KR0162696B1 - 가변분사홀형태의 연료분사노즐 - Google Patents

Abstract

분사 홀 그룹의 동작이 스플 밸브의 축 방향 변위에 따라 서로 교체되는 곳에 노즐을 제공한다. 노즐 바디는 하부 홀을 구비하며 다수의 분사 홀 그룹은 하부 홀의 측벽에서 다른 원주상의 레벨로 제공되며 다른 원주 레벨에서 분사 홀은 서로 직경이 다르다. 스플 밸브의 밸브부는, 밸브부의 하단이 정상동작시에 하부 홀의 베이스에 대하여 접하도록 스프링에 의하여 접한다. 더욱이, 연료 통로는 정상동작시에 분사 홀 그룹중 하나와 연결되며 밸브부는 가압 연료의 압력을 수용할 때 탄성력에 대하여 축방향으로 대체되는 위치에서 다른 분사 홀 그룹과 연결된다.

Description

가변 분사 홀 형태의 연료 분사 노즐

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 가변 분사 홀 형태의 연료 분사 노즐을 도시한 수직 단면도.

제2(a)도 및 제2(b)도는 본 발명의 실시예에 따른 노즐의 전단부를 도시한 확대도로서 제2(a)도는 하향 위치에서 스플 밸브를 도시하며 제2b도는 상향 위치에서 스플 밸브의 위치를 도시한 도면.

제3도는 본 발명의 실시예에 따라 분사동작하는 하부 분사 홀 그룹을, 중간부를 생략하여 설명하는 단면도.

제4도는 본 발명의 실시예에 따라 분사동작하는 하부 분사 홀 그룹을, 중간부를 생략하여 설명하는 단면도.

제5도는 제1도의 제동 수단을 도시한 부분 확대 단면도.

제6도는 제5도의 제동 수단을 도시한 부분 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 노즐 바디 4 : 노즐 니들

7 : 스플 밸브 8 : 스프링

9 : 제동 수단 34 : 상부 분사 홀 그룹

35 : 하부 분사 홀 그룹 70 : 밸브부

76 : 연료 통로 304 : 베이스 홀

본 발명은 연료 분사 노즐에 관한 것으로, 상세하게는 가변 분사 홀 형태의 연료분사 노즐에 관한 것이다.

저속 및 경부하 영역에서 NOx를 감소하는 것과 디젤 엔진의 과 부하 영역에서 스모크를 줄이는 것은 대단히 중요한 것이다. NOx를 감소하기 위해서는, 직경이 작은 분사 홀을 이용하여 아주 긴 시간동안 연료를 분사함에 따라, 초기 분사율을 감소시키는 것이 바람직하며, 그리고 연료의 미립화를 가속함에 의하여 최적의 연소 조건을 만드는 것이 바람직하다. 반면에 스모크를 줄이기 위해서는 직경이 큰 분사 홀을 이용하여 단 시간동안 연료를 분사하는 것이 바람직하다.

그러나, 상술한 종류의 통상적인 연료 분사 노즐은 상술한 문제점을 처리하는 것이 중요한 것으로 되어 왔다.

전술한 문제점을 처리하기 위하여, 액츄에이터 수단에 의하여 목표한 바와 같이 연결될 수 있는 분사 홀과 그리고, 가변될 수 있는 분사 홀로 설계된 가변 분사 노즐을 제안하였었다. 일본 특허 미심사 공보 제 소60-36772호에 제안된 유형의 분사 노즐은, 분사 홀이 축방향으로 밸브를 이동함에 따라 제어되는 변형된 유형이다.

이러한 종래의 기술에서, 제1 및 제2 분사 홀 그룹이 노즐 바디의 부분 및 그 앞에서 다른 레벨로 홀의 벽에 제공되는 반면, 관통 홀은 노즐 바디의 축라인 홀에 형성된다. 더욱이, 랜드에 형성된 스플 밸브는 부하부의 면을 제2분사 홀 그룹의 위치에 만들기 위하여 관통 홀을 경유하여 삽입되며, 상기 스플 밸브는 상기 노즐 밸브에 제공되는 액츄에이터(전자기 솔레노이드)에 의하여 축방향으로 이동된다.

그러나, 스플 밸브의 하단은 엔진의 내압을 수용하는 면을 만들기 때문에 엔진 실린더의 압력에 의한 축력에 대한 스플 밸브의 위치를 고정하기에 충분히 큰 제어력이 필요하다는 것이, 상기 구조상의 문제점이다. 결국, 스프링과 액츄에이터 뿐만 아니라, 분사 노즐은 크기가 커지는 경향이 있다.

종래 기술상에서 또 다른 문제점은, 스플 밸브의 단면이 엔진 실린더에서 노출 되기 때문에, 실린더에서 연료의 연소에 따른 고압 시징(seizing)이 발생하거나 또는 안정된 동작이 무탄소 스틱과 같이 쉽게 망가지며 축적된다는 것이다.

제1 및 제2 종래 기술의 분사 홀 그룹에서 분사 홀의 직경은 동일하게 만들기는 하지만, 니들 밸브가 개방되며 제2분사 홀 그룹이 동시에 부하부분을 경유해 개방되며 액츄에이터와 스플 밸브가 제1 및 제2 분사 홀 그룹 양쪽으로부터 연료를 분사하기 위하여 들어 올려질 때 연료는 제1 분사 홀로부터 분사된다. 결국, 제1 분사 홀 그룹은 저속 및 과 부하에서 개방을 유지하게 된다. 이러한 경우에 문제점은, 다수의 분사 홀 그룹을 각각 제어할 수 없기 때문에 최적의 미립화를 위한 가변 분사 홀의 직경을 만드는 것이 어렵다는 것이다.

