KR20230009670A - 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐쇄작동시 아마추어의 운동에너지를 감소되도록 유체 저항을 발생시켜 니들의 거동을 방지할 수 있는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터는, 니들(21)이 관통하고 상단과 하단이 스토퍼(23)와 포지션링(27)으로 구속되는 아마추어(33)를 포함하는 연료 인젝터에 있어서, 상기 아마추어(33)는, 상기 니들(21)과 동심을 갖도록 연료가 통과되는 연료유로(33a)가 형성된 아마추어 바디(34); 및 상기 아마추어 바디(34)의 하단에 고정되어 상기 아마추어 바디를 지지하는 아마추어 홀더(35)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터는, 니들(21)이 관통하고 상단과 하단이 스토퍼(23)와 포지션링(27)으로 구속되는 아마추어(33)를 포함하는 연료 인젝터에 있어서, 상기 아마추어(33)는, 상기 니들(21)과 동심을 갖도록 연료가 통과되는 연료유로(33a)가 형성된 아마추어 바디(34); 및 상기 아마추어 바디(34)의 하단에 고정되어 상기 아마추어 바디를 지지하는 아마추어 홀더(35)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 폐쇄작동시 아마추어의 운동에너지를 감소되도록 유체 저항을 발생시켜 니들의 거동을 방지할 수 있는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터에 관한 것이다.
연료 인젝터는 엔진에 적용되어, 연소실로 미립화된 연료를 고속으로 분사하는 역할을 한다.
이러한 연료 인젝터(100)의 요부 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 전원의 공급으로 솔레노이드, 마그네틱코어(132) 및 아마추어(133)에 의해 자기회로가 형성되면, 상기 아마추어(133)가 니들(121)에 체결된 스토퍼(123)를 승강시켜, 상기 니들(121)의 하단에 형성된 볼(122)이 밸브시트의 분사공을 개방시켜 연료가 분사되도록 한다.
상기 연료 인젝터(100)에 전원이 차단되면, 가압스프링(125)의 탄성력으로 상기 스토퍼(123) 및 상기 니들(121)이 하강하면서, 상기 볼(122)이 상기 분사공을 폐쇄함으로써, 연료 분사가 중지된다.
한편, 연료 분사 중지시, 즉 상기 연료 인젝터(100)가 폐쇄되는 시점에서는 상기 스토퍼(123)가 상기 아마추어(133)도 하강시킨다.
이와 같은 종래기술에 따른 연료 인젝터(100)는 폐쇄 시점에서 상기 아마추어(133)의 하강으로 형성된 운동에너지가 상기 포지션링(127)으로 전달되는 현상이 발생하였다.
상기 연료 인젝터(100)의 폐쇄시점에서는 상기 니들(121)과 상기 아마추어(133)가 동시에 하강하기 시작하지만, 상기 니들(121)이 먼저 원래 자리로 복귀하고, 그 후에 상기 아마추어(133)가 원래 위치로 복귀한다. 상기 니들(121)의 복귀시 1차 바운싱이 형성되고, 상기 아마추어(133)의 복귀시 상기 아마추어(133)가 도 3에서 C로 표시된 부분과 같이 상기 포지션링(127)을 타격하면서, 상기 니들(121)의 추가적인 바운싱을 야기하여, 의도하지 않은 상기 니들(121)의 거동을 유발하는 문제점이 있었다.
또한, 한 번의 연소사이클에서 두 번 이상의 연료 분사가 진행되는 다단 분사에서는 상기 니들(121)의 작동신호 이 외에 상기 아마추어(133)의 하강시 작용하는 운동에너지에 의해서 각 분사간 산포가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 유체의 저항을 이용하여 폐쇄시 아마추어 측의 운동에너지가 니들로 전달되는 것을 방지함으로써, 의도하지 않은 니들의 거동을 최소화하도록 한 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터는, 니들이 관통하고 상단과 하단이 스토퍼와 포지션링으로 구속되는 아마추어를 포함하는 연료 인젝터에 있어서, 상기 아마추어는, 상기 니들과 동심을 갖도록 연료가 통과되는 연료유로가 형성된 아마추어 바디; 및 상기 아마추어 바디의 하단에 고정되어 상기 아마추어 바디를 지지하는 아마추어 홀더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 아마추어 바디의 상단 내측 둘레에 상기 아마추어 홀더의 외측면을 간격을 두고 형성되어 연료가 통과하는 상부연료공이 형성되고, 상기 아마추어 홀더에서 상기 아마추어 홀더의 중심으로부터 이격된 위치에 상기 아마추어 홀더의 둘레방향으로 서로 간격을 두고 연료가 통과하는 하부연료공이 형성되며, 상기 하부연료공의 중심은 상기 상부연료공의 내경보다 외측에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 아마추어 바디의 내측면은 상기 아마추어 바디의 하부로 갈수록 단면적이 넓어지도록 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 경사면의 하단은 상기 니들의 중심으로부터 상기 하부연료공에서 상기 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리로부터 상기 중심에 가장 먼 부위까지의 거리 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 아마추어 바디의 상단 내경은 상기 니들의 중심으로부터 상기 하부연료공에서 상기 니들의 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리보다 상기 니들의 중심에 더 가깝게 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 포지션링 상단의 외경은, 상기 니들의 중심으로부터 상기 하부연료공에서 상기 니들의 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리와 동일한 것을 특징으로 한다.
