KR20130038917A

KR20130038917A - 연료 분사기 결빙

Info

Publication number: KR20130038917A
Application number: KR1020137002554A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 제임스 칼리; 제프리 폴 캐스카트
Original assignee: 오비탈 오스트레일리아 피티와이 리미티드
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-04-18
Also published as: AU2011274314B2; US9284928B2; AU2011274314A1; US20130233274A1; WO2012000039A1

Abstract

내연 기관의 연소실을 위한 액화 기체 연료를 액상 분사하기 위한 연료 분사기(10)에 관한 것이다. 이 연료 분사기(10)는 단부(30)를 갖는 노즐부(15)를 포함하며, 그 단부로부터 기체 연료가 출구(21)를 통해 전달될 수 있으며, 단부(30)는 출구를 통한 기체 연료의 전달시 그 단부에서의 결빙을 방지하거나 적어도 억제하도록 되어 있다.

Description

연료 분사기 결빙{FUEL INJECTOR ICING}

본 발명은 내연 기관에서의 연료 분사에 관한 것이다. 본 밭명은 특히 액화 석유 가스(LPG) 및 액화 천연 가스(LNG)와 같은 액화 기체 연료의 액상 분사(LPI)에 적용가능하다.

배경 기술에 대한 이하의 설명은 단지 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이다. 본 설명은 언급된 사항이 본 출원의 우선일에서 통상의 일반적인 지식의 일부이거나 일부였다는 것을 확인 또는 인정하는 것이 아니다.

LPI 과정에서는 액화 기체 연료를 액상으로 연료 분사기에 전달하는 것이 필요하다. 액화 기체 연료의 액체 상태를 유지하기 위해서는 연료가 가압 상태에서 유지되어야 한다.

전달 과정 중에 분사기의 출구에서 상변화가 있게 되는데, 이 상변화로 인해 급속한 냉각이 일어나고 결과적으로 분사기 노즐의 팁에서 결빙이 일어날 수 있다. 분사기 노즐에서의 결빙은 노즐의 성능 악화를 초래할 수 있으므로 불리한 것이다.

분사기 노즐의 결빙 문제를 다루기 위한 다양한 전략들이 제안되어 있다.

간접 분사에 적용되는 일 공지된 전략은, 연료 분사기를 분사기 본체와 노즐부로 구성하는 것을 포함하는데, 노즐부는 노즐 팁에서 끝나는 노즐 본체의 연장부를 제공한다. 이 연장부는 전형적으로는 흡기 매니폴드 분사기 보어인 분사 소켓 안에 수용된다. 연장부는 분사기 본체 내부의 수용 챔버로부터 연장되어 있는 전달 경로를 가지며, 기체 연료가 분사 소켓 안으로 전달되기 위해 상기 전달 경로를 따라 노즐 팁에 전달될 수 있다.

상기 연장부는 노즐 팁에서 끝나는 연료 전달 경로를 갖는 내부 관 및 이 내부 관을 둘러싸는 케이싱을 포함하며, 케이싱은 노즐부의 팁에서 끝면을 갖는다.

전형적으로, 상기 내부 관은 노즐부의 끝면과 동일 면을 이루도록 그 끝면에서 끝나 있다. 그러나, 내부 관의 단부를 노즐부의 단부에 대해 위치시키는 것과 관련한 조립 과정에서 생기는 부정확으로 인해 일부 편차가 생길 수 있는데, 그 결과 내부 관은 종종 노즐의 끝면을 넘어 돌출하거나 또는 그 끝면의 안쪽에서 끝날 수 있다. 내부 관이 예기치 않게 또는 원치 않게 상기 끝면을 넘어 돌출하는 것은 어떤 경우에는 바람직하지 않을 수 있다. 전달 과정 중에 내부 관의 노줄된 부분이 냉각되어 관의 노출된 표면에 유해한 얼음이 쌓일 정도로 돌출되어 있는 것은 바람직하지 않다. 또한, 내부 관의 돌출부의 정렬에 영향을 미쳐 기체 연료의 전달 방향에 영향을 줄 정도로 돌출되어 있는 것도 바람직하지 않다. 유사하게, 내부 관이 끝면의 안쪽에서 끝나면, 유제 전달 과정 중에 노즐부의 주변 영역이 유체 유동에 노출될 수 있다. 이렇게 되면, 기체 연료의 전달이 방해를 받게 되며 또한 노즐부의 주변 영역이 냉각되어 유해한 결빙이 일어나게 된다.

내부 관 주위의 상기 케이싱은 열절연을 제공하여 액화 기체 연료가 출구에 전달되는 중에 열전달을 방지한다. 또한, 상기 연장부는 엔진에서 오는 열을 모아서, 액화 기체 연료가 출구에 전달되는 중의 열손실을 감소시키는데 기여하게 된다. 추가적으로, 그렇게 모아진 열은 노즐 출구에서의 결빙을 감소시키는데 도움을 줄 수 있다.

위와 같은 전략들에도 불구하고, 여전히 노즐 출구에서 결빙이 일어날 수 있다.

