KR101695092B1 - 니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터 - Google Patents

니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료주입구를 통해 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 연료주입실을 구비하고 연료주입구의 분사방향을 가로지르는 방향으로 연료주입실로 연료를 주입하는 연료공급유로를 구비한 사이드피딩 방식의 엘피아이 인젝터에 관한 것으로, 연료공급유로는 적어도 3개 이상이 원주방향을 따라 서로 등간격을 이루며 형성됨으로써 니들이 흔들림을 최소화하여 연료의 누설을 방지하고 부품의 내구성도 향상시킬 수 있으며 스월을 통한 연소 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터{ INJECTOR HAVING A STRUCTURE PREVENTING FROM WAVERING OF A NEEDLE }
본 발명은 인젝터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캐리어의 측면에서 연료가 공급되는 니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 인젝터는 엔진의 흡기 매니폴드에 설치되고, 전자제어유닛(ECU)의 동작지시에 따라 소정의 압력으로 공급된 연료를 엔진의 연소실로 분사하는 장치이다. 그 중 엘피아이(LPI, LPG Injection) 인젝터는 LPG 차량의 연료시스템에 적용되어 연료펌프에 의하여 가압된 액체상태의 연료를 연소실에 분사시켜주는 장치이다.
이와 같은 인젝터가 한국 공개특허공보 10-2009-0018929, 한국 공개특허공보 10-2012-0109296에 개시되어 있다.
엘피아이 인젝터는 연료의 공급방향에 따라 탑피딩(top feeding) 방식과 사이드피딩(side feeding) 방식이 있다. 사이드피딩 방식의 인젝터는 한국 공개특허공보 10-2009-0118808에 개시되어 있다. 가솔린과는 달리 LPI는 기화특성으로 인해 출구에서 가장 가깝게 연료를 공급하기 위해 사이드에서 연료를 공급하는 사이드피딩 방식이 주로 사용되고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 사이드피딩 방식의 엘피아이 인젝터는, 사이드피딩 방식으로 연료를 분사하는 노즐조립체(101), 노즐조립체(101)의 연료주입구(15)를 개폐하는 니들조립체(20), 니들조립체(20)를 작동시키는 액추에이터(30), 및 하우징(40)을 포함한다.
노즐조립체(101)에 연료가 충전되어 있는 상태에서 ECU에서 전달되는 신호에 따라 액추에이터(30)의 코일에 전류가 흐르면 니들조립체(20)가 상측으로 이동된다. 이때 니들조립체(20)가 연료주입구(15)를 개방함으로써 연료가 엔진의 연소실로 분사된다.
도 2를 참조하면, 종래의 연료공급유로(102)는 2개가 정면으로 마주보게 대칭구조로 형성되어 180도의 위상차를 두고 니들(21)의 양쪽에서 연료를 공급하게 된다. 이로 인해 니들(21)에 모멘트의 불균형이 발생하여 흔들림이 발생하게 되고, 이는 연료주입구(15)의 개폐면적을 불균일하게 하여 분사형태를 불안정하게 하는 문제점이 있었다.
