KR20050042080A

KR20050042080A - 대유량 연료용 밸브 및 이를 구비한 연료 공급용 펌프

Info

Publication number: KR20050042080A
Application number: KR1020047017618A
Authority: KR
Inventors: 아오키노부오; 구보타가즈야; 데라다다케시; 이치노세다케시
Original assignee: 가부시키가이샤 봇슈오토모티브시스템
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2005-05-04
Also published as: EP1557559A1; WO2004040122A1; EP1557559A4; KR100709867B1; AU2003275676A1

Abstract

대유량의 연료를 피스톤을 이용하여 증압(增壓) 이용하는 축압식 연료 분사 장치(APCRS)에 적절한 대유량 타입의 연료용 밸브 및 이를 구비한 연료 공급용 펌프를 제공한다. 그렇기 때문에, 연료 흡입용 밸브 및 연료 토출용 밸브를 구비한 연료 공급용 펌프에 있어서, 연료 흡입용 밸브가 밸브 본체(valve main body)와, 밸브 본체 내부에 수용되는 밸브체(valve body)와, 밸브 본체 내부에 설치된 흡입실과, 흡입 구멍과, 밸브체 및 밸브 본체의 일부가 서로 접하는 시트부를 구비하며, 아울러 흡입 구멍을 복수개 설치하는 동시에, 상기 흡입 구멍을 흡입실에 대하여 비방사상으로 배치한다.

Description

대유량 연료용 밸브 및 이를 구비한 연료 공급용 펌프{HIGH FLOW RATE FUEL VALVE AND FUEL SUPPLY PUMP WITH THE VALVE}

본 발명은 대유량 타입의 연료용 밸브 및 이를 구비한 연료 공급용 펌프에 관한 것이다. 특히, 가압용 피스톤을 이용하여, 대유량의 연료를 증압(增壓)하는 축압식 연료 분사 장치(APCRS : Amplified Piston Co㎜on Rail System)에 사용되는 연료 공급용 펌프에 적합한 대유량 타입의 연료용 밸브 및 이를 구비한 연료 공급용 펌프에 관한 것이다.

종래, 디젤 엔진 등에 있어서, 고압의 연료를 효율적으로 분사하기 위해서, 축압기[커먼 레일(common rail)]를 이용한 각종 축압식 연료 분사 장치(CRS : Co㎜on Rail System)가 제안되어 있다.

예컨대, 일본 특허 공개 제 1994-93936 호 공보에 있어서는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 엔진의 운전 조건에 따라, 축압기의 압력을 용이하게 전환하기 위해서, 메인 분사를 담당하는 제 1 축압기(236) 및 파일럿 분사를 담당하는 제 2 축압기(278)를 각각 구비하고, 전환 장치(286)에 의해, 이러한 축압기(236, 278)를 전환하여 연료 분사를 실시하는 축압식 연료 분사 장치가 제안되어 있다.

또한, 일본 특허 제 2885076 호 공보에 있어서는, 엔진 성능의 최적 분사 압력을 얻을 수 있는 것을 목적으로, 축압기와 연료 분사 밸브 사이에서 연료를 증압하기 위한 증압 피스톤 및 실린더실이 설치된 축압식 연료 분사 장치가 제안되어 있다. 보다 구체적으로는, 도 21에 도시하는 바와 같이, 축압기(395)와, 연료 공급 유로(360)와, 제어 유로(361)와, 연료 분사 제어용 전환 밸브(362)와, 증압 피스톤(378)을 수용하기 위한 실린더실(383)과, 70 내지 120㎫(약 700∼1200kgf/㎠) 정도로 연료 압력을 상승시키기 위한 증압 피스톤(378)과, 액압 회로(363)와, 피스톤 작동용 전환 밸브(증압 장치용 3방 전자 밸브)(364)와, 컨트롤러(도시하지 않음)를 구비한 축압식 연료 분사 장치(380)가 개시되어 있다.

한편, 일본 특허 공개 제 1994-101597 호 공보에 있어서는, 도 22에 도시하는 바와 같이, 연료 선회 부재를 구비하는 동시에, 연료 선회 유로 및 환상 유로가 이루는 각도를 제한한 연료 분사 밸브가 제안되어 있다. 보다 구체적으로는, 밸브 시트의 상류측의 연료 선회 부재에 의해 선회력이 부여된 연료가, 밸브체 선단부와 밸브 시트의 사이를 연료 분사 구멍을 향해 흘러, 연료류의 선회에 의해 밸브체 선단부와 연료 분사 구멍 사이의 유로에 공동부가 형성되는 연료 분사 밸브가 개시되어 있다.

마찬가지로, 일본 특허 공개 제 1998-47208 호 공보에 있어서는, 도 23에 도시하는 바와 같이, 연료류에 선회 에너지를 부여하여 분사하는 연료 분사 밸브가 제안되어 있다. 보다 구체적으로는, 선회체의 외주면부와, 유로 부분과, 선회홈의 개수를 4개 내지 8개로 하고, 각 선회홈을 밸브축에 대하여 일정 거리를 두고 편심시키며, 이 선회홈의 밸브축으로부터 이격된 측의 측면이 환상홈의 외주에 접선 방향으로 연결되도록 하며, 선회홈이 대향하는 홈 측면을 서로 평행하게 형성한 연료 분사 밸브가 개시되어 있다.

그러나, 일본 특허 공개 제 1994-93936 호 공보에 개시된 축압식 연료 분사 장치에서는, 2종류의 축압기 및 그의 전환 장치 등을 구비할 필요가 있고, 그 때문에 축압식 연료 분사 장치가 복잡화, 대형화하는 문제가 발견되었다. 또한, 이러한 축압식 연료 분사 장치에 있어서, 연료 공급용 펌프의 캠 및 플런저를 고속 구동시킨 경우, 연료 분사 밸브에 대하여 연료가 신속하게 흐르기 어렵고, 그 유량이 제한되기 때문에, 대유량의 연료를 충분히 가압 처리할 수 없다는 문제가 발견되었다.

또한, 일본 특허 제 2885076 호 공보에 개시된 축압식 연료 분사 장치에 있어서는, 축압기와 연료 분사 밸브 사이에 증압 피스톤을 설치하여, 다단층 압력 분사를 의도하고 있는 동시에, 축압기에 고압 연료를 공급하는 가압 펌프가 제안되어 있지만, 상기 가압 펌프는 축압식 연료 분사 장치의 종래대로의 가압 펌프이고, 증압 피스톤에 대량의 고압 연료를 공급하는 것을 목적으로 한 가압 펌프에 적용한 연료 분사 밸브에 대해서는 언급되어 있지 않다.

또한, 일본 특허 공개 제 1994-101597 호 공보나 일본 특허 공개 제 1998-47208 호 공보에 개시된 연료 분사 밸브에서는, 분사 구멍의 길이와, 분사 구멍의 직경의 비율을 소정 범위내로 제한하거나, 선회체를 포함하거나 하는 등 기본적으로 구조가 상이하기 때문에, 대유량 연료용 밸브로서 사용하기 어려웠다.

