KR101890791B1 - 연료 분사 어셈블리 - Google Patents

Abstract

연료 분사 어셈블리는 분사 출구(19)를 갖는 연료 분사기(19) 및 연료 분사기가 지지되는 연료 레일(17)을 포함한다. 연료 분사기(19)는 이 연료 분사기의 출구에서 나오는 연료가 배출되는 단부를 갖는 팁(37)을 갖는다. 이 팁(37)은 분사 포트(21)에 위치되며, 또한 그 팁은 연료 레일(17)과 분사 포트(21) 사이의 정렬 불량을 수용하도록 가요적인 구성으로 되어 있다.

Description

연료 분사 어셈블리{FUEL INJECTION ASSEMBLY}

본 발명은 내연 기관에서의 연료 분사에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 내연 기관에서 연료를 분사하기 위한 연료 분사 어셈블리에 관한 것이다.

본 명세서에서 사용되는 "기체 연료"는 압축 천연 가스(CNG) 및 수소(H₂)와 같은 압축 기체 연료, 그리고 액화 석유 가스(LPG) 및 액화 천연 가스(LNG)와 같은 액화 기체 연료를 말한다.

배경 기술에 대한 이하의 설명은 단지 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이다. 본 설명은 언급된 사항이 본 출원의 우선일에서 통상의 일반적인 지식의 일부이거나 일부였다는 것을 확인 또는 인정하는 것이 아니다.

복수의 연료 분사기가 필요한 다실린더 엔진에서, 연료 분사기에 연료를 공급하기 위해 연료 레일 어셈블리를 사용하는 것이 일반적이다. 전형적으로, 연료 레일 어셈블리는 강성적인 연료 레일(연료 공급부에 연결되도록 되어 있는 매니폴드를 포함한다) 및 연료 레일에 견고하게 연결되는 복수의 연료 분사기를 포함한다. 이러한 구성으로, 연료 레일은 연료 분사기를 위한 설치부를 제공하며 분사기에 연료를 공급한다.

간접 분사 또는 매니폴드 분사의 경우, 연료 분사기는 흡기 밸브 전의 어떤 지점에서 일반적으로 연료를 입구 매니폴드에 전달한다. 이러한 전달 구성으로, 연료 분사기는 보통 입구 매니폴드에 있는 분사 포트와 연통한다.

연료 레일 어셈블리에서 연료 분사기의 위치는 분사 포트들 사이의 거리와 배향에 맞아야 한다. 연료 레일 어셈블리에서 연료 분사기의 위치가 정확하지 않으면, 연료 분사기의 연장부들 중의 적어도 일부와 그 연장부가 위치될 필요가 있는 분사 포트 사이에 정렬 불량이 있을 수 있게 된다. 이러한 정렬 불량은 엔진에 연료 분사기 어셈블리를 설치하고 시일링하는데 어려움을 줄 수 있다.

본 발명은 LPG와 같은 기체 연료의 액상 분사(LPI) 및 특히 다실린더 엔진용 LPI 시스템에 특히 적용가능하다.

LPI 과정에서는 액화 기체 연료를 액상으로 연료 분사기에 전달하는 것이 필요하다. 액화 기체 연료의 액체 상태를 유지하기 위해서는 연료가 가압 상태에서 유지되어야 한다.

전달 과정 중에 분사기의 출구에서 상변화가 있게 되는데, 이 상변화로 인해 급속한 냉각이 일어나고 결과적으로 분사기 노즐의 팁에서 결빙이 일어날 수 있다. 분사기 노즐에서의 결빙은 노즐의 성능 악화를 초래할 수 있으므로 불리한 것이다.

분사기 노즐의 결빙 문제를 다루기 위한 다양한 전략들이 제안되어 있다.

간접 분사에 적용되는 일 공지된 전략은, 연료 분사기를 분사기 몸체와 노즐부로 구성하는 것을 포함하는데, 노즐부는 노즐 팁에서 끝나는 노즐 몸체의 연장부를 제공한다. 이 연장부는 전형적으로는 흡기 매니폴드 분사기 보어인 분사 소켓 안에 수용된다. 연장부는 분사기 몸체 내부의 수용 챔버로부터 연장되어 있는 전달 경로를 가지며, 기체 연료가 분사 소켓 안으로 전달되기 위해 상기 전달 경로를 따라 노즐 팁에 전달될 수 있다.

상기 연장부는 노즐 팁에서 끝나는 연료 전달 경로를 갖는 내부 관 및 이 내부 관을 둘러싸는 케이싱을 포함하며, 케이싱은 노즐부의 팁에서 끝면을 갖는다.

