KR20020037067A - 연료 분사 밸브 - Google Patents

Abstract

밸브 시이트 면(6)과 상호 작용하여 밀봉 시이트를 형성하는 밸브 니들(3)을 구비하고 상기 밸브 니들(3)에 작용하는 아마츄어(20)를 구비하는 분사 밸브, 특히 내연 기관의 연료 분사 밸브 장치를 위한 밸브로서, 상기 아마츄어(20)가 밸브 니들(3)에서 동축으로 움직이고 탄성 중합체로 이루어진 댐핑 부재(32)에 의해 댐핑된다. 아마츄어(20)와 댐핑 부재(32) 사이에 제 1 중간링(34)이 배치된다. 댐핑 부재(32)가 밸브 니들(3)과 넌 포지티브하게 연결된 플랜지(31)상에 장착된다. 상기 중간링(34) 및/또는 플랜지(31)가 적어도 방사 방향 및/또는 축 방향 채널을 구비하며, 상기 채널은 밸브 니들(3)과 댐핑 부재(32)사이에 있는 내부 용적(36)을 연료 분사 밸브(1)의 중앙 리세스(42)와 연결시킨다.

Description

연료 분사 밸브 {Fuel injection valve}

미국 특허 공개 제 4,766,405 호에는 밸브 니들과 연결된 밸브 폐쇄 바디를 구비한 연료 분사 밸브가 공지되어 있다. 상기 밸브 폐쇄 바디는 밸브 시이트 바디에 형성된 밸브 시이트 면과 상호 작용하여 밀봉 시이트를 형성한다. 연료 분사 밸브의 전자기적 작동을 위해 솔레노이드 코일을 장착하고, 상기 솔레노이드 코일은 밸브 니들과 넌-포지티브하게 연결되어 있는 아마츄어와 상호 작용한다. 아마츄어와 밸브 니들 주변에는 부가 물질이 원통 형태로 제공되며, 상기 부가 물질은 탄성 중합체층을 통해 아마츄어와 연결되어 있다.

여기서는 특히 추가 부품을 가진 복잡한 구성이 단점이다. 넓은 표면의 탄성 중합체 링은 솔레노이드 코일의 자계의 형성에는 바람직하지 않으며 전기 라인의 폐쇄와 연료 분사 밸브의 개방 운동시 높은 가속력 획득을 어렵게 한다.

미국 특허 공개 제 4,766,405 호에 연료 분사 밸브의 또 다른 실시예가 공지되어 있다. 상기 밸브에서는 댐핑과 바운스 저지를 위해 아마츄어와 밸브 니들 주위에 부가적인 원통형의 물질을 장착하며, 상기 부가 물질은 두 개의 탄성 중합체 링에 의해 그 위치에 가동적으로 고정되고 유지된다. 밀봉 시이트에 밸브 니들이부딪치면 상기 두 개의 부가 물질은 아마츄어와 밸브 니들에 대해 이동될 수 있으며 밸브 니들의 바운스를 저지한다.

상기의 실시예에서는 추가의 경비와 공간을 필요로 하는 단점이 있다. 또한 아마츄어 자체도 분리가 되지 않으므로 아마츄어의 펄스는 밸브 니들에서 바운스하려는 경향을 강화한다.

미국 특허 공개 제 5,229,776 호에는 밸브 니들과 아마츄어를 구비한 연료 분사 밸브가 공지되어 있다. 상기 아마츄어는 밸브 니들에 가동적으로 안내되고 아마츄어의 운동은 밸브 니들의 행정 방향으로 제 1 스토퍼에 의해 제한되고 밸브 니들의 행정 방향과 반대로 제 2 스토퍼에 의해 제한된다. 양 스토퍼에 의해 정해지는 아마츄어의 축방향 이동 유격은 각각 일정한 한계로 밸브 니들의 관성 질량과 아마츄어의 관성 질량을 분리시킨다. 그럼으로써 연료 분사 밸브의 폐쇄시 밸브 시이트 면으로부터 밸브 니들의 리바운드에 일정한 한계로 반작용 한다. 그러나 밸브 니들과 관련하여 아마츄어의 축방향의 위치는 밸브 니들에 대한 아마츄어의 자유로운 가동성에 의해 완전히 정해지지 않기 때문에, 바운스 펄스는 제한적으로만 방지된다. 특히 미국 특허 5,299,776 호에 공지된 연료 분사 밸브의 구성에서는 연료 분사 밸브의 폐쇄 동작시에 아마츄어가 밸브 폐쇄 바디로 향한 스토퍼에 충돌함으로써 그 펄스를 갑작스럽게 밸브 니들로 전송하는 것이 방지되지 않는다. 상기의 갑작스러운 펄스의 전송은 밸브 폐쇄 바디의 추가 바운스 펄스를 발생시킬 수 있다.

