KR20010072698A - 연료 분사 밸브 - Google Patents

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KR20010072698A
KR20010072698A KR1020017001997A KR20017001997A KR20010072698A KR 20010072698 A KR20010072698 A KR 20010072698A KR 1020017001997 A KR1020017001997 A KR 1020017001997A KR 20017001997 A KR20017001997 A KR 20017001997A KR 20010072698 A KR20010072698 A KR 20010072698A
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Abstract

연료 분사 밸브(1), 특히 내연 기관의 연료 분사 장치를 위한 분사 밸브는 밸브 니들(45)을 이용하여 엑추에이터(10)에 의해서 작동될 수 있는 밸브 폐쇄 몸체(46)를 포함하고 상기 밸브 폐쇄 몸체는 밸브 시트면(44)과 함께 밀봉 시트로 작용한다. 상기 밸브 니들(45)의 밸브 니들 축(54)은 엑추에이터(10)의 축(55)과 소정의 경사각(α)을 이룬다.

Description

연료 분사 밸브{Fuel injection valve}
청구항 1의 개념에 따른 연료 분사 밸브는 DE 197 12 591 A1 에 공지되어 있다. 상기 문서에 기재된 연료 분사 밸브는, 밸브 니들을 이용하여 엑추에이터에 의해서 작동될 수 있는 밸브 폐쇄 몸체를 포함하고 상기 밸브 폐쇄 몸체는 밸브 시트면과 함께 밀봉 시트로서 작용한다. 이때 상기 연료 분사 밸브는 접속 부재와 기능 부재를 포함한다. 상기 접속 부재에는 전기 접속부와 연료 연결부가 제공된다. 상기 기능 부재는 엑추에이터, 압축 스프링과 밸브 시트 몸체를 포함하며, 상기 밸브 시트 몸체에는 밸브 시트면이 형성된다. 따라서 상기 기능 부재에는 연료 분사 밸브를 작동하기 위해서 필요한 전체 작동 장치가 장착된다. 상기 기능 부재를 접속 부재와 연결할 경우에 기능 부재의 전기 접촉핀이 접속 부재의 부시 안으로 삽입됨으로써 엑추에이터는 접속 부재의 전기 접속부와 연결된다. 또한 상기 기능 부재의 연료관은 접속 부재의 연료관과 밀봉되어 연결된다. 상기 접속 부재가 기능 부재와 연결된 접속부 쪽에서 기울어짐으로써, 상기 기능 부재는 고정된경사각 하에서 접속 부재와 연결될 수 있다.
DE 197 12 591 A1 에 공지된 연료 분사 밸브는 하기와 같은 단점을 가진다. 상기 접속 부재에 대해서 기울어져서 배열된 기능 부재 안에 작동 장치가 전부 장착되기 때문에 상기 연료 분사 밸브의 밸브 하우징은 벤드를 포함한다. 연료 분사 밸브가 내연 기관의 접속관 안으로 삽입되기가 어렵기 때문에 연료 분사 밸브는 특히 원통형 접속관으로 안내될 수 없게 된다. 특히 상기 연료 분사 밸브는 내연 기관의 연소실 안으로 직접 분사되는 연료 분사 밸브에 필요한 경우인, 실린더 헤드의 원통형 수납홀 안에 장착되는 것이 불가능하다. 상기 연료 분사 밸브의 경사각은 전기 플러그 연결의 구성을 통해서 접속 부재의 제작시에 이미 결정된다. 제작 과정의 변경을 통해서만 경사각(α)의 변경이 가능하다. 상기 연료 분사 밸브는 접속 부재와 기능 부재로 구분되고 상기 기능 부재 안에 전체 작동 장치가 장착되기 때문에, 상기 문서에 기재된 발명은 상기의 특정한 연료 분사 밸브에만 적합하다.
본 발명은 첨부된 청구항 1의 개념에 따른 연료 분사 밸브에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는 도면에 단순하게 도시되며 하기의 상세한 설명에서 더 자세히 설명된다.
