KR0168982B1 - 연료분사장치 - Google Patents

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KR0168982B1
KR0168982B1 KR1019950030206A KR19950030206A KR0168982B1 KR 0168982 B1 KR0168982 B1 KR 0168982B1 KR 1019950030206 A KR1019950030206 A KR 1019950030206A KR 19950030206 A KR19950030206 A KR 19950030206A KR 0168982 B1 KR0168982 B1 KR 0168982B1
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도시키 사와키
아키라 우노자와
가즈히사 가스가와
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오타 유다카
가부시키가이샤 제쿠세루
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    • F02M65/005—Measuring or detecting injection-valve lift, e.g. to determine injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Abstract

연료분사장치는 본체(10)와, 이 본체내에 축방향으로 슬라이드할 수 있도록 수용된 니이들밸브(21)와, 이 니이들밸브(21)를 밸브시이트(18)에 향하여 힘이 치우친 노즐스프링(22)과, 니이들밸브의 리프트시기, 즉 연료분사기를 검출하는 검출조립부품(30) 등을 구비하고 있다. 검출조립부품과 노즐 스프링은 스프링수납구멍(15)에 수용되고 있다. 검출조립부품은 밸브시이트 방향으로 향하여 차례로 배치된 접지판(31), 압전소자(32), 전극판(33)을 구비하고 있다. 스프링 수납구멍(15)의 상단에는 원추면을 이루는 받침면(15a)이 형성되어 있다. 접지판은 이 받침면에 면접촉하는 맞닿는 면(31a)을 구비하고 있다.

Description

연료분사장치
제1도는 본 발명의 한 실시예를 이루는 연료분사장치의 종단면도.
제2도는 동 장치의 주요부분 확대단면도.
제3도는 동 장치의 전극판의 로드부와 코넥터의 접속상태를 나타낸 확대평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 본체 15 : 스프링 수납구멍
15a : 받침면 17 : 밸브수납구멍
18 : 밸브시이트 19 : 노즐구멍
21 : 니이들밸브 22 : 노즐스프링
31 : 접지판(earth plate) 32 : 압전소자
31a : 맞닿는 면 33 : 전극판
33a : 로드부(rod portion) 34 : 절연부재
본 발명은 압전소자률 사용하여 연료의 분사시기를 검출할 수 있는 연료분사 장치에 관한 것이다.
연료분사장치는, 본체와 이 본체 내에 축방향으로 슬라이드 할 수 있도록 수용된 니이들밸브와, 이 니이들밸브를 본체하단부에 형성된 밸브시이트에 향하여 치우친 노즐스프링 등을 구비하고 있다. 이 니이들밸브가 밸브 시이트에 위치한 상태에서는 노즐구멍이 닫혀져 있어, 니이들밸던가 밸브시이트에서 리프트 하였을 때에 노즐구멍이 열려서 연료가 분사한다.
연료분사장치에는 연료가 분사하는 시기를 검출하며, 이 검출신호를 피이드백하여 보다 고도의 연료분사제어를 하도록 한 것이 있다. 이 연료분사시기를 검출하는 수단은 압전소자와, 이 압전소자의 축방향 양 단면에 각기 접하는 전극판 및 접지판 등을 구비하고 있다.
니이들밸브가 밸브시이트에서 리프트 하면 노즐스프링이 압축되기 때문에, 이 노즐은 스프링으로 압전소자를 가압하는 힘이 증대하고 , 이에 수반하며 압전 소자의 출력전압이 상승한다. 이 상승한 출력전압이 분사시기 검출호로서 사용된다.
일본국 특공소 63-14188호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 상기 검출 수단은 본체의 스프링 수납구멍의 상단부(밸브시이트, 노즐구멍에서 먼쪽의 단부)에 수용되어 있다. 노즐스프링은 이 스프링수납구멍에 수용됨과 동시에, 검출수단과 니이들밸브의 사이에 개재되어 있다. 이 검출수단에서는 밸브시이트에 향하여 차례로 전극판, 압전소자, 접지판이 배치되어 있다.
본체는 스프링 수납구멍의 상단에 위치하는 받침면을 구비하고 있고, 이 받침면(receiving surface)과 전극판 사이에는 절연부재가 개재되어 있다.
