KR100679359B1 - 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조 - Google Patents

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Abstract

인젝터 하우징(2) 등의 제1보디와 노즐보디(3) 등의 제2보디의 사이에서의 밀봉면압을 증가시키고, 노즐너트(9)의 사이즈나 죄이는 힘이 변하지 않게 밀봉면압을 향상시켜서, 고압연료의 누출을 방지할 수 있는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조를 제공하는 것을 목적으로 하고, 고압의 연료통로(13, 14) 및 밀봉면(24, 25)의 바깥 가장자리(2A)를 제외한 영역에, 즉, 중심 쪽에 약간 얕은 마이크로 오목부(31)를 소정 면적에 걸쳐서 형성하는 것에 착안한 것으로, 제1보디(2)의 제1밀봉면(24) 또는 제2보디(3)의 제2밀봉면(25)의 적어도 어느 한쪽에서, 제1연료통로(13) 및 제2연료통로(14)와, 제1보디(2) 및 제2보디(3)의 각각의 바깥 가장자리(2A)를 피해서, 약간 얕은 마이크로 오목부(31)를 소정 면적에 걸쳐서 형성한 것을 특징으로 한다.

Description

연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조{FUEL PASSAGE SEALING STRUCTURE OF FUEL INJECTION NOZZLE}
본 발명은 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조에 관한 것으로서, 특히 축압기(코먼 레일) 등으로부터 공급되는 고압연료를 소정 타이밍으로 분사하는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조에 관한 것이다.
종래의 연료분사밸브 및 연료통로 밀봉구조에 대해서 도 13에 근거해서 설명한다.
도 13은, 연료분사밸브(1)의 요부 단면도이고, 연료분사밸브(1)는 인젝터 하우징(2)(제1보디)과, 노즐보디(3)(제2보디)와, 노즐니들(4)과, 배압제어부(背壓制御部)(5)를 가지고 있다.
인젝터 하우징(2)에 2개 이상의 제1위치결정구멍(6)을, 노즐보디(3)에 같은 수의 제2위치결정구멍(7)을 각각 형성하고, 제1위치결정구멍(6) 및 제2위치결정구멍(7)에 삽입한 위치결정핀(8)에 의해서 서로 위치를 맞추어서 인젝터 하우징(2)의 선단부(先端部)에 노즐보디(3)를 노즐너트(9)에 의해 부착함과 더불어, 그 상방부에 배압제어부(5)를 설치한다.
연료탱크(10)로부터의 연료를 연료펌프(11)에 의해 고압으로 하여 코먼 레일(common rail)(12)(축압기)에 비축해서, 연료분사밸브(1)에 고압연료를 공급한다.
즉, 인젝터 하우징(2)에 제1연료통로(13)를, 노즐보디(3)에 제2연료통로(14)를 형성하고, 노즐니들(4)의 수압부(受壓部)(4A)와 마주보게 하여 연료저장실(15)을 형성하며, 여기에 코먼 레일(12)로부터의 고압연료를 항상 공급할 수 있다.
또한, 제1연료통로(13)의 일부를 도면중의 상방으로 연장하여, 배압제어부(5) 부분으로부터 연료환류로(還流路)(16)를 형성하고, 연료탱크(10)에 연료를 환류할 수 있게 한다. 연료환류로(16)는, 후술하는 스프링실(19)(제1슬립구멍) 등과 함께 연료의 리크통로를 형성하고 있다.
노즐보디(3)에는 그 선단부에 연료의 분사구멍(17)을 임의의 수만큼 형성하고, 분사구멍(17)에 연결하는 시트부(18)에 노즐니들(4)의 선단부가 시트(seat)하여 분사구멍(17)을 폐쇄하며, 노즐니들(4)이 시트부(18)로부터 리프트함으로써 분사구멍(17)을 개방하여 연료를 분사할 수 있게 한다.
노즐니들(4)의 상방부에 있어서의 인젝터 하우징(2)의 중심부에는 스프링실(19)(제1슬립구멍)을 형성하고, 스프링시트(20)와 노즐니들(4)을 시트부(18)에 대해 시트방향으로 힘을 가하는 노즐스프링(21)과 스프링시트(20)에 상방으로부터 맞닿는 밸브피스톤(22)을 설치한다.
밸브피스톤(22)을 배압제어부(5)가 제어하여, 즉, 노즐니들(4)의 배압을 제어함으로써, 스프링시트(20)를 통해서 노즐니들(4)의 시트 및 리프트를 제어한다.
노즐니들(4)의 상부는, 노즐보디(3)의 클리어런스 밀봉구멍(23)(제2슬립구멍) 내를 슬립 가능하게 되어 있다. 게다가, 상기 스프링실(19)은 저압측의 상기 연료환류로(16)와 서로 통하고, 노즐보디(3)는 그 클리어런스 밀봉구멍(23)에 있어서, 고압측[연료저장실(15)]과 저압측[스프링실(19)]을 분리하고 있다.
인젝터 하우징(2)은 그 바닥면에서 그 길이방향에 직교하는 제1밀봉면(24)을 가지고, 노즐보디(3)는 그 상면에서 그 길이방향에 직교하는 제2밀봉면(25)을 가지고 있다.
