KR20060053179A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
과제assignment
연료의 유량 안정화를 꾀하는 데 유효한 연료 분사 밸브를 제공한다. It provides a fuel injection valve effective for stabilizing the flow rate of the fuel.
해결 수단 Resolution
연료 분사 밸브 (10) 는 밸브 폐쇄 상태시에, 밸브 (30) 와 밸브 시트 (40) 의 서로 대향하는 대향면에 의해서 구획 영역이 형성된다. 구획 영역은 제 1 공간부와 제 2 공간부로 이루어진다. 제 1 공간부는 연료 분사 구멍 (41b) 밖에 형성된다. 제 2 공간부는 연료 분사 구멍 (41b) 내에서 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구와, 연료 유입구 (41b) 의 내경이 일정해지는 부위와의 사이에 형성된다. 제 1 공간부와 제 2 공간부의 용적의 합계는, [0.1[㎣]≤용적의 합계≤0.15[㎣]] 의 범위에 설정된다. In the fuel injection valve 10, in the valve closed state, a partition region is formed by opposing surfaces of the valve 30 and the valve seat 40 that face each other. The partition area consists of a 1st space part and a 2nd space part. The first space is formed outside the fuel injection hole 41b. The second space is formed between the inlet of the fuel injection hole 41b and the portion where the inner diameter of the fuel inlet 41b is constant in the fuel injection hole 41b. The sum total of the volumes of the 1st space part and the 2nd space part is set in the range of [0.1 [kV] <= total volume <= 0.15 [kV]].
Description
도 1 은 본 발명의 연료 분사 밸브의 일 실시예인 연료 분사 밸브 (10) 의 종단면도이다. 1 is a longitudinal sectional view of a
도 2 는 밸브 개방 상태에 있어서의, 도 1 의 연료 분사 밸브 (10) 의 (W) 로 나타내는 부분의 확대도이다. FIG. 2 is an enlarged view of a portion indicated by (W) of the
도 3 은 밸브 개방 상태로부터 밸브 폐쇄 상태로 이행하는 과정에서의, 도 1 의 연료 분사 밸브 (10) 의 (W) 로 나타내는 부분의 확대도이다. 3 is an enlarged view of the portion indicated by (W) of the
도 4 는 밸브 폐쇄 상태에 있어서의, 도 1 의 연료 분사 밸브 (10) 의 (W) 로 나타내는 부분의 확대도이다. 4 is an enlarged view of a portion indicated by (W) of the
도 5 는 도 2 의 V-V선의 단면도이다. FIG. 5 is a cross-sectional view of the V-V line of FIG. 2.
도 6 은 데드볼륨 D/V[㎣] 와 유량비[%] 및 유량 편차[%] 와의 관계를 나타내는 그래프이다. Fig. 6 is a graph showing the relationship between the dead volume D / V [k], the flow rate ratio [%] and the flow rate deviation [%].
도 7 은 도 4 의 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구측의 확대도이다. 7 is an enlarged view of the inlet side of the
도 8 은 다른 실시예의 돌기 형상면 (44) 을 나타내는 확대도이다. 8 is an enlarged view showing the
도 9 는 다른 실시예의 돌기 형상면 (45) 을 나타내는 확대도이다. 9 is an enlarged view showing the
도 10 은 다른 실시예의 돌기 형상면 (46) 을 나타내는 확대도이다. 10 is an enlarged view showing the
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 연료 분사 밸브 10: fuel injection valve
20: 본체 20: main body
21: 고정 코어부21: fixed core part
21a: 연료 통로21a: fuel passage
22: 지지부22: support
23: 슬리브 23: sleeve
24: 필터 24: filter
30: 밸브 (밸브체)30: valve (valve body)
31: 밸브 보디31: valve body
31a: 연료 통로31a: fuel passage
31b: 연통 구멍31b: communication hole
32: 밸브 선단부32: valve tip
32a: 오목부 32a: concave
32b: 맞닿음부32b: abutment
32c: 선단면32c: cross section
32d: 노치부32d: notch
33: 탄성체33: elastomer
33a: 돌기부 33a: protrusion
33b, 33c, 33d: 공간부33b, 33c, 33d: space part
35: 스프링 어제스터35: spring adjester
35a: 연료 통로35a: fuel passage
36: 스프링36: spring
40: 밸브 시트40: valve seat
41: 밸브 시트 보디41: valve seat body
41a: 맞닿음면 41a: abutment
41b: 연료 분사 구멍41b: fuel injection hole
41c: 홈부 41c: groove
41d: 연료 통로41d: fuel passage
42: 연료 도입 경로42: fuel introduction path
43, 44, 45, 46: 돌기 형상면43, 44, 45, 46: projection surface
50: 구동부50: drive unit
51: 코일 51: coil
본 발명은 내연 기관, 특히, 액화 가스 연료를 사용하는 내연 기관의 연료 분사 밸브로서 바람직한 연료 분사 밸브에 관한 것이다. The present invention relates to a fuel injection valve which is preferred as a fuel injection valve of an internal combustion engine, especially an internal combustion engine using liquefied gas fuel.
내연 기관의 연료로는, 가솔린 등의 액체 연료나 액화 석유 가스 (LPG) 등의 액화 가스 연료가 사용된다. As a fuel of an internal combustion engine, liquid fuel, such as gasoline, and liquefied gas fuel, such as liquefied petroleum gas (LPG), are used.
액화 가스 연료를 사용하는 내연 기관에서는, 액화 가스 연료는 액체 상태로 연료 분사 밸브에 공급됨과 함께, 액체 상태로 연료 분사 밸브로부터 분사된다. 이 때문에, 액화 가스 연료를 사용하는 내연 기관의 연료 분사 밸브는 액체 연료를 사용하는 내연 기관의 연료 분사 밸브에 비하여 고내압이 요구된다. 액화 가스 연료를 사용하는 내연 기관의 연료 분사 밸브는, 예를 들어, 특허 제3329945호 공보에 기재되어 있다. In an internal combustion engine using liquefied gas fuel, liquefied gas fuel is supplied to the fuel injection valve in a liquid state and injected from the fuel injection valve in a liquid state. For this reason, the fuel injection valve of the internal combustion engine which uses liquefied gas fuel requires high internal pressure compared with the fuel injection valve of the internal combustion engine which uses liquid fuel. A fuel injection valve of an internal combustion engine using liquefied gas fuel is described, for example, in Japanese Patent No. 3329945.
특허 제3329945호 공보에 기재되어 있는 연료 분사 밸브에서는, 연료 분사 구멍이 밸브체에 의해서 닫혔을 때, 밸브체와 연료 분사 구멍과의 사이에, 연료 분사 구멍보다도 직경이 큰 공간부가 형성된다. In the fuel injection valve described in Japanese Patent No. 3329945, when the fuel injection hole is closed by the valve body, a space portion larger in diameter than the fuel injection hole is formed between the valve body and the fuel injection hole.
연료 분사 구멍이 밸브체에 의해서 닫혔을 때에, 밸브체와 연료 분사 구멍과의 사이에 형성되는 공간부의 용적은, 연료의 유량 저항을 억제하기 위해서는 큰 쪽이 유효하다. When the fuel injection hole is closed by the valve body, the larger the volume of the space portion formed between the valve body and the fuel injection hole is effective to suppress the flow resistance of the fuel.
한편, 이 공간부의 용적이 지나치게 크면, 연료 분사 구멍이 열렸을 때에, 액체 연료가 팽창하여 압력이 저하된다. 액체 연료의 압력이 저하되면, 액체 연료가 기화하기 쉬워져, 기액 2상 상태 (gas-liquid two-phase condition) 가 발생하기 쉬워진다. 그리고, 기액 2상 상태가 발생하면, 액체 연료의 공급 유량이 불안정해질 우려가 있다. On the other hand, if the volume of this space portion is too large, when the fuel injection hole is opened, the liquid fuel expands and the pressure drops. When the pressure of the liquid fuel decreases, the liquid fuel tends to vaporize, and a gas-liquid two-phase condition tends to occur. And when the gas-liquid two-phase state arises, there exists a possibility that the supply flow volume of liquid fuel may become unstable.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 연료 유량의 안정화를 꾀하는 데 유효한 연료 분사 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다. This invention is made | formed in view of such a point, and an object of this invention is to provide the fuel injection valve effective for stabilizing a fuel flow rate.
(제 1 발명) (1st invention)
제 1 발명은, 제 1 항에 기재된 발명에 대응한다. 1st invention corresponds to the invention of Claim 1.
