KR20080043803A

KR20080043803A - 내연 기관용 연료 분사 시스템

Info

Publication number: KR20080043803A
Application number: KR1020087005103A
Authority: KR
Inventors: 볼프강 슈에베
Original assignee: 로렌지 게엠베하
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-05-19
Also published as: JP4869346B2; ATE513987T1; WO2007014734A1; JP2009503349A; JP2009503348A; EP1920156A1; EP1920155A1; KR20080045689A; DE102005036780A1; EP1920156B1; EP1920155B1; DE502006005872D1; JP5122455B2; KR101358851B1; ATE454550T1; KR101231701B1; WO2007014733A1

Abstract

본 발명은 내연 기관용 연료 분사 시스템에 관한 것으로서, 상기 연료 분사 시스템은 공급 측에서 연료 분사 인젝터 앞에 밸브를 구비하고, 상기 밸브의 밸브 바디는 조절 장치를 통해서 이동할 수 있으며, 상기 조절 장치의 조절력은 상기 밸브의 폐쇄 위치에서 장애로 인한 압력차에 따라 밸브 바디에 하중이 가해질 때에 상기 밸브 바디를 개방 방향으로 이동시키기 위해서 필요한 파워보다 더 작다.

Description

내연 기관용 연료 분사 시스템 {FUEL INJECTION SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 내연 기관용 연료 분사 시스템에 관한 것이다.

전술한 유형의 연료 분사 시스템은 DE 195 48 610 A1호에 공지되어 있다. 상기 시스템의 경우에는, 뒤에 배치된 연료 분사 인젝터에 공급되는 용적 흐름을 제한하는, 질량 제한 밸브로서 압력차에 따라 동작하고 그리고 차단 밸브로서 동작하는, 외부 에너지에 의해서 제어되는 추가의 2/2-경로 밸브가 제공되어 있다. 상기 밸브에 할당된 조절 장치는 자기 방식으로 동작하며, 상기 밸브의 밸브 바디는 가변적인 전자기장에 의해서 형성되는 복원력을 통해 개방 위치의 방향으로 하중을 받을 수 있다. 그로 인해, 밸브가 내연 기관의 작동 파라미터에 따라서, 특히 상기 밸브 뒤에 배치된 연료 분사 인젝터의 개별적으로 허용되는 최대 분사 용적에 따라서 제어되는 밸브 작동 방식이 가능해야만 한다. 이와 같은 형상은 높은 수준의 제어 복잡성을 요구하고, 압력차에 따라 높은 조절력을 야기한다.

본 발명의 과제는, 구조적 형상에 의해서 에너지 소비가 전체적으로 감소 됨으로써, 조절 장치의 제어 복잡성뿐만 아니라 에너지 수요도 줄어들 수 있도록, 서문에 언급된 유형의 분사 시스템을 개선하는 것이다.

연료 분사 인젝터 및 상기 연료 분사 인젝터 앞에 배치된 밸브가 동일한 시간 시간대에 전류를 공급받아 개방되도록 구성된 본 발명에 따른 해결책에서, 밸브 에너지 수요의 상부 한계는 실제로 시스템의 작동이 장애를 받지 않는 경우에 연속으로 이루어지는 분사 과정들 사이의 개별 단계에서 형성되는 파워 차이를 극복하기 위해서 필요한 값으로 제한되었다. 연료 분사 인젝터가 누출 없는 상태로 동작하거나 또는 적어도 누출 없는 상태로 동작하면, 단지 약간의 압력차만이 나타나게 되고, 상기 압력차로부터 결과적으로 얻어지는 개방 방향으로의 조절력도 매우 작다. 그보다 더 큰 압력차는 허용되지 않는 누출 현상이 발생한다는 사실 또는 밸브로부터 후속하는 인젝터로 변형되는 영역에서 부수적인 장애가 발생한다는 사실을 지시해주고, 상기와 같은 압력차에 상응하는 파워들이 본 발명에 따른 해결책에서는 의도적으로 극복될 수 없음으로써, 결국에는 상응하는 조절력도 제공될 수 없게 된다.

또한, 본 발명에 따른 해결책에서는 바람직하게 공급 측에서 연료 분사 인젝터 앞에 배치된 밸브의 밸브 바디에서 발생하는 과류 현상도 실질적으로는 양이 조절될 필요가 없음으로써, 상기와 같은 방식의 양 조절 과정으로부터 결과적으로 나타나는 조절력도 또한 극복될 필요가 없고, 연료 분사 인젝터에 연료를 공급하는 경우에는 또한 상응하는 양 조절 손실도 피해질 수 있으며, 이와 같은 특징은 에너지 수요를 전체적으로 떨어뜨린다.

