KR20050083562A - 분사 조정 기능을 추가로 갖는 압력 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 점화 내연 기관의 압력 라인 내에 장착될 정적 릴리프(constant volume relief)를 갖는 노즐 밸브의 형태로 된 압력 밸브에 관한 것으로, 상기 밸브는 밸브 호울더, 밸브 실린더, 및 밸브 바디를 포함한다. 상기 밸브는, 상기 밸브 바디가 연료 채널로부터 분기되는 적어도 하나의 제 1 스필 포트(spill port)를 포함하고, 상기 밸브 실린더가 상기 밸브 바디의 스필 포트에 할당된 제 2 스필 포트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 스필 포트들은 압력 밸브의 폐쇄 위치에서 상호 연결되어 있거나 또는 개방 위치로의 변환 동안 연결될 수 있고, 연료 채널과 펌프 부재의 흡입 챔버 사이에 연결부를 형성한다.

Description

분사 조정 기능을 추가로 갖는 압력 밸브{PRESSURE VALVE COMPRISING AN ADDITIONAL JET ADJUSTING FUNCTION}

본 발명은 연료 분사 펌프의 펌프 부재의 펌프 작동 챔버로부터 자동 점화 내연 기관의 분사 노즐로 연료를 이송하기 위한 압력 라인 내에 장착하기 위한 정적 릴리프(constant volume relief)를 갖는 노즐 밸브의 형태로 된 압력 밸브에 관한 분야이다. 유압식 분사 조정 장치로서의 추가 기능을 갖는 압력 밸브가 다루어진다.

압력 라인 내에서 펌프 작동 챔버와 분사 위치 사이에 배치되고, 정적 릴리프를 가지며, 공지된 것으로 전제될 노즐 밸브에서는, 고압하에 있는 연료에 의해서 밸브 폐쇄 부재가 스프링력에 대항하여 상기 밸브 폐쇄 부재의 밸브 시이트로부터 들어 올려짐으로써, 압력 밸브는 개방될 수 있고 연료는 분사 위치로 흐를 수 있다. 고압 이송부의 단부에서는 상기 폐쇄 부재가 자신의 시이트로 되돌아가며, 이 경우에는 압력 라인 내에서의 부피 확대에 의해 릴리프 링크가 분사 후에 상기 압력 라인 내에서의 신속한 압력 감소를 보증함으로써, 분사 노즐에서는 연료가 누설되지 않고, 그곳에서는 경우에 따라 바람직하지 않은 연소 잔류물이 형성된다. 본 발명이 속하는 분야의 압력 밸브는 독일 출원서 제 2306270호에 기술되어 있다.

자동 점화 내연 기관의 경우에는 점화의 지연, 즉 연소 챔버 내에서의 분사 개시와 연소 개시 사이의 시간이 엔진의 회전수와 거의 무관하다. 그에 따라 분사 개시가 계속해서 대략 동일한 크랭크 샤프트 각에 놓이기 때문에, 회전수가 더 높은 경우에는 피스톤의 더 빠른 속도로 인해 연소가 개시될 때 피스톤은 상사점으로부터 점점 더 멀어진다. 그 결과, 한편으로는 상당한 전력 소비가 야기되고, 다른 한편으로는 폐가스 방출이 심하게 증가한다.

이와 같은 단점적인 효과를 피하기 위해, 크랭크 샤프트에 대한 캠 축의 회전에 의해 분사 개시를 조정하는 것은 공지되어 있으며, 이 목적을 위해 종래의 엔진들은 기계식 혹은 전자식 분사 조정기를 포함한다.

오늘날 대부분 사용되는 기계식 분사 조정기는 통상적으로 크랭크 샤프트에 의해 구동되는 하우징을 포함하며, 상기 하우징에서는 2개의 원심 중량이 고정된 회전점에 회전 가능하게 지지되어 있다. 상기 원심 중량들은 크랭크 샤프트의 회전수가 증가함에 따라 서로로부터 벌어지고, 롤러를 통해 조정 플레이트와 함께 움직이며, 상기 조정 플레이트의 네이브 내에는 분사 펌프-캠 축이 고정되어 있다. 상기 원심 중량이 서로로부터 멀리 벌어지면 벌어질수록, 조정 플레이트가 캠 축의 방향으로, 즉 초기 분사 방향으로 더 많이 조정됨으로써, 분사를 개시할 때 상사점 다음의 분사 시점 동안 피스톤은 회전수가 낮은 경우보다 회전수가 높은 경우에 더 상사점 가까이 있게 된다.

종래의 기계식 분사 조정기의 단점은 특히, 상기 조정기가 비용을 야기하고 엔진이 소형인 경우에는 공간적인 이유에서 종종 사용이 불가능하다는 것이다. 특별히 분사 조정을 친숙하지 않게 만들고 미래에 적용되는 폐가스 및 소음 방출의 제한적인 규정(EPA I, EPA II)과 관련해서는, 그로 인해 바람직하게는 회전수에 따라 분사 개시를 조절하기 위한 가능성이 이용될 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 압력 밸브의 밸브 바디(위) 및 밸브 실린더(아래)를 축방향으로 절단한 횡단면도,

도 2 는 폐쇄 위치 및 개방 위치에서 밸브 바디 및 밸브 실린더의 동축 스필 포트를 구비한 본 발명에 따른 압력 밸브의 실시예를 축방향으로 절단한 횡단면도,

