KR102265531B1 - 고압 펌프용 오버플로 밸브, 고압 펌프, 및 오버플로 밸브 작동 방법 - Google Patents

고압 펌프용 오버플로 밸브, 고압 펌프, 및 오버플로 밸브 작동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밸브 유입부(3)를 하나 이상의 밸브 배출부(5)와 연결하기 위한, 하우징 보어(1) 내에 이동 가능하게 수용된 밸브 부재(2)와; 밸브 유입부(3)의 방향으로 밸브 부재(2)를 가압하는 탄성력을 갖는, 스프링 챔버(6) 내에 수용된 스프링(7);을 포함하는, 특히 연료 분사 시스템, 바람직하게는 커먼 레일 분사 시스템 내의 고압 펌프(105)용 오버플로 밸브(11)에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 하나 이상의 밸브 배출부(5)는 특히, 바람직하게는 반경 방향으로 하우징 보어(1)로 통하는 보어의 형태를 갖는 개구로서 하우징 벽부(25)에 제공된다. 밸브 부재(2)는 밸브 유입부(3)를 향해 개방된 내부 공간(30)을 포함한다. 또한, 밸브 부재(2)는 내부 공간(30)의 벽부(35) 내에 스로틀 개구(4)를 포함하며, 상기 스로틀 개구는 하우징 보어(1) 내 밸브 부재(2)의 위치의 제1 영역 내에서, 밸브 부재(2)의 내부 공간(30)으로부터 하우징 벽부(25) 내 하나 이상의 밸브 배출부(5)로의 관류를 릴리즈한다. 또한, 본 발명은 그러한 오버플로 밸브(11)를 구비한 고압 펌프(105)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 오버플로 밸브(11)를 상이한 관류(Q)를 갖는 2개 이상의 단계들로 작동하기 위한 방법에 관한 것이며, 이때 오버플로 밸브(11)는 내연 기관의 연료 분사 시스템의 고압 펌프(105) 내에 배치되고, 오버플로 밸브(11)의 유입 압력이 사전 토출 펌프를 통해 설정되고, 상기 유입 압력에 따라 오버플로 밸브(11)는 더 적은 관류(Q)를 갖는 제1 단에서 작동되거나, 더 많은 관류(Q)를 갖는 제2 단에서 작동된다.

Description

고압 펌프용 오버플로 밸브, 고압 펌프, 및 오버플로 밸브 작동 방법
본 발명은 독립 청구항들의 유형에 따른, 특히 연료 분사 시스템, 바람직하게는 커먼 레일 분사 시스템 내의 고압 펌프용 오버플로 밸브와; 고압 펌프와; 오버플로 밸브의 작동 방법;에 관한 것이다.
공개 공보 DE 10 2013 208 707 A1호로부터는 연료 분사 시스템, 특히 커먼 레일 분사 시스템 내의 연료 고압 펌프용 오버플로 밸브와; 이러한 오버플로 밸브를 구비한 고압 펌프;가 이미 공지되어 있다. 이러한 오버플로 밸브는, 밸브 유입부를 하나 이상의 밸브 배출부와 연결하기 위한, 하우징 보어 내에 이동 가능하게 수용된 밸브 부재와; 밸브 유입부의 방향으로 밸브 부재를 가압하는 탄성력을 갖는, 스프링 챔버 내에 수용된 스프링;을 포함한다. 이 경우, 각각 반경 방향으로 하우징 보어로 통하는 보어의 형태를 갖는 복수의 밸브 배출부들이 제공되며, 이러한 밸브 배출부들은 하나 이상의 제1 단 및 하나 이상의 제2 단을 포함하는 다단식 오버플로 밸브를 형성하기 위해 상이한 자유 유동 횡단면들을 갖고 그리고/또는 밸브 유입부에 대해 상이한 축방향 간격들로 배치된다.
이로 인해, 관류도 여러 단계들로 변화한다. 관류는 이러한 방식으로 고압 펌프의 특정 작동 매개변수에 매칭될 수 있다. 온도가 상승함에 따라, 오버플로 밸브를 통해 배출되는, 바람직하게는 귀환부에 공급되는 연료량은 예를 들어 개선된 열배출을 위해 증가될 수 있다.
이에 반해, 독립항의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 오버플로 밸브는, 하나 이상의 밸브 배출부가 특히, 바람직하게는 반경 방향으로 하우징 보어로 통하는 보어의 형태를 갖는 개구로서 하우징 벽부에 제공되고, 밸브 부재는 밸브 유입부를 향해 개방된 내부 공간을 포함하고, 밸브 부재는 내부 공간의 벽부 내에 스로틀 개구를 포함하며, 상기 스로틀 개구는 하우징 보어 내 밸브 부재의 위치의 제1 영역 내에서, 밸브 부재의 내부 공간으로부터 하우징 벽부 내 하나 이상의 밸브 배출부로의 관류를 릴리즈한다는 장점을 갖는다. 이러한 방식으로, 하우징 보어 내 밸브 부재의 위치의 제1 영역 외에서는 밸브 부재의 내부 공간으로부터 하우징 벽부 내 하나 이상의 밸브 배출부로의 관류가 방지될 수 있다. 따라서, 스로틀 개구를 통한 불필요한 체적 흐름이 억제된다. 따라서, 이러한 경우, 상류에 연결된 사전 토출 펌프의 토출량이 감소되어, 그 효율이 상승될 수 있다.
종속항들에 기술된 수단들에 의해서는 독립항들에 기재된 오버플로 밸브의 바람직한 실시예들 및 개선예들이 가능하다.
이때, 스로틀 개구의 횡방향 단면은 바람직하게는 밸브 부재의 내부 공간으로부터 하우징 보어까지 바람직하게는 계단형으로 증가하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 하우징 보어 내 밸브 부재의 위치의 제1 영역의 크기가 원하는 또는 사전 결정된 값 범위로 설정되거나, 하우징 보어 내 밸브 부재의 위치의 제1 영역이 존재하게 되는 오버플로 밸브의 개방 압력에 대한 원하는 범위가 설정될 수 있다.
또한, 상기 횡방향 단면의 증가는 밸브 유입부 방향으로 뿐만 아니라 스프링 챔버 방향으로도 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 스로틀 개구는 낮은 비용으로 제조될 수 있고, 하우징 보어 내 밸브 부재의 위치의 제1 영역은 간단하게 설정될 수 있다.
상기 스로틀 개구의 제조는 스로틀 개구가 특히 계단식의 환형 홀 형태로 밸브 부재에 형성될 때 더욱 간단해진다.
