KR100951326B1 - 연료 분사 밸브 - Google Patents

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Abstract

내연기관의 연소실 내로 연료를 직접 분사하는 연료 분사 밸브(1)는 압전 또는 자기 변형 액추에이터를 포함하고, 상기 액추에이터는 유압 커플러(5)에 의해 밸브 니들(10)에 배치된 밸브 폐쇄 바디(14)를 작동시키고, 상기 밸브 폐쇄 바디는 밸브 시이트면(15)과 함께 밀봉 시이트를 형성한다. 커플러(5)는 마스터 피스톤(6) 및 슬레이브 피스톤(7)이 안내되는 가이드 실린더(8)를 갖고, 상기 마스터 피스톤(6)과 상기 슬레이브 피스톤(7) 사이에 커플러 갭(9)이 형성된다. 제 1 스프링(12)은 슬레이브 피스톤(7)에 예비 응력을 전달한다. 가이드 슬리브(8)는 그것의 위치에 의해 제 1 스프링(12)의 힘이 조절될 수 있도록, 고정되기 전에 연료 분사 밸브(1)의 하우징(3) 내에서 변위될 수 있다.
연료 분사 밸브, 커플러, 마스터 피스톤, 슬레이브 피스톤, 스프링

Description

연료 분사 밸브 {Fuel injection valve}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 연료 분사 밸브에 관한 것이다.
유럽 특허 출원 공개 명세서 제 0 477 400 A1 호에 압전 액추에이터용 스트로크 변환기가 공지되어 있으며, 상기 간행물에서 액추에이터는 실린더 캐리어에 의해 폐쇄되는 마스터 실린더에 행정력을 전달한다. 상기 마스터 실린더에 마찬가지로 마스터 실린더를 폐쇄하고, 이로써 유압 챔버를 형성하는 슬레이브 피스톤이 안내된다. 유압 챔버 내에 마스터 실린더와 슬레이브 피스톤을 각각 가압하는 스프링이 배치된다. 슬레이브 피스톤은 행정 운동을 기계적으로 예컨대 밸브 니들에 전달한다. 액추에이터가 마스터 실린더에 행정 운동을 전달하면, 상기 행정 운동은 유압 챔버 내의 유압액의 압력에 의해 슬레이브 피스톤에 전달되는데, 그 이유는 유압 챔버 내의 유압액은 함께 압축되지 않고 행정의 짧은 주기 동안 매우 소량의 유압액만 링형 갭을 통해 누출될 수 있기 때문이다. 휴지 단계에서, 액추에이터가 마스터 실린더에 압축력을 가하지 않으면, 슬레이브 피스톤의 스프링이 실린더로부터 빠져나오고, 발생하는 저압에 의해 유압액이 링형 갭을 통해 유압 챔버 내로 밀려 들어가고 상기 유압 챔버를 다시 채운다. 이로써, 스트로크 변환기는 연료 분사 밸브의 길이 팽창 및 압력에 기인한 확장에 대해 자동으로 조절된다.
상기 간행물에 공지된 연료 분사 밸브는 특히, 마스터 실린더와 슬레이브 피스톤 사이의 커플러 갭의 폭을 결정하는 스프링의 예비 응력이 연료 분사 밸브의 하우징 내에 삽입된 조절 디스크에 의해 이루어지는 것이 단점이다. 조절 디스크는 얇은 두께로 인해 한편으로는 마모 및 고장이 일어나기 쉽고, 다른 한편으로 상기 조절 디스크는 커플러 갭의 적절한 조절을 어렵게 하는 높은 제조 부정확성을 가질 수 있다.
그와 달리, 독립 청구항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브는 스프링의 예비 응력이 하우징에 대한 가이드 실린더의 위치에 의해 매우 정확히 조절될 수 있는 장점을 갖는다. 따라서, 조절 디스크는 생략될 수 있다.
종속 청구항에 제시된 조치에 의해 독립 청구항에 제시된 연료 분사 밸브의 바람직한 실시와 개선이 가능하다.
스프링은 바람직하게 가이드 실린더와 슬레이브 피스톤의 플랜지 사이에 고정된다. 제 2 스프링은 밸브 니들의 플랜지와 하우징 사이에 고정될 수 있다. 이로써 연료 분사 밸브의 특히 콤팩트한 구조가 달성된다.
