KR102319019B1 - 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관 - Google Patents

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Abstract

혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관이 개시된다. 상기 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관은, 일측 외부에 연료를 분사하는 인젝터가 설치되고, 엔진 외부로부터 공기가 유입되고, 유입된 공기와 상기 인젝터로부터 분사되는 연료가 혼합된 혼합기를 각 기통별 연소실로 공급하기 위한 내연기관의 흡기 다기관에 있어서, 외부로부터 공기가 유입되는 입구; 및 상기 입구를 통해 유입된 공기와 상기 인젝터로부터 분사되는 연료가 혼합된 혼합기를 각 기통으로 이송하기 위해 각 기통과 연결되는 흡기관;을 포함하되, 상기 흡기관에는, 상기 인젝터로부터 분사되는 연료를 공급받기 위해 상기 인젝터와 연결되고, 내주면 일측에 밀착되도록 내부에 공간이 마련된 원형의 링 형태로 형성된 몸체부; 및 상기 몸체부 일측으로 일정 간격마다 복수 개의 형성되어 상기 몸체부에 수용된 연료가 분사되기 위한 분사홀을 포함하고, 상기 인젝터로부터 분사되는 연료를 공급받아 연료 분사량 및 분사압력을 미세하게 조절하여 연료를 분사하고, 상기 흡기관으로 유입된 공기와의 혼합이 원활하게 이루어지도록 도모하며, 상기 각 흡입관으로 유입되는 각 기통별 공기의 편차를 고려하여 전체 기통에 대해 균일한 폭발 압력을 발생시킬 수 있는 혼합기가 형성되도록하기 위한 연료분사장치가 더 구비될 수 있다.

Description

혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관{INTAKE MANIFOLD EQUIPPED WITH A FUEL INJECTION DEVICE TO IMPROVE MIXING PERFORMANCE}
본 발명은 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 각 기통별로 공급되는 연료를 개별적으로 미세하게 제어하여, 흡기 다기관을 통해 연소실로 공급되는 공기와 연료의 조합인 혼합기의 혼합성능을 개선함으로써, 흡기 다기관을 통해 각 기통별 흡기관으로 유입되는 공기의 편차에 의한 연소 불균형을 방지하고, 연소효율을 향상시킬 수 있도록 한 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 및 선박 등에 사용되는 내연기관 엔진은 기본적으로 흡기 다기관을 통해 외부로부터 유입되는 공기와 엔진의 각 기통과 연결되는 각 흡기관에 설치되는 인젝터에서 분사된 연료가 혼합되어 혼합기 형성한 상태에서 각 기통별 흡기밸브를 통해 연소실내로 공급되면 점화플러그를 통해 점화가 이루어지면서 폭발 행정이 이루어지고 있다.
이때, 흡기 다기관으로 유입되는 공기는 하나의 통로를 통해 유입된 후 각 기통과 연결된 복수 개의 흡기관 각각으로 분산되어 공기가 보내지는데, 이 경우 흡기 다기관의 입구와 가까운 위치의 흡기관과 입구와 먼 위치의 흡기관으로 유입되는 공기는 유속 및 밀도의 차이가 발생할 수밖에 없는 구조적인 문제를 가지고 있다. 이러한 문제를 최소화하기 위해 흡기 다기관의 형상 및 절곡된 구조 등을 개선하고 있지만 그 구조에 따른 문제를 완전히 해결하기에는 어려움이 있다.
이와 같은 흡기 다기관의 구조적인 문제로 인해 각 기통으로 공급되는 공기의 양, 압력, 밀도, 유속의 차이 등으로 인해 인젝터로부터 분사되는 연료와 결합되어 혼합기를 형성할 경우 혼합 성능이 저하되는 문제가 있다.
한편, 종래에는 연료와 공기의 혼합을 촉진하는 '연료혼합수단을 구비한 내연기관용 밸브시트 조립체(대한민국 등록특허 10-0660369)'가 제안된 바 있다.
상기 종래의 연료혼합수단을 구비한 내연기관용 밸브시트 조립체는 연소실에 가까운 지점인 밸브시트에 연료혼합수단을 설치하여, 공기와 연료의 혼합기의 유동에 와류를 형성하고 연료와 공기가 적절히 혼합된 상태에서 연소실로 진입하하도록 하고, 밸브의 왕복운동에 따른 충격과 무관하게 연소실에서 가까운 지점에서 혼합기에 와류를 형성할 수 있도록 하여 연료와 공기가 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하고 있다.
