KR20000068120A - 내연기관의 연소실내로 연료를 직접 분사하기 위한 연료분사밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 특히 내연기관의 연소실 내로 연료를 직접 분사하기 위한 분사밸브에 관한 것으로서, 이 분사밸브는 배출구(30)를 형성하기 위해서 밸브시트(16)에 의해 둘러싸인 밸브입구(17)를 갖는 밸브본체(13)와, 폐쇄위치에 압착되어 있는 폐쇄헤드(19)를 가지며 밸브입구(17)를 통하여 연장되며 밸브니들(18)을 구비하며, 이로써 밸브가 폐쇄될 때 밸브시트(16)와 협동하는 폐쇄헤드(19)가 배출측에서 밸브시트(16)와 접하게 된다. 이와 같은 분사밸브에 있어서 정확하면서 장시간에 걸쳐 일정한 연료량을 보장하기 위해서, 배출구(30) 전의 유동통로 내에서 주변에 분포된 복수의 연료통로(29, 29', 29")들이 배치되며, 이 연료통로들로부터 배출된 연료제트나 연료제트줄기는 배출구(30)를 통과할 때까지 필수적으로 유지되며, 그 결과 연료통로(29, 29', 29")의 각 단면은 밸브를 통과하는 유동경로의 유동량 결정 단면을 결정한다.

Description

내연기관의 연소실내로 연료를 직접 분사하기 위한 연료분사밸브{Injection Valve, Particularly For Direct Injection Of Fuel Into The Combustion Chamber Of An Internal Combustion Engine}

내연기관의 연소실 내로 연료를 직접 분사하기 위한 이와 같은 공지된 연료분사밸브(WO 93/23 172)는 하우징 내에 배치된 밸브입구를 구비한 밸브부재를 포함하며, 이 밸브입구는 배출측에 배치된 밸브시트에 의해 둘러싸이며 폐쇄부재를 지지하는 밸브니들을 관통하여 연장하며, 이 폐쇄부재는 밸브가 폐쇄될 때 외부로부터 밸브시트에 연결된다. 밸브니들이 폐쇄위치로부터 로킹스프링력에 대항하여 배출방향으로 연료를 배출하기 위해서, 폐쇄헤드가 밸브시트로부터 상승되며 폐쇄헤드와 밸브시트 사이에 링스위치 형상의 배출구를 형성한다. 이때 배출구의 단면은 밸브를 통하여 그리고 밸브니들의 구멍을 통하여 가장 작은 그리고 유량을 결정하는 유동통로를 갖도록 형성된다.

이때 밸브니들의 구멍은 밸브니들을 작동시키는 구동장치를 통하여, 또는 조정에러가 발생하는 경우에는 밸브니들 상에 고정된 스프링케이싱의 압축을 통하여 밸브니들 안내본체에서 결정된다. 그러므로, 제조오차에 따라서 원하는 배출구 단면을 정확하게 위치설정하기가 곤란하다. 이외에 공지된 분사밸브를 장시간 동안 작동할 때 배출구 단면의 변형이 발생할 수 있으며, 또한 밸브시트를 한정하는 수단뿐만 아니라 이 밸브시트와 협동하는 밀봉면은 폐쇄헤드에서 마모된다.

다른 공지된 분사밸브(US 53 07 997)는 배출구로서 사용되는 밸브구멍을 구비한 밸브시트본체와 밸브니들용 안내구멍을 구비한 밸브니들안내본체를 갖는다. 밸브니들에 제공된 밀봉면은 밸브시트와 협동하며, 이 밸브시트는 배출영역으로부터 이격된 위치에서 밸브구멍을 둘러싼다. 배출구 전의 유동에 적합하게 원뿔케이싱 형상의 트위스트챔버(twist chamber)가 놓이며, 이 트위스트챔버는 밸브시트본체에서 오목부에 의해 그리고 밸브니들안내본체에서 리세스에 의해 한정된다.

트위스트챔버에 연료를 안내하기 위해서 밸브니들안내본체에는 구멍들이 형성된다. 이 각각의 구멍들은 배출쪽으로 감소된 직경을 구비한 구멍단면을 각각 갖는다. 이 구멍단면은 연료통로에서 분사밸브를 통하여 연료측정을 필요로 하는 축소단면과 공동으로 형성된다. 연료통로 하류쪽의 유동중에 놓여있는 트위스트챔버 때문에, 이 공지된 분사밸브에서의 연료는 균일하게 형성된 원뿔모양의 얇은 연료층의 형태로 분사된다.

본 발명은 특히, 연소기관의 연소실 내로 연료를 직접 분사하기 위한, 청구항 제 1 항의 전제부에 따르는 연료분사밸브에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 분사밸브를 도시한 부분단면도.

