KR19980703221A - 내연기관용 연료 분사 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관을 위한 연료 분사 밸브로서 밸브체(1)의 구멍(7)내에서 연료압에 의해 밸브 스프링(33)이 리턴력에 대항해서 축 방향으로 이동가능한 밸브 부재(9)를 갖추고 이 밸브부재(9)가 피스톤 형상의 밸브 헤드(11)를 갖추고 이 밸브헤드(11)내에 구멍(7)내에서 제한된 압력실(23)에서 연장되는 최소한 1개의 분사 통로(47)가 설치되어 있고 밸브헤드(11)의 주위면에 있어서 분사통로(47)의 출구 단면(49)이 밸브부재(9)의 폐쇄 위치에서 밸브체(1)에 의해 완전히 피복되어 있고 밖으로 향해진 개방 행정에 있어서 밸브체(1)의 연소실쪽의 끝에 있어서 하방의 제어 가장자리(51)에 의해 개방 제어되는 형식의 것에 관한 것이다.

짧은 양호하게 무화된 분류를 형성하기 위해서는 출구 횡단면(49)은 밸브체(1)의 하방의 제어가 가장자리(51)에 의해 부분적으로 만이 최대 50%까지 개방제어된다.

Description

내연기관용 연료 분사 밸브

본 발명은 청구의 범위 제 1 항에 기재한 형식의 내연기관용의 연료분사 밸브에서 출발하고 있다. DE4340883A1호 명세서에서 공지인 이같은 종류의 연료분사 밸브에 있어서는 밸브부재는 축방향으로 이동가능하게 밸브체의 구멍내로 안내된다. 이 경우 밸브 부재는 밸브체의 구멍에서 연소실쪽으로 돌출하는 단부에 밸브 헤드를 갖추고 있다. 이 밸브 헤드의 구멍내에 침입한 연소실과는 반대쪽의 링 끝면은 연료 고압으로 부하가 가능한 압력실은 제한하고 있다. 이 경우 이 압력실을 부하하는 연료 고압은 밸브 스프링의 리턴력에 대항해서 밸브 부재를 밖으로 이동시켜서 개방 행정 위치로 보존한다. 밸브 헤드에는 최소한 1개의 분사 통로가 설치되고 이 분사 통로는 압력실에서 발해서 밸브 헤드의 주위벽에 있어서 출구 개구로 개구되어 있다. 이 출구 개구는 밸브의 폐쇄 위치에서는 밸브체에 의해 닫히고 밸브의 개방 행정 위치에서는 밸브체의 구멍벽과 겹치지 아니하게 되므로 연료를 공급하려고 하는 내연기관의 연소실내로 분사하기 위해 연료가 압력실에서 송출된다. 출구 횡단면(분사구멍)에서 분사되는 분류의 변향을 감소시키기 위해서는 분사 구멍은 서로 칸막이 벽에 의해 분리된 최소한 2개 이상의 평행한 통로로 분할되고 밸브부재의 개방 행정에 있어서 차츰 밸브체에 있어서 제어 가장 자리에 의해 개방된다. 이 경우에는 분사 구멍의 통로가 상술한 기하학적인 형상을 갖추고 있으므로서 비교적 길게 집속된 분류가 생기게 된다. 이 분류는 연료를 공급하려고 하는 내연기관의 연소실내에 깊이 침입한다. 그러나 작은 행정용적(Ca 250-300㎤/실린더)를 갖추거나 혹은 직경이 작은 연소실을 갖춘 디젤 기관에 있어서는 상술한 바와 같은 분류는 부적당하다. 왜냐하면 이 경우에는 침입 깊이가 짧고 또한 무화질이 좋은 분류가 필요로 되기 때문이다.

도면에서 본 발명의 내연기관을 위한 연료분사 밸브의 1 실시예가 도시되고 아래에 이것에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 최대 밸브 부재 개시 행정 위치에 있는 연료 분사 밸브의 종단면이다.

도 2는 도 1의 밸브 헤드의 범위를 확대한 부분도이다.

도 3은 분사 횡단면과 분류의 경과를 확대해서 도시한 도면이다.