상기 포지션링 상단의 외경은 상기 아마추어 바디의 상단 내경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 아마추어 바디의 하단 둘레에 상기 아마추어 홀더의 둘레가 수용되도록 단차지게 홀더체결부가 형성되고, 상기 아마추어 홀더의 둘레가 상기 홀더체결부에 끼워져 상기 아마추어 바디와 상기 아마추어 홀더가 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 아마추어 바디와 상기 아마추어 홀더는 맞대기 용접으로 서로 접합되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터는, 니들이 관통하고 상단과 하단이 스토퍼와 포지션링으로 구속되는 아마추어를 포함하는 연료 인젝터에 있어서, 상기 아마추어는, 상기 니들과 동심을 갖도록 연료가 통과되는 연료유로가 형성된 아마추어 바디; 및 상기 아마추어 바디의 하단에 고정되어 상기 아마추어 바디를 지지하는 아마추어 홀더를 포함하며, 상기 연료유로는 상기 아마추어 바디의 상단으로부터 일정 거리만큼 상기 니들과 평행한 직선구간을 형성하고, 그 이후에는 상기 아마추어 바디의 하부로 갈수록 상기 니들과 거리가 멀어지도록 단면적이 확대되는 확장구간을 형성하는 것는 것을 특징으로 한다.
상기 아마추어 바디의 상단 내측 둘레에 상기 아마추어 홀더의 외측면과 간격을 두고 형성되어 연료가 통과하며 상기 직선구간이 되는 상부연료공이 형성되고, 상기 아마추어 홀더에서 상기 아마추어 홀더의 중심으로부터 이격된 위치에 상기 아마추어 홀더의 둘레방향으로 서로 간격을 두고 형성되면서, 상기 확장구간의 하단에 연결되는 하부연료공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 아마추어 바디의 내측면은 상기 아마추어 바디의 하부로 갈수록 단면적이 넓어지도록 경사면으로 형성되어 상기 확장구간이 되고, 상기 경사면의 하단은 상기 니들의 중심으로부터 상기 하부연료공에서 상기 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리로부터 상기 중심에 가장 먼 부위까지의 거리 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 아마추어 바디의 상단 내경은 상기 니들의 중심으로부터 상기 하부연료공에서 상기 니들의 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리보다 상기 니들의 중심에 더 가깝게 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 포지션링 상단의 외경은, 상기 니들의 중심으로부터 상기 하부연료공에서 상기 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리와 동일한 것을 특징으로 한다.
상기 포지션링 상단의 외경은 상기 아마추어 바디의 상단 내경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 아마추어 바디의 하단 둘레에 상기 아마추어 홀더의 둘레가 수용되도록 단차지게 홀더체결부가 형성되고, 상기 아마추어 홀더의 둘레가 상기 홀더체결부에 끼워져 상기 아마추어 바디와 상기 아마추어 홀더가 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 아마추어 바디와 상기 아마추어 홀더는 맞대기 용접으로 서로 접합되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터에 따르면, 포지션링의 상부면의 단면적을 크게 형성되도록 하여, 아마추어 바디와 아마추어 홀더의 하강에 저항으로 작용하는 연료의 양을 증대시킴으로써, 연료 인젝터의 폐쇄시점에서 니들의 거동을 최소화시킨다. 포지션링 상부면의 단면적이 늘어나면, 포지션링의 상부면과 상기 아마추어 홀더의 저면 사이에 채워지는 연료의 양이 늘어나고, 이렇게 상기 포지션링과 상기 아마추어 홀더 사이에 채워진 연료는 상기 아마추어 바디와 상기 아마추어 홀더의 하강에 저항으로 작용한다. 이를 통하여, 상기 아마추어 바디와 상기 아마추어 홀더의 운동에너지가 상기 포지션링을 통하여 상기 니들로 전달되는 것을 차단시킨다.
또한, 상기 아마추어 바디와 상기 아마추어 홀더의 하강 속도가 저하되어, 상기 아마추어 홀더가 상기 포지션링과 충돌시 발생하는 진도이 감소된다.
아울러, 다단분사가 적용된다면, 아마추어 바디와 아마추어 홀더의 진동이 전달되지 않아서, 상기 연료 인젝터의 작동신호만으로 작동하므로, 각 분사간 산포를 방지한다.
도 1은 종래기술에 따른 연료 인젝터의 단면도.
도 2는 종래기술에 따른 연료 인젝터의 요부 확대 단면도.
도 3은 종래기술에 따른 연료 인젝터에서 아마추어와 포지션링이 접촉하는 부위를 확대 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터의 요부 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터에서 아마추어 바디, 아마추어 홀더와 포지션링이 접촉하는 부위를 확대 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터에서 작동시의 상태를 도시한 요부 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터의 요부 절단 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터의 요부 확대 단면도.
