KR101652586B1 - 연료 인젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료 인젝터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아마추어가 이동하면서 발생되는 밸브 니들의 좌우 흔들림을 감쇄시키기 위해 스토퍼 하단면이 상기 아마추어에 삽입되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 인젝터에 관한 것이다.

Description

연료 인젝터{FUEL INJECTOR}

본 발명은 연료 인젝터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료 인젝터의 분사구를 개폐하는 개폐밸브 뭉치를 이용하여 고압으로 연료를 분사하는 분사구를 개폐할 때, 밸브 니들의 좌우 흔들림을 효과적으로 억제 및 방지할 수 있도록 하는 자동차 엔진 등에 적용 가능한 연료 인젝터에 관한 것이다.

연료 인젝터는 자동차의 엔진 등에 배치되어 연료를 미립화하여 고속으로 분사함으로써 연소실로 흡입되는 공기와 연료가 원활하게 혼합되어 연소될 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

최근 들어, 자동차 엔진 등에 장착되는 인젝터는 엔진제어유닛(ECU)에 의해 전자제어되며, 엔진제어유닛은 에어플로우미터, 흡기온도센서, 스로틀포지션 센서, 산소 센서 등의 다양한 센서를 통해 흡기량, 흡기온도, 산소 농도 등의 정보를 입력 받고, 최적의 공연비를 이룰 수 있도록 인젝터의 연료분사시기 및 연료분사시간을 제어한다.

도 1은 종래 연료 인젝터에 적용되는 개폐밸브 뭉치의 구조를 개략적으로 나타내는 종단면도이다. 도시된 바와 같이, 연료 흡입구를 통해 내부로 유입되는 연료를 분사구를 통해 고압 분사하기 위해 연료 인젝터는 개폐밸브 뭉치(100)를 구비하고 있으며, 상기 개폐밸브 뭉치(100)는 크게 밸브 니들(10), 아마추어(20), 아마추어 가이드부(21), 스토퍼(30), 정지 슬리브(40), 가압 스프링(50), 완충 스프링(60) 및 스프링 시트(22) 등을 포함하여 구성된다.

종래 연료 인젝터는 개폐밸브 뭉치(100)에 의해 밸브의 개폐 동작을 수행하도록 되어 있으며, 밸브개폐 동작은 도 2 내지 도 4를 통해 설명한다. 이 때, 도 2 내지 도 4는 동작의 이해를 돕기 위해 간극(d₁, d₂)이 과장되게 도시되고, 용접 등에 의해 밸브 니들(10)에 고정되어 있는 스토퍼(30)나 정지 슬리브(40)가 밸브 니들(10)과 일체로 도시된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 개폐밸브 뭉치(100)는 연료 분사가 이루어지지 않는 평상 시에 가압 스프링(50)의 탄력에 의해 스토퍼(30)가 가압되어, 상기 스토퍼(30)와 일체로 형성되어 있는 밸브 니들(10)을 밸브 시트(201)에 밀착시킴으로써 분사구(200)를 폐쇄한다. 이 때, 완충 스프링(60)도 상기 스토퍼(30)에 의해 아마추어(20)를 가압하여 정지 슬리브(40)에 밀착시킴으로써, 아마추어 상단면(23)과 스토퍼 하단면(31) 사이에는 완충 간극(d₁)이 확보된다.

이 상태에서, 연료 분사를 위해 전자석 코일이 여자되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 코일의 자력에 의해 아마추어(20)가 도 3의 도면상 위쪽으로 끌어 당겨지며, 이에 따라 아마추어(20)는 가압 스프링(50)보다 탄성계수가 작은 완충 스프링(60)을 먼저 압축하면서 스토퍼(30)에 걸릴 때까지 상승한다.

이와 같이, 스토퍼(30)에 걸린 아마추어(20)가 전자석 코일에 의해 계속해서 끌어 당겨지면, 아마추어(20)는 스토퍼(30)를 통해 가압 스프링(50)을 압축하면서 도 3에 도시된 것처럼 도면상 위쪽으로 이동하게 되고, 이에 따라 밸브 니들(10)이 밸브 시트(201)로부터 이격됨으로써 분사구(200)가 개방되고, 인젝터 내 연료는 분사구(200)를 통해 고압으로 분사된다.