밸브 부재의 밸브 유입부측 단부에 대한, 축방향으로 밸브 부재의 내부 공간 반대쪽 측면에 있는 스로틀 개구의 간격이 적어도, 축방향으로 하우징 벽부의 하나 이상의 밸브 배출부의 직경에 상응하는 크기로 선택되는 경우, 추가의 장점이 얻어진다. 이러한 방식으로, 밸브 부재가 자신의 스프링 챔버 반대편 단부에서 하나 이상의 밸브 배출부를 릴리즈하자 마자, 스로틀 개구를 통한 관류가 차단되도록 보장된다. 사전 토출 펌프를 통한 토출량의 크기는 이와 같이 감소될 수 있다. 또한, 이러한 방식으로 사전 토출 펌프의 효율이 상승한다.
또한, 특히 하나의 반경 방향 평면에 그리고/또는 서로 동일한 각거리(angular distance)로 배치된 복수의 밸브 배출부들이 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 오버플로 밸브의 균일한 관류가 달성된다. 복수의 밸브 배출부들의 자유 유동 횡단면은 바람직하게는 각각 동일하게 선택된다. 본 발명에 따른 오버플로 밸브에서, 관류는 바람직하게 밸브 배출부들의 수 및/또는 하나 이상의 밸브 배출부의 자유 유동 횡단면에 의해 결정된다. 복수의 밸브 배출부들이 제공되는 경우에, 밸브 배출부들의 수는 바람직하게는 2개, 3개, 또는 4개이다. 그러나, 4개를 초과하는 밸브 배출부들이 제공될 수도 있다.
스로틀 개구를 통해 제공된 자유 유동 횡단면이 하나 이상의 밸브 배출부의 자유 유동 횡단면보다 작은 경우, 추가의 장점이 얻어진다. 이러한 방식으로, 오버플로 밸브를 통한 관류의 2개 단계들이 설정될 수 있으며, 이러한 2개 단계들은 그 관류량에서 차이가 있다. 스로틀 개구를 통한 더 작은 자유 유동 횡단면을 갖는 제1 단에서는 압력 제어 영역이 구현될 수 있고, 하나 이상의 밸브 배출부의 더 큰 자유 유동 횡단면을 갖는 제2 단에서는 유량 제어 영역이 구현될 수 있다. 제2 단에서의 의도하는 관류 상승은 오버플로 밸브의 특성 곡선에서 판독될 수 있다. 본 발명에 따른 오버플로 밸브는 바람직하게는 끝 쪽으로 가파르게 상승하는 특성 곡선을 갖는다. 제1 단에서의 관류는 바람직하게는 유량의 제한이 달성되는 방식으로 선택된다.
이에 따라, 제시된 오버플로 밸브는 복수의 단계들로 개방되며, 이러한 복수의 단계들에서, 밸브 유입부와 연결된 하나 이상의 밸브 배출부의 수 및/또는 자유 유동 횡단면은 변화한다. 이로 인해, 관류도 여러 단계들로 변화한다. 관류는 이러한 방식으로 고압 펌프의 특정 작동 매개변수에 매칭될 수 있다. 온도가 상승함에 따라, 오버플로 밸브를 통해 배출되는, 바람직하게는 귀환부에 공급되는 연료량은 예를 들어 개선된 열배출을 위해 증가될 수 있다.
압력 제어 영역을 위해서는, 스로틀 개구의 자유 유동 횡단면이 0.15㎟ 내지 0.5㎟인 것이 바람직한 것으로 입증되었다. 이러한 방식으로, 또한 제1 단에서의 유량의 제한이 달성된다.
또한, 제2 단에서 유량의 제한을 실질적으로 해제하기 위해, 하나 이상의 밸브 배출부를 통해 제공된 자유 유동 횡단면이 3㎟ 내지 50㎟인 것이 제시된다. 이러한 방식으로, 제2 단에서는 관류가 확연하게 증가될 수 있다. 이는 필요한 경우, 고압 펌프의 신속한 플러싱 및/또는 배기를 가능하게 한다.
압력 제어 영역을 위해서는, 하우징 보어 내 밸브 부재 위치의 제1 영역이 바람직하게는 1.0바아 내지 4.0바아의 사전 결정된 압력 범위의 오버플로 밸브의 개방 압력으로 존재하는 것이 바람직한 것으로 입증되었다.
또한, 밸브 부재는 하우징 보어 내 자신의 위치의 제2 영역에서는 자신의 스프링 챔버 반대편 단부에서 하나 이상의 밸브 배출부를 적어도 부분적으로 릴리즈하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 관류의 제2 단은 간단하고 적은 비용으로 구현될 수 있다.
유량 제어 영역을 위해서는, 하우징 보어 내 밸브 부재 위치의 제2 영역이 특히 4.0바아 이상, 바람직하게는 4.5바아 이상의 사전 결정된 압력 범위의 오버플로 밸브의 개방 압력으로 존재하는 것이 바람직한 것으로 입증되었다.
바람직하게, 고압 펌프의 작동 시에 오버플로 밸브의 스프링 챔버에는 일반적으로 액체 연료가 없다. 이로 인해, 밸브 부재의 운동성이 제한되지 않도록 보장된다. 따라서, 오버플로 밸브는 높은 수준의 다이내믹 및 작동 신뢰도를 갖는다. 이 경우, 밸브 부재가 스프링 챔버를 밸브 유입부에 대해 밀봉하는 것이 바람직하다. 적은 누설량이 밸브 부재를 거쳐 스프링 챔버 내에 유입되는 점이 감수된다. 이러한 누설량을 배출하기 위해, 바람직하게 스프링 챔버는 보어를 통해 귀환 라인에 이어진다.
또한, 밸브 부재가 피스톤 형태로 형성되는 것이 제시된다. 이러한 밸브 부재는 간단하면서 비용면에서 유리하게 제조 가능하다. 대안적으로 또는 보완적으로, 밸브 부재는 자신의 밸브 유입부를 향한 단부에 환형 제어 에지를 갖는 것이 제시된다. 하나 이상의 밸브 배출부에 대한 제어 에지의 위치는 하나 이상의 밸브 배출부의 자유 유동 횡단면을 결정하고, 따라서 제2 단에서의 밸브 관류를 결정한다.
그 외에 제시되는 고압 펌프는 본 발명에 따른 오버플로 밸브를 포함한다. 이 경우, 오버플로 밸브는 고압 펌프의 저압 영역 내에 배치되어 있다. 바람직하게 오버플로 밸브는 고압 펌프의 엔진 챔버를 귀환 라인과 연결한다.
그 외에 제시되는, 특히 본 발명에 따른 오버플로 밸브를 작동하기 위한 방법은 상이한 관류(Q)를 갖는 2개 이상의 단계들로의 작동을 제공하며, 오버플로 밸브는 내연 기관의 연료 분사 시스템의 고압 펌프 내에 배치되고, 오버플로 밸브의 유입 압력은 사전 토출 펌프를 통해 설정되고, 상기 유입 압력에 따라 오버플로 밸브는 더 적은 관류(Q)를 갖는 제1 단에서 작동되거나 더 많은 관류(Q)를 갖는 제2 단에서 작동된다.
