KR20020028220A - 컴팩트 구조의 연료 분사용 내고압 인젝터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연기관의 연소실로 연료를 분사하기 위한 인젝터에 관한 것이다. 상기 인젝터(1)는, 공급 스로틀(21)을 통해 제어 용량이 공급될 수 있는, 하나의 제어실(20)이 형성되어 있는, 하나의 인젝터 하우징(2)을 포함한다. 상기 제어실(20)은 액추에이터에 의해 작동 가능한 제어 부재에 의해 경감될 수 있고, 이로 인해 제어부(3)가 인젝터 하우징 내에서 수직 방향으로 움직일 수 있다. 상기 제어부(3)와 노즐 니들(22)이 일체형으로 형성되어 있다.

Description

컴팩트 구조의 연료 분사용 내고압 인젝터 {High pressure resistant injector for fuel injection of compact construction}
내연기관용 연료 분사 펌프가 DE 37 28 817 C2에 공지된다. 연료 분사 펌프에 삽입된 제어 밸브는 가이드 부시를 형성하고 채널에 가이드된 하나의 밸브 스템 및 상기 밸브 스템과 연결되고 작동 장치를 향하는 하나의 밸브 헤드로 구성된다. 밸브 헤드의 밀봉면은 밸브 시트를 형성하는 제어 홀 표면과 상호 작용한다. 밸브 스템은 그 원주에서 하나의 리세스를 포함하며, 상기 리세스는 연료 공급관 입구에서부터 밸브 시트와 상호 작용하는 밸브 헤드의 밀봉면의 시작 부분까지 축방향으로 연장되어 있으며, 상기 리세스 내에, 연료 공급관의 압력에 노출된 표면이 형성되어 있다. 상기 표면은 제어 밸브의 폐쇄 상태에서 연료 공급관의 압력에 노출된, 밸브 헤드의 표면과 동일하다. 따라서 밸브는 폐쇄 상태에서 압력 보상된다.또한 제어 밸브 부재의 가이드 부시에 제어 밸브를 그 개방 위치로 하중하는 스프링 부재가 배치된다.
연료를 내연기관의 연소실로 분사시키기 위한 인젝터에서 사용 가능한 인젝터의 내고압성이 중요하다. 하우징이 하나의 분리된 노즐 공급부와, 노즐 니들을 감싸는 하나의 노즐 공간을 포함하는 인젝터 구조 형상의 내고압성은 고압 저장실(Common Rail)에서 압력 기준이 지속적으로 증가할 때, 내고압성 면에서 한계에 다다른 기존 인젝터 구조 형상의 적응성 면에 있어 더욱 중요해 진다.
도 1은 일체형으로 형성된 제어부 및 노즐 니들을 포함하는 본 발명에 따른 인젝터의 종단면도.
도 2는 분사 노즐 단부에 대한 연료용 공급 표면을 포함하는 인젝터 하우징 내의 노즐 니들 가이드 영역의 확대도.
본 발명에 따라 제안된, 연료를 내연기관의 연소실로 분사하기 위한 인젝터의 컴팩트한 구조에서, 노즐 공급관 및, 연소실의 개방 영역에서 노즐 니들을 감싸는 노즐 공간이 생략될 수 있기 때문에, 상기 내고압성은 현저히 증가될 수 있다. 따라서 제작 기술의 관점에서 훨씬 용이하게 제작될 수 있는, 인젝터의 컴팩트한 구조 형성이 가능해진다. 노즐 니들은, 본 발명에 따라 제안된 인젝터 구성에서 이제 더이상 밀봉 기능을 하지 않는다. 그러므로 가이드 영역에서 인젝터의 하우징에 노즐 니들이 잼 없이 가이드될 수 있다. 상기 노즐 니들은, 밀봉 기능도 수행하는 노즐 니들보다 덜 고장난다. 따라서 높은 품질을 가진 표면이 더 작아도 되고, 이것은 본 발명에 따라 제안된 인젝터의 제작비를 저렴하게 한다.
서로 연결되어 실시되는 제어부와 노즐 니들의 일체형 형성은 큰 폐쇄력을 발생시키는 스프링 부재를 인젝터 하우징에 배치시키도록 한다. 따라서 시트에서의 밸브 니들의 폐쇄 시간은 포지티브 영향을 받음으로써, 본 발명에 따라 제안된 컴팩트한 구조의 인젝터에서 세팅된 누출 손실이 좁은 한계 내에서 유지될 수 있다.