이 후, 연료 분사를 중단하기 위해 전자석 코일이 탈자되면, 코일로부터 아마추어(20)에 작용하던 인력이 사라지게 되고, 이에 따라 완충 스프링(60)보다 탄성계수가 상대적으로 큰 가압 스프링(50)이 먼저 원상태로 복귀하면서 밸브 니들(10)을 도면상 아래쪽으로 밀어 분사구(200)를 폐쇄하게 된다.

이와 같이 작동되는 연료 인젝터의 개폐밸브 뭉치(100)는 밸브 니들(10)과 아마추어 가이드부(21) 사이에 가이드 간극(d₂)이 형성되어 있으며, 상기 가이드 간극(d₂)은 대략 5~10μm의 크기를 가지나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 아마추어(20)는 상기 스토퍼(30)를 향한 면에 밸브 니들(10) 둘레로 완충 스프링(60)이 배치되는 스프링 시트(22)가 형성되어 있는데, 상기 스프링 시트(22)가 존재함에 따라 아마추어 가이드부(21)는 축소된다.

현재 개폐밸브 뭉치(100)의 구조는 아마추어(20)가 상하로만 가이드 되도록 설계되어 있기 때문에 아마추어(20)가 상하로 이동되는 경우 상기 가이드 간극(d₂)으로 인해 밸브 니들(10)의 움직임에 좌우 흔들림이 발생되며, 전술한 바와 같이 스프링 시트(22)로 인해 밸브 니들(10)의 좌우 흔들림을 감쇄시켜 줄 수 있는 아마추어 가이드부(21)가 축소되어 그 흔들림은 더욱 커지게 된다.

위와 같이, 상기 가이드 간극(d₂)에 의해 유발되는 밸브 니들(10)의 좌우 흔들림으로 인해 개폐밸브 뭉치가 안정적으로 작동하기 어려운 문제가 있으며, 이는 연료 인젝터의 성능에도 좋지 않은 영향을 미치게 된다.

본 발명의 목적은, 밸브 니들과 아마추어 가이드부 사이에 존재하는 가이드 간극으로 인해 유발되는 밸브 니들의 좌우 흔들림을 방지하고, 별도의 추가 부품 없이 개폐밸브 뭉치의 구조 변경만으로 이러한 목적을 달성하여 비용을 최소화시킨 연료 인젝터를 제공하고자 함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 인젝터는, 분사구를 개폐하는 밸브 니들, 상기 밸브 니들 외주면에 축방향으로 이동 가능하게 동축 상으로 장착된 아마추어와, 상기 밸브 니들에 대한 상기 아마추어의 이동을 안내하는 아마추어 가이드부, 상기 밸브 니들 상의 일측에 고정되는 스토퍼와, 상기 밸브 니들 상의 상기 스토퍼에 대향하는 타측에 고정되는 정지 슬리브, 상기 밸브 니들을 상기 분사구 쪽으로 가압하도록 설치되어 평상 시 상기 밸브 니들을 통해 상기 분사구를 폐쇄시키는 가압 스프링, 상기 아마추어의 상기 스토퍼를 향하는 면에 상기 밸브 니들 둘레로 형성되는 스프링 시트 및 상기 스프링 시트에 안착되어 상기 스토퍼에 의해 상기 아마추어를 상기 정지 슬리브 쪽으로 가압하는 완충 스프링을 포함하여 구성되는 개폐밸브 뭉치를 구비하며, 상기 개폐밸브 뭉치는, 상기 아마추어가 이동하면서 발생되는 상기 밸브 니들의 좌우 흔들림을 감쇄시키기 위해 상기 스토퍼 하단면이 상기 아마추어에 삽입되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 완충 스프링은, 상기 가압 스프링보다 탄성계수가 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연료 인젝터는 상기 밸브 니들과 상기 아마추어 가이드부 사이에 가이드 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼는, 상기 아마추어의 스프링 시트에 삽입되도록 스토퍼 하단면에 돌출된 형상을 가지는 시트 삽입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시트 삽입부의 일부는, 밸브 개폐와 무관하게 상시 스프링 시트에 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아마추어는, 상기 스토퍼가 상기 아마추어에 삽입되어 스토퍼 하단면이 안착되도록 아마추어 상단면에 계단 형상을 가지는 스토퍼 안착부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼의 일부는, 밸브 개폐와 무관하게 상시 스토퍼 안착부에 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼는, 상기 아마추어의 스프링 시트에 삽입되도록 스토퍼 하단면에 돌출된 형상을 가지는 시트 삽입부가 형성되어 있고, 상기 아마추어는, 상기 스토퍼가 상기 아마추어에 삽입되어 스토퍼 하단면이 안착되도록 아마추어 상단면에 계단 형상을 가지는 스토퍼 안착부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 아마추어의 상하 가이드 외에도 좌우 가이드가 추가되어 밸브 니들이 보다 안정적으로 작동할 수 있다.

