KR20210008312A - 내연 기관의 물 분사 시스템용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브를 구비한 물 분사 시스템 - Google Patents

내연 기관의 물 분사 시스템용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브를 구비한 물 분사 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20210008312A
KR20210008312A KR1020200084542A KR20200084542A KR20210008312A KR 20210008312 A KR20210008312 A KR 20210008312A KR 1020200084542 A KR1020200084542 A KR 1020200084542A KR 20200084542 A KR20200084542 A KR 20200084542A KR 20210008312 A KR20210008312 A KR 20210008312A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
injection valve
cup
injection
distributor
Prior art date
Application number
KR1020200084542A
Other languages
English (en)
Inventor
페터 노박
라덱 말렉
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20210008312A publication Critical patent/KR20210008312A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025—Adding water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025—Adding water
    • F02M25/028—Adding water into the charge intakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0221—Details of the water supply system, e.g. pumps or arrangement of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0221—Details of the water supply system, e.g. pumps or arrangement of valves
    • F02M25/0222—Water recovery or storage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0221—Details of the water supply system, e.g. pumps or arrangement of valves
    • F02M25/0225—Water atomisers or mixers, e.g. using ultrasonic waves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • F02M55/025—Common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8084—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving welding or soldering
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

내연 기관용 물 분사 시스템으로서,
- 적어도 하나의 관형 분배기 파이프(40) 및 적어도 하나의 컵형 연결 요소(12)를 가진 적어도 하나의 분배기 장치(7) 및
- 적어도 하나의 분사 밸브(1)를 포함하고, 상기 분사 밸브(1)는 밸브 부재(4)에 연결된 리프팅 전기자(3)에 작용하기 위한 환형 솔레노이드 코일(2)을 포함하며, 상기 솔레노이드 코일(2)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 중공 실린더 형태 코어(5)가 상기 분사 밸브(1)에 형성되고, 상기 분사 밸브(1)에 유입 연결부(6)가 형성되며, 상기 유입 연결부(6)를 통해 상기 분사 밸브(1)에 분배기 장치(7)로부터 물이 공급될 수 있고, 상기 분사 밸브(1)의 상기 유입 연결부(6)가 상기 분배기 장치(7)의 상기 컵형 연결 요소(12) 내로 삽입되어 상기 분배기 장치(7)에 연결되는, 상기 물 분사 시스템에 있어서,
상기 분배기 장치(7)는 상기 분배기 파이프(40)로부터 돌출되며 상기 컵형 연결 요소(12)의 내부에서 상기 분배기 장치(7)로부터 상기 분사 밸브(1)의 상기 유입 연결부(6) 내로 돌출되는 적어도 하나의 본체(8)를 포함하고, 상기 유입 연결부(6)는 상기 분배기 장치(7)로부터 물을 상기 분사 밸브(1)에 공급하기 위한 유입 개구(10)를 한정하는 유동 채널(9)에 의해 축 방향으로 관통된다.

Description

내연 기관의 물 분사 시스템용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브를 구비한 물 분사 시스템{INJECTION VALVE FOR A WATER INJECTION SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND WATER INJECTION SYSTEM WITH SUCH AN INJECTION VALVE}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 내연 기관의 물 분사 시스템에 관한 것이다. 내연 기관은 특히 가솔린 엔진일 수 있다.
이산화탄소 배출을 줄이려면, 예를 들어 압축의 증가에 의해 또는 터보 차징과 함께 다운사이징 개념에 의해, 내연 기관의 연료 소비를 최적화하는 것이 중요하다. 그러나 엔진 부하가 높으면, 노킹 경향 및 높은 배기 가스 온도에 의해 작동이 제한되기 때문에, 연료 소비와 관련하여 최적인 작동점에서 내연 기관의 작동은 일반적으로 불가능하다. 노킹 경향을 감소시키기 위한 및/또는 배기 가스 온도를 낮추기 위한 조치들은 물의 분사를 제공하며, 상기 분사는 내연 기관의 연소실 내로 또는 내연 기관의 흡입관 내로 직접 이루어질 수 있다.
물 분사 방식의 내연 기관에서는 송수관들 및/또는 컴포넌트들이 저온에서 얼어서 얼음 압력에 의해 손상될 위험이 있다. 이를 방지하기 위해, 일반적으로 엔진의 스위치 오프 시에 송수관들 및/또는 컴포넌트들이 비워진다.
