KR20060091776A - 인젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 연료의 분사 특성을 개선하여 연료 분사를 최적화하며, 밸브시트부를 통한 연료 누설량을 줄이게 되므로써 정교한 공연비 제어에 의한 완전 연소를 가져와 배기가스 배출을 감소시킬 수 있는 구조의 인젝터를 제공하는데 있다.

이를 위해 본 발명은 흡기포트를 통해 연소실에 연료를 분사하기 위해 솔레노이드 코일과 플런저 및 니들밸브를 하우징내에 수용하여 형성한 인젝터에 있어서, 상기 하우징 선단측에 형성되는 원추형의 밸브시트부와;

상기 원추형의 밸브시트부를 개폐하도록 상기 니들밸브 선단에 형성되는 볼밸브와;

상기 원추형 밸브시트부의 내측을 이루고 있는 연료통과구멍과;

상기 하우징 선단에 장착되는 오리피스판과;

상기 오리피스판과 하우징 선단 사이에 상기 연료통과구멍보다 큰 직경을 가지며, 상기 연료 통과 구멍을 통해 분사되는 연료를 확산된 직경을 따라 외측으로 흐르도록 통로를 형성하는 좁은 틈새의 캐피티와;

상기 연료통과 구멍보다 큰 직경의 피치원경을 가지고 배열되도록 복수개가 형성되고, 상기 캐피티에 연통하도록 형성되어 상기 캐비티로 도입되는 연료를 연소실로 분사하는 복수개의 연료분사공;을 포함하여 구성되어 있다.

인젝터

Description

인젝터{Injector}

도 1은 본 발명에 의한 인젝터의 요부를 나타내는 도면

도 2는 본 발명의 인젝터에 의한 연료 분사 특성을 나타낸 도면

도 3은 종래의 인젝터

도 4는 종래 인젝터 실린더 요부를 확대하여 나타낸 도면

도 5는 종래 인젝터의 연료 분사 특성을 나타낸 도면

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 인젝터 2 : 하우징

3 : 밸브시트부 4 : 니들밸브

5 : 볼밸브 6 : 연료통과구멍(d)

7 : 캐비티(D) 8 : 오리피스판

9 : 연료분사공 10 : 지지디스크

11 : 구멍 12 : 포트

본 발명은 연료 분사 특성을 개선한 인젝터에 관한 것이다.

인젝터는 컴퓨터에서 보내오는 신호에 따라 각 기통의 흡기매니폴드에 연료를 분사하는 것으로 도 3에 도시하는 것과 같이 솔레노이드코일(20)과 플런저(21) 및 니들밸브(22) 등을 하우징(2)내에 설치하고 있어, 솔레노이드 코일(20)에 전류가 흐르면 플런저(21)가 흡인되어 플런저(21)와 일체를 이루고 있는 니들밸브(22)가 밸브시트(3)에서 떨어지면서 분사구를 열어 연료를 연소실에 분사하며, 연료의 분사량은 니들밸브(22)가 열려 있는 시간, 즉 솔레노이드코일(20)의 통전시간으로 결정되도록 구성되어 있다.

연료를 분사하게 되는 인젝터 선단의 밸브구조로서 현재 많이 사용되고 있는 방식으로는 도 4에 도시한 것과 같은 구조의 것을 들 수 있다.

도 4는 밸브시트(3)에 당접하는 볼밸브(5)가 니들의 선단에 형성되고, 밸브시트(3) 저면에는 오리피스 플레이트(25)가 장착되어 그 오리피스 플레이트(25)에 연료분사공(26, 보통 4개가 형성)들이 형성되어 있는 구조를 취하고 있다.

그런데 상기한 연료분사공(26)들은 밸브시트(3)의 좁아진 연료통과구멍(6)의 직경 안쪽으로 배치되며, 넓은 확산각을 가지도록 경사각(B)을 이루고 있게 되므로써 연료통과구멍(6)의 직경 D 보다 연료분사공(26)들 사이의 피치직경 d가 작게 설정되어 있다.

그리고 단위연료분사공(26)을 통과하는 연료의 확산각 α가 약 8°이고, 연료분사공(26)들 사이의 중심각 β가 약 30°를 이루어 중심각 β범위안에 80%의 연료가 집중된다.

