KR20040038080A - 커먼레일 엔진용 인젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 니들의 반달형홈 하측 외면을 바디로부터 이격시켜 갭을 형성하도록 한 인젝터를 제공함으로써, 인젝터의 조립후 인젝터 사용의 초기에 발생하는 불안정한 상태를 해소하여 동일한 제어신호에 대한 안정된 수준의 연료분사량을 확보하도록 함으로써, 배출가스 성능의 안정화를 기할 수 있도록 한다.

Description

커먼레일 엔진용 인젝터{injector for a common rail direct injection engine}

본 발명은 커먼레일 엔진에서 연료를 연소실에 분사하는 인젝터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인젝터의 노즐부위의 구조에 관한 기술이다.

커먼레일 엔진은 고압의 연료를 연소실에 직접 분사하는 방식의 디젤엔진으로서, 일반적인 연료공급시스템은 도 1에 도시된 바와 같다.

즉, 연료탱크(100)의 연료를 고압펌프(102)에서 펌핑하여 커먼레일(104)에 공급하고, 상기 커먼레일(104)은 연소실마다 설치된 인젝터(106)에 공통으로 연결되어 소정의 압력을 유지하면서 인젝터(106)에 연료를 공급하며, ECU(108)는 상기 커먼레일(104) 의 압력 및 엔진의 각종 정보를 센서류(109)를 통해 입력 받아 연산한 후 상기 인젝터(106)의 분사량 및 분사시기 등을 제어하도록 되어 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 인젝터(106)는 그 사용기간이 경과함에 따라 ECU(108)에서 동일한 니들밸브 개방시간을 인가하는 제어신호를 제공하더라도 분사되는 연료량은 변화되는 성질을 가지고 있다.

이는 인젝터(106)를 구성하고 있는 각 부품들의 마모 및 자리잡기 등에 기인한 것으로서, 이와 같은 인젝터(106)의 연료분사량 변화는 특히 배출가스의 수준을 크게 변화시키는 요인으로 작용하게 된다.

상기한 바와 같이 동일한 제어신호에 대하여도 인젝터(106)의 연료분사량이 변화되는 현상은 인젝터(106)를 조립한 초기에는 더욱 심하게 발생되는데, 인젝터를 납품받아 조립 및 품질 점검시에 이미 일정한 규제치를 초과하여 엔진의 배출가스 성능에 큰 악영향을 미치는 문제점이 있다.

한편, 후술할 본 발명과의 비교를 위하여 종래 기술에 의한 인젝터(106)의 노즐부위 구조를 살펴보면, 인젝터 노즐부위 외곽을 이루는 바디(110)와, 상하로 섭동하여 연료를 분사하는 니들(112)이 서로 접촉하여 있는데, 니들(112)에는 반달형홈(114)이 형성되어 고속 작동에 따른 수평방향 유동을 억제하도록 유체시트(hydraulic seat)를 형성하는 구조를 취하고 있으며, 실질적으로 바디(110)와 접촉되는 니들(112)의 씰링(sealing)부위는 상기 반달형홈(114) 상부 모서리에서 바디(110)와 선접촉하고, 상기 반달형홈(114) 하부 모서리부터는 바디(110)와 니들(112)의 면이 평행하게 서로 면접촉하고 있는 상태이다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 인젝터의 조립후 인젝터 사용의 초기에 발생하는 불안정한 상태를 해소하여 동일한 제어신호에 대한 안정된 수준의 연료분사량을 확보하도록 함으로써, 배출가스 성능의 안정화를 기할 수 있도록 한 커먼레일 엔진용 인젝터를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 커먼레일 엔진의 연료공급 시스템을 설명한 도면,

도 2는 종래 기술에 의한 커먼레일 엔진용 인젝터의 노즐부위 확대도,

도 3은 본 발명에 의한 커먼레일 엔진용 인젝터의 노즐부위 확대도,

도 4는 본 발명에 의한 커먼레일 엔진용 인젝터의 작동을 설명한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 니들3; 바디

7; 반달형홈G; 갭

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 커먼레일 엔진용 인젝터는 니들의 반달형홈 상부 모서리는 바디와 선접촉하며;

니들의 반달형홈 하부 모서리로부터 하측의 니들의 외면은 바디의 내면으로부터 소정간격 갭을 이루도록 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 커먼레일 엔진의 인젝터의 노즐부위를 확대하여 도시한 것으로서, 특별히 종래와 다른 구성은 니들(1)의 하측 외면이 바디(3)와 소정의 갭(G)을 형성하고 있다는 점이다.

