KR20150085465A

KR20150085465A - 연소 기관을 위한 밸브 조립체 및 유체 인젝터

Info

Publication number: KR20150085465A
Application number: KR1020140190552A
Authority: KR
Inventors: 안토니오 아그레스타; 니콜라 카네시; 루카 게스트리; 마르코 살리우; 루카 마테우치
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2015-07-23
Also published as: CN104775959B; US20150198127A1; KR102268689B1; US10001100B2; CN104775959A; EP2905457B1; EP2905457A1

Abstract

연소 기관을 위한 밸브 조립체 및 유체 인젝터
본 발명은 내연 기관용 유체 인젝터(1)를 위한 밸브 조립체(2)에 관한 것이다. 밸브 조립체(2)는 밸브 리세스(5), 중앙 종축(7) 및 중앙 종축(7)에 대한 제1 축단부 및 제2 축단부를 갖는 밸브 본체를 포함한다. 밸브 니들(11)은 중앙 종축(7)에 대해 밸브 리세스(5) 내부에서 축방향으로 이동가능하다. 밀봉 시트 영역(21)과 협력하여, 밸브 니들(11)은 그 폐쇄 위치에 적어도 하나의 유동 구멍(13)을 통한 유체 유동을 방지하고, 그렇지 않으면 이를 가능하게 한다. 또한, 인젝터(1)는 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 일부를 형성하는 밀봉 시트 영역(21)에 인접한 색 체적 계단(23) 및 밸브 리세스(5)의 일단부로서 구성되고 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 추가 부분에 의해 제한되는 색 체적(25)을 포함한다.

Description

연소 기관을 위한 밸브 조립체 및 유체 인젝터{VALVE ASSEMBLY AND FLUID INJECTOR FOR A COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관용 유체 인젝터를 위한 밸브 조립체에 관한 것으로서, 밸브 조립체는 밸브 리세스(recess) 및 중앙 종축을 갖는 밸브 본체를 포함한다.

인젝터는 특히 내연 기관에 널리 사용되고 있는데, 그것은 내연 기관의 흡기 매니폴드 내로 또는 직접 내연 기관의 실린더의 연소실 내로 유체를 주입하기 위해 배치될 수 있다.

예를 들어 차량에 배치되는 내연 기관에 의한 오염 물질 배출의 허용성에 관한 점점 더 엄격한 법규로 인해, 이러한 오염 물질 배출을 저감시키기 위해 다양한 방식으로 조치를 취할 필요가 있다.

하나의 가능한 출발점은 연소 기관에 의해 직접 생성되는 오염 물질 배출을 저감시키는 것이다. 예를 들어 분사 과정 후에, 밸브 니들이 그 폐쇄 위치로 복귀했을 때, 노즐 선단의 영역에 있는 인젝터 내부의 잔여 연료량은 연소되지 않은 입자의 퇴적을 일으킬 수 있다. 이것은 높은 탄소(또한 HC-) 및 입자수(또한 PN-) 배출로 이어지고, 따라서 유럽 자동차 배기가스 배출기준(European Emission Normative)의 EU6C와 같은 법규를 충족하는데 있어 난제이다.

본 발명의 일 목적은 신뢰성 있고 정확한 기능을 용이하게 하고, 특히 작은 오염 물질 배출에 기여하는 연소 기관용 인젝터를 구체화하는 것이다.

상기 목적은 독립항의 특징들에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시형태들은 종속항에 제시되어 있다.

내연 기관용 유체 인젝터를 위한 밸브 조립체가 구체화된다. 또한, 연소 기관용 유체 인젝터가 구체화되는데, 유체 인젝터는 밸브 조립체 및 특히 액추에이터를 포함한다. 유체 인젝터는 특히 연료 인젝터이다. 그것은 바람직하게는 내연 기관의 연소실 내에 직접 연료를 분사하기 위해 제공될 수 있다.

