KR100497268B1 - 연료 분사 밸브 및 연료 분사 밸브용 밸브시트 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 밸브는 샌드위치식으로 서로 접촉하는 두 개 이상의 금속판층(20)을 가지는 분사구판(16)을 포함하며, 이때, 분사구판(16)이 매체분사에 필요한 개구구조(23)를 갖는 하나 이상의 기저부(22)와 밸브시트면(25)을 갖는 하나 이상의 시트부(24)를 포함함으로써, 밸브시트의 기능과 분사구판의 기능을 적층판재에 하나로 통합시키는 것을 특징으로 한다. 특히 본 밸브는 불꽃 점화(spark-ignited) 내연기관의 연료분사 장치용으로 적합하다.

Description

연료분사 밸브 및 연료분사 밸브용 밸브시트 제조 방법{Valve And Method For Producing A Valve Seat For A Valve}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 연료분사 밸브 및 청구범위 제 13 항 및 청구범위 제 14 항의 전제부에 따른 연료분사 밸브용 밸브시트 제조 방법에 관한 것이다.

DE-OS 42 21 185에 흡입관으로 연료를 분사하는 분사 밸브가 개시되어 있으며, 그 밸브시트체는 절삭공정으로 제조된다. 밸브시트체의 밸브시트영역은 구형의 밸브 폐쇄체와 결합할 때 충분한 기밀성을 유지하기 위해, 절삭 가공 후 초정밀 가공된다. 별도로 가공된 분사구판은 밸브시트체의 하류측 전면에 용접에 의해 밀봉 연결된다. 용접할 때 발생하는 분사구판의 열변형이 부정적인 요소로 작용 할 수도 있다. 이렇게 두 부분으로 구성된 밸브시트부는 두 개의 부품을 별도로 제조하여 서로 결합해야 하며, 필요에 따라서는 결합 후에 재가공해야 하므로 비교적 많은 제조 공정을 필요로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 제 1 분사구판을 포함하는 분사 밸브의 부분도.

도 2는 분사구판 제조 공정의 개략도.

도 3은 분사구판의 박판층을 위한 선재 박판의 실시예를 도시하는 도면.

도 4 및 도 5는 상이한 고정부를 갖는 분사구판의 두 가지 예의 단면도.

도 6 내지 8은 가공 대상 스트립을 포함하는 다프드로잉기의 여러 가지 가공단계를 도시하는 도면.

도 9는 원판을 분사구판으로 가공하는 시간에 따른 경과도.

도 10은 복층 분사구판의 제 1 실시예를 도시하는 도면.

도 11은 복층 분사구판의 제 2 실시예를 도시하는 도면.

청구범위 제 1 항의 특징을 갖는 본 발명의 연료분사 밸브는 밸브시트 기능과 분사구판의 기능을 간단한 방법으로 하나의 부품에 통합하며, 이런 분사구판의 대량생산이 가능하므로 간단하고, 비용이 절감되며, 원자재를 절약하여 제조될 수 있다. 적층판재 부품에 비해 더 많은 다 기능영역을 보유한 분사구판의 실현으로, 가공이 용이하며, 부품을 줄여 무게가 감소 될 뿐 아니라 원자재도 절약된다. 그 외에도 밸브시트체와 분사구판 사이의 이음매 같은 연결부위가 없으므로 자재와 시간을 절약하고 기밀성에도 문제가 없다.

샌드위치 방식으로 배열된 박판으로 구성된 분사구판의 다중구조는 에너지의 추가소비 없이 균일한 미세분사를 가능하게 하며, 각각의 요구 조건을 충족시키는 분사형태와 분사매체의 높은 분산도를 얻을 수 있다. 예로서, 연료의 S-형 분사가 이루어진다는 것이 특히 유용하다. 종속항들에 제시된 조치들을 사용하여 청구범위 제 1 항에 제시된 밸브의 유용한 확장 및 개선이 가능하다.

분사구판은 매체분사 및 흐름 조절영역(기저부), 밸브개폐기능영역(시트부), 축 방향으로 운동하는 밸브차단영역(가이드부), 밸브고정영역(고정부)으로 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 다양한 기능이 하나의 밸브 부품에 의해 수행된다.

