KR20040028662A - 엔진용 연료 분사 장치 - Google Patents

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KR20040028662A
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빈터요하임
마크게르하르트
뷜러크리스토프
모저프리드리히
퀴글러토마스
알리오필리페
뵐란트페터
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 엔진의 각 실린더용 펌프 작동실(22)을 포함하는 연료 고압 펌프(10) 및 연료 고압 펌프와 연결된 연료 분사 밸브(12)를 포함하는 연료 분사 장치에 관한 것이다. 연료 분사 밸브(12)는 제1 분사 밸브 부재(28)를 포함하고 제1 분사 밸브 부재를 통해 적어도 하나의 제1 분사구(32)가 제어되고, 제1 분사 밸브 부재는 펌프 작동실(22) 내에 생성된 폐쇄력에 대항한 압력에 의해 개방 방향(29)으로 이동될 수 있다. 중공으로 구성된 제1 분사 밸브 부재(28) 내부에는 제2 분사 밸브 부재(128)가 변위 가능하도록 안내되고, 적어도 하나의 제2 분사구(132)는 제2 분사 밸브 부재에 의해 제어되고, 제2 분사 밸브 부재는 압력실(40) 내에 존재하는 폐쇄력에 대항한 압력에 의해 개방 방향(29)의 이동될 수 있으며, 제2 분사 밸브 부재(128)는 적어도 간접적으로 연료가 채워진 제어실(50) 내에 존재하는 압력에 의해 가압되고, 상기 압력은 연료 공급 펌프(52)에 의해 엔진의 작동 매개 변수들에 따라 상기의 제2 분사 밸브 부재(128)가 폐쇄 위치에서 유지되거나 개방될 수 있도록 생성된다.

Description

엔진용 연료 분사 장치{FUEL INJECTION DEVICE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
이와 같은 연료 분사 장치는 유럽 특허 제0 957 261호에 공지되어 있다. 상기 연료 분사 장치는 엔진의 각 실린더용 연료 고압 펌프 및 연료 고압 펌프와 연결된 연료 분사 밸브를 포함한다. 연료 고압 펌프는 엔진에 의해 상하 운동으로 작동되고 연료 분사 밸브의 압력실과 연결된 펌프 작동실을 제한하는 펌프 플런저를 포함한다. 연료 분사 밸브는 분사 밸브 부재를 포함하고, 분사 밸브 부재를 통해 적어도 하나의 분사구가 제어되고, 분사 밸브 부재는 압력실 내에 존재하는 폐쇄력에 대항한 압력에 의해 개방 방향으로 이동될 수 있다. 연료 분사의 제어를 위해 릴리프 챔버와 펌프 작동실의 연결부가 전기 제어식 제어 밸브에 의해 제어된다. 펌프 작동실 및 연료 분사 밸브의 압력실 내의 압력이 분사 개시 압력에 도달하면, 분사 밸브 부재는 개방 방향으로 이동되어 적어도 하나의 분사구를 개방한다. 분사 밸브 부재에 의해 제어되는 분사 횡단면의 크기는 항상 동일하다. 그러나 이는 엔진의 모든 작동 조건 하에서 최적의 연료 분사를 가능케 하지 못한다.
본 발명은 청구항 제1항의 범주에 따른 엔진용 연료 분사 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들은 도면에 도시되고, 이하의 설명에서 상세히 설명된다.
도1은 제1 실시예에 따르는 엔진용 연료 분사 장치의 개략도이다.
도2는 상기의 연료 분사 장치에 있어서 도1에서 (II)로 표시된 부분의 단면을 나타내는 확대도이다.
도3은 상기의 연료 분사 장치에 있어서 도1에서 (III)로 표시된 부분의 단면을 나타내는 확대도이다.
도4는 제2 실시예에 따르는 연료 분사 장치에 있어서 도1에서 (II)로 표시된 부분의 단면을 나타내는 확대도이다.
도5는 상기의 연료 분사 장치에 있어서 시간의 흐름에 따른 연료 분사량 진행의 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.
이에 대해, 청구항 제1항에 따른 특징을 갖는 본 발명에 따른 연료 분사 장치는 엔진의 작동 매개 변수에 따라 제2 분사 밸브 부재를 통해 적어도 하나의 제2 분사구에 의해 추가의 분사 횡단면이 개방 또는 폐쇄될 수 있기 때문에, 분사 횡단면은 엔진의 작동 조건에 최적화되어 적응될 수 있다는 장점을 제공한다. 분사 횡단면의 제어는 간단하게 상기 작동 매개 변수들에 따라 연료 공급 펌프에 의해 제어실 내에 생성되는 압력에 의해 수행된다.
