KR20070103077A

KR20070103077A - 연료 분사 밸브

Info

Publication number: KR20070103077A
Application number: KR1020077021268A
Authority: KR
Inventors: 노리쯔구 가또오; 히또시 시바따; 데루또시 도모다; 도미히사 쯔찌야
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소; 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-10-22
Also published as: CN101142400A; JP2006258035A; US20060208108A1; EP1859161A1; WO2006098492A1

Abstract

색 체적부(30)의 내경A와, 색 체적부(30)의 중심축(c)으로부터의 거리B 사이의 관계는 1≤A/2B≤20의 조건을 충족시키도록 설정된다. 이러한 방식으로, 색 체적부(30)로부터 각 분사 구멍(31)으로 유입하는 연료는 분사 구멍(31)을 형성하는 밸브 본체(21)의 벽면으로부터 이격되지 않으면서 분사 구멍(31)으로부터 분사될 것이다. 따라서, 각 분사 구멍(31)의 벽면에 이물질의 부착을 억제하는 것이 가능하다. 또한, 이물질이 분사 구멍(31)의 벽면에 부착되더라도, 이물질은 분사 구멍(31)을 통해 유동하는 연료에 의해 제거될 수 있다.

인젝터, 밸브 본체, 밸브 시트, 밸브 부재, 연료 통로, 색 체적부

Description

연료 분사 밸브 {FUEL INJECTION VALVE}

본 발명은 예컨대 내연 기관에서 사용되는 연료 분사 밸브에 관한 것이다.

종래에 공지된 연료 분사 밸브에 있어서, 연료 통로는 축방향 왕복 밸브 부재에 의해 개폐되어 분사 구멍으로부터의 연료 분사를 개시 및 중지한다(예컨대, 일본 미심사 특허공보 제2000-314359호 참조). 일본 미심사 특허공보 제2000-314359호에 개시된 연료 분사 밸브에 있어서, 분사 구멍이 개구된 색 체적부(sac volume)가 연료 유동 방향에 있어서 밸브 시트의 하류측에 제공된다. 이러한 방법으로, 밸브 부재가 밸브 시트로부터 떨어져 상승될 때, 연료 통로 내의 연료는 색 체적부를 통해 분사 구멍으로부터 분사된다.

그러나 일본 미심사 특허공보 제2000-314359호에 개시된 연료 분사 밸브의 경우에 있어서, 각 분사 구멍으로 유입되는 연료 유동은 분사 구멍을 형성하는 밸브 본체의 벽면으로부터 때때로 이격된다. 연료 유동이 밸브 본체의 벽면으로부터 이격되면, 밸브 본체의 벽면의 일부가 연료 유동에 접촉한다. 그러므로 이물체 또는 이물질이 밸브 본체의 벽면에 부착된 경우에 있어서도, 부착된 이물질은 연료 유동에 의해 제거, 즉 세척될 수 없다. 그 결과, 이물질이 각 분사 구멍의 내부에 퇴적하여, 분사 구멍을 통해 분사된 연료의 분무 특성이 시간에 따라 불리하게 변 화된다.

그러므로 본 발명의 목적은 분사 구멍을 통해 분사된 연료에 대해 시간에 따른 연료 분사 특성의 변화를 최소화하는 연료 분사 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 밸브 본체 및 밸브 부재를 구비하는 연료 분사 밸브가 제공된다. 밸브 본체는 밸브 시트, 색 체적부 및 적어도 하나의 분사 구멍을 구비한다. 밸브 시트는 연료 통로를 형성하는 밸브 본체의 내벽면에 형성된다. 색 체적부는 연료 유동 방향에 있어서 밸브 시트의 하류에 배치된다. 적어도 하나의 분사 구멍은 색 체적부에 개구된 상류 단부와 밸브 본체의 외벽면에 개구된 하류 단부를 갖는다. 밸브 부재가 밸브 시트로부터 떨어져 상승되고 밸브 시트에 대해 안착될 때, 밸브 부재는 연료 통로를 각각 개폐한다. 색 체적부 및 각 분사 구멍은, A가 색 체적부의 내경이고 B가 분사 구멍의 상류 단부에서 색 체적부의 중심축으로부터 분사 구멍까지의 거리일 경우, 1≤A/2B≤20의 조건을 충족시킨다.

