KR920010122B1 - 와류챔버리턴을 구비한 분사기 - Google Patents

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KR920010122B1
KR920010122B1 KR1019880700748A KR880700748A KR920010122B1 KR 920010122 B1 KR920010122 B1 KR 920010122B1 KR 1019880700748 A KR1019880700748 A KR 1019880700748A KR 880700748 A KR880700748 A KR 880700748A KR 920010122 B1 KR920010122 B1 KR 920010122B1
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에이. 브룩스 마아크
팔리스 로버트
댈리 폴
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지멘스 악티엔 게젤샤프트
프란쯔 요세프 푸흐스/루돌프 바스너
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
와류챔버리턴을 구비한 분사기
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본발명의 연료분사기의 실시예의 단면도,
제2도 및 제3도는 보빈의 여러부분의 평면도,
제4a도는 인서트(insert)내의 통로를 도시하고 있는 제1도의 단면 4-4에 따른 인서트의 평면도,
제5a도는 제4도의 단면 5-5에 따른 인서트의 단면도,
제4b도 및 제5b도는 인서트의 대체 실시예의 도면,
제6도는 단부 캡의 분리 평면도,
제7도는 본발명의 또다른 대체 실시예의 도면.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경과 요약]
엔진실린더에서 연료의 기화시간을 단축시키기 위하여 매우 미세한 입자 크기를 가진 연료를 유입시키는 것이 바람직하다. 또한 엔진, 특히 2사이클엔진에서의 방출수준을 줄이기 위해, 연료를 직접 실린더내로 분사하는 것이 바람직하다. 미국특허 제2,981,483호는 끝부분에 나사부가 있는 저압연료분사기를 개시하고 있다. 연료가 나사부의 헬릭스를 통해서 흐르면서 연료는 회전한다. 연료를 회전 또는 와류시키기 위하여 이러한 기구를 사용하면 미립화된 분무를 일으킬 수 없으며 더우기 이런 형태의 기구는 제작비가 비싸다.
본발명의 목적은 연료를 일정한 소용돌이 또는 와류패턴으로 직접 엔진실린더내로 분사할 수 있도록 하는 것이다.
본발명의 다른 목적은 완전충실 또는 부분충실한 원추형 와류패턴으로 연료를 분사시킬 수 있는 분사기를 제공하는 것이다.
본발명의 또다른 목적은 와류챔버(Vortex Chamber)를 구비하고 원추형 와류패턴의 신속한 형성을 촉진하기 위해서 분사기가 밀폐될때 챔버내의 연료를 연속적으로 순환시키는 분사기를 제공하는 것이다.
본발명의 또다른 목적은 여러종류의 연료들 즉, 가스, 오일, 등유등의 연료를 분사할 수 있는 분사기를 제공하는 것이다. 본발명은 적어도 하나의 통로가 입구를 통하여 연료를 받아들이도록된 복수개의 통로를 포함하는 중공하우징 또는 몸체를 구비하고 있는 고압 와류 연료분사기로 구성되어 있다. 밸브시이트는 하우징에 체결되어 있고, 미터링 오리피스와 이 미터링 오리피스의 바로 상부에 배치된 제1표면을 포함하고 있다. 분사기는 또한 미터링 오리피스를 통하여 연료의 흐름을 제어하기 위하여 피스톤을 밸브시이트로 착좌하도록 안내하는 수단과 피스톤을 밸브시이트에 대하여 이동시키는 수단을 포함하고 있다.
분사기는 더우기 제1표면과 협력하여 밸브시이트로부터 피스톤이 물러나면 연료가 원추형의 나선형태로 미터링 오리피스로부터 유출되도록 하는 소용돌이 또는 와류챔버를 형성하는 수단을 미터링 오리피스의 상부에 구비하며, 또한 가압연료를 받아들이고 이 연료를 각도를 이루고 와류챔버로 유입시키는 수단을 구비하고 있다. 와류챔버는 연료가 미터링 오리피스를 향하여 흐를때 각가속 되도록 구성되어 있다.
