KR890004303B1 - 동축적으로 배치된 2개의 밸브를 가진 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치 - Google Patents

동축적으로 배치된 2개의 밸브를 가진 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치 Download PDF

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닛뽕 덴소오 가부시기 가이샤
도다니 신조오
도요다 지도오샤 가부시끼 가이샤
마쓰모도 기요시
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Abstract

내용 없음.

Description

동축적으로 배치된 2개의 밸브를 가진 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치
제1도는 본 발명의 실시에 따른 솔레노이드밸브장치의 단면도.
제2도는 제1도의 솔레노이드밸브장치를 가진 연료분사장치의 개략도.
제3도는 연료분사장치의 조작을 설명하기 위한 타이밍 차아트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 솔레노이드밸브 3 : 고압유체통로
5 : 하우징 7 : 고정자
8 : 코일보빈 9 : 권선
11 : 안내구멍 12 : 부싱부재
13 : 봉같은부재 14 : 전기자
15 : 원주의 갭 19 : 조정스크류
20 : 제2스프링 21 : 긴구멍
22 : 작은구멍 24 : 다수의 홈
26-30 : O-링 40 : 파이롯밸브침
41: 파이롯밸브몸체 42 : 주밸브스푸울
43 : 주밸브몸체 47 : 주밸브시이트
48 : 압축스프링 51 : 제2유체실
54 : 유압실 55 : 오리피스
56 : 파이롯밸브시이트 57 : 제1스프링
101 : 전자작동기부 102 : 밸브부
본 발명은 내연기관에 분사되는 연료의 양을 제어하기 위하여 사용되는 유체제어용 솔레노이드밸브에 관한 것으로서, 더욱 특별하게는, 연료가 디이젤기관과 같은 엔진의 실린더에 분사되는 연료분사펌프의 각 작동사이클에서 임의의 시간에 고압하여 연료를 방류하기 위하여 사용되는 솔레노이드밸브에 관한 것이다.
솔레노이드밸브의 방법에 의하여 고압연료를 직접 방류시키게 배치된 형의 분사량 제어시스템이 개념이 전형적으로 디이젤기관인 내연기관으로의 연료분사의 분야에서 알려져 있다.
예로서, 일본 특허공보 제51-34936호가 그러한 디이젤기관용 연료분사시스템을 발표하였다.
상술된 시스템에 따르면 솔레노이드밸브가 핌프의 작동사이클내의 주어진 타이밍에서 발생되는 관계각도신호의 순간부터, 캠각도의 회전 또는 시간의 임의로 주어진 시기 이후에 열려서 고압연료가 분사연료의 양을 제어하게 흐른다. 이 알려진 시스템은 위치결정하는 랙 또는 슬리이브에 의하여 연료분사량을 제어하기 위하여 사용되는 종래의 기계적인 조속기와 비교할때 구조가 간단하고 전자식 제어용에 역시 적합하다.
상술된 고압의 직접 흐름시스템은 적어도 200내지 400kg/㎤을 받는 디이젤분사펌프의 펌프실압력을 견디는 폐쇄밸브상태를 어떻게 유지하고 엔진의 회전수에 응하여 최고 200Hz의 응답성으로 작동하는 높은 신뢰성의 작은 크기의 솔레노이드 밸브를 어떻게 신속하게 제작하는 가에 관한 문제를 가진다.
더우기, 그러한 솔레노이드를 전기신호가 와이어 또는 그와같은것의 고장에 인하여 적용되지 않을때 그것에 의하여 안전한 방법으로 모우터 차량을 정지시키도록 밸브를 통전시에 단게하는 기구, 즉 통상의 유체제어밸브에 반대방향으로 작용하는 기구글 가져야 한다.
고속응답성을 가진 솔레노이드밸브가 특개소 59-211724호에 제안되었지만, 이 솔레노이드밸브는 통전시에 밸브를 닫는 기구를 안가지고 있다.
통전시에 닫게 배치된 형의 솔레노이드밸브가 미국특허공보 제4,480,619호와 아울러 일본 특허공보 제58-84050호 및 제58-84052에서 알려져 있지만, 보울밸브헤드를 밀게 배치된 침의 직경은 보올밸브와 관련된 밸브시이트의 직경보다 필연적으로 작고, 따라서 그러한 밸브구조는 낮은 신뢰성때문에 고압하에 유체를 취급하는것이 곤란하다.
본 발명은 내연기관으로 고압하의 연료를 분사하기 위하여 직접흐르는 시스템에 사용되는 종래의 솔레노이드 밸브의 본래의 상술된 결점을 제거하기 위하여 발달되었다.
그러므로 본 발명의 목적은 종래의 유체제어솔레노이드밸브의 본래의 여러문제를 충분하게 해결하는 새롭고 유효한 솔레노이드 밸브 또는 밸브장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 고압직접 방류시스템의 상술된 문제를 해결하게 만들어졌고 솔레노이드밸브를 사용하는 직접방류시스템에 의하여 분사량의 제어가 가능한 유체제어솔레노이드밸브를 제공하게 기도되었다.
본 발명의 양상에 따르면 직접 방류형 연료분사시스템을 가지고 사용하는 솔레노이드밸브장치는 솔레노이드밸브장치가 크기에서 작고, 고압에 견딜수 있는 한편으로 솔레노이드 밸브장치는 충분하게 빠른 응답과 높은 신뢰성을 표시한다.
본 발명의 다른 현저한 양상은 솔레노이드밸브가 가능한한 위험한 상태를 방지하게 비통전시에 개방되게 배치된형의 것이라는 것이다.