도 3 은 폐쇄 위치 및 개방 위치에서 밸브 바디 및 밸브 실린더의 상호 변위된 스필 포트를 구비한 본 발명에 따른 압력 밸브의 추가 실시예를 축방향으로 절단한 횡단면도,

도 4 는 밸브 바디 및 밸브 실린더의 동축 스필 포트 및 압력 유지 밸브를 구비한 본 발명에 따른 압력 밸브의 추가 실시예를 축방향으로 절단한 횡단면도,

도 5 는 밸브 바디 및 밸브 실린더 그리고 상기 밸브 실린더를 둘러싸는 초오킹 부시의 동축 스필 포트를 구비한 본 발명에 따른 압력 밸브의 추가 실시예를 축방향으로 절단한 횡단면도,

도 6 은 펌프 부재 실린더를 둘러싸는 초오킹 부시를 구비한 본 발명에 따른 압력 밸브의 추가 실시예를 축방향으로 절단한 횡단면도, 및

도 7 은 본 발명에 따른 압력 밸브의 추가 실시예를 축방향으로 절단한 횡단면으로서, 밸브 바디에 정압 밸브가 추가로 장착된 것을 제외하고는 도 2 에 도시된 실시예와 일치하는 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 밸브 바디 2: 밸브 실린더

3: 축방향 보어 4: 연료 채널의 축방향 보어

5: 연료 채널의 가로 보어 6: 밀봉면

7: 밀봉 시이트 8: 릴리프 링크

9: 밸브 바디의 스필 포트

10: 밸브 바디의 분배기 스냅 링 그루우브

11: 밸브 실린더의 스필 포트 12: 부재 실린더

13: 펌프 작동 챔버 14: 밸브 호울더

15: 연결 채널 16: 밸브 스프링

17: 스프링 챔버 18: 연료 채널의 노즐측 입구

19: 압력 유지 밸브 20: 밀봉 시이트

21: 밀봉면 22: 밀봉 부재

23: 밸브 스프링 24: 부시

25: 초오킹 보어 26: 밸브 실린더의 스필 포트의 입구

27: 초오킹 보어 28: 부재 실린더의 스필 포트의 입구

29: 밸브 실린더의 분배기 스냅 링 그루우브

30: 간극 공간 31: 정압 릴리프 밸브의 밸브 스프링

32: 정압 릴리프 밸브의 볼

33: 정압 릴리프 밸브의 원추형 시이트

34: 연결 채널 35: 연결 채널

본 발명의 과제는, 자동 점화 내연 기관에서 보다 저렴하고 공간 절약적인 방식에 따라 보다 높은 회전수로 보다 빠른 시기에 분사를 개시할 수 있는 장치를 제공하는 것이다. 상기와 같은 유형의 장치는 특히 소형 모터, 즉 개별 실린더 공간이 약 500 ㎤ 미만이거나, 또는 출력이 최대 약 20 kW인 모터에도 사용될 수 있어야 한다.

상기 과제는 본 발명의 한 제안에 따라, 독립 청구항의 장점에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항에서 기술된다.

본 발명에 따라, 자동 점화 내연 기관의 압력 라인 내에 장착할 목적으로 연료를 연료 분사 펌프의 펌프 부재로부터 분사 노즐로 이송하기 위해서 제공되고, 정적 릴리프를 갖는 노즐 밸브의 형태로 형성된 밸브가 제공되며, 이 경우 상기 압력 밸브에는 유압식 분사 조정 기능이 추가된다.

압력 밸브는 종래 방식에 따라 밸브 호울더를 포함하고, 상기 밸브 호울더는 노즐측에 압력 라인과 연결될 연결 채널 및 상기 연결 채널과 연결되고 그 내부에 밸브 스프링을 구비한 스프링 챔버를 포함한다. 또한 밀봉 시이트 및 축방향 관통 보어가 제공된 밸브 실린더가 제공되며, 상기 밸브 실린더의 한 단부는 밸브 호울더에 고정되고, 다른 단부는 펌프 작동 챔버를 형성하는 펌프 부재의 부재 실린더에 압밀 방식으로 고정된다. 밸브 호울더, 밸브 실린더 및 펌프 부재는, 상기 축방향 관통 보어가 스프링 챔버뿐만 아니라 펌프 작동 챔버와도 연결되도록 배치된다. 밀봉 시이트와 함께 작용하는 밀봉면, 상기 밀봉면의 펌프측에 배치된 릴리프 링크, 그리고 한 단부가 펌프 작동 챔버 내부와, 그리고 다른 단부가 밀봉면의 펌프측에서 밸브 바디의 측표면과 연결되는 연료 채널을 포함하는 밸브 바디는 밸브 실린더의 축방향 관통 보어의 내에서 축을 따라 이동 가능하게 가이드 된다. 상기 밸브 바디가 한편으로는 밸브 스프링의 스프링력에 의해서 자신의 밀봉 시이트로 밀려지고, 다른 한편으로는 펌프측 연료 압력에 의해서 자신의 밀봉 시이트로부터 들어 올려짐으로써, 압력 밸브는 노즐측으로 개방된 개방 위치로 변환된다.

본 발명의 특징은, 밸브 바디가 연료 채널로부터 분기되는 적어도 하나의 제 1 스필 포트(spill port)를 포함하고, 밸브 실린더가 상기 밸브 바디의 스필 포트에 할당된 제 2 스필 포트를 포함하며, 상기 스필 포트들이 압력 밸브의 폐쇄 위치에서 상호 연결되어 있거나 또는 개방 위치로의 변환 동안 연결될 수 있음으로써, 연료 채널과 펌프 부재의 흡입 챔버 사이에 연결부가 형성된다는 것이다.

