KR102086314B1 - 시스템으로의 유체 공급을 제어하여 최적화된 유체 소모를 허용하는 장치 - Google Patents

Abstract

냉각 스프레이 제트는 공급구(4), 배출구(6) 및 이 공급구(4)와 배출구(6)를 연결하는 보어(11)를 포함하며, 배출구는 주어진 유로 단면을 가지며, 밸브(208)는 보어(11) 내에서 슬라이딩하며 폐쇄 상태에서 밸브 시트(212)에 지탱되는 셔터(210)를 포함한다. 밸브(208)는, 셔터가 밸브 시트(212)로부터 분리되는 제1 단계 후에, 다른 범위의 유체 압력값을 갖는 2개의 개방 상태를 포함하며, 각각의 개방 상태는 셔터(210)와 보어(11) 사이에 유로 단면을 가지며, 하나의 개방 상태의 유로 단면은 다른 개방 상태의 유로 단면과 다르며, 상기 개방 상태들 중 하나의 상태는 배출구(6)에서의 유체 유동을 조절하는 유로 단면(S3)을 가지며, 다른 하나의 개방 상태는 유동이 배출구(6)의 유로 단면(S2)에 의해 조절되는 유로 단면을 갖는다.

Description

시스템으로의 유체 공급을 제어하여 최적화된 유체 소모를 허용하는 장치{DEVICE FOR CONTROLLING THE SUPPLY OF A FLUID TO A SYSTEM ALLOWING FLUID CONSUMPTION TO BE OPTIMISED}

본 발명은 유체 소모가 최적화될 수 있는, 시스템으로의 유체 공급을 제어하기 위한 장치, 예를 들어 내연기관의 피스톤 냉각 스프레이 제트로의 오일의 공급을 제어하기 위한 장치에 관한 것이다.

내연기관에는 피스톤 냉각 스프레이 제트들이 점점 더 장착되고 있으며, 이들의 역할은 피스톤들이 그들의 기계적 특성을 잃지 않도록 피스톤들을 냉각시키기 위해, 엔진 윤활 회로로부터 피스톤 아래로 가압 오일을 지향시키는 것이다. 이러한 냉각 스프레이 제트들은 엔진에서 큰 오일 소모체이다. 이 가압 오일은 펌프에 의해 냉각 스프레이 제트로 강제된다. 일반적으로, 예를 들어 펌프의 작동에 의한 에너지 소모를 감소시킴으로써 에너지 소모를 감소시키는 시도가 이루어지고 있다. 이는, 오일 소모량 및 오일 압력의 제어를 개선시키기 위한 시도에 의해 수행된다.

일반적으로, 냉각 스프레이 제트를 공급하는 데 사용된 펌프들은 엔진 오일 압력을 제어하는 수단을 제공하는 가변 용량을 갖는다.

냉각 스프레이 제트는 다음과 같이 작동된다: 공급 압력이 최소값 미만일 때 폐쇄되며, 그 후 이 냉각 스프레이 제트는 오일을 공급하지 않는다. 이 최소값 보다 클 때, 스프레이 제트는 주어진 압력에서 주어진 오일 유동을 출력한다. 또한, 스프레이 제트는 최대 제트 속도로 피스톤 상의 정확한 위치에 오일 유동을 출력해야 하는 것이 요구된다. 따라서, 헤드 손실을 감소시키는 것이 또한 요구된다.

종래 기술의 상태에 따른 냉각 스프레이 제트는 가압 오일 공급원에 연결된 일단부 및 오일 제트를 피스톤의 하부로 전달하는 스프레이 제트의 자유 단부에 의해 형성된 타단부를 갖는 본체로 구성된다. 밸브는 이들 2개의 단부 사이에 삽입되며, 이 밸브는 밸브 시트와 플러그를 포함하며, 이 플러그는 스프링에 의해 밸브 시트와 접촉하게 된다. 공급 단부에서의 오일 압력이 고정된 최소값 보다 클 때, 피스톤의 하부에 마주하는 스프레이 제트의 단부를 향하여 오일이 가압 유동되도록 플러그는 밸브 시트로부터 떨어져 이동된다.

