KR19980040279U - 공기 및 연료의 직접 분사장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가솔린 엔진의 연료장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료 인젝터와 공기 인젝터만을 설치하여 흡입행정을 가능하게 하고, 크랭크 샤프트의 회전력을 이용하여 고압공기를 얻게 함으로써, 엔진구조의 단순화에 따른 원가를 절감시키고, 압축공기의 공급에 따른 엔진의 효율을 향상시키게 한 공기 및 연료의 직접 분사장치에 관한 것이다.

본 고안의 공기 및 연료의 직접 분사장치는, 실린더의 연소실과 통하는 실린더 헤드에 흡입밸브(2), 배기밸브(3), 스파크 플러그(4) 및 인젝터(5)가 설치된 것에 있어서,

상기 흡입밸브(2)를 삭제한 대신에 연료 인젝터(5)를 통해 직접 연료를 공급되도록 하고, 상기 연료 인젝터(5)와 인접되게 에어 인젝터(10)를 설치하며, 상기 에어 인젝터(10)는 에어콤푸레셔(20)와 연결되게 하며, 상기 에어콤푸레셔(20)는 타이밍 밸트(30)에 의해 엔진의 크랭크 샤프트(12)의 회전력을 이용하여 압축공기를 발생하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 및 연료의 직접 분사장치

본 고안은 가솔린 엔진의 연료장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료 인젝터와 공기 인젝터만을 설치하여 흡입행정을 가능하게 하고, 크랭크 샤프트의 회전력을 이용하여 고압공기를 얻게 함으로써, 엔진구조의 단순화에 따른 원가를 절감시키고, 압축공기의 공급에 따른 엔진의 효율을 향상시키게 한 공기 및 연료의 직접 분사장치에 관한 것이다.

자동차의 연료장치는 엔진의 모든 작동조건하에서 요구되는 연료를 분사시켜주기에 충분한 기능과 규정의 압력을 유지시켜주는 역할을 한다.

연료탱크 내의 연료는 전기로 구동되는 연료펌프에 의하여 약 2.5kg/㎠의 압력으로 연료여과기를 통하여 연료공급파이프로 공급된다.

연료공급파이프에서 연료는 인젝터와 연료압력 제어기로 공급된다.

연료압력 제어기는 흡기다기관의 부압정도에 따라 연료의 압력을 조절하여 공급하고 남은 연료는 연료탱크로 되돌아가게 한다.

인젝터에서 ECU의 신호에 의하여 여자되면 인젝터 내부의 니들밸브가 완전히 열려서 각 실린더의 점화순서 순으로 흡기다기관내에 연료를 분사시켜준다.

연료분사장치의 흡입계통구성은 공기청정기, 공기유량 감지기, 드로틀 보디, 서지탱크, 흡기다기관 등으로 구성된다.

특히 전자제어 가솔린 분사장치의 흡입계통의 작동은 공기청정기로 들어온 공기가 공기유량 감지기의 베인을 밀어서 열고 들어와 흡입공기량이 결정되면 드로틀 보디의 열림정도에 따라서 서지탱크로 들어간다.

드로틀보디와 공기유량감지기에는 공기의 바이패스 통로가 있고, 각 통로에는 통로의 면적을 바꾸어 바이패스 공기량을 조절하기 위한 조정스크류가 설치되어있다.

따라서 드로틀밸브가 완전히 닫힌 공전운전시에도 적은 양의 공기를 공급해준다.

서지탱크로 유입된 공기는 각 실린더의 흡기 다기관에 분배되어 인젝터에서 분사된 가솔린과 혼합되어 실린더에 혼합기가 되어 들어간다.

흡기다기관은 서지탱크에서 보내준 공기와 인젝터에서 분사된 연료가 혼합되어 안개 모양의 혼합기를 각 실린더에 균일하게 분배시켜주는 부분이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 흡기다기관은 실린더 헤드(1)에 연결되고, 상기 실린더 헤드(1)에는 밸브기구인 캠축, 밸브리프터, 푸시로드, 로커암 어셈블리 등으로 구성된 밸브기구에 의해 작동되는 흡입밸브(2), 배기밸브(3), 스파크 플러그(4), 인젝터(5)가 실린더(6)의 연소실쪽으로 설치된다.

