KR20150092326A - 연료 분사 장치 및 디젤 기관 - Google Patents

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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

밸브의 폐쇄시 연료실에 공급되는 연료유의 양을 저감하는 것이 가능한 연료 분사 장치 및 디젤 기관을 제공하는 것을 목적으로 한다. 연료 분사 장치(10)은 하우징(14)와, 니들 밸브(26)과, 니들 밸브(26) 선단에 설치되는 스풀 밸브(44)와, 연료 분사 구멍(16a~16d)와 다른 위치에 형성되고, 연료 공급로(24)에 연통하는 종형 홈(23)을 구비하며, 스풀 밸브(44)에는 연료유가 유통하는 연료유 도입 공간(27)이 형성되고, 연료 공급로(24)의 개방시 연료유 도입 공간(27)이 종형 홈(23)과 연통하며, 또한 연료유 도입 공간(27)이 연료 분사 구멍(16a~16d)와 연통하는 위치로 이동하고, 연료 공급로(24)의 폐쇄시 스풀 밸브(44) 외주면이 연료 분사 구멍(16a~16d)에 면하고, 연료유 도입 공간(27)이 연료 분사 구멍(16a~16d)와 연통하지 않는 위치로 이동한다.

Description

연료 분사 장치 및 디젤 기관{FUEL INJECTION DEVICE AND DIESEL ENGINE}
본 발명은 디젤 기관 등의 내연 기관에 이용되는 연료 분사 장치 및 디젤 기관에 관한 것이다.
연료 분사 장치는 디젤 기관 등의 내연 기관 실린더 헤드에 설치되고 연료 분사 장치 하우징 선단부가 연료실 내에 돌출되어 있다. 하우징 선단부에는 연료 분사 구멍이 형성되고 하우징 내부에는 니들 밸브가 설치되어 있다. 니들 밸브는 하우징 내에 공급되는 연료유의 유압에 의해 밸브 시트에서 떨어져 밸브를 열고 연료 분사 구멍에 연료유가 공급된다. 그 결과 연료 분사 구멍에서 연료유가 연소실 내로 분사된다. 연료실에서는 연료유가 공기와 혼합하고 착화함으로써 불꽃이 형성되고 연료실 전체에 불꽃이 퍼져간다.
특허문헌 1에는 밸브의 샤프트 선단에, 분무기 내의 중심 구멍 내에 감합하는 두 개의 통상(筒狀) 부분을 갖는 컷오프 부재가 설치된 것이 기재되어 있다. 두 개의 통상 부재는 하측에 위치하는 제1 통상 부분 및 상측에 위치하는 제2 통상 부분으로 이루어진다.
특허문헌 1: 일본특허출원공표 제2010-512484호 공보
특허문헌 1에 기재된 연료 분사기는 상측에 위치하는 제2군의 노즐 구멍에 대하여, 컷오프 부재의 제2 통상 부분 외주면과, 분무기의 축 심에 형성된 중심 구멍 내주면 사이의 통로를 개재하여 연료유를 공급한다. 한편 밸브 로드가 폐색 위치에 있는 경우에는 제2 통상 부분의 주위가 중심 구멍 내에 감합함으로써 제2군의 노즐 구멍으로의 연료 공급이 차단된다.
한편 특허문헌 1에 기재된 연료 분사기에서는 제1 통상 부분과 제2 통상 부분 사이에 환형인 오목부가 형성되어 있다. 그러나 밸브 로드가 폐색 위치에 있는 경우, 환형 오목부는 제2군의 노즐 구멍과 연통하고 있다. 따라서 밸브를 폐쇄하고 있는 경우에도 환형 오목부에 모인 연료유가 제2 노즐 구멍으로 이동하게 되고 연료실에 연료유가 공급된다고 하는 차후 드립핑이 발생한다. 다시 말해 환형 오목부가 형성됨으로써 연료 분사기의 색 체적(Sac volume)이 증가한다.
