KR100597760B1

KR100597760B1 - 연료 분사기

Info

Publication number: KR100597760B1
Application number: KR1020037014690A
Authority: KR
Inventors: 다카시마요시아키; 스다다카히사; 스즈키요시카즈
Original assignee: 봇슈 가부시키가이샤
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2006-07-05
Also published as: KR20040012819A; EP1486665A1; WO2003078829A1; CN1507537A; EP1486665A4; CN1323238C

Abstract

고정 슬리브(61) 내에 끼워 맞추어진 중공 원통형 고정 코어(63) 및 상기 고정 코어(63)의 중공 부분에 끼워 맞추어진 부시(67)를 구비하는 자석 유닛(6)을 포함하는 연료 분사 제어용 솔레노이드 밸브(4)가 분사기 몸체(2) 내에 설치되는 연료 분사기(1)에 있어서, 유밀 밀봉(S1, S2)이 고정 슬리브(61) 내에 조립된 부품 사이에 끼워 맞추어져 제어 챔버(37) 내의 고압 연료가 부품간의 간극으로 유입되는 것을 방지함으로써, 운전의 시작 후, 간극 내에 충전된 공기로 인해 충분한 밸브 폐쇄력을 얻을 수 없다는 이유에 의해서, 전기자(41)의 흡인 및 반발 운동에 있어서의 변동량이 변동되지는 않으므로, 분사기(1)의 조립 직후로부터 연료 분사량이 안정적으로 제어될 수 있다.

Description

연료 분사기{FUEL INJECTOR}

본 발명은 내연기관의 실린더 내로 연료를 직접 분사하는 연료 분사기에 관한 것이다.

커먼 레일 시스템(common rail system)에서와 같은, 내연기관의 실린더 내로 연료를 직접 분사하는 연료 분사기로서, 예를 들면, 일본국 미심사 특허공개 평7(1995)-310621호 공보에서 개시된 형태의 연료 분사기가 공지되어 있다. 이 연료 분사기는, 분사기 몸체의 제어 챔버(chamber)를 저압부와 연통시킴으로써 밸브 피스톤 배압을 제거하여 노즐 니들(nozzle needle)이 상승해서 연료 분사를 시작하도록 전류를 인가하여 자기 밸브를 개방하고, 소정의 시간 주기의 경과 후, 자기 밸브에 대한 전류의 인가를 중지하여 제어 챔버와 저압부와의 연통 상태를 차단시킴으로써 소정의 배압이 밸브 피스톤에 작용하여 상기 노즐 니들을 눌러서 연료 분사를 종료시키는 구조로 되어 있다.

분사기 몸체에 부착되어 있고 외부로부터 인가되는 제어 신호에 의해 개폐되는 연료 분사 제어용 자기 밸브는, 역류 튜브와, 하우징으로서 기능하는 고정 슬리브(sleeve) 내에 여자(勵磁) 코일이 권선된 원통형 고정 코어(core)를 동축으로 배치하여 고정시키고, 추가로 고정 코어의 내부 표면에 부시(bush)를 삽입시킴으로써 얻어지는 조립체이다.

상기한 바와 같이 고정 슬리브 내부에 설치되는 구성품은, 소정의 치수 정밀도로서 제조되고 조립되어 인접 구성품과의 사이에 간극이 야기되지 않는다. 그러나, 실제로 구성품간에 약간의 간극이 발생하고, 조립 직후에 공기가 채워지게 된다. 예를 들어, 이러한 상태의 연료 분사기가 실린더에 설치되고, 연료를 분사할 때, 간극 내에 있는 공기는 운전 시작에 따라 연료 및 자기 밸브의 온도가 상승됨에 따라서 점차 연료로써 교체된다. 그러나, 연료로써 모두 완전히 간극이 채워질 때까지는, 간극 내에 공기가 남아있다는 사실이 충분한 밸브 폐쇄력을 얻을 수 없게 한다. 결과적으로, 제어 챔버와 저압부 사이의 연통 상태를 제어하는 데 사용되는 자기 밸브에 대한 전류 공급의 온-오프(on-off)에 따라 작용되는 전기자(電機子)의 흡인/반발 작용의 변동량에 있어서 변동이 야기된다. 이것은 분사기 설치 즉시 분사된 연료량이 안정적으로 제어될 수 없기 때문에, 내연기관의 속도에 있어서 변동이 발생된다는 문제를 야기하게 된다. 이러한 문제를 회피하는 한 가지 방법은, 채워진 공기가 빠져나갈 때까지 시험 운전을 실시하는 것이지만, 이것은 불필요한 운전 시간과 연료 소모를 필요로 하게 되고, 비효율성이라는 또 다른 문제를 제기한다.