도 1 은 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 실시예의 축방향 단면도.
도 2 는 도 1 에서 II 로 도시된 상세 부분을 도시한 도면.
도 3 은 도 1 에서 II 로 도시된 상세 부분의 다른 실시예.
이에 반해 청구항 1에 따른 특징을 가진 본 발명에 따른 연료 분사 밸브는, 경사각이 밸브 하우징의 특정적 형태와 무관하게 조정될 수 있으며 따라서 연료 분사 밸브가 보편적으로 사용될 수 있는 장점을 가진다. 또한 밸브 니들의 각위치와 무관하게 작동 장치가 연료 분사 밸브 안에 배열될 수 있으므로 본 발명은 임의의 연료 분사 밸브에 적합하다.
청구항 1에 기재된 연료 분사 밸브의 유용한 또 다른 구성은 종속항에 제시된 방법을 통해서 가능해진다.
유용한 방법으로 밸브 시트면은, 연료 분사 밸브의 밸브 하우징에서 구형의 연결면에 접하는 밸브 시트 몸체에 형성된다. 이를 통해 상기 밸브 시트 몸체와 밸브 하우징은 특히 유용하게 서로 조정되며 따라서 상기 밸브 시트 몸체가 고정될 시에 먼저 경사각이 정해져야 한다. 특히 상기 밸브 시트 몸체가 연결면에서 오목하게 형성될 때 유리하다.
상기 밸브 하우징이, 밸브 니들이 관통하여 돌출하는 리세스를 포함할 때 유리하고 이때 리세스의 횡단면은 경사각을 연속적으로 조정할 수 있도록 밸브 니들의 횡단면보다 크게 형성될 때 특히 유리하다. 이를 통해 밸브 하우징과 밸브 시트 몸체는 조정하고자 하는 경사각과 무관하게 제작될 수 있고 원하는 경사각이 개별적으로 정해질 수 있다. 상기 밸브 시트 몸체가 용접심을 통해서 밸브 하우징과 연결됨으로써 경사각은 적은 제작 기술적 비용으로 정해질 수 있다. 밸브 시트 몸체는 용접심에 대해서 선택적으로 슬리브 너트를 이용하여 밸브 하우징에 고정될 수도 있다.
유용한 방법으로 엑추에이터가 압전식 또는 자기 변형식으로 실행되며 따라서 밸브 니들의 다양한 밸브 니들 스트로크 및 큰 작동력이 발생한다.
상기 엑추에이터가 작동 부재를 거쳐서 밸브 니들 위로 작용하는 것은 유리하다. 이를 통해 연료 분사 밸브의 분사쪽 밸브 영역은 가늘게 형성될 수 있다. 이는 연료를 내연 기관으로 직접 분사하기 위한 분사 밸브로써 상기 연료 분사 밸브가 사용될 경우에 특히 유용하며 그 이유는 연소실에 있는 고정 접합부의 영역에서 내연 기관은 일반적으로 접합을 위한 적은 구성 공간 안에 있기 때문이다.
유용한 방법으로 상기 작동 부재의 정면은 밸브 니들의 밸브 니들 헤드에 접한다. 작동 부재의 조정 위치 및/또는 밸브 니들 헤드가 부분적 구형상 또는 렌즈 형상으로 형성되는 것이 유리하다. 이를 통해 밸브 니들과 작동 부재 사이의 조정 정확성은 조정된 경사각과 무관하게 보장된다.
상기 엑추에이터가 엑추에이터를 밀봉하는 엑추에이터 포트를 거쳐서 밸브 니들 위로 작용하는 것은 유리하다. 이를 통해 연료 분사 밸브의 치밀한 구성이 생긴다.
유용한 방법으로 상기 엑추에이터 포트의 정면은 밸브 니들의 밸브 니들 헤드에 접한다. 엑추에이터 포트의 정면 및/또는 밸브 니들 헤드의 정면이 부분적 구형상 또는 렌즈 형상으로 형성되는 것이 유리하다. 이를 통해 엑추에이터와 작동 부재 사이의 조정 정확성은 조정된 경사각과 무관하게 보장된다.
