KR20010012982A - 와류 디스크 및 와류 디스크를 갖춘 연료 분사 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와류 디스크가 하나 이상의 금속 재료로 구성되며, 하나 이상의 유입 영역(65)과 하부 기부층(62)에 일체화된 하나 이상의 유출 개구(69) 및, 중간 와류 발생층(61)에 배치된 와류실(68) 내로 연통되는 두 개 이상의 와류 채널(66)을 구비한 특징을 가진 와류 디스크에 관한 것이다. 상부 층은, 전체 단면에 걸쳐 개구 윤곽 없는 연속층을 구성하는 덮개층(60)으로서 구성되어 있다. 상기 와류 디스크(30)의 모든 층은 금속 전기 분해(다층 전기 분해)에 의해 직접 서로 적층되어 있다.

와류 디스크(30)는 연료 분사 밸브, 특히 혼합 압축 불꽃 점화형 내연 기관의 연소실 내에 연료를 직접 분사시키기 위한 고압 분사 밸브에 사용되기에 특히 적합하다.

Description

와류 디스크 및 와류 디스크를 갖춘 연료 분사 밸브{Swirl Disk And Fuel Injection Valve With Swirl Disk}

DE-PS 39 43 005로부터 시트 영역에 다수의 디스크형 요소가 형성되어 있는 전자기 작동 연료 분사 밸브가 공지되어 있다. 자기 회로가 자화되면, 평판 전기자로서의 역할을 하는 편평한 밸브 판은 이와 협동하는 대향 위치하는 밸브 시트판으로부터 분리되는 것으로, 그 두 판은 공동으로 판 밸브를 구성한다. 밸브 시트판의 하류에는 밸브 시트 측으로 유입되는 연료가 원형의 회전 운동을 하게 하는 와류 요소가 배치되어 있다. 충돌판이 밸브 시트판과 대향되어 밸브판의 축방향 거리를 한정한다. 밸브판은 큰 유극으로 와류 요소에 의해 둘러싸여 있으며, 그래서 와류 요소가 밸브판의 일정한 안내를 맡는다. 와류 요소에 있어서는 그 하부 정면에 다수의 접선 방향 연장 홈이 형성되어 있고 상기 홈은 외주부로부터 중앙 와류실 내로 연장되어 있다. 와류 요소가 그 하부 정면에 의해 밸브 시트판 상에 위치됨으로써 와류 채널 역할을 하는 홈이 생긴다.

WO 96/11335로부터 이미 연료 분사 밸브가 공지되어 있는데, 그 밸브의 하류측 단부에는 와류 발생부를 가진 다층 분무화 이중판이 배치되어 있다. 이 분무화 이중판은 밸브 시트 지지체 내에 설치된 디스크형 안내 요소 및 밸브 시트의 하류에서 마찬가지로 밸브 시트 지지체에 배치되어 있고, 추가의 지지 요소는 분무화 이중판을 일정 위치에 지지한다. 분무화 이중판은 두 디스크 또는 여러 디스크로 구성되어 있고, 각 디스크는 내부식성 강 또는 규소로 제조된다. 대응적으로 디스크 내에 형상 개구를 만들 때에는 연삭, 스탬핑 또는 에칭과 같은 통상적 가공 공정이 사용된다. 분무화 이중판의 각각의 디스크는 개별 제작되고 그후 소망되는 디스크 개수에 따라 같은 크기의 모든 디스크들을 서로 스테이플 연결하여 완전한 분무화 이중판을 형성한다.

DE-OS 196 07 288에는 특히 연료 분사 밸브에 사용되기에 적합하며 다공 디스크를 제조하기 위한 소위 다층 전기 분해가 상세히 기술되어 있다. 일체적 디스크를 형성하기 위해, 여러 형태의 구조로 금속 전기 분해 적층시킴에 의한 디스크 제조의 상기 제조 원리는, 명백히 본 발명의 내용 중 공개 내용에 속하는 것이다. 다수의 평면, 층 또는 막이 되도록 미소 금속 전기 분해하는 것은 본 발명에 사용되고 본 발명에 따라 설치되는 분무화 디스크의 제조에도 사용된다.

본 발명은 청구항 1의 와류 디스크 및 청구항 23의 와류 디스크를 갖춘 연료 분사 밸브에 관한 것이다.

도 1은 와류 디스크가 장착된 연료 분사 밸브의 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 와류 디스크의 원리적 평면도.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도.

도 4는 다층 전기 분해 와류 디스크의 제 1 실시예에 따른 개구 윤곽을 부각시키는 "투시" 원리 방식에 의한 와류 디스크의 평면도.

도 5는 와류 디스크의 제 2 실시예에 따른 개구 윤곽을 부각시키는 "투시" 원리 방식에 의한 와류 디스크의 평면도.

도 6은 와류 디스크의 제 3 실시예에 따른 개구 윤곽을 부각시키는 "투시" 원리 방식에 의한 와류 디스크의 평면도.

도 7은 와류 디스크의 제 4 실시예에 따른 개구 윤곽을 부각시키는 "투시" 원리 방식에 의한 와류 디스크의 평면도.

도 8은 와류 디스크의 제 5 실시예에 따른 개구 윤곽을 부각시키는 "투시" 원리 방식에 의한 와류 디스크의 평면도.

도 9는 와류 디스크의 제 6 실시예에 따른 개구 윤곽을 부각시키는 "투시" 원리 방식에 의한 와류 디스크의 평면도.

도 10은 와류 디스크의 제 7 실시예에 따른 개구 윤곽을 부각시키는 "투시" 원리 방식에 의한 와류 디스크의 평면도.

도 11은 와류 디스크의 제 8 실시예에 따른 개구 윤곽을 부각시키는 "투시" 원리 방식에 의한 와류 디스크의 평면도.

도 12는 와류 디스크의 제 9 실시예에 따른 도면.

청구항 1의 특징을 가진 본 발명에 의한 와류 디스크는 특히 간단한 방식 및 방법으로 제조될 수 있다는 이점을 갖는다. 그 특별한 이점은, 와류 디스크가 실현 가능한 방식으로 극히 정밀히 대단히 많은 개수로 동시적으로 제조될 수 있다는데 있다(높은 작동성). 그런 와류 디스크들은 금속으로 구성되어 있기 때문에 대단히 내파단성이 높고 예컨대 분사형 액체의 분사 밸브 또는 기타의 분사노즐에 용이하게 장착된다. 다층 전기 분해를 사용함에 의해 극히 풍부한 형상 자유도가 허용되는데, 그 이유는 와류 디스크에 있는 개구 영역의 윤곽(유입 영역, 와류 채널, 와류실, 유출 개구)이 자유로이 선정될 수 있기 때문이다. 특히 결정 축으로 인해 달성될 수 있는 윤곽이 엄밀히 미리 정해지는(절두 각주) 규소 디스크에 비해 이 융통성 있는 형상화는 대단히 적합하다.

금속 전기 분해는 특히 규소 디스크의 제조에 비해 재료 다양성이 대단히 크다는 이점을 갖는다. 상이한 자기적 성질 및 경도를 가진 극히 다양한 재료들이 분무화 디스크의 제조에 사용되는 미소 전기 분해에 사용될 수 있다. 여러 금속들의 상이한 경도는 특히 적합한 방식으로 밀폐성이 좋은 재료 영역이 얻어지도록 일시적으로 활용될 수 있다.