또한, 밸브 니들의 좌우 흔들림을 최소화시켜 연료 인젝터의 성능을 극대화시킬 수 있다.

또한, 별도의 추가 부품 없이도 개폐밸브 뭉치의 구조 변경만으로 연료 인젝터의 성능을 극대화시킬 수 있으므로 비용 절감의 효과가 있다.

더 나아가, 밸브 니들의 좌우 흔들림이 방지되어 밸브 시트나 아마추어에 가해지는 충격을 완화할 수 있으므로, 연료 인젝터의 내구성 및 가용수명을 증대시킬 수 있다.

도 1은 종래 연료 인젝터에 적용되는 개폐밸브 뭉치의 구조를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 인젝터의 밸브 폐쇄 상태를 도시한 모식도이다.
도 3은 도 2에서 전자석 코일에 의해 아마추어가 상승한 상태를 도시한 모식도이다.
도 4는 도 3에서 아마추어에 의해 밸브 니들이 상승하여 분사구를 개방한 상태를 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 인젝터에 적용되는 개폐밸브 뭉치의 구조를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 인젝터의 밸브 폐쇄 상태를 도시한 모식도이다.
도 7은 도 6에서 전자석 코일에 의해 아마추어가 상승한 상태를 도시한 모식도이다.
도 8은 도 7에서 아마추어에 의해 밸브 니들이 상승하여 분사구를 개방한 상태를 도시한 모식도이다.
도 9는 밸브 니들이 반동에 의해 상승한 상태를 도시한 모식도이다.
도 10은 도 9에서 반동으로 인해 상승한 밸브 니들을 아마추어에 의해 가압하여 반동을 억제하는 상태를 도시한 모식도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 인젝터에 적용되는 개폐밸브 뭉치의 구조를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 인젝터의 밸브 폐쇄 상태를 도시한 모식도이다.
도 13은 도 12에서 전자석 코일에 의해 아마추어가 상승한 상태를 도시한 모식도이다.
도 14는 도 13에서 아마추어에 의해 밸브 니들이 상승하여 분사구를 개방한 상태를 도시한 모식도이다.
도 15는 밸브 니들이 반동에 의해 상승한 상태를 도시한 모식도이다.
도 16은 도 15에서 반동으로 인해 상승한 밸브 니들을 아마추어에 의해 가압하여 반동을 억제하는 상태를 도시한 모식도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 연료 인젝터는 연료 흡입구를 통해 내부로 유입되는 연료를 분사구를 통해 고압 분사하기 위해 개폐밸브 뭉치(100)를 구비하는데, 본 발명에 따른 개폐밸브 뭉치(100)는, 아마추어(20)가 이동하면서 발생되는 밸브 니들(10)의 좌우 흔들림을 감쇄시키기 위해 스토퍼(30)의 하단이 아마추어(20)에 삽입되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 인젝터에 적용되는 개폐밸브 뭉치의 구조를 개략적으로 나타내는 종단면도이고, 도 6 내지 도 10은 도 1에 도시된 개폐밸브 뭉치의 동작 상태를 개략적으로 나타내는 모식도이다.