따라서, 본 발명의 발명자들은 예의 검토한 결과, 흡입 구멍을 복수개 설치하는 동시에, 상기 흡입 구멍을 흡입실에 대하여, 비방사상으로 배치함으로써, 연료를 신속하고 또한 정량적으로 통과시킬 수 있게 되어, 캠 및 플런저를 고속 구동시킨 경우라도, 대량의 연료유를 충분히 가압 처리할 수 있다는 것을 발견했다.

즉, 본 발명은, APCRS에 대응하기 위해서, 연료 공급용 펌프에 있어서의 캠 및 플런저를 고속 구동시켜서, 연료 토출량을 대량으로 한 경우에도, 연료가 신속하게 고압 펌프의 가압실을 통과하고, 연료를 충분히 가압 처리할 수 있는 연료 공급용 펌프 및 이에 적합한 대유량 연료용 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 요약

[1] 본 발명에 의하면, 밸브 본체와, 그 내부에서 가동 가능하게 장착된 밸브체와, 밸브 본체 내부에 설치된 흡입실과, 흡입 구멍과, 밸브체 및 밸브 본체의 일부가 상호 접하는 시트부를 구비한 대유량 연료용 밸브로서, 상기 흡입 구멍을 복수개 설치하는 동시에, 흡입 구멍을 흡입실에 대하여 비방사상으로 배치하는 것을 특징으로 하는 대유량 연료용 밸브가 제공되어, 상술한 문제점을 해결할 수 있다.

즉, 이와 같이 구성함으로써, 흡입실내에 흐름 방향을 크게 변경하지 않고 연료를 도입할 수 있다. 또한, 비방사상의 복수 방향으로부터 연료가 유입되지만, 흡입실내에서의 상호 충돌을 적게 할 수 있다. 따라서, 이러한 대유량 연료용 밸브를 거쳐서, 매우 대량의 연료라도 신속하고 또한 정량적으로 통과시킬 수 있다.

[2] 또한, 본 발명의 대유량 연료용 밸브를 구성함에 있어서, 흡입실의 수평 단면 형상을 실질적인 원형으로 하는 동시에, 흡입 구멍을 흡입실의 접선 방향을 따라 배치하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성함으로써, 흡입실내에 1방향의 회전류로서 연료를 도입할 수 있다. 또한, 접선 방향의 복수 방향으로부터 연료가 유입되지만, 흡입실내에서의 상호 충돌이 적어지는 동시에, 1방향의 회전류로서 용이하게 모이고, 흐름을 원활하게 할 수 있다.

[3] 또한, 본 발명의 대유량 연료용 밸브를 구성함에 있어서, 흡입 구멍을 흡입실에 대하여 수직 방향으로 기울여서 배치하는 것이 바람직하다.

이렇게 구성함으로써, 중력을 이용하여, 흡입실내에 더욱 제어된 1방향의 회전류로서 연료를 도입할 수 있다. 또한, 접선 방향의 복수 방향으로부터의 연료류끼리의 상호 충돌이 적어지는 동시에, 다른 한방향의 회전류로서 용이하게 모일 수 있다.

[4] 또한, 본 발명의 대유량 연료용 밸브를 구성함에 있어서, 흡입 구멍의 직경을 2 내지 12㎜ 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

이렇게 구성함으로써, 예컨대 단위 시간당 유량이 500 내지 1,500리터/시간 정도의 연료를 용이하게 확보할 수 있고, 연료 공급용 펌프에 있어서 대량의 고압 처리가 가능해진다. 또한, 이러한 연료 공급용 펌프에 연결된 증압 피스톤을 병용한 축압식 연료 분사 장치에 있어서도, 180㎫ 이상의 초고압 조건을 달성하는 것이 용이해진다.

[5] 또한, 본 발명의 대유량 연료용 밸브를 구성함에 있어서, 밸브체의 시트 직경을 8㎜ 이상의 값으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성함으로써, 예컨대 단위 시간당 유량이 500 내지 1,500리터/시간 정도의 연료를 용이하게 확보할 수 있고, 연료 공급용 펌프에 있어서 대량의 고압 처리가 가능해진다. 또한, 이러한 연료 공급용 펌프에 연결된 증압 피스톤을 병용한 축압식 연료 분사 장치에 있어서도, 180㎫ 이상의 초고압 조건을 달성하는 것이 용이해진다.

[6] 또한, 본 발명의 대유량 연료용 밸브를 구성함에 있어서, 흡입 구멍에 있어서의 연료의 통과 면적을 시트부에 있어서의 연료의 통과 면적보다도 크게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성함으로써, 흡입실내에 흐름 방향을 크게 변경하지 않고 연료를 도입할 수 있는 동시에, 용이하게 통과시킬 수 있기 때문에, 흡입실내에서의 체류 시간을 짧게 할 수 있다. 따라서, 대유량 연료용 밸브를 거쳐서, 대유량의 연료라도 신속하고 또한 정량적으로 통과시킬 수 있다.

[7] 또한, 본 발명의 다른 실시예는 연료 흡입용 밸브 및 연료 토출용 밸브를 구비한 연료 공급용 펌프로서, 연료 흡입용 밸브가, 밸브 본체와, 그 내부에서 가동 가능하게 장착된 밸브체와, 밸브 본체 내부에 설치된 흡입실과, 흡입 구멍과, 밸브체 및 밸브 본체의 일부가 서로 접하는 시트부를 포함하고, 또한 흡입 구멍을 복수개 설치하는 동시에, 상기 흡입 구멍을 흡입실에 대하여 비방사상으로 배치되는 대유량 연료용 밸브인 것을 특징으로 하는 연료 공급용 펌프이다.

즉, 이렇게 구성함으로써, 대유량 연료용 밸브를 거쳐서, 매우 대유량의 연료라도 신속하고 또한 정량적으로 통과시킬 수 있고, 연료 공급용 펌프에 있어서, 이러한 연료에 대한 고압 처리가 가능해진다. 또한, 이와 같이 구성함으로써, 이러한 연료 공급용 펌프에 연결된 증압 피스톤을 병용한 축압식 연료 분사 장치에 있어서, 180㎫ 이상의 초고압 조건을 달성하는 것이 용이해진다.

[8] 또한, 본 발명의 연료 공급용 펌프를 구성함에 있어서, 단위 시간당 유량이 500 내지 1,500리터/시간 정도의 연료를 50㎫ 이상의 값으로 가압하기 위한 축압식 연료 분사 장치에 사용되는 것이 바람직하다.

