KR100880766B1 - 필터를 포함하는 내연 기관의 연료 분사기용 밸브 그룹 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료 입구 포트(14)의 하류에 그리고 분무 개부(14)의 상류에, 분사기 바디(10)의 팁 부분(12) 내부에 제공된 필터(30)를 포함하는 연료 분사기를 개시한다. 이 필터(30)는 필터가 상기 팁 부분 내부에 가압 끼워맞춤되도록 상기 팁 부분(12)의 내부면에 대항해서 가압 끼워맞춤되는 크기의 외경을 갖는 기부 부분(32)을 갖는 중공의 원뿔대 형태이다. 상기 원뿔대의 최상부 또는 상부 부분은 핀틀(16)이 통과하는 개구(34)에서 종결되며, 상기 개구는 상기 핀틀(16)에 대해 폐쇄 슬라이딩 끼워맞춤되는 크기의 내경을 갖는다.

Description

필터를 포함하는 내연 기관의 연료 분사기용 밸브 그룹{A VALVE GROUP FOR A FUEL INJECTOR OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING A FILTER}

도 1은 본 발명의 실시예를 형성하는 연료 분사기의 횡단면도이며;

도 2는 도 1의 필터의 사시도이고;

도 3은 도 2의 필터의 상부 영역의 횡단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 분사기 바디 12 : 팁 부분

14 : 분무 개구 16 : 핀틀

18 : 외부 헤드 부분 22 : 전자기 액츄에이터

30 : 필터 32 : 기부 영역

34 : 개구 36 : 필터 물질

본 발명은 내연 기관용 연료 분사기에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 연료 유입구와 연료 분사기의 내부 밸브 수단 사이에 연료 분사기의 내부에 배치되는 필터에 관한 것이다.

연료 분사기의 연료 유입구에 연료가 유입되기 전에 연료를 여과하도록 배치된 외부 필터 수단을 갖춘 연료 분사기를 제공하는 것이 공지되어 있다. 이러한 필터는 연료 내의 분진 물질(particulate material)이 연료 분사기에 유입되는 것을 방지할 수 있지만, 연료 분사기를 제조하고 조립하는데 이용되는 공정(processes)으로 인해 또는 그 사용법으로 인해 연료 분사기의 내부적으로 발생할 수 있는 분진 물질에 의한 손상 또는 봉쇄로부터 연료 분사기의 밸브 수단들을 보호하는 것을 불가능하다.

따라서, 연료 유입구의 하류와 연료 분사기의 밸브 수단 상류에 연료 분사기 내부에 필터 수단을 제공하는 것이 바람직하다.

그러나, 내부 필터는, 필터의 제공을 위한 연료 분사기 바디 내부의 제한된 이용가능한 공간으로 인해, 그리고 연료 분사기의 부재 특히 핀틀(pintle)에 의해 방해됨으로써 또는 연료 분사기에 의한 연료의 유동을 과도하게 방해함으로써 필터가 연료 분사기의 정상 작동에 영향을 미치지 않아야 한다는 조건으로 인해 성공적으로 사용되지 못 하였다.

본 발명은 내연 기관의 연료 분사기용 내부 필터를 제공하는데, 상기 필터는 상기 연료 분사기의 팁 부분의 내부면에 대항해서 가압 끼워맞춤(press fit)되는 크기의 외경(outer diameter)을 갖는 기부(base)를 포함하며 상기 연료 분사기의 핀틀이 근접 연속형 간극(close running clearance)에 의해 통과되는 감소된 직경의 개구에서 종결되는 중공(hollow) 원뿔대 형상의 바디(body)를 포함하며, 필터 바디의 하나 이상의 측면 영역이 필터 물질로 형성되어 있다.

본 발명의 제 2 양상에 따르면, 내연 기관의 연료 분사기용 밸브 그룹이 제공되는데, 상기 밸브 그룹은 내부 공간을 갖는 바디를 포함하며, 상기 내부 공간이 상기 바디의 말단부에 제공되는 출구 개구 및 연료 유입구와 소통되며, 상기 출구 개구에 또는 상기 출구 개구와 인접하게 밸브 시트(valve seat)가 제공되며, 상기 바디의 내부 공간 내부에 핀틀이 연장되고, 상기 핀틀이 상기 밸브 시트와 맞물림 결합되는 헤드(head)를 구비하며, 상기 핀틀이, 상기 헤드가 상기 밸브 시트와 맞물리는 제 1 위치와 상기 헤드가 상기 밸브 시트로부터 이격되는 제 2 위치 사이에서 축방향으로 이동가능하고, 상기 연료 유입구의 하류에 그리고 상기 밸브 시트의 상류에서 상기 밸브 그룹의 상기 바디의 내부 공간 내부에 필터가 배치되며, 상기 필터는 상기 연료 분사기의 팁 부분의 내부면에 대항해서 가압 끼워맞춤되는 크기의 외경을 갖는 기부를 포함하며 상기 연료 분사기의 핀틀이 근접 연속형 간극에 의해 통과되는 감소된 직경의 개구에서 종결되는 중공 원뿔대 형상의 바디를 포함하며, 필터 바디의 하나 이상의 측면 영역이 필터 물질로 형성되어 있다.