도 2는 본 발명에 따른 분사밸브의 밸브유닛을 도시한 단면도.

도 3은 도 2에 따른 밸브유닛의 분사영역을 도시한 확대도.

도 4는 다른 밸브유닛의 분사영역을 도시한 단면도.

도 5는 절취된 밸브니들을 구비한 도 4에 따른 밸브유닛을 도시한 단면도.

도 6은 또 다른 밸브유닛을 도시한 단면도.

도 7은 절취된 밸브니들을 구비한 도 6에 따른 밸브유닛의 분사영역을 도시한 단면도.

도 8은 밸브니들 상에 안전관을 고정시키기 위한 장치를 도시한 단면도.

도 9는 또 다른 밸브유닛의 분사영역을 도시한 단면도.

도 10은 실질적으로 도 9의 Ⅹ-Ⅹ선을 따라 도시한 단면도.

도 11은 또 다른 밸브유닛의 분사영역을 도시한 단면도.

도 12는 슬롯으로 형성된 연료통로의 역류를 제어하기 위한 장치를 도시한 단면도.

도 13은 또 다른 밸브유닛의 분사영역을 도시한 단면도.

도 14는 도 13에 따른 밸브유닛의 밸브본체에서 밸브니들용 안내통로를 연마하기 위한 장치를 도시한 단면도.

도 15는 도 13에 따른 밸브유닛의 밸브본체에서 슬롯으로 형성된 연료통로를 부식시키기 위한 장치를 도시한 단면도.

도 16은 또 다른 밸브유닛의 분사영역을 도시한 단면도.

도 17은 실질적으로 도 16의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 도시한 단면도.

도 18은 실질적으로 도 16의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 도시한 단면도.

도 19는 도 16을 따른 밸브유닛의 다른 형태를 도시한, 도 18에 상응하는 단면도.

도 20은 밸브니들용 안내부재를 구비한 다른 밸브유닛을 도시한 단면도.

도 21은 다른 안내부재를 구비한 도 20에 상응하는 밸브유닛을 도시한 단면도.

청구항 제 1 항의 특징을 갖는 분사밸브는 한편으로는 축소유동단면에 고정된 연료통로가 오염물질로부터 보호되며 다른 한편으로는 제트분사된 연료박층을 분사할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 특히 원뿔 형태의 연료박층은 원주방향에 따른 연료분배를 갖는다. 연료통로의 적절한 구성과 배치를 통하여, 연료박층 내에서 각 연소실로의 최적 연료분배가 이루어지며, 그 결과 연소 가능한 연료 및 공기의 관계를 갖는 응집성의 연료공기혼합층이 발생될 수 있다.

이때 분사밸브의 내장형 회전장치와, 점화플러그 및 분사밸브의 대향 장착과, 연소실축에 대한 분사밸브의 배치를 고려하므로써, 연소실벽이나 피스톤 하부에 낮은 윤활성을 갖는 연료가 침전되며, 그 결과 점화플러그는 양호하게 냉각되지 않지만, 그럼에도 불구하고 점화플러그에서 화학양론적인 연료공기혼합물이 존재한다.

종속항에 따른 방법을 통하여, 독립항에 주어진 분사밸브의 바람직한 다른 구조와 개선이 가능하다.

특히, 연료통로가 슬롯으로 형성될 때, 제조정밀도에 영향을 주지 않고도 제조비용을 감소시킬 수 있다. 특히, 밸브입구의 유입영역에 장착되며 연료통로가 제공된 측정디스크를 사용하므로써, 본 발명에 따른 분사밸브를 특히, 저렴하게 제작할 수 있다.

밸브니들에 제공된 안전장치를 통하여 본 발명에 따른 분사밸브의 구동안전성이 개선되며, 이 때문에 밸브니들이 파손되었을 때 밸브니들을 밸브입구에 유지하며 동시에 분사밸브를 폐쇄한다.

본 발명의 실시예를 도면에서 개략적으로 도시하며, 이하에서 상세히 설명한다.

여러 가지 도면들에서 서로 상응하는 부품은 동일한 도면부호로 표시한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 분사밸브는 전달파이프(11)를 구비한 밸브하우징(10)을 가지며, 이 전달파이프에는 밸브유닛(12)이 밀봉식으로 삽입된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 이 밸브유닛(12)은 배출측에서 베이스(15)에 의해 한정된 스프링실(14)을 구비한 밸브본체(13)를 포함한다. 베이스(15)에는 배출측에 배치된 밸브시트(16)에 의해 둘러싸인 밸브입구(17)가 제공되며, 이 밸브입구를 통하여 밸브니들(18)이 관통하여 연장되어 있다.

