KR100315273B1

KR100315273B1 - 내연기관용연료분사기

Info

Publication number: KR100315273B1
Application number: KR1019980051673A
Authority: KR
Inventors: 스스무 고지마; 게이소 다케다; 도모지로 스기모토
Original assignee: 와다 아끼히로; 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2002-07-12
Also published as: DE69817759D1; EP0945612B1; KR19990076549A; EP0945612A1; JPH11280611A; US6161781A; JP3039510B2; DE69817759T2

Abstract

본 발명은 내연기관용 연료 분사기에 관한 것으로서, 상기 분사기는 밸브체와, 높이보다 큰 폭을 가진 분사구멍과, 밸브체의 시트부 하류측에 형성된 연료 저장조를 갖는다. 연료 저장조는 측면과 바닥면을 갖는다. 측면의 일부분은 이 측면의 일부분을 따라서 연료 흐름에 대하여 분사구멍의 폭방향을 향하는 하나의 속도 성분을 부여한다. 측면의 다른 부분은 측면의 다른 부분을 따라서 연료 흐름에 대하여 분사구멍의 폭방향을 향하는 다른 속도 성분을 부여한다. 바닥면은 분사구멍의 중심축과 직교하여 형성된다. 분사구멍은 바닥면을 통해 연료 저장조와 연통한다.

Description

내연기관용 연료 분사기

본 발명은 내연기관용 연료 분사기에 관한 것으로, 특히 편평한 팬형상의 분무를 생성하기 위해 슬릿형 분사구멍을 갖는 내연기관용 연료 분사기에 관한 것이다.

내연기관에 연료를 공급하기 위한 연료 분사기에 있어서, 분사구멍은 슬릿형으로 만들어져서 편평한 팬형상의 분무를 생성한다. 일본 특허 공개 제 3-78562 호에는 이와 같은 내연기관용 연료 분사기가 개시되어 있다. 이러한 연료 분사기의 슬릿형 분사구멍으로부터 분사된 연료에 의해 형성된 편평한 팬형상의 분무는 농도 분균일이 작고 원통 모양의 원뿔형 분무에 비해 분무의 표면적이 현저하게 증가하므로, 거의 모든 연료가 공기와 충분히 접촉하기 때문에 미립화와 혼합이 빠르다. 따라서, 연료가 충분히 미립화되고 농도 불균일이 작은 연료 분무를 내연기관에 공급할 수 있다.

도 14는 종래의 내연기관용 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대하여 도시한단면도으로서, 도면부호 7a는 밸브체를 나타내고, 7b는 분사구멍(8)과 연통하는 반구형의 연료 저장조를 나타내며, 7c는 밸브체(7a)에 의해 폐쇄될 수 있는 노즐 시트부(nozzle seat portion)를 나타낸다. 연료가 분사되는 방향을 따라 하류쪽에서 분사구멍(8)의 외측 구멍은 편평하게 만들어지고 대략 사각형의 슬릿 형상을 갖는다. 분사구멍(8)은 점차 안쪽으로 좁아지는, 즉 연료가 분사되는 방향을 따라 상류측으로 점차 좁아지는 대략 팬형상이므로, 연료는 폭 방향에서 볼 때 소정 각도로 분사될 수 있다. 여기서, 분사구멍(8), 밸브체(7a) 및 연료 저장조(7b)는 이들의 중심축이 연료 분사 밸브(7)의 중심축(C)위에 있도록 형성된다. 그러나, 제조공정시 이들의 성형 위치는 어긋날 수 있다. 예를 들면, 도 15는 분사구멍(8)이 연료 분사밸브(7)의 중심축(C)에 대해 분사구멍(8)의 폭방향에서 볼 때 좌측으로 어긋나게 형성된 상태, 즉 분사구멍(8)이 편차 S만큼 좌측으로 어긋나게 형성된 상태를 도시하고 있다. 여기서 부호C'는 분사구멍(8)의 중심축을 나타낸다.

도 14를 참조하면, 연료 저장조(7b)의 중심은 분사구멍(8)의 중심과 일치하고, 분사구멍(8)의 좌우측 상의 연료 저장조(7b)의 벽면을 따르는 연료 흐름 F1은 대칭이므로 연료는 분사구멍(8) 내로 대칭되어 흐른다. 또한 상술한 바와 같이, 연료 저장조(7b)는 반구형이다. 연료 저장조(7b)의 벽이 구면으로 성형되므로, 분사구멍(8) 내로 향하는 연료 흐름 F1은 경사지고 분사구멍(8) 내에 있어서 폭방향 속도성분을 갖는다. 따라서, 연료는 분사구멍(8)에 균일하게 분포되고, 분사구멍의 형상에 따라 양호하게 분무된다.

한편, 도 15을 참조하면, 분사구멍(8)이 폭방향으로 어긋나고 연료 저장조 (7b)의 중심이 분사구멍(8)의 중심과 일치하지 않는다면, 연료 저장조(7b)의 좌측 벽면을 따르는 연료 흐름 F2와 우측 벽면을 따르는 연료 흐름 F3은 분사구멍(8)에 대하여 비대칭으로 된다. 즉, 유입각은 분사구멍(8)의 좌측 및 우측에 따라 다르다. 따라서, 분사구멍(8)에 있어서의 연료 흐름이 대칭성을 상실하고, 연료는 분사구멍(8)내에 균일하게 분포되지 않으며, 연료는 분사구멍의 형상에 따라 분무되지 않는다. 편평한 팬형상의 분무가 슬릿형의 분사구멍에 의해 형성되면, 이 분무는 편평한 방향에서 비교적 얇은 두께로 분포된다. 그러므로, 연료 흐름에 균일성이 요구된다. 연료 흐름이 균일하지 않게 되면, 분무의 형상이 현저하게 흐트러지고 분사된 연료는 균일하게 분포되지 못한다. 또한 엄격히 말해, 도 15에 도시한 바와 같이 분사구멍(8)의 위치가 어긋나게 되면, 분사구멍(8)의 연료 저장조(7b)를 향하는 분사구멍(8)의 면적이 변화되고, 연료의 유량이 미리 설정된 값에서 벗어나므로 연료를 원하는 양으로 공급하는 것이 곤란하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 연료 저장조의 중심축이 분사구멍의 중심축과 정확하게 일치하지 않아도 분사구멍의 형상에 따라 편평한 팬현상의 연료 분무를 형성할 수 있는 내연기관용 연료 분사기를 제공하는 것이다.

