KR100327077B1 - 연료및가스혼합물분사장치 - Google Patents

Abstract

분사 밸브의 하류 단부를 반경방향 및 축방향으로 부분적으로 둘러싸는 가스 포피체를 구비한 연료 및 가스 혼합물 분사 장치가 공지되어 있다. 이에 반해, 본 발명의 신규한 장치는 관통 스프레이 디스크(21)를 향하는 볼록 분할 표면(88)을 구비한 제트 분할기(86)를 갖는다. 볼록 제트 분할기(86)는 유동에 대한 저항으로 작용하므로 정체 구역 유동을 발생시킨다. 정체 구역 유동은 가스 포피에도 불구하고, 제트의 분리가 제트 분리기(86)의 하류에서 고르게 유지되도록 하고 가스와 연료의 개선된 혼합에 기인하여 가스 포피의 양호한 준비 효과를 발생시킨다. 제안된 연료 및 가스 혼합물 분사 장치는 특히 혼합-압축, 가압-점화 내연기관의 흡기관 내로의 분사에 적합하다.

Description

연료 및 가스 혼합물 분사 장치

종래의 기술

본 발명은 특허청구범위의 독립항에 기재된 포괄적 형태의 연료 및 가스 혼합물 분사 장치에 관한 것이다.

연료 및 가스 혼합물을 혼합-압축, 가압-점화 내연기관 내로 분사시키는 전자기 작동 밸브는 이미 공지되어 있다(독일 공개 공보 제 41 21 372호). 상기 문헌에는, 가스 포피(包被; jacketing) 슬리브가 연료 분사 밸브의 노즐 부재를 둘러싸고 있다. 상기 가스 포피 슬리브는 동심의 통로 개구를 갖는 바닥부가 연료 분사밸브의 밸브 단부를 향해 경사지게 형성되도록 설계되어 있다. 이렇게 하여 환형상 가스 갭이 관통 스프레이 디스크와 가스 포피 슬리브의 바닥부 사이에 형성된다. 환형상 가스 갭으로부터 나오는 가스 스트림은 관통 스프레이 디스크로부터 나오는 개개의 연료 제트에 반경방향으로 안내되어 연료 제트가 서로 접근하도록 하고 심지어 하나의 연료 제트로 합쳐지게 할 수도 있다.

공기 속도에 영향을 주는 스페이서 판(spacer plate)이 노즐부재와 보호 캡사이에 설치된, 연료 및 가스 혼합물을 분사시키는 분사 밸브(미국특허 제 4,957,241호)가 또한 공지되어 있다. 노즐 부재와 보호 캡 사이의 스페이서 판은 밸브 니들(needle)의 하류 핀틀(pintle) 단부가 돌출되는 중앙 개구를 갖는다. 연료 통로로부터 나오는 연료에 공기를 공급하는 것은 에어 통로 및 에어 챔버를 통해 이루어진다. 밸브 니들의 핀틀에 반경방향으로 공기를 공급하는 것은, 스페이서 판상에 형성된 예를 들어, 4 개의 스페이서 노브(Knob)의 높이에 의해 결정된다. 그러나, 연료 및 공기 혼합물의 양 및 조성은 밸브 니들의 핀틀과 스페이서 판 내에 있는 개구의 원주 사이에서 축방향으로 연장되는 환형상 갭의 크기에 의해 결정된다.

또한, 독일 공개 공보 제 37 16 402호에는 연료 제트가 나오는 두개의 스프레이 구멍이 형성된 관통판을 구비한 분사 밸브가 개시되어 있는데, 상기 구멍은 프리즈메틱(prismatic) 편향부재의 상이한 편향 표면으로 향해지게 소정 방향으로 편향되어 있다. 그러나 연료가 가스에 의해 둘러싸여지지 않으므로, 연료 제트가 서로를 향해 이동될 위험이 없다.

또한, 단일 스프레이 개구의 하류에 충돌 표면이 제공된 분사 밸브(미국 특허 제 4,982,716호)가 공지되어 있는데, 스프레이된 단일 연료 제트가 상기 충돌 표면에 부딪혀서 필름 형태로 두개의 스프레이 통로로 안내된다. 이러한 장치에서는 공기 제트가 충돌 후에 형성된 연료 필름으로 안내된다.

발명의 장점

특허청구의 범위 독립항의 특징 형태를 갖는 연료 및 가스 혼합물 분사용 장치는 두 개의 제트로의 소정의 분리를 유지하면서 일정한 가스양의 공급에 의해 개선된 연료의 준비를 위한 조립이 용이하고 조정이 간단한 장치를 형성한다. 이것은 웨지형 또는 칼날 제트 분할기에 비하여, 볼록 분할 표면을 갖는 제트 분할기의 경우에 분할 표면 위에 가스가 정체되고, 연료 제트가 가스의 정체 압력에 의해 서로로부터 멀어지도록 힘을 받게 되어 두 개의 제트로의 분리가 유지되는 장점을 제공한다. 볼록 제트 분할기는 정체 구역 유동을 발생시키는 유동의 저항으로 작용한다. 이러한 정체 구역 유동은 제트 분할기의 균일한 하류의 가스 포피에도 불구하고 두 개의 제트로의 분리가 유지된다는 사실과 가스와 연료의 개선된 혼합에 기인한 가스 포피의 양호한 준비 효과에 대한 원인이 된다.