와류 디스크 내에서의 윤곽이 제조 방법에 따라 큰 형상 자유도를 가질 수 있기 때문에 그 결과 분출되는 스프레이의 여러 분출 형태가 간단히 형성될 수 있다는 이점이 얻어진다. 그래서 중공 원추, 경사 중공 원추, 중실 원추, 경사 중실 원추, 꼬임성을 가진 원추 또는 평판 분출물 형태의 스프레이 및 분출물 경로가 달성될 수 있는데, 이것들은 모두가 와류 디스크 내에서의 와류적 충돌에 의해 적합하게 조성될 수 있다. 다층 전기 분해에 의해 특히 적합한 방식으로 문제점 없이, 비용 적합하게 또한 극히 높은 정밀도로 추후 제거 및 커버링이 달성될 수 있다.

종속항들에 기재된 조치에 의해 청구항 1에 제시된 와류 디스크의 적합한 구체 양태 및 개선 양태가 얻어질 수 있다.

금속 적층을 위해 세 전기 분해 단계를 수행하는 3 층으로 구성된 와류 디스크의 구성이 특히 적합하다. 와류 발생층은, 그 윤곽 및 기하학적 위치에 의해 상호적으로 와류실과 와류 채널의 윤곽을 미리 결정하는 하나 또는 다수의 재료 영역에 의해 형성된다. 전기 분해에 의해 각 층들은 분리 또는 접합 지점 없이 완전히 균질한 재료를 나타내도록 상호간에 구성된다. 그런 만큼 "층들"이란 말은 가상의 보조 수단으로 이해하면 될 것이다.

적합한 방식에서는 와류 디스크 내에 2, 3, 4 또는 6 개의 와류 채널이 배치된다. 재료 영역은 소망하는 와류 채널의 윤곽에 따라 아주 상이한 형태, 예컨대 브리지 또는 나선 형태를 가질 수 있다. 적합한 방식에서는 와류실, 덮개층 및 유출 개구의 윤곽도 융통적으로 형성될 수 있는 것으로, 특정 개구 윤곽의 비대칭성에 의해 특별히 경사진, 예컨대 엔진 특이적 분출물 및 스프레이 형태가 달성될 수 있다. 와류 디스크의 대칭축에 대해 각도 γ로 경사진 스프레이 또는 분출물{중공 원추 또는 중실 원추, 주위 방향으로 많거나 또는 적은 꼬임 성분, 주위 방향으로 균일 또는 불균일한 분포, 조절 가능한 꼬임 성분을 가진 비회전 대칭성(편평한) 분출물}의 생성은 간단한 방식 및 방법으로 또한 예정된 경사 분출 윤곽(경사 홀)을 가진 추가 부재 없이 달성될 수 있어 본 발명에 의한 와류 디스크의 극히 중요한 이점이 되고 있다.

특히 적합한 방식에 있어 와류 디스크는, 전체 와류 채널이 와류 디스크의 대칭축에 대해 상이한 배향을 갖게 재료 영역들이 서로 다르게 형성되도록 구성되어 있다. 와류 채널은 그의 둘레에 걸쳐, 그의 반경 방향 배향 및 그의 접선 와류 방향 배향이 서로 반대 방향으로 연속적으로 변하도록 연장된다. 구조적으로 아주 간단한 방식 및 방법으로 이러한 형상 설정에 의해 중공 원추 주위에 걸쳐 균일하게 분포된 와류 성분을 가진 회전 대칭 중공 원추 스프레이가 분출될 수 있다. 후단에 설치되는, 정밀 가공에 의해 제조되는 부품 없이, 상기한 특성을 가진 대칭축에 대해 경사진 스프레이가 형성될 수 있다.

청구항 23의 특징을 지닌 본 발명에 의한 연료 분사 밸브는, 이 밸브에 의해 분사되는 연료의 대단히 우수한 분무 품질 및 각 수요(예컨대, 설치 조건, 엔진 구성, 실린더 형상, 점화전 위치)에 적응하는 분출 또는 스프레이 형이 얻어질 수 있다는 이점을 갖는다. 그 결과 내연기관의 분사 밸브에 다층 전기 분해 와류 디스크를 사용할 때에는 특히 내연 기관의 배기 가스 방출이 감소되고 또한 연료 소모의 저하가 달성될 수 있다.

와류 디스크에 대해 설명된 이점들로부터 연료 분사 밸브에 설치함에 관한 대응하는 이점이 논리적 방법으로 유도될 수 있는데, 그 이유는, 연료 분사 밸브를 위한 유체, 여기서는 연료 내에 와류를 생성할 수 있는 높은 기능성과 결합되어, 와류 디스크의 간단하고 실현성 양호한 제조 방법에 의해, 높은 품질, 균일한 미세 분무화, 분출물 형태의 많은 다변성 및 경비 절약의 이점들이 존재하기 때문이다.

엔진 작동시에는 일반적으로 휘발유 직접 분사시에는 연소실 내로 돌출되는 분사 밸브의 하류측 선단에서 코크스화가 일어난다는 문제가 발생한다. 따라서 공지된 연소실 내로 돌출하는 분사 밸브의 경우에는, 그 사용 수명 기간에 걸쳐 연료 분사 밸브의 고장을 일으킬 수 있는 스프레이 변수들(예컨대 정적 유량, 분출 각도)의 부정적 영향의 우려가 존재한다. 연료 분사 밸브의 하류측 단부에 니켈 또는 니켈-코발트 재료로 된 다층 금속 전기 분해 와류 디스크를 설치함에 의해 이 영역에서의 코크스화가 효과적으로 방지된다. 그 외에 적당한 재료는 산화코발트, 산화니켈 또는 상기 재료들의 합금의 산화물이다. 이러한 재료로 형성된 와류 디스크의 설치에 의해 매연 입자의 완전한 연소가 촉매 촉진되고 탄소 미립의 퇴적이 방지된다. 귀금속 Ru, Rh, Pd, Os, Ir 및 Pt 및 이들 재료 상호간 및 다른 금속과의 합금도 촉매 효과를 나타낸다.

추가의 이점은 다음의 실시예 설명에서 상세히 언급될 것이다.

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

도 1에 예시된 혼합 압축 불꽃 점화형 내연 기관의 연료 분사 장치용 분사 밸브 형태의 전자기 작동 밸브는, 자기 코일(1)에 의해 부분적으로 둘러싸이고 자기 회로의 내부극 역할을 하는 관형, 대체로 원통형인 코어(2)를 갖고 있다. 연료 분사 밸브는 특히 고압 분사 밸브로서 연료를 내연 기관의 연소실 내에 직접 분사하기에 적합하다. 나중에 보다 상세히 설명될 본 발명에 의한 와류 디스크의 사용에 대해서는 분사 밸브(휘발유 또는 디젤유 용, 직접 분사 또는 흡입관 분사용)는 단지 한 중요 용도일 뿐이다. 그래서 이 와류 디스크는 잉크 제트 프린터, 각종 액체의 분무화 노즐 또는 흡입기에도 사용될 수 있다. 와류 부품으로 미세한 스프레이를 생성하기 위해서는 본 발명에 의한 와류 디스크가 아주 일반적으로 적합하다.

예컨대 계단으로 된 합성 수지제의 코일 몸체(3)는 자기 코일(1)의 권선을 수용하고 있으며 코어(2) 및 비자성 링형이고 자기 코일(1)에 의해 부분적으로 둘러싸인 L 형 단면의 중간 부재(4)와 결합되어 자기 코일(1)의 영역에 있어서의 특히 소형이며 짧은 구조를 실현시키고 있다.