이에 대해 청구항 제 1 항의 특징을 갖춘 본 발명에 의한 내연기관의 연료 분사 밸브는 형성된 분류가 짧은 침입 깊이와 양호한 무화질을 갖추고 지름이 작고 또한 행정 용적이 작은 연소실에 적합하게 되는 이점을 갖추고 있다. 이때문에 분사의 기하학적 형상은 유리한 형상으로 분류의 압력 변환이 항상 밸브체의 제어 가장 자리에 있어서 행해지도록 설정되어 있다. 이 제어 가장자리는 밸브의 최대 개방 행정에서도 또한 분사 구멍의 출구 횡단면내로 침입한다. 연료가 유출하는 최소의 통과 횡단면을 제한하는 밸브체의 제어 가장자리에 있어서 직접적으로 행해지는 압력 변환에 의해 매우 짧은 분사 구멍의 효과가 달성된다. 이것은 분류의 양호한 무화질과 짧은 침입 깊이를 초래한다. 이 경우에는 유리하게 분사 원추각 150°의 분사 흐름이 필요케되므로 분사 구멍은 밸 축선에 대해서 거의 직각으로 설치된다. 제어 가장자리에 있어서 분류 경과의 일정한 변향은 거의 150°이므로 밸브 헤드의 원주에 결쳐서 복수의 분사 개구가 있는 경우에는 150°의 분류 원추가 형성된다. 이 경우 매우 짧은 분사 구멍의 효과는 분사 구멍의 출구 횡단면이 약간만 최대 50%밖에 개방 제어되지 않으면 특히 현저하게 생긴다. 특히, 유리한 것은 분사구멍의 프로필이 방형으로 구성되고, 개방 횡단면이 기하학적으로 간단하게 제어 가능한 것이다. 이 경우 분사구멍의 방형인 형상은 전식 고정에서 얻을 수가 있다. 밸브 부재의 밸브 헤드에 있어서 분사 통로 혹은 출구 또는 분사 횡단면의 수는 연료를 공급하려고 하는 내연기관의 각각의 요구에 관련한다. 이 경우에는 밸브 헤드에 있어서 출구 횡단면은 유리한 형식으로 밸브 헤드의 원주에 균일하게 분배되어 설치된다. 본 발명의 대상의 다른 이점 및 유리한 구성은 명세서 본문, 도면 및 종속 청구항에 개시되어 있다.

도 1에 도시된 내연기관의 연료분사 밸브는 밸브체(1)를 갖추고 이 밸브체(1)는 봉지너트(3)로 밸브 보존체(5)에 고정적으로 꼭 죄어져 있다. 밸브체(1)의 구멍(7)내에서는 피스톤 형상의 밸브부재(9)가 축방향으로 이동가능하게 안내되어 있다. 이 밸브부재(9)는 연료를 공급하려고 하는 내연기관의 연소실내로 돌입하는 단부에 폐쇄헤드로서 작용하는 밸브 헤드(11)를 갖추고 있다. 도 2에 확대해서 도시되어 있는 밸브헤드(11)는 밸브체(1)로 향한 원추형상의 밸브시 일면(13)을 갖추고 있다. 이 밸브시일면(13)은 본 실시예에서는 밸브헤드(11)위에 얹혀진 워셔가 부착된 링(15)의 링 단면에 의해 형성이 되어 있고 밸브체(1)의 연소실쪽에 끝면에 있어서 원추형상으로 구성된 대응하는 밸브 워셔면(17)과 협동한다. 밸브체(1)의 구멍(7)의 직경이 확대된 구멍(19)내에 돌입하는 밸브헤드(11)의 부분은 피스톤 슬라이더로서 구성되어 있다. 이 피스톤 슬라이더는 구멍부분(19)에 안내되고 연소실로 향한 링 끝면(21)에서 밸브체(1)에 있어서 압력실(23)을 제어하고 있다. 이 압력실(23)은 밸브부재(9)의 샤프트(27)와 구멍(7)의 벽과의 사이의 링 갭(25)을 거쳐서 집합실(29)과 접속되어 있다. 이 집합실(29)에는 다른 편에서는 밸브체(1)와 밸브 보존체(5)를 꿰뚫는 공급도관(31)이 개구되어 있다. 이 공급도관(31)은 연료분사 펌프와 접속이 가능하다. 이 연료 분사 펌프를 거쳐서 압력실(23)은 선택적으로 연료 고압으로 부하된다.

밸브부재(9)를 폐쇄방향으로 축방향의 힘으로 부하하기 위해서는 밸브 스프링(33)이 밸브 보존체(5)에 있어서 스프링실에 설치되어 있다. 이 밸브 스프링은 링 인써트(37)와 슬릿트 부착된 스톱퍼링(39)을 거쳐서 밸브체(1)의 연소실 쪽의 끝면에 받쳐지고 또한 밸브부재(9)의 연소실과는 반대쪽의 단부에 설치된 보존링(41)과 조절원판(43)을 거쳐서 밸브부재(9)에 작용한다. 밸브부재(9)의 종개방 행정을 제한하기 위해서는 밸브부재(9)의 샤프트는 스톱퍼링(39)의 높이에 스톱퍼챙(45)을 갖추고 있다. 이 스톱퍼챙(45)은 밸브부재(9)의 폐쇄 위치에서 스톱퍼링(39)에서 총개방행정을 결정하는 소정의 간격을 갖추고 이 스톱퍼챙(45)에서 밸브부재(9)는 최대 개방 행정 위치에 달한 후에 스톱퍼링(39)에 맞대인다.