독립항에 기재된 본 장치에 대한 유리한 추가 개량 및 개선은 종속항에 나타난 수단에 의해 가능하다.

원형, 반원형 또는 타원형 단면을 갖는 볼록 분할 표면을 구비하는 제트 분할기를 적용하는 것이 특히 바람직하다. 특정 제트 각도를 위해, 제트 분할기는 허리가 잘록한 구조를 가치거나 불룩한 구조의 볼록 분할 표면을 가지는 것이 유리하다.

관통 스프레이 디스크와 가스 포피체 사이에 스페이서, 예를 들어 일체로 형성된 노브(knob)를 갖는 시트-금속 삽입부가 클램핑되는 것이 바람직하다. 연료의 개선된 준비를 위한 가스의 미터링(metering)은 특정 형상의 시트 금속 삽입부 및 정밀한 치수로 일체로 형성된 노브에 의해 달성된다. 시트-금속 삽입부는 절두원추형태로 상류로 테이퍼지며 시트-금속 삽입부의 원추형 영역에 대해 적어도 부분적으로 접하는 가스 포피체의 영역에 의해 관통 스프레이 디스크에 대해 가압된다. 삽입된 시트-금속 삽입부는 반경방향의 외부로 향하는 시트-금속 삽입부상의 탭에 의해 미리 중심이 맞추어진다. 미세한 조정은 가스 포피체를 가압함으로써 달성된다. 시트-금속 삽입부와 가스 포피체 사이에 형성된 테이퍼 각도차는 관통 스프레이 디스크에 대하여 시트-금속 삽입부 및 가스 포피체에 관한 축방향 공차 보상을 보증한다. 이러한 클램핑 및 그와 관련된 테이퍼 각도차에 의해, 밀봉이 이루어져 연료가 가스 안내 통로 및 유동 통로 내로 유입되는 것을 방지한다.

도면

본 발명의 실시예는 도면에서 간단한 형태로 도시되며, 하기의 설명에서 보다 상세히 설명된다. 제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연료 및 가스 혼합물 분사 장치의 부분도이고, 제 2 도는 제 1 도의 확대 상세도이며, 제 3 도는 볼록 분할 표면을 갖는 제트 분할기의 작용을 도시하는 도면이고, 제 4 도 내지 제 6 도는 원형 단면의 제트 분할기를 갖는 가스 포피체에 의해 둘러싸인 스프레잉 공간의 구조를 나타내는 실시예를 도시하는 도면이고, 제 4a 도 내지 제 6a 도는 제 4 도 내지 제 6 도에 도시된 스프레잉 공간의 평면도이고, 제 7 도 내지 제 17 도는 볼록 제트 분할기의 형상을 나타내는 구조예들의 중심 단면도이고, 제 7a 도 내지 제 17a 도는 제 7 도 내지 제 17 도에 도시된 제트 분할기의 평면도이다.

실시예에 대한 상세한 설명

제 1 도는 밸브의 실시예를 혼합-압축, 가압-점화 내연기관의 연료 분사 시스템용 분사 밸브의 형태로 부분적으로 간략하게 도시하고 있다. 분사 밸브는 종방향 개구(3)가 밸브 종축(2)과 동심으로 형성되어 있는 관형 밸브-시트(valve-seat)캐리어(1)를 갖는다. 예를 들어, 구형이며 그 원주상에 예를 들어 5 개의 플랩(8: flap)이 있는 밸브 폐쇄체(7)가 그 하류 단부(6)에 제공되어 있으며 예를 들어 관형인 밸브 니들(5)이 상기 종방향 개구(3) 내에 배열되어 있다.

