KR100623402B1 - 연료 분사밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연기관의 연료분사장치를 위한, 특히 혼합을 압축 스파크 점화하는 내연기관의 연소실 안으로 연료를 직접 분사하기 위한 고압 연료 분사밸브에 관한 것으로서, 밸브의 하류측 단부에는 안내부 및 시트부가 제공되고, 상기 안내부 및 시트부는 세 개의 디스크형 요소(35,47,26)로 이루어져 있다. 와류요소(47)는 안내요소(35)와 밸브시트요소(26)와의 사이에 매립되어 있다. 상기 안내요소(35)는 관통하여 축방향으로 이동하는 밸브니들(20)을 안내하는 반면 밸브니들(20)의 밸브폐쇄 세그먼트(28)는 밸브시트요소(26)의 밸브시트면(27)과 연동한다. 상기 와류요소(47)는 와류요소(47)의 외주와 연결상태에 있지 않은 다수의 와류채널들(63)이 달린 내부 개구영역(60)을 구비한다. 전체 개구영역은 와류요소(47)의 축방향 두께에 걸쳐 완전히 연장되어 있다.
전자석 회로, 밸브니들, 연료 분사밸브, 와류요소, 개구영역, 밸브 시트면

Description

연료 분사밸브{Fuel Injection valve}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따르는 연료 분사밸브에 관한 것이다.
DE-PS 39 43 005에는 이미 전자기적으로 작동가능한 연료 분사밸브가 공지된 바 있다. 이 밸브에서는 시트영역에 다수의 디스크형 요소들이 장착되어 있다. 자기회로를 여기시킬 때 평면 아마추어로서 기능하는 평평한 밸브 플레이트가 이 플레이트와 협동하는 맞은편 밸브시트 플레이트로부터 들어올려지고, 이들은 함께 플레이트 밸브부를 구성한다. 밸브시트 플레이트의 상류측에는, 밸브시트로 흐르는 연료를 원형 회전운동 상태로 만드는 와류요소가 장착되어 있다. 스톱 플레이트는 밸브시트 플레이트 맞은편 측면에서 밸브플레이트의 축방향 이동을 제한한다. 밸브플레이트는 큰 유격을 가지고 상기 와류요소에 의해 둘러싸인다. 따라서, 밸브플레이트는 상기 와류요소에 의해 어느 정도 안내된다. 와류요소에는 그 하측 단부면에 접선으로 연장된 다수의 홈들이 형성되어 있다. 이 홈들은 외주에서부터 중앙 와류챔버에까지 연장되어 있다. 상기 와류요소의 하측 단부면을 밸브시트 플레이트 위에 장착함으로써 상기 홈들은 와류 채널로서 작용한다.
또한, EP-OS 0 350 885에는 밸브시트 보디가 장착된 연료분사밸브가 공지되어 있다. 여기서 축방향으로 이동가능한 밸브니들에 장착된 밸브폐쇄 보디는 상기 밸브시트보디의 밸브시트면과 협동한다. 밸브시트면의 상류측으로, 밸브시트보디의 리세스 내부에는 밸브시트쪽으로 흐르는 연료를 원형 회전운동 상태로 만드는 와류요소가 장착되어 있다. 스톱 플레이트가 상기 밸브니들의 축방향 이동을 제한하며, 상기 스톱 플레이트에는 밸브니들의 소정의 가이드 역할을 하는 중앙 개구가 구비되어 있다. 밸브시트에 공급될 연료 역시 이 개구를 통과해야만 하기 때문에 상기 밸브니들은 큰 유격을 가지고 스톱 플레이트의 개구에 의해 둘러싸인다. 와류요소 내에서 그 하측 단부면에는 접선으로 연장된 다수의 홈이 형성되어 있고, 이 홈은 외주에서부터 중앙 와류챔버에까지 이른다. 와류요소의 하측 단부면을 밸브시트 보디 위에 장착함으로써, 상기 홈들은 와류채널로 작용한다.
독립 청구항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 연료 분사밸브는 매우 간단하고 저렴하게 제조가능하다는 장점을 갖는다. 디스크형 와류요소는 매우 간단한 구조를 갖고 있다. 따라서 성형도 간단하다. 이러한 와류요소는 연료 내에서 와류운동 또는 회전운동을 일으키고 가능한 한 유체내에서 방해를 일으키는 난류가 발생치 않도록 하는 것이 목적이다. 다른 모든 밸브기능은 밸브의 타 부품들이 담당한다. 따라서 상기 와류요소는 최상으로 작동할 수 있다. 이러한 와류요소는 단일부품이기 때문에 그 제조공정에서 취급상의 제한이 따르지 않는다. 단부면에 홈 또는 비슷한 와류를 발생시키는 함몰부가 형성되어 있는 와류보디와 비교해 볼 때 간단한 수단에 의해서, 와류요소의 축방향 두께 전체에 걸쳐 연장되어 있으며 외측에 둘러쳐진 엣지부분으로 둘러싸이게 되는 내부 개구영역이 와류요소에 형성될 수 있다. 바람직하게 상기 와류요소에서는 형성하기가 매우 복잡한 그밖의 홈이나, 덕트, 노치, 플루트(flute) 및 채널이 생략된다.
