KR20090006739A - 연료 분사 밸브 - Google Patents
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Abstract
연료 분사 밸브에 주 본체 및 밸브 부재가 제공된다. 주 본체는 연료 통로 및 연료 통로의 하류단부에 형성된 연료 분사 개구부를 구비한다. 밸브 부재는 연료 통로에 제공된다. 밸브 부재는 밸브 부재가 연료 분사 개구부를 닫는 제 1 위치와 밸브 부재가 연료 분사 개구부를 여는 제 2 위치 사이에서 이동하도록 구성된다. 연료 분사 밸브에는 연료 통로에 배치된 압축 스프링 및 스프링 핀이 더 제공된다. 압축 스프링은 밸브 부재를 제 1 위치 쪽으로 누른다. 스프링 핀은 압축 스프링을 연료 통로에 유지시키기 위해 연료 통로에 압입된다. 스프링 핀의 표면이 황에 대한 내성을 갖는다.
Description
본 발명은 연료 분사 밸브에 관한 것으로, 구체적으로는 연료를 내연기관에 분사하는 연료 분사 밸브에 관한 것이다.
미국특허 제 5,165,656A 호는 연료를 내연기관에 분사하는 연료 분사 밸브를 개시한다. 이 연료 분사 밸브에는 주 본체 및 밸브 부재가 제공된다. 주 본체는 연료 통로, 및 연료 통로의 하류단부에 형성된 연료 분사 개구부를 구비한다. 밸브 부재는 연료 통로에 배치되고, 밸브 부재가 연료 분사 개구부를 닫는 제 1 위치와 밸브 부재가 연료 분사 밸브를 여는 제 2 위치 사이에서 이동하도록 구성된다. 연료 분사 밸브에는 압축 스프링 및 엑츄에이터가 더 제공된다. 압축 스프링은 연료 통로에 배치되고 밸브 부재를 제 1 위치 쪽으로 편향시킨다. 엑츄에이터는 밸브 부재를 압축 스프링의 편향력에 대항하여 제 2 위치로 이동시킨다. 엑츄에이터는 전자기 코일을 사용하여 구성된다.
스프링 핀 (상기 문헌에서는 조절 부싱이라고 말함) 이 주 본체의 연료 통로에 배치된다. 스프링 핀은 압축 스프링을 연료 통로에 유지시키기 위해 연료 통로에 눌려진다. 상기 문헌은 부식방지 스프링강, 청동, 황동, 구리아연합금 및 베릴륨동이 스프링 핀을 구성하는 재료로서 유용하다고 기재하고 있다.
스프링 핀은 연료 통로를 통해 지나가는 연료에 노출되기 때문에, 스프링 핀은 연료에 대한 내식성을 갖는 것이 필요하다. 그러므로, 연료에 대한 내식성의 뛰어난 특징을 갖는 재료가 스프링 핀을 구성하는 재료로 사용된다. 그러나, 종래의 연료 분사 밸브에 있어서, 스프링 핀의 부식은 비정상적인 속도로 진행되고, 연료 분사 밸브의 기능은 일찍 저하되는 것으로 확인된다. 상기 문제의 원인을 찾아야 하며, 상기 문제에 대한 대책을 갖는 연료 분사 밸브가 필요하다.
본 발명의 발명자는 상기 문제를 열심히 추적하여, 상기 문제의 원인이 연료의 품질에 있다는 것을 알아냈다. 예컨대, 연료 분사 밸브가 설치되어 있는 자동차에, 석유 (연료) 가 비특정 주유소에서 반복적으로 공급된다. 그러므로, 자동차에 공급되는 연료의 품질은 항상 일정하지는 않다. 때로는 자동차에 하위 품질의 연료가 공급되는 경우가 있을 수도 있다. 저급 품질의 연료는 흔히 많은 양의 황을 함유한다. 이러한 저급 품질의 연료가 자주 공급되는 경우에 있어서, 스프링 핀의 황화물 부식이 비정상적인 속도로 불가피하게 진행된다. 본 발명의 발명자에 의해, 스프링 핀의 비정상적인 부식은 연료에 함유된 황으로 인한 황화 부식에 의해 유발된다는 것이 발견되었다. 상기의 발견에 기초하여, 스프링 핀의 비정상적인 부식을 효과적으로 방지하는 가능성이, 스프링 핀의 표면에 황에 대한 내성을 제공함으로써 실현되었다.