밸브시트(16)와 협동하는 폐쇄헤드(19)를 가지며 폐쇄헤드(19)의 영역에서 밸브입구(17)에 안내된 밸브니들(18)은 스프링실(14)을 통하여 연장되어 있으며 폐쇄헤드(19)의 반대쪽 단부에서 스프링실(14)에 안내된 안내베어링(20)과 견고하게 결합된다. 안내베어링(20)은 이 안내베어링의 축방향 길이에 걸쳐 연장된 리세스(21), 예를 들어 평평하게 연마된 평삭면이나 하나 이상의 슬롯들을 가지며, 그 결과 연료가 스프링실(14) 내로 유입될 수 있다.

밸브니들(18)을 이 밸브니들의 폐쇄위치로 압축하는 로킹스프링(22)은 안내베어링(20)과 베이스(15)에 의해 지지된 지지링(23) 사이에서 밸브니들(18) 상에 배치된다. 분사밸브를 개방하기 위해서, 더 상세히 도시하지 않는 구동장치가 제공되며, 도 1에 도시된 바와 같이 로킹스프링(22)의 힘에 대항하여 개방위치로 이동시키기 위하여 푸시(24; push)에 의해 밸브니들(18)을 구동한다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 밸브입구(17)는 안내통로(25)와, 이 안내통로(25)와 밸브입구(17) 사이에 둘러싸인 밸브시트(16)가 배치된 원주방향 슬롯(26)을 포함한다. 그러나, 또한 슬롯(26)이 형성되지 않을 수 있으며, 그때는 밸브입구(17)의 안내통로(25)가 밸브시트(16)까지 연장한다.

밸브니들(18)의 폐쇄헤드(19)에 인접하게 제공되며 밸브시트(16)와 협동하는 밀봉면(19')이 밸브니들(18) 상에서 원주방향 슬롯(27)으로 형성되며, 이 원주방향 슬롯은 슬롯(26)과 함께 유동을 따라서 밸브시트(16) 전에 놓인 환형체(28)를 한정한다. 밸브입구(17)의 슬롯(26)이 없으면, 슬롯(27)의 환형체(28)를 밸브니들(18) 상에 한정하며 밸브니들(18)과 슬롯(27)의 영역에 놓인 안내통로(25)의 일부분을 한정한다.

밸브본체(13)의 베이스(15)에는 보어로 형성된 연료통로(29)가 제공되며, 이 연료통로는 안내통로(25) 주위에 분포되며 밸브니들(18)에 대해 경사지게 연장되어 있는 환형체(28)와 통해있다. 각 연료통로(29)는 한정된 단면을 각각 포함하며, 그 결과 이 연료통로들은 유량을 결정하는 최소단면적과 연계하여 분사밸브를 통하여 유동통로에 고정된다.

이와 같은 분사밸브를 통하여, 내연기관의 연소실 내에 연료를 직접 분사하기 위해서, 밸브니들(18)은 이 밸브니들의 폐쇄위치로부터 개방위치로 작동된다. 이때 밸브시트(16)와 밀봉면(19') 사이에는 링형상의 배출구(30)가 형성된다. 그리하여, 분사밸브가 개방되면 스프링실(14)로부터 연료통로(29)를 통하여 환형체(28) 내에, 그리고, 추가로 배출구(30)까지 연료가 유동하며, 그후, 이 배출구(30)를 통하여 연료가 분사된다.

이때 각 연료통로(29)를 통하여 복수의 연료제트나 연료제트줄기가 형성된다. 각각의 연료제트나 연료제트줄기는 밀봉면(19')에 의해 밸브니들(18) 상에서 회전되며, 그 결과 실질적으로 원뿔형의 연료박층이나 연료구름층이 각 연소실 내에 형성된다. 연료제트는 환형체(28)와 배출구(30)를 통과할 때 실질적으로 체류하며, 그 결과 배출된 연료박층 내에는 다발형상의 연료분배가 제공된다.

연료박층에서 연료분배를 조절하기 위해서, 약 5 내지 20개의 각 연료통로(29)는 원주를 따라서 동일하게 이격되거나 또는 정확하게 설치된 상이한 원주간격을 가질 수 있다. 이외에 가능하다면, 각 연료통로(29)가 크고 작은 단면을 구비하는 것이 바람직하며, 그 결과 연료박층의 각 연료제트줄기는 상이한 두께를 갖게 된다. 연료통로(29)는 0.05 내지 0.2mm 범위의 직경을 갖는다.

