KR19990081904A - 연료레일을 장착하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

일체형 연료레일(18)을 가지는 주조된 복합 흡입 매니폴드(10) 내에 연료인젝터(26)를 설치하기 위한 장착 장치 및 방법은 정렬된 인젝터 포켓 보어(22)를 연료레일부분에 그리고 인젝터 시트 보어(24)를 흡입 매니폴드 런너에 제공한다. 시트 보어(24)는 인젝터(26)가 기울어져 팁(28)이 시트 보어(24) 내로 전진될 수 있을 만큼 크며, 인젝터 일단부(30)가 포켓 보어(22)와 정렬되도록 선회되어 내부에 삽입되게 한다. 시일(34)은 인젝터 팁(28) 상에 그리고 내부에 위치되도록 인젝터 시트 보어(24)에 끼워맞춤되는 형상을 가지는 일체형 관형부분(40)을 가진다. 매니폴드(10)가 실린더헤드(42)에 조립될 때, 시일(34)은 인젝터 팁(28)을 파지하도록 가압되어 인젝터 시트 보어(24)에서 밀봉된다.

Description

연료레일을 장착하기 위한 방법 및 장치

현재의 자동차 엔진은 각각의 연소사이클에 대하여 각각의 엔진실린더 내로의 미립화된 연료 차지의 정밀하게 제어된 분사를 위한 연료인젝터를 활용한다. 연료인젝터는 보통, 압력연료를 공급하기 위해서 내부통로가 연료레일의 내부와 연통되는 상태로, 연료레일을 따라서 형성된 일련의 보어 중 하나씩에 각각 수용되는 원통형 장치로 연장된다. 연료는 연료레일의 내부로 펌프되어서 연료레일의 길이를 따라서 배열되는 보어 내에 밀폐된 복수의 인젝터로 공급된다.

하나의 장착 배열에 있어서, 각각의 인젝터의 팁은 연료레일 보어와 정렬되는 흡입 매니폴드 보어에 착좌되어, 결합된 엔진 실린더 내로 연료의 차지를 분사하도록 위치된다. 인젝터는 인젝터 내에 포함된 밸브를 개방시키도록 전자적으로 작동되어 연료의 측정된 체적이 연료인젝터 팁으로부터 분사되게 한다.

연료레일은 종래, 전형적으로 주조 알루미늄으로 구조되는, 흡입 매니폴드에 부착된 금속튜브로 구성되었다.

현재의 설계는 유리섬유 나일론과 같은 합성 플라스틱으로 주조된 흡입 매니폴드를 제공하기 시작했다.

이것은 경량의 흡입 매니폴드를 야기시킨다. 연료레일이 흡입 매니폴드의 일부로서 일체로 주조된다면, 요구되던 부착 하드웨어 및 조립체는 불필요하게 되어 가격이 보다 낮아지게 될 것이다.

그렇지만, 연료레일 및 흡입 매니폴드에 각각 형성된 축선방향으로 대향되는 포켓 및 시트에 인젝터를 착좌시킬 필요성은 지금까지 인젝터가 연료레일 및 매니폴드 런너에서 각각 대향 보어에 장착되는 설계를 불가능하게 하였다.

"개개의 원호형 실린더 흡입 파이프를 가지는 내연기관용 흡입 파이프 장치"라는 제목의 1995년 11월 14일에 허여된 미국특허 제 5,465,699호에는 일체형 연료레일을 가지는 흡입 매니폴드에 연료인젝터를 장착시키는 장치가 설명되지만, 이 장치는 분리된 중간 플랜지 및 매니폴드 플랜지에 대한 중간 플랜지의 조립을 필요로 한다. 이것은 실린더헤드에 대한 매니폴드의 장착 이전에 연료인젝터와 매니폴드의 조립을 허용하기는 하지만, 설치 비용을 증가시킨다.

본 발명의 목적은 추가의 분리된 부품 및 하드웨어를 필요로 하지 않는 일체형 연료레일을 가지는 흡입 매니폴드에 연료인젝터를 장착시키기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 내연기관에서의 연료인젝터의 장착에 관한 것이다.

도 1은 대형의 매니폴드 인젝터 시트에 삽입되도록 기울어진 연료인젝터를 도시하는, 일체형 흡입 매니폴드 및 연료레일을 통과하여 취해진 단면도,

도 2는 연료레일 포켓에 삽입되고 대형 인젝터 시트에 느슨하게 가이드되는 연료인젝터를 도시하는 일체형 연료레일의 및 흡입 매니폴드의 단면도,

도 3은 흡입 매니폴드 인젝터 시일을 통과하여 취해진 횡단면도,

도 4는 도 3에 도시된 시일의 평면도,

도 5는 설치된 시일 및 연료인젝터를 가지는 일체형 연료레일을 갖춘 주조된 흡입 매니폴드의 단면도,

도 6은 조립된 흡입 매니폴드를 가지는 엔진 실린더헤드의 단면도.

