KR100297580B1 - 유체분사노즐 - Google Patents

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KR100297580B1
KR100297580B1 KR1019940002830A KR19940002830A KR100297580B1 KR 100297580 B1 KR100297580 B1 KR 100297580B1 KR 1019940002830 A KR1019940002830 A KR 1019940002830A KR 19940002830 A KR19940002830 A KR 19940002830A KR 100297580 B1 KR100297580 B1 KR 100297580B1
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오카메 히로무
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Abstract

본 발명은 유체 분사노즐에 관한 것으로 유체가 흐르게 하는 제1구멍을 지닌 제1판과, 상기 제1판의 하류측에 겹쳐져 위치하고 있으며, 상기 제1구멍과 부분적으로 연통하는 제2구멍을 지니며, 하류측으로 경사진 제2판과, 제1구멍의 유출구와 제2구멍의 유출구 사이에 형성되어 있고, 유체 피막이 제2구멍을 형성하는 역할을 하는 내벽면과 충돌하는 유체에 의해 형성되는 공간을 포함한다.

Description

유체 분사노즐
제1도는 본 발명의 연료분사밸브의 제1실시예로 분사구멍을 도시한 단면도.
제2도는 본 발명의 분사장치의 제1실시예의 단면도.
제3a도는 본 발명의 제1실시예의 제1오리피스판의 평면도.
제3b도는 본 발명의 제1실시예의 제2오리피스판의 평면도.
제4a도는 본 발명의 제1 및 제2오리피스판이 서로 중첩된 상태를 도시한 평면도.
제4b도는 이 상태의 측면도.
제5도는 본 발명의 제1실시예의 유체 유동상태를 설명한 것으로 제1 및 제2오리피스판을 도시한 사시도.
제6도는 본 발명의 제1실시예의 개량으로 분사구멍을 도시한 단면도.
제7a도는 본 발명의 제2실시예의 제1오리피스판의 평면도.
제7b도는 본 발명의 제2실시예의 제2오리피스판의 평면도.
제8a도는 본 발명의 제2실시예의 제1 및 제2오리피스판이 서로 중첩된 평면도.
제8b도는 이 상태의 측면도.
제9a도는 본 발명의 제3실시예의 제1오리피스판의 평면도.
제9b도는 본 발명의 제3실시예의 제1오리피스판의 평면도.
제10a도는 본 발명의 제3실시예의 제1 및 제2오리피스판이 서로 중첩된 상태를 도시한 평면도.
제10b도는 이 상태의 측면도.
제11a도는 본 발명의 제4실시예의 제1 및 제2오리피스판이 서로 중첩된 상태를 도시한 평면도.
제11b도는 제11a도의 선(XIB-XIB)을 택한 단면도.
제12a도는 본 발명의 제5실시예의 제1 및 제2오리피스판이 서로 중첩된 상태를 도시한 평면도.
제12b도는 제12a도의 선(XIIB-XIIB)을 택한 단면도.
제13a도는 본 발명의 제6실시예의 제1 및 제2오리피스판이 서로 중첩된 상태를 도시한 평면도.
제13b도는 제13a도의 선(XIIIB-XIIIB)을 택한 단면도.
제14a도는 본 발명의 제7실시예의 제1 및 제2오리피스판이 서로 중첩된 상태를 도시한 평면도.
제14b도는 제14a도의 선(XIVB-XIVB)을 택한 단면도.
제15a도는 본 발명의 제1실시예의 제2오리피스로부터 분사된 연료의 분사형태를 도시한 개략적인 사시도.
제15b도는 본 발명의 제4실시예의 제2오리피스로부터 분사된 연료의 분사형태를 도시한 개략적인 사시도.
제16a도는 본 발명의 제8실시예의 제1 및 제2오리피스판이 서로 중첩된 상태를 도시한 평면도.
제16b도는 이 상태를 도시한 측면도.
제17a도는 본 발명의 제9실시예를 따르는 제1 및 제2오리피스판이 서로 중첩된 상태를 도시한 평면도.
제17b도는 이 상태를 도시한 측면도.
제18a도는 본 발명의 제10실시예의 제1 및 제2오리피스판이 서로 중첩된 상태를 도시한 평면도.
제18b도는 이 상태의 측면도.
제19도는 또 다른 오리피스판 제조방법을 도시한 공정도.
제20도는 오리피스판 제조방법의 공정도.
제21a도는 본 발명의 제11실시예의 오리피스판을 도시한 평면도.
제21b도는 제21a도의 선(XXIB-XXIB)을 택한 단면도.
제22도는 본 발명의 제11실시예의 연료분사 분말의 원리를 설명한 단면도.
제23a도는 본 발명의 제12실시예의 오리피스판의 평면도.
제23b도는 제23a도의 선(XXIIIB-XXIIIB)을 택한 단면도.
제24a도는 본 발명의 제13실시예의 오리피스판중 오리피스 모양만을 도시한 평면도.
제24b도 및 제24c도는 본 발명의 제13실시예의 개량의 오리피스판중 오리피스 모양만을 도시한 평면도.
제25a도는 제24a도에 도시된 본 발명의 제13실시예의 오리피스판에 의해 얻어진 연료분사형태를 도시한 개략도.
제25b도 및 제25c도는 제24b도 및 제24c도에 도시된 본 발명의 제13실시예의 오리피스판의 개량에 의해 얻어진 연료분사형태를 도시한 개략도.
제26a도 및 제26b도는 제24c도에 도시된 본 발명의 제13실시예의 개량의 오리피스판을 이용하여 연료액체 피막의 형성상태를 도시한 사시도 및 평면도.
제27a도는 본 발명의 제14실시예의 오리피스판중 오리피스 모양만을 도시한 평면도.
제27b도 및 제27c도는 본 발명의 제14실시예의 개량의 오리피스판중 오리피스 모양만을 도시한 평면도.
제28a도는 본 발명의 제15실시예의 오리피스판중 오리피스 모양만을 도시한 평면도.
제28b도는 제28a도의 선(XXVIIIB-XXVIIIB)을 택한 단면도.
제29a도는 본 발명의 제16실시예의 오리피스판중 오리피스 모양만을 도시한 평면도.
제29b도는 본 발명의 제16실시예의 오리피스판의 단면도.
제30도는 본 발명의 제13실시예의 개량의 오리피스판을 도시한 것으로 제24c도의 선(XXX-XXX)을 택한 단면도.
제31도는 본 발명의 제17실시예의 오리피스판의 단면도.
제32도는 본 발명의 제14실시예의 개량의 오리피스판을 도시한 것으로 제27c도의 선(XXX-XXX)을 택한 단면도.
제33도는 본 발명의 제18실시예의 오리피스판의 단면도.
제34도는 본 발명의 제19실시예의 오리피스 구조를 도시한 평면도.
제35a도는 본 발명의 제20실시예의 구조를 도시한 평면도.
제35b도는 제35a도의 선(XXXVB-XXXVB)을 택한 단면도.
제36도는 본 발명의 제21실시예의 오리피스의 구조를 도시한 평면도.
제37도는 본 발명의 제22실시예의 오리피스 구조를 도시한 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20 : 연료분사밸브 26 : 하우징
27 : 밸브부재 29 : 밸브주몸체
28 : 압축코일스프링 30 : 밸브시이트
33 : 전자코일 43 : 안내파이프
44 : 중공부 31 : 분사구멍
38 : O 링 32 : 스폴
56 : 스토퍼
본 발명은 유체 분사노즐, 특히 분사에 의해 연료를 자동차의 내연기관에 전달하는 전자 연료분사밸브의 분사노즐부에 관한 것이다.
일반적으로, 내연기관에 이용되는 연료분사노즐에서 밸브부재가 밸브주몸체에 축방향으로 형성된 안내구멍내에서 이동할 수 있게 수용되어 있고, 밸브주몸체의 팁(tip) 단부에 개방된 분사구멍이 밸브부재의 수직운동으로 개폐된다. 이러한 이유 때문에, 밸브 개방시 밸브부재의 상승이 정확히 제어되어 적당한 연료분사량을 얻는다.
일본 특허 공개 공보 제61-104156호에 개시된 유체 분사노즐에 대한 선행기술의 예는 분사구멍에서 들어오는 연료를 슬릿형 오리피스를 통과하게 하므로써 연료분사가 넓은 각도로 분무되어 뿌려지도록, 다수의 슬릿형 오리피스가 분사구멍 앞에 마련되어 있다.
또한, 미합중국 특허 제4,907,748호는 다수의 실리콘판의 분사구멍이 앞에 마련된 유체 분사노즐을 개시하고 있다. 실리콘판을 이용하므로써 정확한 연료통로 구멍형태를 형성하여 연료의 유동을 제어할 수 있다.