종속 청구항에 제시된 조치에 의해 독립 청구항에 제시된 연료 분사밸브의 바람직한 개선이 가능하다.
와류요소 및 밸브시트 요소와 마찬가지로 안내요소 역시 간단하게 제조가능하다. 특히 바람직하게는, 상기 안내요소가 안내개구를 통해 튀어나와있는 밸브니들의 가이드 역할만을 한다. 따라서, 상기 가이드 요소의 기능은 2개의 다른 하류측 요소들의 기능과 분명하게 분리된다.
상기 요소들의 모듈 구성 및 그와 연결된 기능상 분리는 개별부품들을 매우 유연하게 구성할 수 있으므로 요소를 간단하게 변형시켜 분사조건이 서로 다르게 (분무각, 정적 분무량) 분무할 수 있다는 효과를 제공한다.
특히 바람직하게는 꺽거나 구부림으로써 상기 와류채널들의 길이를 원하는 만큼 연장시킬 수 있다. 후크형으로 구부려진 상기 와류채널의 단부들은 연료를 적은 난류로 유입시키기 위한 넓은 면적의 저장부를 구성하는 수집 포켓으로 이용된다. 유동방향 전환 후에 연료는 느리고 난류가 적게 실제 접선 와류채널들 안으로 유입된다. 이로써 전반적으로 방해없는 와류동작이 이루어질 수 있다.
구조변경이 적은 방법을 사용해서 안내요소를 압축 스프링에 의해 와류요소쪽으로 가압하든가 또는 안내요소의, 상기 와류요소 반대편 단부면이 밸브시트 캐리어의 단에 놓이도록 할 수 있다. 각 경우에 밸브시트 캐리어의 안내요소 또는 안내 세그먼트는 그 하측 단부면이 와류요소내의 와류채널들을 충분히 덮는 한편, 그 맞은편 측면의 와류채널들은 밸브시트 요소의 상측 단부면에 의해 제한된다.
본 발명의 실시예들은 도면에 개략적으로 도시되어 있으며 하기에서 상세히 설명된다.
도 1은 연료 분사밸브의 제 1 실시예를 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 제 1 안내 및 시트부의 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 와류요소를 도시하는 도면.
도 4는 제 2 안내 및 시트부를 도시하는 도면.
도 5는 연료 분사밸브의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 6은 도 5의 제 3 안내 및 시트부의 확대도.
도 7은 제 4 안내 및 시트부를 도시하는 도면.
도 8은 제 5 안내 및 시트부를 도시하는 도면.
도 9는 제 6 안내 및 시트부를 도시하는 도면.
도 1에서 예컨대 실시예로서 도시된, 혼합기 압축형 스파크 점화식 내연기관의 연료분사장치용 분사밸브 형태인 전자기적으로 작동가능한 밸브는 적어도 부분적으로 자기코일(1)로 둘러싸인, 자기회로의 내극 역할을 하는 관형의, 중공실린더 코어(2)를 포함한다. 상기 연료 분사밸브는 특히 고압 분사밸브로서 연료를 내연기관 연소실로 직접 분사하는데 적합하다. 예를 들어 계단식 플라스틱 코일보디(3)는 자기코일(1)의 와인딩을 수납하며, 상기 코어(2) 및, 자기코일(1)로 부분적으로 둘러싸여 있으며 횡단면이 L-형태인 링형의, 비자성 중간부(4)와 함께 자기코일(1) 영역에서의 특히 컴팩트하고 짧은 분사밸브 구성을 가능케한다.
코어(2)에는 밸브종축(8)을 따라 연장된 수직개구(7)가 있다. 자기회로의 코어(2)는 연료유입노즐로서 사용되고, 수직개구(7)는 연료공급채널을 형성한다. 자기코일(1)의 상부에서 코어(2)와 외부 금속(예를 들어 페라이트) 하우징부(14)가 고정 연결된다. 이 하우징부는 외극 또는 외부 전도 요소로서 자기회로를 폐쇄하거나 상기 자기코일(1)을 적어도 원주방향으로 완전히 둘러싸고 있다. 코어(2)의 수직개구(7) 내부에는 공급측으로 연료필터(15)가 있다. 이 연료필터는, 그 크기 때문에 분사밸브의 막힘 또는 손상을 야기시킬 수 있는 연료 성분들을 여과해낸다. 연료필터(15)는 예를 들어 가압에 의해 코어(2)내부에 고정된다.