본 발명은, 적어도, 밸브 시트와 밸브를 구비하고 있다. 밸브 시트에는, 연료를 분사하는 연료 분사 구멍이 형성되어 있다. 밸브는, 밸브 시트에 맞닿는 것이 가능하다. 밸브가 밸브 시트에 맞닿으면, 연료 분사 구멍의 유입구가 닫히고, 연료 분사 구멍을 통한 연료의 분사가 정지된다. 한편, 밸브와 밸브 시트와의 맞닿음이 해제되면, 연료 분사 구멍의 유입구가 개방되어 연료 분사 구멍을 통한 연료의 분사가 개시된다. The present invention includes at least a valve seat and a valve. A fuel injection hole for injecting fuel is formed in the valve seat. The valve can contact the valve seat. When the valve contacts the valve seat, the inlet of the fuel injection hole is closed, and the injection of fuel through the fuel injection hole is stopped. On the other hand, when the contact between the valve and the valve seat is released, the inlet of the fuel injection hole is opened to start the injection of fuel through the fuel injection hole.
본 발명의 「연료 분사 밸브」는, LPG 를 비롯하여 여러 가지의 연료를 분사하는 연료 분사 밸브로서 사용할 수 있지만, 액화 가스 연료를 액체 상태로 분사하는 연료 분사 밸브로서 바람직하게 사용할 수 있다. The "fuel injection valve" of the present invention can be used as a fuel injection valve for injecting various fuels including LPG, but can be suitably used as a fuel injection valve for injecting liquefied gas fuel in a liquid state.
본 발명의 「밸브」 및 「밸브 시트」 는, 밸브와 밸브 시트가 맞닿음으로써 연료의 분사를 정지시킬 수 있고, 또한, 밸브와 밸브 시트와의 맞닿음이 해제됨으로써 연료의 분사를 개시시킬 수 있는 구성이면 된다. 밸브와 밸브 시트를 맞닿게 하는 방법으로는, 탄성체와 맞닿음면을 맞닿게하는 방법이 포함된다. The "valve" and "valve seat" of the present invention can stop the injection of fuel by bringing the valve and the valve seat into contact with each other, and also start the injection of fuel by release of the contact between the valve and the valve seat. If it is a configuration. As a method of making a valve and a valve seat contact, the method of making an elastic body and a contact surface contact.
본 발명에서는, 밸브 폐쇄 상태시에, 밸브 및 밸브 시트의 서로 대향하는 대향면에 의해서 구획 영역이 형성된다. 이 구획 영역은, 제 1 공간부 및 제 2 공간부로 이루어진다. 제 1 공간부는, 연료 분사 구멍 밖에 형성된다. 제 2 공간부는, 연료 분사 구멍 내에서 연료 분사 구멍의 유입구와 연료 분사 구멍의 내경이 일정 (정상) 해지는 부위와의 사이에 형성된다. 이 제 2 공간부는, 예를 들어, 연료 분사 구멍의 유입구의 코너 R (corner R) 이 작아짐에 따라 축소된 다. 또한, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 유량은, 전형적으로는, 연료 분사 구멍 내에서 계량된다. 그리고, 본 발명에서는, 이들 제 1 공간부와 제 2 공간부의 용적의 합이, [0.1[㎣]≤용적의 합≤0.15[㎣]] 의 범위 내가 되도록 설정되어 있다. In the present invention, in the valve closing state, a partition region is formed by opposing surfaces of the valve and the valve seat that face each other. This partition area consists of a 1st space part and a 2nd space part. The first space portion is formed outside the fuel injection hole. The second space portion is formed between the inlet of the fuel injection hole and the portion where the inner diameter of the fuel injection hole is constant (normal) in the fuel injection hole. This second space portion is reduced, for example, as the corner R of the inlet of the fuel injection hole becomes smaller. In addition, the flow rate of the fuel injected from the fuel injection valve is typically measured in the fuel injection hole. And in this invention, the sum of the volume of these 1st space part and the 2nd space part is set so that it may become in the range of [0.1 [kV] <= total volume <= 0.15 [kV]].
구획 영역을 이와 같이 구성함으로써, 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로 전환되었을 때, 즉, 연료 분사 구멍의 유입구가 닫혀진 상태로부터 개방 상태가 되었을 때에, 연료의 팽창에 의한 연료의 감압 정도 (또는 범위) 를 억제할 수 있다. 따라서, 연료의 기액 2상 상태가 형성되는 것을 억제할 수 있고, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 유량을 안정화시킬 수 있다. 또한, 연료의 유량 저항을 억제할 수도 있다. By configuring the partition area in this manner, the degree of decompression (or range) of the fuel due to the expansion of the fuel when the valve is switched from the valve closed state to the valve open state, that is, when the inlet of the fuel injection hole is opened from the closed state. Can be suppressed. Therefore, formation of the gas-liquid two-phase state of fuel can be suppressed, and the flow volume of the fuel injected from a fuel injection valve can be stabilized. It is also possible to suppress the flow rate resistance of the fuel.
(제 2 발명) (2nd invention)
제 2 발명은, 제 2 항에 기재된 발명에 대응한다. 2nd invention corresponds to the invention of Claim 2.
본 발명은, 제 1 발명에 있어서, 밸브 개방 상태시에 연료 분사 구멍의 축방향에 교차하는 방향으로, 밸브와 밸브 시트의 서로 대향하는 대향면에 의해서 외주로부터 연료 분사 구멍의 유입구에 연료가 유입되는 연료 유입로가 형성되어 있다. 또한, 본 발명에서는, 연료 분사 구멍의 유입구의 직경 D 가, 연료 분사 구멍의 내경 d1 에 0.2[mm] 를 더한 값 이하로 설정되어 있다 [D≤(d1+0.2[mm])]. 추가로, 연료 분사 구멍의 유입구측의 내주면은 연료 분사 구멍의 축중심을 향하여 돌출하는 돌기 형상면으로 형성되어 있다. According to the first aspect of the present invention, fuel flows into the inlet of the fuel injection hole from the outer circumference by opposing surfaces of the valve and the valve seat that face each other in a direction crossing the axial direction of the fuel injection hole in the valve open state. A fuel inlet path is formed. In addition, in this invention, the diameter D of the inflow port of a fuel injection hole is set to the value which added 0.2 [mm] to the internal diameter d1 of a fuel injection hole [D <= (d1 + 0.2 [mm])]. Further, the inner circumferential surface on the inlet side of the fuel injection hole is formed as a projection surface protruding toward the axial center of the fuel injection hole.
이러한 구성을 갖음으로써, 밸브 개방 상태에서 연료 유입로를 통하여 외주 로부터 연료 분사 구멍 내에 연료가 유입될 때에, 이 연료 유입로가 연료의 조주 (助走) 구간으로서 작용한다. 이것에 의해, 연료가 충분히 교반된다. 또한, 연료 분사 구멍의 유입구측의 공간부의 용적이 확대되는 것을 억제하는 것이 가능해진다. With such a configuration, when the fuel flows into the fuel injection hole from the outer circumference through the fuel inflow passage in the valve open state, the fuel inflow passage acts as the fuel interval. As a result, the fuel is sufficiently stirred. In addition, it becomes possible to suppress the expansion of the volume of the space portion on the inlet side of the fuel injection hole.
따라서, 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로 전환하였을 때에, 연료의 기액 2상 상태가 형성되는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 밸브 개방 상태시에, 안정된 (균질한) 기액 2상 상태를 형성시킬 수 있기 때문에, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 유량을 보다 안정화시킬 수 있다. 또한, 연료의 유량 저항을 억제할 수 있다. Therefore, when switching from the valve closed state to the valve open state, it becomes possible to suppress that the gas-liquid two-phase state is formed. In addition, since a stable (homogeneous) gas-liquid two-phase state can be formed in the valve opening state, the flow rate of the fuel injected from the fuel injection valve can be stabilized more. In addition, the flow resistance of the fuel can be suppressed.
(제 3 발명) (Third invention)
제 3 발명은, 제 3 항에 기재된 발명에 대응한다. 3rd invention corresponds to the invention of Claim 3.
본 발명은, 적어도, 밸브 시트와 밸브를 구비하고 있다. 밸브 시트에는, 연료를 분사하는 연료 분사 구멍이 형성되어 있다. 밸브는, 밸브 시트에 맞닿는 것이 가능하다. 또한, 밸브와 밸브 시트의 일방에는, 고리형의 돌기부를 갖는 탄성체가 형성되고, 타방에는 맞닿음면이 형성되어 있다. 탄성체의 돌기부는, 맞닿음면에 맞닿는 것이 가능하다. 탄성체의 돌기부가 맞닿음면에 맞닿으면, 연료 분사 구멍의 유입구가 닫히고, 연료 분사 구멍을 통한 연료의 분사가 정지된다. 한편, 탄성체의 돌기부와 맞닿음면과의 맞닿음이 해제되면, 연료 분사 구멍의 유입구가 개방되어 연료 분사 구멍을 통한 연료의 분사가 시작된다. The present invention includes at least a valve seat and a valve. A fuel injection hole for injecting fuel is formed in the valve seat. The valve can contact the valve seat. Moreover, the elastic body which has an annular protrusion part is formed in one of a valve and a valve seat, and the contact surface is formed in the other. The protrusion of the elastic body can abut on the abutting surface. When the projection of the elastic body abuts on the contact surface, the inlet of the fuel injection hole is closed, and the injection of fuel through the fuel injection hole is stopped. On the other hand, when the contact between the protrusion of the elastic body and the contact surface is released, the inlet of the fuel injection hole is opened to start the injection of fuel through the fuel injection hole.
