KR20150079683A - 연료 분사 밸브 및 연료 분사 밸브를 구비한 연료 분사 시스템 - Google Patents

연료 분사 밸브 및 연료 분사 밸브를 구비한 연료 분사 시스템 Download PDF

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크리스토프 하이블레
마르코 포어바흐
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

특히 내연기관의 연료 분사 시스템(3)용으로 사용되는 연료 분사 밸브(1)는 하우징(3), 상기 하우징(3) 내에 제공되는 밸브 니들(6), 및 연료 공급부(4)를 포함한다. 밸브 니들(6)에 의해 적어도 간접적으로 작동될 수 있는 밸브 니들 연장부(15)가 제공된다. 밸브 니들(6)의 개방 행정에 의해, 밸브 니들 연장부(15)는 연료 공급부(4)의 영역에서 이동될 수 있다. 본 발명은 또한 이런 연료 분사 밸브(1)를 구비한 연료 분사 시스템(2)에 관한 것이다. 밸브 니들(6)의 개방 행정에 의해, 밸브 니들 반대편의 밸브 니들 연장부(15)의 단부(28)가 연료 분사 시스템(2)의 연료 분배기(21)의 벽(24) 내의 통과구(25) 내로 그리고 경우에 따라 상기 통과구(25)를 통해 이동될 수 있다.

Description

연료 분사 밸브 및 연료 분사 밸브를 구비한 연료 분사 시스템{FUEL INJECTION VALVE AND FUEL INJECTION SYSTEM WITH A FUEL INJECTION VALVE}
본 발명은 특히 내연기관의 연료 분사 시스템에 사용되는 연료 분사 밸브 및 상기 연료 분사 밸브를 구비한 연료 공급 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 혼합물 압축식 외부 점화형 내연기관의 연료 분사 시스템의 분야에 관한 것이다.
DE 10 2007 049 357 A1에는 적어도 하나의 접속부를 가진 연료 분배기 라인 및 적어도 하나의 연료 분사 밸브를 포함하는 연료 분사 장치가 개시되어 있다. 이 경우, 연료 분사 밸브는 접속부의 수용 개구 내로 삽입된다. 연료 분배기 블록은 연료를 연료 분사 밸브로 배출하기 위해 배출구를 갖는다. 연료 분사 밸브와 연료 분배기 라인 사이에는 2개의 압력파 전도체가 제공됨으로써, 연료 분사 밸브 내의 다이내믹한 압력 변동이 접속부의 수용 개구의 체적을 지나 안내될 수 있다. 이 경우, 압력파 전도체로부터 돌출한 연료 분배기 라인의 배출구의 영역에 링형 누설 갭이 형성되고, 상기 갭은 압력파 전도체와 배출구의 벽 사이에서 시스템 압력에 따른 접속부 내의 느린 압력 상승 및 강하, 즉 정적 압력 보상을 허용한다.
DE 10 2007 049 357 A1에 개시된 연료 분사 장치는 압력파 전도체에 의해 스로틀이 형성되는 단점을 가지며, 이는 배출구의 크기가 주어진 경우 단위 시간당 공급 가능한 연료량에 불리하게 작용한다.
본 발명의 과제는 기능이 개선된, 연료 분사 밸브 및 연료 분사 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브 및 청구항 제 9 항의 특징들을 포함하는 본 발명에 따른 연료 분사 시스템에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 연료 분사 밸브 및 본 발명에 따른 연료 분사 시스템은 기능이 개선되는 장점을 갖는다. 특히 연료 분사 밸브와 연료 분배기 사이의 개선된 진동 댐핑이 달성될 수 있다. 또한, 양의 변화를 일으키는 압력 진동이 줄어들 수 있다.
종속 청구항들에 제시된 조치들에 의해 청구항 제 1 항에 제시된 연료 분사 밸브 및 청구항 제 9 항에 제시된 연료 분사 시스템의 바람직한 개선이 가능하다.