또한 특허문헌 1에 기재된 연료 분사기에서는 밸브 로드가 개방 위치에 있는 경우, 제2 통상 부분은 중심 구멍과의 감합이 풀리고 제1 통상 부분만이 중심 구멍 내에 감합하고 있다. 따라서 밸브 로드의 샤프트 슬라이드가 불안정해지기 쉽다. 그리고 밸브 로드가 폐색 위치로 이동할 때, 제2 통상 부분이 중심 구멍 내주면과 접촉하여 감합하기 때문에 샤프트가 손상되기 쉬워진다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안한 것으로써 밸브의 폐쇄시 연료실에 공급되는 연료유의 양을 저감하는 것이 가능한 연료 분사 장치 및 디젤 기관을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태에 관련한 연료 분사 장치는 내부에 연료 공급로가 형성되고 선단부에 연료 분사 구멍이 형성되는 하우징과, 상기 하우징 내부에 배치되고 연료 유압에 따라 상기 연료 공급로를 개폐하는 니들 밸브와, 상기 니들 밸브 선단에 설치되며, 외주면이 상기 하우징 내주면과 접촉하여 접동(摺動)하는 스풀 밸브와, 상기 하우징 내주면에 있어서 상기 연료 분사 구멍과 다른 위치에 형성되고, 상기 연료 공급로에 연통하는 홈부를 갖추고, 상기 스풀 밸브에는 연료유가 유통하는 연료유 도입 공간이 형성되고 상기 연료 공급로의 개방시 상기 연료유 도입 공간이 상기 홈부와 연통하며, 또한 상기 연료유 도입 공간이 상기 연료 분사 구멍과 연통하는 위치로 이동하며, 상기 연료 공급로의 폐쇄시 상기 스풀 밸브 외주면이 상기 연료 분사 구멍에 면하고, 상기 연료유 도입 공간이 상기 연료 분사 구멍과 연통하지 않는 위치로 이동한다.
이 구성에 의하면 연료 공급로의 개방시, 홈부에서 도입되는 연료유가 스풀 밸브의 연료유 도입 공간을 개재하여 연료 분사 구멍에서 분사된다. 한편 연료 공급로의 폐쇄시 니들 밸브 외주면이 연료 분사 구멍에 면해 있고, 연료유 도입 공간은 연료 분사 구멍에는 연통하지 않음으로써 분사 구멍은 연료 도입 공간에서 연료가 공급되지 않는다. 따라서 니들 밸브가 폐쇄되어 있을 때, 연료유 도입 공간에 모인 연료유가 연료 분사 구멍을 따라 연소실에 연료유가 공급된다고 하는 차후 드립핑이 발생하지 않는다.
상기 제1 형태에 관련한 발명에 있어서, 상기 스풀 밸브 상부 외주면이 상기 연료 공급로의 개폐 동작에 있어서 항시 상기 하우징 내주면에 접촉하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면 연료 공급로의 개폐 동작에 의해 스풀 밸브 외주면이 하우징 내주면과 접촉하여 접동할 시, 스풀 밸브 중 연료유 도입 공간 상부에 위치하는 외주면이 항시 하우징 내주면에 접촉하고 있다. 또한 연료 공급로의 개방시, 연료유가 홈부에서 스풀 밸브의 연료유 도입 공간에 도입된다. 그 결과 니들 밸브는 스풀 밸브에 오목상의 연료유 도입 공간이 형성되어 있는 경우에도 연료유 도입 공간의 상부 외주면에 의해 하우징에 지지되어 있기 때문에 니들 밸브의 동작이 안정화된다. 또한 스풀 밸브 외주면이 하우징 내주면에 항시 접촉하고 있기 때문에 접촉과 비접촉이 반복됨으로 인한 손상이 발생하기 어렵다.
상기 제1 형태에 관련한 발명에 있어서, 상기 연료유 도입 공간은 상기 스풀 밸브에서 환형으로 형성되어도 된다.
이 구성에 의하면 하우징에 있어서 연료 분사 구멍이 홈부와 다른 위치에 설치되어 있고, 또한 연료유 도입 공간이 스풀 밸브 외주에서 환형으로 형성되어 있기 때문에 연료유가 홈부에서 연료유 도입 공간을 개재하여 분사 구멍에서 분사할 때까지의 연료유의 유로 저항은 니들 밸브 회전 위치에 관계없이 일정하다. 다시 말해 니들 밸브가 축선 주위에서 회전했을 경우에도 연료유의 유로 저항이 변화하지 않으며 연료유를 안정되게 분사할 수 있다.
