KR20100033785A - 자동차용 연료공급장치의 맥동감쇄기능을 갖는 연료레일의 구조 및 연료레일의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 연료공급장치의 맥동감쇄기능을 갖는 연료레일의 구조 및 연료레일의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료이송관이 일측으로 결합되고, 다수의 연료분사기연결구가 형성된 연료레일의 구조에 있어서, 인젝터(도시생략)를 연결시킬 수 있는 연료분사기연결구(12) 및 연료레일고정브라켓(16)이, 둘레 길이 방향으로 적정간격을 두고 형성되며, 중앙부로 압력센서연결브라켓(20)이 형성되어 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 단일체로 제조된 연료레일동체(11)와; 상기 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 단일체로 제조된 연료레일동체(11)의 일측단으로 다수의 홀(34)이 천공된 맥동감쇄통(33)이 끼움 결합된 연료공급연결구(30)가 결합되고, 타측단으로 동체마개(40)가 결합되며, 상기 압력센서연결브라켓(20)으로 압력센서연결플러그(22)가 끼움 결합되어 구성된 연료레일(10) 및 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 단일체로 제조된 연료레일동체(11)로 구성된 연료레일(10)의 제조방법을 특징으로 한다.

따라서, 이와 같은 본 발명은 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 연료분사기연결구(12)와 연료레일고정브라켓(16) 및 압력센서연결브라켓(20)을 단일체로 제조함으로써, 생산원가를 절감하고, 균일한 품질을 유지하면서 강력한 엔진진동에 견딜 수 있으며, 상기와 같이 단일체로 형성된 연료레일동체(11)의 일측으로 맥동감쇄통(33)이 끼움 결합되고, 연료공급오리피스(31)가 형성된 연료공급연결구(30)가 결합 설치되며, 상기 연료레일동체(11)의 둘레 길이방향으로 다수 형성된 연료 분사기연결구(12)의 내부로 연료분사오리피스(13)를 형성하여 각 인젝터로 연료를 분배할 때 고압으로 분사되는 연료의 유동을 안정시켜줌으로써 연료펌프와 연료인젝터에서 발생하는 맥동파를 감쇄시키도록 한 것이다.

또, 상기 연료레일동체(11)의 중앙부로 압력센서연결브라켓(20)을 형성하여 압력센서연결플러그(22)가 상기 연료레일동체(11)에 견고하게 장착 결합되도록 하며, 상기 압력센서연결플러그(22)의 내부로 구형의 실링부(24)를 형성하여 고압연료가 누유되는 것을 방지하도록 한 것이다.

Description

자동차용 연료공급장치의 맥동감쇄기능을 갖는 연료레일의 구조 및 연료레일의 제조방법{Solid Investment casting Fuel Rail body with Self Pulsation Damping Fuel Rail for Vehicle Engine}

본 발명은 자동차용 연료공급장치의 맥동감쇄기능을 갖는 연료레일의 구조 및 연료레일의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료이송관이 일측으로 결합되고, 다수의 연료분사기연결구가 형성된 연료레일의 구조에 있어서, 인젝터를 연결시킬 수 있는 연료분사기연결구 및 연료레일고정브라켓이, 둘레 길이 방향으로 적정간격을 두고 형성되며, 중앙부로 압력센서브라켓이 형성되어 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 단일체로 제조된 연료레일동체와; 상기 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 단일체로 제조된 연료레일동체의 일측단으로 다수의 홀이 천공된 맥동감쇄통이 끼움 결합된 연료공급연결구가 결합되고, 타측단으로 동체마개가 결합되며, 상기 압력센서브라켓으로 압력센서연결플러그가 끼움 결합되어 구성된 연료레일과 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 단일체로 제조된 연료레일동체로 구성된 제조방법을 특징으로 한다.

따라서, 이와 같은 본 발명은 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 연료분사 기연결구와 연료레일고정브라켓 및 압력센서브라켓을 단일체로 제조함으로써, 생산원가를 절감하고, 균일한 품질을 유지하면서 강력한 엔진진동에 견딜 수 있는 것이다.

또, 상기와 같이 단일체로 형성된 연료레일동체의 일측으로 맥동감쇄통이 끼움 결합되며, 연료공급오리피스가 형성된 연료공급연결구가 결합 설치되며, 상기 연료레일동체의 둘레 길이방향으로 다수 형성된 연료분사기연결구의 내부로 연료분사오리피스를 형성하여 각 인젝터로 연료를 분배할 때 고압으로 분사되는 연료의 유동을 안정시켜주므로써 연료펌프와 연료인젝터에서 발생하는 맥동파를 감쇄시키도록 한 것이다.