밸브가 개방될 때, 유동이 빠르게 증가되는 과도 단계 후에, 공급 오일 압력의 함수로서의 스프레이 출력에서의 유량 변동은 선형 함수이며, 스프레이 제트 배출구의 단면적에 의해 조절된다.

스프레이 제트는 냉각을 최적화하고 펌프의 소모를 최적화하기 위해 선형 방식으로 변화하지 않는 유동을 출력하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 목적은, 압력의 함수로서 출력 유체 유동을 종래 기술의 상태에 따른 제어 장치에서 가능한 것보다 더 복잡한 변동을 제공할 수 있는, 시스템으로의 유체 공급 제어 장치를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 가압 유체의 공급구와 가압 유체의 배출구 사이에 삽입된 밸브 시트와 플러그를 구비하는 밸브 및 가압 유체의 배출구를 포함하고, 이 배출구는 주어진 단면적을 갖는, 시스템으로의 유체 공급을 제어하는 장치에 의해 달성된다. 압력이 최소값 미만일 때, 밸브는 폐쇄된다. 이 최소값 보다 클 때, 플러그 및/또는 이 플러그가 이동될 수 있도록 자유롭게 장착되는 리밍은, 플러그가 밸브 시트로부터 분리된 단계 후에, 밸브가 압력에 따라 다수의 개방 상태를 가지도록 구성되며, 이 개방 상태들의 각각의 단면적은 다른 개방 상태들의 단면적들과는 다르며, 이 섹션들 중 적어도 하나는 배출구에서의 유동을 조절할 수 있으며, 이 섹션들 중 적어도 다른 하나는 배출구에서의 유동이 배출구 단면에 의해 조절되도록 할 수 있다.

바람직한 일 실시예에 있어서, 분리 단계에 이은 개방 상태들의 단면은 유체 유동을 조절할 수 있으며, 높은 압력에 대응하는 개방 상태들의 단면적은 배출구 섹션이 유동을 조절하도록 한다.

즉, 밸브는 적어도 2개의 다른 단면적으로 이루어지며, 이 단면들 중 하나는 배출구 단면보다 작으며, 이에 따라 이 단면은 유동을 조절하는 리미팅 섹션(limiting section)이며, 다른 단면은 배출구 단면보다 크며, 이에 따라 배출구 섹션은 유동을 조절하는 리미팅 섹션이다.

유리하게, 리미팅 단면적을 형성하는 프로파일은 리밍(reaming)에 있다.

본 발명은 냉각 스프레이 제트를 제조하거나 또는 하나의 또는 다수의 냉각 스프레이 제트로의 공급을 제어하는 데 특히 유용하다.

따라서, 본 발명의 목적은 가압 공급원으로부터 시스템으로의 유체 공급을 제어하는 장치를 제공하는 것으로, 상기 장치는, 가압 유체에 대한 공급구, 가압 유체에 대한 배출구 및 이 공급구와 배출구를 연결하는 리밍을 포함하며, 상기 배출구는 주어진 단면적을 가지며, 밸브는, 상기 리밍 내에서 슬라이딩되도록 자유롭게 설치되고, 폐쇄 상태에서, 리밍 내에 형성된 밸브 시트와 접촉하여 지탱되는 플러그를 포함한다. 밸브는 플러그가 밸브 시트로부터 분리되는 제1 단계 후에 다수의 개방 상태를 포함하며, 각각의 개방 상태는 유체 압력값의 다른 범위에 대응하며, 각각의 개방 상태에서의 플러그와 리밍 사이의 단면적은 다른 상태들의 단면적들과는 다르며, 이 개방 상태들 중 적어도 하나는 배출구에서의 유체 유동을 조절하는 단면적을 가지며, 이 개방 상태들 중 적어도 하나는 유동이 배출구의 단면적에 의해 조절되는 단면적을 갖는다.