밸브 니들에 축방향으로 가동적으로 배치된 아마츄어를 탄성 중합체 링에 의해 그 위치에 가동적으로 고정시키는 또다른 실시예가 공지되어 있다. 이를 위해 두 개의 스토퍼 사이에 아마츄어가 고정되고 아마츄어와 하부 스토퍼 사이에 탄성 중합체 링이 위치한다. 그러나 밸브 시이트 면에 연료를 공급하기 위해 아마츄어를 가로지르는 홀이 필요하다는 문제가 발생한다. 아마츄어를 가로지르는 홀은 밸브 니들에 근접하여 구현된다.

본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 연료 분사 밸브에 관한 것이다.

도 1은 선행 기술에 따른 연료 분사 밸브 실시예의 단면도.

도 2A는 도 1의 부분 IIA 에서 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 개략적인 종단면도.

도 2B는 도 2A 의 선 IIB-IIB 을 따른 단면도.

도 3은 도 1의 부분 IIA 에서 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 제 2 바람직한 실시예의 개략적인 종단면도.

독립 청구항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브는 아마츄어와 댐핑 부재 사이에 또는 댐핑 부재와 플랜지 사이에 배치된 중간링이 그 위치와 구조에 의해 압력 상태를 보상하므로 댐핑 부재가 고정된 상태로 있고 슬라이딩에 의해 파괴되지 않을 수 있다는 장점을 갖는다. 방사 방향 및/또는 축방향의 채널에 의해 밸브 니들, 아마츄어, 그리고 댐핑 부재에 의해 둘러싸인 내부 용적과 연료 분사 밸브의 중앙 리세스 사이의 액체 보상이 가능하게 된다. 액체 보상에 의해 완충기 원리에 따른 추가적인 댐핑이 발생한다.

댐핑 부재가 중간링에 의해 지탱되기 때문에 탄성 중합체의 스윙이 방지된다.

종속항에 제시된 조처에 의해 독립 청구항에 제시된 연료 분사 밸브의 바람직한 개선이 가능하다.

배출구는 플랜지에 간단히 제조될 수 있고 댐핑 부재와 밸브 니들 사이의 연료를 신속하고 난류의 발생 없이 배출한다.

중간링은 바람직하게 방사 방향 내부에서 외부로 이어지는, 새겨진 구조의그루우브를 구비한다. 그것을 통해 댐핑 부재의 하측과 상측에 있는 연료가 배출될 수 있다. 그럼으로써 과압과 그것에 의한 댐핑 부재의 측면 슬라이딩이 저지되는 한편, 아마츄어와 밸브 니들의 바운스 특성에 대한 긍정적 효과가 얻어진다. 그 이유는 연료의 점도가 댐핑을 높여 바운스 펄스를 저지하기 때문이다.

밸브 니들과 아마츄어 사이에 있는 갭의 배출부는 세그먼트 용접에 의해 매우 간단히 이루어지며, 밸브 니들은 연속하는 용접 시임이 아닌 점형태의 용접에 의해 플랜지와 연결됨으로써 고정 단면이 연료를 흘려 보낼 수 있는 통로로 바뀐다.

특히 개별 배출 장치의 결합이 바람직하므로, 예컨대 플랜지가 세그먼트 용접에 의해 밸브 니들과 연결되며 댐핑 부재가 공급 및 배출측에 중간링을 구비한다.

본 발명의 바람직한 실시예가 도면에 도시되어 있으며 하기에서 자세히 설명된다.

도 2A, 2B 및 3을 참고로 본 발명에 따른 연료 분사 밸브(1)의 실시예를 자세히 설명하기 전에, 본 발명의 보다 나은 이해를 위해 먼저 도 1을 참고로 하여 본 발명에 따른 조치를 제외한 선행 기술에 따른 동일한 구조의 연료 분사 밸브의 주요 부품에 대해서 간단히 설명된다.

연료 분사 밸브(1)는 혼합물 압축식 외부 점화 내연 기관의 연료 분사 밸브 장치용 연료 분사 밸브의 형태로 구현된다. 상기 연료 분사 밸브(1)는 특히 도시되지 않은 내연 기관의 연소실로 연료를 직접적으로 분사하는데 적합하다.