본 발명의 목적은, 종래 기술의 상기 문제점을 극복할 수 있는 연료 분사기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 설치 즉시 안정된 분사 운전을 할 수 있게 하는 연료 분사기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 불필요한 운전 시간을 필요로 하지 않는 연료 분사기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 효율적인 연료 분사 운전을 할 수 있게 하는 연료 분사기를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 특징은,

분사기 몸체가, 고정 슬리브 내에 고정된 중공(中空) 원통형 고정 코어와 고정 코어의 중앙 중공부 내에 고정된 부시로서 구성된 자석 유닛을 구비한 연료 분사 제어용 자기 밸브를 설치하고, 상기 자석 유닛은, 노즐 니들의 상승 동작을 제어하기 위한 고압 연료를 축적하는 제어 챔버와 저압부 사이에 설치되어, 자기 밸브가 개방되었을 때 제어 챔버 내의 고압 연료가 부시를 통해서 저압부로 유출하게 되는 연료 분사기에 있어서,

유밀(油密) 밀봉이 고정 슬리브 내에 수납된 구성품 사이에 설치되어 제어 챔버 내의 고압 연료가 구성품간의 간극으로 침투하는 것을 방지한다는 점에 있다.

본 발명의 다른 특징은,

분사기 몸체가, 고정 슬리브 내에 조립된 복수의 구성품으로서 구성된 자석 유닛을 구비한 연료 분사 제어용 자기 밸브를 설치한 연료 분사기에 있어서,

자석 유닛에 보내진 가압 연료에 의해 고정 슬리브 내의 구성품의 간극에 채워진 공기가 고정 슬리브 외부로 유출되고 연료로써 교체되도록 하는 유출로를 구성한다는 점에 있다.

연료 분사기를 고정 슬리브 내의 간극에 공기가 채워져 존재하는 상태에서 운전하는 경우, 가압 연료가 간극에 유입되어, 가압 연료의 압력이 유출로를 통해서, 채워져 있는 공기를 신속히 몰아내어, 채워진 공기 대신에 연료로써 간극을 채우게 된다. 따라서, 분사된 연료량의 안정된 제어가, 분사기 설치 직후 단시간 내에 신뢰성 있게 확립될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 단면도.

도 2는 도 1에 나타낸 자기 밸브의 자석 유닛의 확대 단면도.

도 3은 도 2에 나타낸 자석 유닛의 핵심부의 확대를 나타내는 단면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예의 핵심부를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예의 여자 코일의 우측 반(半)을 단면으로 나타낸 정면도.

도 6은 도 5에 나타낸 여자 코일을 고정 코어 내에 구성하는 경우에 있어서 유밀 밀봉을 설명하는 도면.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예의 여자 코일의 우측 반을 단면으로 나타낸 정면도.

도 8은 도 7에 나타낸 여자 코일을 고정 코어 내에 구성하는 경우에 있어서 유밀 밀봉을 설명하는 도면.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하는 핵심부의 단면도.

도 10은 본 발명의 다른 실시예의 핵심부를 나타내는 단면도.

도 11은 도 10에 나타낸 슬리브의 사시도.

도 12는 도 10에 나타낸 고정 코어의 사시도.

도 13은 도 10에 나타낸 역류 튜브의 사시도.

본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위해서, 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 단면도이다. 참조 번호 1로 나타낸 것은, 디젤 내연기관에서 연료를 분사하는 커먼 레일 시스템에 사용되는 연료 분사기이다. 연료 분사기(1)는, 커먼 레일(나타내지 않음)로부터 공급된 고압 연료의 소정량을 소정 시간에 실린더 내에 분사하기 위해 디젤 내연기관(나타내지 않음)의 실린더에 설치되어 있다. 이것은 자기 밸브(4)가 설치된 분사기 몸체(2)를 포함한다.

분사기 몸체(2)에는 내부에서 밸브 피스톤(21)이 미끄럼 운동하는 축방향 오목부(recess)(22)를 가지고 있는 중공체(hollow body)(23)가 설치되어 있다. 중공 체(23)는, 종단(終端)이 노즐 오리피스(nozzle orifice)(25)로서 밸브 피스톤(21)에 연결되어 노즐 니들(24)의 팁(tip)에 의해 폐쇄되는 노즐 몸체(26)에 연결되어 있다.

중공체(23)는, 고압 연료 공급 펌프(나타내지 않음)에 연결된 유입 커플링(inlet coupling)(27)을 둘러싸는 중공 부속체(28)와 함께 형성되어 있다. 연료는 내부 통로를 통해서 연료 저장부(29)로 유입되고, 노즐 니들(24)은 연료 저장부(29) 내의 가압 연료가 작용하는 숄더부(shoulder section)(30)와 함께 형성되어 있다. 노즐 스프링(31)은 노즐 니들(24)을 하향(下向)으로 누르도록 작용한다.

