KR20010043854A - 오염물질에 대한 내성이 있는 압축천연가스 분사기 및분사기를 통하여 가스연료를 안내하는 방법 - Google Patents

Abstract

외부하우징, 내부에 연료의 수용을 위해 외부하우징의 상부끝부분에 위치하고 있는 연료입구연결부, 전기자에 부착되어 있고 연료입구연결부에 인접해서 위치하고 있고 연료입구연결부로부터 작동간극만큼 이격되어 있는 밸브니들을 가지고 있는 전기자를 가지고 있는 내연기관을 위한 전자기적으로 구동가능한 연료 분사기가 개시되어 있다. 전기자는 연료입구연결부로부터 연료유동을 수용하도록 대체로 가늘고 긴 중앙의 개구부를 형성하고 있고 전기자에 부착되어 있는 밸브니들을 가지고 있는데, 니들은 연료가 고정밸브시트에 결합되어 있는 밸브구멍을 통해서 유동하는 것을 선택적으로 허용하도록 하우징에 결합되어 있는 고정밸브시트를 가지고 있는 고정밸브와 상호작용한다. 연료입구연결부는 전기자의 연료입구끝을 향하고 있는 연료출구끝을 가지고 있고 전기자가 상방으로 이동될 때 연료입구연결부와 전기자의 접촉면적을 감소시키도록, 그리고 연료유동을 연결부와 전기자 사이의 작동간극을 가로질러서 횡방향으로 촉진하여 전기자의 외부에 제1연료유동경로를 확립하도록 대응하는 복수의 방사형으로 뻗어 있는 오목부분에 의해 분리된, 복수의 방사형으로 뻗어 있는 양각패드를 포함하고 있다. 제1연료유동경로는 오염물질이 작동간극에 축적되는 것을 방지한다. 전기자는 대체로 가늘고 긴 중앙의 개구부로부터 연료유동을 수용하기 위해 그리고 고정밸브시트 쪽을 향해서 제2유동경로에 연료유동을 안내하기 위해 전기자의 벽부분을 통해서 뻗어 있는 적어도 하나의 제1구멍을 포함하고 있다. 적어도 하나의 제2구멍은 전기자의 벽부분을 통해서 뻗어 있고 고정밸브시트 쪽을 향해서 제3연료유동경로를 확립하도록 세로축에 대하여 대체로 예각으로 뻗어 있다. 구멍의 크기, 방향 및 수는 소정의 유동조건을 이루도록 다양해질 수 있다. 분사기를 통해서 연료를 안내하는 방법이 또한 개시되어 있는데, 비록 개시되어 있는 연료 분사기 및 방법은 가스연료를 사용하지만, 모든 타입의 연료가 의도되어진다.

Description

오염물질에 대한 내성이 있는 압축천연가스 분사기 및 분사기를 통하여 가스연료를 안내하는 방법{CONTAMINANT TOLERANT COMPRESSED NATURAL GAS INJECTOR AND METHOD OF DIRECTING GASEOUS FUEL THERETHROUGH}

압축천연가스(이하에서 때때로 "CNG"로 일컬어짐)는 업무용 차량을 위한 일반적인 차량연료 및 주거용으로 사용되고 있다. 차량에서, CNG는 이하에서 "CNG분사기"로 일컬어지는 가스 분사기를 통해서 정확한 양으로 엔진으로 전달된다. CNG분사기는 분사펄스당 정확한 양의 연료를 전달하고 분사기의 수명 동안 이런 정확성을 유지하는 것이 요구된다. CNG분사기의 성능을 이 정도로 유지하기 위해서, 연료 내의 오염물질의 영향을 줄이는데 도움을 주도록 어떤 대책이 요구된다.

압축천연가스는 파이프라인 시스템에서 전국 도처에 전달되고 업무용 및 주거용 난방을 위해 주로 사용된다. 그런 난방 시스템은 다양한 수준의 질과 오염물질에 대하여 내성이 있는 반면에, 차량의 가스 분사기에서의 내성 수준은 상당히 낮다.

난방용으로 사용되는 CNG에서 수년동안 용인된 이러한 오염물질은 분사기의 성능에 다양한 수준으로 영향을 끼쳐서 장래의 CNG 분사기 설계에서 고려될 필요가 있다. CNG에서 발견되는 오염물질의 일부는 작은 고체입자, 물, 압축기 오일이다. 이러한 오염물질 각각은 분사기의 수명동안 유지되는 성능을 위한 분사기 설계에서 처리될 필요가 있다.

오염물질은 몇몇 소스로부터 파이프라인으로 들어갈 수 있다. 파이프라인 시스템에 대한 수리, 유지, 신규건축은 많은 외부 입자를 연료 내로 도입할 수 있다. 물, 먼지, 습기, 오물이 이러한 작업 중에 소량으로 용이하게 도입될 수 있다. 파이프라인에서 발견되는 많은 금속 타입의 산화물 또한 시스템 내로 도입될 수 있다. 그리고, 불완전한 압축기는 기화 압축기 오일을 도입할 수 있는데, 압축기의 시일에 의해 날리고 가스 내로 유입된다. 재급유 조차도 재급유 끼워맞춤부 중 하나 상의 오염물질이 저장실린더 내로 들어가게 한다. 이러한 오염물질 대다수는 중요한 연료 시스템 구성요소에 도달하여 차량의 수명동안 성능특성을 변화시킨다.

일반적으로, 연료 분사기는 연료를 정확하게 계량하기 위해서 많은 내부 구성요소에 엄격한 공차를 요구한다. CNG 분사기가 오염물질에 대한 내성을 유지하도록, 전기자 니들 조립체를 위한 안내 및 충격 표면은 특별히 독특한 특성을 요구한다. 우리는 현재까지 알려져 있는 분사기에 대해 중요한 향상을 나타내는 한편, 압축천연가스에서 일반적으로 발견되는 오염물질에 대하여 내성이 있는 CNG 연료 분사기를 발명했다. 또한 우리는 압축천연가스 연료를 그런 분사기를 통하여 오점화 없이 효율적이고 효과적인 점화를 촉진하는 식으로 안내하는 방법을 발명했다.

본 발명은 가스 안의 오염에 대하여 내성이 있는 압축천연가스 분사기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따라서 제작된 압축천연가스 분사기의 바람직한 실시예의 부분단면도.

도 2는 본 발명의 부분을 형성하는 향상된 전기자 및 니들을 도시하고 있는 도 1의 분사기의 하부부분의 확대단면도.

도 3은 도 1에 도시되어 있는 분사기의 연료입구연결부의 하부끝부분의 부분단면도.

도 4는 도 1에 도시되어 있는 바람직한 연료입구연결부의 바닥표면의 평면도.

도 5는 도 1에 도시되어 있는 전기자의 바람직한 실시예 및 그것으로부터 기인하는 향상된 연료유동연결부를 도시하고 있는 단면도.

도 6은 도 1에 도시되어 있는 밸브보디의 바람직한 실시예의 상부부분의 단면도.

도 7은 도 3에 도시되어 있는 연료입구연결부의 선택적인 실시예의 하부끝부분의 부분단면도.

도 8은 도 7에 도시되어 있는 연료입구연결부의 바닥표면의 평면도.

도 9는 도 5에 도시되어 있는 전기자의 선택적인 실시예의 단면도.

도 10은 도 6에 도시되어 있는 밸브보디의 선택적인 실시예의 상부부분의 단면도.

도 11은 향상된 밸브니들, 연료컬럼화 분사유동장치를 통합하고 있는, 도 5에 도시되어 있는 전기자의 확대단면도 및 확대도 및 도 6에 도시된 밸브보디의 단면도.

도 12는 도 5에 도시되어 있는 전기자 및 도 11에 도시되어 있는 향상된 밸브니들의 부분확대단면도.

도 13은 도 1 및 도 11에 도시되어 있는 것과 같이 고정밸브시트에 안착되어 있는 밸브니들의 시일링팁부분을 도시하고 있는 확대단면도.

도 14는 아치형의 연료통로개구부를 가지고 있는 바람직한 밸브니들 하부 안내부를 도시하고 있는, 도 11의 선 14-14를 따라 취해진 도면.

본 발명은 내연기관의 가스연료 분사 시스템을 위한 전자기적으로 작동하는 연료 분사기에 관한 것인데, 분사기는 대체로 세로축을 가지고 있고, 강자성코어, 강자성코어를 적어도 부분적으로 둘러싸고 있는 자기코일, 자기코일에 자기적으로 연결되어 있고 자기코일에 반응하여 이동가능한 전기자를 포함하고 있으며, 전기자는 연료밸브의 고정밸브시트와 상호작용하는 밸브폐쇄요소를 구동시키고 자기 코일이 여자될 때 고정밸브시트로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 전기자는 대체로 가늘고 긴 형상을 가지고 있고 전기자에 인접해서 위치하고 있는 연료입구연결부로부터 가스연료의 축방향 수용과 통과를 위해 대체로 중앙의 개구부를 가지고 있다. 연료입구연결부 및 전기자는 전기자 및 자기코일 사이의 가스연료의 제1유동경로를 허용하기에 적합하게 되어 있고 경로의 부분으로서 밸브보디쉘은 연료밸브에 이른다. 적어도 하나의 제1연료유동구멍은 전기자의 벽부분을 통해서 뻗어 있어서 연료밸브에 이르는 경로의 부분으로서 가스연료의 제2유동경로를 형성하고 있다.

바람직한 실시예에서, 전기자는 전기자의 벽부분에 적어도 하나의 제2구멍을 형성하여 연료밸브에 이르는 경로의 부분으로서 가스연료의 제3유동경로를 형성하고 있다. 적어도 하나의 제2구멍은 세로축에 대하여 대체로 예각으로 배향되어 있다. 그리고, 연료입구연결부 및 전기자는 그들 사이에 작동간극을 형성하도록 이격되어 있고 작동간극 내에서 가스연료의 제1연료유동을 허용하기에 적합하게 되어 있다. 그리고 연료분사기는 전기자의 하부에 위치하고 있고 전기자 및 연료입구연결부로부터의 적어도 2개의 가스연료의 유동경로로부터 연료의 수용을 위해 벽부분에 적어도 하나의 구멍을 가진 밸브보디를 포함하고 있다.

