KR100279219B1

KR100279219B1 - 통내 분사용 연료 분사 밸브

Info

Publication number: KR100279219B1
Application number: KR1019970039331A
Authority: KR
Inventors: 히로히사 오타; 노리히사 후쿠토미; 츠요시 무네자네; 겐스케 이마다; 게이타 호소야마; 마사유키 아오타; 마모루 스미다
Original assignee: 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 2001-03-02
Also published as: JP3518966B2; US5887798A; DE19731506A1; KR19980069893A; JPH10213042A; DE19731506C2

Abstract

고압 연료의 실구조를 크게 변형시키지 않고 엔진으로의 부착에 의한 유량 변화를 억제함과 동시에 링의 변형이 작아도 되는 통내 분사용 연료 분사 밸브를 제공한다.

솔레노이드(2)의 내부에 설치되고 고압 연료를 밀봉하기 위해 그 내측, 외측을 0 링(16, 17)으로 지지하는 거의 T 자 형상 링(15)의 재질을 금속으로 하여 강성을 높게 하였다.

Description

통내 분사용 연료 분사 밸브

본 발명은 내연기관의 연소실내에 연료를 직접 분사하기 위하여 실린더 헤드에 부착되는 통내 분사용 연료 분사 밸브에 관한 것이다.

종래의 통내 분사용 연료 분사 밸브(20)의 구조는 예를 들면 도 4에 도시하는 바와 같이 니들 밸브(21)를 구비한 분사 밸브 본체(22)와 니들 밸브(21)를 작동시키기 위한 솔레노이드(23)를 결합시킨 것이고, 상기 솔레노이드(23)는 하우징(24), 코어(25), 코일 조립체(26), 열경화성 수지로 형성되는 링(27), 탄성재로 형성되는 0 링(28, 29), 스페이서(30) 및 아마츄어(31) 등에 의해 구성되어 있다.

그래서 솔레노이드(23)에 있어서, 링(27)의 내주와 코어(25)의 외주 및 링(27)의 외주와 하우징(24)의 내주 사이의 연료의 밀봉은 탄성재인 0 링(28 및 29)에 의해 유지되어 있고, 코일 조립체(26)로의 과전류의 통전에 의해 이상 발열이 일어난 경우에도 링(27)의 재질을 열경화성 수지로 하고 있으므로 링(27)의 변형이 일어나는 것을 방지할 수가 있어 연료의 밀봉이 파괴되지 않는 구조로 되어 있다.

이상과 같은 통내 분사용 연료 분사 밸브(20)는 내연기관의 실린더 헤드(32)에 부착되어서 연소실에 연료를 직접 분사하는 것이고, 이 분사 밸브는 하우징(24)의 플랜지(33)의 하부의 외주(24a)가 실린더헤드(32)의 체결 구멍(32a)에 삽입되어 플랜지(33)의 상부에서 금속부재에 의해 축방향으로 고정된다. 또한 연료 공급관(34)은 분사 밸브(20)의 실린더 헤드(32)로의 고정후 분사 밸브의 상부에 설치되는 밀봉용 0 링(35)부에 그 체결 구멍(34a)이 끼워 맞춤되어 고정된다.

종래의 통내 분사용 연료 분사 밸브는 이상과 같이 구성되어 있으나, 상술한 바와 같은 분사 밸브(20)와 연료 공급관(34)의 고정 방법에서는, 연료 공급관(34)과 실린더 헤드(32)의 부착형 및 연료 공급관(34) 혹은 실린더 헤드(32)의 분사 밸브 체결 구멍의 핏치의 분사 등에 의해 분사 밸브의 상하 체결 구멍(34a, 32a) 사이의 축이 어긋나며, 분산 밸브의 플랜지(33) 하부와 상부 0 링(35)의 장착부 사이에 만곡하중이 걸리고 링(37)의 재질이 수지이기 때문에 코어(25)의 쓰러짐량이 많아wu 분사 밸브내부의 자기회로 형상이 변화해서 유량 등이 변화하는 문제가 있었다.