인젝터는 밸브 리세스(recess), 중앙 종축 및 중앙 종축에 대해 제1 축단부와 제2 축단부를 갖는 밸브 본체를 포함한다. 또한, 인젝터는 밸브 리세스 내부에서 중앙 종축에 대해 축방향으로 이동가능한 밸브 니들을 포함한다. 밸브 니들은 밸브 본체의 밀봉 시트 영역과 협력하여, 그 폐쇄 위치에서 적어도 하나의 유동 구멍을 통한 유체 유동을 방지하고, 그렇지 않으면 그것을 가능하게 한다. 특히, 밸브 니들이 폐쇄 위치에 있을 때, 밸브 니들은 밀봉 시트 영역과 기계적으로 접촉한다.

밸브 본체는 또한 밀봉 시트 영역에 인접하고, 특히 밀봉 시트 영역의 하류에 있는 색 체적 계단(sac volume step)을 포함한다. 색 체적 계단은 밸브 본체의 벽의 내면의 일부를 형성한다. 환언하면, 색 체적 계단은 밸브 본체의 내주면의 일 섹션에 의해 한정된다.

또한, 인젝터는 밸브 리세스의 일 단부로서 구성되고, 밸브 본체의 벽의 내면의 추가 부분에 의해 제한되는 색 체적(sac volume)을 포함한다. 내면의 추가 부분은 색 체적 계단으로부터 떨어져 밸브 본체의 제1 축단부를 향해 연장된다. 인젝터는 밸브 리세스에서 밸브 본체의 외부 영역으로 색 체적 영역에서 밸브 본체의 벽을 관통하는 적어도 하나의 유동 구멍을 포함한다.

각 유동 구멍의 위치와 결합하여 색 체적 계단을 포함하는 연소 기관을 위한 인젝터의 이러한 구성은 색 체적 영역에서 유리한 유동장 다이내믹스(flow field dynamics)를 가능하게 한다. 그러므로 그것은 밸브 니들이 폐쇄 위치로 복귀한 후 잔여 연료로부터 색 체적을 비우는 데 유리하고, 따라서 높은 탄소 배출 -또한 HC 배출이라고도 불리는- 및 미립자수 배출 -또한 PN-배출이라고도 불리는-과 같은 오염 배출을 저감시키는데 기여한다. 색 체적 계단은 유동이 더 이상 층류가 아니도록 흐르는 유체의 난류를 일으킨다. 이러한 이유로 흐르는 유체의 일부 운동 에너지는 색 체적에 있는 잔여 연료로 전달될 수 있고, 이것의 효과는 색 체적을 비우는데 기여한다. 밸브 니들이 폐쇄 위치로 복귀한 후 색 체적의 영역에 있는 잔여 연료의 저감의 또 다른 장점은, 노즐 선단 습윤(nozzle tip wetting)을 제거하고, 따라서 PN-배출을 저감시키는 것이다.

일 실시형태에 따르면, 인젝터는 실질적으로 중앙 종축에 평행하게 연장되는 색 체적 계단을 포함한다. 예를 들어, 제2 축단부로부터 제1 축단부를 향하는 경로에서, 중앙 종축으로부터 밸브 본체의 내주면의 거리는 밀봉 시트영역에서는 감소하고, 색 체적 계단의 영역에서는 일정하게 유지되며, 내면의 추가 부분의 영역에서는 더욱 감소한다. 색 체적 계단의 이러한 배향은 밸브 니들이 그 폐쇄 위치로 복귀한 후 색 체적을 비우기 위해 독특한 유동장 다이내믹스와 유동 환경을 가능하게 하고, 잔여 연료를 색 체적 내부에 적게 유지하는데 기여한다. 색 체적 계단의 계단 높이는 색 체적 계단의 축방향 길이로 표현된다. 색 체적 계단은, 예를 들면, 0.01 mm 와 0.15 mm 사이의 범위의 계단 높이를 가질 수 있고, 한계치가 포함된다.