고압하에 있는 연료를 내연기관의 도시되지 아니한 연소실에 분사하기 위해서는 밸브부재(9)의 밸브 헤드(11)내에 압력실(23)에서 연장되는 최소한 1 개의(실시예에서는 3개의)분사 통로(47)가 설치되어 있다. 이 분사 통로(47)는 밸브 헤드(11)의 주위벽에 출구 횡단면(49)을 형성한다. 이 출구 횡단면(49)은 밸브부재(9)의 폐쇄 위치에서 밸브체(1)의 구멍벽(19)에 의해 완전히 피복되고 또한 밸브부재(9)가 밖쪽으로 향해서 개방 행정을 이동한 경우에 밸브체(1)의 연소실쪽의 단부에 설치된 하방의 제어 가장자리(51)에 의해 개방 제어된다. 이 경우 도 2와 도 3에 있어서 확대되어 표시된 밸브체(1)에 있어서 제어 가장자리(51)는 밸브 와셔면(17)과 밸브체(1)에 있어서 구멍(19)의 벽과의 사이의 링 가장자리에 의해 형성되어 있다. 밸브헤드(11)에 있어서 분사 통로(47)는 밸브 헤드(11)의 위편의 링 끝면(21)에서 발하여 밸브부재 축선에 대해서 경사져 설치되어 있는 공급구멍(53)과 이 공급구멍(53)에서 반경방향으로 연장되는 분사구멍(55)으로 형성되어 있다. 이 분사구멍(55)은 다른편에서는 밸브헤드(11)의 주위벽에 개구되고 또한 거기에서 출구 횡단면(49)을 형성하고 있다. 이 경우 분사 구멍(55)은 밸브부재 축선에 대해서 직각으로 연장되고 방형의 횡단면 형상을 갖추고 있다. 이 경우 출구 횡단면(49)에 있어서 출구 개구의 축방향의 칫수는 지지링(15)에 있어서 밸브시일면(13)이 출구 횡단면(49)의 연소실쪽의 아래 가장자리에 대해서 소정의 축방향의 간격을 갖추도록 선택되어 있다.

본 발명에 의한 연료 분사 밸브는 아래의 형식으로 작용한다.

정지 상태에서는 즉 분사 밸브에 배속된 고압 분사 펌프가 고압 토출을 하고 있지 아니하면 밸브 스프링(33)은 밸브부재(9)를 그것의 밸브시일면(13)에서 밸브체(1)에 있어서 밸브 워셔면(13)에 접촉한 상태로 보존한다.이 경우에는 분사통로(47)의 출구 횡단면(49)은 이 폐쇄 위치에서는 밸브체(1)의 구멍 벽에 의해 완전하게 닫혀진다. 분사 과정에 있어서는 고압 분사가 펌프에서 보내져 온 고압하에 있는 연료는 공급 도관(31)과 집합실(29)과 링 갭(25)을 거쳐서 압력실(23)에 도달한다. 연료 고압은 링 끝면(21)위에 작용하여 밸브부재(9)를 밸브 스프링(33)의 리턴력에 대항해서 밸브 워셔면(17)에서 멀어진다. 이 경우 분사통로(47)의 출구 횡단면(49)은 짧은 앞행정을 통과한 후에 밸브체(1)의 구멍벽에 의해 피복되지 않게 된다. 따라서 출구 횡단면(49)은 밸브체(1)의 제어 가장자리(51)에 의해 개방 제어되고 연료는 내연기관의 연소실내로의 분사되게 된다.

이 경우 가급적 짧고 또한 양호하게 무화된 분류를 발생시키기 위해서는 출구 횡단면(49)은 도 3에 확대해서 도시한 바와 같이 일부만이 최대 50%까지 밖에 개방 제어되지 않는다. 이에 따라 분류의 압력 변환은 항상 제어 가장자리(51)에 있어서 행해지므로 매우 짧은 분사 구멍 길이의 효과가 생긴다. 이 경우 밸브 축선에 대해서 직각인 분사 구멍(55)의 위치에 의해 제어 가장자리(51)에 있어서 15°의 분류 변향이 유지되고 균일하게 분배된 복수의 출구 횡단면(49)을 거쳐서 약 150°의 분류원뿔각 α이 생긴다.

