KR100531744B1 - 연료분사기용 전자석 계량밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료분사기용 전자식 계량밸브에 관한 것으로서, 이러한 계량밸브는 배출관(43)을 위한 셔터(44)와, 각각의 심봉(47)으로부터 떨어져 있는 전기자(27)를 조절하고 슬리브(48)에 의하여 심봉(47)을 따라 슬라이딩하기 위한 전자석(26)를 포함한다. 심봉(47)은 고정슬리브(53)에 의해 안내되고 셔터(44)를 밀폐위치에 유지시키기 위해 제1 스프링(52)에 의해 밀리면서, 제2 스프링(61)은 전기자(27)의 쇼울더(50)가 심봉(47)에 결합된 C-형상링(49)에 축을 따라 놓여지도록 유지시킨다. 셔터(44)를 밀폐위치내로 이동시키기 위하여 심봉(47)의 왕복운동에 대하여 전기자(27)의 과잉왕복운동을 감소시키며, 전기자(27)의 진동을 감소시키기 위하여, 예비공간이 교정두께(S)를 가지는 부쉬를 위해 두 개의 슬리브(48, 53)사이에 형성되어 있고, 이는 심봉(47)을 따라 슬라이딩하면서 슬리브(48, 53)과 함께 작은 축틈새를 형성하는 것이다.

Description

연료분사기용 전자석 계량밸브

본 발명은 연료분사용 전자석 계량밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 내연기관의 연료분사용 전자석 계량밸브에 관한 것이다.

일반적으로 연료분사기의 계량밸브는 주스프링에 의해 셔터로서 정상적으로 밀폐시키고, 스프링에 의해 발생된 힘을 극복하여 전기자를 움직일 수 있도록 전자석에 극성을 주어 개방시키는 배출관과 함께 조절실을 포함하고 있다. 공지된 밸브에서의 전기자는 고정안내판내부서 슬라이딩하는 심봉에 일반적으로 단단하게 연결되어 있다.

배출관을 밀폐시킬 경우에, 전기자와 심봉의 운동에너지는 밸브을 향한 셔터의 충격력으로 분산되어지며; 배출관을 개방시킬 경우에, 전기자와 심봉의 복귀행정의 운동에너지가 멈춤수단을 향한 심봉의 충격력으로 분산되어 진다.

이러한 충격력은 전기자와 심봉의 질량과 속도에 비례하고, 매우 짧은 충격지속시간에 반비례하는 상당한 힘을 발생시키고; 밸브의 심봉, 볼 및 본체의 경도 때문에, 밸브의 개봉과 밀폐시 모두에 상단한 반동력을 불러일으키고, 따라서, 전기자는 분사기의 지속적인 작동에 필요한 운동을 할 수 없게 된다.

개방과 밀폐행정에 한정된 밸브부품의 반동력을 감소시키는 한가지 방안은 전기자를 심봉으로부터 분리시키고, 심봉의 구성부품을 향하여 전기자를 밀어내기 위하여 주스프링보다 약한 제2 스프링을 제공하는 것이다. 알려진 또 다른 밸브의 경우에, 심봉에는, 연료를 순환시키고, 반동력을 추가적으로 감소시키기 위해 플랜지의 운동으로 특정량의 와류를 생성시키는 분사실내에 에워싸여 있는 플랜지가 제공되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 밸브는, 예를 들어 고속분사엔진이 요구되는 전기자의 2개의 연속운동간에 작은 간격을 허용하지 못하는 단점을 갖고 있다. 특히, 이러한 밸브는 주된 분사 바로 직전에 연료의 예비분사를 요구하는 엔진에는 부적당하다. 실제로, 이와 같은 경우에, 심봉의 왕복운동에 대하여 전기자의 과잉왕복운동은 주된 분사이전의 공전(idle)위치로 전기자가 되돌아오는 것을 방해한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 일반적인 종래의 밸브와 관련한 상기 단점을 극복할 수 있도록 설계되고, 공전/멈춤위치에서 전기자의 급속한 복귀/제한을 보장하는 실제로 신뢰할 수 있는 계량밸브를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 조절실의 배출관을 위한 셔터와, 상기 셔터를 중간부재를 통하여 조절하기 위해 전기자를 극성화시키기 위한 전자석과, 상기 셔터를 밀폐위치에 유지시키기 위한 중간부재에 작용하는 제1 스프링을 포함하고; 상기 전기자가 상기 중간부재로부터 떨어져 있고, 제2 스프링이 상기 중간부재에 얹혀 있는 공전위치로 유지되는 연료분사용 계량 밸브에 있어서, 멈춤수단이 상기 제1 스프링에 의하여 형성된 상기 전기자의 운동을 제한하기 위하여 제공되고; 상기 멈춤수단이 상기 셔터와 별개로 존재하고, 상기 중간부재의 왕복운동에 대하여 상기 전기자의 과잉왕복운동을 감소시킬 수 있고, 상기 공전위치로 상기 전기자의 급속한 복귀가 허용되도록 하며, 상기 제1 스프링과 상기 제2 스프링에 의해 형성된 상기 전기자의 반동을 감소시킬 수 있도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사용 계량밸브에 의하여 달성된다.

