KR101506474B1 - 특히 하류에 배치된 송출 펌프용 유체의 계량을 위한 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 하류에 배치된 송출 펌프(2)용 유체의 계량을 위한 제어 밸브(10)에 관한 것으로, 유동 채널(20), 축방향으로 이동 가능한 밸브 니들(14), 밸브 니들(14)에 의해 개방 방향으로 부하를 받을 수 있으며 유동 채널(20) 내에 배치된 밸브 부재(16)를 포함하고, 밸브 부재(16)가 밸브 니들(14)에 의해 개방 방향으로 작동될 때 유체는 적어도 일시적으로 밸브 부재(16)의 개방 방향과 반대로 유동 채널(20)을 통해 흐를 수 있고(역류), 상기 유동 채널(20)은 역류 방향(22)으로 볼 때, 밸브 부재(16)의 상류에 유체가 작용하는 실드(24)를 포함하고, 상기 실드는 상기 역류를 밸브 부재(16)의 면(36)으로부터 적어도 부분적으로 격리시킨다.

Description

특히 하류에 배치된 송출 펌프용 유체의 계량을 위한 제어 밸브{CONTROL VALVE, IN PARTICULAR FOR METERING IN A FLUID FOR A DELIVERY PUMP WHICH IS ARRANGED DOWNSTREAM}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 제어 밸브에 관한 것이다.

특히 하류에 배치된 송출 펌프용 유체의 계량을 위한 제어 밸브는 시중에 공개되어 있다. 예를 들어 상기 제어 밸브는 차량의 커먼 레일 연료 시스템에서, 고압 송출 펌프로부터 커먼 레일 내로 송출된 연료 유동을 제어하는 양 제어 밸브로서 사용된다. 상기와 같은 양 제어 밸브들은 전자기 제어 밸브로서 구현될 수 있고, 이 경우 전자석과 스프링은 제어 밸브의 밸브 부재에 작용한다. 예컨대 DE 198 34 121 A1호가 참조된다.

본 발명의 과제는 개방 방향으로 작동시 밸브 부재에서 유동력이 감소되는 제어 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제는 청구범위 제 1 항에 따른 제어 밸브에 의해 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 제시된다. 또한 본 발명의 중요한 특징들은 하기 상세한 설명 및 도면에 제시되고, 특징들은 개별적으로 및 조합하여 본 발명에 중요할 수 있고, 이에 대해서 다시 상세하게 언급되지 않는다.

본 발명에 따른 제어 밸브는, 제어 밸브가 개방 방향으로 작동시 밸브 부재에서 유동력이 감소되고, 제어 밸브의 강성은 감소되지 않는 장점을 갖는다. 이로써 음파의 여기도 감소될 수 있다. 또한 유체가 제어 밸브를 통과하여 흐를 때 발생하는 압력 손실도 감소될 수 있다.

예를 들어 내연기관의 피스톤-고압 송출 펌프용 연료량의 계량을 위해 양 제어 밸브로서 사용되는 제어 밸브는 다음과 같이 작동한다:

고압 송출 펌프의 흡입 단계에서 유동 채널에 배치된 예컨대 밸브 플레이트로서 구현된 밸브 부재는 밸브 부재를 지나서 나타나는 압력차로 인해 예컨대 DE 198 34 121 A1호에 따라 일반적인 압력차 작동식 유입 밸브에서처럼 개방 위치로 이동된다. 제어 밸브의 상기 개방 위치는 전자기 작동식 밸브 니들에 의해 지원될 수 있다. 고압 송출 펌프의 후속하는 송출 행정시 압력비가 역전되면, 밸브 부재에 대한 밸브 니들의 작용에 의해 제어 밸브는 일시적으로 개방 위치로 작동되어 유지될 수 있다. 이러한 단계에서 고압 송출 펌프 내의 연료의 부분적인 역류가 발생한다. 이 경우 연료는 제어 밸브의 "정상적인" 관류 방향과 반대로 제어 밸브를 관류한다. 역류하는 연료는 - 본 발명에 따른 조치를 취하지 않을 경우 - 밸브 부재의 축방향 단부면에 압력을 일으킨다. 이러한 압력은 밸브 니들의 작용에 의해 적어도 일시적으로 보상되어야 한다.