바람직하게는, 유동이 배출구의 단면적에 의해 조절되는 단면적을 갖는 개방 상태는, 압력값의 범위가 최고 압력값을 포함하는 개방 상태이다.

다른 특징에 따르면, 리밍은 유체 유동이 방향을 따라 밸브 시트로부터 시작되어 점점 증가하는 단면적을 가질 수 있다. 예를 들면, 리밍은 밸브 시트를 형성하는 제1 부분, 플러그와 함께 배출구의 단면적보다 작은 단면적을 획정하는 적어도 하나의 제2 부분, 및 플러그와 함께 배출구의 단면적보다 큰 단면적을 획정하는 제3 부분을 포함하며, 상기 제1, 제2 및 제3 섹션들은 유체 유동의 방향을 따라 이 순서로 배치된다. 리밍은 다수의 제2 단면을 포함할 수 있으며, 상기 제2 단면들은, 플러그와 함께 그들이 유동 방향을 따라 점점 증가하는 단면적들을 획정하도록, 유체 유동의 방향을 따라 배치된다.

예시적인 일 실시예에 있어서, 제2 부분은 원통형 부분을 갖고, 제3 부분은 테이퍼진 부분(tapered portion)을 갖는다.

다른 예시적 실시예에 있어서, 적어도 하나의 제2 부분은 플러그와 함께 가변 단면적을 획정한다.

본 발명의 다른 목적은, 본 발명에 따른 적어도 하나의 냉각 스프레이 제트 및 제어장치를 포함하며, 제어 장치는 가압 유체 공급원과 적어도 하나의 스프레이 제트 사이에 위치되며, 배출구는 스프레이 제트의 자유 단부에 의해 형성되는, 내연기관의 적어도 하나의 피스톤에 대한 냉각 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 본 발명에 따른 제어 장치를 포함하며, 상기 장치는 스프레이 제트의 본체 내에 포함되며, 배출구는 스프레이 제트의 자유 단부에 의해 형성되는, 내연기관의 피스톤에 대한 냉각 스프레이 제트를 제공하는 것이다.

본 발명은 하기의 설명 및 첨부된 도면들에서 더 잘 이해될 것이다.
도 1a는 폐쇄 상태에 있는, 본 발명에 따른 냉각 스프레이 제트의 예시적 실시예의 단면도이다.
도 1b는 제1 조절 상태에 있는, 도 1a의 냉각 스프레이 제트의 단면도이다.
도 1c는 도 1b의 상세도이다.
도 1d는 제2 조절 상태에 있는, 도 1a의 냉각 스프레이 제트의 단면도이다.
도 2a는 폐쇄 상태에 있는, 본 발명에 따른 냉각 스프레이 제트의 다른 예시적 실시예의 단면도이다.
도 2b는 제1 조절 상태에 있는, 도 2a의 냉각 스프레이 제트의 단면도이다.
도 2c는 도 2b의 상세도이다.
도 2d는 제2 조절 상태에 있는, 도 2a의 냉각 스프레이 제트의 단면도이다.
도 3은 도 2a 내지 도 2d의 냉각 스프레이 제트로부터의 배출구에서의 유량 변동(ℓ/min)과 압력(bar)의 함수 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 2a 내지 도 2d의 냉각 스프레이 제트로부터의 배출구에서의 유량 변동(ℓ/min)과 압력(bar)의 함수 관계를 나타내는 그래프로서, 종래 기술의 상태에 따른 냉각 스프레이 제트와 더 큰 단면을 갖는 배출구를 구비한 냉각 스프레이 제트에 대한, 유량 변동과 압력의 함수 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 개방 상태에 있는, 본 발명에 따른 냉각 스프레이 제트의 변형 실시예의 단면도이다.

