KR20010093158A - 연료 분사 밸브 - Google Patents

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KR20010093158A
KR20010093158A KR1020017007340A KR20017007340A KR20010093158A KR 20010093158 A KR20010093158 A KR 20010093158A KR 1020017007340 A KR1020017007340 A KR 1020017007340A KR 20017007340 A KR20017007340 A KR 20017007340A KR 20010093158 A KR20010093158 A KR 20010093158A
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fuel injection
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valve
elastomer
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KR1020017007340A
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한스발데마르
Original Assignee
클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

밀폐 시트를 위해 밸브 시트면과 협동하는 밸브 니들(2)을 구비하는 내연 기관의 연료 분사 시설용 연료 분사 밸브(1)는 밸브 니들(2)에 작용하는 전기자(17)를 구비하고 있다. 전기자(17)는 밸브 니들(2)상으로 가동적으로 안내되고 탄성중합체로 구성된 탄성중합체 링(35)에 의해 감쇠된다. 전기자(17)는 연료를 밀폐 시트에 공급하기 위한 적어도 하나의 연료 통로(31)를 갖고 있다. 탄성중합체 링(35)과 전기자(17) 사이에는 연료 통로(31)의 유출구의 영역에서 탄성중합체 링(35)을 축방향으로 지지하는 지지링(36)이 배치되어 있다.

Description

연료 분사 밸브{Fuel injection valve}
분사 밸브는 미국특허 USP 4,766,405호로부터 밸브 니들에 연결된 밸브 폐쇄체를 갖고 있고 그 폐쇄체는 밸브 시트체에 형성되어 있는 밸브 시트면과 밀폐 시트를 이루도록 협동하는 연료 분사 밸브가 이미 공지되어 있다. 연료 분사 밸브의 전자기적 작동을 위해, 밸브 니들과 마찰 결합되는 전기자와 협동하는 자석 코일이 배치되어 있다. 전기자와 밸브 니들 주위에는 탄성 중합체 층을 통해 전기자와 연결되어 있는 추가 물체가 원통형으로 배치되어 있다. 이것에 있어서는 추가 부재와 함께 비용이 많이 드는 구조 형태가 그 결점이다. 또한 큰 면적의 탄성중합체 링은 자계의 경과에 불리한 영향을 미치고, 자력선의 폐쇄를 따라서 연료 분사 밸브의 개방 동작시 큰 견인력을 발생하는 것을 어렵게 한다.
또한, 미국특허 USP 4,766,405호로부터 전기자 및 밸브 니들 주위에서의 완충 및 도약제거를 위해 두 탄성중합체 링을 통해 제 위치에서 가동적으로 고정 유지되는 추가의 원통형체가 배치되는 연료 분사 밸브의 실시형이 알려져 있다. 밸브 니들이 밸브 시트 위에 접촉할 때에 이 제 2 물체가 전기자와 밸브 니들에 대해 반대적으로 작용하여 밸브 니들의 도약을 방지시킬 수 있다. 거기에 표시된 이 실시형에서는 추가의 비용 및 점유 장소의 필요가 결점이다. 또한 전기자 자체가 해방되지 않고 그 임펄스가 확대되어 밸브 니들에서 도약하는 경향이 있다.
USP 5,299,776호로부터, 밸브 니들상에서 가동적으로 안내되고 밸브 니들의 행정 방향으로 그 이동이 첫 번째의 충돌 및 행정 반대 방향으로 두 번째 충돌에 의해 제한되는 밸브 니들 및 전기자를 가진 연료 분사 밸브가 공지되어 있다. 두 충돌 위치에 의해 결정되는 전기자의 축방향 이동 유극은 일정 한도 내에서 한편으로는 밸브 니들의 관성 질량의 해방을 또한 다른 한편으로는 전기자의 관성 질량의 해방을 야기한다. 그럼으로써 연료 분사 밸브의 폐쇄시 밸브 니들이 밸브 시트면으로부터 반동하는 것에 대해 일정한 범위 내에서 반작용 힘이 생긴다. 그러나 밸브 니들에 대한 전기자의 축방향 위치는 밸브 니들에 대한 전기자의 자유 이동성에 의해 전혀 한정되지 않기 때문에, 도약은 단지 한정된 범위 내에서만 방지된다. 특히 USP 5,299,776호에서 공지된 연료 분사 밸브 구조의 경우에 불가피하게 전기자는 연료 분사 밸브의 폐쇄동작시 밸브 폐쇄체 쪽 정지부 위에 접하여 그 임펄스를 돌발적으로 밸브 니들에 전달한다. 이 돌발적 임펄스 전달은 밸브 폐쇄체의 추가적 도약 요동을 야기할 수 있다.
