KR100744439B1

KR100744439B1 - 연료 분사 밸브

Info

Publication number: KR100744439B1
Application number: KR1020007011766A
Authority: KR
Inventors: 뮐러마르틴; 트루첼랄프; 뷔너마르틴; 란트페터; 헨네만헬무트; 카임노르베르트; 클링너울리히; 안도르퍼마르틴
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2007-08-01
Also published as: DE59911766D1; EP1073837B1; EP1073837A1; JP2002538358A; WO2000050765A1; DE19907897A1; RU2239088C2; KR20010042942A; US6494388B1

Abstract

본 발명은, 밸브 시트 부재(26)에 밸브 시트(27)를 가진 원추 섹션이 형성되고, 그 원추 섹션에는 바로 흐름 하류측에 배출구(32)가 이어져 있는 것을 특징으로 하는, 연료 분사 밸브, 특히 연료를 혼합기 압축식 외부 점화 내연 기관의 연소실 내에 직접 분사시키기 위한 고압 분사 밸브에 관한 것이다. 배출구(32)는 유입 평면(32), 유출 평면(53) 및 중심축(58)을 갖고 있는데, 유입 평면(52)의 중심점(54)은 밸브 종축(8)에 대해 오프셋되어 위치하고 중심축(58)은 밸브 종축(8)에 대해 비스듬히 경사져 뻗는다. 밸브 시트 부재(26)의 흐름 상류측에는 디스크형 선회 부재(47)가 배치되어 있고 이 부재는 좌 선회뿐 아니라 우 선회를 발생시키는 데에도 사용될 수 있다.

Description

연료 분사 밸브{Fuel injection valve}

본 발명은 청구항 제 1항, 청구항 제 13항 및 청구항 제 14항의 전제부에 따른 연료 분사 밸브에 관한 것이다.

DE 197 57 299 A1으로부터 이미 밸브 시트의 하류측에 연료 분사실이 배치되어 있는 연료 분사 밸브가 공지되어 있다. 밸브 시트의 윤곽에 따라 원추형으로 연장된 폐쇄 부분을 가진 축 방향 가동 밸브 니들이 밸브를 개방 및 폐쇄하기 위해 밸브 시트와 협동한다. 밸브 시트의 상류측에는 밸브 니들의 외주에 경사지게 뻗는 선회 채널이 있다. 선회 채널은 링형의 선회 챔버와 통하고, 상기 선회 챔버는 밸브 니들과 외부 밸브 하우징 사이에 형성되어 있다. 이 선회 챔버로부터 연료는 밸브 시트를 향해 안내된다. 밸브 시트에 후속하는 연료 분사실로부터 연료는 배출구 내로 흐르고, 그 개구는 연료 분사실의 바닥면의 중심점으로부터 약간 오프셋되어 시작되어 밸브 종축에 대해 비스듬히 경사져 흐름 하류측으로 연장한다.

청구항 제 1항 및 청구항 제 13항의 특징을 가진 본 발명에 따른 연료 분사 밸브는, 특히 간단한 방식으로 저렴하게 제조될 수 있는 이점을 갖는다. 이 분사 밸브는 특히 그의 하류측 단부에서 간단하지만 매우 정확하게 장착될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 연료 분사 밸브에 의해 연료의 매우 양호한 분무화 및 매우 정확한 분사가 예컨대 내연기관의 실린더 내로 직접 이루어질 수 있다. 분사된 스프레이의 특히 균일한 전방부(프론트)가 달성된다. 또한, 큰 침투 깊이 및 침투 속도를 가진 스프레이 내의 개별 스트림들의 형성이 방지될 수 있다.

특히 바람직한 방식으로, 선회 연료(swirling fuel)가 극히 짧은 유로로 밸브 시트 부재에 있는 밸브 시트에 공급된다. 상기 매우 짧은 유로는 어떤 수집 공간도 형성하지 않는 가운데, 배출구가 밸브 시트면의 단부에서 바로 시작되는 경우 보장된다.

청구항 제 1항에 따른 디스크형 선회 부재(disk-shaped swirl element)는 매우 간단한 구조를 가지며, 이로 인해 간단히 성형될 수 있다. 선회 부재의 과제는 연료 내에서 선회 운동 또는 회전 운동을 발생시키는 것이다. 선회 부재는 개별 부재이기 때문에, 제조 공정에서 그것의 취급이 제한을 받지 않는다.

종속항에 제시된 조치에 의해, 청구항 제 1항에 제시된 연료 분사 밸브의 바람직한 실시 및 개선이 가능하다.

이상적으로는 동일한 디스크형 선회 부재가 좌 선회 및 우 선회를 위해 사용될 수 있다. 선회 부재의 전면 또는 후면을 밸브 시트를 향하게 설치함으로써, 좌우 선회 변경이 아주 간단히 실현될 수 있다.

