KR20170068677A - 압축천연가스 인젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료공급방식이 간편하고, 플런저로의 자기력 전달을 향상시켜 플런저의 승강력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 이로 인해 부품 개수를 감소시킬 수 있으며, 플런저 상부의 진공상태를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 플런저와의 마찰면에 다양한 기능을 발휘할 수 있는 공간을 형성하여 플런저의 마찰을 최소화할 수 있는 압축천연가스 인젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 솔레노이드 밸브 및 상기 솔레노이드 밸브의 하부에 설치되어 상기 솔레노이드 밸브의 작동에 따라 가스연료를 분사하게 되는 노즐하우징을 포함하는 인젝터에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브는, 보빈 및 상기 보빈에 권취되는 코일을 포함하는 코일어셈블리, 상기 보빈의 상부 측에 삽입 설치되되 삽입되는 부분의 외주면이 보빈의 내주면과 접하도록 설치되며, 길이방향을 따라 연료공급관로가 형성되는 코어 및, 상기 보빈의 하부 측에 길이방향으로 삽입 설치되는 것으로, 상기 연료공급관로와 노즐하우징을 연통시키는 연결관로가 형성되며, 상기 코일어셈블리에 전류가 흐르게 되면 코어 측으로 상승하고, 상기 코일어셈블리에 전류가 차단되면 탄성력에 의해 하강하는 플런저를 포함하여 이루어지며, 상기 노즐하우징은, 상부 측의 외경이 상기 보빈의 내경보다 상대적으로 더 작게 형성되어 상기 플런저의 외주면이 상부 측의 내주면을 타고 승강되어 보빈과 플런저 사이에 공간을 형성시키는 몸체 및, 상기 몸체의 하부 측에 삽입 설치되어 상기 플런저의 상승에 따라 상기 연결관로를 따라 유입되는 가스연료가 분사되며, 상기 플런저의 하강에 따라 가스연료의 분사가 차단되는 노즐을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

압축천연가스 인젝터 {Injector for CNG}

본 발명은 압축천연가스 인젝터에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 차량의 엔진에 액화천연가스 또는 압축천연가스 등의 가스연료를 공급하는 인젝터에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 가스연료를 공급하는 인젝터는 ECU(Electronic Control Unit)의 신호에 의하여 가스연료를 엔진에 분사하는 구조로 이루어진다.

종래의 인젝터를 나타낸 도 1에 도시된 바와 같이, 기존 인젝터는 솔레노이드 밸브(20)와 노즐(30)이 터미널(10)에 인서트되어 이루어지는 것으로, 솔레노이드 밸브의 코일이 권치되는 보빈(21)과 노즐(30)에 걸치어 가이드(G)가 설치되며, 상기 가이드(G)의 상부측에 코어(22)가 고정되고 가이드(G)의 하부측에는 자기력에 의해 상승하고 탄성력에 의해 하강하는 플런저(23)에 의해 노즐(30)이 개폐되는 구조로 이루어진다.

이러한 종래의 인서트는 보빈(21)측에 가이드(G)가 결합 설치됨으로써 보빈(21)의 코일에 전류가 흘러 코어(22)가 발생시키는 자기력에 의해 플런저(23)가 상승하는 과정에서 상기 가이드(G)로 인해 플런저(23)를 상승시키는 자기력이 약화되는 문제점이 있다.

그리고 상기한 가이드(G)를 결합하고 지지하기 위한 디스크(D)와 같은 부품의 개수가 많아지고 그만큼 결합되는 부위가 증가함에 따라 터미널(10)에 인서트 시킨 후 사출성형 시 발생되는 압력으로 부품들이 손상되거나 결합 부위의 증가에 따른 공차가 늘어나게 되어 오작이 발생하게 되는 문제점이 있다.

이와 함께 플런저(23)의 승강 시 플런저(23)와 코어(22) 사이에 진공상태가 발생하여 노즐(30)의 개폐가 원활히 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

아울러 가이드(G)와 플런저(23)의 마찰로 인한 열 발생되며, 이로 인해 플런저(23)에 설치되는 고무재질의 부품들의 열팽창을 야기하여 플런저(23)의 승강 작동이 온전히 이루어지지 못하는 문제점이 있어 왔다.

