KR20070108056A

KR20070108056A - 내연기관용 분사기

Info

Publication number: KR20070108056A
Application number: KR1020070019437A
Authority: KR
Inventors: 루드비그 마이에르; 하칸 얄친
Original assignee: 맨 비앤드더블유 디젤 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2006-05-04
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2007-11-08
Also published as: FI20070210A7; FI20070210A0; DE102006020634B4; FI20070210L; JP2007298030A; CN101067406B; CN101067406A; DE102006020634A1

Abstract

본 발명은 노즐 니들(2)이 분사 노즐 횡단면을 개폐하고, 상기 노즐 니들 상부에는 상부 압력실(4)이 그리고 하부에는 하부 압력실(7)이 형성되며, 상기 하부 압력실에는 압력 하의 연료가 공급될 수 있고, 3/2 방향 밸브(8)가 연료를 축압기(13)로부터 제1 연료 관(15)을 통해 상기 상부 압력실(4) 및 상기 하부 압력실(7)에 공급하며, 상기 상부 압력실(4)은 제2 연료 관(16)을 통해 압력 유지 밸브(17)에 연결되고, 상기 압력 유지 밸브는 규정된 압력에서 개방됨으로써 상기 상부 압력실(4)의 압력을 감소시키는, 내연기관용 분사기(1)에 관한 것이다.

본 발명에 따라 상기 상부 압력실(4)을 향해 공급 스로틀(11)이 설치되고, 상기 연료 관(16) 내에 상기 상부 압력실(4)로부터 멀리 배출 스로틀(10)이 설치된다.

노즐 니들, 압력실, 3/2 방향 밸브, 축압기, 연료 관, 압력 유지 밸브, 분사기, 공급 스로틀, 배출 스로틀.

Description

내연기관용 분사기{INJECTOR FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

도 1은 분사기의 단면도.

도 2는 3/2 방향 밸브의 제어 피스톤의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 분사기 2: 노즐 니들

3: 스프링 부재 4, 7: 압력실

5, 11: 공급 스로틀 6, 10: 배출 스로틀

8: 3/2 방향 밸브 9: 제어 피스톤

12, 12a: 체적 13: 축압기

14, 15: 압력관 17: 압력 유지 밸브

18: 스프링 부재

본 발명은 노즐 니들이 분사 노즐 횡단면을 개폐하고, 상기 노즐 니들 상부에는 상부 압력실 및 하부에는 하부 압력실이 형성되며, 상기 하부 압력실에는 압력 하의 연료가 공급될 수 있고, 3/2 방향 밸브가 상기 연료를 축압기로부터 제1 연료 관을 통해 상기 상부 압력실 및 상기 하부 압력실에 공급하며, 상기 상부 압력실은 제2 연료 관을 통해 압력 유지 밸브와 연결되고, 상기 압력 유지 밸브는 규정된 압력에서 개방됨으로써 상기 상부 압력실의 압력을 감소시키는, 내연기관용 분사기에 관한 것이다.

선행 기술에 따른 분사 시스템에서는 분사가 대개 유압식으로, 예컨대 2/2 및/또는 2/3 방향 밸브와 같은 상이한 셀렉터 밸브에 의해 제어되는 것이 공지되어 있다.

자동차 분야에 사용시, 상기 셀렉터 밸브는 대개 분사기에 직접 배치된다. 선박용 디젤 엔진과 같은 대형 디젤 장치의 경우, 셀렉터 밸브들은 대개 축압기(레일)의 근처에, 예컨대 축압기 커버에 배치된다.

가변 압력으로 연료를 분사하는, 예컨대 커먼 레일 분사 시스템과 같은 분사 시스템은 분사 개시 시에 대개 급경사의 분사율을 갖는다. 즉, 대량의 연료가 분사된다. 그러나, 이러한 효과는 산화 질소 방출률(NO_x 방출률)에 부정적으로 작용한다. 분사 노즐의 단계적인 개방을 통해 또는 분사 노즐의 규정된 개방 특성을 통해, 계단형 분사율이 얻어지고, 따라서 방출율이 바람직한 영향을 받는다.

분사 시스템의 많은 제조업자들 및 이러한 분사 시스템이 사용되는 디젤 엔진의 많은 제조업자들은 분사 노즐 횡단면을 최적으로 제어하고자 한다.

본 발명의 과제는 개선된 작동 특성을 가능하게 하는 내연기관용 분사기를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 1에 따른 내연기관용 분사기에 의해 해결된다.

본 발명은, 노즐 니들이 분사 노즐 횡단면을 개폐하고, 상기 노즐 니들 상부에는 상부 압력실이 그리고 하부에는 하부 압력실이 형성되며, 상기 하부 압력실에는 압력 하의 연료가 공급될 수 있고, 3/2 방향 밸브가 연료를 축압기로부터 제1 연료 관을 통해 상기 상부 압력실 및 상기 하부 압력실에 공급하며, 상기 상부 압력실은 제2 연료 관을 통해 압력 유지 밸브에 연결되고, 상기 압력 유지 밸브는 규정된 압력에서 개방됨으로써 상부 압력실의 압력을 감소시키는, 내연기관용 분사기에 있어서, 상기 상부 압력실을 향해 공급 스로틀을 설치하고, 상기 연료 관 내에 상기 상부 압력실로부터 멀리, 배출 스로틀을 설치할 것을 제안한다.