따라서 상기 스필 포트들에 의해서는 연료 채널로부터 펌프 부재의 흡입 챔버 내부로 연료가 유출될 수 있으며, 이 경우 상기 스필 포트들은 계속해서 존재하는 자체 유동 저항으로 인해 초오킹 코일로서 작용한다. 상기 스필 포트내에서의 유동 저항이 유동 속도 및 그와 더불어 펌프 플런저의 속도에 의존한다는 것은 공지되어 있다. 상기 펌프 플런저의 속도는 작동 위치, 즉 펌프 캠의 형상과 회전수의 함수이다. 보다 정확하게 표현하면, 횡단면으로 볼 때 원형의 스필 포트에 대해서는, 우선 유동 저항이 없는 이상적인 상태로 가정된 유체의 시간적인 관류 용적에 대한 하기의 관계식이 적용된다:

ΔV = vΔt·D²П/4 (1)

상기 식에서 V는 관류 용적이고, v는 유동 속도 또는 펌프 플런저의 속도이며, D는 스필 포트의 직경이다.

전술한 관계식 (1)에서 알 수 있는 바와 같이, 펌프 플런저 속도, 또는 스필 포트의 직경 변동에 의해서 단위 시간 내에 유출되는 연료의 량에 의해서 변동될 수 있다.

그러나 실제로는 펌프 플런저의 속도가 증가함에 따라, 유출되는 연료의 양을 감소시키는 유동 저항도 심하게 상승된다. 더 정확하게 표현하면, 이 경우에는 스필 포트를 따라 이루어지는 압력 강하에 대해 하기의 관계식이 적용된다:

Δp η·l·v·l/D² (2)

상기 식에서 p는 연료 압력이고, η는 점도이며, l은 스필 포트의 길이이고, v는 유동 속도이다.

전술한 관계식 (2)에서 알 수 있는 바와 같이, 연료의 점도 및 스필 포트의 길이 외에 유동 속도, 즉 펌프 플런저의 속도도 유동 저항의 변동에 결정적인 작동 변수이다. 또한, Δp가 직경(D)의 제곱에 반비례한다는 내용도 적용된다.

이송 행정이 시작될 때의 낮은 작동 위치로부터 출발하여, 캠의 형상에 따라 작동 위치가 상승하면서, 펌프 플런저의 속도 및 그와 더불어 스필 포트를 통해 이송되는 시간에 따른 관류 용적이 증가된다. 그와 동시에 작동 위치가 상승함에 따라서는(즉, 펌프 플런저의 속도가 증가함에 따라서는) 유동 저항도 상승한다. 다른 말로 표현하면, 스필 포트를 따라 이루어지는 압력 강하는 작동 위치가 상승함에 따라 증가한다. 압력 강하가 밸브 스프링을 밸브 바디에 가해주는 파워로부터 얻어지는 압력만큼 증가되어 시스템 내에서 주도적인 정적 압력(stationary pressure)을 초과하면, 밸브 바디가 자신의 밀봉 시이트로부터 들어 올려져서 스필 포트를 폐쇄하고, 압력 밸브는 개방 위치로 변환된다. 이 때 - 물론 작동 위치가 보다 높고 그에 따라 분사 시점이 보다 늦은 경우에 - 통상적인 이송 및 분사 과정이 이루어진다. 유압식 분사 조정의 추가 기능이 없는 종래의 압력 밸브에 비해 본 발명에 따른 압력 밸브에 의해서는, 분사 시점을 전체적으로 더 높은 작동 위치로, 즉 보다 높은 크랭크 샤프트 각으로 이동시킬 수 있다.

전술된 바와 같이, 펌프 플런저의 속도는 회전수의 함수이기도 하며, 이 경우 펌프 플런저의 속도는 회전수가 증가함에 따라 증가한다. 그 결과 작동 위치가 동일한 경우에는, 회전수가 보다 높은 경우에는 유동 저항이 보다 높다. 즉, 적은 연료가 스필 포트를 통해 유출되고, 분사 시점은 단지 약간만 이동된다; 그 반대로, 회전수가 보다 낮은 경우에는 유동 저항이 보다 낮다는 내용도 유효하다. 즉, 비교적 많은 연료가 스필 포트를 통해 유출되고, 분사 시점은 더 크게 이동된다. 따라서, 회전수가 보다 높은 경우 본 발명에 따른 압력 밸브는 회전수가 보다 낮은 경우보다 더 이른 시기에 - 종래의 기계식 분사 조정기에서는 크랭크 샤프트 각의 예비 조정에 상응하게 - 분사가 개시된다.

본 발명에 따른 압력 밸브에 의해서는 바람직하게 기계식 분사 조정기의 사용이 포기될 수 있음으로써, 비용 및 공간이 절약될 수 있다. 특히 그에 의해서는 소형 모터에도 분사 조정기의 기능이 제공될 수 있으며, 상기와 같은 모터의 경우에는 지금까지 기계식 분사 조정기가 - 비용을 감안하지 않고 - 공간적인 이유에서 사용될 수 없었다. 통상적으로 본 발명에 따른 압력 밸브에 의해서는 분사 개시의 이동이 내연 기관의 분사 캠 샤프트의 예비 조정에 상응하게 0 내지 10°의 크랭크 샤프트 각 범위에서 이루어진다.