이에 따라서 상기한 문제점들을 극복할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 특허등록공보 제10-1156453호 "압축천연가스 연료공급장치"

본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 연료공급방식이 간편하고, 플런저로의 자기력 전달을 향상시켜 플런저의 승강력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 이로 인해 부품 개수를 감소시킬 수 있는 압축천연가스 인젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 플런저 상부의 진공상태를 방지할 수 있는 압축천연가스 인젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 플런저와의 마찰면에 다양한 기능을 발휘할 수 있는 공간을 형성하여 플런저의 마찰을 최소화할 수 있는 압축천연가스 인젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압축천연가스 인젝터는, 솔레노이드 밸브 및 상기 솔레노이드 밸브의 하부에 설치되어 상기 솔레노이드 밸브의 작동에 따라 가스연료를 분사하게 되는 노즐하우징을 포함하는 인젝터에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브는, 보빈 및 상기 보빈에 권취되는 코일을 포함하는 코일어셈블리, 상기 보빈의 상부 측에 삽입 설치되되 삽입되는 부분의 외주면이 보빈의 내주면과 접하도록 설치되며, 길이방향을 따라 연료공급관로가 형성되는 코어 및, 상기 보빈의 하부 측에 길이방향으로 삽입 설치되는 것으로, 상기 연료공급관로와 노즐하우징을 연통시키는 연결관로가 형성되며, 상기 코일어셈블리에 전류가 흐르게 되면 코어 측으로 상승하고, 상기 코일어셈블리에 전류가 차단되면 탄성력에 의해 하강하는 플런저를 포함하여 이루어지며, 상기 노즐하우징은, 상부 측의 외경이 상기 보빈의 내경보다 상대적으로 더 작게 형성되어 상기 플런저의 외주면이 상부 측의 내주면을 타고 승강되어 보빈과 플런저 사이에 공간을 형성시키는 몸체 및, 상기 몸체의 하부 측에 삽입 설치되어 상기 플런저의 상승에 따라 상기 연결관로를 따라 유입되는 가스연료가 분사되며, 상기 플런저의 하강에 따라 가스연료의 분사가 차단되는 노즐을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 플런저는 외주면이 상기 몸체의 상부 측 내주면을 타고 승강되는 상부바디 및, 상기 상부바디의 하부에 형성되되 상기 상부바디의 외경보다 상대적으로 작은 외경을 가지도록 형성되어 상기 몸체와의 사이에 공간의 형성을 가능케 하는 하부바디를 포함하며, 상기 연결관로는, 상기 상부바디의 길이방향을 따라 형성되며 관로상에 플런저를 하강시키기 위한 탄성력을 제공하는 스프링이 설치되는 제1 연결관로 및, 상기 하부바디의 폭방향을 따라 형성되되 상기 제1 연결관로와 하부바디의 외부를 연통시킬 수 있도록 형성되는 제2 연결관로를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 함께 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 상기 상부바디의 상부면에는 둘레를 따라 제1 설치홈부가 형성되며, 상기 제1 설치홈부에는 상부시트가 설치되어 플런저의 상승으로 인한 코어와의 충격을 완화할 수 있게 되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

플런저의 승강력이 향상됨으로써, 고압 상태의 가스연료가 분사되는 과정에서 오작동 없이 분사량의 제어가 가능해지며 종래보다 플런저의 치수를 줄일 수 있게 되어 압축천연가스 인젝터의 경량화를 구현할 수 있는 이점이 있다..

그리고 부품 개수를 줄일 수 있게 됨으로써, 결합 부위를 감소시켜 공차를 줄일 수 있고 인서트 사출 성형 시 오작 발생율을 저감시킬 수 있는 이점이 있다.