노즐너트(9)를 소정의 시트 죄이는 힘으로 단단히 죔으로써 제1밀봉면(24) 및 제2밀봉면(25)이 소정의 면압(面壓)을 확보하고, 서로 간에 고압 밀봉면(26)을 형성하여, 고압연료가 통과하는 제1연료통로(13) 및 제2연료통로(14)로부터 연료분사밸브(1) 바깥으로 연료가 누출하지 않도록 하고 있다. 연료누출이 발생한 경우에는 엔진오일 중에 연료가 혼입하여, 윤활성이 저하하는 등의 문제가 있다.
도 14는 인젝터 하우징(2) 부분의 저면도이고, 제1연료통로(13) 및 한쌍의 제1위치결정구멍(6)의 상대적인 위치를 나타내고 있다.
즉, 도시된 바와 같이, 스프링실(19)[인젝터 하우징(2)]의 중심(19C)과 제1연료통로(13)의 중심(13C)을 잇는 직선 X에 대해서 좌우대칭의 위치에 한쌍의 제1위치결정구멍(6)을 각각 형성하고 있다.
이와 같은 구성의 연료분사밸브(1)에 있어서, 제1밀봉면(24) 및 제2밀봉면(25)에 의한 고압 밀봉면(26)에서, 노즐너트(9)의 죄이는 힘을 증가시킴으로써, 밀봉성을 향상시키는 것이 일반적으로 행해지고 있다.
그러나, 제1연료통로(13) 및 제2연료통로(14)의 내부압력이 현저하게 높아지면, 노즐너트(9)의 죄이는 힘의 증가만으로는 대처하는 것이 어려워지고, 게다가 인젝터 하우징(2) 및 노즐보디(3)에 대해서 기존의 재료나 열처리의 개선을 하여도, 재료강도상, 고압 밀봉면(26)에서의 허용 면압이 제한되어, 연료누출의 위험성이 있다는 문제가 있다.
특히, 코먼 레일(12)을 가지는 타입의 연료분사밸브(1)는 종래의 쟈크식 연료분사밸브 내지는 노즐보디와는 다르고, 그 고압부[제1연료통로(13), 제2연로통로(14) 및 연료저장실(15)]에 코먼 레일(12)로부터의 레일압이 가압되고 있기 때문에, 고압분사에 대응하여 고압 밀봉면(26)의 밀봉면압을 증가시키는 것이 필요하다. 이 고압 밀봉면(26)으로부터의 연료누출은 연료분사밸브(1) 외부로의 연료누출과 관련되기 때문에, 확실한 밀봉이 필요하다.
또한, 이런 종류의 연료분사밸브에 대해서는, 일본 특개평7-317631호, 일본 특개평8-165965 및 일본 특개평9-242649호 등이 있다.
본 발명은 이상과 같은 여러 문제를 감안한 것으로서, 인젝터 하우징 등의 제1보디와 노즐보디 등의 제2보디의 사이에서의 밀봉면압을 증강하고, 연료누출을 확실히 방지할 수 있도록 한 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 노즐너트의 사이즈나 죄이는 힘은 변하지 않고 밀봉면압을 향상시킬 수 있는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 밀봉면에서의 접합면의 균등화를 도모하고, 면압분포를 안전화시키며, 목표면압을 확실하게 하여 연료누출에 대한 안전도를 향상시킨 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 연료분사밸브 내지는 인젝터의 성능에는 영향을 미치지 않고, 연료통로 부분의 밀봉 성능을 향상시킬 수 있는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 종래로부터의 연료분사밸브에 대해서 특히 인젝터 하우징이나 노즐보디 등에 대폭적인 변경을 추가하는 일없이, 간단한 수단에 의해 고압연료의 누출을 방지할 수 있는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 인젝터 하우징 등의 제1보디와 노즐보디 등의 제2보디와의 사이의 밀봉 성능을 향상시켜서 연료누출을 방지할 수 있는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 밀봉면압을 향상시키는 이외의 수단에 의해서, 즉, 밀봉면압이 같고 연료압력이 보다 고압이 되어도 연료누출을 방지하고, 안전도를 향상할 수 있는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조를 제공하는 것을 과제로 한다.
즉, 본 발명(제1발명)은 인젝터 하우징 등의 제1보디와 노즐보디 등의 제2보디 사이의 밀봉면에 있어서, 고압의 연료통로 및 밀봉면의 바깥 가장자리를 제외한 영역에, 즉 중심 쪽에서 약간 얕은 마이크로 오목부를 소정 면적에 걸쳐서 형성하는 것에 착안한 것으로, 고압연료의 제1연료통로를 형성함과 더불어 이 제1연료통로 주변을 둘러싸는 제1밀봉면을 가진 제1보디와 이 제1밀봉면과 마주보는 제2밀봉면을 가짐과 더불어 상기 제1연료통로와 서로 통하여 상기 고압연료의 분사구멍에 상기 고압연료를 공급할 수 있게 하는 제2연료통로를 형성하고 있는 제2보디를 가진 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조로서, 상기 제1보디의 상기 제1밀봉면 또는 상기 제2보디의 상기 제2밀봉면의 적어도 어느 한쪽에 있어서, 상기 제1연료통로 및 상기 제2연료통로와 상기 제1보디 및 상기 제2보디 각각의 바깥 가장자리를 피해서, 약간 얕은 마이크로 오목부를 소정 면적에 걸쳐서 형성한 것을 특징으로 하는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조이다.