그 때문에 전극판파 본체사이의 절연상태가 유지된다. 다른 한편, 접지판은 본체와 전기적으로 접속한 상태를 유지할 필요가 있다. 그 때문에 접지판의 주연에 여러 개의 텅피이스 (tongue piece)가 바깥방향, 지름방향으로 돌출하여 형성되어 있다. 이 텅피이스가 비스듬히 질곡된 상태에서, 접지판은 스프링 수납구멍으로 압입되어 있다. 그리고, 이 텅피이스가 탄성을 갖고 스프링 수납구멍의 내주면에 접합에 따라, 접지판과 본체는 전기적으로 접속되어 있다.
그러나, 상기 구성에서는 접지판물 스프링 수납구멍에 압입하는 필요가 있기 때문에 검출수단의 본체에의 조립이 힘들다. 또, 압전소자에 작용하는 노즐스프링의 가압력이 접지판의 텅피이스와 스프링 수납구멍의 내주면 사이의 마찰에 의하여 감소되기 때문에 연료분사시기의 검출정밀도가 낮다.
일본국 실개평 4-47163호 공보에 기재된 검출수단에서도, 상기 공보의 검출 수단과 마찬가지로 밸브시이트에 향하여 차례로 전극판, 압전소자, 접지판이 배치되어 있다. 전극판자 스프링 수납구멍의 상단에 위치하는 받침 면과의 사이에는 절연부재가 개재되어 있다. 다른 한편, 접지판의 주연에 원통부가 형성되어 있고, 이 원통부가 수납구멍의 내주면에 접함에 따라 접지판과 본체가 전기적으로 접속되어 있다. 이 구성에서는 접지판의 원통부와 수납구멍의 내주면과의 접촉을 확실히 하기 위하여 원통부의 바깥지름과 수납구멍의 안지름 고정밀도로 일치시키지 않으면 아니 되어 제조코스트를 높이는 은인으로 되었다.
본 발명의 목적은 제조, 조립이 용이하고 연료분사시기를 고정밀도로 검출할 수 있는 연료분사장치를 제공함에 있다.
본 발명의 요지는 … (주요 청구권의 내용 ) … 이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 설명한다. 제1도에 나타낸 바와 같이 연료분사장치는 엔진의 실린더 헤드에 장착되는 가늘고 긴 본체(10)를 구비하고 있다 ,
이 본체(10)는, 그 직선에 잇따라 하방으로 향하여 차례로 배치된 노즐홀더(11)와, 스페이서 (12)와, 노즐(13) 등을 구비하고 있다.
또한 본체(10)는 스페이서(12)와 노즐(13)을, 노즐홀더 (11)에 고정하기 위한 노즐너트(14)를 구비하고 있다.
상기 노즐홀더(11)에는 본체(10)의 축선 방향으로 뻗은 스프링 수납구멍(15)과, 이 스프링 수납구멍(15)의 상단에 이어지고 본체(10)의 축선 방향 이므로 뻗은 세로구멍(16a)과, 이 세로구멍(16a)의 상단으로부터 본체(10) 축선과 직교하는 방향으로 뻗어서 노즐홀더(11)의 외주면에 개구하는 가로구멍(16b) 등을 구비하고 있다.
스프링 수납구멍(15)은, 노즐홀더(11)의 하단면에 개구하고 있다. 세로구멍(16a)은 스프링 수납구멍(15)보다 지름이 작고, 양자의 경우, 즉 스프링 수납구멍(15)의 상단에는 원추를 이루는 받침면(15a)이 형성되어 있다.
상기 노즐(13)에는 본체(10)의 축선방향으로 뼘은 밸브수납구멍(17)이 형성되어 있다. 이 밸브수납구멍(17)의 하단부는 수압실(17a)로 되어 있다. 노즐(13)의 하단부에는 밸브시이트 (18)와 노즐구멍(19)이 하방으로 향하여 차례로 형성되어 있다, 밸브수납구멍(17), 밸브시이트(18), 노즐구멍(19)은, 본체(10)의 축선상에 배치되어 있다.
상기 본체(10)는, 노즐홀더(11), 스페이서(12), 노줄(13)을 통하는 고압통로(20)를 구비하고 있다. 고압통로(50)의 상단은 노즐홀더(11) 상단면에서 개구하여 여기에서 고압연료가 공급된다. 고압통로(20)의 하단은 상기의 수압실(17a)로 이어진다.