구체적으로, 도 6은 도 5에 도시된 인젝터의 밸브 폐쇄 상태를 도시한 모식도이고, 도 7은 도 6에서 전자석 코일에 의해 아마추어가 상승한 상태를 도시한 모식도이고, 도 8은 도 7에서 아마추어에 의해 밸브 니들이 상승하여 분사구를 개방한 상태를 도시한 모식도이고, 도 9는 밸브 니들이 반동에 의해 상승한 상태를 도시한 모식도이고, 도 10은 도 9에서 반동으로 인해 상승한 밸브 니들을 아마추어에 의해 가압하여 반동을 억제하는 상태를 도시한 모식도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 연료 흡입구를 통해 내부로 유입되는 연료를 분사구를 통해 고압 분사하기 위해 연료 인젝터는 개폐밸브 뭉치(100)를 구비하는데, 상기 개폐밸브 뭉치(100)는 크게 밸브 니들(10), 아마추어(20), 아마추어 가이드부(21), 스프링 시트(22), 스토퍼(30), 정지 슬리브(40), 가압 스프링(50) 및 완충 스프링(60) 등을 포함하여 구성된다.

여기에서, 먼저 상기 밸브 니들(10)은 인젝터 내부에서 분사구를 직접적으로 개폐하는 부분으로서, 인젝터의 외체를 이루는 밸브 하우징의 내부에 길이방향으로 연장되어 배치되며, 끝단에 밸브볼(15)이 형성되어 밸브 시트(201)에 안착되고, 연료 흡입구 쪽으로 가압 스프링(50)이 끼워져 있으며, 도면상 상하로 왕복 운동하면서 분사구(200)를 개폐하도록 작동한다.

상기 밸브 니들(10) 상의 일측에는 스토퍼(30)와, 상기 밸브 니들(10) 상의 상기 스토퍼(30)에 대향하는 타측에는 정지 슬리브(40)가 상기 밸브 니들(10)에 용접 등에 의해 고정되어, 일체로 작동하게 된다.

전자석 코일(미도시)은 급전 상태에 따라 여자와 탈자를 반복하면서 위 밸브 니들(10)을 전후로 왕복 운동시키는 구동 수단으로서, 밸브 니들(10)의 분사구(200) 대향측 둘레면에 고정된 아마추어(20)를 둘러싸도록 형성되며, 따라서 여자 시 아마추어(20)를 끌어당겨 밸브 니들(10)을 후퇴시킴으로써 분사구(200)를 개방하는 반면, 탈자 시에는 가압 스프링(50)의 탄력에 의해 밸브 니들(10)이 원위치로 복귀하여 분사구(200)를 폐쇄하도록 하는데, 그 구조와 기능은 널리 공지되어 있는바, 상세한 설명은 생략하도록 한다.

상기 아마추어(20)는 위 전자석 코일의 자력을 밸브 니들(10)로 전달하는 수단으로서, 원통형의 금속재로 형성되며, 하우징 내에서의 연료 흐름에 방해가 되지 않도록 연료통로가 축방향으로 관통되어 있다. 또한, 밸브 니들(10)의 분사구 대향측에서 밸브 니들(10)과 전자석 코일(미도시) 사이에 위치하도록 밸브 니들(10)에 동축 상으로 장착되는바, 여자된 전자석 코일에 의해 끌어 당겨질 때 또는 완충 스프링(60)에 의해 가압될 때, 스토퍼(30)와 정지 슬리브(40) 사이에서 밸브 니들(10) 외주면을 따라 축방향으로 이동 가능하도록 되어 있다.

상기 아마추어(20)는 밸브 니들(10) 외주면을 따라 상기 밸브 니들(10)에 대한 상기 아마추어(20)의 이동을 축방향으로 안내하기 위한 아마추어 가이드부(21)가 형성되어 있다.

상기 가압 스프링(50)은 밸브 니들(10)을 분사구(200) 쪽으로 가압하는 수단으로서, 위와 같이 분사구(200)를 개폐하는 밸브 니들(10)을 평상 시 즉, 미동작 시 분사구(200) 쪽으로 가압하여 상기 밸브 니들(10)을 통해 분사구(200)를 폐쇄시키도록 형성되어 있다. 이를 위해 가압 스프링(50)은 일단이 밸브 하우징 내주면에 지지되며 타단에 맞닿는 스토퍼(30)를 통해 밸브 니들(10)을 분사구(200) 쪽으로 가압하게 된다.