이와 같은 축압식 연료 분사 장치에 사용함으로써, 용이하게 대유량의 연료의 가압 처리를 실행할 수 있기 때문에, 연료 분사 장치에 있어서의 연소 효율을 높이거나, 부식의 발생을 용이하게 방지하거나, 또는 내구성을 향상시키거나 할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 대유량 연료용 밸브의 단면도,

도 2는 본 발명의 대유량 연료용 밸브의 장착 상태를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명의 다른 대유량 연료용 밸브의 단면도,

도 4는 제 2 밸브 스프링(스프링)을 설치한 대유량 밸브를 설명하기 위해 제공하는 도면,

도 5는 제 2 밸브 스프링(판 스프링)을 설치한 대유량 밸브를 설명하기 위해 제공하는 도면,

도 6은 비선형 스프링을 사용한 대유량 밸브를 설명하기 위해 제공하는 도면,

도 7은 대유량 연료용 밸브에 있어서의 리프트량과, 단위 시간당 유량과의 관계를 나타내는 특성도,

도 8a 및 도 8b는 종래의 연료용 밸브의 단면도,

도 9a 및 도 9b는 종래의 다른 연료용 밸브의 단면도,

도 10a 및 도 10b는 종래의 연료용 밸브에 있어서의 스로틀 위치를 설명하기 위한 단면도,

도 11a 및 도 11b는 종래의 다른 연료용 밸브에 있어서의 스로틀 위치를 설명하기 위한 단면도,

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 대유량 연료용 밸브에 있어서의 스로틀 위치를 설명하기 위한 단면도,

도 13은 대유량 연료용 밸브를 연료 흡입용 밸브 또는 연료 토출용 밸브로서 구비한 연료 공급용 펌프의 단면도,

도 14는 연료 흡입용 밸브 및 연료 토출용 밸브로 이루어지는 IO 밸브의 단면도,

도 15는 피스톤 증압 방식의 축압식 연료 분사 장치(APCRS)의 시스템을 설명하기 위해서 제공하는 도면,

도 16은 연료 공급용 펌프에 장착한 비례 제어 밸브(FMU)의 작용을 설명하는 도면,

도 17은 피스톤 증압 방식의 축압식 연료 분사 장치(APCRS)의 구조를 설명하기 위해서 제공하는 도면,

도 18은 피스톤 증압 방식의 축압식 연료 분사 장치(APCRS)에 의한 연료의 증압 방법을 개념적으로 도시하는 도면,

도 19는 고압 연료의 분사 타이밍 차트를 설명하기 위해서 제공하는 도면,

도 20은 종래의 축압식 연료 분사 장치의 구조를 설명하기 위해서 제공하는 도면,

도 21은 종래의 다른 축압식 연료 분사 장치의 구조를 설명하기 위해서 제공하는 도면,

도 22는 종래의 연료 분사 장치의 구조를 설명하기 위해서 제공하는 도면,

도 23은 종래의 다른 연료 분사 장치의 구조를 설명하기 위해서 제공하는 도면.

이하, 도면을 적절히 참조하면서, 본 발명의 대유량 연료용 밸브 및 이를 구비한 연료 공급용 펌프에 관한 실시 형태를 구체적으로 설명한다.

[제 1 실시 형태]

제 1 실시 형태는, 도 1a 및 도 1b에 예시되는 바와 같이, 밸브 본체(19)와, 그 내부에서 가동 가능하게 장착된 밸브체(20)와, 상기 밸브 본체(19)의 내부에 설치된 흡입실(19a)과, 흡입 구멍(19c)과, 상기 밸브체(20) 및 밸브 본체(19)의 일부가 서로 접하는 시트부(23)를 구비한 대유량 연료용 밸브(73)로서, 흡입 구멍(19c)을 복수개 설치하는 동시에, 상기 흡입 구멍(19c)을 흡입실(19a)에 대하여, 비방사상으로 배치하는 것을 특징으로 하는 대유량 연료용 밸브(73)이다.

이하, 이러한 대유량 연료용 밸브(73)를 구성 요건 등으로 나누어, 구체적으로 설명한다.

1. 밸브 본체

밸브 본체는 밸브 본체를 유지하는 동시에, 밸브체가 소정의 동작을 실행할 수 있게 하는 것이면, 그 형상은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 도 1b에 도시하는 바와 같이, 하측으로 개방된 캡 형상인 것이 바람직하다.

또한, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 밸브 본체(19)의 외형을 실질적으로 원통형으로 하는 동시에, 돌기부나 플랜지부 등을 설치하지 않고, 실질적으로 평활하게 하는 것이 바람직하다. 즉, 종래에는 중심설정하기 위해서, 도 8b에 도시하는 바와 같이, 밸브 본체(19)의 상부에, 플랜지부(33)를 설치하는 동시에, 이를 이용해서 배럴(barrel) 등에 대하여 밸브 본체를 위치 고정하고 있었지만, 밸브 본체의 제조가 어려워지거나, 비용이 비싸지거나 하는 문제가 발견되었다. 따라서, 도 2에 도시하는 바와 같이 밸브 유지부(71)의 내경과, 밸브(73)의 외경을 조정함으로써, 중심설정하는 동시에, 밸브 본체에는 플랜지부 등을 설치하지 않음으로써, 밸브 본체의 제조상의 문제를 해결할 수 있다.

또한, 밸브 본체에는, 후술하는 밸브체가 장착되어 있고, 그 내부에서 가동 가능한 것이 바람직하다. 즉, 포펫(poppet)형의 밸브 구조를 구성하는 것이 바람직하다.

여기서, 밸브 본체에 장착된 밸브체의 구동 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 도 1b 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 밸브 본체(19)의 상방에 설치한 밸브 스프링(21)을 이용하여, 기계적 구동으로 하는 것도 바람직하고, 또는 전자식 구동 방법을 채용하는 것도 바람직하다.

2. 밸브체

또한, 밸브체의 시트 직경을 8㎜ 이상의 값으로 하는 것이 바람직하다. 이 이유는, 이렇게 구성함으로써, 예컨대 단위 시간당 유량이 500 내지 1,500리터/시간 정도의 연료를 확보할 수 있고, 연료 공급용 펌프에 공급함으로써, 대량 연료의 고압 처리가 가능해지기 때문이다. 또한, 연료 공급용 펌프에 대하여, 증압 피스톤을 병용한 축압식 연료 분사 장치가 연결되어 있는 경우라도, 180㎫ 이상의 초고압 분사를 달성하는 것이 용이해지기 때문이다.

단, 밸브체의 시트 직경이 과도하게 커지면, 대유량 연료용 밸브 자체가 대형으로 되어, 그 장착이나 밸브체의 정밀도 양호한 동작이 곤란해지거나, 밸브체의 내구성이나 기계적 강도가 저하하거나 하는 경우가 있다.

따라서, 밸브체의 시트 직경을 8 내지 15㎜ 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 8 내지 12㎜ 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

3. 흡입 구멍

(1) 수(數)

또한, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 제 1 실시 형태에서는, 흡입 구멍(19c)을 복수개 설치하는 것을 특징으로 한다. 즉, 이러한 복수개의 흡입 구멍을 거쳐서, 매우 대량의 연료를 흡입실로 흡입 가능하게 하기 위해서이다. 따라서, 이러한 흡입 구멍의 수는 2개 이상이면 바람직하지만, 3 내지 5개 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 3개 또는 4개로 하는 것이 보다더 바람직하다.

