KR101947367B1 - 내연기관용 분사 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연기관용 분사 밸브에 관한 것이며, 상기 분사 밸브는 밸브 시트 몸체(12) 및 밸브 부재(16)를 포함하고, 상기 밸브 시트 몸체는 밸브 챔버(13)를 한정하며 밸브 시트(14), 분사 홀들(21) 및 중앙 블라인드 홀(24)을 포함하고, 상기 밸브 부재는 양정 운동을 위해 구동될 수 있으며 폐쇄 헤드(15)를 포함하고, 상기 폐쇄 헤드는 밸브 시트(14)와 함께 분사 홀들(21)의 상류에 위치하는 실링 시트를 형성한다. 실링 시트의 폐쇄 단계에서 블라인드 홀(24) 내에 형성되는 저압과 이와 결부되는 연료의 역류를 방지하기 위해, 밸브 부재(16)의 폐쇄 헤드(15)는 밸브 시트 몸체(12)로 향해 있는 그 단부면에 폐쇄 헤드(15)로부터 돌출한 플런저(25)를 포함하고, 상기 플런저는 블라인드 홀(24)의 윤곽에 매칭된 형태를 가지며 실링 시트의 폐쇄 시 블라인드 홀(24) 내로 삽입된다.

Description

내연기관용 분사 밸브{INJECTION VALVE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES}
본 발명은, 청구항 제 1 항의 전제부에 따른, 내연기관용 분사 밸브에 관한 것이다.
내연기관을 위한 이른바 다수 홀-연료 분사 밸브로서 구현된 공지된 연료 분사 밸브(DE 10 2005 036 951 A1)는 중공 실린더형 밸브 시트 지지부 내에 단부 측에서 수용된 밸브 시트 몸체를 포함하며, 상기 밸브 시트 몸체의 내부 몸체 벽은 연료 공급 장치와 연결된 밸브 챔버를 한정한다. 밸브 시트 지지부의 내부 몸체 벽에는 밸브 시트가 형성된다. 밸브 시트 몸체 내에 다수의 분사 홀이 배치되고, 이들 분사 홀은 내부 몸체 벽에, 더욱 정확하게 말하면 밸브 시트에 의해 둘러싸인 몸체 벽의 영역에 배치되는 홀 유입구들과, 밸브 챔버로부터 떨어진, 밸브 시트 몸체의 볼록한 외부 몸체 벽에 위치하는 홀 배출구들을 포함한다. 다수의 분사 홀 각각은 홀 유입구에 의해 상류에서 한정되며 횡단면이 작은 홀 유입 섹션, 및 홀 배출구에 의해 하류에서 한정되며 횡단면이 상대적으로 더 큰 홀 배출 섹션을 포함한다. 밸브 시트는 밸브 시트 지지부 내에서 축 방향으로 변위될 수 있으면서 양정 운동을 위해 구동될 수 있는 밸브 부재의 폐쇄 헤드와 함께, 분사 홀들의 상류에 위치하는 실링 시트를 형성한다. 밸브 시트 몸체의 몸체 벽의 영역이면서, 분사 홀들의 홀 유입구들에 의해 둘러싸이는 상기 영역의 내부에서, 몸체 벽에는, 밸브 챔버로 향하는 블라인드 홀 개구부를 구비한 블라인드 홀이 형성된다. 상기 블라인드 홀은, 이 영역에서 밸브 부재의 전양정(full lift) 시 개별 분사 홀들에 대한 연료의 초과 공급을 통해 형성되는 고난류의 연료 유동을 댐핑하기 위한 안정화 체적으로서 사용된다.
밸브의 폐쇄 단계에서, 분사의 종료 시 분사 홀 유동의 관성으로 인해 블라인드 홀 내에 저압이 발생하고, 이로 인해 블라인드 홀로 향하는 연료의 부분적인 역류가 발생하는 것으로 나타났다. 상기 역류에 의해, 연료의 처리 품질이 현저히 떨어지며, 이는 배기가스 내 카본 블랙 방출을 증가시키고, 분사 홀들의 홀 배출구들에서 코킹, 다시 말해 연소된 연료의 침착을 촉진시킨다.
본 발명의 과제는 실링 시트의 폐쇄 단계에서 블라인드 홀 내에 형성되는 저압과 이를 통한 연료의 역류가 방지되는 분사 밸브를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 분사 밸브에 의해 달성된다.