극 고압으로 존재하는 연료의 원래 수직 방향으로 진행되는 공급에 의해 제어 밸브를 둘러싼 환형 틈으로 상기 연료가 유입됨으로써, 공급된 연료에서 발생 맥동 또는 압력 진동이 더 바람직하게 감쇄하고 특히 분사 단계 동안은 발생하지않는다. 그러므로 정확히 규정된 분사 과정의 형성이 연료의 맥동에 의해 영향을 받지 않는다.
본 발명에 따른 해결에 내재하는 또 다른 장점은, 노즐 니들에 공급 표면이 제공될 수 있고, 상기 공급 표면을 통해, 노즐 니들과 인젝터 하우징 사이의 환형 틈으로 유입되는 연료가 분사 노즐의 시트로 흐른다는 데 있다. 노즐 공급 부재와 노즐 공간이 생략될 수 있기 때문에, 노즐 환형 틈을 통한 연료의 공급은 근본적으로 본 발명에 따라 제안된 인젝터의 원래 높은 내고압성을 위한 것이다. 더 용이한 제작 가능성 및 내구성의 장점과 함께 노즐 니들을 위한 작동 시스템의 생략으로 인해, 분사 노즐 단부에서의 훨씬 더 빠른 압력 형성이 나타날 수 있다.
도면에 의해 본 발명이 다음에서 계속 설명된다.
도 1에는 일체형으로 형성된 제어부 및 직접적으로 상기 제어부에 연결된 노즐 니들을 포함하는, 본 발명에 따라 구성된 인젝터가 도시된다.
본 발명에 따라 형성된 인젝터(1)는, 포트형 리세스를 포함하는 제어부(3)가 수용되는 인젝터 하우징(2)을 가진다. 제어부(3)는, 외경(d2)이 도면부호 6으로 표시되는 상부 영역으로 형성되며 가이드 부재(7)의 외부 표면에 움직일 수 있게 수용되어 있다.
가이드 부재(7)는 인젝터(1)의 인젝터 하우징(2)에서 관형으로 연장되고 인젝터의 대칭축에 평행하게 진행되는 구성 부품으로 형성되어 있으며, 상기 구성 부품은 그 외부 표면에서, 예컨대 나선형 스프링으로 형성될 수 있는, 스프링 부재(8)에 의해 둘러싸여 있다. 스프링 부재(8)는 그 벽에 의해 한편으로는 환형으로 연장되는, 제어부(3)의 외경 영역(6)에 지지되며, 다른 한편으로는 인젝터 하우징(2)의 환형 리세스에 지지된다. 원래 인젝터(1)의 대칭축(4)에 대해 동축으로 연장되는 가이드 부재(7)의 내부에 하나의 통과홀(9)이 제공된다. 가이드 부재(7)의 앞측 단부에서 배출 스로틀 부재(19)가 가이드 부재(7) 내로 삽입되어 있다. 즉, 대칭축(4)과 동축으로 연장되는 통과홀은 원추형으로 형성된 밀봉 부재(11)의 하부에서 액추에이터로 작동되는 제어 부재(10)의 공동부(14)로 통한다.
도 1에 따른 구조에서 액추에이터로 작동되는 제어 부재(10)는 인젝터 하우징(2)으로 통합된다. 액추에이터의 공동부(14)에서 작동되는 제어 부재(10)는 한편으로는 상술된 가이드 부재(7)의 통과홀(9)로 통하고, 다른 한편으로는 액추에이터에 의해 작동되는 제어 부재(10)의 공동부(14)로부터 누출 연료 배출관(15)을 분기한다. 도 1에는 가이드 부재(7)의 통과홀(9)의 상단부가 원추형으로 형성된 밀봉 부재(11)에 의해 폐쇄되어 있으며, 상기 밀봉 부재(11)는 밀봉 볼트(12)에 의해 그 밀봉 시트(13) 내로 가압된다. 밀봉 부재(11)에서의 폐쇄력은 압전 액추에이터, 전자석 또는 유압/기계 변환기에 의해 압력 볼트(12)의 접촉부를 통해 발생된다. 상기 압전 액추에이터, 전자석 또는 유압/기계 변환기의 구조는 도 1에 자세히 도시되지 않는다.
