KR20060021352A

KR20060021352A - 엔진용 분사 노즐

Info

Publication number: KR20060021352A
Application number: KR1020057023586A
Authority: KR
Inventors: 프리드리히 뵈킹
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2006-03-07
Also published as: WO2004111429A1; DE10326045A1; JP2006510851A; US20060289681A1; EP1636480A1

Abstract

본 발명은 특히 차량의 엔진용 분사 노즐(1)에 관한 것으로서, 노즐 니들(2)과, 적어도 하나의 제1 노즐 니들(8)에 의해 제어 가능한 적어도 하나의 제1 분사 개구(5)와, 적어도 하나의 제2 노즐 니들(15)에 의해 제어 가능한 적어도 하나의 제2 분사 개구(6)를 포함한다. 분사 노즐(1)에 대한 간단한 구성은, 제1 작동 피스톤(18)이 제1 노즐 니들(8)과 연결되고 제1 전환면(20)을 포함하고, 이 전환면이 제1 압력 전달 구간(44)을 통해 제어 피스톤(38)의 제어면(40)과 유압 연결되고, 제2 작동 피스톤(28)이 제2 노즐 니들(15)과 연결되고 제2 전환면(30)을 포함하고, 이 전환면은 활성 또는 비활성 가능한 제2 유압 전달 구간(47)을 통해 제어 피스톤(38)의 제어면(43)과 압력 연결 가능하고, 제2 압력 전달 구간(47)의 활성 또는 비활성은 제어 피스톤 행정에 따라 제어된다.

분사 노즐, 인젝터, 작동 피스톤, 노즐 니들, 전환면, 유압 전달 구간.

Description

엔진용 분사 노즐{INJECTOR FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES}

본 발명은 청구항 제1항의 특징을 갖는 엔진용 분사 노즐에 관한 것이다.

상기 유형의 분사 노즐은 예를 들어 독일 특허 공보 제100 58 153 A1호에 공지되어 있으며, 적어도 하나의 제1 분사 개구 및 적어도 하나의 제2 분사 개구가 마련된 노즐 본체를 포함한다. 노즐 본체의 제1 노즐 안내부 내에는 중공 니들로서 형성된 제1 노즐 니들이 안내되며, 이에 의해 제1 분사 개구를 통한 연료의 분사가 제어 가능하다. 제1 노즐 니들 내에는 동축으로 제2 노즐 니들이 배열되며, 이에 의해 적어도 하나의 제2 분사 개구를 통한 연료의 분사가 제어 가능하다. 상기 공지된 분사 노즐에서, 제어 챔버 내에서 압력 가압 시에 폐쇄 방향으로 작용하는 제어면을 갖는 제2 노즐 니들이 작동 피스톤과 작동 연결된다. 제2 노즐 니들은 압력 단계를 포함하는데, 다시 말해, 제2 노즐 니들과 노즐 본체 사이에 형성된 제2 밸브 시트의 단면은 제1 노즐 니들 내에서 제2 노즐 니들의 안내를 위해 형성된 제2 니들 안내부의 단면보다 작다. 제1 노즐 니들이 개방될 경우, 제2 노즐 니들의 압력 단계는 가압되며, 제2 노즐 니들의 압력 단계는 개방 방향으로 작용한다. 제1 압력 니들에서 추가로 제2 노즐 니들이 개방되야 할 경우, 제어 챔버 내의 압력은 하강하여, 압력 단계에 대한 개방력은 제2 노즐 니들에 지배적이다. 제 2 압력 노즐 니들의 작동을 위해 요구되는 비용은 비교적 크다.

독립 청구항 제1항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 노즐 니들은 양 노즐 니들을 제어하기 위해 단지 하나의 액추에이터 만이 요구되는 장점을 갖는다. 이에 의해, 분사 노즐에 대한 상당히 단순화된 구조가 제공되어 분사 노즐이 저렴하게 제조될 수 있다.

본 발명은, 양 노즐 니들의 작동 피스톤에 인가되는 압력이 단일 제어 피스톤에 의해 제어되는 기본 구상을 기초로 하며, 제어 피스톤과 해당 노즐 니들의 작동을 위해 사용되는 각 작동 피스톤 사이에는 각각 하나의 유압 전달 구간이 제공된다. 제어 피스톤과 제1 노즐 니들의 작동을 위해 제공된 제1 작동 피스톤 사이에 구성된 제1 유압 전달 구간이 항상 활성화되는 반면, 본 발명은, 제어 피스톤과 제2 노즐 니들의 작동을 위해 제공된 제2 작동 피스톤 사이에 구성된 제2 유압 전달 구간은 활성과 비활성 상태로 절환 가능하게 제어되는 것을 제안한다. 활성화 상태와 비활성화 상태 간의 절환은 제어피스톤의 행정에 따라 제어된다. 이는, 제어 피스톤의 개방 행정은 모든 경우에 제1 노즐 니들의 개방 행정에 작용하고 활성화 상태와 비활성화 상태 간의 행정 제어식 절환 후에 추가로 제2 노즐 니들의 개방 행정에 작용하는 것을 의미한다.

따라서, 양 노즐 니들은 단일 제어 피스톤, 즉, 단일 액추에이터에 의해 직접 제어될 수 있으며, 이는 본 발명에 따른 분사 노즐의 구조를 단순화한다. 또한, 분사 노즐의 분사 거동 또는 분사 특성은 개선될 수 있으며, 특히, 극도로 짧은 분사 시간이 구현될 수 있다.

특히 바람직한 개선예에 상응하여, 제2 유압 전달 구간은 제어 피스톤 행정의 사전 결정 시에 활성화 상태와 비활성화 상태 사이에서 절환되며, 제어 피스톤 행정은 제어 피스톤의 개방 행정 운동 시에 사전 결정된 제어 피스톤 행정에 도달될 때까지 제1 노즐 니들이 개방 행정을 실행하나, 제2 노즐 니들은 그 폐쇄 위치에 유지되고, 사전 결정 가능한 제어 피스톤 행정을 지나는 제어 피스톤의 개방 운동 시에도 제2 노즐 니들은 개방 행정을 실행하도록 선택된다. 이로써, 소정의 제어 피스톤 행정을 통해 제어 피스톤에 대한 행정 영역이 규정되는데, 여기서 제어 피스톤은 제1 노즐 니들만을 작동한다. 소정의 제어 피스톤 행정 이상으로의 개방 행정 시에 제어 피스톤은 제2 노즐 니들을 작동한다. 이를 통해, 특히 연료 분사가 적어도 하나의 제1 분사 개구를 통해 또는 적어도 하나의 제1 분사 개구뿐만 아니라 적어도 하나의 제2 분사 개구를 통해서도 실행되는 것이 간단하게 가능하다. 이때 제1 노즐 니들의 개방과 제2 노즐 니들의 개방 사이의 시간은 거의 자유롭게 선택 가능하다.

특히 바람직한 실시예에에 따르면, 제2 작동 피스톤의 작동을 위해 사용되는 제2 제어 챔버는 제어 가능한 유압 연결부를 통해, 고압으로 분사 개구에 연료를 공급하는 안내 라인에 연결 가능하다. 이러한 유압 연결부는 개방 및 폐쇄를 위한 제어 피스톤의 위치에 따라 제어되며, 제2 유압 전달 구간은 유압 연결부의 개방 시에 비활성화되고 유압 연결부의 폐쇄 시에 활성화된다. 이 실시예에서, 사용된 유압 매체, 즉 연료의 비압축성이 제2 압력 전달 구간을 활성화하기 위해 또는 비활성화하기 위해 이용된다. 유압 연결부가 개방될 경우, 공급 라인에 대한 제2 압력 전달 구간이 개방되므로 제2 제어 챔버는 공급 라인과 통하게 된다. 제2 압력 전달 구간 내에 침입하며 제2 제어 챔버 내로 공급되거나 또는 제2 제어 챔버로부터 침입 또는 흡입되는 유압 매체는 공급 라인으로부터 직접 수용될 수 있거나 또는 안내 라인을 통해 대체될 수 있다. 제2 제어 챔버 내의 압력은 거의 일정하게 유지되고 안내 라인 내의 압력에 일치한다.