코어(2) 내에는 밸브 종축(8)을 따라 연장되는 관통하는 종방향 개구(7)가 있다. 자기 회로의 코어(2)는 연료 유입관 역할도 하는 것으로, 종방향 개구(7)는 연료 유입 채널이 된다. 외부 금속(예컨대 페라이트) 하우징 부재(14)가 자기 코일(1) 상부에서 코어(2)와 견고히 연결되어 있고, 그 하우징 부재는 외부극 또는 외부 전도 요소로서 자기 회로를 폐쇄하고 자기 코일(1)을 둘레 방향으로 완전히 에워싼다. 코어(2)의 종방향 개구(7) 내에는 유입측에 연료 필터(15)가 있는데, 이 필터는 입자가 커서 분사 밸브 내에서 폐색 또는 손상을 일으킬 수 있는 연료 성분을 걸러내는 역할을 한다. 연료 필터(15)는 예컨대 압입에 의해 코어(2) 내에 고정된다.

코어(2)는 하우징 부재(14)와 함께 연료 분사 밸브의 유입측 단부를 형성하는데, 상부 하우징 부재(14)는 예컨대 축방향 하류로 보아 직선적으로 자기 코일(1)을 지나 연장되어 있다. 상부 하우징 부재(14)에는 하부 관형 하우징 부재(18)가 밀폐적으로 또한 단단히 연결되어 있고, 그 하우징 부재는 예컨대 전기자(19)와 봉형의 밸브 니들(20)로 구성된 축방향 가동 밸브 부재 및 종방향 연장 밸브 시트 지지체(21)를 둘러싸 수용한다. 그러나 가동 밸브 부재는 예컨대 전기자가 일체 형성된 편평한 디스크의 형태를 가질 수도 있다. 양 하우징 부재(14 및 18)는 예컨대 주위의 용접 심에 의해 강고하게 서로 연결되어 있다.

도 1에 도시된 실시예에서는 하부 하우징 부재(18)와 대체로 링형의 밸브 시트 지지체(21)는 나사로 견고히 서로 연결되어 있지만, 용접, 납땜 또는 에지 절곡도 역시 가능한 접합 방법이다. 하우징 부재(18)와 밸브 시트 지지체(21) 사이의 밀폐는 예컨대 밀폐 링(22)에 의해 실시된다. 밸브 시트 지지체(21)는 그의 전체 축방향 길이에 걸쳐 밸브 종축(8)에 동심으로 연장되는 내부 관통 개구(24)를 갖고 있다.

밸브 시트 지지체(21)는, 동시에 전체 연료 분사 밸브의 하류측 폐쇄부이기도한 그의 하부 단부(25)에 의해 관통 개구(24) 내에 적합하게 삽입되고 하류를 따라 원추형으로 축소되는 밸브 시트면(27)을 가진 디스크형 밸브 시트 요소(26)를 둘러싸고 있다. 관통 개구(24) 내에는 예컨대 봉형이고 대략 원형 단면을 가진 밸브 니들(20)이 배치되어 있고, 그 밸브 니들은 그의 하류 단부에 밸브 폐쇄부(28)를 갖고 있다. 예컨대 원추형으로 축소되는 이 밸브 폐쇄부(28)는 공지의 방식으로 밸브 시트 요소(26) 내에 위치하는 밸브 시트면(27)과 협동한다. 밸브 시트면(27) 하류에는, 밸브 시트 요소(26) 다음에 본 발명에 의한 와류 디스크(30)가 있는데, 이 디스크는 다층 전기 분해에 의해 제조되고 서로 적층된 세 금속층을 포함하고 있다.

분사 밸브의 작동은 예컨대 공지의 방식으로 전자기적으로 행해진다. 밸브 니들을 축방향으로 이동시켜서 코어(2)의 종방향 개구(7) 내에 배치된 복원 스프링(33)의 스프링력에 맞서 연료 분사 밸브를 개방시키고 또한 폐쇄시키는 데에는 자기 코일(1), 코어(2), 하우징 부재(14 및 18) 및 전기자(19)를 가진 전자기 회로가 이용된다. 전기자(19)는 밸브 니들(20)의 밸브 폐쇄부(28) 반대쪽 단부와 예컨대 용접 심에 의해 연결되어 코어(2)에 직선 정렬된다. 밸브 니들(20)이 전기자(19)와 함께 축방향 이동할 때 그 밸브 니들을 밸브 종축(8)을 따라 안내하기 위해서, 한쪽에서는 밸브 시트 지지체(21) 내에 있어 전기자(19) 측 단부에 있는 안내 개구(34)가 이용되고 다른 측에서는 밸브 시트 요소(26)의 상류에 배치된 정확한 치수의 안내 개구(36)를 가진 안내 요소(35)가 이용되고 있다. 전기자(19)는 그의 축방향 이동 중 중간 부재(4)에 의해 둘러싸인다.

전자기 회로 대신에 예컨대 압전 스택과 같은 다른 자화 가능 작동자가 유사한 연료 분사 밸브 내에 사용될 수도 있고 축방향 가동 밸브 부재의 작동이 유압 압력 또는 서보 압력에 의해 행해질 수 있다.

코어(2)의 종방향 개구(7) 내에 삽입, 압입 또는 나사 결합된 조절 소켓(38)은, 중심 설정 부재(39)를 통해 스프링의 상류 측면에 의해 조절 소켓(38)에 접해 있고 소켓 반대쪽에서는 전기자(19)에 지지되어 있는 복원 스프링(33)의 스프링 장력을 조절하는데 이용된다. 전기자(19)에는 한 개 또는 다수의 보어 형상 유로(40)가 있고, 그 유로를 지나 코어(2)에 있는 종방향 개구(7)로부터 나온 연료는 유로(40) 하류에 형성된 연결 통로(41)를 통해 밸브 시트 지지체(21) 내 안내 개구(34) 부근에서 관통 개구(24) 내에까지 도달할 수 있다.

밸브 니들(20)의 행정은 밸브 시트 요소(26)의 삽입 설치 위치에 의해 미리 정해진다. 밸브 니들(20)의 종점 위치는 자기 코일(1)이 자화되지 않았을 때에는 밸브 폐쇄부(28)가 밸브 시트 요소(26)의 밸브 시트면(27)에 접촉함에 의해 결정되고 한편 밸브 니들(20)의 다른 종점 위치는 자기 코일(1)이 자화되었을 때 전기자(19)가 코어(2)의 하류측 정면에 접촉함에 의해 정해진다. 위에서 마지막에 언급된 정지 영역에 있어서의 부재의 표면은 예컨대 내식을 위해 크롬 처리된다.

자기 코일(1)의 전기적 접촉, 즉 그 자화는 접점 요소(43)에 의해 행해지는데, 이 요소에는 다시 코일 몸체(3) 외부에 있어 플라스틱 사출 성형부(44)로 둘러싸여 있다. 플라스틱 사출 성형부(44)는 연료 분사 밸브의 추가 부재{예컨대 하우징 부재(14 및 18)}를 넘어 연장될 수 있다. 자기 코일(1)에 전류를 공급하는 전기 접속 케이블(45)은 플라스틱 사출 성형부(44)로부터 외부로 연장된다. 플라스틱 사출 성형부(44)는 이 영역에서 중단된 상부 하우징 부재(14)를 통해 돌출된다.

