KR20040054734A - 연료분사밸브 - Google Patents

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Abstract

내연기관의 연소실로 연료를 직접 분사하는 연료분사밸브(1)는 노즐바디(30)에 배치되며, 액추에이터(7)에 의해 작동 가능하고, 밸브 니들과 작용 연결되어 있는 연소실측 밸브 폐쇄 바디(5)가 액추에이터(7)의 비작동 상태에서 밸브 시이트면(6)에 밀봉 방식으로 접촉되도록 복귀 스프링(9)에 의해 작용되는 밸브 니들(4)을 포함한다. 따라서 제 1 분사 개방각(α1)은 밸브 니들(4)의 제 1 행정 상태에, 제 2 분사 개방각(α2)는 밸브 니들(4)의 제 2 행정 상태에 할당된다.

Description

연료분사밸브{Fuel injection valve}
예컨대 독일 특허 출원 공개 명세서 제 195 34 445 A1 호에 외부로 개방하는 연료분사밸브가 공지되어 있으며, 상기 밸브는 원추형 밀봉 시이트를 갖는다. 밸브 니들은 중앙홀을 갖고, 상기 홀은 밀봉 시이트 앞에 지지된 압력 챔버로 연결되어 있다. 압전 액추에이터로 구현된 액추에이터는 한편으로는 노즐 바디에 대해 지지되고, 다른 한편으로는 밸브 니들과 넌 포지티브하게 연결된 압력 숄더에 대해 지지된다. 복귀 스프링은 밸브 니들을 폐쇄 위치에서 고정한다. 액추에이터의 여자시 상기 액추에이터의 수직 확장에 의해 밸브 니들이 복귀 스프링의 폐쇄력과 반대로 개방되고 연료가 분사된다.
독일 특허 출원 공개 명세서 제 195 34 445 A1 호에 공지된 연료분사밸브는 특히 내연기관의 연소실로 분사된 연료젯이 원추형으로 특정 개방각(α)를 이루는 것이 단점이다. 부분 부하 및 전부하 범위에서 예컨대 혼합물 구름의 형태에 대한 다양한 조건을 고려하는 다양한 개방각(α) 으로의 분사는 불가능하다.
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 연료분사밸브에 관한 것이다.
도 1은 제 1 행정 위치에서 본 발명에 따라 형성된 연료분사밸브 실시예의 단면도.
도 2는 제 2 행정 위치에서 본 발명에 따라 형성된 연료분사밸브 실시예의 단면도.
독립 청구항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 연료분사밸브는 밸브 니들의행정에 따라 보다 크거나 작은 분사 개방각이 가능하고, 상기 개방각은 내연기관의 작동 상태에 따라 선택될 수 있는 것이 장점이다.
종속 청구항에 제시된 조치에 의해 독립 청구항에 제시된 연료분사밸브의 바람직한 개선이 가능하다.
바람직하게 이것은 밀봉 시이트에 인접한 연료분사밸브 단부의 간단하게 제조 가능한 구조를 이용해서 달성할 수 있다. 이를 위해, 밸브 시이트면에서 벗어난 경사각을 가진 경사 영역이 밸브 시이트면에 인접하여 형성된다.
또한 연료분사밸브의 유출측 단부 및 그에 따라 밸브 폐쇄 바디의 적합한 각각의 소정의 분사각이 구현될 수 있는 것이 장점이다.
본 발명의 실시예가 도면에 간단히 도시되며 하기에서 상세히 설명된다.
도 1 및 2에 도시된 두 개의 서로 다른 행정 상태에서 본 발명에 따른 연료분사밸브의 실시예는 혼합물 압축식 스파크 점화되는 내연기관의 연료분사장치용 연료분사밸브의 형태로 구현된다. 연료분사밸브(1)는 특히 내연기관의 도시되지 않은 연소실로 연료를 직접 분사하는데 적합하다.
