KR20000008915A - Solenoid valve - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LPG 차량의 공연비 조절을 위한 솔레노이드 밸브(Solenoid valve)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 다이어프램을 이용하여 높은 진공 압력 상태에서도 제어성이 우수한 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a solenoid valve for adjusting the air-fuel ratio of an LPG vehicle. More specifically, the present invention relates to a solenoid valve having excellent controllability even under high vacuum pressure using a diaphragm.
솔레노이드 밸브는 유체의 흐름을 개폐하거나 조절하기 위한 것으로 다양한 용도로 사용되고 있으며, 특히 내연기관의 연료 공급 장치에 있어 연료의 공급을 엔진의 상태에 따라 최적의 상태로 조절하기 위한 용도로 사용하고 있다. 솔레노이드 밸브는 밸브의 개폐를 자동제어장치의 디지탈 신호에 따라 고 주파수로 작동할 수 있는 장점이 있다.The solenoid valve is used to open or close the flow of fluid and is used for various purposes. In particular, the fuel supply device of the internal combustion engine is used to adjust the supply of fuel to an optimal state according to the engine condition. The solenoid valve has the advantage of operating the high frequency in response to the digital signal of the automatic control device to open and close the valve.
솔레노이드 밸브를 이용하여 연료 분사를 조절하는 경우 솔레노이드 밸브의 개폐 타이밍이 중요하다. 그러나, 종래의 솔레노이드 밸브는 밸브가 닫혀진 상태에서 배출구 내부에 높은 진공 압력이 형성되는 바, 개폐시 저항이 커서 제어성이 떨어지는 문제가 있었다. 즉, 솔레노이드 밸브의 개폐 시간이 지연됨에 따라 연료의 분사량과 분사 시간의 조절이 정확하지 못한 문제가 있었다.The timing of opening and closing the solenoid valve is important when controlling fuel injection using the solenoid valve. However, the conventional solenoid valve has a problem that the high vacuum pressure is formed inside the discharge port in the state in which the valve is closed, and thus the controllability is large because the resistance is large at opening and closing. That is, as the opening and closing time of the solenoid valve is delayed, there is a problem that adjustment of the injection amount and injection time of the fuel is not accurate.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 지연시간을 보상하여 밸브의 개폐 시간을 조정하는 방법이 사용되고 있으나, 엔진의 회전 속도가 빨라지면 개폐 지연시간을 정확히 측정하기 어려워지며, 고정된 값으로 보상을 할 경우 정확한 보상을 하기 어렵다는 문제점이 있다.In order to solve this problem, the method of adjusting the opening and closing time of the valve by compensating the delay time is used.However, when the engine rotation speed increases, it is difficult to accurately measure the opening and closing delay time. There is a problem that is difficult to do.
따라서, 본 발명에서는 밸브의 개폐시 발생하는 저항을 최소화하여 지연 시간을 최소화하고 주파수 20Hz까지 제어가 가능한 솔레노이드 밸브를 개발하게 되었다.Therefore, the present invention has been developed a solenoid valve capable of minimizing the resistance generated when opening and closing the valve to minimize the delay time and control up to a frequency of 20Hz.
본 발명의 목적은 높은 진공 압력 상태에서도 제어성이 우수한 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a solenoid valve having excellent controllability even under high vacuum pressure.
본 발명의 다른 목적은 주입구의 각도를 임의로 조정할 수 있어 장착이 용이한 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a solenoid valve that can be easily adjusted by adjusting the angle of the inlet.
본 발명의 또 다른 목적은 내구성이 우수한 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a solenoid valve having excellent durability.
본 발명의 또 다른 목적은 자력의 포집을 극대화하여 적은 자력으로도 충분히 제어할 수 있는 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a solenoid valve that can be fully controlled even with a small magnetic force by maximizing the collection of magnetic force.
제1도는 본 발명의 솔레노이드 밸브가 닫힌 상태의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of the solenoid valve of the present invention closed.
제2도는 본 발명의 솔레노이드 밸브가 열린 상태의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the solenoid valve of the present invention in an open state.
