KR19980702022A - 내연기관용의 연료분사밸브 - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

내연기관용의 연료분사밸브이며 밸브체(1)의 연소실측의 단부에서, 유입통로(5)에 접속되는, 스프링 탄성적인 밸브부재(11)에 의해서 제한된 환상의 압력일(25)이 설치되어 있고, 상기 밸브부재(11)가 고유장력하에서 밸브실면(27)에 의해서 정치의 밸브시트(29)에 접촉하고 있고 또한 압력실(25)내의 압력에 의해서 밸브시트(29)로부터 들어올려질 수 있고, 이때 개방제어되는 개구 횡단면에 하류측에 내연기관의 연소실에 연통하는 1개이상의 분사공(31)이 배치되고 있으며, 이 경우, 다이어프램으로서 구성된 스프링 탄성적인 밸브부재(11)가 중앙에서 밸브체(1)에 대해서 고정되어 있고 또한 반경방향 외측의 에지부영역에서 스프링 탄성적으로 밸브시트(29)에서 들어올려질 수 있는 밸브실면(27)을 형성하고 있다.

Description

내연기관용의 연료분사밸브
독일 실용신안 등록 제9320433호 명세서로부터 공지인 이같은 형식의 연료분사밸브에서는 밸브체의 연소실측의 단면은 연료분사 펌프의 유입도관이 연통하는 환상의 압력실을 제한하고 있다. 압력실은 반경 방향 내측에서 밸브체의 단면에서 축방향으로 돌출하는 핀에 의해서 제한되어 있고, 이 핀의 횡단면은 연소실측의 단부로 밸브시트를 형성하고 테이퍼상으로 끝이 가늘게 연장되어 있다. 압력실은 연소실측의 단부에서 디스크상의 밸브 다이어프램에 의해서 제한되어 있고, 이 밸브 다이어프램의 외주영역은 슬리브를 사이에 끼우고 고정너트에 의해서 밸브체에 고정되어 있으며 또한 밸브 다이어프램은 중앙 개구를 갖고 있다. 이 개구의 환상에 지부는 밸브시트와 협동하는 실에지를 이루고 있다. 이 경우, 밸브 다이어프램의 실면은 연료분사밸브 폐쇄상태에서 프레로드하에서 밸브시트에 밀접하게 접촉하고 있으므로, 압력실은 매체가 공급되는 내연기관의 연소실의 방향에서 폐쇄되어 있다. 분사를 행하는 경우에는 압력실은 유입도관을 거쳐서 높은 연료압력으로 부하가 걸린다. 이 경우, 연료압력에 의해서 스프링 탄성적인 밸브 다이어프램의 실면이 프레로드에 저항해서 밸브시트에서 들어올려진다. 이때, 개방제어된 핀의 개소의 환상 갭을 거쳐서, 연료분사가 공지의 스로틀핀틀노즐과 유사하게 행해진다. 분사과정의 최후는 압력실내로의 고압공급의 종료에 의해서 제어된다. 그러나 이 경우, 공지의 연료분사밸브에는 연료분류를 비교적 부정확하게 성형하는 1개만의 분사공을 사용할 수 있음에 불과하다는 결점이 생긴다. 또한, 밸브 다이어프램의 가능한 행정 및 밸브시트와 밸브 실면과의 사이의 실면으로서 작용하는 접촉면이 외에지부에 있어서의 고정에 의거해서 제한된다.
