KR0176738B1 - 전자밸브 및 그것을 사용한 유닛형 연료분사장치 - Google Patents

Abstract

무효공간의 삭감, 전자밸브의 내구성 향상, 나아가서는, 연료 분사종료의 향상 등을 달성할 수 있는 유닛형 연료분사장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있으며, 연료가압실(6)의 연료를 가압하는 플런저(7)와, 플런저(7)에서 가압된 연료를 분사하는 분사노즐(N)과, 연료가압실(6)에의 연료공급을 차단하는 전자밸브(V)를 구비한 유닛형 연료분사장치에 있어서, 전자밸브(V)의 밸브본체(100)에는, 이 밸브본체(100)가 연료가압실(6)로의 연료 공급을 차단하였을 때, 연료가압실(6)과 분사노즐(N)의 연료저장실(24)을 연통하는 연통구멍(200)을 설치한 것이다.

Description

전자밸브 및 그것을 사용한 유닛형 연료분사장치

제1도는 본 발명의 한 실시예를 나타낸 종단면도.

제2도는 전자밸브의 밸브본체의 개방상태를 나타낸 단면도.

제3도는 전자밸브의 밸브본체의 폐쇄상태를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

U : 유닛형 연료분사장치 N : 연료분사노즐

V : 전자밸브 L : 축선

6 : 연료가압실(제1챔버) 7 : 플런저

100 : 니이들밸브 본체 101 : 전기자

104 : 고정자 코일 113 : 유체의 공급구멍

114 : 유체의 복귀구멍 115 : 유체저장실

117 : 고압통로(제2챔버) 200 : 연통구멍

본 발명은 전자밸브의 개량 및 그것을 사용한 유닛형 연료분사장치의 개량에 관한 것이다.

일반적으로, 장치 본체내에, 연료가압실의 연료를 가압하는 플런저와, 플런저로 가압된 연료를 분사하는 분사노즐과, 연료가압실로 공급되는 연료를 차단할 수 있는 전자밸브를 일체적으로 구비한 유닛형 연료분사장치는 공지되어 있다(예컨대, 일본국 특허 공개공보 평 2-286868 호).

이러한 종류의 유닛형 연료분사장치는 분사관이 불필요하고, 그만큼 무효 공간을 감소시킬수 있어, 연료의 고압화를 달성할 수 있는 등의 이유에 따라 근년에 와서 다용화 되고 있다.

그러나, 종래의 것은, 플런저와 전자밸브와 분사노즐을 동일축선상에 배열하는 경우, 전자밸브의 바깥쪽에 연료의 압송로를 설치하지 않으면 아니되어, 그만큼 무효공간이 증대된다고 하는 문제가 있었다.

또한, 전자밸브 본체가 개방되었을 때, 상기 연료가압실로 공급되는 연료가 전자밸브 코일 근방에 가득차기 때문에, 코일이 침식을 받기 쉬워져 전자밸브의 내구성이 저하된다고 하는 문제가 있다.

그리하여, 본 발명의 목적은 상술한 종래의 기술이 지닌 문제점을 해소하여 무효공간의 삭감, 전자밸브의 내구성의 향상, 나아가서는 연료 분사정도의 향상 등을 달성할 수 있는 유닛형 연료분사장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 제1발명은 유체의 공급구멍과 유체의 복귀구멍에 연통하는 유체저장실과, 이 유체저장실에 설치되어 유체저장실과 제1챔버의 연통을 차단하는 밸브본체를 구비한 전자밸브에 있어서, 밸브본체에는 이 밸브본체가 유체저장실과 제1챔버의 연통을 차단하였을 때, 제1챔버와 제2챔버를 연통하는 연통구멍을 설치한 것이다.

제2발명은, 연료가압실의 연료를 가압하는 플런저와, 플런저로 가압된 연료를 분사하는 분사노즐과, 연료가압실에의 연료공급을 차단하는 전자밸브를 구비한 유닛형 연료분사장치에 있어서, 전자밸브의 밸브본체에는 이 밸브본체가 연료 가압실에의 연료의 공급을 차단하였을 때, 연료가압실과 분사노즐의 연료저장실을 연통하는 연통구멍을 설치한 것이다.

