KR20050059264A - 유체 제어 밸브 - Google Patents

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KR20050059264A
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볼프람 크니스
크리스티안 로렌츠
에어빈 크리머
틸만 밀레
마르틴 라이프
필립 푼케
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

저압 저장기를 통해 공동 압력 유지 밸브에 연결된 인젝터를 포함하는 알려진 연료 분사 장치에서, 저압 저장기는 비교적 비싼 전자 제어식 압력 조절 밸브를 통해 충전되고, 압력 유지 밸브를 통해 일정한 압력으로 유지된다. 본 발명에 따른 밸브는 2 개의 병렬 접속된 밸브를 하나의 밸브로 통합시키고, 제 1 밸브는 과압 밸브이며 누유관의 방향으로 개방되고, 제 2 밸브는 저압 저장기의 방향으로 개방되는 체크 밸브이다. 본 발명에 따라, 밸브(9)에는 2 개의 밸브 시트(32, 40) 및 2 개의 폐쇄 바디(35, 39)가 제공되며, 제 2 밸브 시트(40)는 제 1 폐쇄 바디(35)에 배치된다.

Description

유체 제어 밸브{Valve for the control of fluids}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 유체 제어 밸브에 관한 것이다.
예비 공개되지 않은 독일 특허 출원서 제 101 39 871호에는 유체 제어 밸브, 인젝터에 통합된 소위 압력 유지 밸브가 제안되어 있다. 단점으로서 각 인젝터용으로 압력 유지 밸브를 제공하는 것이 비교적 비용이 비싸고 복잡하다.
예비 공개되지 않은 독일 특허 출원서 제 102 18 024 호에는 전자 제어식 압력 조절 밸브를 통해 저압 저장기가 고압 저장기로부터 나온 연료로 충전되는 연료 분사 장치가 제안되어 있다. 이러한 방식으로 저압 저장기의 충전을 위한 추가 이송 펌프는 생략될 수 있다. 압력 유지 밸브를 통해 과잉 연료는 저압 저장기로부터 연료 탱크로 리턴된다. 그러나 저압 저장기를 충전하고 저압 저장기내 예정 압력을 유지하기 위해서는 모두 2 개의 밸브가 필요하다는 단점이 있다. 이것은 비교적 비용이 비싸며 또한 조립과 관련하여서도 매우 복잡하다.
도 1은 본 발명에 따른 밸브를 포함하는 내연 기관의 제 1 연료 분사 장치의 간단한 개략적인 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 밸브를 포함하는 제 2 연료 분사 장치의 간단한 개략적인 도면이고,
도 3은 배출 채널을 포함하는 본 발명에 따른 밸브를 간단하게 도시하고,
도 4는 2 개의 배출 채널을 포함하는 본 발명에 따른 추가 밸브이고,
도 5는 제 3 실시예이고,
도 6은 제 4 실시예이고,
도 7은 본 발명에 따른 밸브의 제 5 실시예이다.
독립 청구항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 유체 제어 밸브는, 2 개의 병렬 접속된 밸브가 하나의 밸브로 통합됨으로써, 간단한 방법으로 알려진 밸브에 비해 개선되는 장점을 가지고, 제 1 밸브는 예컨대 누유관의 방향으로 개방되는 과압 밸브이고, 제 2 밸브는 반대 방향으로, 예컨대 저압 저장기의 방향으로 개방되는 체크 밸브이다.
밸브는 제 1 밸브 시트를 가진 제 1 폐쇄 바디 및 제 2 밸브 시트를 가진 제 2 폐쇄 바디를 포함하고, 제 2 밸브 시트는 제 1 폐쇄 바디에 배치된다. 각 하나의 밸브 스프링과 상호 작용하는 2 개의 폐쇄 바디에 의해, 본 발명에 따른 압력 유지 밸브는 2 개의 상이한 압력에서, 즉 개방압 및 유지압에서, 반대 방향으로 개방되는 것이 가능하다. 한편으로 하기에서 압력 유지 밸브로서 표시되는 밸브는,예컨대 저압 저장기와 연결된 관 내의 압력이 개방압 이하로 강하하면 개방되고, 연료를 추가관, 예컨대 누유관으로부터 저압 저장기로 흐르게 한다. 예컨대 연료 분사 장치의 수리 이후에 또는 연료 탱크내 연료 결핍 이후에(탱크 엠티 러닝(tank empty running)) 저압 저장기 내 압력이 강하되고 나면, 이러한 방식으로 저압 저장기는 다시 충전될 수 있다. 다른 한편으로 압력 유지 밸브는 저압 저장기내 압력이 유지압을 초과할 경우 개방되고, 과잉 연료를 저압 저장기로부터 누유관으로 흐르게 한다. 따라서 본 발명에 따른 압력 유지 밸브는 개방된 상태에서 저압 저장기 내 압력에 따라 일방향 또는 다른 방향으로 관류되고, 2 개의 관류 방향을 가진다.
이러한 방식으로 모든 인젝터용으로 제공된 수개의 중앙 또는 공동 압력 유지 밸브에 의해 저압 저장기를 누유관을 통해 충전하고, 저압 저장기 내 압력을 일정하게 예정된 값으로 유지하는 것이 가능하다. 2 개의 밸브를 하나로 통합함으로써, 제조 및 조립 비용이 감소되고 가장 콤팩트하고 공간 절약적인 구조가 달성된다.
종속항에서 구현된 조치에 의해 독립 청구항에 제시된 연료 분사 장치의 바람직한 실시예 및 개선이 가능하다.
