KR20010032506A - 볼 밸브 연료 인젝터 - Google Patents

Abstract

솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터(10)는 밸브몸체(14), 밸브시트(18), 시팅면(22), 연료 출구 개구부(24), 시팅면에 대하여 밸브몸체내로 가압된 연료를 유도하는 연료튜브(26), 출구 개구부를 통해서 연료가 흐르도록 폐쇄위치와 개방위치사이에서 가동되는 구형 밸브 볼(34), 시팅위치쪽으로 밸브 볼을 가압하는 스프링(36), 시팅면 근처의 한끝에서 시팅면에 인접하여 볼 외면과 결합가능한 밸브 볼 파지수단을 포함하고 있고 밸브몸체에서 축방향으로 가동되는 아마츄어(38), 그리고 시팅면으로부터 멀리 아마츄어(38)를 유인하도록 작동되어 밸브 볼(34)을 개방위치로 움직이게 하는 솔레노이드 코일(44)을 포함하고 있다.

Description

볼 밸브 연료 인젝터{BALL VALVE FUEL INJECTOR}

연료분사분야의 인젝터에서 연료통로를 폐쇄하도록 솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터내에서 구형 밸브 볼을 이용하는 것이 알려져 있다. 이러한 인젝터에서, 볼 밸브에 플랫(flat)을 조립하고 볼을 위한 환형의 바닥면을 제공하는 칼라와 조합하여 볼을 사용하는 것이 통상적이다. 스프링 디스크는 볼과 조합되고 그리고 볼을 개방위치로 가압한다. 연료는 아마츄어주위에서 그리고 스프링 디스크를 통해서 연통하여 볼이 언시팅(unseated)위치에 있을때 연료흐름을 허용한다. 볼은 연료통로의 시트에서 자동으로 중심이 맞도록 안내되고 그리고 아마츄어는 아마츄어의 팁끝에 의해 볼에 부과된 방사상 한계내에서 볼을 적어도 축선내의 대략 중심을 맞추는 면이 필요하다.

이러한 조립체를 가지고, 연료의 동적 유량은 스프링율을 통해 설정되고, 그리고 스프링의 선택은 중요하게 되었다. 이들 인젝터는 마모를 줄이기위해 이들 아마츄어의 바닥에 비자기 플러그가 필요하고 그리고 연료와 접촉하는 코일을 가지고 있다.

본 발명은 내연기관내로 연료의 분사를 제어하기위해 사용되는 구형 밸브 볼타입의 솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 볼 밸브타입의 솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터의 단면도;

도 2는 밸브몸체 조립체가 밸브 볼의 자리잡는 위치에 있고 그리고 아마츄어가 시팅면에 놓여있는 것을 예시하는 도 1의 솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터의 확대 단면도;

도 3은 볼 밸브를 잡고 있는 아마츄어가 시팅면으로부터 상승하여 있는, 밸브 볼의 개방위치에서 밸브몸체 조립체를 예시하고 있는 도 1의 솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터의 확대 단면도; 그리고

도 4는 가이드와 하부 스크린이 인젝터내에 통합된 것을 예시하고 그리고 연장된 팁을 가진 본 발명에 따라 구성된 볼 밸브타입의 솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터의 단면도이다.

본 발명은 간단한 구조를 가진 솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터를 제공하는데, 여기에서 리턴스프링은 구형 밸브 볼을 시팅면으로 가압하고 그리고 솔레노이드 코일의 작동에 따라, 아마츄어는 시트로부터 밸브 볼을 들어올린다. 코일이 작동되지않을 때, 아마츄어는 볼을 해제하여 볼이 시팅면의 중심에 복귀하도록 한다.

본 발명에 따라서, 솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터는 길이방향 축선을 가진 하우징과 하우징에 고정된 밸브몸체로 구성되어있다. 밸브몸체는 밸브몸체의 내부를 측방향으로 한정하는 하우징 길이방향 축선과 동축인 원통형의 측벽을 가지고 있다. 밸브몸체의 한끝에서 밸브시트는 밸브몸체의 내부와 면하는 시팅면을 포함하고 있다. 시팅면은 축선에 중심이 있는 연료 출구 개구부를 포함하고 있고 그리고 시팅면에 대하여 밸브몸체내로 가압된 연료를 유도하기위한 수단과 연통하고 있다. 시팅면은 절단된 원추형 또는 오목형상으로 될 수 있다.