상기 마이크로 오목부는, 상기 보디의 중심을 통과하는 직선에 대해서 이것을 대칭형으로 할 수 있다. 이 보디의 중심을 통과하는 직선은 보디의 반경방향에 있어서의 직선이나 축방향에 있어서의 직선이라도 좋으며, 또한, 대상(對象)형으로서도 선대칭 혹은 회전대칭이라도 좋다.
상기 제1보디 및 상기 제2보디를 위치결정용 구멍에 삽입한 위치결정핀에 의해서 서로 위치를 결정함과 더불어, 상기 위치결정용 구멍에 상당하는 직경을 가진 추가구멍을 상기 밀봉면에 형성함으로써, 상기 마이크로 오목부를 대칭형으로 할 수 있다.
상기 추가구멍을 상기 연료통로의 반대쪽에 형성함으로써, 서로 직교하는 직선의 적어도 어느 한쪽에 대해서 상기 마이크로 오목부의 형상을 대칭으로 할 수 있다.
본 발명(제1발명)에 의한 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조에 있어서는 인젝터 하우징 등의 제1보디와 노즐보디등의 제2보디 사이의 밀봉면에서, 고압의 연료통로 및 밀봉면의 바깥 가장자리를 제외한 영역에 약간 얕은 마이크로 오목부를 소정 면적에 걸쳐서 형성한 것으로서, 제1보디 및 제2보디를 소정의 죄이는 토크에 의해 밀접시켰을 때, 밀접면적이 종래보다 작아지게 되므로, 같은 죄이는 토크라도 밀봉면압을 증강시켜, 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 위치결정용 구멍과 같은 직경을 가진 추가구멍을 형성하여, 서로 직교하는 직선에 대해서 상기 마이크로 오목부의 형상을 각각 대칭으로 할 수 있도록 하면, 밀봉면 전면에서 접합면의 밀접압력을 균등화하고, 연료누출의 안전도를 또한 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명(제2발명)은, 인젝터 하우징이나 노즐보디 등에 있어서의 고압유로(연료통로)의 주변에 미세한 홈(마이크로 그루브)를 형성하는 것, 연료통로로부터 1회 누출, 그 후 압력 저하한 상태의 누출연료를 2차 밀봉하는 것에 착안한 것으로서, 고압연료의 제1연료통로를 형성함과 더불어 제1연료통로의 주변을 둘러싸는 제1밀봉면을 가진 인젝터 하우징 등의 제1보디와 이 제1밀봉면과 마주보는 제2밀봉면을 가짐과 더불어 상기 제1연료통로에 서로 통하고 상기 고압연료의 분사구멍에 상기 고압연료를 공급할 수 있게 하는 제2연료통로를 형성한 노즐보디 등의 제2보디를 가진 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조로서, 상기 제1보디의 상기 제1밀봉면 또는 상기 제2보디의 상기 제2밀봉면에 적어도 어느 한쪽에 상기 제1연료통로 또는 상기 제2연료통로 주변에 위치하여 마이크로 그루브를 형성한 것을 특징으로 하는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조이다.
상기 마이크로 그루브는 이것을 폐쇄 원형상으로 할 수 있다.
상기 마이크로 그루브는 이것을 개방 원호형상으로 함과 더불어, 상기 연료통로와는 다른 리크통로에 서로 통하는 것이 가능하게 할 수 있다.
상기 마이크로 그루브는 이것을 원형상으로 함과 더불어, 상기 연료통로와는 다른 리크통로에 서로 통하는 것이 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 연료통로 밀봉구조는 인젝터 하우징이나 노즐보디 이외에도 밀봉면을 통해서 고압연료를 확실하게 밀봉할 필요가 있는 부분에 이것을 채용할 수 있다.
본 발명(제2발명)에 의한 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조에 있어서는 인젝터 하우징 등의 제1보디나 노즐보디 등의 제2보디에서의 연료통로 주변에 미세한 홈(마이크로 그루브)을 형성했으므로, 고압측에서 1회 누출, 그 후, 압력 저하한 상태의 누출을 밀봉면에서 2차 밀봉할 수 있게 되고, 고압밀봉면 부분의 밀봉면압의 증강 여하에 관계없이, 제1연료통로 내지는 제2연료통로 부분으로부터 외부로의 연료누출을 회피하며, 연료분사밸브로서의 신뢰성을 확보할 수 있다.
게다가, 제1보디 혹은 제2보디의 밀봉면에서 마이크로 그루브를 형성한다는 것뿐인 간단한 구성이기 때문에, 기존의 인젝터 하우징 또는 노즐보디를 용이하게 가공하여 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명(제1발명)의 제1실시형태에 의한 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(30)에 있어서의 인젝터 하우징(2) 부분의 요부 확대 단면도.
도 2는 제1실시형태의 인젝터 하우징(2)의 저면도.
도 3은 본 발명(제1발명)의 제2실시형태에 의한 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(40)에 있어서의 인젝터 하우징(2) 부분의 요부 확대 단면도.
도 4는 제2실시형태의 인젝터 하우징(2)의 저면도.
