KR20010102457A

KR20010102457A - 인젝터

Info

Publication number: KR20010102457A
Application number: KR1020017011087A
Authority: KR
Inventors: 프리드리히 보에킹
Original assignee: 클라우스 포스, 게오르그 뮐러; 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2000-01-10
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2001-11-15
Also published as: JP2003519757A; EP1181444A2; BR0008842A; WO2001051805A3; CZ20013211A3; US20030160110A1; WO2001051805A2; DE10000575A1; CN1360664A

Abstract

본 발명은 인젝터바디(10)와, 상기 인젝터바디내에서 실링시트(sealing seat)(16)에 접하게 되는 밀폐 위치와 상기 실링시트(16)로부터 연소실쪽 방향으로 떨어지게 되는 개방 위치 사이에서 이동가능한 인젝터니들(injector needle)(12)과, 연료-입구(26)와 연결된 압력챔버(pressure chamber)(24)와, 제어밸브(46)에 의해 제어되고 상기 연료-입구와 연결된 제어챔버(42)와, 상기 인젝터니들과 연결되고 상기 제어챔버안으로 돌출하는 플런저 로드(plunger rod)(40)를 갖는 내연기관용 연료-인젝터(fuel-injector)에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 실링시트의 영역에서 생성되는 개방력(opening force)보다 더 큰 밀폐력(closing force)을 신뢰할 수 있게 발생시키는 것이다. 상기 목적은 플런저 로드에, 상기 실링시트의 반대측에서 상기 압력챔버(24)를 차단하는 리턴피스톤(return piston)(28)을 제공함으로써 달성된다. 상기 리턴피스톤의 외부직경은 상기 실링시트(16)의 직경보다 더 크고, 상기 리턴피스톤(28)의 횡단면에서 상기 실링시트에 의해 둘러싸이는(enclosed) 면을 뺀 결과로서 생기는 면은 상기 플런저 로드의 횡단면보다 더 작다.

Description

인젝터{INJECTOR}

이런 외부개방형 인젝터는 일반적으로 알려져 있다. 인젝터니들의 개방과 밀폐는 제어챔버에서의 압력 제어를 통해 달성된다. 이런 인젝터에서 문제가 되는 것은, 실링시트의 직경은 인젝터니들의 앞쪽 영역의 가이드부(guide) 직경보다 더 크고, 따라서 직경 차이에 의해 개방력(opening force)이 발생된다는 것이다. 이것은, 힘이 균형을 이루지 않는 경우, 인젝터니들의 관리되지 않는 개방을 야기할 수 있다. 또한 발생되는 개방력이 압력챔버의 압력에 의존하고 따라서 연료-입구의 압력에 의존한다는 것은 위험한 것이다.

본 발명은 인젝터바디와, 상기 인젝터바디내에서 실링시트(sealing seat)에 접하게 되는 밀폐 위치와 상기 실링시트로부터 연소실쪽 방향으로 떨어지게 되는 개방 위치 사이에서 이동가능한 인젝터니들(injector needle)과, 연료-입구와 연결된 압력챔버(pressure chamber)와, 제어밸브에 의해 제어되고 상기 연료-입구와 연결된 제어챔버와, 상기 인젝터니들과 연결되고 상기 제어챔버안으로 돌출하는 플런저 로드(plunger rod)를 갖는 내연기관용 연료-인젝터(fuel-injector)에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 연료-인젝터의 부분을 도시하는 도면.

청구항 1의 특징부의 특징을 포함하는, 상기 "기술분야"에서 언급된 유형의 연료-인젝터는 리턴피스톤의 외부직경의 선택에 따라 큰 밀폐력(closing force)이 생긴다는 장점을 갖는다. 이 밀폐력은 실링시트의 영역에 작용하는 개방력보다 더 크므로, 제어챔버의 압력이 감소하고 그에 따라 플런저로드를 통해 어떠한 개방력도 더 이상 전달되지 않게 되었을 때 곧바로 인젝터니들의 확실한 밀폐가 보장된다.

