KR102033646B1 - 연소엔진용 연료 분사 밸브 - Google Patents

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Abstract

연료 분사 밸브 (10)는 버섯 모양의 중간 밸브 부재 (78)가 있는 중간 밸브를 포함한다. 상기 중간 밸브 부제 (78)의 줄기부 (76)는 중간 부분 (66)의 가이드 통로 (74)에 미끄럼 끼움 결합되어 안내된다. 환형의 공간 (120)은 상기 중간 밸브 부재 (78)의 상기 줄기부 (76) 및 상기 머리부 (80)와 상기 중간 부분 (66) 사이에서 정해지며, 고압 연료 공급장치 (86)는 내부 환형의 공간 (108) 및 환형의 갭 공간 (118)에 의해 형성되는 환형의 공간으로 개방된다. 상기 환형의 갭 공간 (118)은 상기 머리부 (80)와 상기 중간 부분 (66) 사이에서 정해지며, 또한 밀봉 비드 (112)에 의해 반경 방향의 외측으로 정해진다. 상기 중간 밸브 부재 (78)와 상기 중간 부분 (66) 사이의 접착력은 상기 분사 밸브 부재 (56)의 개방 운동에 대하여 작동하고, 최소화된다.

Description

연소엔진용 연료 분사 밸브{FUEL INJECTION VALVE FOR COMBUSTION ENGINES}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 내연기관의 연소실 내로 연료의 간헐적인 분사를 위한 연료 분사 밸브에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 제16항에 따른 연료 분사 밸브에 관한 것이다.
이러한 종류의 연료 분사 밸브는 제WO 2010/088,781 A1호 및 대응되는 제EP 2,394,049 B1호로부터 공지되어 있다. 중간 밸브 부재는 미끄럼 끼움 결합되는 중간 부분으로 안내되는 몸체와 머리부를 갖는 버섯 형태로 디자인되고, 중간 밸브 부재의 폐쇄 포지션에서 밀봉면을 갖는 중간 밸브 부재는 제어 공간으로부터 고압 진입을 분리하기 위해 중간 부분 상에 형성된 중간 밸브 시트의 표면을 지지한다. 머리부의 밀봉면과 중간 밸브 시트의 표면은 중간 밸브의 폐쇄 포지션에서 고압 진입과 미끄럼 끼움 결합 사이의 스로틀된 유체 연결을 확립하는 방식으로 설계된다.
더욱이 이러한 종류의 연료 분사 밸브는 예를 들어 제WO 2007/098,621 A1호에 공지되어 있다. 이러한 종류의 연료 분사 밸브는 최소한의 조립 노력으로 분사 밸브 부재의 개방 운동 및 분사 밸브의 급격한 폐쇄 과정 둘 다의 제어를 가능하게 한다. 매우 짧은 간격으로 여러 번의 분사를 수행하는 것이 가능하다. 제어 공간 및 밸브 공간은 정확한 제한기 통로를 통해서만 서로 연속적으로 연결되고, 이와 달리 중간 밸브는 이들 두 개의 공간을 서로 연속적으로 분리시킨다. 상기 분사 밸브의 고압 공간으로 연결되고 상기 제어 공간으로 이어지는 고압 공급장치는, 상기 제한기 통로의 단면과 비교하여 큰 단면을 갖고, 상기 중간 밸브에 의해 제어된다. 출구는 전기 엑추에이터 기기에 의해 제어되고, 밸브 공간으로부터 상기 출구의 단면은 또한 상기 제한기 통로의 단면보다 상당히 클 수 있기 때문에, 상기 분사 밸브 부재의 개방 운동은 실질적으로 오직 상기 제한기 통로의 단면에 좌우된다. 상기 밸브 공간으로부터의 출구가 엑추에이터 기기에 의하여 폐쇄될 때, 상기 중간 밸브는 신속하게 개방되고 상기 고압 공간으로 연결된 큰 단면 통로를 노출시켜, 분사 과정의 급격한 종료를 일으킨다.
상기 중간 밸브의 중간 밸브 부재는 버섯 모양의 디자인이며 줄기부 (stem) 및 머리부 (head)를 가진다. 줄기부는 중간 부분의 가이드 통로에 밀접한 미끄럼 끼움 결합 (sliping fit)되어 안내된다. 머리부는 중간 밸브 부재의 폐쇄 포지션에서, 중간 부분에 형성된 환형의 중간 밸브 시트 상에서 상기 줄기부 주위로 반경 거리만큼 연장되는 밀봉면에 의해 지지된다.
상기 고압 공급장치가 완전히 폐쇄되고 그에 따라 상기 머리부의 밀봉면과 상기 중간 밸트 시트의 표면 사이에 면접촉이 있을 때, 높은 접착력은 아마도 분사 과정을 끝내기 위한 중간 밸브의 재개봉을 더 어렵게 할 수 있는 효과가 있어, 분사 과정의 종료의 정확한 타이밍을 특히 손상시킬 수 있는 효과가 있을 수 있음이 사실로 확인되었다.
이러한 접착 문제는 이미 문서 제WO 2010/088,781 A1호에서 논의되었다. 이 문제를 해결하기 위해, 상기 중간 밸브의 폐쇄 포지션에서 상기 고압 공급장치와 상기 줄기부의 미끄럼 끼움 결합 사이에 제한된 유체 연결을 유지(leave)하는 것이 제안된다. 이러한 목적을 위해, 상기 머리부의 밀봉면 및 상기 중간 밸브 시트의 밀봉면은 상대적으로 서로 기울어지도록 디자인되는데, 이는 상기 중간 밸브의 폐쇄 포지션에서, 그들이 반경 방향의 외측에서 서로 밀봉되어 지지되고, 반경 방향의 내측에서 밸브 공간 방향의 고압 공급장치를 통제하기 위해 축 방향으로 넓어지는 제한기 갭을 형성하는 방법으로 이루어진다. 따라서 목표는 상기 중간 밸브의 밸브 부재와 밸브 시트 사이에 환형의 선형 밀봉이다. 버섯 모양 모양의 중간 밸브 부재 및 용액과 상호작용하는 중간 부분의 극도로 정밀한 생산은 극도로 섬세하고 매우 비싸다.
또한, 이 문헌은 연료 분사 밸브 내에서 가이딩 부분으로부터 먼 쪽을 향하는 측의 중간 요소 상에 지지되는 상기 중간 부분 및 중간 요소가 원형 디스크 모양의 디자인이고, 내측이 거의 완전한 원기둥인 하우징 섹션에 배치되는, 연료 분사 밸브의 실시예를 개시한다. 그들과 상기 하우징 사이에, 고압 공간의 섹션을 자유롭게 남겨둔다. 한편으로는 이 섹션은 분사 밸브 시트에 연결되고, 다른 한편으로는 고압 연료 입구에 연결된다. 예를 들어, 고압 입구로의 연결은 반경 방향의 외측으로 연장되고, 다르게는 하우징의 원통형 섹션의 길이방향 축에 기울어져 연장되는 리세스의 형성에 의해 이루어질 수 있다. 그러한 리세스는, 예를 들어 노즐 본체의 하우징의 안정성을 약화시켜, 이 영역에서 하우징은 이에 상응하는 하우징 벽의 더 두꺼운 디자인이 요구된다.
문헌 제US 2011/0233,309 Al호는 유출 포트와 리턴 채널 사이에서 압력 제어 밸브에 의해 연결이 형성될 때 유입 포트와 압력 제어실 사이의 연결을 차단하기 위해 압력 요소의 압력면이 개방벽면을 가압하는 연료 분사 장치를 개시한다. 압력 요소의 압력면은, 유출 포트와 리턴 채널 사이의 연결이 압력 제어 밸브에 의해 차단될 때, 개방벽면의 유입 포트를 압력 제어실로 개방하기 위해 개방벽면으로부터 이동되거나 분리된다. 압력 요소의 압력면 또는 제어 하우징의 개방벽면은 서로 분리된 함볼 유입 섹션 및 함몰 유출 섹션을 구비한다. 함몰 유입 섹션의 함몰된 치수는 함몰 유출 센션의 함몰된 치수보다 크다.
이러한 종래 기술로부터 시작하여, 본 발명의 목적은, 생산에 장점이 있으며 중간 밸브 부재와 중간 부분 사이에 접착력이 최소화된 공지된 연료 분사 밸브를 개발하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 슬림한 구조가 가능하도록 연료 분사 밸브를 개발하는 것이다. 이는 청구항 제1항에서 주장된 분사 밸브 및 청구항 제16항에서 주장된 분사 밸브에 의해 달성된다.
