KR101154579B1

KR101154579B1 - 엔진의 인젝터홀 구조

Info

Publication number: KR101154579B1
Application number: KR1020100117148A
Authority: KR
Inventors: 최창렬; 이성수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2012-06-08
Also published as: US20120125293A1; KR20120055412A; CN102477925B; CN102477925A

Abstract

본 발명은 입구(1)로부터 출구(3)를 향하여 직선적으로 좁아지며 형성된 벽면(5)과; 상기 입구(1)와 평행한 원형을 이루며 상기 벽면(5)에서 돌출되게 형성된 텀블형성돌기(7)를 포함한 인젝터홀을 제공하여, 연소실 내에 텀블을 유도하여 연료와 공기의 충분한 혼합효율을 확보할 수 있도록 하면서도 충분한 유량의 연료를 분사할 수 있도록 함으로써, 엔진의 높은 출력을 확보하면서도 연비에 유리하고 배기가스 중의 유해성분이 저감될 수 있도록 한다.

Description

엔진의 인젝터홀 구조{Injector Hole Structure for Engine}

본 발명은 엔진의 인젝터홀 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소실 내에 연료를 직접 분사하는 인젝터에 형성되어 충분한 분사유량을 확보하면서도 공기와 연료의 혼합효율이 향상될 수 있도록 하는 인텍터홀의 구조에 관한 기술이다.

디젤엔진의 인젝터는 물론, GDI엔진 등과 같은 최신형 엔진에서도 인젝터가 연료를 연소실 내에 직접 분사하도록 된 경우가 많다.

상기한 바와 같이 연소실 내에 직접 연료를 분사하는 인젝터는 엔진의 연소작용에 충분한 유량의 연료를 분사할 수 있어야 하며, 아울러 분사되는 연료가 짧은 시간 내에 공기와 충분한 혼합이 이루어져 연소에 보다 유리한 상태로 되도록 해야 한다.

즉, 엔진의 충분한 출력을 확보하기 위해서는 상기 인젝터의 인젝터홀을 통해 원하는 출력에 상응하는 충분한 유량의 연료가 분사될 수 있어야 하며, 엔진의 연비를 향상시키고 배기가스의 유해물질을 저감시키기 위해서는 연료와 공기의 혼합효율이 좋아서 가급적 분사된 연료의 완전연소를 도모하여야 하는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 필요성에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 연소실 내에 텀블을 유도하여 연료와 공기의 충분한 혼합효율을 확보할 수 있도록 하면서도 충분한 유량의 연료를 분사할 수 있도록 함으로써, 엔진의 높은 출력을 확보하면서도 연비에 유리하고 배기가스 중의 유해성분이 저감될 수 있도록 한 엔진의 인젝터홀 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 인젝터홀 구조는

입구로부터 출구를 향하여 직선적으로 좁아지며 형성된 벽면과;

상기 입구와 평행한 원형을 이루며 상기 벽면에서 돌출되게 형성된 텀블형성돌기;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 엔진의 인젝터홀 구조는

상기 입구와 평행한 원형을 이루며 상기 벽면에서 함몰되게 형성된 텀블형성홈;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 인젝터에 형성되는 인젝터홀 내부에 텀블형성돌기 또는 텀블형성홈을 형성하여, 연소실 내에 텀블을 유도하여 연료와 공기의 충분한 혼합효율을 확보할 수 있도록 하면서도 충분한 유량의 연료를 분사할 수 있도록 함으로써, 엔진의 높은 출력을 확보하면서도 연비에 유리하고 배기가스 중의 유해성분이 저감될 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 인젝터홀 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 인젝터홀의 효과를 종래와 비교 설명한 그래프,
도 3 내지 도 5는 각각 본 발명의 다른 실시예들을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명 실시예의 인젝터홀은 입구(1)로부터 출구(3)를 향하여 직선적으로 좁아지며 형성된 벽면(5)과; 상기 입구(1)와 평행한 원형을 이루며 상기 벽면(5)에서 돌출되게 형성된 텀블형성돌기(7)를 포함한다.

즉, 인젝터에는 상기한 바와 같은 구조의 인젝터홀(9)이 적어도 하나 이상 형성되어 연소실에 장착됨으로써, 연료를 분사하면, 충분한 유량의 연료가 연소실 내에서 텀블을 형성하게 되는 것이다.

상기 입구(1)와 출구(3)는 동심축 상에 배치되고, 상기 텀블형성돌기(7)는 상기 입구(1) 측으로부터 돌기형성부(11)와 돌기유지부(13) 및 돌기소멸부(15)가 차례로 연결되어 형성된 구조이다.

상기 입구(1)의 직경을 D, 출구(3)의 직경을 d, 상기 입구(1)와 출구(3) 사이의 거리를 L, 상기 돌기유지부(13)의 길이를 L1, 상기 벽면(5)을 따라 측정된 상기 텀블형성돌기(7)의 길이를 L2, 상기 돌기형성부(11)와 돌기유지부(13) 사이의 각도를 a1, 상기 돌기형성부(11)와 돌기유지부(13) 사이의 각도를 a2, 상기 벽면(5)으로부터 상기 돌기유지부(13)까지의 최대거리를 h라고 할 때, 상기 인젝터홀(9)의 구조는 다음의 수식,

-(D+d)/2 < h < (D+d)/2,

90 ≤ a1 < 180도,

90 ≤ a2 < 180도,

L1 ≤ L2,

L2 < L을 만족한다.

