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KR100691204B1 - 연료 분사 밸브 - Google Patents

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KR100691204B1
KR100691204B1 KR1020017001682A KR20017001682A KR100691204B1 KR 100691204 B1 KR100691204 B1 KR 100691204B1 KR 1020017001682 A KR1020017001682 A KR 1020017001682A KR 20017001682 A KR20017001682 A KR 20017001682A KR 100691204 B1 KR100691204 B1 KR 100691204B1
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Abstract

본 발명은 고정 밸브 시트면(29)을 구비한 밸브 시트체(16)를 포함하는 연료 분사 밸브에 관한 것이다. 상기 밸브를 개폐하기 위하여 밸브 시트면(29)은 밸브 폐쇄체와 협동한다. 밸브 시트체(16)는 외주면(44)을 갖는다. 상기 외주면에는 밸브 시트체(16)의 재료와 다른 재료로 구성된 코팅(45)이 제공되거나 밸브 시트체(16)와 상기 밸브 시트체(16)를 수용하는 밸브 시트 지지체(1) 사이의 유압 밀봉 결합을 달성할 수 있는 접착제가 제공된다. 연료 분사 밸브는 특히 혼합물 압축, 스파크 점화식 내연기관의 연료 분사 밸브에서 적합하게 사용될 수 있다.
고정 밸브 시트면, 밸브 시트체, 연료 분사 밸브, 밸브 폐쇄체, 외주면, 코팅, 밸브 시트 지지체, 밀봉 결합, 접착제

Description

연료 분사 밸브{Fuel injection valve}
본 발명은 독립항 제 1 항과 독립항 제 7 항의 전제부에 따른 연료 분사 밸브에 관한 것이다.
독일 특허공개공보 제 DE-OS 44 08 875 호(도 1 참조)는 밸브 시트체의 편평한 밸브 시트면과 협동하는 구형 밸브 폐쇄체를 갖는 연료 분사 밸브를 개시한다. 상기 밸브 시트체의 하류측 정면에는 분사홀 디스크가 용접 시임에 의해 견고하게 결합된다. 분사홀 디스크와 밸브 시트체를 포함하는 상기 밸브 시트 부품은 밸브 시트 지지체 내에 밀봉 방식으로 장착된다. 밸브 시트 부품과 밸브 시트 지지체 사이의 견고한 결합은 방사 방향 응력 하에서 분사홀 디스크의 지지 가장자리(holding edge)에서 원주 방향의 용접 시임을 통하여 이루어진다.
또한, 독일특허 제 DE-PS 41 25 155 호에는 밸브 시트체 내에 적어도 하나의 분사홀이 밸브 시트체에 제공되는 연료 분사 밸브를 개시한다. 그러므로, 원통형 밸브 시트체는 분사홀 디스크의 방식이 아니라, 원주 방향의 용접 시임의 방식에 의해 직접 밸브 시트체의 외주 상에서 밸브 시트 지지체와 견고하게 결합된다.
또한, 미국 특허 제 US-PS 4,946,107 호는 특히 코어와 밸브 시트체 사이의 결합 부품으로서 얇은 벽의 비자기 슬리브를 갖는 전자기 작동식 연료 분사 밸브를 개시한다. 슬리브가 양 축방향 단부에서 코어 및 밸브 시트체와 결합되기 때문에, 슬리브는 밸브 시트체를 위한 밸브 시트 지지체로서 작용한다. 코어와 밸브 시트체는, 양측 단부에서 슬리브 내로 돌출하는 외경으로 구성되어서, 슬리브는 내향하여 돌출하는 영역에서 상기 코어와 밸브 시트체를 완전히 둘러싼다. 코어 및 밸브 시트체에 대한 슬리브의 견고한 결합은 예를 들어 압입에 의해 달성된다. 이와 관련하여, 분사 밸브의 압입 후 또는 분사 밸브의 작업 수명 내내 결합 영역이 유압적으로 완전한 밀봉 상태를 유지할 수 없다는 위험이 존재한다.
