KR20060060679A - 엔진용 연료 분사 장치 - Google Patents

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페터 뵐란트
세바스티안 칸네
고데하르트 넨트비히
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 개방 방향으로 작용하는 압력면(38)을 갖는 제1 밸브 요소(36)를 포함하는, 엔진용 연료 분사 장치(20)에 관한 것이다. 충격 장치(50)는 폐쇄 방향으로 작용한다. 제2 밸브 요소(34)는, 폐쇄 방향으로 작용하며 유압 제어 챔버(60)를 제한하는 유압 제어면(58)을 포함한다. 상응하는 충격 장치가 개방 방향으로 작용한다. 또한 고압 연결부(24)가 제공된다. 또한 연료 분사 장치(20)가 추가 밸브 장치(66)를 포함하는 것이 제시되며, 상기 추가 밸브 장치는 제1 최종 위치에서 압력 챔버(40)를 저압 연결부(28)에만 연결하고 제어 챔버(60)를 고압 연결부(24)에만 연결한다. 제2 최종 위치에서 추가 밸브 장치(66)는 압력 챔버(40)를 고압 연결부(24)에만 연결하며, 제어 챔버(60)를 고압 연결부(24)로부터 분리한다. 중간 위치에서 압력 챔버(40)는 고압 연결부(24)에만 연결되며, 제어 챔버(60)는 고압 연결부(24) 및 저압 연결부(28)에 동시에 연결된다.
밸브 요소, 충격 장치, 유압 제어면, 고압 연결부, 추가 밸브 장치

Description

엔진용 연료 분사 장치{FUEL INJECTION DEVICE FOR A COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 특히 연료 직접 분사식, 엔진용 연료 분사 장치에 관한 것이며, 이는 적어도 2개의 밸브 요소들을 포함하고, 이들 중 하나의 밸브 요소는, 개방 방향으로 작용하고 압력 챔버를 제한하는 압력면과, 폐쇄 방향으로 작용하는 충격 장치를 포함하며, 이들 중 다른 하나의 밸브 요소는, 폐쇄 방향으로 작용하고 유압 제어 챔버를 제한하는 유압 제어면과 개방 방향으로 작용하는 충격 장치를 포함하며, 이 경우 제어 챔버는 적어도 일시적으로 고압 연결부에 연결된다. 또한 상기 연료 분사 장치는 제어 챔버를 하나의 저압 연결부에 연결할 수 있는 제어 밸브를 포함한다.
서두에 언급한 유형의 연료 분사 장치는 독일 특허 제100 58 130호에 공지되어 있다. 상기 문서는 동축으로 배치되고 별도로 제어될 수 있는 2개의 밸브 요소들을 갖는 엔진용 분사 노즐을 제시한다. 외부 밸브 요소는 압력 제어되며, 즉 개방 방향으로 작용하는 압력면에 작용하는 분사압이 상승함으로써 스프링력에 대항해서 그 밸브 시트로부터 상승하므로, 이에 상응하게 배출구들을 개방시킨다. 내부 밸브 요소는 행정 제어된다. 즉 이는 제어 챔버 내의 유압 유체의 압력이 강하할 때 개방된다. 개방 방향으로 작용하는 내부 밸브 요소의 힘은 상응하는 압력면 에 작용하는 분사압에 의해 제공된다. 공지된 연료 분사 장치를 제어하기 위해서는 상이한 압력 레벨을 갖는 적어도 2개의 압력 저장기와 적어도 2개의 제어 밸브가 필요하다.
복수의 밸브 요소들을 갖는 연료 분사 장치를 구현하기 위한 토대는 다음과 같다:
특히 디젤 엔진의 경우 배출을 줄이고 효율을 높이기 위해, 연료를 가능한 한 미세하게 분무해서 엔진의 상응하는 연소실로 분사해야 한다. 이는 연료를 연료 분사 장치에 이르게 하는 분사압이 높거나, 연료 분사 장치로부터 연료를 연소실로 배출하는 연료 배출구들의 수가 증가함으로써, 또한 이와 동시에 연료 배출구들의 개별 횡단면이 감소함으로써 이루어질 수 있다. 이러한 조치들은 생성된 연료 분무("스프레이")의 드롭 직경이 줄어들 때, 분사된 연료 젯의 분무 질을 개선할 수 있다.