본 연구에 의해 실현된 연료 분사 밸브에 주 본체 및 밸브 부재가 제공된다. 주 본체는 연료 통로, 및 연료 통로의 하류단부에 형성된 연료 분사 개구부를 구비한다. 밸브 부재는 연료 통로에 배치되고, 밸브 부재가 연료 분사 개구부를 닫는 제 1 위치와 밸브 부재가 연료 분사 개구부를 여는 제 2 위치 사이에서 이동하도록 구성된다.
연료 분사 밸브에는 압축 스프링 및 스프링 핀이 더 제공된다. 압축 스프링은 연료 통로에 배치되고, 밸브 부재를 제 1 위치 쪽으로 편향시킨다. 스프링 핀은 압축 스프링을 연료 통로에 유지시키기 위해 연료 통로에 압입된다. 스프링 핀은 황에 대한 내성을 갖는 재료, 바람직하게는 황에 대한 내성을 갖는 구리합금으로 만들어진다.
본 연구에 다른 연료 분사 밸브에 있어서, 스프링 핀은 황에 대한 내성을 갖는 재료로 만들어진다. 그러므로, 저급 품질의 연료와 같은 비교적 많은 양의 황을 함유하는 연료가 사용되는 경우에도, 스프링 핀의 부식은 효과적으로 억제된다. 따라서, 연료 분사 밸브의 기능은 더 오랫동안 유지된다.
스프링 핀은 니켈, 실리콘, 알루미늄, 및 크롬 중 적어도 1종을 적어도 5 중량% 로 함유하는 구리합금으로 만들어지는 것이 바람직하다.
이러한 유형의 구리합금은 황에 의한 부식에 매우 강하다. 그러므로, 이러한 유형의 구리합금으로 만들어진 스프링 핀은 스프링 핀의 부식을 현저하게 억제할 수 있다.
스프링 핀은 주로 구리, 니켈, 및 아연으로 구성되는 구리합금인 양은으로 만들어지는 것이 더 바람직하다.
스프링 핀이 연료 통로에 압입된 후에, 스프링 핀의 위치는 압축 스프링으로부터의 편향력에 대해 안정되게 유지될 필요가 있다. 그러므로, 스프링 핀은 충분한 강도를 갖고 연료 통로에 강하게 끼워지는 것이 필요하다. 양은은 충분한 강도뿐만 아니라 황에 대한 바람직한 내성도 갖는다. 그러므로, 양은으로 만들어진 스프링 핀은 스프링 핀의 부식을 억제할 수 있고, 연료 통로에 꽉 끼워질 수 있다.
본 연구에 의해 실현되는 다른 연료 분사 밸브에 있어서, 스프링 핀의 표면은 황에 대한 내성을 갖는 막으로 피복될 수도 있다. 이러한 연료 분사 밸브에 있어서, 황으로 인한 스프링 핀의 부식이 또한 억제될 수도 있고, 그 기능이 더 오랫동안 유지될 수도 있다.
황에 대한 내성을 갖는 상기 막은 바람직하게는 Ni-P 합금 도금층일 수도 있다. Ni-P 합금 도금층은 황에 대한 적합한 내식성을 갖는다. 스프링 핀의 표면에 Ni-P 합금 도금층을 형성함으로써, 스프링 핀의 부식을 현저하게 막을 수 있다.
스프링 핀의 외면은 바람직하게는 조면화될 수도 있다. 본 연구에 기초한 스프링 핀의 재료를 사용함에 있어서, 스프링 핀을 연료 통로 안으로 압입하는데 필요한 힘이 증가하는 경우가 있을 수도 있다. 이러한 경우에 있어서, 스프링 핀의 외면을 거칠게 만들면, 스프링 핀을 연료 통로에 끼우는데 필요한 힘을 감소시킬 수 있다.
상기 조면화 처리는 바람직하게는 숏 피닝 처리 (shot peening treatment) 일 수도 있다. 숏 피닝 처리를 이용함으로써, 스프링 핀의 외면의 적절한 조면화는 비교적 쉬운 공정으로 실행될 수 있다.