상기 분사 밸브에 있어서, 각 분사 구멍은 슬릿 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 밸브 본체의 적어도 하나의 분사 구멍은 2 이상의 분사 구멍을 포함할 수 있다. 여기서, 2 이상의 분사 구멍은 색 체적부의 중심축 중심으로 균일하게 배치될 수 있다. 여기서, "균일하게"라는 용어는, 2 이상의 분사 구멍 각각이 중심축으로부터 동일한 거리만큼 이격된 대응 지점에 배치되고, 각 분사 구멍의 형상, 간격 등이 균일하다는 것을 의미한다.

본 발명은, 그 부가적인 목적, 특징 및 장점과 함께, 다음의 상세한 설명, 동봉된 청구범위 및 첨부된 도면으로부터 잘 이해될 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인젝터의 분사 구멍 주위의 영역을 도시하는 단면도이다.

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인젝터를 도시하는 단면도이다.

도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인젝터에 있어서, 색 체적부에 개구된 분사 구멍을 도시하는 도1의 화살표 III 방향으로 도시된 도면이다.

도4는 A/2B 및 분무 각도의 변화량 사이의 관계를 도시하는 개략도이다.

도5는 분무 각도를 설명하기 위한 개략도이다.

도6은 A/2B<1인 경우, 분사 구멍으로부터 분사된 연료의 유동을 도시하는 개략도이다.

도7은 20<A/2B인 경우, 분사 구멍으로부터 분사된 연료(v2)의 유동을 도시하는 개략도이다.

도8은 1≤A/2B≤20인 경우, 분사 구멍으로부터 분사된 연료(V)의 유동을 도시하는 개략도이다.

도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인젝터에 있어서, 색 체적부에 개구된 분사 구멍을 도시하는, 도3과 유사한 도면이다.

본 발명의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.

(제1 실시예)

도1 내지 도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 분사 밸브(이하, "인젝터"로 지칭됨)를 도시한다. 제1 실시예의 인젝터(10)는, 예컨대 직접 분사식 가솔린 엔진에 적용된다. 그러나 인젝터(10)의 적용은 직접 분사식 가솔린 엔진에만 한정되지 않는다는 것을 알아야 하며, 인젝터(10)는 포트 분사식 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진에 적용할 수 있다. 직접 분사식 가솔린 엔진에 인젝터(10)를 적용하는 경우에 있어서, 인젝터(10)는 엔진의 실린더 헤드에 설치된다. 인젝터(10)로부터 분사되는 연료의 압력 P는 0<P≤30MPa의 범위에 있도록 설정된다. 본 실시예와 같이 직접 분사식 가솔린 엔진에 인젝터(10)를 적용하는 경우에 있어서, 인젝터(10)로부터 분사되는 연료의 압력은 약 10MPa이다.

도2를 참조하여, 인젝터(10)의 하우징(11)은 튜브형 본체로 형성된다. 하우징(11)은 제1 자성부(12), 비자성부(13) 및 제2 자성부(14)를 포함한다. 비자성부(13)는 제1 자성부(12) 및 제2 자성부(14) 사이의 자기적 단락(magnetic short circuiting)을 방지한다. 제1 자성부(12), 비자성부(13) 및 제2 자성부(14)는, 예컨대 레이저 용접에 의해 서로 일체로 접합된다. 하우징(11)의 상기 제조 프로세스 대신에, 하우징(11)은 자성 재료 또는 비자성 재료로 단일 튜브형 본체로 일체식으로 주조될 수 있다. 자성 재료로 튜브형 본체를 주조한 경우에 있어서, 주조된 튜브형 본체는 비자성부(13)에 대응하는 튜브형 본체의 일부분이 비자성화하기 위해 가열 단계로 처리될 수 있다. 이와 달리, 비자성 재료로 튜브형 본체를 주조하는 경우에 있어서는, 제1 및 제2 자성부(12, 14)에 대응하는 주조된 튜브형 본체 의 부분이 자성화될 수 있다.

입구 부재(15)는 하우징(11)의 상류 단부에 배치된다. 입구 부재(15)는 하우징의 내주벽에 가압 끼워맞춤된다. 입구 부재(15)는 연료 입구(16)를 형성한다. 연료는 펌프(도시되지 않음)에 의해 연료 탱크(도시되지 않음)로부터 연료 입구(16)로 공급된다. 연료 입구(16)로 공급되는 연료는 필터 부재(17)를 통해 하우징(11)의 내측으로 유입한다. 필터 부재(17)는 연료에 함유된 이물체 또는 이물질을 제거한다.