이하의 설명에서, 제어 장치는 내연기관의 피스톤의 냉각 스프레이 제트에 적용된다. 그러나, 본 발명은 유체들의 사용 및 이 유체들의 공급 제어에 필요한 모든 분야에 적용될 수 있다. 단순화를 위해, 본 출원인은 장치를 통해 순환되는 유체를 나타내는 데 "오일"이란 용어를 사용하지만, 본 발명은 오일의 공급에 한정되지 않고, 순환될 수 있고 유동이 조절될 수 있는 임의의 다른 유체를 포함한다는 것을 이해할 것이다.

도 1a 내지 도 1d 및 도 2a 내지 도 2d에 도시된 스프레이 제트들은 가압 유체 공급원, 예를 들어 엔진 윤활 회로와 내연기관의 피스톤의 하부 사이에 배치되도록 설계된다. 냉각 스프레이 제트는 오일이 피스톤(도시되지 않음)의 하부와 접촉하여 분사되도록 설계된다.

도 1a 내지 도 1d에 도시된 스프레이 제트(G1)는 가압 유체 공급원(도시되지 않음)에 연결되는 제1 단부(4) 및 제2 배출 단부(6)를 구비하는 본체(2)를 포함한다. 도시된 예에 있어서, 배출 단부는 본체(2)에 연결된 스프레이 제트 튜브(7)의 자유 단부로부터 형성된다.

튜브(6)의 자유 단부는 단면적 "S2"를 갖는다.

냉각 스프레이 제트는, 본체(2)의 리밍(11)의 축 "X"를 따라 이동되도록 자유롭게 장착된 플러그(10) 및 스프레이 제트의 폐쇄 상태에서 플러그(10)가 접촉하여 놓이는 밸브 시트(12)를 포함하는 밸브(8)를 또한 포함한다.

도시된 예에서, 플러그(10)는 스프링으로 형성된 탄성 수단(14)을 통해 밸브 시트(12)와 탄성적으로 접촉하여 복귀된다. 플러그가 "P1"로 표시된 주어진 압력값에서 밸브 시트(12)로부터 상승되고, 이 압력값 아래에서 스프레이 제트가 폐쇄되도록, 스프링(14)이 조정된다. 공급 오일 압력은 리밍(11)의 축 "X"를 따라 플러그의 위치를 고정시킨다.

도 1c에서 알 수 있는 바와 같이, 리밍(11)의 프로파일은, 밸브 개방 단계 후에, 리밍(11) 내의 플러그의 길이방향 위치의 함수로서 배출구 방향을 따라 2개의 유체 단면적을 획정한다.

도 1c에 도시된 예에 있어서, 오일 유동 방향을 따라, 리밍은 밸브 시트(12)를 형성하는 테이퍼 형상을 갖는 제1 부분(11.1), 원형 단면을 갖는 제2 원통형 부분(11.2) 및 리밍의 단면이 오일 유동 방향을 따라 증가되는 제3 테이퍼부(11.3)를 포함한다.

도1c에 도시된 위치에서, 플러그(10)와 리밍 사이의 유로의 단면적은 원통형 섹션(11.2)에 의해 획정되며, 이 단면적은 "S3"으로 표시될 것이다.

도 1d에 도시된 위치에서, 플러그는 밸브 시트(12)로부터 충분한 거리에 있으며, 리밍과 플러그(10) 사이의 단면적은 제3 부분(11.3)과 플러그(10)에 의해 결정되고, 원통형 부분에 의해 더 길어진다. 이 단면은 튜브 배출구에서의 단면 "S2"보다 크고, 더 이상 리미팅 섹션이 아니다. 그 후, 섹션 "S2"가 리미팅 단면이다.

따라서, 오일 공급 압력이 플러그를 밸브 시트로부터 이동시키도록 충분히 높을 때, 밸브는 적어도 2개의 개방 상태로 되어, 이 개방 상태들에서 오일 유동이 각각 다르게 조절된다. 유동이 빠르게 변동되는 분리 단계 후에, 밸브는 단면 "S3"을 갖는 개방 상태가 된다. 이 상태는, 플러그가 제2 원통형 부분(11.2)과 함께 단면 "S3"을 획정하도록 가능한 한 지속된다. 압력이 증가될 때, 플러그는 밸브 시트로부터 떨어져 축 "X"를 따라 이동되며, 이러한 변위에도 불구하고, 그의 하단부가 제2 원통형 부분(11.2)을 마주하는 동안은 리밍과 함께 주어진 압력 범위에 대해 단면 "S3"을 획정한다.

