KR20030023701A - 연료 분사 밸브 - Google Patents

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Abstract

특히 내연기관의 연소실로 연료를 직접 분사하는 연료 분사 밸브(1)는 밸브 니들(3)을 구비하고, 상기 밸브 니들의 분사측 단부에 밸브 폐쇄 바디(4)가 배치되며, 상기 밸브 폐쇄 바디는 밸브 시이트 바디(5)에 형성된 밸브 시이트면(6)과 함께 밀봉 시이트를 형성한다. 연료 분사 밸브(1)의 밸브 시이트 바디(5)와 연결되거나 상기 밸브 시이트 바디와 일체형으로 형성된 분사구 반구(37,41)는 적어도 세 개의 분사구(38,42)를 구비하며, 분사구(38,42)에 연장된 축선(39,43)이 모두 교차하지는 않는다.

Description

연료 분사 밸브{Fuel injection valve}
독일 특허 공개 제 198 27 219 A1 호에 내연기관용 연료 분사 시스템이 공지되어 있으며, 상기 내연기관은 연료 제트 조절 플레이트를 포함하는 인젝터를 구비하고, 상기 플레이트는 제 1 원을 따라 배치된 제 1 노즐홀 및 제 2 원을 따라 배치된 제 2 노즐홀을 구비한다. 제 2 원은 제 1 원 보다 작은 직경을 갖는다. 원들은 조절 플레이트의 중심 축선에 동축으로 배치된다. 제 2 노즐홀의 각 홀축선은 밸브 바디의 중심 축선에 대해 수직인 기준면과 함께 예각을 형성한다. 상기 제 1 노즐홀의 각 홀축선에 의해 기준면과 함께 형성된 각보다 작다. 따라서 제 1 노즐홀에 의해 분사된 연료 분무는 제 2 노즐홀에 의해 분사된 연료 분무로부터 벗어날 수 있다. 따라서 제 1 노즐홀에 의해 분사된 연료 분무는 제 2 노즐홀에 의해 분사된 연료 분무를 교란하지 않으며, 이것은 분사된 연료를 분무하기에 적합하도록 한다.
선행 기술에 있어서 노즐홀의 간격이 연료 제트 조절 플레이트의 연소실을 향한 외측에서 보다 연료 분사 조절 플레이트의 유입 측에서 작은 것이 단점이다. 따라서 개별 연료 인젝션 제트로 이루어지는 전체 인젝션 제트의 형성은 특정한 프리 세팅으로 가능하다. 연료 제트 조절 플레이트의 안정성과 견고성이 보장되도록 노즐홀의 간격은 특정값을 넘지 않는다.
독일 특허 공개 제 198 04 463 A1 호에는 혼합물 압축 스파크 점화되는, 분사 노즐의 둘레 위에 나뉘어 배치된 적어도 하나의 분사홀을 포함하는 내연기관을 위한 연료 분사 밸브가 공지되어 있다. 분사홀을 통해 연료를 의도한 대로 분사함으로써 인젝션 제트가 유도된 연소 과정은 혼합물 구름의 형성에 의해 실현되며, 점화를 위해 적어도 하나의 인젝션 제트는 점화 플러그를 향한다. 적어도 하나의 거의 연결된 또는 이어지는 혼합물 구름을 형성하는 나머지 인젝션 제트들도 제공된다.
이러한 선행 기술에서 분사홀들은 연료 공급구 측에 연장된 축선에 의해 축선의 공동 교차점에 정렬된다. 분사홀에 의해 관통되는 분사 섹션의 최적의 견고성이 달성될 수 있다.
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 연료 분사 밸브에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 형성된 연료 분사 밸브의 제 1 실시예에 의한 개략도.
도 2a는 연료 분사 밸브 쪽에서 본 횡단면이 타원형인 전체 제트상에 대한 선행 기술에 따른 분사구 반구의 조감도.
도 2b는 도 2a의 분사구 반구에 의한 횡단면도.
도 3a는 횡단면이 반원인 전체 제트상에 대한 분사구 반구의 본 발명에 따른 제 1 실시예의 조감도.
도 3b는 도 3a의 분사구 반구에 의한 횡단면도.
도 4는 원추형 전체 제트상에 대한 분사구 반구의 본 발명에 따른 다른 실시예의 조감도.
독립 청구항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 연료 분사 시스템은 분사구들이 균일하게 분사구 반구의 상부면 위에 세분되고, 밸브 니들을 향한 분사구 반구의 측면상에 분사구들 사이의 어떠한 협소한 간격도 나타나지 않는 장점을 갖는다. 분사구 반구의 견고성은 최대이다.
