KR20040044649A - 디젤엔진 인젝터의 분공간 상대 불균율 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노즐에서 분사되는 연료의 압력을 스트레인게이지로 측정하여 각 분공에서의 분사된 연료의 압력에 대한 데이터를 비교 처리할 수 있도록 함으로써, 노즐 선단에 구비된 다수의 분공들 사이의 상대적인 불균율을 간단한 방법으로 측정하여 데이터와 할 수 있도록 함으로써, 노즐의 상태를 보다 정확하고 정밀하게 분석 및 파악할 수 있도록 하고 분공 가공법에 대한 장단점도 파악할 수 있도록 한다.

Description

디젤엔진 인젝터의 분공간 상대 불균율 측정장치{relative inequality rate measuring apparatus among divided holes of a diesel engine injector}

본 발명은 디젤엔진 인젝터에 연료가 나누어져서 분사되도록 형성된 분공들 사이의 상대적인 불균일 정도를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래에 사용되고 있는 디젤엔진 인젝터의 노즐부분을 확대하여 도시한 단면도로서, 니들(100)이 움직이는 것에 의해 연료가 노즐(102)의 선단에 원주방향으로 고른 각도를 이루면서 형성되어 있는 다수의 분공(104)들을 통해 배출되도록 되어 있으며, 참고로 본 도면에는 이들 분공들 중 하나만이 표현되어 있다.

최근의 디젤엔진에서는 고압분사를 통하여 성능 향상 및 배기배출물 규제 등을 만족시켜가고 있는 추세이며, 인젝터 노즐의 경우 이와 같은 추세에 따라 고압분사와 함께 HC감소를 위한 Mini Sac노즐이 사용되고 있고, 각 분공의 지름은 점점 더 작아지고 있다.

상기와 같이 인젝터 노즐의 분공이 작아짐에 따라 더 이상 노즐은 분공경의 크기로 표시되지 않고 유압유량(HFR)로 표시되어진다. 이는 동일한 분공경으로 분공을 가공함에 있어서도 그 가공방법 및 가공면의 표면상태에 따라서 유량의 변화가 크므로 분공경의 크기 대신 유압유량으로 노즐을 특성을 대표하도록 한 것으로서, 각 노즐간의 상대적인 차이를 나타내어 준다.

그런데, 상기한 바와 같은 노즐은 다수의 분공을 구비하고 있는바, 상기와 같은 분공들 사이에 있어서도 그 가공상태 등에 따라서, 연료의 분사 특성이 고르지 못한 경우가 많은데, 실질적으로 엔진의 설계 및 인젝터의 장착 사용시에 상기한 바와 같은 분공들 사이의 상대적인 특성의 편차가 고려되지 못하고 있어서 엔진의 성능 향상 및 배기배출물 규제에 대한 대응에 미흡한 문제점이 있다.

그럼에도 불구하고, 종래에는 상기한 바와 같은 한 노즐의 각 분공들 사이의 상대적인 불균율을 측정하는 장비가 없어, 이와 같은 각 분공들의 상대적인 특성을 관리하고 연구하는 시도조차 적절히 이루어지지 못하고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 노즐 선단에 구비된 다수의 분공들 사이의 상대적인 불균율을 간단한 방법으로 측정하여 데이터와 할 수 있도록 함으로써, 노즐의 상태를 보다 정확하고 정밀하게 분석 및 파악할 수 있도록 하고 분공 가공법에 대한 장단점도 파악할 수 있도록 한 디젤엔진 인젝터의 분공간 상대 불균율 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 디젤엔진 인젝터의 노즐부분을 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 디젤엔진 인젝터의 분공간 상대 불균율 측정장치를 도시한 구성도,

도 3은 도 2의 내측 반구에 스트레인게이지가 설치된 상태를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 노즐3; 노즐고정대

5; 내측반구7; 스트레인게이지

9; 외측반구11; A/D컨버터

13; 컴퓨터15; 펌프

17; 연료파이프19; 노즐고정너트

21; 데이터베이스

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 디젤엔진 인젝터의 분공간 상대 불균율 측정장치는 인젝터 노즐을 수직방향으로 지지할 수 있도록 형성된 노즐고정대와;

상기 노즐고정대에 고정된 노즐에 연료를 가압하여 공급하도록 설치된 연료공급수단과;