바람직하게 가이드 실린더는 고정을 위해 적절한 방식으로 예컨대 용접에 의해 하우징에 연결된다.
또한, 바람직하게 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 간단한 구조는 유압액으로서 연료의 사용을 가능하게 하고, 이로써 복잡한 밀봉 조치가 생략될 수 있다.
본 발명의 실시예가 도면에 간단히 도시되고 하기에서 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 실시예의 개략도.
도 1은 본 발명에 따라 형성된 연료 분사 밸브(1)의 실시예의 단면을 개략적으로 도시한다. 연료 분사 밸브(1)는 특히 혼합물 압축형, 스파크 점화식 내연기관의 연소실 내로 연료를 직접 분사하는데 적합하다.
연료 분사 밸브(1)는 압전 또는 자기 변형 액추에이터(2)를 포함하고, 상기 액추에이터는 하우징(3) 내에 캡슐화되어있다. 액추에이터(2)는 조절 부재(4)를 통해 마스터 피스톤(6)과 슬레이브 피스톤(7)을 포함하는 유압 커플러(5)에 작용한다. 마스터 피스톤(6)과 슬레이브 피스톤(7)은 가이드 실린더(8)에 안내된다. 마스터 피스톤(6)과 슬레이브 피스톤(7) 사이에 커플러 갭(9)이 형성된다. 연료는 연료 채널(18)을 통해 가이드 실린더(8)를 스쳐 지나간다.
마스터 피스톤(6)과 슬레이브 피스톤(7)의 플랜지들이 적절하게 서로 매칭됨으로써 유압 커플러(5)는 바람직하게 액추에이터(2)의 행정 전환에 이용될 수 있다. 슬레이브 피스톤(7)은 제 1 플랜지(11a)를 포함한다.
슬레이브 피스톤(7)의 유출측에 밸브 니들(10)이 배치되고, 상기 밸브 니들은 제 2 플랜지(11b)를 포함한다. 제 1 플랜지(11a)와 가이드 실린더(8) 사이에 제 1 스프링(12)이 배치되고, 상기 스프링은 슬레이브 피스톤(7)의 플랜지(11a)가 밸브 니들(10)의 플랜지(11b)에 접촉하고, 커플러 갭(9)이 규정된 폭을 갖게 한다. 이 경우, 제 1 스프링(12)은 가이드 실린더(8)와 제 1 플랜지(11a) 사이에 고정된다.
제 2 플랜지(11b)의 유출측 측면에 제 2 스프링(13)이 배치되고, 상기 스프링은 밸브 니들과 작용적으로 결합된 밸브 폐쇄 바디(14)를 하우징(3)에 형성된 밸브 시이트면(15)에서 밀봉 접촉하여 지지한다. 제 2 스프링(13)은 하우징(3)과 제 2 플랜지(11b) 사이에 고정된다. 실시예에서 외부로 개방하는 연료 분사 밸브(1)가 다루어진다.
자세히 도시되지 않은 전기 공급 라인을 통해 액추에이터(2)에 전압이 인가되면, 액추에이터(2)는 팽창됨으로써 조절 부재(4)에 행정 운동을 가하고, 상기 행정 운동은 계속해서 커플러(5)의 마스터 피스톤(6)에 전달된다. 마스터 피스톤(6)은 가이드 실린더(8) 내부로 가압된다. 유압액, 본 실시예에서 연료는 마스터 피스톤(6)과 슬레이브 피스톤(7) 사이에 형성된 커플러 갭(9) 내부에서 거의 비압축성이다.
연료의 이러한 비압축성으로 인해 내연기관이 작동하는 동안 온도 변화에 의해 야기되는 느린 압력 변동 또는 압력 및 온도 영향에 따른 하우징(3)의 길이 변화가 밸브 니들(10)에 전달되는 것이 아니라 연료가 커플러 갭(9)으로부터 배출됨으로써 보상된다.