인젝터내의 구형 밸브 볼은 연료흐름에 대하여 출구 개구부를 폐쇄하도록 볼을 시팅면에 대하여 가압하는 시팅위치와, 출구 개구부를 통해서 연료흐름을 허용하도록 볼이 시팅면으로부터 이격되는 개방위치사이에서 가동된다. 코일스프링과 같은 가압수단은 밸브몸체에서, 밸브 볼을 시팅위치쪽으로 가압하기위해 구비되어있다.

밸브몸체에서 축방향으로 가동되는 아마츄어는 시팅면근처의 끝에서 밸브 볼 파지수단을 포함하고 있다. 밸브 볼 파지수단은 시팅면에 인접한 볼 외면과 결합한다. 솔레노이드 코일은 아마츄어를 시팅면으로부터 멀리 유인하도록 작동가능하여, 밸브 볼을 개방위치로 움직이게 하고 그리고 연료가 연료 출구 개구부를 통해 지나도록한다. 솔레노이드 코일의 작동정지는 가압수단이 밸브 볼을 시팅면에 대하여 시팅위치로 복귀시키도록 하고 그리고 시팅위치와 정렬되게 하여, 연료의 통로에 대하여 출구개구부를 폐쇄한다.

아마츄어는 연료가 통과하게 하는 축방향으로 뻗은 관통보어를 포함하고 있고 그리고 밸브 볼을 수용한다. 관통보어로부터 아마츄어의 외면으로 뻗은 연료 통로는 연료가 밸브 볼주위와 연통하게 한다. 밸브 볼 파지수단은 볼의 주 직경보다 작은 볼의 직경에서 그리고 볼의 주 직경과 시팅면사이의 한 위치에서 볼과 결합된다. 여기에서 밸브 볼 파지수단은 아마츄어의 한끝에 있는데 관통보어는 볼의 주 직경보다 작은 감소된 직경을 가지고 있다. 달리, 파지수단은 아마츄어로부터 뻗은 복수의 핑거로 될 수 있다.

솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터를 조립하는 방법은,

밸브그룹 서브조립체를 조립하는 단계;

코일그룹 서브조립체를 조립하는 단계;

밸브그룹 서브조립체와 코일그룹 서브조립체를 함께 조립하는 단계; 그리고

밸브그룹과 코일그룹 서브조립체를 상호결합하는 스냅부를 함께 스냅체결하는 단계;를 포함하고 있다.

본 발명의 이들 및 다른 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조한 아래의 설명으로부터 더욱 분명하게 드러날 것이다.

도면을 상세히 참조하면, 번호10은 내연기관에서 사용되기위한 탑 피드(top feed)방식의 솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터를 전체적으로 표시하고 있다. 연료 인젝터(10)는 길이방향 축선(A)을 가진 하우징(12)과 하우징에 고정된 밸브몸체(14)를 포함하고 있다. 밸브몸체(14)는 밸브몸체(14)의 내부를 측방향으로 한정하는 하우징의 길이방향 축선(A)과 동축인 원통형 측벽(16)을 가지고 있다.

밸브몸체(14)의 한끝(20)에서 밸브시트(18)는 밸브몸체의 내부와 면하는 절단 원추형 또는 오목형상의 시팅면(22)을 포함하고 있다. 시팅면(22)은 축선(A)에 중심이 있는 연료 출구 개구부(24)를 포함하고 있고 그리고 시팅면(22)에 대하여 밸브몸체(14)내로 가압된 연료를 유도하기 위해 입구 커넥터 또는 연료튜브(26)와 연통하고 있다. 연료튜브(26)는 알려진 바와같이, 연료 레일(도시생략)에 인젝터를 장착하기위해 리테이너(30)를 가진 장착끝(28)을 포함하고 있다. O-링(32)은 장착끝(28)을 연료 레일에 밀봉하는데 사용된다.

