KR100693597B1 - 연료 분사 밸브 - Google Patents

Abstract

경사 분사용의 연료 분사 밸브에 있어서, 원추 유로와 분사구 사이에 원추 유로와 동축의 원통면을 갖는 중간 유로를 형성하고, 분사구가 밸브 시트면의 원추면과 중간 유로의 원통면에 접속하고, 연료 흐름의 웅덩이 발생을 억제하여 카본 디포지트의 부착을 적게 하였다. 중간 유로의 원통면의 하류측 단부에, 연료 흐름의 방향으로 점차 직경이 작아지는 끝이 가는 원추면을 형성하고, 분사구의 직경이 작은 경우에 대응한다. 원추면의 원추 정각(頂角)은 밸브 시트면의 원추 정각보다도 작게 한다.

연료 분사 밸브

Description

연료 분사 밸브{FUEL INJECTION VALVE}

본 발명은 연료 분사 밸브에 관한 것이며, 특히 연료 분사구가 축심에 대해 경사한 내연 기관용의 연료 분사 밸브에 관한 것이다.

본 발명의 관련되는 종래의 연료 분사 밸브는, 밸브 시트와 밸브 시트에 정렬하여 계합 이탈의 가능한 밸브체와, 밸브체를 작동시키는 작동 장치를 구비하고 있다. 밸브 시트는, 연료 흐름의 방향을 따라 점차로 직경이 작아지는 원추면을 갖는 원추 유로를 형성하는 밸브 시트면과, 원추 유로의 하류측에서 연통하며 원통면을 갖는 분사구를 갖고 있다. 밸브체는 거의 원추형의 선단을 가지며, 밸브 시트면에 대해 이접(離接)하여 분사구에의 연료의 공급을 제어하도록 한다. 분사구는 스월러(선회체)에 의한 연료 선회의 에너지를 연료의 안개화(霧化)에 효과적으로 이용하기 위해, 원추 유로의 축심에 대해 경사시키고 있다.(예를 들면 특개평10-184496호 공보 참조)

그러나, 이와 같이 중심축심에 대해 경사한 분사구를 갖는 연료 분사 밸브에서는, 원추면과 원통면 사이에 형성되는 각도가, 분사구가 경사한 측에서는 작아져 그 부분의 각이 보다 날카롭게 되고, 또한 반대측에서는 이 각도가 크게 된다. 따라서, 원추면을 따라 흘러 온 연료는 이 날카로운 각의 하류측에서 유속이 작아져 웅덩이가 발생하고, 이 웅덩이부에 대응하는 연료 유로 벽면에 연료중의 카본 디포지트가 부착하는 원인으로 되어 있다. 특히 연료 분사 밸브의 중심축에 대한 분사구의 경사각도가 큰 때에 웅덩이가 발생하기 쉬워진다.

따라서, 본 발명의 목적은 카본 디포지트가 적은 연료 분사 밸브를 얻는 것이다.

이 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 연료 분사 밸브는, 연료 흐름의 방향에 따라 점차로 직경이 작아지는 원추면을 갖는 원추 유로를 형성하는 밸브 시트면 및 상기 원추 유로의 하류측에서 연통하여, 상기 원추 유로의 축심에 대해 경사한 축심을 갖는 원통면을 갖고 분사구를 갖는 밸브 시트와, 거의 원추형의 선단을 가지며, 상기 밸브 시트면에 접촉부에서 이접하여 상기 분사구에의 연료의 공급을 제어하는 밸브체와, 상기 밸브체를 작동시키는 작동 장치를 구비한 연료 분사 밸브로서, 상기 원추 유로와 상기 분사구 사이에 상기 원추 유로와 동축의 원통면을 갖는 중간 유로를 구비하고, 상기 분사구는 상기 원통면의 일부가 상기 원추 유로의 상기 원추면에 접속되고, 상기 원통면의 다른 일부가 상기 중간 유로의 상기 원통면에 접속되어 있고, 이로써 연료 흐름의 웅덩이 발생을 억제한 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브이다.

도 1은 본 발명에 의한 연료 분사 밸브의 종단면도.

도 2는 본 발명의 연료 분사 밸브의 한 실시의 형태에 의한 밸브체와 밸브 시트 사이의 연료 유로를 도시한 확대도.

도 3은 본 발명의 연료 분사 밸브의 다른 실시의 형태에 의한 연료 유로를 도시한 확대도.

도 4는 도 3의 연료 분사 밸브의 구조를 설명하기 위한 확대도.

