KR101291968B1 - 인젝터 진동특성 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인젝터 진동특성 시험장치에 관한 것으로, 인젝터 진동특성 시험장치는, 연료가 임시 저장되는 버퍼탱크; 및 엔진 내부에서 연료를 분사하는 인젝터를 고정하는 고정지그를 포함하며, 고정지그는, 실제 운전 상황과 동일한 환경에서 진동특성을 시험하기 위하여 버퍼탱크로부터 연료를 공급받아 인젝터로 공급하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 인젝터의 진동특성 시험을 수행할 때 인젝터 내부에 연료를 투입하여 진동 시험을 수행함으로써 실제 차량 운행 중과 유사한 환경에서의 진동특성을 파악할 수 있어 종래보다 신뢰성있는 시험 구현이 가능한 장점이 있다.

Description

인젝터 진동특성 시험장치{testing device for vibration characteristics of injector}

본 발명은 인젝터 진동특성 시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인젝터의 진동특성 시험을 수행할 때 인젝터 내부에 연료를 투입하여 진동 시험을 수행함으로써 실제 차량 운행 중과 유사한 환경에서의 진동특성을 파악할 수 있는 인젝터 진동특성 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 동력은 내부에서 고온ㅇ고압으로 폭발하여 회전력을 얻는 내연기관을 엔진으로 사용하여 얻는다. 엔진은 크게 실린더와 크랭크케이스, 실린더헤드, 피스톤, 크랭크축, 플라이휠, 캠축, 밸브 기구등과 같이 많은 부품의 집합체로 이루어진다. 그리고 엔진의 구동은 실린더헤드 부위에 구비된 밸브기구를 작동시켜 외부 공기와 인젝터에서 분사되는 연료를 실린더에 형성된 밀폐된 연소실로 공급하여 압축하면서 폭발시켜 작동되는 피스톤의 왕복운동을 크랭크케이스에 구비된 크랭크샤프트를 통해 회전운동으로 변환하여 구동된다.

이중, 인젝터는 실린더 내에서 피스톤이 1행정을 수행할 때 실린더 내부로 연료를 주입시키는 부품이다. 인젝터는 정확한 연료 분사 조건 하에서 정확한 양의 연료와 정확한 타이밍에 연료를 실린더 내부로 분사하여야 한다. 최근에 엔진 고성능화됨에 따라 인젝터의 성능특성이 더욱 중요하고 있다

따라서 설계 조건에 따라 제작된 인젝터는 원하는 성능을 충족하는지 성능특성에 대한 시험이 필수적으로 요구된다.

특히, 인젝터는 실제 자동차의 구동 상태에서 구동되는 부품이기 때문에 진동 특성에 대한 시험이 중요하다. 실제 자동차 운행 중인 진동 상황에서 인젝터의 누설이 발생하거나 정확한 양의 연료가 엔진으로 주입되지 않는다면, 엔진의 연료효율이 저하될 뿐 아니라 엔진의 구동이 정지되는 위험도 있을 수 있다.

그러나, 종래의 인젝터 진동특성 시험의 경우, 인젝터 내부에 연료를 채우지 않은 상태에서 인젝터의 정적 시험만이 수행됨으로써, 진동특성 시험의 신뢰성이 문제가 되었다. 즉, 인젝터의 진동특성 시험을 수행할 때 인젝터 내부에 연료를 투입되지 않은채 진동 시험을 수행하였는데, 이는 실제 차량 운행 중인 경우, 인젝터 내부에 연료가 채워지고 진동이 발생한 상태에서, 인젝터 내부의 연료가 누설되거나 새어나오는 등의 현상을 체크하지 못하고 이에 따라 신뢰성있는 시험을 구현할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 인젝터의 진동특성 시험을 수행할 때 인젝터 내부에 연료를 투입하여 진동 시험을 수행함으로써 실제 차량 운행 중과 유사한 환경에서의 진동특성을 파악할 수 있어 종래보다 신뢰성있는 시험 구현이 가능한 장점이 있는 인젝터 진동특성 시험장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 인젝터 진동특성 시험장치는, 연료가 임시 저장되는 버퍼탱크; 및 엔진 내부에서 상기 연료를 분사하는 인젝터를 고정하는 고정지그를 포함하며, 상기 고정지그는, 실제 운전 상황과 동일한 환경에서 진동특성을 시험하기 위하여 상기 버퍼탱크로부터 상기 연료를 공급받아 상기 인젝터로 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기 버퍼탱크와 연결되며, 상기 연료를 상기 고정지그에 공급시키기 위한 공압을 제공하는 공압제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 연료는 상기 공압제공부의 공압에 의해 상기 인젝터 내부로 인입되는 것을 특징으로 한다.

