KR20020023422A - 분사 시스템 및 분사 시스템 작동 방법 - Google Patents

분사 시스템 및 분사 시스템 작동 방법 Download PDF

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마테스파트릭
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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 압전식 액추에이터(10), 유압 증강기(12) 및 제어 밸브(14)를 구비한 분사 시스템에 관한 것이다. 분사 시스템이 연속적으로 작동할 때, 압전식 액추에이터(10)의 스트로크는 유압 증강기(12)의 유압 매체를 통해서 제어 밸브로 전환될 수 있다. 부가적으로 압전식 액추에이터(10)와 유압 증강기(12)의 부품은, 압전식 액추에이터(10)의 스트로크의 적어도 일부가 제어 밸브(14)로 직접 전환될 수 있도록, 제어 밸브(14)에 대해서 배열된다. 압전식 인젝터를 작동시키기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 압전식 액추에이터(10)는 전기적으로 여기되며 스트로크를 실행하기 위해 야기되고, 스트로크는 제 1 단계에서 제어 밸브(14)로 직접 전달되며, 제 2 단계에서는 유압식으로 제어 밸브(14)로 전달되고 제어 밸브(14)는 상기 스트로크를 통해서 개방된다.

Description

분사 시스템 및 분사 시스템 작동 방법{Injection system and method for operating an injection system}
하기에서 압전식 인젝터로 표현되는 분사 시스템은, 상기에서 제시된 개념에 따라 특히 디젤-저장 분사 시스템에서 사용된다. 저장 분사 또는 "커먼 레일 분사"는 압력 발생과 분사를 분리한다. 120 내지 1600 bar의 분사 압력은 엔진 회전수 및 분사량과 무관하게 발생되며 "레일", 즉 연료 저장부에 분사를 위해 준비된다. 분사 시점 및 분사량은 전기적 제어 장치에서 계산되며 인젝터로부터 모든 엔진 실린더로 변환된다. 상기 인젝터는 분사 시작 및 분사량을 조정하는 기능을 갖는다.
압전 소자에 의한 인젝터의 제어 외에도, 솔레노이드 밸브에 의한 인젝터의 제어도 공지되어 있다.
솔레노이드 밸브를 제어 밸브로서 사용하기 위해 솔레노이드 밸브를 이용하여 충분히 큰 밸브 스트로크가 발생될 수 있는 반면, 압전 소자로 인젝터를 제어하는 경우 부가의 조치가 취해져야 한다. 이는 압전 소자에 의해 매우 작은 스트로크가 발생될 수 있기 때문이며 상기 스트로크는 압전 소자의 길이에 대해서 천분율 범위에 있다. 상기의 작은 스트로크는 인젝터가 연속적으로 작동할 경우 제어 밸브의 작동을 위해서 변환될 수 있어야 한다. 상기의 목적을 위해 예를 들어 유압 증강기가 사용된다.
도 3에는 하나의 압전식 액추에이터에 대한 종래 기술의 제어 밸브가 도시된다. 도시되지 않은 압전 소자의 스트로크는 유압 증강기에 의해서 제어 밸브(110)로 전달된다. 상기의 방법으로 밸브 스트로크(112)가 사용되며, 상기 스트로크는 제 1 밸브 시트(114)와 제 2 밸브 시트(116) 사이에서 제어 밸브(110)를 움직이기에 충분하다. 제어 밸브(110) 하부로는 밸브 제어 챔버(118)가 배열된다. 상기 밸브 제어 챔버(118)에는 공급 스로틀(120)을 거쳐서 연료 공급부(122)가 연결된다. 다른 한편으로, 제어 챔버(118)는 배출 스로틀(124)을 거쳐서 제어 밸브(110)와 연결된다. 제어 챔버(118) 안으로 누름 바아(126)가 들어가며, 힘은 상기 누름 바아를 통해서 도시되지 않은 분사 노즐로 전달된다.