이것에 대하여 하우징에 홈부를 형성하지 않고, 예를 들어 니들 밸브 샤프트에 축 방향에 따라 홈을 형성하거나 스풀 밸브에서 축 방향으로 관통 구멍을 형성하기도 하여 연료유 도입 공간에 연료를 공급하는 참고예를 고려할 수 있다. 그러나 이 참고예의 경우, 니들 밸브 회전 위치에 따라 연료유 도입 공간에 연료유가 도입되는 위치가 연료 분사 구멍에 가까워지거나 멀어지기 때문에 연료유가 연료 분사 구멍에서 분사할 때까지의 유로 저항이 변화한다. 한편 본 발명에서는 연료유 도입 공간에 연료유가 도입되는 위치(하우징에 형성된 홈부 위치)와 연료 분사 구멍 위치가 일정하기 때문에 연료유의 유로 저항이 변화하지 않는다.
상기 제1 형태에 관련한 발명에 있어서, 상기 연료 분사 구멍은 상기 하우징에서 축 방향으로 상단 연료 분사 구멍과 하단 연료 분사 구멍이 설치되고, 상기 스풀 밸브 내부에 상기 스풀 밸브의 하방 공간에 연료를 공급하는 연료 공급로가 형성되며, 상기 연료 공급로의 개방시 상기 연료유 도입 공간이 상기 홈부와 연통하고, 또한 상기 연료유 도입 공간이 상기 상단 연료 분사 구멍과 연통하는 위치로 이동함과 동시에 상기 스풀 밸브의 하방 공간은 상기 홈부와 연통하고, 또한 상기 스풀 밸브 하방 공간이 상기 하단 연료 분사 구멍과 연통해도 된다.
이 구성에 의하면 연료 공급로의 개방시, 홈부에서 도입되는 연료유는 연료유 도입 공간을 개재하여 상단 연료 분사 구멍에서 분사하고, 동시에 스풀 밸브의 하방 공간을 개재하여 하단 연료 분사 구멍에서 분사한다. 연료유 도입 공간과 스풀 밸브의 하방 공간은 하우징 내주면에 형성된 홈부를 개재하여 연통하고 있음으로써 상단 연료 분사 구멍과 하단 연료 분사 구멍으로부터 분사되는 연료유에 대하여 유로 저항과 분사 압력을 균일하게 유지할 수 있다.
상기 제1 형태에 관련한 발명에 있어서, 상기 홈부는 상기 하우징 내주면에서 여러 개가 형성되고, 여러 개의 상기 홈부는 균등한 간격으로 상기 하우징 내주면에 설치되어도 된다.
이 구성에 의하면 홈부에 도입되는 연료유에 의해 니들 밸브가 반력을 받을 시, 홈부가 균등하게 설치되어 있기 때문에 니들 밸브 위치의 편향이 발생하기 어렵다. 따라서 스풀 밸브가 하우징 내주면에 눌려 접동면이 손상될 가능성을 저감할 수 있다.
상기 제1 형태에 관련한 발명에 있어서, 상기 홈부와 상기 연료 분사 구멍은 상기 연료 분사 구멍의 구경 이상의 간격을 유지하여 형성되어도 된다.
이 구성에 의하면 니들 밸브의 폐쇄시, 상기 홈부와 상기 연료 분사 구멍 사이에 연료유가 하우징 내주면과 스풀 밸브 외주면과의 틈새를 통해 연료 분사 구멍에서 유출될 가능성을 저감할 수 있다.
본 발명의 제2 형태에 관련한 디젤 기관은 상술한 연료 분사 장치를 실린더 헤드에 구비한다.
이 구성에 의하면 디젤 기관의 실린더 헤드에 연료 분사 장치가 설치되고, 연료 분사 장치는 연료 공급로의 개방시, 홈부에서 도입되는 연료유가 스풀 밸브의 연료유 도입 공간을 개재하여 연료 분사 구멍에서 분사된다. 한편 연료 공급로의 폐쇄시, 니들 밸브 외주면이 연료 분사 구멍에 접해 있으며 연료유 도입 공간은 연료 분사 구멍에는 연통하지 않음으로써 분사 구멍은 연료 도입 공간에서 연료가 공급되지 않는다. 따라서 니들 밸브가 폐쇄되어 있을 때, 연료유 도입 공간에 모인 연료유가 연료 분사 구멍을 따라 연소실에 연료유가 공급된다고 하는 차후 드립핑이 발생하지 않는다.