개구의 구조적인 배치(흡입용 분사구 천이)로, S-형의 유선을 만들어 줌으로써 높은 분무도를 갖는 다양한 분사형태를 생성할 수 있다. 분사구판은 단일, 이중, 및 다중분사용의 예로서, 사각형, 삼각형, 십자형, 타원형과 같은 다양한 형태의 분사 단면을 얻을 수 있다. 이와 같은 특별한 분사형태는 내연기관마다 서로 다른, 예로서, 흡입구 단면적과 같은 이미 기하학적으로 확정된 구조에도 정확하게 적용시킬 수 있다. 따라서 배기가스를 저감할 수 있는 균일하게 분배된 혼합기 유입을 위한 가용 횡단면의 형상에 따른 이용과 흡입관의 유해 배기가스에 의한 필름막 축적의 장점이 달성된다. 이러한 밸브를 사용하여 내연 기관의 배기가스 저감과 저연비를 달성할 수 있다. 본 발명에 따른 밸브의 일반적이고 가장 의미 있는 장점이라면, 간단한 방법으로 다양한 분사유형을 실현할 수 있다는 점이다. 특히, 분사구판의 가이드 영역에 개구가 설치되어 유체가 밸브시트로 아무런 장애를 받지 않고 도달할 수 있다는 것이 큰 장점이다. 또한, 개구가 유체를 회전시키는 장치를 보유한다는 점이 유용하다.

청구범위 제 13 항 및 제 14 항의 특징을 보유한 본 발명에 따른 밸브용 밸브시트 제조 방법의 장점은 간단한 방법으로 다량의 금속 다중분사구판을 저렴하고, 효율적으로 생산할 수 있다는 점이다(라인 생산). 특히 유용한 점은 보조 분사개구를 사용함으로써 간단하고 저렴하게 각각의 박판을 배열, 또는, 분사구판의 박판층을 배열함으로써 제조 공정상의 오차를 최소화할 수 있다는 것이다. 박판 배열은 광학 스캐닝과 이미지 분석을 통해 자동으로 수행되는 것이 적합하다. 다중분사구판 제조용 설비와 자동화장치에 잘 맞도록 소재, 판 두께, 원하는 분사개구 형상 및 각 적용분야에 대한 기타 변수들을 설정할 수 있다. 개구 구조를 갖는 적어도 하나의 기저부 및 밸브 시트면을 갖는 적어도 하나의 시트부를 갖는 분사구판이 형성되도록 처음에는 하나로, 후에는 분리된 원판의 변형이 이루어진다. 여러 겹의 박판층으로 구성되는 분사구판은 밸브시트 기능과 분사구판의 기능을 한 부품으로 통합시킨다. 특히 유용한 점은 후 가공용 선재 또는 판재를 생산할 수 있다는 것이다. 종속항들의 조치들을 사용하여 청구범위 제 13 항 및 제 14 항의 방법들을 유용한 방향으로 활용 및 개선할 수 있다. 선택적으로, 판재 내, 외부에서 여러 개의 박판을 연결시키는 접합법으로써, 적용분야에 따라 용접, 납땜 또는 접착 등이 있다. 특히, 디프드로잉기의 절단기를 사용하여 철판을 분리하고, 단지형상의 분사구판으로 가공할 수도 있다. 밸브 폐쇄체 쪽의 분사구판 시트부 박판층을 경화시키면 매우 유용하다.

본 발명의 실시예를 도면에 간단하게 도시하고 있으며, 하기에 상세히 설명한다.

도 1은 혼합기 불꼿 점화(spark-ignited) 내연기관의 연료분사 장치용 분사밸브 실시예를 부분적으로 도시하고 있다. 분사밸브는 관 모양의 밸브시트 캐리어를 가지며, 여기에 밸브 종축(2)과 중심이 일치하는 종방향개구부(3)가 형성된다. 종방향개구부(3)에 예로서, 관 모양의 밸브니들(5)이 배치되며, 이 밸브니들(5)은 그 하류측 단부(6)에서 예로서, 구형상의 밸브 폐쇄체(7)와 연결된다. 분사밸브 작동은 잘 알려져 있듯이 예로서, 전자기적으로 수행된다. 밸브니들(5)의 축방향운동과 이 운동에 의한 도면에 도시되지 않은 복귀스프링의 탄성력에 대항하여 분사 밸브를 개폐하기 위한 마그네트 코일(10), 전기자(11), 코아(12)로 구성되는 전자기적 회로가 이용된다. 전기자(11)는 밸브 폐쇄체(7) 반대편의 밸브니들(5) 단부와 예로서, 레이저 용접으로 연결되며 코아(12)위에 설치된다.

