KR100254305B1 - 내연기관의 연료분사시스템용 연료분사밸브 - Google Patents

Abstract

밸브시트면의 밸브시트체의 하부에 배치된 금속재의 천공 디스크를 갖는 연료분사밸브는 이미 공지되어 있다. 여기에서 천공 디스크는 충분히 두껍게 제작되어야 연료압에 의한 굽힘이 저지되나 그렇게 되면 상기 분사공을 통해 분사되는 연료형태가 악화되게 된다. 따라서, 연료분사형태를 개선하기 위해서는 얇은 천공디스크를 사용해야 한다.

본 발명의 밸브지지체(18)에 배치된 얇은 천공 디스크(22)는 지지 디스크로 지지되며, 지지 디스크는 통과공(61)을 구비하고 천공 디스크(22)보다 두껍다. 이는 천공 디스크(22)의 불리한 굽힘을 효율적으로 저지하는 동시에 분사공(37)에서의 연료형태를 개선한다. 지지 디스크(26)는 포트형으로 제작되며 천공 디스크(22)와 함께 연속용접시임(24)에 의해 밸브시트체(18)에 용접된다.

본 발명에 따른 연료분사밸브는 혼합기체압축 불꽃점화식 내연기관의 연료분사시스템에 이용된다.

Description

[발명의 명칭]

내연기관의 연료분사시스템용 연료분사밸브

[발명의 상세한 설명]

[발명분야]

본 발명은 청구범위의 독립항의 전제부에 따른 연료분사밸브에 관한 것이다. 연속용접시임에 의해 밸브시트체에 고정되는 천공 디스크를 구비한 연료분사밸브가 공지되어 있다. 여기에서, 천공 디스크는 비교적 두껍게 제작되어 연료압에 의해 디스크가 상승하여 분사연료가 불리한 제트분사형태로 변하는 것을 방지한다. 그러나, 두께가 두꺼운 천공 디스크는 천공 디스크의 분사공으로부터 분출하는 연료가 원하는 미세한 연료방울로 세분되지 못한다는, 즉, 최적 양태를 얻을 수 없다는 단점을 수반한다.

[본 발명의 장점]

상기와는 대조적으로 청구범위의 독립항의 특징 형태를 갖는 본 발명에 따른 연료분사밸브의 장점은 공지의 천공 디스크보다 더 얇은 천공 디스크를 사용할 수 있으며 분사연료 제트의 분사형태가 악화됨이 없이 매우 미세한 연료 방울을 갖는 최적의 연료분사가 이루어 질 수 있는 것이다.

청구범위의 독립항에 기재된 연료분사밸브의 양호한 진보 및 개선이 종속항에 기재된 조치의 결과로서 가능하다.

지지 디스크를 포트형으로 만들고 밸브시트체를 그 축방향위치에 설정한 후에 그 연속적인 유지 에지(holding edge)를 시트캐리어에 밀봉 연결시키므로, 밸브행정 및 그에 따른 분사연료량의 설정이 가능하다. 이러한 설정에 있어서는 지지디스크의 유지 에지가 그 자유단부를 향해 외향굽힘되고 시트캐리어의 종축공의 벽에 대한 반경방향인장하에서 이러한 자유단부를 지탱하면, 설정작업중에 지지 디스크의 유지 에지의 최종 고정을 위해 양호한 설정이 이루어질 때까지 밸브시트체가 그 축방향위치에서 항상 유지되고 시트 캐리어의 종축공의 벽에 대해 용접된다.

또한, 지지 디스크의 통과공이 적어도 하나 이상의 분사공을 구비하고 하류가 아치형으로 된 돔형을 이루는 천공 디스크 구역에 가능한 한 인접하여 둘러싸서 연료압에 의한 천공 디스크의 원치않는 굽힘을 방지한다.

[도면]

제1도에는 본 발명의 예시적 실시예가 간략히 도시되어 있으며, 다음에서 상세히 설명되어 있다.

[예시적 실시예의 설명]

제1도는 혼합기체압축불꽃점화식 내연기관의 연료 분사시스템용 연료분사 밸브를 예시적으로 도시하고 있다.

