KR20190028438A - 연료 분사 시스템 및 연료 분사 시스템용 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료 분사 밸브를 연료 이송 요소(3)에 연결하기 위한 연료 분사 시스템용 장치(2)에 관한 것이며, 상기 장치는 기계적 고정을 위해 사용되는 유지 부(7), 및 연료 분사 밸브가 유압식으로 연결될 수 있는 커넥터 부(8)를 포함한다. 연결부(9)가 제공되고, 연료 이송 요소(3)에 연결될 수 있는 커넥터 부(8)가 상기 연결부(9)를 통해 유지 부(7)에 연결될 수 있다.

Description

연료 분사 시스템 및 연료 분사 시스템용 장치
본 발명은 연료 분사 밸브를 연료 이송 요소에 연결하기 위한 연료 분사 시스템용 장치 및 적어도 하나의 상기 장치를 구비한 연료 분사 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 내연 기관용 연료 분사 시스템의 분야에 관한 것이다.
US 2012/0138020 A1에는 직접 분사에 사용되는 연료 레일용 고정 장치가 공지되어 있다. 공지된 서스펜션에서, 제조는 주조에 의해 이루어진다.
US 2012/0138020 A1에 공지된 바와 같은 장치는 적용에 적합한 주조 구조에 의해 응력 최적화된 부품 설계를 가능하게 하지만, 비용 집약적인 해결책이다. 유지 부와 커넥터 부, 특히 밸브 컵 사이의 접속 부가 두 부품 내로 통합되는 경우도 마찬가지이다.
본 발명의 과제는 낮은 제조 비용으로 충분한 응력 최적화를 가능하게 하는, 연료 분사 시스템용 장치 및 상기 장치를 구비한 연료 분사 시스템을 제공하는 것이다.
청구항 제 1 항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 장치 및 청구항 제 9 항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 연료 분사 시스템은 특히 낮은 제조 비용으로 충분한 응력 최적화를 가능하게 하는 개선된 설계가 허용된다는 이점을 갖는다.
종속 청구항들에 제시된 조치들에 의해, 청구항 제 1 항에 제시된 장치 및 및 청구항 제 9 항에 제시된 연료 분사 시스템의 바람직한 개선들이 가능하다.
특히, 상기 장치 및 상기 연료 분사 시스템은 가솔린 직접 분사에 적합하다. 연료 이송 요소는 이 경우 바람직하게는 연료 분배기, 특히 연료 분배기 블록으로서 설계된다. 이러한 연료 분배기는 한편으로는 연료를 다수의 연료 분사 밸브로 분배하는 역할을 할 수 있다. 개별 연료 분사 밸브는 상응하는 장치를 통해 연료 분배기에 연결되는 것이 바람직하다. 작동 중에, 연료 분사 밸브는 연소 과정에 필요한 고압 연료를 내연 기관의 각각의 연소실 내로 분사한다.
청구항 제 2 항에 따른 개선 예는 커넥터 부가 연료 이송 요소에 기하학적으로 가깝게 배치될 수 있다는 장점을 갖고, 이는 부하의 발생 시 연결 지점 또는 연결 영역에 대한 짧은 레버를 야기한다. 커넥터 부와 요소의 연결은 바람직하게는 특히 브레이징(brazing)에 의한 재료 결합 방식 연결에 의해 수행된다.
청구항 제 3 항에 따른 개선 예는 높은 기계적 안정성이 달성될 수 있다는 이점을 갖는다. 이 경우, 힘의 도입은 커넥터 부로부터 그리고 유지 부로부터 직접 요소로 이루어질 수 있다. 따라서, 연결부는 발생하는 기계적 응력과 관련하여 추가 개선을 일으킨다.
일반적으로, 연결부는 커넥터 부와 유지 부 사이의 보강재를 형성할 수 있고, 상기 보강재는 커넥터 부와 요소 사이의, 또는 유지 부와 요소 사이의 접속 부, 특히 납땜 시임의 영역에서 응력이 허용될 수 없을 정도로 커지는 것을 방지한다. 연결부의 형상뿐만 아니라 배치 및 위치에 의해, 연결 지점 또는 연결 영역, 특히 납땜 시임에서 최대 기계적 응력이 더 이상 발생하지 않고, 예를 들면 연결부의 반경 내로 이동되는 것이 바람직한 방식으로 달성될 수 있다. 이로 인해, 전체 구조의 강도가 증가한다. 커넥터 부는 특히 밸브 컵으로서 설계될 수 있다. 유지 부는 특히 원통형 리세스를 갖는 홀더로서 형성될 수 있다.