본 발명에 따라 전기자, 권선 및 자기회로를 형성하고 전자기 솔레노이드로서 작용하는 고정자를 가진 전자작동기부와 고압하에 유체의 흐름을 차단하는 밸브부를 가지고 상기 밸브부는 전자작동기부 부터 간격이 떼어지고 상기밸부는 작은 흐름율의 파이롯밸브로서의 기능을 하는 제1밸브와 큰흐름을 주밸브로서의 기능을 하는 제2밸브를 가지고, 상기 제1밸브는 통상적으로 개방 방향으로 바이어스되고, 제2밸브는 통상적으로 폐쇄방형으로 바이어스되고, 유압실은 한벽이 상기 제2밸브에 의하여 만들어진 곳에 제공되고, 유압실은 제2밸브의 시이트부분부터의 상류부분과 제2밸브에 제공된 오리피스를 경유하여 연통하고 상기 제2밸브는 유압실의 유압에 의하여 폐쇄되는 방향에 바이어스되고 솔레노이드밸브장치는 상기 전기자의 운동이 단일의 운동을 수행하게 전기자에 고착된 봉과같은 부재에 의하여 제1밸브에 전달되도록 형성되고, 상기봉과 같은 부재는 고정자부분의 중앙에 만들어진 안내구멍내로 이동되고 상기고압유체통로는 권선의 통전시에 폐쇄되는 제1밸브로 폐쇄되고 고압유체통로는 권선의 비통전시에 개방되는 제1 및 제2밸브 개방되는 고압유체통로를 개폐하기 위한 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치가 제공된다.
본 발명에 따라 고정자를 가진 솔레노이드유닛과 상기 고정자와 관련된 코일과 상기코일이 통전되었을때 고정자 쪽으로 흡인되게 배치된 전기자를 가지고 밸브유닛이 전기자의 운동에 응답하여 솔레노이드 유닛부터 측방향으로 간격을 떼고 상기밸브유닛은 파이롯밸브시이트를 가진 파이롯밸브몸체와 그것의 일단에서 파이롯밸브헤드를 가진 파이롯밸브 스푸울을 가진 작은 흐름율의 파이롯밸브를 가지고, 상기 파이롯밸브스푸울은 파이롯밸브몸체내에 미끄러지게 수용되어 파이롯밸브헤드가 파이롯밸브를 닫게 파이롯밸브시이트와의 접촉으로오고, 상기 파이롯밸브 스푸울은 스프링에 의하여 통상적으로 밸브개방방향으로 바이어스되고, 큰흐름율의 주밸브는 주밸브시이트를 가진 주밸브몸체와 그것의 일단에 주밸브헤드를 가진 주밸브 스푸울을 가지고, 상기 주밸브 스푸울은 주밸브몸체내에 미끄러지게 수용되어 주밸브헤드는 주밸브를 닫게 주밸브시이트와의 접촉으로 오고 상기주밸브스푸울은 다른 스프링에 의하여 통상적으로 밸브폐쇄방향으로 바이어스되고, 적어도 상기 파이롯밸브몸체의 부분이 주밸브스푸울의 측방향의 구멍에 수용되어 제1유체실이 파이롯밸브몸체의 외부면과 주밸브스푸울의 내부면간에 형성되고 제1유체실이 주밸브몸체의 축방향의 구멍의 바닥과 주밸브헤드에 의하여 이루어진 제2유체실을 가지고 주밸브헤드에 만들어진 오리피스를경유하여 연통되고 상기 제2유체실이 고압하의 유체를 받게 유체원천과 연통되어 제1 및 제2 유체실은 파이롯밸브가 닫혀졌을때 유체로 채워지고, 주밸브시이트는 제1유체실의 직경보다 작은 직경을 가져서 상기 주밸브스푸울이 제1 및 제2 유체실간의 유체압력의 차에 의하여 밸브폐쇄방향으로 바이어스되고, 상기전기자의 운동은 단일의 운동을 수행하도록 전기자에 고착된 봉같은 부재에 의하여 제1밸브에 전송되고 상기 봉같은 부재는 고정자의 중앙에 만들어진 안내구멍내를 움직이게 되고 고압유체통로가 권선의 통전시에 닫히게 되는 제1밸브로 폐쇄되고, 고압 유체통로가 권선의 비통전시에 열리게 되는 제1 및 제2밸브로 열리게되는 고압 유체통로를 개폐하기 위한 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치가 역시 제공된다.
본 발명에 따라 연료분사장치가 엔진의 회전과 동기로 구동되는 플런저를 가지고 연료의 압축을 통하여 내연기관의 하나 또는 그이상의 실린더로 연료원천부터의 연료를 분사하기 위한 분배펌프를 가지고 기준각도신호 발생수단이 플런저의 운동에 응답하고, 전자제어유닛이 분사되어야 할 연료량이 결정되는 출력신호를 산출하기 위하여 기준각도신호에 응답하고 분배핌프 고압유체통로를 개폐하기 위한 고압 유체제어용 솔레노이드 밸브장치를 가지고, 상기솔레노이드밸브장치는, 전기자, 권선 및 자기회로를 형성하고 전자솔레노이드로서 작용하는 고정자를 가진 전자작동기부와 고압하의 유체의 흐름을 차단하는 밸브부와를 가지고 밸브부는 상기전자작동기부터 간격이 떨어지고 상기 밸브부는 작은 흐름율의 파이롯밸브로서의 기능을 하는 제1밸브와 큰흐름율의 주밸브로서의 기능을 하는 제2밸브와를 가지고 제1밸브는 통상적으로 개방방향에 바이어스되고, 제2밸브는 통상적으로 폐쇄방향에 바이어스되고, 유압실은 한벽이 제2밸브에 의하여 만들어지는 곳에 제공되고, 상기유압실은 제2밸브의 시이트부 부터의 상류부분과 제2밸브에 제공된 오리피스를 경유하여 연통하고 제2밸브는 유압실의 유압에 의하여 폐쇄방향에 바이어스되고, 솔레노이드밸브장치는 전기자의 운동이 단일의 운동을 수행하도록 전기자에 고착된 봉같은 부재에 의하여 제1밸브에 전달되고 상기봉같은 부재는 고정자부의 중앙에 만들어진 안내구멍내에서 움직이게 되고, 고압유체통로는 권선의 통전시에 닫히게 되는 제1밸브로 닫히게되고 고압유체통로는 권선의 비통전시에 열리게 되는 제1 및 제2밸브로 열리게되는 내연기관의 사용을 위하여 개량된 솔레노이드밸브장치를 가진 연료분사장치가 더욱 제공된다.