축운동이 진행되는 동안 밸브 폐쇄체(7)를 가이드하기 위해 분사구판(16)의 가이드 개구부(15)가 이용된다. 하류측, 코아(12) 맞은편, 밸브시트 캐리어(1)의 단부에서, 밸브 종축(2)과 동일한 중심축을 갖는 종방향개구부(3)는 분사구판(16)과 용접으로 조립된다. 분사구판(16)은 전형적인 밸브 특히 연료분사밸브의 밸브시트체와 분사구판의 결합으로 구성되며, 이로써, 다른 용도를 가진 양 부품의 기능을 동시에 충족시킨다. 분사구판(16)은 두 개 이상, 도 1의 실시예에서는 3 개의 얇은 금속판층(20)으로 구성되어, 밸브시트기능까지 보유하는 소위 박판 적층 분사구판을 이룬다. 분사구판(16)은 여러 장의 편평한 박판으로 제조되며, 이 박판은 예로서, 디프드로잉 또는 단지 형상으로 가공되어, 여러 방향의 영역을 갖는 분사구판(16)이 제조된다. 따라서, 분사구판(16)은 소정의 개구구조(23)를 가지는 하나 이상의 중앙 기저부(22)와, 내부 밸브시트면(25)을 가지는 바깥쪽을 향해 방사방향으로 연결되는 시트부(24)와 이어서 내부 가이드 개구부(15)를 갖는 가이드부(26) 및 바깥쪽 방사방향 종결부를 구성하는 고정부(28)로 구성된다. 가이드부(26)와 고정부(28)사이에 연결부(30)를 선택적으로 설치할 수 있으며, 이 연결부는 예로서, 도 1에서와 같이 기저부(22)에 평행하며 밸브종축(2)에 수직으로 연장된다. 기저부(22)를 제외한 모든 다른 부위(24, 26, 30, 28)는 밸브 폐쇄체(7)를 원형으로 감싼다. 바깥쪽으로 약간 원추형인 고정부(28)는 종방향개구부(3)의 벽면에 방사상형상의 탄성력을 가한다. 따라서 밸브시트 캐리어(1)의 종방향개구부에 분사구판(16)을 삽입할 때 종방향개구부(3)의 유격형성을 방지할 수 있다. 분사구판(16)의 고정부(28)의 단부는 그 개방 단부에 종방향개구부(3)의 벽과 예로서, 용접이음매(32)로 빙 둘러 기밀성있게 접합된다. 기밀성있는 용접으로 종방향 개구부(3)를 관류하는 연료가 내연기관의 흡입관으로 직접 유입되는 것을 차단할 수 있다.

삭제

마그네트 코일(10)이 여자 되지 않은 상태에서 밸브니들(5)의 최종위치가 시트부(24)의 밸브시트면(25)에서 밸브 폐쇄체(7)의 위치에 의해 결정되므로, 종방향개구부(3)에서 밸브시트부 역할을 하는 분사구판(16)의 삽입깊이가 밸브니들(5)의 행정크기를 결정한다. 밸브니들(5)의 다른 쪽 최종위치 설정은 마그네트 코일(10)이 여자된 상태에서 예로서, 코아(12)의 전기자(11) 위치에 의해 결정된다. 밸브니들(5)의 이러한 양 단부 위치 사이의 거리가 행정이다.

구형의 밸브 폐쇄체(7)는 분사구판(16) 시트부(24)의 유체흐름방향으로 원추형으로 좁아지는 밸브시트면(25)과 상호작용하며, 분사구판은 가이드부(26)와 기저부(22) 사이에서 축방향으로 형성된다. 가이드부(26), 시트부(24) 및 기저부(22)는 분사구판(16) 안쪽의 단지 형상의 용기를 구성하며, 구형의 밸브 폐쇄체(7)를 수용하여 감싼다.

도 2는 본 발명에 따른 분사구판(16) 제조 공정도이며, 개별공정단계와 가공단계를 단순화하여 도시한다. 이어지는 도면에 의해, 가공과정을 상세히 설명한다. A로 표시한 제 1단계에서는 이후 분사구판(16)의 박판층(20)의 수에 상응하여, 예로서, 롤링된 박판스트립(35)으로 박판시트가 제공된다. 3개의 박판층(20)을 포함하는 적층판재분사구판(16)의 제조를 위해 3개의 박판소재(35a, 35b, 35c)를 사용하는 경우, 후 공정 특히, 접합을 할 때 가운데 박판소재(35b)에 코팅작업을 해야한다. 그 다음 박판소재(35)에서, 각 박판소재(35)마다 많은 수의 동일한 개구구조(23)와 박판소재(35)의 중심설정 및 정렬을 위해서 내지는 박판소재(35)로부터 분사구판(16)을 만들기 위한 보조개구(54, 55; 도 3)가 삽입된다.