노즐 팁에서의 결빙의 가능성을 없게 해주거나 적어도 완화시켜 주며 또한 분사된 기체 연료의 효과적인 전달을 위해 노즐부의 단부에 대해 내부 관의 단부를 정확하게 위치시켜야 할 필요성을 없애주는 장치를 제공하는 것이 유리하다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 내연 기관의 연소실을 위한 액화 기체 연료를 액상 분사하기 위한 연료 분사기가 제공되는 바, 이 연료 분사기는 단부를 갖는 노즐부를 포함하며, 그 단부로부터 기체 연료가 출구를 통해 전달될 수 있으며, 상기 단부는 출구를 통한 기체 연료의 전달시 그 단부에서의 결빙을 방지하거나 적어도 억제하도록 되어 있다.

상기 결빙은 연료의 정확한 계량 및 유출되는 연료 플럼(plume)의 질에 유해할 수 있다.

일 구성에 있어서, 상기 노즐부의 단부는 상기 출구를 둘러싸면서 노즐부의 단부에 있는 주변 표면에 대한 그 출구의 배치로 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 상기 주변 표면이 출구에서 나오는 연료의 경로에서 떨어져 위치되도록 상기 출구는 그 주변 표면을 넘어 배치된다.

결빙을 방지하거나 적어도 억제하는 원하는 결과를 얻기 위해 상기 출구는 주변 표면을 어떤 적절한 양으로도 넘어 배치될 수 있지만, 상기 출구와 주변 표면 사이의 거리가 약 0.05 ～ 0.5 mm 인 것이 특히 효과적인 것으로 생각된다.

상기 주변 표면은 노즐부의 단부에 있는 편평한 표면을 포함할 수 있으며 또는 주변 표면은 노즐부의 단부에 있는 포메이션(formation)으로 형성될 수 있다.

상기 포메이션은 출구 둘레의 노즐부의 단부에 있는 홈을 포함할 수 있다.

상기 홈은 노즐부의 단부에 형성되어 있는 함몰부를 포함할 수 있고, 이 함몰부의 내측 부분이 출구 둘레의 상기 주변 표면을 형성하게 된다.

바람직하게는, 상기 노즐부는 출구에서 끝나는 연료 유동로를 형성하는 내부 관 및 이 내부관을 둘러싸는 케이싱을 포함하며, 이 케이싱은 출구 둘레의 단부를 가지며, 이 단부의 적어도 일 부분은 상기 주변 표면을 형성한다.

이러한 구성으로, 내부 관은 상기 주변 표면을 넘어 돌출되는 단부를 가지며, 이 단부는 출구에서 끝난다.

바람직하게는, 상기 케이싱은 끝면을 가지며, 내부 관의 단부는 그 끝면과 동일 면을 이루거나, 끝면의 안쪽에서 끝나거나 또는 그 끝면을 넘어 돌출될 수 있는데, 출구는 이 출구를 통한 기체 연료의 전달시 결빙을 방지하거나 적어도 억제하도록 상기 끝면에 대해 배치된다.

내부 관이 끝면의 안쪽에서 끝나는 경우, 출구가 그 끝면으로부터 뒤로 물러나 있는 길이는, 출구를 통한 기체 연료의 전달시 결빙이 방지되거나 적어도 억제되도록 제어 및 선택된다.

내부 관이 끝면에 대해 돌출되어 있는 경우에는, 돌출 길이는 출구를 통한 기체 연료의 전달시 결빙이 방지되거나 적어도 억제되도록 제어 및 선택된다. 또한, 그 돌출 길이는 제어된다.

내부 관이 끝면과 동일 면을 이루지 않으면서 그 끝면에 가깝게 끝나는 것이 특히 바람직하다.

내부 관의 단부가 케싱의 내부에 들어 있어 그 케이싱에 의해 보호받는 것이 바람직하다.

상기 함몰부는 어떤 적절한 형상으로도 될 수 있다. 일 구성에 있어서, 그 함몰부는 케이싱의 끝면에 있는 카운터싱크 구멍으로 될 수 있다. 이 카운터싱크 구멍은, 내부 관의 길이 방향 연장에 대해 횡방향으로 형성된 내측면 및 내부 관과 일치하는 원통형 측벽을 갖는 곧은 원통형 구멍을 포함할 수 있다. 다른 구성에 있어서, 함몰부는 외측으로 상기 끝면을 향해 연장되어 있는 테이퍼형 측면을 갖는 구멍으로 이루어질 수 있다. 또 다른 구성에서, 함몰부는 끝면에서 반구형으로 될 수도 있다.

바람직하게는, 상기 내부 관은 주변 표면의 인접 부분을 약 0.05 ～ 1.5 mm 로 넘어 돌출되며, 더 바람직하게는, 주변 표면의 인접 부분을 0.05 ～ 0.5 mm 로 넘어 돌출된다.

출구를 형성하는 내부 관의 단부가 끝면의 홈으로 둘러싸이는 경우, 내부 관이 그 홈으로 형성되는 주변 표면을 넘어 돌출되는 길이는 위에서 언급한 범위에 있을 수 있다.

출구를 형성하는 내부 관의 단부가 끝면을 넘어 돌출하는 경우, 돌출 길이는 바람직하게는 0.05 ～ 0.5 mm 일 수 있다.