본 발명은, 역류 동안 밸브 부재의 축방향 단부면에 작용하는 압력이 실드에 의해 감소될 수 있다는 사실에 기초한다. 따라서 밸브 니들에 의해 제공될 작동력이 감소될 수 있고 제어 밸브의 전자석은 더 약하게 설계될 수 있다. 또한 밸브 니들 또는 밸브 부재의 정지 속도는 이들의 이동을 제한하는 스토퍼에서 감소될 수 있다. 이로 인해 제어 밸브는 저렴해지고, 작동 소음은 약해진다.

실드는 바람직하게, 밸브 부재의 축방향 단부면을 실질적으로 역류하는 연료로부터 차폐하지만, 역류하는 연료를 근소하게만 저지하도록 배치된다. 예를 들어 밸브 부재는 밸브 플레이트로서 구현되고, 역류하는 연료는 상기 밸브 플레이트 주변으로 실드에 의해 손실 없이 안내된다. 밸브 플레이트는 2개의 축방향 끝 위치를 갖는다. 하나는 제어 밸브가 폐쇄되면 밸브 플레이트가 부딪히는 정지 시트이고, 다른 하나는 제어 밸브의 개방 위치를 위한 스토퍼이다. 상기 개방 위치에서 밸브 플레이트는 대부분의 적용예에서 실드에 매우 긴밀하게 배치된다. 상기 밸브 플레이트는 실드와 접촉할 수 있거나, 갭이 유지되고, 특히 밸브 플레이트와 실드 사이의 병목부가 개방된다. 상기 병목부는 연료의 유동 방향을 나타내지 않고, - 본 발명의 몇 개의 실시예에서 - 하기에서 더 설명되는 바와 같이 연료로 채워지지만 실질적으로 관류되지 않는 영역을 향한 일종의 채널을 형성한다. 제어 밸브의 개방 위치를 위한 스토퍼가 반드시 필요한 것은 아니다.

실드가 환형 및 예컨대 링형 실드 섹션을 포함하는 경우에 제어 밸브는 더 간단하게 구성된다. 따라서 실드의 간단한 구조적 형상이 주어진다. 상기 실드는 거의 항상 양 제어 밸브에서 사용될 수 있고, 경우에 따라서 구조적인 변경 없이 기존의 실시예에서도 사용될 수 있다. 이로 인해 제어 밸브는 간단해지고 그 제조도 저렴해진다.

제어 밸브의 실시예에 따라 실드 섹션은 원추형이다. 따라서 제어 밸브는 유동하는 연료의 유동 손실이 특히 현저히 감소하도록 설계될 수 있다. 이는 송출 방향 및 역류와 관련된다.

보완적으로 실드 또는 적어도 하나의 실드 섹션이 박판 성형부인 것이 제안된다. 상기 박판 성형부는 특히 간단하게 제조될 수 있고 저렴하다.

제어 밸브의 다른 실시예에 따라, 상기 제어 밸브는 적어도 하나의 채널을 포함하고, 상기 채널은 실드 외부에 있는, 역류시 비교적 낮은 정압이 존재하는 유동 영역을 실드 내부에 있는 영역과 연결한다. 바람직하게 채널은 실질적으로 역류에 대해 수직으로 정렬된다. 또한 채널은 다양하게 구현될 수 있고 및/또는 아래에 설명된 바와 같이 유동 채널의 다양한 대략 임의의 섹션에 배치될 수 있다. 이로써 밸브 니들을 움직이는 전자기 작동 장치는 더 작게 구성될 수 있다. 따라서 전자석의 전력 수요가 더 감소될 수 있고, 예컨대 아마추어 권선에 적은 열이 발생한다.

제어 밸브의 실시예에 따라, 채널은 적어도 부분적으로 밸브 부재와 실드 또는 실드 섹션 사이의 바람직하게 방사방향 환형 갭에 의해 형성된다. 예컨대, 밸브 부재가 개방 위치에 있는 경우, 환형 갭 또는 채널이 형성된다. 제어 밸브의 부재들은 석션 젯(suction jet) 효과가 소정의 강도와 방향으로 주어지고, 별도의 채널이 형성될 필요가 없도록 치수 설계될 수 있다. 이로써 채널은 특히 간단하고 저렴하게 구현될 수 있다.