제3도는 배출구와 플런저가 만나는 부위의 상세도이다.3 is a detailed view of the site where the outlet and the plunger meet.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10: 밸브 본체 12: 코일부10: valve body 12: coil part
14: 주입구 18: 배출구14: inlet 18: outlet
22: 확장부 24: 조정나사22: extension part 24: adjusting screw
30: 플런저 32: 고무부재30: plunger 32: rubber member
34: 제1플런저 36: 관통 구멍34: first plunger 36: through hole
38: 제2플런저 40: 중공38: second plunger 40: hollow
44: 다이어프램 46: 캡44: diaphragm 46: cap
48: 철심 52: 코일48: iron core 52: coil
54: 팩킹 56: 스프링54: packing 56: spring
도면에 따라 본 발명을 설명한다. 제1도는 본 발명의 솔레노이드 밸브가 닫힌 상태의 단면도이고, 제2도는 열린 상태의 단면도이다.The present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a sectional view of the solenoid valve of the present invention in a closed state, and FIG. 2 is a sectional view of the open state.
본 발명의 솔레노이드 밸브는 크게 밸브 본체(10), 코일부(12) 및 플런저(30)로 구분된다. 밸브 본체(10)는 원통형의 부재로써 세 개의 개구부가 형성되어 있다. 한쪽면에는 배출구(18)가 형성되고, 측면에는 주입구(14)가 형성되며, 반대쪽면에는 플런저가 삽입되는 플런저 구멍이 형성된다. 유체는 주입구(14)로 들어와서 밸브 본체 내부의 공간을 거쳐 배출구(18)로 배출된다.The solenoid valve of the present invention is largely divided into a valve body 10, a coil part 12, and a plunger 30. The valve body 10 has a cylindrical member and three openings are formed. The outlet 18 is formed on one side, the injection port 14 is formed on the side, and the plunger hole into which the plunger is inserted is formed on the opposite side. The fluid enters the inlet 14 and is discharged to the outlet 18 through the space inside the valve body.
플런저 구멍쪽으로는 확장부(22)가 형성되어 상기 확장부(22)에 코일부(12)가 끼워져 결합된다. 상기 밸브 본체(10)와 코일부(12) 사이에는 팩킹재(54)가 설치되어 밀폐되며, 밸브 본체와 코일부가 서로 자유로이 회전이 가능하다. 따라서, 밸브 본체의 주입관(16)의 방향을 임의로 조정할 수 있어 설치하기가 매우 용이하다.An expansion portion 22 is formed toward the plunger hole, and the coil portion 12 is fitted into the expansion portion 22 to be coupled thereto. A packing material 54 is installed and sealed between the valve body 10 and the coil part 12, and the valve body and the coil part can freely rotate with each other. Therefore, the direction of the injection pipe 16 of the valve main body can be arbitrarily adjusted, and it is very easy to install.
주입구(14)에는 연료 주입관(16)이 연결되어 연료가 공급된다.The fuel injection pipe 16 is connected to the injection hole 14 to supply fuel.
밸브 본체의 배출구(18)쪽으로는 원통형의 결합부(20)가 형성되며, 상기 결합부(20)의 외부 표면에는 수나사가 형성되어 연료 분사라인에 밸브 본체(10)를 연결한다.A cylindrical coupling portion 20 is formed toward the outlet 18 of the valve body, and an external thread is formed on an outer surface of the coupling portion 20 to connect the valve body 10 to the fuel injection line.
상기 결합부(20)의 내부쪽에는 조정나사(24)를 끼우기 위한 암나사가 형성된다. 조정나사(24)는 원통형의 부재로써 한쪽 표면에는 수나사가 형성되고, 그 단부에는 드라이버를 끼워 회전시킬 수 있는 홈(26)이 형성되며, 다른쪽 단부(28)는 밸브 본체 내부 공간으로 돌출한다. 상기 조정나사(24)를 회전시켜 조정나사의 단부와 플런저(30)가 이격되는 유격을 조정한다.An internal thread for fitting the adjusting screw 24 is formed at the inner side of the coupling part 20. The adjusting screw 24 is a cylindrical member, and a male screw is formed on one surface thereof, and a groove 26 for rotating the screwdriver is formed at one end thereof, and the other end 28 protrudes into the valve body internal space. . The adjustment screw 24 is rotated to adjust the clearance between the end of the adjustment screw and the plunger 30.
플런저(30)는 제1플런저(34), 상기 제1플런저의 한쪽 단부에 부착된 고무부재(32) 및 제2플런저(38)로 구성된다.The plunger 30 is composed of a first plunger 34, a rubber member 32 and a second plunger 38 attached to one end of the first plunger.
