KR20010031449A

KR20010031449A - 연료분사밸브

Info

Publication number: KR20010031449A
Application number: KR1020007004481A
Authority: KR
Inventors: 노를러클라우스; 뮐러마르틴; 브뤼크너라인홀드; 라프위르겐; 코칙라이너; 슈베르트위르겐; 푼크콘라드; 빌케클레멘스
Original assignee: 클라우스 포스, 게오르그 뮐러; 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-04-16
Also published as: DE19907860A1; DE19927196A1; JP5114537B2; JP2010236557A; DE59903343D1; DE19907859A1; DE59906432D1

Abstract

본발명은 연료분사밸브, 특히, 연료혼합물을 강제 점화시키는 내연기관의 연소실로 연료를 직접 분사하기 위한 고압분사밸브에 관한 것이며, 상기 밸브는 밸브의 유동배출단부에서 안내영역과 시트영역을 구비하고 있으며, 이 영역은 세개의 판형 부재(35, 47, 26)로 형성되어 있다. 이와 동시에 와류부재(47)가 안내부재(35)와 밸브시트부재(26) 사이에서 삽입되며, 또한, 밸브니들(20)의 밸브폐쇄단면(28)은 밸브시트부재(26)의 밸브시트면(27)과 상호작용하게 된다. 와류부재(47)는 다수의 와류관을 포함한 내부 개방영역을 구비하고 있다. 세개의 부재(35, 47, 26)은 재료결합식으로 견고하게 서로 연결되어 있다.

Description

연료분사밸브{Fuel injection valve}

독일특허 DE-PS 39 43 005호에 전자기적으로 작동가능한 연료분사밸브가 공개되어 있으며, 이 연료분사밸브의 경우 시트부분에서 다수의 판형 부재가 장치되어 있다. 전자기회로를 여기(exiting)할 경우 플레인-아마튜어(plain armature)로서 기능을 하는 평면 밸브판은 마주보며 장치되어 있고 상기 밸브판과 상호작용하는 밸브시트판에 의해서 상승하게 되며, 그리고, 밸브시트판과 함께 하나의 플레이트 밸브부재를 이루고 있다. 밸브시트판에 대해 유동입력방향으로 하나의 와류부재가 장치되어 있으며, 이 와류부재는 밸브시트로 유동하는 연료를 원형의 회전운동(즉 와류운동)으로 변환시키고 있다. 받침판은 밸브판의 축방향의 경로를 밸브시트판과 마주보고 있는 측면으로 한정하고 있다. 밸브판은 넓은 간격을 이루며 와류부재에 의해 둘러싸여 있다. 따라서, 소정의 밸브판으로의 안내는 와류부재(screw element)에 의해서 이루어진다. 와류부재에 있어서 하부정면에서 접선식으로 형성된 다수의 홈이 이루어져 있으며, 이 홈은 외곽의 원주로부터 시작해서 중앙의 와류챔버로 이르게 된다. 와류부재의 하부정면측을 밸브시트판에 장착시키므로서 상기 홈이 바로 와류관으로의 역할을 하게 된다.

더나아가서 유럽특허 EP-OS 0 350 885 호에 연료분사밸브가 공개되어 있으며, 이 연료분사밸브의 경우 하나의 밸브몸체가 구비되어 있으며, 또한 축방향으로 작동하는 밸브니들에 장치되어 있는 밸브폐쇄체가 밸브시트몸체의 밸브시트면과 상호작용하게 된다. 밸브시트면의 유동입력방향으로 밸브시트몸체의 리세스에 하나의 와류부재가 장치되어 있으며, 이 와류부재는 밸브시트로 유동하는 연료를 원형의 회전운동으로 변환시키고 있다. 받침판은 밸브니들의 축방향 경로를 한정하며, 이와 동시에 받침판은 중앙 개방구를 가지고 있으며, 이 중앙 개방구는 밸브니들의 안내를 위해 사용되고 있다. 밸브니들은 넓은 간격을 이루며 받침판의 개방구에 의해서 둘러싸여 있는데, 이유는 밸브시트에 공급되는 연료가 또한 개방구를 통과하여야 하기 때문이다. 와류부재에서 자신의 하부 정면측에는 접선식으로 다수의 홈이 형성되어 있으며, 이 홈은 외곽의 원주에서 시작해서 중심 와류챔버로 도달하게 된다. 와류부재의 하부정면이 밸브시트몸체에 장치되므로서 홈의 와류관으로서 역할을 하게 된다.

본발명은 청구범위 독립항에 기재된 연료분사밸브에 관한 것이다.

도 1은 연료분사밸브의 제 1 실시예를 도시한 도면.

도 2는 유동배출의 밸브종단부만을 도시하고 있는 연료분사밸브의 제 2 실시예를 도시한 도면.

도 3은 도 2를 확대한 도면으로서 제 1 안내영역과 시트영역을 도시한 도면.

도 4는 제 2 안내영역과 시트영역을 도시한 도면.

도 5는 제 3 안내영역과 시트영역을 도시한 도면.

도 6은 제 4 안내영역과 시트영역을 도시한 도면.

도 7은 제 5 안내영역과 시트영역을 도시한 도면.

도 8은 제 6 안내영역과 시트영역을 도시한 도면.

도 9는 제 7 안내영역과 시트영역을 도시한 도면.

도 10은 와류부재를 도시한 도면.

도 11은 제 1 안내부재를 도시한 도면.

도 12는 제 2 안내부재를 도시한 도면.

도 13은 도 10에 따른 와류부재와 도 12에 따른 안내면이 서로 조립된 상태를 도시한 도면.

도 14는 센터링영역을 포함한 와류부재와 도 11에 따른 안내부재를 서로 조립된 상태를 도시한 도면.

