KR200396713Y1 - 디젤 엔진용 인젝터 클리너 - Google Patents

Abstract

본 고안은 구조가 간단하여 저렴하면서도 동작의 신뢰성이 높고, 고압분사식 디젤엔진에도 적용할 수 있는 디젤엔진용 인젝터 클리너에 관한 것이다.

본 고안은 일시적으로 엔진의 연료시스템을 대체함으로써 엔진의 인젝터를 세척하는 인젝터 클러닝장치에 있어서, 약품탱크의 크기를 규정 용량의 2배로 구성하며, 상기 약품탱크 내의 수위 레벨을 감지하는 레벨 감지수단을 구비하며, 상기 레벨 감지수단에 의하여 감지된 수위 레벨이 지정값 이상인 경우에만 모터펌프의 작동개시를 허용하도록 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의한 인젝터 클리닝장치는 종래기술의 구성에 비해 훨씬 간단한 구성으로도 종래기술에 비해 훨씬 더 뛰어난 작업 편의성 및 작업의 안전성 효과를 얻을 수 있으며, 고압분사식 디젤엔진의 인젝터 클리닝에도 적용될 수 있다는 점에서 기존의 인젝터 클리닝장치와 구분되는 큰 장점이 있다.

Description

디젤 엔진용 인젝터 클리너{Cleaning system for fuel injectors of Diesel Engine}

본 고안은 구조가 간단하여 저렴하면서도 동작의 신뢰성이 높고, 고압분사식 디젤엔진에도 적용할 수 있는 디젤엔진용 인젝터 클리너에 관한 것이다.

자동차의 인젝터는 연료를 엔진으로 보내 주는 장치로서, 장기간 주행 후에는 인젝터(15)에 카본이 쌓이게 되어 인젝터 노즐이 막혀 고장이 발생되거나, 엔진의 출력을 저하시키는 동시에 매연을 일으키는 원인이 되므로 일정기간 또는 일정시간 주행 후 별도의 인젝터 클리너를 사용하여 인젝터 노즐을 세척하여야 한다.

인젝터 클리너는 이러한 인젝터에 점착하게 되는 카본이나 슬러지 등의 불순물을 제거하기 위한 것으로, 엔진의 연료계통으로 세정약품(엄밀히 말하면 약품과 연료의 혼합액)을 공급하여 상기 불순물을 녹여서 제거하기 위한 장치이다.

이러한 목적을 위해 많은 인젝터 클리너들이 제시되어 있는데, 일반적인 가솔린 엔진용 인젝터 클리닝장치는 모터펌프를 구동하여 약품탱크에 저장된 약품을 차량의 연료순환시스템으로 공급함으로써 인젝터를 세척하는 구성이다. 이러한 종래의 클리닝장치는 작업 개시 후 일정 시간이 지나면 인젝터 클리닝작업이 완료된 것으로 간주하여 타이머 제어신호에 의해 클리닝장치의 모터펌프의 구동을 정지시켜 약품공급을 차단하는 구성으로 이루어져 있다. 즉, 가솔린 엔진의 경우 클리닝장치의 모터펌프의 구동을 정지시키면, 차량의 엔진 내부로 연료(약품)공급이 차단되어 자동으로 시동이 꺼지기 때문에, 클리닝장치에 별도의 제어기능이 불필요하므로 모터펌프 및 제어용 타이머(timer)만으로 클리닝장치를 구성할 수 있었다.

그러나, 가솔린 엔진 차량과는 달리, 최근 각광받고 있는 커먼레일 다이렉트 인젝션 방식(Commen Rail Direct Injection Type)의 디젤엔진의 경우, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 인젝터(15)가 실린더(연소실) 내부에 장착되는 구조로서, 폭발행정 과정에서 상기 인젝터는 고온 및 고압에 그대로 노출되어 있을 뿐만 아니라 연소(폭발)과정에서 발생되는 카본에 직접 접촉되기 때문에, 인젝터 노즐이 막혀 엔진고장을 일으키거나, 엔진출력 저하 및 매연 발생의 직접적 원인이 되고 있다.

