KR20000068730A - 연료 분사밸브 - Google Patents

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노르가우에르라이네르
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쉬람페테르
베이드레르한스
프레우스네르크리스티안
케일트호마스
키르스텐오리베르
마르틴오트마르
루에우스흐네르울프강
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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내연기관의 연료분사장치를 위한, 특히 연료를 내연기관의 연소실 안으로 직접 분사하기 위한 연료 분사밸브에 관한 것으로서, 밸브의 흐름하류측 말단에는 안내부 및 시트부가 구성되어 있다. 상기 안내부 및 시트부는 세 개의 둥근 디스크형 요소(35,47,26)로 이루어져 있다. 이 때 와류요소(47)가 안내요소(35)와 밸브시트요소(26)와의 사이에 매몰되어 있다. 상기 안내요소(35)는 관통하는 축방향으로 이동하는 밸브핀(20)을 안내하는 역할을 한다. 반면 밸브핀(20)의 밸브폐쇄단부(28)는 밸브시트요소(26)의 밸브시트면(27)과 연동한다. 상기 와류요소(47)는 와류요소(47)의 외주와 연결상태에 있지는 않는 다수개의 와류채널들(63)이 달린 내부 개구영역(60)을 구비한다. 전체 개구영역은 와류요소(47)의 축방향 두께에 걸쳐 완전히 연장되어 있다.

Description

연료 분사밸브{Fuel Injection valve}
DE-PS 39 43 005에서 이미 전자석으로 구동가능한 연료 분사밸브에 관해 공지된 바 있다. 이 밸브에서는 시트자리에 다수개의 둥근 디스크형 요소들이 장착되어 있다. 자석회로를 여기시킬 때 평고정자로서 기능하는 평평한 밸브기판이 이 기판과 연동하는 맞은편 밸브시트 기판으로부터 들어올려져서 이 두기판들이 공통적으로 기판밸브부를 구성한다. 밸브시트 기판의 흐름상류측에는 밸브시트로 흐르는 연료가 원형으로 회전운동하도록 세트시키는 와류요소가 장착되어 있다. 스토퍼기판은 밸브기판의 밸브시트기판 맞은편 쪽 축방향 간격을 제한한다. 밸브기판은 상기 와류요소의 큰 동작으로 둘러싸이며; 밸브기판의 소정 안내부분에 상기 와류요소가 접수되어 있다. 와류요소에는 그 하측 전방면에 다수개의 접선적으로 연장된 홈들이 내장되어 있다. 이 홈들은 외주에서부터 뻗어 중앙 와류챔버에까지 연장되어 있다. 상기 와류요소의 하측 전방면을 밸브시트기판 위에 증착함으로써 상기 홈들은 와류채널로서 작용한다.
EP-OS 0 350 885에는 밸브시트보디가 장착된 연료시트밸브에 관해 공지되어 있다. 여기서 축방향으로 운동가능한 밸브핀에 장착된 밸브폐쇄보디는 상기 밸브시트보디의 밸브시트면과 연동한다. 밸브시트면의 흐름상류측의, 밸브시트보디의 리세스 내부에는 밸브시트쪽으로 흐르는 연료가 원형 회전운동을 하도록 세트시키는 와류요소가 장착되어 있다. 스토퍼기판이 상기 밸브핀의 축방향 간격을 제한하는데 상기 스토퍼기판에는 밸브핀의 특수 가이드 역할을 하는 중앙 개구가 구비되어 있다. 밸브시트쪽으로 공급될 연료 역시 이 개구를 통과해야만 하기 때문에 상기 밸브핀은 크게 운동하면 스토퍼기판의 개구에 의해 둘러싸인다. 와류요소 내에서 그 하측 전방면에는 다수개의 접선적으로 연장된 홈이 내장되어 있고 이 홈은 외주에서붙어 중앙 와류챔버에까지 닿는다. 와류부재의 하측 전방면이 밸브시트보디위에 놓이도록 장착했기 때문에 상기 홈들은 와류채널로 작용한다.
본 발명은 독립항 유형에 따르는 연료 분사밸브에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들은 도면에 개략도시되어 있으며 이하의 설명을 통해 상술하기로 한다. 도 1은 연료 분사밸브의 제 1 실시예이며, 도 2는 도 1의 제 1 안내부 및 시트면을 확대도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 와류요소를 도시한 도면이며, 도 3는 제 2 안내부 및 시트부를 도시한 도면이며, 도 5는 연료 분사밸브의 제 2 실시예이며, 도 6은 도 5의 제 3 안내부 및 시트부를 확대도시한 단면도이며, 도 7은 제 4 안내부 및 시트부를 도시한 도면이며, 도 8은 제 5 안내부 내지 시트부를 도시한 도면이며, 그리고 도 9는 제 6 안내부 및 시트부를 도시한 도면이다.