도 15는 도 10에 따른 와류부재와 센터링영역을 포함한 안내부재가 서로 조립된 상태를 도시한 도면.

도 16은 8개의 안내영역과 시트영역를 도시한 평면도.

도 17은 도 16에서의 선 XVII-XVII에 따른 단면도.

도 18은 새로운 안내영역과 시트영역을 도시한 도면.

도 19는 제 10 안내영역과 시트영역을 도시한 도면.

청구범위 독립항의 특징을 가진 본발명의 연료분사밸브는 특히 간단한 방식과 방법으로서 저렴하게 생산할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이와 동시에 분사밸브는 유동배출방향의 단부에서 간단하면서도 매우 정확한 조립이 가능하도록 되어 있다. 또한, 안내부재와 밸브시트부재의 표면을 정밀가공할 경우에 특히 유리하다. 조립되기 전에 이미 분사밸브에 안내부재, 와류부재 그리고 밸브시트부재등을 사전 고정연결하므로서 안내부재에서의 안내개방구 그리고 밸브시트부재의 밸브시트면 또는 최종적으로 밸브하우징이나 또는 밸브시트 캐리어의 지지축이되는 안내부재의 지지점 또는 밸브시트부재의 지지점이 클램핑에 의해 정밀가공, 예를 들어 연삭되고 있다.

그밖에 판형 와류부재는 매우 간단한 구조를 이루고 있으며 그리고 이에 따라서 간단히 형태를 이룰수 있다. 그리고 와류부재에 대해서는, 예를 들어서 와류 또는 와류운동이 연료에서 발생되도록 하고 이와동시에 방해성의 난류유동이 유체에서 가능한 발생하지 않도록 하는 것이다. 모든 다른 밸브기능을 밸브의 또다른 구조물이 담당하고 있다. 따라서, 와류부재는 최적으로 작동될수 있다. 와류부재가 개별부재로서 생산되기 때문에, 생산공정상에서 가공이 될경우에 어떠한 기술상의 어려움도 없다. 정면측의 홈 또는 이와 유사하게 와류를 발생할 수 있는 홈을 구비한 와류몸체에 비해 와류부재에서는 가장 간단한 수단을 이용해서 내부의 개방영역을 형성하고 있으며, 이러한 개방영역은 와류부재의 전체 두께로 연장되고 있으며 그리고 외부에 둘러싸여있는 가장자리 영역에 의해서 둘러싸이게 된다.

종속항에서 실행되고 있는 방법을 통해서 청구범위 독립항에서 제시된 연료분사밸브의 유리한 개선이 가능하게 된다.

마찬가지로 와류부재와 밸브시트부재 처럼 안내부재를 간단히 생산할 수 있다. 특히, 유리한 방법으로서 내부의 안내개방구를 포함한 안내부재는 상기 안내개방구를 관통하는 밸브니들을 안내하기 위해서 사용되고 있다. 치차식으로 반복 돌출된 영역과 이 영역사이에 형성되어 있는 리세스를 포함한 외곽의 원주에서 안내부재가 형성되므로서 간단한 방법으로서 와류부재 하부에 장치된 와류관으로 연료가 최적으로 유입되도록 하는 방법이 나오게 된다.

부재의 변형구조물과 이 구조물과 연관되어 있는 기능이 각각 분리가능하다는 장점, 즉 각각의 개별부재가 매우 가변가능한 형태를 이루므로서, 부재의 간단한 변형이 될 경우에도 마찬가지로 여러가지 분사 스프레이(스프레이각도, 정적인 분사량)를 제조할수있게 된다. 그밖에 간단한 방법으로 보조사출부재 또는 보조고정부재가 구비되어 있다. 개별부재를 여러가지로 가변함에도 불구하고 각각의 모든 부재와의 고정연결은 밸브몸체의 조립을 매우 간단히 이루어 지도록 하고 있다.

본발명의 실시예는 도면에 간단하게 도시되어 있으며 그리고 다음의 기술에서 상세히 설명되고 있다.

실시예로서 도시되고 있는 도 1에서의 외부점화방식 내연기관의 연료분사밸브용 전자기식 작동밸브는 적어도 부분적으로 자기코일(1)에 의해 둘러싸여 있으며, 자기회로의 내부폴(inner pole)로서 사용되고 있는 관모양의 넓은 중공 실린더식 코어(2)를 구비하고 있다. 특히, 연료분사밸브는 고압분사밸브로서 연료를 내연기관의 연소실로 직접 분사하기에 적합하도록 되어 있다. 예를 들어서 플라스틱으로 된 스텝형 코일몸체(3)는 자기코일(1)의 몸체를 수용하고 있으며 그리고 코어(2)와 링모양의 비자기식 자기코일(1)에 의해서 부분적으로 둘러싸여 있는 L-형 횡단면으로된 중간부재(4)와 연결되므로서 특히 자기코일(1)의 영역에서 견고하고 짧은 분사밸브 구조를 이루고 있다.

코어(2)에서 관통되어 있는 종방향 개방구(7)가 구비되어 있으며, 이 종방향 개방구(7)는 밸브종방향축(8)을 따라서 연장된다. 또한 자기회로의 코어(2)는 연료유입지지부로서 사용되고 있으며, 이와동시에 종방향 개방구(7)는 하나의 연료공급관의 역할을 하고 있다. 자기코일(1)의 상부 코어(2)와 외부에는 금속(퍼라이트)으로된 하우징부재(14)가 서로 결합되어 있으며, 하우징부재(14)는 외부폴 또는 외부의 유도부재로서 지기회로와 접해 있으며 자기코일(1)은 적어도 원주방향으로 완전히 둘러싸여 있다. 코어(2)의 종방향 개방구(7)에서는 유동진행 방향측으로 연료필터(15)가 구비되어 있으며, 이 연료필터(15)는 불순물의 입자크기로 인해 분사밸브를 막거나 또는 상처를 발생시킬수 있는 연료를 필터링하고 있다. 연료필터(15)는 예를 들어서 프레씽에 의해 코어(2)에 고정할수 있도록 되어 있다.

