KR20010033475A

KR20010033475A - 연료 분사 밸브

Info

Publication number: KR20010033475A
Application number: KR1020007006976A
Authority: KR
Inventors: 스티에르후베르트; 호흘구엔테르
Original assignee: 클라우스 포스, 게오르그 뮐러; 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1999-07-20
Publication date: 2001-04-25
Also published as: DE59907861D1; CZ20002389A3; EP1045973A1; US6422482B1; DE19849203A1; CZ293699B6; JP2002528673A; EP1045973B1; WO2000025019A1

Abstract

본 발명은 내연 기관의 연료 분사 장치용 연료 분사 밸브(1)에 관한 것이다. 본 발명의 연료 분사 밸브는 시일링 시트를 형성하는 밸브 시트체(4)와 함께 동작하는 밸브 폐쇄체(2) 및 이 밸브 폐쇄체(2)의 가동을 위한 압전 액추에이터(12)를 포함한다. 상기 압전 액추에이터(12)는 압전 층(21)과 하나 또는 다수의 온도 보상 층(20)을 포함한다. 이 온도 보상 층은 압전 층(21)의 열 팽창 계수에 반대되는 부호의 열 팽창 계수를 갖는다.

Description

연료 분사 밸브{Fuel injection valve}

압전 액추에이터의 이용에 있어서의 문제점으로는 기본적으로 열 팽창이 된다. 압전 소재는 예를 들어 철 또는 합성수지와 같은 일반 소재와는 반대로 음의 열 팽창 계수를 갖는다. 이런 점이 야기하는 문제점은 상기 압전 액추에이터가 온도 증가에 따라 수축하지만 그를 에워싸고 있는 하우징은 팽창한다는 것이다. 한 편으로 상기 압전 액추에이터의 그리고 다른 한 편으로는 하우징의 상이한 열 팽창 계수 때문에 온도 의존적인 밸브 리프트를 가져오지 않도록, 이런 점이 적절한 조치들(measures)을 통해 보상되어야 한다.

DE 195 38 791 A1에는 온도 보상을 위해 2개의 다른 소재로 된 2-부재 밸브 하우징을 구성하는 것이 제안되어있다. 예를 들면, 하나의 하우징 부재를 철로 제조하고 다른 하나의 하우징 부재를 인바(invar)로 제조하는 것이다. 철재의 제 1 하우징 부재와 인바재의 제 2 하우징 부재의 길이 선택이 적절하면, 상기 하우징에서 얻어지는 전체 열 팽창이 상기 압전 액추에이터의 열 팽창에 적응하게 되어 상기 압전 액추에이터와 이 압전 액추에이터를 에워싸는 하우징이 동일한 방식으로 온도에 따라 팽창하거나 수축하게 된다.

그러나 이런 해결책에서 단점으로는 밸브 하우징의 복잡한 제조와 바람직하게는 인바로 이루어지는 제 2 하우징 부재의 소재에 대한 상대적으로 큰 비용이다. 또한 생각할 수 있는 것은 상기 밸브 하우징과 액추에이터가 상이한 온도를 갖게 하는 것이다. 그러면, 상기 압전 액추에이터는 그의 손실 열 때문에 특히 상기 연료 분사 밸브가 빈번하게 동작하게 되면 가열되고 그의 온도를 단지 서서히 상기 밸브 하우징에 전달할 수 있게 된다. 다른 한편으로는 상기 밸브 하우징의 온도가 연료 분사 밸브가 장착되어 있는 내연기관의 폐열을 통해 영향을 받게 된다. 그러므로 이런 종류의 온도 보상은 만족스럽지 못하게 된다.

예를 들면 DE 195 19 192 C1에는 상기 압전 액추에이터와 상기 밸브 폐쇄체 를 가동시키는 밸브 니들 사이에 유압식 리프트 트랜스포머(lift transformer)를 제공하는 것이 공지되어 있다. 상기 리프트 트랜스포머가 연료 분사 밸브의 개방을 의도적으로 유도하는 상대적으로 빠른 운동 과정들에만 반응하지만, 상기 압전 액추에이터가 상대적으로 느리게 온도 의존적으로 팽창하거나 수축하면 유압 액체(hydraulic liquid)가 가이드 갭에 의해 새어나오므로써 온도 보상이 이루어진다. 그러나 이런 구성에서 단점으로는 유압식 리프트 트랜스포머에 대한 비용이 상대적으로 크다는 것이다.

