KR910008108Y1 - 연료 분사 밸브 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연료 분사 밸브

제1도는 본 고안의 제1실시예를 나타낸 단면도.

제2도는 본 고안의 주요부분을 나타낸 단면도.

제3a도, 제3b도는 본 고안의 작동상태를 나타낸 단면도로서 초기분사시와 주분사시를 각기 나타내고 있으며,

제4도는 제1도의 A-A'선에 잇따른 단면도.

제5도는 제1도의 B-B'선에 잇따른 단면도.

제6도는 제1도의 C-C'선에 잇따른 단면도.

제7도는 본 고안의 노즐리프트 특성도.

제8도는 본 고안의 저속시에 있어서의 연료분사 특성도.

제9도는 노즐리프트와 노즐호울 면적의 관계를 나타낸 특성도.

제10도는 본 고안의 제2실시예를 나타낸 단면도.

제11도는 제10도의 D-D'선에 잇따른 단면도.

제12도는 제10도의 E-E'선에 잇따른 단면도.

제13도는 제10도의 F-F'선에 잇따른 단면도.

제14도는 제10도의 G-G'선에 잇따른 단면도.

제15도는 제10도의 H-H'선에 잇따른 단면도.

제16도는 제2실시예의 주요부분을 나타낸 단면도.

제17a도, 제17b도는 제2실시예의 작동상태를 나타낸 단면도로서, 초기분사시와 주분사시를 각기 나타내고 있으며,

제18도는 본 고안에 제3실시예의 주요부분을 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 본체 2 : 니이들밸브 슬립부(針弁摺動部)

3 : 제1누출(leak)통로 4 : 제2누름통로

5 : 니이들밸브 6 : 환상홈

본 고안은, 예컨데, 엔진의 아이들링시에 있어서의 연료분사율을 저율에서 유지할 수 있도록 한 연료분사밸브에 관한 것이다.

종래에는, 예를들면, 디이젤엔진에 장비되는 연료분사펌프에 있어, 엔진의 고부하 고속운전시에는 그 분사율, 즉, 단위 회전각당의 분사량을 높여서 그 출력을 발생할 수 있도록 하는 한편, 엔진의 아이들링시나 저부하 저속운전시에는 엔진의 연소실 온도가 저하하여 연료의 착화지연을 발생하기 때문에 그만큼 조금 이르게 분사시기가 조정된 연료가 한번에 연소하여, 연소음이 고수준으로 되지 않도록, 예컨데, 연소시간을 길게 설정하는 등 저분사율을 유지시키도록 하는 것을 요청하여 왔다.

이와 같은 연료분사율 제어방법에 대하여는 종래부터 여러가지 방법을 제안하여 왔으며, 이중에서 연료분사 밸브에 적용한 것으로는 일본국 실공소 47-34412호 공보에 개재된 기술이 있다.

즉, 이 종래기술은 내부에 니이들밸브 슬립부를 마련한 노즐 본체와 노즐케이스를 접합하여 이러한 니이드밸브 슬립부내에 2개의 환상홈을 중간부에 마련한 노즐밸브를 수용하고 이러한 환상홈과 노즐케이스내에 마련한 연통구멍을 도통할 수 있도록 하는 한편 노즐케이스내에는 연통구멍으로 도통하는 연료공급구멍과 기름대기실 및 연통구멍으로 도통하는 유도공을 마련하여 분사개시 후의 한 시기에 분사를 중단 또는 감량시키도록 하여 왔다.

그러나, 이 종래기술에서는 노즐쪽으로의 연료차단시에 기름 저장실내의 연료가 적하하여 연소악화를 초래하게 되어 노즐주변에 카아본이 부착하기 쉽고, 한편, 노즐본체와 노즐케이스에 마련한 각 니이들밸브 슬립부 및 노즐밸브가 자리잡는 밸브시이트의 각 축의 중심선이 같은 중심선이 되도록 하는 가공을 필요로 하기 때문에 가공하기가 매우 어렵고, 그 위에 연통구멍이나 유도공의 가공을 필요로 하기 때문에 가공이 한층 어렵게 되고, 나아가서, 연통구멍이나 유도공에는 가림덮개를 하였으며, 또한, 이 가림덮개로부터의 기름누출에 대한 대책도 불가결하게 되어서 구조가 매우 복잡화하는 등의 문제가 있었다.

