KR19990082464A - 가스 밸브 - Google Patents

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브루인스마 에이치 에이
비알 비히어 비.브이.
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Abstract

가스 밸브(1)는 내연 기관의 흡입구(2)에 제공된다. 간단한 방법으로 밸브에 상이한 유동 특성을 부여하기 위하여, 상기 밸브(1)는 상호 평행하게 배치된 두 플레이트(8,24)를 구비하고, 상기 두 플레이트 사이에 간극이 형성되며, 밸브체(9)가 배기구(11)를 폐쇄할 수 있다. 간극의 정도를 변화시켜서, 밸브(1)를 통하는 가스의 양은 변경시킬 수 있다. 밸브 리프트의 변화는 조정 링(5)의 높이를 조정시켜서 달성될 수 있다.

Description

가스 밸브
가스 매체를 내연 기관에 도입하는 것은 매우 정밀한 계량을 필요로하지만, 다른 한편, 이러한 목적을 위해 사용된 밸브는 가능한 견고해야 한다. 연료를 순차적으로 분사시키기 위하여 여러 가지 시도가 있었다. 이것은 한편으로는 각각의 개별적인 실린더에 대하여 연료는 보다 정밀하게 계량하는 것을 보장하고, 다른 한편으로는, 특히 가스의 분사 중에 특히 역화(逆火)의 위험이 더 이상 없도록 한다.
특히, 시동 중에, 흡입구가 내연 혼합물로 완전히 채워지고, 흡입 밸브가 개방되고, 해당 흡입 밸브와 관련된 스파크 플러그가 스파크를 일으키는 경우에, 역화가 발생한다. 이것은 흡입구 또는 공기 필터에 상당한 손상을 끼친다. 흡입 밸브에 가능한 근접하여 순차적으로 분사함으로서, 흡입 메니폴드에 존재하는 연료의 양은 상당히 감소될 수 있고, 그 결과 역화의 발생은 제거 또는 어느 정도 제한된다.
흡입 밸브에 가능한 근접하게 연료를 주입하면, 내연 기관은 가속 페달의 운동에 특히 빠르게 반응한다.
그러나, 순차적으로 분사하면, 각각의 실린더에 개별 밸브를 필요로 하는 데, 각각의 밸브는 해당 흡입 밸브가 개방되는 시간 내에 1회의 작동 사이클에 필요한 가스의 양 전체를 분사시킬 수 있다.
각각의 기관에 대해 필요한 분사 시간이 흡입 밸브의 개방 시간과 같거나 짧으면, 최대한의 계량 정밀도가 달성된다.
이것은, 한편으로, 각각의 밸브의 계량 정밀도가 특히 높을 필요가 있고, 다른 한편으로는, 경제적인 방법으로 순차적으로 분사를 가능하게 하기 위해서 그 비용은 가능한 절감시켜야 하는 것을 의미한다.
결과적으로, 간단한 방법으로 이러한 종류의 밸브를 다른 내연 기관에 적용시킬 수 있어야 한다.
본 발명은 내연 기관의 흡입구에 설치되는 가스 밸브에 관한 것이다.
도 1은 폐쇄 위치에 있는 본 발명에 따른 밸브의 횡단면도이고,
도 2는 개방 위치에 있는 본 발명에 따른 밸브의 부분적인 횡단면도이다.
전술한 본 발명의 목적은 내연 기관의 흡입구 내에 설치되는 가스 밸브로 달성되고, 한편으로 상기 흡입구에 연결되고, 다른 한편으로 배기구(10)에서 밸브 챔버(23)에 연결되는 배기 라인(11)을 구비하고, 상기 밸브 챔버는 가스 공급원에 연결되는 급송 라인(7)의 흡입구(6)와, 배기구를 차단하고, 상기 밸브 챔버 내에서 이동 가능하게 배치되며, 급송 라인과 배기 라인 사이에 존재하는 코일 작동식 작동부에 연결되는 밸브체(9)를 구비하며, 상기 밸브체는 두 개의 플레이트(8,24) 사이의 간극에 유지하며, 상기 간극은 밸브체의 행정을 결정하고, 두 개의 플레이트는 교체가능한 조정 링(5)에 의해 분리 유지된다.
본 발명은 통과하는 가스 유량을 결정하는 파라메터의 대부분을 차지하는 밸브의 밸브 리프트(valve lift)가 그 밸브체의 밸브 리프트를 한정하는 두 개의 평행한 플레이트 사이에 밸브체를 수납하는 간단한 방법으로 조정될 수 있다는 사상에 기초를 두고 있다. 이 두 개의 평행 플레이트 사이의 거리는 조정 링에 의해 고정된다.
밸브가 다른 내연 기관에 적용될 때, 상기 조정 링은 두껍거나 얇은 것으로 간단히 선택될 수 있다.
밸브 리프트는 가스를 분사시키는 시간이 비교적 짧고 통과하는 가스의 유량이 비교적 많기 때문에 상당히 중요하다.
통상적인 실시예에 있어서, 밸브는 가스를 분사시키는 시간의 25% 동안 적어도 부분적으로 개방 위치에 있다.
밸브체의 통상적인 밸브 리프트는 0.25mm이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가스는 조정 링의 주변에 제공된 일련의 반경 방향의 흡입구를 통해서 환형 덕트를 통해 분사된다.
작동부는 전기로 작동되는 바람직하고, 밸브 하우징에 대해 병진 이동할 수 있도록 제공된 작동봉과 작동 부재 상에 제공된 복귀 수단을 구비하며, 밸브체로부터 먼 단부에 코일과 상호 작용하도록 제공된 강자성 부재를 구비한다.
