KR20070102377A

KR20070102377A - 내연기관용 연료 분사기

Info

Publication number: KR20070102377A
Application number: KR1020060136018A
Authority: KR
Inventors: 마리오 리꼬; 아드리아노 고르고글리오네; 미셸 오노프리오 드; 도미니코 르포레
Original assignee: 씨.알.에프. 쏘시에타 컨서틸 퍼 아지오니
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2007-10-18
Also published as: ATE414223T1; CN101054942B; EP1845253B1; US7527210B2; CN101054942A; EP1845253A1; US20070240682A1; JP2007285294A; DE602006003631D1; JP4686441B2

Abstract

연료 분사기(1)는, 압력 상태에 있는 연료용 분무기(7)를 가진, 노즐(10)이 고정된 중공 케이싱(2)과; 니들의 제1단부에 의해 분무기(7)를 개방 및 폐쇄하게 축선방향으로 이동성이 있는 니들(9) 및; 상기 니들(9)과 대략 동축으로 직접 결합된 컨트롤 로드(23);를 포함한다. 니들(9)은, 일반적으로 슬리브(40)를 통해 니들(9)에 작용하는 압축 스프링(39)의 도움을 받아 로드(23)에 작용하는 압력을 받는 연료에 의해 노즐(7)의 폐쇄 위치로 밀려진다. 상기 슬리브는 로드(23)의 부분(38)과 축선 결합하여 있다. 상기 슬리브(40)는 또한 니들(9)의 한쪽 단부(35)와 직접적으로 전방에서 결합하도록 설계된 일 표면(48)을 갖는다. 스프링(39)은 슬리브(46)의 타 표면(47)과 결합하여 니들(9)에 직접 스프링 동작을 전달한다.

연료 분사기, 분무기, 니들, 압축 스프링, 노즐, 슬리브, 중계수단, 구획부.

Description

내연기관용 연료 분사기{FUEL INJECTOR FOR AN INTERNAL-COMBUSTION ENGINE}

도1은 본 발명에 따르는 연료 분사기의 축선방향 단면도이다.

도2는 도1의 일 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.

도3과 도4는 도2의 일 부분을 변경 확대하여 나타낸 단면도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 분사기 2: 중공 케이싱 7: 분무기

9: 니들 10: 노즐 23: 로드(rod)

39: 압축 스프링 40: 중계 수단 45: 홀

본 발명은 내연기관용 연료 분사기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 압력 상태에 있는 연료용 노즐을 가진 분무기(nebulizer)가 고정된 케이싱과, 니들의 제1단부에 의해 노즐이 개방 및 폐쇄하는 축선방향으로 이동하는 니들 및, 압축 스프링의 도움을 받아 압력 하에 연료에 의해 조절되는, 상기 니들을 제어하는 로드(rod)를 포함하는 분사기에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 컨트롤 로드는 대체로 니들과 동축으로 있고, 일반적으로 니들은 계측(metering) 솔레노이드 밸브와 연계하여 컨트롤 챔버에서 압력을 받는 연료에 의해 노즐 폐쇄위치로 밀려지게 된다. 압축 스프링은 케이싱의 공동에 설정되어, 일반적으로 와셔 또는 다른 요소를 통해 니들에 작용하여 니들의 상승 및/또는 스프링의 선-부하(pre-loading)를 조정한다. 일반적으로, 니들과 로드 사이에는, 예를 들어 니들, 중계 요소 및 로드에 의해 형성된 총체적인 전체 축선방향 치수를 조정할 수 있게, 그룹으로 설치된 중계 요소가 설정된다. 그런데, 상기 중계 요소는 일반적으로 니들 상에서 임의적인 로드의 횡방향 동작을 야기하는 결함이 있다. 상기 횡방향 동작은 분사기를 고르지 않게 마모되게 하여, 분사기를 빠르게 악화시킨다. 이러한 결함을 제약하기 위해서는 일반적으로 중계 요소를 매우 정밀하게 제조하여야 하는데, 이러한 사실은 결과적으로 상당한 비용 상승과 복잡한 공정이게 한다.

종래 분사기에서는, 니들이 로드가 그 위에서 동작하는 원추 오목부를 가진 제2단부를 구비하였다. 상기 로드에 의한 니들의 제2단부의 상호동작에 따른 완전한 축선방향 힘의 합력을 보장하기 위해서 니들의 원추 오목부가 중계 볼(intermediate ball)을 통해 결합되었다. 이러한 분사기의 변경은 니들의 원추 오목부가 로드의 한쪽 단부와 직접 결합되게 한다. 상기 로드의 한쪽 단부는 상호동작에 따른 양호한 축선방향 힘의 합력을 보장하는 형태로 이루어진다. 그런데, 이러한 종래 분사기도 또한 2개 결합 단부와 스프링용 심(shim)의 구조로 인해서 높은 제조비로 생산되는 것이다.