하지만, 상기 종래의 연료혼합수단을 구비한 내연기관용 밸브시트 조립체는 연소실로 공급되는 공기의 흐름을 제어함으로써 혼합기 성능을 향상시키는 구조로서, 흡기 다기관을 통해 유입되는 공기를 보다 효과적으로 연료와 혼합시키는 방식이지만 근본적으로 흡기 다기관의 구조에 따른 공기 유입의 문제를 해결할 수 없고, 또한 각 기통별 유입되는 공기의 환경을 개별적으로 제어할 수는 없는 문제를 가지고 있다.
따라서, 혼합기의 혼합성능 및 각 기통별 개별적인 제어가 불가능하여, 엔진 구동 시 각 기통별 연소불균형이 발생하여 노킹 및 진동이 발생하고 최종적으로 연소효율이 저하되는 문제를 해결하기 어려운 문제가 있다.
대한민국 등록특허 10-0660369
본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 각 기통별로 공급되는 연료를 개별적으로 미세하게 제어하여, 흡기 다기관을 통해 연소실로 공급되는 공기와 연료의 조합인 혼합기의 혼합성능을 개선함으로써, 흡기 다기관을 통해 각 기통별 흡기관으로 유입되는 공기의 편차에 의한 연소 불균형을 방지하고, 연소효율을 향상시킬 수 있도록 한 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관은, 일측 외부에 연료를 분사하는 인젝터가 설치되고, 엔진 외부로부터 공기가 유입되고, 유입된 공기와 상기 인젝터로부터 분사되는 연료가 혼합된 혼합기를 각 기통별 연소실로 공급하기 위한 내연기관의 흡기 다기관에 있어서, 외부로부터 공기가 유입되는 입구; 및 상기 입구를 통해 유입된 공기와 상기 인젝터로부터 분사되는 연료가 혼합된 혼합기를 각 기통으로 이송하기 위해 각 기통과 연결되는 흡기관;을 포함하되, 상기 흡기관에는, 상기 인젝터로부터 분사되는 연료를 공급받기 위해 상기 인젝터와 연결되고, 내주면 일측에 밀착되도록 내부에 공간이 마련된 원형의 링 형태로 형성된 몸체부; 및 상기 몸체부 일측으로 일정 간격마다 복수 개의 형성되어 상기 몸체부에 수용된 연료가 분사되기 위한 분사홀을 포함하고, 상기 인젝터로부터 분사되는 연료를 공급받아 연료 분사량 및 분사압력을 미세하게 조절하여 연료를 분사하고, 상기 흡기관으로 유입된 공기와의 혼합이 원활하게 이루어지도록 도모하며, 상기 각 흡입관으로 유입되는 각 기통별 공기의 편차를 고려하여 전체 기통에 대해 균일한 폭발 압력을 발생시킬 수 있는 혼합기가 형성되도록하기 위한 연료분사장치가 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 분사홀은, 상기 흡기관 중심 부분을 향해 연료가 분사되도록 상기 몸체부 내주면을 따라 일정간격마다 복수 개가 형성될 수 있다.
또한, 상기 분사홀은, 상기 몸체부 내주면을 따라 하나의 라인을 이루도록 일정간격마다 복수 개의 홀로 이루어진 홀그룹으로 구성되고, 상기 홀그룹은 길이 방향으로 기설정영역내에서 연속적으로 복수 개가 배열될 수 있다.
또한, 상기 분사홀은, 인접한 홀그룹에 형성된 홀의 위치가 서로 다르게 엇갈리게 형성될 수 있다.