도 5는 분사 밸브를 부착 고정한 후에 하중을 받고 있는 모양을 도시하는 도면이고, 도면에 있어서 화살표(C)는 상하 체결 구멍이 어긋날 때에 인젝터에 가해지는 힘을 도시한다.

또한 도 6은 하중에 의해 코어(25)가 쓰러지고 공기 틈새부(g)의 코어(25)와 아마추어(31)의 대향 상태가 변화한 모양을 도시하는 도면이고, 0 링(35)을 거쳐서 코어(25)가 받는 하중(D)이 작용하면 코어(25)와 하우징(24)의 체결부(E)를 받침점으로 하여 코어(25)가 넘어지게 된다.

또한 내연기관의 실린더 헤드(32)에 부착된 연소실내에 연료를 직접 분사하는 이상과 같은 통내 분사 연료 분사 밸브는 고압의 연료 압력이 분사 밸브의 내부에 가압되어 있으므로 니들 밸브(21)를 고속으로 열기 위해서는 솔레노이드(23)가 큰 전자 흡인력을 발생시킬 필요가 있다.

그런데 종래의 통내 분사용 연료 분사 밸브에서는 링(27)의 재질을 열경화성의 수지로 하고 있으므로 연료 압력에 대한 파괴 강도를 확보하기 위해 도 7에 도시하는 바와같이 일 두께(F)를 두껍게 할 필요가 있었다. 구체적으로는 연료 압력 8MPa 에서 충분한 강도를 확보하려면 수지의 성형성의 분산등도 고려하여 두께(F)가 1.5mm 이상 필요했었다. 그때문에 도 7에 도시된 바와같이 코일(36)과 공기 틈새부(g)와의 거리가 길어져 코일(36)에서 발생하는 자속중에서 공기틈새부(g)를 통과하지 아니한 자속수가 증가되어 전자 흡인력이 충분하게 얻어지지 않는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와같은 문제점을 해결하기 위해 행해진 것으로 종래의 통내 분사용 연료 분사 밸브의 솔레노이드의 내부 구조를 크게 변경시키지 않고 실린더 헤드로의 부착시에 유량 변화 등이 일어나지 않는 통내 분사용 연료 분사 밸브를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 종래의 통내 분사용 연료 분사 밸브의 솔레노이드의 내부 구조를 크게 변경하는 일없이 니들 밸브를 열어주기 위한 전자 흡인력을 보다 크게 발생시키는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 청구항 제1항에 따른 통내 분사용 연료 분사 밸브는 하우징내의 코일 조립체의 연료 가압 인가측의 코어 외주와 하우징 내주의 사이에 단면 형상이 거의 T 자 형상의 금속링을 설치하고 이 금속 링의 내측 및 외측에 각각 0 링을 설치한 것이다.

본 발명의 청구항 제2항에 따른 통내 분사용 연료 분사 밸브는 금속링을 오스테나이트계 스테인레스강으로 구성한 것이다.

본 발명의 청구항 제3항에 따른 통내 분사용 연료 분사 밸브는 금속링을 금속 분말 사출 성형법에 의해 제조하는 소결 합금제로 한 것이다.

본 발명에 따른 통내 분사용 연료 분사 밸브는 금속링의 0 링과 코일 조립체에 끼워진 부분의 두께를 1.5mm 이하로 한 것이다.

본 발명에 따른 통내 분사용 연료 분사 밸브는 금속링을 고유 저항이 50μΩ·㎝ 이상의 재질로 한 것이다.

본 발명에 따른 통내 분사 밸브는 금속링을 비투자율이 2 이하인 재질로 한 것이다.

본 발명에 따른 통내 분사용 연료 분사밸브는 금속링을 닉켈 합금강으로 한 것이다.

본 발명에 따른 통내 분사용 연료 분사 밸브는 금속링을 소결 합금제로 한것이다.

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 통내 분사용 연료 분사 밸브를 도시하는 단면도.