분사 밸브는 전자기 등과 같은 공지된 방법으로 작동된다. 밸브 니들(5)의 축방향 운동과 그에 따른 복귀 스프링(도시되지 않음)의 스프링력에 저항하는 개방 또는 분사 밸브의 폐쇄를 위해, 마그네트 코일(10), 전기자(11) 및 코어(12)를 구비한 지시된 전자기 회로가 사용되었다. 전기자(11)는 레이저 용접 등에 의해 밸브 페쇄체(7)로부터 떨어진 밸브 니들(5)의 단부에 연결되어 코어(12)와 중심이 맞추어져 있다. 마그네트 코일(10)은 밸브에 의해 미터링되는 매체(여기서는 연료)를 공급하는 작용을 하는 흡기 브랜치(branch: 명확하게 도시되지는 않음)의 단부(마그네트 코일(10)에 의해 둘러싸임)를 형성하는 코어(12)를 둘러싸고 있다. 축방향 운동중에 밸브 폐쇄체(7)를 안내하기 위해 밸브-시트체(16) 내에 가이드 개구(15)가 형성되어 있다. 원통형 밸브-시트체(16)는 밸브 종축(2)에 동심으로 연장되는 종방향 개구(3) 내에 용접에 의해 누출 방지되게 설치되어 있다. 밸브-시트체(16)의 원주는 밸브-시트 캐리어(1)의 종방향 개구(3)보다 약간 작은 직경을 갖는다. 밸브-폐쇄체(7)로부터 떨어진 하부 단부인 일단부(17)에서는, 밸브-시트체(16)는 예를 들어, 컵 형상의 관통 스프레이 디스크(21)의 바닥부(20)에 동심으로 견고하게 연결되어 바닥부(20)의 상단(19)이 밸브-시트체(16)의 하단(17)에 대해 접해있다. 밸브-시트체(16)와 관통 스프레이 디스크(21) 사이의 연결은 예를 들어, 바닥부(20)를 둘러싸는 누출방지용 제 1 용접부(22)에 의해 이루어지고, 상기 용접은 예를 들어, 레이저에 의해 이루어진다. 펀칭 또는 부식에 의해 형성되며 바닥부 (20)의 중심 영역(24)에 위치되는 적어도 2 개, 예를 들어 4 개의 스프레이 개구 (25) 영역에서의 바닥부(20)의 이상 변형의 위험은 상술한 장착 방법에 의해서 방지된다.

컵 형상의 관통 스프레이 디스크(21)의 바닥부에 인접하여, 밸브-시트체(16)로부터 멀어지는 쪽에서 축방향으로 연장되며 그 하류 단부쪽으로 원추형으로 외향만곡된 원형 유지 림(26; rim)이 형성된다. 유지 림(26)은 그 단부에서 밸브-시트 캐리어(1)의 종방향 개구(3)보다 큰 직경을 갖는다. 밸브-시트체(16)의 원주 직경이 밸브-시트 캐리어(1)의 종방향 개구(3)의 직경보다 작기 때문에, 종방향 개구 (3)와 관통 스프레이 디스크(21)의 미세한 외향 원추형으로 만곡된 유지 림(26) 사이에만 반경방향 압력이 존재한다. 유지 림(26)은 종방향 개구(3)의 벽에 대해 반경방향 스프링 작용을 한다. 이것은 밸브-시트체(16)로 구성된 밸브-시트부와 관통 스프레이 디스크(21)가 밸브-시트 캐리어(1)의 종방향 개구(3) 내로 가압될 때, 밸브-시트부 및 종방향 개구(3)상에 쉐이빙(shaving)이 형성되는 것을 방지한다.

마그네트 코일(10)이 여자되지 않은 경우의 밸브 니들(5)의 일단부의 위치는 밸브 폐쇄체(7)와 밸브 시트체(16)의 밸브-시트 표면(29)과의 접촉에 의해 결정되기 때문에, 밸브-시트체(16)로 구성된 밸브-시트부와 컵 형상의 관통 스프레이 디스크(21)가 종방향 개구(3) 내로 가압되는 깊이가 밸브 니들(5)의 스트로크의 프리세팅(presetting)을 결정한다. 마그네트 코일(10)이 여자된 경우의 밸브 니들(5)의 타단부의 위치는 예를 들어, 전기자(11)와 코어(12)의 접촉에 의해 결정된다. 따라서 밸브 니들(5)의 두 단부 위치 사이의 거리가 스트로크를 나타낸다.

관통 스프레이 디스크(21)의 유지 림(26)은 그 하류 단부가 예를 들어, 둘러싸는 누출방지용 제 2 용접부(30)에 의해 종방향 개구(3)의 벽에 연결되어 있다.제 1 용접부(22)와 마찬가지로, 제 2 용접부(30)는 예를 들어, 레이저 용접에 의해 이루어진다. 레이저 용접은 용접되는 부분의 열이 미세하며 안전하고 신뢰성이 있다. 밸브-시트체(16)와 관통 스프레이 디스크(21)의 사이 및 관통 스프레이 디스크 (21)와 밸브-시트 캐리어(1)의 사이의 누출방지용 용접은 연료가 밸브-시트 캐리어 (1)의 종방향 개구(3)와 밸브-시트체(16)의 원주 사이를 통해 스프레이 개구(25)로 유동하지 못하게 하거나, 밸브-시트 캐리어(1)의 종방향 개구(3)와 컵형 관통 스프레이 디스크(21)의 유지 림(26) 사이를 통해 직접 내연기관의 흡기관 내로 유동하지 못하도록 확실히 하기 위해 필요하다. 두 용접부(22,30)에 의해 컵형 관통 스프레이 디스크(21)상에 두 고정점이 존재한다.