상기 버퍼탱크에는 제1 관통공 및 제2 관통공이 형성되며, 상기 제1 관통공에는 상기 공압제공부의 공압을 상기 버퍼탱크로 공급하는 공압공급관이 연결되며, 상기 제2 관통공에는 상기 버퍼탱크의 상기 연료를 상기 고정지그로 공급하는 연료공급관이 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 버퍼탱크는 내부에 저장된 상기 연료의 연료량을 감지하는 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 고정지그는, 상부몸체; 상기 상부몸체와 소정 간격 이격하여 마련되는 하부몸체; 및 상기 상부몸체와 상기 하부몸체를 상호 연결하는 연결몸체를 포함하며, 상기 인젝터는 상기 상부몸체 및 상기 하부몸체 사이에 탈착 가능하게 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 상부몸체에는 상기 연료공급관이 연결되며, 상기 연료공급관에는 공급되는 상기 연료의 압력을 배출시키는 압력배출관이 연결되며, 상기 하부몸체에는 상기 연료를 배출시키는 연료배출관이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 공압공급관에는 상기 공압제공부를 통해 제공되는 공압을 측정하는 제1 압력게이지가 마련되며, 상기 버퍼탱크에는 상기 버퍼탱크 내의 압력을 측정하는 제2 압력게이지가 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 공압공급관, 상기 연료공급관 및 상기 압력배출관에는 상기 관로를 따라 유동하는 해당 유체의 흐름을 온/오프하는 복수의 밸브가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 버퍼탱크에 관통 배치되는 상기 공압공급관의 단부는 상기 버퍼탱크 내부의 상기 연료와 접촉하지 않으며, 상기 버퍼탱크에 관통 배치되는 상기 연료공급관의 단부는 상기 연료 내에 침전되어 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 감지부는 스트레인 게이지인 것을 특징으로 한다.

상기 버퍼탱크는 SUS 재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방법에 의하면 인젝터의 진동특성 시험을 수행할 때 인젝터 내부에 연료를 투입하여 진동 시험을 수행함으로써 실제 차량 운행 중과 유사한 환경에서의 진동특성을 파악할 수 있어 종래보다 신뢰성있는 시험 구현이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인젝터 진동특성 시험장치에서 기본적인 시험 상태를 설명하기 위한 개략도.
도 2는 도 1에서 버퍼탱크의 내부를 설명하기 위한 개략적인 단면도.
도 3은 발명의 제1 실시예에 따른 인젝터 진동특성 시험장치에서 고정지그의 개략적인 사시도.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

전술한 바와 같이, 종래의 인젝터 진동특성 시험장치는 인젝터를 고정하는 고정지그 상에 고정한 채 일반적인 진동 시험을 실시하였다. 이는 실제 자동차 운행 중인 환경 즉, 인젝터 내부에 연료가 주입된 상태에서 진동특성에 대한 시험이 되지 않아 신뢰성있는 시험데이터가 추출되지 못하는 문제가 있었다. 이에 본 실시예에서는, 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 실제 자동차 운행 중인 상태와 유사한 환경인 인젝터 내부에 연료가 주입된 상태에서 인젝터의 진동특성 시험을 수행할 수 있는 인젝터 진동특성 시험장치가 제안된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인젝터 진동특성 시험장치에서 기본적인 시험 상태를 설명하기 위한 개략도이고, 도 2는 도 1에서 버퍼탱크의 내부를 설명하기 위한 개략적인 단면도이며, 도 3은 발명의 제1 실시예에 따른 인젝터 진동특성 시험장치에서 고정지그의 개략적인 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인젝터(240) 진동특성 시험장치는 버퍼탱크(300)와, 버퍼탱크(300)로부터 공급되는 연료를 인젝터(240)로 공급하는 이동경로를 형성하며 인젝터(240)의 진동특성을 시험하기 위하여 인젝터(240)를 고정하는 고정지그(200)와, 버퍼탱크(300)와 연결되며 인젝터(240) 내부로 연료를 공급시키기 위한 공압을 제공하는 공압제공부(100)와, 고정지그(200)를 진동시키는 진동부(400)를 포함한다.

