KR19980040347A - 내연기관용 연료분사 밸브 - Google Patents

Abstract

밸브 몸체(1)의 연소실측의 말단부에 공급 통로(5)와 접속된 방(9)이 배치되어 있고, 상기 방이 반경 방향안쪽에서 밸브 몸체(1)의 연소실측의 말단면(7)으로 부터 축방향으로 돌출한 밸브 시트(15)를 유지하는 핀(11)에 의해서 구획되어 있고, 연료를 공급해야 하는 내연 기관의 연소실에 대해서 상기 방(9)을 구분하는 밸브 몸체(1)의 바깥 테두리 범위에 단단히 조여진 용수철 탄성의 밸브 격막(17)이 설치되어 있고, 상기 밸브 격막(17)의 밸브 시트(15)에 프리로드를 거쳐서 빈틈없이 접촉하는 밸브 밀봉면(19)이 설치되어 있고, 더욱이 밸브 격막(17)은 분사 개방입구(25)를 가지고 있으며, 상기 분사 개방 입구(25)가 연료의 분사 흐름 방향에서 보아 상기 밸브 밀봉면(19)의 배후에서 밸브 격막(17)에 배치되어 있는 내연 기관에 사용되는 연료 분사 밸브가 제공된다.

Description

내연 기관용 연료 분사 밸브

본 발명은 연료 분사 밸브에 관한 것이며, 보다 상세하게는 내연 기관에 사용되는 연료 분사 밸브에 관한 것이다.

내연 기관용 연료 분사 밸브에 관한 기술은 공지되어 있다. 일반적으로, 공지의 연료 분사 밸브에서는 밸브 몸체의 연소실측의 말단면이 고리 형상의 압력실을 구획하고 있다. 상기 압력실에는 연료 분사 펌프의 공급 통로가 열려져 있다. 이 압력실은 반경 방향안쪽에 밸브 몸체의 말단면으로부터 축방향으로 돌출한 핀에 의해서 구획되어 있다. 상기 핀의 횡단면은 연소실측의 말단부에서 원추형상으로 앞이 가늘게 되어 밸브 시트를 형성하고 있다. 상기 압력실에서 연소실측의 말단부는 판상의 밸브 격막에 의해서 구획된다. 이 밸브 격막의 바깥 테두리 범위에는 슬리브가 끼워지고, 조임 너트에 의해서 밸브 몸체에 고정되어 있다. 또한, 밸브 격막의 중심에는 개방 입구가 구비되어 있고, 상기 개방 입구의 고리 형상 가장 자리부는 밸브 시트와 함께 작용하는 밀봉 가장 자리부를 형성하고 있다. 밸브 격막의 밀봉면은 연료 분사 밸브가 닫혀진 상태로 있고, 프리로드를 거쳐서 밸브 시트에 빈틈없이 접촉하고 있기 때문에, 압력실은 연료가 공급되어야 되는 내연 기관의 연소실의 방향으로 닫혀져 있다. 분사를 하고자 할 경우, 압력실은 공급 통로를 통해서 높은 연료압으로 부하된다. 높은 연료압은 프리로드힘에 저항하여 용수철 탄성적인 밸브 격막의 밀봉면을 밸브 시트로부터 들어 올린다. 그 결과, 개방 제어되며, 상기 핀에 설치된 고리 형상의 갭을 통해서 공지의 압축 핀형 노즐과 같이 연료 분사가 수행된다. 분사 과정의 종료는 압력실로의 고압 공급을 종료시킴으로써 제어된다. 그러나, 상기 공지의 연료 분사 밸브는 직접 분사형의 내연 기관에서 사용하기 위해서는 적합하지 않다고 하는 결점이 있다. 그 이유는, 상기 공지의 연료 분사 밸브를 사용하면, 핀에 대해서 축방향으로 향하는 오직 하나의 분사 분류밖에 얻을 수 없기 때문이다.