본 발명에 따라, 상기 유입 압력은 내연 기관의 엔진 회전수(n)와; 고압 펌프에 의해 연료가 공급되는 고압 어큐뮬레이터 내 연료 압력(p)과; 그리고/또는 특히 고압 어큐뮬레이터, 고압 펌프의 엔진 챔버, 또는 고압 펌프의 귀환 라인 내의 연료 온도(T);에 따라 설정된다.
이러한 방식으로, 내연 기관의 부하에 따라 의도한 대로 제1 단 또는 제2 단이 설정될 수 있다. 가장 일반적인 경우의 내연 기관 부하에서는 오버플로 밸브의 작동이 제1 단으로 충분하므로, 사전 토출 펌프는 상응하게 더 낮은 유입 압력으로 설정될 수 있고, 따라서 오버플로 밸브의 제1 단의 설정을 위해 더 적은 토출량이 설정될 수 있다. 이에 따라, 사전 토출 펌프의 작동 시 에너지가 절감되어, 그 효율이 상승하고, CO2 배출이 감소한다.
방법에 대한 종속 청구항들에 의해, 바람직한 실시예들 및 개선예들이 제시된다.
사전 결정된 엔진 회전수 한계값 미만의 엔진 회전수(n), 사전 결정된 온도 한계값 미만의 연료 온도(T), 및/또는 사전 결정된 압력 한계값 미만의 연료 압력(p)의 경우 제1 단에서의 오버플로 밸브의 작동을 위한 유입 압력이 설정되고, 그 밖의 경우에는 제2 단에서의 오버플로 밸브의 작동을 위한 유입 압력이 설정되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 오버플로 밸브는 제1 단에서 가능한 넓은 작동 범위에서, 이에 따라 연료 절감식으로 작동될 수 있고; 고압 펌프의 엔진 챔버의 냉각이 확실히 요구될 때에만 오버플로 밸브의 제2 단으로 제어되는; 것이 보장된다.
한편으로는 엔진 챔버의 요구되는 냉각과, 다른 한편으로는 가능한 많은 연료 절감 간의 경계와 관련한 엔진 회전수 한계값의 바람직한 값 범위로서, 1500rpm 내지 3500rpm의 범위, 바람직하게는 2500rpm 내지 3000rpm의 범위가 판명되었다.
한편으로는 엔진 챔버의 요구되는 냉각과, 다른 한편으로는 가능한 많은 연료 절감 간의 경계와 관련한 연료 온도 한계값의 바람직한 값 범위로서, 60℃ 내지 75℃의 범위, 바람직하게는 65℃ 내지 70℃의 범위가 판명되었다.
한편으로는 엔진 챔버의 요구되는 냉각과, 다른 한편으로는 가능한 많은 연료 절감 간의 경계와 관련한 연료 압력 한계값의 바람직한 값 범위로서, 1400바아 내지 1800바아의 범위, 바람직하게는 1500바아 내지 1700바아의 범위가 판명되었다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 첨부 도면들을 이용하여 하기에 더 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 오버플로 밸브를 구비한 고압 펌프의 단면과 더불어 연료 분사 시스템을 개략적으로 도시한 부분도이다.
도 2는 제1 작동 상태에 있는 도 1의 고압 펌프의 오버플로 밸브의 단면을 도시한 도면이다.
도 3는 제2 작동 상태에 있는 도 1의 고압 펌프의 오버플로 밸브의 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 제3 작동 상태에 있는 도 1의 고압 펌프의 오버플로 밸브의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 오버플로 밸브의 특성 곡선을 도시한 그래프이다.
도 6은 2단 오버플로 밸브의 작동에 대한 제1 예시의 흐름도이다.
도 7은 2단 오버플로 밸브의 작동에 대한 제2 예시의 흐름도이다.
도 1에 도시된 고압 펌프(105)는 엔진 챔버(9)를 구비한 하우징(12)을 포함하며, 이러한 엔진 챔버 내부에는 캠(14)을 구비한 구동축(13)이 수용된다. 캠(14)에는 간접적으로 롤러 태핏(15)을 통해 펌프 피스톤(16)이 지지된다. 펌프 피스톤(16)의 캠(14) 반대편 단부는 하우징(12)의 실린더 보어(17) 내에 수용되므로, 펌프 피스톤(16)은 펌프 작동 챔버(18)의 경계를 형성한다. 펌프 작동 챔버(18)는 유입 밸브(19)를 통해서는 연료 공급부(20)와, 유출 밸브(21)을 통해서는 고압 어큐뮬레이터(110)와 연결 가능하다. 고압 펌프(105)의 흡입 작동에서 펌프 작동 챔버(18)는 유입 밸브(19)를 통해 연료가 채워진다. 고압 펌프(105)의 토출 작동에서 연료는 펌프 작동 챔버(18) 내에서 압축되고, 이어서 고압 어큐뮬레이터(110)에 공급된다.
고압 펌프(105)의 하우징(12)에는, 엔진 챔버(9)가 귀환 라인(10)과 연결될 수 있게 하는 오버플로 밸브(11)가 통합된다. 이러한 방식으로 오버플로 밸브(11)는 엔진 챔버(9) 내에서의 압력 및 유량 제어를 위해 사용될 수 있다. 또한, 오버플로 밸브(11)는 압력 맥동의 보상을 가능하게 한다. 이는 이러한 오버플로 밸브가, 하우징 보어(1) 내에 이동 가능하게 수용된 밸브 부재(2)를 포함하기 때문이며, 이러한 밸브 부재는 폐쇄 방향으로 스프링(7)의 탄성력이 인가되고, 이에 따라 엔진 챔버(9)의 변동하는 체적의 적어도 일부를 수용할 수 있다.
엔진 챔버(9) 및 오버플로 밸브(11)는 고압 펌프(105)의 저압 영역 내에 배치되어 있다.
고압 펌프(105)는 예를 들어 연료 분사 시스템 내에서, 특히 커먼 레일 분사 시스템 내에서 사용될 수 있다. 이러한 경우, 유입 밸브(19)를 통해 흡입되는 연료는 사전 토출 펌프(70)에 의해 제공된다. 또한, 사전 토출 펌프(70)에 의해 제공된 연료의 다른 일부는 고압 펌프(105)의 하우징(12)의 유입부(65)를 통해 엔진 챔버(9)에 공급된다. 여기서, 이러한 연료는 엔진 챔버(9) 내에 배치된 고압 펌프(105)의 구성 요소들을 냉각하고 윤활하게 된다. 엔진 챔버(9)에 공급된 연료는 밸브 유입부(3)를 통해 개방 압력을 밸브 부재(2)에 가한다.
