KR20010043869A - 저소음 밸브 니들을 구비한 압축 천연 가스 분사 장치 - Google Patents

Abstract

전체적으로 종축선을 가지며, 전자기적으로 작동 가능한, 내연 기관의 연료 분사 시스템용 연료 분사기(10)로서, 강자성체 코어(32), 강자성체 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸는 자기 코일(28), 자기 코일에 자기적으로 연결되며 자기 코일에 이동 가능하게 반응하는 전기자(14)를 포함한다. 이러한 전기자(14)는 고정 밸브 시트(40)를 가지고 밸브 폐쇄 부재(19)를 작동시키게 되며, 자기 코일이 여자되는 경우 고정 밸브 시트로부터 이격되어 이동가능하고, 인접하여 위치한 연료 입구 커넥터(18)로부터 연료를 수용하기 위해 관통로를 형성하는 전체적으로 원통형 및 중심 개구부를 가진다. 밸브 폐쇄 부재(16)는 전기자에 고정되며, 고정 밸브 시트를 향하고 그리고 상기 고정 밸브 시트와 이격되어 선택적으로 이동되도록 위치하고, 전체적으로 중심 샤프트부와 원통형 끝부를 가지는 연장 밸브 니들(16)의 형태이며, 전체적으로 중심 샤프트부 및 구 형상을 가지는 밀봉 끝면보다 전체적으로 원통형 끝부의 직경이 더 크다. 압축 천연 가스와 같은 가스 연료를 주로 고려하였지만, 본 발명은 액체 연료를 이용하는 데에도 적용 가능하다.

Description

저소음 밸브 니들을 구비한 압축 천연 가스 분사 장치{COMPRESSED NATURAL GAS INJECTOR HAVING IMPROVED LOW NOISE VALVE NEEDLE}

압축 천연 가스(이하에서는 종종 "CNG"라고 함)는 상업용 플리트 차량 및 주거 소비자를 위한 일반적인 자동차 연료가 되어 있다. 차량에 있어서, 가스 분사기, 이하에서는 "CNG 분사기"를 통하여 정량으로 엔진에 CNG가스가 전달된다. CNG 분사기는 분사 펄스(injection pulse) 당 정량의 연료가 전달되며, 분사기의 전체 수명에 걸쳐 이러한 정확성이 유지되어야 한다. CNG 분사기에 대한 이러한 성능 수준을 유지하기 위해, 연료 내에서 오염 물질의 효과를 감소시키도록 확실한 방법이 요구된다.

압축 천연 가스는 파이프라인 시스템을 통하여 세계 각국에 전달되며, 주로 상업용 및 가정용 난방에 이용된다. 난방 시스템은 CNG 내의 품질 수준과 오염 물질을 변화시킬 수 있게 하여, 자동차 가스 분사기의 허용 수준이 심각하게 낮아진다.

난방용으로 이용된 CNG에 수년동안 용인되어 왔었던 이들 오염 물질은 분사기의 성능 수준을 변화시키는데 영향을 미치므로 미래의 CNG 분사기 설계에 고려해야 할 필요가 있을 것이다. CNG에서 발견된 일부 오염 물질은 소형 고체 입자, 수분 및 압축기 오일이다. 분사기의 수명 동안 성능을 유지하기 위해, 각각의 이들 오염 물질은 분사기 설계에서 처리될 필요가 있다.

오염 물질은 여러 공급원(sources)으로부터 파이프라인으로 유입될 수 있다. 파이프라인 시스템에 대한 수리, 보수 및 신설의 와중에 다수의 외부 입자가 연료 내로 도입될 수 있다. 이러한 작업들 중 어느 하나의 작업 중에, 수분, 먼지, 습기 및 오물의 소량이 쉽게 도입될 수 있다. 파이프라인에서 발견된 다수의 금속 유형의 산화물이 시스템 내로 도입될 수 있다. 또한, 불량 압축기는 증발된 압축기 오일을 도입할 수 있으며, 증발된 압축기 오일은 압축기의 시일(seal)에 의해 흩날려서 가스 내로 유입된다. 재급유에서도 재급유 장치 중 어느 하나 상에 오염 물질이 저장 실린더 내측으로 강제한다. 다수의 이러한 오염 물질은 핵심 연료 구성 요소에 도달하여, 자동차의 수명에 걸쳐 성능 특성을 변화시킨다.

CNG의 오염 물질에 부가하여, 액체 연료로서 뿐만 아니라 CNG로 이용되는 경우, 현재 공지된 연료 분사기의 밸브 구성 성분은 확실한 단점을 제시하는 것으로 공지되어 있다. 예컨대, 밸브를 개방 및 폐쇄할 때, 종래 공지된 분사기의 전기자(armature) 및 밸브 니들(valve needle)은 분별가능한 사운드(sound)를 야기시킨다. 특히, 가속에 의해 가중된 밸브 구성 성분 질량과 동일한 충격력(force of impact)이 엔진 격벽(engine compartment) 내에 사운드를 발생시킬 수 있으며, 이러한 사운드는 기계적 문제 또는 그렇지 않으면, 귀에 거슬리며 불쾌한 소음으로서 일반적으로 감지된다.

정확하게 연료를 미터링(metering)하기 위해, 일반적으로 연료 분사기는 다수의 내부 구성 요소 상에 매우 작은 허용 오차가 요구된다. CNG 분사기가 오염 물질에 견디기 위해, 전기자 니들 조립체용 가이드 및 임팩트는 특별히 확실하며 독특한 특성이 요구된다. 또한, CNG에 의해 제공된 특정 환경이 주어지므로, 밸브 니들을 정밀하게 제어하기 어렵다. 니들 질량이 감소되고, 폐쇄시 저소음을 제공하는 개선된 밸브 니들을 구비하는, 현재 공지된 분사기보다 상당히 향상된 CNG 연료 분사기를 본 발명가는 고안하였다.

본 발명은 개선된 저소음 밸브 니들을 구비하는 압축 천연 가스 분사기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 향상된 니들을 구비하는, 본 발명에 따라 구성된 압축 천연 가스 분사기의 부분 단면 정면도.

도 2는 본 발명의 부분을 형성하는 향상된 전기자와 니들이 결합된 것을 나타내는 도 1의 분사기의 하부 부분의 확대 단면 정면도.

도 3은 도 1에 나타낸 분사기의 연료 입구 커넥터의 하부 끝부의 바람직한 실시예를 나타내는 부분 단면 정면도.

도 4는 도 1에 나타낸 바람직한 연료 입구 커넥터의 바닥면의 평면도.

도 5는 도 1로부터 생성된 향상된 연료 유동 경로를 나타내는, 도 1에 나타낸 전기자의 바람직한 실시예의 단면 정면도.

도 6은 도 1에 나타낸 밸브체의 바람직한 실시예의 상부 부분의 단면 정면도.

도 7은 본 발명에 따라 구성된 향상된 밸브 니들, 및 연료 칼럼네이트 연료 제트 유동 장치를 구비하는, 도 5에 나타낸 전기자의 확대 정면도, 및 도 6에 나타낸 밸브체의 단면도.

도 8은 도 5에 나타낸 전기자, 및 도 11에 나타낸 향상된 밸브 니들의 확대 부분단면 정면도.