[발명의 이점]
청구항 1의 특징부분에 기재된 본 발명에 의한 내연기관용의 연료분사밸브의 이점은 디스크상의 밸브부재(밸브 다이어프램)의 중앙의 고정에 의해서 큰 자유 휨 길이가 얻어지며 나아가선 밸브 부재의 큰 행정이 얻어지며 이것에 의해서 다이어프램 부하 나아가선 밸브 다이어프램의 내용수명에 관해 유리한 영향이 끼쳐지게 된다는데 있다. 또한, 밸브 부재의 반경방향 외측의 영역에 밸브 실면을 설치하므로서 공지의 해결책에 비해서 실영역에서 두드러지게 큰 접촉면이 얻어진다. 다른 이점은 압력실을 제한하는 폐쇄 플레이트내에 분사공을 두는 것에 의해서 얻어지며, 이것에 의해서 그때마다의 요구에 분사공의 위치 및 수는 개개에 적합하게 할 수 있다. 밸브 다이어프램은 분사분류 성형에 직접 영향을 끼치지 않으므로 밸브 다이어프램을 현저하게 간단하게 구성할 수 있다.
이 경우, 중앙에서의 밸브 부재의 고정은 선택적으로 마찰력 결합에 의해 예를 들면 2개의 스토퍼간에서의 체결 고정에 의해서 또는 소재결합에 의해 예를 들면 스토퍼에 있어서의 용접에 의해 행해진다.
분사공은 실시트의 후방하류측에서 밸브 실면과 밸브시트와의 사이에 배치되어 있다. 이 경우, 유입개구는 밸브 부재와의 겹침영역의 반경방향 외측에 또는 밸브 부재의 반경방향의 에지부에 의해서 덮히게 배치되어 있다.
이 경우, 압력실에서 밸브체 단면과 압력실과는 반대측의 밸브부재 단면과의 사이에 형성된 실내로의 연료의 오버플로는 유리하게는 실링에 의해서 저지되며 이 실링은 밸브시트로부터의 밸브부재의 들어올림을 방해하지 않게 구성되어 있다. 분사 밸브의 소요의 개방압력은 밸브체와 폐쇄 플레이트와의 사이에 스페이서 슬리브의 두께는 치수 매김함으로서 조절가능하다. 스페이서 슬리브에 의해서 밸브부재의 중앙의 고정부와 반경방향 외측영역에 있어서의 밸브부재와 밸브시트와의 접촉부와의 사이에 간격이 가변이다.
본 발명은 다른 이점 및 유리한 구성은 기타의 청구항, 명세서 및 도면으로 명백하다.
본 발명은 청구의 범위 제1항의 상위 개념에 기재된 형상의 내연기관용의 연료분사밸브에 관한 것이다.
다음에 도시의 실시예에 대해서 본 발명에 의한 내연기관용의 연료분사밸브의 3개의 실시예를 설명한다.
도 1은 분사밸브의 제1실시예의 종단면도.
도 2는 본 발명에 있어서 중요한 밸브부재영역을 도시한 도 1의 일부의 확대도.
도 3은 밸브부재가 밸브체의 핀에 용접되어 있는 제2실시예의 일부를 도시하는 도면.
도 4는 분사공의 유입개구가 밸브부재(밸브 다이어프램)에 의해서 덮히는 제3실시예의 일부를 도시하는 도면.