종속 청구항에 제시된 조치에 의해 독립 청구항에 제시된 연료 분사 시스템의 바람직한 개선이 가능하다.
분사구 반구 위에는 분사구들이 인접한 축선의 평균적인 간격들이 최대가 되도록 배치되고 방향 설정되는 것이 장점이다.
홀들은 디스크 위에 균일하게 세분되고, 인접한 홀의 연장 축선이 서로 평행할 경우, 평면 디스크에 배치된 홀은 서로 최대 간격을 갖는다. 연료 분사 밸브에서 분사구는 대체로 반원형의 분사구 반구 상에 배치된다. 또한 분사구들은 소정의 인젝션 제트상이 나타나도록 배치되어야 한다. 따라서 분사구들의 축선은 서로 평행하지 않다. 분사구들의 축선은 분사구 반구를 향한 밸브 니들 측에서 하나의 지점마다 교차하고, 분사구 반구상의 분사구들의 위치가 축선의 방향을 정하면서 방향 설정된다. 분사구들은 각각 따로 비켜나므로, 인접한 분사구들의 축선은 구조적인 입체 라인으로 보이고, 가능한 넓은 간격을 가지며, 따라서 분사구 반구의 최대 견고함이 달성될 수 있다. 분사구들의 방향 설정이 어느 정도 까지는 반구 상에 있는 분사구들의 위치에 달려 있기 때문에, 분사구들은 바람직하게 분사구 반구 상에 균일하게 세분될 수 있다. 분사구들의 개별적인 연료 인젝션 제트로 이루어진, 분사구들이 서로 비켜남으로써 발생하는 전체 인젝션 제트상의 형성에서 오류는 간과할 수 있다.
바람직한 실시예에서 각각 최대인 두 개의 축선이 교차하고, 서로 교차하는 축선의 교차점은 분사구 반구의 평면에 수직인 대칭면 위에 놓인다. 축선들이 서로 교차하는 분사구들은 대칭면에 반사 대칭으로 배치되고, 분사구들의 모든 연료 인젝션 제트에 의한 제트 크로스 섹션에 타원이 발생하도록 방향 설정된다.
좁게 제한된, 대체로 분사구 반구의 상부면의 타원형 단면 위에 모든 분사구들이 위치하지 않고, 바람직하게 모든 연료 인젝션 제트에 의한 전체 인젝션 제트상의 횡단면이 타원형인 제트 크로스 섹션이 형성될 수 있다. 분사구들은 균등하게 분사구 반구 위에 세분될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서 분사구들은 대체로 원형으로 분사구 반구의 대칭축선을 따라 배치된다. 분사구들의 축선은 대칭축선 주변의 실린더에 접하여 배치되고, 연료 제트는 분사구 반구와 어느 정도의 간격을 두고 대체로 원추형을 형성한다.
이러한 바람직한 실시예에서는 선행 기술에 비해 분사구 반구의 견고성이 보다 큰 것이 장점이다.
본 발명의 실시예가 도면에 간단하게 도시되고 하기에서 상세히 셜명된다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 연료 뷴사 밸브(1)의 제 1 실시예는 혼합물 압축 스파크 점화하는 내연기관의 연료 분사 장치를 위한 연료 분사 밸브(1)의 형태로 구현된다. 연료 분사 밸브(1)는 특히 내연기관의 도시되지 않은 연소실로 연료를 직접 분사하는데 적합하다.
연료 분사 밸브(1)는 노즐 바디(2)로 구성되고, 상기 노즐 바디에 밸브 니들(3)이 배치된다. 밸브 니들(3)은 밸브 폐쇄 바디(4)와 작용 연결되어 있고, 상기 밸브 폐쇄 바디는 밸브 시이트 바디(5)상에 배치된 밸브 시이트면(6)과 함께 밀봉 시이트를 형성한다. 연료 분사 밸브(1)에서는 실시예에서 내부로 개방하는 연료 분사 밸브(1)를 다루며, 상기 연료 분사 밸브는 다수의 분사구(7)를 갖는다. 노즐 바디(2)는 밀봉부(8)에 의해 자기 코일(10)의 외극(9)에 대해 밀봉된다. 자기 코일(10)은 코일 하우징(11) 내부에 캡슐화되어 코일 캐리어(12)에 감겨 있으며, 상기 캐리어는 자기 코일(10)의 내극(13)에 접한다. 내극(13) 및 외극(9)은 네로잉(26)에 의해 서로 분리되고, 강자성 연결 부품(20)에 의해 서로 연결된다. 자기 코일(10)은 파이프(19)를 통해 전기 플러그 컨텍트(17)에 의해 공급 가능한 전류에 의해 여자된다. 플러그 컨텍트(17)는 플라스틱 외피(18)로 둘러싸여 있으며, 상기 외피는 내극에(13)에 사출성형될 수 있다.