제2도는 본 발명의 제1실시예에 따른 통내 분사용 연료 분사 밸브의 솔레노이드부를 도시하는 부분 확대 단면도.

제3도는 본 발명의 제6실시예에 따른 통내 분사용 연료 분사 밸브의 밸브 시트부를 도시하는 부분 확대 단면도.

제4도는 종래의 통내 분사용 연료 분사 밸브를 도시하는 단면도.

제5도는 종래의 통내 분사용 연료 분사 밸브의 부착 상태를 도시하는 단면도.

제6도는 종래의 통내 분사용 연료 분사 밸브의 경사 상태를 도시하는 단면도.

제7도는 종래의 통내 분사용 연료 분사 밸브의 솔레노이드부를 도시하는 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 통내 분사용 연료 분사 밸브 3 : 하우징

4 : 코어 5 : 코일 조립체

10 : 밸브 본체 12 : 밸브 시트

14 : 니들 밸브 15 : 금속링

16, 17 : 0 링

[제1실시예]

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도 1에 있어서, 통내 분사용 연료 분사 밸브(1)는 솔레노이드(2), 하우징(3), 코어(4), 코일 조립체(5), 코일(6), 열가소성 수지의 보빈(7; bobbin), 아마츄어(8), 밸브 장치(9)에 의해 구성되어 있고 이 밸브 장치(9)는 하우징(3)의 일단에 코오킹 등의 수단에 의해 결합되어 있다. 또한 이 밸브 장치(9)는 외경부가 2단으로 된 중공 원통형의 밸브 본체(10)와 이 밸브 본체(10)내에서 중심구 선단에 고착되어 연료 분사구(11)를 갖춘 밸브 시트(12)와 이 밸브 시트(12)와 밸브 본체(10) 사이에 설치되고 연료 분사에 선회 흐름을 부여하기 위한 선회기(13)와 솔레노이드(2)에 의해 밸브 시트(12)에 이접하여 연료 분사구(11)를 개폐하는 밸브체인 니들 밸브(14)를 구비하고 있다.

솔레노이드(2)에는 코일 조립체(5)의 연료인가측의 코어(4)와 하우징(3)과의 사이에 거의 T 자 형상의 금속제의 링(15)이 설치되어 있고 이 금속링(15)의 내측 및 외측에는 0 링(16 및 17)이 설치되어 있다. 또한 금속링(15)과 하우징(3)의 단부 저면(3a) 사이에는 스페이서(18)가 배치되어 있다. 또한 19는 분사 밸브(1)의 상부에 장착된 0 링이다.

다음으로 동작에 대해서 설명하기로 한다. 코일(6)에 통전되면 아마츄어(8), 코어(4), 하우징(3)으로 구성되는 자기회로에 자속이 발생하고, 아마츄어(8)는 코어(4)측으로 흡인 동작하고 아마츄어(8)와 일체 구조인 니들 밸브(14)가 밸브 시트(12)에서 떨어져서 간극이 형성된다. 이에따라 고압의 연료가 밸브 본체(10)에서 밸브 시트(12)의 연료 분사구(11)로 들어가 그것의 선단 출구에서 내연기관의 연소실내로 분사된다.

그런데 코일(6)의 통전에 있어서, 구동 회로의 고장 등에 의해 통전 시간이 비정상적으로 길어지거나 혹은 통전 전류가 비정상적으로 커진 경우에, 코일(6)의 발열에 의해 열가소성 수지로 구성된 보빈(7)은 변형하나 링(15)은 금속제이기 때문에 코일의 발열에 의해서도 변형이 일어나지 아니하므로 연료가 통내 분사용 연료분사 밸브(1)의 외부로 누설되는 일이 없다.

또한 링(15)은 금속제로 되어 있으므로 코어(4)의 0 링(19) 장착부에 만곡하중 A이 걸리고 코어(4)가 넘어져서 링(15)에 접촉한 경우라도 링(15)의 재질이 종래와 같이 수지인 경우에 비해서 금속이므로 강성이 높아 코어(4)가 넘어지는 양이 작은 구조로 되어 있기 때문에 분사 밸브의 내연기관으로의 부착시에 발생하는 유량 변화를 억제할 수가 있다.