홀더(20)는 하우징(11)의 하류 단부에 제공된다. 홀더(20)는 튜브형 본체로 형성되어, 그 내측에 밸브 본체(21)를 수납한다. 밸브 본체(21)는 튜브형 본체로 형성되고, 예컨대 가압 끼워맞춤 또는 용접에 의해 홀더(20)의 내벽에 고정된다. 도1에 도시된 바와 같이, 밸브 본체(21)는, 밸브 본체(21)의 하류 단부를 향하여 감소하는 내경을 갖도록 밸브 본체(21)의 하류 단부를 향해 테이퍼진 원추형 내벽면(22)을 갖지며, 밸브 시트(23)가 내벽면(22)에 제공된다. 밸브 본체(21)는 색 체적부[30, 또한 색 챔버(sac chamber)로 지칭됨]를 갖는다. 색 체적부(30)는 하우징(11)에 대향하는 내벽면(22)의 하류측에 접속된다. 분사 구멍(31) 각각의 상류 단부(31a)는 색 체적부(31)에 개구된다. 구체적으로, 각 분사 구멍(31)의 상류 단부(31a)는 색 체적부(30)를 형성하는 밸브 본체(21)의 내벽면(24)[즉, 색 체적부(30)의 내벽면]에 개구되고, 분사 구멍(31)의 하류 단부(31b)는 밸브 본체(21)의 외벽면(25)에 개구된다.

도2에 도시된 바와 같이, 밸브 부재의 역할을 하는 니들(26)은 하우징(11), 홀더(20) 및 밸브 본체(21) 내에서 축방향으로 왕복 가능하게 수용된다. 니들(26)은 밸브 본체(21)와 전체적으로 동축상에 있다. 니들(26)은 연료 입구(16)에 대향하는 니들(26)의 하류 단부에 밀봉부(27)를 갖는다. 밀봉부(27)는 밸브 본체(21)의 밸브 시트(23)에 안착 가능하다. 도1에 도시된 바와 같이, 연료를 안내하는 연료 통로(28)는 밸브 본체(21)의 내벽면(22)과, 밀봉부(27)가 형성되는 니들(26)의 외주벽면 사이에 형성된다.

도2에 도시된 바와 같이, 인젝터(10)는 니들(26)을 구동하기 위한 구동 장치(40)를 더 포함한다. 구동 장치(40)는 니들(26)을 전자기적으로 구동하는 전자기식 구동 장치이다. 구동 장치(40)는 스풀(41), 코일(42), 고정 코어(43), 가동 코어(44) 및 플레이트 하우징(45)을 포함한다. 스풀(41)은 하우징(11)의 반경 방향 외측으로 배치된다. 스풀(41)은 수지로 제조되고 튜브형 본체로 형성된다. 또한, 코일(42)은 스풀(41) 주위에 권취된다. 코일(42)은 커넥터(46)의 단자(47)에 전기 접속된다. 고정 코어(43)는, 하우징(11)이 고정 코어(43) 및 코일(42) 사이에 배치된 방식으로, 코일(42)의 반경 방향 내측에 배치된다. 고정 코어(43)는 철과 같은 자성 재료로 제조되고, 튜브형 본체로 형성된다. 또한, 고정 코어(43)는, 예컨대 가압 끼워맞춤에 의해 하우징(11)의 내주벽에 고정된다. 플레이트 하우징(45)은 자성 재료로 제조되고, 코일(42)의 외주부를 덮는다. 플레이트 하우징(45)은 하우징(11)의 제2 자성부(14)와 홀더(20) 사이에서 자기적으로 접속한다. 스풀(41)과 코일의 외주부는 커넥터(46)를 일체로 형성하는 수지 몰드(48)로 덮여진다.

가동 코어(44)는 하우징(11) 내에 축방향으로 왕복 가능하게 수용된다. 가동 코어(44)는 철과 같은 자성 재료로 제조되고, 튜브형 본체로 형성된다. 고정 코어(43)에 대향하는 가동 코일(44)의 하류 단부는 니들(26)에 일체로 접속된다. 밀봉부(27)에 대향하는 니들(26)의 상부 단부는 가동 코어(44)에 고정된다. 이러한 방식으로, 가동 코어(44)와 니들(26)이 일체로 축방향으로 왕복된다.

