WO2013085140A1 - 직분사 연료 인젝터 - Google Patents

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WO2013085140A1
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valve
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stop
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김형진
이강훈
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주식회사 케피코
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Definitions

  • the present invention relates to a direct injection fuel injector, and more particularly, when closing the injection port for injecting fuel at high pressure by the opening and closing valve bundle for opening and closing the injection port of the injector, it effectively prevents the recoil generated in the valve needle of the opening and closing valve bundle It relates to a direct injection fuel injector which can be suppressed and prevented.
  • the direct injection fuel injector which is intended to directly inject fuel into the combustion chamber of an engine, is recently operated mostly electronically.
  • an injector having an on / off valve structure shown by reference numeral 101 in FIG. have.
  • the injector 101 includes a valve needle 105 that directly opens and closes the injection port 113, an electromagnet coil 107 which pulls the valve needle 105 when opening the injection port 113, Opening and closing valve bundle including an amateur 109 for attracting the valve needle 105 by the attraction of the electromagnet coil 107, a pressing spring 111 for resiliently pressing the valve needle 105 against the injection port 113, etc. 110.
  • the conventional injector 101 has a valve needle together with the stop ring 115 is pressed by the elastic force of the pressing spring 111, as shown in Figs. 105 is pressed toward the injection port 113 to close the injection port 113 by the valve ball 125.
  • the electromagnet coil 107 of the on-off valve bundle 110 is first excited.
  • the armature 109 is attracted by the magnetic force of the coil 107, and ascends upwardly in contact with the stop ring 115 while compressing the buffer spring 120 against the stop sleeve 117.
  • valve needle 105 is also raised to open the injection port 113 to inject the high-pressure fuel filled in the housing 103 into the combustion chamber.
  • valve needle 105 is raised so that the stop sleeve 117 is lowered by the armature 109 is lowered downward in the drawing by the restoring force of the buffer spring 120. By being pressurized, further reaction is suppressed and prevented.
  • the conventional injector 101 is configured such that the on / off valve bundle 110 suppresses and prevents the recoil of the valve needle 105, so that the armature 109 is elastically supported by the buffer spring 120.
  • a spring holder 118 for supporting the shock absorbing spring 120 on the opposite side of the stop sleeve 117 should be provided separately, and the spring holder 118 should be fixed to the bottom of the armature 109 by welding or the like. ) And the spring holder 118 has a problem that the assembly structure is complicated, the number of parts required increases, and the manufacturing efficiency and economic efficiency of the injector is deteriorated.
  • the present invention has been made to solve the problems of the conventional direct injection fuel injector as described above, the valve needle generated when the valve is closed due to the collision between the members for closing the injection port or the injection pressure of the high-pressure injection fuel
  • the purpose of the present invention is to improve the manufacturing efficiency and economic efficiency of the shut-off valve bundle and, further, the injector There is this.
  • the present invention is arranged in the longitudinal direction in the valve housing constituting the outer body, the valve needle for opening and closing the injection port opening on one side of the housing;
  • An electromagnet coil provided on the side opposite to the injection port of the valve needle to cause an opening and closing operation of the valve needle;
  • An arm mounted coaxially to the valve needle outer circumferential surface so as to be located between the valve needle and the electromagnet coil;
  • a pressurizing spring installed to press the valve needle toward the injection hole to normally close the injection hole through the valve needle, wherein the open / close valve bundle includes the valve needle in an open state.
  • a direct injection fuel injector adapted to pressurize the valve needle by the amateur to attenuate recoil that occurs when approaching the injector to close the injector.
  • the armature is configured to secure the stop ring or the stop sleeve and the buffer gap between a stop ring fixed to one side on the valve needle and a stop sleeve fixed to the other side opposite the stop ring on the valve needle.
  • the spring is pressed toward the stop sleeve by a buffer spring between the stop ring and the stop sleeve.
  • the armature is formed with a spring seat around the valve needle on the surface facing the stop ring, it is preferable to be pressed toward the stop sleeve by the buffer spring seated on the spring seat.
  • stop sleeve preferably has a plurality of attenuation holes penetrated on the support plate in contact with the armature to mitigate an impact generated when the armature comes into contact with the support plate.
  • the attenuation hole has a tapered nozzle shape so that the diameter decreases toward the opposite side of the armature.