특히, 연료통로(29)를 형성하는 보어는 기계 가공되거나 레이저빔으로 천공된다. 연료통로(29)의 유동저항성을 제시된 값으로 조절하기 위해서, 특히, 연료통로(29)는 유압을 통한 절삭작업으로 가공된다. 이를 위하여, 밸브입구(17)는 이 밸브입구의 안내통로(25)의 영역에서 폐쇄되며, 유체 연마수단은 원하는 유동저항성에 이를 때까지 고압 하에서 연료통로(29)를 통하여 펌핑된다. 이러한 작동상태에서, 연료통로(29)의 접촉측 가장자리가 반감되며, 이를 통하여 유동저항성은 감소된다.

밸브니들(18)이 밸브입구(17)를 관통하여 연장되고 이 밸브니들의 폐쇄헤드(19)를 통하여 밸브개방시 배출측의 밸브시트(16)에 접할 때, 분사밸브는 밸브개방시 연료박층에서 연료계측용 및 연료분배용 개별 부품들이 오염된 연소실대기로부터 완전히 분리되며, 그 결과 분사기능은 유입된 오염물질로 도포되지 않는 장점을 갖는다.

밸브니들(18)의 파손 및 이로인해 밸브니들(18)의 축소 부분이 연료압력에 의해 밸브입구(17)를 통하여 연소실내에서 가압되는 것을 방지하기 위해서, 밸브니들(18)에는 밸브입구(17)에 제공되어 대향고정되어 협동하는 안전수단이 제공되며, 이때, 밸브니들(18)의 개방스트로크를 훼손하지 않고도, 배출방향으로의 밸브니들의 이동이 제한된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 안전수단으로서 안전링(31)이 제공될 수 있으며, 이 안전링은 원주방향 슬롯(32)에서 밸브니들(18)에 배치된다. 안전링(31)이 분사밸브의 일반적인 기능을 저해하는 것을 방지하기 위하여, 로킹스프링(22)용 지지링(23)은 축방향 플랜지(33)를 구비하며, 지지링(23)은 이 플랜지를 통하여 밸브본체(13)의 베이스(15)에서 종료된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 밸브 니들에 파손이 발생하여 안내베어링(20)에 대하여 밸브니들(18)에 인접하게 갭(34)이 형성되는 경우에, 밸브니들(18)의 파손부는 배출방향으로 이동되고, 안전링(31)은 밸브입구(17)에 인접하게 되어 밸브입구(17)의 주변영역에서 베이스(15)상에 놓인다. 여기서 또한 밸브본체(13)의 베이스(15)는 안전링(31)을 대향고정하기 위해 사용된다.

이때, 안전링(31)으로부터 허용된 밸브니들(18)의 미끄럼통로의 길이는 유동방향에 놓인 폐쇄헤드(19)의 슬롯(27) 가장자리의 축방향 거리보다 크다. 그러므로, 슬롯(27)과 안전링(31) 사이에 존재하는 밸브입구(17)의 안내통로(25)에서 이동부(18')를 가지게 되는 밸브니들(18)은 밸브시트(16)에 직접 연결된 밸브입구(17) 부분으로부터 내부로 연장하며 밸브입구(17)를 밀봉식으로 폐쇄한다. 이때 밸브시트(16)의 상류쪽에서 연결되는 밸브입구(17)의 부분은 밴드(35; band)에 의해 밸브시트(16)와 슬롯(26) 사이에 형성되거나 또는 슬롯(26)이 없는 경우에는 안내통로(25)에 의해서 형성될 수 있다. 이때, 밴드(35)는 안내통로(25)와 동일한 내경을 갖는다.

또한, 이러한 방식에 있어서는 밸브니들이 파손되는 경우에, 밸브니들(18)의 파편이 연소실 내에 유입하여 거기서 기관의 손상이 발생되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 손상된 분사밸브로부터 연료를 배출하여야 하는 것을 방지한다.

도 6과 도 7에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 다른 실시예에 있어서, 밸브니들(18)에는 원주방향 슬롯(32')이 안내베어링(20) 근처에 제공되며, 이 안내베어링에서 안전관(36)이 폐쇄헤드(19)로부터 대향된 안전관의 단부를 통하여 가압된다.

안전관(36)을 사용하므로써, 분사밸브의 어셈블리를 간소화하며, 이로써 제조상의 오차에 관계없이 밸브니들(18)에 일체로 그리고 정확하게 장착시킨다.

합리적인 방법으로써, 안전관(36)의 어셈블리를 일체화하기 위해서 작업위치고정수단(37)이 사용되며, 도 8에 도시한 바와 같이 이 작업위치 고정수단은 밸브본체(13)용 유지영역(39)을 구비한 스텝홀(38; step hole)과 폐쇄헤드(19)를 지지하는 밸브니들(18)의 단부를 위하여 스텝홀에 연결된 통로(40)를 갖는다. 가장자리에 폐쇄헤드(19)를 조정하여 부착하는 중앙구멍(41)은 통로(40)에 연결된다.