밸브 니들(3)은 밸브 니들 가이드(14)에 안내되고, 상기 가이드는 디스크형으로 구현된다. 행정의 조절을 위해 쌍으로 이루어진 조절 디스크(15)가 이용된다. 조절 디스크(15)의 반대측에 아마추어(20)가 위치한다. 상기 아마추어는 제 1 플랜지(21)에 의해 밸브 니들(3)과 넌 포지티브하게 연결되고, 상기 밸브 니들은 용접 시임(22)에 의해 제 1 플랜지(21)와 연결된다. 제 1 플랜지(21)상에 복귀 스프링(23)이 지지하고, 상기 스프링은 연료 분사 밸브(1)의 본 구조에서 슬리브(24)에 의해 예응된다. 밸브 니들 가이드(14) 내부, 아마추어(20) 내부 및 밸브 시이트 바디(5)에 연료 채널(30a-30b)이 뻗어있다. 연료는 중앙 연료 공급구(16)를 통해 공급되어 필터 소자(15)에 의해 여과된다. 연료 분사 밸브(1)는 밀봉부(28)에 의해 도시되지 않은 연료 파이프에 대해 밀봉된다.
아마추어(20)의 분사측 측면에 링형의 댐핑 소자(32)가 배치되고, 상기 댐핑 소자는 탄성 재료로 구성된다. 상기 댐핑 소자는 제 2 플랜지(31)상에 있으며, 상기 제 2 플랜지는 용접 시임(33)에 의해 밸브 니들(3)과 넌 포지티브하게 연결된다.
연료 분사 밸브(1)의 휴지 상태에서 아마추어(20)는 밸브 폐쇄 바디(4)가 밸브 시이트(6)에서 밀봉 위치에 고정되도록 복귀 스프링(23)에 의해 그 행정 방향과 반대로 접촉된다. 자기 코일(10)의 여자시 상기 자기 코일은 자기장을 형성하고, 상기 자기장은 아마추어(20)를 행정 방향으로 복귀 스프링(23)의 탄성과 반대로 움직이며, 행정은 내극(12)과 아마추어(20) 사이의 휴지 위치의 작업갭(27)에 의해 사전 설정된다. 아마추어(20)는 밸브 니들(3)과 용접 연결된 제 1 플랜지(21)를 마찬가지로 행정 방향으로 끌고 간다. 밸브 니들(3)과 연결된 밸브 폐쇄 바디(4)는 밸브 시이트면(6)으로부터 들어 올려지고, 연료는 분사구(7)를 통해 분사된다.
코일 전류가 차단되면, 아마추어(20)는 자기장의 충분한 형성 후 복귀 스프링(23)의 압력에 의해 내극(13)으로부터 강하하고, 따라서 밸브 니들(3)과 연결된 제 1 플랜지(21)는 행정 방향과 반대로 움직인다. 따라서 밸브 니들(3)이 동일한 방향으로 이동함으로써 밸브 폐쇄 바디(4)는 밸브 시이트면(6)에 배치되고 연료 분사 밸브(1)는 폐쇄된다.
도 2a는 설명을 위해 분사구 반구(34)를 횡단면이 타원형인 전체 제트상에 대한 선행 기술에 따른 조감도로 도시한다. 전면은 내부에서부터 분사구 반구의 곡률로 바라본 것에 해당하며, 상기 관점에 의해 연료 분사 밸브(1)가 도시된다. 분사구(35)들은 대략 타원으로 포함된 평면에 배치되고, 분사구(35)들이 방향 설정됨으로써 지정된 축선(36)들이 하나의 교차점(37)에서 교차한다.
도 2b는 분사구(35), 축선(36) 및 교차점(37)을 포함하는 도 2a의 분사구 반구(34)에 의한 횡단면을 도시한다.
잘 알 수 있듯이 분사구(35)들의 방향 설정에 의해 횡단면이 타원형인 전체 제트상이 나타나도록 분사구(35)들은 서로 매우 가깝게 배치되어야 한다. 특히 연료 분사 밸브를 향한 분사구 반구(34)들의 상부 측에 분사구(35)들은 매우 가깝다. 제조 기술상의 이유로 분사구 직경의 최소 간격은 유지되어야 한다.