다른 구성에서, 상기 포메이션은 노즐부의 단부에 있는 돌출부를 포함할 수 있다.

이러한 구성으로, 돌출부는 바람직하게 내부 관의 단부를 둘러싸게 될 것이다.

다른 구성에서, 상기 노즐부의 단부에는 출구에서 나가는 연료의 경로로부터 상기 단부를 차폐하기 위한 수단이 제공될 수 있다.

출구에서 나가는 연료의 경로로부터 노즐 단부를 차폐하기 위한 상기 수단은 노즐부의 단부에 있는 부착부를 포함할 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 내연 기관을 위한 액화 기체 연료를 액상 분사하기 위한 연료 분사기가 제공되는데, 이 연료 분사기는 단부를 갖는 노즐부를 포함하며, 그 단부로부터 기체 연료가 출구를 통해 전달될 수 있으며, 상기 노즐부는 출구에서 끝나는 연료 유동로를 형성하는 내부 관 및 이 내부관을 둘러싸며 끝면을 갖는 케이싱을 포함하며, 상기 끝면은 내부 관을 둘러싸는 표면을 형성하는 홈을 가지며, 상기 내부 관은 출구를 통한 기체 연료의 전달시 그 내부 관에서의 결빙을 방지하거나 적어도 억제하기 위해 상기 표면을 넘어 돌출되어 있다.

바람직하게는, 상기 내부 관은 상기 표면을 최대 약 1.5 mm 로 넘어 돌출된다.

바람직하게는, 상기 케이싱은 내부 관을 둘러싸는 외부 관을 포함한다.

본 발명의 제 3 양태에 따르면, 내연 기관을 위한 액화 기체 연료를 액상 분사하기 위한 연료 분사기가 제공되는 바, 이 연료 분사기는 단부를 갖는 노즐부를 포함하며, 그 단부로부터 기체 연료가 출구를 통해 전달될 수 있으며, 상기 노즐부는 출구에서 끝나는 연료 유동로를 형성하는 내부 관 및 이 내부관을 둘러싸며 끝면을 갖는 외부 관을 포함하며, 상기 끝면은 내부 관을 둘러싸는 표면을 형성하는 홈을 가지며, 그 내부 관은 상기 외부 관의 끝면을 약 0.05 ～ 1.5 mm 로 넘어 돌출되어 있다.

본 발명의 제 4 양태에 따르면, 내연 기관을 위한 액화 기체 연료를 액상 분사하기 위한 연료 분사기가 제공되는데, 이 연료 분사기는 단부를 갖는 노즐부를 포함하며, 그 단부로부터 기체 연료가 출구를 통해 전달될 수 있으며, 상기 노즐부는 출구에서 끝나는 연료 유동로를 형성하는 내부 관 및 이 내부관을 둘러싸며 끝면을 갖는 케이싱을 포함하며, 상기 끝면은 내부 관을 둘러싸는 표면을 형성하며, 내부 관은 상기 출구를 통한 기체 연료의 전달시 그 내부 관에서의 결빙을 방지하거나 적어도 억제하기 위해 상기 표면을 넘어 돌출되어 있다.

본 발명의 제 5 양태에 따르면, 내연 기관을 위한 액화 기체 연료를 액상 분사하기 위한 연료 분사기로서, 이 연료 분사기는 단부를 갖는 노즐부를 포함하며, 그 단부로부터 기체 연료가 출구를 통해 전달될 수 있으며, 상기 노즐부는 출구에서 끝나는 연료 유동로를 형성하는 내부 관 및 이 내부관을 둘러싸며 끝면을 갖는 외부 관을 포함하며, 상기 끝면은 내부 관을 둘러싸는 표면을 형성하며, 상기 내부 관은 외부 관의 끝면을 최대 약 1.5 mm 로 넘어 돌출되어 있다.

바람직하게는, 본 발명의 전술한 양태들 중 어느 한 양태에 따른 연료 분사기는 내연 기관의 연소실 안으로 연료를 간접 분사하도록 되어 있다. 이러한 전달 구성으로, 연료 분사기는 보통 연소실용 흡기 밸브 전의 어떤 지점과 연결되어 있는데, 일반적으로 입구 밸브를 통해 연소실과 연통하는 입구 매니폴드에 연결된다. 이러한 전달 구성으로, 연료 분사기는 보통 입구 매니폴드의 분사 포트와 연통한다.

바람직하게는, 상기 분사기는 LPI 분사기를 포함한다.

상기 분사기는 반드시 그럴 필요는 없지만, 특히 내연 기관 안으로 LPG를 간접 분사하는데 적용될 수 있다.

바람직하게는, 연료 분사기는 측면 공급 분사기로 되어 있다. 그러나, 분사기는 상부 공급 분사기로 될 수도 있다.

본 발명의 제 6 양태에 따르면, 내연 기관을 위한 기체 연료를 액상 분사(LPI)하기 위한 시스템이 제공되는 바, 이 시스템은 본 발명의 전술한 양태들 중 어느 한 양태에 따른 연료 분사기를 포함한다.