각각의 박판소재(35)가공은 B단계에서 수행된다. B단계에 설치된 공구(36)를 사용하여, 각각의 박판소재(35)에 원하는 개구구조(23) 및 보조개구(54, 55)를 만든다. 정밀 천공, 레이저 절단, 부식, 애칭 또는 기타 방법을 사용하여 필요한 모든 윤곽을 만든다. 상기의 박판소재(35a)에 개구구조(23)와 보조개구(54, 55)에 추가하여 유동개구(50)가 배치된다(도 3참조). 도 3에 이렇게 가공되는 박판소재(35a)의 예가 도시되어 있다. 이렇게 가공된 박판소재(35)는 C단계에서 예로서, 납땜의 전처리 공정으로써 박판선재(35)를 예열기로 가열한다. 박판소재(35)결합을 위한 접착 방법이 항상 가열을 필요로 하는 것은 아니므로 C단계는 선택사항이다.

D단계에서는 개개의 박판소재(35)가 접합되며, 중심설정장치를 사용하여 박판소재(35)의 위치를 정확히 잡은 다음, 예로서, 회전하는 압착롤러(38)를 사용하여 상호 압착한 다음 계속하여 밀어낸다. 보조개구(54)에 도에 나타내지 않은 중심설정장치(인덱스 핀, 인덱스 볼트)를 적용할 수 있으며, 이것을 사용하여 각 박판소재(35)의 상호 결합 이전에, 원판(58)을 치수에 맞도록 정확히 올려놓는다. 접착방법으로 레이저빔 용접, 광 용접, 전자빔 용접, 초음파 용접, 프레스 용접, 유도 납땜, 레이저 납땜, 전자빔 납땜, 접착제 사용 또는 기타 기존의 알려진 방법을 사용한다. 박판소재(35)는 원판(58)의 내부(예, 후 공정의 시트부(24)영역)뿐 아니라, 원판(58)의 외부 또는 각각 두 개의 마주보는 보조개구(54)사이에 있는 밴드(39)의 중심부에서 견고하게 연결된다.

그 다음으로, E단계에서 여러 겹의 박판소재(35)가 겹쳐진 밴드(39)는 연료분사밸브에 필요한 치수와 형상의 분사구판(16)으로 가공된다. 또한 E단계에서 분사구판(16)이 밴드(39)로부터 예로서, 천공과정을 통해 분리되거나 또는 공구(40) 특히 디프드로잉기에서 분리공정에 의해 분리되기도 한다. 분사구판(16)은 예로서, 분리공정으로 밴드(39)로부터 분리되어 각각이 되며, 이때 분사구판(16)은 바로 단지형 구조를 갖는다. 다프드로잉기에서가 아닌 기타의 천공방법을 수행하면, 천공공정 후에 별도의 다프드로잉 또는 단지모양의 가공을 수행해야한다.

그 다음, 밸브시트 캐리어(1)에 분사구판(16)을 조립한다. 분사구판(16)은 도면에 도시되지 않은 접합장비를 사용하여 고정되며, 이때 견고하고 기밀성이 강한 접합을 위해 레이저용접을 사용하는 것이 유리하다.

도 3은 분사구판(16)용 박판소재(35a)의 구체적인 실시예를 도시한다. 여기서 박판소재(35a)는 추후 밸브 폐쇄체(7)쪽의 상부박판층(20a)이 된다. 일반적으로 적층판재 분사구판(16)은 두께 0.05mm에서 0.3mm, 특히, 약 0.1mm인 박판소재 2장에서 5장까지로 구성된다. 작업과정 B에서 각각의 박판소재(35)에 개구구조(23)가 만들어지며, 박판소재(35) 전체에 반복적으로 많은 숫자가 생성된다. 도 3의 실시예에서, 상부 박판소재(35a)는 이중의 H자형 유입개구(23a)형상의 개구구조(23)를 갖는다. 동시에 각각 다른 형상을 갖는 통과개구(23b) 또는 분사개구(23c)와 같은 개구가 반대편 박판소재(35)에 만들어진다. B단계에서, 개구구조(23) 이외에 추가로 유동개구(50)와 보조개구(54, 55)를 형성한다.

이때 각각 두 개의 인접한 개구구조(23) 사이에, 박판모서리(56) 근처에 중심설정개구로써, 등간격의 보조개구(54)를 만들며, 보조개구는 후공정에서 사용할 공구 또는 보조수단의 형상에 따라 각지게 또는 원형으로 만들 수 있다. 보조개구(54)는 길쭉한 홈 형상으로 중심설정 및 이송식 배출부로써 박판모서리(56)위에 직접 제공된다. 다른 보조개구(55)는 초생달 형상이며, 박판소재(35)에 각각의 개구구조(23) 및 상부판층(20a)의 유동개구(50) 주위에 개구로써 만들어진다. 예로서, 4개의 초생달 형상의 보조개구(55)는 그 내부 윤곽선에 의해 동일한 직경의 원을 이루며, 상기 직경에 의해 분사구판(16)의 크기가 결정된다. 보조개구(55)에 의해 만들어지는, 박판소재 내부의 원형 영역을 원판(58)이라고 한다. 보조개구(55)는 끝이 뾰족하며, 각각의 보조개구(55)사이에 좁은 가교(59)가 형성되고, 이는 원판의 직경 영역에서 0.2 내지 0.3mm의 너비를 갖는다. E단계 디프드로잉공정에서, 가교(59)는 분사구판(16)을 만들기 위해 분리된다. 여러 장의 박판소재(35)가 넓은 박막 카펫을 형성하고, 상기 박막 카펫 위에 원판(58)을 2차원적 배열하는 것이 특히 효과적이다.