코어(2)는 하우징부(14)와 함께 연료 분사밸브의 공급측 단부를 형성한다. 상측 하우징부(14)는 예를 들어 축방향으로, 흐름방향으로 볼 때 자기코일(1)을 지나 연장되어 있다. 상측 하우징부(14)에 하측의 관형 하우징부(18)가 밀봉방식으로 고정 연결된다. 하측 관형 하우징부는 예를 들자면 아마추어(19)와 막대형태의 밸브니들(20) 또는 길게 뻗어있는 밸브시트 캐리어(21)로 이루어진 축방향으로 이동가능한 밸브부를 둘러싸거나 또는 수납한다. 상기 두 하우징부(14,18)들은 예를 들어 둘레의 용접시임에 의해 상호 고정연결된다.
도 1에 도시된 실시예에서 하측 하우징부(18)와 관형 밸브시트 캐리어(21)는 나사체결에 의해 상호 고정 연결된다: 용접, 납땜 또는 플랜징도 마찬가지로 가능한 결합방법이다. 상기 하우징부(18)와 밸브시트 캐리어(21)간의 밀봉은 예를 들어 밀봉 링(22)에 의해 이루어진다. 밸브시트 캐리어(21)는 전체 축방향 너비에 걸쳐 밸브종축(8)에 대해 동심으로 연장되어 있는 내부 통과개구(24)를 구비하고 있다.
밸브시트 캐리어(21)는 동시에 전체 연료 분사밸브의 하류측 단부를 형성하는 하측 단부(25)가 통과개구(24) 안에 가압된, 하류측으로 원추대형으로 가늘어지는 밸브시트면(27)을 가진 디스크형 밸브시트 요소(26)를 둘러싼다. 이 통과개구(24) 안에는 예를 들어 원형 횡단면을 가지는 막대형 밸브니들(20)이 장착되어 있다. 상기 밸브니들은 그 하류측 단부에 밸브 폐쇄 세그먼트(28)를 갖는다. 예를 들어 구형의 또는 부분적으로 구형의 또는 모든 도면에 도시된 바와 같이 원추형으로 가늘어지는 밸브폐쇄 세그먼트(28)는 공지된 대로 밸브시트 요소(26)안에 있는 밸브시트면(27)과 협동한다. 밸브시트면(27)의 하류측으로 밸브시트요소(26) 내에는 적어도 하나의 연료용 배출개구(32)가 형성되어 있다.
분사밸브의 작동은 공지된 방식대로 전자기적으로 이루어진다. 밸브니들(20)을 축방향으로 이동시키고, 그에 따라 코어(2)의 수직개구(7)내에 장착된 복원 스프링(33)의 힘에 대항해서 상기 분사밸브를 개폐하기 위해, 자기코일(1), 코어(2), 하우징부(14,18) 및 아마추어(19)를 갖는 전자기 회로가 사용된다. 아마추어(19)는 밸브 폐쇄 세그먼트(28) 반대편의 밸브니들(20) 단부와 예를 들어 용접시임에 의해 연결되어 있고 코어(2)에 대해 정렬되어 있다. 아마추어(19)와 함께 밸브종축(8)을 따라 밸브니들이 축방향 운동을 하는 동안 밸브니들(20)을 안내하기 위해 한편으로는 밸브시트 캐리어(21) 내에서 아마추어(19)쪽을 향한 단부에 있는 안내개구(34)가, 다른 한편으로는 밸브시트요소(26) 상류측에 장착되어 치수가 정확한 안내개구(55)를 가진 디스크형 안내요소(35)가 사용된다. 아마추어(19)는 축방향 운동 동안 중간부(4)에 의해 둘러싸여 있다.
코어(2)의 수직개구(7) 내부로 밀어넣어진, 가압된 또는 나사체결된 조절슬리브(38)는 센터링부(39)를 거쳐 상류측이 조절슬리브(38)에 접하는 복원스프링(33)의 스프링의 예응력을 조절하는데 사용된다. 상기 복원스프링의 맞은편 측면은 아마추어(19)에 지지된다. 아마추어(19) 내부에는 하나 또는 다수의 홀과 비슷한 유동채널(40)들이 구비되어 있다. 이 유동채널들을 통해 연료는 코어(2) 내의 수직개구(7)로부터 유동채널(40)의 하류측으로 형성된 연결채널(41)을 지나 밸브시트 캐리어(21)내의 안내개구(34)에 근접하여 통과개구(24) 내부까지 흘러들어갈 수 있다.
