KR20010052202A - 연료 분사 장치의 밸브 모듈을 장착하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 연료 분사 시스템을 위한 연료 분사 장치의 밸브 모듈을 장착하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 연료 분사 장치는 자기 코일(1), 내부 극(2), 외부 자기 회로 부재(5)를 갖는 전자식 가동 요소 및 밸브 시트 몸체(15)에 할당된 밸브 시트(16)와 함께 동작하는 밸브 폐쇄 몸체(19)를 포함한다. 상기 밸브 시트 몸체(15)와 내부 극(2)은 상기 밸브 슬리브(6)의 내부 개구(11) 안에 배열되고 상기 외부 자기 회로 부재(5)는 상기 밸브 슬리브(6)의 외주에 배열되어 있다. 먼저, 상기 자기 회로 부재(5)는 상기 밸브 슬리브(6) 위에 끼워지고 그 다음에, 상기 밸브 시트 몸체(15)가 상기 밸브 슬리브(6)의 내부 개구(11) 안으로 프레스되므로, 상기 시트 몸체(15)의 프레스를 통해서만 상기 밸브 슬리브(6)와 자기 회로 부재(5)의 고정 연결이 달성된다.

Description

연료 분사 장치의 밸브 모듈을 장착하기 위한 방법{Method for mounting a valve module of a fuel injector}

미국 특허 공보 제 4, 946, 107 호에는 이미 코어와 밸브 시트 몸체 사이에서 연결 부재로서 비자성 슬리브를 가지며 전자기 작동식 연료 분사 장치가 공지되어 있다. 상기 슬리브의 축상 양 단부는 상기 코어와 밸브 시트 몸체에 연결되어 있다. 상기 슬리브는 그의 축상 길이 전체에 걸쳐 동일한 외경과 동일한 내경을 유지하며 연장되어 있으며 양 단부에서 동일한 크기의 유입구를 갖고 있다. 상기 코어와 밸브 시트 몸체가 상기 슬리브의 양 단부 안에 들어갈 수 있는 정도의 외경을 상기 코어와 밸브 시트 몸체가 가지므로, 상기 슬리브는 상기 양 부재 코어와 밸브 시트 몸체를 그들이 들어가 있는 영역에서 완전히 감싸고 있다. 상기 슬리브를 통해 안내되는 아마추어와 함께 밸브 니들이 상기 슬리브의 내부에서 축방향으로 이동하게 된다. 상기 코어와 상기 밸브 시트 몸체에서 상기 슬리브의 고정 연결은 예를 들어 용접을 이용해 이루어지고, 이는 독일 공개 공보 제 43 10 819 호에도 공지된 바와 같다. 여기에서도 얇은 벽의 비자성 슬리브는 연료 분사 장치의 밸브 시트 몸체와 코어 사이에 연결 부재로서 이용되고 있다. 구조적으로 상기 슬리브는 미국 특허 제 4, 946, 107 호에 공지된 슬리브에 일치한다. 상기 환형 슬리브를 이용하면, 연료 분사 장치의 체적 및 중량은 감소될 수 있다.

그 외에도 독일 공개 공보 제 195 47 406 호에 공지된 연료 분사 장치는 종방향으로 연장한, 얇은 벽의, 비자성 슬리브를 가지며, 상기 슬리브는 케이싱 영역 외에도 바닥 영역을 갖고 있다. 상기 바닥 영역은 상기 밸브 종축을 따라서 슬리브의 축방향 연장부에 대해 직각 방향으로 연장해 있다. 상기 슬리브의 개구 안에서 밸브 니들이 축방향으로 움직일 수 있다. 상기 밸브 니들에 고정 연결된 밸브 폐쇄 몸체는 밸브 시트 몸체에 제공된 밸브 시트 표면과 함께 동작하며, 상기 밸브 시트 몸체는 상기 슬리브 안에 프레스되고 직접 또는 간접적으로 분사구 디스크는 상기 슬리브의 바닥 영역과 접촉하게 된다. 완성품으로 제조된 밸브에서는, 상기 슬리브는 적어도 부분적으로 플라스틱 성형물로 에워싸여 있다.