더욱 특히, 상기 전기자가 슬리브와 함께 하나의 부품을 형성하기 위한 디스크의 실질적인 형태이고, 상기 슬리브가 슬라이딩되는 상기 중간부재가 상기 디스크와의 동축인 심봉의 형태인 계량 밸브에 있어서, 상기 멈춤수단이 교정두께를 가지고 상기 전기자와 고정멈춤부간에 있는 상기 심봉상에서 자유롭게 슬라이딩되는 하나이상의 부쉬를 포함한다.

이하, 본 발명의 비한정적이고 바람직한 양태를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 계량밸브의 특성을 나타낸 연료분사기의 부분단면도이고, 도 2는 도 1의 연료분사기의 계량밸브의 확대 반단면도이며, 도 3은 도 2의 부분확대단면도이다.

도 1의 부호 (5)는 연료분사기로서, 예컨대 디젤 내연기관용 연료분사기를 나타내며, 이는 말단에 하나이상의 분사 오리피스(11)가 있는 노즐(9)과 연결된 중공본체(6)와; 본체(6)내부에서 슬라이딩되는 조절심봉(8)을 포함하고, 심봉(8)은, 판(10)에 의하여 오리피스(11)를 밀폐시키기 위한 핀(12)과 연결되어 있다.

본체(6)는 정상적인 연료공급펌프와 연결된 유입피팅부(16)가 주입되고, 도관(17, 18 및 21)을 통하여 노즐(9)의 분사실(19)과 연통된 홀(14 : 도 2에 표시됨)을 차례로 포함하는 부속체(13)를 포함하고 있고; 핀(12)은 분사실(19)내의 가압연료가 분사되도록 하는 쇼울더(22)를 포함하고 있으며; 압축스프링(23)은 핀(12)를 하방으로 밀어내는데 도움을 준다.

또한, 분사기(5)는 전체적인 부호 (24)로 나타내는 계량밸브를 포함하고, 전기자(27 : 도 2에 표시됨)를 조절하기 위한 전자석(26)을 차례로 포함하고; 전자석(26)은 정상적인 전기 코일(29)을 에워싸는 환형 자기코어(28)을 포함하며; 코어(28)는 코어(28)와 일체로 된 배출피팅부(32)와 동축을 가지며 연료탱크와 연결된 중앙홀(31)을 포함한다.

또한, 계량밸브(24)는 본체(6)내에 형성된 배출실(37)의 나사와 나사결합되는 숫나사 링너트(36)에 의해 본체(6)의 쇼울더(shoulder)에 놓여서 정상적으로 유지되는 플랜지(34)를 갖는 본체(33)를 포함하고; 전기자(27)는 디스크(38)을 실질적으로 포함하며, 배출실(37)이 코어(28)의 중앙홀(31)과 연통되도록 역할을 하는 슬롯(39)에 의하여 분리된 다수의 영역을 갖는다.

또한, 계량밸브(24)의 본체(33)는 홀(14)과 연통하는 유입관(42), 및 배출실(37)과 연통하는 배출관(43)을 차례로 포함하는 축조절실(41)을 포함하고 있다. 조절실(41)은 심봉(8)의 최상부표면에 의해 기저부에서 한정되어 지며; 심봉(8)의 최상부의 면적이 쇼울더(22 : 도 1 참조)의 면적과 비교하여 크기 때문에, 스프링(23)의 도움에 의해, 연료의 압력은 노즐(9)의 오리피스(11)를 밀폐시킬 수 있는 위치로 심봉(8)을 정상적으로 유지시킨다.