소정의 수의 연료 배출구들을 개방하는 복수의 밸브 요소들을 사용함으로써, 단지 적은 연료량이 분사되어야 할 때에도 양호한 분무 질에 도달할 수 있다. 많은 연료량이 분사되어야 하는 경우, 과도하게 긴 분사 지속 및/또는 과도하게 높은 분사압을 견디지 않아도 된다.
본 발명의 과제는 서두에 언급한 양식의 연료 분사 장치가, 가능한 한 간단하게 제어될 수 있고 그럼에도 신뢰성 있게 작동하도록 상기 장치를 개선하는 것이다. 이와 동시에, 상기 장치를 상응하는 엔진에 사용할 경우 양호한 배출 특성과 연비 특성을 얻을 수 있다.
상기 과제는 서두에 언급한 유형의 연료 분사 장치의 경우, 상기 연료 분사 장치가 추가 밸브 장치를 포함함으로써 해결되며, 상기 추가 밸브 장치는 제1 최종 위치에서 압력 챔버를 저압 연결부에만 연결하며 제2 최종 위치에서 압력 챔버를 적어도 고압 연결부에 연결하고 제어 챔버의 적어도 하나의 영역을 실질적으로 고압 연결부로부터 분리하며, 중간 위치에서 압력 챔버를 적어도 고압 연결부에 연결하고 제어 챔버도 고압 연결부에 연결한다.
본 발명에 따른 연료 분사 장치는 단지 하나의 고압 연결부 및 저압 연결부만을 필요로 한다. 상이한 압력 레벨을 갖는 복수의 압력 저장기들은 생략될 수 있다. 밸브 요소들의 개폐는 서로 무관하게 제어될 수 있다.
추가 밸브 장치의 제1 최종 위치에서 압력 챔버에는 낮은 압력이 존재하므로, 충격 장치에 의해서 제1 밸브 요소가 폐쇄 위치로 눌러질 수 있다. 동시에 제어 챔버 내에는, 제2 밸브 요소를 마찬가지로 폐쇄 위치로 누를 수 있는 고압이 있다.
밸브 장치의 제2 최종 위치에서 압력 챔버 내에는 압력면에 상응하는 유압 개방력을 일으키는 고압이 있으며, 이 고압에 의해 제1 밸브 요소가 개방된다. 동시에 유압 제어 챔버는 고압 연결부로부터 실질적으로 분리되므로, 제어 밸브에 의해서 저압 연결부에만 연결될 수 있다. 따라서 제어 챔버 내의 압력이 뚜렷하고 신속하게 강하하며 제2 밸브 요소는 개방 방향으로 작용하는 충격 장치에 의해 개방될 수 있다. 즉 제2 최종 위치에서 2개의 밸브 요소들이 개방된다.
본 발명에 따라 제공된 중간 위치에서 압력 챔버가 고압 연결부에 연결되며, 압력 챔버 내에는 제1 밸브 요소를 개방시키는 고압이 있다. 이에 대해 제어 챔버도 고압 연결부에 연결된다. 이제 제어 챔버가 제어 밸브에 의해서 동시에 저압 연결부에 연결되면, 제어 챔버 내에는 "중간 압력"이 형성된다. 개방 방향으로 제2 밸브 요소에 작용하는 충격 장치는 유압 제어 챔버 내에 이와 같이 중간 압력이 있을 때에도 제2 밸브 요소가 신뢰성 있게 폐쇄되어 유지되도록 설계된다. 이 중간 위치에서 밸브 장치는 제1 밸브 요소만을 개방한다.
이는 일반적인 장치들에 이미 제공되어 있는 고압 및 저압 연결부에 의해서만 가능하므로, 본 발명에 따른 연료 분사 장치는 비용면에서 유리하며 단순하게 구성된다. 제1 밸브 요소가 압력 제어식으로 개방됨으로써, 동시에 제2 밸브 요소가 폐쇄된 경우 압력이 경사 형태로 상승한다. 이는 특히 엔진의 부하가 낮을 때, 유리한 배출 특성과 연비 특성을 이끌어 낸다. 이에 반해 밸브 장치가 즉시 제2 최종 위치로 오면, 2개의 밸브 요소들이 매우 신속하게 개방되며, 이는 완전 부하 작동 시 엔진의 회전 속도가 높을 때 직각의 분사 경로를 가능하게 한다. 따라서 회전 속도가 높을 때 전체 분사 지속이 제한될 수 있다.
