KR20190020705A - 유체 계량 밸브, 밸브용 접속부, 및 연료 분사 시스템 - Google Patents

유체 계량 밸브, 밸브용 접속부, 및 연료 분사 시스템 Download PDF

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KR20190020705A
KR20190020705A KR1020187038050A KR20187038050A KR20190020705A KR 20190020705 A KR20190020705 A KR 20190020705A KR 1020187038050 A KR1020187038050 A KR 1020187038050A KR 20187038050 A KR20187038050 A KR 20187038050A KR 20190020705 A KR20190020705 A KR 20190020705A
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틸로 벡크만
슈테파니 카벡
구이도 필그람
랄프 크로머
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 유체 계량에 사용되며, 적어도 하나의 환형 밀봉 요소(22)가 배치된 밀봉 섹션(19)을 포함하는 밸브(2)용 접속부(3)에 관한 것이다. 환형 밀봉 요소(22)는 밀봉 섹션(19)을 길이 방향 축(18)에 대하여 원주 방향으로 둘러싼다. 또한, 환형 밀봉 요소(22)는 지지 링(23)에 의해 밀봉 섹션(19)의 단부(31)에 지지된다. 밀봉 섹션(19)은 적어도 환형 밀봉 요소(22)가 밀봉 섹션(19)을 둘러싸는, 상기 길이 방향 축(18)을 따른 영역(19')에서, 길이 방향 축(18)을 따라 증가하는 원주를 갖는다.

Description

유체 계량 밸브, 밸브용 접속부, 및 연료 분사 시스템
본 발명은 유체 계량 밸브, 특히 내연 기관용 연료 분사 밸브, 상기 밸브용 접속부, 및 상기 밸브를 구비한 연료 분사 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 다수의 분사기에 의해 바람직하게는 내연 기관의 연소실 내로의 연료의 직접 분사가 이루어지는 자동차의 연료 분사 시스템의 분야에 관한 것이다.
US 2011/0000464 A1에는 접속 부재에 밀봉 링이 배치된 분사기 조립 장치가 공지되어 있고, 상기 밀봉 링은 지지 링을 통해 접속 부재의 견부에 지지된다. 접속 부재의 밀봉 링의 영역이 컵 내로 삽입되므로, 밀봉 링은 연료를 분사기의 접속 부재 내로 안내하기 위해 컵의 내부를 주변에 대해 밀봉한다.
US 2011/0000464 A1에 공지된 분사기 조립 장치는 특히 분사기의 서비스 수명에 걸쳐 밀봉 효과의 저하가 발생할 수 있다는 단점을 갖는다.
본 발명의 과제는 구성 및 기능이 개선된, 접속부, 밸브, 및 연료 분사 시스템을 제공하는 것이다.
청구항 제 1 항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 접속부, 청구항 제 8 항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 밸브, 및 청구항 제 9 항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 연료 분사 시스템은 개선된 구성 및 기능이 가능해진다는 장점을 갖는다. 특히, 개선된 밀봉 효과가 달성될 수 있다. 특히, 예를 들어 사용 분야 및/또는 서비스 수명에 관련된, 개선된 응용 분야가 실현될 수 있다.
밀봉 요소의 구성에 따라, 수명에 걸쳐 그리고 예를 들어 적용과 관련된 온도 범위와 관련하여 밀봉성의 제한이 발생할 수 있다. 바람직하게는, 밀봉 섹션의 제안된 구성에 의해 개선된 밀봉 기능이 달성될 수 있고, 이 밀봉 기능에 의해 낮은 온도에서도 개선된 밀봉 효과가 달성될 수 있다. 따라서, 제안된 구성은 밀봉 기능을 지원할 수 있다.
청구항 제 2 항에 따른 개선 예는 삽입 시에 밀봉 요소가 밀봉 섹션과 컵 사이에서 고정될 수 있거나 예응력을 받을 수 있다는 장점을 갖는다. 따라서, 연료의 도입 시에, 밀봉 요소가 연료 압력의 증가로 인해 먼저 위치 변화되지 않으면서, 확실한 밀봉 효과가 달성될 수 있다.