그리고, 밸브보디쉘은 전기자 및 밸브보디를 적어도 부분적으로 둘러싸고 있는데, 밸브보디쉘은 전기자와 밸브보디쉘 사이의 가스연료의 제1유동경로의 통과를 위해 전기자와 방사형의 공간을 형성하고 있다. 연료입구연결부는 전기자의 상방에 위치하고 있고 전기자로부터 작동간극만큼 이격되어 있으며, 연료입구연결부는 전기자 및 고정밸브시트 쪽을 향해서 연료를 안내하기 위해 관통경로를 형성하고 있다.

연료입구연결부는 연료원으로부터 가스연료의 수용을 위해 적합하게 되어 있는 상부끝부분 및 가스연료를 배출하기 위해 하부끝부분을 포함하고 있는데, 하부끝부분은 전기자의 상부표면을 향하고 있는 하부표면을 가지고 있고, 연료입구연결부의 하부표면은 하부표면 상에 형성되어 있는 복수의 방사형으로 뻗어 있는, 연료연결부의 하부표면 상에 형성되어 있는 양각패드를 가지고 있으며, 패드는 연료가 패드를 통해서 유동하고 그리고 연료입구연결부 및 전기자 사이에 형성되어 있는 작동간극을 가로질러서 유동하는 것을 허용하도록 패드 사이에 오목부분을 가지고 있다.

전기자는 전기자의 벽부분을 통해서 뻗어 있는 적어도 하나의 제1구멍 및 적어도 하나의 제2구멍을 형성하고 있는데, 적어도 하나의 제1구멍 및 적어도 하나의 제2구멍은 세로축에 대하여 예각으로 배향되어 있고, 연료를 구멍을 통해서 고정밸브시트 쪽을 향해서 안내하기 위해 위치하고 있다. 연료입구연결부의 최하부표면 및 전기자는 가스연료가 작동간극을 가로질러서 그리고 전기자 및 자기코일 사이에서 유동하는 것을 허용하기에 적합하게 되어 있어서, 이것에 의해, 적어도 3개의 연료유동경로가 허용된다. 바람직하게는 연료입구연결부의 최하부끝부분은 연료입구연결부의 최하부의 외부표면을 따라서 대체로 모서리진 형상을 가지고 있다. 바람직하게는 연료입구연결부의 대체로 모서리진 부분은 대체로 아치형 단면을 가지고 있다.

밸브폐쇄요소는 고정밸브시트와 선택적인 맞물림과 맞물림해제를 위해 적합하게 되어있는 밸브니들이고 전기자의 클림핑부분에 의해 전기자에 부착되어 있다. 연료필터는 연료입구연결부에 의한 수용에 앞서 연료를 여과하기 위해 연료입구연결부의 상부끝부분에 위치하고 있다. 연료입구연결부는 전기자를 향하고 있는 연료입구연결부의 하부표면부분의 유효표면적을 감소시켜서 그것에 의하여 가스연료가 작동간극에서 대체로 횡방향으로 유동하는 것을 허용하도록 대응하는 복수의 방사형으로 뻗은 양각패드를 형성하고 있는 복수의 방사형으로 뻗어 있는 홈을 가지고 있는 하부표면부분을 포함하고 있으며, 그것에 의하여 횡방향의 연료유동은 작동간극에서 오염물질의 축적을 방지한다. 바람직하게는 대체로 방사형으로 뻗어 있는 패드는 대체로 사다리꼴 형상을 가지고 있지만, 제반환경 또는 소정의 결과에 따라서 다른 다양한 형상일 수도 있다. 그리고, 연료분사기는 바람직한 CNG 시스템에 뿐만 아니라, 가솔린과 같은 액체연료 시스템에도 적용가능하다.

밸브폐쇄요소는 구형의 끝부분을 가지고 있는 대체로 가늘고 긴 밸브니들이고 밸브를 폐쇄하도록 원추대 형상의 밸브시트와 맞물리기에 적합하게 형성되어 있고, 밸브를 개방하여 연료가 밸브를 통해서 내연기관의 흡입매니폴드 쪽을 향해서 통과하는 것을 허용하도록 밸브시트로부터 이동가능하다. 밸브니들은 클림핑부분에 의해 전기자의 하부끝부분에 연결되어 있다. 밸브를 폐쇄하도록 전기자를 이동시키는 탄성장치는 전기자를 밸브시트 쪽을 향해서 하방으로 가압하도록 연료입구연결부와 한 끝에서 맞물리고 다른 한 끝에서 전기자와 맞물리는 코일스프링이다. 전기자는 대체로 축방향의 가늘고 긴 중앙의 개구부로부터 연료를 수용하기 위해 전기자의 벽부분을 통해서 뻗어 있고 세로축에 대하여 대체로 횡방향인 적어도 2개의 제1구멍을 포함하고 있다. 전기자는 상기 대체로 가늘고 긴 중앙의 개구부로부터 연료를 수용하도록 복수의 제1구멍을 선택적으로 형성할 수도 있다. 전기자는 복수의 제2구멍을 또한 형성할 수도 있는데, 적어도 일부의 제2구멍은 대체로 중앙의 개구부로부터 연료를 수용하도록 세로축에 대하여 대체로 예각으로 뻗어 있다.

내연기관의 연료시스템을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기를 통해서 가스연료를 안내하기 위한 방법이 개시되어 있는데, 분사기는 대체로 세로축을 가지고 있고 연료입구끝부분과 연료출구끝부분, 연료입구끝부분에 위치하고 있고 연료입구끝부분과 연료출구끝부분을 가지고 있는 연료입구연결부, 연료입구연결부의 연료출구끝부분에 인접해서 위치하고 있고 상기 연료입구 연결부로부터의 연료의 수용을 위해 대체로 중앙의 가늘고 긴 개구부를 가지고 있는 전기자를 포함하고 있으며, 전기자는 작동간극을 형성하여 연료입구연결부 쪽을 향해서 그리고 연료입구연결부로부터 멀어지는 방향으로 전기자의 이동을 허용하도록 연료입구연결부로부터 이격되어 있어서 가스연료가 연료밸브를 통해서 공기흡입매니폴드로 통과하는 것을 허용하도록 연료밸브를 선택적으로 개방 및 폐쇄하게 한다. 연료입구연결부를 통해서 축방향으로 통과하도록 가스연료를 안내하는 단계, 연료입구연결부로부터 연료밸브 쪽을 향해서 축방향으로 대체로 가늘고 긴 전기자의 중앙의 개구부로 통과하도록 가스연료를 안내하는 단계, 작동간극을 가로질러서 대체로 횡방향으로 유동하도록 연료입구연결부로부터 전기자에 적어도 일부의 연료유동을 안내하는 단계, 및 축방향으로부터 멀어지는 방향으로 유동하도록 전기자를 통해서 통과하는 적어도 일부의 가스연료의 유동을 우회하는 단계를 방법은 포함하고 있다. 축방향으로부터 멀어지는 방향으로 유동하도록 전기자를 통해서 통과하는 가스연료를 안내하는 단계는 바람직하게는 가스연료를 전기자의 벽부분에 제공되어 있는 적어도 하나의 제1구멍을 통해서 안내함으로써 달성된다. 바람직하게는 전기자의 벽부분에서 적어도 하나의 제1구멍은 축방향에 대하여 대체로 횡방향으로 뻗어 있다. 연료입구연결부의 하부끝부분은 바람직하게는 전기자의 상부끝부분을 향하고 있고 가스연료가 연료입구연결부로부터 작동간극을 가로질러서 횡방향으로 안내되도록 유동하는 것을 허용하도록 형성되어 있다. 바람직하게는 전기자에서 유동하는 적어도 일부의 가스연료는 전기자의 하부벽부분에서 적어도 하나의 제2구멍을 통해서 통과하도록 허용되는데, 적어도 하나의 제2구멍은 세로축에 대하여 예각으로 뻗어 있어서, 적어도 3개의 분리된 연료유동경로가 확립된다. 바람직하게는 분사기는 자기코일 시스템을 포함하고 있고 전기자가 연료입구 연결부 쪽을 향해서 그리고 연료입구연결부로부터 멀어지는 방향으로 이동하도록 상기 전기자는 자기코일 시스템에 자기적으로 연결된다. 적어도 하나의 연료유동경로는 전기자와 적어도 전기자의 일부분을 둘러싸고 있는 밸브보디 사이에 뿐만 아니라, 전기자와 자기코일 시스템의 자기코일 사이에 위치한다. 전기자에서 적어도 하나의 제1구멍 및 제2구멍은 바람직하게는 직경이 약 1mm 내지 2mm 이다. 그리고, 소정의 수의 제1구멍 및 제2구멍이 제공되어 있고 구멍의 직경은 소정의 수의 연료유동경로 및 구멍의 체적유동률을 확립하도록 미리 정해져 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 이하에서 도면을 참조하여 설명된다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따라 제작된 CNG 분사기(10)가 도시되어 있다. 여기서 의도하는 타입의 분사기는 미국 특허 제 5,494,224 호에 기술되어 있다.

