KR100447848B1 - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료공급관로 상에 설치되어 연료의 유동을 제어하는 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 특히 고압 관로에 사용되며, 전자기력에 의한 플런저의 개방시 발생하는 유체의 압력차에 의해 보조플런저를 개방하여 연료의 유동을 제어하는 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 전자기력을 발생시켜 플런저를 승강시키는 솔레노이드부와; 상기 플런저의 승강에 따라 개폐되는 오리피스가 형성된 밸브몸체를 포함하는 것에 있어서, 상기 가이드 내부 플런저의 직경이 축소된 하부에 핀으로 결합되고, 중공부에 오리피스가 플런저 단부 및 오리피스의 입구까지 형성되며, 하단부에 요입홈이 형성된 보조플런저와; 상기 솔레노이드 코일 통전시 전자기력에 의해 플런저가 상부 방향으로 이동시 보조오리피스가 개방되며, 이때 발생하는 압력차로 플런저와 동반상승하는 2단으로된 플런저를 구성하여 오리피스 내경을 크게하여도 전자기력의 증가없이 차량의 연료공급장치에 보다 많은 연료를 공급할 수 있고, 밸브의 크기를 크게하거나 소비전력을 늘리지 않아도 되는 효과가 있다.

Description

솔레노이드 밸브{Solenoid valve}

본 발명은 연료공급관로상에 설치되어 연료의 유동을 제어하는 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 특히 고압 관로에 사용되며, 전자기력에 의한 플런저의 개방시 보조플런저에 유체의 압력차를 발생시켜 적은 전자기력으로도 많은 유동량을 원활하게 제어하는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 솔레노이드 밸브는 도 1에 도시하는 바와 같이 가이드의 내부통로에 설치된 단일 플런저(a)는 가이드의 외주에 설치된 솔레노이드 코일(b)에 전원이 인가되면서 발생된 전자기력에 의해 오리피스를 개방하여 연료의 유동을 제어하는 구성으로 되어 있다.

그러나 최근 저공해, 고연비의 요구와 함께 고출력 엔진의 수요가 점차 증가하게 되어 엔진의 연소실에 더 많은 양의 연료 공급이 필요하게 됨에 따라 솔레노이드 밸브의 유동제어 범위도 또한 커지게 되었다.

이에 연료의 공급량을 증가시키기 위해 연료가 통과하는 오리피스 내경을 크게하는 방법으로 해결할 수 있으나, 고압(20 kgf/㎠)에서 오리피스 내경을 크게 할 경우 밸브의 열림을 방해하는 유체 압력이 증가하게 됨으로, 이를 극복하고 밸브를 개방하기 위해서는 더 큰 전자기력이 요구된다.

이 경우에 코일의 권선수를 늘려 전자기력을 크게하는 방법이 있으나, 이는 밸브의 외관을 커지게 하고, 소비전력 또한 크게하는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소시키기 위하여 창안된 것으 로, 오리피스 내경을 크게하여 차량의 연료공급장치에 보다 많은 연료를 공급하여도 보조플런저에 발생하는 압력차로 인하여 전자기력의 증가가 불필요하게 되어 밸브의 외관을 크게하거나 소비전력을 늘리지 않아도 되는 솔레노이드 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 솔레노이드 밸브를 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명 솔레노이드 밸브를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명 솔레노이드 밸브에서 플런저와 보조플런저를 분해하여 나타낸 단면도,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명 솔레노이드 밸브에서 플런저와 보조플런저의 핀홀에 핀이 결합된 상태를 확대하여 나타낸 단면도,

도 5a 내지 도 5c는 본 발명 솔레노이드 밸브의 작동을 순차적으로 나타낸 단면도,

도 6는 본 발명 솔레노이드 밸브에서 보조오리피스의 개방초기 상태에서 밸브 내부 및 외부의 압력분포를 나타낸 압력분포도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 ; 플런저 2 ; 보조플런저