버퍼탱크(300)는 주로 도 2를 참조하면, 자동차용 연료(F)가 임시 저장되는 저장공간을 형성하며, 공압제공부(100)에 의해 제공되는 공압에 의해 고정지그(200)로 연료를 공급하는 역할을 한다. 엄밀히 말하면, 고정지그(200)에 배치된 인젝터(240) 내부로 연료를 주입시키는 역할을 하게 된다.

이를 위해, 버퍼탱크(300)는, 공압제공부(100)에 의해 제공되는 공압을 견딜 수 있도록 소정의 두께 이상으로 설계 및 제작되고, 버퍼탱크(300)에 각 이음부 및 제1 및 제2 관통공(310, 311)에는 공압 또는 연료가 새어나가지 않도록 실링(sealing) 처리된다.

버퍼탱크(300)의 상부에는 제1 관통공(310)과, 제2 관통공(311)이 형성된다.

제1 관통공(310)에는 공압제공부(100)의 공압을 버퍼탱크(300)로 공급하는 공압공급관(150)이 연결된다. 공압공급관(150)에는, 공압제공부(100)를 통해 제공되는 공압을 측정하는 제1 압력게이지(151)가 마련된다. 이를 통해, 시험자는 공압제공부(100)로부터 제공되는 공압을 체크하여 버퍼탱크(300)에 주입되는 공압을 조절할 수 있다.

한편, 버퍼탱크(300)의 내부에 관통하여 배치되는 공압공급관(150)의 일단부는 도 2에 도시된 바와 같이, 실제 연료(F)와 접촉되지 않도록 버퍼탱크(300)의 상측에 배치되도록 마련된다. 이는 공압공급관(150)을 통해 인입되는 공기가 직접적으로 연료(F)에 접촉되면 내부의 연료흐름이 공압에 영향을 받기 때문이다.

제2 관통공(311)에는 버퍼탱크(300)의 연료(F)를 고정지그(200)로 공급하는 연료공급관(250)이 연결된다. 연료공급관(250)의 타단은 고정지그(200)의 연료공급공(211)에 삽입된다.

그리고, 제2 관통공(311)에 관통하여 마련되는 연료공급관(250)의 일단부는 버퍼탱크(300) 내의 연료(F)가 저장된 높이에 상부에서 하부 방향으로 95%수준의 길이로 배치된다. 이는, 버퍼탱크(300) 내부에 남아있는 미소량의 연료(F)도 고정지그(200)로 빠져나갈 수 있도록 하기 위함이다.

이에 따라 공압제공부(100)를 통해 발생된 공압은 공압공급관(150)을 따라 이동하여 버퍼탱크(300)의 상측에 도달하고, 공압이 누적되면서 연료(F)를 하방으로 가압한다. 이에 따라 연료(F)는 연료공급관(250)을 따라 이동하여 고정지그(200)로 이동할 수 있다.

한편, 버퍼탱크(300)에는 버퍼탱크(300) 내의 압력을 측정하는 제2 압력게이지(320)가 마련된다. 이는, 공압제공부(100)를 통해 공압이 제공된 상태에서 실제 버퍼탱크(300) 내부의 압력을 체크하기 위함이다. 연료공급관(250)을 타고 연료(F)가 이동되기 때문에 제1 압력게이지(151)와 제2 압력게이지(320)의 압력 차이가 발생할 수 있다.

그리고 버퍼탱크(300)의 측부에는 내부에 저장된 연료(F)의 연료량을 감지하는 감지부(330)가 마련된다. 본 실시예에서 감지부(330)는 스트레인 게이지(330)로 마련되고, 스트레인 게이지(330)의 전압값을 측정하여 내부 연료량을 추정하게 한다. 버퍼탱크(300)는 고압을 견딜 수 있도록 하고 내부식성이 좋아야 하기 때문에 보통 SUS(Steel Use Stainless) 재질로 마련된다. 또한 별도의 표시창을 구비하지 않는다. 이에 따라 내부를 육안으로 확인할 수 없기 때문에 간접적으로 스트레인 게이지(330)를 통해 연료량을 체크하도록 하고 있다.

본 실시예에서는 버퍼탱크(300)의 재질로 고압에 잘 견디고, 내부식성이 우수한 SUS 재질로 마련하였으나, 이와 달리 압력용기의 특성과 내부식성의 조건이 만족되는 다른 재질로 마련될 수도 있을 것이다.