도 1 은 본 발명에 따른 연료 분사 밸브(1)를 부분 축방향 단면도로 도시한다. 상기 연료 분사 밸브(1)는 혼합 응축되고 불꽃 점화되는 내연 기관의 연소실로 연료, 특히 가솔린을 직접 분사하기 위한 소위 가솔린 직접 분사 밸브로서 이용된다. 본 발명에 따른 연료 분사 밸브(1)는 또 다른 사용예에도 적합하다.
상기 연료 분사 밸브(1)는 전방 부재(2), 중앙 부재(3)와 후방 부재(4)를 포함하며 상기 부재들은 연료 분사 밸브(1)의 밸브 하우징(5)을 함께 형성한다. 연료 분사 밸브(1)의 후방 부재(4)에는 연료 연결부(6)가 형성된다. 연료 분사 밸브(1)의 후방 부재(4)는 플라스틱 부재(7)에 의해서 부분적으로 둘러싸이고 상기 플라스틱 부재에는 전기 접속부(8)가 형성되며 상기 전기 접속부에 의해서 전기 케이블이 연료 분사 밸브(1)에 연결될 수 있다.
상기 연료 분사 밸브(1)의 중앙 부재(3)에 배열된 엑추에이터(10)는 상기 전기 케이블에 의해서 안내되는 제어 신호를 통해서 제어될 수 있다. 상기 엑추에이터(10)는 엑추에이터 포트(11)에 의해서 둘러싸이고 상기 엑추에이터 포트는 탄성인 물결 형상 영역(12)을 포함하므로 상기 엑추에이터 포트(11)는 특히 밸브의 종방향 축선(13) 방향으로 탄성적으로 변형될 수 있다. 또한 상기 엑추에이터(10)는 탄성인 물결 형상 영역(12)을 통해서 예비 응력을 받는다. 상기 엑추에이터 포트(11)는 밀봉 플레이트(14)와 함께 고정면(15)에 연결된다. 따라서 상기 엑추에이터(10)가 위치하는 엑추에이터 공간(16)은 연료 분사 밸브(1)의 내부 공간(17)에 대해서 차단되어 밀봉된다. 상기 엑추에이터(10)가 작동할 경우 엑추에이터는 확장되며 이때 엑추에이터 포트(11)의 탄성인 물결 형상 영역(12)은 내부 공간(17)에 대해서 엑추에이터 공간(16)의 밀봉이 유지되도록 탄성적으로 변형된다. 따라서 상기 엑추에이터(10)는 내부 공간(17)에 있는 연료에 대해서 보호된다. 상기 연료 연결부(6)로부터 내부 공간(17)까지 연료를 공급하기 위해서, 상기 밀봉 플레이트(14)는 내부 공간에 안내되는 연료관(19a 내지 19d, 18)의 부재인 하나 이상의 리세스(18)를 포함한다.
상기 엑추에이터(10)는 엑추에이터 포트(11)를 지나서 작동 부재(25)로 작용한다. 상기 작동 부재(25)를 엑추에이터 포트(11)에 유용하게 장착하기 위해서 작동 부재는 확장된 횡단면을 가지는 압착 플레이트(26)를 포함한다. 또한 작동 부재(25)는 감소된 직경을 가지는 단부(27)를 포함한다. 상기 작동 부재(25)는 슬롯 형상의 리세스(30a, 30b, 31a, 31b)를 포함하는 안내 부재(28, 29)에 의해서 안내되고 상기 리세스를 통해서 연료는 내부 공간(17)으로부터 연료실(32)로 흐른다.
도 1 에서 II 로 도시된, 상기 연료 분사 밸브(1)의 단부는 또 다른 설명에 제시된다. 상기 단부를 확대하여 도시한 도면은 도 2 에 도시된다. 도 1, 도 2 에서는, 일치되는 부재에 동일한 도면 부호가 사용되었다.