제어 밸브의 다른 실시예에서, 채널은 적어도 부분적으로 실드 및/또는 실드 섹션 내의 적어도 하나의 개구에 의해 형성된다. 개구는 제어 밸브의 축에 대해 방사방향으로 또는 기울어져 또는 평행하게 정렬될 수 있고, 따라서 다양한 형태의 횡단면을 가질 수 있다. 예를 들어 개구는 보어로서 구현될 수 있다. 따라서 실드의 내부 영역을 유동 채널과 유체가 통하도록 연결하는 다수의 방법들이 제공되므로, - 제어 밸브의 각각의 구조에 맞게 - 소정의 석션 젯 효과가 주어진다. 또한 다수의 개구들이 배치될 수 있고, 상기 개구들은 예컨대 제어 밸브의 축에 대해 방사방향 대칭으로 배치된다. 이러한 경우에 채널은 영구적으로 제공되고, 밸브 부재의 위치와 무관하다. 이는 기능적인 장점들을 갖는다.

제어 밸브의 다른 실시예에서, 채널은 적어도 부분적으로 밸브 부재 내의 적어도 하나의 개구에 의해 형성된다. 예를 들어 밸브 부재는 실질적으로 회전 대칭 및 디스크 형태의 디자인을 갖고, 이 경우 유동 채널을 통해 흐르는 유동 또는 역류는 밸브 부재의 축방향 면 주위로 적어도 부분적으로 방사방향으로 흐른다. 이러한 경우에 채널은 밸브 부재 내의 축방향 개구에 의해 형성될 수 있고, 바람직하게 밸브 부재의 가장자리 근처의 일렬의 개구들에 의해 형성될 수 있다. 이러한 실시예는, 유동 채널을 따라 추가 스로틀 위치를 필요로 하지 않기 때문에 흡입 방향으로 상응하는 스로틀 손실이 방지되는 장점을 갖는다.

제어 밸브의 다른 실시예에서, 실드 외부에 있는, 채널이 통하는 유동 영역은 역류가 방향 전환되도록 형성된다. 이로써 채널은 압력 구배가 방사방향으로 설정될 수 있는 만곡된 유동의 방사방향 내측 영역 내로 통한다. 따라서 방사방향 내측 유동 영역에 비교적 낮은 압력이 주어지고, 상기 낮은 압력은 채널에 의해 실드 내부에 있는 영역으로 전달될 수 있다. 따라서 제어 밸브의 다른 바람직한 대안예가 형성된다.

역류가 채널에 대해 실질적으로 수직으로 안내되는 경우에, 본 발명에 따른 제어 밸브는 특히 양호하게 작동한다. 이로써 특히 채널의 기능은 실질적으로 유동 채널 내의 유동 방향과 무관하므로, 유동 방향의 변화시 실질적으로 채널을 통한 유체의 재분포가 이루어지지 않거나 또는 비교적 경미한 재분포만 이루어지는 것이 달성된다. 이로써 유압 손실이 방지될 수 있다.

제어 밸브의 적어도 소수의 부재들, 특히 밸브 니들, 밸브 부재 및/또는 실드가 실질적으로 회전 대칭 형태를 갖는 경우에, 제어 밸브는 특히 간단하게 구성된다. 회전 대칭 형태는 제어 밸브에 특히 바람직한 실시예이고, 이 경우 본 발명에 따른 실드는 이러한 형태에 맞게 양호하게 조정될 수 있다. 따라서 제어 밸브의 영역에서, 특히 밸브 플레이트의 영역에서 유동도 실질적으로 회전 대칭 거동을 갖는다.

제어 밸브가 내연기관의 연료 시스템에서 연료를 계량하기 위한 양 제어 밸브인 경우에, 제어 밸브는 특히 바람직하게 사용될 수 있다. 이 경우 제어 밸브의 작동 빈도 및 발생 압력과 압력차는 특히 높다. 이러한 및 유사한 작동 조건에 대해 본 발명에 따른 제어 밸브가 적합하다.