그러나, 유압 연결부가 차단되는 즉시, 제2 압력 전달 구간은, 제2 제어 챔버로 공급되거나 또는 제2 제어 챔버로부터 흡입되거나 또는 침입되는 유압 매체가 제2 제어 챔버 내에 상응하는 압력 상승 또는 압력 하강을 형성하는 적어도 동역학적인 과정에 대해 거의 진공 밀폐된다.

바람직한 개선예에서, 유압 연결부의 일부분은 제어 피스톤 내에 형성될 수 있다. 이러한 구조로 인해, 제어 피스톤 행정과 제2 압력 전달 구간 사이의 직접 연결이 형성된다.

다른 실시예에서, 제어 가능한 유압 연결부는 제2 압력 전달 구간 내에 형성될 수 있으며, 제1 작동 피스톤의 제1 전환면이 배열된 제1 전환 챔버는 제2 작동 피스톤의 제2 전환면이 배열된 제2 전환 챔버에 연결될 수 있다. 유압 연결부는 다시 유압 피스톤의 위치에 따라 개방 및 폐쇄 제어되며, 제2 압력 전달 구간은 상술된 실시에에서와는 달리 유압 연결부가 개방될 경우 활성화되며 유압 연결부가 폐쇄될 경우 활성화된다. 이 실시예에서, 분사 노즐 내의 유압 구간 안내부의 구조는 단순화되는데, 이는 제어 가능한 유압 연결부까지 제2 압력 전달 구간이 제2 압력 전달 구간과 연결될 수 있기 때문이다.

바람직한 개선예에서, 유압 연결부의 부분이 제2 작동 피스톤 내에 형성된다. 이에 상응하여, 유압 연결부의 제어는 제어 피스톤 행정에 따라 간접으로 그리고 제2 작동 피스톤에 의해 작동 연결되는 제2 노즐 니들의 개방 행정에 따라 직접 실행된다. 이는, 제2 노즐 니들이 개방 시에 사전 결정 가능한 행정을 실행할 경우, 제2 노즐 니들이 정확하게 개방 제어될 수 있기 때문에 특히 바람직하다.

본 발명에 따른 분사 노즐의 다른 중요한 특징 및 장점은 종속 청구항 및 도면 및 도면을 참조하는 도면에 대한 상세한 설명에 기재된다.

본 발명에 따른 분사 노즐의 실시예는 도면에 도시되고 이하 상세히 설명되며, 동일하거나 또는 유사한 또는 기능적으로 동일한 부품은 동일한 도면 부호로 나타난다.

도1 내지 도4는 본 발명에 따른 분사 노즐의 상이한 실시예의 간략화된 종단면도를 도시한다.

도1에 따르면, 본 발명에 따른 분사 노즐(1)은 부분 도시된 하나의 노즐 본체(2)를 포함한다. 분사 노즐(1)은 특히 차량의 엔진의 실린더로 연료를 공급하기 위해 사용된다. 조립 상태에서 분사 노즐(3)은, 적어도 하나의 제1 분사 개구(5) 및 적어도 하나의 제2 분사 개구(6)가 분사 노즐(1)의 상응하는 작동 시에 연료를 연소실/예비 혼합실(4) 내로 분사할 수 있도록, 각 실린더의 연소실(4) 또는 예비 혼합실(4) 내로 돌출된다. 분사 노즐(1)은 바람직하게는 각각 환형으로 노즐 첨부(3)를 따라 주연 방향으로 분포되어 배열된 복수의 제1 분사 개구(5) 및/또는 복수의 제2 분사 개구(6)를 포함할 수 있는 것은 자명하다.

노즐 본체(2)는 제1 노즐 니들(8) 내에서 행정 조정 가능하게 지지되는 니들 안내부(7)를 포함한다. 제1 노즐 니들(8)은 적어도 하나의 제1 분사 개구(5)를 제어하는데 사용된다. 이러한 목적으로, 분사 개구(5, 6)에 인접한, 제1 노즐 니들(8)의 제1 니들 첨부(9)와 노즐 첨부(3) 사이에는 제1 밀폐 시트(10)가 형성되며, 이는 적어도 하나의 제1 분사 개구(5)의 연료 공급과 관련하여 적어도 하나의 제1 분사 개구(5)의 상류에 배열된다.

분사 개구(5, 6)의 연료 공급은 노즐 본체(2) 내에 형성되고 입구측에서 고압 연료가 공급되고 출구측에서 노즐 챔버(12)로 유입되는 공급 라인(11)을 통해 수행된다. 제1 노즐 니들(8)과 노즐 본체(2) 사이에서 반경 방향으로 형성된 환형 챔버(13)가 노즐 챔버(12)로부터 분사 개구(5, 6)로 안내된다. 고압 연료를 공급 라인(11)으로 공급하기 위해, 공급 라인(11)은, 도시되지 않은 고압 수집 라인에 연결될 수 있고, 고압 펌프에 의해 공급되는 고압 수집 라인에는 복수의 분사 노즐(1)의 공급 라인(11)이 연결된다(커먼레일 원리). 마찬가지로, 공급 라인(11)은 상응하는 고압 펌프에 직접 연결되는 것도 가능하다.

제1 노즐 니들(8)은 중공 니들로서 구성되며 제2 니들 안내부(14)를 포함하는데, 이 니들 안내부 내에서 노즐 니들(15)이 제1 노즐 니들(8)에 대해 동축으로 행정 조정 가능하게 지지된다. 제2 노즐 니들(15)은 적어도 하나의 제2 분사 개구 (6)를 제어하는데 사용된다. 또한, 분사 개구(5, 6)에 대면한 제2 니들 첨부(16)와 노즐 첨부(3) 사이에는 제2 밀폐 시트(17)가 형성되며, 이는 적어도 하나의 제1 분사 개구(5)의 하류에 그리고 적어도 하나의 제2 분사 개구(6)의 상류에 배열된다. 밀폐 시트(10, 17)는 주연 방향으로 각각 환형으로 그리고 선형으로 연장된다.

제1 노즐 니들(8)의 폐쇄 시에, 적어도 하나의 제1 분사 개구(5)뿐만 아니라 적어도 하나의 제2 분사 개구(6)도 연료 공급 라인으로부터 차단된다. 노즐 니들(8)이 개방되고 제2 노즐 니드(15)이 폐쇄될 경우, 적어도 하나의 제1 분사 개구(5)는 연료 공급부와 연통하나, 적어도 하나의 제2 분사 개구(6)는 연료 공급부로부터 차단된다. 양 노즐 니들(8, 15)이 개방될 경우, 모든 분사 개구(5, 6)는 연료 공급부와 연통된다.

제1 노즐 니들(8)의 작동을 위해, 노즐 본체(2) 내에 행정 조정 가능하게 지지되며 제1 노즐 니들(8)과 작동 연결되는 작동 피스톤(18)이 제공된다. 본 실시예에서, 제1 작동 피스톤(18)은 디스크(19)를 통해 제1 노즐 니들(8)에 지지된다. 분사 노즐(1)의 작동 중에 제1 작동 피스톤(18) 및 제2 노즐 니들(8)에는, 제1 작동 피스톤(18)을 제1 노즐 니들(8)에 대해 가압하는 힘이 항상 인가되기 때문에, 제1 노즐 니들(8)이 제1 작동 피스톤(18)과 고정 결합되는 것이 절대 요구되는 것은 아니다. 따라서, 개별 부품(제1 노즐 니들(8), 디스크(19), 제1 작동 피스톤(18))들은 특히 느슨하게 서로에 대해 지지된다. 상기 부품(8, 19, 18)들은 전체적으로 행정 조정 가능한 기능 유닛을 형성한다. 마찬가지로, 제1 작동 피스톤 (18)이 제2 노즐 니들(8)과 고정 결합되고, 특히 제1 작동 피스톤(18)과 제2 노즐 니들(8)이 일체로 형성될 수 있는 실시예도 가능하다.