본 발명에 의하면 밸브의 폐쇄시 연료실에 공급되는 연료유의 양을 저감할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련한 연료 분사 장치를 나타내는 개략도 및 종단면도이고, 니들 밸브의 밸브를 닫을 때를 나타낸다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련한 연료 분사 장치를 나타내는 종단면도이고, 니들 밸브의 밸브를 열 때를 나타낸다.
도 3은, 도 1의 C-C선으로 절단한 횡단면도다.
도 4는, 도 1의 D-D선으로 절단한 횡단면도다.
도 5는, 도 2의 C-C선으로 절단한 횡단면도다.
도 6은, 도 2의 D-D선으로 절단한 횡단면도다.
도 7은, 도 2 또는 도 10의 E-E선으로 절단한 횡단면도이며, 종형 홈(縱溝)의 일례를 나타낸다.
도 8은, 도 2 또는 도 10의 E-E선으로 절단한 횡단면도이며, 종형 홈의 다른 예를 나타낸다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관련한 연료 분사 장치를 나타내는 종단면도이고, 니들 밸브의 밸브를 닫을 때를 나타낸다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관련한 연료 분사 장치를 나타내는 종단면도이고, 니들 밸브의 밸브를 열 때를 나타낸다.
도 11은, 도 9의 C-C선으로 절단한 횡단면도다.
도 12는, 도 9의 D-D선으로 절단한 횡단면도다.
도 13은, 도 10의 C-C선으로 절단한 횡단면도다.
도 14는, 도 10의 D-D선으로 절단한 횡단면도다.
아래에 본 발명에 관련한 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
[제1 실시 형태]
본 발명의 제1 실시 형태에 관련한 연료 분사 장치10에 대하여 설명한다. 연료 분사 장치10은, 예를 들어 2사이클형 선박용 대형 디젤 기관 등의 내연 기관에 적용된다.
연료 분사 장치10은 원통 형상을 갖는 하우징14가 내연 기관 실린더 헤드12에 설치된다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관련한 연료 분사 장치를 나타내는 개략도 및 종단면도이고, 니들 밸브26의 밸브를 닫을 때를 나타낸다. 도 2는 니들 밸브26의 밸브를 닫을 때를 나타낸다.
도 1에 나타낸 바와 같이 유펌프38은 유로36을 개재하여 실린더34에 접속된다. 실린더34는 유로32의 일단과 접속되고, 유로32의 타단은 하우징14에 형성된 연료 공급로18과 접속된다. 실린더34 내부에는 캠42에 의해 왕복 운동하는 피스톤40이 설치된다. 유펌프38에서 실린더34로 연료유가 공급되고, 실린더34 내의 연료유는 피스톤40의 상승에 의해 연료 공급로18에 공급된다.
하우징14는, 선단부14a에 여러 개의 연료 분사 구멍이 설치된다. 선단부14a는 실린더 헤드12의 하면12a에서 연료실11 내로 돌출되어 있다. 하우징14는 축선상을 따라 원통상 중심 구멍21이 내부에 형성되고, 중심 구멍21 내에는 니들 밸브26이 수납되어 있다. 또한 예로써 하우징14 내부의 중심 구멍21은 원통상으로 했으나 이것에 한정되지 않으며, 예를 들어 각통상이어도 된다.
하우징14의 상부에서 하부를 향해 연료 공급로18이 형성되고, 연료 공급로18은 챔버20에 연통하고 있다. 챔버20의 하면은 밸브 시트22가 형성되고, 밸브 시트22의 내측에 연료 공급로24가 형성되어 있다. 니들 밸브26의 상방에는 코일 스프링30이 설치되고, 코일 스프링30의 탄성력이 니들 밸브26의 상면에 동력 공급되고 있다. 이것에 의해 연료 공급로18에 연료유가 공급되지 않을 때는 니들 밸브26의 원추면28이 밸브 시트22에 눌려지고, 챔버20의 하방에 설치된 연료 공급로24를 폐쇄하고 있다. 연료 공급로18에 공급되는 연료유 유압에 따라 니들 밸브26이 상방으로 이동하고, 연료 공급로18과 연료 공급로24가 연통한다.