인젝터(10)내의 구형 볼 밸브(34)는 연료흐름에 대항하여 출구 개구부(24)를 폐쇄하도록 볼이 시팅면에 대하여 가압되는 도 2에 도시된 시팅위치와 출구 개구부를 통해 연료의 흐름을 허용하도록 볼이 시팅면으로부터 이격되는, 도 3에 도시된 개방위치사이에서 가동된다. 밸브몸체(14)에서 스프링(36)은 밸브 볼(34)을 시팅위치쪽으로 가압하기위해 구비되어있다.

밸브몸체(14)에서 축방향으로 가동되는 아마츄어(38)는 시팅면(22)근처의 끝(42)에서 볼 밸브 파지수단(capturing means)(40)을 포함하고 있다. 밸브 볼 파지수단(40)은 시팅면(22)에 인접한 볼(34) 외부면과 결합하고 그리고 밸브 볼의 시팅위치에서 시팅면에 놓여있다.

솔레노이드 코일(44)은 시팅면(22)으로부터 멀리 아마츄어(38)를 유인하도록 작동가능하여, 밸브 볼(34)을 도 3의 개방위치로 움직이게 하고, 그리고 연료 출구 개구부(24)를 통해 연료가 통과하게 한다. 솔레노이드 코일(44)의 작동정지는 스프링(36)이 시팅면(22)에 대하여 도 2의 시팅위치로 밸브 볼(34)을 복귀시키게 하고 그리고 시팅위치에 정렬되게 하여, 출구 개구부(24)가 연료의 통로에 대하여 폐쇄되게 한다.

아마츄어(38)는 연료가 통과하는 것을 허용하는 축방향으로 뻗은 관통보어(46)를 포함하고 있다. 관통보어(46)는 또한 밸브 볼(34)을 정밀한 공차 끼움으로 수용하고 관통보어에서 자유롭게 움직일 수 있게 하여 밸브 볼이 자리잡음에 따라 자동적으로 정렬된다. 연료통로(48)는 관통보어(46)로부터 시팅면(22)과 나란히, 아마츄어(38)의 외부면(50)까지 뻗어서, 연료가 밸브 볼(34)주위와 연통하게 한다.

밸브 볼 파지수단(40)은 시팅면(22)과 볼의 주 직경사이의 한 위치에서 그리고 볼의 주 직경보다 작은 볼의 직경에서 볼과 결합되어있다. 밸브 볼 파지수단(40)은 아마츄어로부터 뻗은 복수의 핑거 또는 아마츄어(38)에서 축방향으로 뻗은 관통보어(46)에서 밸브 볼(34)의 주 직경보다 작은 직경을 가진 감소된 직경 구멍이다.

도 1을 더 참조하면, 전기 커넥터(52)는 전원(도시생략)을 연결하기위해 구비되어 아마츄어(38)에 동력을 공급한다. 밸브몸체(14)는 알려진 바와같이 흡기 매니폴드(도시생략)에서 인젝터(10)를 장착하기위한 장착끝(54)을 포함하고 있다. O-링(56)은 흡기 매니폴드에서 장착끝(54)을 밀봉하는데 사용된다. 오리피스 디스크(58)는 출구 개구부를 통해서 연료가 연통되는 것을 제어하기위해서 출구 개구부(24)근처에 구비될 수 있다. 백-업(back-up) 와셔(60)는 밸브몸체(14)에서 오리피스 디스크(58)를 장착하는데 사용되고 그리고 O-링(62)은 오리피스 디스크근처의 밸브시트(18)와 밸브몸체사이에 장착되어있다.

인젝터(10)는 각각 먼저 조립되고 그리고 함께 스냅결합되어 인젝터를 형성하는 2개의 서브조립체로 만들어져 있다. 따라서, 인젝터(10)는 이하 상세히 설명하는 코일 서브조립체와 밸브그룹 서브조립체를 포함하고 있다.

