KR950011701B1 - 자동차의 직접 연료 분사장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자동차의 직접 연료 분사장치

제1도는 일반적으로 자동차에 사용되고 있는 인젝터의 측단면도.

제2도는 종래의 연소실 직접 분사장치의 개략도.

제3도는 본 발명에 의한 연료 분사장치의 측단면도.

제4도는 제3도의 A-A선 단면도.

제5도는 제3도의 B-B선 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 밸브몸체 11 : 인젝터

12 : 튜브 13 : 코일

14 : 캡 15 : 밸브

16 : 플런저 17 : 헤드

18 : 통로 19 : 가이드

본 발명은 자동차의 직접 연료 분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 연소실에 미립회된 연료를 직접 분사하여 분사제를 용이하게 함과 아울러 완전연소를 실현할 수 있도록 한 직접 연료 분사장치에 관한 것이다.

2행정 엔진은 피스톤의 왕복시간에 비하여 연료분사 시간이 길기 때문에 일반범용 인젝터(Injector)의 분사시간 제어가 기술상의 난제로 대두하게 된다.

그러나 4행정 엔진은 피스톤이 2왕복하여 1사이클을 이루기 때문에 인젝터의 분사시간 제어가 비교적 용이한 편이다.

그런데 인적터를 사용하는 엔진은 연료의 압력을 이용하여 분사하고 있기 때문에 양호한 무화상태를 얻을 수 없는 문제점이 있으며, 이로 인하여 불완전 연소가 되기 때문에 탄화수소의 발생량이 많아지는 문제점을 갖고 있다.

제1도는 일반자동차에 사용되고 있는 인젝터의 측단면도로서, 밸브몸체(1)의 내측에는 전자 제어장치로 부터 인가되는 분사신호에 의해 자화되는 솔레노이드 코일(Solenoid)(2)이 설치되어 있으며, 이 솔레노이드 코일(2)에 전원을 인가시키기 위한 커넥터(Connector)(3)가 일측에 설치되어 있다.

상기한 솔레노이드 코일(2)의 아래측에는 니들밸브(Needle Valve)(4)가 설치되어 분사구멍(5)을 개폐하도록 되어 있다.

이러한 구성의 인젝터는 연료펌프로부터 공급되는 연료가 니들밸브(4)가 개방될 때 분사구멍(5)을 통하여 분사되어 흡기 매니폴드 내로 들어가 공기와 혼합되는데, 이때 분사되는 연료는 연료펌프로부터 이송되어와 각각의 인젝터로 분배시키는 딜리버리 파이프(Delivery Pipe)내의 압력에 의해 분사되기 때문에 양호한 무화상태를 얻을 수 없는 것이 단점으로 지적되고 있다.

그리고 이러한 구조의 인젝터는 그 구조적인 특징에 의해 연소실 내로 직접 분사되는 것이 아니고, 흡기 매니폴드 내로 분사되기 때문에 연소효율이 떨어지는 문제점이 있으며 분사 연료량이 분사시간에 의해 결정되기 때문에 특히 2행정 엔진의 경우에는 분사시간이 행정시간에 비하여 길기때문에 분사 타이밍을 제어하는 것이 기술상의 난제로 대두되고 있다.

이러한 문제점들을 해소하기 위한 방안이 미국특허 4,693,224호에 소개되고 있다.

이 방안에 의하면 연료 홀딩챔버(6) 내로 압축가스와 연료를 공급하여 이 연료를 압축가스의 압력으로 연소실로 직접 분사되도록 하고 있다.