그러므로, 밸브 피스톤(21)이 하향으로 눌려서 노즐 스프링(31)이 팽창하고, 노즐 몸체(26)의 노즐 오리피스(25)를 폐쇄시키는 위치에서 노즐 니들(24)이 유지되는 경우, 연료 분사기(1)로부터 연료가 분사되지 않는다. 노즐 스프링(31)의 힘이 밸브 피스톤(21)을 상향(上向)으로 이동시켜 노즐 니들(24)을 노즐 오리피스(25)가 개방되는 위치에서 유지시키는 경우, 연료는 연료 분사기(1)에 의해 분사된다.

중공체(23)는, 축방향 오목부(22)와 동축으로 중공체(23)의 축방향으로 연장되어 있는 하향으로 대면하는 드레인 챔버(drain chamber)(32)와 함께 구성된 헤드(33)를 구비하여 형성되어 있다. 헤드(33)는, 반경방향 공급 통로(34) 및 축방향 드레인 통로(35)에 연통되는 제어 챔버(37)와 함께 형성되어 있다. 공급 통로(34)는 중공체(23) 내의 반경방향 통로(36)를 통해서 유입 커플링(27)과 연통되어 있다.

연료 저장기(29)에는 통로(38)를 사용하여 고압의 연료가 공급된다. 제어 챔버(37)에도 또한 고압의 연료가 공급되나, 이후에 설명하는 바와 같이, 드레인 통로(35)가 자기 밸브(4)에 의해 연료 저압부와 연통되어 있을 때, 제어 챔버(37)의 연료 압력이 연료 저장기(29)의 연료 압력보다도 낮게 되는 구성으로 되어 있다. 밸브 피스톤(21)의 상부 표면은 숄더부(30)의 상부 표면보다 큰 면적을 갖도록 형성되어 있으며, 그러므로, 드레인 통로(35)가 자기 밸브(4)에 의해 폐쇄되어 제어 챔버(37)가 고압 연료로써 충전될 때, 노즐 니들(24)은 노즐 오리피스(25)를 폐쇄시키는 위치에 유지되어 연료가 분사되지 않는다.

또 다른 한편, 자기 밸브(4)가 개방될 때, 제어 챔버(37)의 연료 압력이 드레인 통로(35)를 통해 저압부로 유출하게 되고, 제어 챔버(37)의 연료 압력이 연료 저장기(29)의 연료 압력보다도 낮게 되기 때문에, 노즐 니들(24)이 노즐 오리피스(25)를 개방시키는 위치에 유지되도록 후퇴함으로써 연료 분사가 실행된다.

연료 분사의 시작 및 종료를 제어하는 제어 챔버(37)의 연료 압력을 제어하기 위한 자기 밸브(4)는 분사기 몸체(2)와 일체로 구성되어 있다. 자기 밸브(4)는 도 2의 확대 단면도에 나타낸 자석 유닛(6)을 포함한다. 자석 유닛(6)은 고정 슬리브(61) 내에 위치한 역류 튜브(62) 및 고정 코어(63)를 포함하며, 여자 코일(64)이 고정 코어(63) 내에 구성되어 있다. O-링(65)이 고정 슬리브(61)와 역류 튜브(62) 사이에 구성되어 고정 슬리브(62)와 역류 튜브(62) 사이로부터 외부로 연료가 누출되지 않도록 하는 구조를 형성하고 있다.

연료 탱크와의 연결을 위한 드레인 커넥터(62A)가 역류 튜브(62)와 일체로 형성되어 있다. 고정 코어(63)의 축방향 구멍(66)에는 일단부에 형성된 작은 구멍(67A)을 가진 부시(67)가 구비되어 있다. 상기 부시(67)는 그것의 작은 구멍(67A)과 드레인 커넥터(62A)가 동축으로 되도록 고정 코어(63)를 통과해서 부착된다. 따라서, 역류 튜브(62), 고정 코어(63) 및 부시(67)는 고정 슬리브(61) 내에 동축으로 설치된다. 상기한 방식으로 고정 슬리브(61) 내에 설치된 구성품은 소정의 치수 정밀도로 제조되고 조립되어 인접하는 구성품간에 간극이 생기지 않는다.

자철(磁鐵)로 제조된 디스크 형상의 전기자(41)는, 자석 유닛(6) 내의 고정 코어(63)에 면하도록 구비되고, 밸브 몸체로서 동작하는 볼(ball)(42)(도 1)은 전기자(41)로부터 일체로 연장되는 기둥 형상부(41A)의 팁에서 유지되어 있다. 전기자(41)는, 밸브 스프링(나타내지 않음)의 힘에 의해 하향으로 눌려, 볼(42)이 드레인 통로(35)의 개방단(open end) 위를 눌러서 드레인 통로(35)를 밀봉시키는 구조를 형성하고 있다.