또한, 상기 분사홀은, 홀 각각이 상기 몸체부의 전면 방향 또는 후면 방향을 향해 서로 엇갈린 방향을 향하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 몸체부는, 원통형으로 형성되되, 내부에 공간을 가지도록 형성되고, 상기 인젝터와 연결되어 상기 인젝터로부터 연료를 공급받는 제1분리몸체; 및 원통형으로 형성되되, 상기 제1분리몸체 내주면에 밀착된 상태로 슬라이딩되는 제2분리몸체;를 포함하고, 상기 제1분리몸체 및 상기 제2분리몸체가 접하는 일측 부분에는 각각 제1분사홀이 형성되며, 상기 제1회전몸체와 상기 제2회전몸체의 상기 제2분사홀은 상기 제1회전몸체와 상기 제2회전몸체가 회전될 경우 홀이 확장되거나 축소되도록 홀의 일부가 서로 중첩되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 흡기관에는 상기 흡기관 각각으로 유입되는 공기의 압력을 측정하기 위한 압력센서가 구비되고, 상기 압력센서로부터 측정된 상기 흡기관으로 유입되는 공기의 압력값에 따라 상기 제1분리몸체와 상기 제2분리몸체가 확장되거나 축소되도록 슬라이딩 동작을 제어하기 위한 분사제어모듈이 구비되어, 상기 압력센서를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 미만일 경우, 상기 분사제어모듈이 상기 제1분리몸체와 상기 제2분리몸체가 확장되되도록 슬라이딩 동작되어 제1분사홀이 확장되도록 동작을 제어하고, 상기 압력센서를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 초과일 경우, 상기 분사제어모듈이 상기 제1분리몸체와 상기 제2분리몸체가 축소되도록 슬라이딩 동작되어 제1분사홀이 축소되도록 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기 몸체부는, 내부에 공간이 마련된 원형의 링 형태로 형성되되, 각각의 내부공간을 가지되 서로 연통되록 내측과 외측에 서로 접한 상태로 회전하는 제1회전몸체 및 제2회전몸체로 구성되고, 상기 제1회전몸체 및 상기 제2회전몸체가 접하는 일측 부분에는 각각 제2분사홀이 형성되고, 상기 각각의 제2분사홀은 상기 제1회전몸체와 상기 제2회전몸체가 회전될 경우 홀이 확장되거나 축소되도록 홀의 일부가 서로 중첩되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 흡기관에는 상기 흡기관 각각으로 유입되는 공기의 압력을 측정하기 위한 압력센서가 구비되고, 상기 압력센서로부터 측정된 상기 흡기관으로 유입되는 공기의 압력값에 따라 상기 제1회전몸체와 상기 제2회전몸체가 회전하도록 동작을 제어하기 위한 분사제어모듈이 구비되어, 상기 압력센서를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 미만일 경우, 상기 분사제어모듈이 상기 제1회전몸체와 상기 제2회전몸체가 회전되어 제2분사홀이 확장되도록 동작을 제어하고, 상기 압력센서를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 초과일 경우, 상기 분사제어모듈이 상기 제1회전몸체와 상기 제2회전몸체가 회전되어 제2분사홀이 축소되도록 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기 흡기관에는, 공기와 연료가 혼합되는 공간 일측에 설치되고, 상기 연료분사장치의 연료 분사 시점마다 압축공기를 분사하여 공기와 연료의 혼합을 촉진시키기 위한 에어펄싱부가 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관은, 흡기 다기관의 각 기통과 연결된 흡기관 내에 연료량 및 압력 등 연료 흐름을 미세하게 제어할 수 있는 연료분사장치를 구비하여, 각 기통간 유입되는 공기 편차 정도를 고려하여 각 기통별로 공급되는 연료를 개별적으로 미세하게 제어하고, 흡기 다기관을 통해 연소실로 공급되는 공기와 연료의 조합인 혼합기의 혼합성능을 개선함으로써, 흡기 다기관을 통해 각 기통별 흡기관으로 유입되는 공기의 편차에 의한 연소 불균형을 방지하여 엔진 구동 시 발생하는 노킹 및 진동을 최소화하고, 연소효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료분사장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료분사장치의 사시도.
도 4는 분사홀이 몸체부의 전면 및 후면 방향을 향해 엇갈리게 형성된 모습을 나타낸 연료분사장치의 단면도.
도 5는 제1분리몸체 및 제2분리몸체로 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료분사장치의 사시도.
도 6은 도 5의 연료분사장치가 적용된 흡기 다기관 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.
도 7은 제1회전몸체 및 제2회전몸체로 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료분사장치의 사시도.
도 8은 도 7의 연료분사장치가 적용된 흡기 다기관 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.
도 9는 에어펄싱부가 설치된 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관의 개략적인 단면도.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관은 각 기통별로 공급되는 연료를 개별적으로 미세하게 제어하여, 흡기 다기관을 통해 연소실로 공급되는 공기와 연료의 조합인 혼합기의 혼합성능을 개선함으로써, 흡기 다기관을 통해 각 기통별 흡기관으로 유입되는 공기의 편차에 의한 연소 불균형을 방지하고, 연소효율을 향상시킬 수 있도록 한 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관의 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료분사장치의 단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관(이하, 흡기 다기관이라 함)(10)은, 크게 입구(11) 및 흡기관(12)를 포함하되, 상기 흡기관(12)에는 연료분사장치(100)가 구비될 수 있다.
상기 흡기 다기관(10)은 엔진(1) 외부로부터 공기가 유입되어 각 기통별 연소실(2)로 공기를 공급하기 위한 내연기관의 흡기 다기관으로서, 기본적으로 하나의 통로인 입구(11)를 통해 엔진(1) 외부로부터 공기가 유입되고, 유입된 공기는 하나의 통로가 각 기통별 연소실(2)과 연결되도록 분기되어 각 기통 개수에 대응하는 복수 개의 흡기관(12)이 각 기통의 연소실(2)과 연결되도록 구성된다. 즉, 흡기 다기관(10)은 기본적으로 공지된 종래의 흡기 다기관(10)의 형태와 유사하게 형성될 수 있다.