제1 작동 피스톤(18)은, 제1 전환 챔버(21) 내에 배열되어 압력에 의해 작동 가능한 전환면(20)을 포함한다. 제1 전환면(20)은 분사 개구(5, 6)에 대면하고 이에 의해 압력 작동 시에 제1 노즐 니들(8)이 개방 방향으로 작용한다. 또한, 제1 작동 피스톤(18)은, 제1 보상 챔버(23) 내에 배열되며 압력에 의해 작동 가능한 보상면(22)을 포함한다. 제1 보상면(22)이 제1 전환면(2)에 대해 반대로 배열되므로, 분사 개구(5, 6)의 반대쪽에 배열되어 제1 보상면(22)은 압력 가압 시에 노즐 니들(8)의 폐쇄 방향으로 작용한다. 또한, 제1 노즐 니들(8)을 폐쇄 방향으로 인장하는 제1 스프링(24)이 제공된다. 이러한 목적으로, 제1 스프링(24)은 일단부에서 노즐 본체(2)에 그리고 다른 단부에서 디스크(19)를 통해 제1 노즐 니들(8)에 지지된다. 제1 노즐 니들(8)은 제1 압력 단계(25)를 추가로 포함하는데, 이는 분사 개구(5, 6)에 대면하고 이에 의해 압력 가압 시에 제1 노즐 니들(8)의 개방 방향에 작용한다. 제1 압력 단계(25)는 제1 니들 안내부(7)의 단면과 제1 밀폐 시트(10)의 단면 사이의 차이를 형성한다. 제1 압력 단계(25)는 부분적으로 노즐 챔버(12) 내에 그리고 부분적으로 환형 챔버(13) 내에 배열된다.

디스크(19) 영역 내에서 노즐 챔버(2) 내에는 누출 챔버(26)이 형성되는데, 이는 누출 채널(27)을 통해 예를 들어 연료 탱크와 같은 거의 무압인 저장기와 연통한다. 누출 챔버(26) 내에는 제1 스프링(24)이 장착된다.

제2 노즐 니들(15)의 작동을 위해, 적절한 방법으로 제2 노즐 니들(15)과 작 동 연결되는 제2 작동 피스톤(28)이 제공된다. 제1 작동 피스톤(18)과 제2 노즐 니들(8) 사이의 연결과 유사하게 제2 작동 피스톤(28)은 분리 라인(29)에서 느슨하게 제2 노즐 니들(156)에 인접한다. 마찬가지로, 제2 작동 피스톤(28)과 제2 노즐 니들(15) 사이의 고정 연결도 가능하다. 경우에 따라서, 제2 작동 피스톤(28)과 제2 노즐 니들(15)은 하나의 기능 유닛을 형성하며 이는 전체적으로 행정 조정 가능하다. 제2 작동 피스톤(28)은, 제2 전환 챔버(31) 내에 배열되어 압력에 의해 작동되는 제2 전환면(30)을 포함한다. 제2 전환면(30)은 분사 개구(5, 6)로부터 멀리 위치하므로 압력 가압 시에 제2 노즐 니들(15)의 폐쇄 방향으로 작용한다. 제2 전환 챔버(31)의 영역 내에는 제2 스프링(32)이 마련되며, 이는 제2 노즐 니들(15)을 폐쇄 방향으로 예압한다. 또한, 제2 스프링(32)이 일단부에서 노즐 본체(2)에 그리고 다른 단부에서 제2 작동 피스톤(28)을 통해, 그 제2 전환면(30)에 그리고 제2 노즐 니들(15)에 지지된다.

제2 노즐 니들(15)에는 제2 압력 단계(33)가 마련되며, 이는 제2 니들 안내부(14)의 단면과 제2 밀폐 시트(17)의 단면 사이의 차이를 통해 형성된다. 압력 가압 시에 제2 압력 단계(33)는 제2 노즐 니들(15)의 개방 방향으로 작용한다. 제1 노즐 니들(8)의 폐쇄 시에, 제2 압력 단계(33)가 비활성화되어, 제2 스프링(32)과 제2 전환면(30)의 전체 폐쇄력이 작용한다. 제1 노즐 니들(8)의 개방 시에, 제2 압력 단계(33)에는, 제2 노즐 니들(15)의 개방 방향으로 작용하고 제2 노즐 니들(15)의 개방을 위해 요구되는 개방력을 감소시키는 압력이 인가된다.

제1 전환 챔버(21)는 제1 제어 채절(34)을 통해 제1 제어 챔버(35)와 연통한 다. 상응하는 방법으로, 제2 전환 챔버(31)는 제2 제어 채널(36)를 통해 제2 제어 챔버(37)와 연통한다.

또한, 분사 노즐(1)은 노즐 본체(2) 내에서 행정 조정 가능하게 지지되는 제어 피스톤(38)을 포함한다. 제어 피스톤(38)은 예를 들어 작동 로드(39)를 통해, 도1에 도시되지 않은 액추에이터와 작동 연결된다. 제어 피스톤(38)은 제2 제어면(40)을 포함하는데, 이는 제어 피스톤(38)의 제1 단부(41)에 형성되며 제1 제어 챔버(35) 내에 배열되어 그곳에서 압력 가압 가능하다. 제2 단부(41)에 대향하는 제2 단부(42)에서 제어 피스톤(38)은, 제2 제어 챔버(37) 내에 배열되어 그곳에서 압력 가압 가능한 제2 제어면(43)을 포함한다.

이로써, 제어 피스톤(38) 및 제1 작동 피스톤(18) 사이에는 제1 유압 전달 구간(44)이 형성되어, 이를 통해 제1 전환면(20)은 제1 제어면(40)과 유압 연결된다. 제1 제어 챔버(35)는 분사 라인(45)을 통해 공급 라인(11)과 연통하며, 분사 라인(45) 내에는, 체크 밸브로서 형성되어 제1 제어 챔버(35)에 대해 관통 가능하며 공급 라인(11)에 대해 차단되도록 마련된 분사 밸브(46)가 배열된다. 이러한 방법으로, 제1 제어 챔버(35)와 제1 전환 챔버(21) 내에는 공급 라인(11) 내의 압력과 적어도 대략 동일한 압력이 형성된다.

상응하는 방법으로, 제어 피스톤(38)과 제2 작동 피스톤(28) 사이에는 제2 유압 전달 구간(47)이 형성되어, 이를 통해 제2 제어면(43)이 제2 전환면(30)과 유압 연결된다. 제2 제어 챔버(37)는 유압 연결부(48)를 통해 공급 라인(11)에 연결 가능하므로, 연통 상태에서 제2 제어 챔버(37) 및 제2 전환 챔버(31) 내에는 공급 라인(11) 내의 압력과 같은 압력이 형성된다. 유압 연결부(48)는 개방 및 폐쇄될 수 있도록 제어 가능하게 형성된다. 이는 제어 피스톤(38)이 슬라이더 유형으로 작동되고 행정 조정에 따라 유압 연결부(48)를 차단 또는 개방하도록, 유압 연결부(48)가 노즐 본체(2) 내에 배열되므로써 달성된다.

상기의 경우에, 유압 연결부(48)의 부분(49)은 제어 피스톤(38) 내부에 형성된다. 부분(49)은 한편으로는 제2 제어 챔버(37)와 연통하고 다른 한편으로는 유압 연결부(48)의 환형 챔버(50)와 연통하는데, 환형 챔버(50)는 유압 연결부(48)의 채널(51)을 통해 공급 라인(11)과 연통한다. 여기에 도시된 최초 위치에는 환형 챔버(50)에 대면한 부분(49)의 단부와 환형 챔버(50) 사이에 오버랩이 형성되어 유압 연결부(48)가 개방된다.

제어 피스톤(38)의 행정 조정 시에 화살표로 표시된 개방 방향(52)으로, 부분(49)과 환형 챔버(50) 사이의 연결이 소정 가능한 행정 구간(53) 이후에 단절되고, 즉, 유압 연결부(48)가 차단되어 공급 라인(11)과 제2 제어 챔버(37) 사이가 더 이상 연통되지 않는다.

보상 챔버(23)는 보상 채널(54)을 통해 공급 라인(11)과 연통된다.

도1에 따른 실시예에 상응하는 본 발명에 따른 분사 노즐(1)은 이하와 같이 실행된다.