본 발명에 따른 연료 분사 장치의 구성 및 실시예는 종속항에 제시되어 있다. 청구항 제3항의 실시예에서 통상적으로 엔진의 낮은 부하 및/또는 회전 속도에서 수행되는 제2 분사 밸브 부재의 차단을 위해서가 아니라, 통상적으로 엔진의 높은 부하 및/또는 회전 속도에서 수행되는 제2 분사 밸브의 개방 운동을 가능하게 하기 위해 제어실 내에서 증가된 압력이 요구되는데, 이는 연료 공급 펌프용으로 요구되는 추진력의 중요성이 보다 낮기 때문이다. 청구항 제4항에 따른 실시예에서는 제1 분사 밸브 부재의 분사 개시 압력이 엔진의 작동 매개 변수들에 따라 제어실 내 압력에 의해 변경되는 것을 가능케한다. 청구항 제7항에 따른 실시예에서 통상적으로 엔진의 낮은 부하 및/또는 회전 속도에서 수행되는 제2 분사 밸브 부재의 차단을 위해 제어실 내 증가된 압력이 요구되고, 높은 부하 및/또는 회전 속도에서 제어실 내의 증가된 압력은 요구되지 않는다. 따라서, 연료 공급 펌프에 의해 낮은 압력이 생성되기 때문에 연료 고압 펌프 및 연료 공급 펌프의 과부하가 방지된다.
도1 내지 도4에는 차량의 엔진용 연료 분사 장치가 도시된다. 상기 엔진은 바람직하게는 자기 점화식 엔진이다. 연료 분사 장치는 이른바 유닛 인젝터 시스템(unit injector system) 또는 유닛 펌프 시스템(unit pump system)으로 구성되며, 각각의 엔진 실린더에 대해 연료 고압 펌프(10) 및 상기 연료 고압 펌프와 연결된 연료 분사 밸브(12)를 포함한다. 유닛 펌프 시스템의 실시예의 경우, 상기 연료 고압 펌프(10)는 연료 분사 밸브(12)와 떨어져서 배치되고 도관을 통해 상기 연료 분사 밸브와 연결된다. 도시된 실시예에서 연료 분사 장치는 유닛 인젝터 시스템으로 구성되며 연료 고압 펌프(10)와 연료 분사 밸브(12)는 상호간에 직접 연결되어 부품 유닛을 형성한다. 상기 연료 고압 펌프(10)는 펌프 본체(14) 내의 실린더 보어(16) 내에서 밀폐되어 안내되는 펌프 플런저(18)를 포함하고, 상기 펌프 플런저는 복원 스프링(19)의 복원력에 대항하여 엔진의 캠축의 캠(20)에 의해 상하 운동으로 작동된다. 상기 펌프 플런저(18)는 실린더(16) 내에서 펌프 플런저(18)의 공급 행정 시에 고압 상태에서 연료가 압축되는 펌프 작동실(22)을 제한한다. 펌프 작동실(22)에는 상기 펌프 플런저(18)의 흡입 행정 시에 상세히 설명되지 않은 방법으로 차량의 연료 탱크(24)로부터 연료가 공급된다.