그밖에 작동에 안전한 작업을 위해서는 조절 장치의 조절력도 연료 분사 인젝터의 작동이 장애 없이 이루어지는 경우에 그리고 연료 분사 인젝터가 제어되는 경우에 밸브 바디에 작용하는 압력차에 상응하는 폐쇄력보다 위에, 다시 말해 단지 비교적 작은 안전 임계값만큼 위에 있어야만 하기 때문에, 조절 장치를 설계하기 위해서도 높은 수준의 안전 조치들이 전혀 필요치 않으며, 그 결과 구조적으로도 단순하고 가벼운 조절 장치들, 특히 자성 조절 장치들이 사용될 수 있게 된다.

본 발명에 따른 이론의 적용은 공급 측에서 연료 분사 인젝터 앞에 배치된 밸브의 밸브 바디의 조절 방향으로 과류 현상을 야기할 수 있는 밸브에 한정되지 않고, 오히려 조절 방향에 대하여 가로로 과류 현상을 야기하는 밸브 바디를 구비함으로써 상기 밸브 바디의 가이드가 압력차에 따라 하중을 받게 되는 밸브와 관련하여서도 구현될 수 있으며, 이 경우 상기 압력차에 의존하는 하중으로부터는 각각의 조정 동작을 저지하는 마찰력이 나타나게 됨으로써, 결과적으로 상기 마찰력은 조절 장치를 설계하기 위해서 고려될 수 있다.

공급 측에서 연료 분사 인젝터 앞에 배치된 본 발명에 따른 밸브는 본 발명의 틀 안에서 또한 구조적인 조건으로 인해 상대적으로 더 큰 누출로 동작하는 연료 분사 인젝터와 함께 사용될 수도 있다. 밸브가 마찬가지로 밸브 바디의 양 조절된 과류 현상으로 또는 양 조절되지 않은 과류 현상으로 동작할 수 있으나, 구조적으로 바람직하게 특히 양 조절되지 않은 또는 실질적으로 양 조절되지 않은 과류 현상을 고려해서 형성된 해결책과 관련해서는, 작동 압력에 대하여 압축 응력을 받아, 허용 가능한 누출 범위 안에서 각각의 누출 용적을 보상하는 저장기 유닛을 밸브로 향하는 바이패스 내부에 제공하는 것이 바람직한 것으로 입증되었다.

본 발명에 따르면, 하우징 측 수용 공간 안에 밸브 피스톤이 이동 가능하게 그리고 탄성력에 대하여 밀봉된 상태로 압력에 따라 조절 가능하게 제공된 구조가 상기와 같은 저장기 유닛을 위해 적합함으로써, 결국 피스톤은 누출 용적을 보상하기 위하여 이동될 수 있다.

밸브와 저장 용적 사이의 배출 측 바이패스 연결이 상기 저장 용적 위로 진행하도록 실현될 수 있음으로써, 결국 수용 공간 안에서 이동 가능하게 가이드 되고 저장 용적을 제한하는 밸브 피스톤을 구비한 구조를 갖는 저장기 유닛의 경우에 밀봉 방식으로 가이드 되는 밸브 피스톤은 인젝터에 대한 배출 측 연결에 대항하여 저장 용적을 차단하기 위해서도 이용될 수 있으며, 그 결과 인젝터의 기능 에러시에 연료가 인젝터를 통해 조절되지 않은 상태로 흘러가는 경우에는 상기 저장기 유닛을 통하여 차단 기능도 감지될 수 있다.

본 발명의 틀 안에서 볼 때, 공급 측에서 연료 분사 인젝터 앞에 배치된 밸브 앞에 재차 질량 제한 밸브를 배치하는 것도 또한 바람직할 수 있는데, 상기 질량 제한 밸브는 양 조절된 상태로 과류 현상을 야기할 수 있는 질량 제한 밸브로서 형성되었고, 상기 질량 제한 밸브의 기능은 인젝터의 손상에 의하여, 예를 들어 인젝터의 노즐 캡의 파괴에 의하여 개별적으로 연료를 공급받는 실린더의 연소실로 연료가 조절되지 않은 상태로 공급되는 경우에 그리고/또는 밸브가 손상된 경우에, 특히 밸브가 개방 위치에서 정체된 경우에 연료가 내연 기관으로 계속해서 공급되는 과정을 중단시키는 것이다.

본 발명의 추가의 세부 사항들 및 특징들은 청구범위에서 나타난다. 본 발명은 또한 실시예를 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.

