KR20070078977A - 연료 분사기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분사 노즐을 구비한 연료 분사기로서, 상기 분사 노즐은 노즐 니들(3)이 안내되는 종축(A)을 가진 관형 노즐 바디(2)를 구비하고, 상기 노즐 바디는, 내연기관 실린더의 연소실 내로 연료를 분사하기 위해 연소실측에서 노즐 캡(7)에 있는 하나 이상의 분사구를 포함하며, 상기 실린더의 실린더 헤드(9) 내 분사기 보어(8) 내로 조립되는, 연료 분사기에 관한 것이다. 노즐 캡(7)에 대한 연소실측 온도 작용을 감소시키기 위해, 본 발명에 따라, 노즐 바디 부분(11)의 외주면(10)이 상기 노즐 바디(2)의 종축에 대해 연소실 방향으로 가늘어지거나 또는 뾰족해짐으로써, 상기 노즐 바디 부분(11)의 횡단면이 상기 노즐 캡(7)으로부터 상기 연소실측 노즐 바디 부분(11)의 칼라(12)까지 연속적으로 증가함으로써, 상기 노즐(1)의 연소실측 직경 대 내연기관 실린더 직경의 비가 0.08 내지 0.11 이다.

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Description

연료 분사기{FUEL INJECTOR}

도 1은 연료 분사기의 분사 노즐의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 분사 노즐 2: 노즐 바디

3: 노즐 니들 4: 시트면

5: 링 채널 6: 분사구

7: 노즐 캡 8: 분사기 보어

10: 외주면 11: 노즐 바디 부분

13: 노즐 지지 부분

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 분사 노즐을 구비한 연료 분사기에 관한 것이다.

연료 분사기들은 일반적으로 디젤 엔진과 같은 내연 기관에서, 연소 가능한 연료를 엔진의 실린더의 연소실에 공급하기 위해 사용된다.

분사 노즐은 분사 펌프와 실린더의 연소실 사이의 결합 부재를 형성한다. 실질적으로 그 주요 과제는 분사 프로파일의 형성과 연소실에 대한 밀봉에 있다.

분사 동안 연료 흐름의 시간적 경과는 연소 경과의 각각의 요구에 매칭되어야 한다. 최적의 분사 지속 시간은 펌프 송출량과 분사구 횡단면의 매칭에 의해 주어진다.

또한, 분사 시스템의 분사 노즐은 고압 하의 뜨거운 연소 가스에 대해 밀봉되어야 한다.

분사 노즐은 일반적으로 스프링 하중을 받는 노즐 니들 및 노즐 바디로 이루어진다. 노즐 니들은 노즐 바디의 안내 보어 내에서 쉽게 움직이지만, 높은 분사 압력에 대해 밀봉 방식으로 안내된다. 노즐 니들은 그 하단부에서 밀봉 원추부를 가지며, 노즐 스프링은 휴지 상태에서 상기 밀봉 원추부를 노즐 바디의 원추형 밀봉면에 대해 가압한다. 2개의 밀봉 원추부들은 약간 상이한 개방각을 가지므로, 그들 사이에서 높은 압력 및 양호한 밀봉 작용을 가진 선 접촉이 이루어진다. 공지된 바와 같이, 연료압 및 노즐 니들의 압력면의 곱으로부터 나온 힘이 노즐 스프링의 예응력 보다 커지면, 니들은 그들의 시트로부터 들어올려지고 노즐이 개방된다. 분사압의 강하 후에 니들은 노즐 스프링에 의해 다시 폐쇄된다.

노즐 부품은 그것의 높은 기계적 및 열적 부하로 인해 일반적으로 고합금 강으로 제조되고, 열처리되고 질화처리 된다. 노즐에서의 온도는 니들 시트에서 경도 손실을 피하기 위해 가급적 특정 온도(약 200°내지 300°)를 초과해서는 안된다.

이러한 이유 때문에, 이미 냉각식 분사 노즐이 개발되었다. 비냉각식 연료 분사 노즐은 중유 작동 시에 노즐 캡 및 분사구에서 코우킹(coking)의 경향을 보인다. 이러한 코크스 침전은 분무화에 영향을 주고, 이는 바람직하지 않은 연소를 일으킨다. 또한, 상기 코크스 침전은 배기가스를 열화시키고, 코크스 침전이 중단되고 경우에 따라 실린더의 연소 스트립 영역에 도달하면, 마모가 증가된다.

