KR100878132B1 - 연료 분사 밸브 - Google Patents

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볼프강 륄레
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Abstract

연료 분사 밸브, 특히 내연 기관의 연료 분사 장치용 분사 밸브는 밸브 시트 면과 상호 작용하여 밀봉 시트를 형성하는 밸브 니들을 포함하고, 복귀 스프링에 의해 폐쇄 방향으로 작용하고 자기 코일과 상호 작용하는, 상기 밸브 니들에 연결된 아마추어(20)를 포함한다. 상기 아마추어(20)는 대응면(41)에 가이드되는 가이드 칼라(34)를 포함한다. 상기 가이드 칼라(34)가 대응면(41) 모두에 지지되지는 않음으로써, 가이드 칼라(34)와 대응면(41) 사이에는 리세스(40)가 존재한다.
연료 분사 밸브, 아마추어, 가이드 칼라, 대응면, 리세스.

Description

연료 분사 밸브{Fuel injection valve}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 연료 분사 밸브에 관한 것이다.
DE 196 26 576 A1에는, 전자기 코일이 아마추어와 상호 작용하고, 분사측 단부에 밸브 폐쇄 바디를 포함하는 밸브 니들에 상기 아마추어가 넌-포지티브(non-positive) 방식으로 연결되는 연료 분사 밸브가 공지된다. 아마추어는 플런저 아마추어로서 형성되고, 상기 플런저 아마추어는 자기회로의 자기 트로틀 지점으로 안내된다. 이 경우 아마추어는 환형 칼라를 지지하고, 상기 칼라는 상부 지지점을 형성한다. 가이드 칼라는 자기 회로의 2개의 극 사이의 자기 트로틀 지점 내에 지지된다. 이러한 디자인에 의해 아마추어의 가이드 칼라 및 상기 가이드 칼라가 연장하는 하우징의 부분은 유사한 자기 포텐셜에 있으므로, 가이드 칼라에서 자속의 크로스오버가 발생하지 않는다. 가이드 칼라가 자기 트로틀 지점에 지지됨으로써, 가이드 칼라는 자기 방사 방향 힘이 없이 유지된다.
상기 공개 공보에 기술된 장치의 단점은 특히 아마추어의 긴 길이이고, 그로 인해 아마추어의 중량 최적화가 어려워진다. 또한 아마추어의 환형 가이드 칼라는 작동 갭으로부터 연료의 배출을 방해하는데, 이것은 큰 유압 손실을 야기한다.
또한 아마추어를 향한 밸브 니들의 부분이 하우징 부품 내에 안내되는 것이 공지된다. 이 경우 아마추어는 하우징 또는 극 부품 내에 안내되지 않는다.
밸브 니들이 아마추어의 하류측에 배치된 가이드 부품 내에 안내되는 것의 단점은, 특히 아마추어의 편심 위치 설정으로 인해 아마추어 및 밸브 니들로 이루어진 부품에 작용하는 방사 방향 힘이다. 이로 인해 무엇보다 밸브 니들 가이드와 자기 방사 방향 힘의 작용점 사이의 바람직하지 않은 레버의 비에 의해 가이드부에 부분적으로 상당한 마찰력이 야기된다. 밸브 니들, 가이드부 또는 아마추어의 미미한 오프셋 또는 제조 공차도 아마추어의 편심 오프셋을 야기하고, 결과적으로 높은 마찰력 및 그에 따른 부품의 마모 및 연료 분사 밸브의 오작동이 나타난다.
독립 청구항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브는, 모든 곳에 접촉하지 않고 아마추어를 둘러싸는 파형의 가이드 칼라가 아마추어를 연료 분사 밸브의 외부 극에서 안내하고, 이로 인해 틸팅 또는 측면 오프셋을 저지하는 장점을 가진다.
환형 가이드 칼라의 파형 윤곽은, 연료가 가이드 칼라와 대응면 사이에 형성된 리세스를 통해 밸브 시트로 방해없이 관류하게 하며, 이로써 작동 갭의 신속한 배출을 가능하게 한다. 이로 인해 유압 손실이 감소한다.
종속 청구항에 제시된 조치에 의해 독립 청구항에 제시된 연료 분사 밸브의 바람직한 개선예가 가능하다.