제 1 폐쇄 바디가 하우징의 내부 챔버를 고압 챔버와 저압 챔버로 분리하는 것이 바람직한데, 그 이유는 고압 챔버의 체적에 의해 저압 저장기 내 압력 변동이 보상될 수 있음으로써, 인젝터 내 분사 과정에 부정적인 영향을 미치지 않게 된다.
또한 제 1 폐쇄 바디 및 제 2 폐쇄 바디를 함께 하나의 축에 배치하는 것이 바람직한데, 그 이유는 이러한 방법으로 매우 콤팩트한 구조가 달성되기 때문이다.
또한 제 1 폐쇄 바디 및 제 2 폐쇄 바디가 서로 반대로 작용하는 개방 방향으로 개방되는 것이 바람직한데, 그 이유는 이러한 방법으로도 매우 콤팩트한 구조가 달성되기 때문이다.
또한 제 1 폐쇄 바디가 폐쇄 커버로부터 돌출하는 실린더형 파이프 섹션을 포함하는 폐쇄 커버를 포함하는 것이 바람직한데, 그 이유는 제 2 폐쇄 바디가 이러한 방법으로 제 1 폐쇄 바디의 실린더형 파이프 섹션에 공간 절약적으로 배치될 수 있기 때문이다.
제 2 폐쇄 바디로서 볼이 제공되는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 볼에 의해 제 2 밸브 시트에서의 간단한 밀봉이 가능하고, 상기 볼은 콤팩트하며 공간 절약식으로 배치될 수 있기 때문이다.
추가로 압력 유지 밸브의 하우징이 커버형 및 포트형 부분으로 이루어지는 것이 바람직한데, 그 이유는 이것이 제조 기술적으로 매우 바람직하기 때문이다.
또한 밸브의 저압 챔버에서 제 1 연결부에 인접하게 제 1 필터를 배치하고, 고압 챔버에서 제 2 연결부에 인접하게 제 2 필터를 배치하는 것이 바람직한데, 그 이유는 그렇지 않은 경우 연료 내에 존재하는 오염 입자가 밸브에 도달하여 그 기능을 손상시킬 수 있기 때문이다. 또한 여과되지 않은 연료가 누유관으로부터 저압 저장기에 도달할 수 있는 것이 방지된다.
또한, 누유관이 이송 펌프의 압력측과 연결되는 것이 바람직한데, 그 이유는 이러한 방법으로 고압 펌프에, 이송 펌프에 의해서는 이송되지 않는 연료가 공급되기 때문이다. 따라서 이송 펌프는 소량의 연료를 이송해야만 하고, 따라서 더 작게 설계될 수 있으므로 더 저렴하다.
본 발명의 실시예는 도면에 간단하게 도시되고 하기의 설명부에서 더 자세히 설명된다.
저압 저장기를 연료로 충전하고 저압 저장기 내에 예정된 압력을 유지하기 위해, 본 발명에 따른 밸브는 예컨대 내연 기관의 연료 분사 장치 내에서 사용된다. 그러나 상기 밸브는 다른 유체 제어를 위한 다른 장치에서도 사용될 수 있다.
도 1은 하기에서 압력 유지 밸브로도 표시되는 본 발명에 따른 밸브를 포함하는 제 1 연료 분사 장치의 간단한 개략도를 도시한다.
제 1 연료 분사 장치는, 형성된 예비 압력으로 연료를 연료 탱크(2)로부터 고압 펌프(3)로 이송시키는 이송 펌프(1), 예컨대 전기 연료 펌프를 포함한다. 고압 펌프(3)는 예컨대 기계적으로 내연 기관에 의해 구동된다. 고압 펌프(3)는 연료를 고압으로, 고압 레일로도 표시되는 고압 저장기(4)로 이송시킨다. 고압 저장기(4)에는 내연 기관의 실린더에 배치된 인젝터(7), 예컨대 소위 압전-인젝터가 연결된다. 인젝터(7)는 예컨대 각각 연료 분사 밸브 및 제어 밸브를 가진다. 제어 밸브의 개방에 의해 연료 분사 밸브가 개방됨으로써, 분사 과정이 실행되며 연료는 고압 저장기(4)로부터 인젝터(7)를 통해 내연 기관의 실린더로 분사된다. 제어 밸브의 개방시 각각 소량의 가열된 연료의 리턴양이 인젝터(7)로부터 채널(10)을 통해 저압 저장기(8)로 배출된다. 제어 밸브는 압전 액추에이터를 포함하고, 상기 압전 액추에이터는 전압에 따라 그 길이를 변경시키고, 상기 전압에 의해 상기 압전 액추에이터가 전기 제어 장치에 의해 제어된다. 압전 액추에이터 길이의 변화는 연료로 충전된 커플러를 통해 증가하도록 변화되며 밸브 부재로 전달됨으로써, 제어 밸브가 개폐된다. 압전 액추에이터의 길이의 변화를 유압식으로 전달할 수 있기 위해, 커플러는 연료로 충전되어야 한다.
커플러는 각 분사 과정에서 적어도 부분적으로 비워지며, 이어서 다음 분사과정 이전에 다시 채널(10)을 통해, 저압 저장기로부터 나온 연료로 충전된다. 이를 위해 커플러는 필수 최소 압력을 요구한다. 이러한 필수 최소 압력은 저압 저장기(8)에 최소한 제공되어야 한다. 저압 저장기(8) 내의 압력이 상기 필수 최소 압력 이하로 감소되면, 커플러는 불충분하게 충전되므로 제어 벨브는 밸브 부재를 통해 신뢰할 만하게 개방되지 않음으로써, 분사 과정이 실행되지 않는다.