바람직하게는, 상기 시스템은 엔진에 연료를 주입하기 위해 LPG를 전달하도록 되어 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 나타나 있는 바와 같은 여러 특정 실시 형태들에 대한 이하의 설명을 참조하면 더 잘 이해될 것이다.

도 1 은 분사기 포트에 설치되는 제 1 실시 형태에 따른 연료 분사기의 개략적인 부분도이다.
도 2 는 분사기 포트에 있는 연료 분사기의 팁 단부의 부분 확대도이다.
도 3 은 연료 분사기의 팁 단부의 부분 분해도다.
도 4 는 분사기 포트에 있는 제 2 실시 형태에 따른 연료 분사기의 팁 단부의 부분 확대도이다.
도 5 는 분사기 포트에 있는 제 3 실시 형태에 따른 연료 분사기의 팁 단부의 부분 확대도이다.
도 6 은 분사기 포트에 있는 제 4 실시 형태에 따른 연료 분사기의 팁 단부의 부분 확대도이다.
도 7 은 분사기 포트에 있는 제 5 실시 형태에 따른 연료 분사기의 팁 단부의 부분 확대도이다.

각 실시 형태는 연료 분사기(10)를 사용하여 LPG와 같은 기체 연료를 엔진의 연소실 안으로 간접적으로 액상 분사(LPI)하는 것에 관한 것이다. 연료 분사기(10)는 LPI 시스템의 일 부분을 형성한다. 전형적으로, 엔진은 LPI 시스템을 구비하는 다실린더 엔진을 포함하는데, 하나의 연료 분사기(10)가 엔진의 각 실린더에 대응한다.

도시된 구성에서, 상기 LPI 시스템은 엔진의 연소실 안으로 연료를 간접 분사하도록 되어 있다. 이러한 전달 구성으로, 연료 분사기(10)는 흡기 매니폴드 분사기 보어 주변부(12)로 형성되는 분사 포트(11)와 연통한다.

도 1, 2 및 3 을 참조하면, 제 1 실시 형태에 따른 연료 분사기(10)가 나타나 있는데, 이 연료 분사기는 본체부(13) 및 이 본체로부터 연장되어 있는 노즐부(15)를 포함한다. 노즐부(15)는 팁(19)을 형성하도록 연장부(17)로 되어 있다. 노즐부(15)는 팁(19)의 단부에서 출구(21)를 가지며, 이 출구로부터 액화 기체 연료가 각각의 흡기 매니폴드 분사기 포트(11) 안으로 전달된다. 전달 과정 중에 연료 분사기(10)내의 유동로 및 출구(21)에서 상변화가 있게 되는데, 이 상변화로 인해, 분사기 팁(19)에서 급속한 냉각이 일어나서 결빙이 일어나게 된다. 분사기 팁(19)에서의 결빙은 엔진으로의 연료 전달을 저해시킬 수 있기 때문에 불리하다.

상기 노즐부(15)는 출구(21)에서 끝나는 연료 유동로(28)를 형성하는 내부 관(27)을 갖는 관 어셈블리(25) 및 상기 내부 관(27)을 둘러싸는 외부 관(29)을 제공하는 케이싱을 포함한다.

상기 관 어셈블리(25)는 내부 열절연을 제공하여, 액화 기체 연료가 연료 유동로를 따라 출구(21)로 가는 중에 열전달을 방지하도록 되어 있다. 또한, 관 어셈블리(25)는 엔진 환경에서 오는 열을 외부에서 모아서 분사기 팁(19)과 연료 유동로(28)를 따라서 출구(21)까지 가는 액화 기체 연료의 통로 사이의 열 구배에 기여하게 된다. 이렇게 모아진 열은 분사기 팁(19)에서의 결빙을 감소시키는데 도움을 줄 수 있다.

구체적으로, 내부 관(27)은 연료 유동로(28)를 따라 출구(21)까지 가는 액화 기체 연료에의 열전달을 억제하기 위해 열절연재로 형성된다. 이 실시 형태에서, 내부 관(27)은 테플론 관을 포함하는데, 하지만 다른 적절한 열절연재도 물론 사용가능하다.

상기 출구(21)는 내부 관(27)의 단부에 형성된다.

외부 관(29)은 열을 모으기 위해 열전도성 재료로 형성된다. 일반적으로 외부 관(29)은 금속으로 형성되며, 하지만 다른 적절한 열전도성 재료도 물론 사용가능하다.

외부 관(29)은 각각의 연료 분사기(10)가 연료를 안으로 전달하는 분사 포트(11) 안에 시일링가능하게 수용되며, 따라서 외부 관(29)의 자유 단부(29a)는 매니폴드 분사기 보어 주변부(12)의 내단부(12a) 가까이에 위치되어 특히 입구 매니폴드를 포함하여 엔진 환경으로부터 열을 받을 수 있다. 자유 단부(29a)는 열전달을 위해 분사 포트(11)내의 배치를 최적화하도록 되어 있다. 외부 관(29) 상의 시일(16)은 외부 관(29)과 분사 포트(12) 사이의 시일링 연결을 이룬다.