제1플런저(34)의 양 단부에는 각각 턱이 형성되며, 한쪽 단부의 턱에는 고리 형상의 고무부재(32)가 부착되고 다른쪽 단부의 턱에는 제2플런저(38)가 끼워진다. 상기 고무부재(32)는 배출구(18)와 접촉하여 유체의 배출을 차단하기 위한 것으로 배출구(18)의 외경보다 더 큰 외경을 갖고 있다. 제1플런저(34)에는 중앙에 길이방향으로 관통하는 구멍(36)이 형성되어 있다. 따라서, 플런저(30)가 배출구(18)에 밀착되어 유체의 흐름이 차단된 상태에서 배출구(18) 내부와 플런저 뒤쪽과의 통로가 형성되어 배출구 내의 압력과 플런저 뒤쪽의 압력이 동일하게 되는 바, 밸브의 개폐시 발생하는 저항이 최소화된다.Jaws are formed at both ends of the first plunger 34, and a ring-shaped rubber member 32 is attached to the jaw of one end and the second plunger 38 is fitted to the jaw of the other end. The rubber member 32 has a larger outer diameter than the outer diameter of the outlet 18 to block the discharge of the fluid in contact with the outlet (18). The first plunger 34 has a hole 36 penetrating in the longitudinal direction at the center thereof. Therefore, in the state where the plunger 30 is in close contact with the outlet 18 and the flow of the fluid is blocked, a passage between the inside of the outlet 18 and the plunger is formed so that the pressure in the outlet and the pressure behind the plunger are the same. The resistance generated when opening and closing the valve is minimized.
제2플런저(38)는 중공(40)이 형성된 원통 형상의 부재로써 한쪽에는 상기 제1플런저(34)가 압입되어 고정되므로 상기 제1플런저(34) 및 제2플런저(38)는 일체로 거동한다. 제2플런저(38)는 스틸로 제작되는 바, 후술하는 바와 같이 코일(52)에 의해 발생하는 자력에 의해 좌우로 이동한다. 반면 제1플런저(34)는 알루미늄으로 제작되며 이는 플런저(30)의 앞부분의 하중을 작게하여 플런저의 이동을 원활히 하기 위함이다.The second plunger 38 is a cylindrical member having a hollow 40 formed therein, and the first plunger 34 is press-fitted and fixed to one side so that the first plunger 34 and the second plunger 38 behave integrally. do. The second plunger 38 is made of steel, and moves laterally by magnetic force generated by the coil 52 as described later. On the other hand, the first plunger 34 is made of aluminum, which is to facilitate the movement of the plunger by reducing the load of the front portion of the plunger 30.
상기 제1플런저(34)와 제2플런저(38)의 사이에는 다이어프램(44)이 고정된다. 다이어프램(44)은 탄성적인 재질로 제조되며 고리 형상으로 제1플런저(34)에 끼워 고정된다. 상기 다이어프램(44)의 외부쪽은 코일부에 부착된 캡(46)에 의해 눌려 상기 밸브 본체(10)에 밀착되어 밸브 본체와 코일부를 서로 밀폐한다.The diaphragm 44 is fixed between the first plunger 34 and the second plunger 38. The diaphragm 44 is made of an elastic material and is fixed to the first plunger 34 in a ring shape. The outer side of the diaphragm 44 is pressed by the cap 46 attached to the coil part to be in close contact with the valve body 10 to seal the valve body and the coil part with each other.
제2플런저(38)의 중공(40) 내부에는 스프링(56)이 삽입된다. 상기 스프링(56)은 한쪽은 상기 제2플런저(38)에 끼워진 제1플런저(34)에 지지되고, 반대편은 후술하는 철심(48)에 지지된다. 상기 스프링(56)은 기본적으로 플런저가 배출구쪽으로 향하도록 힘을 가함으로써 플런저가 배출구와 밀착하여 유체의 흐름을 차단할 수 있도록 한다.The spring 56 is inserted into the hollow 40 of the second plunger 38. One side of the spring 56 is supported by the first plunger 34 fitted to the second plunger 38, and the other side of the spring 56 is supported by the iron core 48 described later. The spring 56 basically forces the plunger toward the outlet so that the plunger can be in close contact with the outlet to block the flow of fluid.