압전 액추에이터를 포함하는 연료 분사 장치는 예컨대 예비 공개되지 않은 독일 특허 출원서 제 102 18 024 호 또는 예비 공개되지 않은 독일 특허 출원서 제 101 39 871 호에 제시되어 있고, 상기 출원서들의 내용은 상기 출원서의 공개문의 명시된 부분이어야 한다.
본 발명에 따른 밸브는 모든 인젝터(7)용 공동 압력 유지 밸브(9)로서 저압 저장기(8)에 제공되며, 제 2 밸브 스프링(44)(도 3)에 의해 예정된 유지압, 예컨대 10 바아를 저압 저장기(8)내에서 일정하게 유지시키고, 이 때 상기 밸브는 유지압보다 높은 압력에서 이송 펌프(1)의 방향으로 개방되며 과잉 연료를 저압 저장기(8)로부터 누유관(11)으로 배출시킨다. 누유관(11)은 이송 펌프(1)의 압력측 또는 고압 펌프(3)의 흡입측에 연결된다. 이러한 방식으로 고압 펌프(3)에는, 이송 펌프(1)에 의해 이송되면 안되는, 예비압을 받는 가열된 연료가 제공된다. 이로 인해 이송 펌프(1)는 부하를 받지 않으며 따라서 더 작게 설계될 수 있다. 저압 저장기(8)로부터 나온, 마찰에 의해 가열된 연료는 이송 펌프(1)에 의해 이송된, 연료 탱크(2)로부터 나온 연료와 혼합되고, 고압 펌프(3)로부터 고압 저장기(4)로 이송된다. 가열된 연료의 혼합에 의해 내연 기관의 냉각 모드 상태에서 연소가 개선될 수 있다.
각 분사 과정에 의해 연료는 리턴되는 양으로서 인젝터(7)로부터 저압 저장기(8)로 흐른다. 압력 유지 밸브(9)에 의해 리턴되는 양이 저압 저장기(8) 내에 축적된다. 유지압이 초과되어 압력 유지 밸브(9)가 개방될 때 까지, 저압 저장기(8) 내 압력은 리턴양에 의해 상승한다. 따라서 저압 저장기(8) 내의 압력이 유지압보다 낮아서 압력 유지 밸브(9)를 다시 폐쇄할 때까지, 연료는 저압 저장기(8)로부터 압력 유지 밸브(9)를 통해 누유관(11)으로 흐른다. 예컨대 인젝터(7) 또는 저압 저장기(8)의 수리 이후에 또는 연료 탱크(2) 내 연료 결핍 이후에, 저압 저장기(8) 내의 압력이 제 1 밸브 스프링(48)(도 3)에 의해 예정된 개방압 이하로 감소되면, 압력 유지 밸브(9)는 내연 기관의 스타트시 저압 저장기(8)의 방향으로 개방되며, 연료는 이송 펌프(1)에 의해 형성된, 예컨대 3 내지 5 바아의 예비압으로 이송 펌프(1)의 압력측으로부터 누유관(11)을 통해 저압 저장기(8)로 흐를 수 있다. 저압 저장기(8) 내에는 이제 누유관(11)에서와 동일한 압력이 제공된다. 저압 저장기(8) 내의 압력은 이어서 인젝터(7)로부터 나온 리턴양에 의해 계속 유지압까지 이른다. 저압 저장기(8)는 이러한 방식으로 충전됨으로써, 저압 저장기(8) 내 압력은 다시 필수 최소 압력을 통해 상승되고 유압식 커플러의 효율이 다시 보장된다.
압력 유지 밸브(9)는 개방된 상태에서 2 개의 관류 방향, 즉 저압 저장기(8) 내의 압력에 따라 저압 저장기(8)의 방향 또는 누유관(11)의 방향으로 관류될 수 있다.
제 1 밸브 스프링(48)에 의해 예정된 개방압은, 유압식 커플러에 의해 요구되는 필수 최소 압력보다 높아야 한다.
압력 조절 밸브(13)는 고압 저장기(4) 내 예정된 압력을 일정하게 유지시킨다. 고압 저장기(4) 내 압력이 예정된 압력을 초과하면, 압력 조절 밸브(13)를 개방하고 연료를 고압 저장기(4)로부터 리턴관(14)을 통해 연료 탱크(2)로 리턴시킨다.
도 2는 본 발명에 따른 밸브를 포함하는 제 2 연료 분사 장치의 간단한 개략적인 도면을 도시한다.
도 2에 따른 연료 분사 장치에서 도 1에 따른 연료 분사 장치에 대해 동일한 또는 동일한 작용을 하는 부품은 동일한 도면 부호를 가진다. 도 2에 따른 연료 분사 장치와 도 1에 따른 연료 분사 장치의 차이점은, 이송 펌프(1)가 생략되고 누유관(11)이 연료 탱크(2)와 연결된다는 것이다.
이송 펌프(1)가 생략되고 따라서 예비 압력이 형성되지 않기 때문에, 누유관(11)은 무압 상태이다. 따라서 저압 저장기(8)는 누유관(11)을 통해 충전될 수 없다. 따라서 압력 유지 밸브(9)는 연료 탱크(2)의 방향으로만 관류된다.
도 3은 본 발명에 따른 밸브를 간단하게 도시한다.
도 1 내지 도 2에서 압력 유지 밸브(9)로 표시된 본 발명에 따른 밸브는 제 1 연결부(16) 및 제 2 연결부(17)를 포함하는 하우징(15)을 가진다. 제 1 연결부(16)는 예컨대 누유관(11)을 통해 이송 펌프(1)의 압력측 또는 연료 탱크(2)에 연결되고, 제 2 연결부(17)는 저압 저장기(8)에 연결된다. 제 1 연결부(16) 및 제 2 연결부(17)는 하우징(15)의 내부 챔버(18)와 연결된다.