이러한 밸브 그룹은 주로 내연 기관의 연료 분사기로서 사용하기 위한 것이지만, 분사되는 액체로부터 임의의 분진 오염물질을 제거하는 것이 중요한 의료 분야와 같이, 액체를 분사시키는 것이 필요한 다양한 다른 분야에 적용가능할 수 있다.

본 발명의 제 3 양상에 따르면, 내연기관용 연료 분사기가 제공되는데, 상기 연료 분사기는, 밸브 시트를 구비하고 분무 개구를 형성하는 팁 부분과 연료 유입구를 구비하는 분사기 바디와; 상기 팁 부분 내부로 연장하는 핀틀로서, 상기 밸브 시트와 맞물림 결합되는 헤드를 포함하며, 상기 헤드가 상기 밸브 시트와 맞물리는 제 1 위치와 상기 헤드가 상기 밸브 시트로부터 이격되는 제 2 위치 사이에서 축방향으로 이동가능한 핀틀과; 상기 핀틀을 상기 제 1 위치로 편향시키는 탄성 수단과; 그리고 상기 제 2 위치로 상기 핀틀을 선택적으로 이동시키기 위한 작동 수단을 포함하며, 상기 연료 유입구의 하류에 그리고 상기 밸브 시트의 상류에 상기 분사기 바디의 팁 부분의 내부에 필터가 배치되며, 상기 필터는, 상기 연료 분사기의 팁 부분의 내부면에 대항해서 가압 끼워맞춤되는 크기의 외경을 갖는 기부를 포함하며 상기 연료 분사기의 핀틀이 근접 연속형 간극에 의해 통과되는 감소된 직경의 개구에서 종결되는 중공 원뿔대 형상의 바디를 포함하며, 필터 바디의 하나 이상의 측면 영역이 필터 물질로 형성되어 있다.

본 발명의 바람직한 특징 및 장점은 청구범위 및 다음의 상세한 설명으로부터 명확해 질 것이다.

이제, 도면을 참조하여 단지 일례를 통해 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 분무 개구(spray aperture; 14)에서 종결되는 팁 부분(tip portion; 12)을 구비하는, 분사기 바디(injector body; 10)를 갖는 외측으로 개방된 유형의 연료 분사기를 도시한다. 이 팁 부분(12) 내부에는 연장된 위치와 수축된 위치 사이에서 내부에서의 축방향 이동을 위한 핀틀(pintle; 16)이 연장한다. 이 핀틀(16)은 외부 헤드 부분(external head portion; 18)에서 종결되는데, 이 외부 헤드 부분(18)은 수축된 위치에 있을 때 분무 개구(14)를 밀봉하기 위해 분무 개구(14) 와 맞물림가능하다. 탄성 수단(도시 안됨)이 핀틀(16)을 수축된 위치로 편향시키고, 선택적으로 활성화 및 비활성화가능한 전자기 액츄에이터(electromagnetic actuator; 22)가 연료 분사 작동을 개시하도록 그 확장된 위치로 핀틀(16)을 선택적으로 이동시키도록 작동가능하다. 입구 포트(inlet port; 24)를 통해 연료 분사기에 압축된 연료(pressurised fuel)가 공급된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 필터의 프레임의 최상부 영역은 내부에 형성된 개구(34)가 핀틀이 폐쇄 슬라이딩 끼워맞춤되는 원통형 밀봉면을 형성하도록 형상화되어 있는데, 상기 원통형 밀봉면은 개구(34)를 통해 핀틀의 축방향 이동 저항을 감소시키면서 핀틀의 외부면에 대항해서 양호한 밀봉을 보장하기 위해 개구(34)의 직경과 실질적으로 동일하거나 또는 보다 큰 축방향 크기 또는 폭을 가진다.