본 발명은, 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 스플 밸브의 위치를 제어하기 위한 수단의 크기가 작으며, 다수의 연료 홀 그룹에 의하여 실행되는 연료의 분사가 목표한데로 각각 제어할 수 있도록 스플 밸브가 원활하게 동작하게끔 설계된 가변 분사 홀 형태의 연료 분사 노즐을 제공하고자 하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 가변 분사 홀 형태의 연료 분사 노즐은; 자체 시트 부분 아래에서 노즐 니들의 전단부로 가압된 연료를 유도하기 위한 하부 홀을 구비한 노즐 바디를 포함하는바, 다수의 분사 홀 그룹은 하부 홀의 측벽에서 축방향으로 다른 원주 레벨에 제공되며, 다른 원주 레벨에서 분사 홀은 서로 직경이 각기 다르고; 노즐 밸브의 축 중심을 경유하여 통과하는 밸브 부분을 제공하며 그 밸브 부분의 전단부가 하부 홀에 고정되고, 정상 조건에서 하부 홀의 베이스에 대하여 밸브부의 하단이 접하도록 스프링에 의하여 조여지고, 밸브부에 위치한 연료 통로를 제공하는 스플 밸브를 포함하는바, 상기 연료 통로는 그 위치에서 분사 홀 그룹중 하나와 연결되며, 가압된 연료의 압력을 수용할때의 탄성력에 의하여 다른 분사 홀 그룹과 교체되고; 그리고, 스플 밸브의 축방향 위치에서 단단히 고정되며 스플 밸브의 상부 영역에 배열되는 제동 수단을 포함한다.

본 발명에 따르면, 하부 홀의 축벽에서 축 방향이 다른 원주 레벨에 제공된 다수의 분사 홀 그룹은 동일한 원주 레벨에서 분사 홀의 직경이 동일하도록 설정되며 다른 원주 레벨에서 분사 홀에서 분사 홀의 직경은 다르도록 설정된다. 상부위치에서 축의 중심에서 방사방향으로 연장되는 연료 통로가 분사 홀 그룹중 하나와 연결될 때 스플 밸브는 정상 조건에서 호홀 베이스와 접한 위치(하향 위치)까지 상부 측의 스프링에 의하여 접하여 있다. 노즐 니들이 개방되며, 연료 통로가 상향 위치에서 다른 분사 홀 그룹과 연결될 때 스플 밸브는 가압된 연료의 압력을 수용하게끔 축 방향으로 이동한다.

그러나, 상기 스플 밸브는, 엔진이 동작하는 동안 예컨대, 저속, 경 부하 및 고속, 과 부하시에 축 방향 위치에서 그대로 있도록 한다.

하부 그룹의 분사 홀 직경이 작게 설정되는 반면, 상부 그룹의 분사 홀 직경이 크게 설정되면, 저속 및 경부하에서 엔진의 동작동안 제동 수단이 동작할 때 스플 밸브가 연료압에 의하여 들어 올리지 않으므로 상기 스플 밸브는 하향 위치에 고정된다. 그후에, 상부 본사 홀 그룹은 스플 밸브의 주변 면과 교차되어 가압된 연료가 직경이 작은 분사 홀을 포함하여 하부 분사 홀 그룹으로부터 분사된다. 따라서, 적당히 미립화된 연료 분사가 실행될 수 있다.

고속 및 과부하시에 엔진의 동작동안, 연료압이 스플 밸브를 들어 올릴 때 스플 밸브는 제동 수단에 의한 상부 위치에 고정되게 된다. 그후에 하부 분사 홀 그룹은 스플 밸브의 주변면과 가까워지며 그에 의하여 연료 통로는 직경이 큰 분사 홀을 포함하는 상부 분사 홀 구룹에만 연결된다. 가압된 연료의 양은 따라서, 직경이 큰 연료 홀을 포함하는 상부 분사 홀 그룹에 의하여 분사된다.

스플 밸브만이 홀 베이스에 접하거나 또는 상향으로 움직이고 엔진의 연소 챔버에서 노출되지 않는다. 따라서, 고압에 의하여 시정되지 않으며 축 방향 위치의 전술한 이동은 분사 홀 스위칭 분사가 장 시간동안 안정되게 실행될수 있도록 원활하게 한다.

더욱이, 분사압과 탄성력은 각각 스플 밸브의 상하로 움직이게 하는 힘으로 이용된다. 하나의 분사 홀 그룹이 스플 밸브의 움직임을 제동함에 의하여 다른 분사 홀 그룹과 바뀌기 때문에 그 위치의 제어는 쉽다. 더욱이, 스플 밸브의 움직임과 위치 고정은, 스플 밸브가 축 방향에서 홀을 경유하여 통과하지 않을 때 엔진 실린더의 압력에 의하여 야기된 축 방향 힘에 의한 영향을 적게 받는다. 따라서, 스플 밸브의 위치는 적은 크기의 전기적 및 기계적 성분에 의하여 제어될수 있는 것이며, 뿐만 아니라, 연료 분사 노즐의 크기가 커지는 것을 방지 할수 있다.

본 발명의 상기한 장점 및 다른 특징은 첨부된 도면과 함께 설명함으로써 더욱 이해하기 쉬울 것이다.

첨부한 도면과 함께 본 발명의 실시예를 이하 더욱 상세히 설명한다.