연료분사밸브(1)는 하우징 바디(2) 및 노즐 바디(3)로 구성되고, 상기 노즐 바디에 밸브 니들(4)이 배치된다. 밸브 니들(4)은 밸브 폐쇄 바디(5)와 작용 연결되어 있고, 상기 밸브 폐쇄 바디는 밸브 시이트면(6)과 함께 밀봉 시이트를 형성한다. 실시예에서 연료분사밸브(1)는 외부로 개방하는 연료분사밸브이다. 연료분사밸브(1)는 액추에이터(7)를 구비하고, 상기 액추에이터는 실시예에서 압전 액추에이터(7)로 구현된다. 액추에이터는 한편으로는 하우징 바디(2)에, 다른 한편으로는 밸브 니들과 작용 연결되어 있는 숄더(8)에 지지된다. 숄더(8)의 유출측으로 복귀 스프링(9)이 배치되고, 상기 스프링은 노즐 바디(3)에 지지된다.
밸브 니들(4)은 연료 채널(10)을 구비하고, 상기 채널에 의해 유입측 중앙 연료 공급구(11)를 통해 유입된 연료가 밀봉 시이트로 안내된다. 밀봉 시이트의 유입측으로 선회 챔버(12)가 형성되고, 상기 챔버 내부로 연료 채널(10)이 통한다.
연료분사밸브(1)의 휴지 상태에서 솔더(8)는 밸브 폐쇄 바디(5)가 밸브 시이트면(6)에 밀봉 방식으로 접촉되도록 복귀 스프링(9)의 힘에 의해 행정 방향과 반대로 작용한다. 압전 액추에이터(7)의 여자시 상기 액추에이터는 축방향으로 복귀 스프링(9)의 스프링력에 대항해서 팽창되므로, 숄더(8)와 넌 포지티브하게 연결된 밸브 니들(4)에 의해 숄더(8)가 행정방향으로 이동된다. 밸브 폐쇄 바디(5)는 밸브 시이트면(6)으로부터 들어 올려지고, 연료 채널(10)을 통해 안내된 연료가 분사된다.
압전 액추에이터가 방전되면, 압전 액추에이터(7)의 축방향 팽창이 감소되고, 따라서 밸브 니들(4)은 복귀 스프링(9)의 압력에 의해 행정 방향과 반대로 이동된다. 밸브 폐쇄 바디(5)는 밸브 시이트면(6) 위에 배치되고 연료분사밸브(1)가 폐쇄된다.
혼합물 압축식 스파크 점화되는 내연기관은 부분 부하 작동시 전부하 작동에서와는 다른, 연소실로 분사된 혼합물 구름의 형태, 화학량론 및 침투력을 요한다. 부분 부하 작동에서 혼합물 구름은 도 1에 도시된 바와 같이 비교적 작은 개방각(α1), 양호한 침투력, 작은 개방각(α1)에 기인하는, 오일 혼합물을 포함하는 좁은 중심 영역 및 매우 평평한 포락선을 갖는다. 그와 반대로 전부하 작동에서는 도 2에 도시된 바와 같이 큰 개방박(α2) 및 점화성 혼합물로 실린더의 거의 균일한 충전을 필요로 한다.
혼합물 형성에 대한 상기 조건을 고려하기 위해 본 발명에 따른 연료분사밸브(1)에 있어서 두 가지 행정 상태가 규정되고, 그럼으로써 작동하는 동안 내연기관의 작동 상태에 맞게 선택될 수 있는 상이한 분사 형태가 얻어질 수 있다.
도 1은 제 1 행정 상태의 연료분사밸브(1)를 도시한다. 밸브 폐쇄 바디(5)는 밸브 시이트면(6)으로부터 이미 들어 올려졌지만, 밸브 폐쇄 바디(5)와 밸브 시이트면(6) 사이의 좁은 폭의 갭(13)만을 개방한다. 연료분사밸브는 밸브 시이트면(6)의 유출측으로 경사 영역(15)에서 연료분사밸브(1)의 종축선(16)에 대해 밸브 시이트면(6)보다 작은 경사를 갖는다. 상기 연료분사밸브(1)의 유출측 단부(14)의 구조에 의해, 도 1에 도시된 제 1 행정 상태에서 갭(13)으로 부터 분사된 연료젯이 분사젯 내부에서 유동의 동반으로 인해 연료분사밸브(1)의 유출측 단부(14)의 경사영역에 접촉한다. 따라서 연료젯은 작은 개방각(α1)으로 표시되고, 층상급기 작동에 필요한 큰 침투력을 갖는다.