그런데, 위와 같이 아마추어(20)가 정지 슬리브(40)를 통해 밸브 니들(10)을 가압하여 밸브 개방 상태에서 밸브 폐쇄 상태가 되도록 밸브 니들(10)을 분사구(200)로 접근시킬 때, 밸브 니들(10)은 분사구 폐쇄에 관여하는 부재들 간의 충돌 시 발생하는 탄성 반발력으로 인해 또는 분사구(200)를 통해 분사되는 연료의 분사압으로 인해 역으로 반동을 받게 되는바, 본 발명의 개폐밸브 뭉치(100)는 아마추어(20)를 통해 이러한 밸브 니들(10)의 반동을 감쇄시켜 억제하도록 되어 있다.

이를 위해, 아마추어(20)는 밸브 니들(10) 상의 일측에 즉, 도 5에서 위쪽에 고정되는 스토퍼(30)와 밸브 니들(10) 상의 스토퍼(30) 반대쪽인 타측에 즉, 아래쪽에 고정되는 정지 슬리브(40) 사이에서 밸브 니들(10)을 따라 미끄럼 이동 가능하게 장착된다.

이 때, 도 5 등에 과장되게 도시된 바와 같이, 아마추어(20)가 정지 슬리브(40)에 밀착하는 경우 아마추어 상단면(23)과 스토퍼 하단면(31) 사이에 대략 40μm 정도의 완충 간극(d₁)이 확보하도록 되어 있다.

또한, 아마추어(20)는 스토퍼(30)와 정지 슬리브(40) 사이에서 밸브 니들(10) 둘레에 끼워진 완충 스프링(60)에 의해 정지 슬리브(40) 쪽으로 상시 가압되는바, 상기 아마추어(20)는 스토퍼(30)를 향하는 면의 밸브 니들(10) 둘레로 완충 스프링(60)이 안착할 수 있는 스프링 시트(22)가 형성될 수 있다.즉, 상기 완충 스프링(60)은 상기 스프링 시트(22)에 안착되어 상기 스토퍼(30)에 의해 상기 아마추어(20)를 상기 정지 슬리브(40) 쪽으로 가압한다.

따라서, 상기 밸브 니들(10)은 스토퍼(30)를 통해 스프링 시트(22)에 삽입된 완충 스프링(60)을 가압하여 아마추어(20)를 상시로 정지 슬리브(40)에 밀착시키며, 이에 따라 도 5 및 도 6 등에 도시된 바와 같이 평상 시에 스토퍼 하단면(31)과 아마추어 상단면(23) 사이에 완충 간극(d₁)이 유지될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 상기 개폐밸브 뭉치(100)는, 상기 가이드 간극(d₂)에 의해 상기 아마추어(20)가 이동하면서 발생되는 상기 밸브 니들(10)의 좌우 흔들림을 감쇄시키기 위해 상기 스토퍼(30)의 하단이 상기 아마추어(20)에 삽입되도록 형성될 수 있다.

구체적으로 상기 스토퍼(30)는, 도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 아마추어(20)의 스프링 시트(22)에 삽입되도록 스토퍼 하단면(31)에 돌출된 형상을 가지는 시트 삽입부(35)가 형성될 수 있다.

게다가, 상기 시트 삽입부(30)의 일부는, 밸브 개폐와 무관하게 상시 스프링 시트(22)에 삽입되어 있는 것이 바람직한데, 이로 인해 밸브 작동 시부터 작동이 끝날 때까지 스프링 시트(22)에 의해 좌우로 가이드될 수 있다.

따라서, 밸브 니들(10)이 상하로 작동하는 경우 밸브 니들(10)과 일체로 형성되는 스토퍼(30)의 시트 삽입부(35)가 스프링 시트(22) 내에서 이동하여 밸브 니들(10)의 좌우 흔들림이 최소화될 수 있다.