제1도 내지 제6도는 본 발명을 구현한 가변 분사 홀 형태의 연료 분사 노즐을 도시한 도면이다.

제1도에서, 도면번호1은, 노즐 홀더 바디를; 도면번호2는 노즐 홀더 바디(1)의 상단부를 O형 링을 경유하여 유밀하게 단단히 고정된 구동 헤드; 도면번호3은 리테이닝 너트(5)에 의하여 노즐 홀더 바디(1)와 결합된 노즐 바디; 그리고, 도면번호4는 노즐 바디(3)와 내부에 고정된 니들 밸브(노즐 니들)을 지시한다.

제1 내지 제3홀(100a 내지 100c)은 노즐 홀더 바디(1)의 축 중심을 경유하여 수직으로 천공되며 이러한 홀들의 직경은 노즐 홀더 바디(1)의 하단부에서 상단부까지 점차적으로 확대된다. 더욱이, 푸시 로드(101)는 제1 및 제2홀(100a 및 100c)간의 영역에서 경사지게 고정된다. 더욱이, 제3홀(100c)의 내부 나사에 나삽되는 제어 스쿠루(102)는 제3 및 제2홀(100c 및 100b)간의 영역에 고정되며 노즐 스프링(103)은 제어 스쿠루(102)와 푸시 로드(101)간에서 지탱한다.

노즐 바디(3)는 그 외측면이 새로방향 중간부에서 리테이닝 너트(5)의 박스 홀 베이스와 체결된 계단부(30)를 가지고, 상기 노즐 바디(3)는 계단부(30) 아래에서 리테이닝 너트(5)를 경유하여 연장된 주(主) 부분(31)를 구비한다. 더욱이, 직경이 작은 분사 홀부(32)는 주 부분(31)의 선단에서, 테펴형 부분을 경유하여 형성된다.

다른 한편, 노즐 홀더 바디(1)의 제1홀(100a)과 동축인 유도 홀(300), 그리고 유도 홀(300)보다 직경이 더 큰 오일 저장소(301)는 제3도 및 제4도에 도시된 바와 같이 노즐 바디(3)의 상단부에서 하단부, 그리고 그 축 중심에 형성된다. 더욱이, 동축 시트면(303)은 제2(a)도 및 제2(b)도에 도시된 바와 같이 선단홀(302)의 하단부에 형성된다. 더욱이, 가압된 연료가 유도되는 하부 홀(304)은 시트 표면(303)에 대해 연속하여 형성된다.

상기 하부 홀(304)은 직경이 큰 홀(304a) 및 축홀(304b)를 가지며, 상기 축홀(304b)의 직경은 축홀(304a)의 직경보다 비교적 작다.

흡입 접속부와 연결된 가압된 연료구(104)는 노즐 홀더 바디(1)의 일 측에 제공되며 노즐 바디(3)에서 천공된 통로 홀(105, 305) 및 노즐 홀더(1)를 경유하여 오일 저장소와 연결되므로 가압된 연료는 오일 저장소에 유도된다.

노즐 니들(4)의 상단부는 푸시 로드(101)에 연결되는 반면, 유도 홀(300)상에서 경사져 있는 유도부(40)는 노즐 니들(4)의 외측 주변에 고정된다. 더욱이, 오일 저장소(301)에서 연료압을 수용하기 위한 테펴형 압력 수용부(42)는 유도부(40)의 단부에 제공되며 튜브형 연료 통로(A)를 형성하는데 이용하기 위한 직경이 작은 축 부분(43)은 제2(a)도 및 제2(b)도에 도시된 바와 같이 전단 홀(302)에 대한 압력 수용부(42) 아래에 제공된다. 시트 면(303)에 탈착되는 동축 시트면(44)은 직경이 작은 축부(43)의 하단부에서 형성된다.

축 홀(304b)과 연결되는 다수의 분사 홀 그룹은 하부 홀(304)의 축 홀(304b) 주위를 에워싸는 분사 홀부(32)의 측벽의 다수의 원주 레벨에 놓여진다.

본 발명의 이러한 실시예에 따르면, 제2(a)도 및 제2(b)에 도시된 바와 같이 분사 홀부의 베이스에 비교적 인접한 영역에서 원주레벨에 천공된 상부 분사 홀 그룹(34)이 있으며, 상부 분사 홀 그룹(34)으로부터 축 방향으로 분리된 영역에서 다른 원주 레벨에 천공된 하부 분사 홀 그룹(35)이 있다. 상기 상부 및 하부 분사 홀 그룹(34, 35)은 동일한 간격으로 각각 천공된 다수의 분사 홀(340, 350)을 포함하고 있다.

상기의 상부 및 하부의 분사 홀 그룹(34, 35)은 각각의 노즐 축 라인에 수직인 라인 세그멘트에 대하여 아래로 적당히 경사지며, 상부 및 하부 분사 홀(340, 350)은 이와같은 분사 홀을 각각 가지는 레벨에서 동일한 직경을 가진다. 그러나, 상부 및 하부분사 홀 그룹(34, 35)의 직경은 서로 다르다. 상부 분사 홀 그룹(304) 각각의 상부 분사 홀(34)의 직경을 d1으로; 하부 분사 홀 그룹 각각의 하부 분사 홀(35)의 직경을 d2라 가정한다. 그러면 이들의 관계는 d1d2이 된다.

상부 및 하부 분사 홀(34, 35)의 움직임을 멈추거나 제어하기 위한 스플 밸브(7)는 축 방향 중심에 하부 홀(304)에 헤드 커버(2)로 배열된다.