구형 밸브-폐쇄체(7)는 밸브-시트체(16)의 밸브-시트 표면(29)과 상호 작용하고, 상기 표면은 가이드 개구(15)와 밸브-시트체(16)의 하단부(17) 사이에서 축 방향으로 형성되고 절두원추 형태로 유동 방향으로 테이퍼져 있다. 밸브-시트체 (16)는 마그네트 코일(10)을 향해, 밸브-시트체(16)의 가이드 개구(15)보다 큰 직경을 갖는 밸브-시트체 개구(33)를 갖는다. 밸브-시트체 개구(33)와 인접한 관통 스프레이 디스크(21) 방향으로의 구역(34)은 가이드 개구(15)의 직경까지 절두원추형으로 아래로 테이퍼짐으로써 구별된다. 절두원추형 구역(34)이 이어진 밸브-시트체 개구(33)는 밸브-시트 캐리어(1)의 종방향 개구(3)에 의해 반경방향으로 경계지워진 밸브 내부 공간(35)으로부터 밸브-시트체(16)의 가이드 개구(15)까지 매체를 유동시키는 유동 흡기구로 작용한다.

또한, 매체의 유동이 관통 스프레이 디스크(21)의 스프레이 개구(25)에 도달하는 것을 보장하기 위해, 예를 들어 5 개의 플랩(8)이 구형 밸브-폐쇄체(7)의 원주상에 형성되어 있다. 분사 밸브가 개방된 경우, 5 개의 원형 플랩(8)은 매체가 밸브 내부 공간(35)으로부터 관통 스프레이 디스크(21)의 스프레이 개구(25)로 유동하도록 한다. 축방향 운동중에 밸브-폐쇄체(7) 및 밸브 니들(5)을 정확하게 안내하기 위해, 가이드 개구(15)의 직경은 구형 밸브-폐쇄체(7)가 플랩(8)의 외측에 대해 미세한 반경방향 틈새를 가지면서 가이드 개구(15)에 걸쳐 연장하도록 설계되어 있다.

밸브-시트 캐리어(1)는 하류 단부에서, 계단형(stepped) 동심의 가스 포피체 (41)에 의해 반경방향 및 축방향으로 적어도 부분적으로 둘러싸여 있다. 플라스틱으로 제조된 가스 포피체(41)는 밸브-시트 캐리어(1)의 하류 단부에 있는 실제 가스 포피와 가스를 가스 포피체(41) 내로 공급하며 예를 들어, 가스 포피체(41)와 일체로 형성되는 가스 흡기 통로(도시되지 않음)를 포함한다. 가스 포피체(41)의 축방향으로 연장되는 관형 구역(43)에 인접하여 하류 방향으로 원추 모양으로 테이퍼진 구역(44)이 존재하고, 상기 구역(43)은 예를 들어, 마그네트 코일(10)과 밸브 -폐쇄체(7) 사이에서 초음파 용접에 의해 분사 밸브의 사출 성형 플라스틱 주위에 축방향으로 연결되어 있다. 이러한 원추형 구역(44)은 예를 들어, 계단식 형태로 설계된다. 이러한 영역 내의 가스 포피체(41)의 설계는 밸브 소켓(도시되지 않음)의 공간적 상태에 정합되도록 변경될 수 있다. 상기 구역(44)에 이어 하류 방향으로 축방향으로 연장되는 가스 포피체(41)의 다른 관형 구역(45)이 이어진다. 그러나, 이러한 구역은 상기 구역(43)보다 현저하게 작은 직경에 의해 구별된다. 축방향 구역(45)은 관통 스프레이 디스크(21)의 스프레이 개구(25)로부터 나오는 연료에 가스를 공급하기 위해 상기 구역(45)과 직접 접촉하며 반경방향 틈새를 가지는 밸브 시트 캐리어(1)의 하류 단부를 둘러싼다. 예를 들어, 가스 포피체(41)의 구역 (45)의 세 개 내지 여섯 개의 부분에 있어서, 벽이 원주의 나머지 부분 전체보다 얇게 설계된다. 구역(45)에서 가스 포피체(41)의 벽 두께의 감소는 세 개 내지 여섯 개의 가스 흡기 통로(48)가 밸브-시트 캐리어(1)와 가스 포피체(41) 사이에 형성되고, 상기 통로는 예를 들어, 각각 120°의 오프셋을 갖는 세 개의 가스 흡기 통로(48)의 경우, 또는 각각 60°의 오프셋을 갖는 여섯 개의 가스 흡기 통로(48)의 경우에 축방향 및 밸브-시트 캐리어(1)의 원주에 대해 동일하게 이격된 정상적 상태로 연장된다.

가스 포피체(41)의 구역(45)은 가스 흡기 통로(48)의 전체 길이에 걸쳐 축방향으로 연장되는 제 1 챔퍼(49; chamfer)가 가스 흡기 통로(48)의 영역 내에 형성되도록 설계되어 있다. 또한, 가스 포피체(41)의 구역(45)은 상류 단부에서 가스 흡기 통로(48)의 바깥 원주에만 형성되어 가스 포피체(41)를 하류측에서부터 밸브-시트 캐리어(1) 및 분사 밸브 위로 밀 경우 조립을 간단하게 하는 제 2 챔퍼(50)를 갖는다. 상류 및 하류 단부에서 축방향 연장 구역(45)은 구역(45)의 외부벽과 함께 환형상 그루브(55)를 형성하는 각각의 반경방향 외향 원형 숄더(52, 53; radially outward-pointing encircling shoulder)를 갖는다. 밀봉링(56)은 환형상 그루브 (55) 내에 배열되어 있으며, 상기 환형상 그루브의 측면은 숄더(52)의 하류측과 숄더(53)의 상류측에 의해 형성되고 그루브 공간(58)은 가스 포피체(41)의 구역(45)의 외부벽에 의해 형성된다. 밀봉링(56)은 분사 밸브의 원주와 가스 포피체(41) 사이에 밀봉을 제공하고, 예를 들어, 내연기관의 흡기관 내에 또는 소위 연료 및/또는 가스 분배관 내에 밸브 소켓(도시되지 않음)을 제공한다.