한편, 상기 인젝터(3)는 상기 복수 개의 흡기관(12) 각각의 일측 외부에 노출되도록 설치되고 연료펌프(미도시) 등의 펌핑수단에 의해 연료를 분사하는 부분이다.
즉, 본 발명의 흡기 다기관(10)은 일측 외부에 연료를 분사하는 인젝터(3)가 설치되고, 엔진(1) 외부로부터 공기가 유입되고, 유입된 공기와 상기 인젝터(3)로부터 분사되는 연료가 혼합된 혼합기를 각 기통별 연소실(2)로 공급하기 위한 것이다.
한편, 상기 흡기관(12)에는, 상기 인젝터(3)로부터 분사되는 연료를 공급받기 위해 상기 인젝터(3)와 연결되고, 내주면 일측에 밀착되도록 내부에 공간이 마련된 원형의 링 형태로 형성된 몸체부(110) 및 상기 몸체부(110) 일측으로 일정 간격마다 복수 개의 형성되어 상기 몸체부(110)에 수용된 연료가 분사되기 위한 분사홀(120)을 포함하는 연료분사장치(100)가 설치될 수 있다.
상기 연료분사장치(100)는 상기 인젝터(3)로부터 분사되는 연료를 공급받아 연료 분사량 및 분사압력을 미세하게 조절하여 연료를 분사하고, 상기 흡기관(12)으로 유입된 공기와의 혼합이 원활하게 이루어지도록 도모하며, 상기 각 흡입관(12)으로 유입되는 각 기통별 공기의 편차를 고려하여 전체 기통에 대해 균일한 폭발 압력을 발생시킬 수 있는 혼합기가 형성되도록하기 위한 부분이다.
이러한 상기 연료분사장치(100)는 각 기통당 1개씩 상기 흡기관(12) 내에 인젝터(3)와 연결되도록 설치될 수 있고, 상기 인젝터(3)를 거쳐 연료분사장치(100)로부터 연료가 분사되어 흡기관(12)으로 유입된 공기와 혼합됨으로써 혼합기가 형성될 수 있다. 도면에 구체적으로 도시하지는 않았지만 인젝터(3)에서 분사되는 연료가 연료분사장치(100)로 이송되기 위한 배관(미도시)이 추가적으로 구성될 수도 있다.
상기 몸체부(110)는 내부에 공간이 마련된 원형의 띠 형상으로 형성된 것으로, 외주면은 흡기관(12)의 내주면과 밀착되도록 설치되고, 내주면에는 내주면 둘레를 따라 일정간격마다 복수 개의 분사홀(120)이 형성될 수 있다.
즉, 상기 인젝터(3)에서 분사된 연료는 상기 몸체주(110) 내부 공간으로 이송된 후 상기 복수 개의 분사홀(120)을 통해 흡기관(12) 내부 공간으로 연료를 분사할 수 있게 된다. 이렇게 분사홀(120)을 통해 분사된 연료는 흡기관(12)으로 유입된 공기와 혼합됨으로써 혼합기가 형성될 수 있다.
한편, 상기 분사홀(120)은 상기 흡기관(12) 중심 부분을 향해 연료가 분사되도록 상기 몸체부(110) 내주면을 따라 일정간격마다 복수 개가 형성될 수 있다. 즉, 상기 분사홀(120)은 몸체부(110)의 내주면 둘레를 따라 일정간격마다 형성됨으로써 분사홀(120)을 통해 분사된 연료는 흡기관(12)의 중심 공간으로 모여질 수 있게 된다. 이 과정에서 흡기관(12)으로 유입된 공기와 효과적으로 혼합될 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료분사장치의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 분사홀(120)은 상기 몸체부(110) 내주면을 따라 하나의 라인을 이루도록 일정간격마다 복수 개의 홀로 이루어진 홀그룹(G)으로 구성될 수 있다. 즉, 상기 하나의 둘레 라인에 해당하는 홀의 단위인 홀그룹(G)은 길이 방향으로 기설정영역내에서 연속적으로 복수 개가 배열되도록 구성될 수도 있다.
한편, 상기 분사홀(120)은 인접한 홀그룹(G)에 형성된 홀의 위치가 서로 다르게 엇갈리게 형성될 수도 있다.