니들 밸브26 선단에는 스풀 밸브44가 형성되어 있다. 스풀 밸브44의 축선상에는 연료 공급 구멍440이 설치되어 있다. 연료 공급 구멍440은 연료 공급로24와 스풀 밸브44보다도 하방에 형성되는 공간25를 연통시킨다. 스풀 밸브44는 상측에 위치하는 상부 대경부442와 상부 대경부442로부터 격리하여 하측에 위치하는 하부 대경부444를 구비한다. 상부 대경부442와 하부 대경부444 사이에는 소경부446이 형성되어 있다. 상부 대경부442, 하부 대경부444 및 소경부446은 예를 들어 원통형이다. 또한 상부 대경부442, 하부 대경부444 및 소경부446은 하우징14 내부의 중심 구멍21의 형상과 더불어 각통상이어도 된다.
상부 대경부442 및 하부 대경부444는 하우징14의 중심 구멍21 내에 감합하고, 중심 구멍21 내주면을 따라 슬라이드한다. 니들 밸브26이 연료 공급로24를 폐쇄하고 있을 때, 도 1, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 상부 대경부442는 상측 연료 분사 구멍16a, 16b를 폐쇄하고, 하부 대경부444는 하측 연료 분사 구멍16c, 16d를 폐쇄한다.
상부 대경부442와 하부 대경부444 사이의 소경부446에 상당하는 위치에는 환형 연료유 도입 공간27이 형성된다. 연료유 도입 공간27은 스풀 밸브44 외주면보다도 중심측을 향하여 오목상으로 형성되어 연료유가 유통된다. 니들 밸브26이 연료 공급로24를 개방하고, 연료 공급로18과 연료 공급로24가 연통하고 있을 때, 도 2 및 도 5에 나타낸 바와 같이 연료유 도입 공간27은 상측 연료 분사 구멍16a, 16b와 면하여, 연료유 도입 공간27과 연료 분사 구멍16a, 16b가 연통한다. 또한 스풀 밸브44보다도 하방에 형성되는 공간25는 도 2 및 도 6에 나타낸 바와 같이 하측 연료 분사 구멍16c, 16d와 면하여, 공간25와 연료 분사 구멍16c, 16d가 연통한다. 또한 연료유 도입 공간27은 환형이면 좋으나 원환형으로 한정되는 것은 아니다.
4개의 연료 분사 구멍16a~16d는 하우징14의 축 방향이 다른 위치에 설치된 두 개의 분사 구멍 열(列)A 및 B로 나누어 배치된다. 상방의 분사 구멍 열A는 연료 분사 구멍16a와 16b로 구성되고, 하방의 분사 구멍 열B는 연료 분사 구멍16c와 16d로 구성된다. 각 연료 분사 구멍16a~16d는 도 3~도 6에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 하우징14의 축선에 대하여 방사 방향으로 형성되어 있다. 또한 연료 분사 구멍은 4개로 한정되지 않으며, 예를 들어 상방의 분사 구멍 열A에 3개, 하방의 분사 구멍 열B에 3개의 연료 분사 구멍이 형성되어 있어도 되며, 상방의 분사 구멍 열A와 하방의 분사 구멍 열B에 형성되는 연료 분사 구멍 개수가 일치하지 않아도 된다.
하우징14의 중심 구멍21 내주면에는 축 방향에 따라 종형 홈23이 형성된다. 하우징14에 있어서, 종형 홈23은 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이 연료 분사 구멍16a, 16b가 다른 위치에 설치된다. 종형 홈23은 니들 밸브26의 상하 위치에 관계 없이, 연료 공급로24 및 환형 연료유 도입 공간27에 대하여 항시 연통하도록 하는 길이로 형성된다. 이것에 의해 니들 밸브26이 연료 공급로24를 폐쇄하고 있을 때에도 연료유가 연료유 도입 공간27을 채우고 있다.
