피팅(14)은 클립부(17)의 양쪽 걸림부(16)를 이용하여 레일 본체(11)에 있는 걸림홈(20)을 따라 슬라이드 방식으로 끼워져 설치되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 커먼 레일.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 피팅(14)의 클립부(17)는 원형의 단면을 가지는 레일 본체(11)의 바깥 둘레에 밀착되면서 감쌀 수 있는 반원형으로 구부러진 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 커먼 레일.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 레일 본체(11)는 연료 통로(10)와 수직방향으로 연통되면서 파이프(13)측과 통할 수 있는 분기구멍(12)을 포함하며, 상기 분기구멍(12)은 테이퍼 구멍(12a), 대직경 구멍(12b) 및 소직경 구멍(12c)이 차례로 이어지는 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 커먼 레일.
   
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 파이프(13)의 헤드부(21)에는 레일 본체(11)에 있는 분기구멍(12)의 테이퍼 구멍(12a)에 밀착될 수 있는 경사진 구조의 가압시트면(22)이 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 커먼 레일.

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