KR200462479Y1 - 플런져 하부에 실링부재가 배치된 인젝터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 인젝터에 관한 것으로서 일단부가 연료유입구와 연결되고, 타단부에는 연료가 분사되는 분사구멍이 형성된 니플과; 전후 이동하며 상기 분사구멍을 단속하는 플런저와; 상기 플런저를 전후이동시키는 솔레노이드코일과; 상기 플런저를 탄발시키는 리턴스프링을 포함하며, 상기 플런저의 단부에는 반경방향 외측으로 연장형성되어 상기 니플과 접촉되는 일정면적의 개폐면이 구비되고, 상기 니플의 상부에는 하부면과 상부면이 단차지게 형성되며 상기 상부면의 판면에는 외주연을 따라 일정깊이 함몰된 트렌치홈이 형성된 고무실링이 구비되며, 상기 돌기형 고무실링의 돌출된 상부면은 상기 플런저의 내측면에 밀착되고, 상기 하부면은 상기 개폐면과 접촉되는 것을 특징으로 한다.

Description

플런져 하부에 실링부재가 배치된 인젝터{TOP FEED TYPE INJECTOR HAVING SEALING MATERIAL UNDER PLUNGER}

본 고안은 인젝터에 관한 것으로, 보다 자세히는 플런져 하부의 분사구멍 주변에 트렌치홈이 형성된 돌기형 고무실링을 배치하여 실링효율을 향상시킨 가스연료 차량용 탑 피드타입 인젝터에 관한 것이다.

가스차량용 엔진에 연료를 공급하는 방식은 봄베(bombe)에서 공급된 연료가 압력센서 및 압력조절기에 의해 믹서와 기화기를 거쳐서 기화되어 인젝터를 통해 엔진에 공급되도록 하는 시스템으로 구성된다.

인젝터는 흡기매니폴드의 해당 위치에 삽입 장착되어 있으며, 하나의 연료공급관에 직렬로 연결된다.

이러한 인젝터의 구성은 일본공개특허 2000-110666호에 개시된 바 있다.

도 1은 종래 인젝터(10)의 단면구성을 개략적으로 도시한 개략도이다.

도시된 바와 같이 종래 인젝터(10)는 솔레노이드 코일(13)과 플런져(14)가 구비되어 ECU에 의해 솔레노이드 코일(13)에 전력이 인가되면 발생되는 자력에 의해 플런져(14)가 상승되어 니플(16)과 이격됨으로써 유입구(11)로 유입된 연료가 분사구멍(17)을 통하여 분사되도록 기능한다.

여기서, 플런져(14)에는 니플(16)의 분사구멍(17)를 개폐할 수 있도록 역접시형 고무실링부재(18)가 결합되어 있다. 역접시형 고무실링부재(18)는 플런져(14)의 둘레턱(19) 안쪽에 부착 형성된다.

이에 따라, 역접시형 고무실링부재(18)는 둘레턱(19)의 간섭으로 니플(16)의 분사구멍(17)을 제대로 단속할 수 없어 사용 압력이 약 3~5bar 정도로 제한되는 문제가 있다. 즉, 역접시형 고무실링부재(18)가 플런져(14)의 하부에 배치되어 있으므로 플런져(14)와 니플(16) 사이의 접촉면적이 좁아 실링이 제대로 이루어지지 못해 연료의 누설이 발생될 수 있다.

이러한 문제 때문에 흡기매니폴드에 가스연료를 정확히 공급하지 못하는 추가적인 문제가 발생될 수 있다.

또한, 종래 인젝터(100)는 사용압력이 약 3~5bar로 낮기 때문에 차량이 중고속으로 주행할 때 엔진회전수의 증가에 맞춰 충분하게 가스연료를 공급하지 못해 엔진의 출력이 저하되는 문제점이 있다

본 고안의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 가스연료 차량의 연비와 엔진 성능을 향상시킬 수 있는 인젝터를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 플런져가 아닌 니플의 상단에 트렌치홈이 형성된 고무실링부재를 결합시켜 플런져와 니플의 경계영역의 접촉면적을 증가시켜 플런져와 니플 사이의 밀폐효율을 향상시킬 수 있는 인젝터를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 밀폐효율의 향상에 따라 고압의 사용압력이 형성되도록 하여 연소실에 가스가 균일하게 분사시킬 수 있는 인젝터를 제공하는 것이다.

