KR101428533B1 - 직접분사식 디젤엔진용 인젝터 - Google Patents

Abstract

직접분사식 디젤엔진용 인젝터에 관한 것으로, 내부에 설치공간이 마련되는 하우징, 상기 하우징의 하부에 설치되어 분사공을 통해 연료를 분사하는 니들밸브부, 전원을 공급받아 전자기력을 발생하는 솔레노이드부 및 상기 솔레노이드부에서 발생한 전자기력에 의해 피스톤을 승강 동작시켜 니들밸브부를 개폐 동작시키는 스풀밸브부를 포함하고, 상기 솔레노이드부와 스풀밸브부는 상기 하우징의 상부에 마련되는 구성을 마련한다.
상기와 같은 직접분사식 디젤엔진용 인젝터를 이용하는 것에 의해, 솔레노이드부와 스풀밸브부를 하우징의 상부에 마련함에 따라, 실린더 블록의 상부에 연료가 충진되는 챔버의 크기 및 형상을 용이하게 변경할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

직접분사식 디젤엔진용 인젝터{INJECTOR FOR DIRECT INJECTION TYPE DIESEL ENGINE}

본 발명은 직접분사식 디젤엔진용 인젝터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디젤엔진의 실린더 내부에 연료를 직접분사하는 직접분사식 디젤엔진용 인젝터에 관한 것이다.

일반적으로 디젤엔진은 가솔린엔진에 비해 소음과 진동이 크지만 연비가 우수하기 때문에, 디젤엔진의 사용영역이 승용차부분까지 확대되고 있다.

이러한 디젤엔진은 미립화된 연료를 적기에 적량을 분사하기 위하여 연료를 엔진에 직접분사하는 직접분사식 인젝터의 채택 빈도가 높아지고 있다.

상기 직접분사식 인젝터는 커먼레일(common rail) 등의 연료공급원으로부터 공급받은 연료를 실린더 내부에 직접분사한다.

일반적으로 커먼레일이 적용되는 디젤엔진은 피에조 소자나 솔레노이드 등의 액추에이터를 이용하여 니들밸브를 상하 운동시켜 노즐 팁에 뚫린 분공으로부터 고압의 연료를 연소실에 직접 분사한다.

즉, 연료탱크에 저장된 연료는 고압펌프에서 펌핑되어 커먼레일로 공급되고,커먼레일은 연소실마다 설치된 인젝터에 공통으로 연결되어 소정의 압력을 유지하면서 인젝터에 연료를 공급한다.

그러면, 차량에 마련된 전자제어유닛(ECU)은 커먼레일의 압력 및 엔진의 각종 정보를 센서류를 통해 입력받아 연산한 후, 인젝터의 분사량 및 분사시기 등을 제어한다.

이와 같이, 디젤엔진에 적용되는 직접분사식 인젝터는 연료공급원으로부터 가압된 연료를 공급받고 니들을 이용해서 분사공을 개폐하여 가압된 연료를 실린더에 직접분사한다.

한편, 근래에 들어서 환경관련 규제들이 강화됨에 따라 배출가스 규제를 만족시키기 위해서는 디젤엔진의 실린더 내부에 정확한 양의 연료를 분사하고, 연료를 더욱 미립화시켜 완전 연소시켜야 할 필요가 있다.

이와 같이 연료를 더욱 미립화시키기 위해서는 결국 연료의 분사압력을 더 높여야 한다.

한편, 직접분사식 인젝터는 연료회로의 구조에 따라 직접구동식과 유압서보식으로 구분된다.

직접구동식 인젝터는 간접분사식 인젝터와 같이 작동소자가 분사밸브를 직접적으로 구동해서 연료를 분사한다.

그리고 유압서보식 인젝터는 2개의 챔버(유압실) 사이에 설치되는 스풀밸브, 2개의 챔버 일측에 설치되는 분사노즐 및 다른 일측에 설치되는 압력조절밸브를 포함한다.