추가 실시형태에 따르면, 유동 구멍의 입구는 색 체적 계단에 근접하게 그리고 특히 중앙 종축보다 색 체적 계단에 더 가깝게 배치된다. 이 문맥에서 유동 구멍의 입구와 색 체적 계단 사이의 거리는 예를 들면 0.1 mm 미만일 수 있다.

유동 구멍의 이러한 배치는 유동장 다이내믹스에 유리하고, 밸브 니들이 그 폐쇄 위치로 복귀한 후 잔여 연료로부터 색 체적을 비우는 것을 더욱 향상시킬 수 있다.

추가 실시형태에 따르면, 색 체적을 제한하는 밸브 본체의 벽의 내면의 추가 부분은 색 체적 계단에 인접한 원뿔 형상의 영역을 포함한다. 이 문맥에서, 원뿔 형상의 영역은 밸브 본체의 제1 축단부를 향하는 방향에서 중앙 종축으로 감소하는 거리를 갖는다. 한계치가 포함되는 130 °과 150 ° 사이의 원뿔 형상의 영역의 테이퍼 각도(cone angle)는 흐르는 유체의 유동 환경에 바람직하다.

또한 색 체적 계단의 영역에서 밸브 리세스의 자유 체적의 제1 직경은 중앙 종축에 대한 단면을 참조하여 색 체적 계단의 대향측들의 기하학적 거리로 표현된다. 예를 들어 중앙 종축에 평행하게 연장되는 색 체적 계단의 경우에, 제1 직경은 1.0 mm 와 1.4 mm 사이의 범위에 있을 수 있고, 한계치가 포함된다.

추가 실시형태에 따르면, 색 체적을 제한하는 밸브 본체의 벽의 내면의 추가 부분은 원뿔 형상의 영역에 인접한 평면 형상의 기저 영역(ground area)을 포함한다. 이 문맥에서, 기저 영역의 평면 형상은 중앙 종축에 대해 실질적으로 수직이다. 예를 들어 평면 형상의 기저 영역의 크기는 제2 직경에 의해 구별된다. 이 경우 제2 직경은 0.4 mm 내지 0.8 mm의 범위 내에 있을 수 있고, 한계치가 포함된다.

추가 실시형태에 따르면, 색 체적을 제한하는 밸브 본체의 벽의 내면의 추가 부분은 원뿔 형상의 영역에 인접한 구 형상의 기저 영역을 포함한다. 구 형상의 기저 영역의 크기는 또한 오목 반경(indentation radius)으로서 표시될 수도 있는 그 반경으로 표현된다. 바람직하게는, 오목 반경은 0.2 mm 내지 0.4 mm 사이이다. 이것은 흐르는 유체로부터 한 번의 분사 과정 후 색 체적 내부의 잔여 연료로 효율적인 에너지 전달을 가능하게 한다. 따라서 이것은 밸브 니들이 그 폐쇄 위치로 복귀한 후 색 체적을 비우기 위한 유동 환경에 유리하다.

추가 실시형태에 따르면, 색 체적을 제한하는 밸브 본체의 벽의 내면의 추가 부분은 원뿔 형상의 영역에 인접한 원뿔 형상의 기저 영역을 포함한다. 이 문맥에서, 원뿔 형상의 기저 영역의 원뿔 형상은 원뿔 형상의 영역과는 중앙 종축에 대해 서로 다른 각도를 가지며, 밸브 본체의 제1 축단부를 향하는 방향에서 중앙 종축으로 감소하는 거리를 갖는다. 바람직하게는 원뿔 형상의 영역의 테이퍼 각도는 130 ° 과 150 ° 사이인 반면에 원뿔 형상의 기저 영역의 테이퍼 각도는 90 °와 120 ° 사이이다. 또한 원뿔 형상의 기저 영역의 유리한 높이는 0.2 mm 에서 0.4 mm 까지의 범위에 있다. 이 문맥에서 원뿔 형상의 기저 영역의 높이는 원뿔 형상의 영역의 원뿔 형상이 원뿔 형상의 기저 영역의 것과 다른 지점에서부터 밸브 리세스가 밸브 본체의 제1 축단부를 향하는 방향으로 끝나는 지점까지 중앙 종축에 평행한 기하학적 길이를 나타낸다. 또한, 밸브 본체의 벽의 내면의 추가 부분은 색 체적을 제한하는 원뿔 형상의 기저 영역에 인접한 내면의 구 형상의 부분을 포함한다. 환언하면, 구 형 부분은 제2 축단부로부터 제1 축단부를 향하는 축방향으로 원뿔 형상의 기저 영역에 이어서 위치된다.