청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 본 발명에 따른 분사 밸브는, 폐쇄 헤드에 형성되어 밸브 부재의 폐쇄 단계에서 블라인드 홀 내로 삽입되는 플런저에 의해, 블라인드 홀 내에 저장된 연료 체적이 변위되어 추가 분사량으로서 분사된다는 장점을 갖는다. 연료 역류는 방지되고, 분사 홀 출구들에서의 코킹도 저지된다. 블라인드 홀로부터 변위된 분사량의 적합한 분무화를 위해 필요한 압력은 밸브 부재의 다이내믹에 의해 형성된다. 블라인드 홀은 여전히 밸브 부재의 전양정 시 고난류의 연료 횡류를 위한 안정화 챔버로서 존재하며, 블라인드 홀이 없는 밸브 시트 몸체의 단점들도 방지된다.
종속 청구항들에 제시된 조치들에 의해, 청구항 제 1 항에 제시된 분사 밸브의 바람직한 개선이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 블라인드 홀과 플런저는, 실링 시트의 폐쇄 시 플런저가 블라인드 홀 내에 형상 끼워맞춤 결합 방식으로 삽입되도록, 서로 매칭된다. 이로 인해, 폐쇄 과정 동안 블라인드 홀 내에 저장된 연료 체적의 완전한 변위가 보장된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 블라인드 홀은 홈으로서, 그리고 플런저는 돌출부로서 형성되고, 각각 종 형태 또는 모자 형태를 갖는다. 바람직하게, 홈은 홈 바닥으로부터 돌출한 융기부를 포함하고, 돌출부는 홈 내 융기부의 윤곽에 매칭되는 함몰부를 포함한다. 대안으로서, 블라인드 홀과 플런저는 원뿔대 형태를 갖는다. 두 경우에, 밸브 폐쇄 시 한편으로는 밸브 부재의 추가 센터링과 다른 한편으로는 밸브 부재의 폐쇄 충격의 유압식 댐핑이 달성된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들에 의해 하기에서 상세히 설명된다.
도 1은 내연기관용 분사 밸브의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 부분 III의 확대도이다.
도 3은 밸브가 변형된, 도 2에서와 동일한 도면이다.
도 4는 밸브가 달리 변형된, 도 2에서와 동일한 도면이다.
내연기관의 연소 실린더 내로 연료를 분사하기 위한 분사 밸브로서, 도 1에 그 분사 측 단부가 부분적으로 종단면도로 개략적으로 도시된 분사 밸브는 슬리브 형태의 밸브 시트 지지부(11)를 포함하고, 상기 밸브 시트 지지부는 여기에 도시되지 않은 밸브 하우징으로부터 돌출하며, 상기 밸브 시트 지지부의 자유 단부는 밸브 시트 몸체(12)에 의해 폐쇄된다. 밸브 시트 몸체(12)의 내부 몸체 벽(121)은 밸브 챔버(13)를 한정한다. 내부 몸체 벽(121)에 밸브 시트(14)가 밸브 시트 몸체(12)의 축에 대해 동심인 링 표면의 형태로 형성된다. 밸브 시트(14)는 밸브 시트 지지부(12) 내에서 축 방향으로 변위 가능하게 배치된 밸브 부재(16)의 폐쇄 헤드(15)와 함께 이른바 실링 시트를 형성한다. 폐쇄 헤드(15)는 밸브 부재(16)의 중공 실린더형 밸브 니들(17)의 단부측 단부에 고정되며, 예컨대 용접된다. 밸브 니들(17)은 방사방향 보어들(18)을 포함하고, 여기에 도시되지 않은, 밸브 하우징 내에 형성된 연료 공급부와 연결되며, 그럼으로써 연료는 연료 공급부로부터 밸브 니들(17) 및 방사방향 보어들(18)을 통해 밸브 챔버(13) 내에 도달하며, 이 밸브 챔버 내에서 압력 하에 밸브 시트에 놓인다. 밸브 부재(16)의 양정 운동을 위해, 그에 따라 실링 시트의 개방 및 폐쇄를 위해, 밸브 부재(16)에는, 공지된 방식으로 리턴 스프링(19) 및 액추에이터(20), 예컨대 전자석이 작용하되, 이 두 부재는 도 1에 개략적으로만 도시되어 있다. 밸브 폐쇄 스프링(19)은 밸브 시트(14) 상에 폐쇄 헤드(15)를 가압한다. 액추에이터(20)에 의해, 폐쇄 헤드(15)는 밸브 폐쇄 스프링(19)의 복원력에 대항하여 밸브 시트(14)로부터 다소 멀리 상승된다.