정면에 홈 또는 유사한 선회 발생 홈을 가진 선회체와는 달리, 선회 부재에는 가장 간단한 수단에 의해, 선회 부재의 전체 축 방향 두께에 걸쳐 연장되며 외부 환형 에지 영역에 의해 둘러싸인 내부 개구 영역이 형성될 수 있다.

선회 부재의 명확한 설치 위치를 보장하고 좌 선회와 우 선회가 잘못 바뀌는 것을 방지하기 위해 또는 선회 부재의 비틀림 방지를 위해, 선회 부재의 외주에는 바람직한 방식으로 설치 보조부가 형성된다.

밸브 니들을 안내하는 역할을 하는 안내 부재의 외주에 톱니 모양으로 돌출하는 영역들과 그들 사이에 있는 리세스를 교대로 형성함으로써, 간단한 방식으로, 하부에 위치하는 선회 부재의 선회 채널들 내로 최적의 유입을 보장할 수 있는 가능성이 주어진다.

안내 부재, 선회 부재 및 밸브 시트 부재와 같은 부재들을 모듈형으로 구성하고 그와 관련된 기능들을 분리함으로써, 개별 부재들이 매우 유연하게 설계될 수 있고, 그래서 하나의 부재의 간단한 변형에 의해 상이하게 분사하는 스프레이(스프레이 각도, 정적(static) 분사량)가 형성될 수 있다는 이점이 얻어진다.

청구항 제 13항의 특징을 가진 본 발명에 따른 연료 분사 밸브는, 이미 언급한 이점에 추가하여, 예컨대 소정의 중공 원추 분포를 포기할 필요없이, 배출구의 "비스듬한" 배치로 인해 선회하는, 매우 미세하게 분무화된 연료 스프레이가 특히 소정의 에지영역, 예컨대 실린더의 에지 영역 내로 완전히 의도된 바대로 분사될 수 있는 이점을 갖는다.

청구항 제 14항의 특징을 가진 본 발명에 따른 연료 분사 밸브는, 분사된 연료의 특히 바람직한 특수 제트 형태가 간단한 방식으로 달성될 수 있다는 이점을 갖는다. 이것은, 내연기관에 어떤 어려운 설치 조건이 주어지거나 또는 예컨대 내연기관의 실린더 내로 가솔린을 직접 분사할 때 경사져 있지만 회전 대칭이 아닌 연료 스프레이가 분사되어야 하는 경우에 매우 바람직하다. 이러한 방식으로 이상적인 중공 원추와는 다른 스프레이 원추가 분사되고, 상기 스프레이 원추에는 어떤 새도우 영역(shadow area)이 존재하게 된다. 새도우 영역의 측면에서는 스프레이 원추가 절단된 것 같이 작용할 수 있고, 그로 인해 예컨대 상기 측면에서는 피하고 싶은 벽 습윤이 효과적으로 방지될 수 있다.

도 1은 연료 분사 밸브의 실시예를 도시한 도면.

도 2a는 소위 "우 선회 밸브"용 밸브 시트 부재의 중심 영역의 평면도.

도 2b는 소위 "좌 선회 밸브"용 밸브 시트 부재의 중심 영역의 평면도.

도 2c는 배출구가 이차원적으로 오프셋되어 있는 밸브 시트 부재의 중심 영역의 평면도.

도 3은 도 2a의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 제 1 실시예로서 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도.

도 5는 도 4와 유사하게 도시된 제 4 실시예를 도시한 도면.

도 6은 도 4와 유사하게 도시된 제 5 실시예를 도시한 도면.

도 7은 도 5 및 6의 실시예에 따른 밸브로부터 연료를 분사할 때에 생기는 스프레이 원추의 개략적인 단면도.

도 8은 디스크형 선회 부재의 실시예에 대한 평면도.

도 9는 안내 부재의 실시예에 대한 평면도.

도 10은 제 2 선회 부재의 도면.

도 11은 제 3 선회 부재의 도면.

본 발명의 실시예는 도면에 간단히 도시되어 있고 이하의 기재에서 상세히 설명될 것이다.
외부 점화식 내연기관의 연료 분사 장치용 분사 밸브 형태로 된, 도 1에 예시적으로 도시된 전자기 작동 밸브는, 자기 코일(1)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸여 있는, 자기 회로의 내극으로서 사용되는, 관형의 대체로 중공 원통형인 코어(2)를 갖고 있다. 이 연료 분사 밸브는 특히 고압 분사 밸브로서 내연기관의 연소실 내로 연료를 직접 분사하기에 적합하다. 예컨대 플라스틱으로 된 계단형 코일 바디(3)는 자기 코일(1)의 권선을 수용하고, 코어(2)와, 자기 코일(1)에 의해 부분적으로 둘러싸여 있는, L 형 횡단면의, 링 모양의 비자성 중간부(4)와 관련해서, 자기 코일(1)의 영역에서 매우 콤팩트하고 짧은 분사 밸브의 구조를 가능하게 한다.

