KR20060030602A - Injector nozzle of diesel engine - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 시동 전에 연소실을 가열해 주는 글로우 플러그가 장착된 디젤 엔진의 인젝터에 있어서, 상기 인젝터는, 노즐 하우징(12)과, 상기 노즐 하우징의 선단 상측에 원주방향으로 형성된 다수의 제1연료분사구(12a)과, 상기 노즐 하우징의 선단 하측에 원주방향으로 형성된 다수의 제2연료분사구(12b)와, 상기 제1연료분사구로 연료가 공급되는 것을 단속하는 제1니들(14)과, 상기 제2연료분사구로 연료가 공급되는 것을 단속하는 제2니들(16)로 이루어지고, 상기 제1연료분사구로 분사되는 연료는 상기 글로우 플러그에 닿게 제1연료분사구가 위치되어 있으므로, 냉시동 및 냉간성능을 향상시키는 효과가 있다.The present invention provides an injector of a diesel engine equipped with a glow plug that heats a combustion chamber before starting, wherein the injector comprises a nozzle housing (12) and a plurality of first fuels formed in a circumferential direction above the tip of the nozzle housing. And a plurality of second fuel injection holes 12b formed in the circumferential direction at the lower end of the nozzle housing, a first needle 14 for controlling fuel supply to the first fuel injection hole, and It consists of a second needle 16 to regulate the supply of fuel to the second fuel injection port, the fuel injected into the first fuel injection port is the first fuel injection port is located in contact with the glow plug, cold start and cold This has the effect of improving performance.

Description

디젤 엔진의 인젝터 노즐 구조{injector nozzle of diesel engine} Injector nozzle of diesel engine

도1은 종래 디젤엔진의 인젝터 노즐 구조를 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing an injector nozzle structure of a conventional diesel engine;

도2는 본 발명에 의한 디젤엔진의 인젝터 노즐 구조를 나타내는 단면도,2 is a cross-sectional view showing an injector nozzle structure of a diesel engine according to the present invention;

도3 내지 도5는 본 발명에 의한 디젤엔진의 인젝터 노즐의 작동 상태도이다.3 to 5 is a state diagram of the operation of the injector nozzle of the diesel engine according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

12 : 노즐 하우징 12a : 제1연료분사구12 nozzle nozzle 12a first fuel injection port

12b : 제2연료분사구 14 : 제1니들12b: second fuel injection port 14: the first needle

16 : 제2니들 16: second needle

본 발명은 디젤 엔진의 인젝터 노즐 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an injector nozzle structure of a diesel engine.

일반적으로 디젤 엔진은 실린더 내에 공기를 흡입하여 압축하면 500~550℃의 압축열이 발생되며, 이때 인젝터 노즐을 사용하여 연료를 분사하여 착화 연소시키는 엔진이다. 따라서 상기와 같은 디젤 엔진의 연소실은 분사된 연료와 공기가 잘 혼합될 수 있는 구조이어야 하며, 상기와 같은 고온 고압의 연소실에 연료를 분사하는 인젝터 노즐은 고압의 연료를 짧은 시간 내에 효과적으로 분사하여 공기와 잘 혼합되도록 해야 한다.In general, a diesel engine generates 500 to 550 ° C. of compressed heat when air is sucked into a cylinder and compressed, and at this time, an injector nozzle is used to inject fuel to ignite and combust combustion. Therefore, the combustion chamber of the diesel engine as described above should have a structure in which the injected fuel and air can be well mixed, and the injector nozzle which injects the fuel into the combustion chamber of the high temperature and high pressure as described above effectively injects the high pressure fuel in a short time. It should be mixed well with.