청구항 제 3 항에 따른 개선 예에서, 바람직하게는 밀봉 섹션의 외부 면이 길이 방향 축에 대해 축 대칭으로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 밀봉 섹션은 적어도 상기 영역에서, 길이 방향 축을 따라 컵 내로 삽입이 이루어지는 결합 방향과 반대로, 상기 길이 방향 축을 따라 증가하는 외경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
특히, 청구항 제 4 항에 따른 개선 예에서 특히 우수한 효과가 증명될 수 있다. 특히, 시뮬레이션에 의해서뿐만 아니라 낮은 온도의 실험실 테스트에서도 상기 구성의 매우 양호한 밀봉 거동이 증명될 수 있다. 접속부의 원추형 윤곽은 밀봉 요소로서 사용된 밀봉 링이 유체로서 사용된 매체로 플러싱되지 않는다는 효과를 갖는다. 원추형 구성에 의해 접촉 압력 및 그에 따라 밀봉 효과가 증가한다는 것이 특히 시뮬레이션에 의해 증명될 수 있다. 따라서, 낮은 온도의 영역에서도 높아진 밀봉 효과가 달성될 수 있다. 이것은 밀봉 요소가 접속부와 협력하여 밀봉 효과를 형성하는 영역에서 접속부의 실린더 재킷 형상 구성을 갖는 경우가 아니다.
청구항 제 5 항에 따른 개선 예에서는 기하학적으로 볼 때 끊김 없이 연장하는 지지 링으로서의 지지 링의 구성이 특히 바람직하다. 그러나 조립의 이유로, 지지 링이 슬롯을 갖는 지지 링으로서, 특히 슬롯을 갖는 지지 디스크로서 형성될 수 있다. 지지 링은 바람직하게는 밀봉 요소를 압력으로부터 떨어져 있는 측면에 대해 지지할 수 있다. 시스템 압력을 받을 때, 밀봉 요소는 지지 링에 대해 가압되어 탄성 변형된다.
청구항 제 6 항에 따른 개선 예에서, 특히 밀봉 섹션이 지지 링에 인접한 영역에서 원추형으로 형성되는 경우, 지지 링은 예를 들어 원추형 지지 면을 가질 수 있으며, 이로 인해 지지 링이 길이 방향 축에 대해 규정된 방식으로 포지셔닝된다. 이러한 방식으로 지지 링의 위치에 의해, 밀봉 섹션의 단부가 미리 결정될 수 있다. 지지 링은 바람직하게는 내열성 재료로 형성된다. 지지 링은 바람직하게는 폴리아미드로 형성된다. 지지 링은 바람직하게는 슬롯을 갖지 않으며 환형으로 폐쇄되도록 형성된다. 이 경우, 지지 링은 적어도 작동 중 압력으로 인해 원추형 밀봉 섹션에서 축 방향으로 변위되어 팽창하도록 형성될 수 있다. 상기 구성은, 지지 링이 외부에서 컵에 접촉할 때까지 팽창하도록 조정되는 것이 바람직하다. 따라서, 지지 링에 의해, 밀봉 섹션과 수용 부재의 내부 면, 특히 컵의 내부 면 사이에 2차 시일이 형성될 수 있고, 상기 2차 시일은 밀봉 링에 의해 조정되는 밀봉 효과를 보완한다.
변형 실시 예에서, 밀봉 섹션이 지지 링에 인접한 영역에서 원추형으로 형성되며 지지 링이 길이 방향 축과 관련해서 밀봉 섹션에 대해 가압된 다음 상응하게 포지셔닝되는 경우, 지지 링은 원추형 지지 면을 가질 수 있다. 실시 예에 따라, 밀봉 링 또는 지지 링의 주어지는 위치에 의해, 밀봉 섹션의 단부가 미리 결정될 수 있다.
밀봉 요소의 바람직한 실시 예가 청구항 제 7 항에 제시되어 있다. 이 경우, 특히 이완된 초기 상태에서 원형 단면을 갖는 O-링에 상응하는 밀봉 요소의 실시 예가 바람직할 수 있다.