청구항 제 4 항에 따른 또 다른 가능한 실시 예에서, 유지 부는 연결부를 통해서만 커넥터 부에 연결되기 때문에 유지 부와 요소 사이의 접합 지점이 생략될 수 있다.
청구항 제 5 항에 따른 개선 예는 유지 부의 경제적인 설계가 가능해진다는 이점을 갖는다.
특히, 유지 부와 요소 사이의 또는 커넥터 부와 요소 사이의 접속 부 또는 접속 부들의 일 실시 예에서, 예를 들어 납땜 조인트가 사용되면, 바람직한 방식으로 솔더 갭(solder gap) 등의 조정 가능성이 실현될 수 있으며, 연결부 또는 연결부들의 과다 결정이 방지된다.
청구항 제 6 항에 따른 개선 예는 높은 기계적 안정성 및 용이한 장착이 가능해진다는 이점을 갖는다. 연결부가 청구항 제 8 항에 제안된 바와 같이 시트로 형성되는 것이 특히 바람직하다. 특히, 연결부는 보강 시트로서 형성될 수 있다.
청구항 제 7 항에 따른 변형 예에서, 청구항 제 8 항에 제안된 바와 같이, 다수의 시트가 연결부를 형성하는데 사용될 수 있다. 이 경우, 브레이징과 같은 연결 방법이 개별 시트들을 연결하는데 사용될 수 있다.
청구항 제 10 항에 따른 개선 예 및/또는 청구항 제 11 항에 따른 개선 예는 과다 결정을 피하는 바람직한 실시 예를 허용한다.
따라서, 바람직한 연료 분사 시스템이 실현될 수 있다. 연료 이송 요소는 이 경우 바람직하게는 가솔린의 직접 분사를 위한 연료 분배기일 수 있으며, 개별 연료 분사 밸브에 대해 예를 들어 실린더 헤드와의 유압식 및 기계식 연결을 실현하기 위해, 다수의 유지 부, 다수의 커넥터 부 및 다수의 연결부가 상기 연료 분배기에 장착된다. 연료 분사 시스템은 수명 동안 발생하는 부하를 견뎌야 한다. 응력의 대부분은 일반적으로 커넥터 부, 특히 밸브 컵 내의 압축 하중에 의해 발생한다. 왜냐하면, 이것이 커넥터 부로부터, 예를 들어 연료 이송 요소의 메인 관을 통해 유지 부 및 선택적으로 추가 유지 요소 내로 그리고 그 다음에 실린더 헤드 내로 도입되기 때문이다. 이로 인해, 예를 들어 납땜 지점으로서 구현될 수 있는 접합 지점이 심한 응력을 받는다. 상기 접합 지점은 특히 유지 부와 연료 이송 요소 사이 및 커넥터 부와 연료 이송 요소 사이에 존재한다. 이 원리로 인해 납땜 지점에서 매우 높은 응력이 발생할 수 있다. 이러한 응력을 줄이기 위해, 연결부가 제공된다. 이로 인해, 각각 하나의 유지 부와 하나의 커넥터 부를 포함하는 일체형 주조 구조가 생략될 수 있으므로, 상당한 비용이 절감될 수 있다. 따라서, 주조 구조 없이도 응력 최적화된 설계가 실현될 수 있다.