보다 구체적으로 살펴보면, 니들(1)의 반달형홈(7) 상부 모서리는 바디(3)와 선접촉하며, 니들(1)의 반달형홈(7) 하부 모서리로부터 하측의 니들(1)의 외면은 바디(3)의 내면으로부터 소정간격 갭(G)을 이루도록 형성되어 있다.

특히, 본 실시예에서는 상기한 니들(1)의 반달형홈(7) 하부 모서리로부터 하측의 니들(1)의 외면은 인젝터의 하측으로 내려갈수록 바디(3)의 내면에 대하여 벌어지도록 내측으로 경사지게 형성하였다.

여기서, 상기한 니들(1)의 반달형홈(7) 하부 모서리로부터 하측의 니들(1)의 외면과 바디(3) 사이의 소정의 갭(G)은 0.13㎛에서 2.0㎛ 사이로 형성하도록 한다.

이는 인젝터의 내구 신뢰성을 확보하기 위하여 중요하게 관리되어야 하는 치수 조건이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 인젝터의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

인젝터에 ECU의 니들밸브 개방 제어신호가 인가되면 니들(1)은 상측으로 이동하게 되는데, 그 이동초기에 상기 반달형홈(7)의 상부 모서리가 바디(3)와의 사이에 공간을 형성하면서 유입되는 연료는 짧은 순간이지만 상기 반달형홈(7) 내에서 압력을 형성하게 되는데, 상기 반달형홈(7)의 구조상 반달형홈(7)의 상방 투영면이 유입된 연료에 의한 압력에 의해 니들(1)을 상방으로 움직이게 하는 힘 F를 발생시키게 한다(도 4참조).

이와 같이 작용하는 힘 F는 니들(1)의 리프트량에 큰 영향을 주게 되는데, 이는 니들(1)은 초기에 상승하도록 들린 후에는 자유비행으로 스토퍼까지 이르게 되어 있기 때문이다.

특히, 배출가스의 관리가 필요한 연료량의 영역에서는 상기 니들(1)이 스토퍼에 이르지 않는데, 이 경우에는 상기 힘 F는 니들(1)의 리프트량에 매우 큰 영향을 미치는 요소가 된다.

종래에는 상기한 바와 같이 반달형홈(7)으로 유입되는 연료에 의한 힘 F의 크기가 지나치게 커서 니들(1)의 리프트량이 적절히 조절되지 못했던 것으로, 본 발명에 따른 인젝터에서는 상기 힘 F를 적절히 저감시키도록 한 것이다.

즉, 상기 니들(1)의 반달형홈(7)으로 유입되는 연료가 니들(1)을 상방으로 미는 힘 F를 발생시키기 전에 원활하게 상기 갭(G)을 통해 배출시키도록 하는 것이다.

따라서, 니들(1)은 거의 ECU에서 제공된 제어신호에 의해서만 리프트되므로 ECU가 계산한 정확한 양의 연료분사량이 얻어지게 되는 것이다.

물론, 상기와 같이 ECU가 판단한 정확한 연료분사량이 확보되면, 엔지의 배출가스 성능은 원하는 수준으로 안정적으로 확보될 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 니들의 반달형홈 하측 외면을 바디로부터 이격시켜 갭을 형성하도록 한 인젝터를 제공함으로써, 인젝터의 조립후 인젝터 사용의 초기에 발생하는 불안정한 상태를 해소하여 동일한 제어신호에 대한 안정된 수준의 연료분사량을 확보하도록 함으로써, 배출가스 성능의 안정화를 기할 수 있도록 한다.

Claims (3)

1. 니들의 반달형홈 상부 모서리는 바디와 선접촉하며;

   니들의 반달형홈 하부 모서리로부터 하측의 니들의 외면은 바디의 내면으로부터 소정간격 갭을 이루도록 형성된 것

   을 특징으로 하는 커먼레일 엔진용 인젝터.
2. 제1항에 있어서,

   상기한 니들의 반달형홈 하부 모서리로부터 하측의 니들의 외면은 인젝터의 하측으로 내려갈수록 바디의 내면에 대하여 벌어지도록 내측으로 경사지게 형성된 것

   을 특징으로 하는 커먼레일 엔진용 인젝터.
3. 제1항에 있어서,

   상기한 니들의 반달형홈 하부 모서리로부터 하측의 니들의 외면과 바디 사이의 갭은 0.13㎛에서 2.0㎛ 사이인 것

   을 특징으로 하는 커먼레일 엔진용 인젝터.