코어(2)는 하우징부재(14)와 함께 연료유동 진행측 연료분사밸브의 단부를 형성하고 있으며, 이와동시에 상부의 하우징부재(14)는 예를 들어서 유동배출방향에 대해서 축방향으로 곧게 자기코일(1)을 덮고 있다. 상부 하우징부재(14)와 하부 관모양의 하우징부재(18)가 밀착되고 서로 견고하게 연결되어 있으며, 하우징부재(18)는 예를 들어서 아마튜어(19)와 막대형 밸브니들(20)로 되어 있으며 축방향으로 작동하는 밸브부재 또는 종방향으로 연장되어 있는 밸브시트 캐리어(21)를 포함하고 있다. 두개의 하우징부재(14, 18)는 예를 들어서 원주식으로 둘러싼 용접이음새로서 견고하게 서로 연결되어 있다.

도 1에서 도시하고 있는 실시예에서는 하부의 하우징부재(18)와 더나아가서 관모양의 밸브시트 캐리어(21)는 나사결합을 통해서 견고하게 서로 연결되어 있다; 용접, 로트용접 또는 클림프용접등이 가능한 결합방법이 될 수 있다. 하우징부재(18)와 밸브시트 캐리어(21) 사이의 밀봉은 예를 들어서 밀폐링(22)을 이용해서 이루어진다. 밸브시트 캐리어(21)는 자신의 전체적인 축방향의 연장을 통해서 하나의 내부 관통개방구(24)를 구비하게 되며, 관통개방구(24)는 밸브 종방향축(8)에 대해서 중앙으로 형성되어 있다.

이와동시에 전체 연료분사밸브 하부에 유동배출방향의 종결을 나타내고 있는 단부(25)를 이용하여 밸브시트 캐리어(21)는 원추형으로 뭉뚱하게 가늘어진 유동배출방향의 밸브시트면(27)을 포함하고 있으며 관통개방구(24)에서 프레씽되어 있는 판모양의 밸브시트부재(26)를 둘러싸고 있다. 관통개방구(24)에서는 예를 들어서 하나의 넓은 원형단면을 구비하고 있는 막대형의 밸브니들(20)이 장치되어 있으며, 이 밸브니들(20)은 자신의 유동배출방향의 단부에서 하나의 밸브폐쇄단면(28)을 구비하게 된다. 예를 들어서 구형, 또는 부분적으로는 원추형으로서 또는 라운징식 원추형으로 가늘어진 밸브폐쇄단면(28)은 종래의 방법으로 밸브시트부재(26)에서 구비되어 있는 밸브시트면(27)과 서로 상호작용하게 된다. 축방향으로 작용하고 있는 밸브부재는 도시된 아마튜어(19), 밸브니들(20) 그리고 밸브폐쇄단면(28)을 포함한 실시예 이외에도 축방향으로 작동하는 밸브폐쇄체, 예를 들어서 평면 아마튜어로 완전히 다른 구조를 이룰수도 있다. 밸브시트면(27)의 유동배출방향으로 밸브시트부재(26)에서는 적어도 하나 이상의 연료용 배출개방구(32)가 장치되어 있다.

분사밸브의 작동은 종래의 방법과 같이 전자기식으로 구성되어 있다. 여기가능한 작동부재로서 압전 엑츄에이터가 또한 고려될 수 있다. 마찬가지로 조정가능한 가압에 의한 피스톤을 통해서 작동되는 것을 고려할 수 있다. 밸브니들(20)의 축방향 이동과 이 이동에 따라서 코어(2)의 종방향 개방구(7)에 장치된 복귀스프링(33)의 복귀력에 대항해서 열리거나 또는 연료분사밸브가 폐쇄되기 위해서 자기코일(1), 코어(2), 하우징부재(14, 18) 그리고 아마튜어(19)를 포함한 전자기식 회로가 사용되고 있다. 아마튜어(19)는 밸브폐쇄단면(28)의 반대방향으로 밸브니들(20)의 단부와 결합되어 코어(2)을 향하도록 되어 있다. 밸브종방향축(8)에 따라 밸브니들(20)이 아마튜어와 함께 축이동할 겨우 밸브니들(20)이 안내되기 위해서 한쪽으로는 밸브시트 캐리어(21)에서 아마튜어(19)를 향하고 있는 단부에 구비된 안내개방구(34)와 그리고 다른 한쪽으로는 정밀한 안내개방구(55)를 포함한 밸브시트 캐리어(26)의 유동입력 방향으로 장치되어 있는 판모양의 안내부재(35)가 사용되고 있다. 축이동 가능한 아마튜어(19)는 자신의 중간부재(4)에 의해서 둘러 싸여 있다.

안내부재(35)와 밸브시트부재(26) 사이에서 또다른 판모양의 부재, 즉 하나의 와류부재(47)가 장착되므로서, 세개의 모든 부재(35, 47, 26)가 직접 겹쳐져서 장치되며 그리고 밸브시트 캐리어(21)에 수용된다. 본발명의 세개의 판형 부재(35, 47, 26)는 재료 결합식으로 견고하게 서로 결합되어 있다.