제어 원리는 본 연료 분사 장치의 경우 매우 간단하게 변환될 수 있는데, 이는 예컨대 밸브 요소들 자체에서는 변화가 필요하지 않기 때문이다. 더욱이 본 발명에 따른 연료 분사 장치에서는, 2개의 밸브 요소들을 갖는 연료 분사 장치의 전형적인 장점들이 생긴다. 예컨대 이러한 장점들은 엔진의 부분 부하 작동 시, 비교적 높은 고압에서도 적은 분사량이 구현될 수 있는 점이다. 따라서 제1 밸브 요소만이 개방될 때 단지 몇몇의 배출구들이 "활성화"되므로 더 긴 분사 시간이 구현될 수 있다. 이로써, 분사할 양이 적을 때에도 완전 부하 작동일 때와 유사하게 양호한 분무에 이른다. 소음 형성이 심한 강한 연소가 방지된다.
또한 예컨대 전분사에서와 같이 분사량이 매우 적을 때 매우 짧은 스위칭 시간을 지켜야 하는 정확도에 대한 요구가 감소한다. 따라서 하나의 분사로부터 다른 분사까지 분사량이 분산되는 것이 줄어들 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예들은 종속항에 제시된다.
우선 추가 밸브 장치가 하나의 원통형 스위칭 본체를 포함하는 것이 제시되며, 상기 스위칭 본체는 압력 챔버를 저압 연결부로부터 분리하는 제1 밸브 에지, 압력 챔버를 고압 연결부에 연결하는 제2 밸브 에지 및, 유압 제어 챔버를 제한하는 유압 제어면을 포함한다. 이 경우 추가 밸브 장치는 유압식 서보 밸브이다. 이와 같은 서보 밸브는 기술적으로 간단하게 구현될 수 있으며 신뢰성 있게 작동한다. 추가의 제어 라인들은 필요하지 않다.
이 경우 스위칭 본체 내에 유체 채널이 형성될 때 특히 바람직하며, 유체 채널은 적어도 일시적으로 고압 연결부를 제어 챔버에 연결한다. 이와 같은 유체 채널은 스위칭 본체 내에 간단하게 보링될 수 있으며, 예컨대 연료 분사 장치의 하우징에서 실행되는 커팅 작업을 최소한으로 줄인다. 이로써 제조 비용이 절약된다.
유체 채널에는 유동 스로틀이 제공될 수 있으며, 또는 유체 채널이 전체적으로 유동 스로틀로서 형성될 수 있다. 이와 같은 유동 스로틀은 "공급 스로틀" 또는 "Z-스로틀"로서도 표현된다. 공급 스로틀의 크기가 설정됨으로써, 압력 강하, 압력 형성 및 중간 압력의 높이는, 추가 밸브 장치가 중간 위치에 올 때 영향을 받는다. 따라서 전체 연료 분사 장치의 스위칭 특성이 조정될 수 있다.
마찬가지로 본 발명에 따른 연료 분사 장치의 각각의 변형예가 매우 간단하게 제조될 수 있으며, 이 경우 제어 챔버의 축방향 제어면에는 밀봉 섹션이 제공되고, 스위칭 본체가 제2 최종 위치에서 상기 밀봉 섹션에 접하며, 밀봉 섹션은 스위칭 본체의 상기 제2 최종 위치에서 제2 밸브 요소의 제어면에 의해 제한된, 또한 저압 연결부에 연결 가능한 제어 챔버의 영역을, 유체 채널에 연결된 제어 챔버의 영역으로부터 분리한다. 이로써 스위칭 본체의 제2 최종 위치에서 제2 밸브 요소의 제어면에 작용하는 유압이 매우 빠르게 감소하는데, 이는 유체 채널로부터의 연료의 유입이 매우 심하게 스로틀링되거나 심지어는 광범위하게 중단되기 때문이다. 스위칭 본체가 제2 최종 위치에 도달하면, 이로써 제2 밸브 요소가 높은 속도로 개방되므로 소정의 직사각형 분사 경로의 형성에 도움이 된다. 이 경우 밀봉 섹션이 예컨대 스위칭 본체에 대향 배치된 하우징면과 마찬가지로 스위칭 본체에 제공될 수 있는 점이 명확하게 제시된다.