출구 횡단면(49)에 있어서 종개구 횡단면의 50%인 최대 개방 행정의 보증은 밸브부재(9)에 있어서 스톱퍼 챙(45)과 스톱퍼링(39) 사이에 분사 밸브의 폐쇄 위치에서 주어지는 간격이 규정되어 있으므로서 부여된다. 고압 분사의 종료는 고압 공급의 종료로 부여된다. 따라서 밸브 스프링(33)은 밸브 부재(9)를 다시 밸브 워셔(17)에 리턴한다. 이 경우에는 밸브부재(9)가 그 밸브시일면(13)에서 밸브워셔(17)에 접촉하기 전에 먼저 출구 횡단면(49)(분사 개구)가 다시 밸브체벽에 의해 닫혀있으므로 출구 횡단면의 오염 및 부식은 회피되어진다.

따라서 본 발명에 의한 연료 분사 밸브에서는 구성적으로 간단한 형식으로 부가적인 구성부분을 필요로 하는 일 없이 침입 깊이의 짧은 양호하게 무화된 분류를 형성할 수 있도록 되었다.

Claims (9)

1. 내연기관을 위한 연료 분사 밸브로서 밸브체(1)의 구멍(7)내에서 연료압에 의해 밸브 스프링(33)의 리턴력에 대항해서 축방향으로 이동가능한 밸브부재(9)를 갖고, 이 밸브부재(9)가 피스톤 형상의 밸브 헤드(11)를 갖추고, 이 밸브 헤드(11)내에 구멍(7)내에서 제한된 압력실(23)에서 연장되는 최소한 1개의 분사통로(47)가 설치되어 있고, 밸브헤드(11)의 주위면에 있어서 분사 통로(47)의 출구 횡단면(49)이 밸브부재(9)의 폐쇄 위치에서 밸브체(1)에 의해 완전하게 피복되어 있고 밖으로 향해진 개방 행정에 있어서 밸브체(1)의 연소실쪽의 단부에 있어서 하방의 제어 가장자리(51)에 의해 개방 제어되는 내연기관용 연료분사 밸브에 있어서, 밸브체(1)의 제어 가장자리(51)에 계속되는 구멍벽이 밸브체(9)의 최대 개방 행정 위치에서 밸브헤드(11)의 벽에 있어서 분사통로(47)의 출구 횡단면(49)의 일부를 피복하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 밸브체(1)의 연소실쪽에 단부에 있어서 제어가장자리(51)가 밸브부재(9)의 최대의 개방 행정 위치에서 분사통로(47)의 출구 횡단면(49)의 최고 50%를 개방하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료분사 밸브.
3. 제 1 항에 있어서, 분사 통로(47)가 밸브헤드(11)의 연소실과는 반대쪽의 상방의 링단면(21)에서 발하는 공급구멍(53)과 이 공급구멍(53)에서 반경 방향으로 연장하는 분사구멍(55)으로 형성되어 있고 이 분사구멍(55)이 다른편에서는 밸브헤드(11)의 주위벽으로 개구되고 거기에서 출구 횡단면(49)을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료분사 밸브.
4. 제 3 항에 있어서, 분사구멍(55)의 횡단면이 방형인 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료분사 밸브.
5. 제 3 항에 있어서, 분사구멍(55)이 밸브부재(9)의 축선에 대해서 직각으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료분사 밸브.
6. 제 3 항에 있어서, 밸브 헤드(11)의 연소실과는 반대쪽의 링 단면(21)이 밸브체(1)의 구멍(19)내에서 압력실(23)을 제한하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료분사 밸브.
7. 제 1 항에 있어서, 다수의 분사 통로(47)가 유리하게는 3개의 분사통로(47)가 설치되어 있고 이들의 분사통로(47)가 밸브헤드(11)의 주위에 균일하게 분배되어서 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료분사 밸브.
8. 제 1 항에 있어서, 밸브체의 연소실쪽의 단면이 밸브시일면(13)과 협동하는 밸브 워셔면(17)을 형성하고 있는 밸브시일면(13)이 밸브헤드(11)위에 얹혀진 워셔가 붙은 링(15)의 연소실쪽의 링 단면에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 밸브.
9. 제 8 항에 있어서, 밸브 헤드(11)에 있어서 밸브시일면(13)이 분사통로(47)의 출구개구(49)의 연소실로 향한 하방의 가장자리(57)에 대해서 축방향의 간격을 두고 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료분사 밸브.