도 2에는 제1 작동 상태에 있는 오버플로 밸브(11)가 도시되어 있다. 이 경우, 동일한 도면 부호들은 도 1에서와 동일한 부재들을 의미한다. 이 경우 밸브 부재(2)는 내부 공간(30)을 포함하는 밸브 피스톤으로서 형성된다. 이 경우, 내부 공간(30)은 오버플로 밸브(11)의 밸브 유입부(3)를 향해서만 개방된다. 따라서, 밸브 피스톤(2)는 스프링(7)을 수용하는 스프링 챔버(6)에 대해 오버플로 밸브(11)의 밸브 유입부(3)를 밀봉하는 중공 실린더로서 형성된다. 이 경우, 밸브 피스톤(2)의 관형 벽부는 도 2에서 도면 부호 "35"로 표시되어 있다. 스프링 챔버(6)를 한정하는 밸브 피스톤(2)의 바닥부는 도면 부호 "40"을 갖는다. 벽부(35)는 자신의 밸브 유입부(3)를 향한 영역에 스로틀 개구(4)를 포함한다. 이 경우, 스로틀 개구(4)는 예를 들어 환형 홀로서 밸브 피스톤(2)에 형성될 수 있으며, 이에 따라 벽부(35)의 일부를 환형으로 둘러쌀 수 있다. 이러한 환형 홀은 바람직하게는 밸브 피스톤(2)의 하나의 반경 방향 평면 내에서 바닥부(40)에 대해 등거리로 배치된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 스로틀 개구(4)는 서로 분리된 복수의 환형 홀들을 포함할 수도 있으며, 이러한 홀들은 마찬가지로 바람직하게는 바닥부(40)의 평면으로부터 등거리로 배치되어 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 스로틀 개구(4)는 바람직하게는 밸브 피스톤(2)의 하나의 반경 방향 평면 내에서 바닥부(40)의 평면에 대해 등거리로 배치된 하나의 보어 또는 복수의 보어들을 포함할 수도 있다.
바람직한 일 실시예에서, 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 스로틀 개구(4)의 횡방향 단면은 밸브 피스톤(2)의 내부 공간(30)으로부터 하우징 보어(1)까지 바람직하게는 계단형으로 증가한다. 이러한 횡방향 단면의 증가는 도 2에 따른 실시예에 상응하게 밸브 유입부(3) 방향 뿐만 아니라 스프링 챔버(6) 방향으로도 형성된다. 이러한 횡방향 단면의 증가는 대안적으로 양 방향들 중 한 방향으로만 형성될 수도 있다. 스로틀 개구(4)의 횡방향 단면이 하우징 보어(1) 방향으로 증가할 뿐만 아니라 밸브 피스톤(2)의 내부 공간(30) 방향으로도 증가하는 방식으로, 스로틀 개구가 벽부(35) 내부에 배치되는 것도 가능하다. 물론, 대안적으로 벽부(35) 내에서 내부 공간(30)으로부터 하우징 보어(1)까지 스로틀 개구(4)의 일정한 횡방향 단면이 제공될 수도 있다.
하우징 보어(1)는 하나 이상의 밸브 배출부(5)를 포함한다. 하나 이상의 밸브 배출부(5)는 하우징 보어(1)의 하우징 벽부(25)의 개구로서 제공되며, 귀환 라인(10)과 연결된다. 이러한 개구는 예를 들어, 바람직하게는 반경 방향으로 하우징 보어(1)로 통하는 보어의 형태로 하우징 벽부(25)에 제공될 수 있다. 대안적으로, 이러한 개구는 하우징 보어(1)의 하우징 벽부(25) 내 환형 홀로서 제공될 수도 있다. 이러한 환형 홀은 바람직하게는 하우징 보어(1)의 하나의 반경 방향 평면 내에서 밸브 유입부(3)의 평면에 대해 등거리로 배치된다.
추가의 실시예에서는 특히 하나의 반경 방향 평면에 그리고/또는 서로 동일한 각거리로 배치된 복수의 밸브 배출부들(5)이 제공된다.
이 경우, 밸브 배출부들(5) 중 하나 이상의 밸브 배출부가 상술한 보어의 형상으로 형성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 밸브 배출부들(5) 중 하나 이상의 밸브 배출부가 상술한 환형 홀의 형상으로 형성될 수 있다.
스로틀 개구(4)를 통해 제공된 자유 유동 횡단면은 바람직하게는 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 자유 유동 횡단면보다 작도록 선택된다.
스로틀 개구(4)의 자유 유동 횡단면이 0.15㎟ 내지 0.5㎟인 것이 바람직한 것으로 입증되었다. 또한, 하나 이상의 밸브 배출부(5)를 통해 제공된 자유 유동 횡단면이 3㎟ 내지 50㎟인 것이 바람직한 것으로 입증되었다.
작동 시에, 밸브 피스톤(2)은 엔진 챔버(9) 내에 존재하는 연료의 유입 압력에 의해 스프링(7)의 탄성력에 반대로 가압되어, 하우징 보어(1) 내로 밀려들어 간다. 유입 압력이 크면 클수록, 밸브 피스톤(2)은 스프링(7)을 향해 하우징 보어(1) 내로 더 많이 밀려 들어간다.
이 경우, 밸브 피스톤(2)은 자신의 중공 실린더로서의 특성에 의해 연료로 채워진다.
스로틀 개구(4)가 하나 이상의 밸브 배출부(5) 영역에 도달하자 마자, 상기 스로틀 개구는 밸브 피스톤(2)의 내부 공간(30)으로부터 하나 이상의 밸브 배출부(5)로의 관류를 릴리즈한다. 이로 인해, 연료가 밸브 유입부(3)로부터 스로틀 개구(4) 및 하나 이상의 밸브 배출부(5)를 통해 귀환 라인(10) 내로 배출될 수 있다.
스로틀 개구(4)가 하나 이상의 밸브 배출부(5)에 대응하게 되는 하우징 보어(1) 내부의 위치에 밸브 피스톤(2)이 위치하는 동안, 밸브 유입부(3)로부터 하나 이상의 밸브 배출부(5)로 연료를 관류시키기 위해, 밸브 피스톤(2)은 하우징 보어(1) 내 자신의 위치의 제1 영역 내에 위치한다. 이러한 밸브 피스톤(2) 위치의 제1 영역에서 오버플로 밸브(11)는 제1 단으로 작동한다.
제1 단에서 밸브 유입부(3)와 하나 이상의 밸브 배출부(5) 사이의 관류량은, 하나 이상의 밸브 배출부(5)에 비하여 더 작은 스로틀 개구(4)의 자유 유동 횡단면을 통해 결정된다. 이로 인해, 한편으로는 유량의 제한이, 다른 한편으로는 압력 제어 영역이 구현된다.
하우징 보어(1) 내 밸브 피스톤(2) 위치의 제1 영역은 스로틀 개구(4)의 하우징 보어 측 단부에서의 횡방향 단면 확대부를 통해 규정된다. 이러한 확대부가 크면 클수록, 제1 영역은 더 크다. 밸브 피스톤(2)의 위치 설정이 유입 압력에 대응하므로, 밸브 피스톤(2) 위치의 제1 영역에는 오버플로 밸브(11)의 개방 압력 또는 유입 압력의 상응하는 압력 범위가 할당된다.