특히, 커멘레일 다이렉트 분사방식의 디젤엔진의 경우에는, 고압펌프(12)에 의해 연료가 고압으로 압축되어 인젝터(15)로 직접 분사되는 방식의 구조이므로, 클리닝작업 중에 연료(약품)공급이 차단되어 버릴 경우 가솔린 엔진의 경우처럼 즉시 엔진 시동이 즉시 꺼지지 않고, 연료(약품)공급이 차단되더라도 디젤엔진의 고압펌프(12)는 일정시간 동안 공회전이 발생되기 때문에 고압펌프(12)의 마모를 야기하거나 심할 경우 고압펌프가 파손될 우려가 높기 때문에, 기존에 알려져 있는 인젝터 클리닝장치로는 효과적인 클리닝작업에 많은 한계가 노출되어 새로운 방식의 클리닝장치가 요구되고 있다.

참고적으로, 도 1a에 도시된 커먼레일 디젤엔진의 연료계통 구성을 살펴보면, 엔진회전수, 엔진페이스, 가속페달, 부스터압력, 흡기온도, 냉각수온도 등을 감지하는 각종 센서(31)으로부터 신호를 인가받는 ECU(13)와, 연료를 고압으로 압축하여 연료레일(14)(또는 커먼레일이라고도 함)로 내보내는 고압펌프(12)와, 연료레일(14)로부터 인가되는 고압의 연료를 분사하는 인젝터(15)로 구성된다. 도면부호 1은 연료를 나타낸 것이며, 도면부호 2는 연료탱크 내에 구비되는 연료 공급펌프를 도시하였다.

상기와 같은 디젤엔진의 특성을 감안하여 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 미국 Parker Automotive corporation의 특허 제4,787,348호(1988.11.29)(이하 '종래기술1'이라 한다)가 제안된 바 있다. 종래기술1에 의한 클리닝장치는 약품탱크와 보조연료탱크를 구비하여, 약품탱크에 저장된 약품이 모두 소모된 경우 경보음을 송출함으로써 작업자에게 클리닝작업이 종료되었음을 알리도록 구성되어 있으며, 엔진 시동이 켜져 있는 상태에서 클리닝장치가 정지되는 것을 방지하기 위하여 보조적인 연료탱크를 추가로 더 구비하고 있다.

즉, 약품탱크의 약품이 모두 소모되었음에도 불구하고 작업자가 디젤엔진의 시동이 계속 켜져 있는 경우, 자동으로 3-way 밸브가 절환되어 보조 연료탱크 내에 저장된 연료가 차량의 엔진으로 공급되도록 구성함으로써, 고압펌프가 공회전하지 않도록 보조 연료가 계속 공급되도록 한 것이다.

그러나, 이와 같은 종래기술1에 의한 인젝터 클리닝장치는 약품탱크와 보조 연료탱크를 동시에 구비하여 하고, 또 약품탱크의 용량이 소모된 경우 3-way 제어밸브를 제어하여 보조 연료탱크 내의 연료가 공급되도록 회로를 구성함으로써 제작비용이 증가되고 또 이를 제어하기 위한 제어회로를 별도로 구비해야 하므로 시스템이 복잡하게 설계될 수 밖에 없다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래기술에 비하여 저렴하면서도 동작의 신뢰성이 높은 인젝터 클리너를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 고안에 의한 인젝터 클리닝장치는 상기 종래기술1에 비하여 매우 저렴하면서도 상기 종래기술1과 동등한 작업 편의성을 제공하며, 상기 종래기술1에 비하여 더욱 뛰어난 작업 안전성을 제고할 수 있는 인젝터 클리닝장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 고안은 고압분사식 디젤엔진의 인젝터 클리닝에도 적용될 수 있는 인젝터 클리닝장치를 제공하는 데 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 의한 인젝터 클리닝장치는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 약품탱크(20)와, 모터펌프(21)로 구성되어 연료 순환회로에 부착되어 일시적으로 엔진의 연료시스템을 대체함으로써 엔진의 인젝터를 세척하는 인젝터 클리닝장치에 있어서,

상기 약품탱크의 용량을 차량 1대의 클리닝에 소요되는 약품용량의 1.5배 이상을 충진할 수 있는 크기로 구성하며, 상기 약품탱크 내의 수위 레벨을 감지하는 레벨 감지수단(30)을 구비하며, 상기 레벨 감지수단(30)에 의하여 감지된 수위 레벨이 지정값 이상인 경우에만 상기 모터펌프(21)의 작동개시를 허용하도록 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