다른 종래의 온도 보상들은 액상 또는 기상 매체를 이용해 압전 액추에이터의 강제적인 템퍼링에 있으며, 이 경우 이 매체는 순환로에서 불변의 온도를 유지하거나 또는 온도를 보상하는 보상 부재를 가지는 압전 액추에이터가 직렬 배열되면 그것은 예를 들어 상기 압전 액추에이터와 상기 밸브 폐쇄체를 가동시키는 밸브 니들 사이에 배열된다. 처음에 언급한 해결책이 상대적으로 복잡한 반면, 직렬 배열되는 보상 부재의 이용이 가지는 단점으로는 상기 압전 액추에이터와 보상 부재가 이미 설명한 것처럼 동일한 온도 또는 동일한 온도 그래프(same temperature curve)를 반드시 취하는 것은 아니므로 온도 보상이 상대적으로 부정확하게 된다.

본 발명은 독립항의 전제부에 따른 연료 분사 밸브에 관한 것이다. 내연기관의 연료 분사 장치용 연료 분사 밸브가 DE 195 38 791 A1 에 이미 개시되어 있으며, 이 경우에서는 밸브 폐쇄체가 압전 액추에이터를 통해 가동된다. 이 압전 액추에이터는 압전 소재로 이루어진 다수의 압전 층으로 구성된다. 상기 압전 층들 사이에 전극들이 위치하므로 이 압전 층들에 전압이 공급되어 압전 액추에이터를 팽창시키고 이 팽창을 통해 상기 밸브 폐쇄체가 가동된다.

본 발명의 실시예들은 도면에 간단하게 도시되어 있으며 하기의 상세한 설명에서 상숭된다.

도 1 은 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 제 1 실시예의 단면도,

도 2 는 도 1 의 영역 II의 상세 단면도,

도 3 은 도 2 에 대한 변형예에 상당하는 도 1 의 영역 II의 상세 단면도,

도 4 는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 다른 실시예의 단면도.

상기 독립항의 특징들을 가지는 본 발명의 연료 분사 밸브가 가지는 장점으로는 상기 연료 분사 밸브가 압전 액추에이터의 온도 보상을 개선한다는 점이다. 본 발명에 따르면 상기 압전 액추에이터에서 상기 압전 층들의 열 팽창 계수에 반대되는 부호의 하나 또는 다수의 온도 보상 층을 직접 제공할 수 있다. 상기 온도 보상 층의 수 및 층 두께의 적절한 선택을 통해 정확한 온도 보상이 달성될 수 있다.

상기 압전 액추에이터의 압전 층 안에 온도 보상 층을 매입(embed)함으로써, 상기 온도 보상 층이 상기 액추에이터의 압전 층과 동일한 온도 또는 동일한 온도 그래프를 취하게 될 수 있다. 특히 상기 압전 층과 온도 보상 층 사이의 접촉 면적이 크므로, 상기 온도 보상 층의 온도가 압전층의 온도에 빠르게 동화될 수 있다. 이런 점이 중요한데, 왜냐하면 상기 압전 액추에이터의 손실 열이 내연기관의 동작 빈도(operation frequency)가 변화하면 내연기관의 속도 변화 때문에 상당한 요동에 처하게될 수도 있기 때문이다. 상기 압전 층에 대한 온도 보상 층의 큰 면적 접촉 및 상기 압전 층과의 가까운 근접성(narrow neighborhood) 때문에 상기 온도 보상 층에 의해 야기되는 온도 보상이 상기 요동을 빠르게 추종(follow)할 수 있다. 상기 내연기관의 폐열의 요동을 통해 액추에이터의 온도 변화가 본 발명에 따른 해결책을 이용해 보상될 수 있다. 상기 압전 액추에이터의 복잡한 강제적인 템퍼링은 불필요하게 된다.

상기 종속항들에 서술된 조치들을 통해 독립항에 제공된 연료 분사 밸브의 다른 유리한 구성 및 개선이 가능해진다.

특히 유리한 점은 상기 온도 보상 층이 금속 소재로 이루어지면, 이 온도 보상 층은 동시에 압전 층의 제어를 위한 전극으로 이용될 수도 있다는 것이다.