조절실(41)의 배출관(43)은 도관(43)과의 접촉표면적에 의해 한정되는 원뿔시트상에 얹혀 있는 볼(44)형태의 셔터에 의하여 정상적으로 밀폐되며; 볼(44)은 원통형 심봉(47)을 포함하는 중간부재를 작동시키는 안내판(46)에 의해 안내되고; 전기자(27)는, 전기자(27)의 쇼울더(50)와 협력하여 C-형상링(49)을 에워싸는 그루브를 포함하는 심봉(47)을 따라 동축으로 슬라이딩되는 슬리브(48)와 함께 하나의 부품을 형성함으로써, 전기자(27)가 심봉(47)과 연결될 수 없도록 한다.

심봉(47)의 주어진 길이는 홀(31)내부로 돌출되어 있고, 홀(31)내부에 들어있는 제1 압축스프링(52)을 지지하고 고정하기 위한 소직경부위(51)에서 종결되며; 심봉(47)은 축홀(56)을 포함하는 저부플랜지(54)와 함께 하나의 부품을 형성하는 고정슬리브(53)내로 미끄러지며; 저부에서, 심봉(47)은 플랜지(54)의 저부표면을 한정시키는 일체형 플랜지(57)를 포함한다.

플랜지(54)는, 심봉(47)의 원하는 왕복운동을 제한하기 위한 교정 워셔의 개재를 통하여, 밸브(24)의 본체(33)의 플랜지(34)을 향해 링너트(36)에 의해 강제로 밀어내며; 스프링(52)은, 전자석(26)이 자성을 잃을 때, 심봉(47)과 전기자(27)을 급속하게 하방으로 이동하도록 하여, 판(46)에 의해 볼(44)이 도관(43)을 밀폐시키기 위한 위치내로 유지시킨다.

심봉(47)의 플랜지(57)는 조절실(41)로부터 배출된 연료가 플랜지(57)의 운동으로 압축되고 팽창되는 와류실(58)내부에 에워싸여 있고; 슬리브(53)는, 와류실(58)내에 있는 연료가 홀(56)을 통해 배출실(37)로 유동할 수 있도록, 링너트(36)와 함께 틈새부(59)를 형성한다.

제2 스프링(61)은 전기자(27)와 플랜지(54)사이에 제공되며, 쇼울더(50)가 심봉(47)의 링(49)에 놓여서 정상적으로 유지되도록 하기 위하여, 전기자(27)상에서 작동한다. 전자석(26)이 극성을 잃으면, 스프링(52)은 심봉(47)을 하방으로 밀어내고, 이로써 볼(44)은 배출관(43)상의 원뿔시트의 원뿔표면에 대하여, 심봉(47)과 함께, 밀폐위치로 복귀되어 고정되며; 스프링이 하방으로 이동함에 따라, 심봉(47)은 C-형상링(49)에 의하여 전기자(27)을 하방으로 잡아당긴다.

심봉(47)의 진행이 억제됨에 따라, 전기자(27)는, 이의 왕복운동의 속도 때문에, 관성력에 의하여 하향운동을 계속진행시키는, 즉 과잉왕복운동을 진행시키는 경향이 있고, 제2 스프링(61)에 의하여 복귀되어 링(49)에 부딪히는 쇼울더(50)에 의해 억제된다.

본 발명에 따르면, 전기자(27)를 공전위치에 급속히 복귀시키기 위하여, 교정두께(S : 도 3 참조)를 갖는 부쉬(62)를 포함하는 멈춤수단을 위한 전기자(27)의 슬리브(48)과 고정슬리브(53)간에 예비공간이 있다. 부쉬(62)는 비자성물질로 제작되며, 심봉(47)과 쉽게 조립되기 위해 C-형상을 띄며, 예컨대 소결에 의한 특정의 금속재질로 제작될 수 있고, 심봉(47) 자체에 의하여 축방향으로 안내되어지며, 전기자(27)를 위한 고정멈춤부를 형성하는 슬리브(53)의 말단표면과, 전기자(27)의 슬리브(48)의 말단표면(64)간에 위치한다.

부쉬(62)는 고정슬리브(53)의 두께와 실질적으로 동일한 너비(L)의 직사각형 단면을 가지고; 부쉬(62)의 두께(S)는 적어도 너비(L)과 동일하며, 슬리브(53과 48)의 표면(63과 64)과 함께, 전기자(27)의 원하는 과잉왕복운동에 상응하는 매우 작은 예정된 범위, 바람직하게는 0.05 내지 0.1mm의 범위의 전체 축틈새(P)를 형성하도록 정확히 교정된다.