(2) 배치 1

또한, 복수의 흡입 구멍의 배치에 관하여, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 상기 복수의 흡입 구멍(19c)을 흡입실(19a)에 대하여, 비방사상, 즉 흡입실(19a)의 중심을 향하는 가상선에 대하여, 흡입 구멍(19c)으로부터 유입하는 연료의 흐름 방향이 어긋나도록 배치하는 것을 특징으로 한다.

이 이유는, 비방사상으로 배치된 복수개의 흡입 구멍을 거쳐서, 흐름 방향을 크게 변경하지 않고 연료를 흡입실내에 도입할 수 있기 때문이다. 또한, 복수 방향으로부터 연료가 유입되지만, 비방사상의 방향으로부터 유입되기 때문에, 흡입실내에서의 상호 충돌을 적게 할 수 있기 때문이다.

따라서, 이렇게 복수의 흡입 구멍이 비방사상으로 배치된 대유량 연료용 밸브이면, 단위 시간당 유량이 500 내지 1,500리터/시간 정도의 매우 대량의 연료라도, 리프트량을 비교적 작게 한 상태로, 신속하고 또한 정량적으로 통과시킬 수 있다.

또한, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 흡입실(19a)의 수평 단면 형상을 실질적으로 원형으로 하는 동시에, 흡입 구멍(19c)을 흡입실(19a)의 접선 방향을 따라 배치하는 것이 바람직하다.

이 이유는 흡입 구멍의 배치를 이와 같이 구성함으로써, 흡입실내에 1방향의 회전류로서 연료를 도입할 수 있기 때문이다. 또한, 복수 방향으로부터 연료가 유입되지만, 접선 방향으로부터 유입되기 때문에, 흡입실내에서의 상호 충돌이 적어지는 동시에, 1방향의 회전류로서 용이하게 모이게 할 수 있기 때문이다.

단, 흡입 구멍의 배치는 반드시 접선 방향을 따를 필요는 없고, 예컨대 접선 방향에 대하여, ±20°범위내이면 허용 범위이다.

(3) 배치 2

또한, 본 발명의 대유량 연료용 밸브에 의하면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 흡입 구멍(19c)을 흡입실(19a)에 대하여 경사 방향으로 기울여서 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 흡입 구멍으로부터 유입하는 연료의 흐름 방향에 관한 것이고, 연료가 유입되는 흡입실이 존재하는 수평면에 대하여, 각도(θ)를 부여하여 경사 방향으로 배치하는 것이 바람직하다.

이 이유는, 이와 같이 흡입 구멍을 기울여서 배치함으로써, 흡입실내에 더욱 가속된 연료를 유입시킬 수 있고, 그 결과 더욱 대량의 연료를 용이하게 도입할 수 있기 때문이다. 또한, 이와 같이 흡입 구멍을 기울여서 배치함으로써, 접선 방향의 복수 방향으로부터의 연료류끼리의 상호 충돌이 적어지는 동시에, 더욱 한방향의 회전류로서 용이하게 모이게 할 수 있기 때문이다.

또한, 이와 같이 흡입 구멍(19c)을 흡입실(19a)에 대하여 수직 방향으로 기울인 경우, 도 3에 도시되는 바와 같이, 수평 방향에 대한 경사 각도(θ)를 1 내지 45°범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

이 이유는, 이러한 흡입 구멍의 경사 각도가 1°미만인 값으로 되면, 경사 효과가 발현되지 않을 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 흡입 구멍의 경사 각도가 45°를 넘으면, 역으로 흡입실내로의 연료의 유입성이 저하하는 경우가 있기 때문이다. 따라서, 흡입 구멍의 경사 각도를 5 내지 30°범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 10 내지 25°범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

(4) 직경

또한, 흡입 구멍의 직경을 2 내지 12㎜ 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다. 이 이유는, 이러한 흡입 구멍의 직경이 2㎜ 미만인 값으로 되면, 예컨대 단위 시간당 유량이 500 내지 1,500리터/시간 정도의 연료를 확보할 수 없고, 연료 공급용 펌프에 있어서 대량의 고압 처리를 실시하는 것이 어려워지는 경우가 있기 때문이다. 따라서, 이러한 연료 공급용 펌프에 연결된 증압 피스톤을 병용한 축압식 연료 분사 장치에 있어서, 예컨대 180㎫ 이상의 초고압 조건을 달성하는 것이 어려워지기 때문이다.

한편, 이러한 흡입 구멍의 직경이 12㎜를 넘으면, 흡입 구멍의 기계적 강도가 저하하거나, 내구성이 저하하거나 하는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 이러한 흡입 구멍의 직경을 2.5 내지 11.5㎜ 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 3 내지 11㎜ 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

(5) 흡입 구멍의 면적

또한, 흡입 구멍의 면적(개구부 면적의 총합), 즉 복수의 흡입 구멍에 있어서의 연료의 통과 면적을 시트부에 있어서의 연료의 통과 면적보다도 크게 하는 것이 바람직하다.

이 이유는, 이와 같이 복수의 흡입 구멍에 있어서의 연료의 통과 면적을 고려함으로써, 흐름 방향을 크게 변경하지 않고 연료를 흡입실내에 도입할 수 있는 동시에, 흡입실내에서의 체류 시간을 짧게 할 수 있기 때문이다. 따라서, 이러한 대유량 연료용 밸브를 거쳐서, 대량의 연료라도 신속하고 또한 정량적으로 통과시킬 수 있다.

또한, 하나의 흡입 구멍의 면적(개구부 면적)을 구체적으로 15 내지 250㎟ 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

이 이유는, 이러한 흡입 구멍의 면적이 15㎟ 미만의 값으로 되면, 예컨대 단위 시간당 유량이 500 내지 1,500리터/시간 정도의 연료를 확보할 수 없고, 연료 공급용 펌프에 있어서 대량의 고압 처리를 실시하기 어려워지는 경우가 있기 때문이다. 따라서, 이러한 연료 공급용 펌프에 연결된 증압 피스톤을 병용한 축압식 연료 분사 장치에 있어서, 예컨대 180㎫ 이상의 초고압 조건을 달성하기 어려워지는 경우가 있다.

한편, 이러한 흡입 구멍의 면적이 250㎟를 초과하면, 흡입 구멍의 기계적 강도가 저하하거나, 내구성이 저하하거나 하는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 흡입 구멍의 면적을 20 내지 200㎟ 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 25 내지 150㎟ 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 하나의 흡입 구멍의 면적이란, 도 1a에 도시하는 복수의 흡입 구멍(19c)에 있어서, 흡입실(19a)을 향해서 개방된 하나의 개구부(19b)의 면적을 의미한다.