상기 독립항의 특징을 통해 상기 압전 액추에이터는 상당히 온도 보상된다. 그럼에도 불구하고 상기 액추에이터를 에워싸는 밸브 하우징이 일반적으로 금속 또는 합성수지 소재로 이루어지지만 온도 팽창 하에 놓이게 되어, 이는 상기 액추에이터와 연결된 밸브 폐쇄체에 비해 밸브 시트체의 온도 의존적인 위치 이동을 야기할 수 있다. 이를 회피하기 위해, 상기 압전 액추에이터를 에워싸거나 또는 이 압전 액추에이터에 의해 에워싸여지는 보상 슬리브가 세라믹 소재로 이루어지는 것이 장점이 된다. 이 압전 액추에이터는 상기 보상 슬리브에 의해 밸브 하우징에 지지되거나 또는 상기 보상 슬리브에 의해 상황에 따라서는 밸브 니들에 의해 밸브 폐쇄체를 가동시킨다. 상기 보상 슬리브가 압전 액추에이터와 동일한 축상 길이를 가지면, 상기 밸브 하우징의 온도가 상기 밸브 시트체의 축상 길이에 대해 밸브 폐쇄체의 축상 길이에 영향을 주지 않는, 즉 밸브 하우징에서 온도 보상이 이루어진다.

유리한 제 1 의 구성상의 해결책에 따르면 상기 압전 액추에이터의 제 1 단부는 밸브 니들에 의해 밸브 폐쇄체와 연결되며 보상 슬리브의 제 1 단부는 밸브 하우징에 접하게 된다. 예를 들어 판 형상의 연결 요소(connecting element)는 스프링에 의해 보상 슬리브의 제 2 단부와 압전 액추에이터의 제 2 단부에 고정된다. 다른 제 2의 유리한 구성상의 해결책에 따르면 상기 압전 액추에이터의 제 1 단부는 밸브 하우징에 지지되고 보상 슬리브의 제 1 단부는 밸브 니들에 의해 밸브 폐쇄체와 연결되어 있다. 이 경우 여기에서도 바람직하게는 판 형상인 연결 요소가 스프링에 의해 보상 슬리브의 제 2 단부에 그리고 압전 액추에이터의 제 2 단부에 고정된다.

본 발명에 따른 분사 밸브의 제 1 실시예는 도 1에서 단면도로서 도시되어 있다. 공통적으로 도면 부호 1 로 표기된 연료 분사 밸브는 특히 혼합기를 압축하며 불꽃 점화하는 내연기관에서 연료의 분사에 이용된다.

이 연료 분사 밸브(1)는 밸브 니들(3)과 일부재로 형성된 밸브 폐쇄체(valve closing body)(2)를 가지며, 이 밸브 폐쇄체는 밸브 시트체(valve seat body)(4)와 함께 시일링 시트(sealing seat)를 형성한다. 연료 분사 밸브(1)의 도 1에 도시된 실시예에 있어서 논의되는 점은 바깥을 향해 개방되는 연료 분사 밸브(1)이다. 그러므로 밸브 시트면(valve seat surface)(5)은 밸브 시트체(4)의 외측에 배열된다.

이 밸브 시트체(4)는 밸브 하우징(7)에 있는 축상의 종방향 보어(6) 안에 삽입되고 예를 들어 용접을 통해 밸브 하우징(7)과 기밀하게 연결되어 있다. 연료는 연료 유입구(8)를 지나 밸브 하우징(7) 안으로 공급되고 상기 밸브 폐쇄체(2)와 밸브 시트체(4)에 의해 형성된 시일링 시트에 공급된다. 상기 밸브 하우징(7)의 축상의 종방향 보어(6)를 통해 형성된 스프링 수용실(9) 안에 배열된 복귀 스프링(10)이 상기 밸브 시트체(4)와 밸브 니들(3)의 플랜지(11) 사이에 연장해 있다. 이 복귀 스프링(10)은 연료 분사 밸브(1)의 폐쇄 방향으로 복원력을 밸브 니들(3)에 전달한다.