청구항 제 10 항에 따른 실시 예는 연료 압력에 의해, 내부로 밀봉 섹션을 향한 그리고 동시에 외부로 수용 부재의 실린더 재킷 형상 내부 면을 향한 밀봉 요소의 가압이 증가하기 때문에, 밀봉 요소의 자체 강화 밀봉 효과가 달성될 수 있다는 장점을 갖는다. 이는 상응하는 실시 예가 실현되면, 특히 그리고 경우에 따라 동적 압력 부하(예를 들면, 0.67 s 내에 약 0 bar로부터 300 bar 이상으로)와 관련해서만 및/또는 저온(예를 들면 -40℃)에서, 즉 예를 들면 엘라스토머의 소위 TR10 값 이하에서 적용된다.
본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명되며, 상기 도면에서 상응하는 요소들은 일치하는 도면 부호로 표시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 접속부를 갖는 밸브를 구비한 연료 분사 시스템의 개략적인 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 밸브의 밀봉 요소 및 지지 링의 확대도.
도 1은 일 실시 예에 따른 접속부(3)를 갖는 밸브(2)를 구비한 연료 분사 시스템(1)의 개략적인 단면도이다. 밸브(2)는 특히 연료 분사 밸브(2)로서 형성될 수 있다. 바람직한 적용 예는 연료 분사 시스템(1)이며, 이 시스템에서 상기 연료 분사 밸브(2)는 고압 분사 밸브(2)로서 설계되고 연료를 내연 기관의 해당 연소실 내로 직접 분사하기 위해 사용된다. 이 경우 액체 연료 또는 가스 연료가 연료로서 사용될 수 있다.
접속부(3)는 이 실시 예에서 접속 부재(3)로서 설계되고, 적절한 방식으로 밸브(2) 내로 통합된다. 접속부(3)는 견부(4)를 포함하고, 예를 들어 조립된 상태에서 고정 클립 등이 상기 견부(4)에 고정됨으로써, 밸브(2)가 수용 부재(5)에 연결될 수 있다. 수용 부재(5)는 이 실시 예에서 컵(5)으로서 설계된다.
연료 분사 시스템(1)은 이 실시 예에서 연료 분배기(6), 특히 연료 분배기 블록(6)으로서 설계된 연료 운반 부품(6)을 포함한다. 이 경우 컵(5)은 연료 운반 부품(6)의 구성 요소일 수 있다.
작동 중에, 하나 이상의 펌프(7)를 통해 연료가 탱크(8)로부터 연료 분배기(6) 내로 송출된다. 연료 분배기(6)는 연료를 상응하는 컵(5)에 연결된 연료 분사 밸브(2)에 분배한다. 이 실시 예에서는 도시의 간소화를 위해, 연료 분사 밸브(2) 및 컵(5)만이 도시되어 있다. 연료의 분배는 여기서 라인(8, 9, 10)을 통해 개략적으로만 나타난다.
컵(5)은 실린더 재킷 형상의 내부면(16)을 적어도 하나의 부분 영역에 갖는 원통형 수용 공간(15)을 적어도 부분적으로 포함한다. 조립을 위해, 연료 분사 밸브(2)는 결합 방향(17)으로 길이 방향 축(18)을 따라 컵(5) 내로 삽입된다. 이로 인해, 길이 방향 축(18)과 관련해서 고려되는 접속부(3)의 밀봉 섹션(19)은 길이 방향 축(18)을 따라 실린더 재킷 형상의 내부면(16)에 도달한다.
접속부(3)는 이 실시 예에서 계단형 보어(21)로서 형성된 관통 보어(21)를 갖는 관형 금속 베이스 바디(20)를 포함한다. 또한, 접속부(3)는 밀봉 링(22)으로서 형성된 밀봉 요소(22) 및 지지 링(23)을 포함한다. 지지 링(23)은 원주 방향으로 폐쇄된 지지 링(23)으로서 형성되는 것이 바람직하다.