이 분사기는 또한 코일주위를 연료가 순환되게 하여 이에따라 미터링 오리피스가 밀폐되는 동안에 코일을 냉각시키는 수단을 더 포함한다. 분사기는 미터링 오리피스가 개방되면 원추형 분무패턴의 신속한 형성을 돕는 수단을 더 포함하고 있다. 이러한 수단은 밸브시이트 표면의 바로 위쪽에 유체통로를 포함하고 있다. 이 유체통로는 드레인으로 복귀되어 있다. 이 유체통로를 와류챔버의 바닥 근처에 위치시킴으로써 그안의 와류연료는 미터링 오리피스가 닫혔을때도 커다란 각속도를 달성할 수 있다. 미터링 오리피스가 개방되면 이 급속한 와류 연료는 즉시 분출되어 분무형상으로 형성한다.
본발명의 다른 목적들이 후술하는 도면들의 상세한 설명으로부터 명확히 될 것이다.
[도면의 상세한 설명]
제1도는 연료를 완전히 분무화시켜서 충실원추형 분무패턴으로 엔진(204)의 실린더(202)내로 직접 분사할 수 있는 고압 와류분사기(8)를 도시하고 있다. 후술하는 바와같이 구조 및 제어방법에 대하여 여러가지 소변형을 가한다면 이 분사기는 또한 중공원추형 분무패턴을 발생시킬 수 있다.
제1도는 본발명의 3가지 실시예, 즉 바람직한 실시예 및 2개의 변형실시예를 도시하고 있다. 이들 변형 실시예들은 분사기의 여러부품들이 드레인과 연통하게 하는 추가적인 연료이송통로에 관한 것이며 이후에 자세히 설명될 것이다. 연료분사기(8)는 상부보어(12) 및 이와 연통하는 제1통로(14)로 구성된 하우징(10)을 포함하고 있다. 환형랜드(annular land)(16)는 통로(14)의 일단(18) 주위에서 상부보어(12)의 바닥 근처에 위치되어 있다. 상부보어(12)는 랜드(16) 주위에서 상부보어 바닥에 형성된 환형오목부(20)를 더 포함하고 있다.
하우징(10)은 제1통로(14)의 제2단부, 즉 타단에 위치된 단차진 보어(30)를 더 포함하고 있다. 단차진 보어(30)는 각각 제1 및 제2쇼울더(32, 34)를 포함하고 있다. 복수의 경사진 유체통로(36a-e)는 환형 오목부(20)를 단차보어(30)의 상부끝과 연통하게 한다.
본발명의 바람직한 실시예에서는, 5개의 이러한 통로가 사용되는데, 이들 통로(32)의 갯수, 크기 및 각도는 본발명의 특정한 적용에 따라 변한다는 것을 이해하여야만 한다. 연료입구(38)는 연료를 받아들이고 이 연료를 고압펌프(40)로부터 상부보어(12)로 전달시키기 위하여 하우징(10)내에 구비되어 있다.
솔레노이드조립체(50)는 상부보어(12) 내부에 위치되어 있다. 솔레노이드조립체(50)는 중공원통형부재(54)와, 중공원통형부재로부터 반경방향으로 뻗어있는 상단부(58a) 및 하단부(58b)로 이루어진 보빈(52)을 포함하고 있다. 코일(60)은 중공원통형부재(54) 주위에 감겨져 있으며 복수의 단자들(62a, 62b)을 통해서 ECU(55)에 의해 발생한 제어신호를 받아들이도록 되어있다. 전형적으로 ECU는 펄스 제어신호를 발생하게 될 것이다. 이들 신호의 펄스폭 또는 충격계수(duty cycle)를 변화시킴으로써 원추형 분무패턴은 완전 충실 팬턴으로부터 부분충실 또는 중공패턴으로까지 변할 수 있다.