본 발명을 구현할 수 있는 실시예의 특징적인 점이 이하에 기재되어 있다.
(특징 1) 주 본체에는 본체, 본체에 고정되는 코어, 및 본체의 일단부에 고정되는 밸브 시트가 제공될 수도 있고, 연료 분사 개구부가 제공될 수도 있다. 주 본체에 배치될 수도 있는 밸브 부재가 코어와 밸브 시트 사이에 형성될 수도 있다. 밸브 부재는 연료 분사 개구부를 닫도록 밸브 부재의 일단부가 밸브 시트와 접촉하게 되는 제 1 위치와 밸브 부재의 일단부가 밸브 시트로부터 이격되고 타단부가 코어와 접촉하게 되는 제 2 위치 사이에서 이동하도록 구성될 수도 있다.
(특징 2) 연료 분사 개구부를 닫도록 밸브 시트와 접촉하게 되는 셔터 부분이 밸브 부재의 일단부에 제공될 수도 있다.
(특징 3) 엑츄에이터가 전자기 코일을 사용하여 구성될 수도 있다. 코어 및 밸브 부재는 자성재료를 사용하여 형성될 수도 있다. 전자기 코일에 전류가 제공되는 경우에, 코어 및 밸브 부재는 자화된다.
(특징 4) 스프링 핀은 중공 원통형 부재일 수도 있고, 종방향으로 이어지는 슬릿이 제공될 수도 있다.
실시예
도면을 참조하여 본 교시에 의해 실현되는 연료 분사 밸브의 비제한적인 예 를 설명할 것이다. 도 1 은 실시예의 연료 분사 밸브 (10) 의 종단면도를 도시한다. 도 1 에 도시되어 있는 바와 같이, 연료 분사 밸브 (10) 에는 주 본체 (12), 밸브 부재 (30), 압축 스프링 (24) 및 전자기 코일 (26) 이 제공된다.
주 본체 (12) 내부에, 연료가 지나가는 연료 통로 (20) 가 형성되어 있다. 도 1 의 화살표 A 는 연료의 유동 방향을 나타낸다. 주 본체 (12) 의 하류단부 (12d) 에, 연료 분사 개구부 (12) 가 형성되어 있다. 주 본체 (12) 의 상류단부의 더 상류에, 연료 탱크 (비도시) 로부터 연장된 연료관 (비도시) 이 연결되어 있다. 연료 통로 (20) 는 연료 분사 개구부 (42) 및 주 본체 (12) 의 상류단부 (12c) 를 연통시킨다.
본 명세서에 있어서, "상류" 라는 표현은 연료 유동 방향 A 에 대한 상류를 의미하고, "하류" 라는 표현은 연료 유동 방향 A 에 대한 하류를 의미한다. 즉, "상류측" 및 "하류측" 이라는 표현은 도 1 에 도시되어 있는 바와 같이 각각 "상측" 및 "하측" 에 대응한다.
주 본체 (12) 의 구성을 상세하게 설명할 것이다. 도 1 에 도시되어 있는 바와 같이, 주 본체 (12) 에는 본체 (14), 코어 (16), 스프링 핀 (22), 밸브 시트 홀더 (32) 및 밸브 시트 (34) 가 제공되어 있다.
본체 (14) 는 주 본체 (12) 의 외부 프레임을 구성하는 원통형 부재이다. 본체 (14) 는 수지로 만들어진다. 본체 (14) 의 외면에, 외부 제어 유닛 (비도시) 에 연결되는 커넥터 (48) 가 형성되어 있다. 커넥터 (48) 에는, 전자기 코일 (26) 에 전기적으로 연결되는 복수의 단자 핀 (50) 이 형성되어 있다.