상기 흡,배기밸브(2)(3)는 연소실에서 설치된 흡,배기구멍을 각각 개패하고 서지탱크에서의 공기나 인젝터로부터의 연료를 흡입하고, 연소가스를 내보내는 일을 한다.

또 압축행정과 폭발행정에서는 밸브시트에 밀착되어 연소실 내의 가스가 새지 못하도록 한다.

최근에는 별도로 발생시킨 압축공기를 인젝터(5)에 공급되게 함으로써, 초기시동시 연료분사를 보조하여 공기압이 올라가는데 요구되는 시간문제를 해결하게 한 에어 어시스트 인젝터(air assisted injector)가 사용되고 있다.

그런데 종래의 이와 같은 연료공급장치는 다음과 같은 여러 폐단이 있다.

흡,배기밸브(2)(3)를 작동시키기 위한 밸브기구의 구성으로 엔진구성이 복잡하게 되고, 밸브기구의 정밀한 작동이 요구되고, 초기시동시 연료분사를 보조하여 공기압이 올라가는데 요구되는 시간문제를 해결하게 한 에어 어시스트 인젝터(air assisted injector)를 적용할 경우에는 압축공기를 발생시키는 별도의 에어콤푸레셜를 구비하여야 하며, 또한 이러한 복잡한 구조에 의해 원가를 상승시키게 되는 점 등이 그것이다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 연료 인젝터와 공기 인젝터만을 설치하여 흡입행정을 가능하게 하고, 크랭크 샤프트의 회전력을 이용하여 고압공기를 얻게 함으로써, 엔진구조의 단순화에 따른 원가를 절감시키고, 압축공기의 공급에 따른 엔진의 효율을 향상시키게 한 공기 및 연료의 직접 분사장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 공기 및 연료의 직접 분사장치는, 흡입밸브를 삭제한 대신에 연료 인젝터를 통해 직접 연료를 공급되도록 하고, 에어 인젝터를 통해 직접 압축공기를 연소실에 공급되도록 하며, 상기 압축공기를 발생시키기 위해 크랭크 샤프트의 회전력을 이용하여 에어 콤푸레셔를 구동되게 한 것을 특징으로 한다.

상기 특징에 의해 흡기 매니폴드, 흡기밸브 및 상기 흡기밸브를 작동시키는 밸브기구의 삭제가 가능하게 되어 엔진의 구조가 단순해지고, 엔진구조의 단순화에 따른 원가를 절감시키게 되며, 압축공기를 이용함으로써 엔진의 효율이 향상되어지며, 상기 압축공기를 발생시키는 별도의 장치가 필요없게 되어 설치공간의 활용 및 에너지 절약이 가능하게 된다.

도 1은 종래의 연료장치를 개략적으로 나타낸 실린더 헤드부의 단면도,

도 2는 본 고안에 따른 공기 및 연료의 직접 분사장치의 외부 구성도,

도 3은 본 고안에 따른 공기 및 연료의 직접 분사장치의 요부 단면도,

도 4는 본 고안에 따른 공기 및 연료의 직접 분사장치의 에어 콤푸레셔 구동장치를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 실린더 헤드2: 흡입밸브