리턴피스톤에 지지되는 리턴스프링이 제공되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 인젝터에서 리턴스프링은 단지 꺼진 연료-인젝터 시스템에서 인젝터니들을 밀폐된 상태로 유지하기 위해서만 쓰여지며, 그래서 어떠한 연료도 연소실로 들어갈 수 없다. 리턴스프링은 인젝터의 설계에 있어서 원칙적으로 바람직하지 않은 유입요소를 의미한다. 연료압에 의해 생기는 개방력 및 밀폐력은 지배적인 시스템압력에 비례하지만, 리턴스프링은 압력에 의존하지 않는 리턴력(return force)을 제공한다. 이것은, 상기 스프링에 의해 생기는 힘은 시스템압력이 높은 경우보다 시스템압력이 작은 경우에서 지배적인 전체힘에 대해 보다 더 큰 상대적인 힘을 갖는다는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 인젝터에서 고유의 밀폐력은 연료압에 의해 공급되므로, 리턴스프링은 그에 상응하게 약하게 치수가 정해질 수 있다. 이에 따라서 작용하는 전체힘에 대한 상기 리턴스프링의 상대적인 부분은 감소하게 된다.

본 발명은 첨부된 하나의 도면에 도시된 바람직한 실시예에 의해 이하에서 설명될 것이다.

본 발명에 따른 연료-인젝터는 연료를 내연기관의 연소실(도시되지 않음)로 분사하기 위해 쓰여진다. 여기서 연료는 "커먼 레일(common rail)"이라는 이름으로 널리 알려진 고압시스템에 의해 제공된다.

인젝터는 인젝터니들(12)이 이동가능하게 배치되는 인텍터바디(10)를 포함한다. 인젝터니들(12)은 자체의 앞쪽, 즉 연소실쪽 단부에, 인젝터바디(10)의 실링시트(16)와 연동하는 인젝터니들헤드(14)를 포함한다.

인젝터바디(10)내에서 가이드되는 가이드부분(18)은 인젝터니들(12)의 인젝터니들헤드(14)와 접한다. 가이드부분(18)에는 분사채널(22)과 연결되는 복수의 분사구멍(20)이 형성되어 있다.

인젝터니들(12)은 가이드부분(18)에서 시작하여 인젝터바디(10)에 형성된 압력챔버(24)를 횡단하여 연장한다. 이 압력챔버는 연료-입구(26)와 연결되고, 상기 연료-입구를 통해 시스템압력으로 유지되는 연료가 분사시스템에 의해 공급된다.

압력챔버(24)의 인젝터니들헤드(14) 반대쪽 단부는 외부피스톤(30)과 내부피스톤(32)으로 구성되는 리턴피스톤(28)에 의해 차단된다. 압력챔버(24)내에 배치되는 리턴스프링(34)의 일단부는 외부피스톤(30)에 지지되고, 상기 리턴스프링의 타단부는 인젝터바디(10)의 층계부(step)에 지지된다.

리턴피스톤(28)안으로 돌출하는 인젝터니들(12)의 단부에는 안전링(38)이 배치되는 원형홈(36)이 제공된다. 이 안전링(38)에서 외부피스톤(30)뿐만 아니라 내부피스톤(32)도 각각 적합한 층계부를 가지고 인접한다.

내부피스톤(32)에는 인젝터니들헤드(14) 반대쪽에 플런저로드(40)가 제공되는데, 상기 플런저로드는 리턴피스톤(28)의 인젝터니들헤드(14) 반대쪽에 형성된 누설량-모음 챔버(41)를 관통하고, 인젝터바디에 형성된 제어챔버(42)안으로 돌출한다. 제어챔버(42)는 입구초크부(44)와 제어밸브(46)를 통해서 연료-입구(26)와 연결된다. 제어밸브(46)는 상기 제어밸브의 개방과 밀폐를 야기시킬 수 있는, 개략적으로 도시된 피에조-액츄에이터(piezo-actuator)(48)를 포함한다. 제어밸브가 개방될 때, 제어챔버(42)에는 시스템압력으로 유지된 연료가 공급된다. 출구초크부(52)가 제공되는 출구(50)는 제어챔버(42)로부터 분기된다.

인젝터니들(12)에 영향을 주는 압력을 위해 중요한, 인젝터의 구성요소는 이하와 같이 치수가 정해진다. 외부피스톤(30)은 인젝터니들을 위한 실링시트(16)의 직경(d₁)보다 더 큰 외부직경(d₂)을 가진다. 플런저로드(40)의 직경(d₃)은 상기 플런저로드의 횡단면이, 리턴피스톤의 횡단면에서 실링시트에 의해 둘러싸이는(enclosed) 면을 뺀 결과로서 생기는 면보다 더 크도록 정해진다. 따라서 다음 식이 적용되어야 한다.