상기의 노즐(13)의 밸브수납구멍(17)에는 니이들밸브(21)가 축방향으로 슬라이드할 수 있도록 수용되어 있다. 다른 한편 , 스프링 수납구멍(15)에는 압축상태의 노즐스프링(22)이 수용되어 있다. 이 노즐스프링(22)은 니이들밸브(21)를 밸브시이트(18)로 향하여 힘이 치우쳐있다.
상기 구성은 주지하는 바로서, 그 작용에 대하여 개략적으로 설명하여 둔다.
니이들밸브(21)가 노즐스프링(22)의 힘으로 밸브시이트(18)에 위치한 상태에서는 노줄구멍 (19)은 닫혀져 있다. 연료분사펌프(도면에 없음)에서 고압연료가 고압통로(20)에 공급되면, 니이들밸브(21)는 수압실(17a)에서 이 연료압을 받아서 리프트하며 밸브시이트(18)에서 떨어진다. 그 결과, 노즐구멍(19)이 열리고 고압연료가 이 노즐구멍(19)으로부터 엔진의 연소실로 분사된다. 고압연료의 공급이 정지하면, 니이들밸브(21)가 노즐스프링(22)의 힘으로 밸브시이트 (18)에 위치하고, 연료분사가 종료한다.
상기 연료분사의 시기를 검출하는 검출조립부품(30)(검출수단)은, 스프링 수납구멍(15)의 상단부에 수용되어 있다. 검출조립부품(30)은 제2도에 특히 잘 나타내어 있다. 상기 노즐스프링(22)은 쐐기(35)를 개재하며 검출조립부품(30)을 상방으로 밀고 있다. 이 검출조립부품 (30)은 하방으로 향하여 차례로 배치된 접지판(31), 압전소자(32), 전극판(33)을 구비하고 있다. 이 배치의 순서는 전술한 종래의 장치와 반대로 되어 있다.
압전소자(32)의 양극측의 면은 밑을 향하고 이면에는 도전성 접착제(도면에 없음)에 의하여 전극판(33)이 고정되어 있다. 압전소자(32)의 음극측의 면은 위를 향하고, 이면에는 접지판 (31)이 도전성 접착제에 의하여 고정되어 있다. 접착제로서는 예컨대 은분(銀粉) 배합의 에폭시수지계열 접착제가 사용된다.
접지판(31) 은 중앙에 관통구멍 (31x)이 있고, 살이 두꺼운 0 링 형상을 하고 있다. 접지판 (31)의 상면에는 스프링 수납구멍(15) 상단의 받침면(15a)과 같은 테이퍼각의 원추를 이루는 맞닿는 면(31a)이 형성되어 있다.
이것들 받침면(15a)과 맞닿는 면(31a)은 노즐스프링(22)의 힘으로 면접촉하고 있다.
압전소자(32)도 중앙에 관통구멍(32x)이 있으며, 0 링 형상을 이루고 있다. 전극판(33)은 원판형상을 이루고 있고, 그 중앙에는 본체(10)의 축선에 잇따라서 상방으로 뻗은 로드부 (33a)가 형성되어 있다. 이 로드부(33a)는 압전소자(32)의 관통구멍(32x), 접지판(32x), 접지판(31)의 관통구멍(32x) 및 노즐홀더(11)의 세로구멍(16a)에 삽입되고, 그 상단이 세로구멍(16a)과 가로구멍(16b)의 교차부에 위치하고 있다. 이 로드부(33a)의 외주면과, 접지판(31), 압전소자(32)의 내주면과는 링형상의 틈을 개재하여 분리되어 있기 때문에 전극판 (33)과 접지판(31), 압전소자(32) 사이의 전기적 절연상태가 확보되어 있다.
상기 검출조립부품(30)은, 접지판(31), 압전소자(32), 전극판(33)을 절연부재(34)로 포함함에 따라, 단 하나의 부품으로 되어있다. 이 절연부재(34)는 유리섬유로 강화된 PA(폴리아미드) (66)나 유리섬유로 강화된 PPS(폴리페닐린설파이드) 등으로 되었고, 강도 및 내열성에 뛰어나 있다.
검출조립부품(30)은 미리 도전성 접착제로 고정된 접지판(31), 압전소자(32), 전극판(33)을 금형 내에 설치하고, 이 상태에서 절연성 수지를 금형 내에 사출함에 따라 성형된다.