  • FIG. 1 is a partially enlarged cross-sectional view showing a conventional direct injection fuel injector.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a valve closed state of the injector shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a valve closed state of the injector shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a valve open state of the injector shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a reaction prevention operation of the injector shown in FIG.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a direct injection fuel injector according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a longitudinal cross-sectional view showing in detail the on-off valve bundle of the injector shown in FIG.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a direct injection fuel injector according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a closed state of the injector shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a closed state of the injector shown in FIG. 6.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a state in which the armature is raised by the electromagnet coil in FIG.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a state in which the valve needle is raised by the amateur in Fig. 9 to open the injection port.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a state in which the valve needle is raised by recoil in FIG. 9.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a state in which the valve needle is raised by recoil in FIG. 9.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a state in which recoil is suppressed by pressing the valve needle raised due to recoil in FIG. 11 by an armature;
  • the direct injection fuel injector of the present invention in order to inject a high-pressure injection of the fuel introduced into the interior through the fuel inlet 14 through the injection port 13,
  • an on / off valve bundle 10 as shown, which is a valve needle 5, an electromagnet coil 7, an armature 9, and a pressure spring 11 as shown in FIG. And the like.
  • valve needle (5) is a portion for directly opening and closing the injection port 13 in the injector 1, as shown in Figure 5 and 6, the valve housing forming the outer body of the injector (1) (3) extending in the longitudinal direction, the valve ball 25 is formed in the front end portion facing the injection port 13 is seated on the valve seat 27, the rear end portion facing the fuel inlet 14 The pressure spring 11 is fitted in the opening, so that the injection port 13 is opened and closed while reciprocating left and right along the housing 3 axis line in the drawing of FIG. 5.
  • the electromagnet coil 7 is a driving means for reciprocating the valve needle 5 back and forth while repeating excitation and demagnetization according to the power supply state, as shown in FIG. 5, the injection hole 13 of the valve needle 5. It encloses the armature 9 fixed to the opposing circumferential surface, thus opening the injection hole 13 by pulling back the armature 9 at the time of excitation and retracting the valve needle 5, while the pressurizing spring By the elasticity of 11) the valve needle (5) is returned to its original position to close the injection port (13).
  • the armature 9 is a means for transmitting the magnetic force of the electromagnet coil 7 to the valve needle 5, as shown in Figs. 5 and 6, made of a cylindrical metal material, in the housing 3
  • the fuel passage 12 penetrates in the axial direction so as not to interfere with the fuel flow of the fuel.
  • the valve needle 5 is also coaxial to the valve needle 5 such that it is located between the valve needle 5 and the electromagnet coil 7 on the opposite side to the injection port 13 of the valve needle 5, ie from the rear in FIG. 5 and the upper in FIG. 6.
  • the outer peripheral surface of the valve needle 5 between the stop ring 15 and the stop sleeve 17 It can be moved along the axial direction.
  • the pressurizing spring 11 is a means for pressing the valve needle 5 toward the injection hole 13, and when the valve needle 5 for opening and closing the injection hole 13 as above, that is, when the non-operating injection hole ( 13 to close the injection hole 13 through the valve needle 5.
  • the pressure spring 11 has one end supported on the inner circumferential surface of the valve housing 3 and presses the valve needle 5 toward the injection hole 13 through the stop ring 15 which is in contact with the other end.
  • the on-off valve bundle 10 of the present invention is to suppress and suppress the recoil of the valve needle (5) through the armature (9).
  • the armature 9 is on one side on the valve needle 5, ie on the other side of the stop ring 15 which is fixed on the upper side in FIG. 6, on the other side opposite the stop ring 15 on the valve needle 5. It is slidably mounted along the valve needle 5 between the fixed stop sleeves 17. At this time, the gap between the stop ring 15 and the stop sleeve 17 is, for example, 40 ⁇ m larger than the thickness of the armature 9, as shown exaggerated in FIGS. 6 and 8 to 12, and the buffer gap d ).
  • the armature 9 is always pressurized toward the stop sleeve 17 by a buffer spring 20 fitted around the valve needle 5 between the stop ring 15 and the stop sleeve 17, in particular FIG. 5.
  • a spring seat 19 may be formed to seat the buffer spring 20 around the valve needle 5 on the side facing the stop ring 15. Accordingly, the valve needle 5 presses the buffer spring 20 inserted into the spring seat 19 through the stop ring 15 to bring the armature 9 into close contact with the always-stop sleeve 17, and thus FIG. 6. As shown in FIG. 8, the buffer gap d is normally maintained between the stop ring 15 and the armature 9.