고정 코어(43)가 배치된 측에 위치되는 가동 코어(44)의 상류 단부는 탄성 부재의 역할을 하는 스프링(18)과 접촉한다. 스프링(18)의 하류 단부는 가동 코어(44)와 접촉하고, 스프링(18)의 상류 단부는 조정 파이프(19)와 접촉한다. 탄성 부재는 스프링(19)으로만 제한되지 않으며, 판 스프링 또는 공기나 액체 댐퍼가 될 수 있다. 조정 파이프(19)는 고정 코어(43) 내에 가압 끼워맞춤된다. 스프링(18)의 하중은 고정 코어(43) 내로 조정 파이프(19)의 삽입량을 조정함으로써 조정된다. 스프링(18)은 축방향으로 팽창하는 탄성력을 갖는다. 그러므로 일체로 형성된 니들(26) 및 가동 코어(44)는 밸브 시트(23)에 밀봉부(27)를 안착시키기 위해 안착 방향으로 스프링(18)에 의해 가압된다.

코일(42)이 통전되지 않은 경우, 밀봉부(27)는 스프링(18)의 가압력에 의해 밸브 시트(23)에 안착된다. 또한, 코일(42)이 통전되지 않은 경우, 소정의 간격이 고정 코어(43) 및 가동 코어(44) 사이에 존재한다. 코일(42)이 통전되는 경우, 가동 코어(44)는 고정 코어(43)를 향해 자기적으로 흡인되어, 고정 코어(43) 및 가동 코어(44)의 대향 표면들이 서로 접촉한다. 이러한 방식으로, 고정 코어(43)를 향한 가동 코어(44) 및 니들(26)의 이동이 제한된다.

다음으로, 밸브 본체(21)가 상세히 설명될 것이다.

도1에 도시된 바와 같이, 밸브 본체(21)는 내벽면(22)에 밸브 시트(23)를 갖는다. 니들(26)의 밀봉부(27)는 밸브 시트(3)에 안착 가능하다. 색 체적부(30)는 연료 유동 방향의 하류측, 즉 하우징(11)에 대향하는 내벽면(22)의 하류 단부에 접속된다. 색 체적부(30)는 밸브 본체(21)의 내벽면(24)에 의해 형성된다. 색 체적부(30)는 원통형으로 형성되고, 내벽면(22)에 대향하는 색 체적부(30)의 하류 단부에 대략 반구면을 갖는다.

각 분사 구멍(31)의 연료 입구[즉, 상류 단부(31a)]는 색 체적부(30)를 형성하는 밸브 본체(21)의 내벽면(24)에 개구된다. 색 체적부(30)에 대향하는 분사 구멍(31)의 대향 단부는 밸브 본체(21)의 외벽면(25)에 개구된다. 이러한 방식으로, 분사 구멍(31)은 밸브 본체(21)를 관통하여, 색 체적부(30) 및 외벽면(25) 사이를 연통시킨다. 분사 구멍(31)은 밸브 본체(21)의 중심축, 즉 색 체적부(30)의 중심축(c)에 대해 소정의 각도를 형성한다. 도3에 도시된 바와 같이, 분사 구멍(31)은 색 체적부(30)의 중심축 주위에 배치된다. 본 실시예에서, 밸브 본체(21)에 제공된 분사 구멍(31)의 개수는 2개이다. 분사 구멍(31)은 중심축(c)을 중심으로 균일하게 배치된다. 본 실시예의 경우에 있어서, 중심축(c)으로부터 각각의 분사 구멍(31)까지의 거리는 전체적으로 일정하다. 더욱이, 2개의 분사 구멍(31)은 전체적으로 동일한 형상을 갖도록 형성된다. 또한, 2개의 분사 구멍(31)은, 중심축(c)에 대해 수직 방향으로 중심축(c)에 교차하는 가상 직선(i)을 중심으로 대칭적으로 배치된다. 여기서, 가상 직선(i)은 대칭축의 역할을 한다. 각 분사 구멍(31)은 슬릿 형상으로 또는 슬릿과 같이 형성된다. 상세하게는, 분사 구멍(31)의 축에 수직인 평면 내의 각 분사 구멍(31)의 단면은 전체적으로 편평하거나 대략 직사각형 또는 약간 아치형을 갖도록 연장된다. 상기 구성에 의해, 각 분사 구멍(31)으로부터 분사된 연료는 액막과 같은 연료 분무 형상을 형성한다.