내연 기관의 연소실로 연료의 간헐적인 분사를 위한 발명에 따른 연료 분사 밸브는 하우징을 갖는데, 하우징은 적어도 하나의 하우징 본체 및 분사 밸브 시트가 있는 노즐 본체를 갖는다. 반경 방향 외측으로, 상기 하우징은 바람직하게는 전체 길이에 걸쳐 적어도 대략적으로 원기둥형 디자인이고, 선택적으로는 계단형 외부 직경을 갖는다.
하우징 내에는 상기 하우징의 고압 연료 유입으로부터 분사 밸브 시트까지 연장되는 고압 공간이 있다.
바람직하게는 바늘 모양 디자인의 분사 밸브 부재는 하우징 내의 고압 공간에서 길이방향 축 방향으로 이동 가능하도록 배치되고 분사 밸브 시트와 상호작용한다. 연소실로 연료를 분사하기 위해서는, 분사 밸브 부재는 분사 밸브 시트로부터 상승하고 분사를 끝내기 위해 다시 그와 접촉하도록 돌아온다.
또한, 압축 스프링이 있으며, 압축 스프링은 분사 밸브 부재 일단에 지지되고, 분사 밸브 시트를 향해 인도된 폐쇄력을 상기 분사 밸브 부재에 가한다. 압축 스프링의 타단은 하우징에 대해 고정된 방식으로 지지되고, 바람직하게는 가이딩 슬리브 (guiding sleeve)로서 형성되는 가이딩 부분에 지지된다.
상기 가이딩 부분은, 분사 밸브 부재의 제어 플런저가 바람직하게는 밀접한 미끄럼 끼움 결합되어 안내되는 곳으로, 또한 하우징 내의 고압 공간에 배치된다.
또한, 하우징의 고압 공간에는 중간 부분이 있고, 바람직하게는 판 모양의 디자인이고, 가이딩 부분 및 제어 플런저와 함께 고압 공간에 대한 제어 공간을 한정하고, 그것을 후자로부터 분리한다.
또한, 연료 분사 밸브에는 제어 공간 내에서 압력을 변화시킴으로써 분사 밸브 부재의 축방향 움직임을 제어하는 제어 장치가 있다. 제어 장치는 중간 밸브, 줄기부를 가지며 중간 부분의 가이드 통로에, 바람직하게는 밀접한 미끄럼 끼움 결합되어 안내되는 버섯 모양의 중간 밸브 부재 및 머리부를 갖는다. 머리부는 제어 공간 및 그것의 밀봉면과 마주보며, 밀봉면은 줄기부 주위에서 반경거리로 연장되고, 중간 밸브 부재의 폐쇄 포지션에서 중간 부분에 형성된 환형의 중간 밸브 시트에 지지되어, 환형의 밀봉면을 형성한다. 환형의 밀봉면은 줄기부 및 중간 밸브 부재의 축에 대해 직각으로 연장되는 평면에 놓여있다.
중간 부분 상에 형성되고 고압 입구에 연속적으로 연결되는 고압 공급장치는 상기 중간 부분, 줄기부 및 머리부에 의해 한정되는 환형의 공간으로 개방되고, 적어도 대략적으로 상기 줄기 주위에서 연장되는 중공의 원통형 모양의 내부 환형의 공간을 갖는다.
중간 밸브는 중간 밸브 부재의 폐쇄 포지션에서 제어 공간으로부터 고압 공급장치 및 환형의 공간을 차단하고, 중간 밸브 부재가 폐쇄 포지션에 있지 않을 때, 중간 밸브는 환형의 공간 및 고압 공급장치에서 제어 공간으로의 연결을 위해 개방된다.
또한, 중간 밸브는 줄기부에 의해 밸브 공간으로부터 제어 공간을 연속적으로 차단하고, 줄기부는 정밀한 크기의 제한기 통로와 떨어진 중간 부분 상에, 바람직하게는 밀접한 미끄럼 끼움 결합으로 안내되며, 제한기 통로는 바람직하게는 중간 밸브 부재 상에 형성되고, 밸브 공간에 제어 공간을 연속적으로 연결시킨다.
연료 분사 밸브는 밸브 공간에 연결하고 저압 연료 반환장치로부터 밸브 공간을 차단하기 위한 전기적으로 작동하는 엑추에이터 기기를 갖는다.
또한, 환형의 공간은 내부 환형의 공간과 직접적으로 인접하고 중간 밸브 부재의 폐쇄 포지션에서 중간 부분과 중간 밸브 부재의 머리부 사이의 갭에 의해 형성된, 원형 고리 형태의 환형의 갭 공간을 갖고, 중간 밸브 부재의 길이방향으로 측정된 상기 환형의 갭 공간의 갭 폭은 내부 환형의 공간보다 더 작고, 바람직하게는 적어도 다섯배 더 작다.
고압 공급장치는 내부 환형의 공간으로 개방되기 때문에, 문서 제WO 2010/088,781 A1호에서 교시하는 것과는 대조적으로, 환형의 갭 공간은 고압 공급장치와 중간 부분 상의 중간 밸브 부재의 줄기부의 미끄럼 끼움 결합 사이의 제한된 유체 연결을 형성하지 않는다.
그러나 상기 환형의 갭 공간은 환형의 밀봉면의 크기의 현저한 감소를 가능하게 하고, 이에 따라 반경 방향에서 환형의 밀봉면을 최적으로 위치시킬 수 있을 뿐만 아니라 접착력에 있어서 현저한 감소를 가능하게 한다. 연료 분사 밸브에 대한 요구사항에 따라, 선택된 환형의 밀봉면은 반경 방향으로 더 외측에 또는 더 내측에 있을 수 있다. 중간 밸브 부재가 이중 작동 플런저로서 작용하기 때문에, 이것은 주어진 공간 조건에서 분사 밸브 부재의 능동 제어 플런저 표면의 크기를 조절할 수 있는 간단한 방법이다.
중간 밸브 부재의 폐쇄 포지션에서 줄기부 및 중간 밸브 부재의 길이방향으로 측정될 때, 환형의 갭 공간은 바람직하게는 적어도 대략적으로 일정한 갭 폭을 가진다.
고압 공급장치의 개구부는 바람직하게는 내부 환형의 공간의 영역에 완전히 놓여 있다. 이는 고압 공급이 반경 방향으로 연장된 보어에 의해 제공될 수 있도록 한다. 더욱이, 개구가 환형의 갭 공간의 영역에 부분적으로 놓이는 상황을 피하고, 따라서 환형의 밀봉면이 줄기부로부터 더 짧은 거리에서, 즉 반경 방향으로 더 멀리 형성될 수 있게 한다.
환형의 밀봉면은 바람직하게는 반경 방향으로 측정된 0.1mm 내지 1mm의 폭을 갖는다. 상기 폭은 바람직하게는 0.2mm 내지 0.5mm이다. 편평한 환형의 밀봉면이 주어지면, 한편으로는 양호한 밀봉, 다른 한편으로는 최소의 접착을 보장한다.
환형의 갭 공간은 바람직하게는 중간 밸브 부재의 폐쇄 포지션에서, 줄기의 길이방향으로 측정된 0.04mm 내지 0.4mm의 갭 폭을 갖는다. 한편으로는, 환형의 갭 공간은 공간을 절약하는 디자인이고, 다른 한편으로는 줄기와 밀봉면 사이에 머리부의 표면에 일시적인 과정 동안 최적의 연료 공급을 제공하는 것을 보장하기에 충분히 크다.
환형의 갭 공간은 바람직하게는 반경 방향으로 측정된 적어도 0.2mm의 폭을 갖는다. 이는 한편으로는 머리부 상에 밀봉면, 다른 한편으로는 중간 밸브 시트의 밀봉면의 간단한 생산을 가능하게 한다.
원형 고리 형태인 밀봉 비드는 바람직하게는 머리부에 형성되고, 상기 비드는 중간 부분과 마주보는 머리부의 측면 상에 돌출되고, 상기 비드의 자유 말단면은 밀봉면을 형성한다. 제어 공간과 마주보는 중간 부분의 말단면은 바람직하게는 평면 디자인이다. 이것은 머리부의 밀봉면과 상호작용하는 부분과 함께 보조 밸브 시트를 형성한다.
밀봉 비드는 바람직하게는 적어도 대략적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖는다. 머리부는 바람직하게는 중간 부분과 마주보는 머리부의 측면에서 밀봉 비드 주위에서 반경 방향의 외측으로 연장되고 적어도 대략적으로 줄기부와 밀봉 비드 사이의 환형의 표면과 동일한 평면에 놓이는 원형의 환형의 표면을 갖는다.