  • the stop sleeve 17 of the on-off valve bundle 10 is a plurality of attenuation holes (10) on the lateral support plate 21 in contact with the armature 9, as shown in FIG. 23 may be formed through the support plate 21 when the armature 9, which has been compressing the shock absorbing spring 20 during excitation, contacts the stop sleeve 17 by the repulsive force of the shock absorbing spring 20 when demagnetizing.
  • the attenuation hole 23 may be manufactured in various cross-sectional shapes such as tapered nozzle shape so that the diameter decreases toward the opposite side of the amateur 9, for example, as shown in FIG. It is desirable to be in the form.
  • valve opening and closing operations is 8 to 12 degrees, which is to perform the opening and closing operation of the valve by a as shown in Figure 6 8 to 12 , the buffer ring d is exaggerated for better understanding of the operation, and the stop ring 15 or the stop sleeve 17 is fixed by welding the valve needle 5 or the like. Is shown integrally with the valve needle 5.
  • the shut-off valve bundle 10 is normally pressurized by the elasticity of the pressing spring 11 when the fuel injection is not performed.
  • the injection port 13 is closed by bringing the valve needle 5 integrated with the stop ring 15 into close contact with the valve seat 27.
  • the buffer spring 20 also comes into close contact with the armature 9 by the stop ring 15 to the stop sleeve 17, so that the buffer gap d is secured between the armature 9 and the stop ring 15.
  • valve needle 5 is rebounded upward in the drawing, which causes the valve needle 5 While the pressure spring 11 is compressed again, the pressure rises upward, but the armature 9 is pressurized by the restoring force of the shock absorbing spring 20 and is still lowered downward in the drawing.
  • valve needle 5 which is upwardly raised in the drawing is pressed downwards in contact with the armature 9 which the stop sleeve 17 moving together is lowered downward, thereby further recoiling. This is suppressed and the injection port 13 is blocked as shown in FIG. 8 to achieve a valve closed state.
  • the direct injection fuel injector of the present invention in particular, when the injection port is closed by the valve needle to stop fuel injection, the elastic repulsive force is caused when the valve ball at the tip of the valve needle contacts the valve seat around the injection port.
  • the structure of the shock absorbing spring or the like necessary for suppressing the recoil of the valve needle is simple, so that the number of parts of the on / off valve bundle is reduced.
  • the assembly process can be simplified to reduce the number of shut-off valves as well as to reduce the manufacturing cost and the assembly process of the entire injector.
  • the shock generated when contacting the armature with the stop sleeve to suppress the reaction of the valve needle can be mitigated by the attenuation ring, the operation noise due to the impact sound can be reduced, and furthermore, the durability and availability of the shut-off valve bundle. It can increase the service life.

Abstract

본 발명은 직분사 연료 인젝터 관한 것으로, 밸브 하우징(3) 일측에 개구된 분사구를 개폐하는 밸브 니들(5); 상기 밸브 니들(5)의 분사구 개폐동작을 일으키는 전자석 코일(7); 상기 밸브 니들(5) 외주면에 축방향으로 이동 가능하게 동축 상으로 장착된 아마츄어(9); 및 평상 시 상기 밸브 니들(5)을 통해 상기 분사구(13)를 폐쇄시키는 가압 스프링(11);을 포함하여 구성되는 개폐밸브 뭉치(10)를 가지되, 상기 개폐밸브 뭉치(10)는 상기 밸브 니들(5)이 상기 분사구로 접근할 때 발생하는 반동을 감쇄하도록, 상기 아마츄어(9)에 의해 상기 밸브 니들(5)을 가압하는 것을 특징으로 하며, 따라서 밸브 폐쇄 시 밸브 니들에 발생하는 반동을 억제하는 완충 스프링 등의 구조가 단순하므로, 개폐밸브 뭉치의 부품 수 및 조립 공정을 줄여 개폐밸브 뭉치, 더 나아가 인젝터의 제조 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

직분사 연료 인젝터
본 발명은 직분사 연료 인젝터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인젝터의 분사구를 개폐하는 개폐밸브 뭉치에 의해 고압으로 연료를 분사하는 분사구를 폐쇄할 때, 개폐밸브 뭉치의 밸브 니들에 발생하는 반동을 효과적으로 억제, 방지할 수 있도록 한 직분사 연료 인젝터에 관한 것이다.
일반적으로, 엔진의 연소실로 연료를 직접 분사하도록 되어 있는 직분사 연료 인젝터는 최근 들어 대부분 전자식으로 작동 제어되는 바, 그 대표적인 예로 도 1에 도면부호 101로 도시된 개폐밸브 구조를 갖는 인젝터를 들 수 있다.
