KR20090098664A

KR20090098664A - 직분사를 위한 분사 밸브

Info

Publication number: KR20090098664A
Application number: KR1020090003289A
Authority: KR
Inventors: 게오르크 틴슈만
Original assignee: 만 디젤 에스이
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2009-09-17
Also published as: KR101487369B1; FI124920B; DE102008014251A1; JP2009222057A; CN101532455A; FI20095237A0; CN101532455B; FI20095237A

Abstract

자기 점화 내연 엔진의 연소실에 연료를 직분사하기 위한 본 발명에 따른 분사 밸브는 밸브 니들을 구비한다. 그러한 밸브 니들은 니들 시트 상에 밀봉되어 안착할 수 있고, 밸브 시트에 밸브 니들이 있는 위치에서 연소실로 가는 분사 개구부를 가로막는 니들 포인트를 구비한다. 또한, 분사 밸브는 밸브 니들의 축 방향 리프트를 조절하기 위한 가변 리프트 제어 장치를 구비하되, 니들 포인트는 분사 개구부를 부분적으로 가로막는다.

Description

직분사를 위한 분사 밸브{INJECTION VALVE FOR DIRECT INJECTION}

본 발명은 축 방향으로 이동 가능한 밸브 니들(valve needle)을 구비하는, 자기 점화 내연 엔진의 연소실에 연료를 직분사하기 위한 분사 밸브에 관한 것이다. 밸브 니들은 니들 시트 상에 밀봉되어 안착하고, 밸브 시트의 구역에 밸브 니들이 있는 위치에서 연소실로 가는 분사 개구부를 가로막는 니들 포인트(needle point)를 구비한다.

기분사 내연 엔진에서는, 분사 밸브의 구조적 구성과 분사 과정의 시간에 따른 경과가 연소의 진행과 그에 따른 출력 및 방출 거동에 영향을 미친다.

서두에 언급된 유형의 멀티제트(multijet) 분사 밸브가 DE 28 37 606으로부터 공지되어 있다. 그러한 분사 밸브의 장점은 블라인드 홀(blind hole) 체적이 작거나 아예 없다는 것이다. 또한, 탄화수소 방출이 표준 분사 밸브에 비해 현격히 감소한다. 아울러, 전술된 구성에 의해, 블라인드 홀로부터 연료가 증발하는 것과 니들 반동에 기인하여 뒤늦게 연료가 방울져 떨어지는 현상이 대폭 줄어들게 된다.

전술된 공보에서 제안하고 있는 스텝 분사 밸브에서는, 분사하려는 각각의 분사량에 의존하여 더 많거나 더 적은 밸브 니들의 분사 구멍들이 순차대로 개방된다. 개방되는 분사 구멍들의 수가 적은 경우에는, 밸브에 배치된 저장 시스템에 더 높은 분사 압력이 걸리게 된다. 그러한 저장 시스템은 분사 지속 시간에 의존하여 자동적으로 점점 더 많은 분사 구멍들이 개방되게끔 한다. 밸브 리프트(valve lift)에 대한 부가의 제어 시스템은 마련되어 있지 않다.

DE 197 14 505는 그 구멍에 회전 밸브가 배치되어 있는 연료 분사 노즐을 제안하고 있다. 그러한 연료 분사 노즐에서, 분사 개구부의 면적은 회전 밸브의 각 위치에 대응하여 변하게 된다. 하지만, 회전 밸브의 회전을 위해서는, 회전 밸브의 위치를 검출하여 조절하는 장치가 필요하다. 본 회전 밸브에 있어서는, 분무화 및 연료 분사 각을 제어하는 것이 설명되어 있기는 하지만, 그 밸브의 구조로 인해 회전 밸브의 높은 구조적 비용 및 높은 위치 정확도가 요구된다.