고정지그(200)는 인젝터(240)의 상, 하부를 고정시키는 한편, 인젝터(240) 내부로 연료를 인입시키는 인입경로를 형성한다. 이를 위해, 고정지그(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상부몸체(210)와, 상부몸체(210)와 소정 간격 이격하여 마련되는 하부몸체(230)와, 상부몸체(210)와 하부몸체(230)를 상호 연결하는 연결몸체(220)를 포함한다.

상부몸체(210) 및 하부몸체(230)는 대략 사각 형의 블록 형상으로 마련된다.

상부몸체(210)에는 연료공급관(250)과 연결되는 연료공급공(211)이 마련되며 하부몸체(230)에는 내부에 잔여 연료를 배출시키는 연료배출관(231)이 연결되는 연료배출공(232)이 마련된다.

상, 하부 몸체(210, 230)의 내부는, 도면에는 도시하지 않았지만 연료가 수용할 수 있는 임시 저장공간이 마련된다.

그리고, 인젝터(240)는 상부몸체(210) 및 하부몸체(230) 사이에 탈착 가능하게 개재된다. 상, 하부몸체(230)에는 인젝터(240)와 연결되는 소켓부(241)가 마련된다.

이와 같은 구성을 통해, 연료는 연료공급관(250)을 타고 이동하여 고정지그(200)의 상부몸체(210)로 인입되고, 상부몸체(210)와 연결된 인젝터(240)로 인입되며, 인젝터(240)의 하부로 이동한다. 상부몸체(210)에 수용된 연료는 인젝터(240) 내부로 인입되고, 인젝터(240) 내부를 완전히 채운 잔여 연료는 하부몸체(230)쪽으로 배출된다. 하부몸체(230)로 배출된 연료는 연료배출관(231)을 따라 이동하여 외부로 배출된다.

이를 통해, 인젝터(240) 내부에 연료가 주입되게 되고, 고정지그(200)와 연결된 진동부(400)를 제어하여 인젝터(240)의 진동특성에 대한 시험을 수행할 수 있게 된다.

한편, 연료공급관(250)에는 공급되는 연료의 압력을 배출시키는 압력배출관(340)이 연결되어 있다. 이는, 버퍼탱크(300) 내의 압력을 제거하는 역할을 한다. 만약, 압력배출관(340)이 생략되는 경우에는 버퍼탱크(300) 내의 압력이 고압이라서 시험을 수행하는 작업자에 위험할 수 있기 때문이다. 압력배출관(340)은 전술한 기능 외에 고정지그(200) 내에 공기가 주입된 경우 공기를 제거하는 역할도 수행한다.

그리고, 공압공급관(150), 연료공급관(250) 및 압력배출관(340)에는 해당 관로를 따라 유동하는 해당 유체의 흐름을 온/오프하는 복수의 밸브(152, 233, 251, 341)가 마련된다.

한편, 진동부(400)는 별도의 진동수단을 구비하고, 공압제공부(100)는 공압 컴프레셔를 통해 버퍼탱크(300)로 공압을 제공하게 된다. 진동부(400) 및 공압제공부(100)에 대한 기술적 구성은 기계 분야에서 관용되는 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 공압제공부(100) 및 진동부(400)의 제어는, 컴프레서에 전력량을 제어하거나, 또는 진동부(400)의 모터 작동을 제어하는 등의 공지된 방법을 사용할 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 구성들을 갖는 인젝터(240) 진동특성 시험장치를 통하여 인젝터(240)의 진동특성의 시험 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 고정지그(200)에 진동특성을 시험할 인젝터(240)를 결합한다. 그리고, 버퍼탱크(300) 내의 연료량을 충전시킨다.

다음으로, 공압제공부(100)를 제어하여 공압을 제공한다. 이때, 공압공급관(150)에 마련된 제1 압력게이지(151)를 통해 제공되는 공압을 체크한다.

버퍼탱크(300) 내에 공압이 제공되어 연료공급관(250)을 따라 연료가 이동한다. 한편, 버퍼탱크(300) 내의 압력은 버퍼탱크(300)에 마련된 제2 압력게이지(320)를 통해 체크한다. 그리고, 버퍼탱크(300) 내의 연료량 체크는 버퍼탱크(300)에 부착된 스트레인 게이지(330)를 통해 체크할 수 있다.

고정지그(200)의 상부몸체(210)로 이동된 연료는 계속적인 공압을 통해 인젝터(240) 내부로 인입된다. 연료가 인젝터(240) 내부를 모두 충진된 경우, 잔여 연료는 고정몸체의 하부몸체(230)로 배출되며, 하부몸체(230)에 연결된 연료배출관(231)으로 배출된다.