또한 폐쇄 방향으로 제1 밸브 요소에 작용하는 충격 장치가, 비교적 낮은 압력이 고압 연결부에 있을 때 제1 밸브 요소가 개방되도록 설계되는 것도 제시될 수 있다. 이 경우 고압 연결부에 낮은 압력이 있을 때 매우 적은 압력 상승이 가능하며, 이는 엔진의 부하가 낮은 경우일 수 있다. 이와 동시에, 부하가 높을 때, 즉 주로 고압이 고압 연결부에 인가될 때 급격한 압력 상승이 보장된다.
또한 스위칭 본체가, 제2 밸브 요소의 섹션이 안내되는 중심 관통구들을 포함하는 것이 제안된다. 이로써 본 발명에 따른 연료 분사 장치의 크기는 매우 작게 유지된다.
이하에서는 본 발명의 특히 바람직한 실시예가, 첨부된 도면을 참조로 더 자세히 설명된다.
도1은 복수의 연료 분사 장치들을 갖는 엔진의 연료 시스템의 개략도이다.
도2는 도1의 연료 분사 장치의 부분 단면도이다.
도3은 도2의 연료 분사 장치의 III의 상세도이다.
도4는 도2의 연료 분사 장치의 IV의 상세도이다.
도5는 도2의 연료 분사 장치의 작동 시 상이한 작동 상태에서의 분사 경로가 도시된 그래프이다.
엔진의 연료 시스템은 도1에서 도면 부호 10으로 도시된다. 연료 시스템은 연료 탱크(12)를 포함하며, 전기 연료 펌프(14)는 연료 탱크로부터 연료를 고압 펌프(16)로 공급한다. 계속해서 고압 펌프가 연료를 연료 저장 라인(18)("레일")으로 공급하며, 연료는 매우 높은 압력 하에 상기 저장 라인 내에 저장된다. 연료 저장 라인(18)에는 복수의 분사 장치(20)가 연결되며, 분사 장치는 해당 연소실(22)로 직접 분사한다.
연료 저장 라인(18)에 대한 연료 분사 장치(20)의 연결은 고압 연결부(24)에 의해서 이루어진다. 저압 라인(26)은 연료 분사 장치(20)를 연료 탱크(12)에 연결 한다. 이를 위해 연료 분사 장치(20)에는 저압 연결부(28)가 제공된다. 연료 분사 장치(20)의 작동은 제어 및 조절 장치(30)에 의해서 제어 또는 조절된다.
도2는 연료 분사 장치(20)를 매우 상세하게 도시한다. 연료 분사 장치는 하우징(32)을 포함하며, 하우징 내의 스텝형 종방향 보어(33)에는 2개의 동축 밸브 요소들(34, 36)이 안내된다. 외부 밸브 요소(36)는 압력 제어되며, 내부 밸브 요소(34)는 행정 제어된다.
외부 밸브 요소(36)는 대략 그 절반 높이에 압력면(38)을 포함하며, 그 힘을 개방 방향으로 도시한다. 압력면(38)은 이하에서 더 상세하게 제시될 압력 챔버(40)를 제한하며, 압력 챔버는 채널(42)에 의해서 선택적으로 저압 연결부(28) 또는 고압 연결부(24)에 연결될 수 있다. 환형 챔버(43)는 압력 챔버(40)로부터, 도2의 하부에 있는, 피팅 위치에서 연소실(22)로 돌출하는 연료 분사 장치(20)의 단부까지 안내되고, 상기 단부는 도3에서 상세하게 도시된다.
외부 밸브 요소(36)에는 추가의 압력면(38b)이 제공된다. 외부 밸브 요소(36)의 밀봉 에지(44)는 원추형 하우징면(46)과 함께 작용한다. 밀봉 에지(44)가 하우징면(46)으로부터 상승하면, 연료 분사 장치(20)의 원주에 걸쳐서 분포되어 배치된 연료 배출 채널(48)이 환형 챔버(43)에 연결된다. 압축 스프링(50)은 밀봉 에지(44)가 하우징면(46)에 접하는 폐쇄 위치로 외부 밸브 요소(36)에 힘을 가한다.