즉, 상기한 종래기술1은 보조탱크를 구비하여 클리닝작업에 완료에 따라 약품이 모두 소진된 경우, 적절한 시점에 차량의 엔진시동을 끄지 못해 발생될 수 있는 문제를 해결하기 위하여 보조탱크와 3-way밸브를 구성하여 작업자가 엔진시동을 끄기까지 계속 클리닝장치가 동작되도록 한 것임에 반해, 본 고안은 약품탱크의 용량을 1.5배 이상으로 크게 구성하여 차량 1대를 클리닝하는 데 소요되는 약품용량의 약 1.5배 이상의 충분한 약품이 충진되도록 하고, 약품의 레벨 수위를 감지하여 설정수위에 도달하게 되면(즉, 1대 분량의 약품이 소모된 때) 제어부의 제어신호에 의해 클리닝작업이 완료되었음을 알리는 경보음을 송출하도록 함으로써, 종래기술1에 비하여 더욱 간략한 구성만으로도 상기 종래기술1과 동일한 작용효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 고안에 의한 인젝터 클리닝장치의 제어부는, 클리닝장치의 작동개시버튼을 ON시킬 때 바로 모터펌프(21)를 동작시키지 않고, 충분한 약품이 탱크에 충진되어 있는지를 확인하기 위하여 상기 레벨 감지수단(30)에 의하여 감지된 수위 레벨이 설정 값(작동에 필요한 최소 연료량, 즉 차량 1대 클리닝에 필요한 약품의 1.5배) 이상인지를 판단하여 설정값 미만인 경우에는 상기 모터펌프(21)를 작동시키지 않고 부저음을 송출하도록 제어함으로써, 작업자가 작업을 개시하기 전에 약품이 충분히 저장되었는지 여부를 부주의로 확인하지 못하는 문제를 사전에 방지할 수 있게 하였다.

나아가, 본 고안에 의한 인젝터 클리닝장치는 압력조절밸브를 추가로 구성하여 일정 압력에 도달한 후에 차량 엔진의 인젝터로 약품이 펌핑되도록 예비 압축기능을 구비함으로써, 특히 고압분사방식의 디젤엔진 인젝터 클리닝을 효과적으로 수행할 수 있도록 하였다.

상기와 같은 예비압축기능은 고압분사방식의 디젤엔진의 경우에 특히 필요한 기능으로서, 도 1b에 도시된 바와 같이 엔진연료계통의 두 위치(A)(B)에서 배관을 분리한 후 클리닝장치의 공급관 연결구(29a) 및 회수관 연결구(29b)를 각각 상기 두 위치(A)(B)에 연결시키는 시간 동안 공기가 엔진의 연료계통으로 스며들 수 밖에 없는데, 연료계통에 공기가 혼입된 상태로 엔진시동을 켜게 되면, 고압펌프로 공기가 혼입하게 되어 고압펌프의 성능을 떨어뜨리거나 고장 발생의 원인이 될 수 있기 때문이다. 따라서, 클리닝장치의 공급관 연결구(29a) 및 회수관 연결구(29b)를 엔진연료 계통의 상기 두 위치(A)(B)에 각각 연결시킨 후, 차량의 엔진시동을 켜기 전에 약 1분 정도 예비 압축을 시키게 되면, 연료계통의 내부에 혼입된 공기는 연료와 함께 압축된다. 이렇게 연료와 함께 압축된 공기는 엔진의 시동이 켜지면 아주 순간적으로 고압펌프(12)를 통과하게 되므로 고압펌프에 전혀 무리를 주지 않게 되는 것이다.

또한, 본 고안에 의한 인젝터 클리닝장치는 작업자의 편의성을 제고하기 위한 부수적 구성으로서, 상기 모터펌프(21)의 ON/OFF 횟수를 카운팅함으로써 장치의 사용실적(클리닝한 차량의 대수)를 장치의 동작 표시부에 디스플레이한다.

본 고안에 의한 클리닝장치의 프레임에 구비되는 동작 표시부는, 약품이 차량의 엔진 내부로 공급되는 압력을 표시하는 압력게이지와, 약품의 수위레벨이 설정 값(약품이 차량 1대의 클리닝에 의해 소모된 후의 약품의 수위레벨) 이하로 내려 가는 경우 이를 작업자에게 안내하는 경보램프 등이 구성된다.