또한, 니들(21)의 진동으로 인해 니들(21)의 하단에 구비된 밸브체(22)와 연료주입구(15)의 밸브시트면이 마모됨으로써 연료의 누설이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 엘피아이 인젝터가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 니들이 흔들림을 최소화하여 연료의 누설을 방지하고 부품의 내구성도 향상시킬 수 있으며 스월을 통한 연소 효율을 향상시킬 수 있는 니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터는, 연료주입구를 통해 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 연료주입실을 구비하고 상기 연료주입구의 분사방향을 가로지르는 방향으로 상기 연료주입실로 연료를 주입하는 연료공급유로를 구비한 사이드피딩 방식의 엘피아이 인젝터로서, 상기 연료공급유로는 적어도 3개 이상이 원주방향을 따라 서로 등간격을 이루며 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터에 있어서, 상기 연료공급유로는 4개가 서로 90도의 간격을 이루며 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터에 있어서, 상기 연료공급유로는 상기 연료주입실의 반경방향을 따라 형성된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터에 있어서, 상기 연료공급유로는 상기 연료주입실의 반경방향에 대하여 예각의 사이각을 가지고 형성된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 엘피아이 인젝터에 있어서, 대향하는 2개의 연료공급유로가 서로 다른 평행선상에 평행하게 형성된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터에 있어서, 상기 연료주입구를 개폐하는 니들조립체, 및 상기 니들조립체를 작동시키는 액추에이터를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터에 의하면, 니들에 가해지는 연료분사압에 균형을 이루어 니들이 흔들리지 않고 센터링을 확보할 수 있고, 그로 인해 니들과 연료주입구의 마모를 최소화함으로써 연료의 누설을 방지하고 부품의 내구성도 향상시킬 수 있으며, 스월의 발생을 극대화시켜 연소 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 엘피아이 인젝터를 나타낸 일측단면도,
도 2는 도 1에 도시된 A-A선을 따라 절개한 횡단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터를 나타낸 일측면도,
도 4는 도 3에 도시된 B-B선을 따라 절개한 횡단면도,
도 5는 도 3에 도시된 캐리어를 나타낸 일측면도,
도 6은 도 5의 C-C선을 따라 절개한 측단면도,
도 7은 도 5의 D-D선을 따라 절개한 횡단면도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캐리어를 나타낸 횡단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
제1실시예
도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터는, 사이드피딩 방식으로 연료를 분사하는 노즐조립체(10), 노즐조립체(10)의 연료주입구를 개폐하는 니들조립체(20), 니들조립체(20)를 작동시키는 액추에이터(30), 및 하우징(40)을 포함한다.
니들조립체(20)는 니들(21), 밸브체(22)를 포함하여 구성되어 있다. 액추에이터(30)는 아마추어(31), 솔레노이드부(32), 리턴스프링(33)을 포함하여 구성되어 있다.
액추에이터(30)의 솔레노이드부(32)에 전원이 공급되면 자력이 발생되고 솔레노이드부(32)의 자력에 의해 아마추어(31)가 니들(21)과 함께 상방으로 이동되면서 밸브체(22)가 연료주입구(15)를 개방하여 연료가 엔진의 연소실로 주입된다.
노즐조립체(10)는 캐리어(11)와 노즐몸체(14)로 구성되어 있다. 캐리어(11)는 관 형상으로 내부에 연료주입실이 형성되어 있고, 하단에 노즐몸체(14)가 결합되어 있다.
노즐몸체(14)에는 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 연료주입구(15)가 형성되어 있다. 캐리어(11)는 연료주입실(12)의 내측벽에 연료공급유로(13a,13b,13c,13d)가 형성되어 있다.
캐리어(11)의 외측에는 링 형상의 필터(17)가 끼워져 외부로부터 연료공급유로(13a,13b,13c,13d)로 공급되는 연료를 필터링하게 된다. 캐리어(11)의 외측에는 외부로부터 연료공급유로(13a,13b,13c,13d)로 연료를 공급하는 유로를 형성하는 케이싱(도면 미도시)이 결합된다.
연료공급유로(13a,13b,13c,13d)는 연료주입구(15)의 분사방향을 가로지르는 방향으로 연료주입실(12)로 연료를 주입한다.
캐리어(11)에는 4개의 연료공급유로(13a,13b,13c,13d)가 원주방향을 따라 90도의 등간격을 이루며 형성되어 있다. 도 7을 참조하면, 연료공급유로(13a)는 그 중심선(C1)이 연료주입실(12)의 반경방향(R)에 대하여 예각의 사이각(α)을 가지고 형성되어 있다. 가령, 연료공급유로(13a)의 중심선(C1)은 연료주입실(12)의 중심선(C0)에 대하여 이격되게 형성되어 있다. 연료공급유로(13a)와 반대편의 연료공급유로(13c)는 연료주입실(12)의 중심선(C0)을 중심으로 서로 반대쪽에 형성되어 있다. 즉, 대향하는 2개의 연료공급유로(13a,13c 또는 13b,13d)는 니들(21)의 중심에 대하여 서로 어긋나게 형성되어 있다. 결국, 대향하는 2개의 연료공급유로(13a,13c 또는 13b,13d)는 서로 다른 평행선상에 형성되어 서로 평행을 이루게 된다. 인접하는 2개의 연료공급유로(13a,13b 또는 13c,13d)는 서로 직각을 이루게 된다. 가령, 연료공급유로(13a)의 중심선(C1)과 연료공급유로(13b)의 중심선(C2)은 서로 직각을 이루고 있다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 대향하는 2개의 연료공급유로(13a,13c 또는 13b,13d)는 니들(21)의 외주면에 대하여 서로 반대쪽으로 연료를 분사하게 된다. 즉, 2개의 연료공급유로(13a)(13c)는 니들(21)의 외주면에 ①③ 화살표 방향으로 연료를 분사하고, 다른 2개의 연료공급유로(13b)(13d)는 ②④ 화살표 방향으로 연료를 분사한다. 이는 니들(21)의 외주면을 따라 스월(swirl)의 발생을 극대화시키게 되는데, 스월이 증가하면 연료의 연소속도와 화염속도를 증가시켜 연소 효율이 향상된다.