보빈의 제2단부, 즉 하단부(58b)는 상부보어(12)내에 꽉 끼워지게 수용된다. 코일(60)의 외경과 상단부, 즉 제1단부(58a)는 상부보어(12)의 직경보다 더 작은 직경으로 되어 솔레노이드조립체(50)와 상부보어 사이에 환형부를 제공하여 연료가 코일(60)을 둘러싸서 코일을 냉각시키도록 한다. 금속제 고정자(70)는 보빈(52)내에 수용되어 있고 상단부(58a) 위로 뻗어있는 최상부(72)를 포함하고 있다. 고정자(70)의 최상부(72)는 단부 캡(68)의 블라인드보어(66)내에 수용되어 있다.
캡(68)은 다시 하우징(10)의 폭이 좁은 쇼울더(69)에 끼워져 있다. 이 폭 좁은 쇼울더는 캡(68)과 협력하여 자속에 대한 바람직한 자기저항경로를 제공하고, 자기회로의 부분을 형성하며 또한 쇼울더와 캡 사이에 견고한 금속접촉을 제공한다. 이러한 구조를 사용함으로써, 코일(60)의 활성화에 따라, 고정자(70)는 바람직하게 자기적으로 포화된다. 하우징 및 캡은 430FR과 같은 강철로 제조한다. 고정자(70)의 보빈에 대한 체결은 제2도 및 제3도를 참조하면 더욱 명확하게 알 수 있다.
제2도 및 제3도는 각각 상단부(58a) 및 하단부(58b)의 분리된 평면도를 도시하고 있다. 설명의 편의상 고정자(70)도 함께 도시되어 있다. 제2도 및 제3도는 점선으로 표시된 부재(54)의 외부표면을 도시하고 있는데, 이 주위에 코일(60)이 감겨있다. 부재(54)의 내부표면은 복수의 반경방향 리브(210a, 210b, 210c)를 포함하고 있다. 리브(210)의 단부(212)는 고정자(70)를 수용하여 보빈(52)에 고정하도록 원호상으로 되어 있다. 리브(210c)는 제1도에 도시되어 있으며 부재(54)의 왼쪽벽의 두꺼운 부분으로 나타나 있다. 고정자(70)가 보빈(52)내에 위치함에 따라, 고정자(70), 부재(54)의 내부벽 및 리브(210)는 복수개의 유체통로(56a, 56b, 56c)를 형성한다. 통로(56b)는 제1도에 도시되어 있다.
솔레노이드조립체(50)는, 제1통로(14)내에 헐겁게 수용되어 있고 부분적으로 보빈(52)의 중앙까지 뻗어있는 저질량 전기자(7b)로 구성된 전기자 조립체(74)를 더 포함하며 하우징(10)의 내부부분(75)과 솔레노이드조립체(50) 사이에 형성된 자기회로를 증진시킨다. 전기자(76)의 상단부(77)는 고정자(70)로부터 일정 간격으로 유지되어 있으며 이에 따라 작동공기 간극(79)을 형성하고 있다. 이 간극(79)은 전형적으로 0.038inch(0.097mm)로 할 수 있다. 전기자(76) 및 고정자(70)는 규소철(SiFe)과 같은 고투자성 재질로될 수 있고 경질, 내부식성, 비자성 표면을 제공하기 위하여 니켈 또는 크롬의 얇은층(0.002inch, 0.05mm)으로 도금되어 있다.
전기자(76)는 그 질량을 줄이기 위해서 잘록한 목부분(78)을 포함하고 있다. 로드 또는 피스톤(80)은 전기자(76)로부터 뻗어있다. 로드(80)는 바람직하게는 구형상밸브(84)로 끝나는 제1단부(82)를 포함하고 있다. 로드(80)의 제2단부(86)는 전기자(76)의 보어(88)내에 가압 끼움될 수 있다. 스프링(90)은 전기자(76) 주위에서 전기자의 플랜지 단부(92)과 하우징의 제1쇼울더(32) 사이에 위치되어 전기자(76)를 고정자(70)에 대하여 바깥쪽으로 가압한다.
