KR20130140131A - 유량 제한 장치를 구비한 분사 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밸브 시트(3) 및 유입 포트(4)를 가진 밸브 캐리어(2), 밸브 작동 부재(5), 및 상기 밸브 작동 부재(5)에 배치된 유량 제한 부재(7)를 포함하는 연료 분사용 밸브에 관한 것이며, 상기 유입 포트(4)는 링형 에지(6a)를 가진 스텝(6)을 포함하고, 상기 유량 제한 부재(7)는, 밸브의 개방시 링형 에지(6a)와 유량 제한 부재(7) 사이의 흐름면(A1)이 제 1 흐름면(A1)으로부터 제 2 흐름면(A2)으로 줄어들도록, 밸브 작동 부재(5)에 배치된다.

Description

유량 제한 장치를 구비한 분사 밸브{INJECTION VALVE HAVING A FLOW LIMITER}
본 발명은 유량 제한 부재를 구비한 연료 분사용 분사 밸브에 관한 것이다.
선행 기술에는 마그네틱 드라이브를 구비한 다수 홀 밸브로서 또는 피에조 드라이브를 구비한 외부로 개방되는 분사 밸브로서 구현된 분사 밸브가 공지되어 있다. 한편으로는 자기 구동되는 분사 밸브는 비교적 경제적으로 제조될 수 있는 한편, 피에조 분사 밸브는 외부로 개방되는 밸브 작동 부재에 의해 훨씬 더 나은 코킹 강성을 갖는다. 자기 분사 밸브에 종종 스토퍼가 제공되며, 상기 스토퍼는 새로운 상태에서 연료 유량의 변동을 가능한 적게 유지한다. 추가로, 스토퍼의 효과가 차량 작동에 부정적 영향을 주어서는 안 된다. 다른 한편으로는 외부로 개방되는 밸브에서 마모의 증가에 따라 자기 아마추어의 정지면들이 변화될 수 있으므로, 니들 행정이 시간에 따라 커질 수 있다. 이는 유량을 증가시킴으로써, 적용의 변화를 일으킬 수 있다.
본 발명의 과제는 밸브의 수명에 걸쳐 유량이 일정하게 유지될 수 있는 분사 밸브를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 연료 분사용 분사 밸브에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 분사 밸브는 밸브의 수명의 걸쳐 유량이 일정하게 유지될 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 밸브의 개방시 연료 경로에는 2중 스로틀이 주어진다. 즉, 밸브 시트로부터 분리된 밸브 작동 부재에서 그리고 유량 제한 부재에서 스로틀이 주어진다. 따라서, 분사 밸브의 수명 동안 니들 행정의 확대를 일으킬 수 있는 부품의 마모 증가가 나타남에도 불구하고, 본 발명에 따라 밸브 작동 부재에 유량 제한 부재의 배치에 의해, 유량 제한 부재와 유입 포트 내에 제공된 스텝 사이의 흐름 횡단면의 감소에 의한 보상이 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 밸브는 매우 간단하고 경제적인 구성을 갖는다.
종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 실시예를 제시한다.
밸브가 외부로 개방되는 분사 밸브인 것이 특히 바람직하다. 이로 인해, 특히 밸브의 코킹 위험이 현저히 줄어들고, 그럼에도 본 발명에 따른 유량 제한 부재에 의한 마모의 보상이 보장될 수 있다.
마모의 특히 양호한 보상은, 유량 제한 부재가 흐름 방향으로 가늘어지는 면을 갖고 상기 면이 유입 포트 내의 스텝과 함께 밸브 작동 부재의 위치에 따라 흐름면의 크기를 규정함으로써 달성된다. 이로 인해, 상기 가늘어지는 면이 발생하는 마모에 따라 선택될 수 있어서, 특히 전자 밸브에서 마모의 정확한 보상이 이루어진다.
유량 제한 부재의 가늘어지는 면이 원추형 면인 것이 특히 바람직하다. 이는 매우 간단하고 경제적으로 제조될 수 있다. 또한, 이로 인해 특히 실질적으로 일정한 마모가 유량 제한 부재에 의해 보상될 수 있다.
바람직한 대안적 실시예에 따라, 상기 가늘어지는 면이 오목하게 또는 볼록하게 형성된다. 이로 인해, 적용예에 따라 수명에 걸쳐 상이하게 커지는 마모가 나타날 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 가늘어지는 2개의 부분면 사이에 스텝을 가진 가늘어지는 면이 형성된다. 2개의 가늘어지는 부분면들은 바람직하게 각각, 특히 바람직하게 상이한 기울기를 가진 원추형 면이다. 유량 제한 부재의 이 실시예에 의해, 특히 밸브 행정의 길이와 관련해서, 예컨대 분사 사이클마다 다중 분사시 유량이 세팅될 수 있다. 또한, 2개의 가늘어지는 부분 면들이 축 방향으로 동일한 길이를 갖는 것이 바람직하다.