본 발명의 목적과 양상이 첨부한 도면과 관련하여 취해진 양호한 실시의 다음의 상세한 설명부터 더욱 쉽게 나타난다.
이 제1도를 참조하면, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브장치의 실시의 개략 단면도가 표시된다. 일반으로 참조번호(1)로 표시된 솔레노이드 밸브장치가 분배형 연료분사펌프의 배기헤드(2)에 설치된다. 고압통로(3)가 미표시의 플린저펌프의 펌프실과 연통하고 한편으로 방류통로(4)가 미표시의 저압의 펌프하우징과 연통한다.
솔레노이드밸브장치(1)는 일반으로 원통형이고 부품을 형성하는 여러부분이 전자 솔레노이드의 자기회로를 형성하는 부재로서 역시 기능을 하는 하우징(5)에 설치된다. 하우징(5)의 상부에는 전자솔레노이드로서 작동하는 전자작동기부(101)가 설치되고 하우징(5)의 저부에는 고압하의 유체의 흐름을 차단하는 밸브부(102)가 설치된다.
이제 전자작동기부(101)의 구조가 설명된다.
하우징(5)의 상부외부의 원통부분은 전자솔레노이드의 요우크부(6)를 형성하고 하우징의 상부내부의 원통부분은 전자솔레노이드의 고정자부(7)를 형성한다.
요우크부(6)와 고정자부(7)간에는 합성수지로 형성된 코일보빈(8)과 권선(9)을 가진 전자솔레노이드가 맞추어진다. 권선(9)은 솔레노이드가 통전되는 구동신호를 받기 위하여 미표시의 전자제어장치에 도선(10)을 경유하여 접속된다. 고정자부(7)의 축부분에 단단한 물질로 만들어진 부싱부재(12)가 압력으로 그것에 삽입된 후 고착된 안내구멍(11)이 만들어진다.
부싱부재(12)에 의하여 축방향으로 미끄러지는 샤프트형의 봉같은 부재(13)가 지지된다.
봉같은 부재(13)은 비자성체로 만들어지고, 그의 미끄러지는 표면과 밸브부재와의 접촉을 가져오는 저부단은 경화처리가 된다.
봉같은 부재(13)의 상부는 고정자부(7)의 상부단에 면하게 위치된 환상의 전기자(14)에 고착된다. 전기자(14)의 주위에는 그들간에 주어진 주위의 스페이스를 가지고 환상의 고정자판(16)이 제공된다. 고정자판(16)과 정부판(17)은 요우크(6)의 상부의 플랜지부분(18)으로 징이박아져서 하우징(5)에 단단하게 고착된다.
고정자환(16)과 요우크부(6)은 자기적으로 결합되고, 권선(9)에 의한 자기회로는 코일보빈(8)에 고착된 고정자부(7), 스페이스, 전기자(14), 원의갭(15), 고정자판(16), 요우크부(6)를 경유하여 고정자부(7)에 돌아오는 회로이다. 정부판(17)의 중앙부분은 나사로 되어서 조정스크류(19)가 그것에 나사결합된다.
조정스크류(19)의 전기자(1)간에는 도면에서 하방으로 봉같은 부재(13)와 전기자(14)를 바이어스하는 압축스프링(20)이 제공된다. 이 스프링(20)은 후술하는 해방방향으로 파이롯밸브를 바이어스하는 제1스프링에 대응하는 것으로서, 이후 제2스프링으로서 참조된다.
봉 같은 부재(13)에는 그의 상부단의 끝에 개구를 가지고 축방향으로 연장하는 긴구멍과 직각으로 긴구멍(21)에 맞나는 작은구멍(22)이 만들어져서 부상부재(12)밑의 안내구멍(11)에 의하여 이루어지는 스페이스와 전기자(14)위의 스페이스(23)간에 연통이 이루어진다.
코일보빈(8)의 내부면에 코일보빈(8)의 상부 및 저부단의 플랜지면간에 연통하는 갭같은 통로를 형성하게 축방향에 다수의 홈(24)이 형성된다. 하우징(5)에는 방류통로(4)와 다수의 홈(24)을 결합하는 경사구멍(25)이 형성된다.
그러므로 부상부재(12)밑의 안내구멍(11)은 작은구멍(22), 긴구멍(21), 전기자위의 스페이스(23), 원주의 갭(15), 다수의 홈(24) 및 경사구멍(25)을 경유하여 방류통로(4)에 연통한다.
연통하는 통로를 액밀하게 하기 위하여 O-링(26), (27), (28) 및 (29)이 봉같은 부재(13)의 축을 중심으로 하여 정부판(17)과 조정스크류(19)사이, 정부판(17)과 고정자판(16)사이, 고정자판(16)과 코일 보빈(8)의 상부플랜지부분사이, 코일보빈(8)의 저부플랜지부분과 하우징(5)사이에 동축적으로 각기 위치된다. 부가하여 다른 O-링(30)의 펌프몸체의 분배기헤드(2)와 하우징(5)사이에 위치되어 펌프는 애밀하게 조립된다.
하우징(5)의 상부단에는 커버링(31)이 끼워 맞추어지고 커버링(31)과 링(32)간의 공간, 또는 권선(9)과 하우징(5)간과 같은 0-링(26-29)의 외측의 하우징(5)의 공간에는 에폭시수지(33)가 공단을 남기지 않게 채워져 기계적강도가 향상되고 권선(9)부터의 열이 효과적으로 분사된다.
다음에, 밸브부분(102)의 구조가 설명된다.