도 2는 종래기술에 따른 연료 인젝터의 요부 확대 단면도.
도 3은 종래기술에 따른 연료 인젝터에서 아마추어와 포지션링이 접촉하는 부위를 확대 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터의 요부 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터에서 아마추어 바디, 아마추어 홀더와 포지션링이 접촉하는 부위를 확대 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터에서 작동시의 상태를 도시한 요부 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터의 요부 절단 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터의 요부 확대 단면도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
하우징(11), 커버(12) 및 캐리어(13)에 의해 형성되는 공간의 내부에 자기회로를 구성하는 구성요소와 자기회로가 구성되면 작동하는 구성요소를 배치하여, 엔진의 연소에 필요한 연료를 분사한다.
니들(21)는 상기 하우징(11), 상기 커버(12) 및 상기 캐리어(13)의 중심을 관통하도록 형성된다. 상기 니들(21)의 하단에 볼(22)이 형성되어, 상기 볼(22)이 밸브시트(14)에 형성된 분사공을 개방하면 연료가 분사되고, 상기 볼(22)이 상기 분사공을 폐쇄하면 연료의 분사는 중단된다.
상기 니들(21)에는 스토퍼(23)와 포지션링(27)의 서로 이격되어 고정설치된다. 상기 스토퍼(23)와 상기 포지션링(27) 사이에는 후술되는 아마추어(33)가 설치되어, 자기회로 구성시, 상기 아마추어(33)에 의해 상기 니들(21)이 작동하도록 한다.
상기 스토퍼(23)의 상단부에는 상기 니들(21)을 하강시키는 방향을 탄성력을 발휘하는 가압스프링(25)의 설치되고, 상기 스토퍼(23)의 하단은 상기 스토퍼(23)와 상기 가압스프링(25)이 밀착되도록 하여 후적분사를 방지하는 댐퍼스프링(26)이 설치된다.
솔레노이드(31)는 전원이 인가되면 자화되어, 자기회로가 생성되도록 한다.
마그네틱코어(32)는 상기 솔레노이드(31)가 자화되면 상기 회로를 구성한다.
아마추어(33)는 자기회로가 구성되면, 이를 상기 니들(21)로 전달하는 역할을 한다.
본 발명에서는 상기 연료 인젝터(1)의 작동시, 특히 상기 연료 인젝터(1)가 연료를 분사한 후 폐쇄된 상태로 작동하는 폐쇄작동시, 상기 연료 인젝터(1)에서 상기 니들(21)의 바운싱의 억제하여, 상기 니들(21)의 거동이 최소화되도록 한다.
이를 위하여, 상기 연료 인젝터(1)에서 연료를 분사한 후, 상기 연료 인젝터(1)가 폐쇄를 위하여 하강하는 동안, 유체 저항을 이용하여 상기 아마추어(33)의 하강시 발생하는 운동에너지를 감소시키도록 한다.
이를 위하여, 상기 아마추어(33)를 아마추어 바디(34)와 아마추어 홀더(35)로 이루어지도록 한다.
또한, 상기 아마추어(33)와 상기 포지션링(27)이 이격되었을 때, 상기 아마추어(33)와 상기 포지션링(27) 사이에 더 많은 양의 유체, 즉 연료가 유입되도록 하고, 상기 연료가 상기 아마추어(33)의 하강시 저항으로 작동하여, 하강하는 아마추어(33)가 상기 포지션링(27)을 타격하지 않도록 한다.
상기 아마추어(33)와 상기 포지션링(27) 사이의 공간(S)에 더 많은 양의 유체가 유입될 수 있도록 상기 포지션링(27)의 상부면의 면적이 증가하도록 한다. 종래기술에 따른 연료 인젝터(100)에서 포지션링(127)은 단지 아마추어(133)하단을 구속하는 역할에 불과하였다. 하지만, 본 발명에서는 상기 포지션링(27)은 상기 아마추어(33)의 하단을 구속하는 역할 뿐만 아니라, 상기 아마추어(33)의 저면과 상기 포지션링(27) 사이에 저장되는 유체의 양이 증가하도록 한다.
상기 포지션링(27)은 상기 포지션링(27)의 상단으로부터 상부바디(27a), 중간바디(27c) 및 하부바디(27b)가 차례로 형성된다. 상기 아마추어(33)의 하단을 지지하여, 상기 아마추어(33)의 하단에 상부면이 접하는 상부바디(27a)가 가장 직경이 크고, 상기 하부바디(27b)가 가장 직경이 작게 형성된다.
상기 포지션링(27)이 상부면, 즉 상기 상부바디(27a)의 상부면이 넓게 형성되도록 하면, 증가된 면적에 의해 상기 아마추어(33)와 상기 포지션링(27)의 상부면 사이의 공간(S)에 수용되는 오일의 양을 증대시킨다.
이와 같이, 상기 아마추어(33)와 상기 포지션링(27) 사이에 더 많은 양의 연료가 존재하고, 이러한 연료는 상기 니들(21)이 연료 분사를 완료하여 하강할 때, 상기 아마추어(33)가 상기 포지션링(27)을 타격하지 않도록 하거나, 그 크기가 감쇠되도록 한다.