독립항 요지를 포함하는 본 발명에 따른 연료 분사밸브는 매우 간단하고도 저렴하게 제조가능하다는 장점을 갖고 있다. 둥근 디스크형 와류요소는 매우 간단한 구조를 갖고 있다. 따라서 연신도 간단하다. 이러한 와류요소가 갖는 목적이라면 단지 연료 내에서 와류운동 내지 회전운동을 일으키고 가능한 한 액체내에서 방해적 난류가 발생치 않도록 하는 것 뿐이다. 다른 모든 밸브기능은 밸브의 타 구성요소들이 담당한다. 따라서 상기 와류요소는 최상으로 작동할 수 있다. 이러한 와류요소에서는 개별구성부가 중요하기 때문에 그 제조공정에서 취급상의 제한이 따르지 않는다. 전방측에 홈을 또는 비슷한 와류를 발생시키는 오목부가 형성되어 있는 와류보디와 비교해 볼 때 간단한 수단에 의해서 와류요소의 축방향 두께 전체에 걸쳐 연장되어 있으며 외측에 둘러쳐진 테두리부분으로 둘러싸이게 되는 내부 개구영역이 본 발명에 따른 와류요소에 생기게 된다. 바람직한 방법에 따라 상기 와류요소에서는 내장시키기가 매우 복잡한 홈이나, 디치, 노치, 릴 또는 그루브가 생략되어 있다.
종속항에 구현되어 있는 방법들을 통하여 독립항에 제공된 연료 분사밸브의 바람직한 재구성 및 개선이 가능하다.
와류요소와 밸브시트요소에서와 마찬가지로 안내요소 역시 간단하게 제조가능하다. 특히 바람직한 방식에 따르면 상기 안내요소는 안내개구 내부에 튀어나와있는 밸브핀의 가이드 역할을 한다. 역시 양측의 서로 다르게 흐름하류측으로 이어지는 요소들에 있어서도 그 기능상에 분명한 구별이 있다.
상기 요소들의 모듈 구성이 그와 연결된 기능상구분은 개별적인 구성부들을 매우 유연하게 구성할 수 있으므로 요소를 간단하게 변형시켜 분사조건이 서로 다르게 (분무각, 일정한 분무량) 분무할 수 있다는 효과를 제공한다.
특히 효과적인 방식에 따라 구부리거나 또는 킹크(kink)시켜 상기 와류채널들의 길이를 원하는 만큼 연장시킬 수 있다. 후크형으로 킹크된 상기 와류채널의 말단들은 수집테이블로서, 즉 연료가 난류가 적게 유입시키기 위한 넓은 면적의 저장부를 구성하는 수집테이블 역할을 한다. 흐름방향을 바꾼 다음에 연료는 느리고 난류가 적게 고유한 접선 와류채널들 안으로 유입된다. 이로써 나아가 무방해 와류동작이 이루어질 수 있는 것이다.
구조변경이 적은 방법을 사용해서 안내요소를 압력스프링으로 와류요소쪽으로 가압하든가 또는 안내요소를 상기 와류요소 반대편 전방측이 밸브시트 캐리어의 일단계에 놓이도록 할 수 있다. 각 경우에 밸브시트 캐리어의 안내요소 내지 안내단부는 그 하측 전방면이 와류요소내부 와류채널들을 덮는 반면, 그 맞은편 쪽의 와류채널들은 밸브시트요소의 상측 전방면에 의해 제한된다.
도 1에서 예증적인 일 실시예로서 도시된 혼합농축되어 외부점화된 내연기관의 연료분사장치용 분사밸브 형태인 전자석으로 구동가능한 밸브는 적어도 부분적으로 자석스풀(1)로 둘러싸인 자석회로의 내부극 역할을 하는 관형태의 나아가 중공실린더 코어(2)를 포함한다. 상기 연료 분사밸브는 특히 고압 분사밸브로서 연료를 내연기관 연소실 안으로 직접분사하는데 적합하다. 예를 들어 단차진 플라스틱 스풀보디(3)는 자석스풀(1) 코일을 수납하고 있으며 상기 코어(2) 및 원형의 비자석인 그리고 자석스풀(1)로 부분적으로 둘러싸여 있으며 수평단면이 L-형태인 중간부(4)와 연결되어 자석스풀(1) 영역에서의 구조가 특히 컴팩트하고 짧은 분사밸브구조가 되도록 가능케한다.
코어(2)에는 관통된 수직개구(7)가 있다. 상기 수직개구는 밸브종축(8)을 따라서 연장되어 있다. 자석회로의 코어(2)는 연료유입지지대로서 수직개구(7)는 연료공급채널로서 도시되어 있다. 자석스풀(1)의 상부에서 코어(2)와 고정연결된 것은 외부 금속(예를 들어 페라이트) 하우징부(14)이다. 이 하우징부는 외부극 내지는 외부 전도체 요소로서 자석회로를 닫거나 상기 자석스풀(1)을 적어도 외주방향으로 완전히 둘러싸고 있다. 코어(2)의 수직개구(7) 내부에는 공급측에 연료필터(15)가 있다. 이 연료필터는 크기가 너무 커서 분사밸브 안을 막거나 손상을 야기시킬 수 있는 연료구성성분들을 여과해내는 역할을 한다. 연료필터(15)는 예를 들어 각인하여 코어(2)내부에 고정된다.
