KR100623891B1 - 연료분사밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 연료 분사 밸브는 고정 밸브 시트를 가진 밸브 시트체(16)에, 특히 그의 하류 단부면(17)에 구멍 형상이 밸브 시트체에 의해 한정된 구멍판(23)이 배치되어, 구멍판(23) 내에서의 흐름 조건이 밸브 시트체(16)에 의해 영향받는 것을 특징으로 한다. 밸브 시트체(16)는 적어도 구멍판(23)의 하류 배출 구멍(39)이 커버되도록 구멍판(23)의 상부 유입 영역(40)을 커버한다.

연료 분사 밸브는 특히 혼합 압축 외부 점화식 내연기관의 연료 분사 장치에 사용하기에 적합하다.

Description

연료 분사 밸브

본 발명은 청구범위 독립항의 전제부에 따른 연료 분사 밸브에 관한 것이다.

DE-OS 41 21 310호에는 밸브 시트체를 갖고, 그 밸브 시트체에는 고정된 밸브 시트가 형성되어 있는 연료 분사 밸브가 이미 공지되어 있다. 밸브 시트체에 형성된 상기 밸브 시트는 분사 밸브 내에서 축방향으로 가동적인 밸브 폐쇄체와 상호 작용한다. 밸브 시트체에는 하류 방향으로 플랫 분사 정렬 플레이트가 이어져 있고, 그 정렬 플레이트에는 밸브 시트쪽에 H형 요부가 유입부로서 형성되어 있다. H형 유입부에는 하류 방향으로 4개의 분사 구멍이 이어져 있어, 분사될 연료가 유입부를 통해 분사 구멍에까지 분배될 수 있다. 이 경우, 밸브 시트체에 의해 분사 정렬 플레이트 내의 흐름에 대한 기하학적 구조(geometry)가 영향받지 않는다. 오히려 밸브 시트체 내의 밸브 시트 하류에서의 유동 통로는 그의 밸브 시트체가 분사 정렬 플레이트 구멍의 기하학적 구조에 영향을 미치지 않을 정도로 넓게 설계된다.

밸브 시트체가 연료 분사 밸브에 배치된 구멍판 구멍의 기하학적 구조에 영향을 미치지 않는 것과 관련된 상술된 기술은 미국 특허 제 4,699,323호 또는 유럽특허 제 0 310 819호에 공지된 연료 분사 밸브에도 적용된다. 여기서 구멍판은 상이한 구멍의 기하학적 구조를 갖는 기능 평면을 갖고 있으나, 구멍판에 있어 분사구멍의 유입 영역을 밸브 시트체에 의해 커버하는 것은 바람직하지 않거나 허용되지 않는다.

독일 공개공보 제 196 07 277호에는 구멍판을 갖는 연료 분사 밸브가 이미 공지되어 있는데, 이 밸브는 상이한 구멍의 기하학적 구조를 갖는 복수의 기능 평면을 갖는다. 구멍판의 개별 기능 평면은 갈바니 금속 증착(다층 전기 도금)에 의해 상하로 형성된다. 그러나 이와 같은 분사 밸브에서도 밸브 시트체는 구멍판의 상부 기능 평면에 있는 유입 구멍을 한정하거나 커버하고 있지 않다.

도 1은 밸브 시트체의 하류에 제 1 구멍판을 가진 부분적으로 도시된 분사 밸브의 도면,

도 2는 도 1에 따른 구멍판의 평면도,

도 3은 밸브 시트체의 하류에 제 2 구멍판을 가진 부분적으로 도시된 분사 밸브의 도면,

도 4는 도 3에 따른 구멍판의 평면도,

도 5는 제 3 구멍판의 평면도,

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 구멍판의 단면도,

도 7은 제 4 구멍판의 평면도,

도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ선에 따른 구멍판의 단면도,

도 9는 제 5 구멍판의 평면도,

도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ선에 따른 구멍판의 단면도,

도 11은 제 6 구멍판의 평면도,

도 12는 도 11의 ⅩⅡ-ⅩⅡ에 따른 구멍판의 단면도.

청구범위 독립항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브는, 간단한 방식 및 방법으로 연료의 균일한 미세 분무화가 추가 에너지 없이 달성되고, 특히 높은 분무화 질 및 각각의 요구에 적합한 분사 형태가 달성된다는 장점을 갖는다. 이것은, 밸브 시트 하류에 배치된 구멍판이 연료의 완전한 축방향 통과를 위한 구멍의 기하학적 구조를 가지며, 상기 구멍의 기하학적 구조가 고정된 밸브 시트를 둘러싸는 밸브 시트체에 의해 한정되게 함으로써 바람직하게 달성된다. 그리하여 밸브 시트체는 구멍판 내에서 흐름에 영향을 주는 기능을 담당하는데, 상기 기능은 지금까지 공지된 구멍판에서는 판의 상부층 또는 기능 평면에 의해 달성될 수 있었다. 특히 바람직하게는, 연료의 분무화를 개선시키기 위해 S자 형태의 흐름이 주어질 수 있는데, 그 이유는 밸브 시트체가 하부 단부면으로 구멍판의 배출 구멍을 커버하고 있기 때문이다.