DE 10 2015 208 472 A1에는 물을 저장하기 위한 물 탱크, 물을 이송하기 위한 펌프 및 물을 분사하기 위한 물 분사 밸브를 포함하는 물 분사 장치를 구비한 내연 기관이 예시적으로 나타난다. 펌프는 입구 측에서 제 1 라인을 통해 물 탱크에 연결되고, 출구 측에서 제 2 라인을 통해 물 분사 밸브에 연결된다. 펌프를 쉽게 비울 수 있도록 펌프가 물 탱크 위에 배치되므로, 비우기가 중력 구동되어 수행될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 펌프는 반대 이송 방향으로 작동될 수 있다.
이러한 분사 시스템의 분사 밸브의 결빙을 방지하려면, 이 밸브가 비워져야 한다. 내연 기관용 물 분사 장치는 공개 공보 DE 10 2015 208 508 A1에 개시되어 있으며, 이 물 분사 장치는 이송 유닛의 이송 방향의 반전에 의해 차례로 비워지는 적어도 2개의 분사 밸브들 또는 물 분사기들을 포함한다. 따라서, 분사 밸브들 또는 물 분사기들은 얼음 압력 저항성을 갖도록 설계될 필요가 없다. 분사 밸브들이 차례로 비워지기 때문에, 기존 물이 확실하게 제거된다. 비우는 동안 개방된 분사 밸브를 통해 흡입되는 공기는 비우기를 추가로 지원한다.
본 발명의 과제는 분사 밸브의 결빙 및 그에 따른 분사 밸브의 손상을 방지하기 위해 물 분사 시스템의 재흡입 작동에서 특히 쉽고 및/또는 신속하게 비워지는 내연 기관의 물 분사 시스템용 분사 밸브를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 제 1 항의 특징들을 갖는 분사 시스템이 제안된다. 본 발명의 바람직한 개선들은 종속 청구항들에 제시된다.
본 발명에 따르면, 내연 기관용 물 분사 시스템이 제안된다. 물 분사 시스템은 적어도 하나의 관형 분배기 파이프 및 적어도 하나의 컵형 연결 요소를 갖는 적어도 하나의 분배기 장치를 포함한다. 또한, 분사 시스템은 적어도 하나의 분사 밸브를 포함하고, 분사 밸브는 밸브 부재에 연결된 리프팅 전기자에 작용하기 위한 환형 솔레노이드 코일을 가지며, 분사 밸브 상에는 솔레노이드 코일에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 중공 실린더 형태 코어가 형성되고, 분사 밸브 상에는 유입 연결부가 형성되며, 상기 유입 연결부를 통해 분사 밸브에 분배기 장치로부터 물이 공급될 수 있다. 물 분사 시스템에서, 분사 밸브의 유입 연결부는 분배기 장치의 컵형 연결 요소 내로 삽입되어 분배기 장치에 연결된다. 본 발명에 따르면, 분배기 장치는 컵형 연결 요소의 내부에서 분배기 장치로부터 분사 밸브의 유입 연결부 내로 돌출되는 적어도 하나의 본체를 포함한다. 본체는 분배기 장치로부터 물을 분사 밸브에 공급하기 위한 유입 개구를 한정하는 유동 채널에 의해 축 방향으로 관통된다. 분배기 파이프, 컵형 연결 요소 및 본체는 분배기 장치로서 하나의 유닛을 형성한다. 분배기 파이프, 컵형 연결 요소 및 본체는 서로 단단히 연결되어 하나의 연결된 부품을 형성한다.
물 분사 시스템을 조립할 때, 분사 밸브가 컵형 연결 요소 내로 삽입되면, 본체는 분사 밸브의 유입 연결부 내로 삽입된다. 따라서, 분사 밸브의 유입 개구는 유입 연결부에 의해 형성되는 것이 아니라 유입 연결부에 삽입된 본체에 의해 형성된다. 따라서 본체는 분사 밸브에 물 공급을 위해 이용 가능한 자유 유동 단면을 감소시킨다. 동시에, 유입 연결부에 존재하는 데드 볼륨(dead volume)이 최소화되며, 상기 데드 볼륨은 분사 밸브의 결빙을 방지하기 위해 비워져야 한다. 이는 분사 밸브로부터 물이 더 적게 재흡입되어야 한다는 것을 의미한다.
따라서, 분사 밸브에 물의 공급은 본체에 형성된 유동 채널을 통해서만 수행된다. 유동 채널은 축 방향으로, 바람직하게는 분사 밸브의 길이 방향 축과 동축으로 연장된다.
