KR20020063002A - 연료 분사 밸브 - Google Patents

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Abstract

밸브 시이트 바디(5)에 있는 밸브 시이트 면(8)과 상호 작용하여 밀봉 시이트(9)를 형성하는 밸브 폐쇄 바디 및 밸브 니들(6) 포함하는, 특히 내연기관의 연료 분사 장치용 분사 밸브로서, 밀봉 시이트(9)의 하류측에 다수의 분사구(4,12)들을 포함하고, 상기 분사구는 연료 공급 라인에 대해 밀봉 시이트(9)에 의해 밀봉된다. 상기 밀봉 시이트(9)의 하류측에 디스크 엘리먼트(10)가 배치되고, 상기 디스크 엘리먼트(10)는 온도 변화시 그 형태가 변형되는 적어도 하나의 밸브 섹션(11)을 갖는다. 상기 밸브 섹션(11)은 가열 엘리먼트와 연결되어 분사구(12)를 덮을 수 있다.

Description

연료 분사 밸브{Fuel injection valve}
독일 특허 공개 제 32 28 079 A1호에는 다수의 분사구들을 분리시켜 제어할 수 있는 연료 분사 밸브가 공지되어 있다. 상기 연료 분사 밸브는 각 하나의 밀봉 시이트에 대해 각각 하나의 스프링에 의해 예응력이 제공되는 두 개의 밸브 니들을 구비한다. 하나의 밸브 니들이 일정한 예행정 만큼 밀봉 시이트로부터 들어올려 지면, 밸브 니들은 다른 하나의 밸브 니들의 스토퍼에 부딪히고, 계속되는 행정시 상기 밸브 니들을 끌고 간다. 양 밸브 니들의 각각의 밀봉 시이트는 여러 각도로 조절될 수 있는 상이한 분사구를 폐쇄한다. 그러나 구성이 다수의 편으로 이루어지고 두 개의 밀봉 시이트가 정확하게 제조됨으로써 제조 비용이 많이 든다. 분사구가 두 그룹으로만 분리되어 제어될 수 있고 개방하는 분사구에 대한 폭넓은 선택이 불가능한 단점이 있다.
독일 특허 공개 제 30 48 304 A1호에는 밸브 니들 및 밸브 니들의 홀내의 보조 니들을 포함하는 내연기관용 연료 분사 밸브가 공지되어 있다. 밸브 니들은 연료실측 밸브 폐쇄 바디로 형성된 섹션이 밸브 시이트 면과 상호 작용하여 밀봉 시이트를 형성하고, 상기 밀봉 시이트는 분사구들을 연료 공급구로부터 분리한다. 밸브 니들에 안내된 보조 니들도 밸브 폐쇄 바디를 포함하고, 상기 밸브 폐쇄 바디는 연료 분사 밸브의 제 2 밸브 시이트면과 상호 작용한다. 보조 니들은 밸브 니들에 놓인 스프링에 의해 밸브 니들에 반대로 이동하고, 상기 밸브 니들을 향해 보조 니들도 밸브 니들의 밸브 시이트 면과 함께 밀봉 시이트를 형성한다. 수압 작동식 연료 분사 밸브가 연료 공급 라인 내의 압력 상승에 의해 개방되기 시작하면, 밸브 니들의 밀봉 시이트로부터 나온 보조 니들은 밸브 바디 내의 밀봉 시이트에 대해 가압되고 분사구들의 한 그룹을 폐쇄하는 반면, 분사구의 다른 그룹은 개방된다. 압력이 계속해서 상승하면 밸브 니들은 그것의 밀봉 시이트로부터 들어 올려지고, 보조 니들을 일정한 행정 방향으로 끌고 가고, 상기 보조 니들은 밸브 니들의 스토퍼에 부딪힌다. 그러면 모든 분사구는 개방된다. 총 세개의 정확하게 제조된 밀봉 시이트가 필수적인 것이 단점이다. 또한 선행 기술에 따른 상기 연료 분사 밸브에서 분사구들이 두 그룹만으로 분리되어 제어될 수 있다.