본 발명의 「연료 분사 밸브」 는, LPG 를 비롯하여 여러 가지의 연료를 분 사하는 연료 분사 밸브로서 사용할 수 있지만, 액화 가스 연료를 액체 상태로 분사하는 연료 분사 밸브로서 바람직하게 사용할 수 있다. The "fuel injection valve" of the present invention can be used as a fuel injection valve for injecting various fuels, including LPG, but can be suitably used as a fuel injection valve for injecting liquefied gas fuel in a liquid state.
또한, 본 발명에서는, 탄성체의 돌기부가 맞닿음면에 맞닿은 후에, 밸브가 밸브 시트와 맞닿도록 구성되어 있다. 이와 같이, 탄성체의 돌기부와 맞닿음면과의 맞닿음 또는 맞닿음의 해제에 의해서 연료 분사 구멍의 유입구의 개폐가 이루어지기 때문에, 시일성이 향상된다. 그리고, 탄성체의 돌기부가 맞닿음면에 맞닿은 후에, 밸브가 밸브 시트와 맞닿도록 구성되어 있음으로써 탄성체의 변형량이 제한된다. 이것에 의해, 탄성체의 조기 열화가 방지된다. Moreover, in this invention, after the protrusion part of an elastic body abuts on the contact surface, it is comprised so that a valve may abut on a valve seat. In this way, the opening and closing of the inlet of the fuel injection hole is performed by the contact between the protrusion of the elastic body and the contact surface or the release of the contact, so that the sealing property is improved. And since the valve | bulb is comprised so that the valve seat may contact | abut with the valve seat after the protrusion part of an elastic body abuts on the contact surface, the deformation amount of an elastic body is restrict | limited. This prevents premature deterioration of the elastic body.
본 발명의 「탄성체의 돌기부」 및 「맞닿음면」 은, 탄성체의 돌기부와 맞닿음면이 맞닿음으로써 연료의 분사를 정지시킬 수 있고, 또한, 탄성체의 돌기부와 맞닿음면과의 맞닿음이 해제됨으로써 연료의 분사를 개시시킬 수 있는 구성이면 된다. The "elastic projection" and "butting surface" of the present invention can stop the injection of fuel by the contact of the elastic projection with the contact surface, and the contact of the elastic projection with the contact surface What is necessary is just a structure which can start injection of fuel by being canceled.
탄성체와 맞닿음면은, 밸브와 밸브 시트 중의 어느 쪽에 형성해도 된다. 또한, 탄성체와 맞닿음면의 형상이나 배치 위치는 적절히 선택할 수 있다. 추가로, 밸브와 밸브 시트의 맞닿음 구조는 적절히 선택 가능하다. The contact surface with the elastic body may be formed on either the valve or the valve seat. In addition, the shape and arrangement position of the contact surface with the elastic body can be appropriately selected. In addition, the contact structure of the valve and the valve seat can be appropriately selected.
본 발명에서는, 밸브 폐쇄 상태시에, 탄성체와 맞닿음면에 의해서 구획 영역이 형성된다. 이 구획 영역은, 제 1 발명과 마찬가지로, 제 1 공간부와 제 2 공간부로 이루어진다. 그리고, 제 1 공간부와 제 2 공간부의 용적의 합이 [0.1[㎣]≤용적의 합≤0.15[㎣]] 의 범위 내가 되도록 설정되어 있다. In the present invention, the partition region is formed by the contact surface with the elastic body in the valve closing state. This partition area | region consists of a 1st space part and a 2nd space part similarly to 1st invention. And it is set so that the sum of the volumes of a 1st space part and a 2nd space part may be in the range of [0.1 [kV] <= sum of volumes ≤ 0.15 [kV]].
구획 영역을 이와 같이 구성함으로써, 제 1 발명과 같은 효과를 얻을 수 있 다.By configuring the partition area in this manner, the same effects as in the first invention can be obtained.
(제 4 발명) (Fourth invention)
제 4 발명은, 제 4 항에 기재된 발명에 대응한다. 4th invention corresponds to the invention of Claim 4.
본 발명은, 제 3 발명에 있어서, 밸브 개방 상태시에, 연료 분사 구멍의 축방향에 교차하는 방향으로, 밸브와 밸브 시트와 탄성체의 서로 대향하는 대향면에 의해서, 외주로부터 연료 분사 구멍의 유입구에 연료가 유입되는 연료 유입로가 형성되어 있다. 또한, 제 2 발명과 같이, 연료 분사 구멍의 유입구의 직경 D 가, 연료 분사 구멍의 내경 d1 에 0.2[mm] 를 더한 값 이하로 설정되어 있음과 함께 [D≤(d1+0.2[mm])], 연료 분사 구멍의 유입구측의 내주면은 연료 분사 구멍의 축중심을 향하여 돌출하는 돌기 형상면으로 형성되어 있다. In the third invention, in the valve opening state, the inlet of the fuel injection hole is formed from the outer circumference by the opposing surfaces of the valve, the valve seat, and the elastic body facing each other in the direction crossing the axial direction of the fuel injection hole. There is a fuel inlet path through which fuel flows. In addition, as in the second invention, the diameter D of the inlet of the fuel injection hole is set to the value obtained by adding 0.2 [mm] to the inner diameter d1 of the fuel injection hole, while [D≤ (d1 + 0.2 [mm]) ], The inner circumferential surface on the inlet side of the fuel injection hole is formed as a projection surface protruding toward the axial center of the fuel injection hole.
(제 5 발명) (5th invention)
제 5 발명은, 제 5 항에 기재된 연료 분사 밸브이다. 5th invention is the fuel injection valve of
본 발명은, 적어도, 제 1 발명과 동일한 구성의 밸브 시트 및 밸브를 갖는다. 또한, 본 발명에서는, 밸브 개방 상태시에 연료 분사 구멍의 축방향에 대하여 교차하는 방향으로 밸브와 밸브 시트의 서로 대향하는 대향면에 의해서 외주로부터 연료 분사 구멍의 유입구에 연료가 유입되는 연료 유입로가 형성되어 있다. 또한, 본 발명에서는, 연료 분사 구멍의 유입구의 직경 D 가, 연료 분사 구멍의 내경 d1 에 0.2[mm] 를 더한 값 이하로 설정되어 있다 [D≤(d1+0.2[mm])]. 또한, 연료 분사 구멍의 유입구측의 내주면은 연료 분사 구멍의 축중심을 향하여 돌출하는 돌기 형상면으로 형성되어 있다. The present invention has at least a valve seat and a valve having the same configuration as the first invention. Further, in the present invention, the fuel inflow path in which fuel flows into the inlet of the fuel injection hole from the outer circumference by the opposing surfaces of the valve and the valve seat facing each other in the direction crossing with the axial direction of the fuel injection hole in the valve open state. Is formed. In addition, in this invention, the diameter D of the inflow port of a fuel injection hole is set to the value which added 0.2 [mm] to the internal diameter d1 of a fuel injection hole [D <= (d1 + 0.2 [mm])]. The inner circumferential surface on the inlet side of the fuel injection hole is formed as a projection surface protruding toward the axial center of the fuel injection hole.
이러한 구성을 구비함으로써, 밸브 개방 상태에서, 연료 유입로를 통하여 외주로부터 연료 분사 구멍 내에 연료가 유입될 때에, 이 연료 유입로가 연료의 조주 구간으로서 작용한다. 이것에 의해, 연료가 충분히 교반된다. 또한, 연료 분사 구멍의 유입구측의 공간부의 용적이 확대되는 것을 억제하는 것이 가능해진다. With such a configuration, when the fuel flows into the fuel injection hole from the outer circumference through the fuel inflow passage in the valve open state, the fuel inflow passage acts as a galloping section of the fuel. As a result, the fuel is sufficiently stirred. In addition, it becomes possible to suppress the expansion of the volume of the space portion on the inlet side of the fuel injection hole.
따라서, 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로 전환되었을 때에, 연료의 기액 2상 상태가 형성되는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 밸브 개방 상태시에, 안정된 (균질한) 기액 2상 상태를 형성시킬 수 있고, 연료의 유량을 보다 안정화시킬 수 있다. Therefore, when switching from the valve closed state to the valve open state, it becomes possible to suppress that the gas-liquid two-phase state is formed. Further, in the valve open state, a stable (homogeneous) gas-liquid two-phase state can be formed, and the flow rate of the fuel can be more stabilized.