현재까지는 폐쇄헤드(19)로부터 대향된 안전관(36)의 단부를 관형상의 다이(42)에 의해 슬롯(32') 내로 압착시켜서 안전관의 단부를 밸브니들(18) 상에 고정한다.

도 9와 도 10에 도시한 본 발명에 따른 다른 실시예에 있어서, 밸브입구(17)의 벽에는 슬롯(43)이 제공되며, 이 슬롯 사이에 밸브니들(18)용 안내막대(44)가 형성된다. 이 안내막대(44)는 밸브시트(16)에 대해 이격되어 종료되며, 그 결과 확장된 밸브입구(17)의 통로와 밸브니들(18) 사이에 환형체(45)가 형성된다. 이때 슬롯(43)들은 밸브니들(18)과 함께 연료통로(29')를 결정하며, 이 연료통로는 환형체(45)와 통해있다. 그러나, 또한, 이 슬롯(43)들은 밸브시트(16)의 영역에 연장될 수 있다.

배출된 연료박층에서 바람직한 연료분배를 조절하기 위하여, 연료통로(29')를 형성하는 슬롯(43)들의 개수와, 자유단면과, (원형, 직사각형, 깊은 또는 넓은)형태와, 또한 원주를 따른 분포는 보어를 통하여 형성된 연료통로(29)의 상응하는 크기와 마찬가지로 다양하다. 이외에 배출된 연료박층에 회전을 가하기 위하여, 슬롯(43)들을 나선형으로 형성할 수도 있다.

이와 같은 분사밸브에 있어서 밸브니들의 파손시 밸브니들(18)을 밸브입구(17)에 유지하며 또한, 밸브입구(17)를 차단시키기 위해서, 챔퍼(46; chamfer)를 구비한 안전링(31)이 제공되며, 이 챔퍼를 통하여 안전링(31)이 밸브니들의 파손시 밸브입구(17)로 둘러싸인 원추형 정지면(47)에 대하여 부딪치며 밸브입구(17)를 밀봉한다. 합리적인 방법으로서, 안전링(31)은 폴리머재료로 제조되며, 그 결과 밸브니들의 파손시 밸브입구(17)의 특히 확실한 밀봉이 얻어진다.

도 11에 도시한 분사밸브에 있어서, 연료통로(29')를 형성하는 슬롯(43)들은 밸브시트(16)와 이격되어 종료된다. 이 슬롯(43)들의 배출측단부와 밸브시트(16) 사이에는 밴드(35')가 제공되며, 이 밴드의 직경은 안내막대(44)의 영역에서 밸브입구(17)의 안내직경과 일치한다. 환형체(28)를 형성하기 위해서, 밸브니들(18)에는 원주방향 슬롯(27)이 폐쇄헤드(19)에 대해 수직하게 인접하여 제공된다.

여기서 밸브시트는 밸브입구(17)의 직경보다 약간 더 큰 직경을 가지며, 그 결과 분사밸브 내의 연료압력용 및 연소실압력용 침식면이 낮게 유지될 수 있다. 이것은 작은 동력으로 밸브니들(18)을 구동시키기에 충분한 장점을 갖는다. 이로써, 구동방향이 보다 작게 구축된다. 이와 같이 형성하므로써, 특히 구동방향을 위한 보다 작은 솔레노이드가 사용될 수 있게 하며, 이를 통하여 분사밸브는 전체적으로 더 작고 더 밀집된 형태로 형성된다.

밸브니들(18)이 도 11에 도시한 개방위치로 이동되면, 유동통로는 스프링실(14)로부터 연료통로(29')를 통하여 환형체(28)까지 그리고 또한 링형상의 배출구(30)까지 이어지며, 이 배출구는 밸브시트(16)와 밀봉면(19')으로부터 밸브니들(18)의 폐쇄헤드(19)에서 한정된다.

특히, 슬롯(43)에 의하여 형성된 연료통로(29')의 장점은, 신속하게 제조될 수 있다는 것이며, 이로써 평면 침식전극에 의하여 직경의 반대쪽에 놓인 두 개의 각 슬롯(43)들이 동시에 형성된다. 이것은 높은 정밀도의 제작을 유도하며, 이로써 보어를 제조하기 위해 사용되는 평면 침식전극은 와이어형상보다 더 바람직하다.

슬롯(43)으로부터 형성된 연료통로(29')의 공동은 전기화학식 가공방법에 의해 제조되는 것이 특히 바람직하다. 또한, 도 12에 도시한 바와 같이, 밸브입구(17)는 예를 들어, 세라믹으로 구성된 절연막대(48)에 의하여 안내막대(44) 사이의 영역에 포함된다. 그후, 이 절연막대(48) 상에는 관형상의 전극(49)이 삽입되며 슬롯(43)의 접촉영역에서 파단된다. 그후 스프링실(14)과 슬롯(43)을 통하여 화살표(50) 방향으로 전류가 유입된다. 이때 발생된 유동저항의 각각은 슬롯(43)의 접촉영역의 전기화학식 반경화(radiusing) 동안에 간단하게 측정된다. 게다가, 예를 들어, 정적 전류량은 펌프압력이 일정하게 유지될 때 결정될 수 있다.

