KR20170059470A - 연료 분사 시스템용 밸브 장치 및 연료 분사 시스템 - Google Patents

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KR20170059470A
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valve
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high pressure
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fuel injection
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KR1020177010975A
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이므 루크 반
레옹 아페흐
코엔 베흐몰렌
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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 연료 분사 시스템(22)용 밸브 장치(10)로서, 고압 공급 보어(20), 및 밸브 안착부(18)와 상호 작용하며 상기 고압 공급 보어(20)를 개방하고 폐쇄하는 밀봉 요소(14)를 포함하고, 상기 고압 공급 보어는 상기 밸브 안착부(18)에 인접하여 제1 직경(DH1)을 갖고, 상기 밸브 안착부(18)로부터 이격된 곳에 제2 직경(DH2)을 갖고, 상기 제2 직경은 오리피스(48)를 형성하기 위해 상기 제1 직경(DH1)보다 더 작은, 상기 밸브 장치(10)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 밸브 장치(10)를 포함하는 연료 분사 시스템(22)에 관한 것이다.

Description

연료 분사 시스템용 밸브 장치 및 연료 분사 시스템{VALVE DEVICE FOR A FUEL INJECTION SYSTEM AND FUEL INJECTION SYSTEM}
본 발명은, 연료 분사 시스템용 밸브 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료 분사 시스템의 고압 영역을 감압(relief)시키는 압력 제한 밸브로서 사용될 수 있는, 연료 분사 시스템용 밸브 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 유형의 밸브 장치를 갖는 연료 분사 시스템에 관한 것이다.
연료 분사 시스템은 내연 엔진의 적어도 하나의 연소 챔버 내로 연료를 분사하는데 사용되는데, 이 연료 분사 시스템에서 연료는 분사 동안 미리 규정된 방출 값에 대한 요구 조건을 충족하기 위하여 먼저 고압으로 압축된다.
여기서, 디젤 연료는 일반적으로 1500 바(bar) 내지 3000 바의 압력 범위로 압축되고, 가솔린 연료는 200 바 내지 350 바의 압력 범위로 압축된다. 가압된 연료를 저장하는 연료 축적 영역으로서, 연료 분사 시스템 내 고압 연료 펌프의 하류에 위치된 센서 또는 소위 커먼 레일과 같은, 연료 분사 시스템 내 특정 요소들을 보호하기 위하여, 연료 분사 시스템에는 보통 밸브 장치가 제공되고, 이 밸브 장치는 과도하게 높은 압력이 연료 분사 시스템으로부터 배출되는 것을 보장한다. 이러한 유형의 압력 제한 밸브로 설계된, 연료 분사 시스템의 밸브 장치는 통상적으로 상기 규정된 요소들이 연료 분사 시스템의 고압에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해, 밸브 장치가 개방되는 고정 설정된 개방 압력을 갖는다.
특히 내연 엔진의 처음 시동 전에는, 연료 분사 시스템이 아직 완전히 연료로 채워져 있지 않은 것으로 인해, 연료 분사 시스템에 여전히 많은 양의 공기가 위치되어 있다.
연료 분사 시스템 내에 공기가 존재하는 것으로 인해, 압력 제한 밸브로 설계된 밸브 장치는 너무 현저한 행정으로 개방될 수 있다. 밀봉 요소의 정상 행정은 통상 3 ㎛ 내지 30 ㎛이다. 그러나, 결함이 있는 경우, 즉 연료 분사 시스템에 공기가 포함되어 있으면, 밸브 장치 내의 밀봉 요소의 행정은 최대 1㎜ 사이즈가 될 수 있으며, 이로 인해 밸브 장치의 요소들에 손상을 야기할 수 있다. 상기 손상은 누설을 야기할 수 있고 이에 의해 밸브 장치가 그 주요 기능을 상실할 수 있다. 공기의 영향을 받아 과도하게 큰 행정을 감소시키는데 밸브 장치의 밸브 안착부의 직경을 감소시키는 것은 적절한 선택이 아닌데, 그 이유는 약 100 l/h 범위의 높은 관통흐름(throughflow)의 경우에 밸브 장치의 개방 압력이 약 6 l/h 범위의 낮은 관통흐름의 경우의 개방 압력보다 훨씬 더 크지 않는 것이 목표이기 때문이다.