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 연료 분사 장치의 밸브 모듈을 장착하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시예는 도면에 간략하게 도시되어 있으며 하기의 상세한 설명에서 상술된다.

도 1 은 본 발명에 따라 장착되는 밸브 모듈을 갖는 연료 분사 장치를 도시한 도면.

도 2 는 본 발명에 따라 장착되는 다른 축적의 밸브 모듈을 도시한 도면.

청구항 1의 특징부에 있는 연료 분사 장치의 밸브 모듈의 장착을 위한 본 발명의 방법이 갖는 장점으로는 상기 방법이 간단하게 경제적으로 실시될 수 있으며 상기 연료 분사 장치의 안전하고 신뢰성 있는 장착이 보장된다는데 있다. 자속을 유도하는 외부 자기 회로 부재는 별도의 접합 방법을 이용하지 않고도 매우 간단하게 밸브 안에 고정될 수 있으며, 그 경우 소재에 적합한 접합 방법이 사용되지 않을 수 있다는 장점을 갖는다. 그러므로 용접 결함과 같이 가열하에서 실시되는 방법의 모든 단점이 사라진다. 상기 밸브의 장착은, 자기 회로 부재의 고정을 위한 어떠한 공구(tool)도 필요하지 않다는 점에서도 쉬워진다.

상기 종속항에 기술되는 조치를 통해 연료 분사 장치의 밸브 모듈의 장착을 위한 청구항 1에 제공된 방법의 유리한 다른 구성 및 개선이 가능해진다.

도 1에서 예시적으로 도시되어 있고 본 발명에 따라 장착되며 전자기적으로 동작 가능하고 혼합기를 압축하고 불꽃 점화하는 내연 기관용 연결 부재이기도 한 상기 밸브는 자기 코일(1)에 의해 에워싸여 있으며 내부 극으로서 그리고 부분적으로는 연료 통로로서 이용되는 관형상의 코어(2)를 가지고 있다. 상기 자기 코일(1)은 외부 극으로서 이용되는 외부의 자기 회로 부재를 나타내며 외부의, 슬리브 형상의, 단 형태로 실시되어 있는 예를 들어 강자성 밸브 케이싱(5)에 의해 원주 방향으로 완전히 에워싸여 있다. 상기 자기 코일(1), 코어(2) 및 밸브 케이싱(5)은 함께 전기적으로 여자되는 가동 엘리먼트를 형성한다.

코일 몸체(3) 안에 매립되어 있는 자기 코일(1)이 밸브 슬리브(6)를 바깥쪽에서 감싸는 반면, 상기 코어(2)는 밸브 종축(10)에 대해 동심으로 연장해 있는 상기 밸브 슬리브(6)의 내부 개구(11) 안에 설치된다. 예를 들어 상기 페라이트 밸브 슬리브(6)는 종방향으로 연장해 있으며 얇은 벽을 가지며 케이싱 영역(12)과 바닥 영역(13)을 포함하며, 그 경우 상기 케이싱 영역(12)은 원주 방향으로 그리고 바닥 영역(13)은 축의 방향으로 하류쪽 단부에서 상기 개구(11)를 제한한다. 상기 개구(11)는 상기 밸브 종축(10)을 따라 축방향으로 운동하는 밸브 니들(14)용 안내 개구로서도 이용된다.