그러나 상기한 종래 구조에 의하면 인젝터의 연료 분사각이 최적화되지 못하 고 단순한 유동 특성으로 인해 분무화(Automization)가 불량하며, 밸브시트부(3)와 볼밸브(5)의 시일 접촉면이 점 접촉 방식이어서 밸브시트부(3)를 통한 연료 누설 불량이 일어나며, 그 누설된 연료는 인접한 연료분사공(26)을 통해 포트로 즉시 흘러드는 문제점이 있었다.

도 5에 종래 인젝터(30)를 통해 엔진(31)의 연소실(32)에 연료를 분사하는 특성을 도시하였는바, 인젝터(30)에서 흡기포트(33)를 통해 분사되는 연료는 흡기밸브(34)의 우측부(도시상태기준)를 넘어 실린더의 반대측 벽면(35)에 적셔지게 되어 연료 분사의 최적 위치를 벗어나 분사되므로서 엔진 냉간 상태에서 포트 벽면과 실린더 벽면에의 과다한 연료 젖음(Wetting)현상에 의한 연료의 불완전한 증발로 정밀한 공연비의 제어를 어렵게 만들어 HC배출가스를 증가시키는 문제가 있었다.

이 때문에 점차 전세계적으로 강화되고 있는 배기가스 규제 요건을 충족시키기 위해 배기가스 정화를 위한 촉매의 용량 증대 및 반응 물질인 귀금속의 사용량 증대를 가져와 원가상승의 중요한 요인이 되고 있는 것이다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 연료의 분사 특성을 개선하여 연료 분사를 최적화하며, 밸브시트부를 통한 연료 누설량을 줄이게 되므로써 정교한 공연비 제어에 의한 완전 연소를 가져와 배기가스 배출을 감소시킬 수 있는 구조의 인젝터를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 흡기포트를 통해 연소실에 연료를 분사하기 위해 솔레노이드 코일과 플런저 및 니들밸브를 하우징내에 수용하여 형성한 인젝터에 있어서, 상기 하우징 선단측에 형성되는 원추형의 밸브시트부와;

상기 원추형의 밸브시트부를 개폐하도록 상기 니들밸브 선단에 형성되는 볼밸브와;

상기 원추형 밸브시트부의 내측을 이루고 있는 연료통과구멍과;

상기 하우징 선단에 장착되는 오리피스판과;

상기 오리피스판과 하우징 선단 사이에 상기 연료통과구멍보다 큰 직경을 가지며, 상기 연료 통과 구멍을 통해 분사되는 연료를 확산된 직경을 따라 외측으로 흐르도록 통로를 형성하는 좁은 틈새의 캐피티와;

상기 연료통과 구멍보다 큰 직경의 피치원경을 가지고 배열되도록 복수개가 형성되고, 상기 캐피티에 연통하도록 형성되어 상기 캐비티로 도입되는 연료를 연소실로 분사하는 복수개의 연료분사공;을 포함하여 구성되어 있다.

그리고 상기한 오리피스판의 하부에는 상기 연료 분사공의 피치원형 보다 더 큰 직경의 구멍을 가진 지지디스크를 구비하고 있다.

그리고 상기 연료분사공은 모두 12개가 형성된 것을 특징으로 한다.

또 상기 연료분사공은 분사되는 연료를 확산시키도록 경사각을 가지는 것을 특징으로 한다.

이하에 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 인젝터의 요부 구성 확대도로서, 종래와 동일한 부분은 종래기술을 참조하는 것으로 하였다.

부호 1은 본 발명의 인젝터로서, 도시한 부분은 인젝터(1)의 선단부분(하부)만을 확대한 것이다.

인젝터(1)의 하우징(2)내에는 솔레노이드코일과 플런저 및 니들밸브등이 수용되어 있으며, 그의 선단측에 원추형의 밸브시트부(3)가 형성되고, 니들밸브(4) 선단(하부)에 마련된 볼밸브(5)가 상기 원추형 밸브시트부(3)에 밀착하거나 이격되어지게 되며, 연료를 분사하게 될 때에만 밸브시트부(3)로부터 떨어져 상승하게 된다.