밸브 시트체와 구멍판의 기하학적 배치에 의해 달성되는 S자 형태의 흐름에 의해, 높은 분무화 질을 갖는 특이한 분사 형상이 형성될 수 있다. 구멍판은 싱글, 더블 및 멀티 분사 분무를 위해 상응하게 형성된 밸브 시트체와 함께 예를 들면 직사각형, 삼각형, 십자형, 타원형과 같은 무수한 변형된 분사 횡단면을 가능하게 한다. 그와 같은 특별한 분사 형상은 예정된 기하학적 구조, 예를 들면 내연기관의 여러 흡입관 횡단면에 대한 정확한 최상의 매칭을 가능하게 한다. 이로부터, 균일하게 분배된, 배기 가스를 감소시키는, 혼합물 도입을 위해 그리고 흡입관 벽에 배기 가스에 악영향을 미치는 벽막이 침착되는 것을 막기 위해, 이용 가능한 횡단면이 형상에 맞게 이용된다는 이점이 얻어진다. 그런 연료 분사 밸브에 의해 결과적으로 내연기관의 배기 가스 방출이 감소되고 연비가 감소될 수 있다.

청구범위의 종속항에 기재된 조치에 의해 독립항에 제시된 연료 분사 밸브의 바람직한 실시 및 개선이 얻어질 수 있다.

갈바니 금속 증착에 의해 바람직하게는 구멍판이 재현 가능한 방식으로 극히 정밀하고 비용이 저렴하게 대량으로 동시에 제조될 수 있다. 또한, 상기 제조 방법에 의해 극히 큰 성형 자유도가 허용될 수 있는데, 그 이유는 구멍판 내 구멍의 윤곽이 자유로이 선택될 수 있기 때문이다. 특히, 결정축으로 인해 얻을 수 있는 윤곽이 엄격히 미리 정해지는(각뿔대; truncated pyramids) 규소 구멍판에 비해, 그와 같은 유연한 성형은 매우 바람직하다. 금속 증착은 특히 규소판의 제조에 비하여 대단히 큰 재료 다양성의 이점을 갖는다. 상이한 자기 특성 및 경도를 가진 여러 금속이 구멍판 제조에 이용될 수 있다.

두 기능 평면을 갖는 구멍판을 형성하는 것이 특히 바람직한데, 한 기능 평면은 그의 축방향 두께를 통해 볼 때 구멍의 기하학적 구조가 일정한 것이 특징이고, 그 기하학적 구조는 후속하는 기능 평면 구멍의 기하학적 구조와는 상이하다. 밸브 시트체는 최종적으로 구멍판 내로의 유입부 형상을 결정하기 때문에, 두 기능평면은 S자형 흐름 경로를 얻는데 충분하다. 다층으로 된 구멍판에 비해 간단하고 저렴하며 단시간에 제조 가능한 이점이 얻어지는데, 그 이유는 한편으로는 적은 금속 재료가 증착되면 되고, 다른 한편으로는 전기 도금 개시층이 생략될 수 있기 때문이다. 또한, 포토레지스트가 훨씬 간단히 제거될 수 있다. 또한, 구멍판 제작시의 정확도가 보다 양호하게 조절될 수 있는데, 그 이유는 구멍판의 전체 구멍 윤곽이 외부 단부면으로부터 검사될 수 있기 때문이다.

간단한 방식 및 방법으로 분사 형태를 변화시킬 수 있는 것은 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 대단히 중요한 이점이다. 따라서, 매우 간단히 플랫형, 원추형, 복수의 개별 분사를 포함하는 비대칭(일측으로 배향된)의 분사 패턴이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예는 도면에 간단히 도시되어 있으며, 이하의 기재에서 상세히 설명될 것이다.