밸브부분(102)의 그의 주요소가 파이롯밸브침(40)과 파이롯밸브몸체(41)인 작은 흐름율의 파이롯밸브로서의 기능을 하는 제1밸브와 그의 주요소가 주밸브스푸울(42)와 주밸브몸체(43)인 큰흐름율의 주밸브로서의 기능을 하는 제2밸브를 가진다.
하우징(5)의 저부에 만들어진 원통형의 요홈 또는 축방향의 구멍에는 축방향의 조립치수를 조정하는 스페이서(44)일반으로 원통형의 홈인 파이롯밸브몸체(41) 및 원통형 홈의 주밸브몸체(43)가 끼워맞추어진다. 하우징(5)의 저부플랜지부분(46)은 주밸브몸체(43)의 주위에 제공된 홈(45)가 결합되게 징으로 박아져서 밸브몸체가 고착된다.
주밸브몸체(43)의 축방향의 구멍속에는 중공의 원통형주밸브스푸울(42)이 액밀하게 축방향으로 미끄러지게 끼워맞추어져 지지된다.
주밸브스프울(42)의 저부단의 주연부는 주밸브헤드로서의 기능을 하고 주밸브몸체(43)의 축방향의 구멍의 바닥에 가까운 위치된 환상의 주밸브시이트부(47)와의 접촉을 가져온다. 주밸브스푸울(42)은 압축스프링(48)에 의하여 하방으로 당겨지게 즉, 시이트부(47)를 닫는 방향으로 바이어스된다.
솔레노이드 밸브장치(1)가 분사펌프의 분배기헤드(2)에 설치될때 주밸브몸체(43)의 저부단이 시이트판(49)쪽으로 압축되어 있느 저부단과 분배기헤드(2)에 고착된 환상의 시이트판(49)에 설치되고, 따라서 방류통로(4)의 연통하는 주밸브몸체(43)주위의 스페이스(50)가 이루어지고 밀봉된다. 주밸브몸체(43)의 바닥에는 고압통로(3)를 가진 주밸브스푸울(42)와 주밸브몸체(43)에 의하여 둘러싸여진 고압실(51)을 결합하기 위한구멍(103)이 만들어진다.
주밸브몸체(43)의 축방향의 구멍에는 시이트부(47)의 바로하류부분의 시이트부(47)를 둘러싸는 환상의 (52)이 형성되어 작은실을 형성한다. 이 환상의 홈(52)은 주위의 스페이스(50)에 다수의 가로구멍(53)을 경유하여 연통한다.
원통형주밸브스푸울(42)의 축방향의 구멍내에는 원통형 파이롯밸브몸체(41)의 저부가 수용된다. 유압실(54)이 주밸브스푸울(42)의 내부면, 파이롯밸브몸체의 외부면 및 주밸브몸체(43)에 의하여 형성된다.
유압실(54)은 역시 주밸브스푸울(42)이 축방향으로 미끄러질수 있는 스푸울실이고 또한 압축스프링(48)의 스프링실이기도하다.
유압실(54)은 시이트부(47)의 상류부에 위치된 고압실(51)에 주밸브스푸울(42)의 바닥에 만들어진 작은 직경의 오리피스(55)를 경유하여 연통되고 또한 파이롯밸브몸체(41)의 바닥에 만들어진 파이롯밸브시이트(56)의 개구에 연통한다.
파이롯밸브몸체(43)의 내부에는 파이롯밸브침(40)의 축방향으로 미끄러지게 정밀하게 지지되어 그것의 저부단은 파이롯밸브몸체(41)의 바닥의 개구(104)와 접촉하여 파이롯밸브의 시이트부(56)를 형성한다.
파이롯밸브침(40)은 압축스프링(57)에 의하여 상방으로 당겨지게 즉, 시이트부(56)를 여는 방향으로 바이어스 된다. 압축스프링(57)은 상술된 제2스프링(20)에 대응하며, 이후 제1스프링(57)으로서 참조된다.
파이롯밸브침(40)의 플랜지부(105)는 봉같은 부재(13)의 저부단과의 접촉으로 봉같은 부재쪽으로 압축된다.
상술된 바와같이 봉같은부재(13)는 제2스프링(20)에 의하여 하방으로 바이어스되어, 결과로서 파이롯밸브침(40)은 제1스프링(40)과 제2스프링(20)의 결합된힘(압력차)에 의하여 상방으로 즉, 시이트부(56)의 개방방향으로 바이어스된다.
제1스프링(57)의 스프링정수, 자유길이 와이어직경 회전수는 제2스프링(20)의 것과 완전하게 동일하여 조정스크류(19)를 조정하여 제2스프링(20)의 세트길이를 변하는 것에 의하여 제1스프링(57)과 제2스프링(20)의 세트길이를 변하게 하여 양스프링력에 차를 생기게 하여서 상방으로 향하는 바이어스력이 얻어진다.
절결(58)이 파이롯밸브침(40)의 측면의 일부에 형성되어 파이롯밸브시이트부(56)의 하류부에 위치된 밸브실(59)은 제1스프링(57)이 수용되어 있는 스프링실(60)과 연통되고 스프링실(60)은 더우기 전자작동기부의 안내구멍(11)과 연통된다.
그러므로 파이롯밸브의 시이트부(56)를 통하여 통과하는 연료는 밸브실(59), 절결, (58), 스프링실(60), 안내구멍(11), 봉같은 부재(13)의 작은구멍(22)과 긴구멍(21), 전기자(14)위의 스페이스(23), 전기자(14)와 고정자판(16)간의 주변갭(15), 코이보빈(8)의 내부면의 다수의 홈(24) 및 경사구멍(25)을 경유하여 방류통로(4)에 도달하게 흐른다.
파이롯밸브의 개구의 시이트부(58)의 흐름율은 주밸브스푸울(42)의 오리피스(55)를 통하는 흐름율보다 큰 것이 필요하고, 전자의 흐름율은 양호하게 후자의 흐름율의 1.5배의 치보다 작다.