분사기(10)는 전기자(14)를 포함하고 있는 하우징(12)을 포함하고 있는데 전기자에는 후에 도 12와 관련하여 설명되는 바와 같이 클림핑(crimping)에 의해 밸브니들(16)이 부착되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이 연료입구연결부(18)는 중앙의 연료유동개구부(13) 및 개구부(19)의 상부끝부분에서 CNG 필터(20)를 포함하고 있다. 연료입구연결부(18)는 공지의 클림핑 절차에 의해 참조번호(24)에서 연결부에 연결되어 있는 조정튜브(22)를 또한 포함하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이 하우징(12)은 내부의 비-자기쉘(26)을 포함하고 있는데 쉘은 입구연결부(18) 및 전기자(14)를 둘러싸고 있으며 전기자는 중앙의 연료유동개구부(11)를 가지고 있다. 전기자(14) 및 입구연결부(18)는 하우징(12)과 코일(28)을 위한 덮개를 형성하는데 코일은 코일스프링(30)의 힘 하에서, 선택적으로 활성화(energization)되어 밸브구멍(41)을 개방시키기 위해서 전기자(14) 및 니들(16)을 상방으로 이동시키고, 선택적으로 비활성화(deenergization)되어 전기자(14) 및 니들(16)이 도시되어 있는 바와 같이 "폐쇄 밸브" 위치로 복귀하는 것을 허용한다. 분사기 내로의 연료유동은 필터(20)에서 시작하고 연료입구연결부(18)를 통과하며, 전기자(14)로, 그리고 궁극적으로는 밸브시트(40)의 밸브구멍(41)으로 통과해서 엔진(도시 생략)의 흡입매니폴드 내로 유동한다.

도 2와 관련하여 도 1을 설명하면, 밸브보디쉘(32)은 강자성 물질로 만들어져 있고 자기회로의 부분을 형성하고 있는데, 도시되어 있는 바와 같이 밸브보디(34)를 둘러싸고 있고 보디의 상부끝에서는 상부안내부(36)를 가지고 있다. 상부안내부(36)와 전기자(14) 사이의 공간(36a)은 직경 상으로 약 0.010 mm 내지 약 0.015 mm 이고, 전기자(14)의 안내이동을 허용한다. 하부O-링(38)은 분사기(10)와 엔진흡입매니폴드(도시 생략) 사이에 시일링을 제공하고 상부O-링(40)은 분사기(10)와 연료레일(역시 도시 생략) 사이에 시일링을 제공한다. 밸브보디(34)는 중앙의 연료유동개구부(35)를 형성한다.

도 2에서, 밸브보디쉘(32)은 밸브보디(34)에 바람직하게는 용접부(32a)에 의해 부착되어 있고, 상부끝에서는 용접부(26a)에 의해 비-자기쉘(26)에 부착되어 있다. 비-자기쉘(26)은 참조번호(26b)에서 연료입구연결부에 차례로 용접되어 있다. 그러므로, 연료입구연결부(18)로부터 작동간극(15)을 가로질러 유동하는 연료는 전기자(14)와 밸브보디쉘(32) 사이의 클리어런스공간(14a)을 통해서 유동해야 하며, 또한, 클리어런스공간은 전기자(14)의 상방 및 하방 이동을 허용하도록 제공되어 있다. 공간(14a)은 직경 상으로 대략 0.10 mm 내지 0.30 mm 이다.

도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 밸브시트(40)는 밸브오리피스(41) 및 깔대기 형상의 니들받침대(42)를 포함하고 있는데 받침대는 원추대 단면 형상을 가지고 있다. 밸브시트(40)는 백-업와셔(44)에 의해 제 위치에 유지되고 O-링(46)에 의해 밸브보디(34)와의 연료 누출에 대하여 밀봉된다. 나일론과 같은 적당한 플라스틱 재료의 오버몰드(48)는 전극(50)을 지지하는데 전극은 코일(28) 내로 뻗어 있고 연결부(51)를 통해 연결되어 있어서 전기자(14) 및 밸브니들(16)을 스프링(30)의 힘에 대항하여 상승시킴으로써 밸브를 개방하기 위해서 코일의 선택적인 활성화(enrgization)를 제공한다. 도면에 도시되어 있는 바와 같이 코일(28)은 유전체 플라스틱 재료(53)에 의해 둘러싸여 있다.

이런 타입의 분사기에서는, 입구연결부와 전기자 사이의 경계면공간(15)(또는 작동간극(15))은 극히 작은데 즉, 약 0.3 mm 정도이고, 특히, 적당한 연료 필터를 통과한 후에, 물, 입자, 기름 등과 같은 오물이 비교적 없는 종래의 연료로 비교적 만족스럽게 기능한다. 따라서, 공간(15)을 둘러싸고 있는 2개의 표면이 아주 가깝게 맞닿아 있어서 그것들 사이의 공기가 비교적 상당한 양이 실제로 배기될 때, 2개의 부재에 가해지는 공기의 압력은 실제로 2개의 표면에 함께 힘을 가한다. 전기자/입구 연결부 경계면에 존재하는 임의의 액체 오물은 공기가 배기되는 것을 용인하는데, 그것에 의해, 전기자/니들 조합체의 완전 및 자유 작동에 악영향을 미친다.

비교적 깨끗한 종래의 연료로 비교적 받아들일 수 있는 정도로 기능하는 공지의 분사기가 CNG 를 사용할 때, 입구 연결부/전기자 경계면에서의 기름 또는 물과 같은 불순물은 약 16.5 N 의 힘을 발생시킨다. 비교해서, 스프링(30)에 의해 제공되는 힘은 약 3 N 정도인데, 그러므로, 공지의 분사기에 사용되는 연료가 CNG 일 때, 전기자/밸브니들의 이상 폐쇄를 확실히 설명한다. 특히, 입구연결부 및 전기자를 함께 뭉치게하는 16.5 N 의 힘은 분사기 내에서의 연료작동압력은 약 8 bar(즉, 8기압)라는 사실에 기인하고 약 16.5 N 의 이런 힘이 입구연결부(18)의 하부표면구역을 가로질러 작용하는데, 이 하부표면구역은 약 21 mm²이다. 그러므로, 공지의 분사기의 공간(15) 내의 비교적 작은 기름 막 또는 다른 불순물은 입구연결부 및 전기자가 서로에게 일시적으로 부착되게 하는데, 특히, 입구연결부 및 전기자의 유지표면 상에 작용하는 8 bar 의 압력 때문이다. 언급한 바와 같이, 전기자가 입구연결부에 부착되고자 하는 경향은 이상밸브폐쇄를 낳는다.

본 발명의 중요한 특성은 그 중에서도 특히, 상술한 이상밸브폐쇄를 제거하고 분사기의 작동을 향상시키기 위해서 제공된다. 도 3에서, 입구연결부(18)의 하부끝부분은 아치형으로 모서리진 끝(52)에 의해 도시되어 있는 바와 같이 형성되어 있다. 이 형상은 작동간극을 통해서 전기자의 이동을 위해 발생되는 유용한 자기력을 최적화하는 식으로 작동간극을 가로질러서 자기장을 안내하고 조정한다는 점에서 유리한 효과를 제공한다. 이 특성은 (대리인 사건번호 99P7609US) 발명의 명칭, "자극면 플럭스디렉터를 가지고 있는 압축천연가스연료 분사기(Compressor Natural Gas Fuel Injector Having Magnetic Pole Face Flux Director)" 에 개시되어 있다. 또 다른 특성은 (대리인 사건번호 99P7610US) 발명의 명칭, "개방 동안 전기자니들조립체를 위한 가스댐핑을 가지고 있는 압축천연가스 분사기(Compressed Natural Gas Injector Having Gaseous Dampening for Armature Needle Assembly during Opening)" 에 개시되어 있다.

게다가, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 분사기에서 사용되는 전체 단면적의 약 3분의 1로 전기자와 입구연결부 사이의 유효접촉표면적을 감소시키기 위해서 오목표면부(18a)의 형태로 방사형 슬롯이 입구연결부(18)의 최하부표면에 제공되어 있다. 이 형상은 높이가 약 0.05 mm 인 6개의 압인가공된 패드(18b)를 제공하는데, 그러므로, 연료유동경로를 제공하기 위해서 6개의 대응하는 직사각형의 방사형 슬롯(18a)을 형성한다. 도시되어 있는 바와 같이 입구연결부(18)의 최하부표면의 유효표면적을 감소시킴으로써, 입구연결부(18) 및 전기자(14) 사이에 인력을 발생시키려는 경향은 원래보다 약 3 분의 1 로 상당히 감소되고, 그들 사이에 인력을 발생시키지 않고 경계면에서 연료 오물에 대한 내성력이 또한 상당히 증가한다. 언급한 바와 같이, 바람직하게는, 입구 연결부/전기자 경계면의 유효표면적을 감소시키는 잇점을 제공하는 한편, 궁극적으로는 가스CNG 의 유동에 의해 제거되는 고체 오물의 퇴적을 위한 상대적으로 튀어나오지 않은 위치를 여전히 제공하기 위해서 직사각형의 방사형 슬롯(18a)은 깊이가 얕은데, 약 0.05 mm 이다.

언급한 바와 같이, 입구연결부(18)의 최하부표면에서 오목표면부(14a)의 제공은 표면 상에 양각패드(18b)를 발생시키는데, 패드는 여러 방법으로 연료 오물에 대한 분사기의 내성을 향상시킨다. 오목표면부(18a)는 임의의 적당한 공정에 의해 제작될 수도 있으나, 바람직하게는, 압인가공된다. 첫번째 효과는 전기자 경계면에서 입구연결부의 접촉면적을 감소시키는 것인데, 그것에 의하여, 기름 또는 물과 같은 액체오물에 의해 그들 사이에 발생되는 임의의 인력을 상당히 감소시킨다. 그리고, 언급한 바와 같이, 방사형 패드(18b)는 패드 사이에 감추어진 부분을 제공하는데, 거기서 오물은 연료 유동에 의해 제거 될 때 까지 작동하는 작동간극(15)에 영향을 미치지 않고 퇴적될 수 있다. 가솔린을 위한 작동간극은 약 0.08 mm 내지 약 0.14 mm 이고, 압축천연가스를 위해서는 약 0.3 mm 이다. 게다가, 언급한 바와 같이, 각각은 일반적으로 사다리꼴의 형상을 가지고 있으며, 입구연결부 상에서의 슬롯(18a)의 형태로 6개의 직사각형의 오목부분 및 6개의 양각패드(18b)의 제공은 도 5에서 참조 번호(56)로 도시되어 있는 바와 같이 가스연료가 횡방향으로 작동간극을 통해서 통과하고 압력손실을 제어함으로써 전기자 근처 및 전기자를 통하는 연료유동의 제어를 허용하는 식으로 입구 연결부/전기자 경계면을 지나서 독특한 연료유동경로를 제공한다.