색 체적부(30) 및 분사 구멍(31) 사이의 관계는 다음과 같다.

제1을 참조하면, 색 체적부(30)의 내경은 "A"라 하고, 색 체적부(30)의 중심축(c)으로부터 각 분사 구멍(31)까지의 거리를 "B"라 한다. 이러한 경우에, 내경A 및 거리B는 1≤A/2B≤20의 관계를 충족시킨다. 색 체적부(30)의 중심축(c)으로부터 분사 구멍(31)까지의 거리B는, 중심축(c)으로부터 분사 구멍(31)의 내벽면까지, 즉 분사 구멍(31)의 중심축(c)측 단부(또는 반경 방향으로 최내측 지점)까지의 거리를 지칭한다. 색 체적부(30)의 내경은, 예컨대 0.5mm 내지 2.0mm 범위 내에 전체적으로 있도록 설정된다.

이제, 내경A 및 거리B 사이의 관계를 1≤A/2B≤20으로 설정하는 이유가 설명될 것이다. 도4에 도시된 바와 같이, A/2B의 값이 변화되는 동안, 인젝터(10)로부터 분사된 연료 분무 특성의 변화가 측정되었다. 도4에서, 연료 분무의 각도(이하에서는 분무 각도라 함)의 변화는, 연료 분무 특성(연료 분사의 특성, 즉 연료 분사 특성)의 변화로서 측정된다. 분무 각도는, 도5에 도시된 바와 같이, 인젝터(10)의 분사 구멍(31)으로부터 분사되는 분무(f)의 중심(fc, 또는 중심축)과 인젝터(10)의 중심축, 즉 색 체적부(30)의 중심축(c) 사이에 형성된 각도(α)이다. 도4의 예시의 경우에 있어서, 색 체적부(30)의 내경은 0.9mm가 되도록 설정된다. 분사 구멍(31)으로부터 반복되는 연료 분사로, 이물체 또는 이물질이 분사 구멍(31)에 부착되는 경우, 분무 각도(α)가 변화된다. 따라서, 도4의 경우, 상이한 A/2B 값을 갖는 인젝터(10)가 사용되고, 연료 분사가 소정 기간 동안 반복되는 그런 방식의 실험이 수행된다. 도4는 실험 개시 시의 분무 각도와 실험 종료 후의 분무 각도 사이의 차이를 도시한다. 도4에서, 분무 각도의 변화량이 0(zero)일 때, 분무 각도에 있어서 연료 분사 전후에 변화가 없다. 또한, 분무 각도의 변화량이 0보다 큰 경우, 분무 각도가 분사 실험 후에 증가되었다는 것을 의미한다. 이와 달리, 분무 각도의 변화량이 0보다 작을 경우, 분무 각도가 분사 실험 후에 감소되었다는 것을 의미한다. 도4에서, 분무 각도는 분사 특성의 예로서 지시된다. 하지만, 분사 특성은 분무 각도에만 제한되지 않고, 예컨대 연료의 분사량 또는 연료 분무의 폭과 같은 다른 임의의 지시값이 될 수 있다.

도4에 도시된 바와 같이, A/2B의 값이 1보다 작을 경우, 실험 종료 후의 연료 분무 각도는 실험 개시에 비해 증가된다. A/2B의 값이 1보다 작을 경우, 분사 구멍(31)을 통해 유동하는 연료 유동이 분사 구멍(31)을 형성하는 밸브 본체(21)의 내벽면으로부터 떨어져 이격된다는 것을 의미한다. 따라서, 도6에 도시된 바와 같이, 간격 또는 간극이 분사 구멍(31)을 형성하는 밸브 본체(21)의 벽면(33)과 분사 구멍(31)을 통과하는 연료(v1, 연료 유동) 사이에 형성된다. 간격은, 중심축(c)으로부터 멀리 떨어진 각 분사 구멍(31)의 횡방향 한쪽(반경 방향 외측)에 형성된다. 분사 구멍(31)으로부터 연료 분사가 반복되는 경우, 간격에 인접한 벽면(33)에 부착한 이물질은 연료(v1)의 유동에 의해 제거되지 않고 벽면(33) 상에 퇴적된다.