이 인젝터(101)는 도 1에 도시된 바와 같이, 분사구(113)를 직접 개폐하는 밸브 니들(105), 분사구(113)를 개방할 때 밸브 니들(105)을 끌어당기는 전자석 코일(107), 전자석 코일(107)의 인력을 받아 밸브 니들(105)을 끌어당기는 아마츄어(109), 밸브 니들(105)을 분사구(113)에 대해 탄력적으로 가압하는 가압 스프링(111) 등을 포함하는 개폐밸브 뭉치(110)를 포함한다.
따라서, 종래의 인젝터(101)는 분사 동작이 이루어지지 않는 평상 시에, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가압 스프링(111)의 탄성력에 의해 가압되는 정지링(115)과 함께 밸브 니들(105)이 분사구(113) 쪽으로 가압되어 밸브볼(125)에 의해 분사구(113)를 폐쇄한다.
그러나, 연료의 고압 분사를 위해 인젝터(101)가 동작되면, 먼저 개폐밸브 뭉치(110)의 전자석 코일(107)이 여자된다. 이에 따라 아마츄어(109)는 코일(107)의 자력에 의해 끌어당겨져 정지 슬리브(117)에 대해 완충 스프링(120)을 압축하면서 도면 상 위쪽으로 상승하여 정지링(115)과 접촉하게 된다.
정지링(115)과 접촉한 이후에도 여전히 전자석 코일(107)에 의해 끌어당겨진 아마츄어(109)는 이제는 도 3에 도시된 바와 같이, 정지링(115)을 통해 가압 스프링(111)을 압축시키면서 상승하게 되며, 이에 따라 밸브 니들(105)도 함께 상승함으로써 분사구(113)를 개방하여 하우징(103) 내부에 충진된 고압의 연료를 연소실로 분사하게 된다.
그리고 나서, 인젝터(101)의 분사가 완료되면, 전자석 코일(107)이 반대로 탈자되고, 이에 따라 아마츄어(109)를 끌어당기는 전자석 코일(107)의 인력이 사라지므로, 밸브 니들(105)은 도 2에 도시된 평상 시 상태로 복귀하여 분사구(113)를 폐쇄하고자 하나, 밸브볼(125)과 분사구(113) 주위의 밸브 시트가 접촉할 때의 탄성 반발력이나 분사구(113)의 높은 분사 압력으로 인해 반동되어 도 4에 도시된 것처럼, 도면 상 위쪽으로 재차 상승하게 된다. 이를 흔히 밸브 니들(105)의 '바운싱'이라고 하는데, 이렇게 상승한 밸브 니들(105)은 완충 스프링(120)의 복원력에 의해 도면 상 아래쪽으로 하강하는 아마츄어(109)에 의해 정지 슬리브(117)가 하향 가압됨으로써 더 이상의 반동이 억제, 방지된다.
이와 같이, 종래의 인젝터(101)는 개폐밸브 뭉치(110)가 밸브 니들(105)의 반동을 억제, 방지하도록 되어 있는 바, 완충 스프링(120)에 의해 아마츄어(109)를 탄력적으로 지지하기 위해 정지 슬리브(117) 대향측에서 완충 스프링(120)을 지지하는 스프링 홀더(118)가 별도로 구비되어야 하며, 스프링 홀더(118)를 아마츄어(109) 저면에 용접 등에 의해 고정해야 하는 등 완충 스프링(120)과 스프링 홀더(118)로 인해 조립 구조가 복잡해 지고, 필요 부품수가 증대되는 등 인젝터의 제조 효율성이나 경제성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 위와 같은 종래의 직분사 연료 인젝터가 가지는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 분사구를 폐쇄하는 부재들 간의 충돌로 인해 또는 고압 분사되는 연료의 분사압으로 인해 밸브 폐쇄 시 발생하는 밸브 니들의 반동을 억제하기 위한 개폐밸브 뭉치의 구조를 단순화시킴으로써, 전체 인젝터의 제조 비용이나 조립 공정을 줄이고, 작업성을 향상시켜 개폐밸브 뭉치, 더 나아가 인젝터의 제조 효율성이나 경제성을 향상시키고자 하는 데 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외체를 이루는 밸브 하우징 내에 길이방향으로 배열되어, 상기 하우징 일측에 개구된 분사구를 개폐하는 밸브 니들; 상기 밸브 니들의 상기 분사구 대향측에 설치되어, 상기 밸브 니들의 분사구 개폐동작을 일으키는 전자석 코일; 상기 밸브 니들과 상기 전자석 코일 사이에 위치하도록 상기 밸브 니들 외주면에 축방향으로 이동 가능하게 동축 상으로 장착된 아마츄어; 및 상기 밸브 니들을 상기 분사구 쪽으로 가압하도록 설치되어 평상 시 상기 밸브 니들을 통해 상기 분사구를 폐쇄시키는 가압 스프링;을 포함하여 구성되는 개폐밸브 뭉치를 가지되, 상기 개폐밸브 뭉치는 개방 상태의 상기 밸브 니들이 상기 분사구를 폐쇄하기 위해 상기 분사구로 접근할 때 발생하는 반동을 감쇄하도록, 상기 아마츄어에 의해 상기 밸브 니들을 가압하도록 되어 있는 직분사 연료 인젝터를 제공한다.