상기 포지션링(27)의 상부면의 면적을 증가시키기 위해, 상기 포지션링(27)의 상단의 둘레는 상기 니들(21)의 중심으로부터 정해진 거리보다 더 이격되어 위치하도록 한다.
상기 포지션링(27)에서 상기 아마추어(33)와 접하는 상단의 둘레를 종래기술의 포지션링(127)보다 더 외측에 형성되도록 한다. 즉, 상기 포지션링(27)에서 상단의 외경(D1)을 상기 아마추어(33)의 외경(D2)에 대하여 정해진 위치에 형성되도록 하여, 상기 아마추어(33)와 상기 포지션링(27)이 이격되었을 때, 상기 아마추어(33)의 저면과 상기 포지션링(27) 사이에 더 많은 유체, 즉 연료가 수용되도록 한다.
도 5를 보면, 상기 포지션링(27)에서 상단의 외경(D1)은 상기 아마추어(33)의 외경(D2)의 1/2 이상인 위치에 형성되어 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 포지션링(27)에서 상단의 외경(D1)은 상기 아마추어(33)의 외경의 1/2인 D2/2 이상으로 형성된다. 종래기술에서 상기 포지션링(127)은 단순히 상기 아마추어(133)의 하단을 구속하기 위한 것으로 그 직경이 크지 않았다. 하지만, 본 발명에서는 상기 아마추어(33)의 저면과 상기 포지션링(27) 사이의 공간(S)에 더 많은 연료가 수용되도록 상기 포지션링(27) 상단의 외경(D1)을 일정 크기 이상이 되도록 한다.
도 7을 보면, 상기 포지션링(27)은, 상부면이 상기 아마추어(33)의 저면에 접하는 상부바디(27a)와, 상기 포지션링(27)의 하부에 위치하는 하부바디(27b)와, 상기 상부바디(27a)와 상기 하부바디(27b)의 사이에서 상기 상부바디(27a)와 상기 하부바디(27b)를 연결하는 중간바디(27c)를 포함한다.
여기서, 상기 아마추어(33)의 저면과 상기 포지션링(27) 사이의 공간(S)에 더 많은 연료를 수용하기 위하여, 상기 상부바디(27a)의 외경(D1)을 크게 한다. 예컨대, 상기 상부바디(27a)의 외경(D1)은 상기 아마추어(33)의 외경(D2)에 비하여, 1/2 이상이 되면서 상기 아마추어(33)의 외경(D2)보다는 작게 형성되도록 한다.
상기 포지션링(27)에서 상기 상부바디(27a)의 외경(D1)이 상기 아마추어(33)의 외경(D2)에 비하여 1/2 이상으로 충분히 크게 형성됨으로써, 상기 포지션링(27)의 상부면과 상기 아마추어(33)의 저면 사이의 공간(S)에 종래에 비하여 더 많은 양의 연료가 채워짐으로써, 상기 아마추어(33)의 하강에 저항으로 작용하여 상기 아마추어(33)의 운동에너지를 감소시킨다.
상기 포지션링(27)의 외경이 커짐에 따라, 상기 아마추어(33)에 형성되어 연료가 유동하는 연료공의 위치도 변경될 필요가 있다.
즉, 상기 아마추어(33)의 상단과 하단에는 각각 상부연료공(34b)과 하부연료공(35c)이 형성되는데, 이중에서, 상기 포지션링(27)과 인접하게 배치되는 상기 하부연료공(35c)의 위치를 조절해야 한다.
상기 아마추어(33)는 아마추어 바디(34)와 아마추어 홀더(35)로 이루어지고, 상기 아마추어 홀더(35)에 상기 하부연료공(35c)이 형성된다.
이때, 상기 아마추어 홀더(35)에서 상기 하부연료공(35c)의 중심은, 상기 상부바디(27a)의 외측 둘레 보다 상기 니들(21)의 중심으로부터 외측으로부터 더 이격되어 위치하도록 함으로써, 상기 하부연료공(35c)을 통하여 상기 연료가 유동할 때, 상기 포지션링(27)의 둘레와 간섭을 일으키지 않도록 한다.
또는, 상기 포지션링(27)의 최대 외경인 상기 상부바디(27a)의 외경(D1)은, 상기 아마추어 홀더(35)에서 상기 아마추어 홀더(35)의 중심으로부터 상기 하부연료공(35c)에서 상기 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리(d1)와 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 도 6에서 라인 L1에 상기 상부바디(27a)의 둘레와 상기 하부연료공(35c)에서 상기 중심에 가장 가까운 부위가 위치하고 있음을 알 수 있다. 이를 통하여, 상기 포지션링(27)의 상부면과 상기 아마추어 홀더(35)의 저면 사이에 채워지는 연료의 양은 늘이면서, 상기 하부연료공(35c)을 통하여 연료의 유동에 간섭을 주지 않도록 한다.