밸브-시트 캐리어(1)는 그 하류 단부에, 다른 부품이 놓이지 않으며 가스 포피체(41)와 분사 밸브의 조립성을 향상시키는 외부 원형 테이퍼(60) 및 내부 원형 테이퍼(61)를 구비하며, 가스 포피체(41)는 가스 흡기 통로(48)의 외측에 대한 영역에서 반경방향으로 연장되는 구역(63)에 의해 밸브-시트 캐리어(1)의 하류 단면 (62)에 대해 놓인다. 가스가 미터링 단면 내로 유동하는 것을 확고히 하기 위해, 축방향 연장 가스 흡기 통로(48)는 예를 들어, 동일한 수 즉, 예를 들어 세 개 내지 여섯 개의 반경방향 연장 유동 통로(64)에 인접하여 있는데, 상기 반경방향 연장 유동 통로(64)는 가스 포피체(41)의 설치시에 가스 포피체(41)의 반경방향 연장구역(63)과 밸브-시트 캐리어(1)의 하류 단면(62) 사이에 형성되어 이곳을 통하여 가스가 반경방향으로 유동한다. 그후, 가스는 절두원추 형태로 상류 방향으로 테이퍼진 가스 포피체(41)의 동심 구역(68)의 최종 부분과 밸브-시트 캐리어(1) 내의 종방향 개구(3)의 벽 사이의 환형상 통로(65) 내로 축방향으로 상승되고, 그후의 유동은 관통 스프레이 디스크(21)의 바닥부(20)의 하부 단면(69)에 의해 반경방향으로 전환된다.

이러한 장치에 있어서, 그 구역이 관통 스프레이 디스크(21) 방향으로 분사밸브 및 밸브-시트 캐리어(1) 내로 돌출하는 가스 포피체(41)의 구역(68)의 외부 표면(70)이, 노브(75; knob)와 같은 이격 요소에 의해 관통 스프레이 디스크(21)의바닥부(20)의 하부 단면(69)에 대해 차례로 놓이는 시트-금속 삽입부(74)의 원추형으로 연장하며 둘러싸는 부분(73)의 내부 표면(72)에 대해 적어도 부분적으로 압력을 가한다. 특정 형태의 시트-금속 삽입부(74) 및 정확한 치수로 형성된 노브(75)의 도움으로, 관통 스프레이 디스크(21)의 스프레이 개구(25)로부터 나오는 연료의 준비를 향상시키기 위한 가스의 미터링이 최종적으로 완성된다. 시트-금속 삽입부 (74)는 그 안에서 밸브 종축(2)과 동심으로 중심을 향해 연장되는 혼합물 스프레이 개구(78)를 갖는 반경방향 부분(77)과, 밸브 종축(2)에 경사져서 원추형으로 연장되는 부분(73)과, 하류측에서 상기 원추형으로 연장되는 부분(73)과 인접하여 반경방향 외부로 향하는 예를 들어, 세 개의 탭(80)으로 형성되어 있다. 노브(75)는 시트-금속 삽입부(74)의 반경방향 부분(77)상에서 적어도 세 곳에 형성되어 있으며, 이들이 120°로 오프셋되어 있는 경우 상기 노브는 관통 스프레이 디스크(21)쪽으로 축방향으로 연장되어 가스 포피체(41)의 설치 후에 관통 스프레이 디스크의 하단면(69)과 점접촉하고 있다.

시트-금속 삽입부(74)의 노브(75)는 관통 스프레이 디스크(21)의 하단면(69)과 관통 스프레이 디스크(21)와 마주하고 있는 시트-금속 삽입부(74)의 반경방향 부분(77)의 상단면(81) 사이의 축방향 이격을 한정하도록 사용되는데, 상기 이격은 노브(75)의 축방향 높이와 그것에 의해 형성된 환형상 가스 갭(83)의 축방향 범위에 상응한다. 시트-금속 삽입부(74)의 노브(75)는 엠보싱 방법에 의해 형성되기 때문에 축방향 범위에 대해 요구되는 매우 좁은 공차를 유지할 수 있다. 환형상 가스 갭(83) 범위의 축방향 치수는 환형상 통로(65)를 유동하는 가스, 예를 들어 예비공기에 대한 미터링 단면을 형성한다. 환형상 가스 갭(83)은 관통 스프레이 디스크 (21)의 스프레이 개구(25)를 통해 분배되는 연료에 가스를 공급하고, 가스를 미터링하는 작용을 한다. 가스 흡기 통로(48), 유동 통로(64) 및 환형상 통로(65)를 통해 공급된 가스는 좁은 환형상 가스 갭(83)을 통해 혼합물 스프레이 개구(78)로 유동해서, 예를 들어 두 개 또는 네 개의 스프레이 개구(25)를 통해 분배되는 연료와 충돌하게 된다. 노브(75)에 의해 형성된 환형상 가스 갭(83)의 작은 축방향 범위의결과로서, 공급된 가스는 빠르게 가속되어 연료를 미세하게 세분화한다. 가스로서는, 예를 들어, 내연기관의 흡기관 속의 스로틀 밸브의 측관 상승기류에 의해 취해진 흡기 공기, 부가 송풍기에 의해 전달된 공기 또는 선택적으로, 내연기관으로부터 재순환된 배기가스나 공기와 배기가스의 혼합물을 사용할 수 있다.