제3발명은, 전자밸브의 밸브본체에는, 이 밸브본체가 연료가압실에의 연료의 공급을 차단하였을 때, 연료가압실과 분사노즐의 연료저장실을 연통하는 연통구멍을 설치하고, 플런저와 분사노즐과 전자밸브의 밸브본체를 동일축선상에 배열한 것이다.

제1~제4의 발명에 의하면, 밸브본체가 분사 개시하였을 경우에는, 유체저장실을 통하여 유체의 공급구멍과 유체의 복귀구멍과 제1챔버 등이 연통함으로, 유체의 공급구멍에서 제1챔버에 대하여 유체가 공급된다.

또, 밸브본체가 분사 폐쇄하였을 경우에는 유체저장실과 제1챔버의 연통은 차단되어, 제1챔버와 제2챔버가 연통함으로, 이 제1챔버의 유체는 제2챔버에 공급된다.

즉, 제1~제4 발명에 의하면, 밸브본체에 연통구멍을 설치함으로써, 콤팩트한 전자밸브를 제공할 수 있다.

제5~제6 발명에 의하면, 밸브본체가 분사 개시하면 연료가압실에 대하여 연료가 공급되고, 이어서, 밸브본체가 분사 폐쇄하면 플런저에 의하여 가압된 연료가압실의 연료가 밸브본체의 연통구멍을 통하여 분사노즐의 연료저장실로 공급되어서, 분사노즐의 분사구멍으로부터 분사된다.

이하, 본 발명의 한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

제1도에 있어서, U는 유닛형 연료분사장치를 뜻하고, 이 유닛형 연료분사장치(U)는 위본체부(2)와, 이 위본체부(2)의 하단부에 서로의 축선(L)을 일치시킨 상태에서 나사 맞춤된 아래본체부(3)를 포함하고 있다.

위본체부(2)에는, 플런저 수납구멍(5)과 연료가압실(6)이 각각의 축선을 축선(L)과 일치시켜서 형성되어 있다. 플런저 수납구멍(5)에는 연료가압실(6)내로 도입된 연료를 가압하기 위한 플런저(7)가 슬라이딩이 자유로운 상태로 삽입되어 있다. 이 플런저(7)의 상단부에는 추종부재(8)가 연결되어 있고, 이 추종부재(8)는 플런저(7)와 함께 상하운동하도록 되어 있다.

이 추종부재(8)와 위본체부(2)와의 사이에는, 추종부재(8)를 상방으로 가압하기 위한 스프링(9)이 설치되었고 이 스프링(9)의 가압력에 의하여, 추종부재(8)의 상단면은 캠축의 캠부(어느것도 도면에 없음)에 가압 접촉되어 있다.

상기 구성에서, 캠축이 회전하면, 그에 따라 추종부재(8) 및 플런저(7)가 일체적으로 상하 운동한다. 즉, 예컨대 플런저(7)가 하강 운동하면, 연료가압실(6)내의 연료가 가압되고, 반대로, 플런저(7)가 상승 운동하면, 연료가압실(6)내에 연료가 도입된다. 또, 연료가압실(6)에 있어서 가압된 연료가 플런저 수납구멍(5)과 플런저(7)와의 사이로부터 외부로 누출되는 것을 방지하기 위하여, 플런저 수납구멍(5)의 중간부 내주면에는 원주방향으로 뻗은 링 형상홈(12)이 형성되었고, 이 링 형상홈(12)에 저장된 연료는 도시하지 않음 복귀구멍을 통하여 나중에 설명하는 연료실(37)로 복귀된다.

아래 본체부(3)의 내부에는, 본 실시예의 특징부분인 전자밸브(V)가 설치되어 있다. 이 전자밸브(V)에는 그 자체에도 특징이 있지만, 그 자체의 특징은 다음의 유닛형 연료분사장치(U)의 설명에서 적당히 하도록 하여 설명을 생략하였다

전자밸브(V)는, 세로방향으로 관통하는 연통구멍(200)을 구비한 니이들 밸브본체(100)를 포함하였으며, 니이들 밸브본체(100)의 축부분 외주에는 링 형상의 전기자(101)가 고정되어 있다. 이 전기자(101)는 전자밸브 수납구멍(102)에 수납되었으며, 이 전자밸브 수납구멍(102)에는 전기자(101)에 대향하여 수지케이스(103)로 가리워진 고정자코일(104)과, 전기자(101)를 상방으로 가압하기 위한 코일스프링(105)이 수납되어 있다.