"S3"이 "S2"보다 작기 때문에, 유동은 섹션 "S3"에 의해 조절된다.

압력이 충분하게 증가할 때, 플러그(10)는 길이방향으로 이동되고, 플러그(10)와 테이퍼진 부분(11.3) 사이에 단면적이 형성되며, 이 단면적은 "S2"보다 크며, 유동은 스프레이 제트 배출구 섹션 "S2"에 의해 조절된다.

도 1a 내지 도 1d에서의 냉각 스프레이 제트의 작동을, 유량 변동 "D"(ℓ/min)와 압력 "P"(bar)의 함수 관계를 나타내는 도 3을 참조하여 기술한다.

오일 공급 압력이 압력 "P1" 미만일 때, 냉각 스프레이 제트는 폐쇄되며, 플러그(10)는 밸브 시트(12)에 접촉 지탱되어 공급구(4)와 배출구(6) 사이의 유동을 차단한다(도 3의 곡선에서의 "I.1" 부분).

오일 압력이 값 "P2"를 초과할 때, 플러그 분리 단계(도 3의 곡선에서의 "I.3" 부분) 후에, 값 "P3" 미만이면, 플러그(10)는 밸브 시트(12)로부터 충분히 분리되며, 이에 따라 플러그는 원통형 부분(11.2)을 마주하여 원통형 부분(11.2)과 함께 리미팅 섹션 "S3"을 형성한다. 그 후, 스프레이 제트 튜브로부터의 배출구 유동은 이 리미팅 섹션 "S3"에 의해 제어된다. 유량 변동은 제1 선형 함수(도 3의 곡선에서의 "I.3" 부분)를 따른다.

오일 압력이 값 "P4"를 초과할 때(도 3의 곡선에서의 "I.5" 부분), 플러그는 밸브 시트로부터 축 "X"를 따라 길이방향으로 더 분리되며, 이에 따라 플러그는 원통형 부분(11.2)을 더 이상 마주하지 않으며, 그 후, 리미팅 단면적이 스프레이 제트 튜브의 배출구 단면 "S2"에 의해 형성된다. 그 후, 스프레이 제트 배출구에서의 오일 유동은 단면 "S2"에 의해 제어된다.

"I.3" 부분과 "I.5" 부분 및 압력 "P3"과 "P4" 사이의 "I.4" 부분은 "S3"으로부터 "S2"보다 큰 섹션으로의 단면적 변화 동안의 과도 단계(transient phase)에 해당된다.

도 1c에서 더 특별하게 볼 수 있는 리밍 프로파일에 한정되는 것은 아니다. 도 5는 밸브 시트의 다른 예시적 실시예를 도시하며, 이 밸브 시트는 가변 리미팅 섹션을 생성하는 데 사용된다. 이 예시적 실시예에 있어서, 리밍(111)은 스프레이 제트를 폐쇄시키도록 플러그와 협력하는 제1 테이퍼진 부분(111.1), 오일 압력과 함께 지속적으로 증가되는 가변 값을 갖는 리미팅 섹션을 플러그와 함께 획정하는 제2 테이퍼진 부분(111.2), 및 플러그(10)와 함께 섹션 "S2"보다 큰 단면적을 획정하는 제3 테이퍼진 부분(111.3)을 포함한다.

또한, 리밍은, 오일 유동 방향을 따라 점점 증가하는 직경 및/또는 오일 유동 방향을 따라 점점 증가하는 정점에서 각도를 갖는 테이퍼진 다수의 원통형 부분(11.2)들을 포함하며, 이에 따라 밸브 시트가 플러그와 함께 오일 압력과 함께 증가하는 다수의 리미팅 섹션을 형성한다는 것을 예상할 수 있을 것이다.