종래기술에서는 도 3에 A로 도시된 바와 같이, 상기 아마추어(133)와 상기 포지션링(127)이 접하는 면적이 좁아서 그 안에 충분한 양의 연료의 양이 채워지지 않아서, 상기 아마추어(33)와 상기 포지션링(127)이 이격되더라도, 그 사이에 채워진 연료가 상기 아마추어(133)의 운동에너지를 시키는 양이 미미하였다.
하지만, 본 발명에서는 상기 아마추어(33)와 상기 포지션링(27)이 접하는 면적을 충분히 확보하여, 상기 연료 인젝터(1)가 분사후 폐쇄를 위하여, 상기 니들(21)과 상기 아마추어(33)가 하강하는 동안 상기 아마추어(33)와 상기 포지션링(27) 사이의 공간(S)으로 충분한 양의 연료가 유입되도록 함으로써, 상기 연료가 상기 아마추어(33)의 하강을 저지하는 저항으로 작용하도록 함으로써, 상기 아마추어(33)의 운동에너지를 감소시킨다.
상기 아마추어(33)의 운동에너지가 감소됨에 따라, 상기 아마추어(33)가 하강하여 상기 포지션링(27)에 접하는 순간 가해지는 충격량도 감소되므로, 상기 니들(21)의 바운싱을 최소화하거나 방지함으로써, 상기 니들(21)의 거동을 최소화 또는 방지토록 한다.
상기 아마추어(33)의 구조에 대하여 자세히 살펴보면, 상기 아마추어(33)는 상기 니들(21)과 동심을 갖도록 연료가 통과되는 연료유로(33a)가 형성된 아마추어 바디(34)와, 상기 아마추어 바디(34)의 하단에 고정되어 상기 아마추어 바디를 지지하는 아마추어 홀더(35)를 포함한다.
상기 아마추어 바디(34)와 상기 아마추어 홀더(35) 사이에 형성되는 연료유로(33a)가 상기 아마추어(33)의 하부로 갈수록 단면적이 넓어지도록 형성된다.
상기 아마추어(33)의 내부에서 상기 아마추어(33)의 하부로 갈수록 단면적이 널어지도록 형성하면, 상가 아마추어(33)의 하강시 상기 아마추어(33) 내부에서 연료의 배출이 지연되면서, 운동에너지가 감소되도록 한다. 상기 아마추어(33)가 연료 분사를 완료하고 상기 연료 인젝터(1)의 폐쇄를 위하여 하강하고, 이때 상기 아마추어(33) 내부의 연료는 상대적으로 상기 아마추어(33)의 하단으로부터 상단으로 유동하게 된다. 이때, 상기 아마추어(33)의 내부에서 상기 연료가 유동하는 연료유로(33a)의 폭을 상기 아마추어(33)의 상부로 갈수록 좁아지도록, 즉 상기 아마추어(33)의 하부로 갈수록 넓어지도록 형성하면, 상가 아마추어(33)의 하강시 상기 아마추어(33) 내부에서 연료의 배출이 지연되면서, 운동에너지가 감소되어 상기 아마추어(33)가 상기 포지션링(27)을 타격하지 않거나 타격하더라도 상기 니들(21)의 거동에 영향을 미지치 않는다.
이를 위하여, 상기 연료유로(33a)는 상기 아마추어 바디(34)의 상단으로부터 일정 거리만큼 상기 니들(21)과 평행한 직선구간을 형성하고, 그 이후에는 상기 아마추어 바디(34)의 하부로 갈수록 상기 니들(21)과 거리가 멀어지도록 단면적이 확대되는 확장구간을 형성한다. 상기 확장구간에서는 상기 아마추어 바디(34)의 내측면이 하부로 갈수록 단면적으로 넓어지도록 경사면(34a)으로 형성되고, 상대적으로 상기 아마추어 홀더(35)는 상기 내측면이 수직하게 형성되도록 함으로써, 상기 아마추어 바디(34)의 내측면과 상기 아마추어 홀더(35)의 내측면 사이에 형성되는 연료유로가 상기 아마추어(33)의 하부로 갈수록 단면적이 넓어지도록 한다. 상기 아마추어 바디(34)의 내측면이 복수의 단차로 형성되어 하부로 갈수록 단면적이 넓어지도록 할 수도 있으나, 단차를 통과할 때, 유속이 급변할 수 있으므로 일정하게 유속이 감소할 수 있도록 경사면으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 아마추어 홀더(35)는, 상기 니들(21)의 외측면과 접하고, 상기 니들(21)의 축방향을 따라 형성되는 수직부(35a)와, 상기 수직부(35a)의 하단으로부터 상기 니들(21)의 승강과 수직한 방향으로 연장되는 수평부(35b)를 포함한다.
상기 수직부(35a)의 외측에는 댐퍼스프링(26)이 끼워져 설치됨으로써, 상기 댐퍼스프링(26)의 상단는 상기 스토퍼(23)의 하단에 지지되고, 상기 댐퍼스프링(26)의 하단은 상기 수평부(35b)에 지지됨으로써, 상기 스토퍼(23)와 상기 가압스프링(25)이 밀착되도록 한다.