상기 플런저(30)는 한쪽은 밸브 본체(10)에 삽입되고, 다른쪽은 코일부(12)에 형성된 구멍에 삽입된다. 코일부(12)에는 한쪽이 막힌 중공이 형성되고, 상기 중공의 안쪽에는 철심(48)이 설치되며, 상기 철심의 주위로 코일(52)이 감겨있다. 플런저(30)는 상기 코일부(12)에 형성된 중공에 삽입되며 철심(48)과 약간의 유격을 두고 설치된다. 따라서 상기 코일(52)에 전기를 통하면 코일의 주위로 자기장이 형성되고, 상기 코일의 중심에 설치된 철심(48)은 전자석이 된다. 제2플런저(38)는 스틸로 제작되므로 코일(52)에 전기가 흐르는 동안에는 스프링(56)의 탄성을 극복하고 상기 철심에 달라붙게 되며, 전류가 차단되면 다시 제2플런저 내부에 설치된 스프링(56)의 탄성에 의해 원상복귀된다.One side of the plunger 30 is inserted into the valve body 10, and the other side of the plunger 30 is inserted into a hole formed in the coil part 12. One side of a hollow is formed in the coil part 12, The iron core 48 is provided in the inside of the said hollow, The coil 52 is wound around the said iron core. The plunger 30 is inserted into the hollow formed in the coil part 12 and is installed with a slight gap with the iron core 48. Therefore, when electricity is supplied to the coil 52, a magnetic field is formed around the coil, and the iron core 48 provided at the center of the coil becomes an electromagnet. Since the second plunger 38 is made of steel, while the electricity flows through the coil 52, the second plunger 38 overcomes the elasticity of the spring 56 and adheres to the iron core, and when the current is cut off, the spring 56 is installed inside the second plunger again. It is returned to its original state by the elasticity of).
상기 철심(48)의 플런저쪽 단부(50)는 단면적을 극대화하기 위하여 원추형으로 형성되어 있다. 제2플런저의 코일쪽 단부 또한 상기 철심의 원추형 단부(50)와 같은 경사를 갖도록 사선방향으로 형성되어 상기 원추형 단부(50)가 제2플런저(38)의 중공(40) 속으로 삽입되도록 되어 있다.The plunger end 50 of the iron core 48 is formed in a conical shape to maximize the cross-sectional area. The coil end of the second plunger is also formed obliquely to have the same slope as the conical end 50 of the iron core so that the conical end 50 is inserted into the hollow 40 of the second plunger 38. .
본 발명의 솔레노이드 밸브의 동작 원리를 설명한다. 기본적으로 플런저(30)는 제2플런저(38)의 내부에 설치된 스프링(56)에 의해 배출구(18)쪽으로 힘을 받아 밸브가 폐쇄된 상태를 유지한다. 코일(52)에 전류가 공급되면 자기장이 형성되고 플런저(30)가 스프링(56)의 탄성을 극복하고 철심(48)에 달라붙어 밸브가 개방된다. 종래의 솔레노이드 밸브의 경우에는 배출구(18) 내부에 진공 압력이 발생하므로 플런저가 배출구에서 이탈하는 순간에 저항이 발생한다. 그러나, 코일(52)의 자력만으로는 상기 저항을 극복하기가 용이하지 아니하여 응답속도가 느려지고 밸브의 개폐시 지연시간이 발생한다. 그러나 본 발명의 솔레노이드 밸브는 제1플런저(34)의 중앙에 관통하는 구멍(36)이 형성되고, 제2플런저(38)에도 역시 중공(40)이 형성되어 있으며, 플런저 외부면과 코일부의 구멍 사이에 약간의 유격이 있고, 밸브 본체(10)와 코일부(12) 사이에는 다이어프램(44)에 의해 밀폐되므로 코일부(12) 내부의 압력이 배출구(18) 내에 형성된 진공 압력과 동일하게 된다. 즉, 배출구(18)와 코일부(12) 내부가 절연되지 않고 유체가 흐를 수 있는 통로가 형성됨으로써 양쪽의 압력 상태가 동일하게 되는 것이다. 따라서, 플런저(30)가 배출구(18)에서 이탈시에 저항이 발생하지 않아 응답 지연시간을 최소화 할 수 있다. 플런저(30)가 철심(48)쪽으로 이동함으로써 플런저(30)는 배출구(18)로부터 떨어지고 밸브는 개방된다. 다시 전류의 공급이 차단되면 철심(48)은 자력을 상실하고 플런저(30)는 스프링(56)의 탄성에 의해 배출구(18)쪽으로 밀려 밸브는 폐쇄된다.The operating principle of the solenoid valve of the present invention will be described. Basically, the plunger 30 receives the force toward the outlet 18 by the spring 56 installed inside the second plunger 38 to maintain the valve closed. When a current is supplied to the coil 52, a magnetic field is formed and the plunger 30 overcomes the elasticity of the spring 56 and clings to the iron core 48 to open the valve. In the case of the conventional solenoid valve, since the vacuum pressure is generated inside the discharge port 18, resistance occurs at the moment when the plunger is released from the discharge port. However, the magnetic force of the coil 52 alone is not easy to overcome the