이와 같이 구성되는 유압서보식 인젝터는 동일한 압력을 가진 연료를 2개의 챔버에 동시에 공급해서 어느 한 챔버의 밸브가 개방되면, 밸브가 개방된 챔버의 유압이 낮아지면서 스풀이 압력이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동함에 따라 분사노즐이 개방되면서 연료를 분사한다.

이러한 직접분사식 인젝터에 관한 기술의 일 예가 하기의 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 개시되어 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1144482호(2012년 5월 11일 공고) 대한민국 특허 등록번호 제10-1063688호(2011년 9월 7일 공고) 대한민국 특허 공개번호 제10-2011-0127366호(2011년 11월 25일 공개)

한편, 특허문헌 1 내지 특허문헌 3을 포함하는 종래기술에 따른 유압서보식 직접분사 인젝터는 연료압력의 도움으로 분사가 이루어지기 때문에, 인젝터에 공급되는 전압과 전류가 직접구동식보다 낮아 연료압력이 높은 시스템에서 유리하다.

하지만, 종래기술에 따른 유압서보식 직접분사식 인젝터는 밸브장치가 증가하고, 유압회로가 복잡해짐에 따라 동일한 소자를 이용하는 경우, 직접구동식에 비해 반응시간이 느린 문제점이 있었다.

특히, 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 따른 직접분사식 인젝터는 스풀밸브와 솔레노이드가 인젝터 하우징 내부에 마련됨에 따라 솔레노이드의 흡입력을 증가시킬 수 있는 공간의 제약으로 인해 응답성을 향상시키는데 한계가 있었다.

그리고 종래기술에 따른 유압서보식 직접분사 인젝터는 오리피스 하우징에 스풀밸브를 편심되게 설치함에 따라 가공작업의 난이도가 높아 작업성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한 종래기술에 따른 유압서보식 직접분사 인젝터는 스풀밸브의 리프트 양을 조절하기 위해서 오리피스 하우징을 연마하는 추가적인 공정을 수행해야 함에 따라 제조작업이 복잡하고 작업공수가 증가하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직접분사식 디젤엔진에 적용되는 인젝터의 챔버 형상을 용이하게 변경할 수 있게 하여 인젝터의 응답성을 향상시킬 수 있는 직접분사식 디젤엔진용 인젝터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 스풀밸브 및 오리피스 바디의 가공이 용이하고, 스풀밸브의 리프트 양을 용이하게 조절할 수 있는 직접분사식 디젤엔진용 인젝터를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 직접분사식 디젤엔진용 인젝터는 내부에 설치공간이 마련되는 하우징, 상기 하우징의 하부에 설치되어 분사공을 통해 연료를 분사하는 니들밸브부, 전원을 공급받아 전자기력을 발생하는 솔레노이드부 및 상기 솔레노이드부에서 발생한 전자기력에 의해 피스톤을 승강 동작시켜 니들밸브부를 개폐 동작시키는 스풀밸브부를 포함하고, 상기 솔레노이드부와 스풀밸브부는 상기 하우징의 상부에 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징 내부에는 피스톤이 설치되는 설치공간이 마련되고, 상기 설치공간의 상부에는 상기 스풀밸브부의 동작시 발생하는 압력 변화에 따라 피스톤을 승강 동작시키는 오리피스 바디가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징의 일측에는 연료를 공급받는 공급포트가 마련되고, 상기 하우징의 내부에는 상기 공급포트 및 설치공간과 연통되어 연료가 일시 충진되는 제1 챔버, 상기 제1 챔버로부터 공급되는 연료가 일시 충진되는 제2 챔버 및 상기 제1 챔버로부터 공급되는 연료의 압력을 이용해서 피스톤을 승강 동작시키는 제3 챔버가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 공급포트와 제1 챔버 사이에는 연료가 이동하는 이동유로가 형성되고, 상기 오리피스 바디에는 상기 스풀밸브부의 샤프트가 삽입되어 승강 동작하는 제1 삽입공간, 상기 피스톤이 삽입되어 승강 동작하는 제2 삽입공간, 상기 이동유로와 제2 삽입공간을 연결하는 제1 연결유로 그리고 상기 제1 및 제2 삽입공간을 연결하는 제2 연결유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 연결유로에는 제1 오리피스가 마련되고, 상기 제2 연결유로에는 제2 오리피스가 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 설치공간에는 상기 제1 챔버에서 제2 챔버로 이동하는 연료의 압력을 강하시켜 흡입력을 발생하는 제3 오리피스가 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 제3 오리피스는 피스톤의 직경보다 미리 설정된 크기만큼 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 니들 밸브부는 피스톤의 하단에 연결되어 승강 동작하는 니들, 상기 니들의 승강 동작에 의해 분사공을 개폐하여 연료를 분사하는 노즐, 상기 니들에 복원력을 제공하는 스프링 및 상기 하우징의 하부에 결합되어 상기 니들, 노즐 및 스프링을 차폐하는 캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 솔레노이드부는 상기 하우징의 상부에 결합되는 솔레노이드 하우징, 상기 솔레노이드 하우징의 내부 공간에 설치되고 외주면에 코일이 감기는 보빈 및 상기 솔레노이드 하우징의 상부에 몰딩되어 전원핀을 보호하는 몰딩부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스풀밸브부는 피스톤, 상기 제1 챔버 내부에 설치되어 상기 솔레노이드부에서 발생하는 전자기력에 승강 동작하는 샤프트, 상기 샤프트의 외주연에 결합되어 상승 동작시 흡입력을 발생하는 플레이트 및 상기 샤프트의 상단에 복원력을 제공하는 리턴 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스풀밸브부는 상기 하우징 상부에 설치되어 상기 솔레노이드부에서 발생하는 전자기력에 승강 동작하는 샤프트, 상기 샤프트의 승강 동작에 의해 승강 동작하는 피스톤, 상기 샤프트의 외주연에 결합되어 상승 동작시 흡입력을 발생하는 플레이트 및 상기 샤프트의 상단에 복원력을 제공하는 리턴 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤과 니들은 용접에 의해 접합되고, 상기 스프링의 상단 및 하단은 각각 상기 하우징의 하단과 니들의 상부 외주면에 형성된 단턱 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 직접분사식 디젤엔진용 인젝터에 의하면, 솔레노이드부와 스풀밸브부를 하우징의 상부에 마련함에 따라, 실린더 블록의 하부에 형성되어 연료가 충진되는 챔버의 크기 및 형상을 용이하게 변경할 수 있다는 효과가 얻어진다.