도 6은 연료 분사 시스템에서 예를 들어 압력 제한 밸브(12)로서 현재 사용되고 있는 알려진 밸브 장치(10)를 도시하고, 도 7은 도 6에 도시된 압력 제한 밸브(12)의 개방 압력이 압력 제한 밸브(12)를 통한 관통흐름의 양에 의존하는 방식으로 설정되어 있는 특성 곡선을 도시한다.
밸브 장치(10)는 밸브 장치(10) 내에서 유체를 안내하는 고압 공급 보어(high pressure feed bore)(20)를 폐쇄하기 위해 밸브 판(16) 내에 배열된 밸브 안착부(18)와 상호 작용하는 밀봉 요소(14)를 구비한다. 도 7에 도시된 개방 압력 특성 곡선은 밸브 안착부(18)의 직경(DVS)에 의존한다. 여기서 도 7의 그래프에서 비스듬한 선은 도 6의 밸브 장치(10)의 개방 압력 특성 곡선을 나타낸다. 채색된 영역은 밸브 장치(10)의 개방 압력이 위치될 수 있는 공차 압력 범위를 표시한다. 볼 수 있는 바와 같이, 밸브 장치(10)를 통한 관통흐름이 증가함에 따라 개방 압력은 증가하지만, 과다하게 증가되어서는 안된다. 본 실시예에서, 낮은 관통흐름의 양과 높은 관통흐름의 양 사이의 상부 개방 압력의 압력 차는 약 100 바를 초과해서는 안된다.
따라서, 편평한(flat) 개방 압력 특성 곡선을 갖는 밸브 장치를 제안하는 것이 목표이다. 그러나, 편평한 개방 압력 특성 곡선은 밸브 안착부(18)의 직경(DVS)을 충분히 크게 하는 것만으로도 실현될 수 있다. 따라서, 연료 분사 시스템 내에 공기가 포함된 결과 나타나는 밸브 장치(10)의 부정적인 영향과 밸브 장치(10)의 관련 불안정성을 보상하기 위해 밸브 안착부(18)의 직경(DVS)을 감소시키는 것은 유리하지 않다.
이것은, 관통흐름이 큰 경우에, 밸브 안착부(18)의 직경(DVS)이 감소함에 따라 개방 압력이 빠르게 더 높아지기 때문이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 편평한 개방 압력 특성 곡선에도 불구하고, 밸브 장치를 통해 안내되어야 하는 유체에 공기가 포함된 것에 의해 상기 밸브 장치의 안정성에 미치는 영향이 매우 작은 상기 밸브 장치를 제안하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 밸브 장치에 의해 달성된다.
이러한 유형의 밸브 장치를 갖는 연료 분사 시스템은 추가적인 독립 청구항의 주제이다.
본 발명의 유리한 개선은 종속 청구항의 주제이다.
연료 분사 시스템용 밸브 장치는 상기 연료 분사 시스템의 고압 영역을 상기 밸브 장치에 유체적으로 연결하기 위한 고압 공급 보어, 및 상기 밸브 장치의 길이방향 축을 따라 밀봉 요소와 상호 작용하며 상기 고압 공급 보어를 개방하고 폐쇄하는 밸브 안착부를 구비한다. 상기 고압 공급 보어는 상기 밸브 안착부에 인접하여 제1 직경을 갖고, 상기 밸브 안착부로부터 이격된 곳에, 상기 제1 직경보다 더 작은 구성인 제2 직경을 갖는 오리피스를 갖는다.
상기 고압 공급 보어 내 오리피스는 상기 고압 영역으로부터 상기 밸브 장치로 흐르는 유체의 흐름 방향으로 상기 밸브 안착부의 상류에 연결되고, 상기 오리피스는 상기 고압 공급 보어를 개방하는 상기 밸브 장치의 행정이 제한된 결과 상기 밸브 장치가 상당히 안정화되는 것을 보장한다. 상기 오리피스는 상기 밸브 안착부로부터 이격된 곳에 배치된 결과, 상기 밸브 안착부의 직경이 변치 않게 유지되기 때문에 상기 밸브 장치의 개방 압력 특성 곡선이 편평하게 계속 이어진다. 그리하여 상기 밸브 장치를 통한 관통 흐름이 최대로 지정된 경우에도, 상기 오리피스는 상기 밸브 장치의 정상 기능에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 상기 연료 분사 시스템에 공기 기포가 있거나 또는 공기가 포함되어 있어서 상기 밸브 장치의 행정이 통상적으로 더 커져서 상기 밸브 장치가 불안정해지는 경향이 있는 경우에만 상기 오리피스는 활성(active) 상태로 되고 압력 강하를 야기하여 행정을 제한한다.