하기에서는 2 개의 밸브 시트(114, 116)가 설치된 종래 기술의 특정의 압전식 인젝터의 작동 원리가 도 3에 의해서 설명된다. 도시된 상태에서, 제어 밸브(110)는 제 1 밸브 시트(114)에 지지된다. 상기 시점에서, 커먼 레일과 연결된 연료 공급부(122)와, 공급 스로틀(120)에 의해서 제어 챔버(118)에는 압력이 형성된다. 도시되지 않은 압전 소자에 전압이 제공되면, 이는 밸브 스트로크를 일으키므로 제어 밸브(110)는 밸브 시트(114, 116) 사이의 중앙 위치로 오게 된다. 이로써 제어 챔버(118)의 압력은 단시간 내에 감소되므로, 도시되지 않은 스프링에 의해 제어 챔버 방향으로 구동되는 누름 바아는 계속해서 제어 챔버 내로 들어갈 수 있다. 따라서 도시되지 않은 분사 노즐은 이 경우 전(pre)분사를 위해서 단시간 내에 개방된다. 제어 밸브(110)가 제 2 밸브 시트(116)에 이르자마자, 제어 챔버(118) 내에는 커먼 레일로부터 공급 스로틀(120)을 거쳐 제공되는 고압이 재차 형성된다. 따라서 누름 바아(126)는 제어 챔버(118)로부터 배출되며 분사 노즐이 폐쇄된다. 압전 소자가 상응되게 제어됨으로써 제어 밸브의 운동이 제 2 밸브 시트(116)로부터 제 1 밸브 시트(114)로 전환될 경우, 중앙 위치가 재차 취해지나 이는 주분사를 위해 이용된다.
상기 공급 스로틀(120)과 배출 스로틀(124)은 한편으로 그 상대적 유동량에 의해 노즐 니들의 개방 상태를 결정하기 위해 이용된다. 또한 배출 스로틀(124)은 밸브 제어부(118)로부터의 연료의 누설량을 그 위에 배열된 중공 챔버로 귀환시키고 연료 귀환부(128)를 거쳐서 연료 탱크로 귀환하기 위해 이용된다. 공급 스로틀(120)은, 제어 챔버(118) 내의 압력이 곧 완전히 보상되어 커먼 레일의 고압에 맞게 조정되는 것을 방지하는데, 이는 압력 감소만이 누름 바아(126)가 되돌아가는 것을 통해서 노즐 니들을 개방할 수 있기 때문이다.
도 3에 따른 종래 기술의 상기와 같은 경우, 2 개의 밸브 시트(114, 116)를 구비한 제어 밸브(110)가 도시된다. 그러나 밸브 제어의 일반적 원리는 단지 하나의 밸브 시트를 가지고서만 실현될 수 있다. 동일한 분사 주파수를 위해, 압전 소자는 예를 들어 2배의 주파수를 가진 전압 펄스로 여기되어야 한다.
종래 기술의 시스템 중 하나가 도 3에 도시되며 상기 시스템에서는, 시동 과정 및 작동 시에 시스템 압력이 인젝터에 있어야 한다는 것이 공통된다. 이는 고압 펌프로부터의 시스템 압력 공급을 확실히 하기 위해서 누설량이 제공되어야 하기 때문에 커먼 레일 시스템의 고압 펌프의 출력을 요구한다. 또 다른 단점은 발생된 누설량과 관련되며, 이는 고압 하에서 누설량이 상기 시스템으로부터 배출되어야 하기 때문이다. 또한 종래 기술의 시스템은, 예를 들어 고온에 있는 엔진이 제어 밸브의 커플러 챔버로부터 연료를 증발시키기 때문에 환경의 영향을 받으며, 이는 시스템을 재시동할 경우에 부가의 압력 공급을 필요로 한다.
