KR20010085602A - 유체분사노즐 - Google Patents

Abstract

밸브보디(13)의 연료하류쪽 단부에 엷은 원판형상으로 형성된 분사공 플레이트(25)가 배설되어 있다. 분사공 플레이트(25)에는, 분사공 플레이트(25)의 중심축(27)을 중심으로하여 동일 원주상에 연료입구를 가진 4개의 분사공(25a, 25b, 25c, 25d)이 형성되어 있다. 분사공(25a, 25b, 25c, 25d)은 연료분사 방향으로 향해 분사공 플레이트(25)의 중심축에서 떨어지도록 형성되어 있다. 각 분사공에 있어서, 각 분사공의 연료입구의 중심과 연료출구의 중심과 이은 분사공 축선에 대하여 분사공 플레이트(25)의 중심축(27)에서 떨어진 분사공 내주면은 분사공 축선에 대하여 분사공 플레이트(25)의 중심축(27)에서 가까운 분사공 내주면 보다도 중심축(27)에 대하여 외주쪽에 경사되어 있다. 분사공에 유입하는 연료는 분사공 내주면에 안내된 분사공 내주면과 접촉하여 펄쳐져서 액체막으로 되어 분사공에서 분사된다.

Description

유체분사노즐{FLUID INJECTION NOZZLE}

본 발명은 분사공 플레이트를 구비하는 유체분사노즐에 관한 것으로서, 예컨대, 내연기관에 연료를 분사하는 연료분사밸브의 연료분사노즐에 관한 것이다.

종래, 밸브부재와 밸브시트가 형성되는 밸브부의 연료하류쪽에 복수의 분사공을 형성한 엷은 판의 분사공 플레이트를 배설하여, 각 분사공에서 연료를 분사하는 연료분사밸브가 알려져 있다. 도 13에 표시한 바와 같이 분사공 플레이트(300)에 형성된 분사공(310)은, 분사공 입구에서 분사공 출구까지 동일 지름인 것이 일반적이다. 이와 같은 동일 지름의 분사공(301)에 연료가 유입되면 연료가 분사공 내주면(302)에 따라서 펼쳐지지 않으면, 액체기둥으로 되어 분사된다. 액체기둥으로된 연료는 미립화(微粒化) 시키기 어렵다. 이것에 대하여 미국특허 제4907748호에서는 연료하류쪽을 향하여 분사공의 끝지름을 넓힌 분사공 플레이트가 표시되어 있다.

그러나, 상기 특허 제4907748호에 개시되어 있는 끝지름을 넓힌 분사공은 연료하류쪽을 향해 대략 균등하게 넓혀져 있으므로, 분사공을 통과하는 연료가 분사공을 형성하고 있는 플레이트의 분사공 내주면과 접촉하지 않고, 또 연료가 펼쳐지지 않고 액체기둥으로 되어 분사된다. 그러므로, 연료를 충분히 미립화 하는 것이 곤란하다.

또, 예컨대, 가솔린 엔진 등의 내연기관의 흡입밸브 가까이에서 타이밍이 좋게 분사하는 분사연료의 미립화를 촉진하는 기구(오리피스 플레이트(406))를 구비한 전자식 연료분사밸브(예컨대 일본 특개평 9-14090호 공보등)가 제안되어 있다.

이와 같은 전자식 연료분사밸브는, 예컨대, 도 22 및 도 23에 표시한 바와 같이 선단중심부에 개구부(401)를 가지며, 단 이 개구부(401) 보다도 상류쪽에 밸브시트(402)를 가진 원통형상의 밸브보디(403)와, 이 밸브보디(403)내에 슬라이딩이 자유롭게 수용되어, 선단부의 외주에 밸브시트(402)에 당접하는 시트부(404)를 가진 니들밸브(405)와, 개구부(401)를 폐색하도록 밸브보디(403)의 선단면에 배설된 오리피스 플레이트(406)를 구비하고 있다. 그리고, 이 오리피스 플레이트(406)에는, 연료입구에서 연료출구를 향해 연료통로(407)의 연료흐름 방향에 대하여 상류쪽으로 되돌아가는 방향에 소정의 경사각도 A(°) 만큼 경사지도록 환공(丸孔) 형상의 분사공(오리피스)(408)이 관통 형성되어 있다.

그런데, 종래의 전자식 연료분사밸브에 있어서는 니들밸브(405)의 선단면과 오리피스 플레이트(406)의 통로벽면의 사이에 형성되는 연료통로(407)내에서 밸브시트(402)와 시트부(404)와의 사이를 통해 유입된 연료가, 오리피스 플레이트(406)의 통로벽면에 따라 오리피스(408)의 연료입구를 향하여 흐른 다음, 오리피스(408)내에 유입한다.

이때, 도 23(A), (B)에 표시한 바와 같이 오리피스(408)내의 연료의 흐름에 액체기둥부분(409)이 발생한다. 그 연료흐름의 액체기둥부분(409)의 용적이 큰 정도는, 연료흐름의 액체기둥부분(409)의 표면적이 적어서, 공기와의 접촉면적이 줄어들게 되어, 분열이 방해가 된다. 이것에 의하여 오리피스 플레이트(406)에 관통형성된 오리피스(408)에서 흡입밸브 가까이에 분사된 분무연료의 미립화를 촉진시키는 효과가 저하한다고 하는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여, 분사공이 붙은 플레이트에 관통형성 시키는 분사공내에 발생하는 연료흐름의 액체기둥 부분의 분열을 촉진시키는 것으로, 효율이 좋게 분사연료의 미립화를 촉진시킬 수 있는 분사연료밸브를 제공하는 것이다.

도 1(A)는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료분사밸브의 연료분사노즐을 표시한 확대 단면도, (B)는 연료입구쪽에서 본 분사공 플레이트의 내부 평면도.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료분사밸브를 표시한 종단면도.

도 3은 분사공 주위의 단면도.

도 4(A)는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도, (B)는 (A)의 B-B선 단면도.

도 5는 분사공 축선과 직교하는 가상면과 분사공 내주면과의 교차선을 표시한 설명도.

도 6은 도 4도의 (B)와 같은 단면도에 있어서, 분사공의 확대를 변화한 변형예를 표시한 단면도.

도 7은 제1실시예의 연료흐름을 표시한 것으로서, (A)는 분사공 플레이트의 단면도, (B)는 분사공의 모식적 사시도.

도 8 (A)는 θ₁과 연료입자 지름과의 관계를 표시하고, (B)는 θ₃과 연료입자 지름과의 관계를 표시하고, (c)는 t/d와 연료입자 지름과의 관계를 표시한 특성도.

도 9(A)는 제2실시예에 따른 연료분사밸브의 연료분사노즐을 표시한 확대 단면도, (B)는 연료입구 쪽에서 본 분사공 플레이트의 내부 평면도.

도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 연료분사노즐을 표시한 단면도.

도 11(A)는 제4실시예에 따른 연료분사밸브의 연료분사노즐을 표시한 확대 단면도, (B)는 연료입구 쪽에서 본 분사공 플레이트의 내부 평면도.

도 12(A)는 본 발명의 제5실시예에 따른 연료분사밸브의 연료분사노즐을 표시한 확대 단면도, (B)는 연료입구 쪽에서 본 분사공 플레이트의 내부 평면도.

도 13은 종래예의 연료흐름을 표시한 것으로, (A)는 분사공 플레이트 단면도, (B)는 분사공의 모식적 사시도.

도 14는 전자식 연료분사밸브의 전체구성을 표시한 단면도(제6실시예).

도 15는 전자식 연료분사밸브의 주요구성을 표시한 단면도(제6실시예).

도 16은 오리피스 플레이트의 통로벽면을 표시한 평면도(제6실시예).