그런데 이 방식의 연료 분사장치는, 연료공급탱크(7)로부터 직접 연료를 공급받기 때문에 정밀한 분사량의 제어가 불가능하고, 홀딩챔버(6)의 내부형상이 연료의 흐름에 많은 저항을 주도록 되어 있기 때문에 챔버 내의 연료를 완전히 분사시킬 수 없으며, 솔레노이드 밸브(8)의 코일에서 발생하는 열에 의해 고속에서 작동이 불가능하게 챔버내의 압력에 의해 연료탱크(7)로 연료의 역류를 방지하기 위하여 체크밸브(9)를 설치하고 있기 때문에 주변부품이 증가하는 구조상의 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 연료의 미립화를 촉진시켜 완전 연소를 실현함과 아울러 연소실 내로 미립화된 가스를 직접 분사시켜 연소효율을 증가시킴으로써 엔진의 출력을 증대시킬 수 있는 자동차의 직법 연료 분사장치를 제공하는데 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 밸브몸체의 상단에 코일을 설치함과 아울러 이 코일에 의해 자화되는 지지부재를 밸브와 연결되어 있는 플런저의 아래측에 설치하여 밸브의 상하이동을 가능하게하고 상기한 밸브가 위치되는 밸브몸체의 일측에 공기 흐름통로를 뚫어 연료 저장실로 압축공기를 이송시켜 밸브개방시 압축공기 의해 연료가 분사되면서 무화되도록 하는 자동차의 직접 연료 분사장치를 제공하고 있다.

상기한 코일은 밸브몸체의 상측에 위치되는 캡에 의해 보호되며, 이 캡에는 코일에 의해 발열되는 열을 식혀 주는 멍이 뚫려지고 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 의한 연료 분사장치의 측단면도로서, 밸브몸체(10)의 상단에는 일반범용 인젝터(11)가 설치되어 내부에 설치된 튜브(12)와 연통하도록 되어 있다.

상기한 인젝터(11)는 제1도에 도시한 바와 같은 구조를 갖는다.

이 튜브(12)는 코일(13)이 설치되는 캡(14)에 그 일측이 고정되어 있으며, 타측은 밸브(15)의 상단에 뚫려진 구멍으로 끼워져 있다. 상기한 밸브(15)는 그 상단이 코일(13)의 내측에 위치되는 플런저(16)에 너트로 결합되어 함께 이동하도록 되어 있으며, 그 밸브헤드(17)는 포핏(Poppert)형상으로 이루어져 밸브몸체(10)의 선단부에 뚫려지는 통로(18)를 개폐할 수 있도록 되어 있다.

상기한 밸브몸체(10)의 내측면에는 가이드(19)가 위치되어 밸브(15)의 이동을 안내할 수 있도록 되어 있으며, 이 가이드(19)에는 스프링(20)이 탄지되어 상측에 위치되는 밸브 시이트(21)로 플런저(16)를 위쪽으로 밀도록되어 있다.

코일(13)의 위치되는 캡(14)은 이를 수용하기에 적합한 크기로 되어 그 외경이 크게되어 있으며, 이 캡(14)에는 코일(13)에서 발생되는 열을 냉각시켜 주기 위한 공기 흐름통로(22)가 상하에 뚫려져 있다.

밸브몸체(10)에는 일정한 압력의 공기가 유입되는 구멍(23)이 뚫려져 통로(18)로 압축공기를 주입시키도록 되어 있으며, 튜브(12)가 끼워지는 밸브(15)의 통로(24)는 제4도에 도시한 바와같이 다수개의 통로로 분지되어 연료를 확산시키도록 되어 있다.

이들 3개의 통로는 제3도에 도시한 바와 같이 아래쪽으로 경사지게 뚫려져 연료의 역류를 방지할 수 있도록 되어 있으며, 이곳의 밸브는 제5도에 도시한 바와 같이 가로벽(25)이 다수 형성되어 유입되는 공기를 확산시키도록 되어 있다.

이들 가로벽(25)에 의해 통로(26)가 형성되고 있는데, 그 아래측에는 연료저장실(27)이 형성되어 인젝터(11)로부터 분사된 연료를 일시적으로 저장할 수 있도록 되어 있다.

상기한 밸브몸체(10)의 하단은 연소실 내로 위치되어 연료를 분사하도록 설치된다.

이와같이 이루어지는 본 발명의 연료 분사장치는, 구멍(23)을 통하여 일정한 압력의 공기가 유입되어 통로(26)를 경유하여 연료 저장실(27)과 통로(18) 내에 압력을 형성하고 있게 된다.