이 경우, 바람직한 일 실시예에 따라 하우징 보어(1) 내 밸브 피스톤(2) 위치의 제1 영역은 상응하게 설정된 스프링(7)을 사용할 때 바람직하게는 1.0바아 내지 4.0바아의 사전 결정된 압력 범위의 오버플로 밸브(11)의 개방 압력으로 존재한다.
도 2에는 스로틀 개구(4)가 하나 이상의 밸브 배출부(5)를 통한 관류를 방금 릴리즈한 제1 작동 상태에 있는 제1 단의 오버플로 밸브(11)가 도시되어 있다.
도 2에서와 동일한 요소들에 동일한 도면 부호들이 표시되어 있는 도 3에는, 개방 압력이 추가 상승되어 스로틀 개구(4)가 재차 폐쇄되기 직전에 스로틀 개구(4)가 하나 이상의 밸브 배출부(5)를 통한 관류를 간신히 릴리즈하고 있는 제2 작동 상태에 있는 제1 단의 오버플로 밸브(11)가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3의 두 도면들에서, 밸브 유입부(3)로부터 하나 이상의 밸브 배출부(5)로의 연료 흐름은 화살표로 표시된다.
도 4에는 제3 작동 상태에 있는 오버플로 밸브(11)가 도시되어 있다. 도 4에서 동일한 도면 부호들은 도 3에서와 동일한 부재들을 표시한다. 제3 작동 상태에 따라, 오버플로 밸브(11)의 개방 압력은 4.0바아 초과로, 바람직하게는 적어도 4.5바아로 제2 작동 상태에 비해 더 상승하였다. 이로 인해, 스로틀 개구(4)는 폐쇄되었고, 밸브 피스톤(2)은 밸브 피스톤(2)의 환형 제어 에지(8)가, 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 밸브 유입부(3) 쪽으로의 경계를 형성하는 에지를 넘어갈 때까지 스프링(7)의 힘에 반대로 하우징 보어(1) 내로 밀려들어가 있다. 이의 전제 조건으로서, 밸브 피스톤(2)의 밸브 유입부측 단부에 대한, 오버플로 밸브(11)의 축방향으로 밸브 피스톤(2)의 내부 공간(30) 반대쪽 측면에 있는 스로틀 개구(4)의 간격(45)은 적어도, 축방향으로 하우징 벽부(25)의 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 직경에 상응하는 크기로 선택된다. 이에 따라, 하나 이상의 밸브 배출부(5)는 스로틀 개구(4)가 이미 폐쇄된 후에야 비로소 밸브 피스톤(2)에 의해 릴리즈될 수 있도록 보장된다. 이를 보장하기 위하여, 상술한 간격(45)은 도 2, 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 축방향으로 하우징 벽부(25)의 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 직경보다 크게 선택되어야 한다.
이러한 방식으로, 밸브 피스톤(2)이 자신의 스프링 챔버(6) 반대편 단부에서 하나 이상의 밸브 배출부(5)를 릴리즈할 때, 스로틀 개구(4)를 통한 관류가 차단되도록 보장된다. 사전 토출 펌프(70)를 통한 토출량의 크기는 이와 같이 감소될 수 있다.
밸브 피스톤(2)이 도 4에 도시된 바와 같이 하나 이상의 밸브 배출부(5)를 적어도 부분적으로 릴리즈하고, 이에 따라 직접적으로 하나 이상의 밸브 배출부(5)를 통해 밸브 유입부(3)로부터 연료의 관류를 가능하게 하는 경우에, 오버플로 밸브(11)는 제2 단에서 작동하고, 밸브 피스톤은 하우징 보어(1) 내 자신의 위치의 제2 영역을 취한다. 이 경우, 밸브 피스톤(2)의 위치의 이러한 제2 영역에는, 사용된 스프링(7)의 탄성 특성 및 선택된 간격(45)에 따른 사전 결정된 압력 범위 내의 오버플로 밸브(11)의 개방 압력이 할당된다. 본 실시예에서, 개방 압력은 4.0바아 이상, 바람직하게는 4.5바아 이상이다.
도 4에서, 밸브 유입부(3)로부터 하나 이상의 밸브 배출부(5)로의 연료 흐름은 화살표로 재차 표시된다.
제2 단에서 오버플로 밸브는 유량 제어를 위해 사용될 수 있다.
하나 이상의 밸브 배출부(5)의 자유 유동 횡단면은 스로틀 개구(4)의 자유 유동 횡단면보다 훨씬 더 크게 선택되므로, 제2 단에서는 밸브 유입부(3)로부터 하나 이상의 밸브 배출부(5)로의, 제1 단에서보다 훨씬 더 큰 관류량이 얻어진다.
이에 따라, 제시된 오버플로 밸브(11)는 2개 단계로 개방되며, 이러한 2개 단계에서 오버플로 밸브(11)의 자유 유동 횡단면은 상술한 바와 같이 변화한다. 이로 인해, 관류도 여러 단계들로 변화한다. 관류는 이러한 방식으로, 연료 압력, 엔진 회전수, 연료 온도 등과 같은 고압 펌프(105)의 특정 작동 매개변수에 매칭될 수 있다. 연료 온도가 상승함에 따라, 오버플로 밸브(11)를 통해 배출되는, 바람직하게는 귀환 라인(10)에 공급되는 연료량은 예를 들어 개선된 열배출을 위해 증가될 수 있다.
오버플로 밸브(11)의 관류는 제1 단에서는 (예를 들어 4.0바아 약간 미만의 압력에서) 30 l/h일 수 있다. 오버플로 밸브(11)가 더 개방되면, 밸브 피스톤(2)은 스로틀 개구(4)의 폐쇄 이후에 자신의 제어 에지(8)를 통해 하나 이상의 밸브 배출부(5)를 적어도 부분적으로 릴리즈하므로, 제2 단이 설정된다. 이와 같이 야기되는 밸브 유입부(3)와 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 직접적인 연결을 통해서는, 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 설정 가능한 더 큰 자유 유동 횡단면에 의해 관류가 확연히 증가될 수 있다. 예를 들어 제2 단에서의 전체 관류는 (5.0바아의 압력에서) 200 l/h일 수 있다.
스프링 챔버(6) 내에 수용된 스프링(7)의 탄성력을 통해서, 오버플로 밸브(11)의 개방 압력이 설정 가능하다. 제1 단에서의 개방 압력은 예를 들어 2.5바아이고, 제2 단에서의 개방 압력은 예를 들어 4.5바아일 수 있다.
