KR20020035768A - 일렬로 연결된 제어 밸브를 갖는 압력 제어 인젝터 - Google Patents

일렬로 연결된 제어 밸브를 갖는 압력 제어 인젝터 Download PDF

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KR20020035768A
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Abstract

본 발명은 고압 연료를 엔진의 연소실 내로 분사하기 위한 인젝터에 관한 것이다. 하우징 구멍(2) 내에서 수직으로 이동 가능하게 수용되며 링 챔버(12)에 의해 둘러 싸이는 제어 밸브 본체(8)를 포함한다. 상기 제어 밸브 본체 내에는 고압 수집 챔버로부터의 유입부(15)가 합류된다. 제어 밸브 본체의 수직 이동은 고압 수집 챔버로부터의 유입부(15)에 노즐 유입부(19, 20)를 연결시키거나 또는 분리시킨다. 인젝터 하우징(3) 내에는 2/2방 제어 밸브(7, 21)가 일렬로 연결되며, 상기 제어 밸브 중 하나가 개방되었을 때 힘평형이 달성된다.

Description

일렬로 연결된 제어 밸브를 갖는 압력 제어 인젝터 {PRESSURE CONTROLED INJECTOR COMPRISING CONTROL VALVES CONNECTED ALONG A SINGLE LINE}
고압을 연료 분사 시스템 내에 유지시키는 고압 챔버(코먼레일)를 구비한 연료 분사 시스템에서 분사의 개시와 종료는 전기 제어 인젝터에 의해 조정된다. 인젝터는 실린더 헤드의 실질적인 변경없이 클램핑 요소에 의해 내연 기관의 실린더 헤드에 고정된다. 경우에 따라서, 최고압은 분사 중에 발생하며, 이는 작은 슬라이더 마찰 엣지 중복부를 갖는 인젝터에서는 고압에 의해 누출이 발생할 수 있으며, 이는 인젝터의 효율을 상당히 저하시킨다.
독일 특허 제197 01 879호는 엔진용 연료 분사 장치에 관한 것이다. 상기 특허에서 공개된 엔진용 연료 분사 장치는 고압 펌프에 의해 연료가 충전되는 공동식 고압 수집 챔버(코먼레일)를 포함하며, 고압 챔버는 연료 라인을 통해, 연료가 공급되는 엔진의 연소실 내로 돌출된 분사 밸브와 연결된다. 분사 밸브의 개방 및 폐쇄 작동은 전기 제어식 제어 밸브에 의해 각각 제어되며, 상기 제어 밸브는, 분사 밸브의 분사 개구에 합류하며 고압 채널을 분사 라인 또는 방출 라인에 연결시키는 3/2방 밸브로서 구성될 수 있다. 제어 밸브의 제어 밸브 부재에는 고압 연료가 충전될 수 있는 유압식 작동 챔버가 마련되며, 이는 제어 밸브 부재의 조정 위치를 방출 채널 내로 변위 시키도록 개방 제어될 수 있다.
본 발명에 따라 제안되는 해결책은, 발생되는 누출이 영향을 미치지 않는 압력 제어식 인젝터를 제공하는 것이다. 일렬로 연결된 2/2방 밸브는, 고압 수집 챔버로부터 일정한 압력이 유지되는 상부 제어부가 개방 상태에서 힘이 보상되도록 구성되는 것을 허용하는데, 이는 상부 2/2방 밸브의 제어 본체의 시트 직경부가 안내 직경부에 상응하기 때문이다. 따라서, 고압 챔버로부터의 고압에 작용하는 2/2방 제어부는 제어 가능한 작동 유닛, 예를 들어 압전 액츄에이터에 의해 유압 부스터 이전에 연결됨으로써 직접 제어될 수 있다.
2개의 안내부에 의한 고압 수집 챔버로부터의 고압에 항상 작용하는 상부 2/2방 밸브의 밸브 본체의 힘 평형 및 경사없는 밸브의 안내 작동에 추가로 오일 방출측에 2/2방 밸브가 볼형 밸브로서 구성되며, 이는 저렴하고 간단하게 제조될 수 있다. 압전 액츄에이터가 조정되면, 개방 운동은 밸브 본체를 밀폐 시트로 압착시킨다. 상부 2/2방 밸브가 최대로 개방될 때, 하부 2/2방 밸브의 볼 몸체의 확실한 폐쇄가 보장되어, 슬라이더 마찰 엣지 중복부에서의 초과 누출과 같은 바람직하지 못한 결과가 제거될 수 있다.