이에 따라, 본 발명에 따른 직접분사식 디젤엔진용 인젝터에 의하면, 스풀밸브의 형상변경이 용이함에 따라 인젝터의 응답성을 향상시킬 수 있고, 스풀밸브의 가공성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

그리고 본 발명에 따른 직접분사식 디젤엔진용 인젝터에 의하면, 설치공간에 피스톤과 미리 설정된 크기의 갭을 갖는 제3 오리피스를 마련함에 따라 연료분사 후 클로징 흡입력을 증대시켜 인젝터의 응답성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

이에 따라, 본 발명에 따른 직접분사식 디젤엔진용 인젝터에 의하면, 인젝터의 클리어런스(clearance)를 조절해서 인젝터의 분사량 및 분사시기를 정밀하게 제어할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 디젤엔진용 인젝터의 사시도,
도2는 도 1에 도시된 A-A' 선에 대한 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 인젝터의 요부 확대도,
도 4는 제3 오리피스가 없는 경우 솔레노이드 동작시 압력별 스플 리프트 양 및 분사량 그래프,
도 5는 제3 오리피스가 마련된 경우 솔레노이드 동작시 압력별 스플 리프트 양 및 분사량 그래프,
도 6 및 도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 디젤엔진용 인젝터의 동작 상태를 보인 동작 상태도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 디젤엔진용 인젝터를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 디젤엔진용 인젝터의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 A-A' 선에 대한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 인젝터의 요부 확대도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 디젤엔진용 인젝터(이하 '인젝터'라 약칭함)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 설치공간(11)이 마련되는 하우징(10), 하우징(10)의 하부에 설치되어 분사공을 통해 연료를 분사하는 니들밸브부(20), 전원을 공급받아 전자기력을 발생하는 솔레노이드부(30) 및 전자기력에 의해 피스톤(41)을 승강 동작시켜 니들밸브부(20)를 개폐 동작시키는 스풀밸브부(40)를 포함한다.