밸브 시트의 형상은 반드시 테이퍼진 형상일 필요는 없으며, 예를 들어 쇼울더에 의해 형성될 수 있다.

또한, 플러그는 리밍과 함께 리미팅 단면적을 형성할 수 있는 형상이며, 플러그의 중앙부는 공급구(4)의 측면에서 외측으로 돌출될 수 있다는 것을 예상할 수 있을 것이다. 압력이 값 "P2"와 "P3" 사이에 있을 때, 중앙부는 섹션 "S3"을 획정하며, 압력이 값 "P4" 보다 클 때, 유동을 더 이상 제한하지 않는다. 또한, 돌출부는 다수의 리미팅 단면적을 획정하도록 계단부일 수 있다. 변형으로서, 플러그와 리밍은 단면적을 변화시킬 수 있는 형상일 수 있다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 스프레이 제트(G2)의 다른 예에 적용된 본 발명을 도시한다. 이 예는, 도 1a 내지 도 1d에서의 밸브 조립체의 예와 다르다. 이 조립체는 본 출원인이 발행한 프랑스 특허 FR 2 913 723호에 개시되어 있다. 이 예에 있어서, 리밍(11)은 스프레이 제트(G1)와 동일한 프로파일을 갖는다. 동일한 참조부호들은 동일한 요소들을 나타내는 데 사용된다.

스프레이 제트는 관형 라이너(216)를 포함하며, 이 관형 라이너 내에 스프레이 제트 본체의 리밍(11) 내의 관통로(218)가 존재한다. 플러그(210)는 관통로(218) 내에서 슬리이딩되도록 자유롭게 장착된다. 스프링(14)은 플러그가 밸브 시트(212)와 접촉되도록 플러그를 밀기 위해 관통로(218) 내에 설치된다. 밸브 시트(212)는 스프레이 제트의 본체 내에 형성된다

이 스프레이 제트는 작동 동안의 진동 및 마모 현상을 방지하고, 엔진 실린더에서의 그의 크기가 감소되는 구조를 갖는 이점을 가지며, 또한, 그라인딩과 같은 정밀한 가공 작업을 피할 수 있도록 그 자체가 용이하게 제조되는 적은 수의 부품을 갖는다.

도 2a 내지 2d에서의 스프레이 제트의 작동은 도 1a 내지 도 1d에서의 스프레이 제트의 작동과 유사하며, 설명을 생략한다.

유동이 섹션 "S2"에 의해 조절되는 것을 넘어 압력 "P3"의 값은 예를 들어 원통형 부분(12.2)의 길이의 함수로서 용이하게 고정될 수 있다는 것에 주목한다. 이 부분의 길이가 축 "X"를 따라 증가함에 따라, 플러그에 대해 요구된 압력은 이 섹션 증가를 초과한다. 따라서, 압력 "P3"은 이 부분의 길이를 결정하는 것에 의해 결정될 수 있다. 유사하게, 밸브 시트와 함께 리미팅 단면을 획정하는 돌출 요소(10.1)를 플러그가 갖는 경우, 이 돌출부(10.1)의 길이는 압력 "P3"의 값을 고정시키는 데 이용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 가압 오일의 공급을 제어하는 수단을 포함하는 냉각 스프레이 제트에 더 특별하게 적용될 수 있지만, 이러한 제어 장치는 하나의 스프레이 제트 또는 복수의 스프레이 제트의 상류측에 배열될 수 있으며, 또한 하나의 스프레이 제트 또는 복수의 스프레이 제트의 공급을 동시에 제어할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

또한, 이 장치는 공급 압력의 함수로서 유체 유동의 제어를 요구하는 임의의 설비에 이용될 수 있음을 이해할 것이다.

