KR20190057365A - 특히 연료 분사 시스템의 저압 회로의 특히 고압 펌프용 스로틀 요소 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 반경 방향 보어로서 형성된 스로틀 보어(4)가 내부로 개방되어 있는 축 방향 보어로서 구현된 보어(3)를 갖는 몸체(2)를 포함하는, 연료 분사 시스템의, 특히 커먼 레일 분사 시스템의 저압 회로용 스로틀 요소(1)에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 하나 이상의 밸브 시트(6, 7) 및 이 밸브 시트(6, 7)와 상호 작용하는 폐쇄 요소(8)를 포함하는 체크 밸브(5)가 스로틀 요소(1)에 통합되어 있다. 본 발명은, 또한 고압 펌프, 그리고 상기와 같은 스로틀 요소(1)를 갖는 연료 분사 시스템용 저압 회로, 특히 커먼 레일 분사 시스템용 저압 회로와도 관련이 있다.

Description

특히 연료 분사 시스템의 저압 회로의 특히 고압 펌프용 스로틀 요소

본 발명은, 청구항 1의 전제부의 특징부들을 갖는 연료 분사 시스템의, 특히 커먼 레일 분사 시스템의 특히 저압 회로용 스로틀 요소에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 고압 펌프, 그리고 특히 제로 피드 스로틀(zero feed throttle)을 형성하기 위해 상기와 같은 스로틀 요소를 갖는 저압 회로와도 관련이 있다.

종래 기술에는, 연료 분사 시스템의 저압 순환계의 연료 채널 내에 삽입될 수 있고 제로 피드 스로틀을 형성하기 위해서 이용되는 스로틀 요소가 이미 공지되어 있다. 이와 같은 스로틀 요소는 예를 들어 DE 10 2009 001 564 A1호에 개시되어 있다.

DE 10 2009 001 564 A1호에 기술된 스로틀 요소는, 양 조절을 위해 연료 고압 펌프 앞에 접속된 계량 유닛의 누출량을 배출하기 위해서 이용된다. 제로 피드 모드에서 고압 펌프를 통해 이송될 양이 전혀 없으면, 계량 유닛을 통해 나오는 누출량이 배출되어야만 한다. 이와 같은 과제는, 이 목적을 위해 주 흐름 방향으로 관류하는 연료 흐름이 스로틀 조절되는 방식으로 연료 채널 내부로 삽입될 수 있는 몸체를 갖는 스로틀 요소가 담당한다. 이 몸체 내에는, 반경 방향 보어로서 구현되어 있고 상기 몸체를 둘러싸는 환형 챔버를 상기 몸체의 종 방향 보어와 연결하는 하나 이상의 스로틀 개구가 제공되어 있다. 그에 따라, 스로틀 개구로는, 반경 방향 외부로부터 유입이 이루어진다. 입자의 유입을 방지하기 위하여, 스로틀 개구 앞에는 갭 필터로 구현된 필터 장치가 설치되어 있다. 스로틀 요소가 압력비에 따라 주 유동 방향으로뿐만 아니라 경우에 따라서는 반대 방향으로도 관류되기 때문에, 또 다른 필터 장치가 스로틀 요소의 다른 단부에 제공되어 있다.

전술된 종래 기술로부터 출발하는 본 발명의 과제는, 높은 기능 안전성을 가지며, 또한 간단하고도 비용 효율적으로 제조될 수 있는, 특히 연료 분사 시스템의 저압 회로용 스로틀 요소를 제공하는 데 있다.

상기 과제는, 청구항 1의 특징부들을 갖는 스로틀 요소에 의해서 해결된다. 본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 명시되어 있다. 또한, 고압 펌프, 및 상기와 같은 스로틀 요소를 갖는 저압 회로도 제안된다.

바람직하게, 특히 연료 분사 시스템의, 특히 커먼 레일 분사 시스템의 저압 회로용으로 제안된 스로틀 요소는, 반경 방향 보어로서 형성된 스로틀 보어가 내부로 개방되어 있는 축 방향 보어로서 구현된 보어를 갖는, 바람직하게 횡단면 상으로 볼 때에 원형인 몸체를 포함한다. 보어는, 특히 실질적으로 원통형 몸체의 세로축을 따르는 중앙 보어로서 형성되어 있다. 본 발명에 따르면, 하나 이상의 밸브 시트 및 이 밸브 시트와 상호 작용하는 폐쇄 요소를 포함하는 체크 밸브가 스로틀 요소에 통합되어 있다. 통합된 체크 밸브는, 스로틀 요소가 제로 피드 스로틀로서 연료 분사 시스템의 저압 회로 내부로 삽입되면, 이 스로틀 요소는 단 한 가지 방향으로만 관류되도록 보장해준다. 이와 같은 방식으로는, 역류하는 연료에 의한 입자 유입이 확실하게 방지된다. 따라서, 저압 회로의 복귀 라인 내에서는 추가의 필터 장치 및/또는 추가의 체크 밸브가 없어도 된다.