(제 6 발명) (6th invention)
제 6 발명은, 제 6 항에 기재된 연료 분사 밸브이다. 6th invention is the fuel injection valve of Claim 6.
본 발명은, 제 3 발명과 동일한 구성의 밸브 시트, 밸브, 탄성체, 맞닿음면을 구비하고 있다. 또한, 본 발명에서는, 밸브 개방 상태시에 연료 분사 구멍의 축방향에 대하여 교차하는 방향으로, 밸브와 밸브 시트와 탄성체와 맞닿음면의, 서로 대향하는 대향면에 의해서, 외주로부터 연료 분사 구멍의 유입구에 연료가 유입되는 연료 유입로가 형성되어 있다. 또한, 본 발명에서는, 연료 분사 구멍의 유입구의 직경 D 가, 연료 분사 구멍의 내경 d1 에 0.2[mm] 를 더한 값 이하로 설정되어 있다 [D≤(d1+0.2[mm])]. 또한, 연료 분사 구멍의 유입구측의 내주면은 연료 분사 구멍의 축중심을 향하여 돌출하는 돌기 형상면으로 형성되어 있다. This invention is equipped with the valve seat, the valve | bulb, an elastic body, and the contact surface of the structure similar to 3rd invention. Further, in the present invention, the fuel injection hole is formed from the outer circumference by the opposing surfaces of the valve, the valve seat, and the elastic body that face each other in the direction crossing with the axial direction of the fuel injection hole in the valve open state. There is a fuel inlet path through which fuel enters the inlet. In addition, in this invention, the diameter D of the inflow port of a fuel injection hole is set to the value which added 0.2 [mm] to the internal diameter d1 of a fuel injection hole [D <= (d1 + 0.2 [mm])]. The inner circumferential surface on the inlet side of the fuel injection hole is formed as a projection surface protruding toward the axial center of the fuel injection hole.
또한, 밸브 또는 밸브 시트에 형성되어 있는 맞닿음면이 밸브 또는 밸브 시 트의 대향면으로서 기능하는 경우에는, 연료 유입로는 밸브와 탄성체와 맞닿음면에 의해서, 또는, 밸브 시트와 탄성체와 맞닿음면에 의해서 형성된다. 본 발명은, 이와 같이 구성도 포함한다. In addition, when the contact surface formed in the valve or the valve seat functions as an opposing surface of the valve or the valve seat, the fuel inflow path is brought into contact with the valve and the elastic body, or the valve seat and the elastic body. It is formed by the contact surface. This invention also includes a structure in this way.
따라서, 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로 전환되었을 때에, 연료의 기액 2상 상태가 형성되는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 밸브 개방 상태시에 안정된 (균질한) 기액 2상 상태를 형성시킬 수 있고, 연료의 유량을 보다 안정화시킬 수 있다.Therefore, when switching from the valve closed state to the valve open state, it becomes possible to suppress that the gas-liquid two-phase state is formed. In addition, a stable (homogeneous) gas-liquid two-phase state can be formed in the valve open state, and the flow rate of the fuel can be stabilized more.
이하에, 본 발명의 일 실시예의 연료 분사 밸브 (10) 의 구성 및 동작을 도면을 참조하면서 설명한다. The configuration and operation of the
이 실시예의 연료 분사 밸브 (10) 의 종단면도를 도 1 에 나타낸다. 이 실시예의 연료 분사 밸브 (10) 는, 연료 탱크에서 공급되는 액체 상태의 LPG 를 액체 상태로 분사하는 연료 분사 밸브이다. 이 연료 분사 밸브 (10) 는, 본체 (20), 밸브 (밸브체, 30), 밸브 시트 (40) , 구동부 (50) 를 갖고 있다. The longitudinal cross-sectional view of the
본체 (20) 는, 통형으로 형성되어 있다. 본체 (20) 의 내주측의 구멍은, 연료 통로 (21a) 로서 사용된다. 본체 (20) 는, 상류측 (도 1 의 상측) 에 배치되는 고정 코어부 (21) 와, 하류측 (도 1 의 하측) 에 배치되는 지지부 (22) 를 갖고 있다. 고정 코어부 (21) 와 지지부 (22) 는, 자성 재료에 의해 형성되어 있다. 고정 코어부 (21) 와 지지부 (22) 는, 비자성 재료에 의해 형성되어 있는 슬리브 (23) 를 통하여 연결되어 있다. The
또한, 연료 통로 (21a) 의 상류측에는, 연료 통로 (21a) 에 공급되는 LPG 를 필터 처리하기 위한 필터 (24) 가 설치되어 있다. Moreover, the
밸브 (30) 는, 밸브 보디 (31) 와, 밸브 보디 (31) 의 하류측 (도 1 의 하측) 에 접합되어 있는 밸브 선단부 (32) 를 갖고 있다. 밸브 (30) 는, 밸브 시트 (40) 에 맞닿는 것이 가능하다. 이 밸브 (30) 가, 본 발명의 「밸브 시트에 맞닿는 것이 가능한 밸브」 에 대응하고 있다. 밸브 보디 (31) 와 밸브 선단부 (32) 는, 다른 재료로 형성되어 있다. 물론, 밸브 보디 (31) 와 밸브 선단부 (32) 를 같은 재료로 일체로 형성해도 된다. 또, 밸브 보디 (31) 와 밸브 선단부 (32) 중, 적어도 밸브 보디 (31) 는 자성 재료에 의해 형성되어 있다. The
밸브 보디 (31) 는, 단차를 갖는 통형으로 형성되어 있다. 밸브 선단부 (32) 는, 바닥을 갖는 통형으로 형성되어 있다. 밸브 보디 (31) 와 밸브 선단부 (32) 의 내주측의 구멍은, 연료 통로 (31a) 로서 사용된다. 또한, 밸브 보디 (31) 의 측벽에는, 연료 통로 (31a) 와 밸브 시트 보디 (41) 에 의해 형성되는 연료 통로 (41d) 를 연통하는 연통 구멍 (31b) 이 형성되어 있다. The
밸브 (30) 는, 지지부 (22) 및 밸브 시트 (40) (밸브 시트 보디 (41)) 에 대하여, 축방향 (도 1 의 상하 방향) 으로 슬라이딩이 자유롭게 형성되어 있다. The
밸브 선단부 (32) 는, 하류측 (밸브 시트 (40) 의 맞닿음면 (41a) 과 대향하는 측) 에 맞닿음부 (32b) 와 탄성체 (33) 를 갖고 있다 (도 2 참조). The
또한, 밸브 선단부 (32) 및 탄성체 (33) 의 상세한 것에 관해서는 후술한다. In addition, the detail of the
밸브 시트 (40) 는, 밸브 시트 보디 (41) 를 갖고 있다. 밸브 시트 보디 (41) 는, 압입 등에 의해서 지지부 (22) 의 내주면에 장착된다. 밸브 시트 (40) 는, 연료 분사 구멍 (41b) 을 갖고 있다. 이 밸브 시트 (40) 가, 본 발명의 「밸브 시트」 에 대응하고 있다. The
밸브 시트 보디 (41) 는, 바닥을 갖는 통형으로 형성되어 있다. 밸브 시트 보디 (41) 의 바닥부에는, 맞닿음면 (도 2 중의 맞닿음면 (41a)) 과 연료 분사 구멍 (41b) 이 형성되어 있다. 맞닿음면 (41a) 에는, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구가 형성되어 있다. The
밸브 시트 보디 (41) 의 내주측의 구멍은, 연료 통로 (41d) 로서 사용된다. 또한, 밸브 시트 보디 (41) 의 밸브 선단부 (32) 와 대향하는 내주면에는 축방향 (도 1 의 상하 방향) 에 홈부 (41c) 가 형성되어 있다. 이것에 의해, LPG 는 연료 통로 (41d) 에서 홈부 (41c) 를 통하여 연료 분사 구멍 (41b) 에 유출 가능하다. The hole on the inner circumferential side of the
또한, 밸브 시트 보디 (41) 의 상세한 것은 후술한다. In addition, the detail of the
또한, 이 실시예에서는, 밸브 (30) 를 밸브 시트 (40) 에 향하는 방향 (연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구를 닫는 방향) 으로 이동시키는 탄성부세력을 발생하는 스프링 (36) 이 형성되어 있다. 이 스프링 (36) 은, 스프링 어제스터 (spring adjuster, 35) 와 밸브 (30) (밸브 보디 (31)) 의 사이에 형성되어 있다. In this embodiment, a
스프링 어제스터 (35) 는, 통형으로 형성되어 있다. 스프링 어제스터 (35) 는, 본체 (20) (고정 코어부 (21)) 의 내주면의 소정 위치에, 코킹 등에 의해서 고정된다. 스프링 어제스터 (35) 의 고정 위치를 조정함으로써, 밸브 (30) 를 밸브 시트 (40) 를 향하는 방향으로 이동시키는 스프링 (36) 의 탄성부세력을 조정할 수 있다. The