도 9는 니들 팁, 고정 밸브 시트 및 하부 니들 가이드 사이의 바람직한 치수 관계를 나타내는, 도 1 및 도 7에 나타낸 고정 밸브 시트 상에 위치한 바와 같은 밸브 니들의 밀봉 팁을 나타내는 확대단면도.

도 10은 아치형 연료 통로 개구부를 가지는 바람직한 밸브 니들 하부 가이드를 나타내는, 도 7의 10-10선을 따라 절취한 도면.

본 발명은 내연 기관의 연료 분사 시스템용으로서 전자기적으로 실시 가능한 연료 분사기에 관한 것이며, 종축을 구비하는 이러한 분사기는 전체적으로 강자성체 코어, 강자성체 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸는 자기 코일, 자기 코일에 자기적으로 연결되며 자기 코일에 응답하여 이동 가능한 전기자를 포함하며, 이러한 전기자는 고정 밸브 시트와 상호 작동하여 밸브 폐쇄 요소를 작동시키게 하며, 자기 코일이 여기되는 경우 고정 밸브 시트로부터 이격되어 이동가능하다. 일반적으로, 이러한 전기자는 연장 형상이며, 인접하게 위치한 연료 입구 커넥터로부터 연료를 축 수용하기 위한 중심 개구부를 가진다. 밸브 폐쇄 요소는 전기자에 부착되며, 원추 절두형(frusto-conically shaped) 고정 밸브 시트에 대해 근접 및 이격 이동이 선택 가능하게 위치하고, 일반적으로, 밸브 폐쇄 요소는 중심 샤프트부(central shaft portion) 및 원통형 끝부(cylindrical end portion)를 가지는 연장된 밸브 니들이다. 밸브 니들의 전체적으로 원통형 끝부의 직경은 중심 샤프트부보다 크며, 고정 밸브 시트와의 맞물림을 밀봉하는 구형 끝면(spherical end surface)을 가진다.

연료 입구 커넥터는 전체적으로 전기자 위의 종축 방향으로 연장하여, 연료를 입구 커넥터에 유입시켜 전기자를 향하여 인도하는 경로를 한정하는 것이 바람직하며, 전기자기 통과하여 이동가능한 작업 간극(working gap)을 한정하기 위해, 연료 입구 커넥터는 전기자 위에 간격을 두고 최저면을 가진다. 연료 입구 커넥터로부터 인도된 연료를 수용하며, 엔진의 인테이크 매니폴드(intake manifold) 내측으로의 유입을 위해 고정 밸브 시트를 향하여 연료를 인도하는 연료 수용부를 전기자가 구비한다. 연료 입구 커넥터 및 전기자는, 연료 밸브로 인도되는 경로의 일부분으로서의 밸브체 셸(valve body shell), 전기자 및 자기 코일 사이에 가스 연료의 제 1 유동 경로를 가능하게 한다. 연료 밸브로 인도되는 경로의 부분으로서 가스 연료의 제 2 유동 경로를 한정하기 위해, 전기자는 벽 부분을 통하여 연장하는 하나 이상의 제 1 연료 유동 개구(aperture)를 한정한다. 연료 밸브로 인도되는 경로의 부분으로서 가스 연료의 제 3 유동 경로를 한정하기 위해, 전기자는 벽 부분에 하나 이상의 제 2 개구를 한정한다. 이러한 하나 이상의 제 2 개구는 전체적으로 종축에 관하여 예각으로 배향된다.

연료 분사기는 밸브체를 더 포함하며, 이러한 밸브체는 전기자의 하류에 위치하며, 전기자 및 연료 입구 커넥터로부터의 2개 이상의 가스 연료의 유동 경로에서 연료를 수용하기 위해 벽 부분에 하나 이상의 개구부를 가진다. 연료 입구 커넥터는 전기자 위에 위치하며 작업 간극에 의해 전기자와 이격되어 있고, 전기자 및 고정 밸브 시트를 향하여 연료를 인도하는 관통로(through passage)를 한정한다. 이러한 연료 입구 커넥터는 연료 공급원으로부터 가스 연료를 수용하게 한 상부 끝부, 가스 연료를 배출하는 하부 끝부를 포함하며, 하부 끝부는 전기자의 상부면에 면하는 하부면을 가지며, 연료 입구 커넥터의 하부면은 하부면 상에 한정된 복수의 방사상으로 연장하는 볼록 패드를 구비하고, 패드 사이를 통하여, 그리고 연료 입구 커넥터와 전기자 사이에 한정된 작업 간극을 가로질러 연료가 유동하게 하도록, 이러한 패드는 패드 사이에 오목부를 가진다. 밸브 시트의 대응 형성면과 맞물리기 위해 밸브 니들의 원통형 끝부의 하부는 넓은 반경을 가진다. 주름진 부분에 의해 밸브 니들이 상기 전기자에 부착되며, 밸브 시트의 대응 형성면은 전체적으로 원추 절두형 단면 형상을 가진다. 연료 입구 커넥터의 상부 끝부에 연료를 여과하는 연료 필터를 더 포함한다.

밸브 니들은 전체적으로 구형 끝부를 가지는 연장된 밸브 니들이며, 고정 밸브 시트의 원추 절두형 면을 폐쇄된 밸브에 맞물리도록 구성되어 있고, 내연 기관을 향하여 연료가 통과하도록 밸브를 개방하기 위해 폐쇄된 밸브로부터 이동 가능하다. 전체적으로 연장된 밸브 니들은, 제 1 직경을 가지는 연장된 중심 샤프트 섹션, 및 제 1 직경보다 큰 제 2 직경을 가지는 자유단 섹션으로 이루어지며, 고정 밸브 시트의 원추 절두형 면과 결합하게 한 구형 끝부 밸브 밀봉면을 자유단 섹션이 구비한다. 파형 부분에 의해 이러한 밸브 니들이 전기자의 하부 끝부에 연결되며, 니들 상의 구형면은 약 1.75mm의 직경을 가진다.

니들의 상하 이동을 안내하기 위해, 하부 니들 가이드는 보다 큰 직경 부분 근처에 위치한다. 니들의 전체적으로 구형면을 한정하는 반경의 중심은 하부 니들 가이드와 일치하여 위치하는 것이 바람직하다. 구형 니들 끝면의 중심은 하부 니들 가이드의 폭방향 치수의 중심에 위치하는 것이 바람직하며, 하부 니들 가이드의 최저면과 일치한다.

연료 분사기는 전기자의 하류에 위치한 밸브체를 더 포함하며, 이러한 밸브체의 벽 부분은 전기자와 연료 입구 커넥터로부터의 두 개 이상의 가스 연료의 유동 경로에서 연료를 수용하는 하나 이상의 개구를 가진다. 연료 입구 커넥터는 전기자 위에 위치하며, 작업 간극에 의해 전기자로부터 이격되며, 전기자와 고정 밸브 시트를 향하여 연료를 인도하는 관통로를 한정한다. 연료 입구 커넥터는 연료 공급원으로부터 가스 연료의 수용을 위한 상부 끝부, 및 가스 연료를 배출하기 위한 하부 끝부를 포함하며, 하부 끝부는 전기자의 상부면과 면하는 하부면을 가지고, 연료 입구 커넥터의 하부면은 하부면 상에 한정된 방사상 연장하는 복수의 볼록 패드극 가지며, 패드는 상기 연료 입구 커넥터 및 상기 전기자 사이에 한정된 작업 간극을 가로질러 연료가 패드 사이를 통과하도록 오목부를 가진다.