밸브 개방시 가능한 양호한 흐름 안내를 위해, 바람직하게는 일정한 직경을 가지고 흐름 방향으로 볼 때 유입 포트 내의 스텝과 밸브 시트 사이에서 유입 포트 내 흐름 영역이 형성된다.
본 발명에 따른 밸브는 바람직하게 전자 밸브이다. 그러나, 기본적으로 본 발명에 따른 밸브는 피에조 밸브에도 사용될 수 있다.
본 발명에 의해, 밸브의 수명에 걸쳐 유량이 일정하게 유지될 수 있는 분사 밸브가 제공된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 폐쇄된 상태에서 제 1 실시예에 따른 분사 밸브의 개략적인 단면도.
도 2는 개방된 상태에서 도 1에 따른 분사 밸브의 개략적인 단면도.
도 3은 폐쇄된 상태에서 제 2 실시예에 따른 분사 밸브의 개략적인 단면도.
도 4는 폐쇄된 상태에서 제 3 실시예에 따른 분사 밸브의 개략적인 단면도.
도 5는 폐쇄된 상태에서 제 4 실시예에 따른 분사 밸브의 개략적인 단면도.
이하에서, 도 1 및 도 2를 참고로 본 발명의 제 1 바람직한 실시예에 따른 분사 밸브(1)가 상세히 설명된다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 분사 밸브(1)는 밸브 캐리어(2)를 포함하고, 상기 밸브 캐리어(2)에는 스텝형 유입 포트(4)가 제공된다. 유입 포트(4)는 스텝(6), 및 흐름 방향(도 2, 화살표 B 참고)으로 스텝(6)과 밸브 시트(3) 사이에 놓인, 일정한 직경을 가진 흐름 영역(10)을 포함한다. 밸브 시트(3)에서 밸브 작동 부재(5)로서 밸브 니들이 공지된 방식으로 밀봉한다. 또한, 도 1에 나타나는 바와 같이 밸브 니들에 유량 제한 부재(7)가 고정된다. 분사 밸브의 도 1에 도시된 폐쇄된 상태로부터 나타나는 바와 같이, 유량 제한 부재(7)와 스텝(6)의 링형 에지(6a) 사이에 흐름 갭(8)에서 링형인 흐름면(A1)이 규정된다. 유량 제한 부재(7)는 흐름 방향(B)으로 원추형으로 가늘어지는 영역(11)을 포함한다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 연소실 내에 놓인 밸브 작동 부재(5)의 가장 넓은 끝점에 대한 유량 제한 부재(7)의 일정한 간격(Z)이 주어진다. 상기 간격(Z)은 분사 밸브의 작동 동안 경우에 따라 존재하는 마모에 의해 변화되지 않는다. 밸브 작동 부재(5)가 도 2에 나타나는 바와 같이 화살표(C)의 방향으로 이동되며 분사 밸브가 개방되면, 연료(화살표 B)는 유량 제한 부재(7)의 원추형 영역(11)과 스텝(6)의 링형 에지(6a) 사이의 스로틀을 통해 흐르고 개방된 밸브 시트(3)를 지난다. 밸브 시트(3)에서 제 2 스로틀(니들 링 갭 9)은 밸브 니들의 구면대형 영역(5)과 밸브 시트(3) 사이에 존재한다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 흐름 갭(8)에서 흐름면의 크기는 A1으로부터 A2로 줄어든다. 예컨대, 시간이 흐름에 따라 밸브 액추에이터의 마모로 인해 니들 행정이 커지면, 분사 밸브의 개방시 존재하는 흐름면(A2)이 유량 제한 부재(7)의 원추형 디자인으로 인해 점점 작아진다. 즉, 밸브 시트(3)와 밸브 니들의 구면대 영역 사이의 니들 링 갭에서 줄어든 압력 강하가 유량 제한 부재(7)에서의 더 큰 압력 강하에 의해 보상된다. 이 경우, 원추형 영역(11)의 각의 선택에 따라 임의의 특성 곡선이 모델링될 수 있고, 상기 특성 곡선은 분사 밸브의 총 수명 동안 일정한 분사량을 허용한다.