발명자의 실험에 따르면 바라는 결과는 개방시의 파이롯밸브침(40)의 인양량이 0.1mm정도일때, 또한 오리피스(55)의 직경이 0.4mm와 0.6mm사이일때 얻어졌다. 더우기 바라는 결과는 주밸브스푸울(42)의 인양량이 0.1mm와 0.5mm사이일때 얻어졌다.
더우기 파이롯밸브의 폐쇄시에 즉, 권선의 통전시에 전기자(14)가 고정자(7)에 흡인될때 파이롯밸브침(40)에 적당한 압축력을 주기위하여 전기자(14)와 고정자부(7)간에 약간의 갭이 만들어지는 것이 양호하다. 그것을 위하여 약간의 갭은 양호한치로서 약0.1mm가 되도록 스페이스(44)의 두께가 선택된다.
제1도의 솔레노이드밸브 장치는 다음과 같이 작동한다.
권선(9)이 통전되어 있지 않고 유압이 고압통로(3)에 적용되어 있지않은 자유상태하에서 파이롯밸브침(40)은 제1스프링(57)과 제2스프링(20)과의 결합력에 의하여 상방으로 상승되고 따라서, 파이롯밸브의 시이트부(56)는 개방되고 한편으로 주밸브스푸울(42)은 압축스프링(48)의 압압력에 의하여 하방으로 압축되고 따라서 주밸브의 시이트부(47)는 제1도에 표시된 바와 같이 닫힌다.
권선(9)의 통전시에 전기자(14)는 고정자부(7)에 흡인되고 따라서 봉같은 부재(13)은 파이롯밸브침(40)을 아래로 압축하여 파이롯밸브의 시이트부(56)를 닫는다.
미표시의 펌프부터 보내진 고압통로(3)내의 고압하의 연료는 솔레노이드밸브장치(1)의 고압실(51)에 들어가고, 유압실(54)은 주밸브스푸울(42)의 오리피스(55)를 통하여 그것에 들어간 연료로 채워진다.
파이롯밸브의 시이트부(56)는 닫혀져 있으므로 고압실(51)의 유압은 유압실(54)의 유압과 동일하다.
주밸브스푸율(42)에 상방과 하방으로 적용되는 유압을 고려하면 하방향(폐쇄방향)에는 주밸브스푸울(42)의 외경을 경으로 하는 원의 면적을 수압면적으로 하여 유압력이 작용한다.
다른한편으로는 상방향(개방방향)에는 시이트부(47)의 직경을 경으로 하는 원의 면적을 수압면적으로 하여 유압력이 작용한다. 다른한편으로, 상방향(개방방향)에는 시이트부(47)의 직경을 경으로 하는 원의 면적을 수압면적으로 하여 유압력이 작용한다.
당연하게 주밸브수푸울(42)의 외경은 시이트(47)의 직경보다 크므로, 주밸브스푸울(42)에 작용하는 결합력은 하방(폐쇄방향)으로 작용한다. 그러므로 주밸브스푸울(42)은 고압실(51)내의 유압이 증가할때 증가하는 압력으로 시이트부(47)쪽으로 압축된다.
결과로서, 고압통로(3)의 유압이 아무리 높아도, 시이트부(47)는 확실히 폐쇄되고 따라서 고압하의 연료의 누설이 방지된다.
다른한편으로 파이롯밸브의 시이트부(56)는 상술된 바와같이 시이트부(56)의 흐름율은 오리피스를 통하는 흐름율보다 크고 오리피스(55)를 통하는 흐름율의 1.5배의 치보다 작게 설계되고, 시이트부(56)의 직경은 충분히 작으므로, 유압에 의하여 파이롯밸브침(40)을 인양하는 힘은 비교적작고, 따라서, 시이트부(56)는 전기자(14)의 흡인력에 의하여 확실히 닫혀진다.
결과로서 권선(9)과 같이 전자솔레노이드를 형성하는 전자작동기부(101)의 부분은 소형으로 할수가 있다.
권선(9)의 통전이 정지될때 전기자를 흡인하는 힘이 소멸되고 따라서 봉같은 부재(13)에 의하여 눌려있든 파이롯밸브침(40)이 시이트부(56)에 적용된 유압과 아울러 제1스프링(57) 및 제2스프링(20)의 결합된 힘으로 즉시 상승한다.
그때 유압실(54)의 고압하의 연료는 시이트부(56), 밸브실(59), 절결(58), 스프링실(60), 안내구멍(11), 작은구멍(22), 긴구멍(22)전기자위의 스페이스(23), 전기자(14)와 고정자판(16)간의 주위의 갭(15), 코일보빈(8)의 내부면의 다수의 홈(24) 및 경사구멍(25)을 경유하여 방류통로(4)에 도달하게 흐른다.
연료가 코일보빈(8)의 내부면의 다수의 홈을 통하여 통과할때 연료는 코일보빈(8)부터 열을 가져가 권선(9)부터의 열의 소산을 확실하게 한다.
여기에서 밸브시이트부(56)의 흐름율은 오리티스(55)를 통하는 흐름율보다 크므로 시이트부(56)부터의 방출량은 오리피스(55)부터의 유입량으로 보충할 수가 없어서 따라서 유압실(54)의 압력은 갑자가 감소한다.
결과로서 유압실(54)의 압력은 고압실(51)의 압력보다 대단히 낮게되어 따라서 주밸브스푸울(42)은 고압실(51)내의 압력에 의하여 상부로 압축되어 주밸브의 큰직경 시이트부(47)를 연다. 그때 고압실(51)의 고입하의 유체의 큰양은 환상의 홈(52)에 흐른다.
이 환상의 홈(52)은 고압하의 연료의 흐름의 충경을 환화하여 따라서 캐비테이션의 발생을 감소한다. 환상의 홈(52)은 시이트부(47)의 연삭과 가공시의 도망요홈으로서 사용된다. 그때 환상의 홈(52)으로 흐른 연료는 다스의 가로구멍(53)을 통하여 주밸브몸체(41)주위의 스페이스(50)에 흘러나가고 그때 방류통로(4)에 흘러나가 고압하의 연료의 방류가 완료된다.