분사기 바디(10)의 팁 부분(12) 내부에 연료 입구 포트(14)의 하류 그리고 분무 개구(14)의 상류에 필터(30)가 제공된다. 도 2에 가장 잘 도시되었듯이, 이 필터(30)는, 이 필터가 팁 부분(12) 내부에 가압 끼워맞춤되도록 팁 부분(12)의 내부면에 대항해서 가압 끼워맞춤되는 치수를 갖는 외경을 갖는 기부 영역(32)을 갖춘 중공(hollow) 원뿔대의 형태를 취한다. 이 중공 원뿔대의 최상부 또는 상부 영역은 핀틀(16)이 통과하는 개구(34)에서 종결되는데, 이 개구(34)는 핀틀(16)에 대해 밀착 슬라이딩 끼워맞춤(close sliding fit)(밀착 연장형 간극을 유지함)되는 치수를 갖는 내경을 갖는다.

이러한 필터(30)는 그 측면 영역에 개구를 갖는 플라스틱 프레임으로 형성되는데, 그 측면 영역의 개구를 통해 필터 물질(36)이 장착되며, 필터(30)가 분사기 바디(10)의 팁 부분(12) 내부에 위치하면, 분무 개구(14)에 도달하기 위해 연료가 상기 필터 물질(36)을 통과해야 한다. 이 필터 물질(36)은 필터(30)가 30 마이크론 이상의 크기의 분진 물질을 제거할 정도이다.

필터(30)는 분진 오염된 연료의 자유 유동에 대한 배리어(barrier)를 형성한다. 이 필터(30)는 분사기 바디(10)의 나머지 안으로 조립하기 전에 팁 부분과 그 연관된 구성요소들에 의해 형성된 밸브 그룹에 예비조립될 수 있다. 따라서, 이 밸브 그룹은 분사기 바디(10) 안으로 조립하기 전에 모든 잔류 오염물질을 소제 및 제거한 후, 액츄에이터 부재들을 포함하는 분사기 바디의 나머지 부분 안으로 설치될 수 있다. 완전히 세척된 밸브 그룹 조립체 내에 있는 필터(30)는 분사기 구조의 조립 및 시험 상태 동안 발생될 수 있는 오염 물질을 효과적으로 여과할 수 있다.

소제되고 정화된 예비조립된 밸브 그룹 조립체는 연료 분사기 이외의 응용 분야에도 사용될 수 있는데, 의료 분야와 같이 높은 순도와 오염물질이 없는 액체가 분사되는 분야에 사용될 수 있다.

본 발명에 의하면, 연료 분사기의 내부적으로 발생할 수 있는 분진 물질에 의한 손상 또는 봉쇄로부터 연료 분사기의 밸브 수단들을 보호할 수 있으며, 필터가 연료 분사기의 정상 작동에 영향을 주지 않는다.

Claims (8)

1. 내연 기관의 연료 분사기용 밸브 그룹(valve group)으로서,

   상기 밸브 그룹이, 내부 공간을 갖는 바디를 포함하며, 상기 내부 공간이 상기 바디의 말단부에 제공되는 출구 개구 및 연료 유입구와 연통되며, 상기 출구 개구에 또는 상기 출구 개구와 인접하게 밸브 시트가 제공되며, 상기 바디의 내부 공간의 내부에 핀틀이 연장되고, 상기 핀틀이 상기 밸브 시트와 맞물림 결합가능한 헤드를 구비하며, 상기 핀틀이, 상기 헤드가 상기 밸브 시트와 맞물리는 제1 위치와 상기 헤드가 상기 밸브 시트와 이격되는 제2 위치 사이에서 축방향으로 이동가능하고, 상기 연료 유입구의 하류 및 상기 밸브 시트의 상류에서 상기 밸브 그룹의 바디의 내부 공간 내에 필터가 배치되는, 내연 기관의 연료 분사기용 밸브 그룹에 있어서,

   상기 필터는 중공 원뿔대 형상의 바디를 형성하도록 하나 또는 그 이상의 필터 물질(filter material)의 영역을 갖는 프레임을 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 필터 물질의 영역은 상기 필터의 측면 영역들 내에 형성된 복수의 개구 또는 복수의 윈도우 내에 제공되며, 상기 바디는 상기 밸브 그룹의 팁 부분의 내부면에 대항해서 가압 끼워맞춤되는 크기의 외경을 갖는 기부를 포함하며 상기 기부의 상류에서 감소된 직경의 개구에서 종결되고, 상기 밸브 그룹의 핀틀은 밀착 연장형 간극을 유지하면서 상기 개구를 통과하며, 상기 프레임은 플라스틱 물질(plastic material)로 형성되는 것을 특징으로 하는,

