KR20110004364U - 디젤엔진의 연료분사노즐 - Google Patents

Abstract

본 고안은 디젤엔진의 연료분사노즐에 관한 것으로서, 연소실로 연료를 분사시키는 연료분사노즐에 있어서, 니들밸브에 복수의 통과공을 형성하여 연료분사시 캐비테이션 현상이 발생하지 않고 균일한 분사가 이루어져서 연료분사노즐의 내구성 향상 및 교체주기를 연장시킬 수 있도록 한 것이다.

본 고안은 노즐몸체의 내부에 이동 가능한 니들밸브가 구비되고, 노즐몸체의 단부에 챔버와 분사공이 형성된 디젤엔진의 연료분사노즐에 있어서,

상기 니들밸브에 연료가 통과되도록 하는 제 1통과공과 제 2통과공이 서로 연통되게 형성되어 있는 구조이다.

이러한 구조를 가지는 본 고안은 디젤엔진의 연료분사노즐에서, 니들밸브에 연료가 통과가능하도록 하는 제 1,2통과공을 형성하여 연료가 공급되어 분사공을 통해 분사될때, 유동경로의 급격한 변화없이 완만한 상태로 유동하여 분사공을 통해 분사되도록 함으로써, 급격한 유동변화에 의해 발생하는 캐비테이션 현상을 방지할 수 있도록 한 것이다.

디젤엔진, 연료분사노즐, 통과공, 니들밸브, 캐비테이션

Description

디젤엔진의 연료분사노즐{Fuel Injection Nozzle of Diesel Engine}

본 고안은 디젤엔진의 연료분사노즐에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연소실로 연료를 분사시키는 연료분사노즐에 있어서, 니들밸브에 복수의 통과공을 형성하여 연료분사시 캐비테이션(cavitation) 현상이 발생하지 않고 균일한 분사가 이루어져서 연료분사노즐의 내구성 향상 및 교체주기를 연장시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 디젤엔진은 실린더 헤드와 피스톤 헤드 사이의 연소실로 연료를 안개처럼 분사(분무상태)하는 연료분사노즐이 설치되어 있고, 이 연료분사노즐을 통해 분사된 연료는 압축열에 의해 자연 착화가 이루어지도록 하는 것이다.

이러한 종래의 일반적인 연료분사노즐은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 노즐몸체(10)안에는 중공부(11)가 형성되고, 이 중공부(11)에 상,하 이동이 가능한 니들밸브(20)가 구비되며, 이 니들밸브(20)의 일측이면서 노즐몸체(10)에는 중공부(11)와 연통되는 연료 유입로(12)가 형성되어 연료가 공급되도록 되어 있다.

또한, 도면상 노즐몸체(10)안의 단부이면서 니들밸브(20)의 하단부 아래에는 챔버(13)가 형성되고, 이 챔버(13)에는 연료가 분사되도록 하는 경사진 구조를 가지는 분사공(14)이 하나 이상 형성되어 있다.

이러한 구조를 가지는 종래의 연료분사노즐은, 디젤엔진을 가동시키면, 연료가 연료파이프를 따라 연료분사노즐의 노즐몸체(10)에 형성된 연료 유입로(12)를 따라 공급되어서 중공부(11)를 거쳐 노즐몸체(10)의 단부에 형성된 챔버(13)안으로 유입된다.

이 챔버(13)안으로 유입된 연료의 압력이 높아짐에 따라, 니들밸브(20)가 도면상 상부로 상승하게 되면서 챔버(13)의 내면과 이격되어 분사공(14)을 통해 연료가 연소실(도시되지 않음)로 분사되어 기화된 다음 압축,착화되어서 동력을 발생시키는 것이다.

이러한 종래의 연료분사노즐은 니들밸브(20)와 노즐몸체(10)의 틈사이로 연료가 공급되어 챔버(13)안으로 연료가 유입되면서 니들밸브(20)가 상부방향으로 상승이동하게 되는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 니들밸브(20)의 하단부와 노즐몸체(10)의 내면과의 틈사이로 연료가 진입하여 챔버(13) 및 분사공(14)을 통해 분사될때, 급격한 유동경로의 변화(도면상 화살표 방향)를 가진다.