밀봉 요소(22)는 O-링으로서 설계된다. 이완된 상태에서 밀봉 요소(22)의 프로파일은 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이 원형으로 구현된다.
밀봉 섹션(19)은 베이스 바디(20)에 형성되고 영역(19')에 걸쳐 연장된다. 영역(19')에서, 밀봉 섹션(19)은 원추형 재킷 면(24)을 갖는다. 원추형 재킷 면(24)은 원뿔대의 재킷 면(24)이다. 이 경우, 원추형 재킷 면(24)은 결합 방향(17)으로 테이퍼된다. 이는 원추형 재킷 면(24)이 결합 방향(17)과 반대로 넓어지는 것을 의미한다. 따라서, 이 실시 예에서 밀봉 섹션(19)은 결합 방향(17)과 반대로 길이 방향 축(18)을 따라 증가하는 외경(25)을 갖는다. 외경(25)에 따라 밀봉 요소(22) 상의 원주가 길이 방향 축(18)을 따라 증가한다. 상기 원주는 이 실시 예에서, 밀봉 섹션(19)에서 결합 방향(17)과 반대로 증가하는 외경(25)을 갖는 원으로부터 주어진다.
따라서, 환형 밀봉 요소(22)가 밀봉 섹션(19)을 둘러싸는, 길이 방향 축(18)을 따른 영역(19')에서, 접속부(3)의 베이스 바디(20)의 밀봉 섹션(19)은 길이 방향 축(18)을 따라 증가하는 원주를 갖도록 형성된다.
컵(5) 내로 접속부(3)를 삽입할 때, 밀봉 요소(22)는 지지 링(23)에 대해 가압된다. 이로 인해, 밀봉 요소(22)는 컵(5) 내로 삽입 후에 포지셔닝된다. 또한, 원추형 재킷 면(24)에서 밀봉 요소(22)의 탄성 변형이 나타난다. 이 경우, 밀봉 요소(22)는 컵(5)의 실린더 재킷 형상 내부 면(16)에 대해 가압된다. 후속해서 연료가 라인(8)을 통해 컵(5)의 내부 공간(26) 내로 들어가면, 밀봉 요소(22)에 연료의 압력이 가해진다. 이 경우, 밀봉 요소(22)의 추가 변형이 나타날 수 있다. 따라서, 압력에 따른 자체 강화 밀봉 효과가 나타난다.
지지 링(23)은 이 실시 예에서 밀봉 섹션(19)에 접촉하는 지지 면(30)을 포함한다. 지지 면(30)은 원추형으로 형성되고, 원추형 재킷 면(24)에 대한 것과 동일한 개방 각이 미리 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 지지 링(23)에 의해, 길이 방향 축(18)을 따라 밀봉 섹션(19)의 단부(31)가 미리 결정된다. 밀봉 요소(22)는 지지 링(23)에 의해 밀봉 섹션(19)의 단부(31)에 지지된다.
도 2는 상기 실시 예의 연료 분사 시스템(1)의 도 1에 도시된 밸브(2)의 밀봉 요소(22) 및 지지 링(23)을 확대도로 도시한다. 여기서, 밀봉 요소(22)는 초기 상태로, 즉 탄성 변형 없이, 도시되어 있다. 이 경우 밀봉 요소(22)는 원형 프로파일을 갖는다. 조립할 때, 밀봉 요소(22)의 내부 면(32)이 베이스 바디(20)의 밀봉 섹션(19)에 의해 변형된다. 또한, 밀봉 요소(22)의 외부 면(33)이 컵(5)의 실린더 재킷 형상 내부 면(16)에 대해 가압된다. 따라서, 외부 면(33)의 영역에서도 밀봉 요소(22)의 변형이 나타난다.
작동 중, 연료로 채워진 내부 공간(26)을 향한 밀봉 요소(22)의 연료 측(34)에 연료의 압력이 가해진다. 이 경우, 밀봉 요소(22)의 지지 면(35)이 지지 링(23)의 지지 면(36)에 지지된다. 이 경우, 지지 면(36)은 길이 방향 축(18)에 대해 수직으로 배향될 수 있다.