본 발명에 제 1 실시예에 따른 내연기관용 연료 분사기는 밸브체와, 높이보다 큰 폭을 가진 분사구멍과, 밸브체의 시트부 하류측에 형성된 연료 저장조를 가지며, 연료 저장조는 측면과 바닥면을 구비하고, 측면의 일부분은 이 측면의 일부분을 따라 연료 흐름에 대하여 분사구멍의 폭방향을 향하는 하나의 폭방향 속도 성분을 부여하며. 측면의 다른 부분은 이 측면의 다른 부분을 따라 연료 흐름에 대하여 분사구멍의 폭방향을 향하는 하나의 다른 폭방향 속도 성분을 부여하고, 바닥면은 분사구멍의 중심축과 직교하는 형태로 형성되고, 분사구멍은 바닥면을 통해 연료 저장조와 연통한다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 내연기관용 연료 분사기는 밸브체와, 높이보다 큰 폭을 가진 분사구멍과, 밸브체의 시트부 하류측에 형성된 연료 저장조를 가지며, 연료 저장조는 분사구멍과 연통하고, 연료 저장조의 내측면의 일부분은 이 내측면의 일부분을 따라 연료 흐름에 대하여 분사구멍의 폭방향을 향하는 하나의 폭방향 속도 성분을 부여하고, 내측면의 다른 부분은 이 내측면의 다른 부분을 따라 연료 흐름에 대하여 분사구멍의 폭방향을 향하는 다른 폭방향 속도 성분을 부여하며, 연료 분사기의 본체 위에는 선단 부재가 장착되며, 이 선단 부재에는 분사구멍과 연료 저장조의 일부분과 다른 부분이 형성된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연료 분사기가 부착된 직접 실린더 분사형 불꽃점화 내연기관을 개략적으로 도시한 개략 단면도.

도 2는 도 1의 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대하여 도시한 단면도.

도 3은 도 2의 화살표 A방향에서 본 도면.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대하여 도시한 단면도.

도 5는 도 4의 화살표 B방향에서 본 도면.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대하여 도시한 단면도.

도 7은 도 6의 화살표 C방향에서 본 도면.

도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대하여 도시한 단면도.

도 9는 도 8의 화살표 D방향에서 본 도면.

도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대하여 도시한 단면도.

도 11은 도 10의 화살표 E방향에서 본 도면.

도 12는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대 하여 도시한 단면도.

도 13은 도 12의 화살표 G방향에서 본 도면.

도 14는 종래 기술의 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대하여 도시한 단면도.

도 15는 종래 기술에 따른 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대하여 도시한 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 흡기 포트 2 : 배기 포트

3 : 흡기 밸브 4 : 배기 밸브

5 : 피스톤 5a : 연소실

6 : 점화 플러그 7 : 연료분사기. 연료 분사 밸브

7a : 밸브체 7b : 연료 저장조

7c : 노즐 시트부 7d : 측벽면

7e : 정점 7f : 바닥면

8,9 : 분사구멍 8a : 통로

10 : 선단 부재

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연료 분사기(7)가 부착된 직접 실린더 분사형 불꽃 점화 내연기관을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1에서, 도면 부호 1은 흡기 포트를 나타내고 도면부호 2는 배기 포트를 나타낸다. 흡기 포트(1)는 흡기 밸브(3)를 통해 실린더와 연통하고, 배기 포트(2)는 배기 밸브(4)를 통해 실린더와 연통한다. 도면부호 5는 피스톤을 나타내고, 도면부호 5a는 피스톤(5)의 상부면에 형성된 오목한 형상의 연소실을 나타내고, 도면부호 6은 연소실의 상부에 배치된 점화 플러그를 나타낸다. 연소 분사 밸브(7)는 연료를 실린더로 직접 분사한다.

도 2는 연료 분사 밸브(7)의 분사구멍(8) 근처를 확대하여 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 화살표 A방향에서 본 도면이다. 이 도면들에 있어서, 도면부호 7a는 밸브체를 나타내고, 도면부호 7b는 분사구멍(8)과 연통하는 연료 저장조를 나타내고, 도면부호 7c는 밸브체(7a)에 의해 폐쇄될 수 있는 노즐 시트부를 나타낸다. 고압 연료는 밸브체(7a)가 위로 당겨질 때에만 노즐 시트부(7c)를 통과하여 연료 저장조(7b)에 공급되며, 그후 연료 저장조(7b) 내에 연료 압력이 증가되면, 연료는 분사구멍(8)으로부터 분사된다.

연료가 분사되는 방향을 따라서 하류쪽에서 분사구멍(8)의 외측에 형성된 외측 구멍은 단면이 편평하고 편평한 방향으로 그 높이(h)보다 큰 폭(w1)을 가진 대략 사각형의 슬릿 형상이다. 분사구멍(8)은 그 폭이 점차 안쪽으로 좁아지는, 즉 연료가 분사되는 방향에서 상류측을 향해 점차 좁아지는 대략 팬형상으로 되어 있으므로, 연료는 폭 방향으로 소정 각도( θ: 끼인각)로 분사될 수 있다. 연료가 분사되는 방향을 따라서 상류쪽에서 내측에 형성된 내측 구멍은 단면이 편평하고 높이(h)와 폭(w2)을 가진 대략 사각형 단면을 통해 연료 저장조(7b)와 연통한다. 분사구멍(8)의 높이는 폭 방향으로 소정 각도(θ)로 펼쳐진 팬형상의 분사방향을 따라서 거의 균일하다. 연료 저장조(7b)의 측벽면(7d)은 연료를 분사하는 폭방향을 따라서 소정 각도(θ)로 펼쳐진 이 각도의 중심, 즉 분사구멍(8)의 팬의 정점(7e)을 가진 반구형이므로, 연료 저장조(7b)내의 연료 압력은 분사 방향에서 분사구멍 (8)의 각 부분에 균일하게 작용한다. 연료 저장조(7b)의 바닥부는 연료분사 방향을 따른 중심축에 대해 직교하는 데, 다시 말하면 분사구멍(8)의 팬형상의 정점각을 포함하는 2등분선에 대해 직교하며 분사구멍(8)의 내측 구멍의 폭(w2)보다 큰 직경(w3)을 가진 원형의 편평한 바닥면(7f)을 형성한다.