도 5는 제2실시형태의 각각의 부채형상 영역(24A, 24B, 24C, 24D)에서의 인젝터 하우징(2)과 노즐보디(3) 사이의 접촉면적의 그래프.
도 6은 제2실시형태의 인젝터 하우징(2)의 제1밀봉면(24) 및 노즐보디(3)의 제2밀봉면(25)에서의 연마시의 평면도, 또는 필요한 가공량의 그래프.
도 7은 본 발명(제2발명)의 제3실시형태에 의한 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(50)에 있어서의 인젝터 하우징(2) 부분의 요부 확대 단면도.
도 8은 제3실시형태의 인젝터 하우징(2)의 저면도.
도 9는 제3실시형태의 인젝터 하우징(2)의 바닥면에서 위치와 압력과의 관계를 나타내는 그래프.
도 10은 본 발명(제2발명)의 제4실시형태에 의한 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(60)에 있어서의 인젝터 하우징(2) 부분의 요부 확대 단면도.
도 11은 제4실시형태의 인젝터 하우징(2)의 저면도.
도 12는 본 발명(제2발명)의 제5실시형태에 의한 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(70) 부분에 있어서의 인젝터 하우징(2)의 저면도.
도 13은 종래로부터의 연료분사밸브(1)의 요부 단면도.
도 14는 종래 연료분사밸브의 인젝터 하우징(2) 부분의 저면도.
본 발명(제1발명)의 제1실시형태에 의한 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(30)를 도 1 및 도 2에 근거하여 설명한다. 단, 도 13 및 도 14와 마찬가지의 부분에는 동일 부호를 붙이며, 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 연료분사밸브(1)의 연료통로 밀봉구조(30)에 있어서의 인젝터 하우징(2) 부분의 요부 확대 단면도, 도 2는 상기 인젝터 하우징(2)의 저면도로서, 연료통로 밀봉구조(30)는, 예를들면, 인젝터 하우징(2)의 바닥면[제1밀봉면(24)]에서 제1연료통로(13) 및 인젝터 하우징(2)의 바깥 가장자리(2A)[즉, 제1밀봉면(24) 및 제2밀봉면(25)의 바깥 가장자리], 또한, 한 쌍의 제1위치결정용 구멍(6)을 제외한 영역에 약간 얕은 마이크로 오목부(31)를 소정 형상 및 면적에 대칭형으로 형성하고 있다.
즉, 마이크로 오목부(31)는, 인젝터 하우징(2)의 바깥 가장자리(2A)와 스프링실(19)(제1슬립구멍)의 사이에서, 그 가장 바깥 가장자리가 제1연료통로(13), 한 쌍의 제1위치결정용 구멍(6) 및 인젝터 하우징(2)의 바깥 가장자리(2A)에 이르는 일 없이, 이들을 피해서, 스프링실(19)의 주변에 스프링실(19)의 중심(19C)과 제1연료통로(13)의 중심(13C)을 통하는 직선 X에 대해서 대칭으로 이것을 형성하고 있다.
또한, 마이크로 오목부(31)는 중심(19C)에서 직선 X에 직교하는 직선 Y와 직선 X에 의해서 4분할 된 부채형상 영역(24A, 24B, 24C 및 24D)에 각각 위치하고 중심(19C)으로부터 바깥쪽으로 방사상으로 향하여 거의 같은 면적을 가진 방사상의 오목부(31A, 31B, 31C 및 31D)로 구성되어 있다.
따라서, 제1밀봉면(24)은, 상기와 같은 거의 방사상의 마이크로 오목부(31)와, 제1밀봉면(24)에서의 마이크로 오목부(31)의 주변을 둘러싸는 마이크로 오목부(31) 이외의 압접(壓接)밀봉면(32)으로 구성되고, 압접밀봉면(32)에 제1연료통로(13) 및 한 쌍의 제1위치결정용 구멍(6)이 개구(開口)하여 위치하게 된다.
마이크로 오목부(31)의 크기는, 엔드밀 등에 의한 가공 최소한계의 깊이, 예를 들면, 0.013mm 정도의 극히 미세한 오목부로 하지만, 노즐너트(9)의 죄이는 힘 및 연료의 압력 등에 따라 설계하게 된다.
이러한 구성의 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(30)에 있어서, 노즐너트(9)에 의한 소정의 죄이는 축력으로 인젝터 하우징(2) 및 노즐보디(3)의 죄임에 의해 인젝터 하우징(2)의 제1밀봉면(24) 및 노즐보디(3)의 제2밀봉면(25)은 서로 밀접하게 고압밀봉면(26)을 형성하게 되고, 제1밀봉면(24) 및 제2밀봉면(25)에 있어서, 보다 면적이 작은 압접밀봉면(32)의 부분만이 제2밀봉면(25)에 압접하게 되므로, 종래의 것보다 밀봉면압이 증강되고, 동일한 죄이는 토크라도 제1연료통로(13) 및 제2연료통로(14) 부분의 밀봉성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 직선 X에 대해서 마이크로 오목부(31)를 대칭으로 하였기 때문에, 밀봉면압의 밸런스를 균등하게 하여, 연료누출에 대한 안전도를 향상시킬 수 있음과 더불어 엔드밀 등에 의한 프로그래밍 가공이 용이하게 되고, 단순 간단한 구성으로 연료의 고압화와 아울러 연료누출에 대처할 수 있다.