상기 연료 분사 밸브(1)의 밸브 하우징(5)에는, 구형의 연결면(41)과 함께 밸브 하우징(5)의 부분적 구형 단부(42)에 접하는 밸브 시트 몸체(40)가 접한다. 상기 밸브 시트 몸체(40)는 상기 실시예에서 밸브 시트 몸체(40)의 오목하게 휜 밴드(34)에서 둘레를 싸는 용접심(43)을 통해서 밸브 하우징(5)과 연결된다. 상기밸브 시트 몸체(40)는, 밸브 니들(45)을 이용하여 작동될 수 있는 밸브 폐쇄 몸체(46)와 함께 밀봉 시트로 작용하는 밸브 시트면(44)을 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 밸브 니들(45)은 밸브 폐쇄 몸체(46)와 밸브 니들 헤드(47)와 일체식으로 연결된다. 상기 밸브 폐쇄 몸체(46)는, 밸브 니들 헤드(47)에 의해서 밸브 니들(45) 위로 작용하는 압축 스프링(48)을 통해 발생된, 밸브 시트면(44)에 대한 폐쇄력으로써 압축되며, 이때 상기 압축 스프링(48)은 한편으로 상기 밸브 시트 몸체(40)의 밴드(49)에 지지되고 다른 한편으로는 밸브 니들 헤드(47)에 형성된 지지면(50)에 지지된다.
상기 연료 분사 밸브(1)의 작동은 엑추에이터(10)에 의해서 압전식, 자기 변형식 또는 (전)자기식으로 작동될 수 있게 실행될 수 있다. 상기 엑추에이터(10)가 작동될 시에 작동 부재(25)는 승강되고 이를 통해 밸브 니들(45)이 작동되며 밸브 폐쇄 몸체(46)는 밸브 시트면(44)로부터 떨어져 올라가게 되고 따라서 연료는 외부를 향해 개방된 연료 분사 밸브(1)로부터 분사된다. 연료는 예를 들어 상기 밸브 니들(45)에 형성된 나선형 노치(51)에 의해서 공급된다. 상기 밸브 니들(45)의 밸브 니들 헤드(47)의 볼록한 상부면(53)에 접하는 정면(52)에 의해서 상기 작동 부재(25)는 밸브 니들(45) 위로 작용한다.
상기 밸브 니들(45)의 밸브 니들 축(54)은, 상기 실시예에서 엑추에이터(10)의 축(55)과 일치하는 상기 작동 부재(25)의 축과 경사각(α)을 이루고, 이때 상기 경사각(α)은 밸브 하우징(5)에 대해서 밸브 시트 몸체(40)가 벗어남으로써 정해질 수 있다. 상기 실시예에서, 작동 부재(25)의 축은 또한 연료 분사 밸브(1)의 종방향 밸브 축(13)과 일치한다. 상기 경사각(α)이 임의로 정해질 수 있으므로 상기 밸브 하우징(5)은 리세스(56)를 포함하고 상기 리세스를 통해서 밸브 니들(45)이 관통해서 돌출한다. 상기 리세스(56)의 횡단면은 밸브 니들(45)의 횡단면보다 크게 형성된다. 상기 밸브 시트 몸체(40)가 용접심(43)을 통해서 밸브 하우징(5)의 전방 부재(2)와 연결되기 전에 상기 밸브 시트 몸체(40)는 경사각(α)이 연속적으로 조정될 수 있도록 밸브 하우징(5)의 단부에서 연결면(41) 위로 임의로 밀어질 수 있다. 상기 밸브 시트 몸체(40)는 연결면(41)에서 오목하게 형성되기 때문에 연료 분사 밸브(1)의 내부에는 회전점이 존재하게 되고 따라서 상기 밸브 니들 헤드(47)는 그 위치에 머무르며 부분적 구형상인 밸브 니들 헤드(47)의 상부면(53)은 작동 부재(25)의 편편한 정면(52)에서 회전되고, 상기 밸브 니들 헤드(47)의 부분적 구형상 형성을 통해서, 밸브 니들 헤드(47)는 모든 경사각 하에 작동 부재(25)의 정면(52)에 기능적으로 접하게 된다.