상기 개구(11) 안에 상기 코어(2)와 상기 밸브 니들(14) 외에도 밸브 시트 몸체(15)가 배열되어 있으며, 상기 밸브 시트 몸체는 예를 들어 상기 밸브 슬리브(6)의 바닥 영역(13)에 놓이고 고정형 밸브 시트면(16)을 밸브 시트로서 가지고 있다. 상기 밸브 니들(14)은 예를 들어 관 형상의 아마추어 영역(17), 역시 관 형상인 니들 영역(18), 볼 형상인 밸브 폐쇄 몸체(19)에 의해 형성되고, 그 경우 상기 밸브 폐쇄 몸체(19)는 예를 들어 용접을 이용해 상기 니들 영역(18)과 고정 연결된다. 상기 밸브 시트 몸체(15)의 하류쪽 정면에 예를 들어 원추대 형상으로 연장되어 있는 홈(20) 안에 평평한 분사구 디스크(21)가 배열되어 있으며, 그 경우 상기 밸브 시트 몸체(15)와 분사구 디스크(21)의 고정 연결은 예를 들어 둥근 기밀형 용접을 통해 실현될 수 있다. 상기 밸브 니들(14)의 니들 영역(18) 안에 하나 또는 다수의 횡개구(22)가 제공되므로, 내부 종방향 보어(23) 안에서 상기 아마추어 영역(17)을 통과하는 연료가 외부로 나오고 상기 밸브 폐쇄 몸체(19)에 예를 들어 평탄부(24)에서 상기 밸브 시트면(16)까지 흘러갈 수 있다.

상기 연결 부재의 동작은 종래와 같이 전자적으로 이루어진다. 상기 밸브 니들(14)의 축방향 운동을 위해 그리고 상기 밸브 니들(14)에 연결되어 있는 리턴 스프링(25)의 탄성력에 반하여 개방하기 위해 또는 상기 연결 부재의 폐쇄를 위해 상기 자기 코일(1), 내부 코어(2), 외부 밸브 케이싱(5), 아마추어 영역(17)을 갖는 상기 전자 회로가 이용된다. 상기 아마추어 영역(17)에서 상기 밸브 폐쇄 몸체(19)에 이격된 단부가 상기 코어(2)를 향해 있다.

상기 볼 형상의 밸브 폐쇄 몸체(19)는 상기 밸브 시트 몸체(15)의 흐름 방향으로 원추대 형상으로 테이퍼진 밸브 시트면(16)과 함께 동작하게 되며, 상기 밸브 시트면은 상기 밸브 시트 몸체(15)에서 안내 개구의 하류 쪽으로 축방향으로 형성되어 있다. 상기 분사구 디스크(21)는 부식 작용, 레이저 보링 또는 펀칭 가공을 통해 형성된, 하나 이상의, 예를 들어 4개의 분사구(27)를 갖는다.

상기 연결 부재에서 상기 코어(2)의 삽입 깊이는 특히 상기 밸브 니들(14)의 리프트에 중요하다. 그 경우 상기 밸브 니들(14)의 한 쪽 끝 위치는 여자되지 않은 자기 코일(1)의 경우에 상기 밸브 시트 몸체(15)의 밸브 시트면(16)과 상기 밸브 폐쇄 몸체(19)의 접촉을 통해 정해지는 반면, 상기 밸브 니들(14)의 다른쪽 끝 위치는 자기 코일(1)이 여자되면 하류쪽 코어 단부와 아마추어 영역(17)의 접촉을 통해 정해진다. 상기 리프트 조정은 예를 들어 회전에 의한 금속-커팅 방법을 통해 제조되는 코어(2)의 축방향 이동을 통해 이루어지고, 상기 코어는 원하는 위치에 상응하도록 하기와 같이 상기 밸브 슬리브(6)에 고정 연결되어 있다.