밸브 니들 연장부는 본 발명에 따라 적어도 간접적으로 밸브 니들에 의해 작동될 수 있다. 이는 밸브 니들에 의한 밸브 니들 연장부의 간접적인 및 직접적인 작동을 포함한다. 간접적인 작동은 이 경우 사이에 접속된 하나 또는 다수의 부재를 통해 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 순수하게 기계적인 힘 전달이 이루어진다. 그러나, 밸브 니들 연장부가 밸브 니들에 의해 직접 작동될 수 있는 실시예가 특히 바람직하다. 이로 인해, 필요한 부품의 수가 줄어들고 확실한 작동이 보장된다. 또한, 이로 인해 힘 전달의 높은 강성이 달성될 수 있다.
연료 공급부는 바람직하게 노즐 반대편의, 연료 분사 밸브의 하우징의 단부에 제공된다. 이로 인해, 밸브 니들로부터 밸브 니들 연장부로 선형 힘 전달이 가능하다. 특히, 밸브 니들 및 밸브 니들 연장부는 공통의 축, 즉 밸브 니들의 종축에 배치될 수 있다.
또한, 노즐 반대편의 밸브 니들의 단부에 수용 슬리브가 제공되고, 밸브 니들 쪽의 밸브 니들 연장부의 단부가 수용 슬리브 내로 삽입되며, 밸브 니들 연장부는 수용 슬리브를 통해 노즐 반대편의 밸브 니들의 단부와 연결된다. 수용 슬리브는 예를 들면 용접 또는 납땜에 의해 노즐 반대편의 밸브 니들의 단부 및/또는 밸브 측의 밸브 니들 연장부의 단부에 결합될 수 있다. 따라서, 높은 기계적 안정성이 보장된다. 이는 밸브 니들 연장부의 확실한 위치 설정, 특히 밸브 니들의 길이 방향 축에 대한 밸브 니들 연장부의 축 방향 정렬을 가능하게 한다.
또한, 밸브 니들의 개방 행정에 의해 밸브 니들 연장부가 연료 공급부의 영역에서 움직일 수 있어서, 연료 공급부를 통해 하우징 내로 안내되는 연료에 대한 연료 공급부에서의 스로틀 작용이 밸브 니들의 폐쇄된 위치에 비해 커지는 것이 바람직하다. 이 경우, 또한 밸브 니들 연장부는 폐쇄된 위치에서, 연료 공급부를 통해 하우징 내로 안내되는 연료에 대한 연료 공급부에서의 스로틀 작용에 전혀 기여하지 않는 것이 바람직하다. 따라서 밸브 니들의 폐쇄된 위치에서 최소 스로틀 작용이 구현되므로, 분사를 위해, 즉 일반적으로 다음 분사 또는 다음 분사 과정을 위해 필요한 연료 압력이 신속하게 상승될 수 있다. 이에 반해, 노들 니들의 개방시 스로틀 작용이 커지므로, 스로틀 지점이 형성되고, 그에 따라 유압 진동 분리가 이루어질 수 있다. 이로 인해 계속 존재하지 않는 스로틀은 더 양호하고 더 신속한 채움 그리고 가압된 부품의 개선된 압력 보상을 가능하게 한다.
또한, 밸브 니들 연장부가 핀형 밸브 니들 연장부로서 형성되는 것이 바람직하다. 핀형 밸브 니들 연장부는 연료 분사 밸브의 개방시 바람직하게는 노즐 반대편의, 연료 분사 밸브의 하우징의 단부로부터 안내될 수 있다. 이 경우, 밸브 니들의 개방 행정에 의해 밸브 니들 연장부가 연료 공급부의 영역에서 움직일 수 있어서, 밸브 니들 반대편의 밸브 니들 연장부의 단부가 하우징으로부터 밀려지는 것이 바람직하다. 이 경우, 밸브 니들 연장부의 상응하게 치수 설계된 길이에 의해 각각의 적용예에 맞추는 것이 가능하다. 이로 인해 경우에 따라 미미한 변형에 의해 큰 사용 분야가 실현될 수 있다.