외부 관(29)은 끝면(31)을 갖는 단부(30)를 갖는다. 단부(30)는 출구(21) 가까이에서 그 출구를 둘러싸는 표면(33)을 가지며, 내부 관(27)의 인접한 단부(34)가 그 표면으로부터 돌출되어 있다. 이렇게 해서, 노즐부(15)의 끝면(31)은 국부적으로 출구(21)를 넘어 이격되어 있다. 도시된 구성에서, 주변 표면(33)은 내부 관(27)의 돌출부(34)에 바로 인접해 있다. 출구(21)는 주변 표면(33)을 넘어 배치되어 있으며, 그래서 주변 표면(33)은 출구(21)에서 나가는 연료의 경로에서 떨어져 위치된다. 이 실시 형태에서, 내부 관(27)은 주변 표면(33)을 최대 약 1.5 mm 로 넘어 돌출되며, 약 0.05 ～ 0.5 mm 의 돌출량(그리고 특히 0.2 ～ 0.5 mm)이 특히 적절한 것으로 생각된다. 이 실시 형태에서, 주변 표면(33)은 외부 관(29)의 단부(30)에 형성되어 있는 구멍(37)으로 되어 있는 홈(36)의 바닥으로 형성된다.

도시된 구성에서, 상기 구멍(37)은 곧은 원통형 구멍으로 되어 있고, 이 구멍은 내부 관(27)의 길이 방향 연장에 대해 횡방향으로 형성된 바닥(38)(주변 표면(33)을 형성함) 및 내부 관(27)과 일치하는 원통형 측면(39)을 갖는다. 또한, 도시된 구성에서, 외부 관(29)의 끝면(31)은 실질적으로 평평하고 출구(21) 둘레의 주변 표면(33) 역시 평평하다.

외부 관(29)은 축방향 통로(43)를 갖는 원통형 몸체(41)를 포함하며, 그 축방향 통로 안에는 내부 관(27)이 수용된다. 축방향 통로(43)는 제 1 통로부(45) 및 제 2 통로부(47)를 포함하며, 제 2 통로부(47)는 단부(30)에 열려 있다. 제 1 통로부(45)는 제 2 통로부(47) 보다 약간 더 큰 직경을 가지며, 그래서 환형 턱(49)이 그 두 통로부 사이의 연결부에 형성되어 있다.

상기 내부 관(27)은 관형 몸체(51)를 포함하며, 이 몸체는 연료 유동로(28)를 형성하는 중앙 보어(bore; 53) 및 원통형 외벽(55)을 갖는다. 외벽(55)은 제 1 벽부(57) 및 제 2 벽부(59)를 포함하며, 제 2 벽부(59)는 출구(21)를 형성하는 단부에 인접해 있다. 제 1 벽부(57)는 제 2 벽부(59) 보다 약간 더 큰 직경을 가지며, 그래서 환형 어깨부(61)가 그 두 벽부 사이의 연결부에 형성되어 있다.

이러한 구성으로, 내부 관(27)은 외부 관(29) 내부에 수용되며, 그 내부 관의 어깨부(61)가 도면에서 보는 바와 같이 외부 관(29) 내부의 상기 턱(49)에 접하게 된다.

내부 관(27)의 제 2 벽부(59)는 팁(63)을 형성하며, 이 팁은 제 2 통로부(47)을 통과해 상기 주변 표면(33)을 넘어 내부 관(27)의 돌출부(34)를 형성하게 된다.

이러한 구성으로, 상기 구멍(37)은 사실상 제 2 통로부(47)의 주위에 배치되는 카운터싱크 구멍인 것이다.

도시된 구성에서, 내부 관(27)의 상기 돌출부(34)는 노즐부(15)의 단부(30)에 있는 끝면(31)의 안쪽에서 끝나는데, 즉 출구(21)를 형성하는 내부 관(27)의 돌출부(34)의 단부는 끝면(31)에 대해 약간 뒤로 물러나 있다. 다른 구성에서, 돌출부(34)는 끝면(31)과 동일 면을 이루면서 끝날 수도 있다. 어떤 경우든, 내부 관(27)의 돌추부(34)는 외부 관(29)의 내부에 있게 되며, 그래서 그 외부 관(29)에 의해 보호받을 수 있다.

상기 실시 형태의 일 특징은, 상기 팁(63)의 길이는 연료 분사기(10)의 효과적인 작용에 중요한 것은 아니다 라는 것이다. 외부 관(29) 내부에서의 내부 관(27)의 위치는, 외부 관(29) 내부의 환형 턱(49)에 안착되는 내부 관의 환형 어깨부(61)에 의해 결정된다. 팁(63)이 어깨부(61)를 넘어 연장되어 있는 길이는 중요한 것은 아닌데, 왜냐하면 출구(21)를 형성하는 팁(63)의 단부가 주변 표면(33)으로부터 이격되어 외부 관(29)의 내부에 있으면 되기 때문이다. 이는 연료 전달 분사기의 그러한 구성품과 전형적으로 관련되는 제조 및 조립 공차를 수용할 수 있어 유리하며 또한 분사된 기체 연료의 효과적인 전달을 위해 노즐부(15)의 단부(30)에 대해 내부 관(27)의 단부를 정확하게 위치시켜야 할 필요성을 없애준다.