상기 밸브 종축(10)에 대해 동심으로 연장해 있는 상기 코어(2)의 흐름 보어(28)는 상기 밸브 시트면(16)의 방향으로 연료를 공급하는데 이용되며, 리턴 스프링(25) 밖에 있는 상기 조정 스프링(29)의 형태인 조정 엘리먼트가 상기 흐름 보어 안으로 삽입된다. 상기 조정 스프링(29)은 상기 조정 스프링(29)에 인접해 있는 리턴 스프링(25)의 스프링 예비 응력의 조정에 이용되며, 상기 리턴 스프링의 다른 쪽은 다시 상기 밸브 니들(14)에 지지되어 있으며, 그 경우 상기 동적 분사량의 조정 역시 조정 스프링(29)으로 이루어진다. 상기 조정 엘리먼트는 조정 스프링 대신에 조정 볼트, 조정 슬리브 등으로도 실시되어 있다.

지금까지 설명한 연결 부재는 특히 콤팩트한 구조를 특징으로 하므로, 매우 작은, 다루기 편리한 연결 부재가 얻어진다. 상기 부재는 하기에서 기능 부재(30)로 언급되는 미리 장착된 독립적인 모듈을 형성한다. 그러므로 상기 기능 부재(30)가 전자 회로(1, 2, 5) 및 하기의 젯-처리 엘리먼트(jet-treating element){분사구 디스크(21)}를 갖는 실링 밸브(sealing valve){밸브 폐쇄 몸체(19), 밸브 시트 몸체(15)}를 포함하고 있다.

상기 밸브 케이싱(5)과 밸브 슬리브(6) 사이에 형성되고 자기 코일(1)을 통해 거의 완전히 채워지는 코일 챔버는 상기 밸브 시트 몸체(15)를 대향한 방향으로 상기 밸브 케이싱(5)의 단 형상 반경 방향 영역(32)을 통해 제한되는 반면, 상기 밸브 시트 몸체(15)에 이격된 쪽에서 디스크 형상의 커버 엘리먼트(33)를 통해 폐쇄가 보장된다. 상기 커버 엘리먼트(33)의 리세스에는 상기 코일 몸체(3)가 들어온다. 상기 영역에서 예를 들어 2개의 접촉핀(34)은 상기 플라스틱 코일 몸체(3) 위로 돌출해 있다. 상기 전기 접촉핀(34)에 의해 상기 자기 코일(1)의 전기 접촉 및 그의 여자가 이루어진다.

하기에서 연결 부재(40)로 표시된 제 2 모듈은 기능 부재(30)와는 완전히 독립적이다. 상기 연결 부재(40)의 특징은 상기 연결 부재가 상기 연료 분사 장치의 전기식 및 유압식 단자를 포함한다는 것이다. 그러므로 플라스틱 부재로서 실시되어 있는 연결 부재(40)는 연료 유입 파이프로서 이용되는 관 형상의 본체(42)를 갖는다. 상기 연료 분사 장치의 유입쪽 단부로부터 축방향으로 연료가 지나가는, 상기 밸브 종축(10)에 대해 동심으로 연장해 있는 상기 본체(42)에 있는 내관(44)의 흐름 보어(43) 안에 예를 들어 상기 연료 필터(45)가 삽입되거나 프레스된다.

연결 부재(40)와 기능 부재(30)의 유압식 결합은 연료 분사 장치가 완전히 장착된 경우에는, 상기 양 모듈의 흐름 보어(43, 28)가 대향 배치되어 상기 연료의 막힘없는 흐름이 보장됨으로써 달성된다. 상기 커버 엘리먼트(33)에서의 내부 개구(46)의 경우에 상기 밸브 슬리브(6)와 상기 코어(2)가 상기 개구(46) 안으로 들어오고 적어도 연결 부재(40) 방향으로 상기 커버 엘리먼트(33) 위에 배치되도록 상기 밸브 슬리브와 코어를 형성할 수 있다. 상기 기능 부재(30)에 상기 연결 부재(40)를 장착할 때 상기 관(44)의 하단부(47)는 상기 밸브 슬리브(6)의 개구(11) 안에서 연결의 안정성을 높이기 위해 상기 밸브 슬리브(6)의 돌출 부분 안으로 들어 온다. 상기 본체(42)는 장착된 상태에서 예를 들어 상기 커버 엘리먼트(33)와 상기 밸브 케이싱(5)의 상단부에 배치된다.