resistance, so the response speed becomes slow and a delay time occurs when opening and closing the valve. However, the solenoid valve of the present invention has a hole 36 penetrating in the center of the first plunger 34, the hollow 40 is also formed in the second plunger 38, the outer surface of the plunger and the coil portion There is some play between the holes, and the valve body 10 and the coil part 12 are sealed by the diaphragm 44 so that the pressure inside the coil part 12 is equal to the vacuum pressure formed in the outlet 18. do. That is, a passage through which the fluid flows without forming the outlet 18 and the inside of the coil part 12 is formed so that the pressure state of both is the same. Therefore, since the resistance does not occur when the plunger 30 leaves the outlet 18, the response delay time may be minimized. As the plunger 30 moves toward the iron core 48, the plunger 30 is dropped from the outlet 18 and the valve is opened. When the supply of current is again cut off, the iron core 48 loses its magnetic force and the plunger 30 is pushed toward the outlet 18 by the elasticity of the spring 56 so that the valve is closed.
본 발명의 솔레노이드 밸브의 작동 주파수는 20Hz 정도의 고 주파수이며, 이때 고무부재(32)와 배출구(18) 사이에 발생하는 마찰 저항이 크다. 상기 마찰 저항을 줄여주기 위해 상기 고무부재(32)의 단부에는 테프론을 코팅하여 마찰 저항을 줄일 수 있도록 하였다. 또한 배출구(18)의 단부 단면을 직각으로 형성하지 않고 원호형으로 형성하여 고무부재(32)와 배출구(18)가 면 접촉이 아닌 점 접촉이 될 수 있도록 하여 마찰 저항을 최소화 하였다.The operating frequency of the solenoid valve of the present invention is a high frequency of about 20 Hz, wherein the frictional resistance generated between the rubber member 32 and the outlet 18 is large. In order to reduce the frictional resistance, the end of the rubber member 32 was coated with Teflon to reduce the frictional resistance. In addition, the end section of the discharge port 18 is not formed at right angles and is formed in an arc shape so that the rubber member 32 and the discharge port 18 can be point contact instead of surface contact, thereby minimizing frictional resistance.
본 발명의 솔레노이드 밸브는 플런저의 내부에 관통 구멍이 형성되고 다이어프램에 의해 밸브 본체와 코일부가 서로 밀폐되어 배출구 내부와 코일부 내부가 같은 진공 압력을 형성하여 플런저가 배출구에서 이탈시 저항이 발생하지 않아 배출구 내에 발생하는 높은 진공 압력 상태에서도 코일에 발생하는 작은 자력만으로 충분히 제어할 수 있다.In the solenoid valve of the present invention, a through hole is formed inside the plunger and the valve body and the coil part are sealed to each other by a diaphragm, so that the inside of the outlet port and the coil part form the same vacuum pressure so that the resistance does not occur when the plunger is separated from the outlet port. Even under the high vacuum pressure generated in the outlet, only a small magnetic force generated in the coil can be sufficiently controlled.
또한, 플런저의 단부에 테프론을 코팅하였고, 배출구의 끝단면을 원호형상으로 형성하여 밸브의 개폐시의 마찰 저항을 최소화 하여 초당 20회의 제어가 가능하고 지연시간이 극소화되어 제어성이 우수하다.In addition, Teflon is coated on the end of the plunger, and the end surface of the outlet is formed in an arc shape to minimize the frictional resistance during opening and closing of the valve.
또한, 본 발명의 솔레노이드 밸브는 밸브 본체와 코일부가 자유로이 회전이 가능하여 주입구의 각도를 임의로 조정할 수 있어 솔레노이드 밸브의 장착이 용이하다.In addition, the solenoid valve of the present invention is free to rotate the valve body and the coil portion can be arbitrarily adjusted the angle of the inlet port, it is easy to install the solenoid valve.
Claims (5)
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