도 4는 곡선 "I"로 표시되는 도 1a 내지 도 1d에 도시된 냉각 스프레이 제트에 대한, 그리고 "S3"과 "S2"에 해당되는 배출구 섹션들을 각각 나타내는 종래 기술의 상태에 따른 2개의 냉각 스프레이 제트에 대한, 오일 유동의 변동(ℓ/min)과 압력(bar)의 함수 관계를 나타낸다. 사용된 오일의 점도는 7 cSt 이다.

도시된 특정 예에 있어서, 곡선 "I"에서 나타낸 유동에 대한 스프레이 제트와 유사한 2.1 bar에서 2.3 ℓ/min의 유동을 유지하는 스프레이 제트를 요구하지만, 3 bar에서 4.6 ℓ/min의 유동을 부여하는 반면, 3 bar에서의 곡선 "I"의 유동은 3 ℓ/min에 해당한다.

곡선 "Ⅱ"에서, 분리 단계 이후의 유량 변동은 선형 함수인 것을 알 수 있다. 스프레이 제트는 2.1 bar에서의 2.3 ℓ/min의 유동과 3 bar에서의 3 ℓ/min에 해당하는 유동을 출력한다.

곡선 "I"은 밸브의 폐쇄 상태, 이에 따라 배출 유동이 제로(0)인 것에 대응하는 1.5 bars 이하의 압력에 대해 "I.1"로 표시된 부분을 포함한다.

곡선 "I"는 압력이 1.5 bars 이상일 때 플러그가 밸브 시트로부터 분리된 후, 유동이 빠르게 증가되는, "I.2"로 표시된 부분을 포함한다.

분리 단계가 종료되면, 밸브는 개방 상태가 되며, 이 상태에서 플러그는 밸브 시트와 함께 리미팅 단면적 "S3"을 형성한다. 유량 변동은 선형 법칙("I.3"으로 표시된 부분)을 따른다. 획득된 유효 유동은 2.1 bar에서 2.3 ℓ/min이다.

공급 압력이 더욱 증가될 때, 곡선 "Ⅱ"는 밸브의 다른 개방 상태에 대응하는 "I.5" 부분을 포함하며, 이 상태 동안 플러그는 밸브 시트에 대해 길이 방향으로 이동되며, 이에 따라 단면적은 유동이 섹션 "S2"에 의해 조절되도록 하는 단면적이다.

곡선은 "I.3" 부분과 "I.5" 부분 사이에, 단면적의 변화에 의한 과도 단계에 해당하는 "I.4" 부분을 갖는다.

본 발명에 따라, 2.1 bar의 압력에서의 유동에 영향 없이, 4.6 ℓ/min의 유동이 3 bar의 공급 압력에 대해 효과적으로 획득된다.

곡선 "Ⅲ"에서, 종래 기술의 상태에 따른 스프레이 제트의 배출구 단면은 "S2"에 해당하며, 4.6 ℓ/min은 3 bar에서 효과적으로 획득되지만, 유동은 2.1 bar에서 3.5　ℓ/min이다.

크로스 해칭된 영역은, 배출구 단면 "S2"(곡선 "Ⅲ")를 갖는 종래 기술의 상태에 따른 스프레이 제트와 비교한, 본 발명에 의한 오일 소모의 감소를 도시한다.

본 발명에 따라, 비교적 복합한 오일 유량 변동 법칙을 갖는 냉각 스프레이 제트는 오일 및 펌프 소모를 최적화하면서 주어진 압력값에 대해 높은 오일 유동을 제공할 수 있다.

제어 장치는 도 1a 내지 도 2c에 도시된 것과 유사하게 스프레이 제트에 포함될 수 있다. 이 제어 장치는 다수의 스프레이 제트에 대한 공급을 동시에 제어하도록 유체 공급원과 다수의 스프레이 제트 사이에 배치될 수 있다.