하기에서 본 발명의 바람직한 실시예들이 도면을 참고로 설명된다.

도 1은 고압 펌프, 커먼 레일 시스템 및 양 제어 밸브를 포함하는 연료 시스템의 개관도.
도 2는 유동 속도를 설명하는 제 1 실시예의 제어 밸브의 단면도.
도 3은 유동 속도를 설명하는 제 2 실시예의 제어 밸브의 단면도.
도 4는 정압 분포를 설명하는 도 3에 따른 제어 밸브를 도시한 도면.
도 5는 정압 분포를 설명하는 제 3 실시예의 제어 밸브의 단면도.
도 6은 정압 분포를 설명하는 제 4 실시예의 제어 밸브의 단면도.
도 7은 정압 분포를 설명하는 제 5 실시예의 제어 밸브의 단면도.
도 8은 정압 분포를 설명하는 제 6 실시예의 제어 밸브의 단면도.

모든 도면에서 동일한 기능을 하는 부재들과 크기들에 대해 상이한 실시예에서도 동일한 도면부호가 사용된다.

도 1은 내연기관의 연료 시스템(1)을 개략도로 도시한다. (상세히 설명되지 않은) 피스톤 펌프로서 형성된 고압 펌프(2)는 상류에서 흡입 라인(3), 예비 송출 펌프(4) 및 저압 라인(5)을 통해 연료 탱크(6)에 연결된다. 하류에서 고압 펌프(2)에는 고압 라인(7)을 통해 고압 저장기(8;"커먼 레일")가 연결된다. 양 제어 밸브로서 형성된, 전자기 작동 장치(11)를 가진 - 하기에서 전자석(11)이라고도 함 - 제어 밸브(10)는 저압 라인(5)과 고압 펌프(2) 사이에 유압식으로 배치되고, 상기 고압 펌프의 유유 밸브를 형성한다. 그 밖의 부재들, 예컨대 고압 펌프(2)의 배출 밸브는 도 1에 도시되지 않는다. 양 제어 밸브(10)는 고압 펌프(2)를 구비한 유닛으로서 형성될 수 있다.

연료 시스템(1)의 작동시 예비 송출 펌프(4)는 연료를 연료 탱크(6)로부터 저압 라인(5)으로 송출한다. 양 제어 밸브(10)는 송출 행정 동안 일시적으로 불가피하게 개방되어 유지됨으로써, 고압 펌프(2)로부터 고압 저장기(8)에 공급된 연료량을 결정한다.

도 2는 고압 펌프(2)의 흡입측에 있는 양 제어 밸브(10)의 섹션을 도시한다. 양 제어 밸브(10)는 하우징(12), 밸브 니들(14), 플레이트 형태의 밸브 부재(16), 상기 밸브 부재와 함께 작동하는 밸브 시트(17;"정지 시트") 및 실드(24)를 포함하는 것을 알 수 있다. 도면과 관련해서 고압 펌프(2)는 제어 밸브(10)의 우측에 배치되고, 예비 송출 펌프(4)로부터 나온 저압 라인(5)은 좌측에 배치된다. 유동 채널(20)은 도 2의 상부 또는 중간 영역에 배치되고, 도면과 관련해서 실질적으로 연료의 수평 통로를 포함한다. 유동 채널(20)은 그 경로를 따라 상이한 횡단면 형태와 횡단면적을 갖는다.

실드(24)는 중앙 섹션(23)과 링형 실드 섹션(25)을 포함하고, 상기 실드 섹션은 이 경우 원추형으로 형성되며, 적어도 여기서 링형인 유동 채널(20)의 방사방향 내벽을 부분적으로 형성한다. 실드(24)를 박판 성형부로서 형성하는 것이 고려될 수 있다. 그러나 이는 도 1에 도시되지 않는다. 실드(24) 내부의 방사방향 영역(26)은 이 경우 "유체 챔버"를 형성하고, 실드 섹션(25), 중앙 섹션(23) 및 밸브 부재(16)를 포함하는 실드(24)에 의해 둘러싸인다. 영역(26)은 연료로 채워지고 병목부(27)를 통해 유동 채널(20)에 연결되고, 상기 병목부는 도 2에 도시된 바와 같이 밸브 부재(16)가 여전히 개방 위치에 있는 경우에도 밸브 부재(16)와 실드 섹션(25) 사이에 형성된다. 병목부(27)는 도 2에서 방사방향 환형 갭으로서 구현되는 동시에 채널(28)을 형성한다.