이물질이 벽면(33) 상에 퇴적되면, 간격 내에 존재하는 연료 증기와 같은 가스가 연료(v1)의 유동에 의해 분사 구멍(31) 밖으로 배출된다. 그러므로 분사 구멍(31)에 있어서, 압력은 중심축(c)으로부터 멀리 떨어진 연료(v1) 유동의 멀리 떨어진 횡방향 측으로 감소된다. 따라서, 분사 구멍(31)을 통과하는 연료의 유동 방향은, 중심축(c)으로부터 멀리 떨어지고 감소된 압력을 갖는 연료 유동의 멀리 떨어진 횡방향 측으로 편향된다. 그 결과, 도4에 도시된 바와 같이, A/2B의 값이 1보다 작은 경우, 반복된 연료 분사는 분무 각도의 증가를 초래한다.

반대로, 도4에 도시된 바와 같이, A/2B의 값이 20보다 커지게 되면, 실험 종료 후의 연료 분무 각도가 실험 개시 시에 비해 감소된다. A/2B의 값이 1보다 작은 상기의 경우에서와 같이, A/2B가 20보다 큰 경우, 분사 구멍(31)을 통과하는 연료는 분사 구멍(31)을 형성하는 밸브 본체(21)의 내벽으로부터 떨어져 이격된다. 따라서, 도7에 도시된 바와 같이, 간격 또는 간극이 분사 구멍(31)을 형성하는 밸브 본체(21)의 벽면(33)과 분사 구멍(33)을 통과하는 연료(v2, 연료 유동) 사이에 형성된다. 간격은 중심축(c)에 더 근접한 각 분사 구멍(31)의 횡방향 한쪽(반경 방향 내측)에 형성된다. 분사 구멍(31)에서의 연료 분사가 반복되면, 간격에 인접한 벽면(33)에 부착한 이물질은 연료(v2)의 유동에 의해 제거되지 않고, 벽면(33) 상에 퇴적된다.

이물질이 벽면(33) 상에 퇴적되면, 간격 내에 존재하는 가스가 분사 구멍(31) 내에서 연료(v2)의 유동에 의해 분사 구멍(31) 밖으로 배출된다. 그러므로 분사 구멍(31)에 있어서, 압력은 중심축(c)에 근접한 연료(v2) 유동의 근접한 횡방 향 측으로 감소된다. 따라서, 분사 구멍(31)을 통과하는 연료(v2)의 유동 방향은, 중심축(c)에 근접하고 감소된 압력을 갖는 연료(v2) 유동의 근접한 횡방향 측으로 편향된다. 그 결과, 도4에 도시된 바와 같이, A/2B의 값이 20보다 큰 경우, 반복된 연료 분사는 분무 각도의 감소를 초래한다.

도4에 도시된 바와 같이, A/2B의 값이 1≤A/2B≤20의 범위에 있는 경우, 실험 개시 시의 연료 분무 각도와 실험 종료 후의 분무 각도 사이의 변화가 비교적 작아진다. 1≤A/2B≤20의 범위에서, 도8에 도시된 바와 같이, 분사 구멍(31)을 통해 유동하는 연료(V)는 분사 구멍(31)을 형성하는 밸브 본체(21)의 벽면(33)으로부터 떨어져 이격되지 않는다. 그러므로 분사 구멍(31)을 형성하는 밸브 본체(21)의 벽면(33)과 분사 구멍(31)을 통과하는 연료(V, 연료 유동) 사이에 간격이 형성되지 않는다. 이러한 방식으로, 분사 구멍(31)으로부터의 연료 분사가 반복되는 경우에도, 분사 구멍(31)을 형성하는 벽면(33)에 이물질의 부착을 억제하는 것이 가능하다. 또한, 이물질이 벽면(33)에 부착된 경우에도, 이물질은 연료(V)의 유동에 의해 제거될 수 있다. 그 결과, 도4에 도시된 바와 같이, A/2B의 값이 1≤A/2B≤20의 범위 내로 유지되는 한, 연료 분사가 반복되어도 분무 각도의 변화는 상대적으로 작다.

다음으로, 상기 구성을 갖는 인젝터(10)의 작동이 설명될 것이다.

도2의 코일(42)이 통전되지 않은 경우, 자기 인력(magnetic attractive force)이 고정 코어(43) 및 가동 코어(44) 사이에 발생되지 않는다. 그러므로 가동 코어(44)는 스프링(18)의 가압력에 의해 고정 코어(43)에 대향하는 하류측으로 가압된다. 따라서, 코일(42)이 통전되지 않은 경우, 니들(26)의 밀봉부(27)는 밸브 시트(23)에 안착된다. 그 결과, 연료는 분사 구멍(31)으로부터 분사되지 않는다.