액추에이터(2)의 여자시 압력이 신속하게 상승하고, 이러한 압력 상승에 의해 슬레이브 피스톤(7)은 가이드 실린더(8) 내에서 밸브 니들(10)의 방향으로 이동되고, 상기 밸브 니들에 행정력을 가한다. 액추에이터(2)의 신속한 팽창으로 인해 마스터 피스톤(6)과 가이드 실린더(8) 사이 또는 슬레이브 피스톤(7)과 가이드 실린더(8) 사이의 필수적인 링형 갭(16)을 통해 소량의 연료만 커플러 갭(9)으로부터 누출될 수 있다. 따라서, 액추에이터(2)의 행정은 실질적으로 손실 없이 플랜지(11a, 11b)를 통해 연료 분사 밸브(1)의 밸브 니들(10)에 전달되고, 따라서 밸브 니들(10)은 유출 방향으로 가압되고, 밸브 폐쇄 바디(14)는 밸브 시이트면(15)으로부터 분리되므로, 연료 분사 밸브(1)는 개방된다.
액추에이터(2)의 전압 강하 후, 상기 액추에이터는 다시 수축되므로, 유압 커플러(5)는 부하 경감된다. 복귀 스프링(13)의 힘에 의해 밸브 니들(10)은 스타트 위치로 복귀되고, 이로써 밸브 폐쇄 바디(14)는 밸브 시이트면(15)에 배치되고 연료 분사 밸브(1)는 폐쇄된다.
선행기술에 따라 커플러 갭(9)을 유지하는데 이용되는 스프링(12)의 힘은 조절 디스크에 의해 조절된다. 이러한 방법은 정확하지 않고, 추가의 부품과 관련된다.
따라서, 본 발명에 따라 유압 커플러(5)의 가이드 실린더(8)는 연료 분사 밸브(1)의 조립시 스프링(12)의 소정의 탄성 응력이 달성될 때까지 하우징(3) 내로 삽입되어 변위된다. 그리고 나서 가이드 실린더(8)는 연료 분사 밸브(1)의 하우징(3)에 용접 시임(17)에 의해 용접된다. 바람직하게, 조절 정확성은 얇은 두께 때문에 행정의 변화에 의한 마모 및 후속 고장에 대해 민감하고 높은 제조 부정확성을 가질 수 있는 부품에 의해 영향을 받지 않는다.
본 발명은 도시된 실시예에 제한되지 않고, 예컨대 혼합물 압축형, 스파크 점화식 내연기관용 연료 분사 밸브(1)에 대해서도 적용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 내연기관의 연소실 내로 연료를 직접 분사하는 연료 분사 밸브(1)로서, 압전 또는 자기 변형 액추에이터(2)와 제 1 스프링(12)을 포함하고, 상기 액추에이터는 유압 커플러(5)에 의해 밸브 니들(10)에 배치된 밸브 폐쇄 바디(14)를 작동시키고, 상기 밸브 폐쇄 바디(4)는 밸브 시이트면(15)과 함께 밀봉 시이트를 형성하고, 상기 유압 커플러(5)는 마스터 피스톤(6)과 슬레이브 피스톤(7)이 안내되는 가이드 실린더(8)를 포함하고, 상기 마스터 피스톤(6)과 상기 슬레이브 피스톤(7) 사이에 커플러 갭(9)이 형성되고, 상기 제 1 스프링은 상기 슬레이브 피스톤(7)에 예비 응력을 가하는 연료 분사 밸브에 있어서,
    상기 가이드 실린더(8)는 그 위치에 의해 상기 제 1 스프링(12)의 힘이 조절될 수 있도록, 고정되기 전에 상기 연료 분사 밸브(1)의 하우징(3) 내에서 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬레이브 피스톤(7)은 제 1 플랜지(11a)를 포함하고, 상기 밸브 니들(10)은 제 2 플랜지(11b)를 포함하고, 상기 제 1 스프링(12)은, 상기 제 1 플랜지(11a)가 상기 제 2 플랜지(11b)에 접촉하여 지지 되도록, 상기 가이드 실린더(8)와 상기 제 1 플랜지(11a) 사이에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 밸브 폐쇄 바디(14)가 상기 액추에이터(2)의 작동이 이루어지지 않고도 상기 밸브 시이트면(15)에 접촉하도록, 상기 연료 분사 밸브(1)의 상기 하우징(3)과 상기 제 2 플랜지(11b) 사이에 제 2 스프링(13)이 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플러 갭(9)을 채우는 유압 매체로서 상기 연료 분사 밸브(1)를 관류하는 연료가 사용되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드 실린더(8)는 용접 시임(17)에 의해 상기 하우징(3)에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
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