내부 밸브 요소(34)는 영역별로 외부 밸브 요소(36)에서 안내된다. 내부 밸브 요소는 도2의 그 하단에, 마찬가지로 개방 방향으로 작용하는 압력면(51)과 밀 봉 에지(52)를 포함하며, 밀봉 에지는 폐쇄된 상태에서 마찬가지로 하우징면(46)에 접한다. 내부 밸브 요소(34)에는 연료 배출 채널(54)이 속하며, 이 배출 채널도 마찬가지로 연료 분사 장치(20)의 원주에 걸쳐서 분포되게 배치된다. 내부 밸브 요소(34)는 압력 바아 섹션(56)을 포함하며(도2 참조), 상기 압력 바아 섹션은 밀봉 에지(52)가 제공되는 섹션(도면 부호 없음) 보다 약간 더 큰 직경을 갖는다.
도2에 도시된 상기 압력 바아 섹션(56)의 상단은(도4 참조) 유압 제어면(58)에 의해서 제한되며, 유압 제어면은 내부 밸브 요소(34)의 폐쇄 방향으로 작용한다. 유압 제어면(58)은 유압 제어 챔버(60)를 제한한다. 유압 제어 챔버로부터, 배출 스로틀(62)이 전자기식 2/2-제어 밸브(64)까지 안내된다(그러나 이 제어 밸브는 압전 밸브로서 구성될 수도 있다). 제어 밸브에 의해 배출 스로틀(62)이 저압 연결부(28)에 연결될 수 있다.
2개의 밸브 요소들(34, 36)의 개폐는 마지막으로 추가 밸브 장치(66)에 의해서 영향을 받으며, 추가 밸브 장치는 유압 서보 밸브로서 형성된다. 그 구성은 특히 도4를 참조로 더 자세히 설명된다:
서보 밸브(66)는 원통형 스위칭 본체(68)를 포함한다. 스위칭 본체는 중심 관통구(70)를 포함하며, 내부 밸브 요소(34)의 압력 바아 섹션(56)이 중심 관통구를 통해 관통한다. 스위칭 본체(68)는 서로 다른 직경을 갖는 총 4개의 섹션(68a, 68b, 68c, 68d)을 포함한다. 2개의 섹션(68a, 68b)들은 종방향 보어(33)의 섹션(33a) 내에 수용되는 반면, 2개의 섹션들(68c, 68d)은 종방향 보어의 섹션(33b) 내에 배치된다. 섹션(33b)은 섹션(33a) 보다 더 큰 직경을 갖는다.
도4에서 스위칭 본체(68)의 최하부 섹션(68a)의 외경은 종방향 보어(33)의 섹션(33a)과 거의 동일한 직경을 가지며, 스위칭 본체(68)의 섹션(68d)은 종방향 보어(33)의 섹션(33b)과 거의 동일한 직경을 갖는다. 이로써 상기 2개의 섹션들은 종방향 보어(33) 내에 유체 밀봉식으로 안내된다. 스위칭 본체(68)의 섹션(68b)은 섹션(68a)보다 작은 직경을 갖는다. 섹션(68c)은 섹션(68a) 보다 더 큰 직경을 갖지만, 섹션(68d) 보다는 더 작은 직경을 갖는다.
이로써 스위칭 본체(68)의 섹션들(68a, 68b) 사이에 슬라이드 에지(72)가 형성된다. 저압 연결부(28)에 연결된 채널(74)은 상기 슬라이드 에지에 의해, 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 섹션들(68b, 68c) 사이에 밀봉 에지(76)가 형성되며, 밀봉 에지는 종방향 보어(33)의 섹션들(33a, 33b) 사이에 제공된 약간 원추형의 솔더(78)와 협력한다. 밀봉 에지(76)가 숄더(78)에 접하면, 스위칭 본체(68)의 섹션(68b)과 종방향 보어(33)의 섹션(33a) 사이에 제공된 환형 챔버(80)는 스위칭 본체(68)의 섹션(68c)과 종방향 보어(33)의 섹션(33b) 사이에 제공된 환형 챔버(82)로부터 분리된다. 이에 반해 밀봉 에지(76)가 숄더(78)로부터 상승하면, 2개의 환형 챔버들(80, 82)이 서로 분리된다. 압력 챔버(40)로부터 시작된 채널(42)은 종방향 보어(33)의 섹션(33a)으로 통하며, 즉 도4에서 채널(74)의 입구의 축방향 상부 쪽으로 통한다. 다시 환형 챔버(82)로부터는 고압 연결부(24)에 연결된 고압 채널(84)이 분기된다. 고압 채널(84)에는 스로틀 지점(86)이 제공된다.
