KR20120116447A - 압력 진동이 감소된 분사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료가 공급될 수 있는 연료 공급 경로(2), 공급된 연료가 분사되는 분사구(3)를 가진 분사기, 상기 분사구(3)를 개방 및 폐쇄하기 위해 액추에이터에 의해 이동 가능한 밸브 부재, 및 상기 연료 공급 경로(2) 내에 배치된 스로틀(4)을 포함하는 연료 분사 장치에 관한 것이다. 상기 연료 공급 경로(2)를 따른 상기 분사구(3)와 상기 스로틀(4) 간의 거리(9)는 분사 장치의 고유 주파수의 파장에 상응하는 길이를 갖는다.

Description

압력 진동이 감소된 분사 장치{INJECTION DEVICE HAVING REDUCED PRESSURE OSCILLATIONS}

본 발명은 분사 과정 동안 압력 진동이 감소된 분사 장치에 관한 것이다.

분사 장치들은 선행 기술에 다양한 실시예로 공지되어 있다. 공지된 분사 장치는 액추에이터에 의해 작동 가능한 밸브 부재, 예컨대 밸브 니들을 포함하고, 상기 밸브 부재는 분사를 위해 분사구를 개방하며 분사 후에 다시 폐쇄한다. 이 경우 발생하는 연료 내 압력 진동으로 인해, 연료 조량시 부정확성이 주어지고, 또한 바람직하지 않은 잡음이 발생할 수 있다. 밸브의 개방시, 연료가 배출되기 시작하므로, 밸브 시트 영역 내의 압력이 강하한다. 분사 장치 내에 있는 잔류 연료량은 먼저 더 높은 압력 레벨로 정지한 상태로 있기 때문에, 상기 압력 강하는 압력파의 형태로 상류로 연료 공급 경로를 통해 계속된다. 상기 압력파는 횡단면 변화 또는 돌출부에 반영되고, 밸브의 내부에 압력파 시스템이 형성된다. 상기 압력 진동으로 인해, 밸브 시트와 주변, 예컨대 흡입관 또는 연소실 사이의 압력 강하가 시간의 함수로서 변화된다. 이는 완전히 개방된 밸브의 경우 시간에 따라 일정치 않은 분사율을 야기하므로, 조량 정확도가 떨어진다. 또한, 압력 진동이 연료 스프레이의 구조 및 스프레이의 방울 직경에 불리한 영향을 준다. 또한, 연료 스프레이 내의 압력 변동으로 인해, 농후 및 희박 구역이 생기고, 이로 인해 연소 및 배기 방출 특성이 저하될 수 있다. 조량 정확도의 문제와 더불어, 압력 진동은 또한 바람직하지 않은 잡음을 일으키고, 지속적으로 부품의 손상을 일으킨다. 따라서, 조량 정확도 및 잡음 거동에 대한 최대 요구를 충족시킬 수 있는 분사 장치가 바람직하다.

본 발명의 과제는 시스템 내의 바람직하지 않은 압력파가 최대로 댐핑됨으로써, 조량 정확도에 대한 불리한 영향이 생기지 않고 바람직하지 않은 잡음 발생이 나타나지 않는 분사 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제 1항에 따른 분사 장치에 의해 달성된다.

청구항 제 1항의 특징들을 포함하는 매체의 분사를 위한 본 발명에 따른 분사 장치는 시스템 내의 바람직하지 않은 압력파가 최대로 댐핑됨으로써, 조량 정확도에 대한 불리한 영향이 생기지 않고 바람직하지 않은 잡음 발생이 나타나지 않는 장점을 갖는다. 따라서, 분사시, 분사율의 변동 및 스프레이 구조의 바람직하지 않은 시간에 따른 변화가 방지될 수 있다. 이는 본 발명에 따라 분사 장치가 스로틀을 포함하고, 매체 경로를 따른 분사 장치의 분사구와 스로틀 간의 거리가 분사 장치의 고유 주파수의 파장에 상응하는 길이를 가짐으로써 달성된다. 본 발명에 따라 분사 장치의 고유 주파수가 결정된 다음, 스로틀과 분사구 사이의 거리가 고유 주파수의 파장에 상응하도록 스로틀이 매체 경로 내에 위치 설정된다. 이로 인해, 탁월한 댐핑이 달성될 수 있으므로, 분사 장치의 개방시 생기는 압력파가 특히 조량 정확도 및 잡음 방출과 관련한 불리한 작용을 하지 않는다.