제어 밸브(10)의 부재들은 이 경우 실질적으로 중앙선(18)을 중심으로 회전 대칭 형태를 갖는다. 도면에는 단면도의 절반만 도시된다. 이는 아래에 설명된 도 3 내지 도 8에 대해서도 적용된다.

도 2의 - 및 아래에 설명된 도 3 내지 도 8의 - 단면도는 유동 속도 또는 압력 분포의 계산을 위한 시뮬레이션 모델에 해당하고, 이 경우 제어 밸브(10)의 개방 위치에서 밸브 니들(14) 또는 밸브 부재(16)를 위한 스토퍼를 도시하지 않는다. 상기 스토퍼는 예컨대 중앙 섹션(23)의 방사방향 대칭 성형부에 의해 형성될 수 있으므로, 밸브 부재(16)는 도시된 개방 위치에서 실드(24)의 중앙 섹션(23) 상에 직접 배치될 수 있다. 또한 영역(26)에 (도시되지 않은) 코일 스프링이 장착될 수 있고, 상기 코일 스프링은 밸브 부재(16)에 폐쇄 위치의 방향으로 작용한다. 그러나 둘다 결코 필수적인 것은 아니다.

도 2는 - 전술한 바와 같이 - 개방 위치에 있는 제어 밸브 또는 양 제어 밸브(10)에 해당한다. 정지 위치(17)는 밸브 부재(16)의 상세히 설명되지 않은 폐쇄 위치를 나타낸다. 밸브 니들(14)과 밸브 부재(16)는 축방향으로 이동 가능하고, 도면과 관련해서 가장 우측 위치에 있다. 실드(24)는 하우징 고정식으로 배치된다.

양 제어 밸브(10)를 가진 고압 펌프(2)는 다음과 같이 작동한다: 고압 펌프(2)의 흡입 단계에서 연료는 도면에서 좌측에서 우측으로 송출된다. 이것은 제어 밸브(10)를 통한 "정상적인" 유동 방향이다. 양 제어 밸브(10)의 기능은 실질적으로 피스톤 펌프에서 일반적으로 공지된 것처럼 일반적인 스프링 작동식 유입-흡입 밸브의 기능에 상응한다. 후속하는 송출 단계에서 고압 펌프(2)에 연료압이 형성된다. 이로써 전자기 작동 장치(11)에 의해 다시 상기 위치로 이동되는 밸브 니들(14)에 의한 작용으로 인해 불가피하게 밸브 부재(16)가 도시된 개방 위치에 있는 경우에, 먼저 흡입된 연료의 일부가 화살표 22의 방향으로 반대로 유동한다(역류).

유동 채널(20)에서 특히 바로 앞에서 설명한 역류 동안 유압 효과로 인해 역류하는 연료의 상이한 유동 속도들이 나타난다. 상이한 유동 속도들은 도 2에서 상이한 검기 정도로 도시된다. 상대적으로 낮은 유동 속도(30)의 영역, 중간 유동 속도(32)의 영역 및 상대적으로 높은 유동 속도(34)의 영역이 주어진다. 도 2에서 다른 명도 및 이와 관련한 유동 속도에는 도면부호 없이 도시된다. 동일한 명도는 반드시 동일한 유동 속도를 의미하지 않는다. 여기에서 흑백 표시의 결과로서 도 2는 항상 바뀌지 않고 명확하다.

상대적으로 높은 유동 속도 영역들은 대부분 유동 채널(20)의 각각의 횡단면의 중앙에 가깝다는 사실을 간단하고 보편적으로 확인할 수 있다.