종형 홈23은 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이 하우징14 내주면에서 여러 개가 형성되어도 된다. 여러 개인 종형 홈23은 균등한 간격으로 하우징 내주면에 설치된다. 예를 들어 도 7에 나타낸 바와 같이 2개처럼 짝수인 종형 홈23이 설치된 경우, 2개인 종형 홈23은 상대하는 위치에 마주하여 형성된다. 또한 도 8에 나타낸 바와 같이 3개처럼 홀수인 종형 홈23이 설치된 경우, 각 종형 홈23은 동일 간격으로 설치된다. 니들 밸브26은 종형 홈23에 가압되어 도입되는 연료유에 의해 반력을 받는다. 이때 종형 홈23이 균등하게 설치되어 있기 때문에 니들 밸브26의 위치 편향이 발생하기 어렵다. 따라서 스풀 밸브44가 하우징14 내주면에 눌려 접동면이 손상되거나 고착(stick)될 가능성을 저감할 수 있다.
종형 홈23과 각 연료 분사 구멍16a, 16b 간의 거리L은 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이 분사 구멍의 구경d 이상의 간격을 유지하며 형성되는 것이 바람직하다. 이것에 의해 특히 니들 밸브26의 폐쇄시, 종형 홈23과 연료 분사 구멍16a, 16b 사이에서 연료유가 하우징14 내주면과 스풀 밸브44 외주면과의 간격을 통하여 연료 분사 구멍16a, 16b에서 유출될 가능성을 저감할 수 있다.
이어서 본 실시 형태에 관련한 연료 분사 장치10의 동작에 대하여 설명한다.
유로32에서 연료 공급로18에 연료유가 공급되지 않을 때, 니들 밸브26은 밸브 시트22에 착좌하고, 연료 공급로24를 폐쇄하고 있다.
유로32에서 연료 공급로18에 연료유가 공급되면 연료유 유압에 따라 코일 스프링30의 탄력성에 저항하여 니들 밸브26이 상승하고 연료 공급로24가 개방된다. 다시 말해 연료유 유압이 일정 유압 이상이 될 때까지는 니들 밸브26은 상승하지 않고 연료 공급로24는 폐쇄되어 있다.
이것에 의해 연료유는 연료 공급로18과 연료 공급로24에서 연료 공급 구멍440을 통하여 하방 공간25에 도달한다. 또한 연료유는 다른 경로로, 다시 말해 연료 공급로18과 연료 공급로24에서 종형 홈23을 지나 연료유 도입 공간27에 도달한다.
니들 밸브26의 상승 및 하강에 맞춰 니들 밸브26과 일체인 스풀 밸브44도 상승 및 하강한다. 스풀 밸브44의 위치에 따라 분사 구멍 열A 및 분사 구멍 열B가 개폐한다. 니들 밸브26이 상승하고 니들 밸브26이 밸브를 열 때, 연료유 도입 공간27은 종형 홈23과 연통하고, 또한 연료유 도입 공간27이 분사 구멍 열A의 연료 분사 구멍16a, 16b와 연통하는 위치로 이동한다. 또한 스풀 밸브44의 하부 대경부444는 분사 구멍 열B의 연료 분사 구멍16c, 16d를 개방한다. 따라서 스풀 밸브44가 상승하면 분사 구멍 열A 및 분사 구멍 열B의 모든 연료 분사 구멍16a~16d가 개방된다.
한편 유로32에서 연료유 공급이 없어지면 니들 밸브26은 하강하여 밸브 시트22에 착좌하고, 연료 공급로24가 폐쇄된다. 니들 밸브26이 밸브 시트22에 착좌하고 있을 때, 분사 구멍 열A 및 분사 구멍 열B의 모든 연료 분사 구멍16a~16d가 스풀 밸브44 외주면, 다시 말해 상부 대경부442 또는 하부 대경부444에 의해 폐쇄되어 있다. 이때 연료유 도입 공간27은 연료 분사 구멍16a~16d와 연통하지 않는 위치로 이동한다.
본 실시 형태에 의하면 니들 밸브26의 밸브가 열릴 때, 종형 홈23에서 도입되는 연료유가 스풀 밸브44의 연료유 도입 공간27을 개재하여 연료 분사 구멍16a, 16b에서 분사한다. 동시에 연료 공급구440을 통하여 하방 공간25에 도달한 연료유는 스풀 밸브44의 하방 공간25를 개재하여 연료 분사 구멍16c, 16d에서 분사한다.