또한, 실제 실시로부터 밸브 니들상에서 안내되는 전기자를 탄성중합체 링을 통해 제 위치에 가동 고정적으로 고정하는 것이 공지되어 있다. 더욱이 전기자는 두 정지부 사이에 지지되고, 전기자와 하부 정지부 사이에는 탄성중합체 링이 위치한다. 그러나 연료를 밸브 시트면에 공급하기 위해 전기자를 통한 구멍이 필요하다는 문제점이 생긴다. 전기자를 통한 구멍은 밸브 니들 가까이에 형성되어 있고구멍의 밸브 시트 측 출구는 부분적으로 탄성중합체 링에 의해 덮여 있다. 그럼으로써 탄성중합체 링은 불균일하게 눌러지게 되고 구멍 가장자리는 결국 가장자리 압착에 의해 탄성중합체 링의 파괴를 일으킨다. 또한 지지되지 않은 탄성중합체의 진동이 야기되며 이것도 구멍 가장자리를 통한 파괴에 기여한다. 이런 파괴는 특히 저온에서 탄성 중합체가 경질의 유리형 상태로 천이할 때 발생한다.
본 발명은 주 청구항에 기재된 연료 분사 밸브에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 축방향 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 제 1 실시예로부터 절취된 부분의 부분 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 제 2 실시예로부터 절취된 부분의 부분 단면도.
도 4는 도 2의 Ⅳ의 부분에 따른 확대 단면도.
도 5는 도 2의 Ⅴ의 부분에 따른 확대 단면도.
도 6은 도 3의 Ⅵ의 부분에 따른 확대 단면도.
청구항 1 또는 청구항 4의 특징을 가진 본 발명에 따른 연료 분사 밸브는 종래 기술의 결점에 비해 탄성중합체 링이 축방향으로 그 전체 면에 걸쳐 지지된다는 이점을 갖는다. 그래서 탄성중합체 링은 가장자리가 압착되지 않을 수 있다. 그럼으로써 탄성중합체 링의 내구성이 향상된다.
연료 분사 밸브는 연료 분사 밸브가 탄성중합체 링과 전기자 사이에서 탄성중합체 링을 그 전체 면에 걸쳐서 연료 통로의 영역에서도 지지하는 평판 지지링을 갖는 청구항 1의 특징에 의해 달성된다.
연료 분사 밸브는 연료 통로가 나중에 반경방향으로 탄성중합체 외측으로 나오도록 연료 통로의 종축이 전기자의 종축에 대해 경사지게 하는 청구항 4의 특징에 의해서도 달성된다. 그럼으로써 탄성중합체 링은 전기자의 정면에서 그 전체 면에 걸쳐 지지된다. 이 실시형에서는 옆으로 흘러가는 연료에 의한 탄성중합체 링의 진동도 일어나지 않는다.
종속항에 표시된 조치에 의해 청구항 1 및 청구항 4에 기재된 연료 분사 밸브의 유리한 구체형 및 개선형이 얻어질 수 있다.
양호하게는 지지링은 연결 형성된 견부를 가질 수 있다. 그럼으로써 탄성중합체 링은 반경방향으로도 지지되고 통과 연료에 의한 진동으로부터 보호될 수 있다. 유사하게 전기자의 정면은 반경방향 보호를 제공하는 상부 물체를 가질 수 있다.
탄성중합체 링으로서는 양호하게는 통상적인 저렴한 O 링이 사용될 수 있다.
양호하게는 탄성중합체 링은 내부 감쇠성이 높고 저온 탄성이 큰 탄성중합체로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 하기에 상세히 설명될 것이다.
도 1은 발명을 보다 잘 이해시키기 위해 일반적인 연료 분사 밸브(1)의 개략 단면도를 도시한다. 연료 분사 밸브(1)는 혼합 압축 외부 점화 내연기관에서 연료를 분사하는데 사용된다. 도시된 실시예는 연료를 내연기관의 연소실 내에 직접 분사하기 위한 내부 개방 고압 분사 밸브이다.