스위칭 본체(68)의 섹션(68d)에는 축방향으로 연장되는 유체 체널(88)이 제공되며, 유체 채널 내에는 공급 스로틀(90)이 형성된다. 유체 채널(88)은 환형 챔 버(82)를 유압 제어 챔버(60)에 연결한다. 제어 챔버(60)를 향한 스위칭 본체(68)의 환형 정면은 유압 제어면(92)을 형성한다. 스위칭 본체(68)의 제어면(92)에 대향 배치된, 제어 챔버(60)의 하우징측 제한면(도면 부호 없음)은 환형 밀봉 섹션(94)을 포함한다. 환형 밀봉 섹션은 반경 방향으로 볼 때, 제어 챔버(60)에 대한 유체 채널(88)의 입구와 내부 밸브 요소(34)의 제어면(58) 사이에 배치된다.
도2 내지 도4에 도시된 연료 분사 장치(20)는 이하와 같이 작동한다:
2/2-제어 밸브(64)가 폐쇄될 때, 제어 챔버(60)와 저압 연결부(28) 사이의 연결이 중단된다. 동시에 제어 챔버(60)는 고압 채널(84), 환형 챔버(82) 및 유체 채널(88)에 의해서 고압 연결부(24)에 연결된다. 따라서 제어 챔버(60)에는 높은 유체압이 있다. 내부 밸브 요소(34)의 유압 제어면(58)에 상응하게 폐쇄 방향으로 작용하는 유압력에 의해, 내부 밸브 요소(34)의 밀봉 에지(52)가 하우징면(46)에 대해 압착된다.
마찬가지로 스위칭 본체(68)의 제어면(92)에 작용하는 유압력에 의해, 스위칭 본체의 밀봉 에지(76)가 숄더(78)에 대해 압착된다. 스위칭 본체(68)의 상기 위치에서, 슬라이드 에지(72)는 채널(74)을 개방시킨다. 이로써 압력 챔버(40)는 채널(42) 및 환형 챔버(80)에 의해서 저압 연결부(28)에 연결된다. 압력면들(38a, 38b)에 작용하는 유압력이 비교적 낮으므로, 압축 스프링(50)에 의해 외부 밸브 요소(36)의 밀봉 에지(44)가 하우징면(46)에 대해 압착된다. 따라서 외부 밸브 요소(36)도 폐쇄된다. 연료 분사 장치(20)에 의해 연료가 배출되지 않는다.
2/2-제어 밸브(64)가 개방되면, 유압 제어 챔버(60)가 저압 연결부(28)에 연 결된다. 이로써 제어 챔버(60) 내의 압력이 강하한다. 환형 챔버(82) 내의 고압으로 인해(이 압력은 고압 채널(84)에 의해 고압 연결부(24)에 지속적으로 연결된다), 이제 스위칭 본체(68)의 밀봉 에지(76)가 숄더(78)로부터 상승한다. 이로써 한편으로, 스위칭 본체(78)의 슬라이드 에지(72)가 채널(74)의 입구를 막으므로, 환형 챔버(80)는 이제 저압 연결부(28)로부터 분리된다. 다른 한편으로, 2개의 환형 챔버들(80, 82)이 서로 연결되므로, 환형 챔버(80), 채널(42), 압력 챔버(40) 및 환형 챔버(43)에도 상응하게 높은 유체압이 형성된다.
압력면들(38a, 38b)에 개방 방향으로 작용하는 유압력이, 압축 스프링(50)을 통해 폐쇄 방향으로 작용하는 힘을 능가하므로, 외부 밸브 요소(36)의 밀봉 에지(44)가 하우징면(46)으로부터 상승한다. 이제 연료는 배출 채널(48)을 통해서 배출된다. 압력 제어식 밸브 요소일 경우, 도5에서 도면 부호 96으로 도시되며 경사 형태로 압력이 상승하는 전형적인 압력 경로가 생긴다. 이 경우 제어 챔버(60)는 유체 채널(88)에 의해서 고압 연결부(24)에 연결된다. 따라서 유압 제어 챔버(60) 내에는 여전히 비교적 높은 중간 압력이 형성되며, 중간 압력은 내부 밸브 요소(34)를 개방한다. 연료는 배출 채널(48)에 의해서만 배출된다.