상술된 연료인젝터는 다음의 방식으로 작동한다. 연료-인젝터 시스템이 꺼졌을 때, 시스템압력은 제공되지 않으며, 또는 시스템압력이 공급되지만제어밸브(46)가 밀폐되었을 때, 인젝터니들(12)은 도면에 도시된 밀폐 위치에 있게 된다. 시스템압력이 공급되지 않을 때, 이 밀폐 위치는 리턴스프링(34)에 의해 보장된다. 그에 반해 시스템압력이 공급될 때, 밀폐력은 리턴피스톤(28)으로부터 발생하는데, 상기 리턴피스톤의 외부직경(d₂)은 실링시트(16)의 직경(d₁)보다 더 크기 때문이다. 따라서 압력챔버(24)에 공급되는 연료압에 의해 인젝터니들(12)에 가해지는 압력의 총합은 인젝터니들을 실링시트(16)에 대항하여 자체의 밀폐 위치에 있도록 영향을 미친다.

제어밸브(46)가 개방될 때, 공급된 연료는 출구초크부(52)에 의해 제어챔버(42)로부터 직접적으로 흘러나가는 것이 방지되기 때문에, 시스템압력은 제어챔버(42)에 공급되게 된다. 그래서 시스템압력은 플런저로드(40)의 횡단면에 영향을 주고 개방력을 발생시킨다. 플런저로드(40)의 횡단면은, 외부피스톤(30)의 횡단면에서 실링시트(16)에 의해 둘러싸이는 면을 뺀 결과로서 생기고 궁극적으로 밀폐력을 제공하는 면보다 더 크기 때문에, 인젝터니들(12)은 개방동작을 실행한다.

인젝터니들이 다시 밀폐되어야 한다면, 우선 제어밸브(46)는 밀폐된다. 그에 따라 제어챔버(42)의 압력은 유출되는 연료로 인해 감소되고, 그래서 여전히 공급되는 시스템압력에 의해 압력챔버(24)에서 발생되는 밀폐력은 인젝터니들(12)을 밀폐한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 인젝터바디와, 인젝터니들과, 압력챔버와, 제어챔버와, 플런저 로드를 갖는 내연기관용 연료-인젝터에 이용될 수 있다.

Claims

인젝터바디(10)와,

실링시트(sealing seat)(16)에 접하게 되는 밀폐 위치와 상기 실링시트로부터 연소실쪽 방향으로 떨어지게 되는 개방 위치 사이에서 상기 인젝터바디내에서 이동가능한 인젝터니들(injector needle)(12)과,

연료-입구(26)와 연결된 압력챔버(pressure chamber)(24)와,

제어밸브(46)에 의해 제어되고 상기 연료-입구와 연결된 제어챔버(42)와,

상기 인젝터니들과 연결되고 상기 제어챔버안으로 돌출하는 플런저 로드(plunger rod)(40)를 갖는 내연기관용 연료-인젝터(fuel-injector)로서,

상기 플런저 로드에는, 상기 실링시트의 반대측에서 상기 압력챔버(24)를 차단하는 리턴피스톤(return piston)(28)이 제공되는 것과,

상기 리턴피스톤의 외부직경은 상기 실링시트(16)의 직경보다 더 큰 것과,

상기 리턴피스톤(28)의 횡단면에서 상기 실링시트(16)에 의해 둘러싸이는(enclosed) 면을 뺀 결과로서 생기는 면은 상기 플런저 로드의 횡단면보다 더 작은 것을,

특징으로 하는, 인젝터.
제 1항에 있어서, 상기 리턴피스톤(28)은 내부피스톤(32)과 외부피스톤(30)으로 구성되는 것과,

안전링(38)이 상기 인젝터니들에 의해 정렬되고, 상기 안전링에서 상기 내부피스톤과 상기 외부피스톤은 접하는(affront) 것을,

특징으로 하는, 인젝터.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 압력챔버(24)내에는 상기 리턴피스톤에 지지되는 리턴스프링(34)이 배치되는 것을 특징으로 하는, 인젝터.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어밸브(46)는 피에조-액츄에이터(piezo-actuator)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 인젝터.