도 1에는 한 실시예로서 밸브가 혼합기 압축형 외부 점화식 내연기관의 연료 분사 장치용 분사 밸브의 형태로 도시되어 있다. 분사 밸브는 관형 밸브 시트 지지체(1)를 가지며, 그 지지체 내에는 밸브 종축(2)과 동심으로 종방향 구멍(3)이 형성되어 있다. 종방향 구멍(3) 내에는 예를 들면 관형 밸브 니들(5)이 배치되어 있고, 그 밸브 니들(5)의 하류 단부(6)는 예를 들면 구형 밸브 폐쇄체(7)와 견고히 연결되어 있고, 밸브 폐쇄체의 주위에는 연료를 통과시키기 위한 예를 들면 5개의 평탄부(8)가 제공된다.

분사 밸브의 작동은 공지된 방식으로, 예를 들면 전자기적으로 수행된다. 밸브 니들(5)을 축방향으로 운동시키고 그에 따라 도시되지 않은 복귀 스프링의 힘에 대항해서 분사 밸브를 개방 또는 폐쇄하기 위해서는 자기 코일(10), 아마추어(11) 및 코어(12)를 가진 개략적으로 도시된 전자기 회로가 사용된다. 아마추어(11)는 예를 들면 레이저에 의해 형성된 용접 시임에 의해 밸브 니들(5)의, 밸브 폐쇄체(7)로부터 먼 단부와 연결되고, 코어(12)에 대해 정렬된다.

축방향 운동 중에 밸브 폐쇄체(7)를 안내하기 위해, 밸브 시트체(16)의 안내구멍(15)이 사용되는데, 상기 밸브 시트체는 밸브 시트 지지체(1)의, 코어(12) 반대쪽 하류 단부에서 밸브 종축(2)과 동심으로 연장하는 종방향 구멍(3) 내에 용접에 의해 밀봉 방식으로 장착된다. 밸브 시트체(16)는 밸브 폐쇄체(7)로부터 먼 그의 하부 단부면(17)에서 예를 들면 냄비 모양의 구멍판 지지체(21)와 동심으로 견고히 연결되며, 따라서 그 구멍판 지지체는 적어도 그의 외측 환형부(22)로 밸브 시트체(16)에 직접 접촉한다. 구멍판 지지체(21)는 이미 공지된 냄비 모양의 분사 구멍판과 유사한 형태를 갖고, 구멍판 지지체(21)의 중앙부에는 조량 기능을 갖지 않은 관통 구멍(20)이 제공된다.

구멍판(23)은 관통 구멍(20)의 상류에 이 관통 구멍(20)을 완전히 커버하도록 배치된다. 구멍판(23)은 구멍판 지지체(21) 내에 삽입될 수 있는 삽입 부재에 불과하다. 구멍판 지지체(21)는 바닥부(24)와 지지테(26)로 구성된다. 지지테(26)는 밸브 시트체(16)로부터 먼 축방향으로 연장되어 그 단부까지 원추형 외향으로 만곡된다. 바닥부(24)는 외측 환형부(22)와 중앙의 관통 구멍(20)으로 형성된다.

밸브 시트체(16)와 구멍판 지지체(21)의 연결은, 예를 들면 레이저에 의해 형성된 환상의, 밀봉식 제 1 용접 시임(25)에 의해 이루어진다. 이와 같은 방식의 장착에 의해, 중앙 영역에 관통 구멍(20)을 갖는 구멍판 지지체(21)와 그 상류에 배치된 구멍판(23)이 바람직하지 않게 변형되는 위험이 방지된다. 구멍판 지지체(21)는 또한 지지테(26)의 영역에서 환형의, 밀봉식 제 2 용접 시임(30)에 의해 밸브 시트 지지체(1) 내의 종방향 구멍(3)의 벽과 연결된다.

구멍판 지지체(21)와 밸브 시트체(16) 사이의 원형 용접 시임(25) 내의 관통구멍(20)의 영역에 고정 가능한 구멍판(23)은 그 상부 단부면(28)으로 밸브 시트체(16)의 하부 단부면(17)에 접하고, 따라서 용접 시임(25) 내에서 구멍판 지지체(21)의 바닥부(24)는 단부면(17)과 거리를 두고 격리 위치될 수 있다. 구멍판(23)은 예를 들면 두 개의 기능 평면을 갖는다. 그들 중 한 기능 평면은 그의 축방향 길이에 걸쳐 대략 일정한 구멍 윤곽을 가지며, 따라서 다음의 기능 평면은 다른 구멍 윤곽을 갖는다.