분사기의 이러한 구성에 의해, 압력 하의 연료가 제공될 때 노즐 니들의 조절된 느린 개방이 이루어진다.

본 발명의 발명자는 분사기의 노즐 니들과 셀렉터 밸브 사이에 있는 체적이 예컨대 노즐 니들 운동의 관성과 관련해서 노즐 니들 운동의 특성에 부정적으로 작용하기 때문에, 분사기의 전체 작동 특성에도 부정적으로 작용한다는 것을 알았다. 노즐 니들의 이러한 부정적 특성은 셀렉터 밸브의 특정 구성에 의해 방지될 수 있다.

셀렉터 밸브로서 3/2 방향 밸브를 사용하는 경우, 3/2 방향 밸브의 제어 피스톤에서 공급 스로틀의 특정 구성 또는 특별한 배치에 의해, 노즐 니들의 시트까 지의 잔류 압력 특성이 개선되고, 따라서 공급 스로틀과 배출 스로틀 사이의 너무 큰 체적에 의해 발생하는 전환 누설이 최소화된다.

바람직한 실시예에서 3/2 발향 밸브는 공급 스로틀 및 배출 스로틀을 가지며, 상기 공급 스로틀은 단부면이 3/2 방향 밸브의 제어 피스톤에 편심으로 배치된다. 3/2 방향 밸브의 이러한 구성에 의해, 공급 스로틀과 배출 스로틀 사이의 체적, 따라서 전환 누설이 최소화된다. 동시에, 분사기의 작동 특성에 대한 상기 체적의 영향이 지금까지 보다 감소한다.

압력 유지 밸브는 분사기 내에 축방향으로 통합되는 삽입 카트리지로서 형성되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 상기 분사기 내로 또는 상기 분사기로부터 상기 부품의 조립 및 분해가 서비스 용이하게 이루어진다.

상부 압력실은 규정된 니들 행정 후에, 상부 압력실 내로의 공급 스로틀을 가진 연료 관이 노즐 니들에 의해 폐쇄되도록 형성될 수 있다. 상부 압력실을 향한 연료 관의 폐쇄시, 상기 압력실에 연료압이 더 이상 공급되지 않는다. 하부 압력실에 있는 연료압은 노즐 니들을 더 신속하게 개방할 수 있다.

하나 이상의 스프링 부재가 노즐 니들을 폐쇄 위치로 유지시키는 것이 바람직하다. 압축된 연료의 압력이 노즐 니들에 작용하면, 상기 압력은 노즐 니들을 스프링 부재의 압축력 또는 인장력에 대항해서 이동시키고 분사 노즐 횡단면이 개방된다. 노즐 니들에 작용하는 압력이 감소하면, 노즐 니들은 스프링 부재에 의해 원래 위치로 되돌아 온다.

압력 유지 밸브는 하나 이상의 스프링 부재를 가질 수 있고, 스프링 상수에 의해, 밸브를 개방하는 개방 압력이 조절될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예가 2개의 도면을 참고로 상세히 설명되지만, 본 발명이 이 실시예에 국한되지는 않는다.

이하, 본 발명을 첨부한 도 1 및 도 2을 참고로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 분사기(1)의 단면도를 도시한다. 압력 하의 연료는 먼저 축압기(13), 소위 레일에 있다. 상기 연료는 압력관(14)을 통해 3/2 방향 밸브(8)의 제어 피스톤(9)(테두리로 표시된 영역)에 공급된다. 3/2 방향 밸브(8)가 작동되고 제어 피스톤(9)이 상승되면, 연료는 압력관(14)과 압력관(15)을 통해 노즐 니들(2)의 상부 압력실(4) 및 하부 압력실(7)에 공급될 수 있다. 연료는 공급 스로틀(11)을 통해 스로틀되어 상부 압력실(4)에 공급된다.

연료는 도시되지 않은 분사 노즐 횡단면을 통해 도시되지 않은 연소실 내로 분사되어야 한다. 노즐 니들(2)은 분사 노즐 횡단면을 개폐한다. 노즐 니들(2)이 상부로 움직이면, 분사 노즐 횡단면은 개방된다. 노즐 니들(2)이 상부로 더 많이 움직이면, 개방되는 분사 노즐 횡단면이 더 커지고 분사되는 연료의 분사량이 더 많아진다.

연료가 스로틀되어 상부 압력실(4)에 공급되고 상부 압력실(4)의 압력은 압력관(16), 배출 스로틀(10) 및 압력 유지 밸브(17)를 통해 감소하기 때문에, 노즐 니들(2)은 하부 압력실(7)에 가해지는 더 큰 연료압으로 인해 스프링 부재(3)의 압력에 대항해서 개방된다. 스프링(18) 또는 그 스프링 상수에 의해 조절되는 개방 특성을 가진 압력 유지 밸브(17)는 구조적으로 삽입 카트리지로서 분사기(1) 내에 통합될 수 있다. 압력 유지 밸브(17)의 개방시, 연료는 화살표 방향으로 연료 귀환 관을 통해 배출된다.