분사기(8)는 그 일단(104)에서 개방되고 축방향으로 뻗어있는 원통형 벽(102)을 구비하고 있는 인서트(100)를 더 포함하고 있다. 제1도에서 알 수 있는 바와같이 인서트(100)는, 하우징(10)과 협력하여 유체통로(360a-e)와 연통하는 연료수용챔버(116)를 형성하는 대체로 컵 형상의 부재를 이루고 있다. 그와같은 챔버(116)는 가압연료용 연료저장실 또는 챔버를 제공한다. 원통형벽(10)은 단자 보어(30)내에 꽉 끼워져 수용되어 있으며 그 개방단(104)은 하우징(10)의 제2 또는 대경쇼울더(34)에 대하여 억지끼움으로 되어 있다.
인서트(100)는 개방단(104) 반대쪽에 있는 원통형 벽(102)과 일체로 형성된 바닥부(106)를 더 포함하고 있다. 인서트(100)는 로드 또는 피스톤(80)을 안내하고 미끄럼 가능하게 수용하는 제3통로(108)를 포함하고 있다. 바닥부(106)는 상부표면(110), 단차보어(30)의 내부, 및 하부표면(114)의 부분으로서 축방향으로 뻗어있는 대체로 오목한 돌기부(112)를 형성하고 있다. 인서트(100)는 복수개의 서로 교차하지 않는 유체통로(120a, 120b, 120c)를 포함하고 있는데 이들은 제4a도, 제4b도, 제5a도 및 제5b도에 더욱 명확하게 도시되어 있다.
분사기(8)는, 돌기부(112)로부터 이격되며 또한 바람직하게는 돌기부(112)와 정합하는 표면(132)을 가진 밸브시이트(130)를 바닥부(106) 아래에 포함하고 있다. 제1도에 도시된 실시예에서 돌기부(112)는 원추형이며 표면(132)도 역시 바람직하게 원추형으로 되어 있다. 밸브시이트(130)는 바람직하게는 표면(132)의 최저점에 위치되어 있는 미터링 오리피스(134)를 더 포함하고 있다.
인서트(100) 및 밸브시이트(130)는 단부 캡(128)에 의해서 하우징내에 체결되어 있다. 제1도에 도시되어 있는 바와같이 단부 캡(128)은 나사식으로 하우징(10)상에 수용되어 있으나 이러한 체결은 여러가지 공지의 등가물에 의해 달성될 수 있다. 단부 캡(128)은 하우징(10)과 일체로서 제작될 수도 있다. 제1도에 도시되어 있는 바와같이 분사기(8)는, 분사기와의 사이에 폭이 좁은 환형부(206)를 형성하고 있는 실린더(202)내에 헐겁게 수용되어 있다. 장기간 작동한 뒤에 탄소 및 다른 입자들은 환형부(206)에 축적될 것이다.
만일 상당한 양의 탄소가 퇴적되면 분사기(8)의 제거는 불가능하지 않더라도 어렵게 될 것이다. 단부 캡(128)부분과 같은 하우징(10)의 하부가 폴리마이드(polymide), 마일라(Mylar) 및 테플론(Teflon)을 포함하고 있는 군의 중합체와 같은 중합체로 피복된다면 분사기는 쉽게 제거될 수 있다.
밸브시이트(130)와 돌기부(112) 사이에 형성된 원추형 공간은 복수의 통로(120a, 120b, 120c)로부터 대체로 접선방향으로 연료를 받아들이도록된 소용돌이 또는 와류챔버(136)를 형성하고 미터링 오리피스를 통해 분사되기전에 연료가 소용돌이 및 회전가속되도록 돕는다. 전형적으로 와류챔버(136)의 폭 또는 두께는 0.003in(0.076mm)에서 0.040in(1.016mm)까지의 범위에 있게된다.