밸브그룹 서브조립체에서, 밸브시트(18), O-링(62), 그리고 백업 와셔(60)는 유지된 밸브몸체(14)내에 적재되어 원하는 위치에 유지되고, 그리고 밸브몸체의 끝(64)은 안쪽으로 구부러져있다. 밸브 볼(34)은 아마츄어(38)내에 위치하고 그리고 아마츄어와 밸브 볼은 밸브몸체(14)에 조립된다. 아마츄어가 볼(34)에 대하여 위로 당겨져서 밸브몸체(14)의 상부(66)와 아마츄어(38)의 상부사이에 측정이 이루어진다.

비자기 슬리브(68)가 입구 커넥터(26)의 한끝으로 가압되고 그리고 슬리브와 입구 커넥터는 함께 레이저용접된다. 슬리브(68)와 입구 커넥터(26)는 밸브몸체(14)내로 가압되고 그리고 슬리브와 밸브몸체는 함께 용접되어 밸브그룹 서브조립체의 조립이 완성된다.

코일그룹 서브조립체는 다음과 같이 구성된다. 플라스틱 보빈(72)은 직선 단자로 성형된다. 와이어가 플라스틱 보빈(72)에 감기고 그리고 보빈 조립체는 하우징(12)을 형성하는 메탈 캔내에 위치한다. 하우징 커버(74)를 형성하는 메탈 플레이트는 하우징(12)내로 가압된다. 단자는 이들의 적절한 위치로 구부러진다. 하우징(12)과 코일(44)조립체는 오버몰드되어 코일그룹 서브조립체를 완성한다.

오버몰드된 코일 서브조립체는 입구 커넥터(26)로 가압되고 스냅되어 플라스틱 오버-몰드(76)내로 성형된 스냅부(78)에 의해 함께 유지된다. 상부 O-링 리테이너(30)는 입구 커넥터(26)에서 제위치내에 설치되고 조여진다. 스프링(36)과 조절튜브(80)는 입구 커넥터(26)에 설치되고 그리고 인젝터는 입구 커넥터에서 조절튜브의 상대위치를 조절하므로써 교정되고 그리고 조절튜브를 제위치에 조인다. 그리고 필터(82)는 입구 커넥터(26)에 장착된다.

도 4는 연장된 팁 섹션을 가진 다른 인젝터(110)를 예시하고 있다. 이어지는 인젝터(110)의 설명에서, 도 1 내지 도 3에서 이전에 언급한 유사한 구조는 유사한 참조번호를 붙였다. 인젝터(110)는 밸브몸체(114)에 장착된 가이드와 스크린부재(84)를 포함하고 있다. 가이드와 스크린부재(84)는 아마츄어(138)를 수용하고 안내하기위해 그리고 작동동안에 아마츄어를 길이방향 축선(A)에서 벗어나서 움직이지 못하도록 중앙구멍(86)을 포함하고 있다. 가이드와 스크린(86)은 개구부, 바람직하게 인젝터 개구부보다 작은 크기의 슬롯 개구부를 포함하여, 연료가 통과하게 하고 그리고 가이드와 스크린에서 개구부보다 큰 스프레이 입자를 잡는다.

본 발명을 특정 실시예를 참조하여 설명하였지만, 설명된 신규성의 개념의 사상과 범위내에서 여러가지 변화가 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위의 언문에 의해 한정된 전체범위를 가지고 있다.

Claims (15)

1. 내연기관에 사용하기위해 솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터에 있어서,

   길이방향 축선을 가지고 있는 하우징;

   밸브몸체의 내부를 측방향으로 한정하고 그리고 상기 축선과 전체적으로 동축인 원통형 측벽을 가진 상기 하우징에 고정된 밸브몸체;

   상기 밸브몸체의 내부와 면하는 시팅면을 가지고 있으며 그리고 축선에 중심이 있는 연료 출구 개구부를 포함하고 있는, 상기 밸브몸체의 한끝에 있는 밸브시트;

   상기 시팅면에 대하여 상기 밸브몸체내로 가압된 연료를 유도하는 수단;