후에, 밸브 폐쇄체(7)와 반대편에 배치되는, 안쪽 용기의 박판층(20b, 20c)을 에워싸는 박판소재(35b, 35c)에는 중앙개구(23b, 23c)와 보조개구(54, 55)가 형성되는 동안, 밸브 폐쇄체(7)를 향한 상부박판층(20a)에는 유동개구(50)가 추가로 배치된다. 유동개구(50)는 예로서, 물방울 형상으로 만들어지며, 안쪽의 유입개구(23a)를 원형으로 에워싼다. 이때 개개의 유동개구(50)는 원판중심점방향으로 정확한 방사방향으로 연장되는 것이 아니라 일정한 편향각을 갖는다. 이렇게 매우 간단한 방법으로 유동 매체에 회전을 줄 수 있다. 유동개구(50)의 기울기 정도가 유체의 회전을 결정한다. 유동 매체가 회전하지 않고 방사선 형태로 시트부(24) 내지 기저부(22)에 도달할 수 있도록 유동개구(50)를 만들 수 있다. 가공이 완료된 분사구판(16)의 가이드부(26)에 유동개구(50)가 있으며 도 4와 도 5에 일목요연하게 도시되어 있다. 상부 판층(20a)의 유동개구(50)사이의 잔류 부위는 좁은 가교형상의 가이드면(60)을 이루며, 이 면을 통해 밸브니들(5) 내지는 밸브 폐쇄체(7)가 삽입된다. 분사구판(16)에 유동개구(50)를 만들어 줌으로써, 매체의 흐름을 위해 밸브 폐쇄체(7)에 만들어 주어야 할 완만한 경사, 길쭉한 홈 또는 채널의 배치를 생략할 수 있다.

도 4와 5에 두 가지 분사구판(16)의 예를 단면도로 나타냈으며, 이 도에서 모든 영역(22, 24, 26, 28, 30)을 적어도 부분적으로나마 알아볼 수 있다. 디프드로잉 후에 시트부(24)의 밸브시트면(25)을 경화시키려면, 최소한 상부 박판층(20a)은 경화성 소재이어야 한다. 이는 도 5에 예시된 바와 같이, 예로서, 포위 스트립(62) 내부에 링형으로 이루어질 수 있다. 또한, 더 넓은 면을 경화시킬 수도 있다. 적절한 경화 방법으로는 유도 경화, 레이저빔 경화, 전자파 경화가 있다. 냉간 경화가 변형에 의해 충분히이루어진 경우 경화 과정을 완전히 생략할 수도 있다. 시트부(24)의 밸브시트면(25)을 초정밀가공하기 위해 예로서, 오리지날 밸브니들(5)의 밸브 폐쇄체(7)에, 연삭이 용이한 이상적 용해거동을 하는 박판을 입혀주어, 이 박판이 밸브시트를 "연마"하도록 한다. 그 다음 박판층(압력하에)을 용해시킨 다음 세척한다. 가공 후 잔유물이 없이 용해 및 세척되는 염류, 소다 또는 유사한 재질로 된 결정층이 이상적이다. 가이드부(26)의 가이드면(60) 정밀가공에는 예로서, 캘리브레이션 금형(calibration stamp)을 사용한다.