상기 연장부는 노즐 팁을 제공하며, 열절연을 제공하여 액화 기체 연료가 출구에 전달되는 중의 열손실을 방지한다. 또한, 상기 연장부는 엔진에서 오는 열을 모아서, 액화 기체 연료가 출구에 전달되는 중의 열손실을 감소시키는데 기여하게 된다. 추가적으로, 그렇게 모아진 열은 노즐 출구에서의 결빙을 감소시키는데 도움을 줄 수 있다.

일반적으로, LPI 간접 분사의 경우, 측면 공급 연료 분사기가 사용된다.

위와 같은 배경 기술 및 그와 관련된 문제와 어려움을 감안하여 본 발명이 개발되었다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 분사 출구를 갖는 연료 분사기, 이 연료 분사기가 지지되는 설치부 및 연료 분사기의 출구에서 나오는 연료가 배출되는 단부를 갖는 팁을 포함하는 연료 분사 어셈블리가 제공되는 바, 상기 팁은 분사 포트에 위치되며, 또한 그 팁은 상기 설치부와 분사 포트 사이의 정렬 불량을 수용하도록 가요적인 구성으로 되어 있다.

상기 설치부는 단일의 연료 분사기를 지지하거나 또는 서로 떨어져 있는 복수의 연료 분사기들을 지지할 수 있다.

상기 팁의 가요적인 구성은 어떤 적절한 방식으로도 제공될 수 있다. 그 팁은 유연한 재료로 형성될 수 있거나, 또는 관절식 구성으로 될 수 있으며, 또는 유연한 재료로 형성되면서 또한 관절식 구성으로 될 수 있다.

상기 관절식 구성은 팁과 연료 어셈블리에 있어서 그 팁이 연결되는 부분 사이의 조인트를 포함할 수 있다. 상기 관절식 구성은 상기 팁의 관절화를 가능하게 하기 위해 그 팁의 내부에 있는 조인트를 대안적으로 또는 추가적으로 포함할 수 있다.

일 구성에서, 상기 연료 분사기 또는 각각의 연료 분사기는 몸체부와 노즐부를 포함할 수 있고, 노즐부는 상기 팁을 형성하는 연장부로 되어 있다. 이러한 구성으로, 노즐부로 형성되는 팁은 가요적인 조인트로 상기 몸체부에 연결될 수 있다.

노즐부는 연료 유동로를 형성하는 내부 관 및 이 내부 관을 둘러싸는 케이싱을 포함할 수 있다. 케이싱은 내부 관을 둘러싸는 외부 관일 수 있다. 이러한 구성으로, 상기 내부 및 외부 관은 관 어셈블리를 제공한다.

상기 관 어셈블리는 가요적인 조인트로 분사기 몸체에 연결될 수 있다.

다른 구성에서, 상기 팁은 연료 레일과 일체적으로 형성되어 있거나 또는 그에 연결되어 있을 수 있다.

상기 관 어셈블리가 가요적인 조인트로 분사기 몸체에 연결되는 구성에 있어서, 그 가요적인 조인트는 페룰(ferrule)로 되어 있는 외부 관의 내단부를 포함하며, 그 페룰은 분사기 몸체부에 있는 허브와 결합하고 또한 연료 분사기가 수용되는 분사 포트와도 결합하게 된다.

바람직하게는, 상기 페룰은 상기 허브를 수용하는 공동부를 형성하는 둘레 측벽 및 상기 분사 포트에 형성되어 있는 둘레 안착부에 위치되는 둘레 어깨부를 포함하며, 상기 페룰은 관 어셈블리의 각회전 운동이 용이하게 일어나도록 상기 허브 및 둘레 안착부와 상호 작용한다.

바람직하게는, 상기 가요적인 조인트는 페룰의 둘레 측벽과 허브 사이에 있는 제 1 시일을 더 포함한다. 이 시일은 연료와 연료 증기의 외부 누출에 대한 시일링을 제공한다.

바람직하게는, 상기 페룰은 내측 공동부를 형성하고, 상기 내부 관이 허브와 유체 연통되어 그 허브로부터 액화 기체 연료를 받기 위해 상기 공동부를 통과하며, 상기 공동부 내에서 내부 관의 인접 단부 주위에 제 2 시일이 제공되며, 이 제 2 시일은 내부 관의 인접 단부, 페룰 및 허브와 시일링 결합하도록 되어 있다.

연료와 연료 증기의 외부 누출에 대한 시일링에 추가하여, 상기 제 2 시일은 허브와 대면하여 위치되는 내부 관의 인접 단부와 주변 외부 관 사이의 접촉을 방지하는 역할도 한다. 이러한 것이 유리한데, 왜냐하면 외부 관은 전형적으로 금속 재료로 만들어지고 이러한 재료와의 접촉은 바람직하지 않은 열전달을 유발할 수 있기 때문이다.