상부 2/2방 밸브가 폐쇄되었을 때, 하우징측의 중공 챔버 내에 수용되는 볼 요소와 하부 2/2방 밸브와 분사 노즐의 노즐 챔버로의 유입부는 압력 해제된다. 이러한 사실로 인해, 하부 2/2방 밸브의 볼 몸체는 압력 스프링에 의해 가압되어 오일 방출 밸브는 상부 2/2방 밸브의 제어 밸브 본체를 폐쇄시키거나 또는 수직 방향으로의 폐쇄 작동을 돕는다.
도1은 인젝터의 부분 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 인젝터
2: 하우징 구멍
3: 하우징
4: 압전 액츄에이터
6: 부스터
7: 2/2방 제어 밸브
8: 2/2방 제어 밸브 본체
9: 안내부
11: 시트면
15: 유입부
23: 폐쇄 요소
26: 스프링 요소
27: 드로틀 요소
도1은 본 발명에 따르는, 양 2/2방 제어 밸브가 일렬로 연결되어 구성된 압력 제어식 인젝터가 도시된다. 본 발명에 따라 구성된 도1의 인젝터(1)의 하우징 구멍(2) 내에는 상부 2/2방 제어 밸브(7) 및 볼형으로 구성된 하부 2/2방 제어 밸브(21)가 차례로 연결된다.
상부 2/2방 제어 밸브(7)는 실질적으로 대칭선(29)에 대한 회전 대칭체로서 구성된다. 2/2방 제어 밸브 본체(8)의 상부에는 제1 단부면(18)이 있고, 이에 대향하며 회전 대칭으로 구성된 2/2방 제어 밸브 본체(8)의 단부면은 도면 부호 17로 표시된다.
상단부(18)의 상부에는 유압 부스터(6)의 제어 용적이 제공되는데, 이는 피스톤(5)을 통해서 가압될 수 있다. 피스톤(5)은 여기에 상세히 도시되지 않은 압전 액츄에이터(4)에 의해 가압될 수 있다. 압전 액츄에이터(4) 대신에 짧은 제어 시간을 갖는 솔레노이드 밸브 및 기계식 유압 부스터가 피스톤(5)을 작동시키기 위해 사용될 수 있다.
회전 대칭 구성품으로서 구성된 2/2방 제어 밸브(8)는 시트 직경부(14)가 연결되는 수축부(13)를 포함한다. 2/2방 제어 밸브 본체(8)가 폐쇄된 상태에서, 시트 직경부(14)가 하우징 측에 제공된 시트면(11)에 밀착되는 방식으로 고압 수집 챔버로부터의 유입부(15)가 폐쇄된다. 폐쇄 상태에서 횡방향 구멍(19)과, 여기서 상세히 도시되지 않은 분사 노즐의 노즐 챔버로 향하며 도면 부호 20으로 표시된 노즐 유입부는 고압에 의해 폐쇄된다.
고압 수집 챔버로부터의 유입부(15)는 인젝터(1)의 하우징(3) 내에 제공된 링 챔버(12) 내로 합류된다. 링 챔버 내에는 고압 수집 챔버로부터 유입부(15)를통해 제공되는 연료 체적과, 이에 의한 고압이 항상 존재한다.
2/2방 제어 밸브 본체(8)는 하우징(3) 내에 즉, 하우징 구멍 내에 지지되어 있다. 2/2방 제어 밸브 본체(8)는 제1 안내부(9) 및 제2 안내부(16)를 포함한다. 상기 양 안내부(9, 16)에 의해 2/2 방 제어 밸브 본체(8)는 인젝터(1)의 하우징(3) 내에 경사없이 구성된다. 밸브가 개방된 상태, 즉 중간 유입부(20)의 횡방향 구멍(19)과 노즐 유입부(15)가 연결될 때, 제어 엣지(11)와 하우징측에서 함께 작용하는, 2/2방 제어 밸브 본체(8)의 시트 직경부(14)와 같이 2/2방 제어 밸브 본체(8)의 제1 또는 제2 안내부(9, 16)가 동일한 직경을 갖도록 구성됨으로써, 2/2방 제어 밸브(8)의 힘 평형성은 달성된다. 이러한 구성에 의해 2/2방 제어 밸브 본체(8)의 개방된 상태에서 압전 액츄에이터(4)를 통해 작동될 수 있다. 오일 방출측에서, 볼 형태로 구성된 2/2방 제어 밸브(21)는 상부 2/2방 제어 밸브(7) 하류에 배열된다. 2/2방 제어 밸브(21)의 볼 형태로 구성된 폐쇄 요소(23)는 2/2방 제어 밸브 본체(8)의 하단부(17)에 대해 지지된다. 