본체에 형성된 유동 채널의 감소된 자유 유동 단면은 또한 물의 재흡입 시에 유동 속도를 증가시켜서, 분사 밸브의 비우기가 동시에 가속된다. 또한, 감소된 유동 단면이 소용돌이를 막는 것이 지원된다. 결과적으로, 재흡입을 위해 사용되는 이송 유닛의 흡입력이 동일한 경우 동일한 시간 내에 분사 밸브로부터 훨씬 더 많은 물이 재흡입될 수 있다. 즉, 낮은 외부 온도에서 결빙 위험 및 얼음 압력으로 인한 분사 밸브의 손상 위험이 현저히 감소한다.
본체에 형성된 유동 채널은 바람직하게는 원통형이다. 유동 채널의 직경은 재흡입 시에 가능한 높은 유동 속도를 달성하고 찢어지지 않는 물 기둥을 생성하기 위해 가능한 한 작게 선택되는 것이 바람직하다. 동시에, 분사 밸브에 충분한 물 공급이 보장되도록 직경이 설정되어야 한다. 유동 채널의 직경은 분배기 장치의 직경보다 작게 선택되는 것이 바람직하다. 유동 채널의 직경은 예를 들어 2 내지 4 mm일 수 있다. 유동 채널을 형성하는 본체는 바람직하게는 유동 채널의 반경에 상응하거나 그보다 큰, 최소 벽 두께를 갖는다.
적어도 하나의 분사 밸브에 물을 공급하는데 사용되는 분배기 장치를 레일이라고도 한다. 레일은 일반적으로 분사 밸브를 연결하기 위한 적어도 하나의 컵형 연결 요소를 갖는다. 이 연결 요소를 레일 컵이라고도 한다. 레일 컵은 분사 밸브의 입구 측 단부를 둘러싼다. 레일 컵의 데드 볼륨은 레일 컵의 구체적인 디자인과 분사 밸브의 입구 측 단부의 디자인에 따라 달라진다. 본 발명에 따른 물 분사 시스템에서, 본체는 분배기 장치에 형성되므로, 분사 밸브가 컵형 연결 요소 내로 삽입될 때, 본체는 분사 밸브의 유입 연결부 내로 돌출된다. 따라서, 분배기 장치의 도움으로, 임의의 분사 밸브, 예를 들어 연료 분사 밸브가 물 분사를 위한 본 발명에 따른 분사 밸브로 업그레이드될 수 있다.
분사 밸브와 경우에 따라 컵형 연결 요소 내의 데드 볼륨이 줄어들기 때문에, 이는 재흡입시 더 쉽고 더 빠르게 비워질 수 있어서, 결빙의 위험과 그에 따른 얼음 압력으로 인한 손상이 크게 줄어든다. 따라서, 물 분사 시스템의 견고성이 커진다.
바람직한 실시예에 따르면, 본체는 분배기 파이프에 직접 연결되고, 특히 용접되고, 분배기 파이프로부터 돌출된다. 따라서, 분배기 장치의 간단하고 저렴한 구성이 실현될 수 있고, 분사 밸브는 분배기 장치에 쉽게 장착될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 컵형 연결 요소가 본체에 직접 연결되고, 특히 본체에 용접된다. 따라서, 분배기 장치의 간단하고 저렴한 구성이 실현될 수 있고, 분사 밸브가 분배기 장치에 쉽게 장착될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 본체는 분배기 파이프로부터 돌출되고 컵형 연결 요소를 통해 돌출된다. 이 경우, 본체는 분사 밸브를 분배기 장치에 연결하는데 사용되는 분배기 장치의 컵형 연결 요소에 일반적으로 남아 있는 데드 볼륨(dead volume)을 감소시키기 위해 추가로 사용될 수 있다. 따라서, 시스템을 비울 때 재흡입되는 물의 양이 더 감소될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 컵형 연결 요소와 분사 밸브 내로 돌출되는 본체는 일체로 형성된다. 따라서, 분배기 장치의 간단하고 저렴한 구성이 실현될 수 있고, 분사 밸브는 분배기 장치에 쉽게 장착될 수 있다. 본체와 컵형 연결 요소는 나중에 서로 연결될, 예를 들어 용접될 필요가 없고, 바람작하게는 일체로 제조될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 유입 연결부 내로 돌출되는 본체는 링 칼라를 포함하며, 본체는 링 칼라에서 분배기 파이프와 접촉하고 및/또는 컵형 연결 요소는 링 칼라에 인접한다. 링 칼라에 의해, 본체가 분배기 파이프에 양호하고 확실하게 고정될 수 있으며, 예를 들어 링 칼라에서 분배기 파이프에 용접될 수 있다. 분배기 파이프에 대한 본체의, 링 칼라에 의해 형성된 지지면에 의해, 분배기 장치가 양호하게 밀봉될 수 있고 본체는 분배기 파이프에 안정적으로 고정될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 유입 연결부 내로 돌출되는 본체는 추가 링 칼라를 포함하며, 컵형 연결 요소는 추가 링 칼라에 인접한다. 추가 링 칼라에 의해, 컵형 연결 요소가 본체에 양호하고 확실하게 고정될 수 있으며, 예를 들어 링 칼라에서 본체에 용접될 수 있다. 컵형 연결 요소에 대한 본체의, 추가 링 칼라에 의해 형성된 지지면에 의해, 분배기 장치가 양호하게 밀봉될 수 있고 컵형 연결 요소는 본체에 안정적으로 고정될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 컵형 연결 요소는 분사 밸브의 유입 연결부 및 상기 연결부 내로 삽입된 본체를 적어도 부분적으로 둘러싼다.