상기 원추형 밸브시트부(3)의 내측, 즉, 가장 좁아진 선단으로 연료통과구멍(6)이 형성되어 있으며, 그 연료통과구멍(6)의 하단에는 그보다 큰 직경(D)을 가진 캐비티(7)가 원형 요홈을 형성하도록 파여져 있어 작은 높이의 틈새를 형성하고 있다.

그리고 상기 하우징(2)의 하단에는 상기 캐비티(7)를 완전히 덮어 씌워 장착되는 오리피스판(8)이 구비되어 있으며, 상기 오리피스 판(8)에는 상기 직경 D와 직경 d 사이의 크기를 가진 피치원경(Dp)을 따라 복수개의 연료분사공(9)들이 천공되어 있으며, 본 실시예에서 연료분사공(9)은 모두 12개가 등간격으로 배치되어 있다.

그리고 상기 오리피스판(8)의 하부에는 지지디스크(10)가 받히고 있으며, 이 지지디스크에는 연료분사공(9)들의 피치원경(Dp)보다 큰 구멍(11)이 형성되어 있어 연료분사공(9)을 통해 분사 및 확산되는 연료에 방해가 되지 않도록 구성되어 있다.

이와같은 본 발명은 볼밸브(5)가 연료 분사를 위해 상승하면, 분사되는 연료의 경로는 화살표 방향을 따라 흘러 연료분사공(9)을 통해 연소실에 분사되어지게 된다.

이와같은 연료의 유동 방향에 따른 연료분사 특성을 도 2에 도시하였다.

이에 따르면 인젝터(1)에서 분사되는 연료가 연료의 최적 분사위치(OZ)에 집중되고 있음을 알 수 있으며, 또 본 발명은 연료의 유동 경로가 캐비티(7)를 따라 바깥측으로 흐르도록 변경되므로써 연료분사가 없는 구간에서 밸브시트부(3)를 통해 연료통과구멍(6)측으로 누설되는 연료가 곧바로 연료분사공(9)을 통해 포트(12)측에 배출되지 아니하고 바깥측으로 흐르게 되는 과정을 통해 충분한 시간 동안 캐비티(7)에 잔류하다 다음 연료분사시에 분사되어지게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 연료의 유동 및 연료분사가 이루어지게 궤적을 최적화 하도록 변경하여 포트 벽면과 실린더 벽면을 적시게 되는 현상을 방지하고 실린더내의 최적 연소공간에로의 연료 분사가 가능하며, 누설되는 연료량을 줄일 수 있어 정밀한 공연비 제어를 통한 완전 연소가 가능하여 배기가스 배출을 저감하게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 흡기포트를 통해 연소실에 연료를 분사하기 위해 솔레노이드 코일과 플런저 및 니들밸브를 하우징내에 수용하여 형성한 인젝터에 있어서, 상기 하우징 선단측에 형성되는 원추형의 밸브시트부와;

   상기 원추형의 밸브시트부를 개폐하도록 상기 니들밸브 선단에 형성되는 볼밸브와;

   상기 원추형 밸브시트부의 내측을 이루고 있는 연료통과구멍과;

   상기 하우징 선단에 장착되는 오리피스판과;

   상기 오리피스판과 하우징 선단 사이에 상기 연료통과구멍보다 큰 직경을 가지며, 상기 연료 통과 구멍을 통해 분사되는 연료를 확산된 직경을 따라 외측으로 흐르도록 통로를 형성하는 좁은 틈새의 캐피티와;

   상기 연료통과 구멍보다 큰 직경의 피치원경을 가지고 배열되도록 복수개가 형성되고, 상기 캐피티에 연통하도록 형성되어 상기 캐비티로 도입되는 연료를 연소실로 분사하는 복수개의 연료분사공;을 포함하여 구성하는 인젝터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 오리피스판의 하부에는 상기 연료 분사공의 피치원경 보다 더 큰 직경의 구멍을 가진 지지디스크를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 인젝터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 연료 분사공은 모두 12개인 것을 특징으로 하는 인젝터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 연료 분사공은 분사되는 연료를 확산시키도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 인젝터.

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