이후에는 분사기의 작동과정을 설명한다.

코일(29)이 극성을 띄면(도 2 참조), 코어(28)는 전기자(27)를 끌어당기고, 전기자(27)는 쇼울더(50)와 링(49)에 의하여, 스프링(52)에 대항하는 심봉(47)을 상부로 적극적으로 당기게 되고; 심봉(47)의 플랜지(57)는 와류실(58)내에서 와류를 일으켜 고정플랜지(54)에 대항한 심봉(47)의 플랜지(57)의 진행억제에 탄력을 주며; 전기자(27)는 배출실(37)내에 있는 연료에 의해 차단되고 C-형상링(49)에 부딪히는 쇼울더(50)에 의해 진행이 억제된다. 따라서, 전기자(27)와 심봉(47)의 미연결은 두 부품간의 운동에너지를 개별적으로 흡수하도록 한다.

따라서, 조절실(41)내의 연료압은 볼(44)을 개방위치로 이동시켜 연료를 조절실(41)로부터 탱크로 배출시키고; 분사실(19 : 도 1 참조)내의 연료압은 심봉(8)의 상부표면상에 미치는 잔류압을 극복하여 핀(12)을 들어올리고 분사실(19)내의 연료를 오리피스(11)를 통하여 분사시키게 된다.

코일(29)이 극성을 잃으면, 링(49)에 의해 전기자(27)을 하부로 끌어내리기 위해, 스프링(52)이 심봉(47)을 하부로 밀어내고; 또한 심봉(47)의 운동에너지는 와류실(58)내의 연료에서 플랜지(57)에 의해 야기된 와류에 의하여 부분적으로 분산되므로써, 심봉(47), 판(46)과 볼(44)의 충격을 완하시키고; 볼(44)은 배출관(43)을 밀폐시키며; 가압연료는 조절실(41)내의 압력으로 복귀하여, 핀(12 : 도 1참조)은 오리피스(11)을 밀폐시킨다.

심봉(47)의 왕복운동이 억제됨에 따라, 전기자(27)는 스프링(61)에 대항하여 관성력에 의해 하방으로 계속 운동하게 되고, 심봉(47)의 왕복운동의 관점에서 과잉왕복운동을 하여 볼(44)을 밀폐위치로 이동시키게 되며, 이로써 부쉬(62)에 의해 억제되고, 부쉬(62)를 반동시켜, 스프링(61)에 의해 진동하게 된다. 그러나, 과잉왕복운동과 이어지는 진동은 슬리브(53과 48)의 표면적(63과 64)과 부쉬(62)간의 작은 틈새(P)로 한정되게 된다.

더욱이, 전기자(27)의 과잉왕복 운동동안에 발생하는 운동에너지는 부분적으로 부쉬(62)에 전달되고, 이어서 슬리브(53)의 표면(63)을 반동시키고 이의 질량에 역비례하는 속도로 진동시킴에 따라, 전기자(27)의 운동에너지를 상당히 감소시키고, 양방향에서 진동을 급속히 감소시켜, 전기자(27)의 예비분사와 주된 분사운동간의 간격을 상당히 감소시킬 수 있다.

지금까지, 본 발명의 바람직한 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상기에서 설명한 계량밸브에 다양한 변경을 분명히 시도할 수 있을 것이다. 예를 들면, 전기자(27)의 다른 부분을 제한하도록 멈춤수단을 배열시킬 수 있고; 예정된 전체 틈새(P)를 한정하기 위하여, 다시 말해 전기자(27)의 예정된 최대왕복운동시간을 한정하기 위하여, 멈춤부쉬(62)를 2개이상의 개별적인 링으로 대체시킬 수 있다.

더욱이, 제2 스프링(61)은 판스프링 또는 하나이상의 접시워셔로 대체시킬 수 있고, 또한, 부쉬(62)는 와류실을 생략하고 계량밸브내에서 효과적으로 사용될 수 있을 것이다.