종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 제시한다.

특히 바람직하게는 스로틀이 분사 장치 내에 배치된다. 이 경우, 분사 장치의 구성은 스로틀이 분사 장치 내에 배치될 수 있도록 분사 장치가 고유 주파수를 갖는 것이다.

스로틀의 최대한 간단한 제조 가능성을 위해, 스로틀은 별도의 부품으로서 제공된다.

본 발명의 대안적 실시예에 따라, 스로틀이 매체 경로의 부품, 예컨대 하우징 부품 내에 통합된다. 이로 인해, 부품 수가 줄어들 수 있다.

스로틀이 0.01 내지 100, 바람직하게는 1 내지 5, 특히 바람직하게는 2 내지 3의 길이 대 통과 직경의 비를 갖도록 스로틀을 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 통과 직경은 스로틀의 최소 통과 횡단면이다. 특히, 길이 대 통과 직경의 비가 2 내지 3이면, 탁월한 댐핑이 달성될 수 있다.

또한, 스로틀이 중심축에 대해 대칭으로 및/또는 중심축에 대해 수직인 평면에 대해 대칭으로 형성되는 것이 바람직하다. 이 구조적 형태는 높은 댐핑을 제공한다.

또한, 스로틀이 유입측 및 유출측에 넓은 챔퍼를 갖는 것이 바람직하다. 이로 인해, 스로틀의 유동에 바람직한 관류가 달성될 수 있다. 유입측 및 유출측에 있는 챔퍼들이 원추형인 것이 특히 바람직하고, 더욱 바람직하게는 동일하게 형성된다.

매체 공급 경로에서 가능한 작은 횡단면 점프를 갖기 위해, 매체 공급 경로가 바람직하게 분사구와 스로틀 사이에서 실질적으로 직선으로 형성된다. 본 발명에 따라, "실질적으로 직선으로" 라는 표현은 흐름 방향이 변하지 않거나 또는 최소로만 변하는 매체 경로를 의미한다. 따라서, 매체 경로는 큰 유동 방향 전환을 갖지 않는다. 분사구와 스로틀 사이의 매체 공급 경로가 가능한 직선 형태인 경우, 탁월한 댐핑이 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 분사 장치는 다양한 용도에, 예컨대 직접 분사 또는 채널 분사에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 분사 장치는 매체와 관계없이 디젤 및 가솔린에 또는 배기가스 후처리 시에, 예컨대 대형 디젤 등에서 NO_x-저감을 위한 추가의 물 분사시에 사용될 수 있다. 또한, 분사 장치의 밸브 부재의 형태가 자유로이 선택될 수 있고 예컨대 밸브 니들 또는 밸브 볼이다.

본 발명에 의해, 시스템 내의 바람직하지 않은 압력파가 최대로 댐핑됨으로써, 조량 정확도에 대한 불리한 영향이 생기지 않고 바람직하지 않은 잡음 발생이 나타나지 않는 분사 장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분사 장치의 개략도.
도 2는 도 1의 분사 장치의 스로틀의 개략적인 단면도.

이하에서, 도 1 및 도 2를 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 분사 장치(1)가 상세히 설명된다.

도 1에 나타나는 바와 같이, 분사 장치(1)는 분사기(5)(분사 밸브)를 포함하고, 상기 분사기는 레일(6)을 통해 펌프(7)에 연결된다. 펌프로부터 분사기(5)의 분사구(3)까지 연속하는 연료 경로(2)가 제공된다. 밸브의 개방시 스프레이(8)가 분사구(3)로부터 배출된다. 분사 장치(1)는 또한 연료 경로(2) 내에 배치된 스로틀(4)을 포함한다.

스로틀(4)은 분사 장치(1)의 고유 주파수의 파장에 상응하도록 연료 경로 내의 한 위치에 배치된다. 분사구(3)와 스로틀(7) 간의 거리는 도 1에서 도면 부호 9로 표시된다. 스로틀(1)의 위치를 결정하기 위해, 먼저 전체 분사 장치(1)의 고유 주파수가 측정되고, 그 파장이 결정된다. 그리고 나서, 스로틀(4)이 연료 경로 내에서 고유 주파수의 파장에 상응하는 위치에 배치된다.