E단계에서 원판(58)의 디프드로잉 또는 단지 형상의 가공을 통해 내부 용기와 분사구판(16)의 바깥쪽 지지모서리를 원하는 형상으로 만들 수 있다. 각각의 박판소재 원판의 직경이 동일한 경우, 박판층(20)을 디프드로잉하면 그 개방 단부에서 조절되는 지지부(28)가 생성된다. 하부 박판소재(35c)로 가공되는 지지부(28)의 재부 박판층(20c)은 하류측에서 볼때 연결부(30)에서 가장 멀리 떨어져 있으며, 반면, 기타 모든 박판층(20)은 디프드로잉 가공에 의해 안쪽에서 바깥쪽으로 점점 짧아진다(도4). 원판(58)의 직경을 서로 상이하게 가공하여 다프드로잉 가공 후에 예로서, 지지부(28)의 바깥쪽 판층(20)의 끝을 한 면상에 놓이게 한 다음, 지지부(28)의 안쪽 판층(20c)을 흐름 방향으로 더 길게 만들 수 있다. 이렇게 하여 판층(20c)의 돌출된 단부(63)를 예로서, 벤딩 또는 크림핑(crimping)에 의해 다른 박판의 단부 부위에 접어 넣을 수 있다(도5). 이렇게 하여 예로서, 용접이음매(32)를 사용하여 밸브시트 캐리어(1)에 간단하게 고정시킬 수 있다. 도 6 내지 도 8에 밴드(39)가 통과하는 다프드로잉기(40)를 도식적으로 간단하게 도시하고 있다. 박판모서리(56) 근처의 보조개구(55) 바깥쪽인 밴드(39) 가장자리부는 예로서, 소재받침대(65)위에 놓이며, 블랭크홀더(66)가 밴드를 밀어 누른다. 소재받침대(35)는 디프드로잉기(40)의 한 부품으로써 다이(67)에 속한다. 다이(67)는 하나 이상의 원추형 내지는 곡선의 개구(68)를 가지며, 이 개구가 분사구판(16)에 있는 원판(58)의 가공을 위한 다이 기능을 담당한다. 블랭크홀더(66) 역시 개구(69)를 가지며, 이 개구는 슬리브형 절단기(70) 내벽에 의해 결정된다. 넓은 실린더 형상의 개구(69)에 밴드(39)면에 수직으로 움직일 수 있는 펀치(71)가 있으며, 이 펀치 역시 움직일 수 있는 절단기(70)로 둘러싸여 있다. 펀치(71)의 맞은편 밴드(39)면에, 부분적으로 곡선이며 또 부분적으로 실린더형인 다이(67)의 개구(68)안에, 펀치(17)와 함께 동작하는 펀치지지대(72)가 있으며, 이때 개구(68)의 실린더 형상부는 펀치 지지대의 가이드부 역할을 한다. 절단기(70)는 펀치(71)와 함께 밴드에 수직하게 도 7의 화살표 방향으로 움직인다. 다이(67)의 개구(68)안으로, 펀치지지대(72) 방향으로, 펀치(71)와 절단기(70)가 펀치지지대(72)의 저항력보다 큰 힘으로 정확하게 중심이 잡힌 정의된 운동을 하며, 이 운동으로 밴드(39)로부터 원판(58)이 절단기(70)의 에지에 의해 정확히 잘려진다. 다이(67)에 있는 개구(68)의 견부(73)에서 절단기(70)는 멈추고, 동시에 후속되는 디프드로잉 과정을 위해 원판(58)이 고정된다. 그 다음 과정(도 8)에서 펀치(71)가 개구(68)안으로 이동하며, 이 과정에 의해 원판(58)은 단지 모양의 분사구판(16)을 구성할 수 있는, 최초의 단지형상을 띠게 된다. 분사구판(16)의 모든 부위(22, 24, 26, 28, 30)를 완전하게 만들기 위해서는 도 6 내지 도 8에서 사용하는 공구(40)와 유사한 갖가지 공구를 사용하여, 여러 번의 변형가공 과정을 거쳐야한다. E단계에서 진행되는 가공방법은 절단 이외에도 디프드로잉 또는 단지모양의 가공과 같은 인장압축변형가공 등이다.

다프드로잉기(40)에서 원판(58)으로부터 떨어져 나간 판소재의 가장자리부위(75)는 재생가능하며, 새로운 박판을 제조할 때 다시 사용할 수 있다. 만약 E단계에서 디프드로잉이나 단지모양의 가공으로 분사구판(16)의 지지부(28)에 매우 많은 굽힘가공이 발생한다면, 즉 예로서, 기저부(22)에 거의 수직(도1 참조)으로 가공되어 굽힘부가 충분히 강하게 결합된다면, D단계에서 박판소재(35)를 견고하게 결합시키지 않아도 된다.

도 9는 분사구판(16)에 있는 원판(58)의 시간에 따른 가공상태도이다. 영역(22, 24, 26, 28, 30)이 있는 원하는 형상의 분사구판(16)을 얻기 위해서는, 여러 번의 디프드로잉 과정이나 굽힘가공 과정이 필요하다는 것을 알 수 있다. 원판(58)은 도 9와는 다른 순서로 변형가공을 할 수도 있다. 도 4와 도 5에서 알 수 있듯이 유입개구(23a)에 대해 변이를 줌으로써, 분사개구(23a)가 투시도에서와 같이 분사개구(23c)의 일부를 덮도록 할 수 있다. 이때 각 방향마다 서로 다른 크기의 변이를 줄 수 있다. 통과개구(23b)는 유입개구(23a)와 분사개구(23c)의 통로(공간)를 구성한다. 분사구판(16)의 기저부(22)에 있는 개구구조(23)는 소위 매체 특히 연료 흐름을 S-형상이 되게 한다.