상기한 바와 같은 인젝터 노즐에는 항시 노즐 구멍이 개방된 상태에서 펌프에서 보내진 고압의 연료를 분사하는 개방형과, 니들 밸브의 작동에 의해 연료의 분사가 단속되는 폐지형이 있는데, 폐지형 인젝터 노즐은 도1에 도시한 바와 같이, 노즐 하우징(2)과, 상기 노즐 하우징(2)의 선단에 형성된 연료 분사구(4)와, 상기 연료 분사구(4)로 연료가 공급되는 것을 단속할 수 있도록 하는 니들(6)로 구성되어 있다. 그리고 상기 연료 분사구(4)를 통해 분사되지 못한 연료가 저장되는 색홀(8)이 상기 니들(6) 하부의 노즐 하우징(2)에 형성되어 있다. 상기 연료 분사구(4)는 노즐 하우징(2)의 원주방향으로 다수개가 형성되어 있다.The injector nozzles described above have an open type for injecting high-pressure fuel sent from a pump with the nozzle hole always open, and a closed type for intermittent injection of fuel by the operation of a needle valve. As shown in FIG. 1, a needle for intermittent supply of fuel to the nozzle housing 2, the fuel injection hole 4 formed at the tip of the nozzle housing 2, and the fuel injection hole 4 ( It consists of 6). In addition, a color hole 8 in which fuel that is not injected through the fuel injection hole 4 is stored is formed in the nozzle housing 2 below the needle 6. The fuel injection port 4 is formed in plural in the circumferential direction of the nozzle housing (2).

그런데, 종래 디젤엔진의 큰 단점 중의 하나는 겨울철, 봄 및 가을의 아침에 시동을 걸면 엔진 시동이 잘 안 걸리고, 막상 시동이 걸렸을 경우도 배기가스 중에 백연(white smoke)이 심하게 발생되어 많은 불편이 있다는 것이다. However, one of the major disadvantages of the conventional diesel engine is that when the engine is started in the winter, spring and autumn mornings, the engine does not start well, and even when the engine is started, white smoke is generated in the exhaust gas, causing a lot of inconvenience. Is there.

또한, 상온 시에도 엔진 냉각수가 상온(약 30℃)이하일 경우에는 냉각수 온도가 정상(약 80℃)에 도달할 때까지 디젤 엔진의 배기가스인 CO 배출물이 많이 나오게 된다는 문제점이 있었다. CO 배출물의 경우 배출물을 검증하는 모드(EUDC mode) 초반에 발생하므로 엔진 개발에 있어서 무척 어려운 개발부분이고 따라서 개발하기가 어려운 실정이다. '배출물을 검증하는 모드'로 시험을 했어도 아침에 엔진의 조건이 약간만 상이하여도 CO 배출물이 배출되는 정도는 천차만별로 늘려 지므로 엔진 개발의 어려움은 한층 더 심해지고 있는 실정이다. In addition, even at room temperature, when the engine coolant is below room temperature (about 30 ° C.), there is a problem that a large amount of CO emissions, which are exhaust gas of the diesel engine, is released until the coolant temperature reaches a normal temperature (about 80 ° C.). In the case of CO emissions, it occurs in the early stage of EUDC mode, so it is very difficult development part of engine development and therefore it is difficult to develop. Even if the test was conducted in the mode of verifying emissions, even if the engine conditions are slightly different in the morning, the amount of CO emission is increased by only 1,000, so the difficulty of engine development is getting worse.                         