제안된 기능 통합에 의해서는, 필요한 부품의 수가 줄어든다. 그 결과, 제조 비용 및 조립 비용이 절감된다. 또한, 공간 요구도 감소된다. 더 나아가, 체크 밸브가 더블 시트 밸브로서 형성된 경우에는, 스로틀 요소가 높은 기능 안전성을 갖게 된다. 그 이유는, 이와 같은 경우에는 고압 이송시 손실량이 최소로 줄어들 수 있기 때문이다. 그와 동시에, 고압 펌프의 효율도 증가한다.

바람직하게, 폐쇄 요소는 스프링의 스프링력에 의해 제1 밸브 시트의 방향으로 작동된다. 스프링의 스프링력을 통해서, 체크 밸브의 개방 압력이 사전 결정될 수 있다. 바람직하게는, 고압 펌프의 주입 영역 내의 압력이 사전 결정된 한계 값을 초과하여 상승할 때, 체크 밸브가 스프링의 스프링력에 대항해서 개방된다.

바람직하게, 제1 밸브 시트는 보어 내부에서 스로틀 요소의 몸체의 견부에 의해 형성된다. 이 목적을 위해, 보어는 바람직하게 계단형 보어로서 구현되어 있다. 대안적으로 또는 보완적으로, 보어는, 예를 들어 원뿔 형상의 밸브 시트를 형성하기 위하여, 적어도 섹션 방식으로 원추형으로 진행하도록 형성될 수 있다.

하나 이상의 밸브 시트와 상호 작용하는 폐쇄 요소가 바람직하게는 구형으로 형성되어 있음으로써, 결과적으로 밀봉 시트는 원형의 밀봉 라인에 걸쳐서 영향을 받게 된다. 이와 같은 방식에 의해서는, 높은 밀봉력에 도달할 수 있다. 그와 동시에, 밸브 시트에 대한 폐쇄 요소의 자체 센터링도 보장된다.

또한 바람직하게, 폐쇄 요소는, 고압 이송시 손실량을 최소화하거나 손실량의 발생을 방지하기 위하여, 또 다른 밸브 시트와 상호 작용한다. 또 다른 밸브 시트가 제1 밸브 시트에 마주 놓여 있음으로써, 결과적으로 폐쇄 요소는 누설량을 배출하기 위해 2개의 밸브 시트들 사이에서 일 위치를 취할 수 있게 된다. 압력비가 변화함에 따라, 주입 영역 내부로의 연료의 역류 또는 주입 영역으로부터의 연료의 유출을 방지하기 위하여, 폐쇄 요소가 제1 또는 제2 밸브 시트에 접하는 상황에 도달할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 또 다른 밸브 시트는, 스로틀 요소의 몸체의 보어 내부로 삽입된, 특히 압입된 슬리브에 의해서 형성된다. 이와 같은 방식에 의해서는, 또 다른 밸브 시트가 간단하고도 비용 효율적으로 실현될 수 있다.

더 나아가, 또 다른 밸브 시트를 형성하기 위한 슬리브가 환상 칼라를 구비하는 것이 제안된다. 환상 칼라는 스프링을 지지하기 위해서 이용될 수 있으며, 이 스프링의 스프링력을 통해서 폐쇄 요소가 제1 밸브 시트의 방향으로 초기 응력을 받게 된다. 슬리브가 몸체의 보어 내부로 압입되면, 압입 깊이에 걸쳐서 스프링의 스프링력이 설정될 수 있다.

스로틀 요소의 스로틀 보어가 우회될 수 없도록 하기 위하여, 몸체 내에 형성되어 있고 스로틀 보어가 내부로 개방되어 있는 보어가 블라인드 홀 보어로서 구현되는 것이 제안된다. 다시 말해, 스로틀 요소의 몸체는 하나 이상의 섹션에서 폐쇄되어 있거나 견고하게 구현되어 있다. 상기 섹션이 스로틀 보어 앞에 놓여 있음으로써, 결과적으로 상기 섹션은 동시에 스로틀 보어 앞에 놓인 갭 필터를 형성하는 환상 갭을 제한하기 위해서도 사용될 수 있다.

스로틀 보어 자체는 바람직하게 몸체의 외부 둘레 측 수축부의 영역에 배열되어 있다. 이와 같은 수축은, 배출될 누출량이 수집될 수 있는, 스로틀 보어 앞에 놓인 환상 챔버의 형성을 유도한다.