또한, 상기 연료레일동체의 중앙부로 압력센서연결브라켓을 형성하여 압력센서연결플러그가 상기 연료레일동체에 견고하게 장착 결합되도록 하며, 상기 압력센서연결플러그의 내부로 구형의 실링부를 형성하여 고압연료가 누유되는 것을 방지하도록 한 것이다.

일반적으로 가솔린 엔진용 연료레일(Fuel Rail) 종류는 철재(Steel)연료레일, 알루미늄(Aluminum)연료레일, 플라스틱(Plastic)연료레일, 및 동 브레징 용접구조형 스텐레스 스틸(Brazing Stainless Steel)연료레일 등이 있다.

그리고 종래 가솔린엔진에는 간접 다점 연료분사(MPI;Multi Point Injection)엔진이 주류를 이루고 있다.

그러나 최근에는 지구 온난화 방지와 대기오염방지를 위해 자동차 배기가스 오염 규제가 강화됨으로써, 다점 연료분사 엔진만으로는 이를 만족할 수 없게 되었다.

최근에 이와 같은 규제를 만족하기 위해 가솔린엔진에 디젤엔진과 동일한 기술인 엔진 실린더 내부에 연료를 직접 분사하는 가솔린 직접분사(GDI;Gasoline Direct Injection)엔진을 개발하게 되었다.

상기 가솔린 간접 다점 연료 분사(MPI)엔진은 연료분사 압력이 4~5bar에 불가하였으나 가솔린 직접분사(GDI)엔진의 연료분사 압력이 200bar 이상이 요구되고 있다.

또한, 가솔린 가격 상승으로 인하여 가솔린 연료에 대체 연료인 식물성 바이오 연료(Bio Fuel)를 첨가하여 가솔린 직접분사(GDI)엔진에 사용하게 되었다.

상기와 같은 이유로 인하여 가솔린 직접 분사(GDI)엔진에는 기존의 철재(Steel)와 알루미늄(Aluminum)연료레일은 바이오 연료에 부식되어 사용이 불가능하게 되었고, 플라스틱(Plastic)연료레일은 연료분사 압력 200bar 이상에 견디지 못해 사용이 불가능한 결점이 있었다.

그로 인하여 가솔린 직접 분사(GDI)엔진 연료레일에는 동 브레이징 용접구조형 스테인리스 스틸(Brazing Stainless Steel) 연료 레일이 사용되고 있다.

그러나 상기 동 브레이징 용접구조형 스테인리스 스틸 연료레일은 다수의 부품 즉 4개의 연료분사기연결구와 4개 이상의 레일고정브라켓을 각각 별개로 기계가공을 한 후 원형 파이프통 외부에 예비용접(Tag Welding)을 하고 다시 동을 녹여 용접하는 브레징(Brazing)공법을 사용하고 있다.

위와 같이 종래의 동 브레징 용접구조형 스테인리스 스틸 연료레일은 비대칭 구조인 4개의 연료분사기연결구와 4개 이상의 레일고정브라켓을 각각 별개로 기계가공한 후 원형파이프에 예비 용접을 하고 다시 동 브레징을 함으로써 생산원가가 상승하게 된다.

그리고 위와 같은 용접방법으로 인하여 각 부위의 치수 편차가 심하여 균일한 품질을 유지할 수 없는 결점을 가지고 있다.