추가 실시형태에 따르면, 인젝터의 유동 구멍의 입구는 색 체적의 원뿔 형상의 영역에 배치된다. 유동 구멍의 이러한 위치는 잔여 연료가 밸브 본체 밖으로 유동 구멍을 통해 흐르고, 따라서 분사 과정 후에 밸브 니들이 그 폐쇄 위치로 복귀했을 때, 색 체적의 신뢰성 있는 비움(emptying)에 유리하다.

이것은 특히, 유동 환경이 예를 들어 색 체적을 제한하는 밸브 본체의 벽의 내면의 추가 부분을 포함하는 기저 영역의 한 개의 특별한 형상과 함께 실질적으로 중앙 종축에 평행하게 연장되는 색 체적 계단과 결합하여 유동 구멍이 원뿔 형상의 영역에 배치되는 경우 분사 과정 후 색 체적 내부의 잔존 연료를 방지하는데 유리하다.

본 발명에 따르면 신뢰성 있고 정확한 기능을 용이하게 하고, 특히 작은 오염 물질 배출에 기여하는 연소 기관용 인젝터를 구체화할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시형태들은 개략적인 도면과 참조 번호들을 이용하여 이하에 설명된다. 동일한 참조 번호는 동일한 기능을 가진 구성요소 또는 부품을 나타낸다. 도면에서:
도 1은 인젝터를 종단면도로 도시하고,
도 2는 인젝터의 노즐 선단 본체의 확대된 측면도를 도시하며,
도 3은 인젝터의 색 체적의 하나의 예시적인 실시형태를 도시하고,
도 4는 인젝터의 색 체적의 또 다른 예시적인 실시형태를 도시하며,
도 5는 인젝터의 색 체적의 또 다른 예시적인 실시형태를 도시한다.

도 1은 노즐 조립체(2) 및 액추에이터(4)를 갖는 인젝터(1)를 도시한다. 액추에이터(4)는 노즐 조립체(2)와 기능적으로 상호작용한다.

노즐 조립체(2)는 밸브 본체를 포함한다. 밸브 본체는 밸브 본체 부분(3) 및 노즐 선단 본체(15)를 포함한다. 노즐 선단 본체(15)는 밸브 본체 부분(3)에 고정 결합된다. 대안으로, 밸브 본체 부분(3) 및 노즐 선단 본체(15)는 일체일 수 있다. 액추에이터(4)는 인젝터 본체(6)를 포함한다. 밸브 본체 부분(3)은 예를 들면 노즐 클램핑 너트에 의해, 인젝터 본체(6)에 고정 결합된다. 밸브 본체 부분(3) 및 인젝터 본체(6)는 인젝터(1)의 공동 하우징을 형성한다.

밸브 본체는 중앙 종축(7)을 갖는다. 그것은 밸브 리세스(recess)(5)를 한정하는 벽(9)을 포함한다. 또한, 밸브 본체는 제1 축단부 및 제2 축단부를 포함하고, 노즐 선단 본체(15)는 밸브 본체의 제1 축단부에 위치된다. 밸브 리세스(5) 내부에서, 밸브 니들(11)은 밸브 본체에 대한 중앙 종축에 대하여 축방향으로 이동가능하게 배치된다. 밸브 니들(11)은 둥근 단부 부분(12)을 가지며, 스프링 부재(17)에 의해 편향된다. 둥근 단부 부분(12)은 밸브 본체의 제1 축단부 쪽을 향하는 밸브 니들(11)의 축단부에서 밸브 니들(11)의 샤프트에 고정된 볼(ball)일 수 있다.