절연부재(34)는 전극판(33)의 하면을 가리우는 원판부(34a)와, 접지판(31), 압전소자(32), 전극판(33)의 외주면을 가리우는 원통부(34b) 등을 구비하고 있다. 이 절연부재(34)의 원판부 (34a)는 전극판(33)을 쐐기(35) 및 노즐스프링(26)으로부터 절연하였고, 원통부(34b)는 압전소자(32), 전극판 (33)을 스프링 수납구멍(15)의 내주면으로부터 절연하고 있다.
제1도에 나타낸 바와 같이 가로구멍(16b)이 개구하는 노즐홀더(11)의 외주면에는 받침대(40) 가 고정되어 있다. 이 받침대(40)에는 가로구멍(16b)에 수용된 접속기(41)가 설치되어 있다. 이 접속기(41)의 선단에 설치된 단자(42)가, 전극판(33)의 로드부(33a)의 상단부에 전기적으로 접속되어 있다. 더욱이, 단자(42)는 제3도에 나타낸 바와 같이 U자형 금속판으로 되었고, 전극판(33)의 로드부(33a)는 단자(42)에 접속하도록 U자 형상의 단자(42)에 의하여 지탱하고 있다.
연료분사펌프를 제어하는 마이크로컴퓨터(도면에 없음)를 위한 인터폐이스는 접속기(41)를 개재하여 전극판(33)에 접속됨과 동시에 노즐홀더(11)에 고정된 도면에 없는 접지단자에 접속되어 있다.
상기 구성의 검출조립부품(30)에 있어서 니이들밸브(21)가 리프트하면 노즐스프링(22)이 압축되기 때문에 압전소자(32)에 부여되는 노즐스프링(22)의 치우치는 힘이 강하여지고, 이에 따라서 압전소자(32)에서의 발생전압이 상승한다.
이 전압신호는 인터페이스에서 처리되어 마이크로컴퓨터에 입력된다.
마이크로컴퓨터에서는 이 연료분사 시기를 나타내는 신호에 기초하여 연료분사 펌프를 제어한다 .
상기 검출조립부품(30)에 있어서 접지판(31)이 노즐스프링(22)에 의하여 노즐홀더(11)의 받침면(15a)이 접하고 있기 때문에 접지판(31)을 노즐홀더(11)에 확실하게 전기적으로 접속할 수 있다.
본 실시예에서는 전술한 종래 장치와는 달라서, 접지판(31)을 스프링 수납구멍(15)의 내주면에 탄성을 갖고 접촉시킬 필요가 없기 때문에 노즐스프링(22)의 치우치는 힘이 그대로 압전소자(32)에 작용한다.
따라서 압전소자(32)의 검출정밀도를 높일 수 있다. 더욱이 절연부재 (34)의 영률(young's modulus)은 압전소자(32)보다 현저히 크기 때문에 노즐스프링(22)의 힘은 절연부재(34)의 원통부(34b)에 거의 부여되지 않고, 실질적으로 압전소자(32)에만 부여된다.
또, 전술한 종래 장치와 달라서 접지판(31)을 스프링 수납구멍(15)에 압력을 갖고 삽입할 필요가 없다는 것 및 검출조립부품(30)이 수지 성형되어서 단 하나의 구성요소로서 취급됨에 따라 검출조립부품(30)을 용이하게 노즐홀더(11) 에 내장할 수 있다.
또, 노즐홀더(11)의 받침면(15a)과 접지판(31)의 맞닿는 면(31a)이 원추면을 이루고 있어, 양자의 면접촉에 따라, 노즐홀더(11)가 지름방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있기 때문에 검출조립부품(30)을 일정위치에 확실히 유지할 수 있다.
절연부재(34)는 검출조립부품(30)의 지름방향이동을 금지하는 임무를 담당하지 않아도 되므로, 절연부재(34)의 원통부(34b)의 바깥지름을 스프링수납구멍(15)의 안지름보다 작게 함에 따라 원통부(34b)의 외주면과 스프링 수납구멍(15)의 사이에 틈 A(제2도 참조)를 설치할 수 있다. 그 때문에 절연부재(34)는 노즐스프링(25)의 힘으로 회전 운동하여도 스프링 수납구멍(15)의 내주면에 마찰됨이 없이, 그 마모를 방지할 수 있다.