안내 개구(34)의 하류에는 밸브 시트 지지체(21)의 관통 개구(24)는 예컨대 이중 단차부가 형성되어 있다. 제 1 단(49)은 예컨대 나선형의 압축 스프링(50)에 대한 접촉면으로서의 역할을 한다. 제 2 단차부(51)에 의해 세 개의 디스크형 요소(35, 26 및 30)를 위한 확대된 설치 공간이 얻어진다. 밸브 니들(20)을 둘러싸는 압축 스프링(50)은 이것이 제 1 단(49)에 대향 위치하는 그 측면에 의해 안내 요소(35)를 누름에 의해 밸브 시트 지지체(21) 내에 있어 안내 요소(35)를 긴장 가압한다. 밸브 시트면(27) 하류에는 밸브 시트 요소(26) 내에 유출 개구(53)가 형성되어 있고, 이 개구를 통해 밸브가 개방되었을 때에는 밸브 시트면(27)을 따라 유동된 연료가 관류하여 와류 디스크(30) 내에 유입된다. 와류 디스크(30)는 예컨대 디스크형 지지 요소(55)의 오목부(54) 내에 있고, 지지 요소(55)는 예컨대 용접, 접착 또는 클램핑에 의해 밸브 시트 지지체(21)와 단단히 연결되어 있다. 도 1에 나타낸 와류 디스크(30)의 고정 방식은 아주 간략히 표시된 것이고 다수의 다양한 고정 방식들 중의 하나만을 나타낸다. 미소 전기 분해 적층된 와류 디스크(30)를 밸브 시트면(27) 하류에 원칙적으로 배치하는 것은 결정적으로 중요하다. 지지 요소(55) 내에 있어서, 밸브 시트 쪽 오목부(54)의 하류에 중앙 유출 개구(56)가 형성되어 있고, 그 개구를 통해 이제 와류성을 갖게 된 연료가 연료 분사 밸브를 떠난다.

도 2는 본 발명에 의한 와류 디스크(30)의 원리도를 나타내며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도를 나타낸다. 그런데 도 2에는 와류 디스크(30)의 평면도가 도시되어 있고, 거기에는 와류 디스크(30)의 전체 층이 "투명" 표시법에 의해 명확해져 있다. 도 3은 축방향의 층 구조를 특히 분명하게 나타내는데, 도 3은 도 1의 와류 디스크 부분의 확대도이다. 도 3에는 각 적층된 층들에 대해 여러 사선들이 사용되어 있는데, 그렇지만 확실히 강조할 것은, 와류 디스크(30)는 단일편 부품인데 그 이유는 개별층이 직접 서로 적층되어 있고 나중에야 비로소 접합되는 것은 아니기 때문이다. 와류 디스크(30)의 층은, 후속 층이 전기 분해 적층에 의해 하부의 층과 견고하게 연결되도록, 차례로 전기 분해 적층된다.

와류 디스크(30)는 이것이 작은 유극으로 밀접하게 연료 분사 밸브에 있는 수용 개구 내에, 예컨대 지지 요소(55)의 오목부(54) 내에 또는 밸브 시트 지지체(21)의 개구 내에 압입될 수 있게 할 외경을 갖고 있다. 와류 디스크(30)는 전기 분해로 서로 적층된 세 평면, 층 또는 막으로 구성되고, 그들 층은 따라서 설치된 상태에서 유동 방향으로 바로 차례로 위치하게 된다. 와류 디스크(30)의 세 층을 이하에서는 그 기능에 따라 덮개층(60), 와류 발생층(61) 및 기부층(62)으로 명명할 것이다. 도 2 및 3에 나타낸 바와 같이, 상부 덮개층(60)은 하부의 두 층(61, 62) 보다는 작은 외경으로 형성되어 있다. 이런 방식에 의해, 연료는 덮개층(60)에서 외측으로 유동되며 그래서 방해받지 않고 중간 와류 발생층(61)에 있는 와류 디스크(30)의 외주부로부터 시작하는 네 와류 채널(66)의 외측 유입 영역(65) 내로 유입되는 것이 보장된다(도 3의 유동 진행 화살표 참조). 와류 디스크(30)는 본 발명에 의한 방법에서는 셋을 초과하는 층으로 제조될 수도 있는데, 그 때에 상기 층(60,61,62)의 구조는 이 경우에도 유사한 식의 외형을 갖고, 그러나 예컨대 덮개층(60)의 상부에는 특정 설치 조건을 위해 또한 유동적 근거에서 적합할 수 있는 제 4의 구조층(도시 안됨)이 다시 형성된다.

상부 덮개층(60)은 관류를 위한 개구 영역을 갖지 않은 폐쇄된 금속층을 구성한다. 이에 반해 와류 발생층(61)에는 이 층(61)의 전체 축방향 두께에 걸쳐 연장된 복잡한 개구 윤곽이 있다. 중간층(61)의 개구 윤곽은 내부 와류실(68) 및 와류실(68) 내로 연통하는 다수의 와류 채널(66)에 의해 형성되어 있다. 도 2에 도시된 와류 디스크(30)의 원리도에서는 중간층(61)은 대체로 정방형의 와류실(68) 및 네 개의 와류 채널(66)을 갖고 있다. 예컨대 이웃하는 와류 채널(66)에 대해 직각으로 연장되는 와류 채널(66)은 와류실(68) 내에 접선적으로 연통된다. 와류실(68)은 완전히 덮개층(60)에 의해 덮여 있는 한편, 와류 채널(66)은 와류실(68) 반대쪽 단부가 상향 개방된 유입 영역(65)을 형성하기 때문에 단지 부분적으로만 존재한다. 와류 채널(66)이 와류실(68) 내로 접선방향으로 연통됨으로써 연료는 발생된 회전 임펄스를 갖게되고 그 임펄스는 하부 기부층(62)의 중앙 원형 유출 개구(69) 내에서도 그대로 유지된다. 유출 개구(69)의 직경은 예컨대 바로 위에 있는 와류실(68)의 개구 폭보다 훨씬 작다. 그럼으로써 와류실(68)에서 생성되는 와류 강도가 더욱 강화된다. 연료는 원심력에 의해 중공 원형으로 분사된다.

본 발명에 의한 와류 디스크(30)는 전기 분해 적층에 의해 다수의 금속층으로 구성되어 있다(다층 전기 분해). 디프 리소그래피적, 전기 분해 기술적 제조로 인해 윤곽 형성에 있어 특별한 특징이 존재하는데 그중 몇 가지를 여기서 요약 설명하면 다음과 같다:

- 디스크면 전체에 걸쳐 균일한 두께의 층,

- 리소그래피적 구성에 의해 거의 수직인, 관류 중공 공간을 형성하는 층 내의 절단 단부면(제조 기술에 따라 최적인 수직 벽에 대해 약 3°의 편차가 생길 수 있음),

- 구성되는 각 금속층의 다층 성층에 의해 절단 단부면이 소망스럽게 후방 제거되고 커버링되는 것,

- 거의 축 평행하는 벽을 가진 임의의 단면 형태를 가진 절단 단부면,

- 각 금속 전기 분해가 서로 독립적으로 이루어짐에 의한 와류 디스크의 일체적 구성.

하기에는 아주 간단히 와류 디스크(30)의 제조 방법이 설명될 것이다. 상세하게 말하면, 다공 디스크를 제조하기 위한 금속 전기 분해의 전체 공정 단계가 이미 DE-OS 196 07에 기재되어 있다. 리소그래피 단계(UV 디프 리소그래피)를 순차적으로 사용하는 공정의 특징은, 이 공정은 대 면적 규모에서도 구성 제조의 고정밀도가 보장되기 때문에 이것은 개수가 대단히 많은 대량 제조(배치로 할 수 있음)에 이상적이다. 홈 또는 웨이퍼 위에서 다수의 와류 디스크(30)가 동시에 제조될 수 있다.