제 2 시일은 어떤 적절한 구성으로도 될 수 있다. 일 구성에서, 제 2 시일은 복수의 전용 시일링 표면을 형성할 수 있다. 다른 구성에서, 제 2 시일은 O-링으로 될 수 있다. 또 다른 구성에서, 제 2 시일은 X-링으로 구성될 수 있다. 또 다른 구성에서, 제 2 시일은 제 2 시일로서 기능하는 시일 어셈블리를 제공하도록 서로 협력하는 복수의 시일링 요소를 포함할 수 있다. 상기 시일링 요소는 O-링과 같은 어떤 적절한 구성으로로 될 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 본 발명의 제 1 양태에 따른 연료 분사 어셈블리를 위한 연료 분사기가 제공된다.

본 발명의 제 3 양태에 따르면, 분사 출구 및 연료 분사기의 출구에서 나오는 연료가 배출되는 단부를 갖는 팁을 구비하는 연료 분사기가 제공되는 바, 상기 팁은 분사 포트에 위치되며, 또한 그 팁은 연료 분사기가 지지되는 설치부와 상기 팁이 시일링가능하게 위치되는 분사 포트 사이의 정렬 불량을 수용하도록 가요적인 구성으로 되어 있다.

본 발명의 제 4 양태에 따르면, 몸체부 및 연료가 배출되는 단부를 갖는 팁을 형성하는 노즐부를 포함하는 연료 분사기가 제공되는데, 상기 팁은 분사 포트에 위치되며, 또한 그 팁은 연료 분사기가 지지되는 설치부와 상기 팁이 시일링가능하게 위치되는 분사 포트 사이의 정렬 불량을 수용하도록 가요적인 구성으로 되어 있다.

상기 팁의 가요적인 구성은 어떤 적절한 방식으로도 제공될 수 있다. 그 팁은 유연한 재료로 형성될 수 있거나, 또는 관절식 구성으로 될 수 있으며, 또는 유연한 재료로 형성되면서 또한 관절식 구성으로 될 수 있다.

상기 관절식 구성은 팁과 연료 어셈블리에 있어서 그 팁이 연결되는 부분 사이의 조인트를 포함할 수 있다. 상기 관절식 구성은 상기 팁의 관절화를 가능하게 하기 위해 그 팁의 내부에 있는 조인트를 대안적으로 또는 추가적으로 포함할 수 있다.

상기 노즐부로 형성되는 팁은 가요적인 조인트로 몸체부에 연결될 수 있다. 바람직하게는, 연료 분사기는 측면 공급 분사기일 수 있다.

본 발명의 제 5 양태에 따르면, 다실린더 내연기관에 기체 연료를 액상 분사(LPI)하기 위한 시스템이 제공되는 바, 이 시스템은 제 1 양태에 따른 연료 분사 어셈블리를 포함한다.

바람직하게는, 상기 시스템은 엔진에 연료를 주입하기 위해 LPG를 전달하도록 되어 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 나타나 있는 바와 같은 여러 특정 실시 형태들에 대한 이하의 설명을 참조하면 더 잘 이해될 것이다.

도 1 은 제 1 실시 형태에 따른 분사 시스템의 개략도이다.
도 2 는 제 1 실시 형태에 다른 분사 시스템의 다른 개략도이다.
도 3 은 제 2 실시 형태에 따른 분사 시스템의 개략도이다.
도 4 는 제 3 실시 형태에 따른 분사 시스템의 개략도이다.
도 5 는 제 4 실시 형태에 따른 분사 시스템의 개략도이다.
도 6 은 제 5 실시 형태에 따른 분사 시스템의 개략도이다.
도 7 은 도 6 에 나타나 있는 구성을 더 상세히 나타낸 것이다.
도 8 은 제 6 실시 형태에 따른 분사 시스템의 개략도이다.
도 9 는 제 7 실시 형태에 따른 분사 시스템의 개략도이다.

도 1 및 2 에 나타나 있는 제 1 실시 형태는 다실린더 내연 기관을 위한 LPG 와 같은 기체 연료를 액상 분사(LPI)하기 위한 시스템(10)에 관한 것이다.

상기 LPI 시스템(10)은 연료 분사 어셈블리를 포함하며, 이 연료 분사 어셈블리는 연료 레일(17)을 갖는 연료 레일 어셈블리(15) 및 상기 연료 레일에 연결되어 있는 복수의 연료 분사기(19)를 포함하며, 연료 레일은 가압하에 있는 액화 기체 연료의 공급부에 연결되어 있다. 단지 하나의 연료 분사기(19)만 도 1 및 2 에 나타나 있다.