액추에이터(4)는 자기장을 발생시키기 위해 코일(19)을 갖는다. 액추에이터(4)는 밸브 니들(11)이 스프링 부재(17)의 편향에 대항하여 중앙 종축(7) 방향을 따르는 이동을 수행할 수 있도록 자기장에 의해 밸브 니들(11)을 작동시키도록 작동가능하다.

노즐 선단 본체(15)는 밸브 리세스(5)의 자유 체적(free volume)을 제한한다. 노즐 선단 본체(15)는 적어도 하나의 유동 구멍(13)을 포함한다. 환언하면, 노즐 선단 본체(15)는 적어도 하나의 유동 구멍(13)을 제외하고, 제1 축단부에서 밸브 리세스(5)를 폐쇄한다.

노즐 선단 본체(15)는 밀봉 시트 영역(21)을 더 포함하는데, 여기에서는 밸브 노즐(11)이 그 위에 작용하는 힘으로 인해 그 폐쇄 위치에 그 둥근 단부 부분(12)으로 밀봉가능하게 놓이며, 여러 힘 가운데 한 힘은 스프링 부재(17)에 의한 스프링력이다. 노즐 선단 본체(15)의 세부사항은 도 2 내지 도 5를 참조하여 아래에 설명될 것이다.

특히 스프링 부재(17)의 스프링력과 액추에이터(4)에 의해 밸브 니들(11)로 전달되는 힘을 포함하는, 밸브 니들(11)에 작용하는 힘의 힘평형에 따라, 밸브 니들(11)은 유동 구멍(13)을 통한 유체의 유동을 가능하게 하거나 방지하기 위해 그 폐쇄 위치 밖으로 그리고 그 폐쇄 위치 내로 이동가능하다. 하나의 작용력이 폐쇄 위치 방향으로 스프링 부재(17)에 의해 가해진다. 또 다른 작용력은 그 폐쇄 위치 밖으로 개방 위치를 향해 밸브 니들(11)을 이동시키기 위해 코일(19)에 의해 가해진다. 유압력은 특히 압력 차이로 인해, 밸브 니들(11)의 폐쇄 위치로의 방향으로 유체에 의해 가해질 수 있는 밸브 니들(11) 상에 작용하는 추가적인 힘이다. 유체는 예를 들면 가솔린 또는 디젤일 수 있다.

아래에 설명되는 도 2 내지 5에는, 도 1의 영역(20)의 확대도들이 도시되는데, 이것들은 노즐 선단 본체(15)의 예시적인 구성 설계들을 보여준다.

도 2에는 인젝터(1)의 노즐 선단 본체(15)의 예시적인 구성 설계들을 나타내는, 도 1의 영역(20)의 확대도가 도시되어 있다. 확대도는 노즐 선단 본체(15)의 종단면도이다.

밸브 니들(11)은 밀봉 시트 영역(21)과 협력하여 그 폐쇄 위치에서 유동 구멍(13)을 통한 유체 유동을 방지하고, 그렇지 않으면 그것을 가능하게 한다. 환언하면, 밸브 니들(11)이 유동 구멍(13)을 통한 유체 유동을 방지하기 위해 폐쇄 위치에 있을 때, 밸브 니들(11)의 둥근 단부 부분(12)은 밀봉 시트 영역(21)과 접경한다. 액추에이터(4)는 밀봉 시트 영역(21)과 둥근 단부 부분(12) 사이의 간극을 설정하여 제2 축단부로부터 간극을 통해 유동 구멍(13)으로 그리고 또한 유동 구멍(13)을 통해 밸브 본체 밖으로 유체 유동을 가능하게 하기 위해 밸브 본체의 제2 축단부를 향해 축방향으로 밸브 니들(11)을 변위시키도록 작동가능하다.