연료 분사 밸브(1)는 실시예에서 일체적으로 밸브 니들(2)과 연결된 밸브 폐쇄체(3)를 갖고 있는데, 이 폐쇄체는 밸브 시트체(4)에 형성된 밸브 시트면과 협동하여 밀폐 시트를 형성한다. 밸브 시트체(4)는 소속하는 밸브 시트 지지체(5)와 연결되어 있고, 이 지지체는 내연기관의 실린더 체의 수용 홀 내에 삽입될 수 있으며 수용 홀에 대해 패킹(6)에 의해 밀폐되어 있다. 밸브 시트 지지체(5)는 그 진입측 단부(7)에서 하우징 체(9)의 종공(8) 내에 삽입되어 있고 하우징 체(9)에 대해 밀폐 링(10)에 의해 밀폐되어 있다. 밸브 시트 지지체(5)의 진입측 단부(7)는 나사 링(11)에 의해 고정되어 있는데, 하우징 체(9)의 계단(12)과 밸브 시트 지지체(5)의 진입측 단부(7)의 정면(13) 사이에는 행정 조절 원판(14)이 고정 삽입되어 있다.
연료 분사 밸브(1)의 전자기 작동을 위해서는 코일 지지체(16) 위에 감겨 있는 자석 코일(15)이 사용되고 있다. 자석 코일(15)이 전기 여기될 때에는 전기자(17)가 하우징 체(9)의 계단(18)에 있는 진입측 정면(19)에 접할 때까지 상방향으로 끌린다. 그리고 전기자(17)의 상류 정면(19)과 하우징 체(9)의 단계(18) 사이의 간극 폭이 연료 분사 밸브의 밸브 행정을 결정한다. 행정 동작시에 전기자(17)는 그 상류 정면(19)이 제 1 정지체(20)에 형성되어 있는 제 1 정지부(21)에 접해 있기 때문에, 제 1 정지체(20)에 연결된 밸브 니들(2) 및 밸브 니들(2)에 연결된 밸브 폐쇄체(3)를 함께 이동시킨다. 그리고 밸브 니들(2)은 용접 심(22)에 의해 제 1 정지체(20)에 용접 연결되어 있다. 밸브 니들(2)의 동작은 조절 부싱(24)과 제 1 정지체(20) 사이에 삽입 고정되어 있는 복원 스프링(23)에 맞서 행해진다.
연료는 하우징체(9)의 축 구멍(30) 및 전기자(17) 내에 현재는 축 구멍으로 형성되어 있는 적어도 하나의 연료 통로(31)를 통해 또한 안내 원판(32) 내에 배치되어 있는 축 구멍(33)을 통해 밸브 시트 지지체(5)의 축 구멍(34) 내로 흐르고, 거기에서 도시되지 않은 연료 분사 밸브(1)의 밀폐 시트로 흐른다.
전기자(17)는 제 1 정지체(20)의 제 1 정지부(21)와 제 2 정지체(25)에 형성된 제 2 정지부(26) 사이에서 이동될 수 있고, 전기자(17)는 실시예에서는 접촉 스프링(27)에 의해 정지 위치에서는 제 1 정지부(21)에 접촉 유지되며, 따라서 전기자(17)와 제 2 정지부(26) 사이에는 전기자(17)의 일정한 유동을 허락하는 갭이 생긴다. 제 2 정지체(25)는 용접 심(28)에 의해 밸브 니들(2)에 고정되어 있다.