밀봉 비드는 바람직하게는 적어도 대략적으로 두 개의 직각을 갖는 사다리꼴 (right trapezoid)에 대응하는 단면을 갖고, 상기 직각 각도는 반경 방향의 내측에 위치한다. 따라서, 사다리꼴의 두 개의 상호 평행한 측면의 더 짧은 쪽은 중간 밸브 부재의 밀봉면에 놓여있고, 사면은 중간 부분으로부터 반경 방향의 외측으로 비스듬히 연장된다. 머리부는 바람직하게는 단면으로 볼 때, 반경 방향의 외측 가장자리까지 상기 사다리꼴의 반경 방향으로 외측 사면의 직선 연장을 갖는다. 이는 또한 중간 밸브 부재의 간단한 생산을 가능하게 한다.
더욱 바람직하게는, 반경 방향의 내측 언더컷은 중간 부분과 마주보는 머리부의 측면에 형성될 수 있고, 반경 방향의 외측 언더컷은 중간 부분 상에 형성될 수 있으며, 중간 밸브 부재의 머리부가 중간 부분에 지지될 때, 이러한 언더컷들이 환형의 밀봉면을 한정한다.
반대 구조, 즉 반경 방향의 외측 언터컷이 머리부에 형성되고, 반경 방향의 내측 언더컷이 중간 부분에 형성되는 경우 또한 가능하며, 이러한 언더컷들이 환형의 표면을 한정한다.
밸브 시트를 형성하고 머리부와 마주보는 자유 말단면이 있는, 원형 고리 형태의 밀봉 돌출부는 바람직하게는 머리부와 마주보는 측면의 상기 중간 부분 상에 형성되고, 상기 밀봉 돌출부는 바람직하게는 적어도 대략적으로 정사각형 또는 직사각형의 단면이다. 이 경우, 머리부 상의 밀봉면은 줄기부와 원형 고리 형태의 밀봉면 사이의 표면과 동일한 평면에 놓일 수 있다.
밸브 공간은 바람직하게는 추가의 제한기 통로를 통해 고압 공간에 연속적으로 연결된다. 예를 들어, 이 추가의 제한기 통로는 고압 공급장치로부터 시작하여 중간 부분에 형성될 수 있다. 밸브 공간이 엑추에이터 기기에 의해 저압 연료 반환장치로부터 차단되면, 고압은 이 추가의 제한기 통로에 의해 밸브 공간에 더 급격하게 형성되어, 중간 밸브 부재의 더 급격한 개방 및 그에 따른 분사 과정의 더 급격한 종료를 유도한다.
바람직하게는 판 모양의 디자인인 중간 요소는 바람직하게는 가이딩 부분으로부터 먼 쪽을 향하는 측의 중간 부분 상에 지지된다. 중간 요소 내의 줄기부 및 가이딩 통로에 대해 편심된 상기 중간 요소 상에 형성된 출구 통로는, 중간 부분 및 중간 밸브 부재와 함께 밸브 공간을 한정하고, 중간 부분으로부터 먼 쪽을 향하는 중간 요소의 측면 상에서, 상기 엑추에이터 기기의 태핏 (tappet)에 의해 폐쇄 및 개방될 수 있다. 따라서, 밸브 공간은 간단한 방식으로 원하는 부피로 형성될 수 있다. 더욱이, 엑추에이터 기기와 마주보고 저압 연료 반환장치로부터 밸브 공간을 차단하기 위해 태핏이 접촉하는 중간 요소의 말단면은 편평하게 디자인될 수 있다.
가이딩 부분은 바람직하게는 가이딩 슬리브에 의해 형성되며, 가이딩 슬리브는 단면에 있어서 원형 고리 형태를 갖고, 압축 스프링이 지지된다. 이 경우, 압축 스프링은 중간 부분에 대해 밀봉되어 가이딩 슬리브를 가압하고, 중간 부분은 바람직하게는 판 모양 디자인이다.
청구항 16에서 주장되는 내연 기관의 연소실로 연료의 간헐적인 분사를 위한 연료 분사 밸브는 마찬가지로 하우징을 갖고, 하우징은 적어도 하나의 하우징 본체 및 분사 밸브 시트가 있는 하나의 노즐 본체를 갖는다. 하우징에는 고압 공간이 있고, 고압 공간은 고압 연료 입구 및 분사 밸브 시트와 연결된다. 하우징 내에 이동 가능한 방식으로 배치되는, 바람직하게는 바늘 모양의 분사 밸브 부재는 분사 밸브 시트와 상호작용한다. 한편으로는 분사 밸브 부재 상에서 지지되고, 상기 분사 밸브 시트를 향해 인도된 폐쇄력을 상기 분사 밸브 부재에 가하는 압축 스프링은, 다른 한편으로는 하우징에 대해 고정된 방식으로 지지된다. 또한, 하우징 내에 존재하는 중간 부분은 가이딩 부분 및 제어 플런저와 함께 제어 공간 및 상기 제어 공간 내에 압력을 변화시킴으로써 분사 밸브 부재의 축방향 움직임을 제어하기 위해 상기 제어 공간과 연결하고 저압 연료 반환장치로부터 상기 제어 공간을 차단하기 위한 전기적으로 작동되는 엑추에이터 기기를 한정한다. 중간 부분은 적어도 대략적으로 반경 방향으로 외부에서 원기둥 디자인이고 적어도 대략적으로 내부에서 원기둥인 하우징의 섹션 내에 배치된다. 이것은 중간 부분과 하우징 사이에서 고압 공간의 섹션을 자유롭게 유지한다.
중간 부분의 외부 직경은 적어도 대략적으로 하우징의 원통형 섹션의 안쪽 폭에 대응되고, 상기 중간 부분 및 상기 하우징에 의해 한정되는 고압 공간의 섹션을 형성하는 축방향으로 연속적인 리세스는 상기 중간 부분 상에 형성된다.
따라서, 하우징은 관련 섹션에서 고압 연료 입구로부터 분사 밸브 시트까지 연료를 운반하기 위한 리세스에 의해 약화되지 않는다. 연료를 운반하기 위한 리세스는 중간 부분에만 위치하고, 중간 부분은 특히 고압 부하에 노출되지 않는다.
가이딩 요소는 바람직하게는 원형 고리 형태의 단면을 갖고 압축 스프링이 지지되는 가이딩 슬리브에 의해 형성되며, 동시에 중간 부분에 대해 밀봉되어 가이딩 슬리브를 가압하고, 중간 부분은 바람직하게는 판 모양의 디자인이다.
제어 장치는 바람직하게는 중간 밸브를 갖고, 중간 밸브의 중간 밸브 부재는 중간 밸브의 개방 포지션에서 제어 공간으로 고압 공급장치를 개방하고, 폐쇄 포지션에서 고압 공급장치를 차단하며 밸브 공간으로부터 제어 공간을 연속적으로 차단하고, 상기 제어 공간 및 상기 밸브 공간은 제한기 통로를 통해 서로 연속적으로 연결되고, 제한기 통로는 바람직하게는 중간 밸브 부재 상에 형성된다. 이 실시예에서, 전기적으로 작동하는 엑추에이터 기기는 이것의 개방 포지션에서 저압 연료 반환장치에 밸브 공간을 연결하고, 이것의 폐쇄 포지션에서 저압 연료 반환장치로부터 밸브 공간을 차단하도록 의도된다.
또한, 상술한 연료 분사 밸브는 바람직하게는 청구항 1 내지 15에서 정의된 방식으로 디자인된다.
중간 부분 상에 리세스의 단면은 바람직하게는 부채꼴의 모양을 갖는다. 이 리세스는 특히 생산하기에 간단하다.
적어도 대략적으로 원기둥인 중간 요소는, 하우징의 섹션 내에 배치되고 바람직하게는 판 모양의 디자인이고, 바람직하게는 가이딩 부분으로부터 먼 쪽을 향하는 측의 중간 부분 상에 지지된다. 중간 요소의 외부 직경은 적어도 대략적으로 하우징의 원기둥인 섹션의 안쪽 폭과 대응되고, 중간 부분 상에서 리세스와 정렬되고 축방향으로 연속적인 리세스는 중간 요소 상에 형성된다. 중간 부분 및 하우징에 의해 한정되는 고압 공간의 섹션은, 바람직하게는 같은 단면에서 이어진다. 이 목적을 위해, 바람직하게는 마찬가지로 부채꼴의 단면을 갖는다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예에 의해 더 상세히 설명되며, 이는 단지 개략적이다.