솔레노이드밸브장치(1)는 직접방류형의 연료분사펌프를 가지고 사용되고 솔레노이드밸브장치를 가진 그러한 연료분사펌프의 작동이 간단하게 설명된다.
제2도는 간단화를 위하여 단일실린더 시스템에 의하여 연료분사장치의 전체의 구조를 표시한 개략도이다.
연료펌프(200)의 플런저(201)는 캠(202)의 작동에 의하여 전진에서 펌프실(203)로 흡입된 연료를 압축한다. 캠(202)의 압축행정시에 펌프실(203)의 연료는 분사노즐(206)부터 배출밸브(204)와 강출튜우브(205)를 통하여 미표시의 엔진연소실에 분사된다.
다른한편으로 펌프실(203)은 고압실(3)과 솔레노이드밸브장치(1)를 경유하여 방류통로(4)와 저압의 펌프하우징(207)에 연통한다.
솔레노이드밸브장치(1)가 연료분사의 도중에 열릴때 고압하의 연료는 방류통로(4)에 즉시 방류되어 연료분사는 끝난다. 솔레노이드밸브장치(1)의 개폐제어는 마이크로 컴퓨우터를 가진 전자제어장치(208)에 의하여 수행된다.
기준신호는 기준신호검출기(210)와 캠(202)에 동축으로 부착된 톱니휘일을 포함하는 펄스발생유닛(209)에 의하여 각각의 하사점에서 전자제어장치(208)에 입력된다.
제3도는 작동을 표시하는 타이밍차아트이고 도면에서 기준(a)은 플런저(201)의인양량, (b)는 기준신호, (c)는 솔레노이드밸브장치(1)에 공급되는 통전펄스, (d)는 분사노즐(206)부터의 분사율이다.
전자제어장치(208)가 기준신호부터 엔진의 주어진 회전각도경과후에 실제에는 전자제어장치내에서 회전각도를 시간으로 변환하여 시간 T경과후에 전자밸브(1)에의 통전을 정지하고 전재밸브(1)를 열때 고압하의 연료가 방류하여 연료분사가 정지한다.
솔레노이드밸브장치의 개방시간을 변하는 것에 의하여 연료분사량(Q)은 제어된다.
그때 소정시간"t"후에 솔레노이드밸브장치(1)는 그의 밸브를 닫게 다시 통전되고 다음의 연료분사를 위하여 준비된다.
이 방법에서 본 발명에 따르면 솔레노이드밸브장치는 통전이 정지되었을때 솔레노이드밸브장치가 열리는 것에 중요한 양상을 가진다.
그러므로 전자제어장치(208)와 솔레노이드밸브장치(1)간을 접속하는 배선에 단선이 생긴 경우에는 솔레노이드밸브장치(1)는 열린채로 되어서 플런저실(203)내의 고압하의 연료는 분사노즐로부터 분사되지 않고 방류통로(4)에 완전하게 방류된다.
결과로서, 엔진은 정지하고 차량은 안정하게 정지된다. 환언하면 단선사고는 위험상태로 가지않고 안전상태의 결과로 된다.
따라서, 본 발명에 따르면 솔레노이드밸브장치는 고장에 안전한 구조를 포함한다고 말할수 있다.
이형의 솔레노이드밸브장치가 통전시에 열리게 배치되면, 솔레노이드밸브장치는 단선고장시에 닫히게 되어 연료는 방류할수가 없어서 플런저의 인양량에 대응하는 대량의 연료가 분사된다. 그러한 연료분사는 위험한 상태를 가져오게하여 바람직하지 못하다.
본 발명은 상술한 것에 부가하여 다음의 이점을 가진다.
1. 전기자(14)가 상방향으로 즉, 스프링(20) 및 (57)에 의하여 밸브가 열리는 방향으로 바이어스되어 있으므로, 고정자부(7)의 잔류자기에 의한 파이롯밸브침의 밸브개방시간지연이 작게되어 따라서 밸브의 응답성이 양호하게 된다.
2. 어느 방향으로 파이롯밸브침(40)을 바이러스하기 위한 스프링수단이 동일의 사양을 가지는 제1스프링(57)과 제2스프링(20)을 가지고 바이어스하는힘이 2개의 스프링이 서로 반대방향으로 파이롯밸브침(40)을 바이러스하게 사용되는 2개의 스프링의 세트길이의 차이부터 일어나는 스프링력간의 차이에의하여 개방 방향으로 파이롯밸브침(40)에 적용되고, 제1스프링(57)과 제2스프링(20)이 오랜세월의 변화에 관련하여 변하는것이 기대되고 따라서 솔레노이드밸브장치의 응답성에 민감하게 영향하는 바이어스력이 장기간에 걸쳐 안정성을 유지하고 솔레노이드 밸브장치의 응답성이 장기간에 걸쳐 유지되는 이점을 제공한다.
3. 더우기, 제2스프링(20)의 세트길이를 조정하는 조정스크류(19), 제공되므로 파이롯밸브침을 바이어스하는 힘을 미세하게 조정될수가 있어 다수의 제품마다의 응답성의 변화를 감소할 수 가 있다.
4. 파이롯밸브부터 유출하는 연료가 코일보빈(8)의 내면에 제공된 다수의 홈(24)을 통과하는 구성으로 되어 있으므로 코일보빈(8)은 통과연료에 의하여 냉각되어 권선(9)의 방열이 용이하게 된다.
5. 파이롯벨브부터 유출하는 연료의 통로가 O-링(26-29)의 내측부분에 밸브의 축을 중심으로 하여 동축적으로 배치된 다수의 O-링(26-29)에 의하여 액밀하게 제한된 스페이스내에 형성되어 있으므로 통전되어야 할 권선(9)이 기름에 노출됨이 없이 건조상태로 유지될수가 있으므로 절연처리와 같은 설비의 전기적처리가 용이하게 된다.