다른 공지의 분사 밸브는 예컨대 2개의 밸브 스프링을 사용하는데, 제1 압축 스프링은 니들 리프트를 예비 분사를 위한 전행정(prestroke)으로 한정한다. 제2 압축 스프링에 의해 조절되는 압력을 넘어서면, 밸브 니들이 주분사를 위해 최대 리프트까지 더 리프팅된다. 그러한 분사 밸브에는, 니들 리프트가 전적으로 노즐 전실에서의 압력에 의해서만 제어되기 때문에 그 융통성이 낮다는 단점이 있다. 노즐 전실에서의 높은 압력과 부분적인 리프트를 조합시킬 수가 없다.

본 발명의 목적은 선행 기술의 단점을 회피하고, 가변적인 연료 분사를 가능 케 하는 분사 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 그러한 목적은 청구항 1의 주제에 의해 달성된다. 바람직한 부가의 구성들이 종속 청구항들의 주제를 이루고 있다.

자기 점화 내연 엔진의 연소실에 연료를 직분사하기 위한 본 발명에 따른 분사 밸브는 니들 시트 상에 밀봉되어 안착할 수 있는 축 방향으로 이동 가능한 밸브 니들을 구비한다. 여기서, 밸브 니들은 밸브 시트의 구역에 밸브 니들이 있는 위치에서 연소실로 가는 분사 개구부를 거의 완전히 가로막는 니들 포인트를 포함한다. 또한, 분사 밸브는 밸브 니들의 축 방향 리프트를 조절하기 위한 가변 리프트 제어 장치를 구비하되, 니들 포인트는 리프트 이동 동안 분사 개구부를 부분적으로 가로막는다. 요구되는 부하에 의존하여, 최대 리프트 위치에서는 분사 개구부가 밸브 니들에 의해 부분적으로 가로막히거나 완전히 개방될 수 있다. 여기서, 분사 개구부란 분사 밸브의 내부 공간을 연소실에 연결하는 구역을 일컫는다. 그러한 구역은 하나의 또는 다수의 연결 개구부로 이뤄질 수 있는데, 그 연결 개구부는 분사 개구부의 둘레에 반경 방향 및/또는 축 방향으로 분포되어 배치되는 것이 바람직하다.

밸브 니들의 축 방향 리프트 이동을 가변적으로 조절하는 것은 제어 장치에 의해 이뤄지는 것이 바람직한데, 그 제어 장치는 내연 엔진의 다수의 작동 파라미터들을 처리하여 엔진을 제어하는 역할을 하는 제어 장치에 연결되는 것이 또한 바람직하다. 엔진을 제어하는 제어 장치에 엔진 특성 다이어그램이 보관되어 있고, 그로부터 엔진의 정해진 부하 범위에 필요한 분사량을 결정하는 것이 바람직하다. 필요한 분사량으로부터 출발하여, 분사 밸브 내의 밸브 니들의 해당 축 방향 리프트를 알아내게 된다.

분사 밸브에 대한 제어 장치는 조절 요소를 포함하고, 그 조절 요소의 작동에 의해 밸브 니들을 원하는 리프트 위치로 옮겨 바람직하게는 그 리프트 위치에 유지시키고 밸브 니들의 미리 정해진 축 방향 이동을 통해 밸브를 다시 폐쇄하는 것이 바람직하다. 그러한 조절 요소는 전기 기계적 작동 원리에 따라 작동된다. 즉, 전자석, 서보 모터, 또는 압전 액추에이터에 의해 제어 이동이 이뤄지는 것이 바람직하다. 하지만, 조절 요소는 유압에 의해 작동되거나 다른 작동 원리에 의해 작동될 수도 있다.

리프트 이동 및 최대 니들 리프트는 조절 요소의 절환 위치 및 인가되는 연료 압력과 연동하는 방식으로 제어되는 것이 바람직하다. 또 다른 실시 양태에서는, 밸브 니들의 최대 리프트가 리프트 제한 요소에 의해 제한되는데, 그러한 리프트 제한 요소의 위치 설정도 역시 조절 요소에 의해 이뤄지는 것이 바람직하다.

