KR100468207B1 - 연료분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인젝터(20)에서 연료주입구(14)를 통해 주입되는 연료를 통과시켜 와류가 발생 되도록 하고, 또한 나선홈(12) 및 테두리홈(13)의 공간단면적이 점차적으로 축소되도록 하여 유속의 증가 및 연료 입자들의 충돌에 의해 미립화가 되도록 함으로써, 인젝터(20)에서 분사된 연료가 연소실에 고르게 퍼져 연소효율 향상 및 미연소가스 발생을 억제하는 연료분사장치에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 인젝터(20)에서 분사되는 연료가 통과 단면적이 점차적으로 축소되는 다수개의 나선홈(12)과 테두리홈(13)을 통과하기 때문에 유체가 통과하는 관의 가는 부분은 굵은 부분보다 속도가 커진다는 유체의 성질과 같이 유속이 증가되고, 연료의 미립화 및 와류가 형성되어 연소실에 분사되도록 하는 나선홈(12)과 테두리홈(13)이 구비된 노즐본체(11)와,

노즐본체(11)를 감싸면서 인젝터(20)와 결합되도록 구성된 노즐케이스(10)로 구성되어 있다.

Description

연료분사장치 {fuel injection apparatus}

본 발명은 연료 분사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료를 미립화 시켜 연소실에 분사함으로써, 연료의 단위체적당 연소효율이 향상되고 출력과 연비가 향상되며 미연소가스를 억제하여 공해물질 발생을 줄일 수 있는 연료 분사장치에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관은 인젝터(injecter)(20)를 이용해 공기와 연료를 적당비율로 혼합하여 연소실에 분사한 후 폭발시켜 피스톤을 밀어 동력을 발생시키는 것이다.그러나 분사과정에서 연료가 연소실 내에 넓게 퍼지지 못할 경우 불완전 연소가 되어 연소효율이 떨어지고 이로 인해 공해물질이 발생되어 대기오염의 원인이 되었으므로 이를 극복하기 위하여 고압으로 연료를 분사하여 연료가 넓게 퍼지도록 하기 위하여 인젝터(20)를 다수개 설치하는 등의 기술이 제안된 바 있다

종래의 연료 분사장치들은 도 7에 도시한 바와 같이 인젝터(20)의 연료관통구(23)에 연료가 일정압 이상으로 주입되면 연료의 압력으로 인해 스프링(24)에 지지되던 니들밸브(22)가 상부로 올라가면서 분사구(21)가 열리고, 이때 연료가 분사구(21)를 통해 연소실로 고압 분사되며, 연료가 분사되어 연료관통구 내의 연료압력이 떨어지면 스프링(24)의 탄성에 의해 니들밸브(22)가 다시 분사구(21)를 막아 연료주입을 차단하다. 이때 연소실내 피스톤이 압축하면서 고압으로 분사된 연료를 폭팔시키는 과정이 반복되어 엔진동력을 발생하고 있다.

종래의 연료 분사장치들은 대부분 연료를 고압으로 분사하는데 국한되었으므로 이는 연료의 입자를 미립화 시키는데 한계가 있었으며, 연료가 미립화 되지 못하므로 연소효율을 높이는데 어려움이 있었다.

발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 인젝터(20)에서 분사되는 연료가 노즐본체의 외면에 나선홈(12)과 테두리홈(13)이 번갈아 형성된 통로를 통과 하도록 하여 연료의 입자들간 충돌을 유도하여 연료를 미립화 시키고,

또한 노즐본체(11)의 연료가 통과하는 공간단면적이 점차적으로 축소되도록 하여 연료의 유속이 증가하고 와류가 형성되도록 하여 연소실에 고르게 분사 되도록 하여 연소 효율을 높이고 미연소 가스를 감소시키는 구성을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명 노즐본체를 나타낸 사시도

도 2는 본 발명 노즐본체가 노즐케이스 내에 삽입되고 인젝터가 노즐케이스에 결합되는 상태를 나타낸 사시도

도 3은 본 발명 노즐본체가 노즐케이스에 결합된 상태를 예시한 단면도

도 4는 본 발명 노즐본체가 노즐케이스에 결합된 상태를 예시한 저면도

도 5는 본 발명 노즐케이스에 노즐본체가 삽입되고 인젝터에 결합된 상태를 나타낸 부분 단면도도 6은 본 발명이 인젝터와 결합되어 작동되는 상태를 예시한 단면도도 7은 기존 인젝터의 작동상태를 예시한 단면도.

<발명의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10: 노즐케이스

11: 노즐본체

12: 나선홈

13: 테두리홈

14: 연료주입구

15: 연결관

16: 최종나선홈

20: 인젝터

21: 분사구: 니들밸브23: 연료관통구24: 스프링

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 인젝터(20)에서 분사되는 연료가 통과 단면적이 점차적으로 축소되는 다수개의 나선홈(12)과 테두리홈(13)을 통과하기 때문에 유체가 통과하는 관의 가는 부분은 굵은 부분보다 속도가 커진다는 유체의 성질과 같이 유속이 증가되고, 연료의 미립화 및 와류가 형성되어 연소실에 분사되도록 하는 나선홈(12)과 테두리홈(13) 그리고 연료주입구(14)가 구성된 노즐본체(11)와,

노즐본체(11)를 감싸면서 인젝터(20)의 분사구(21)와 결합되도록 구성된 노즐케이스(10)로 구성되어 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 노즐본체를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명 노즐본체가 노즐케이스 내에 삽입되고 인젝터가 노즐케이스에 결합되는 상태를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명 노즐본체가 노즐케이스에 결합된 상태를 예시한 단면도이고, 도4는 본 발명 노즐본체가 노즐케이스에 결합된 상태를 예시한 저면도이다.