코어(2)는 하우징부(14)와 더불어 연료 분사밸브의 공급측 말단을 이룬다. 이 때 상측 하우징부(14)는 예를 들어 축방향으로 흐름하류측에서 볼 때 직선으로 여전히 자석스풀(1) 너머로 연장되어 있다. 상측 하우징부(14)로 하측의 관형 하우징부(18)가 밀폐 고정된다. 하측 관형 하우징부는 예를 들자면 고정자(19)와 막대형태의 밸브핀(20) 내지는 길게 뻗어있는 밸브시트 캐리어(21)로 이루어진 축방향으로 운동된 밸브부를 둘러싸거나 내지는 수납한다. 상기 두 하우징부(14,18)들은 예를 들어 용접땜납을 둘러서 상호 고정연결시킨다.
도 1에 도시된 실시예에서 하측 하우징부(18)와 또한 관형 밸브시트 캐리어(21)는 나사로 상호 고정연결된다:용접, 납땜 또는 플랜징 그러나 가능한 주조방법을 통해서 연결되어 있다. 상기 하우징부(18)와 밸브시트 캐리어(21)간의 압축밀착은 예를 들어 팩킹원(22)을 써서 수행한다. 밸브시트 캐리어(21)는 전체 축방향 확장부에 걸쳐 밸브종축(8)을 중심으로 연장되어 있는 내부 통과개구(24)를 구비하고 있다.
밸브시트 캐리어(21)는 동시에 연료 분사밸브 전체의 흐름하류측 단부로서도 도시되어 있는 하측 말단부(25)가 통과개구(24) 안에 각인된 흐름하류측에서 무딘 원추형으로 돌출한 밸브시트면(27)이 달린 둥근 디스크형 밸브시트 요소(26)를 둘러싼다. 이 통과개구(24) 안에는 예를 들어 막대형으로 또한 원형 수평단면을 가지는 밸브핀(20)이 장착되어 있다. 상기 밸브핀은 그 흐름하류측 말단에 밸브폐쇄단부(28)이 있다. 예를 들어 구슬과 같이 또는 부분적으로 구슬형태 내지는 각 도면에 도시된 바와 같은 원추형으로 뾰족한 밸브폐쇄단부(28)는 종래대로 밸브시트 요소(26)안에 있는 밸브시트면(27)과 연동한다. 밸브시트면(27)의 흐름하류측에서 밸브시트요소(26) 내부에는 적어도 하나의 연료용 배출개구(32)가 내장되어 있다.
분사밸브의 구동은 종래의 방식대로 전자기적으로 이루어진다. 밸브핀(20)을 축방향으로 운동시키고 또한 코어(2)의 수직개구(7) 내에 장착된 복원스프링(33)의 스프링힘에 대향하여 개방하거나 내지는 상기 분사밸브를 폐쇄하는 역할은 자석스풀(1), 코어(2), 하우징부(14,18) 그리고 고정자(19)가 달린 전자석 회로가 담당한다. 고정자(19)는 밸브폐쇄단부(28) 반대편의 밸브핀(20) 말단과 예를 들어 용접배선으로 연결되어 있고 코어(2)에 맞추어져있다. 고정자(19)가 밸브종축(8)을 따라 축방향운동을 하는 동안 밸브핀(20)을 안내하는 역할은 일측에서 밸브시트 캐리어(21) 내에서 고정자(19)쪽을 향한 말단에 있는 안내개구(34)와, 타측에서 밸브시트요소(26) 흐름상류측에 장착되어 표준형 안내개구(55)가 달린 둥근 디스크형 안내요소(35)가 담당한다. 고정자(19)는 축방향 운동동안에는 중간부(4)에 의해 둘러싸여 있다.
코어(2)의 수직개구(7) 내부로 밀어넣어진 각인된 또는 나사체결된 조절슬리브(38)는 중앙부분(39)을 거쳐 흐름상류측이 조절슬리브(38)에 대어지는 복원스프링(33)의 스프링의 바이어스를 조절하는 역할을 한다. 상기 복원스프링은 맞은편 측이 고정자(19)에 지지된다. 고정자(19) 내부에는 하나 또는 다수개의 보링과 비슷한 흐름채널(40)들이 구비되어 있다. 이 흐름채널들을 통해 연료는 코어(2) 내부 수직개구(7)로부터 흐름채널(40)의 흐름하류측을 이루는 연결채널(41)을 지나 밸브시트 캐리어(21)내부 안내개구(34)에 근접하여 통과개구(24)안으로 흘러들어가게 된다.