반대로, 코일(42)이 통전되면, 코일(42)에 의해 발생된 자기장은 플레이트 하우징(45), 홀더(20), 제1 자성부(12), 가동 코어(44), 고정 코어(43) 및 제2 자성부(14) 내의 자기 회로의 형성으로 자속 유동을 형성하도록 한다. 이러한 방식으로, 자기 인력이 고정 코어(43) 및 가동 코어(44) 사이에 발생된다. 고정 코어(43) 및 가동 코어(44) 사이에 발생된 자기 인력이 스프링(18)의 가압력보다 커지게 되면, 서로 일체인 가동 코어(44) 및 니들(26)이 고정 코어(43)를 향해 이동된다. 그러므로 니들(26)의 밀봉부(27)는 밸브 시트(23)로부터 떨어져서 상승된다.

연료 입구(16)로부터 공급되는 연료는 필터 부재(17), 입구 부재(15)의 내부, 조정 파이프(19)의 내부, 가동 코어(44)의 내부, 연료 구멍(49) 및 홀더(20)의 내부를 통하여 연료 통로(28)로 유입한다. 여기서, 연료 구멍(49)은 가동 코어(44)의 반경 반향 내부에서 반경 방향 외부로 가동 코어(44)를 관통한다. 연료 통로(28)에 유입하는 연료는 밸브 시트(23)로부터 떨어져서 상승된 니들(26)과 밸브 본체(21) 사이의 공간을 경유한 후 색 체적부(30)를 통해 분사 구멍(31)으로 공급된다. 그 결과, 연료는 분사 구멍(31)을 통해 분사된다.

코일(42)의 통전이 중지된 경우, 고정 코어(43) 및 가동 코어(44) 사이의 자기 인력이 더 이상 존재하지 않는다. 이러한 방식으로, 일체로 형성된 가동 코 어(44) 및 니들(26)은, 스프링(18)의 가압력에 의해 고정 코어(43)에 대향하는 하류측으로 이동된다. 그러므로 일체로 형성된 가동 코어(44) 및 니들(26)은 스프링(18)의 가압력에 의해 밸브 시트(23)에 안착된다. 그 결과, 연료 통로(28) 및 분사 구멍(31) 사이의 연료 유동이 차단된다. 그러므로 분사 구멍(31)으로부터의 연료 분사는 종료된다.

상술한 바와 같이, 제1 실시예에서, 색 체적부(30)의 내경A와, 색 체적부(30)의 중심축(c)으로부터 각 분사 구멍(31)까지의 거리B 사이의 관계는 1≤A/2B≤20의 조건을 충족시키도록 설정된다. 이러한 방식으로, 색 체적부(30)로부터 각 분사 구멍(31)으로 공급되는 연료가 분사 구멍(31)을 형성하는 밸브 본체(21)의 벽면(33)으로부터 이격되지 않아서, 연료는 분사 구멍(31)을 통해 효율적으로 분사된다. 그러므로 분사 구멍(31)을 형성하는 벽면(33)에 이물질의 부착을 억제하는 것이 가능하다. 또한, 이물질(31)이 벽면(33)에 부착된다 하여도, 이물질은 분사 구멍(31)을 통해 유동하는 연료에 의해 제거될 수 있다. 그 결과, 연료 분사가 반복되어도, 분사 구멍(31)으로부터 분사된 연료의 분사 특성은 벽면(33)에 부착되는 이물질에 의해 변화되는 일은 없다. 그러므로 연료 분사에 의해 초래된 시간에 따른 분사 특성의 변화가 감소될 수 있다.

제1 실시예에서, 2개의 분사 구멍(31)이 대칭축의 역할을 하는 가상 직선(i)을 중심으로 대칭적으로 배치된다. 이러한 방식으로, 연료는 색 체적부(30)로부터 2개의 분사 구멍(31)으로 균일하게 공급된다. 그러므로 연료는 분사 구멍(31)을 형성하는 벽면(33)으로부터 이격되지 않음으로써, 연료가 분사 구멍(31)을 통해 효 율적으로 분사될 수 있다. 그 결과, 분사 구멍(31)을 형성하는 벽면(33) 상에 이물질의 부착 및 퇴적을 감소시키는 것이 가능하다. 그러므로 연료 분사에 의해 초래된 시간에 따른 분사 특성의 변화는 감소될 수 있다.

