KR20090048973A - 디젤 엔진용 인젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터는, 노즐홀을 통해 외부와 연통되는 연료챔버가 내부에 구비되는 바디; 상기 연료챔버의 상부를 개폐시키도록 상기 바디 내에서 승하강되는 니들; 및 상기 니들의 끝단에 구비되어, 상기 연료챔버의 상부가 폐쇄되었을 때에는 상기 노즐홀을 폐쇄시키고, 상기 연료챔버의 상부가 개방되었을 때에는 상기 니들의 상승 높이에 따라 상기 노즐홀을 폐쇄 또는 개방시키는 니들팁;을 포함하여 구성되며, 상기 니들팁에는 상기 연료챔버의 상부가 개방되고 노즐홀이 폐쇄되었을 때 연료가 상기 연료챔버로 전달되도록 연료채널이 형성된다.

본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터를 이용하면, 연료가 연료챔버로 유입되는 순간 연료의 압력 하강이 발생되지 아니하므로 연료를 보다 효과적으로 무화시킬 수 있고, 연료의 분사시기, 분사량, 분사압력을 정확하게 제어할 수 있으며, 실린더 내의 연소가스가 연료챔버 내부로 유입되는 현상이 발생되지 아니하므로 노즐홀이 막히는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

디젤, 엔진, 인젝터, 니들, 연료챔버, 노즐홀, 무화, 분사압력

Description

디젤 엔진용 인젝터{INJECTOR FOR DIESEL ENGINE}

본 발명은 디젤 엔진용 인젝터에 관한 것으로, 더 상세하게는 연료의 분사시기, 분사량, 분사압력을 정확하게 제어할 수 있고, 실린더 내의 연소가스가 연료챔버 내부로 유입되는 현상을 방지할 수 있는 인젝터에 관한 것이다.

일반적으로, 디젤 엔진은 경유를 연료로 사용하고 있으며 가솔린 엔진과 비교해서 연료 소비율이 낮고, 사용 연료 가격도 저렴하여 경제적이며, 또한 가솔린 엔진에서 나타나는 노킹 문제도 없으므로 배기량을 크게 하여 대량의 연료를 공급하면 출력이 큰 엔진을 만들 수 있게 된다. 따라서 디젤 엔진은 트럭이나 버스 등 대형 차량의 엔진으로는 가장 적합한 엔진이라 할 수 있다.

상기 디젤 엔진의 연소는 연료가 노즐을 통해 연소실로 분사되어서 공기와 섞이면서 이루어지는데, 연료를 연소실 내부로 무화시키면서 공급할 수 있도록 하기 위한 인젝터가 필수적으로 요구된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 디젤 엔진용 인젝터에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 디젤 엔진용 인젝터의 부분 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 디젤 엔진용 인젝터는, 내부 하측에 연료챔버(12)가 구비되고 상기 연료챔버(12)를 외부로 연통시키는 노즐홀(14)이 구비되는 바디(10)와, 상기 연료챔버(12)의 상부를 개폐시키도록 상기 바디(10) 내부에서 승하강되는 니들(20)을 포함하여 구성된다.

상기 바디(10)의 내부로는 연료챔버(12)를 향해 연료가 공급되는데, 상기 니들(20)이 연료챔버(12)의 상부를 막고 있을 때에는 상기 연료가 연료챔버(12)로 전달되지 못하다가, 공급되는 연료의 압력이 일정 크기 이상이 되면 도 1에 도시된 바와 같이 상기 니들(20)이 상측으로 올려져 연료챔버(12)로 연료가 공급된다.

이와 같이 연료챔버(12)로 공급되는 연료는 매우 고압이므로, 직경이 매우 작은 노즐홀(14)을 지나면서 무화되어 연소실로 분사된다.