상기 아마추어(33)의 상단에 상부연료공(34b)이 형성되고, 상기 아마추어(33)의 하단에 하부연료공이 형성된다. 즉, 상기 아마추어 바디(34)의 상단 내측 둘레는 상기 아마추어 홀더(35)의 외측면을 간격을 두고 형성되어 연료가 통과하는 상부연료공(34b)이 형성되고, 상기 아마추어 홀더(35)의 상기 수평부(35b)에서 상기 아마추어 홀더(35)의 중심으로부터 이격된 위치에 둘레를 따라 간격을 두고 연료가 통과하는 하부연료공(35c)이 형성된다.
상기 상부연료공(34b)은 상기 아마추어 홀더(35)의 내측면과 함께 앞서 설명한 직선구간이 되고, 상기 하부연료공(35c)은 상기 확장구간의 하단에 연결된다.
상기 경사면(34a)의 하단은 상기 니들(21)의 중심으로부터 상기 하부연료공(35c)에서 상기 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리(d1)로부터 상기 중심에 가장 먼 부위까지의 거리(d2) 사이에 위치한다. 즉, 상기 확장구간을 형성하는 상기 경사면(34a)의 하단은 상기 하부연료공(35c)으로 연결된다.
연료 분사시에는 상기 상부연료공(34b)을 통하여 상기 아마추어(33)의 내부로 연료가 유입되어 상기 하부연료공(35c)을 통하여 배출되고(도 8의 화살표 참조), 상기 연료 인젝터(1)의 폐쇄시에는 상대적으로 상기 하부연료공(35c)을 통하여 유입된 후 상기 상부연료공(34b)을 통하여 배출된다.
상기 연료 인젝터(1)의 폐쇄시, 상기 아마추어(33)가 하강하는 방향으로 움직이므로, 상기 아마추어(33)의 내부에서는 연료가 상대적으로 상기 하부연료공(35c)으로부터 상기 상부연료공(34b)으로 유동하게 된다. 이때, 상기 아마추어 바디(34)의 내측면과 상기 아마추어 홀더(35)의 외측면 사이에 형성되는 연료유로(33a)가 상기 아마추어(33)의 상부로 갈수록 좁아지면, 상기 연료는 유입되는 쪽보다 배출되는 쪽의 단면적이 줄어들어 상기 아마추어(33)의 하강시 저항으로 작용한다. 이에 따라, 상기 아마추어(33)의 하강시 상기 아마추어(33)의 운동에너지가 감소함에 따라 상기 아마추어(33)가 하강하여 상기 포지션링(27)에 접하는 순간 가해지는 충격량도 감소되므로, 상기 니들(21)의 바운싱을 최소화하거나 방지함으로써, 상기 니들(21)의 거동을 최소화 또는 방지토록 한다.
상기 아마추어(33)가 상기 아마추어 바디(34)와 상기 아마추어 홀더(35)로 형성됨에 따라, 상기 아마추어 바디(34)와 상기 아마추어 홀더(35)를 결합하기 위한 구성이 적용될 수 있다.
즉, 상기 아마추어 바디(34)의 하단 둘레에 상기 아마추어 홀더(35)이 둘레를 수용하도록 단차지게 홀더체결부(34c)가 형성되고, 상기 아마추어 홀더(35)의 둘레가 상기 홀더체결부(34c)에 끼워져 상기 아마추어 바디(34)와 상기 아마추어 홀더(35)가 결합된다(도 6 참조).
또는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 아마추어 바디(34)의 하단둘레와 상기 아마추어 홀더(35)의 하단둘레를 평평하게 형성하고, 서로 용접, 특히 맞대기 용접으로 상기 아마추어 바디(34)와 상기 아마추어 홀더(35)가 일체가 되도록 할 수 있다.
그리고, 상부연료공(34b)과 상기 하부연료공(35c)이 상기 니들(21)로부터 서로 다른 거리, 즉 상기 상부연료공(34b)은 상기 하부연료공(35c)이 비하여 상기 니들(21)에 인접하게 에 위치하도록 할 수 있다.
앞서, 상기 아마추어(33)가 아마추어 바디(34)와 아마추어 홀더(35)를 포함하고, 상기 아마추어 바디(34)의 상단 내측 둘레는 상기 아마추어 홀더(35)의 외측면을 간격을 두고 형성되어 연료가 통과하는 상부연료공(34b)이 형성되고, 상기 아마추어 홀더(35)의 상기 수평부(35b)에서 상기 아마추어 홀더(35)의 중심으로부터 이격된 위치에 둘레를 따라 간격을 두고 연료가 통과하는 하부연료공(35c)이 형성되는 구성은 살펴보았다.
여기서, 상기 상부연료공(34b)과 상기 하부연료공(35c)이 상기 니들(21)로부터 서로 다른 거리에 위치하도록 함으로써, 상기 아마추어(33)의 내부에서 유체저항으로 상기 아마추어(33)의 하강시 상기 아마추어(33)의 운동에너지를 감소시키도록 한다.