본 발명의 목적은 매우 안정적이면서 저렴한 비용을 사용하는, 종래 기술에 따르는 연료 분사기의 결함이 없어진 연료 분사기를 제공하는 것이다.

본 발명에 의거, 상기 목적은 첨부 청구범위 1항에 정의된 바와 같은 내연기관용 연료 분사기로 달성된다.

특히, 상기 스프링은, 로드의 단부에 인접한 부분과 축선방향으로 결합한 관통 중계 수단(perforated intermediate means)을 통해 니들 상에 작용하고 그리고 니들 직경보다 작거나 동일한 외경을 가진 니들과의 결합영역 또는 결합면을 가진 부시(bushing)에 의해 형성된다.

본 발명을 상세하게 설명하기 위한 양호한 실시예를 첨부 도면을 참고로 예를 드는 방식으로 이하에 설명한다.

도1을 참고로 하여 설명한다. 도면번호 '1'은, 특히 디젤엔진(설명 않음)용, 내연기관용 연료 분사기 전체를 가리킨다. 상기 분사기(1)는 외부 중공 케이싱(2)을 포함한다. 상기 케이싱은 축선(3)을 따라서 연장 형성되고, 고압에서 연료가 공급되게 설계된 측부 유입구(5)를 갖는다. 분사기(1)는 엔진의 대응 실린더에 상기 연료를 분사하는 터미널 분무기(7)를 더 구비한다. 통상적으로, 분무기(7)는 셔터 니들(9)의 원추형 단부(8)에 의해 폐쇄상태가 지켜진다.

특정적으로, 분무기(7)는, 이후 노즐(10)로서 언급되는 몸체에 갖추어져 있다. 상기 노즐(10)은 케이싱(2)에 대해 동축으로 있고 그리고 케이싱(2)의 일 부분(11)에 알려진 방식으로 고정된다. 케이싱(2)의 다른 부분(12)은, 노즐(10)에 대해 반대편 측에 설정되고 그리고 공지된 타입의 상세히 설명되지 않은 전자기적 제어식 계측 밸브(13)를 수용한다. 밸브(13)는, 밸브(13) 자체에 의해 방출된 연료와 분사기(1)의 내부 성분을 통해 누설되는 일부 연료를, 사용 연료탱크(도시 않음)쪽으로 보내는 배출구(14)를 갖는다.

노즐(10)은 축선(3)을 공유하는 니들(9)의 일 부분(18)에 유체-기밀한 방식으로 축선방향으로 안내되는, 원통형 홀(17)을 함유한 원통형 축선 구획부(16)를 갖는다. 상기 구획부(16)는 니들(9)의 제2부분(19)과 결합한다. 상기 니들의 제2부분은 단부(8)까지 이어지며, 상기 부분(18)의 직경보다 약간 작은 직경으로 이루어진다. 파이프(21) 및 환형상 분사 챔버(22)를 통해 채널(20)은 축선 구획부(16)의 벽과 상기 부분(19)과의 사이에 형성된다. 상기 채널은 일 측에서 분무기(7)쪽으로 나누어지고 그리고 타 측에서는 유입구(5)와 소통상태로 있다.

분사기(1)는 축선방향 컨트롤 로드(23)를 더 포함한다. 상기 컨트롤 로드(23)는 밸브(13)의 제어를 받으며, 축선(3)을 공유하는 케이싱(2)의 상기 부분(11)의 구획부(24)에서 활주하게 설계된다. 특히, 밸브(13)는 분사기(1)의 케이싱(2)에 고정된 밸브 몸체(25)를 포함한다. 밸브 몸체에는 로드(23)의 일 부분(27)이 유체-기밀한 방식으로 안에서 안내되는 축선방향 홀(26)이 설치된다. 상기 부분(27)은 컨트롤 챔버(29)를 형성하는 표면(28)의 정상부까지 이어진다. 상기 챔버(29)는, 눈금이 있는(calibrated) 유입구 홀(30)을 경유하는 연료용 유입구(5)와, 눈금이 있는 방출 홀(31)을 경유하는 배출구(14)와 소통 상태로 있다. 눈금이 있는 방출 홀(31)을 경유하는 소통은 통상적으로 전자석(33)에 의한 공지된 방식으로 제어되는 셔터(32)에 의해 닫힘 상태가 유지된다.