분사 과정 동안, 유체는 밸브 리세스(5)의 자유 체적에서 밸브 본체의 제2 축단부로부터 제1 축단부를 향하는 방향으로 유동한다. 그 결과, 유체는 밀봉 시트 영역(21)과 그 후 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 일부를 형성하는 색 체적 계단(sac volume step)(23)을 통과한다. 유체의 일부분은 직접 유동 구멍(13)의 입구를 통과하여 인젝터(1)의 외부 영역으로 밸브 본체를 떠날 수 있다. 유체의 특히 작은 또 다른 부분은 색 체적(25)으로 유입되는데, 이것은 밸브 리세스(5)의 일 단부로서 구성되고 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 추가 부분에 의해 제한된다. 색 체적 계단(23)으로 인해, 유동 환경이 변하고, 유체의 유동은 더 이상 층류(laminar)가 아니다. 난류는 유체의 추가적인 유동에 유리한 유체 유동 다이내믹스(dynamics)를 발달시키고, 이에 영향을 미친다.

밸브 니들(11)이 밀봉 시트 영역(21)과 접촉하여 복귀한 후 색 체적(25) 내부에 잔존하는 연료는 오염 물질 배출을 일으킬 수 있다. 색 체적 계단(23)에 의해 발생된 도입 난류의 유동 때문에, 유동하는 유체의 일부 운동 에너지는 색 체적(25) 내부의 잔여 연료로 전달될 수 있다. 잔여 연료의 이러한 운동 에너지는 유동 구멍(13)을 통해 인젝터(1)의 밸브 본체 밖으로 잔여 유체의 -또는 바람직하게는 전체 잔여 유체의- 특히 큰 부분의 분배를 촉진한다.

이러한 방식으로, 색 체적 계단(23)은 밸브 니들(11)이 그 폐쇄 위치로 복귀한 후 색 체적(25)을 비우는데 기여하고, 따라서 노즐 선단 습윤(nozzle tip wetting) 및 오염 물질 배출에 대한 위험을 저감시킨다. 유리한 유동 환경을 발생시키기 위해, 도 2에 도시 된 바와 같이 색 체적 계단(23)은 실질적으로 중앙 종축(7)에 평행하게 연장되고, 유동 구멍(13)은 색 체적 계단(23) 가까이에 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

도 3에는, 도 1에 있는 인젝터(1)의 영역(20)의 또 다른 확대도, 특히 색 체적(25)의 내면의 상세도가 도시되어 있다.

이 예시적인 실시형태에서, 밀봉 시트 영역(21)에 인접한 색 체적 계단(23)은 실질적으로 중앙 종축(7)에 평행하게 연장되고 있다. 색 체적 계단(23)에 인접한 원뿔 형상의 영역(31)은 밸브 본체의 제1 축단부 방향에서 중앙 종축(7)으로 감소하는 거리를 갖는다. 원뿔 형상의 영역(31)은 테이퍼 각도(cone angle) 알파(alpha)를 갖는다. 유리한 일 실시형태에서, 원뿔 형상의 영역(31)의 테이퍼 각도 알파는 130 ° 내지 150 ° 사이이다. 색 체적 계단(23)의 영역에서 밸브 리세스(5)의 자유 체적의 제1 직경(D)은 중앙 종축(7)에 대한 횡단면에 관하여 색 체적 계단(23)의 대향측들의 기하학적 거리로 표시된다. 바람직하게는, 제1 직경(D)은 1.0 mm 내지 1.4 mm 사이이다. 또한, 원뿔 형상의 영역(31)에 인접한 기저 영역(33)은 색 체적(25)을 제한하는 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 추가 부분을 형성한다. 이 예시적인 실시형태에서, 기저 영역(33)은 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 일부에 의해 한정되는 평면 형상을 가진다. 기저 영역(33)의 크기는 예를 들면 제2 직경(d)에 의해 특징지어질 수 있다. 이 문맥에서, 유리한 일 실시형태는 0.4 mm 내지 0.8 mm 사이의 제2 직경(d)을 포함할 수도 있다. 또한, 색 체적 계단(23)은 계단 높이(H)에 의해 구별되고, 색 체적 계단(23)의 계단 높이(H)는 0.01 mm에서 0.15 mm 까지의 범위일 수 있다.