도1에 도시된 최초 위치에서 양 노즐 니들(8)은 폐쇄된다. 보상 챔버(23)와 노즐 챔버(12) 내에는 공급 라인(11)의 압력이 형성된다. 마찬가지로, 제1 제어 챔버(35)와 제2 유압 연결부(48) 내에도 공급 라인(11)의 압력이 형성된다. 이러 한 구성에서, 유압 연결부(48)가 개방되기 때문에, 제2 제어 챔버(37)와 제2 전환 챔버(31) 내에는 공급 라인(11) 내의 압력과 동일한 압력이 형성된다. 제2 노즐 니들(8)과 제2 작동 피스톤(18)으로 구성된 유닛에 대한 힘 평형은 폐쇄 방향으로 작용하는 힘을 생성한다. 마찬가지로, 제2 노즐 니들(15)과 제2 작동 피스톤(28)으로 구성된 유닛에 대한 힘 평형은 폐쇄 방향으로 작용하는 힘을 생성한다.

적어도 하나의 제1 분사 개구(5)를 통해 연료가 연소실 또는 예비 혼합실(4)로 분사되야 하면, 제어 피스톤(38)은 개방 방향(52)으로 이동한다. 이때, 제어 피스톤(38)의 제1 제어면(40)은 제1 제어 챔버(35) 내로 진입한다. 이렇게 생성된 압력 상승은 제1 유압 전달 구간(44)을 통해 직접 제1 전환 챔버(21) 내로 그리고 제1 전환면(20)에 전달된다. 이로써, 제1 작동 피스톤(18)에서의 힘 균형은, 제1 노즐 니들(8)에서 개방 방향으로 작용하는 힘이 생성되도록 변경된다. 이에 상응하여, 제1 노즐 니들(8)은 제1 밀폐 시트(10)로부터 상승된다. 제1 노즐 니들의 개방 시에 적어도 하나의 제1 분사 개구(5)는 노즐 챔버(12)와 연결되며 이에 상응하여 연료가 연소실 또는 예비 혼합실(4) 내로 분사된다.

제1 노즐 니들(8)의 개방 시에, 공급 라인(11) 내에 형성된 고압이 제2 노즐 니들(50)의 제1 압력 단계(33)에 형성되므로, 제2 노즐 니들(15)과 제2 작동 피스톤(28)으로 구성된 유닛에는 힘 균형이 변경된다. 그럼에도, 폐쇄 방향으로 작용하는 힘이 지배적이고 제2 노즐 니들은 폐쇄 상태로 유지된다.

행정 구간(53)보다 작은 제어 피스톤(38)의 개방 운동은 유압 연결부(48)를 개방 상태로 유지시킨다. 이는, 제어 피스톤(38)의 제2 제어면(43)이 제2 제어 챔 버(37)로부터 이동하여 제2 제어 챔버(37)의 용적이 증가됨에도 불구하고, 제어 피스톤(38)의 행정 조정 중에 제2 제어 챔버(37) 내에 압력 하강이 발생하지 않기 때문이다. 개방된 유압 연결부(48)를 통해, 공급 라인(11) 내의 고압에 의해 유압 매질, 즉, 연료가 제2 제어 챔버(37) 내로 흐를 수 있다. 제2 제어 챔버(37) 및 제2 전환 챔버(31) 내의 압력은 실질적으로 변경되지 않는다.

제2 제어 챔버(37) 내에서 제어 피스톤(38)의 행정 조정을 통해 작용하는 용적 증가는 제2 제어 챔버(37) 내의 압력 하강을 야기하지는 않는데, 이는 손실 용적이 개방된 유압 연결부(48)를 통해 즉시 대체될 수 있기 때문이다. 제2 유압 전달 구간(47)이 제2 제어면(43)으로부터 제2 전환면(30)으로의 압력 변경을 전달하지 않으므로, 제2 유압 전달 구간(47)은 유압 연결부(48)의 개방 시에 불활성(inactive) 또는 비활성(deactive)된다.

적어도 하나의 제1 분사 개구(5)를 통해 연료 분사가 충분하지 않고, 적어도 하나의 제2 분사 개구(6)를 통해 추가로 연료 분사가 실행되야 하면, 제어 피스톤(38)은 행정 구간(53)을 지나 개방 방향(52)으로 조정된다. 이를 통해, 먼저 유압 연결부(52)가 차단되어 제2 유압 전달 구간(47) 내의 유압 용적이 밀폐식으로 폐쇄된다. 이러한 방식으로, 제2 유압 전달 구간(47)이 활성화되어, 제2 유압 전달 구간은 제2 제어면에서 발행하는 압력 변경을 제2 전환면(30) 상에 전달할 수 있다. 이는, 행정 구간(53)을 지나는 제어 피스톤(38)의 행정 조정 시에 제2 제어 챔버(37) 내에 작용하는 용적 증가가 제2 제어 챔버(37)내의 압력 하강을 형성하는 것을 의미한다. 이러한 압력 하강은 제2 유압 전달 구간(47)을 통해 제2 전환 챔버 (31)로 전달되어, 하강된 압력이 제2 전환면(30)에 인가된다. 이로써, 제2 작동 피스톤(28)과 제2 노즐 니들(15)로 구성된 유닛의 힘 균형은 새로이 변경되고, 개방 방향으로 작용하는 힘이 형성된다. 이에 상응하여 제2 노즐 니들(15)이 제2 밀폐 시트(17)로부터 상승된다.

이어서, 적어도 하나의 분사 개구(6)가 노즐 챔버(12)와 연결되어 연료가 예비 혼합 챔버 또는 연소실(4)로 분사될 수 있다.

제2 노즐 니들(15)의 폐쇄를 위해, 제어 피스톤(38)은 다시 행정 구간(53)까지 복귀 조정될 수 있으므로, 유압 연결부(48)가 다시 개방되고 공급 라인(11)으로부터 제2 제어 챔버(37)와 제2 전환 챔버로의 압력 조정이 가능케 된다. 그 결과로, 제2 작동 피스톤(28)과 제2 노즐 니들로 구성된 유닛에는 다시 폐쇄력이 지배적이므로, 제2 노즐 니들(15)이 폐쇄된다.

그 후에 제1 노즐 니들이 폐쇄되야 할 경우에, 제어 피스톤(38)이 그 최초 위치로 복귀되어, 제1 제어 챔버(35) 내의 용적 증가가 제1 제어 챔버(35)와 제1 전환 챔버(21) 내의 압력 하강을 개시한다. 이렇게 형성된, 제1 노즐 니들(8)에 인가된 힘 평형의 변화는 제1 노즐 니들(8)의 폐쇄를 야기한다.

본 발명에 따른 분사 노즐(1)에서, 제1 노즐 니들(8)의 개방 시에 제1 노즐 니들(8)과는 무관하게 제2 노즐 니들(15)이 개방 및 폐쇄될 수 있는 것은 중요하다. 이에 의해 분사 노즐(1)의 작동에 대한 특히 큰 자유도가 형성된다. 또한, 특히 중요한 것은, 제1 노즐 니들(8)과 제2 노즐 니들(15)을 서로에 대해 독립적으로 직접 제어하기 위해, 단일 액추에이터 또는 단일 제어 피스톤(38)이 필요하다. 이를 위해 요구되는 비용은 비교적 적다.

본 발명에 따른 분사 노즐(1)에서 제1 유압 전달 구간(44)은 영구적으로 활성화되나, 본 발명에 따르면 제2 유압 전달 구간(47)은 활성 가능하거나 또는 비활성 가능하다. 제2 유압 전달 구간(47)의 활성 및 비활성은 제어 피스톤 행정에 따라 수행되므로, 제2 유압 전달 구간(47)에 대해, 활성화 상태와 비활성화 상태 사이의 행정 제어식 절환이 형성된다. 바람직하게는 제2 유압 전달 구간(47)의 활성화 상태와 비활성화 상태 간의 절환이 실행되는 제어 피스톤(38)의 행정 구간(53)에 대해 사전 설정된 절환값으로 조정된다. 이에 상응하여, 이하 사전 설정된 행정 구간(53)은 절환값(53)으로 표시된다. 바람직하게는 절환값(53)은, 적어도 하나의 제2 분사 개구(5)를 통한 양호한 연료 분사가 실행될 수 있도록, 제어 피스톤(53)의 개방 운동 시에 절환값(53)의 도달 이전에 또는 적어도 도달 시에 충분히 개방되도록 선택된다. 제어 피스톤(38)이 절환값(53) 이상으로 개방 방향(52)으로 조정되면, 적어도 하나의 제2 분사 개구(6)가 연료 분사에 작용하도록, 제2 노즐 니들(15)도 개방된다.