도 1 및 도 2에 확대도로 도시된 본 발명에 의한 연료분사밸브의 제1실시예에서는 회전대칭적인 밸브체(1)가 설치되어 있으며, 이 밸브체의 유입단부에는 연료분사 펌프에서 도출된 연료분사 도관(도시 생략)용의 접속부(3)가 설치되어 있다. 또한, 밸브체(1)는 연료분사 도관에 접촉되는 유입통로(5)를 갖고 있으며, 이 유입통로는 축방향의 관통공에 의해서 형성되어 있다. 이 관통공은 밸브체(1)의 접촉부(3)의 영역의 위측의 단면에서, 밸브체(1)의 하측의 연소실측의 단면(7)에서 축방향으로 돌출하는 핀(9)안에까지 연장하고 있다. 밸브체(1)의 핀(9)의 단면에는 만곡된 밸브 다이어프램으로서 구성된 스프링 탄성적인 재료로 이루어진 디스크상의 밸브부재(11)의 중앙영역이 접촉하고 있다. 이 경우, 핀(9)내의 유입통로(5)와의 겹침영역내 있어서 밸브부재(11)내에 관통공(13)이 배치되어 있다. 밸브부재(11)의 밸브체(1)와는 반대측의 단면에는 밸브부재(11)의 중앙영역에서 폐쇄 플레이트(17)의 다른 핀(15)이 접촉하고 있다. 핀(15)의 핀(9)의 접촉영역에 겹치고 있으므로 밸브 부재(11)는 핀(9)과 핀(15)과의 사이에 고정되고, 또한, 밸브체(1)에 대해서 소정의 위치에서 고정된다. 이 경우, 제2의 핀(15)을 갖는 폐쇄 플레이트(17)는 디스크상에서 형성되어 있고 또한 폐쇄 플레이트의 반경방향외측에 에지부를 에워싸는 고정너트(19)에 의해서 축방향에서 밸브체(1)의 연소실측의 단면(7)에 고정되고, 이 경우 폐쇄 플레이트와 밸브체(1)의 단면(7)과의 사이에 스페이서 슬리브(21)가 체결 고정되어 있다.
폐쇄 플레이트(17)의 핀(15)은 접속통로(23)를 갖고 있으며 이 접속통로는 밸브부재(11)내의 관통공(13)과의 단면측의 겹침 영역에서 출발해서 밸브부재(11)와 폐쇄 플레이트(17)와의 사이에 형성된 압력실(25)에 연통하고 있다. 이 경우, 접속통로(23)는 유리하게는 축방향의 주머니형 구멍과 이 주머니형 구멍에서 안내된 가로구멍에 의해서 형성되어 있다.
만곡된 밸브부재(11)와 폐쇄 플레이트(17)의 연소실과는 반대측의 단면과의 사이에 형성된 압력실(25)는 폐쇄 플레이트(17)에 반경방향 외측의 밸브부재(11)의 자유에지부영역이 스프링탄성적으로 접촉하므로서 실된다. 이 경우 연소실에 면한 밸브부재 단면의 반경방향 외측의 벽영역은 밸브실면(27)을 형성하고, 이 밸브실면은 프레로드(밸브 다이어프램의 고유장력)하에서 폐쇄 플레이트(17)의 연소실과는 반대측의 단면의 일부에 의해서 형성된 환상의 밸브시트면(29)에 밀접하게 접촉한다. 이 경우, 밸브시트면(29)과 밸브실면(27)과의 접촉부에 형성되는 실시트의 하류측에 분사공(31)이 배치되어 있고, 이 분사공은 실시트의 반경방향 외측에 위치하는 구멍으로서 폐쇄 플레이트(17)내에 형성되어 있다. 이 경우 매체가 공급되는 내연기관의 연소실에 연통하는 상기 분사공(31)의 수 및 배치는 자유로 선택 가능하며 또한, 그때마다의 요구에 적합하게 할 수 있다. 압력실(25)과는 반대측의 밸브부재(11)의 단면과 밸브체(1)의 단면(7)과의 사이에 형성되는 실(33)내로의 연료의 오버플로를 저지하기 위해서 폐쇄 플레이트(17)의 반경방향 외측의 에지부와 스페이서 슬리브(21)와의 사이에 실링(35)이 고정되어 있다. 실링(35)은 밸브부재(11)의 압력실과는 반대측의 에지부에 접촉하고 또한, 밸브부재의 자유단부의 들어올림 운동을 방해하지 않게 구성되고 있다.
이 경우, 폐쇄 플레이트(17)의 반경방향 외측의 에지부영역에는 유리하게는 환상단부(37)가 설치되어 있고 이 환상단부에 의해서 외주부에서 폐쇄 플레이트(17)의 두께가 밸브체(1)를 향해서 확대된다.
내연기관용의 본 발명에 의한 연료분사밸브는 다음과 같이 작동한다.