코어(2)에는 밸브 종축(8)을 따라 연장되는 연속하는 종방향 개구(7)가 제공된다. 자기 회로의 코어(2)는 연료 유입관의 역할도 하고, 종방향 개구(7)는 연료 공급 채널을 형성한다. 외부의 금속(예컨대 페라이트) 하우징 부재(14)는 자기 코일(1)의 상부에서 코어(2)와 단단히 결합되어 있고, 상기 하우징 부재는 외극 내지는 외부 도자 부재로서 자기 회로를 폐쇄하고 자기 코일(1)을 적어도 원주 방향으로 완전히 둘러싼다. 코어(2)의 종방향 개구(7) 내에서 공급측에 연료 필터(15)가 제공되고, 상기 필터는 연료 분사 밸브 내에서 막힘 또는 손상을 일으킬 수 있는 크기를 가진 연료 성분을 여과 분리하는 역할을 한다. 연료 필터(15)는 예컨대 압입에 의해 코어(2) 내에 고정된다.

코어(2)는 하우징 부재(14)와 더불어 연료 분사 밸브의 공급측 단부를 형성하고, 상부 하우징 부재(14)는 예컨대 축 방향으로 볼 때 하류측으로 자기 코일(1)을 지나 연장된다. 상부 하우징 부재(14)에는 하부의 관형 하우징 부재(18)가 밀봉방식으로 고정 연결되고, 상기 하우징 부재는 예컨대 아마추어(19)와 바아형 밸브 니들(20)로 된 축 방향 가동 밸브 부재 또는 길게 뻗은 밸브 시트 캐리어(21)를 둘러싸거나 또는 수용한다. 양 하우징 부재(14 및 18)는 예컨대 환형 용접 심으로 견고하게 서로 연결되어 있다.

도 1에 도시된 실시예에서 하부 하우징 부재(18)와 대체로 관형인 밸브 시트 캐리어(21)는 나사 결합에 의해 서로 단단히 연결되어 있다; 용접, 납땜 또는 플랜징도 가능한 접합 방법이다. 하우징 부재(18)와 밸브 시트 캐리어(21) 사이의 밀봉은 예컨대 밀봉 링(22)에 의해 행해진다. 밸브 시트 캐리어(21)는 전체 축방향 길이에 걸쳐 밸브 종축(8)에 대해 동심으로 연장된 내부 관통구(24)를 갖고 있다.

밸브 시트 캐리어(21)는, 동시에 전체 연료 분사 밸브의 하류측 폐쇄부이기도 한 하단부(25)로, 관통구(24) 내로 압입된 디스크형의 밸브 시트 부재(26)를 둘러싸고 있다. 상기 밸브 시트 부재(26)는 원추뿔 형태로 하류측으로 테이퍼링되는 밸브 시트(27)를 가진다. 관통구(24) 내에는 예컨대 바아형이고 대체로 원형인 횡단면을 가진 밸브 니들(20)이 배치되어 있고, 상기 밸브 니들은 하류측 단부에 밸브 폐쇄 섹션(28)을 갖고 있다. 예컨대 구형 또는 부분적으로 구형 또는 라운딩되어 형성된 또는 원추형으로 테이퍼링되는 밸브 폐쇄 섹션(28)은, 공지의 방식으로, 밸브 시트 부재(26)에 있는 밸브 시트(27)와 협동한다.

밸브 시트(27)의 하류측에서 밸브 시트 부재(26) 내에 연료용 배출구(32)가 설치된다. 도 1의 단면도가 연료 분사 밸브의 중심 단면도이기 때문에, 도 1에서 배출구(32)가 단지 블라인드 홀로서 도시되지만, 도 2a에서 알 수 있는 것처럼, 배출구(32)는 밸브 종축(8)에 대해 비스듬히 경사진 연장부를 가진다. 도 1에서 배출구(32)는 도면 평면 안으로 또는 도면 평면으로부터 바깥으로 연장되어 있다.

분사 밸브의 작동은 공지의 방식으로 전자기적으로 이루어진다. 그러나 여자가능한 작동 부재로서 압전 액추에이터도 역시 고려해 볼 수 있다. 마찬가지로, 제어된 상태에서 압력 부하가 걸린 피스톤을 통한 작동도 고려해 볼 수 있다. 밸브 니들(20)의 축 방향 이동을 위해, 그리고 그에 따라서 코어(2)의 종방향 개구(7) 내에 배치된 복원 스프링(33)의 힘에 대항해서 분사 밸브를 개방 또는 폐쇄하기 위해, 자기 코일(1), 코어(2), 하우징 부재(14 및 18) 및 아마추어(19)를 구비한 전자기 회로가 사용된다. 아마추어(19)는 밸브 폐쇄 섹션(28)으로 부터 먼, 밸브 니들(20)의 단부와 예컨대 용접 심에 의해 결합되어 코어(2)에 대해 정렬된다. 밸브 니들(20)이 아마추어(19)와 함께 밸브 종축(8)을 따라 축방향으로 이동하는 동안 밸브 니들(20)을 안내하기 위해, 한편으로는 밸브 시트 캐리어(21)에서 아마추어(19)를 향한 단부에 배치된 안내 개구(34) 및 다른 한편으로는 밸브 시트 부재(26)의 상류측에 배치된, 치수적으로 정확한 안내 개구(55)를 가진 디스크형 안내 부재(35)가 사용된다. 아마추어(19)는 축 방향 이동 동안 중간부(4)에 의해 둘러싸인다.