연료 분사 밸브(1)는 노즐 바디(2)로 구성되며, 상기 노즐 바디에 밸브 니들(3)이 배치된다. 밸브 니들(3)은 밸브 폐쇄 바디(4)와 상호 작용하며, 상기 밸브 폐쇄 바디는 밸브 시이트 바디(5)에 배치된 밸브 시이트 면(6)과 상호 작용하여 밀봉 시트를 형성한다. 실시예에서 연료 분사 밸브(1)로는 내부로 개방되는 연료 분사 밸브가 다루어지며, 상기 연료 분사 밸브는 분사구(7)를 갖는다. 노즐 바디(2)는 밀봉부(8)에 의해 자기 코일(10)의 외부극(9)에 대해 밀봉되어 있다. 상기 자기 코일(10)은 코일 하우징(11)으로 싸여 있고 코일 지지체(12)에 감겨 있다. 상기 코일 지지체는 자기 코일(10)의 내부극(13)에 인접한다. 내부극(13)과 외부극(9)은 축소부(26)에 의해 서로 분리되고 비강자성 연결 부품에 의해 서로 결합된다. 자기 코일(10)은 전기 플러그 콘택(17)을 통해 공급 가능한 전기의 흐름에 의해 라인(19)을 통해 여자된다. 전기 플러그 콘택(17)은 내부극(13)에 성형될 수 있는 플라스틱 외피(18)로 둘러싸여 있다.

밸브 니들(3)은 밸브 니들 가이드(14)로 안내 되고 상기 밸브 니들 가이드는 디스크 형태로 구현되다. 행정을 조정하기 위해서 쌍을 이루는 조정 디스크(15)가사용된다. 조정 디스크(15)의 반대쪽에는 아마츄어(20)가 있다. 상기 아마츄어는 제 1 플랜지(21)를 지나 밸브 니들(3)과 넌 포지티브하게 연결되어 있다. 상기 밸브 니들은 용접 시임(22)에 의해 제 1 플랜지(21)와 연결되어 있다. 제 1 플랜지(21)상에 복귀 스프링(23)이 지지되어 있으며, 상기 복귀 스프링은 연료 분사 밸브(1)의 본 구성에서 슬리브(24)에 의해 예응력을 받는다. 밸브 니들 가이드(14)와, 아마츄어(20) 그리고 밸브 시이트 바디(5)에 연료 채널(30a 내지 30c)이 형성된다. 상기 연료 채널은 중앙의 연료 공급부를 통해 유입되어 필터 부재(25)에 의해 필터링된 연료를 분사구(7)로 안내한다. 연료 분사 밸브(1)는 밀봉부(28)에 의해 도시되지 않은 연료관에 대해 밀봉된다.

아마츄어(2)의 분사측에 링형 댐핑 부재(32)가 배치되며, 상기 댐핑 부재는 탄성 중합체 성분으로 구성된다. 그것은 제 2 플랜지(31)상에 배치되며, 상기 제 2플랜지는 용접 시임(33)에 의해 넌 포지티브하게 밸브 니들(3)과 연결되어 있다.

아마츄어(20)와 밸브 니들(3)로 구성되는 부품의 제조시 제 1 플랜지가 밸브 니들(3)과 용접 결합되고 아마츄어(20)와 댐핑 부재(32)가 장착된 다음 제 2 플랜지(32)가 압력에 의해 댐핑 부재(32)에 가압되어 역시 밸브 니들(3)과 용접 결합 된다. 따라서 아마츄어(20)는 제 1 플랜지(21)와 댐핑 부재 사이에(32) 강하게 댐핑된 작은 유격을 갖는다.

연료 분사 밸브(1)의 휴지 상태에서 아마츄어(20)는, 밸브 시이트(6)에 밸브폐쇄 바디(4)가 밀봉 상태로 고정될 수 있을 정도로, 복귀 스프링(23)에 의해 그것의 행정 방향에 반대로 밀려진다. 자기 코일(10) 여자시 이것은 아마츄어(2)를 복귀 스프링의 힘에 대항해서 행정 방향으로 움직이는 자기장을 형성하고, 행정은 내부 극(12)과 아마츄어(20)사이의 휴지 위치에서 존재하는 작동 갭(27)에 의해 사전 설정된다. 아마츄어(20)는 밸브 니들(3)과 용접 결합되어 있는 제 1 플랜지(21)를 행정 방향으로 끌고간다. 밸브 니들(3)과 연결되어 있는 밸브 폐쇄 바디(4)는 밸브 시이트 면(6)으로 부터 떨어지고 연료 채널(30a 내지 30b)을 통과하는 연료는 분사구(7)를 통해 분사된다.