도 1은 연료 분사 시스템을 구비한 내연 기관의 개략도고,

도 2는 연료 분사 시스템의 연료 분사 인젝터에 대한 고압 소스의 라인 연결부 내부에 배치된 본 발명에 따른 밸브를, 조절 방향으로 과류 현상을 야기하는 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예에서 개략적으로 도시한 단면도며,

도 3은 한 밸브 장치의 구성 부품인 밸브의 유입 측 앞에 과류 현상을 야기할 수 있는 질량 제한 밸브가 배치된 추가의 개략도고,

도 4는 과류 현상을 야기할 수 있는 질량 제한 밸브가 유입 측 앞에 제공되어 있는, 과류 현상을 야기할 수 없는 질량 제한 밸브에 대한 바이패스 내부에 배치된 한 밸브 장치의 도 3에 상응하는 개략도며,

도 5는 본 발명의 틀 안에서 이용될 수 있는 밸브의 추가의 구조적 형상을 개략적으로 도시한 개략도로서, 상기 밸브 내에서는 조절 방향에 대하여 가로로 과류 현상이 야기된다.

도 1에는 디젤 기관으로서 동작하는 내연 기관(1)을 위한 연료 분사 시스템(2)이 도시되어 있다. 도면에 다중 실린더 내연 기관(1)의 한 실린더를 위하여 도시된 바와 같이, 연료는 연료 공급 라인(11)에 연결되어 있는 연료 분사 인젝터(7)의 분사 노즐(12)을 통해 각각 하나의 연소실(3)로 분사되며, 상기 연료 공급 라인 내부에서는 연료 탱크(10)로부터 시작하여 저압 연료 펌프(9) 그리고 그 다음에 고압 소스로서 고압 연료 펌프(5)가 배치되어 있으며, 그 다음에는 고압 저장기(6)가 배치되어 있다. 고압 저장기(6)로부터 시작하여, 개별 실린더에 할당된 연료 분사 인젝터(7)로 연료가 분기 방식으로 공급되며, 이 경우 상기 각각의 인젝터(7) 앞에는 밸브 장치(8)가 각각 하나씩 배치되어 있다. 상기 인젝터(7)의 제어는 개략적으로 지시된 바와 같이 제어- 및 조절 유닛(4)을 통해서 이루어진다.

도 1에 단지 개략적으로만 지시되어 있는 밸브 장치(8)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 외부 에너지에 의해서 제어되는 밸브(14)로 형성되거나 또는 그와 같은 방식의 밸브(14)를 포함한다. 도 2에는 밸브(14)의 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예가 도시되어 있으며, 상기 밸브의 유입 방향은 화살표 (31)에 의해서 표시되어 있다.

상기 밸브(14)는 조절 가능한 차단 부재로서 밸브 바디(23)를 구비하고, 연료 공급 라인(11)의 공급 측 섹션(15)과 배출 측 섹션(16) 사이에 배치된 그리고 상기 연료 공급 라인에 연결된 단부 섹션(27, 28)을 포함하며, 상기 단부 섹션들은 축 방향 고정 연결부(29)를 통해 서로 밀봉 방식으로 연결되어 있으며, 이 경우 상기 고정 연결부(29)는 모자 모양의 고정 슬리브(36, 37)로서 형성된 하우징 절반들로 구현되어 있고, 상기 하우징 절반들은 상기 단부 섹션(27, 28)의 방사형 돌출부 위에 겹쳐진다.

도 2에 따른 실시예에서, 상기 섹션(16)에 할당된 배출 측 단부 섹션(28)은 밸브 바디(23)를 위한 수용부로서 형성되었고, 상응하는 보어(30)를 가지며, 상기 보어는 직경 상으로 볼 때 상기 연료 공급 라인(11)의 섹션(16)의 횡단면에 비해 확장되어 있다. 상기 보어(30) 내부에서 가이드 되는 밸브 바디(23)는 밸브 원뿔(33)에 의하여, 보어(30)가 섹션(16)으로 변형되는 영역에 있는 지지면(32) 상에서 끝난다. 상기 밸브 원뿔(33)은 밸브 바디(23)의 샤프트부에 연결되어 있으며, 상기 샤프트는 중공 샤프트로서 형성되어 자성 조절기(26)의 자성 인덕터(34)를 형성한다. 상기 자성 조절기(26)는 자기 코일(35)을 포함하며, 상기 자기 코일은 단부 섹션(28)까지 둘러싸면서 상기 고정 슬리브(37)의 방사형 리세스 내부에 배치되어 있고, 상기 고정 슬리브(36)의 나선형 목의 축 방향 연장부 내부에 배치되어 있으며, 상기 나선형 목은 상기 고정 슬리브(37)에서 끝나도록 제공된 칼라(collar)에 의해서 겹쳐지고, 상기 칼라에 대하여 나사로 결합되어 있다.