밸브 니들이 일정한 리프트를 지나간 후에야 비로소 분사 시작을 특징짓는 분사 개구부의 제1 구역의 개방이 이뤄지는 것이 바람직하다. 엔진이 부분 부하 범위로 작동되면, 분사 개구부의 비교적 작은 개구 횡단면을 통해서만 분사가 이뤄진다. 즉, 밸브 니들의 리프트가 그에 상응하게 작게 된다. 특히, 종래의 분사 시스템의 경우에는, 분사 횡단면이 그와 같이 작아지는 결과, 높은 압력이 걸리고, 분사되는 연료의 양호한 분무화가 이뤄지게 된다. 그와 같이 하여, 연소 시에 통 상의 분사 밸브에 비해 연기 방출이 적어지는데, 그것은 그곳에서 연료가 거의 콤팩트한 액체 제트로서 유출되기 때문이다. 증기 형태의 연료의 비율이 상대적으로 낮다. 본 발명에 따른 분사 밸브의 구성에 의하면, 바람직하게도 개구 횡단면에서의 캐비테이션(cavitation)이 배가되고, 제트 내의 내부 힘이 더 높아지며, 외부 파동 형성이 개선되는데, 그들은 연소실 분위기와 연계하여 증기 형태의 연료의 생성을 지원하게 된다. 그러한 연료 분사의 특성은 혼합기 생성을 개선하고, 그럼으로써 출력을 높이고, 유해물 없는 연소가 이뤄지게 한다.

제트 분산을 개선하기 위해, 분사 횡단면이 단지 부분적으로만 개방되었을 때에 바람직하게는 밸브 니들 포인트에 형성되어 혼합기 생성에 유리하게 작용하는 브레이크어웨이 에지(breakaway edge)를 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 분사 개구부에 대한 밸브 니들 포인트의 위치와 더불어 분사 개구부의 기하 형태 및/또는 밸브 니들 기하 형태에 의해 제트 분산에 영향을 미치는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 분사 개구부의 기하 형태에 있어서는 동심상의 형태 이외의 것도 제공될 수 있다. 니들 포인트의 기하 형태와 분사 개구부의 기하 형태를 조합함으로써, 분사 밸브가 실린더에 조립되는 위치와 공동으로, 그리고 실린더에 유포된 가스 흐름과 연계하여 원하는 대로 연소 과정에 영향을 미칠 수 있게 된다.

엔진의 상위 부하 범위에서는, 낮은 분사 압력으로 높은 체적 흐름을 제공하여 높은 출력을 얻는다. 그러한 범위에서는, 방출치, 특히 산화질소 형성에도 또한 양호한 영향을 미쳐야 한다. 분사 경과의 파라미터, 실질적으로 말하자면 밸브 니들의 리프트 이동의 시간에 따른 경과 및 그 최대 리프트는 제어 장치에 보관된 엔진 특성 다이어그램과 연계하여 결정되고, 밸브에서 조절된다. 즉, 바람직하게는 작은 리프트와 연계하여 얻어지는 짧은 니들 개방을 통해 예비 분사를 수행할 수도 있다. 정격 출력에서는, 분사 밸브의 분사 개구부가 완전히 개방되는 것이 바람직하다. 리프트 제한 요소에 의해 니들 리프트의 제어를 수행할 경우, 그 리프트 제한 요소의 그 최대 축 방향 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 정격 출력의 범위에서도, 분사 개구부의 기하 형태 및/또는 밸브 니들 포인트의 기하 형태에 의해 제트 형성에 영향을 미치는 것이 바람직하다.

분사 시스템과 연계된 밸브 니들 기하 형태의 구성에 의존하여, 가능한 한 최적의 제트 구성을 얻기 위해 정격 출력의 범위에서도 분사 개구부가 완전히 개방되지 않도록 밸브 니들의 최대 리프트의 제한을 제공하는 것도 또한 바람직할 수 있다.