밸브니들(20)의 리프트는 밸브시트요소(26)의 조립위치에 의해 설정된다. 밸브니들(20)의 일측 끝위치는 자기코일(1)이 여기되지 않았을 때는 밸브시트요소(26)의 밸브시트면(27)에 밸브 폐쇄 세그먼트(28)가 접촉함으로써 정해진다. 반면에 밸브니들(20)의 타측 끝위치는 자기코일(1)이 여기될때 아마추어(19)가 코어(2)의 하류측 단부면에 접촉함으로써 얻어진다. 나중에 언급할 스톱영역내에 있는 구성요소들의 표면은 예를 들자면 크롬 도금되어 있다.
자기코일(1)의 전기적 접촉 및 그에 따른 여기는 코일보디(3) 외부에 플라스틱 압출코팅부(44)를 포함하고 있는 접촉요소(43)에 의해 수행된다. 상기 플라스틱 압출코팅부(44)는 다른 연료 분사밸브 구성요소(예를 들어 하우징부 14,18) 위로 연장가능하다. 플라스틱 압출코팅부(44)로부터 전기 연결케이블(45)이 연장되어 있는데, 이 케이블에 의해서 자기코일(1)의 전류공급이 이루어진다. 플라스틱 압출코팅부(44)는 이 영역내에서 중단된 상측 하우징부(14)를 통해 돌출되어 있다.
도 2는 본 발명에 따라 형성된 밸브영역을 좀 더 명확히 하기 위하여 도 1과는 다른 척도로 도시된 안내 및 시트부를 나타낸다. 밸브시트 캐리어(21)의 분사측 단부(25)에서 상기 캐리어의 통과개구(24) 안에 있는 안내 및 시트부는 도 2에 도시된, 그리고 이하의 다른 모든 본 발명에 따른 실시예에서 원칙적으로 세 개의 축방향으로 연속하는, 디스크 형태의, 기능이 분리된 요소들로 형성된다. 하류측으로 차례로 안내요소(35), 매우 평평한 와류요소(47) 및 밸브시트요소(26)가 설치되어 있다.
상기 안내개구(34)의 하류측에서 밸브시트 캐리어(21)의 통과개구(24)가 예를 들어 두개의 계단부로 구현되어 있다. 하류측 방향으로 볼 때 매 계단부마다 통과개구(24) 직경은 확대된다. 제 1 쇼울더(49) (도 1)는 예를 들어 나사형 압축 스프링(50)을 위한 접촉면 역할을 한다. 제 2 계단부(51)은 세 요소들(35,47,26)을 위한 확대된 조립공간을 형성한다. 상기 와류요소(47)는 작은 유격을 가지고 밸브시트 캐리어(21)의 통과개구(24) 안으로 가압될 수 있을 정도의 외경을 갖는다. 밸브니들(20)을 둘러싼 압축 스프링(50)은, 이 스프링의, 상기 쇼울더(49) 맞은편 측면이 안내요소(35)에 대하여 가압되기 때문에 상기 세 요소들(35,47,26)을 밸브시트 캐리어(21)내에 약하게 고정한다. 안내요소(35)에 상기 압축 스프링(50)을 위한 확실한 접촉면을 확보할 수 있도록, 와류요소(47) 반대편 단부면에는 리세스(52)가 형성되어 있고, 상기 리세스의 바닥(53)에는 압축 스프링(50)이 놓여있다.
안내요소(35)는 정확한 치수의 내부 안내개구(55)를 포함하고 있다. 밸브니들(20)은 축방향 이동시 상기 안내개구를 통해 이동한다. 안내요소(35)의 외경은 계단부(51) 하류측 통과개구(24)의 직경보다 작게 선택된다. 이로써 안내요소(35)의 외주에서의 연료흐름이 밸브시트면(27)을 향해 이루어질 수 있게 된다. 연료는 안내요소(35)의 하류측에서 도 3의 평면도에 도시된 와류요소(47)내로 직접 흘러들어간다. 와류요소(47)의 외부 엣지 근처에서의 유입을 향상시키기 위해 안내요소(35)는 그 하측 단부면에 예를 들어 챔퍼(chamfer,56)를 갖는다.