(제2 실시예)

도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인젝터의 분사 구멍의 위치를 도시한다. 제1 실시예와 유사한 구성 요소는 동일한 도면 부호로 나타내고 더 설명되지는 않는다.

제2 실시예에서, 도9에 도시된 바와 같이, 밸브 본체(21)는 3개의 분사 구멍(51)을 포함한다. 3개의 분사 구멍(51)은 대략 정삼각형꼴의 3변에 각각 배치된다. 이러한 방식으로, 3개의 분사 구멍(51)은 색 체적부(30)의 중심축을 중심으로 균일하게 배치된다. 3개의 분사 구멍(51)이 중심축(c)을 중심으로 균일하게 배치될 때, 중심축(c)으로부터 각 분사 구멍(51)까지의 거리는 동일, 즉 일정하게 된다. 더욱이, 3개의 분사 구멍(51)은 전체적으로 동일한 형상을 갖도록 형성된다. 또한, 3개의 분사 구멍(51)은 대칭축의 역할을 하고 중심축(c)에 수직인 방향으로 중심축(c)과 교차하는 가상 직선(i)을 중심으로 대칭적으로 배치된다.

제2 실시예에서, 3개의 분사 구멍(51)을 배치하는 경우에서도, 각 분사 구멍(51)은 중심축(c)을 중심으로 균일하게 배치된다. 이러한 방식으로, 연료는 색 체적부(30)로부터 3개의 분사 구멍(51)으로 균일하게 공급된다. 그러므로 연료는 분사 구멍(51)을 형성하는 벽면(33)으로부터 이격되지 않고, 따라서 연료는 각 분사 구멍(51)을 통해 효율적으로 분사된다. 그 결과, 분사 구멍(51)을 형성하는 벽 면(33) 상에 이물질의 부착 및 퇴적을 감소시키는 것이 가능하다. 그러므로 연료 분사에 의해 초래된 분사 특성의 변화는 감소될 수 있다.

상기 실시예에서, 2개의 분사 구멍(31) 또는 3개의 분사 구멍(51)이 밸브 본체(21)에 제공될 수 있다. 하지만, 분사 구멍의 개수는 2개 또는 3개만으로 제한되지 않으며 4개 이상이 될 수 있다. 또한, 상기 실시예에서, 각 분사 구멍(31 또는 51)은 슬릿 형상으로 형성될 수 있다. 하지만, 각 분사 구멍(31, 51)의 형상은 원통형 또는 절두 원추형이 될 수 있다.

추가적인 장점 및 변경이 이 기술분야의 숙련자에게 용이하게 생각될 수 있다. 그러므로 더욱 넓은 범위에 있어서 본 발명은 도시되고 설명된 구체적인 상세 사항, 대표적인 장치 및 실례들에 제한되지 않는다.

Claims

연료 통로(28)를 형성하는 밸브 본체(21)의 내벽면(22)에 형성된 밸브 시트(23)와; 연료 유동 방향에 있어서 밸브 시트(23)의 하류측에 배치된 색 체적부(30)와; 색 체적부(30)에 개구된 상류 단부(31a)와, 밸브 본체(21)의 외벽면(25)에 개구된 하류 단부(31b)를 갖는 하나 이상의 분사 구멍(31)을 구비하는 밸브 본체(21)와,

밸브 부재(26)가 밸브 시트(23)로부터 떨어져 상승되고 밸브 시트(23)에 안착될 때, 각각 연료 통로(28)를 개폐하는 밸브 부재(26)를 포함하는 연료 분사 밸브이며,

A가 색 체적부(30)의 내경이고, B가 분사 구멍(31)의 상류 단부에서 색 체적부(30)의 중심축(c)으로부터 분사 구멍(31)까지의 거리인 경우, 색 체적부(30) 및 각 분사 구멍(31)은 1≤A/2B≤20의 조건을 충족시키는 연료 분사 밸브.
제1항에 있어서, 각 분사 구멍(31)은 슬릿 형상으로 형성되는 연료 분사 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 밸브 본체(21)의 분사 구멍(31)은 2개 이상의 분사 구멍을 포함하는 연료 분사 밸브.
제3항에 있어서, 2개 이상의 분사 구멍(31)은 색 체적부(30)의 중심축(c)을 중심으로 균일하게 배치되는 연료 분사 밸브.