KR19990032807U - 디젤엔진의 분사노즐 위치 가변장치 - Google Patents

디젤엔진의 분사노즐 위치 가변장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 분사노즐의 돌출높이를 가변시켜 최적의 위치로 유지시킴으로써, 스모크량을 줄여 입자상 물질의 배출을 최소화할 수 있는 디젤엔진의 분사노즐 위치 가변장치에 관한 것으로, 이 분사노즐 위치 가변장치는 가이드(60,62,64,66)를 개재하여 실린더 헤드에 상하 이동할 수 있게 장착된 것으로, 상부에는 피니언(30,32,34,36)이 형성되어 있는 분사노즐(20,22,24,26)과, 모터축(42)을 개재하여 구동기어(44)를 회전시키는 서보모터(40)와, 구동기어(44)에 의해서 길이방향으로 이동되면서 분사노즐(20,22,24,26)의 피니언(30,32,34,36)을 회전시킴으로써, 분사노즐(20,22,24,26)을 상하 이동시키는 랙(50)과, 엔진회전수센서(700에서 전달되는 신호를 바탕으로 모터(40)에 제어신호를 보내 랙(50)을 구동하는 엔진제어유닛(62)으로 구성된다.

Description

디젤엔진의 분사노즐 위치 가변장치
본 고안은 디젤엔진의 분사노즐 위치 가변장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 분사노즐의 돌출높이를 가변시켜 최적의 위치로 유지시킴으로써, 스모크량을 줄여 입자상 물질의 배출을 최소화할 수 있는 디젤엔진의 분사노즐 위치 가변장치에 관한 것이다.
자동차용 엔진의 구성요소를 대별하여 보면, 엔진의 본체를 구성하는 부분으로 다수의 실린더가 일체로 제작되며, 각 실린더 사이에는 냉각수가 유동하는 워터 재킷과 냉각수 통로가 형성되어 있는 실린더 블록과, 이 실린더 블록의 상부에 배치되어 피스톤과 함께 연소실을 형성하는 부분으로, 각종 밸브 기구 및 스파크 플러그나 분사밸브 등이 설치되는 실린더헤드와, 크랭크축이 설치되는 크랭크 케이스로 이루어져 있다.
도 1은 종래의 디젤엔진의 일부를 단면하여 도시한 사시도로, 실린더 블록(2)에 일체로 형성된 보어에 삽입되어 있는 실린더 라이너에는 커넥팅 로드(4)를 통해 전달되는 크랭크축의 회전력에 의해 실린더의 벽면을 따라 상하 이동하는 피스톤(6)이 내장되어 있다. 피스톤(6)의 상부에 제공되는 연소실(1)에는 흡기밸브(12)의 개방에 따라 흡기포트(8)를 통해 유입된 공기가 흡입되며, 연소후에 배기가스는 배기밸브(14)의 개방에 따라 배기포트(10)를 통해 배출된다.
흡기포트(8)를 통해 연소실(1)내로 공기가 흡입되면, 피스톤(6)의 상승에 따라 공기를 압축시킨 다음, 분사노즐(16)을 통해 고압의 연료를 분사하여 압축착화시킴으로써, 동력을 얻는다.
도 2는 종래의 분사노즐의 장착상태를 보인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 연소실(1)내에 고압의 연료를 분사하는 종래의 분사노즐(16)은 실린더 헤드의 상부에 고정된 상태를 유지하고 있다.
이러한 구성을 지닌 종래의 디젤엔진에서는 분사노즐의 위치가 일정하게 고정되어 있기 때문에, 엔진회전수와 관계없이 항상 일정한 높이에서 연료를 분사하므로, 스모크 발생량이 증대되어 입자상 물질의 배출이 늘어남으로써, 환경오염을 초래하는 문제가 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 고안은 분사노즐의 위치를 가변시켜 노즐의 분사공과 연소실 높이를 조절함으로써, 엔진회전수에 따라 최적의 위치에서 연료를 분사하여 스모크 발생량을 줄여, 입자상 물질의 배출을 억제할 수 있는 디젤엔진의 분사노즐 위치 가변장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 디젤엔진의 구성을 보인 단면도,
도 2는 종래의 분사노즐의 장착상태를 보인 단면도,
도 3은 본 고안에 따른 분사노즐 위치 가변장치를 도시한 구성도,
도 4는 본 고안에 따른 분사노즐의 작동상태를 보인 단면도.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
2:실린더 블록 6:피스톤
8, 10:흡기, 배기포트 12, 14:흡기, 배기밸브
20,22,24,26:분사노즐 30,32,34,36:피니언
40:서보모터 42:모터축
44:구동기어 50:랙
60:밧데리 62:엔진제어유닛
상술한 본 고안의 목적은 공기가 흡입되는 흡기포트 및 연소실 내의 연소가스를 배기 다기관을 거쳐 외부로 배출하는 배출포트가 형성된 실린더 헤드와, 피스톤이 상하로 왕복이동하면서 혼합기를 압축하는 연소실을 제공하는 다수의 실린더가 일체로 형성되어 있는 실린더 블록과, 실린더 블록의 하부에 배치되어 엔진오일을 저장하고 있는 오일팬으로 구성된 디젤엔진에 있어서, 가이드를 개재하여 실린더 헤드에 상하 이동할 수 있게 장착된 것으로, 상부에는 피니언이 형성되어 있는 분사노즐과, 모터축을 개재하여 구동기어를 회전시키는 서보모터와, 구동기어에 의해서 길이방향으로 이동되면서 분사노즐의 피니언을 회전시킴으로써, 분사노즐을 상하 이동시키는 랙과, 엔진회전수센서에서 전달되는 신호를 바탕으로 모터에 제어신호를 보내 랙을 구동하는 엔진제어유닛으로 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 분사노즐 위치 가변장치에 의해 달성된다.
이하, 첨부한 도 3과 도 4를 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 디젤엔진의 분사노즐 위치 가변장치에 대하여 상세히 설명한다.(도 1에서 설명한 디젤엔진의 일반적인 구조는 동일부호로 인용하여 설명한다.)
도 3은 본 고안에 따른 분사노즐 위치 가변장치를 도시한 구성도이고, 도 4는 본 고안에 따른 분사노즐의 작동상태를 보인 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예에서는 엔진회전수에 따라 분사노즐의 위치를 적절히 조절하여 항상 최적의 위치에서 연료가 분사되도록 제어하기 위한 방안으로, 분사노즐(20,22,24,26)의 상단에 피니언(30,32,34,36)을 형성한 다음, 서보모터(40)를 이용하여 이 피니언(30,32,34,36)과 치합되어 있는 랙(50)을 구동시켜 분사노즐(20,22,24,26)의 상하 높이를 적절히 조절할 수 있도록 구성하였다.
이를 위해서, 분사노즐(20,22,24,26)의 상부에 피니언(30,32,34,36)을 형성함으로써, 랙(50)의 길이방향 이동에 따라 분사노즐(20,22,24,26)이 가이드(60,62,64,66)를 따라 상하로 미끄럼 이동할 수 있도록 장착하였다. 또한, 랙(50)에 형성된 피니언(30,32,34,36)과 맞물려 있는 랙(50)의 일단에는 모터축(42)을 통해 전달되는 모터(40)의 구동력에 의해서 회전되는 구동기어(44)를 치합시켜 놓았다.
따라서, 서보모터(40)의 회전에 따라 모터축(42)의 상부에 고정되어 있는 구동기어(44)가 회전되면, 구동기어(44)와 맞물려 있는 랙(50)이 길이방향으로 이동되면서 피니언(30,32,34,36)을 회전시키게 되고, 피니언(30,32,34,36)의 회전에 따라 일체로 구성된 분사노즐(20,22,24,26)은 가이드(60,62,64,66)의 내벽을 따라 상하로 이동되면서 도 4에 가상선으로 도시된 바와 같이 상승 또는 하강하게 된다.
여기에서, 서보모터(40)는 밧데리(60)에서 공급되는 전기에 의해 정, 역회전되는 것으로, 엔진제이유닛(ECU)(62)에 의해서 비례제어된다.
엔진제어유닛(62)은 엔진회전수센서(700에서 전달되는 신호를 바탕으로 서보모터(40)에 제어신호를 보낸다. 서보모터(40)는 엔진제어유닛(62)에서 전달되는 전기적인 신호에 따라 모터축(42)을 개재하여 구동기어(44)를 회전시키게 되며, 구동기어(44)의 회전으로 랙(50)이 길이방향으로 이동되면서 피니언(30,32,34,36)을 회전시켜 분사노즐(20,22,24,26)의 높이를 적절하게 조절하는 것이 가능하다.
이상으로 설명한 본 고안에 의하면, 분사노즐의 위치를 가변시켜 노즐의 분사공과 연소실 높이를 조절함으로써, 엔진회전수에 따라 최적의 위치에서 연료를 분사하여 스모크 발생량을 줄일 수 있어, 입자상 물질의 배출을 억제하여 환경오염을 막을 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