연료 분사 밸브(12)는 다수 부분으로 구성될 수 있는 밸브 본체(26)를 포함하며 상기 밸브 본체 내에서 보어(30) 내에는 제1 분사 밸브 부재(28)가 길이 방향으로 변위 가능하게 안내된다. 도2에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 본체(26)는 엔진 실린더의 연소실로 향하는 밸브 본체의 단부 영역에서 적어도 하나의, 바람직하게는 다수의 제1 분사구(32)를 포함하며, 상기 분사구들은 밸브 본체(26)의 주연부에 걸쳐 배치된다. 상기 제1 분사 밸브 부재(28)는 연소실로 향하는 자신의 단부 영역에서 예컨대 대략 원뿔 형태인 밀폐면(34)을 포함하며, 상기 밀폐면은 밸브 본체(26) 내에 있어서, 연소실로 향하는 밸브 본체의 단부 영역 내에 구성되는 밸브 시트(36)와 상호 작용하며, 제1 분사구(32)가 상기 밸브 시트로부터 또는 상기 밸브 시트를 향해 안내된다. 밸브 본체(26) 내에서 분사 밸브 부재(28)와 보어(30) 사이에는 밸브 시트(36) 쪽으로 환형 챔버(38)가 제공되며, 상기 환형 챔버는 밸브 시트(36)에 대향한 환형 챔버의 단부 영역에 있어서, 상기 보어(30)의 반경 방향 확장부를 통과해 제1 분사 밸브 부재(28)를 둘러싸는 압력실(40) 내로 연결된다.제1 분사 밸브 부재(28)는 횡단면이 감소함으로써 상기 압력실(40)의 높이에 노출 환상면(42)을 포함한다. 연소실에 대향하는 제1 분사 밸브 부재(28)의 단부에는 사전 인장된 제1 폐쇄 스프링(44)이 맞물리고, 상기 폐쇄 스프링에 의해 제1 분사 밸브 부재(28)는 밸브 시트(36) 쪽으로 가압된다. 상기 제1 폐쇄 스프링(44)은 보어(30)에 연결되는 밸브 본체(26)의 제1 스프링 챔버(46) 내에 배치된다.
연료 분사 밸브(12)의 제1 분사 밸브 부재(28)는 중공으로 구성되고 상기 연료 분사 밸브(12) 내에서 분사 밸브 부재(28) 내의 동축 상에 구성된 보어 내에서 제2 분사 밸브 부재(128)가 변위 가능하게 안내된다. 제2 분사 밸브 부재(128)에 의해 밸브 본체(26) 내에서 적어도 하나의 제2 분사구(132)가 제어된다. 적어도 하나의 제2 분사구(132)는 분사 밸브 부재(28, 128)의 종축 방향으로 적어도 하나의 제1 분사구(32)에 대해 연소실 쪽으로 변위 배치된다. 제2 분사 밸브 부재(128)는 연소실을 향하는 단부 영역에서 예컨대 대략 원뿔 형태의 밀폐면(134)을 포함하며, 상기 밀폐면은 밸브 본체(26)에 있어, 연소실을 향해 있는 밸브 본체의 단부 영역 내에 구성되는 밸브 시트(136)와 상호 작용하며, 제2 분사구(132)가 밸브 시트로부터 또는 상기 밸브 시트를 향해 안내된다. 제2 분사 밸브 부재(128)는 두 부분, 즉 상기 밀폐면(134)을 포함하면서 연소실을 향하는 제1 부분과, 연소실로부터 떨어져서 상기의 제1 부분과 연결되는 제2 부분을 포함하여 구성될 수 있다. 제2 분사 밸브 부재(128)의 연소실 측 단부 근처에는 상기 제2 분사 밸브 부재에 인접하여 밀폐면(142)이 형성되고 상기 밀폐면에서는 상기 제1 분사 밸브 부재가 개방된 경우, 압력실(40) 내에 존재하는 압력이 작용한다.
도1 및 도3에 도시되어 있는 바와 같이, 밸브 본체(26) 내에서 제1 스프링 챔버(46)에는 연소실로부터 떨어져 제2 스프링 챔버(146)가 연결되어 구성되고 제2 스프링 챔버 내에는 제2 분사 밸브 부재(128)에 작용하는 제2 폐쇄 스프링(144)이 배치된다. 상기 제2 스프링 챔버(146)의 직경은 상기 제1 스프링 챔버(46)보다 약간 적게 구성된다. 제1 분사 밸브 부재(28)는 단부에 의해 제1 스프링 챔버(46) 내부로 돌출되어 제1 폐쇄 스프링(44)에 지지된다. 제1 폐쇄 스프링(44)은 제1 분사 밸브 부재(28)에 대향하는 단부에 의해 제1 스프링 챔버(46) 및 제2 스프링 챔버(146) 사이에 배치되는 슬리브(47)에 지지된다. 상기 슬리브(47)는 제1 스프링 챔버(46)에서 제2 스프링 챔버(146)로의 전환부에서 직경 감소에 의해 다시 형성된 환상 견부에서 지지된다. 상기 슬리브(47)는 제1 스프링 챔버(46) 내로 압력 끼워 맞춤되어 고정되거나 또는 선택적으로는 제1 스프링 챔버(46) 내에는 제1 분사 밸브 부재(28)의 종축의 방향으로 변위될 수 있다. 제2 분사 밸브 부재(128)는 상기 슬리브(47)를 관통하여 제2 스프링 챔버(146) 내로 돌출되며, 스프링 시트(147)를 통해 제2 폐쇄 스프링(144)에서 지지된다. 제2 폐쇄 스프링(144)은 제2 분사 밸브 부재(128)에 대향하여 단부로써 제2 스프링 챔버(146)의 바닥부에 지지된다. 한 측면에서는 상기 슬리브(47) 및 다른 측면에서는 상기 스프링 시트(147)가 제1 스프링 챔버(46)와 제2 스프링 챔버(146) 사이에서 제어실(50)를 제한한다.