도 1은 본 발명에 따른 분사 밸브를 종단면으로 도시한다.
도 2는 도 1과 비교하여 확대된 크기로, 도 1에서 Ⅱ로 표시된 직사각형에 의해 지시된 분사 밸브의 부분을 도시한다.
도 3은 도 2와 비교하여 확대된 크기로, 도 2에서 Ⅲ로 표시된 직사각형에 의해 표현된 연료 분사 밸브의 부분을 도시한다.
도 4는 도 1과 비교하여 확대된 크기로, 도 1의 단면에 대해 직각으로 연장되는 종단면에서, 도 1에서 직사각형 Ⅱ에 의해 지시된 연료 분사 밸브의 부분을 도시한다.
도 5는 버섯 모양의 중간 밸브 부재를 사시도로 도시한다.
도 6은 도 5에서 도시된 버섯 모양의 중간 밸브 부재의 중간 부분을 사시도로 도시한다.
도 7은 중간 부분 상에서 밀봉되어 지지되도록 의도된 중간 요소를 마찬가지로 사시도로 도시한다.
도 8은 도 3에서와 동일한 방식으로 도시된, 제어 장치의 제2 실시예를 도시한다.
도 9는 도 3 및 도 8과 동일한 방식으로 도시된, 제어 장치의 제3 실시예를 도시한다.
도 10은 도 3, 8 및 9와 동일한 방식으로 도시된, 제어 장치의 제4 실시예를 자세히 도시한다.
도면의 설명에서, 대응하는 부분에 대한 모든 경우에 동일한 참조 부호가 사용된다.
도 1에 도시된 연료 분사 밸브 (10)는 내연 기관의 연소실로 연료의 간헐적인 분사를 위해 의도된다. 여기서, 연료는 예를 들어 2000 bar 또는 그 이상까지의 매우 높은 압력 하에 있다.
연료 분사 밸브는, 하우징 본체 (14), 분사 밸브 시트 (18)가 형성된 노즐 본체 (16), 및 상기 하우징 본체 (14)와 노즐 본체 (16) 사이에서 배치된 엑추에이터 수용 본체 (20)가 있는 하우징 (12)을 갖는다. 상기 노즐 본체 (16)에 지지되는 유니언 너트 (22)는 엑추에이터 수용 본체 (20)를 수용하고, 하우징 본체 (14)에 나사 결합된다. 하우징 본체 (14) 및 엑추에이터 수용 본체 (20)의 말단면들, 더 나아가 상기 엑추에이터 수용본체 (20) 및 상기 노즐 본체 (16)는 서로 지지되며, 상기 본체들은 상기 유니언 너트 (22)에 의해 서로 밀봉되어 눌러지고 하우징 축 (L)의 방향으로 서로 정렬된다.
상기 하우징의 외부 모양은 적어도 대략적으로 공지된 방식인 원기둥이다.
고압 연료 입구 (24)는 상기 노즐 본체 (16)로부터 먼 쪽을 향하는 상기 하우징 본체 (14)의 말단에 배치되고, 고압 공간 (26)은 상기 하우징 (12)의 내부에서 상기 고압 연료 입구 (24)로부터 상기 분사 밸브 시트 (18)까지 연장된다. 고압 연료 입구 (24)는 밸브 지지대 (28)에 의해 형성되고, 밸브 지지대는 체크 밸브 (30) 및 연료 내의 이물질을 걸러내기 위한 바스켓 형의 천공형 필터 (32)를 지지한다. 상기 체크 밸브 (30)의 디스크 모양의 밸브 부재는, 밸브 지지대 (28)에 형성된 밸브 시트와 상호작용하고, 바이패스 보어를 갖는다.
공지된 방식으로, 상기 체크 밸브 (30)는 고압 공급장치 라인을 통해 사실상 방해없이 고압 공간 (26)으로 연료가 흐를 수 있게 하지만, 바이패스를 통하는 것을 제외하고는 연료가 고압 공간 (26)으로부터 고압 공급장치 라인까지 흐르지 못하게 한다.
밸브 지지대 (28), 체크 밸브 (30) 및 천공형 필터 (32)를 포함하는 카트리지로 디자인된 모듈러 유닛의 구성 및 작동은 선출원 제PCT/EP2014/000,447호에 자세히 개시된다. 고압 연료 입구 (24) 및 체크 밸브 (30)와 천공형 필터 (32)가 있는 상기 밸브 지지대 (28)는 또한 공개 공보 제WO 2013/117,311 A1호에 개시된 바와 같이 디자인될 수 있다. 천공형 필터 (32) 대신에 필터 카트리지 뿐만 아니라 고압 연료 입구 (24) 및 체크 밸브 (30)의 가능한 일실시예가 제WO 2009/033,304 A1호에 공지되어 있다.
상기 언급된 출원 및 공개 공보의 개시는 본원에 참고로 포함된다.
상기 밸브 지지대 (28)에 인접하는 상기 고압 공간 (26)은 별개의 저장실 (34)를 갖고, 별개의 저장실은 상기 하우징 본체 (14) 상에 형성되고, 반면에 상기 고압 공간 (26)의 유체 채널 (36)에 의해 상기 분사 밸브 시트 (18)에 연결된다.
상기 체크 밸브 (30) 및 바이패스와 함께 있는 상기 별개의 저장실 (34)의 치수 및 작동은 공개 공보 제WO 2007/009,279 A1호에 자세히 개시되어 있다; 이 개시는 또한 본원에 참조로 병합된다.
전기적으로 작동되는 엑추에이터 기기 (38)는 공지된 방식으로 상기 엑추에이터 수용 본체 (20)의 리세스에 수용되고, 일 방향에 스프링 부하가 걸리고 상기 엑추에이터 기기 (38)의 전자기석에 의해 타 방향으로 움직일 수 있는 이것의 태빗 (40)에 의해, 저압 연료 반환 장치 (46)로부터 밸브 공간 (44)을 차단하기 위해 저압 출구 (42)를 폐쇄하고 (도 2 및 도 3 참조) 상기 밸브 공간 (44) 및 상기 저압 연료 반환장치 (46)을 서로 연결하기 위해 상기 저압 출구 (42)를 개방하도록 의도된다. 상기 태핏 (40) 및 그에 따른 상기 엑추에이터 기기 (38)의 길이방향 축은 길이방향 축 (L)에 대해 평행하고 편심되어 있고, 상기 축은 48로 표시된다.
상기 엑추에이터 기기 (38)를 제어하기 위한 전기적 제어 라인이 수용되는 채널 (52)은 전기 단자 (50)로부터 상기 하우징 본체 (14)를 통해 상기 엑추에이터 기기 (38)까지 연장되고, 평행하게 상기 별개의 저장실 (34)까지 연장되는 상기 채널은 상기 하우징 (12) 및 그에 따른 상기 연료 분사 밸브 (10)의 길이방향 축 (L)에 대해 편심되어 배치된다.
도 1에 대하여 확대된 도 2로부터 명백한 바와 같이, 원추형의 분사 밸브 시트 (18)는 상기 노즐 본체 (16) 상에 형성되고, 상기 시트는 상기 유체 채널 (36)에 의해 상기 저장실 (34) 및 그에 따른 상기 고압 연료 입구 (24)에 직접적으로 연결된다.
상기 분사 밸브 시트 (18)의 하류에는, 연료의 유동 방향으로 볼 때, 분사 개구 (54)는 공지된 방식으로 상기 노즐 본체 (16)의 반구형 자유단 영역에서 형성되고, 상기 분사 밸브 부재 (56)가 상기 분사 밸브 시트 (18)로부터 상승할 때, 개구를 통해 매우 높은 압력 하에 있는 연료가 연소 기관의 연소실로 분사된다.
상기 분사 밸브 부재 (56)는 바늘 모양의 디자인이고 상기 분사 밸브 시트 (18)와 상호작용한다. 상기 분사 밸브 부재 (56)는 상기 노즐 본체에서 가이드 보어 (57)의 길이방향 축 (L) 방향으로 이동 가능한 방식으로 안내되고, 상기 가이드 보어는 상기 길이방향 축 (L)에 대해 같은 중심을 갖으며 상기 고압 공간 (26)에 속하고, 상기 분사 밸브 시트 (18) 및 상기 분사 개구 (54)에 대한 연료의 저손실 유동은 상기 분사 밸브 부재 (56)에 의해 가능하게 되고, 상기 분사 밸브 부재는 길이방향으로 연장되며 반경 방향의 외측으로 개방된다.