코어(2)의 종방향개방구(7)에 삽입되어 있는, 프레씽 또는 나사식으로 고정된 조정부싱(38)이 중앙부재(39)를 통해서 자신의 유동진입방향의 측면으로 조정부싱(38)과 접해있는 복귀스프링(33)의 스프링의 예비응력을 조절하기 위해서 사용되고 있으며, 이 복귀스프링(33)은 자신이 마주보고 있는 측면으로 아마튜어(19)에 지지되어 있다. 아마튜어(19)에서는 하나 또는 다수의 보어와 그리고 이와 유사한 유동관(40)이 구비되어 있으며, 이 유동관(40)을 통해서 코어(2)의 종방향개방구(7)에 있는 연료가 밸브시트 캐리어(21)에 있는 안내개방구(34) 가까이에 위치하고 있는 유동배출방향으로 장치된 유동관(40)을 통한 밸브연결관(41)에서 부터 관통개방구(24)까지 도달하게 된다.

밸브니들(20)의 행정은 밸브시트부재(26)의 구조물의 칫수에 따라서 결정되어 있다. 밸브니들(20)의 최종위치는 자기코일(1)이 여기되지 않은 상태에서 밸브시트부재(26)의 밸브시트면(27)에서 밸브폐쇄단면(28)의 지지점에 의해서 결정되며, 이와동시에 자기코일(1)이 여기될 경우 밸브니들(20)의 다른 최종위치는 코어(2)의 유동배출방향의 정면에서 아마튜어(19)의 지지점에 의해서 결정된다. 상기의 받침영역의 구조물 표면은 예를 들어서 크롬코팅되어 있다.

자기코일(1)의 전기적인 접속과 그리고 이 접속에 따라 접속부재(43)을 통해서 여기가 발생되며, 이러한 접속부재(43)는 코일부재(3)의 외부에서 플라스틱 사출부재(44)를 구비하고 있다. 이 플라스틱 사출부재(44)는 연료분사밸브의 또다른 구조물(예를 들어서 하우징부재(14, 18))로 연장되어 있다. 플라스틱 사출부재(44)로부터 하나의 전기 연결케이블(45)이 형성되어 있으며, 이 연결케이블(45)를 통해서 자기코일(1)의 전류가 가해지게 된다. 플라스틱 사출부재(44)는 이 영역에서 중단된 상부의 하우징부재(14)위로 돌출되어 있다.

도 2는 연료분사밸브의 또다른 실시예를 도시하고 있으며, 단지 유동배출방향으로 밸브 종단부만을 도시하고 있다. 도 1에서 도시되어 있는 실시예와는 달리 안내개방구(34)영역에서 밸브시트 캐리어(21)에서 축에 평행하게 형성되어 있는 다수의 연결관(41)이 구비되어 있다. 밸브시트 캐리어(21)로 연료가 안전하게 유동하도록 하기 위해서, 밸브시트 캐리어(21)는 얇은 벽두께로 실시할 경우 관통개방구(24)는 보다 큰 직경을 구비하게 된다.

본발명적으로 구성된 밸브영역을 더욱 선명하게 나타내기 위해서 도 2의 단면의 안내영역과 시트영역을 도 3에서 재차 변경된 칫수로 도시하고 있다. 밸브시트 캐리어(21)의 분사되는 측면인 단부(25)에서 구비된 안내영역과 시트영역이 도 3에서 도시되어 있으며 그리고 이후의 또다른 본발명의 실시예에 대해서는 축방향으로 서로 순서적으로 장치되어 기능이 분리되어 있는 세개의 부재로 구성되어 있으며, 이 세개의 부재는 서로 견고하게 연결되어 있다. 연료의 유동 배출방향으로 안내부재(35), 매우 평탄한 와류부재(47) 그리고 밸브시트부재(26)가 순서대로 장치되어 있다.

밸브시트부재(26)는 부분적으로 다음과 같은 외부직경, 즉 밸브시트부재(26)가 관통개방구(24)에 구비되어 있는 스텝(51)의 유동배출방향으로 밸브시크몸체(21)의 관통개방구(24)의 하부단면(49)에 약간의 간격을 가지고 프레씽될수 있도록 하는 외부직경을 구비하고 있다. 안내부재(35)와 와류부재(47)는 예를 들어서 밸브시트부재(26) 보다 작은 외부직경을 구비하고 있다.

안내부재(35)는 정밀한 가공칫수를 가진 하나의 내부 안내개방구(55)를 구비하고 있으며, 축이동할 경우 상기 안내개방구(55)를 통해 밸브니들(20)이 작동하게 된다. 외곽의 원주로 부터 안내부재(35)는 원주에 거쳐 다수의 리세스(56)를 구비하고 있으며, 이에 따라서 안내부재(35)의 외곽 원주를 따라서 와류부재(47)로 연료의 유동이 이루어지도록 하며 더나아가서 밸브시트면(27)의 방향으로 실현되도록 하는 것이다. 도 10 내지 15에 따라서 와류부재(47) 또는 안내부재(35)의 실시예가 상세히 기술된다.

세개의 부재(35, 47, 26)는 간접적으로 각각의 상기 부재의 정면과 서로 인접하게 장치되어 있으며 그리고 이 세개의 부재가 조립되기 전에 밸브시트 캐리어(21)에서 이미 견고하게 연결되어 있다. 각각의 판형 부재(35, 47, 26)의 견고한 연결은 재료결합식으로 부재(35, 47, 26)의 외곽원주에서 이루어지며, 이와 더블러 특히 용접 또는 접착(bonding) 등이 연결공정(또는 결합공정)에 대해서 유리하다. 도 3에 도시하고 있는 실시예의 경우 용접포인트 또는 짧은 용접이음(60)이 원주영역에서 구비되어 있으며, 이 원주영역에서 안내부재(35)는 리세스(56)를 구비하고 있지 않다. 세개의 부재(35, 47, 26) 결합이 종결된 후에는 안내개방구(55), 밸브시트면(27) 그리고 안내부재(35)의 상부 정면(59)이 클램핑되어(간단히 고정되어) 연삭된다. 이에 따라서 세개의 면은 약간의 원주편차를 구비하게 된다.