또한, 4개의 방향에서 니들(21)의 외주면에 가해지는 연료분사압이 균형을 이루어 니들(21)이 흔들리지 않고 센터링이 유지됨으로써 연료주입구(15)와 니들(21) 선단의 마모를 방지할 수 있게 되고, 그로 인해 연료의 누설도 방지할 수 있게 된다.
제2실시예
도 8을 참조하면, 연료공급유로(113a,113b,113c,113d)는 캐리어(11)의 반경방향을 따라 형성되어 있다. 도 8에 도시된 연료공급유로(113a,113b,113c,113d)는 도 7에 도시된 제1실시예와 마찬가지로 4개의 연료공급유로(113a,113b,113c,113d)가 원주방향을 따라 90도의 등간격을 이루며 형성되어 있으나, 4개의 연료공급유로(113a,113b,113c,113d)가 동일한 평행선상에서 정면으로 마주보게 형성되어 있다. 이 경우에도 4개의 방향에서 연료를 분산하여 분사함으로써 니들(21)에 작용하는 모멘트의 분포를 균일하게 하여 니들(21)의 흔들림을 방지하는데 효과적이다. 다만, 본 실시예에서는 연료가 니들(21)의 외주면에 대하여 수직하게 분사되므로 제1실시예와 달리 스월(swirl)의 발생은 다소 감소하게 된다.
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이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10 : 노즐조립체
11 : 캐리어
12 : 연료주입실
13a,13b,13c,13d : 연료공급유로
14 : 노즐몸체
15 : 연료주입구
17 : 필터
20 : 니들조립체
21 : 니들
22 : 밸브체
30 : 액추에이터
31 : 아마추어
32 : 솔레노이드부
33 : 리턴스프링
40 : 하우징

Claims (6)

  1. 연료주입구를 통해 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 연료주입실을 구비하고, 상기 연료주입구의 분사방향을 가로지르는 방향으로 상기 연료주입실로 연료를 주입하는 연료공급유로를 구비한 캐리어(11)와, 상기 연료주입구를 개폐하는 니들조립체, 및 상기 니들조립체를 작동시키는 액추에이터를 포함하는 사이드피딩 방식의 인젝터에 있어서,
    상기 연료공급유로는,
    4개가 상기 캐리어(11)의 원주방향을 따라 서로 90도의 등간격을 이루며 형성되되 상기 연료주입실의 반경방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터.
  2. 삭제
  3. 연료주입구를 통해 엔진의 연소실로 연료를 분사하는 연료주입실을 구비하고, 상기 연료주입구의 분사방향을 가로지르는 방향으로 상기 연료주입실로 연료를 주입하는 연료공급유로를 구비한 캐리어(11)와, 상기 연료주입구를 개폐하는 니들조립체, 및 상기 니들조립체를 작동시키는 액추에이터를 포함하는 사이드피딩 방식의 인젝터에 있어서,
    상기 연료공급유로는,
    상기 연료주입실의 반경방향에 대하여 예각의 사이각을 가지고 형성되되 대향하는 2개의 연료공급유로가 서로 다른 평행선상에 평행하며 인접하는 2개의 연료공급유로와는 서로 직각을 이루게 형성된 것을 특징으로 하는 니들 흔들림 방지구조를 가지는 인젝터.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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