통로(48)가 펌프 작동실(22)로부터 펌프 본체(14) 및 밸브 본체(26)를 통과하여 연료 분사 밸브(12)의 압력실(40) 내로 안내된다. 상기 펌프 작동실(22) 및 릴리프 챔버의 연결부는 전기 제어식 밸브(23)에 의해 제어되고, 상기의 릴리프 챔버는 예컨대 적어도 간접적으로 연료 탱크(24) 또는 연료 탱크에 비해 약간 증가된 압력이 유지되는 영역으로서 사용될 수 있다. 연료 분사가 수행되지 않는 동안, 전자 제어 장치(54)에 의해 제어되는 제어 밸브(23)를 통해 펌프 작동실(22)과 릴리프 챔버의 연결부가 개방되어 펌프 작동실(22) 내에서는 고압이 구성될 수 없다. 연료 분사가 수행되는 경우, 상기 제어 밸브(23)에 의해 상기 펌프 작동실(22)이 릴리프 챔버로부터 분리되어 펌프 플런저(18)의 공급 행정 시에 펌프 작동실(22) 내에는 고압이 구성될 수 있다. 상기 제어 밸브(23)는 솔레노이드 밸브 또는 피에조 밸브로 구성될 수 있다.
도1 내지 도3 내에는 제1 실시예에 따르는 연료 분사 장치가 도시된다. 제어실(50)은 예컨대 연료 탱크(24)로부터 연료를 흡입하는 연료 공급 펌프(52)의 형태인 압력원과 연결된다. 상기 연료 공급 펌프(52)에 의해 생성된 송출 압력은 특히 부하, 회전 속도, 온도와 같은 엔진의 작동 매개 변수, 경우에 따라서는 다른 매개 변수들에 의해 제어된다. 연료 공급 펌프(52)의 작동, 특히 연료 공급 펌프의 회전 속도는 상기 작동 매개 변수에 따라 제어 장치(54)에 의해 제어될 수 있다. 상기 제어 장치(54)에 의해 제어되고, 상기 연료 공급 펌프(52)로부터 생성된 송출 압력을 사전 지정된 값으로 제한하는 압력 제한 밸브(56)가 제어실(50)과 연료 공급 펌프(52) 사이의 연결부 내에 제공될 수 있다. 밸브 본체(26) 내에는 상기 제어실(50) 내로 연결되는 통로(58)가 구성되고 상기 통로를 통해 제어실(50)은 연료 공급 펌프(52)와 연결된다. 상기 통로(58)는 제어 밸브(23)까지 연장될 수 있으며, 연료 공급 펌프(52)에 의해, 펌프 플런저(18)의 흡입 행정 시에 제어밸브(23)가 개방된 경우에도 또한 연료가 상기 통로(58)를 통해서 펌프 작동실(22) 내로 공급될 수 있다. 통로(58) 및 연료 공급 펌프(52)의 압력면은 또한 연료 분사를 제어하기 위해 제어 밸브(23)에 의해 펌프 작동실(22)과 연결될 수 있는 릴리프 챔버로서 작용한다. 바람직하게는 엔진의 전체 실린더의 연료 분사 장치용으로 연료 공급 펌프(52) 만이 제공된다.