청구항 제 1 항 및 청구항 제 7 항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브는 밸브 시트체와 상기 밸브 시트체를 수용하는 밸브 시트 지지체 사이의 완전한 유압적 밀봉이 간단하고 저렴하게 이루어진다는 장점을 갖는다.
이 경우, 밀봉 영역에서 매우 정확한 형상 오차를 악화시킬 수 있는 레이저 용접과 같은 열공급을 필요로 하는 접합 공정을 생략할 수 있는 것이 특히 유익하다.
취급이 용이한 밸브 시트체의 외주면에 코팅이 제공되기 때문에, 코팅 공정을 간편하게 실시할 수 있을 뿐만 아니라 확실하게 실시할 수 있다. 또한, 제공되는 코팅의 품질을 간단히 검사할 수 있다.
종속항에 기재한 특징을 통하여 청구항 제 1 항 및 제 7 항에 제시된 연료 분사 밸브의 바람직한 실시와 개선이 가능하다.
본 발명의 실시예들을 도면에서 간략하게 도시하며 이하에서 상세히 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 연료 분사 밸브를 부분적으로 도시한 도면.
도 2는 밸브 시트 지지체 내에 고정된 밸브 시트체의 두 실시예.
도 3은 밸브 시트 지지체 내에 고정된 밸브 시트체의 다른 실시예.
도 1은 혼합물 압축식 스파크 점화 내연기관의 연료 분사 시스템을 위한 분사 밸브의 형태로 종래 기술에 따른 밸브의 일부를 도시한다. 분사 밸브는 관형 밸브 시트 지지체(1)를 가지며, 상기 밸브 시트 지지체는 종방향 개구(3)가 종방향 밸브축(2)과 동심으로 구성된다. 상기 종방향 개구(3)에는 예를 들어 관형 밸브 니들(5)이 배치되며, 상기 밸브 니들은 하류측 단부(6)에서 예를 들어 둘레에 5개의 평탄부(8)를 구비한 구형 밸브 폐쇄체(7)와 결합된다.
분사 밸브는 공지된 방식으로, 예를 들어 전자기식으로 작동한다. 그러나, 또한 여자 부품으로서 압전식이나 자기 변형식 액추에이터가 사용될 수도 있다. 자기 코일(10)과, 아마추어(11) 및 코어(12)를 구비한 전자기 회로는 밸브 니들(5)을 축방향으로 이동시켜, 도시되지 않은 복원 스프링의 탄성력에 대항하여 분사 밸브를 개방하고 이를 폐쇄하기 위하여 사용된다. 아마추어(11)는 예를 들어 레이저에 의한 용접 시임에 의하여 밸브 폐쇄체(7)로부터 멀리 있는 밸브 니들(5)의 단부와 결합되며, 코어(12)와 정렬된다. 자기 코일(10)은 코어(12)를 둘러싸고, 상기 코어는 여기서 상세히 도시하지 않지만 자기 코일(10)에 의해서 둘러싸이며 밸브에 연료를 공급하는 유입관의 단부이다.
축방향 운동 동안 밸브 폐쇄체(7)의 안내는 밸브 시트체(16)의 안내구(15)에 의해 제공된다. 원통형 밸브 시트체(16)는, 종방향 밸브축(2)과 동심으로 연장하는 종방향 개구(3)에서 코어(12)로부터 멀리 있는 밸브 시트 지지체(1)의 하류측 단부 내로 용접에 의해 밀봉 상태로 장착된다. 밸브 시트체(16)의 주변은 밸브 시트 지지체(1)의 종방향 개구(3)보다 약간 작은 직경을 갖는다. 밸브 폐쇄체(7)로부터 멀리 있는 밸브 시트체(16)의 하부 단부면(17)에서, 밸브 시트체(16)는 예를 들어 컵 형상의 분사홀 디스크(21)의 베이스부(20)에 동심으로 견고하게 결합된다.