밸브 시트체(16), 냄비 모양의 구멍판 지지체(21) 및 구멍판(23)으로 구성된 밸브 시트 부재가 종방향 구멍(3) 내로 삽입되는 깊이가 밸브 니들(5)의 리프트 크기를 결정하는데, 그 이유는 밸브 니들(5) 중 하나의 끝 위치는 자기 코일(10)이 여자되지 않았을 때 밸브 폐쇄체(7)가 밸브 시트체(16)의, 하류 방향으로 원추형으로 가늘어지는 밸브 시트면(29)에 접촉함으로써 결정되기 때문이다. 밸브 니들(5)의 다른 끝 위치는 자기 코일(10)이 여자되었을 때 예를 들면 아마추어(11)가 코어(12)에 접촉함으로써 결정된다. 따라서, 밸브 니들(5)의 상기 양 끝 위치 사이의 거리는 리프트를 나타낸다. 구형의 밸브 폐쇄체(7)는 밸브 시트체(16)의 원추대형 밸브 시트면(29)과 상호 작용하는데, 이 밸브 시트면은 안내 구멍(15)과, 단부면(17)까지 연장하는 밸브 시트체(16)의 하부 원통형 유출 구멍(31) 사이에 축방향으로 형성된다.

간접 고정 수단으로서 구멍판 지지체(21)를 사용해서 구멍판(23)을 밸브 시트체(16)에 고정시키는 것은, 경우에 따라 구멍판(23)을 직접 고정하는 경우 용접이나 납땜과 같은 방법에서 발생할 수 있는 온도에 의한 변형이 방지된다는 이점을 갖는다. 그러나, 구멍판 지지체(21)가 구멍판(23)을 고정하기 위한 전적인 조건이 되는 것은 결코 아니다. 고정 방법은 본 발명의 핵심이 아니기 때문에, 여기서는 단순히 용접, 납땜 또는 접착과 같은 통상 공지의 결합 방법을 참조하게 될 것이다.

도 1 내지 도 12에 도시된 구멍판(23)은 전기 증착(electro-deposition)에 의해 적어도 두 개의 금속 기능 평면으로 구성된다. 디프 리소그래픽 방식의 전기도금 기술로 제조되기 때문에 윤곽 형성에 있어서 특별한 특징이 제공되며, 이 중 몇 개를 간략하게 요약하여 기술하면 다음과 같다:

- 판 표면에 걸쳐 일정한 두께를 가진 기능 평면,

- 디프 리소그래픽 구조화에 의해 얻어지는, 관류 공동부를 형성하는, 기능평면 내의 대체로 수직인 커트(cut)(최적 수직벽과 비교하여, 제조 기술에 기인한 약 3°의 편차가 생길 수 있음),

- 개별적으로 구조화된 금속층의 다층 구성에 의해 커트의 소정의 언더컷(undercut) 및 오버래핑(overlapping),

- 대체로 축에 평행한 벽을 갖는 임의의 횡단면 형태의 커트,

- 개별 금속 증착이 바로 연속해서 이루어짐에 따른 구멍판의 일체적 구성.

다음에 도 1 내지 도 12에 따른 구멍판(23)의 제조 방법에 대해 간단히 설명한다. 구멍판을 제조하기 위한 갈바니 금속 증착의 전체 공정 단계는 독일 특허공개 공보 제 196 07 288호에 나타나 있다. 포토 리소그래픽 단계(UV 디프 리소그래피)와 후속하는 마이크로 전기 도금 기법을 연속적으로 적용하는 공정의 특징은, 큰 면적에서도 구조의 높은 정밀도가 보장될 수 있어 이 방법은 대량 생산에 이상적으로 적용 가능하다는 점에 있다. 한 웨이퍼에서 복수의 구멍판(23)이 동시에 제작될 수 있다.

공정의 출발점은 예를 들면 금속(티탄, 구리), 규소, 유리 또는 세라믹으로 구성될 수 있는 평평하고 안정적인 지지판이다. 지지판 위에는 선택적으로 먼저 적어도 하나의 보조층이 전기 도금된다. 보조층은, 예를 들면 나중의 마이크로 전기 도금용 도전에 필요한 전기 도금 개시층(예를 들면 구리)이다. 전기 도금 개시층은, 나중에 에칭에 의해 구멍판 구조물을 간단히 분리할 수 있도록 하기 위한 희생층으로도 사용될 수 있다. 보조층(보통 CrCu 또는 CrCuCr)의 제공은 예를 들면 스퍼터링 또는 무전류 금속 증착에 의해 행해진다. 지지판을 예비 처리한 후 보조층 위에 포토레지스트가 전표면에 도포된다.

이 경우 포토레지스트의 두께는 나중의 전기 도금 공정에서 실현될 금속층의 두께, 즉 구멍판(23)의 하부 기능 평면의 두께에 상응한다. 형성될 금속 패턴은 포토리소그래픽 마스크에 의해 포토레지스트에 역으로 전사되어야 한다. 가능한 방법은, UV 조사에 의해 마스크를 통해 포토 레지스트를 직접 노광시키는 것이다(UV 디프 리소그래피).