제4a도 및 제5a도를 참조하면 통로(120)는 상부표면(110)으로부터 하부표면(114)까지 통해서 뻗어있다. 이러한 통로(120)는 하부표면(114) 근처의 확대 개구부(122)에서 끝난다. 통로(120)의 직경은 0.015in(0.38mm)에서 0.020in(0.51mm)사이이다.
제4a도는 인서트(100)를 분리시켜 도시한 평면도이다. 제5a도는 제4a도의 단면 5a-5a에 따른 인서트(100)의 단면도이며 통로(120)의 비스듬한 각도방향을 더욱 명확하게 도시하고 있다. 유체통로(120a, 120b, 120c)는 밸브시이트(130)의 표면에서와 마찬가지로 분사기의 축(121)에 관해 소정의 비스듬한 각도방향으로 되어 있음을 볼 수 있다. 제1도에서 도시한 본발명의 실시예에서 돌기부(112)는 약90°의 각도를 가진 원추 대형상으로 되어 있다. 이 각도는 45°에서 150°까지의 각도범위내에서 변화될 수 있다.
따라서, 통로(120)의 각도는 연료가 반경방향으로 하향해서 와류챔버(136)속으로 흘러들어가도록 선택된다. 일례로서 90°의 각도를 가진 돌기부(112)를 사용함으로써 통로(120)의 방향은 분사기의 축선(121)에 대하여 45° 각도가 될 것이다. 원추형 돌기부(112), 표면(132), 또는 축선(121)에 대하여 각각의 유체통로(120a, 120b, 120c)의 각도가 동일해야만 하는 것은 아니다. 더우기, 본발명의 바람직한 실시예에서는 별도의 인서트(100)를 사용하는 것으로 도시하고 있지만, 인서트 및 그의 여러부품들이 하우징(12)과 일체적으로 형성될 수 있다.
또한, 돌기부(112), 표면(132) 및 와류챔버(136)는 원추형이나 원추대형 또는 일정한 각도의 경사면의 형상으로 형성될 필요는 없다. 일례로서 돌기부(112), 표면(132) 및 와류챔버(136)는 구형으로 하거나 또는 이와달리 외부쪽으로 더욱 각도가 예리하게 변하는 미터링 오리피스(134) 및 통로(108) 근처의 광각 표면에 의해서 형성될 수 있다.
제4b도 및 제5b도를 참조하면 인서트(100)의 변형실시예가 도시되어 있다. 통로(120)가 바깥쪽으로 이동되어 이 통로들은 표면(114)의 더 큰 반경상에서 끝나게 된다. 이들 통로의 각도는 역시 약 50°로 증가되었다. 보다 더 상세히는, 통로(120)는 밸브시이트(130)의 쇼울더(133)의 반경과 거의 동일한 반경에서 끝난다. 이런 방식으로 통로(120)에서 배출되는 연료는 쇼울더(133) 위로 흘러 분쇄되거나 와류챔버내에서 난류 유동을 일으키게 된다. 이렇게 가해진 난류흐름은 미터링 오리피스(134)로부터 배출될때 연료의 분무화에 도움을 준다.
제1도의 최상부캡(68)에 관해 언급하면, 최상부캡(68)은 바닥(140)과 이 바닥으로부터 뻗어있는 원통형 벽(142)을 가진 원통형 컵형상부를 포함하고 있다. 원통형 벽은 하우징(10)과 나사식으로 맞물리고 플랜지단부(144)를 포함하고 있다. 플랜지단부(144)의 표면(146)은 하우징(10)의 단부(147)와 접촉상태에 있고 O-링(150) 체결용 홈(148)을 포함할 수도 있다. 바닥(140)은 단자(62a, 62b)를 수용하는 복수의 개구부(152a, 152b)를 포함하고 있다. 단자(62a, 62b)는 바닥을 통하여 뻗어서 코일(60)의 끝에 연결된다. 이 연결은 납땜 또는 용접으로 달성될 수 있다.