그러나 상기와 같이 구성되는 종래의 인젝터는, 연료 분사가 시작될 때 즉, 니들이 상승하기 시작할 때 연료가 연료챔버로 유입되는 순간 연료의 압력이 강하되므로 연료 분사압력 및 분사량을 정확하게 조절하기 어렵고, 연료가 저압으로 분사되는 경우 정상적인 무화가 이루어지지 아니하여 노킹이 발생될 수 있으며, 연료챔버 내의 잔류 연료에 의해 노즐홀이 막힐 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 노즐홀을 통해 실제 분사가 일어날 때까지 일정 시간이 소요되므로 연료 분사시기를 정확하게 제어하기 어려우며, 실린더 내의 연소가스가 노즐홀로 유입됨으로 인해 상기 노즐홀에 퇴적물이 쌓이는 코킹 현상이 발생한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 연료의 분사시기, 분사량, 분사압력을 정확하게 제어할 수 있고, 실린더 내의 연소가스가 연료챔버 내부로 유입되는 현상을 방지할 수 있는 디젤 엔진용 인젝터를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터는,

노즐홀을 통해 외부와 연통되는 연료챔버가 내부에 구비되는 바디;

상기 연료챔버의 상부를 개폐시키도록 상기 바디 내에서 승하강되는 니들; 및

상기 니들의 끝단에 구비되어, 상기 연료챔버의 상부가 폐쇄되었을 때에는 상기 노즐홀을 폐쇄시키고, 상기 연료챔버의 상부가 개방되었을 때에는 상기 니들의 상승 높이에 따라 상기 노즐홀을 폐쇄 또는 개방시키는 니들팁;

을 포함하여 구성되며,

상기 니들팁에는 상기 연료챔버의 상부가 개방되고 노즐홀이 폐쇄되었을 때 연료가 상기 연료챔버로 전달되도록 연료채널이 형성된다.

상기 연료채널은,

상기 연료챔버의 상부 개방 시 연료가 유입되는 연료유입구와, 상기 연료유입구를 통해 유입된 연료를 상기 연료챔버로 전달하는 연료유출구를 구비하며,

상기 연료유입구는 상기 니들팁의 상부 외측면에 형성되고, 상기 연료유출구는 상기 니들팁의 저면에 형성된다.

상기 연료유입구는 상기 니들팁의 둘레 방향으로 둘 이상 배열된다.

상기 니들팁은 측면이 상기 연료챔버의 내벽에 밀착된 상태로 상승 및 하강 가능하도록 구성된다.

상기 연료챔버는 내측벽이 상기 니들팁은 원통 형상으로 형성된다.

본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터를 이용하면, 연료가 연료챔버로 유입되는 순간 연료의 압력 하강이 발생되지 아니하므로 연료를 보다 효과적으로 무화시킬 수 있고, 연료의 분사시기, 분사량, 분사압력을 정확하게 제어할 수 있으며, 실린더 내의 연소가스가 연료챔버 내부로 유입되는 현상이 발생되지 아니하므로 노즐홀이 막히는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터는, 연료가 연료챔버로 유입된 이후 노즐홀을 개방시키고, 노즐홀이 폐쇄된 이후 일정 시간동안 연료챔버로 연료가 유입되는 시기를 가질 수 있도록 구성된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터의 부분 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터에 포함되는 니들의 부분 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터는, 측벽을 관통하는 노즐홀(120)을 통해 외부 즉, 실린더 내부와 연통되는 연료챔버(110)가 내부에 구비되는 바디(100)와, 상기 연료챔버(110)의 상부를 개폐시키도록 상기 바디(100) 내에서 승하강되는 니들(200)과, 상기 니들(200)의 하측 끝단에 구비되는 니들팁(210)을 포함하여 구성된다.

상기 니들팁(210)은 도 2에 도시된 바와 같이 연료챔버(110)의 상부를 폐쇄시키도록 니들(200)이 하강되었을 때 상기 노즐홀(120)의 내측 입구를 막을 수 있도록 형성되고, 바디(100)의 내측면과 니들팁(210)의 외측면 사이로 전달되는 연료를 연료챔버(110)로 전달하기 위한 연료채널(220)이 형성된다. 상기 연료채널(220)은, 상기 연료챔버(110)의 상부 개방 시 연료가 유입되도록 상기 니들팁(210)의 상 부 외측면에 형성되는 연료유입구(222)와, 상기 연료유입구(222)를 통해 유입된 연료를 상기 연료챔버(110)로 전달하도록 상기 니들팁(210)의 저면에 형성되는 연료유출구(224)를 구비한다.