밸브핀(20)의 리프팅은 밸브시트요소(26)를 내장시켜 수행한다. 밸브핀(20)의 말단위치는 자석스풀(1)이 여기되지 않았을 때는 밸브폐쇄단부(28) 장치를 통해 밸브시트요소(26)의 밸브시트면(27)에 고정된다. 반면 밸브핀(20)의 타측 말단위치는 자석스풀(1)이 여기되면 고정자(19)로 인해 코어(2)의 흐름하류측 전망면에 놓인다. 나중에 언급한 스토퍼영역내에 있는 구성요소들의 외장은 예를 들자면 크롬처리되어 있다.
자석스풀(1)의 전기적 접촉 및 그와 더불어 여기동작은 여전히 스풀보디(3) 외에도 플라스틱압출코팅부(44)를 포함하고 있는 접촉요소(43)에 의해 수행된다. 상기 플라스틱 압출코팅부(44)는 또하나의 연료 분사밸브 구성요소(예를 들어 하우징부 14,18)너머로 연장가능하다. 플라스틱 압출코팅부(44)로부터 나와 전기 연결케이블(45)이 연장되어 있는데, 이 케이블에 의해서 자석스풀(1)의 도통이 이루어진다. 플라스틱 압출코팅부(44)는 이 영역내에서 중단된 상측 하우징부(14)로 돌출되어 있다.
도 2는 본 발명에 따라 구성된 밸브영역을 좀 더 명확히 하기 위하여 도 1과는 다른 척도로 도시된 안내부 및 시트부의 단면도이다. 밸브시트 캐리어(21)의 분사완료측 말단(25) 측에서 통과개구(24) 안에 있는 안내부 및 시트부는 도 2에 도시된 그리고 다른 이하의 본 발명에 따른 실시예에서 원칙적으로 세 개의 축방향으로 연이어 형성된 디스크 형태의 기능이 분리된 요소들로 이루어져 있다. 흐름 하류측 방향으로 나란히 안내요소(35), 매우 평평한 와류요소(47) 및 밸브시트요소(26)가 형성되어 있다.
상기 안내개구(34)의 흐름하류측에는 밸브시트 캐리어(21)의 통과개구(24)가 예를 들어 두 번 단차지게 구현되어 있다. 이 때 흐름하류측 방향으로 볼 때 매 계단마다 통과개구(24) 직경은 확대된다. 제 1 쇼울더(49) (도 1)는 예를 들어 나사형태의 압력스프링(50)을 위한 장착면 역할을 한다. 제 2 스텝(51)으로 세 요소들(35,47,26)을 위한 좀 더 확대된 내장공간이 마련된다. 상기 와류요소(47)는 팽팽하게 잡아당겨 조금만 운동해도 밸브시트 캐리어(21)의 통과개구(24) 안으로 밀어넣어질 수 있을 정도의 외경을 갖는다. 밸브핀(20)을 둘러싼 압력스프링(50)은 이 스프링의 상기 쇼울더(49)에 맞은편 쪽이 안내요소(35)에 대하여 눌러지기 때문에 상기 세 요소들(35,47,26)은 밸브시트 캐리어(21)내에서 약하게 변형된다. 상기 압력스프링(50)을 위한 안내요소(35) 위에 안전한 증착면을 확보할 수 있도록 와류요소(47) 반대편 전방면에는 리세스(52)가 형성되어 있고 그 바닥(53)에는 압력스프링(50)이 놓여있다.
안내요소(35)는 정확하게 맞는 내부 안내개구(55)를 포함하고 있다. 밸브핀(20)은 축방향 운동할 때 상기 개구를 통과해서 운동한다. 안내요소(35)의 외경은 스텝(51)의 흐름하류측 통과개구(24)의 직경보다 작게 선택한다. 이로써 안내부재(35)의 외주에서의 연료흐름이 밸브시트면(27) 쪽 방향을 따라 이루어질 수 있게 된다. 연료는 안내부재(35)의 흐름하류측에서 흘러 도 3의 평면도에 도시되어 있듯이 직접 와류요소(47)로 흘러들어간다. 와류요소(47)의 외측 엣지쪽으로의 유입을 향상시키기 위해 안내부재(35)에는 하측 전방면에 예를 들어 회전하는 챔퍼(chamfer,56)가 형성되어 있다.
상기 세 요소들(35,47,26)은 각 전방면이 직접 닿도록 구성되어 있다. 밸브시트 캐리어(21)에 밸브시트요소(26)를 고정연결하기 전에 밸브시트요소(26)의 조준이 수행된다. 밸브시트요소(26)는 스탬프(58)모양의 기기, 즉 도 2에 개략적으로 표시된어 있으며 상기 밸브시트요소(26)와 밸브시트 캐리어(21)의 흐름하류측 외측 전방면에 닿아있는 기기를 통해 밸브시트 캐리어(21)의 종축에 대향하도록 맞추어진다. 이 용접조준스탬프(58)는 예를 들어 외주가 분할되어 있어 밸브시트 캐리어(21)의 정확한 점에 맞추어 레이저용접된다. 상기 스탬프(58)를 떼어낸후에 상기 밸브시트요소(26)는 완전히 회전하여 압축밀폐 용접배선(61)으로 용접된다. 그 이후에 예를 들어 안내요소(35)는 밸브시트면(27)에 얹힌 밸브핀(20)를 수단으로하여 다시 밸브시트요소(26) 맞은편에 조준된다.