도 13에 따른 밸브유닛(12)에 있어서, 밸브입구(17)는 입구쪽에서 원뿔형 통로(17')를 가지며, 이 통로에는 밸브시트(16) 쪽으로 안내통로(25')가 연결된다. 안내통로(25')의 영역에 연료통로(44)로서 축방향 슬롯이 제공되며, 이 사이에 안내막대(44)가 놓인다. 연료통로(29')는 이 연료통로의 배출측 단부에 대해 경사진 경사면(70)을 가지며 밸브시트(16) 앞에서 이격되어 종료되며, 그 결과 주변 밴드(35')가 형성된다. 이때 경사면(70)과 밸브니들축 사이의 각도와 원뿔형 통로(17')와 밸브니들축 사이의 각도는 거의 동일하다.

밸브니들(18)은 폐쇄헤드(19)에 인접하여 원주방향 슬롯(27)을 가지며, 이 원주방향 슬롯은 폐쇄헤드(19)와 대향된 측면 상에서 원뿔면(27')을 거쳐 실린더형 통로(18')에 이어지며, 그 결과 밸브니들(18) 상에 회전보더(71; rotary border)가 형성되며, 이 회전보더는 연료통로(29')의 경사면(70)의 영역에 놓인다. 이때 원뿔면(27')과 밸브니들축 사이의 각도는 경사면(70)과 밸브니들축 또는 원뿔형 통로(17')와 밸브니들축 사이의 각도보다 더 크다.

본 발명에 따른 분사밸브를 구동할 때 밸브니들(18)이 개방위치에 놓이면, 유동통로의 최소 단면은 분사밸브를 통하여 보더(71)와 연료통로(29')의 경사면 사이에 놓인다.

밸브니들이 파손되면 안전링(31)이 차단되는 동안에, 밸브입구(17)는 밴드(35')의 영역에 놓인 밸브니들(18)의 실린더형 통로(18')를 통하여 차단되며, 그 결과 밸브니들(18)은 밸브 본체(13)로부터 완전히 압착된다.

도 14에 도시한 바와 같이, 밸브 본체(13)는 밸브입구(17)의 원뿔형 통로(17')를 형성한 후에 클램프장치(73)의 수용러그(72; receiving lug) 상에 배치된다. 이때 수용러그(72)는 원추형 팁(72': tip)을 가지며, 이 팁의 원뿔각은 원뿔형 통로(17')의 원뿔각과 일치한다. 밸브 본체(13)가 상술한 방법으로 배치되자마자, 안내통로(25')와 밸브시트(16)는 연마된다. 안내통로를 연마하기 위한 연마공구(74)를 도 14에 도시한다.

밸브입구(17)의 원뿔형 통로(17')를 통하여 클램프장치(73)의 수용러그(72) 상에 밸브본체(13)를 배치하므로써, 원뿔형 통로(17')와 안내통로(25') 사이에 둥근 여백이 고리모양으로 유지될 수 있다.

연로통로(29')를 형성하기 위해서, 먼저, 도 15에 도시한 바와 같이 침식전극(75)은 전극제어(76)를 통하여 밸브 본체(13)의 스프링실(14)에 유도된다. 그후에 침식전극(75)은 침식전류의 역전극을 통하여 밸브입구(17)의 원뿔형 통로(17')를 향하게 되며, 그 결과 침식전극 팁(78)의 측면모서리의 기울기는 원뿔형 통로(17')의 기울기와 일치하게 된다. 다음에 연료통로(29')가 침식된다.

원뿔형 통로(17') 상에 침식전극(75)을 정렬하므로써, 안내통로(25')에 대한 연료통로(29')의 경사면(70)의 대칭은 매우 정확하다. 그 결과 배출 연료제트를 매우 정확하게 대칭시킬 수 있다.

주어진 밸브니들(18)의 스트로크에 있어서, 연료확산은 본 발명에 따른 분사밸브를 통하여 확대되어 소정의 값으로 조절되며, 이것은 슬롯(27)으로 한정된 원뿔면(27')을 연마하므로써 간단히 해결된다.