도 17(A)는 오리피스의 연료입구부근을 확대한 평면도, (B)는 (A)의 H-H선 단면도(제6실시예).

도 18은 도 17(B)의 I화살방향에서 본 도면(제6실시예).

도 19(A)는 연료통로 및 오리피스내의 연료흐름을 표시한 단면도. (B)는 오리피스내의 연료흐름의 액체기둥 부분을 표시한 설명도(제6실시예).

도 20은 전자식 연료분사밸브의 주요구성을 표시한 단면도(제7실시예).

도 21은 오리피스 플레이트의 통로벽면을 표시한 평면도(제7실시예).

도 22는 전자식 연료분사밸브의 주요구성을 표시한 단면도(종래의 기술).

도 23(A)은 연료통로 및 오리피스내의 연료흐름을 표시한 단면도. (B)는 오리피스내의 연료흐름의 액주부분을 표시한 설명도(종래의 기술).

청구항 1에 기재한 발명에 의하면, 제1교차선 및 제2교차선은 분사공 축선과 같은 방향으로 경사지고, 제1교차선과 분사플레이트의 중심축과 형성하는 제1경사각을 θ₁, 제2경사각은 θ₂라 하면, θ₁〈 θ₂이다. 분사공은 분사공 축선을 중심으로 유체출구쪽을 향해 지름을 넓게 하였으며, 분사공 내주면의 면적이 동일지름의 분사공과 비교하여 크게되어 있다. 더구나, 분사공에 유입하는 연료는 제1교차선을 포함하는 분사공 내주면에 확실하게 접촉하여 안내하면서 펼쳐진다. 따라서, 분사공에서 분사되는 유체는 액체기둥으로 되지 않고 넓은 액체막이 되므로, 미립화하기 쉽다.

청구항 10에 기재한 발명에 의하면 분사공의 연료입구에서 연료출구를 향해 연료통로의 연료흐름 방향에 대하여 상류쪽으로 되돌아가는 방향에 소정의 경사각도 만큼 경사지도록 분사공이 붙은 플레이트에 분사공을 관통형성 함과 동시에, 분사공의 연료입구에서 연료출구까지의 구멍벽면에 분사공의 중심축상에 곡율중심을 지니고, 연료통로의 연료흐름 방향에 대하여 상류쪽에 되돌아가는 방향으로 향해 2개의 곡율원부가 마련되어 있다.

이것에 따라서 니들밸브의 일단면과 분사공이 붙은 플레이트의 통로벽면과의 사이에 형성되는 연료통로내에서, 밸브시트와 시트부와의 사이에 따라 유입된 연료가 분사공이 붙은 플레이트의 통로벽면에 따라 분사공의 연료입구를 향해서 흐른다음에, 분사공내에 유입한다. 이때, 분사공내의 연료의 흐름에 액체기둥 부분이 발생하지만, 그 액체기둥 부분이 2개의 곡율원 부분중의 한쪽의 곡율원 부분에 따라서 분산되어 분사공의 연료출구에서 분사된다. 이것에 의하여 분사공내의 연료흐름의 액체기둥 부분의 표면적이 증가하기 때문에, 공기와의 접촉면적이 증가하므로 액체기둥 부분의 분열이 촉진된다. 따라서, 분무연료의 미립화를 촉진시키는 효과의 저하를 억제할 수 있다.

(발명의 실시의 형태)

이하, 본 발명의 실시형태를 표시한 복수의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

(제1실시예)

본 발명의 제1실시예에 의한 유체분사노즐은 가솔린 엔진의 연료분사밸브에 사용한 예를 도 2에 표시한다.

연료분사밸브(1)의 케이싱(11)은, 자성파이프(12), 고정철심(30), 스풀(40)에 감은 코일(41) 등을 덮은 몰드수지이다. 밸브보디(13)는 자성파이프(12)와 레이저용접 등에 의하여 결합되어 있다. 밸브부재로서의 노즐니들(20)은 자성파이프(12) 및 밸브보디(13)내에 왕복 이동가능하게 수용되어 있고, 노즐니들(20)의 당접부(21)는 밸브보디(13)의 내주면(14)에 형성한 밸브시트(14A)에 착석가능하다. 내주면(14)는 유체통로로서 연료통로(50)를 형성하는 밸브보디(13)의 내주벽에 원추형상으로 형성되어 있고, 연료하류쪽을 향해 지름이 축소되어 있다.

도 1에 표시한 바와 같이 연료분사밸브(1)의 분사노즐은 밸브보디(13), 노즐니들(20) 및 분사공 플레이트(25)로 구성되어 있다. 유체실로서의 연료실(51)은, 노즐니들(20)의 선단면(20a)과, 분사공 플레이트(25)의 연료입구쪽 단면(26)과, 내주면(14)으로 칸막이 되어 있으며, 편평하게 거의 원판형상으로 형성되어 있다.

노즐니들(20)의 선단면(20a)은 평면형상으로 형성되어 있다. 도 2에 표시한 바와 같이 노즐니들(20)의 당접부(21)와 반대쪽에 설치된 접합부(22)는 가동철심(31)과 결합되어 있다. 고정철심(30)과 비철성 파이프(32), 비자성파이프(32)와 자성파이프(12)는 각각 레이저용접 등에 의하여 결합되어 있다.

도 1의 (A)에 표시한 바와 같이 밸브보디(13)의 연료하류쪽 단부에 엷은 원판형상으로 형성된 분사공 플레이트(25)가 배설되어 있다. 도 1의 (A)는 분사공의 단면형상이 이해하기 쉽게 절곡된 절단면에 따른 단면을 표시하고 있다. 분사공 플레이트(25)는, 밸브보디(13)의 연료하류쪽의 단면(13a)과 당접하고 있으며, 밸브보디(13)와 레이저 용접되어 있다. 도 1의 (B)에 표시한 바와 같이 분사공플레이트(25)에는 분사공 플레이트(25)의 중심축(27)을 중심으로하여 동일원주상에 연료입구를 가진 4개의 분사공(25a, 25b, 25c, 25d)이 형성되어 있다. 분사공(25a, 25b, 25c, 25d)은 연료분사 방향을 향해 분사공 플레이트(25)의 중심축(27)에서 떨어저 있도록 형성되어 있다. 분사공(25a, 25b, 25c, 25d)의 형상 및 크기는 동일하고, 후술하는 θ₁, θ₂및 θ₃의 크기는 같다.

분사공(25a)과 분사공(25b), 또 분사공(25c)과 분사공(25d)은 분사공 플레이트(25)의 중심축(27)에 대하여 각각 같은 방향으로 형성되어 있다. 분사공(25a, 25b)이 분사하는 방향과, 분사공(25c, 25d)이 분사하는 방향과는 180°반대이고, 연료분사밸브(1)는 2방향 분사를 한다.

도 4의 (A)는 각 분사공의 연료입구의 중심과 연료출구의 중심을 연결하는 분사공 축선(100)을 포함하는 분사공 플레이트(25)와 직교하는 가상면, 다시말하면, 도 3에 있어서 Ⅳ-Ⅳ선에서 절단한때의 분사공 플레이트(25)의 단면을 표시하고 있다. 분사공 축선(100)을 포함하는 분사공 플레이트(25)와 직교하는 가상면과, 분사공을 형성하는 분사공 플레이트(25)의 분사공 내주면(101)의 교차선중, 분사공 축선(100)과, 연료입구쪽 단면(26)이 형성하는 둔각쪽에 있는 제1교차선(102)이 중심축(27)과 형성하는 제1경사각을 θ₁, 분사공 축선(100)과 분사공 플레이트(25)의 연료입구쪽 단면(26)이 형성하는 예각쪽에 있는 제2교차선(103)이 중심축(27)과 형성하는 제2경사각을 θ₂로하면, θ₁〈 θ₂이다. 결국 각 분사공에 있어서, 분사공 축선(100)에 대하여 분사공 플레이트(25)의 중심축(27)에서 멀리 떨어진 분사공 내주면(101)은 분사공 축선(100)에 대하여 분사공 플레이트(25)의 중심축(27)에서 가까운 분사공 내주면(101) 보다도 중심축(27)에 대하여 경사지어 있다.