이를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 내연 기관용 연료 분사 밸브는 위치 고정의 밸브 시트(15)를 구비한 밸브 몸체와 움직임 가능한 밸브 부재가 설치되어 있고; 상기 밸브 부재가 탄성적으로 조절 가능한 벽을 가지고 있으며; 상기 벽의 가장 자리부가 밸브 몸체에 위치 고정되고; 상기 밸브 부재의 조절 가능한 벽이 상기 밸브 몸체의 말단면과 동시에 방을 둘러 싸고 있으며; 다른쪽에서는 연료를 공급해야 하는 내연 기관의 조절 가능한 벽에 인접한 연소실에서 상기 방을 격리하고 있고; 연료 고압원에 의해서 연료 고압을 공급하는 공급 통로가 설치되어 있으며; 상기 연료 공급 통로가 상기 방으로 열려져 있고; 움직임 가능한 상기 밸브 부재에 밸브 밀봉면이 설치되어 있으며; 상기 밸브 밀봉면이 위치 고정의 상기 밸브 시트의 상류측에서 발생되어 조여지는 연료 고압의 작용을 받아 위치 고정의 상기 밸브 시트로부터 들어 올려지는 것이 가능하고; 이 때에 상기 밸브 밀봉면이 상기 밸브 밀봉면의 하류측에 위치하는 한 개 이상의 분사 개방 입구를 상기 공급 통로에 접속하게 되어 있는 형식으로 상기 분사 개방 입구로서 정의된 한 개 이상의 분사 구멍이 설치되어 있으며; 상기 분사 구멍이 상기 밸브 밀봉면의 하류측에서 움직임 가능한 상기 밸브 부재를 관통하여 안내되는 것을 특징으로 하도록 구성되어 있다. 이러한 본 발명의 구조에서는 단순한 격막형 노즐을 직접 분사형의 내연 기관에 사용하는 연료 분사 장치에 대해서도 사용할 수 있다. 이것은 밀봉 시트부에 위치된 분사 개방 입구의 배치를 자유롭게 선택함으로써 가능하게 되기 때문에 유리하다. 상기의 경우, 다수의 분사 개방 입구를 설치할 수 있다. 상기 분사 개방 입구는 분사 분류가 분사 밸브의 축부의 축선에 대해서 소정의 각도로 이루어서 연장되도록 위치 조정되어 있기 때문에, 직접 분사형의 내연 기관에 있어서도 알맞은 연료 조정이 가능해진다.

축방향으로 돌출한 핀에 있어서의 배치 이외에, 밸브 시트를 밸브 몸체의 말단면에 고정된 구모양의 몸체에 설치하는 것도 가능하다. 이것에 의해서, 분사 밸브의 제조 시간이 한층 더 단축될 수 있다.

밸브 밀봉면에서 하류측에 위치된 분사 개방 입구는, 유리하게는 판상의 밸브 격막에 설치된 구모양의 성형부에 직접적으로 가공 형성되거나, 또는 밸브 밀봉면을 유지하는 별개의 삽입체에 설치되어도 된다. 이어서, 상기 삽입체는 밸브 격막에 삽입된다. 밸브 격막을 상기와 같이 두 개의 부분으로 형성하는 것은 여러 가지의 재료를 사용할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 격막을 위해서는 양호한 용수철 탄성 특성을 가지는 재료를 사용하고, 격막 삽입체를 위해서는 양호한 강도 특성 및 유지성을 가지는 재료를 사용할 수 있다. 또한, 밸브 밀봉면과 분사 개방 입구를 수용하는 별개의 부분을 사용하는 것에 근거하여, 조립 유닛 시스템이 가능하게 할 수 있다. 결국, 상기 조립 유닛 시스템에서는 유니버설 밸브 몸체와 규격화된 밸브 격막을 사용하여 각 내연 기관에 대한 적절한 결합을 단지 격막 삽입체의 교환에 의해서만 수행할 수 있다.

또한, 다른 방법으로는, 대량 생산에 의해 제조할 수 있는 구모양의 삽입체(예를 들면, 공베어링의 구형 물체)에 의해서 완전한 시트부, 분사 구멍을 밸브 격막에 설치하는 것도 가능해진다. 상기 구모양의 삽입체는 상기의 경우, 밸브 몸체의 양단면에 있어서의 공급 통로의 유출 개방 입구에 의해서 형성되는, 극히 간단한 구조를 갖는 밸브 시트와 함께 연동된다.

또한, 또 다른 장점은 핀과 밸브 격막을 연소실에 돌입시킴으로써 분사 개방 입구를 연소실의 중심의 범위로 안내할 수 있다는 점이다.

밸브 몸체에 있어서의 밸브 격막의 고정은 조임 너트에 의해서 수행되면 유리하다. 이를 위해서는, 분사 밸브의 개방 입구 압력을 조절할 목적으로 밸브 격막과 밸브 몸체와의 사이에 조절판 또는 조절링이 배치되어 있다. 상기의 경우, 예를 들면 외부로부터 접근이 가능한 너트에 의해서 조절을 수행하면 특히 유리하다. 그 이유는, 이와 같이 함으로써 부착한 후에도 계속 외부로부터의 분사 밸브의 개방 입구 압력을 조절할 수 있기 때문이다.