밸브 시트의 하류에서, 밸브 시트 몸체(12)에는 분사 홀들(21)이 배치되며, 이들 분사 홀은 각각 횡단면이 계단형인 2개의 홀 섹션을 포함하며, 더욱 정확하게 말하면, 작은 홀 횡단면 및 홀 유입구(121)를 구비한 상류 측 홀 유입 섹션(22)과, 큰 홀 횡단면 및 홀 배출구(231)를 구비한 하류 측 홀 배출 섹션(23)을 포함한다. 한편으로는 모든 홀 유입구(221)와 다른 한편으로는 모든 홀 배출구(231)는, 밸브 시트 몸체(12)의 축에 대해 횡방향으로 연장되는 서로 평행한 평면들 내 이른바 피치원 상에 위치하며, 다시 말해 원주 방향으로 서로 동일한 간격을 갖는다. 이 경우, 홀 유입 섹션들(22)의 홀 유입구들(221)은 밸브 시트 몸체(12)의 내부 몸체 벽(121)의 영역이면서 밸브 시트(14)에 의해 둘러싸인 상기 영역에 배치되는 한편, 홀 배출구들(231)은 밸브 챔버(13)로부터 떨어진, 밸브 시트 몸체(12)의 외부 몸체 벽(122)에 위치하며, 더욱 정확하게 말하면, 여기서는 밸브 시트 몸체(12)의 반구형 중앙 영역에 위치한다. 밸브 시트 몸체(12)의 내부 몸체 벽(121) 내 중앙에는 밸브 챔버(13)로 향하는 블라인드 홀 개구를 구비한 블라인드 홀(24)이 형성되며, 바람직하게는 블라인드 홀(24)과 밸브 시트 몸체(12)의 축들이 서로 일직선을 이룬다. 상기 블라인드 홀(24)은, 밸브 부재(16)의 전양정 시 홀 유입구들(221) 사이에 형성되는, 연료의 고난류의 횡류를 위한 안정화 챔버를 형성한다.
밸브의 폐쇄 단계에서 전술한 단점들을 갖는, 블라인드 홀(24) 내 저압의 형성을 방지하기 위해, 밸브 부재(16)의 폐쇄 헤드(15)는 밸브 시트 몸체(12)를 향한 그 단부면에 폐쇄 헤드(15)로부터 돌출한 플런저(25)를 포함하며, 상기 폐쇄 헤드는 바람직하게는 플런저(25)에 일체형으로 형성된다. 플런저(25)의 형태는 블라인드 홀(24)의 윤곽에 매칭되며, 그럼으로써 밸브의 폐쇄 단계에서 실링 시트의 폐쇄 시 플런저(25)는 블라인드 홀(24) 내로 삽입되어, 블라인드 홀에 존재하는 연료 체적을 분사 홀들의 홀 유입구들(221) 쪽으로 변위시킨다. 바람직하게, 블라인드 홀(24)과 플런저(25)는, 실링 시트의 폐쇄 시 플런저(25)가 블라인드 홀(24) 내에 형상 끼워맞춤 결합 방식으로 삽입되고 그에 따라 폐쇄 단계 중에 블라인드 홀(25) 내에 저장된 연료 체적이 블라인드 홀(24)로부터 완전하게 밀려 배출되도록, 서로 매칭된다. 도 1에 도시된 실시예의 경우, 도 2의 블라인드 홀(24) 및 플런저(25)의 확대도에 도시된 바와 같이, 홈(26)으로서의 블라인드 홀(24)과 돌출부(27)로서의 플런저(25)는 각각 종 형태 또는 모자 형태를 갖도록 형성된다.
도 3에 도시된 분사 밸브의 변형에 따르는 블라인드 홀(24) 및 플런저(25)의 실시예에서, 홈(26)은 홈 바닥으로부터 중앙에서 돌출한 융기부(28)를 포함하고, 돌출부(27)는 중앙 함몰부(29)를 포함하며, 상기 함몰부의 형태는 융기부(28)의 윤곽에 매칭된다. 실링 시트의 폐쇄 시, 융기부(28) 및 함몰부(29)에 의해, 폐쇄 헤드(15) 및 밸브 시트의 센터링이 달성된다. 그럼으로써 추가로 밸브 부재(16)의 폐쇄 충격의 유압식 댐핑이 달성된다.