니이들밸브 본체(100)의 하단에는 시이트부(110)가 설치되었고, 이 시이트부(110)는, 제2도에 나타낸 바와 같이, 니이들밸브 본체(100)가 상승운동하면, 아래본체부(3)의 밸브시이트부(111)로부터 분리되고(분사개시), 제3도에 나타낸 바와 같이, 니이들밸브 본체(100)가 하강 운동하면, 밸브시이트부(111)에 맞닿는다(분사 폐쇄).

시이트부(110) 주위에는, 유체 공급구멍(이하, 연료공급구멍 이라 한다)(113)과 유체의 복귀구멍(이하, 연료복귀구멍 이라 한다)(114)에 연통하는 유체저장실(이하, 연료실이라 한다)(115)이 설치되었고, 제2도에 나타낸 바와 같이 분사 개시하면, 이 연료실(115)을 개재하여, 연료공급구멍(113)과 연료가압실(6)과 연료복귀구멍(114)이 연통하여, 모든 연료압력이 저압으로 된다. 또, 제3도에 나타낸 바와 같이 분사 폐쇄하면, 연료공급 구멍(113), 연료실(115) 및 연료복귀구멍(114)으로 연결되는 경로와, 연료가압실(제1챔버)(6)로부터 니이들밸브 본체(100)의 연통구멍(200)을 통하여 고압통로(제2챔버)(117)에 이어지는 경로가 차단되어, 이대로의 상태에서 상기 플런저(7)에 의하여 연료가압실(6)내의 연료가 가압되면, 그 연료는 고압통로(117)를 통하여 나중에 설명하는 분사노즐(N)로 안내된다.

더욱이, 전자밸브 수납구멍(102)과 연료실(115)과의 사이는 가능한 한 치수적으로 크게 잡고, 상하로 분리되는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

연료실(115)에 저장된 연료가 니이들밸브 본체(100)와 그 슬라이딩 구멍과의 사이를 전달함에 따라, 전자밸브 수납구멍(102)으로 침입하면, 고정자코일(104)이거나 전기자(101)를 침식할 염려가 있기 때문이다.

고압통로(117)는 스프링 호울더(15)에 설치되며, 이 스프링 호울더(15)에는 스프링 수납구멍(16)이 설치되어 있다. 이 스프링 수납구멍(16)에는 나중에 설명하는 니이들 밸브(29)를 하방으로 향하여 가압하는 노즐스프링(17)이 수납되었고, 이 노즐스프링(17)의 가압력은, 그 상단부와 스프링 수납구멍(16)의 저면과의 사이에 배치된 스페이서(18)의 두께를 변경함으로써 조절할 수 있다.

스프링 호울더(15)의 하단부에는 연료분사노즐(N)이 부착되어 있다.

즉, 스프링 호울더(15)의 하단부에는, 축선을 축선(L)과 일치시킨 통형상의 노즐호울더(19)가 설치되었으며, 이 노즐호울더(19)에는 그 상단부에서 하단측을 향하여 순차, 스페이서(20) 및 노즐본체(21)가 삽입되어 있다.

노즐호울더(19)를 스프링 호울더(15)에 비틀어 넣으면, 노즐호울더(19)에 의하여 노즐본체(21)가 상방으로 가압되고, 나아가서는 스페이서(20)가 스프링 호울더(15)의 하단면에 꽉 눌리어져 있다. 이에 따라서, 노즐본체(21) 및 스페이서(20)는 노즐호울더(19)에 지지되어 있다. 더욱이, 노즐호울더(19)는 그들을 지지한 상태로 스프링 호울더(15)에 고정되어 있다.

노즐본체(21)에는 축선(L)상을 그 상단면에서 하방으로 향하여 뻗은 니이들밸브 수납구멍(23)이 형성되어 있다.