또한, 위에 언급한 8개 이상의 비대칭 부품들을 원형파이프에 브레징용접으로 부착시킴으로써, 자동차 엔진의 강력한 진동에 취약한 결점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 결점을 해소하고자 한 것으로, 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 연료분사기연결구와 연료레일고정브라켓 및 압력센서연결브라켓(20)을 단일체로 제조함으로써, 생산원가를 절감하고, 균일한 품질을 유지하면서 강력한 엔진진동에 견딜 수 있으며, 단일체로 형성된 연료레일동체의 일측으로 맥동감쇄통이 끼움 결합되며, 연료공급오리피스가 형성된 연료공급연결구가 결합 설치되며, 상기 연료레일동체의 둘레 길이방향으로 다수 형성된 연료분사기연결구의 내부로 연료분사오리피스를 형성하여 각 인젝터로 연료를 분배할 때 고압으로 분사되는 연료의 유동을 안정시켜주므로써 연료펌프와 연료인젝터에서 발생하는 맥동파를 감쇄시키며, 연료레일동체의 중앙부로 압력센서연결브라켓을 형성하여 압력센서연결플러그가 상기 연료레일동체에 견고하게 장착 결합되도록 하며, 상기 압력센서 연결플러그의 내부로 구형의 실링부를 형성하여 고압연료가 누유되는 것을 방지하도록 한 자동차용 연료공급장치의 맥동감쇄기능을 갖는 연료레일의 구조 및 연료레일의 제조방법을 제공하고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연료이송관이 일측으로 결합되고, 다수의 연료분사기연결구가 형성된 연료레일의 구조에 있어서, 인젝터를 연결시킬 수 있는 연료분사기연결구(12) 및 연료레일고정브라켓(16)이, 둘레 길이 방향으로 적정간격을 두고 형성되며, 중앙부로 압력센서연결브라켓(20)이 형성되어 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 단일체로 제조된 연료레일동체(11)와; 상기 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 단일체로 제조된 연료레일동체(11)의 일측단으로 다수의 홀(34)이 천공된 맥동감쇄통(33)이 끼움 결합된 연료공급연결구(30)가 결합되고, 타측단으로 동체마개(40)가 결합되며, 상기 압력센서연결브라켓(20)으로 압력센서연결플러그(22)가 끼움 결합되어 구성된 것을 특징으로 한다.

또, 상기와 같이 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 단일체로 제조된 연료레일동체로 구성된 연료레일의 제조방법을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본원 발명은 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 연료분사기연결구와 연료레일고정브라켓 및 압력센서연결브라켓(20)을 단일체로 제조함으로써, 생산원가를 절감하고, 균일한 품질을 유지하면서 강력한 엔진진동에 견딜 수 있으며, 단일체로 형성된 연료레일동체의 일측으로 맥동감쇄통이 끼움 결합 되고 연료공급오리피스가 형성된 연료공급연결구가 결합 설치되며, 상기 연료레일동체의 둘레 길이방향으로 다수 형성된 연료분사기연결구의 내부로 연료분사오리피스를 형성하여 각 인젝터로 연료를 분배할 때 고압으로 분사되는 연료의 유동을 안정시켜주므로써 연료펌프와 연료인젝터에서 발생하는 맥동파를 감쇄시키도록 한 것이다.

또한, 상기 연료레일동체의 중앙부로 압력센서연결브라켓을 형성하여 압력센서연결플러그가 상기 연료레일동체에 견고하게 장착 결합되도록 하며, 상기 압력센서연결플러그의 내부로 구형의 실링부를 형성하여 고압연료가 누유되는 것을 방지하도록 한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 1 내지 3a에 나타낸 바와 같이, 일측과 타측이 개방된 원통형 연료레일동체(11)의 둘레부 일측으로 인젝터를 연결시킬 수 있는 연료분사기연결구(12) 및 연료레일고정브라켓(16)이 둘레 길이 방향으로 적정간격을 두고 형성된다.

또, 상기 연료레일동체(11)의 중앙부로는 압력센서연결플러그(22)가 끼움 결합되는 압력센서연결브라켓(20)이 형성된다.

상기와 같이 원통형 연료레일동체(11)의 둘레부로 형성된 연료분사기연결구(12)와 연료레일고정브라켓(16) 및 압력센서연결브라켓(20)은 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 단일체로 제조된다.

상기와 같이 단일체로 제조되어 원통형 연료레일동체(11)의 둘레부로 형성된 연료분사기연결구(12)의 내측으로는 도 3 내지 4에 나타낸 바와 같이, 연료분사오리피스(13)가 형성되는데, 이때, 연료분사기연결구(12)의 일측으로 형성된 유로(14)를 통하여 천공기(도시생략)를 이용 수평방향에서 상기 연료분사오리피스(13)를 천공한 후 상기 유로(14)를 별도의 연료유로마개(15)를 이용하여 막아준다.

상기 연료분사기연결구(12)의 내측으로 형성된 연료분사오리피스(13)는 연료분사시에 인젝터에서 발생되는 맥동파를 감쇄시켜준다.

한편, 상기 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 단일체로 제조된 연료레일동체(11)의 일측단으로는 연료이송관이 결합되는 연료공급연결구(30)가 끼움 결합되는 것으로, 상기 연료공급연결구(30)의 내측으로는 연료공급오리피스(31)가 천공되어 형성된다.