도 5에는 본 발명에 따른 오버플로 밸브(11)의 가능한 특성 곡선(60)이 도시되어 있다. 이러한 특성 곡선(60)은 밸브 유입부(3)로부터 하나 이상의 밸브 배출부(5)로의 오버플로 밸브(11)를 통한 관류(Q)를 개방 압력(dp)에 따라 도시한다. 예를 들어 1.0바아의 제1 개방 압력(dp1)에 이르기까지의 제1 섹션에서, 특성 곡선(60)은 매우 평평한 파형을 갖는다. 이러한 섹션에서 오버플로 밸브(11)는 폐쇄되고, 적은 누설량만이 밸브 피스톤(2)을 지나, 귀환 라인(10) 내로 유출될 수 있다.
제1 단의 개방 압력, 즉 제1 개방 압력(dp1)의 초과와 함께, 관류(Q)는 첫번째로 확연히 상승한다. 이제, 밸브 피스톤(2)은 하우징 보어(1) 내 자신의 위치의 제1 영역 내에 위치한다. 특성 곡선(60)의 파형은 제1 단에서는 제1 단의 구체적 구성에, 특히 스로틀 개구(4)의 자유 유동 횡단면 및/또는 개구 갯수에 좌우된다. 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 자유 유동 횡단면에 비해 훨씬 더 작은 스로틀 개구(4)의 자유 유동 횡단면으로 인해, 제1 단에서의 관류는 제2 단에 비해 확연히 제한된다. 제2 단을 위한 개방 압력의 도달 이전에 스로틀 개구(4)를 본 발명에 따라 폐쇄함으로써, 관류(Q)는, 소량의 누설 관류를 제외하고, 스로틀 개구(4)가 재차 폐쇄되는 예를 들어 4.0바아의 제2 개구 압력(dp2)의 도달과 함께 감소한다. 또한, 제1 단에서의 밸브 유입부(3)로부터 하나 이상의 밸브 배출부(5)로의 연료의 관류는 스로틀 개구(4)의 하우징 보어 측 단부에서의 횡방향 단면 확대 정도에 따라, 마찬가지로 도 5에 두 개방 압력들(dp1 및 dp2) 사이의 특성 곡선(60)의 파형으로부터 나타나는 바와 같이, 원하는 범위의 개구 압력에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다.
그러나, 제2 단의 개방 압력, 즉 예를 들어 4.5바아의 제3 개방 압력(dp3)의 초과와 함께, 관류(Q)의 두드러진 상승이 비로소 달성된다. 이러한 섹션에서 특성 곡선(60)은 가파르게 상승한다. 이의 원인은, 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 설정 가능한 자유 유동 횡단면이 스로틀 개구(4)의 자유 유동 횡단면보다 훨씬 더 크기 때문이다. 밸브 피스톤(2)의 제어 에지(8)를 통한 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 완전한 릴리즈에 의해, 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 자유 유동 횡단면은 연료 유동을 위해 완전히 이용되며, 이러한 자유 유동 횡단면은 상술한 바와 같이 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 구성에 따라 예를 들어 3㎟ 내지 50㎟에서 선택된다.
도시되지 않은 대안적인 실시예에서는, 밸브 피스톤(2)의 밸브 유입부측 단부에 대한, 오버플로 밸브(11)의 축방향으로 밸브 피스톤(2)의 내부 공간(30) 반대쪽 측면에 있는 스로틀 개구(4)의 간격(45)이 축방향으로 하우징 벽부(25)의 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 직경보다 작도록 선택되는 것도 가능하다. 이러한 경우, 밸브 피스톤(2)을 통한 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 적어도 부분적인 릴리즈 동안, 귀환 라인(10)으로의 하나 이상의 밸브 배출부(5)를 통해 스로틀 개구(4)가 연료로 관류되는 것이 방해받지 않으므로, 제1 단과 제2 단은 적어도 개방 압력의 하나의 영역에서 중첩된다. 이러한 방식으로, 도 5의 특성 곡선(60)에 따른 제1 단으로부터 제2 단으로 전환 시의 관류(Q)의 감소는 적어도 부분적으로 방지될 수 있으며, 이는 도 5에 파선으로 그리고 도면부호 "50"으로 표시되어 있다. 이와 같이, 간격(45)은 오버플로 밸브(11)의 각각의 단에 도달하기 위한 사용된 스프링(7) 및 이와 연관된 개방 압력과 상호 작용하여, 원하는 특성 곡선 파형에 따라 상응하게 설정될 수 있다.
2단으로 작동하는 오버플로 밸브(11)는 고압 펌프(105)의 작동 시에 조합식 압력 및 유량 제어를 가능하게 한다. 고압 펌프(105)가 커먼 레일 분사 시스템 내에서 사용되는 경우에, 제1 단에서는 고압 펌프(105)에 의해 연료가 공급되는 내연 기관의 부하가 낮을 때 압력 제어가 실행된다. 내연 기관의 부하별 작동점들은 엔진 회전수(n); 엔진 챔버(9) 또는 고압 어큐뮬레이터 또는 귀환 라인(10) 내의 연료 온도(T); 및 고압 어큐뮬레이터 내 연료 압력(p);에 따라, 당업자에게 공지된 적합한 센서 메커니즘을 이용하여 식별될 수 있으며, 이러한 센서 메커니즘은 도 1에 개략적으로 회전수 센서(85), 온도 센서(90), 및 압력 센서(95)의 형태로 도시되어 있다.
낮은 엔진 회전수(n), 낮은 연료 온도(T) 및/또는 낮은 연료 압력(p)을 특징으로 하는 낮은 내연 기관 부하 시에는, 일반적으로 엔진 챔버(9) 내의 보통의 일정한 연료 냉각 흐름으로도 펌프를 냉각하기에 충분하다. 이를 위해, 오버플로 밸브(11)는 제1 단으로 작동될 수 있다.
높은 내연 기관 부하, 즉 높은 엔진 회전수(n), 높은 연료 압력(p) 및/또는 높은 연료 온도(T)에서는 최대 연료 냉각 흐름을 가능하게 하는 오버플로 밸브(11)의 제2 단에서의 유량 제어가 적합하다.
이러한 방식으로, 오버플로 밸브(11)의 제1 단에서의 사전 토출 펌프(70)의 완전 가동이 방지되고, 이로 인해 더욱 유리한 CO2-밸런스가 달성된다.
제1 단 또는 제2 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위해서는, 제1 단 또는 제2 단에서의 작동을 위해 요구되는 오버플로 밸브(11)의 유입 압력 또는 개방 압력을 제공하기 위해 사전 토출 펌프(70)가 도 1에 도시된 것에 상응하게 제어부(80)에 의해 제어된다. 이를 위해, 제어부(80)에는 도 1에 도시된 바와 같이 회전수 센서(85), 온도 센서(90), 및 압력 센서(95)의 신호들이 공급된다. 회전수 센서(85)는 당업자에게 공지된 방식으로 내연 기관의 엔진 회전수(n)를 측정한다. 온도 센서(90)는 엔진 챔버(9), 고압 어큐뮬레이터(110), 또는 귀환 라인(10) 내에 배치되어, 그곳들의 연료 온도(T)를 측정한다. 압력 센서(95)는 고압 어큐뮬레이터(110)에 또는 그 내부에 배치되어, 고압 어큐뮬레이터(110) 내 연료 압력(p)을 측정한다. 편의 및 개관성을 이유로, 센서들(85, 90, 95)은 도 1에 그 실제 위치가 도시되지 않고, 단지 제어부(80)의 제시된 신호 송신기로서 개략적으로 도시되어 있다.