특히 연료 분사 시스템의 저압 회로 내에 사용하는 경우에 본 발명에 따른 스로틀 요소의 장점들이 나타나기 때문에, 또한 상기와 같은 스로틀 요소를 갖는 연료 분사 시스템용의, 특히 커먼 레일 분사 시스템용의 저압 회로도 제로 피드 스로틀의 형성을 위해 제안된다. 이 목적을 위해, 스로틀 요소는 저압 회로의 연료 채널 내부에 삽입되어 있는데, 특히 압입되어 있다. 압입 연결은 특히 간단하고도 비용 효율적으로 실현될 수 있는데, 그 이유는 나사선이 절삭될 필요가 없기 때문이다.

바람직하게, 스로틀 요소를 수용하는 연료 채널은 고압 펌프의 하우징 부분 내에 형성되어 있는데, 특히 연료 채널이 스로틀 요소를 통해 저압 회로의 귀환부에 연결될 수 있는 방식으로 형성되어 있다. 따라서, 스로틀 요소를 통해 귀환부로 배출되는 누출량은 시스템 내에서 그대로 유지되며, 이로 인해서는 시스템의 효율도 더욱 증가한다.

더 나아가서는, 스로틀 요소의 몸체가 연료 채널 내부에서, 스로틀 보어를 통해 보어와 연결된 환상 챔버를 제한하는 것이 제안된다. 이 경우, 스로틀 보어로는 환상 챔버를 통해서 유입이 이루어진다. 환상 챔버가 환상 갭으로서 형성된 경우에는, 그와 동시에 필터 기능도 실현될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다. 이들 도면 중,
도 1은 연료 분사 시스템의 개략도를 도시하며,
도 2는 폐쇄 위치에 있는 본 발명에 따른 스로틀 요소의 개략적인 종단면을 도시하고,
도 3은 개방 위치에 있는 도 1의 스로틀 요소를 도시하며,
도 4는 또 다른 폐쇄 위치에 있는 도 1의 스로틀 요소를 도시한다.

도 1에 따른 연료 분사 시스템은, 저장 용기(102)로부터 연료(101)를 흡인하고, 메인 필터(103)를 통해 필터링된 상태에서 고압 펌프(104)로 이송하는 이송 펌프(100)를 포함한다. 이 경우, 연료(101)는, 고압 펌프(104)의 (여기에 마찬가지로 개략적으로만 도시된) 저압 회로(105)를 통과하고, 그 다음에 이어서 계량 유닛(106)에 공급된다. 계량 유닛(106)은, 내연 기관의 요구되는 요건에 상응하게 연료량을 계량하고, 이를 통해 설정된 연료량을 공급 라인(107)을 통해서 고압 펌프(104)의 고압 회로(108)로 이송한다. 그 다음에, 고압 회로(108) 내부에서는 공급된 연료가 일반적으로 공지된 방식으로 압축되고, 그 다음에 (여기에 다만 부분적으로만 도시된) 압력 저장기(109)로 안내되고, 이 압력 저장기로부터 고압하에 있는 연료(101)가 내연 기관의 작동을 위해 인출된다.

고압 펌프(104)의 저압 회로(105)가 계속해서 귀환부(110)를 통해 저장 용기(102)와 연결되어 있음으로써, 결과적으로 이와 같은 경로를 통해서는, 고압 펌프(104)의 엔진 챔버 내에서의 누출 손실에 의해 저압 영역 측에서 생성되는 초과량의 연료가 저장 용기(102) 내부로 역류할 수 있게 된다.

하지만, 계량 유닛(106)에 의해서 공급되는 초과량의 연료가 고압 펌프(104)에 의해서 처리되지 않고, 또 다른 귀환부(111)를 통과하여, 제로 피드 스로틀로서 이용되는 스로틀 요소(1)를 경유해서 마찬가지로 역으로 저장 용기(102)에 도달하게 된다. 스로틀 요소(1)는 별도의 부품으로서 형성될 수 있거나 고압 펌프(104)의 구성 부분으로서 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 스로틀 요소(1)는 원통형 몸체(2)를 포함한다. 단부 섹션(18) 내에서, 몸체(2)는 본 실시예에 따른 스로틀 요소(1)가 직접 그 내부로 압입되는 고압 펌프의 하우징 부분(15)의 연료 채널(14)에 대한 가압 과잉 크기 부분을 구비한다. 압입 끼워맞춤(press fit)은, 그와 동시에 스로틀 요소(1)의 상류에 놓여 있는 연료 채널(14)의 주입 영역을 귀환부(16)로부터 밀봉시킨다.

몸체(2)는 중간 영역에, 연료 채널(14) 내부에서 환상 챔버(17)를 형성하는 수축부(13)를 구비한다. 수축부(13)의 영역에서 몸체(2) 내에는, 반경 방향 보어로서 구현된 스로틀 보어(4)가 형성되어 있으며, 이 스로틀 보어를 통해서 환상 챔버(17)는 축 방향 보어로서 구현된 몸체(2)의 보어(3)와 연결되어 있다. 스로틀 보어(4)로부터 유해한 입자를 제거하기 위하여, 환상 챔버(17) 앞에는 갭 필터를 형성하는 환상 갭(19)이 놓여 있다.