본 발명에 따르면, 분사 개구부의 횡단면의 기하 형태는 분사 경과에 유리한 영향을 미치도록 구성된다. 그것은 예컨대 분사 경과의 시작 시에는 단지 작은 개구 횡단면만이 개방되는 반면에, 분사의 종료 시에는 개방되는 횡단면이 과비례적으로 증가하도록 구성될 수 있다. 하지만, 개방되는 횡단면을 선형적으로 확대하는 것도 또한 바람직할 수 있다. 분사 개구부의 기하 형태에 의거하여서는 물론, 밸브 니들의 리프트 이동의 시간에 따른 제어에 의해 분사 지속 시간에 걸친 체적 흐름의 변화에 영향을 미칠 수 있다.

본 발명에서 제안되는 분사 밸브는 그 간단한 구조에 의해, 그리고 유리한 노즐 구성에 의해 연료 분사의 가변적인 제어를 가능케 하는데, 그것은 다수의 파 라미터를 적합하게 조정할 수 있음으로 해서 얻어질 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 직분사를 위한 분사 밸브는 니들 리프트가 전적으로 노즐 전실에서의 압력에 의해서만 제어됨으로 인해 그 융통성이 낮다고 하는 선행 기술의 단점을 회피하여 가변적인 연료 분사를 가능케 한다. 특히, 그 간단한 구조와 유리한 노즐 구성에 의해 다수의 파라미터를 적합하게 조정할 수 있게 하고, 그럼으로써 연료 분사의 가변적인 제어를 가능케 한다.

첨부 도면들과 관련하여 이뤄지는 이후의 설명으로부터 본 발명의 또 다른 장점, 특징, 및 이용 가능성을 명확히 알 수 있을 것이다.

도 1은 연료의 직분사를 위해 대형 디젤 엔진의 연소실에 마련되는, 본 발명의 일 구성에 따른 제어 장치를 구비한 분사 밸브를 나타낸 것이다. 그러한 분사 밸브(10)는 축 방향으로 이동 가능한 밸브 니들(11)을 구비하는데, 그 밸브 니들(11)은 니들 시트(12) 상에 밀봉되어 안착할 수 있다. 밸브 니들(11)은 그 밸브 니들(11)이 니들 시트(12)의 구역에 있는 도시된 위치에서 분사 개구부(14)를 완전히 가로막는 니들 포인트(13)를 포함한다. 그러한 위치에서는, 연료가 분사 압력 및 체적 흐름 공급원(40)으로부터 연료 라인(21)을 경유하여 분사 밸브(10)의 분사 공간(17)으로 흐르는 것이 불가하다.

분사 압력 및 체적 흐름 공급원(40)은 적절한 절환 기구에 의해 일시적으로만 연료 라인(21)에 연결된다.

밸브 니들(11)이 니들 시트(12)로부터 리프팅되면, 분사 밸브(10)의 분사 공간(17)으로 가는 연료 라인(21)과의 연결이 개방된다. 그러면, 연료 라인(21)을 경유하여 공급되는 연료가 횡 방향 구멍(15)을 통해 밸브 니들(11)의 축 방향 공급 구멍(16)으로 흐르게 된다. 그러한 밸브 위치에서는, 밸브 니들(11)의 니들 포인트(13)가 분사 개구부(14)를 겨우 부분적으로만 가로막고, 그에 따라 연료가 분사 개구부(14)를 통해 내연 엔진의 연소실에 도달하게 된다.

예시적으로 도시된 본 발명의 실시 양태에서는, 밸브 니들(11)과 태핏 위쪽에 있는 가변 리프트 스토퍼(25)가 제어 장치(30)에 의해 제어되는데, 그 제어 장치(30)는 엔진을 제어하는 역할을 하는 제어 장치(31)에 연결되어 있다. 그러한 제어 장치(31)에는, 제어 장치(33)의 연산 장치(34)에 의해 판독되어 처리될 수 있는 엔진 특성 다이어그램(32)이 보관되어 있다. 제어 장치(33)는 분사 밸브(10)의 제어를 위한 관련 데이터가 보관되어 있는 저장 장치(35)를 더 포함한다. 고압 공간(6)을 통해 이뤄지는 분사 밸브(10)로의 연료 공급은 연료 공급 장치(40)에 의해 제어되는데, 그 연료 공급 장치(40)도 역시 제어 장치(33)에 연결되어 있다.