즉, 대체로 도 1에 예시된 것과 유사한 형상의 텀블형성돌기(7)가 상기 인젝터홀(9) 내에 하나의 원형 띠를 형성하며 돌출된 구조인 것으로, 분사되는 연료는 충분한 양이 상기 인젝터홀(9)을 통과하면서 상기 텀블형성돌기(7)에 의해 유동에 영향을 받아 연소실에서 보다 원활하게 텀블을 형성하면서 공기와 혼합되는 것이다.

도 2는 상기한 바와 같이 형성된 인젝터홀(9)을 가진 인젝터로 연료를 분사하는 엔진에서 발생되는 배기가스 중의 유해물질인 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(Particulates)을, 상기 텀블형성돌기(7)가 구비되지 않은 동일한 크기의 인젝터홀(9)을 가진 인젝터로 연료를 분사하는 엔진의 것들과 비교한 시험 결과 그래프로서, 질소산화물이 20% 정도 감소하고 입자상 물질이 35 내지 40% 정도 감소한 것을 알 수 있다.

본 실시예에서, 상기 벽면(5)과 상기 돌기형성부(11), 상기 돌기형성부(11)와 상기 돌기유지부(13), 상기 돌기유지부(13)와 상기 돌기소멸부(15) 및 상기 돌기소멸부(15)와 상기 벽면(5) 사이는 서로 각지게 연결된 구조로 되어 있는데, 이와 달리 상기 벽면(5)과 상기 돌기형성부(11), 상기 돌기형성부(11)와 상기 돌기유지부(13), 상기 돌기유지부(13)와 상기 돌기소멸부(15) 및 상기 돌기소멸부(15)와 상기 벽면(5) 사이들 중 적어도 한 곳 이상은 부드러운 곡면으로 연결되고, 나머지만 서로 각지게 연결되거나, 모두가 부드러운 곡면을 이루도록 형성될 수도 있을 것이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 상기 텀블형성돌기(7)가 상기 입구(1)로부터 상기 출구(3) 사이에 다수개가 형성된 예이다. 즉 상기 텀블형성돌기(7)가 2개가 구비된 것인데, 물론, 이외에 더 많은 수가 형성될 수도 있을 것이다.

또한, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 상기 텀블형성돌기(7) 대신에 텀블형성홈(17)이 구비된 것이다.

즉, 도 4의 실시예는 입구(1)로부터 출구(3)를 향하여 직선적으로 좁아지며 형성된 벽면(5)과, 상기 입구(1)와 평행한 원형을 이루며 상기 벽면(5)에서 함몰되게 형성된 텀블형성홈(17)을 포함하여 구성된다.

상기 입구(1)와 출구(3)는 동심축 상에 배치되고, 상기 텀블형성홈(17)은 상기 입구(1)측으로부터 홈형성부(19)와 홈유지부(21) 및 홈소멸부(23)가 차례로 연결되어 형성된 구조이다.

상기 입구(1)의 직경을 D, 출구(3)의 직경을 d, 상기 입구(1)와 출구(3) 사이의 거리를 L, 상기 홈유지부(21)의 길이를 RL1, 상기 벽면(5)을 따라 측정된 상기 텀블형성홈(17)의 길이를 RL2, 상기 홈형성부(19)와 홈유지부(21) 사이의 각도를 Ra1, 상기 홈형성부(19)와 홈유지부(21) 사이의 각도를 Ra2, 상기 벽면(5)으로부터 상기 홈유지부(21)까지의 최대거리를 Rh라고 할 때, 상기 인젝터홀(9)의 구조는 다음의 수식,

-(D+d)/2 < Rh < (D+d)/2,

90 ≤ Ra1 < 180도,

90 ≤ Ra2 < 180도,

RL1 ≤ RL2,

RL2 < L을 만족한다.

물론, 상기 텀블형성홈(17)은 상기 입구(1)로부터 상기 출구(3) 사이에 도 4와 같이 한 개만 형성될 수도 있고 도 5와 같이 다수개가 형성될 수도 있을 것이다.

또한, 본 실시예에서 상기 벽면(5)과 상기 홈형성부(19), 상기 홈형성부(19)와 상기 홈유지부(21), 상기 홈유지부(21)와 상기 홈소멸부(23) 및 상기 홈소멸부(23)와 상기 벽면(5) 사이는 서로 각지게 연결된 구조인데, 이와 달리 상기 벽면(5)과 상기 홈형성부(19), 상기 홈형성부(19)와 상기 홈유지부(21), 상기 홈유지부(21)와 상기 홈소멸부(23) 및 상기 홈소멸부(23)와 상기 벽면(5) 사이들 중 적어도 한 곳 이상은 부드러운 곡면으로 연결되고, 나머지는 서로 각지게 연결된 구조를 가질 수도 있을 것이며, 또는 모든 연결부가 부드러운 곡면으로 연결될 수도 있을 것이다.