이 니이들밸브 수납구멍(23)의 중간부에는, 고압통로(117)로 이어지는 연료저장실(24)이 형성되고, 그 하방에는 밸브시이트(25)가 형성되어 있다. 그리고, 노즐본체(21) 하단부에는, 밸브시이트(25)를 개재하여 니이들 밸브 수납구멍(23)으로 이어지는 공지된 주머니모양(sac) 부분(도면에 없음)이 형성되고, 이 주머니 모양부분에서 노즐본체(21)의 하단부 외주면까지 뻗은 분사구멍(27)이 형성되어 있다.

니이들밸브 수납구멍(23)에는, 니이들밸브(29)가 슬라이딩이 자유롭도록 삽입되어 있다. 이 니이들밸브(29)는, 니이들밸브 수납구멍(23)의 상단부에 대해 슬라이딩이 자유롭도록 또한 액밀하게 끼워 맞춤된 상단측의 큰지름부분(30)과, 니이들밸브 수납구멍(23)보다도 작은지름으로 형성된 하단측의 작은지름부분(31)과, 이들 큰지름부분(30) 및 작은 지름부분(31) 사이에 형성된 수압부(受壓部)(32) 등을 구비하고, 니이들밸브(29)의 하단면에는 밸브시이트(25)에 착석하여 니이들밸브 수납구멍(23)과 주머니모양 부분사이를 차단하는 밸브부(33)가 형성되어 있다.

또, 니이들밸브(29)의 상단면에는, 축부(34)가 형성되어 있다.

이 축부(34)는, 스페이서(20) 중앙부에 형성된 관통구멍내로 돌출하였고, 스프링받침(35)을 개재하여 노즐스프링(17)에 의하여 하방으로 가압되어 있다. 그리고, 노즐스프링(17)의 가압력에 의하여 니이들밸브(29)가 밸브시이트(25)에 착석되어 있다.

다음에, 이 실시예의 작용을 설명한다.

제3도를 참조하여, 니이들밸브 본체(100)가 하강 운동하였을 경우, 시이트부(110)는 아래본체부(3)의 밸브시이트부(111)에 맞닿고(분사 폐쇄), 연료 가압실(6)의 연료는 플런저(7)에 의하여 가압되어, 고압통로(117)를 개재하여 분사노즐(N)의 연료저장실(24)로 압송된다. 그리하여, 니이들밸브(29)의 수압부(32)에 작용하는 연료의 가압력이 노즐스프링(17)의 가압력보다 커져, 니이들밸브(29)는 스페이서(20)에 맞닿을 때까지 상승한다. 이에 따라 연료저장실(24)내의 연료는 니이들밸브(29)의 작은 지름부분(31)과 밸브 수납구멍(23)과의 사이, 및 밸브부(33)와 밸브시이트(25) 사이를 통하여 주머니 모양 부분으로 향하여, 분사구멍(27)으로부터 엔진의 연소실로 분사된다. 제2도를 참조하여, 니이들밸브 본체(100)가 상승운동하였을 경우, 시이트부(110)는 아래본체부(3)의 밸브시이트부(111)에서 분리되어(분사 개시), 연료실(115)을 개재하여, 연료공급구멍(113)과 연료 가압실(6)과 연료복귀구멍(114)이 연통하여, 고압통로(117)를 개재하여 분사노즐(N)의 연료저장실(24)의 연료압력이 저압으로 된다. 이에 따르면, 니이들밸브(29)의 수압부(32)에 작용하는 연료의 가압력이, 노즐스프링(17)의 가압력보다도 작아지고, 이 노즐스프링(17)의 가압력에 의하여, 니이들밸브(29)가 밸브시이트(25)에 착좌하여, 연료분사가 종료된다.

그리고, 본 실시예에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 니이들밸브 본체(100)에 연통구멍(200)이 뚫려져 있으므로, 종래와 같이 밸브본체(100)를 우회하는 연통구멍을 설치하지 않더라도 좋으며, 그만큼 연료분사장치(U)의 축지름을 가늘게 할 수 있다.

(2) 따라서, 무효공간을 저감할 수 있으므로, 엔진탑재시의 스페이스를 저감할 수 있다.