바람직한 실시예에 따르면, 본체는 분사 밸브의 유입 연결부 내로 관형으로 돌출되어, 유입 연결부에서 물에 이용 가능한 체적이 본체에 의해 감소된다.
제안된 물 분사 시스템은 바람직하게는 물을 저장하기 위한 물 탱크 및 물을 이송하기 위한 이송 유닛을 더 포함한다. 이송 유닛은 바람직하게는 이송 방향의 반전을 가능하게 하므로, 이송 유닛은 분사 밸브로부터 물의 재흡입하는데 사용될 수 있다. 이송 유닛은 예를 들어 물을 물 탱크 내로 재흡입할 수 있도록 이송 방향이 반전될 수 있는 전동식 펌프일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부한 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다.
도 1은 바람직한 제 1 실시예에 따른 본 발명의 분사 시스템의 개략적인 길이 방향 단면도를 도시한다.
도 2는 바람직한 제 2 실시예에 따른 본 발명의 분사 시스템의 개략적인 길이 방향 단면도를 도시한다.
도 3은 바람직한 제 3 실시예에 따른 본 발명의 분사 시스템의 개략적인 길이 방향 단면도를 도시한다.
도 4는 바람직한 제 4 실시예에 따른 본 발명의 분사 시스템의 개략적인 길이 방향 단면도를 도시한다.
도 5는 바람직한 제 5 실시예에 따른 본 발명의 분사 시스템의 개략적인 길이 방향 단면도를 도시한다.
도 6은 바람직한 제 6 실시예에 따른 본 발명의 분사 시스템의 개략적인 길이 방향 단면도를 도시한다.
도 7은 바람직한 제 7 실시예에 따른 본 발명의 분사 시스템의 개략적인 길이 방향 단면도를 도시한다.
도 8은 바람직한 제 8 실시예에 따른 본 발명의 분사 시스템의 개략적인 길이 방향 단면도를 도시한다.
도 9는 바람직한 제 9 실시예에 따른 본 발명의 분사 시스템의 개략적인 길이 방향 단면도를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 물 분사 시스템의 개략도이다.
도 11은 내연 기관의 흡입관에서 도 10의 물 분사 시스템의 분사 밸브의 개략도를 도시한다.
도 1 내지 도 9는 내연 기관의 물 분사 시스템을 도시한다. 도면에 도시된 물 분사 시스템은 각각 적어도 하나의 분사 밸브(1) 및 분배기 장치(7)를 포함한다. 분배기 장치(7)는 레일이라고도 하며 물을 여러 분사 밸브(1)에 분배하는데 사용된다. 따라서, 분배기 장치(7)를 통해, 물이 다수의 분사 밸브(1), 예를 들어 4개의 분사 밸브(1)로 분배될 수 있다.