그리고, 본 고안에 의한 클리닝장치의 회로를 구성함에 있어서, 상기 모터펌프(21)의 출구측 공급관(27)과 상기 약품탱크(20)를 연결하는 보조관(26)에는 압력조절밸브(23)가 구비되어, 상기 모터펌프(21)에 의해 펌핑되는 약품의 공급압력이 일정압력 이상인 경우에는 약품탱크(20)로 회수되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이렇게 회수관(26) 및 압력조절밸브(23)를 구비함으로써 엔진내부에 과다한 압력으로 약품이 공급되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 2에 도시된 본 고안의 클리닝장치에 있어서, 도면부호 22a는 엔진 내부로 공급되는 약품의 이물질을 제거하기 위한 필터를 도시한 것으로서, 상기 필터(22a)는 약품탱크로부터 모터펌프(21)로 연결되는 약품 흡입관(24)에 설치될 수도 있다. 도면부호 22b는 엔진으로부터 회수되는 약품 회수관(28)에 구비되는 필터(22b)로서 엔진 내부의 인젝터에 부착되어 있던 각종 이물질들이 약품탱크 내부로 유입되지 못하도록 걸러주는 기능을 하게 된다.

이하에서는 본 고안에 의한 디젤엔진용 인젝터 클리너의 작동과정에 대하여 설명한다.

도 4는 본 고안에 의한 클리닝장치의 제어부 작동과정을 간략히 도시한 플로우차트이다.

* 준비단계:

먼저 본 고안에 의한 장치의 약품탱크(20)에 클리닝 약품을 충진하고, 압력조절밸브(23)를 완전 개방시킨다. 그리고, 차량의 연료필터에서 고압펌프로 연결된 호스(11a)를 탈거한 후, 연결구(어댑터)(29a)를 이용하여 본 장치의 공급관(27)과 연결하고, 또 엔진에서부터 연료탱크(10)로 리턴되는 호스(14a)를 탈거하고 연결구(어댑터)(29b)를 이용하여 본 장치의 회수관(28)과 연결한다.(물론 이 때 차량은 당연히 엔진이 정지되어 있는 상태이어야 한다.) 그리고, 장치의 전원을 차량의 배터리(38)에 연결하여 작업 준비를 완료한다.

* 예비 압축단계:

만약, 커먼레일 타입의 디젤엔진이 아닌 일반 디젤엔진의 경우에는 예비 압축단계가 불필요하나, 커먼레일 타입의 디젤엔진은 연료를 고압분사하기 때문에 약품의 예비적인 압축과정이 필요하므로, 본 고안에 의한 클리닝장치의 압축버튼(37a)을 ON시킨 후 압력조절밸브(23)를 Close방향으로 돌려 적정압력이 되도록 설정(대략 7~9 psi 정도)한다.(이 때 차량의 시동은 OFF 상태이며, 예비 압축시간은 대략 1분 내외이면 충분하다)

이 때, 본 고안에 의한 제어부는 약품탱크(20) 내의 수위레벨감지수단(30)으로부터 신호를 인가받아, 충전되어 있는 약품의 양이 기준량에 미달되는 경우 상기 약품공급용 모터펌프(21)의 작동을 차단하게 된다.

상기 압축버튼(37a)에는 타이머를 구비하여 구성함으로써, 과다하게 압축이 되지 않도록 일정시간(약 1분 내외)이 지나면 자동으로 모터펌프(21)의 동작이 정지되도록 하는 것이 바람직하다.

* 인젝터 클리닝 작업단계:

예비 압축단계가 불필요한 경우 또는 예비 압축단계가 완료된 경우, 작동개시버튼(37b)을 ON시킨 후 곧 바로 차량의 시동을 켠다. 이렇게 함으로써, 본 고안에 의한 장치가 엔진의 연료 인젝션펌프의 순환 회로에 부착되어 일시적으로 엔진의 연료시스템을 대체함으로써 엔진의 인젝터(15)를 세척하게 된다.

압축단계에서와 마찬가지로 작업개시버튼(37b)을 ON시키는 경우에도, 상기 제어부는 약품탱크 내의 수위레벨감지수단으로부터 신호를 인가받아, 충전되어 있는 약품의 양이 기준량(차량 1대를 클리닝하는 데 필요한 약품 량의 최소 1.5배 이상)에 미달되는 경우 상기 약품공급용 모터펌프(21)의 작동을 차단하게 된다.