여기서, 솔레노이드부(30)와 스풀밸브부(40)는 하우징(10)의 상부에 마련될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 솔레노이드부와 스풀밸브부를 하우징의 상부에 마련함에 따라, 하우징 내부에 연료가 충진되는 챔버의 크기 및 형상을 용이하게 변경할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 챔버의 형상을 변경해서 인젝터의 응답성을 향상시킬 수 있다.

이어서, 인젝터에 마련되는 각 장치의 구성을 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(10)은 원통 형상으로 형성되고, 하우징(10) 내부에는 피스톤(41)이 설치되는 설치공간(11)이 마련될 수 있다.

이러한 설치공간(11)의 상부에는 스풀밸브부(40)의 동작시 발생하는 압력 변화에 따라 피스톤(41)을 승강 동작시키는 오리피스 바디(50)가 설치될 수 있다.

그리고 하우징(10)의 상단 일측에는 연료라인(도면 미도시)을 통해 연료를 공급받는 공급포트(12)가 마련되고, 하우징(10)의 내측 상부에는 공급포트(12) 및 설치공간(11)과 연통되어 연료가 일시 충진되는 제1 챔버(13)가 형성될 수 있다.

여기서, 공급포트(12)와 제1 챔버(13) 사이에는 연료가 이동하는 이동유로(16)가 형성될 수 있다.

또 하우징(10)의 내측 하부에는 제1 챔버(13)로부터 공급되는 연료가 일시 충진되는 제2 챔버(14)가 형성될 수 있다.

또한 오리피스 바디(50)의 하부에는 제1 챔버(13)로부터 공급되는 연료의 압력을 이용해 흡입력을 발생시켜 피스톤(41)을 상승 동작시키는 제3 챔버(19)가 형성될 수 있다.

여기서, 제1 챔버(13)에는 오리피스 바디(50)가 위치되고, 제2 챔버(14)에는 니들밸브부(20)의 니들(21) 하단부가 위치되며, 제3 챔버(19)에는 피스톤(41)의 상단부가 위치될 수 있다.

이와 같이 형성되는 제3 챔버(19)는 내부에 충진되는 연료에 의해 압력이 형성된 상태에서 솔레노이드부(30)를 동작에 따라 스풀밸브부(40)의 피스톤(41)을 승강 동작시키는 역할을 한다.

즉, 피스톤(41) 상부의 제3 챔버(19)와 니들밸브부(20)에 마련된 니들(21) 하단부의 제2 챔버(14) 사이의 압력 변화에 따라 피스톤(41) 및 니들(21)이 상승하여 제2 챔버(14) 내부에 충진된 연료가 분사된다.

공급포트(12)에는 연료에 포함된 먼지나 이물질을 필터링하는 필터부(15)가 마련될 수 있다.

필터부(15)는 공급포트(12)에 결합되는 필터 하우징(151)과 필터 하우징(151) 내부에 설치되는 필터바(152)를 포함할 수 있다.

오리피스 바디(50)의 상부에는 스풀밸브부(40)의 샤프트(42)가 삽입되어 승강 동작하는 제1 삽입공간(51)이 형성되고, 오리피스 바디(50)의 하부에는 피스톤(41)이 삽입되어 승강 동작하는 제2 삽입공간(52)이 형성될 수 있다.

즉, 제2 삽입공간(52)의 상부는 제3 챔버(19)가 형성되는 부분이다.

그리고 오리피스 바디(50)에는 제1 챔버(13)와 제3 챔버(19)를 연결하는 제1 연결유로(53)와 제1 및 제2 삽입공간(51,52)을 연결하는 제2 연결유로(54)가 형성될 수 있다.

