KR20020029436A - 연료 분사 밸브 - Google Patents

Abstract

연료 분사 밸브, 특히 연료 분사 장치용 분사 밸브로서, 밸브 니들(5)을 구비하며, 상기 밸브 니들(5) 은 밸브 폐쇄 바디(6)를 포함하고, 상기 밸브 폐쇄 바디는 밸브 시이트 바디(22)에 있는 밸브 시이트 면(8)과 상호 작용하여 밀봉 시이트(9)를 형성하고, 상기 밸브 시이트 바디(22)는 여러 개의 분사구(4, 15, 18)를 포함하며, 연료 유입구 맞은 편에 있는 상기 분사구들은 밀봉 시이트(9)에 의해 밀폐되어 있다. 밸브 폐쇄 바디(6)는 밸브 시이트 바디(22)를 향한 리세스(10)에 압력 부재(11)를 포함하며, 상기 압력 부재는 밸브 폐쇄 바디(6)에 대항해 받치고 있는 스프링(12)에 의해 밸브 시이트 바디(22)를 향해 예응력을 받고 있고, 상기 디스크 스프링(13)은 밸브 시이트 바디(22)에 고정되어 있으면서 디스크 스프링(13)은 적어도 분사구(15)의 하나를 덮고 있으며, 디스크 스프링(13)은 압력 부재(11)의 영향 없이도 분사구를 해제한다.

Description

연료 분사 밸브 {Fuel injection valve}

독일 특허 공개 제 32 28 079 A1 호에는 두 개의 밸브 니들을 구비하고, 상기 밸브 니들에 의해 여러 개의 분사구를 분리하여 제어할 수 있는 연료 분사 밸브가 공지되어 있다. 밸브 니들은 각각 하나의 스프링에 의해 밀봉 시이트에 대항해서 예응력을 받는다. 상기 예응력이 밸브 니들을 일정한 예행정 만큼 밀봉 시이트로부터 들어올리면, 상기 밸브 니들이 다른 니들의 스토퍼에 부딪치고 부가의 행정 시, 상기 밸브 니들을 끌고 간다. 양쪽 밸브 니들의 양 밀봉 시이트가 상이한 각도로 배치될 수 있는 여러 분사구를 폐쇄한다. 그러나 구성이 다수의 편으로 이루어지고, 두 개의 밀봉 시이트는 정확하게 제조되어야 하므로 많은 비용이 소요된다.

독일 특허 공개 제 30 48 304 A1 호에는 밸브 니들과 상기 밸브 니들의 홀 내에 보조 노즐을 구비한 내연 기관용 연료 분사 밸브가 공지되어 있다. 밸브 니들은 연소실 측에 밸브 폐쇄 바디로서 형성된 섹션이 밸브 시이트 면과 상호 작용하여 밀봉 시이트를 형성하고, 상기 밀봉 시이트는 분사구를 연료 유입구로부터 분리시킨다. 밸브 니들 내에 안내된 보조 니들도 밸브 폐쇄 바디를 포함한다. 상기 밸브 폐쇄 바디는 연료 분사 밸브의 제 2 밸브 시이트 면과 작용한다. 밸브 니들 내에 위치한 스프링에 의해 보조 니들이 밸브 니들에 대항해서 당겨진다. 보조 니들은 밸브 니들에 대해 밸브 노즐 내의 밸브 시이트 면과 함께 밀봉 시이트를 형성한다. 유압식 연료 분사 밸브가 연료 공급관 내부의 압력 상승에 의해 열리기 시작하면, 보조 니들은 밸브 니들 내의 그 밀봉 시이트로 부터 밸브 바디 내의 밀봉 시이트에 대항해서 가압되며, 한 그룹의 분사구를 폐쇄시키는 반면, 다른 그룹의 분사구는 개방된다. 압력이 더욱 상승하면 밸브 니들은 그 밀봉 시이트로부터 분리되고, 일정한 행정 후에 보조 니들을 끌고 간다. 상기 보조 니들은 밸브 니들의 스토퍼에 부딪친다. 그러면 모든 분사구가 해제된다. 총 세 개의 정확하게 제조된 밀봉 시이트가 필요하다는 것이 단점이다.