또한, 상기 아마츄어는 상기 밸브 니들 상의 일측에 고정되는 정지링과, 상기 밸브 니들 상의 상기 정지링에 대향하는 타측에 고정되는 정지 슬리브 사이에서 상기 정지링 또는 상기 정지 슬리브와 완충 간극을 확보하도록 되어 있으며, 상기 정지링과 상기 정지 슬리브 사이에서 완충 스프링에 의해 상기 정지 슬리브 쪽으로 가압되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 아마츄어는 상기 정지링을 향한 면의 상기 밸브 니들 둘레로 스프링 시트가 형성되어 있으며, 상기 스프링 시트에 안착되는 상기 완충 스프링에 의해 상기 정지 슬리브 쪽으로 가압되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 정지 슬리브는 상기 아마츄어와 접하는 지지판 상에 복수의 감쇄공이 관통되어, 상기 아마츄어가 상기 지지판으로 접촉할 때 발생하는 충격을 완화하도록 되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 감쇄공은 상기 아마츄어 반대 쪽으로 갈수록 관경이 작아지도록 테이퍼진 노즐 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다.
도 1은 종래의 직분사 연료 인젝터를 도시한 부분 확대 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 인젝터의 밸브 폐쇄 상태를 도시한 모식도.
도 3은 도 1에 도시된 인젝터의 밸브 개방 상태를 도시한 모식도.
도 4는 도 1에 도시된 인젝터의 반동 방지 동작을 설명하는 모식도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직분사 연료 인젝터의 종단면도.
도 6은 도 5에 도시된 인젝터의 개폐밸브 뭉치를 상세 도시한 종단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직분사 연료 인젝터의 종단면도.
도 8은 도 6에 도시된 인젝터의 폐쇄 상태를 도시한 모식도.
도 9는 도 8에서 전자석 코일에 의해 아마츄어가 상승한 상태를 도시한 모식도.
도 10은 도 9에서 아마츄어에 의해 밸브 니들이 상승하여 분사구를 개방한 상태를 도시한 모식도.
도 11은 도 9에서 밸브 니들이 반동에 의해 상승한 상태를 도시한 모식도.
도 12는 도 11에서 반동으로 인해 상승한 밸브 니들을 아마츄어에 의해 가압하여 반동을 억제하는 상태를 도시한 모식도.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 직분사 연료 인젝터를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 직분사 연료 인젝터는 도 5에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 연료 흡입구(14)를 통해 내부로 유입되는 연료를 분사구(13)를 통해 고압 분사하기 위해, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 개폐밸브 뭉치(10)를 구비하는 바, 이 개폐밸브 뭉치(10)는 도시된 것처럼 크게 밸브 니들(5), 전자석 코일(7), 아마츄어(9), 및 가압 스프링(11) 등을 포함하여 구성된다.
여기에서, 먼저 상기 밸브 니들(5)은 인젝터(1) 내부에서 분사구(13)를 직접적으로 개폐하는 부분으로서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 인젝터(1)의 외체를 이루는 밸브 하우징(3)의 내부에 길이방향으로 연장되어 배치되는 바, 분사구(13)에 면한 선단 부분에 밸브볼(25)이 형성되어 밸브 시트(27)에 안착되고, 연료 흡입구(14) 쪽으로 면한 후단 부분에 가압 스프링(11)이 끼워져 있으며, 따라서, 하우징(3) 축선을 따라 도 5의 도면 상 좌우로 왕복 운동하면서 분사구(13)를 개폐하도록 되어 있다.