코어 (16) 는 자성재료로 만들어지며 본체 (14) 의 관통 구멍 (14a) 에 고정되는 중공 원통형 부재이다. 코어 (16) 의 일부가 본체 (14) 의 관통 구멍 (14a) 으로부터 상류측으로 돌출한다. 즉, 코어 (16) 의 일부가 본체 (14) 의 최상부 가장자리로부터 상류 방향으로 솟아있다. 코어 (16) 의 하류단부 (16d) 는 하류측에서 본체 (14) 의 관통 구멍 (14a) 에 배치된다. 코어 (16) 의 내부에 형성된 관통 구멍 (16a) 이 연료 통로 (20) 의 일부를 구성한다. 코어 (16) 의 관통 구멍 (16a) 에, 연료로부터 이물질을 제거하기 위한 필터 (18) 가 제공된다. 코어 (16) 는 밸브 부재 (30) 에 대해 연료 분사 개구부 (42) 의 반대측에 형성되어 있다. 코어 (16) 는 밸브 부재 (30) 의 상류측에 형성되어 있고, 연료 분사 개구부 (42) 는 밸브 부재 (30) 의 하류측에 형성되어 있다고 말할 수 있다.
스프링 핀 (22) 은 중심에 관통 구멍 (22a) 이 형성되어 있는 중공 원통형 부재이다. 따라서, 스프링 핀 (22) 은 스프링 핀 (22) 의 외측에 있는 외면 및 관통 구멍 (22a) 의 내측에 있는 내면을 구비한다. 관통 구멍 (22a) 은 연료 통로 (20) 의 일부를 구성한다. 스프링 핀 (22) 은 코어 (16) 의 관통 구멍 (16a) 에 압입된다. 이러한 조건에서, 스프링 핀 (22) 의 외면은 관통 구멍 (16a) 의 표면 (즉, 코어 (16) 의 내면) 과 꽉 조이는 접촉을 한다. 스프링 핀 (22) 은 압축 스프링 (24) 의 상류측에 배치되고, 압축 스프링 (24) 의 상류단부 (24c) 와 접촉한다. 스프링 핀 (22) 은 압축 스프링 (24) 이 압축되는 양을 조정하게 된다. 압축 스프링 (24) 의 압축의 정도는 스프링 핀 (22) 이 삽입되는 위치를 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 또한, 스프링 핀 (22) 의 삽입 위치는 스프링 핀이 코어 (16) 의 하류단부 (16d) 쪽으로 밀리는 깊이로 설명될 수 있다. 스프링 핀 (22) 은 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다.
밸브 시트 홀더 (32) 는 중심에 관통 구멍 (32a) 이 형성되어 있는 원통형 부재이다. 밸브 시트 홀더 (32) 는 본체 (14) 의 관통 구멍 (14a) 에 고정된다. 밸브 시트 홀더 (32) 는 코어 (16) 의 하류측에 형성되어 있고, 밸브 시트 홀더 (32) 의 일부가 본체 (14) 의 관통 구멍 (14a) 으로부터 하류측 쪽으로 돌출한다. 밸브 시트 홀더 (32) 의 관통 구멍 (32a) 의 내부에, 밸브 부재 (30) 가 배치된다. 밸브 시트 홀더 (32) 의 관통 구멍 (32a) 의 내면과 밸브 부재 (30) 의 사이에 간극이 형성된다. 이들로 형성된 간극은 연료 통로 (20) 의 일부를 구성한다. 간극은 부분적으로 관통 구멍 (32a) 과 밸브 부재 (30) 사이의 경계에 둘러싸여서 형성될 수도 있다. 밸브 시트 홀더 (32) 의 상류단부에, 비자성재료로 만들어진 원통형 슬리브 (28) 가 제공되어 있다. 원통형 슬리브 (28) 의 중심에 관통 구멍 (28a) 이 형성되어 있다. 슬리브 (28) 의 관통 구멍 (28a) 에는, 코어 (16) 의 하류단부 (16d) 및 밸브 부재 (30) 의 상류단부 (30c) 가 삽입된다. 밸브 부재 (30) 는 슬리브 (28) 의 관통 구멍 (28a) 의 내측 면에 대해 미끄러질 수 있게 배치된다.