안내 부재(35)와 밸브 시트 부재(26) 사이에는 추가의 디스크형 부재, 더 정확하게 말하자면 선회 부재(47)가 배치됨으로써, 총 3개의 부재(35, 47 및 26)는 직접 중첩되어 밸브 시트 캐리어(21) 내에 수용된다. 3개의 디스크형 부재(35, 47 및 26)는 예컨대 재료 결합식으로 서로 고정 연결된다.

코어(2)의 종방향 개구(7)에 삽입된, 압입된 또는 나사 결합된 조절 슬리브(38)는, 센터링부(39)를 통해 상류측 측면이 조절 슬리브(38)에 접촉한 복귀 스프링(33)의 스프링 예응력의 조절을 위해 사용되고, 상기 스프링의 반대편 측면은 아마추어(19)에 지지된다. 아마추어(19)에는 하나 또는 다수의 보어와 유사한 유동 채널(40)이 있고, 그 채널을 통해 연료는, 코어(2)에 있는 종방향 개구(7)로부터, 유동 채널(40)의 하류측에서 밸브 시트 캐리어(21)에 있는 안내 개구(34) 근처에 형성되어 있는 연결 채널(41)을 통해, 관통 개구(24)까지 도달할 수 있다.

밸브 니들(20)의 행정은 밸브 시트 부재(26)의 설치 위치에 의해 미리 주어진다. 밸브 니들(20)의 하나의 최종 위치는 자기 코일(1)이 여자되지 않았을 때 밸브 폐쇄 섹션(28)이 밸브 시트 부재(26)의 밸브 시트(27)에 접촉함으로써 결정되는 한편, 밸브 니들(20)의 다른 최종 위치는 자기 코일(1)이 여자되었을 때에 아마추어(19)가 코어(2)의 하류측 단부면에 접촉함으로써 결정된다. 전술한 접촉 영역에 있는 부재들의 표면은 예컨대 크롬 도금된다.

자기 코일(1)의 전기 콘택팅 및 그에 따른 그것의 여자는 콘택 부재(43)를 통해 이루어지고, 이 부재는 코일 바디(3)의 외부에 플라스틱 사출 성형물(44)을 갖는다. 플라스틱 사출 성형물(44)은 연료 분사 밸브의 추가 부재(예컨대 하우징 부재(14 및 18))에 걸쳐 연장될 수 있다. 자기 코일(1)에 전류를 공급하는 전기 접속 케이블(45)이 플라스틱 사출 성형물(44)로부터 연장되어 있다. 플라스틱 사출 성형물(44)은, 이 영역에서 중단되는 상부 하우징 부재(14)를 통해 돌출해 있다.

도 2a는 정의에 따라 소위 "우 선회 밸브"용 밸브 시트 부재(26)의 중심 영역의 평면도이다. 밸브 종축(8)에 대해 동심으로 중심 영역 내에, 하류 방향으로 원추형으로 테이퍼링되는 밸브 시트(27)가 형성되어 있고, 상기 밸브 시트면과 함께 밸브 니들(20)의 밸브 폐쇄 섹션(28)이 시트 밸브를 형성한다. 밸브 시트 부재(26) 내에 배출구(32)의 위치를 정의하기 위해, 서로 직교하는 두 개의 축(49,50)을 설정할 필요가 있는데, 이들 축들은 각각 그들의 연장 방향으로 가상의 평면을 형성하는데, 두 축(49,50) 또는 두 가상의 수직 평면의 교점에는 밸브 종축(8)이 연장한다. 제 1 축(49)은 도 2a에서는 수평으로 연장하는 축이고, 제 2 축(50)은 도 2a에서는 수직으로 연장하는 축이다.

양 축(49,50)은 도 2a에서는 명료하게 나타내기 위해 수직 및 수평으로만 진행한다. 그러나 두 축은 360°에 걸쳐 회전되어 다른 위치를 취할 수 있다.

축 상호간의 수직 위치 및 밸브 종축(8)에서의 교점만이 중요하다.

