KR20060134166A - 커먼-레일-인젝터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 커먼 레일 인젝터에 관한 것으로서, 커먼 레일 인젝터는 연료입구(23)가 제공되는 인젝터 하우징(1)를 가지며, 인젝터 하우징의 외부에서 중앙의 고압 연료원과 연결되고 인젝터 하우징의 내부에서 압력실(17)과 연결되며, 인젝터로부터 제어실(50) 내의 압력에 따라, 고압 연료가 노즐 니들(8)이 그 시트(11)로부터 상승할 때 내부 연소 엔진의 연소실 내로 분사된다. 이에 따라, 제어실(50) 내의 압력은 엑츄에이터(56), 특히 피에조 엑츄에이터에 의해 직접 제어된다. 본 발명의 목적은 종래의 인젝터보다 더 작은 설치 공간을 요하는 커먼 레일 인젝터를 생성하는 것이다. 이러한 목적은 왕복 운동하는 제어실 경계 슬리브(38)가 노즐 니들(8)의 단부에서 수용되고, 이에 의해 제어실 압력에 의해 가압된 연소실로부터 멀리 떨어진 노즐 니들(8)의 전면이 작아진다.
인젝터, 니들, 커먼 레일 인젝터, 엑츄에이터, 슬리브 등

Description

커먼-레일-인젝터{Common-Rail-Injector}
본 발명은 연료 유입부를 포함하는 인젝터 하우징을 갖는 커먼-레일-인젝터에 관한 것으로서, 인젝터는 인젝터 하우징 외부에 중앙 연료 고압원과 연결되고, 인젝터 하우징 내부에 압력실과 연결되며, 인젝터로부터 제어실 내의 압력에 따라 고압으로 가압된 연료가 노즐 니들의 시트(seat)로부터 노즐 니들이 상승하면 연소 엔진의 연소실 내로 분사되며, 제어실 내의 압력은 엑츄에이터, 특히 피에조 엑츄에이터에 의해 직접 제어된다.
제어실 내의 압력이 엑츄에이터, 특히 피에조 엑츄에이터의 변형에 의해 직접 제어될 때, 직접적인 노즐 니들 제어라고 한다. 직접적인 노즐 니들 제어를 갖는 종래의 커먼-레일-인젝터는 특히 길이 면에서 상대적으로 큰 구성 공간을 요구한다.
본 발명의 목적은 인젝터 하우징의 외부에서 중앙 연료 고압원과 연결되고 인젝터 하우징의 내부에서 압력실과 연결되며, 인젝터로부터 제어실 내의 압력에 따라 고압으로 가압된 연료가 분사 바늘이 그 시트로부터 상승하면 연소 엔진의 연소실 내로 분사되며, 제어실 내의 압력은 엑츄에이터, 특히 피에조 엑츄에이터에 의해 직접 제어되고, 특히 길이 면에서, 종래의 인젝터보다 더 작은 공간을 요하는 연료 입구를 갖는 인젝터 하우징가 있는 커먼-레일-인젝터를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 연료 공급부를 포함하는 인젝터 하우징을 갖는 커먼-레일-인젝터이며, 상기 인젝터는 인젝터 하우징의 외부에서 중앙의 연료 고압원 및 인젝터 하우징의 내부에서 압력실과 연결되고, 그로부터 제어실 내의 압력에 따라 고압으로 가압된 연료가 노즐 니들이 그 시트로부터 상승하면 연소 엔진의 연소실 내로 분사되며, 제어실 내의 압력은 엑츄에이터, 특히 피에조 엑츄에이터에 의해 직접 분사되며, 이에 따라 연소실로부터 멀리 떨어진 노즐 니들 단부에서 제어실 경계 슬리브가 왕복 운동할 수 있게 수용되며, 이에 의해 노즐 니들의 제어실 압력에 의해 가압되는 연소실로부터 멀리 떨어진 전면이 작아진다. 본 발명과 관련하여, 제어실 내의 압력의 직접 제어는 엑츄에이터의 체적 변화에 따른 압력 감소 및/또는 압력 증가의 발생을 의미한다. 이러한 직접 제어를 가능하게 하기 위해, 제어실은 엑츄에이터의 전면 또는 제어실 엑츄에이터와 결합되거나 엑츄에이터 주위에 설치되는 엑츄에이터 헤드의 전면에 의해 한정되는 엑츄에이터실과 연결될 수 있다. 제어실 경계 슬리브에 의해 제어실은 인위적으로 작아진다. 따라서, 이러한 노즐 니들이 개방되고 밀폐되도록 요구되는 제어실 내의 압력 차는 역제어를 갖는 종래의 인젝터를 위한 것보다 더 작을 수 있다. 이것은 더 작은 엑츄에이터가 사용될 수 있는 이점을 제공한다.