즉, 도면에 도시된 바와 같이, 하나의 홀그룹(G) 내에 형성된 분사홀(120)은 인접한 전면측 및 후면측 홀그룹(G)의 위치와 일치하지 않도록 서로 어긋나도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 홀수 라인에 해당하는 홀그룹(G)과 짝수 라인에 해당하는 홀그룹(G)은 서로 다른 위치에 분사홀(120)이 형성될 수 있고, 또는 홀그룹(G) 전체가 각각 서로 다른 위치에 분사홀(120)이 형성될 수도 있다. 이를 통해, 복수 개의 분사홀(120)에서 분사되는 연료는 흡기관(12)의 공간 전체에 분산되어 분사될 수 있어 공기와 접촉되는 면적을 크게할 수 있어 혼합기의 혼합성능을 높일 수 있게 된다.
도 4는 분사홀이 몸체부의 전면 및 후면 방향을 향해 엇갈리게 형성된 모습을 나타낸 연료분사장치의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 분사홀(120)은 홀 각각이 상기 몸체부(110)의 전면 방향 또는 후면 방향을 향해 서로 엇갈린 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 몸체부(110)의 측단면 상태를 봤을 때 하나의 홀그룹(G) 내의 분사홀(120) 각각 중 하나는 홀이 전면 방향을 향하도록 타공되고, 다른 하나는 홀이 후면 방향을 향하도록 반복적으로 타공되는 것으로, 분사홀(120)을 통해 분사되는 연료는 흡기관(12) 내의 공간을 크게 사용하여 공간 곳곳에 흩어진 상태로 공기와 혼합되도록 하여 혼합기의 혼합성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 5는 제1분리몸체 및 제2분리몸체로 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료분사장치의 사시도이고, 도 6은 도 5의 연료분사장치가 적용된 흡기 다기관 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 5 내지 도 6을 참조하면, 상기 몸체부(110)는 다른 실시예로서, 원통형으로 형성되되, 내부에 공간을 가지도록 형성되고, 상기 인젝터(3)와 연결되어 상기 인젝터(3)로부터 연료를 공급받는 제1분리몸체(111) 및 원통형으로 형성되되, 상기 제1분리몸체(111) 내주면에 밀착된 상태로 슬라이딩되는 제2분리몸체(112)를 포함하고, 상기 제1분리몸체(111) 및 상기 제2분리몸체(112)가 접하는 일측 부분에는 각각 제1분사홀(113)이 형성되며,
상기 제1분리몸체(111)와 상기 제2분리몸체(112)의 상기 제1분사홀(113)은 상기 제1분리몸체(111)와 상기 제2분리몸체(112)가 슬라이딩될 경우 홀이 확장되거나 축소되도록 홀의 일부가 서로 중첩되도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 제1분리몸체(111)의 내측과 상기 제2분리몸체(112)의 외측이 서로 접촉된 상태가 되도록 결합되고, 접촉되는 일측에는 상기 제1분리몸체(111)의 내측과 상기 제2분리몸체(112)의 외측에 각각 제1분사홀(113)이 형성되되, 상기 제1분사홀(113)은 길이방향으로 연장된 장공(長孔) 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 상기 제1분리몸체(111)의 내측과 상기 제2분리몸체(112)의 외측에 각각 형성된 제1분사홀(113)은 상기 상기 제1분리몸체(111)와 상기 제2분리몸체(112)가 슬라이딩될 경우 상기 각각의 제1분사홀(113)의 홀 면적이 확장되거나 축소될 수 있다.
이처럼, 상기 제1분사홀(113)의 홀 면적이 확장되거나 축소됨으로써, 제1분사홀(113)을 통해 분사되는 연료의 량, 연료의 분사 압력 등을 세밀하게 조절할 수 있게 된다.
한편, 상기 흡기관(12)에는 상기 흡기관(12) 각각으로 유입되는 공기의 압력을 측정하기 위한 압력센서(200)가 구비되고, 상기 압력센서(200)로부터 측정된 상기 흡기관(12)으로 유입되는 공기의 압력값에 따라 상기 제1분리몸체(111)와 상기 제2분리몸체(112)가 확장되거나 축소되도록 슬라이딩 동작을 제어하기 위한 분사제어모듈(300)이 구비될 수 있다.
상기 압력센서(200)는 흡기관(12) 내의 혼합기가 형성되는 부근에 설치되어 흡기관(12)으로 유입되어 이송되는 공기의 압력을 측정하기 위한 센서이다.