3 ; 핀 4 ; 코어

5 ; 가이드 7 ; 보빈

8 ; 코일 10 ; 오리피스

11 ; 스프링 12 ; 보조오리피스

13 ; 플런저 핀홀 13a ; 유로

14 ; 상단부 15 ; 에어홀

16 ; 플런저간극 17 ; 요입홈

20 ; 유입구 21 ; 보조플런저 핀홀

22 ; 출구 23,24 ; 고무시트

c ; 밸브몸체

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 솔레노이드 밸브는 내부에 통로가 형성된가이드와; 상기 가이드의 내측 상부에 고정결합된 코어와; 상기 가이드의 외주에 결합되는 보빈과; 상기 보빈에 권선되어 전원인가시 전자기력이 발생되는 솔레노이드 코일과; 상기 코일에 전원인가시 발생하는 전자기력에 의해 상승하는 자성재의 플런저와; 상기 플런저의 승강에 따라 개폐되는 오리피스가 형성된 밸브몸체를 포함하는 것에 있어서, 플런저의 직경이 축소된 하부에 핀으로 결합되고, 중공부에 보조오리피스가 플런저 단부까지 형성되며, 하단부에 요입홈이 형성된 비자성재의 보조플런저와; 상기 솔레노이드 코일 통전시 전자기력에 의해 플런저가 상부측으로 이동시 보조오리피스가 개방되며, 이때 발생하는 압력차로 플런저와 동반상승하는 2단 플런저로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명 솔레노이드 밸브를 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명 솔레노이드 밸브에서 플런저와 보조플런저를 분해하여 나타낸 단면도로서 도시하는 바와 같이 내부에 통로가 형성되고, 밸브몸체(c)에 결합되어 있는 가이드(5)의 외주에는 보빈(7)이 결합되고, 상기 보빈(7)에는 솔레노이드 코일(8)이 권선되어 있으며, 상기 가이드(5)의 내측 상부에는 하단부가 원추형에 대응된 형상의 코어(4)가 결합되어 있다.

상기 코어(4)의 하부에는 코어(4)와 일정한 간극(16)을 두고 설치하되, 중공부에 스프링(11)이 삽입되고, 코어(4)의 하단부와 형합되는 상단부가 전자기력의 작용을 상승시킬 수 있도록 원추형상으로 형성되며, 직경이 축소된 하부측에는 소정 직경으로 수평 관통한 핀홀(13)이 형성된 중공의 자성재료로 성형된 플런저(1)가 가이드(5) 내부에 승강가능하게 설치되어 있다.

플런저(1)의 중공부인 에어홀(15)은 하부에서 상기 핀홀(13)과 연통되고, 에어홀(15)과 핀홀(13)이 교차되는 부분에는 핀홀(13) 및 에어홀(15)과 수직 관통된유로(13a)가 형성되어 있다.

플런저(1)의 직경이 축소된 하부에는 플런저(1)의 하부와 형합하는 중공형으로 중공부에 플런저(1) 단부 및 오이피스(10)의 입구측까지 보조오리피스(12)가 형성되며, 상부측에는 소정 직경으로 수평 관통된 핀홀(21)이 형성되어 상기 플런저 (1)와 핀(3)으로 결합되는 비자성재의 보조플런저(2)가 결합되어 있다.

상기 플런저(1) 하단부의 요입홈에는 보조오리피스(12)의 입구를 개폐하는 고무시트(23)가 결합되어 있고, 상기 보조플런저(2)의 하단부에 형성된 링형상의 요입홈에는 오리피스(10)의 입구를 개폐하는 고무시트(24)가 결합되어 있다.

상기 핀홀(13)(21)은 도 4a 내지 도 4c에 도시한 바와 같이 보조플런저 핀홀(21)의 경우 핀(3)의 직경과 동일한 직경으로 형성하고, 플런저 핀홀(13)의 직경은 핀(3)의 직경보다 다소 크게하여 일정한 간극을 형성하도록 하는 것이 바람직하나(도 4a), 플런저 핀홀(13')의 형상만을 타원형으로 하여 일정한 간극을 형성하도록 할 수도 있고(도 4b), 플런저 핀홀(13)의 직경을 핀(3)의 직경과 동일하게 하고, 보조플런저 핀홀(21)의 직경을 핀(3)의 직경보다 다소 크게하여 일정한 간극을 형성하도록 할 수도 있다(도 4c).

이하 상기 실시예에 따른 본 발명 솔레노이드 밸브의 작동에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명 솔레노이드 밸브의 작동을 순차적으로 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명 솔레노이드 밸브에서 보조오리피스 관로의 개방초기 상태에서의 밸브 내부 및 외부의 압력분포를 나타낸 압력분포도로서 도시하는 바와같이 도 5a는 전자기력이 작용하지 않는 상태로서, 이 때는 스프링(11)의 탄성력으로 플런저(1) 하단부의 고무시트(23)는 보조오리피스(12)의 입구를 막고, 보조플런저(2)의 하단부의 고무시트(24)는 밸브몸체(c)의 오리피스(10)의 입구를 막게 된다.