   연료흐름에 대하여 상기 출구 개구부를 폐쇄하도록 시팅면에 대한 시팅위치와, 상기 출구 개구부를 통해 연료흐름을 허용하도록 시팅면으로부터 이격된 개방위치사이에서 가동되는 구형 밸브 볼;

   상기 밸브몸체에 있고 그리고 상기 밸브 볼을 상기 시팅위치쪽으로 가압하는 가압수단;

   상기 밸브몸체에서 축방향으로 가동되고 그리고 상기 시팅면근처의 한끝에서 상기 시팅면근처의 볼 외부면과 결합가능한 밸브 볼 파지수단을 포함하고 있는 아마츄어; 그리고

   상기 시팅면으로부터 멀리 상기 아마츄어를 유인하도록 작동가능하여, 상기 밸브 볼을 상기 개방위치로 움직이게 하고 그리고 상기 연료 출구 개구부를 통해 연료가 통과하도록하며, 솔레노이드 코일의 작동정지는 상기 가압수단이 상기 밸브 볼를 시팅위치로 복귀하도록 하고 그리고 상기 시팅위치와 정렬되도록 하여 연료의 통로에 대하여 상기 출구 개구부를 폐쇄하는 솔레노이드 코일;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 아마츄어는 연료가 통과하고 그리고 상기 밸브 볼을 수용하도록 축방향으로 뻗어있는 관통보어를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 연료 인젝터.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 아마츄어는 상기 관통보어로부터 상기 아마츄어의 외면으로 뻗어있는 연료 통로를 포함하여 연료가 상기 밸브 볼주위로 연통되는 것을 특징으로 하는 연료 인젝터.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 밸브 볼 파지수단은 볼의 주 직경보다 작은 볼의 직경에서 볼과 결합하는 것을 특징으로 하는 연료 인젝터.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 밸브 볼 파지수단은 상기 시팅면과 볼의 주 직경사이의 한 위치에서 볼과 결합되는 것을 특징으로 하는 연료 인젝터.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 밸브 볼 파지수단은 아마츄어의 끝에 있고 여기에서 상기 관통보어는 상기 밸브 볼의 주 직경보다 작은 감소된 직경을 가진 것을 특징으로 하는 연료 인젝터.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 밸브 볼 파지수단은 상기 아마츄어로부터 뻗은 핑거인 것을 특징으로 하는 연료 인젝터.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 가압수단은 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 연료 인젝터.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 시팅면은 절단된 원추형인 것을 특징으로 하는 연료 인젝터.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 시팅면은 오목형상인 것을 특징으로 하는 연료 인젝터.
11. 내연기관에 사용하기위해 솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터를 조립하는 방법에 있어서,

    밸브그룹 서브조립체를 조립하는 단계;

    코일그룹 서브조립체를 조립하는 단계;

    밸브그룹 서브조립체와 코일그룹 서브조립체를 함께 조립하는 단계; 그리고

    밸브그룹과 코일그룹 서브조립체를 상호결합하는 스냅부를 함께 스냅체결하는 단계;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 솔레노이드로 작동되는 연료 인젝터를 조립하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 밸브그룹 서브조립체를 조립하는 단계는,

    밸브몸체의 한끝내에 밸브 시트를 적재하는 단계;

    상기 밸브몸체내에 밸브 볼과 아마츄어 조립체를 조립하는 단계;

    비자기 슬리브를 입구 커넥터로 가압하는 단계; 그리고 상기 비자기 슬리브, 입구 커넥터 및 밸브몸체를 함께 용접하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 코일그룹 서브조립체를 조립하는 단계는,

    코일을 하우징내에 조립하는 단계;

    하우징커버를 상기 하우징에 가압하는 단계; 그리고

    상기 코일과 하우징조립체를 오버몰드하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 조립된 서브조립체를 함께 스냅체결하는 단계는,

    상기 오버몰드의 스냅부와 입구 커넥터를 함께 스냅결합하는 단계;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 입구 커넥터에 스프링과 조절튜브를 설치하는 단계;

    인젝터를 교정하는 단계; 그리고

    조절튜브를 제위치에 조이는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.