상기 전자석 코일(7)은 급전 상태에 따라 여자와 탈자를 반복하면서 위 밸브 니들(5)을 전후로 왕복 운동시키는 구동 수단으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브 니들(5)의 분사구(13) 대향측 둘레면에 고정된 아마츄어(9)를 둘러싸도록 되어 있으며, 따라서 여자 시 아마츄어(9)를 끌어당겨 밸브 니들(5)을 후퇴시킴으로써 분사구(13)를 개방하는 반면, 탈자 시에는 가압 스프링(11)의 탄력에 의해 밸브 니들(5)이 원위치로 복귀하여 분사구(13)를 폐쇄하도록 한다.
상기 아마츄어(9)는 위 전자석 코일(7)의 자력을 밸브 니들(5)로 전달하는 수단으로서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 원통형의 금속재로 되어 있으며, 하우징(3) 내에서의 연료 흐름에 방해가 되지 않도록 연료통로(12)가 축방향으로 관통되어 있다. 또한, 밸브 니들(5)의 분사구(13) 대향측에서 즉, 도 5에서는 후방에서 또 도 6에서는 상측에서 밸브 니들(5)과 전자석 코일(7) 사이에 위치하도록 밸브 니들(5)에 동축 상으로 장착되는 바, 여자된 전자석 코일(7)에 의해 끌어당겨질 때 또는 완충 스프링(20)에 의해 가압될 때, 정지링(15)과 정지 슬리브(17) 사이에서 밸브 니들(5) 외주면을 따라 축방향으로 이동 가능하도록 되어 있다.
끝으로, 상기 가압 스프링(11)은 밸브 니들(5)을 분사구(13) 쪽으로 가압하는 수단으로서, 위와 같이 분사구(13)를 개폐하는 밸브 니들(5)을 평상 시 즉, 미동작 시 분사구(13) 쪽으로 가압하여 밸브 니들(5)을 통해 분사구(13)를 폐쇄시키도록 되어 있다. 이를 위해 가압 스프링(11)은 일단이 밸브 하우징(3)에 내주면에 지지되며, 타단에 맞닿는 정지링(15)을 통해 밸브 니들(5)을 분사구(13) 쪽으로 가압하게 된다.
그런데, 위와 같이 아마츄어(9)가 정지 슬리브(17)를 통해 밸브 니들(5)을 가압하여, 도 10에 도시된 밸브 개방 상태에서 도 9의 밸브 폐쇄 상태가 되도록 분사구(13)로 접근시킬 때, 도 11에 도시된 것처럼 밸브 니들(5)은 분사구(13) 폐쇄에 관여하는 부재들 간의 충돌 시 발생하는 탄성 반발력으로 인해 또는 분사구(13)를 통해 분사되는 연료의 분사압으로 인해 역으로 반동을 받게 되는 바, 본 발명의 개폐밸브 뭉치(10)는 아마츄어(9)를 통해 이러한 밸브 니들(5)의 반동을 감쇄시켜 억제하도록 되어 있다.
이를 위해, 아마츄어(9)는 밸브 니들(5) 상의 일측에 즉, 도 6에서 위쪽에 고정되는 정지링(15)과, 밸브 니들(5) 상의 정지링(15) 반대 쪽 타측에 즉 아래쪽에 고정되는 정지 슬리브(17) 사이에서 밸브 니들(5)을 따라 미끄럼 이동 가능하게 장착된다. 이때, 정지링(15)과 정지 슬리브(17) 사이의 간격은 도 6 및 도 8 내지 도 12에 과장되게 도시된 바와 같이 아마츄어(9)의 두께보다 예컨대, 40㎛ 정도 더 커 완충 간극(d)을 확보하도록 되어 있다. 또한, 아마츄어(9)는 정지링(15)과 정지 슬리브(17) 사이에서 밸브 니들(5) 둘레에 끼워진 완충 스프링(20)에 의해 정지 슬리브(17) 쪽으로 상시 가압되는 바, 특히, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 정지링(15)을 향한 면의 밸브 니들(5) 둘레로 완충 스프링(20)을 안착할 수 있는 스프링 시트(19)가 형성될 수 있다. 따라서, 밸브 니들(5)은 정지링(15)을 통해 스프링 시트(19)에 삽입된 완충 스프링(20)을 가압하여 아마츄어(9)를 상시 정지 슬리브(17)에 밀착시키며, 이에 따라 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 정지링(15)과 아마츄어(9) 사이에는 평상 시 완충 간극(d)이 유지된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 개폐밸브 뭉치(10)의 정지 슬리브(17)는 도 7에 도시된 바와 같이, 아마츄어(9)와 접하는 횡방향 지지판(21) 상에 복수의 감쇄공(23)이 관통 형성될 수 있는데, 여자 시 완충 스프링(20)을 압축하고 있던 아마츄어(9)가 탈자 시 완충 스프링(20)의 반발력에 의해 정지 슬리브(17)와 접촉할 때, 지지판(21)과 아마츄어(9) 사이의 연료가 감쇄공(23)을 통해 압출되도록 함으로써 아마츄어(9)와 정지 슬리브(17) 사이에 발생하는 충격을 완화시킬 수 있게 된다. 이때, 감쇄공(23)은 아마츄어(9) 반대 쪽으로 갈수록 관경이 작아지도록 테이퍼진 노즐 형상과 같이 다양한 단면 형태로 제작될 수 있는 바, 예컨대 도 7에 도시된 것처럼, 아마츄어(9) 쪽으로 벌어진 깔대기 형태로 되는 것이 바람직하다.