또한, 미합중국 특허 제4,647,013호는 유체의 유동을 제어하는 오리피스를 지닌 실리콘평판이 분사구멍 앞에 제공된 연료분사노즐을 개시하고 있다.
위에서 설명한 일본 특허 공개 공보 제61-104156호에 개시되어 있듯이, 연료 분사시의 분무작용을 촉진시키기 위해 분사구멍의 모양이 여러 가지로 제안되어 있다.
그러나, 선행기술에 개시되어 있는 여러형태의 분사구멍으로는, 연료를 충분히 분무하는 것이 곤란하다.
본 발명의 목적은 분사연료를 간단한 구조를 이용하여 미립자로 분무하는 것이다.
본 발명의 목적은, 간단한 구조를 이용하여, 분사연료를 미세한 입자로 만들어 분무할 뿐 아니라 분사 유체의 분사각을 적절히 제한하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상류측에서 하류측으로 직접 연통하는 유체 통로에 대해 방사상으로 확대된 공간을 간단한 구조로 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상류측에서 하류측으로 직접 연통하는 유체 통로에 대하여 방사상으로 확대된 홈을 간단한 구조로 제공하는 것이다.
이 목적을 성취하기 위해, 연료분사노즐을 유체가 흐르는 슬릿형 제1구멍을 지닌 제1판과, 이 제1판의 하류측 아래에 위치하면서, 제1구멍과 부분적으로 연통하는 제2구멍을 지닌 제2판을 구비하고 있다. 상기 본 발명의 구조에 따르면, 유체가 제1구멍을 통과하고 나서 제2구멍도 통과한 후 분사된다. 제1구멍이 슬릿과 같은 형태로 되어 있으면서, 제2구멍과 부분적으로 연통하기 때문에, 제1구멍은 제2구멍과 연통하는 부분을 제외하고 홈처럼 되어 있음이 분명하다. 따라서, 유체는 슬릿형 제1구멍을 따라 제2구멍쪽으로 이동하는 그러한 유동을 발생시킨다. 따라서, 슬릿형 제1구멍을 따라 이동하는 여러 유체의 유동은 제2홈으로 이동할 때 서로 충돌하여 유동방향이 변경됨으로써 분사되는 유체의 분무를 촉진시킨다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 연료분사노즐은 연료가 안쪽으로 흐르는 제1구멍을 지닌 제1판과, 이 제1판의 하류측 아래에 위치하고, 제1구멍과 부분적으로 연통하는 제2구멍을 지니고 하류측으로 경사진 제2구멍을 지닌 제2판과, 제1구멍의 유출구와 제2구멍의 유출구 사이에 형성되어 제2구멍이 형성된 내벽면과 유체가 충돌하므로써 유체 박막을 형성하는 역할을 하는 공간을 구비하고 있다.
상기 본 발명의 구조에 따르면, 제1구멍 및 더 나아가서 제2구멍을 통과한 후 분사된다. 제1구멍의 유출구를 통과한 유체의 일부는 제2구멍을 형성하는 내벽면과 충돌한다. 그 다음, 얇은 액체막이 제1구멍의 유출구와 제2구멍의 유출구 사이에 형성된 공간안의 내벽면 위에 형성된다. 따라서, 얇은 액체막으로 인한 유체와의 충돌에 의해 유동이 불안정하게 되어 제2구멍으로부터 분사된 유체의 분무를 촉진시킨다.
이하, 첨부 도면을 참고로 본 발명의 실시에를 설명한다.
본 발명의 제1실시예를 따르는 유체 분사노즐을 제1도~제5도에 도시했다.
이 실시예에서, 본 발명을 따르는 유체 분사노즐이 가솔린 기관의 연료공급 장치의 연료분사밸브에 적용되었다.
제2도에 도시되어 있듯이, 연료분사밸브(20)는, 자기(magnetic) 재료로 만들어졌으면서 고정철 코어(21), 가동철코어(25), 밸브부재(27) 및 밸브주몸체(29)가 축방향으로 고정되어 있는 하우징(26)으로 구성된다. 밸브부재(27)의 일단에 형성된 밸브헤드(27a)가 밸브주몸체(29)의 밸브시이트(30)와 접촉하도록 축방향으로의 이동 가능형 가동철코어(25)와 밸브부재(27)가 고정철코어(21)에 수용된 압축코일 스프링(28)에 의해 밸브 폐쇄방향으로 밀쳐져 있다.
고정철코어(21)주위에 전자코일(33)이 제공되어 있다. 전자코일(33)은 고정철코어(21)의 외주면에 고정된 스폴(32)위에 감겨져 있다. 전자코일(33)에 전기적으로 연결된 단말(34)이 접속자(connector)(35) 및 합성수지로 만들어진 스폴(32)의 연장부(32a)에 포함되어 있다. 고정철코어(21)의 플랜지부(21c)에는 단말(34)이 접속자(35)쪽으로 연장되어 나가는 구멍이 형성되어 있다. 분사제어용 전기신호가 도선을 통해 단말(34)에 도시되지 않은 전자제어장치로 전송 될 때, 여자전류가 전자코일(33)을 통과함으로써 고정철코어(21)에서 발생된 인력으로 인해 가동철코어(25)와 밸브부재(27)가 압축코일스프링(28)의 미는 힘에 대하여 밸브개방 방향으로 이동하게 된다.
펌프에 의해 연료탱크로부터 가압된 상태로 제공된 연료는 고정철코어(2)와 일체가 되어 형성된 접속자 파이프(23)를 통해 연료분사밸브(20)로 공급된다. 접속자 파이프(23)는 가동철코어(25)의 맞은편 고정철코어(21)의 단부에 형성되어 있고, 연료에 포함된 이물질을 제거하는 필터(24)가 접속자 파이프(23)에 고정되어 있다.
고정철코어(21)에는 축방향으로 관통구멍(21a)이 형성되어 있다. 관통구멍(21a)에는 접속자 파이프(23)의 연료를 가동철코어(25)쪽으로 안내하는 역할을 하는 안내 파이프(43)가 끼워져 있다. 안내 파이프(43)는 접속자 파이프(23)의 맞은편 단부에 의해 압축코일스프링(28)을 지지한다. 이러한 이유 때문에, 압축코일스프링(28)의 미는 힘은, 안내 파이프(43)가 관통구멍(21a)내에서 축방향으로 고정된 위치를 변경하므로써 조절된다.
밸브부재(27)의 외주면에는 서로 소정의 거리로 공간을 두고 밸브주몸체(29)의 내주면(29a) 상에서 이동할 수 있는 안내부(45, 46)가 형성되어 있고, 이 안내부(45, 46)에는 면취 홈(45a, 46a)이 형성되어 있다. 안내 파이프(43)를 통과하는 연료가 가동철코어(25)를 통과하도록 되어 있으면서 연료가 홈(45a), (46a)도 통과하도록 되어 있어서 분사구멍(31)에 도달하게 되는 중공부(44) 내로 흘러 들어간다.
O 링(37)은 고정철코어(21)과 스폴(32)사이에 위치되어 있는 반면, 또 다른 O 링(38)이 스폴(32)과 하우징(26) 사이에 위치하고 있다. 또한, 또 다른 O 링(39)이 밸브주몸체(29)와 하우징(26) 사이에 위치하고 있다. 이들 O 링(37, 38, 39)은 연료분사밸브(20)로 공급되는 연료가 외부로 흘러 나가는 것을 방지한다.
다음, 연료분사밸브(20)의 배출구(50)의 구조를 설명할 것이다. 제2도에 도시되어 있듯이, 하우징(26)에 형성된 중공부(hollow portion)(44)와 연통하는 원형요면부(52)에서 밸브주몸체(29)와 환상 스토퍼(56)가 끼워져 있고, 하우징(26)을 코킹(caulking) 함으로써 고정된다. 밸브주몸체(29)의 안내구멍(29a)에서, 밸브부재(27)가 왕복할 수 있게 끼워진다. 환상스토퍼(56)는 요면부(52)의 내경 보다 작은 외경과, 플랜지부(60)의 외경 보다 작은 내경을 지닌다. 스토퍼(56)의 두께는 조절되어 고정 철코어(21)와 가동철코어(25)사이의 공기틈이 소정의 값으로 되어 있다.
밸브가 개방될 때, 밸브부재(27)는 플랜지부(60)가 스토퍼(56)와 접촉하는 위치까지 밸브 개방방향으로 이동한다. 이때, 중공부(44)내 연료가 분사구멍(31)을 통해 분사되도록 스토퍼(56)와 안내구멍(29a)을 통과할 수 있게 된다.