하우징 보어(30) 내부에 자성 인덕터(34)를 샤프트부로서 수용하고 있는 영역(45), 즉 자성 코일(35)을 둘러싸는 영역 안에 있는 상기 밸브 원뿔(33) 및 단부 섹션(28)의 영역은 파선으로 도시된 바와 같이 비자성 재료로 이루어진다.

중공 샤프트로 형성된 자성 인덕터(34) 영역에서는 밸브 바디(23)의 중앙에서 관류가 이루어지고, 밸브 원뿔(33)의 영역에서는 둘레 면에서 과류 현상이 일어나며, 각각의 자유로운 관류 횡단면들이 밸브 바디(23)의 개방 위치에서는 상기 섹션(15, 16)의 실질적인 관류 횡단면에 상응함으로써, 결과적으로 밸브 바디(23)의 개방 위치에서는 적어도 전반적으로 양이 조절되지 않은 관류 현상 또는 과류 현상이 나타나게 되고, 이와 같은 현상들에 의해서는 경우에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 밸브 바디(23)의 폐쇄 위치 방향으로 조절력이 줄어들게 된다. 상기와 같은 폐쇄 방향으로의 조절력은 대안적으로 그리고/또는 보완적으로는, 바람직하게 단부 섹션(27)에 대한 지지 작용이 이루어지는 경우에 자성 인덕터(34)를 형성하는 중공 샤프트의 연장부에 배치되어 있는 지지 스프링(46)을 통해서도 제공될 수 있다. 적어도 전반적으로 양이 조절되지 않은 관류 현상 또는 과류 현상이 바람직한데, 그 이유는 밸브(14)가 분사 과정 중에 개방되어 양 조절에 의해서 분사 압력을 낮추어 주기 때문이다. 그렇기 때문에, 밸브 바디(23)에 탄성력을 제공하는 것은 특이한 점이다.

자성 조절기(26)는 전체적으로 도면 부호 (25)로 표기된 조절 장치의 부분으로서, 특히 그 내부에 밸브 장치(8), 즉 특히 본 발명에 따른 밸브(14)가 놓여 있는 연료 분사 인젝터(7)의 분사 시간대에 라인 연결부(38)를 통해 연료를 공급받으며, 이와 같은 과정은 도 1에 파선으로 도시된 바와 같이 제어- 및 조절 유닛(4)을 통해 인젝터(7) 및 자성 조절기(26)에 대략 동일한 시간에 연료가 공급됨으로써 간단한 방식으로 성취될 수 있다. 그럼으로써, 밸브(14)를 통해서는 분사 시간대에 인젝터(7)에 대한 연료 공급이 개시되고, 개별 분사 동작의 종료와 더불어 밸브 원뿔(33)을 통해서는 연료 분사 인젝터(7) 방향으로 이루어지는 연료의 관류 작용도 차단된다.

연료 분사 인젝터(7)가 누출 없는 상태로 또는 거의 누출 없는 상태로 동작하면, 다시 말해 연료 분사 인젝터(7)가 자신의 개별적인 구조적 형상에 상응하게 장애 없는 작동 특성을 보이면, 연속으로 이루어지는 분사 과정들 사이에 각각 놓여 있는 작동 단계들에서 상기 연료 공급 라인(11)의 배출 측 섹션(16)에서는 실질 적으로 압력 강하가 전혀 나타나지 않는다. 따라서, 공급 측 라인 섹션(15)과 배출 측 라인 섹션(16) 사이에서는, 장애를 받지 않는 동작에 맞추어 설계된 조절력을 갖는 자성 조절기(26)를 통한 밸브 바디(23)의 조정에 의해서 상기 밸브(14)의 개방을 방지하는 압력차도 전혀 나타나지 않는다. 연속으로 이루어지는 분사 과정들 사이의 단계에서, 연료 분사 인젝터(7) 상에서 또는 연료 분사 인젝터(7)에 대한 공급부 내에서, 상기 라인 연결부(11)의 섹션(16) 내부에 압력 강하 현상이 나타나면, 압력차는 증가하게 되고, 그와 더불어 밸브 바디(23)를 폐쇄 방향으로 이동시키는 하중을 가할 수 있는 더 높은 파워가 나타나게 된다. 지지 스프링(46)의 파워를 고려하더라도 상기 폐쇄력이 자성 조절기(26)를 통해 제공될, 밸브(14)의 개방 방향으로 작용하는 조절력보다 더 크면, 상기 밸브(14)가 더 이상 자성 조절기(26)를 통해서 개방될 수 없고, 밸브(14)를 구비한 연료 분사 인젝터가 연료 공급부로부터 분리됨으로써, 결과적으로 누출에 의해 연료가 조절되지 않은 상태로 실린더에 공급됨으로써 발생하는 내연 기관의 손상, 그리고 상기와 같은 상태로 인해 야기되는 제어되지 않은 연소 공정도 피해지게 된다.