코일 전류가 차단되면 아마츄어(20)가 자기장의 충분한 소멸 후 복귀 스프링(23)의 압력에 의해 내부극(13)으로부터 떨어짐으로써, 밸브 니들(3)과 연결되어 있는 제 1 플랜지는 행정 방향의 반대로 움직인다. 따라서 밸브 니들(3)은일정한 방향으로 움직임으로써 밸브 폐쇄 바디(4)가 밸브 시이트 면(6)에 놓이고 연료 분사 밸브(1)가 폐쇄된다.

도 2A 는 도 1의 부분 IIA 의 확대도를 도시한다.

밸브 니들(3)의 일부, 그것에 용접 결합된 제 2 플랜지 및 아마츄어(20)의 하부와 그것 내에 형성된 연료 채널(30a)이 도시되어 있다. 제 2 플랜지(31)상에 댐핑 부재(32)가 장착된다. 도 2A에 도시된 본 발명에 따른 실시예는 배출측의 아마츄어면(35)과 댐핑 부재(32) 사이에 배치되는 제 1 중간링(34)을 가진다.

재 1 중간링(34)는 이중 역할을 한다. 즉, 제 1 중간링(34)은 댐핑 부재에 충돌하는 아마츄어(20)에 대해 댐핑 부재(32)를 보호하는 역할을 한다. 왜냐하면특히 연료 채널(30a)의 가장 자리가 연료 분사 밸브(1)의 연속 작동중에 댐핑 부재(32)를 손상시킬 수 있고, 따라서 연료 분사 밸브(1)의 정확한 동작이 더 이상 보장되지 않기 때문이다.

다른 역할은 제 1 중간링(34)은 의도적으로 제공된 표면 구조에 의해 댐핑 부재(32)와 밸브 니들(3)사이의 내부 용적(36)의 배출부를 제공한다. 상기 내부 용적은 연료 분사 밸브(1)의 작동중에 연료가 통과한다. 따라서 제 1 중간링(34)의 표면 구조는 내부 용적(36)과 연료 분사 밸브(1)의 중앙 리세스(42)사이를 연결하는 역할을 한다.

연료 분사 밸브(1)의 작동중에 내부 용적(36)에 흘러 들어가고 밸브 니들(3)과 아마츄어(20) 사이의 상대 운동으로 인해 압축된 연료가 내부 용적(36)으로 부터 배출되지 않으면, 이것은 예컨대 댐핑 부재(32)의 측면 오프셋을 야기시키고, 상기 오프셋은 원하지 않은 팽창과 노치 효과로 인한 댐핑 부재(32)의 손상또는 연료 흐름에 방해를 초래한다.

내부 용적(36)에서 압축된 연료의 배출은 도 2A의 선 IIB-IIB 을 따른 방사 방향 단면도를 도시한 도 2B 에서처럼 방사 방향이 아닌 축방향의 유출 방향으로 이루어진다. 이러한 목적을 위해 제 2 플랜지(31)는 밸브 니들(3)에 세그먼트 용접에 의해 고정된다. 따라서 제 2 플랜지는 빈틈없이 둘레를 감싸는 용접 시임(33)에 의해서가 아니라 개별 용접 세그먼트(37)에 의해 밸브 니들(3)과 연결된다. 상기 용접 세그먼트는 도 2B에서 도시되었듯이, 예컨대 약 90°의 방사 방향 각을 가지며, 역시 약 90°각을 가지는 두 개의 배출틈(38)을 포함한다. 내부 용적(36)에 압축된 연료는 따라서 밸브 니들(3)과 제 2 플랜지 사이의 배출구틈(38)을 통해 배출된다.

세그먼트 용접 방법은 특히 내부 용적(36)에서 압축된 연료의 배출이 추가 부품 없이 간단히 이루어질 수 있는 것이 장점이다.

밸브 니들(3)과 제 2 플랜지(31)를 연결하기 위해 두 개의 용접 세그먼트(37)가 사용될 뿐 아니라, 예컨대 네 개의 배출틈을 가진 네 개의 서로 교차하는 형태로 마주 놓인 용접 세그먼트(37)가 사용될 수도 있다. 용접 세그먼트(37)와 배출틈(38)의 수는 필요에 따라 조절될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 연료 분사 밸브(1)의 제 2 실시예를 도시한다. 제 2 플랜지(31)와 댐핑 부재(32)사이에 제 2 중간링(39)이 삽입된다.