여기서, 제1 연결유로(53)에는 제1 오리피스(55)가 마련되고, 제2 연결유로(54)에는 제2 오리피스(56)가 마련될 수 있다.

제1 및 제2 오리피스(55,56)는 이동하는 연료의 압력을 강하시켜 흡입력을 발생하는 역할을 한다.

제2 연결유로(56)는 오리피스 바디(50) 제작시 유로 가공작업을 용이하게 수행할 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이, 'ㅅ' 형상으로 형성될 수 있다.

이와 함께, 설치공간(11)의 중앙부분에는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 챔버(13)에서 제2 챔버(14)로 이동하는 연료의 압력을 강하시켜 흡입력을 발생하는 제3 오리피스(17)가 마련될 수 있다.

본 실시 예에서 제3 오리피스(17)는 피스톤(41)과 미리 설정된 크기, 예컨대 약 0.01 내지 0.5mm의 갭(gap)이 마련되도록 피스톤(41)의 직경보다 약간 크게 형성되는 것이 바람직하다.

도 4 및 도 5를 참조하여 제3 오리피스(17)의 기능을 상세하게 설명한다.

도 4는 제3 오리피스가 없는 경우 솔레노이드 동작시 압력별 니들 및 스플 리프트 양과 분사량 그래프이고, 도 5는 제3 오리피스가 마련된 경우 솔레노이드 동작시 압력별 니들 및 스플 리프트 양과 분사량 그래프이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제3 오리피스(17)가 없는 경우 솔레노이드의 동작신호가 온 상태에서 오프 상태로 전환되면(도 4의 (a)), 압력별 니들 리프트 양과 스플 리프트 양(도 4의 (b)) 및 분사량(도 4의 (c))은 분사동작을 수행한 이후에 완전히 클로징되는데 까지 많은 시간이 경과함을 알 수 있다.

반면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제3 오리피스(17)가 마련된 경우 솔레노이드의 동작신호가 온 상태에서 오프 상태로 전환되면(도 5의 (a)), 압력별 니들 리프트 양과 스플 리프트 양(도 5의 (b)) 및 분사량(도 5의 (c))은 분사동작을 수행한 후 도 4에 비해 비교적 짧은 시간 내에 클로징(closing) 상태로 복귀함을 알 수 있다.

또한 스플 리프트 양은 도 4에 도시된 스플 리프트 양에 비해 증가됨을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 설치공간에 피스톤과 미리 설정된 크기의 갭을 갖는 제3 오리피스를 마련함에 따라 연료분사 후 클로징 흡입력을 증대시켜 인젝터의 응답성을 향상시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 인젝터의 클리어런스(clearance)를 조절해서 인젝터의 분사량 및 분사시기를 정밀하게 제어할 수 있다.

다시 도 2에서, 니들 밸브부(20)는 피스톤(41)의 하단에 연결되어 승강 동작하는 니들(21), 니들(21)의 승강 동작에 의해 분사공(23)을 개폐하여 연료를 분사하는 노즐(22), 니들(21)에 복원력을 제공하는 스프링(24) 및 하우징(10)의 하부에 결합되어 니들(21), 노즐(22) 및 스프링(24)을 차폐하는 캡(25)을 포함할 수 있다.

여기서, 니들(21)은 피스톤(41)의 하단과 용접에 의해 접합될 수 있다.

그리고 스프링(24)의 상단은 하우징(10)의 하단에 지지되고, 스프링(24)의 하단은 니들(21)의 상부 외주면에 형성된 단턱(211)에 지지될 수 있다.

솔레노이드부(30)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 상부에 결합되는 솔레노이드 하우징(31), 솔레노이드 하우징(31)의 내부 공간에 설치되고 외주면에 코일(33)이 감기는 보빈(32) 및 솔레노이드 하우징(31)의 상부에 몰딩되어 전원핀(35)을 보호하는 몰딩부재(34)를 포함할 수 있다.