밀봉 시트 영역(21)에 인접한 색 체적 계단(23) 및 색 체적 계단(23)에 인접한 색 체적(25)의 이러한 특정 구성은 특별한 유체 유동 다이내믹스를 발생시키기 위한 유리한 일 실시형태이며, 따라서 분사 과정 후 밸브 니들(11)이 그 폐쇄 위치로 복귀했을 때 색 체적(25)의 신뢰성 있는 비움(emptying)을 가능하게 하고, 따라서 노즐 선단 습윤을 제거한다.

도 4에는 색 체적(25)의 형상에 대한 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 인젝터(1)의 영역(20)의 상세도가 도시되어 있다.

이 실시형태에서, 기저 영역(33)은 이전 실시형태의 평면 형상 대신 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 추가 구 형상의 부분을 포함한다. 이전 실시형태에서와 같이, (단지 한 개만 도면에 도시되어 있는) 유동 구멍들(13)의 입구들은 기저 영역(33)을 측방향으로 둘러싸는 원뿔 형상의 영역(31) 내부에 위치된다. 기저 영역(33)의 구 형상은 색 체적(25)의 비움 향상시키고 인젝터(1) 내부의 잔여 연료를 저감시키기 위해 독특한 유동장 다이내믹스를 가능하게 한다. 구 형상의 기저 영역(33)은 반경(R)을 가질 수 있다. 유리한 실시형태에서, 반경(R)은 0.2 mm 와 0.4 mm 사이의 값을 갖는다.

그림 5에는 색 체적(25)의 또 다른 형상이 도시되어 있다. 해당 색 체적(25)의 기저 영역(33)은 기저 영역(33)을 형성하는 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 추가 원뿔 형상의 부분을 포함한다. 추가 원뿔 형상의 부분은 원뿔 형상의 영역(31)에 인접하여 -특히 접하여- 위치한다. 원뿔 형상의 영역(31)으로부터 이격된 그 측면 상의 추가 원뿔 형상의 부분에 인접하여, 기저 영역(33)은 밸브 본체(3)의 제1 축단부 방향으로 색 체적(25)을 제한하기 위해 밸브 본체(3)의 벽(9)의 내면의 구 형상의 부분을 포함한다.

원뿔 형상의 기저 영역(33)은 테이퍼 각도 베타(beta)를 갖는다. 바람직하게는 원뿔 형상의 기저 영역(33)의 테이퍼 각도 베타는 90 ° 내지 120 ° 사이이다. 색 체적(25)의 이러한 특정 구성은 잔여 연료로부터 색 체적(25)을 비우기 위해 독특한 유동장 다이내믹스를 가능하게 한다.