디젤 엔진은 연소실 내로 유입된 공기와 연료가 서로 혼합된 상태에서 피스톤이 압축행정을 하면서 자연발화되어 폭발이 이루어지는 것인데, 냉간시에는 유입된 차거운 공기 및 연료가 모두 냉각되어 있고 연소실 자체도 냉각되어 있어 시동이 어렵고 막상 시동 후에도 냉각된 연소실 내의 공기 및 연료는 충분히 연소가 되지 않고, 연소 불안정으로 이어져 엔진부조, CO 배출물의 과다로 이어지며, 대기 중에 방출되면서 백연(white smoke)을 발생시키는 것이다.In the diesel engine, the piston is spontaneously ignited and exploded while the piston is compressed and mixed with the air and fuel introduced into the combustion chamber. During cold operation, both the cool air and fuel introduced are cooled and the combustion chamber itself is cooled. It is difficult to start and the air and fuel in the cooled combustion chamber after the start-up is not sufficiently burned, leading to combustion instability, leading to overload of the engine, CO emissions, and emits white smoke as it is released into the atmosphere.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 냉간시 연료분사시기를 앞당기는 방법, 연소실의 압축비를 올리는 방법(연소실 설계변경), 시동전 연소실을 가열해 주는 히터류인 글로우 플러그(glow plug)나 히터(heat) 등을 장착하는 방법을 적용하는 기술이 개시되어 있으나 여전히 문제가 발생하고 있으며, 이로 인하여 많은 설계적 제한 및 엔진 개발의 어려움이 있다는 문제점이 있었다.In order to solve this problem, a method of speeding up the fuel injection time during cold, increasing the compression ratio of the combustion chamber (combustion chamber design change), a glow plug or a heater that heats the combustion chamber before starting Although a technique for applying a method of mounting the disclosed is still a problem, there was a problem that there are many design limitations and difficulties in engine development.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 시동 전 연소실을 가열해 주는 글로우 플러그가 장착된 인젝터에서 인젝터 노즐의 구조를 변경하므로써 냉시동 및 냉간성능을 향상시키는 디젤엔진의 인젝터 노즐 구조를 제공하는데 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to improve the cold start and cold performance by changing the structure of the injector nozzle in the injector equipped with a glow plug that heats the combustion chamber before starting To provide an injector nozzle structure.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 시동 전에 연소실을 가열해 주는 글로우 플러그가 장착된 디젤 엔진의 인젝터에 있어서, 상기 인젝터는, 노즐 하우징과, 상기 노즐 하우징의 선단 상측에 원주방향으로 형성된 다수의 제1연료분사구과, 상기 노즐 하우징의 선단 하측에 원주방향으로 형성된 다수의 제2연료분사구 와, 상기 제1연료분사구로 연료가 공급되는 것을 단속하는 제1니들과, 상기 제2연료분사구로 연료가 공급되는 것을 단속하는 제2니들로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an injector of a diesel engine equipped with a glow plug that heats a combustion chamber before starting, wherein the injector comprises a nozzle housing and a plurality of circumferentially formed upper ends of the nozzle housing. A first fuel injection port, a plurality of second fuel injection holes formed in a circumferential direction under the distal end of the nozzle housing, a first needle for controlling the supply of fuel to the first fuel injection hole, and fuel to the second fuel injection hole; It is characterized by consisting of a second needle to interrupt the supply.

상기 제1연료분사구에서 분사되는 연료는 상기 글로우 플러그에 닿게 제1연료분사구가 위치되어 있는 것을 특징으로 한다. The fuel injected from the first fuel injection port is characterized in that the first fuel injection port is located in contact with the glow plug.

상기 제1연료분사구를 통하여 분사되는 연료량이 상기 제2연료분사구를 통해 분사되는 연료량보다 작도록 상기 제1연료분사구의 직경은 상기 제2연료분사구의 직경보다 작게 형성되어 있다.The diameter of the first fuel injection port is smaller than the diameter of the second fuel injection port such that the amount of fuel injected through the first fuel injection port is smaller than the amount of fuel injected through the second fuel injection port.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

본 발명은 시동 전에 연소실을 가열해 주는 글로우 플러그가 장착된 디젤 엔진의 인젝터에 적용되는데, 도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 인젝터(10)는, 노즐 하우징(12)과, 상기 노즐 하우징(12)의 선단 상측에 원주방향으로 형성된 다수의 제1연료분사구(12a)과, 상기 노즐 하우징(12)의 선단 하측에 원주방향으로 형성된 다수의 제2연료분사구(12b)와, 상기 제1연료분사구(12a)로 연료가 공급되는 것을 단속하는 제1니들(14)과, 상기 제2연료분사구(12b)로 연료가 공급되는 것을 단속하는 제2니들(16)로 이루어진다.The present invention is applied to an injector of a diesel engine equipped with a glow plug that heats the combustion chamber before starting. As shown in FIG. 2, the injector 10 of the present invention includes a nozzle housing 12 and the nozzle housing. A plurality of first fuel injection holes 12a formed in a circumferential direction above the distal end of (12), a plurality of second fuel injection holes 12b formed in a circumferential direction under the distal end of the nozzle housing 12, and the first And a first needle 14 for regulating the supply of fuel to the fuel injection hole 12a and a second needle 16 for regulating the supply of fuel to the second fuel injection hole 12b.