도2는 본 발명에 따른 분사 노즐(1)의 제2 실시예를 도시하며, 도1에 따른 제1 실시예와의 동일함으로 인해 도1에 해당하는 구성 부품 및 기능은 생략되고 이하에는 실제로 그 차이점만 설명된다.

도2에 상응하여, 제어 피스톤(38)이 복귀 스프링(55)에 의해 개방 방향 반대로 예압될 수 있다. 여기에 도시된 변형예에서, 복귀 스프링(55)은 일단부에서 노즐 본체(2)에 그리고 타단부에서 액추에이터 피스톤(56)에 지지되는데, 액추에이터 피스톤은 액추에이터, 특히 압전 액추에이터에 의해 직접 작동된다.

제2 작동 피스톤(28)은, 서로 고정 결합되거나 또는 일체로 제조될 수 있는 피스톤 헤드(58)와 피스톤 로드(59)를 포함한다. 마찬가지로, 이들은 서로 느슨하게 지지되고 결합 압력에 의해 행정 조정 시에 접촉될 수 있다. 제2 작동 피스톤(28)은 제2 보상 챔버(61) 내에 배열되며 압력에 의해 작동 가능한 제2 보상면(60)을 포함한다. 제2 보상 챔버(61)는 보상기 채널(54)을 통해 공급 라인(11)과 연결된다. 제2 보상면(60)은 제2 전환면(30)에 대향하여 놓이므로 분사 개구(5, 6)의 반대쪽에 배열되기 때문에, 제2 보상면(60)의 압력 가압 시에 제2 노즐 니들(15)의 폐쇄 방향으로 작용한다. 도1에 따른 변형예와 차이는, 도2에 따른 실시예에서 제1 보상면(22) 및 제1 보상 챔버(23)가 제공되지 않는다는 것이다.

그외에, 제2 전환면(30)은 압력 가압 시에 제2 노즐 니들(15)의 개방 방향으로 작용한다. 제1 전환면은 압력 가압 시에 노즐 니들(8)의 폐쇄 방향으로 작용한다. 또한, 제2 노즐 니들(15)에는 제2 스프링(32)이 제거된다.

제1 제어 챔버(35)는 스로틀 통로(62)를 통해 환형 챔버(50)와 연통하여, 제1 제어 챔버(35)가 교축식으로 공급 라인(11)과 연통된다. 스로틀 통로(62)는 제어 피스톤(38)과 제어 피스톤 안내부(63) 사이에서 반경 방향으로 형성된다. 스로틀 통로(62)의 구성 또는 구조는, 제어 피스톤(38)의 정적 상태 및/또는 제어 피스톤(38)의 느린 운동 시에, 제어 챔버(35)와 공급 라인(11) 사이에 압력 평형이 형성되나, 동적 과정, 특히 제어 피스톤(38)의 빠른 행정 시에 제1 제어 챔버(35)와 공급 라인(11) 사이에 압력 평형이 전혀 형성되지 않거나 또는 빠르지 않게 형성되 도록, 형성된다.

본 발명에 따른 분사 노즐(1)이 도2에 따른 실시예에 상응하여 이하와 같이 작동한다.

도2에 도시된 최초 위치에서, 제1 유압 전달 구간(44) 내에는 공급 라인(11)의 고압이 형성되고, 이를 통해 제1 노즐 니들(8)에는 힘 평형이 형성되어 노즐 니들은 폐쇄 방향으로 작용한다. 제1 압력 단계(25)는 제1 스프링(24)의 폐쇄력에 작용하고 제1 전환면(20)에 대향 작용한다. 이에 상응하여 제1 노즐 니들(8)이 폐쇄된다. 또한, 유압 연결부(48)이 개방되어, 제2 유압 전달 구간(47)에는 공급 라인(11) 내의 압력과 같은 압력이 형성된다. 이로써, 제2 유압 전달 구간(47)은 비활성화된다. 제1 노즐 니들(8)의 폐쇄 시에, 제2 압력 단계(33)는 상대적으로 무압 상태이다. 이렇게 전체적으로, 제1 노즐 니들(15)에 대해 폐쇄 방향으로 작용하는 힘에 의해 힘 평형이 형성되어, 제2 노즐 니들(15)이 폐쇄된다.

연료 분사가 적어도 하나의 제1 분사 개구(5)를 통해 실행되야 하면, 제어 피스톤(48)은, 제어 피스톤(38)이 개방 방향으로 절환값(53)을 형성하는 행정 구간(53)보다 큰 행정 운동을 실행하도록, 액추에이터(57)에 의해 제어된다. 제어 피스톤(38)의 개방 행정 조정 시에 제1 제어 챔버(53)의 용적은 증가된다. 제어 피스톤(38)의 조정 운동이 매우 높은 속도로 실행되기 때문에, 스로틀 통로(62)는 거의 밀폐되어, 제어 피스톤(38)의 개방 조정이 제1 제어 챔버(35) 내의 압력 하강을 야기한다. 이러한 압력 하강은 제1 제어 채널(34)을 통해 제1 전환 챔버(21)로 전달된다. 이를 통해, 제1 노즐 니들(8)의 힘 평형은 개방 방향으로 작용하는 힘이 형성되도록 변형된다. 결과적으로, 제1 노즐 니들(8)은 제1 밀폐 시트(10)로부터 상승되고, 적어도 하나의 제1 분사 개구(5)가 노즐 챔버(12)와 연통된다. 제1 노즐 니들(8)의 개방 시에, 소정의 분사가 적어도 하나의 제1 분사 개구(5)를 통해 실행될 수 있다. 제1 노즐 니들(8)의 개방에 의해 제2 압력 단계(33)의 압력도 조정되므로, 제2 노즐 니들(15)에 인가된 폐쇄력도 감소된다.

제어 피스톤(38)의 개방 조정 시에, 제어 피스톤의 제2 제어면(43)은 제2 제어 챔버(37) 내로 침입하여, 이를 통해 제2 제어 챔버(37) 내의 용적이 축소된다. 제2 유압 전달 구간(47)의 비활성화 시에 제2 제어 챔버(37) 내에는 압력이 형성되지 않는데, 이는 유체, 즉, 연료가 개방된 유압 연결부(48)를 통해 공급 라인(11) 내로 유입될 수 있기 때문이다.

시간 단위 마다 더 많은 연료량이 분사되야 하면, 분사는 적어도 하나의 제2 분사 개구(6)를 통해 실행될 수 있다. 이러한 목적으로, 액추에이터(57)는 제어 피스톤(48)을 절환값(53) 이상의 개방 조정으로 작동하고, 이를 통해 먼저 절환값 또는 행정 구간(53)의 초과 시에 유압 연결부(48)가 차단된다. 이는, 절환값(53) 이상의 제어 피스톤(38)의 행정 조정에 대해 제2 유압 전달 구간(47)이 활성화되는 결과를 갖는다. 이에 상응하여, 제2 제어 챔버(37)의 용적 축소는 제2 제어 채널(36)을 통해 제2 전환 챔버(31)로 전달되는 제2 제어 챔버(37) 내의 압력 상승에 작용한다.

이에 상응하여, 제2 전환면(30)에 인가된 개방력이 상승하므로, 제2 노즐 니들(15)의 힘평형은, 개방력이 지배적이고 제2 노즐 니들(15)이 제2 밀폐 시트(17) 로부터 상승하도록 변경된다. 이에 상응하여, 적어도 하나의 제2 분사 개구(6)가 노즐 챔버(12)와 연결되어 연료가 연소실 또는 예비 혼합실(4)로 분사될 수 있다.

제2 노즐 니들(15)의 폐쇄를 위해 제어 피스톤(38)은, 유압 연결부(48)가 개방되고 제2 유압 전달 구간(47)이 다시 비활성화되고 제2 전환 챔버(31) 내의 압력이 다시 하강될 때까지, 복귀 조정된다.