밸브 시트 (34) 는 원통형 부재이고, 밸브 시트 홀더 (32) 의 관통 구멍 (32a) 에 고정된다. 하류측에 놓이는 바닥면을 갖는 밸브 시트 (34) 에 캐비티 (34b) 가 형성되어 있다. 관통 구멍 (34a) 이 밸브 시트 (34) 의 바닥면에 형 성되어 있다. 밸브 부재 (30) 의 하류 부분은 밸브 시트 (34) 의 내부 캐비티 (34b) 의 내부에 배치된다. 밸브 시트 (34) 의 캐비티 (34b) 의 내측 및 바닥면과 밸브 부재 (30) 사이에 간극이 형성되어 있다. 이들로 형성된 간극은 연료 통로 (20) 의 일부를 구성한다. 하류측에서 밸브 시트 (34) 의 외면의 일부에, 오리피스 플레이트 (38) 가 제공된다. 관통 구멍 (34a) 이 밸브 시트 (34) 에 형성되어 있는 위치에 대응하는 지점에서 오리피스 플레이트 (38) 에 관통 구멍 (38a) 이 형성되어 있다. 밸브 시트 (34) 및 오리피스 플레이트 (38) 는 주 본체 (12) 의 하류단부 (12d) 에 형성된다. 밸브 시트 (34) 의 관통 구멍 (34a) 및 오리피스 플레이트 (38) 의 관통구멍 (38a) 은 연료 분사 개구부 (42) 를 구성한다.
다음으로, 밸브 부재 (30) 의 구성을 더 상세하게 설명할 것이다. 밸브 부재 (30) 는 자성재료로 만들어진 원통형 부재이다. 밸브 부재 (30) 는 중공식으로 형성되고, 바닥면이 하류측에 놓이며, 관통 구멍 (30a) 이 밸브 부재 (30) 에 형성되어 있다. 밸브 부재 (30) 는 밸브 시트 홀더 (32) 의 관통 구멍 (32a) 에 배치되며, 연료 유동 방향에 평행한 방향으로 미끄러지도록 미끄러질 수 있게 지지된다. 압축 스프링 (24) 의 하류단부 (24d) 는 밸브 부재 (30) 와 접촉한다.
밸브 부재 (30) 의 상류단부 (30c) 는 주 본체 (12) 의 일부로서 역할하는 코어 (16) 의 하류단부 (16d) 를 향한다. 밸브 부재 (30) 의 하류단부에, 연료 분사 개구부 (42) 를 닫기 위한 플러그 부분 (36) 이 제공된다. 밸브 부재 (30) 의 내부 관통 구멍 (30a) 은 코어 (16) 의 관통 구멍 (16a) 과 연통하고, 연료 통로 (20) 의 일부를 구성한다. 밸브 부재 (30) 의 하측 표면에, 복수의 관통 구멍 (30b) 이 형성되어 있다. 복수의 관통 구멍 (30b) 은 내부 관통 구멍 (30a) 과 플러그 부분 (36) 사이에서 연료 유동 방향에 직교하게 정렬되어 있다. 밸브 부재 (30) 의 내부 관통 구멍 (30a) 은 상기 관통 구멍 (30b) 을 통해 밸브 시트 (34) 의 내부 구멍 (34b) 과 소통한다.
밸브 부재 (30) 는 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이 밸브 부재가 연료 분사 개구부 (42) 를 닫는 제 1 위치와 도 3 에 도시되어 있는 바와 같이 밸브 부재 (30) 가 연료 분사 개구부 (42) 를 여는 제 2 위치 사이에서 이동하도록 구성된다. 제 1 위치는 밸브 부재 (30) 가 하류측 쪽으로 이동할 수 있는 연료 분사 개구부 (42) 측에 접근할 수 있는 한계이며, 제 2 위치는 밸브 부재 (30) 가 상류측 쪽으로 이동할 수 있는 연료 분사 개구부 (42) 측으로부터 멀어질 수 있는 한계라는 것을 유의해야 한다. 밸브 부재 (30) 가 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이 제 1 위치에 있는 경우, 밸브 부재 (30) 의 하류단부로서 역할하는 플러그 부분 (36) 은 연료 분사 개구부 (42) 를 닫도록 밸브 시트 (34) 와 접촉하게 된다. 이때, 밸브 부재 (30) 의 상류단부 (30c) 는 코어 (16) 의 하류단부 (16d) 로부터 이격된다. 한편, 밸브 부재 (30) 가 도 3 에 도시되어 있는 바와 같이 제 2 위치에 있는 경우, 밸브 부재 (30) 의 하류단부로서 역할하는 플러그 부분 (36) 은 연료 분사 개구부 (42) 를 열도록 밸브 시트 (34) 로부터 이격된다. 이때, 밸브 부재 (30) 의 상류단부 (30c) 는 코어 (16) 의 하류단부 (16d) 와 접촉한다.