전체적인 다층의 밸브몸체는 예를 들어서 관통개방구(24)를 안내부재(35)의 상부 정면(59) 까지 삽입되므로서 스텝(51)과 서로 접하게 된다. 밸브몸체는 예를 들어서 레이저를 이용한 용접이음새(61)를 통해서 밸브시트부재(26)와 밸브시트 캐리어(21) 사이의 밸브의 하부 종결부분과 결합된다.

다음의 또다른 실시예의 도면에서 도 2 내지 3에서 도시되고 있는 실시예에서 동일하게 존재하는 또는 동일 작용하는 부분에 대해서는 동일한 표시부호로 도시하고 있다. 도 4 내지 9 또는 도 16 내지 19에서 도시한 안내영역과 시트영역에 대한 실시예는 세개의 판형구조 또는 고정결합 등의 중요한 모든 주안점을 서로 구비하고 있다. 그러나 상이한 점은 대부분 밸브시트부재(26)에서 배출개방구(32)의 구조 또는 밸브시트 캐리어(21)에서의 밸브시트부재(26)의 장치에 있다.

도 4에서 도시하고 있는 실시예의 경우 밸브시트부재(26)는 원주형의 플랜지(64)를 구비하고 있으며, 플랜지(64)는 밸브시트 캐리어(21)의 유동배출방향의 단부에 장치되어 있다. 원주형 플랜지(64)의 상부측(65)은 안내개방구(55)와 밸브시트면(27)의 클램핑상태에서 연삭된다. 세개의 판형 밸브몸체는 밸브시트 캐리어(21)의 단부(25)에서 플랜지(64)의 상부측면(65)의 지점까지 삽입된다. 이 지지영역에서 두개 구조부재(21, 25)는 서로 용접되어 있다. 배출개방구(32)는 예를 들어서 밸브종방향축(8)에 대해서 경사지게 장치되어 있으며, 이와 동시에 상기 배출개방구(32)는 유동배출방향으로 볼록하게 형성되어 있는 분사영역(66)에서 종결된다.

도 5에서 도시되어 있는 실시예의 경우 특히 도 4에서 도시된 실시예와 동일하며, 단지 중요한 상이점로서, 보조적인 제 4 판형 분사부재(64)가 배출개방구(32)를 구비한 분사구멍판의 형태를 이루고 있다는 것이다. 도 4와 비교하면 밸브시트부재(26)는 밸브시트면(27)의 유동배출방향으로 또한번 분리되어 있다. 분사부재(67)와 밸브시트부재(26)는 예를 들어서, 레이저 가공으로 이루어지는 용접이음새(68)를 통해서 서로 연결되며, 이와동시에 용접은 원주를 이루는 링모양의 홈(69)에서 실행된다. 레이저용접 이외에도 또한 접착, 저항용접 그밖에 적절한 결합방법이 연결을 위해 적용되고 있다. 분사부재(67)와 밸브시트 캐리어(21)의 단부의 상부측(65')의 영역에서 두개의 구조물이 견고하게 서로 연결되어 있다(용접이음새(61)).

밸브시트부재(26)은 용접보호를 위해 고탄소재를 함유하여, 고도의 코팅을 이루게 된다. 이로 인해 양질의 용접성이 나타나게 된다. 이와는 달리 분사부재(67)는 용접을 개선시킬수 있는 재료로 생산되고 있다. 그밖에 용접이음(68)에 대해서는 약간의 하중만이 허락되어야 한다. 이어서 배출개방구(32)는 생산공정상 가격저렴한, 예를 들어서 보링에 의해서 형성된다. 배출개방구(32)로 유입되는 입력부에서 하나의 날카로운 구멍의 테두리가 구비되어 있으며, 이 구멍테두리에 의해서 연료유동시 난류가 발생 가능하며, 이러한 연료유동으로 부터 특히 미세하게 분쇄된 연료입자를 구비하게 된다.

더나아가서, 도 6의 실시예는 도 3에 따른 실시예와 비교될수 있다. 그러나 밸브시트부재(26)는 밸브시트축(8)에 대해서 경사지게 형성되어 있는 배출개방구(32)가 구비되어 있다. 배출개방구(32)는 예를 들어서 제 1 경사진 원추형 단면(71)과 유동배출방향으로 이어지는 제 2 경사진 실린더형 단면(72)으로 구분되어 있으며, 이와동시에 밸브종방향축(8)에 대한 단면(72)의 경사각도는 밸브종방향축(8)에 대한 단면(71)의 경사각도 보다 크다. 밸브시트부재(26)는 중앙에 볼록한 아취형의 분사영역(66)을 구비하여, 상기 분사영역(66)에서 배출개방구(32)가 종결되도록 되어 있다. 따라서 상기와 같은 배출개방구(32)의 구조를 이루므로서 시트영역에서 배출개방구(32)로 난류가 적은 연료가 회전되도록 하고 있다. 이를 통해 관통간격이 최소화된다. 또한 완전히 뭉뚱한 원추형을 이루는 배출개방구(32)는 선택사양이될 수 있다.

도 5의 실시예의 경우 처럼 도 7의 실시예에 있어서 보조적인 제 4 판모양의 고정부재(74)가 구비되어 있다. 밸브시트부재(26)는 외곽의 원주에서 하나의 스텝(75)을 구비하고 있으며, 이 스텝(75)는 원형의 고정부재(74)에 의해서 둘러싸여있다. 용접이음(68)을 이용하여 용접에 좋은 재료로 된 고정부재(74)는 밸브시트부재(26)와 연결된다. 밸브시트부재(26)는 예를 들어서 밸브시트면(27)과 배출개방구(32) 사이에서 하나의 실린더형 단면(77)을 구비하고 있다. 이를 통해서 압연된 내부 분사구멍의 테두리(77)가 배출개방구(32)로 변형되어 가는 전이부분에서 형성되며, 이 배출개방구(32)에서 심하게 유동이 휘어지게 된다. 이로 인해서 발생되는 난류가 특히 미세한 연료를 분쇄시키는 역할을 하고 있다.