도 16, 도 17, 도 18에 추가로 도시한 본 발명에 따른 분사밸브에 있어서, 밸브입구(17)는 밸브 본체(13)의 베이스(15)에서 주변에 배치된 안내막대(51)를 가지며, 이 안내막대 사이에는 밸브시트(16) 전에서 유동 가능하도록 놓여있는 환형체(28)로 변환된 연료 유동 영역(52)이 형성된다. 밸브 본체(13)의 베이스(15) 상에는 중앙구멍(54)을 구비한 측정디스크(53)가 놓여있으며, 이 중앙구멍을 통하여 밸브니들(18)이 관통하여 뻗어있으며 복수의 연료통로(29")가 형성된 측정구멍(55)들이 베이스(15)와 연계하여 로킹스프링(22)에 의해 지지된다.

도 18에 도시한 바와 같이, 각각의 측정구멍(55)은 그룹으로 형성되며 밸브입구(17)의 각 연료유동영역(52)에 할당된다. 측정디스크(53)는 이 측정디스크의 지지영역에서 밸브 본체(13)의 베이스(15)에 돌출한 돌출부(56)를 가지며, 이 돌출부는 예를 들어, 측정디스크(53)의 타출성형이나 압인에 의해 형성될 수 있으며 리세스(57) 내에서 베이스(15)에 정확히 삽입되어 결합된다. 돌출부(56)와 리세스(57)의 결합을 통하여 밸브 본체(13)에 대한 측정디스크(53)의 회전이 고정되며, 그 결과 각각의 측정구멍(55)은 연료유동영역(52)에 대해 확실하게 원하는 방식으로 할당된다.

측정디스크(53')의 다른 형성방법(도 19)에 있어서, 연료통로(29")가 홈 형상의 리세스(58)를 통하여 중앙구멍(54)의 가장자리에 형성되며, 이 구멍 사이에 막대(59)가 제공된다.

이러한 본 발명에 따른 분사밸브는 밸브유닛(12)이 특히, 적은 제조 비용으로 제조될 수 있게 하며, 이 때문에 측정디스크(53, 53')는 간단한 방식으로 정확하게 제조된다. 측정디스크(53, 53')는, 예를 들어, 천공되거나 스파크침식 또는 레이저절삭을 통하여 형성된다. 이외에 측정디스크(53, 53')는 전기화학적 분리 또는 전기화학적 절삭에 의해 제조된다.

도 20에 도시한 바와 같은 본 발명에 따른 다른 분사밸브에 있어서, 밸브니들(18)용 안내본체(60)가 제공되며, 이 안내본체는 안내통로(62)와 스프링실(14)에 대향되어 확장된 영역(63)을 구비한 중앙구멍(61)을 갖는다. 확장 영역(63)과 안내통로(62) 사이에 놓인 숄더(64)로부터 밸브시트(16)에 대향된 안내본체(60)의 정면(65)까지 연료통로(29)에 형성된 구멍이 연장하며, 안내본체(60)와 밸브시트(16) 사이에서 밸브입구(17) 내에 형성된 환형체(28)와 통해있다.

특히, 로킹스프링(22)으로부터 밸브입구(17)에 압축된 안내본체(60)는 원추형 외부원주면(66)을 가지며, 이 외부원주면을 통하여 밸브입구(17)의 상응하는 내부원주면(67)과 인접한다. 내부원주면(67)은 밸브시트(16) 전에서 이격되어 종단되며, 그 결과 밴드(68)가 형성되며, 이 밴드에서 밸브입구(17)의 직경 영역은 밸브니들(18)의 직경보다 더 크다.

이러한 형성방법에 있어서, 밸브입구(17)의 원추형 내부원주면(67)은 밸브시트(16)와 한 세트로 확실하게 설정되며, 그 결과 내부원주면(67)과 밸브시트(16)는 매우 정확한 회전오차를 갖는다. 연료통로(29)용 구멍과 원추형 외부원주면(66)은 매우 작은 회전오차를 갖는 안내본체(60) 상에서 한 세트로 제조되는 중앙구멍(16)과 일치할 수 있다. 그 결과 밸브유닛(12)을 조립할 때 밸브니들(18)과 밸브시트(16)용 안내통로(62)는 매우 정확하게 서로에 대해 수행된다.

도 20에 따라 기재된 분사밸브는 연료박층을 배출하기 위해 개방되어, 연료를 스프링실(14)로부터 중앙구멍(61)의 확장영역(63)과 연료통로(29)를 통하여 환형체(28) 내로 그리고 계속해서 밴드(68) 상의 링 형상 배출구(30)까지 유동시키며, 이 배출구는 폐쇄헤드(19)를 상승시킬 때 밸브시트(16)로부터 밸브시트(16)와 밀봉면(19') 사이에서 개방된다. 이때 연료통로로부터 빠져나온 연료제트나 연료제트줄기는 실질적으로 유지된다.