밸브 시트체(16)와 분사홀 디스크(21)는 예를 들어 레이저에 의해 구성되는 원주 방향으로 밀봉된 제 1 용접 시임(22)에 의해 결합된다. 이와 같은 조립 방법을 통하여, 부식이나 펀칭에 의해 형성된 적어도 하나의, 예를 들면 4개의 분사구(25)가 배치되는 중앙 영역에서 베이스부(20)의 원치않는 변형을 방지할 수 있다.
컵 형상의 분사홀 디스크(21)의 베이스부(20)에 원주 방향 지지 림(26)이 결합되며, 상기 지지 림은 밸브 시트체(16)로부터 멀리 축방향으로 연장하고, 그 단부(27)는 원추형으로 외향하여 휘어진다. 지지 림(26)은 종방향 개구(3)의 벽에 방사 방향 탄성력을 가한다. 이러한 것은 밸브 시트체(16)와 분사홀 디스크(21)를 포함하는 밸브 시트 부품이 밸브 시트 지지체(1)의 종방향 개구(3) 내로 삽입됨에 따라서 밸브 시트 부품과 종방향 개구(3)에서의 어떠한 틈새의 형성도 방지한다. 단부(27)에서, 분사홀 디스크(21)의 지지 림(26)은 예를 들어 레이저에 의해 형성된 원주 방향으로 밀봉된 제 2 용접 시임(30)에 의해 종방향 개구(3)의 벽과 결합된다.
밸브 시트체(16)와 컵 형상의 분사홀 디스크(21)를 포함하는 밸브 시트 부품의 종방향 개구(3)로의 삽입 깊이는 밸브 니들(5)의 선형 행정의 크기를 결정하며, 그 이유는 자기 코일(10)이 여기되지 않을 때, 밸브 니들(5)의 한 쪽 단부 위치가 밸브 시트체(16)의 밸브 시트면(29) 상에 대한 밸브 폐쇄체(7)의 접촉에 의해 정해지기 때문이다. 자기 코일(10)이 여기될 때, 밸브 니들(5)의 반대편 단부 위치는 예를 들어 코어(12)에 대한 아마추어(11)의 접촉에 의하여 정해진다. 따라서, 밸브 니들(5)의 이러한 두 단부 위치 사이의 거리는 선형 행정을 구성한다.
구형 밸브 폐쇄체(7)는 밸브 시트체(16)의 밸브 시트면(29)과 협동하며, 밸브 시트면은 유동 방향으로 원뿔 형태로 점점 좁아지며, 안내구(15)와 밸브 시트체(16)의 하부 단부면(17) 사이에 축방향으로 형성된다.
밸브의 내부 공간(35)으로부터의 매체가 분사홀 디스크(21)의 분사구(25)에 도달하는 것을 보장하도록, 5개의 평탄부(8)가 구형 밸브 폐쇄체(7)의 원주에 존재한다. 축방향 운동 동안 밸브 폐쇄체(7) 및 밸브 니들(5)의 정확한 안내를 위하여 안내구(15)의 직경은 구형 밸브 폐쇄체(7)가 폐쇄체의 평탄부(8)들 외부에서 방사 방향으로 안내구(15) 너머로 약간 돌출할 수 있도록 구성된다.