엔진의 설계가 사전 설정된 경우에는, 유동 저항의 변동 또는 연료 유출시의 조절 작용의 변동에 의해, 회전수가 보다 높거나 또는 보다 낮은 경우에 따라 적절하게 분사 시점의 이동이 이루어질 수 있다. 전술한 관계식 (2)를 통해서는, 유동 저항이 특히 압력 밸브 내의 스필 포트의 직경 및 길이에 의존한다는 사실이 명백해진다. 따라서 분사 시점의 적절한 이동을 성취하기 위해서는, 엔진 설계가 사전 설정된 경우에는 스필 포트의 직경 및 길이를 변동시키는 것으로 충분하다.

그러나 본 발명은 보다 중요한 또 한가지 장점을 가질 수 있다. 유출된 연료량에 의해서는 실제로 연소실 내부로 분사되는 연료의 양이 감소된다. 회전수가 보다 낮은 경우에는 회전수가 보다 높은 경우보다 더 많은 연료가 스필 포트를 통해 유출되기 때문에, 회전수가 감소되는 경우에는 연소실 내부로 분사되는 연료량의 마이너스-균형이 이루어진다. 적합한 설계가 전제된다면, 그에 의해 조절 위치가 일정한 경우에는 연소실 내부로 분사되는 연료량의 원하는 파형이 설정될 수 있다.

밸브 바디 및 밸브 실린더의 스필 포트의 직경은 동일한 크기일 수 있다. 그러나 밸브 실린더에 비해 짧은 밸브 바디의 스필 포트의 영향을 가급적 적게 유지하기 위해서는, 그리고 유동 저항의 가급적 적은 분산폭과 관련하여 주된 유출 작용을 밸브 실린더의 비교적 긴 보어로 전달하기 위해서는, 밸브 바디의 스필 포트의 횡단면이 밸브 실린더의 스필 포트의 횡단면보다 큰 경우가 바람직하다. 통상적인 스필 포트의 직경은 0.1 내지 0.9 mm 범위에 있다. 특히 밸브 바디의 스필 포트의 직경은 0.7 mm인 한편, 밸브 실린더의 스필 포트의 직경은 0.4 mm이다.

밸브 바디 및 밸브 실린더의 스필 포트는 압력 밸브의 폐쇄 위치에서는 동축에 있을 수 있다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서는, 밸브 실린더의 스필 포트가 분사 노즐의 방향으로 변위되어 밸브 바디의 스필 포트에 대한 링크가 존재하지 않도록, 스필 포트가 압력 밸브의 폐쇄 위치로, 그러나 축방향으로 변위된다. 다시 말해, 밸브 바디 및 밸브 실린더의 스필 포트는 압력 밸브가 자신의 개방 위치로 변환되는 동안에 비로소 결합된다. 그럼으로써 밸브 바디 및 밸브 실린더의 스필 포트가 결합되기 전에, 즉 유체 결합의 릴리프 전에 약간의 사전 분사에 의해 약간의 전방향 행정이 이루어짐으로써, 안정적인 공회전 동작 및 완벽한 스타트 동작이 보장된다. 추가로, 예비 분사의 양을 조절하기 위해, 릴리프 링크에는 바람직하게 단면이 제공된다.

본 발명의 추가의 바람직한 실시예에서는 밸브 실린더의 스필 포트에 압력 유지 밸브가 제공된다. 상기 압력 유지 밸브는 밀봉 시이트 및 상기 밀봉 시이트와 상호 작용하는 밀봉면을 갖는 밀봉 부재를 포함하며, 이 경우 상기 밀봉 부재는 한편으로는 밸브 스프링의 스프링력에 의해 자신의 밀봉 시이트로 밀려지고, 다른 한편으로는 스필 포트 내에 있는 연료의 압력에 의해 자신의 밀봉 시이트로부터 들어 올려질 수 있으며, 그럼으로써 압력 유지 밸브는 펌프 부재의 흡입 챔버 쪽으로 개방된 개방 위치로 변환되고, 연료는 스필 포트로부터 펌프 부재의 흡입 챔버 내부로 유입된다.

밸브 바디 및 밸브 실린더의 스필 포트의 단부가 전술한 바와 같이 축방향으로 변위됨에 따라, 스필 포트 내의 연료 압력이 압력 유지 밸브를 개방시키기에 충분치 않은 동안 상기 압력 유지 밸브는 연료의 예비 이송을 허용한다. 스프링력, 즉 압력 유지 밸브의 개방 압력이 적합하게 설계된 경우에는, 스필 포트를 통한 연료의 유출이 저지됨으로써 안정적인 공회전 동작 및 스타트 동작이 성취될 수 있다. 압력 유지 밸브의 개방 압력에 대한 통상적인 압력값은 20 내지 40 바아의 범위에 있다. 특히 압력 유지 밸브에 의해서는, 약 1500 l/min의 통상적인 회전수 아래에서 연료의 유출이 저지될 수 있다.

본 발명의 추가의 바람직한 실시예에서는, 밸브 실린더가 부시에 의해서 밀봉 방식으로 둘러싸여 있고, 상기 부시는 밸브 실린더를 중심으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 경우 상기 부시에는 적어도 하나의 초오킹 보어가 제공되고, 상기 보어의 횡단면은 밸브 실린더의 스필 포트의 횡단면보다 작다. 상기 초오킹 보어는 부시의 회전에 의해 스필 포트의 입구에 대향하는 위치로 보내져서 연료의 유출을 조절한다. 상기 부시가 자신의 횡단면적을 감소시키는 다수의 초오킹 보어를 구비하면, 부시의 회전에 의해 초오킹 보어가 스필 포트의 단부에 대향하는 위치로 보내짐으로써 원하는 초오킹 작용이 설정될 수 있다. 그와 마찬가지로 스필 포트의 폐쇄에 의해서는 연료의 유출이 완전히 저지될 수 있음으로써, 회전수가 낮은 경우에는 안정적인 공회전 동작 및 스타트 동작이 성취될 수 있다.