화살표 22로 도시된 역류는 실드(24) 또는 실드 섹션(25)의 작용에 의해 실질적으로 밸브 부재(16)의 축방향 단부면(36)에는 나타나지 않는 것을 알 수 있다. 유동은 밸브 부재(16) 둘레로 안내된다. 이로써 축방향 단부면(36)에 작용하는 연료 압력은 비교적 작다. 연료가 유동 채널(20)을 통과할 때 압력 손실은 전체적으로 비교적 작다.

도 3은 제어 밸브(10)의 도 2와 유사한 실시예를 도시하고, 이 경우 하우징(12), 밸브 부재(16), 실드(24) 및 실드 섹션(25)은 도 2와 다른 디자인을 갖는다. 또한 유동 채널(20), 병목부(27), 채널(28) 및 연료로 채워진 영역(26)의 디자인들이 상이하다. 특히 유동 채널(20)은 병목부(27) 또는 채널(28)의 영역에서 스로틀 위치(38)를 갖고, 상기 스로틀 위치는 역류를 위한 횡단면을 좁힌다. 유체 또는 연료의 유동 속도들은 도 2와 유사하게 도시된다. 도면과 관련한 전술한 조건들이 상응하게 적용된다.

도 3에 따른 제어 밸브(10)의 기본적인 기능은 도 2와 유사하지만, 유동 속도와 유압 효과 및 압력은 동일하지 않은 디자인들로 인해 위치에 따라 상이하다. 특히 스로틀 위치(38)의 영역은 유동 채널(20)의 나머지 섹션들보다 더 높은 유체 속도를 갖는다. 이로 인해 병목부(27) 영역에서 연료의 정압은 비교적 낮다. 따라서 화살표 40의 방향으로 영역(26) 내에 있는 연료에 대한 흡입 작용이 나타난다. 따라서 영역(26) 내의 유압이 감소하고, 밸브 부재(16)의 축방향 단부면(36)에 작용하는 축력이 상응하게 감소한다. 전체적으로 축방향 단부면(36)은 두 가지 방식으로 부하 경감된다. 즉, 한편으로는 역류가 실질적으로 축방항 단부면(36)에 나타나지 않게 하는 실드 섹션(25)의 작용에 의해, 다른 한편으로는 흡입 작용 및 이와 관련하여 영역(26) 내의 유압의 감소에 의해 이루어진다. 도 2에 따른 제어 밸브(10)의 실시예와 유사하게 연료가 유동 채널(20)을 통과할 때 압력 손실은 비교적 적다.

도 2에서와 달리, 실드 섹션(25)이 밸브 부재(16)를 방사방향으로 "둘러싸고", 따라서 채널(28)은 중심선(18)에 대해서 다르게, 즉 실질적으로 축방향으로 정렬된다. 석션 젯 효과의 구현을 위해, 이것은 스로틀 위치(38)의 영역에서 역류의 유동 속도들이 충분히 높은 경우에 한해서 그렇게 두드러지지 않는다.

도 4는 유동 속도 대신에 유동하는 연료의 정압 분포를 도시한 도 3에 따른 제어 밸브(10)를 도시한다. 도시된 도면과 관련해서 도 2에 대한 상세한 설명에 언급된 조건들이 적절히 적용된다. 도 4의 제어 밸브(10)의 외부 (유압식) 작동 조건은 도 3의 작동 조건에 상응한다. 도 4에서 유동 채널(20)의 상부 섹션에 상대적으로 높은 압력(46)이 존재하고, 도면 좌측 하부 영역 및 영역(26) 내에 중간 압력(44)이 존재하고, 도면 좌측 영역에는 상대적으로 낮은 압력(42)이 존재한다. "중간 압력(44)"이란 반드시 상대적으로 높은 압력(46)과 상대적으로 낮은 압력(42)의 정확한 평균값을 의미하는 것이 아니라 예컨대 그보다 더 낮을 수 있다.

이어서 도 5 내지 도 8에 의해 제어 밸브(10)의 다른 실시예에서 유체의 역류 동안 다른 정압 분포가 도시된다. 도 2 내지 도 4와 유사하게 상기 정압 분포는 실질적으로 회전 대칭으로 구현된다. 도시된 내용과 관련해서 도 2에 대한 상세한 설명에 언급된 조건들이 적절히 적용된다. 도 5 내지 도 8에서 공통적으로 도면의 우측 부분에 - 도 2 내지 도 4와는 달리 - 부분적으로 방사방향으로 연장된 유동을 포함하는 유동 채널(20)의 다른 영역이 나타난다.