도 3에는 안내요소(35)와 밸브시트요소(26)와의 사이에 매립된 와류요소(47)가 가능한한 적게 움직여서 통과개구(24) 내부 외주부분으로 안내될 수 있도록 한 개별구성부로서 평면도시되어 있다. 와류요소(47)는 저렴한 가격으로 예를 들자면 천공, 배선-EDM, 레이저절삭, 엣칭, 또는 기타 종래의 방법들로 금속박판 또는 갈바닉 분리를 통해 제조된다. 와류요소(47)내에는 변형된 내부 개구영역(60)이 있다. 이 영역은 와류요소(47)의 전체 축방향 두께에 걸쳐 연장되어 있다. 개구영역(60)은 내부 와류챔버(62)로부터 밸브핀(20)의 밸브폐쇄단부(28)를 통과해 연장되어 있고 와류챔버(62)안으로 통하는 다수개의 와류채널들(63)로 구성되어 있다. 와류채널들(63)은 접선적으로 와류챔버(62) 안으로 통하고, 와류챔버(62) 맞은편 말단(65)는 와류요소(47) 외주와 연결되지는 않는다. 또한 와류채널들(63)의 말단(65)과 와류요소(47)의 외주와의 사이에는 원형 엣지영역(66)이 있다.
구성된 밸브핀(20)에서 상기 와류챔버(62)는 안으로는 밸브핀(20)에 의해(밸브폐쇄단부(28)) 그리고 밖으로는 와류요소(47)의 개구영역(60) 벽으로 제한되어 있다. 와류채널들(63)의 와류챔버(62)로의 접선적 연통을 통하여 연료는 회전충격을 경화받게 된다. 이 충격은 흐름내에서 배출개구(32)안에까지 그대로 유지된다. 부유력을 통하여 연료는 중공식 원추형으로 분무된다. 와류채널(63)은 예를 들어 구부리거나 킹크시켜 원하는 만큼 연장시킨다. 후크형으로 킹크된 상기 와류채널(63) 말단(65)은 수집테이블로서, 즉 연료가 난류가 적게 유입시키기 위한 넓은 면적의 저장부를 구성하는 수집테이블 역할을 한다. 흐름방향을 바꾼 다음에 연료는 느리고 난류가 적게 고유한 접선 와류채널들 안으로 유입된다. 이로써 나아가 무방해 와류동작이 이루어질 수 있는 것이다.
이하의 도면에 따른 본 발명의 다른 실시예에서는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와는 달리 동일한 위치에 있으며 동일한 작용을 하는 부분에 대해서는 역시 동일한 부재번호를 할당하였다. 도 4에 도시된 안내 및 시트부의 도 2에 도시된 안내 및 시트부와의 차이점은 밸브시트요소(26)를 밸브시트 캐리어(21)에 다르게 고정시킬 수 있는 가능성이 있다는 점이다. 밸브시트 캐리어(21)의 말단(25)은 스텝(51)의 흐름하류측이 축소되어 구성되어 있기 때문에 세 요소들(35,47,26)에서 안내요소(35)는 단지 밸브시트 캐리어(21)의 통과개구(24) 안에만 수납된다. 그와 달리 와류요소(47)는 전방측(82)이 밸브시트 캐리어(21)의 하측 말단(25)에 놓여있다. 외경을 좀 더 크게하여 구성된 와류요소(47)는 바람직한 방식에 따라 좀 더 긴 와류채널(63)을 포함하고 있다. 이로써 난류가 적은 흐름이 이루어질 수 있다. 상기 와류요소(47)의 외경에 따라 밸브시트요소(26)의 외경 역시 확대된다. 밸브시트요소(26)를 밸브시트 캐리어(21)에 고정시키는 작업은 예를 들자면 용접배선(61)을 밸브시트요소(26)의 외주에 둘러서 수행한다. 이 때 상기 용접배선(61)은 와류요소(47)의 영역에 구성할 수 있다. 이로써 상기 와류요소(47)는 와류채널(63) 이외에도 직접 밸브시트 캐리어(21)에 용접될 수 있게 된다.