스프링 어제스터 (35) 의 내주측의 구멍은, 연료 통로 (35a) 로서 사용된다. 이것에 의해, LPG 는 필터 (24), 연료 통로 (21a, 35a, 31a, 41d) 및 홈부 (41c) 를 통하여 연료 분사 구멍 (41b) 에 공급된다. The hole on the inner circumferential side of the
또한, 밸브 (30) 가 밸브 시트 (40) 의 맞닿음면 (41a) 에 맞닿았을 때에, 고정 코어부 (21) 와 밸브 (30) (밸브 보디 (31)) 사이에 미소 간격이 형성되 도록, 본체 (20) 와 밸브 (30) 와 밸브 시트 (40) 가 배치되어 있다. Further, when the
밸브 (30) 를 구동하는 구동부 (50) 는, 고정 코어부 (21) 와 고정 코어부 (21) 를 권취하도록 배치된 코일 (51) 에 의해 구성되어 있다. The
여기서, 코일 (51) 은, 본체 (20) 의 대부분과 함께, 수지 성형체 (61) 에 의해서 피복되어 있다. 수지 성형체 (61) 에는, 소켓부 (61a) 가 형성되어 있다. 소켓부 (61a) 에는, 코일 (51) 에 접속되어 있는 커넥터 (62) 가 형성되어 있다. 이것에 의해, 코일 (51) 은 커넥터 (62) 를 통하여 외부 전원 장치와 접속 가능하다. Here, the
다음으로, 도 1 중의 연료 분사 밸브 (10) 의 (W) 로 나타내는 요부의 구성을, 도 2 및 도 5 를 사용하여 설명한다. 여기서, 도 2 에는, 밸브 (30) 가 개방 위치 (밸브 보디 (31) 가 본체 (20) 에 맞닿는 위치) 에 있을 때의, 도 1 중의 연료 분사 밸브 (10) 의 (W) 로 나타내는 부분의 확대도가 도시되어 있다. 또한, 도 5 에는, 도 2 중의 V-V선의 단면도가 도시되어 있다. 그리고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 밸브 (30) 가 폐쇄 위치에 존재하는 상태를 「밸브 폐쇄 상태」라고 한다. Next, the structure of the principal part shown by (W) of the
전술한 바와 같이, 밸브 선단부 (32) 는, 바닥을 갖는 통형으로 형성되어 있다. 이 밸브 선단부 (32) 의, 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 측에는, 오목부 (32a) 및 맞닿음부 (32b) 가 형성되어 있다. 오목부 (32a) 는 원주형으로 노치되어 있다. 맞닿음부 (32b) 는 오목부 (32a) 보다도 밸브 선단부 (32) 의 직경 방향 외측에 형성되어 있다. 맞닿음부 (32b) 는 고리형으로 형성되어 밸브 시트 (40) 측으로 돌출되어 있다. 맞닿음부 (32b) 의, 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 측의 선단면 (단면, 32c) 은 맞닿음면으로서 작용한다. 오목부 (32a) 에는 탄성체 (33) 가 접착제 등에 의해서 장착되어 있다. As described above, the
탄성체 (33) 는 고무 재료에 의해서 형성되어 있다. 이 탄성체 (33) 는 원주형의 기체와, 기체로부터 밸브 시트 (40) 측으로 돌출하는 고리형의 돌기부 (33a) 를 갖고 있다. 이 돌기부 (33a) 는 직경 방향 외측에 공간부 (영역, 33 b) 가 형성되고, 직경 방향 안쪽에 공간부 (영역, 33c) 가 형성되도록 구성되어 있다. 또한, 돌기부 (33a) 는 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 측의 단면 (선단면) 이 맞닿음부 (32b) 의 선단면 (32c) 보다 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 측으로 돌출하도록 구성되어 있다. 돌기부 (33a) 의 선단면과 맞닿음부 (32b) 의 선단면 (32c) 사이의 거리는, 탄성체 (33) 의 필요 이상의 변형을 방지하여 탄성체 (33) 의 조기 열화를 방지할 수 있는 거리로 설정된다. The
추가로, 이 실시예에서는, 연료 분사 구멍 (41b) 이 닫혔을 때에 탄성체 (33) 와 밸브 선단부 (32) (밸브 (30)) 와 밸브 시트 보디 (41) (밸브 시트 (40)) 에 의해 형성되는 공간부 (영역, 33b) (도 4 참조) 에 저류 (貯留) 되어 있는 LPG 를 방출하는 방출부가 형성되어 있다. 이 방출부는 밸브 선단부 (32) 의 맞닿음부 (32b) 의 선단면 (32c) 에, 공간부 (33b) 와 홈부 (41c) (도 1 참조) 를 연통하도록 형성된 4 개의 노치부 (32d) 에 의해서 구성되어 있다. 또한, 이 노치부 (32d) 의 형상, 수, 배치 위치 등은 제품의 규정 등에 의해서 적절히 선택 가능하다. 또는, 밸브 (30) 의 맞닿음부 (32b) 의 선단면 (맞닿음면, 32c) 의 표면 조도 (면조도) 를 소정의 표면 조도 이상으로 설정함으로써, 이 선단면 (32c) 을 방출부로서 사용할 수 있다. 이 경우에는, 노치부 (32d) 는 없어도 된다. 그리고, 방출부는 없어도 된다. In addition, in this embodiment, when the
다음으로, 이 실시예의 연료 분사 밸브 (10) 의 동작을 도 1∼도 4 를 참조하면서 설명한다. 여기서, 도 3 에는 밸브 (30) 이 개방 위치로부터 폐쇄 위치 (맞닿음부 (32b) 의 선단면 (32c) 이 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 에 맞닿는 위치) 로 이동하는 과정의 연료 분사 밸브 (10) 의 (W) 로 나타내는 부분의 확대도가 도시되어 있다. 또한, 도 4 에는 밸브 (30) 가 폐쇄 위치에 있을 때의, 연료 분사 밸브 (10) 의 (W) 로 나타내는 부분의 확대도가 도시되어 있다.Next, the operation of the
도 1 중의 코일 (51) 에 전류가 공급되면, 코일 (51) 로부터 고정 코어부 (21), 밸브 보디 (31), 지지부 (22), 코일 (51) 의 방향으로 자속이 흐르고, 밸브 (30) (밸브 보디 (31) 와 밸브 선단부 (32)) 를 고정 코어부 (21) 로 향하는 방향으로 이동시키는 힘이 발생한다. 이것에 의해, 밸브 (30) 는 스프링 (36) 의 탄성부세력을 이겨내고 밸브 시트 (40) 로부터 멀어지는 방향 (도 1 의 상방향) 으로 이동한다. 그리고, 밸브 (30) 는 밸브 보디 (31) 의 상단면이 고정 코어부 (21) 의 하단면에 맞닿은 위치 (개방 위치) 에서 정지한다. 즉, 밸브 (30) 는 밸브 (30) 가 개방 위치에 달함으로써 개방 방향으로의 이동이 정지한다. When a current is supplied to the
도 2 에 나타내는 바와 같이, 밸브 (30) 가 고정 코어부 (21) 에 맞닿아서 정지하고 있는 상태를 「밸브 개방 상태」라고 한다. As shown in FIG. 2, the state in which the
밸브 개방 상태에서는 탄성체 (33) 의 돌기부 (33a) 와 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 과의 맞닿음이 해제된다. 이것에 의해, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구가 개방된다. In the valve open state, the contact between the
또한, 밸브 개방 상태에서는, 밸브 선단부 (32) (밸브 (30)) 와 탄성체 (33) 와 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) (밸브 시트 (40)) 의, 서로 대향하는 대향면에 의해 연료 유입로 (42) 가 형성된다. 이 연료 유입로 (42) 는 연료 분사 구멍 (41b) 의 축방향 (도 2의 상하 방향) 에 대하여 직교하는 방향 (도 2의 좌우 방향) 으로 공간부 (33b) 및 공간부 (33c) 를 따라 연장되어 있다. LPG 는, 이 연료 유입로 (42) 를 통해서, 외주로부터 연료 분사 구멍 (41b) 내에 유입된다. 이 연료 유입로 (42) 가, 본 발명의 「연료 유입로」 에 대응하고 있다. In the valve open state, the valve front end portion 32 (valve 30) and the
이것에 의해, 밸브 개방 상태에서는 LPG 는, 홈부 (도 1의 홈부 (41c)) 로부터 연료 유입로 (42) 를 지나, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구로부터 연료 분사 구멍 (41b) 의 내부로 향하여 유입된다. 그리고, 연료 분사 구멍 (41b) 에서 분사되어, 내연 기관 (엔진) 에 공급된다. 이 때의 LPG 의 유량은, 연료 분사 구멍 (41b) 내에서 계량된다. As a result, in the valve-opened state, the LPG passes from the groove portion (
도 2 에 나타내는 밸브 개방 상태에 있어서, 코일 (도 1의 코일 (51)) 로의 전류 공급을 정지하면, 밸브 (30) 는 스프링 (도 1의 스프링 (36)) 의 탄성부세력에 의해서 밸브 시트 (40) 로 향하는 방향 (도 2 의 하방향) 으로 이동한다. In the valve open state shown in FIG. 2, when the current supply to the coil (
그리고, 밸브 (30) 가 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동하는 과정에서, 도 3 에 나타내는 바와 같이 탄성체 (33) 의 돌기부 (33a) 의 선단면이 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 에 맞닿는다. 이것에 의해, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구가 닫힌다. 따라서, 홈부 (도 1 중의 홈부 (41c)) 로부터 연료 분사 구멍 (41b) 으로의 LPG 의 유입이 정지하고, 연료 분사 구멍 (41b) 에서의 LPG 의 분사가 정지한다. And in the process of moving the