더욱 상세히 설명하면, 제3도에 도시된 바와같이, 제1홀(45a)은 노즐 니들(4)의 축 중앙 하단부에서 중간부까지 형성되며; 제1홀(45a)보다 비교적 작은 직경을 가지는 제2홀(45b)은 제1홀(45a)의 하단부에서 푸시 로드(101)의 상단부까지에 형성되며; 제2홀(45b)과 직경이 동일하며 동축인 제3홀(45c)은 제어 스쿠루(102)에 형성된다.

따라서, 정확히 고정된 직경이 큰 직경부(71)는 연료 누출을 방지하게 되며 그하부(710)가 분사압을 수용할 때 상부로 힘을 가하도록 한다. 직경이 작은부분(72)은 상술한 하부(710)로 가압 연료를 유도하기 위한 통로를 형성함에 더하여 탄성 변형에 의한 밸브부(70) 및 직경이 큰 중간부(71)의 축간에 발생하는 오차를 방지한다.

밸브부(70) 및 직경이 작은 부분이 직경이 큰 중간부분(71)과 일체로 형성되는 것이 바람직하다 할지라도, 밸브부(70)와 직경이 작은 부분(72)은 필요하다면, 용접, 압착 및 나삽에 의하여 일체형으로 집적시키기 위하여 직경이 큰 중간부분(71)으로부터 분리된다.

밸브부(70)은, 그 하단면이 축 홀(304b)의 베이스에 접하여 있는 상태에서, 직경이 큰 홀(304b)를 수용하기에 충분히 길며, 노즐 니들(4)이 개방될 때 연료 통로(A)와 연결한 환상형 연료 통로(B)는 밸브부(70)의 외측주변과 직경이 큰 홀(304a)간에 형성된다. 더욱이, 다수의 반경홀(74)은 환상형 연료 통료(B)와 접한 밸브의 상단부에 제공되며 또한, 이러한 방사형 홀(74) 밸브부에서 축 방향으로 천공된 내부 연료 통로(7)와 연결된다.

따라서, 밸브부(70)은 내부 연료 통로(75)에 의하여 튜브에서 형성되며 게다가, 연료 홀부분(32)에 제공된 상부 및 하부 연료 홀 그룹(34)와 선택적으로 연결될수 있는 연료 통로를 튜브형 벽에 형성한다.

연료 통로(76)는 밸브부(70)의 하단면이 축홀(304b)와 접촉한 상태로 있는 부분(하향 부분)에서 하부 분사 홀 그룹(35)과 연결되는 레벨에 위치시킬 필요가 있다.

본 발명의 상기 실시예에 따른 연료 통로(76)는 밸브부의 외측 주변에 측방으로 제공된 하나의 환상형 홈(760)과 그리고, 환상형 홈(760) 및 내부 연료 통로(75)를 접속하기 위한 다수의 방사형 홀(761)을 포함한다. 다수의 방사형 홀(761)은 동일한 간격으로 원주상에 제공된다. 바람직하게는, 축방향에서 스플 밸브(7)에 미세한 에러가 있으므로 환상형 홈은, 분사 동작동안 완벽하게 분사 홀 그룹과 연결이 된다 할지라도, 환상형 홈(34)의 폭은 직경이 큰 분사 홀 그룹(34)에서 어떤 분사 홀 그룹의 직경보다는 적당히 커야한다.

상기 스플 밸브(7)는, 정상 조건의 하향위치에서 밸브부(70)의 랜딩에 영향을 미치기 위하여 노즐 홀더 바디(1)를 경유하여 그의 상단부가 동작하도록 헤드 커버(2)에 위치한 스프링(8)에 의하여 아래로 조여진다. 더욱이, 스플 밸브(7)의 축방향 위치는 헤드 커버에 고정된 위치 센서(14)에 의하여 검출되며, 엔진의 동작 조건에 따라 제동 수단(9)에 의하여 그 위치에 고정된다.

더욱 상세히 설명하면, 헤드 커버(2)는 축 중심을 포함하는 영역에서 제어 스쿠루(102)의 상단부를 밀봉하기 위한 스페이스(21)를 제공한다. 다른 한편, 박스홀(20)은 중간 벽을 차단하기 위하여 헤드 커버(2)의 상단부로부터 형성되며, 제동수단(9)은 박스 홀(20)의 베이스에 압착함에 의하여 확실히 고정되며 스톱펴(11)는 제동 수단(9)의 상측에 고정된다. 스플 밸브(7)의 직경이 작은 부분(73)은 중간 벽의 통로 홀에 고정된 O형 링(201)과 유밀하게 밀봉된다.

직경이 큰 홀(110) 및 직경이 작은 홀(111)은 스톱펴(11)의 하부로부터 동축으로 형성되는 반면, 적당한 홀(112)은 그의 표면에 제공된다. 상기 적당한 홀(112)은 직경이 작은 홀(113)을 경유하여 직경이 큰 홀(111)과 연결된다.

제동 수단(9)은 스플 밸브(7)를 비 동작시 축 방향으로 움직이도록 하기 위한 그리고 동작시에는 축방향 위치를 고정하기 위한 전기-기계 수단이다. 본 발명의 상기 실시예에 따른 제동 수단(9)은 전자기가 대신 이용한다 할지라도 압전형 액츄에이터이다.

더욱 상세히 설명하면, 제동 수단(9)은 디스크형 케이싱(90), 그안에 포함된 한 쌍의 박막형 압전요소(91) 및 스플 밸브(7)의 직경이 작은 부분이 프로파일에 대한 압착기 면을 각각 가지는 한쌍의 압착 평면(92)을 구비한다.