밸브 시트(27)는 밸브 시트 부재(26)에서 원추 섹션을 형성하는데, 상기 원추 섹션의 하류측 단부는 작은 직경으로 바닥 영역(51)에서(도 3 및 4) 끝난다. 본 발명에 따라 바닥 영역(51)의 가장 깊은점은 밸브 종축(8) 상에 위치하지 않고, 축(49 또는 50) 중의 하나에 대해 오프셋되고, 도 2a에서는 축(50)에 대한 오프셋(z)이 존재한다. 배출구(32)는 바닥 영역(51)의 가장 깊은 지점으로부터 시작하여 하류측 방향으로 연장된다. 배출구(32)의 유입 평면(52)은 바닥 영역(51)과 일치하며, 따라서 축(49)에 대한 오프셋(z)을 갖는다. 물론 유입 평면(52)의 중심점(54)은 축(50) 상에 있다. 유출 평면(53)까지 배출구(32)의 연장은 축(50)을 따라 가상적으로 형성된 평면에 평행하게 이루어지지만, 밸브 종축(8)에 대해 평행하지 않다. 오히려 배출구(32)는 하류 방향으로 상기 밸브 종축으로부터 멀어지도록 밸브 종축(8)에 대해 비스듬히 경사지며, 유출 평면(53)을 유입 평면(52)의 평면에 투영했을 때 유출 평면(53)의 중심점(54')은 역시 축(50)에 대해 동일한 오프셋(z)을 갖는다. 요약하자면, 배출구(32)의 구조는 편심적이고 축에 대해 경사진 것을 특징으로 한다. 도 3 및 4는 상기 구조를 명확하게 나타내고 있다. 도 3은 도 2a의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도를 나타내는 한편, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도를 나타낸다.

도 2a, 3 및 4는 본 발명에 따른 제 1 실시예를 도시하고, 여기서 두 중심점(54, 54')이 위치하는 배출구(32)의 중심축(58)의, 축(50)에 대한 오프셋(z)은 배출구(32)의 반경보다 작다. 특히 도 2a 및 4에는, 배출구(32)의 우측 가장자리가 중심축(58)으로부터 볼 때, 축(50) 또는 밸브 종축(8)을 지나 돌출해 있는 것이 잘 나타나 있다. 배출구(32)의 추가의 구조적 특징은, 유입 평면(52)과 유출 평면(53)을 한 평면에 투형할 때 두 평면(52, 53)이 도 2a와 3에서 알 수 있는 것처럼 서로 중첩하지 않는다는데 있다. 이것은 밸브 종축(8)에 대한 중심축(58)의 상응하는 경사각 및 배출구(32)의 축 방향 길이에 의해 달성된다. 배출구(32)는 예컨대 외향으로 볼록한 분사 영역(66)에서 끝난다. 상응하게 선택된 선회 부재(47)에 의해 (도 11) 도 2a에 도시된 밸브 시트 부재(26)와 조합하여 소위 "우 선회 밸브"가 형성 된다.

도 2b가 제 2 실시예로서 도시하는 것처럼, 배출구(32)가 축(50)을 중심으로 거울대칭으로 밸브 시트 부재(26) 내에 설치되면, 상응하게 형성된, 전방에 설치된 선회 부재(47)(도 10)와 함께 소위 "좌 선회 밸브"를 형성하는 밸브 시트 부재(26)가 얻어진다.

도 2c에는 대체로 도 2a에 도시된 것에 상응하는 제 3 실시예가 도시되어 있다. 그러나 배출구(32)의 유입 평면(52)은 이차원적으로 오프셋된다. 축(50)에 대한 오프셋(z)에 추가하여 상기 실시예에서는 유입 평면(52)의 중심점(54)이 축(49)에 대해서도 값(y) 만큼 앞에 놓인다. 도시되지 않은 다른 실시예들은, 유입 평면(52)의 중심점(54)이 중심축(58)으로 표시된 축의 여러 점에 위치하도록 형성될 수 있다. 바람직한 방식으로, 축(49)의 양측에 대한 오프셋(y)은, 유입 평면(52)이 예컨대 축(49)과의 교차를 갖도록 작아야 한다. 서로 직교하는 두 축(49, 50)의 회전에 의해 축(49)이 다시 중심점(54) 및 밸브 종축(8)을 통해 연장하면, 중심축(58)과 축(50)의 평행성이 제거된다. 그래서 이차원 오프셋(y, z)은 배출구(32)가 "비스듬히" 연장하도록 작용한다.

밸브 시트(27)의 상류측에 배치된 선회 부재(47)는 도 8을 참고로 상세히 설명된다. 매우 바람직한 방식으로 밸브 시트 부재(26)에 있는 밸브 시트(27)를 가진 원추 섹션에는 선회 연료가 극히 짧은 유로로 공급된다. 상기 매우 짧은 유로는, 어떤 수집 공간도 형성되지 않는 가운데 배출구(32)가 밸브 시트(27)의 단부에서 바로 시작되는 경우에 보장된다. 안내 부재(35)는 밸브 니들(20)이 축 방향 이동동안 관통하는 치수 정확한 내부 안내 개구(55)를 갖고 있다. 외주로부터, 안내 부재(35)는 원주를 따라 분포된 다수의 리세스(56)를 갖고 있고(도 9 참조), 이로 인해 연료 흐름은 안내 부재(35)의 외주를 따라 선회 부재(47) 내로 그리고 계속 밸브 시트(27) 방향으로 이루어지는 것이 보장된다.