이와 같이, 사전 토출 펌프(70)는 예를 들어 사전 결정된 온도 한계값 미만의 연료 온도(T)에서는 제1 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위해 요구되는 유입 압력을 설정하고, 사전 결정된 온도 한계값 이상의 연료 온도(T)에서는 제2 단에서의 작동을 위해 요구되는 유입 압력을 설정하도록 제어될 수 있다. 온도 한계값은 적용예에 따라 적합하게 적용될 수 있고, 예를 들어 60℃ 내지 75℃, 바람직하게는 65℃ 내지 70℃의 범위에서 선택될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 사전 토출 펌프(70)는 예를 들어 사전 결정된 엔진 회전수 한계값 미만의 엔진 회전수(n)에서는 제1 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위해 요구되는 유입 압력을 설정하고, 사전 결정된 엔진 회전수 한계값 이상의 엔진 회전수(n)에서는 제2 단에서의 작동을 위해 요구되는 유입 압력을 설정하도록 제어될 수 있다. 엔진 회전수 한계값은 적용예에 따라 적합하게 적용될 수 있고, 예를 들어 1500rpm 내지 3500rpm, 바람직하게는 2500rpm 내지 3000rpm의 범위에서 선택될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 사전 토출 펌프(70)는 예를 들어 사전 결정된 압력 한계값 미만의 연료 압력(p)에서는 제1 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위해 요구되는 유입 압력을 설정하고, 사전 결정된 압력 한계값 이상의 연료 압력(p)에서는 제2 단에서의 작동을 위해 요구되는 유입 압력을 설정하도록 제어될 수 있다. 압력 한계값은 적용예에 따라 적합하게 적용될 수 있고, 예를 들어 1400바아 내지 1800바아, 바람직하게는 1500바아 내지 1700바아의 범위에서 선택될 수 있다.
한편으로는 엔진 챔버(9) 내에 요구되는 연료 냉각 흐름이 설정되도록 보장하고, 다른 한편으로는 토출 용량이 감소된 사전 토출 펌프(70)의 가능한 넓은 작동 범위, 즉 제1 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 보장하는 응용예로서는,
사전 결정된 엔진 회전수 한계값 미만의 엔진 회전수(n) 또는 사전 결정된 온도 한계값 미만의 연료 온도(T) 또는 사전 결정된 압력 한계값 미만의 연료 압력(p)의 경우 제1 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위한 사전 토출 펌프(70)를 통한 유입 압력을 설정하고, 그 밖의 경우에는 제2 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위한 사전 토출 펌프(70)를 통한 유입 압력을 설정하는 것이 제시된다.
도 6에는 상기 적용예를 도시하는, 사전 토출 펌프(70)에 대한 제어부(80)를 이용한 2단 오버플로 밸브(11) 작동의 제1 예시가 흐름도에 의해 도시되어 있다.
프로그램의 시작 이후에, 사전 토출 펌프(70)는 프로그램 포인트(150)에서 제어부(80)에 의해, 제2 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위한 유입 압력을 제공하도록 제어된다. 이와 같이, 프로그램 진행의 시작 시 충분한 연료 냉각 흐름이 존재하도록 보장된다. 이어서, 프로그램 포인트(200)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(200)에서, 엔진 회전수(n)는 회전수 센서(85)에 의해 검출된다. 이어서, 프로그램 포인트(205)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(205)에서, 제어부(80)는 검출된 엔진 회전수(n)가 사전 결정된 엔진 회전수 한계값 미만인지를 검사한다. 만일 그렇다면, 프로그램 포인트(235)로 분기가 이루어진다. 만일 그렇지 않다면, 프로그램 포인트(210)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(210)에서, 연료 온도(T)는 온도 센서(90)에 의해 검출된다. 이어서, 프로그램 포인트(215)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(215)에서, 제어부(80)는 검출된 연료 온도(T)가, 사전 결정된 온도 한계값 미만인지를 검사한다. 만일 그렇다면, 프로그램 포인트(235)로 분기가 이루어진다. 만일 그렇지 않다면, 프로그램 포인트(220)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(220)에서, 연료 압력(p)은 압력 센서(95)에 의해 검출된다. 이어서, 프로그램 포인트(225)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(225)에서, 제어부(80)는 검출된 연료 압력(p)이, 사전 결정된 압력 한계값 미만인지를 검사한다. 만일 그렇다면, 프로그램 포인트(235)로 분기가 이루어진다. 만일 그렇지 않다면, 프로그램 포인트(230)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(230)에서, 사전 토출 펌프(70)는 제어부(80)에 의해, 제2 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위한 유입 압력을 제공하도록 제어된다. 이어서, 프로그램 포인트(200)로 되돌아가는 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(235)에서, 사전 토출 펌프(70)는 제어부(80)에 의해, 제1 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위한 유입 압력을 제공하도록 제어된다. 이어서, 프로그램 포인트(200)로 되돌아가는 분기가 이루어진다.
이러한 프로그램은 늦어도 내연 기관의 정지와 함께 종료된다.
엔진 챔버(9) 내에 충분한 연료 냉각 흐름을 항상 보장하고; 검출된 작동 매개변수들, 즉 엔진 회전수(n), 연료 온도(T), 및 연료 압력(p) 중 어느 것도, 각각 할당된 사전 결정 한계값에 도달하거나 초과하지 않을 때에만, 제1 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위한 사전 토출 펌프(70)의 토출 용량을 감소시키는; 응용예로서는,
사전 결정된 엔진 회전수 한계값 미만의 엔진 회전수(n) 및 사전 결정된 온도 한계값 미만의 연료 온도(T) 및 사전 결정된 압력 한계값 미만의 연료 압력(p)의 경우 제1 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위한 사전 토출 펌프(70)를 통한 유입 압력을 설정하고, 그 밖의 경우에는 제2 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위한 사전 토출 펌프(70)를 통한 유입 압력을 설정하는 것이 제시된다.
도 7에는 상기 적용예를 도시하는, 사전 토출 펌프(70)에 대한 제어부(80)를 이용한 2단 오버플로 밸브(11) 작동의 제2 예시가 흐름도에 의해 도시되어 있다.