또, 상기 연료레일동체(11)의 일측단으로 결합되는 연료공급연결구(30)에는 다수의 홀(34)이 천공된 맥동감쇄통(33)이 끼움 결합되어 상기 연료레일동체(11)의 일측단으로 끼움 결합되며, 상기 연료공급연결구(30)가 결합된 연료레일동체(11)의 타측단으로는 동체마개(40)가 끼움결합되어 연료레일동체(11)의 타측단을 밀봉한다.

상기 연료공급연결구(30)에 형성된 연료공급오리피스(31)와 다수의 홀(34)이 형성된 맥동감쇄통(33)은 연료펌프에서 연료레일동체(11) 내부로 연료가 공급될 때 발생되는 맥동파를 감쇄시켜 준다.

상기 연료레일동체(11)의 중앙부로 형성된 압력센서연결브라켓(20)으로는 도 5에 나타낸 바와 같이, 압력센서연결플러그(22)가 끼움 결합된다.

상기 압력센서연결플러그(22)의 내측에는 압력센서연결실링부(24)를 구(라운드)형구조로 형성하여 압력센서의 결합시에 고압 연료가 누유되는 것을 방지한다.

이와 같이 결합 구성된 본 발명의 연료레일(10)은 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 단일체로 제조된 것으로, 제조방법은 다음과 같다.

[밀납패턴제조단계]-(S1)

먼저 밀납을 이용하여 연료레일동체(11)와 동일한 형태의 패턴을 제조한다.

[패턴트리제조단계]-(S2)

상기 밀납패턴제조단계에서 제조된 밀납패턴을 여러 개로 연결하여 밀납패턴이 수개가 연결된 밀납패턴트리를 제조한다.

[주물사코팅단계]-(S3)

상기 패턴트리제조단계에서 제조된 밀납패턴트리의 표면으로 주물사(돌가루코팅)를 이용하여 수회(6~8회) 반복 도포하여 코팅밀납패턴트리를 제조한다.

[건조단계]-(S4)

상기 주물사코팅단계에서 주물사 도포 후, 도포된 코팅밀납패턴트리를 건조로에서 수회(6~8회) 반복하여 건조시킨다.

[가열 탈지단계]-(S5)

상기 건조단계에서 건조된 코팅밀납패턴트리를 거꾸로 매달아 가열함으로써, 주물사에 의해 코팅된 코팅밀납패턴트리의 내부에 있는 밀납이 녹아 내려 코팅패턴 트리가 제조된다.

[1차냉각단계]-(S6)

상기 가열 탈지단계에서 밀납이 녹아내려 내부가 빈 코팅패턴트리를 1차냉각시킨다.

[2차가열단계]-(S7)

상기 1차냉각단계에서 냉각된 내부가 빈 코팅패턴트리를 1100℃ 내외의 온도로 2차가열시킨다.

[쇳물주입단계]-(S8)

상기 2차가열단계에서 1100℃ 내외의 온도로 2차 가열된 속이 빈 코팅패턴트리의 내부로 전기로에서 용융시킨 스테인리스스틸 쇳물을 주입한다.

[2차냉각단계]-(S9)

상기 쇳물주입단계에서 용융시킨 스테인리스스틸 쇳물이 주입된 코팅패턴트리를 2차냉각시킨다.

[탈사 및 절단단계]-(S10)

상기 2차냉각단계에서 스테인리스스틸 쇳물이 주입되어 2차냉각된 코팅패턴트리를 탈사분리시킨 후 용탕입구를 절단한다.

[열처리 및 연료레일동체완성단계]-(S11)

상기 탈사 및 절단단계에서 용탕입구가 절단된 연료레일동체를 열처리한 후 기계가공함으로써, 연료레일동체(11)가 완성된다.

따라서, 상기와 같은 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 연료분사기연결 구(12)와 연료레일고정브라켓(16) 및 압력센서연결브라켓(20)이 단일체로 제조된 연료레일동체(11)가 완성된 것으로, 상기 단일체로 제조되어 원통형 연료레일동체(11)의 둘레부로 형성된 연료분사기연결구(12)의 내측으로는 연료분사오리피스(13)를 천공하며, 상기 연료레일동체(11)의 일측단으로는 연료공급오리피스(31)가 천공되며 맥동감쇄통(33)이 끼움 결합된 연료공급연결구(30)를 끼움 결합시켜 구성하고, 중앙부로 형성된 압력센서연결브라켓(20)으로 압력센서연결플러그(22)를 끼움 결합시켜 구성함으로써, 본 발명의 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의한 자동차용 연료공급장치의 맥동감쇄기능을 갖는 연료레일의 제조가 완성되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 연료레일을 보인 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 연료레일을 보인 분리사시도.