4. 시트부

제 1 실시 형태에서는, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 밸브체(20) 및 밸브 본체(19)의 일부가 서로 접하고, 연료의 통과량을 정확하게 제어하기 위한 통과 개소로서의 시트부(23)를 설치하는 것을 특징으로 한다. 즉, 밸브체가 밸브 스프링 등에 의해 상하 이동하고, 밸브체 및 밸브 본체의 일부가 접함으로써, 이러한 시트부가 형성되고, 대량의 연료라도, 신속하고 또한 정량적으로 통과시킬 수 있기 때문이다.

또한, 상술한 바와 같이, 이러한 시트부에 있어서의 연료의 통과 면적을 흡입 구멍의 면적보다도 작게 하는 것이 보다 바람직한 구성이다.

5. 밸브 스프링

(1) 제 1 밸브 스프링

또한, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 밸브 본체(19)의 상방에, 밸브체(20)를 구동시키기 위한 밸브 스프링(제 1 스프링)(21)을 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성함으로써, 밸브 스프링에 의해 밸브체를 상하 이동시키고, 밸브 본체와 밸브체를 접촉시키는 것을 용이하게 할 수 있는 동시에, 밸브체의 리프트시에 있어서의 장착 충격을 흡수시킬 수 있기 때문이다.

(2) 제 2 밸브 스프링

또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제 1 밸브 스프링(제 1 스프링)(21)과 함께, 제 2 밸브 스프링(24)을 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 밸브체(20)를 리프트하는 초기 단계로부터 밸브체(20)에 접하도록 설치되어 있는, 스프링 상수가 비교적 낮은 제 1 스프링(21)과 함께 리프트하는 도중 단계로부터 밸브체(20)에 접하도록, 스프링 상수가 비교적 높은 제 2 밸브 스프링(24)을 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성함으로써, 밸브 개방 초기에는, 밸브체를 리프트하기 용이해지고, 플런저로의 연료 흡입 효율을 향상시킬 수 있는 동시에, 밸브 개방이 진행됨에 따라 상승하는 리프트 스피드를 제 2 밸브 스프링에 의해 저감하고, 풀 리프트시의 충격력을 저감시킬 수 있다. 따라서, 대유량 연료용 밸브라도 내구성이나 강도 저하를 방지할 수 있는 동시에, 밸브체의 장착시에 있어서의 충격음을 경감할 수 있다.

또한, 제 2 밸브 스프링으로는 도 4에 도시하는 바와 같은 스프링(24)이어도 좋고, 도 5a 내지 도 5c에 도시하는 바와 같은 판 스프링(25)이어도 좋다.

(3) 비선형 스프링

또한, 제 1 및 제 2 밸브 스프링을 병용하는 대신에, 도 6에 도시하는 바와 같은 비선형 스프링(26)으로 하는 것도 바람직하다. 즉, 예컨대 원추형의 스프링으로 하는 동시에, 하방으로 이동함에 따라서, 스프링 강 자체의 직경이 커지도록 구성함으로써, 용수철 상수를 가변적으로 할 수 있고, 밸브 스프링의 수를 증가시키지 않고, 제 1 및 제 2 밸브 스프링을 설치한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

6. 성능

(1) 연료 통과량(유속)

또한, 제 1 실시 형태의 대유량 연료용 밸브에 의하면, 연료 통과량(유속)에 관한 것이고, 밸브체의 리프트량이 대략 1㎜에 있어서, 연료에 있어서의 단위 시간당 유량을 500 내지 1,500리터/시간 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하고, 800 내지 1,300리터/시간 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하다.

이 이유는, 이와 같이 구성함으로써, 비교적 작은 리프트량에 있어서, 대유량을 확보할 수 있는 동시에, 소형이고 또한 높이가 낮은 대유량 연료용 밸브를 제공할 수 있기 때문이다.

여기서, 제 1 실시 형태의 대유량 연료용 밸브는 도 7에 도시하는 특성 곡선을 갖는 것이 보다 바람직하다. 즉, 도 7은 횡축에 밸브체의 리프트량(상대값)을 취하여 도시되어 있고, 종축에 연료의 단위 시간당 유량, 즉 유속(상대값)을 취하여 도시되어 있다.

또한, 도 7 중, 라인(A)이 종래의 연료용 밸브에 대응하여, 도 8에 도시하는 바와 같이, 시트 직경이 7.6㎜이고, 3개의 흡입 구멍(19c)이 원형의 흡입실(18)의 외주를 따라 방사상으로 배치된 구성의 연료용 밸브(32)이다(타입 1).

마찬가지로, 라인(B)은 종래의 연료용 밸브에 있어서의 시트 직경을 확대한 변형예에 대응하고, 도 9에 도시하는 바와 같이, 시트 직경이 10㎜이며, 3개의 흡입 구멍(19c)이 원형의 흡입실(18)의 외주를 따라 방사상으로 배치된 구성의 연료용 밸브(34)이다(타입 2).

또한, 라인(C)은 본 발명의 대유량 연료용 밸브의 일 예에 대응한 것이고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 시트 직경이 10㎜이며, 3개의 흡입 구멍(19c)이 원형의 흡입실(18)의 접선을 따라 배치된 구성의 대유량 연료용 밸브(73)이다(타입 3).

(2) 스로틀과 특성

또한, 도 10a 및 도 10b 내지 도 12a 및 도 12b에, 각 연료용 밸브[리프트 작음 및 큼]에 있어서의 연료의 속도 분포로부터 판단한 스로틀 위치를 나타낸다.

즉, 도 10a 및 도 10b는 도 8에 도시하는 종래의 연료용 밸브에 있어서의 스로틀 위치를 도시한 도면으로서, 상술한 타입 1의 밸브에 대응하는 도면이다. 또한, 도 11a 및 도 11b는 도 9에 도시하는 종래의 연료용 밸브의 변형예에 있어서의 스로틀 위치를 도시하는 도면으로서, 상술한 타입 2의 밸브에 대응하는 도면이다. 또한, 도 12a 및 도 12b는 도 1에 도시하는 본 발명의 대유량 연료용 밸브에 있어서의 스로틀 위치를 도시한 도면으로서, 상술한 타입 3의 밸브에 대응하는 도면이다.

이러한 도면으로부터 이해되는 바와 같이, 타입 1의 밸브에서는, 리프트량에 관계없이 시트부 근방에 스로틀 위치가 확인되어 있다. 그리고, 그 유량 특성에 관해서는, 도 7 중의 라인(A)으로 도시하는 바와 같이, 시트 직경의 부족으로부터 밸브 리프트를 증대해도 소정의 유량을 얻을 수 없는 것이 확인되어 있다.