분사 밸브(1)는 밸브 부재(4)에 연결된 리프팅 전기자(3)에 작용하기 위한 환형 솔레노이드 코일(1)을 포함한다. 본 경우, 밸브 부재(4)는 중공 니들(hollow needle)로서 설계되고, 전기자로부터 멀어지는 그 단부에서 적어도 하나의 분사 개구(30)의 개방 및 폐쇄를 위한 구형 밸브 폐쇄 부재(29)에 연결된다. 솔레노이드 코일(2)이 통전될 때, 자기장이 형성되고, 상기 자기장의 자력은 밸브 부재(4) 및 밸브 폐쇄 부재(29)를 포함하여 전기자(3)를 코어(5)의 방향으로 이동시켜, 코어(5)와 전기자(3) 사이에 형성된 작동 에어 갭(31)을 폐쇄시킨다. 구형 밸브 폐쇄 요소(29)는 분사 개구(30)를 개방시킨다. 후속해서 솔레노이드 코일(2)의 통전이 종료되면, 전기자(3), 밸브 부재(4) 및 밸브 폐쇄 부재(29)는 리턴 스프링(32)의 힘에 의해 그 시작 위치로 복귀되므로, 밸브 폐쇄 부재(29)는 분사 개구(30)를 다시 폐쇄한다. 코어(5)는 중공 실린더 형태로 설계되고 중공 실린더 형태의 연결부(33)를 통해 유입 연결부(6)에 연결되며, 상기 유입 연결부(6)를 통해 분사 밸브(1)는 분배기 장치(7)로부터 물을 공급받을 수 있다.
물 분사 장치는 또한 분배기 장치(7)를 포함한다. 분배기 장치(7)를 레일이라고도 한다. 분배기 장치(7)는 분배기 파이프(40), 적어도 하나의 컵형 연결 요소(12) 및 본체(8)를 포함한다.
물 분사 장치의 분사 밸브(1)는 인젝터 컵이라고도 하는 컵형 연결 요소(12)를 통해 분배기 장치(7)에 연결된다. 연결은 예를 들어 플러그 연결, 프레스 연결, 클램프 연결, 스냅 연결 및/또는 스크류 연결일 수 있다. 이러한 방식으로, 분사 밸브(1)와 분배기 장치(7)의 연결이 단순화될 수 있다.
컵형 연결 요소(12)는 분사 밸브(1)의 유입 연결부(6) 및/또는 상기 유입 연결부(6) 내로 삽입된 본체(8)를 적어도 부분적으로 둘러싼다. 컵형 연결 요소(12)와 유입 연결부(6) 또는 본체(8) 사이에 남아 있는 축 방향 및/또는 반경 방향 갭은 밀봉 요소(13), 특히 밀봉 링(13)을 수용하기 위해 사용될 수 있으며, 분사 밸브(1)의 유입 영역은 외부에 대해 밀봉된다.
컵형 연결 요소(12)는 숄더(27)를 가지므로, 컵형 연결 요소(12)는 감소된 내경을 갖는 섹션을 통해 분배기 장치(7) 내로 이어진다.
분배기 장치(7)는 분사 밸브(1)의 유입 연결부(6) 내로 축 방향으로 돌출되어 유입 연결부(6)에서 물에 이용 가능한 체적을 감소시키는 본체(8)를 더 포함한다.
분사 밸브(1)의 유입 영역에서 데드 볼륨(dead volume)을 감소시키기 위해, 본체(8)가 분사 밸브(1)의 유입 연결부(6) 내로 돌출되고, 상기 본체(8)는 유입 개구(10)를 한정하는 유동 채널(9)에 의해 관통된다. 따라서, 분배기 장치(7)로부터 분사 밸브(1)에 물의 공급은 유동 채널(9)을 통해서만 수행된다. 본체(8)의 외부 윤곽이 예를 들어 유입 연결부(6)의 내부 윤곽에 맞춰지므로, 본체(8)와 유입 연결부(6) 사이에 갭이 거의 남아 있지 않거나 전혀 남아 있지 않다. 또한, 본체(8)의 외부 윤곽이 유입 연결부(6)의 내부 윤곽에 맞춰질 수 있어서, 본체(8)는 분사 밸브(1)의 유입 영역에서 데드 볼륨을 감소시킨다. 이는 도면들에 도시되어 있지 않다.
데드 볼륨을 감소시키기 위해 제안된 조치는 분사 밸브(1)와 컵형 연결 요소(12)가 재흡입에 의해 신속하게 비워질 수 있어서, 내연 기관이 스위치 오프되고 외부 온도가 낮을 때 동결수로 인한 손상이 염려될 필요가 없게 한다.
물 분사 시스템의 다양한 실시예가 도 2 내지 도 9에 도시되어 있다.
본체(8)는 예를 들어 분배기 파이프(40)에 직접 연결될 수 있고, 특히 상기 분배기 파이프에 용접될 수 있어서, 분배기 파이프(40)로부터 돌출된다. 이는 도 1 내지 도 7의 실시예에 도시되어 있다.