또한, 도 3 에 나타내는 상태에서는, 밸브 (30) 는 스프링 (도 1의 스프링 (36)) 의 탄성부세력에 의해서 더욱 밸브 시트 (40) 로 향하는 방향 (도 3 의 하방향) 으로 이동한다. 이 때, 탄성체 (33) 의 돌기부 (33a) 는 밸브 시트 보디 (41) 의 당접면 (41a) 에 의해서 압축되기 때문에 변형된다. 즉, 탄성체 (33) 의 돌기부 (33a) 는 공간부 (33b) 및 (33c) 의 방향으로 변형된다. In addition, in the state shown in FIG. 3, the
그리고, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 밸브 선단부 (32) 의 당접부 (32b) 의 선단면 (32c) 이 밸브 시트 보디 (41) 의 당접면 (41a) 에 맞닿으면 (폐쇄 위치),밸브 (30) 의 이동이 정지한다. 즉, 밸브 (30) 는, 밸브 (30) 가 폐쇄 위치에 달함으로써, 폐쇄 방향으로의 이동이 정지한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 밸브 (30) 가 밸브 시트 (40) 에 맞닿아 있는 상태를 「밸브 폐쇄 상태」 라고 한 다. And as shown in FIG. 4, when the
도 4 에 나타내는 「밸브 폐쇄 상태」에서는, 탄성체 (33), 탄성체 (33) 의 돌기부 (33a), 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 및 연료 분사 구멍 (41b) 에 의해서 구획 영역이 형성된다. 이 구획 영역의 용적, 이른바 「데드볼륨 D/V」 는, 공간부 (33c) 와 공간부 (33d) 가 차지하는 용적의 합이다. 공간부 (33c) 는, 구간 영역 중, 연료 분사 구멍 (41b) 밖의 공간부이다. 공간부 (33d) 는, 구간 영역 중, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구로부터, 분사 구멍의 직경이 일정 (정상) 해지는 부위 (도 4 에서는 부위 P) 까지의 공간부 (33d) 이다. 이 공간부 (33c) 가 본 발명의 「제 1 공간부」 에 대응하고, 공간부 (33d) 가 본 발명의 「제 2 공간부」 에 대응하고 있다. In the "valve closed state" shown in FIG. 4, the partitioned area is formed by the
그 후, 도 4 에 나타내는 밸브 폐쇄 상태로부터 도 2 에 나타내는 밸브 개방 상태로 전환하여, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구를 개방하는 경우에는, 도 1의 코일 (51) 에 재차 전류가 공급된다. Then, when switching from the valve closed state shown in FIG. 4 to the valve open state shown in FIG. 2, and opening the inflow port of the
이것에 의해, 밸브 (30) 가 스프링 (36) 의 탄성력을 이겨내고, 밸브 시트 (40) 로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 즉, 밸브 선단부 (32) 의 선단면 (32c) 이 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 으로부터 멀어지는 방향 (도 4 의 상방향) 으로 이동한다. As a result, the
이 때, 밸브 폐쇄 상태에 있어서 변형된 탄성체 (33) 의 돌기부 (33a) 의 형상은, 밸브 (30) 의 이동에 따라 도 2 또는 도 3 에 나타내는 형상으로 복귀한다. 여기서, 탄성체 (33) 의 돌기부 (33a) 의 형상이, 도 4 에 나타내는 바와 같은 변 형된 형상으로부터, 도 2 또는 도 3 에 나타내는 바와 같은 통상의 형상으로 복귀할 때에, 약간 시간이 지연되는 경우가 많다. 이 경우에는, 순간적으로는, 도 4 에 나타내는 바와 같이 변형된 형상 그대로, 밸브 (30) 가 개방 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로 바뀐 직후에, 홈부 (41c) 에서 LPG 가 유입되는 영역의 용적은 도 4 에 나타내는 밸브 폐쇄 상태에 있어서의 데드볼륨 D/V 와 거의 같다. 이 경우, 맞닿음부 (32b) 의 선단면 (32a) 과 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 과의 맞닿음이 해제된 시점이, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구가 개방된 시점이 된다. At this time, the shape of the
본 발명자들은, 이 데드볼륨 D/V 에 의한 영향에 관해서 여러 가지 검토한 결과, 이하의 것을 확인하였다. 데드볼륨 D/V 가 존재하면, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구가 개방된 직후에 LPG 가 팽창하고, LPG 의 압력이 저하된다. 여기서, 데드볼륨 D/V 가 지나치게 크면, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구가 개방된 직후에서의, LPG 의 팽창에 의한 압력의 저하에 의해서, LPG 가 기화하고 기액 2상 상태가 형성될 우려가 있다. 기액 2상 상태가 형성되면, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 유량이 불안정해진다. 한편, LPG 의 유량 저항을 억제하기 위해서는, 데드볼륨 D/V 가 큰 쪽이 바람직하다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors confirmed the following as a result of various examination about the influence by this dead volume D / V. If dead volume D / V exists, LPG expands immediately after the inlet of
(이 부분을 추가) (Add this part)
그래서, 본 발명자들은, 이 데드볼륨 D/V 를 바람직하게 설정함으로써, LPG 의 유량 안정화를 꾀하면서 유량 저항을 억제하는 것이 가능한 것을 발견하였다. Therefore, the present inventors found that by setting this dead volume D / V preferably, it is possible to suppress the flow resistance while trying to stabilize the flow rate of LPG.
여기서, 밸브 폐쇄 상태에 있어서 형성되는 데드볼륨 D/V 의 바람직한 설정 값을 얻기 위해서, 데드볼륨 D/V[㎣] 에 대한 유량비[%] 의 데이터, 데드볼륨 D/V [㎣] 에 대한 유량 [%] 의 데이터를 취득하였다. 그리고, 취득한 데이터를 사용하여, 도 6 에 나타내는 바와 같은 그래프를 작성하였다. Here, in order to obtain the preferable setting value of the dead volume D / V formed in the valve closed state, the data of the flow rate ratio [%] with respect to the dead volume D / V [k], and the flow volume with respect to the dead volume D / V [k] Data of [%] was acquired. And using the acquired data, the graph as shown in FIG. 6 was created.
또한, 이 실시예에서는, 데드볼륨 D/V는 도 4의 연료 분사 구멍 (41b) 의 내경 (d1) 이나 클리어런스 (d2) 를 적절하게 설정함으로써 변경할 수 있다. 클리어런스 (d2) 는, 밸브 선단부 (32) 의 선단면 (32c) 과 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 이 맞닿아 있는 상태에 있어서, 탄성체 (33) 의 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구를 덮고 있는 개소와 맞닿음면 (41a) 과의 사이의 거리이다. In this embodiment, the dead volume D / V can be changed by appropriately setting the inner diameter d1 or clearance d2 of the
이 실시예에서는, 연료 분사 구멍 (41b) 의 내경 (d1) 을 0.505[mm] 로 설정하고, 클리어런스 (d2) 를 0∼0.5[mm] 의 범위로 변경함으로써, 데드볼륨 D/V 를 O∼O.35[㎣] 의 범위로 변경하였다. 또한, 유량편차[%] 의 데이터는 두 종류의 LPG (도 중 실선으로 나타낸 프로판 100[%] 의 LPG 와, 도 중 파선으로 나타낸 프로판 25[%]+부탄 75[%] 의 LPG) 에 관해서, 코일 (51) 에 공급하는 전류의 듀티비를 10[%] 로 설정하고, 데드볼륨 D/V 를 변경함으로써 취득하였다. In this embodiment, the dead volume D / V is set from 0 to 0.5 by setting the inner diameter d1 of the
이 때의 「유량비」, 「듀티비」, 「유량」은 아래와 같이 정의된다. The "flow rate ratio", "duty ratio", and "flow rate" at this time are defined as follows.