도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 이와 같이 구성된 연료 분사기(7)의 분사구멍(8)으로부터 분사된 연료는 분사구멍(8)의 높이(h)에 상응하는 비교적 작은 두께를 가진 편평한 팬형상의 분무를 형성하고, 거의 모든 연료는 실린더내의 공기와 충분히 접촉하기 때문에 양호하게 미립화한다. 또한, 연료 저장조(7b)의 바닥부는 분사구멍(8)의 내측 구멍의 폭(w2)보다 큰 직경(w3)을 가진 편평한 바닥면(7f)을형성하고, 분사구멍(8)의 내측 구멍은 바닥면(7f)에 형성된다. 분사구멍의 내측에 형성된 내측 구멍의 폭(w2)과 연료 저장조의 바닥면의 직경(w3) 사이의 차이가 분사구멍이 형성된 위치에서의 어긋남보다 크게 설정되면, 분사구멍(8)의 내측 구멍은 분사구멍(8)의 중심축이 연료 저장조(7b)의 중심축과 일치하는 경우뿐만 아니라 분사구멍(8)을 형성하는 위치가 어긋나고 분사구멍(8)의 중심축이 연료 저장조(7b)의 중심축과 일치하지 않을 경우에도 반드시 연료 저장조(7b)의 편평한 바닥면(7f)에 형성된다. 따라서, 편평한 바닥면(7f)은 분사구멍(8)의 내측 구멍 주위에 반드시 존재하고, 연료 F는 연료 저장조(7b)의 벽면을 따라 구면측 벽면(7d)으로부터 편평한 바닥면(7f)으로 흐른 후에 분사구멍(8)으로 흐른다. 그러므로, 분사구멍 (8)내로의 유입각은 어느 부분에서도 연료 저장조(7b)의 편평한 바닥면(7f)에 의해 균일하게 한정되어 일정하게 된다. 따라서, 분사구멍이 어긋난 위치에 형성되어도, 연료가 분사구멍(8)으로 흐르는 각은 변화지 않게 되어, 연료는 분사구멍(8)에 균일하게 분포되어 분사구멍 형상에 따른 연료 분무를 형성하는 것이 가능하게 된다.

또한 마찬가지로, 분사구멍(8)의 내측 구멍는 연료 저장조(7b)의 편평한 바닥면(7f)에 반드시 형성된다. 그러므로, 분사구멍(8)의 형성 위치에 오차가 생겨도, 분사구멍(8)의 내측 구멍의 단면적은 일정하여, 연료가 원하는 유량으로 분사된다.

도 1에 도시된 것과 같이, 연료 분사 밸브(7)가 직접 실린더 분사형 불꽃 점화 내연기관에 사용되면, 압축행정에 있어서 성층 연소(stratified combustion)를수행하기 위하여, 충분히 분무화되고 농도 불균일이 작은 소정 양의 연료 분무가 피스톤(5)의 상부면에 형성된 연소실(5a)로 공급될 수 있다. 그러므로, 보다 안정된 성층 연소를 실시할 수 있다. 연료 분무의 두께가 얇기 때문에, 비교적 많은 양의 연료를 연소실로 유입할 수 있어 성층 연소를 고부하 영역으로 확대할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대하여 도시한 단면도이고 도 5는 도 4의 화살표 B방향에서 본 도면이다. 이 도면들에 있어서, 밸브체(7a), 연료 저장조(7b) 및 노즐 시트부(7c)는 기본적으로 제 1 실시예의 연료 분사기와 동일하므로 반복 설명하지 않는다.

이 실시예에 있어서, 분사구멍(9)의 단면이 편평하다. 분사구멍은 균일한 높이(h)와 내측 구멍의 폭(w2)과 동일한 외측 구멍의 폭(w1)을 가지므로, 연료가 분사되는 방향으로 대략 사각형 슬릿형상의 일정한 단면을 가지며, 연료가 분사되는 방향에서 매우 짧은 길이를 가진다. 연료가 분사되는 방향을 따라서 상류쪽의 분사구멍(9) 내측 구멍은 높이(h)와 폭(w2)을 가진 대략 사각형 단면 형상으로 연료 저장조(7b)와 연통한다. 연료 저장조(7b)의 측벽면(7d)은 반구형이므로 연료 저장조(7b) 내의 연료 압력은 분사방향을 따라서 분사구멍(9)의 각 부위에 균일하게 작용한다. 한편, 연료 저장조(7b)의 바닥부(7f)는 연료가 분사되는 방향의 중심축과 직교하는 분사구멍(9)의 내측 구멍의 폭(w2)보다 큰 직경(w3)을 갖는 원형의 편평한 바닥면(7f)을 형성한다. 이 실시예에 있어서, 분사구멍은 연료가 분사되는 방향으로 작은 길이를 가진다. 그러므로, 분사구멍이 팬형상으로 되어 있지않아도, 연료 저장조(7b)의 반구형 측면(7d)의 중심을 정점(7e)으로 하여, 분사구멍(9)의 외측 구멍의 폭(w1)으로 규정되는 각도 θ의 팬형상으로 연료가 분사된다.