또한, 개구부의 조합 및 수 뿐만 아니라 도시되는 바와 같이 오목표면부(18a)와 양각패드(18b), 그리고 전기자와 밸브보디에서의 다양한 구멍(58,60,66)의 크기를 제어함으로써, 연료유동은 적어도 3개의 유동경로를 걸쳐서 제어될 수 있고 압력손실도 또한 제어될 수 있다. 예를 들어, 완전히 개방되어 있는 동안 전기자를 가로질러서의 작은 압력 차이는 폐쇄시의 이탈동안 스프링을 원조하고 개방충격에 완충을 제공한다. 또 다른 연료유동경로는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상부안내부(36) 위에 오물이 퇴적하는 가능성이 또한 감소한다. 요약해서, 연료입구연결부 상의 슬롯 및 패드 뿐 만 아니라 많은 수의 구멍의 조합 및 크기는 최적의 연료 연소 및 엔진 적용에 최상인 임의의 소정의 방식으로 가스 연료를 안내하기 위해서 제작될 수 있다.

도 1 내지 도 3과 관련하여 도 5 및 도 6을 참조하면, 연료 분사기 조립체가 CNG 로 더욱 완전히 작동할 수 있게 하는 또 다른 중요한 향상이 여전히 도시되어 있다. 비교적 오물이 없는 연료를 사용하는 종래기술의 분사기에서는, 연료는 필터를 통해서 입구연결부를 통해 아래로 통과해서 전기자로 통과하고 실질적으로 밸브구멍 바로 위에 위치한 전기자의 최하부부분에 비교적 가깝게 위치한 구멍 밖으로 통과한다. 현 구조에서는 도 5에 도시되어 있는 비교적 비스듬하게 향하고 있는 구멍(58)이 제공되는데, 그것을 통하여 CNG 유동을 안내하고 내연기관의 흡입매니폴드 내로의 유입을 위하여 밸브구멍(41)을 향하여 아래로 안내된다.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 구멍(58)은 연료 분사기(10)의 세로축(A-A)에 대하여 일반적으로 예각을 형성하고 있다. 게다가, 본 발명의 전기자는 적어도 하나의 측면개구부(60)를 제공하는데 개구부는 세로축(A-A)에 대하여 일반적으로 횡방향이며, 전기자의 중심을 통해서 아래로 유동하는 연료가 옆으로 전기자 밖으로 안내되고 그 후에 도 1에 도시되어 있는 밸브구멍(41) 쪽으로 아래로 안내되는 것을 허용한다. 도 1에 도시되어 있는 실시예에서, 구멍(60)은 일반적으로 수평이지만, 원한다면 세로축에 대하여 예각으로 배향될 수도 있다. 구멍(58)은 도 1의 단면도에는 도시되어 있지 않다. 구멍(60)을 통해서 유동하는 연료는 유동라인(62)에 의해 나타나 있고 구멍(58)을 통해서 유동하는 연료는 유동라인(64)에 의해 개략적으로 나타나 있다. 각각의 특별한 경우에 추구되는 연료유동패턴에 따라서, 선택적으로 몇몇 추가 구멍(60)이 전기자의 다른 방사상의 위치에서 전기자에 제공될 수도 있으며 또는 도시되어 있는 바와 같이 선택적으로 하나의 구멍(60)이 제공될 수도 있다. 연료입구연결부(18)로부터의 연료유동은 3개의 경로 내로 나누어 지는 것을 볼 수 있는데, 제1경로는 작동간극(15)을 가로질러 뻗어 있고, 제2경로는 구멍(60)을 통해서, 제3경로는 구멍(58)을 통해서 뻗어 있다. 제1경로는 전기자(14)와 자기코일(28) 사이에 뻗어 있고 궁극적으로 구멍(60)을 통해서 통과하는 제2유동경로에 의해 결합된다.

각 구멍(58,60)의 직경은 임의의 소정의 원하는 방향으로 연료유동을 안내하기 위해서 변할 수 있다는 것을 또한 쉽게 이해할 수 있다. 예를 들어, 구멍(58,60)의 크기를 감소시킴으로써, 연료는 체적이 증가한 상태로 작동간극(15)을 가로질러 유동하는 것이 촉진된다. 선택적으로, 구멍(58,60)의 직경의 증가는 그 구멍을 통해서 더 큰 체적의 연료를 이끌고 그것에 의해 작동간극을 가로지르는 연료유동을 감소시킨다. 구멍(58,60)의 직경 및 각 구멍의 수와 위치는 개방될 때 및 폐쇄될 때의 밸브니들의 완충특성에 영향을 미친다는 것을 또한 알 수 있다. 따라서, 연료유동구멍(58,60)의 직경 및 각 구멍의 수, 위치, 방향은 원하는 체적유동특성 및 각 경우에 원하는 유동패턴에 의존할 것인데; 그러나, 직경은 1 mm 내지 2 mm 가 바람직하다고 알려져 있다.

도 6을 참조하면, 밸브보디(34)에는 또한 중앙의 연료유동개구부(35) 및 몇몇 비스듬하게 방향을 정하고 있는 연료경로구멍(66)이 제공되어 있는데 구멍은 전기자(14)의 옆면을 따라 작동간극(15) 및 구멍(60)으로부터 제1유동경로 및 제2유동경로로부터 유동하는 CNG연료를 수용하고 연료를 밸브구멍(41) 쪽으로 아래로 재안내하도록 의도되어 있어서 니들(16)이 올려질 때, 연료는 구멍(41)으로 유입되는 것이 허용되고 그 후에 도면에는 도시되어 있지 않은 엔진의 흡입매니폴드 내로 안내된다. 제3유동경로를 따라서 유동하는 연료는 곧바로 구멍(41) 쪽으로 이른다. 입구연결부 최하부면 상의 직사각형의 방사형 슬롯(18a) 뿐만이 아니라 독특한 구멍(58,60)의 제공은 도 5에서 참조번호(56, 62, 64)의 연료유동라인에 의해 도시되어 있는 방식으로 CNG를 유동하게 하는 연료유동패턴을 발생시키고 그러한 연료유동라인은 전기자가 입구연결부로 이끌리는 것을 회피하기 위한 이상적인 압력 조건을 실제로 발생시킨다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 전기자와 입구연결부 사이의 인력은 언급된 몇몇 인자 즉, 기름 및 오물이 전기자와 입구연결부 사이에 위치한 공간(15)에 축적되는 경향의 제거, 입구연결부의 면 상에 방사형 패드의 제공과 입구연결부와 전기자 사이에 힘이 없는 환경을 발생시키는 독특한 CNG유동패턴의 제공에 의해 유효 입구연결부/전기자 경계면 면적의 감소에 의해 최소화된다.

나타낸 바와 같이, 선택적으로, 구멍(60)은 전기자의 원주 둘레에서 몇몇 위치에 제공될 수도 있고, 구멍(58)은 전기자의 원주 둘레에서 몇몇 위치에 제공될 수도 있다. 또한 그것들의 각도 방향도 변할 수 있다. 그러나, 각 옆면에 하나의 구멍은 도시되어 있는 바와 같이 원하는 유동경로 및 힘이 없는 환경을 만드는데 충분하다는 것을 알 수 있다. 또한, 언급된 바와 같이, 원하는 대로 분사기를 통하여 소정의 연료유동패턴을 제공하기 위해서, 각 구멍의 직경은 입구연결부, 전기자, 밸브보디를 둘러싸고 있는 구역에서 연료압력 및 유동패턴의 제어를 제공하기 위하여 변경될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 이 특성은 위에서 언급된 (대리인 사건번호 99P7610US) 발명의 명칭 "개방 동안 전기자니들조립체를 위한 가스댐핑을 가지고 있는 압축천연가스 분사기" 에 더 완전히 개시되어 있다.

밸브보디(34)에서 비스듬하게 방향 지어진 연료유동구멍(66)의 존재는 종래 기술의 분사기에 있어서 파편 및 오물은 상부밸브안내부(36)의 부분에 축적되어, 상부안내부(36)와 전기자(14) 사이에서 마찰작용 및 간헐적인 안내를 야기하는 문제를 제거한다는 것을 또한 주목해야 한다. 그러므로, 밸브보디(34)에서 비스듬하게 방향설정된 구멍(66)의 제공은 상부안내부(36)를 둘러싸고 있는 부분을 지나서 CNG의 유동을 촉진하고 상부안내부(36)의 부분에서 오물의 임의의 축적 경향을 제거한다.

도 1 내지 도 3과 관련하여 도 7 및 도 8을 참조하면, 입구연결부(18)의 하부끝부분 및 입구연결부(18)의 최하부면의 선택적인 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서는, 입구연결부(18)는 이전의 실시예에서와 같이 입구실린더(18)의 최하부끝 상에 아치형으로 모서리진 표면(52)을 포함하고 있다. 도 8에서는, 도시되어 있는 바와 같이 입구연결부(18)의 최하부표면은 동심원(70,72) 사이에 평면구역(67)을 형성하고 있다. 도 3 및 도 4의 실시예에서와 같이 입구연결부/전기자 접촉면적은 감소되지 않는 한편, 분사기의 작동은 종래기술의 분사기에 비해 향상된다. 따라서, 도 7 및 도 8에 도시되어 있는 바와 같은 선택적인 실시예는 CNG가 사용될 때 종래기술의 분사기와 비교해서 도시되어 있는 분사기를 위해 실질적으로 향상된 작동을 제공한다.

도 1 내지 도 3과 관련해서 도 9 및 도 10을 참조하면, CNG 사용을 위한 또 다른 선택적인 실시예의 전기자 형상이 도시되어 있다. 도 9에서는, 전기자조립체(73)는 비스듬하게 형상진 비교적 큰 연료유동개구부(74)를 조립체의 하부부분에 포함하고 있으며, 한편, 도 5의 전기자에서 수평의 연료개구부(60)는 제거되어 있다. 게다가, 도 10에 도시되어 있는 밸브보디(76)에서는 중앙의 유동개구부(75)가 제공되어 있고, 도 6의 실시예의 비스듬한 연료유동개구부(66)는 제거되어 있고 그러므로 도 10에서 참조번호(71)로 묘사되어 있는 바와 같이 연료유동은 비스듬한 구멍(74) 밖으로 안내되고 도 9 및 도 10에 도시되어 있는 바와 같이 밸브조립체(76) 내로 안내될 것이다.