또한, 시트 직경을 크게 한 타입 2의 밸브에 있어서는, 리프트량의 증대에 수반하여, 스로틀 위치가 시트부로부터 흡입실(18)을 향해서 이동하고 있다는 것이 확인되어 있다. 단, 그 유량 특성에 관해서는, 도 7 중의 라인(B)으로 도시하는 바와 같이, 타입 1에 비해, 유량은 증가했지만, 소정의 유량이 얻어지지는 않는다. 즉, 타입 2의 밸브는 시트 직경을 크게 했음에도 불구하고, 흡입실의 스로틀에 의해, 유량이 규제되어 있었기 때문이다.

한편, 타입 3의 밸브에 있어서는, 흡입 구멍이 접선 형상으로 배치되고, 게다가 시트 직경이 확대됨으로써, 리프트량에 관계없이, 스로틀 위치가 시트부에만 존재하고, 타입 2와 비교해도, 흡입실(18)의 스로틀이 개선되어 있는 것이 확인되었다.

또한, 그 유량 특성에 관해서도, 도 7중의 라인(C)으로 도시하는 바와 같이, 흡입실에서의 스로틀이 개선됨에 따라, 소정의 리프트량에 있어서, 소정의 유량을 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

[제 2 실시 형태]

제 2 실시 형태는, 도 13에 도시되는 바와 같이, 연료 흡입용 밸브(73) 및 연료 토출용 밸브를 구비한 연료 공급용 펌프(50)로서, 이러한 연료 흡입용 밸브(73)가, 밸브 본체(19)와, 그 내부에서 가동 가능하게 장착된 밸브체(20)와, 상기 밸브 본체(19)의 내부에 설치된 흡입실(19a)과, 흡입 구멍(19c)과, 상기 밸브체(20) 및 밸브 본체(19)의 일부가 서로 접하는 시트부(23)를 포함하고, 또한 흡입 구멍(19c)을 복수개 설치하는 동시에, 상기 흡입 구멍(19c)을 흡입실(19a)에 대하여 비방사상으로 배치된 대유량 연료용 밸브인 것을 특징으로 하는 연료 공급용 펌프(50)이다. 이하, 이러한 연료 공급용 펌프(50)를 구성 요건 등으로 나누고, 구체적으로 설명한다.

1. 연료 흡입용 밸브

제 2 실시 형태에서는 제 1 실시 형태에서 설명한 대유량 연료용 밸브를 연료 흡입용 밸브로서 사용하는 것을 특징으로 하고 있다. 따라서, 도 14에 도시하는 바와 같은 연료 흡입용 밸브(73) 및 연료 토출용 밸브(60)로 이루어지는 IO 밸브(70)를 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 제 1 실시 형태에서 설명한 대유량 연료용 밸브를 연료 흡입용 밸브로서 사용하는 경우에는, 연료 공급용 펌프에 대하여, 예컨대 단위 시간당 유량이 500 내지 1,500리터/시간 정도의 연료라도, 매우 정확하고 또한 정량적으로 공급할 수 있다.

2. 연료 공급용 펌프

연료 공급용 펌프의 형태는 특별히 제한되지는 않지만, 예컨대 도 13에 도시하는 바와 같은 연료 공급용 펌프(50)를 구비하는 것이 바람직하다. 즉, 이러한 연료 공급용 펌프는 예컨대 펌프 하우징(52)과, 배럴(실린더)(53)과, 플런저(54)와, 연료 압축실(74)과, 태핏(tappet)(58)과, 캠(60)으로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 펌프 하우징(52)에 수용된 배럴(53)의 내측을 플런저(54)가 접촉 이동해서 연료를 가압하기 위한 연료 압축실(74)이 형성되어 있고, 이러한 플런저(54)는 캠(60)의 회전 운동에 대응하여, 왕복 운동하도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 공급 펌프(64)로부터 압송된 연료를 연료 압축실(74)에 있어서, 플런저(54)에 의해, 고압의 연료로 효율적으로 가압할 수 있다.

또한, 이 연료 공급용 펌프(50)의 예에서는, 펌프 하우징(52)내에, 예컨대 2쌍의 배럴(실린더)(53) 및 플런저(54)를 구비하고 있지만, 보다 대용량의 연료를 고압 처리하기 위해서, 2쌍 이상의 수로 증가하는 것도 바람직하다.

3. 축압식 연료 분사 장치(APCRS)

또한, 제 2 실시 형태의 연료 공급용 펌프는 이하와 같은 구성을 갖는 피스톤 증압 방식의 축압식 연료 분사 장치의 일부인 것이 바람직하다.

즉, 도 15에 예시되는 바와 같이, 연료 공급용 펌프(103)는 연료 탱크(102)와, 이러한 연료 탱크(102)의 연료를 공급하기 위한 공급 펌프(저압 펌프)(104)와, 연료 공급용 펌프(고압 펌프)(103)와, 이러한 연료 공급용 펌프(103)로부터 압송된 연료를 축압하기 위한 축압기로서의 커먼 레일(106)과, 피스톤 증압 장치(108) 및 연료 분사 장치(110)로 구성되는 것이 바람직하다.

(1) 연료 탱크

도 15에 예시되는 연료 탱크(102)의 용적이나 형태는 예컨대 단위 시간당 유량이 500 내지 1,500리터/시간 정도의 연료를 순환할 수 있는 것을 고려하여 정하는 것이 바람직하다.

(2) 공급 펌프 및 연료 공급용 펌프

공급 펌프(104)는, 도 15에 도시하는 바와 같이, 연료 탱크(102)내의 연료(경유)를 연료 공급용 펌프(103)로 압송하는 것이고, 공급 펌프(104)와 연료 공급용 펌프(103) 사이에는 필터(105)가 개재되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 이 공급 펌프(104)는 일 예이기는 하지만, 기어 펌프 구조를 갖고, 캠의 단부에 설치하여, 기어의 구동을 거쳐서, 캠축과 직접 연결 또는 적절한 기어비를 거쳐서 구동되는 것이 바람직하다.

또한, 연료 공급용 펌프(103)는 공급 펌프(104)로부터 공급된 연료를 고압으로 가압 처리하는 장치이고, 연료를 가압한 후, 고압 통로(107)를 거쳐서 커먼 레일(106)로 압송하도록 구성되어 있다.

또한, 공급 펌프(104)로부터 필터(105)를 거쳐서 압송된 연료는 도 16에 도시하는 바와 같은 분사량 조정을 실행하는 비례 제어 밸브(FMU)(120)를 더 경유하여, 연료 공급용 펌프(103)에 공급되는 것이 바람직하다. 이러한 비례 제어 밸브(120)는, 예컨대 ECU의 제어를 받고, 코일(124)에 흐르는 전류량을 조정함으로써, 앵커(125)의 위치를 비례적으로 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 앵커(125)의 위치에 대응시켜서, 앵커(125)의 선단부에 있어서의 피스톤(127)의 위치를 제어함으로써, 이러한 피스톤(127)에 설치된 슬릿(122)과 연료 공급부(129) 사이의 연료 통과 면적을 변화시키고, 연료 공급용 펌프(103)에 있어서의 흡입 밸브(도시하지 않음)에 공급하는 연료를 제어할 수 있다.