이와 같이 구성된 연료 분사 밸브(7)의 분사구멍(9)으로부터 분사된 연료는 분사구멍(9)의 높이(h)에 상당하는 비교적 두께가 얇은 편평한 팬형상의 분무를 형성하고, 거의 모든 연료가 실린더내의 흡기와 충분히 접촉하기 때문에 양호하게 미립화한다. 또한, 연료 저장조(7b)의 바닥부는 분사구멍(9)의 내측 구멍의 폭(w2)보다 큰 직경(w3)을 가지며, 분사구멍(9)의 내측 구멍은 바닥면(7f)에 형성된다. 분사구멍의 내측 구멍의 폭(w2)과 연료 저장조 바닥면의 직경(w3)과의 차이가 분사구멍이 형성되는 위치의 어긋남보다 크게 설정되면, 분사구멍(9)의 내측 구멍는 분사구멍(9)의 중심축이 연료 저장조(7b)의 중심축과 일치하는 경우뿐만 아니라 분사구멍(9)을 형성하는 위치가 어긋나서 분사구멍(9)의 중심축이 연료 저장조(7b)의 중심축과 일치하지 않는 경우에도 반드시 연료 저장조(7b)의 편평한 바닥면(7f)에 형성된다. 따라서, 편평한 바닥면(7f)은 분사구멍(9)의 내측 구멍 주위에 존재하고, 연료 F는 연료 저장조(7b)의 벽면을 따라 반구형 측벽면(7d)으로부터 편평한 바닥면(7f)으로 흘러든 후 분사구멍(9)으로 흐른다. 그러므로, 분사구멍(9)으로의 유입각은 어느 부위에 있어서도 연료 저장조(7b)의 편평한 바닥면(7f)에 의해 균일하게 규제되어 일정하게 된다. 따라서, 분사구멍(9)이 어긋난 위치에 형성되어도, 연료가 분사구멍(9)으로 흐르는 각도는 변하지 않으므로 연료는 분사구멍(9)에 균일하게 분포되어 소정 형상의 연료 분무를 형성하는 것이 가능하게 한다.

또한 마찬가지로, 분사구멍(9)의 내측 구멍은 연료 저장조(7b)의 편평한 바닥면(7f)에 반드시 형성된다. 그러므로, 분사구멍(9)을 형성하는 위치에 오차가 발생해도, 분사구멍(9)의 내측 구멍은 단면적이 일정하고, 연료는 원하는 유량으로 분사된다. 이 실시예에 있어서, 분사구멍(9)도 일정한 면적의 균일한 단면형상을 갖는다. 따라서, 분사구멍(9)은 용이하게 형성될 수 있다. 분사구멍(9)의 위치가 연료가 분사되는 방향으로, 즉 도면에서 상하 방향에서 어긋나더라도, 분사구멍(9)의 내측 구멍상의 구멍 단면적의 변화는 일어나지 않으므로, 연료는 원하는 유량으로 분사될 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이 연료 분사 밸브(7)가 직접 실린더 분사형 불꽃 점화 내연기관에 사용되면, 압축 행정에 있어서 성충 연소를 수행하기 위하여, 충분히 미립화되고 농도 불균일이 작은 소정 양의 연료 분무는 피스톤(5) 상부면에 형성된 연소실(5a)로 공급될 수 있다. 그러므로, 보다 안정한 성층 연소를 실시할 수 있다. 연료 분무의 두께가 얇으므로, 연소실로 유입될 수 있는 연료량이 증가 한다. 즉, 비교적 많은 양의 연료가 연소실로 유입될 수 있고 성층 연소는 고부하 영역으로 확대할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대 하여 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6의 화살표 C방향에서 본 도면이다. 이들 도면에 있어서, 밸브체(7a), 연료 저장조(7b) 및 노즐 시트부(7c)는 상기한 각 실시예의 연료 분사기와 기본적으로 동일하므로 그 설명은 생략한다.

이 실시예에서도 분사구멍(9)은 편평한 단면을 가지며, 균일한 높이(h)와 내측 구멍의 폭(w2)과 동일한 외측 구멍의 폭(w1)을 가지므로 연료가 분사되는 방향으로 대략 사각형의 슬릿 형상의 일정한 단면을 가지고, 연료가 분사되는 방향으로 매우 작은 길이를 가진다. 그러나, 이 실시예에 있어서, 분사구멍(9)은 연료 분사기(7)의 본체에 형성되는 것이 아니고 연료 분사기(7)의 본체로부터 분리된 판형 부재인 편평한 면을 가진 선단 부재에 형성된다. 분사구멍(9)이 형성되는 선단 부재(10)는 연료 분사기(7)의 선단부에 용접에 의해 고정된다. 상류단의 분사구멍 (9)의 내측 구멍은, 연료가 분사되는 방향에서, 높이(h)와 폭(w2)을 가진 대략 사각형 단면 형상으로 연료 저장조(7b)와 연통한다. 연료 저장조(7b)의 측벽면(7d)은 반구형이므로 연료 저장조(7b)내의 연료 압력은 분사방향에서 분사구멍(9)의 각 부분위에 동일하게 작용한다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 연료 저장조(7b) 내의 공간은 연료 저장조(7b)의 측벽면(7d)과 선단 부재(10)의 편평한 바닥면(7f)에 의해 규제된다.

상기 실시예에서와 같이, 연료 저장조(7b)의 바닥부는 연료가 분사되는 방향의 중심축과 직교하는 분사구멍(9)의 내측 구멍의 폭(w2)보다 큰 직경(w3)을 갖는 원형의 편평한 바닥면(7f)을 형성한다. 즉, 이 실시예에 있어서, 반구형 분사구멍 (7b)은 연료 분사기(7)의 본체 선단부에 형성되고, 그 바닥부는 직경(w3)을 가진 원형 단면에 의해 개방된다. 내측 구멍의 폭(w2)을 가진 분사구멍(9)은 선단부에 형성되고, 편평한 면을 가진 선단 부재(10)가 조합됨으로써 연료 저장조(7b)의 전체 형상을 구성한다. 이 실시예에 있어서도, 연료가 분사되는 방향으로 분사구멍 길이를 짧게 하고 있으므로, 분사구멍이 팬형상이 아닌 경우더라도, 연료 저장조 (7b)의 반구형 측면(7d)의 중심을 정점(7e)으로 하여, 분사구멍(9)의 외측 구멍의폭(w1)으로 규정되는 각도 θ의 팬형상으로 분사된다.