제어 장치(30)는 조절 요소(36)를 포함하는데, 그 조절 요소(36)는 저압 라인(38)에 연결되고, 원하는 리프트 이동 동안 연료 라인(21)에서의 연료 압력과 연동하여 밸브 니들(11)의 이동을 제어한다. 그러한 조절 요소(36)는 도시된 실시예에서는 역시 제어 장치(33)에 의해 제어되는 전자석(37)에 의해 작동된다.

고압 공간(6)에는 연료 공급 압력이 인가된다. 스프링 공간(5)은 저압 라인(38)에 연결된다. 스프링 공간(5)에 배치된 스프링(7)은 분사 밸브(10)의 폐쇄 방향으로 향하는 힘을 밸브 니들에 추진한다. 도 1에서는, 조절 요소가 휴지 위치로 도시되어 있다. 절환 위치에서는, 분사 밸브(10)의 스프링 공간(5)이 저압 라인(38)에 연결된다. 따라서, 스프링 공간(5) 내의 압력이 떨어지고, 밸브 니들이 고압 공간(6) 내의 압력에 의거하여 밸브 시트로부터 리프팅되어 개방 방향으로 이동된다. 연료 공급 장치(40)에 의해 연료 압력에의 연결이 닫힘으로써, 분사 공간(17) 및 고압 공간(6) 내의 압력이 떨어지고, 밸브가 스프링력에 의해 폐쇄되게 된다.

도 2는 가변적으로 조절될 수 있는 리프트 제한 장치를 구비한 분사 밸브(10)의 다른 예시적인 실시 양태를 나타낸 것이다. 본 실시 양태에서는, 분사 밸브(10)에서의 밸브 니들(11)의 개폐가 도 1과 유사하게 이뤄지기는 하지만, 최대 리프트가 조절 요소(36)에 의해 제어되는 축 방향으로 이동 가능한 피스톤의 형태로 된 리프트 제한 요소(25)에 의해 제한된다. 조절 요소(36)는 연료 라인(21)에 연결되고, 그 연료 라인(21)은 다시 분사 압력 및 체적 흐름 공급원(40)에 연결된다.

리프트 제한 요소(25)는 제어 장치(33)에 의해 절환되는 조절 요소(36)에 의해 도시된 하부 리프트 제한 위치와 상부 리프트 제한 위치 사이에서 가변적으로 조절될 수 있다. 조절 요소(36)의 도시된 절환 위치에서는, 리프트 제한 압력 공간(8)이 저압 라인(38)에 연결된다. 연료 압력이 인가되면, 조절 요소가 개방되어 있는 한에는 매체가 리프트 제한 압력 공간(8)으로 새나간다. 그 경우, 리프트 제한 요소(25)는 축 방향으로 개방 방향 쪽으로 이동되는 밸브 니들(11)에 의해 위쪽 으로 이동되되, 리프트 제한 요소(25)에서 힘의 평형이 이뤄지거나 기계적으로 상부 제한 위치에 접할 때까지 위쪽으로 이동된다. 조절 요소(25)의 도시된 절환 위치에서는, 밸브 니들(11)과 리프트 제한 요소(25)가 스토퍼까지 축 방향으로 이동하여 최대 밸브 리프트에 도달해 있다.