이러한 목적은 연료인젝터 장착 장치와, 인젝터의 상단부가 그 결합된 연료레일 보어 아래에서 정렬되도록 회전될 수 있을 때까지 연료인젝터가 기울어져 매니폴드 시트 보어를 통하여 전진되도록 하는, 각각의 흡입 매니폴드 런너에 형성되는 대형의 연료인젝터 시트 보어를 포함하는 방법으로 성취된다.

특수한 매니폴드 실린더헤드 시일은, 종래의 시일로서 흡입 매니폴드 개구 주위에서 끼워맞춰지는 부분을 가지는 것으로 제공되지만, 이것은 시일이 설치될 때 대형의 연료인젝터 시트 내로 연장되도록 위치되는 각진 관형 돌출부로 형성된다.

관형 시일 돌출부는 연료인젝터 팁에 걸쳐서 끼워맞춤되고, 시트 내에 위치된다. 연료인젝터 팁의 쇼울더는 그 포켓에 연료인젝터의 축선 위치 및 유지를 위하여 돌출부의 단부면을 인접시킨다.

연료인젝터의 그 보완물과 함께 연료레일 흡입 매니폴드는 그 후 단일 조립체로서 엔진 실린더헤드 상에 설치될 수 있으며, 시일은 매니폴드가 실린더 블록 장착표면에 대항하여 볼트 체결됨에 따라 압축된다. 관형부분은 시일이 압축됨에 따라 인젝터 시트 보어 내에서 그리고 인젝터 팁 상에서 가압되며, 양 표면을 밀봉한다.

이어지는 상세한 설명으로, 특정용어가 35 USC 112의 요구에 따라 설명된 특정 실시예 및 명쾌함을 위하여 활용되지만, 본 발명은 첨부된 청구범위 내에서 많은 형태 및 변형을 취할 수 있으므로, 이 특정용어는 제한적이지 않은 것으로 해석된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 형성된 일체형 연료레일(12)을 가지는, 주조된 복합 흡입 매니폴드(10)의 일부가 도시된다. 흡입 매니폴드(10)는 복수, 즉 각각의 엔진 실린더에 대하여 하나씩의 런너(14)를 가지며, 엔진의 실린더헤드(도1에는 도시되지 않음)에 대하여 조립되도록 장착 플랜지(16)를 가지는, 런너(14) 중 하나가 도시된다.

연료레일(12)은 공지된 방식으로 엔진 작동 동안에 연료탱크로부터의 압력연료의 유동을 수용하는 유동통로(18)를 구획형성한다.

연료레일(12)은 개구 보어(22)로 형성되는 각각의 매니폴드 런너(14)를 향하여 돌출되는 일련의 돌기(20)를 포함하며, 인젝터 수용 포켓을 구획형성한다.

흡입 매니폴드 런너(14)는 연료레일 포켓 보어(22)와 정렬되는 대형 보어(24)를 내부에 형성시켜 가지는 보스로 형성되지만, 설치될 연료인젝터(26)의 전체 길이보다 짧은 거리만큼 축선방향으로 이격되어 떨어진다.

연료인젝터(26)의 하부 단부의 직경보다 큰 직경인, 대형 보어(24)는 인젝터 팁(28)이 보어(24) 내로 삽입되어 보어(24)를 통하여 전진될 수 있도록 도시된 바와 같이 인젝터(26)가 끝을 이루거나 또는 기울어지게 한다. 따라서, (사전 조립된 O-링(32)을 나르는) 상부 단부 또는 입구 단부(30)는 돌기(20)를 통과할 수 있으며 그리고 연료레일 포켓 보어(22)와 정렬되도록 선회될 수 있다. 이것은 정렬된 상부 단부(30)가 연료레일 포켓 보어(22) 내로 삽입될 수 있게 하며, O-링(32)은 도 2에 도시된 바와 같이 시일을 이루도록 압축된다.