또한, 마이크로 오목부(31)에 대해서는 직선 X에 더해서 직선 Y에 대해서도 이것을 대칭형(선대칭)으로 할 수 있고, 직선 X 및 직선 Y에 직교하는 직선(스프링실(19)의 중심(19C), 즉, 인젝터 하우징(2) 내지는 노즐보디(3) 등의 보디 중심을 통하는 직선)의 주변에 이것을 대칭형(회전대칭)으로 해도 좋다.
도 3은, 본 발명(제1발명)의 제2실시형태에 의한 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(40)에 있어서의 인젝터 하우징(2) 부분의 요부 확대 단면도, 도 4는 상기 인젝터 하우징(2)의 저면도로서, 연료통로 밀봉구조(40)는 연료통로 밀봉구조(30)(도 2)에서보다 더욱 대칭성이 향상된 마이크로 오목부(41)를 인젝터 하우징(2)의 제1밀봉면(24)(바닥면)에 형성하고 있음과 더불어, 한 쌍의 제1위치결정용 구멍(6)에 더해서, 제1위치결정용 구멍(6)과 동일한 직경을 가진 추가구멍(6A)을 제1연료통로(13)의 반대쪽에 형성하고 있다.
즉, 마이크로 오목부(41)는, 상기 직선 X에 대해서 대칭형이고, 부채형상 영역(24A, 24B, 24C 및 24D)에 있어서 각각 거의 같은 면적을 가진 부채형상 오목부(41A, 41B, 41C 및 41D)로 구성되어 있다.
또한, 추가구멍(6A)은 제1연료통로(13)와는 반대쪽의 직선 X 상에 있고, 다른 한 쌍의 제1위치결정용 구멍(6)의 중간위치에 위치하고 있다.
또한, 추가구멍(6A)의 위치 및 크기는, 마이크로 오목부(41) 및 그 부채형상 오목부(41A, 41B, 41C 및 41D)의 위치 내지 형상 및 크기에 맞추어서, 마이크로 오목부(41)의 형상이 직선 X 및 직선 Y에 대해서 모두 대칭형이라도 좋고, 바람직하게는, 부채형상 영역(24A, 24B, 24C 및 24D)에 있어서 각각 균등한 면적을 가진 것이라면, 이것을 임의로 설계할 수 있다.
물론, 마이크로 오목부(41)는 마이크로 오목부(31)의 경우와 마찬가지로 직선 X에 더해서 직선 Y에 대해서도 이것을 대칭형(선대칭)으로 할 수 있고, 직선 X 및 직선 Y에 직교하는 직선[스프링실(19)의 중심(19C), 즉, 인젝터 하우징(2) 내지 노즐보디(3) 등의 보디의 중심을 통하는 직선]의 주변에 이것을 대칭형(회전대칭)으로 해도 좋다.
따라서, 제1밀봉면(24)은, 상기와 같은 거의 원형 혹은 타원형의 마이크로 오목부(41)와, 제1밀봉면(24)에서의 마이크로 오목부(41)의 주변을 둘러싸는 마이크로 오목부(41) 이외의 압접밀봉면(42)으로 구성되고, 압접밀봉면(42)에 제1연료통로(13) 및 추가구멍(6A)이 위치하며, 마이크로 오목부(41) 내에 다른 한 쌍의 제1위치결정용 구멍(6)이 위치하게 된다.
이러한 구성의 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(40)에 있어서, 도 1 및 도 2에 나타난 연료통로 밀봉구조(30)와 마찬가지로 노즐너트(9)에 의한 소정의 죄이는 축력으로서의 인젝터 하우징(2) 및 노즐보디(3)의 죄임에 의해서 인젝터 하우징(2)의 제1밀봉면(24) 및 노즐보디(3)의 제2밀봉면(25)은 서로 밀접하여 고압밀봉면(26)을 형성하게 되지만, 제1밀봉면(24) 및 제2밀봉면(25)에 있어서 보다 면적이 작은 압접밀봉면(42)의 부분만이 제2밀봉면(25)에 압접하게 되므로, 종래의 것보다 밀봉면압이 증강되고, 동일한 죄이는 토크라도 제1연료통로(13) 및 제2연료통로(14) 부분의 밀봉성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 직선 X에 대해서 마이크로 오목부(41)를 대칭으로 함과 더불어, 직선 Y에 대해서도 마이크로 오목부(41)를 대칭에 가까운 형상으로 하므로, 밀봉면압의 밸런스를 제1밀봉면(24)에서 더욱 균등하게 하고, 연료누출에 대한 안전도를 향상시킬 수 있음과 더불어 엔드밀에 의한 프로그래밍 가공이 용이하게 되며, 단순하고 간단한 구성으로서 연료의 고압화와 함께 연료누출에 대처할 수 있다.
도 5는, 각각의 부채형상 영역(24A, 24B, 24C, 24D)에서의 인젝터 하우징(2)과 노즐보디(3) 사이의 접촉면적의 그래프, 도 6은 상기 인젝터 하우징(2)의 제1밀봉면(24) 및 노즐보디(3)의 제2밀봉면(25)에서의 연마시의 평면도, 혹은 필요한 가공량의 그래프이다.