밸브가 폐쇄될 때, 밸브부재(27)의 밸브헤드(27a)가 밸브시이트(30)와 접촉한다. 이러한 이유 때문에, 안내구멍(29a)과 분사구멍(31)사이에 연결된 연결통로가 차단되어 연료분사가 중지된다.
제1도에 도시되어 있듯이, 제1오리피스판(70)이 밸브주몸체(29)의 분사구멍(31)의 단앞에 위치하고 있고, 제2오리피스판(74)이 제1오리피스판(70)의 하면 아래에 위치하고 있고, 제1 및 제2오리피스판(70, 74)을 밸브주몸체(29)의 단면(29b)에 고정시키는 슬리이브(76)가 코킹에 의해 밸브 주몸체(29)에 고정되어 있다.
제1오리피스판(70)은 실리콘으로 만들어져 있고, 제3a도에 도시되어 있듯이, 슬릿형 제1오리피스(78)가 중앙부에 형성되어 있다. 제1오리피스(78)는 길게 연장된 선형이고 연료 유동을 따라 하류로 감에 따라 경사져 있다(제4b도).
제1오리피스(78)는 하나의 실리콘 결정 판을 에칭하여 얻은 다면체 벽면에 의해 둘러쌓여 있다. 벽면은 하류측 쪽으로 진행함에 따라 서로 점차 접근하도록 서로 마주보면서 경사진 한쌍의 경사면(781, 783)과, 또 다른 유사한 한쌍의 경사면(782 및 784)을 지니고 있다. 하류측 구멍(786)은 상류측 구멍(785) 보다 크기가 작게 형성되어 있다.
제2오리피스판(74)에는 제3b도에 도시되어 있듯이, 제1오리피스(78)와 직각으로 교차하도록 된 슬릿형 제2오리피스(80)가 형성되어 있다. 제2오리피스는 제1오리피스(78)와 같이 하류로 진행함에 따라 경사져 있다.
제2오리피스(80)는 하나의 실리콘 결정 판을 에칭하여 얻은 다면체 벽면에 의해 둘러쌓여 있다. 벽면은 하류측 쪽으로 진행함에 따라 서로 점차 접근하도록 서로 마주보면서 경사진 한쌍의 경사면(801, 803)과 또다른 유사한 경사면(802, 804)을 지니고 있다. 그리고, 하류측 구멍(806)이 상류측 구멍(805)보다 크기가 작게 형성되어 있다. 제4a도 및 제4b도에 도시되어 있듯이, 밸브주몸체(29)에 부착될 때, 제1 및 제2오리피스(78, 80)는 서로 일부가 겹쳐져서 서로 수직으로 교차한다.
따라서, 제5도에 도시되어 있듯이, 제1오리피스(78)에서 안내되어 제2오리피스(80)를 통과하는 유동 통로(79)가 형성될 수 있다.
제1오리피스(78)의 하류측 구멍(786)은 실질적으로 그 중심에 위치한 부분에서만 제2오리피스(80)와 직접 연통하고, 이 연통구멍(791)은 제5도에 도시되어 있듯이 직사각형이다. 또한, 제1오리피스(78)의 하류측 구멍(786)의 나머지 부분은 제2오리피스판(74)의 상면(74a)에 의해 폐쇄되어 있다. 따라서, 제1오리피스(78)는 마주보는 두 방향으로부터 연통구멍(791)까지 연장된 두개의 홈을 형성한다.
한편, 제2오리피스(80)의 상류측 구멍(805)은 실질적으로 중심에 위치한 부분에서만 연통구멍(791)을 통해 제1오리피스(78)와 연통한다. 제2오리피스(80)의 상류측 구멍(805)의 나머지 부분은 제1오리피스판(70)의 저면(70b)에 의해 폐쇄되고, 연통구멍(791)으로부터 양방향으로 연장된 두개의 홈을 형성한다. 따라서, 제1 및 제2오리피스(78, 80)를 통과하는 유동통로(79)는 연통구멍(791) 바로 뒤의 제2오리피스(80)의 길이방향으로 연장된 모양을 한다. 또한, 제2오리피스(80)의 한쌍의 경사면(801, 803)은 하류측으로 진행함에 따라 서로 점차 접근하도록 경사져 있어서, 하류측에서 상류측으로 보았을 때, 연료분사 방향으로 두개의 오리피스가 서로 직접 연통하는 개방영역은 제5도의 칩입 구멍에 도시되어 있듯이 오리피스(78, 80)보다 작다.
위에서 설명한 것처럼, 형성된 연료분사구멍은 분사연료량을 측정하는 측정 구멍을 구성하는 역할을 한다.
제1 및 제2오리피스판(70, 74)을 중첩하므로써 형성된 오리피스 모양에 의해 얻어진 연료분사특성을 제5도와 관련해서 설명할 것이다.
밸브부재(27)가 밸브주몸체(29)의 밸브시이트(30)로부터 들려올라갈 때, 연료가 분사구멍(31)을 통해 분사된다. 분사구멍(31)을 통해 분사된 연료가 아래로 분사되어 공급되도록 제1 및 제2오리피스(78, 80)를 통과한다. 이 경우에, 제1오리피스(78)를 통과하는 연료의 제5도의 실선 화살표 표시(C), (D)에 의해 도시된 것처럼, 제1오리피스(78)와 상면(74a)에 의해 형성된 홈을 통로로 사용하여 연통구멍(791)쪽으로 흐른다. 양 통로를 통과하는 유체유동(C), (D)은 점선 화살표 표시(E) 및 (F)에 의해 도시된 것처럼 서로 중심에서 충돌하여 경로를 변경함으로써, 팬(fan)과 같은 모양으로 퍼지게 된다. 연통구멍(791)을 통해 날아간 연료가 제2오리피스(80)를 형성하는 내벽면에 의해 뿌리는 방향으로 조절된다. 이 실시예에서, 통로로서의 역할을 하는 오리피스(78)에 들어오는 연료가 서로 충돌하고 나서, 제2오리피스(80)에 의해 형성된 분사 안내 통로를 따라 분무되어 뿌려진다. 또한, 이 실시예에서 홈형 통로가 제1오리피스(78)와 제2오리피스판(74)의 상면(74a)에 의해 형성되어 있기 때문에, 슬릿형 오리피스만이 형성된 간단한 구조로 양호한 분무분사가 얻어진다.
제1실시예에 따르면, 분사구멍(31)으로부터 분사된 연료가 제1 및 제2오리피스(78, 80)를 통과함으로써 더 많이 분사된다. 이 분사연료는 경사진 제1오리피스(78)를 통과한 다음 경사진 제2오리피스(80)도 통과함에 따라 한쪽 방향으로 조그만 분사각도를 가져서, 양호한 분사특성을 갖는 연료분사를 이루도록 분사연료를 분무시킬 수 있다. 따라서, 내연기관의 연소실에 대해 도시하지 않은 흡입구를 통해 공급된 연료가 쉽게 점화되며 흡입구에 들러붙지 않는다.
제1실시예에 따른 제1 및 제2오리피스판(70), (74)을 이용하는 제6도에 도시한 수정 실시예를 설명한다.
제6도에 도시한 수정실시예에서 본 발명은 핀틀(pintle)형 연료분사 밸브에 적용된다. 니이들(needle)(127)의 팁 단부에는 돌출 핀(129)이 형성되어 있다. 제6도는 니이들(127)이 밸브주몸체(29)의 밸브시이트(30) 위에 위치한 상태를 도시한다. 분사구멍(31)의 앞에는 분사구멍(31) 보다 큰 요면부(131)가 형성되어 있다. 제1 및 제2오리피스판(70), (74)이 밸브주몸체(29)에 형성된 요면부(131)내에 고정되어 있다. 슬리이브(76)는 제2오리피스판(74)의 저면과 접촉하고, 슬리이브(76)은 밸브주몸체(29)외주변에 압착 고정 및 고정되어 있다. 제6도에 도시한 제1실시예의 수정예에서 연료분사시의 분사각 특성은 제1실시예와 유사한 반면, 요면부(131)에 고정된 제1 및 제2오리피스판(70), (74)의 위치 조정의 정확도가 향상될 수 있다.
본 발명의 제2실시예를 제7a도, 제7b도, 제8a도 및 제8b도를 참고하여 설명할 것이다.