상기 노즐에서 연료가 분사되는 범위를 감싸도록 상기 노즐의 선단을 중심으로 하여 일정 반경으로 이격된 상태로 설치되며, 분사되는 연료에 의해 국부적인 변형이 가능한 상태로 이루어진 내측반구와;

상기 분사되는 연료에 의한 내측반구의 국부적 변형을 전기적 신호로 검출하도록 상기 내측반구의 외측면에 배열된 다수의 스트레인게이지와;

상기 내측반구의 외측을 감싸는 외측반구와;

상기 스트레인게이지의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D컨버터와;

상기 A/D컨버터의 신호를 전달받아 처리하는 처리수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 디젤엔진 인젝터의 분공간 상대 불균율 측정장치의 구성을 도시한 도면이다.

먼저, 전체적인 구성을 살펴보면, 인젝터 노즐(1)을 수직방향으로 지지할 수 있도록 형성된 노즐고정대(3)와, 상기 노즐고정대(3)에 고정된 노즐(1)에 연료를 가압하여 공급하도록 설치된 연료공급수단과, 상기 노즐(1)에서 연료가 분사되는 범위를 감싸도록 상기 노즐(1)의 선단을 중심으로 하여 일정 반경으로 이격된 상태로 설치되며 분사되는 연료에 의해 국부적인 변형이 가능한 상태로 이루어진 내측반구(5)와, 상기 분사되는 연료에 의한 내측반구(5)의 국부적 변형을 전기적 신호로 검출하도록 상기 내측반구(5)의 외측면에 배열된 다수의 스트레인게이지(7)와, 상기 내측반구(5)의 외측을 감싸는 외측반구(9)와, 상기 스트레인게이지(7)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D컨버터(11)와, 상기 A/D컨버터(11)의 신호를 전달 받아 처리하는 처리수단인 컴퓨터(13)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 연료공급수단은 연료를 일정압력(예컨대, 2~5 bar)으로 가압하는 펌프(15)와, 상기 펌프(15)에서 가압된 연료를 상기 노즐(1)에 공급하는 연료파이프(17)로 구성한다.

상기 노즐고정대(3)에 설치되는 측정대상 노즐(1)은 내부에 니들이 없는 상태로서, 상기 연료파이프(17)로부터 공급되는 연료가 상기 펌프(15)에서 연료를 가압하여 송출하는 동안 계속해서 분출되도록 되어 있으며, 도 2에는 상기 노즐고정대(3)의 하측에 상기 측정대상 노즐(1)을 손쉽게 교환하여 고정할 수 있도록 하는 노즐고정너트(19)가 설치되어 있는바, 이외에 노즐(1)을 교체하여 고정할 수 있는 공지된 다양한 기술이 사용될 수 있을 것이다.

상기 다수의 스트레인게이지(7)가 설치된 내측반구(5)는 그 두께가 얇고 재질이 상기 노즐(1)에서 분사되는 연료에 의해 비교적 국부적인 변형이 용이하게 일어날 수 있는 플라스틱 등으로 하여 상기 연료가 내측반구(5)에 부딪히면서 가하는 힘이 상기 스트레인게이지(7)에 용이하게 전달될 수 있도록 한다.

상기 내측반구(5)에 설치된 다수의 스트레인게이지(7)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 내측반구(5)의 외측면에 일정한 격자구조로 배치되어 바둑판 모양을 형성하도록 하였다.

상기 외측반구(9)는 상기 내측반구(5)를 감싸면서 내측반구(5)의 형상을 지탱하여 상기 노즐(1)의 선단을 중심으로 하여 내측반구(5)의 각 지점이 동일한 반경만큼 이격된 상태를 지속적으로 유지하도록 하기 위한 것이므로 적절한 두께와 강도를 가지고 설치되도록 한다.

상기 컴퓨터(13)에는 다수의 노즐에 대한 각 분공에 대한 스트레인게이지(7)에 의한 측정 압력이 관리되도록 하는 데이터베이스(21)를 구성하였다.

상기한 바와 같이 구성된 본 측정장치의 작용을 살펴보면, 우선, 기준이 되는 기준 노즐을 먼저 상기 노즐고정대(3)에 설치하여 상기 펌프(15)로부터 공급되는 연료가 상기 내측반구(5)에 분사되도록 한다.