전술한 실시예의 변형예에서는, 밸브 실린더의 스필 포트가 부재 실린더의 스필 포트 내부와 연결되고, 펌프 부재의 부재 실린더는 회전 가능하게 지지된 부시에 의해서 밀봉 방식으로 둘러싸여 있으며, 상기 부시에는 적어도 하나의 초오킹 보어가 제공되고, 상기 초오킹 보어의 횡단면은 상기 부재 실린더의 스필 포트의 횡단면보다 작다.

초오킹 보어를 구비한 부시를 포함하는 본 발명에 따른 실시예에서, 부시의 위치는 바람직하게 작동 위치 및 회전수 또는 부하에 따라 조절- 및 조정 부재에 의해서 제어된다.

회전수가 낮을 때에는 연료 유출의 저지 작용에 의해서 확실한 공회전 동작 및 스타트 동작이 성취될 수 있고, 적은 양의 연료 유출로 인해 회전수가 보다 높을 때에도 분사 개시의 예비 조정 효과가 악영향을 작게 받는다. 그렇기 때문에 엔진의 완벽한 주행 특성과 관련하여서는, 회전수가 보다 높을 때의 분사 개시의 충분한 예비 조정과 연관하여 회전수가 낮을 때의 연료의 충분한 유출과 안정적인 공회전 동작 및 스타트 동작을 달성하기 위해 회전수가 낮을 때에 연료의 유출을 저지하는 것 사이에 절충안을 마련하려는 노력이 강구되었다.

본 발명은 다수의 실시예에 대한 설명을 참조하여 자세히 기술되며, 첨부된 도면들이 인용된다.

먼저 도 1 에는 본 발명에 따른 압력 밸브의 밸브 바디(1) 및 밸브 실린더(2)를 축방향으로 절단한 횡단면이 도시되어 있다. 밸브 바디(1)에는 원추형 니플(nipple)의 형태로 된 밀봉면(6), 릴리프 링크(8) 그리고 축방향 보어(4) 및 가로 보어(5)로 이루어진 연료 채널이 제공된다. 상기 연료 채널의 노즐측 단부(18)는 밸브 바디의 둘레를 둘러싸는 스냅 링 그루우브(snap ring groove)의 내부와 연결된다. 본 발명에 따라 상기 밸브 바디(1)는 연료 채널의 가로 보어(5)의 노즐측 입구(18)의 흐름 방향 위쪽에, 연료 채널의 축방향 보어(4)로부터 연료를 유출시키기 위한 스필 포트(9)가 제공된다. 상기 축방향 보어는 0.7 mm의 직경을 갖는다. 상기 축방향 보어는 밸브 바디의 둘레를 둘러싸는 분배기 스냅 링 그루우브(10)의 내부와 연결된다.

밸브 실린더(2)는 밸브 바디(1)를 수용하기 위한 축방향 보어(3) 및 밸브 바디(1)의 밀봉면(6)과 상호 작용하기 위한 밀봉 시이트(7)를 포함한다. 본 발명에 따라 상기 밸브 실린더(2)에는 또한 한편으로는 축방향 보어(3) 내부와 그리고 다른 한편으로는 밸브 실린더의 외부면과 연결되는, 연료를 유출시키기 위한 스필 포트(11)가 제공된다.

도 2 에는 폐쇄 위치 및 개방 위치에서 본 발명에 따른 압력 밸브의 실시예를 축방향으로 절단한 횡단면이 도시되어 있다. 상기 압력 밸브는 밸브 호울더(14)를 포함하고, 상기 밸브 호울더는 노즐측에서 압력 라인과 연결될 연결 채널(15) 및 상기 채널과 연결되고 그 내부에 밸브 스프링(16)을 구비한 스프링 챔버(17)를 포함한다. 또한 상기 압력 밸브는 밀봉 시이트(7) 및 축방향 관통 보어(3)를 구비한 밸브 실린더(2)를 포함하며, 상기 밸브 실린더의 한 단부는 밸브 호울더(14)에 고정되고, 다른 단부는 펌프 작동 챔버(13)를 형성하는 펌프 부재의 부재 실린더(12)에 고정된다. 상기 축방향 관통 보어(3)는 한편으로는 스프링 챔버(17)와 그리고 다른 한편으로는 펌프 작동 챔버(13)와 연결된다. 밸브 바디(1)는 밸브 실린더(2)의 축방향 관통 보어(3) 내부에서 축방향으로 이동 가능하게 가이드 되고, 상기 밸브 바디의 밀봉면(6)은 압력 밸브의 폐쇄 위치에서 밸브 실린더(2)의 밀봉 시이트(7)에 접한다. 밸브 바디(1)가 한편으로는 밸브 스프링(16)의 스프링력에 의해서 자신의 밀봉 시이트(7)로 밀려지고, 다른 한편으로는 펌프측 연료 압력에 의해서 자신의 밀봉 시이트로부터 위로 올려짐으로써, 압력 밸브는 노즐측으로 개방된 개방 위치(도면이 도시됨)로 변환된다.