그 외에도 상기 연결 부재(40) 안에는 2개의 전기 접촉 엘리먼트(55)가 제공되며, 상기 접촉 엘리먼트는 상기 본체(42)의 플라스틱 사출 성형 공정 동안에 성형되고 그 다음에 플라스틱 안에 매립된다. 함께 사출 성형된 전기 플러그(56) 역시 상기 본체(42)에 속한다. 상기 전기 접촉 엘리먼트(55)는 그의 한 단부에서, 상기 연결 부재의 완전한 전기 접촉을 위해 여기에 도시되지 않은 전기 연결 엘리먼트, 예를 들어 멀티 플러그(multiple plug)와 연결되어 있는 전기 플러그(56)의 노출된 접촉 핀으로서 형성되어 있다. 상기 플러그(56)에 이격된 단부에서 상기 접촉 엘리먼트(55)는 그에 상응하는 접촉 핀(34)과의 전기 접속을 형성한다.

도 2에는 본 발명에 따라 장착될 수 있는 밸브 모듈이 도시되어 있으며, 이 경우 상기 밸브 모듈은 상기 밸브 케이싱(5), 밸브 슬리브(6), 상기 밸브 시트 몸체(15)에 의해 형성된다. 이미 도 1을 이용해 설명한 바와 같이, 상기 밸브 시트 몸체(15)와 코어(2)는 상기 밸브 슬리브(6)의 내부 개구(11) 안에 배열되는 반면, 상기 자기 코일(1)과 상기 밸브 케이싱(5)은 외부 자기 회로 부재로서 상기 밸브 슬리브(6)의 외주에 배열되어 있다. 상기 밸브 케이싱(5)의 구성은, 상기 밸브 케이싱이 상기 코일 챔버를 슬리브 형태로 에워싸는 케이싱 영역(58)과 상기 밸브 시트 몸체(15) 쪽으로 연장된 고정 영역(59)을 가지도록 이루어진다. 상기 양 영역(58, 59)은 직경에 있어서 서로 다르다. 상기 케이싱 영역(58)은 상기 코일 챔버의 형성을 위해 그리고 상기 코일 몸체(3)를 포함해서 상기 자기 코일(1)의 수용을 위해 밸브 슬리브(6)보다 훨씬 더 큰 직경을 가지는 반면, 상기 고정 영역(59)은 상기 밸브 슬리브(6)의 외경보다 약간 더 큰 내경으로만 형성된다. 상기 케이싱 영역(58)과 상기 고정 영역(59) 사이에 반경 방향 영역(32)이 위치한다.

본 발명에 따라 전술한 밸브 모듈의 장착을 위해 먼저 상기 밸브 케이싱(5)은 상기 밸브 슬리브(6) 안으로 이동된다. 이 때 상기 밸브 슬리브(6)와 상기 밸브 케이싱(5)이 리지 형상부(ridge)없이 헐거운 이동이 이루어질 수 있는 허용 크기를 갖는다. 자동 공구(automatic tool)에 의해 상기 밸브 케이싱(5)은 상기 밸브 슬리브(6)에서 원하는 위치에 고정될 수 있다. 이어서, 상기 밸브 시트 몸체(15)는 상기 밸브 슬리브(6)의 내부 개구(11) 안에 하류 방향으로 삽입되거나 외부 크기에 근거하여 프레스된다. 상기 밸브 시트 몸체(15)는 상기 밸브 슬리브(6)의 바닥 영역(13)에 접할 때까지 이동된다. 그러나 바닥 영역(13) 없이 밸브 슬리브(6)를 형성하고 상기 밸브 시트 몸체(15)를 밸브 슬리브(6)의 상류 쪽에 배열하는 것도 생각해 볼 수 있다.