도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 하기에 설명한다.

우선, 도 1을 참조하며, 본 발명에 따라 구성되는 CNG 분사기(10)를 나타낸다. 일반으로 양도된 미국 특허출원 제 5,494,224 호에는 여기에 도시된 유형의 분사기가 개시되어 있으며, 여기에 참조로 첨부되어 있다.

도 12와 관련하여 후술하는 바와 같이, 분사기(10)는, 크림핑(crimping)에 의해 밸브 니들(16)이 고정된 전기자(14)를 내부에 구비한 하우징(12)을 포함한다. 도시한 바와 같이, 연료 입구 커넥터(18)는 개구부(19)의 상부 끝부에서 중심 연료 유동 개구부(13) 및 CNG 필터(20)를 포함한다. 또한, 이러한 연료 입구 커넥터(18)는, 공지된 크림핑 처리에 의해 도면 부호 24에서 연료 입구 커넥터(18)에 연결된 조절 튜브(22)를 포함한다. 도시한 바와 같이 중심 연료 유동 개구부(11)를 가지는 연료 입구 커넥터(18) 및 전기자(14)를 둘러싸는 내부 비자기 셸(inner non-magnetic shell)(26)을 하우징(12)이 포함한다. 코일 스프링(30)의 힘 하에서, 밸브 개구부(41)를 개방하도록 전기자(14) 및 니들(16)을 상방으로 이동시키기 위해 선택적으로 전류를 인가하며, 도시한 바와 같이 "폐쇄 밸브" 위치로 전기자(14) 및 니들(16)을 복귀시키도록 선택적으로 전류를 차단하는 코일(28)에 대한 엔클로져(enclosure), 하우징(12)으로 전기자(14) 및 입구 커넥터(18)를 한정한다. 분사기 내부에서의 연료 유동은 필터(20)에서 시작하며, 연료 입구 커넥터(18)를 통과하여 전기자(14)로, 마지막으로, 밸브 시트(40)의 밸브 개구부(41)로 하여 엔진의 흡기 매니폴드(도시 안함) 내부로 유입된다.

도 2와 관련하여 도 1을 더 참조하면, 강자성 재료로 제조되며, 자기 회로의 부분을 형성하는 밸브체 셸(32)은 밸브체(34)를 둘러싸며, 도시한 바와 같이 상부 끝부에 상부 가이드(36)를 가진다. 상부 가이드(36)와 전기자(14) 사이의 공간(36a)은 직경으로 약 0.010 내지 약 0.015mm이며, 전기자(14)의 이동을 안내할 수 있게 한다. 하부 오 링(O-ring)(38)은 분사기(10)와 엔진 흡기 매니폴드(도시 안함) 사이를 밀봉하며, 상부 오 링(40)은 분사기(10)와 연료 레일(fuel rail)(도시 안함) 사이를 밀봉한다. 밸브체(34)는 중심 연료 유동 개구부(35)를 한정한다.

도 2에서, 용접부(32a)에 의해 밸브체 셸(32)이 밸부체(32)에 부착되며, 상부 끝부에서는 용접부(26a)에 의해 밸브체 셸(32)이 비자기 셸(26)에 부착된다. 이어서, 용접부(26a)에서 비자기 셸(26)이 연료 입구 커넥터(18)에 용접된다. 따라서, 연료 입구 커넥터(18)로부터, 작업 간극(working gap)(15)을 가로질러, 전기자의 상방 및 하방 이동을 가능하게 하는, 전기자(14)와 밸브체 셸(32) 사이의 유극 공간(clearance space)(14a)을 통하여 연료가 유동해야만 한다. 이러한 공간(15a)은 전기자(14)의 직경 상으로 약 0.10 내지 0.30mm이다.

도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 밸브 시트(40)는 밸브 오리피스(valve orifice)(41) 및 깔때기형 니들 레스트(funnel shaped needle rest)(42)를 포함한다. 밸브 시트(40)는 백업 와셔(back-up washer)에 의해 제위치에 유지하며 오 링(46)에 의해 밸브체(34)와 함께 연료 누설에 대항하여 밀봉된다. 나일론(nylon)과 같은 적합한 플라스틱 재료의 오버몰드(overmold)(48)는 코일(28) 내부로 연장하는 터미널(terminal)(50)을 지지하며, 스프링력(30)에 대항하여 전기자(14) 및 밸브 니들(16)을 상승시킴으로써 밸브를 개방하도록 코일에 선택적인 전류를 인가하기 위해 연결부(51)를 통하여 연결된다. 도시한 바와 같이 코일(28)은 유전체 플라스틱 재료(53)에 의해 둘러싸여 있다.

본 발명의 중요한 특징은, 그 중에서도 특히, 상술한 불량한 밸브 폐쇄를 제거하여 분사기의 작동을 향상시키는 것이다. 도 3에서, 아치형 모따기 끝부(52)로 도시된 바와 같이, 입구 커넥터(18)의 하부 끝부(18a)가 구성된다. 이러한 구성은, 작업 간극을 통하여 전기자를 이동시키기 위해 생성된 유용한 자기장을 최적화하는 방법으로 작업 간극(15)을 가로질러 자기장을 인도 및 배향시킨다는 점에서 유리한 효과를 제공한다. 개시가 참증으로 여기에 첨부되며, 일반 양도되어 출원된(출원을 위한 도켓번호 제 98P7677US01 호), "오염 물질에 대해 내성을 가지는 압축 천연 가스 분사기 및 그것을 통하여 가스 연료를 인도하는 방법"이라는 명칭의 공동계류 중인 출원에는 이러한 특징이 개시되어 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 전기자와 입구 커넥터 사이의 유효 접촉 표면적을 종래 분사기에 이용되었던 총 단면적의 약 1/3만큼 감소시키기 위해, 입구 커넥터(18)의 최하부면에는 오목면(18a)의 형태인 방사형 슬롯(radial slots)이 제공된다. 이러한 구성은 약 0.05mm 높이의 6개로 주조된 패드를 제공하여, 연료 유동 경로를 제공하도록 대응하는 직사각형 방사형 슬롯(18a)을 형성한다. 도시한 바와 같이 입구 커넥터(18)의 최하부면의 유효 표면적을 감소시킴으로써, 입구 커넥터(18)와 자기자(14) 사이에 인력 발생의 경향이 원래 값의 약 1/3로 상당히 감소하며, 커넥터(!8)와 자기자(14) 사이에 인력을 발생시키지 않고 경계면에서 연료 오염물질에 견디는 능력이 또한 상당히 증가한다. 주지한 바와 같이, 가스 CNG의 유동에 의해 결국 제거되는 고체 오염물질의 퇴적물에 대해 비교적 조심스러운 위치를 제공하는 동안 내부 커넥터/전기자 내부면을 감소시키기, 직사각형 방사형 슬롯(18a)은 약 0.05mm의 얕은 깊이를 가진다.