상기 노즐 하우징(12)의 단부는 원추형으로 되어 있으며, 그 하단 내면에는 상기 연료분사구(12a, 12b)를 통해 분사되지 못한 연료가 저장되는 색홀(12c)이 형성되어 있다.An end of the nozzle housing 12 has a conical shape, and a color hole 12c is formed at an inner surface of the lower end thereof to store fuel that is not injected through the fuel injection holes 12a and 12b.

상기 제1연료분사구(12a)에서 분사되는 연료는 상기 글로우 플러그(G : 도5 에 도시)에 닿게 제1연료분사구(12a)가 위치되어 있으며(도 5 참조), 상기 제1연료분사구(12a)를 통하여 분사되는 연료량이 상기 제2연료분사구(12b)를 통해 분사되는 연료량보다 작도록 상기 제1연료분사구(12a)의 직경은 상기 제2연료분사구(12b)의 직경보다 작게 형성되어 있다.The fuel injected from the first fuel injection hole 12a has a first fuel injection hole 12a positioned to reach the glow plug G (shown in FIG. 5) (see FIG. 5), and the first fuel injection hole 12a The diameter of the first fuel injection port (12a) is formed smaller than the diameter of the second fuel injection port (12b) so that the amount of fuel injected through the (2) is smaller than the amount of fuel injected through the second fuel injection port (12b).

상기 제2니들(16)은 상기 노즐 하우징(12)의 중앙에 위치하고, 상기 제1니즐(14)은 상기 제2니즐(16)의 외측에 끼워진 관형태로 되어 있다. 상기 제1니즐(14)의 단부 외면에는 상기 제1연료분사구(12a)를 막는 위치에 홈(14a)이 형성되어 있다.The second needle 16 is located in the center of the nozzle housing 12, the first needle 14 is in the form of a tube fitted to the outside of the second needle (16). A groove 14a is formed in the outer surface of the end portion of the first needle 14 to block the first fuel injection hole 12a.

상기 제1니들(14) 및 제2니들(16)은 ECU의 제어에 의해 제어되는 도시하지 않은 상하 이동기구에 의해 독립적으로 상하로 이동하면서 상기 제1, 제2연료분사구(12a, 12b)를 개폐하면서 연료를 단속하게 된다. The first needle 14 and the second needle 16 move the first and second fuel injection holes 12a and 12b independently while moving up and down independently by a vertical moving mechanism (not shown) controlled by ECU control. It controls the fuel while opening and closing.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 디젤 엔진의 인젝터 노즐구조에서, 인젝터(10)에 고압의 연료가 들어오면, 도3에 도시한 바와 같이 ECU에 의해 제어되는 바깥쪽의 제1니들(14)이 들리면서 제1연료분사구(12a)를 통해서만 연료가 먼저 분사된다. 이때 상기 제1연료분사구(12a)의 직경은 상기 제2연료분사구(12b)의 직경보다 작게 형성되어 있으므로 미량의 연료가 분사되어 글로우 플러그(G : 도5에 도시)에 닿으면서 연료의 온도가 급속히 올라간다.In the injector nozzle structure of the diesel engine according to the present invention configured as described above, when the high-pressure fuel enters the injector 10, the outer first needle 14 controlled by the ECU is lifted as shown in FIG. The fuel is first injected only through the first fuel injection port 12a. At this time, since the diameter of the first fuel injection port 12a is smaller than the diameter of the second fuel injection port 12b, a small amount of fuel is injected to reach the glow plug G (shown in FIG. 5) while the temperature of the fuel is increased. It rises rapidly.