상기 밸브 케이싱의 상기 고정 영역(59)의 축방향 연장 영역에서 상기 밸브 슬리브(6)의 내부 개구(11) 안에는 예를 들어 스텝(step) 형상부(60)가 제공되고, 상기 스텝 형상부는 내경의 변경을 최소화하여 형성된다. 상기 밸브 시트 몸체(15)의 프레스를 통한 확장은 적어도 상기 밸브 슬리브(6)의 일부 영역에서 이루어진다. 상기 밸브 시트 몸체(15)는 상기 밸브 슬리브(6) 내에서 끝 위치를 갖게 되고, 상기 끝 위치에서 상기 밸브 시트 몸체는 상기 밸브 케이싱(5)의 고정 영역(59)과 겹치게 된다. 상기 밸브 시트 몸체(15)의 프레스를 통해서만 상기 밸브 슬리브(6)와 밸브 케이싱(5)의 고정 결합이 이루어진다. 상기 밸브 케이싱(5)의 고정 영역(59)과 밸브 시트 몸체(15)의 축방향 겹침을 통해 항구적인 반경 방향 프레싱 작용 및 충분한 응력이 제공되며, 따라서 용접, 보더링과 같은 별도의 접합 공정이 필요없게 된다.

Claims (6)

1. 연료 분사 장치가 자기 코일(1), 내부 극(2), 외부 자기 회로 부재(5)를 갖는 전자식 가동 요소, 밸브 시트 몸체(15)에 할당된 밸브 시트(16)와 함께 동작하는 밸브 폐쇄 몸체(19) 및 얇은 벽의 밸브 슬리브(6)를 포함하며, 상기 밸브 시트 몸체(15)와 내부 극(2)은 상기 밸브 슬리브(6)의 내부 개구(11) 안에 배열되고 상기 외부 자기 회로 부재(5)는 상기 밸브 슬리브(6)의 외주에 배열되는, 내연기관의 연료 분사 시스템용 연료 분사 장치의 밸브 모듈을 장착하기 위한 방법에 있어서,

   가) 상기 자기 회로 부재(5)는 상기 밸브 슬리브(6) 위에 끼워지고,

   나) 그 다음에, 상기 밸브 시트 몸체(15)가 상기 밸브 슬리브(6)의 내부 개구(11) 안으로 프레스됨에 따라, 적어도 상기 밸브 슬리브의 일부 영역 안에서 확장이 이루어지고,

   다) 상기 밸브 시트 몸체(15)의 프레스를 통해서만 상기 밸브 슬리브(6)와 자기 회로 부재(5)의 고정 연결이 달성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치의 밸브 모듈 장착 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 슬리브(6)는 케이싱 영역(12) 및 상기 케이싱 영역에 대해 직각 방향으로 연장해 있는 바닥 영역(13)과 함께 형성되며, 상기 밸브 시트 몸체(15)는 바닥 영역(13)에 접촉할 때까지 이동되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치의 밸브 모듈 장착 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자기 회로 부재(5)는 상기 밸브 슬리브(6)를 일정 거리에서 에워싸는 케이싱 영역(58) 및 상기 밸브 슬리브(6)와 접촉하는 고정 영역(59)과 함께 형성되며, 상기 영역은 반경 방향 영역(32)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치의 밸브 모듈 장착 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 밸브 슬리브(6)와 자기 회로 부재(5)의 고정 연결은 상기 자기 회로 부재(5)의 고정 영역(59)에서 달성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치의 밸브 모듈 장착 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 고정 영역(59)의 축방향 연장 영역에는 상기 밸브 슬리브(6)의 내부 개구(11)로부터 스텝 형상부(60)가 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치의 밸브 모듈 장착 방법.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트 몸체(15)는 상기 밸브 슬리브(6) 내의 끝 위치에 배열되고, 상기 끝 위치에서 상기 밸브 시트 몸체는 상기 자기 회로 부재(5)의 고정 영역(59)과 겹치는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치의 밸브 모듈 장착 방법.