본 고안은 이와 같은 종래의 문제를 해소하여 구조를 간결화하여 가공을 용이하게 함을 도모함과 동시에 분사율 제어를 확실하게 할 수 있도록 한 연료분사밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 때문에 본 고안의 연료분사밸브는 노즐의 본체에 니이들 밸브를 수용하는 니이들밸브 슬립부를 마련하고, 이 니이들밸브 슬립부의 내주면의 상하위치에 제1 및 제2누출통로를 형성하고, 이 리이크(leak : 누출) 통로에 면하는 니이들밸브의 주면에 환상홈을 형성하여 니이들밸브의 폐쇄시에는 제1 및 제2누출통로의 도통을 차단하는 한편, 니이들밸브의 리프트에 따라서 이 노출 통로의 도통과 차단을 단계적으로 실행하여 니이들밸브 슬립부를 개폐하도록 하여 구성의 간결화와 가공의 용이화를 꾀함과 동시에 엔진의 실린더에의 연료분사량을 직접 제어할 수 있도록 하여 분사율 제어를 확실하게 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

다음에, 본 고안을 디이젤엔진에 장착한 드로틀형 분사밸브에 적용한 도면의 실시예에 대하여 설명하면, 제1도, 제9도에서 (1)은 노즐의 본체이고, 그 내부에는 대략 실린더형상의 니이들밸브 슬립부(2)가 마련되어 있다. 니이들밸브 슬립부(2)에 인접하는 본체(1)의 중고부(中高部)에는 니이들밸브 슬립부(2)의 축방향에 잇따라서 노치형상으로 개구를 형성하는 세로방향의 제1노출통로(3)가 마련되었으며, 또, 제1누출통로(3)의 상방위치에는 제1누출통로(3)보다 약간 세로로 긴 제2노출통로(5)가 마련되어 있으며, 이들 제1 및 제2노출통로(3), (4)에 면하게 하여 니이들밸브(5)가 슬립(slip)할 수 있도록 수용되어 있다.

니이들밸브(5)의 중고부주면(中高部周面)에는 니이들밸브 슬립부(2)의 직경보다 작은 직경으로 형성한 폭이 넓은 환상홈(6)이 마련되었으며, 이 홈(6)의 상하위치에 상측 슬립축(7)과 하측 슬립축(8)이 배설되었고, 이 중에서 긴 쪽의 상측 슬립축(7)은 제2누출통로(4)측에 위치하였으며, 하측 슬립축(8)은 제1누출통로(3)측에 배치되어 있다.

환상홈(6)과 니이들밸브 슬립부(2) 내벽과의 사이에는 도면에 표시한 바와 같이 환상의 간격(9)이 거리(d₁)를 이루어 형성되었으며, 나중에 설명하는 바와 같은 분사연료의 누설량을 결정하도록 되어 있다. 그리고, 환상홈(6)과 제1 및 제2누출통로(3), (4)는 니이들밸브(5)의 폐쇄시에는 제1도에 나타낸 바와 같이, 환상홈(6)의 하연이 제1누출통로(3)의 상단보다도 ℓ₁, 아래쪽에 위치하여 제1누출통로(3)와 환상홈(6)이 연통하고 있으며, 또, 환상홈(6)의 상연이 제2누출통로(4)의 하단부보다 ℓ₁아래쪽에 위치하여 제2누출통로(4)와 환상홈(6)의 도통을 차단하고 있다.

그밖에, 도면 중 (10)은 니이들밸브 슬립부(2)의 바로 밑에 배설된 기름대기실로서, 그 저부에는 테이퍼면상의 시이트면(11)이 형성되어 있으며, 이 시이트면(11)상에 니이들밸브(5)에 형성한 밸브면(12)이 자리잡을 수 있도록 되어 있다. (13)은 본체(1)에 형성한 연료통로구멍으로서, 기름 대기실(10)에 연통하고 있으며, (14)는 본체(1)의 하단면에 뚫인 분사구, (15)는 니이들밸브(5)의 하단부에 마련된 축 형상의 드로틀부이다.