이와 함께 플런저와 코어 사이의 진공상태가 발생되는 것을 방지할 수 있게 됨으로써, 압축천연가스 인젝터의 오작동을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한 플런저와의 마찰면에 다양한 기능을 발휘할 수 있는 공간을 형성하여 플런저의 마찰을 최소화할 수 있게 됨으로써, 가스연료를 이용한 공압베어링을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 마찰열에 의한 고무재질 부품의 열 팽창을 방지하여 플런저의 승강을 더욱 효율적으로 유도할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래의 인젝터를 단면도로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 압축천연가스 인젝터를 단면도로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 "A" 및 "B"를 확대하여 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도 2 내지 도 3을 바탕으로 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 압축천연가스 인젝터는 차량의 엔진에 가스연료를 분사시키기 위한 것으로 솔레노이드 밸브(300) 및 상기 솔레노이드 밸브(300)의 하부에 설치되어 솔레노이드 밸브(300)의 작동에 따라 가스연료를 분사하게 되는 노즐하우징(500)이 터미널(100)에 인서트되어 이루어진다.

먼저 상기 솔레노이드 밸브(300)는 자기력을 발생시켜 노즐하우징(500)에 설치되는 노즐(530)을 개방 또는 차단하여 가스연료를 목표한 만큼의 정량 공급 가능케 하기 위해 코일어셈블리(310), 코어(330) 및 플런저(350)를 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 코어(330)와 플런저(350)는 플런저(350)로의 자기력 전달을 향상시켜 플런저(350)의 승강력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 이로 인해 부품 개수를 감소시킬 수 있게끔 하기 위해 다음과 같은 구조를 이루게 된다.

상기 코일어셈블리(310)는 보빈(311) 및 상기 보빈(311)에 권취되는 코일(312)로 이루어진다.

그리고 상기 코어(330)는 보빈(311)의 상부측에 삽입 설치되되 코어(330)가 보빈(311)에 삽입되는 부분의 외주면이 보빈(311)의 내주면과 접하도록 설치된다. 그리고 길이방향을 따라 중앙을 관통하는 연료공급관로(331)가 형성되어 탑 피드(top feed) 타입으로 내부로의 연료공급을 가능케 함으로써 보텀 피드(botoom feed) 타입 등의 다른 방식에 비해 연료를 공급하기 위한 라인의 구성이 간편하게 되어 저비용을 실현할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.

이와 함께 상기 플런저(350)는 보빈(311)의 하부측에 삽입 설치되는 것으로, 상기 연료공급관로(331)와 노즐하우징(500)을 연통시키는 연결관로가 형성된다. 그리고 상기 코일어셈블리(310)에 전류가 흐르게 되면 플런저(350)가 코어(330) 측으로 상승하고, 상기 코일어셈블리(310)에 흐르던 전류가 차단되면 탄성력에 의해 하강하게 되는 구조로 이루어진다.

아울러 상기 노즐하우징(500)은 공급되는 가스연료를 분사하기 위해 몸체(510) 및 노즐(530)을 포함하여 이루어진다. 상기 솔레노이드 밸브(300)의 구조와 연계되어 플런저(350)로의 자기력 전달을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 플런저(350)와의 마찰면에 다양한 기능을 발휘할 수 있는 공간을 형성하여 플런저(350)의 마찰을 최소화할 수 있도록 다음과 같은 구조를 이루게 된다.

상기 몸체(510)는 내부에 플런저(350)와 노즐(530)이 설치될 수 있도록 관형으로 형성된다. 이러한 몸체(510)의 상부 측에는 외경이 보빈(311)의 내경보다 상대적으로 작게 이루어지는 소경내측부가 형성되어 소경내측부의 상부측이 보빈(311)에 삽입 설치됨으로써, 플런저(350)의 외주면이 소경내측부의 내주면을 타고 승강되어 보빈(311)과 플런저(350) 사이에 공간(S1)을 형성시킬 수 있게 된다.

그리고 상기 노즐(530)은 몸체(510)의 하부측에 삽입 설치되며 내부 중앙에 길이방향을 따라 연료분사관로(531)가 직경의 변화를 통해 유량을 제어할 수 있게끔 형성되어 플런저(350)의 상승에 따라 연결관로로 유입된 가스연료가 연료분사관로(531)를 통해 분사되며, 상기 플런저(350)의 하강에 따라 연료분사관로(531)가 차단되어 가스연료의 공급이 차단된다.