시트-금속 삽입부(74)의 반경방향 부분 내의 혼합물 스프레이 개구(78)는, 보다 나은 준비를 위해 가스가 환형상 가스 갭(83)에 도달하여 수직으로 충돌하는 관통 스프레이 디스크(21)의 스프레이 개구(75)로부터 상류에서 나오는 연료가 시트-금속 삽입부(74)의 혼합물 스프레이 개구(78)를 통해 방해받지 않고 나오도록 충분히 큰 직경을 갖는다.

시트-금속 삽입부(74)는 상류 방향으로 절두원추 형태로 테이퍼져서 시트-금속 삽입부(74)의 원추형 부분(73)의 내부 표면(72)에 대해 적어도 부분적으로 접하는 가스 포피체(41)의 구역(68)에 의해 관통 스프레이 디스크(21)에 대해 가압된다. 제 1 도의 확대 상세도인 제 2 도는 이러한 클램핑부분을 분명하게 도시하고 있다. 시트-금속 삽입부(74)는 상기 부분(73)에 인접하여 하류측상에 예를 들어,세 개의 탭(80: 제 1 도 참조)이 위치되도록 구성되어 있으며, 이것은 시트-금속 삽입부(74)를 밸브-시트 캐리어(1)의 중심과 미리 맞추는 작용을 한다. 탭(80)은 예를 들어, 부드러운 펀칭에 의해 얻어지며, 그 표면 거칠기가 양호한 반경방향 단면(85)을 갖는다. 이것은 탭(80)이 밸브-시트 캐리어(1) 내의 종방향 개구(3)의 벽에 대하여 반경방향 단면(85)이 가능한 한 정확하게 접하도록 한다. 중심을 맞추는 시트-금속 삽입부(74)의 양호한 조정은 시트-금속 삽입부(74)의 원추형 부분(73)에 대해 가압하는 가스 포피체(41)의 도움으로 달성된다. 가스 포피체(41)와 시트-금속 삽입부(74) 사이에 선 접촉이 이루어지며, 가스 포피체(41)의 절두원추형 구역 (68)이 상류 방향으로 더욱 가압되면, 면 접촉이 이루어진다. 가스 포피체(41)의 구역(68)의 외부 표면(70)과 시트-금속 삽입부(74)의 부분(73)의 내부 표면(72) 사이의 테이퍼 각도 차(α)가 필연적으로 증가된다. 이러한 테이퍼 각도 차(α)는 관통 스프레이 디스크(21)에 대하여 시트-금속 삽입부(74) 및 가스 포피체(41)에 관한 축방향 오차를 보상한다. 두 부품 즉, 시트-금속 삽입부(74)와 가스 포피체(41)를 클램핑함으로써, 또한 관련된 테이퍼 각도 차(α)에 의해, 밀봉이 이루어져 연료가 가스 가이드 환형상 통로(65) 및 유동 통로(64) 내로 들어가는 것을 방지한다.

제트 분할기(86)는 가스 포피체(41) 내에서 시트-금속 삽입부(74)의 혼합물 스프레이 개구(78)의 하류에 제공된다. 제트 분할기(86)는 밸브 종축(2)을 가로질러 연장하며, 혼합물 스프레이 개구(78)의 하류에서 가스 포피체(41)에 의해 형성된 스프레잉 공간(87)을 분할한다. 가스 포피체(41)의 구조에 따라, 스프레잉 공간(87)은 초기에 유동 방향으로 원통형으로 설계된 후 원추 형태로 될 수 있거나, 완전한 원통형 또는 타원형으로 될 수도 있다. 축방향으로 보면, 제트 분할기(86)는 예를 들어, 가스 포피체(41)의 반경방향 연장 구역(63)과 동일한 레벨에 위치되며, 따라서 180° 이격된 두 구역(63) 위치 사이를 연결시킨다. 제트 분할기(86)는 플라스틱 가스 포피체(41)와 일체로 형성되며 웨브(web) 형태를 취하거나, 예를 들어, 상기 가스 포피체(41)에 대해서 독립된 구성 부품으로서 상기 가스 포피체(41) 내에 핀 형태로 부가하여 설치될 수 있다. 제트 분할기(86) 설계에서 결정적인 인자는 상류를 향하는 상부 볼록 분할 표면(88)의 형성이다.