제5도에 도시한 바와같이 상기 디스크형 케이싱(90)은 수직 홀(900)을 가지는바, 그 직경은 스플 밸브(7)의 직경이 작은 부분(73)이 축방향으로 움직일수 있기에 충분하게 크며 축방 홀(901)은 수직 홀(900)의 주변에서 이루어진다.

압착 평면(92)은 스플 밸브(7)의 직경이 작은 부분(73)에 면하고 있게 측방 홀(901)에 대하여 배열되는 반면, 박막 압전요소(91)은 압착 평면(92)의 후미에 각각 배열된다. 더욱이, 박막 압전요소(91)을 압착 및 위치시키기 위한 플러그(93)는 압착 및 나삽과 같은 기술중 하나에 의하여 측방 홀(901)의 각각의 단부에 고정된다.

박막 압전요소(91)에 대한 파워 서플라이 라인(910)은 각각의 플러그(91)를 경유하여 헤드 커버(2)에서 나오며 또는, 외부 콘트롤러(12)의 출력과 연결기전에 도면에 도시한 바와같이 스톱퍼를 경유하여 나온다.

스프링 페데스탈(13)은 스톱퍼(11)의 직경이 큰 홀(110)에서 축방향으로 이동할수 있도록 고정되며 디스크형 케이싱(90)의 수직 홀(900)을 경유하여 통과하는 스플 밸브의 직경이 작은부분(73)은 스프링 페데스탈(13)에 정확히 고정된다. 상기 스프링(8)은 스프링 페데스탈(13) 및 직경이 작은 홀(111)의 베이스간에 고정되며 스프링 페데스탈(13)을 경유하여 아래로 스플 밸브(7)를 가압하는데 이용한다. 상기 스프링(8)은, 밸브부(70)이 분사시 상향 위치에 도달하며 분사조건에서 분사하지 않을시에는 하향 위치에 도달하기 위하여 힘을 가할수 있도록 설정될 필요가 있다.

스프링 페데스탈(13)의 표면과 직경이 큰 홀(110)의 베이스간에는 스플 밸브(7)의 행정을 제어하기 위한 간극(c)이 형성된다. 간극(c)은, 스플 밸브(7)의 밸브 위치(70)가 상향 위치에 도달하는 식으로 상부 분사 홀 그룹(34)와 연결되는 환상형 홈(760)을 만들 정도의 직경을 가진다.

상기 간극을 제어하기 위하여, 추가로, 칼라(114)가 스톱퍼(11)의 외측 주변에 고정되며 원하는 두께를 가지는 제어 쉼(shim ; 116)은 칼라(114)의 하부와 헤드 카바의 표면간에 위치한다. 칼라(114)를 경유하여 통과하는 고정 스크루(115)는 그후에 헤드 카바의 단단히 고정하기 위하여 이용된다.

위치 센서(14)는 스플 밸브(7)의 축 방향 위치(상향 및 하향 위치)를 검출하기 위한 수단이며 홀더 부분을 가지는 고정 홀(112)에 고정된다. 그뿐만 아니라 콘덕터는 콘트롤러(12)의 입력과 연결된다.

위치 센서(14)는 비접점 또는 접점의 형태중 하나일수 있다. 상기의 대표적인 예는 각각 무접점 스위치 및 접점 스위치일수 있다. 위치 센서(14)의 검출부(140)는 직경이 작은 홀(113)과 면하여 있으며, 스프링 페데스텔(12) 중신 표면으로부터 연장된 축 부분(131)은 직경이 작은 홀(113)에 경사져서 고정된다.

밸브부의 축 부분 신호는 위치 센서(14)에서 콘트롤러(12)의 입력부로 입력되며 다른 신호는 엔진의 동작조건을 지시하는 센서에서 콘트롤러의 입력부로 입력된다. 상기 센서는 엔진 또는 연료 분사 펌프의 회전수를 검출하기 위한 센서(또는 회전각 센서)를 포함하며, 그리고 연료 분사 펌프용 랙 센서 및 교축 개방센서와 같은 부하 센서(18)를 포함한다.

더욱이, 유휴 및 저속, 경부하시에 위치 센서(14)로 부터의 신호를 얻은후 제동 수단을 동작함에 의하여 하향 위치에서 스플 밸브(7)를 유지하기 위하여, 그리고 연료 통로(36)가 상부 분사 홀 그룹(34)에 일치하는 상태를 유지하도록 고속, 과 부하시에 위치 센서로부터 신호를 얻은 후 제동 수단(9)를 동작함에 의하여 상향 위치에서 스플 밸브(7)를 유지하기 위하여, 전술한 회전수 및 부하에 대한 데이터로부터 형성된 맵에 따라 콘트롤러(12)에 프로그램을 인스톨한다.

부수적으로, 콘트롤러가 스플 밸브(7)를 상향 위치에서 하향 위치로 바꾸는 타이밍은, 인가된 엔진 실린더내의 압력 때문에 축방향에 힘이 없는 동안에 즉, 스프링(8)으로부터 유출된 엔진력을 안정화 하기위하여 엔진에 의하여 설정된 흡입 또는 배기 행정동안에, 고정되는 것이 바람직하다. 상기 타이밍은 따라서, 회전수를 검출하기 위한 그리고 미리 결정된 타이밍에서 제동 수단(9)에 파워의 인가를 정지하기 위한 센서(17)로 부터의 신호를 처리하는 콘트롤러(12)를 장착함에 의하여 구체화 될 수 있다.