Claims

연소 기관용 유체 인젝터(1)를 위한 밸브 조립체(2)로서,
- 밸브 리세스(5), 중앙 종축(7), 및 중앙 종축(7)에 대한 제1 축단부와 제2 축단부를 갖는 밸브 본체,
- 중앙 종축(7)에 대해 밸브 리세스(5) 내부에서 축방향으로 이동가능하며, 밸브 본체의 밀봉 시트 영역(21)과 협력하여 그 폐쇄 위치에서 적어도 하나의 유동 구멍(13)을 통한 유체 유동을 방지하고, 그렇지 않으면 그것을 가능하게 하는 밸브 니들(11),
- 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 일부를 형성하는 밀봉 시트 영역(21)에 인접한 색 체적 계단(sac volume step)(23),
- 밸브 리세스(5)의 일 단부로서 구성되고, 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 추가 부분에 의해 제한되며, 상기 내면의 추가 부분은 색 체적 계단(23)으로부터 떨어져 밸브 본체의 제1 축단부를 향해 연장되는 색 체적(sac volume)(25), 및
- 밸브 리세스(5)에서 밸브 본체의 외부 영역으로 색 체적(25)의 영역에서 밸브 본체의 벽(9)을 관통하는 적어도 하나의 유동 구멍(13)
을 포함하는 연소 기관용 유체 인젝터(1)를 위한 밸브 조립체(2).
제1항에 있어서,
색 체적 계단(23)은 실질적으로 중앙 종축(7)에 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(2).
제2항에 있어서,
색 체적 계단(23)은 0.01 mm 와 0.15 mm 사이의 범위의 계단 높이(H)를 가지고, 한계치가 포함되며, 색 체적 계단(23)의 영역에서 밸브 리세스(5)의 자유 체적의 직경(D)은 1.0 mm 와 1.4 mm 사이의 범위의 값을 가지고, 한계치가 포함되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(2).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 구멍(13)의 입구는 색 체적 계단(23)에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(2).
제3항 및 제4항에 있어서,
유동 구멍의 입구와 색 체적 계단 사이의 거리는 0.1 mm 미만인 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(2).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
색 체적(25)을 제한하는 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 추가 부분은 색 체적 계단(23)에 인접한 원뿔 형상의 영역(31)을 포함하고, 상기 원뿔 형상의 영역(31)은 밸브 본체의 제1 축단부 방향에서 중앙 종축(7)으로 감소하는 거리를 가지는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(2).
제6항에 있어서,
색 체적(25)을 제한하는 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 추가 부분은 원뿔 형상의 영역(31)에 인접한 평면 형상의 기저 영역(33)을 포함하고, 상기 평면 형상의 기저 영역(33)은 중앙 종축(7)에 대해 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(2).
제7항에 있어서,
평면 형상의 기저 영역은 0.4 mm 에서 0.8 mm 까지의 범위의 값을 갖는 직경(d)을 가지며, 한계치가 포함되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(2).
제6항에 있어서,
색 체적(25)을 제한하는 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 추가 부분은 원추 형상의 영역(31)에 인접한 구 형상의 기저 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(2).
제9항에 있어서,
구 형상의 기저 영역은 0.2 mm 내지 0.4 mm 사이의 범위의 값을 갖는 반경을 가지며, 한계치가 포함되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(2).
제6항에 있어서,
- 색 체적(25)을 제한하는 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 추가 부분은 원뿔 형상의 영역(31)에 인접한 원뿔 형상의 기저 영역(33)을 포함하며, 원뿔 형상의 기저 영역(33)의 원뿔 형상은 원뿔 형상의 영역(31)의 것과는 다르고, 밸브 본체의 제1 축단부 방향에서 중앙 종축(7)으로 감소하는 거리를 가지며,
- 밸브 본체의 벽(9)의 내면의 추가 부분은 원뿔 형상의 기저 영역(33)에 인접한 내면의 추가 구 형상의 부분을 포함하는 것
을 특징으로 하는 밸브 조립체(2).
제11항에 있어서,
원뿔 형상의 영역(31)의 테이퍼 각도는 130 ° 과 150 ° 사이의 값을 갖는 반면 원뿔 형상의 기저 영역의 테이퍼 각도는 90 ° 과 120 ° 사이의 값을 가지며, 원뿔 형상의 기저 영역의 높이(h)는 0.2 mm 에서 0.4 mm 까지의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(2).
선행하는 어느 한 항에 있어서,
유동 구멍(13)의 입구는 색 체적(25)의 원뿔 형상의 영역(31)에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(2).
선행하는 어느 한 항에 따른 밸브 조립체(2)를 포함하는 내연 기관용 유체 인젝터(1).