정지부들(21과 26) 사이에 형성된 전기자(17)의 유극에 의해 한편으로는 전기자(17)의 관성질량이 또한 다른 한편으로는 밸브 니들(2)과 밸브 폐쇄체(3)의 관성 질량이 해방될 수 있다. 따라서, 연료 분사 밸브(1)의 폐쇄 동작시에는 단지 밸브 폐쇄체(3)와 밸브 니들(2)의 관성 질량만이 밸브 시트면에 충돌하고, 그래서 전기자(17)는 밸브 폐쇄체(3)가 밸브 시트면과 맞닿을 때 갑자기 감속되지 않고 제 2 정지부(26) 방향으로 더 움직인다. 전기자(17)가 밸브 니들(2)로부터 해방됨에 의해 연료 분사 밸브(1)의 운동성이 개선된다. 그러나 전기자(17)의 분사측 정면(29)이 제 2 정지부(26)에 충돌시에도 어떤 밸브 요동이 일어나지 않는 것도보장되어야 한다. 이것은 도 2로부터 볼 수 있는 것처럼 한편으로는 제 2 정지체(25)와 다른 한편으로는 전기자(17) 사이에 배치된 탄성중합체 링(35)에 의해 달성된다. 탄성중합체(35)에 의한 감쇠로 인해 접촉 스프링(27)도 경우에 따라 생략될 수 있다.
도 2에는 전기자(17)가 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 밸브 니들(2)과 함께 대략적으로 확대 표시되어 있는데, 이미 기재된 소자들은 해당 대응을 용이하게 하기 위해 같은 부재 번호가 주어져 있다.
도면은 연료 통로(31)를 가진 본 발명의 연료 분사 밸브(1)의 전기자(17), 밸브 니들(2), 용접 심(28)에 의해 밸브 니들(2)에 용접되어 있고 제 2 정지부(26)를 가진 제 2 정지체(25) 및 제 2 정지부(26)에 대향 위치하는 정면(29)을 보여주고 있다. 밸브 니들(2)은 용접 심(22)에 의해 제 1 정지체(20)와 용착되어 있다.
도 4는 도 2의 단면선 Ⅳ에 대응하는 본 발명의 실시예의 확대도이다. 전기자(17)의 정면(29)과 제 2 정지부(26) 사이에는 탄성중합체 링(35)이 있는데, 탄성중합체 링(35)과 전기자(17) 사이에는 본 발명에 따른 납작한 지지 링(36)이 있고, 이 링은 전체 면에 걸쳐 탄성중합체 링(35)을 지지하고, 따라서 연료 통로(31)의 영역에서 그 링을 지지하며, 연료 통로(31)의 단부에서 가장자리가 눌러지는 것을 방지한다.
도 5는 도 2의 단면선 Ⅴ에 해당하는 본 발명에 따른 다른 실시예의 확대도를 보여준다. 전기자(17)의 정면(29)과 제 2 정지부(26) 사이에는 탄성중합체 링(35)이 있고 그 링이 실시예에서는 O 링(37)으로 구성되어 있다. 이 O 링(37)은전면에 걸쳐, 즉 특히 연료 통로(31)의 영역에서도 평판 지지링(36)에 의해 지지되어 있고, 평판 지지링(36)은 연결 형성된 축방향 단부 절곡 견부(39)에 의해 O 링(37)을 반경방향으로도 지지한다. O 링(37)이 광범위하게 측방향으로도 덮임으로써 옆으로 통과하는 연료에 의한 O 링의 진동 여기가 방지된다. 그럼으로써 탄성중합체 링(35)이 연료 통로(31)에서의 눌림 및 진동여기에 의해 연부가 파열되는 것에 대한 반작용이 얻어진다.
특히 O 링(37)의 반경방향 지지에 의해 높은 감쇠력을 가진 탄성중합체의 이용이 가능해진다. 대체로 작은 탄성계수가 탄성중합체의 높은 감쇠능력과 관련되어 있다. O 링이 O 링의 수명을 악화시키는 상기 힘으로부터 보호작용을 하기 때문에, O 링(37)의 내구성을 손상시키지 않으면서 O 링(37)을 위해 탄성중합체가 사용될 수 있다.
저온에 있어 탄성중합체의 작은 탄성계수로 인해 작동 온도에서는 주로 연부 압착 및 진동 여기에 대항하는 감도가 더욱 커진다. 그래서 예로서 설명된 실시예에 있어 저온에서, 예컨대 내연 기관을 냉간 시동한 후 O 링의 높은 저온 탄성, 따라서 연료 분사 밸브(1)의 유리한 동작 거동을 달성하는 것이 동시에 가능해진다.
도 3에서는 추가 실시예에 따른 본 발명에 의한 연료 분사 밸브(1)의 밸브 니들(2)을 가진 전기자(17)가 간략하게 확대 도시되어 있다.