주지한 바와 같이, 입구 커넥터(18)의 최하부면에 오목면(18a)을 제공함으로써, 표면에 볼록 패드(18b)가 생성되며, 이러한 패드는 여러 방식으로 연료 오염물질에 대해 분사기의 허용 오차를 향상시킨다. 이러한 오목부(18a)는 임의의 적합한 공정에 의해 생성될 수도 있지만, 주조되는 것이 바람직하다. 제 1 효과는 전기자 경계면에서 입구 커넥터의 접촉 영역을 감소시켜서, 오일 또는 물과 같은 액체 오염물질에 의해 전기자와 입구 커넥터 사이에 발생된 임의의 인력을 상당히 감소시키는 것이다. 또한, 주지한 바와 같이, 연료 유동에 의해 멀리 유인될 때 까지 실시의 작업 간극(15)에 영향을 주지 않고 오염물질이 수집될 수 있는 패드 사이에 숨은 영역을 방사형 패드(18b)가 제공한다. 가솔린에 대한 작업 간극은 약 0.08mm 내지 0.14mm이며, 압축 천연 가스에 대한 작업 간극은 약 0.3mm이다. 또한, 주지한 바와 같이, 도시한 것 처럼 전체적으로 사다리꼴 형상을 각각 가지는 6개의 슬롯(18a) 및 6개의 볼록 패드(18b)의 형태로 6개의 직사각형 오목부를 입구 커넥터 상에 제공함으로써, 도 5의 도면 부호 56으로 도시한 바와 같이 작업 간극(15)을 가스 연료가 가로질러 통과하게 하며 압력 손실을 제어하여 전기자 주위 및 전기자를 통과하는 연료 유동의 제어를 가능하게 하는 방식으로 입구 커넥터/전기자 경계면을 지나는 유일한 연료 유동을 제공한다. 또한, 오목면(18a) 및 볼록 패드(18b)와, 후술하는 바와 같은 전기자 및 밸브체 내부의 여러 개구부(58,60,66)의 수와 조합 뿐만 아니라 이러한 개구부의 크기를 제어함으로써, 3개 이상의 유동 경로 위로 연료 유동을 제어할 수 있다. 예컨대, 완전 개방된 동안 전기자에 걸친 작은 압력 차는 폐쇄 시 분리하는 동안 스프링(30)을 조력하며 개방 임펙트(opening impact)를 완화시킨다. 또한, 다른 연료 유동 경로는 도 2에 도시한 바와 같이 상부 가이드(36) 위에 오염 물질이 수집될 가능성을 감소시킨다. 요약하면, 연료 입구 커넥터 상의 슬롯 및 패드 뿐만 아니라 개구부의 수많은 조합 및 개구부의 크기는, 최적의 연료 연소 및 엔진 적용에 가장 적합한 임의의 바람직한 방법으로 가스 연료 유동을 인도하게 할 수 있다.

도 1 내지 도 3과 관련하여 도 5 및 도 6을 참조하면, CNG로써 연료 분사기 조립체가 더 완전히 작동가능하게 하는 또 다른 중요한 개선이 도시되어 있다. 종래 기술에서, 비교적 오염물질 없이 연료를 보급하는데 이용된 분사기는 필터를 통과하여 입구 커넥터를 통하여 하방으로 전기자 내부로 유동하고, 밸브 개구부 위에 거의 바로 위치하게 되는 전기자의 최하부에 비교적 근접하여 위치한 개구부를 통하여 유출된다. 이러한 구조에는 도 5에 도시된 비교적 대각선으로 배향된 개구부(58)가 제공되며, 이러한 개구부(58)를 통하여 내연 기관의 흡기 매니폴드 내부로 유입하기 위해 밸브 개구부(41)를 향하여 하방으로 CNG 유동을 인도한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 개구부(58)는 전체적으로 종축선 A-A와 예각을 형성한다. 또, 도 1에 도시한 바와 같이 전기자 외측 측면으로, 그리고 밸브 개구부(41)를 향하여 하방으로, 전기자의 중심을 통하여 하방으로 유동하는 연료를 인도하기 위해, 본 발명의 전기자는 일반적으로 연료 분사기(10)의 종축선 A-A을 횡단하는 하나 이상의 측면 개구부(60)를 제공한다. 도 1에 도시한 실시예에서, 개구부(60)는 전체적으로 수평으로 위치하지만, 원한다면 종축선에 경사지게 배향될 수도 있다. 도 1의 단면도에는 개구부(58)를 도시하지 않았다. 도 5에서, 개구부(60)를 통하여 연료가 유동하는 것을 유동선(flow lines)(62)으로 도시하고, 개구부(58)를 통하여 연료가 유동하는 것을 유동선(64)으로 도시한다. 전기자에 대하여 상이한 방사상 위치 또는 도시한 것 처럼 선택적으로, 여러 다른 수평 개구부(60)가 전기자에 제공될 수도 있으며, 각각의 특정 순간에 배향되었던 연체 유동 패턴에 따라 하나의 개구부(60)가 제공될 수도 있다. 연료 입구 커넥터(18)로부터의 연료 유동이 3 경로로 분기되어, 제 1 경로는 작업 간극(15)을 가로질러 연장하고, 제 2 경로는 개구부(60)를 통과하며, 제 3 경로는 개구부(58)를 통과하는 것을 볼 수 있다. 이러한 제 1 경로는 전기자(14)와 자기 코일(28) 사이로 연장하며 개구부(60)를 통과하는 제 2 유동 경로와 결국 결합된다.

또한, 원하는 임의의 소정 방향으로 연료 유동을 인도하기 위해, 각각의 개구부(58,60)의 직경이 변화될 수 있음을 용이하게 인식할 수 있다. 예컨대, 개구부(58,60)의 크기를 축소시킴으로써, 작업 간극(15)을 가로질러 증가된 부피로 유동하도록 연료가 촉진될 것이다. 선택적으로, 개구부(58,60)의 직경을 증가시켜서 이러한 개구부를 통하여 보다 큰 부피의 연료를 인취할 수 있으며, 이에 의해 작업 간극을 가로지르는 연료 유동을 감소시킬 수 있다. 또한, 개폐하는 동안 모두, 개구부(58,60)의 직경 및 이러한 개구부의 수(numbers)와 위치가 밸브 니들(16)의 감쇠 특성에 영향을 준다는 것을 알았다. 따라서, 연료 유동 개구부(58,60)의 직경 및 이러한 개구부의 수, 위치 및 배향은 각각의 순간에 원하는 부피 유동 특성과 원하는 유동 패턴에 의존하지만, 직경은 1-2mm의 범위 내에 있는 것이 바람직하다는 것을 알았다.