하우징(15)은 예컨대 제 1 하우징 부분(20) 및 제 2 하우징 부분(21)으로 이루어진다. 제 1 하우징 부분(20)은 예컨대 포트형이고, 제 2 하우징 부분(21)은 예컨대 커버형으로 형성된다.
제 1 하우징 부분(20)은 포트 베이스(22) 및 실러더 벽(26)을 포함하는 실린더 섹션(23)을 가지고, 상기 포트 베이스에는 예컨대 둥근 흐름 횡단면을 가진 제 2 연결부(17)가 배치된다. 포트 베이스(22)의 반대편에 있는 제 1 하우징 부분(20)의 실린더 섹션(23)의 단부에는 제 2 하우징 부분(21)이 배치된다. 제 2 하우징 부분(21)은 커버(24) 및 실린더형 파이프 섹션(25)을 가진다. 커버(24) 내에서 포트 베이스(22)로 향한 측면에 환형 홈(28)이 제공되고, 상기 홈 내에는 포트 베이스(22)의 반대편에 있는 실린더 섹션(23)의 단부가 삽입된다. 이러한 방식으로 커버(24)의 에지(27)가 제 1 하우징 부분(20)의 실린더 섹션(23)을 커버한다. 포트 베이스(22)의 반대편에 있는 커버(24)의 측면에 제 1 연결부(16)가 제공되고, 상기 제 1 연결부는 예컨대 둥근 흐름 횡단면을 가진다. 파이프 섹션(25)은 커버(24)에서 포트 베이스(22)를 향한 측면에 예컨대 동심형으로 배치되고, 완전히 실린더 섹션(23) 내로 돌출한다. 파이프 섹션(25)의 외경은 실린더 섹션(23)의 내경보다 작음으로써, 제 2 하우징 부분(21)의 파이프 섹션(25)은 제 1 하우징 부분(20)의 실린더 섹션(23) 내로 이동될 수 있다. 파이프 섹션(25)의 외주는 실린더 벽(26)의 내측에 접촉한다.
포트 베이스(22)를 향한 파이프 섹션(25)의 단부에서 외주에, 계단형 쇼울더(30.1)를 형성하는 환형 리세스(30)가 제공된다. 리세스(30)에는 실린더 벽(26)의 내측에서 리세스(30)와 동일한 축방향 위치에, 환형 밀봉 홈(33)이 할당된다. 밀봉 홈(33)은 리세스(30)와 함께 밀봉링(31), 예컨대 O-링을 가진다. 밀봉 홈(33)은 밀봉링(31)의 반경(R)을 가진 환형 홈이다. 홈형태의 밀봉 홈(33)은 깊이를 가진 실린더 벽(26)에 제공됨으로써, 밀봉 홈(33)의 반경(R)의 중앙점은 실린더 벽(26)의 외부에 놓인다. 따라서 밀봉 홈(33)은 밀봉링(31)을 부분적으로만 수용할 수 있다. 밀봉링(31)은 밀봉 홈(33)을 통해 축방향으로 고정된다.
파이프 섹션(25)의 정면측(29)을 가진, 포트 베이스(22)를 향한 단부는 밀봉링(31)과 함께 제 1 밸브 시트(32)를 형성한다.
하우징(15)의 내부 챔버(18)에는, 제 1 밸브 시트(32)와 상호 작용하는 제 1 폐쇄 바디(35)가 이동되도록 제공된다. 제 1 폐쇄 바디(35)는 예컨대 밸브의 축방향 중앙 근처에 배치된다. 상기 제 1 폐쇄 바디는 제 1 밸브 시트(32)와 정지부(54) 사이에서 축방향으로 이동할 수 있고, 방사 방향으로 실린더 벽(26)의 내부측을 통해 안내된다. 정지부(54)는 예컨대 실린더 벽(26)의 둘레에 걸쳐 분포된 6 개의 리브(55)로 형성된다. 리브들(55)은 포트 베이스(22)로부터 출발하여 축방향으로 연장하여 측벽(26)의 내부측에 배치된다.
제 1 폐쇄 바디(35)는 폐쇄 커버(36) 및 파이프 섹션(37)으로 이루어지고, 상기 파이프 섹션은 포트 베이스(32)로 향한 폐쇄 커버(36)의 측면에 예컨대 동심으로 배치된다.
폐쇄 커버(36)는 그 직경이 실린더 섹션(23)의 내경보다 약간 작은 라운드 플레이트이다. 폐쇄 커버(36)의 포트 베이스(22) 반대편에 있는 측면은 밸브가 폐쇄될 경우 밀봉링(31)에 접촉하고, 상기 밀봉링은 축방향으로 파이프 섹션(25)의 정면측(29) 위로 약간 돌출한다.
파이프 연결부(37)는 제 1 연결부(16) 및 제 2 연결부(17)와 함께 축(41) 상에 배치된다. 파이프 연결부(37)는 제 1 실시예에 따라 포트 베이스(22)로 향한 단부 섹션(42)에서 거의 폐쇄된다. 파이프 연결부(37)의 단부 섹션(42)은 제 1 실시예에 따라 포트 베이스(22)의 방향으로 원추형으로 테이퍼링되며, 상기 원추형은 예컨대 110°의 각도를 가진다. 테이퍼링되는 단부 섹션(42)에서 관통구(38)가 예컨대 축(41)에 동심으로 제공된다. 파이프 연결부(37)에는 관통구(38)와 상호 작용하는 제 2 폐쇄 바디(39)가 제공된다. 제 2 폐쇄 바디(39)는 예컨대 관통구(38)를 밀봉 폐쇄할 수 있는 볼(43)이다. 단부 섹션(42)의 내부측은 제 2 밸브 시트(40)를 형성한다.