도 5 및 6에는 제 4 및 제 5 실시예가 도 4와 유사한 단면도로 도시되어 있다. 상기 실시예들은 도 2a, 3 및 4에 따른 실시예와 오프셋(z)의 크기만이 다르다. 도 5에 도시된 실시예에서, 두 중심점(54, 54')이 위치하는 배출구(32)의 중심축(58)의, 축(50)에 대한 오프셋(z)은, 배출구(32)의 반경과 같게 선택된다. 그래서 배출구(32)의 우측 가장자리는 축(50)상에 놓인다. 이와는 달리 도 6에 따른 실시예에서 배출구(32)는, 오프셋(z)이 배출구(32)의 반경보다 크도록 축(50)에 대해 오프셋되어 배치된다.

배출구(32)의 전술한 2개의 실시예에 의해 바람직한 방식으로, 분사된 연료의 특별한 제트 형태가 얻어질 수 있다. 이것은, 내연기관에 어떤 어려운 설치조건들이 주어지거나 또는 예컨대 내연기관의 실린더 내로 가솔린을 직접 분사할 경우 경사져 있지만 회전 대칭이 아닌 연료 스프레이가 분사되어야 하는 경우에 매우 바람직하다. 도 7은 도 5 및 6의 실시예에 따른 밸브로부터 연료가 분사될 때 발생하는, 이상적인 스프레이 원추(67)의 단면을 도시하고, 어떤 새도우 영역(68)에 의해 원추의 회전 대칭과의 편차가 나타난다. 새도우 영역(68)의 측면에서 스프레이 원추(67)가 절단된 것 같이 작용할 수 있다.

도 8에는 안내 부재(35)와 밸브 시트 부재(26) 사이에 매립된 선회 부재(47)가 개별 부재로서 평면도로 도시되어 있다. 선회 부재(47)는 박판으로부터 스탬핑, 와이어 침식, 레이저 절단, 에칭 또는 기타 공지의 방법에 의해, 또는 전기 도금 증착에 의해 제조될 수 있다. 선회 부재(47)에는, 이 부재(47)의 전체 축 방향 두께에 걸쳐 연장된 내부 개구 영역(90)이 형성되어 있다. 개구 영역(90)은, 밸브 니들(20)의 밸브 폐쇄 섹션(28)이 관통하여 연장되는 내부 선회실(92)과, 선회실 내로 통하는 다수의 선회 채널(93)로 형성된다. 선회 채널(93)은 접선으로 선회실(92) 내로 통하고, 선회실(92)로 부터 먼, 그 단부(95)는 선회 부재(47)의 외주에 연결되지 않는다. 오히려 인테이크 포켓(intake pocket)으로서 형성되어 있는 선회 채널들(93)의 단부들(95)과 선회 부재(47)의 외주 사이에는 환형 에지 영역(96)이 남아 있다.

밸브 니들(20)이 설치되어 있을 경우 선회실(92)은 내측으로는 밸브 니들(20)(밸브 폐쇄 섹션(28))에 의해 그리고 외측으로는 선회 부재(47)의 개구 영역(90)의 벽에 의해 한정된다. 선회 채널(93)들이 선회실(92) 내로 접선으로 통함으로써, 연료는 각 운동량(angular momentum)을 얻으며, 상기 각 운동량은 배출구(32)내에 이르기까지 다른 흐름 내에서 유지된다. 연료는 원심력에 의해 중공 원추형으로 분사된다. 선회 채널(93)의 단부(95)는 큰 면적으로 연료의 난류 없는 흐름의 저장부를 형성하는 수집 포켓으로서 사용된다. 연료는 흐름방향 전환 후 서서히 그리고 난류없이 고유의 접선 선회 채널(93) 내로 유입하고, 이로 인해 대체로 방해 없는 선회가 발생될 수 있다.

도 9에는 안내 부재(35)의 실시예가 도시되어 있지만, 상기 안내 부재는 다수의 다른 변형예로도 사용될 수 있다. 안내 부재(35)는 외주에 걸쳐 홈들(56)과 톱니형 돌출 영역들(98)을 교대로 갖고 있다. 톱니형 영역(98)은 예컨대 라운딩되어 형성되어 있다. 안내 부재(35)의 제조는 예컨대 스탬핑에 의해 이루어진다. 도 9에 따른 실시예에서는, 홈 바닥(99)이 바람직한 방식으로, 아래에 위치하는 선회 부재(47)의 선회 채널들(93)의 축들에 대해 수직으로 연장하도록, 홈 바닥(99)이 경사지게 형성되어 있다.