더욱이 링(15)이 금속제로 되어 있으므로 재질이 수지인 경우와 동일한 강도의 통내 분사용 연료 분사 밸브를 얻기 위해서는 도 2에 있어서와 같이 링(15)의 두께 B를 반이하로 할 수가 있다. 본 실시예에서는 이 두께 B를 1.5mm 이하로 얇게 하고 있다. 이와같이 두께 B를 1.5mm 이하로 하므로서 도 2에 도시하는 바와같이 코일 조립체(5)와 공기틈새부(g)와의 거리가 단축되고 코일(6)에서 발생하는 자속중에서 공기틈새부(g)를 통과하지 않는 자속수가 감소되어 니들 밸브(14)의 전자 흡인력이 증대하게 된다.

다시 링(15)의 두께 B를 1.5mm 이하로 하여 얇게 하였으므로 솔레노이드(2)를 통과하는 자속이 변화하였을 때에 링(15)에 발생하는 와전류를 극히 적게 할 수가 있기 때문에, 와전류에 의한 니들 밸브(14)의 응답성의 저하를 최소한으로 억제하고 통내 분사용 연료 분사 밸브에 요구되는 밸브 응답성을 잃지 않게 전자 흡인력을 증대시킬 수가 있다.

[제2실시예]

본 발명의 제2실시예에 의한 통내 분사용 연료 분사 밸브에 있어서는 금속링(15)의 재질을 고유 저항이 50μΩ·㎝ 이상으로 형성한 것이다. 이와같이 금속링(15)의 고유 저항을 50μΩ·㎝ 이상으로 하므로서 링(15)에 발생하는 와전류가 제1실시예의 경우에 비해서 더욱 저감하게 되어 와전류에 의한 니들 밸브(14)의 응답성의 저하를 더욱 억제할 수가 있고 통내 분사용 연료 분사 밸브에 요구되는 밸브 응답성을 잃지 않고 전자 흡인력을 증대시킬 수가 있다.

[제3실시예]

본 발명의 제3실시예에 의한 통내 분사용 연료 분사 밸브에 있어서는 금속링(15)의 비투자율을 2 이하로 한 것이다. 이와같이 비투자율을 2 이하로 하였으므로 코일(6)에서 발생하는 자속중에서 공기틈새부(g)를 우회해서 금속링(15)을 통과하는 자속수가 실용상 무시할 수 있는 수준으로 되어 니들 밸브(14)의 전자 흡인력의 저하가 발생되지 않는다.

[제4실시예]

본 발명의 제4실시예에 의한 통내 분사용 연료 분사 밸브에 있어서는 금속링(15)의 재질을 크롬 수분량이 18% 이상인 오스테나이트(austenite)계 스테인레스강으로 한 것이다. 이와 같이 금속링(15)을 구성하므로서 금속링(15)의 고유 저항이 약 70μΩ·㎝ 로 되고 더욱이 비투자율이 2 이하로 되어 고유 저항이 50μΩ·㎝ 이상이고 또한 비투자율이 2 이하란 제2, 3실시예의 조건을 동시에 만족시킬 수가 있게 된다. 이에따라 금속링(15)에 발생하는 와전류가 저감됨과 동시에 니들밸브(14)의 전자 흡인력의 저하가 발생되지 않는다. 또한 내식성이 양호하기 때문에 녹의 발생에 의한 통내 분사용 연료 분사 밸브의 수명의 저하를 막을 수가 있다.

[제5실시예]

본 발명의 제5실시예에 의한 통내 분사용 연료 밸브에 있어서는 금속링(15)의 재질을 인코넬(inconel) 등의 니켈 합금강으로 한 것이다. 인코넬 등의 니켈 합금강에서는 비투자율이 1.2 이하이고 또한 고유저항이 100μΩ·㎝ 이상이므로 이 경우에 있어서도 제2, 3실시예의 조건을 동시에 만족시킬 수가 있게 된다. 이에 따라 금속링(15)에 발생하는 와전류를 대폭으로 저감할 수 있음과 동시에 니들 밸브(14)의 전자 흡인력의 저하를 발생시키지 않을 수 있다.