인젝터의 바람직한 실시예는 제어실 경계 슬리브의 외부 직경이 그 시트의 영역 내에서 노즐 니들의 외부 직경보다 더 작은 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 제어실 내에 배치되는 노즐 니들의 가압된 전면은 대향 방향으로 가압되는 노즐 니들의 전면보다 단지 경미하게 더 크게 설계될 수 있다.
인젝터의 또 다른 바람직한 실시예는 맞물림 에지가 제어실 경계 슬리브의 연소실로부터 멀리 떨어진 단부에서 반경 방향으로 외향으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 맞물림 에지는 빌봉 방식으로 인젝터 하우징에 지지되어 제어실을 반경 방향 내향으로 한정한다.
인젝터의 또 다른 바람직한 실시예는 제어실 경계 슬리브가 인젝터 하우징 내에서 중공인 누수 오일 채널과 연결되는 중앙의 관통 구멍을 포함하는 것을 특징으로 한다. 누수 오일 채널을 통해, 제어실로부터 제어실 경계 슬리브의 내부로 제한된 누수 오일이 배수될 수 있다. 더욱이, 누수 오일 채널을 통해 제어실 경계 슬리브의 내부는 감압된다.
인젝터의 또 다른 바람직한 실시예는 밀봉 방식으로 제어실 경계 슬리브가 형성되는 안내 구역을 제공하는 블라인드 홀이 노즐 니들의 연소실로부터 멀리 떨어진 단부에서 형성되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 제어실 경계 슬리브가 이와 함께 움직임 없이, 노즐 니들의 이동이 가능해진다.
인젝터의 또 다른 바람직한 실시예는 블라인드 홀에서 제어실 경계 슬리브를 위한 프리텐션 스프링이 배치되는 것을 특징으로 한다. 노즐 니들이 그 시트에 위치하면 프리텐션 스프링은 제어실 경계 슬리브를 인젝터 하우징에 지지하여 고정하기 위해 사용된다.
인젝터의 또 다른 바람직한 실시예는 제어실이, 노즐 니들의 연소실로부터 멀리 떨어진 단부에서 이리 저리 움직일 수 있게 형성되는 더 넓은 제어실 경계 슬리브에 의해 반경 방향 외향으로 한정되는 것을 특징으로 한다. 양쪽의 제어실 경계 슬리브에 의해 한정되는 제어실은 노즐 니들의 연소실 말단의 전면과 인젝터 하우징에 의해 축방향으로 한정되는 환형 챔버의 형상을 갖는다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 제어실이 인젝터 하우징 내에서 피에조 엑츄에이터에 의해 한정되는 엑츄에이터 압력실과 연결되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 피에조 엑츄에이터가 지속적으로 통전되어 노즐 니들이 밀폐 위치에 위치한다. 피에조 엑츄에이터가 압력 배출되면 엑츄에이터 압력실과 그와 연통하는 제어실 내의 압력이 떨어져서, 노즐 니들이 그 시트로부터 상승하고, 적어도 하나의 분사 오리피스가 개방되고, 이를 통해 고압으로 가압된 연료가 연소실 내로 분사된다. 이러한 제어 기술은 역 제어라고 불린다.
본 발명의 이외의 장점, 특징 및 상세한 사항은 도면을 참조하여 실시예에서 상세히 설명된다.