본 발명에 따라 밸브 바디(1) 및 밸브 실린더(2)는 동축으로 연결된 스필 포트(9, 11)를 포함하며, 상기 스필 포트는 압력 밸브의 폐쇄 위치에서 연료 채널(4, 5)과 펌프 부재의 흡입 챔버 사이에 링크를 형성한다. 더 정확하게 말하자면, 밸브 바디(1)의 스필 포트(9)는 분배기-스냅 링 그루우브(10)의 내부와 연결되는 한편, 밸브 실린더(2)의 스필 포트(11)는 분배기-스냅 링 그루우브(29)의 내부와 연결된다. 상기 분배기-스냅 링 그루우브(29)가 밸브 실린더(2)의 외벽과 밸브 호울더(14)의 내벽 사이에 있는 간극 공간(30) 내부와 연결되고, 상기 간극 공간이 펌프 부재의 흡입 챔버와 연결됨으로써, 연료는 연료 채널(4, 5)로부터 펌프 부재의 흡입 챔버 내부로 유도된다. 압력 밸브(1)의 개방 위치로 변환될 때에는 밀봉면(6)이 자신의 밀봉 시이트(7)로부터 들어 올려진다. 그와 동시에 스필 포트(9, 11)가 축방향으로 서로를 향해 이동됨으로써, 2개 스필 포트(9, 11) 사이의 링크는 폐쇄된다. 밸브 바디(1)의 스필 포트(9)는 0.7 mm의 직경을 갖는 한편, 밸브 실린더(2)의 스필 포트(11)는 0.4 mm의 직경을 갖는다. 따라서, 주된 조절 작용은 밸브 실린더(2)의 스필 포트(11)에 의해서 이루어진다.

도 3 에는 폐쇄 위치 및 개방 위치에서 본 발명에 따른 압력 밸브의 추가 실시예를 축방향으로 절단한 횡단면이 도시되어 있다. 반복을 피하기 위해, 도 2에 도시된 실시예와 상이한 부분만이 설명될 것이다. 스필 포트(9, 11)가 압력 밸브의 폐쇄 위치에서는 축방향으로 상호 이동된다는 점에서 상기 실시예는 전술한 실시예와 상이하며, 이 경우 밸브 실린더(2)의 스필 포트(11)는 밸브 바디(1)의 스필 포트(9)에 비해 분사 노즐의 방향으로 변위된다. 이 경우 밸브 바디 및 밸브 실린더의 스필 포트들은 연결되지 않을 정도로 상호 변위된다. 그럼으로써, 서문에 이미 언급된 바와 같이, 엔진의 공회전 동작 및 스타트 동작의 안정화를 목적으로 연료의 예비 이송이 이루어진다. 압력 밸브가 자신의 개방 위치(도면에 도시됨)로 변환될 때에는, 스필 포트(9, 11)의 서로 마주 놓인 단부가 대향 위치에 도달함으로써, 스필 포트(9, 11)는 서로 연결되고, 연료 채널(4)과 펌프 부재의 흡입 챔버 사이에는 링크가 형성된다. 압력 밸브가 개방 위치에 도달된 경우에는, 상기 2개의 스필 포트가 축방향으로 상호 변위됨으로써, 상기 2개 스필 포트의 연결이 저지되고, 연료는 더 이상 펌프 부재의 흡입 챔버 내부로 유도될 수 없다.

도 4 에 도시된 본 발명의 추가의 바람직한 실시예에서는, 밸브 실린더의 스필 포트(11)에 압력 유지 밸브(19)가 제공된다. 압력 밸브는 밀봉 시이트(20) 및 상기 밀봉 시이트(20)와 상호 작용하는 밀봉면(21)을 포함하는 볼 형태의 밀봉 부재(22)를 포함한다. 상기 볼은 한편으로는 밸브 스프링(23)의 스프링력에 의해서 자신의 밸브 시이트(20)로 밀려지고, 다른 한편으로는 스필 포트(11) 내의 연료의 압력에 의해서 자신의 밀봉 시이트(20)로부터 들어 올려짐으로써, 압력 유지 밸브는 펌프 부재의 흡입 챔버 쪽으로 개방된 개방 위치로 변환되고, 연료는 스필 포트로부터 펌프 부재의 흡입 챔버 내부로 흘러간다. 밸브 실린더의 스필 포트는 압력 유지 밸브의 흐름 방향 위쪽에서는 약 0.7 mm의 직경을 갖는다; 볼은 약 1 mm의 직경을 갖는다; 압력 유지 밸브의 개방 압력은 약 25 내지 38 N의 밸브 스프링의 스프링력에 상응하게 대략 20 내지 30 바아의 범위에 있다.

서문에서 이미 언급한 바와 같이, 압력 유지 밸브를 적합하게 설계함으로써는 작동 위치가 낮을 때에 또는 회전수가 낮을 때에 연료의 유출이 저지될 수 있음으로써, 회전수가 낮을 때에도 안정적인 스타트 동작 및 공회전 동작이 보장될 수 있다.