3: 배기밸브4: 스파크 플러그

5: (연료)인젝터6: 실린더

10: (에어)인젝터11: 에어 파이프

12: 크랭크 샤프트13: 캠 스프라켓

14: 피스턴20: 에어 콤푸레셔

21: (에어 콤푸레셔)스프라켓

30: 타이밍 밸트

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 고안의 실시예를 상술하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 공기 및 연료의 직접 분사장치의 외부 구성도이고, 도 3은 본 고안에 따른 공기 및 연료의 직접 분사장치의 요부 단면도이며, 도 4는 본 고안에 따른 공기 및 연료의 직접 분사장치의 에어 콤푸레셔 구동장치를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 본 고안에 따른 공기 및 연료의 직접 분사장치는, 실린더의 연소실과 통하는 실린더 헤드에 흡입밸브(2), 배기밸브(3), 스파크 플러그(4) 및 인젝터(5)가 설치된 것에 있어서, 상기 흡입밸브(2)를 삭제한 대신에 연료 인젝터(5)를 통해 직접 연료를 공급되도록 하고, 상기 연료 인젝터(5)와 인접되게 에어 인젝터(10)를 설치하며, 상기 에어 인젝터(10)는 에어파이프(11)를 통해 엔진의 구동력으로 작동되는 에어콤푸레셔(20)와 연결되게 한다.

상기 에어콤푸레셔(20)는 압축공기를 발생하는 장치로 타이밍 밸트(30)에 의해 엔진의 크랭크 샤프트(12)의 회전력을 이용한다.

즉 도 4에서와 같이 엔진의 크랭크 샤프트(12)에 연결되어 캠 스프라켓(13)을 구동시키는 타이밍 밸트(30)에 에어콤푸레셔(20)의 스프라켓(21)을 연결시켜 동시에 구동되게 한다.

이러한 구성으로 배기행정이 완료되어 피스턴(14)이 하강하게 되면 흡입행정이 개시되는데, 이때 ECU의 신호에 의해 연료 인젝터(5)가 작동되어 연소실에 연료를 분사하게 되고, 동시에 에어 인젝터(10)가 작동하여 에어 콤푸레셔(20)에서 발생한 압축공기를 에어파이프(11)를 통해 연소실내에 공급되게 한다.

즉 연료분사 요구시점에서 상기 에어 인젝터(10)를 통해 압축공기가 공급되어져 연료분사를 보조하게 되는 것이다.

이에 따라 별도의 압축공기를 만들기 위한 에어콤푸레셔 등의 장치가 필요없이 압축공기를 이용할 수 있게 되어 초기시동시 공기압이 올라가는데 요구되는 시간문제를 해결하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안의 공기 및 연료의 직접 분사장치는, 흡입밸브를 삭제한 대신에 연료 인젝터를 통해 직접 연료를 공급되도록 하고, 에어 인젝터를 통해 직접 압축공기를 연소실에 공급되도록 하며, 상기 압축공기를 발생시키기 위해 크랭크 샤프트의 회전력을 이용하여 에어 콤푸레셔를 구동되게 한 구성에 의해, 흡기 매니폴드, 흡기밸브 및 상기 흡기밸브를 작동시키는 밸브기구의 삭제가 가능하게 되어 엔진의 구조가 단순해지고, 엔진구조의 단순화에 따른 원가를 절감시키게 되며, 압축공기를 이용함으로써 엔진의 효율이 향상되어지며, 상기 압축공기를 발생시키는 별도의 장치가 필요없게 되어 설치공간의 활용 및 에너지 절약이 가능하게 되는 등의 효과를 발휘하게 된다.

본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 고안이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 실용신안등록 청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (2)

1. 실린더의 연소실과 통하는 실린더 헤드에 흡입밸브(2), 배기밸브(3), 스파크 플러그(4) 및 인젝터(5)가 설치된 것에 있어서,

   상기 흡입밸브(2)를 삭제한 대신에 연료 인젝터(5)를 통해 직접 연료를 공급되도록 하고, 상기 연료 인젝터(5)와 인접되게 에어 인젝터(10)를 설치하며, 상기 에어 인젝터(10)는 에어콤푸레셔(20)와 연결되게 한 것을 특징으로 하는 공기 및 연료의 직접 분사장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 에어콤푸레셔(20)는 타이밍 밸트(30)에 의해 엔진의 크랭크 샤프트(12)의 회전력을 이용하여 압축공기를 발생하는 것을 특징으로 하는 공기 및 연료의 직접 분사장치.