   내연 기관의 연료 분사기용 밸브 그룹.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 필터의 개구는 상기 핀틀이 통과하여 밀착 슬라이딩 끼워맞춤되는 원통형 밀봉면을 형성하며, 상기 밀봉면은 상기 개구를 통한 상기 핀틀의 축방향 이동 저항을 감소시키면서 상기 핀틀의 외부면에 대한 밀봉을 보장하도록 상기 개구의 직경과 동일하거나 보다 큰 축방향 폭을 갖는,

   내연 기관의 연료 분사기용 밸브 그룹.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 프레임은,

   상기 연료 분사기의 팁 내부에 가압 끼워맞춤되도록 되어 있는 상기 기부를 형성하는 하부 부분,

   상기 핀틀이 통과하는 상기 개구를 형성하는 상부 부분, 및

   내부에 장착되는 필터 물질을 갖는 복수의 개구 또는 윈도우를 형성하도록 상기 상부 부분과 상기 하부 부분 사이에 연장하는 복수의 연결 부재

   를 포함하는,

   내연 기관의 연료 분사기용 밸브 그룹.
4. 연료 유입구 및 밸브 그룹을 구비하는 분사기 바디, 탄성 수단 및 작동 수단을 포함하는 내연 기관용 연료 분사기로서,

   상기 밸브 그룹이, 내부 공간을 갖는 바디를 포함하며, 상기 내부 공간이 상기 바디의 말단부에 제공되는 출구 개구 및 연료 유입구와 연통되며, 상기 출구 개구에 또는 상기 출구 개구와 인접하게 밸브 시트가 제공되며, 상기 바디의 내부 공간의 내부에 핀틀이 연장되고, 상기 핀틀이 상기 밸브 시트와 맞물림 결합가능한 헤드를 구비하며, 상기 핀틀이, 상기 헤드가 상기 밸브 시트와 맞물리는 제1 위치와 상기 헤드가 상기 밸브 시트와 이격되는 제2 위치 사이에서 축방향으로 이동가능하고, 상기 연료 유입구의 하류 및 상기 밸브 시트의 상류에서 상기 밸브 그룹의 바디의 내부 공간 내에 필터가 배치되며, 상기 탄성 수단이 상기 제 1 위치로 상기 핀틀을 편향시키며, 상기 작동 수단이 상기 제 2 위치로 상기 핀틀을 선택적으로 이동시키는, 내연 기관용 연료 분사기에 있어서,

   상기 필터는 중공 원뿔대 형상의 바디를 형성하도록 하나 또는 그 이상의 필터 물질의 영역을 갖는 프레임을 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 필터 물질의 영역은 상기 필터의 측면 영역들 내에 형성된 복수의 개구 또는 복수의 윈도우 내에 제공되며, 상기 바디는 상기 밸브 그룹의 팁 부분의 내부면에 대항해서 가압 끼워맞춤되는 크기의 외경을 갖는 기부를 포함하며 상기 기부의 상류에서 감소된 직경의 개구에서 종결되고, 상기 밸브 그룹의 핀틀은 밀착 연장형 간극을 유지하면서 상기 개구를 통과하며, 상기 프레임은 플라스틱 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는,

   내연 기관용 연료 분사기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 필터의 개구는 상기 핀틀이 통과하여 밀착 슬라이딩 끼워맞춤되는 원통형 밀봉면을 형성하며, 상기 밀봉면은 상기 개구를 통한 상기 핀틀의 축방향 이동 저항을 감소시키면서 상기 핀틀의 외부면에 대한 밀봉을 보장하도록 상기 개구의 직경과 동일하거나 보다 큰 축방향 폭을 갖는,

   내연 기관용 연료 분사기.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 프레임은,

   상기 연료 분사기의 팁 내부에 가압 끼워맞춤되도록 되어 있는 상기 기부(32)를 형성하는 하부 부분,

   상기 핀틀이 통과하는 상기 개구를 형성하는 상부 부분, 및

   내부에 장착되는 필터 물질을 갖는 복수의 개구 또는 윈도우를 형성하도록 상기 상부 부분과 상기 하부 부분 사이에 연장하는 복수의 연결 부재

   를 포함하는,

   내연 기관용 연료 분사기.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연료 분사기(10)가 외측 개방형 분사기인,

   내연 기관용 연료 분사기.
8. 삭제

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