이러한 상태에서 인젝터(11)가 연료를 분사하게 되면 그 연료는 튜브(12)를 통하여 통로(24)로 빠져 나오면서 다수개의 분지구멍을 통과하게 된다.

이 구멍을 빠져 나온 연료는 압축공기가 유입되어 있는 연료 저장실(27)로 들어가면서 이곳에 있는 공기와 혼합이 이루어지게 된다.

이때 통로(24)로 부터 나누어지는 다수개의 통로가 각각 다른 방향으로 뚫려져 있기 때문에 연료 저장실(27)의 상측으로 유입되는 연료는 골고루 퍼지게 되므로 균일한 혼합을 이룰 수 있다.

이러한 작용에 이해 연료 저장실에는 혼합기가 일정한 압력으로 들어 있게 되는데, 이 상태에서 코일(13)에 전류가 흐르게 되면 코일(13)을 받치고 있는 지지부재(S)가 자화되어 플런저(16)가 아래족으로 끌려오게 된다.

플런저(16)가 아래쪽으로 이동하게 되면 이와 연결되어 있는 밸브(15)가 함께 이동하게 되므로 헤드(17)가 아래측으로 내려가면서 통로(18)가 개방된다.

통로(18)가 개방되면 연료 저장실(27)에 들어 있는 압축공기와 연료는 통로(18)를 통하여 연소실 내로 신속히 들어가게 된다.

이때 연소실 내로 유입되는 연료는 압축공기에 의해 들어가게 되므로 이 과정에서 연료는 미립자로 무화되고, 헤드(17)가 포핏형상으로 되어 있기 때문에 연료분무상태가 고루게 분포된다.

그리고 이와 같은 연료 분사장치는 연료 저장실(27)에 일시적으로 연료를 저장한 상태에서 분사를 하게 되는데, 연료 저장실(27)의 공간이 인젝터(11)에서 분사되는 연료를 저장할 수 있는 이상의 용적이 되기 때문에 짧은 연료 분사시간으로 충분한 연료를 분사시킬 수 있다.

따라서 본 발명이 연료 분사장치는, 2행정 또는 4행정 엔진에 모두 사용할 수 있으며, 연소실에 직접 연료를 분사시키기 때문에 연소효율이 좋고, 미립화된 연료를 분사하기 때문에 완전 연소를 실현 수 있어 배기가스의 유해성분을 감소시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 밸브몸체(10)의 내측에 통로(24)가 뚫려진 밸브(15)가 위치되어 플런저(16)와 연결됨과 아울러 이 플런저(16)의 외측에 지지부재(S)를 자화시키는 코일(13)이 배치되고, 상기한 통로(24)가 인젝터(11)와 튜브(12)로 연결되어 연료 저장실(27)로 연료 공급을 가능하게 하며, 밸브몸체(10)의 일측에 일정한 압력을 갖는 압축공기를 유입시키기 위한 구멍(23)이 뚫려져 상기한 지지부재(S)의 자화에 의해 밸브(15)가 하강하여 이 압축공기의 압력에 의해 연료 저장실(27)내의 연료가 분사되도록 하는 자동차의 직접 연료 분사장치.
2. 제1항에 있어서, 밸브(15)에 뚫려지는 통로(24)는 그 종단이 다수개의 구멍으로 분지됨을 특징으로 하는 자동차의 직접 연료 분사장치.
3. 제2항에 있어서, 다수개의 분자구멍은 아래측으로 경사지게 뚫려짐을 특징으로 하는 자동차의 직접 연료 분사장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밸브(15)의 외주에는 가로벽(25)이 등간격으로 돌출되어 그 사이에 통로(26)가 형성됨을 특징으로 하는 자동차의 직접 연료 분사장치.
5. 제1항에 있어서, 밸브몸체(10)의 위쪽에는 공기 흐름통로(22)가 뚫려진 캡(14)이 설치됨을 특징으로 하는 자동차의 직접 연료 분사장치.