[제6실시예]

본 발명의 제6실시예에 의한 통내 분사용 연료 분사 밸브에 있어서는 금속링(15)의 재질을 소결 합금으로 하므로서 절삭 가공 등으로 제조하는 경우에 비해서 제조 코스트가 염가로 되고 또한 소결화에 의해 고유 저항이 커지므로 금속링(15)에 발생하는 와전류가 저감된다. 또한 절삭 가공시에 발생하는 버(burr)가 발생하지 않으므로 통내 분사용 연료 분사 밸브 내부에 침입하는 이물의 혼입량이 저감되고 도 3에 도시한 바와같은 니들 밸브(14)와 밸브 시트로 구성되는 포펫(poppet) 밸브로 이물(a)이 끼워드는 것에 의한 불합리함을 방지할 수가 있다.

[제7실시예]

본 발명의 제7실시예에 의한 통내 분사용 연료 분사 밸브에 있어서는 금속링(15)을 금속 분말 사출 성형법에 의해 제조한 소결 합금으로 하였으므로 절삭 가공 등으로 제조하는 경우에 비해서 제조 코스트가 염가로 된다. 또한 절삭 가공시에 발생하는 버가 발생되지 아니하므로 통내 분사용 연료 분사 밸브 내부에 침입하는 이물의 혼입량이 저감되고 니들 밸브(14)와 밸브 시트로 구성되는 포펫 밸브로 이물이 끼어드는 것에 의한 불합리함을 방지할 수가 있다.

다시 금속 분말 사출 성형법은 금속 분말 가압 성형법에 비해서 금속밀도가 높으므로 가압성형법에 의해 제조되는 소결 금속의 경우에 필요로 했던 소(巢)로의 수지함침이 불필요하게 되어 연료실의 신뢰성의 향상 및 코스트의 저감에 효과가 있다.

본 발명의 청구항 1의 통내 분사용 연료 분사 밸브에 의하면 하우징내의 코일 조립체의 연료 가압 인가측의 코어 외주와 하우징 내주 사이에 단면 형상이 거의 T 자 형상의 금속링이 설치되고 이 금속링의 내측 및 외측에 각각 0 링을 설치하므로서 링의 재질이 수지인 경우에 비해서 코어의 경사지는 량이 적어지고 분사 밸브의 내연기관으로의 부착시에 발생하는 유량 변화를 억제 할 수가 있다.

또한 링의 재질을 금속으로 하므로서 링의 재질이 수지인 경우에 비해서 두께를 반 이하로 할 수가 있고 코일 조립체와 공기틈새부와의 거리가 단축되고 이에 따라 코일에서 발생하는 자속중에서 공기틈새부를 통과하지 않은 자속수가 감소되어 니들 밸브의 전자흡인력이 증대된다.

본 발명의 통내 분사용 연료 분사 밸브에 의하면 금속링의 0 링과 코일 조립체에 끼워진 부분의 두께를 1.5㎜ 이하로 얇게 하므로서 솔레노이드를 통과하는 자속이 변화하였을 때 금속링에 발생하는 와전류를 극히 작게 할 수가 있기 때문에, 와전류에 의한 니들 밸브의 응답성의 저하를 최소한으로 억제하고 통내 분사용 연료 분사 밸브에 요구되는 밸브 응답성을 잃는 일이 없이 전자흡인력을 증대할 수가 있다.

본 발명의 통내 분사용 연료 분사 밸브에 의하면 금속링의 고유 저항을 50μΩ·㎝ 이상으로 하므로서 금속링에 발생하는 와전류를 더욱 저감할 수가 있다.

본 발명의 통내 분사용 연료 분사 밸브에 의하면 금속링의 비투자율을 2 이하로 하므로서 코일에서 발생하는 자속중에서 공기틈새부를 우회해서 금속링을 통과하는 자속수가 실용상 무시할 수 있는 레벨로 되어 니들 밸브의 전자 흡인력의 저하가 발생하지 않는 효과가 있다.