하우징의 유지부에 대해 밸브체/작동봉을 안내할 때 일어날 수 있는 문제는 그 위치에 격판을 설치함으로써 해결될 수 있다. 또 다른 격판을 구비한 작동봉을 제공함에 의해서, 이러한 격판은 안내 역할을 하도록 사용될 수 있다. 이것은 활주 접촉 베어링을 제공하는 것이 필요없다는 것을 의미한다. 이것은 증기 LPG 또는 LNG 가스를 사용할 때 일어나는 윤활 문제를 회피하기 위해서 특히 중요하다.
전술한 작동 코일은 종래부터 공제된 방법으로 설계될 수 있지만, 둘레에 권선부가 제공된 강자성 코어를 구비하는 것이 바람직하고, 상기 코어는 자유 단부면을 구비하고, 작동 부재는 코어의 단부면과 상호 작용하게 되는 단부면을 구비한 원통형 부분을 구비한다.
바람직하게는, 복귀 수단은 강자성 부재 상에 작용하는 스프링을 구비한다. 이러한 스프링은 상당한 하중을 지탱하게 된다. 3000-4000 m/s2의 가속도는 보통이다. 또한, 전술한 작동봉은 고정성 및 가요성을 지니고 있어야 한다.
본 발명은 도면에 도시된 예시적 실시예를 참조로 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도면에서, 도면 번호1은 본 발명에 따른 가스 밸브를 지시한다. 이것은 내연 기관의 흡입 메니폴드 내에 배치되어 가스를 주입하는 것으로, 액화 연료 가스를 액체 상태로 분사하는 구조와 상이하다. 흡입 메니폴드는 도면 번호2로 지시되어 있다. 이러한 유입 메니폴드 상에는 연료 레일(3)이 제공되며, 이러한 연료 레일에는 밸브가 장착될 수 있는 다양한 보어가 형성된다. 이러한 밸브는 종래 공지된 방법으로 고정될 수 있다.
밸브의 배기구(11)가 흡입 메니폴드에 천공되어 있다. 배기구(11)의 한 측면은 시이트 플레이트(8)의 구멍(10)과 연통한다. 밸브체(9)는 밀봉식으로 이러한 시이트 플레이트(8)와 밀봉 상태로 연접한다. 밸브체(9)는 전술한 시이트 플레이트(8), 스톱 플레이트(24) 및 조정 링(5)에 의해 경계가 형성된 밸브 챔버(23) 내에 수납된다. 플레이트(8,24) 사이의 거리는 조정링(5)의 두께에 의해 결정된다. 조정링을 교환하여, 플레이트 사이의 거리, 즉 밸브체(9)의 밸브 리프트를 변경시킬 수 있다.
조정링(5)은 연료 레일(3)에 연결된 환형 덕트(7)와 연통되는 구멍(6)을 구비한다.
밸브체(9)는 직경 ±3mm의 강철로 제조될 수 있는 작동봉(12)에 연결된다. 이러한 로드는 격판(13,14)에 의해 밸브의 하우징(25)에 고정된다. 격판(25, 13) 에는 구멍이 형성되어 있다. 밀봉은 여러 가지 O-링에 의해 이루어진다. 작동봉(12)은 보어(16)에서 병진 운동하는 원통형 강자성체(15)에 연결된다. 강자성체(15)는 권선부(18)를 구비한 코일(17)의 코어(19)와 상호 작용한다. 이러한 코일의 전원은 도면 번호22로 도시되어 있다. 또한, 원통형 강자성체(15)에 대하여 예비 응력이 조절 나사(21)에 의해 설정될 수 있는 스프링(20)이 작용한다.
챔버(23) 내의 밸브체(9)와 배기구(10)를 적절히 배열하면, 흡입부(4)로부터 발생되는 가스 압력은 밸브체에 폐쇄 방향으로 작용하는 힘을 부과할 수 있다. 밸브체와 시이트 플레이트 사이의 밀봉은 시이트 플레이트가 단순히 편평한 구조로 이루어져 있기 때문에, 특히 간단한 방법으로 달성될 수 있다. 작동봉(12)은 소정의 탄성을 지니는 데, 이것은 밸브를 개방하거나 폐쇄시킬 때, 특히 중요하다.
본원에 기재된 실시예에 있어서, 밸브는 흡입부의 압력이 8바(8.157kg/cm2)로 작동되는 반면에 흡입 메니폴드의 압력이 2.2바(2.243kg/cm2)(과급 기관)이다.
구멍의 면적은 대략 10mm2이지만, 밸브체(9)의 밸브 리프트는 0.25mm이다.
본원의 실시예에 사용된 밸브가 순차적 분사를 위해 사용된다면, 통상의 장점외에도, 특히 시동 중에, 내연 기관의 초기 1 내지 2 회전 동안 가스가 분사되지 않도록 제어 시스템을 설계할 수 있다. 이러한 시간 동안, 컴퓨터를 제어하여 최적의 방법으로 내연 기관의 모든 파라메터를 설정할 수 있다. 그 후에만, 연료가 분사된다.
본 발명에 따른 밸브가 특히 소형이고 평탄한 구조(flat design)로 이루어질 수 있다는 것을 도면으로부터 알 수 있다. 이에 의하면, 밸브는 신규한 구조의 흡입 메니폴드에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 장비에서도 사용될 수 있다.
시이트 플레이트(8)는 밸브체(9)에 대한 밀봉 수단과 정지부로서 동시에 사용될 수 있다.
전술한 밸브에 관한 여러 가지 변형이 가능하다는 것이 전술한 것으로부터 명백하다. 이러한 모든 것은 청구 범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 사상 내에 속하는 것으로 간주된다.
전술한 밸브는 특히 간단하고 저렴한 방식으로 생산될 수 있다. 추가적인 비용없이, 조정 링을 변화시켜서, 그 배출은 용이하게 변경시킬 수 있는 데, 이것은 항상 요구된다. 결과적으로, 배출은 유효 흡입 주기에 대응시키는 것이 가능하다.