그러므로, 자석 유닛(6)이 통전되어 있지 않을 때, 드레인 통로(35)의 개방 단이 볼(42)에 의해 밀봉됨으로써, 제어 챔버(37)는 고압의 연료로 충전되고, 그 결과, 밸브 피스톤(21)은 노즐 니들(24)이 노즐 오리피스(25)를 폐쇄되게 하여 연료가 분사되지 않는다.

자석 유닛(6)이 통전될 때, 전기자(41)는 밸브 스프링의 힘을 극복하여 자석 유닛(6) 상으로 후퇴하여 볼(42)이 드레인 통로(35)의 개방단으로부터 분리되고, 제어 챔버(37) 내의 고압 연료가 부시(67) 및 드레인 커넥터(62A)를 통해 저압부로 유출하여, 제어 챔버(37) 내의 압력 저하로 인해 연료가 분사된다.

자석 유닛(6)의 통전이 중지될 때, 노즐 니들(24)은 재차 노즐 오리피스(25)를 폐쇄시키는 위치로 복귀하여 연료 분사는 종료된다.

그러나, 자기 밸브(4)에서, 표면 조도(粗度) 및 2개 구성품의 조립에 기인하여 역류 튜브(62)와 고정 코어(63) 사이의 접촉면에서 간극 G1이 생기고, 약간의 간극 G2 및 G3이, 제조 공정에서 발생하는 치수 오차로 인해 고정 슬리브(61) 및 고정 코어(63) 사이와 고정 코어(63) 및 부시(67) 사이에 형성된다.

자기 밸브(4)의 조립에 후속하는 초기 단계에서, 이들 간극 G1 - 간극 G3은 공기로써 채워져 있다. 그러므로, 이 단계에서 연료 분사기(1)가 동작하여야 한다면, 간극 G1 - 간극 G3 내의 공기 및 연료의 감쇠력(減衰力)의 차이가, 상기 간극이 완전히 연료로써 채워질 때까지, 제어 챔버(33) 및 저압부 사이의 연통 상태를 제어하기 위해 사용되는 자기 밸브(4)에 대한 전류 공급의 온-오프(on-off)에 응답하여 작동되는 전기자(41)의 흡인/반발 작용에 있어서 변동량의 변경을 야기하게 될 것이다. 그 결과, 연료 분사기(1)의 설치 직후 분사된 연료량에 대한 안정된 제어를 실행하기가 불가능하게 되는 상태를 발생시킬 것이다. 이러한 문제를 회피하기 위해서, 고정 슬리브(61) 내로 연료가 침투하지 않도록 유밀 밀봉(oil-tight sealing)을 제공하는 밀봉 부재(S1, S2)를 고정 슬리브(61)와 부시(67)에 구성한다.

도 3은 도 2에 나타낸 유닛의 핵심부의 확대를 상세하게 나타내는 단면도이다. 고정 슬리브(61)와 부시(67)에 구성된 유밀 밀봉을 도 3을 참조하여 설명한다.

고정 슬리브(61)의 내주면(內周面)(61A) 상에 원주 방향으로 환상(環狀) 홈(61B)이 형성되어 있고, 밀봉 부재(S1)는 상기 환상 홈(61B) 내에 설치되어 고정 슬리브(61)와 고정 코어(63) 사이에 유밀 밀봉을 구성한다. 또한, 부시(67)의 외주면(外周面)(67B) 상에 원주 방향으로 환상 홈(67C)이 형성되어 있으며, 다른 밀봉 부재(S2)는 상기 홈(67C) 내에 설치되어 부시(67)와 고정 코어(63) 사이에 유밀 밀봉을 구성한다. 밀봉 부재(S1, S2)는 탄력성을 가진 수지(樹脂) 부재로 구성된 환상 부재로서 모두 형성되어 있다. 그러므로, 고정 코어(63)가 고정 슬리브(61) 내에 설치될 때, 밀봉 부재(S1, S2)는 고정 코어(63)에 대응하는 벽과 탄력적으로 강제 접촉되어 있기 때문에 고정 코어(63)와 여자 코일(64) 사이에 유밀 밀봉이 구성된다. 그 결과, 전기자(41)의 측면으로부터 간극 G4로 침투하려는 연료는, 밀봉 부재(S1, S2)에 의해 방지될 수 있고, 연료가 간극 G1 내지 간극 G3으로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 밀봉 부재(S1, S2)를 가능한 한 전기자(41) 측을 향해서 위치하도록 설치함으로써, 연료가 간극 G1 내지 간극 G3으로 침투하는 것을 거의 전부 방지할 수 있다.