이제 도 6을 참조하면, 또한 밸브체(34)에는 중심 연료 유동 개구부(35)와 몇 개의 대각선 배향 연료 경로 개구부(66)가 제공되며, 이러한 연료 경로 개구부(66)는, 도면에 도시하지는 않지만, 작업 간극(15) 및 개구부(60)로부터 전기자의 측면을 따라 제 1 유동 경로 및 제 2 유동 경로로부터 유동하는 CNG 연료 유동을 수용하게 되고, 니들(16)이 상승하는 경우, 연료가 개구부(41)에 유입되게 한 후 엔진의 흡기 매니폴드 내부로 인도할 정도로 밸브 개구부(41)를 향하여 하방으로 연료의 방향을 재설정하게 한다. 제 3 유동 경로를 따라 개구부(58)를 통과하는 연료는 개구부(41)로 바로 인도된다. 입구 커넥터 최하부면 상의 직사각형 방사형 슬롯(18a) 뿐만 아니라 독특한 개구부(58,60)를 제공함으로써, 도 5의 연료 유동 라인(56,62,64)으로 도시한 방법으로 CNG 유동을 야기시키고, 전기자가 입구 커넥터로 유인되게 하는 것을 방지하도록 이러한 연료 유동 라인이 이상 압력 조건(ideal pressure conditions)을 생성하는 연료 유동 패턴을 생성시킨다. 따라서, 상술한 몇 가지 요인에 의해 전기자와 입구 커넥터 사이의 인력이 최소화된다. 즉 전기자와 입구 커넥터 사이에 위치한 공간(15)에 오일과 오염물질이 축적되는 경향을 제거하고, 입구 커넥터의 표면 상에방사형 패드를 제공함으로써 유효 커넥터/전기자 경계 영역을 감소시키며, 입구 커넥터와 전기자 사이의 자유 공간에 힘을 생성시키는 독특한 CNG 유동 패턴을 제공한다.

도시한 바와 같이, 선택적으로, 전기자의 둘레에 대하여 여러 위치에 개구부(60)가 제공될 수도 있으며, 여러 위치에 개구부(58)가 제공될 수도 있다. 그러나, 도시한 바와 같이, 원하는 유동 경로와 무력 환경(force free environment)을 야기시키기에는 각 측면에 단일 개구부로도 충분함을 알았다. 또한, 주지한 바와 같이, 분사기 전체에 걸쳐서 원하는 바 대로 소정의 연료 유동 패턴을 제공하도록, 입구 커넥터, 전기자 및 밸브체를 둘러싸는 영역에 연료 압력과 유동 패턴을 제어하기 위해 각각의 개구부의 직경을 변화시킬 수 있다.

도 1 내지 도 3과 관련하여 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 전기자, 개선된 밸브체 및 개선된 밸브 니들의 확대 정면도가 도시되어 있다. 특히, 전기자(14)는 측면 연료 유동 개구부(60)를 포함하며, 밸브체(34)는 대각선 CNG 연료 유동 경로 개구부(66)를 포함한다. 전기자(14)는 공지된 크림핑 처리에 의해 도면 부호 78에서 본 발명의 개선된 밸브 니들(16)에 고정되어 있었다.

본 연료 분사기의 개선된 밸브 구성 요소는 본 발명의 개선된 니들(16)과 병합하여 도 1, 도 7 및 도 8에 도시되어 있다. 주지한 바와 같이, 연료 분사기를 작동하는 동안, 밸브 니들(16)과 밸브 시트(40) 사이의 개폐 접촉(opening and closing)을 변화시키기 위한 코일(30)의 전류 인가 및 전류 차단으로 인해 전기자(14)가 상방 및 하방으로 이동한다. CNG 연료 유동이 구멍(41)을 통과할 수 있게 니들이 상승되면서, 니들의 팁부(tip portion)(17)를 통과하여 엔진의 흡기 매니폴드를 향하여 유동 경로의 구멍(41)에 유동이 유입된다.

연속하는 원통형 외부면을 가지는 종래의 연장된 니들을 갖춘 종래의 액체 연료 분사 시스템에서, 니들은 여러 문제점과 단점을 나타낸다. CNG 시스템에 적용하는 경우, 특히 액체 환경과 비교하여 가스 환경에서의 변화로 인해 종래의 니들이 본래 가지는 문제점이 보다 심각해 진다. 따라서, 본 발명은 액체 연료 및 가스 연료 유형을 포함하여, 분사 시스템의 작동 특성을 개선한 새로운 밸브 니들을 병합하고 있다.

종래의 밸브 니들을 연료 분사기의 밸브 시트와 결합하는 경우, 종래 니들이 가지는 임펙트 힘은 엔진 격벽 내부에 소음을 발생시킬 수 있으며, 이러한 소음은 기계적 문제 또는 엔진으로부터 발생하는 귀에 거슬리거나 불쾌한 소음으로서 감지된다는 것을 알고 있었다. 밸브 시트와 결합하여 "밸브 폐쇄" 위치를 향하여 밸브 니들이 이동하는 동안 니들의 비교적 상당한 속도에 의해, 가속에 의해 가중된 밸브 구성 요소 질량과 동일한 이러한 임펙트 힘이 일반적으로 발생된다. 따라서, 본 분사 시스템의 부분을 형성하는 니들(16)은 종래 니들의 단점을 제거하도록 구성되어 있다. 본 발명에서와 같이 이러한 니들이 가스 연료 분사 시스템의 성능을 향상시킨다는 것을 알게 되었지만, 액체 연료 분사 시스템의 성능도 향상시킨다는 것도 알게 되었다.

도 7에 도시된 개선된 니들로서, 밸브 니들(16)과 밸브 시트(40) 사이의 접촉 영역을 최대화하기 위해 니들의 밸브 끝부에 큰 반경의 밀봉부(19)를 제공하는 것이 바람직하다는 것을 알았다. 예컨대, 니들의 팁에서 반경이 보다 커질 수록 니들과 밸브 시트(40) 사이의 밀봉이 보다 양호해 진다. 니들(16)의 구형 밀봉부(19)의 반경은 약 1.75mm, 또는 종래 기술 구성의 대응하는 밀봉면 반경의 약 1.5배가 바람직하다. 그러나, 여기에 개시된 유형의 종래 분사기들에 대한 일반적으로 공지된 니들은 상부 끝부로부터 하부 끝부까지 연속하는 외부 원통형 구성을 가지며, 따라서, 비교적 큰 팁 밸브면 부분을 제공하기 위해 비교적 큰 단면적의 니들이 필요로 한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 니들(16)은 도시한 바와 같은 비교적 저질량(low mass)의 니들이지만, 비교적 큰 구형 밀봉면을 포함한다.

특히, 도시한 바와 같이, 니들(16)의 샤프트(19)의 단면 치수를 감소시키고, 니들의 샤프트보다 큰 단면 치수를 가지는 팁부(17)를 유지함으로써, 니들의 질량이 거의 감소되었다. 밸브 시트(40)와 결합하기 위해 니들의 팁부에서 비교적 넓은 반경을 제공하도록 팁부(17)의 표면이 비교적 큰 밀봉 직경을 유지하는 동안, 이러한 구성은 니들의 질량을 효과적으로 감소시킨다. 니들의 질량이 비교적 감소하고 팁부(17)의 반경이 비교적 크기 때문에, 주어진 CNG 유동의 양을 위한 니들에 대해 폭넓은 구형 밀봉면(17b)을 제공할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 넓은 반경은 니들(16)의 이동 거리를 보다 짧게 하고, 이에 의해 밸브 시트에 관한 니들의 임팩트 속도를 감소시킨다. 소정의 유량에 대해, 이러한 구성은 니들(16)과 밸브 시트(40) 사이의 임팩트에 의해 발생된 소음을 상당히 감소시킨다. 또한, 인간의 귀에 의해 감지되면서 불쾌감이 보다 적은 사운드 스펙트럼(sound spectrum)의 영역으로, 소음의 진폭을 감소시키고(니들(16)의 상승을 감소시킴으로써), 소음의 주파수를 낮게(팁부(17)의 임팩트 반경을 더 크게 함으로써) 한 결과, 명백하게 소음이 감쇠된다.