스풀밸브부(40)는 하우징(10) 상부에 설치되어 솔레노이드부(30)에서 발생하는 전자기력에 승강 동작하는 샤프트(42), 샤프트(42)의 승강 동작에 의해 승강 동작하는 피스톤(41), 샤프트(42)의 외주연에 결합되어 상승 동작시 흡입력을 발생하는 플레이트(43) 및 샤프트(43)의 상단에 복원력을 제공하는 리턴 스프링(44)을 포함할 수 있다.

한편, 하우징(10)의 상면과 솔레노이드 하우징(31)의 하면 사이에는 미리 설정된 높이로 형성되는 심(shim)(18)이 설치될 수 있다.

여기서, 심(18)은 스풀밸브부(40)의 샤프트(42) 및 플레이트(43)의 승강 거리, 즉 리프트 양을 조절하는 역할을 한다.

이와 같이, 본 발명은 하우징과 솔레노이드 하우징 사이에 설치되는 심을 이용해서 스풀밸브부의 리프트 양을 용이하게 조절할 수 있다.

다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 디젤엔진용 인젝터의결합관계를 상세하게 설명한다.

먼저, 하우징(10)의 상부에 마련된 개구부를 통해 설치공간(11) 내부로 오리피스 바디(50)를 삽입하고, 오리피스 바디(51)의 상부에 고정부재를 나사 결합하여 오리피스 바디(50)를 하우징(10) 내부에 고정한다.

그리고 오리피스 바디(50)의 상부에 형성된 제1 삽입공간(51)에 스풀밸브부(40)를 설치한다.

이때, 스풀밸브부(40)의 샤프트(41)는 제1 삽입공간(51)에 승강 동작 가능하게 삽입될 수 있다.

이어서, 스풀밸브부(40)의 상부에 솔레노이드부(30)를 설치하고, 보빈(32)의 중앙부에 리턴 스프링(44)과 리턴 스프링(44)의 탄성력을 조절하는 조절 심을 설치한 후 솔레노이드 하우징(31)을 결합한다.

이때, 솔레노이드 하우징(31)의 하면과 하우징(10)의 상면 사이에는 스풀밸브부(40)의 리프트 양을 조절하는 심(18)이 설치된다.

그리고 하우징(10)의 하단을 통해 오리피스 바디(50)의 하부에 피스톤(41)과 용접에 의해 접합된 니들(21), 스프링(24)을 삽입한다.

이때, 피스톤(41)의 상단부는 오리피스 바디(50)의 하부에 형성된 제2 삽입공간(52)에 승강 동작 가능하게 삽입될 수 있다.

마지막으로, 니들(21) 하부에 노즐(22)을 삽입한 후 캡(25)을 결합한다.

다음, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 디젤엔진용 인젝터의 작동방법을 상세하게 설명한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 디젤엔진용 인젝터의 동작 상태를 보인 동작 상태도이다.

도 6에는 솔레노이드부를 동작시켜 연료를 분사하는 동작 상태가 도시되어 있고, 도 7에는 솔레노이드의 동작을 중지시켜 연료 분사 동작을 중지한 상태가 도시되어 있다.

먼저, 도 6을 참조하여 인젝터의 연료분사 동작을 상세하게 설명한다.

고압라인을 통해 인젝터로 공급된 연료는 필터부(15)에서 먼지 및 이물질이 제거된 후, 공급포트(12) 및 이동유로(16)를 통해 하우징(10) 내부로 공급된다.

이와 같은 상태에서 차량의 전자제어유닛으로부터 솔레노이드부(30)로 구동신호가 인가되면, 솔레노이드부(30)의 코일(33)에서 전자기력이 발생하고, 전자기력에 의해 스풀밸브부(40)의 샤프트(42)가 상승 동작한다.

이때, 샤프트(42)에 결합된 플레이트(43)도 함께 상승하면서 제3 챔버(19) 내부에서 압력강하가 발생한다.

이에 따라, 연료는 이동유로(16) 및 제1 챔버(13)로부터 오리피스 바디(50)에 형성된 제1 연결유로(53)를 따라 제3 챔버(19)로 공급된다.

