KR20050040936A - 엔진의 연소 챔버 내로 연료를 분사하기 위한 인젝터, 특히서보 밸브에 의해 제어되는 커먼 레일 인젝터 - Google Patents

엔진의 연소 챔버 내로 연료를 분사하기 위한 인젝터, 특히서보 밸브에 의해 제어되는 커먼 레일 인젝터 Download PDF

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Abstract

엔진의 연소 챔버 내로 연료를 분사하기 위한 인젝터, 특히 서보 밸브로써 제어되는 커먼 레일 인젝터는 노즐 본체의 연소 챔버측(자유) 단부에 노즐 출구(12)가 형성된 노즐 본체(10)와, 노즐 본체(10)의 종방향 리세스(11) 내에서 축방향으로 이동 가능하게 또는 작동 가능하게 배치된 노즐 니들(14)을 갖는다. 또한, 인젝터는 후방측[노즐 출구(12)로부터 대향된] 노즐 니들(14)의 단부 표면(37)과 상호 작용하고 이로써 노즐 니들(14)의 개방 리프트(hDN)를 한정하고, 노즐 니들(14)용 개방 정지부(29)를 형성하는, 종방향 리세스(11)의 후방 [노즐 출구(12)로부터 대향된] 단부를 시일하는 (상부의) 노즐 본체(10)에 인접한 시일 부분(17)을 포함하다. 계속해서, 인젝터는 연료를 공급하는 데 사용되는 압력 연결부(21)와 유압식으로 연결된 후방측 노즐 니들 단부 표면(37)과 시일 부분(17) 사이에 형성된 제어 챔버(28)를 갖는다. 인젝터의 실질적인 특징은 노즐 니들(14)의 개방 위치에서, 후방측 노즐 니들 단부 표면(37)과 시일 부분(17)의 정지 표면(29) 사이의 도트형 또는 실질적으로 도트형의 접촉 표면(P)이 발생하도록 노즐 니들(14)의 후방측 단부 표면(37) 및/또는 이와 상호 작용하는 시일 부분(17)의 정지 표면(29)이 형성된다는 점이다.