상기 구성 또는 구성들은 주조 구조로서 구현되지 않는, 비용 효율적이고 간단한 홀더 및 밸브 컵 구조를 가능하게 한다. 연결부는 밸브 컵과 유지 부 사이의 각각의 접속 부를 보강하며, 상기 설계는 바람직하게는 밸브 컵과 연료 이송 요소의 관형 본체 사이, 그리고 경우에 따라 유지 부와 관형 본체 사이의 연결 지점, 특히 납땜 지점에서의 응력이 최소화되고, 응력 피크 또는 기계적 응력의 최대치가 바람직하게는 상기 연결부 내에 놓이도록 이루어진다. 특히, 이들은 연결부의 제공된 반경 또는 만곡에 놓일 수 있다. 이는 납땜 시임이 부하 경감되고, 응력들이 연결부 내로, 특히 시트들로 형성된 연결부 내로 제공되는 것을 의미한다.
또한, 연결부, 특히 보강 시트의 조립 시 과다 결정이 피해질 수 있어서, 유지 부와 커넥터 부, 특히 밸브 컵의 위치가 영향을 받지 않는다. 이 경우 일반적으로 0.3 mm보다 작은 솔더 갭을 쉽게 얻을 수 있는 디자인이 구현될 수 있다. 이러한 설계는 분사기 축, 즉 연료 분사 밸브의 길이 방향 축이 관 축, 즉 연료 분배기의 관형 본체의 길이 방향 축을 교차하지 않는 실시 예에 특히 적합하다.
따라서, 응력 최적화된 설계, 공차 최적화된 설계 및/또는 저비용 설계가 실현될 수 있다.
이 경우, 적어도 하나의 유지 부 및 적어도 하나의 커넥터 부가 직접, 즉 추가의 중간 부재 없이 관형 본체, 특히 연료 이송 요소의 메인 관에 고정될 수 있다. 하나 이상의 연결부는 바람직하게는 성형품으로서 구현될 수 있다. 따라서, 상기 성형품은 바람직하게는 관형 본체에 고정되지 않고 관형 본체와 접촉하지 않는다. 연결부, 특히 성형품은 형상 끼워 맞춤 연결 및/또는 압력 끼워 맞춤 연결 및/또는 재료 결합 방식 연결에 의해 각각 한편으로는 유지 부에 그리고 다른 한편으로는 커넥터 부에 연결될 수 있다.
변형 예에서, 유지 부와 커넥터 부 사이의 개별 연결부들 또는 개별 연결부가 다체형으로도 구현될 수 있다.
연결부, 특히 보강 시트의 의도된 설계에 의해, 이것은 커넥터 부, 특히 밸브 컵 상에 자유롭게 배치될 수 있고 유지 부 상으로 이동될 수 있다. 솔더 갭은 과다 결정 없이 자유롭게 조정 가능하다. 유지 부 및 커넥터 부에 대한 연결은 각각 하나의 면에서 이루어질 수 있다. 또한, 연결부의 설계에 의해 그리고 각각의 고정 지점 또는 고정 영역의 선택에 의해, 작동 중에 발생하는 유지 부와 커넥터 부 사이의 힘 흐름의 형태가 미리 결정될 수 있다. 이 경우, 연결부는 바람직하게는 연료 이송 요소, 특히 연료 이송 요소의 관형 본체에 직접 연결되거나 접촉하지 않는다. 이는 연결부, 특히 보강 시트가 유지 부와 커넥터 부의 위치에 영향을 미치지 않는 것을 의미한다.
본 발명의 바람직한 실시 예는 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 더 상세하게 설명되며, 도면들에서 상응하는 요소들은 동일한 도면 번호로 표시되어 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 장치를 구비한 연료 분사 시스템의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 도 1에 도시된 연료 분사 시스템을 도시하며,
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 도 2에 도시된 연료 분사 시스템을 Ⅲ로 표시된 방향으로 바라본 도면이고,
도 4는 본 발명의 가능한 실시 예에 따른 연결부의 사시도이며,
도 5는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 연료 분사 시스템의 개략도이다.
도 1은 제 1 실시 예에 따른 장치(2)를 구비한 연료 분사 시스템(1)을 개략도로 도시한다. 연료 분사 시스템(1)은 특히 내연 기관에서의 고압 분사에 사용될 수 있다. 특히, 연료 분사 시스템(1)은 혼합물 압축형, 외부 점화식 내연 기관에 사용될 수 있다. 장치(2)는 이러한 연료 분사 시스템(1)에 특히 적합하다.