도 5에 나타난 바와 같이, 추가구멍(6A)이 없는 경우(점선)에는 추가구멍(6A)이 있는 경우(실선)에 비해서, 부채형상 영역 24A, 24B보다 부채형상 영역 24C, 24D 쪽이 접촉면적이 커지게 된다.
따라서, 추가구멍(6A)을 형성한 쪽이, 보다 균일한 밀봉면압을 얻을 수 있다.
또한, 도 6에 나타난 바와 같이, 추가구멍(6A)이 없는 경우(점선)에는 추가구멍(6A)이 있는 경우(실선)에 비해서 부채형상 영역 24C, 24D보다 부채형상 영역 24A, 24B 쪽 연마시의 평면도를 떨어뜨려 상기 접촉면적을 감소시킬 필요가 있고, 추가구멍(6A)이 있는 경우(실선)의 쪽이 밀봉면(24, 25)에서의 가공량을 일정화하여, 평균 높이를 거의 일정하게 할 수 있다.
따라서, 추가구멍(6A)을 형성한 쪽이, 가공처리를 보다 균일화할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 본 발명에 있어서의 마이크로 오목부 31(도 2) 및 마이크로 오목부 41(도 4)은, 노즐보디(3)의 상면 쪽[제2밀봉면(25)]에 이것을 형성할 수 있다.
또한, 마이크로 오목부 31 및 마이크로 오목부 41은, 노즐보디(3) 등 연료분사노즐과 접합하는 보디를 가진 제품은 물론, 제1연료통로(13) 및 제2연료통로(14)와 같이 서로 연결되어 통하는 고압연료통로를 접합하는 부분, 더욱이 고압연료를 밀봉하기 위한 일반적인 재료 및 열처리를 실시한 부품으로 채용가능하다.
이상과 같이 본 발명(제1발명)에 의하면, 인젝터 하우징 혹은 노즐보디의 밀봉면에 양 부재의 접촉을 중심 쪽에 있어서 회피하는 마이크로 오목부를 형성한 것이므로, 밀봉면압을 증강할 수 있게 하고, 연료누출에 대한 안전도를 향상시킬 수 있다.
이어서, 본 발명(제2발명)의 제3실시형태에 의한 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(50)를 도 7 내지 도 9에 근거하여 설명한다.
도 7은 연료분사밸브(1)의 연료통로 밀봉구조(50)에 있어서의 인젝터 하우징(2) 부분의 요부 확대 단면도, 도 8은 상기 인젝터 하우징(2)의 저면도로서, 연로통로 밀봉구조(50)는, 예를 들면, 인젝터 하우징(2)의 바닥면[제1밀봉면(24)]에서 제1연료통로(13)의 주변에 위치하고, 이것을 둘러싸도록, 폐쇄 원형상의 마이크로 그루브(51)를 형성하고 있다.
마이크로 그루브(51)는 인젝터 하우징(2)의 외주면과 스프링실(19)(제1슬립구멍)의 사이에서, 그 최외부가 인젝터 하우징(2)의 외주면과 제1연료통로(13)의 중간에 위치하고, 또한, 제1연료통로(13)로부터 같은 간격을 유지하도록, 즉, 제1연료통로(13)와 동심원으로 그 원주위치를 규정하며, 제1연료통로(13)에서의 고압연료의 압력이 균등하게 마이크로 그루브(51) 방향으로 작용하도록 이것을 형성한다.
마이크로 그루브(51)의 크기는, 엔드밀 등에 의한 가로 최소한계의 깊이 및 폭이, 예를 들면, 0.013mm 정도의 극히 미세한 홈이지만, 노즐너트(9)의 죄이는 힘 및 연료의 압력 등에 따라서 설계하는 것이다.
이러한 구성의 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(50)에 있어서, 제1연료통로(13) 내지는 제2연료통로(14)로부터 고압연료의 누출을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
즉, 도 9는 인젝터 하우징(2)의 바닥면에서의 위치와 압력의 관계를 나타내는 그래프로서, 제1연료통로(13)의 원주위치 P0에서 연료압력(실선)이 만일, 밀봉면압(점선)보다 커서, 그 외주방향으로 연료누출이 발생했다고 하더라도, 마이브로 그루브(51)의 내측 원주부의 위치 P1에서 누출연료의 압력강하에 의해서 밀봉면압이 연료압력보다 크게 되고, 또한, 마이크로 그루브(51)의 외측 원주부의 위치 P2에서 밀봉면압을 연료압력보다 크게 유지하여 2차 밀봉이 가능하고, 인젝터 하우징(2)의 원주방향, 연료분사밸브(1)의 외부로의 연료누출을 막을 수 있다.
도 10은 본 발명(제2발명)의 제4실시형태에 의한 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(60)에 있어서의 인젝터 하우징(2) 부분의 요부 확대 단면도, 도 11은 상기 인젝터 하우징(2)의 저면도로서, 연료통로 밀봉구조(60)는, 예를 들면, 인젝터 하우징(2)의 바닥면[제1밀봉면(24)]에서 제1연료통로(13)의 주변에 위치하고, 이것을 둘러싸도록 개방 원호형상의 마이크로 그루브(61)를 형성하고 있음과 더불어, 이 마이크로 그루브(61)의 양쪽 끝 부분을 저압측의 스프링실(19)(제1슬립구멍)에 서로 통할 수 있게 되어 있다.