이와 같이 구성된 연료 분사기(7)의 분사구멍(9)으로부터 분사된 연료는 분사구멍(9)의 높이(h)와 일치하는 비교적 얇은 두께의 편평한 팬형상의 분무를 형성하고, 거의 모든 연료는 실린더내의 흡기와 충분히 접촉하기 때문에 양호하게 미립화한다. 또한, 연료 저장조(7b)의 바닥부는 분사구멍(9)의 내측 구멍의 폭(w2)보다 큰 직경(w3)을 가진 바닥면(7f)을 형성하고, 분사구멍(9)의 내측 구멍은 바닥면 (7f)에 형성된다. 분사구멍의 내측 구멍의 폭(w2)과 연료 저장조 바닥면의 직경 (w3)과의 차이가 분사구멍이 형성되는 위치 어긋남보다 크게 설정되면, 분사구멍 (9)의 중심축과 연료 저장조(7b)의 중심축이 일치하는 경우 뿐만 아니라 분사구멍 (9)을 형성하는 위치가 어긋나서 분사구멍(9)의 중심축이 연료 저장조(7b)의 중심축과 일치하지 않는 경우에도 분사구멍(9)의 내측 구멍은 반드시 연료 저장조(7b)의 편평한 바닥면(7f)에 형성된다. 따라서, 편평한 바닥면(7f)은 분사구멍(9)의 내측 구멍 주위에 반드시 형성되고, 연료 F는 연료 저장조(7b)의 벽면을 따라 반구형 측벽면(7d)으로부터 편평한 바닥면(7f)으로 흘러든 후 분사구멍(9)으로 흐른다.

그러므로, 분사구멍(9)으로의 유입각은 어느 부분에서도 연료 저장조(7b)의 편평한 바닥면(7f)에 의해 균일하게 규제되어 일정하게 된다. 따라서, 분사구멍의 성형 위치에 어긋남이 있어도, 연료가 분사구멍(9)으로 흐르는 각도는 변하지 않게 되어, 분사구멍(9) 내의 연료분포가 균일하게 되어, 소정 형상의 연료 분무를 형성하는 것이 가능하게 된다.

또한 마찬가지로, 분사구멍(9)의 내측 구멍는 연료 저장조(7b)의 편평한 바닥면(7f)에 반드시 형성된다. 그러므로, 분사구멍(9)의 성형 위치가 어긋나더라도, 분사구멍(9)의 내측 구멍은 일정한 단면적을 가지며, 연료는 원하는 유량으로 분사된다. 한편, 분사구멍(9)이 일정한 면적의 균일한 단면 형상을 가지므로 분사구멍(9)은 용이하게 형성될 수 있다. 분사구멍(9)이 형성되는 위치가 연료가 분사되는 방향, 즉 도면의 상하방향에서 어긋나는 경우에도, 분사구멍(9)의 내측 구멍의 단면적에 변화가 생기지 않으므로, 연료가 원하는 유량으로 분사될 수 있다.

이 실시예에 있어서도, 반구형 측벽면(7d)과 편평한 바닥면(7f)에 의해 형성되는 연료 저장조(7b)는 연료 분사기(7)의 본체와 분사구멍(9)이 형성되는 선단부재(10)와의 조합으로 구성된다. 그러므로, 연료 분사기(7)가 본체측에 반구형 연료 저장조(7b)를 형성하는 것만으로도 용이하게 제조된다. 이것으로 연료 저장조 (7b)의 전체 형상의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다.

연료 분사기(7)를 도 1에 도시한 바과 같이 직접 실린더 분사형 불꽃 점화 내연기관에 사용하면, 압축 행정에 있어서 성층 연소를 수행하기 위하여 피스톤(5)의 상부면에 형성된 연소실(5a)로 충분히 미립화되고 농도 불균일이 작은 소정 양의 연료 분무를 공급할 수 있다. 그러므로, 보다 안정한 성층 연소를 실시할 수 있다. 연료 분무의 두께가 얇기 때문에, 연소실로 유입되는 연료량이 증가한다.

즉, 비교적 많은 양의 연료가 연소실로 유입될 수 있고, 성층 연소는 고부하 영역으로 확대할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대하여 도시한 단면도이고, 도 9는 도 8의 화살표 D방향에서 본 도면이다. 이 도면들에 있어서, 밸브체(7a)와 노즐 시트부(7c)는 상기 각 실시예의 연료 분사기와 기본적으로 동일하므로 설명은 생략한다.

이 실시예에 있어서도, 분사구멍(9)의 단면 형상은 편평하고 높이(h)에 대해 큰 폭(w1)을 갖는 대략 사각형 슬릿 형상의 일정한 단면을 갖는다. 연료가 분사되는 방향에 있어서의 분사구멍 길이는 매우 짧다. 분사구멍(9)은 연료 분사기(7)의 본체에 형성되지 않지만 연료 분사기(7)의 본체와는 별도의 판형 부재인 선단 부재 (10)에 형성된다. 이 실시예에 있어서, 연료 저장조(7b)를 형성하는 반구형 측벽 면(7d)은 또한 선단 부재(10)에 형성되고, 분사구멍(9)은 연료 저장조(7b)와 연통한다. 즉, 분사구멍(9)과 연료 저장조(7b)는 연료 분사기(7)의 본체와는 별도의 선단 부재(10)에 일체로 형성되고, 선단 부재(10)는 용접에 의해 연료 분사기(7)의 선단부에 고정된다.