상기 분사제어모듈(300)은 상기 압력센서(200)로부터 측정된 상기 흡기관(12)으로 유입되는 공기의 압력값을 입력받아 상기 제1분리몸체(111)와 상기 제2분리몸체(112)의 슬라이딩 동작을 가능케하는 장치를 포함하는 것으로서, 상기 제1분리몸체(111)와 상기 제2분리몸체(112)가 서로 수평상으로 슬라이딩 동작되도록 하는 다양한 수단이 적용될 수 있으며, 예를 들어, 수평상으로 슬라이딩 동작을 하기 위한 LM GUIDE 등 직선운동수단(미도시)이 적용될 수 있다.
이때, 상기 분사제어모듈(300)은 상기 압력센서(200)를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 미만일 경우, 상기 분사제어모듈(300)이 상기 제1분리몸체(111)와 상기 제2분리몸체(112)가 확장되되도록 슬라이딩 동작되어 제1분사홀(113)이 확장되도록 동작을 제어하고, 상기 압력센서(200)를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 초과일 경우, 상기 분사제어모듈(300)이 상기 제1분리몸체(111)와 상기 제2분리몸체(112)가 축소되도록 슬라이딩 동작되어 제1분사홀(113)이 축소되도록 동작을 제어할 수 있다.
도 7은 제1회전몸체 및 제2회전몸체로 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료분사장치의 사시도이고, 도 8은 도 7의 연료분사장치가 적용된 흡기 다기관 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 7 내지 도 8을 참조하면, 상기 몸체부(110)는 다른 실시예로서, 원통형으로 형성되되, 내부에 공간을 가지도록 형성되고, 상기 인젝터(3)와 연결되어 상기 인젝터(3)로부터 연료를 공급받는 제1회전몸체(114) 및 상기 제1회전몸체(114) 내주면에 밀착된 상태로 회전하는 제2회전몸체를 포함하고, 상기 제1회전몸체(114) 및 상기 제2회전몸체(115)가 접하는 일측 부분에는 각각 제2분사홀(116)이 형성되며, 상기 제1회전몸체(114)와 상기 제2회전몸체(115)의 상기 제2분사홀(116)은 상기 제1회전몸체(114)와 상기 제2회전몸체(115)가 회전될 경우 홀이 확장되거나 축소되도록 홀의 일부가 서로 중첩되도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 제1회전몸체(114)의 내측과 상기 제2회전몸체(115)의 외측이 서로 접촉된 상태가 되도록 결합되고, 접촉되는 일측에는 상기 제1회전몸체(114)의 내측과 상기 제2회전몸체(115)의 외측에 각각 제2분사홀(116)이 형성되되, 상기 제2분사홀(116)은 상호 간 접촉되는 테두리 둘레를 따라 연장된 장공(長孔) 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 상기 제1회전몸체(114)의 내측과 상기 제2회전몸체(115)의 외측에 각각 형성된 제2분사홀(116)은 상기 상기 제1회전몸체(114)와 상기 제2회전몸체(115)가 회전될 경우 상기 각각의 제2분사홀(116)의 홀 면적이 확장되거나 축소될 수 있다.
이처럼, 상기 제2분사홀(116)의 홀 면적이 확장되거나 축소됨으로써, 제2분사홀(116)을 통해 분사되는 연료의 량, 연료의 분사 압력 등을 세밀하게 조절할 수 있게 된다.
한편, 상기 흡기관(12)에는 상기 흡기관(12) 각각으로 유입되는 공기의 압력을 측정하기 위한 압력센서(200)가 구비되고, 상기 압력센서(200)로부터 측정된 상기 흡기관(12)으로 유입되는 공기의 압력값에 따라 상기 제1회전몸체(114)와 상기 제2회전몸체(115)가 회전하도록 동작을 제어하기 위한 분사제어모듈(300)이 구비될 수 있다.
이때, 상기 분사제어모듈(300)은 상기 압력센서(200)를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 미만일 경우, 상기 분사제어모듈(300)이 상기 제1회전몸체(114)와 상기 제2회전몸체(115)가 회전되어 제2분사홀(116)이 확장되도록 동작을 제어하고, 상기 압력센서(200)를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 초과일 경우, 상기 분사제어모듈(300)이 상기 제1회전몸체(114)와 상기 제2회전몸체(115)가 회전되어 제2분사홀(116)이 축소되도록 동작을 제어할 수 있다.
상기 압력센서(200)는 흡기관(12) 내의 혼합기가 형성되는 부근에 설치되어 흡기관(12)으로 유입되어 이송되는 공기의 압력을 측정하기 위한 센서이다.