예컨대 DE 480 949 A에는 냉각식 분사 노즐이 개시되며, 이 분사 노즐에서는 노즐 바디가 재킷 관을 둘러싸고, 상기 노즐 바디와 재킷 관 사이에 형성된 채널은 냉각수 회로와 연결된다.

본 발명의 과제는, 엔진 작동 동안 노즐 캡에 대한 실린더 연소실의 높은 온도의 영향이 수냉식 분사 노즐의 수준으로 낮아질 수 있으면서도 복잡한 수냉이 필요 없도록, 상기 방식의 연료 분사기에 대한 구조적 해결책을 찾는 것이다.

상기 과제는 청구항 1의 특징에 의해 해결된다. 바람직한 실시예는 종속 청구항에 제시된다.

연소실 근처의 노즐 바디 부분의 외주면이 노즐 바디의 종축에 대해 연소실 방향으로 가늘어지거나 또는 뾰족해짐으로써, 노즐 바디 부분의 횡단면이 노즐 캡으로부터 연소실 근처의 노즐 바디 부분의 칼라까지 연속적으로 증가함으로써, 노즐의 연소실측 직경 대 내연기관 실린더 직경의 비가 0.08 내지 0.11 이면, 연소실측 노즐 바디 부분 내로의 열 침투 깊이가 감소되고, 그 결과 중유 작동 시 코우킹이 감소됨으로써 배기 가스 값이 개선되고, 마모 및 오염이 감소되고, 실린더 헤드 의 분사기 보어가 연소실 근처의 노즐 지지 부분을 가지며 상기 노즐 지지 부분의 내주면이 노즐 바디의 종축에 대해 상응하게 상기 가늘어지거나 뾰족해진 노즐 바디 부분으로 가늘어지고 크기면에서 정합하게 되면, 연료 분사기의 분사 노즐이 고압 하의 뜨거운 연소 가스에 대해 밀봉된다.

특히 바람직하게는 연소실 근처의 노즐 지지 부분이 분사 노즐을 노즐 캡을 제외하고 연소실측에서 차폐하는, 링형의, 립 형태 부분을 갖기 때문에, 노즐 캡의 전방면도 감소되기 때문에, 이러한 조치도 온도 침투 깊이를 감소시킨다.

다른 특히 바람직한 조치로서, 노즐 지지 부분과 연소실 근처의 노즐 바디 부분 사이에, 분사기 보어에 대한 노즐 바디의 지지 및 정확한 축방향 위치 설정의 보장을 위한 적절한 링형 스페이서가 제공된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.

도 1은 종래 기술의 연료 분사기 실시예와 본 발명에 따른 실린더 헤드의 분사기 보어 내에 수용된, 연료 분사기의 분사 노즐의 단면도를 도시한다.

분사 노즐 및 실린더 헤드는 본 발명에 따른 테이퍼링(tapering) 특징 또는 원추형 특징을 명확히 도시하기 위해 개략적으로만 도시되어 있다.

도시되지 않은 연료 분사기는 관형 노즐 바디(2)를 가진 분사 노즐(1)을 포함하고, 상기 노즐 바디 내에서 그 종축(A)을 따라 노즐 니들(3)이 안내되며, 상기 노즐 니들은 예컨대 스프링 요소에 의해 그 시트면(4)에 가압된다. 연료는 노즐 바디(2)에 제공된, 여기에 도시되지 않은 보어를 통해 링 채널(5)을 거쳐 니들 시트면(4)에 이른다. 도시되지 않은 연료 펌프로부터 나온 압력이 스프링 요소의 힘 을 극복하기에 충분할 정도로 커지면, 상기 연료는 노즐 니들(3)을 상승시키므로, 상기 연료가 노즐 캡(7)의 분사구(6)을 통해 분사된다.

노즐 바디(2)는 내연기관의 실린더의 실린더 헤드(9) 내의 분사기 보어(8) 내에 설치된다.

본 발명에 따른 조치의 보다 나은 이해를 위해, 선행 기술에 따른 노즐 바디(2) 및 분사기 보어(8)의 좌측(Ⅰ)과 본 발명의 조치에 따른 우측(Ⅱ)이 도시된다.