또한, 도 16에 도시하는 바와 같이, 공급 펌프(104)로부터 공급된 연료는 비례 제어 밸브(120) 및 연료 공급용 펌프(103)에 대하여 압송되는 것 외에, 이러한 비례 제어 밸브(120)와 병렬적으로 설치된 오버플로우 밸브(OFV)(134)를 거쳐서, 연료 탱크(102)로 복귀되도록 구성하는 것이 바람직하다. 그리고, 또한 일부 연료는 오버플로우 밸브(134)에 설치된 오리피스(136)를 거쳐서, 연료 공급용 펌프(103)의 베어링(도시하지 않음)으로 압송되고, 베어링의 연료 윤활유로서 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 연료 공급용 펌프(103)는, 상술한 바와 같이, 공급 펌프(104)로부터 공급된 연료를 고압으로 가압 처리하는 장치이고, 연료를 가압한 후, 고압 통로(107)를 거쳐서 커먼 레일(106)로 압송하도록 구성되는 것이 바람직하다.

(3) 1방향 밸브

또한, 도 15에 도시하는 바와 같이, 연료 공급용 펌프(103)의 출구, 또는 후술하는 커먼 레일(106)과, 연료 공급용 펌프(103)에 1방향 밸브(도시하지 않음)를 설치하는 것이 바람직하다.

이 이유는, 이와 같이 구성함으로써, 연료 공급용 펌프(103)로부터 커먼 레일(106)로의 연료의 송액(送液)만을 가능하게 할 수 있기 때문이다. 따라서, 전자 제어 밸브를 개방했을 때의 역류를 효과적으로 방지하여, 커먼 레일(106)내의 압력이 저하하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

(4) 커먼 레일

또한, 도 15에 도시하는 바와 같이, 커먼 레일(106)에는 복수의 인젝터(분사 밸브)(110)가 접속되어 있고, 커먼 레일(106)에 의해 고압으로 축압된 연료를 각 인젝터(110)로부터 내연 기관(도시하지 않음)내로 분사하는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 각 인젝터(110)는 도시하지 않지만 인젝터 구동 유닛(Injector Driving Unit : IDU)을 거쳐서 그 토출량이 제어되는 것이 바람직하다. 이러한 IDU는 후술하는 제어 장치로서의 전자 제어 유닛(Electrical Controlling Unit : ECU)에 접속되어 있고, 이 ECU의 구동 신호에 의해 구동된다.

또한, 커먼 레일(106)의 측단에는 압력 검지기(117)가 접속되어 있고, 이러한 압력 검지기(117)에 의해 얻어진 압력 검지 신호를 ECU로 전송하는 것이 바람직하다. 즉, ECU는 압력 검지기(117)로부터의 압력 검지 신호를 수신하면, 전자 제어 밸브(도시하지 않음)를 제어하는 동시에, 검지한 압력에 따라 IDU의 구동을 제어하는 것이 바람직하다.

(5) 피스톤 증압 장치

또한, 피스톤 증압 장치(증압 피스톤)로서는, 도 17에 예시되어 있는 바와 같이, 실린더(155)와, 기계식 피스톤(154)과, 가압실(158)과, 전자 밸브(170)와, 순환로(157)를 포함하는 동시에, 기계식 피스톤(154)이 비교적 대면적을 갖는 수압부(受壓部)(152)와, 비교적 소면적을 갖는 가압부(156)를 구비하는 것이 바람직하다.

즉, 실린더(155)내에 수용된 기계식 피스톤(154)이 상기 수압부(152)에 있어서, 커먼 레일을 갖는 연료에 의해 가압되어서 이동하고, 가압실(158)의 커먼 레일 압력, 예컨대 50㎫ 정도의 압력을 갖는 연료를, 비교적 소면적을 갖는 가압부(156)에 의해 가압하여, 150㎫ 내지 300㎫ 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 기계식 피스톤(154)을 가압하기 위해서, 커먼 레일 압력을 갖는 연료를 대량으로 사용하지만, 가압 후에는 전자 구동식의 오버플로우 밸브(170)를 거쳐서, 연료 탱크 등으로 환류시키는 것이 바람직하다. 즉, 커먼 레일 압력을 갖는 연료의 대부분은, 기계식 피스톤(154)을 가압한 후, 연료 분사 장치의 전자 밸브(180)로부터 유출된 연료와 함께 연료 탱크 등으로 환류되고, 다시 기계식 피스톤(154)을 가압하기 위해 사용되는 것이 바람직하다.

한편, 가압부(156)에 의해 증압된 연료는 연료 분사 장치(연료 분사 노즐)(163)로 송액되고, 효율적으로 분사되어서, 연소되게 된다.

따라서, 이와 같이 피스톤 증압 장치를 설치함으로써, 커먼 레일을 과도하게 대형화하지 않고, 커먼 레일 압력을 갖는 연료에 의해, 효과적으로 기계식 피스톤을 가압할 수 있다.

즉, 도 18에 모식도로 도시하는 바와 같이, APCRS 시스템에 의하면, 기계식 피스톤에 비교적 대면적의 수압부와 비교적 소면적의 가압부를 구비하는 동시에, 기계식 피스톤의 스트로크량을 고려함으로써, 가압 손실이 적고, 커먼 레일 압력을 갖는 연료를 소망 값으로 효율적으로 증압하는 것이 가능하다.

보다 구체적으로는, 커먼 레일로부터의 연료(압력 : p1, 부피 : V1, 일량 : W1)를 비교적 대면적을 갖는 수압부에 의해 받고, 비교적 소면적을 갖는 가압부를 구비한 기계식 피스톤에 의해, 보다 고압의 연료(압력 : p2, 부피 : V2, 일량 : W2)로 할 수 있다.

(6) 연료 분사 장치

① 기본적 구조

또한, 연료 분사 장치(연료 분사 노즐)(110)의 형태는 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 도 17에 도시되는 바와 같이, 니들 밸브체(162)가 장착되는 장착면(164)과, 이 장착면(164)의 밸브체 접촉 부위보다도 하류측에 형성되는 분사 구멍(165)을 갖는 노즐 몸체(163)를 구비하고, 니들 밸브체(162)의 리프트시에 장착면(164)의 상류측으로부터 공급되는 연료를 분사 구멍(165)으로 유도하는 구성인 것이 바람직하다.

또한, 이러한 연료 분사 노즐 시스템(166)은 스프링(161) 등에 의해 니들 밸브체(162)를 장착면(164)을 향해서 항시 가압해 두고, 니들 밸브체(162)를 솔레노이드(180)의 통전/비통전의 변경에 의해 개폐하는 전자 밸브형인 것이 바람직하다.

② 분사 타이밍 차트

또한, 고압 연료의 분사 타이밍 차트에 관한 것이고, 도 19에 예시하는 바와 같이, 실선(A)으로 표시되는 바와 같은 2단계의 분사 상태를 갖는 연료 분사 차트를 도시하는 것이 바람직하다.