제 1 폐쇄 바디(35)는 내부 챔버(18)를, 예컨대 5 입방 센티미터의 체적을 가진 실린더형 고압 챔버(49) 및 실린더형 저압 챔버(50)로 분할한다. 고압 챔버(49)는 포트 베이스(22), 실린더 섹션(23)의 부분 및 제 1 폐쇄 바디(35)에 의해 둘러싸인다. 저압 챔버(50)는 커버(24), 파이프 섹션(25) 및 제 1 폐쇄 바디(35)에 의해 둘러싸인다. 고압 챔버(49) 및 저압 챔버(50)는 예컨대 거의 동일한 크기를 가진다. 제 1 연결부(16)는 저압 챔버(50)에 연결되고, 제 2 연결부(17)는 고압 챔버(49)에 연결된다.
연료 여과를 위해 제 1 필터(52)는 고압 챔버(49)에서 포트 베이스(22)에 제공되고, 제 2 필터(53)는 저압 챔버(50)에서 커버(24)에 제공된다.
제 1 필터(52) 및 제 2 필터(53)는 제 1 실시예에 따라 각각 플라스틱으로 제조된 필터 링(57)으로 이루어지고, 상기 필터 링 내에 축방향으로 중앙에, 예컨대 특수강으로 이루어진 필터 웨브가 고정된다. 필터 웨브는 예컨대 6/100 밀리미터의 메쉬 크기를 가진다.
제 2 폐쇄 바디(39)는 파이프 연결부(37)에 안내되도록 지지되고, 제 2 밸브 스프링(44)에 의해 관통구(38) 방향으로 가압된다. 제 2 밸브 스프링(44)은 제 1 실시예에 따라 커버(24)를 향한 측면에서 제 2 필터(53)에 배치되어 제 2 필터(53)를 커버(24)로 가압한다. 제 2 밸브 스프링(44)은 우선 파이프 섹션(25)의 내부에 접촉하도록 제 2 폐쇄 바디(39)의 방향으로 연장하고, 제 2 밸브 스프링(44)은 포트 베이스(22)를 향한 파이프 섹션(25)의 단부 섹션에서 테이퍼링되어, 파이프 연결부(37)의 내벽(45)에 밀착된다. 포트 베이스(22)를 향한 측면에서 제 2 밸브 스프링(44)은 제 2 폐쇄 바디(39)에 접촉한다.
제 1 밸브 스프링(48)은 제 1 실시예에 따라 제 1 필터(52)에 배치되고, 밸브 시트(32) 쪽으로 폐쇄 커버(36)를 가압하고 포트 베이스(32) 쪽으로 제 1 필터(52)를 가압한다.
밀봉 링(31)은 폐쇄 커버(36)와 함께 고압 챔버(49)를 저압 챔버(50)에 대해 밀봉함으로써, 밸브의 폐쇄 상태에서는 고압 챔버(49)와 저압 챔버(50) 사이에서 연료가 교환될 수 없다. 또한 밀봉 링(31)은 밸브를 외부로 향해 밀봉함으로써, 실린더 벽(26)과 파이프 섹션(25) 사이의 연료가 외부로 누출될 수 없다.
하우징(15)은 예컨대 플라스틱으로, 제 1 폐쇄 바디(35)는 금속, 예컨대 특수강으로 제조된다.
저압 챔버(50) 내 연료는, 이송 펌프(1)에 의해 형성된 누유관(11) 내의 압력과 대략 동일하며 예컨대 3 내지 5 바아인 압력(P2)으로 제 2 폐쇄 바디(39)에 작용하여, 이를 관통구(38)에 대해 밀봉 가압한다. 추가로 압력(P2)은 포트 베이스(22) 반대편에 있는 폐쇄 커버(36)의 거의 전체 정면에 작용하며, 이것을 포트 베이스(22)의 방향으로 가압시키려고 한다. 그러나 고압 챔버(49) 내의 압력(P1) 및 제 1 밸브 스프링(48)은 제 1 밸브 시트(32)의 반대 방향으로 폐쇄 커버(36)에 작용한다. 압력(P2)이 예정된 개방압을 초과하면, 제 1 폐쇄 바디(35)는 밀봉 링(31)으로부터 포트 베이스(22)의 방향으로 리프팅되어 저압 저장기(8)의 충전을 위해 밸브를 개방시킨다. 압력(P1)과 압력(P2) 사이의 압력차로 인해 연료는 저압 챔버(50)로부터 폐쇄 커버(36)를 주위로 돌아 고압 챔버(49)로, 이어서 제 1 필터(52)를 통해 제 2 연결부(17)로 그리고 거기서부터 저압 저장기(8)로 흐른다. 이로 인해 저압 저장기(8) 내의 압력과 저압 저장기(8)와 연결된 고압 챔버(49) 내의 압력이 상승함으로써, 밸브는 결국 다시 폐쇄된다.
제 1 밸브 스프링(48)의 스프링력, 압력(P1)에 의해 포트 베이스(22)의 반대편에 있는 폐쇄 커버(36)의 정면에 작용하는 힘 및 압력(P2)에 의해 포트 베이스(22)를 향한 폐쇄 커버(36)의 정면에 작용하는 힘으로 이루어진 힘 균형에 따라, 제 1 폐쇄 바디(35) 및 밸브가 개폐된다.