도 4의 실시예에 대해서 간단히 변형된 실시예는 도 8에서 도시되어 있다. 이와동시에 주요 차이점은 밸브시트부재(26)의 외곽의 원주에서 플랜지(64)의 상부측(65) 상에 구비된 원주형 홈(78)이다. 플랜지(64)의 상부측(65)를 연삭할 경우 여기서는 도시되지 않은 연삭가공기, 예를 들어서 연삭가공판과 같인 것을 유리한 방법으로 레이디얼 방향 깊숙히 밸브시트부재(26)로 가공하므로서, 넓은 면적의 상부(65)가 구비된다. 따라서 밸브시트 캐리어(21)의 단부(25)에 직접 챔버링(chambering)을 할 필요가 없다. 그밖에 밸브시트부재(26)이 용접될 경우(즉, 용접이음새(61))에 밸브시트 캐리어(21)의 종방향축과 관계해서 편심에 대해 안전하게 된다.

도 9는 도 7과 비교될 수 있는 실시예로서 도시하고 있으며, 이와동시에 원형모양의 고정부재(74) 대신 하나의 부싱형태의 고정부재(74″)가 사용되고 있으며, 바닥단면(79)을 포함한 고정부재(74')는 밸브시트부재(26)와 견고하게 연결되어 있으며 덮개단면(80)을 포함한 고정부재(74')는 밸브시트 캐리어(21)과 견고하게 연결되어 있다. 부싱형태의 고정부재(74')는 용접에 양호한 재료로 생산된다. 따라서 높은 하중을 받는 용접이음새(61)는 용접양호한 두 재료를 결합시킨다. 이에 대해 용접이음새(68)는 아주 약간의 하중만을 받게 되는데, 이유는 바닥단면(79)이 밸브시트부재(26)를 부분적으로 지지하고 있기 때문이다.

도 10에서는 안내부재(35)와 밸브시트부재(26)사이에 장치되어 있는 와류부재(47)는 개별부재로서 평면도에 도시되어 있다. 와류부재(47)는 가격저렴하게 예를 들어서 강판을 천공가공, 와이어-EDM(와이어-방전가공), 레이저절단가공, 애칭가공 또는 종래의 다른 방법을 이용하여 생산하거나 또는 갈바닉 전기분해를 통해서 생산하고 있다. 와류부재(47)에서는 내부 개방영역(90)이 형성되어 있으며, 이 개방영역(90)은 전체 축방향의 와류부재(47)의 두께에 걸쳐서 형성되어 있다. 개방영역(90)은 내부의 와류부재(92) 그리고 와류챔버(93)와 연결되어 있는 와류관(93)을 구비하고 있으며, 상기 내부 와류부재(92)를 관통해서 밸브폐쇄단면(28)이 연장되어 있다. 와류관(93)은 와류챔버(92)와 접선식으로 연결되어 있으며 그리고 와류부재(47)의 외곽원주를 포함하지 않는 와류챔버(92)의 반대측 단부(95)와 연결되어 있다. 또한 유동부분로 구조를 이룬 와류관(93)의 단부(95)와 그리고 와류부재(47)의 외곽의 원주사이에 원주형 가장자리(96)가 형성되어 있다.

조립된 밸브니들(20)의 경우에 와류부재(92)는 내부에 대해 밸브니들(20)(밸브폐쇄단면(28))을 통해서 한정되며 그리고 외부에 대해서는 와류부재(47)의 개방영역(90)의 벽을 통해서 한정된다. 와류관(93)과 와류챔버(92)와의 접선식 연결을 통해서 연료는 하나의 회전-충격량(moment of momentum)을 받게되며, 그리고 상기 회전임펄스는 계속된 연료유동상태에서 배출개방구(32)까지 지배된다. 이에 따른 원심력을 통해서 연료는 중공의 원추형으로 분사된다. 와류부재(93)의 단부(95)는 연료의 집결장소로 사용되고 있으며, 이 집결장소는 넓은 면으로서 연료의 유입유동에서 난류를 감소시키기위한 저장소를 구비하고 있다. 유동의 휘어짐에 따라서 연료는 천천히 그리고 난류발생이 작은 상태로서 접선식 와류관(93)에 진입하게 되며, 더나아가서 이를 통해 방해없는 와류가 생성된다.

도 11과 12의 두개의 실시예에서는 여러 다른 변형가능한 실시예에서 사용될 수 있는 안내부재(35)가 인용되고 있다. 안내부재(35)의 외곽 원주를 통해서 안내부재(35)는 반복적인 리세스(56)와 치차형으로 돌출된 영역(98)을 구비한다. 치차형 영역(98)은 날카로운 테두리식(도 12) 또는 라운딩(도 11)식으로 형성된다. 영역(98)과 리세스(56)의 대칭적인 구조를 이루는 경우 안내부재(35)는 양측면으로 조립되도록 되어 있다. 안내부재(35)의 생산은 예를 들어서 천공가공에 의해서 이루어진다. 도 11에 따른 실시예에서는 리세스의 근원(93)이 경사식으로 형성되므로서, 리세스 근원(99)은 유리한 방법으로 하부에 장치된 와류부재(47)의 와류관(93) 축과 수직을 이루게 된다.

도 13은 도 10에 따른 와류부재(47)의 평면도를 도시하고 있으며 그리고 이 와류부재(47) 위에 장치된 도 12의 안내부재(35)가 조합상태로 도시되며, 이를 통해서 와류관(93)의 단부(95)가 연료의 유동장소로서 영역(98)사이에 있는 리세스(56) 하부에 장치된다. 와류부재(47)의 와류관(93) 단부(95)와 안내부재(35)의 리세스(56)가 서로 상기 부재들의 회전축을 정확히 형성하게 된다.