여러 번에 걸친 강력한 흐름 변환이 일어나는 분사구판(16)의 S-분사로, 매체흐름은 강력하며, 분무를 형성하는 와류를 발생시킨다. 이로써 흐름의 횡방향 속도 기울기가 매우 크게 형성된다. 그것은 유동을 횡단하는 속도의 변화를 나타내며, 흐름의 중심부 속도가 벽 근처의 속도보다 현저히 크다. 속도차에 기인하는 전단응력의 증가로 인해 분사개구(23c)에서 각 입자들이 미세하게 분산된다. 방사 방향으로 나타나는 성분으로 인해, 유체의 흐름은 한 쪽 방향으로 분리되기 때문에, 분리형상이 균형이 잡히지 않으므로, 유체는 결코 안정된 흐름상태에 도달하지 못한다. 유체는 분리되는 곳에서 특히 높은 속도를 갖는다. 따라서 분무를 발생시키는 와류와 전단응력이 출구에서도 그대로 유지된다.

와류에 의해 나타나는 전잔 파항은 흐름의 횡방향으로 분사시 입자분포밀도를 매우 균일하게 한다. 따라서 미세한 입자의 응고, 즉, 서로 결합하여 큰 입자가되는 입자결합 확률이 매우 낮아진다. 분사시 입자의 평균직경이 작아지므로 비교적 균일한 분사분포도를 얻을 수 있다. S-분사는 유체 내부에서 미세한(고진동) 와류를 발생시켜, 분사구판(16) 출구 직후에서 분사제트를 미세입자로 분산시킨다.

도 10과 11에 본 발명에 따른 복층 분사구판(16)의 간단한 두 가지 예를 오시하며, 도 1의 실시예와 동일 내지 동일한 작용을 하는 부품은 같은 참조번호로 표시했다. 도 10의 분사구판(16)은 두 개의 박판층(20a, 20c)을 가지며, 이것들은 원판(58)으로부터, 개구구조(23)가 있는 기저부(22), 밸브시트면(25)이 있는 시트부(24) 및 유동개구(50)가 있는 가이드부(26)를 구성하도록 한 것이다. 세 개의 박판(22, 24, 26)은 전체로써 하나의 단지형상을 만든다. 가이드부(26)는 지지부(28)로써의 역할을 동시에 수행하며 연결부(30)는 없다. 이로써 가이드부(26)는 밸브 폐쇄체(7)의 반대편의 박판층(20c)과 함께 종방향개구부(3)의 밸브시트 캐리어(1) 벽면에 놓인다. 분사구판(16)과 밸브시트 캐리어(1)는 용접이음매(32)로 견고하게 결합되며, 상기 용접이음매는 예로서, 밸브시트 캐리어(1)상에서 가이드부(26)와 시트부(24)의 각이진 변환점 부위에 적용된다. 박판층(20a)의 유입개구(23a)는 박판층(20c)의 분사개구(23c)에 대해 부분적으로 오프셋 되어 있다..

도 11의 실시예는 도 10의 분사구판(16)과는 다른 시트부(24)를 갖는다. 시트부(24)는 원추형상으로 밸브 폐쇄체 방향으로 돌출부(77)를 가지며, 상기 돌출부는 밸브 폐쇄체(7)를 향한 박판층(20a)에 링형으로 진행하는 밸브시트면(25)을 갖는다. 이 돌출부(77)는 분사구판(16)의 보강재 역할을 하여 유리하다. 돌출부(77)를 형성함으로써, 연결부로의 용접공구의 출입이 용이하여 용접이음매(32) 작업이 보다 간단해진다.