〔유량비〕 [Flow rate ratio]
이 실시예에서는, 「유량비」는 도 4의 공간부 (33c) 및 공간부 (33d) 가 차지하는 공간부의 용적을 무한대로 한 경우 (공간부 (33c) 와 공간부 (33d) 가 차지하는 공간부의 유량 저항이 없는 경우) 를 기준 상태로 하고, 기준 상태시의 유량 (기준 유량) 에 대한 실제의 유량의 비율을 나타낸다. 예를 들어, 도 6 에 있 어서, 유량비 85[%] 는, 유량이 기준 유량에 대하여 15[%] 저하되는 것을 나타내고 있다. 이 유량비는, 계산이나 실측에 의해서 취득하는 것이 가능하다. In this embodiment, the "flow rate ratio" is the flow rate of the space portion occupied by the
〔듀티비〕 [Duty ratio]
이 실시예에서는, 「듀티비」는 도 1의 코일 (51) 에 공급하는 구동 펄스의, [ON 시간+OFF 시간] 에 대한 ON 시간의 비율을 나타낸다. 이 실시예에서는, 전류의 ON 시간을 2[ms], OFF 시간을 18[ms] 로 설정하고, 듀티비를 10[%] 로 하고 있다. In this embodiment, the "duty ratio" represents the ratio of the ON time to the [ON time + OFF time] of the drive pulse supplied to the
〔유량 편차〕 [Flow rate variation]
이 실시예에서는, 「유량 편차」는 상시 액상 상태에 있는 조정용 연료 (연료압 0.3MPa (온도 21℃)) 를 사용한 경우의 유량에 관한 편차를 ±2[%] 이내로 억제한 측정용 연료 분사 밸브를 사용하여, 전술한 두 종류의 LPG 연료를 사용하여 유량을 측정한 경우의 측정치의 편차 3σ (표준 편차 σ의 3배) 를 나타낸다. In this embodiment, the "flow rate variation" is a fuel injection valve for measurement in which the variation of the flow rate when the adjustment fuel (fuel pressure 0.3 MPa (
또한, 유량은, 아래와 같이 하여 측정하였다. 측정용 연료 분사 밸브의 상류에 유량계를 설치하고, 측정용 연료 분사 밸브에 일정수의 구동 펄스를 공급함과 함께, 연료 분사량을 유량계로 측정함으로써 1 구동 펄스당 연료 분사량을 산출하였다. 이 때, 구동 펄스의 주파수를 50[Hz] (=주기 20[ms]), 구동 펄스의 듀티비를 10[%] (ON 시간:2[ms], OFF 시간:18[ms]) 로 설정하였다. 또한, LPG 연료 (프로판 100%) 의 연료압을 2MPa (온도:50℃), LPG 연료 (프로판 25%+부탄 75%) 의 연료압을 0.8MPa (온도:30℃) 로 설정하였다. In addition, the flow volume was measured as follows. The flowmeter was provided upstream of the measurement fuel injection valve, the predetermined number of drive pulses were supplied to the measurement fuel injection valve, and the fuel injection amount per one drive pulse was calculated by measuring the fuel injection amount with a flowmeter. At this time, the frequency of the drive pulse is set to 50 [Hz] (= period 20 [ms]), and the duty ratio of the drive pulse is set to 10 [%] (ON time: 2 [ms], OFF time: 18 [ms]). It was. Moreover, the fuel pressure of LPG fuel (
도 6 에 나타내는 그래프에 있어서, LPG 의 유량 저항을 억제하기 위해서는 데드볼륨 D/V 가 크고, 유량비[%] 가 안정적인 것이 바람직하다. 또한, LPG 의 유량을 안정화시키기 위해서는 데드볼륨 D/V 를 작게 하고 유량 편차[%] 를 낮게 억제하는 것이 바람직하다. 이 때문에, LPG 의 유량 저항을 억제함과 함께 LPG 의 유량을 안정화시키기 위한 데드볼륨 D/V 의 범위의 하한치는, 유량비 편차[%] 의 그래프에 기초하여 설정하고, 상한치는 유량비[%] 의 그래프에 기초하여 설정하는 것이 적절하다.In the graph shown in FIG. 6, in order to suppress the flow resistance of LPG, it is preferable that dead volume D / V is large and flow rate ratio [%] is stable. In addition, in order to stabilize the flow volume of LPG, it is preferable to make dead volume D / V small and to suppress flow rate variation [%] low. For this reason, the lower limit of the range of the dead volume D / V for stabilizing the flow rate of the LPG while suppressing the flow resistance of the LPG is set based on the graph of the flow rate ratio [%], and the upper limit of the flow rate [%]. It is appropriate to set based on the graph.
이 실시예에서는, LPG 의 유량 저항을 억제할 수 있음과 함께 LPG 의 유량을 안정화시킬 수 있는 데드볼륨 D/V, 즉, 도 4의 공간부 (33c) 와 공간부 (33d) 의 용적의 합을, 0.1∼0.15[㎣] 의 범위 (도 6의「바람직한 범위」) 로 설정하고 있다. In this embodiment, the flow volume resistance of the LPG can be suppressed, and the dead volume D / V capable of stabilizing the flow rate of the LPG, that is, the sum of the volumes of the
이와 같이 구성함으로써, LPG 의 유량 저항을 억제할 수 있다. 또한, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구가 개방된 직후의 팽창에 의한 감압 정도 (또는 범위) 가 커져, LPG 의 기액 2상 상태가 형성되는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 연료 분사 구멍에서의 LPG 의 계량을 액상의 상태로 실시할 수 있고, LPG 의 유량을 안정화시킬 수 있다. By configuring in this way, the flow resistance of LPG can be suppressed. In addition, the degree of decompression (or range) due to expansion immediately after the inlet of the
또한, 이상에서는, 돌기부 (33a) 의 형상이, 변형된 형상으로부터 통상의 형상으로 복귀할 때까지 약간 시간이 지연되는 경우에 관해서 설명하였지만, 탄성 복귀력이 큰 탄성체를 사용하는 경우에는, 이 지연되는 시간이 짧아진다. 이 경우에는, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구가 개방되는 시점은, 맞닿음부 (32b) 의 선단면 (32c) 과 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 과의 맞닿음이 해제된 후 에, 탄성체 (33) 의 돌기부 (33a) 와 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 과의 맞닿음이 해제된 시점이다. 이 때문에, 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로 전환된 직후에, 홈부 (41c) 에서 LPG 가 유입되는 영역의 용적은, 도 4 에 나타내는 맞닿음부 (32b) 의 선단면 (32c) 과 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 이 맞닿아 있을 때의 데드볼륨 D/V 가 아니라, 도 3 에 나타내는 돌기부 (33a) 가 변형되지 않는 (또는, 맞닿음면 (41a) 에 맞닿아 조금 변형되어 있는) 상태시의 데드볼륨 D/V 와 거의 동일하다. 따라서, 탄성체 (33) 의 탄성 복귀 특성에 따라, 데드볼륨 D/V 를 산출하는 영역을 적절히 선택할 필요가 있다. In addition, in the above, the case where time was delayed until the shape of the
또한, 이 실시예에서는, 도 4 에 나타내는 연료 분사 구멍 (41b) 은, 도 7 에 나타내는 바와 같은 형상을 갖고 있다. 여기서, 도 7 에는, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구측의 확대도가 도시되어 있다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 이 실시예에서는, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구의 직경 (D) 는, 연료 분사 구멍 (41b) 의 내경 (d1) 에 0. 2[mm] 를 더한 값 이하로 설정되어 있다 [D≤(d1+0.2[mm])]. 또한, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구측의 내주면은, 공간부 (33d) (유입구로부터 내경 (d1) 가 일정해지기까지의 영역) 에 있어서, 연료 분사 구멍 (41b) 의 축중심을 향하여 돌출하는 돌기 형상면 (43) 으로 형성되어 있다. 도 7 에서는, 돌기 형상면 (43) 은, 반경이 0.1[mm] 이하인 원코너 (모따기부), 이른바 코너 R 로서 형성되어 있다. 이 돌기 형상면 (43) 이, 본 발명의 「돌기 형상면」 에 대응하고 있다. In addition, in this Example, the