마이크로 그루브(61)의 원호의 형상은 임의이지만, 특히, 그 최외부가 인젝터 하우징(2)의 외주면과 제1연료통로(13)의 중간에 위치하고, 인젝터 하우징(2)의 반경 방향에 대해서 대칭의 형상으로 이것을 형성한다.
마이크로 그루브 61의 크기는, 마이크로 그루브 51(도 7, 도 8)과 마찬가지로, 예를 들면, 가공 최소한계의 깊이 및 폭으로 한다.
이런한 구성의 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(60)에 있어서, 제1연료통로(13)로부터 마이크로 그루브(61) 쪽으로 누출한 연료는 저압측의 리크통로인 스프링실(19)과 또한 연료환류로(16)로부터 연료탱크(10)에 환류할 수 있게 한다.
따라서, 누출연료를 연료환류로(16) 쪽에 되돌려서 연료분사밸브(1)의 외측, 즉, 엔진의 외측으로의 누출을 방지하여, 이상한 냄새 및 화재 등을 방지할 수 있다. 또한, 연료환류로(16) 쪽에서 누출한 연료의 양은 극히 미량이고, 제품의 성능에 영향을 주는 일은 없다.
도 12는 본 발명(제2발명)의 제5실시형태에 의한 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(70) 부분에 있어서의 인젝터 하우징(2)의 저면도로서, 연료통로 밀봉구조(70)는, 예를 들면, 인젝터 하우징(20)의 바닥면[제1밀봉면(24)]에서 마이크로 그루브(71)를 형성하고 있다.
이 마이크로 그루브(71)는 연료통로 밀봉구조 50에 있어서와 마찬가지의 원형상의 마이크로 그루브(51)와, 마이크로 그루브(51)를 스프링실(19)(리크통로)과 서로 통하는 연결통로 홈(72)으로 이것을 구성한다.
이러한 구성의 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조(70)에 있어서, 마이크로 그루브 71은, 도 8 및 도 9에 나타난 바와 같이, 마이크로 그루브 51과 마찬가지의 작용과 더불어, 연결통로 홈(72)에 의해서 누출연료를 스프링실(19) 쪽으로 배출할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 본 발명에서의 마이크로 그루브[51(도 8), 61(도 10), 71(도 12)]는 노즐보디(3)의 상면 쪽[제2밀봉면(25)]에 이것을 형성할 수 있다.
또한, 이 마이크로 그루브(51, 61, 71)는 노즐보디(3) 등, 연료분사노즐과 접합하는 보디를 가진 제품은 물론, 제1연료통로(13) 및 제2연료통로(14)와 같은, 서로 연결되어 통하는 고압연료통로를 접합하는 부분, 더욱이 고압연료를 밀봉하기 위한 일반적인 재료 및 열처리를 한 부분에 채용할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명(제2발명)에 의하면, 마이크로 그루브를 밀봉면에 형성함으로써, 연료의 압력을 단계적으로 저하시켜 2차 밀봉을 가능하게 하고, 밀봉면압을 같게 하여도 고압연료의 누출을 보다 확실하게 방지하여, 안전도를 향상시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 중심부에 저압의 스프링실을 형성하고, 상기 스프링실의 외주 측에는 고압연료의 제1연료통로를 형성함과 더불어, 상기 제1연료통로의 주변을 둘러싸는 제1밀봉면을 가진 제1보디와, 상기 제1밀봉면과 마주보는 제2밀봉면을 가짐과 더불어, 상기 제1연료통로와 서로 통하여 상기 고압연료의 분사구멍에 상기 고압연료를 공급할 수 있게 하는 제2연료통로를 형성하고 있는 제2보디를 가진 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조에 있어서,
    상기 제1보디의 상기 제1밀봉면 또는 상기 제2보디의 상기 제2밀봉면 중의 적어도 어느 한쪽에서, 상기 제1연료통로 및 상기 제2연료통로와, 상기 제1보디 및 상기 제2보디의 각각의 바깥 가장자리를 피해서 상기 스프링실과 서로 통하고 약간 얕은 마이크로 오목부를 소정 면적에 걸쳐서 형성하고,
    상기 연료통로에 면(面)하는 상기 밀봉면에서, 상기 스프링실의 중심과 상기 연료통로의 중심을 잇는 제1직선 X와, 상기 스프링실의 중심에서 상기 제1직선 X에 직교하는 제2직선 Y에 의해 분할되고 상기 마이크로 오목부의 주변을 둘러싸는, 상기 마이크로 오목부 이외의 압접(壓接)밀봉면을, 상기 스프링실의 중심에 대하여 대칭이 되도록 형성하며,
    상기 제1직선 X와 상기 제2직선 Y 중의 어느 하나에 의해서 상기 스프링실의 중심에 대하여 서로 반대쪽에 위치하고 두 개로 분할되는, 상기 마이크로 오목부 이외의 상기 압접밀봉면을, 상기 제1직선 X와 상기 제2직선 Y 중의 어느 하나를 사이에 두고 각각 같은 면적을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 오목부는 상기 보디의 중심을 통과하는 직선에 대해서 대칭형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1보디 및 상기 제2보디를 위치결정용 구멍에 삽입한 위치결정핀에 의해 서로의 위치를 결정하도록 함과 더불어, 상기 위치결정용 구멍에 상당하는 직경을 가진 추가구멍을 상기 밀봉면에 형성함으로써 상기 마이크로 오목부를 대칭형으로 한 것을 특징으로 하는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조.