소음이 감소될 뿐만 아니라, 본 발명의 개선된 니들은 평균 니들 직경에 관련되어 보다 큰 가이드면을 제공하여, 도 7에 도시한 바와 같은 하부 가이드(80)의 가이드 면(guiding surface)의 내마모성을 향상시킨다. 가이드 면의 내마모성이 이렇게 향상되는 이유는 종래의 니들에 이용되었던 종래의 기부 밸브 가이드 직경의 내마모성과 비교하여 로드(load)가 감소하기 때문이다. 예컨대, 전형적인 종래 니들은 도 7에 도시한 개선된 니들 샤프트의 직경보다 2배가 클 수도 있는 반경을 가지는 끝부에서 종결되는 거의 연속하는 원통형 샤프트를 가질 것이다. 다른 한편, 도 7에 도시된 니들의 팁부(17)의 직경은 니들(16)의 샤프트(19)의 직경보다 약 50% 이상이 되도록 구성될 수 있으며, 이에 의해 종래의 니들에서 보여지는 것과 달리 보다 큰 직경을 가져서, 종래의 니들에 이용되는 것과 달리 보다 큰 직경과 표면적의 가이드 면을 가지는 하부 가이드(80)를 제공하게 된다. 이와 같이 로드의 감소로 인해 종래의 기부 밸브 가이드 직경과 비교하여 가이드 면의 내마모성이 향상된다.

도 9에서, 개선된 니들(16)과 깔때기형 밸브 니들 레스트(42) 사이의 바람직한 치수 관계를 보다 상세히 도시한다. 도 1에 대하여 주지한 바와 같이, 니들(16)은, 니들 레스트(42)의 유사한 형상의 구형면(17b)과 결합하는 구형 하부면(17b)을 가지는 원통형 니들 팁부(17)와 중심 샤프트부를 포함한다. 도 1에 도시한 바와 같은 상부 가이드(36) 및 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같은 하부 가이드(80)에 의해 니들이 인도된다. 전기자(14)와 니들의 상방 및 하방 운동이 가능하도록 가이드 면과 전기자(14)(0.10 내지 0.30mm의 직경) 사이의 공간을 제공하는데 상부 가이드(36)가 본래 필요로 한다. 따라서, 전기자(14)와 니들(16)은 약 0.10mm 내지 약 0.15mm의 직경을 가지는 공간(36a) 내부의 상부 가이드(36)에서 좌측 또는 우측으로 이동되는 경향을 가질 수도 있다.

이제 도 9를 참조하면, 원추 절두형 니들 레스트(frusto-conical needle rest)의 정밀한 위치와 밀봉을 확보하기 위해 도 13에 나타낸 바와 같이 하부 가이드(80)의 최저면에 니들 팁부(17)의 구형 밀봉면(17b)의 중심(17c)을 위치시키는 것이 유리함을 알 수 있었다. 특히, 팁부(17)의 구형 밀봉면(17b)의 중심(17a)의 이러한 위치 선정에 의해, 상부 가이드(36) 내부에서 기인한 니들 팁부(17)의 측면 운동을 하부 가이드(80)가 강제하는 경향을 보이며, 이러한 하부 가이드(80)는 효과적인 노드점(nodal point)이 된다. 이러한 노드점에 대하여 니들 팁부(17)가 360도 회전 운동이 가능하다. 따라서, 상부 가이드(36)의 레벨(level)에서 발생하는 임의의 측면 운동으로 인해 니들이 중심점(17a)에 대하여 선회하게 될 것이며, 니들 레스트(42) 상에서 밀봉면(17b)의 자가 착석(self seating)을 촉진시킨다. 상부 가이드(36)와 니들(16) 사이의 관계에서 임의의 오정렬(misalignment) 또는 제조 허용 오차가 발생하는 경우 이러한 자가 착석 특징이 적용된다.

주지한 바와 같이, 가솔린과 같은 액체 연료를 사용하는 분사기 뿐만 아니라, 여기에 고려되는 바와 같이 CNG를 이용하는 분사기에 이러한 니들(16)을 사용하기에 유용하다. 특히, 액체 연료를 사용하는 분사기에서, 임팩트 힘을 더 감소시키는 밸브 시트와 연장된 밸브 시일면(extended valve seal face)을 횡단하는 유체의 이동에 의해 밸브 니들의 운동이 감쇠되며, 분사가 밸브 시트로부터 다시 튕겨지는 경우 밸브 니들에 의해 야기된 폐쇄 상의 2차 분사를 제어하지 못한다. 액체 연료가 사용된 이러한 분사기에서, 니들이 폐쇄를 시작한 후에, 밸브 리바운드(valve rebound)는 다량의 저속 연료 물방울을 발생시킨다. 밸브 리바운드 완충은 오리피스로의 낮은 부피/속도 연료 전송을 최소화한다. 따라서, 액체 연료가 이용되는 경우 표면 장력을 통하여 액체 물방울을 확장하여 부유시키는 경향이 있는 둘레 영역과 연료 밸브 구멍(41)으로의 낮은 부피/저속을 최소화하고 니들 리바운드의 완충이 분사기의 작동을 향상시킨다. 밸브 리바운드 완충은 또한 가스 CNG를 이용하도록 고려된 본 발명의 분사기에 유용함을 알았다.

이제 도 8을 참조하면, 공지된 크림핑 처리에 의해 도면 부호 78에서 전기자(14)에 크림핑된 밸브 니들(16)을 전기자(14)와 함께 도시한다. 그러나, 전기자(14) 및 니들(16)의 도시를 위해 밸브체(34)는 제거하였다. 도 8에서, 도 13과 관련하여 상술된 바와 같이 밸브 시트(40)의 시트 영역(42)과 편리하게 결합 및 해제되는 확대된 밸브 구형 밀봉면(17b)과 함께, 니들(16)의 도시는 주샤프트부(main shaft portion)(19) 및 확대된 팁부(17)를 명확히 나타낸다.

본 발명의 밸브 니들과 병합한 분사기는 여기에 참조되는 니들식 밸브(needle type valve)의 밀봉 특성을 향상시킴으로써 향상된 작동을 제공한다. 상술한 바와 같이, 개선된 니들로 인해 개폐 할 때 모두에서 소음 특성과 니들 완충이 상당히 개선되었고, 그 결과, 도시하며 상술한 바와 같이 가솔린과 같은 액체 연료와, 압축 천연 가스(CNG)와 같은 가스 연료 모두를 이용하는 데 있어 상당히 향상된다.

도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였지만, 다음의 청구범위에 의해 기술되고 한정된 바와 같은 본 발명의 범위와 정신 내에서 변경과 변화가 있을 수도 있다.