상기 고압 공급 보어의 제1 직경은 상기 밸브 안착부의 직경에 실질적으로 대응하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 밸브 안착부 및 상기 고압 공급 보어의 제1 직경은 특히 0.7㎜ 내지 0.85㎜, 바람직하게는 0.75㎜ 내지 0.8㎜ 범위의 값을 갖는다. 상기 밸브 안착부 및 상기 고압 공급 보어의 직경이 바람직하게는 상기 지정된 범위 내에 있는 경우, 상기 밸브 장치의 편평한 개방 압력 특성 곡선이 달성될 수 있다.
상기 오리피스의 제2 직경은 유리하게는 0.4㎜ 내지 0.6㎜의 값을 갖는다. 그 결과, 상기 오리피스는 상기 연료 분사 시스템에 공기 기포가 존재하면 유리하게 활성 상태로 되어 압력 강하를 야기하여, 이에 의해 상기 밸브 장치의 행정을 제한할 수 있는데, 만약 그렇지 않은 경우에는 행정이 너무 커지게 된다. 이를 위해, 상기 오리피스는 상기 밸브 장치의 길이방향 축을 따라 0.8㎜ 내지 1.2㎜의 길이를 갖는 것이 또한 유리하다.
상기 제1 직경과 상기 제2 직경을 연결하기 위해 바람직하게는 전이 영역이 제공되고, 상기 전이 영역은 상기 밸브 장치의 길이방향 축에 대해 비스듬히 배치된다. 그 결과, 상기 고압 공급 보어 내의 2개의 직경들 사이에 바람직하게 소프트한 전이가 실현될 수 있고, 그 결과 상기 전이부에서 소용돌이가 일어나는 것이 회피될 수 있다.
하나의 유리한 개선에서, 상기 밸브 안착부를 향하는 상기 오리피스의 상부 에지는 적어도 0.8㎜ 내지 1.2㎜의 간격으로 상기 밸브 안착부로부터 이격된 곳에 배치된다. 상기 밸브 안착부에 대해 상류 오리피스의 상기 위치에서 및 그 결과 유리한 간격을 두고, 상기 오리피스는 바람직하게는 상기 밸브 장치를 통한 관통 흐름이 상대적으로 높은 경우에 개방 압력에 실질적으로 부정적인 영향을 미치지 않아서, 상기 밸브 장치의 편평한 개방 압력 특성 곡선은 계속해서 유지된다. 그리하여, 상기 오리피스가 이격된 곳에 배치된 결과, 유체가 상기 밸브 장치를 통해 흐르는 관통흐름의 양이 6 l/h인 경우에 상기 밸브 장치의 개방 압력은, 예를 들어, 관통흐름의 양이 100 l/h인 경우에서와 같은 범위에 존재한다.
하나의 개선에서, 상기 오리피스는, 상기 고압 공급 보어 내로 가압되고 상기 고압 영역과 상기 밸브 안착부를 유체적으로 연결하는 관통흐름 보어를 갖는 부시 내에 형성된다. 그 결과, 상기 고압 공급 보어는 알려진 바와 같이 제조될 수 있고, 단지 하나의 추가적인 요소가 상기 고압 공급 보어 내로 가압되고, 이에 의해 상기 오리피스가 실현된다. 그 결과, 상기 고압 공급 보어를 가공하는 단계들을 바람직하게 회피할 수 있다.