제 3 도는 가스 포피체를 구비한 트윈-제트 밸브에서 볼록 분할 표면(88)을 갖는 제트 분할기(86)의 효과를 설명하기 위한 것이다. 관통 스프레이 디스크(21) 내의 두 개 또는 네 개의 스프레이 개구(25)에 의해 두 개 또는 네 개의 연료 제트가 생성되어, 제트 분할기(86)의 양측상에 형성된 영역 사이로 분배되도록 스프레임 공간(87) 내로 스프레이된다. 제트 분할기(86)의 본 발명에 따른 설계는 각각의 연료 제트가 제트 분할기(86)에서 안내되는 경우뿐만 아니라 연료 제트가 제트 분할기(86)를 지나 안내되거나 스프레이 개구(25)로부터 거리가 점점 멀어질수록 이격되어 이동되는 경우에 유리하다. 연료 제트는 스프레이 개구(25)를 나오자마자 환형상 가스 갭(83)으로부터 나오는 가스에 의해 수직으로 충돌된다. 그 결과, 두 연료 제트의 분리는 가스 포피에 의해 위태롭게 되고, 점선(90)으로 도시된 바와 같이 가스가 연료 제트를 서로를 향해 이동시키기 때문에 두 연료 제트는 만날 수 있다. 웨지형 또는 칼날형(knife-edged) 제트 분할기와는 대조적으로, 제트 분할기(86)가 볼록 분할 표면(88)을 갖는 경우에는, 가스가 분할 표면(88) 위에 정체되고 연료 제트에 힘을 가하는 가스의 정체 압력이 연료제트를 다시 바깥쪽으로 분리시켜서 두 제트가 확실히 분리된 상태로 유지되게 한다. 가스 정체 압력의 이러한 효과는 제트 분할기(86)가 볼록 분할 표면(88)을 갖는 경우에만 발생되고, 웨지형이나 칼날형 제트 분할기의 경우에는 형성된 모든 정체 압력이 무시된다. 볼록 제트 분할기(86)는 유동에 대한 저항으로 작용하여, 정체-구역 유동을 발생시킨다. 이러한 정체-구역 유동은 제트 분할기(86)의 영역에서의 매우 콤팩트한 제트 분할 및 가스와 연료의 개선된 혼합에 기인한 가스 포피의 양호한 준비 효과의 원인이 된다. 웨지형이나 칼날형 제트 분할기는 가스 포피가 있다면 두 제트를 적절히 분리하지 못하기 때문에, 연료 제트는 제트 분할기의 하류에서 다시 서로를 향해 이동된다. 유동 방향으로 매우 긴 웨지형이나 긴 칼날형 단면을 갖는 제트 분할기만이 축방향으로 약간만 볼록하게 나온 볼록 제트 분할기(86)와 동일한 효과를 나타낸다. 일점 쇄선(91)은 가스 포피가 없는 트윈-제트 밸브에서의 연료 제트 형태를 나타낸다. 제트 분할기(86)의 볼록 분할 표면(88)은 가스 포피에도 불구하고 두 제트의 분리를 축방향으로의 제트 분할기(86)의 양호한 유동과 같이 되도록 한다. 점선 (90)과 일점 쇄선(91)의 합체는 이러한 것을 나타내는 것이다.

스프레잉 공간(87) 및 제트 분할기(86)에 대해 상이한 형상(geometry)을 갖는 가스 포피체(41)를 사용함으로써, 가장 넓은 다양한 분사 밸브 제트 각도를 이루는 것이 가능하다. 스프레이되는 연료 및 가스 혼합물의 다양한 형상은 단지 가스 포피체(41) 및 제트 분할기(86)를 변경시킴으로써 이루어질 수 있다. 제 4 도내지 제 6 도 및 제 4a 도 내지 제 6a 도는 원형 단면을 갖는 제트 분할기(86)를 구비한 가스 포피체(41)에 의해 둘러싸이는 스프레잉 공간(87) 구조의 실시예를 개략적으로 나타내고 있다. 제 4 도의 실시예는 제트 분할기(86)의 범위 내에 있는 원통형 스프레잉 공간(87)을 도시하고, 제 5 도는 제 1 도 및 제 3 도에 도시된 것과 같은 원추형 스프레잉 공간(87)을 도시하며, 제 6 도는 타원형 스프레잉 공간 (87)을 도시한다. 제 4a 도 내지 제 6a 도는 제 4 도 내지 제 6 도에 도시된 스프레잉 공간(87)의 평면도이다. 블록 제트 분할기(86)의 구조의 다수의 변형이 제 7 도 내지 제 17 도 및 제 7a 도 내지 제 17a 도에 각각 단면도 및 평면도 형태로 개략적으로 도시되어 있다. 제트 분할기(86) 설계의 중요한 인자는 볼록 분할 표면 (88)이다. 도시된 변형들은 연료 및 가스 혼합물의 상이한 제트 각도를 가능하게 한다. 원형(제 7 도 및 제 7a 도 참조), 반원형(제 8 도 및 제 8a 도 참조), 타원형(제 12 도 및 제 12a 도 참조) 및 반타원형(제 11 도 및 제 1la 도 참조) 또는 기타 둥근 단면(제 9 도, 제 9a 도, 제 13 도, 제 13a 도, 제 15 도 및 제 15a 도 참조)을 갖는 제트 분할기(86)에 부가하여, 유동 방향을 가로지르는 제트 분할기 (86) 예를 들어, 작은 제트 각도용인 중심 부분이 잘록한 형태의 구조(제 9 도, 제 9a 도, 제 10 도, 제 10a 도, 제 14 도, 제 14a 도, 제 15 도 및 제 15a 도 참조) 또는 큰 제트 각도용인 중심 부분이 불룩한 형태의 구조(제 16 도, 제 16a 도, 제 17 도 및 제 17a 도 참조)를 갖는 제트 분할기(86)의 착안도 또한 가능하다.