본 발명은 압전식 액추에이터, 유압 증강기 및 제어 밸브를 구비한 분사 시스템에 관한 것이며, 분사 시스템이 연속적으로 작동할 때 압전식 액추에이터의 스트로크는 유압 증강기의 유압 매체에 의해서 제어 밸브로 전달될 수 있다. 또한 본 발명은 분사 시스템을 작동하기 위한 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략적 단면도로서, 도 1a는 제 1 작동 상태를 도시하며, 도 1b는 제 2 작동 상태를 도시한 단면도.
도 2는 압전 소자의 특성을 설명하기 위한 그래프.
도 3은 종래 기술의 장치를 도시한 도면.
종래 기술에 대해 본 발명에 따른 분사 시스템은, 압전식 액추에이터와 유압 증강기의 부품이, 압전식 액추에이터의 스트로크의 적어도 일부가 제어 밸브로 직접 전달될 수 있도록 제어 밸브에 대해서 배열됨으로써 유리하게 구성된다. 이로써 상기 제어 밸브는 처음부터 시스템 압력이 존재하지 않더라도 압전 소자의 스트로크에 의해 개방될 수 있다. 상기 압전식 액추에이터의 직접적 작용을 통해서 제어 밸브가 개방되자마자 커먼 레일에 있는 압력은 시스템 영역을 연료로 충진하며 압전식 인젝터는 연속적 작동을 위해 준비된다. 이로써 상기 시스템은 높은 열 또는 엔진의 오랜 정지와 같은 환경 영향과는 무관하며, 시스템 압력은 항상 확실히 공급될 수 있다. 상이한 온도일 경우에 압전 소자로부터 제어 밸브로 유압식이 아닌, 즉 직접적인 힘 전달이 가능한 것은 의외인데, 이는 압전 소자의 길이가 온도에 따라 변하기 때문이다. 종래 기술의 시스템에서는 이점이 근본적인 문제점이 아닌데, 그 이유는 유압식 경로로만 힘이 전달되기 때문이다. 그러나 압전 소자와 제어 밸브 사이의 상대적 위치가 중요하기 때문에, 온도에 따른 압전 길이의 변화는 근본적 문제를 가져온다. 그러나 본 발명의 범위 내에서, 압전 소자의 길이 변화는 스트로크 용력의 변화를 통해서 적어도 거의 보상될 수 있는 것이 제시되었다. 이는 다음의 사실에 의한 것이다. 압전 소자는 길이 확장에 대해서, 네가티브 온도 계수를 갖는다. 다시 말해, 높온 온도일 때 압전 소자는 낮은 온도일 때보다 짧다. 물론 온도가 높을 때, 압전 소자의 스트로크 용력은 증가하며, 이는 경우에 따라 기타의 하위 파라미터를 적절하게 선택할 경우 길이의 축소를 보상할 수 있다. 온도가 낮을 경우 압전 소자의 전체 스트로크는, 압전 소자의 큰 길이가 상기 소자를 유압 증강기의 내부에 직접 또는 거의 직접적으로 접촉시킬 때, 제어 밸브의 스트로크 내에서 변환될 수 있다. 온도가 높을 경우, 즉 압전 소자가 작은 길이를 가질 때, 일반적으로 경로 변환의 상기 소자 사이에 간격이 생긴다. 그러나 상기의 경우 스트로크 용력이 크기 때문에, 압전 소자의 스트로크는 먼저 아이들링되고 소정의 시점에서 제어 밸브에 재차 직접적으로 힘이 제공되므로 제어 밸브는 개방된다.
바람직하게 상기 유압 증강기는 압전 액추에이터의 스토퍼로부터 힘이 제공될 수 있는 제 1 증강기 피스톤을 포함한다. 상기의 방법으로, 압전식 액추에이터로부터 유압 증강기로 힘이 직접 전달되며, 상기의 힘 전달은 각각의 작동 상태에 따라 유압식으로 또는 직접적으로 제어 밸브에 전달될 수 있다.