  1. 공기가 흡입되는 흡기포트 및 연소실 내의 연소가스를 배기 다기관을 거쳐 외부로 배출하는 배출포트가 형성된 실린더 헤드와, 피스톤이 상하로 왕복이동하면서 혼합기를 압축하는 연소실을 제공하는 다수의 실린더가 일체로 형성되어 있는 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 하부에 배치되어 엔진오일을 저장하고 있는 오일팬으로 구성된 디젤엔진에 있어서,
    상기 실린더 헤드에 상하 이동할 수 있게 장착된 것으로, 상부에는 피니언(30,32,34,36)이 형성되어 있는 분사노즐(20,22,24,26)과,
    모터축(42)을 개재하여 구동기어(44)를 회전시키는 서보모터(40)와,
    상기 구동기어(44)에 의해서 길이방향으로 이동되면서 상기 분사노즐(20,22,24,26)의 피니언(30,32,34,36)을 회전시킴으로써, 분사노즐(20,22,24,26)을 상하 이동시키는 랙(50)과,
    엔진회전수센서(700에서 전달되는 신호를 바탕으로 상기 모터(40)에 제어신호를 보내 랙(50)을 구동하는 엔진제어유닛(62)으로 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 분사노즐 위치 가변장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분사노즐(20,22,24,26)은 가이드(60,62,64,66)를 따라 상하로 슬라이드 이동되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 분사노즐 위치 가변장치.
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