도 5 내지 도 8에 따른 제어 밸브(10)의 기본적인 기능은 도 3 및 도 4의 기능과 유사하고, 즉 실드(24) 또는 실드 섹션(25)의 작용 외에 추가로 채널(28)에 의한 흡입 작용도 나타난다. 유동 속도, 유압 효과 및 압력은 동일하지 않은 디자인으로 인해 부분적으로 상이하다. 도 2 내지 도 4와 유사하게 연료가 유동 채널(20)을 통과할 때 압력 손실은 비교적 적다.

또한 도 5 내지 도 8에 따른 실시예들의 공통점은 실드 섹션(25)이 추가로 각각 도면과 관련해서 우측에 밸브 부재(16)용 스토퍼를 형성하는 것이다. 이로 인해 밸브 부재(16)의 행정 제한이 이루어진다. 도 2 내지 도 4에 도시된 병목부(27)는 도 5 내지 도 8에서 경우에 따라서 남아 있는 잔류 갭(27)이 된다. 잔류 갭(27)은 경우에 따라서 영역(26)의 작은 누설을 일으킬 수 있지만, 이는 채널(28)의 작용에 의해 보상될 수 있다.

도 5는 제어 밸브(10)의 제 3 실시예를 도시하고, 이 경우 하우징(12), 밸브 부재(16), 실드(24) 및 실드 섹션(25)은 도 2 및 도 3과 다른 디자인을 갖는다. 또한 유동 채널(20), 채널(28) 및 연료로 채워진 영역(26)의 디자인들은 상이하다. 잔류 갭(27)은 도 5에서 실드 섹션(25)에 대한 밸브 부재(16)의 스토퍼에 형성되고, 도면에 도시된 상태에서 유체의 영향을 받지 않는다.

채널(28)은 이 경우 일렬의 축방향 개구들 - 예컨대 보어들 - 에 의해 밸브 부재(16)의 가장자리 근처에 형성되고, 도 5의 단면도에는 상기 개구들 중 하나만 도시된다. 스로틀 위치(38)는 밸브 부재(16)의 정지 시트(17)의 영역에 그리고 채널(28)의 주변에 배치되고, 상기 채널은 - 나머지 도 2 내지 도 8과 유사하게 - 실질적으로 역류에 대해 수직으로 정렬된다.

도 5에서 유동 채널(20)을 따라, 역류 방향(22)으로 상대적으로 높은 압력(46)으로부터 중간 압력(44)을 지나 도면의 좌측 부분의 상대적으로 낮은 압력(42)으로 압력 감소가 이루어진다. 영역(26)에는 비교적 낮은 압력(42)이 존재한다. 도 2 또는 도 3과 유사하게 연료가 유동 채널(20)을 통과할 때 압력 손실은 전체적으로 비교적 낮다. 높은 유동 속도와 비교적 낮은 정압을 갖는 영역(42) 내로 채널(28)이 통하기 때문에, 전술한 흡입 작용이 다시 나타나고, 상기 흡입 작용은 영역(26)에서 압력 감소를 일으킨다.

도 6은 제어 밸브(10)의 제 4 실시예를 도시하고, 채널(28)은 실드 섹션(25)을 통해 방사방향 외부로 채널(20) 내로 안내된다. 스로틀 위치(38)는 이 경우 실드 섹션(25)의 노즈 형태의 2개의 환형 성형부(도면부호 38)에 의해 형성된다. 도시된 압력 분포는 - 스로틀 위치(38)의 주변을 제외하고 - 도 5와 대략 유사하고, 이에 대해 도면에서 도면부호 42, 44, 46이 참조된다. 높은 유동 속도와 상대적으로 낮은 정압을 갖는 스로틀 위치(38)의 영역 내로 채널(28)이 통하기 때문에, 전술한 흡입 작용이 다시 나타나고, 상기 흡입 작용은 영역(26)에서 압력 감소를 일으킨다.