결국 포토레지스트에 발생하는, 구멍판(23)의 나중 기능 평면을 위한 네가티브 패턴은 전기 도금에 의해 금속(예를 들면 Ni, NiCo)으로 채워진다(금속 증착). 금속은 전기 도금에 의해 네가티브 패턴의 윤곽에 밀착되므로, 미리 주어진 윤곽이 형태에 맞게 금속 내에서 재현된다. 구멍판(23)의 패턴을 구현하기 위해서는, 단계들이 선택적인 보조층 제공부터 축방향으로 연속하는 소정의 구멍 윤곽의 수에 따라 반복되어야 하고, 예를 들면 구멍판(23)의 2개의 기능 평면이 하나의 전기 도금 단계에서 형성될 수 있다. 2개의 기능 평면을 포함하는 구멍판(23)을 구성하는 경우 적합하게는 추가의 전기 도금 개시층이 필요하지 않다. 끝으로 구멍판(23)의 분리가 행해진다. 이를 위해 희생층이 에칭 제거되고, 따라서 구멍판(23)은 지지판으로부터 분리된다. 그런 후 잔류하는 포토레지스트를 금속 패턴으로부터 용해시킨다.

도 2는 구멍판(23)의 제 1 실시예로서 도 1에 단면도로 도시된 구멍판(23)의 평면도를 도시한다. 구멍판(23)은 평평한 원형 부재로 구성되며, 상기 부재는 적어도 두 개의 축방향으로 연속하는 기능 평면을 갖는다. 하부의, 첫 번째 증착된 기능 평면(35)은 마이크로 전기 도금에 의해 그 크기가 정해진 배출 구멍(39)을 갖는 한편, 마이크로 갈바니식으로 제조된 상부 기능 평면(36)의 구멍 윤곽은 추가적으로 밸브 시트체(16)에 의해서 영향을 받거나 또는 제한된다. 2개의 기능 평면(35, 36)은 예를 들어 하나의 전기 도금 단계로 제조된다. 상부 기능 평면(36)은 유입 영역(40)을 가지며, 상기 유입 영역은 직사각형 윤곽을 가지고, 결국 구멍판(23) 내의 오목부를 형성한다. 유입 영역(40)의 네 꼭지점 가까이에 배치되고 정사각형 횡단면으로 구성되는 예를 들면 4개의 배출 구멍(39)은 유입 영역(40)에서 시작하여 하부 기능 평면(35)을 통하여 구멍판(23)의 하부 단부면(38)까지 연장한다(도 1).

밸브 시트체(16)의 하부 유출 구멍(31)은, 밸브 시트체(16)의 하부 단부면(17)이 부분적으로 구멍판(23)의 상부 기능 평면(36)의 유입 영역(40)의 상부 덮개를 형성함으로써, 구멍판(23) 내로의 연료의 유입 표면을 결정하도록 형성된다. 도 1에 도시된 실시예의 경우에 유출 구멍(31)은 구멍판(23)의 배출 구멍(39)이 위치하는 가상원의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 다시 말해서, 구멍판(23)의 유입부를 결정하는 유출 구멍(31)과 배출 구멍(39) 사이에는 완전한 변위가 존재한다. 밸브 시트체(16)를 구멍판(23) 위에 투영하면 밸브 시트체(16)는 모든 배출 구멍(39)을 커버한다. 배출 구멍(39)이 유출 구멍(31)에 대해 반경 방향으로 변위되어 있기 때문에, 매체, 연기서는 연료의 흐름경로는 S자 형상으로 된다. S자 형상의 흐름 경로는 밸브 시트체(16)가 구멍판(23)에 있는 모든 배출 구멍(39)을 단지 부분적으로만 커버하여도 달성된다.

구멍판(23) 내에서 복수의 심한 흐름 방향 전향을 나타내는 소위 S자 경로로 인해, 흐름에는 강력한 분무화 촉진 난류가 야기된다. 따라서, 흐름에 대해 횡방향으로 특히 심한 속도 기울기가 발생한다. 상기 기울기는 흐름에 대해 횡방향의 속도 변화를 나타내며, 흐름 중심부의 속도는 벽 부근에서 보다 현저히 크다. 속도 차이에 기인하는 유체 내의 상승된 전단 응력이 배출 구멍(39) 부근에서 미세한 방울로 부서지는 것을 촉진한다. 출구에서의 흐름은 야기된 반경 방향 성분으로 인해 한쪽에서 분리되기 때문에, 흐름은 부족한 윤곽 안내 때문에 흐름 안정성을 갖지 못한다. 분리된 측면에서 유체는 극히 높은 속도를 갖는다. 따라서, 분무화 촉진 난류 및 전단 응력이 출구에서도 없어지지 않는다.