대안적으로, 조절 요소(36)는 리프트 제한 압력 공간(8)을 연료 라인(21) 대신에 적절한 압력을 갖는 보조 매체 회로에 연결할 수도 있다. 그러한 실시 양태에서는, 단일의 조절 요소(36)가 다수의 리프트 제한 요소들(25)의 위치를, 그에 따라 엔진의 다수의 또는 모든 분사 밸브들(10)의 리프트를 나란히 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 또 다른 구성에 따른 가변적으로 조절될 수 있는 리프트 제한 장치를 구비한 분사 밸브(10)를 나타낸 것이다. 본 실시 양태에서는, 분사 밸브(10)에서의 밸브 니들(11)의 개폐가 도 1 및 도 2와 유사하기는 하지만, 최대 리프트가 축 방향으로 이동될 수 있는 2개의 제어 가능한 피스톤의 형태로 된 리프트 제한 요소(25) 및 그에 대응하는 제어 요소(26)에 의해 제한된다. 본 구성에서는, 도 1의 구성과 유사하게 분사 밸브(10)의 압력 공간으로의 체적 흐름이 제어 장치(30)와 분사 압력 및 체적 흐름 공급원(40)에 의해 가변적으로 제어되는데, 도 3에는 분사 압력 및 체적 흐름 공급원(40)이 도시되어 있지는 않다.

스프링 공간(5)이 제어 장치(33)에 의해 절환되는 조절 요소(36)에 의해 압력 라인(39)에 연결되면, 리프트 제한 요소(25)가 도시된 하부 리프트 제한 위치로 이동된다. 조절 요소(36)의 도시된 절환 위치에서는, 스프링 공간(5)이 저압 라 인(38)에 연결된다. 그럼으로써, 스프링 공간(5) 내의 압력이 떨어지고, 제어 요소(26) 및 리프트 제한 요소(25)가 축 방향으로 개방 방향 쪽으로 이동된 밸브 니들(11)에 의해 위쪽으로 이동되되, 인가되는 압력에 의거하여 힘의 평형이 이뤄지거나 리프트 제한 요소(25)가 하우징 내의 스토퍼에 접할 때까지 위쪽으로 이동된다. 조절 요소(25)의 도시된 절환 위치에서는, 최대 밸브 리프트에 도달되어 있다.

본 실시 양태에서도 역시, 단일의 조절 요소(36)가 다수의 리프트 제한 요소들(25)의 위치를, 그에 따라 엔진의 다수의 또는 모든 분사 밸브들(10)의 리프트를 나란히 조절할 수 있도록 하는 것이 가능하다.

도 4는 예시적인 분사 밸브(10)를 여러 리프트 위치로 개략적으로 나타낸 확대도이다. 폐쇄 위치에서는, 밸브 니들(11)이 밸브 시트(12)에 밀봉되어 안착한다. 그러한 위치에서는, 밸브 니들 포인트(13)가 분사 개구부(14)를 완전히 가로막는다. 연료 라인(21)과 분사 공간(17) 사이의 연결이 밸브 시트(12)에서 단절된다. 분사 공간(17)에는 사실상 힘이 작용하지 않는다.

리프트 L₁(니들 포인트에 대해서만 도시되어 있음)만큼의 밸브 니들(11)의 리프트 이동 후에는, 밸브 니들(11)이 더 이상 니들 시트(12)에 안착하지 않고, 연료 라인(21)으로부터 분사 공간(17)으로의 연결이 열리게 된다. 연료는 횡 방향 구멍(15)을 경유하여 공급 구멍(16)을 통해 분사 공간(17)에 도달한다. 그러한 위치에서는, 특히 종래의 분사 시스템의 경우에는 단지 부분적으로만 개방된 분사 개 구부(14)로 인해 횡단면이 좁아짐에 의거하여 높아진 압력이 형성된다. 따라서, 그러한 분사 횡단면에서의 연료 유출 속도가 상대적으로 높게 된다.

리프트 L₂(니들 포인트 및 니들 시트에 대해 도시되어 있음)만큼의 밸브 니들(11)의 리프트 이동 후에는, 밸브 니들(11)이 거의 그 최대 리프트에 도달한다. 분사 개구부(14)는 거의 완전히 개방되고, 연소실에 급송되는 체적 흐름이 매우 높으므로, 특히 종래의 분사 시스템의 경우에는 그러한 분사 경과의 단계에서 분사 공간(17)에 매우 높은 분사 압력이 형성될 수 없다. 따라서, 분사 횡단면을 가변적으로 제어함으로써, 체적 흐름, 압력, 및 유출되는 연료 제트의 구조와, 그에 따른 혼합기 생성에 영향을 미치도록 한다.