볼형 폐쇄 요소(23)는 인젝터(1) 하우징(3) 내의 중공 챔버(25)에 의해 둘러 싸이며 하우징 측에 지지되는 스프링 요소(26)를 통해 2/2방 제어 밸브 본체(8)의 하단부(17)에 대해 일정하게 조정된다. 중공 챔버(25)는 오일 방출 라인(22)으로 합류되며, 중공 챔버의 내부에는 볼 형태의 2/2방 제어 밸브(21)의 스프링력을 갖는 폐쇄 요소(23)가 위치한다. 연료 체적이 분기 라인(28)을 통해 노즐 유입부(19, 20)로부터 공급 될 수 있는 공동 챔버(25)의 하부에는 드로틀 요소(27)가 제공된다.
예를 들어, 압전 액츄에이터로서 구성된 작동 유닛(4)이 통전되면,피스톤(5)에 압력이 공급되고 유압 부스터(6)의 압력이 상승됨으로써, 2/2방 제어 밸브 본체(8)의 상단부(18)에는 압력이 해제된다. 2/2방 제어 밸브 본체(8)가 인젝터(1)의 하우징(3) 내에서 하향 이동되어 하우징 내의 시트면(11)을 페쇄시키는, 2/2방 제어 밸브 본체(8)의 시트 직경부(14)는 자체 시트로부터 복귀되며 고압 수집 챔버로부터의 유입부(15)를 노즐 유입부(20)로의 횡방향 구멍(19)에 대한 링 챔버(12)를 통해 개방시킨다. 이로써, 고압 연료는 상세히 도시되지 않은 분사 노즐의 노즐 챔버 내로 공급된다. 2/2방 제어 밸브 본체(8)가 인젝터(1) 하우징 내에서 수직 하향 이동하는 것은 2/2방 제어 밸브 본체(8)가 하부 중공 챔버(25) 내로 진입하는 것에 영향을 미친다. 이를 통해, 2/2방 제어 밸브(21)의 볼 형태의 폐쇄 요소(23)는 하부 중공 챔버(25) 내에서 작동되는 스프링(26)의 작용에 의해 시트로 이동한다. 따라서, 볼 형태로 구성된 폐쇄 요소(23)의 시트 직경부(24)는 드로틀 요소(27)가 삽입된 유입부를 폐쇄한다. 이 시점에서, 노즐 유입부(19, 20)에는 고압이 공급되나, 오일 방출 라인(22)은, 폐쇄 시트(24)로 이동하며 하단부(17)에 의해 작동되는 볼형 폐쇄 요소(23)를 통해 고압으로부터 차단된다.
압전 액츄에이터가 더 이상 통전되지 않으면, 피스톤(5)은 상부로 이동하여 유압 부스터(6)가 압력 해제되어, 2/2 제어 밸브 본체(8)의 상단부(18)는 상부로 이동한다. 이로써, 2/2방 제어 밸브 본체(8)가 이동되어 하우징(3) 내의 안내부(9, 16) 내로 안내되며, 자체 시트 직경부(14)는 노즐 유입부(19, 20)를 고압 수집 챔버의 유입부(15)로부터 차단한다. 노즐 유입부(19, 20) 내에 있는 잔여압은 분기관(28) 또는 드로틀 요소(27)를 통해 볼 형태로 구성된 하부 2/2방 제어밸브의 폐쇄 요소(23)의 밀폐 시트(24)에 형성된다. 분기관(28)과 횡방향 구멍(19) 또는 노즐 유입부(20) 내에 있는 잔여압은, 볼 형태로 구성된 폐쇄 요소(23)가 밀폐 시트로부터 이동하며 상부 2/2 방 밸브 제어 본체(8)가 자체 밀폐 시트 내에서 폐쇄 이동하는 것을 돕는다. 이런 상태에서, 볼 형태로 구성된 폐쇄 요소가 개방됨으로써, 노즐 유입부(20)는 드로틀 요소(21)의 분기관(28)을 통해 그리고, 하우징 측에 제공된 중공 챔버(25)를 통해 압력 해제될 수 있다.
볼 형태로 구성된 폐쇄 요소(23)가 중공 챔버(25)에 지지되는 스프링 요소(26)에서 압전 액츄에이터(4)의 작용 방향으로 작동되기 때문에, 볼형 폐쇄 요소(23)의 개방 작동은 2/2방 제어 밸브 본체(8)의 하단부(17)의 정지부를 통해 2/2방 제어 밸브 본체(8)가 하우징(3) 내의 밀폐 시트(11)에서 폐쇄되는 것을 돕도록 사용된다.
본 발명에 따르면, 2/2방 제어 밸브가 일렬로 연결됨으로써, 힘 평형성이 유지되며 간단하고 저렴하게 제조될 수 있는 인젝터가 제공된다.