이후, 연료공급관(250)의 밸브 및 연료배출관(231)의 밸브(251, 233)를 닫는다.

다음으로, 고정지그(200)에 연결된 진동부(400)를 제어하면서 인젝터(240)의 연료 누설 여부 및 누설 정도 등 인젝터의 진동특성을 시험하게 된다.

마지막으로, 시험이 완료된 경우 각 밸브를 열고 연료배출관(231)을 통해 연료를 모두 배출시킨다.

이와 같은 인젝터(240)의 진동특성의 시험 과정을 통해, 인젝터(240) 내부에 연료를 충진한 상태에서 연료 누설 여부를 체크할 수 있어, 실제 자동차 운행 중인 상황에서 인젝터(240)의 진동특성을 파악할 수 있는 장점이 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 공압제공부 150 : 공압공급관
200 : 고정지그 210 : 상부몸체
211 : 연료주입공 220 : 연결몸체
230 : 하부몸체 231 : 연료배출관
240 : 인젝터 241 : 소켓부
250 : 연료공급관 300 : 버퍼탱크
310 : 제1 관통공 311 : 제2 관통공
320 : 제2 압력게이지 330 : 감지부, 스트레인 게이지
340 : 압력배출관
152, 233, 251, 341 : 밸브

Claims (12)

1. 연료가 임시 저장되는 버퍼탱크; 및
   엔진 내부에서 상기 연료를 분사하는 인젝터를 고정하는 고정지그를 포함하며,
   상기 고정지그는, 실제 운전 상황과 동일한 환경에서 진동특성을 시험하기 위하여 상기 버퍼탱크로부터 상기 연료를 공급받아 상기 인젝터로 공급하는 것을 특징으로 하고,
   상기 버퍼탱크와 연결되며, 상기 연료를 상기 고정지그에 공급시키기 위한 공압을 제공하는 공압제공부를 더 포함하고,
   상기 버퍼탱크에는 제1 관통공 및 제2 관통공이 형성되며,
   상기 제1 관통공에는 상기 공압제공부의 공압을 상기 버퍼탱크로 공급하는 공압공급관이 연결되며,
   상기 제2 관통공에는 상기 버퍼탱크의 상기 연료를 상기 고정지그로 공급하는 연료공급관이 연결되고,
   상기 버퍼탱크에 관통 배치되는 상기 공압공급관의 단부는 상기 버퍼탱크 내부의 상기 연료와 접촉하지 않으며,
   상기 버퍼탱크에 관통 배치되는 상기 연료공급관의 단부는 상기 연료 내에 침전되어 배치되는 것을 특징으로 하는 인젝터 진동특성 시험장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 연료는 상기 공압제공부의 공압에 의해 상기 인젝터 내부로 인입되는 것을 특징으로 하는 인젝터 진동특성 시험장치.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 버퍼탱크는 내부에 저장된 상기 연료의 연료량을 감지하는 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 진동특성 시험장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정지그는,
   상부몸체;
   상기 상부몸체와 소정 간격 이격하여 마련되는 하부몸체; 및
   상기 상부몸체와 상기 하부몸체를 상호 연결하는 연결몸체를 포함하며,
   상기 인젝터는 상기 상부몸체 및 상기 하부몸체 사이에 탈착 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 인젝터 진동특성 시험장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 상부몸체에는 상기 연료공급관이 연결되며,
   상기 연료공급관에는 공급되는 상기 연료의 압력을 배출시키는 압력배출관이 연결되며,
   상기 하부몸체에는 상기 연료를 배출시키는 연료배출관이 형성되는 것을 특징으로 하는 인젝터 진동특성 시험장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 공압공급관에는 상기 공압제공부를 통해 제공되는 공압을 측정하는 제1 압력게이지가 마련되며,
   상기 버퍼탱크에는 상기 버퍼탱크 내의 압력을 측정하는 제2 압력게이지가 마련되는 것을 특징으로 하는 인젝터 진동특성 시험장치.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 공압공급관, 상기 연료공급관 및 상기 압력배출관에는 상기 공압공급관, 상기 연료공급관 및 상기 압력배출관을 따라 유동하는 해당 유체의 흐름을 온/오프하는 복수의 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 인젝터 진동특성 시험장치.
10. 삭제
11. 청구항 5에 있어서,
    상기 감지부는 스트레인 게이지인 것을 특징으로 하는 인젝터 진동특성 시험장치.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 버퍼탱크는 SUS 재질인 것을 특징으로 하는 인젝터 진동특성 시험장치.

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