다음으로, 압축 스프링 (24) 및 전자기 코일 (26) 의 구성을 상세하게 설명할 것이다. 상기한 바와 같이, 압축 스프링 (24) 은 코어 (16) 의 관통 구멍 (16a) 에 배치된다. 압축 스프링 (24) 은 압축된 상태에서 스프링 핀 (22) 과 밸브 부재 (30) 사이에 형성되어 있다. 압축 스프링 (24) 의 상류단부 (24c) 는 스프링 핀 (22) 의 외부 바닥면과 접촉하고, 압축 스프링 (24) 의 하류단부 (24d) 는 밸브 부재 (30) 의 관통 구멍 (30a) 에 돌출해 있는 표면과 접촉한다. 압축 스프링 (24) 은 그 탄성력으로 밸브 부재 (30) 를 하류 방향의 이동 한계인 제 1 위치 쪽으로 편향시킨다 (도 2 참조).
전자기 코일 (26) 은 본체 (14) 의 관통 구멍 (14a) 에 고정된다. 전자기 코일 (26) 은 하류단부 (16d) 를 포함하는 코어 (16) 의 일부를 둘러싼다. 전류가 커넥터 (48) 의 단자 핀 (50) 을 통해 외부 제어 유닛 (비도시) 으로부터 전자기 코일 (26) 에 제공된다. 전류는 연료가 분사되는 시기에 제공된다. 전자기 코일 (26) 은 제공받은 전류로 자기장을 발생시킨다.
다음으로, 연료 분사 밸브 (10) 가 작동하는 방식을 설명할 것이다. 연료는 상류단부 (12c) 에 연결되는 연료관 (비도시) 으로부터 연료 분사 밸브 (10) 의 주 본체 (12) 로 유동한다. 유동 연료는 연료 통로 (20) 를 통해 흘러 주 본체 (12) 의 하류단부 (12d) 에 형성된 연료 분사 개구부 (42) 에 도달한다. 전류가 전자기 코일 (26) 에 제공되지 않는 경우에, 밸브 부재 (30) 는 압축 스프링 (24) 의 편향력에 의해 제 1 위치에 유지된다 (도 2 참조). 이 경우, 연료 분사 개구부 (42) 는 밸브 부재 (30) 의 플러그 부분 (36) 에 의해 닫히기 때문에, 연료는 연료 분사 개구부 (42) 로부터 분사되지 않는다.
한편, 전류가 공급되고 전자기 코일 (26) 에 제공되는 경우, 전자기 코일 (26) 은 자기장을 발생시켜 코어 (16) 및 밸브 부재 (30) 를 자화시킨다. 이러한 조건에서, 코어 (16) 및 밸브 부재 (30) 는, 밸브 부재 (30) 가 압축 스프링 (24) 의 편향력에 대해 위쪽으로 이동하면서 제 2 위치로 움직이도록 (도 3 참조) 서로를 끌어당긴다. 밸브 부재 (30) 의 플러그 부분 (36) 은 연료 분사 개구부 (42) 가 열리도록 밸브 시트 (34) 로부터 이격된다. 이때, 연료는 연료 분사 개구부 (42) 로부터 분사된다. 전류는 압축 스프링 (24) 에 단속적으로 제공되고, 연료는 연료 분사 개구부 (42) 로부터 단속적으로 분사된다.
본 실시예의 연료 분사 밸브 (10) 의 개략적인 구조 및 작동은 위에 기재되어 있다. 다음으로, 스프링 핀 (22) 의 구성을 상세하게 설명할 것이다.