한편, 본 발명의 제2 실시예로서, 도 11에 도시된 바와 같이 개폐밸브 뭉치(100)의 아마추어(20)는, 상기 스토퍼(30)가 상기 아마추어(20)에 삽입되어 스토퍼(30)의 하단이 안착되도록 아마추어 상단면(23)에 계단 형상을 가지는 스토퍼 안착부(24)가 형성될 수 있다.

이 스토퍼 안착부(24)는 시트 삽입부(35)와 유사한 기능을 수행하는데, 아마추어(20)가 스토퍼(30)와 밀착할 때, 즉, 상기 스토퍼(30)가 상기 아마추어(20)에 삽입되어 스토퍼 하단면(31)이 안착되도록 아마추어 상단면(23)에 계단 형상으로 형성될 수 있다.

게다가, 상기 스토퍼(30)의 일부는, 밸브 개폐와 무관하게 상시 스토퍼 안착부(24)에 삽입되어 있는 것이 바람직한데, 이로 인해 밸브 작동 시부터 작동이 끝날 때까지 스토퍼 안착부(24)에 의해 좌우로 가이드 될 수 있다.

따라서, 상기 밸브 니들(10)이 상하로 작동하는 경우 밸브 니들(10)과 일체로 형성되는 스토퍼 하단면(31)이 스토퍼 안착부(24)에 밀착하여 이동함으로써 밸브 니들(10)의 좌우 흔들림이 최소화될 수 있다.

이제, 위와 같이 구성되는 본 발명에 실시예에 따른 연료 인젝터의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 인젝터는 도 5에 도시된 바와 같이 개폐밸브 뭉치(100)에 의해 밸브의 개폐 동작을 수행하도록 되어 있는바, 밸브개폐 동작은 도 6 내지 도 10을 통해 아래에 설명되는데, 이 때, 동작의 이해를 돕기 위해 완충 간극(d₁) 및 가이드 간극(d₂)이 과장되게 도시되고, 밸브 니들(10) 용접 등에 의해 고정되어 있는 스토퍼(30)나 정지 슬리브(40)가 밸브 니들(10)과 일체로 도시된다.

이에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 개폐밸브 뭉치(100)는 연료 분사가 이루어지지 않는 평상 시, 스토퍼(30)가 가압 스프링(50)의 탄력에 의해 가압되어, 스토퍼(30)와 일체로 되어 있는 밸브 니들(10)을 밸브 시트(201)에 밀착시킴으로써 분사구(200)를 폐쇄한다. 이 때, 완충 스프링(60)도 스토퍼(30)에 의해 아마추어(20)를 정지 슬리브(40)에 밀착시킴으로써, 아마추어 상단면(23)과 스토퍼 하단면(31) 사이에는 완충 간극(d1)이 확보된다.

이 상태에서, 연료 분사를 위해 전자석 코일이 여자되면, 코일의 자력에 의해 아마추어(20)가 도 7에 도시된 바와 같이, 도면 상 위쪽으로 끌어당겨지며, 이에 따라 아마추어(20)는, 가압 스프링(50)보다 탄성계수가 작은 완충 스프링(60)을 먼저 압축하면서 스토퍼(30)에 걸릴 때까지 도 7의 위쪽으로 상승한다.

이 때, 종래 연료 인젝터는 가이드 간극(d₂)에 의해 밸브 니들(10)에 좌우 흔들림이 발생하지만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 인젝터는, 상기 스토퍼 하단면(31)이 상기 아마추어(20)에 삽입되도록 스토퍼 하단면(31)에 돌출된 형상을 가지는 시트 삽입부(35)가 형성되어 있어, 상기 시트 삽입부(35)가 상기 아마추어(20)의 스프링 시트(22)에 삽입되어 스프링 시트(22)에 밀착하여 이동하므로, 즉, 좌우로 가이드 되므로, 밸브 니들(10)의 좌우 흔들림이 감쇄된다.