다시 말해서, 니들밸브(20)는 닫힌 상태로 있다가 연료가 진입되면서 서서히 열리기 시작하게 될때, 니들밸브(20)의 하단부 둘레 전체에 걸쳐서 연료가 유입되면서 경사진 분사공(14)쪽으로 이동될때, 급격하게 연료의 유동방향이 바뀌게 되며, 유동속도가 매우 빠른 상태로 분사공(14)을 통과하게 되면서 분사공(14)의 입 구부에서 소위 말하는 캐비테이션 현상이 발생하게 된다.

따라서, 이러한 캐비테이션 현상에 의해 분사공(14)의 내경이 확장되거나 연료의 흐름상태가 나빠지며, 그에따라 연소실로의 분사상태가 불균일해지고, 또한 캐비테이션 현상으로 인해 분사공(14)의 내경의 확장으로 원하는 분사상태(연기와 같은 분무상태)가 되지 못하여 결국 연료분사노즐이 제대로 작동하지 못하게 되는 문제점이 발생하였다.

따라서, 디젤엔진의 성능을 저하시키기 때문에, 새로운 연료분사노즐로의 교체시기가 빨라져서 경제적인 손실이 발생하는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 연료분사노즐에 구비되는 니들밸브에 통과공을 노즐몸체의 챔버와 연통되게 형성하여, 공급되는 연료가 이 통과공을 통과한 다음 챔버를 거쳐서 분사공으로 분사되도록 함으로써, 연료의 유동이 완만하게 이루어져 캐비테이션 현상을 방지하고, 그에따라 내구성 향상 및 교체시기를 연장시킬 수 있도록 한 디젤엔진의 연료분사노즐을 제공함에 고안의 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 노즐몸체의 내부에 이동 가능한 니들밸브가 구비되고, 노즐몸체의 단부에 챔버와 분사공이 형성된 디젤엔진의 연료분사노즐에 있어서, 상기 니들밸브에 연료가 통과되도록 하는 제 1통과공과 제 2통과공이 서로 연통되게 형성되어 있는 디젤엔진의 연료분사노즐가 제공된다.

또한, 상기 제 1통과공은 니들밸브의 원주방향을 따라 하나 이상 형성되는 구조이다.

상기 제 1통과공은 니들밸브의 중심으로 갈 수록 하향 경사지게 형성되는 구조이다.

이와 같이 본 고안은 디젤엔진의 연료분사노즐에서, 니들밸브에 연료가 통과가능하도록 하는 제 1,2통과공을 형성하여 연료가 공급되어 분사공을 통해 분사될때, 유동경로의 급격한 변화가 없이 완만한 상태로 유동하여 분사공을 통해 분사되도록 함으로써, 급격한 유동변화에 의해 발생하는 캐비테이션 현상을 방지할 수 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.

도 3은 본 고안의 디젤엔진의 연료분사노즐의 일부 확대 단면도이다.

도 4는 도 3의 B부 확대 단면도이다.

상기 종래기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명하고, 상세한 설명은 생략하며, 새로운 구성요소에 대해서는 새로운 부호를 부여하여 상세하게 설명한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안은 니들밸브(20)에 횡방향으로 형성되는 제 1통과공(21)과 종방향으로 형성되는 제 2통과공(22)을 형성한 구조이다.

상기 제 1통과공(21)은 수평상태로 형성해도 되지만, 바람직하게는 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 니들밸브(20)의 중심으로 갈 수록 하향 경사지게 형성한다.

상기 제 1,2통과공(21)(22)은 서로 연통됨과 동시에, 노즐몸체(10)의 챔버(13)와도 연통되게 형성된 구조이다.

또한, 상기 횡방향의 제 1통과공(21)은 니들밸브(20)의 원주방향을 따라 복수,형성될 수 있는데, 예를 들어 3개 또는 4개 등으로 형성할 수 있다.