여기서, 상기 오리피스는 유리하게는 상기 밸브 안착부를 향하는 상기 부시의 일 단부에 배치된다. 그러나, 대안적으로, 상기 오리피스는 또한 상기 밸브 장치의 길이방향 축을 따라 상기 부시의 중심에 배치될 수 있다. 이것은 결과적으로 상기 오리피스의 작은 직경과 상기 고압 공급 보어 또는 관통흐름 보어의 큰 직경 사이에 덜 가파른 에지를 갖는 전이를 실현할 수 있어서, 그 결과 상기 고압 공급 보어 및/또는 상기 관통흐름 보어 내에 소용돌이가 일어나는 것을 바람직하게 회피할 수 있는 장점을 가질 수 있다.
상기 오리피스가 상기 부시를 제공하는 것에 의해 실현되는 경우, 상기 부시는 전체적으로 또한 상기 밀봉 안착부로부터 이격된 곳에 배치되는 것이 유리하다.
상기 고압 공급 보어와 상기 밸브 안착부는 바람직하게는 밸브 판 내에 형성되는데, 이 경우 상기 고압 공급 보어와 상기 밸브 안착부가 단일 하우징 부품의 다른 요소들과 공동으로 형성되는 경우보다 더 단순한 설계로 상기 밸브 장치를 장착할 수 있다.
상기 고압 공급 보어 내에서, 상기 고압 공급 보어는 상기 밸브 안착부의 영역에서 제1 직경을 갖고, 상기 제1 직경은 상기 고압 공급 보어의 오리피스의 영역에 존재하는 제2 직경보다 더 크다. 또한, 하나의 유리한 개선에서, 상기 고압 공급 보어는 흐름 방향으로 상기 오리피스의 상류에서, 즉 상기 밸브 안착부로부터 훨씬 더 멀리 이격된 곳에 제3 직경을 갖고, 상기 제3 직경은 바람직하게는 상기 제1 직경보다 커서, 상기 고압 영역으로부터 상기 밸브 안착부로 가능한 큰 층류(laminar flow)를 만들 수 있다.
하나의 유리한 개선에서, 특히 상기 밸브 안착부의 방향으로 상기 밸브 장치의 길이방향 축을 따라 선응력 힘(prestressing force)으로 상기 밀봉 요소에 선응력을 가하기 위해, 특히 나선형 스프링으로 구성된 선응력 스프링(prestressing spring)이 제공된다.
하나의 특히 바람직한 개선에서, 상기 밸브 장치는 상기 밸브 장치의 길이방향 축을 따라 이동될 수 있는 전기자를 갖는 솔레노이드 밸브 장치로 구성된다. 그 결과 상기 밸브 장치의 개방 행정에 능동적으로 영향을 미칠 수 있다. 상기 전기자는 바람직하게는 상기 선응력 스프링의 선응력 힘에 유리한 영향을 미치기 위하여 상기 선응력 스프링과 상기 밀봉 요소 사이에 배치된다. 상기 전기자, 상기 선응력 스프링 및 상기 밀봉 요소는 단지 상기 선응력 스프링의 선응력 힘에 의해 서로 기계적으로 결합되는 특히 바람직하게는 비-연결된 요소들이다. 이것은, 힘을 전달하는데 핀이 전혀 존재하지 않기 때문에, 밸브 장치 내 요소가 손상된 경우, 예를 들어, 이러한 유형의 핀이 파손된 경우, 상기 밸브 장치가 더 이상 기능하지 않다고 하는 상황을 회피할 수 있다.
상기 밀봉 요소는 바람직하게는 특히 1㎜ 내지 1.5㎜의 직경을 갖는 볼(ball)로 구성된다. 더 유리하게는, 상기 밸브 장치는 상기 밸브 장치로부터 유체를 배출하기 위한 적어도 하나의 배출 보어를 갖는다. 여기서, 상기 적어도 하나의 배출 보어의 직경은 상기 밀봉 요소의 직경보다 더 큰 것이 바람직하다. 상기 밸브 장치로부터 유체를 신속히 유출하기 위하여 상기 배출 보어의 직경은 큰 것이 유리하다. 상기 밸브 장치의 행정, 즉 상기 밸브 안착부로부터 상기 밀봉 요소의 간격이 너무 크면, 상기 밀봉 요소가 상기 배출 보어를 통해 손실되는 일이 발생할 수 있는데, 그 이유는 상기 배출 보어가 상기 밀봉 요소보다 더 큰 직경을 갖기 때문이다. 상기 밀봉 요소가 상기 배출 보어를 통해 손실되는 것을 회피하기 위해, 상류에 연결된 오리피스를 통해 행정이 제한되는 것이 유리하다.