이와 같이, 스토퍼(30)에 걸린 아마추어(20)가 전자석 코일에 의해 계속해서 끌어 당겨지면, 아마추어(20)는 스토퍼(30)를 통해 가압 스프링(50)을 압축하면서 도 8에 도시된 것처럼 도면 상 위쪽으로 이동하게 되고, 이에 따라 밸브 니들(10)이 밸브 시트(201)로부터 이격됨에 따라 분사구(200)가 개방되고, 인젝터 내 연료는 분사구(200)를 통해 고압으로 분사된다.

이 후, 연료 분사를 중단하기 위해 전자석 코일이 탈자되면, 코일로부터 아마추어(20)에 작용하던 인력이 사라지게 되고, 이에 따라 탄성계수가 상대적으로 큰 가압 스프링(50)이 먼저 원상태로 복귀하면서 도 6에 도시된 바와 같이, 밸브 니들(10)을 도면 상 아래쪽으로 밀어 분사구(200)를 폐쇄하게 된다.

그러나, 이 때 부재들 간 충돌 시의 탄성 반발력으로 인해 또는 고압 연료의 분사압으로 인해 도 9에 도시된 것처럼, 밸브 니들(10)은 도면 상 위쪽으로 반동을 받게 되며, 이로 인해 밸브 니들(10)이 가압 스프링(50)을 재차 압축하면서 위쪽으로 상승하게 되지만, 아마추어(20)는 완충 스프링(60)의 복원력에 의해 가압되어 여전히 도면 상 아래쪽으로 하강하게 된다.

이에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이, 도면 상 위쪽으로 상승하던 밸브 니들(10)은 함께 움직이는 정지 슬리브(40)가 아래쪽으로 하강하는 아마추어(20)와 접촉하면서 아래 쪽으로 눌림으로써, 더 이상의 반동이 억제되어 도 6에 도시된 것처럼 분사구(200)를 막아 밸브 폐쇄상태를 이루게 된다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 인젝터는 도 11에 도시된 바와 같이 개폐밸브 뭉치(100)에 의해 밸브의 개폐 동작을 수행하도록 되어 있는바, 밸브개폐 동작은 도 12 내지 도 16을 통해 설명될 수 있다.

구체적으로, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 인젝터에 적용되는 개폐밸브 뭉치의 구조를 개략적으로 나타내는 종단면도이고, 도 12는 도 11에 도시된 인젝터의 밸브 폐쇄 상태를 도시한 모식도이고, 도 13은 도 12에서 전자석 코일에 의해 아마추어가 상승한 상태를 도시한 모식도이고, 도 14는 도 13에서 아마추어에 의해 밸브 니들이 상승하여 분사구를 개방한 상태를 도시한 모식도이고, 도 15는 밸브 니들이 반동에 의해 상승한 상태를 도시한 모식도이고, 도 16은 도 15에서 반동으로 인해 상승한 밸브 니들을 아마추어에 의해 가압하여 반동을 억제하는 상태를 도시한 모식도이다.

도 11에 도시된 개폐밸브 뭉치에 의한 밸브개폐 동작은 도 5에 도시된 제1 실시예에 따른 개폐밸브 뭉치에 의한 밸브개폐 동작과 동일하며, 다만, 제2 실시예에 따른 개폐밸브 뭉치(100)의 아마추어(20)는, 상기 스토퍼(30)가 상기 아마추어(20)에 삽입되어 스토퍼 하단면(31)이 안착되도록 아마추어 상단면(23)에 계단 형상을 가지는 스토퍼 안착부(24)가 형성되어 있는 점에서 구분될 수 있다.

즉, 종래 연료 인젝터는 가이드 간극(d₂)에 의해 밸브 니들(10)에 좌우 흔들림이 발생하지만, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 인젝터는, 상기 스토퍼 하단면(31)이 상기 아마추어(20)에 삽입되도록 아마추어 상단면(23)에 계단 형상을 가지는 스토퍼 안착부(24)가 형성되어 있어, 상기 스토퍼(30)가 상기 아마추어(20)의 스토퍼 안착부(24)에 삽입되어 스토퍼 안착부(24)에 밀착하여 이동하므로, 즉, 좌우로 가이드 되므로, 밸브 니들(10)의 좌우 흔들림이 감쇄된다.