제10도∼제18도는 본 고안의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 전술한 실시예와 대응하는 구성부분에는 동일부호를 사용하고 있다.

이 중에서, 제10도∼제17도에 나타낸 본 고안의 제2실시예에서는, 제1누출통로(3)의 겉에서 속까지의 거리를 제2누출통로(2)의 그 보다도 크게 형성하고, 이 제2누출통로(3)의 아래쪽에 니이들밸브 슬립부(2')를 연장하는 한편, 니이들밸브(5)의 상하측 슬립축(7), (8)의 사이에 대소 2개의 환상홈(6), (16)을 배치하여, 이들 사이에 중앙슬칩축(17)을 형성함과 함께, 환상홈(6), (16)과 니이들밸브 슬립부(2), (2')의 사이에 거리(d₂)를 두어 간극(9), (18)을 형성하고 있다. 또, 니이들밸브(5)의 환상홈(18)에는 가로구멍(19)이 열려 있으며, 이 가로구멍(19)의 안으로 깊이 들어간 부분에는 비스듬한 연료유로(20)가 연통하여 있고, 그 타단은 기름 대기실(10)에 연통하고 있다. 그리고, 이들 환상홈(16), (6)과, 제1 및 제2누출통로(3), (4)는 니이들밸브(5)의 폐쇄시에 제10도에서 보는 바와 같이, 환상홈(16)의 상연이 제1누출통로(3)의 하단에서 ℓ₃아래쪽으로 위치하여 환상홈(16)과 제1누출통로(3)의 도통이 차단되고, 또, 환상홈(6)의 상연은 제2누출통로(4)에 연통하였으며, 그 하연은 제1누출통로(3)의 상단보다도 ℓ₄아래쪽에 위치하고 있어서 제1 및 제2누출통로(3), (4)가 환상홈(6)을 통하여 연통하고 있다.

즉, 이 실시예에서는 기름대기실(10)에 유입한 연료를 연료 유로(20) 및 가로구멍(19)을 통하여 환상홈(16) 및 제1누출통로(3)에 안내하고, 그러한 유압을 니이들밸브(5)에 작용시켜서 니이들밸브(5)의 리프트변위의 고속화와 고속응답성을 꾀하도록 한 점을 특징으로 하고 있다.

제19도에 나타낸 제3실시예에서는, 제2실시예 중에서 가로구멍(19) 및 연료유로(20)의 대신에 하측 슬립축(8)의 주면에 기름대기실(10)과 환상홈(16)에 연통하는 세로홈(21)을 형성하여 구성의 간결화와 가공의 용이화를 꾀하도록 한 점을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성한 연료분사밸브에서, 연료분사펌프(도시없음)에서 연료통로구멍(13)으로의 연료공급이 정지하고 있을 경우에는, 니이들밸브(5)는 도시를 생략한 노즐스프링에 의하여 밀려서 내려오고, 그 밸브면(12)이 시이트면(11)에 맞닿으면 분사구(14)를 폐쇄하여 밸브 폐쇄상태를 유지하고 있다.

이와 같은 니이들밸브(5)의 폐쇄시에는 제1도에 나타낸 바와 같이, 제1누출통로(3)와 환상홈(6)이 연통하고, 또, 환상홈(6)과 제2누출통로(4)가 상측슬립축(7)에 의하여 도통을 차단하고 있다.

이와 같은 상태하에서, 연료분사펌프에서 고압연료가 압송되면 고압연료는 분사관(도시없음)을 거쳐서 연료통로구멍(13)으로 안내되어 기름대기실(10)내에 수용된다. 기름대기실(10)내에는 계속 고압유가 보내져 들어가서 기름대기실(10)이 고압유에 의하여 가득차게 되면, 일부의 고압유가 제1누출통로(3)로부터 간극(9)내에 유입하여 그 유압을 니이들밸브(5)에 작용한다. 그리고, 기름대기실(10) 및 이것에 연통하는 제1누출통로(3)와 간극(9)의 압력이 점차로 승압하여 그 압력이 노즐스프링의 복원력에 견디어나가면 니이들밸브(5)가 노즐스프링에 저항하여 리프한다. 이 때문에, 니이들밸브(5)의 밸브면(12)이 시이트면(11)에서 이탈하여 열리게 되므로, 기름대기실(10)내의 고압연료의 일부가 분사구(14)에서 엔진의 실린더내에 분사된다.