도 2와 도 3은 밸브 시트 지지체(1)에 장착되는 밸브 시트체(16)의 여러 가지 실시예를 도시한다. 상이한 실시예를 명확하게 나타내기 위해, 도 2와 도 3에 도시된 밸브 시트 지지체(1)와 밸브 시트체(16)는 도 1과 약간 상이한 방식으로 구현된다. 도 2와 도 3에 따른 밸브 시트 지지체(1)는 종방향 개구(3)를 구비한 슬리브 형태로 구성된다. 이와 같은 얇은 벽의 밸브 시트 지지체(1)는 적어도 부분적으로 예를 들어 도시되지 않은 플라스틱 사출 성형물에 의해 둘러싸일 수 있다. 밸브 시트 지지체(1)는, 예를 들어 딥드로잉 공정에 의해서 형성되며, 재료로서는 비자성 재료, 예를 들어 내식성의 CrNi강이 사용된다. 도 1에 도시된 밸브 시트 지지체(1)와 다른 차이점은 도 2 및 도 3의 밸브 시트 지지체(1)는 덮개 구역(39)과 베이스 구역(40)을 포함한다는 것이며, 상기 베이스 구역(40)은 밸브 시트 지지체(1)의 하류측 단부를 형성한다. 밸브 시트 지지체(1)의 종방향 개구(3)는 배출구(41)로서 베이스 구역(40)에서 구성된다.
도 2 및 도 3에 도시된 밸브 시트체(16)는 밸브 시트면(29)의 하류측에 있는 리세스(43)를 포함하며, 상기 리세스 내로, 예를 들어 분사홀 디스크(21)가 삽입될 수 있다. 박판 또는 실리콘으로 이루어지거나 또는 금속으로 갈바닉 도금된 다중층 구조를 가진 분사홀 디스크(21)가 사용될 수 있다. 밸브 시트체(16)는 하부 단부면(17)에서 배출구(41)를 둘러싸는 가장자리 영역에 있는 밸브 시트 지지체(1)의 베이스 구역(40)에 접한다.
지금까지는 밸브 시트체(16)와 밸브 시트 지지체(1) 사이의 유압 밀봉을 달성하기 위해 용접 시임이 장착하는 것이 공지되어 있다. 이에 비하여, 본 발명에 따른 원통형 밸브 시트체(16)의 외주면(44)은 완전히 또는 부분적으로 코팅됨으로써 상기 양 부품(1, 16)의 조립이 간단해지고, 따라서 용접 시임이 사용되지 않을 수 있다.
일반적으로, 밸브 시트체(16)는 Cr강으로 제조된다. 밸브 시트 지지체(1) 내에 밸브 시트체(16)가 조립되기 전에, 본 발명에 따라 얇은 코팅(45)이 밸브 시트체(16)의 외주면(44) 상에 제공된다. 상기 코팅(45)은 밸브 시트체(16)와 밸브 시트 지지체(1) 사이에서 쌍으로 압입 결합이 이루어질 수 있도록 두께에 있어서 제어된 형태로 제공된다. 밸브 시트체(16)가 밸브 시트 지지체(1) 내로 압입됨에 따라서, 양 부품의 결합 영역에서 비교적 약한 코팅 재료는 변형되며, 이로 인하여 용접 시임과 같은 추가의 결합 조치 없이 안전한 유압 밀봉 결합을 구현할 수 있다. 코팅 재료로서는, 예를 들어 구리, 아연 또는 니켈과 같은 금속이나 Teflon®이라 불리는 PTFE와 같은 플라스틱이 사용된다. 따라서 코팅은 갈바닉 증착, 사출 기술 또는 가황 공정(surface vulcanization)에 의해서 이루어진다.
코팅(45)이 다루고자 하는 밸브 시트체(16)의 외주면(44)에 형성되기 때문에, 코팅(45)은 간편하게 형성될 뿐만 아니라 프로세스화할 수 있다. 또한, 제공될 코팅(45)의 품질을 간편하게 검사할 수 있다.