독일 특허 DE 31 20 044 C2 에도 2개의 밸브 니들을 가진 연료 분사 밸브가 공지 되어 있다. 상기 밸브 니들에 의해 분사구가 두 개의 그룹으로 개방될 수 있다. 하나의 밸브 니들은 중공 니들으로서 형성된 다른 밸브 니들 안으로 삽입된다. 중공 니들로서 형성된 상기 밸브 노즐은 연소실측 단부에 분사구를 갖는다. 중공 니들이 분사구도 가지므로, 부품의 정확한 제조를 요하는 2가지 기능이 하나의 부품에 통합되기 때문에 중공 니들의 제조가 매우 어렵다는 단점이 있다.

본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 연료 분사 밸브에 관한 것이다.

도 1은 작동되지 않은 상태에서, 본 발명에 따른 연료 분사 밸브 실시예의 단면도.

도 2는 작동된 상태에서 도 1에 상응하는, 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 단면도.

도 3은 도 1의 단면 III-III 의 평면도.

청구항 제 1항의 특징을 가진 본 발명에 따른 연료 분사 밸브는 부가 그룹의 분사구가 그들의 별도의 개방을 위해 정확하게 제조되어야 하는 부가의 밀봉 시이트를 필요로 하지 않기 때문에, 차례로 개방되는 그룹의 분사구가 저렴하게, 그리고 제조 기술상 양호하게 제공된다는 장점을 갖는다.

특히 연료 분사 밸브의 스트림 상에서 연료가 분포되는 각도는 밸브의 행정에 따라 변할 수 있다.

종속 청구항에 제시된 조치를 통해 청구항 1에 제시된, 연료 분사 밸브의 바람직한실시 및 개선이 가능하다.

디스크 스프링의 텅에 의해 분사구로 이루어진 제 1홀써클이 커버될 수 있는 것이 바람직하다. 나머지 분사구는 매우 다양한 분사 각도를 가지며, 서로 큰 각도 만큼 오프셋될 수 있다. 분사량과 내연 기관의 부하가 작을 때는 분사구의 작은 분사 각도를 갖는 일정의 분사구만이 개방됨으로써, 전체적으로 작은 각도를 갖는 분사구의 연료 스트림으로 이루어진 연료 분사 스트림이 형성된다. 내연 기관의 부하가 커지고, 희박 연소 방식으로 작동하는 내연 기관의 층상 급기 작동에 적합한 조건이 필요할 때는, 나머지 홀써클의 분사구들도 개방된다. 상기 분사구들은 큰 분사 각도로 배치될 수 있다. 연료가 분사되는 연료 분사 스트림은 큰 각도로 주어진다.

본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 실시예는 도면에 간략이 도시되어 있으며, 하기에서 상세히 설명된다.

도 1은 본 여기에 도시되지 않은 내연 기관 연소실을 향해 있는, 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 단면도이다.

밸브 바디(1)는 분사구(4)를 구비한 분사구 플레이트(2)에 용접 시임(3)을 통해 결합되고, 상기 플레이트와 함께 밸브 시이트 바디(22)를 형성한다. 밸브 니들(5)은 도시되지 않은 연소실을 향해 있는 단부에 밸브 폐쇄 바디(6)를 갖는다. 상기 밸브 폐쇄 바디(6)는 용접 시임(7)을 통해 밸브 니들(5)에 결합된다. 밸브 폐쇄 바디(6)는 밸브 바디(1)에 제공된, 예컨대 원뿔 대형 밸브 시이트 면(8)과 상호작용하여 밀봉 시이트(9)를 형성한다. 밸브 니들(5)에 있는 내부 리세스(10)에는 압력 부재(11)가 제공되고, 상기 압력 부재는 스프링(12)에 의해 밸브 니들(5)에 대해 지지된다. 실시예에서 계단형 실린더로 형성된 압력 부재(11)는 스프링 부재, 여기서는 디스크 스프링(13)을 가압한다. 상기 디스크 스프링(13)은 방사 방향으로 중심을 향해 다수의 텅(14)을 갖는다. 압력 부재(11)는 상기 텅(14)의 내부 엣지를 가압한다. 이로 인해, 디스크 스프링(13)은 밸브 시이트 바디(22), 실시예에서 분사구 플레이트(2)에 가압된다.

도 1은 연료 분사 밸브가 폐쇄된 상태를 도시한다. 디스크 스프링(13)은 압력 부재(11)를 통해 하중을 받지 않은 상태에서 스프링의 형태에 비해 평평하게 가압된다. 텅(14)은 그것의 아래 배치된 바깥쪽의 분사구(15)를 덮고 있다.