도 5에 도시된 연료 분사밸브의 실시예에서 밸브시트 캐리어(21)는 도 1에 도시된 실시예보다 그 벽이 분명히 더 얇게 구성되어 있다. 압력스프링(50)의 하측 말단이 안내요소(35)의 상측 전방면에 리세스(52)없이 지탱되는 반면 압력스프링(50)의 그 맞은편 말단은 지지링(68)에 놓여있다. 상기 지지링(68)은 용접배선을 통하여 밸브시트 캐리어(21)의 상측말단과 연결된다. 밸브시트 캐리어(21) 내부에 연결채널(41)들 대신에 이 실시예에서 상기 지지링(68)은 다수개의 축방향으로 진행하여 통과하는 연결채널(41)들을 구비하고 있다. 연료의 원활한 흐름을 증진시키기 위해 안내요소(35)의 외주에는 적어도 하나의 홈과 비슷한 흐름채널(69)을 구성하는데, 이는 도 6에 명확히 도시되어 있다.
도 6에는 도 5의 안내 및 시트부를 본 발명에 따라 구성된 밸브영역을 보다 명확히 도시하기 위해서 다른 척도로 다시 한 번 도시하였다. 그 통과개구(24)안에 있는 밸브시트 캐리어(21)의 분무측 말단(25)에 있는 안내부 및 시트부는 세 개의 축방향으로 이어지는 둥근 디스크형태의 요소들(35,47,26)으로 구성되어 있다. 밸브시트 캐리어(21)의 하측 말단(25)에는 내부 통과개구(24)가 흐름방향으로 원추형으로 뾰족하게 구성되어 있다. 그에 따라 밸브시트요소(26)는 밸브시트 캐리어(21) 안에 정확히 들어맞도록 하기 위해 원추형으로 돌출한 외부윤곽을 갖고 있다. 이 실시예에서 상기 세 요소들(35,47,26)은 통과개구(24)를 통하여 위에서부터 그리고 고정자(19)를 바라보는 쪽으로부터 들어와 여기서 밸브시트요소(26)로써 시작한다. 이 경우에 상기 밸브시트 캐리어(21)의 하측 말단에 있는 용접배선(6!)은 현저하게 적게 로딩된다. 와류요소(47)는 팽팽하게 잡아당겨 조금만 움직여도 밸브시트 캐리어(21)의 통과개구(24)에 맞을 수 있을 정도의 외경을 갖는다.
도 7에는 다른 하나의 안내 및 시트부가 도시되어 있다. 여기서 밸브시트 캐리어(21)의 말단(25)은 외주가 부가된 관형 고정부(70)로 둘러싸여 있다. 도 4에 도시된 실시예에서와 유사하게 상기 와류요소(47) 및 밸브시트요소(26)는 통과개구(24)의 직경보다 큰 외경을 갖는다. 때문에 와류요소(47)는 밸브시트 캐리어(21)의 말단에 그 전명측(82)이 닿는다. 안내요소(35)는 평평한 디스크로서 구성되어 있으며 통과개구(24) 내부에 장착되어 있다. 이 때 그 외경은 통과개구(24)의 직경보다 작다. 이로써 연료는 안내요소(35)의 외주에서 축을 따라 흘러들어갈 수 있게 된다.
밸브시트요소(26)과 밸브시트 캐리어(21)의 고정 결합은 부가적인 고정부(70)를 통해 이루어진다. 박벽 관형 고정부(70)는 이른바 밸브시트요소와 와류요소(47) 뿐만 아니라 밸브시트 캐리어(21)의 말단(25) 역시 둘러싼다. 상기 용접배선(61)으로 밸브시트요소(26)와 고정부(70)는 자신의 하측에 바인더와 같이 연결된 전방면이 상호 연결되어 있다. 특히 바람직하게 상기 고정부(70)는 그 하측 전방면에 내측으로 돌출한 둘러쳐진 쇼울더(74)가 있어서 그 쇼울더에 스텝(75)을 가진 밸브시트요소(26)가 얹혀진다. 상기 고정부(70)를 이와 같이 구성했기 때문에 용접배선(61)은 재료를 조금만 증착하고 연결된 용접피복이 적어도 증착가능하다. 상기 용접배선(61)은 그와 같은 구성시에 도 2에 따른 구성에서와는 분명히 부하가 적다. 이러한 용접은 적은 열 에어지로도 수행가능하다. 따라서 매 경우에 있어서 밸브시트요소(26)의 형태상 정확도를 보장할 수 있다.
밸브시트 캐리어(21)와 고정부(70)의 연결은 예를 들어 상기 용접배선(61)보다는 좀 더 강하게 구성된 제 2 용접배선(71), 즉 안내요소(35)의 흐름상류측에서 고정부(70)의 외주에서부터 장착되어 있는 제 2 용접배선이 담당한다. 추가적으로 구성된 고정부(70)는 와류요소(47)와 안내요소(35)를 매우 정확하게 밸브시트 캐리어(21)의 종축에 맞출 수 있다. 이로써 상기 안내요소(35)의 밸브핀(20) 쪽으로 기울어지거나 치우치는 현상을 방지할 수 있다. 와류요소(47)는 팽팽하게 고정부(70 안으로 끼워질 수 있을 정도의 외경을 지닌다. 밸브시트 캐리어(21)의 통과개구(24) 안에는 다시 압력스프링(50)이 구축된다. 압력스프링은 그 일측 단부가 스프링으로 눌린 안내부재(35)에 닿고 그 안내부재(35) 반대편 말단은 밸브시트 캐리어(21) 내부 쇼율더(49)에 지탱된다. 밸브시트 캐리어(21)의 외측 쇼울더와 용접배선(61)을 바라보는 고정부(70)의 상측 말단과의 사이에는 예를 들어 밀폐요소(73)가 끼워져 있다.