상기 세 요소들(35,47,26)은 각 단부면이 직접 서로 접촉하도록 놓여 있다. 밸브시트 캐리어(21)에 밸브시트요소(26)를 고정연결하기 전에 밸브시트요소(26)가 정렬되어야 한다. 밸브시트요소(26)는 펀치(58) 형태의 공구, 즉 도 2에 개략적으로 도시되어 있으며 상기 밸브시트요소(26)와 밸브시트 캐리어(21)의 하류측 외부단부면에 접하는 공구에 의해 밸브시트 캐리어(21)의 종축에 대해 정렬된다. 이 용접 정렬펀치(58)는 예를 들어 둘레에 걸쳐 분포된 다수의 컷아웃(59)을 가지며, 상기 컷아웃(59)을 통해 밸브 시트요소(26)가 밸브시트 캐리어(21)와 레이저로 점용접된다. 상기 펀치(58)의 분리후에 상기 밸브시트요소(26)는 밀봉 용접시임(61)에 의해 둘레로 완전히 용접될 수 있다. 이어서 예를 들어 안내요소(35)는 밸브시트면(27)에 놓인 밸브니들(20)을 이용하여 다시 밸브시트요소(26)에 대해 정렬된다.
도 3에는 안내요소(35)와 밸브시트요소(26) 사이에 매설된 와류요소(47)가 가능한 작은 유격으로 통과개구(24) 둘레에 위치한 단일 부품으로서 평면도로 도시되어 있다. 와류요소(47)는 저렴하게 쉬트로부터 예를 들자면 천공, 와이어-EDM, 레이저 절삭, 에칭, 또는 기타 공지된 방법을 이용하여 또는 전기 도금에 의해 제조될 수 있다. 와류요소(47)는 내부 개구영역(60)을 구비하고, 상기 내부 개구영역(60)은 와류요소(47)의 전체 축방향 두께에 걸쳐서 연장되어 있다. 개구영역(60)은, 밸브니들(20)의 밸브폐쇄 세그먼트(28)가 통과하는 내부 와류챔버(62)와, 와류챔버(62)안으로 통하는 다수의 와류채널들(63)로 형성되어 있다. 와류채널들(63)은 접선으로 와류챔버(62) 안으로 통하고, 와류챔버(62) 반대편 단부(65)는 와류요소(47) 외주와 연결되지는 않는다. 오히려, 와류채널들(63)의 단부(65)와 와류요소(47)의 외주와의 사이에는 엣지영역(66)이 있다.
밸브니들(20)의 조립시에 상기 와류챔버(62)는 안으로는 밸브니들(20)에 의해(밸브폐쇄 세그먼트(28)), 그리고 밖으로는 와류요소(47)의 개구영역(60) 벽에 의해 제한된다. 와류채널들(63)이 와류챔버(62)내로 접선방향으로 개방됨으로써 연료에 각 운동량이 가해지고, 상기 각 운동량은 계속해서 배출개구(32) 내부까지 흐르는 동안 유지된다. 원심력에 의해 연료는 중공 원추형으로 분사된다. 와류채널(63)은 예를 들어 구부리거나 꺾음으로써 원하는 만큼 연장된다. 후크형으로 꺾인 와류채널(63) 단부(65)는 적은 난류로 연료를 유입시키기 위한 넓은 면적의 저장부를 이루는 수집 포켓 역할을 한다. 유동방향을 바꾼 다음에 연료는 천천히 적은 난류로 실제 접선 와류채널들(63) 안으로 유입된다. 이로써 전반적으로 방해없는 와류가 형성될 수 있다.
이하의 도면의 다른 실시예에서는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 동일한 위치에 있으며 동일한 작용을 하는 부품은 동일한 도면번호로 표시된다. 도 4에 도시된 안내 및 시트부와 도 2에 도시된 안내 및 시트부와의 차이점은 밸브시트요소(26)를 밸브시트 캐리어(21)에 고정하는 다른 방법이 제공된다는 것이다. 밸브시트 캐리어(21)의 단부(25)는 계단부(51)의 하류측으로 축소되어 구현되어 있기 때문에 세 요소들(35,47,26)중 단지 안내요소(35)만이 밸브시트 캐리어(21)의 통과개구(24)안에 수납된다. 와류요소(47)는 단부면(82)이 밸브시트 캐리어(21)의 하측 단부(25)에 놓여있다. 외경을 좀 더 크게하여 구성된 와류요소(47)는 바람직하게 더 긴 와류채널(63)을 갖고, 따라서 난류가 적은 유동이 이루어질 수 있다. 상기 와류요소(47)의 외경에 따라 밸브시트요소(26)의 외경 역시 확대된다. 밸브시트요소(26)를 밸브시트 캐리어(21)에 고정시키는 것은 예를 들자면 밸브시트요소(26)의 외주에서 용접시임(61)에 의해 수행한다. 상기 용접시임(61)은 와류요소(47)의 영역에 제공될 수 있으므로 상기 와류요소(47)는 와류채널(63) 외부에서 직접 밸브시트 캐리어(21)에 용접된다.