분사밸브에 있어어 연료분사를 행하는 경우에는 공지의 형식으로 분사밸브에 분사펌프에서 분사도관을 거쳐서 고압연료가 공급되며 고압연료는 유입통로(5)를 거쳐서 연료로 충전된 압력실(25)내에 전달된다. 이 경우, 고압하의 연료에 의해서 밸브실면(27)을 갖는 밸브부재(11)의 자유외측에지가 스프링 탄성적인 밸브부재(11)(밸브 다이어프램)의 프레로드에 대항해서 밸브시트(29)로부터 들어올려지므로, 연료를 압력실(25)에서 분사공(31)을 향해서 흘려 통과시키는 개구횡단면이 개방제어된다. 분사공을 거쳐서 연료는 또한 내연기관의 연소실내에 분사된다. 이 경우, 유리하게는 내열성 및 연료에 대해서 내성의 고무로 형성된 실링(35)이 실(33)내으로의 연료의 오버플로를 저지한다.
연료분사는 분사밸브에 대한 고압연료공급이 중단되고 또한 이 결과 압력실(25)내의 압력이 소요의 분사압력 이하에 저하하는 것에 의해서 종료되므로 밸브부재(11)의 밸브실면(27)은 반환되어서 밸브시트면(29)내 접촉하고 또한 분사밸브가 폐쇄된다. 이 경우 유리하게는 밸브기능 및 반환기능은 1개의 구성부재, 즉, 밸브부재(11)내에 통합된다.
이 경우, 분사압력은 스페이서 슬리브(21)의 두께를 치수결정함으로써 조절할 수 있고, 스페이서 슬리브(21)를 거쳐서 밸브부재(11)의 외측의 접촉부와 중앙의 고정부와의 사이의 축방향 간격 나아가선 프레로드가 조절가능하다.
제3도에 부분적으로 도시된 제2실시예는 제1실시예와는 밸브체(1)의 핀(9)에 있어서의 밸브부재(11)의 중앙의 고정부의 구성의 점에서 상이하다. 이 경우 밸브부재(11)는 핀(9)에 용접, 유리하게는 레이저 용접되어 있다. 이 경우, 밸브부재(11)의 고정 이점은 폐쇄 플레이트(17)의 한쪽의 핀을 생략할 수 있다는 것에 있으며, 이것은 폐쇄 플레이트(17)의 구성을 두드러지게 간략화한다.
제4도에서 부분적으로 도시된 제3실시예의 경우, 스프링 탄성적인 밸브부재(11)는 밸브실면(27)을 갖는 외연에서 완전히 폐쇄 플레이트(17)의 분사공(31)의 유입개구를 덮고 있으며, 이 경우 폐쇄 플레이트(17)는 스페이서 슬리브와 일체로 형성되어 있다.
따라서, 본 발명에 의한 연료분사밸브에 의해서 공지의 소위 다이어프램노즐에 비해서 구조적으로 간단하게 부하, 분사공 배치 및 기하학 형상에 관해서 두드러진 이점이 얻어진다.

Claims (12)

  1. 내연기관용의 연료분사밸브로서, 밸브체(1)의 연소실측의 단부에서 유입통로(5)에 접속되고, 스프링 탄성적인 밸브부재(11)에 의해서 제한된 환상의 압력실(25)이 설치되어 있고, 상기 밸브부재(11)가 고유장력하에서 밸브실면(27)에 의해서 정치의 밸브시트(29)에 접촉하고 있고 또한 압력실(25)내의 압력에 의해서 밸브시트(29)로부터 들어올려질 수 있고, 이때 개방제어되는 개구횡단면의 하류측에 내연기관의 연소실에 연통하는 1개이상의 분사공(31)이 배치되고 있는 형식의 내연기관용의 연료분사밸브에 있어서,
    다이어프램으로서 구성된 스프링 탄성적인 밸브부재(11)가 중앙에서 밸브체(1)에 대해서 고정되어 있고 또한 반경방향 외측의 에지부영역에서 스프링 탄성적으로 밸브시트(29)로부터 들어올려질 수 있는 실면(27)을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사밸브.