제1 노즐 니들(8)의 폐쇄는 상응하는 방법으로, 제어 피스톤(48)이 그 최초 위치로 복귀 조정되어 실행된다. 이렇게 야기된 제1 제어 챔버(35) 내의 용적 축소는 제1 전환 챔버(21) 내로 전달되고 제1 전환면(20)에 상응하는 폐쇄력을 형성하는 제1 제어 챔버(35) 내의 압력 상승을 형성한다.

도3에는, 본 발명에 따른 분사 노즐(1)의 제3 실시예를 도시하고, 도1 및 도2에 따른 구성 부품 및 기능은 상술된 실시예와 일치되므로 생략되고 이하에는 실제로 그 차이점만 설명된다.

도3에 상응하여 분사 노즐(1)의 도시된 실시예에서, 작동 피스톤(18)은 복수의 핀(64)을 통해 제1 노즐 니들(8)과 작동 연결되며, 핀(64)은 별도의 부품으로 또는 단일편으로 제1 작동 피스톤(18)에 그리고/또는 제1 노즐 니들(8)에 형성될 수 있다.

제1 전환면(20)은 제1 제어 챔버(35) 내에 배열되므로, 별도의 제1 전환 챔버(21)가 제거될 수 있다. 이러한 구성으로 인해, 제1 유압 전달 구간(44)이 단순화되는데, 이는 서로 결합된 면, 즉, 제1 전달면(20)과 제1 제어면(40)이 동일한 챔버, 즉, 제1 제어 챔버(35) 내에 놓이기 때문이다.

도시된 본 실시예에서, 도2에 따른 변형예에서와 같이 제1 제어 챔버(35)는 스로틀 통로(65)를 통해 공급 라인(11)과 연통식으로 연결된다. 스로틀 통로(65)는 스로틀 통로(65)는 노즐 본체(2)에 형성된 피스톤 안내부(66)와 제1 작동 피스톤(18) 사이에서 반경 방향으로 연장된다. 이로써, 스로틀 통로(65)는 유압 연결부(48)의 환형 챔버(50)에 연결된다. 마찬가지로, 스로틀 통로(65)가 제어 피스톤(38)과 제1 작동 피스톤(18) 사이에서 반경 방향으로 구성되는 것도 가능하다.

대안적으로, 도1에 따른 실시예와 유사하게 제1 제어 챔버(35) 내로의 압력 공급은 공급 밸브(46)를 갖는 공급 라인(45)에 의해 달성되는데, 이 공급 라인은 제1 제어 챔버(35)를 공급 라인(11)과 연결시킨다.

상기 실시예의 다른 특별성은 제어 피스톤 안내부(63)가 제1 작동 피스톤(18) 내에 형성된다는 것인데, 이러한 목적을 위해 작동 피스톤은 큰 실린더로 형성된다. 이로써, 제어 피스톤(38)은 제1 작동 피스톤(18) 내에 동축으로 배열되고 행정 조정 가능하게 지지된다.

도시된 실시예에서, 제2 유압 전달 구간(47)은 마찬가지로 제1 작동 피스톤(18) 내에 행정 조정 가능하게 지지되는 커플링 피스톤(67)을 포함한다. 커플링 피스톤(67)은 분사 개구(5, 6)로부터 분리된 제1 단부(68)에 제1 커플링 면(69)을 포함하며, 이 커플링 면은 제2 제어 챔버(37) 내에 배열되고 그곳에서 압력에 의해 가압 가능하다. 제1 커플링 면(69)은 제2 제어면(63)에 대향하여 놓인다. 제1 단부(68)로부터 먼 커플링 피스톤(67)의 제2 단부(70)에는 제2 커플링 면(71)이 형성되고 이는 제1 커플링 면에 대향하여 놓이고 제2 전환 챔버(31) 내에 배열된다.

커플링 피스톤(67)은 일측에서 개방 중공 실린더로 구성되며 분사 개구(5, 6)로부터 이격된, 제2 작동 피스톤(28)의 단부 상에 삽입된다. 다시 말해, 제2 작동 피스톤(67)의 피스톤 헤드(58)는 커플링 피스톤(67) 내에 행정 조정 가능하게 지지된다. 이에 상응하여, 제2 보상 챔버(61)가 커플링 피스톤(67) 내에 형성되며, 제2 스프링(32)이 제2 보상 챔버(61) 내에서 커플링 피스톤(67)에 지지된다. 제2 보상 챔버(61)를 공급 라인(11)과 연결하기 위해 보상기 채널(54)의 제1 부분(72)이 커플링 피스톤(67) 내에 형성된다. 보상기 채널(54)의 제2 부분(73)은 제1 작동 피스톤(18) 내에 형성된다. 마지막으로, 보상기 채널(54)의 제2 부분(73)이 노즐 본체(2) 내에 형성된다. 보상기 채널 부분(72, 73, 74)의 구조 및 배열은, 분사 노즐(1)의 정상 작동 시에 발생하는, 제1 작동 피스톤(18)과 커플링 피스톤(67) 사이의 모든 상대 위치에 대해, 보상 챔버(61)와 공급 라인(11) 사이의 연통식 연결이 보장되도록 형성된다. 이를 위해 추가의 환형 챔버(75, 76)가 제공될 수 있으며, 하나의 환형 챔버(75)는 제1 작동 피스톤(18) 내의 제1 보상기 채널 부분(72)의 영역 내에 형성되는 반면, 다른 환형 챔버(76)는 노즐 본체(2) 내의 제2 보상기 채널 부분(73)의 영역 내에 형성된다.

본 발명에 따른 분사 노즐(1)이 도3에 따른 실시예에 상응하여 이하와 같이 작동한다.

도3에 도시된 최초 위치에서 양 노즐 니들(8, 15)이 폐쇄된다. 제1 제어 챔버(35) 내에는 공급 라인(11)의 고압이 형성된다. 유압 연결부(48)가 개방되어 제2 제어 챔버(37) 내에도 공급 라인(11)의 고압이 형성된다. 공급 라인(11)의 고압 이 제2 보상 챔버(61) 내에도 형성된다. 바람직하게는, 제2 전환 챔버(31) 내에도 공급 라인(11) 내의 압력과 동일한 압력이 형성된다. 이는 예를 들어 다른 스로틀 통로(77)를 통해 달성되는데, 이 통로는 제2 작동 피스톤(28)의 피스톤 헤드(58)와 커플링 피스톤(67) 사이에서 반경 방향으로 형성되어 제2 보상 챔버(61)를 제2 전환 챔버(31)에 연결시킨다.

제1 노즐 니들의 개방을 위해 제어 피스톤(38)은 개방 방향(52)으로 조정된다. 이를 통해 제1 제어 챔버(35) 내에서 압력이 하강되고 이러한 압력 하강은 전환면(20)에 직접 작용한다. 이로써, 제1 노즐 니들(8)의 힘 평형은 개방 방향으로 작용하는 힘이 노즐 니들에 인가되도록 변경된다. 그 결과, 제1 노즐 니들(8)이 밀폐 시트(10)로부터 상승된다.

제1 노즐 니들(8)이 개방되야 하면, 제1 제어 피스톤(38)의 행정 조정 운동은 사전 결정된 행정 구간(53)보다 작거나 또는 사전 결정된 절환값(53)보다 작기 때문에, 제어 피스톤(38)의 조정 시에 유압 연결부(48)가 개방 유지된다. 유압 연결부(48)의 개방 시에 제2 유압 전달 구간(47)은 비활성화된다. 이에 상응하여, 제2 제어 챔버(37)의 용적은, 제2 제어 챔버(37) 내의 압력 하강을 야기하지 않으면서 감소된다. 제어 피스톤(38)이 제2 제어 챔버(37) 내로 침입을 통해 형성된 용적은 개방된 유압 연결부(48)를 통해 공급 라인(11) 내로 유입될 수 있다.