매니폴드 런너 시일(34)은 도 3 및 도 4에 도시되며, 그리고 여기에서는 직사각형 형상으로 도시된, 흡입 매니폴드 런너 플랜지(16) 내의 시일 오목부(38)의 주위형상에 매치되는, 매니폴드 런너(14)의 단부에서 개구를 완벽하게 둘러싸도록 형성되는 탄성중합체 재료의 주조된 링으로 구성되는 메인 시일부분(36)을 포함한다.

시일(34)의 메인부분(36)에 의하여 형성되는 링의 평면에 대하여 경사진 축선을 따라서 외측으로 기울어진 관형 돌기로서 형성된 인젝터 위치결정 및 밀봉 관형부분(40)은 메인 시일부분(36)과 일체로 주조된다. 관형부분(40)의 내부 보어는 인젝터(26)의 팁(28)을 수용하기 위한 형상을 가지는 한편, 관형부분(40)의 외부 보어는 매니폴드 런너(14) 내의 인젝터 시트 보어(24)에 끼워맞춤되기 위한 크기를 가진다.

따라서, 관형부분(40)은 우선 보어(24) 내로 삽입되어, 인젝터 팁(28)에 조립될 수 있고, 관형부분(40)의 내부 직경은 인젝터 팁(28)의 외경보다 약간 작게 된다. 표면의 적절한 모따기 가공은 이러한 공정에 도움이 된다.

메인부분(36)은 그 후 하위 조립체를 완성시키도록 런너 플랜지(16)의 오목부(38) 내에 설치된다. 복수의 런너 및 인젝터는, 도 5에 도시된 바와 같이, 흡입 매니폴드 연료레일(10), 인젝터(26) 및 시일(34)로 구성되는 하위 조립체를 완성시키기 위해서, 각각의 대응 시일의 설치를 필요로 한다.

이러한 하위 조립체는 그 후 내연기관(41)의 엔진 실린더헤드(42)에 설치될 수 있으며, 각각의 런너 내의 개구(43)는 실린더헤드(42)의 흡입포트(45)와 정렬되고, 매니폴드 플랜지(16)는 나사식 볼트 또는 스터드(도시 생략)에 의하여 실린더헤드 표면(44)에 볼트 체결된다. 이것은 인젝터 팁 외부와 런너 보스 보어(24)의 내부 사이의 인젝터부분(40)을 압축시킬 뿐만 아니라, 흡입 매니폴드 연료레일(10)과 실린더헤드 사이의 밀봉을 이루도록 약간 돌출된 시일(34)을 압축시킨다.

실린더헤드 표면(44)은 인젝터 팁(28)의 외부표면 뿐만 아니라 인젝터 시트 보어(24)의 경사진 벽부에 대향하여 배치된다. 따라서, 표면(44)에 의한 시일 재료의 압축은 보어(24)의 내측표면 뿐만 아니라 팁 외측표면에 대항하여 시일 재료를 가압시킨다. 이것은 양 표면에 대항하여 밀봉을 이루어 분리식 인젝터 팁 O-링에 대한 요구를 제거시킨다.

돌출 인젝터부분(40)은 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 인젝터(26)에 형성된 쇼울더(46)에 축선방향으로 대항될 뿐만 아니라 대형 보어(24) 내에 결합된 인젝터(26)를 위치시킨다.

따라서, 인젝터를 장착시키기 위해 사용되는 클립 등은 물론, 분리식 연료레일 및 연결장치가 제거되므로, 연료레일 및 인젝터의 설치는 매우 간단하게 된다.

이러한 인젝터는 확실하게 고정되어 흡입 매니폴드 조립체로부터 느슨해지지 않는다.

Claims (13)

1. 일체로 형성된 연료레일 및 각각의 연료인젝터를 위한 런너를 가지는, 흡입 매니폴드를 가진 타입의 내연기관용 연료인젝터의 장착 장치에 있어서,

   상기 인젝터의 상부 단부를 수용하기 위한 포켓을 제공하는 상기 흡입 매니폴드의 상기 연료레일부분의 내부 유동통로로 뻗어있는 보어;

   상기 연료인젝터의 길이방향 크기보다 작은 거리만큼 축선방향으로 이격되어 떨어진 흡입 매니폴드 런너 내에 형성되며, 그 직경은 상기 연료인젝터의 팁의 직경에 비하여 크게 되어 있는 정렬된 인젝터 시트 보어;

   상기 연료레일부분의 상기 포켓 보어 내로 삽입되고, 또한 상기 포켓 보어 내에 상기 연료인젝터 단부를 밀봉하도록 상기 포켓 보어 내에 압축되는 시일을 갖춘 상기 연료인젝터의 상부 단부; 그리고