이후에, ECU의 제어에 의해 안쪽의 제2니들(16)이 들리게 되어, 제1, 제2연료분사구(12a, 12b)를 통해 동시에 연료가 분사되는데, 도5에 도시한 바와 같이 제2연료분사구(12b)를 통해 분사되는 연료(F2)는 글로우 플러그(G)에 닿지 않으면 서 많은 양이 분사되므로 엔진의 성능 및 연소효율의 향상을 더욱 증진시킨다.Thereafter, the inner second needle 16 is lifted under the control of the ECU, and fuel is injected at the same time through the first and second fuel injection holes 12a and 12b, as shown in FIG. 5. Since the fuel F2 injected through the injection hole 12b is injected in a large amount without contacting the glow plug G, the performance of the engine and the combustion efficiency are further enhanced.

이러한 노즐구조와 연료분사를 통해, 엔진의 온도가 저온일 때의 냉시동 성능과 정상 운전일 경우의 성능을 모두 향상하고 CO의 배출량을 줄이고 백연(white smoke)현상을 줄일 수 있게 되는 것이다.Through such a nozzle structure and fuel injection, it is possible to improve both the cold start performance when the engine temperature is low and the normal operation performance, reduce the emission of CO and white smoke phenomenon.

본 발명에 의한 디젤 엔진의 인젝터 노즐 구조에 의하면, 시동 전에 연소실을 가열해 주는 글로우 플러그가 장착된 인젝터에서 인젝터 노즐의 구조를 변경하므로써, 냉시동, 냉간성능 및 정상운전의 성능을 모두 향상하고 CO의 배출량을 줄이고 백연(white smoke)현상을 줄이는 효과가 있다.According to the injector nozzle structure of the diesel engine according to the present invention, by changing the structure of the injector nozzle in the injector equipped with a glow plug that heats the combustion chamber before starting, the performance of both cold start, cold performance and normal operation is improved, and the CO It has the effect of reducing emissions of white smoke and white smoke.

Claims (3)

시동 전에 연소실을 가열해 주는 글로우 플러그가 장착된 디젤 엔진의 인젝터에 있어서, Injectors of diesel engines with glow plugs that heat the combustion chamber before starting, 상기 인젝터는, The injector, 노즐 하우징과, Nozzle housing, 상기 노즐 하우징의 선단 상측에 원주방향으로 형성된 다수의 제1연료분사구과, A plurality of first fuel injection spheres formed in a circumferential direction on an upper end of the nozzle housing; 상기 노즐 하우징의 선단 하측에 원주방향으로 형성된 다수의 제2연료분사구와, A plurality of second fuel injection spheres formed in a circumferential direction under the tip of the nozzle housing; 상기 제1연료분사구로 연료가 공급되는 것을 단속하는 제1니들과, A first needle for controlling the supply of fuel to the first fuel injection port; 상기 제2연료분사구로 연료가 공급되는 것을 단속하는 제2니들로 이루어지 는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 인젝터 노즐 구조.Injector nozzle structure of the diesel engine, characterized in that consisting of the second needle to regulate the supply of fuel to the second fuel injection port. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1연료분사구에서 분사되는 연료는 상기 글로우 플러그에 닿게 제1연료분사구가 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 인젝터 노즐 구조. The fuel injected from the first fuel injection port is injector nozzle structure of the diesel engine, characterized in that the first fuel injection port is located in contact with the glow plug. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 제1연료분사구를 통하여 분사되는 연료량이 상기 제2연료분사구를 통해 분사되는 연료량보다 작도록 상기 제1연료분사구의 직경은 상기 제2연료분사구의 직경보다 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 인젝터 노즐 구조.A diesel engine, characterized in that the diameter of the first fuel injection port is smaller than the diameter of the second fuel injection port so that the amount of fuel injected through the first fuel injection port is smaller than the amount of fuel injected through the second fuel injection port. Injector nozzle structure.
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