특히 연료 분배기의 벽에 관통구가 형성될 수 있고, 밸브 니들의 개방 행정에 의해 니들 반대편의 밸브 니들의 단부가 연료 분배기의 벽의 관통구 내에서 그리고 경우에 따라 상기 관통구를 통해 움직일 수 있다. 특히 핀형 밸브 니들 연장부는 이 경우, 연료 분사 밸브의 개방 상태에서 연료 분배기의 벽의 관통구 내에서 또는 상기 관통구를 통해 움직이도록 길게 형성될 수 있다. 이 경우, 밸브 니들과 밸브 니들 연장부의 적합한 연결에 의해 경우에 따라 밸브 니들 연장부의 별도의 안내가 생략될 수 있다. 적용예에 따라 특히 밸브 니들의 길이 방향 축과 관련해서 밸브 니들 연장부의 안내가 가능하다.
연료 분사 과정에서, 연료 분사 시스템의 연료 분사 밸브 내에서 밸브 니들의 다이내믹한 변위로 인해 나타나는 유압 진동들이 연료 분배기, 특히 연료 분배기 블록으로 전달될 수 있다. 상기 진동이 각각의 연료 분사 밸브로부터 연료 분배기로 전달되면, 이는 연료 분사 시스템의 음 방출 및 그에 따라 소음에 불리하게 작용한다. 분사 과정시 유압에 의해 생긴 진동이 본 발명에 따라 가급적 줄어들기 때문에, 바람직하지 않은 효과가 줄어들 수 있다. 이 경우 경제적인 구현이 가능한데, 그 이유는 연료 분배기 또는 연료 분사 밸브에 추가의 댐핑 부품들이 필요하지 않기 때문이다. 물론, 경우에 따라 소음 감소를 더 개선하기 위해 추가의 댐핑 부품과의 조합도 가능하다.
진동의 유압식 분리를 위해, 예를 들면 스로틀이 사용될 수 있다. 그러나 이 경우 스로틀은 고정적으로 설치된 병목점에 의해 달성되는 것이 아니라, 밸브 니들의 개방시 설명된 실시예 자체에 의해 항상 다이내믹하게 형성된다. 이러한 스로틀링은 연료 분사 밸브의 개방시 밸브 니들 연장부가 연료 공급부의 영역 내로, 특히 연료 분사 밸브의 유입 구조 내로 삽입됨으로써 스로틀 지점 및 그에 따라 유압 진동 분리가 형성되고, 상기 진동 분리는 폐쇄시 다시 스스로 종료된다. 스로틀 상태가 연료 분사 밸브의 개방 및 폐쇄와 함께 변화되기 때문에, 계속 존재하지 않는 스로틀에 의해 더 양호하고 더 신속한 채움 및 가압된 부품의 압력 보상이 주어진다.
따라서, 상기 스로틀링은 바람직하게 소음 감소에 사용될 뿐만 아니라 양 변화를 일으키는 압력 진동의 감소에 사용된다. 압력 진동 및 압력 맥동의 상기 감소에 의해 분사마다 연료 분사 밸브의 더 균일한 양 송출이 이루어진다. 따라서, 배기 가스, 연비 및 출력이 더 양호하게 제어될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 도면을 참고로 하는 하기 설명에 상세히 나타난다. 도면들에서, 상응하는 부재들은 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 분사 밸브의 개략도.
도 2는 폐쇄된 상태에서 본 발명의 실시예에 따른, 도 1에 도시된 연료 분사 밸브를 구비한 연료 분사 시스템의 개략적인 단면도.
도 3은 개방된 상태에서 본 발명의 실시예에 따른 연료 분사 밸브를 구비한 도 2에 도시된 연료 분사 시스템의 개략적인 단면도.