첨부된 도면은 본 발명에 따른 커먼-레일-인젝터의 실시예를 종단면으로 도시한다. 도시된 커먼-레일-인젝터는 전체에서 1로 참조되는 인젝터 하우징을 포함한다. 인젝터 하우징(1)은 노즐 본체(2)를 포함하고, 노즐 본체(2)의 하부 자유 단부가 연료 공급되는 연소 엔진의 연소실 내로 돌출한다. 노즐 본체(2)는 (도시되지 않은) 보유 너트를 통해 중간 바디(3)와 인젝터 하우징(4)에 대해 축방향으로 노즐 바디의 상부 연소실로부터 멀리 떨어진 전면에 의해 고정된다.
노즐 본체(2)에서 축방향의 안내 보어(6)는 중공이다. 안내 보어(6) 내에서 노즐 니들(8)은 축방향으로 변위 가능하게 안내된다. 노즐 니들(8)의 첨단부(9)에서는 밀봉 에지(10)가 형성되며, 이것은 노즐 본체(2)에 형성된 밀봉 시트 또는 밀봉 표면(11)과 상호 작용한다. 노즐 니들(8)의 첨단부(9)가 밀봉 에지(10)를 통해 밀봉 시트(11)에 지지 상태에 있으면, 노즐 몸체(2) 내의 분사 오리피스(13)는 밀폐된다. 밀봉 에지(10)를 갖는 노즐 니들 첨단부(9)가 밀봉 시트(11)로부터 상승하면, 고압으로 가압된 연료가 연소 엔진의 연소실 내로 하나 이상의 분사 오리피스(13)를 통해 분사된다.
첨단부(9)로부터 시작하여 노즐 니들(8)은 본질적으로 원통 실린더형으로 형성되는 압력실 구역(15)을 포함한다. 테이퍼링되어 확장하는 구역(16)이 압력실 구역(15)을 뒤따른다. 구역(15 및 16)은 노즐 본체(2) 내에 형성된 압력실(17) 내에 배치된다. 본질적으로 원통 실린더형 안내 구역(18)이 테이퍼링되어 확장하는 구역(16)을 뒤따른다. 안내 구역(18)은 노즐 본체(2)의 축 방향의 안내 보어(6) 내에서 이리 저리 움직일 수 있게 안내된다. 안내 구역에 형성되는 하나 이상의 평부(20)에 의해 노즐 본체(2)의 연소실로부터 멀리 떨어진 단부에 제공되는 노즐 스프링실(22)과 압력실(17) 사이에서 유체 연결부가 생성된다.
화살표(21)에 의해 나타나는 바와 같이, 고압으로 가압된 연료가 중간 바디(3) 내에서 중공이고 (도시되지 않은) 고압원과 연결되어 있는 공급 채널(23)을 통해 노즐 스프링실(22) 내로 공급된다. 고압으로 가압된 연료는 노즐 스프링실(22)로부터 평부(20)를 지나서 압력실(17) 내로 이르게 된다. (도시되지 않은) 연료 공급원은 커먼 레일이라고 불린다.
스프링 시트(25)를 위한 정지부를 형성하는 칼라(24)가 노즐 니들(8)에서 안내 구역(18)에 이어서 형성된다. 예압된 노즐 스프링(27)의 일 단부는 노즐 니들(8)의 연소실로부터 멀리 떨어진 단부에서 형성되는 본질적으로 원통 실린더형인 제어 구역(29) 외부에 반경 방향으로 배치되거나 안내되는 스프링 시트(25)에 지지된다.
제어 구역(29)에서 노즐 니들(8)의 연소실로부터 멀리 떨어진 단부에서 맞물림 에지(32)를 포함하는 외부의 제어실 경계 슬리브(31)가 안내된다. 외부의 제어실 경계 슬리브(31)의 맞물림 에지(32)는 중간 바디(3)에 지지된다.