도 3은 본 발명의 연료 분사 밸브(1)의 전기자(17), 밸브 니들(2), 용접 심(28)에 의해 밸브 니들(2)에 용접되어 있고, 제 2 정지부(26)를 가진 제 2 정지체(25) 및 제 2 정지부(26)에 대향 위치하는 전기자(17)의 정면(29)을 도시하고 있다. 밸브 니들(2)은 용접 심(22)에 의해 제 1 정지체(20)와 용착되어 있다. 적어도 하나의 연료 통로(31)는 이것이 밸브 니들(2)의 축에 대해 경사져 있기 때문에, 반경방향으로 탄성중합체 링(35)의 외부로 방출되고 있다.
O 링(37)으로 구성된 탄성중합체 링(35)이 도 3의 단면 Ⅵ에 따른 그 주변부와 함께 도 6에 확대도로 도시되어 있다. 도시된 실시에서는 연료 통로(31)가 접촉 스프링(27)을 수용하는 역할을 하는 접선방향으로 순환 홈(38) 내로 합류하고 있다. 이 실시예는 통과하는 연료에 의한 O 링(37)의 진동도 여기되지 않고 밸브 니들(2)의 축에 대한 연료 통로(31)의 경사에 의해 전기자(17)의 직경을 확대할 필요도 없기 때문에 특히 유리하다.
도 6에 도시된 실시예에서는 전기자(17)의 정면(29)이 상부물(40)을 갖고 있다. O 링(37)이 측방으로도 덮여 있음으로써 내구성을 악화시킴이 없이 큰 내부 감쇠성 및 비교적 작은 탄성 계수를 가진 탄성중합체를 이용하는 것이 가능해진다. O 링(37)이 반경방향으로도 지지되고 있어서 압축력에 의한 O 링(37)의 돌출에 따른 파열이 방지될 수 있다.
따라서 연료 분사 밸브(1)의 작동 온도에서 내구성의 저하를 일으키지 않고 O 링(37)의 큰 저온탄성을 달성하는 것도 가능하다.

Claims (8)

  1. 밀폐 시트를 위해 밸브 시트면과 협동하는 밸브 니들(2) 및 밸브 니들(2)에서 작용하는 전기자(17)를 구비하며, 상기 전기자(17)는 밸브 니들(2)상으로 가동적으로 안내되고 탄성중합체로 구성된 탄성중합체 링(35)에 의해 감쇠되고, 상기 전기자(17)는 적어도 하나의 연료 통로(31)를 갖는 연료 분사 밸브(1), 특히 내연 기관의 연료 분사 시설용 연료 분사 밸브에 있어서,
    탄성중합체 링(35)과 전기자(17) 사이에는 연료 통로(31)의 유출구의 영역에서 탄성중합체 링(35)을 축방향으로 지지하는 지지링(36)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지링(36)은 그 주위에 탄성중합체 링(35)을 반경방향으로 지지하는 견부(39)를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탄성중합체 링(35)은 O 링(37)인 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  4. 밀폐 시트를 위해 밸브 시트면과 협동하는 밸브 니들(2) 및 밸브 니들(2)에서 작용하는 전기자(17)를 구비하며, 상기 전기자(17)는 밸브 니들(2)상으로 가동적으로 안내되고 탄성중합체로 구성된 탄성중합체 링(35)에 의해 감쇠되고, 상기전기자(17)는 적어도 하나의 연료 통로(31)를 갖는, 연료 분사 밸브(1), 특히 내연 기관의 연료 분사 시설용 연료 분사 밸브에 있어서,
    상기 연료 통로(31)의 종축은 상기 전기자(17)의 종축에 대해 연료 통로(31)가 반경방향으로 탄성중합체 링(35) 밖으로 나오도록 경사져 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 연료 통로(31)는 지지스프링(27)을 수용하는데 사용되는 전기자(17)의 접선방향으로 순환하는 홈(38) 내로 나오는(유출하는) 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 탄성중합체 링(35)이 O 링(37)인 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기자(17)는 탄성중합체 링(35)에 접경하는 정면(29)에 탄성중합체 링(35)을 반경방향으로 지지하는 상부물(40)을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성중합체 링(35)은 큰 내부 감쇠성 및 큰 저온탄성을 가진 탄성중합체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
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