따라서, 본 발명에 의해 외부로 개방된 밸브가 구현될 수 있고, 상기 밸브는 바람직하게 전자 밸브로서 형성된다. 이로 인해, 특히 전자 밸브용 스토퍼가 제공될 수 있고, 전자 밸브는 밸브 니들의 마모로 인한 행정 변화에도 불구하고 전자 밸브의 수명에 걸쳐 일정한 분사 지속 시간 동안 유량 제한 부재(7)에 의한 보상을 보장할 수 있다. 이로 인해, 니들 링 갭(9)에서의 면의 마모에 기인한 확대가 유량 제한 부재(7)에서의 면의 축소에 의해 보상될 수 있다. 유량 제한 부재(7)는 매우 간단히 구성될 수 있고, 유입 포트(4)에서 간단히 제조될 수 있는 스텝(6)과 협력해서 면을 제한한다. 스텝(6)의 흐름 방향(B)으로 후속 배치된, 일정한 직경을 가진 흐름 영역(10)이 분사 밸브로부터 배출 전에 연료 흐름의 지연을 보장한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 대안적 실시예를 도시한다. 제 1 실시예에서와 동일한 또는 기능상 동일한 부분은 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 3은 스텝(6)과 함께 흐름면(A1)을 제한하는 오목한 영역(12)을 가진 유량 제한 부재(7)를 도시한다. 오목한 영역(12)의 실시예에 따라 밸브 압력의 증가시 흐름면(A1)이 더 많은 양으로 줄어든다. 스텝(6)과 함께 흐름면(A1)을 규정하는, 유량 제한 부재(7)의 볼록한 영역(13)을 갖는 도 4의 제 3 실시예에서는 링형 흐름면(A1)의 반대 변화가 나타난다. 도 5에 도시된 제 4 실시예에서는 스텝형 영역(14)이 유량 제한 부재(7)에 형성되고, 상기 스텝형 영역은 스텝(15), 제 1 원추형 영역(16) 및 제 2 원추형 영역(17)을 포함한다. 스텝(15)은 제 1 및 제 2 원추형 영역(16, 17) 사이에 배치된다. 원추형 영역들(15, 16)은 동일한 기울기 또는 대안으로서 상이한 기울기를 가질 수 있다. 유량 제한 부재(7)의 이 실시예에서는 특히 흐름량이 밸브 작동 부재(5)의 부분 행정에서 세팅될 수 있다.
2 밸브 캐리어
3 밸브 시트
4 유입 포트
5 밸브 작동 부재
6 스텝
6a 링형 에지
7 유량 제한 부재
11 원추형 영역
12 오목한 영역
13 볼록한 영역
14 스텝형 영역
15 스텝
A1, A2 흐름면

Claims (10)

  1. 연료 분사용 밸브로서,
    - 밸브 시트(3) 및 유입 포트(4)를 포함하는 밸브 캐리어(2),
    - 밸브 작동 부재(5), 및
    - 상기 밸브 작동 부재(5)에 배치된 유량 제한 부재(7)을 포함하고,
    - 상기 유입 포트(4)는 환형 에지(6a)를 가진 스텝(6)을 포함하며,
    - 상기 유량 제한 부재(7)는, 밸브 개방시 상기 링형 에지(6a)와 상기 유량 제한 부재(7) 사이의 흐름면(A1)이 제 1 흐름면(A1)으로부터 제 2 흐름면(A2)으로 줄어들도록, 상기 밸브 작동 부재(5)에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브는 외부로 개방되는 밸브인 것을 특징으로 하는 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유량 제한 부재(7)는 흐름 방향으로 가늘어지는 영역을 포함하고, 상기 영역은 상기 링형 에지(6a)와 함께 상기 밸브 작동 부재(5)의 위치에 따라 상기 흐름면(A2)의 크기를 규정하는 것을 특징으로 하는 밸브.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 가늘어지는 영역은 원추형 영역(11)인 것을 특징으로 하는 밸브.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 가늘어지는 영역은 오목한 영역(12)인 것을 특징으로 하는 밸브.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 가늘어지는 영역은 볼록한 영역(13)인 것을 특징으로 하는 밸브.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 가늘어지는 영역(14)은 스텝(15) 및 가늘어지는 제 1 및 제 2 부분 영역(16, 17)을 가진 스텝형 영역(14)인 것을 특징으로 하는 밸브.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 부분 영역(16, 17)은 각각 원추형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 일정한 직경을 가진 흐름 영역(10)이 제공되고, 상기 흐름 영역은 흐름 방향(B)으로 상기 스텝(6)과 상기 밸브 시트(3) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브는 전자 밸브인 것을 특징으로 하는 밸브.
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