도 7은 제어 밸브(10)의 제 5 실시예를 도시하고, 이 경우 도면 상부 우측의 유동 영역에서 역류는 대략 직각으로 방향 전환된다. 채널(28)은 만곡된 유동의 방사방향 내측 영역 내로 통하고, 상기 영역에서 방사방향으로 압력 구배가 설정될 수 있다. 이는 도면에서 화살표 48로 도시된다. 따라서 방사방향 내측 유동 영역에 비교적 낮은 압력이 나타나고, 상기 낮은 압력은 채널(28)에 의해 실드(24) 내부의 영역(26)으로 계속된다.

도 8은 제어 밸브(10)의 제 6 실시예를 도시하고, 채널(28)은 실드(24)의 하나 또는 다수의 축방향으로 정렬된 개구(들)에 의해 형성된다. 기능은 다른 실시예와 유사하다.

도 2 내지 도 8은 제어 밸브(10)의 실시예이다. 실드(24)의 전술한 작용 및/또는 흡입 효과는 도 2 내지 도 8과 다른 디자인에 의해서도 구현될 수 있다. 특히 도 2 내지 도 8에 도시된 실시예들의 조합도 본 발명에 따라 가능하다.

2 송출 펌프
10 제어 밸브
14 밸브 니들
16 밸브 부재
20 유동 채널
22 역류 방향

Claims (13)

1. 하류에 배치된 송출 펌프(2)용 유체의 계량을 위한 제어 밸브(10)로서, 유동 채널(20), 축방향으로 이동 가능한 밸브 니들(14), 상기 밸브 니들(14)에 의해 개방 방향으로 부하를 받을 수 있으며 상기 유동 채널(20) 내에 배치된 밸브 부재(16)를 포함하고, 상기 밸브 부재(16)가 상기 밸브 니들(14)에 의해 개방 방향으로 작동될 때 상기 밸브 부재(16)의 개방 방향과 반대로 적어도 일시적으로 유체가 상기 유동 채널(20)을 관류(역류)할 수 있는 제어 밸브에 있어서,
   상기 유동 채널(20)은 역류 방향(22)으로 볼 때, 상기 밸브 부재(16)의 상류에 유체가 작용하는 실드(24)를 포함하고, 상기 실드는 상기 역류를 상기 밸브 부재(16)의 면(36)으로부터 적어도 부분적으로 격리시키는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 실드(24)는 환형 실드 섹션(25)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 실드 섹션(25)은 원추형인 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 실드(24) 또는 적어도 상기 실드 섹션(25)은 박판 성형부인 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 밸브는 적어도 하나의 채널(28)을 포함하고, 상기 채널은 상기 실드(24)의 외부에 있는 유동 영역을 상기 실드(24) 내부의 영역(26)에 연결하고, 역류시 상기 유동 영역 내에는 비교적 낮은 정압이 존재하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 채널(28)은 적어도 부분적으로 상기 밸브 부재(16)와 상기 실드(24) 또는 상기 실드 섹션(25) 사이의 바람직하게 방사방향 환형 갭에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 채널(28)은 적어도 부분적으로 상기 실드(24) 및/또는 상기 실드 섹션(25) 내의 적어도 하나의 개구에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 채널(28)은 적어도 부분적으로 상기 밸브 부재(16) 내의 적어도 하나의 개구에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 채널(28) 내로 통하는, 상기 실드(24) 외부의 유동 영역은, 역류가 방향 전환되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
10. 제 5 항에 있어서, 상기 역류는 상기 채널(28)에 대해 수직으로 안내되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 밸브(10)의 밸브 니들(14), 밸브 부재(16) 및/또는 실드(24) 중 적어도 몇 개의 부재는 회전 대칭 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 밸브(10)는 내연기관의 연료 시스템(1)에서 연료를 계량하기 위한 양 제어 밸브인 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
13. 내연기관의 커먼 레일 연료 시스템(1)용 송출 펌프(2)로서, 양 제어 밸브를 포함하는 송출 펌프에 있어서,
    상기 양 제어 밸브는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 제어 밸브(10)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 송출 펌프.

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