상기 밸브 니들(3)과 밸브 폐쇄체(2)는 압전 액추에이터(12)에 의해 가동되며, 이 경우 이 압전 액추에이터의 제 1 단부(13)와 상기 밸브 니들(3)의 플랜지(11)의 정면(14)이 같은 평면 상에서 인접하게 된다. 이 압전 액추에이터(12)가 전기 여자되면, 이것은 그 축상의 종방향에서 팽창하며 밸브 니들(3) 및 이 밸브 니들(3)과 일부재로 형성된 밸브 폐쇄체(2)를 도 1 에서 아래를 향해 이동시키므로, 상기 연료 분사 밸브(1)가 개방하게 된다. 이 여자 전압(exitation voltage)의 컷오프 후에는 상기 압전 액추에이터(12)가 다시 수축하므로, 상기 밸브 폐쇄체(2)는 상기 복귀 스프링(10)을 통해 폐쇄 위치로 복귀된다.

본 발명의 특수성은 압전 액추에이터(12)의 층 구성에 있다. 본 발명의 이해를 돕기 위해 도 2의 압전 액추에이터(12)의 층 구성의 제 1 실시예가 확대 도시되어 있다.

이 압전 액추에이터(12)는 압전 소재로 이루어진 적층 배열의 다수의 압전 층(piezo-layers)(21)으로 구성된다. 이 압전 층(21)에 일반적으로 전극들이 예를 들어 스퍼터링 또는 증착을 통해 제공되므로, 상기 압전 층(21)에서 전계가 연료 분사 밸브(1)의 축상의 종축(22) 방향으로 조정되어 압전 액추에이터(12)의 팽창을 야기시키기 위해, 상기 압전 층(21)에 전압이 제공된다.

그러나 주지하다시피 상기 압전 층(21)의 팽창 또는 수축은 인가된 전계의 세기에 의존적일 뿐만 아니라 온도에도 의존적이다. 압전 소재들은 일반 소재와는 반대로 음의 열 팽창 계수를 가지는(α〈 0), 즉 압전 소재들은 온도의 상승에 따라 점진적으로 수축된다. 온도 요동을 통해 야기되는 의도하지 않은 밸브 리프트를 억제하기 위해, 온도 종속적인 압전 층(21)의 팽창이 보상될 수 있다. 그러므로 본 발명에 따르면 적어도 하나이지만 바람직하게는 다수의 온도 보상 층(20)이 상기 압전 층(21) 사이에 배열된다. 이 온도 보상 층(20)은 상기 압전 층(21)의 열 팽창 계수에 반대되는 부호(algebraic sign)의 열 팽창 계수를 가지는, 즉 언제나처럼 상기 압전 층(21)이 음의 열 팽창 계수(α〈 0)를 가지면, 상기 온도 보상 층(20)은 양의 열 팽창 계수를 가지는 소재로 이루어진다(α〉 0). 상기 온도 보상 층(20)의 수와 온도 보상 층(20)의 층 두께의 적절한 선택을 통해, 온도 보상 층(20) 모두의 수축 또는 팽창의 합은 압전 층(21) 모두의 팽창 또는 수축 후의 크기에 일치한다. 이와 같이 하여 온도 보상이 효과적으로 이루어진다.

도 2에 도시된 실시예에 있어서 상기 압전 액추에이터(12)에서 각각 교대로 압전 층(21)과 온도 보상 층(20)이 샌드위치 형태로 배열되어있다. 도 3에는 도 1의 영역의 확대도로서 다른 층 구조를 가지는 압전 액추에이터(12)가 도시되어 있으며, 이 경우 각각의 온도 보상 층(20)이 다수의 압전 층(21) 사이에 배열된다.

상기 온도 보상 층(20)에 대한 소재로서 바람직하게는 예를 들어 알루미늄, 구리 또는 적절한 합성수지 소재와 같은 큰 양의 열 팽창 계수를 가지는 소재가 적합하다. 열 전도성이 양호하고 열 용량이 작은 소재 역시 유리하므로, 상기 온도 보상 층(20)의 온도가 빠르게 압전 층(21)의 온도에 동화된다.

상기 온도 보상 층(20)이 금속 소재로 이루어지면, 이 온도 보상 층(20)은 동시에 상기 압전 층(21)에 대한 전극으로서 이용되는 것이 유리하다.

왜냐하면 상기 온도 보상 층(20)이 가까이 인접해 있기 때문에, 상기 온도 보상 층(20)의 온도가 압전 층(21)의 온도에 빠르게 동화되므로, 온도 보상이 실제 지연되지 않는다.