도 4에 도시된, 블라인드 홀(24) 및 플런저(25)의 실시예에서, 블라인드 홀(24)과 플런저(25)는 원뿔대 형태를 갖는다. 이러한 구조적인 형성에 의해, 밸브 부재(16)의 센터링 및 밸브 부재(16)의 폐쇄 충격의 유압식 댐핑의 효과가 증대된다.
12 밸브 시트 몸체
13 밸브 챔버
14 밸브 시트
15 폐쇄 헤드
16 밸브 부재
21 분사 홀
22 홀 섹션
23 홀 섹션
24 블라인드 홀
25 플런저
26 홈
27 돌출부
28 융기부
29 함몰부
121 내부 몸체 벽
221 홀 유입구
231 홀 배출구

Claims (8)

  1. 내연기관용 분사 밸브로서,
    밸브 시트 몸체(12) 및 밸브 부재(16)를 구비하고,
    상기 밸브 시트 몸체는 밸브 챔버(13)를 한정하는 내부 몸체 벽(121), 상기 내부 몸체 벽(121)에 형성된 밸브 시트(14), 상기 내부 몸체 벽(121) 내에 놓인 홀 유입구(221)들을 가진 다수의 분사 홀들(21), 및 상기 홀 유입구들(221)에 의해 둘러싸인 상기 내부 몸체 벽(121)의 영역 내에 형성된 블라인드 홀(24)을 포함하고,
    상기 밸브 부재는 양정 운동을 위해 구동될 수 있고 폐쇄 헤드(15)를 포함하며, 상기 폐쇄 헤드는 상기 밸브 시트(14)와 함께 상기 분사 홀들(21)의 상기 홀 유입구들(221)의 상류에 위치하는 실링 시트를 형성하는, 분사 밸브에 있어서,
    상기 밸브 부재(16)의 상기 폐쇄 헤드(15)는 상기 밸브 시트 몸체(12)로 향해 있는 그 단부면에 상기 폐쇄 헤드(15)로부터 돌출한 플런저(25)를 포함하며, 상기 플런저는 상기 블라인드 홀(24)의 윤곽에 매칭되는 형태를 가지면서, 상기 실링 시트의 폐쇄 시 상기 블라인드 홀(24) 내로 삽입되고 상기 블라인드 홀 내의 연료를 추가 분사량으로서 분사하도록 배치되며,
    상기 블라인드 홀(24)은 상기 블라인드 홀의 폐쇄 단부로부터 상기 블라인드 홀의 개방 단부까지 증가하는 폭을 가지는 테이퍼진 측벽을 가져서, 상기 플런저와 상기 블라인드 홀 사이의 간격은 상기 밸브 부재가 들어올려짐에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 블라인드 홀(24) 및 상기 플런저(25)는, 상기 실링 시트의 폐쇄 시 상기 플런저(25)가 상기 블라인드 홀(24) 내에 형상 끼워맞춤 결합 방식으로 삽입되도록, 서로 매칭되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 블라인드 홀(24)은 홈(26)으로서, 그리고 상기 플런저(25)는 돌출부(27)로서 형성되며, 상기 홈 및 상기 돌출부는 종 형태 또는 모자 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 홈(26)은 홈 바닥으로부터 중앙에서 돌출한 융기부(28)를 포함하며, 상기 돌출부(27)는 상기 융기부(28)의 형태에 매칭된 윤곽을 갖는 중앙 함몰부(29)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 블라인드 홀(24)과 상기 플런저(25)는 원뿔대 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 플런저(25)는 상기 폐쇄 헤드(15)에 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분사 홀들(21)의 모든 홀 유입구(221)는 상기 밸브 시트 몸체(12)의 축에 대해 동심인 원 상에서 서로 이격되어 배치되고, 상기 블라인드 홀(24)의 축은 상기 밸브 시트 몸체(12)의 축과 일직선을 이루는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분사 홀들(21)은 횡단면이 계단형인 홀 섹션들(22, 23)을 포함하며, 상기 홀 섹션들(22, 23)은 상기 홀 유입구들(221)로부터 홀 배출구들(231) 쪽으로 갈수록 커지는 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
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