밸브(14)가 에러 기능을 갖는 경우, 예를 들어 막힘 현상에 의해서 개방 위치에 정체되는 경우, 또는 분사 노즐(12) 측에서 상기 노즐의 캡이 파괴되어 분사용 보어의 양 조절 작용이 실행되지 않는 경우도, 에러에 의해서 야기되는 바람직하지 않은 연소 공정들의 원인이 될 수 있다. 상기와 같은 에러들은 초과량의 연료가 연소실로 흘러들어가게 할 수 있다. 전술된 유형의 분사 시스템을 상기와 같은 에러에 대하여 안전하게 보호하기 위하여, 도 3은 밸브 장치의 부분으로서 상기 밸브(14) 앞에 설치된 질량 제한 밸브(50)를 제시한다. 상기 질량 제한 밸브는 하우징(51) 및 수용 공간(52)을 가지며, 이 경우 하우징 측 라인 부분들 중에서 공급 측 라인 부분은 도면 부호 (54)로 그리고 배출 측 라인 부분은 도면 부호 (55)로 표기되어 있다. 상기 라인 부분들 사이에서 수용 공간(52) 내부에는 밸브 피스톤(53)이 배치되어 있으며, 상기 밸브 피스톤은 스프링(56)을 통해 공급 방향과 반대로(화살표 (31)) 지지가 되어 있고, 탄성력에 대항하여 자신의 공급 측 정지 위치로부터 배출 측 정지 위치로 움직일 수 있다. 이와 관련된 행정 거리는 H로 표시되어 있다.

도 3에 도시된 공급 측 정지 위치에서는, 상기 행정 거리(H)에 상응하는 행정 용적이 밸브 피스톤(53)을 통해서 제한되며, 상기 행정 용적은 적어도 동일하지만, 바람직하게는 연료 분사 인젝터(7)의 최대 분사 용적보다 더 크다.

밸브(14)가 개방된 것으로 전제하는 경우, 상기 밸브 피스톤(53)은 공급 측에 압력이 제공됨으로 인하여 스프링(56)의 파워에 대항하여 행정 거리만큼 이동하게 되고, 분사 용적에 상응하는 행정 용적은 상기 행정 거리에 대하여 보정된다. 최대로 허용되는 분사 용적을 오차 허용 값만큼 초과하는 배출 용적이 나타나면, 밸브 피스톤(53)은 정지 위치로 이동한다.

분사 용적이 사전에 결정된 작동 한계 안에 있는 경우에, 밸브 피스톤(53)은 각각 단지 자신의 최대 행정(H)의 부분 영역만을 통과하게 되고, 그 경우에 뒤에 접속된 연료 분사 인젝터(7)의 분사 간격 중에 변위된 행정 용적, 다시 말해 연소실(3)로의 연료 공급이 중단된 경우에 변위된 행정 용적은 상기 밸브 피스톤(53)이 "밀봉되지 않은 상태로" 수용부(52) 내에서 가이드 됨으로써 보상된다. 이와 같이 밀봉되지 않은 상태로 이루어지는 가이드는 밸브 피스톤(53)과 수용부(52) 사이에 존재하는 유격의 크기를 상응하게 설정함으로써 성취될 수 있거나, 또는 다른 방식으로 제공된 양 조절된 과류 경로에 의해서도 성취될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서 밸브 피스톤(53)은 환상 칼라(75)를 통해 수용부(52) 내에서 밀봉 방식으로 가이드 되고, 상기 환상 칼라(57)에는 양 조절하는 과류 경로(58)가 할당된다.

과류 경로(58)가 역방향 이동 바이패스를 형성하도록 구성된 상기와 같은 유형의 질량 제한 밸브가 밸브(14)와 연속으로 접속되면 - 이때 밸브(14) 및 질량 제한 밸브(15)는 하나의 밸브 장치(8)를 형성함 -, 분사가 이루어지지 않는 단계에서는 누출이 전혀 발생하지 않거나 또는 비교적 작은 누출이 발생하는 연료 분사 인젝터(7)를 위하여 간단한 구조 및 민감하게 반응하는 안전 조치를 제공할 수 있는 해결책이 도출된다. 다시 말해 상기 과류 경로(58), 즉 역방향 이동 바이패스에 의해서는, 밸브 부재가 좁은 허용 오차 범위 안에서 "밀봉되지 않은 상태로" 가이드 되고, 과도한 누출과 같은 현상들이 분사 용적에 보완적으로 각각 누출 용적을 흘려 보냄으로써, 결과적으로 단지 분사 용적만이 재차 채워지는 경우에는, 결국 밸브 피스톤(53)이 정지하게 된다. 다른 여러 가지 이유에서 질량 제한 밸브(50)와 연료 분사 인젝터(7) 사이에 있는 연결부를 통해 허용되지 않을 정도로 많은 양의 연료가 유출되는 경우에도 상기와 같은 내용이 적용된다.