전술한 본 발명에 따른 조치를 통해 압전 액추에이터(12)의 온도 보상이 효과적으로 이루어지므로, 압전 액추에이터(12)의 합성(resultant) 열 팽창 계수는 적어도 거의 0 이 된다. 그러나 상기 압전 액추에이터(12)가 상기 밸브 하우징(7)의 고정 부재에 직접 지지되게 된다면, 상기 밸브 하우징(7)에서 상기 액추에이터(12)를 에워싸는 영역의 온도에 따른 팽창 또는 수축을 통해 상기 밸브 폐쇄체(2)와 관련하여 밸브 시트체(4)의 의도하지 않은 상대적인 이동이 이루어질 수 있을 것이며, 이는 의도하지 않은 밸브 개방을 가져올 수도 있다. 그러므로 본 발명에 따르면 상기 밸브 하우징(7)의 열 팽창도 보상할 수 있다. 이를 위해 상기 압전 액추에이터(12)를 에워싸는 보상 슬리브(23)가 제공된다. 이 보상 슬리브(23)의 제 1 단부(24)는 밸브 하우징(7)의 단부(25)에 지지되어 있다. 이 압전 액추에이터(12)의 제 1 단부(13)는 상기 밸브 니들(3)에 의해 이미 설명한 것처럼 밸브 폐쇄체(2)에 작용한다. 상기 보상 슬리브(23)에서 상기 제 1 단부(24)의 반대편에 있는 제 2 단부(26)와 압전 액추에이터(12)에서 상기 제 1 단부(13)의 반대편에 있는 제 2 단부(27)가 결합 부재(28)에 의해 서로 연결되며, 이 경우 이 연결 부재는 실시예에서 판 형상으로 형성되어 있다. 이 연결 부재(28)는 밸브 하우징(7)에서 축방향으로 이동가능하며 실시예에서 디스크 스프링으로서 형성된 스프링을 이용하여 보상 슬리브(23)의 제 2 단부(26)와 접촉하고 압전 액추에이터(12)의 제 2 단부(27)와 접촉하게 된다. 이 밸브 하우징(7)은 끝 판(end plate)(30)을 통해 닫혀지고, 상기 스프링(29)은 이 끝 판에 지지되며 이 끝 판은 예를 들어 용접을 통해 밸브 하우징(7)의 본체(main body)(31)와 연결되어 있다.

상기 보상 슬리브(23)는 압전 액추에이터(12)와 동일한 축상의 길이를 가지며 바람직하게는 세라믹 소재 또는 유리 소재로 된 아주 작은 열 팽창 계수를 가지는 소재로 이루어진다. 왜냐하면 이미 설명한 것처럼 상기 압전 액추에이터(12)에서 온도가 보상되기 때문에, 상기 보상 슬리브(23)뿐만 아니라 압전 액추에이터(12) 역시 온도 의존적인 길이 팽창을 하지 않는다. 그러므로 상기 연결 부재(28)는 상기 밸브 하우징(7)의 단(25)과 관련하여 연료 분사 밸브(1)의 동작 온도에 독립하여, 더 정확히 말해서 밸브 하우징(7)에서 보상 슬리브(23)와 압전 액추에이터(12)를 에워싸는 영역에서 이루어지는 온도 의존적인 길이 팽창의 개연성에 독립하여 항상 동일한 축상 지점에 위치하게 된다. 그러므로 밸브 하우징(7)에서 상기 영역들의 온도 의존적인 팽창이 상기 밸브 폐쇄체(2)에 대한 상기 밸브 시트체(7)의 상대적인 축방향 이동을 야기하지 않게 된다. 상기 단(25)과 밸브 하우징(7)의 밸브 시트체(4) 사이의 영역과 상기 밸브 니들(3)이 동일한 소재로 이루어지면, 이 영역에서 온도 변화가 밸브 시트체(4)에 대한 밸브 폐쇄체(2)의 상대적인 위치 변화를 초래하지는 않으므로, 상기 연료 분사 밸브(1)에서 그 온도는 전반적으로 효과적으로 보상된다.