또 다른 방법으로는, 경우에 따라서 수행될 수도 있는 뒤로부터의 조절을 불필요하게 할 수 있고, 밸브 격막을 밸브 몸체에 결합된 링에 용접할 수 있게 된다. 또한, 캡 형상의 조임 너트에 의해서 밸브 격막의 연소실측의 말단면을 둘러쌓음으로써 밸브 격막의 개방 행정 운동을 제한하고, 이것에 의해서 밸브 시트의 밸브 밀봉명의 사이에 규정된 유체 통과 횡단면을 보증할 수 있게 되기 때문에 유리하다.

본 발명의 또 다른 장점은, 움직임 가능한 밸브 부재(뱁브 격막)의 핀에 대한 회전 위치를 고정함으로써 얻을 수 있다. 이것에 의해서, 조임 너트의 밸브 격막 사이에 존재하는 마찰 접속으로 밀봉면에 영향을 미치는 응력이 발생하지 않게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 연료 분사 밸브의 일 실시예를 도시하고 있는 종단면도.

도 2는 밸브 시트가 구형으로 형성되어 있는 다른 실시예를 도시하고 있는 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 기호설명

1 : 밸브 몸체, 3 : 접속부, 5 : 공급 통로, 7 : 말단면, 9 : 방, 11 : 핀, 13 : 슬리브, 15 : 밸브 시트, 17 : 밸브 격막, 19 : 밸브 밀봉면, 21 : 성형부, 23 : 막힌 구멍 형상의 방, 25 : 분사 개방 입구, 27 : 조임 너트, 29 : 차양, 31 : 구형 물체, 33 : 격막 삽입체, 35 : 수용 구멍, 37 : 빈 구형 물체, 39 : 찬 구형 물체, 41 : 구멍, 43 : 고리 형상의 어깨부, 45 : 조절링.

도 1에 도시하고 있는 회전 대칭적인 밸브 몸체(1)는, 그 한쪽의 말단부에 연료 분사 펌프의 공급 관로(도시되어 있지 않음)를 위한 접속부(3)를 가지고 있다. 이 접속부(3)로부터는 밸브 몸체(1)를 긴쪽의 방향으로 관통하는 공급 통로(5)가 도출되어 있다. 상기 공급 통로(5)는 밸브 몸체(1)에 있으면서 연료가 공급되어야 하는 내연 기관의 연소실에 접해 있는 말단면(7)에서 개방되어 있다. 이 말단면(7)은 방(9)에 인접해 있고, 이 방(9)은 도 2에 도시하고 있는 제1 실시예에서 반경 방향 안쪽에서는 말단면(7)으로부터 축방향으로 돌출한 중심의 핀(11)에 의해서 구획되어 있으며, 반경 방향 바깥쪽에서는 슬리브(13)에 의해서 구획되어 있다. 상기의 경우, 원추사다리꼴의 핀(11)은 그 원추면의 일부에서 밸브 시트(15)를 형성하고 있다. 이 밸브 시트(15)에는 방(9)을 연소실 측에서 구획하고 있으면서, 유리하게는 용수철 탄성적으로 강철로 형성된 밸브 격막(17)이 프리로드를 거쳐서 접촉하고 있다. 이 밸브 격막(17)은 방(9)의 방향으로 만곡되어, 밸브 밀봉면(19)을 구비하고 있다. 이를 위해서는, 움직임 가능한 밸브 부재를 형성하는 판모양의 밸브 격막(17)이 핀(11)의 높이에 연소실의 방향으로 돌출한 원추사다리꼴 형상의 성형부(21 : 오목부)를 가지고 있다. 이 성형부(21)의 연소실측의 말단부는 구모양으로 형성되어 있고, 상기의 경우, 성형부(21)의 내측의 가장자리부는 밸브 시트(15)와 함께 작용하는 밸브 밀봉면(19)을 형성하고 있다. 핀(11)의 연소실측의 말단부와 성형부(21)의 밑바닥부와의 사이에는 막힌 구멍형상의 방(19)이 형성되어 있다. 이 방(23)은 밸브 시트(15)와 밸브 밀봉면(19)의 사이에 형성된 밀봉 횡단면에 분사 방향으로 보아 하류측에 위치되어 있고, 적어도 한 개, 유리하게는 다수의 분사 개방 입구(25)로부터 내연 기관의 연소실로 통하고 있다.