독일 특허 공개 제 31 20 044 C2 호에는 두 개의 밸브 니들을 포함하는 연료 분사 밸브가 공지되어 있으며, 상기 밸브 니들에 의해 분사구들이 두 그룹으로 개방될 수 있다. 또한 하나의 밸브 니들이 다른 밸브 니들에 중공 니들로서 형성된 밸브 니들이 안내된다. 공중 니들은 분사구를 가지며, 따라서 각각 정확한 부품의 제조를 요하는 두 가지 기능이 하나의 부품에 통합되어야 하기 때문에 제조 비용이 고가라는 단점이 있다.
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 연료 분사 밸브에 관한 것이다.
도 1은 폐쇄된 밸브 니들 및 덮힌 분사구를 포함하는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 실시예의 단면도.
도 2는 개방된 분사구를 포함하는 도 1 과 같은 동일한 단면도.
도 3은 도 1의 III-III 단면층의 조감도.
도 4는 도 2의 IV 의 상세도.
독립 청구항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브는 개방하는분사구에 제어를 위한 저렴하고 제조 기술적으로도 잘 변형된 해결책이 제공된다. 분사구들은 그것의 분리된 개방을 위해 이외의 정확하게 제조되는 밀봉 시이트가 아니라 밸브 섹션에 배치된 분사구들을 필요로 하기 때문에, 밸브 섹션의 각각의 가열 엘리먼트가 밸브 폐쇄 바디와 분리되어 제어되면, 분사구는 독립적으로 개방될 수 있다. 모든 분사구들에 각각 하나의 밸브 섹션이 배치되고 각각의 가열 엘리먼트가 서로 분리되어 제어 가능하면, 최대한으로 모든 분사구들은 분리되어 선택될 수 있다. 밸브 폐쇄 바디가 개방되자마자, 그 밸브 섹션에 의해 덮히지 않은 분사구들만 연료를 분사한다.
바람직하게 특히 연료 분사 밸브의 방사형태에서 연료의 분배가 분사구의 선택에 의해 영향을 받을 수 있다.
종속 청구항에 제시된 조치에 의해 독립 청구항에 제시된 연료 분사 밸브의 바람직한 개선이 가능하다.
바람직하게는 적어도 디스크 엘리먼트의 밸브 섹션이 바이메탈로 구성되고 바이메탈의 층은 가열시 밸브 단면이 분사구를 개방하도록 구현된다.
대안적으로 적어도 디스크 엘리먼트의 밸브 섹션이 바이메탈로 구성되고 바이메탈의 층은 가열시 디스크 엘리먼트의 밸브 섹션이 분사구를 덮도록 구현된다.
바람직한 실시예에서는 적어도 디스크 엘리먼트의 밸브 섹션이 형상기억합금, 특히 투 모드(two mode) 효과를 갖는 형상기억합금으로 제조된다.
바람직하게는 가열 엘리먼트가 밸브 섹션에 고정된 전기 가열 와이어로 구성될 수 있다.
각각의 가열 와이어에 대해 각각 하나의 점화 케이블이 제공되면, 최대한 디스크 엘리먼트에서 모든 밸브 단면을 개별적으로 선택되고 개방될 수 있다.
바람직하게는 밸브 시이트 바디 또는 분사구 플레이트가 분사구로부터 이루어진, 제 1 홀 써클에 대해 방사 방향 외부에 놓인 제 2 홀 써클을 포함하고, 제 2 홀 써클의 분사구에는 대응하여 형성된 디스크 엘리먼트의 밸브 섹션이 배치된다.
분사구들은 바람직하게 상이한 분사각과 개방 직경 및 축방향 길이를 갖는다.
본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 실시예가 도면에 간단하게 도시되고 하기에서 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 섹션을 단면도로 도시하고, 상기 밸브는 도시되지 않은 내연기관의 연소실로 향해 있다.