  2. 제1항에 있어서, 스프링 탄성적인 밸브부재(11)가 중앙영역에서 밸브체(1)의 연소실측의 단면(7)에서 축방향으로 돌출하는 핀(9)과, 밸브체(1)에 고정된 폐쇄 플레이트(17)의 연소실과는 반대측의 단면에서 축방향으로 돌출하고 다른 제2의 핀(25)과의 사이에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사밸브.
  3. 제2항에 있어서, 폐쇄 플레이트(17)와 스프링 탄성적인 밸브부재(11)와의 사이에 형성된 환상실이 압력실(25)을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사밸브.
  4. 제3항에 있어서, 밸브체(1)의 유입통로(5)가 핀(9)의 단면에서 밸브부재(11)의 중앙영역의 관통공(13)에 인접하고 있으며, 상기 관통공의 다른쪽의 측면에 폐쇄 플레이트(17)의 핀(15)내의 접속통로(23)가 접속되어 있고, 상기 접속통로가 압력실(25)에 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사밸브.
  5. 제4항에 있어서, 폐쇄 플레이트(17)의 핀(15)내의 접속통로(23)가 가로구멍이 교차하는 축방향의 자루형 구멍에 의해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사밸브.
  6. 제2항에 있어서, 폐쇄 플레이트(17)가 반경방향 외측의 에지부를 에워싸는 고정너트(19)에 의해서 축방향에서 밸브체(1)에 대해서 고정되어 있으며, 폐쇄 플레이트(17)와 밸브체(1)의 단면(7)과의 사이에 스페이서 슬리브(21)가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사밸브.
  7. 제3항에 있어서, 압력실(25)에 면한 폐쇄 플레이트 단면의 반경방향 외측영역에, 원환상의 밸브시트면(29)이 형성되어 있고, 상기 밸브시트면(29)에 밸브부재(11)가 반경방향 외측의 자유에지부영역에 배치된 밸브실면(27)에 의해서 프레로드하에서 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사밸브.
  8. 제7항에 있어서, 폐쇄 플레이트(17)가 압력실에 면한 단면의 반경방향 외측의 에지부영역에서 환상 계단부(37)를 갖고 있으며, 상기 환상 계단부(37)를 거쳐서 에지부영역에서 폐쇄 플레이트(17)의 두께가 밸브체(1)의 방향에서 확대되어 있으며, 밸브부재(11)의 에지부와 환상 계단부(37)와의 사이에 유극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사밸브.
  9. 제7항에 있어서, 다수의 분사공(31)이 폐쇄 플레이트(17)내에 형성되어 있고, 상기 분사공(31)이 환상의 밸브시트면(29)의 반경방향 외측에서 압력실(25)을 제한하는 폐쇄 플레이트(17)의 단면에서 있고 또한 내연기관의 연소실에 연통하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사밸브.
  10. 제6항에 있어서, 폐쇄 플레이트(17)와 스페이서 슬리브(21)와의 사이에 실링(35)이 설치되어 있고, 상기 실링(35)이 밸브부재(11)의 압력실과는 반대측의 단면에 접촉하고, 밸브부재(11)와 밸브체(1)의 단면(7)과의 사이에 형성된 실(33)내로의 연료의 오버플로를 저지하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사밸브.
  11. 제1항에 있어서, 스프링 탄성적인 밸브부재(11)가 스프링 탄성적인 재료로 이루어진 만곡된 디스크로서 구멍되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사밸브.
  12. 제1항에 있어서, 스프링 탄성적인 밸브부재(11)가 중앙영역에서 밸브체(1)의 연소실측의 단면(7)에서 축방향으로 돌출하는 핀(5)에 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용의 연료분사밸브.
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