인젝터(1)의 인젝터 하우징(2)의 상부에서 도 1에 따라 고압 저장실(Common Rail)로부터 원래 수직으로 연장된 공급관(16)이 도시된다. 공급관(16)은 스프링 부재(8)를 수용하는 공동부로 통하며, 상기 공동부로부터 극 고압의 연료가 제어부(3)를 환류하고, 환형 틈(18)을 따라 노즐 니들(22)을 향하는 방향으로 상기 제어부(3)를 환류한다. 외경(6)(d2)으로 형성된 제어부의 재킷 표면과 인젝터 하우징(2)의 내부 표면 사이에 형성되어 있는 환형 틈(18)은 인젝터 하우징(2) 내부로의 연료 공급시 고압 연료의 진동 감소 또는 맥동 감소를 위해 사용된다. 제어부(3)의 측벽에서 외경 영역(6)에 형성된 공급 스로틀(21)을 통해 고압 연료가 제어실(20)로 공급된다. 상기 제어실(20)은 한편으로는 유출 스로틀(18)이 제공되는 가이드 부재(7)의 앞면에 의해 제한되고, 다른 한편으로는 포트형으로 형성된 제어부(3)의 내부 공간에 의해 제한된다.
제어부(3)의 하부에서 제어부(3)의 외경(d2)은 가이드 부재 직경(29)으로 가늘어진다. 상기 가이드 부재 직경(29)(도 2 참조)으로, 노즐 니들(22)을 위해 제공된 가이드 부재(23) 또는 (25)가 형성되어 있다. 가이드 영역(23) 또는 (25)은 환형으로 노즐 니들(22)의 재킷에 연장된 링으로 형성될 수 있다. 상기 링은 상응하게 구조화된 인젝터 하우징(2)의 홀에서 가이드된다. 상부 가이드 영역(23) 또는 하부 가이드 영역(25)은 더 이상 어떤 기능도 하지 않고, 오히려 두 가이드 영역(23) 또는 (25) 사이에서 환형 틈을 형성하는 환형 공동부(24)를 형성하고, 고압 연료는 제어실(20)의 압력 하중과 노즐 니들(22)과 제어부(3)의 수직 운동 시, 상기 환형 공동부(24)로 유입된다. 연료는 하부 가이드 부재(25)로 부터 노즐 단부(32)까지 노즐 니들(22)의 하부를 감싸는 환형 틈(31) 내로(도 2 참조) 유입된다. 노즐 단부(32)에서 하나의 시트(27)가 형성되며, 상기 시트(27)에 의해 내연기관의 연소실로 돌출한 홀(30)이 폐쇄되거나 해제될 수 있다. 시트 직경(28)은 감소된 직경(d3)으로 실시된다.
도 1에 따른 인젝터의 인젝터 하우징(2)은 호울더(23) 내로 조여지며 공급관 연결부의 축소에 따른 간단한 회전으로 호울더로부터 풀려 나온다.
전이 영역 하부, 제어부(3)와 노즐 니들(22) 사이에서 노즐 니들(22)에 노즐 단부(32)로의 연료 공급을 위한 공급 표면(26)이 형성된다. 공급 표면(26)은 노즐 니들(22)의 상부 가이드 영역(23) 또는 하부 가이드 영역(25)으로 연장되며, 이로 인해 도 2에 따라 상부 공급 표면(26)은 노즐 니들 재킷 표면(22)과 하우징 홀 사이에서 발생하는 환형 틈(24)을 통해 공급 링(24) 상부에서 하부 공급 표면(26)과 연결된다. 따라서 공급 표면(26)에 의해, 제어실(20)의 압력 하중에 의한 노즐 니들(22)의 개방 시 연료가 인젝터 하우징의 노즐 단부(32)까지 공급되고 내연기관의 연소실로 분사되는 것이 보장된다.
도 1과 도 2에 따른 설명에서 다시 주어진 인젝터의 기능은 다음과 같다. 즉, 제어부재(10)의 제어에 의해 밀봉 부재(11)에 작용하는 압력 볼트(12)가 하중 경감되고, 이로 인해 원래 대칭축(4)에 평행하게 배치된 통과홀(9)에, 제어실(20)로부터 배출된 연료가 공급된다. 가이드 부재(7)의 앞면에 삽입된 유출 스로틀(18)을 통해 제어 용량이 통과홀 내로, 상기 통과홀로부터 해제된 밀봉 시트를 통해 공동부(14) 내로, 그리고 상기 공동부(14)로부터 누출 연료관(15)을 통해 유출된다.