제7a도 및 제7b도에 도시된 제2실시예는 한쌍의 슬릿형 제1오리피스(78a), (78b)와 또 다른 한쌍의 슬릿형 제2오리피스(80a), (80b)를 포함한다. 한쌍의 제1오리피스(78a), (78b)가 서로 평행하게 형성되어 있다. 제2오리피스(80a), (80b)가 제1오리피스(78a), (78b)에 수직으로 교차하도록 형성되어 있다. 제1오리피스(78a), (78b) 및 제2오리피스(80a), (80b)가 연료 유동 방향인 하류측 쪽으로 경사지도록 형성되어 있다.
제8a도 및 제8b도에 도시되어 있듯이, 제1 및 제2오리피스판(70), (74)이 서로 일부가 겹쳐진 상태에서 제1오리피스(78a), (78b)와 제2오리피스(80a), (80b)가 서로 일부가 겹쳐진 상태로 네개의 침투구멍이 형성되어 있고 이들이 상면에서 저면으로 연장되어 있다. 제7a도, 제7b 도, 제8a도 및 제8b 도에 도시된 제2실시예에 따르면, 제1오리피스(78a), (78b)와 제2오리피스(80a), (80b)로 인해, 제1실시예와 유사하면서 양호한 분무 특성을 갖는 연료분사를 할 수 있다.
본 발명의 제3실시예를 제9a도, 제9b도, 제10a도 및 제10b도를 참고로 설명할 것이다.
제3실시예에서, 제1상부 오리피스판(70)에는 제1실시예의 제1오리피스판과 유사하게 직선 및 아래쪽으로 경사진 제1오리피스(78)가 형성되어 있다. 제1오리피스(78)의 슬릿의 세로 길이는 ℓ1이다. 제2오리피스(74)에는 각각 정사각형 모양을 하고 아래쪽으로 경사진 제2오리피스(80c), (80d)가 형성되어 있다. 두개의 제2오리피스(80c)및(80d)의 중심 사이의 거리는 제1오리피스(78)의 길이 ℓ1보다 짧은 ℓ2이다.
제1 및 제2오리피스판(70), (74)이 서로 일부 겹쳐진 상태에서 제1오리피스(78)와 제2오리피스(80c), (80d)가 제10a도 및 제10b 도에 도시된 것처럼 서로 일부 겹쳐지도록 위치하고 있다.
제3실시예에 따르면, 양호한 연료분말특성을 지닌 연료분사를 얻을 수 있다.
또한, 제3실시예에 따르면, 두개의 제2오리피스를 제공하면 두방향으로 두개의 연료분사를 할 수 있다. 또한, 제3실시예의 구조에서, 제2오리피스 사이의 거리 ℓ2를 변경시키므로써 두방향의 분사방향을 제어할 수 있다. 다음, 본 발명의 제4실시예를 제11a도 및 제11b도를 참고로 설명할 것이다.
제11a도 및 제11b도에 도시된 제4실시예에서, 오리피스판(70), (74)이 원형으로 형성되어 있다. 또한, 제1오리피스(78c) 및 (78d)가 서로 직각이 되도록 되어 있다. 또한, 제2오리피스(80e), (80f), (80g) 및 (80h)가 서로 별도로 형성되어 있고, 정사각형의 네측면에 각각 배열되어 있다. 이들 제2오리피스(80e), (80f), (80g) 및 (80h)에 의해 형성된 정사각형은 제1오리피스(78c), (78d)의 네개의 아암부를 수직으로 교차할 정도의 크기로 형성되어 있다. 제1오리피스(78c), (78d)와 제2오리피스(80e), (80f), (80g) 및 (80h)가 아래쪽으로 경사지도록 되어 있다.
제2실시예에 따르면, 연료분사 모양은 제15b도에 도시된 것처럼 한다. 제1실시예에 따르면, 제2오리피스(80)를 통해 분사된 연료분사 모양이 제15a도처럼 팬(fan)이다. 그러나, 제4실시예에 따르면, 네개의 팬 모양의 분사가 서로 방해되기 때문에 원통형 분사가 제15a도에 도시된 것처럼 형성된다. 따라서, 액체박막이 제15b 도에 도시된 것처럼 서로 방해하기 때문에, 제4실시예에 따른 연료분사가 분사시의 원뿔각의 팽창을 억제한다.
제4실시예에서, 양호한 연료분사특성을 얻을 수 있다. 또한, 제15a도 및 제15b도는 위에서 비스듬히 보았을 때의 분사형태를 개략 도시한 것이다.
본 발명의 제5실시예를 제12a도 및 제12b도를 참고로 설명할 것이다.
제12a도 및 제12b도에 도시된 제5실시예에서, 네개의 제1오리피스(78e), (78f), (78g) 및 (78h)가 서로 별도로 형성되어 있으며, 교차형으로 배열되어 있다. 네개의 제2오리피스(80e), (80f), (80g) 및 (80h)는 제11a도 및 제11b 도에 도시된 제4실시예의 제2오리피스와 동일하다. 제1오리피스(78e), (78f), (78g) 및 (78h)와 제2오리피스(80e), (80f), (80g) 및 (80h)가 하류쪽으로 경사져 있다. 제1오리피스(78e), (78f), (78g), (78h) 및 제2오리피스(80e), (80f), (80g), (80h)가 4쌍의 수직으로 교차하는 제1 및 제2오리피스를 만들도록 배열되어 있다.
제5실시예에 따르면, 양호한 연료분사 특성을 얻을 수 있다.
다음, 본 발명의 제6실시예를 도면(13a), (13b)를 토대로 설명할 것이다.
제13a도 및 제13b도에 도시된 제6실시예에서, 제1오리피스(78i), (78j) 및 (78k)가 120°로 반경 방향으로 직선으로 형성되어 있고 아래쪽으로 경사져 있다. 제2오리피스(80i), (80j) 및 (80k)가 하류쪽으로 경사져 있고, 제1오리피스(78i), (78j) 및 (78k)와 직각이 되도록 서로 별도로되어 있다.
본 발명의 제7실시예를 제14a도와 제14b도를 토대로 설명할 것이다.
제14a도 및 제14b도에 도시한 제7실시예에서, 제1오리피스(78ℓ), (78m), (78n)이 반경방향으로 형성되어 서로 별도로 되어 있다. 제2오리피스가 제1오리피스(78ℓ), (78m), (78n)와 직각이 되도록 서로 별도로 형성되어 있다. 제1오리피스(78ℓ), (78m), (78n)과 제2오리피스(81ℓ), (81m), (81n)가 상면에서 하면까지 경사지도록 형성되어 있다.
위에서 서령한 제4, 제5, 제6 및 제7실시예에 따라, 팬 모양의 분사로 하여금 서로 방해하게 하므로써 원통형 분사를 할 수 있다.
다음, 본 발명의 제8 및 제9실시예를 제16a도, 제16b 도, 제17a도, 제17b 도, 제18a도 및 제18b 도를 참고로 설명할 것이다.
각각의 제8, 제9 및 제10실시예에서, 상면에서 하면으로 보면 경사져 끝이 펴지거나 직선으로 되도록 형성된 슬릿형 제1오리피스와 슬릿형 제2오리피스가 결합되어 이용된다.
제16a도 및 제16b 도에 도시한 제8실시예에서, 제1오리피스(78)와 제2오리피스(800)는 서로 교차한다. 제2오리피스(800)는 상부에서 저부로 보아서 직선으로 되도록 제2오리피스판(74)에 형성되어 있다.
제8실시예에 따르면, 양호한 연료분사특성을 얻을 수 있다.
제17a도 및 제17b도에 도시된 제9실시예에서, 제1오리피스(780)가 상면에서 저면으로 보아서 끝이 펴지게 되도록 형성되어 있다. 제2오리피스(80)는 제1오리피스(780)와 직각이 되도록 형성되어 있다.
제18a도 및 제18b도에 도시된 제10실시예에서, 제1오리피스(78p)는 상부에서 하부에서 보았을 때 직선이 되도록 형성된 직선 슬릿이다. 제2오리피스(80)는 제1실시예의 제2오리피스(80)와 동일하다.
제10실시예에 따르면, 오리피스판(70), (74)으로 양호한 분사를 할 수 있다.
제1 및 제2오리피스는 경사지고, 끝이 펴지는 형 및 직선형을 포함하는 단면형의 조합을 가질 수 있고, 상류측 오리피스에 의해 형성된 홈을 통로로 사용하여 얻어진 분무효과와 하류측 오리피스에 의해 생성된 분무방향 제어효과를 얻을 수 있다. 본 발명자가 한 시험결과에 따르면, 분사분무효과는 상류측 오리피스를 경사지게 하므로써 향상되고, 분사 원뿔각 제어효과는 하류측 오리피스를 경사지게 하므로써 향상되고, 대부분의 양호한 분사 원뿔각 제어효과는 경사진 제1 및 제2오리피스의 결합에 의해 얻어진다.