도 4 는 스프링 핀 (22) 의 단일 본체를 도시한다. 도 4 에 도시되어 있는 바와 같이, 종방향으로 이어지는 슬릿 (22e) 이 스프링 핀 (22) 에 형성되어 있다. 스프링 핀 (22) 의 외면 (22f) 이 코어 (16) 의 내면과 밀착되게 접촉된다. 외면 (22f) 은 매우 불균일하고 거친 면이 되도록 숏 피닝 처리에 의해 조면화된다. 스프링 핀 (22) 의 외면 (22f) 이 불균일하고 거칠 경우, 스프링 핀 (22) 을 코어 (16) 의 관통 구멍 (16a) 안으로 누를 때 필요한 누름력이 감소될 수 있다. 스프링 핀 (22) 의 외면 (22f) 은 불균일함을 전달하는 패턴 다이를 이용한 롤 다이싱 (roll dicing) 등에 의해 불균일한 표면으로 형성될 수 있다.
스프링 핀 (22) 은 코어 (16) 의 관통 구멍 (16a) 을 통해 지나가는 연료에 반복적으로 노출된다. 스프링 핀 (22) 은 연료에 의해 유발될 수도 있는 부식에 대해 내성을 가질 필요가 있다. 따라서, 연료에 대한 내식성은 스프링 핀 (22) 에 중요하다. 사용되는 연료의 품질은 항상 높은 등급을 갖지 않을 수도 있고, 연료가 저급 가솔린과 같은 많은 양의 이물질을 포함하는 경우가 있을 수도 있으며, LPG 가 사용될 수도 있다. 따라서, 스프링 핀 (22) 은 연료에 포함된 이러한 이물질에 대한 높은 내식성을 가질 필요도 있다.
본 발명자는 스프링 핀 (22) 의 비정상적인 부식이 연료에 포함된 이물질 중에서도 특히 황으로 인해 유발된다는 것을 확인하였다. 스프링 핀 (22) 의 황화 부식에 의해 발생하는 황화물은 밸브 부재 (30) 와 밸브 시트 (34) 사이에 쉽게 축적되며, 종종 연료 분사 개구부 (42) 를 닫는데 결함을 일으킨다. 다양한 재료의 황에 대한 내식성 (황에 대한 내성) 을 실험한 결과, 본 발명자는 니켈, 실리콘, 알루미늄, 및 크롬 중 적어도 1종을 적어도 5 중량% 로 함유하는 구리합금이 황에 대한 바람직한 내식성 (황에 대한 바람직한 내성) 을 갖는다는 것을 확인하였다. 이 원소는 공기 또는 연료 중의 산소 이온과 쉽게 반응하고, 그 산화 막(들)의 층은 스프링 핀 (22) 의 표면에 쉽게 형성되어 그 표면을 덮는다. 특히, 이 원소 중 1종 이상이 적어도 5 중량% 로 함유되는 경우, 그 산화 막(들)은 스프링 핀 (22) 의 표면에 충분하게 형성되어 황으로 인한 스프링 핀 (22) 의 부식을 상당히 지연시킨다. 따라서, 스프링 핀 (22) 이 니켈, 실리콘, 알루미늄, 및 크롬 중 적어도 1종을 적어도 5 중량% 로 함유하는 구리합금으로 만들어지면, 저급 품질의 연료가 자주 이용되는 경우에도, 예컨대 스프링 핀 (22) 의 부식은 훨 씬 더 효과적으로 억제되고, 연료 분사 밸브 (10) 의 기능은 더 오랫동안 유지될 수 있다. 즉, 밸브 부재 (30) 와 밸브 시트 (34) 사이에 축적된 황화물로 인해 유발되는 연료 분사 개구부 (42) 를 닫는 것을 방해하는 결함과 같은 문제의 발생은 방지될 수도 있다. 또한, 연료 분사 개구부 (42) 의 축적된 황화물에 의해 유발되는 연료 분사량의 감소 또한 방지될 수도 있다.
니켈, 실리콘, 알루미늄, 및 크롬 중 적어도 1종을 적어도 5 중량% 로 함유하는 구리합금은 예컨대 백동 (9 ~ 11 중량% 의 니켈을 함유) 및 양은 (16.5 ~ 19.5 중량% 의 니켈을 함유) 을 포함할 수도 있다. 비교적 많은 양의 아연이 또한 양은에 포함될 수도 있다는 것을 유의해야 한다 (대략 20 중량%).