분사공 축선(100)을 포함하는 도 4의 (A)에 표시한 단면과 직교하는 단면인 도 4의 (B)에 있어서, 분사공은 양쪽을 균일하게 넓혀져 있다. θ₃= θ₂- θ₁분사공의 넓혀진 각을 θ₄로 하면, θ₄≤ θ₃이다. 이것에 대하여, 도 6에 표시한 변형예의 분사공 플레이트(25)와 같이 분사공이 한쪽만 넓어져 있어도 좋다. 이 경우, 분사공의 넓혀진 각을 θ₅이라면, θ₅≤ θ₂/ 2 이다.

도 4의 (A)에 있어서, 분사공 축선(10)과 직교하는 가상면과 분사공 내주면(101)의 교차선중 폐곡선 부분은, 도 5에 표시한 바와 같이 원(105)이 된다. 원은 진원을 포함하는 타원이다. 원(105)의 짧은 지름을 (a), 긴 지름을 (b)라 하면, 원(105)의 회전위치에 관계치 않고 0.5 ≤ a/b ≤ 1이 되도록 설정되어 있다.

도 2에 표시한 바와 같이, 조정 파이프(34)의 연료하류 쪽에는 노즐니들(20)을 밸브시트(14a) 방향으로 가압하는 스프링(35)이 배설되어 있다. 조정파이프(34)의 축방향 위치를 변경함에 따라 노즐니들(20)을 가압하는 스프링(35)의 가압력을 조정할 수 있다.

스풀(40)에 감긴 코일(41)은 비자성파이프(32)를 사이에 두도록 위치하는 고정철심(30) 및 자성파이프(12)의 각각의 단부와 비자성파이프(32)의 주위를 덮도록 케이싱(11)내에 위치되어 있다. 코일(41)은 터미널(42)과 전기적으로 접속되어 있고, 터미널(42)에 인가되는 전압코일(41)에 가해진다.

다음에 연료분사밸브(1)의 동작에 대하여 설명한다.

(1) 코일(41)에의 통전이 오프(off) 되어 있는 사이, 스프링(35)의 가압력에 의하여 밸브시트(14a) 쪽에 가동철심(31) 및 노즐니들(20)이 이동하여, 당접부(21)가 밸브시트(14a)에 착석되어 있다. 그러나, 연료통로(50)는 폐색되어 있는 각 분사공에서 연료는 분사되지 않는다.

(2) 코일(41)에의 통전이 온(on) 되면, 고정철심(30) 쪽에 가동철심(31)을 흡인 가능한 전자흡인력이 코일(41)에 발생한다. 이 전자흡인력에 따라 가동철심(31)이 고정철심(30) 쪽으로 흡입되면, 노즐니들(20)도 고정철심(30) 쪽으로 이동하여, 당접부(21)가 밸브시트(14a)에서 떨어진다. 이것에 의하여 당접부(21)와 밸브시트(14a)와의 개구부에서 연료실(51)에 연료가 유입한다. 연료실(51)에 유입한 연료는 연료실(51)의 중심부를 향한다. 중심부를 향하는 연료는 중앙부에서 서로 충돌하여 지름방향 바깥쪽을 향하는 흐름을 발생하고, 이 지름방향 바깥쪽을 향하는 연료흐름과 중심부를 향하는 연료흐름이 각 분사공위에서 충돌한다. 각 분사공위에서 충돌한 연료흐름은 분사공에 유입한다. 분사공에 유입한 연료흐름은 분사공 축선(100)과 교차하는 방향을 분사공 내주면(101)에 따라 균일하게 펼치는 것이 바람직하다.

제1실시예에서는, 원(105)의 회전위치에 관계하지 않고 0.5 ≤ a/b ≤ 1 이 되도록 설정되어 있다. 이것에 대하여 0.5 〉a/b가 되면 원(105)이 편평하게 되므로, 분사공 축선(100)과 교차하는 분사공 내주면(101)에 따라 흐르는 연료흐름의 속도가, 원(105)의 둘레방향 위치에 따라 크게 다르다. 연료흐름의 속도가 다르면분사공 축선(100)과 교차하는 방향으로 분사공 내주면(101)에 따라 흐르는 연료흐름이 분사공 내주면(101)에 따라 충분히 펼쳐지지 않고, 균일한 두께의 액체막으로 되지 않는다. 따라서, 미립화가 방해가 된다.

0.5 ≤ a/b ≤ 1 로 설정하여 원(105)이 편평화 되는 것을 억제됨에 따라 분사공 축선(100)과 교차하는 방향으로 분사공 내주면(101)에 따라 연료흐름이 펼쳐지고, 연료흐름 액체막의 두께를 원(105)의 둘레방향 위치에 관계하지 않고 균일하게 할 수 있다. 액체막의 두께가 균일하여 분사방향으로 펼쳐진 누두형상으로 연료가 분사되므로, 연료의 미립화가 촉진된다. 또, 원(105)을 대략 진원으로 하면, 원추형상의 펀치로 분사공을 형성할 수 있으므로, 분사공을 용이하게 또 고정밀도로 형성할 수 있다.

또한, 분사공은 연료입구로부터 연료출구를 향해 지름이 확대되고, 제1교차선(102) 및 제2교차선(103)이 중심축(27)에 대하여 분사공 축선(100)과 동일방향으로 경사져 있으므로, 각 분사공위에서 충돌하여 분사공에 유입한 연료는, 도 7에 표시한 바와 같이 분사공 내주면(101)에 따라서 펼쳐지면서 분사공 출구를 향한다. 분사공 입구에서 분사공 출구를 향하면서 분사공 내주면(101)에 따라 연료가 균일하게 펼쳐지고 균일한 두께의 액체막으로 된 분사공에서 분사된다. 액체기둥은 아니고, 균일한 두께로 분사방향으로 넓어지는 누드형상의 액체막으로 되어 연료가 분사되므로 연료가 미립화 하기 쉽다.

다음에 연료분무를 미립화 하기 위해 설정하는 것이 바람직한 연료분사노즐의 설계 값에 대하여 설명한다.

제2교차선(103)과 연료입구쪽 단면(26)의 교차점에서 제1교차선(102) 까지의 거리, 즉 분사공 지름(d)과, 노즐니들(20)의 리프트시에 있어서의 연료입구쪽 단면(26)과 마주보는 노즐니들(20)의 선단면(20a)과 연료입구쪽 단면(26)과의 거리(h)는 다음식(1)을 만족하도록 설정되어 있다.

h 〈 1.5d … (1)

식 (1)을 만족하도록 거리(h) 및 분사공 지름(d)을 설정하는 것은 밸브보디(13)의 내주면(14)에서 노즐니들(20)이 떨어져 있을때, 당접부(21)와 내주면(14)과의 틈 새를 분사공 플레이트(25) 쪽에 연료가 나아가고, 분사공 플레이트(25)의 연료입구쪽 단면(26)에 부디침으로 연료실(51)을 향해 연료흐름이 구불어지고, 연료입구쪽 단면(26)에 따라 연료흐름을 형성하기 때문이다. 이 연료흐름은, 직접 분사공을 향하는 흐름과, 분사공 사이를 통과하는 흐름이 구분되고, 분사공 사이를 통과한 흐름은 분사공 플레이트(25) 중심에서 대향하는 흐름에 의하여 U턴하여 분사공을 향하는 흐름이 된다. 이들이 서로 지름방향의 반대방향에서 분사공을 향하는 연료흐름이 분사공 바로 위에서 충돌하여, 연료흐름에 혼란을 일으키므로 연료의 미립화를 촉진한다.