상기 유압 증강기가 제 1 증강기 피스톤으로부터 힘이 제공될 수 있는 제 2 증강기 피스톤을 포함하는 것은 바람직하다. 상기의 바람직한 실시예에서, 본 발명은 적어도 2 개의 증강기 피스톤을 갖는 유압 증강기를 포함하며, 상기의 피스톤들은 유압 매체에 의해서나, 또한 직접적으로 상호 작용할 수 있다. 본 발명의 기본 개념은 조화로운 방식으로 실현된다.
바람직하게는, 최소한 연속적인 작동 중 제 1, 제 2 증강기 피스톤 사이에 유압 매체가 있다. 상기의 방법으로, 압전식 액추에이터의 스트로크는 유압 증강기의 조정을 통해서 제어 밸브의 충분한 스트로크로 변환될 수 있다. 상기의 스트로크는, 제어 챔버 내에서 충분한 압력 감소가 일어나서 분사 노즐을 개방할 수 있도록 커야 한다.
바람직하게는, 압전식 액추에이터의 스트로크가 제어 밸브로 직접 전달될 경우 제 1, 제 2 증강기 피스톤 사이가 직접 접촉된다. 조절력이 유압 매체에 의해서 전달되는, 제어 밸브의 연속적 작동과는 반대로, 직접적으로 힘이 전달될 경우 유압 증강기의 증강기 피스톤 사이의 직접 접촉이 이용된다. 상기의 직접적 접촉은, 특히 압전 소자의 온도 특성이 증강기 피스톤의 상대적 위치에 직접적으로 영향을 미치기 때문에, 넓은 온도 범위에 걸쳐서 실현될 수 있다.
바람직하게, 제어 밸브는 압전 소자의 스트로크가 제어 밸브로 직접 전달될 경우 연속 작동 중 유압식으로 전달되는 경우보다 작은 크기로 개방된다. 힘이 직접 전달됨으로써 제어 밸브가 작게 개방되는 것은 시스템 영역을 연료로 충진하기에 충분하다. 따라서 상기와 같이 충진된 후, 제어 밸브의 유압식 작동을 위한 전제 조건이 주어진다.
이때 압전식 액추에이터의 스트로크가 제어 밸브로 직접 전달될 경우 상기 제어 밸브가 대략 3 내지 5㎛의 범위 내에서 틈을 개방하는 것이 바람직하다. 상기의 틈은 증강기의 커플러 챔버를 충진하기에 충분하다. 다른 한편으로 모터가 시동될 때 원하지 않은 분사를 막기 위해서, 충분한 스로틀링이 사용된다.
원하는 시스템 압력을 세팅하기 위한 압력 유지 밸브가 제공된다. 상기 밸브는 수 밀리 초 내에, 시스템 영역을 연료로 충진한 후 원하는 시스템 압력을 세팅할 수 있다.
본 발명은 압전식 액추에이터, 유압 증강기 및 제어 밸브를 구비한 압전식 인젝터를 작동하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법에서 압전식 액추에이터는 전기적으로 여기되고 스트로크를 일으키기 위해 여기되며 상기 스트로크는 제 1 단계에서 제어 밸브로 직접 전달되고 제 2 단계에서는 제어 밸브에 유압식으로 전달되며 제어 밸브는 상기 스트로크를 통해서 개방된다. 이로써 상기 방법은 유리한 방식으로, 제어 밸브를 개방하기 위한, 기본적으로 다른 2 개의 원리에 이용된다. 또한 커플러 챔버가 비었을 경우, 즉 커플러 챔버 내에 유압 매체가 없을 때, 압전식 액추에이터가 여기됨으로써 압전식 인젝터의 제어 밸브는 직접적인 기계 접촉을 통해서 개방될 수 있다. 상기와 같은 직접적 기계 접촉은, 스트로크의 온도 계수와 온도 의존성에 대한, 압전 소자의 온도 특성으로 인한 넓은 온도 범위에 걸쳐서 실현될 수 있다. 상기의 직접적 기계 접촉을 통해 발생된 제어 밸브의 개방을 통해, 시스템 영역은 유압 매체로 충진될 수 있으므로, 제 2 단계에서 유압식 힘 전달이 일어날 수 있다. 상기의 유압식 힘 전달을 통해, 경로 변환이 일어나므로 압전식 액추에이터의 스트로크는 분사 노즐을 개방하기에 충분한 하나의 스트로크로 변환된다.