로드(23)에는 상기 표면(28)과 반대편 측에 일 단부(34)가 설치된다. 상기 단부(34)는 원추형 단부(8)와 마주하는 니들(9)의 제2단부(35)에 작용하게 설계된다. 따라서, 상기 로드(23)는, 니들(9) 상에 분사 챔버(22) 내에 있는 연료 압력과, 컨트롤 챔버(29) 내에 있는 연료 압력의 대향 축선방향 추력(opposite axial thrusts)을 받게 된다. 정상적으로, 밸브(13) 폐쇄 상태에서는 로드(23) 상에 연료 압력이 니들(9) 상의 압력보다 우세하여 분무기(7)의 폐쇄 상태가 유지된다.

또한, 케이싱(2)의 상기 부분(11)의 구획부(24)는 대구경의 바닥부(36)를 포함한다. 상기 바닥부에는 환형상 견부(37)가 있다. 로드(23)에는 상기 단부(23)에 인접하여 부분(38)이 형성되고, 상기 부분(38)에는 상세하게 후술되는 바와 같이 니들(9)을 폐쇄 위치로 이동하게 설계되고 구획부(24)의 상기 바닥부(36)에 수용되는 압축 스프링(39)이 둘레에 설정된다.

본 발명에 의거, 스프링(39)은, 로드(23)의 상기 부분(38)과 축선방향으로 결합하여 있는, 전체적으로 '40'으로 지시된 관통 중계 수단을 통해 니들(9) 상에 작용하고, 상기 로드의 단부(34)는 상기 부분(18)에 인접한 니들(9)의 제2단부(35)(도2에도 도시)와 직접, 전방에서 결합하게 설계된다. 특히, 니들(9)의 단부(35)와 로드(23)의 단부(34)는 서로 접촉하고 있는 2개 대응 전방면으로 나타난다. 양호하게, 로드(23)의 단부(34)가 아치형 또는 구형 캡 모양으로 이루어진 반면에, 니들(9)의 단부(35)는 평면으로 양호하게 이루어진다.

관통 중계 수단(40)은 구획부(16)의 상기 부분(36)에서 임의의 량의 동작을 할 수 있는 축선방향으로 활주 가능한 영역(43)을 포함한다. 더우기, 상기 중계 수단(40)은 니들(9)의 상기 부분(18)의 직경보다 작고 그리고 상기 영역(43)의 직경보다 작은 외부 직경을 가진 영역(44)을 포함한다. 이러한 방식에서는, 노즐(10)의 구획부(16)의 상기 부분(17)에서의 영역(43)의 가능한 범위내에서의 위치변경(displacement)이, 니들(9)의 단부(35)가 상기 부분(17) 내측에 있게 되는 경우에 이루어지며, 이러한 경우에 스프링(39)의 부하는 확실하게 상기 부하로부터 노즐(10)을 배제하고 니들(9)로만 전달되어질 것이다.

2개 영역(43, 44) 각각은 로드(23)의 상기 부분(38)의 직경에 대응하는 직경의 축선방향 홀(45)을 가지어서, 상기 수단(40)은 상기 홀(45)을 통해서 로드(23)의 상기 부분(38)에 의해 축선방향으로 안내된다. 상기 부분(38)은 니들(9)의 상기 부분(18)의 직경보다 작은 직경을 가지어서, 로드(23)의 단부(34)도 니들(9)의 단부(35)의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 도1과 도2의 변경에 의거, 2개 영역(43, 44)을 단일체로 만들고 그리고 단일 부시(40)로 형성한다. 2개 영역(43, 44)은 원통형이고, 그리고 서로 완전한 평행으로 마주하고 있는 2개의 외부 환형상, 평탄한, 표면(47, 48)을 갖는다. 2개 영역(43, 44)은, 그 외부에 있는 환형상 견부(49)가 상기 영역 사이에 형성된다. 압축 스프링(39)이 부시(40)의 평탄면(47) 상에 직접 작용할 수 있는 것인 반면에, 상기 평탄면(48)은 니들(9)의 단부 또는 표면(35)의 환형상 부분에 바로 대항하여 작용하도록 설계된다.