도 5는 분사 밸브(10)의 분사 개구부(14)의 예시적인 횡단면을 나타낸 것이다. 본 실시예에서는, 분사 개구부(14)의 완전한 개방에 필요한 밸브 니들(11)의 리프트가 비교적 길다. 도 5에서는, 분사 밸브(10)의 분사 개구부(14)의 대략 절반 정도가 개방된다. 분사 개구부(14)는 위쪽으로 확대되는 횡단면을 갖는데, 그러한 횡단면은 선형적인 개방 속도에서 애초부터 적은 체적 흐름으로 매우 높은 연료 분사 압력을 구현한다. 분사 경과의 대략 절반으로부터야 비로소 체적 흐름이 현격히 확대되게 된다.

도 6은 분사 밸브(10)의 분사 개구부(14)의 다른 예시적인 횡단면을 나타낸 것이다. 본 실시 양태에서는, 니들 포인트(13)가 작은 리프트에서 이미 상대적으로 큰 횡단면을 개방하여 체적 흐름의 신속한 증가를 가능케 하도록 분사 개구 부(14)가 구성된다.

도 7은 밸브 니들(11)의 니들 포인트(13)의 예시적인 구성을 나타낸 것으로, 그 니들 포인트(11)는 환형 노즈(nose)(18)를 구비한다. 그러한 노즈는 소위 브레이크어웨이 에지(breakaway edge)를 발생시킨다. 그러한 브레이크어웨이 에지는 양호한 분사 제트(3)의 구조를 생성하여 혼합기 생성 및 연소를 개선하는 역할을 한다.

도 8은 분사 밸브(10)의 분사 개구부(14)의 예시적인 구성을 나타낸 것이다. 본 실시예에서도 역시, 밸브 니들(11)이 단지 부분적으로만 개방되었을 때에 도 7의 구성에서와 유사하게 양호한 브레이크어웨이 에지가 형성된다. 도 7에 도시된 분사 개구부(14)의 구성과는 대조적으로, 여기서는 분사 개구부(14)가 분사 밸브(10)의 슬리브(19)에 경사져 배치되고, 그에 따라 제트의 전향이 일어난다.

도 9는 분사 밸브(10)의 분사 개구부(14)의 다른 구성 방안을 나타낸 것이다. 분사 개구부(14)는 슬리브(19)에 있어 바깥쪽 직경이 니들 포인트(13) 쪽을 향한 안쪽 직경보다 더 작게 형성되도록 원추형으로 구성된다.

도 10은 적절한 방식으로 슬리브(19)의 안쪽에서 그 모서리가 둥글게 형성될 수 있는 분사 개구부(14)의 또 다른 세부를 나타내고 있다.

도 1은 본 발명의 일 구성에 따른 제어 장치를 구비한 분사 밸브를 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 다른 구성에 따른 가변 리프트가 제한 장치를 구비한 분사 밸브를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 또 다른 구성에 따른 가변 리프트 제한 장치를 구비한 분사 밸브를 나타낸 도면,

도 4는 도 1의 분사 밸브를 여러 리프트 위치로 나타낸 확대도,

도 5는 본 발명의 일 구성에 따른 분사 밸브의 분사 개구부의 횡단면을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 일 구성에 따른 분사 밸브의 분사 개구부의 다른 횡단면을 나타낸 도면,

도 7은 본 발명의 일 구성에 따른 밸브 니들의 밸브 포인트의 구성을 나타낸 도면,

도 8은 본 발명의 일 구성에 따른 분사 밸브의 분사 개구부의 구성을 나타낸 도면,

도 9는 본 발명의 다른 구성에 따른 분사 밸브의 분사 개구부의 구성을 나타낸 도면,

도 10은 본 발명의 또 다른 구성에 따른 분사 밸브의 분사 개구부의 구성을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