도 5에 도시된 연료 분사밸브의 실시예에서 밸브시트 캐리어(21)는 도 1에 도시된 실시예보다 그 벽이 훨씬 더 얇게 구성되어 있다. 압축 스프링(50)은 그 하측 단부가 리세스(52)없는 안내요소(35)의 상측 단부면에 지지되는 한편, 그 맞은편 단부는 지지플레이트(68)에 놓여있다. 상기 지지 플레이트(68)는 용접시임에 의해 밸브시트 캐리어(21)의 상측 단부와 고정 연결된다. 밸브시트 캐리어(21) 내의 연결채널(41)들 대신에 이 실시예에서는 상기 지지 플레이트(68)가 다수의 축방향으로 연장된 연결채널(41)들을 구비하고 있다. 연료의 개선된 흐름을 위해 안내요소(35)의 외주에는 적어도 하나의 홈과 비슷한 유동채널(69)이 형성되고, 상기 채널은 도 6에 명확히 도시되어 있다.
도 6에는 본 발명에 따라 형성된 밸브영역을 보다 명확히 도시하기 위해서 도 5의 안내 및 시트부를 다른 크기로 다시 한 번 도시하였다. 그 통과개구(24)안에 있는 밸브시트 캐리어(21)의 분사측 단부(25)에 있는 안내 및 시트부는 세 개의 축방향으로 연속하는 디스크형태의 요소들(35,47,26)로 형성되어 있다. 밸브시트 캐리어(21)의 하측 단부(25)에서는 내부 통과개구(24)가 유동방향으로 원추형으로 테이핑되어 구현된다. 따라서, 밸브시트요소(26)는 밸브시트 캐리어(21) 안에 정확히 가압되도록 하기 위해 원추형으로 테이핑되는 외부윤곽을 갖고 있다. 본 실시예에서 상기 세 요소들(35,47,26)은 밸브시트요소(26)로 부터 통과개구(24)를 통하여 위로 부터 즉, 아마추어(19)를 향한 측면으로부터 삽입된다. 이 경우에 상기 밸브시트 캐리어(21)의 하측 단부에 있는 용접시임(61)은 현저하게 적은 부하를 받는다. 와류요소(47)는 작은 유격을 가지고 밸브시트 캐리어(21)의 통과개구(24)내로 가압될 수 있을 정도의 외경을 갖는다.
도 7에는 밸브시트 캐리어(21)의 단부(25)가 추가의 관형 고정부(70)로 둘러싸인 다른 안내 및 시트부가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 실시예에서와 유사하게 와류요소(47) 및 밸브시트요소(26)는 통과개구(24)의 직경보다 큰 외경을 갖는다. 때문에 와류요소(47)의 단부면(82)이 밸브시트 캐리어(21)의 단부(25)에 접한다. 안내요소(35)는 평평한 디스크로서 구현되며 통과개구(24) 내부에 장착되어 있으며, 그 외경은 통과개구(24)의 직경보다 작으므로 연료는 안내요소(35)의 외주를 따라 축방향으로 흐를 수 있게 된다.
밸브시트요소(26)와 밸브시트 캐리어(21)의 고정 결합은 추가 고정부(70)를 통해 이루어진다. 박벽 관형 고정부(70)는 이른바 밸브시트 요소(26)와 와류 요소(47) 뿐만 아니라 밸브시트 캐리어(21)의 단부(25) 역시 둘러싼다. 용접시임(61)에 의해 밸브시트요소(26)와 고정부(70)는 그들의 하측의, 인접한 단부면이 상호 연결되어 있다. 특히 바람직하게 상기 고정부(70)는 그 하측 단부면에 내측으로 돌출한 둘러싸는 쇼울더(74)를 갖고, 상기 쇼울더에 계단부(75)을 가진 밸브시트요소(26)가 설치될 수 있다. 상기 고정부(70)를 이와 같이 구성했기 때문에 용접시임(61)은 적은 재료로 그리고 적은 용접지연으로 형성될 수 있다. 상기 용접시임(61)은 그와 같은 실시예에서 도 2에 따른 실시예에서보다 훨씬 더 적은 부하를 받는다. 용접은 적은 열 에너지로 실행될 수 있고, 따라서 어떠한 경우에도 밸브시트요소(26)의 치수 정확도를 보장할 수 있다.