난류에 의해 발생하는 흐름에 대한 횡방향의 횡충격은 특히, 분무 내의 방울 분포 밀도(density of the droplet distribution)가 아주 균일해지도록 한다. 그로 인해 방울이 응집할 확률, 즉 작은 방울들이 큰 방울로 합쳐질 확률이 감소된다. 분무 내 평균 물방울 직경의 감소는 비교적 균일한 분무 분포를 가져온다. S자 경로로 인해 유체 내에 미세한(고주파수의) 난류가 발생하고, 이것은 분사가 구멍판(23)으로부터 나온 직후 적합하게 작은 방울들로 붕괴되게 한다.

도 3은 부분적으로 도시된 분사 밸브의 제 2 실시예를 도시한다. 도 1에 도시된 실시예와 같거나 동일 작용 부재는 같은 부호로 표시되어 있다. 도 3의 분사밸브는 도 1의 분사 밸브에 실질적으로 상응하기 때문에, 이하에서는 단지 상이한 부분인 유출 구멍(31), 구멍판(23) 및 구멍판 지지체(21)만 상세히 설명될 것이다. 이제 유출 구멍(31)은 흐름 방향으로 원추대형으로 가늘어지는 밸브 시트면(29)의 연장부를 형성하고, 역시 원추대 형상을 갖는다. 따라서 밸브 시트면(29) 다음에 하류 방향으로 원통형 영역이 이어지지 않는다.

역시 2개의 기능 평면(35, 36)을 갖는 구멍판(23)은 본 실시예에서는 상부 기능 평면(36)에 형성된 4개의 유입 영역(40)을 갖는데, 이 유입 영역은 구멍판(23)의 평면도인 도 4에서 명백히 볼 수 있다. 밸브 시트체(16)의 하부 단부면(17)은, 유출 구멍(31)과 하부 기능 평면(35)에 형성된 4개의 배출 구멍(39)이 완전히 변위되도록, 4개의 유입 영역(40)을 다시 커버한다. 4개의 유입 영역(40)은 상부 기능 평면(36)의 재료 영역에 의해 서로 분리되고, 상기 재료 영역은 하부 기능 평면(35)으로부터 시작하여 추가의 마이크로 전기 도금에 의해 형성된다. 구멍판 지지체(21)는 관통 구멍(20) 가까이에 각지게 형성되고, 따라서 상기 구멍판 지지체는 구멍판(23)의 외부 에지 아래에 형태에 맞게 결합하고 밸브 시트체(16)의 단부면(17)을 누를 수 있다.

도 1 및 도 2에 따른 실시예에서 이미 설명된, 유출 구멍(31)과 배출 구멍(39)의 변위 및 그에 의해 형성되는 매체 흐름 중의 S자 경로의 모든 이점이, 도 3 및 4에 따른 실시예에서 비교할 만한 방식으로 얻어진다. 도 4는 4개의, 예를 들면 직사각형으로 형성된 유입 영역(40)의 배치를 보여준다. 원형의 구멍판(23) 위에서 보면, 유입 영역(40)은 서로 90°로 배치되어 있고 서로 접촉되지는 않는데, 그 이유는 그것들은 상부 기능 평면(36)의 전기 도금된 재료 영역에 의해 서로 분리되어 있기 때문이다. 이 경우 구멍판(23)의 중심부에는 거의 정사각형의 재료 영역이 형성되고, 거기에서 시작하여 4개의 유입 영역(40)이 반경 방향 외측으로 연장한다. 예를 들면 정사각형 횡단면을 갖는 각각 하나의, 총 4개의 배출 구멍(39)이 유입 영역(40)의 반경 방향 외측 부위에서 시작하여 축방향으로 하부 기능 평면(35)을 통하여 구멍판(23)의 하부 단부면(38)까지 연장한다. 도 4에서는 하부 단부면(17) 영역 내의 밸브 시트체(16)의 유출 구멍(31)이 배출 구멍(39)에 대한 변위를 명시하기 위해, 일점쇄선으로 표시되어 있다.