제 1 단계에서 스크로크가 제 2 단계에서보다 제어 밸브를 더 작게 개방할 때 유리하다. 직접적 힘 전달과 유압식 힘 전달 사이의, 이미 언급된 기본적 차이 외에 제 1 단계에서의 제어 밸브의 작은 개방은 부가적으로, 제어 밸브에서의 상응된 스로틀링을 통해서, 모터의 시동시에 연료가 분사되는 것을 방지할 수 있다.
이때 제 1 단계에서 제어 밸브가 대략 3 내지 5㎛의 범위 내에서 개방되는 것이 특히 바람직하다. 상기의 개방은 시스템 영역을 연료로 신속하게 충진하기에 충분하며, 동시에 유리한 스로틀링이 사용된다. 전체적으로, 일정한 스로틀링의 사용에 대한 시스템의 누설량은 줄어들며, 이는 고압 펌프의 출력에 대한 요구를 바람직하게 낮춘다.
본 발명에 따른 방법은, 제 1 단계가 시동 단계이고 제 2 단계가 연속적 작동 단계일 때 특히 유리하다. 엔진이 가열되고 외부 온도가 높을 경우, 유압 매체는 유압 증강기에서 증발될 수 있다. 자동차가 재차 시동되어야 할 경우, 종래의 시스템에서는 고압 펌프의 출력 증가를 통해서 유압 매체가 제공되어야 한다. 시동 단계에서는 압전식 액추에이터의 스트로크를 제어 밸브로 직접 전달하는 것이 가능하며, 이로써 시스템 압력 공급이 통합되고 시스템은 유압식 연속 작동을 위해서 준비된다.
바람직하게, 시동 단계에 뒤이어 시스템 압력은 압력 유지 밸브에 의해서 조정된다. 상기의 방법으로, 압력 발생 및 분사가 서로 분리된 커먼 레일 시스템의 장점이 본 발명과 함께 이용될 수 있다.
본 발명은 압전 소자의 온도 특성을 충분히 이용함으로써, 통합된 시스템 공급이 실현될 수 있는 점에 기초를 두고 있다. 매 시스템 시동 시에, 시스템 압력 영역이 충진되므로, 온도와 같은 환경 영향이 시동 상태에 영향을 미치는 것은 방지된다. 동시에 제어 밸브에 대해서 생성되는 누설량은 일정한 스로틀링으로 분명 줄어들며, 이로써 커먼 레일 시스템의 고압 펌프는 낮은 출력 요구를 갖는다. 인젝터의 누설량을 압력 없이 배출하는 가능성에 의해, 일반적 누설관이 사용될 수 있다.
첨부된 도면과 관련하여 본 발명은 바람직한 실시예에 의해서 설명된다.
도 1a는 압전식 액추에이터(10), 유압 증강기(12) 및 제어 밸브(14)를 구비한 압전식 인젝터의 부분을 도시한다. 상기 압전식 액추에이터(10)에는 압전식 액추에이터(10)가 작동할 때에 제 1 증강기 피스톤(18)에 힘을 가하는 스토퍼(16)가 제공된다. 상기 제 1 증강기 피스톤(18)은 제 2 증강기 피스톤(20)과 상호 작용하므로, 제어 밸브(14)는 개방될 수 있다.