밸브 개방 상태에서는, LPG 는, 연료 유입로 (도 2의 연료 유입로 (42)) 를 통하여, 연료 유입로의 배치 방향과 교차하는 축방향에 형성되어 있는 연료 분사 구멍 (41b) 내로 유입한다. 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구측의 돌기 형상면 (43) 의 코너 R 의 반경을 0.1[mm] 이하로 설정함으로써, 코너 R 의 반경이 0.1[mm] 보다도 큰 경우에 비하여, 연료 유입로의 길이를 길게 할 수 있다. 이것에 의해, 연료 유입로가 LPG 의 조주 구간으로서 작용하고, 충분한 연료 교반 효과가 얻어진다. 또한, 돌기 형상면 (43) 의 코너 R 의 반경이 0.1[mm] 보다도 큰 경우에 비하여, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구측의 공간부 (33d) 의 용적이 커지는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, LPG 의 기액 2상 상태의 형성을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, LPG 의 기액 2상 상태가 형성되는 경우라도, 안정된 (균질한) 기액 2상 상태가 형성된다. 따라서, 연료 분사 구멍 (41b) 내에서의 LPG 의 계량이 안정하고, 추가로 유량 안정화를 꾀하는 것이 가능해진다. In the valve open state, LPG flows into the
또, 상기 실시예에서는, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구측에, 반경을 0.1[mm] 이하로 설정한 코너 R (원코너) 을 형성함으로써, 조주 구간의 확보나 유입구측의 공간부의 용적의 저감을 꾀하였지만, 코너 R 이외의 돌기 형상면을 사용함으로써도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 여기서, 도 8∼도 10 을 참조하면서, 다른 실시예의 돌기 형상면 (본 발명의 「돌기 형상면」 에 대응) 을 설명한다. In the above embodiment, the corner R (one corner) having a radius of 0.1 [mm] or less is formed on the inlet side of the
도 8 에 나타내는 돌기 형상면 (44) 은, 공간부 (33d) (내경 (d1) 가 일정해지기까지의 영역) 에 있어서, 도 중 2점 쇄선으로 나타내는 돌기 형상면 (43) 같은 원코너가 아니라, 타원 형상의 코너로서 형성되어 있다. 또한, 도 9 에 나타내 는 돌기 형상면 (45) 은, 공간부 (33d) (내경 (d1) 이 일정해지기까지의 영역) 에 있어서, 2 단의 경사면 (제 1 단의 경사면의 경사각도 (θa) , 제 2 단의 경사면의 경사각도 (θb)) 으로서 형성되어 있다. 또한, 돌기 형상면을 형성하는 경사면의 단수는 3단 이상이어도 된다. 또, 도 10 에 나타내는 돌기 형상면 (46) 은, 공간부 (33d) 와 그 하류의 영역에 걸쳐서, 일단의 경사면 (경사 각도 (θc)) 으로서 형성되어 있다. 이들의 돌기 형상면 (44)∼(46) 은, 모두 돌기 형상면 (43) 과 마찬가지로, 유입구측의 내주면을 축중심을 향하여 돌출시킴으로써 형성되어 있다. The
연료 분사 구멍의 유입구측의 내주면은, 연료 분사 구멍의 축중심을 향하여 돌출하는 돌기 형상면을 갖고 있으면 되고, 상기 실시예의 돌기 형상면 (43)∼(46) 을 포함하여, 여러 가지의 돌기 형상면을 갖는 구성을 사용할 수 있다. The inner circumferential surface on the inlet side of the fuel injection hole may have a projection surface projecting toward the axial center of the fuel injection hole, and include various projection shapes including the projection surfaces 43 to 46 of the above embodiment. A configuration having a face can be used.
또한, 본 실시예에서는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 맞닿음부 (32b) 의 선단면 (32c) 이 밸브 시트 보디 (41) 의 맞닿음면 (41a) 에 맞닿았을 때, 탄성체 (33) 와 밸브 선단부 (32) (밸브 (30)) 와 밸브 시트 보디 (41) (밸브 시트 (40)) 에 의해 형성되는 공간부 (영역, 33b) 에, 액체 상태의 LPG 가 저류된다. 이 공간부 (33b) 에 저류되어 있는 액체 상태의 LPG 는, 내연 기관으로부터 발생하는 열에 의해서 가열되면 기화한다. 공간부 (33b) 에 저류되어 있는 액체 상태의 LPG 가 기화하면, 공간부 (33b) 내의 압력이 상승하고, 탄성체 (33) 에 의한 시일 효과가 저하될 우려가 있다. In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 4, when the
그래서, 본 실시예에서는, 맞닿음부 (32b) 의 선단면 (32c) 에 공간부 (33b) 와 홈부 (41c) 를 연통하는 노치부 (32d) 가 형성되어 있다. 이 때문에, 밸브 (30) (밸브 선단부 (32)) 가 밸브 시트 (40) (밸브 시트 보디 (41)) 에 맞닿았을 때에, 공간부 (33b) 내에 저류되어 있는 LPG 를 홈부 (41c) 측으로 방출할 수 있다. Therefore, in this embodiment, the
따라서, 연료 분사 구멍 (41b) 를 닫고 있을 때에, 공간부 (33b) 내의 압력 상승에 의한 탄성체 (33) 의 시일 효과의 저하를 방지할 수 있고, 연료 분사 구멍 (41b) 에의 LPG 의 유출을 방지할 수 있다. Therefore, when the
본 발명은, 상기 실시예에서 설명한 구성에 한정되는 것이 아니라, 연료의 종류, 연료 분사 밸브의 규정 등에 따라, 여러 가지의 변경, 추가, 삭제가 가능하다. The present invention is not limited to the configuration described in the above embodiments, but various modifications, additions, and deletions are possible depending on the type of fuel, the regulation of the fuel injection valve, and the like.
상기 실시예에서는, 연료 분사 구멍 (41b) 이 개방되기 직전의 데드볼륨 D/V 의 용적을 0.1∼0.15[㎣] 의 범위로 설정하는 제 1 구성 요건과, 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구의 직경 (D) 를 연료 분사 구멍 (41b) 의 내경 (d1) 에 0.2[mm] 를 더한 값 이하로 하고, 또한 연료 분사 구멍 (41b) 의 유입구측의 내주면을 연료 분사 구멍 (41b) 의 축중심을 향하여 돌출하는 돌기 형상면에 형성하는 제 2 구성 요건을 구비한 연료 분사 밸브 (10) 에 관해서 설명하였지만, 유량 안정화를 꾀하기 위해서는 제 1 구성 요건과 제 2 구성 요건의 적어도 일방을 구비하고 있으면 된다. In the above embodiment, the first configuration requirement for setting the volume of the dead volume D / V immediately before the
또한, 상기 실시예에서는, 밸브 (30) 에 탄성체 (33) 를 형성하였지만 밸브 시트 (40) 에 탄성체를 형성할 수도 있다. 추가로, 탄성체 (33) 로서 고무 재 료를 사용하는 경우에 관해서 설명하였지만, 탄성체와 밸브 시트 또는 탄성체와 밸브가 맞닿음으로써 연료 분사 구멍을 닫을 수 있으면, 여러 가지의 재료나 구조의 탄성체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 수지 재료에 의해서 형성된 탄성체를 사용할 수도 있다. 또한, 고리형의 탄성체를 사용할 수도 있다. 또는, 연료 분사 구멍의 상류측 단부에 맞닿는 것이 가능한 형상 (예를 들어, 구형상) 의 탄성체를 사용할 수도 있다. In addition, although the
또한, 본 발명에 있어서의 밸브나 밸브 시트로서는, 실시예에서 설명한 구성의 밸브 (30) 나 밸브 시트 (40) 에 한정되지 않고 여러 가지의 구성의 밸브나 밸브 시트를 사용할 수 있다. 예를 들어, 탄성체와 밸브가 맞닿는 맞닿음면을 갖는 밸브 시트를 사용하였지만, 탄성체가 맞닿는 맞닿음면과 밸브가 맞닿는 맞닿음면을 갖는 밸브 시트를 사용할 수 있다. 또한, 탄성체를 잃을 수도 있다. In addition, as a valve and a valve seat in this invention, it is not limited to the
또한, 상기 실시예에서는 액화 석유 가스 (LPG) 를 액체 상태로 분사하는 연료 분사 밸브에 관해서 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 기술은, 액화 천연 가스 (LNG) 등의 액화 가스 연료를 액체 상태로 분사하는 연료 분사 밸브, 나아가서는, 액화 가스 연료 이외의 여러 가지의 연료를 분사하는 연료 분사 밸브를 구성할 때에 적용 가능하다. Further, in the above embodiment, a fuel injection valve for injecting liquefied petroleum gas (LPG) in the liquid state has been described, but the technique described in the present specification is for injecting liquefied gas fuel such as liquefied natural gas (LNG) into the liquid state. It is applicable when constructing a fuel injection valve and further, a fuel injection valve for injecting various fuels other than liquefied gas fuel.
제 1∼제 6 발명의 연료 분사 밸브를 사용함으로써, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 유량을 안정화시킬 수 있다. By using the fuel injection valve of the 1st-6th invention, the flow volume of the fuel injected from a fuel injection valve can be stabilized.
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