제2 분사 밸브 부재(128)는 밀폐면(134)에 의해 제2 폐쇄 스프링(144)을 통해 밸브 본체(26) 내 제2 밸브 시트(136) 쪽으로 밀폐된다. 제어실(50) 내에 존재하는 압력에 의해 스프링 시트(147)를 통해 상기 폐쇄 스프링(144)의 힘에 대항하여 제2 분사 밸브 부재(128)에 작용하는 힘이 생성된다. 상기 제2 폐쇄 스프링(144)은 강한 사전 인장력을 포함하기 때문에, 연료 분사 밸브(12)의 압력실(40) 내의 압력이 높은 경우에도 제어실(50) 내 압력이 낮으면, 상기 제2 폐쇄 스프링은 상기 제2 분사 밸브 부재(128)를 제2 분사 밸브 부재의 폐쇄 위치에 고정시킬 수 있고 제어실(50) 내에 증가한 압력이 존재하면, 상기 제2 분사 밸브 부재(128)를 개방할 수 있다. 슬리브(47)가 제1 스프링 챔버(46) 내에 고정되는 경우, 상기 제어실(50) 내에 존재하는 압력은 제1 분사 밸브 부재(28)에 작용하지 않는다. 그러나 상기 슬리브(47)가 변위 가능한 경우, 제어실(50) 내 압력이 증가함에 따라 제1 폐쇄 스프링(44)의 지지부를 형성하는 슬리브(47)가 변위되어 제1 폐쇄 스프링(44)의 사전 인장력은 증가하며 이로써 제1 분사 밸브 부재(28)의 분사 개시 압력이 상승된다.
제1 실시예에 따른 연료 분사 장치의 기능이 이하에서 설명된다. 펌프 플런저(18)의 흡입 행정 시에 제어 밸브(23)는 개방되어 연료는 연료 탱크(24)로부터 펌프 작동실(22) 내에 도달된다. 펌프 플런저(18)의 공급 행정 시에는, 제어 밸브(23)가 폐쇄되어 펌프 작동실(22)은 릴리프 챔버와 분리되어, 펌프 작동실(22) 내에 고압이 구성되어 연료 분사 개시가 결정된다. 엔진의 작동 매개 변수들에 따라, 연료 공급 펌프(52)에 의해 생성되어 제어실(50) 내에 존재하는 압력이 설정된다. 연료 공급 펌프(52)에 의해 제어실(50) 내에 보다 낮은 압력이 생성되면, 제2 분사 밸브 부재(128)는 큰 힘을 가지는 제2 폐쇄 스프링(144)에 의해, 제2 분사 밸브 부재의 밀폐면(134)으로써 밸브 시트(136) 쪽에 밀폐된다. 펌프 작동실(22) 내 압력 및 그에 따른 연료 분사 밸브(12)의 압력실(40) 내의 압력이 높아서 상기 압력에 의해 노출 환상면(42)을 통해 제1 분사 밸브 부재(28) 상에 생성된 압력이 제1 폐쇄 스프링(44)의 힘보다 큰 경우, 제1 분사 밸브 부재(28)는 밀폐면(34)으로써 밸브 시트(36)로부터 상승되고, 적어도 하나의 제1 분사구(32)가 개방되어 연료 분사 밸브(12)가 개방된다. 제2 폐쇄 스프링(144)에 의해 제2 분사 밸브 부재(128) 상에 가해지는 폐쇄력은 압력실(40) 내에 존재하는 압력에 의해 압력면(142)을 통해 제2 분사 밸브 부재(128) 상에 가해지는 힘보다 크고, 상기 제2 분사 밸브 부재(128)는 폐쇄 위치에 유지된다. 이로써, 연료 분사 밸브(12)에서는 제1 분사구(32)로써, 전체 분사 횡단면의 부분만이 개방되어 그에 상응하는 적은 양의 연료만이 분사된다.
제2 분사 밸브 부재(128)가 개방되는 경우, 연료 공급 펌프(52)에 의해 제어실(50) 내에서는 증가된 압력이 생성되며, 상기 증가된 압력은 스프링 시트(147)를통해 제2 분사 밸브 부재(128)에 작용하고, 압력실(40) 내에 존재하는 압력에 의해 압력면(142)을 통해 제2 분사 밸브 부재(128) 상에 생성된 힘을 개방 방향으로 지지한다. 연료 공급 펌프(52)에 의해 생성되는 제어실(50) 내의 압력 및 펌프 플런저(18)에 의해 생성되는 압력실(40) 내의 압력이 충분히 높은 경우, 제1 분사 밸브 부재(28)에 제2 분사 밸브 부재(128)가 추가로 개방되면서, 제2 분사구(132)를 개방한다. 이로써, 연료 분사 밸브(12)에서 모든 분사 횡단면이 개방되고, 보다 많은 양의 연료가 분사된다. 연료 분사의 종료는 제어 밸브(23)를 개방함으로써 결정되며, 이로써 펌프 작동실(22)은 릴리프 챔버와 연결되고, 상기 릴리프 챔버 내에서는 더 이상 고압이 구성될 수 없다.