상기한 바와 같이 이루어지는 솔레노이드 밸브(300)와 노즐하우징(500)의 구조에 의해 보빈(311)과 몸체(510)에 걸쳐 가이드가 구비되었던 종래 기술보다 상대적으로 플런저(350)의 승강력이 향상됨으로써 고압 상태의 가스연료가 분사되는 과정에서 오작동 없이 분사량의 제어가 가능해지는 효과 및, 인젝터의 부품 개수를 줄일 수 있게 됨으로써 결합 부위를 감소시켜 공차를 줄일 수 있고 솔레노이드 밸브(300)와 노즐하우징(500)을 터미널에 인서트 사출할 시 오작 발생율을 저감시킬 수 있는 효과와 더불어 종래보다 플런저(350)의 치수를 줄일 수 있게 되며 이로 인해 경량화를 구현할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.

다음에서는 본 발명에 따른 플런저(350)를 더욱 자세히 설명하기로 한다.

상기 플런저(350)는 상부바디(351) 및 하부바디(354)로 구분되어 이루어진다. 이러한 상기 상부바디(351)는 외주면이 몸체(510)의 소경내측부를 타고 승강되며, 상기 하부바디(354)는 상부바디(351)의 하부에 형성되되 상기 상부바디(351)의 외경보다 상대적으로 작은 외경을 가지도록 형성되어 상기 몸체(510)의 소경내측부 하부와의 사이에 공간(S2)의 형성을 가능케 한다.

이와 함께 상기 플런저(350)의 연결관로는 제1 연결관로(352) 및 제2 연결관로(353)를 포함하여 이루어진다. 상기 제1 연결관로(352)는 상부바디(351)의 길이방향을 따라 중앙에 형성되며 관로상에는 플런저(350)를 하강시키기 위한 탄성력을 제공하는 스프링이 설치된다. 그리고 상기 제2 연결관로(353)는 하부바디(354)의 폭방향을 따라 관통하도록 형성되되 상기 제1 연결관로(352)와 하부바디(354)의 외부를 연통시킬 수 있도록 형성된다.

이와 같은 탑 피드 타입의 연료공급과 플런저(350)의 구조로 인해 상부바디(351)와 하부바디(354)의 외경 차이로 형성되는 공간과 제1 연결관로(352) 및 제2 연결관로(353)가 상호 연통됨으로써 플런저(350)의 승강에 따라 연료공급관로(331)를 통해 유입되는 가스연료가 일방향으로 유동되는 것을 방지할 수 있게 됨으로써 플런저(350)의 승강에 따른 진공발생을 방지할 수 있는 데 기여할 수 있게 되는 것이다. 이로 인해 본 발명에 따른 압축천연가스 인젝터의 오작동을 미연에 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.

또한 상기 공간(S1, S2) 각각이 형성됨으로써, 플런저의 마찰면적을 최소화할 수 있게 되고, 각각의 공간(S1, S2) 가스연료의 유입에 따른 공압베어링을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 마찰열에 의한 고무재질 부품(후술되는 상부시트 및 하부시트는 수소첨가 니트릴고무(HNBR) 재질로 형성된다.)의 열 팽창을 방지하여 플런저(350)의 승강을 방해하는 요소들을 차단하여 플런저(350)의 승강을 더욱 효율적으로 유도할 수 있는 이점이 있다.

아울러 상기 플런저(350)에는 상부시트(355)와 하부시트(356)가 설치되어 승강에 따른 충격을 완화하고 노즐(530)의 차단 시 기밀성능을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 상부시트(355)는 상부바디(351)의 상부면에 둘레를 따라 형성되는 제1 설치홈부에 삽입 설치되어 플런저(350)의 상승으로 인한 코어(330)와의 충격을 완화시킨다.

그리고 상기 하부시트(356)는 하부바디(354)의 하부면에 설치되는데 상기 하부바디(354)의 하부면에는 하부시트(356)의 상부측이 삽입 설치되는 제2 설치홈부가 형성된다. 이러한 상기 하부시트(356)의 하부면에는 돌출링부가 하부시트(356)의 둘레를 따라 볼록하게 형성되어 플런저(350)의 하강 시 노즐(530)과의 기밀 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

마지막으로 본 발명은 상기 플런저(350)의 승강 시 몸체(510)의 소경내측부와 기계적 마찰을 저감시키기 위해 상기 플런저(350)는 베어링수단(미도시)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직할 것이다.