밸브 격막(17)의 바깥 가장자리부는 슬리부(13)를 끼워 조임 너트(27)에 의해서 밸브 몸체(1)에 빈틈없이 단단히 조여져 있다. 이를 위해서, 조임 너트(27)가 밸브 격막(17)의 바깥 가장자리부를 커버하는 차양(29)을 가지고 있다.

핀(11)과 밸브 격막(17)의 사이에 있으면서 밸브 시트의 밀봉성을 얻기에 충분한 위치 고정의 기능을 보장하기 위해서는, 밸브 격막(17)의 외경이 조임 너트(27)의 내경보다 작게 형성되어 있고, 이것에 의해서 부착시에 밸브 격막(17)을 핀(11)에 대해서 알맞게 중심이 맞추어지게 할 수 있다.

본 발명에 의한 연료 분사 밸브에 있어서의 연료 분사는 공급 통로(5)를 통해서 분사 펌프에 의해 방(9)에 높은 압력 하에 있는 연료를 공급함으로써 수행되게 된다. 그 압력 형성의 결과, 밸브 격막(17)의 밸브 밀봉면(19)은 그 프리로드힘에 저항하여 밸브 시트(15)로 부터 들어 올려지게 되기 때문에, 연료는 열려 있는 밀봉 횡단면을 따라서 막힌 구멍 형상의 방(23)으로 유입되고, 또한 분사 개방 입구(25)를 통해서, 연료를 공급해야 하는 내연 기관의 연소실로 유입된다. 연료 분사는 방(9)으로의 연료 고압 공급을 중단함으로써 종료된다. 그 결과, 방(9)안의 압력은 다시 밸브 격막(17)의 프리로드힘보다 아래로 저하되기 때문에, 밸브 밀봉면(19)은 용수철 탄성적으로 밸브 시트(15)로 빈틈없이 되돌아간다.

도 2에 도시되어 있는 제 2 실시예는 밸브 시트(15)의 구성을 제외하고, 도 1에 도시된 제 1 실시예와 같이 형성되어 있다. 제 2 실시예에서는 밸브 시트(15)가 밸브 몸체(1)의 말단면(7)의 한가운데에 고정되어 있고, 유리하게는 용접된 구형 물체(31)로 형성된다. 그 구형 물체(31)의 표면은 밸브 시트(15)를 형성하고 있고, 이 밸브 시트(15)는 밸브 격막(17)의 밸브 밀봉면(19)과 함께 작용한다.