이 이유는, 커먼 레일 압력과 피스톤 증압 장치(증압 피스톤)에 있어서의 증압의 조합에 의해, 이러한 2단계의 분사 타이밍 차트를 달성할 수 있고, 이에 의해 연료의 연소 효율을 높이는 동시에, 배기 가스를 정화시킬 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명에 의하면, 커먼 레일 압력과 피스톤 증압 장치(증압 피스톤)에 있어서의 증압의 조합에 의해, 도 19에서 점선(B)으로 표시되는 연료 분사 차트를 도시하는 것도 바람직하다.

또한, 피스톤 증압 장치(증압 피스톤)를 사용하지 않을 경우, 즉 종래의 분사 타이밍 차트는 도 19에서 점선(C)로 표시되는 바와 같이 저분사량의 1단계의 분사 타이밍 차트로 된다.

(7) 동작

다음에, 제 2 실시 형태에 있어서의 연료 공급용 펌프(103), 피스톤 증압 장치(증압 피스톤)(108) 및 연료 분사 밸브(110)의 작용을 설명한다. 즉, 도 15에 도시하는 바와 같이, 연료 분사 장치(연료 분사 노즐 시스템)(110)의 운전시에는, 연료 탱크(102)의 연료를 공급 펌프(104)로부터 연료 공급용 펌프(103)에 공급하고, 다음에 연료 공급용 펌프(103)로부터 고압 연료를 고압 통로(107)에 대하여 압송한다.

다음에, 도 17에 도시하는 바와 같이, 커먼 레일(106)에 의해 50㎫ 정도로 축압되고, 또한 연료 분사 밸브(110)와의 사이에, 피스톤 증압 장치(증압 피스톤)(108)가 설치되어 있고, 180㎫ 이상의 초고압 조건으로 가압하는 것이 바람직하다.

또한, 증압 피스톤(108)을 동작시킬 뿐만 아니라, 매우 대유량의 연료를 사용하고 있고, 그 때문에, 도 17에 도시하는 예에서는, 연료 공급용 펌프(103)에 설치된 대유량 연료용 밸브(도시하지 않음)가 효과적으로 기능하고 있다.

즉, 흡입 구멍을 복수개 설치하는 동시에, 상기 흡입 구멍을 흡입실에 대하여, 비방사상으로 배치한 대유량 연료용 밸브를 연료 공급용 펌프(103)의 연료 흡입용 밸브로서 사용함으로써, 예컨대 단위 시간당 유량이 500 내지 1,500리터/시간 정도의 연료라도, 신속하고 또한 정량적으로 통과시킬 수 있으며, 또한 연료 공급용 펌프(103) 및 커먼 레일(106)에 의해, 각각 대량 처리를 실시 할 수 있다.

본 발명의 대유량 연료용 밸브에 의하면, 흡입 구멍을 복수개 설치하는 동시에, 상기 흡입 구멍을 흡입실에 대하여 비방사상으로 배치함으로써, 예컨대 단위 시간당 유량이 500 내지 1,500리터/시간 정도의 연료라도 신속하고 또한 정량적으로 통과시킬 수 있게 되었다.

또한, 본 발명의 대유량 연료용 밸브에 의하면, 밸브체의 리프트량이 비교적 낮은 경우라도, 단위 시간당 유량이 1,000리터/시간 이상의 대유량의 연료를 통과시킬 수 있기 때문에, 밸브체의 위치 변화가 적어지고, 장착시의 충격을 완화할 수 있게 되었다.

또한, 본 발명의 대유량 연료용 밸브에 의하면, 흡입 구멍의 직경이나 단면적을 과도하게 크게 하지 않고, 대량의 연료를 신속하고 또한 정량적으로 통과시킬 수 있기 때문에, 대유량 연료용 밸브 자체의 내구성이나 강도 저하를 억제할 수 있게 되었다.

따라서, 본 발명의 대유량 연료용 밸브는 피스톤을 이용하여 대유량의 연료를 증압하는 축압식 연료 분사 장치(APCRS)에 사용되는 연료 공급용 펌프의 대유량 연료용 밸브로서 적절히 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 대유량 연료용 밸브를 구비한 연료 공급용 펌프에 의하면, 흡입 구멍을 복수개 설치하는 동시에, 흡입실에 대하여 비방사상으로 배치된 흡입 구멍을 갖는 대유량 연료용 밸브를 구비함으로써, 예컨대 단위 시간당 유량이 500 내지 1,500리터/시간의 매우 대유량의 연료라도 신속하고 또한 정량적으로 투과시킬 수 있게 되었다.

Claims

밸브 본체와, 그 내부에서 가동 가능하게 장착된 밸브체와, 상기 밸브 본체 내부에 설치된 흡입실과, 흡입 구멍과, 상기 밸브체 및 밸브 본체의 일부가 서로 접하는 시트부를 구비한 대유량 연료용 밸브에 있어서,

상기 흡입 구멍을 복수개 설치하는 동시에, 상기 흡입 구멍을 상기 흡입실에 대하여 비방사상으로 배치하는 것을 특징으로 하는

대유량 연료용 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 흡입실의 수평 단면 형상을 실질적으로 원형으로 하는 동시에, 상기 흡입 구멍을 상기 흡입실의 접선 방향을 따라 배치하는 것을 특징으로 하는

대유량 연료용 밸브.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 흡입 구멍을 상기 흡입실에 대하여 수직 방향으로 기울여서 배치하는 것을 특징으로 하는

대유량 연료용 밸브.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 흡입 구멍의 직경을 2 내지 12㎜ 범위내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는

대유량 연료용 밸브.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 밸브체의 시트 직경을 8㎜ 이상의 값으로 하는 것을 특징으로 하는

대유량 연료용 밸브.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 흡입 구멍에 있어서의 연료의 통과 면적을 상기 시트부에 있어서의 연료의 통과 면적보다도 크게 하는 것을 특징으로 하는

대유량 연료용 밸브.
연료 흡입용 밸브 및 연료 토출용 밸브를 구비한 연료 공급용 펌프에 있어서,

상기 연료 흡입용 밸브가, 밸브 본체와, 그 내부에서 가동 가능하게 장착된 밸브체와, 상기 밸브 본체 내부에 설치된 흡입실과, 흡입 구멍과, 상기 밸브체 및 밸브 본체의 일부가 서로 접하는 시트부를 포함하고, 또한, 상기 흡입 구멍을 복수개 설치하는 동시에, 상기 흡입 구멍을 상기 흡입실에 대하여 비방사상으로 배치된 대유량 연료용 밸브인 것을 특징으로 하는

연료 공급용 펌프.
제 7 항에 있어서,

단위 시간당 유량이 500 내지 1,500리터/시간인 연료를 50㎫ 이상의 값으로 가압하기 위한 축압식 연료 분사 장치에 사용되는 것을 특징으로 하는

연료 공급용 펌프.