도 10 및 11은, 본 발명에 따른 연료 분사 밸브에는 언제나 좌 선회나 또는 우 선회를 발생시키는 선회 부재(47)를 장착시키는 것이 가능하다는 것을 보여준다. 도 2a 및 2b에서 볼 수 있는 것처럼, 선회 부재(47)의 형성에 따라, 여러 방향의 배출구(32)를 갖는 밸브 시트 부재(26)가 변화될 수 있다. 이상적으로는, 동일한 디스크형 선회 부재(47)가 좌 선회 및 우 선회를 위해 사용될 수 있다. 도 10 및 11에 나타나는 것처럼, 도 11에 따른 선회 부재(47)는 단지 도 10에 따른 선회 부재(47)의 거울상, 즉 그 배면에 놓인 선회 부재일 뿐이다. 선회 부재(47)의 명확한 설치 위치를 보장하고 좌 선회와 우 선회가 잘못 바뀌는 것을 방지하기 위해 또는 선회 부재(47)가 회전하지 못하도록 하기 위해, 선회 부재(47)의 외주에는 예컨대 설치 보조부(100)들이 형성되어 있다. 이들 설치 보조부(100)는 노치, 홈 또는 기타의 홈의 형태, 평탄부의 형태 또는 돌출 노우즈 또는 기타의 융기의 형태를 가질 수 있다.

Claims

여자 가능한 작동 부재(1, 2, 19), 밸브 종축(8)을 따라 축 방향으로 이동 가능한 밸브 니들(20), 밸브 시트(27)의 하류측에서 밸브 시트 부재(26) 내에 형성되어 있는 배출구(32), 및 상기 밸브 시트(27)의 상류측에 배치된 선회 발생 수단을 포함하고,

상기 밸브 니들(20)은 그 하류측 단부에 밸브의 개방과 폐쇄를 위해 고정된 밸브 시트(27)와 협동하는 밸브 폐쇄 섹션(28)을 포함하고,

상기 밸브 시트(27)는 밸브 시트 부재(26)에 형성되어 있고,

상기 배출구(32)는 유입 평면(52), 유출 평면(53) 및 중심축(58)을 갖고,

상기 유입 평면(52)의 중심점(54)은 상기 밸브 종축(8)에 대해 오프셋되어 위치하고 상기 중심축(58)은 상기 밸브 종축(8)에 대해 경사져 연장되는,

연료를 내연기관의 연소실 내에 직접 분사하기 위한 내연기관의 연료 분사 장치용 연료 분사 밸브에 있어서,

상기 선회 발생 수단이 디스크형 선회 부재(47)의 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 선회 부재(47)는 상기 밸브 시트 부재(26)의 상류측에서 상기 밸브 시트 부재에 접촉하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 선회 부재(47)는 이 선회 부재에 의해 우 선회뿐만 아니라 좌 선회가 발생될 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항 또는 제 2항에 있어서,

상기 선회 부재(47)는 다수의 선회 채널(93)을 가진 내부 개구 영역(90)을 갖고 있고, 그 내부 개구 영역은 선회 부재(47)의 전체 축 방향 두께에 걸쳐 완전히 연장되고, 상기 선회 채널들(93)은 환형 가장자리 영역(96)에 의해 선회 부재(47)의 외부 둘레와는 연결되지 않는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 4 항에 있어서,

상기 선회 부재(47)의 상기 내부 개구 영역(90)은 스탬핑에 의해 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 4 항에 있어서,

상기 내부 개구 영역(90)은 내부 선회실(92), 및 상기 선회실(92) 내로 통하는 다수의 선회 채널(93)들로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 6 항에 있어서,

상기 선회 채널들(93)은 상기 선회실(92)로부터 이격되어 위치하는 단부들(95)을 갖고 있고, 상기 단부들은 인테이크 포켓으로서 상기 선회 채널(93)들의 나머지보다 큰 횡단면을 가지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 선회 부재(47)는 상기 선회 부재(47)의 설치 위치를 명확하게 나타내는 노치, 홈, 평탄부 또는 돌출 노우즈 형태의 설치 보조부(100)를 외주에 가지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 배출구(32)의 유입 평면(52)의 중심점(54)을 통해 제 1 가상 수평축(49)이 연장하고, 상기 제 1 축(49)에 대해 수직으로 제 2 가상 수평축(50)이 연장되고, 상기 제 1 및 제 2 축(49, 50)의 교점에 상기 밸브 종축(8)이 연장하고, 상기 유입 평면(52)의 평면에 투영할때 상기 배출구(32)의 유출 평면(53)의 중심점(54')은, 상기 제 2 축(50)에 대한 상기 유입 평면(52)의 중심점(54)과 동일한, 상기 제 2 축(50)에 대한 오프셋(z)의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 배출구(32)의 유입 평면(52)의 중심점(54)을 통해 제 1 가상 수평축(49)이 연장하고, 상기 제 1 축(49)에 대해 수직으로 제 2 가상 수평축(50)이 연장되고, 상기 제 1 및 제 2 축(49, 50)의 교점에 상기 밸브 종축(8)이 연장하고, 상기 유입 평면(52)의 평면에 투영할때 상기 배출구(32)의 유출 평면(53)의 중심점(54')은, 상기 제 2 축(50)에 대한 상기 유입 평면(52)의 중심점(54)과 다른, 상기 제 2 축(50)에 대한 오프셋(z)의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 유입 평면(52)과 유출 평면(53)을 한 평면에 투영할 때에 상기 두 평면(52, 53)이 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 밸브 시트는 밸브 시트(27)로서 상기 밸브 시트 부재(26)에 원추 섹션을 형성하고, 상기 원추 섹션의 하류측 단부는, 직접 상기 배출구(32)의 유입 평면(52)을 형성하는 바닥 영역(51)에서 끝나는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
여자 가능한 작동 부재(1, 2, 19), 밸브 종축(8)을 따라 축 방향으로 이동 가능한 밸브 니들(20), 밸브 시트(27)의 하류측에서 밸브 시트 부재(26) 내에 형성되어 있는 배출구(32), 및 상기 밸브 시트(27)의 상류측에 배치된 선회 발생 수단을 포함하고,