Description

엔진의 연소 챔버 내로 연료를 분사하기 위한 인젝터, 특히 서보 밸브에 의해 제어되는 커먼 레일 인젝터 {INJECTOR, ESPECIALLY A COMMOM RAIL INJECTOR CONTROLLED BY A SERVO VALVE, FOR INJECTING FUEL INTO THE COMBUSTION CHAMBERS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES}
본 발명은, 그 연소 챔버측 (자유) 단부에 노즐 출구가 형성된 노즐 본체와, 노즐 본체의 종방향 리세스 내에서 축방향으로 이동 가능하게 또는 작동 가능하게 배치된 노즐 니들과, 후방측 [노즐 출구로부터 대향된] 노즐 니들의 단부 표면과 상호 작용하고 이로써 노즐 니들의 개방 리프트를 한정하고, 노즐 니들용 개방 정지부를 형성하는, 종방향 리세스의 후방 [노즐 출구로부터 대향된] 단부를 시일하는 (상부의) 노즐 본체에 인접한 시일 부분과, 연료를 공급하는 데 사용되는 압력 연결부와 유압식으로 연결된 후방측 노즐 니들 단부 표면과 시일 부분 사이에 형성된 제어 챔버를 갖는 엔진의 연소 챔버 내로 연료를 분사하기 위한 인젝터, 특히 서보 밸브로써 제어되는 커먼 레일 인젝터에 관한 것이다.
앞서 언급한 기술 분야의 CR 인젝터는 독일 특허 제199 36 668 A1호에 공지되어 있다. 공지된 인젝터에서 동일 평면의 시일 부분의 정지 표면과 상호 작용하는 노즐 니들의 평면은 마찬가지로 평평하게 형성된다. 원하는 니들 리프트는 후방측의 노즐 니들-단부 표면을 상응하여 연삭 가공함으로써 제조된다.
각각의 인젝터의 혼합 분산으로 인해 니들 리프트 허용 오차가 가능한 작아야만하는 태양 하에서는, 두 개의 동일 평면의 공지된 개념으로부터는 복수의 단점이 발생한다. 또한 한편으로는 노즐 니들의 제조에서 완성 허용 오차로 인해 그리고 다른 한편으로는 노즐 본체의 노즐을 위한 안내 보어로 인해, 노즐 니들의 축방향 이동 시 측방향 또는 노즐 니들의 진동 운동(소위 "단부 충격")이 약간 발생하는 단점을 갖는다. 이를 통해, 노즐 니들이 비틀릴 때 니들 리프트가 변경되고 이로써 니들 리프트 허용 오차가 커진다. 상응하는 단점의 영향으로 인해 정지 부분의 허용 오차를 야기시키는 경사가 노즐 니들의 안내 보어에 대해 발생한다.
노즐 니들에서 니들 리프트의 연삭 시에 필수적인 측정 캘리퍼의 표면 지지부로 인해, 단점을 갖는 큰 설정 허용 오차가 발생한다.
노즐 니들의 개방 위치에서, 그 후방측 단부 표면은 마찬가지로 시일 부분의 평평한 정지 표면 상에 평평하게 위치되는 데, 이는 단점을 갖는 노즐 니들의 상부에 형성된 제어 챔버의 축소를 의미한다. 이를 통해, 즉 단부측 제어 압력이 노즐 니들 상에서 감소된다. 노즐 니들은 노즐에서 유출되는 분사 혼합물이 너무 많아짐으로써 "고착되고" 그리고 이로 인해 보다 느리게 폐쇄된다.
본 발명의 과제는 상기 설명한 단점을 감소시키고, 즉 노즐 니들이 비틀릴 시에 단지 최소의 노즐 니들 리프트 허용 오차 및 일정한 노즐 니들 리프트와, 그리고 노즐 니들 리프트의 연삭에서 비교적 매우 작은 설정 허용 오차를 특징으로 하는 인젝터를 만드는 것이다.
도1은 CR 인젝터의 실시 형태의 수직 종단면도이다.
도2는 도1에서의 한부분 "A"의 확대도이다.
본 발명에 따르면, 본 과제는 서두에 설명된 유형의 인젝터에서, 노즐 니들의 개방 위치에서 도트형 또는 실질적으로 도트형의 접촉 표면이 후방측 노즐 니들-단부 표면과 시일 부분의 정지 표면 사이에 발생하도록 노즐 니들의 후방측 단부 표면 및/또는 이와 상호 작용하는 시일 부분의 정지 표면이 형성됨으로써 해결된다.
후방측 노즐 니들-단부 표면과 상호 작용하는 시일 부분의 정지 표면이 동일 면으로 형성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 노즐 니들은 구형, 바람직하게 볼형의 후방측 전방 표면을 포함해야 한다.
본 발명에 따른 조치를 통해, 노즐 니들의 상부 정지부에서 즉 그 개방 위치에서, (거의) 도트형의 접촉 표면이 시일 부분과 노즐 니들의 후방측(상부) 단부 표면 사이에 존재한다. 이로써 높은 기술적 비용없이, 상기 설명된 기술 분야의 공지된 인젝터의 부적절성이 제거된다. 노즐 니들의 리프트 허용 오차는 ± 0.01 mm로부터 ± 0.003 mm 까지로 감소될 수 있게 된다. 특히 정지부에 노즐 니들의 원치 않는 "고착"은 그 개방 위치에서 방지되는 데, 이는 인젝터에 의해 촉진되는 분사 혼합에서 매우 큰 절약을 의미한다.
한편으로는 노즐 니들의, 다른 한편으로는 시일 부분의 상호 작용하는 표면에서 가소성 변형을 방지하기 위해, 후방측 노즐 니들-전방 표면의 반경은 노즐 니들 상에 작용하는 개방력을 고려하여, 허용 가능한 헤르츠 압력을 넘지 않도록 시일 부분의 정지 표면과 접촉하게 되는 곳으로부터 산출되야만 한다.