Claims (9)

  1. 하우징 구멍(2) 내에서 수직으로 이동 가능하게 수용되며 링 챔버(12)에 의해 둘러 싸이는 제어 밸브 본체(8)를 포함하며, 상기 제어 밸브 본체 내에는 고압 수집 챔버로부터의 유입부(15)가 합류되며, 제어 밸브 본체의 수직 이동이 고압 수집 챔버로부터의 유입부(15)에 노즐 유입부(19, 20)를 연결시키거나 또는 차단시키는, 엔진의 연소실 내로 연료를 분사하기 위한 인젝터에 있어서,
    인젝터 하우징(3) 내에는 2/2방 제어 밸브(7, 21)가 일렬로 연결되며, 상기 제어 밸브 중 하나가 개방되었을 때 힘평형이 달성되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  2. 제1항에 있어서, 하우징 구멍(2) 내에서 수직으로 이동 가능한 2/2방 제어 밸브 본체(8)는 하우징(3) 내에서 2개의 안내부(9, 16)에 의해 안내되는 것을 특징을 하는 인젝터.
  3. 제2항에 있어서, 안내부(9, 16)는 동일한 직경으로 구성되는 것을 특징으로 하는 것을 인젝터.
  4. 제2항에 있어서, 안내부(9, 16) 및 제어 밸브 본체(8)의 시트 직경부(14)는 동일한 직경으로 구성되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  5. 제1항에 있어서, 2/2방 제어 밸브(7, 21)를 조정하는 조정 장치(3)에는 유압 부스터(6)가 배열되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  6. 제1항에 있어서, 볼형 2/2방 제어 밸브(21)의 폐쇄 요소(23)는 하우징(3)의 중공 챔버(25) 내에 수용된 스프링 요소(26)를 통해 2/2방 제어 밸브 본체(8)의 하단부(17)에 대해 조정되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  7. 제6항에 있어서, 볼형 2/2방 제어 밸브(21)의 중공 챔버(25)는 드로틀 요소(27)에 의해 노즐 유입부(19, 20)의 분기관(28)과 연결되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  8. 제1항에 있어서, 상부 2/2방 제어 밸브(7)가 개방되면, 볼형 2/2방 제어 밸브(21)의 폐쇄 요소(23)는 밀폐 시트(24)로 이동하는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  9. 제1항에 있어서, 상부 2/2방 제어 밸브(7)의 시트 직경부(14)가 하우징측 시트면(11)으로 이동하면, 볼형 2/2방 제어 밸브는 자신의 개방 위치로 이동하는 것을 특징으로 하는 인젝터.
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