공정의 출발점은, 예컨대 금속(티탄, 강), 규소, 적합 또는 세라믹으로 구성될 수 있는 평평하고 안정한 지지판이다. 지지판 위에는 선택적으로 먼저 하나 이상의 보조층이 형성될 수도 있다. 그 보조층이란, 예컨대 나중의 미소 전기 분해 공정을 위한 전기 전도를 위해 필요한 전기 분해 개시층(예컨대 TiCuTi, CrCuCr, Ni)을 말한다. 보조층은 예컨대 스퍼터링 또는 무전류 금속 전기 분해에 의해 형성된다. 이 지지판의 예비 처리 후 보조층 위에 포토레지스트(포토 라커)가 전면적으로 형성, 예컨대 롤 도포 또는 미끄럼 피복된다.

그런데 포토레지스트의 두께는, 나중의 후속 전기 분해 공정에서 형성되는 금속층의 두께, 따라서 와류 디스크(30)의 하부 기부층(62)의 두께에 대응된다. 레지스트층은, 광 구성 가능한 포일의 하나 또는 몇 층 또는 유동 레지스트(폴리이미드, 포토 라커)로 구성될 수 있다. 선택적으로, 희생층이 나중에 생성되는 라커 구조층 내에 전기 분해 형성되는 경우에는, 포토 레지스트의 두께는 그 희생층의 두께만큼 증가되게 한다. 실현하려는 금속 조직은 역으로 된 포토 리소그래피 마스크에 의해 포토레지스트 내에 전사된다. 한 방법은, UV 노출(도체판 노출기 또는 반도체 노출기)에 의해 직접 마스크를 통해 포토레지스트를 노출하고(UV-리소그래피) 이어서 현상하는 것이다.

포토레지스트 내에 마지막으로 생기는, 나중에 와류 디스크(30)의 층(62)이 될 네가티브 조직은, 전기 분해로 금속(예컨대 Ni, NiCo, NiFe, NiW, Cu)에 의해 충전된다(금속 적층). 금속은 전기 분해에 의해 네가티브 조직의 윤곽에 밀접하게 접하고 그리하여 소정된 윤곽이 형태 정확하게 금속으로 실현된다. 와류 디스크(30)의 구조를 실현하기 위해, 선택적인 보조층의 형성 이후의 공정 단계들은 소망하는 층의 수에 따라 반복되어야 하는 것이고, 따라서 삼층 와류 디스크(30)의 경우에는 세 전기 분해 단계가 수행된다. 와류 디스크(30)의 층의 경우, 상이한 금속들이 사용될 수도 있으나 그 금속들은 단지 새 전기 분해 단계에서 사용될 수 있다.

와류 디스크(30)의 덮개층(60)을 제조할 때에 금속은 와류 채널(66) 및 와류실(68)의 영역에 있어 전도성 재료 영역(61') 및 비전도성 포토레리스트 위에 적층된다. 이를 위해 개시층 금속 피복이 선행의 중간층(61)의 레지스트 위에 행해진다. 상부 덮개층(60)의 적층 후 잔류하는 포토레지스트는 금속 구조부로부터 습식 화학 박리에 의해 용해 제거된다. 표면 안정화 처리된 평활한 지지판(기판)의 경우, 와류 디스크(30)는 기판으로부터 분리되어 개별적으로 분할될 수 있다. 와류 디스크(30)가 지지판에 적합하게 접합되어 있는 경우 희생층을 기판 및 와류 디스크(30)에서 선택적으로 부식 제거할 수도 있으며, 그래서 와류 디스크(30)를 지지판으로부터 분리하여 개별 분할할 수 있다.

도 4 내지 12에는 다층 전기 분해 와류 디스크(30)의 새로운 실시예들이 도시되어 있는데, 이들 도면도 도 2와 마찬가지로 개구 윤곽을 뚜렷이 나타내는 "투시" 원리도이다. 이들 여러 실시예는 소망하는 용도에 따라 통상적인 회전 대칭 원추형 제트, 또는 평판형 분출물 또는 경사 비대칭 분출물을 형성하는데 이용된다.

도 4에는 역시 세 층(60, 61 및 62)을 가진 와류 디스크(30)가 도시되어 있다. 상부 덮개층(60)과 하부 기부층(62)은 도 2와 유사한 방식으로 형성되어 있어 원형 윤곽으로 형성되어 있으며 기부층(62)은 보다 큰 외경을 가졌고 중앙의 유출 개구(69)를 갖고 있다. 중간 와류 발생층(61)은 도 2에 도시된 것과 상이하다. 도 2에 의한 실시예에서는, 재료 영역 사이에 와류 채널(65)과 와류실(68)의 윤곽이 정확히 형성되어 있는, 주위 방향으로 서로 떨어진 네 재료 영역(61')이 와류 디스크(30)의 외부 에지로부터 출발하고 있지만, 도 4에 의한 와류 발생층(61)의 재료 영역(61')은 각각 브리지 모양으로 또한 와류 디스크(30)의 외부 에지로부터 이격되어 형성되어 있다. 네 재료 영역(61')은 이웃의 재료 영역(61')에 대해 대략 수직으로 위치하고 서로 일정 거리 이격되어 덮개층(60)에 의해 덮인 와류 채널(66)을 형성한다. 와류실(68)에 반경 방향으로 접하는 재료 영역(61')의 단부(70)는 예컨대 삽 모양으로 만곡되어 있고, 그래서 재료 영역(61')의 윤곽이 이미 분사될 연료의 와류 형성에 역할을 시작하며 와류실(68)은 원형으로 형성된다. 내부 단부(70)에 대향 위치하는 재료 영역(61')의 단부(71)는 예컨대 역시 그 외부 윤곽이 둥그렇게 되어 있고, 그럼으로써 그 적합 직경이 미리 주어져 있고, 그 적합 직경에 의해 와류 디스크(30)는 간단한 방식 및 방법으로 예컨대 연료 분사 밸브의 개구 내에 삽입되고 고정될 수 있다.

와류 디스크(30)의 대칭 축 또는 밸브의 밸브 종축(8)에 대해 각도 γ를 가진 비대칭 분출물을 형성하기 위해 도 4에 있어 일점 쇄선으로 나타낸 유출 개구(69a)와 같이 유출 개구(69)는 기부층(62)에 편심적으로 형성될 수도 있다. 경사 배향 대신에 그런 형상적 변형에 의해 여러 측면에 있어 비대칭이 존재하도록 중공 원추 제트 또는 중실 원추 제트 주위에 걸쳐 가급적 소망하는 대로의 불균일 분포가 형성되게 할 수도 있다.

도 5 및 도 6에는 기부층(62)에 타원 유출 개구(69)를 가진 와류 디스크(30)가 도시되어 있다. 이런 방법으로 형성된 와류 디스크(30)에 의해 와류성이 있는 편평한 분출물이 생성될 수 있다. 도 5에 의한 와류 디스크(30)는 회전 대칭 와류실(68)을 갖고 있으며; 이에 대해 도 6에 의한 와류 디스크(30)는 유출 개구(69)의 윤곽에 적합하고 특히 균일한 유동이 이루어지게 하는 타원형 와류실(68)을 갖고 있다. 도 6에 의한 타원형 와류실(68)은, 같은 폭을, 그렇지만 다른 두 재료 영역(61')과는 다른 폭을 가진 대향 위치하는 두 재료 영역(61')을 형성하되 재료 영역(61')의 모든 단부(70)는 타원형 유출 개구(69)로부터 같은 간격을 갖도록 함으로써 형성될 수 있다.