그 결과, 자기 밸브(4)에 대한 전류 공급의 온-오프에 응답하여 제어 챔버(33) 및 저압부의 연통 상태 제어가 동작될 때, 고압 연료가 고정 슬리브(61)에 유입하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 간극 G1 내지 간극 G3 내에 채워진 공기가 있더라도, 전기자의 흡인/반발 작용에 있어서의 변동량의 변경을 제어할 수 있어 연료 분사기(1)의 설치 직후, 분사된 연료량의 안정된 제어를 가능하게 한다. 밀봉 부재(S1, S2)를 가능한 한 전기자(41) 측을 향해서 위치하도록 설치한다면, 연료가 고정 슬리브(61) 내로 침투하는 것을 거의 전부 방지할 수 있다는 점에 주목할 가치가 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예의 핵심부를 나타내는 단면도이다. 여기서, 고정 슬리브(61) 및 고정 코어(63)의 접촉 영역(C1)은 각각 테이퍼(taper) 접촉부 61C 및 테이퍼 접촉부 63A로 형성되어 있고, 고정 코어(63)는 고정 슬리브(61)의 상부를 스웨이징(swaging)에 의해 하향으로 눌려서, 전기자(41) 측으로부터 간극 G2로의 연료 침투를 방지하는 접촉 영역(C1)에 선형 접촉 영역에서의 유밀 밀봉을 형성함으로써, 밀봉 부재(S1)를 생략하는 구조를 얻는다.

다시 말해, 고정 코어(63)의 외부 모서리는 그 내주면을 따라 고정 슬리브(61)와 강제 접촉이 되어서, 고정 슬리브(61)와 고정 코어(63) 사이에 생기는 환상의 간극에 대하여 유밀 밀봉을 형성하는 구조를 구성하게 된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 자기 밸브(4)는, 간극 G1 내지 간극 G3 외에, 고정 코어(63)와 여자 코일(64) 사이에 약간의 간극 G4를 구성한다. 간극 G4에 채워진 공기는 간극 G1 내지 간극 G3에 채워진 공기에 의해 야기된 문제와 동일한 문제를 야기한다. 필요할 경우, 이것들은 고정 코어(63)와 여자 코일(64) 사이에 유밀 밀봉을 형성함으로써 회피할 수 있다.

도 5 및 도 6은 고정 코어(63)와 여자 코일(64) 사이에 유밀 밀봉이 형성되어 있는 다른 실시예를 나타낸다. 도 5는 여자 코일(64)의 우측 반을 단면으로 나타낸 정면도이고, 도 6은 도 5에 나타낸 여자 코일이 고정 코어(63) 내에 구성되어 있을 경우에 있어서 유밀 밀봉 상태를 설명하는 도면이다. 도 5에 나타낸 실시예에서, 여자 코일(64)은 탄력성을 가진 수지 재료로서 구성된 피복 재료로써 몰딩(molding)에 의해 형성된 피복층(641)에 의해 덮여져 있다. 또한, 피복층(641)의 외부 표면(641a) 및 내부 표면(641b)은, 단면으로 보아 3각형 형상의 관련 표면을 따라 연장되는 환상 능선 부재(annular ridged member) 방식으로 밀봉 부재(S31, S32)와 일체로 성형 및 구성됨으로써, 밀봉 부재(S31, S32)는 밀봉 부재로서의 적절한 탄력성을 갖는다.

밀봉 부재(S31, S32)가 상기한 방식으로 밀봉 부재로서의 적절한 탄력성을 갖도록 여자 코일(64) 상에 구성되어 있으므로, 도 6에 나타낸 바와 같이 여자 코일(64)이 고정 코어(63)에 부착될 때, 밀봉 부재(S31, S32)가 고정 코어(63)의 대응하는 벽과 탄력적으로 강제 접촉되어 있기 때문에, 고정 코어(63)와 여자 코일(64) 사이에 유밀 밀봉이 구성된다. 그 결과, 전기자(41)의 측면으로부터 간극 G4로 침투하려는 연료는, 밀봉 부재(S31, S32)에 의해 저지될 수 있고, 연료가 간극 G4로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 밀봉 부재(S31, S32)를 가능한 한 전기자(41) 측을 향해서 위치하도록 구성함으로써, 연료가 간극 G4로 침투하는 것을 거의 전부 방지할 수 있다.