도 6을 보면, 상부연료공(34b)은 라인 F1-F1을 중심으로 형성되고, 상기 하부연료공(35c)은 라인 F2를 중심으로 형성되며, 상기 라인 F1-F1은 상기 라인 F2-F2에 비하여 상기 니들(21)에 인접하게 위치하도록 형성된다.
특히, 상기 상부연료공(34b)의 직경인 되는 상기 아마추어 바디(34)의 상단 내경은 상기 니들(21)의 중심으로부터 상기 하부연료공(35c)에서 상기 니들(21)의 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리(d1)보다 상기 니들(21)의 중심에 더 가깝게 위치하도록 한다. 즉, 도 6에서, 상기 상부연료공(34b)의 직경이 되는 라인 L2는 상기 하부연료공(35c)에서 상기 니들(21)의 중심에 가장 가까운 부위인 라인 L1보다 상기 니들(21)의 중심에 더 가깝게 위치한다.
이에 따라, 상기 연료 인젝터(1)의 하강시 상기 하부연료공(35c)으로 유입된 연료는 상기 아마추어(33)의 하단으로부터 상단으로 이동함과 동시에 상기 아마추어(33)의 외측으로부터 내측을 향하는 흐름도 갖게 된다. 이는 상기 연료 인젝터(1)의 폐쇄를 위하여 상기 아마추어(33)가 하강할 때, 유체저항이 되어, 상기 아마추어(33)의 운동에너지를 감소시킨다.
종래기술에서는 상기 아마추어(133) 내부에서 연료가 통과하는 유고로 상기 니들(121)과 평행하게, 상기 아마추어(133)의 승강방향으로 형성되었다.
하지만, 본 발명에서는 상기 아마추어(33)에서 상부연료공(34b)은 상기 니들(21)에 인접하게 형성하고, 상기 하부연료공(35c)은 상기 아마추어(33)의 외측 둘레에 인접하게 형성됨으로써, 상기 상부연료공(34b)과 상기하부연료공(35c)이 상기 니들(21)과 평행하게 형성되는 경우에 비하여, 상기 아마추어(33) 내부에서 상기 연료의 유동이 저항으로 작용하게 된다. 이에 따라, 상기 아마추어(33)의 하강시 상기 아마추어(33)의 운동에너지를 감소시키고, 이는 상기 포지션링(27)에 접하는 순간 가해지는 충격량도 감소되므로, 상기 니들(21)의 바운싱을 최소화하거나 방지함으로써, 상기 니들(21)의 거동을 최소화 또는 방지토록 한다.
앞서 살펴본 바와 같이, 상기 연료 인젝터(1)의 폐쇄시 하강하는 상기 아마추어(33)의 운동에너지가 감소되도록 유체저항이 작용하도록 함으로써, 상기 아마추어(33)의 하강시 상기 아마추어(33)의 운동에너지를 감소시켜, 상기 아마추어(33)가 하강하여 상기 포지션링(27)에 접하는 순간 가해지는 충격량도 감소되므로, 상기 니들(21)의 바운싱을 최소화하거나 방지함으로써, 상기 니들(21)의 거동을 최소화 또는 방지토록 한다.
1 : 연료 인젝터 11 : 하우징
12 : 커버 13 : 캐리어
14 : 밸브시트 21 : 니들
22 : 볼 23 : 스토퍼
25 : 가압스프링 26 : 댐퍼스프링
27 : 포지션링 27a : 상부바디
27b : 하부바디 27c : 중간바디
31 : 솔레노이드 32 : 마그네틱코어
33 : 아마추어 33a : 연료유로
34 : 아마추어 바디 34a : 경사면
34b : 상부연료공 34c : 홀더체결부
35 : 아마추어 홀더 35a : 수직부
35b : 수평부 35c : 하부연료공
100 : 연료 인젝터 121 : 니들
122 : 볼 123 : 스토퍼
125 : 가압스프링 126 : 댐퍼스프링
127 : 포지션링 131 : 솔레노이드
132 : 마그네틱코어 133 : 아마추어
12 : 커버 13 : 캐리어
14 : 밸브시트 21 : 니들
22 : 볼 23 : 스토퍼
25 : 가압스프링 26 : 댐퍼스프링
27 : 포지션링 27a : 상부바디
27b : 하부바디 27c : 중간바디
31 : 솔레노이드 32 : 마그네틱코어
33 : 아마추어 33a : 연료유로
34 : 아마추어 바디 34a : 경사면
34b : 상부연료공 34c : 홀더체결부
35 : 아마추어 홀더 35a : 수직부
35b : 수평부 35c : 하부연료공
100 : 연료 인젝터 121 : 니들
122 : 볼 123 : 스토퍼
125 : 가압스프링 126 : 댐퍼스프링
127 : 포지션링 131 : 솔레노이드
132 : 마그네틱코어 133 : 아마추어
Claims (17)
- 니들이 관통하고 상단과 하단이 스토퍼와 포지션링으로 구속되는 아마추어를 포함하는 연료 인젝터에 있어서,
상기 아마추어는,
상기 니들과 동심을 갖도록 연료가 통과되는 연료유로가 형성된 아마추어 바디; 및
상기 아마추어 바디의 하단에 고정되어 상기 아마추어 바디를 지지하는 아마추어 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제1항에 있어서,
상기 아마추어 바디의 상단 내측 둘레에 상기 아마추어 홀더의 외측면을 간격을 두고 형성되어 연료가 통과하는 상부연료공이 형성되고,
상기 아마추어 홀더에서 상기 아마추어 홀더의 중심으로부터 이격된 위치에 상기 아마추어 홀더의 둘레방향으로 서로 간격을 두고 연료가 통과하는 하부연료공이 형성되며,
상기 하부연료공의 중심은 상기 상부연료공의 내경보다 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제2항에 있어서,
상기 아마추어 바디의 내측면은 상기 아마추어 바디의 하부로 갈수록 단면적이 넓어지도록 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제3항에 있어서,
상기 경사면의 하단은 상기 니들의 중심으로부터 상기 하부연료공에서 상기 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리로부터 상기 중심에 가장 먼 부위까지의 거리 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제2항에 있어서,