도 7 내지 도 10에 도시되어 있는 입구연결부 및 전기자의 조합에 의해 생성되는 CNG연료경로는 종래 기술의 구조에 비해 중요한 향상을 나타낸다. 그러나, 도 3 내지 도 6에서 도시되어 있는 전기자 및 밸브조립체가 바람직하다. 사용되어지는 특별한 환경에 따라서, 도 7 내지 도 10에서 개시되어 있는 구조는 만족스럽고 향상된 작동을 초래하고 선택적으로 바람직한 실시예로 간주될 수도 있다는 것을 주목해야 한다. 예를 들어, 임의의 분사기에서 치수 및 클리어런스 고려는 이전에 개시되어 있는 도 3 내지 도 6의 실시예에 대립되는 것으로서 도 7 내지 도 10의 실시예를 사용하는 것을 선호하게 하는 유동 패턴을 아주 잘 생성할 수도 있다.

도 1 내지 도 3과 관련하여 도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 향상된 전기자, 본 발명의 향상된 밸브보디, 개시되어 있는 구조 내에 통합되어 있는 향상된 밸브니들의 확대 도면이 개시되어 있다. 특히, 전기자(14)는 측면연료유동구멍(60)을 포함하고 있고 밸브보디(34)는 비스듬한 CNG연료유동경로개구부(66)를 포함하고 있다. 전기자(14)는 공지의 클림핑 절차에 의해 향상된 밸브니들(16)을 전기자에 부착하고 있다.

본 연료 분사기의 향상된 밸브 구성요소는 도 1, 도 11 및 향상된 니들(16)을 통합하고 있는 도 12에 개시되어 있다. 연료 분사기의 작동 동안, 밸브니들(16)과 밸브시트(40) 사이에 교대의 개방 및 폐쇄 접촉을 일으키기 위해서 전기자(14)는 코일(30)의 활성화 및 비활성화로 인해 상방 및 하방으로 이동한다. 구멍(41)을 통해서 CNG 연료유동을 허용하기 위해 니들이 상승될 때, 유동은 니들의 팁부분(17)을 통과하고 엔진의 흡입매니폴드 쪽으로 유동경로에 있는 구멍(41)으로 유입된다.

연속의 원통 형상의 외부표면을 가지고 있는 종래의 가늘고 긴 니들을 가지고 있는 종래의 액체연료 분사 시스템에서는, 니들은 몇가지 문제점 및 불리함을 드러낸다. CNG 시스템에 적용될 때에는, 특히, 액체 환경과 비교해서 가스 환경에 있어서의 변화 탓에 종래의 니들이 본래 가지고 있는 문제점이 증대된다. 따라서, 본 발명은 액체연료 및 가스연료타입을 포함하는 연료 분사 시스템의 작동 특성을 향상시키는 새로운 밸브니들을 통합하고 있다.

종래의 밸브니들이 연료 분사기의 밸브시트와 맞물릴 때 종래의 니들에 있어서는 충격력이 기계적인 문제 또는 다르게는 엔진으로부너 나오는 귀에 거슬리거나 듣기 싫은 소음 중 하나로서 일반적으로 인식되어 지는 소리를 엔진구획 내에서 발생시킬 수 있다는 것이 알려져 있다. 가속에 의해 증대되는 밸브 구성요소의 질량과 동등한 이 충격력은 밸브시트와 맞물리는 "밸브폐쇄" 위치 쪽으로의 이동 동안 비교적 상당한 니들의 속도에 의해 일반적으로 야기된다. 따라서, 본 분사 시스템의 부분을 형성하는 니들(16)은 종래 기술의 니들의 불리한 점을 제거하도록 구조가 갖추어져 있다. 비록 이 니들이 본 발명에서와 같이 가스연료 분사 시스템의 성능을 향상시킨다고 알려져 있지만, 또한 액체연료 분사 시스템의 성능도 향상시키는 것으로 알려져 있다.

도 11에 도시되어 있는 향상된 밸브에 있어서는, 밸브니들(16)과 밸브 시트(40) 사이에 접촉면적을 최대화하기 위해서 니들의 밸브 끝에 큰 반경의 시일링부분(19)을 제공하는 것이 바람직하다는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 니들의 팁에서 반경이 더 클수록, 니들과 밸브시트(40) 사이의 시일링은 더 좋아진다. 바람직하게는, 니들(16)의 구형 시일링구역(19)의 반경은 약 1.75 mm 정도이며, 또는 종래기술의 구조에서 대응하는 시일링표면의 반경의 약 1.5 배이다. 그러나, 여기에 개시된 타입의 종래의 분사기용으로 일반적으로 알려진 니들은 상부끝에서 부터 하부끝 까지 연속된 외부 원통형의 외관을 일반적으로 가지고 있어서, 비교적 큰 시일링표면을 제공하기 위해서 비교적 단면적이 큰 니들을 요구한다. 도 11에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 니들(16)은 개시되어 있는 바와 같이 질량이 작은 니들이지만, 비교적 큰 구형의 시일링표면을 포함하고 있다.

특히, 도시되어 있는 바와 같이, 니들의 샤프트(21)의 단면 치수를 감소시키고 니들의 샤프트보다 단면 치수가 더 큰 팁부분(17)을 유지함으로써 니들의 질량은 실질적으로 감소된다. 이 형상은 니들의 질량을 효과적으로 감소시키는 한편 밸브시트(40)와의 맞물림을 위한 니들의 팁 -또는 자유 끝- 부분에서 비교적 큰 반경을 제공하기 위해서 팁부분(17)의 구형표면(17b)의 시일링 직경을 비교적 크게 유지한다. 비교적 감소된 니들의 질량과 비교적 큰 팁부분(17)의 반경은 주어진 양의 CNG 유동을 위해서 니들을 위해 큰 구형 시일링표면(19)을 제공하는 것을 가능하게 한다는 것이 알려져 있다. 큰 반경은 또한 니들(16)을 위한 주행 거리를 더 짧게 해서 밸브시트에 대한 니들의 충격 속도를 감소시킨다. 소정의 유동률을 위하여, 이 형상은 니들(16)과 밸브시트(40) 사이의 충격에 의해 초래되는 소음을 상당히 감소시키는 결과가 된다는 것이 단정된다. 그리고, 외관상의 소음의 감소는 소음의 진폭(니들(16)의 상승의 감소를 통해)의 감소 및 주파수(팁부분(17)의 더 큰 충격 반경을 통해)저하로 인간이 들을 때 덜 듣기 싫은 소리 스펙트럼 영역으로 되는 결과이다.

소음이 감소되는 것외에, 본 발명의 향상된 니들은 보통의 니들 직경에 대하여 더 큰 안내표면을 제공하는데 그것에 의해 도 11에 도시되어 있는 하부 안내부(80)의 안내 표면의 마모저항을 향상시킨다. 안내부 표면의 이 향상된 안내표면의 마모저항은 종래 기술의 니들에 있어서 사용되는 종래의 베이스밸브 안내직경의 그것과 비교해서 감소된 하중의 탓이다. 예를 들어, 전형적인 종래기술의 니들은 반경의 끝부분에서 끝나는 실질적으로 연속의 원통형의 형상의 샤프트를 가지고 있을 것이며 여기에서 샤프트직경은 도 11에 도시되어 있는 향상된 니들의 샤프트의 직경의 2배가 될 수도 있다. 다른 한편, 도 11에 도시되어 있는 니들의 팁부분(17)은 니들(16)의 샤프트(19)의 직경보다 약 50 % 까지 더 큰 직경을 가지도록 형성될 수 있고 그것에 의하여 다른 방식으로 존재하는 종래기술의 니들에서보다 더 큰 직경을 가지고 그것에 의하여 다른 방식으로 사용되는 종래기술의 니들에서보다 직경과 표면적이 더 큰 안내표면을 가지고 있는 하부안내부(8)를 준비한다. 이것은 종래의 베이스밸브 안내 직경의 그것과 비교해서 감소된 하중에 기인하는 안내표면의 마모저항을 향상시킨다. 여기 개시되어 있는 니들의 중요한 특성은 (대리인 사건번호 99P7678US01) 발명의 명칭 "향상된 저 소음 밸브니들을 가지고 있는 압축천연가스 분사기(Compressed Needle Gas Injector Having Improved Low Noise Valve Needle)" 에 또한 개시되어 있다.

도 13에서는, 향상된 니들(16)과 깔대기 형상의 밸브니들받침대(42) 사이의 바람직한 치수 관계가 더 자세히 도시되어 있다. 도 1과 관련하여 언급한 바와 같이, 니들(16)은 중앙의 샤프트부분과 원통형의 니들팁부분(17)을 포함하고 있으며 니들 팁부분은 니들받침대(40)의 원추대 형상의 표면(42)와 맞물리는 구형의 하부표면(17b)을 가지고 있다. 니들은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 전기자(16)를 안내하는 상부안내부(36)에 의해 안내되고, 도 13 및 도 14에 도시되어 있는 바와 같이 니들팁부분(17)을 안내하는 하부안내부(80)에 의해 안내된다. 전기자 및 니들의 상방 및 하방 이동을 허용하기 위해서 상부안내부(36)는 안내표면과 전기자(14) 사이에 공간(36a)을 제공하는것이 본래 요구된다. 그러므로, 직경이 약 0.10 mm 내지 약 0.15 mm 이고, 바람직하게는 0.13 mm 인 공간(36a) 내의 상부안내부(36)에서 좌측 또는 우측으로 이동하는 경향을 전기자(14) 및 니들(16)은 가질 수도 있다.