제1 분사구(32)와 제2 분사구(132)에 의해 형성된 분사 횡단면의 크기는 적어도 거의 동일하며, 이로써 제1 분사 밸브 부재(28)만 개방시키는 경우, 모든 분사 횡단면 중 절반이 개방될 수 있다. 선택적으로는 상기의 제1 분사구(32)는 제2 분사구(132)보다 크거나 또는 작은 분사 횡단면을 형성할 수 있다.
도5에는 분사 주기 동안 시간(t)에 걸친 연료 분사량(Q) 진행의 특성 곡선이 도시된다. 연료 분사 개시 즈음에 제어실(50) 내의 압력은 낮게 설정되기 때문에, 펌프 플런저(18)의 공급 행정이 작은 경우, 제1 분사 밸브 부재(28) 만이 개방되고 연료 분사 밸브(12)에서는 전체 분사 횡단면의 한 부분만이 개방될 수 있다. 도5의 분사 단계(I)로써 표시된 적은 양의 연료의 예비 분사가 제1 분사구(32)에 의해 수행된다. 펌프 플런저(18)의 공급 행정이 증가하면, 제어실(50) 내에서는 증가된 압력이 설정될 수 있으며, 이로써 제2 분사 밸브 부재(128)가 추가로 개방되고, 연료 분사 밸브(12)에서는 전체 분사 횡단면이 개방된다. 도5에 분사 단계(II)로써 표시된 많은 양의 연료 주분사가 제1 분사구(32)와 제2 분사구(132)에 의해 수행된다. 선택적으로는 연료 분사 개시 즈음에 제어실(50) 내의 압력은 제1 분사 밸브 부재(28) 만이 개방되어 적어도 하나의 제1 분사구(32)가 개방되도록 설정될 수 있으며, 연료 주분사가 수행되는 동안에 제어실(50) 내의 압력은 제2 분사 밸브 부재(128)가 개방되어 적어도 하나의 제2 분사구(132)가 개방되도록 설정될 수 있다. 이로써 분사 단계(II)에 대해 도5에서 도시된 바와 같이, 연료 분사 개시 즈음에 시간 단위당 적은 양의 연료가 제1 분사구(32)를 통해 분사되고 연료 주분사가 수행되는 동안 시간 단위당 많은 양의 연료가 제1 분사구(32) 및 제2 분사구(132)를 통해 분사되는 계단식 연료 주분사가 수행된다. 제2 분사구들(132)이 개방되는 시점은 제어실(50) 내의 압력에 의해 결정된다. 도5 내에는 제어실(50) 내 압력에 의해 연료 분사량이 증가함에 따른 가능한 영향이 파선으로 도시된다. 또한 제어실(50) 내의 압력과는 무관하게 제2 분사 밸브 부재(128) 상에 작용하는 제2 폐쇄 스프링(144)에 의해 도5에 분사 단계(II)에 대해 실선으로써 도시되어 있는 바와 같이 제1 분사 밸브 부재(28)보다 약간 늦게 제2 분사 밸브 부재(128)가 개방된다. 그러나 제어실(50) 내에 존재하는 압력에 의해 상기의 제2 분사 밸브 부재(128)의 개방 시점이 변경될 수 있다. 엔진의 작동 매개 변수, 특히 낮은 부하 및/또는 회전 속도에서, 적은 양의 연료만이 분사되면, 펌프 플런저(18)의 전체 공급 행정에 걸쳐 오직 제1 분사 밸브 부재(28) 만이 개방되어 제2 분사 밸브 부재(128)는 폐쇄 상태로 유지될 수 있다.
슬리브(47)가 제1 스프링 챔버(46) 내에서 변위 가능한 경우, 제어실(50) 내의 압력이 증가함에 따라 제1 분사 밸브 부재(28) 상에 작용하는 폐쇄력은 상승된다. 전술한 바와 같이, 펌프 플런저(18)의 공급 행정 및 엔진의 부하 및/또는 회전 속도가 증가함에 따라, 제어실(50) 내의 압력이 상승하면, 제1 분사 밸브 부재(28)가 개방될 때의 압력실(40)의 압력이 되는 제1 분사 밸브 부재(28)의 분사 개시 압력도 증가된다. 이로써 추가 비용 없이도 엔진의 작동 매개 변수들에 따라 제1 분사 밸브 부재(28)의 분사 개시 압력도 변경될 수 있다.