이때, 상기 스트레인게이지(7)로 검출되는 신호는 상기 A/D컨버터(11)를 거쳐 상기 컴퓨터(13)에 입력되고, 상기 컴퓨터(13)는 상기 노즐(1)의 각 분공으로부터 분사되는 연료의 압력에 의해 측정되는 해당 스트레인게이지(7)의 측정값을 데이터베이스(21)에 저장한다.

이후, 상기한 바와 동일한 방법으로 다수의 측정대상 노즐(1)을 차례로 바꾸어 상기 노즐고정대(3)에 설치하여, 각 노즐(1)의 각 분공에서 분사되는 연료의 압력에 대한 스트레인게이지(7)의 신호를 받아 디지털화하여 컴퓨터(13)에서 데이터베이스(21)에 저장하도록 한다.

컴퓨터는 상기 데이터베이스(21)에 저장된 데이터들을 이용하여, 상기 기준 노즐의 각 분공에 대한 스트레인게이지 신호의 디지털 변환 신호에 대한 측정 노즐의 각 분공에 대한 스트레인게이지 신호의 디지털 변환 신호의 백분율을 구하여, 예컨대 하기의 표 1과 같은 측정결과를 계산하여 결과를 제시한다.

	노즐 1	노즐 2	노즐 3	노즐 4
분공 1	2%↑	1.5%↑	1.5%↑	1.5%↑
분공 2	4%↓	3.4%↑	2%↑	3.4%↑
분공 3	3.5%↓	4.5%↓	4.5%↓	5.5%↓
분공 4	2%↑	3.2%↑	4.2%↑	3.2%↑
분공 5	1.6%↑	2%↓	2%↓	5%↑

참고로, 상기 표는 분공이 노즐의 선단에 원주방향으로 5개 형성된 노즐들에 대한 측정결과인데, 이를 통하여 각 노즐의 선단에 형성되어 있는 분공들이 기준이 되는 노즐의 분공들에 대하여 어느 정도의 편차를 가지고 형성되어 있는지를 판단 및 분석할 수 있는 기초 자료가 확보되며, 다양한 분공 가공방법으로 가공된 노즐을 상기한 바와 같은 방법으로 분석하면, 각 가공방법에 대한 분석 및 평가도 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 노즐 선단에 구비된 다수의 분공들 사이의 상대적인 불균율을 간단한 방법으로 측정하여 데이터와 할 수 있도록 함으로써, 노즐의 상태를 보다 정확하고 정밀하게 분석 및 파악할 수 있도록 하고 분공 가공법에 대한 장단점도 파악할 수 있도록 한다.

Claims (4)

1. 인젝터 노즐을 수직방향으로 지지할 수 있도록 형성된 노즐고정대와;

   상기 노즐고정대에 고정된 노즐에 연료를 가압하여 공급하도록 설치된 연료공급수단과;

   상기 노즐에서 연료가 분사되는 범위를 감싸도록 상기 노즐의 선단을 중심으로 하여 일정 반경으로 이격된 상태로 설치되며, 분사되는 연료에 의해 국부적인 변형이 가능한 상태로 이루어진 내측반구와;

   상기 분사되는 연료에 의한 내측반구의 국부적 변형을 전기적 신호로 검출하도록 상기 내측반구의 외측면에 배열된 다수의 스트레인게이지와;

   상기 내측반구의 외측을 감싸는 외측반구와;

   상기 스트레인게이지의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D컨버터와;

   상기 A/D컨버터의 신호를 전달받아 처리하는 처리수단;

   으로 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진 인젝터의 분공간 상대 불균율 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 노즐고정대의 하측에

   상기 측정대상 노즐을 손쉽게 교환하여 고정할 수 있도록 하는 노즐고정너트가 설치된 것

   을 특징으로 하는 디젤엔진 인젝터의 분공간 상대 불균율 측정장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 스트레인게이지는

   상기 내측반구의 외측면에 일정한 격자구조로 배치된 것

   을 특징으로 하는 디젤엔진 인젝터의 분공간 상대 불균율 측정장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 처리수단에는

   다수의 노즐에 대한 각 분공에 대한 스트레인게이지에 의한 측정 압력이 관리되는 데이터베이스가 구비된 것

   을 특징으로 하는 디젤엔진 인젝터의 분공간 상대 불균율 측정장치.