도 1 내지 도4 에서와 같이 본 발명의 노즐본체(11)의 상단 중앙에는 인젝터(20)의 분사구(21)에서 분사되는 연료를 다수개의 나선홈(12)으로 분리 공급하기 위한 연료주입구(14)가 구성된다. 이 연료주입구(14)에는 다수개의 나선홈(12)과 연결해 주는 연결관(15)이 연결구성되어 연료주입구(14)로 공급되는 연료가 다수개의 나선홈(12)으로 분리되어 공급된다.

노즐본체(11) 하부 외주면에는 방사상으로 형성된 다수개의 나선홈(12)과 나선홈(12) 중간 중간에 다수개의 테두리홈(13)이 구성된다.

나선홈(12)과 테두리홈(13)은 연결관(15)으로 부터 공급된 연료가 통과 하도록 구성되는 것으로서 이들 나선홈(12)과 테두리홈(13)은 입구측에서 출구측으로 가면서 점차적으로 통과단면적이 축소되고, 나선홈(12)이 연속적으로 이어 지지 않게 형성하여 연료가 나선홈(12)과 테두리홈(13)을 통과시 지그재그 형상으로 통과되어 최종적으로 연료가 다수개의 최종나선홈(16)을 통해 연소실내로 분사 되도록 구성 된다.

노즐케이스(10)는 내부에 노즐본체(11)가 삽입되고, 인젝터(20)의 분사구(21)가 노즐본체(11)의 연료주입구(14)에 밀착 고정될 수 있도록, 하부는 노즐본체(11)의 외주면과, 상부는 인젝터(20)와 결합될 수 있도록 상하가 뚫린 원통형의 노즐케이스(10)가 구비된다.

이처럼 구성된 본 발명은 노즐케이스(10)에 노즐본체(11)를 삽입하여 구성하는 것으로 본 발명을 이용한 연료의 분사 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명 노즐케이스에 노즐본체가 삽입되고 인젝터에 결합된 상태를 나타낸 부분 단면도이며, 도 6은 본 발명이 인젝터와 결합되어 작동되는 상태를 예시한 단면도이다.도 5 내지 도 6에서 도시한 바와 같이 노즐케이스(10)의 내부에 노즐본체(11)를 삽입하고 인젝터(20)의 분사구(21)가 연료주입구(14)에 대응 되도록 결합 고정한다.

이처럼 결합 고정된 본 발명은 인젝터(20)에 연료가 일정압 이상으로 주입되면 연료의 압력으로 인해 스프링(24)에 지지되던 니들밸브(22)가 상부로 올라가면서 분사구(21)가 열리고, 이때 연료가 분사구(21)를 통해 노즐본체(11)의 연료주입구(14)로 일정량이 고압으로 주입된다.

주입된 연료는 연결관(15)을 통해 다수개의 나선홈(12)으로 분산 공급되고, 다수개의 나선홈(12)에 공급된 연료는 출구 방향으로 갈수록 통과단면적이 점차적으로 줄어 들기 때문에 유속이 증가하고, 나선홈(12)으로 인해 연료가 나선으로 회전되어 와류가 형성되며, 연료가 나선홈(12)과 테두리홈(13)을 지그재그로 통과 하면서 발생하는 연료입자들간에 충돌로 인하여 연료가 미립화 되는 것으로,

최종적으로 연소실에 분사되는 연료는 유속이 증가되고 입자가 미립화 되며 와류가 형성되어 연소실내에 분사되어 고르게 퍼지기 때문에 연소시 연소효율을 높이고 완전연소를 유도하며 미연소가스를 감소시키는 효과가 있다

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 인젝터(20)에서 분사되는 연료가 통과단면적이 점차적으로 축소되는 다수개의 나선홈(12) 및 다수개의 테두리홈(13)을 통과하기 때문에 유체가 통과하는 관의 가는 부분은 굵은 부분보다 속도가 커진다는 유체의 성질과 같이 유속이 증가되고, 와류의 형성 및 미립화가 되어 연소실내에 분사되어 연소됨으로서, 완전연소를 유도하기 때문에 미연소가스의 발생의 억제 및 연소효율이 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 실시예는 내연기관의 연소장치에 관한 것이나, 일반적인 산업용 연소장치 및 난방용 보일러등의 연소장치에 적용할 수 있는 것은 당연한 것이다.

Claims (1)

1. 인젝터(20)를 통해 연료가 연소실내로 고압으로 분사되는 연료분사장치에 있어서,

   인젝터(20)에서 연료주입구(14)를 통해 주입되는 연료를 다수개의 나선홈(12)으로 분리 공급하기 위한 다수개의 연결관(15)이 구성되고,

   통과단면적이 점차 축소되는 다수개의 나선홈(12)과 테두리홈(13)을 거치면서 유속의 증가 및 와류 형성으로 연료가 고속 미립화 되어 연소실내에 분사 되도록 하는 노즐본체(11)와;

   노즐본체(11)가 삽입되고 인젝터(20)에 결합되는 노즐케이스(10)로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료분사장치.