본 발명의 설명을 위해, 도면 부호로 나타내고 다음에 상세하게 설명될 예시적인 실시예가 사용된다.
도면 부호 10은 그 하부 단부에서 노즐 출구(12)로 좁아지는 중앙의 종방향 리세스(11)를 갖는 복수회 변위되는 노즐 본체의 전체를 도시한다. 노즐 출구(12)의 상부에는 종방향 리세스(11)가 원추형 밸브 시트(13)를 형성한다. 종방향 리세스(11)에는 도면 부호 14로써 나타낸 전체적인 노즐 니들이 축방향으로 이동 가능하게 배치된다. 노즐 니들(14)의 하부의 테이퍼진 단부(15)는 원추형으로 형성되고 마찬가지로 원추형 밸브 시트(13)와 상호 작용한다.
밸브 본체(10)와 그 위를 시일하는 보다 위에 장착된 단부 표면(16) 상부에는 디스크 형상의 시일 부분(17)이 배치된다. 시일 부분(17)에는, 상부에 마찬가지로 시일하는 서보 밸브 본체(18)가 연결되고, 서보 밸브 본체 내에는 예를 들면 압전기적으로 작동하는 서보 밸브(19)가 수용된다.
밸브 본체(10), 시일 부분(17) 및 서보 밸브 본체(18)는 인젝터 하우징(20)에 의해 둘러싸이고 도1로부터 명백하게 알 수 있는 배치로 고정된다.
도1로부터 추가로 알 수 있는 바와 같이, 서보 밸브 본체(18)는 고압 연결부(도시 생략)를 거쳐 고압 연료 저장부(마찬가지로 도시 생략, 소위 커먼 레일)와 유압으로 연결되는, 고압 채널(21)이 삽입된다. 고압 채널(21)은 확장부(22)를 거쳐 서보 밸브 본체(18)의 단부 표면(23)에 유입되고 그로부터 시일 부분(17) 내에 삽입된 두 개의 보어(24 및 25)와 연결된다. 제1 보어(24)를 통해 고압 하의 연료는 링 챔버(26)를 거쳐 노즐 본체(10)의 종방향 리세스(11)에 이르고, 이로써 밸브(13, 15)의 개방시 노즐 출구(12)에 도달한다.
두 개의 보어(25)가 갖는 특징은 보어가 스로틀 보어(소위, 유입 스로틀)에 대해 단 형상으로 좁혀진다는 점이다. 이러한 유입 스로틀(27)은 연료를 노즐 니들(14)의 상부 단부와 도면 부호 29로써 나타낸 시일 부분(17)의 하부 단부 표면 사이로 연장하는 제어 챔버(28) 내에 이르게 한다. 제어 챔버(28)는 도1 및 도2로부터 명백하게 알 수 있는 노즐 니들(14)의 폐쇄 위치에서 최대 체적에 도달하고, 그 원추형 단부(15)를 갖는 니들은 밸브 시트(13)와 함께 시일되게 설치된다. 이러한 폐쇄 위치에서, 노즐 니들(14)은 한편으로는 제어 챔버(28) 내에 존재하는 유동 압력을 통해 그리고 다른 한편으로는 압력 스프링(30)을 통해 유지된다. 여기서 니들은 노즐 니들(14)의 상부 단부를 시일하는 둘러싸는 머프 부분(31)을 거쳐 시일 부분(17)의 하부 단부 표면(29)에서 지지된다. 화살표 방향(32)으로 지시된 그 폐쇄력은, 니들(14)의 단(34) 상에 지지된 추가의 머프 부분(33)을 거쳐 압력 스프링(30)을 노즐 니들(14) 상으로 작동시킨다.
시일 부분(17) 내에, 한편으로는 보어(24)와 링 챔버(26)를 거쳐 고압 채널(21)과, 다른 한편으로는 스로틀 보어(36, 소위 유입 스로틀)를 거쳐 서보 밸브(19)와 유압식으로 효과적으로 연결되는 추가의 보어(35)가 삽입된다.
설명된 실시예의 실질적인 특징은 도면 부호 37로써 나타낸 노즐 니들(14)의 후방측(상부) 단부 표면이 볼 형상의 만곡부를 포함한다는 점이다. 볼 반경은 도1 및 도2에서 r볼로써 나타낸다. 볼 표면(37)의 정점(P, 도2)을 통해, 시일 부분(17)의 표면(29)과 대향 정지부로서 상호 작용하는 노즐 니들(14)의 상부 정지부가 결정된다. 노즐 니들(14, 도1 및 도2)의 폐쇄 위치에 따라, 도1 및 도2에서 hDN으로써 나타낸 노즐 니들 리프트가 그로부터 발생된다. 이로써 그(상부) 개방 위치에서 노즐 니들(14)은 이로써 시일 부분(17)의 표면(29)과 지점(P)에서 접촉한다. 볼 형상/구 형상의 노즐 니들(14)의 단부 표면(37)의 구성으로 인해 시일 표면(17)의 정지 표면(29)에서 노즐 니들(14)의 (큰)표면 접촉을 감소시킴으로써, 서로의 경우에서 그(상부) 개방 위치에서의 노즐 니들(14)의 "고착"을 방지할 수 있다. 또한 볼 형상/구 형상의 노즐 니들 단부 표면(37)은 노즐 니들(14)의 개방 위치에서 충분히 큰 제어 챔버를 유지하게 한다. 이로 인해 거의 도트형의 노즐 니들의 정지부를 갖는 볼 형상/구 형상의 노즐 니들-단부 표면(37)의 구성은 노즐 니즐 리프트(hDN)가 노즐 니즐(14)의 약간의 비틀림에서 또는 완성 허용 오차에 의해 야기되는 경사에서 항상 일정하게 유지되는 이점을 또한 갖는다.