도 1은 일 실시예에 따른 연료 분사 밸브(1)의 개략도를 도시한다. 연료 분사 밸브(1)는 특히 내연기관의 연료 분사 시스템(2; 도 2)용으로 사용된다. 연료 분사 밸브(1)는 이 경우 특히 내연기관에서 고압 분사하도록 형성될 수 있다. 이런 내연기관은 예를 들면 혼합물 압축식, 외부 점화형 내연기관일 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 연료 분사 밸브(1) 및 본 발명에 따른 연료 분사 시스템(2)은 다른 적용의 경우에도 적합하다.
연료 분사 밸브(1)는 여러 부분의 하우징(3)으로서 형성될 수 있는 하우징(3)을 포함한다. 하우징(3)에는 연료 공급부(4)가 제공된다. 하우징(3)은 노즐 바디(5)를 포함하고, 상기 노즐 바디(5) 내에서 밸브 니들(6)은 밸브 니들(6)의 종축(7)인 축(7)을 따라 안내된다. 밸브 니들(6)은 이 실시예에서 종축(7)을 따라 노즐 바디(5)를 통해 그리고 부분적으로 하우징(3)을 통해 연장된다. 밸브 니들(7)에는 개략적으로 도시된 밸브 폐쇄 바디(8)가 형성된다. 밸브 니들(6)의 밸브 폐쇄 바디(8)는 노즐 쪽의 하우징(3)의 단부(9)에 배치된다.
연료 공급부(4)는 이 실시예에서 노즐 반대편의 하우징(3)의 단부(10)에 배치된다.
연료 분사 밸브(1)는 밸브 니들 연장부(15)를 포함하고, 상기 밸브 니들 연장부는 밸브 니들(6)의 종축(7)에 정렬된다. 작동 중에, 밸브 니들(6)은 개방 방향(16)에서 종축(7)을 따라 작동될 수 있다. 이런 작동은 예를 들면 자기 액추에이터를 통해 이루어질 수 있다. 이로 인해, 밸브 니들(6)의 개방 행정이 야기된다. 밸브 니들(6)의 개방 행정에 의해, 밸브 니들 연장부(15)가 연료 공급부(4)의 영역에서 이동된다. 이 실시예에서, 밸브 니들 쪽의 밸브 니들 연장부(15)의 단부(17)가 노즐 반대편의 밸브 니들(6)의 단부(18)에 접촉한다. 이로 인해, 밸브 니들(6)에 의한 밸브 니들 연장부(15)의 직접적인 작동이 주어진다. 따라서, 개방 방향(16)으로 밸브 니들(6)의 개방 행정은 연료 공급부(4)에서 밸브 니들 연장부(15)의 동일한 크기의 행정을 야기한다.
도 2는 연료 분사 밸브(1)의 밸브 니들(6)의 폐쇄된 상태에서 상기 실시예에 따른 도 1에 도시된 연료 분사 밸브(1)를 구비한 연료 분사 시스템(2)을 개략적인 단면도로 도시한다. 노즐 반대편의 밸브 니들(6)의 단부(18)에 수용 슬리브(20)가 제공된다. 밸브 니들 쪽의 밸브 니들 연장부(15)의 단부(17)가 수용 슬리브(20) 내로 삽입된다. 수용 슬리브(20)가 예를 들면 용접 또는 납땜에 의해 노즐 반대편의 밸브 니들(6)의 단부(18)와 결합될 수 있다. 따라서, 용접 또는 납땜에 의해 밸브 니들 쪽의 밸브 니들 연장부(15)의 단부(17)와 수용 슬리브(20)와의 결합도 가능하다. 그러나, 밸브 니들 연장부(15)의 단부(17)는 수용 슬리브(20) 내로 압입될 수도 있다. 따라서, 밸브 니들 연장부(15)는 수용 슬리브(20)를 통해 노즐 반대편의 밸브 니들(6)의 단부(18)와 확실하게 결합된다.