도 7은 도 5에 나타낸 여자 코일(64)의 변형을 나타낸다. 도 7의 실시예에서, 밀봉 부재(S31, S32)가, 단면으로 보아 반구(半球) 형상의 능선 부재의 방식으로 각각 일체로 형성된 밀봉 부재(S41, S42)로써 교체되어 있는 점에서, 여자 코일(64)은 도 5에 나타낸 것과 상이하다.

밀봉 부재(S41, S42)가 상기한 방식으로 밀봉 부재로서의 적절한 탄력성을 갖도록 여자 코일(64) 상에 구성되어 있으므로, 도 8에 나타낸 바와 같이 여자 코일(64)이 고정 코어(63)에 부착될 때, 밀봉 부재(S41, S42)가 고정 코어(63)의 대응하는 벽과 탄력적으로 강제 접촉되어 있기 때문에, 고정 코어(63)와 여자 코일(64) 사이에 유밀 밀봉이 구성된다. 그 결과, 전기자(41)의 측면으로부터 간극 G4로 침투하려는 연료는, 밀봉 부재(S31, S32)에 의해 저지될 수 있고, 연료가 간극 G4로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 여기서 고정 코어(63)는 탄력성을 가진 수지 재료로서 구성된 피복 물질로 몰딩에 의해 성형된 피복층(631)에 의해 덮여져 있다. 또한, 피복층(631)의 외부 표면(631a) 및 내부 표면(631b)은, 단면으로 보아 반구 형상의 대응하는 표면을 따라 연장되는 환상 능선 부재 방식으로 밀봉 부재(S51, S52)와 일체로 성형 및 구성됨으로써, 밀봉 부재(S51, S52)는 밀봉 부재로서의 적절한 탄력성을 갖는다.

밀봉 부재(S51, S52)가 상기한 방식으로 밀봉 부재로서의 적절한 탄력성을 갖도록 고정 코어(63) 상에 구성되어 있으므로, 고정 코어(63)가 고정 슬리브(61)에 부착될 때, 밀봉 부재(S51, S52)가 고정 코어(63)의 대응하는 벽과 탄력적으로 강제 접촉되어 있기 때문에, 고정 코어(63)와 고정 슬리브(61) 사이에 유밀 밀봉이 구성된다. 그 결과, 전기자(41)의 측면으로부터 간극 G1 내지 간극 G3으로 침투하려는 연료는, 밀봉 부재(S51, S52)에 의해 저지될 수 있고, 연료가 간극 G1 내지 간극 G3으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

상기에서 명백한 바와 같이, 연료 분사기(1)는 고정 슬리브에 수납된 구성품간의 유밀 밀봉이 구성되어 있어, 제어 챔버 내의 고압 연료가 구성품간의 간극으로 침투하는 것을 방지하며, 따라서, 예를 들어 실린더에 연료 분사기(1)가 설치되어 연료를 분사하기 위해 운전될 때, 제어 챔버 및 저압부 사이의 연통 상태를 제어하기 위해 사용되는 자기 밸브에 대한 전류 공급의 온-오프에 응답하여 작동되는 전기자의 흡인/반발 작용에 있어서 변동량은, 간극 내에 남아있는 공기 때문에 충분한 밸브 폐쇄력을 얻을 수 없는 이유로 변경되지 않는다. 그 결과, 분사된 연료량은 연료 분사기의 설치 직후 안정적으로 제어될 수 있고, 내연기관 속도의 변동이 억제될 수 있다. 더욱이, 채워진 공기가 배출될 때까지 시험 운전을 계속할 필요가 없으므로, 불필요한 운전 시간 또는 연료 소모가 발생하지 않기 때문에 효율이 매우 높다.

도 10에 본 발명에 따른 연료 분사기의 다른 실시예의 핵심부를 나타낸다. 자기 밸브(4)와 마찬가지로, 도 10에 나타낸 자기 밸브(104)는 도 1에 나타낸 분사기 몸체(2)에 부착되어 연료 분사기를 구성한다. 자기 밸브(104)는 자석 유닛(106)을 포함한다. 자석 유닛(106)은 고정 슬리브(161) 내에 위치한 역류 튜브(162) 및 고정 코어(163)를 포함하며, 여자 코일(164)이 고정 코어(163) 내에 구성되어 있다. O-링(165)이 고정 슬리브(161)와 역류 튜브(162) 사이에 구성되어 고정 슬리브(162)와 역류 튜브(162) 사이로부터 외부로 연료가 누출되지 않도록 하는 구조를 형성하고 있다.

