KR102312717B1 - Lpdi 차량의 연료레일 연결구조 - Google Patents

Lpdi 차량의 연료레일 연결구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LPDI 차량의 연료레일을 구성하기 위한 연결구조에 있어서: 유로공(25)을 갖춘 메인파이프(20); 상기 메인파이프(20)에 제1접합면(31)을 이용하여 다수로 접합되고, 메인파이프(20)와 연통되는 유로공(35)을 갖춘 인젝터홀더(30); 및 상기 인젝터홀더(30)와 각각 인접하게 연결되도록 상기 메인파이프(20)에 접합되는 마운팅홀더(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, LPDI 차량에서 인젝터에 결합되는 인젝터홀더 및 엔진에 결합되는 마운팅홀더로 연료레일을 구성함에 전체적으로 환봉 소재를 기반으로 하면서 인젝터홀더 및 마운팅홀더간의 결합부 형상을 단순하게 변경하여 제조성과 강성을 증대시키고 원가절감을 도모하는 효과가 있다.

Description

LPDI 차량의 연료레일 연결구조 {Fuel rail connection structure for LPDI automobile}
본 발명은 LPDI 차량의 연료계통에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 인젝터를 통해 엔진의 실린더에 액상의 LPG 연료를 직접 분사하는 LPDI 차량의 연료레일 연결구조에 관한 것이다.
친환경 고효율 차량에 대한 관심이 증대되면서 다양한 대체 연료가 적용되고 있다. 그 중에서 LPG 연료는 가솔린에 비하여 탄소 함량비가 적어 이산화탄소 배출량 저감에 유리하다. LPG 연료 차량의 경우 LPI 방식에서 LPDI(Liquefied Petroleum-gas Direct Injection) 방식으로 발전된다. LPDI 차량은 연료계통의 제어를 통하여 액상 LPG를 엔진의 실린더 내부로 직접 분사한다. 연료계통은 고압과 진동에 대응하는 요소 외에 양산성을 반영하는 최적화 설계가 요구된다.
도 1 및 도 4를 참조하면, LPDI 차량의 연료계통에 적용되는 연료레일(10)을 도시한다. 연료레일(10)은 메인파이프(20) 상에 인젝터홀더(30)와 마운팅홀더(40)를 갖춘다. 메인파이프(20)의 내측 유로공(25)을 통하여 공급되는 LPG 연료는 인젝터를 통하여 엔진 실린더에 분사된다. 연료레일(10)은 메인파이프(20), 인젝터홀더(30), 마운팅홀더(40)를 연결하는 구조의 최적화도 중요하다.
이와 관련하여 한국 등록특허공보 제1160446호, 한국 공개특허공보 제2011-0016140호 등의 선행특허를 참조할 수 있다.
전자는 인젝터 컵의 모체 및 인젝터 홀더의 모체를 연결오목부로 일체화하여 형성되는 인젝터 컵 유닛을 강봉에 접합하는 방식으로 제조시간 단축과 제조 단가 저감을 기대한다. 후자는 브리지로 연결되어 일체화되는 인젝터 컵과 마운트 구조물을 메인 파이프에 용착하여 제조성을 향상하는 한편 조립위치 정밀도 확보가 용이한 효과를 기대한다.
다만, 상기한 선행문헌에 의하면 적어도 부분적으로 정밀주조 공법이 필요하기에 양산성 향상을 도모하는 측면에서 개선의 여지를 보이고 있다.
한국 등록특허공보 제1160446호 "연료분사관 연결용 인젝터 컵 유닛 및 그 제조 방법" (공개일자 : 2012.06.28.) 한국 공개특허공보 제2011-0016140호 "직분식 연료레일의 마운트 구조체" (공개일자 : 2011.02.17.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 별도의 브릿지 구조 등을 배제하여 정밀주조 공법 없이도 정밀도와 기계적 특성을 유지하도록, 환봉 소재를 기반으로 접합부 면적을 증대하여 고압과 반복적인 강한 충격에도 우수한 피로강도와 내구성을 가지는 동시에 제작성 및 원가 측면에서 유리한 LPDI 차량의 연료레일 연결구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 LPDI 차량의 연료레일을 구성하기 위한 연결구조에 있어서: 유로공을 갖춘 메인파이프; 상기 메인파이프에 제1접합면을 이용하여 다수로 접합되고, 메인파이프와 연통되는 유로공을 갖춘 인젝터홀더; 및 상기 인젝터홀더와 각각 인접하게 연결되도록 상기 메인파이프에 접합되는 마운팅홀더;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 메인파이프, 인젝터홀더, 마운팅홀더는 표준규격의 환봉 소재를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제1접합면은 메인파이프의 외면과 일치하는 원호형 요홈으로 형성되고, 브레이징 처리된 금속 용가재로 접합력을 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 인젝터홀더 및 상기 마운팅홀더는 일정 영역에 평면부를 형성한 제2접합면 상에 금속 용가재로 브레이징 처리하여 접합력을 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 변형예로서, 상기 제2접합면은 상호 긴밀하게 맞물리는 일측의 요부와 타측의 철부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, LPDI 차량에서 인젝터에 결합되는 인젝터홀더 및 엔진에 결합되는 마운팅홀더로 연료레일을 구성함에 전체적으로 환봉 소재를 기반으로 하면서 인젝터홀더 및 마운팅홀더간의 결합부 형상을 단순하게 변경하여 제조성과 강성을 증대시키고 원가절감을 도모하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 연료레일의 외형을 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 연료레일을 횡단하여 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 연료레일을 종단하여 나타내는 구성도