본 발명의 통내 분사용 연료 분사 밸브에 의하면 금속링의 재질을 오스테나이드계 스테인레스강으로 하므로서 고유 저항이 50μΩ·㎝ 이상이고 또한 비투자율이 2 이하이기 때문에 금속링에 발생하는 와전류가 저감되고 또한 니들 밸브의 전자 흡인력의 저하가 발생하지 않는다. 또한 내식성이 양호하기 때문에 녹의 발생에 의한 통내 분사용 연료 분사 밸브의 수명의 저하를 막을 수가 있다.

본 발명의 통내 분사용 연료 분사 밸브에 의하면 금속링의 재질을 인코넬등의 니켈 합금강으로 하므로서 투자율이 1.2 이하이고 또한 고유 저항이 100μΩ·㎝ 이상으로 되어 전자 흡인력의 저하가 없고 금속링에 발생하는 와전류를 대폭적으로 저감할 수가 있다.

본 발명의 통내 분사용 연료 분사 밸브에 의하면 금속링의 재질을 소결 합금으로 하므로서 절삭 가공 등으로 제조하는 경우에 비해서 제조 코스트가 염가로 되고 또한 소결화에 의해 고유 저항이 커지므로 금속링에 발생하는 와전류가 저감한다. 또한 절삭 가공시에 발생하는 버가 발생하지 않으므로 통내 분사용 연료 분사 밸브 내부에 침입하는 이물의 혼입량이 저감되고 니들 밸브와 밸브 시트로 구성되는 포펫 밸브로 이물이 끼어드는 것에 의한 불합리함의 방지에 효과가 있다.

본 발명의 통내 분사용 연료 분사 밸브에 의하면 금속링을 금속 분말 사출 성형법에 의해 제조한 소결 합금으로 하므로서 절삭 가공 등으로 제조하는 경우에 비해서 제조 코스트가 염가로 된다. 또한 절삭 가공시에 발생 하는 버가 발생하지 않으므로 통내 분사용 연료 분사 밸브 내부로 침입하는 이물의 혼입량이 저감되고 니들 밸브와 밸브 시트로 구성되는 포펫 밸브에 이물이 끼어드는 불합리함의 방지에 효과가 있다.

다시 금속 분말 사출 성형법은 금속 분말 가압 성형법에 비해서 금속 밀도가 높으므로 가압 성형법에 의해 제조하는 소결 금속의 경우에 필요했던 소로의 수지 함침이 불필요하게 되어 연료실의 신뢰성의 향상 및 코스트의 저감에 효과가 있다.

Claims

중공원통형의 밸브 본체와, 상기 밸브 본체의 일단에 설치되고 중심에 유체의 분사구를 갖는 밸브 시트와, 상기 밸브 시트에 이접하여 분사구를 개폐하는 밸브와, 일단에서 상기 밸브 본체에 결합되는 중공의 하우징과, 상기 하우징내에 설치된 코어와, 상기 코어의 주위에서 상기 하우징과의 사이에 배치되어 상기 밸브를 개폐 동작시키는 코일 조립체를 구비한 통내 분사용 연료 분사 밸브에 있어서, 상기 하우징내의 코일 조립체의 연료 가압 인가측의 코어 외주와 하우징 내주와의 사이에, 단면 형상이 T 자 형상인 금속링을 설치하고 상기 금속링의 내측 및 외측에 각각 0 링을 설치한 것을 특징으로 하는 통내 분사용 연료 분사 밸브.
제1항에 있어서, 상기 금속링은 오스테나이트계 스테인레스강으로 된 것을 특징으로 하는 통내 분사용 연료 분사 밸브.
제1항에 있어서, 상기 금속링은 금속 분말 사출 성형법에 의해 제조되는 소결 합금제로 된 것을 특징으로 하는 통내 분사용 연료 분사 밸브.