분사 밸브(1)를 수용하는 컵형 연결 요소(12)는 본체(8)에 직접 연결되어 용접될 수 있다. 이는 도 1 내지 도 7의 실시예에 도시되어 있다. 도 1 내지 도 4 및 도 6 내지 도 9의 실시예에서, 본체(8)는 컵형 연결 요소(12)의 중앙 개구를 통해 돌출되고 동시에 분배기 파이프(40)로부터 돌출된다. 컵형 연결 요소(12)의 중앙 개구는 예를 들어 칼라를 포함할 수 있다. 본체(8)는 상기 칼라 상에서 컵형 연결 요소(12)와 접촉하여 용접될 수 있다. 도 1 및 도 3의 실시예에 도시된 바와 같이, 칼라는 분사 밸브(1)의 방향으로 향할 수 있거나 또는 도 2, 도 4, 도 6 내지 도 9의 실시예에 도시된 바와 같이, 분배기 파이프(40)의 방향으로 향할 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에서, 본체(8)는 분배기 파이프(40)에 직접 연결되지 않는다. 이 실시예에서, 본체(8)는 컵형 연결 요소(12)와 일체로 형성된다.
링 칼라들(11a, 11b)은 본체(8) 상에 형성될 수 있다. 도 1 내지 도 7의 실시예에서, 링 칼라(11a)는 본체(8) 상에 형성되며, 본체(8)는 상기 링 칼라(11a)에서 분배기 파이프(40)에 인접하고 링 칼라(11a)에서 분배기 파이프(40)에 용접된다. 도 6의 실시예에서, 링 칼라(11a)에는 동시에, 반대 측으로부터, 컵형 연결 요소(12)가 인접한다.
도 3 내지 도 5의 실시예에서, 링 칼라(11a)에 추가해서 추가 링 칼라(11b)가 본체(8) 상에 형성된다. 이러한 실시예들에서, 컵형 연결 요소(12)는 상기 추가 링 칼라(11b)에 인접한다.
도 8 및 도 9는 분배기 파이프(40)가 튜브로서 설계되고, 본체(8)가 튜브로서 설계된 분배기 파이프(40)에 연결되며, 컵형 연결 요소(12)가 본체(8) 상에 배치되어 연결되는, 실시예들을 도시한다. 분사 밸브(1)는 컵형 연결 요소(12) 내로 삽입된다. 도 8 및 도 9의 실시예에서도, 튜브로서 설계된 분배기 파이프(40), 본체(8) 및 컵형 연결 요소(12)가 함께 분배기 장치를 형성한다.
도 10은 적어도 하나의 분사 밸브(1)를 구비한 물 분사 시스템을 도시한다. 도시된 시스템은 예를 들어 4개의 상기 분사 밸브(1)를 포함한다. 분사 밸브(1)는 분배기 장치(7)에 연결되거나 또는 물 탱크(15)로부터 물이 공급되는 레일에 연결된다. 물은 이송 유닛(16)에 의해 워터 라인(17)을 통해 분배기 장치(7)에 공급된다. 이 경우, 이송 유닛(16)은 물 탱크(15) 외부에 배치되어 전동식으로 구동 가능한 펌프로서 설계된다. 이송 유닛(16)의 다른 실시예도 가능하다. 특히, 이송 유닛(16)은 물 탱크(15) 내에 배치되거나 탱크 바닥 내에 통합될 수 있다. 이송 유닛(16)은 얼음 압력에 민감한 시스템의 라인들 및/또는 컴포넌트들, 특히 분사 밸브(1)를 재흡입에 의해 비울 수 있기 위해 이송 방향의 반전을 가능하게 하도록 설계되어야 한다.
비운 후에 물 탱크(15)로부터 이송 유닛(16)의 방향으로의 물의 역류를 방지하기 위해, 워터 라인(17)에서 이송 유닛(16)의 상류에 차단 요소(18), 특히 차단 밸브가 배치될 수 있다. 본 경우에, 차단 요소(18)의 상류에 필터(19)가 배치되며, 상기 필터(19)는 유해 입자가 이송 유닛(16) 및 분사 밸브(1) 내로 유입되는 것을 방지한다.
도 10에 도시된 시스템에서, 리턴 라인(22)은 이송 유닛(16)의 하류에서 워터 라인(17)으로부터 분기되어 물 탱크(15)에서 끝난다. 이송 유닛(16)의 초과 이송량은 예를 들어 분배기 장치(7) 내의 압력을 조절하기 위해, 리턴 라인(22)을 통해 물 탱크(15) 내로 반송될 수 있다. 압력 조절을 위해, 압력 센서(23)가 분배기 장치(7) 또는 워터 라인(17) 내에 제공될 수 있다. 재흡입 과정 동안 물이 물 탱크(15)로부터 리턴 라인(22)을 통해 흡입되지 않도록 하기 위해, 리턴 라인(22) 내에 체크 밸브(20)가 제공된다. 또한, 압력 조절을 구현하기 위해 배압을 형성할 수 있는 스로틀(21)이 체크 밸브(20) 상류에 배치된다.