밸브시트(14a)의 노즐니들(20)이 착석하는 링형 시트부에서 분사공 플레이트(25)의 연료입구쪽 단면(26) 까지의 수직거리(H)와, 분사공 지름(d)은 다음식(2)을 만족하도록 설정되어 있다.

H 〈 4d … (2)

즉, 연료실(51)에의 연료의 입구에 위치하는 밸브시트(14a)가 분사공 플레이트(25)에 가깝게 설정되어 있다. 연료하류쪽을 향해서 내주면(14)을 감소시키고, 밸브시트(14a)와 연료입구쪽 단면(26)과의 사이의 수직거리(H)와 분사공 지름(d)을, 식(2)으로 만족하도록 설정함에 따라, 노즐니들(20)과 밸브보디(13)가 떨어져 있을 경우, 당접부(21)와 밸브시트(14a)와의 사이에서 내주면(14)에 따라서 연료실(51)에 유입되는 연료를 연료입구쪽 단면(26)에 따르게 할 수가 있다.

또, 분사공의 연료입구를 통하는 원주의 지름(DH)과, 밸브시트(14a)에 착석하는 노즐니들(20)의 시트지름(Ds)은 다음식(3)을 만족하도록 설정되어 있다.

1.5 〈 Ds / DH 〈 6 … (3)

노즐니들(20)과 밸브보디(13)가 떨어져 있을 경우, 당접부(21)와 밸브시트(14a)의 사이에서 연료실(51)에 유입하는 연료는 내주면(14)에 따라서 흐른후에 분사공에 직접 유입하는 일 없이 분사공 플레이트(25)의 연료입구쪽 단면(26)에 의해 방향 전환후에 연료입구쪽 단면(26)과 선단면(20a)과의 사이의 소정거리를 나아간다. 그러므로, 연료의 주류가 직접 분사공에 유입하는 일 없이 연료를 효율적으로 미립화 할 수 있다. 또, 식(3)을 만족함에 따라, 분사공 플레이트(25)의 중심에 지나치게 접근하지 않고, 또 분사공 플레이트(25)의 외주쪽으로 지나치게 넓어지지 않은 범위내로 분사공을 배치할 수 있다. 그러므로, 각 분사공에 유입하는 연료흐름의 강도를 유입방향에 따르지 않고 대략 균등하게 할 수 있다. 이것에 의해 연료의 내부에너지를 흐름끼리의 충돌에 따른 흐트러지는 형으로 효율 좋게 이용할 수 있고, 극히 이상적인 미립화를 실현할 수 있다. 더구나, 분사공의 입구중앙에서 균일한 충돌을 얻을 수가 있기 때문에 분사공을 형성하는분사공 내주면(101)의 경사에 따라 극히 방향성이 좋은 분무를 얻을 수가 있다.

다음에 분사공 플레이트(25)의 두께를 (t)로 하고, 바람직한 연료분무의 입자지름을 약 85㎛ 이하로 할때의 θ₁, θ₃, t/d의 범위로 표시한다.

(a) θ₃= 24°, t/d = 0.67에 설정하여, θ₁의 값을 변화시키면, 도 8의 (A)에 표시한 바와 같이 θ₁≥ 15°의 범위에서 입자지름이 약 85㎛ 이하가 된다. θ₁을 크게함에 따라 제1교차선(102)을 포함하는 분사공 내주면(101)에 안내된 연료가 펼쳐져서 연료분무의 미립화가 쉽게 된다.

(b) θ₁= 36°, t/d = 0.67에 설정하여, θ₃의 값을 설정하면, 도 8의 (B)에 표시한 바와 같이 θ₃≥ 15°의 범위에서 입자지름이 약 85㎛ 이하가 된다. θ₃을 크게함에 따라 분사공 내주면(101)의 면적이 크게 된다. 따라서, 연료가 펼쳐져서 연료분무를 미립화 시키기 쉽게 된다.

(c) θ₁= 36°, θ₃= 24°에 설정하여, t/d의 값을 변화시키면, 도 8의 (C)에 표시한 바와 같이 0.5 ≤ t/d ≤ 1.2의 범위에서 입자지름이 약 85㎛ 이하가 된다. 0.5 〉 t/d이면, 분사공에서 분사되는 연료분무의 방향이 흐트러져서 안정되지 않는다. t/d 〉 1.2이면, 분사공을 통과하는 사이에 연료가 서로 부착하여 균일한 액체막이 되지 않고, 연료분무의 미립화에 방해가 된다. 결국 0.5 ≤ t/d ≤ 1.2의 관계를 유지함에 따라, 소정방향으로 연료를 분사하고, 또 연료분무를 충분히 미립화 할 수가 있다.

연료분무의 미립화에 대하여 3개의 파라미터 θ₁, θ₃, t/d의 각 특성을 조사하기 위해, 다른 2개의 파리미터값을 고정한다. 그러나, 다른 2개의 파라미터값을 전술한 값으로 고정할 필요없이 θ₁≥ 15° 또는 θ₁≥ 15° 또는 0.5 ≤ t/d ≤ 1.2이면, 연료분무의 미립화를 보다 촉진할 수 있다. 제1실시예에서는 4개의 분사공을 형성하였지만, θ₁〈 θ₂를 만족하면, 분사공의 수는 4개 이외라도 좋고, 예컨대 1개라도 좋다

(제2실시예)

본 발명의 제2실시예에 따른 연료노즐을 도 9에 표시한다. 제1실시예와 실질적으로 동일구성 부분에 동일부호를 부치고, 설명을 생략한다. 도 9의 (A)는 분사공의 단면형상을 이해하기 쉽게 절곡된 단면으로 표시되어 있다.

도 9의 (B)에 표시한 바와 같이 분사공 플레이트(60)에 12개의 분사공(60a, 60b, 60c, 60d, 60e, 60f, 60g, 60h, 60i, 60j, 60k, 60m)이 형성되어 있다. (60a, 60b, 60c, 60d)는 내주쪽의 원주상에 연료입구가 배치되어 있으며, (60e, 60f, 60g, 60h, 60i, 60j, 60k, 60m)는 외주쪽의 원주상에 연료입구가 배치되어 있다. 분사공(60a, 60b, 60e, 60f, 60g, 60h)이 연료를 분사하는 방향과, 분사공(60c, 60d, 60i, 60j, 60k, 60m)이 연료를 분사하는 방향과는 180° 반대이고, 2 방향분사를 실현하고 있다. 각 분사공에 있어서 θ₁와 θ₂와 θ₃과의 관계는 제1실시예와 동일하다.

제1실시예와 같은 량의 연료분사량이면, 분사공 1개당 분사량은 감소하여,분사공 지름을 작게할 수 있으므로, 연료분사의 미립화를 촉진한다.

(제3실시예)

본 발명의 제3실시예에 따른 연료분사노즐을 도 10에 표시한다. 제3실시예의 노즐니들(65)의 선단면(65a)은 불록곡면 형상으로 형성되어 있으며, 선단면(65a)의 형상에 맞추어서 밸브보디(66)의 형상은 약간 변화하고 있지만, 그 이외의 구성은 제1실시예와 실질적으로 동일하다. 연료실(67)은 편평한 원판형상은 아니지만, 제1실시예와 같은 형상 및 크기로 분사공을 형성함에 따라, 연료가 액체막으로 되어 분사되므로 연료분무가 미립화 된다.

(제4실시예)

본 발명의 제4실시예에 따른 연료분사노즐을 도 11에 표시한다. 제1실시예와 실질적으로 동일구성 부분에 동일부호를 부치고, 설명을 생략한다. 도 11의 (A)는 분사공의 단면형상이 이해하기 쉽도록 절곡된 절단면에 따른 단면을 표시하고 있다.