도 7 및 도 8은 와류 발생층(61)의 나선형 재료 영역(61')을 가진 와류 디스크(30)를 나타낸다. 상기 실시예에 있어서 브리지 모양이고 와류 디스크(30)의 외부 에지로부터 이격된 재료 영역(61') 대신에 외부 에지에서 시작하여 나선형으로 만곡된 두 개(도 7) 및 네 개(도 8)의 재료 영역(61')이 존재한다. 거기에서는 특히 도 8에 도시된 실시예에서의 와류 채널(66)은 유동 방향으로 단면이 좁아지고 있어 유동 손실을 감소되게 하고 있는데 그 이유는 가장 좁은 지점이 짧은 진행 길이로 끝나 있기 때문이다(좁을수록 구배가 큼). 그와 동시에 그런 형상에 의해 난류가 적어지고 따라서 유동 저항이 감소된다. 유출 개구(69)의 하류에 형성되는 원추형 분사류의 형상은 유체의 와류 속도에 의해 결정된다. 높은 와류 속도는 큰 스프레이 각도를 가진 원추형 분사류를 일으킨다. 또한 와류실(68)과 유출 개구(69)의 직경비 및 와류 채널 단면에 의해 와류 속도가 조절된다.

이미 언급한 것처럼, 종방향 축에 대해 각도 γ를 가진 경사진 분출물을 생성하는 것은 천공 디스크의 여러 사용 영역에서 일반적이고 특히 와류 디스크에 있어서는 소망스럽다. 예컨대 휘발유 직접 분사의 경우에는 예컨대 특정 설치 조건에 따라 밸브 종축(8)에 대해 경사진 스프레이를 분사하는 연소실에 직접적인 분사 밸브가 적합하다. 그때에는, 예컨대, 중공 원추 주위에 걸쳐 균일하게 분포된, 와류성을 갖고 가급적 회전 대칭적인 중공 원추 스프레이가 확실히 발생된다. 공지의 와류 디스크 또는 와류 이중판의 경우 그런 분출은 후단에 설치된 분출 부재 내에 경사 형성된 유출 구멍을 통해서만 가능한 것이다.

그래서 본 발명의 요점은, 상기한 목적을 아주 간단히 달성할 수 있는 와류 디스크(30)의 형상을 성취하는데 있다. 이때에 유의할 점은, 다층 전기 분해법에 의해 제조된 와류 디스크(30)는 제조 기술적 이유로 대략 수직의 벽들을 갖게 되어 그 벽만을 분리하여 고려하면 아무 경사 분출도 가능할 것 같지 않다는 점이다. 그러나 와류 디스크 내 수직벽을 가진 경우에도 와류 디스크(30)의 층 중의 하나 이상에 있어 비대칭적으로 윤곽을 형성함에 의해 경사 분출이 보장될 수 있으며, 그 경우에는 후단에 설치될 정밀 가공에 의해 제조될 수 있는 부재가 생략될 수 있는 것이고, 그 부재 내에는 그것의 설치의 경우에는 물론 문제점 없이 경사 연장 개구가 형성될 수 있을 것이다. 이미 와류 디스크(30)에 의해 달성되는 효과를 보강하고 또한 와류 디스크(30)를 지지 또는 간단히 고정하기 위해서는 물론 자명하듯이 분사공 디스크과 같은 후설 부재가 고려될 수 있다(도 12 참조).

도 9에는, 모든 개구 영역의 벽들이 수직임에도 불구하고, 와류 디스크(30)의 대칭축에 대해 경사지게 연장되고 예컨대 중공 원추의 주위로 균일한 분포를 갖는 스프레이가 발생될 수 있는 본 발명에 의한 와류 디스크(30)가 도시되어 있다. 중간의 와류 발생층(61)에서는 모두가 서로 조금씩 다른 윤곽을 가진 네 개의 재료 영역이 있다. 재료 영역(61') 사이에는 네 개의 와류 채널(66)이 형성되어 있고, 상기 채널은 재료 영역(61')의 판 윤곽으로 인해 와류실(68)에 대한 위치가 각각 다른 것이 특징이고 그로 인해 Ⅰ내지 Ⅳ로 따로 도시되어 있다. 네 와류 채널(66)은 그들의 배향에 의해 분사하려는 유체가 와류 속도 성분과 반경 방향 속도 성분 사이에 상이한 크기의 비를 갖게 해야한다. 도시된 실시예에서는 반경 방향 속도 성분은 제 1 와류 채널(66-Ⅰ)로부터 제 4 와류 채널(66-Ⅳ)까지 연속적으로 감소하는 한편 와류 속도 성분은 제 1 와류 채널(66-Ⅰ)로부터 제 4 와류 채널(66-Ⅳ)까지 연속적으로 증가한다. 적합한 방식에서는 이 예의 경우 유출 개구(69)는 타원형으로 형성되고 축방향으로는 최단 길이를 갖는다. 제 1 와류 채널(66-Ⅰ)은 대략 타원형 유출 개구(69)의 중심을 향하고 있는 한편, 이 반경 방향 배향성은 도 9에 의한 실시예에서는 시계 방향으로 감소하여 제 4 와류 채널(66-Ⅳ)에서는 유출 개구(69)에 접선적으로 배향하여 통과한다. 도 9에 도시된 실시예의 경우 분사할 스프레이는 도면 평면 내로 분출시 제 3 및 제 4 와류 채널(66-Ⅲ,66-Ⅳ) 사이에서 좌측으로 경사져 유출된다. 이 분출 방향은 화살표 및 γ로 표시되어 있는데, γ는 와류 디스크(30)의 대칭축에 대한 스프레이의 각도를 나타낸다.

중공 원추 주위에 걸쳐 균일한 분포를 갖는 회전 대칭 중공 스프레이는 상세히 설명된 단 하나의 경사 분출 스프레이 형태를 나타내는 것이지만 명세서 서두에서 언급된 스프레이 형태, 따라서 불균일 분포 및 꼬임을 갖는 것도 역시 와류 디스크 내에 대응하는 비대칭 윤곽을 부여함에 의해 생성될 수 있다는 것을 명백히 유의해야 할 것이다.

도 10은 아무 다른 실시예도 갖지 않은 추가의 특별한 특징을 가진 와류 디스크(30)를 나타낸다. 첫째의 특징은, 두 기부층(61 및 62)이 같은 크기의 외경을 갖고 있고, 중간의 와류 발생층(61)은 단 하나의 연결되어 있는 재료 영역(61')을 가진 것에 있다. 대략 접선 방향으로 와류실(68) 내로 연통되는 와류 채널(66)은 따라서 와류실(68)에서 먼 쪽의 유입 영역(65)에 의해서는 와류 디스크(30)의 외주부와 연결되어 있지 않다. 그 대신에 와류실(66)의 유입 영역(65)과 와류 디스크(30)의 외주부 사이에는 재료 영역(61')의 원주 외부 에지가 잔류한다. 와류 디스크(30)는 외부 에지에 의해 특히 간단히 그의 외주부에 견고히 고정될 수 있다. 이미 상술한 둘 또는 네 와류 채널(66)을 가진 와류 디스크(30)의 실시예 외에도 도 10에 따라 다른 개수의 와류 채널(예, 6 개)도 다층 전기 분해법에 의해 제조될 수 있다.