앞에서 언급한 바와 같이, 상기 팁(63)은 주변 표면(33)을 약 0.05 ～ 1.5 mm 로 넘어 돌출해 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 출구(21)가 외부 관(29)의 몸체로부터 충분히 떨어져 있게 되어, 그 몸체가 출구(21)를 통한 기체 연료의 전달을 방해하는 것이 방지되고 또한 동시에 팁(63)이 적절히 측방 지지를 받아 의도된 방향으로의 기체 연료 전달을 위한 정렬을 유지할 수 있게 된다. 또한, 그러한 공간적 배치로 인해, 기체 연료가 출구(21)을 통해 전달될 때 결빙이 방지되거나 적어도 억제된다.

노즐부(15)의 단부(30)에 상기 홈(36)이 존재하므로, 내부 관(27)의 팁(63)과 외부 관(29) 사이의 접촉 면적이 감소되며, 그리 하여 외부 관(29)으로부터 열이 팁(63)에 있어서 출구(21)의 상류에서 외부 관(29)과 접촉하는 부분에 집중적으로 전달되게 된다. 이는 출구(21)를 통해 기체 연료가 전달될 때 결빙을 더 억제하므로 유리하다.

제 1 실시 형태의 구성은, 노즐부의 주변 말단부가 팁(63)에 가까이 있도록 상기 홈의 크기와 위치가 정해지므로 특히 효과적이다. 이는 노즐부의 단부가 이단부의 홈부의 내측 부분 보다 더 고온이 되도록 하는 것을 용이하게 해주므로 유리하며, 노즐부의 단부의 결과적인 온도 구배는 분사기 팁에서의 결빙을 최소화하는데 기여한다.

도 4 를 참조하면, 제 2 실시 형태에 따른 연료 분사기(70)가 나타나 있다. 이 연료 분사기(70)는 많은 점에서 제 1 실시 형태에 따른 연료 분사기(10)와 유사하며, 그래서 대응되는 부분에는 대응하는 참조 번호를 사용한다.

이 제 2 실시 형태에서, 주변 표면(33)은 외부 관(29)의 단부(30)에 형성되어 있는 구멍(71)으로 된 홈(36)의 바닥(35)으로 형성된다. 도시된 구성에서, 상기 구멍(71)은 제 1 실시 형태에 따른 분사기(10)의 외부 관(29)의 단부(30)에 형성되어 있는 구멍(37) 보다 더 넓고 또한 더 깊은 곧은 원통형 구멍으로 되어 있다. 구멍(71)은 원형 또는 정사각형을 포함하여 어떤 적절한 단면 형상으로도 될 수 있다.

도 5 를 참조하면, 제 3 실시 형태에 따른 연료 분사기(80)가 나타나 있다. 이 연료 분사기(80)는 많은 점에서 제 1 실시 형태에 따른 연료 분사기(10)와 유사하며, 그래서 대응되는 부분에는 대응하는 참조 번호를 사용한다.

이 제 3 실시 형태에서, 주변 표면(33)은 이 표면(33)에서부터 외부 관(29)의 단부(30)를 향해 외측으로 테이퍼져 있는 측벽(83)을 갖는 구멍(81)으로 되어 있는 홈(36)으로 형성된다. 테이퍼형 측벽(83)은 출구(21)를 통과하는 기체 연료의 전달을 방해하지 않도록 각져 있다. 도시된 구성에서 구멍(81)은 원추형이다.

도 6 을 참조하면, 제 4 실시 형태에 따른 연료 분사기(90)가 나타나 있다. 이 연료 분사기(90)는 많은 점에서 제 1 실시 형태에 따른 연료 분사기(10)와 유사하며, 그래서 대응되는 부분에는 대응하는 참조 번호를 사용한다.

이 제 4 실시 형태에서, 주변 표면(33)은 측벽(93)을 갖는 보울(bowl; 91)로 되어 있는 홈(36)로 형성된다. 측벽(93)의 형상은 출구(21)를 통과하는 기체 연료의 전달을 방해하지 않도록 되어 있다. 도시된 구성에서 홈(91)은 일반적으로 구형으로 되어 있다.

도 7 을 참조하면, 제 5 실시 형태에 따른 연료 분사기(100)가 나타나 있다. 이 연료 분사기(100)는 많은 점에서 제 1 실시 형태에 따른 연료 분사기(10)와 유사하며, 그래서 대응되는 부분에는 대응하는 참조 번호를 사용한다.

이 제 5 실시 형태에서, 외부 관(29)은 끝면(31)을 갖는데, 내부 관(27)의 인접한 단부가 그 끝면으로부터 돌출된다. 이러한 구성으로, 내부 관(27)의 노출된 단부는 끝면(31)으로부터 나와 있으며 출구(21)는 그 끝면(31)의 바깥쪽에 배치된다.