이제, 위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 직분사 연료 인젝터(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 연료 인젝터(1)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 개폐밸브 뭉치(10)에 의해 밸브의 개폐 동작을 수행하도록 되어 있는 바, 밸브개폐 동작은 도 8 내지 도 12를 통해 아래에 설명되는데, 이때 도 8 내지 도 12는 동작의 이해를 돕기 위해 완충 간극(d)이 과장되게 도시되고, 밸브 니들(5) 용접 등에 의해 고정되어 있는 정지링(15)이나 정지 슬리브(17)가 밸브 니들(5)과 일체로 도시된다.
이에 따르면, 도 5 및 도 6 또는 도 8에 도시된 바와 같이, 개폐밸브 뭉치(10)는 연료 분사가 이루어지지 않는 평상 시, 정지링(15)이 가압 스프링(11)의 탄력에 의해 가압되어, 정지링(15)과 일체로 되어 있는 밸브 니들(5)을 밸브 시트(27)에 밀착시킴으로써 분사구(13)를 폐쇄한다. 이때, 완충 스프링(20)도 정지링(15)에 의해 아마츄어(9)를 정지 슬리브(17)에 밀착시킴으로써, 아마츄어(9)와 정지링(15) 사이에는 완충간극(d)이 확보된다.
이 상태에서, 연료 분사를 위해 전자석 코일(7)이 여자되면, 코일(7)의 자력에 의해 아마츄어(9)가 도 6 및 도 8의 도면 상 위쪽으로 끌어당겨지며, 이에 따라 아마츄어(9)는 도 9에 도시된 것처럼, 가압 스프링(11)보다 탄성계수가 작은 완충 스프링(20)을 먼저 압축하면서 정지링(15)에 걸릴 때까지 도 9의 위쪽으로 상승한다.
이와 같이, 정지링(15)에 걸린 아마츄어(9)가 전자석 코일(7)에 의해 계속해서 끌어당겨지면, 아마츄어(9)는 정지링(15)을 통해 가압 스프링(11)을 압축하면서 도 10에 도시된 것처럼 도면 상 위쪽으로 이동하게 되고, 이에 따라 밸브 니들(5)이 밸브 시트(27)로부터 이격됨으로써 분사구(13)가 비로소 개방되고, 인젝터(1) 내 연료는 분사구(13)를 통해 고압으로 분사된다.
이후, 연료 분사를 중단하기 위해 전자석 코일(7)이 탈자되면, 코일(7)로부터 아마츄어(9)에 작용하던 인력이 사라지게 되고, 이에 따라 탄성계수가 상대적으로 큰 가압 스프링(11)이 먼저 원상태로 복귀하면서 도 11에 도시된 바와 같이, 밸브 니들(5)을 도면 상 아래쪽으로 밀어 분사구(13)를 폐쇄하게 된다.
그러나, 이때 부재들 간 충돌 시의 탄성 반발력으로 인해 또는 고압 연료의 분사압으로 인해 도 11에 도시된 것처럼, 밸브 니들(5)은 도면 상 위쪽으로 반동을 받게 되며, 이로 인해 밸브 니들(5)이 가압 스프링(11)을 재차 압축하면서 위쪽으로 상승하게 되지만, 아마츄어(9)는 완충 스프링(20)의 복원력에 의해 가압되어 여전히 도면 상 아래쪽으로 하강하게 된다.