연료 분사 시스템(1)은 이 실시 예에서는 관형 본체(4)를 포함하는 연료 이송 요소(3)를 갖는다. 적어도 하나의 펌프(5)에 의해 연료가 탱크(6)로부터 고압으로 연료 이송 요소(3) 내로 송출될 수 있다. 장치(2)는 도시되지 않은 연료 분사 밸브를 연료 이송 요소(3)에 유압식 및 기계식으로 연결하는데 사용된다. 장치(2)는 도시된 또는 적어도 하나의 변형 예에서, 상응하는 수의 연료 분사 밸브를 연료 이송 요소(3)에 연결하기 위해 연료 이송 요소(3)에 한번 또는 여러 번 반복해서 제공될 수 있다.
연료 이송 요소(3)의 관형 본체(4)는 이 실시 예에서 길이 방향 축(6)을 갖는다. 장치(2)는 유지 부(7), 커넥터 부(8) 및 연결부(9)를 포함한다. 유지 부(7)의 축(7')은 길이 방향 축(6)과 교차하지 않지만, 도시된 도면 평면 내로 투영하면 길이 방향 축(6)과 축(7')이 여기서는 90°로 미리 정해진 각도로 교차한다. 또한, 커넥터 부(8)의 축(8')과 길이 방향 축(6)이 교차하지 않지만, 이들은 도시된 도면 평면 내로 투영하면 90°의 각도로 교차한다.
커넥터 부(8)는 컵(8)으로서 설계된다. 유지 부(7)는 관형 기본 재료로 제조된다. 연결부(9)는 바람직하게는 성형된 시트로 형성된다. 이 경우, 연결부(9)와 유지 부(7) 사이의 평평한 접속 부(10)가 미리 정해지며, 적절한 지점 또는 적절한 영역에서 재료 결합 방식 접속 부, 특히 납땜 조인트가 제공될 수 있다. 또한, 연결부(9)와 커넥터 부(8)의 상부면(12) 사이에 평평한 접속 부(11)가 제공된다. 이 경우에도, 부분적인 재료 결합 방식 접속 부, 특히 납땜 조인트가 형성될 수 있다.
커넥터 부(8)는 예를 들어 브레이징에 의해 관형 본체(4)에 직접 연결된다. 이 경우, 연료 분사 밸브의 연결 편이 축(8')을 따라 커넥터 부(8) 내로 삽입되면, 컵(8)으로서 형성된 커넥터 부(8)의 내부 공간 내로 연료 유입을 가능하게 하기 위해, 압력 밀봉 방식 연결이 보장된다.
연결부(9)는 관형 본체(4)에 연결되지도 않고 관형 본체(4)와 접촉하지도 않는다.
유지 부(7)는 특히 실린더 헤드에 고정을 위해 사용되며, 나사 또는 다른 고정 수단이 유지 부(7)의 축(7')을 따라 안내된다. 유지 부(7)는 예컨대 브레이징에 의해 관형 본체(4)에 직접 연결될 수 있다. 그러나 유지 부(7)가 관형 본체(4)에 재료 결합 방식으로 연결되지 않고 관형 본체(4)와 접촉하거나 접촉하지 않는 변형 예도 가능하다. 기계식 연결은 유지 부(7)를 관형 본체(4)에 간접적으로 연결하기 위해, 적어도 실질적으로 연결부(9) 및 커넥터 부(8)를 통해 구현될 수 있다.
따라서, 연료 분사 밸브는 커넥터 부(8)에 유압식으로 연결 가능하다. 유지 부(7)는 기계적 고정을 위해 사용된다. 유지 부(7)가 조립된 상태에서 예를 들어 내연 기관의 실린더 헤드에 연결되면, 커넥터 부(8) 내로 삽입된 연료 분사 밸브는 이러한 방식으로 기계적으로 고정된다. 왜냐하면, 연료 분사 밸브가 커넥터 부(8)와 실린더 헤드 사이에 고정되기 때문이다.
도 2는 제 2 실시 예에 따른 도 1에 도시된 연료 분사 시스템(1)을 도시한다. 이 실시 예에서, 장치(2)의 커넥터 부(8)는 컵(15)과 연장 부(16)로 구성된다. 이 경우, 유지 부(7) 및 커넥터 부(8)에 대해 회전 대칭 디자인이 선택된다.