도 13을 참조하면, 원추대 니들받침대(42) 상에 니들(16)의 정확한 안착과 시일링을 보장하기 위해서, 니들팁부분(17)의 구형 시일링표면(17b)의 생성 중심(17c)을 도시되어 있는 바와 같이 하부안내부(80)의 최하부표면의 중심에 위치시키는 것이 유리하다는 것을 알 수 있다. 특히, 팁부분(17)의 구형 시일링표면(17b)의 중심(17c)의 그러한 위치에 의해, 하부안내부(80)는 상부안내부(36) 내의 전기자(16)의 이동에 기인하는 니들팁부분(17)의 측면이동을 억제하고, 효과적으로 노드점이 되는데 노드점에 대하여 니들팁부분(17)이 360도 회전이동을 할 수 있다. 그러므로, 전기자(14)와 상부안내부(36)의 레벨에서 발생하는 니들의 임의의 측면이동은 중심점(17c)에 대하여 니들이 피벗되게 하고 니들받침대(40) 상에 시일링표면(17b)의 자가안착을 촉진시킨다. 이 자가안착 특성은 어떤 오정렬 또는 제조공차 증가가 상부안내부(36)와 니들(16) 사이에 발생하는 경우에 또한 적용된다.

언급한 바와 같이, 본 니들(16)은 가솔린과 같은 액체연료를 사용하는 분사기에 있어서뿐만 아니라, 여기에서 의도되는 바와 같이 CNG를 사용하는 분사기에 있어서의 사용에 유리하다. 특히, 액체연료를 사용하는 분사기에서, 밸브니들의 이동은 뻗어 있는 밸브시일표면 및 밸브시트를 가로지르는 유체의 배기에 의해 또한 완충된다. 액체연료가 사용되는 그러한 분사기에서, 니들이 폐쇄하기 시작한 후에 밸브반동은 많은 저속의 연료방울을 일으킨다. 밸브반동완충은 구멍(41)으로의 낮은 체적/낮은 속도의 연료전달을 최소화한다. 그러므로, 니들반동의 완충은 액체연료가 사용될 때 표면장력을 통해 연료방울을 길게 늘어뜨리는 경향이 있는 오리피스 및 주위 부분으로의 낮은 체적/낮은 속도의 연료 전달을 최소화함으로써 분사기의 작동을 향상시킨다. 밸브반동완충은 가스CNG 사용을 위해 의도되는 본 분사기에 유리한 것으로 또한 알려져 있다.

도 11과 관련하여 도 14를 참조하면, 하부밸브니들안내부(80)가 디스크 형상의 부재의 형태로 도시되어 있는데, 원형의 패턴을 따라 형성되어 있는 복수의 원형 개구부를 사용하는 종래기술의 밸브안내부와 비교해서 가스CNG를 더 효율적이고 효과적인 방식으로 안내하는 아치 형상의 연료경로구멍(82)을 가지고 있다. 구멍(82)은 종래기술의 원형 구멍보다 더 크고 유동패턴을 몇개의 아치형의 유동경로로 형성함으로써 연료유동을 효율적인 방식으로 안내하고 제어하는데 더 효과적이다.

도 12를 참조하면, 공지의 클림핑 절차에 의해 참조번호(78)에서 전기자에 클림핑된 밸브니들(16)을 가지고 있는 향상된 전기자(14)가 도시되어 있다; 그러나, 밸브보디(34)는 전기자(14) 및 니들(16)의 확대 도면에서 명확한 도시의 목적으로 제거되어 있다. 도 12에서, 니들(16)의 도해는 주샤프트부분(21)과, 확대된 밸브구형시일링 표면(17b)을 가지고 있으며 도 13과 관련하여 설명되어 있는 바와 같이 밸브니들받침대(40)의 시트부분(42)과 맞물리고 맞물림해제되는 확대된 팁부분(17)을 명확히 보여주고 있다.

도 11을 참조하면, 분사기(10)는 연료컬럼화(columnating) 분사장치를 통합하고 있는데 분사장치는 일반적으로 관 형상의 컬럼화구역(88)에 연결되어 있는 얕은 깔대기 형상의 구역(86)을 포함하고 있다. 그리고나서, 밸브구멍(41)을 통과하는 가스연료는 깔대기 형상의 구역(86)을 통과하는 것이 허용되고, 그리고나서, 컬럼화구역(88)에서 안정된 가스흐름으로 컬럼화된다. 연료컬럼화장치(88)는 혼합물 품질을 강화하고, 연료전달 시간을 감소시키고 향상된 가스유동 타겟팅을 위한 단일 또는 다중 배출 방향을 허용한다. 좁은 가스유동배출각은 실린더 내의 공기/연료 혼합물 구배를 감소시키도록 주변의 작동 유체(대부분 공기)를 비말동반(飛沫同伴)할 수 있고 포트를 통해서 및/또는 연소챔버 내로 유동하는 안내된 공기/연료 혼합물에 유용한 난류 에너지를 전달 할 수 있다. 이 특성은 엔진의 오점화를 상당히 감소시키고 배기를 향상시킨다는 것이 입증되고, (대리인 사건번호 99P7611US) 발명의 명칭 "컬럼화된 분사 오리피스 및/또는 유동안내장치를 가지고 있는 가스 분사기(Gaseous Injector With Columnated Jet Orifice and/or Flow Directing Device)" 에 또한 개시되어 있다.

본 발명의 분사기는 설명된 바와 같이 CNG 의 유동패턴을 향상시킴으로써 상술한 이유 때문에 향상된 작동을 제공하고, 밸브니들의 작동 및 이동에 걸쳐서 제어를 향상시키고 분사기의 부분으로서 통합되어 있는 니들타입밸브의 시일링 특성을 향상시킨다는 것을 알 수 있다. 상기에서 언급한 바와 같이, 소음특성 및 개방 및 폐쇄 시의 니들완충은 본 발명에 의해 상당히 감소되는 결과, 도시되고 설명된 바와 같이 압축천연가스(CNG) 연료의 사용에 있어서 분사기는 상당히 향상되었다.

비록 본 발명은 CNG 연료에 있어서의 사용에 특히 의도되어 있지만, 오염물질에 대한 내성이 개시되어 있는 구조에 의해 완전히 해결되었기 때문에, 특히 오염도가 비교적 높은 임의의 액체 또는 가스연료에 있어서의 사용이 의도되어 진다는 것이 명백하다

비록 본 발명은 도시되어 있는 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명되었지만, 변경과 수정이 설명되고 다음의 청구범위에 의해 한정되는 바와 같이 본 발명의 범주와 사상 내에서 제공될 수 있다.

Claims (38)

1. 내연기관의 가스연료 분사 시스템을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기로서, 상기 전기자는 대체로 세로축을 가지고 있으며,

   a) 강자성코어;

   b) 강자성코어를 적어도 부분적으로 둘러싸고 있는 자기코일;

   c) 상기 자기코일에 자기적으로 연결되어 있고 상기 자기코일에 반응하여 이동가능한 전기자로서, 상기 전기자는 연료밸브의 고정밸브시트와 상호작용하는 밸브폐쇄요소를 구동시키고 상기 자기코일이 여자될 때 상기 고정밸브시트로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있으며, 상기 전기자는 대체로 가늘고 긴 형상을 가지고 있고 전기자에 인접해서 위치하고 있는 연료입구연결부로부터 가스연료의 축방향 수용과 통과를 위해 대체로 중앙의 개구부를 가지고 있으며, 상기 연료입구연결부 및 상기 전기자는 상기 연료밸브에 이르는 경로의 부분으로서 상기 전기자와 상기 자기코일 사이에서 가스연료의 제1유동경로를 허용하기에 적합하게 되어 있는 전기자; 및

   d) 상기 연료밸브에 이르는 경로의 부분으로서 가스연료의 제2유동경로를 형성하도록 상기 전기자의 벽부분을 통해서 뻗어 있는 적어도 하나의 제1연료유동구멍; 을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 가스연료 분사 시스템을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전기자는 상기 연료밸브에 이르는 경로의 부분으로서 가스연료의 제3유동경로를 형성하도록 전기자의 벽부분에 적어도 하나의 제2구멍을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료분사기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2구멍은 세로축에 대하여 대체로 예각으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 연료입구연결부 및 상기 전기자는 그들 사이에 작동 간극을 형성하도록 이격되어 있고 상기 작동간극 내에서 가스연료의 상기 제1유동경로를 허용하기에 적합하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 전기자의 하부에 위치하고 있고 상기 전기자 및 상기 연료입구연결부로부터의 가스연료의 적어도 2개의 상기 유동경로로부터 연료의 수용을 위해 밸브보디의 벽부분에 적어도 하나의 구멍을 가지고 있는 밸브보디를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 전기자 및 상기 밸브보디를 적어도 부분적으로 둘러싸고 있는 밸브보디쉘을 더 포함하고 있고, 상기 밸브보디쉘은 상기 전기자 및 상기 밸브보디쉘 사이에서 상기 제1유동경로의 가스연료의 통과를 위해 상기 전기자와 방사형의 공간을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 연료입구연결부는 상기 전기자의 상방에 위치하고 있고 상기 전기자로부터 작동간극만큼 이격되어 있으며, 상기 연료입구연결부는 상기 전기자 및 상기 고정밸브시트 쪽을 향해서 연료를 안내하기 위해 관통통로를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 연료입구연결부는 연료원으로부터 가스연료의 수용을 위해 적합하게 되어 있는 상부끝부분 및 가스연료를 배출하기 위해 하부끝부분을 포함하고 있으며, 상기 하부끝부분은 상기 전기자의 상부표면을 향하고 있는 하부표면을 가지고 있으며, 상기 연료입구연결부의 하부표면은 복수의 방사형으로 뻗어 있는, 연료입구연결부의 하부표면 상에 형성되어 있는 양각패드를 가지고 있으며, 상기 패드는 연료가 패드를 통해서 유동하고 상기 연료입구연결부 및 상기 전기자 사이에 형성되어 있는 작동 간극을 가로질러서 유동하는 것을 허용하도록 패드 사이에 오목부분을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
9. 내연기관의 압축천연가스연료 분사 시스템을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료분사기로서, 상기 분사기는 대체로 세로축을 가지고 있으며,