Claims (29)

1. 전체적으로 종축선을 가지며, 전자기적으로 작동 가능한, 내연 기관의 연료 분사 시스템용 연료 분사기로서,

   a) 강자성체 코어;

   b) 상기 강자성체 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸는 자기 코일;

   c) 상기 자기 코일에 자기적으로 연결되고, 상기 자기 코일에 이동 가능하게 반응하며, 고정 밸브 시트와 상호 작용하는 밸브 폐쇄 부재를 작동시키게 하고, 상기 자기 코일이 여기되는 경우 상기 고정 밸브 시트로부터 이격되어 이동 가능하도록 하며, 전체적으로 연장된 형상과, 인접하여 위치한 연료 입구 커넥터로부터 연료의 축수용을 위한 중심 개구부를 가지는 전자기; 및

   d) 상기 전기자에 고정되며, 전체적으로 원추 절두형 고정 밸브 시트를 향하고 멀어지도록 선택적으로 위치하고, 전체적으로 중심 샤프트부 및 원통형 끝부를 가지는 연장 밸브 니들이며, 상기 원통형 끝부가 상기 중심 샤프트부보다 큰 직경을 가지며, 상기 고정 밸브 시트와 밀봉 결합하기 위한 전체적으로 구형 끝면을 가지는 밸브 폐쇄 부재를 포함하는 연료 분사기.
2. 전체적으로 종축선을 가지며, 전자기적으로 작동 가능한, 내연 기관의 압축 천연 가스 연료 분사 시스템용 연료 분사기로서,

   a) 강자성체 코어;

   b) 상기 강자성체 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸는 자기 코일;

   c) 상기 자기 코일에 연결되고, 상기 자기 코일에 이동 가능하게 반응하며, 제 1 상부 끝면과 하부 끝부를 가지는 전자기;

   d) 상기 전기자의 하부 끝부에 연결되는 밸브 폐쇄 부재; 및

   e) 상기 전기자 위에서 전체적으로 종축 방향으로 연장하는 연료 입구 커넥터를 포함하며,

   상기 전기자에 의해 상기 밸브 폐쇄 부재가 밸브 개방 위치로 이동함에 따라 연료가 상기 밸브 시트를 선택적으로 통과할 수 있도록 연료 밸브의 고정 밸브 시트와 상기 밸브 폐쇄 부재가 상호 작용하며, 상기 밸브 폐쇄 부재는 전체적으로 중심 샤프트부를 가지는 연장 밸브 니들이고, 전체적으로 원통형 끝부는 상기 중심 샤프트부보다 큰 직경을 가지며 상기 밸브를 선택적으로 폐쇄하기 위해 상기 밸브 시트 상에 대응하는 형상 및 면적이 있는 면과 결합하여 상호 작용하게 한 전체적으로 구형 끝면을 한정하고,

   상기 입구 커넥터는, 상기 입구 커넥터에 연료를 유입시켜서 상기 전기자를 향하여 인도되게 하기 위한 경로를 한정하고 상기 전기자가 통하여 이동 가능한 작업 간극을 형성하도록 상기 전기자 위에 이격된 최저면을 가지며,

   상기 전기자는, 상기 연료 입구 커넥터로부터 인도된 연료를 수용하여 엔진의 흡기 매니폴드 내부로 상기 연료를 유입시키기 위해 상기 고정 밸브 시트를 향하여 상기 연료를 인도하기 위한 연료 수용부를 가지는 연료 분사기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 연료 입구 커넥터 및 상기 전기자는, 상기 연료 밸브로 인도하는 경로의 부분으로서 상기 전기자와 상기 자기 코일 사이에 가스 연료의 제 1 유동 경로가 가능하게 한 연료 분사기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 연료 밸브로 인도하는 경로의 부분으로서 가스 연료의 제 2 유동 경로를 형성하기 위해, 상기 전기자에는 상기 전기자의 벽부분을 통하여 연장하는 하나 이상의 제 1 연료 유동 구멍이 형성되는 연료 분사기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 연료 밸브로 인도하는 경로의 부분으로서 가스 연료의 제 3 유동 경로를 형성하기 위해, 상기 전기자의 벽 부분에 하나 이상의 제 2 구멍이 형성되는 연료 분사기.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 하나 이상의 구멍은 종축선에 관하여 전체적으로 예각으로 배향되는 연료 분사기.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 전기자의 하류에 위치하며, 상기 전기자 및 상기 연료 입구 커넥터로부터 가스 연료의 2 이상의 상기 유동 경로로부터 연료를 수용하기 위해 벽 부분에 하나 이상의 구멍을 가지는 밸브체를 더 포함하는 연료 분사기.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 연료 입구 커넥터는, 상기 전기자 위에 위치하며 상기 작업 간극에 의해 상기 전기자로부터 이격되고 상기 전기자 및 상기 고정 밸브 시트를 향하여 연료를 인도하기 위한 관통로를 형성하는 연료 분사기.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 연료 입구 커넥터는, 연료 공급원으로부터 가스 연료를 수용하게 한 상부 끝부, 및 가스 연료를 배출하기 위한 하부 끝부를 포함하며, 상기 하부 끝부는 상기 전기자의 상부면과 면하는 하부면을 가지고, 상기 연료 입구 커넥터의 하부면은 상기 하부면 상에 형성된 복수의 방사상 연장하는 볼록 패드를 가지며, 통과하고, 상기 연료 입구 커넥터와 상기 전기자 사이에 형성된 상기 작업 간극을 가로질러 연료가 유동할 수 있도록 상기 패드가 볼록 패드 사이에 오목부를 가지는 연료 분사기.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 밸브 시트의 대응하는 형상면과 결합하기 위해, 상기 밸브 니들의 전체적으로 원통형 끝부의 하부 끝부가 넓은 반경을 가지는 연료 분사기.
11. 제 10 항에 있어서, 크림핑 부분에 의해 상기 밸브 니들이 상기 전기자에 고정되는 연료 분사기.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 밸브 시트의 대응하는 형상면이 전체적으로 원추 절두형 단면 형상을 가지는 연료 분사기.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 연료 입구 커넥터는 상기 연료 입구 커넥터의 상부 끝부에 연료를 여과하기 위한 연료 필터를 더 포함하는 연료 분사기.
14. 전체적으로 종축선을 형성하며, 전자기적으로 작동 가능한, 내연 기관의 압축 천연 가스 연료 분사 시스템용 연료 분사기로서,

    a) 연료 입구 끝부와 연료 출구 끝부를 가지는 하우징;

    b) 내부에 가스 연료를 수용하기 위해 상기 하우징의 연료 입구 끝부에 위치한 연료 입구 커넥터;

    c) 상기 연료 입구 커넥터와 인접하여 상기 하우징의 연료 출구 끝부 아래에 위치하며, 상기 연료 입구 커넥터로부터 연료를 수용하기 위해 중심 개구부가 형성되고, 작업 간극을 형성하도록 상기 연료 입구 커넥터로부터 이격되어 있으며, 상기 고정 밸브 시트와 연관된 밸브 구멍을 통하여 가스 연료가 선택적으로 유동하게 하기 위해 상기 하우징과 연관된 밸브 시트를 가지는 고정 밸브 시트와 상호 작용하는 하부 끝부에 위치한 밸브 하우징 부재를 작동시키게 하는 전기자;

    d) 강자성체 코어;

    e) 상기 강자성체 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸는 자기 코일;

    f) 상기 자기 코일 시스템에 전류가 차단되는 경우, 상기 고정 밸브 시트를 향하여 이동시키기 위해 상기 전기자 및 상기 밸브 폐쇄 부재를 편향시키는 탄성 장치; 및

    g) 상기 전기자에 고정되며, 상기 고정 밸브 시트를 향하여 이동하고 상기 고정 밸브 시트에서 멀어지도록 선택적으로 위치하며, 전체적으로 중심 샤프트부와 원통형 끝부를 구비하는 연장된 밸브 니들이고, 상기 전체적으로 원통형 끝부가 상기 전체적으로 중심 샤프트부보다 큰 직경을 가지는 밸브 폐쇄 부재를 포함하며,