스로틀 요소(1)가 단 한 가지 방향으로만, 특히 귀환부(16)의 방향으로만 관류되는 것을 보장하기 위하여, 스로틀 요소(1)에 체크 밸브(5)가 통합되어 있다. 체크 밸브는, 몸체(2)의 보어(3) 내에서 2개의 밸브 시트들(6, 7) 사이에 왕복 운동 가능하게 수용되어 있는 구형 폐쇄 요소(8)를 포함한다. 폐쇄 요소(8)에는, 보어(3) 내부에서 견부(10)에 의해 형성되는 제1 밸브 시트(6)를 향해 폐쇄 요소에 초기 응력을 가하는 스프링(9)이 지지되어 있다. 귀환부(16) 내의 압력이 주입 영역 내의 압력과 거의 상응하는 경우에는, 스프링(9)이 체크 밸브(5)를 폐쇄된 상태로 유지한다. 이와 같은 방식에 의해서는, 귀환부(16)로부터 역으로 주입 영역 내부로 연료가 전혀 도달하지 않도록 보장된다.

주입 영역으로부터 귀환부(16) 내부로 연료를 배출하기 위해서는, 체크 밸브(5)가 스프링(9)의 스프링력에 대항해서 개방되어야만 한다. 이와 같은 경우는, 주입 영역 내의 압력이 사전 결정된 한계 값에 도달함으로써, 결과적으로 폐쇄 요소(8)가 스프링(9)의 스프링력에 대항해서 밸브 시트(6)로부터 들어 올려지는 경우에 해당한다(도 3 참조).

주입 영역 내의 압력이 더욱 증가하는 경우에는, 몸체(2)의 보어(3) 내부로 압입된 슬리브(11)에 의해서 형성되는 또 다른 밸브 시트(7)에 폐쇄 요소(8)가 접하게 된다(도 4 참조). 슬리브(11)는, 스프링(9)이 지지되어 있는 환상 칼라(12)를 구비한다.

Claims (12)

1. 반경 방향 보어로서 형성된 스로틀 보어(4)가 내부로 개방되어 있는 축 방향 보어로서 구현된 보어(3)를 갖는 몸체(2)를 포함하는, 연료 분사 시스템의, 특히 커먼 레일 분사 시스템의 특히 저압 회로용 스로틀 요소(1)에 있어서,
   하나 이상의 밸브 시트(6, 7) 및 밸브 시트(6, 7)와 상호 작용하는 폐쇄 요소(8)를 포함하는 체크 밸브(5)가 보어(3)에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는, 스로틀 요소(1).
2. 제1항에 있어서, 폐쇄 요소(8)는 스프링(9)의 스프링력에 의해 제1 밸브 시트(6)의 방향으로 작동되며, 바람직하게 제1 밸브 시트(6)는 보어(3) 내부에서 몸체(2)의 견부(10)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 스로틀 요소(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폐쇄 요소(8)는 구형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스로틀 요소(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 폐쇄 요소(8)는, 바람직하게 보어(3) 내부로 삽입된, 특히 압입된 슬리브(11)에 의해서 형성되는 또 다른 밸브 시트(7)와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는, 스로틀 요소(1).
5. 제4항에 있어서, 슬리브(11)는, 바람직하게 스프링(9)이 지지되어 있는 환상 칼라(12)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 스로틀 요소(1).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 보어(3)는 블라인드 홀 보어로서 구현되어 있는 것을 특징으로 하는, 스로틀 요소(1).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 스로틀 보어(4)는 몸체(2)의 외부 둘레 측 수축부(13)의 영역에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 스로틀 요소(1).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 스로틀 요소(1)를 갖는, 특히 연료 분사 시스템용의, 특히 커먼 레일 분사 시스템용의 고압 펌프.
9. 제8항에 있어서, 스로틀 요소(1)는 제로 피드 스로틀을 형성하기 위해 고압 펌프(104)의 연료 채널(14) 내부에 삽입되어 있는, 특히 압입되어 있는 것을 특징으로 하는, 고압 펌프.
10. 제8항에 있어서, 연료 채널(14)은 고압 펌프(104)의 하우징 부분(15) 내에 형성되어 있고, 스로틀 요소(1)를 통해서 저압 회로의 귀환부(16)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는, 고압 펌프.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 몸체(2)는 연료 채널(14) 내부에서, 스로틀 보어(4)를 통해 보어(3)와 연결된 환상 챔버(17)를 제한하는 것을 특징으로 하는, 고압 펌프.
12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 스로틀 요소(1)를 갖는, 연료 분사 시스템의, 특히 커먼 레일 분사 시스템의 저압 회로.

Images