상기 아마추어 바디의 상단 내경은 상기 니들의 중심으로부터 상기 하부연료공에서 상기 니들의 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리보다 상기 니들의 중심에 더 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제2항에 있어서,
상기 포지션링 상단의 외경은,
상기 니들의 중심으로부터 상기 하부연료공에서 상기 니들의 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리와 동일한 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제2항에 있어서,
상기 포지션링 상단의 외경은 상기 아마추어 바디의 상단 내경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제1항에 있어서,
상기 아마추어 바디의 하단 둘레에 상기 아마추어 홀더의 둘레가 수용되도록 단차지게 홀더체결부가 형성되고,
상기 아마추어 홀더의 둘레가 상기 홀더체결부에 끼워져 상기 아마추어 바디와 상기 아마추어 홀더가 결합되는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제1항에 있어서,
상기 아마추어 바디와 상기 아마추어 홀더는 맞대기 용접으로 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 니들이 관통하고 상단과 하단이 스토퍼와 포지션링으로 구속되는 아마추어를 포함하는 연료 인젝터에 있어서,
상기 아마추어는,
상기 니들과 동심을 갖도록 연료가 통과되는 연료유로가 형성된 아마추어 바디; 및
상기 아마추어 바디의 하단에 고정되어 상기 아마추어 바디를 지지하는 아마추어 홀더를 포함하며,
상기 연료유로는 상기 아마추어 바디의 상단으로부터 일정 거리만큼 상기 니들과 평행한 직선구간을 형성하고,
그 이후에는 상기 아마추어 바디의 하부로 갈수록 상기 니들과 거리가 멀어지도록 단면적이 확대되는 확장구간을 형성하는 것는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제10항에 있어서,
상기 아마추어 바디의 상단 내측 둘레에 상기 아마추어 홀더의 외측면과 간격을 두고 형성되어 연료가 통과하며 상기 직선구간이 되는 상부연료공이 형성되고,
상기 아마추어 홀더에서 상기 아마추어 홀더의 중심으로부터 이격된 위치에 상기 아마추어 홀더의 둘레방향으로 서로 간격을 두고 형성되면서, 상기 확장구간의 하단에 연결되는 하부연료공이 형성되는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제11항에 있어서,
상기 아마추어 바디의 내측면은 상기 아마추어 바디의 하부로 갈수록 단면적이 넓어지도록 경사면으로 형성되어 상기 확장구간이 되고,
상기 경사면의 하단은 상기 니들의 중심으로부터 상기 하부연료공에서 상기 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리로부터 상기 중심에 가장 먼 부위까지의 거리 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제11항에 있어서,
상기 아마추어 바디의 상단 내경은 상기 니들의 중심으로부터 상기 하부연료공에서 상기 니들의 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리보다 상기 니들의 중심에 더 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제11항에 있어서,
상기 포지션링 상단의 외경은,
상기 니들의 중심으로부터 상기 하부연료공에서 상기 중심에 가장 가까운 부위까지의 거리와 동일한 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제11항에 있어서,
상기 포지션링 상단의 외경은 상기 아마추어 바디의 상단 내경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제9항에 있어서,
상기 아마추어 바디의 하단 둘레에 상기 아마추어 홀더의 둘레가 수용되도록 단차지게 홀더체결부가 형성되고,
상기 아마추어 홀더의 둘레가 상기 홀더체결부에 끼워져 상기 아마추어 바디와 상기 아마추어 홀더가 결합되는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터. - 제9항에 있어서,
상기 아마추어 바디와 상기 아마추어 홀더는 맞대기 용접으로 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 작동시 니들의 거동을 방지할 수 있는 연료 인젝터.
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JP2003511604A (ja) * | 1999-10-07 | 2003-03-25 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 燃料噴射弁 |
KR20130065352A (ko) | 2011-12-09 | 2013-06-19 | 주식회사 현대케피코 | 직분사 연료 인젝터 |
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2021
- 2021-07-09 KR KR1020210090366A patent/KR102638111B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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