밸브 바디(1)는 예를 들어 용접 시임(3)에 의해 분사구(4)를 포함하는 분사구 플레이트(2)와 연결되고 상기 분사구 플레이트와 함께 밸브 시이트 바디(5)를형성한다. 밸브 니들(6)은 도시되지 않은 연소실로 향한 그 단부에 밸브 폐쇄 바디(7)를 갖는다. 밸브 폐쇄 바디(7)는 밸브 바디(1)에 장착된, 예들 들어 단절된 원뿔 모양의 밸브 시이트 면(8)과 함께 밀봉 시이트(9)에 상호 작용한다. 디스크 엘리먼트(10)는 분사구 플레이트(2)에 배치되고, 분사구 플레이트(2)에 밸브 바디(1)에 의해 지지된다. 디스크 엘리먼트(10)는 방사 방향 내부로 돌출한 밸브 섹션(11)을 포함하고, 상기 밸브 섹션은 정상 작동 온도에서 홀 써클(19)에 배치된 외부 분사구(12)를 덮는다. 밸브 섹션(11)상에 가열 엘리먼트(13)가 배치된다. 밸브 섹션(11)은 방사 방향 중앙을 향해 나타나는 텅(17)으로 구현된다. 실시예에서 디스크 엘리먼트(10)는 바이메탈로 형성되고, 상기 바이메탈의 층은 가열 엘리먼트(13)가 밸브 섹션(11)을 추가 가열하지 않으면, 낮은 온도에서 밸브 섹션(11)이 외부 분사구(12)를 덮도록 형성된다.
도 1은 폐쇄 상태의 연료 분사 밸브를 도시한다. 가열 엘리먼트(13)는 제어되지 않고, 디스크 엘리먼트(10)의 밸브 섹션(11)은 정상 작동 온도 또는 그보다 낮은 온도를 갖는다. 바이메탈의 조립에 의해 밸브 섹션(11)은 원형으로 배치된 외부 분사구(12)로 가압되고 상기 분사구를 폐쇄한다. 밸브 니들(6)이 밀봉 시이트(9)로부터 들어 올려지면, 연료는 예를 들어 내부 홀 써클(18)의 덮히지 않은 분사구(4)로부터 배출된다. 상기 분사구(4)만이 연료 분사형태를 결정한다.
도 2에는 본 발명의 동일한 실시예를 도시한다. 도면은 동일한 단면을 도시하고, 따라서 동일한 부품은 동일한 부호를 갖는다. 그러나 가열에 의해 제어되는, 디스크 엘리먼트(10)의 밸브 섹션(11)을 포함하는 연료 분사 밸브가 도시된다.
밸브 바디(1)는 용접 시임(3)에 의해 분사구(4)를 포함하는 분사구 플레이트(2)와 결합되고 상기 분사구 플레이트와 함께 밸브 시이트 바디(5)를 형성한다. 밸브 니들(6)은 밸브 폐쇄 바디(7)와 단일체로 형성된다. 밸브 폐쇄 바디(7)는 밸브 바디(1)에 형성된 밸브 시이트 면(8)과 밀봉 시이트(9)에 상호 작용한다. 디스크 엘리먼트(10)는 분사구 플레이트(2)에 배치되고, 분사구 플레이트(2)에 밸브 바디(1)에 의해 지지된다. 가열 엘리먼트(13)와 연결된 밸브 섹션(11)은 제 2 홀 써클을 형성하는 외부 분사구(12)위로 배치된다.
연료 분사 밸브는 폐쇄된 상태에서 도시된다. 가열 엘리먼트(13)는 밸브 섹션(11)을 추가로 가열한다. 그럼으로써 밸브 섹션(11)이 배치된 외부 분사구(12)로부터 휘어져 나가 상기 분사구를 개방한다. 밸브 니들(6)이 밀봉 시이트(9)로부터 들어 올려지면, 연료는 덮히지 않은 모든 분사구(4)로부터 배출할 수 있다. 각각 외부 분사구(12)를 개방하는 두 개의 밸브 섹션(11)이 도시된다. 분리하여 개방 가능한 분사구(12)의 수는 가열 엘리먼트(13)를 분리하여 제어하는 방법에 달려 있다. 바람직하게는 연료 분사 밸브가 폐쇄되는 주기 동안 개방될 분사구(12)의 수가 관련된 가열 엘리먼트(13)의 제어에 의해 선택된다. 연료 분사 밸브의 개방은 밸브 니들(6)에 의해 선행 기술에 따른 연료 분사 밸브처럼 정확하고 빠르게 이루어진다.
도 3은 도 1의 단면부 III-III을 도시한다. 분사구 플레이트(2)에 분사구(4)가 배치된다. 밸브 섹션(11)이 외부 분사구(12)를 덮는다. 밸브 섹션(11)상에 가열 엘리먼트(13)가 배치된다. 가열 엘리먼트(13)는 예를 들어 가열 와이어로 형성되고, 상기 와이어는 공통의 접속 와이어(14)에 의해 연결된다. 가열 엘리먼트(13)는 본 발명의 본 실시예서 외부 홀 써클(19)에 대해서도 작동될 수 있다.