이 가이드 보어 (57)의 상류에는, 특히 도 2에서 알 수 있듯이, 상기 고압 공간 (26)에 속하는 상기 노즐 본체 (16)의 내부 공간 (58)이 상기 엑추에이터 수용 본체 (20)에 대하여 두배 넓도록 디자인되고, 상기 노즐 본체 (16)의 길이방향 중심에서 상기 엑추에이터 수용 본체 (20)와 마주보는 말단까지 대략적으로 연장되는 상기 내부 공간 (58)의 섹션은, 상기 일정한 단면을 갖는 노즐 본체 (16) 및 그에 따른 상기 하우징 (12)의 내부적으로 원기둥인 섹션 (60)을 정한다.
이 섹션 (60)과 상기 가이드 보어 (57) 사이에서, 지지대 고리는 상기 분사 밸브 부재 상에 형성되고, 압축 스프링 (62)의 일단에서 지지된다. 상기 압축 스프링 (62)의 타단은 가이딩 슬리브 (64')의 말단에 지지되고, 가이딩 부분 (64)을 형성한다. 상기 압축 스프링 (62)은 상기 분사 밸브 부재 (56)에 상기 분사 밸브 시트 (18)의 방향으로 작용하는 폐쇄력이 작용하게 한다. 반면에, 상기 압축 스프링 (62)은 상기 가이딩 부분 (64) 또는 디스크 모양의 디자인의 중간 부분 (66)과 밀봉 접촉하는 상기 압축 스프링 (62)으로부터 먼 쪽을 향하는 가이딩 슬리브 (64')의 말단을 지탱한다.
상기 분사 밸브 부재 (56) 상에 형성된 제어 플런저 (68)는 약 3㎛ 내지 5㎛의 밀접한 미끄럼 끼움 결합으로, 상기 가이딩 슬리브 (64') 내에 상기 길이방향 축 (L)의 방향으로 이동 가능하게 안내된다. 상기 제어 플런저 (68), 상기 가이딩 슬리브 (64') 및 상기 중간 부분 (66)은 상기 고압 공간 (26)에 대해 제어 공간 (70)을 한정한다.
상기 중간 부분 (66)은 제어 장치 (72)의 부분이며, 또한 도 3을 참조하여 설명된다.
특히 도 3에서 도시된 바와 같이, 원기둥인 가이드 통로 (74)는 상기 중간 부분 (66)을 통하여 상기 제어 공간 (70)과 마주보는 편평한 말단면으로부터 마찬가지로 상기 제어 공간 (70)으로부터 먼 쪽을 향하는 편평한 말단면까지 연장된다. 버섯 모양 디자인의 중간 밸브 부재 (78)의 줄기부 (76)는 약 3㎛ 내지 10㎛의 밀접한 미끄럼 끼움 결합으로 상기 통로에서 안내된다. 상기 중간 밸브 부재 (78)의 머리부 (80)는 상기 줄기부 (76)와 일체이고, 상기 제어 공간 (70)에 위치하고, 상기 중간 부분 (66)과 마주보는 이것의 측면에 의해 상기 가이딩 부분 (64)과 상호작용하고, 가이딩 부분의 편평한 말단면은 환형의 중간 밸브 시트 (82)를 형성한다.
상기 중간 밸브 시트 (82)와 함께 상기 중간 부분 (66)에 형성되는 상기 중간 밸브 부재 (78)는 중간 밸브를 형성한다.
스톱 숄더 (stop shoulder;84)는 상기 중간 밸브 부재 (78)의 개방 행정을 제한하고, 상기 중간 부분 (66)으로부터 일정 거리에 있는 상기 가이딩 슬리브 (64') 상에 형성된다. 연료의 유동을 가능한 한 거의 손실 없이 연료 공급장치 (86)로부터 상기 제어 공간 (70)으로 가능하게 하기 위해서, 상기 머리부 (80)와 상기 가이딩 슬리브 (64') 사이에 반경방향의 외측으로 충분히 큰 갭이 있고, 상기 머리부 (80)는 이것의 상기 스톱 숄더 (84)와 마주보는 측에서, 도 5에서 또한 알 수 있듯이, 네 개의 쐐기형 유동홈 (88)을 가지고, 심지어 상기 중간 밸브 부재 (78)가 개방 포지션에 있고 상기 머리부 (80)가 상기 스톱 숄더 (84)에 지지될 때, 쐐기형 유동 홈은 연료를 갭에서 상기 제어 플러저 (68)로 거의 손실 없이 흐르도록 한다.
제한기 통로 (90)는 상기 중간 밸브 부재 (78) 상에 형성되고, 상기 제어 공간 (70)과 인접하며, 상기 통로는 타단에서 길이방향 축 (L)과 같은 중심을 갖도록 상기 중간 밸브 부재 (78)에 형성된 블라인드 홀 (92)로 개방된다.
도 1 내지 도 3에서 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 연료 공급장치 (86)는 상기 중간 부분 (66)을 통해 반경 방향으로 통과하고 상기 가이드 통로 (74)로 개방되는 두 개의 직경방향으로 대향하는 보어에 의해 형성된다. 상기 중간 부분 (66)은 또한 도 6에 도시되어 있다. 상기 연료 공급장치 (86)는 상기 고압 연료 입구 (24)에 연속적으로 연결되며 상기 제한기 통로 (90)보다 몇 배 더 큰 유동 단면을 갖는다.
상기 제어 공간 (70)으로부터 먼 쪽을 향하는 말단면에서, 상기 중간 부분 (66)은 오목부 (94)를 가지며, 오목부는 평면도로 볼 때 U 모양이고, 한편으로는 상기 가이드 통로 (74)로 개방되고, 다른 한편으로는 상기 중간 부분 (66)에 형성된 추가의 제한기 통로 (96)를 통해 상기 고압 공간 (26) 및 그에 따른 상기 고압 연료 입구 (24)에 연속적으로 유체 연결된다.
상기 가이딩 슬리브 (64')로부터 먼 쪽을 향하는 상기 중간 부분 (66)의 측면 상에 편평하고 밀봉되어 지지되는 것은 중간 요소 (98)이고, 중간 요소는 마찬가지로 디스크 모양의 디자인이며 도 7에서 또한 도시되어 있다. 상기 가이드 통로 (74)의 영역에는, 폐쇄 포지션에 있더라도, 항상 상기 중간 요소 (98)와 상기 중간 밸브 부재 (78)의 상기 줄기부 (76)의 말단 사이의 유동 갭 (100)이 있다.
상기 중간 요소 (98)를 통해 연장되고, 상기 길이방향 축 (48)에 대하여 같은 중심을 갖으며, 계단식으로 가늘어지는 출구 보어 (102)가 있고, 출구 보어는 한편으로는 상기 유동 갭 (100) 및 상기 오목부 (94)로 개방되며, 다른 한편으로는 상기 저압 출구 (42)를 형성한다.
완전성을 위해, 이 출구 보어 (102)의 유동 단면은 상기 제한기 통로 (90) 및 상기 추가의 제한기 통로 (96)의 단면의 합보다 모든 지점에서 상당히 크다는 것을 언급할 수 있다.
상기 중간 요소 (98)는 마찬가지로 상기 노즐 본체 (16)의 섹션 (60)에 배치되고, 상기 엑추에이터 수용 본체 (20)의 대응 말단면 상의 상기 중간 부분 (66)으로부터 먼 쪽을 향하는 평편한 말단면에 의해 밀봉되어 지지된다.
상기 엑추에이터 수용 본체 (20) 및 그에 따른 상기 엑추에이터 기기 (38)에 대한 상기 중간 요소 (98)의 정확한 위치 설정을 위해, 상기 중간 요소 (98) 및 상기 엑추에이터 수용 본체 (20) 둘 다, 상호 정렬되며, 블라인드 홀의 형성에서 서로 마주보는 포지셔닝 보어 (106)를 갖고, 공통의 포지셔닝 핀 (104)이 보어에 삽입된다.
상기 중간 요소 (98)에 대해 상기 중간 부분 (66)의 위치를 고정하기 위해, 서로 쌍으로 정렬되는 블라인드 홀의 형성에서 추가의 서로 마주보는 포지셔닝 보어 (106')는, 마찬가지로 보어에 포지셔닝 핀 (104)이 삽입되며, 이들 각각의 부품들 상에 형성되고, 이들 포지셔닝 보어 (106')는 도 3에 도시된 단면에 대해 직각으로 연장되는 공통 평면에서 상기 길이방향 축 (L)에 대해 편심되어 놓이며, 이러한 이유 때문에 상기 포지셔닝 핀 (104)은 도면에서 점선으로 도시된다.