공급 제어 장치는 내연기관용의 하나 또는 다수의 피스톤 냉각 스프레이 제트의 공급을 제어하기에 특히 적합하다. 그러나, 본 발명에 따른 제어 장치는, 유체들의 사용 및 이 유체들의 공급 제어를 필요로 하는 임의의 시스템에 적용할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (9)

1. 가압 공급원으로부터 시스템으로의 유체 공급을 제어하는 장치에 있어서,
   가압 유체에 대한 공급구(4),
   가압 유체에 대한 배출구(6), 및
   공급구(4)와 배출구(6)를 연결하는 리밍(11, 111)을 포함하며,
   상기 배출구는 주어진 단면적을 가지며,
   밸브(8, 108)는, 상기 리밍(11, 111) 내에서 슬라이딩되도록 자유롭게 설치되고, 폐쇄 상태에서, 리밍(11, 111) 내에 형성된 밸브 시트(12, 212)와 접촉하여 지탱되는 플러그(10, 210)를 포함하며,
   상기 밸브(8, 108)는 플러그가 밸브 시트(12, 212)로부터 분리되는 제1 단계 후에 다수의 개방 상태를 포함하며,
   각각의 개방 상태는 유체 압력값의 다른 범위에 대응하며,
   각각의 개방 상태에서의 플러그(10, 210)와 리밍(11, 111) 사이의 단면적은 다른 상태들의 단면적들과는 다르며,
   이 개방 상태들 중 적어도 하나는 배출구에서의 유체 유동을 조절하는 단면적을 가지며, 이 개방 상태들 중 적어도 하나는 유동이 배출구(6)의 단면적에 의해 조절되는 단면적을 갖고,
   상기 리밍(11, 111)은 상기 밸브 시트(12, 212)를 형성하는 제1 부분(11.1, 111.1), 상기 플러그와 함께 상기 배출구(6)의 단면적보다 작은 단면적을 획정하는 적어도 하나의 제2 부분(11.2, 111.2) 및 상기 플러그와 함께 상기 배출구(6)의 단면적보다 큰 단면적을 획정하는 제3 부분(11.3, 111.3)을 포함하며,
   상기 제1 부분은 테이퍼 형상을 구비하고, 상기 제2 부분은 원통형 형상을 구비하고, 상기 제3 부분은 테이퍼 형상을 구비하며,
   상기 제1, 제2 및 제3 부분들은 유체 유동의 방향을 따라 이 순서로 배치되어, 테이퍼 형상으로부터 원통형 형상, 테이퍼 형상의 순서로 순차적으로 배치되는 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,
   유동이 배출구의 단면적에 의해 조절되는 단면적을 갖는 개방 상태는, 압력값의 범위가 최고 압력값을 포함하는 개방 상태인, 제어 장치.
3. 제2항에 있어서,
   리밍(11, 111)은 유체 유동의 방향을 따라 밸브 시트(12, 212)로부터 시작되어 점점 증가하는 단면적을 갖는, 제어 장치.
4. 제1항에 있어서,
   리밍은 다수의 제2 부분을 포함하며,
   상기 제2 부분들은, 플러그와 함께 유동 방향을 따라 점점 증가하는 단면적들을 획정하도록, 유체 유동의 방향을 따라 배치되는, 제어 장치.
5. 제4항에 있어서,
   적어도 하나의 제2 부분(111.2)은 플러그(10)와 함께 가변 단면적을 획정하는, 제어 장치.
6. 내연기관의 적어도 하나의 피스톤에 대한 냉각 시스템에 있어서.
   제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 냉각 스프레이 제트 및 제어 장치를 포함하며,
   상기 제어 장치는 가압 유체 공급원과 적어도 하나의 스프레이 제트 사이에 위치되며,
   배출구는 스프레이 제트의 자유 단부에 의해 형성되는, 냉각 시스템.
7. 내연기관의 피스톤에 대한 냉각 스프레이 제트에 있어서,
   제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 제어 장치를 포함하며,
   상기 장치는 스프레이 제트의 본체 내에 포함되며,
   배출구는 스프레이 제트의 자유 단부에 의해 형성되는, 냉각 스프레이 제트.
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