이런 경우, 이와 같은 니이들밸브(5)의 리프트 개시에서는 제3a도 및 제9도에서 보는 바와 같이, 분사구(14)내에 드로틀부(15)가 위치하고 있어서 노즐호울 면적이 커질수 없기 때문에 분사하는 연료유는 드로틀 상태에 놓이게 되어 실린더내의 자연 착화에 필요한 만큼의 연료를 분사하는 이른바 초기분사를 하게 된다.

이 초기분사 시간에서는 니이들밸브(5)의 리프트개시에 따라서 밸브면(12)과 시이트면(11)의 간극이 점차로 커지고, 그 사이의 저항이 저하하기 때문에 초기분사량이 점차로 증량하게 된다.

이렇게 하여 니이들밸브(5)가 리프트하기 시작하는데, 그 리프트가 ℓ₁이하인 경우에는 제2누출통로(4)와 환상홈(6)이 상측 슬립축(7)에 의하여 폐쇄되어 있기 때문에 초기분사가 속행되어 그 분사량이 계속 증량한다. 한편, 니이들밸브(5)의 리프트가 ℓ₁을 넘어서면 제3a도에 나타낸 바와 같이, 제2누출통로(4)와 환상홈(6)이 연통하고 또한 환상홈(6)이 제1누출통로(3)를 개재하여 기름대기실(10)과 연통하기 때문에 기름대기실(10)내의 일부의 고압연료가 제1누출통로(3)에서 간극(9)을 거쳐 제2누출통로(4)에 안내되며, 이 통로(4)에서 오우버플로우부(도시없음)에 누설한다.

이런 경우에, 간극(9)의 폭(ℓ₁)을 적당히 설정함에 따라 누설량과 기름대기실(10)의 압력강하 속도를 조절할 수 있게 되고, 초기분사 정지시기를 적당히 설정할 수 있게 된다.

따라서, 상술한 연료의 누설분 실린더에 대한 분사량이 감량되어, 저분사율이 실현되는 한편, 기름대기실(10)과 제2노출통로(4)의 연통에 따라서 기름대기실(10)내의 압력이 급속히 저하하여 노즐스프링의 복원력에 저항하는 힘을 잃게 되어 니이들밸브(5)가 밀려 내려져서 밸브면(12)이 시이트면(11)에 정착하고 밸브는 폐쇄하여 초기분사를 정지한다.

이와 같이, 니이들밸브(5)는 제7도 및 제9도에서 나타낸 바와 같이 리프트 개시 후, 직선적으로 리프트하여 초기분사량을 증량시키는 한편, 리프트가 ℓ₁에 도달하면 급속하게 하강하고, 초기분사량을 감량하여 밸브 폐쇄와 동시에 무양력(zero lift) 무분사 상태를 형성한다. 이 경우에, 엔진의 예컨데, 고부하 고속 운전시에는 연료 통로구멍(13)으로 압송되는 연료의 압력이 고압이기 때문에 니이들밸브(5)가 ℓ₁리프트하여 기름대기실(10)의 제2누출통로(4)에 연통하여도 기름대기실(10) 내부는 의연히 고압상태를 유지하여 노즐스프링에 대항할 수 있으므로, 니이들밸브(5)의 리프트는 제7도의 가상선으로 나타낸 바와 같이, 대략 현상태를 유지하고 연료의 누설이 속행된다.

한편, 전술한 바와 같이 연료통로구멍(13)에 압송되는 연료의 압력이 저압하의, 예를 들면, 아이들링시에는 니이들밸브(5)의 리프트 당초에 있어서는 기름대기실(10)의 압력이 저압상태에 놓여져 있기 때문에 니이들 밸브(5)가 전술한 바와 같이 작동하게 된다.