상기 끝면(31)은 출구(21) 가까이에서 그 출구를 둘러싸는 표면(33)을 형성한다. 도시된 구성에서, 주변 표면(33)은 내부 관(27)의 돌출부에 바로 인접해 있다. 출구(21)는 주변 표면(33)을 넘어 위치되며, 따라서 그 주면 표면(33)은 출구에서 나가는 연료의 경로로부터 떨어져 위치된다. 내부 관(27)이 끝면(31)을 넘어 돌출되는 길이는, 출구를 통한 기체 연료의 전달시 결빙이 방지되거나 적어도 억제되도록 제어 및 선택된다. 이 실시 형태에서, 내부 관(27)은 주변 표면(33)을 0.2 ～ 0.5 mm 로 넘어 돌출된다.

도시된 구성에서, 외부 관(29)의 끝면(31)은 실질적으로 평평하며 따라서 출구(21) 둘레의 주변 표면(33) 또한 평평하다.

전술한 바로부터, 본 실시 형태들은, 연료 분사기(10)의 효과적인 작동을 위해 팁(63)의 길이를 정확히 해야할 필요성을 없애줌으로써 조립을 용이하게 해주면서, LPI 과정 중에 출구를 통한 기체 연료의 전달시 결빙을 방지하거나 또는 적어도 억제하는 간단하면서도 매우 효과적인 방안을 제공함을 분명히 알 수 있다.

본 발명의 범위는 설명한 실시 형태들의 범위에 한정되지 않음을 알아야 한다. 예컨대, 설명한 실시 형태에서 내부 관(27)은 주변 표면(33)을 약 0.05 ～ 1.5 mm 또는 더 바람직하게는 0.05 ～ 0.5 mm 로 넘어 돌출되는 것으로 설명했다. 주변 표면(33)에 대한 출구(21)의 다른 배치도 유효한데, 중요한 점은, 전술한 바와 같이 출구(21)를 통한 기체 연료의 전달시 결빙이 방지되거나 적어도 억제되도록 공간적 배치가 이루어져야 한다는 것이다.

나타나 있지 않은 다른 실시 형태에서, 노즐부의 단부에는, 출구를 통한 기체 연료의 전달시 출구에서의 결빙을 방지하거나 적어도 억제하기 위해 출구에서 나가는 연료의 경로로부터 노즐 단부를 차폐하기 위한 수단이 제공될 수 있다. 출구에서 나가는 연료의 경로로부터 노즐 단부를 차폐하기 위한 상기 수단은 쉬라우드(shroud), 카울링(cowling) 또는 다른 차폐 장치를 포함할 수 있으며, 노즐부의 단부에 있는 부착부로 구성될 수도 있다.

본 명세서 및 청구 범위 전체에 걸쳐, 다른 언급이 없으면, "포함한다" 또는 "포함하는"과 같은 말은 진술된 완전체 또는 완전체의 그룹을 포함하는 것을 암시하며 다른 완전체 또는 완전체의 그룹을 배제하는 것은 아님을 이해해야 한다.