장애 없는 작동 특성이 전제된 경우, 분사가 이루어지지 않을 때에는 단지 작은 유출 손실 또는 누출만이 발생하도록 연료 분사 인젝터(7)가 형성되었다면, 도 3에 따른 기본적인 배열 상태에서는 누출뿐만 아니라 허용되지 않을 정도로 높은 다른 형태의 유출 손실도 단지 밸브(14) 및 질량 제한 밸브(50)로만 구성된 연료 분사 인젝터용 밸브 장치(8)를 통해서 검출될 수 있고, 그와 동시에 밸브 장치(8)를 통해서는 연료 분사 인젝터로 공급되는 연료 공급 과정이 중단될 수 있는 한편, 도 4에 따른 실시예는 분사가 이루어지지 않을 때에 비교적 더 큰 누출 현상이 나타나도록 구조적으로 설계된 인젝터(7)와 관련이 있다. 이와 같은 목적을 위해, 도 4에 따른 실시예에서는 도 3에 따른 실시예를 보완하기 위하여 병렬 회로 내부에, 다시 말해 밸브(14)에 대한 바이패스 내부에 압축 응력을 받은 저장- 또는 완충 용적이 제공되며, 상기 저장- 또는 완충 용적은 구조적으로 질량 제한 밸브(50)와 유사하게 형성되었지만 상기 밸브와 달리 하우징(61)의 수용 공간(62) 내부에서 밀봉 방식으로 가이드 되는 밸브 피스톤(63)을 구비하는 저장기 유닛(60) 안에 통합되어 있다. 상기 피스톤도 공급부(64)와 배출부(65) 사이에 축을 따라 배치되어 있으며, 이 경우 공급 측은 밸브(14)의 공급 측 연결부(15)에 연결되어 있고, 배출 측은 밸브(14)의 배출 측 연결부(16)에 연결되어 있다. 밸브 피스톤(63)은 재차 스프링(63)을 통한 하중에 의해서 자신의 공급 측 정지 위치로 이동할 수 있고, 상기 스프링(66)의 파워에 대항하여 공급 측과 배출 측 사이의 압력차에 따라 배출 측 정지 위치로 이동할 수 있다. 상기 밸브 피스톤(63)을 통해 차단된 행정 용적은 단지 밸브의 배출 측 연결부(16)에만 연결되거나, 또는 밸브(14) 및 연료 분사 인젝터(7) 사이에 배치된 상기 연료 공급 라인(11)의 섹션에만 연결된다.

밸브(14)가 폐쇄되는 경우에, 인젝터 측 누출이 저장 부재(60) 내에 저장된 그리고 압력 작용하에 있는 연료 용적에 의해서 보상되지 않으면, 상기 인젝터 측 누출에 의해서는, 유출 측에서 압력 강하를 야기할 수 있는 유출 손실이 발생하게 된다. 분사가 이루어지지 않는 각각의 단계에서 나타나는 상기와 같은 유출 손실이 허용 수준보다 더 크면, 상기 유출 손실은 저장기 유닛(60)이 용적을 통해서는 더 이상 보상될 수 없다. 그에 상응하게, 밸브(14)의 공급 측과 배출 측 사이에서는 상기 밸브를 폐쇄된 상태로 유지하는 압력차가 나타난다. 상기 손실이 허용 한계 범위 안에서 유지되면, 저장 용적은 분사 단계에서 각각 다시 채워진다.

보완적으로, 도 4에서는 도 3과 유사하게, 유입 측에서 밸브(14) 앞에 질량 제한 밸브(50)가 배치되어 있으며, 상기 질량 제한 밸브는 구조 및 기능 측면에서 도 3에 따른 질량 제한 밸브의 구조 및 기능에 상응한다. 이와 관련된 전술한 실시예들이 참조된다.

저장 용적이 제한되었고, 시스템 압력에 따라 압축 응력을 받으며, 구조적으로 볼 때 질량 제한 밸브의 방식으로 형성된 저장기 유닛(60)이 밸브(14)에 병렬 접속된 상태에서 별도로 배치됨으로써 그리고 질량 제한 밸브(50)가 밸브(14) 앞에 접속 배치됨으로써, 누출 및/또는 기타의 유출 손실은 별도로 그리고 그와 더불어 각각의 감도에 적응된 방식으로 검출될 수 있으며, 이 경우 상기 저장기 유닛(60)의 공급 측 연결부(64)는 - 비록 이와 같은 형상이 바람직하다 하더라도 - 질량 제한 밸브(50)를 통과할 필요가 없다.