분사기(1) 구조의 특수성은 공급 스로틀(11)이 규정된 니들 행정 후에 노즐 니들(2)에 의해 커버됨으로써 폐쇄된다는 것이다. 따라서, 상부 압력실(4)에서는 압력이 감소하는 한편, 하부 압력실(7) 내의 압력은 노즐 니들(2)을 상부로 이동시킨다. 이 실시예는 처음에는 노즐 니들(2)을 느리게 개방한 후, 상부 압력실(4) 내로의 압력 공급이 끝날 때부터, 노즐 니들(2)을 신속하게 개방한다.

도 2는 3/2 방향 밸브의 제어 피스톤(9)의 단면도를 도시한다. 압력 하의 연료는 압력관(14)를 통해 먼저 제어 피스톤(9)의 체적(12a)에 공급된다. 연료는 상기 체적(12)으로부터 공급 스로틀(5)을 통해 공급된다. 체적(12) 및 (12a) 내에 먼저 동일한 압력이 가해지기 때문에, 제어 피스톤(9)은 도 2에 도시된 위치에 있다. 예컨대, 3/2 방향 밸브의 자기 스위치에 의해 개방될 수 있는 배출 스로틀(6)을 통해 체적(12a)의 압력이 감소할 수 있다. 따라서, 체적(12a) 내에는 체적(12)에서 보다 높은 압력이 있으므로, 제어 피스톤(9)은 체적(12a) 내의 압력에 의해 상승된다. 제어 피스톤(9)의 특별한 횡단면 디자인으로 인해, 제어 피스톤(9)의 상승시 압력관(14)과 압력관(15) 사이의 통로가 개방되고, 연료는 압력관(15)을 통해 노즐 니들(2)에 공급될 수 있다. 제어 피스톤(9)의 디자인에서의 특별한 점은 공급 스로틀(5)이 한편으로는 제어 피스톤(9)의 단부면에 배치되고 다른 한편으로는 거기서 편심으로 배치된다는 것이다. 이로 인해, 공급 스로틀(5)과 배출 스로 틀(6) 사이의 체적(12)이 최소화됨으로써, 전체적으로 전환 누설이 방지된다.

전술한 특징들과 청구항들의 특징들은 제시된 조합으로뿐만 아니라, 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 다른 조합으로 또는 단독으로도 사용될 수 있다.

본 발명에 따라 셀렉터 밸브로서 3/2 방향 밸브를 사용하는 경우, 3/2 방향 밸브의 제어 피스톤에서 공급 스로틀의 특정 구성 또는 특별한 배치에 의해, 노즐 니들의 시트까지의 잔류 압력 특성이 개선되고, 따라서 공급 스로틀과 배출 스로틀 사이의 너무 큰 체적에 의해 발생하는 전환 누설이 최소화된다.

Claims

노즐 니들(2)이 분사 노즐 횡단면을 개폐하고, 상기 노즐 니들 상부에는 상부 압력실(4)이 그리고 하부에는 하부 압력실(7)이 형성되며, 상기 하부 압력실에는 압력 하의 연료가 공급될 수 있고, 3/2 방향 밸브(8)가 연료를 축압기(13)로부터 제1 연료 관(15)을 통해 상부 압력실(4) 및 하부 압력실(7)에 공급하며, 상기 상부 압력실(4)은 제2 연료 관(16)을 통해 압력 유지 밸브(17)에 연결되고, 상기 압력 유지 밸브는 규정된 압력에서 개방됨으로써 상기 상부 압력실(4)의 압력을 감소시키는, 내연기관용 분사기(1)에 있어서,

상기 상부 압력실(4)을 향해 공급 스로틀(11)이 설치되고, 상기 연료 관(16) 내에 상기 상부 압력실(4)로부터 멀리, 배출 스로틀(10)이 설치되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 분사기.
제1항에 있어서, 상기 3/2 방향 밸브(8)가 공급 스로틀(5) 및 배출 스로틀(6)을 가지며, 상기 공급 스로틀(5)은 단부면이 상기 3/2 방향 밸브(8)의 제어 피스톤(9)에 편심으로 배치되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 분사기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압력 유지 밸브(17)는 상기 분사기(1) 내에 축방향으로 통합된 삽입 캐리지로서 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 분사기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 압력실(4)은, 규정된 니들 행정 후에 상기 상부 압력실(4)로의 연료 공급이 상기 노즐 니들(2)에 의해 폐쇄되도록, 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 분사기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 스프링 부재(3)는 상기 노즐 니들(2)을 폐쇄 위치로 유지시키는 것을 특징으로 하는 내연기관용 분사기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 스프링 부재(18)는 상기 압력 유지 밸브(17)를 폐쇄된 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 내연기관용 분사기.