사용 시에, 전자석(33)이 계측 밸브(13)의 개방을 일으키면, 컨트롤 챔버(29) 내의 압력은 급하게 떨어져서 니들(9) 상에 작용하는 분사 챔버(22) 내의 압력이 로드(23) 상에 작용하는 낮아진 압력과 부시(40) 상에 작용하는 스프링(39)과의 합력보다 우세하다. 따라서, 니들(9)이 상방향으로 위치이동하여, 분무기(7)를 개방하여 구획부(16)의 견부(37)에 대항하여 스프링(39)을 압축한다. 다음, 전자석(33)이 더 이상 에너지를 갖고 있지 않고 그리고 셔터(32)가 알려진 방식으로 탄력 상반 수단(elastic contrast means)의 동작으로 닫혀지게 되면, 컨트롤 챔버(29) 내의 연료의 압력이 재저장되어, 한 편에서는, 로드(23)의 단부(34)가 분무기(7)를 향하는 방향으로 니들(9)을 밀고 그리고 다른 한 편에서는, 스프링(39)이 표면(48)에 의해 분무기(7)의 방향으로 니들(9)의 추력(thrust)에 기여하는 부시(40) 상에 작용한다.

도3의 변경에 따르는, 2개 영역(43a, 44a)도 단일 부시(40a)를 형성하지만, 영역(44a)은 원통형 대신에 절두원추형의 형태로 이루어진다. 영역(44a)의 표면(48)이 또한 니들(9)의 단부(35)에 대항하여 작용하지만(도2도 참고), 그 외부 직경과 원추형 영역(44a)의 개방 각도는, 니들(9)이 분무기(7)를 폐쇄하는 위치에 있을 때에 영역(44a)의 절두원추형 형태의 외부 표면이 노즐(10)의 원통형 홀(17)의 엣지와 닿지 않도록 하는 각도이다.

도4의 변경에 따르는 중계 수단(40b)은, 원통형의 외부 측표면을 양쪽이 가진 2개 분할 부시(43b, 44b)로 형성된 2개 영역을 포함한다. 이러한 경우에, 2개 부시(43b, 44b)와 접촉하는 2개 평탄면은 2개 외부 평탄면(47, 48)의 평행 관계를 보장하기에 충분히 정밀하게 기계가공 되어야 한다.

상기 기재로부터, 중계 수단(40, 40a, 40b)을 기재한 모든 변경에서, 상기 표면(47, 48)은 홀(45)에 대해 외부에 있어서, 눈으로 볼 수 있게 드러나 있다. 특히, 바닥 영역에서 어떠한 돌출부도 가지지 않아서, 보다 간단하고 보다 정밀한 기계가공을 이룰 수 있다. 더우기, 스프링(39)과 중계 수단(40, 40a, 40b) 사이에 어떠한 조정 수단도 가질 필요가 없고 견부(37)와 스프링(39) 사이에 안착 요소(resting element)를 가질 필요도 없다. 그리고, 상기 조정 또는 안착 요소는 분사기(1)의 동작을 변경하지 않는다.

당분야의 기술인은 상술된 분사기를 청구범위의 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 사실을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면 상기 니들(9)과 로드(23)의 단부(34, 35)의 접촉면을 상보적인 방식으로 모두 평면으로 하거나 곡선으로 할 수 있다. 차례로, 도2의 부시(40)에 예를 들어 기계가공 필요에 맞게 영역(44)의 외부 측표면과 견부(49)와의 사이에 만들어진 요홈(groove)을 설치할 수 있다. 더우기, 원통형 영역(43, 44) 사이에 원추형과는 다르게 변화된 링크 영역을 제공할 수 있다. 또한, 부시(40a)의 영역(44a)의 외부면을 다르게 형성할 수도 있으며, 상기 영역(43a, 44a)을 평탄면(47, 48) 사이에 단일 원추면으로 반구형으로 할 수도 있다. 또한, 부시(44b)의 외부면을 원추형으로 하거나, 일정 형태의 외형상을 갖게 할 수도 있다. 끝으로, 상기 부시(40)는 일정한 직경을 가질 수 있으며, 노즐(9)의 상기 부분(19)에 위치이동을 할 수 있게 하부 절결부(undercut)를 설치하거나 또는 다르게 상기 부분(19)이 그 단부(35)가 홀(17) 외부에 항시 있도록 길이를 가질 수 있다.

매우 안정적이면서 저렴한 비용을 사용하는, 종래 기술에 따르는 연료 분사기의 결함이 없어진 연료 분사기를 제공한다.