상기 분사제어모듈(300)은 상기 압력센서(200)로부터 측정된 상기 흡기관(12)으로 유입되는 공기의 압력값을 입력받아 상기 제1회전몸체(114)와 상기 제2회전몸체(115)의 회전동작을 가능케하는 장치를 포함하는 것으로서, 상기 제1회전몸체(114)와 상기 제2회전몸체(115)가 서로 중첩되게 결합된 상태에서 회전동작되도록 하는 다양한 수단이 적용될 수 있으며, 예를 들어,
서로 접촉된 상태로 회전 동작을 하기 위한 링모터(미도시) 등이 적용될 수 있다.
이때, 상기 분사제어모듈(300)은 상기 압력센서(200)를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 미만일 경우, 상기 분사제어모듈(300)이 상기 제1회전몸체(114)와 상기 제2회전몸체(115)가 확장되되도록 회전동작되어 제2분사홀(116)이 확장되도록 동작을 제어하고, 상기 압력센서(200)를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 초과일 경우, 상기 분사제어모듈(300)이 상기 제1회전몸체(114)와 상기 제2회전몸체(115)가 축소되도록 회전동작되어 제2분사홀(116)이 축소되도록 동작을 제어할 수 있다.
도 9는 에어펄싱부가 설치된 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관의 개략적인 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 흡기관(12)에는 공기와 연료가 혼합되는 공간 일측에 설치되고, 상기 연료분사장치(100)의 연료 분사 시점마다 압축공기를 분사하여 공기와 연료의 혼합을 촉진시키기 위한 에어펄싱부(400)가 설치될 수 있다.
상기 에어펄싱부(400)는 도면에 구체적으로 도시하지는 않았지만 압축공기를 생성하기 위한 압축공기생성수단(미도시)가 구비되고, 흡기관(12) 내에 압축공기를 분사하기 위해 단부에 노즐(미도시)이 구비될 수 있다. 또한, ECU: electronic control unit(미도시)와 연동하여 인젝터(3)의 연료분사시점 및 연료분사장치(100)의 연료분사 시점에 대응할 수 있도록 시스템이 구성되어 연료분사장치(100)의 분사홀(120)을 통해 연료가 분사되는 시점마다 압축공기를 분사함으로써 흡기관(12) 내에서 유입된 공기와 연료의 이동을 활성화시킬 수 있어 혼합 성능을 촉진시킬 수 있게 된다.
이러한 상기 본 발명의 기술적 사상에 의한 다양한 실시예에 따른 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관(10)은, 흡기 다기관(10)의 각 기통과 연결된 흡기관(12) 내에 연료량 및 압력 등 연료 흐름을 미세하게 제어할 수 있는 연료분사장치(100)를 구비하여, 각 기통간 유입되는 공기 편차 정도를 고려하여 각 기통별로 공급되는 연료를 개별적으로 미세하게 제어하고, 흡기 다기관(10)을 통해 연소실(2)로 공급되는 공기와 연료의 조합인 혼합기의 혼합성능을 개선함으로써, 흡기 다기관(10)을 통해 각 기통별 흡기관(12)으로 유입되는 공기의 편차에 의한 연소 불균형을 방지하여 엔진(1) 구동 시 발생하는 노킹 및 진동을 최소화하고, 연소효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.
이상 설명한 바와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 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.
1: 엔진 2: 연소실
3: 인젝터 10: 흡기 다기관
11: 입구 12: 흡기관
100: 연료분사장치 110: 몸체부
111: 제1분리몸체 112: 제2분리몸체
113: 제1분사홀 114: 제1회전몸체
115: 제2회전몸체 116: 제2분사홀
200: 압력센서 300: 분사제어모듈
400: 에어펄싱부 G: 홀그룹

Claims (10)

  1. 일측 외부에 연료를 분사하는 인젝터가 설치되고, 엔진 외부로부터 공기가 유입되고, 유입된 공기와 상기 인젝터로부터 분사되는 연료가 혼합된 혼합기를 각 기통별 연소실로 공급하도록 외부로부터 공기가 유입되는 입구 및 상기 입구를 통해 유입된 공기와 상기 인젝터로부터 분사되는 연료가 혼합된 혼합기를 각 기통으로 이송하기 위해 각 기통과 연결되는 흡기관을 포함하는 내연기관의 흡기 다기관에 있어서,
    상기 흡기관은, 상기 인젝터로부터 분사되는 연료를 공급받기 위해 상기 인젝터와 연결되고, 내주면 일측에 밀착되도록 내부에 공간이 마련된 원형의 링 형태로 형성된 몸체부와;
    상기 몸체부 일측으로 일정 간격마다 복수 개의 형성되어 상기 몸체부에 수용된 연료가 분사되기 위한 분사홀 및;