도 4는 이 평면에서 길이방향 단면을 도시하고, 상기 두 개의 포지셔닝 핀 (104)은 이제 실선으로 도시된다. 추가의 포지셔닝 핀 (104')은 상기 노즐 본체 (16) 및 상기 엑추에이터 수용 본체 (20) 내에서 대응하는 포지셔닝 보어에 삽입되고, 서로에 대한 이들 두 개의 본체의 위치를 정한다.
상기 중간 밸브 부재 (78)의 상기 줄기부 (76) 및 머리부 (80)와 함께 상기 중간 부분 (66)은 대략적으로, 상기 줄기부 (76) 주위로 연장되고 상기 고압 공급장치 (86)로 연속적으로 개방되는, 중공의 원통형인 내부 환형의 공간 (108)을 한정한다.
그 정도로, 상술한 바와 같이, 상기 연료 분사 밸브 (10)는 상기 제어 장치 (72)의 모든 실시예에서 동일한 디자인이다. 여기서, 상기 중간 밸브 (83)는 상기 중간 밸브 부재 (78)의 폐쇄 포지션에서 상기 제어 공간 (70)으로부터 상기 고압 공급장치 (86) 및 상기 내부 환형의 공간 (108)을 차단하는 역할을 하고, 상기 머리부 (80)가 상기 중간 부분 (66)에 형성된 상기 중간 밸브 시트 (82)로부터 상승될 때, 상기 내부 환형의 공간 (108) 및 상기 고압 공급장치 (86)에서 상기 제어 공간 (70)으로의 연결을 위해 개방되는 역할을 한다.
특히 도 3 및 도 5로부터 명백한 바와 같이, 상기 중간 밸브 부재 (78)의 상기 줄기부 (76)는 둘러싸는 환형의 홈 (110)을 갖고, 둘러싸는 환형의 홈은 반경 방향의 외측으로 이어지고 상기 머리부 (80)와 직접적으로 인접한다. 상기 길이방향 축 (L)의 방향으로 볼 때, 심지어 상기 중간 밸브 부재 (78)가 개방 포지션에 있고 상기 스톱 숄더 (84)에 지지되는 경우에도, 상기 환형의 홈 (110)은 상기 고압 공급장치 (86)의 개구가 항상 완전히 상기 환형의 홈 (11)의 영역 내에 위치하는 치수를 갖는다.
도시된 예시적인 실시예에서, 상기 중간 밸브 부재 (78)가 개방되어 있을 때 상기 환형의 홈 (110)은 사다리꼴 단면을 갖고, 사면은 상기 머리부 (80)로부터 떨어져 있으며 상기 고압 공급장치 (86)의 두 개의 보어를 통해 거의 손실 없이 연료 유동 방향을 바꾸는 역할을 한다.
상기 줄기부 (76) 및 그에 따른 상기 중간 부분 (66)과 마주보는 측면에서, 원형 고리 형태인 밀봉 비드 (112)는 상기 머리부 (80) 상에 형성되고, 상기 머리부 (80)의 이 측면의 나머지 영역에 대해 돌출되며, 상기 밀봉 비드의 자유 말단면 (114)은 상기 중간 밸브 부재 (78)의 상기 밀봉면 (116)을 형성한다. 이 밀봉면 (116)의 반대편에서, 상기 머리부 (80)는 반경 방향의 내측 및 상기 중간 부분 (66)과 마주보는 측면 상에 반경 방향의 외측으로 언더컷 (118)을 갖고, 이들 언더컷 (118)의 표면은 예시적인 실시예로 도시된 상기 길이방향 축 (L)에 대해 직각으로 연장되는 평면에 위치한다. 상기 밀봉면 (116)은 마찬가지로 상기 길이방향 축 (L)에 대해 직각으로 연장되는 평면에 놓이고, 상기 중간 부분 (66)의 평편한 말단면은 상기 중간 밸브 시트 (82)를 형성하며, 마찬가지로 상기 길이방향 축 (L)에 대해 직각으로 연장되는 평면에 놓이는 것을 말할 것도 없다.
상기 가이드 통로 (74)는 상기 전체의 중간 부분 (66)을 통해 같은 단면을 갖는 원통형의 형태로 연장된다. 상기 밀봉 비드 (112)는 상기 가이드 통로 (74)에 대해 약 0.2mm 내지 1.0mm 만큼 반경 방향의 외측으로 오프셋되기 때문에, 상기 머리부 (80)와 상기 중간 밸브 부재 (78)의 폐쇄 포지션에서 상기 중간 부분 (66) 사이의 환형의 갭 공간 (118)을 남기고, 상기 갭 공간은 상기 밀봉 비드 (112)에 의해 반경 방향의 외측으로 한정되고, 상기 내부 환형의 공간 (108)과 함께 반경 방향의 내측에서 환형의 공간 (120)을 형성하며, 환형의 공간은 상기 중간 밸브 부재 (78) 및 상기 중간 부분 (66)에 의해 한정된다.
도시된 예시적인 실시예에서, 상기 환형의 밀봉면 (122)의 폭은 반경 방향으로 측정되고, 0.1mm 내지 1.0mm 사이이다. 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 환형의 갭 공간 (118)은 또한 약 0.5mm의 반경 방향으로 측정된 폭을 갖는다.
도 3 및 도 5로부터 상기 밀봉 비드 (112)는 또한 반경 방향의 더 바깥쪽에서 제공될 수 있음을 알 수 있다. 이는 바람직한 분사 특성에 대한 상기 중간 밸브 (83)의 최적의 매칭을 가능하게 한다. 이중 작동 플런저로서 디자인된 상기 중간 밸브 부재 (78)의 작동 영역이 확대되면, 상기 중간 밸브 (83)는 분사 과정을 끝내기 위해 이 작동 영역이 더 작게 선택된 경우보다 더 빠르게 개방된다.
또한, 상기 중간 부분 (66)과 상기 중간 밸브 부재 (78) 사이의 접착은, 상기 밀봉면 (116)에 의해 형성된 상기 환형의 밀봉면 (112) 및 상기 중간 밸브 시트 (82)가 최소화되도록, 최소화된다.
추가의 제한기 통로 (96)은 또한 상기 중간 밸브 부재 (78)의 이동을 촉진하지만, 특정 요구 사항에 따라 이것을 생략하는 것 또한 가능하다.
상기 중간 밸브 (83)가 폐쇄되고 상기 태핏 (40)이 분사를 위해 상기 저압 출구 (42)로부터 상승되면, 상기 분사 밸브 부재 (56)의 개방 움직임이 거의 배타적으로 상기 제한기 통로 (90)에 의해 결정된다.
완전성을 위해, 상기 밸브 공간 (44)은 상기 블라인드 홀 (92), 상기 유동 갭 (100), 상기 오목부 (94) 및 출구 보어 (102)에 의해 형성된다는 것을 언급해야 한다.
도 8에 도시된 실시예에서, 도 3에서 대략적으로 직사각형 모양인 상기 밀봉 비드 (112)의 단면만이 이제 사다리꼴이고, 직각 각도는 반경 방향의 내측에 있고 사면은 반경 방향의 외측에 있다. 상기 사면은 상기 머리부 (80) 상의 반경 방향의 외측 가장자리 (124)까지 연장되고, 상기 연장은 단면으로 볼 때 직선형이다.
상기 밀봉 비드 (112)가 상기 머리부 (80) 상에서 반경 방향으로 멀리 위치하는 경우에, 이 변형은 특히 적절하다. 이 실시예에서도, 상기 환형의 밀봉면 (122) 및 이에 따른 상기 밀봉 비드 (112)의 자유 말단면 (114)의 폭은 0.1mm 내지 1mm이고, 바람직하게는 0.2mm 내지 0.5mm이다.
도 9에 도시된 실시예에서는, 상기 중간 밸브 부재 (78)의 상기 줄기부 (76)는 상기 머리부 (80)로부터 일정한 직경을 갖는 원기둥 모양을 갖고, 높은 응력을 피하기 위해, 상기 줄기부 (76)에서 상기 머리부 (80)로의 전이는 물론 둥굴게 된다. 원통형인 환형의 리세스 (126)는 상기 중간 부분 (66)에 형성되며, 환형의 리세스 (126)은 상기 머리부 (80)와 마주보는 말단면으로부터 상기 고압 공급장치 (86)의 개구의 대향하는 말단까지 연장된다. 상기 환형의 리세스 (126)의 이 말단은 둥근 디자인이다.