상기 밸브 장치는 특히 연료 분사 시스템의 고압 영역을 감압시키는 압력 제한 밸브로서 형성되는 것이 바람직하고, 상기 압력 제한 밸브는 특히 200 바 내지 3000 바의 압력 범위에서 상기 연료 분사 시스템을 감압시키는 방식으로 설계된다. 특히 디젤 적용의 경우 압력 범위에 대응하는 1500 바 내지 3000 바의 범위에서 감압하는 것이 여기서 바람직하다.
상기 내연 엔진의 적어도 하나의 연소 챔버에 연료를 분사하기 위한 연료 분사 시스템은 연료를 고압으로 로딩하기 위한 고압 연료 펌프, 및 상기 고압 연료 펌프의 하류에 위치되어 가압된 연료를 저장하기 위한 연료 축적 영역을 포함하고, 상기 고압 연료 펌프 및/또는 상기 연료 축적 영역에는 전술한 밸브 장치가 배치된다. 그 결과, 상기 연료 분사 시스템에서 과도하게 높은 압력을 회피할 수 있어서, 상기 연료 분사 시스템 내의 특정 부품들에 손상을 야기할 위험이 감소된다.
본 발명의 유리한 개선은 첨부된 도면을 사용하여 다음의 본문에서 보다 상세히 설명된다.
도 1은 고압 연료 펌프, 연료 축적 영역, 및 압력 제한 밸브로서의 밸브 장치를 갖는 연료 분사 시스템의 길이방향 단면도를 도시한 도면;
도 2는 도 1에 따른 연료 분사 시스템에 배치될 수 있는 밸브 장치의 길이방향 단면도;
도 3은 제1 실시예에 따라 도 2에 도시된 길이방향 단면도에서 밸브 장치의 밸브 안착부의 영역의 상세도를 도시한 도면;
도 4는 제2 실시예에 따라 도 2에 도시된 길이방향 단면도에서 밸브 안착부의 영역의 상세도를 도시한 도면;
도 5는 제3 실시예에 따라 도 2에 도시된 길이방향 단면도에서 밸브 안착부의 영역의 상세도를 도시한 도면;
도 6은 종래 기술의 밸브 장치의 길이방향 단면도에서 밸브 안착부의 영역의 상세도를 도시한 도면; 및
도 7은 밸브 장치를 통한 관통흐름의 양에 의존하는 방식으로 도 2 내지 도 6에 도시된 밸브 장치의 원하는 개방 압력을 나타내는 그래프.
도 1은 내연 엔진의 적어도 하나의 연소 챔버에 연료를 분사할 수 있는 연료 분사 시스템(22)의 길이방향 단면도를 도시한다. 연료 분사 시스템(22)은 고압 연료 펌프(24) 및 연료 축적 영역(26)을 갖는다.
연료는 고압 연료 펌프(24)를 통해 고압으로, 예를 들어, 디젤에서는 1500 바 내지 3000 바의 압력으로 또는 가솔린에서는 200 바 내지 350 바의 압력으로 로딩된다. 이를 위해 연료는 저압 영역(30)으로부터 입구 밸브(28)를 통해 고압 연료 펌프(24)의 압력 공간(32)으로 흐른다. 구동 장치(36)를 통해 구동되는 펌프 피스톤(34)은 압력 공간(32)에서 앞뒤로 병진 이동하고, 공정에서 압력 공간(32)의 볼륨을 감소시키고 증가시킨다. 그 결과, 압력 공간(32) 내의 연료가 압축되어 압력 하에 로딩된다. 압력 공간(32)에서 압축된 후, 연료는 압력 공간(32)으로부터 출구 밸브(38)를 통해 연료 축적 영역(26)으로 배출된다.