Claims (20)

1. 하나의 밸브 종축과 견고한 밸브시트를 구비하고, 밸브시트와 상호 작용하며 밸브 종축을 따라 축방향으로 움직이는 밸브 폐쇄체 및 하나 이상의 분사개구를 보유한 개구판이 있는 내연기관 연료분사장치용 밸브, 특히, 연료분사밸브에 있어서,

   분사구판(16)으로서의 상기 개구판은 두 개 이상의 금속 박판층(20)이 샌드위치방식으로 접합되어 형성되며, 분사구판(16)의 시트부(24)에 밸브시트가 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료분사밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분사구판(16)은 분사대상 매체를 완전히 통과시키는 개구구조(23)를 보유한 중앙 기저부(22)를 가지며,

   상기 기저부의 방사방향 외부로 시트부(24)가 링형으로 주변을 포위 연결되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 시트부(24)는 하류측으로 기저부(22)까지 원추형으로 좁아지면서 연장되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
4. 제 2 항에 있어서, 분사구판(16)은 기저부(22)와 시트부(24) 외에 축방향으로 움직이는 밸브 폐쇄체(7)의 안내를 위한 가이드부(26)를 갖는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 기저부(22), 시트부(24) 및 가이드부(26)는 분사구판(16)의 안쪽 단지형상의 용기를 구성하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 가이드부(26)는 축에 평행하게 축 둘레로 링형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드부(26)는 밸브내부에서 분사구판(16)을 고정하는 고정부(28)로써의 역할을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
8. 제 5 항에 있어서, 내부의 단지형상의 용기(22, 24, 26) 이외에, 고정부(28)를 구비하며, 상기 고정부(28)는 분사구판(16)의 외부를 방사방향으로 종결지으면서 연결부(30)를 통해 가이드부(26)와 연결되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
9. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드부(26)는 밸브 폐쇄체(7)를 향한 박판층(20a)에 두 개 이상의 유동개구(50)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 유동개구(50)는 밸브종축(2)에 대해 경사지게 형성되어 상기 개구를 통해 흐르는 매체에 와류가 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 유동개구(50) 사이에 남아있는 내부의 박판층(20a)의 소재영역은 분사구판(16)에서 축방향으로 운동하는 밸브 폐쇄체(7)의 가이드를 위한 가교형상의 가이드면(60)을 구성하는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
12. 제 2 항에 있어서, 상기 분사구판(16)의 기저부(22)에 있는 개구구조(23)는 밸브 폐쇄체(7)와 가장 멀리 이격된 박판층(20c)의 분사개구(23c)가 밸브 폐쇄체(7)와 가장 가가운 박판층(20a)의 유입개구(23a)에 대해 적어도 부분적으로 편위되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
13. a) 박판선재 또는 박판판재 형상의 두 개 이상의 금속 박판소재(35)를 준비하는 단계와,

    b) 상기 둘 이상의 각 박판소재(35)에 동일한 개구구조(23)와 보조개구(54, 55)를 형성하는 단계와,

    c) 복수개의 원판(58)을 가진 밴드(39)를 만들기 위해 각 박판소재(35)를 중첩시키는 단계와,

    d) 원판(58)을 분리하고, 개구구조(23)가 있는 하나 이상의 기저부(22)와 밸브시트(25)가 있는 하나 이상의 시트부를 갖도록 분사구판(16)의 원판(58)을 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 항에 따른 연료분사 밸브용 밸브시트 제조방법.
14. a) 박판선재 또는 박판판재 형상의 두 개 이상의 금속 박판소재(35)를 준비하는 단계와,

    b) 상기 둘 이상의 각 박판소재(35)에 동일한 개구구조(23)와 보조개구(54, 55)를 형성하는 단계와,

    c) 상기 각 박판소재(35)를 중첩시키는 단계와,

    d) 접합공정으로 박판소재(35)를 결합하여 둘 이상의 원판(58)을 구비한 밴드(39)를 형성하는 단계와,

    e) 원판(58)을 분리하고, 개구구조(23)를 갖는 하나 이상의 기저부(22)와 밸브시트(25)를 포함하는 하나 이상의 시트부를 갖도록 분사구판(16)의 원판(58)을 가공하는 단계를 포함하는 제 1 항에 따른 연료분사 밸브용 밸브시트 제조방법.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 박판소재(35)에는 개구구조(23) 및 보조개구(54, 55) 이외에도 유동개구(50)가 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브시트 제조방법.
16. 제 15 항에 있어서, 개구구조(23), 보조개구(54, 55) 및 유동개구(50)는 천공, 레이저 절단, 부식 또는 애칭을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 밸브시트 제조방법.
17. 제 14 항에 있어서, 박판소재(35)는 용접, 납땜 또는 접착을 사용하여 결합되는 것을 특징으로 하는 밸브시트 제조방법.
18. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 원판(58)은 디프드로잉기(40)를 사용하여 디프드로잉 가공 또는 단지모양으로 가공하는 것을 특징으로 하는 밸브시트 제조방법.
19. 제 18 항에 있어서, 원판(58)은 변형가공 이전에 디프드로잉기(40)의 절단기(70)에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 밸브시트 제조방법.
20. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 시트부(24)의 밸브시트(25)는 변형가공 이후에 경화되는 것을 특징으로 하는 밸브시트 제조방법.