이에 따라, 도 12에 도시된 바와 같이, 도면 상 위쪽으로 상승하던 밸브 니들(5)은 함께 움직이는 정지 슬리브(17)가 아래쪽으로 하강하는 아마츄어(9)와 접촉하여 아래쪽으로 눌림으로써, 더 이상의 반동이 억제되어 도 8에 도시된 것처럼 분사구(13)를 막아 밸브 폐쇄상태를 이루게 된다.
이때, 본 발명의 제2 실시예와 같이 정지 슬리브(17)의 지지판(21)에 감쇄공(23)이 관통된 경우에는 하강하는 아마츄어(9)가 정지 슬리브(17)와 접촉할 때, 정지 슬리브(17)와의 사이에 존재하는 연료를 감쇄공(23)을 통해 압축시키는 과정에서 아마츄어(9)의 하강력을 감쇄시키므로 정지 슬리브(17)가 받는 충격을 완화시킬 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 직분사 연료 인젝터에 의하면, 특히, 연료 분사를 멈추고자 밸브 니들에 의해 분사구를 폐쇄할 때, 밸브 니들 선단의 밸브볼과 분사구 주위의 밸브 시트가 접촉할 때의 탄성 반발력으로 인해 또는 고압의 연료 분사압으로 인해 밸브 니들에 발생하는 반동을 아마츄어에 의해 억제, 방지함에 있어, 밸브 니들의 반동을 억제하기 위해 필요한 완충 스프링 등의 구조가 단순하므로, 개폐밸브 뭉치의 부품 수가 줄고, 조립 공정이 간단해져 개폐밸브 뭉치는 물론, 전체 인젝터의 제조 비용이나 조립 공정을 감소시킬 수 있게 된다.
아울러, 밸브 니들의 반동을 억제하기 위해 아마츄어를 정지 슬리브에 접촉시킬 때 발생하는 충격을 감쇄링에 의해 완화시킬 수 있으므로, 충돌음으로 인한 작동소음을 줄일 수 있고, 더 나아가 개폐밸브 뭉치의 내구성 및 가용수명을 증대시킬 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. 외체를 이루는 밸브 하우징 내에 길이방향으로 배열되어, 상기 하우징 일측에 개구된 분사구를 개폐하는 밸브 니들;
    상기 밸브 니들의 상기 분사구 대향측에 설치되어, 상기 밸브 니들의 분사구 개폐동작을 일으키는 전자석 코일;
    상기 밸브 니들과 상기 전자석 코일 사이에 위치하도록 상기 밸브 니들 외주면에 축방향으로 이동 가능하게 동축 상으로 장착된 아마츄어; 및
    상기 밸브 니들을 상기 분사구 쪽으로 가압하도록 설치되어 평상 시 상기 밸브 니들을 통해 상기 분사구를 폐쇄시키는 가압 스프링;을 포함하여 구성되는 개폐밸브 뭉치를 가지되,
    상기 개폐밸브 뭉치는 개방 상태의 상기 밸브 니들이 상기 분사구를 폐쇄하기 위해 상기 분사구로 접근할 때 발생하는 반동을 감쇄하도록, 상기 아마츄어에 의해 상기 밸브 니들을 가압하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 직분사 연료 인젝터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 아마츄어는 상기 밸브 니들 상의 일측에 고정되는 정지링과, 상기 밸브 니들 상의 상기 정지링에 대향하는 타측에 고정되는 정지 슬리브 사이에서 상기 정지링 또는 상기 정지 슬리브와 완충 간극을 확보하도록 되어 있으며, 상기 정지링과 상기 정지 슬리브 사이에서 완충 스프링에 의해 상기 정지 슬리브 쪽으로 가압되는 것을 특징으로 하는 직분사 연료 인젝터.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 아마츄어는 상기 정지링을 향한 면의 상기 밸브 니들 둘레로 스프링 시트가 형성되어 있으며, 상기 스프링 시트에 안착되는 상기 완충 스프링에 의해 상기 정지 슬리브 쪽으로 가압되는 것을 특징으로 하는 직분사 연료 인젝터.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 정지 슬리브는 상기 아마츄어와 접하는 지지판 상에 복수의 감쇄공이 관통되어, 상기 아마츄어가 상기 지지판으로 접촉할 때 발생하는 충격을 완화하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 직분사 연료 인젝터.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 감쇄공은 상기 아마츄어 반대 쪽으로 갈수록 관경이 작아지도록 테이퍼진 노즐 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 직분사 연료 인젝터.
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