    상기 인젝터로부터 분사되는 연료를 공급받아 연료 분사량 및 분사압력을 미세하게 조절하여 연료를 분사하고, 상기 흡기관으로 유입된 공기와의 혼합이 원활하게 이루어지도록 도모하며, 상기 각 흡입관으로 유입되는 각 기통별 공기의 편차를 고려하여 전체 기통에 대해 균일한 폭발 압력을 발생시킬 수 있는 혼합기가 형성되도록하기 위한 연료분사장치;를 포함하되,
    상기 분사홀은, 상기 흡기관 중심 부분을 향해 연료가 분사되도록 상기 몸체부 내주면을 따라 하나의 라인을 이루도록 일정간격마다 복수 개의 홀로 이루어진 홀그룹으로 구성되고, 상기 홀그룹은 길이 방향으로 기설정영역내에서 연속적으로 복수 개가 배열되는 것을 특징으로 하는 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 분사홀은,
    인접한 홀그룹에 형성된 홀의 위치가 서로 다르게 엇갈리게 형성되는 것을 특징으로 하는 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 분사홀은,
    홀 각각이 상기 몸체부의 전면 방향 또는 후면 방향을 향해 서로 엇갈린 방향을 향하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    원통형으로 형성되되, 내부에 공간을 가지도록 형성되고, 상기 인젝터와 연결되어 상기 인젝터로부터 연료를 공급받는 제1분리몸체; 및
    원통형으로 형성되되, 상기 제1분리몸체 내주면에 밀착된 상태로 슬라이딩되는 제2분리몸체;를 포함하고,
    상기 제1분리몸체 및 상기 제2분리몸체가 접하는 일측 부분에는 각각 제1분사홀이 형성되며,
    상기 제1분리몸체와 상기 제2분리몸체의 상기 제1분사홀은 상기 제1분리몸체와 상기 제2분리몸체가 슬라이딩될 경우 홀이 확장되거나 축소되도록 홀의 일부가 서로 중첩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 흡기관에는 상기 흡기관 각각으로 유입되는 공기의 압력을 측정하기 위한 압력센서가 구비되고,
    상기 압력센서로부터 측정된 상기 흡기관으로 유입되는 공기의 압력값에 따라 상기 제1분리몸체와 상기 제2분리몸체가 확장되거나 축소되도록 슬라이딩 동작을 제어하기 위한 분사제어모듈이 구비되어,
    상기 압력센서를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 미만일 경우, 상기 분사제어모듈이 상기 제1분리몸체와 상기 제2분리몸체가 확장되되도록 슬라이딩 동작되어 제1분사홀이 확장되도록 동작을 제어하고,
    상기 압력센서를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 초과일 경우, 상기 분사제어모듈이 상기 제1분리몸체와 상기 제2분리몸체가 축소되도록 슬라이딩 동작되어 제1분사홀이 축소되도록 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    원통형으로 형성되되, 내부에 공간을 가지도록 형성되고, 상기 인젝터와 연결되어 상기 인젝터로부터 연료를 공급받는 제1회전몸체; 및
    상기 제1회전몸체 내주면에 밀착된 상태로 회전하는 제2회전몸체;를 포함하고,
    상기 제1회전몸체 및 상기 제2회전몸체가 접하는 일측 부분에는 각각 제2분사홀이 형성되며,
    상기 제1회전몸체와 상기 제2회전몸체의 상기 제2분사홀은 상기 제1회전몸체와 상기 제2회전몸체가 회전될 경우 홀이 확장되거나 축소되도록 홀의 일부가 서로 중첩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 흡기관에는 상기 흡기관 각각으로 유입되는 공기의 압력을 측정하기 위한 압력센서가 구비되고,
    상기 압력센서로부터 측정된 상기 흡기관으로 유입되는 공기의 압력값에 따라 상기 제1회전몸체와 상기 제2회전몸체가 회전하도록 동작을 제어하기 위한 분사제어모듈이 구비되어,
    상기 압력센서를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 미만일 경우, 상기 분사제어모듈이 상기 제1회전몸체와 상기 제2회전몸체가 회전되어 제2분사홀이 확장되도록 동작을 제어하고,
    상기 압력센서를 통해 측정된 압력값이 기설정된 압력값 초과일 경우, 상기 분사제어모듈이 상기 제1회전몸체와 상기 제2회전몸체가 회전되어 제2분사홀이 축소되도록 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 흡기관에는,
    공기와 연료가 혼합되는 공간 일측에 설치되고, 상기 연료분사장치의 연료 분사 시점마다 압축공기를 분사하여 공기와 연료의 혼합을 촉진시키기 위한 에어펄싱부가 설치되는 것을 특징으로 하는 혼합 성능을 향상시키기 위한 연료분사장치가 구비된 흡기 다기관.
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