도 11의 (A)에 표시한 바와 같이 밸브보디(70)의 연료하류쪽 단부에 오목부(71)가 형성되어 있다. 분사공 플레이트(80)는 엷은 원판형상으로 형성되어 있으며, 밸브보디(70)의 연료하류쪽 단면(70a)에 배설되어 있다. 노즐니들(75)에 형성한 당접부(76)는 밸브시트(14a)에 착석 가능하다. 당접부(76)의 연료하류쪽 단부는 분사공 플레이트(80)를 향해서 돌출부(77)가 형성되어 있다. 돌출부(77) 선단에 형성되어 있는 노즐니들(75)의 선단면(75a)은 평면이다.

오목부(71)와 분사공 플레이트(80)에 의해 칸막이 되어 있는 유체실로서의연료실(90)은 편평한 원판형상이며, 연료실(90)의 지름은 내주면(14)의 유체하류쪽 개구 가장자리인 연료하류쪽 개구가장자리(14b)의 지름 보다도 크다. 도 11의 (B)에 표시한 바와 같이 내주면(14)을 연료하류쪽으로 연장한 가상면이 분사공 플레이트(80)의 연료입구쪽 단면(81)과 교차하는 가상포락선(200)의 내주쪽에 내측분사공(80a, 80b, 80c, 80d)이 형성되고, 가상포락선(200)의 외주쪽에 외측분사공(80e, 80f, 80g, 80h, 80i, 80j, 80k, 80m)이 형성되어 있다. 내측분사공(80a, 80b) 및 외측분사공(80e, 80f, 80g, 80h)이 연료를 분사하는 방향과, 내측분사공(80c, 80d) 및 외측분사공(80i, 80j, 80k, 80m)이 연료를 분사하는 방향과는 180° 반대이고, 2 방향분사를 실현하고 있다. 각 분사공의 형상 및 크기는 같으며, 각 분사공에 있어서 θ₁과 θ₂와 θ₃과의 관계는 제1실시예와 동일하다.

내측분사공(80a, 80b, 80c, 80d)의 연료입구는 동일원주상에 위치하고, 이 원주의 지름을 DH1로 한다. 외측분사공(80e, 80f, 80g, 80h, 80i, 80j, 80k, 80m)의 연료입구는 동일원주상태에 위치하고, 이 원주의 지름을 DH2로 한다. Ds와 DH1과 DH2와의 사이에는 다음식(4)의 관계가 있다.

1.5 〈 Ds/DH1〈 6, 0.5〈 Ds/DH2 〈 2 … (4)

내주면(14)에 따라 분사공 플레이트(80)를 향하여 흐르는 연료는 분사공 플레이트(80)에 충돌하여, 분사공 플레이트(80)를 따라 가상포락선(200)에서 내주쪽으로 향하는 흐름과, 분사공 플레이트(80)를 따라 가상포락선(200)으로부터 외주쪽으로 향하는 흐름으로 나누어진다. 내측분사공(80a, 80b)과 외측분사공(80e, 80f,80g, 80h)으로 유입하는 연료는 각각 반대방향으로 흐르고, 내측분사공(80c, 80d)과 외측분사공(80i, 80j, 80k, 80m)에 유입하는 연료는 각각 반대방향으로 흐르므로서, 2 방향분무의 각 분무를 구성하는 내측분사공과 외측분사공에서 분사되는 연료가 분사공 바로밑에서 서로 충돌하는 것을 방지하여 연료분무의 미립화를 촉진한다.

다시, 노즐니들(75)의 선단면(75a)과 연료입구쪽 단면(81)과의 거리(h1), 오목부(71)의 저면(71a)과 연료입구쪽 단면(81)과의 거리(h2)와, 분사공 지름(d)과의 사이에 다음식 (5)의 관계가 있다.

h1 ≤ h2〈 1.5d … (5)

식 (5)을 만족함에 따라 노즐니들(75)이 리프트한 때에 있어서, 연료실(90)에 유입하는 연료가 노즐니들(75)의 선단면(75a)에 안내되어, 연료입구쪽 단면(81)에 따라서 흐른다.

제4실시예에서는 노즐니들(75)의 선단에 출부(77)를 형성하고 있으므로, 당접부(76)가 밸브시트(14a)에 착석하고 있는 밸브가 닫힌 중에 있어서, 연료실(90)의 용적이 감소한다. 연료분사량 전체에 대하여, 밸브가 닫힌 중에 연료실(90)에 체류하고 있던 연료의 분사량의 비율이 저하하므로 연료분사량을 고정밀도로 제어할 수 있다.

제4실시예에서는 밸브보디(70)의 연료 하류쪽 단부에 오목부(71)를 형성함에 따라 연료실(90)을 형성하였다. 이것에 대하여 분사공 플레이트의 연료입구쪽에 오목부를 형성하여 원판형상의 연료실을 형성하는 구성을 채용하여도 좋다.

(제5실시예)

본 발명의 제5실시예에 의한 연료분사노즐을 도 12에 도시한다. 도 12의 (A)는 분사공의 단면형상이 이해하기 쉽도록 절곡된 단면으로 표시되어 있다.

도 12의 (A)에 표시한 바와 같이, 노즐니들(115)은 밸브보디(110)내에 왕복 이동가능하게 수용되어 있다. 도 12의 (B)에 도시한 바와 같이, 분사공 플레이트(120)에 12개의 분사공(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i, 120j, 120k, 120m)이 형성되어 있다. 분사공(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i, 120j, 120k, 120m)의 배치는 제2실시예와는 거의 같고, 각 분사공에 있어서 θ₁과 θ₂와 θ₃과의 관계는 제1실시예와 동일하다.

도 12의 (A)에 표시한 바와 같이, 분사공(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g, 120h, 120i, 120j, 120k, 120m)이 형성되어 있는 부분의 분사공 플레이트(120)는 연료분사쪽을 향하여 오목하게 되어 있다. 평판형상의 분사공 플레이트에 미리 분사공을 형성해 두고, 분사공 플레이트의 분사공 부분을 연료분사쪽에 오목하게하므로써 평판형상의 분사공 플레이트에 형성하는 분사공의 경사각을 작게할 수 있다. 경사각이 작으면, 분사공의 형성이 용이하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시형태를 표시하는 상기 복수의 실시예에서는 연료분무를 미립화하기 위하여 연료분사노즐의 바람직한 설계값을 표시하였다. 그러나 적어도 θ₁〈 θ₂가 되도록 설정되어 있다면, 분사공 내주면에 안내되어 연료가 펼쳐져 액체막이 되어 분사되기 때문에 연료분사를 미립화 할 수 있다.

상기 복수의 실시예에서는 가솔린 엔진의 연료분사밸브에 본 발명의 유체분사노즐을 이용하였다. 이 이외에도 유체를 미립화 하여 분사하고 싶다면, 어떠한 용도로 본 발명의 유체분사노즐을 사용하여도 좋다.

(제6실시예)

도 14 내지 도 19는 본 발명의 제6실시예를 나타낸 것으로서, 도 14는 전자식 연료분사밸브의 전체구성을 표시한 도이며, 도 15는 전자식 연료분사밸브의 주요구성을 표시한 도이다.

본 실시예의 전자제어 연료분사장치는 연료공급계통, 흡기계통, 내연기관의 가동상태를 검출하는 센서, 및 그것들을 통합제어하는 전자제어장치(ECU) 등으로 구성되어 있다. 이들 중, 연료공급계통은 전동식 연료펌프(도시하지 않음)에 의하여 연료를 일정한 압력으로 가압하여 송출관(도시하지 않음)을 거처 전자식 연료분사밸브(301)로 송출하고, 최적의 송출관 타이밍에서 연료를 분사할 수 있도록 한 시스템이다.