도 2에 연료분사밸브(1)의 제 2 행정위치가 도시된다. 밸브 폐쇄 바디(5)는 계속해서 밸브 시이트면(6)으로 부터 떨어져 있으므로, 갭(13)이 도 1에서 보다 넓다. 갭(13)의 분사젯 외부에서 유동의 동반으로 인해, 분사된 연료젯이 밸브 폐쇄 바디(5)에 접촉하고, 상기 밸브 폐쇄 바디는 연료분사밸브(1)의 종축선(16)에 대해 비교적 큰 경사를 갖고, 따라서 연료젯의 강력한 확대를 야기한다. 따라서 개방각(α2)은 제 1 행정 위치에 비하여 확대되고, 이것은 내연기관의 전부하 범위에서 특히 바람직하다. 왜냐하면 전체 연료실이 비교적 균일한, 화학량론의 혼합물로 충전되기 때문이다.
밸브 니들(4)의 다양한 행정 위치는 간단하게 예를 들어 두 개의 별도 제어 가능한 액추에이터(7)에 의해 이동될 수 있다. 이것은 예컨대 하나의 전압 제어 압전 액추에이터 및 차례로 제어되는 두 개의 압전식 액추에이터(7)일 수 있다. 두 개의 별도 코일 또는 이체형 자기 아마추어를 갖는 두 개의 자기 회로가 사용될 수도 있다.
밸브 시이트면(6) 또는 밸브 폐쇄 바디(5) 경사의 적절한 선택 및 적절한 영역(15)의 선택에 의해 분사각( α1,α2)은 내연기관의 연소실이 점화성 연료 공기 혼합물로 최적으로 충전될 수 있다. 따라서 경사 영역(15) 및 밸브 시이트면(16)의 제조는 예컨대 노즐 바디(3)의 제조시 예를 들어 회전에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명은 도시된 실시예에 제한되지 않고 임의의 액추에이터(7)를 포함하는 연료분사밸브(1)의 임의의 구성에도 적용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 노즐 바디(3)에 배치되며, 액추에이터(7)에 의해 작동 가능하고, 밸브 니들(4)과 작용 연결되어 있는 연소실측 밸브 폐쇄 바디(5)가 액추에이터(7)의 비작동 상태에서 밸브 시이트면(6)에 의 밀봉 방식으로 접촉되도록 복귀 스프링(9)에 의해 작용되는 밸브 니들(4)을 포함하는 내연기관의 연소실로 연료를 직접 분사하는 연료분사밸브(1)에 있어서,
    제 1 분사 개방각(α1)은 밸브 니들(4)의 제 1 행정 위치에, 제 2 분사 개방각( α2)은 밸브 니들(4)의 제 2 행정 위치에 할당되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
  2. 제 1항에 있어서, 제 1 행정 상태에 대응하는 제 1 밸브 행정은 제 2 행정 상태에 대응하는 제 2 밸브 행정 보다 작은 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
  3. 제 2항에 있어서, α1은 α2보다 작은 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
  4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시이트면(6)에 인접한 경사 영역(15)이 연료분사밸브(1)의 유출측 단부(13)에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 경사 영역(15)은 연료분사밸브(1)의 종축선(16)에 대해 밸브 시이트면(6) 보다 적게 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 개방각( α1)은 연료분사밸브(1)의 종축선(16)에 대한 경사 영역(15)의 경사각의 두 배인 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 개방각 ( α2)은 연료분사밸브(1)의 종축선(16)에 대한 밸브 시이트면(6)의 경사각의 두 배인 것을 특징으로 하는 연료분사밸브.
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