   a) 강자성코어;

   b) 강자성코어를 적어도 부분적으로 둘러싸고 있는 자기코일;

   c) 상기 자기코일에 연결되어 있고 상기 자기코일에 반응하여 이동가능한 전기자로서, 상기 전기자는 제1상부끝면 및 하부끝부분을 가지고 있는 전기자;

   d) 상기 전기자에 의해 밸브개방위치로 이동될 때 연료가 상기 밸브시트를 통해서 통과하는 것을 선택적으로 허용하도록 상기 전기자의 상기 하부끝부분에 연결되어 있고 고정밸브시트와 상호작용하는 밸브폐쇄요소;

   e) 상기 전기자의 상방에서 대체로 세로방향으로 뻗어 있고 입구연결부로 유입되고 상기 전기자 쪽을 향해서 안내되는 연료를 위한 경로를 형성하고 있으며, 상기 전기자가 이동가능한 작동간극을 형성하도록 상기 전기자의 상방에 이격되어 있는 최하부표면을 가지고 있는 최하부끝부분을 가지고 있는 연료입구연결부; 및

   f) 상기 연료입구연결부로부터 안내되는 연료를 수용하기 위해 연료수용부분을 가지고 있으며, 대체로 축방향의 연료통로와, 상기 대체로 축방향의 연료통로를 통해서 상기 연료입구연결부로부터, 엔진의 공기흡입매니폴드 내로의 유입을 위해 상기 고정밸브시트 쪽을 향해서 상기 구멍 내로 연료를 안내하기 위해 전기자의 벽부분을 통해서 뻗어 있는 적어도 하나의 제1연료유동구멍을 더 형성하고 있으며, 상기 연료유동구멍은 상기 세로축에 대하여 대체로 횡방향으로 배향되어 있는 상기 전기자; 를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 압축천연가스연료 분사 시스템을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 전기자는 전기자의 하부부분을 통해서 뻗어 있고 상기 세로축에 대하여 예각으로 배향되어 있고, 상기 고정밸브시트 쪽을 향해서 연료를 안내하기 위해 위치하고 있는 적어도 하나의 제2연료유동구멍을 더 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 연료입구연결부의 최하부표면과 상기 전기자는 가스연료가 상기 작동간극을 가로질러서 그리고 상기 전기자와 상기 자기코일 사이에서 유동하는 것을 허용하기에 적합하게 되어 있어서, 적어도 3개의 연료유동경로가 허용되는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 연료입구연결부의 상기 최하부끝부분은 연료입구연결부의 최하부의 외부표면을 따라서 대체로 모서리진 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 연료입구연결부의 상기 대체로 모서리진 부분은 대체로 아치형 단면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 밸브폐쇄요소는 상기 고정밸브시트와 선택적인 맞물림 및 맞물림해제를 위해 적합하게 되어 있는 밸브니들인 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 밸브니들은 상기 전기자의 클림핑부분에 의해 상기 전기자에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
16. 제 15 항에 있어서, 연료필터는 상기 연료입구연결부에 의한 수용에 앞서 연료를 여과하기 위해 상기 연료입구연결부의 상부끝부분에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 전기자를 향하고 있는 상기 연료입구연결부의 상기 하부표면부분의 유효표면적을 감소시켜서 그것에 의하여 가스연료가 상기 작동간극 내에서 대체로 횡방향으로 유동하는 것을 허용하도록 상기 연료입구연결부는 대응하는 복수의 방사형으로 뻗어 있는 양각패드를 형성하고 있는 복수의 방사형으로 뻗어 있는 홈을 가지고 있는 하부표면부분을 포함하고 있으며, 그것에 의하여 상기 횡방향의 연료유동은 상기 작동간극에서 오염물질의 축적을 방지하는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 대체로 방사형으로 뻗어 있는 패드는 대체로 사다리꼴 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
19. 내연기관의 가스연료 분사 시스템을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료분사기로서, 상기 분사기는 대체로 세로축을 가지고 있으며,

    a) 강자성코어;

    b) 강자성코어를 적어도 부분적으로 둘러싸고 있는 자기코일;

    c) 상기 자기코일에 자기적으로 연결되어 있고 상기 자기코일에 반응하여 이동가능한 전기자로서, 상기 전기자는 연료밸브의 고정밸브시트와 상호작용하는 밸브폐쇄요소를 구동시키고 상기 자기코일이 여자될 때 상기 고정밸브시트로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있으며, 상기 전기자는 대체로 가늘고 긴 형상을 가지고 있고 전기자에 인접해서 위치하고 있는 연료입구연결부로부터 가스연료의 축방향 수용과 통과를 위해 대체로 중앙의 개구부를 가지고 있으며, 상기 연료입구연결부는 둥근 형상을 가지고 있는 연속의 환형의 표면을 가지고 있는 하부표면부분을 가지고 있는 전기자; 및

    d) 상기 입구연결부로부터 유동하는 가스연료의 수용을 위해 그리고 상기 전기자를 적어도 부분적으로 둘러싸고 있는 밸브보디에 가스연료를 안내하기 위해 상기 전기자의 벽부분을 통해서 뻗어 있으며, 상기 밸브보디는 상기 전기자로부터 실질적으로 가스연료의 전부의 수용을 위해 대체로 가늘고 긴 중앙의 개구부를 가지고 있는 적어도 하나의 제1연료유동구멍; 을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 가스연료 분사 시스템을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 전기자의 벽부분을 통해서 뻗어 있는 상기 적어도 하나의 제1연료유동구멍은 상기 대체로 세로축에 대하여 대체로 예각으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
21. 내연기관을 위해 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기로서, 상기 분사기는 대체로 세로축을 형성하고 있으며,

    a) 외부하우징;

    b) 상기 외부하우징의 상부끝부분에 위치하고 있으며, 연료의 수용을 위해 최상부끝부분과 연료의 배출을 위해 최하부끝부분을 가지고 있는 연료입구연결부;

    c) 상기 연료입구연결부의 하방에 위치하고 있고 상기 연료입구연결부로부터 연료유동을 수용하도록 대체로 축방향의 가늘고 긴 중앙의 개구부를 형성하고 있는 전기자로서, 상기 전기자는 작동간극을 형성하도록 상기 연료입구연결부의 상기 최하부끝부분의 하방에 위치하고 있는 최상부끝부분과, 전기자가 상기 연료입구연결부 쪽을 향해서 상방으로 선택적으로 이동될 때 연료가 고정밸브시트와 결합되어 있는 밸브구멍을 통해서 유동하는 것을 선택적으로 허용하도록 상기 하우징과 결합되어 있는 고정밸브시트를 가지고 있는 고정밸브와 상호작용을 위해 최하부끝부분 상에 위치하고 있는 밸브폐쇄요소를 가지고 있는 최하부끝부분을 가지고 있는 전기자;

    d) 상기 전기자의 상기 최상부끝부분을 향하고 있는 최하부표면을 가지고 있는 최하부끝부분을 가지고 있으며, 상기 입구연결부 및 상기 전기자 사이의 유효접촉표면적을 감소시켜서 연료가 상기 연료입구연결부로부터 상기 작동간극을 가로질러 유동하는 것을 허용하도록 상기 연료입구연결부의 상기 최하부끝부분은 대응하는 복수의 방사형으로 뻗어 있는 양각패드에 의해 분리되어 있는 복수의 방사형으로 뻗어 있는 홈을 가지고 있는 상기 연료입구연결부;

    e) 연료가 상기 고정밸브시트를 통해서 유동하는 것을 허용하도록 상기 자기코일 시스템이 활성화될 때 상기 전기자 및 상기 밸브폐쇄요소를 상기 고정밸브시트로부터 멀어지는 방향으로 그리고 상기 연료입구연결부 쪽을 향해서 이동시키기 위한 자기코일 시스템;

    f) 상기 자기코일 시스템이 비활성화될 때 상기 고정밸브시트 쪽을 향해서 이동하도록 상기 전기자 및 상기 밸브폐쇄요소를 가압하기 위한 탄성장치;

    g) 상기 연료입구연결부로부터 연료유동을 수용하고, 상기 일반적으로 가늘고 긴 중앙의 개구부로부터의 상기 연료유동을 안내하기 위한, 상기 전기자의 벽부분을 통해서 뻗어 있으며, 세로축에 대하여 일반적으로 횡방향인 적어도 하나의 제1구멍;

    h) 상기 연료입구연결부로부터 연료를 수용하기 위해 그리고 상기 고정밸브시트 쪽을 향해서 상기 연료유동을 안내하기 위해 상기 전기자의 벽부분을 통해서 뻗어 있으며, 상기 대체로 중앙의 개구부로부터 연료를 상기 전기자의 외부로 그리고 상기 고정밸브시트 쪽을 향해서 아래로 안내하기 위해 세로축에 대하여 대체로 예각으로 배향되어 있는 적어도 하나의 제2구멍; 을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 밸브폐쇄요소는 구형의 끝부분을 가지고 있는 대체로 가늘고 긴 밸브니들이고 상기 밸브를 폐쇄하도록 원추대 형상의 고정밸브시트에 맞물리기에 적합하게 형성되어 있고, 상기 밸브를 개방하여 연료가 밸브를 통해서 내연기관의 흡입매니폴드 쪽을 향해서 유동하는 것을 허용하도록 밸브시트로부터 이동가능한 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 밸브니들은 클림핑부분에 의해 상기 전기자의 하부끝부분에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 탄성장치는 상기 전기자를 상기 밸브시트 쪽을 향해서 하방으로 가압하도록 상기 연료입구연결부의 한 끝과 맞물리고 다른 한 끝에서 상기 전기자와 맞물리는 코일스프링인 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 전기자는 상기 대체로 축방향의 가늘고 긴 중앙의 개구부로부터 연료를 수용하기 위해 전기자의 벽부분을 통해서 뻗어 있고 세로축에 대하여 대체로 횡방향인 적어도 2개의 상기 제1구멍을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 전기자는 상기 대체로 축방향의 가늘고 긴 중앙의 개구부로부터 연료를 수용하기 위해 복수의 상기 제1구멍을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 전기자는 적어도 복수의 상기 제2구멍을 형성하고 있고, 각각의 상기 제2구멍은 상기 대체로 중앙의 개구부로부터 연료를 수용하도록 세로축에 대하여 대체로 예각으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기.
28. 내연기관의 연료 시스템을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기를 통해서 가스 연료를 안내하는 방법으로서, 상기 분사기는 대체로 세로축을 가지고 있고, 연료입구끝부분 및 연료출구끝부분, 상기 연료입구끝부분에 위치하고 있고 연료입구끝부분 및 연료출구끝부분을 포함하고 있는 연료입구연결부, 상기 연료입구연결부의 상기 연료출구끝부분에 인접해서 위치하고 있고 상기 연료입구연결부로부터 연료의 수용을 위해 대체로 가늘고 긴 개구부를 가지고 있는 전기자를 포함하고 있으며, 상기 전기자는 작동간극을 형성하여 상기 연료입구연결부 쪽을 향해서 그리고 연료입구연결부로부터 멀어지는 방향으로 상기 전기자의 이동을 허용하도록 상기 연료입구연결부로부터 이격되어 있어서 가스연료가 밸브를 통해서 공기흡입매니폴드로 유동하는 것을 허용하도록 연료밸브를 선택적으로 개방 및 폐쇄하게 하는 내연기관의 연료 시스템을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기를 통해서 가스 연료를 안내하는 방법에 있어서,