Claims

내연 기관의 연소실을 위한 액화 기체 연료를 액상 분사하기 위한 연료 분사기로서, 이 연료 분사기는 단부를 갖는 노즐부를 포함하며, 그 단부로부터 기체 연료가 출구를 통해 전달될 수 있으며, 상기 단부는 출구를 통한 기체 연료의 전달시 그 단부에서의 결빙을 방지하거나 적어도 억제하도록 되어 있는 연료 분사기.
제 1 항에 있어서,
상기 노즐부는 상기 출구를 둘러싸면서 노즐부의 단부에 있는 주변 표면에 대한 그 출구의 배치로 이루어지는 연료 분사기.
제 2 항에 있어서,
상기 주변 표면이 출구에서 나오는 연료의 경로에서 떨어져 위치되도록 상기 출구는 그 주변 표면을 넘어 배치되는 연료 분사기.
제 3 항에 있어서,
상기 출구와 주변 표면 사이의 거리는 약 0.05 ～ 0.5 mm 인 연료 분사기.
제 2 항, 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 주변 표면은 노즐부의 단부에 있는 포메이션(formation)으로 형성되는 연료 분사기.
제 5 항에 있어서,
상기 포메이션은 출구 둘레의 노즐부의 단부에 있는 홈을 포함하는 연료 분사기.
제 6 항에 있어서,
상기 홈은 노즐부의 단부에 형성되어 있는 함몰부를 포함하고, 이 함몰부의 내측 부분이 출구 둘레의 상기 주변 표면을 형성하는 연료 분사기.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즐부는 출구에서 끝나는 연료 유동로를 형성하는 내부 관 및 이 내부관을 둘러싸는 케이싱을 포함하며, 이 케이싱은 출구 둘레의 단부를 가지며, 이 단부의 적어도 일 부분은 상기 주변 표면을 형성하는 연료 분사기.
제 8 항에 있어서,
상기 케이싱은 끝면을 가지며, 내부 관의 단부는 그 끝면과 동일 면을 이루는 연료 분사기.
제 8 항에 있어서,
상기 케이싱은 끝면을 가지며, 내부 관의 단부는 그 끝면에 대해 뒤로 물러나 있는 연료 분사기.
제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홈은 끝면에 있는 카운터싱크 구멍으로 되어 있는 연료 분사기.
제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홈은 외측으로 상기 끝면을 향해 연장되어 있는 테이퍼형 측면을 갖는 구멍으로 되어 있는 연료 분사기.
제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홈은 끝면에 있는 사발형부로 되어 있는 연료 분사기.
제 5 항에 있어서,
상기 포메이션은 노즐부의 단부에 있는 돌출부를 포함하는 연료 분사기.
제 14 항에 있어서,
상기 돌출부는 내부 관의 단부를 둘러싸는 연료 분사기.
제 1 항에 있어서,
상기 노즐부의 단부에는 출구에서 나가는 연료의 경로로부터 상기 단부를 차폐하기 위한 수단이 제공되어 있는 연료 분사기.
제 16 항에 있어서,
출구에서 나가는 연료의 경로로부터 노즐 단부를 차폐하기 위한 상기 수단은 노즐부의 단부에 있는 부착부를 포함할 수 있는 연료 분사기.
내연 기관을 위한 액화 기체 연료를 액상 분사하기 위한 연료 분사기로서, 이 연료 분사기는 단부를 갖는 노즐부를 포함하며, 그 단부로부터 기체 연료가 출구를 통해 전달될 수 있으며, 상기 노즐부는 출구에서 끝나는 연료 유동로를 형성하는 내부 관 및 이 내부관을 둘러싸며 끝면을 갖는 케이싱을 포함하며, 상기 끝면은 내부 관을 둘러싸는 표면을 형성하는 홈을 가지며, 상기 내부 관은 출구를 통한 기체 연료의 전달시 그 내부 관에서의 결빙을 방지하거나 적어도 억제하기 위해 상기 표면을 넘어 돌출되어 있는 연료 분사기.
제 18 항에 있어서,
상기 내부 관은 상기 표면을 약 0.05 ～ 0.5 mm 로 넘어 돌출되어 있는 연료 분사기.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 케이싱은 내부 관을 둘러싸는 외부 관을 포함하는 연료 분사기.
내연 기관을 위한 액화 기체 연료를 액상 분사하기 위한 연료 분사기로서, 이 연료 분사기는 단부를 갖는 노즐부를 포함하며, 그 단부로부터 기체 연료가 출구를 통해 전달될 수 있으며, 상기 노즐부는 출구에서 끝나는 연료 유동로를 형성하는 내부 관 및 이 내부관을 둘러싸며 끝면을 갖는 외부 관을 포함하며, 상기 끝면은 내부 관을 둘러싸는 표면을 형성하는 홈을 가지며, 그 내부 관은 상기 외부 관의 끝면을 약 0.05 ～ 0.5 mm 로 넘어 돌출되어 있는 연료 분사기.
내연 기관을 위한 액화 기체 연료를 액상 분사하기 위한 연료 분사기로서, 이 연료 분사기는 단부를 갖는 노즐부를 포함하며, 그 단부로부터 기체 연료가 출구를 통해 전달될 수 있으며, 상기 노즐부는 출구에서 끝나는 연료 유동로를 형성하는 내부 관 및 이 내부관을 둘러싸며 끝면을 갖는 케이싱을 포함하며, 상기 끝면은 내부 관을 둘러싸는 표면을 형성하며, 내부 관은 상기 출구를 통한 기체 연료의 전달시 그 내부 관에서의 결빙을 방지하거나 적어도 억제하기 위해 상기 표면을 넘어 돌출되어 있는 연료 분사기.
내연 기관을 위한 액화 기체 연료를 액상 분사하기 위한 연료 분사기로서, 이 연료 분사기는 단부를 갖는 노즐부를 포함하며, 그 단부로부터 기체 연료가 출구를 통해 전달될 수 있으며, 상기 노즐부는 출구에서 끝나는 연료 유동로를 형성하는 내부 관 및 이 내부관을 둘러싸며 끝면을 갖는 외부 관을 포함하며, 상기 끝면은 내부 관을 둘러싸는 표면을 형성하며, 상기 내부 관은 외부 관의 끝면을 최대 약 1.5 mm 로 넘어 돌출되어 있는 연료 분사기.
제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
내연 기관의 연소실 안으로 연료를 간접 분사하도록 되어 있는 연료 분사기.
제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
LPI 분사기를 포함하는 연료 분사기.
내연 기관을 위한 기체 연료를 액상 분사(LPI)하기 위한 시스템으로서, 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 따른 연료 분사기를 포함하는 시스템.
제 26 항에 있어서,
엔진에 연료를 주입하기 위해 LPG를 전달하도록 되어 있는 시스템.
기체 연료를 액상 분사(LPI)하기 위한 제 26 항 또는 제 27 항에 따른 시스템을 갖는 내연 기관.
실질적으로 본 명세서에서 첨부 도면을 참조하여 설명되어 있는 바와 같은 연료 분사기.
내연 기관 안으로 기체 연료를 액상 분사(LPI)하기 위한 시스템으로서, 실질적으로 본 명세서에서 첨부 도면을 참조하여 설명되어 있는 바와 같은 시스템.
실질적으로 본 명세서에서 첨부 도면을 참조하여 설명되어 있는 바와 같은 내연 기관.