도 4 에는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브(1)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 4 에 도시된 실시예에서 온도 보상은 내향 개방되는 연료 분사 밸브(1)에서 실현된다. 이해를 용이하게 하기 위해, 이미 설명한 구성 요소들은 동일한 도면 부호를 가지므로, 그러한 한도에서 반복적인 설명은 불필요하다.

도 4 에 도시된 실시예에서 상기 압전 액추에이터(12)는 슬리브 형상으로 형성되어 있다. 그러나 이것은 도 2 와 도 3 에서 도시된 것과 동일한 층 구조를 가지는, 즉 상기 압전 층(21)들 사이에 온도 보상 층(20)이 배열되므로, 상기 압전 액추에이터(12)에서 온도가 보상된다. 그러므로 이 액추에이터(12)의 유효한 열 팽창 계수는 실제 0 이 된다. 도 4 에 도시된 실시예에서도 바람직하게는 세라믹 소재로 형성된 보상 슬리브(23)가 제공되며, 이것은 압전 액추에이터(12)에 의해 에워싸여 있다. 이 연료 유입구(8)는 연료 분사 밸브(1)에서 밸브 시트체(4)의 반대편에 있는 단부에 있는 연료 유입 소켓(40)에 형성되어 있다. 연료는 상기 연료 유입 소켓(40)의 축방향 보어(41), 판 형상의 연결 부재(28) 안에 있는 리세스(42), 보상 슬리브(23) 안에 있는 축상의 종방향 보어(43), 밸브 니들(3)의 플랜지(11) 안에 있는 관통 보어(44) 및 스프링 수용실(9)을 지나 시일링 시트에 제공된다. 이 스프링 수용실(9) 안에 캐리어 스프링(carrier spring)(45)이 제공되어 있다.

또한 도 4에는 상기 압전 액추에이터(12)의 전기 접촉에 이용되는 접속 플러그(46)가 도시되어 있다. 이 접속 플러그(46)는 예를 들어 합성수지 사출 성형 부재로서 형성되어 있다.

상기 압전 액추에이터(12)가 전기에 의해 동작되면, 그 제 1 단부(13)는 밸브 하우징(7)의 단(25)에 지지되어 도 4의 판 형상의 연결 부재(28)를 위를 향해 스프링(29)에 대하여 이동시킨다. 상기 캐리어 스프링(45)을 통해 밸브 니들(3)의 플랜지(11)가 보상 슬리브(23)의 제 1 단부(24)와 접촉하게 된다. 동시에 상기 보상 슬리브(23)의 제 2 단부(26)는 판 형상의 연결 부재(28)와 접촉하게 된다. 그러므로 상기 압전 액추에이터(12)의 팽창은 상기 밸브 폐쇄체(2)를 들리게 만들어 연료 분사 밸브(1)를 개방시킨다. 이 경우 중요한 점은 상기 스프링(29)의 탄성력은 상기 캐리어 스프링(45)의 탄성력보다 크다는 것이다. 상기 여자 전압을 컷오프하면, 상기 압전 액추에이터(12)가 다시 수축되므로, 상기 스프링(29)은 판 형상 연결 부재(28), 보상 슬리브(23) 및 밸브 니들(3)에 의해 상기 밸브 폐쇄체(2)를 다시 밸브 시트체(4)와 접촉하게 만들어 연료 분사 밸브(1)를 닫게 된다.

왜냐하면 상기 보상 슬리브(23)가 압전 액추에이터(12)와 동일한 축상 길이를 가지며 상기 압전 액추에이터(12) 뿐만 아니라 보상 슬리브(23) 역시 아주 작은 온도 보상 계수를 가지기 때문에, 이 밸브 리프트가 거의 온도 의존적이다. 특히 상기 압전 액추에이터(12)와 보상 슬리브(23)를 에워싸는 영역은 밸브 리프트에 영향을 주지 않는데, 왜냐하면 그의 열 팽창이 스프링(29)에 의해 보상되기 때문이다.

상기 액추에이터(12)와 보상 슬리브(23) 사이에 도 1 의 실시예에서뿐만 아니라 도 4 의 실시예에서도 보상 슬리브(23)와 액추에이터(12)의 열 결합(heat coupling)의 개선을 위해 열 전도 페이스트(heat conducting paste)가 이용된다.