도 4는 종래의 연료레일의 주요부를 나타내는 구성도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 LPDI 차량의 연료레일을 구성하기 위한 연결구조에 관하여 제안한다. 액상의 LPG 연료를 인젝터에서 엔진 실린더로 직접 분사하는 LPDI 차량을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면 유로공(25)을 갖춘 메인파이프(20)를 구비한다. 메인파이프(20)는 내부에 동심으로 형성되는 유로공(25)에서 일단을 유입구(21)로 개방하고 타단을 엔드캡(22)으로 폐쇄한다. 연료레일(10)은 메인파이프(20)의 일측으로 센서포트를 갖춘다.
본 발명에 따르면 메인파이프(20)와 연통되는 유로공(35)을 갖춘 인젝터홀더(30)가 상기 메인파이프(20)에 제1접합면(31)을 이용하여 다수로 접합되는 구조를 이루고 있다. 도 1 및 도 2에서 메인파이프(20)의 외면에 직교하는 방향으로 4개의 인젝터홀더(30)가 접합된다. 인젝터홀더(30)는 하측으로 인젝터(도시 생략)와 결합되고 유로공(35)을 통하여 연료를 송출한다. 제1접합면(31)은 메인파이프(20)와 인젝터홀더(30) 간에 충분한 접촉면적을 확보하도록 구성된다. 메인파이프(20)보다는 인젝터홀더(30)의 가공을 통하여 접촉면적을 넓히는 것이 좋다.
본 발명에 따른 마운팅홀더(40)는 상기 인젝터홀더(30)와 각각 인접하게 연결되도록 상기 메인파이프(20)에 접합되는 구조를 이루고 있다. 도 1 및 도 2에서, 4개의 마운팅홀더(40)가 각각의 인젝터홀더(30)에 인접하게 배치된다. 마운팅홀더(40)는 체결공(41)을 통하여 엔진과 결합되어 연료레일의 하중을 감당한다. 메인파이프(20)와 마운팅홀더(40)의 접합에 있어서 전술한 제1접합면(31)과 동일한 방식을 적용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 종래의 연료레일을 구성하는 메인파이프(20), 인젝터홀더(30), 마운팅홀더(40)가 나타난다. 마운팅홀더(40)의 편측에 위치하는 브릿지(45)는 인젝터홀더(30)의 편측에 브레이징으로 접합된다. 마운팅홀더(40)에 브릿지(45)를 구현하기 위해서는 1차로 정밀주조로 성형 후 인젝터홀더(30)와 접합되는 면을 2차로 가공하여야 한다. 정밀주조는 공법의 한계에 따라 생산성이 저하됨은 물론 치수 정밀도와 기계적 특성이 좋지 않아 제품의 기능 및 생산단가 측면에서 모두 상당히 불리하게 작용한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 메인파이프(20), 인젝터홀더(30), 마운팅홀더(40)는 표준규격의 환봉 소재를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 한다. 인젝터홀더(30)와 마운팅홀더(40)를 연결하는 종래의 브릿지(45)를 제외하면 원통형 구조에 가까우므로 표준규격의 환봉 소재를 사용할 수 있다. 환봉은 내부에 유로를 갖춘 관부재도 포함하는 의미로 정의한다. 브릿지(45)를 제외함에 따라 정밀주조도 배제할 수 있다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제1접합면(31)은 메인파이프(20)의 외면과 일치하는 원호형 요홈으로 형성되고, 브레이징 처리된 금속 용가재로 접합력을 유지하는 것을 특징으로 한다.
도 3을 참조하면, 인젝터홀더(30)가 원호형 요홈의 제1접합면(31)을 통하여 메인파이프(20)에 접합된 상태를 나타낸다. 환봉 소재인 인젝터홀더(30)를 절삭가공하여 제1접합면(31)과 유로공(35)을 형성한다. 환봉 소재인 메인파이프(20)에 대한 가공을 최소로 유지하여도 인젝터홀더(30)의 접합에 의한 유로공(25)(35)의 연통이 가능하다. 브레이징은 접합이 용이하면서 후 가공이 필요 없어 양산에 유리하게 적용된다. 브레이징의 용가재는 환봉 소재에 대응하여 동(Cu)계 또는 니켈(Ni)계 합금을 사용한다. 특히 후자의 용가재는 고온 강도가 높고, 내식성 및 고온 내산화성이 우수하다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 인젝터홀더(30) 및 상기 마운팅홀더(40)는 일정 영역에 평면부(42)를 형성한 제2접합면(32) 상에 금속 용가재로 브레이징 처리하여 접합력을 유지하는 것을 특징으로 한다.
도 3에서, 마운팅홀더(40)가 원호형 요홈의 제1접합면(31)을 통하여 메인파이프(20)에 접합된 상태를 나타낸다. 환봉 소재인 마운팅홀더(40)를 절삭가공하여 제1접합면(31), 제2접합면(32), 체결공(41)을 형성한다. 제2접합면(32)은 인젝터홀더(30)와 마운팅홀더(40)가 대향하는 부분에 평면부(42)를 형성하므로 종래의 브릿지(45)를 제작하기 위한 금형을 사용하지 않을 뿐만 아니라 접합면적이 좁아 구조적 강성이 약한 단점을 보완한다.
본 발명의 변형예로서, 상기 제2접합면(32)은 상호 긴밀하게 맞물리는 일측의 요부(33)와 타측의 철부(43)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 3에서, 인젝터홀더(30)와 마운팅홀더(40) 간에 접촉을 이루는 제2접합면(32)의 평면부(42)에 맞물림 구조의 요부(33) 및 철부(43)가 나타낸다. LPDI 차량의 연료레일(10)은 150bar 이상의 고압과 진동에 의한 피로를 견뎌야 하므로 제2접합면(32)의 평면부(42)에 형성되는 요부(33)와 철부(43)를 통하여 브레이징 면적을 증대하면서 응력을 분산하여 충분한 접합 강도ㆍ강성을 확보한다.
본 발명의 제반 구성을 연계하면 연료레일(10)의 피로에 의하여 브레이징 접합부에 발생할 수 있는 미세한 크랙이 고압의 연료분사에 의해 크게 성장하여 연료레일 결합체의 파손을 유발하는 현상을 방지한다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 연료레일
20: 메인파이프 21: 유입구
22: 엔드캡 25: 유로공
30: 인젝터홀더 31: 제1접합면
32: 제2접합면 33: 요부
35: 유로공 40: 마운팅홀더
41: 체결공 42: 평면부
43: 철부 45: 브릿지