도시된 구성에서, LPI 시스템(10)은 엔진의 연소실에 연료를 간접 분사하도록 되어 있다. 이러한 전달 구성으로, 연료 분사기(19)는 대응하는 흡기 매니폴드 분사 보어 또는 소켓으로 형성되는 분사 포트(21)와 연통한다. 이렇게 해서, 각각의 연료 분사기(19)는 보통 대응하는 입구 밸브를 통해 다실린더 엔진의 각 연소실과 연통하는 입구 매니폴드의 대응 입구 러너(23)를 통해 각 연소실을 위한 흡기 밸브 전의 어떤 지점과 연결되어 있다. 단지 하나의 분사 포트(21)와 입구 러나(23)가 도 1 에 나타나 있다.

상기 연료 레일(17)은 매니폴드(25) 및 연료 분사기(19)를 수용하여 지지하는 복수의 소켓(27)(그 중 한 소켓만 도 1 에 나타나 있음)을 포함한다. 이러한 구성으로, 연료 레일(17)은 공급부(가압 탱크 또는 다른 저장부)로부터 액상의 액화 기체 연료의 공급을 받고, 액화 기체 연료가 분사 포트(21)를 통해 대응 입구 러나(23) 안으로 전달되도록 그 액화 기체 연료를 연료 분사기(19)에 분배하게 된다.

각각의 연료 분사기(19)는 측면 공급 분사기로 되어 있으며 몸체부(31) 및 노즐부(33)를 포함한다. 노즐부(33)는 연장부(35)로 되어 있어 팁(37)을 형성하게 된다. 노즐부(33)는 팁(37)의 단부에서 출구(39)를 형성하며, 이 출구로부터 액화 기체 연료가 각각의 입구 러너(23) 안으로 직접 전달된다. 전달 과정 중에, 출구(39)에서 상변화가 있게 되는데, 이 상변화는 금속한 냉각을 유발하여 분사기 팁(37)에서 결빙을 일으킬 수 있다. 분사기 팁(37)에서의 결빙은 연료 분사기(19)의 성능을 악화시킬 수 있으므로 불리한 것이다.

노즐부(33)는 관 어셈블리(41)를 포함하며, 이 관 에셈블리는 출구(39)에서 끝나는 연료 유동로(45)를 형성하는 내부 관(43) 및 이 내부 관(43)을 둘러싸고 노즐부(33)의 단부(34)를 형성하는 외부 관(47)을 갖는다.

관 어셈블리(41)는 내부 열절연을 제공하여, 액화 기체 연료가 연료 유동로(45)를 따라 출구(39)로 가는 중에 열전달을 방지하게 된다. 또한, 관 어셈블리(41)는 주변 엔진 환경에서 오는 열을 모아서 분사기 팁(37)과 연료 유동로(45)를 따라서 출구(39)까지 가는 액화 기체 연료의 통로 사이의 열 구배에 기여하게 된다. 이렇게 모아진 열은 분사기 팁(37)에서의 결빙을 감소시키는데 도움을 줄 수 있다.

구체적으로, 내부 관(43)은 연료 유동로(45)를 따라 출구(39)까지 가는 액화 기체 연료에의 열전달을 억제하기 위해 열절연재로 형성된다. 이 실시 형태에서, 내부 관(43)은 테플론 관을 포함하는데, 하지만 다른 적절한 열절연재도 물론 사용가능하다. 또한, 외부 관(47)은 열을 모으기 위해 열전도성 재료로 형성된다. 일반적으로 외부 관(47)은 금속으로 형성되며, 하지만 다른 적절한 열전도성 재료도 물론 사용가능하다.

도시된 구성에서, 외부 관(47)은 축방향 통로(49)를 갖는 원통형 몸체(48)를 포함하며, 그 축방향 통로 안에는 내부 관(43)이 수용된다. 축방향 통로(49)는 제 1 통로부(49a) 및 제 2 통로부(49b)를 포함하며, 제 2 통로부(49b)는 단부(34)에 열려 있다. 제 1 통로부(49a)는 제 2 통로부(49b) 보다 약간 더 큰 직경을 가지며, 그래서 환형 턱(49c)이 그 두 통로부 사이의 연결부에 형성되어 있다.

상기 내부 관(43)은 관형 몸체(44)를 포함하며, 이 몸체는 연료 유동로(45)를 형성하는 중앙 보어(bore) 및 원통형 외벽(46)을 갖는다. 외벽(46)은 제 1 벽부(46a) 및 제 2 벽부(46b)를 포함하며, 제 2 벽부(46b)는 출구(39)를 형성하는 단부에 인접해 있다. 제 1 벽부(46a)는 제 2 벽부(46b) 보다 약간 더 큰 직경을 가지며, 그래서 환형 어깨부(46c)가 그 두 벽부 사이의 연결부에 형성되어 있다.