연료 탱크와의 연결을 위한 드레인 커넥터(162A)가 역류 튜브(162)와 일체로 형성되어 있다. 고정 코어(163)의 축방향 구멍(166)에는 일단부에 형성된 작은 구멍(167A)을 가진 부시(167)가 구비되어 있다. 상기 부시(167)는 그것의 작은 구멍(167A)과 드레인 커넥터(162A)가 동축으로 되도록 고정 코어(163)를 통과해서 부착된다. 따라서, 역류 튜브(162), 고정 코어(163) 및 부시(167)는 고정 슬리브(161) 내에 동축으로 설치된다. 상기한 방식으로 고정 슬리브(161) 내에 설치된 구성품은 소정의 치수 정밀도로 제조되고 조립되어 인접하는 구성품간에 간극이 생기지 않는다.

자철로 제조된 디스크 형상의 전기자(141)는, 자석 유닛(106) 내의 고정 코어(163)에 면하도록 구비되고, 밸브 몸체로서 동작하는 볼(나타내지 않음)은 전기자(141)로부터 일체로 연장되는 기둥 형상부(141A)의 팁에서 유지되어 있다. 전기자(141)의 이동이 분사기 몸체로부터 연료의 분사를 제어하는 메커니즘은, 도 1을 참조하여 설명한 앞의 실시예의 그것과 동일하다.

그러나, 자석 유닛(106)에서, 표면 조도 및 2개 구성품의 조립에 기인하여 역류 튜브(162)와 고정 코어(163) 사이의 접촉면에서 간극 G5가 생기고, 약간의 간극 G6이 제조 공정에서 발생하는 치수 오차로 인해 고정 슬리브(161)와 고정 코어(163) 사이에 형성된다. 또한, 약간의 간극 G7이 제조 공정에서 발생하는 치수 오차로 인해 부시(167)와 고정 코어(163) 사이에 형성된다.

조립에 후속하는 초기 단계에서, 이들 간극(G5, G6, G7)은 공기로써 채워져 있다. 그러므로, 조립에 후속해서 연료 분사기(101)의 운전 직후, 간극(G5, G6, G7)에 채워진 공기를 자기 밸브(104) 외부로 신속히 배출하여 연료로써 교체시키기 위해서, 채워진 공기의 유출로가 부시(167)에 형성되어 있다.

도 11은 부시(167)의 사시도이다. 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 부시(167)에는, 역류 튜브(162)와 고정 코어(163) 사이의 간극 G5의 높이와 동일한 높이의 위치에 4개의 둥근 구멍과 같은 유출로(167B)가 형성되어 있다. 그러므로, 자석 유닛(106)이 통전되어 제어 챔버(137) 내의 고압의 연료가 부시(167)와 드레인 커넥터(162A)를 통해 저압부에의 유출을 허용할 때, 간극 G5 상에 작용하는 연료 압력은 간극(G5, G6, G7)에 채워진 공기가 유출로(167B)를 통해 부시(167) 내로 유출하게 할 수 있다. 그 결과, 자기 밸브(104) 내에 생기는 간극(G5, G6, G7)에 채워진 공기는 신속하게 배출되고 동시에 연료로써 교체될 수 있다.

유출로(167B)가 4개 위치에 형성되어 있지만, 위치의 개수는 이것으로 한정되지 않고, 1개 또는 그 이상의 위치일 수 있다. 또한, 그 모양이 둥글 필요는 없으며, 직사각형 또는 기타 원하는 모양을 적절한 위치에, 적절한 크기로 형성할 수 있다.

또한, 채워진 공기의 통로를 향상시키는 보조 통로를 고정 코어(163) 및 역류 튜브(162)에 구성하여, 간극(G5, G6, G7)으로부터 외부로 자기 밸브(104) 내에 채워진 공기를 더욱 신속하게 배출할 수 있다.

도 12는 고정 코어(163)의 사시도이고, 도 13은 역류 튜브(162)의 사시도이다. 이것에 형성된 보조 통로를 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한다.

고정 코어(163)에는 4개의 홈과 같은 보조 통로(163B)가 고정 슬리브(161)에 대면하는 외주면(163A) 상에 형성되어 있다. 각각의 보조 통로(163B)는 고정 코어(163)의 상부 표면(163C)으로부터 하부 표면(163D)에 형성되어 있다. 보조 통로(163B)는 고정 코어(163)의 하부 표면(163D) 측과 간극 G6 내에 존재하는 채워진 공기가 고정 코어(163)의 상부 표면(163C)으로 신속하게 통과하도록 한다.

여기서 보조 통로(163B)는 4곳에 각(角)이 진 U자 형상의 단면을 갖도록 형성되어 있지만, 이것들은 여러 곳에 형성될 수 있으며, 기타 적절한 형상의 것일 수 있다.