  4. 제3항에 있어서, 상기 추가구멍을 상기 연료통로의 반대쪽에 형성하여, 서로 직교하는 직선 중의 적어도 어느 한쪽에 대해서 상기 마이크로 오목부의 형상을 대칭으로 하는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조.
  5. 고압연료의 제1연료통로를 형성함과 더불어, 상기 제1연료통로의 주변을 둘러싸는 제1밀봉면을 가진 제1보디와, 상기 제1밀봉면과 마주보는 제2밀봉면을 가짐과 더불어, 상기 제1연료통로와 서로 통하여 상기 고압연료의 분사구멍에 상기 고압연료를 공급할 수 있게 하는 제2연료통로를 형성하고 있는 제2보디를 가진 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조에 있어서,
    상기 제1보디의 상기 제1밀봉면과 상기 제2보디의 상기 제2밀봉면 중의 적어도 어느 한쪽에 상기 제1연료통로 혹은 상기 제2연료통로의 주변에 위치하여 마이크로 그루브를 형성한 것을 특징으로 하는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조.
  6. 제5항에 있어서, 상기 마이크로 그루브는 폐쇄 원형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조.
  7. 제5항에 있어서, 상기 마이크로 그루브는 개방 원호형상으로 되어 있고, 상기 연료통로와는 다른 리크통로와 서로 통할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조.
  8. 제5항에 있어서, 상기 마이크로 그루브는 원형상으로 되어 있고, 상기 연료통로와는 다른 리크통로와 서로 통할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조.
  9. 고압연료의 제1연료통로를 형성함과 더불어, 상기 제1연료통로의 주변을 둘러싸는 제1밀봉면을 가진 제1보디와, 상기 제1밀봉면과 마주보는 제2밀봉면을 가짐과 더불어, 상기 제1연료통로와 서로 통하여 상기 고압연료의 분사구멍에 상기 고압연료를 공급할 수 있게 하는 제2연료통로를 형성하고 있는 제2보디를 가진 연료통로 밀봉구조를 구비한 연료분사밸브에 있어서,
    상기 제1보디의 상기 제1밀봉면과 상기 제2보디의 상기 제2밀봉면 중의 적어도 어느 한쪽에 있어서, 상기 제1연료통로 및 상기 제2연료통로와, 상기 제1보디 및 상기 제2보디의 각각의 바깥 가장자리를 피해서 약간 얕은 마이크로 오목부를 소정 면적에 걸쳐서 형성한 것을 특징으로 하는 연료통로 밀봉구조를 구비한 연료분사밸브.
  10. 제9항에 있어서, 상기 마이크로 오목부는 상기 보디의 중심을 통과하는 직선에 대해서 대칭형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 연료통로 밀봉구조를 구비한 연료분사밸브.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1보디 및 상기 제2보디를 위치결정용 구멍에 삽입한 위치결정핀에 의해 서로의 위치를 결정하도록 함과 더불어, 상기 위치결정용 구멍에 상당하는 직경을 가진 추가구멍을 상기 밀봉면에 형성함으로써, 상기 마이크로 오목부를 대칭형으로 한 것을 특징으로 하는 연료통로 밀봉구조를 구비한 연료분사밸브.
  12. 제11항에 있어서, 상기 추가구멍을 상기 연료통로의 반대쪽에 형성하여, 서로 직교하는 직선 중의 적어도 어느 한쪽에 대해서 상기 마이크로 오목부의 형상을 대칭으로 하는 것을 특징으로 하는 연료통로 밀봉구조를 구비한 연료분사밸브.
  13. 고압연료의 제1연료통로를 형성함과 더불어, 상기 제1연료통로의 주변을 둘러싸는 제1밀봉면을 가진 제1보디와, 상기 제1밀봉면과 마주보는 제2밀봉면을 가짐과 더불어, 상기 제1연료통로와 서로 통하여 상기 고압연료의 분사구멍에 상기 고압연료를 공급할 수 있게 하는 제2연료통로를 형성하고 있는 제2보디를 가진 연료분사밸브의 연료통로 밀봉구조에 있어서,
    상기 제1보디의 상기 제1밀봉면과 상기 제2보디의 상기 제2밀봉면 중의 적어도 어느 한쪽에 상기 제1연료통로 혹은 상기 제2연료통로의 주변에 위치하여 마이크로 그루브를 형성한 것을 특징으로 하는 연료통로 밀봉구조를 구비한 연료분사밸브.
  14. 제13항에 있어서, 상기 마이크로 그루브는 폐쇄 원형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 연료통로 밀봉구조를 구비한 연료분사밸브.
  15. 제13항에 있어서, 상기 마이크로 그루브는 개방 원호형상으로 되어 있고, 상기 연료통로와는 다른 리크통로와 서로 통할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 연료통로 밀봉구조를 구비한 연료분사밸브.
  16. 제13항에 있어서, 상기 마이크로 그루브는 원형상으로 되어 있고, 상기 연료통로와는 다른 리크통로와 서로 통할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 연료통로 밀봉구조를 구비한 연료분사밸브.
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