가압된 연료는 내연 엔진의 연소 챔버 내로 분사될 때까지 연료 축적 영역(26)에 저장된다. 연료 축적 영역(26)은 연료 분사 시스템(22)의 고압 영역(40)의 일부를 형성한다. 과도한 압력이 가해지는 것으로부터 고압 영역(40)을 보호하기 위해, 압력 제한 밸브(12)로서 구성된 밸브 장치(10)가 제공되고, 이에 의해 고압 영역(40)에 과도한 압력이 나타나는 경우 고압 영역(40)으로부터 연료를 배출할 수 있다. 이를 위해 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 장치(10)는 고압 영역(40)을 고압 연료 펌프(24)의 압력 공간(32)에 연결시키는 방식으로 배치된다. 따라서, 도 1에 도시된 실시예에서, 압력 제한 밸브(12)는 초과 연료를 고압 공간(32) 내로 배출한다. 그러나, 고압 연료 펌프(24)의 상류에 있는 저압 영역(30)으로 연료를 배출하는 방식으로 압력 제한 밸브(12)를 배치하는 것도 가능하다.
도 1에 도시된 실시예에서, 압력 제한 밸브(12)는 출구 밸브(38)에 인접하여 고압 연료 펌프(24)의 펌프 하우징(42) 내에 배치된다. 그러나, 대안적으로 또는 추가적으로, 압력 제한 밸브(12)는 또한 연료 축적 영역(26)의 하우징에 배치될 수 있다.
도 1은, 단순한 체크 밸브로서 기능하고, 그리하여 다음의 본문에서 설명된 실시예와는 다소 다른 구성을 갖는 압력 제한 밸브(12)를 도시한다. 그러나 원리적으로 이 압력 제한 밸브는 동일한 목적을 수행한다.
도 2는 본 출원의 주제인 제1 실시예에 따른 밸브 장치(10)의 길이방향 단면도를 도시한다.
밸브 장치(10)는 밸브 안착부(18)와 고압 공급 보어(20)가 내부에 형성된 밸브 판(16)을 구비하며, 여기서 고압 공급 보어(20)는 밸브 장치(10)를 연료 분사 시스템(22)의 고압 영역(40)에 연결한다. 고압 공급 보어(20)를 폐쇄하기 위해, 특히, 볼(44)로 구성된 밀봉 요소(14)가 제공된다. 고압 공급 보어(20)에 추가하여 밸브 장치(10)에 배출 보어(46)가 제공되고 이 배출 보어(46)를 통해 유체가 밸브 장치(10)로부터 배출될 수 있다. 유체는 바람직하게는 연료이다. 밸브 하우징(52) 내에서 이동가능하게 배치된 밀봉 요소(14)는 밸브 장치(10)의 길이방향 축(56)을 따라 작용하여 밸브 장치(10)를 폐쇄된 상태로 유지하는 선응력 스프링(54)의 선응력 힘(FV)에 의해 선응력 스프링(54), 특히 나선형 스프링을 통해 밸브 안착부(18)로 가압된다. 고압 공급 보어(20) 내의 유체의 압력이 선응력 스프링(54)의 상기 선응력 힘(FV)을 극복할 때에만, 밀봉 요소(14)는 밸브 안착부(18)로부터 들어 올려져서 관통흐름을 해제(release)하여, 그 결과 유체는 밸브 장치(10)로부터 그리고 그리하여 또한 고압 영역(40)으로부터 배출 보어(46)를 통해 흘러서 고압 영역(40)이 감압될 수 있다.
도 3은 밸브 장치(10)의 제1 실시예에 따라 도 2의 밸브 장치(10)의 상세도를 도시한다.