Claims

압력 상태에 있는 연료용 분무기(7)를 가진, 노즐(10)이 고정된 중공 케이싱(2)과; 니들의 제1단부(8)에 의해 상기 분무기(7)를 개방 및 폐쇄하게 축선방향으로 이동하는 니들(9) 및; 상기 니들(9)을 제어하는 컨트롤 로드(23);를 포함하며; 상기 로드(23)는 상기 니들(9)과 대략 동축으로 있고 그리고 상기 니들(9)의 제2단부(35)가 일 단부(34)와 결합하여 있고; 상기 니들(9)은 정상 작동에서 압축 스프링(39)의 동작으로 상기 로드(23)에 작용하는 압력을 받는 연료에 의해 상기 분무기(7)의 폐쇄 위치로 밀려지는, 연료 분사기에 있어서:

상기 스프링(39)은, 상기 로드(23)의 상기 단부(34)에 인접한 부분(38)과 축선방향으로 결합하는 관통 중계 수단(40, 40a, 40b)을 통해 상기 니들(9) 상에서 작용하고, 상기 중계 수단(40, 40a, 40b)은 상기 니들(9)의 상기 제2단부(35)와 직접적으로 전방에서 결합하게 설계된 일 영역(44, 44a, 44b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
제1항에 있어서,

상기 중계 수단(40, 40a, 40b)은, 평면으로, 평행하고 그리고 외부 또는 볼 수 있는 2개 표면(47, 48)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 영역(44, 44a, 44b)은, 상기 니들(9)의 제2단부(35)의 직경보다 작거나 같은 외부 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
제3항에 있어서,

상기 로드(23)의 상기 부분(38)은 상기 제2단부(35)의 직경보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
제4항에 있어서,

상기 중계 수단(40, 40a, 40b)은, 상기 제2단부(35)와 결합하는 영역(44, 44a, 44b)의 직경보다 큰 외부 직경을 갖는 다른 영역(43, 43a, 43b)을 포함하고; 상기 스프링(39)은 상기 중계 수단(40, 40a, 40b)이 상기 니들(9)의 제2단부(35)로 직접적으로 대응 동작을 전달하는 방식으로 상기 다른 영역(43, 44a, 44b)과 결합하는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
제5항에 있어서, 상기 스프링(39)은 상기 케이싱(2)의 축선방향 구획부(24)의 일 부분(36)에 설정되고, 상기 다른 영역(43, 43a, 43b)은 축선방향 구획부(24)의 상기 부분(36)을 따라서 이동하는 원통형 요소에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 분사기.
제6항에 있어서,

상기 2개 영역(43, 44)은 1개 부시(40)로 형성되고 그리고 2개 원통형 외부면을 갖고, 상기 부시(40)에는 로드(23)의 단부(34)에 인접한 상기 부분(38)에 의해서 안내되는 축선방향 홀(45)이 설치된 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
제6항에 있어서,

상기 2개 영역은 원통형 외부면을 가진 2개 동축 부시(43b, 44b)에 의해 이동되고, 상기 동축 부시(43b, 43b)에는 동일한 직경의 2개 축선방향 홀(45)이 설치되고, 상기 홀은 로드(23)의 상기 단부(34)에 인접한 상기 부분(38)에 의해 안내되는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
제6항에 있어서,

상기 2개 영역(43a, 44a)은 단일 부시(40a)에 의해 형성되고, 상기 영역(43a, 44a)의 1개는 원통형 외부면을 갖고, 상기 부시(40a)에는 축선방향 홀(45)이 설치되고, 상기 홀은 로드(23)의 상기 단부(34)에 인접한 상기 부분(38)에 의해 안내되는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
제9항에 있어서,

상기 2개 영역(43a, 44a)의 다른 1개는 절두원추형 또는 다른 형태를 가진 외부면을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
제5항에 있어서,

상기 2개 영역은 단일 원통형 측부 외부면에 통합된 단일 부시로 형성되고, 상기 외부면(47, 48) 사이에 설정된, 절두원추형 또는 다른 형태로 이루어지고, 상기 단일 부시에는 로드(23)의 상기 단부(34)에 인접한 상기 부분(38)에 의해 안내되는 축선방향 홀(45)이 설치된 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 케이싱(2)의 축선방향 구획부(24)에는 상기 스프링(39)과 상반된 환형상 면(37)이 설치되고, 적어도 1개 모듈 조정 요소(modular adjustment element)는 상기 스프링(39)의 선-부하를 검정(calibration)하도록 상기 니들(9)의 상기 단부(35)와 상기 상반된 면(37)과의 사이에 설정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 케이싱(2)의 축선방향 구획부(24)에는 상기 스프링(39)과 상반된 환형상 면(37)이 설치되고, 상기 중계 수단(40)은 상기 스프링(39)의 선-부하를 검정하도록 모듈 두께를 가진 적어도 1개 영역(43, 43a, 43b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.