밀봉 스프링(36)을 위한 수용실(35)을 형성하는 중앙의 블라인드 홀(33)은 노즐 니들(8)의 연소실로부터 멀리 떨어진 단부 내에서 중공이다. 블라인드 홀(33)은 노즐 니들(8)의 연소실로부터 멀리 떨어진 단부 쪽으로 안내 구역(37)으로 전환되고 안내 구역을 통해 내부의 제어실 경계 슬리브(38)가 왕복 운동할 수 있게 안내된다. 내부의 제어실 경계 슬리브(38)는 노즐 니들(8)의 첨단부(9)에 밀봉 에지(10)의 외부 직경보다 약간 더 작은 외부 직경을 포함한다.
맞물림 에지(41)가 내부의 제어실 경계 슬리브(38)의 연소실로부터 멀리 떨어진 단부에 형성되고, 내부의 제어실 경계 슬리브(38)는 중간 바디(3)에서 맞물림 에지(41)와 접합한다. 내부의 제어실 경계 슬리브(38)는 누수 오일 연결 채널(45)과 연결되는 중앙의 관통 구멍(43)을 포함하고, 누수 오일 연결 채널(45)은 중간 바디(3) 내에 형성되고 맞물림 에지(41)에 의해 한정되는 중간 바디(3)의 면 내부 에 내부에서 제어실 경계 슬리브(38)에 의해 한정되는 내부실 내로 통한다. 중간 바디(3) 내의 누수 오일 연결 채널(45)은 인젝터 하우징(4) 내의 누수 오일 채널(46)에서 연장된다.
내부의 제어실 경계 슬리브(38)와 외부의 제어실 경계 슬리브(31)는 노즐 니들(8)의 연소실로부터 먼 전면과 중간 바디(3)에 의해 축 방향으로 한정되는 제어실(50)을 반경 방향으로 한정한다. 제어실(50)은 환형 챔버의 형상을 가지며, 중간 바디(3) 내에 형성되는 제어실 연결 채널(52, 53)을 통해 인젝터 하우징(4) 내에 형성되는 엑츄에이터 압력실과 연결된다. 엑츄에이터 압력실(55)은 축 방향으로 엑츄에이터(56)에 의해 연소실로부터 먼 측면에 한정되고, 중간 바디(3)에 의해 연소실에 가까운 측면에 한정된다. 엑츄에이터 압력실(55)은 엑츄에이터 슬리브(58)에 의해 반경 방향 외향으로 한정된다. 엑츄에이터 압력실(55)은 (도시되지 않은) 연결 채널을 통해 공급 채널(23)과 연결되어서, 엑츄에이터 압력실(55)이 고압 연료로 충전된다. 중간 바디(3)에 지지되는 맞물림 에지(57)가 엑츄에이터 슬리브(58)에 형성된다. 엑츄에이터 스프링(59)은 엑츄에이터 슬리브(58)의 대향의 단부에 위치하며, 엑츄에이터 스프링(59)에 의해 맞물림 에지(57)를 갖는 엑츄에이터 슬리브(58)가 중간 바디(3)에 지지된 상태로 유지된다.
엑츄에이터(56)는 비통전 상태에서보다 통전 상태에서 더 큰 체적을 갖는 피에조 엑츄에이터이다. 양방향 화살표(60)에 의해 나타나는 바와 같이, 엑츄에이터(56)는 변형될 수 있어서, 엑츄에이터 압력실(55)과 그와 연결되어 있는 제어실(50) 내의 압력이 증가하거나 감소한다. 다른 경우로서 지속적으로 통전되는 엑 츄에이터가 압력 배출되면, 엑츄에이터 압력실(55)과 그와 연결된 제어실(50) 내의 압력이 떨어진다. 노즐 니들(8)의 가압된 면은 밀봉 에지(10)를 갖는 노즐 니들(8)이 밀봉 시트(11)로부터 상승하도록 구성되어, 고압으로 가압된 연료가 압력실(17)로부터 분사 오리피스(13)를 통해 연소 엔진의 연소실 내로 분사된다.