유입 영역(65)을 대체로 직사각형 또는 정사각형 윤곽으로 형성하는 외에 와류 디스크(66)를 그의 유입 영역(65)과 함께 후크 형상으로 절곡 형성하는 것(도시 안됨)도 적합하다. 유입 영역(65) 내에 유입되는 연료는 난류 모양으로 와류 채널(66) 내에 유입되기 때문에 사실상 교란 없는 와류가 생성된다. 결정적으로 덮개층(65)의 커버링에 의해 결정되는, 도면 평면에 놓이는 유입 영역(65)의 유입 단면적이, 도면 평면에 대해 수직으로 생기고 와류 채널(66)의 높이와 폭에 의해 결정되는 와류 채널의 단면적 보다 작게 하면 특히 적합하다. 그래서 유입 영역(65)은 사전 억제부로서 와류 디스크(30)의 관류량을 결정하는 단면이 된다.

도 11에는 다층 전기 분해법에 의해 제조될 수 있는 가능한 다수의 와류 디스크(30)의 실시예 중의 하나가 도시되어 있는데, 이 디스크는, 디스크(30)를 형성하기 위한 재료 영역(61')에 추가하여 또한 와류실(68)의 윤곽 및 크기를 결정하기 위해 추가의 재료 영역(61")을 와류 발생층(61)의 와류실(68) 내에 갖고 있다. 이 추가의 재료 영역(61")은, 와류 디스크(30)의 대칭축에 대해 비스듬히 경사진 스프레이가 또한 도면에 도시된 예에서는 화살표와 γ로 표시된 방향으로 분사되도록 적합하게 배치될 수 있다. 그러한 경사 분출은, 하나 또는 그 이상의 낫 또는 활 모양(도 11), 또는 도시되지 않은 직사각형, 삼각형, 정사각형 등의 윤곽을 가진 재료 영역(62")을 와류실(68) 내에 배치되게 함에 의해 달성된다. 도시된 실시예에서는 활 모양의 재료 영역(61")이 유출 개구(69)에 대한 유동 장벽을 형성하고 그래서 유체는 특히 강하고 와류성을 얻어 유동 장벽에 대향하는 쪽으로부터 유출 개구(69) 내에 유입될 수 있고 그 때문에 재료 영역(61")에 대해 경사 배향된 분출이 이루어진다(화살표 γ). 다층 전기 분해법에 의해 와류실(68) 내에 재료 영역(61")의 임의의 윤곽이 형성될 수 있다.

도 12는 와류 디스크(30)의 각 층(60, 61, 62)의 특별한 재료 선택을 위한 실시예를 보여준다. 다층 전기 분해법을 사용함에 의해 한 전기 분해층 내에서는 단지 한 금속이 적층되게 하여 여러 금속들(Ni, NiCo, NiFe, NiW, Cu)을 차례로 적층시키는 것이 문제점 없이 가능하다. 재료 선택에 관한 이 융통성에 의해, 분사 장치 내, 특히 연료 분사 밸브에 설치할 때 와류 디스크(30)의 적합한 밀폐성이 실현될 수 있다. 덮개층(60)과 기부층(62)은 경질 전기 분해 재료(예로서 NiCo)로 구성되는 한편, 중간의 와류 발생층(61)은 유연한 전기 분해 재료(예로서 Ni)로 적층된다. 제조시에는 전기 분해층이 바뀔 때마다 NiCo로부터 Ni로 또한 그 역으로 단지 전기 분해조만을 교환한다. 두 층(60 및 62)은, 예컨대 고압 분사 밸브에서는 높은 압력 부하로 인해 필요한 높은 안정성을 NiCo의 높은 재료 강도에 의해 와류 디스크(30)에 제공할 수 있다. 와류 채널(66)의 형성을 위한 상기 재료 영역(61') 외에 와류 발생층(61)은 추가의 외부 링형 재료 영역(75)을 갖고 있다.

재료 영역(75)은 와류 디스크(30)의 둘레에서 중단 없이 순환해서 연장되어 밀폐 요소 역할을 한다. 상부 덮개층(60)은 그 아래에 있는 층(61 및 62)보다 작은 직경을 갖고 있기 때문에, 외부 재료 영역(75)은 상향으로 덮이지 않은 채 있다. 이 외부 재료 영역(75)에 의해 와류 디스크(30)는 예컨대 밸브 시트 요소(26)의 공극부 내에 도 12에 나타낸 바와 같이 밀폐적으로 접해 있다. 영역(75)의 유연한 재료(Ni)는 재료 영역(75) 내에서 기계적 응력이 비교적 낮을 때에도 큰 잠입 거리를 허용한다. 그 잠입 거리는 재료 영역(75)의 상부 밀폐면이 경질 시트 요소(26)의 공극부 상면에 형태 결합적으로 접하게 하며, 그리하여 밀폐 작용이 보장된다. 적합한 방식에 있어 그런 구조에 있어서는 별도의 밀폐 요소가 생략될 수 있다. 재료 영역(75)의 밸브 시트 요소(26)에 대한 충분한 압축력은 예컨대, 와류 디스크(30)의 하류에 예컨대 용접 심(77)에 의해 밸브 시트 요소(26)와 견고히 결합되고 와류 디스크(30)를 지지하는 분사공 디스크(76)가 배치되게 함에 의해 달성된다. 분사공 디스크(76)는 예컨대 밸브 시트 축선(8)에 대해 비스듬히 경사진 분출공(78)을 갖고 있어 이미 여러번 언급된 경사 분사가 실현될 수 있게 한다. 기본적으로는 다수의 와류 디스크를 샌드 위치 패킷으로 서로 조립 구성하는 것도 고려해 볼 수 있다.

Claims (49)

1. 하나 이상의 유입 영역(65)과 하부 기부층(62)에 형성된 하나 이상의 유출 영역(69) 및 중간 와류 발생층(61)에 배치된 와류실(68) 내로 연통되는, 유체를 위한 두 개 이상의 와류 채널(66)을 갖추며, 하나 이상의 금속 재료로 형성된 분사 밸브용 와류 디스크에 있어서,