5, 6, 8: 체적 공간 10:분사 밸브

11: 밸브 니들 12: 니들 시트

13: 니들 포인트 14: 분사 개구부

25: 리프트 제한 요소 31: 제어 장치

32: 엔진 특성 다이어그램 36: 조절 요소

37: 전자석

Claims

축 방향으로 이동 가능한 밸브 니들(11)을 구비하되, 그 밸브 니들(11)은 니들 시트(12)에 밀봉되어 안착할 수 있고, 밸브 니들(11)이 니들 시트(12)에 있는 위치에서 연소실로 가는 분사 개구부(14)를 가로막는 니들 포인트(13)를 구비하는, 자기 점화 내연 엔진의 연소실에 연료를 직분사하기 위한 분사 밸브(10)에 있어서,

니들 포인트(13)가 분사 개구부(14)를 부분적으로 가로막도록 밸브 니들(11)의 축 방향 리프트를 조절하기 위한 가변 리프트 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
제1항에 있어서, 분사 개구부(14)는 밸브 니들(11)이 미리 정해진 축 방향 리프트를 지나간 후에야 비로소 개방되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 밸브 니들(11)의 축 방향 리프트를 결정하는데 엔진 특성 다이어그램(32)의 데이터가 사용되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 조절 요소(36)의 작동에 의해 밸브 니들(11)이 미리 정해진 축 방향 이동을 하는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
제4항에 있어서, 조절 요소(36)는 기계적 작동 원리, 공압 작동 원리, 전기 기계적 작동 원리, 또는 유압 작동 원리에 따라 작동되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
제5항에 있어서, 조절 요소(36)의 조절 이동은 전자석(37), 서보 모터, 및/또는 압전 액추에이터에 의해 이뤄지는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 밸브 니들(11)의 축 방향 이동은 여러 체적 공간들(5, 6, 8)에 연료 압력 및/또는 보조 매체의 압력을, 특히 조절 가능하게 추진하는 결과 일어나는 결과인 평형 이동인 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 최대 니들 리프트는 조절 요소(36)의 절환 위치 및 인가되는 연료 압력과 연동하는 방식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 밸브 니들(11)의 최대 리프트는 리프트 제한 요소(25)에 의해 제한되되, 그 리프트 제한 요소(25)의 위치는 여러 체적 공간들(5, 6, 8)에의 압력 매체의 추진 및/또는 밸브 니들 이동의 결과로 설정되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 밸브 니들(11)의 최대 리프트를 제한 하기 위한 요소(25)는 정격 출력에서 그 최대 축 방향 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 분사 개구부(14)의 횡 단면은 미리 주어진 분사 경과를 부여하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 니들 포인트(13)는 밸브 니들 포인트(13)에 브레이크어웨이 에지가 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 밸브 니들 포인트(14)의 기하 형태에 의해 분사되는 연료의 제트가 구성되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 밸브 개구부(14)의 기하 형태에 의해 분사되는 연료의 제트가 구성되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 분사 개구부(14)에 대한 밸브 니들 포인트(13)의 위치에 의해 분사되는 연료의 제트가 구성되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
제14항에 있어서, 분사 개구부(14)는 분사 밸브(10)의 반경 방향에 대해 일정한 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
제16항에 있어서, 분사 개구부(14)는 바깥쪽 직경이 밸브 니들 포인트(13) 쪽을 향한 안쪽 직경보다 더 작게 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
제16항 또는 제17항에 있어서, 분사 개구부(14)는 밸브 니들 포인트(13) 쪽을 향한 안쪽에서 그 모서리가 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 밸브 니들(11)의 최대 리프트의 제한이 제공되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 분사 경과의 파라미터들은 제어 장치(31)에 보관된 엔진 특성 다이어그램(32)과 연계하여 결정되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 밸브 니들(11)의 리프트 이동에 의해 분사 지속 시간에 걸친 연료의 체적 흐름의 변화가 제어되는 것을 특징으로 하는 분사 밸브.