한편, 별도의 도면으로 도시하지는 않았지만, 밸브 니들의 좌우 흔들림을 보다 효과적으로 감쇄시키기 위해 본 발명의 제1 실시예에 따른 시트 삽입부(35)와 제2 실시예에 따른 스토퍼 안착부(24)가 함께 형성되는 본 발명의 제3 실시예에 따른 개폐밸브 뭉치도 연료 인젝터에 적용 가능할 것이다.

이 경우 아마추어의 스프링 시트에 삽입되도록 스토퍼 하단면에 돌출된 형상을 가지는 시트 삽입부와 스토퍼가 상기 아마추어에 삽입되어 스토퍼 하단면이 안착되도록 아마추어 상단면에 계단 형상을 가지는 스토퍼 안착부가 함께 형성됨에 따라 밸브 니들을 좌우로 보다 효과적으로 가이드할 수 있으며, 이로써 밸브 니들의 좌우 흔들림은 최소화될 수 있다.

상기와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

d₁: 완충 간극 d₂: 가이드 간극
10: 밸브 니들 15: 밸브볼
20: 아마추어 21: 아마추어 가이드부
22: 스프링 시트 23: 아마추어 상단면
24: 스토퍼 안착부 30: 스토퍼
31: 스토퍼 하단면 35: 시트 삽입부
40: 정지 슬리브 50: 가압 스프링
60: 완충 스프링 100: 개폐밸브 뭉치
200: 분사구 201: 밸브 시트

Claims (8)

1. 분사구를 개폐하는 밸브 니들;
   상기 밸브 니들 외주면에 축방향으로 이동 가능하게 동축 상으로 장착된 아마추어와, 상기 밸브 니들에 대한 상기 아마추어의 이동을 안내하는 아마추어 가이드부;
   상기 밸브 니들 상의 일측에 고정되는 스토퍼와, 상기 밸브 니들 상의 상기 스토퍼에 대향하는 타측에 고정되는 정지 슬리브;
   상기 밸브 니들을 상기 분사구 쪽으로 가압하도록 설치되어 평상 시 상기 밸브 니들을 통해 상기 분사구를 폐쇄시키는 가압 스프링;
   상기 아마추어의 상기 스토퍼를 향하는 면에 상기 밸브 니들 둘레로 형성되는 스프링 시트; 및
   상기 스프링 시트에 안착되어 상기 아마추어가 이동하는 축방향 중앙에 위치되고 상기 스토퍼에 의해 상기 아마추어를 상기 정지 슬리브 쪽으로 가압하는 완충 스프링을 포함하여 구성되는 개폐밸브 뭉치를 구비하며,
   상기 개폐밸브 뭉치는, 상기 아마추어가 이동하면서 발생되는 상기 밸브 니들의 좌우 흔들림을 감쇄시키기 위해 상기 스토퍼 하단면이 상기 아마추어에 삽입되도록 형성되어 있으며,
   상기 밸브 니들과 상기 아마추어 가이드부 사이에 가이드 간극이 형성되며,
   상기 스토퍼는, 상기 아마추어의 스프링 시트에 삽입되도록 스토퍼 하단면에 돌출된 형상을 가지는 시트 삽입부가 형성되고,
   상기 시트 삽입부의 일부는, 밸브 개폐와 무관하게 상시 스프링 시트에 삽입되어 상기 스프링 시트에 밀착하여 이동하고
   상기 아마추어는, 상기 스토퍼가 상기 아마추어에 삽입되어 스토퍼 하단면이 안착되도록 아마추어 상단면에 계단 형상을 가지는 스토퍼 안착부가 형성되어,
   상기 밸브 니들이 상하로 작동하는 경우 상기 스토퍼의 시트 삽입구가 상기 스프링 시트 내에서 이동하고, 상기 스토퍼 하단면이 상기 스토퍼 안착부에 밀착하여 이동함으로써 상기 밸브 니들의 좌우 흔들림을 최소화하는 것을 특징으로 하는 연료 인젝터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 완충 스프링은 상기 가압 스프링보다 탄성계수가 작은 것을 특징으로 하는 연료 인젝터.
   
   
   
   
   
   
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