한편 니들 밸브26의 밸브를 열 때, 니들 밸브26 외주면(상부 대경부442 및 하부 대경부444)이 연료 분사 구멍16a~16d에 면해 있고, 연료유 도입 공간27은 연료 분사 구멍16a~16d에는 연통하지 않음으로써 연료 분사 구멍16a~16d는 연료 도입 공간에서 연료가 공급되는 일이 없다. 따라서 니들 밸브26이 폐쇄되어 있을 때, 연료유 도입 공간27에 모인 연료유가 연료 분사 구멍16a~16d를 따라 연소실에 연료유가 공급된다고 하는 차후 드립핑이 발생하지 않는다.
스풀 밸브44 중 연료유 도입 공간27 상부에 위치하는 외주면442a, 다시 말해 상부 대경부442 외주면442a가 니들 밸브26의 개폐 동작에 있어서 항시 하우징14의 중심 구멍21 내주면에 접촉하고 있다.
이것에 의해 니들 밸브26의 개폐 동작에 의하여, 스풀 밸브44 외주면이 하우징14의 중심 구멍21 내주면과 접촉하여 접동할 시, 상부 대경부442 외주면442a가 항시 하우징14의 중심 구멍21 내주면과 접촉하고 있다. 또한 니들 밸브26의 밸브 개방시, 연료유가 종형 홈23에서 연료유 도입 공간27로 도입된다. 그 결과 니들 밸브26은 스풀 밸브44에 오목상의 연료유 도입 공간27이 형성되어 있는 경우에도 상부 대경부442 외주면442a에 의해 하우징14에 지지되어 있기 때문에 니들 밸브24의 동작이 안정화된다. 또한 스풀 밸브44 외주면이 하우징14의 중심 구멍21 내주면에 항시 접촉하고 있기 때문에 접촉과 비접촉이 반복됨으로 인한 손상이 발생하기 어렵다.
또한 연료유 도입 공간27은 도 5에 나타낸 바와 같이 스풀 밸브44의 외주에서 환형으로 형성되어 있다.
이것에 의해 하우징14에 있어서 연료 분사 구멍16a~16d가 종형 홈23과 다른 위치에 설치되어 있고, 또한 연료유 도입 공간27이 스풀 밸브44의 외주에서 환형으로 형성되어 있기 때문에 연료유가 종형 홈23에서 연료유 도입 공간27을 개재하여 분사 구멍에서 분사할 때까지의 연료유 유로 저항은 니들 밸브26의 회전 위치에 관계없이 일정하다. 다시 말해 니들 밸브26이 축선 주위에서 회전했을 경우에도 연료유의 유로 저항이 변화하지 않으며 연료유를 안정되게 분사할 수 있다.
이것에 대하여 하우징14에 종형 홈23을 형성하지 않고, 예를 들어 니들 밸브26 샤프트에 축 방향을 따라 홈을 형성하거나 스풀 밸브44에 축 방향으로 관통 구멍을 형성하기도 하여 연료유 도입 공간27에 연료를 공급하는 참고예를 고려할 수 있다. 그러나 이 참고예의 경우, 니들 밸브26의 회전 위치에 따라 연료유 도입 공간27에 연료유가 도입되는 위치가 연료 분사 구멍16a~16d에 가까워지거나 멀어지기 때문에 연료유가 연료 분사 구멍16a~16d에서 분사할 때까지의 유로 저항이 변화한다. 한편 본 실시 형태에서는 연료유 도입 공간27에 연료유가 도입되는 위치(하우징14에 형성된 종형 홈23의 위치)와 연료 분사 구멍16a~16d의 위치가 일정하기 때문에 연료유 유로 저항이 변화하지 않는다.
[제2 실시 형태]
이어서 도 9~도 14를 참조하여 본 발명의 제2 실시 형태에 관련한 연료 분사 장치10에 대하여 설명한다.
제1 실시 형태와 본 실시 형태에서는 종형 홈이 다르고 다른 구성은 동일하기 때문에 중복되는 설명은 생략한다.
상술한 제1 실시 형태에 있어서, 니들 밸브26의 밸브를 열 때 종형 홈23은 스풀 밸브44의 하방 공간25와 연통하고 있지 않다. 이 경우 상방의 분사 구멍 열A의 연료 분사 구멍16a, 16b로의 연료유 경로와 하방의 분사 구멍 열B의 연료 분사 구멍16c, 16d로의 연료유 경로가 나뉘어져 있다. 따라서 유로 저항이 양자가 다르다.