고압 챔버(49) 내의 연료는, 예컨대 10 바아의 압력(P1)으로 포트 베이스(22)를 향한 폐쇄 커버(36)의 전체 정면에 작용하고, 이를 제 1 밸브 시트(32)에 대해 밀봉 가압한다. 또한 압력(P1)은 관통구(38)를 통해 제 2 폐쇄 바디(39)에 작용하고, 이를 커버(24)의 방향으로 가압하려고 한다. 그러나 압력(P2) 및 제 2 밸브 스프링(44)은 제 2 폐쇄 바디(39)에 반대 방향으로 작용한다. 압력(P1)이 예전된 유지압을 초과하면, 제 2 폐쇄 바디(39)는 제 2 밸브 시트(40)로부터 커버(24)의 방향으로 리프팅되어 밸브를 개방한다. 압력(P1)과 압력(P2) 간의 압력차로 인해 이제 연료는 관통구(38)를 통해 제 2 폐쇄 바디(39) 주위로 돌아 저압 챔버(50)로, 이어서 제 2 필터(53)에 의해 제 1 연결부(16)로 그리고 거기서부터 누유관(11)으로 흐른다. 이로 인해 저압 저장기(8) 내의 압력과 저압 저장기(8)와 연결된 고압 챔버(49) 내의 압력(P1)도 감소한다. 압력(P1)은 압력(P2)과 비교해 보면 결국, 제 2 폐쇄 바디(39)를 개방 상태로 유지할 만큼 더 이상 충분히 크지 않고, 제 2 폐쇄 바디(39)는 다시 제 1 밸브 시트(40)에 접촉함으로써, 밸브가 폐쇄된다.
제 2 밸브 스프링(44)의 스프링력. 압력(P2)에 의해 제 2 폐쇄 바디(39)의 표면에 작용하는 힘 및 압력(P1)에 의해 제 2 폐쇄 바디(39)의 표면에 작용하는 힘으로 이루어진 힘 균형에 따라, 제 2 폐쇄 바디(39) 및 밸브가 개폐된다.
제 1 밸브 스프링(48)의 스프링력 및 제 2 밸브 스프링(44)의 스프링력은, 밸브에서 한 시점동안 제 1 폐쇄 바디(35)만 또는 제 2 폐쇄 바디(39)가 개방될 수 있도록 설계된다.
저압 저장기(8)의 측면에서 예컨대 10 바아의 압력(P1)은 비교적 높고, 제 2 폐쇄 바디(39)에 대해 가압하기 때문에, 제 2 밸브 스프링(44)의 스프링력은 비교적 강하게 설계되어야 하며, 따라서 제 2 폐쇄 바디(39)는 미리 개방되지 않고 제 2 밸브 스프링(44)에 의해 예정된 유지압을 초과할 경우에야 비로소 개방된다. 이와는 달리 제 1 밸브 스프링(48)의 스프링력은 제 2 밸브 스프링(44)의 스프링력보다 약하게 설계되는데, 그 이유는 예컨대 3 내지 5 바아의 압력(P2)은 예컨대 10 바아의 압력(P1)과 비교해 볼 때 더 작기 때문이다.
고압 챔버(49)에 포함된 연료의 체적에 의해, 유압식 커플러에도 다시 작용하여 그 기능에 부정적인 영향을 미치는 압력 변동이 저압 저장기(8)에서 감소되거나 또는 댐핑된다.
제 1 필터(52) 및 제 2 필터(53)는 연료 내에 존재하는 고체 입자를 필터링하며, 상기 고체 입자가 제 1 연결부(16) 또는 제 2 연결부(17)를 통해 밸브에 도달할 수 있는 것을 방지한다. 또한 예컨대 필터링되지 않은 연료가 누유관(11)으로부터 저압 저장기(8) 및 인젝터(7)로 도달할 수 있는 것이 방지된다..
도 4는 본 발명에 따른 밸브의 제 2 실시예를 간단하게 도시한다.
도 4에 따른 밸브에서 도 3에 따른 밸브에 대해 동일한 또는 동일하게 작용하는 부분에는 동일한 도면부호가 제공된다. 도 4에 따른 밸브와 도 3에 따른 밸브의 차이점은, 하우징(15)이 고압 챔버(49)와 연결된 제 2 연결부(17) 외에 마찬가지로 고압 챔버(49)와 연결된 제 3 연결부(51)를 가진다는 것이고, 상기 제 3 연결부에는 추가 저압 저장기(8')가 연결된다. 또한 밸브가 포트 베이스(22)에 대한 2 개 이상의 연결부(17,51)를 가지는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명에 따른 밸브의 제 3 실시예를 간단하게 도시한다.
도 5에 따른 밸브에서 도 3 및 도 4에 따른 밸브에 대해 동일한 또는 동일하게 작용하는 부분은 동일한 도면부호를 가진다. 도 5에 따른 밸브와 도 3에 따른 밸브의 차이점은, 제 1 필터(52) 및 제 2 필터(53)가 플랫 필터가 아니라, 포트형 필터로서 형성된다는 점이다. 이러한 방식으로 더 큰 필터 표면이 달성됨으로써, 제 1 필터(52) 및 제 2 필터(53)는 덜 쉽게 코킹될 수 있다.
제 1 필터(52) 및 제 2 필터(53)는 예컨대 알려진 필터 플리스를 가진다.