상기 밸브 니들(20)은 그 하류측 단부에 밸브의 개방과 폐쇄를 위해 고정된 밸브 시트(27)와 협동하는 밸브 폐쇄 섹션(28)을 포함하고,

상기 밸브 시트(27)는 밸브 시트 부재(26)에 형성되어 있고,

상기 배출구(32)는 유입 평면(52), 유출 평면(53) 및 중심축(58)을 갖고,

상기 유입 평면(52)의 중심점(54)은 상기 밸브 종축(8)에 대해 오프셋되어 위치하고 상기 중심축(58)은 상기 밸브 종축(8)에 대해 경사져 연장되며,

상기 배출구(32)의 유입 평면(52)의 중심점(54)을 통해 제 1 가상 수평축(49)이 연장되고, 상기 제 1 축(49)에 대해 수직으로 제 2 가상 수평축(50)이 연장되고, 상기 제 1 및 제 2 축(49,50)의 교점에 상기 밸브 종축(8)이 연장되는,

연료를 내연기관의 연소실 내에 직접 분사하기 위한 내연기관의 연료 분사 장치용 연료 분사 밸브에 있어서,

상기 유입 평면(52)의 평면에 투영할 때 상기 배출구(32)의 유출 평면(53)의 중심점(54')은, 상기 제 2 축(50)에 대한 상기 유입 평면(52)의 중심점(54)과는 다른, 상기 제 2 축(50)에 대한 오프셋(z)의 값을 갖도록, 배출구(32)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
여자 가능한 작동 부재(1, 2, 19), 밸브 종축(8)을 따라 축 방향으로 이동 가능한 밸브 니들(20), 밸브 시트(27)의 하류측에서 밸브 시트 부재(26) 내에 형성되어 있는 배출구(32), 및 상기 밸브 시트(27)의 상류측에 배치된 선회 발생 수단을 포함하고,

상기 밸브 니들(20)은 그 하류측 단부에 밸브의 개방과 폐쇄를 위해 고정된 밸브 시트(27)와 협동하는 밸브 폐쇄 섹션(28)을 포함하고,

상기 밸브 시트(27)는 밸브 시트 부재(26)에 형성되어 있고,

상기 배출구(32)는 유입 평면(52), 유출 평면(53) 및 중심축(58)을 갖고,

상기 유입 평면(52)의 중심점(54)은 상기 밸브 종축(8)에 대해 오프셋되어 위치하고 상기 중심축(58)은 상기 밸브 종축(8)에 대해 비스듬히 연장되고,

상기 배출구(32)의 유입 평면(52)의 중심점(54)을 통해 제 1 가상 수평축(49)이 연장되고, 상기 제 1 축(49)에 대해 수직으로 제 2 가상 수평축(50)이 연장되며, 상기 제 1 및 제 2 축(49,50)의 교점에 상기 밸브 종축(8)이 연장되는,

연료를 내연기관의 연소실 내에 직접 분사하기 위한 내연기관의 연료 분사 장치용 연료 분사 밸브에 있어서,

상기 배출구(32)의 유입 평면(52)과 상기 제 2 축(50) 사이에 교점이 존재하지 않도록 상기 배출구(32)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 선회 발생 수단이 디스크형 선회 부재의 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 유입 평면(52)과 상기 유출 평면(53)을 한 평면에 투영할 때 상기 두 평면(52, 53)이 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 밸브 시트는 밸브 시트(27)로서 상기 밸브 시트 부재(26)에서 원추 섹션을 형성하고, 상기 원추 섹션의 하류측 단부는, 직접 상기 배출구(32)의 유입 평면(52)을 형성하는 바닥 영역(51)에서 끝나는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 14 항에 있어서,

상기 유입 평면(52)의 평면에 투영할 때 상기 배출구(32)의 유출 평면(53)의 중심점(54')은, 상기 제 2 축(50)에 대한 상기 유입 평면(52)의 중심점(54)과 동일한, 상기 제 2 축(50)에 대한 오프셋(z)의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.