따라서, 니이들밸브(5)의 일정한 리프트 후 엔진이 고부하 고속운전의 경우에는, 실린더내에서의 연료분사가 속행되며, 한편, 아이들링 등 저부하 저속운전의 경우에는, 실린더내에서의 연료분사가 정지되기 때문에 아이들링 등 저속시에는 단위 크랭크 회전각당 분샤량, 즉, 연소분사율이 저율로 유지하게 되어 아이들링시에 현저한 연소음을 경감할 수 있게 된다.

한편, 니이들밸브(5)가 닫친 다음, 다시금 연료통로구멍(13)으로부터 기름대기실(10)에 연료가 공급되며, 기름대기실(10)내의 압력이 서서히 승압되어서 그 내압이 노즐스프링의 복원력에 이기면, 니이들밸브(5)가 노즐스프링에 저항하여 다시 리프트하기 시작한다.

그리고, 니이들밸브(5)가 ℓ₁리프트하면, 전술한 바와 마찬가지로 제1 및 제2누출통로(3), (4)와 환상홈(6)이 연통하여 기름대기실(10)내의 고압유가이들 유로를 거쳐 오우버플로우부에 누설한다. 이 경우에 유로의 도통에 따라서 기름대기실(10)내의 압력은 약간 저하하지만, 전술한 바와 같은 연료의 압송당초에 비하여 기름대기실(10)내의 압력은 충분히 고압으로 유지되기 때문에 니이들밸브(5)는 리프트 하였다가 다운하는 일이 없이 계속 리프트 한다.

그리고, 니이들밸브(5)가 ℓ₂리프트하면, 하측 슬립축(8)의 상단부가 니이들밸브 슬립부(2)의 중고위치에 이동하여 제1 및 제2누출통로(3), (4)의 도통을 차단한다. 이 때문에, 기름대기실(10)로부터의 고압유의 누설이 정지되고, 또한 기름대기실(10)의 압력 상승이 촉진되어서 니이들밸브(5)의 리프트가 조장된다. 니이들밸브(5)가 더욱 리프트하여 그 드로틀부(15)가 제3b도에 나타낸 바와 같이, 분사구(14)의 상방에 이동하여 제9도에 나타낸 바와 같이 노즐호울 면적이 커지면 드로틀부(15)에 의한 연료유의 드로틀 적용이 해제되어 니이들밸브(5)가 주분사에 이행한다. 이 주분사에 있어서는, 연료의 전체량이 실린더내에 분사되며, 그 분사량은 니이들밸브(5)의 리프트변위에 따라서 증가하여 그 고분사율을 유지한다.

이와 같이, 본 고안의 저속운전시에 있어서의 분사율 특성은 제8도에서 보는 바와 같이, 초기분사기간, 바꾸어 말하면 드로틀기간과 주분사기간에서 각기 독립한 산모양 특성을 나타내어 드로틀기간과 주분사기간 사이에는 분사정지 또는 중단에 의한 불연속부가 존재하고 있어서 양자의 상황이 전술한 바와 같이 서로 독립하여 형성되기 때문에 그만큼 분사시기가 길어져서 초기분사 및 분사시기의 어느 것도 종래의 분사율 보다 저율로 유지되어 있다.

다음에, 제10도∼제17도에 나타낸 제2실시예에서는 연료통로구멍(13)으로의 연료공급이 정지되어 있을 경우, 니이들밸브(5)는 제10도에 나타낸 바와 같이 폐쇄상태를 유지하고, 그 경우 제1 및 제2누출통로(3), (4)가 환상홈(6)을 거쳐 연동하여 기름대기실(10)과 환상홈(16)이 연료유로(20) 및 가로구멍(19)을 통하여 연통하고 있으며, 한편, 제1누출통로(3)와 환상홈(16)을 중앙슬립축(17)에 의하여 폐쇄되어 그 도통을 차단하고 있다.