스위칭 본체(68)의 제어면(92)이 그 "상부" 최종 위치에서 하우징측 밀봉 섹션(94)에 접하면, 밀봉 섹션(94)의 반경 방향 내부 쪽으로 위치한 제어 챔버(60)의 영역의, 유체 채널(88)에 대한 연결 및, 이로써 고압 연결부(24)에 대한 연결이 전반적으로 또는 심지어 완전히 중단된다. 반경 방향 내부 쪽으로 위치한 제어 챔버(60)의 영역 내의 압력이 계속해서 하강하므로, 내부 밸브 요소(34)의 제어면(58) 에 폐쇄 방향으로 작용하는 유압력이 상응하게 감소한다.
외부 밸브 요소(36)의 밀봉 에지(44)가 하우징면(46)으로부터 상승하기 때문에, 이제 내부 밸브 요소(34)의 압력면(51)에는 개방 방향으로 작용하는 유압력이 작용한다. 이 힘은 내부 밸브 요소(34)를 개방시킨다. 연료는 추가적으로 배출 채널(54)을 통해서도 배출될 수 있다. 이 경우 도5에 점선으로 도시되고 도면 부호 98인 압력 경로가 생긴다.
분사 과정을 종료하기 위해, 2/2-제어 밸브(64)가 다시 폐쇄된다. 따라서 제어 챔버(60) 내의 압력이 다시 상승한다. 스위칭 본체(68)의 제어면(92)에 작용하는 힘으로 인해, 스위칭 본체는 밀봉 에지(76)가 숄더(78)에 접하고 슬라이드 에지(72)가 채널(74)을 다시 개방하는 그 출발 위치로 다시 이동한다. 이로써 압력 챔버(40)가 고압 연결부(24)로부터 분리되고 저압 연결부(28)에 연결되므로, 환형 챔버(80) 내의 압력이 강하하며, 그 결과 채널(42) 및 압력 챔버(40) 내의 압력도 강하한다.
따라서 외부 밸브 요소(36)는 다시, 밀봉 에지(44)가 하우징면(46)에 접하는 폐쇄 위치로 압축 스프링(50)에 의해 압착될 수 있다. 따라서 내부 밸브 요소(34)의 압력면(51)에 작용하는 유압력이 감소하며, 이와 동시에 내부 밸브 요소(34)의 제어면(58)에 작용하는 유압력이 상승한다. 이로써 내부 밸브 요소는 다시 그 폐쇄 위치로 압착된다.
분사 시 외부 밸브 요소(36) 만이 개방되어야 하면, 2/2-제어 밸브는 스위칭 본체(68)의 제어면(92)이 밀봉 섹션(94)에 접하기 전에 다시 폐쇄된다. 이 경우 제어 챔버(60)는 동시에, 저압 연결부(28)에 연결되고 유체 채널(88)에 의해서 고압 연결부(24)에 연결된다. 따라서 제어 챔버(60) 내에는 (경우에 따라 매우 단시간에), 스위칭 본체(68)가 완전히 개방되지는 않으며 내부 밸브 요소(34)가 확실히 폐쇄된 채 유지되는 "중간 압력"이 형성된다. 압력 챔버(43)가 공급 스로틀(90)에 의해서 소정의 방식으로 저압 연결부(28)에도 연결되지만, 압력 챔버(43) 내의 상응하는 압력 감소가 매우 적으므로, 외부 밸브 요소(36)는 아직 폐쇄되지 않는다. 슬라이드 에지(72)가 채널(74)을 다시 개방할 때에야 비로소 외부 밸브 요소(36)가 폐쇄된다.
내부 밸브 요소(34)를 위한 복원 스프링은, 정상 작동 시 상기 내부 밸브 요소가 압력에 의해서 확실히 이동하기 때문에 생략될 수 있다. 또한 2/2-제어 밸브(64)에 결함이 있을 때에도, 연료 저장 라인(18) 내의 압력과 무관하게 연료가 분사되지 않을 수 있는데, 이는 외부 밸브 요소(36)가 압축 스프링(50)에 의해서 폐쇄되므로 연료 배출 채널(54)로의 유입도 저지하기 때문이다.