이러한 베어링수단은 링홈부(미도시) 및 베어링볼(미도시)을 포함하여 이루어진다. 상기 링홈부는 상부바디(351)의 외주면에 상부바디의 길이방향을 따라 다수개로 형성되는 것으로, 상부바디(351) 외주면에 둘레를 따라 단면이 반원보다 상대적으로 더 긴 원호형이 되도록 오목하게 형성된다. 이와 함께 상기 베어링볼은 각각의 링홈부의 내부에 구비되되 다수개로 상호 간에 조밀하게 밀착배치 되는 것으로, 구형으로 형성되되 직경이 링홈부의 반경보다 미세하게 작게끔 형성되어 상부바디(351)의 기계적 마찰을 조금이라도 줄일 수 있게끔 한다.

이상과 같이 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시된 도면으로 상세히 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계의 통상적인 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

100: 터미널
300: 솔레노이드 밸브
310: 코일어셈블리
311: 보빈
312: 코일
330: 코어
331: 연료공급관로
350: 플런저
351: 상부바디
352: 제1 연결관로
353: 제2 연결관로
354: 하부바디
355: 상부시트
356: 하부시트
500: 노즐하우징
510: 몸체
530: 노즐

Claims (3)

1. 솔레노이드 밸브 및 상기 솔레노이드 밸브의 하부에 설치되어 상기 솔레노이드 밸브의 작동에 따라 가스연료를 분사하게 되는 노즐하우징을 포함하는 인젝터에 있어서,
   상기 솔레노이드 밸브는,
   보빈 및 상기 보빈에 권취되는 코일을 포함하는 코일어셈블리,
   상기 보빈의 상부 측에 삽입 설치되되 삽입되는 부분의 외주면이 보빈의 내주면과 접하도록 설치되며, 길이방향을 따라 연료공급관로가 형성되는 코어 및,
   상기 보빈의 하부 측에 길이방향으로 삽입 설치되는 것으로, 상기 연료공급관로와 노즐하우징을 연통시키는 연결관로가 형성되며, 상기 코일어셈블리에 전류가 흐르게 되면 코어 측으로 상승하고, 상기 코일어셈블리에 전류가 차단되면 탄성력에 의해 하강하는 플런저를 포함하여 이루어지며,
   상기 노즐하우징은,
   상부 측의 외경이 상기 보빈의 내경보다 상대적으로 더 작게 형성되어 상기 플런저의 외주면이 상부 측의 내주면을 타고 승강되어 보빈과 플런저 사이에 공간을 형성시키는 몸체 및,
   상기 몸체의 하부 측에 삽입 설치되어 상기 플런저의 상승에 따라 상기 연결관로를 따라 유입되는 가스연료가 분사되며, 상기 플런저의 하강에 따라 가스연료의 분사가 차단되는 노즐을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축천연가스 인젝터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 플런저는,
   외주면이 상기 몸체의 상부 측 내주면을 타고 승강되는 상부바디 및,
   상기 상부바디의 하부에 형성되되 상기 상부바디의 외경보다 상대적으로 작은 외경을 가지도록 형성되어 상기 몸체와의 사이에 공간의 형성을 가능케 하는 하부바디를 포함하며,
   상기 연결관로는,
   상기 상부바디의 길이방향을 따라 형성되며 관로상에 플런저를 하강시키기 위한 탄성력을 제공하는 스프링이 설치되는 제1 연결관로 및,
   상기 하부바디의 폭방향을 따라 형성되되 상기 제1 연결관로와 하부바디의 외부를 연통시킬 수 있도록 형성되는 제2 연결관로를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축천연가스 인젝터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 상부바디의 상부면에는 둘레를 따라 제1 설치홈부가 형성되며,
   상기 제1 설치홈부에는 상부시트가 설치되어 플런저의 상승으로 인한 코어와의 충격을 완화할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 압축천연가스 인젝터.

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