상기 캐리어 스프링(45) 대신에 예를 들어 접착 또는 프레싱을 통해 상기 밸브 니들(3)의 플랜지(11)와 보상 슬리브(23)의 제 1 단부(24)가 동일 평면에서 접촉하며 보상 슬리브(23)의 제 2 단부(26)와 판 형상의 연결 부재(28)가 동일 평면에서 접촉하게 된다.

왜냐하면 도 4 에 도시된 실시예에 상응하는 연료 분사 밸브(1) 중앙을 연료가 흐르기 때문에, 회전 대칭 부재들이 이용될 수 있으며, 이는 경제적인 제조를 용이하게 만든다. 연료가 중앙에서 흘러가는 연료 분사 밸브(1)는 측면 연료 유입구(8)를 필요로 하지 않는다. 그러므로 통상적인 유압식 연결 기술의 이용 하에서 내연 기관에의 설치가 단순해진다. 왜냐하면 마모를 수반하는 부재들이 이용되지 않기 때문에, 본 발명에 따른 연료 분사 밸브(1)의 수명이 장기적이 된다.

Claims

시일링 시트를 형성하여 밸브 시트체(4)와 함께 동작하는 밸브 폐쇄체(2)와 일정한 열 팽창 계수(α〈 0)를 가지는 압전 소재의 다수의 압전 층(21)으로 이루어진 밸브 폐쇄체(2)의 가동을 위한 압전 액추에이터(12)를 포함하는 내연기관의 연료 분사 장치용 연료 분사 밸브(1)에 있어서, 상기 압전 액추에이터(12)는 상기 압전 층(21)에 부가하여 하나 또는 다수의 온도 보상 층(20)을 가지며, 상기 온도 보상 층은 압전 층(21)의 열 팽창 계수(α〈 0)에 반대되는 부호의 열 팽창 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 온도 보상 층의 두께는 상기 압전 액추에이터(12)에서 온도 변화에 의존하여 길이가 전혀 변화하지 않거나 또는 가능한 한 최소한 변화하도록 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각각 교대로 압전 층(21)과 온도 보상 층(20)이 샌드위치 형태로 압전 액추에이터(12)에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각각 하나의 온도 보상 층(20)이 상기 압전 액추에이터(12)에 있는 다수의 압전 층(21) 사이에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 보상 층(20)은 바람직하게는 구리, 알루미늄 또는 합성수지와 같은 열 팽창 계수가 큰 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 보상 층(20)은 금속 소재로 이루어지며 그와 동시에 압전 층(21)을 위한 전극으로서 이용되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압전 액추에이터(12)가 열 팽창 계수가 낮은 소재로 이루어진 보상 슬리브(23)에 의해 에워싸여 있으며, 상기 보상 슬리브(23)가 밸브 하우징(7) 안에 있는 압전 액추에이터(12)의 축상 길이를 결정하게 되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 7 항에 있어서, 상기 압전 액추에이터(12)의 제 1 단부(13)가 밸브 니들(3)에 의해 상기 밸브 폐쇄체(2)와 연결되어 있으며, 상기 보상 슬리브(23)의 제 1 단부(24)가 밸브 하우징(7)에 접촉하게 되며, 연결 스트랩(28)이 스프링(29)을 이용해 보상 슬리브(23)의 제 2 단부(26)에 고정되고 상기 압전 액추에이터(12)의 제 2 단부(27)에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압전 액추에이터(12)가 슬리브 형상으로 형성되어 열 팽창 계수가 낮은 소재의 보상 슬리브(23)를 에워싸며, 상기 보상 슬리브(23)에 의해 상기 압전 액추에이터(12)와 밸브 폐쇄체(2)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 9 항에 있어서, 상기 압전 액추에이터(12)의 제 1 단부(13)가 밸브 하우징(7)에 지지되며, 상기 보상 슬리브(23)의 제 1 단부(24)는 밸브 니들(3)에 의해 밸브 폐쇄체(2)와 연결되어 있으며, 연결 엘리먼트(28)가 스프링(29)을 이용해 보상 슬리브(23)의 제 2 단부(26)에 고정되고 압전 액추에이터(12)의 제 2 단부(27)에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 연료 분사 밸브(1)로부터 분사될 연료가 보상 슬리브(23)를 관통유동하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 슬리브(23)는 세라믹 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 슬리브(23)는 압전 액추에이터(12)와 동일한 축상 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.