도 5 에 도시된 본 발명의 추가의 바람직한 실시예에서는, 밸브 실린더(2)가 초오킹 보어(25)를 구비한 부시(24)에 의해 밀봉 방식으로 둘러싸여 있고, 실린더 축을 중심으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 상기 초오킹 보어의 횡단면이 밸브 실린더(2)의 스필 포트(1)의 횡단면보다 작음으로써, 상기 초오킹 보어는 조절 작용을 실시한다. 횡단면적이 감소되는 다양한 초오킹 보어(25)들은 부시의 회전에 의해 각각 스필 포트(11)의 입구(26)에 대향하는 위치로 보내질 수 있다. 작동 위치가 낮고 회전수가 낮은 경우에 보다 작은 횡단면을 갖는 초오킹 보어에 의해 보다 강력한 조절 작용이 이루어지는 부시의 작동 위치 또는 회전수에 따른 위치 조절은 (도시되지 않은) 조절- 및 조정 부재에 의해서 실행될 수 있다. 압력 밸브가 개방 위치(파선으로 도시됨)로 변환될 때에는, 밸브 바디 및 밸브 실린더의 스필 포트가 상호 연결 없이 축방향으로 변위된다.

도 5 에 도시된 실시예의 도 6 에 도시된 본 발명에 따른 변형예는, 초오킹 보어(25)를 구비하고 회전 가능하게 지지된 부시(24)에 의해서 부재 실린더(12)가 밀봉 방식으로 둘러싸여 있다는 점에서 도 5 의 실시예와 상이하다. 추가로, 밸브 실린더(2)의 스필 포트(11)는 부재 실린더(12)의 스필 포트(27) 내부와 연결되며, 이 경우 초오킹 보어(25)는 부시(24)의 회전에 의해서 부재 실린더(12)의 스필 포트(27)의 입구(28)에 대향하는 위치로 보내질 수 있다. 압력 밸브가 개방 위치로(도면에 도시됨) 변환될 때에는, 밸브 바디 및 밸브 실린더가 상호 연결 없이 축방향으로 변위된다.

스필 포트가 축방향으로 변위되고 압력 유지 밸브가 삽입된 본 발명에 따른 전술한 실시예에서 이미 기술된 바와 같이, 초오킹 보어를 구비한 부시의 사용을 제안하는 본 발명에 따른 실시예에서는, 적절한 설계에 의해서 작동 위치가 낮거나 회전수가 낮을 때에 연료의 유출이 저지됨으로써, 회전수가 낮은 경우에도 안정적인 스타트 동작 및 공회전 동작이 보장될 수 있다.

본 발명에 따른 압력 밸브의 도 7 에 도시된 변형예는, 밸브 바디(1)에 정압 릴리프 밸브가 추가로 장착된 것을 제외하고는 도 2 의 변형예와 일치한다. 반복을 피하기 위해, 본 변형예에서는 다만 정압 릴리프 밸브만이 기술된다. 상기 정압 릴리프 밸브는 밸브 볼(32)의 형태로 된 밀봉 부재를 포함하고, 상기 밸브 볼은 밸브 스프링(31)에 의해서 밀봉 원추형 시이트(33) 위로 밀려진다. 한편으로 상기 정압 릴리프 밸브는 연결 채널(34)을 통해서 밸브 스프링(16)의 스프링 챔버(17)와 유체 가이드 방식으로 연결되고; 다른 한편으로 상기 정압 릴리프 밸브는 추가의 연결 채널(35)을 통해서 밸브 바디의 연료 채널의 축방향 보어(4)와 유체 가이드 방식으로 연결된다. 정압 밸브는, 상기 정압 밸브가 연료의 이송 방향으로는 폐쇄되고 연료의 리턴 방향으로는 개방되도록 정렬된다. 이와 같이 정압 릴리프 밸브는 분사 후에 압력 라인 내에서의 압력을 감소시키기 위해서 이용된다. 압력 감소는 먼저 릴리프 링크(8)의 압력 릴리프 작용에 의해서 이루어진다; 추가의 압력 릴리프 작용은 정압 릴리프 밸브에 의해서 달성된다. 상기 정압 릴리프 밸브에 의해서는 특히, 각각의 분사 과정마다 동일한 정적 압력(잔류 압력)이 압력 라인 내에서 보장될 수 있다. 이 경우 상기 정적 압력의 높이는 밸브 스프링(31)의 스프링력에 의존한다. 따라서 상기 정압 릴리프 밸브에 의해서는 바람직하게 압력 라인 내에서의 정적 압력의 변동 및 그에 의해 야기되는 연료 분사량의 변동이 피해질 수 있다. 상기 정압 릴리프 밸브는 무엇보다도 하부 부하 범위에서 또는 하부 회전수 범위에서 작용한다.

Claims (15)

1. - 노즐측에서 압력 라인과 연결될 연결 채널(15) 및 상기 연결 채널과 연결되고 그 내부에 밸브 스프링(16)을 구비한 스프링 챔버(17)를 포함하는 밸브 호울더(14)를 포함하며,

   - 축방향 관통 보어(3)가 스프링 챔버(17) 및 펌프 작동 챔버(13)와 연결되도록, 한 단부가 상기 밸브 호울더(14)에 고정되고, 다른 단부가 펌프 작동 챔버(13)를 형성하는 펌프 부재의 부재 실린더(12)에 고정된, 밀봉 시이트(7) 및 축방향 관통 보어(3)가 제공된 밸브 실린더(2)를 포함하며,