포트형 제 1 필터(52)는 제 1 폐쇄 바디(35)의 파이프 연결부(37)를 둘러싸고, 고압 챔버(49)에서 제 1 쇼울더(58)와 함께 폐쇄 커버(36)에 배치된다. 제 1 밸브 스프링(48)의 하나의 단부는 포트 베이스(22)에 그리고 다른 단부는 제 1 필터(52)의 제 1 쇼울더(58)에 접촉하고, 상기 제 1 밸브 스프링은 제 1 폐쇄 바디(35)를 제 1 밸브 시트(32)의 방향으로 가압한다. 제 1 필터(52)는 이러한 방식으로 제 1 밸브 스프링(48)과 폐쇄 커버(36) 사이의 핀치(pinch)에 의해 고정된다. 그러나 제 1 필터(52)는 예컨대 접착, 용접, 사출 성형 또는 유사한 방법에 의해서도 폐쇄 커버(36)에 연결될 수 있다.
포트형 제 2 필터(53)는 저압 챔버(50) 내에서 제 2 쇼울더(59)와 함께 커버(24)에 배치된다. 제 2 밸브 스프링(44)의 하나의 단부는 제 2 폐쇄 바디(39)에 그리고 다른 단부는 제 2 필터(53)의 제 2 쇼울더(59)에 접촉하며, 상기 제 2 밸브 스프링은 제 2 폐쇄 바디(39)를 제 2 밸브 시트(40)의 방향으로 가압한다. 제 2 필터(53)는 이러한 방식으로 핀치에 의해 제 2 밸브 스프링(44)과 커버(24) 사이에 고정된다. 그러나 제 2 필터(53)는 예컨대 접착, 용접, 사출 성형 또는 유사한 방법에 의해서도 커버(24)에 연결될 수 있다.
제 2 연결부(17)는 예컨대 적어도 하나의 흐름 부재(60)를 포함하고, 상기 흐름 부재는 저압 저장기(8)로부터 고압 챔버(49)로 향하는 흐름을 와류시킨다. 흐름 부재(60)는 이러한 방식으로 제 2 필터(53)의 필터 작용을 개선시키는데, 그 이유는 섬유 형태의 입자가, 제 2 필터(53)에 잔류하지 않도록 더 이상 흐름 내에 배치될 수 없기 때문이다. 흐름 부재(60)는 예컨대 흐름 내로 돌출한 범프 등이다.
도 6은 본 발명에 따른 밸브의 제 4 실시예를 간단하게 도시한다.
도 6에 따른 밸브에서 도 3 내지 도 5에 따른 밸브에 대해 동일하거나 또는 동일하게 작용하는 부분은 동일한 도면 부호를 가진다. 도 6에 따른 밸브와 도 3에 따른 밸브의 차이점은, 제 2 폐쇄 바디(39)가 볼이 아닌 실린더로서 형성된다는 점이다. 이 때문에 파이프 연결부(37)의 단부 섹션(42)은 상기 실시예에서 테이퍼링되지 않고 평면으로 구현된다. 관통구(38)를 포함하는 제 2 밸브 시트(40)는 평면 단부 섹션(42)에서 고압 챔버(49)로 향한 파이프 연결부(37)의 제 2 정면측(62)에 배치되고, 예컨대 축(41) 상에 배치된다.
실린더는 볼과 같이 축방향으로 이동하도록 배치되고, 방사 방향으로 파이프 연결부(37)로부터 안내된다. 제 2 폐쇄 바디(39)는 제 2 밸브 시트(40)로 향한 측면에, 예컨대 고무로 이루어진 탄성 밀봉 바디(63)를 포함한다. 예컨대 층으로서 형성된 이러한 탄성 밀봉 바디(63)에 의해 제 2 밸브 시트(40)를 오염에 대해 덜 민감한데, 그 이유는 예컨대 제 2 밸브 시트(40) 및/또는 탄성 밀봉 바디(63)에 축적된 오염 입자가 제 2 밸브 스프링(44)으로부터 제 2 폐쇄 바디(39)의 탄성 밀봉 바디(63)로 주입되어, 제 2 밸브 시트(40)에 대한 밀봉 바디(63)의 밀봉 접촉이 방지되지 않기 때문이다.
개방된 제 2 폐쇄 바디(39)에서 연료는, 예컨대 파이프 연결부(37)의 원주에 배치되어, 축(41)의 방향으로 연장하는 적어도 하나의 홈(64)을 통해 제 2 폐쇄 바디(39) 주위로 흐른다.
도 7은 본 발명에 따른 밸브의 제 5 실시예를 간단하게 도시한다.
도 7에 따른 밸브에서 도 3 내지 도 6에 따른 밸브에 대해 동일한 또는 동일하게 작용하는 부분은 동일한 도면 부호를 가진다.
도 7에 따른 밸브와 도 3 내지 도 6에 따른 밸브의 차이점은, 제 1 폐쇄 바디(35)가 파이프 연결부(37)를 가지고, 상기 파이프 연결부는 저압 챔버(50)를 향한 제 1 폐쇄 바디(35)의 정면측에 배치된다.
제 2 폐쇄 바디(39)는 도 6에 따른 제 4 실시예에서와 같이, 실린더로서 형성되어 파이프 연결부(37)에서 축방향으로 이동되도록 배치된다.
제 2 폐쇄 바디(39)는 파이프 연결부(37)를 밸브 챔버(65)와 스프링 챔버(68)로 분할한다. 제 2 폐쇄 바디(39)가 제 2 밸브 시트(40)로부터 리프팅되는 경우, 밸브 챔버(65)는 관통구(38)를 통해 고압 챔버(49)에 연결된다. 스프링 챔버(68) 내에 제 2 밸브 스프링(44)이 배치되고, 제 2 폐쇄 바디(39)를 초기 응력으로 제 2 밸브 시트(40)의 방향으로 가압한다. 스프링 챔버(66)는 환기구(69)를 통해 저압 챔버(50)에 연결된다.