이 실시예에 있어서도, 연료 저장조(7b)의 측벽면(7d)은 반구형이므로 연료 저장조(7b)내의 연료 압력은 분사 방향에서 분사구멍(9)의 각 부위에 동일하게 작용한다. 한편, 분사구멍이 팬형상을 가지지 않을지라도, 분사구멍은 연료가 분사되는 방향의 길이가 짧기 때문에, 연료 저장조(7b)의 반구형 측면(7d)의 중심을 정점(7e)으로 하여 분사구멍(9)의 외측 구멍의 폭(w1)에 의해 규정된 각도 θ의 팬형상으로 연료가 분사된다.

이와 같이 구성된 연료 분사기(7)의 분사구멍(9)으로부터 분사된 연료는 분사구멍(9)의 높이(h)와 일치하는 비교적 작은 두께를 가진 편평한 팬형상의 분무를 형성하고, 거의 모든 연료는 실린더의 흡기와 충분히 접촉하게 되어 양호하게 미립화된다. 한편, 연료 저장조(7b)와 분사구멍(9)은 공통의 선단 부재(10)에 일체로 형성되므로, 연료 저장조(7b)는 판형 부재를 프레싱함으로써 형성될 수 있고, 선단 부재(10)는 분사구멍(9)의 일부분을 프레스-펀칭함으로써 형성될 수 있다. 이 경우에, 연료 저장조(7b)의 중심축은 분사구멍(9)의 중심축과 반드시 일치하게 되므로 이들은 서로 어긋나지 않는다. 따라서, 연료 F는 연료 저장조(7b)의 벽면을 따라 구형 측벽면(7d)으로부터 분사구멍(9)으로 균일하게 흐른다. 그러므로, 분사구멍(9)으로의 유입각은 어느 부분에서도 균일하고, 연료는 분사구멍(9)에 균일하게 분포되어 소정 형상의 연료 분무를 형성하는 것이 가능하다.

이 실시예에 있어서도, 분사구멍(9)이 형성되는 선단부재(10)와 반구형 측벽면(7d)으로 이루어진 연료 저장조(7b)는 연료 분사기(7)의 선단부에 고정되고, 연료 저장조(7b)의 중심축은 선단 부재를 형성할 때에 분사구멍(9)의 중심축과 일치한다. 그러므로, 연료 분사기(7)의 선단부에 선단 부재(10)를 장착할 시점에 어긋남이 생길지라도, 선단 부재(10)와 연료 분사기(7)의 본체 사이의 위치 어긋남은 분무의 형성에 거의 영향을 미치지 않는다. 따라서, 연료 분사기는 용이하게 제조될 수 있다. 한편 분사구멍(9)은 단면적이 일정한 균일한 단면 형상으로 되어 있으므로, 분사구멍(9)은 용이하게 형성될 수 있다.

연료 분사밸브(7)가 도 1에 도시한 바와 같은 직접 실린더 분사형 불꽃 점화 내연기관에 사용되면, 압축 행정에 있어서 성층 연소를 수행하기 위하여, 피스톤 (5)의 상부면에 형성된 연소실(5a)내로 충분히 미립화되고 농도 불균일이 작은 소정 양의 연료 분무가 공급될 수 있다. 그러므로, 보다 안정한 성층 연소를 실시할수 있다. 연료 분무의 두께가 얇으므로, 연료가 연소실로 유입될 수 있는 연료량은 증가한다. 즉, 비교적 많은 양의 연료가 연소실로 유입될 수 있고, 성층 연소는 고부하 영역으로 확대할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대하여 도시한 단면도이고, 도 11은 도 10의 화살표 E방향에서 본 도면이다. 이 도면들에 있어서, 밸브체(7a)와 노즐 시트부(7c)는 상기 각 실시예의 연료 분사기와 기본적으로 동일하므로 설명은 생략한다.

분사구멍(8)의 연료 분사 방향 하류쪽에서 외측 구멍은 편평한 단면이고 편평한 방향에서 높이(h)보다 큰 폭(w1)을 가진 대략 사각형 슬릿 형상을 갖는다. 분사구멍(8)은 폭이 점차 안쪽으로 좁아지는, 즉 연료가 분사되는 방향에서 상류측을 향해 점차 좁아지는 대략 팬형상이므로, 연료는 폭 방향에서 소정 각도(θ)로 분사될 수 있다. 연료 분사 방향의 상류쪽에서 내측 구멍은 단면이 편평하고, 높이(h)와 폭(w2)을 가진 대략 사각형 단면의 연료 저장조(7b)와 연통한다. 분사구 멍(8)의 높이는 폭 방향을 따라서 소정 각도(θ)의 팬형상의 각 분사 방향에서 거의 균일하다. 연료 저장조(7b)의 측벽면(7d)은 연료를 분사하는 폭방향을 따라서 소정 각도(θ)의 중심, 즉 분사구멍(8)의 팬의 정점(7e)을 중심으로 하는 반구형이므로, 연료 저장조(7b)내의 연료 압력은 분사방향에서 분사구멍(8)의 각 부분위에 동일하게 작용한다.

분사구멍(8)은 연료 분사기(7)의 본체에 형성되지 않지만 연료 분사기(7)의 본체와는 별도의 판형 부재인 선단 부재(10)에 형성된다. 이 실시예에 있어서, 연료 저장조(7b)를 형성하는 반구형 측벽면(7d)도 선단 부재(10)에 형성된다. 즉, 분사구멍(8)과 연료 저장조(7b)는 연료 분사기(7)의 본체와는 별도의 선단 부재 (10)에 일체로 형성되며, 선단 부재(10)는 용접에 의해 연료 분사기(7)의 선단부에 고정된다.