이와 같이, 제1 연결유로(53)를 통해 이동하는 도중에 제1 오리피스(55)를 통과하면서 연료압력이 감소하게 된다.

이로 인해, 오리피스 바디(50)의 제2 삽입공간(52)에 설치된 피스톤(41)은 도 6에 도시된 바와 같이 상승 동작하고, 니들밸브부(20)의 니들(21)은 피스톤(41)과 함께 상승 동작하면서 분사공(23)을 개방해서 연료를 분사한다.

다음, 도 7을 참조하여 인젝터의 연료분사 중지 동작을 상세하게 설명한다.

차량의 전자제어유닛으로부터 인가되는 구동신호가 차단되면, 솔레노이드부(30)의 코일(33)에서 발생하는 전자기력이 제거됨에 따라 스풀밸브부(40)의 샤프트(42)가 하강 동작한다.

이때, 샤프트(42)에 결합된 플레이트(43)도 함께 하강하여 제3 챔버(19) 내부에서 압력상승이 발생함에 따라, 연료는 이동유로(16) 및 제1 챔버(13)로부터 제1 및 제2 연결유로(53,54)를 통한 연료의 공급이 차단된다.

오리피스 바디(50)의 하부에 설치된 피스톤(41)은 도 7에 도시된 바와 같이 하강 동작하고, 니들밸브부(20)의 니들(21)은 피스톤(41)과 함께 하강 동작하면서 분사공(23)을 폐쇄해서 연료 분사 동작을 중지한다.

이때, 제1 챔버(13)에 충진된 연료는 피스톤(41)의 하강 동작시 제2 챔버(14)로 이동해서 제2 챔버(14) 내부에 충진될 수 있다.

한편, 본 실시 예에서는 설치공간(11)에 제3 오리피스(17)를 설치함에 따라, 제3 오리피스(17)를 통과하는 과정에서 발생하는 압력강하에 의해 니들(21)과 분사공(23) 사이에 충진된 연료는 제2 챔버(14) 측으로 흡입된다.

이에 따라, 본 발명은 인젝터의 연료분사 후 클로징 흡입력을 증대시켜 인젝터의 응답성을 향상시킬 수 있다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 솔레노이드부와 스풀밸브부를 인젝터 하우징의 상부에 마련함에 따라 스풀밸브의 형상 및 크기를 변경해서 인젝터의 응답성을 향상시킬 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 솔레노이드부와 스풀밸브부를 인젝터 하우징의 상부에 마련하여 스풀밸브의 형상 및 크기를 변경해서 인젝터의 응답성을 향상시키는 직접분사식 디젤엔진용 인젝터 기술에 적용된다.

10: 하우징 11: 설치공간
12: 공급포트 13: 제1 챔버
14: 제2 챔버 15: 필터부
16: 이동유로 17: 제3 오리피스
18: 심 19: 제3 챔버
20: 니들밸브부 21: 니들
211: 단턱 22: 노즐
23: 분사공 24: 스프링
25: 캡 30: 솔레노이드부
31: 솔레노이드 하우징 32: 보빈
33: 코일 34: 몰딩부재
35: 전원핀 40: 스풀밸브부
41: 피스톤 42: 샤프트
43: 플레이트 44: 리턴 스프링
50: 오리피스 바디 51: 제1 삽입공간
52: 제2 삽입공간 53: 제1 연결유로
54: 제2 연결유로 55: 제1 오리피스
56: 제2 오리피스

Claims (11)