압전소자(32)의 양면은 이 압전소자(32)에 대치하는 전극판(33) 및 접지판(31)의 면이, 예컨대 미시적으로 보아서 평면이 아니라도 전술한 바와 같이 서로 대치하는 면 사이에 도전성 접착제가 개재되므로, 압전소자(32) 양면의 전체영역에 노즐스프링의 힘을 받아서 분산할 수 있다.
그렇기 때문에, 압전소자(32)가 국소적으로 큰 힘을 받아서 분열되는 것을 방지할 수 있다 ,
더욱이, 전극판(33)의 로드부(33a)와, 접지판(31), 압전소자(32)의 내주면과의 사이에 형성되는 링형상의 틈에 먼지 등이 들어가서 절연성이 저하하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (7)

  1. (a) 가늘고 긴 본체(10)와, 이 본체는 선단으로 향하여 차례로 배치됨과 동시에 축 방향으로 뻗는 스프링 수납구멍(15)과 밸브 수납구멍(17)을 구비하고, 또한, 본체(10)는 그 선단부에 노즐구멍(19)과 이 노즐구멍으로 이어지는 밸브시이트(18)를 구비하고, 본체는 스프링 수납구멍(15)의 기단에 위치하는 받침면(15a)을 구비하고 있으며, (b) 상기 본체의 밸브수납구멍에 축 방향으로 슬라이드할 수 있도록 수용된 니이들밸브(21)와, 이 니이들밸브가 밸브시이트에 위치한 상태에서 노즐구멍이 닫혀져 있고, 니이들 밸브가 밸브시이트에서 리프트하였을 때에 노즐구멍이 열려서 연료가 분사하며 , (c) 상기 본체의 스프링 수납구멍에 수용된 노즐스프링(22)과, 이 노즐 스프링은 니이들밸브를 밸브시이트로 향하여 힘이 미치고, (d) 상기 스프링 수납구멍의 기부에 수용되고, 니이들밸브의 리프트에 따른 노즐스프링의 힘의 증대를 검출함에 따라, 연료분사시기를 검출하는 검출수단(30)과, 이 검출수단은 압전소자(32)와, 이 압전소자의 축방향 양단면에 각기 접하는 전극(33) 및 접지판(31)을 구비하였으며, 상기 전극판(33)이 압전소자(32)와 노즐스프링(22) 사이에 배치되고, 접지판(31)이 압전소자와 본체(10)의 받침면(15a)과의 사이에 배치되어 있으며, 상기 접지판은 본체(10)의 받침면(15a)에 맞닿았고, 이에 따라 본체와 전기적으로 접속되어 있음을 특징으로 하는 연료분사장치.
  2. 제1항에 있어서, 압전소자(32)와 접지판(31)이 링형상을 이루고, 전극판(33)은 원판형상을 이루고, 이 전극판의 중심에 본체(10)의 축 방향으로 뻗은 로드부(33a)가 형성되어 있고, 이 로드부가 압전소자와 접지판을 관통하여 본체에 지지된 접속기(41)에 접속되어 있고, 이 로드부와 압전소자 및 설치판의 사이에는 링형상의 틈이 형성되어 있음을 특징으로 하는 연료분사장치.
  3. 제2항에 있어서, 링형상의 틈에는 절연재료가 충전되어 있음을 특징으로 하는 연료분사장치.
  4. 제1항 내지 제3항중의 어느 한항에 있어서, 본체(10)의 받침면(15a)이 원추면을 이루고, 접지판(31)은 이 받침면에 면접촉하는 원추의 맞닿는 면(31a)을 구비하고 있음을 특징으로 하는 연료분사장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 접지판(31), 압전소자(32), 전극판(33)이 서로 도전성 접착제로 접착되어 있음을 특징으로 하는 연료분사장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 접지판(31), 압전소자(32), 전극판(33)은 절연부재(34)에 의하여 포함되어 있고, 이 절연부재는 전극판의 노즐스프링(22)측의 면을 가리움과 동시에 전극판 및 압전소자의 원주면을 가리고 있음을 특징으로 하는 연료분사장치.
  7. 제6항에 있어서, 절연부재(34)는 성형수지로 되었고, 접지판(31), 압전소자(32) 및 전극판(33)을 일체화하고 있음을 특징으로 하는 연료분사장치.
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