도 4는 도 2 IV의 세부도를 도시한다. 분사구 플레이트(2)에 외부 분사구인 분사구(4)가 배치된다. 밸브 섹션(11)은 가열 엘리먼트(13)에 의해 가열되고, 따라서 외부 분사구(12)로부터 분리된다. 디스크 엘리먼트(10)와 밸브 섹션(11)을 고정하는 밸브 바디(1)는 그것의 가장자리가 나타난다. 바이메탈로 구현된 밸브 섹션(11)은 보다 낮은 열 팽창의 상층과 보다 높은 열 팽창의 하부층을 포함한다. 연료 분사 밸브가 개방될 때 연료의 배출 방향은 화살효 방향으로 나타난다.
대안적으로 밸브 섹션(11)은 특히 소위 투 모드 효과를 나타내는 형상기억합금으로 구현될 수 있다. 상기 형상기억합금시 변형은 온도의 상승에 달려있고 온도 하강시 되돌릴 수 있다.
외부 분사구(12)와 나머지 분사구(4)가 배치되는 각도의 상이한 설계에 의해 연료 분사 분포의 각도는 전체적으로 영향을 받을 수 있다. 바람직하게는 연료 분사 밸브의 본 발명에 따른 실시예는 고 전환 빈도를 가능하게 한다. 본 발명에 따른 실시예는 저렴하게 구현될 수 있다.

Claims (13)

  1. 밸브 바디(5)의 밸브 시이트 면(8)과 상호 작용하여 밀봉 시이트(9)를 형성하는 밸브 폐쇄 바디(7)를 포함하는, 특히 내연기관의 연료 분사 장치용 분사 밸브로서, 밀봉 시이트(9)의 하류측에 다수의 분사구(4,12)들이 배치되고, 상기 분사구는 밀봉 시이트(9)에 의해 연료 공급 라인에 대해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브에 있어서,
    상기 밀봉 시이트(9)의 하류측에 디스크 엘리먼트(10)가 배치되고, 상기 디스크 엘리먼트(10)는 온도 변화시 그 형태가 변형되는 적어도 하나의 밸브 섹션(11)을 가지며, 상기 밸브 섹션(11)은 가열 엘리먼트(13)와 연결되고, 상기 밸브 섹션(11)은 분사구(12)를 덮을 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 디스크 엘리먼트(10)의 적어도 밸브 섹션(11)이 바이메탈로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 바이메탈의 층에 의해 디스크 엘리먼트(10)의 밸브 섹션(11)이 가열시 분사구(12)를 개방하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 바이메탈의 층에 의해 디스크 엘리먼트(10)의 밸브 섹션(11)이 가열시 분사구(12)를 덮는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  5. 제 1항에 있어서, 적어도 상기 디스크 엘리먼트(10)의 밸브 섹션(11)이 형상기억합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 형상기억합금은 투 모드(two mode) 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 엘리먼트(13)가 밸브 섹션(11)에 장착된 전기 가열 와이어로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  8. 제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 섹션(11)이 디스크 엘리먼트(10)의 방사 방향 내부로 향한 텅(17)으로서 형성되고 외부 홀 써클(19)내의 분사구(12)의 일부는 디스크 엘리먼트(10)의 밸브 섹션(11)에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 내부 홀 써클 및 외부 홀 써클 내의 분사구들(4,12)이 각각 밸브 시이트 바디(5) 및 분사구 플레이트(2)에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  10. 제 1항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사구(4,12)들이 서로 다른 분사각을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  11. 제 1항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사구(4,12)들이 서로 다른 개방 직경 및/또는 서로 다른 축항향 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  12. 제 1항 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 폐쇄 바디(7)가 전자기 또는 압전 액추에이터를 이용한 밸브 니들(6)에 의해 작동 가능한 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  13. 제 1항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사구(4,12)들이 분사구 플레이트(2)에 형성되고, 상기 분사구 플레이트는 밀봉 시이트(9)를 구비한 밸브 바디(1)와 확실하게 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
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