밸브시트 캐리어(21)와 고정부(70)는 예를 들어 상기 용접시임(61)보다 약간 더 두껍게 형성된 제 2 용접시임(71), 예컨대 안내요소(35)의 상류측에 고정부(70)의 외주에서부터 제공된 제 2 용접시임에 의해 결합된다. 추가 고정부(70)에 의해 와류요소(47)와 안내요소(35)는 매우 정확하게 밸브시트 캐리어(21)의 종축에 대해 정렬될 수 있다. 이로써 상기 안내요소(35)가 밸브니들(20) 위에서 기울어지거나 끼는 현상을 방지할 수 있다. 와류요소(47)는 고정부(70) 안으로 꽉 끼워질 수 있을 정도의 외경을 지닌다. 밸브시트 캐리어(21)의 통과개구(24) 안에는 압축 스프링(50)이 조립된다. 압축 스프링은 그 일측 단부가 스프링하중을 받는 안내요소(35)에 놓이고, 안내요소(35) 반대편 단부는 밸브시트 캐리어(21) 내부 쇼울더(49)에 지지된다. 밸브시트 캐리어(21)에 있는 외측 쇼울더(72)와, 용접시임(61) 반대편에 있는 고정부(70)의 상측 단부와의 사이에는 예를 들어 밀봉요소(73)가 끼워져 있다.
전술한 바와 같이, 밸브폐쇄 세그먼트(28)는 원추대형 대신에 다른 형상으로, 예를 들어 구형으로 형성될 수 있다. 이러한 구 세그먼트가 밸브니들(20)의 하류측 단부에 제공되면, 구 중심점이 바람직하게 안내요소(35)의 축방향 높이에 놓인다. 따라서 밸브니들(20)이 안내요소(35)에 끼는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있다.
안내요소(35)에 대해 작용하는 압축 스프링(50)을 생략한 실시예는 도 8에 도시되어 있다. 통과개구(24)안에 있는 계단부(51)는 여기서는 요소들(35,47,26)을 수납하기 위한 개구의 직경을 확대시킬뿐만 아니라 안내요소(35)의 상측 단부면에 대한 접촉면으로서 사용된다. 연료가 밸브시트면(27) 방향으로 흘러들어갈 수 있도록 하기 위해 안내요소(35)의 외주에는 적어도 하나의 홈과 비슷한 유동채널(69)이 형성되어 있다. 이 유동채널들(69)은 안내요소(35)의 상측 단부면에서, 연료가 계단부(51) 상류측으로 부터 방해없이 들어갈 수 있을 정도로 방사방향으로 연장된다.
적어도 하나의 유동채널(69)을 통과한 다음에 연료는 안내요소(35)와 와류요소(47)사이에 있는 링형공간(76)안으로 유입된다. 상기 링형공간은 안내요소(35)의 하측 단부면에 형성된 챔퍼(56)에 의해 형성된다. 링형공간(76)으로부터 연료는 개구영역(60), 특히 수집 포켓 역할을 하는 와류요소(47)의 와류채널(63)의 단부 안으로 흐른다. 이미 설명한 방식대로 유체내에 발생하는 방해적인 난류는 이 수집 포켓에서 사라진다.
모든 실시예에 있어서, 안내개구(55) 내에서 밸브니들(20)과 안내요소(35)간의 유격은 매우 적다. 따라서 이 영역에서는 안내요소(35)의 양측 단부면간의 압력차로 인해 연료의 누설이 발생하지 않는다. 도 8에 도시된 실시예에서 상기 세 요소들(35,47,26)은 통과개구(24)에 예비고정된다. 안내요소(35)는 통과개구(24)내에서 안내개구(55)내의 밸브니들(20) 보다 훨씬 큰 유격을 갖는다. 따라서 후속해서 안내요소(35)가 밸브시트요소(26)에 대해 최종적으로 정렬될 수 있다. 이러한 정렬은 밸브니들(20)을 사용하여 또는 유사한 윤곽을 갖는 보조보디를 사용하여 이루어진다. 상기 요소들(35,47,26)의 정렬 후, 이 요소들은 밸브시트 캐리어(21)의 계단부(51)에 대해 축방향으로 가압되고 상기 밸브시트요소(26)의 하류측 단부면이 이러한 응력을 유지하는 가운데 밸브시트 캐리어(21)에 용접된다(용접시임 61).
도 8에 따른 실시예는 요소들(35,47,26)이 작은 유격을 가지고 또는 가압되어 통과개구(24)내에 고정되도록 구성되어 있다. 추가적으로 상기 밸브시트요소(26)는 용접시임(61) 또는 플랜징에 의해 통과개구(24)안에 고정될 수 있다.
도 9에는 본 발명에 따른 연료 분사밸브의 다른 안내 및 시트부가 도시되어 있으며, 여기서는 별도의 안내요소(35)가 제공되지 않는다. 오히려, 부분적으로 밸브하우징을 형성하는 밸브시트 캐리어(21)는 밸브시트요소(26)를 향한 하측의 안내 세그먼트(35')를 구비한다. 따라서, 밸브니들(20)을 안내하기 위한 안내개구(55)는 밸브시트 캐리어(21) 내에 통합되어 있다. 상기 밸브시트 캐리어(21) 내의 통과개구(24)는 하류측 방향에서 안내개구(55)로서 끝난다. 안내개구의 상류측으로 하류측을 향해 원추형으로 가늘어지는 개구 세그먼트(79)내에 있는 통과개구(24)로부터, 하나 또는 다수의 예를 들어 밸브종축(8)에 대해 기울어져 연장된 흐름개구(81)가 분기한다. 이 흐름개구들은 밸브시트 캐리어(21)의 분사측 하부 단부면(82)에서 끝난다.