상기 니들(200)이 상승되었을 때 연료는 상기 니들팁(210)의 외주면 전체에 걸쳐 고르게 공급되므로, 공급되는 연료를 보다 효율적으로 연료챔버(110)로 전달하기 위해 상기 연료유입구(222)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 니들팁(210)의 둘레 방향으로 둘 이상 배열됨이 바람직하다. 물론, 각 연료유입구(222)는 모두 상기 연료유출구(224)와 연통된다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터의 동작을 순차적으로 도시하는 부분 단면도이다.

도 2에 도시된 상태에서 니들(200)이 상승되면, 도 4에 도시된 바와 같이 연료챔버(110)의 상부가 개방되어 즉, 니들(200)의 외측면과 바디(100)의 내측면 사이에 갭이 형성되어 연료가 연료채널(220)을 통해 연료챔버(110)로 유입된다.(점선 화살표 참조)

이때, 상기 니들팁(210)은 상기 연료챔버(110)의 상부가 개방되는 즉시 노즐홀(120)을 개방시키지 아니하고, 상기 니들(200)이 일정 높이까지 상승될 때까지 상기 노즐홀(120)을 폐쇄시키는 상태를 유지하게 된다. 이와 같이 연료챔버(110)의 상부는 개방되고 노즐홀(120)은 폐쇄되는 시기가 존재하게 되면, 상기 연료챔버(110) 내의 연료는 높은 압력을 유지할 수 있게 된다.

도 4에 도시된 상태에서 상기 니들(200)이 더 상승되면 도 5에 도시된 바와 같이 니들팁(210)은 노즐홀(120)을 개방시키게 되는바, 연료챔버(110) 내에 있던 고압의 연료는 상기 노즐홀(120)을 지나면서 무화되어 실린더 내부로 분사된다.

이때 상기 노즐팁이 연료챔버(110)의 어느 일측 내벽에만 밀착되도록 구성되는 경우 상기 노즐팁과 노즐홀(120) 입구 사이에 갭이 형성될 수 있으므로, 상기 니들팁(210)은 측면이 상기 연료챔버(110)의 내벽 전면에 밀착된 상태로 상승 및 하강 가능하도록 구성됨이 바람직하다.

또한 상기 니들(200)이 상승 및 하강 운동 시 수직 중심축을 중심으로 회전되더라도 상기 노즐홀(120)을 정상적으로 개폐시킬 수 있도록, 상기 연료챔버(110)와 상기 니들팁(210)은 원통 형상으로 형성됨이 바람직하다.

본 실시예에서는 상기 연료채널(220)의 니들팁(210)의 내부를 관통하도록 형성된 경우만을 설명하고 있으나, 상기 연료채널(220)은 상기 노즐홀(120)과 대응되는 부위만을 회피하여 상기 니들팁(210)의 외측면에 형성될 수도 있다.

상기 연료채널(220)이 니들팁(210)의 내부에 형성되는 경우에는 연료의 유동 경로를 보다 확실하게 가이드할 수 있다는 장점이 있고, 상기 연료채널(220)의 니들팁(210)의 외측면에 형성되는 경우에는 연료채널(220) 가공이 보다 용이해진다는 장점이 있다.

본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터를 사용하였을 때의 장점을 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 종래의 인젝터를 사용하면, 니들(20)이 상승하여 연료챔버(12)의 상부가 개방될 때 상기 연료챔버(12)로 유입되는 순간 압력이 강하된 연료가 곧바로 노즐홀(14)을 통과하게 되므로, 상기 노즐홀(14)을 지나는 연료의 압력이 비교적 낮아지게 되고, 이에 따라 연료의 무화가 정상적으로 이루어지지 아니할 우려가 있다는 문제점이 있다.