비록 본 발명에 따른 상기 해결책이 본 발명의 틀 안에서 바람직한 해결책이 되고, 도 2에 따른 실시예가 특히 세밀한 응답과 관련해서도 바람직하다 하더라도, 본 발명에 따른 해결책이 조절 방향으로 과류 현상이 발생하도록 구성된 도 2에 따른 방식의 밸브(14)와 관련이 없다는 내용을 명확히 설명하기 위하여, 도 5는 조절 방향에 대하여 가로로 과류 현상이 발생할 수 있는 슬라이딩 밸브(70)의 구조적 형상을 통하여 상기 밸브(14)를 위한 한 가지 해결책을 제시하고 있다. 조절 방향에 대하여 가로로 과류 현상이 발생할 수 있는 슬라이드는 도면 부호 (71)로 표기되어 있으며, 상기 과류 방향은 재차 화살표(31)에 의해서 지시된다. 도면에서 슬라이드(71)는 차단 위치를 취하고, 조절 장치(72)는 재차 자성 조절 장치로서 도시되어 있다. 상기 슬라이드(71)는 파선으로 도시된 과류용 개구(73)를 구비한다.

도시된 상황은 폐쇄 위치에 상응하고, 유입 측과 유출 측 사이에 압력차가 존재하는 경우에는 슬라이드(71)의 조절 방향에 대하여 가로로 상기 슬라이드(71)에 파워가 제공됨으로써, 상기 슬라이드(71)를 위해서는 슬라이드 하우징(74)에 대하여 지지 작용하는 횡력에 상응하는 마찰력이 나타나게 된다. 상기와 같은 압력차에 의해 야기되는 슬라이드(71)와 하우징(74) 사이의 지지력은 슬라이드의 조절 방향에 대한 횡력으로서 화살표 (71)에 의해 표시되어 있다.

예를 들어 누출이 과도한 경우, 인젝터가 분사 위치에 정체해 있는 경우 등과 같은 경우에는, 전술한 압력차로부터 압력차의 크기에 상응하게 상당히 큰 지지력과 더불어 슬라이드(71)의 이동을 저지하는 마찰력이 발생할 수 있기 때문에, 상황에 따라서는 상기와 같은 마찰력에 상응하는 상당히 큰 조절력도 필요하게 된다.

앞에서 이미 기술된 바와 같이, 본 발명에 따르면 상응하는 조절력의 제공이 제한될 수 있음으로써, 압력차가 상응하게 높은 경우에는 슬라이드(71)를 이동시키기 위해서 필요한 상응하는 조절력에 대한 요구가 충족될 수 없으며, 그 결과 압력차가 상응하는 한계값을 초과하는 경우에 슬라이드(71)는 차단 위치에 유지되고, 그에 따라 조절 장치(72)를 통해 상응하는 동작이 이루어짐에도 슬라이드는 개방 위치로 이동될 수 없으며, 이 경우에 조절력 요구와 관련하여 고려해야 할 점은, 경우에 따라서는 폐쇄 위치의 방향으로 작용하는 스프링(46)의 힘도 극복될 수 있다는 것이다.

조정을 목적으로 제공된 조절 장치(72)에 연료를 공급하는 과정이 인젝터에 연료를 공급하는 시간대에 - 분사를 목적으로 한 인젝터의 개방 그리고 밸브(14)의 개방이 동일한 시간대에 - 이루어지기 때문에, 상기 조절 장치(72)는 추가의 제어 비용 없이도 도 2에 따른 실시예에서와 동일한 방식으로, 스프링(46)의 대안으로서 그리고/또는 보완책으로서, 밸브를 폐쇄 위치의 방향으로 이동시키기 위해서 이용된다.

Claims

내연 기관의 실린더의 연소실에 연료를 분사하는 연료 분사 인젝터 그리고 고압 소스로부터 상기 연료 분사 인젝터까지 연장되는 연료 공급 라인 내부에 배치된 밸브를 구비하며, 상기 밸브는 상기 인젝터의 분사 시간대에 조절 장치를 통해서 개방 위치로 이동되고, 상기 밸브의 밸브 바디는 상기 밸브의 유출 측에서 장애로 인하여 압력 강하가 발생하는 경우에는 폐쇄 위치를 취하게 되며, 상기 폐쇄 위치에서는 상기 밸브의 공급 측과 배출 측 사이에서 발생하는 압력차에 상응하는 파워에 의해서 상기 밸브가 하중을 받도록 구성된, 내연 기관용 연료 분사 시스템에 있어서,