도 5는 도 3 및 도 4의 연료 분사 밸브의 분사구의 직경이 작은 경우의 연료 유로를 도시한 확대도.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 연료 분사 밸브(1)는 솔레노이드 장치(2)를 구비하고 있고, 솔레노이드 장치(2)는 자기 회로의 요크 부분이기도 하는 하우징(3)과, 자기 회로의 고정 철심 부분인 코어(4)와, 코일(5)과, 하우징(3)의 홀더 부분(14)에 의해 활주 가능하게 지지된 가동 철심 부분인 아마추어(6)와, 아마추어(6)를 가세하는 스프링(13)을 구비하고 있다. 이와 같은 솔레노이드 장치(2)에는 밸브 장치(7)가 연결되어 있어 밸브 장치(7)의 개폐 동작을 시키기 때문에, 솔레노이드 장치(2)는 작동 장치이다. 밸브 장치(7)는 아마추어(6)에 연결된 밸브체(8)와, 하우징(3)에 홀더 부분(14)을 통하여 연결된 밸브 본체(9)와, 밸브 본체(9) 내에 마련되어 연료 흐름에 선회 운동을 주는 스월러(10)와, 밸브체(8)가 이접하여 분사구(15)를 개폐하고, 연료의 흐름을 제어하는 밸브 시트(11)와, 밸브체(8)의 이동을 제한하는 스토퍼(12)를 구비하고 있다.

연료 분사 밸브의 코일(5)에 전류가 통전되면, 아마추어(6), 코어(4), 하우징(요크)(3)으로 구성되는 자기 회로에 자속이 발생하고, 아마추어(6)는 코어(4)측 으로 흡인되고, 아마추어(6)와 일체 구조인 밸브체(8)가 밸브 시트(11)의 밸브 시트면으로부터 떨어져 그 사이에 간극이 형성된다. 그러면, 고압의 연료(압력 3MPa)가 분사구(15)로부터 엔진 실린더(도시 생략) 내로 분사되고 수 밀리초 후에는 연소하게 된다. 이때 분사구(15)로부터 분사된 연료는 밸브 시트(11)의 상류측에 마련되어 있는 스월러(10)에 의해 선회 운동 에너지가 주어지고, 분사구(15) 내에서 나선 형상의 흐름으로 되고, 엔진 실린더 내에 원추 형상의 스프레이로 되어 분사된다. 코일(5) 전류의 통전을 정지하면, 자기 회로중의 자속이 감소하여 밸브체(8)를 폐쇄 방향으로 누르고 있는 압축 스프링(13)에 의해 밸브체(8)와 밸브 시트(11) 사이의 간극은 닫히고, 연료 분사가 종료된다. 밸브체(8)는 밸브 본체(9) 내에서 활주하고, 개방 상태에서는 밸브체(8)의 플랜지(8a)가 스토퍼(12)에 맞닿아 정지한다.

도 2는 도 1의 연료 분사 밸브의 밸브체와 밸브 시트 사이의 연료 유로를 도시한 확대도이고, 밸브체(8)가 밸브 시트(11)로부터 떨어진 개방 위치에 있는 상태를 나타내고 있다. 밸브 시트(11)에는 연료의 흐름 방향을 따라 점차로 직경이 작아지는 원추면을 갖는 원추 유로(16)를 형성하는 밸브 시트면(17)이 마련되어 있고, 원추 유로(16)의 하류측에서 연통하고 있는 분사구(15)는, 원추 유로(16)의 축심(18)에 대해 경사한 축심(19)을 갖는 원통면(20)을 갖고 있다. 또한 밸브체(8)는, 거의 원추형의 선단을 가지며, 밸브 시트면(17)에 이접하고 분사구(15)에의 연료의 공급을 제어한다.