이러한 원통형인 환형의 리세스 (126)과 관련하여, 상기 중간 밸브 시트 (82)는 도 3 및 도 8에 도시된 실시예에 따라 반경 방향의 외측으로 오프셋된다. 그러나, 이와 대조적으로 원형 고리 형태인 상기 밀봉 비드 (112)는 도 9에 도시된 실시예에서 상기 중간 부분 (66)에 형성된다. 이것은 대략적으로 직사각형의 단면 모양을 가지며 상기 머리부 (80)와 마주보는 이것의 말단면 (114')은 상기 환형의 중간 밸브 시트 (82)를 형성한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 밀봉 비드 (112)는 상기 중간 부분 (66) 상에서 언더컷들에 의해 형성될 수 있고, 언더컷들은 상기 비드에 대하여 반경 방향의 내측 및 반경 방향의 외측에 위치한다.
상기 중간 부분 (66)과 마주보는 상기 머리부 (80)의 측면은 편평한 환형의 표면으로 디자인될 수 있고, 환형의 표면의 환형의 섹션은 상기 밀봉면 (116)을 형성하고, 상기 밀봉면은 중간 밸브 시트 (82)와 상호작용한다.
상기 환형의 공간 (120)의 상기 환형의 갭 공간 (118)은 또한 내부 환형의 공간 (108)을 갖고, 반경 방향의 내측에 위치하는 상기 언더컷에 의해 형성된다.
도 10에 도시된 실시예에서, 언더컷 (128)은, 상기 중간 부분 (66)과 마주보는 것과 달리 편평한 측면에 대해 반경 방향 내측의 상기 머리부 (80) 상에 형성된다.
도 3 및 도 8에서 도시된 실시예와 같이, 상기 가이드 통로 (74)는 상기 중간 부분 (66)을 통해 일정한 단면으로 연장된다. 추가의 언더컷 (130)이 언더컷 (128)에 대해 반경 방향의 외측으로 위치되지만, 상기 머리부 (80)와 마주보는 말단면은 추가의 언더컷 (130)을 갖는다. 또한, 상기 환형의 밀봉면 (120)은 언더컷 (128)에 의해 반경 방향의 내측 상에서 한정되고 추가의 언더컷 (130)에 의해 반경 방향의 외측 상에서 한정된다. 반경 방향으로 볼 때, 두 개의 언더컷 (128, 130) 사이의 거리는 0.1mm 내지 1mm, 바람직하게는 0.2mm 내지 0.5mm이다.
또한 여기서, 상기 환형의 공간 (120)은 상기 환형의 갭 공간 (118) 및 상기 줄기부 (76) 상의 상기 환형의 홈 (110)에 의해 형성된 상기 내부 환형의 공간 (108)에 의해 형성된다. 또한 이와 관련하여 도 3에 도시된다.
또한 이 실시예에서, 상기 줄기부 (76)를 이것의 전체 길이에 걸쳐 원통형으로 만들고 상기 중간 부분 (66) 상의 환형의 리세스 (126)를 제공하는 것이 가능하다.
특히 도 2 내지 도 4, 도 8 및 도 9로부터 명백한 바와 같이, 상기 중간 부분 (66) 및 상기 중간 요소 (98)는 도시된 예시적인 실시예에서 상기 노즐 본체 (16)가 형성된, 내부적으로 원기둥인 섹션 (60)에 배치된다. 도 6 및 도 7으로부터 또한 명백한 바와 같이, 이들은 디스크 모양의 디자인이고, 평면에서 볼 때 부채꼴 형태인 리세스 (132)를 제외하고는 반경 방향의 외측에서 원형 고리 형태이다. 원형 실린더 형태인 부분의 외부 직경은 실질적으로 섹션 (60)의 안쪽 폭과 대응된다.
조립된 상태에서, 상기 중간 부분 (66) 및 상기 중간 요소 (98)가 상기 섹션 (60)으로 삽입되고, 상기 중간 부분 (66) 상의 상기 리세스 (132) 및 상기 중간 요소 (98)는 서로 정렬되고, 부채꼴 형태인 상기 리세스 (132)에 의해 형성되는 상기 중간 부분 (66) 및 상기 중간 요소 (98)의 편평한 평면들은, 상기 섹션 (60) 내의 상기 하우징 (12)의 내측벽과 함께 상기 고압 공간 (26) 및 상기 유동 채널 (36)을 한정한다. 이 섹션은 상기 고압 연료 입구 (24)로부터 상기 분사 밸브 시트 (18)로 거의 손실 없이 연료를 유동시킬 수 있고, 상기 하우징 (12)의 관련 부분은 약화될 필요가 없고 그 벽은 동일한 벽 두께를 항상 가질 수 있다.
도 6에서, 상기 가이드 통로 (74), 상기 통로에 대해 반경 방향으로 확장되는 상기 고압 공급장치 (86)의 두 개의 보어, 상기 추가의 제한기 통로 (96)가 있는 오목부 (94) 및 상기 두 개의 포지셔닝 보어 (106')는 상기 중간 부분 (66) 상에 도시된다. 또한, 상기 중간 부분 (66)이 부채꼴 형태인 상기 리세스 (132)에 정반대로 대향하는 측면 상의 축방향으로 연속적인 홈 모양의 유입 리세스 (134)를 갖고, 상기 유입 리세스는 반경 방향의 외측으로 개방되고, 상기 고압 공급장치 (86)의 보어와 관련된 리세스가 유입 리세스로 개방된다. 이 유입 리세스 (134)는 연료를 이 보어를 통해 상기 가이드 통로 (74) 및 그에 따른 상기 환형의 공간 (120)으로 유동하게 한다.
상기 저압 출구 (42)에 더하여, 도 7 또한 상기 포지셔닝 보어 (106) 및 상기 원형 리세스 (132)를 도시한다.
도면에 도시된 상기 중간 밸브 (83)의 폐쇄 포지션으로부터 시작하여, 상기 태핏 (40)은 분사를 위한 상기 엑추에이터 기기 (38)의 전자기석에 의해 상기 중간 요소 (98)로부터 상승되어, 상기 저압 출구 (42)를 개방한다. 상기 제한기 통로 (90) 및 있을 수 있는 임의의 추가의 제한기 통로 (96)를 통해 상기 밸브 공간 (44) 내의 후방으로 유동할 수 있는 것보다 상기 밸브 공간 (44)으로부터 상기 저압 연료 반환장치 (46)로 유동하는 것이 단위 시간당 더 많은 연료가 유동하는 효과를 가진다. 그 결과, 상기 밸브 공간 (44) 내의 압력은 그 결과로 떨어지고, 한편 상기 중간 밸브 부재 (78)는 상기 중간 밸브 (83)가 확실하게 폐쇄된 것을 유지하기 위해 큰 힘으로 상기 중간 부분 (66)에 대하여 가압되고, 다른 한편으로는 상기 제어 공간 (70) 내의 압력은 떨어진다. 이는 다시, 상기 분사 밸브 부재 (56)는 상기 이중 작동 제어 플런저 (68)의 작동에 의해 상기 압축 스프링 (62)의 힘에 대항하여 상기 분사 밸브 시트 (18)로부터 상승되어, 연소 엔진의 연소실로 연료의 분사를 시작한다.
이 분사가 종료되면, 상기 태핏 (40)은 상기 중간 요소 (98)와 접촉하게 되어, 상기 저압 출구 (42)를 폐쇄한다. 상기 밸브 공간 (44) 내의 압력은 상기 제한기 통로 (90) 및 있을 수 있는 임의의 추가의 제한기 통로 (96)을 통한 연료 공급으로 인해 상승되며, 상기 중간 밸브 시트 (82)로부터 멀어지도록 상기 중간 밸브 부재 (78)의 움직임을 일으킨다. 이러한 움직임은 또한 본 발명에 따라 실시된 상기 중간 밸브 부재 (78)의 이중 플런저 효과에 의해 보조되며, 상기 중간 밸브 부재 (78)의 개방 움직임에 대응하는 접착력이 최소화된다.
상기 중간 요소 (98)로부터 상기 중간 밸브 부재 (78)의 머리부 (80)를 상승시키는 것은 상기 환형의 공간 (120)으로부터 상기 제어 공간 (70)으로의 큰 유동 단면을 급격하게 개방하고, 상기 분사 밸브 부재 (56)가 상기 분사 밸브 시트 (18)에 대해 급격하게 움직이고 그 위에 지지되기 때문에 상기 분사 과정의 급격한 종료를 일으킨다.