밸브 니들 연장부(15)와 밸브 니들(6)의 결합에 의해, 밸브 니들(6)의 종축(7)에 대한 밸브 니들 연장부(15)의 정렬이 달성된다. 이 실시예에서, 밸브 니들 연장부(15)는 밸브 니들(6)의 종축(7) 상에 놓인다. 따라서, 밸브 니들 연장부(15)의 추가 안내가 필요 없다.
밸브 니들 연장부(15)는 핀형 밸브 니들 연장부(15)로서 형성된다.
연료 분사 시스템(2)은 또한 연료 분배기(21)를 포함한다. 연료 분배기(21)는 이 실시예에서 분배기 관(22) 및 접속부(23)를 포함한다. 이 경우, 다수 부분의 실시예도 가능하다. 접속부(23)는 예를 들면 컵형 접속부(23)로서 형성될 수 있다. 이 실시예에서 연료 분배기(21)는 연료 분배기 블록(21)으로서 형성된다.
연료 분배기(21)의 분배기 관(22)은 벽(24)을 포함한다. 분배기 관(22)의 벽(24) 내에서 접속부(23)의 영역에 관통구(25)가 형성된다. 상기 관통구(25)를 통해 작동 중에 분배기 관(22)의 내부에 형성된 연료 챔버(26)로부터 고압 연료가 노즐 반대편의 하우징(3)의 단부(10)에 있는 연료 공급부(4) 내로 안내될 수 있다. 이 경우, 밀봉을 위해 접속부(23)와 연료 분사 밸브(1) 사이에 밀봉 링(27)이 제공된다.
도 2에 도시된, 밸브 니들(6)의 폐쇄된 상태에서, 밸브 니들 반대편의 밸브 니들 연장부(15)의 단부(28)는 분배기 관(22)의 관통구(25)로부터 약간 이격된다. 이로 인해, 밸브 니들 연장부(15)가 공급된 연료의 스로틀 작용을 일으키는 것이 방지된다. 따라서, 밸브 니들 연장부(15)는 폐쇄된 위치에서 연료 공급부(4)를 통해 하우징(3) 내로 안내되는 연료에 대해 연료 공급부(4)에서의 스로틀 작용에 적어도 거의 기여하지 않는다.
도 3은 연료 분사 밸브(1)의 밸브 니들(6)의 개방된 상태에서 상기 실시예에 따른 연료 분사 밸브(1) 및 연료 분배기(21)를 구비한 도 2에 도시된 연료 분사 시스템(2)을 개략적인 단면도로 도시한다. 도 2에 도시된 밸브 니들(6)의 폐쇄된 위치에 비해, 밸브 니들(6)은 개방 방향(16)으로 특정 개방 행정만큼 변위된다. 이는 개방 방향(16)으로 밸브 니들 연장부(15)의 동일한 크기의 변위를 직접 일으킨다. 이로 인해, 개방 운동 동안 밸브 니들 반대편의 밸브 니들 연장부(15)의 단부(28)가 먼저 관통구(25) 내로 도달한다. 도 3에 도시된 위치에서, 밸브 니들 반대편의 밸브 니들 연장부(15)의 단부(28)는 분배기 관(22)의 벽(24)의 관통구(25)를 통해 연장된다.
따라서, 개방된 상태에서 연료 공급부(4)에서 공급되는 연료에 대해 밸브 니들 연장부(15)에 의해 야기되는 스로틀링이 나타난다. 밸브 니들(6)의 개방 행정에 의해 밸브 니들 연장부(15)가 연료 공급부(4)의 영역에서 이동됨으로써, 연료 공급부(4)를 통해 하우징(3) 내로 안내되는 연료에 대한 연료 공급부(4)에서의 스로틀 작용이 밸브 니들(6)의 폐쇄된 위치에 비해 커진다. 이 실시예에서 밸브 니들(6)의 개방 행정에 의해 밸브 니들 연장부(15)가 노즐 반대편의 하우징(3)의 단부(10)로부터 밀려나온다.