이 상태에서의 압력은 두 플런저(1)(2)에 동일하게 작용한다.

도 5b는 솔레노이드 코일(8)에 전원이 인가된 상태로서 전자기력에 의해 플런저(1)가 상승하여 보조오리피스(12)가 개방된다. 이때 보조오리피스(12)로 연료가 유동하게 되며, 도 6에 도시한 바와 같이 보조플런저(2)의 내부(17) 압력은 0.9 kgf/㎠이고, 밸브 유입구(20)에 작용하는 압력은 20kgf/㎠이므로, 이러한 압력차에 의하여 보조플런저(2)가 상부측으로 이동하게 되어 오리피스(10)는 개방되는 것이다.

또한, 플런저(1)의 에어홀(15)과 핀홀(13) 및 유로(13a)를 통하여 상단부 (14)의 유체도 배출되기 때문에 플런저(1)의 상승을 더욱 용이하게 한다.

한편, 도 5c는 두 플런저(1)(2)가 스프링(11)의 탄성력을 극복하고 상승하여 플런저(1)가 코어(4)와 형합된 상태로 된 것이다. 이때 보조오리피스(12)는 플런저 하단부의 고무시트(23)에 의해 밀폐되고, 오리피스(10)는 완전히 개방되어 연료가 오리피스(10)로 유동하게 된다.

따라서, 보조플런저(2)는 밸브의 내부와 외부의 압력차에 의해 상승하면서 플런저(1)에 상승력을 부가함으로써 플런저(1)는 연료의 유동량이 증가하더라도 전자기력을 크게하지 않아도 보조플런저(2)의 상승력으로 원활하게 상승할 수 있다.

오리피스(10)의 입구를 폐쇄하기 위한 밸브의 작동은 플런저(1)에 작용했던 전자기력이 전력의 공급 중단으로 소멸되면, 플런저(1)가 상승되었을 때 수축되어 있던 스프링(11)의 탄성력에 의해 플런저(1)가 하강하여 플런저(1)의 일단부가 보조오리피스(12)의 입구를 폐쇄하게 되고, 계속해서 플런저(1)가 보조플런저(2)를 누르게 되어 보조플런저(2)의 일단부가 오리피스(10)의 입구를 폐쇄하게 된다.

상기와 같은 작동으로 인해 본 발명 솔레노이드 밸브는 오리피스(10)의 직경이 크게되어 연료의 유동량이 증가하여도 전자기력을 증가시키지 않고 고압하에서 유체의 압력차를 이용하여 많은 연료의 유동을 원활하게 제어하게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명 솔레노이드 밸브는 유체의 유동량이 클수록 전자기력도 크게하여야 하나, 보조플런저에 발생하는 압력차로 인하여 연료의 유동량을 크게한 경우에도 전자기력을 크게하지 않아도 되므로, 밸브의 크기 증가는 물론 소비전력을 크게하지 않아도 되는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 내부에 통로가 형성된 가이드(5)와; 상기 가이드(5)의 내측 상부에 고정결합된 코어(4)와; 상기 가이드(5)의 외주에 결합되는 보빈(7)과; 상기 보빈(7)에 권선되어 전원인가시 전자기력을 발생하는 솔레노이드 코일(8)과; 상기 솔레노이드 코일 (8)에 전원인가시 발생하는 전자기력에 의해 일정 간격만큼 상승하는 플런저(1)와; 상기 플런저(1)의 승강에 따라 개폐되는 오리피스(10)가 형성된 밸브몸체(c)를 포함하는 것에 있어서,

   상기 플런저(1)의 상부는 코어(4)와 대응되는 형상이고, 하부는 상부보다 직경이 축소된 형태로 형성되며, 하부측에는 수평으로 관통되어 핀홀(13)이 형성되고, 중공부인 에어홀(15)은 상기 핀홀(13)과 연통되며, 상기 에어홀(15)과 핀홀(13)이 연통되어 교차되는 부분에는 상기 플런저(1)의 하부를 관통한 유로(13a)가 형성되는 플런저(1)와;

   상기 플런저(1)의 직경이 축소된 하부의 외측으로는 중공의 보조플런저(2)가 삽입되어 핀(3)결합되고, 상기 중공부에는 보조오리피스(12)가 플런저(1)의 단부 및 오리피스(10)의 입구측까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보조플런저(2)는 비자성재료로 성형되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 코어(4)의 하단부와 상기 플런저(1)의 상단부가 서로 형합하는 형합부는 원추형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
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