또한, 고정 코어(163)를 대면하는 역류 튜브(162)의 하부 표면(162B)은 보조 통로(162C)로써 홈이 되어 있다. 보조 통로(162C)는 역류 튜브(162)의 중앙부에서 구멍에 연장된다. 그러므로 보조 통로(162C)는 고정 슬리브(161), 역류 튜브(162) 및 고정 코어(163) 중의 약간의 간극에 존재하는 채워진 공기, 및/또는 보조 통로(163B)를 통해서 고정 코어(163)의 상부 표면(163B)과 고정 슬리브(161) 사이를 통과한 채워진 공기를 신속하게 통과시켜 유출로(167B)(도 11 참조)로부터 배출하고, 연료로써 교체되도록 한다. 보조 통로(162C)와 유사한 보조 통로를, 동일한 목적을 위해 역류 튜브(162)를 대면하는 고정 코어(163)의 단부(端部) 상에 형성할 수 있다.

보조 통로(162C) 및 보조 통로(163B)가 그것들이 서로 연통되는 장소에 형성되어 있다면, 고정 코어(163)의 하부 표면(163D) 측과 간극 G6 내에 존재하는 채워진 공기는 고정 코어(163)의 상부 표면(163C)으로 더욱 신속하게 통과될 수 있고, 상부 표면(163C)에 보내진 채워진 공기는 보조 통로(162C)를 통과해서 간극 G5로 보내질 수 있어서, 채워진 공기는 유출로(145B)를 통해 간극 G5로부터 신속하게 배출될 수 있다.

본 실시예에서 보조 통로(162C)는 4개의 위치에 형성되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이것들은 1개 또는 그 이상의 개수의 위치에 형성될 수 있고, 한편, 형상 등도 적절하게 결정할 수 있다. 또한, 보조 통로(162C)는 역류 튜브(162)에 접촉하는 고정 코어(163)의 표면에 기계 가공될 수 있다.

상기에서 명백한 바와 같이, 연료 분사기(101)는 유출로(167B)가 형성된 부시(167)를 구비하여, 고정 슬리브(161) 내의 구성품간의 간극에 채워진 공기를 자석 유닛(106)으로부터 보내진 가압 연료에 의해 고정 슬리브(161)의 외부로 유출시키고 연료로 교체되도록 함으로써, 예를 들어 연료 분사기(101)가 실린더에 설치되어 연료 분사 운전을 실행한다면, 채워진 공기를 운전 개시 후 신속하게 연료로써 교체할 수 있다.

이것은 간극을 단시간에 연료로써 완전히 충전하게 되므로, 충분한 밸브 폐쇄력을 얻을 수 있다. 이것에 의해, 제어 챔버 및 저압부 사이의 연통 상태를 제어하기 위해 사용되는 자기 밸브에 대한 전류 공급의 온-오프에 응답하여 작동되는 전기자의 흡인/반발 작용에 있어서 변동량은, 간극 내에 남아있는 공기 때문에 충분한 밸브 폐쇄력을 얻을 수 없는 이유로 변경되지 않아서, 분사된 연료량은 연료 분사기의 설치 직후일지라도 안정적으로 제어될 수 있고, 내연기관 속도의 변동이 억제될 수 있다. 그러므로, 불필요한 운전 시간 또는 연료 소모가 발생하지 않기 때문에 효율이 매우 높다.

상기에서 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료 분사기는 설치 직후 운전 안정성을 보장하게 된다.

Claims

삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
고정 슬리브 내에 상기 고정 슬리브를 관통하도록 부시가 동축 배치되어 있고, 상기 고정 슬리브와 상기 부시와의 사이에는 복수의 부품이 조립되어 이루어진 자석 유닛을 포함하는 자기 밸브가 분사기 몸체에 설치되어 이루어지고, 상기 분사기 몸체 내에는 제어실이 설치되어 있고, 상기 제어실에는 외부로부터 상기 분사기 몸체 내부를 통해 고압 연료가 공급되고, 상기 제어실 내의 연료 압력이 상기 자기 밸브에 의해 제어되어 연료 분사가 실행되도록 구성된 연료 분사기에 있어서,

상기 부시에는 상기 제어실 내의 고압 연료를 연료 저압 측으로 유출시키기 위한 통로가 구성되어 있고, 상기 제어실로부터 상기 자석 유닛으로 보내지는 연료에 의해 상기 고정 슬리브 내의 각 부품의 간극에 채워진 공기를 상기 고정 슬리브의 외부로 유출하여 연료로 교체되도록 하는 유출로가 상기 부시에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
삭제
제8항에 있어서, 상기 채워진 공기를 고정 슬리브 외부로 유출되도록 하는 보조 통로가 고정 코어의 주위 표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.
제8항에 있어서, 상기 채워진 공기를 고정 슬리브 외부로 유출되도록 하는 보조 통로가 고정 코어의 단부(端部) 표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사기.