내부 용적(36)에서 압축된 연료의 배출을 위해 제 1 중간링(34)의 배출측 면 (40)과 제 2 중간링(39)의 공급측 면(41)에 방사 방향 그루우브가 제공된다. 상기 그루우브를 통해 연료가 댐핑 부재(32)의 표면에 있는 제 1 중간링(34)과 제 2 중간링(39)사이의 내부 용적으로부터 배출될 수 있다. 제 1 중간링(34)의 배출측 면(40)과 제 2 배출구(39)의 공급측 면(41)의 구조는 예컨대 스탬핑과 밀링에 의해 만들어 진다.

내부 용적(36)에서 흐름이 저지된 연료를 배출하는 다른 방법은 제 2 플랜지(31)에 방사 홀(43)을 배치하는 것이다. 상기 홀은 예컨대 댐핑 부재(32)의 바로 아래에서 내부 용적(36)과 연료 분사 밸브(1)의 중앙 리세스(42) 사이의 연결을 형성한다. 홀의 수는 제한적이지만 예를 들어 동일한 각도의 간격으로 배치되는다수의 홀(43)이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 연료 분사 밸브(1)의 상기 모든 실시예에서는 홀(43)의 직경, 배출틈(38), 또는 그루우브 구조를 적절하게 선택하면, 내부 용적(36)으로부터 나가는, 또는 내부 용적(36)으로 들어오는 연료의 배출량 대 공급량의 비율이 조절될 수 있다는 것이 공통적이다. 이로 인해 생기는 댕핌은 바운스 펄스 방지를 위해 사용될 수 있다.

특히 이러한 조처에 의해 밸브 니들의 바운스 펄스가 감소하게 된다. 그 이유는 밸브 니들(3)은 밸브 폐쇄 바디(4)의 장착 후 내부 용적(36)내의 연료의 점도 때문에 저항을 감지하기 때문에 행정 방향으로 움직일 수 있는 가능성이 없기 때문이다.

본 발명은 도시된 실시예에 제한되는 것이 아니며, 예를 들어 외부로 개방되는 연료 분사 밸브(1) 또는 평면 아마츄어 등의 다른 아마츄어의 형태에도 적합하다.

Claims (9)

1. 밸브 시이트 면(6)과 상호 작용하여 밀봉 시이트를 형성하는 밸브 니들(3)을 구비하고 상기 밸브 니들(3)에 작용하는 아마츄어(20)를 구비하는 분사 밸브, 특히 내연 기관의 연료 분사 밸브 장치를 위한 밸브로서, 상기 아마츄어(20)가 밸브 니들(3)에서 동축으로 움직이고 탄성 중합체로 이루어진 댐핑 부재(32)에 의해 댐핑되며, 아마츄어(20)와 댐핑 부재(32) 사이에 제 1 중간링(34)이 배치되고 댐핑 부재(32)가 밸브 니들(3)과 넌 포지티브하게 연결된 플랜지(31)상에 장착된, 연료 분사 밸브에 있어서,

   상기 중간링(34) 및/또는 플랜지(31)가 적어도 방사 방향 및/또는 축 방향 채널을 구비하며, 상기 채널은 밸브 니들(3)과 댐핑 부재(32)사이에 있는 내부 용적(36)을 연료 분사 밸브(1)의 중앙 리세스(42)와 연결시키는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
2. 제 1항에 있어서, 상기 댐핑 부재(32)와 플랜지(31) 사이에 제 2 중간링(39)이 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제 2 중간링(39)이 마찬가지로 내부 용적(36)을 연료 분사 밸브(1)의 중앙 리세스(42)에 연결하기 위한 적어도 하나의 채널을 갖는 연료 분사 밸브.
4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 채널이 방사 방향 홀로서 플랜지에 구현되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
5. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 채널이 제 1 중간링(34)의 배출측 면(40)에 방사 방향 그루우브로서 구현되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
6. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 채널이 제 2 중간링(39)의 공급측 면(41)에 방사 방향 그루우브로서 구현되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플랜지(31)가 세그먼트 용접에 의해 밸브 니들(3)에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
8. 제 7항에 있어서, 상기 플랜지(31)가 적어도 두 개의 용접 세그먼트(37)에 의해 밸브 니들(3)과 연결되고 상기 용접부(37)가 약 90°의 방사 방향 각을 가지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
9. 제 8항에 있어서, 상기 용접 세그먼트(37) 사이에 배출틈(38)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.