제어 부재(10)의 제어에 의해 제어실(20)에서의 압력과 연료량이 감소하며, 이로 인해 포트형 구조의 제어부(3)가 가이드 부재(7)의 가이드 표면에서 수직 방향으로 상향 이동된다. 상향 운동 동안 제어부(3)의 환형 에지가, 스프링 부재(8)에 의해 영향을 받아, 상기 스프링 부재(8)에 접하며 스프링 부재(8)를 압축한다. 제어부(3)의 상향 운동 동안 노즐 니들(22)이 인젝터 하우징의 노즐 니들(22) 시트로부터 나옴으로써 고압 측에 위치하는 저장된 연료가 공급 표면(26)에 의해 측면으로 환형 공동부(24) 내로 유입될 수 있으며, 상기 공동부(24)로부터 하부 공급 표면(26)에 의해 노즐 니들(22)의 재킷과 인젝터 하우징(2)의 내부벽 사이의 틈으로 유입된다. 따라서 노즐 니들 단부(32)에, 발명에 따른 분사압 및 내연기관의 연소실로의 분사를 위한 발명에 따른 연료량이 제공되고, 상기 연료량은 비스듬히 배치된 홀(30)에 의해 연소실로 분사될 수 있다. 직경(d1-d3)의 일부는 제어부(3)의 외부 영역의 직경(d2)에 의해 이미 힘보상되어 있다. 노즐 니들(22)의 완전한 힘보상을 고려하는, 스프링 부재(8)의 설계에 의해, 노즐 니들 단부(32)에서의 노즐 니들(22)의 최상의 개방과 폐쇄가 세팅될 수 있다.
이와 달리 제어 부재(10)가 액추에이터의 활성화에 의해 세팅된다면, 압력볼트(12)가 밀봉 부재(11)에 작용하고, 밀봉 시트(13)에서 통과홀(9)을 폐쇄한다. 따라서 제어실(20)에서의 공급 스로틀(21)을 통한 고압 연료의 연속적 유동에 의해 고압이 형성된다. 제어 부재(20)에서의 고압의 형성에 의해 제어부(3)는 가이드 부재(7)에서 수직 방향으로 아래로 실시됨으로써, 노즐 니들(22)과 그 니들 단부(32)는 상기 노즐 니들의 시트(27)에 삽입된다. 노즐 단부(32) 영역의 노즐 니들 시트(27)에서의 폐쇄 운동은 압력 스프링으로 형성된 나사선형 스프링(8)의 적합한 설계에 의해 지지됨으로써 노즐 니들(22)의 신속한 폐쇄를 세팅하며, 누출 손실이 좁은 한계 내에서 유지된다.

Claims (10)

  1. 하나의 제어실(20)이 형성되어 있는, 하나의 인젝터 하우징(2)을 포함하며, 상기 제어실(20)의 압력은 공급 스로틀(21)에 의한 제어 용량에 의해 형성될 수 있고, 액추에이터에 의해 작동 가능한 제어 부재에 의해 경감될 수 있고, 이로 인해 제어부(3)가 인젝터 하우징 내에서 수직 방향으로 움직일 수 있는 내연기관의 연소실로 연료를 분사하기 위한 인젝터에 있어서,
    상기 제어부(3)와 노즐 니들(22)이 일체형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(3)가 인젝터 하우징(2)의 가이드 부재(7)에서 가이드되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가이드 부재(7)의 외부는 스프링 부재(8)에 의해 둘러싸여 있으며, 그 내부는 통과홀(9)에 의해 제어 부재(10)까지 관통되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 가이드 부재(7)의 앞면에 하나의 스로틀 부재(19)가 제공되며 상기 앞면이 제어실(20)을 제한하는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어실(20)이 가이드 부재(7)에 수용된 제어부(3)의 바닥 표면에 의해 제한되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(3)가 그 외경 영역(6)에서, 인젝터 하우징(2)과 제어부(3) 사이에서 제한된 환형 틈(18)에 의해 둘러싸여 있으며, 공급 부재(16)에 의해 고압 저장실로부터 상기 환형 틈(18)에 연료가 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  7. 제 1항에 있어서,
    연료 공급용 공급 표면이 노즐 니들(22)의 단부(27)에 제공되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 노즐 니들(22)에, 환형으로 연장된 가이드 표면(23, 25)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 가이드 표면(23, 25) 사이에 하나의 환형 공동부(24)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  10. 제 7항에 있어서,
    연료가 가이드 부재(23, 25) 하부에 제공된 공급 링(31)을 통해 노즐 단부(32)로 공급되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
KR1020027002562A 2000-06-29 2001-05-25 컴팩트 구조의 연료 분사용 내고압 인젝터 KR20020028220A (ko)

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