여기서, 고압 공급 보어(20)는 밸브 판(16) 내 단순한 보어를 통해 실현되고 복수의 직경을 갖는다. 고압 공급 보어(20)의 제1 직경(DH1)은 밸브 안착부(18)에 인접하게 배치되고, 직경(DVS)을 갖는 밸브 안착부(18)와 실질적으로 동일한 직경(DH1)을 갖는다. 밸브 안착부(18)로부터 이격된 곳에, 즉 밸브 장치(10)를 통해 흐르는 유체의 흐름 방향의 반대쪽에 고압 공급 보어(20)는 제1 직경(DH1)보다 더 작은 구성의 제2 직경(DH2)을 갖는다. 그 결과, 고압 공급 보어(20) 내에 오리피스(58)가 형성되고, 만약 연료 분사 시스템(22) 내 유체에 공기가 포함되어 있는 경우 이 오리피스(58)는 활성 상태로 되고, 오리피스(58)가 없는 밸브는 유체 내 공기에 의해 불안정해지는데, 즉 밸브 안착부(18)로부터 멀어지는 방향으로 밀봉 요소(14)의 행정이 너무 커지게 된다. 흐름 방향으로 오리피스(58)의 상류에서 고압 공급 보어는 제2 직경(DH2)과 제1 직경(DH1)보다 더 큰 제3 직경(DH3)을 갖는다. 상기 영역에서, 고압 공급 보어(20)는 밸브 장치(10)를 연료 분사 시스템(22)의 고압 영역(40)에 연결하며, 만약 고압 공급 보어(20)가 여기에서 확장된 직경(DH3)을 갖는다면, 밸브 장치(10)에 가능한 한 층류인 흐름을 만들 수 있어서, 유리하다. 각 경우에, 제3 직경(DH3)으로부터 제2 직경(DH2)으로 그리고 제2 직경(DH2)으로부터 제1 직경(DH1)으로 하나의 전이 영역(60)이 있고, 이 전이 영역은 각 직경들을 서로 연결하고, 이 전이 영역은 밸브 장치(10)의 길이방향 축(56)에 비스듬히 배치되어 밸브 장치(10)를 통한 흐름을 층류로 만드는데 또한 기여한다.
제1 직경(DH1)과 밸브 안착부(18)의 직경(DVS)은 0.7㎜ 내지 0.85㎜의 범위, 본 실시예에서는 0.75㎜ 내지 0.8㎜의 범위에 있다. 이와 달리, 오리피스(58)의 영역에서의 직경(DH2)은 0.4㎜ 내지 0.6㎜의 범위에 있다.
밸브 안착부(18)를 향하여 배치된 오리피스(58)의 상부 에지(62)는 0.8㎜ 내지 1.2㎜의 범위의 간격(d)으로 밸브 안착부(18)로부터 이격되어 배치된다. 오리피스(58)가 흐름 방향으로 간격(d)을 두고 밸브 안착부(18)의 상류에 연결되는 것에 의해, 첫째, 보다 안정된 밸브 장치(10)가 실현될 수 있고, 둘째, 오리피스(58)가 없는 밸브 장치(10)의 편평한 개방 압력 특성 곡선이 그대로 유지될 수 있다.
도 4는, 고압 공급 보어(20) 내로 가압되고 고압 영역(40)으로부터 밸브 안착부(18)로 유체를 통과시킬 수 있는 관통흐름 보어(66)를 갖는 부시(64)가 제공된 밸브 장치(10)의 제2 실시예를 도시한다. 여기서, 오리피스(58)는 관통흐름 보어(66)를 수축시킨 것에 의해 형성된다. 도 4에 도시된 실시예에서, 오리피스(58)는 여기서 밸브 안착부(18)를 향하는 부시(64)의 일 단부(68)에 배치된다. 그러나, 대안적으로, 밸브 장치(10)의 제3 실시예에서, 오리피스(58)는 또한 도 5에 도시된 바와 같이 부시(64)의 중심에 제공될 수도 있다.
본 명세서에 제시된 모든 해결책은 첫째 밸브 장치(10)의 안정성이 상당히 증가되지만, 둘째 밸브 장치(10)의 개방 압력 특성 곡선이 동시에 밸브 장치(10)를 통해 흐르는 관통흐름의 양에 의존하는 방식으로 상대적으로 편평하게 이어지는 장점을 제공한다.