제2 노즐 니들(15)이 추가로 개방되야 하면, 제어 피스톤(38)은 절환값(53) 이상으로 개방 방향(52)으로 조정된다. 행정 구간(53)의 초과시에 유압 연결부(48)가 차단되어, 제2 유압 전달 구간(47)은 적어도 동적 과정에 대해 밀폐식으로 폐쇄된다. 이로써 제2 유압 전달 구간(47)은 활성화된다. 절환값 이상으로의 제어 피스톤(38)의 행정 운동은 제1 커플링 면(69)에 작용하는 제2 제어 챔버(37) 내의 압력 상승을 야기한다. 이는, 커플링 피스톤(67)이 마찬가지로 제어 피스톤(38)의 개방 방향(52)으로 조정되는 결과를 갖는다. 커플링 피스톤(67)의 개방 행정은 제2 전환 챔버(31) 내에 압력 상승을 형성하고 이를 통해 제2 작동 피스톤(28)이 제2 노즐 니들(15)의 개방 방향으로 작동된다. 이에 상응하여 제2 노즐 니들(15)의 힘 평형은 개방력이 지배적이고 제2 노즐 니들이 제2 밀폐 시트(17)로부터 상승되도록 변경된다.

제2 노즐 니들(15) 및 제1 노즐 니들(8)의 폐쇄는 상응하는 방법으로 제어 피스톤(38)의 복귀 시에 실행된다.

도4에는 본 발명에 따른 분사 노즐(1)의 제4 실시예가 도시되고, 도1 내지 도3에 따른 구성 부품 및 기능은 상술된 실시예와 일치되므로 생략되고 이하에는 실제로 그 차이점만 설명된다.

도1에 따른 변형예에서, 제어 챔버(78) 내에 삽입된 제어 피스톤(38)의 제어면(79)이 배열되고 압력 작동 가능한 단일 제어 챔버(78)가 도시된다. 제어 챔버(78)는 제어 채널(80)을 통해 제1 전환 챔버(21)과 연통한다. 이로써 제1 유압 전달 구간(44)은 제어면(79)으로부터 제1 전환면(20)으로 안내된다.

이와는 달리, 제2 유압 전달 구간(47)은 제어면(79)으로부터 제2 전환면(30)으로 안내된다. 이는, 제1 유압 전달 구간(44) 및 제2 유압 전달 구간(47)이 제어 챔버(78)로부터 제1 전환 챔버(21)까지 함께 연장되거나 또는 제1 유압 전달 구간 (44)이 제2 유압 전달 구간(47)의 제1 부분을 형성한다는 것을 의미한다.

상기 실시예에서, 제2 유압 전달 구간(47)은 유압 연결부(81)를 포함하며, 이를 통해 제1 전환 챔버(21)가 제2 전환 챔버(31)와 연통될 수 있다. 유압 연결부(81)는 제어 가능하고, 즉, 개방 및 차단될 수 있다. 유압 연결부(81)의 개방 시에, 양 전환 챔버(21)는 서로 연통되나, 유압 연결부(81)의 차단 시에는 연통되지 않는다. 유압 연결부(81)의 차단 시에 제2 유압 전달 구간(47)은 차단되어, 제어면(79)으로부터 제2 전환면(30)으로의 압력 전달이 실행되지 않는다. 이는, 제2 유압 전달 구간(47)이 유압 연결부(81)의 차단 시에 비활성화되기 때문이다. 이와는 달리 유압 연결부(81)가 개방될 경우, 압력이 제어면(79)으로부터 제2 전환면(30)으로 전달될 수 있는데, 다시 말해 유압 연결부(81)의 개방 시에 제2 유압 전달 구간(47)이 활성화된다.

유압 연결부(81)는 적어도 하나의 제1 연결 채널(82)과 적어도 하나의 제2 연결 채널(83)로 구성된다. 제1 연결 채널(82)은 제1 작동 피스톤(18)으로 구성되고 제2 전환 챔버(31)로 합류된다. 각 전환 챔버(21 또는 31)로부터 이격된 단부, 즉, 서로 대면한 연결 채널(82)의 단부는 서로에 대해 상대적으로, 양 노즐 니들(8, 15)이 폐쇄된 도시된 최초 위치에서 행정 방향으로 서로 간격을 갖도록 배열된다. 이 간격은 제1 노즐 니들(8)의 행정 구간(84) 또는 절환값(84)에 상응한다. 따라서, 최초 위치에서 유압 연결부(81)는 차단되고, 즉, 제2 유압 전달 구간(47)은 비활성화된다. 제1 작동 피스톤(18) 또는 이와 연결된 제1 노즐 니들(8)이 행정 구간(84) 또는 절환값(84)을 관통하면, 서로 대향한 연결 채널(82, 83)의 양 단 부는 오버랩되어, 유압 연결부(81)가 개방되고 제2 유압 전달 구간(47)이 활성화된다.

도시된 분사 노즐(1)에서 상술된 실시예와의 차이점은, 제1 작동 피스톤(18)뿐만 아니라, 제2 작동 피스톤(28)에 대해서도 각각 하나의 보상 챔버(23, 61)가 제공된다는 것이다. 양 보상 챔버(23, 61)는 횡보어(85)를 통해 서로 연통하고 보상기 채널(54)을 통해 공급 라인(11)과 연결된다.

본 발명에 따른 분사 노즐(1)이 도4에 따른 실시예에 상응하여 이하와 같이 작동된다.

도4에 도시된 최초 상태에서 양 노즐 니들(8, 15)은 폐쇄된다. 제어 챔버(78) 내에는 공급 라인(11)의 고압이 형성된다. 이에 상응하여, 상기 고압이 제1 전환 챔버(21) 내에도 형성된다. 제2 작동 피스톤(28)의 피스톤 헤드(58)와 이에 속한 노즐 본체(2)의 피스톤 안내부(87) 사이에서 예를 들어 반경 방향으로 형성되고 제2 보상 챔버(81)를 제2 전환 챔버(31)에 교축식으로 연결하는 스로틀 통로(86)를 통해 적어도 정적 상태 또는 준정적 상태에서 제2 보상 챔버(61)와 제2 전환 챔버(31) 사이의 압력 평형이 달성된다. 이에 상응하여, 제2 전환 챔버(31) 내에도 공급 라인(11)의 고압이 형성된다.

적어도 하나의 제1 분사 개구(5)를 통해 연료 분사가 실행되야 하면, 제어 피스톤(38)은 개방 방향으로 작동된다. 제어 피스톤(38)은 제어 챔버(78) 내로 진입되고 이를 통해 제어 챔버(78)의 용적이 감소된다. 이에 상응하여 제어면(79)에서 압력이 상승하여, 제1 유압 전달 구간(44)을 통해 제1 전환 챔버(21) 내까지 그 리고 제1 전환면(20)에 압력 상승이 전달된다. 최초 위치에서 유압 연결부(81)가 차단되어 제2 유압 전달 구간(47)이 비활성화되기 때문에, 상승된 압력은 제어면(79)으로부터 제2 전환면(30)에 대한 제2 전환 챔버(31)까지 전달되지 않는다.

제1 전환 챔버(21) 내의 압력 상승을 통해 제1 노즐 니들(8)의 힘평형은 개방 방향으로 작용하는 힘이 생성되도록 변경된다. 이에 의해 제1 노즐 니들(8)은 제1 밀폐 시트(10)로부터 상승된다. 제2 유압 전달 구간(47)의 비활성화 시에 제2 전환 챔버(31) 내의 압력은 일정하므로, 제1 노즐 니들(8)의 개방 시에 제2 압력 단계(33)가 가압될 경우 제2 노즐 니들(15)은 상승되지 않는다. 따라서 제2 노즐 니들(15)은 폐쇄 유지된다. 제어 피스톤(38)의 개방 조정은 제1 작동 피스톤(18)의 개방 행정이 소정의 행정 구간(84)보다 작게 유지되도록 결정된다.