이로 인해, 분사구(3)의 개방에 의해 생기는 진동이 효과적으로 댐핑될 수 있다. 이 실시예에서, 스로틀(4)은 분사기(5) 내에 배치된다. 분사 장치(1)의 고유 주파수에 따라, 스로틀(4)은 분사기 외부의 한 위치, 예컨대 레일(6) 내에 배치될 수 있다. 분사 장치(1)의 고유 주파수의 결정시, 더 나중의 사용 조건에 상응하는 분사 장치의 작동 상태가 선택된다. 분사 장치가 예컨대 디젤 차량에 사용되어야 하면, 표준화된 디젤 연료가 사용되고, 작동 중에 통상적인 연료 온도가 정해진 다음, 이 온도에서 분사 장치의 고유 주파수가 결정된다. 이로 인해, 고유 주파수의 결정시 분사 장치의 현실적인 작동 상태가 시뮬레이트됨으로써, 스로틀이 연료 경로(2) 내의 정확한 위치에 배치될 수 있다. 스로틀의 위치 설정은 상이한 연료 종류 및 상이한 사용 목적을 위해, 즉 상이한 자동차 타입을 위해 각각 별도로 실행된다. 가능한 표준화된 분사기를 사용할 수 있기 위해, 바람직하게는 스로틀의 위치가 쉽게 변화된 다음 정확한 위치에 고정될 수 있도록, 스로틀이 분사기 내에 배치된다. 이는 예컨대 스로틀이 이동 가능하게 배치된 슬리브의 제공에 으해 구현될 수 있다. 스로틀이 상응하는 위치에 배치되면, 스로틀은 예컨대 용접에 의해 고정될 수 있다.

도 2는 스로틀(4)의 단면도를 도시한다. 이 실시예에서, 스로틀(4)은 중심축 X-X에 대해 대칭으로 그리고 상기 중심축 X-X에 대해 수직인 평면(E)에 대해 대칭으로 형성된다. 도 2의 화살표는 관류 방향을 지시한다. 이 경우, 유입측 및 유출측에 넓은 챔퍼(10 또는 11)가 형성되고, 상기 챔퍼들은 스로틀(4)의 유동에 바람직한 관류를 가능하게 한다. 챔퍼들(10, 11)은 원추형이며 동일한 구조로 형성된다.

본 발명에 따라 최초로 스로틀의 위치 설정이 시스템의 고유 주파수에 따라 이루어진다. 이로 인해, 매우 탁월한 댐핑 특성이 주어지므로, 본 발명에 따른 분사 장치는 적은 추가 비용으로 조량 정확도 및 잡음 거동과 관련해서 탁월한 결과를 달성한다.

2 매체 공급 경로
3 분사구
4 스로틀
5 분사기
10, 11 챔퍼

Claims (9)

1. 매체를 분사하기 위한 분사 장치로서,
   - 매체가 공급될 수 있는 매체 공급 경로(2),
   - 공급된 연료가 분사되는 분사구(3)를 가진 분사기(5),
   - 상기 분사구(3)를 개방 및 폐쇄하기 위해 액추에이터에 의해 이동 가능한 밸브 부재, 및
   - 상기 매체 공급 경로(2) 내에 배치된 스로틀(4)을 포함하고,
   - 상기 매체 공급 경로(2)를 따른 상기 분사구(3)와 상기 스로틀(4) 간의 거리(9)는 상기 분사 장치의 고유 주파수의 파장에 상응하는 길이를 갖는, 분사 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스로틀(4)이 상기 분사기(5) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 스로틀(4)이 별도의 부품인 것을 특징으로 하는 분사 장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 스로틀이 상기 매체 공급 경로(2)의 부품 내에 통합되는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스로틀(4)이 0.01 내지 100, 바람직하게는 1 내지 5, 특히 바람직하게는 2 내지 3의 길이(L) 대 통과 직경(D)의 비를 갖는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스로틀(4)은 중심축(X-X)에 대해 대칭으로 및/또는 상기 중심축(X-X)에 대해 수직인 평면(E)에 대해 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스로틀은 유입측 및 유출측에 넓은 챔퍼(10, 11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매체 공급 경로(2)는 상기 분사구(3)와 상기 스로틀(4) 사이에서 실질적으로 직선으로 연장하는 것을 특징으로 하는 분사 장치.
9. 배기 가스 후처리를 위해 연료 또는 물의 분사를 위한 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 분사 장치의 용도.

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