이러한 구성으로, 내부 관(43)은 외부 관(47) 내부에 수용되며, 그 내부 관의 어깨부(46c)가 도면에서 보는 바와 같이 외부 관 내부의 상기 턱(49c)에 접하게 된다. 내부 관(43)의 제 2 벽부(46b)는 제 2 통로부(49b)에 위치되는 팁을 형성한다.

외부 관(47) 내부에서의 내부 관(43)의 위치는, 외부 관(47) 내부의 환형 턱(49c)에 안착되는 내부 관의 환형 어깨부(46c)에 의해 결정된다.

외부 관(47)은 상기 분사 포트(21) 안에 시일링가능하게 수용되며, 이 분사 포트를 통해 각각의 연료 분사기(19)가 연료를 전달하며, 따라서 외부 관(47)의 자유 단부(47a)는 분사 포트(21)의 내단부(21a)에 가까이 위치되어(도 1 에 나타나 있는 바와 같이) 특히 입구 매니폴드를 포함하여 엔진 환경으로부터 열을 받을 수 있다. 자유 단부(47a)는 열전달을 위해 분사 포트(11)내의 배치를 최적화하도록 되어 있다.

외부 관(47)과 분사 포트(21) 사이의 시일링은 시일(51)로 달성되며, 본 실시 형태에서 이 시일은 O-링으로 되어 있다.

상기 관 어셈블리(41)는 가요적인 조인트(53)에 의해 분사기 몸체부(31)에 연결된다. 가요적인 조인트(53)에 의해 관 어셈블리(41)와 몸체부(31)의 사이의 관절식 운동이 가능하게 된다. 이러한 구성에 의해, 연료 레일(17)에 설치되는 연료 분사기(19)와 분사 포트(21) 사이의 정렬 불량을 수용할 수 있다. 일반적으로, 이러한 정렬 불량의 정도는 각각의 관 어셈블리(41)의 이용가능한 관절식 운동으로 수용될 수 있는 정도 내에 있다.

이 실시 형태에서, 상기 관절식 운동은 가요적인 조인트(53)의 주위로 일어나는 몸체부(31)에 대한 관 어셈블리(41)의 제한된 각회전 운동을 포함한다.

도시된 구성에서, 상기 가요적인 조인트(53)는 페룰(ferrule; 57)로 되어 있는 외부 관(47)의 내단부(55)를 포함하며, 그 페룰은 분사기 몸체부(31)에 있는 허브(59)와 결합하고 또한 연료 분사기(19)가 수용되는 연료 레일(17)의 소켓(27)과도 결합한다.

상기 페룰(57)은 상기 허브(59)가 수용되는 공동부(62)를 형성하는 둘레 측벽(61) 및 연료 레일(17)의 소켓(27)에 형성되어 있는 둘레 안착부(65)에 위치되는 둘레 어깨부(63)를 포함한다.

상기 페룰(57)은 또한 내부 관(43)의 인접 단부 주위에 배치되는 내측 공동부(67)를 형성한다. 이 내측 공동부(67)는 공동부 측벽(68) 및 공동부 내벽(69)을 갖는다.

내부 관(43)은 공동부(67)를 통과하고 분사기 몸체부(31)의 허브(59)와 대면하여 그 허브의 홈(70) 안에 위치되어 그 홈과 연통하게 된다. 내부 관(43)에 형성되어 있는 연료 유동로(45)는 상기 홈(70)을 통해 액화 기체 연료를 받는다.

상기 페룰(57)은 관 어셈블리(41)의 각회전 운동이 용이하게 일어나도록 상기 허브(59) 및 둘레 안착부(65)와 상호 작용한다.

상기 가요적인 조인트(53)는 페룰(57)의 둘레 측벽(61)과 허브(59) 사이에서 시일(71)을 더 포함한다. 이 시일(71)은 액화 기체 연료와 연료 증기의 외부 누출에 대한 일차적인 시일을 제공한다. 도시된 구성에서 시일(71)은 O-링으로 되어 있다.