따라서, 본 발명에 의한 연료 분사 밸브를 사용하면, 구멍형 노즐의 장점을 격막형 노즐의 장점과 간단하게 결부시킬 수 있고, 이와 같이하여 소수의 구성 부분의 사용에 있어서 고도의 기능성을 보장받을 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 위치 고정의 밸브 시트(15)를 구비한 밸브 몸체(1)와 움직임 가능한 밸브 부재(17)가 설치되어 있고; 상기 밸브 부재(17)가 탄성적으로 조절 가능한 벽을 가지고 있으며; 상기 벽의 가장 자리부가 밸브 몸체(1)에 위치 고정되고; 상기 밸브 부재(17)의 조절 가능한 벽이 상기 밸브 몸체(1)의 말단면(7)과 동시에 방(9)을 둘러 싸고 있으며; 다른쪽에서는 연료를 공급해야 하는 내연 기관의 조절 가능한 벽에 인접한 연소실에서 상기 방(9)을 격리하고 있고; 연료 고압원에 의해서 연료 고압을 공급하는 공급 통로(5)가 설치되어 있으며; 상기 연료 공급 통로(5)가 상기 방(9)으로 열려져 있고; 움직임 가능한 상기 밸브 부재(17)에 밸브 밀봉면(19)이 설치되어 있으며; 상기 밸브 밀봉면(19)이 위치 고정의 상기 밸브 시트(15)의 상류측에서 발생되어 조여지는 연료 고압의 작용을 받아 위치 고정의 상기 밸브 시트(15)로부터 들어 올려지는 것이 가능하고; 이 때에 상기 밸브 밀봉면(19)이 상기 밸브 밀봉면(19)의 하류측에 위치하는 한 개 이상의 분사 개방 입구(25)를 상기 공급 통로(5)에 접속하게 되어 있는 형식으로 상기 분사 개방 입구(25)로서 정의된 한 개 이상의 분사 구멍이 설치되어 있으며; 상기 분사 구멍이 상기 밸브 밀봉면(19)의 하류측에서 움직임 가능한 상기 밸브 부재(17)를 관통하여 안내되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 분사 밸브.
2. 위치 고정 밸브 시트(15)를 구비한 밸브 몸체(1)와 움직임 가능한 밸브 부재(17)가 설치되어 있고; 상기 밸브 부재(17)가 탄성적으로 조절 가능한 벽을 가지고 있으며; 상기 벽의 가장 자리부가 밸브 몸체(1)에 위치 고정되고; 상기 밸브 부재(17)의 조절 가능한 벽이 상기 밸브 몸체(1)의 말단면(7)과 동시에 방(9)을 둘러 싸고 있으며; 다른쪽에서는 연료를 공급해야 하는 내연 기관의 조절 가능한 벽에 인접한 연소실에서 상기 방(9)을 격리하고 있고; 연료 고압원에 의해서 연료 고압을 공급하는 공급 통로(5)가 설치되어 있으며; 상기 연료 공급 통로(5)가 상기 방(9)으로 열려져 있고; 움직임 가능한 상기 밸브 부재(17)에 밸브 밀봉면(19)이 설치되어 있으며; 상기 밸브 밀봉면(19)이 위치 고정의 상기 밸브 시트(15)의 상류측에서 발생되어 조여지는 연료 고압의 작용을 받아 위치 고정의 상기 밸브 시트(15)로부터 들어 올려지는 것이 가능하고; 이 때에 상기 밸브 밀봉면(19)이 상기 밸브 밀봉면(19)의 하류측에 위치하는 한 개 이상의 분사 개방 입구(25)를 상기 공급 통로(5)에 접속하게 되어 있는 형식으로 상기 분사 개방 입구(25)로서 정의된 한 개 이상의 분사 구멍이 설치되어 있으며; 상기 분사 구멍이 상기 밸브 밀봉면(19)의 하류측에서 움직임 가능한 상기 밸브 부재(17)를 관통하여 안내되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 분사 밸브에 있어서, 밸브 시트(15)가 밸브 몸체(1)의 축선에 대해서 동축적으로 밸브 몸체(1)의 연소실측의 말단면(7)으로부터 돌출한 핀(11)으로 형성되어 있고, 상기 핀(11)의 횡단면이 밸브 격막으로 형성된 움직임 가능한 밸브 부재(17)의 방향으로 감소하고 있으며, 상기 움직임 가능한 밸브 부재(17)가 상기 밸브 밀봉면(19)에 계속해서 설치된 오목부(21)를 가지고 있고, 상기 오목부(21)를 기점으로 분사 구멍이 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 분사 밸브.
3. 위치 고정의 밸브 시트(15)를 구비한 밸브 몸체(1)와 움직임 가능한 밸브 부재(17)가 설치되어 있고; 상기 밸브 부재(17)가 탄성적으로 조절 가능한 벽을 가지고 있으며; 상기 벽의 가장 자리부가 밸브 몸체(1)에 위치 고정되고; 상기 밸브 부재(17)의 조절 가능한 벽이 상기 밸브 몸체(1)의 말단면(7)과 동시에 방(9)을 둘러 싸고 있으며; 다른쪽에서는 연료를 공급해야 하는 내연 기관의 조절 가능한 벽에 인접한 연소실에서 상기 방(9)을 격리하고 있고; 연료 고압원에 의해서 연료 고압을 공급하는 공급 통로(5)가 설치되어 있으며; 상기 연료 공급 통로(5)가 상기 방(9)으로 열려져 있고; 움직임 가능한 상기 밸브 부재(17)에 밸브 밀봉면(19)이 설치되어 있으며; 상기 밸브 밀봉면(19)이 위치 고정의 상기 밸브 시트(15)의 상류측에서 발생되어 조여지는 연료 고압의 작용을 받아 위치 고정의 상기 밸브 시트(15)로부터 들어 올려지는 것이 가능하고; 이 때에 상기 밸브 밀봉면(19)이 상기 밸브 밀봉면(19)의 하류측에 위치하는 한 개 이상의 분사 개방 입구(25)를 공급 통로(5)에 접속하게 되어 있는 형식으로 상기 분사 개방 입구(25)로서 정의된 한 개 이상의 분사 구멍이 설치되어 있으며; 상기 분사 구멍이 상기 밸브 밀봉면(19)의 하류측에서 움직임 가능한 상기 밸브 부재(17)를 관통하여 안내되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 분사 밸브에 있어서, 밸브 시트(15)가 밸브 몸체(1)의 연소실측의 말단면(7)에 고정된 구형 물체(31)로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 연료 분사 밸브.