또한 외부 밸브 요소(36)의 개방 시 압력 경로(도5의 도면 부호 96)의 경사가 연료 저장 라인(18) 내의 압력과 무관한 것이 제시된다. 일반적으로 엔진의 부하가 높고 회전 속도가 높은 경우와 같이, 연료 저장 라인(18) 내의 압력이 높은 경우, 비교적 급격한 경사가 구현될 수 있으며, 외부 밸브 요소(36)도 이에 따라 신속하게 개방된다. 반면에 연료 저장 라인(18) 내의 부하가 낮고 이에 따라 압력도 낮은 경우, 비교적 평평한 경사가 구현된다.

Claims (7)

  1. 엔진, 특히 연료 직접 분사식 엔진용 연료 분사 장치(20)로서, 적어도 2개의 밸브 요소들(34, 36)을 구비하며, 이들 중 하나의 밸브 요소(36)는, 압력 챔버(40, 43)를 제한하며 개방 방향으로 작용하는 압력면(38)과, 폐쇄 방향으로 작용하는 충격 장치(50)를 포함하고, 이들 중 다른 하나의 밸브 요소(34)는, 적어도 일시적으로 고압 연결부(24)에 연결되는 유압 제어 챔버(60)를 제한하며 폐쇄 방향으로 작용하는 유압 제어면(58)과, 개방 방향으로 작용하는 충격 장치(51)를 포함하고, 또한 상기 연료 분사 장치가 제어 챔버(60)를 저압 연결부(28)에 연결할 수 있는 연료 분사 장치(20)에 있어서,
    상기 연료 분사 장치는 추가 밸브 장치(66)를 포함하며, 상기 추가 밸브 장치는 제1 최종 위치에서 압력 챔버(40, 43)를 저압 연결부(28)에만 연결하고 제어 챔버(60)를 고압 연결부(24)에 연결하며, 제2 최종 위치에서 압력 챔버(40, 43)를 적어도 주로 고압 연결부(24)에 연결하고 제어 챔버(60)의 적어도 하나의 영역을 실질적으로 고압 연결부(24)로부터 분리하며, 중간 위치에서 압력 챔버(40, 43)를 적어도 주로 고압 연결부(24)에 연결하고 제어 챔버(60)도 고압 연결부(24)에 연결하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추가 밸브 장치(66)는 원통형 스위칭 본체(68)를 포함하며, 상기 스위칭 본체는 압력 챔버(40, 43)를 저압 연결부(28)로부터 분리하는 제1 밸브 에지(72), 압력 챔버를 고압 연결부(24)에 연결하는 제2 밸브 에지(76) 및, 유압 제어 챔버(60)를 제한하는 유압 제어면(92)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스위칭 본체(68)에는 적어도 일시적으로 고압 연결부(24)를 제어 챔버(60)에 연결하는 유체 채널(88)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유체 채널(88)이 유동 스로틀(90)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 제어 챔버(60)의 축방향 제한면에는 밀봉 섹션(94)이 제공되며, 스위칭 본체(68)는 제2 최종 위치에서 상기 밀봉 섹션에 접하고, 밀봉 섹션은, 스위칭 본체(68)의 제2 최종 위치에서 제2 밸브 요소(34)의 제어면(58)에 의해 제한되며 저압 연결부(28)에 연결될 수 있는 제어 챔버(60)의 영역을 유체 채널(88)에 연결된 제어 챔버(60)의 영역으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 폐쇄 방향으로 제1 밸브 요소(36)에 작용하는 충격 장치(50)는, 고압 연결부(24)의 압력이 비교적 낮을 때 제1 밸브 요소(36)를 개방하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 본체(68)는 제2 밸브 요소(36)의 섹션(56)이 안내되는 중심 관통구(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19923421C2 (de) * 1999-05-21 2003-03-27 Bosch Gmbh Robert Injektor
DE10031576C2 (de) * 2000-06-29 2002-07-11 Bosch Gmbh Robert Druckgesteuerter Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff
DE10053903A1 (de) * 2000-10-31 2002-05-29 Bosch Gmbh Robert Hub-/ und Druckgesteuerter Injektor mit Doppelschieber
DE10058130A1 (de) * 2000-11-22 2002-05-23 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen
DE10162651A1 (de) * 2001-12-20 2003-09-04 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine

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