지금까지는 연소실 근처의 노즐 바디 부분의 외주면 및 이에 대응하는 분사기 보어의 내주면이 종축(A)에 대해 평행하게 연장되므로, 노즐 니들의 노즐 캡은 실린더의 연소실 내로 자유로이 돌출한다.

본 발명에 따라 연소실 근처의 노즐 바디 부분(11)의 외주면(10)은 노즐 바디(2)의 종축(A)에 대해 연소실을 향해 횡단면이 감소되거나 또는 각 α로 뾰족하게 형성됨으로써, 횡단면이 노즐 캡(7)으로부터 연소실 근처의 노즐 바디 부분(11)의 칼라(12)까지 연속적으로 증가함으로써, 분사 노즐(1)의 연소실측 횡단면 대 실린더 횡단면의 비는 0.08 내지 0.11이고, 그 결과 노즐 캡(7)의 전방면이 측면(Ⅰ)에 비해 약 70% 감소되거나 또는 상기 직경 비가 약 50% 감소된다.

또한, 분사기 보어(8)는 연소실 근처의 노즐 지지 부분(13)을 가지며, 상기 노즐 지지 부분의 내주면(14)은 종축(A)에 대해 상기 가늘어지거나 또는 뾰족해진 노즐 바디 부분(11)에 상응하게 가늘어지고 크기면에서 마찬가지로 각 α를 형성하도록 정합하게 된다. 연소실측 노즐 지지 부분(13)은 링형의, 립 형태의 부분(15) 을 가지며, 상기 부분(15)은 분사 노즐(1)을 노즐 캡(7)을 제외하고 연소실측에서 차폐한다.

노즐 지지 부분(13)과 연소실 근처의 노즐 바디 부분(11) 사이에는 알맞는, 실질적으로 링형의 스페이서(16)가 추가의 밀봉부로서 제공된다.

본 발명의 단 하나의 실시예가 도시되고 설명되지만, 본 발명이 이것에 국한되는 것은 아니다. 당업자에 의해 변경, 변형 및 다른 적용이 가능하다. 연료 분사기의 본 발명에 따른 실시예는 커먼 레일 시스템에도 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 연료 분사기에 있어서, 연소실측 노즐 바디 부분 내로의 열 침투 깊이가 감소되고, 그 결과 중유 작동 시 코우킹이 감소됨으로써 배기 가스 값이 개선되고, 마모 및 오염이 감소된다.

Claims (4)

1. 분사 노즐을 구비한 연료 분사기로서, 상기 분사 노즐은 노즐 니들(3)이 안내되는 종축(A)을 가진 관형 노즐 바디(2)를 구비하고, 상기 노즐 바디는 내연기관의 실린더의 연소실 내로 연료를 분사하기 위해 연소실측에서 노즐 캡(7)에 있는 하나 이상의 분사구(6)를 포함하며 상기 실린더의 실린더 헤드(9) 내 분사기 보어(8) 내로 조립되는, 연료 분사기에 있어서,

   연소실 근처의 노즐 바디 부분(11)의 외주면(10)이 상기 노즐 바디(2)의 종축(A)에 대해 연소실 방향으로 가늘어지거나 또는 뾰족해짐으로써, 상기 노즐 바디 부분(11)의 횡단면이 상기 노즐 캡(7)으로부터 상기 연소실 근처의 노즐 바디 부분(11)의 칼라(12)까지 연속적으로 증가하고, 그 결과 상기 노즐의 연소실측 직경 대 내연기관 실린더 직경의 비가 0.08 내지 0.11 인 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
2. 제1항에 있어서, 상기 실린더 헤드(2)의 상기 분사기 보어(8)는 연소실 근처의 노즐 지지 부분(13)을 가지며, 상기 노즐 지지 부분의 내주면(14)은 상기 노즐 바디(2)의 종축(A)에 대해 상기 가늘어지거나 뾰족해진 노즐 바디 부분(11)에 상응하게 가늘어지고 크기면에서 정합하는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
3. 제2항에 있어서, 상기 연소실 근처의 노즐 지지 부분(13)은 상기 분사 노 즐(1)을 상기 노즐 캡(7)을 제외하고 연소실측에서 차폐하는, 링형의, 립 형태 부분(15)을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 지지 부분(13)과 상기 연소실 근처의 노즐 바디 부분(11) 사이에 적절한 링형의 스페이서가 추가의 밀봉부로서 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.

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