압력 부재(11)는 스토퍼로서 사용되는 플랜지(flange)(16)를 갖는다. 용접시임(7)을 통해 밸브 니들(5)과 결합된 밸브 폐쇄 바디(6)는 리세스(10)내에서 역스토퍼로서 사용되는 계단(7)을 형성한다. 밸브 니들 (5)의 부분 행정 h₁후 플랜지(16) 와 계단(17)이 서로 인접하게 놓인다.

도 2는 본 발명의 동일한 실시예를 도시한다. 도면은 동일한 단면을 보여준다. 따라서 일치하는 부분들은 동일한 도면 부호를 갖는다. 그러나 연료 분사 밸브가 완전히 개방된 상태로 도시되어 있다.

완전히 개방된 상태에서 계단(17)에 플랜지(16)가 접해 있고, 압력 부재(11)는 밸브 니들(5)에 의해 끌려간다. 밸브 시이트 바디(22), 실시예에서는 분사구 플레이트(2)에 디스크 스프링(13)이 인접한다. 도 1에 도시된 바와 같은, 연료 분사 밸브가 폐쇄된 상태에 비해 밸브 니들(5)의 압력 부재(11)는 플랜지(16) 및 상기 플랜지(16)에 인접한 계단(17)을 통해 분사구 플레이트(2)로부터 들어 올려지므로, 디스크 스프링 (13)의 텅(14)에 어떠한 힘이 작용하지 않는다. 디스크 스프링(13)은 그것의 예응력에 상응하는 형태를 취하고, 텅(14) 아래에 위치하여 텅(14)에 의해 지금까지 덮혀 있던 분사구(15)를 해제한다.

도 3은 도 1의 단면 III-III 을 따른 단면도이다. 분사구 플레이트(2)에 분사구(4)와 중앙 분사구(18) 및 디스크 스프링(13)의 텅(14)에 의해 덮힌 분사구(15)가 배치되어 있다. 상기 분사구는 평면도에서 텅(14)에 의해 가려져 있어 파선으로 도시되어 있다. 상기 덮혀 있는 분사구(15)들은 파선으로 도시된 제 1 외부 홀써클 (19)에 배치되어 있다. 덮혀있지 않은 분사구(4)는 마찬가지로 파선으로 도시된 제 2 내부 홀써클(20)에 배치되어 있다. 디스크 스프링(13)은 완전히 폐쇄된 연료 분사 밸브에 상응하는 가압된 상태로 도시되어 있다. 이 경우, 모든 텅(14)은 분사구 플레이트(2)에 인접한다.

연료 분사 밸브가 폐쇄된 상태에서 모든 분사구(4,15)들은 밀봉 시이트(9)에 의해 밀폐되어 있다. 밸브 니들(5)이 도면에 도시되지 않은 액추에이터(전자기, 압전의 또는 자왜)에 의해 밀봉 시이트(9)로부터 들어 올려지면 연료 유입구는 분사구 (4)와 중앙 분사구(18)에 대하여 해제된다. 그러나 디스크 스프링(13)의 텅(14)에 의해 덮혀 있는 분사구(15)는 계속해서 폐쇄된다. 압력 부재(11)는 분사구 플레이트(2)에 대해 텅(14)를 가압하고, 덮혀 있는 분사구(15)를 폐쇄한다.

밸브 니들 (5)의 부분적 행정h₁(도 1)후에 압력 부재(11)의 플랜지(16)는 밸브 니들(5)에 있는 계단(17)에 부딪친다. 밸브 니들(5)이 부가의 행정 운동을 하면, 압력 부재(11)가 분사구 플레이트(2)로부터 들어 올려진다. 텅(14)은 디스크 스프링(13)의 고유 장력으로 인해 분사구 플레이트(2)로부터 멀어지도록 휘어지고 지금까지 덮혀 있는 분사구(15)가 해제된다. 상기 부가 행정의 크기에 의해, 얼마나 많이 텅(14)이 휘어지는지의 정도가 측정된다. 이로 인해, 덮혀 있는 분사구 (15)에 대한 유동 횡단면도가 결정된다. 밸브 니들 (5)이 h₁보다 작은 행정으로 들어 올려지면 스프링(12)의 힘이 디스크 스프링(13)의 힘보다 크게 설계될 때만 덮혀 있지 않은 분사구(4)가 열린다.