1; 입구
3; 출구
5; 벽면
7; 텀블형성돌기
9; 인젝터홀
11; 돌기형성부
13; 돌기유지부
15; 돌기소멸부
17; 텀블형성홈
19; 홈형성부
21; 홈유지부
23; 홈소멸부

Claims

입구로부터 출구를 향하여 직선적으로 좁아지며 형성된 벽면과;
상기 입구와 평행한 원형을 이루며 상기 벽면에서 돌출되게 형성된 텀블형성돌기;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 인젝터홀 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 입구와 출구는 동심축 상에 배치되고;
상기 텀블형성돌기는 상기 입구 측으로부터 돌기형성부와 돌기유지부 및 돌기소멸부가 차례로 연결되어 형성된 것
을 특징으로 하는 엔진의 인젝터홀 구조.
청구항 2에 있어서,
상기 입구의 직경을 D, 출구의 직경을 d, 상기 입구와 출구 사이의 거리를 L, 상기 돌기유지부의 길이를 L1, 상기 벽면을 따라 측정된 상기 텀블형성돌기의 길이를 L2, 상기 돌기형성부와 돌기유지부 사이의 각도를 a1, 상기 돌기형성부와 돌기유지부 사이의 각도를 a2, 상기 벽면으로부터 상기 돌기유지부까지의 최대거리를 h라고 할 때, 상기 인젝터홀의 구조는 다음의 수식,
-(D+d)/2 < h < (D+d)/2,
90 ≤ a1 < 180도,
90 ≤ a2 < 180도,
L1 ≤ L2,
L2 < L
을 만족하는 것을 특징으로 하는 엔진의 인젝터홀 구조.
청구항 3에 있어서,
상기 텀블형성돌기는 상기 입구로부터 상기 출구 사이에 다수개가 형성되는 것
을 특징으로 하는 엔진의 인젝터홀 구조.
청구항 4에 있어서,
상기 벽면과 상기 돌기형성부, 상기 돌기형성부와 상기 돌기유지부, 상기 돌기유지부와 상기 돌기소멸부 및 상기 돌기소멸부와 상기 벽면 사이는 서로 각지게 연결된 것
을 특징으로 하는 엔진의 인젝터홀 구조.
청구항 4에 있어서,
상기 벽면과 상기 돌기형성부, 상기 돌기형성부와 상기 돌기유지부, 상기 돌기유지부와 상기 돌기소멸부 및 상기 돌기소멸부와 상기 벽면 사이들 중 적어도 한 곳 이상은 부드러운 곡면으로 연결되고, 나머지는 서로 각지게 연결된 것
을 특징으로 하는 엔진의 인젝터홀 구조.
입구로부터 출구를 향하여 직선적으로 좁아지며 형성된 벽면과;
상기 입구와 평행한 원형을 이루며 상기 벽면에서 함몰되게 형성된 텀블형성홈;
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 인젝터홀 구조.
청구항 7에 있어서,
상기 입구와 출구는 동심축 상에 배치되고;
상기 텀블형성홈은 상기 입구측으로부터 홈형성부와 홈유지부 및 홈소멸부가 차례로 연결되어 형성된 것
을 특징으로 하는 엔진의 인젝터홀 구조.
청구항 8에 있어서,
상기 입구의 직경을 D, 출구의 직경을 d, 상기 입구와 출구 사이의 거리를 L, 상기 홈유지부의 길이를 RL1, 상기 벽면을 따라 측정된 상기 텀블형성홈의 길이를 RL2, 상기 홈형성부와 홈유지부 사이의 각도를 Ra1, 상기 홈형성부와 홈유지부 사이의 각도를 Ra2, 상기 벽면으로부터 상기 홈유지부까지의 최대거리를 Rh라고 할 때, 상기 인젝터홀의 구조는 다음의 수식,
-(D+d)/2 < Rh < (D+d)/2,
90 ≤ Ra1 < 180도,
90 ≤ Ra2 < 180도,
RL1 ≤ RL2,
RL2 < L
을 만족하는 것을 특징으로 하는 엔진의 인젝터홀 구조.
청구항 9에 있어서,
상기 텀블형성홈은 상기 입구로부터 상기 출구 사이에 다수개가 형성되는 것
을 특징으로 하는 엔진의 인젝터홀 구조.
청구항 10에 있어서,
상기 벽면과 상기 홈형성부, 상기 홈형성부와 상기 홈유지부, 상기 홈유지부와 상기 홈소멸부 및 상기 홈소멸부와 상기 벽면 사이는 서로 각지게 연결된 것
을 특징으로 하는 엔진의 인젝터홀 구조.
청구항 10에 있어서,
상기 벽면과 상기 홈형성부, 상기 홈형성부와 상기 홈유지부, 상기 홈유지부와 상기 홈소멸부 및 상기 홈소멸부와 상기 벽면 사이들 중 적어도 한 곳 이상은 부드러운 곡면으로 연결되고, 나머지는 서로 각지게 연결된 것
을 특징으로 하는 엔진의 인젝터홀 구조.