본 고안의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 고안의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 고안의 목적은 인젝터에 의해 달성될 수 있다. 본 고안의 인젝터는 일단부가 연료유입구와 연결되고, 타단부에는 연료가 분사되는 분사구멍이 형성된 니플과; 전후 이동하며 상기 분사구멍을 단속하는 플런져와; 상기 플런져를 전후이동시키는 솔레노이드코일과; 상기 플런져를 탄발시키는 리턴스프링을 포함하며, 상기 플런져의 단부에는 반경방향 외측으로 연장형성되어 상기 니플과 접촉되는 일정면적의 개폐면이 구비되고, 상기 니플의 상부에는 하부면과 상부면이 단차지게 형성되며, 상기 상부면의 판면에는 외주연을 따라 일정깊이 함몰된 트렌치홈이 형성된 고무실링이 구비되며, 상기 돌기형 고무실링의 돌출된 상부면은 상기 플런져의 내측면에 밀착되고, 상기 하부면은 상기 개폐면과 접촉되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 트렌치홈은 상기 상부면에 상이한 직경으로 복수개가 형성된다.

본 고안에 따른 인젝터는 고무실링의 상부면에 일정깊이의 트렌치홈을 형성하여 접촉면적을 향상시켜 기밀성을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 니플의 분사구멍에 대한 밀폐력이 증가되어 인젝터 내부의 사용압력이 증가될 수 있다.

이에 따라 인젝터 내부에 형성되는 사용압력이 증대됨에 따라 가스연료를 균일하게 정확히 분사할 수 있다.

도 1은 종래 인젝터의 단면구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 2는 본 고안에 따른 인젝터의 단면구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 3은 본 고안에 따른 인젝터의 실링부재의 결합상태를 확대하여 도시한 확대단면도,
도 4는 본 고안에 따른 인젝터의 사용상태를 도시한 예시도,
도 5 내지 도 7은 본 고안에 따른 인젝터의 성능을 종래 인젝터와 비교한 실험결과를 도시한 데이터들이다.

본 고안을 충분히 이해하기 위해서 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 고안의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 고안의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 고안을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 2는 본 고안에 따른 인젝터(100)의 구성을 도시한 단면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 인젝터(100)의 고무실링(180)과 플런져(150)의 개폐면(151)의 결합영역을 확대하여 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 고안에 따른 인젝터(100)는 밸브하우징(110)과, 밸브하우징(110)의 하부에 결합되며 연료 분사구멍(170)이 형성된 니플(160)과, 니플(160)의 연료 분사구멍(170)을 개폐하는 플런져(150)와, 플런져(150)를 상하로 개폐시키는 솔레노이드 코일(130)와, 플런져(150)를 초기 위치로 탄성복귀시키는 리턴스프링(140)와, 니플(160)과 플런져(150)의 결합영역에 배치되어 니플(160)과 플런져(150) 사이를 밀착시켜 니플(160)과 플런져(150) 사이의 단속효율을 높이는 고무실링(180)을 포함한다.

여기서, 고무실링(180)을 제외한 나머지 구성은 종래 인젝터(100)의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

플런져(150)의 하부에는 니플(160)의 분사구멍(170)을 단속하는 개폐면(151)이 반경방향 외측으로 연장형성된다. 개폐면(151)은 고무실링(180)의 하부면(181)과 밀착되도록 형성된다.