분사 홀 직경의 크기가 본 발명의 상기 실시예에 따라, 상부 분사 홀 그룹하부 분사 홀 그룹과 같이 설정된다 할지라도, 이러한 순서는 바뀔수 있다.

연료 통로(76)가 본 발명의 실시예에 따른 환상형 홈(760)을 가진다 할지라도 더욱이, 상부 및 하부 분사 홀 그룹은 환상 홈(760)에 분배함에 의하여 회전수와 위치에 대응하는 방사형 홀로 대체할수 있으며 이것은 불필요한 체적을 줄일수 있다는 장점을 가진다.

박막 압전요소(9)와 가압 평면(92)이 본 발명의 상기 실시예에 따라 쌍을 형성하도록 이용된다 할지라도, 추가로 본 발명은 상기 실시예만 제한 되는 것이 아니라, 120°간격에서 3개의 쌍을 달리 형성하거나 또는 교차하는 모드에서 두 개의 쌍을 형성함에 의하여 만들어지는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 기능을 이하 설명한다.

정상동작에서 스플 밸브(7)가 스프링(8)에 의하여 하향으로 가압되기 때문에 밸브부(70)은 하향 위치에서 유지되며, 이러한 상태에서 연료 통로(76)는 하부 분사 홀 그룹(35)와 연결된다. 반면에 상부 분사 홀 그룹(34)은 제2a도 및 제3도에 도시된 밸브부의 외측 주변면에 가까이 있다.

가압된 연료는 파이핑을 경유하여 연료 분사 펌프에서부터 가압된 연료 포트로 전송하며, 그로 부터의 환상형 연료 통로(A)를 경유하여 아래로 흐르기 전에 통로 홀(105, 305)를 경유하여 오일 저장소(301)에 가압한다.

연료압은 오일 저장소(301)에 위치한 노즐 니들(4)의 압력 수용부(42)에 따라 동시에 작용하며, 노즐 니들(4)은 노즐 스프링(103)의 설치력은 극복하는 미리 결정된 분사압에 연료압이 도달할 때 들어올려진다. 그후에, 하단부에서 시트면(44)은 밸브 개구부 및 노즐 바디(3)의 시트면(303)으로부터 분리된다. 결국, 가압된 연료는 하부 홀(304)로 들어가며 스플 밸브(7)의 밸브부(70)로 개방된 방사형 홀(74)에서부터 내부 연료 통로(75)로 흐른다.

동시에, 스플 밸브(7)의 직경이 작은 축 부분(72)과 노즐 니들(4)의 제1홀(45a)간의 간극으로 흐르며 직경이 큰 중간부(71)의 상부(710)를 상향으로 가압한다. 이러한 힘이 헤드 커버(2)에서 탄성력보다 크기 때문에 스프링 페데스텔(13)이 스톱퍼(11)의 직경이 큰 홀(110)의 베이스에 대하여 접하고 있을때까지 즉, 상기 간극(c)이 밸브부(70), 축홀(304b), 직경이 큰 중간부(71) 및 제1홀(45a)에 의하여 유도되는 동안 얻어지게 될 때까지 스플 밸브(7)는 들어 올려진다. 따라서, 스플 밸브(7)의 밸브위치(70)에 제공된 연료통로(76)는 축 방향으로 움직이게 되며 상향 위치에 도달하게 된다.

그후에, 환상형 홈(760)은 상부 분사 홀 그룹(34)과 일치하게 되는 반면, 하부 분사홀 그룹(35)은 밸브부(70)의 외측 주변면과 가까이 있게 된다. 따라서, 가압된 연료는 직경이 큰 상부 분사 홀 그룹(34)를 경유하여 내부 연료 통로(75)를 통과하며, 엔진 사이클로 분사된다.

가압된 연료의 압력이 아래로 공급될 때, 노즐 니들(4)은 개방되며 동시에 스플 밸브(7)의 직경이 큰 중간 부분(71)의 하부(710)에 인가된 리프팅 힘은 감소되는바, 그에 의하여 스플 밸브(7)는 스프링(8)의 탄성력에 의하여 하향으로 가압된다. 따라서, 밸브부(70)는 하향 위치로 되돌아간다.

상술한 분사압에 의하여 스플 밸브(7)의 축방향 움직임은 헤드 커버(2)에서 위치 센서(14)에 의하여 검출된다.

스플 밸브(7)는 하향위치에서 남아있는 동안, 스프링 페데스텔(130의 축부분의 전단은 제3도에 도시된 바와같이 위치센서(14)의 검출단부(140)로 부터 분리되고, 스플 밸브(7)가 상향 위치로 움직일 때, 스프링 페데스텔의 축 부분(131)의 전단부는 위치 센서(14)의 검축단부(140)에 극히 밀접하게 위치하거나 또는 그에 대하여 접하도록 만들어진다.

이러한 두 종류의 신호가 콘트롤러(14)로 전송할 때 밸브부(70)의 축 위치가 결정된다. 즉, 연료 통로(76)가 상부 또는 하부 분사 홀 위치에서 위치하는지 않는지를 검출한다.

다른 한편, 엔진 또는 연료 분사 펌프의 회전수(또는 회전각) 및 부하를 나타내는 신호는 센서(18, 17)로부터 콘트롤러(12)에 연속하여 인가된다. 상기 콘트롤러(12)는 회전수나 부하 및 밸브위치(70)의 위치에서의 데이터를 처리하며, 선택적으로 파워가 제동 수단(9)에 인가되도록 함에 의하여 스플 밸브(7)는 상부 또는 하부 분사홀 위치중 하나에 머물러 있도록 한다. 따라서, 상기 연료는 직경이 다른 분사 홀에서 분사된다.