이러한 구조를 가지는 본 고안은, 도 4에 도시된 바와 같이, 연료 유입로(12)를 통해 유입된 연료가 챔버(13)로 이동되어 분사공(14)을 통해 분사되는 과정에서, 니들밸브(20)에 형성된 제 1,2통과공(21)(22)을 통과하여 챔버(13)로 이동한 다음, 분사공(14)을 통해 연료가 분사되도록 하는데, 연료 유입로(12)를 따라 연료가 공급되어 니들밸브(20)의 하부로 이동하면서 우선 횡방향으로 형성된 제 1통과공(21)안으로 진입된다.

상기 제 1통과공(21)은 니들밸브(20)의 둘레면을 따라 복수개로 형성되어서 니들밸브(20)의 내부 중심으로 향하여 연통되게 형성되어 있고, 더욱이 제 2통과공(22)이 수직방향으로 상기 복수의 제 1통과공(21)과 연통되게 형성되어 있기때문에, 제 1통과공(21)을 통과한 연료는 니들밸브(20)의 내부 중심부에 모여서 제 2통과공(22)을 통해 수직하향 이동하여 니들밸브(20)의 하부 바깥으로 배출되어 챔버(13)에 진입된다.

또한, 상기 제 1통과공(21)은 니들밸브(20)의 중심으로 갈수록 하향 경사지게 형성되어 있어 연료가 보다 용이하면서도 신속하게 진입하여 제 2통과공(22)을 통과할 수 있다.

물론, 연료가 노즐몸체(10)와 니들밸브(20)의 틈사이로 통과하여 챔버(13)에 도달할 수도 있으나, 챔버(13)에 도달하기전에 제 1통과공(21)으로 대부분 진입된다.

상기 챔버(13)의 둘레면에는 복수의 분사공(14)이 형성되어 있으므로, 이 분사공(14)을 통해 분사되는데, 니들밸브(20)의 제 2통과공(22)을 통해 빠져나온 연료는 챔버(13)로부터 사방으로 이동하면서 분사공(14)을 통해 분사되므로, 연료의 유동경로가 급격하게 변화되는 지점이 없이 원활하게 분사(도 4에서의 화살표 방향)되므로, 캐비테이션을 방지할 수 있다.

그에따라 캐비테이션 현상에 의해 분사공(14)이 넓어져서 연료의 분사상태가 양호하게 되지 못하게 되어 연료분사노즐을 교체해야 하는 것을 방지할 수 있다.

다시 말해서, 연료분사노즐의 수명이 길어져서 교체주기를 연장시킬 수 있는 것이다.

본 고안은 편의상 첨부된 예시도면에 의거 본 고안의 실시예를 설명하였지만, 이에 국한되지 않고 본 고안의 기술적 사상의 범주내에서 여러가지 변형 및 수정이 가능하며, 이러한 변형 및 수정은 등록청구범위의 범주내에 속함은 자명한 사실이다.

도 1은 종래의 디젤엔진의 연료분사노즐의 일부 확대 단면도이다.

도 2는 도 1의 A부 확대 단면도이다.

도 3은 본 고안의 디젤엔진의 연료분사노즐의 일부 확대 단면도이다.

도 4는 도 3의 B부 확대 단면도이다.

[도면의 부호설명]

10 : 노즐몸체

11 : 중공부

12 : 연료 유입로

13 : 챔버

14 : 분사공

20 : 니들밸브

21,22 : 통과공

Claims (3)

1. 노즐몸체의 내부에 이동 가능한 니들밸브가 구비되고, 노즐몸체의 단부에 챔버와 분사공이 형성된 디젤엔진의 연료분사노즐에 있어서,

   상기 니들밸브에 연료가 통과되도록 하는 제 1통과공과 제 2통과공이 서로 연통되게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료분사노즐.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1통과공은 니들밸브의 원주방향을 따라 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료분사노즐.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 제 1통과공은 니들밸브의 중심으로 갈 수록 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료분사노즐.

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