본 실시예에 있어서, 스프링 핀 (22) 은 양은으로 만들어진다. 양은은 황에 대한 바람직한 내성뿐만 아니라 큰 영률 (Young's modulus) 갖는 경우에서와 같이 비교적 큰 강도를 갖는다. 그러므로, 양은으로 만들어지는 스프링 핀 (22) 은 코어 (16) 의 관통 구멍 (16a) 에 강하게 끼워질 수도 있으며, 이 관통 구멍에 스프링 핀 (22) 이 압입되어 압축 스프링 (24) 의 상류단부 (24c) 를 지속적으로 억제하게 된다.
황에 대한 내성을 갖는 상기 구리합금 대신에, 스프링 핀 (22) 의 표면은 황에 대한 내성이 뛰어난 특성을 갖는 재료로 피복될 수도 있다. 스프링 핀 (22) 을 피복하기 위한 재료는 황에 대한 내성을 갖는 상기 구리합금으로 제한되지 않을 수도 있으며, Ni-P 합금일 수도 있다. Ni-P 합금을 이용하여, 도금으로 안정적인 막을 쉽게 형성할 수도 있다. 이러한 경우에 있어서, 스프링 핀 (22) 을 구 성하는 재료는 원하는 강성 또는 스프링 핀 (22) 에 필요한 다른 특성을 갖는 재료로부터 선택될 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예가 위에 기재되어 있지만, 이는 단지 본 발명의 어떤 가능성만을 설명하며 청구항을 제한하지 않는다. 청구항에 설명된 본 기술은 위에 설명된 특정 실시예의 다양한 변형 및 변경을 포함한다.
또한, 본 명세서 또는 도면에 개시된 기술적인 요소는 개별적으로 또는 모든 형태의 결합으로 이용될 수도 있고, 출원시에 청구항에 설명된 결합으로 제한되지 않는다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 개시된 기술은 복수의 목적을 동시에 실현하도록 또는 이 목적 중 하나를 실현하도록 이용될 수도 있다.
도 1 은 연료 분사 밸브의 종단면도이다.
도 2 는 밸브 부재가 제 1 위치에 있는 상태를 도시한다.
도 3 은 밸브 부재가 제 2 위치에 있는 상태를 도시한다.
도 4 는 스프링 핀의 사시도이다.
Claims (9)
- 연료 통로 및 연료 통로의 하류단부에 형성된 연료 분사 개구부를 포함하는 주 본체;연료 통로에 배치되고, 밸브 부재가 연료 분사 개구부를 닫는 제 1 위치와 밸브 부재가 연료 분사 개구부를 여는 제 2 위치 사이에서 이동하도록 구성되는 밸브 부재;연료 통로에 배치되고, 밸브 부재를 제 1 위치 쪽으로 누르도록 구성되는 압축 스프링; 및연료 통로에 압입되고, 압축 스프링을 연료 통로에 유지시키도록 구성되며 표면이 황에 대한 내성을 갖는 스프링 핀을 포함하는 연료 분사 밸브.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 핀은 황에 대한 내성을 갖는 재료로 만들어지는 연료 분사 밸브.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 핀은 황에 대한 내성을 갖는 구리합금으로 만들어지는 연료 분사 밸브.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 핀은 니켈, 실리콘, 알루미늄, 및 크롬 중 적어도 1종을 함유하는 구리합금으로 만들어지며, 그리고니켈, 실리콘, 알루미늄, 및 크롬 중 적어도 1종은 적어도 5 중량% 로 구리합금에 함유되는 연료 분사 밸브.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 핀은 양은으로 만들어지는 연료 분사 밸브.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 핀의 표면은 황에 대한 내성을 갖는 재료로 피복되는 연료 분사 밸브.
- 제 6 항에 있어서, 상기 스프링 핀의 표면은 Ni-P 합금으로 피복되는 연료 분사 밸브.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 핀의 외면이 조면화되어 있는 연료 분사 밸브.
- 제 8 항에 있어서, 상기 스프링 핀의 외면은 숏 피닝 처리에 의해 조면화되어 있는 연료 분사 밸브.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| B601 | Maintenance of original decision after re-examination before a trial | ||
| J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20101201 Effective date: 20120525 |