1. 내부에 피스톤(41)이 설치되는 설치공간(11)이 마련되는 하우징(10),
   상기 하우징(10)의 하부에 설치되어 분사공을 통해 연료를 분사하는 니들밸브부(20),
   전원을 공급받아 전자기력을 발생하는 솔레노이드부(30) 및
   상기 솔레노이드부(30)에서 발생한 전자기력에 의해 피스톤(41)을 승강 동작시켜 니들밸브부(20)를 개폐 동작시키는 스풀밸브부(40)를 포함하고,
   상기 솔레노이드부(30)와 스풀밸브부(40)는 상기 하우징(10)의 상부에 마련되며,
   상기 하우징(10)의 일측에는 연료를 공급받는 공급포트(12)가 마련되고,
   상기 하우징(10)의 내부에는 상기 공급포트(12) 및 설치공간(11)과 연통되어 연료가 일시 충진되는 제1 챔버(13),
   상기 제1 챔버(13)로부터 공급되는 연료가 일시 충진되는 제2 챔버(14) 및
   상기 제1 챔버(13)로부터 공급되는 연료의 압력을 이용해서 피스톤(41)을 승강 동작시키는 제3 챔버(19)가 형성되며,
   상기 제1 챔버(13)에는 상기 스풀밸브부(40)의 동작시 발생하는 압력변화에 따라 피스톤(41)을 승강 동작시키는 오리피스 바디(50)가 설치되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진용 인젝터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 공급포트(12)와 제1 챔버(13) 사이에는 연료가 이동하는 이동유로(16)가 형성되고,
   상기 오리피스 바디(50)에는 상기 스풀밸브부(40)의 샤프트(42)가 삽입되어 승강동작하는 제1 삽입공간(51),
   상기 피스톤(41)이 삽입되어 승강 동작하는 제2 삽입공간(52),
   상기 이동유로(16)와 제2 삽입공간(52)을 연결하는 제1 연결유로(53) 그리고
   상기 제1 및 제2 삽입공간(51,52)을 연결하는 제2 연결유로(54)가 형성되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진용 인젝터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 연결유로(53)에는 제1 오리피스(55)가 마련되고,
   상기 제2 연결유로(54)에는 제2 오리피스(56)가 마련되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진용 인젝터.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 설치공간(11)에는 상기 제1 챔버(13)에서 제2 챔버(14)로 이동하는 연료의 압력을 강하시켜 흡입력을 발생하는 제3 오리피스(17)가 마련되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진용 인젝터.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제3 오리피스(17)는 피스톤(41)의 직경보다 미리 설정된 크기만큼 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진용 인젝터.
8. 제6항에 있어서, 상기 니들 밸브부(20)는
   피스톤(41)의 하단에 연결되어 승강 동작하는 니들(21),
   상기 니들(21)의 승강 동작에 의해 분사공(23)을 개폐하여 연료를 분사하는 노즐(22),
   상기 니들(21)에 복원력을 제공하는 스프링(24) 및
   상기 하우징(10)의 하부에 결합되어 상기 니들(21), 노즐(22) 및 스프링(24)을 차폐하는 캡(25)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진용 인젝터.
9. 제8항에 있어서, 상기 솔레노이드부(30)는
   상기 하우징(10)의 상부에 결합되는 솔레노이드 하우징(31),
   상기 솔레노이드 하우징(31)의 내부 공간에 설치되고 외주면에 코일(33)이 감기는 보빈(32) 및
   상기 솔레노이드 하우징(31)의 상부에 몰딩되어 전원핀(35)을 보호하는 몰딩부재(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진용 인젝터.
10. 제9항에 있어서, 상기 스풀밸브부(40)는
    상기 하우징(10) 상부에 설치되어 상기 솔레노이드부(30)에서 발생하는 전자기력에 승강 동작하는 샤프트(42),
    상기 샤프트(42)의 승강 동작에 의해 승강 동작하는 피스톤(41),
    상기 샤프트(42)의 외주연에 결합되어 상승 동작시 흡입력을 발생하는 플레이트(43) 및
    상기 샤프트(42)의 상단에 복원력을 제공하는 리턴 스프링(44)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진용 인젝터.
11. 제10항에 있어서,
    상기 피스톤(41)과 니들(21)은 용접에 의해 접합되고,
    상기 스프링(24)의 상단 및 하단은 각각 상기 하우징(10)의 하단과 니들(21)의 상부 외주면에 형성된 단턱(211) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진용 인젝터.

Images