그러나 본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터를 사용하는 경우, 연료가 연료챔버(110)로 유입되는 순간에는 종래의 인젝터와 마찬가지로 연료의 압력이 강하되지만, 연료챔버(110) 내에 머무르는 시간동안 압력이 다시 상승된 후 상기 노즐홀(120)로 전달되므로, 상기 노즐홀(120)을 지나는 연료의 압력이 종래보다 높아지게 된다. 즉, 본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터를 사용하면 보다 효과적으로 연료를 무화시킬 수 있으므로, 연료가 액체 상태로 실린더 내부로 떨어지는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 실린더 내부로 공급되는 연료 입자를 더욱 작게 함으로써 연소효율을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한 도 1에 도시된 종래의 인젝터는 니들(20)이 하강하여 연료챔버(12)의 상부가 폐쇄된 이후, 노즐홀(14)을 통해 연료챔버(12)가 실린더와 연통된 상태를 그대로 유지하므로, 연료챔버(12) 내에 잔존하는 연료가 그대로 실린더 내부로 전달되거나, 실린더 내의 연소가스가 노즐홀(14)을 통해 연료챔버(12)로 유입되는 현상이 빈번히 발생하게 된다.

그러나 본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터는 니들(200)이 하강하여 연료챔 버(110)의 상부가 폐쇄되면 노즐홀(120) 역시 폐쇄되므로, 연료챔버(110) 내의 연료가 실린더 내로 전달되거나 실린더 내의 연소가스가 연료챔버(110)로 전달되는 현상이 발생되지 아니하게 된다는 장점이 있다.

또한 종래의 인젝터를 사용할 때에는 연료챔버(12) 내에 얼마나 많은 양의 연료가 잔존하게 되는지 정확하게 파악할 수 없으므로 연료의 분사량 및 분사시기를 정확하게 제어하는데 한계가 있으나, 본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터를 사용하면 연료가 연료챔버(110)에 완전히 채워진 이후 노즐홀(120)을 통해 분사되므로 연료의 분사량 및 분사시기를 정확하게 제어할 수 있다는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

도 1은 종래의 디젤 엔진용 인젝터의 부분 단면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터의 부분 단면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터에 포함되는 니들의 부분 사시도이다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 디젤 엔진용 인젝터의 동작을 순차적으로 도시하는 부분 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 바디 110 : 연료챔버

120 : 노즐홀 200 : 니들

210 : 니들팁 220 : 연료채널

222 : 연료유입구 224 : 연료유출구

Claims (6)

1. 노즐홀(120)을 통해 외부와 연통되는 연료챔버(110)가 내부에 구비되는 바디(100);

   상기 연료챔버(110)의 상부를 개폐시키도록 상기 바디(100) 내에서 승하강되는 니들(200); 및

   상기 니들(200)의 끝단에 구비되어, 상기 연료챔버(110)의 상부가 폐쇄되었을 때에는 상기 노즐홀(120)을 폐쇄시키고, 상기 연료챔버(110)의 상부가 개방되었을 때에는 상기 니들(200)의 상승 높이에 따라 상기 노즐홀(120)을 폐쇄 또는 개방시키는 니들팁(210);

   을 포함하여 구성되며,

   상기 니들팁(210)에는 상기 연료챔버(110)의 상부가 개방되고 노즐홀(120)이 폐쇄되었을 때 연료가 상기 연료챔버(110)로 전달되도록 연료채널(220)이 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 인젝터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연료채널(220)은,

   상기 연료챔버(110)의 상부 개방 시 연료가 유입되는 연료유입구(222)와, 상기 연료유입구(222)를 통해 유입된 연료를 상기 연료챔버(110)로 전달하는 연료유 출구(224)를 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 인젝터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 연료유입구(222)는 상기 니들팁(210)의 상부 외측면에 형성되고, 상기 연료유출구(224)는 상기 니들팁(210)의 저면에 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 인젝터.
4. 제2항에 있어서,

   상기 연료유입구(222)는 상기 니들팁(210)의 둘레 방향으로 둘 이상 배열되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 인젝터.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 니들팁(210)은 측면이 상기 연료챔버(110)의 내벽에 밀착된 상태로 상승 및 하강 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 인젝터.
6. 제5항에 있어서,

   상기 연료챔버(110)는 내측벽이 상기 니들팁(210)은 원통 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 인젝터.

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