전술한 바와 같이, 밸브폐쇄단부(28)는 끝이 절삭된 원추형 대신에 다른 방식으로, 예를 들어 구슬과 같이 구성되어 있다. 이러한 구슬단부에 있어서 밸브핀(20)의 흐름하류측 말단에는 구슬중앙점이 효과적인 방식으로 안내요소(35)의 축방향 높이에 형성되어 있다. 따라서 밸브핀(20)이 안내요소(35) 쪽으로 치우치는 것을 매우 효과적으로 막을 수 있다.
안내요소(35)로 작용하던 압력스프링(50)을 생략한 실시예는 도 8에 도시되어 있다. 통과개구(24)안에 있는 스텝(51)은 여기서는 단지 요소들(35,47,26)을 수납하기 위한 개구직경을 확대한다는 역할 뿐만 아니라 안내요소(35)의 상측 전방측을 위한 장착면 역할을 한다. 연료가 밸브시트면(27) 방향으로 잘 흘러들어갈 수 있도록 하기 위해 안내요소(35)의 외주에는 적어도 하나의 홈 비슷한 흐름채널(69)이 형성되어 있다. 이 흐름채널들(69)은 안내요소(35)의 상측 전방측에 연료가 스텝(51) 흐름상류측으로 막혀 그 안으로 들어갈 수 없을 정도 크기의 방사상 연장부를 갖는다.
적어도 하나의 흐름채널(69)을 통과한 다음에 연료는 안내요소(35)와 와류요소(47)사이에 있는 원형공간(76)안으로 유입된다. 상기 원형공간은 안내요소(35)의 하측 전방면에 형성된 둥근 챔퍼(56)로 이루어진다. 원형공간(76)으로부터 연료는 흘러 개구영역(60) 특히 수집테이블 역할을 하는 와류요소(47)의 와류채널(63)의 말단 안으로 흐른다. 이미 설명한 방식대로 용액내에 발생하는 방해적인 난류를 이 수집테이블(65)에서 해체된다.
모든 실시예에 있어서, 안내개구(55) 내에서 밸브핀(20)과 안내요소(35)간의 운동은 매우 적다. 따라서 이 영역에서는 안내요소(35)의 양측 전방측간의 압력차로 인해 연료의 누설이 발생하지 않는다. 도 8에 도시된 실시예에서 상기 세 요소들(35,47,26)은 통과개구(24)에 예비고정된다. 안내요소(35)는 안내개구(55) 내부에서의 밸브핀(20) 보다 훨씬 큰 운동을 한다. 따라서 이하에서 안내요소(35)는 최종적으로 밸브시트요소(26)에 대향하도록 조준될 수 있다. 이 때 이러한 조준은 밸브핀(20)을 사용하여 또는 비교가능한 윤곽을 갖는 보조보디를 사용하여 조준한다. 상기 요소들(35,47,26)의 조준이 끝나면 이 요소들은 밸브시트 캐리어(21) 내에서 축방향으로 스텝(51)을 향해 뒤틀리고 상기 밸브시트요소(26)는 이러한 응력을 유지하는 가운데 밸브시트 캐리어(21)에 의해 흐름하류측 전방면에 밀착용접된다(용접배선61).
도 8에 따른 실시예는 요소들(35,47,26)들이 조금만 운동하여도 혹은 통과개구(24) 안으로 밀어넣기만 함으로써도 고정되도록 구성되어 있다. 부가적으로 상기 밸브시트요소(26)는 용접배선(61) 또는 플랜징을 통해 통과개구(24)안에 고정된다.
도 9에는 본 발명에 따른 연료 분사밸브의 다른 하나의 안내부 및 시트부가 도시되어 있다. 여기서는 독립된 안내요소(35)가 없다. 또한 부분적으로 밸브하우징을 구성하는 밸브시트 캐리어(21)는 하측에 밸브시트요소(26)를 마주보는 안내단부(35')를 구비한다. 상기 안내개구(55)는 밸브핀(20)을 안내하기 위해 밸브시트 캐리어(21) 내에 통합되어 있다. 상기 밸브시트 캐리어(21) 내부 통과개구(24)는 안내개구(55)로서 흐름하류측 방향에서 끝난다. 안내개구(24)의 흐름상류측은 흐름하류측 방향으로 원추형으로 돌출한 개구단부(79)내에 있는 통과개구(24)로부터 하나 또는 다수개의 예를 들어 밸브종축(8)으로 기울게 연장된 흐름개구(81)가 지류로서 나와 있다. 이 흐름개구들은 밸브시트 캐리어(21)의 분무측 전방측(82)에서 끝난다.