연료분사밸브는 관형 시트캐리어를 가지며, 거기에는 종축공(3)이 종밸브축(2)에 대해 동심관계로 형성된다. 일례로 종축공(3)에는 관형밸브니들(5)이 배치되며, 그것은 그 하류 단부(6)에서 일례로 나선형 밸브폐쇄체(7)에 연결된다. 연료분사밸브의 작동은 일례로 공지의 전자기방식으로 이루어진다. 밸브니들(5)의 축방향이동 및 그에 따른 연료 분사밸브의 개폐를 위하여 자기코일(10)과 아마츄어(11) 및 코어(12)를 갖는 전자기 회로가 도시되어 있다. 아마츄어(11)는 밸브폐쇄체(7)로부터 이격되어 대면하는 밸브니들(5)의 단부에 연결되며 코어(12)와 정렬된다.

밸브시트체(18)의 안내공(16)은 축방향이동중에 밸브폐쇄체(7)를 안내하기 위한 것이다. 밸브시트체(18)의 외경은 시트캐리어(1)의 종축공(3)의 직경보다 약간 작다. 그 단부면중 하나, 즉, 밸브니들(5)로부터 이격되어 대면하는 단부면(19)상에는 금속재의 천공 디스크(22)가 밸브시트체(18)상에 동심적으로 배치되어 단단히 연결된다. 한 예로 상기 천공 디스크(22)는 0.1mm의 두께를 가질 수 있다. 천공 디스크(22)보다 두꺼운 지지 디스크(26)가 밸브시트체로부터 이격되어 대면하는 천공 디스크(22)의 단부면(25)을 지탱한다. 금속재의 지지 디스크(26)는 포트형의 단면형태를 갖고, 일례로, 0.2mm 의 두께를 갖는다. 천공체(22)의 단부면(25)을 지탱하는 지지 디스크(26)의 기저부(27)는 연속적인 유지 에지(28)에 인접배치되며, 유지 에지는 밸브시트체(18)로부터 이격되어 대면하도록 축방향으로 연장하고 단부(29)까지는 외향으로 원추형으로 굽혀져 있다. 유지 에지(28)는 그 단부에서의 직경이 시트캐리어(1)의 종축공(3)의 직경보다 약간 크다. 밸브체(18)와 천공 디스크(22) 및 지지 디스크(26)의 연결은 일례로 레이저에 의해 형성되는 일례로 연속적이고 밀봉적인 제1용접시임(24)에 의해 이루어진다. 이러한 이유로 천공 디스크(22)와 지지 디스크(26)를 위한 재료 선택은 양호한 용접성을 고려하여 이루어 져야 한다.

연료분사밸브의 제조단계에서의 공정중에, 시트캐리어(1)의 종축공(3) 속으로 밸브니들(5)이 밀어넣어지는 것과 함께 천공 디스크(22)와 지지 디스크(26)가 고정된 밸브시트체(18)는 종축공(3)속으로 밀어넣어진다. 밸브시트체(18)의 외경이 시트캐리어(1)의 종축공(3)의 직경보다 작기 때문에 반경방향의 압력은 종축공(3)과 지지 디스크(26)의 원추형으로 외향으로 약간 굽혀진 유지 에지(28)의 사이에서만 발생하며, 유지 에지(28)는 종축공(3)의 벽상에 반경방향의 스프링력을 가한다. 이러한 것은 밸브시트체(18)가 천공 디스크(22) 및 지지 디스크(26)와 함께 시트캐리어(1)의 종축공(3) 속으로 밀어넣어질 때 칩이 형성되는 것을 방지한다. 또한, 밸브시트체(18)의 제조중에는 그 둘레에 협소한 공차로 부착될 필요가 없는데, 이는 밸브시트체(18)가 시트캐리어(1)의 종축공(3)에서 반경방향으로의 흔들림이 작기 때문이므로, 밸브시트체가 종축공(3)속으로 가압되는 것에 비해 제조단가가 현저히 감소된다. 시트캐리어(1)의 종축공(3)속으로의 밸브 시트체(18)의 밀어넣기 깊이는 안내공(16)에 의해 반경방향으로 안내되는 밸브니들(5)의 행정의 예비설정치를 결정하며, 이는 안내공(16)의 하부에 형성되고 밸브시트체(18)에 속하는 밸브시트면(32)에 대해 밸브시트체를 지탱하는 결과로서 자기코일(10)이 여자되지 않은 상태에서 밸브니들(5)의 한쪽 단부위치가 고정되기 때문이다. 자기코일(10)이 여자된 상태에서는 밸브니들(5)의 다른쪽 단부위치가 일례로 코어(12)에 대해 아마츄어(11)를 지탱하는 결과로서 고정된다. 이러한 두개의 단부위치의 사이의 이동거리는 밸브니들(5)의 행정을 이룬다.