도 3은 도 1의 A-A 선 단면도.

도 3a는 본 발명에 따른 연료공급연결구측을 보인 확대단면도.

도 4는 도 1의 B-B 선의 분리단면도.

도 5는 도 1의 C-C 선의 확대단면도.

도 6은 본 발명에 따른 연료레일의 제조공정도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 연료레일 11 연료레일동체 12 연료분사기연결구

13 연료분사오리피스 14 유로 15 연료유로마개

16 연료레일고정브라켓

20 압력센서연결브라켓 22 압력센서연결플러그 24 압력센서연결실링부

30 연료공급연결구 31 연료공급오리피스 33 맥동감쇄통

34 홀 40 동체마개

Claims (3)

1. 자동차용 연료레일의 둘레 외부에 다수의 연료분사기연결구와 다수의 연료레일고정브라켓이 형성된 연료레일의 구조에 있어서,

   연료레일동체(11)에 인젝터를 연결시킬 수 있는 다수의 연료분사기연결구(12) 및 다수의 연료레일고정브라켓(16)이 둘레 외부 길이 방향으로 적정간격을 두고 형성되며, 중앙부로 압력센서연결브라켓(20)이 형성되어 스테인리스스틸 정밀주조방법에 의해 단일체로 제조된 것을 특징으로 한 자동차용 연료공급장치의 맥동감쇄기능을 갖는 연료레일의 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연료레일동체(11)의 둘레부로 일체로 형성된 연료분사기연결구(12)의 내측으로는 연료분사오리피스(13)가 천공되고, 일측으로 형성된 유로(14)에는 유로마개(15)로 막음되어 결합되며,

   상기 연료레일동체(11)의 일측단으로는 연료공급오리피스(31)가 천공되고, 다수의 홀(34)이 천공된 맥동감쇄통(33)이 끼움 결합된 연료공급연결구(30)가 결합된 것을 특징으로 한 자동차용 연료공급장치의 맥동감쇄기능을 갖는 연료레일의 구조.
3. 밀납을 이용하여 연료레일동체(11)와 동일한 형태의 패턴을 제조하는 밀납패 턴제조단계(S1);

   상기 밀납패턴제조단계에서 제조된 밀납패턴을 여러 개로 연결하여 밀납패턴이 수개가 연결된 밀납패턴트리를 제조하는 패턴트리제조단계(S2);

   상기 패턴트리제조단계에서 제조된 밀납패턴트리의 표면으로 주물사(돌가루코팅)를 이용하여 수회(6~8회) 반복 도포하여 코팅밀납패턴트리를 제조하는 주물사코팅단계(S3);

   상기 주물사코팅단계에서 주물사 도포 후, 도포된 코팅밀납패턴트리를 건조로에서 수회(6~8회) 반복하여 건조시키는 건조단계(S4);

   상기 건조단계에서 건조된 코팅밀납패턴트리를 거꾸로 매달아 가열함으로써, 주물사에 의해 코팅된 코팅밀납패턴트리의 내부에 있는 밀납이 녹아 내려 코팅패턴트리를 제조하는 1차가열 탈지단계(S5);

   상기 1차가열 탈지단계에서 밀납이 녹아내려 내부가 빈 코팅패턴트리를 1차냉각시키는 1차냉각단계(S6);

   상기 1차냉각단계에서 냉각된 내부가 빈 코팅패턴트리를 1100℃ 내외의 온도로 2차가열시키는 2차가열단계(S7);

   상기 2차가열단계에서 1100℃ 내외의 온도로 2차 가열된 속이 빈 코팅패턴트리의 내부로 전기로에서 용융시킨 스테인리스스틸 쇳물을 주입하는 쇳물주입단계(S8);

   상기 쇳물주입단계에서 용융시킨 스테인리스스틸 쇳물이 주입된 코팅패턴트리를 2차냉각시키는 2차냉각단계(S9);

   상기 2차냉각단계에서 스테인리스스틸 쇳물이 주입되어 2차냉각된 코팅패턴트리를 탈사분리시킨 후 용탕입구를 절단하는 탈사 및 절단단계(S10);

   상기 탈사 및 절단단계에서 용탕입구가 절단된 연료레일동체를 열처리한 후 기계가공함으로써, 연료레일동체(11)가 완성되는 열처리 및 연료레일동체완성단계(S11);를 포함하여서 된 것을 특징으로 한 자동차용 연료공급장치의 맥동감쇄기능을 갖는 연료레일의 제조공법.

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