위에서 설명한 다수의 실시예에서, 오리피스가 실리콘 판에 형성된 경우를 설명했고, 제19도를 참고로 오리피스판을 만드는 또 다른 실시예를 설명할 것이다.
실리콘 질화물 피막(101a), (101b)이 실리콘 판(100)의 양면에 형성된 다음(단계(1)), 백윈도우 형태(back window pattern)(102)가 실리콘 질화물 피막(101b)에 형성된 다음(단계(2)), 실리콘판(100)이 이등방성으로 에칭되고(단계(3)), 실리콘 질화물 피막(101a), (101b)이 제거되며(단계(4)), 금속 박막(103)이 실리콘판(100)면 위에 증발에 의해 형성된다(단계(5)). 이렇게 하므로써 금속 피막(103)이 형성되어 강도가 증가한다.
다음, 제20도와 관련하여 오리피스판을 만드는 또 다른 실시예를 설명할 것이다. 먼저, 실리콘 질화 피복(101a), (101b)가 실리콘판(100)의 면에 형성된(단계(1)) 다음, 백윈도 형태(102)가 실리콘판(100)뒤 쪽의 실리콘 질화물 피막(101b)에 형성된(단계(2)) 다음, 실리콘판(100)이 이등방성으로 에칭을 받은(단계(3)) 다음, 실리콘 질화물 필름(101a), (101b)이 제거된다(단계(4)). 다이(die)로서 얻어진 실리콘판(100)을 이용하면 성형된 몸체(105)가 형성되고(단계(5)), 강철피막(106)이 다이로서 성형된 몸체(105)를 이용한다. 강철피막(106)이 다이로서 성형된 몸체(105)를 이용하여 만들어지고(단계(6)), 이 성형된 몸체(105)를 제거한다(단계(7)). 강철피막(106)으로 얻어진 오리피스판에서 구멍부(106a)는 연료가 통과하는 오리피스를 형성하는 역할을 한다.
실리콘판을 사용하여 오리피스판을 형성하는 경우에, 실리콘의 이등방성 때문에 오리피스의 내벽은 그 면으로부터 오리피스의 뒷면으로 보았을 때 소정의 경사각으로 경사지거나 끝이 넓어지도록 형성되어 있다. 본 발명에 따른 오리피스판은 실리콘 대신 금속을 이용하여 형성된다. 이러한 경우에, 오리피스의 내벽의 경사각이 이등방성이 아닌 어떤 각으로 설정될 수도 있다.
위에서 설명한 실시예는 제1 및 제2판이 서로 중첩된 경우를 설명하고 있지만 세개 이상의 판을 중첩할 수도 있다.
본 발명의 제11실시예를 제21a도, 제21b도 및 제22도를 참고로 설명할 것이다.
제21a도 및 제21b도에 도시되어 있듯이, 제1오리피스판의 중심부에 제1원뿔 오리피스(178)가 형성되어 있다. 제1오리피스(178)는 아래의 제2오리피스 판(74)(연료유동의 하류측)으로 감에 따라 경사지도록 형성되어 있다.
제2오리피스판(74)에는, 제21a도 및 제21b도에 도시되어 있듯이, 제1오리피스(178)와 동축인 원뿔형의 제2오리피스(180)가 형성되어 있다. 제2오리피스(180)는 제1오리피스(178)와 유사하게 아래로 감에 따라 경사지도록 형성되어 있다. 제1 및 제2오리피스판(70), (74)으로는 스테인레스 스틸, 수지 및 단결정 실리콘을 이용할 수 있다. 제21a도 및 제21b도에 도시되어 있듯이, 제1 및 제2오리피스판(70), (74)이 밸브주몸체(29)에 부착될 때, 제1 및 제2오리피스(178), (180)는 서로 동축이 되도록 서로 겹쳐있다.
따라서, 제1오리피스(178)의 상류측 구멍(178a)에서 제2오리피스(180)의 하류측 구멍(180b)로 형성된 연료유동통로(179)가 형성될 수 있다. 연료유동통로의 단면적이 제1위치에서 제1오리피스(178)의 원뿔 벽면(178c)에 의해 상류측으로부터 점차 감소되고 있고, 제1오리피스(178)의 하류측 구멍(178b)이 제2오리피스(180)의 상류측 구멍(180a)과 연통하는 부분에서 갑자기 증가한다. 제2오리피스(180)의 하류측 구멍(180b)에서 연료유동통로가 외부의 저압 공간인 내연기관의 흡입통로와 연통할 때까지, 연료유동통로(179)의 단면적이 제2오리피스(180)의 벽면에 의해 점차 다시 감소한다. 제1오리피스(178)의 하류측 구멍(178b)이 상류측 드로틀(throttle)을 형성하는 역할을 한다. 환상공간(110)이 제1오리피스(178)의 하류측구멍(178b) 바로 아래에 형성된다. 하류측 구멍(178b)으로부터 분사된 연료가 제2오리피스(180)의 원뿔 벽면(180c)을 따라 흐르기 때문에 공간(110)이 필요하다. 이 공간(110)때문에 하류측 구멍(178b)로부터 분사된 연료가 벽면(180c)을 따라 아래로 흐르게 되고, 하류측 구멍(180b)에 모이게 된다.
제1실시예의 기능을 제22도와 관련해서 설명할 것이다.
분사구멍(31)으로부터 분사된 연료는 제1오리피스(178)를 통과하는 동안 점차 모인 다음, 연료가 다시 모이는 제2오리피스(180)로 흐르고 나서 밖으로 분사된다. 제1오리피스(178)에 의해 점차 모인 연료유동의 일부 또는 벽면(178)에 근접한 유동(301)은 제2오리피스(180)의 벽면(180c)을 따라 흐르도록 통과한 후 즉시, 상류측 구멍(178b)바깥쪽으로 개방된 환상공간(110)쪽으로 팽창된다. 한편, 제1오리피스(178)의 중심 부근에서 흐르는 연료의 또 다른 유동(302)은 제2오리피스(180)의 하류측 구멍(180b)쪽으로 직접 흘러간다. 이러한 이유 때문에, 제2오리피스(180)의 하류측 구멍(180b) 부근의 유동(301), (302)은 서로 충돌하여 하류측 구멍(180b)으로부터 밖으로 분사되는 연료분무가 촉진된다. 또한, 제2오리피스(180)의 하류측 구멍(180b)을 통과한 후 연료분사는 원뿔형으로 된다.
제11실시예에 따르면, 연료분사 방향으로 서로 연통하여 개방된 오리피스의 중심에 방사상으로 개방된 공간이 제공되어 있고, 이 공간을 통과하는 연료유동 및 연통구멍을 통해 아래로 직접 흐르는 유동연료가 서로 충돌하므로써 복잡한 유동을 일으키게 되어 양호한 분무 효과가 얻어진다. 또한, 두개의 오리피스판을 서로 중첩하므로써 바람직한 형태의 오리피스 구멍을 쉽게 만들 수 있다.
다음, 제11실시예에 이용된 제1 및 제2오리피스판(70) 및 (74)이 또 다른 형의 판과 대체된 제12실시예를 제23a도 및 제23b도를 참고로 설명할 것이다.
제23a도 및 제23b도에 도시된 제12실시예는 제1오리피스판(12)과 제2오리피스판(114), (116)을 포함한다. 제1오리피스판(112)은 원형 단면형을 하는 직선 제1오리피스(118)를 지니고 있다.
제2오리피스판은 서로 중첩된 두개의 판(114), (116)을 포함하고, 상부판(114)에는 큰 직경의 구멍(120)이 형성되어 있고, 하부판(116)에는 작은 직경구멍(122)이 형성되어 있다. 그리고, 제1오리피스(118), 큰 직경 구멍(120) 및 작은 직경 구멍(122)의 축이 서로 배열되어 있다. 부피가 큰 공간(124)이 제1오리피스(118)의 유출구(118a)아래에 형성되어 있다.
제12실시예 따르면, 연료가 분무되도록 제1오리피스(118), 큰 직경 구멍(120) 및 작은 직경 구멍(122)을 통과한다. 이 경우에, 제1오리피스(118)를 통해 큰 직경 구멍(120)쪽으로 흐르는 연료의 일부가 작은 직경 구멍(122)을 통과하는 반면, 또 다른 부분은 펴져 공간(124)쪽으로 흐르도록 되어 있고, 하부 제2판(116)의 상면(116a)을 따라 조그만 직경 구멍(122)쪽으로 흐르게 되어 있다. 그리고, 작은 직경 구멍(122)의 부근에 똑바로 아래로 흐르는 연료유동과 방사상 방향으로 들어오는 연료의 또 다른 유동은 서로 충돌하여 작은 직경 구멍(122)에서 밖으로 분사되도록 연료가 분무 된다.