도시된 모든 실시예에서, 상기 중간 부분 (66) 및 상기 중간 요소 (98)는 각각 일체의 본체로 디자인된다. 또한, 상기 중간 부분 (66) 및 상기 중간 요소 (98)에 있어서 하나의 공작물에 의해 형성될 수 있다.

Claims (21)

  1. 내연 기관의 연소실로 연료의 간헐적인 분사를 위한 연료 분사 밸브에 있어서,
    하우징 본체 (14), 및 분사 밸브 시트 (18)가 있는 노즐 본체 (16)를 갖는 하우징 (12);
    상기 하우징 (12)에 배치되고, 고압 연료 입구 (24)로부터 상기 분사 밸브 시트 (18)까지 연장되는 고압 공간 (26);
    상기 하우징 (12) 내에 이동 가능하게 배치되고, 상기 분사 밸브 시트 (18)와 상호작용하는 분사 밸브 부재 (56);
    한편으로는 상기 분사 밸브 부재 (56)에 지지되고, 상기 분사 밸브 시트 (18)를 향해 인도된 폐쇄력을 상기 분사 밸브 부재에 가하고, 다른 한편으로는 상기 하우징 (12)에 대해 고정된 방식으로 지지되는 압축 스프링 (62);
    상기 분사 밸브 부재 (56)의 제어 플런저 (68)가 미끄럼 끼움 결합 (sliding fit)으로 안내되는 가이딩 부분 (64);
    상기 가이딩 부분 (64) 및 상기 제어 플런저 (68)와 함께 제어 공간 (70)을 한정하는 중간 부분 (66);
    상기 제어 공간 (70)에 압력을 변화시킴으로써, 상기 분사 밸브 부재 (56)의 축 방향 이동을 제어하고 중간 밸브 (83)를 가진 제어 장치 (72) - 상기 중간 밸브의 버섯 모양의 중간 밸브 부재 (78)는 줄기부 (76) 및 머리부 (80)를 가지고, 이때 상기 줄기부는 상기 중간 부분 (66)의 가이드 통로 (74)에 미끄럼 끼움 결합으로 안내되고, 상기 머리부는 상기 줄기부 (76) 주위에서 반경 거리로 연장되고, 상기 머리부의 밀봉면 (116)은 중간 밸브 부재 (78)의 폐쇄 포지션에서 상기 중간 부분 (66) 상에 형성된 환형의 중간 밸브 시트 (82)에 지지되어 환형의 밀봉면 (122)을 형성함-;
    상기 중간 부분 (66), 상기 줄기부 (76) 및 상기 머리부 (80)에 의해 한정되고, 상기 줄기부 (76) 주위에서 연장되는 중공의 원통형 모양의 내부 환형의 공간 (108)을 갖는 환형의 공간 (120) - 상기 환형의 공간 (120)은 환형의 갭 공간(118)을 갖고, 상기 갭 공간은 상기 내부 환형의 공간 (108)과 인접하며, 상기 중간 밸브 부재 (78)의 폐쇄 포지션에서 상기 중간 부분 (66)과 상기 머리부 (80) 사이의 갭에 의해 형성되고, 상기 고압 연료 입구 (24)에 연결된 고압 연료 공급장치 (86)는 환형의 공간(120)으로 개방됨 -;
    - 상기 중간 밸브 (83)는 상기 중간 밸브 부재 (78)의 폐쇄 포지션에서 상기 제어 공간 (70)으로부터 상기 고압 연료 공급장치 (86) 및 상기 환형의 공간 (120)을 차단하고, 반면에 상기 환형의 공간 (120) 및 상기 고압 연료 공급장치 (86)에서 상기 제어 공간 (70)으로의 연결을 위해 개방되며, 상기 중간 밸브 부재 (78)는 제한기 통로 (90)에서 떨어져 있는 밸브 공간 (44)으로부터 상기 제어 공간 (70)을 연속적으로 차단함 - 및
    상기 밸브 공간 (44)와 연결하고 저압 연료 반환장치 (46)로부터 상기 밸브 공간 (44)을 차단하기 위한 전기적으로 작동하는 엑추에이터 기기 (38);를 갖고,
    상기 고압 연료 공급장치 (86)는 상기 내부 환형의 공간(108)으로 개방되는, 연료 분사 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 환형의 갭 공간 (118)은 상기 중간 밸브 부재 (78)의 폐쇄 포지션에서 일정한 갭 폭을 가지는, 연료 분사 밸브.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 갭 폭은, 상기 줄기부 (76)의 길이방향으로 측정될 때, 상기 내부 환형의 공간 (108)보다 적어도 다섯배 작은, 연료 분사 밸브.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 고압 연료 공급장치 (86)의 개구부는 상기 내부 환형의 공간 (108)의 영역 내에 완전히 배치되는, 연료 분사 밸브.
  5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형의 밀봉면 (122)의 폭은, 반경 방향으로 측정할 시 0.1mm 내지 1mm인, 연료 분사 밸브.
  6. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형의 갭 공간 (118)은 상기 중간 밸브 부재 (78)의 폐쇄 포지션에서 길이방향으로 측정할 시, 0.04mm 내지 0.4mm 의 두께를 갖는, 연료 분사 밸브.
  7. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형의 갭 공간 (118)은 반경 방향으로 측정할 시, 적어도 0.2mm의 폭을 갖는, 연료 분사 밸브.
  8. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉면 (116)을 형성하는 자유 말단면 (114)이 있는 원형 고리 형태인 돌출된 환형의 밀봉 비드 (112)는, 상기 중간 부분 (66)과 마주보는 측의 상기 머리부 (80)에 형성되는, 연료 분사 밸브.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 밀봉 비드 (112)는 정사각형 또는 직사각형의 단면을 갖는, 연료 분사 밸브.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 밀봉 비드 (112)는 두 개의 직각을 갖는 사다리꼴 (right trapezoid)에 대응하는 단면을 갖고, 상기 직각 각도는 반경 방향의 내측 상에 위치하며, 단면으로 볼 때, 상기 머리부 (80)는 반경 방향의 외측 가장자리 (124)까지 상기 사다리꼴의 반경 방향 외측 사면의 직선 연장으로 형성되는, 연료 분사 밸브.
  11. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 공간 (70)과 마주보고 상기 중간 밸브 시트 (82)를 형성하는 상기 중간 부분 (66)의 말단면은 편평하게 디자인되는, 연료 분사 밸브.
  12. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    반경 방향의 내측 언더컷 (128)은 상기 중간 부분 (66)과 마주보는 상기 머리부 (80)의 측면 상에 형성되고, 반경 방향의 외측 언더컷 (130)은 상기 중간 부분 (66) 상에 형성되며, 상기 언더컷 (128;130)은 상기 환형의 밀봉면 (122)을 한정하는, 연료 분사 밸브.
  13. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 밸브 시트 (82)를 형성하는 자유 말단면 (114)이 있는 환형의 밀봉 비드 (112)는, 상기 머리부 (80)와 마주보는 측면의 상기 중간 부분 (66) 상에 형성되는, 연료 분사 밸브.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 밀봉 비드는 정사각형 또는 직선형의 단면인, 연료 분사 밸브.
  15. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 공간 (44)은 추가의 제한기 통로 (96)를 통해 상기 고압 공간 (26)에 연속적으로 연결되는, 연료 분사 밸브.
  16. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    판 모양의 중간 요소 (98)는 상기 가이딩 부분 (64)으로부터 먼 쪽을 향하는 (facing away) 측의 상기 중간 부분 (66) 상에 지지되고,
    상기 중간 요소 (98)는 상기 줄기부 (76) 및 상기 가이드 통로 (74)에 대해 편심되어 있으며,
    상기 중간 부분 (66) 및 상기 중간 밸브 부재 (78)와 함께 상기 밸브 공간 (44)을 한정하고, 상기 중간 부분 (66)으로부터 먼 쪽을 향하는 측에 있는 출구 통로 (102)는 상기 엑추에이터 기기 (38)의 태핏 (40)에 의해 폐쇄 및 개방될 수 있는, 연료 분사 밸브.
  17. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이딩 부분 (64)은 상기 압축 스프링 (62)이 지지되는 가이딩 슬리브 (64')에 의해 형성되고,
    상기 압축 스프링 (62)은 판 모양의 디자인의 상기 중간 부분 (66)에 대해 밀봉되어 상기 가이딩 슬리브 (64')를 가압하는, 연료 분사 밸브.
  18. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 줄기부(76)는 상기 중간 부분의 상기 가이드 통로에 밀접한 미끄럼 끼움 결합(sliding fit)되어 안내되는, 연료 분사 밸브.
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