   - 상부 층은 전체 단면에 걸쳐 개구 윤곽 없는 연속층을 구성하는 덮개층(60)으로 구성되어 있으며,

   - 상기 덮개층(60)은 그 하부의 상기 와류실(68)을 완전히 덮으며,

   - 와류 디스크(30)의 층은 금속 전기 분해(다층 전기 분해)에 의해 직접 서로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중간 와류 발생층(61)은 주위 방향으로 서로 이격된 다수의 재료 영역(61')에 의해 구성되며, 상기 재료 영역은 그 기하학적 위치에 의해 서로 상기 와류실(68)과 와류 채널(66)의 윤곽을 미리 결정하는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 네 개의 재료 영역(61')은 그 사이에 하나의 와류실(68)과 네 개의 와류 채널(66)이 형성되도록 상기 와류 발생층(61)을 구성하는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 상기 하부 기부층 (62)의 외주부로부터 내측으로 와류실(68)로 연장되는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 전체 와류 디스크의 외경을 결정하는 하부 기부층의 외주부로부터 이격되어 연장되는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 브리지 형상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 그의 와류실(68)측 단부(70)에서 낫 형상으로 둥그렇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
8. 제 3 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 원형, 타원형 또는 다각형 또는 그들의 혼합 형태를 가진 와류실(68)에 접하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
9. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 나선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 재료 영역(61') 사이의 상기 와류 채널(66)은 유동 방향으로 단면이 축소되는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
11. 제 2 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 전체 와류 채널(66)이 와류 디스크(30)의 대칭축에 대해 각각 다른 배향을 갖도록 서로 다르게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 와류 채널(66)은 그의 둘레에 걸쳐, 그의 반경 방향 배향 및 그들의 접선 와류 방향 배향이 서로 반대 방향으로 연속적으로 변하도록 연장되는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 중간의 와류 발생층(61)은 단일 연결된 재료 영역(61')으로 형성되며, 상기 영역은 그의 형상에 의해 상기 와류실(68) 및 와류 채널(66)의 윤곽을 사전 설정하는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 상기 하부 기부층(62)과 같은 외경으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 와류 채널(66)은 그의 와류실(68) 반대쪽 단부에, 상기 재료 영역(61')의 순환하는 에지 영역에 의해 와류 디스크(30)의 외주부로부터 이격된 유입 영역(65)을 구비하는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
16. 제 15 항에 있어서, 개방된 상기 유입 영역(65)의 수평 유입 단면은 와류 디스크(30)의 각 와류 채널(66)의 최소 수직 와류 채널의 단면보다 작은 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 와류실(68) 내에 유동에 영향을 주기 위한 재료 영역(61")이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중의 어느 한 항에 있어서, 두 개 이상의 상이한 재료가 상기 층(60, 61, 62)을 구성하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 덮개층(60)과 상기 기부층(62)은 중간에 있는 상기 와류 발생층(61)보다 더 경질의 전기 분해 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 유출 개구(69)가 상기 기부층(62) 내에 원형, 타원형 또는 다각형 또는 그들의 혼합 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 유출 개구(69)가 상기 기부층(62) 내에 와류 디스크(30)의 대칭축에 대해 중앙에 또는 편심적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
22. 제 1 항 내지 제 21 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 덮개층(60)은 상기 하부 기부층(62)보다 더 작은 외경을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 와류 디스크.
23. 밸브 종축(8)과, 작동 부재(1,2,14,18,19)와, 밸브의 개방과 폐쇄를 위해 밸브 시트 요소(26)에 형성된 견고한 밸브 시트(27)와 협동하는 가동 밸브 부재(20)및, 상기 밸브 시트(27)의 하류에 배치되며 다층 구조를 가지며 하나 이상의 금속 재료로 구성되며 또한 하나 이상의 유입 영역(65) 및 하부 기부층(62) 내에 형성되어 있는 하나 이상의 유출 개구(69) 및 상기 유출 개구(69)의 상류에 하나의 와류실(68) 및 그 내부로 연통되는 두 개 이상의 와류 채널(66)을 구비하는 와류 디스크(30)를 포함하는, 내연 기관의 연소실 내에 연료를 직접 분사하기 위한 내연 기관의 연료 분사 장치용 연료 분사 밸브에 있어서,

    - 상기 와류 디스크(30)는 전체 단면에 걸쳐 개구 윤곽 없는 연속층을 구성하는 상부층을 덮개층(60)으로서 구비하며,

    - 상기 덮개층(60)은 그 하부의 상기 와류실(68)을 완전히 덮으며,

    - 상기 와류 디스크(30)의 층은 금속 전기 분해(다층 전기 분해)에 의해 직접 서로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 와류 디스크(30)의 중간 와류 발생층(61)은 주위 방향으로 서로 이격된 상기 재료 영역(61')에 의해 구성되어 있고, 상기 재료 영역은 그들의 기하학적 위치에 기초하여 서로 상기 와류실(68)과 상기 와류 채널(66)의 윤곽을 사전 설정하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 네 개의 재료 영역(61')은 층 사이에 하나의 와류실(68)과 네 개의 와류 채널(66)이 형성되도록 상기 와류 발생층(61)을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 상기 하부 기부층(62)의 외주부로부터 내측으로 상기 와류실(68)로 연장되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
27. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 전체 와류 디스크의 외경을 결정하는 상기 하부 기부층의 외주부로부터 이격되어 연장되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 브리지 형상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 그의 와류실(68) 측 단부(70)에서 낫 형상으로 둥그렇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
30. 제 25 항 내지 제 29 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 원형, 타원형 또는 다각형 또는 그들의 혼합 형태를 가진 와류실(68)에 접하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
31. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 나선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 재료 영역(61') 사이의 상기 와류 채널(66)은 유동 방향으로 단면이 축소되고 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
33. 제 24 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 전체 와류 채널(66)이 상기 와류 디스크(30)의 대칭축에 대해 각각 다른 배향을 갖도록 서로 다르게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
34. 제 33 항에 있어서, 상기 와류 채널(66)은 그의 둘레에 걸쳐, 그의 반경 방향 배향 및 그의 접선 와류 방향 배향이 서로 반대 방향으로 연속적으로 변하도록 연장되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
35. 제 23 항에 있어서, 상기 와류 디스크(30)의 중간 와류 발생층(61)은 단일 연결된 재료 영역(61')으로 형성되어 있고, 상기 재료 영역이 그의 형상에 의해 상기 와류실(68) 및 와류 채널(66)의 윤곽을 사전 설정하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
36. 제 35 항에 있어서, 상기 재료 영역(61')은 상기 하부 기부층(62)과 같은 외경으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
37. 제 35 항 또는 제 36 항에 있어서, 상기 와류 채널(66)은 그의 와류실(68) 반대쪽 단부에, 상기 재료 영역(61')의 순환하는 에지 영역에 의해 상기 와류 디스크(30)의 외주부로부터 이격된 유입 영역(65)을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
38. 제 37 항에 있어서, 개방된 유입 영역(65)의 수평 유입 단면은 상기 와류 디스크(30)의 각 와류 채널(66)의 최소 수직 와류 채널의 단면보다 작은 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
39. 제 23 항 내지 제 38 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 와류실(68) 내에 유동에 영향을 주기 위한 재료 영역(61")이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
40. 제 23 항 내지 제 39 항 중의 어느 한 항에 있어서, 두 개 이상의 상이한 재료가 상기 층(60, 61, 62)을 구성하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
41. 제 40 항에 있어서, 상기 덮개층(60)과 상기 기부층(62)은 중간에 있는 상기 와류 발생층(61)보다 더 경질의 전기 분해 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
42. 제 23 항 내지 제 41 항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 유출 개구(69)가 상기 기부층(62) 내에 원형, 타원형 또는 다각형 또는 그들의 혼합 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
43. 제 23 항 내지 제 42 항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 유출 개구(69)가 상기 기부층(62) 내에 상기 와류 디스크(30)의 대칭축에 대해 중앙에 또는 편심적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
44. 제 23 항 내지 제 43 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 덮개층(60)은 상기 하부 기부층(62)보다 더 작은 외경을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
45. 제 23 항 내지 제 44 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 와류 디스크(30)는 재료 영역(75)에 의해 밸브 시트 요소(26)에 대해 밀폐가 이루어질 수 있도록, 상기 재료 영역을 가진 가운데 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
46. 제 23 항 내지 제 45 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 와류 디스크(30)는 용접, 접착 또는 클램핑에 의해 상기 밸브 시트 요소(26)의 하류에 배치된 지지 요소(55) 내에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
47. 제 46 항에 있어서, 상기 지지 요소(55)는 분사공 디스크(76)인 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
48. 제 23 항 내지 제 45 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 와류 디스크(30)는 용접, 접착 또는 클램핑에 의해 밸브 시트 지지체(21)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
49. 제 23 항 내지 제 48 항 중의 어느 한 항에 있어서, 다수의 상기 와류 디스크(30)는 샌드위치 패킷으로 서로 조립 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.