파이프 연결부(37)의 둘레에 적어도 하나의, 예컨대 3 개의 제어구(70)가 제공되고, 제 2 폐쇄 바디(39)가 제 2 밸브 시트(40)로부터 리프팅되어 제어구(70)가 개방되는 경우, 상기 제어구는 고압 챔버(49)를 밸브 챔버(65) 및 관통구(38)를 통해 저압 챔버(50)에 연결시킨다. 제 2 폐쇄 바디(39)가 제어구(70)의 둘레를 완전히 커버하지 않는 즉시, 제어구(70)가 개방된다.
제 5 실시예에 따른 밸브도 마찬가지로 오염 입자에 대해 민감하지 않은데, 그 이유는 밀봉 기능이 제 2 밸브 시트(40)로부터 제어구(70)로 제공되고, 오염 입자는 제 2 폐쇄 바디(39)와 제 2 밸브 시트(40) 사이에서 보다 제 2 폐쇄 바디(39)와 파이프 연결부(37) 사이에 덜 축적되기 때문이다.
제 1 연결부(16) 및 제 2 연결부(17)는 외주에 각각 예컨대 2 개의 크림핑 리브(72)를 가지고, 이들은 각각 예컨대 제 1 연결부(16) 및 제 2 연결부(17)로 슬립되는 튜브용 정지부로서 사용된다. 제 1 연결부(16)의 크림핑 리브(72)는 커버(24)로 향한 제 1 연결부(16)의 단부에 그리고 제 2 연결부(17)의 크림핑 리브(72)는 포트 베이스(22)로 향한 제 2 연결부(17)의 단부에 배치된다. 크림핑 리브(72)는 예컨대 각각 직경으로 마주 놓인다. 제 1 연결부(16) 및 제 2 연결부(17)에 제공된 튜브는 예컨대 소위 크림핑 연결부에 의해 고정되고, 상기 크림핑 연결부는 크림핑 리브(72)에 의해 더 개선되어 그리고 더 신뢰할 만하게 제조될 수 있다.

Claims (15)

  1. 제 1 연결부 및 제 2 연결부가 제공되고, 그 내에 밸브 시트 및 상기 밸브 시트와 상호 작용하는 폐쇄 바디를 포함하는 내부 챔버가 형성되어 있는 하우징으로 이루어진 유체 제어 밸브에 있어서,
    상기 밸브는 제 1 폐쇄 바디(35)를 가진 제 1 밸브 시트(32) 및 제 2 폐쇄 바디(39)를 가진 제 2 밸브 시트(40)를 포함하고, 상기 제 2 밸브 시트(40)는 상기 제 1 폐쇄 바디(35)에 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 폐쇄 바디(35)는 상기 하우징(15)의 내부 챔버(18)를 고압 챔버(49)와 저압 챔버(50)로 분리하는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 폐쇄 바디(35) 및 제 2 폐쇄 바디(39)가 축(41) 상에 놓이는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 폐쇄 바디(35) 및 상기 제 2 폐쇄 바디(39)는 상호 반대 개방 방향으로 개방되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 폐쇄 바디(35)가 폐쇄 커버(36)로부터 돌출한 실린더형 파이프 섹션(37)을 가진 폐쇄 커버(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 폐쇄 바디(39)가 볼(43)이고, 상기 볼(43)은 실린더형 파이프 섹션(37)에 안내되어 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 폐쇄 바디(39)는 실린더형이고, 상기 실린더형 제 2 폐쇄 바디(39)는 실린더형 파이프 섹션(37) 내에 안내되어 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2 폐쇄 바디(39)는 상기 제 2 밸브 시트(40)를 향한 탄성 밀봉 바디(63)를 가지는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 실린더형 파이프 섹션(37)은 둘레에, 상기 저압 챔버(50)를 향한 적어도 하나의 제어구(70)를 가지고, 상기 제어구는 제 2 폐쇄 바디(39)의 개방 상태에서 상기 고압 챔버(49)를 적어도 간접적으로 상기 저압 챔버(50)와 연결시키는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브는 적어도 2 개의 부분으로 이루어진 하우징(15)을 포함하고, 제 1 하우징 부분(20)은 커버형이고, 제 2 하우징 부분(21)은 포트형인 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 밸브가 상기 저압 챔버(50)에서는 제 1 연결부(16)에 인접하게 제 1 필터(52)를 가지고, 상기 고압 챔버(49)에서는 제 2 연결부(17)에 인접하게 제 2 필터(53)를 가지는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 필터(52) 및/또는 상기 제 2 필터(53)가 포트형 또는 디스크형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 연결부(17)가 흐름 부재(60)를 가지는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  14. 예비압을 형성하는 이송 펌프 및 고압 저장기로 이송시키는 고압 펌프,
    적어도 하나의 고압 저장기 및 공동 저압 저장기와 연결되며 내연 기관의 실린더에 배치된 인젝터, 및
    상기 저압 저장기로부터 나와 누유관으로 향하는 관류 방향을 위해 제공된 압력 유지 밸브를 포함하는 내연 기관용 연료 분사 장치에 있어서,
    상기 압력 유지 밸브(9)는 제 1 밸브 시트(32) 및 저압 저장기(8) 내로 향하는 관류 방향을 위한 제 1 폐쇄 바디(35) 그리고 제 2 밸브 시트(40) 및 저압 저장기(8)로부터 나오는 관류 방향을 위한 제 2 폐쇄 바디(39)를 가지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 누유관(11)은 상기 이송 펌프(1)의 압력측과 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
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