따라서, 종래의 밸브와 비교하여, 본 발명에 따른 계량밸브의 장점은 상술한 내용으로부터 명확해질 것이다. 특히, 부쉬(62)가 링(49)에 부딪히는 전기자(27)를 급속히 제한하기 때문에, 전기자(27)의 2개의 연속적인 작동과정간의 간격을 줄일 수 있고, 엔진속도를 이에 상당하게 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 계량밸브의 특성을 나타낸 연료분사기의 부분단면도,

도 2는 도 1의 연료분사기의 계량밸브의 확대 반단면도,

도 3은 도 2의 부분확대단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

5 : 연료분사기 6 : 중공본체

8 : 심봉 9 : 노즐

11 : 오리피스 19 : 분사실

23 : 압축스프링 26 : 전자석

27 : 전기자 37 : 배출실

41 : 조절실 43 : 배출관

44 : 셔터 47 : 심봉

48 : 슬리브 52 : 제1 스프링

53 : 고정슬리브 54 : 플랜지

58 : 와류실 62 : 부쉬

Claims (8)

  1. 조절실(41)의 배출관(43)을 위한 셔터(44)와, 상기 셔터(44)를 중간부재를 통하여 조절하기 위해 전기자(27)를 극성화시키기 위한 전자석(26)과, 상기 셔터(44)를 밀폐위치에 유지시키기 위한 중간부재에 작용하는 제1 스프링(52)을 포함하고; 상기 전기자(27)가 상기 중간부재로부터 떨어져 있고, 제2 스프링(61)이 상기 중간부재에 얹혀 있는 공전위치로 유지되는 연료분사용 전자석 계량 밸브에 있어서,
    멈춤수단이 상기 제1 스프링(52)에 의하여 형성된 상기 전기자(27)의 운동을 제한하기 위하여 제공되고;
    상기 멈춤수단이 상기 셔터(44)와 별개로 존재하고, 상기 중간부재의 왕복운동에 대하여 상기 전기자(27)의 과잉왕복운동을 감소시킬 수 있고, 상기 공전위치로 상기 전기자(27)의 급속한 복귀가 허용되도록 하며, 상기 제1 스프링(52)과 상기 제2 스프링(61)에 의해 형성된 상기 전기자(27)의 반동을 감소시킬 수 있도록 배열되어 있으며,
    상기 전기자(27)가 상기 중간부재에 의해 안내되고, 상기 멈춤수단이, 상기 중간부재에 의해 안내되고 상기 전기자(27)와 고정멈춤부 사이에서 자유롭게 이동 가능한 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 계량밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기자(27)가 슬리브(48)와 함께 하나의 부품을 형성하기 위한 디스크(38)를 포함하고, 상기 중간부재가 상기 디스크(38)와의 동축인 심봉(47)의 형태이면서; 상기 슬리브(48)가 상기 심봉(47)상에서 슬라이딩되며; 상기 부재가 교정두께(S)를 가지는 부쉬(62)의 형태이면서 상기 전기자(47)상에서 슬라이딩되는 것을 특징으로 하는 계량밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    교정두께(S)를 갖는 상기 부쉬(62)가 상기 심봉(47)과 용이하게 결합되기 위해 C-형상인 것을 특징으로 하는 계량밸브.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 심봉(47)이 고정슬리브(53)내부에서 차례로 슬라이딩되면서; 상기 고정멈춤부가 상기 고정슬리브(53)의 말단표면(63)을 포함하는 것을 특징으로 하는 계량밸브.
  5. 제4항에 있어서,
    교정두께(S)를 갖는 상기 부쉬(62)가 상기 말단표면(63)과 상기 전기자(27)의 상기 슬리브(48)의 다른 말단표면(64)사이에 위치하면서, 상기 말단표면들(63, 64)간에 형성된 축틈새의 크기가 0.05 내지 0.1mm인 것을 특징으로 하는 계량밸브.
  6. 제2항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서,
    교정두께(S)를 갖는 상기 부쉬(62)가 상기 고정슬리브(53)의 두께와 실질적으로 동일한 너비(L)의 직사각형 단면을 가지고;
    상기 교정두께(S)가 상기 너비(L)이상인 것을 특징으로 하는 계량밸브.
  7. 제2항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 스프링은 상기 디스크(38)와 상기 고정슬리브(53)와 일체인 플랜지(54)사이에 위치한 코일 압축스프링(61)인 것을 특징으로 하는 계량밸브.
  8. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심봉(47)은 상기 조절실(41)과, 상기 조절실(41)로부터 연료를 배출하기 위한 배출실(37)사이에 위치한 와류실(58)내부로 이동될 수 있는 플랜지(57)를 포함하는 것을 특징으로 하는 계량밸브.
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