이와 같이 구성된 연료 분사기(7)의 분사구멍(8)으로부터 분사된 연료는 분사구멍(8)의 높이(h)와 일치하는 비교적 얇은 두께의 편평한 팬형상 분무를 형성하고, 거의 모든 연료는 실린더내의 흡기와 충분히 접촉하게 되어 양호하게 미립화된다. 한편, 연료 저장조(7b)와 분사구멍(8)은 공통의 선단 부재(10)에 일체로 형성되기 때문에 단면이 일정한 분사구멍(8)의 일부분은 판형 부재를 프레스함으로써 천공된다. 이후, 판형 부재는 프레스 성형되어 연료 저장조(7b)를 형성하는 동시에 분사구멍(8)이 선단 부재(10)에 팬형상으로 절단된다. 연료 저장조(7b)의 중심축은 분사구멍(8)의 중심축과 반드시 일치하게 되므로 이들은 서로 어긋나지 않는다. 따라서, 연료 F는 연료 저장조(7b)의 측벽면(7d)을 따라 구형 측벽면(7d)으로부터 분사구멍(8)으로 균일하게 흐른다. 그러므로, 분사구멍(8)으로의 연료의 유입각은 어느 부분에서도 균일하고, 연료는 분사구멍(8)에 균일하게 분포되어, 소정 형상의 연료 분무 형성을 가능하게 한다.

또한, 이 실시예에 있어서는, 분사구멍(8)과 반구형 측벽면(7d)에 의해 형성된 선단 부재(10)는 연료 분사기(7)의 선단부에 고정되고, 연료 저장조(7b)의 위치는 선단 부재 형성시에 분사구멍(8)의 중심축과 일치한다. 그러므로, 연료 분사기 (7)의 선단부에 선단 부재(10)를 장착할 시에 어긋남이 발생하여도, 선단 부재(10)와 연료 분사기(7)의 본체 사이의 위치 어긋남은 분무 형성에 거의 영향을 주지 않는다. 따라서, 연료 분사 밸브를 용이하게 제조할 수 있다. 한편, 분사구멍(8)은 팬형상이므로, 연료는 분사구멍(8)의 측면을 따라 부드럽게 흐르고, 분사되는 연료 분무의 편평한 팬형상은 보다 안정화된다.

연료 분사 밸브(7)가 도 1에 도시한 바와 같은 직접 실린더 분사형 불꽃 점화 내연기관에 사용되면, 압축 행정에 있어서 성층 연소를 수행하기 위하여, 충분히 미립화되고 농도 불균일이 작은 소정 양의 연료 분무가 피스톤(5)의 상부면에 형성된 연소실(5a)로 공급될 수 있다. 그러므로, 보다 안정한 성층 연소를 실시할 수 있다. 연료 분무의 두께가 얇기 때문에, 연료가 연소실로 유입될 수 있는 양이 증가한다. 즉, 비교적 많은 양의 연료가 연소실로 유입될 수 있고, 성층 연소는 고부하 영역으로 확대할 수 있다.

도 12는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 연료 분사기의 분사구멍 근처를 확대하여 도시한 단면도이고, 도 13은 도 12의 화살표 G방향에서 본 도면이다. 이들 도면에 있어서, 밸브체(7a)와 노즐 시트부(7c)는 상기 각 실시예의 연료 분사기와 동일하므로, 설명은 생략한다.

연료 분사 방향의 하류측에서 분사구멍(8)의 외측 구멍는 편평한 단면이고 편평한 방향에서 높이(h)보다 큰 폭(w1)을 가진 대략 사각형 슬릿 형상을 갖는다. 분사구멍(8)은 폭이 점차 안쪽으로 좁아지는, 즉 연료가 분사되는 방향의 상류측으로 점차 좁아지는 대략 팬형상을 가지므로, 연료는 폭 방향에서 소정 각도(θ)로 분사될 수 있다. 연료 분사 방향 상류쪽에서 내측 구멍은 편평한 단면을 가지며높이(h)와 폭(w2)을 가진 대략 사각형 단면이다. 분사구멍(8)의 높이는 폭방향을 따라서 소정 각도(θ)로 펼쳐진 팬현상의 각 분사 방향에서 대략 균일하다. 연료 저장조(7b)의 측벽면(7d)은 연료를 분사하는 폭방향으로 소정 각도(θ)의 중심, 즉 분사구멍(8)의 팬의 정점(7e)을 중심으로 하는 반구형이므로, 연료 저장조(7b)내의 연료 압력은 분사 방향으로 분사구멍(8)의 각 부위에 동일하게 작용한다.

높이(h)와 폭(w2)을 가진 단면 형상이 일정한 통로(8a)가 분사구멍(8)의 내측 구멍와 연료 저장조(7b) 사이에 형성된다. 분사구멍(8)은 통로(8a)를 통해 연료 저장조(7b)와 연통한다.

분사구멍(8)과 통로(8a)는 연료 분사기(7)의 본체에 형성되지 않지만 연료 분사기(7)의 본체와는 별도의 판형 부재인 선단 부재(10)에 형성된다. 이 실시예에 있어서, 연료 저장조(7b)를 형성하는 반구형 측벽면(7d)도 선단 부재(10)에 형성된다. 즉, 분사구멍(8), 통로(8a) 및 연료 저장조(7b)는 연료 분사기(7)의 본체와는 별도의 선단 부재(10)에 일체로 형성되고 선단 부재(10)는 연료 분사기(7)의 선단 부재에 용접에 의해 고정된다.

이와 같이 구성된 연료 분사기(7)의 분사구멍(8)으로부터 분사된 연료는 분사구멍(8)의 높이(h)와 일치하는 비교적 두께가 얇은 편평한 팬형상의 분무를 형성하고, 거의 모든 연료는 실린더내의 흡기와 충분히 접촉하게 되어 양호하게 미립화된다. 한편, 연료 저장조(7b), 통로(8a) 및 분사구멍(8)은 공통의 선단 부재(10)에 일체로 형성되기 때문에, 연료 저장조(7b)는 판형 부재를 프레스함으로써 형성되고, 균일한 단면을 가진 통로(8a)는 프레스가공으로 뚫리며, 분사구멍(8)은 팬형상으로 절단되어 선단 부재(10)를 형성한다. 연료 저장조(7b)의 중심축은 분사구 멍(8)의 중심축과 일치하게 되므로 이들은 서로 어긋나지 않는다. 따라서, 연료 F는 연료 저장조(7b)의 벽면을 따라 구면 측벽면(7d)으로부터 분사구멍(8)으로 균일하게 흐른다. 그러므로, 분사구멍(8)으로의 연료 유입각은 어느 부분에서도 균일하고, 연료는 분사구멍(8)에 균일하게 분포되어, 소정 형상의 연료 분무를 형성하는 것이 가능하게 된다.