   상기 인젝터 시트 보어에 삽입되어 상기 연료인젝터의 상기 팁을 수용하며, 상기 연료인젝터 팁 및 상기 인젝터 시트 보어 양자에 대하여 밀봉되는 관형 시일로 구성되는 것을 특징으로 하는 장착 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 시트 보어는 상기 포켓 보어 및 시트 보어 내에 상기 연료인젝터를 조립할 때 상기 연료인젝터 팁의 기울어짐을 가능하게 하도록 충분히 큰 것을 특징으로 하는 장착 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 런너는 엔진 실린더헤드 내의 흡입포트 상에 설치되기에 적합한 개구로 형성되고, 시일은 상기 개구를 둘러싸고 상기 런너 상의 플랜지와 상기 실린더헤드의 장착표면 사이에 개재되는 링부분을 가지고, 상기 시일 링부분은 상기 인젝터 시트 보어 내의 상기 관형 인젝터 시일과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 장착 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 링부분은 평면을 형성하며 상기 관형 인젝터 팁 시일은 상기 링부분으로부터 연장되어 상기 링부분의 상기 평면으로부터 외측으로 기울어지는 원통형 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브는 엔진 실린더헤드의 장착표면 상에 상기 흡입 매니폴드 런너를 설치하므로서 상기 시일 링부분의 압축에 의하여 상기 연료인젝터 팁에 그리고 상기 시트 보어 내로 압축되는 것을 특징으로 하는 장착 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 연료레일부분은 내부에 형성된 상기 연료 인젝터 포켓을 가지는 관형 돌기를 포함하고, 상기 돌기는 상기 런너 내의 상기 연료인젝터 시트 보어를 향하여 연장되는 것을 특징으로 하는 장착 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 연료인젝터 팁은 상기 시일 관형부분의 단부면에 대향하여 위치되는 상기 연료인젝터 팁에 형성된 쇼울더를 가지는 것을 특징으로 하는 장착 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 흡입 매니폴드는 주조된 복합 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 장착 장치.
8. 각각의 연료인젝터를 위한 각각의 런너 및 상기 연료인젝터에 압력연료를 공급하기 위한 일체형 연료레일을 가지는 흡입 매니폴드에 긴 원통형 연료인젝터를 조립하는 방법에 있어서,

   인젝터의 일단부를 밀봉적으로 수용하기 위한 크기의 상기 연료레일부분에 각각의 인젝터용의 포켓 보어를 형성하는 단계;

   상기 포켓 보어와 정렬되지만 상기 연료인젝터의 길이보다 짧게 떨어진 거리만큼 이격되는 각각의 런너부분 내에, 상기 인젝터 팁의 기울어짐을 허용하도록 상기 일단부에 대향되는 인젝터 팁 단부에 비하여 큰, 정렬된 인젝터 시트 보어를 형성하는 단계;

   상기 인젝터를 정렬하면서 상기 시트 보어 내에 상기 인젝터를 삽입시키고 그 팁을 전진시켜 상기 일단부가 상기 포켓 보어와 정렬되도록 선회되는 단계;

   상기 포켓 보어 내에 상기 일단부를 삽입시키는 단계; 및

   내부에 상기 인젝터 팁을 위치시키기 위해서 상기 인젝터 팁과 상기 시트 보어 사이에 상호 끼워맞춤되는 시일을 설치하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료인젝터를 조립하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 그 표면에 대향하여 상기 시트 보어를 밀봉시키기 위해서 상기 시트 보어 및 상기 인젝터 팁에 대향하여 상기 시일을 가압시키도록 상기 시일을 압축시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 8 항에 있어서, 실린더헤드 표면상에 상기 흡입 매니폴드를 설치하는 단계를 더 포함하고, 상기 런너 내의 개구 주위에서 시일 링을 설치하는 단계를 포함하고, 상기 시일 링은 상기 시트 보어 내의 상기 시일과 일체인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 시일은 상기 시일 링에 의하여 형성되는 평면으로부터 외측으로 기울어진 관형부분을 포함하고 있으며, 상기 시트 보어는 실린더헤드 표면에 대하여 대응되게 기울어진 축선을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 포켓보어내로 인젝터 일단부를 삽입시키기 전에 상기 인젝터 일단부에 O링을 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 탄성중합체 재료로 형성되고 함께 밀봉될 부재 상의 정렬된 개구를 둘러싸는 형상을 가지는 링부분; 및

    상기 링부분에 의하여 형성되는 평면에 대하여 기울어진 중공 실린더를 형성하는 상기 링부분과 일체의 관형부분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 시일.