그 전자식 연료분사밸브(301)는 가솔린 엔진 등의 내연기관(이하 “엔진”이라 한다)의 인테이크 밸브(흡입밸브) 가까이 (인테이크 포트)에 타이밍 좋게 분사하는 분무연료의 미립화를 촉진시키는 기능(오리피스 플레이트)을 구비한 연료인젝터이다. 그리고 전자식 연료분사밸브(301)는 엔진의 기통수에 따른 개수가 연소용의 공기를 공급하는 인테이크 매너폴드(흡기관)에 부착되어 있다.

전자식 연료분사밸브(301)는 송출관에 부착되는 하우징 몰드(302)와, 이 하우징몰드(302)내에 배설된 수지제의 코일보빈(303)의 외주에 감겨진 전자코일(솔레노이드 코일)(304)과, 하우징 몰드(302)내에 고정된 대략 원통형상의 고정철심(스테이터)(305)과, 축방향으로 이동가능한 가동철심(아마추어)(306)과, 하우징 몰드(302)의 선단쪽에 설치된 밸브보디(307)와, 이 밸브보디(307)내에 수용된 니들밸브(308)와, 이 니들밸브(308)의 축방향의 일단면(선단면)과의 사이에 연료통로(309)를 형성하는 오리피스 플레이트(310)로 구성되어 있다.

하우징 몰드(302)는 수지재료에 의하여 일체로 성형되어 있다. 이 하우징 몰드(302)의 내부에는, 코일보빈(303)과 고정철심(305)과 외주접속단자(터미널)(311)가 일체로 성형되어 있다. 또한 코일보빈(303) 및 전자코일(304)의 외주에는 전자코일(304)을 포위하는 수지몰드(335)가 일체로 성형되어 있다.

또한, 하우징 몰드(302)를 도시한 상방에는 하우징 몰드(302)의 외벽으로부터 돌출하도록 커넥터부(312)가 설치되어 있다. 그리고 전자코일(304)에 전기적으로 접속되는 외부접속단자(311)는, 커넥터부(312) 및 수지몰드(336)에 매설되어 있다. 또한, 외부접속단자(311)는 도시하지 않은 ECU에 와이어 하네스를 개재시켜 접속되어 있다.

고정철심(305)은 강자성 재료로 이루어지고, 하우징몰드(302)를 도시한 상단면으로부터 상방으로 돌출하도록 수지하우징몰드(302)내에 설치되어 있다. 그리고 고정철심(305)내부에는 축방향의 연료통로(313)가 형성되어 있다. 이 고정철심(305)의 내주면에는 내부에 축방향공(314)을 가진 대략 원통형상의 조정 파이프(315)가 설치되어 있다.

조정파이프(315)는 고정철심(305)내를 축방향으로 변위하는 것으로서, 코일스프링(316)의 세트하중(개방밸브압)을 설정하는 것으로서, 설정 후에는 고정철심(305)의 내주면에 고정된다. 그리고, 조정파이프(315)의 선단면에는 코일스프링(316)의 일단이 맞닿아 있다. 이 코일스프링(316)의 타단에는 가동철심(306)에 용접고정되는 니들밸브(308)의 도시 상단면에 맞닿아 있다.

그 코일스프링(316)은 가동철심(306) 및 니들밸브(308)를 도시 하방으로 가압하므로써, 니들밸브(308)의 시트부(322)를 밸브보디(307)의 밸브시트(312)에 착석시킨다(도 15 참조). 그리고 ECU에 의하여 외부접속단자(311)로부터 전자코일(304)에 여자전류가 흐르면, 가동철심(306) 및 니들밸브(308)가 코일스프링(316)의 가압력(스프링 힘)에 대항하여 고정철심(305)의 방향으로 흡인된다.

또한, 고정철심(305)의 축방향의 한쪽에는 비자성파이프(317) 및 자성파이프(318)가 설치되어 있다. 비자성파이프(317)는 비자성 재료로 이루어지고, 대략 원통형상으로 형성되어 있다. 이 비자성파이프(317)는 고정철심(305)을 도시한 하단에 접속되어 있다. 또한 자성파이프(318)는 자성재료로 이루어지고, 턱이 진 파이프형상으로 형성되어 있다. 이들 자성파이프(318)는 비자성파이프(317)를 도시한 하단에 접속되어 있다. 이들 비자성파이프(317) 및 자성파이프(318)의 내부공간에는 자성재료로 이루어지고, 원통형상으로 형성된 가동철심(306)이 설치되어 있다.

그리고, 자성파이프(318)의 내부에는, 중공(中空) 원반형상의 스페이서(319)를 개재하여 밸브보디(307)가 삽입되어 레이저 용접되어 있다. 그 스페이서(319)의 두께는 고정철심(305)과 가동철심(306)과의 사이의 틈새를 소정값으로 유지하도록조절되어 있다. 여기서 하우징 몰드(302), 전자코일(304), 고정철심(305), 가동철심(306), 비자성파이프(317) 및 자성파이프(318) 등에 따라서 전자식(電磁式) 액추에이터가 구성된다.

다음에, 제6실시예의 밸브보디(307) 및 니들밸브(308)의 구조를 도 14 및 도 15로 간단하게 설명한다. 이들 밸브보디(307) 및 니들밸브(308)는 SUS 등의 금속재료에 의하여 소정의 형상으로 형성되어 있다. 그리고 밸브보디(307)의 원통면(323)과 니들밸브(308)의 슬라이드(324)에 형성된 사면부착부와의 사이에는 연료가 통과하는 틈새가 형성된다. 그리고 밸브보디(307)의 밸브시트(312)와 니들밸브(308)와의 선단의 시트부(322)로 밸브부가 구성되어 있다.

니들밸브(308)는 본 발명의 밸브본체에 상당하는 것으로, 도시상부에 접합부(325)를 형성하고 있다. 그리고 이 접합부(325)와 가동철심(306)이 레이저 용접에 따라 가동철심(306)과 니들밸브(308)가 일체적으로 연결되어 있다. 그 접합부(325)의 외주에는 연료통로로서의 챔퍼(chamfer)가 설치되어 있다. 또한, 니들밸브(308)는 전자코일(304)에 자기력이 발생함으로써 가동철심(306)이 고정철심(305)에 흡인되면, 스페이서(319)에 플랜지부(326)가 당접할 때까지 리프트 한다. 이로써, 밸브보디(307) 및 오리피스 플레이트(310)에 의하여 전자식 연료분사밸브(301)의 밸브본체가 구성되고, 니들밸브(308)에 의하여 전자식 연료분사밸브(301)의 밸브본체가 구성된다.

한편, 고정철심(305)내에 형성되는 연료통로(313)의 도시상방에는 필터(337)가 장착되어 있다. 이 필터(337)는 연료탱크로부터 연료펌프 등에 따라서 압송되어전자식 연료분사밸브(301)내에 유입하는 연료중의 쓰레기 등의 이물질을 제거하는 이물질 제거수단이다.

다음에, 본 실시예의 오리피스 플레이트(301)의 구조를 도 14 내지 도 19에 의거하여 간단하게 설명하도록 한다. 여기서 도 16은 오리피스 플레이트(310)의 통로벽면을 도시한 도이며, 도 17은 오리피스 플레이트(310)의 연료입구 부근을 확대한 도이다.

오리피스 플레이트(310)는 본 발명의 분사공이 부착된 플레이트에 상당하는 것으로, 밸브보디(307)를 도시한 하단면(선단면)에 형성된 둥근 형상의 개구부(329)를 막도록, 밸브보디(307)의 선단면에 레이저 용접되어 고정되어 있다. 이 오리피스 플레이트(31)는 SUS 등의 금속재료로 이루어진다. 그리고 오리피스 플레이트(310)에 분무연료의 방향을 제어함과 동시에 분무연료의 미립화를 촉진시키는 복수개의 오리피스(소공)(330)가 형성되어 있다.