지지 디스크(26)의 유지 에지(28)는 시트캐리어(1)의 종축공(3)에 대해 지탱된 그 단부(29)에서 일례로 연속적이고 밀봉적인 제2용접시임(30)에 의해 종축공(3)의 벽에 연결된다. 제2용접시임(30)은 일례로 레이저에 의해 제1용접시임(24)과 같은 방식으로 정밀하게 제조됨으로써 단순하게 수행되고 부품이 극히 적은 가열로 서로 용접되는 안전하고 신뢰할 만한 용접이 가능해진다.

일례로 연료 등과 같은 사용매체가 시트캐리어(1)의 종축공(3)과 밸브시트체(18)의 외주의 사이나 또는 시트 캐리어(1)의 종축공(3)과 지지 디스크(26)의 유지 에지(28)의 사이를 통하여 내연기관의 흡입라인속으로 직접 유동할 수 없도록 밸브시트체(18)와 천공 디스크(22) 또는 지지 디스크(26) 및 지지 디스크(26)와 시트캐리어(1)의 밀봉적인 용접이 필요하다.

구형 밸브폐쇄체(7)는 밸브시트체(18)의 밸브시트면 (32)과 서로 유기적으로 작동하며 상기 밸브시트면(32)은 일례로 원추형으로 유동방향으로 좁아지고 안내공(16)과 밸브시트체(18)의 단부면(19)의 사이에서 축방향으로 형성되어 있고, 또한 상기 구형 밸브폐쇄체(7)는 양호하게는 5 개인 다수의 평활부(33)를 갖고, 평활부는 시트캐리어(1)의 종축공(3)에 의해 반경방향으로 한정되며 밸브내부(35)로부터 밸브시트면(32)으로의 매체유동을 허용하며, 매체는 밸브개방상태에서 밸브시트체(18)의 하부에 형성된 짧은 매개공(36)에 의해 밸브시트면으로부터 천공 디스크(22)의 분사공(37)으로 보내진다. 축방향이동중에 밸브폐쇄체(7) 및 그에 따른 밸브니들(5)의 정확한 안내를 위해 안내공(16)의 직경은 구형 밸브폐쇄체(7)가 미세한 반경방향의 간격을 갖고 안내공(16)속으로 들어가도록 설계한다.

밸브니들의 행정 및 그에 따른 밸브의 일정개방상태중에 유출된 매체의 정적유량의 정확한 설정은 기설치된 연료 분사밸브상에서 수행되며, 다시 말해서, 그 중에서도 그 유지 에지(28)에서 시트캐리어(1)에 대해 용접되는 밸브시트체(18)에 용접된 지지 디스크(26)상에서 수행된다. 밸브에 의해 유출되고 측정용기(38)에 의해 측정되는 매체의 일정작동량이 소정의 예정량에 일치하지 않으면 밸브니들(5)의 행정의 정확한 설정을 위해 지지 디스크(26)가 제2용접시임(30)과 제1용접시임(24)의 사이의 구역에서 공구(39)에 의해 반경방향으로 연신되며, 그럼으로써, 필요하다면, 매체의 측정된 작동량이 매체의 소정의 예정량과 일치하기까지 소성 변형된다. 그에 따라 행정 및 분사밸브의 일정개방상태에서 유출된 매체의 정적유량의 정확한 설정이 기설치된 연료분사밸브상에서 간단히 수행된다.

시트캐리어(1)의 둘레상에는 그 하단부에 보호캡(45)이 배치되어 캐치결합부(46)에 의해 시트캐리어(1)의 둘레에 결합된다. 보호캡(45)은 제1반경방향부분(47)으로 시트캐리어의 단부면을 지탱한다. 자기코일(10)과 대면하는 방향으로, 보호캡(45)의 제1반경방향부분(47)의 다음에 축방향으로 연장하는 평행부(49)가 있고 그 다음에 반경 방향의 외향으로 뾰족하게 된 제2의 반경방향부분(50)이 있다. 밀봉링(51)의 환형홈(53)내에 배치되며, 상기 환형홈의 측면은 자기 코일(10)과 대면하는, 보호캡(45)의 제2반경부분(50)의 한쪽 단부면(54)으로 형성되며, 그 다른 측면은 시트 캐리어(1)의 반경방향의 외향으로 뽀족하게 된 지탱면(55)으로 형성되고, 홈 바닥(57)은 시트 캐리어(1)의 외주로 형성된다.