도 14에서는 원주로 분산된 다수의 센터링영역(100)과 그리고 안내부재(35)를 포함한 와류부재(47)를 도 11을 따라서 중첩된 조립상태에서 도시하고 있다. 와류부재(47)는 예를 들어서 단부(95)의 원주영역에서에서 와류관(93)과 동일한 갯수로 센터링영역(100)을 구비하고 있으며, 센터링영역(100)은 와류부재(47)의 잔류영역(101) 보다 약간 더 큰 외부직경을 구비하고 있다. 원주에서는 도시된 센터링영역(100)의 증가는 홈식으로 형성되어 있는 잔류영역(101)과 함께 서로 반복 교환된다. 용접부(60)는 와류부재(47)의 홈식의 잔류영역(101)에서 실시된다. 센터링영역(100)을 이용해서 밸브몸체는 밸브시트 캐리어(21)에 있는 관통개방구(24)의 하부 단면(49)에서 전체적으로 중심이 잡히게 된다.

와류부재(47)의 중앙영역(100)과 같은 유사한 방법으로 안내부재(35)의 영역(98)은 레이디얼 방향으로 약간 돌출된 센터링영역(100')을 형성하고 있다. 도 15에서의 와류부재(47)는 도 10에 따라서 그리고 안내부재(35)는 도 11과 유사하게 중첩되어 장치된 조립상태로 도시되어 있으며, 이와동시에 원주에 분포된 다수의 센터링영역(100')을 포함한 안내부재(35)가 실시된다. 안내부재(35)에서는 예를 들어서 제 2 영역(98)마다 이루는 간격의 영역(98) 보다도 레이디얼 방향으로 이루는 연장길이가 약간 더 크며, 이와동시에 센터링영역(100')은 와류부재(47)의 외부직경보다 약간 더 돌출되어 있으므로서, 밸브시트 캐리어(21)에서의 중심잡기(centering)가 가능하게 된다.

도 16, 17 그리고 18, 19에서는 세개의 또다른 실시예가 도시되어 있으며, 이 실시예는 도 1 내지 15에서 도시하고 있는 실시예와는, 즉 안내부재(35)는 유동배출방향의 이은 와류부재(47) 보다도 작은 외부직경으로 구비되어 있다는 점에서 구별되며, 이를 통해서 안내부재(35)의 재료결합식 연결을 위한 또다른 방법이 나오게 된다. 도 16에서 안내영역과 시트영역의 평면도에서 인용한 바와 같이 안내부재(35)는 유동장소로서 구성된 와류관(93)의 단부(95)가 적어도 부분적으로 자유로이 장치될 수 있도록 하는 외부직경으로 실시하고 있다. 이러한 방법에 의해서 리세스(56)를 포함한 안내부재(35)의 치차형의 구조를 제외시킬수 있는데(도 11 또는 12), 이유는 연료가 외곽 원주에서 직접 와류관(93)의 단부 까지 유동할수 때문이다. 안내부재(35)의 기하학적인 간단한 구조 때문에 매우 저렴하게, 예를 들어서 천공가공을 통해서 제조될 수 있다. 유리한 방법으로서 또한 맨처음 기술한 실시예의 경우 필요한 안내부재(35)의 회전축에 정확히 와류부재(47)가 향하도록 할 필요가 없다. 안내부재(35)는 단지 또한 와류부재(47)용 덮개로서 역할을 하게 되며, 또한 와류부재(47)는 축과는 무관하게 와류관(93)에 장치될 수 있다.

이상적인 방법으로서 원주방향으로 연장되어 있는 연장부(103)를 포함하고 있는 와류관(93)의 단부(95)는 각각의 단부(95)의 영역에서 용접포인트 또는 짧은 용접이음새(60)가 형성될 정도로 실시된다. 이와동시에 용접포인트 또는 용접이음새(60)는 안내부재(35)의 외부 가장자리가 각각의 와류관(93) 단부(95)의 연장부(103) 한정벽을 따라서 정확히 형성되도록 실시하며, 이에 따라서 특히 간단하고 저렴하며 견고한 재료결합식 연결이 안내부재(35), 와류부재(47) 그리고 밸브시트부재(26)를 통해서 이루어진다. 와류관(93)의 갯수와 동일하게 용접포인트(60)가 구비된다. 이와동시에 도 17은 완전관통용접(full penetration welding)으로서 용접포인트 또는 용접이음새(60)가 세개의 모든 부재(35, 47, 26)를 포위하므로서, 매우 신뢰적인 연결이 형성되어 있음을 뚜렷하게 인식할 수 있다.

도 18과 19에서 도시하고 있는 실시예의 경우 와류관(93)의 단부와는 무관한 완전 관통용접이 실시된다. 더나아가서 상당한 용접에너지가 필요로 한 용접은 용접포인트 또는 용접이음새(60)는 단부(95) 사이의 원주영역으로 단부재료를 관통하여 정확히 용접된다. 따라서 용접포인프 또는 용접이음새(60)는 정확히 안내부재(35)의 외부 가장자리에 정확히 위치하게 된다. 도 18 과 19는 관통용접으로서 세개의 부재(35, 47, 26)을 견호하게 연결하는 필랫이음형태의 용접이음새(60)임을 뚜렷히 하고 있다. 용접이음새(60)의 갯수는 예를 들어서 또다시 와류관(93)의 갯수와 일치한다. 도 19에서 도시하고 있는 실시예는 특히 매우 간단한 하나의 밸브시트부재(26)를 도시하고 있으며, 이 밸브시트부재(26)는 스텝없는 외부형태의 실린더형 구조물로 생산되며 이에 따라서 굽힘에 대해서 매우 강한 정항력을 갖는다. 스텝없이 형성된 밸브시트부재(65)의 상부측(65)을 이용하여 밸브시트부재(26)는 밸브시트 캐리어(21)의 레이디얼 외부영역에서 장치되므로서, 두 구조물의 견고한 연결을 이루기 위한 용접이음새(61)를 매우 간단하게 형성시킬수 있다.