Claims (18)

1. 내연기관의 연료 분사 시스템용 분사 밸브, 특히 전자기 작동 연료 분사 밸브와, 밸브 종축과, 이동가능한 밸브-폐쇄체와, 분사 밸브의 하류 단부에 제공되어 밸브-폐쇄체와 상호작용하는 밸브-시트 표면을 갖는 밸브-시트체와, 밸브-시트 표면의 하류에 배열되고 두 개 이상의 스프레이 개구를 갖는 관통 스프레이 디스크와, 상기 관통 스프레이 디스크와 함께 분사 밸브의 하류 단부를 축방향 및 반경방향에서 부분적으로 둘러싸는 가스 포피체와, 연료 및 가스 혼합물이 나오는 혼합물 스프레이 개구를 구비한 연료 및 가스 혼합물 분사 장치에 있어서,

   제트 분할기(86)는 상기 혼합물 스프레이 개구(78)의 하류에 제공되며, 상기 제트 분할기(86)는 상기 밸브 종축(2)을 가로질러 연장하고 상기 종축을 통해 상기 관통 스프레이 디스크(21)와 마주보고 있으며 정체-구역 유동을 생성하는 볼록 분할 표면(88)을 구비함으로써, 가스 포피에도 불구하고, 스프레이 개구(25) 바깥으로 스프레이된 연료 제트의 분리가 제트 분할기(86)의 하류에서도 유지되는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 혼합물 스프레이 개구(78)는 상기 가스 포피체(41)로부터 분리되는 부품을 나타내는 시트-금속 삽입부(74)에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 시트-금속 삽입부(74)는 절두원추형이며, 상기 혼합물 스프레이 개구 (78)는 반경방향 부분(77) 내에 배열되고, 상기 반경방향 부분(77)은 상기 관통 스프레이 디스크(21)쪽으로 테이퍼진 원추형 연장 부분(73)과 하류 방향에서 인접되는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 시트-금속 삽입부(74)는 공급된 가스에 대한 미터링 단면으로 작용하는 환형상 가스 갭(83)이 상기 관통 스프레이 디스크(21)와 시트-금속 삽입부(74) 사이에 형성되는 축방향 높이에 의해 축방향으로 상기 관통 스프레이 디스크(21)와 접하는 노브(75)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 시트-금속 삽입부(74)는 상기 가스 포피체(41)와 관통 스프레이 디스크 (21) 사이에서 클램핑되는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 원추형 연장 부분(73)의 시트-금속 삽입부(74)의 클램핑은 상기 가스 포피체(41)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제트 분할기(86)는 상기 가스 포피체(41)와 일체로 형성되며 플라스틱으로 이루어진 웨브의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 제트 분할기(86)는 상기 가스 포피체(41)에 대해서 독립된 구성 부품으로서 형성되며 핀 형태로 상기 가스 포피체(41)에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 제트 분할기(86)는 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 제트 분할기(86)는 반원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 제트 분할기(86)는 타원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 제트 분할기(86)는 반타원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 제트 분할기(86)는 중심 부분이 잘록한 형태의 하나 이상의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 제트 분할기(86)는 중심 부분이 불룩한 형태의 하나 이상의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 혼합물 스프레이 개구(78)의 하류에는 유동 방향으로 원통형 구조로 이루어지며 제트 분할기(86)가 배열되는 스프레잉 공간(87)이 있는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 혼합물 스프레이 개구(78)의 하류에는 유동 방향으로 확장되는 구조로 이루어지며 제트 분할기(86)가 배열되는 스프레잉 공간(87)이 있는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 혼합물 스프레이 개구(78)의 하류에는 유동 방향으로 타원형 구조로 이루어지며 제트 분할기(86)가 배열되는 스프레잉 공간(87)이 있는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.
18. 제 1 항에 있어서,

    상기 혼합물 스프레이 개구(78)의 하류에는 가스 포피체(41)에 의해 둘러싸인 스프레잉 공간(87)이 있는 것을 특징으로 하는 연료 및 가스 혼합물 분사 장치.