고무실링(180)은 금속재인 니플(160)의 테둘레에 형성된 결합홈(161)에 수용된다. 고무실링(180)은 고무소재의 링 형태로 형성된다. 고무실링(180)은 도 3에 도시된 바와 같이 상부면(183)과 하부면(181)이 서로 단차지게 형성된다. 니플(160)과 플런져(150)가 밀착될 때, 고무실링(180)의 하부면(181)에 개폐면(151)이 위치하고, 상부면(183)이 개폐면(151) 내부의 내벽면에 위치하게 된다.

이렇게 상부면(183)과 하부면(181)이 일정 높이 단차지게 형성되고, 플런져(150)의 개폐면(151) 내외측에 각각 배치되므로 플런져(150)와 니플(160)의 접촉 면적이 증가되게 된다. 따라서, 실링효율이 증가되고 단속효율과 밀폐성이 향상된다.

또한, 상부면(183)에는 일정 깊이 함몰형성된 트렌치홈(185)이 형성된다. 트렌치홈(185)은 상부면(183)의 외주연을 따라 일정깊이(d)로 형성된다. 트렌치홈(185)은 링 형상으로 형성되어 플런져(150)와 니플(160) 사이의 접촉영역을 통해 연료가스가 누설되는 것을 한번 더 차단한다. 즉, 연료가스가 내부에서 외부로 누설될 때, 연료가스의 누설경로가 트렌치홈(185)에 의해 길어지고, 트렌치홈(185) 내부에서 체류하게 되므로 실제로 누설이 되지 못하게 된다.

이 때, 상부면(183)과 하부면(181) 사이의 단차(h)는 개폐면(151)의 형상에 따라 결정될 수 있다. 또한, 상부면(183)의 너비(w)는 플런져(150)의 두께에 따라 결정될 수 있다. 트렌치홈(185)의 깊이(d)는 단차(h) 보다 깊지 않게 적절한 형상으로 형성된다.

여기서, 본 고안에 따른 고무실링(180)은 트렌치홈(185)이 한 개가 형성되었으나, 상부면(183)의 넓이가 넓은 경우 반경방향을 따라 복수개가 서로 다른 직경으로 형성될 수도 있다. 이 때, 트렌치홈(185)의 깊이는 서로 다르게 형성될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 고안에 따른 인젝터(100)의 작동과정을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

연료펌프(미도시)에 의해 압송된 가스연료는 연료유입구(111)를 통해 인젝터하우징(110) 내부에 유입된다. 연료유입구(111)를 통해 유입된 가스연료는, 플런져(150)의 상승시 내부로 유입된 후 니플(160)의 분사구멍(170)을 통해 흡기매니폴드(미도시)로 분사된다.

즉, 인젝터하우징(110) 내부의 가스연료는 배선 커넥터(120)를 통해 솔레노이드 코일(130)에 전원이 인가될 때, 도 4에 도시된 바와 같이 플런져(150)가 상승하면서 개방되는 분사구멍(170)을 통해 흡기매니폴드(미도시)에 분사된다.

이 때, 고무실링(180)은 플런져(150)의 개폐면(151)과 니플(160) 사이의 개폐영역에 결합되어 플런져(150)와 니플(160)의 개폐면(151)을 통해 연료가스가 누설되는 것을 차단한다. 고무실링(180)은 하부면(181)과 상부면(183)이 단차지게 형성되고, 개폐면(151)이 하부면(181)과 결합되고 상부면(183)이 개폐면(151)의 내측벽을 지지하여 접촉면적을 넓혀 연료가스의 기밀성을 높일 수 있다.

특히, 상부면(183)에 일정깊이의 트렌치홈(185)이 형성되어 누설가스의 이동경로를 연장하고, 연료가스가 강제로 체류하게 하여 누설을 이중으로 차단하게 된다.

도 5 내지 도 7은 본 고안에 따른 트렌치홈(185)이 형성된 고무실링(180)을 갖는 인젝터(100)와, 플런져(14) 내측에 고무실링(18)이 형성된 종래 인젝터(10)와, 본 고안에서와 같이 니플(160) 상면에 단차지게 형성되었으나 트렌치홈(185)이 형성되지 않은 비교예 인젝터 세 가지의 성능을 시험한 결과이다.