도 3a는 횡단면이 타원형인 전체 제트상에 대한 분사구 반구(37)의 본 발명에 따른 제 1 실시예로부터 도 1의 연료 분사 밸브(1)의 밸브 폐쇄 바디(4)의 평면도를 도시한다. 분사구 반구(37)는 도 1의 밸브 시이트 바디(5)와 일체형으로 구현된다. 투시도는 내부에서 분사구 반구(34) 내부를 향한 시선에 일치한다. 분사구(38)들은 거의 동일하게 분사구 반구(37)에 배치되고, 분사구(38)의 방향 설정에 의해 지정된 축선(39)은 투영면에 일치하면서 분사구 반구(37)의 평면에 대해 수직인 대칭면(40)에서 쌍을 이루어 교차한다.
도 3b는 분사구(38) 및 도 3a의 대칭면(40)의 축선(39)을 포함하는 도 3a의 분사구 반구에 의한 횡단면을 도시한다.
본 발명에 따른 분사구(38)의 바람직한 구조 및 방향 설정에 의해 분사구 반구(37)의 견고성을 높이는 것이 가능하다. 분사구(38)들은 균일하게 나뉘어 지고, 특히 분사구 반구(37)의 내측에 앞뒤로 보다 큰 간격을 갖는다. 그에 비해 분사구 반구(37)를 향한 전체 인젝션 제트의 가까운 간격에 대해 분사구(38)들의 이동으로부터 나타나는 전체 제트상의 오류는 간과할 수 있다.
도 4에는 원추형 전체 제트상에 대한 분사구 반구(41)의 본 발명에 따른 실시예를 도 3a의 투시도에 대응하는 조감도로 도시된다. 분사구 반구(41)는 거의 원형으로 배치된 분사구(42)를 갖는다. 분사구(42)의 방향 설정에 의해 지정된 축선(43)은 정해진 실린더에 중앙으로 놓인다.
따라서 이미 상술한 것처럼 원추형의 전체 제트상에 있어서 동일한 장점이 달성된다. 특히 원추형 인젝션 제트 중심축선 방향은 연료 분사 밸브 축선에 대해 원추형 인젝션 제트에 비해 약 0°-70°정해질 수 있고, 개방각은 30°-100°로 정해질 수 있다. 분사구(42)는 원의 일부에 배치될 필요가 없으며, 예를 들어 균일하게 그리드 패턴 형태로 세분될 수 있다.
본 발명은 도시된 실시예에 제한되는 것이 아니라, 예를 들어 오목코운 또는 부채꼴 형태의 인젝션 제트를 발생시키는데 이용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 밸브 니들(3)을 포함하고, 상기 밸브 니들은 분사측 단부에 밸브 폐쇄 바디(4)를 구비하고, 상기 밸브 페쇄 바디는 밸브 시이트 바디(5)에 형성된 밸브 시이트면(6)과 함께 밀봉 시이트를 형성하며, 연료 분사 밸브(1)의 밸브 시이트 바디(5)와 연결되거나 또는 밸브 시이트 바디와 일체형으로 형성된 분사구 반구(37,41)를 포함하는, 특히 내연기관의 연소실로 연료를 직접 분사하는 연료 분사 밸브(1)에 있어서,
    상기 분사구 반구(37,41)는 적어도 세 개의 분사구(38,42)를 가지며, 분사구(38,42)에 연장된 축선(39,43)이 모두 교차하지 않는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 분사구(38,42)는 인접한 축선(39,43)의 각각의 평균적인 간격이 최대가 되도록 분사구 반구상에 배치되고 방향 설정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 두 개의 축선(39)이 각각 최대로 교차하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 교차하는 축선(39)의 교차점은 분사구 반구면에 수직인 대칭면 위에 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 분사구(38)의 축선(39)이 교차하는 분사구(38)는 대칭면(40)에 대해 반사 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 분사구(38)는 분사구(28)의 연료 제트에 의한 전체 제트 대상의 횡단면이 타원이 되도록 방향 설정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사구는 그리드 패턴 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  8. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 분사구(41)는 대체로 원형으로 분사구 반구(41)의 대칭축 주변에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  9. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 분사구는 그리드 패턴 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  10. 제 8항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사구(40)의 축선(43)은 실린더에 접하여 대칭축선 주변에 접하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  11. 제 8항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사구(40)의 연료 제트는 분사구 반구(41)로부터 어느 정도의 간격을 두고 대체로 모든 연료 제트에 의한 전체 제트상으로 원추형을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
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