상기 가요적인 조인트(53)는 내부 관(43)의 노출 단부(43a)를 둘러싸면서 공동부(67) 내에 있는 시일(73)을 더 포함한다. 이 시일(73)은 내부 관(43)의 노줄 단부(43a), 페룰(57) 내부의 공동부 측벽(68)과 공동부 내벽(69) 및 허브(59)와 시일링 결합하도록 되어 있다. 액화 기체 연료 및 연료 증기의 누출에 대한 이차적인 시일을 제공하는 것에 추가하여, 상기 시일(73)은 허브(59)와 대면하여 위치되는 내부 관(43)의 내단부와 주변 금속 외부 관(45) 사이의 접촉을 방지하여 연료가 금속에 노출되는 것을 제한하는 역할도 한다. 이는 이 지점에서 액화 기체 연료로부터의 열전달을 최소화하는데 도움이 되는데, 왜냐하면 외부 관(45)의 금속이 더 큰 열전도성을 갖고 있으며 그래서 연료와 접촉하면 추가적인 열손실이 일어날 수 있기 때문이다.

도시된 구성에서, 상기 시일(73)은 내부 관(43)의 노출 단부(43a), 공동부 측벽(68) 및 공동부 내벽(69)과의 시일링 결합을 위한 다양한 전용 시일링력을 주도록 되어 있다. 일반적으로, 이 실시 형태에서 시일(73)은 목적에 맞게 맞춤식 설계된다.

상기 시일(71, 73)은 그들의 시일링 온전성을 유지하면서 관 어셈블리(41)의 각회전 운동을 허용하도록 되어 있다.

외부 관(47)과 분사 포트(21) 사이에 있는 시일(51) 역시 그의 시일링 온전성을 유지하면서 관 어셈블리(41)의 각회전 운동을 허용하도록 되어 있다.

전술한 바로부터 분명히 알 수 있듯이, 본 실시 형태는 일반적으로 연료 레일(17)에 견고하게 설치되는 연료 분사기(19)와 분사 포트(21) 사이의 정렬 불량을 수용하는 비교적 간단하면서도 매우 효과적인 구성을 제공하며, 어떠한 정렬 불량도 일반적으로 각각의 관 어셈블리(41)의 각회전 운동으로 수용된다.

이제 도 3 을 참조하면, 제 2 실시 형태에 따른 LPI 시스템(100)이 나타나 있다. 제 2 실시 형태에 따른 이 LPI 시스템은 제 1 실시 형태에 다른 LPI 시스템(10)과 유사하며, 유사한 부분은 유사한 참조 번호로 나타나 있다.

이 제 2 실시 형태에서, 상기 허브(59)의 둘레 측벽(61)은 허브(59)에 가까이 있으며, 공간(105)을 형성하는 둘레 외부 공동부(103)를 포함하며, 그 공간에는 연료 레일(17)의 인접 부분과 시일링 결합하는 일차 시일(71)이 수용된다.

추가적으로, 시일(73)은 O-링으로 되어 있다.

이제 도 4 를 참조하면, 제 3 실시 형태에 따른 LPI 시스템(105)이 나타나 있다. 제 3 실시 형태에 따른 이 LPI 시스템은 제 1 실시 형태에 다른 LPI 시스템(10)과 유사하며, 유사한 부분은 유사한 참조 번호로 나타나 있다.

이 제 3 실시 형태에서, 시일(73)은 내부 관(43)의 노출 단부(43a), 페룰(57) 내부의 공동부 측벽(68)과 공동부 내벽(69) 및 허브(59)와의 시일링 결합을 위한 O-링으로 되어 있다.

이제 도 5 를 참조하면, 제 4 실시 형태에 따른 LPI 시스템(110)이 나타나 있다. 제 4 실시 형태에 따른 이 LPI 시스템은 제 1 실시 형태에 다른 LPI 시스템(10)과 유사하며, 유사한 부분은 유사한 참조 번호로 나타나 있다.

이 제 4 실시 형태에서, 시일(73)은 X-링으로 되어 있다.

이제 도 6 및 7 을 참조하면, 제 5 실시 형태에 따른 LPI 시스템(120)이 나타나 있다. 제 5 실시 형태에 따른 이 LPI 시스템은 제 1 실시 형태에 다른 LPI 시스템(10)과 유사하며, 유사한 부분은 유사한 참조 번호로 나타나 있다.

이 제 5 실시 형태에서, 상기 시일(73)은 일련의 개별적인 시일링 요소(121)를 포함한다. 나타나 있는 구성에서, 시일링 요소(121)는 내부 관(43)의 노즐부(43a) 둘레에서 서로 인접하는 O-링들을 포함한다. 이러한 구성으로, 일차 시일은 제 1 실시 형태에서 보다 증가된 벽두께 및 그래서 더 큰 외경을 갖는 내부 관(43)을 수용할 수 있다. 내부 관(43)의 증가된 벽두께는 개선된 열절연 특성을 준다.