실험을 위해 도 5에 도시된 바와 같이 세 가지 경우의 인젝터(10,100, 비교예)들을 플로우미터(flow meter, 200)에 연결하고, 플로우미터(200)를 마노미터(mano meter)에 연결하고, 연료탱크(400)를 연결한다. 연료탱크(400)는 바이패스(500) 연결하고, 연료펌프(600)를 연결한다. 각각의 실험구성들은 제어박스(700)에 의해 제어되는 형태로 측정장비를 형성하였다.

도 6은 세 가지 인젝터(10,100,비교예)를 연결했을 때의 사용압력과 개방시간을 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이 제일 아래에 위치한 그래프는 종래 인젝터(10)의 시험결과를 나타내고, 가운데 위치한 그래프는 비교예 인젝터의 시험결과를 나타내고, 가장 상부에 위치한 그래프는 본 고안에 따른 인젝터(100)의 시험결과를 나타낸다. 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 인젝터(100)가 가장 성능이 우수한 것을 알 수 있다.

특히, 실험을 통해 종래 인젝터(10)의 사용압력이 3~5bar이고, 비교예가 10~12bar인데 반해 본 고안에 다른 인젝터(100)는 사용압력이 14~17bar로 높은 것을 알 수 있었다. 따라서, 인젝터(100) 내부에 형성되는 고압의 사용압력에 의해 가스연료가 균일하게 고압으로 분사되도록 하여 엔진의 출력이 향상을 꾀할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 따른 인젝터는 고무실링의 상부면에 일정깊이의 트렌치홈을 형성하여 접촉면적을 향상시켜 기밀성을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 니플의 분사구멍에 대한 밀폐력이 증가되어 인젝터 내부의 사용압력이 증가될 수 있다.

이에 따라 인젝터 내부에 형성되는 사용압력이 증대됨에 따라 가스연료를 균일하게 정확히 분사할 수 있다.

이상에서 설명된 본 고안의 인젝터의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 고안이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 고안은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 고안은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 고안의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 인젝터 110 : 인젝터하우징
111 : 연료유입구 120 : 배선커넥터
130 : 솔레노이드코일 140 : 리턴스프링
150 : 플런져 151: 개폐면
160 : 니플 161 : 결합홈
170 : 분사구멍 180 : 실링부재
181 : 하부면 183 : 상부면
185 : 트렌치홈

Claims (2)

1. 인젝터에 있어서,
   일단부가 연료유입구와 연결되고, 타단부에는 연료가 분사되는 분사구멍(170)이 형성된 니플(160)과;
   전후 이동하며 상기 분사구멍(170)을 단속하는 플런져(150)와;
   상기 플런져(150)를 전후이동시키는 솔레노이드 코일(130)과;
   상기 플런져(150)를 탄발시키는 리턴스프링(140)을 포함하며,
   상기 플런져(150)의 단부에는 반경방향 외측으로 연장형성되어 상기 니플(160)과 접촉되는 일정면적의 개폐면(151)이 구비되고,
   상기 니플(160)의 상부에는 테둘레에 의하여 결합홈(161)이 형성되고,
   상기 결합홈(161)에는, 상부면(183)과 하부면(181)이 서로 단차지게 형성되며 상기 상부면(183)의 판면에는 외주연을 따라 일정깊이 함몰된 트렌치홈(185)이 형성된 돌기형 고무실링(180)이 구비되며,
   상기 니플(160)과 상기 플런져(150)가 밀착 시, 상기 돌기형 고무실링(180)의 하부면(181)은 상기 개폐면(151)에 위치하고, 상기 돌기형 고무실링(180)의 돌출된 상부면(183)은 상기 개폐면(151) 내부의 내벽면에 위치하는 것을 특징으로 하는 인젝터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 트렌치홈(185)은 상기 상부면(183)에 상이한 직경으로 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 인젝터.

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