바닥(140)은 고정자(70)의 최상단(72)을 수용하는 블라인드보어(66)를 포함하고 있다. 제6도에서 더욱 명확히 도시되어 있는 바와같이 바닥(140)은 하부로부터 뻗어있고 또한 고정자(70) 주위에 위치되어 있는 분할각도링(160; split angular ring)을 포함하고 있는데, 제6도는 캡(68)의 분리 평면도이다. 링(160)은 적절하게는 보빈쪽으로 향해있다.
캡(68)을 하우징(10)에 조립시키면 바닥(140)은 보빈(52)의 상단부(58a)로부터 떨어져 위치하며 이에따라 환형부(64)내에 수용된 연료가 보빈의 꼭대기부분에 전달되도록 한다.
전술한 바와같이, 보빈(52) 및 고정자(70)는 서로 협력하여 그들 사이에 연료를 전달시키는 복수의 통로(56)를 형성시킨다. 통로(56)는 하우징(10)에 형성된 유체통로(36)와 연통하고 나아가 코일(60)의 냉각을 촉진시킨다. 통로(36)와의 연결은 제2도에서 도시되어 있는 바와같은, 보빈의 하단부(58b)에 복수의 오목부 또는 슬롯(164)을 형성시킴으로써 달성된다.
연료분사기(8)는 두가지 작동상태가 있는데, 하나는 개방상태이고 다른 하나는 폐쇄상태이다. 제1도는 폐쇄상태의 연료분사기(8)를 도시하고 있으며 여기에서 연료는 입구(38)로부터 환형부(64), 통로(56) 및 유체통로(36)를 통해서 유체챔버(116)속으로 전달된다. 연료는 그후에 인서트(100)내에 형성된 유체통로(120)를 통해서 와류챔버(136)로 전달된다. 연료분사기는 내연기관의 실린더내로 직접 연료를 분사하도록 설계되어 있다. 이것은 1000-2000psi(6,900kPa-13,800kPa) 또는 그 이상과 같은 비교적 고압에서 연료를 공급함으로써 달성된다.
폐쇄 작동모드시에 각각의 여러 유체이송통로 및 챔버들은 입력압력으로 가압된다. 연료는 미터링 오리피스상에 형성된 로드(80) 및 밸브(84)가 스프링(90)에 의해 밸브시이트(130)의 착좌면(135)에 맞닿아 있으므로 미터링 오리피스를 통해 흐르는 것이 방지되어 있다.
개방 작동모드를 시작하려면 펄스폭 변조제어신호같은 전기신호가 코일(60)에 가해지는 이에따라 전기자(76) 및 로드(80)가 반복적으로 밸브시이트(130)로부터 이격되도록 가압된다. 로드(80)가 밸브시이트(130)로부터 이격되면 연료챔버(116)내의 가압된 연료는 유체통로(120)를 통해서 밸브시이트(130)의 표면(132)상으로 흐르고 이에따라 와류가 시작된다. 와류 유체는 가속되고 소정의 원추체를 가진 나선형 원추형상으로 미터링 오리피스를 빠져나간다.
밸브의 개방과 동시에, 연료챔버(116)내의 고압연료는 로드(80)와 제3통로(108) 사이에서 누출 또는 흘러서 미터링 오리피스를 통해서 빠져나오며 이에따라 이 유출연료에 축방향 분력이 추가되어 충실 원추형 분무패턴의 형성에 도움을 준다. 로드(80)를 지나는 누출흐름은 인서트(100)와 로드(80) 사이에 시일(seal)를 첨가함으로써 제어될 수 있다.