흐름개구(81)들로부터 연료는 흘러 직접 흐름하류측으로 직접 이어지는 와류요소(47)의 와류채널(63)들 안으로 흐른다. 상기 밸브시트 캐리어(21)의 분무측 전방측(82)에는 연이어 와류요소(47)와 밸브시트면(27)이 달린 밸브시트요소(26)는 원형이며 외주에 장착된 두 용접배선(83,84)들에 의해 밀폐 고정된다. 또한 이를 위해 밸브시트 캐리어(21) 뿐만 아니라 와류요소(47)와 그리고 밸브시트요소(26)들은 동일한 외경을 갖도록 구성되어 있다.

Claims (17)

  1. 전자석 회로와, 밸브를 개방 및 폐쇄하기 위해 밸브시트요소에 구성된 고정된 밸브시트와 연동하는 밸브폐쇄단부를 구비하여 밸브종축을 따라 축방향으로 운동가능한 밸브핀과, 그리고 밸브시트의 흐름상류측에 직접 장착된 둥근 디스크형 와류요소를 포함하는 내연기관의 연료분사장치를 위한, 특히 연료를 내연기관의 연소실 안으로 직접 분사하기 위한 연료 분사밸브에 있어서,
    상기 와류요소(47)는 와류요소(47)의 전체 축방향 두께에 걸쳐 완전하게 연장되어 있는 다수개의 와류채널들(63)이 달린 내부 개구영역(60)을 갖고 있으며, 이 때 상기 와류채널들(63)은 둥근 엣지영역(66) 때문에 와류요소(47)의 외주와 연결되어 있지는 않음을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 와류요소(47)의 내측 개구영역(60)은 천공방법으로 성형가능함을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내측 개구영역(60)은 내측 와류챔버(62)로, 또는 상기 와류챔버(62) 안으로 통하는 다수개의 와류채널들(63)으로 구성되어 있음을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 와류채널(63)들은 접선적으로 와류챔버(62)안으로 통하는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 와류채널(63)들은 와류챔버(62)로부터 멀리 떨어져있는 후크형으로 킹크된 말단(65)을 구비하고 있음을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 와류챔버(62)의 내부에는 밸브핀(20)이 축방향으로 이동가능하게 구성되어 있음을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 직접 와류요소(47)의 흐름상류측에는 안내개구(55)를 관통하는 밸브핀(20)을 안내하기 위한 내부 안내개구(55)가 달린 독립 안내요소(35)가 장착되어 있음을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 안내요소(35)는 축방향으로 이동가능하게 밸브시트(27)에 대향하도록 구성되어 있음을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 안내요소(35)는 압력스프링(50)을 수단으로하여 와류요소(47) 쪽으로 그리고 더불어 간접적으로 밸브시트요소(26) 쪽으로 눌려지는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 그밖에 둥근 디스크형 안내요소(35)에는 그 바닥(53)에 압력스프링(50)이 지탱되어 있는 리세스(52)가 구비되어 있음을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 안내요소(35)의 외주에는 적어도 하나의 홈과 비슷한 흐름채널(69)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 안내요소(35)는 그 일측 전방측이 와류요소(47)에 그리고 그 타측 맞은편 전방측은 밸브시트 캐리어(21)의 스텝(51)에 놓여 있어서 상기 안내요소(35)는 축방향으로 하우징장착되어 있음을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 안내요소(35), 와류요소(47) 및 밸브시트요소(26)는 조금만 운동하거나 밀어넣어서 밸브시트 캐리어(21)에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  14. 제 1항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 직접적으로 사익 와류요소(47)의 흐름상류측에는 안내개구(55)를 관통하는 밸브핀(20)을 안내하기 위한 내측 안내개구(55)가 달린 밸브시트 캐리어(21) 안내단부(35')가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  15. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 와류요소(47) 및 밸브시트요소(26)는 안내요소(35)와 함꼐 밸브시트 캐리어(21)의 통과개구(24)내에 장착되어 있어서 외주방향으로는 상기 밸브시트 캐리어(21)에 의해 완전히 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  16. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 와류요소(47)는 밸브시트 캐리어(21)의 하측 분무측 전방측(82)에 놓이며 이로써 상기 밸브시트 캐리어(21)의 내측 통과개구(24)보다 더 큰 외경을 갖음을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
  17. 제 16 항에 있어서, 밸브시트 캐리어(21)의 흐름하류측 말단(25) 외주에는 밸브시트 캐리어(21)에 그리고 밸브시트요소(26)에 각각 용접배선(61)으로 고정되어 있는 관형 고정부(70)가 장착되어 있음을 특징으로 하는 연료 분사밸브.
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