(3) 그에 관련해서, 종래와 같이, 니이들밸브 본체(100)를 우회하는 구멍을 설치하는 구성에서는, 아래 본체부(3)의 내부에 우회구멍을 설치하게 된다. 이 우회구멍을 설치하는 경우에는 편심가공이 필요하게 된다. 그러나, 말할것도 없이, 본 실시예에 의하면, 그와 같은 편심가공은 불필요하다.

(4) 전자밸브 수납구멍(102)과 연료실(115)이 치수적으로 상하에 분리된 구성으로 되어 있으므로, 연료실(115)에 저장되는 연료가 전자밸브 수납구멍(102)으로 침입하는 일은 적어지게 되고, 따라서, 고정자코일(104)이라 거나 전기자(101)가 연료에 의하여 침식되는 일은 없고, 그 내구성이 향상된다.

(5) 전자밸브(V)가 작동하고, 니이들밸브 본체(100)가 상승운동하여 연료분사가 종료할 때, 연료압력은 니이들밸브 본체(100)를 눌러서 위로올리도록 작용함으로, 니이들밸브 본체(100)의 상승운동은 빨라지게 되어, 그만큼, 연료의 분사정도(누설률)를 향상시킬 수 있다.

(6) 또, 플런저(7)와 분사노즐(N)과 전자밸브(V)의 밸브본체(100)가 동일축선상에 배열되므로, 그만큼이라도 연료분사장치(U)의 축지름을 가늘게 할 수 있고, 따라서 무효공간을 저감할 수 있으므로, 엔진탑재시의 스페이스를 저감할 수 있다.

더욱이, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적당히 변경할 수 있다.

예컨대, 상기 실시예에서는 연료분사장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 전자밸브 자체에도 적용할 수 있다. 따라서, 배관시스템의 도중에 묻어 넣은 전자밸브에 있어서, 도중의 단면적을 크게 증대시키는 일이 없이, 설치하는 경우에는 가장 적합한 것이 된다. 더욱이 전자밸브(V)에 대하여는, 그 상하의 방향을 반대로 배치하도록 하는 것도 가능하다.

이상의 설명으로 부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전자밸브의 밸브본체에 연통구멍을 설치하였으므로, 종래와 같이, 밸브본체를 우회하는 구멍은 불필요하게 되어, 그만큼 무효공간을 저감할 수 있어, 엔진탑재시의 스페이스를 저감할 수 있는 동시에 전자밸브의 내구성의 향상, 또한 연료의 분사정도의 향상 등을 달성할 수 있었다.

Claims (6)

1. 유체의 공급구멍(113)과 유체의 복귀구멍(114)으로 연통하는 유체저장실(115)과, 이 유체저장실(115)에 설치되어, 이 유체저장실과 제1챔버(6)의 연통을 차단하는 밸브본체(100)로서, 이 밸브본체(100)가 유체 저장실(115)과 제1챔버(6)의 연통을 차단하였을 때, 제1챔버(6)와 제2챔버(17)를 연통하는 연통구멍(200)을 구비한 밸브본체(100)를 구비한 것을 특징으로 하는 전자밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1챔버(6)는 연료 가압실(6)로 되어 있고, 제2챔버(117)는 연료분사노즐 유닛(N)에 이어지는 고압통로로 된 것을 특징으로 하는 전자밸브.
3. 제1항에 있어서, 상기 연통구멍(200)은 밸브본체(100)의 축방향으로 일치하도록 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 전자밸브.
4. 제2항에 있어서, 상기 연통구멍(200)은 밸브본체(100)의 축방향으로 일치하도록 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 전자밸브.
5. 연료 가압실(6)의 연료를 가압하는 플런저(7)와, 이 플런저(7)에서 가압된 연료를 분사하는 분사노즐(N)과, 상기 연료 가압실(6)로의 연료의 공급을 차단하는 밸브본체(100)를 지닌 전자밸브로서, 상기 연료 가압실(6)과 분사노즐의 연료저장실(115)을 연통하는 연통구멍(200)을 형성한 밸브본체(100)를 지닌 전자밸브(V)를 구비한 것을 특징으로 하는 유닛형 연료분사장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 플런저(7)와 연료분사노즐(N) 및 전자밸브의 밸브본체(100)는 동일축 선상에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 유닛형 연료분사장치