본발명의 또다른 실시예를 도시하고 있는 제1도를 참조한다. 이러한 변형 실시예중의 하나는 하우징(10)에 유출통로(170)를 부가하는 것이다. 이 통로(17)는 환형부(64)과 드레인(172)을 연결하고 이에따라 코일 주위에 일정한 연료흐름을 가능하게 더우기 분사기가 폐쇄된 상태 동안에도 코일을 냉각시킨다. 제1도는 또한 본발명의 또 다른 실시예를 도시하고 있는데, 여기에서는 또 다른 유출통로(176)가 밸브시이트(130) 및 캡(128)에 구비되어 있어서 소용돌이 또는 와류챔버(136)를 드레인(172)과 연결시킨다. 이런 방식으로 와류챔버에 머물고 있는 연료는 와류를 계속하며 미터링 오리피스의 개방되면 이러한 와류 유체는 특시 와류채버로부터 분출하게 된다. 통로들(170, 176)은 함께 사용될 필요는 없다.
본발명의 전술한 각각의 실시예에서는 상당한 압력차가 미터링 오리피스(134)를 가로질러 존재하며, 이 오리피스로부터 연료가 빠져나옴에 따라 연료는 미세하게 분무된다. 연료의 분무방식은 미터링 오리피스의 L/D비에 의해 어느정도 영향을 받으며 응용에 따라 변하게 된다.
엔진실린더의 벽과의 체결을 용이하게 하기 위해서 분사기(8)는 환형 홈(220)과 O-링(222)을 구비하고 있다. 더우기 분사기(8)의 여러 접합부품들 사이의 연료 누출을 제어하기 위해서, 여러가지 다른 O-링이 사용될 수 있다. 예를들면, 인서트(100)는 환형홈(224) 및 O-링(226)를 포함할 수 있다. 또한, O-링(230, 232)이 인서트(100)와 단부 캡(128) 사이와, 밸브시이트(130)와 단부 캡(128) 사이에 구비될 수 있다.
제7도는 와류챔버(136)내의 연료의 연속적인 흐름을 제공하는 본발명의 또다른 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에서는 고정자(70)를 감싸고 있는 통로(56)가 제거되었다. 이것은 꼭 맞게 끼워지는 원통형 보빈(52)을 사용함으로써 달성할 수 있다. 부가적인 유체통로(240)가 구비되어 환형부(64)를 몸체(10)내에 형성되어 있는 통로(36)와 연통한다. 시일(242)은 연료가 통로(240)로부터 솔레노이드조립체(50)로 흘러가는 것을 방지하기 위해 공지되어 있다. 로드(80) 및 전기자(74)는 축방향통로(244)를 구비하고 있다. 이 통로(244)는 로드(80)의 전체 길이에 걸쳐서 뻗어있지 않지만 구형 밸브 표면(84) 바로 위에 있는 교차구멍(246)에서 끝난다. 이런 방식으로 교차구멍(246)은 와류챔버(136) 바닥에 가능한한 가까이 위치되어 있다. 전기자(70) 및 캡(68)은 또한 드레인(172)으로의 적절한 관연결에 의해 연결되는 접속구(250)에서 끝나는 축방향통로(248)를 구비하고 있다.
분사기(8)가 밀폐될때 연료는 환형부(64)로부터 통로(240, 36, 120)를 통해서 와류챔버(136)속으로 흘러 들어가는데 여기에서 연료는 와류되어 통로(244, 246, 248)를 통해서 드레인으로 복귀되기전에 최대 와류 속도가 달성된다. 코일(60)이 활성화되면 전기자(74)는 고정자(70)를 향하여 이동된다. 통로(244, 248)가 어긋나게 배열되어 있음으로 인해, 전기자(74)의 상향 운동은 이들 통로를 통하는 연결이 끊어지도록 통로(244, 248)를 밀봉한다. 로드(80)가 밸브시이트(130)로부터 후퇴하면 연료는 밸브시이트로부터 분출된다. 이런 방식에서 분사기가 개방되면 미터링 오리피스(134) 근처의 연료는 이미 상당한 회전속도에 도달되어 미터링 오리피스로부터 분출하면서 원추형 분무패턴을 즉시 형성할 것이다.