달리 말하면, 콘트롤러(12)로 부터나온 신호는, 엔진이 저속, 경부하조건일경우에 하향 위치에 있는 위치 센서(14)로 부터의 신호에 의하여 밸브 위치(70)가 결정될 때, 파워를 한 쌍의 박막 압전요소(91)에 공급하도록 한다. 따라서, 박막 압전 요소(91)는 측방 홀(901)내의 중심 주위의 방향에서 변형되며 그에 의하여 가압 평면(92)은 스플 밸브(7)의 직경이 작은 부분(73)의 외측주변과 접촉하기 위하여 앞으로 나아간다. 분사압에서 유출된 리프팅 힘은 상술한 바와같이 직경이 큰 중간부(71)의 하부에 따라 동작할 때 조차도, 가압 평면(92)에 의한 마찰력은 스플 밸브(7)가 축방향으로 움직이는 것을 방지하며, 하향 위치에서 이를 유지한다.

따라서, 밸브부(70)의 연료 통로(76)는 제2a도 및 제3도에 도시된 바와같이, 하부 분사 홀 그룹(35)과 연결되는 상태에서 고정된다. 하부 분사 홀 그룹(35)에서 각각의 분사 홀(35)의 직경이 작기 때문에, 상기 연료는 가압도가 높으며, 양호한 시간 구간 동안 방전될수 있다. 더욱이, 연료는 미립화 되며, 원주상에서 미립화되기 위하여 고정된다. 따라서, 지연 점화시 퍼센트가 감소되며 NOx가 감소되는 적당한 공기대 연료의 혼합이 만들어진다.

엔진이 고속, 경부하인 반면, 콘트롤러(12)로 부터의 신호는 제동 수단(9)의 한쌍의 박막 압전요소(91)에 파워를 공급하는 것을 멈춘다. 따라서, 박막 압전 요소의 변형은 그들의 최초 두께를 저장하게 된다. 그후에, 가압 평면(92)는 움직이지 않으며 스플 밸브(7)는 축 방햐으로 움직이게 되며, 뿐만 아니라, 직경이 큰 중간부(71)의 하부(710)에 인가한 분사압은 스플 밸브(7)가 즉시 리프트 오프되도록한다.

밸브 위치(70)의 움직임이 위치 센서(14)에 의하여 확실해 질 때 콘트롤러(12)는 제동 수단(9)의 박막 압전요소(91)의 한 쌍에 파워를 공급하기 위한 신호를 유출한다. 따라서, 박막 압전요소(91)는 변형되며, 스플밸브(7)는 가압평면(92)에 의하여 꽉 조여진다. 그후에, 밸브위치(70)는 노즐 니들(4)의 각각의 온/오프 상향위치에서 고정된다.

결국, 연료 통로(76)는 제2b도 및 제4도에 도시된 바와같이 상부 분사 홀 그룹(34)와의 연결을 유지하고, 하부 분사 홀 그룹(34)에서 분사 홀(340)의 직경은 하부 분사 홀 그룹(35)에서 분사 홀(350)의 직경보다 비교적 크기 때문에 다량의 연료는 엔진조건과 부합시에 단기간동안 실린더로 분사된다. 그후에, 연소는 스모크가 감소되도록 안정되며 높은 출력에서 효과적이다. 부수적으로, 상부 분사 홀은 그룹엔진이 기동될때에도 연료분사를 실행한다.

엔진이 저속, 경부하 조건으로 저장된 상태에서, 제동 수단(9)은 파워 공급을 정지하도록 동작하며 밸브 위치(70)가 하향 조건에서 머무르는 위치 센서(14)에 의하여 확인될 때 다시 연속하여 파워를 공급하게 된다. 상부 분사 홀 그룹이 이와같은 하부 분사홀 그룹으로 스위칭하는 제어는 센서(17)로부터 엔진의 회전각 또는 회전수를 나타내는 신호에 의하여 결정되는 엔진에 의하여 주어진 흡입 또는 배기 행정동안 실행되는 것이 바람직하다.

밸브위치(70)가 하부 홀(304)에 포함된다해도, 엔진 실린더에서 압력으로부터 유출된 축 방향 힘에 의하여 직접적인 영향을 덜 받으며 분사조건에서 실행되므로 엔진의 연소 챔버로 부터 가열굄에 의하여 영향을 덜 받는다. 따라서, 밸브부의 축 방향 움직임은 시징에서 자유롭도록 원활히 만들어진다.

파워가 제동 수단(9)에 공급되지 않을동안, 연료는 연료압에 의하여 직경이 크거나 또는 작은 분사 홀에 의하여 분사된다. 달리 말하면, 하부 분사 홀 그룹(35)에서 직경이 작은 분사 홀은, 연료압이 노즐 니들(4)을 들어 올리도록 할 때 먼저 이용되며, 연속하여 상부 분사 홀 그룹(34)에서 직경이 큰 분사 홀은 스플 밸브(7)가 들어 올려질 때 작용한다. 이러한 동작은 클랭크 각에 따라 반복된다.