* 작업 종료단계:

본 고안에 의한 제어부는 상기 작동개시 단계에서 감지된 수위 레벨값과 상기 약품탱크 내의 레벨 감지수단(30)으로부터 현재 수위 레벨값을 인가받아 소모된 약품연료의 량을 산출하며, 약품탱크 내의 연료가 설정된 소모량에 도달한 경우 제어부는 부저음을 송출함으로써 작업자에게 클리닝 작업이 완료되었음을 알리게 된다. 이 때, 작업자는 반드시 차량의 시동을 먼저 끈 후에 본 고안에 의한 장치의 동작을 정지하여야 한다.

특히 주의할 사항으로서, 차량의 시동이 켜져 있는 상태에서 인젝터 클리너의 동작이 OFF되는 경우에는, 차량 엔진내부로 연료공급이 이루어지지 않는 상태에서 엔진을 시동하는 것과 동일한 결과를 초래하므로 고압펌프(12)의 파손과 같은 심각한 손상을 발생시킬 수 있기 때문이다.

이상에서 첨부도면을 참고로 하여 본 고안에 의한 인젝터 클리닝장치의 바람직한 실시예를 기준으로 하여 설명하였으나, 본 고안에서 설명된 실시예를 당해 기술분야에서 통상의 지식으로 일부 변형하거나 변경한 것이라면 당연히 본 고안의 권리범위에 속한다 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 인젝터 클리닝장치는 종래기술의 구성에 비해 훨씬 간단한 구성으로도 종래기술에 비해 훨씬 더 뛰어난 작업 편의성 및 작업의 안전성 효과를 얻을 수 있다.

특히, 클리닝장치의 약품이 일정량 이상이 확보되지 않은 상태에서는 작동이 되지 못하도록 방지함으로써, 작업자의 과실에 의한 차량엔진의 손상을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 고안은 고압분사식 디젤엔진의 인젝터 클리닝에도 적용될 수 있다는 점에서 기존의 인젝터 클리닝장치와 구분되는 큰 장점이 있으므로, 자동차 유지 관리기술분야에서 매우 유용한 고안이다.

도 1a는 커먼레일 디젤엔진의 연료 계통 회로 구성도를 도시한 것이며, 도 1b는 본 고안에 의한 클리닝장치의 공급관 및 회수관이 연결되는 위치를 나타낸 설명도

도 2는 본 고안에 의한 인젝터 클리닝장치의 회로 구성도

도 3은 본 고안에 의한 인젝터 클리너의 제어부 작동과정을 설명하는 플로우차트

<도면의 주요 구성부분에 대한 부호의 설명>

10: 연료탱크 12: 고압펌프

20: 약품탱크 21: 모터펌프

23: 압력조절밸브 27: 공급관

28: 회수관 30: 레벨 감지수단

37a,37b: 작동버튼(스위치)

Claims (4)

1. 장치의 조작상태를 표시하는 동작 표시부와, 엔진의 인젝션 펌프의 인렛과 아웃렛에 각각 연결되는 공급관과 회수관을 포함하는 약품탱크와, 상기 공급관에 설치되어, 엔진의 연료 인젝션 펌프로 약품이 펌핑되도록 하는 모터펌프와, 약품을 엔진계통 내로 공급하는 공급관에 배치되는 필터로 구성되어,

   엔진의 연료 인젝션펌프의 순환 회로에 부착되어 일시적으로 엔진의 연료시스템을 대체함으로써 엔진의 인젝터를 세척하는 인젝터 클러닝장치에 있어서,

   상기 약품탱크(20)는 차량 1대의 클리닝에 필요한 용량의 1.5배 이상의 용량을 충진할 수 있도록 구성되며,

   상기 약품탱크 내의 수위 레벨을 감지하는 레벨 감지수단(30)을 구비하며,

   상기 레벨 감지수단(30)에 의하여 감지된 수위 레벨이 설정값 이상인 경우에만 상기 모터펌프(21)의 작동개시를 허용하도록 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 인젝터 클리너.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는

   상기 모터펌프(21)가 동작하는 과정에서, 상기 레벨 감지수단(30)에 의하여 감지된 수위 레벨이 일정 값에 도달하는 경우, 부저음을 송출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 인젝터 클리너.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 모터펌프의 출구측 공급관과 상기 약품탱크를 연결하는 보조관(26)에는 압력조절밸브(23)가 구비되어, 상기 모터펌프에 의해 펌핑되는 약품의 공급압력이 일정압력 이상인 경우에는 약품탱크로 회수되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 인젝터 클리너.
4. 제3항에 있어서, 상기 동작 표시부는 클리닝작업을 완료한 차량의 수를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 인젝터 클리너.