도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 분사 밸브(1)는 흡입관(24) 상에 배치되며, 상기 흡입관(24)을 통해 내연 기관의 연소실(25)에 연소 공기가 공급된다. 따라서, 물 분사는 연소실(25) 외부에서 수행된다. 물은 연소 공기와 함께 연소실(25)에 공급된다. 연료는 연료 분사기(26)에 의해 연소실(25) 내로 직접 분사된다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본체(8)는 또한 분배기 파이프(40) 내로 돌출될 수 있다. 따라서, 분배기 파이프(40)를 비울 때 분배기 파이프(40) 내에 남아 있는 물이 수집될 수 있는 저장소가 분배기 파이프(40) 내에서 본체(8) 주위에 형성될 수 있다. 분배기 파이프(40) 내로 돌출된 본체(8)에 의해, 분배기 파이프(40) 내에 남아 있는 물이 분사 밸브(1) 내로 흐를 수 없는 것이 보장된다.
물론, 추가의 실시예들 및 도시된 실시예들의 혼합 형태들도 가능하다.
1: 분사 밸브
2: 솔레노이드 코일
4: 밸브 부재
5: 코어
6: 유입 연결부
7: 분배기 장치
8: 본체
9: 유동 채널
11a, 11b: 링 칼라
12: 연결 요소
15: 물 탱크
16: 이송 유닛
40: 분배기 파이프

Claims (10)

  1. 내연 기관용 물 분사 시스템으로서,
    - 적어도 하나의 관형 분배기 파이프(40) 및 적어도 하나의 컵형 연결 요소(12)를 가진 적어도 하나의 분배기 장치(7) 및
    - 적어도 하나의 분사 밸브(1)를 포함하고, 상기 분사 밸브(1)는 밸브 부재(4)에 연결된 리프팅 전기자(3)에 작용하기 위한 환형 솔레노이드 코일(2)을 포함하며, 상기 솔레노이드 코일(2)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 중공 실린더 형태 코어(5)가 상기 분사 밸브(1)에 형성되고, 상기 분사 밸브(1)에 유입 연결부(6)가 형성되며, 상기 유입 연결부(6)를 통해 상기 분사 밸브(1)에 분배기 장치(7)로부터 물이 공급될 수 있고, 상기 분사 밸브(1)의 상기 유입 연결부(6)가 상기 분배기 장치(7)의 상기 컵형 연결 요소(12) 내로 삽입되어 상기 분배기 장치(7)에 연결되는, 상기 물 분사 시스템에 있어서,
    상기 분배기 장치(7)는 상기 컵형 연결 요소(12)의 내부에서 상기 분배기 장치(7)로부터 상기 분사 밸브(1)의 상기 유입 연결부(6) 내로 돌출되는 적어도 하나의 본체(8)를 포함하고, 상기 유입 연결부(6)는 상기 분배기 장치(7)로부터 물을 상기 분사 밸브(1)에 공급하기 위한 유입 개구(10)를 한정하는 유동 채널(9)에 의해 축 방향으로 관통되는 것을 특징으로 하는 물 분사 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 본체(8)는 상기 분배기 파이프(40)에 직접 연결되고, 특히 용접되고, 상기 분배기 파이프(40)로부터 돌출되는 것을 특징으로 하는 물 분사 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 컵형 연결 요소(12)는 상기 본체(8)에 직접 연결되고, 특히 상기 본체(8)에 용접되는 것을 특징으로 하는 물 분사 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(8)는 상기 분배기 파이프(40)로부터 돌출되고 상기 컵형 연결 요소(12)를 통해 돌출되는 것을 특징으로 하는 물 분사 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컵형 연결 요소(12) 및 상기 분사 밸브(1) 내로 돌출되는 상기 본체(8)는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 물 분사 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유입 연결부(6) 내로 돌출되는 상기 본체(8)는 링 칼라(11a)를 포함하고, 상기 본체(8)는 상기 링 칼라(11a)에서 상기 분배기 파이프(40)와 접촉하고 및/또는 상기 컵형 연결 요소(12)는 상기 링 칼라(11a)에 인접하는 것을 특징으로 하는 물 분사 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유입 연결부(6) 내로 돌출되는 상기 본체(8)는 추가 링 칼라(11b)를 포함하고, 상기 컵형 연결 요소(12)는 상기 추가 링 칼라(11b)에 인접하는 것을 특징으로 하는 물 분사 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컵형 연결 요소(12)는 상기 분사 밸브(1)의 상기 유입 연결부(6) 및 상기 유입 연결부(6) 내로 삽입된 상기 본체(8)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 물 분사 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(8)는 상기 분사 밸브(1)의 상기 유입 연결부(6) 내로 관형으로 돌출되므로, 상기 유입 연결부(6)에서 물에 이용 가능한 체적은 상기 본체(8)에 의해 감소되는 것을 특징으로 하는 물 분사 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물 분사 시스템은 또한 물을 저장하기 위한 물 탱크(15) 및 물을 이송하기 위한 이송 유닛(16)을 포함하고, 바람직하게는 상기 이송 유닛(16)의 이송 방향은 상기 물 탱크(15) 내로 물의 재흡입을 가능하게 하기 위해 반전될 수 있는 것을 특징으로 하는 물 분사 시스템.