    상기 고정 밸브 시트를 연료가 통과하게 하도록 상기 자기 코일에 전류가 통하는 경우, 상기 고정 밸브 시트로부터 멀어지고 상기 연료 입구 커넥터를 향하여 상기 자기 코일이 상기 전기자 및 상기 밸브 폐쇄 부재를 이동시키는 연료 분사기.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 밸브 니들은, 구형 끝부를 가지는 전체적으로 연장 밸브 니들이며 상기 밸브를 폐쇄하도록 상기 고정 밸브 시트의 원추 절두형 면과 결합되도록 구성되고 내연 기관을 향하여 연료가 통과할 수 있도록 상기 밸브를 개방하기 위해 상기 원추 절두형 면으로부터 이동 가능한 연료 분사기.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 전체적으로 연장 밸브 니들은, 제 1 직경을 가지는 연장된 중심 샤프트 단면과, 상기 제 1 직경보다 큰 제 2 직경을 가지는 자유단 섹션(free end section)으로 이루어지며, 상기 자유단 섹션은 상기 원추 절두형 면과 결합하게 한 구형단 밸브 밀봉면을 가지는 연료 분사기.
17. 제 16 항에 있어서, 크림핑부에 의해 상기 밸브 니들이 상기 전기자의 하부 끝부에 연결되는 연료 분사기.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 니들 상의 상기 구형면은 약 1.75mm의 직경을 가지는 연료 분사기.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 니들의 상방 및 하방 이동을 안내하기 위해, 상기 보다 큰 직경부 주위에 하부 니들 가이드가 위치하는 연료 분사기.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 니들의 구형면을 형성하는 반경의 중심이 상기 하부 니들 가이드와 일치하여 위치하는 연료 분사기
21. 제 20 항에 있어서, 상기 구형 니들 끝면의 중심이 상기 하부 니들 가이드의 가로방향 치수의 중심에 위치하며 상기 하부 니들 가이드의 최저면과 일치하는 연료 분사기.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 연료 입구 커넥터 및 상기 전기자는, 상기 연료 밸브로 인도하는 경로의 부분으로서 상기 전기자와 상기 자기 코일 사이에 가스 연료의 제 1 유동 경로가 가능하게 한 연료 분사기.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 연료 밸브로 인도하는 경로의 부분으로서 가스 연료의 제 2 유동 경로를 한정하기 위해, 상기 전기자의 벽부분을 통하여 연장하는 하나 이상의 제 1 연료 유동 구멍이 상기 전기자에 형성되어 있는 연료 분사기.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 연료 밸브로 인도하는 경로의 부분으로서 가스 연료의 제 3 유동 경로를 한정하기 위해, 상기 전기자의 벽부분에는 하나 이상의 제 2 구멍이 형성되어 있는 연료 분사기.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제 2 구멍은 종축선에 대하여 예각으로 배향되는 연료 분사기.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 전기자의 하류에 위치하는 밸브체를 더 포함하며, 상기 전기자 및 상기 연료 입구 커넥터로부터의 가스 연료의 2 이상의 상기 유동 경로로부터 연료를 수용하기 위해, 상기 밸브체가 상기 밸브체의 벽 부분에 하나 이상의 구멍을 가지는 연료 분사기.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 연료 입구 커넥터는 상기 전기자 위에 위치하고 작업 간극에 의해 상기 전기자로부터 이격되며, 상기 전기자 및 상기 고정 밸브 시트를 향하여 연료를 인도하기 위해 상기 연료 입구 커넥터가 관통로를 형성하는 연료 분사기.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 연료 입구 커넥터는, 연료 공급원으로부터 가스 연료를 수용하게 한 상부 끝부, 및 가스 연료를 배출하기 위한 하부 끝부를 포함하며, 상기 하부 끝부는 상기 전기자의 상부면과 면하는 하부면을 가지고, 상기 연료 입구 커넥터의 하부면은 상기 하부면 상에 형성된 복수의 방사상 연장하는 볼록 패드를 가지며, 상기 상부면과 상기 하부면을 통과하고 상기 연료 입구 커넥터와 상기 전기자 사이에 형성된 작업 간극을 가로질러 연료가 유동 가능하도록, 상기 패드가 상기 상부면과 상기 하부면 사이에 오목부를 가지는 연료 분사기.
29. 전체적으로 종축선을 가지며, 전자기적으로 작동 가능한, 내연 기관의 연료 분사 시스템용 연료 분사기로서,

    a) 강자성체 코어;

    b) 상기 강자성체 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸는 자기 코일;

    c) 상기 자기 코일에 자기적으로 연결되며 상기 자기 코일에 이동 가능하게 반응하고, 고정 밸브 시트와 상호 작용하는 밸브 폐쇄 부재를 작동시키도록 하며, 상기 자기 코일이 여기되는 경우 상기 고정 밸브 시트로부터 이격되어 이동가능하고, 인접하여 위치한 연료 입구 커넥터로부터 연료를 수용하기 위해 원통형 중심 개구부를 가지는 전기자;

    d) 상기 전기자에 고정되며, 상기 고정 밸브 시트를 향하고 그리고 상기 고정 밸브 시트와 이격되어 선택적으로 이동되도록 위치하고, 전체적으로 중심 샤프트부와 원통형 끝부를 가지는 연장 밸브 니들인 밸브 폐쇄 부재; 및

    e) 상기 고정 밸브 시트로부터 상방으로 상기 고정 밸브 시트를 향하여 상기 밸브 니들이 이동하는 경우, 상기 전체적으로 원통형 끝부를 안내하기 위해 상기 밸브 니들의 전체적으로 원통형 끝부와 인접하여 위치하는 하부 밸브 니들 가이드를 포함하며,

    상기 전체적으로 원통형 끝부는 상기 전체적으로 중심 샤프트부보다 큰 직경을 가지고, 상기 고정 밸브 시트와 결합 및 해제하기 위해 전체적으로 구형면을 가지는 밸브 밀봉면을 구비하며,

    상기 밸브 니들은 상기 하부 밸브 니들 가이드에 관하여 위치하며, 이에 의해 상기 구형 끝면의 발생 중심은 전체적으로 중심으로 위치하며 상기 하부 밸브 니들 가이드의 최저면과 일치하는 연료 분사기.