6. 파이롯밸브침(40) 및 파이롯밸브몸체(41)로 형성된 제1밸브가 제2밸브를 형성하는 주밸브스푸울(42) 및 주밸브몸체(43)의 축방향의 구멍내에 수용되므로 2개의 밸브를 포함하는 밸브부의 용적을 작게만들수가 있고, 따라서 전체의 솔레노이드밸브장치가 소형으로 될수있다.
7. 밸브부가 전자작동기(101)의 하우징(5)내에 수용되고 하우징(5)의 플랜지부(46)가 주밸브몸체(43)의 외주에 제공된 홈 주위에 끼워 맞추어져 분리디지 않게 고착되고 기계제품인 밸브부(102)와 전기제품인 전자작동기(101)가 각기 별개로 제조 및 조립되고 단일유닛으로 조립되므로 제조공정상의 견지에서 대단히 유리하다.
상술된 실시가 바로 본 발명의 예시이므로 많은 수정과 변경이 본 발명의 범위를 떠나지 않고 만들어지는 것이 이 분야에 훈련된 사람들을 위하여 나타날 것이다.

Claims (15)

  1. 고압유체통로(3)을 개방 및 폐쇄하는 고압유체제어솔레노이드밸브장치에 있어서, (a). 전자솔레노이드로서 작용하고 자기회로를 형성하는 권선(9) 및 고정자(7)를 가진 전자작동기부(101)와, (b) 고압하의 유체의 흐름을 차단하는 밸브부(102)와를 가지고 상기밸브부는 전자작동기부에서 간격이 떼어지고, 상기밸브부는 작은 흐름율의 파이롯밸브로서의 기능을 하는 제1밸브와 큰흐름율의 주밸브로서의 기능을 하는 제2밸브와를 가지고, 제1밸브는 통상적으로 개방방향으로 바이어스되고, 제2밸브는 통상적으로 폐쇄방향으로 바이어스되고, 유압실(54)이 한벽이 제2밸브에 의하여 만들어진 곳에 제공되고 상기 유압실은 제2밸브의 시이트부(47)부터 상류부의 제2밸브에 제공된 오리피스, (55)에 연통하고, 제2밸브는 유압실의 유압에 의하여 폐쇄방향으로 바이어스되고, 상기솔레노이드밸브장치는 전기자(14)의 운동이 단일의 운동을 수행하도록 전기자에 고착된 봉같은 부재(13)의 의하여 제1밸브에 전달되도록 형성되고 상기봉같은 부재는 고정자부(7)의 중앙에 만들어진 안내구멍(11)를 이동할수있고, 고압유체통로(3)는 권선(9)의 통전시에 닫혀지는 제1밸브로 닫혀지고 고압유체통로는 권선의 비통전시에 열리게 되는 제1 및 제2밸브로 열리게 되는것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기봉같은 부재(13)는 비자성체로 만들어지고 봉같은 부재의 밸브부재와 접촉되어야할 부분과 미끄러지는 면에는 경화처리가 된것을 특징으로하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  3. 제1항에 있어서, 부싱부재(12)는 봉같은 부재(13)의 미끄러지는 면과 고정자(7)의 중앙에 만들어진 안내구멍(11)간에 끼어진 경질재로만들어진 부싱부재를 더욱 가지는 것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  4. 제1항에 있어서, 제1밸브를 바이어스하는 스프링이 개방방향으로 밸브를 바이어스하는 제1스프링(57)과 폐쇄방향으로 전기자(14)에 고착된 봉같은 부재(13)와 전기자를 바이어스하는 제2스프링(20)을 가지고 제1밸브가 제1 및 제2스프링의 결합하는 힘에 의하여 바이어스되는 것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  5. 제4항에 있어서, 제1 및 제2스프링(57) 및 (20)이 적어도 스프링정수, 자유길이, 선경권수를 포함하는 동일한 특성을 가지고 밸브폐쇄방향의 바이어스력이 제1 및 제2스프링의 세트길이를 변하는것에 의하여 결합된 힘으로 얻어지는 것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  6. 제5항에 있어서, 제2스프링(20)의 세트길이가 외측부터 조정될 수 있는 조정스크류(19)를 더욱 가지는 것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  7. 제1항에 있어서, 제1밸브는 제2밸브에 수용되는 것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  8. 제1항에 있어서, 제1 및 제2밸브를 가진 밸브부(102)는 전자작동기부(101)의 하우징(5)에 수용되고 각기 별개로 조립되는 밸브부와 전자작동기부는 단일의 유닛으로 조립되고 하우징은 양자가 함께 놓여진후 하우징이 밸브부와 부재를 끼워맞추는 것에 의하여 고착되는 것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  9. 제1항에 있어서, 축방향으로 연장하는 긴구멍(21)이 전기자(14)의 헤드에 열리고 작은구멍(22)이 상기 긴구멍과 직각으로 교차하여 연통하고 봉같은 부재(13)의 저부에 열려서, 봉같은 부재의 상류부와 하류부가 제1밸브부터의 유압통로를 형성하게 서로에 연통되는 것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  10. 제1항에 있어서, 원주의 갭(15)이 전기자(14)주위에 제공되고, 갭같은 통로가 고정자(7)를 둘러쌓게 끼워맞추게 결합된 코일보빈(8)과 고정자간의 원주의 갭(15)부터 연속되게 제공되고, 상기 갭같은 통로와 밸브의 외측간을 연통하는 구멍이 제공되어 갭같은 통로와 상기구멍이 제1밸브부터의 유압통로를 형성하게 솔레노이드밸브장치의 외측과 상기 전기자 (14)의 상부를 연통하게 사용되는 것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 고정자부(7)와 코일보빈(8)간에 제공된 갭같은 통로는 코일보빈의 내부면에 축방향으로 형성된 다수의 홈(24)으로 형성되는것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  12. 