프로그램의 시작 이후에, 사전 토출 펌프(70)는 프로그램 포인트(250)에서 제어부(80)에 의해, 제2 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위한 유입 압력을 제공하도록 제어된다. 이와 같이, 프로그램 진행의 시작 시 충분한 연료 냉각 흐름이 존재하도록 보장된다. 이어서, 프로그램 포인트(300)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(300)에서, 엔진 회전수(n)는 회전수 센서(85)에 의해 검출된다. 이어서, 프로그램 포인트(305)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(305)에서, 제어부(80)는 검출된 엔진 회전수(n)가, 사전 결정된 엔진 회전수 한계값 미만인지를 검사한다. 만일 그렇다면, 프로그램 포인트(310)로 분기가 이루어지고, 그렇지 않다면, 프로그램 포인트(335)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(310)에서, 연료 온도(T)는 온도 센서(90)에 의해 검출된다. 이어서, 프로그램 포인트(315)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(315)에서, 제어부(80)는 검출된 연료 온도(T)가, 사전 결정된 온도 한계값 미만인지를 검사한다. 만일 그렇다면, 프로그램 포인트(320)로 분기가 이루어진다. 만일 그렇지 않다면, 프로그램 포인트(335)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(320)에서, 연료 압력(p)은 압력 센서(95)에 의해 검출된다. 이어서, 프로그램 포인트(325)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(325)에서, 제어부(80)는 검출된 연료 압력(p)이, 사전 결정된 압력 한계값 미만인지를 검사한다. 만일 그렇다면, 프로그램 포인트(330)로 분기가 이루어진다. 만일 그렇지 않다면, 프로그램 포인트(335)로 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(335)에서, 사전 토출 펌프(70)는 제어부(80)에 의해, 제2 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위한 유입 압력을 제공하도록 제어된다. 이어서, 프로그램 포인트(300)로 되돌아가는 분기가 이루어진다.
프로그램 포인트(330)에서, 사전 토출 펌프(70)는 제어부(80)에 의해, 제1 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위한 유입 압력을 제공하도록 제어된다. 이어서, 프로그램 포인트(300)로 되돌아가는 분기가 이루어진다.
이러한 프로그램은 늦어도 내연 기관의 정지와 함께 종료된다.
추가의 예시에서, 3개의 작동 매개변수들, 즉 엔진 회전수(n), 연료 온도(T), 및 연료 압력(p) 중 2개의 작동 매개변수만이 자신에 할당된 사전 결정 한계값에 미달될 때에만, 오버플로 밸브(11)가 제1 단에서 작동되는 것도 가능하다.
또한, 대안적으로는 오버플로 밸브(11)가 제1 단에서 작동될지 또는 제2 단에서 작동될지 여부에 대한 결정을 위해, 작동 매개변수들, 즉 엔진 회전수(n), 연료 온도(T), 및 연료 압력(p) 중 1개의 작동 매개변수만 또는 2개의 작동 매개변수만을 선택하는 것도 가능하다. 이와 같이, 이러한 결정에서는 예를 들어 엔진 회전수(n) 또는 연료 온도(T) 또는 연료 압력(p)이 무시될 수 있으므로, 이를 위한 상응하는 센서도 절감될 수 있다. 또한, 이러한 결정은 엔진 회전수(n)에 기초해서만, 또는 연료 온도(T)에 의해서만, 또는 연료 압력(p)에 의해서만 실행될 수도 있다.

Claims (20)

  1. 오버플로 밸브(11)를 상이한 관류(Q)를 갖는 2개 이상의 단계들로 작동하기 위한 방법으로서, 상기 오버플로 밸브(11)는 내연 기관의 연료 분사 시스템의 고압 펌프(105) 내에 배치되고, 밸브 유입부(3)를 하나 이상의 밸브 배출부(5)와 연결하기 위한, 하우징 보어(1) 내에 이동 가능하게 수용된 밸브 부재(2)와; 밸브 유입부(3)의 방향으로 밸브 부재(2)를 가압하는 탄성력을 갖는, 스프링 챔버(6) 내에 수용된 스프링(7);을 포함하며,
    하나 이상의 밸브 배출부(5)는 하우징 보어(1)로 통하는 보어의 형태를 갖는 개구로서 하우징 벽부(25)에 제공되고, 밸브 부재(2)는 밸브 유입부(3)를 향해 개방된 내부 공간(30)을 포함하고, 밸브 부재(2)는 내부 공간(30)의 벽부(35) 내에 스로틀 개구(4)를 포함하며, 상기 스로틀 개구는 하우징 보어(1) 내 밸브 부재(2)의 위치의 제1 영역 내에서, 밸브 부재(2)의 내부 공간(30)으로부터 하우징 벽부(25) 내 하나 이상의 밸브 배출부(5)로의 관류를 릴리즈하며,
    스로틀 개구(4)를 통해 제공된 자유 유동 횡단면은 하나 이상의 밸브 배출부(5)의 자유 유동 횡단면보다 작고, 오버플로 밸브(11)의 유입 압력은 사전 토출 펌프를 통해 설정되며, 상기 유입 압력에 따라 오버플로 밸브(11)는 더 적은 관류(Q)를 갖는 제1 단에서 작동되거나 더 많은 관류(Q)를 갖는 제2 단에서 작동되고, 상기 유입 압력은 내연 기관의 엔진 회전수(n)와; 고압 펌프(105)에 의해 연료가 공급되는 고압 어큐뮬레이터 내 연료 압력(p)과; 그리고/또는 고압 어큐뮬레이터, 고압 펌프(105)의 엔진 챔버(9), 또는 고압 펌프(105)의 귀환 라인(10) 내의 연료 온도(T);에 따라 설정되며, 제1 단에서는 관류(Q)가 유입 압력의 원하는 범위에 걸쳐 전반적으로 일정하게 유지되고, 제2 단에서는 유입 압력이 점차 증가함에 따라 관류(Q)가 급격히 증가하며,
    사전 결정된 엔진 회전수 한계값 미만의 엔진 회전수(n), 사전 결정된 온도 한계값 미만의 연료 온도(T), 및/또는 사전 결정된 압력 한계값 미만의 연료 압력(p)의 경우 제1 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위한 유입 압력이 설정되고, 그 밖의 경우에는 제2 단에서의 오버플로 밸브(11)의 작동을 위한 유입 압력이 설정되는, 오버플로 밸브의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엔진 회전수 한계값은 1500rpm 내지 3500rpm의 범위 에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 오버플로 밸브의 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 온도 한계값은 60℃내지 75℃의 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 오버플로 밸브의 작동 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압력 한계값은 1400바아 내지 1800바아의 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 오버플로 밸브의 작동 방법.
  5. 제1항에 있어서, 하나 이상의 밸브 배출부(5)는 반경 방향으로 하우징 보어(1)로 통하는 보어의 형태를 갖는 개구로서 제공되는 것을 특징으로 하는, 오버플로 밸브의 작동 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 엔진 회전수 한계값은 2500rpm 내지 3000rpm의 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 오버플로 밸브의 작동 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 온도 한계값은 65℃내지 70℃의 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 오버플로 밸브의 작동 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 압력 한계값은 1500바아 내지 1700바아의 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 오버플로 밸브의 작동 방법.
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