이들 오리피스(330)는 본 발명의 분사공에 상당하는 것으로, 예컨대 방전가공 또는 구멍가공으로 열려지며, 그 오리피스 플레이트(310)의 중심축을 중심으로 한 일중원(一重圓)의 상상선상에 4개 배치되어 있다(도 17(A) 참조). 복수개의 오리피스(330)는 오리피스(330)의 연료입구로부터 연료출구를 향해서 연료통로(309)의 연료흐름 방향에 대하여 상류쪽으로 되돌아가는 방향에 소정의 경사각도 A(°) 만큼 경사하도록 오리피스 플레이트(310)에 관통형성되어 있다. 그리고 복수개의 오리피스(330) 상에 곡율중심을 가지며, 연료통로(309)의 연료흐름 방향에 대하여 상류쪽으로 되돌아가는 방향을 향하여 2개의 제1, 제2곡율원부(331, 332)가 각각설치되어 있다.

제1곡율 원부(331)는 2개의 제1, 제2곡율원부(331, 332)중, 전자식 연료분사밸브(301)의 중심축쪽(분사밸브 중심방향)에 설치되어 있다. 이 제1곡율원부(331)는 곡율중심(C1)을 곡율원의 중심점으로 한 소정의 곡율반경을 가지고 있다. 또한, 제2곡율원부(332)는 2개의 제1, 제2곡율원부(331), (332) 중, 전자식 연료분사밸브(301)의 중심축쪽과는 반대쪽(시트방향)에 설치되어 있다. 이 제2곡율원부(352)는 곡율중심(C2)을 곡율원의 중심점으로 한 소정의 곡율반경을 가지고 있다. 제1곡율원부(331)의 곡율반경과 제2곡율원부(332)의 곡율반경은, 동일반경(예를들면 분사공의 자름 Φd/2)이다.

그리고, 오리피스(330)의 형상은 제1곡율원부(331)의 곡율중심(C1)과 제2곡율원부(332)의 곡율중심(C2)의 어긋남량을 L(㎜), 제2곡율원부(332)의 곡율반경을 R (φ d/2)로 하였을 때, 0(㎜)〈 L 〈 2R(㎜)의 관계를 만족하고 있다. 또한 오리피스 플레이트(310)의 판두께 방향에 대한 오리피스(330)의 경사각도 A(°)는 0°〈 A〈 90°의 관계를 만족하고 있다. 이로써 본 실시예의 전자식 연료분사밸브(301)에서는 어떤 일정한 미립화 촉진 성능을 유지하기 위하여, 판두께 t(㎜)와 분사공 구경 φd(㎜)와의 비를 어떤 특정한 범위내로 설정하고 있다. 이로써(334)는 오리피스(330)내의 연료의 흐름에 생기는 액주부분을 도시하고 있다.

다음으로 본 제6실시예의 전자식 연료분사밸브(301)의 작용을 도 14 내지 도 19로써 간단하게 설명하기로 한다.

ECU에 의하여 전자식 연료분사밸브(301)의 전자코일(304)이 통전되면, 가동철심(306)이 코일스프링(316)의 가압력에 대항하여 고정철심(305)에 흡인되어, 가동철심(306)에 접합부(325)가 레이저 용접된 니들밸브(308)가, 그 플랜지부(326)가 스페이서(319)에 당접할 때까지 리프트 한다. 그러면, 밸브보디(307)의 밸브시트(321)와 니들밸브(308)의 시트부(322)로 이루어지는 밸브부가 열린다.

이에 따라, 연료펌프에 의하여 연료를 일정의 압력으로 가압하여 송출 파이프를 거쳐서 전자식 연료분사밸브(301)의 고정철심(305)내에 형성되는 연료통로(313)에 필터(337)를 통하여 유입한 연료는, 조정파이프(315)내에 형성되는 축방향구멍(314)으로부터 니들밸브(308)의 접합부(325)에 형성된 이면챔퍼부와의 틈새를 통과하고, 더욱이, 밸브보디(307)의 원통면(323)과 니들밸브(308)의 슬라이드부(324)에 형성된 사면챔퍼부와의 틈새를 통과하고, 밸브보디(307)의 밸브시트(321)와 니들밸브(308)의 시트부(322)와의 사이로부터 연료통로(309)내에 도달하게 된다.

그리고, 밸브시트(321)와 시트부(322)와의 사이를 통과한 연료의 주류는, 도 19(A)에 표시한 바와 같이, 연료통로(309)내에 있어서 오리피스 플레이트(310)의 통로벽면에 충돌하여 오리피스 플레이트(310)의 통로벽면을 따르도록, 더욱이, 전자식 연료분사밸브(301)의 중심축쪽을 향하는 흐름이 된다. 그리고 연료통로(309)로부터 오리피스(330)의 연료입구에 유입하는 연료의 주류의 흐름은 도 19(A)에 표시한 바와 같이, 오리피스(330)의 연료입구의 주위에서 소용돌이를 만드는 일 없이, 연료통로(309)내로부터 오리피스(330)의 제1곡율 원부(331)의 통로벽면을 향하여 구부러지면서 유입한다.

그때, 도 19(A), (B)로 표시한 바와 같이, 오리피스(330)내의 연료가 흐른 액주부분(334)의 생기는데, 연료흐름의 액체구둥부분(334)이 2개의 제1, 제2곡율원부(331, 332)중 전자식 연료분사밸브(301)의 중심축쪽(분사밸브 중심방향)에 설치된 제1곡율원부(331)를 따라서 분산된 오리피스(330)의 연료출구로부터 엔진의 흡입밸브 근처에 타이밍 좋게 분사된다.

이상과 같이, 제6실시예의 전자식 연료분사밸브(301)는 오리피스(330)내의 연료흐름의 액체기둥부분(334)의 표면적이 증가함으로써 공기와의 접촉면적이 커지게 되어 오리피스(330)내의 연료흐름의 액체기둥부분(334)의 분열이 촉진되므로 효율적으로 이용할 수 있으며, 극히 이상적인 미립화를 실현할 수 있다.

(제7실시예)

도 20 및 도 21은 본 발명의 제7실시예를 도시한 것으로, 도 20은 전자식 연료분사밸브의 주요구성을 도시한 도이며, 도 21은 오리피스 플레이트의 통로벽면을 도시한 도이다.

제7실시예의 복수개의 오리피스(330)는 오리피스 플레이트(310)의 중심축을 중심으로한 이중원(二重圓)의 상상선상에 12개 배치되어 있다(도 21 참조). 이들의 오리피스(330)는 그 연료입구로부터 연료출구를 향하여, 연료통로(309)의 연료흐름 방향에 대하여 상류쪽으로 되돌아가는 방향으로 소정의 경사각도 만큼 경사지도록 오리피스 플레이트(310)에 광통형성 되어 있다.

그리고, 복수개의 오리피스(330)의 연료입구에서 연료출구까지의 구멍벽면에는 제6실시예와 마찬가지로하여, 오리피스(330)의 중심축(333)위에 곡율중심을 가지고, 전자식 연료분사밸브(301)의 중심축쪽과는 반대쪽(시이트쪽)으로 향한 2개의 제1, 제2곡율원부(331, 332)가 각각 설치되어 있다. 또한, 복수개의 오리피스(330)의 배치는 분무연료의 미립화를 촉진시키는 효과를 저하시키지 않는 범위내에서 자유로히 배치할 수 있다.