전술한 실시 형태들에서, 연료 레일(17)에 설치되는 연료 분사기(19)와 분사 포트(21) 사이의 정렬 불량을 수용하는 가요성은 관 어셈블리(41)의 관절식 구성으로 제공된다. 정렬 불량을 수용하기 위한 다른 구성도 물론 가능하다. 예컨대, 관 어셈블리(41)는 정렬 불량의 수용을 위해 변형이 쉽게 되도록 구성될 수 있다. 이는 관 어셈블리(41)를 적절히 유연한 재료로 형성해서 달성될 수 있다. 이와 관련하여, 외부 관(47)은 견고하면서도 탄성적으로 가요적인 재료로 이루어질 수 있다. 내부 관(43) 역시 가요적일 필요가 있지만, 전술한 바와 같이 테플론 관으로 형성되면 어떤 경우에도 이러한 특성을 갖게 될 것이다.

추가적으로, 전술한 실시 형태에서, 각 관 어셈블리(41)의 외부 관(47)은 연료 분사기(19)에 결합된다. 외부 관(47)은 연료 레일(17)의 일 부분으로 이루어질 수도 있다.

이러한 일 구성이 도 8 에 나타나 있는 제 6 실시 형태의 LPI 시스템(130)이다. 제 6 실시 형태에 따른 LPI 시스템(130)은 몇몇 점에서 앞의 실시 형태들과 유사하며, 유사한 부분은 적절한 경우 유사한 참조 번호로 나타나 있다.

이 실시 형태에서, 외부 관(47)은 내부 관(43)과는 별개로 제공되며, 각각의 분사기 소켓(27)에 연결되도록 되어 있다. 분사기(19)가 분사기 소켓(27) 안에 설치될 때 내부 관(43)은 외부 관(47) 안으로 삽입된다.

나타나 있는 구성에서, 외부 관(47)은 나사 연결부(131)에 의해 분사기 소켓(27)에 부착된다.

외부 관(47)은 연료 레일(17)과 분사 포트(21) 사이의 정렬 불량을 수용하기 위해 쉽게 변형될 수 있게 구성되어 있다. 이는 외부 관(47)을 적절히 유연한 재료로 형성해서 달성될 수 있다. 이와 관련하여, 연료 레일(17)과 분사 포트(21) 사이의 정렬 불량을 수옹하기 위해 필요한 변형을 위해 견고하면서도 탄성적으로 가요적인 재료로 외부 관(47)을 만들 수 있다.

이제 도 9 를 참조하면, 제 7 실시 형태에 따른 LPI 시스템(140)이 나타나 있다. 제 7 실시 형태에 따른 이 LPI 시스템은 제 6 실시 형태에 다른 LPI 시스템(130)과 유사하며, 유사한 부분은 유사한 참조 번호로 나타나 있다. 이 제 7 실시 형태에서, 외부 관(47)은 분리 연결에 의해 부착되는 것이 아니라 분사기 소켓(27)과 일체적으로 형성되어 있다 특히, 외부 관(47)은 연료 레일(17)의 일 부분으로서 형성될 수 있다.

상이한 실시 형태들에 대한 전술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 견고하게 부착되는 복수의 분사기를 갖는 강성 연료 레일이 흡기 매니폴드에 있는 복수의 고정된 포트에 끼워맞춤되거나 연결될 필요가 있는 다실린더 엔진에 특히 적용될 수 있다. 이는, 전술한 실시 형태들에서 관 어셈블리를 참조하여 설명한 바와 같이, 가요적으로 설치될 수 있는 연결용 연장부를 제공함으로써 주로 달성된다.

본 발명은 현재 측면 공급 연료 분사기의 사용시 일반적으로 강성 연료 레일에의 견고한 연결이 필요한 다실린더 LPI 연료 시스템에 적용되는데 특히 적합하지만, 본 발명의 적용 대상은 이러한 LPI 연료 시스템에만 한정되지 않고, 비기체 연료를 사용하는 다른 다실린더 엔진에도 마찬가지로 적용될 수 있다.

본 발명의 범위는 설명한 다양한 실시 형태의 범위에 한정되지 않는다.

본 명세서 및 청구 범위 전체에 걸쳐, 다른 언급이 없으면, "포함한다" 또는 "포함하는"과 같은 말은 진술된 완전체 또는 완전체의 그룹을 포함하는 것을 암시하며 다른 완전체 또는 완전체의 그룹을 배제하는 것은 아님을 이해해야 한다.

