일반기술

가솔린엔진용 멀티포인트인젝터의 보조공기 공급장치

본 기술은 형상이 간단하고 단가가 저렴한 가솔린 엔진용 멀티 포인트 인젝터(MPI;multi-point injector)의 보조공급장치에 관한 것이다. 일반적으로, 가솔린 엔진용 멀티포인트 인젝터에는 핀틀형, 홀형 등이 있고 제작회사에 따라 여러가지 종류가 있다. 하지만 원리와 형상은 대체로 유사하고 국내에서는 보쉬(Bosch), 히타찌(Hitachi) 등의 제품이 주로 사용되고 있다. 특히 최근에는 보조공기를 공급, 분사연료의 미립화를 촉진하여 연소효율을 향상시키려는 목적으로 공기보조형 인젝터(Air-assist injector 또는 Air-shroud injector)의 적용범위가 확대되고 있다. 하지만 기존의 인젝터는 보조공기를 공급할 수 있는 챔버가 일체형으로 제작되어 모양이 복잡해서 설계와 가공이 어렵고 제조에 따른 공정과 비용이 많이 소모되는 문제가 있었다. 또한 공기 보조 어댑터를 사용하는 경우에도 어댑터의 모양이 복잡하고 가공이 어려우며 인젝터의 특성에 따른 연료의 분사각과 연료분사 유도홈을 설계해야 하기 때문에 설계가 어려우며 연료분사 유도홈을 따라 공기가 분사되기 때문에 홀형의 연료분사만이 가능하고 핀틀형에는 적용할 수 없다는 문제가 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 기술은 원통을 상부와 하부의 지름을 다르게 만들어 상부원통부의 아래쪽 측면에 보조공기를 공급하는 니플이 결합될 수 있도록 공기공급용 탭구멍을 뚫고 하부원통부의 안쪽면 둘레에 같은 간격으로 공기분출을 위한 여러 개의 반달형 홈을, 그 아래에 분출방향 유도수단을 만들었다. 이렇게 함으로써 설계`가공이 용이하고 인젝터에 쉽게 장착할 수 있으며, 또 인젝터의 외형과 보조공기 공급장치의 안쪽면이 억지끼워맞춤이 되도록 해 별도의 체결요소가 필요없어 단가가 저렴하고 대량생산에 유리한 효과를 얻을 수 있다 본 장치의 재질은 알루미늄이나 테프론 등 연성이 강하면서도 변형이 심하지 않은 재료를 사용하면 되고 선반작업을 통하여 일체형으로 가공한다. 본 보조공기공급장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 상부원통부의 탭구멍에 결합된 니플을 통하여 압축공기실로 들어온 압축공기는 다시 공기 분출노즐의 역할을 수행하는 반달형 홈을 따라서 인젝터 팁까지 유도되어 벤츄리관 형상의 경사면 방향으로 분출되면서 인젝터에서 분사되는 연료와 일정한 각을 이루면서 충돌하게 된다. 이 때, 공기분출노즐 역할을 하는 반달형 홈의 크기와 개수는 인젝터 자체의 분무 유량특성과 엔진의 배기량에 따라 다르지만, 직경은 1mm정도가 적당하다. 또 공기가 분출되는 경사면의 경사각은 인젝터의 분무특성에 따라 변경이 가능한데, 경사각이 커지면 분무각이 커져 분무의 도달거리가 짧아지고, 경사각이 너무 작으면 연료분무의 미립화 효과가 줄어들게 되므로, 30도~45도가 적당하다. 본 공기공급장치의 기본원리는 가솔린 엔진용 인젝터에만이 아니라 여러가지 액체분무에 대해서도 적절하게 수정하여 적용할 수 있을 것이다. 또 본 장치는 인젝터를 감싸 끼우게 되어 있는데 이 때 상부원통부와 인젝터의 몸체 사이에 공기 압축실이 형성된다