본 실시 형태에서는 도 10 및 도 14에 나타낸 바와 같이 종형 홈29가 니들 밸브26의 밸브 개방시에도 스풀 밸브44의 하방 공간25와 연통하는 위치까지 형성되어 있다.
본 실시 형태에 의하면 니들 밸브26의 밸브 개방시, 종형 홈29에서 도입되는 연료유는 연료유 도입 공간27을 개재하여 상단의 연료 분사 구멍16a, 16b에서 분사하고, 동시에 스풀 밸브44의 하방 공간25를 개재하여 하단의 연료 분사 구멍16c, 16d에서 분사한다.
연료유 도입 공간27과 스풀 밸브의 하방 공간25는 하우징14 내주면에 형성된 종형 홈29를 개재하여 연통하고 있음으로써 상단의 연료 분사 구멍16a, 16b와 하단의 연료 분사 구멍16c, 16d에서 분사되는 연료유에 대하여 유로 저항과 분사 압력을 균일하게 유지할 수 있다.
10 연료 분사 장치
11 연소실
12 실린더 헤드
14 하우징
16a, 16b, 16c, 16d 연료 분사 구멍
18, 24 연료 공급로
23 종형 홈(홈부)
26 니들 밸브
27 연료유 도입 공간
44 스풀 밸브

Claims (7)

  1. 내부에 연료 공급로가 형성되고, 선단부에 연료 분사 구멍이 형성되는 하우징과,
    상기 하우징 내부에 배치되고, 연료 유압에 따라 상기 연료 공급로를 개폐하는 니들 밸브와,
    상기 니들 밸브 선단에 설치되고, 외주면이 상기 하우징 내주면과 접촉하여 접동(摺動)하는 스풀 밸브와,
    상기 하우징 내주면에 있어서 상기 연료 분사 구멍과 다른 위치에 형성되고, 상기 연료 공급로에 연통하는 홈부
    를 구비하고,
    상기 스풀 밸브에는 연료유가 유통하는 연료유 도입 공간이 형성되고,
    상기 연료 공급로의 개방시, 상기 연료유 도입 공간이 상기 홈부와 연통하고, 또한 상기 연료유 도입 공간이 상기 연료 분사 구멍과 연통하는 위치로 이동하며,
    상기 연료 공급로의 폐쇄시, 상기 스풀 밸브 외주면이 상기 연료 분사 구멍에 면하고, 상기 연료유 도입 공간이 상기 연료 분사 구멍과 연통하지 않는 위치로 이동하는, 연료 분사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스풀 밸브 상부 외주면이 상기 연료 공급로의 개폐 동작에 있어서, 항시 상기 하우징 내주면에 접촉하고 있는, 연료 분사 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연료유 도입 공간은 상기 스풀 밸브에서 환형으로 형성되는, 연료 분사 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료 분사 구멍은 상기 하우징에서 축 방향으로 상단 연료 분사 구멍과 하단 연료 분사 구멍이 설치되고,
    상기 스풀 밸브 내부에 상기 스풀 밸브의 하방 공간에 연료를 공급하는 연료 공급로가 형성되며,
    상기 연료 공급로의 개방시, 상기 연료유 도입 공간이 상기 홈부와 연통하고, 또한 상기 연료유 도입 공간이 상기 상단 연료 분사 구멍과 연통하는 위치로 이동함과 동시에, 상기 스풀 밸브의 하방 공간은 상기 홈부와 연통하고, 또한 상기 스풀 밸브의 하방 공간이 상기 하단 연료 분사 구멍과 연통하는, 연료 분사 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈부는 상기 하우징 내주면에서 여러 개 형성되고, 여러 개인 상기 홈부는 균등한 간격으로 상기 하우징 내주면에 설치되는, 연료 분사 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈부와 상기 연료 분사 구멍은 상기 연료 분사 구멍의 구경 이상의 간격으로 유지되어 형성되어 있는, 연료 분사 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 연료 분사 장치를 실린더 헤드에 구비하는 것을 특징으로 하는, 디젤 기관.
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