상술한 바와같이, 본 발명에 따르면, 다수의 분사 홀 그룹(35, 35)은 노즐 바디(3)의 전단부에 형성된 하부 홀(304)의 측벽에서 축 방향으로 다른 원주상의 레벨에 제공되며, 다른 원주상의 레벨에서 분사 홀 그룹(34, 35)의 분사 홀은 직경이 서로 다르다. 노즐 니들(4)의 축 중심을 경유하여 통과하는 스플 밸브(7)의 밸브부(70)는 하부 홀(304)에 위치하며 스플 밸브(7)는 상부 측상의 스프링에 의하여 아래와 접하므로 밸브부의 하단은 정상동작시에 하부 홀의 베이스에 대하여 접하고, 밸브부는 가압된 연료압에 의하여 축 방향으로 위치된다.

연료 통로(76)는 하향 위치에서 하나의 분사 홀 그룹(34)과 연결되는 반면 상향 위치에서 다른 분사 홀 그룹(35)과 연결되는 레벨에서 밸브부(709)에 제공된다. 더욱이, 상부 측상에 제공된 제동 수단(9)은 엔진의 동작 조건에 따라 스플 밸브(7)의 축 위치를 단단히 고정하는데 이용된다. 따라서, 분사 홀을 자유로이 설정하는 것이 극히 증가하며 그에 의하여 연료는 제동 수단(9)의 제어하에서 다수의 직경이 가변되는 홀에 분사될수 있다. 더욱이, 스플 밸브(7)의 밸브부(70)는 하부 홀(304)에서 포함되며 그의 축 변위는 엔진 실린더에서 압력에 의하여 영향을 덜 받는다. 결국, 제동 수단(9)은 크기가 작아지며, 다수의 분사 홀 그룹을 이용하여 각각의 연료분사를 제어할수 있도록 만드는 영향을 가지기 때문에 얼마든지 제조할수 있다.

이제까지 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였다. 본 발명은 기술된 형태에만 제한되는 것이 아니라, 그 변형이 상기 기술의 관점에서 본 발명의 실시로부터 얻어질수 있다는 것이 가능하다. 당업자가 여러 가지 실시예에서 그리고 특정 이용에 적합한 여러 가지 변형예에서 본 발명을 이용할수 있도록, 실시예는 본 발명의 원리를 선택하여 설명한다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허 청구의 범위에 의하여 한정된다.

Claims (7)

1. 시트부분을 구비하는 노즐 니들을 포함하고; 상기 노즐 니들이 삽입되는 노즐 바디를 포함하고; 상기 노즐 바디는, 상기 노즐니들의 시트부 아래에서, 상기 노즐니들의 전단부로 가압된 연료를 유도하기 위한 하부 홀과, 그리고 하부 홀의 측벽에서, 축 방향으로 다른 제1 및 제2위치에 적어도 제1 및 제2분사 홀 그룹을 구비하고; 스프링을 포함하고; 상기 노즐니들의 축방향 중심 그리고 상기 노즐 바디의 하부홀에서 고정된 전단부를 경유하여 통과하는 밸브부를 가지는 스플밸브를 포함하고, 상기 밸브부는 밸브부의 하단이 정상조건에서 하부 홀의 베이스와 접하고, 상기 밸브부는 밸브부 내에서 연료통로를 한정하고, 상기 연료 통로는 정상 조건에서 제1분사 홀 그룹과 연결되며 가압된 연료의 압력을 수용할 때 탄성력에 대하여 축 방향으로 밸브부가 대체되는 위치에서 제2분사 홀 그룹을 연결하고; 제1 및 제2부분중 하나에서 스플 밸브의 밸브부를 선택적으로 정확히 고정하기 위한 스플 밸브의 상부 영역에 배열된 제동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 분사 홀 형태의 연료 분사 노즐.
2. 제1항에 있어서, 검출 신호 각각의 검출 결과를 축력하도록 엔진의 동작 조건을 검출하기 위한 센서 수단과; 센서 수단으로부터 나온 검출 신호에 따라 제동 수단을 제어하기 위한 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 분사 홀 형태의 연료 분사 노즐.
3. 제1항에 있어서, 상기 제동 수단은, 비 동작동안은 스플 밸브를 축 방향으로 움직이게하며 동작동안은 제1 및 제2 위치중 하나에서 스플 밸브를 강하게 고정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 분사 홀 형태의 연료 분사 노즐.
4. 제3항에 있어서, 상기 제동 수단은, 압전 액츄에이터형인 것을 특징으로 하는 가변 분사 홀 형태의 연료 분사 노즐.
5. 제3항에 있어서, 상기 제동 수단은 전자기형인 것을 특징으로 하는 가변 분사 홀 형태의 연료 분사 노즐.
6. 제2항에 있어서, 상기 센서 수단은, 엔진 및 연료분사 펌프중 하나의 회전수를 검출하기 위한 센서, 부하 센서 및 스플 밸브의 상기 밸브 위치의 축 방향 위치를 검출하기 위한 위치 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 분사 홀 형태의 연료 분사 노즐.
7. 제2항에 있어서, 제1 및 제2위치에서 제1 및 제2분사 홀 그룹은 각각 직경이 큰 분사 홀과 직경이 작은 분사 홀을 구비하고, 엔진이 고속 및 과부하에서 센서 수단으로 부터의 검출 신호에 의해 제어 수단을 판단할 때 상기 제어수단은 제동수단이 스플 밸브의 밸브부를 제1위치에 고정하도록 하며, 엔진이 저속 및 경부하에서 센서 수단으로 부터의 검출 신호에 의해 제어 수단을 판단할 때 상기 제어수단은 제동수단이 스플 밸브의 밸브부를 제2위치에 고정하도록 하는 것을 특징으로 하는 가변 분사 홀 형태의 연료 분사 노즐.