    a) 상기 연료입구연결부를 통해서 축방향으로 통과하도록 가스연료를 안내하는 단계;

    b) 상기 연료입구연결부로부터 상기 연료밸브 쪽을 향해서 축방향으로 상기 대체로 가늘고 긴 상기 전기자의 중앙의 개구부로 통과하도록 가스연료를 안내하는 단계;

    c) 상기 작동간극을 가로질러서 대체로 횡방향으로 유동하도록 상기 연료입구연결부로부터 상기 전기자에 적어도 일부의 연료유동을 안내하는 단계; 및

    d) 상기 축방향으로부터 멀어지는 방향으로 유동하도록 상기 전기자를 통해서 통과하는 적어도 일부의 가스연료의 유동을 안내하는 단계; 를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 축방향으로부터 멀어지는 방향으로 유동하도록 상기 전기자를 통해서 통과하는 가스연료를 안내하는 상기 단계는 가스연료를 상기 전기자의 벽부분에 제공되어 있는 적어도 하나의 제1구멍을 통해서 안내함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 전기자의 상기 벽부분의 상기 구멍은 상기 축방향에 대하여 대체로 횡방향으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
31. 제 30 항에 있어서, 상기 전기자의 상부끝부분을 향하고 있는 상기 연료입구연결부의 하부끝부분은 상기 가스연료가 상기 연료입구연결부로부터 상기 작동간극을 가로질러서 횡방향으로 안내되도록 유동하는 것을 허용하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 전기자에서 유동하는 적어도 일부의 가스연료는 전기자의 하부벽부분에서 적어도 하나의 제2구멍을 통해서 통과하도록 허용되고, 상기 적어도 하나의 제2구멍은 상기 세로축에 대하여 예각으로 뻗어 있어서, 적어도 3개의 분리된 연료유동경로가 확립되는 것을 특징으로 하는 방법.
33. 제 32 항에 있어서, 상기 분사기는 자기코일을 가지고 있는 자기코일 시스템을 포함하고 있고, 상기 전기자가 상기 연료입구연결부 쪽을 향해서 그리고 연료입구연결부로부터 멀어지는 방향으로 이동하도록 상기 전기자는 상기 자기코일 시스템에 자기적으로 연결되어 있고, 적어도 하나의 연료유동경로가 상기 전기자 및 상기 자기코일 사이에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
34. 내연기관의 연료 시스템을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기를 통해서 압축천연가스를 안내하는 방법으로서, 상기 분사기는 대체로 세로축을 가지고 있고, 연료입구끝부분 및 연료출구끝부분, 상기 연료입구끝부분에 위치하고 있는 연료입구연결부, 상기 연료입구연결부 및 상기 분사기의 상기 연료출구끝부분에 인접해서 위치하고 있는 전기자를 포함하고 있으며, 상기 전기자는 작동간극을 형성하여 상기 연료입구연결부 쪽을 향해서 그리고 연료입구연결부로부터 멀어지는 방향으로 상기 전기자의 이동을 허용하도록 상기 연료입구연결부로부터 이격되어 있으며, 상기 전기자는 대체로 축방향의 연료통로개구부를 가지고 있고, 밸브를 개방하고 폐쇄하여 가스연료가 밸브를 통해서 통과하는 것을 허용하도록 연료밸브와 선택적으로 맞물림해제하고 맞물리기에 적합하게 되어 있는 끝부분을 가지고 있는, 전기자에 부착되어 있는 밸브니들을 가지고 있는 내연기관의 연료 시스템을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기를 통해서 압축천연가스를 안내하는 방법에 있어서,

    a) 가스연료를 상기 연료입구연결부를 통해서 안내하는 단계;

    b) 가스연료를 연료밸브 쪽을 향해서 축방향으로 통과하도록 상기 연료입구연결부로부터 상기 전기자의 상기 연료통로개구부로 안내하는 단계;

    c) 상기 축방향에 대하여 대체로 횡방향으로 뻗어 있으며, 상기 전기자의 벽부분에 있는 적어도 하나의 제1구멍을 통해서 유동하도록 상기 전기자를 통해서 통과하는 적어도 일부의 가스연료의 유동을 안내하는 단계;

    d) 상기 전기자의 하부벽부분에 있는 적어도 하나의 제2구멍을 통해서 상기 축방향에 대하여 예각 방향으로 유동하도록 상기 전기자를 통해서 통과하는 적어도 일부의 가스연료의 유동을 안내하는 단계;

    e) 상기 연료입구부분과 상기 분사기의 상기 연료출구부분 사이에 적어도 3개의 분리된 연료유동경로를 확립하기 위해서 상기 연료입구연결부와 상기 전기자 사이의 상기 작동간극을 가로질러서 상기 축방향에 대하여 대체로 횡방향으로 유동하도록 상기 연료입구연결부로부터 상기 전기자로 통과하는 적어도 일부의 가스연료의 유동을 안내하는 단계; 를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
35. 제 34 항에 있어서, 상기 연료입구연결부는 연료입구연결부의 최하부끝부분 상에 복수의 인접하고 있는 양각패드를 포함하고 있으며, 상기 양각패드는 상기 전기자가 상기 연료입구연결부 쪽을 향해서 이동하여 그것에 의하여 상기 연료밸브를 개방할 때 상기 작동간극을 통해서 가스연료의 유동을 허용하도록 인접하고 있는 오목부분에 의해 각각 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
36. 제 35 항에 있어서, 상기 전기자에서 상기 적어도 하나의 제1구멍 및 제2구멍은 직경이 약 1mm 내지 약 2.0 mm 인 것을 특징으로 하는 방법.
37. 제 36 항에 있어서, 소정의 수의 상기 제1구멍 및 제2구멍이 제공되어 있고 구멍의 직경은 소정의 수의 연료유동경로 및 구멍의 체적유동률를 확립하도록 미리 정해져 있는 것을 특징으로 하는 방법.
38. 내연기관의 연료 시스템을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기를 통해서 연료를 안내하는 방법으로서, 상기 분사기는 대체로 세로축을 가지고 있고, 연료입구끝부분 및 연료출구끝부분, 상기 연료입구끝부분에 위치하고 있는 연료입구연결부, 상기 연료입구연결부 및 상기 분사기의 상기 연료출구끝부분에 인접해서 위치하고 있는 전기자를 포함하고 있으며, 상기 전기자는 작동간극을 형성하여 상기 연료입구연결부 쪽을 향해서 그리고 연료입구연결부로부터 멀어지는 방향으로 상기 전기자의 이동을 허용하도록 상기 연료입구연결부로부터 이격되어 있으며, 상기 전기자는 상기 연료입구개구부로부터 연료의 수용을 위해 대체로 축방향의 연료통로개구부를 가지고 있고, 밸브를 개방하고 폐쇄하여 가스연료가 밸브를 통해서 통과하는 것을 허용하도록 연료밸브와 선택적으로 맞물림해제하고 맞물리기에 적합하게 되어 있는 끝부분을 가지고 있는, 전기자에 부착되어 있는 밸브니들을 가지고 있는 내연기관의 연료 시스템을 위한 전자기적으로 작동가능한 연료 분사기를 통해서 연료를 안내하는 방법에 있어서,

    a) 상기 연료입구연결부를 통해서 연료를 안내하는 단계;

    b) 상기 연료입구연결부로부터 상기 연료밸브 쪽을 향해서 축방향으로 상기 전기자의 상기 연료통로개구부로 통과하도록 가스연료를 안내하는 단계;

    c) 상기 전기자의 외부에 적어도 하나의 분리된 연료유동경로를 확립하도록 상기 연료입구연결부 및 상기 전기자 사이의 상기 작동간극을 가로질러서 상기 축방향에 대하여 대체로 횡방향으로 유동하도록 상기 연료입구연결부로부터 상기 전기자로 유동하는 적어도 일부의 연료의 유동을 안내하는 단계; 및

    d) 상기 전기자의 벽부분에서 대체로 상기 세로축에 대하여 횡방향으로 뻗어 있는 적어도 하나의 제1구멍을 통해서 적어도 제2유동경로를 따라서 유동하도록 상기 전기자를 통해서 통과하는 적어도 일부의 연료의 유동을 안내하는 단계; 및

    e) 상기 전기자의 하부벽부분에서 적어도 하나의 제2구멍을 통해서 상기 축방향에 대하여 예각 방향으로 적어도 제3유동경로를 따라서 유동하도록 상기 전기자를 통해서 통과하는 적어도 일부의 연료의 유동을 안내하는 단계; 를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.