덮혀 있는 분사구(15)와 덮혀 있지 않은 분사구(4, 18)가 형성하는 각도를 상이하게 설계함으로써, 연료 분사 원추형의 각이 전체적으로 영향을 받는다. 본발명에 따른 연료 분사 밸브의 실시예는 높은 스위칭을 가능하게 하는 장점이 있다. 즉 낮은 가동 질량에 의해 빠른 반응이 보장된다. 본 발명에 따른 실시예는 저렴하게 구현될 수 있다.

도면에 도시되지 않은 다른 바람직한 실시예에서는 디스크 스프링(13)이 적절한 표면으로 제 1 홀써클(19)의 분사구 뿐 아니라, 제 2 홀써클(20)의 분사구를 덮고 있고, 해제시 디스크 스프링(13)의 일부가 홀써클(20)에 의해 디스크 스프링(13)의 다른 일부에 의해 덮힌 다른 홀써클(19)의 분사구에 의한 것보다 낮은 해제에서도 휘어짐으로써, 상이한 홀써클(19,20)의 분사구(4,15)가 차례로 해제된다.

Claims (11)

1. 연료 분사 밸브, 특히 내연 기관의 연료 분사 장치용 분사 밸브로서, 밸브 니들(5)을 구비하며, 상기 밸브 니들(5)은 밸브 폐쇄 바디(6)를 포함하고, 상기 밸브 폐쇄 바디는 밸브 시이트 바디(22)에 있는 밸브 폐쇄 면(8)과 함께 작용하여 밀봉 시이트(9)를 형성하고, 상기 밀봉 시이트의 아래쪽으로 다수의 분사구 (4, 15, 18)가 배치되어 있으며, 상기 밀봉 시이트(9)에 의해 분사구들은 연료 유입구에 대해 밀봉된, 연료 분사 밸브에 있어서,

   상기 밸브 폐쇄 바디(6)가 밸브 시이트 바디(22)를 향한 리세스(10)에 압력 부재(11)를 포함하며, 상기 압력 부재(11)는 스프링 부재(13)에 의해 예응력을 받으므로 스프링 부재(13)가 적어도 분사구(15)중 하나를 커버하고, 압력 부재(11)의 영향 없이 상기 분사구를 해제하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
2. 제 1항에 있어서, 상기 압력 부재(11)는 스토퍼를 포함하고, 밸브 폐쇄 바디(6)의 부분 행정(h₁)에 따라 밸브 폐쇄 바디(6)의 반대편 스토퍼가 상기 스토퍼에 인접하고, 상기 압력 부재(11)는 부가 행정 시에 밸브 시이트 바디(22)로부터 들어 올려지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
3. 제 2항에 있어서, 압력 부재(11)의 스토퍼는 돌출된 플랜지(16)이고, 밸브 폐쇄 바디(6)의 반대편 스토퍼는 밸브 폐쇄 바디(6)의 리세스(10)내의 계단(17)인것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스프링 부재가 디스크 스프링(13)으로 구성되고 상기 디스크 스프링(13)은 방사 방향 내부로 배열된 텅(14)을 포함하고, 적어도 하나의 텅(14)의 방사 방향 내부 단부가 압력 부재(11)에 의해 밸브 시이트 바디(22)에 대해 가압되면, 상기 텅(14)이 하나의 분사구(15)를 덮는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
5. 제 4항에 있어서, 상기 분사구(15)의 일부가 제 1 홀써클(20)에서 디스크 스프링(13)의 텅(14)에 의해 덮힌 채 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
6. 제 5항에 있어서, 상기 밸브 시이트 바디(22)가 제 1 홀써클(19)에 대해 방사 방향 내부에 위치한 제 2 홀써클(20)상의 분사구(4)를 포함하고, 제 2 홀써클(20)의 분사구 또한 디스크 스프링(13)의 적합한 섹션에 의해 덮히는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
7. 제 6항에 있어서, 상기 디스크 스프링(13)은 해제시, 상이한 홀써클(19, 20)의 분사구(4, 15)들을 차례로 해제 하도록 형성됨을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사구(4, 15, 18)들은 상이한 분사 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사구(4, 15, 18)들은 상이한 개구 직경 및 상이한 축방향 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 노즐(5)이 전자기 또는 압전 액추에이터에 의해 작동 가능한 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출구(4, 15, 18)들이분사구 플레이트(2)에 형성되고, 상기 분사구 플레이트(2)는 밀봉 시이트(9)를 가진 밸브 바디(1)와 견고하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.