또한, 가이드 칼라가 특별한 아마추어 샤프트 길이를 요구하지 않고, 간단한 방식으로 일반적인 구조의 아마추어에 부착될 수 있는 것이 장점이고, 이로 인해 아마추어의 질량이 최적화될 수 있다.
특히 가이드 칼라를 둘러싸는 아마추어의 방사 방향 면의 편심도를 최소화시키고 따라서 마찰력을 작게 유지시키는, 각도 오차를 허용하는 아마추어 가이드가 바람직하다.
가이드 칼라를 포함하는 아마추어는 간단한 방식으로 선반 가공에 의해 제조될 수 있고, 파형 윤곽은 2 개 내지 예를 들어 10 개의 파형을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 도면에서 간단하게 도시되고 하기 설명에서 더 자세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 연료 분사 밸브의 실시예의 개략 단면도이고;
도 2는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 도 1의 실시예의 영역 II의 확대도이고;
도 3은 본 발명에 따른 조치에 의해 구성된 연료 분사 밸브의 아마추어의 라인(III-III)을 따라 자른 개략적인 횡단면도이다.
도 1에 도시된 연료 분사 밸브(1)는 혼합기 압축식 외부 점화식 내연 기관의 연료 분사 장치용 연료 분사 밸브의 형태로 구현된다. 연료 분사 밸브(1)는 특히 연료를 도시되지 않은 내연 기관의 연소실 내로 직접 분사하는데 적합하다.
연료 분사 밸브(1)는 노즐 바디(2)로 이루어지고, 상기 노즐 바디 내에는 밸브 니들(3)이 배치된다. 밸브 니들(3)은 밸브 폐쇄 바디(4)와 작용적으로 결합되고, 상기 밸브 폐쇄 바디는 밸브 시트(5) 상에 배치된 밸브 시트 면(6)과 함께 밀봉 시트를 형성한다. 연료 분사 밸브(1)는 실시예에서 내부 개방형 연료 분사 밸브(1)이고 분사구(7)를 포함한다. 노즐 바디(2)는 밀봉부(8)에 의해 자기 코일(10)을 가진 자기 회로의 외부 극(9)에 대해 밀봉된다. 자기 코일(10)은 코일 하우징(11) 내에 캡슐화되고 코일 지지체(12)에 와인딩되고, 상기 코일 지지체는 자기 회로의 내부 극(13)에 접촉한다. 내부 극(13)과 외부 극(9)은 협착부(narrowing)(26)에 의해 서로 분리되고 서로 비강자성 연결 부품(29)에 의해 연결된다. 자기 코일(10)은 라인(19)을 거쳐, 전기 플러그 콘택(17)을 통해 공급될 수 있는 전류에 의해 여기된다. 플러그 콘택(17)은 플라스틱 외장(18)에 의해 둘러싸이고, 상기 플라스틱 외장은 내부 극(13)에 사출성형될 수 있다.
밸브 니들(3)은 밸브 니들 가이드부(14) 내로 안내되고, 상기 밸브 니들 가이드부는 디스크형으로 구현되고 밸브 니들(3)의 상부 지지점을 형성한다. 행정 조정을 위해 쌍으로 이루어진 조정 디스크(15)가 사용된다. 조정 디스크(15)의 다른 측면에 아마추어(20)가 배치된다. 상기 아마추어는 제 1 플랜지(21)를 통해 밸브 니들(3)에 넌-포지티브 방식으로 연결되고, 상기 밸브 니들은 용접 시임(22)에 의해 제 1 플랜지(21)에 연결된다. 제 1 플랜지(21) 상에 복귀 스프링(23)이 지지되고, 상기 복귀 스프링에는 연료 분사 밸브(1)의 본 구성에서 슬리브(24)에 의해 예응력이 제공된다. 밸브 니들 가이드부(14) 내에, 아마추어(20) 내에 및 밸브 시트 바디(5) 상에 연료 채널들(30a 내지 30c)이 연장한다. 연료는 중앙 연료 공급부(16)를 통해 공급되고, 필터 부재(25)에 의해 필터링된다. 연료 분사 밸브(1)는 밀봉부(28)에 의해 도시되지 않은 연료 분배 라인에 대해 밀봉된다.