본 발명은 설명된 실시 예로 제한되지 않는다.
2 밸브
3 접속부
15 수용 공간
18 길이 방향 축
19 밀봉 섹션
22 밀봉 요소
23 지지 링

Claims (10)

  1. 유체 계량 밸브(2), 특히 내연 기관의 연료 분사 밸브용 접속부(3)로서, 상기 접속부(3)는 적어도 하나의 환형 밀봉 요소(22)가 배치된 밀봉 섹션(19)을 포함하고, 상기 환형 밀봉 요소(22)는 상기 밀봉 섹션(19)을 길이 방향 축(18)에 대하여 원주 방향으로 둘러싸며, 상기 환형 밀봉 요소(22)는 상기 밀봉 섹션(19)의 단부(31)에 적어도 간접적으로 지지되는, 상기 접속부(3)에 있어서,
    상기 밀봉 섹션(19)은 적어도 상기 환형 밀봉 요소(22)가 상기 밀봉 섹션(19)을 둘러싸는, 상기 길이 방향 축(18)을 따른 영역(19')에서, 상기 길이 방향 축(18)을 따라 증가하는 원주를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 접속부.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀봉 섹션(19)은 적어도 상기 영역(19')에서, 상기 길이 방향 축(18)을 따라 컵(5) 내로 삽입이 이루어지는 결합 방향(17)과는 반대로, 상기 길이 방향 축(18)을 따라 증가하는 원주를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 접속부.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밀봉 섹션(19)은 적어도 상기 영역(19')에서 상기 길이 방향 축(18)을 따라 증가하는 외경(25)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 접속부.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 섹션(19)은 적어도 상기 영역(19')에서 원추형 재킷 면(24)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 접속부.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 섹션(19)에 적어도 하나의 지지 링(23)이 배치되고, 상기 지지 링(23)은 상기 밀봉 섹션(19)을 상기 길이 방향 축(18)에 대해 적어도 부분적으로 원주 방향으로 둘러싸고, 상기 밀봉 요소(22)는 적어도 작동 중에 상기 지지 링(23)에 의해 미리 결정되는 상기 밀봉 섹션(19)의 단부(31)에 상기 지지 링(23)을 통해 지지되는 것을 특징으로 하는 접속부.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 지지 링(23)은 상기 밀봉 요소(22)에 접촉하는 지지 면(36)을 포함하는 것을 특징으로 하는 접속부.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 요소(22)는 탄성 변형 가능한 밀봉 요소(22)로서 형성되고 및/또는 상기 밀봉 요소(22)는 O-링 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 접속부.
  8. 유체를 공급할 수 있게 하는, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 접속부(3)를 구비한 유체 계량 밸브(2), 특히 내연 기관용 연료 분사 밸브.
  9. 수용 부재(5)를 포함하는 적어도 하나의 연료 운반 부품(6), 및 연료 분사 밸브(2)로서 형성된, 제 8 항에 따른 적어도 하나의 밸브(2)를 포함하고, 상기 밸브(2)의 접속부(3)는 길이 방향 축(18)을 따라 상기 수용 부재(5) 내로 삽입될 수 있는, 특히 혼합물 압축식 외부 점화형 내연 기관용 연료 분사 시스템(1).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 수용 부재(5)는 적어도 부분적으로 원통형의 수용 공간(15)을 포함하고, 밀봉 요소(22)는 조립 상태에서 외부에서 상기 수용 부재(5)의 실린더 재킷 형상 내부 면(16)에 그리고 내부에서 밀봉 섹션(19)에 접촉하며, 상기 밀봉 요소(22)는 작동 중에 연료 압력에 의해 상기 길이 방향 축(18)을 따라 상기 밀봉 섹션(19)의 증가하는 원주와는 반대 방향으로 가압되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
KR1020187038050A 2016-06-30 2017-06-21 유체 계량 밸브, 밸브용 접속부, 및 연료 분사 시스템 KR20190020705A (ko)

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