도 5 내지 도 12에는 2개의 기능 평면(35, 36)을 갖는 구멍판(23)의 다른 실시예가 도시되어 있는데, 여기서도 도 1 및 3과 유사하게 구멍판이 본 발명에 따라 밸브 시트체(16)에 의해 흐름에 대한 영향을 받는다. 구멍판(23)의 후속하는 모든 실시예는, 구멍판이 상부 기능 평면(36)에 적어도 하나의 유입 영역(40) 그리고 하부 기능 평면(35)에 적어도 하나의 배출 구멍(39)을 가지며, 유입 영역(40)의 너비 또는 폭은 모든 배출 구멍(39)이 완전히 과류될 정도로 충분히 크게 형성되어 있다는 공통점을 갖는다. 따라서, 유입 영역(40)을 제한하는 어느 벽도 배출 구멍(39)을 커버하지 않게 된다. 따라서 유입 영역(40)은 보통 유입 영역으로부터 시작되는 배출 구멍(39)보다 더 큰 횡단면을 갖게 된다.

도 5 및 도 6에 도시된 구멍판(23)에서 유입 영역(40)은 이중 마름모 형태로 되어 있고, 두 마름모는 중앙 연결부(42)를 통해 연결되므로, 단일의 유입 영역(40)이 존재하게 된다. 예를 들면 정사각형 단면을 갖는 4개의 배출 구멍(39)이 이중 마름모 형태의 유입 영역(40)에서 시작하여 하부 기능 평면(35)을 통해 연장 하며, 그 배출 구멍은 예를 들면 구멍판(23)의 중심점에서 볼 때 유입 영역(40)의 가장 먼 지점에 형성된다. 유입 영역(40)의 마름모는 비교적 평평하고 길게 연장하여 형성되어 있기 때문에, 2개의 배출 구멍은 구멍판(23)의 다른 측면에 있는 제 2 구멍쌍으로부터 비교적 멀리 떨어져 있는 하나의 구멍쌍을 형성한다. 상기와 같은 배출 구멍의 배치에 의해 구멍쌍이 아주 멀리 떨어져 있지 않은 경우에는 듀얼 분사 분무 또는 평면형 분사 분무가 가능하다. 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도이다.

도 7 내지 도 12에 따른 다른 구멍판(23)에 대한 실시예는 도 5 및 도 6에 도시된 실시예와는 다른 구멍의 기하학적 구성을 갖는 유입 영역(40) 및 배출 영역(39)을 가짐으로써 아주 간단히 다른 분사 패턴이 달성될 수 있다. 멀티 분사 또는 평면형 분사 패턴의 발생 이외에(도 5), 유입 영역(40)과 배출 구멍(39)을 적당히 배치하고 형성함으로써, 원추형 분사 패턴(도 7 및 도 8), 비대칭 분사 패턴(도 9 및 도 10) 및 와류 분사 패턴(도 11 및 도 12)이 발생될 수 있다. 도 7 및 도 8에 따른 구멍판(23)은 예를 들면 4개의 원형 유입 영역(40)을 가지며, 그 유입 영역들은 대체로 균일하게 구멍판(23)의 중심 주위에 배치되고 같은 크기로 형성된다. 도시된 실시예에서는 역시 정사각형 단면을 갖는 배출 구멍(39)이 원형의 유입 영역(40)으로부터 시작하여 하부 기능 평면(35)을 통해 연장한다. 정사각형이 아닌 다른 단면 형태(예를 들면 원형, 타원형, 다각형)도 소정 분사 패턴에 따라 마이크로 갈바닉 금속 증착에 의해 형성될 수 있다. 배출 구멍(39)은 예를 들면 유입 영역(40)의 중심으로부터 시작하여 구멍판(23)의 하부 단부면(38)까지 연장하지 않고, 구멍판(23)의 평면도에서 시계 방향으로 볼 때 유입 영역(40)의 각 중심의 후방에 형성된다. 이것은 구멍판(23)을 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따른 단면도로 나타낸 도 8에서 분명해진다.

도 9 및 도 10에는 비대칭 분사 패턴을 발생시킬 수 있는 구멍판(23)이 도시되어있다. 예를 들면 내연기관에서 분사 밸브의 특별한 설치 위치와 같은 특수한 이용 목적의 경우에는, 구멍판(23)으로부터 유출하는 원추형 분사 또는 평면형 분사가 바람직할 뿐 아니라 밸브 종축(2)(도 1 및 3)에 대한 특정 각도로의 연료 분사도 바람직하다. 도 9 및 도 10에 따른 구멍판(23)에 의해 이것이 가능하다. 구멍판(23)은 상부 기능 평면(36)에 3개의 타원형 유입 영역(40) 및, 하부 기능 평면(35)에 형성된 예를 들면 정사각형의 3개의 배출 구멍(39)을 갖는다. 각 유입 영역(40)은 각 배출 구멍(39)과 더불어 연료용의 완전한 축방향 통로를 가진 기능 유니트를 형성한다. 3개의 유입 영역(40)은 구멍판(23)에 걸쳐 삼각형의 형태로 비대칭적으로 분할되고 3개의 배출 구멍(39)도 유입 영역(40)으로부터의 편심 출구를 형성한다. 비대칭적으로 형성되는 분사 패턴을 갖는 그와 같은 구멍판(23)은 특히 소위 경사 분사 밸브에도 사용될 수 있다. 따라서 불리한 설치 조건하에서도 흡입관의 벽을 습윤시키는 일 없이 예를 들면 내연기관의 유입 밸브에 대해 의도한 바의 분사가 보장될 수 있다. 도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ선에 따른 단면도이다.