아마추어(20)의 분사측 측면에, 탄성 중합체 재료로 이루어진 링형 댐핑 부재(32)가 배치된다. 상기 부재는 제 2 플랜지(31) 상에 놓이고, 상기 제 2 플랜지는 용접 시임(33)에 의해 밸브 니들(3)에 넌-포지티브 방식으로 연결된다.
연료 분사 밸브(1)의 정지 상태에서 복귀 스프링(23)은 밸브 니들(3)에 그의 행정 방향과 반대 방향으로, 밸브 폐쇄 바디(4)가 밸브 시트 면(6)에 밀봉 접촉 방식으로 유지되도록 작용한다. 자기 코일(10)이 여기될 때 상기 자기 코일은 자계를 형성하고, 상기 자계는 아마추어(20)를 복귀 스프링(23)의 힘에 대항해서 행정 방향으로 이동시키고, 상기 행정은 정지 상태에서 내부 극(13)과 아마추어(20) 사이에 존재하는 작동 갭(27)에 의해 설정된다. 아마추어(20)는 밸브 니들(3)과 용접된 제 1 플랜지(21)도 행정 방향으로 연동시킨다. 밸브 니들(3)에 연결된 밸브 폐쇄 바디(4)는 밸브 시트 면(6)으로부터 들어 올려지고 연료는 분사구(7)를 통해 분사된다.
코일 전류가 차단되면, 아마추어(20)는 자계의 충분한 감소에 따라 복귀 스프링(23)의 압력에 의해 내부 극(13)으로부터 하강하고, 이로 인해 밸브 니들(3)에 연결된 제 1 플랜지(21)가 행정 방향과 반대로 이동된다. 따라서, 밸브 니들(3)이 동일한 방향으로 이동되고, 이로 인해 밸브 폐쇄 바디(4)가 밸브 시트 면(6) 상에 놓이고 연료 분사 밸브(1)는 폐쇄된다.
이미 상기한 바와 같이, 밸브 니들(3)은 아마추어(20)의 하류측에만 지지되고, 이것은 결과적으로 아마추어(20)의 바람직하지 않은 레버 비 및 오프셋을 야기한다. 이것은 특히 밸브 니들 가이드부(14)의 제조 공차에 의해 커진다. 본 발명에 따라 아마추어(20)는 파형 가이드 칼라(34)를 포함하고, 상기 가이드 칼라는 아마추어(20)를 오프셋 없이 가이드할 수 있게 아마추어(20)에 형성된다. 본 발명에 따른 조치는 도 2 및 3에 더 자세히 도시되고 하기 설명에서 설명된다.
도 2는 본 발명에 따라 구성된 연료 분사 밸브(1)의, 도 1에서 II로 표시된 영역을 확대도로서 도시한다.
이미 도 1에 대한 설명에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료 분사 밸브(1)는 가이드 칼라(34)를 구비한 아마추어(20)를 포함한다. 아마추어(20)는 가이드 칼라(34)와 일체형으로 형성되고 예를 들어 선반 가공에 의해 제조된다. 가이드 칼라(34)는 대응면(41)을 형성하는, 외부 극(9)의 리세스(40)의 내벽(38)에 지지된다. 가이드 칼라(34)는 평탄부(42)를 가지기 때문에 대응면(41)의 모든 곳에 접촉하지 않으므로, 가이드 칼라(34)와 대응면 사이에는 다수의 리세스(40)들이 형성된다.
제어된 자기 회로에서는 방사 방향 갭(39) 내에 기생(parasitic) 자력이 생긴다. 최적으로 센터링되게 배치된 아마추어(20) 또는 매우 작은 제조 공차로 제조된 부품에서, 주위에 생기는 방사 방향 힘은 서로 상쇄된다. 이와는 달리, 아마추어(20)가 센터링되지 않게 배치될 경우 또는 부품의 제조 공차가 클 경우 기생력은 밸브 니들 가이드부(14) 내의 마찰, 연료 분사 밸브(1)의 스위칭 다이나믹의 손실 및 특히 밸브 니들 가이드부(14)의 마모를 야기한다.