상기 밸브 바디(23)를 개방 방향으로 이동시키는 상기 조절 장치(25)의 조절력은, 상기 밸브(14)의 폐쇄 위치에서 장애로 인한 압력차에 따라 밸브 바디에 하중이 가해질 때에 상기 밸브 바디를 개방 방향으로 이동시키기 위해서 필요한 파워보다 더 작은 값으로 제한되는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 조절 장치(25)의 조절력은, 상기 연료 분사 인젝터(7)가 장애 없이 작동하는 경우에 그리고 상기 연료 분사 인젝터(7)의 작동이 조절되는 경우에 상기 밸브(14)의 밸브 바디(23)에 작용하는 압력차에 상응하는 조절력보다 안전 임계값만큼 더 큰 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 밸브 바디(23)는 폐쇄 위치의 방향으로 스프링 하중을 받는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 밸브(14)의 밸브 바디(23)는 개방 위치에서는 유동에 의해 야기되는 파워에 의하여 폐쇄 위치의 방향으로 하중을 받는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 밸브(14)의 밸브 바디(23)가 개방 위치에 있는 경우에는 전반적으로 양이 조절된 상태에서 관류 또는 과류 현상이 나타나는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 1 항에 있어서,

개방 위치에 있는 밸브 바디(23)는 상기 조절 장치(25)의 조절력을 통해서 자신의 폐쇄 위치의 방향으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 밸브(14)를 위한 조절 장치(25)는 전기식으로 작동되는 조절 장치로서 형성된 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 밸브(14)를 위한 조절 장치(25)는 자성 조절 장치로서 형성된 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 8 항에 있어서,

하우징 보어(30) 내부에서 가이드 되는 상기 밸브 바디(23)는 자성 인덕터(34)로서 형성된 세로 영역을 갖고, 상기 세로 영역은 하우징 측을 둘러싸고 있는 자성 코일(35)로 변형되는 영역에 있으며,

상기 하우징은 상기 자성 코일(35)과 자성 인덕터(34) 사이의 영역에서는 비자성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 하우징 보어(30)는 관류 방향으로 볼 때 지지면(32)에서 끝나며,

상기 자성 인덕터(34)는 상기 지지면(32)에 할당된, 비자성 재료로 이루어진 밸브 원뿔(33)을 갖는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 자성 인덕터(34)는 중공 샤프트로서 형성된 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

상기 자성 인덕터(34)의 경우에는 중앙에서 관류가 이루어지고, 상기 밸브 원뿔(33)의 경우에는 외부 측에서 과류가 이루어지는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 연료 분사 인젝터(7)까지 연장되는 연료 공급 라인(7) 내부에 있는 밸브(14)의 인젝터(7) 및 조절 장치(25)는 동일한 시간대에, 특히 거의 동시에 연료를 공급받고, 작동에 장애가 없는 경우에 개방되는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 연료 분사 인젝터(7)가 구조적으로 적어도 거의 누출이 발생하지 않는 방식으로 설계된 경우, 공급 측에서 상기 연료 분사 인젝터 앞에 배치된 밸브(14) 앞에는 조절된 상태로 과류 현상을 일으킬 수 있는 질량 제한 밸브(50)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 연료 분사 인젝터(7)가 구조적으로 볼 때, 공급 측에서 상기 인젝터(7) 앞에 배치된 밸브(14)까지 연장되는 바이패스 내부에서 누출이 발생하는 방식으로 설계된 경우에는 저장기 유닛(60)이 제공되며, 상기 저장기 유닛의 저장 용적은 상기 밸브(14)의 배출 측을 향하여 개방되고, 상기 저장기 유닛(60)의 연결부를 통해서 상기 밸브(14)의 공급 측에 압력이 제공되는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 15 항에 있어서,

상기 저장기 유닛(16)은 밀봉 방식으로 가이드 되는, 상기 저장 용적을 공급 측을 향하여 이동할 수 있도록 제한하는 밸브 피스톤(63)을 위한 수용 공간을 갖는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 밸브 피스톤(63)은 공급 측 연결부(64)의 방향으로 스프링 하중을 받고, 마주 놓인 차단 정지 위치의 방향으로는 압력에 의해서 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,

안전을 위해서 부가되는 상기 저장 용적(60)은 상기 연료 분사 인젝터(7)의 최대 분사 용적에 상응하는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.
제 15 항에 있어서,

상기 밸브(14)의 공급 측에서 상기 밸브의 앞에 그리고 저장기 장치(60)로 분기되는 바이패스 분기부 앞에는 양 조절된 상태의 과류 현상을 일으킬 수 있는 질량 제한 밸브(50)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는,

내연 기관용 연료 분사 시스템.