Claims (7)

  1. 내연 기관의 흡입구에 제공되는 가스 밸브(1)로서, 상기 가스 밸브는 한편으로는 상기 흡입구에 연결되고, 다른 한편으로는 배기구(10)에서 밸브 챔버(23)에 연결되는 배기 라인(11)을 구비하고, 상기 밸브 챔버는 가스 공급원에 연결되는 급송 라인(7)의 흡입구(6)와, 배기구를 막고 상기 밸브 챔버 내에서 이동가능하게 배치되며, 급송 라인과 배기 라인 사이에 존재하는 코일 작동식 작동부에 연결되는 밸브체(9)를 구비하는 가스 밸브에 있어서,
    상기 밸브체는 두 개의 플레이트(8,24) 사이의 간극에 유지되며, 상기 간극은 밸브체의 행정을 결정하고, 상기 플레이트는 교체가능한 조정 링(5)에 의해 일전 간격을 두고 유지되는 것을 특징으로 하는 가스 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조정 링은 그 주변을 따라 일련의 반경 방향의 흡입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 밸브.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동부는 작동봉(12)과 작동 부재(20,21) 상에 제공된 복귀 수단을 구비하며, 상기 작동봉(12)은 밸브 하우징에 대해 병진 방식으로 배열되고, 밸브체로부터 떨어진 단부에서 코일(17)과 상호 작용하도록 배치된 강자성 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 가스 밸브.
  4. 제3항에 있어서, 작동봉의 안내 부재는 격판(13)을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 밸브.
  5. 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동봉은 단부 근처에서 격판(13,14)에 고정되는 것을 특징으로 하는 가스 밸브.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일은 권선부(18)가 둘레에 제공된 강자성 코어(19)를 구비하고, 그 코어는 자유 단부면을 구비하고, 작동 부재는 상기 코어의 단부면과 상호 작용하는 단부면을 갖는 원통형부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 밸브.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 복귀 수단은 강자성 부재에 작용하는 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 밸브.
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