도 2에서는 코팅(45)의 두 가지 실시예를 개략적으로 도시하며, 코팅 두께는 불규칙한 축척으로 도시된다. 도면의 왼쪽에서는 외주면(44)의 축방향 일부 영역에서만 코팅(45)이 형성된 경우를 도시하며, 도면의 오른쪽에서는 밸브 시트체(16)의 외주면(44)의 축방향 전체 길이를 따라 코팅(45)이 제공된 경우를 도시한다. 도 3에서는 외주면(44)에 링형 홈(48)이 제공되고, 상기 홈은 나머지 외주면(44)에 대하여 약간 들어간 실시예를 구체적으로 설명한다. 상기 홈(48)에는 금속이나 플라스틱으로 구성된 코팅(45)이 제공될 수 있다. 최근에는, 부분적으로 코팅된 외주면(44)이 사용된다.
코팅(45)은 상술한 방법 이외에 접착제를 이용하여 실현될 수도 있다. 이를 위하여, 바람직하게 마이크로캡슐화된 연료 내성의 접착제가 사용된다. 상기 접착제는 예를 들어 액체 모세관 갭 접착제가 사용될 수도 있다. 코팅된 밸브 시트체(16)가 밸브 시트 지지체(1)에 압입될 때, 접착제 캡슐이 파열되며, 흘러나온 접착제는 결합 영역에서 경화될 수 있다. 이러한 방식으로, 밸브 시트체(16)와 밸브 시트 지지체(1) 사이에 견고하고 유압 밀봉 가능한 결합이 이루어질 수 있다. 후속하는 유압 밀봉 용접(30) 및/또는 축방향 고정을 위한 고정부는 더 이상 필요하지 않다. 접착제도, 예를 들어 도 2의 왼쪽에 도시된 코팅(45)에서와 같이 밸브 시트체(16)의 외주면(44)의 축방향 일부 영역에서만 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 밸브 종축, 고정된 밸브 시트를 갖는 밸브 시트체, 밸브 시트체를 수용하여 상기 밸브 시트체와 견고하게 결합된 밸브 시트 지지체, 및 상기 밸브 시트체의 밸브 시트와 협동하는 밸브 폐쇄체를 포함하는 내연기관의 연료 분사 시스템용 연료 분사 밸브에 있어서,
    상기 밸브 시트체(16)는 외주면(44)을 포함하고, 상기 외주면은 상기 밸브 시트체(16)와 상이한 재료로 구성된 코팅(45)을 가지며, 상기 코팅에 의해 상기 밸브 시트체(16)와 상기 밸브 시트 지지체(1) 사이의 유압 밀봉 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅(45)은 상기 밸브 시트체(16)의 상기 외주면(44)의 축방향 일부 영역에서만 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 코팅은 구리, 아연, 및 니켈 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 코팅은 PTFE를 포함하는 플라스틱이 사용되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 밸브 시트체(16)의 상기 외주면(44)에 있는 원주 방향홈(48)에 상기 코팅(45)이 채워지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 코팅(45)은 원주 방향 전체에 걸쳐서 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  7. 밸브 종축, 고정된 밸브 시트를 갖는 밸브 시트체, 밸브 시트체를 수용하여 상기 밸브 시트체와 견고하게 결합된 밸브 시트 지지체, 및 상기 밸브 시트체의 밸브 시트와 협동하는 밸브 폐쇄체를 포함하는 내연기관의 연료 분사 시스템용 연료 분사 밸브에 있어서,
    상기 밸브 시트체(16)는 접착제가 제공된 외주면(44)을 포함하며, 상기 접착제에 의해 상기 밸브 시트체(16)와 상기 밸브 시트 지지체(1) 사이의 유압 밀봉 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 접착제는 상기 밸브 시트체(16)의 상기 외주면(44)의 축방향 일부 영역에만 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 접착제는 마이크로캡슐화된 접착제가 사용되며, 상기 접착제 캡슐은 상기 밸브 시트체(16)가 상기 밸브 시트 지지체(1) 내에 압입될 때 파괴되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 접착제는 원주 방향 전체에 걸쳐서 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
KR1020017001682A 1999-06-18 2000-02-22 연료 분사 밸브 Expired - Fee Related KR100691204B1 (ko)

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