Claims (4)

  1. 노즐 본체의 연소 챔버측 (자유) 단부에 노즐 출구(12)가 형성된 노즐 본체(10)와,
    노즐 본체(10)의 종방향 리세스(11) 내에서 축방향으로 이동 가능하게 또는 작동 가능하게 배치된 노즐 니들(14)과,
    후방측 [노즐 출구(12)로부터 대향된] 노즐 니들(14)의 단부 표면(37)과 상호 작용하고 이로써 노즐 니들(14)의 개방 리프트(hDN)를 한정하고 노즐 니들(14)용 개방 정지부(29)를 형성하는, 종방향 리세스(11)의 후방 [노즐 출구(12)로부터 대향된] 단부를 시일하고 (상부의) 노즐 본체(10)에 인접한 시일 부분(17)과,
    연료를 공급하는 데 사용되는 압력 연결부(21)와 유압식으로 연결된, 후방측 노즐 니들 단부 표면(37)과 시일 부분(17) 사이에 형성된 제어 챔버(28)를 갖는, 엔진의 연소 챔버 내로 연료를 분사하기 위한 인젝터, 특히 서보 밸브에 의해 제어되는 커먼 레일 인젝터에 있어서,
    노즐 니들(14)의 개방 위치에서, 후방측 노즐 니들 단부 표면(37)과 시일 부분(17)의 정지 표면(29) 사이의 도트형 또는 실질적인 도트형의 접촉 표면(P)이 이루어지도록, 노즐 니들(14)의 후방측 단부 표면(37) 및/또는 이와 상호 작용하는 시일 부분(17)의 정지 표면(29)이 형성되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  2. 제1항에 있어서, 후방측 노즐 니들-단부 표면(37)과 상호 작용하는, 시일 부분(17)의 정지 표면(29)이 평면에 형성되고, 노즐 니들(14)은 구형으로 형성된 후방측 단부 표면(37)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 노즐 니들(14)의 후방측 단부 표면(37)은 볼형으로 형성(도1 및 도2)되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 후방측 노즐 니들 단부 표면(37)의 반경(r볼)은, 노즐 니들(14) 상에 작용하는 개방력을 고려하여 허용 가능한 헤르츠 압력을 초과하지 않도록, 시일 부분(17)의 정지 표면(29)과 접촉하게 되는 곳(P)으로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
KR1020057003756A 2002-09-06 2003-06-26 엔진의 연소 챔버 내로 연료를 분사하기 위한 인젝터, 특히서보 밸브에 의해 제어되는 커먼 레일 인젝터 KR20050040936A (ko)

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