밸브 시트(11)는 또한, 원추 유로(16)와 분사구(15) 사이에 원추 유로(16)와 동축의 원통면(21)을 갖는 중간 유로(22)를 구비하고 있다(즉, 중간 유로(22)의 축심은 원추 유로(16)의 축심(18)과 일치하고 있다). 중간 유로(22)의 직경은 분사구(15)의 직경과 거의 동등하기 때문에, 원추 유로(16)와 분사구(15) 사이에 부분적으로 밖에 나타나 있지 않고, 분사구(15)는 그 원통면(20)의 일부(밸브 시트면(17)에 대해 각도의 변화가 작은 측)가 원추 유로(16)의 원추면인 밸브 시트면(17)에 접속되고, 원통면(20)의 다른 일부(밸브 시트면(17)에 대해 각도의 변화가 큰 측)가 중간 유로(22)의 원통면(21)에 접속되어 있다. 따라서, 밸브 시트면(17)과 분사구(15)의 원통면(20) 사이의 각도 변화가 큰 부분이 깎여 떨어진 형상으로 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 이 부분에서의 연료의 흐름을 원활하게 하여 로스를 감소시키고, 웅덩이의 발생이 억제되어 있기 때문에, 도시한 바와 같이 카본 디포지트(23)의 부착이 적다. 분사구(15)의 상류측의 주연(周緣)은 일부가 중간 유로(22)에 접속되고, 다른 일부는 밸브 시트면(17)에 접속되어 있기 때문에, 분사구(15)의 상류측의 모든 주연이 중간 유로(22)에 접속되어 있고 유로가 굴곡하고 있는 경우에 비하여 연료 흐름 방향의 변화 부분의 수가 적어지고, 흐름의 로스가 적다. 또한, 중간 유로(22)의 효과는 경사 분사를 위한 분사로의 경사각이 예를 들면 3O°이상으로 큰 경우에 특히 유효하다.

도 3은 본 발명의 연료 분사 밸브의 다른 실시의 형태에 의한 연료 유로를 도시한 확대도이고, 이 연료 분사 밸브에 있어서는, 도 4에 잘 나타나 있는 바와 같이, 중간 유로(24)는 원통면(21)과, 원통면(21)의 하류측 단부에 접속되고 연료 흐름의 방향을 따라 점차로 직경이 작아지는 끝이 가는 원추면(25)을 갖고 있고, 이 원추면(25)에는, 앞서 설명한 분사구(15)의 원통면(20)의 상단 주연의 일부가 접속되어 있다. 중간 유로(24)의 원추면(25)의 정각(頂角)(B)은, 밸브 시트면(17)의 원추면의 정각(A)보다도 작게 하고 있다(B<A). 이와 같이, 분사구(15)의 상단은, 원추 유로(16)의 원추면인 밸브 시트면(17)과, 중간 유로(24)의 원통면(21)과, 중간 유로(24)의 원추면(25)에 접속되고, 밸브 시트면(17)과 분사구(15) 사이에는 각도 변화의 큰 부분이 없는 형상으로 되어 있다. 이 때문에, 유로 벽면상에 부착하는 카본 디포지트(23)는 부착하기 어렵고 , 부착하여도 근소하다.

이와 같은 연료 분사 밸브는, 도 2의 연료 분사 밸브에 대해 분사구(15)의 내경이 작고, 원통 유로인 중간 유로(24)의 하단부가, 도 5에 도시한 바와 같이 분사구(15)의 원통면(20)을 도려내어 가공 잔여로서 오목부(26)를 형성시켜 버리는 것을 막을 수 있다.

본 발명의 연료 분사 밸브를 내연 기관에 사용함에 의한 효과는, 연료 분사 밸브의 부착 방향에 대해 분사 방향을 크게 경사시킨 경우에도, 카본 디포지트에 의한 분사 연료량의 저하 및 분사 연료의 미립자화의 악화가 억제되기 때문에 엔진의 장시간 사용 후에 있어서도 제조 초기 엔진 성능을 유지하는 것이 가능해진다.

Claims (3)

1. 연료의 흐름 방향을 따라 점차로 직경이 작아지는 원추 유로를 형성하는 원추형의 밸브 시트면 및 상기 원추 유로의 하류측에서 연통하고, 상기 원추 유로의 축심에 대해 경사진 축심을 갖는 원통면을 갖는 분사구를 구비하는 밸브 시트와,

   거의 원추형의 선단을 가지며, 상기 밸브 시트면에 접촉부에서 이접하여 상기 분사구에의 연료의 공급을 제어하는 밸브체와,

   상기 밸브체를 작동시키는 작동 장치를 구비한 연료 분사 밸브에 있어서,

   상기 원추 유로와 상기 분사구와의 사이에 상기 원추 유로와 동축의 원통면을 갖는 중간 유로를 구비하고,

   상기 분사구의 상기 원통면은, 일부가 상기 원추형의 상기 밸브 시트면에 접속되고, 다른 일부가 상기 중간유로의 상기 원통면에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 중간 유로는, 상기 원통면의 하류측 단부에 접속되고, 연료 흐름의 방향을 따라 점차로 직경이 작아지는 끝이 가는 원추면을 가지며, 상기 분사구의 상기 원통면의 또한 다른 일부가 상기 중간 유로의 상기 끝이 가는 원추면에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 중간 유로의 상기 원추면의 원추 정각은, 상기 밸브 시트면의 원추 정각보다도 작은 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.

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