또한, 이 실시예에 있어서는, 분사구멍(8)과 연료 저장조(7b)사이에 단면이 일정한 통로(8a)가 형성된다. 따라서, 분사구멍(8)으로 흐르는 연료의 양은 통로 (8a)에 의해 규제된다. 그러므로 선단 부재(10)에 분사구멍(8)을 형성할 때 어긋남이 생겨도, 연료는 원하는 양으로 분사될 수 있다. 또한 이 실시예에 있어서, 분사구멍(8)과 반구형 측벽면(7d)에 의해 규정된 연료 저장조(7b)가 형성되는 선단 부재(10)는 연료 분사기(7)의 선단부에 고정되고, 연료 저장조(7b)의 중심축은 선단 부재를 형성할 시에도 분사구멍(8)의 중심축과 일치한다. 그러므로, 연료 분사기(7)의 선단부에 선단 부재(10)를 장착할 때에 어긋남이 발생하더라도, 선단 부재 (10)와 연료 분사기(7) 사이의 위치 어긋남은 분무 형성에 거의 영향을 미치지 않는다. 그러므로, 연료 분사 밸브는 용이하게 제조될 수 있다. 한편, 분사구멍(8)이 팬형상이므로, 연료는 분사구멍(8)의 측면을 따라 부드럽게 흐르고, 분사되는 연료 분무의 편평한 팬형상은 보다 안정한 것으로 된다.

연료 분사 밸브(7)가 도 1에 도시된 것과 같은 직접 분사형 불꽃 점화 내연기관에 사용되면, 압축 행정에 있어서 성층 연소를 수행하기 위하여, 충분히 미립화되고, 농도 불균일이 작은 소정 양의 연료 분무는 피스톤(5)의 상부면에 형성된 연소실(5a)로 공급될 수 있다. 그러므로, 보다 안정한 성층 연소를 실시할 수 있다. 연료 분무의 두께가 얇기 때문에, 연소실로 유입되는 연료의 양이 증가한다. 즉, 비교적 많은 양의 연료가 연소실로 유입될 수 있고, 성층 연소는 고부하 영역으로 확대할 수 있다.

상기 실시예에 있어서, 연료 저장조는 반구형으로 형성된다. 그러나, 연료 저장조는 반구형에 한정되는 것은 아니다. 연료 저장조는, 예를 들면, 그 중심축에 대해 대칭인 경사 평면 등의 적합한 형상이어도 된다.

Claims

밸브체(7a)와, 높이(h)보다 큰 폭(w1)을 가진 분사구멍(8,9)과, 밸브체(7a)의 시트부(7c) 하류측에 형성된 연료 저장조(7b)를 가지며,

상기 연료 저장조(7b)는 측면(7d)과 바닥면(7f)을 가지며,

상기 측면(7d)의 일부분은 이 측면(7d)의 일부분을 따라서 연료 흐름에 대하여 분사구멍(8, 9)의 폭(w1)방향으로 하나의 폭방향 속도 성분을 부여하고, 상기 측면(7d)의 다른 부분은 이 측면(7d)의 다른 부분을 따라서 연료 흐름에 대하여 분사구멍(8, 9)의 폭(w1)방향으로 다른 폭방향 속도 성분을 부여하며,

상기 바닥면(7f)은 분사구멍(8, 9)의 중심축과 직교하는 형태로 형성되고, 상기 분사구멍(8, 9)은 바닥면(7f)을 통해 연료 저장조(7b)와 연통하는 내연기관용 연료 분사기.
제 1 항에 있어서, 상기 연료 저장조(7b)는 바닥면(7f)이 원형이 되도록 구면 형상의 영역이고 상기 원형의 직경은 상기 연료 저장조(7b)와 연통하는 부분에서 분사구멍(8, 9)의 폭(w2)보다 큰 내연기관용 연료 분사기.
제 1 항에 있어서, 상기 연료 분사기(7)의 본체 위에는 선단 부재(10)가 장착되고, 상기 선단 부재(10)에는 분사 구멍(8, 9)이 형성되며, 상기 선단 부재(10)의 편평한 면은 연료 저장조(7b)의 바닥면(7f)에 만들어지는 내연기관용 연료 분사기.
밸브체와, 높이(h)보다 큰 폭(w1)을 가진 분사구멍(8, 9) 및 밸브체(7a)의 시트부(7c) 하류측에 형성된 연료 저장조(7b)를 가지며,

상기 연료 저장조(7b)는 분사구멍(8, 9)과 연통하고,

상기 연료 저장조(7b)의 내측면(7d)의 일부분은 이 내측면(7d)의 일부분을 따라서 연료 흐름에 대하여 분사구멍(8, 9)의 폭(w1)방향으로 하나의 폭방향 속도 성분을 부여하고, 상기 내측면(7d)의 다른 부분은 이 내측면(7d)의 다른 부분을 따라서 연료 흐름에 대하여 분사구멍(8, 9)의 폭(w1)방향으로 다른 폭방향 속도 성분을 부여하며,

상기 연료 분사기(7)의 본체 위에는 선단 부재(10)가 장착되고, 상기 선단 부재(10)에는 분사구멍(8, 9)뿐만 아니라 연료 저장조(7b)의 내측면(7d)의 일부분과 다른 부분이 형성되는 내연기관용 연료 분사기.
제 4 항에 있어서, 상기 분사구멍(8)은 소정 각도(θ)로 점차 안쪽으로 좁아 지는 내연기관용 연료 분사기.
제 5 항에 있어서, 상기 연료 분사구멍(8)과 연료 저장조(7b) 사이에는 일정한 단면을 갖는 통로(8a)가 형성되는 내연기관용 연료 분사기.