Claims

여기가능한 작동부재를 포함하고, 밸브 종방향을 따라 축방향으로 이동할 수 있는 밸브폐쇄체를 포함하며, 상기 밸브폐쇄체는 고정된 밸브시트와 상호작용하여 밸브를 개방 및 폐쇄하고, 상기 밸브시트는 밸브시트부재에 형성되어 있고, 밸브시트의 유동진입방향으로 직접 장치되어 있는 판형 와류부재를 구비하고 있고, 와류부재의 유동진입방향으로 형성되어 있는 안내부재를 포함하고 있으며, 상기 안내부재는 안내개방구를 관통하는 밸브폐쇄체의 안내를 위해 하나의 내부개방구를 구비하고 있는 내연기관의 연료분사장치용 연료분사밸브, 특히, 내연기관의 연소실로 연료를 직접 분사하기 위한 연료분사밸브에 있어서,

안내부재(35), 와류부재(47) 및 밸브시트부재(26)는 서로 견고하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 와류부재(47)는 다수의 와류관(93)을 포함한 하나의 내부 개방영역(90)을 구비하고,

상기 와류관(93)은 와류부재(47)의 전체의 축방향의 두께를 통해서 완전히 연장되며, 상기 와류관(93)은 둘러싸여있는 가장자리영역(96)에 의해서 와류부재(47)의 외곽원주와 연결되지 않은 상태인 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 2 항에 있어서, 상기 와류부재(47)의 내부 개방영역(90)은 천공가공에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 2 항 또는 3 항에 있어서, 상기 내부 개방영역(90)은 하나의 내부 와류챔버(92)와, 상기 와류챔버(92)와 연결되어 있는 다수의 와류관(93)으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 4 항에 있어서, 상기 와류관(93)은 와류챔버(92)와 거리를 두고서 형성되어있는 단부(95)를 구비하고 있으며,

상기 단부(95)는 연료 유동장소로서 나머지 와류관(93) 보다 더 큰 단면을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 안내부재(35)는 외곽의 원주를 통해서 치차모양으로 반복된 돌출 영역(98)과, 상기 영역(98) 사이에 형성되어 있는 리세스(56)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 와류부재(47)는 안내부재(35)의 유동배출방향으로, 즉, 와류관(93)의 단부(95)는 안내부재(35)의 리세스(56) 아래 부분에 직접 위치하도록 장치되므로서, 이를 통한 연료유동을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 6 항 또는 7 항에 있어서, 상기 리세스(56)는 리세스 근원(99)을 구비하고 있으며,

상기 리세스 근원(99)은 영역(98) 측면에 대해 경사 또는 수직으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 안내부재(35)는 와류부재(47) 보다 작은 외부직경을 구비하고 있으며, 견고한 재료결합식 연결이 안내부재(35)의 외곽 원주의 영역에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 5 또는 9 항에 있어서, 상기 와류관(93)의 단부(95)는 각각 하나의 한정벽이 유동배출방향으로 안내부재(35)의 외부 가장자리 하부에 정확히 장착되어, 이 영역에서 재료결합식 연결이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안내부재(35), 와류부재(47) 및 밸브시트부재(26)는 밸브시트 캐리어(21)의 관통개방구(24)에 장착되어, 밸브시트 캐리어(21)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 11 항에 있어서, 상기 관통개방구(24)는 스텝(51)을 구비하고, 상기 스텝(51)으로 부터 유동배출방향으로 대직경의 하부 단면(49)이 연장되어 있으며, 상기 직경에 부재(35, 26, 47)가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 12 항에 있어서, 상기 안내부재(35)는 하나의 상부 정면(59)을 구비하고 있으며,

상기 정면(59)을 이용하여 안내부재(35)는 부분적으로 밸브시트 캐리어(21)의 스텝(51)과 접하게 되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
상기 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한항에 있어서, 상기 밸브시트부재(26)는 하나의 원주형 용접이음새(61)을 통해서 밸브시트 캐리어(21)와 견고하게 연결되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 14 항에 있어서, 상기 밸브시트부재(26)는 하나의 플랜지(64)를 구비하고 있으며,

상기 플랜지(64)에서는 밸브시트 캐리어(21)와 견고한 연결이 구비되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 11 항에 있어서, 상기 밸브시트부재(26)의 유동배출방향으로 밸브시트부재(26)와 견고하게 연결되어 있는 분사부재(67)가 장착되어 있고,

상기 분사부재(67)는 하나 이상의 배출개방구(32)를 구비하고 있으며, 밸브시트 캐리어(21)와 견고하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 11 항에 있어서, 상기 밸브시트부재(26)는 하나의 고정부재(74, 74')와 견고하게 연결되어 있으며,

상기 고정부재(74, 74')는 밸브시트 캐리어(21)와 견고하게 연결되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 11 또는 제 12 항에 있어서, 상기 와류부재(47)와 안내부재(35)는 외곽의 원주에서 센터링영역(100, 100')을 구비하고 있으며,

상기 센터링영역(100, 100')은 관통개방구(24)에서 부재(35, 47, 26)의 중심을 잡기위해 사용되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 안내부재(35), 와류부재(47) 및 밸브시트부재(26)의 견고한 연결은 용접, 납땜용접, 본딩 또는 접착에 의해서 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.