도 21에 도시한 바와 같이, 안내본체(60)는 연료통로(29')를 형성하기 위해서 이 연료통로의 외부원주면(66; 도 21의 왼쪽 절반) 상에 또는 슬롯(69, 43)을 구비한 중앙구멍(61; 도 21의 오른쪽 절반)의 안내통로(62) 내에 배치된다.

안내본체(60)의 외부원주면(66) 내에 연료통로(29')를 구성하는 슬롯(69)을 형성하므로써, 연료통로(29')는 특히 간단하면서 정확하게 제조되는 장점을 갖는다.

안내통로(62)에서 연료통로(29')를 형성할 때, 분사밸브를 통하여 특히 바람직하다.

Claims (20)

1. 배출구를 형성하기 위해서 밸브시트에 의해 둘러싸인 밸브입구를 갖는 밸브본체와,

   폐쇄위치에 압착되어 있는 하나의 폐쇄헤드를 가지며, 밸브입구를 관통하여 연장되며, 이로써 밸브가 폐쇄될 때 밸브시트와 협동하는 폐쇄헤드가 배출측에서 밸브시트와 접하게 되는 밸브니들을 구비한, 특히 내연기관의 연소실에 연료를 직접 분사하기 위한 연료분사밸브에 있어서,

   상기 배출구(30) 전의 유동통로 내에서 주변에 분포된 복수의 연료통로(29, 29', 29")들이 장착되며, 이 연료통로들을 벗어난 연료제트 또는 연료제트줄기는 배출구(30)의 후방까지 실질적으로 유지되며,

   연료통로(29, 29', 29")의 각 단면의 합은 유동량을 한정하는 밸브를 통한 유동통로의 단면을 결정하는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연료통로(29, 29')들은 밸브입구(17)의 배출구(30) 앞에 밸브니들(18)을 둘러싸도록 형성되어 있는 환형체(28, 45)로 연결되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연료통로(29, 29', 29")들은 폐쇄헤드(19)의 영역에서 밸브니들(18)을 안내하는 안내부(15, 60) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원추형 안내 본체(60)는 밸브니들(18)용 안내부로서 원추형 통로를 갖는 밸브입구(17) 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료통로(29)는 구멍으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료통로(29')는 밸브니들(18)을 안내하는 구멍(17, 62)의 벽에서 슬롯(43)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 슬롯으로 형성된 연료통로(29')는 배출측에서 경사면(70)을 가지며, 이 경사면은 밸브니들(18)에 제공된 보더(71: border)를 구비하여 유동량을 한정하는 밸브를 통한 유동통로의 단면이 결정되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 밸브니들(18)을 안내하는 구멍(17)은 흡입측에서 원뿔형 통로(17')를 가지며, 이 통로는 밸브니들축을 통하여 연료통로(29')의 경사면(70)과 실질적으로 동일한 각도로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
9. 제 4 항에 있어서, 상기 연료통로(29')는 안내본체(60)의 원추형 외부원주면(66)에서 슬롯(69)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연료통로(29")를 갖는 측정디스크(53, 53')는 밸브니들(18)용 중앙구멍(54)을 통하여 밸브입구(17)의 흡입영역에 장착되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 연료통로(29")는 측정디스크(53)에서 측정구멍(55)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 연료통로(29")는 측정디스크(53')의 중앙구멍(54)의 가장자리에서 리세스(58)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브구멍(17)에서 밸브니들(18)용 안내막대(51) 사이에 축방향으로 연장된 연료유동영역(52)이 제공되며, 거기에 연료통로(29")의 각 부분이 장착되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브니들(18)에는 안전수단(31, 36)이 제공되며, 이 안전수단은 분사방향으로 밸브니들(18)의 이동을 제한하기 위해서 밸브입구(17)에 장착된 대항수단(15, 47)과 협동하며, 여기서 밸브를 폐쇄할 때 안전수단(31, 36)과 대항수단(15, 47) 사이의 간격은 밸브니들(18)의 개방스트로크보다 더 큰 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 안전수단(31, 36)은 밸브니들(18)에 제공된 슬롯(32, 32')에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 안전수단으로서 안전링(31)이 제공되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 안전링(31)은 폴리머재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
18. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 안전수단으로서 안전관(36)이 제공되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
19. 제 2 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브입구(17)의 직경은 밸브시트(16)의 바로 앞 영역에서 밸브니들(18)용 안내직경과 동일하며, 상기 폐쇄헤드(19)에 인접한 밸브니들(18)은 환형체(28) 내측에 규정된 원주방향 슬롯(27)을 갖는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 밸브입구(17)의 벽에는 환형체(28) 외측에 규정된 원주방향 슬롯(26)이 설치되며, 밸브입구(17)는 슬롯(26)과 밸브시트(16) 사이에서 밴드(35)를 갖는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브