   - 상기 밀봉 시이트(7)와 상호 작용하는 밀봉면(6), 상기 밀봉면(6)의 펌프측에 배치된 릴리프 링크(8), 및 한 단부가 펌프 작동 챔버(13)의 내부와 연결되고, 다른 단부가 상기 밀봉면(6)의 펌프측에서 상기 밸브 바디(1)의 측표면에 연결되는 연료 채널(4, 5)을 포함하는 밸브 바디(1)를 포함하며, 상기 밸브 바디(1)가 상기 밸브 실린더(2)의 관통 보어(3) 내에서 축을 따라 이동 가능하게 가이드 되며, 한편으로는 밸브 스프링(16)의 스프링력에 의해서 자신의 밀봉 시이트(7)로 밀려지고, 다른 한편으로는 펌프측 연료 압력에 의해서 자신의 밀봉 시이트(7)로부터 들어 올려질 수 있음으로써, 상기 압력 밸브가 자신의 폐쇄 위치로부터 노즐측으로 개방된 자신의 개방 위치로 변환되도록 구성된, 연료 분사 펌프의 펌프 부재의 펌프 작동 챔버로부터 자동 점화 내연 기관의 분사 노즐로 연료를 이송하기 위한 압력 라인 내에 장착하기 위한 정적 릴리프를 갖는 노즐 밸브의 형태로 된 압력 밸브로서,

   상기 밸브 바디(1)가 상기 연료 채널(4, 5)로부터 분기되는 적어도 하나의 제 1 스필 포트(9)를 포함하고,

   상기 밸브 실린더(2)가 상기 밸브 바디(1)의 스필 포트(9)에 할당된 제 2 스필 포트(11)를 포함하며,

   상기 스필 포트들(9, 11)은 상기 압력 밸브의 폐쇄 위치에서 서로 결합되거나 또는 개방 위치로의 변환 동안 결합될 수 있고, 상기 연료 채널(4, 5)과 펌프 부재의 흡입 챔버 사이에 링크를 형성하는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   밸브 바디(1) 및 밸브 실린더(2)의 상기 스필 포트들(9, 11)이 압력 밸브의 폐쇄 위치에서는 동축에 있는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
3. 제 1 항에 있어서,

   압력 밸브의 폐쇄 위치에서 상기 밸브 실린더(2)의 스필 포트(11)는 상기 밸브 바디(1)의 스필 포트(9)와 관련하여, 상기 스필 포트들이 상호 연결되지 않도록 축방향으로 분사 노즐 쪽으로 변위되는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 릴리프 링프(8)가 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브 바디(1)의 스필 포트(9)의 횡단면이 상기 밸브 실린더(2)의 스필 포트(11)의 횡단면보다 큰 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
6. 제 1 항에 있어서,

   밀봉 시이트(20) 및 상기 밀봉 시이트와 상호 작용하는 밀봉면(21)을 갖는 밀봉 부재(22)를 포함하는 압력 유지 밸브(19)가 상기 밸브 실린더(2)의 스필 포트(11)에 제공되며, 상기 밀봉 부재(22)가 한편으로는 밸브 스프링(23)의 스프링력에 의해서 자신의 밀봉 시이트(20)로 밀려지고, 다른 한편으로는 스필 포트(11) 내의 연료의 압력에 의해서 자신의 밀봉 시이트(20)로부터 들어 올려질 수 있음으로써, 상기 압력 유지 밸브는 상기 펌프 부재의 흡입 챔버 쪽으로 개방된 개방 위치로 변환되고, 연료는 스필 포트로부터 펌프 부재의 흡입 챔버 내부로 흘러가는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 압력 유지 밸브(19)가 20 내지 40 바아 범위의 개방 압력을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브 실린더(2)는 부시(24)에 의해서 밀봉 방식으로 둘러싸여 있으며, 상기 부시는 상기 밸브 실린더(2)를 중심으로 회전 가능하게 지지되고, 적어도 하나의 초오킹 보어(25)를 구비하며, 상기 초오킹 보어의 횡단면은 밸브 실린더(2)의 스필 포트(11)의 횡단면보다 작으며, 상기 적어도 하나의 초오킹 보어(25)는 상기 부시(24)의 회전에 의해서 상기 스필 포트(11)의 입구(26)에 대향하는 위치로 보내질 수 있는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브 실린더(2)의 스필 포트(11)는 상기 부재 실린더(12)의 스필 포트(27) 내부와 연결되고, 상기 부재 실린더(12)는 회전 가능하게 지지된 상기 부시(24)에 의해서 밀봉 방식으로 둘러싸여 있으며, 상기 부시는 적어도 하나의 초오킹 보어(25)를 구비하고, 상기 초오킹 보어의 횡단면은 부재 실린더(12)의 스필 포트(27)의 횡단면보다 작으며, 상기 적어도 하나의 초오킹 보어(25)는 상기 부시(24)의 회전에 의해서 상기 부재 실린더(12)의 스필 포트(27)의 입구(28)에 대향하는 위치로 보내질 수 있는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

    상기 부시(24)가 횡단면적이 감소되는 다수의 초오킹 보어(25)를 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 밸브 바디(1)의 스필 포트(9)가 상기 밸브 바디의 둘레에 형성된 스냅 링 그루우브(10) 내부와 연결되는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 밸브 실린더(2)의 스필 포트(11)가 상기 밸브 실린더의 둘레에 형성된 스냅 링 그루우브(29) 내부와 연결되는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 스필 포트들이 0.1 내지 0.9 mm 범위의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
14. 제 1 항에 있어서,

    분사 개시 때의 이동이 상기 내연 기관의 분사 캠 축의 예비 조정에 상응하게 0 내지 10°의 크랭크 샤프트 각 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.
15. 제 1 항에 있어서,

    정압 릴리프 밸브가 장치되는 것을 특징으로 하는 압력 밸브.