도4에는 제1 실시예에서와 동일한 기본적인 구성을 갖는 제2 실시예에 따르는 연료 분사 장치의 단면도가 도시된다. 그러나 제2 실시예의 경우, 제어실은 제1 실시예와 다른 위치에 배치된다. 상기 제어실은 제2 스프링 챔버(246)에 의해 형성되고, 제2 분사 밸브 부재(128)에 있어 플런저로서 구성된 스프링 시트(147)에 의해 제한된다. 슬리브(47)는 제1 스프링 챔버(46) 내에 고정되며, 제어실(246) 내에 존재하는 압력에 의해 가압되지 않는다. 제어실(246) 내에 존재하는 압력은 상기 스프링 시트(147)를 통해 제2 분사 밸브 부재(128) 상에 작용하면서 제2 폐쇄 스프링(144)의 힘을 지지한다. 상기 제어실(246) 내의 밸브 본체(26) 내에 구성된 통로(58)는 개방되고, 상기 통로는 연료 공급 펌프(52)와 연결된다. 제어실(246) 내에 낮은 압력이 존재하는 경우, 상기 제2 분사 밸브 부재(128) 상에 실제로 제2 폐쇄 스프링(144)의 사전 인장력에 의해 생성되는 낮은 폐쇄력이 작용한다. 제어실(246) 내에 증가된 압력이 존재하는 경우, 상기 제2 분사 밸브 부재(128) 상에 증가된 폐쇄력이 작용한다.
제2 실시예에 따르는 연료 분사 장치의 기능은 실질적으로 제1 실시예와 동일하다. 그러나 그 기능은 엔진의 작동 매개 변수 특히 낮은 부하 및/또는 회전 속도에서 제1 분사 밸브 부재(28) 만이 개방되고, 제2 분사 밸브 부재(128)는 폐쇄 상태로 유지되고, 전체 분사 횡단면 중 부분만이 개방되면, 연료 공급 펌프(52)에 의해 제어실(246) 내에는 증가된 압력이 설정된다. 그에 상응하게 엔진의 작동 매개 변수, 특히 높은 부하 및/또는 회전 속도에서 상기 제1 분사 밸브 부재(28)와 제2 분사 밸브 부재(128)가 개방되고 전체 분사 횡단면이 개방되면 상기 연료 공급 펌프(52)에 의해 제어실(246) 내에는 낮은 압력이 설정된다.

Claims (10)

  1. 엔진의 각 실린더용 연료 고압 펌프(10) 및 연료 고압 펌프와 연결된 연료 분사 밸브(12)를 포함하고, 연료 고압 펌프(10)는 엔진에 의해 상하 운동으로 작동되고, 연료 분사 밸브(12)의 압력실(40)과 연결된 펌프 작동실(22)을 제한하는 펌프 플런저(18)를 포함하고, 연료 분사 밸브(12)는 적어도 하나의 제1 분사 밸브 부재(28)를 포함하고, 제1 분사 밸브 부재를 통해 적어도 하나의 제1 분사구(32)가 제어되고, 제1 분사 밸브 부재는 압력실(40) 내에 존재하는 폐쇄력에 대항한 압력에 의해 개방 방향(29)으로 이동될 수 있고, 펌프 작동실(22)과 릴리프 챔버의 연결부를 제어하는 제1 전기 제어식 제어 밸브(23)를 포함하는 엔진용 연료 분사 장치에 있어서,
    연료 분사 밸브(12)는 중공으로 구성된 제1 분사 밸브 부재(28) 내부에서 변위 가능한 방식으로 안내되는 제2 분사 밸브 부재(128)를 포함하며, 제2 분사 밸브 부재에 의해 적어도 하나의 제2 분사구(132)가 제어되고, 제2 분사 밸브 부재는 압력실(40) 내에 존재하는 폐쇄력에 대항한 압력에 의해 개방 방향(29)으로 이동될 수 있고, 제2 분사 밸브 부재(128)는 적어도 간접적으로 연료가 채워진 제어실(50, 246) 내에 존재하고 엔진의 작동 매개 변수에 따라 압력원(52)에 의해 생성되는 압력에 의해 가압되고, 이로써 적어도 제2 분사 밸브 부재(128)의 개방 압력이 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 엔진의 모든 실린더에 대해 공통의 압력원(52)이 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 분사 밸브 부재(128)는 제어실(50) 내에 존재하는 압력에 의해 적어도 간접적으로 폐쇄력에 반작용하도록 가압되기 때문에, 제어실(50) 내의 증가하는 압력에 의해 제2 분사 밸브 부재(128) 상에 작용하는 폐쇄력이 감소되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  4. 