흐름개구(81)들로부터 연료는 하류측으로 직접 이어지는 와류요소(47)의 와류채널(63)들 안으로 직접 흐른다. 상기 밸브시트 캐리어(21)의 분사측 단부면(82)에는 와류요소(47) 및 밸브시트면(27)을 갖는 밸브시트요소(26)가 외주에 제공된 2개의 링형 용접시임(83,84)들에 의해 밀봉방식으로 연속해서 고정된다. 이를 위해 밸브시트 캐리어(21) 뿐만 아니라 와류요소(47)와 밸브시트요소(26)는 예컨대 동일한 외경을 갖는다.

Claims (17)

  1. 전자기 회로와,
    밸브를 개방 및 폐쇄하기 위해 밸브시트요소에 형성된 고정밸브시트와 협동하는 밸브폐쇄 세그먼트를 구비하며, 밸브종축을 따라 축방향으로 이동가능한 밸브니들 및,
    밸브시트의 상류측에 직접 장착된 디스크형 와류요소를 포함하는, 특히 연료를 내연기관의 연소실 안으로 직접 분사하기 위한 내연기관의 연료분사장치용 연료 분사밸브에 있어서,
    상기 와류요소(47)는 다수의 와류채널들(63)을 가지는 내부 개구영역(60)을 구비하며, 상기 내부 개구영역(60)은 상기 와류요소(47)의 전체 축방향 두께에 걸쳐서 완전하게 연장되어 있고, 상기 와류채널들(63)은 둘러싸는 엣지영역(66)에 의해 와류요소(47)의 외주와 연결되어 있지 않으며,
    상기 와류요소(47)의 내부 개구영역(60)은 천공방법으로 성형가능함을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 개구영역(60)은 내부 와류챔버(62) 및 상기 와류챔버(62) 안으로 통하는 다수의 와류채널들(63)로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 와류채널들(63)은 와류챔버(62)내로 접선방향으로 개방되는 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 와류채널(63)들은 와류챔버(62)로부터 멀리 떨어져있는 후크형으로 꺽인 단부(65)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 와류챔버(62)의 내부에서 상기 밸브니들(20)이 축방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 와류요소(47)의 상류측에는 내부 안내개구(55)를 관통하는 밸브니들(20)을 안내하기 위한 내부 안내개구(55)를 갖는 별도로 형성된 안내요소(35)가 직접 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 안내요소(35)는 밸브시트면(27)에 대해 반경방향으로 이동하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 안내요소(35)는 압축 스프링(50)에 의해 상기 와류요소(47)에 대해 그리고 그에 따라 간접적으로 밸브시트요소(26)에 대해 가압되는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 안내요소(35)는 압축 스프링(50)을 지지하기 위한 바닥(53)을 가진 리세스(52)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 안내요소(35)의 외주에는 적어도 하나의 홈과 비슷한 유동채널(69)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 안내요소(35)의 일측 단부면이 상기 와류요소(47)에 그리고 그 타측 반대편 단부면은 밸브시트 캐리어(21)의 계단부(51)에 놓여 있어서 상기 안내요소(35)는 축방향으로 하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 안내요소(35), 상기 와류요소(47) 및 밸브시트요소(26)는 작은 유격을 가지고 또는 가압에 의해서 밸브시트 캐리어(21)내에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 와류요소(47)의 상류측에는 내부 안내개구(55)를 관통하는 밸브니들(20)을 안내하기 위한 내부 안내개구(55)를 갖는 밸브시트 캐리어(21)의 안내 세그먼트(35')가 직접 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 와류요소(47) 및 밸브시트요소(26)는 안내요소(35)와 함께 밸브시트 캐리어(21)의 통과개구(24)내에 배치되고 따라서 원주방향으로 상기 밸브시트 캐리어(21)에 의해 완전히 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 와류요소(47)는 밸브시트 캐리어(21)의 분사측 하부 단부면(82)에 놓이며 이로써 상기 밸브시트 캐리어(21)의 내부 통과개구(24)보다 더 큰 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 밸브시트 캐리어(21)의 하류측 단부(25) 외주에는, 상기 밸브시트 캐리어(21)에 및 밸브시트 요소(26)에 각각 용접시임(61)에 의해 고정되어 있는 관형 고정부(70)가 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
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