도 11 및 도 12는 구멍판(23)의 마지막 실시예를 나타내는데 도 12는 도 11의 ⅩⅡ-ⅩⅡ선에 따른 단면도를 나타낸다. 본 구멍판(23)의 경우에는 예를 들면 4개의 유입 영역(40)이 이 영역을 통과하는 연료에 와류 성분이 가해지도록 형성되어 있다. 유입 영역(40)은 관찰 방식에 따라 6자형 또는 9자형으로 형성되는데, 대략 원형으로 형성된 영역(43)으로부터 나오는 접선 아암(44)은 시계 방향으로 볼 때 구멍판(23)의 중심을 향해 또는 밸브 종축(2)을 향해 배열된다. 밸브 시트체(16)가 유입 영역(40)을 커버하여, 예를 들면, 유출 구멍(31)으로부터 나오는 연료는 접선 아암(44) 내로 진입할 수 있고, 상기 접선 아암으로부터 유입 영역(40)의 원형 영역(43) 내로 유입하여 그 중심에 형성된 원형 단면을 갖는 배출 구멍(39) 내로 유입된다. 와류되는 연료는 배출 구멍(39)을 통해 구멍판(23)을 떠난다. 연료를 와류시키는 방법은 연료의 분무화를 촉진시키기 위한 특별한 조치이다. 6자형 또는 9자형 유입 영역(40) 대신에 다르게 형성된 와류 발생 유입 영역(40), 예를 들면 나선형, 반월형(crescent-shaped) 또는 원호형으로 형성된 영역이 배치될 수 있다.

Claims (10)

1. 밸브 종축, 고정된 밸브 시트를 갖는 밸브 시트체, 상기 밸브 시트와 상호 작용하는 밸브 폐쇄체, 및 상기 밸브 시트 하류에 배치된 구멍판을 구비하며, 상기 밸브 폐쇄체는 상기 밸브 종축을 따라 축방향으로 이동 가능하고, 상기 구멍판은 하나 이상의 유입 영역과 하나 이상의 배출 구멍을 가지며, 상기 하나 이상의 유입 영역을 갖는 상부 기능 평면은 상기 하나 이상의 배출 구멍을 갖는 하부 기능 평면과는 다른 횡단면 구멍의 기하학적 구조를 갖는, 내연기관의 연료 분사 장치용 연료 분사 밸브로서,

   2개 이상의 상기 배출 구멍(39)이 상기 밸브 시트체(16)에 의해 커버되도록, 상기 밸브 시트체(16)가 하부 단부면(17)으로 상기 구멍판(23)의 하나 이상의 유입 영역(40)을 부분적으로 직접 커버하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구멍판(23)의 상기 기능 평면(35, 36)은 갈바니 금속 증착에 의해 서로 상하로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구멍판(23)은 축방향으로 연속하는 2개의 기능 평면(35, 36)을 가지며, 상기 기능 평면들은 그 횡단면 구멍의 기하학적 구조가 상이한 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 구멍판(23)의 하나 이상의 유입 영역(40)은 각각의 개별 배출 구멍(39)보다 큰 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 모든 배출 구멍(39)은 상기 유입 영역(40)의 벽에 의해 커버되지 않도록 상기 하나 이상의 유입 영역(40)의 상류측에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구멍판(23) 내에는 하나 이상의 유입 영역(40)이 배치되고, 상기 하나 이상의 유입 영역(40)의 하류측에 하나 이상의 배출 구멍(39)이 직접 이어지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각각의 유입 영역(40)으로부터 정확히 하나의 배출 구멍(39)이 시작될 수 있도록, 상기 구멍판(23)에는 복수의 유입 영역(40) 및 같은 수의 배출 구멍(39)이 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 배출 구멍(39)은 정사각형, 직사각형, 다각형, 원형 또는 타원형 횡단면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 유입 영역(40)은 6자형, 9자형, 나선형, 반월형 또는 원호형으로 형성됨으로써, 그 안으로 유입하는 연료가 와류되는 것을 특징으로 연료 분사 밸브.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구멍판(23)은 구멍판 지지체(21)에 의해 상기 밸브 시트체(16)에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.