회전 대칭 디자인은 제 1 실시 예의 장치(2)의 유지 부(7) 및 커넥터 부(8)에도 상응하는 방식으로 실현될 수 있다.
도 3은 제 2 실시 예에 따른, 도 2에 도시된 연료 분사 시스템(1)을 III으로 표시된 방향으로 바라본 도면이다. 연결부(9)에는 특히, 응력 최적화를 달성하기 위해 연결부(9)가 만곡된 영역(17)이 형성된다.
도 4는 본 발명의 가능한 실시 예에 따른 연결부(9)를 사시도로 도시한다. 이 경우, 상기 연결부(9)는 접속 부(10)와 유지 부(7)의 연결을 가능하게 하기 위해 만곡되어 형성된다. 커넥터 부(8)의 상부 면(12)의 구성에 따라, 연결부(9)는 접속부(11)의 연결을 가능하게 하기 위해 평평하거나 만곡되어 형성될 수 있다.
도 5는 제 3 실시 예에 따른 연료 분사 시스템(1)을 개략도로 도시한다. 이 실시 예에서, 컵(9)으로서 형성된 연결부(9)는 연료 이송 요소(3)의 관형 본체(4)에 간접적으로 연결된다. 이 경우, 중간 부재(18)가 제공되며, 서로 교차된 보어(19, 20)로 형성된 연료 채널(21)이 상기 중간 부재(18) 내에 구현된다. 연료는 작동 중에 연료 채널(21)을 통해 컵(9)으로 안내될 수 있다. 연결부(9)는 중간 부재 (18)에 적절히 연결된다. 그 결과, 커넥터 부(8)는 중간 부재(18)에 의해 연결부(9)에 연결된다.
바람직하게는, 연결부(9)가 도 1 내지 도 4를 참고로 설명된 바와 같이, 한편으로는 커넥터 부(8)에 그리고 다른 한편으로는 유지 부(7)에 직접 연결된다. 그러나 변형 예에서, 예를 들어 도 5를 참고로 설명된 바와 같이, 간접적인 연결도 가능하다.
본 발명은 설명된 실시 예들로 제한되지 않는다.
1 연료 분사 시스템
2 장치
3 연료 이송 요소
7 유지 부
8 커넥터 부
9 연결부

Claims (11)

  1. 연료 분사 밸브를 연료 이송 요소(3)에 연결하기 위한 연료 분사 시스템용 장치(2)로서, 기계적 고정을 위해 사용되는 유지 부(7), 및 상기 연료 분사 밸브가 유압식으로 연결될 수 있는 커넥터 부(8)를 포함하는, 상기 장치(2)에 있어서,
    연결부(9)가 제공되고, 상기 연료 이송 요소(3)에 연결될 수 있는 상기 커넥터 부(8)가 상기 연결부(9)를 통해 상기 유지 부(7)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커넥터 부(8)가 상기 연료 이송 요소(3)에 직접 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유지 부(7)가 상기 연료 이송 요소(3)에 직접 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유지 부(7)는 직접이 아니라, 적어도 상기 연결부(9) 및 상기 커넥터 부(8)에 의해 상기 연료 이송 요소(3)에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지 부(7)는 회전 대칭 로드 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결부(9)는 일체형 성형품(9)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결부(9)는 다체형 연결부(9)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 연결부(9)는 적어도 하나의 시트(9)로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 장치(2)를 구비한, 특히 내연 기관용 연료 분사 시스템(1)으로서, 커넥터 부(8)가 연료 이송 요소(3)에 적어도 간접적으로 연결되고, 유지 부(7)는 연결부(9)를 통해 상기 커넥터 부(8)에 연결되는, 연료 분사 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 연결부(9)는 상기 연료 이송 요소(3)에 직접 연결되지 않는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 연결부(9)가 상기 연료 이송 요소(3)와 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 연료 분사 시스템.
KR1020197001183A 2016-07-15 2017-05-11 연료 분사 시스템 및 연료 분사 시스템용 장치 KR102324902B1 (ko)

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