밀봉링(51)은 일례로 내연기관의 흡입라인인 도시안된 밸브리셉터클과 연료분사밸브의 외주 사이를 밀봉하기 위한 것이다.

밸브시트체(18)의 밸브시트면(32)의 매개공(36)의 하부는 천공 디스크(22)의 중앙구역(60)을 둘러싸며, 천공 디스크에는 적어도 하나 이상의 분사공(37)이 있고 실시예에서는 4개의 분사공(37)이 형성되어 있다. 다른 한편으로는 지지 디스크(26)에 통과공(61)이 종밸브축(2)에 거의 동심적으로 설치되며, 마찬가지로 대향측부상의 천공 디스크(22)의 구역(60)을 둘러싼다. 분사공(37)을 통해 분사된 연료는 지지 디스크(26)의 통과공(61)을 통해 분사된다. 지지 디스크(26)의 통과공(61)에 의해 둘러싸인 천공 디스크(22)의 구역(60)은 유동방향에서 돔형이 되도록 아치를 이룬다. 비교적 두꺼운 지지 디스크(26)는 구역(60)을 제외하고 천공 디스크(22)가 연료압에 의해 구부러지는 것을 방지함으로써, 천공 디스크(22)의 두께가 지금까지보다 작게 선택될 수도 있으며, 결과적으로 분사공(37)에서의 분사연료의 형태를 개선하도록 매우 미세한 연료방울의 형성이 가능해진다. 제1용접시임(24)은 천공 디스크(22)의 구역(60)으로부터 충분히 큰 반경 방향의 간격에서도 구역(60)이 변형되는 것을 방지한다. 천공 디스크(22)의 구역(60)과 밸브폐쇄체(7)의 하단부의 사이의 축방향간격은 사장되는 체적을 가능한 한 줄이도록 가능한 한 작게 유지된다.

Claims (4)

1. 이동가능한 밸브니들과, 시트캐리어에 연결되고 상기 밸브니들과 유기적으로 작동하는 밸브시트면을 갖는 밸브 시트체 및, 상기 밸브시트면의 밸브시트체의 하부에 용접되며 하나 이상의 분사공을 갖는 얇은 금속재의 천공 디스크를 구비하는 내연기관의 연료분사시스템용 연료분사밸브에 있어서, 상기 천공 디스크(22)보다 두껍게 제작된 금속재의 지지 디스크(26)가 밸브시트체(18)로부터 이격되어 대면하는 상기 천공 디스크(22)의 한쪽 단부면(25)에 배치되어 상기 천공 디스크(22)와 함께 연속용접시임(24)에 의해 밸브시트체(18)에 용접되고, 상기 지지 디스크(26)가 하나 이상의 분사공(37)을 갖는 천공 디스크(22)의 구역(60)를 둘러싸는 통과공(61)을 갖는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사시스템용 연료분사밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지 디스크(26)가 포트형으로 제작되고 연속적인 유지 에지(26)를 구비하며, 상기 연속적인 유지 에지는 상기 밸브시트체(18)로부터 이격되어 대면하도록 축방향으로 연장하고 그 자유단부(29)에서 상기 시트캐리어(1)의 종축공(3)의 벽에 밀봉적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사시스템용 연료분사밸브.
3. 제2항에 있어서, 상기 지지 디스크(26)의 유지 에지(28)가 그 자유단부(29)를 향해 외향으로 구부러지고 그 자유단부의 직경은 시트캐리어(1)의 종축공(3)의 직경보다 크게 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사시스템용 연료분사밸브.
4. 제1항에 있어서, 상기 지지 디스크(26)의 통과공(61)에 의해 둘러싸이고 하나 이상의 분사공(37)을 포함하는 천공 디스크(22)의 구역(60)은 그 하부가 돔형으로 아치를 이루게 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사시스템용 연료분사밸브.