작은 직경 구멍(122)에서 분사되는 연료는 소정의 분사 원뿔각과 소정의 입자 크기를 한 분사로 분사되도록 모양이 원뿔이다. 또한, 이러한 연료분사가 일반 연료 공급 압력을 변경하지 않고 쉽게 형성될 수 있다.
다음, 본 발명의 제13실시예를 제24도, 제25도 및 제26도와 관련해서 설명할 것이다.
제24a도에 도시된 제13실시예에서, 제1직선 오리피스(130)가 상판에 형성되어 있고, 제2직선 오리피스가 하판에 형성되어 서로 중첩하는 제1오리피스(130)와 같은 방향으로 연장된다. 제1오리피스(130)가 내벽면(130a), (130b), (130c) 및 (130d)에 의해 형성되어 있고, 상부에서 저부로 감에 따라 경사져 있다. 제2오리피스(140)가 내벽면(140a), (140b), (140c) 및 (140d)에 의해 형성되어 있고, 상부에서 저부로 감에 따라 경사져 있다. 이 직선 오리피스(130), (140)는 같은 방향으로 배열되어 있다. 그리고, 제1오리피스(130)의 세로 길이가 하부 제2오리피스(140)보다 짧게 설정되어 있는 반면, 제1오리피스(130)의 하류측의 폭은 제2오리피스(140)의 폭 보다 크게 설정되어 있다.
제24b도에 도시된 제13실시예에서, 상판에 형성된 제1오리피스(132)의 슬릿의 세로 길이는 제24a도에 도시된 경우에 비해 짧다. 하부 제2오리피스(140)는 제24a도에 도시된 오리피스와 동일하다. 제1오리피스(132)는 내벽면(132a), (132b), (132c), (132d)에 의해 형성되어 있다.
제24c도 및 제30도에 도시된 제13실시예의 또 다른 수정예에 있어서, 제1오리피스(134)가 위에서 설명한 제1오리피스(130)대신 이용되고 있다. 제1오리피스(134)의 슬릿의 세로 길이는 제24b도에 도시된 수정의 제1오리피스(132)에 비해 더 짧으므로 서로 같은 가로 길이가 내벽면(134a), (134b), (134c), (134d)에 의해 형성된다. 하부판에 형성된 제2오리피스(140)가 제24a도에 도시된 오리피스와 동일하다.
지금, 제13실시예의 기능을 제26a도 및 제26b도와 관련하여 제24c도의 오리피스 모양을 이용하여 설명한 것이다. 그러나, 제26도에서 정사각형 오리피스(134)가 이해를 쉽게 하기 위해 원형 구멍으로 도시되어 있다.
제26a도에 도시되어 있듯이, 제1오리피스(134)의 연료 부분이 제2오리피스(140)를 통과하는 반면, 또 다른 부분은 벽면(140a), (140c)을 따라 아래로 흐르는 연료 피막(303)을 형성한다. 연료 피막(303)으로 인해 벽면을 따르는 연료는 제26b도의 화살표로 표시했듯이 서로 충돌하여 연료가 제2오리피스(140)를 통과한 후 매우 얇은 액막(304)이 즉시 형성된다. 이 액막(304)은 분산에 의해 넓어지기 때문에 액막은 더 얇아지게 되어 연료분사 분무를 형성한다. 제1오리피스(134)를 통과한 연료유동의 단면적을 A1 이라 하고 연료 피막의 돌출영역을 A2 라고 하면, A1 ≤ A2 가 된다.
다음, 제25도와 관련하여 제13실시예 및 수정예에 의해 얻어진 연료 분사형을 설명할 것이다. 제25도는 제24a도, 제24b도 및 제24c도에 도시된 화살표(X)의 방향에서 보았을 때의 분사형태를 도시한다. 제24a도에 도시된 제13실시예의 분사형태에서 분사 원뿔각은 작고, 제2오리피스 유출구의 양단에서 밖으로 분사된 연료의 밀도는 제25a도에서 도시한 것처럼 매우 높다. 제25a도, 제25b도 및 제25c도에서, 참조번호(304)는 유체 피막으로 본 부분이고, 점 및 선으로 표시한 부분은 분말 미스트(atomized mist)로 본 부분이다. 제24b도에 도시한 수정예에 따른 연료분사형의 경우에, 분사 원뿔각은 제24a도의 실시예에 비해 약간 크고, 분사는 제25b도에 도시되어 있듯이 오리피스의 세로 방향으로 일정하게 분배된다. 제24c도에 도시된 수정예의 연료분사형태의 경우에 연료분사 원뿔각이 크고, 분사가 제25c도에 도시된 것처럼 오리피스의 세로 방향으로 일정하게 분배된다. 또한, 제25a도, 제25b도 및 제25c도에 도시된 경우에, 분사형태는 종이면에 수직한 방향으로 보아서 편평하다.
이 분사형태는 내연기관의 여러 상태에 따라 오리피스의 모양 및 연소 또는 중첩을 적당히 조절하므로써 설정될 수 있다.
다음, 본 발명의 제14실시예와 그의 수정예에 대해 제27a도 및 제27b도 및 제27c도를 참고로 설명할 것이다.
제27a도에 도시된 제14실시예에서, 상부 오리피스(130)와 하부 오리피스(150)가 같은 방향으로 서로 일부 겹쳐져 있다. 하부 오리피스(150)는 내벽면(150a), (150b), (150c) 및 (150d)에 의해 형성되어 있다. 이 실시예에서 분사 원뿔각은 오리피스의 세로 방향으로는 매우 작다.
제27b도에 도시된 제14실시예의 수정예에서, 하부 오리피스는 이 하부 오리피스(152)가 정사각형이 되도록 제27a도에 도시된 오리피스에 비해 세로 길이가 짧다. 이 오리피스(152)는 내벽면(152a), (152b), (152c) 및 (152d)에 의해 형성되어 있다. 이 수정예에서, 분사 원뿔각은 후에 설명할 제27a도에 도시된 오리피스와 제27c도에 도시된 오리피스를 이용해 얻은 분사 원뿔각 사이의 중간 값을 취한다.
제27c도 및 제32도에 도시된 제14실시예의 또 다른 개량에서, 제27b도에 도시된 하부 오리피스(152)의 길이는 제1오리피스(130)에 수직인 방향으로 더 길고, 내벽면(154a), (154b), (154c) 및 (154d)에 의해 형성된 제2오리피스(154)를 형성하도록 제1오리피스(130)의 세로 방향이 짧다. 이 수정예에서, 연료분사 원뿔각은 제27b도에 도시된 오리피스에 의해 얻어진 각보다 크다.
다음, 본 발명의 제15실시예를 제28a도 및 제28b도와 관련하여 설명할 것이다.
제28a도 및 제28b도에 도시된 제15실시예는 제27c도에 도시된 오리피스의 수정예이다. 이 실시예에서, 제1오리피스(130)와 제2오리피스(154)대신, 제1오리피스(154)와 제2오리피스(158), (160)가 형성되어 있고, 직선 및 슬릿형 제1오리피스(156)가 제1오리피스판(162)에 형성되어 있다. 제2오리피스판(164)은 두개의 오리피스판(166) 및 (168)을 포함한다. 제2오리피스는 상부 오리피스판(166)에 형성된 상부 직선 오리피스(158)와 하부 직선 오리피스(160)를 포함하고, 그리고 그 폭은 하부 오리피스판(168)에 형성된 오리피스(158)폭 보다 작다.
위에서 설명한 제15실시예에서, 오리피스(158), (160)로 인해 제2오리피스가 연료유동방향으로 계단식으로 경사지도록 형성되어 있다. 이 실시예에서, 연료 피막이 오리피스판(168)의 상면(168a)에 형성되어 있기 때문에 오리피스(160)에서 밖으로 분사된 연료분사가 미세한 입자로 분무된다.
다음, 본 발명의 제16실시예를 제29a도 및 제29b도를 참고로 설명할 것이다.
제29a도 및 제29b도에 도시된 제16실시예는 제21a도 및 제21b도에 도시된 제11실시예의 수정예이다. 이 실시예에서, 직선 또는 원통형 오리피스(170)가 제1오리피스판(70)에 형성되어 있다. 제1오리피스(170)를 통과하는 연료의 일부는 제2오리피스판(74)의 제2오리피스(80)를 통해 직선으로 통과하도록 되어 있는 반면, 연료의 또 다른 일부는 내벽면과 충돌하여 공간(110)에서 연료 피막을 형성한다. 액막으로 인해 방향 특성을 지닌 벽면을 따라 흐르는 연료유동의 충돌로 인해 연료분무가 향상된다.