가이드 칼라(34) 및 가이드 칼라(34)와 마주하여 배치된 외부 극(9)의 페라이트(ferritic) 재료 양이 연료 분사 밸브(1)의 제어 사이클동안 긴 시간에 걸쳐 대량으로 충만되어, 상기 가이드 칼라와 외부 극은 거의 항상 높은 자기 저항을 가진다. 상기 자기 저항은 작동 갭(27)과 방사 방향 갭(39)의 고유 저항에 직렬로 접속되고 아마추어(20)의 가이드 칼라(34)의 주위에서 자기 방사 방향 힘을 보상한다.
외부 극(9)에서 낮은 편심도를 가진 아마추어(20)의, 각도 오차를 허용하는 안내에 의해 극히 미미한 외부 자기 방사 방향 힘이 아마추어(20)의 주위에 생긴다. 남아있는 작은 외부 방사 방향 힘은 가이드 칼라(34)에 의해 그것이 발생하는 곳에서 흡수된다; 따라서 밸브 니들 가이드부(14)는 방사 방향 힘없이 유지된다. 또한 연료 분사 밸브(1)의 종축에 대한 아마추어(20)의 틸팅도 아마추어(20)의 작은 방사 방향 오프셋만을 야기한다. 따라서 연료 분사 밸브(1)의 완벽한 기능이 보장될 수 있다.
도 3에는 연료 분사 밸브(1)의 본 발명에 따른 조치에 의해 구성된 아마추어(20)의 도 2의 라인(III-III)을 따라 자른 개략적인 단면도가 도시된다.
이미 언급한 바와 같이 본 실시예에서 가이드 칼라(34)는 평탄부(42)를 포함하며 파형으로 형성되고, 이로 인해 지지면(35)들과 오목 영역(36)이 교대한다. 오목 영역(36)에 의해 중심으로 공급되는 연료는 아마추어(20)의 원주를 흐를 수 있고, 계속 연료 분사 밸브(1)의 리세스(40) 내로 흐름으로써, 밀봉 시트에 도달하게 된다. 지지면(35)들의 수에 상응하게 파형 가이드 칼라(34)의 2개 내지 예를 들어 10개의 오목 영역(36)이 원주를 따라 제공된다. 본 실시예에서는 3개의 지지면(35)들과 이에 상응하게 3개의 오목 영역(36)들이 도시된다. 이 경우 원주 방향으로 파형 가이드 칼라(34)의 오목 영역(36)들은 그 사이에 높인 지지면(35)들과 동일하거나, 더 크거나 또는 더 작은 길이를 가질 수 있다.
파형 가이드 칼라(34)는 지지면(35)들에 의해 자기 회로의 외부 극(9)의 내벽(38)에 접촉하고, 이로 인해 외부 극(9)에 의해 안내된다.
파형 가이드 칼라(34)의 오목 영역(36)들은 연료가 작동 갭(27)으로부터 신속하게 배출되게 한다. 따라서 아마추어(20)가 끌어 당겨지거나 또는 하강하는 경우 작동 갭(27)에서의 유압 손실이 작게 유지될 수 있다.
본 발명은 도시된 실시예에 국한되지 않고 예를 들어 외부 개방형 연료 분사 밸브(1)용으로도 적합하다.

Claims (6)

  1. 밸브 시트 면(6)과 함께 밀봉 시트를 형성하는 밸브 니들(3), 및
    복귀 스프링(23)에 의해 폐쇄 방향으로 작용 받으며 자기 코일(10)과 협동하고 상기 밸브 니들(3)에 연결된 아마추어(20)를 포함하고, 상기 아마추어(20)는 상기 아마추어(20)의 원주에 형성되며 대응면(41)에 가이드되는 가이드 칼라(34)를 가진 연료 분사 밸브(1)에 있어서,
    상기 가이드 칼라(34)는 상기 아마추어(20)의 원형 외부 윤곽과 다른 평탄부(42)들을 포함하므로, 상기 가이드 칼라(34)와 상기 대응면(41) 사이에 하나 이상의 리세스(40)가 존재하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 칼라(34)는 지지면(35)들을 포함하고, 상기 지지면들은 외부 극(9)의 내벽(38)에 안내되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가이드 칼라(34)가 파형으로 형성됨으로써, 상기 지지면(35)들은 오목 영역(36)과 교대하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이드 칼라(34)는 상기 아마추어(20)와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이드 칼라(34)는 방사 방향 자속이 가장 강한 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아마추어(20)는 상기 가이드 칼라(34)의 영역에서 파형 외부 윤곽을 가지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
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