Claims (5)

  1. LPDI 차량의 연료레일을 구성하기 위한 연결구조에 있어서:
    유로공(25)을 갖춘 메인파이프(20);
    상기 메인파이프(20)에 제1접합면(31)을 이용하여 다수로 접합되고, 메인파이프(20)와 연통되는 유로공(35)을 갖춘 인젝터홀더(30); 및
    상기 인젝터홀더(30)와 각각 인접하게 연결되도록 상기 메인파이프(20)에 접합되는 마운팅홀더(40);를 포함하되,
    상기 메인파이프(20), 인젝터홀더(30), 마운팅홀더(40)는 표준규격의 환봉 소재를 사용하여 형성되고,
    상기 인젝터홀더(30) 및 상기 마운팅홀더(40)는 일정 영역에 평면부(42)를 형성한 제2접합면(32) 상에 금속 용가재로 브레이징 처리하여 접합력을 유지하며,
    상기 제2접합면(32)은 상호 긴밀하게 맞물리는 일측의 요부(33)와 타측의 철부(43)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LPDI 차량의 연료레일 연결구조.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1접합면(31)은 메인파이프(20)의 외면과 일치하는 원호형 요홈으로 형성되고, 브레이징 처리된 금속 용가재로 접합력을 유지하는 것을 특징으로 하는 LPDI 차량의 연료레일 연결구조.
  4. 삭제
  5. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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