밀봉 에지(10) 아래에서 연소실의 가스 역압이 노즐 니들에 영향을 미친다. 밀봉 에지(10) 위에서 커멘-레일-압력이라고도 불리는 공급 채널(23)에 의해 공급되는 고압이 노즐 니들(8)에 영향을 미친다. 노즐이 개방되어야 한다면, 제어실(50)의 영역에서 커먼-레일-압력에 대한 힘평형이 직경(12) 상에 형성되어야 한다. 노즐 니들(8)이 상승하도록 제어실(50) 내의 압력이 엑츄에이터(56)의 도움으로 낮아진다.
내부의 제어실 경계 슬리브(38)의 내부 내에 누수 오일 압력이 지배하기 때문에, 내부의 제어실 경계 슬리브(38)의 사용에 의해 제어실(50)은 인위적으로 작아질 수 있다. 내부의 제어실 경계 슬리브(38)의 직경(40)은 바람직하게는 노즐 니들(8)의 밀봉 에지(10)의 직경(12)보다 더 작도록 구성된다. 이러한 구성에서, 밀봉 시트(11)의 영역에서 힘의 합은 제어실(50)에서 작용하는 압력 힘과, 노즐 스프링(27)과 밀봉 스프링(36)의 스프링 힘으로부터 형성되는 힘보다 더 작다는 것에 유의해야 한다.

Claims (8)

  1. 연료 유입부(23)를 포함하는 인젝터 하우징(1)을 갖는 커먼-레일-인젝터이며, 상기 인젝터는 인젝터 하우징의 외부에서 중앙의 연료 고압원과 연결되고 인젝터 하우징의 내부에서 압력실(17)과 연결되며, 그로부터 제어실(50) 내의 압력에 따라 고압으로 가압된 연료가 노즐 니들(8)이 그 시트로부터 상승하면 연소 엔진의 연소실 내로 분사되며, 제어실(50) 내의 압력은 엑츄에이터(56), 특히 피에조 엑츄에이터에 의해 직접 제어되며,
    연소실로부터 멀리 떨어진 노즐 니들(8) 단부에서 제어실 경계 슬리브(38)가 왕복 운동할 수 있게 수용되며, 이에 의해 제어실 압력에 의해 가압되는, 연소실로부터 멀리 떨어진 노즐 니들 전면이 작아지는 것을 특징으로 하는 커먼-레일-인젝터.
  2. 제1항에 있어서, 제어실 경계 슬리브(38)의 외부 직경(40)은 그 시트의 영역에서의 노즐 니들(8)의 외부 직경(12)보다 더 작은 것을 특징으로 하는 커먼-레일-인젝터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어실 경계 슬리브(38)의 연소실로부터 멀리 떨어진 단부에 맞물림 에지(41)가 특히 반경 방향 외측으로 형성되는 것을 특징으로 하는 커먼-레일-인젝터.
  4. 제3항에 있어서, 제어실 경계 슬리브(38)는 인젝터 하우징(1) 내에서 중공인 누수 오일 채널(45, 46)과 연결되는 중앙의 관통 구멍(43)을 포함하는 것을 특징으로 하는 커먼-레일-인젝터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제어실 경계 슬리브(38)가 밀봉 방식으로 안내되는 안내 구역(8)을 포함하는 블라인드 홀(33)이 노즐 니들(8)의 연소실로부터 멀리 떨어진 단부 내에서 중공인 것을 특징으로 하는 커먼-레일-인젝터.
  6. 제5항에 있어서, 블라인드 홀(33) 내에서 프리텐션 스프링(36)이 제어실 경계 슬리브(38)를 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 커먼-레일-인젝터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제어실(50)은, 노즐 니들(8)의 연소실로부터 멀리 떨어진 단부에서 왕복 운동할 수 있게 형성되는 더 넓은 제어실 경계 슬리브(31)에 의해 반경 방향 외향으로 한정되는 것을 특징으로 하는 커먼-레일-인젝터.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제어실(50)은 피에조 엑츄에이터에 의해 인젝터 하우징 내에 한정되는 엑츄에이터 압력실(55)과 연결되는 것을 특징으로 하는 커먼-레일-인젝터.
KR1020067021669A 2004-04-20 2005-02-18 커먼-레일-인젝터 KR20060134166A (ko)

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