이와 같은 상태하에서 고압연료가 연료통로구멍(13)에 안내되어서 기름대기실(10)에 수용되면 그 일부의 연료가 연료유로(20)에서 가로구멍(19)을 거쳐 환상홈(16)에 안내되어 그 유압에 의하여 니이들밸브(5)가 노즐 스프링에 저항하여 밀어 올려져서 초기분사가 개시된다.

그리고, 니이들밸브(5)가 ℓ₃이상 리프트하면, 제17a도에 나타낸 바와 같이, 환상홈(16)이 제1누출 통로(3)와 연통하여 기름대기실(10)내의 고압유가 연료유로(20), 가로구멍(19), 환상홈(16), 제1누출통로(3), 환상홈(6) 및 제2누출통로(4)를 거쳐 오우버플로우부에 누설한다. 이 때문에, 기름대기실(10)내의 압력이 저하하고, 니이들밸브(5)가 리프트하였다가 다운하여 밸브가 닫혀서 실린더에의 연료분사를 일시 중단한다.

니이들밸브(5)가 닫힌 다음, 고압유의 압송에 의하여 기름대기실(10) 및 그 연통부가 승압되면 니이들밸브(5)가 다시 리프트하기 시작하여, ℓ₃리프트시에 전술한 바와 같이, 기름대기실(10)내의 고압유의 일부가 누설하며, 또한, 기름대기실(10)내의 압력이 약간 저하하지만 이 시기에는 기름대기실(10)은 이미 고압상태에 놓여져 있기 때문에 니이들밸브(5)가 리프트를 계속한다.

그리고, 니이들밸브(5)가 ℓ₄이상 리프트하면, 중앙슬립축(17)이 니이들밸브 슬립부(2)의 중고위치에 이동하여 제17b도에 나타낸 바와 같이, 제1누출통로(3)와 환상홈(6)의 도통을 차단하여 기름대기실(10)로부터의 연료의 누설을 정지한다.

따라서, 기름대기실(10) 및 그 연통부의 승압이 촉진되어 니이들밸브(5)가 더욱 리프트하여 주분사에 이행한다.

이와 같이, 본 제2실시예에 있어서도, 초기분사가 주분사의 사이에 분사정지시기가 잠시 존재하며, 그 만큼 분사시기가 길어져서 저분사율이 유지된다.

본 고안의 연료분사밸브는 이상과 같이 노즐의 본체에 니이들밸브를 수용하는 니이들밸브 슬립부를 마련하여, 이 니이들밸브 슬립부의 내주면의 상하위치에 제1 및 제2누출통로를 형성하고 이들 누출통로에 면하는 니이들밸브의 주면에 환상홈을 형성하여서 되는 것이므로, 구성이 간결하여 종래와 같이 본체내부에 여러가지의 연통구멍을 필요로 한다거나 여러개의 니이들밸브 슬립부와 분사구가 같은 중심선이 되도록 하는 가공을 필요로 하는 가공상 또는 구조상의 번잡성을 해소할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 고안에서는 니이들밸브의 폐쇄시에는 제1 및 제2누출통로의 도통을 차단하여 니이들밸브의 리프트에 따라서 이들 누출통로의 도통과 차단을 단계적으로 하며, 니이들밸브 슬립부를 개폐하도록 하여 분사량을 직접 조절하여 연료분사율을 제어하도록 하였기 때문에 종래의 이런 종류의 제어방법에 비하여 그 제어를 확실하게 실행할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 노즐본체(1)에 니이들밸브(5)를 수용하는 니이들밸브 슬립부(2)를 마련하여, 이 니이들밸브 슬립부(2)의 내주면의 상하위치에 제1 및 제2누출통로(3), (4)를 형성하고, 이들 누출통로(3), (4)에 면하는 니이들밸브(5)의 주면에 환상홈(6)을 형성하며, 니이들밸브(5)의 폐쇄시에는 제1 및 제2누출통로(3), (4)의 도통을 차단하는 한편, 니이들밸브(5)의 리프트에 따라서 이들 누출통로(3), (4)의 도통과 차단을 단계적으로 실행하여 니이들밸브 슬립부(2)를 개폐하도록 한 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.