(변형예)

본 실시예에서는 전자식 연료분사밸브(퓨얼 인젝터)(301) 등의 내연기관용 연료분사밸브를 가솔린 엔진의 흡입 매니폴드에 장치한 예를 설명하였으나, 내연기관용 연료분사밸브를 엔진의 기통에 장치하여도 좋고, 또, 연료분사밸브를 탕비기(湯沸器), 석유난로 등의 연소장치에 부착하여도 좋다.

본 실시예에서는 니들밸브(308) 등의 밸브본체를 전자식 액추에이터에 의하여 축방향으로 왕복변위 시키는 전자식 연료분사밸브(301)에 적용한 예를 설명하였으나, 밸브본체를 기계적으로 축방향으로 왕복변위 시키는 연료분사밸브에 적용하여도 좋다. 예컨대 밸브본체내에 연료가 공급되어 소정의 유입력에 도달하면, 밸브본체가 열리는 연료분사노즐에 본 발명을 적용하여도 된다

Claims (13)

1. 유체통로를 형성함과 동시에 유체하류쪽 방향으로 지름을 축소하는 내주면을 가지며, 상기 내주면에 밸브시트를 가진 밸브보디와,

   상기 밸브시트의 유체통로 하류쪽에 배치되어, 상기 유체통로에서 유출하는 유체를 분사하는 분사공을 가진 분사공 플레이트와,

   상기 밸브시트에 착석하므로서, 상기 유체통로를 폐색하고, 상기 밸브시트에서 떨어짐으로서 상기 유체통로를 개방하는 밸브부재를 구비한 유체분사노즐로서,

   상기 분사공의 유체입구 중심과 유체출구의 중심을 연결하는 분사공 축선은 상기 분사공 플레이트의 중심축에 대하여 경사되어 있고, 상기 분사공 축선을 포함한 상기 분사공 플레이트와 직교하는 가상면과 상기 분사공을 형성하는 상기 분사공 플레이트의 분사공 내주면과의 2 가닥의 교차선은 상기 중심축에 대하여 상기 분사공 축선과 같은 방향으로 경사지고, 상기 분사공 축선과 상기 분사공 플레이트의 유체입구쪽 단면이 형성하는 둔각쪽에 있는 제1교차선이 상기 중심축과 형성하는 제1경사각을 θ₁, 상기 분사공 축선과 상기 유체입구쪽 단면이 형성하는 예각쪽에 있는 제2교차선이 상기 중심축과 형성하는 제2경사각을 θ₂로 하면, θ₁〈 θ₂인 것을 특징으로 하는 유체분사노즐.
2. 제1항에 있어서, 상기 분사공은 복수 형성되어 있고, 각 분사공의 상기 분사공 축선은 유체 출구쪽으로 향하여 상기 중심축에서 떨어지는 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 유체분사노즐.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, θ₁≥ 15°인 것을 특징으로 하는 유체분사노즐.
4. 제1, 2항 또는 제3항에 있어서, θ₃= θ₂- θ₁로 하면, θ₃≥15°인 것을 특징으로 하는 유체분사노즐.
5. 제1∼4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2교차선과 상기 유체입구쪽 단면과의 교차점에서 상기 제1교차선 까지의 거리를 d, 상기 분사공 플레이트의 두께를 t로 하면,

   0.5 ≤ t/d ≤ 1.2인 것을 특징으로 하는 유체분사노즐.
6. 제1∼5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사공 축선과 직교하는 가상면과 상기 분사공 내주면과의 교차선이 원으로 되는 곳에 있어서, 상기 원의 짧은 지름을 a, 긴 지름을 b로 하면,

   0.5 ≤ a/b ≤ 1인 것을 특징으로 하는 유체분사노즐.
7. 제1∼6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사공은 복수 형성되어 있고, 상기 중심축을 중심으로 하여, 상기 분사공의 유체입구가 동일한 원주상에 있는 분사공군(群)에 있어서, 상기 원주의 지름을 DH, 상기 밸브시트에 착석하는 상기 밸브부재의 시이트 지름을 Ds, 상기 밸브시트의 상기 밸브부재가 착석하는 링형상의 시트부에서 상기 유체입구쪽 단면까지의 수직거리를 H, 상기 밸브부재의 리프트시에 있어서의 상기 유체입구쪽 단면과 대향하는 상기 밸브부재의 선단면과 상기 유체입구쪽 단면과의 거리를 h로 하면,

   1.5〈 Ds/DH〈 6, h〈 1.5d, H〈4d를 동시에 만족시키는 것을 특징으로 하는 유체분사노즐.
8. 제1∼6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사공은 복수 형성되어 있고, 상기 분사공의 유체입구쪽 바로 위에 형성되어 있는 유체실은 상기 내주면이 형성하는 유체하류쪽 개구 가장자리 보다도 지름이 크고, 상기 내주면을 유체 하류쪽으로 연장한 가상면이 상기 분사공판과 교차하는 가상포락선의 내주쪽 및 외주쪽에 상기 분사공의 유체입구가 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 유체분사노즐.
9. 제8항에 있어서, 상기 중심축을 중심으로 하여, 상기 분사공의 유체입구가 동일한 원주상에 있는 분사공군에 있어서, 상기 가상포락선의 내주쪽에 배치되어 있는 분사공군의 원주의 지름을 DH1, 상기 가상포락선의 외주쪽에 배치되어 있는 분사공군의 원주의 지름을 DH2로 하면,

   1.5〈 Ds/DH1 〈 6, 0.5〈 Ds/DH2 〈 2를 동시에 만족시키는 것을 특징으로 하는 유체분사노즐.
10. 선단에 개구부를 지지며, 또한 그 개구부 보다도 상류쪽에 밸브시트를 가진 통형상의 밸브보디와, 이 밸브보디내의 슬라이딩이 자유롭게 수용되고, 일단부의 외주에 상기 밸브시트에 당접하는 시트부를 가진 밸브본체와,

    상기 밸브보디의 개구부를 폐색하도록 상기 밸브보디의 선단부에 배설되어서, 연료를 분사하는 분사공을 가진 분사공이 붙은 플레이트와,

    상기 밸브본체의 일단부와 상기 분사공이 붙은 플레이트의 통로벽면과의 사이에 형성되어서, 상기 밸브시트와 상기 시트부와의 사이에 의하여 유입한 연료가 상기 분사공이 붙은 플레이트의 통로벽면에 따라서 상기 분사공의 연료입구를 향하여 흐르는 연료통로를 구비한 연료분사밸브에 있어서,

    상기 분사공은 그 연료입구에서 연료출구를 향해서 상기 연료통로의 연료흐름 방향에 대하여, 상류쪽에 되돌아가는 방향에 소정의 경사각도 만큼 경사하도록 상기 분사공이 붙은 플레이트에 관통형성되어 있으며,

    상기 분사공의 연료입구에서 연료출구까지의 구멍벽면에는, 상기 분사공의 중심축상에 곡율중심을 지니고, 상기 연료통로의 연료흐름 방향에 대하여 상류쪽으로 되돌아가는 방향을 향한 2개의 곡율원부가 설치된 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
11. 제10항에 있어서, 상기 2개의 곡율원부는, 상기 연료분사밸브의 중심축쪽에 설치되어, 상기 곡율중심을 곡율원의 중심점으로 한 소정의 곡율반경을 가진 제1곡율원부 및 상기 연료분사밸브의 중심축쪽과는 반대쪽에 설치되어, 상기 곡율중심을 곡율원 중심점으로한 상기 제1곡율원부와 대략 동일의 곡율반경을 가진 제2곡율원부로 된 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 분사공은 상기 분사공이 붙은 플레이트의 중심축을 중심으로한 일중원의 상상선상에 복수개 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 분사공은 상기 분사공이 붙은 플레이트의 중심축을 중심으로한 2중원의 상상선상에 복수개 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.