제3항에 있어서, 제1 분사 밸브 부재(28) 상으로의 폐쇄력은 제1 폐쇄 스프링(44)에 의해 생성되고, 제1 분사 밸브 부재(28) 또는 제1 분사 밸브 부재의 제1 폐쇄 스프링(44)의 지지부(47)는 적어도 간접적으로 제어실(50) 내 압력으로부터 상기 폐쇄 스프링(44)을 지지하도록 가압되기 때문에, 제어실(50) 내의 증가하는 압력에 의해 제1 분사 밸브 부재(28) 상에 작용하는 폐쇄력이 상승되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 제2 분사 밸브 부재(128) 상으로의 폐쇄력은 제2 폐쇄 스프링(144)에 의해 생성되고, 제2 분사 밸브 부재(128)는 플런저(147)를 통해 제2 폐쇄 스프링(144)에 지지되며, 상기 플런저는 제2 폐쇄 스프링(144)에 대항한 플런저의 단면에 의해 제어실(50)을 제한하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 엔진의 낮은 부하 및/또는 회전 속도에서 압력원(52)에 의해 제어실(50) 내에 낮은 압력이 생성되기 때문에, 제2 분사 밸브 부재(128)는 폐쇄 위치로 유지되고, 제1 분사 밸브 부재(28) 만이 개방되어 적어도 하나의 제1 분사구(32)가 개방되고, 엔진의 높은 부하 및/또는 회전 속도에서 압력원(52)에 의해 제어실(50) 내에 고압이 생성되기 때문에, 제2 분사 밸브 부재(128)는 추가로 개방되고, 적어도 하나의 제2 분사구(132)는 개방되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 분사 밸브 부재(128)는 제어실(246) 내에 존재하는 압력에 의해 적어도 간접적으로 폐쇄 방향으로 상기 폐쇄력을 지지하도록 가압되기 때문에, 제어실(246) 내에 증가하는 압력에 의해 제2 분사 밸브 부재(128) 상에 작용하는 폐쇄력은 상승되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  8. 제7항에 있어서, 엔진의 낮은 부하 및/또는 회전 속도에서 압력원(52)에 의해 제어실(246) 내에 고압이 생성되기 때문에, 제2 분사 밸브 부재(128)는 폐쇄 위치로 유지되고, 제1 분사 밸브 부재(28) 만이 개방되어 적어도 하나의 제1 분사구(32)가 개방되고, 엔진의 높은 부하 및/또는 회전 속도에서 압력원(52)에 의해 제어실(246) 내에 낮은 압력이 생성되기 때문에, 제2 분사 밸브 부재(128)는 추가로 개방되고 적어도 하나의 제2 분사구(132)가 개방되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  9. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 압력원(52)에 의해, 연료 예비 분사를 위한 펌프 플런저(18)의 공급 행정이 작은 경우, 제2 분사 밸브 부재(132)는 폐쇄 위치에서 유지되고, 제1 분사 밸브 부재(28) 만이 개방되어 적어도 하나의 제1 분사구(32)가 개방되도록 제어실(50, 246) 내에 압력이 생성되고, 압력원(52)에 의해, 연료 주분사를 위한 펌프 플런저(18)의 공급 행정이 증가함에 따라 제2 분사 밸브 부재(128)가 추가로 개방되고, 적어도 하나의 제2 분사구(132)가 개방되도록 제어실(246) 내에는 압력이 생성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  10. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 압력원(52)에 의해, 연료 주분사가 개시될 때 제2 분사 밸브 부재(128)가 폐쇄 위치로 유지되고, 제1 분사 밸브 부재(28) 만이 개방되고, 적어도 하나의 제1 분사구(32)가 개방되도록 제어실(50, 246) 내에 압력이 생성되고, 압력원(52)에 의해 계속되는 연료 주분사 진행에서 제2 분사 밸브 부재(128)가 추가로 개방되고, 적어도 하나의 제2 분사구(132)가 개방되도록 제어실(50, 246) 내에 압력이 생성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
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