밸브 니들(6)이 연료 분사 밸브(1)의 내부를 향해 개방되는 밸브 니들(6)로서 형성되기 때문에, 밸브 니들(6)의 개방에 의해 밸브 니들 연장부(15)가 하우징(3)으로부터 직접 밀려나온다. 따라서, 운동 반전이 필요 없기 때문에, 간단한 기계적 구성이 가능하다.
본 발명은 설명된 실시예에 제한되지 않는다.
1 연료 분사 밸브
2 연료 분사 시스템
3 하우징
4 연료 공급부
6 밸브 니들
15 밸브 니들 연장부
20 수용 슬리브
21 연료 분배기
23 접속부
24 벽
25 관통구

Claims (10)

  1. 하우징(3), 상기 하우징(3) 내에 제공된 밸브 니들(6), 및 연료 공급부(4)를 포함하는, 특히 내연기관의 연료 분사 시스템(2)용 연료 분사 밸브(1)에 있어서,
    적어도 간접적으로 상기 밸브 니들(6)에 의해 작동될 수 있는 밸브 니들 연장부(15)가 제공되고, 상기 밸브 니들(6)의 개방 행정에 의해 상기 밸브 니들 연장부(15)가 상기 연료 공급부(4)의 영역에서 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 공급부(4)는 노즐 반대편의 상기 하우징(3)의 단부(10)에 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브 니들 연장부(15)가 상기 밸브 니들(6)에 의해 직접 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    노즐 반대편의 상기 밸브 니들(6)의 단부(18)에 수용 슬리브(20)가 제공되고, 밸브 니들 쪽의 상기 밸브 니들 연장부(15)의 단부(17)가 상기 수용 슬리브(20) 내로 삽입되며, 상기 밸브 니들 연장부(15)는 상기 수용 슬리브(20)를 통해 노즐 반대편의 상기 밸브 니들(6)의 단부(18)와 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 니들(6)의 개방 행정에 의해 상기 밸브 니들 연장부(15)가 상기 연료 공급부(4)의 영역에서 움직일 수 있어서, 상기 연료 공급부(4)를 통해 상기 하우징(3) 내로 안내되는 연료에 대한 상기 연료 공급부(4)에서의 스로틀 작용이 상기 밸브 니들(6)의 폐쇄된 위치에 비해 커지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 밸브 니들 연장부(15)가 폐쇄된 위치에서, 상기 연료 공급부(4)를 통해 상기 하우징(3) 내로 안내되는 연료에 대한 상기 연료 공급부(4)에서의 스로틀 작용에 적어도 거의 기여하지 않는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 니들 연장부(15)는 적어도 실질적으로 핀형 밸브 니들 연장부(15)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 니들(6)의 개방 행정에 의해 상기 밸브 니들 연장부(15)가 상기 연료 공급부(4)의 영역에서 움직일 수 있어서, 밸브 니들 반대편의 상기 밸브 니들 연장부(15)의 단부(28)가 상기 하우징(3)으로부터 밀려나오는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 연료 분사 밸브(1) 및 연료 분배기(21)를 포함하는, 특히 내연기관용 연료 분사 시스템(2)으로서,
    상기 연료 분사 밸브(1)용 연료 공급부(4)가 연료 분배기(21)의 접속부(23) 및/또는 연료 분배기(21)의 벽(24)에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 연료 분배기(21)의 벽(24) 내에 관통구(25)가 형성되고, 상기 밸브 니들(6)의 개방 행정에 의해 밸브 니들 반대편의 상기 밸브 니들 연장부(15)의 단부(18)가 상기 연료 분배기(21)의 상기 벽(24)의 상기 관통구(25) 내에서 그리고 상기 관통구(25)를 통해 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
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