KR1020200084542A 2019-07-10 2020-07-09 내연 기관의 물 분사 시스템용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브를 구비한 물 분사 시스템 KR20210008312A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019210142.9A DE102019210142A1 (de) 2019-07-10 2019-07-10 Einspritzventil für ein Wassereinspritzsystem eines Verbrennungsmotors sowie Wassereinspritzsystem mit einem solchen Einspritzventil
DE102019210142.9 2019-07-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210008312A true KR20210008312A (ko) 2021-01-21

Family

ID=74058770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200084542A KR20210008312A (ko) 2019-07-10 2020-07-09 내연 기관의 물 분사 시스템용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브를 구비한 물 분사 시스템

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR20210008312A (ko)
CN (1) CN112211755A (ko)
DE (1) DE102019210142A1 (ko)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015208472A1 (de) * 2015-05-07 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine
DE102015208508A1 (de) * 2015-05-07 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Wassereinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer solchen Wassereinspritzvorrichtung
DE102018220394A1 (de) * 2018-11-28 2020-05-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser in einen Brennraum oder in einen Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors
DE102018220385A1 (de) * 2018-11-28 2020-05-28 Robert Bosch Gmbh Einspritzventil für ein Wassereinspritzsystem eines Verbrennungsmotors sowie Wassereinspritzsystem mit einem solchen Einspritzventil

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019210142A1 (de) 2021-01-14
CN112211755A (zh) 2021-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8122709B2 (en) Device for delivering a reducing agent to an exhaust system of an internal combustion engine
EP0063952B1 (en) An electromagnetically-operable fluid injection system for an internal combustion engine
KR101603029B1 (ko) 연료 분사 밸브 및 연료 분사 장치
CN113167194A (zh) 用于内燃机的水喷射系统的喷射阀和具有这种喷射阀的水喷射系统
US7717090B2 (en) Fuel-feeding devices
CN100578009C (zh) 燃料喷射系统
US6357415B1 (en) Fuel shut-off device for internal combustion engine
US7527038B2 (en) Method and apparatus for attenuating fuel pump noise in a direct injection internal combustion chamber
US4717080A (en) Electromagnetically actuatable fuel injection valve
KR20030086581A (ko) 초음파 자극 작동을 위해 개장된 단일화 분사기
JP2010101327A (ja) 内燃エンジンにおける燃料噴射装置
US20060033062A1 (en) Valve for controlling fluids
US8171917B2 (en) Coupling device
CN1083935C (zh) 分配式喷油泵
CN113167195A (zh) 用于将水喷射到内燃机的燃烧室中或进气机构中的装置
US8302888B2 (en) Fuel injector
RU2115014C1 (ru) Насос для впрыска топлива
KR20210008312A (ko) 내연 기관의 물 분사 시스템용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브를 구비한 물 분사 시스템
US20040035396A1 (en) High pressure fuel pump for a fuel system on a direct injection internal combustion engine, fuel system and internal combustion engine
US20140352664A1 (en) Flow limiting system
CN103850833B (zh) 燃料供给泵
KR101687036B1 (ko) 내연기관의 연료 공급 시스템의 흡입 밸브
CN114542342A (zh) 具有内部过滤器元件的燃料喷射器
CN113606062A (zh) 用于内燃机的水喷射系统的喷射阀以及水喷射系统
CN108071535A (zh) 燃料供给泵