제31도에 도시된 본 발명이 제17실시예를 설명할 것이다.
제31도에 도시된 제17실시예는 제24c도에 도시된 제13실시예의 개량의 또 다른 개량이다. 비교하기 위해, 제24c도에 도시된 노즐의 단면이 제30도에 도시되어 있다.
제1오리피스(134)대신 제31도에 도시된 제17실시예에서, 원통형 제1오리피스(176)가 제1오리피스판(70)에 형성되어 있다. 또 다른 부분은 제30도에 도시된 제13실시예의 부분과 같다.
다음, 본 발명의 제18실시예를 제33도와 관련하여 설명할 것이다.
제33도에 도시된 제18실시예는 제27c도에 도시된 제14실시예의 개량의 또 다른 수정예이다. 비교를 위해, 제27c도에 도시된 노즐의 단면이 제32도에 도시되어 있다. 제18실시예에서, 제22도에 도시된 상부가 경사진 제1오리피스(130)대신 직선 제1오리피스(177)가 형성되어 있다.
이 실시예에서, 연료분무를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제19실시예를 제34 도와 관련하여 설명할 것이다.
원형 제1오리피스가 상부 오리피스판에 형성되어 있고, 직선 제2오리피스(20)가 하부 오리피스판에 형성되어 있다. 제1오리피스(200)와 제2오리피스(202)의 중심이 서로 배열되어 있다. 제2오리피스(202)는 아래로 감에 따라 경사지도록 되어 있다. 또한, 제2오리피스(202)가 둥근 모퉁이를 지닌 끝이 잘린 피라미드 모양을 하므로, 이 모퉁이 부분으로의 연료 집중이 방지된다.
본 발명의 제20실시예를 제35a도 및 제35b도를 참고로 설명할 것이다.
제35a도 및 제35b도에 도시된 제20실시예에서 원형 및 직선 제1오리피스가 상부 오리피스판에 형성되어 있고, 경사진 제2오리피스(204)가 하부오리피스판에 형성되어 있다. 제1오리피스(200)와 제2오리피스(204)의 중심이 서로 오프셋 되어 있기 때문에 제1오리피스(200)를 통과하는 연료의 일부가 제2오리피스(204)의 내벽면에 충돌하게 되어, 축에 비대칭인 연료 유체 피막이 제2오리피스(204)의 내벽면에 형성되어 있어, 연료분무가 향상되고 이러한 분사형태는 축으로부터 바깥쪽으로 넓어진다. 제35a도에서 두방향의 분사가 참조번호(104), (105)로 표시되어 있다.
본 발명의 제21실시예를 제36도와 관련하여 설명할 것이다.
제36도에 도시된 제21실시예에서, 제35a도 및 제35b도에 도시된 제20실시예의 4 세트의 제1 및 제2오리피스가 형성되어 있다. 이 셋트의 오리피스가 서로 평행이 되도록 투 바이 투에 의해 배열되어 있다.
본 발명의 제22실시예를 제37도와 관련하여 설명할 것이다.
제37도에 도시된 제21실시예에서, 네개의 제1오리피스(200)와 네 개의 제2오리피스(202)가 정사각형이 되도록 배열되어 있다. 이들 제21 및 제22실시예에서, 연료의 분무화가 제35도에 도시된 공간(202)와 유사한 연료 피막을 형성하는 기능으로 인해 촉진될 수 있다.
실리콘판을 이용하는 오리피스판을 형성하는 경우에, 실리콘의 이동 방성으로 인해 오리피스가 면에서 오리피스 위로 경사지거나 끝이 넓어지도록 오리피스의 내벽이 소정의 각도로도 경사져 있다. 본 발명에 따른 오리피스판이 실리콘 대신 금속을 이용하여 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 오리피스의 내벽의 경사각이 이등방성이 아닌 어떤 각으로도 설정될 수 있다.
제1 및 제2판이 서로 중첩된 경우에 관하여 상기 실시예를 설명하고 본 발명은 세개 이상의 판을 중첩할 수 있다.
위에서 설명한 여러 실시예에서, 분사구멍이 네개의 면에 의해 형성된 판은 실리콘판 또는 철과 같은 금속판 또는 다이로 실리콘판을 사용하여 형성된 스테인레스 스틸에 의해 형성되어 있다. 네개의 면이 실리콘의 이등방성 에칭으로 만들어진다. 또한, 실리콘 판위에 질산화 피막과 같은 보호 피막을 형성하는 것이 바람직하다.
원형을 한 분사구멍이 형성된 판은 철 또는 스테인레스 스틸과 같은 금속판이다. 이러한 분사구멍은 전기방출가공 또는 간단한 프레스 작업에 의해 형성된다. 또한, 이러한 금속판을 채택하므로써, 실리콘판의 부서짐으로 인한 틈을 방지할 수 있다. 또한, 금속판을 가공하는 경우, 이등방성으로 인해 벽면 모양의 제한이 없고 벽면의 경사각을 자유롭게 설정할 수 있다.
위에서 설명한 실시예에서, 슬릿형 구멍이 직선으로만 연장한 것으로 설명했지만 여러형으로 연장한 슬릿 구멍이 이용 가능하다. 예를 들어, 침투구멍이 만곡선에서 연장한 슬릿 구멍부에 형성될 수 있다. 또한, 침투구멍은 분무를 향상시키고, 침투구멍 쪽으로 소용돌이 형의 연장한 홈으로 흐르는 소용돌이 유동을 이용하여 분사방향을 안정시키도록 소용돌이 선에서 연장한 슬릿 구멍의 중심에 형성될 수 있다. 또한, 틈 모양의 슬릿구멍 벤트의 중앙 슬릿부가 침투구멍으로 이용될 수 있다.
위에서 설명한 실시예에서, 부재를 구성하는 분사구멍이 별개의 여러 판을 중첩시키 므로써 형성되고, 판부분을 지닌 부재를 중첩할 수 있다. 예를들어, 컵 모양의 부재가 구멍과 함께 저부에 형성될 수 있다. 또한, 세개 이상의 판이 본 발명에서 중첩될 수 있다.