Claims (4)

  1. 적어도 하나의 통로가 입구(38)를 통하여 연료를 받아들이도록된 복수개의 통로(36, 56, 64, 120)를 포함하고 있는 중공하우징(10), 상기 하우징(10)에 체결되며, 미터링 오리피스(134)와 밸브시이트(130)를 둘러싸며 상기 미터링 오리피스의 바로 상부에 배치된 제1표면(132)을 포함하는 밸브시이트(130), 상기 미터링 오리피스(134)를 통하여 연료의 흐름을 제어하기 위하여 피스톤(80)을 미끄럼 가능하게 수용하고 또한 밸브시이트(130)에 착좌하도록 안내하는 관통안내통로(108)를 포함하는 안내수단(108, 100), 고정자(70) 및 상기 고정자에 대해 소정의 간극을 가지고 동축적으로 정렬되며 전기적으로 동축방향으로 이동가능한 전기자(76)를 포함하는 상기 피스톤(80)을 상기 밸브시이트(130)에 대해 이동시키는 수단(50), 분사기가 폐쇄될때 와류챔버(1356)내에 유체흐름을 일으키며, 상기 입구(38)와 연통하며 연료가 와류챔버(136)내로 공급되기 위해 통과하는 제1통로수단(120) 및 상기 와류챔버(136)를 드레인(172)과 연통하는 제2통로수단(176, 226, 244, 248)을 포함하는 통로수단(120, 176, 246, 244, 248)으로 구성되는 고압와류 연료분사기에 있어서, 상기 안내수단(108, 100)은 원추형상의 제2표면을 포함하고, 상기 밸브시이트(130)를 둘러싸는 상기 제1표면(132)은 유사한 원추형상을 이루며, 상기 안내수단의 제2표면 및 제1표면(132)은 협력하여 일정한 크기의 원추형상의 환형 와류챔버를 이루어서 상기 피스톤(80)이 상기 밸브시이트(130)로부터 후퇴되면 상기 미터링 오리피스(134)로부터 연료가 원추형 패턴으로 유출되며, 상기 제1통로수단(120)은 상기 피스톤 안내수단(100) 및 제2표면을 관통하여 상기 제1표면(132)에 대해 각도를 이루는 복수개의 경사방향 직선통로(120)로 구성되어 복수개의 통로(120)로부터 배출되는 연료가 직접 제1표면에 접선방향으로 충격을 주며 상기 와류챔버(136)내에서 나선상으로 상기 미터링 오리피스(134)를 향하여 하향하여 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 고압와류연료분사기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2통로수단은 상기 전기자 및 피스톤(80)을 관통하는 제1축방향통로(244)를 포함하며, 상기 제1통로는 상기 와류챔버(136)를 상기 피스톤(80)에서 멀리 떨어진 상기 전기자의 단부(77)와 연결하고, 상기 피스톤(80)의 교차구멍(246)에서 끝나며, 상기 교차구멍(246)은 미터링 오리피스(134)에 근접한 상기 와류챔버의 바닥에 가까운 상기 피스톤(80)의 극단부에 근접하여 위치되며, 상기 제2통로수단은 상기 제1통로로부터 오프셋된 상기 고정자를 관통하는 제2축방향통로(248)를 더 포함하여 분사기가 활성화되고 상기 전기자의 단부(77)가 상기 고정자(70)의 대향표면(249)에 맞닿을때 상기 와류챔버로부터 상기 드레인으로 유체가 흐르는 것을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 고압와류연료분사기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 경사통로(120)의 크기와 상기 와류챔버(136)는 분사기가 활성화되고, 연료가 미터링 오리피스(134)를 지나서 분사되기전에 피스톤(80)과 제1표면(132) 사이를 흐르면서 유체의 스로틀로 인해 최대의 압력강하가 발생하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 고압와류연료분사기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 직선통로(120)의 직경은 0.38mm(0.15인치) 내지 0.51mm(0.20인치)이고, 간극은 0.097mm(0.0038인치)이며, 상기 제1표면 및 상기 제2표면 사이의 간격은 0.076mm(0.003인치) 내지 1.016mm(0.040인치)인 것을 특징으로 하는 고압와류연료분사기.
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