Claims (26)

1. 분사 출구를 갖는 연료 분사기, 이 연료 분사기가 지지되는 연료 레일, 연료 분사기의 출구에서 나오는 연료가 배출되는 단부를 갖는 팁, 몸체부와 노즐부를 포함하며, 상기 팁은 분사 포트에 위치되며, 또한 그 팁은 상기 연료 레일과 분사 포트 사이의 정렬 불량을 수용하도록 가요적인 구성으로 되어 있고, 상기 가요적인 구성은 상기 노즐부와 몸체부 간의 관절식 운동을 제공하는 상기 몸체부와 노즐부 사이의 가요적인 조인트에 의해 제공되는, 연료 분사 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 연료 레일은 단일의 연료 분사기를 지지하는 연료 분사 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 연료 레일은 서로 떨어져 있는 복수의 연료 분사기들을 지지하도록 되어 있는 연료 분사 어셈블리.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 팁은 관절식 구성으로 되어 있는 연료 분사 어셈블리.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 관절식 구성은 팁과 연료 어셈블리에 있어서 그 팁이 연결되는 부분 사이의 조인트를 포함하는 연료 분사 어셈블리.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 관절식 구성은 상기 팁의 관절화를 가능하게 하기 위해 그 팁의 내부에 있는 조인트를 포함하는 연료 분사 어셈블리.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노즐부는 상기 팁을 형성하는 연장부로 되어 있는 연료 분사 어셈블리.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 노즐부로 형성되는 팁은 가요적인 조인트로 상기 몸체부에 연결되는 연료 분사 어셈블리.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 노즐부는 연료 유동로를 형성하는 내부 관 및 이 내부 관을 둘러싸는 외부 관을 포함하며, 이들 내부 및 외부 관은 관 어셈블리를 제공하는 연료 분사 어셈블리.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 관 어셈블리는 가요적인 조인트로 분사기 몸체에 연결되는 연료 분사 어셈블리.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가요적인 조인트는 페룰(ferrule)로 되어 있는 외부 관의 내단부를 포함하며, 그 페룰은 분사기 몸체부에 있는 허브와 결합하고 또한 연료 분사기가 수용되는 분사 포트와도 결합하게 되는 연료 분사 어셈블리.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 페룰은 상기 허브를 수용하는 공동부를 형성하는 둘레 측벽 및 상기 분사 포트에 형성되어 있는 둘레 안착부에 위치되는 둘레 어깨부를 포함하며, 상기 페룰은 관 어셈블리의 각회전 운동이 용이하게 일어나도록 상기 허브 및 둘레 안착부와 상호 작용하는 연료 분사 어셈블리.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가요적인 조인트는 페룰의 둘레 측벽과 허브 사이에 있는 제 1 시일을 더 포함하는 연료 분사 어셈블리.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 페룰은 내측 공동부를 형성하고, 상기 내부 관이 허브와 유체 연통되어 그 허브로부터 액화 기체 연료를 받기 위해 상기 공동부를 통과하며, 상기 공동부 내에서 내부 관의 인접 단부 주위에 제 2 시일이 제공되며, 이 제 2 시일은 내부 관의 인접 단부, 페룰 및 허브와 시일링 결합하도록 되어 있는 연료 분사 어셈블리.
15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팁은 연료 레일과 일체적으로 형성되어 있거나 또는 그에 연결되어 있는 연료 분사 어셈블리.
16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 분사기는 측면 공급 분사기를 포함하는 연료 분사 어셈블리.
17. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 연료 분사 어셈블리를 위한 연료 분사기.
18. 분사 출구, 몸체부, 노즐부 및 연료 분사기의 출구에서 나오는 연료가 배출되는 단부를 갖는 팁을 구비하며, 이 팁은 분사 포트에 위치되며, 또한 그 팁은 연료 분사기가 지지되는 연료 레일과 상기 팁이 시일링가능하게 위치되는 분사 포트 사이의 정렬 불량을 수용하도록 가요적인 구성으로 되어 있고, 상기 가요적인 구성은 상기 노즐부와 몸체부 간의 관절식 운동을 제공하는 상기 몸체부와 노즐부 사이의 가요적인 조인트에 의해 제공되는, 연료 분사기.
19. 몸체부 및 연료가 배출되는 단부를 갖는 팁을 형성하는 노즐부를 포함하며, 상기 팁은 분사 포트에 위치되며, 또한 그 팁은 연료 분사기가 지지되는 연료 레일과 상기 팁이 시일링가능하게 위치되는 분사 포트 사이의 정렬 불량을 수용하도록 가요적인 구성으로 되어 있고, 상기 가요적인 구성은 상기 노즐부와 몸체부 간의 관절식 운동을 제공하는 상기 몸체부와 노즐부 사이의 가요적인 조인트에 의해 제공되는, 연료 분사기.
20. 다실린더 내연기관에 기체 연료를 액상 분사(LPI)하기 위한 시스템으로서, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 연료 분사 어셈블리를 포함하는 시스템.
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