Claims (44)

  1. 가압유체가 저압 공간 쪽으로 분사하는 분사구멍을 형성하는 역할을 하는 유체 분사노즐은 소정의 형의 제1구멍을 지니는 제1판과; 소정의 형의 제2구멍을 지닌 제2판을 포함하여 구성되며; 상기 제1 및 제2판이 서로 중첩되고; 상기 두개의 구멍이 서로 중첩하도록 위치하여 유체 분사 방향으로 직접 관통하는 침투구멍을 형성하여 유체가 상기 두개의 구멍을 통해 분사 되는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2판의 제2구멍의 단면적은 상류측에서 하류측으로 갈수록 점차 작아지는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1판은 상기 제2판의 상류측에 위치하고 있고, 상기 제1판의 제1구멍과 상기 제2판의 제2구멍의 중첩 부분은 상기 제2판의 제2구멍의 상류측 영역 보다 작고, 상류측 감소 부분은 상기 제1판의 제1구멍에 의해 형성되어 있는 반면, 팽창 유체 통로부와 상류측 에서 이와 연통하는 하류측 감소 부분은 상기 제2판의 제2구멍에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2판의 제2구멍은 서로 마주하는 한쌍의 제1경사면과, 서로에 마주한 한쌍의 제2경사면에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  5. 제4항에 있어서, 한쌍의 제1경사면은 연속 벽면에 형성하도록 한쌍의 제2경사면과 완만하게 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제2판은 소정의 구멍영역을 지닌 중간 구멍이 형성된 제3판과, 상기 중간 구멍 보다 작은 구멍영역을 지닌 하류 구멍이 형성된 제4판을 포함하며, 상기 제2구멍의 단면 영역은 중간 구멍과 하류측 구멍에 의해 계단식으로 감소하는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제1판의 상기 제1구멍은 슬릿형 모양으로 형성되어 있고, 상기 제1구멍의 하류측 구멍은 연통 구멍으로서의 제2판의 제2구멍과 부분적으로 연통하고, 상기 제1구멍의 하류측 구멍의 나머지 부분은 상기 연통 구멍으로부터 연장한 홈을 형성하도록 제2판의 상면에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2판의 상기 제2구멍의 상류측 구멍은 상기 제1판의 슬릿형 제1구멍의 세로 방향으로 교차하는 방향에 대해 상기 연통 구멍보다 큰 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2판의 제2구멍은 상기 제1판의 슬릿형 제1구멍과 교차하는 슬릿형 구멍인 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1판의 제1구멍의 단면 영역은 상류측으로부터 하류측으로 갈수록 점차 작아지는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1판의 상기 제1구멍의 단면 영역은 상류측에서 하류측으로 갈수록 점차 작아지는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1판은 상기 제2판의 상류측 위에 위치하고 있으며, 상기 제1판의 제1구멍과 상기 제2판의 제2구멍의 중첩 부분의 영역이 상기 제2판의 제2구멍의 상류측 영역 보다 작고, 상류측 감소 부분은 상기 제1판의 제1구멍에 의해 형성되어 있는 반면, 팽창 유체 통로부는 상기 제2판의 제2구멍에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1판의 상기 제1구멍은 슬릿형 모양으로 형성되어 있고, 상기 제1구멍의 하류측 구멍은 연통구멍으로서의 상기 제2판의 제2구멍과 부분적으로 연통하고 있으며, 상기 제1구멍의 하류측 구멍의 나머지 부분이 상기 연통구멍으로부터 연장한 홈을 형성하도록 제2판의 상면에 의해 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1판의 상기 제1구멍이 원 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1판의 상기 제1구멍이 상기 제1판과 상기 제2판 사이의 접촉면 쪽으로 진행함에 따라 단면 영역이 더 크고, 제2판의 상기 제2구멍은 상기 접촉면에서 방사상 방향으로 개방된 상기 침투구멍 보다 큰 공간을 형성하고, 상기 접촉면에서 상기 제1구멍의 단면 영역 보다 작은 최소 단면 영역이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2판의 하나 이상의 상기 제1 및 제2 구멍은 슬릿 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  17. 제16항에 있어서, 상기 슬릿형 구멍은 중첩되고, 다른 판의 구멍과 연통하는 반면, 다른 판은 다른 판의 면에 의해 형성된 바닥에 홈을 형성하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2판의 하나 이상의 상기 제1 및 제2구멍은 상류측으로부터 하류측으로 갈수록 단면 영역이 점차 작아지는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  19. 제18항에 있어서, 제1 및 제2판의 제1 및 제2구멍 모두가 슬릿형 모양으로 형성되어 있으며, 상기 제1판의 제1구멍과 상기 제2판의 제2구멍은 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1판의 제1구멍은 다수의 슬릿형 부분을 지니며, 상기 제2판의 제2구멍은 상기 제1판의 제1구멍의 슬릿형부와 중첩된 다수의 슬릿형부를 지니는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  21. 제18항에 있어서, 상기 제1판의 제1구멍은 슬릿 모양으로 형성되어 있으며, 상기 제2판의 제2구멍은 세로 길이 및 가로 길이가 서로 같은 단면형을 지니는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제2판의 제2구멍은 원 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제2판의 상기 제2구멍은 정사각형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  24. 제21항에 있어서, 상기 제1판의 제1구멍은 다수의 슬릿형 부분을 지니고 있으며, 상기 제2판의 제2구멍은 제1판의 제1구멍의 슬릿형 부분과 중첩된 다수의 슬릿형 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  25. 제18항에 있어서, 상기 제1판의 제1구멍은 슬릿 모양으로 형성되어 있으며, 상기 제2판의 제2구멍은 상기 제1판의 제2구멍 보다 긴 슬릿 모양으로 형성되어 있고, 상기 제1판의 제1구멍과 상기 제2판의 제2구멍은 서로 평행하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  26. 제1항에 있어서, 상기 유체 분사노즐은 밸브와 결합되어 있으며, 상기 밸브를 통해 통과한 유체를 분사하는 역할을 하도록 상기 밸브의 하류측에 위치하는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  27. 제26항에 있어서, 상기 밸브는 내연기관에 공급될 연료분사를 중단시키는 연료분사밸브인 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  28. 가압유체가 저압력 공간 쪽으로 분사되는 분사구멍을 형성하는 역할을 하는 유체 분사노즐에 있어서, 상류면과 하류면을 지니며, 저압 공간에 마주한 하류면에 위치한 판형부재를 포함하며, 유체 분사의 방향으로 직접 침투하는 침투구멍이 형성되어 있고, 상기 상류면의 구멍 보다는 클 뿐 아니라 상기 하류면의 구멍 보다도 큰 공간이 상기 판형부재에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  29. 제28항에 있어서, 상기 공간은 유체를 상기 하류측 면의 구멍 쪽으로 집중시키는 역할을 하는 벽면에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  30. 제29항에 있어서, 상기 벽면은 상기 하류면의 구멍 쪽으로 경사진 한쌍 이상의 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  31. 제28항에 있어서, 상기 분사노즐은 밸브와 결합되어 있고, 상기 밸브를 통과 하는 유체를 분사하는 역할을 하도록 상기 밸브의 하류측에 위치하는 것을 특징 으로 하는 유체 분사노즐.
  32. 제31항에 있어서, 상기 밸브는 내연기관에 공급된 연료분사를 중단시키는 열료분사밸브인 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐.
  33. 내연기관에서 연소 가능한 분사로 가압연료를 분사시키는 연료분사밸브의 연료 분사구멍을 형성하는 역할을 하는 부재를 구성하는 분사구멍에 있어서, 소정의 모양을 하는 제1구멍이 형성된 판부분을 갖는 제1부재와; 상기 제1부재의 판부분과 인접 접촉하게 상기 제1부재의 하류측에 위치하고 있으며, 연료분사방향으로 상기 제1구멍으로부터 직접 침투하는 침투구멍을 형성하도록 상기 제2구멍이 상기 제1구멍의 하류에 위치하는 판부분을 지닌 제2부재를 포함하며; 하나 이상의 상기 제1 및 제2구멍이 상류측에서 하류측으로 감에 따라 단면적이 점차 작아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분사구멍.
  34. 제33항에 있어서, 하나 이상의 상기 제1 및 제2구멍은 슬릿 모양으로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 분사구멍.
  35. 제33항에 있어서, 상기 제1구멍은 슬릿 모양으로 구성되어 있으며, 상기 제2구멍은 상류측에서 하류측으로 감에 따라 단면적이 점차 작아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분사구멍.
  36. 제35항에 있어서, 상기 제2구멍은 상기 제1구멍을 세로 방향을 교차하는 슬릿 모양으로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 분사구멍.
  37. 제33항에 있어서, 하나 이상의 제1 및 제2구멍은 세로 길이 및 가로 길이가 실질적으로 서로 같은 형태로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 분사구멍.
  38. 제33항에 있어서, 상기 제2부재는 겹쳐진 상류측 제3판과 하류측 제4판을 적층하므로써 형성되고, 단면적인 상류측에서 하류측으로 계단식으로 갈수록 작아지도록 상기 제3판에는 큰 직경의 구멍이 형성되어 있는 반면, 상기 제4판에는 직경이 작은 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분사구멍.
  39. 내연기관에서 연소 가능한 분사로서 가압연료를 분사시키는 연료분사 밸브의 연료 분사구멍을 형성하는 역할을 하는 부재를 포함하는 분사구멍에 있어서, 소정의 길이 이상으로 슬릿 형태로 연장한 제1구멍에 형성된 판부분을 지닌 제1부재와; 상기 제1부재의 판부분과 근접 인접하게 상기 제1부재의 하류측에 위치하고 있으며, 상기 제1부재와 연통하는 제2구멍이 형성되어 있으며, 상기 제1구멍의 다른 부분에 인접하게 하는 역할을 하는 판부분을 지닌 제2부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사구멍.
  40. 제39항에 있어서, 하나 이상의 상기 제1 및 제2부재는 상류측에서 하류측으로 갈수록 단면 영역이 점차 작아지는 것을 특징으로 하는 분사구멍.
  41. 제40항에 있어서, 상기 제1 및 제2구멍의 모두는 슬릿형 모양으로 구성되어 있으며, 상기 제1구멍 및 제2구멍은 서로 교차하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분사구멍.
  42. 제41항에 있어서, 상기 제1구멍은 다수의 슬릿형 부분을 지니고 있으며, 상기 제2구멍은 상기 제1구멍의 슬릿형 부분으로 중첩된 다수의 슬릿형 부분을 지니는 것을 특징으로 하는 분사구멍.
  43. 제39항에 있어서, 상기 제2구멍은 세로 및 가로 길이가 서로 같은 단면 영역을 하는 것을 특징으로 하는 분사구멍.
  44. 제43항에 있어서, 상기 제1구멍은 다수의 슬릿형 부분을 하는 반면, 상기 제2구멍은 상기 제1구멍의 슬릿형 부분으로 중첩된 다수의 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 분사구멍.
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