Claims (10)

  1. 연료 분사 시스템(22)용 밸브 장치(10)로서,
    상기 연료 분사 시스템(22)의 고압 영역(40)을 상기 밸브 장치(10)에 유체적으로 연결하기 위한 고압 공급 보어(high pressure feed bore)(20), 및 상기 밸브 장치(10)의 길이방향 축(56)을 따라 밀봉 요소(14)와 상호 작용하며 상기 고압 공급 보어(20)를 개방하고 폐쇄하는 밸브 안착부(18)를 포함하고, 상기 고압 공급 보어(20)는 상기 밸브 안착부(18)에 인접하여 제1 직경(DH1)을 구비하고, 상기 밸브 안착부(18)로부터 이격된 곳에, 상기 제1 직경(DH1)보다 더 작은 구성인 제2 직경(DH2)을 갖는 오리피스(58)를 구비하는, 밸브 장치(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 고압 공급 보어(20)의 상기 제1 직경(DH1)은 상기 밸브 안착부(DVS)의 직경에 실질적으로 대응하고, 특히 0.7㎜ 내지 0.85㎜, 보다 구체적으로 0.75㎜ 내지 0.8㎜의 값을 구비하고, 그리고/또는 상기 제2 직경(DH2)은 0.4㎜ 내지 0.6㎜의 값을 구비하고, 그리고/또는 상기 제1 직경(DH1)과 상기 제2 직경(DH2)을 연결하는 전이 영역(60)이 제공되고, 상기 전이 영역(60)은 상기 밸브 장치(10)의 상기 길이방향 축(56)에 대해 비스듬히 배치된 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밸브 안착부(18)를 향하는 상기 오리피스(58)의 상부 에지(62)는 적어도 0.8㎜ 내지 1.2㎜의 간격을 두고 상기 밸브 안착부(18)로부터 이격되어 배치되고 그리고/또는 상기 밸브 장치(10)의 상기 길이방향 축(56)을 따른 상기 오리피스(58)의 길이는 0.8㎜ 내지 1.2㎜인 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오리피스(58)는, 상기 고압 공급 보어(20) 내로 가압되고 상기 고압 영역(40)과 상기 밸브 안착부(18)를 유체적으로 연결하기 위한 관통흐름 보어(66)를 구비하는 부시(64) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10).
  5. 제4항에 있어서, 상기 오리피스(58)는 상기 밸브 안착부(18)를 향하는 상기 부시(64)의 일 단부(68)에 배치되거나, 또는 상기 오리피스(58)는 상기 밸브 장치(10)의 상기 길이방향 축(56)을 따라 상기 부시(64)의 중심에 배치된 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고압 공급 보어(20)와 상기 밸브 안착부(18)는 밸브 판(16) 내에 형성되고 그리고/또는 상기 밸브 안착부(18)의 방향으로 상기 밸브 장치(10)의 상기 길이방향 축(56)을 따라 선응력 힘(FV)으로 상기 밀봉 요소(14)에 선응력을 가하기 위해 선응력 스프링(54), 특히 나선형 스프링이 제공되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 장치(10)는 상기 밸브 장치(10)의 상기 길이방향 축(56)을 따라 이동될 수 있는 전기자를 갖는 솔레노이드 밸브 장치로 형성되고, 특히 상기 선응력 스프링(54)과 상기 밀봉 요소(14) 사이에 배치되고, 상기 전기자와 상기 선응력 스프링(54) 및 상기 밀봉 요소(14)는 상기 선응력 스프링(54)의 선응력 힘(FV)에 의해서만 서로 기계적으로 결합되는 특히 비-연결된 요소들인, 밸브 장치(10).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 요소(14)는 볼(44), 특히 1㎜ 내지 1.5㎜의 직경을 갖는 볼(44)로 형성되고, 바람직하게는 적어도 하나의 배출 보어(46)가 상기 밸브 장치(10)로부터 유체를 배출하도록 제공되고, 상기 배출 보어(46)의 직경은 상기 밀봉 요소(14)의 직경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 장치(10)는 상기 연료 분사 시스템(22)의 고압 영역(40)을 감압시키기 위한 압력 제한 밸브(12)로서 형성되고, 상기 압력 제한 밸브(12)는 특히 200 바 내지 3000 바, 특히 1500 바 내지 3000 바의 압력 범위에서 상기 연료 분사 시스템(22)을 감압시키도록 구성된, 밸브 장치(10).
  10. 내연 엔진의 적어도 하나의 연소 챔버 내로 연료를 분사하기 위한 연료 분사 시스템(22)으로서, 상기 연료를 고압으로 로딩하기 위한 고압 연료 펌프(24), 및 가압된 연료를 저장하기 위해 상기 고압 연료 펌프(24)의 하류에 위치된 연료 축적 영역(26)을 포함하되, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 밸브 장치(10)가 상기 고압 연료 펌프(24) 및/또는 상기 연료 축적 영역(26)에 배치된, 연료 분사 시스템(22).
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