상기 경사각(α)을 조정함에 따라서 상기 밸브 시트 몸체(40)는 용접심(43)을 통해서 밸브 하우징(5)에 고정될 수 있다. 상기 고정은 예를 들어 슬리브 너트를 이용하여 달라질 수도 있다.
도 3 은 도 1 에서 II 로 도시된 상세 부분의 다른 실시예를 도시한다. 이미 상술된 부재들은 일치되는 도면 부호로 제공됨으로써 반복되는 설명은 생략된다.
상기 실시예에서 상기 엑추에이터(10)는 엑추에이터 포트(11)의 정면(52)을 거쳐 상기 밸브 니들(45)의 밸브 니들 헤드(47)의 볼록한 상부면(53) 위로 직접 작용한다. 상기 실시예에서 엑추에이터 포트(11)의 정면(52)은 편편하게 형성되고 따라서 엑추에이터(10)가 작동할 시에 부분적 구형상으로 형성된 상기 밸브 니들 헤드(47)는 정면(52)에서 회전되며 이를 통해 상기 밸브 니들 헤드(47)는 엑추에이터 포트(11)의 정면(52)에 유리하게 접하게 된다.
본 발명은 상술된 실시예에만 국한되지 않는다. 특히 본 발명은 내부 개방형 연료 분사 밸브(1)에도 적합하다.

Claims (13)

  1. 밸브 니들(45)을 이용하여 엑추에이터(10)에 의해서 작동될 수 있는 밸브 폐쇄 몸체(46)를 구비하고, 상기 밸브 폐쇄 몸체는 밸브 시트면(44)과 함께 밀봉 시트로 작용하며 밸브 니들(45)이 종방향 밸브 축(13)에 대해서 경사지는 연료 분사 밸브(1), 특히 내연 기관의 연료 분사 장치를 위한 연료 분사 밸브에 있어서,
    상기 밸브 니들(45)의 밸브 니들 축(54)은 상기 엑추에이터(10)의 축(55)과 소정의 경사각(α)을 이루는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 시트면(44)은 상기 연료 분사 밸브(1)의 밸브 하우징(5)에 있는 구형의 연결면(41)에 접하는 밸브 시트 몸체(40)에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 밸브 시트 몸체(40)는 적어도 상기 연결면(41)에서 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 밸브 하우징(5)은 리세스(56)를 포함하고 상기 리세스를 통해서 상기 밸브 니들(45)이 관통하여 돌출하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 리세스(56)의 횡단면은 상기 경사각(α)을 연속적으로 조정할 수 있도록 상기 밸브 니들(45)의 횡단면보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트 몸체(40)는 용점심(43)을 통해서 상기 밸브 하우징(5)과 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엑추에이터(10)는 압전식 또는 자기 변형식 엑추에이터인 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엑추에이터(10)는 상기 작동 부재(25)를 거쳐서 상기 밸브 니들(45) 위로 작용하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 작동 부재(25)의 정면(52)은 상기 밸브 니들(45)의 밸브 니들 헤드(47)에 접하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 작동 부재(25)의 정면(52) 및/또는 상기 밸브 니들 헤드(47)는 부분적 구형 또는 렌즈 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  11. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엑추에이터(10)는 엑추에이터를 밀봉하는 엑추에이터 포트(11)를 거쳐서 상기 밸브 니들(45) 위로 작용하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 엑추에이터 포트(11)의 정면(52)은 상기 밸브 니들(45)의 밸브 니들 헤드(47)에 접하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 엑추에이터 포트(11)의 정면(52) 및/또는 밸브 니들 헤드(47)는 부분적 구형 또는 렌즈 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
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