제9항에 있어서, 제1밸브와 솔레노이드밸브장치의 외측간을 연통하는 유압통로는 전자작동기의 하우징(5), 코일보빈(8)의 양단면에 플랜지부 및 고정자판간에 밸브의 축을 중심으로 하여 동축적으로 배치된 다수의 O-링(26-30)에 의하여 액밀하게 제한된 스페이스내에 형성되는 것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  13. 제1항에 있어서, 작은 유압실(54)이 큰흐름율의 주밸브로서의 기능을 하는 제2밸브의 시이트부(47)의 직하류에 이 시이트부를 둘러싸는 환상의 홈으로 형성되어 제2밸브부터 흐르는 유체가 상기 작은 유압실을 경유하여 상기 밸브부의 외측으로 배출되는 것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  14. 고압유체통로를 개방 및 페쇄하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치에 있어서, (a). 고정자(7), 고정자와 관련된 코일(9) 및 코일이 통전되었을때 고정자쪽으로 흡인되게 배치된 전기자(14)를 가진 솔레노이드유닛(101)과, (b). 전기자의 운동에 응하고, 솔레노이드유닛부터 축방향으로 간격을 뗀 밸브유닛(102)와를 가지고 상기 밸브유닛은, (i) 파이롯밸브시이트(56)를 가진 파이롯밸브몸체(41)와 그것의 일단에 파이롯밸브헤드를 가진 파이롯밸브팀(40)을 가진 작은흐름율의 파이롯밸브를 가지고 파리롯밸브침은 파이롯밸브몸체내에 미끄러지게 수용되어 파이롯밸브헤드는 파이롯밸브를 닫게 파이롯밸브시이트(56)와의 접촉을 가지고 파이롯밸브침(40)은 스프링(20, 57)에 의하여 통상적으로 밸브를 개방하는 방향으로 바이어스되고, (ii) 주밸브시이트(47)를 가진 주밸브몸체(43)와 그것의 일단에 주밸브헤드를 가진 주밸브스푸울(42)을 가진 큰흐름율의 주밸브를 가지고 주밸브스푸율은 주밸브몸체내에 미끄러지게 수용되어 주밸브헤드는 주밸브를 닫게 주밸브시이트(47)와 접촉을 가지고 주밸브스푸울은 통상적으로 별개의 스프링(48)에 의하여 밸브를 닫는 방향으로 바이어스되고, 파이롯밸브몸체(41)의 적어도 일부분이 주밸브스푸울(42)의 축방향의 구멍내에 수용되어 제1유체실(54)이 주밸브스푸울(42)내부면과 파이롯밸브몸체(41)의 외부면간에 형성되고 상기 제1유체실은 주밸브몸체의 축방향으로 구멍의 바닥과 주밸브헤드에 의하여 이루어지는 제2유체실(51)과 주밸브헤드에 만들어진 오리피스(55)를 경유하여 연통되고 상기 제2유체실은 고압하의 유체를 받게 유체원천과 연통되어 상기 제1 및 제2유체실은 파이롯밸브가 닫혀졌을때 유체로 채워지고 주밸브시이트(47)는 제1유체실의 직경보다 작은 직경을 가져서 주밸브스푸울(42)은 제1 및 제2유체실간의 유체압력의 차에 의하여 밸브를 닫는 방향으로 바이어스되고 전기자(14)의 운동이 단일의 운동을 수행하게 전기자에 고착된 봉같은 부재(13)에 의하여 제1밸브에 전달되고 봉같은 부재는 고정자(7)의 중앙에 만들어진 안내구멍(11)내를 움직이고 고압유체통로(3)가 권선(9)의 통전시에 닫혀지는 제1밸브로 폐쇄되고 고압유체통로가 권선의 비통전시에 열려지는 제1 및 제21밸브로 개방되는 것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
  15. 내연기관에 사용하는 개량된 솔레노이드밸브장치를 가진 연료분사장치가, (a). 엔진회전과 동기로 구동되는 플런저롤 연료의 압축을 통하여 내연기관의 하나 또는 그 이상의 실린더에 연료원천부터 연료를 분사하는 분배펌프와, (b). 상기 플런저의 운동에 응하는 기준각도신호발생수단과, (c). 분사되어야할 연료량이 결정되는 출력신호를 산출하기 위하여 기준각도신호에 응하는 전자제어유닛과 상기분배핌프의 고압유체통로를 개방 및 폐쇄하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치와를 가지는 데 있어서, 상기 솔레노이드밸브장치가, (i) 전기자(14), 권선(9) 및 자기회로를 형성하고 전자솔레노이드로서의 작용을 하는 고정자(7)를 가진 전자작동기부(101)와, (ii)고압하의 유체의 흐름을 차단하는 밸브부(102)와를 가지고 상기 밸브부는 전자작동기부부터 간격이 떼어지고 상기밸브부은 낮은 흐름율의 파이롯밸브로서 기능을 하는 제1밸브부와 큰흐름율의 주밸브로서의 기능을 하는 제2밸브부를 가지고 제1밸브부는 통상적으로 개방 방향으로 바이어스되고 제2밸브는 통상적으로 폐쇄방향으로 바이어스되고 유압실(54)이 한벽이 제2밸브에 의하여 만들어진곳에 제공되고, 유압실은 제2밸브의 시이트부 부터의 상류부와 제2밸브에 제공된 오리피스(55)를 경유하여 연통하고 제2밸브는 유압실의 유체압력에 의하여 페쇄방향으로 바이어스되고, 솔레노이드밸브장치는 전기자(14)의 운동이 단일의 운동을 수행하게 전기자에 고착된 봉같은 부재(13)에 의하여 제1밸브에 전달되도록 형성되고 상기봉 같은 부재는 고정자부(7)의 중앙에 만들어진 안내구멍(11)내를 움직이게 되고 고압유체통로(3)는 권선(9)의 통선시에 폐쇄되는 제1밸브로 폐쇄되고 고압유체통로는 권선의 비통전시에 개방되는 제1 및 제2밸브로 개방되는것을 특징으로 하는 고압유체제어용 솔레노이드밸브장치.
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