추가의 연료 분사가 적어도 하나의 제2 분사 개구(6)를 통해 실행되야 하면, 제어 피스톤(38)은 개방 방향(52)으로 더 깊이 제어 챔버(78) 내로 진입하도록 작동된다. 이로써 제1 노즐 니들(8) 및 제1 작동 피스톤(18)의 개방 행정이 증가된다. 제1 작동 피스톤(18)의 개방 운동이 절환값(84)에 도달되거나 또는 상승하면, 연결 채널(82, 83)의 서로 대향한 단부는 오버랩되어 유압 연결부(81)가 개방되고, 이를 통해 제2 유압 전달 구간(47)이 활성화된다. 이에 상응하여, 제어면(79)에 형성된 압력은 제2 유압 전달 구간(47)을 통해 제2 전환면(30)에 전달될 수 있기 때문에, 제2 전환 챔버(31) 내에 압력이 상승된다. 이로써, 제2 노즐 니들(15)의 힘평형은 개방 방향을 작용하는 힘이 생성되도록 변경된다. 이에 상응하여 제2 노즐 니들(15)이 제2 밀폐 시트(17)로부터 상승된다.

제2 노즐 니들(15)와 제1 노즐 니들(8)의 폐쇄는 제어 피스톤(38)의 복쉬 시에 상응하여 반대로 실행된다.

도1 내지 도3에 도시된 변형예에 대한 도4에 도시된 실시예의 기본적인 차이점은 제4 실시예에서 제1 작동 피스톤(18)이 제어 슬라이더로서 작동되어, 제2 유압 전달 구간(47)의 활성화 상태와 비활성화 상태 사이의 절환이 제1 노즐 니들(8)의 행정 위치에 따라 직접 제어된다는 것이다. 이러한 방식으로, 제1 노즐 니들(8)에 대해 사전 설정 가능한 행정이, 제2 노즐 니들(15)이 개방되기 전에 제1 노즐 니들(8)이 제1 밀폐 시트(10)로부터 상승되야 할 때까지 특히 정확하게 조정될 수 있다. 그러나, 제1 노즐 니들(8)의 행정 운동이 제어 피스톤(38)의 행정 운동과 연관되기 때문에, 절환값(53)의 상응하는 선택을 통해 제1 노즐 니들(8)에 대한 소정의 행정이 정확하게 구현될 수 있다.

모든 실시예에서 양 노즐 니들(8, 15)이 별도로 또는 차례로 직접 개방 제어되기 위해, 단일 제어 피스톤(38) 및 이에 상응하는 단일 액추에이터만이 필요하다. 이를 통해 분사 노즐(1)에 대해 특히 간단하고 저렴한 구조가 형성된다.

4개의 예시적인 상이한 실시예가 도시되어 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 특히 상이한 실시예의 개별 특징들이 서로 조합되고 그리고/또는 서로 교체될 수 있다.

Claims

적어도 하나의 제1 분사 개구(5) 및 적어도 하나의 제2 분사 개구(6)를 포함하는 노즐 본체(2)와,

노즐 본체(2)의 제1 니들 안내부(7) 내에서 안내되고 적어도 하나의 제1 분사 개구(5)를 통해 연료 분사를 제어할 수 있는 중공 니들로서 형성된 제1 노즐 니들(8)과,

적어도 하나의 제2 분사 개구(6)를 통해 연료 분사를 제어할 수 있는 제1 노즐 니들(15)에 대해 동축으로 배열된 제2 노즐 니들(15)을 포함하는, 특히 차량의 엔진용 분사 노즐에 있어서,

액추에이터(57)와 작동 연결된 제어 피스톤(38)이 제공되며,

제1 유압 전달 구간(44)을 통해 제어 피스톤(38)의 제어면(40, 79)과 유압 연결된 제1 전환면(20)을 포함하고 제1 노즐 니들(8)과 작동 연결된 작동 피스톤(18)이 제공되며,

활성화 및 비활성화 가능한 제2 유압 전달 구간(47)을 통해 제어 피스톤(38)의 제어면(43, 79)과 유압 연결된 제2 전환면(30)을 포함하고 제2 노즐 니들(15)과 작동 연결된 작동 피스톤(28)이 제공되며,

제2 유압 전달 구간(47)의 활성화 및 비활성화는 제어 피스톤 행정에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
제1항에 있어서, 제2 유압 전달 구간(47)이 활성화 상태와 비활성화 상태 사이에서 절환되는 제어 피스톤 행정은, 제어 피스톤(38)의 개방 행정 운동 시에 사전 결정된 제어 피스톤 행정에 도달될 때까지 제1 노즐 니들(8)이 개방 행정을 실행하고 제2 노즐 니들(15)이 그 폐쇄 위치에 유지되도록 사전 결정되며, 이 사전 결정된 제어 피스톤 행정(38) 이상으로 제어 피스톤(38)의 개방 운동 시에 제2 노즐 니들(15)이 개방 행정을 실행하는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 피스톤(38)은 제1 제어 챔버(35) 내의 제1 단부(41)에 제1 제어면(40)을 포함하고 제1 단부(41)에 대향하는, 제2 제어 챔버(37) 내의 제2 단부(42)에 제2 제어면(43)을 포함하며,

제1 유압 전달 구간(44)에 의해 제1 제어면(40)이 제1 전환면(20)과 연결되며,

제2 유압 전달 구간(47)에 의해 제2 제어면(42)이 제2 전환면(30)과 연결되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
제3항에 있어서, 제2 제어 챔버(37)는 제어 가능한 유압 연결부(48)를 통해 공급 라인(11)에 연결 가능하고, 상기 공급 라인은 분사 개구(5, 6)에 고압 연료를 공급하며,

유압 연결부(48)는 개방 및 차단을 위해 제어 피스톤 위치에 따라 제어되며,

제2 유압 전달 구간(47)은 유압 연결부(48)의 개방 시에 비활성화되고 유압 연결부(48)의 차단 시에 활성화되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
제3항 또는 제4항에 있어서, 제1 전환면(20)은 제1 제어 채널(34)을 통해 제1 제어 챔버(35)와 연통하는 제1 전환 챔버(21) 내에 배열되며,

제2 전환면(30)은 제2 제어 채널(36)을 통해 제2 제어 챔버(37)와 연통하는 제2 전환 챔버(31) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
제3항 또는 제4항에 있어서, 제1 전환면(20)은 제1 제어 챔버(35) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
제3항, 제4항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 유압 전달 구간(47)은 커플링 피스톤(67)을 포함하며, 상기 커플링 피스톤은 제2 제어 챔버(37) 내의 제1 단부(68)에 제1 커플링 면(69)을 포함하고 제1 단부에 대향한, 전환 챔버(31) 내의 제2 단부(70)에 제2 커플링 면(71)을 포함하며,

제2 전환면(30)은 전환 챔버(31) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
제7항에 있어서, 커플링 피스톤(67)은 제1 작동 피스톤(18) 내에 행정 조정 가능하게 지지되며, 그리고/또는

커플링 피스톤(67)은 제2 작동 피스톤(28) 상에 동축으로 행정 조정 가능하 게 지지되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
제4항에 있어서, 유압 연결부(48)의 부분(49)은 제어 피스톤(38) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 피스톤(38)은 제어 챔버(78) 내에 제어면(79)을 포함하며,

제1 유압 전달 구간(44)에 의해 제어면(79)이 제1 전환면(20)과 연결되고,

제2 유압 전달 구간(47)에 의해 제어면(79)이 제2 전환면(30)과 연결되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
제10항에 있어서, 제2 유압 전달 구간(47)은 제어 가능한 유압 연결부(81)를 포함하며, 이를 통해, 제1 전환면(20)이 배열된 제1 전환 챔버(21)와 제2 전환면(30)이 배열된 제2 전환 챔버(31)가 연결되며,

유압 연결부(81)는 제어 피스톤의 위치에 따라 개방 및 폐쇄 제어되며,

유압 전달 구간(47)은 유압 연결부(81)의 개방 시에 활성화되고 유압 연결부(81)의 폐쇄 시에 비활성화되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
제11항에 있어서, 유압 전달 구간(81)의 부분(82)은 제2 작동 피스톤(18) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
제3항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 작동 피스톤(28)은 제2 전환면(30)에 대향하는 보상면(60)을 포함하며, 이 보상면은 공급 라인(11)과 연통하는 보상 챔버(61) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.
제3항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 작동 피스톤(18)은 제1 전환면(20)에 대향하는 보상면(22)을 포함하며, 이 보상면은 공급 라인(11)과 연통하는 보상 챔버(23) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 분사 노즐.