도 1a에는 예를 들어 -40℃와 같은 낮은 온도일 경우의 상태가 도시된다. 따라서 압전식 액추에이터(10)는 네가티브 온도 계수를 갖기 때문에 비교적 긴 길이를 갖는다. 압전식 액추에이터(10)의 길이가 긴 것으로 인해, 제 1 증강기 피스톤(18)은 제 2 증강기 피스톤(20)과 기계적으로 직접 접촉한다. 이로써 압전식 액추에이터(10)의 스트로크는 유압식 경로 변환 없이, 즉 직접적으로 제어 밸브(14)에 전달된다. 도 1a에는 제어 밸브(14)가 Δh 만큼 개방되는 것이 도시된다.
도 1b는 본 발명에 따른 장치의 다른 상태를 도시하며, 동일한 소자들은 같은 도면 부호로 도시된다. 더 잘 도시하기 위해, 제어 밸브(14)는 도 1a와 같은 상태로 도시된다. 유압 증강기(12)의 제 1 증강기 피스톤(18)과 제 2 증강기 피스톤(20) 사이에는 자유 공간이 있으며, 이는 도 1a와 비교하여 도 1b의 압전식 액추에이터(10)의 길이 차이 Δl로 인해서 생긴다. 상기 길이 차이 Δl는, 도 1b에서는 도 1a 보다 대략 120℃로 더 높은 온도일 때의 상태가 도시되기 때문에 생긴다. 따라서 언급된 압전 소자의 네가티브 온도 계수는 제 1 증강기 피스톤(18)을 제자리로 복귀시킨다. 물론 높은 온도일 때의 압전식 액추에이터(10)의 스트로크 용력이 낮은 온도일 때보다 더 크다. 제 1 증강기 피스톤(18)과 제 2 증강기 피스톤(20) 사이의 사이 공간에 유압 매체가 없을 경우, 압전식 액추에이터(10)의 작동을 통해서 증강기 피스톤(18, 20) 사이의 사이 공간은 우선 극복되며 그 후 제어 밸브(14)는 Δh 만큼 밸브 시트로부터 나오게 된다. 이미 언급한 바와 같이, 도 1b는 도 1a와 비교 설명됨으로써 개략적으로 도시된다. 실제로 시스템 시동 전에 제어 밸브(14)는 그 밸브 시트에 지지되며 압전식 액추에이터(10)가 작동한 후에야 개방된다. 또한 양 피스톤(18, 20)은 접촉하나 피스톤(16, 18)은 스트로크 h 만큼 분리된다. 다른 한편으로는, 스프링을 통해서 상기 피스톤(18)을 피스톤(16)에 대해서 초기 인장하는 것도 고려할 수 있다.
도 2에 의해서, 압전식 액추에이터의 길이 변화와 스트로크 용력 사이의 상호 관계가 양호하게 도시될 수 있다. 도 2에 따른 그래프에서 좌측 수직축에는 유압 증강이 없는 압전식 액추에이터의 스트로크가 도시된다. 우측 수직축에는 길이 변화 Δl 또는 압전식 액추에이터의 온도 팽창이 도시된다. 스트로크 h 및 길이 변화 Δl는 수평축에 나타난 온도에 따라 도시된다. 상기 압전식 액추에이터(10)의 스트로크에는 개방된 직사각형을 연결하는 곡선이 속한다. 길이 변화 Δl에는 점을 연결하는 곡선이 속한다. 길이 변화 Δl는 120℃의 높은 온도일 경우에 기준점을 가지므로, 상기 지점에서 Δl=0으로 정의된다. -40℃의 온도일 때의 그래프를 관찰하면, 압전식 액추에이터가 25㎛보다 약간 작은 치수로 확장되는 것을 알 수 있다. -40℃의 온도일 때 압전식 액추에이터의 스트로크 용력은 120℃일 때의 대략 50㎛와 비교하여 대략 25㎛이다. -40℃일 때의 낮은 온도일 때의 길이 변화 Δl에 의해, 감소된 스트로크 용력은 제어 밸브(14)를 밸브 시트로부터 충분한 치수 Δh 만큼 들어올리기에는 충분하다. 높은 온도일 경우, 즉 Δl=0일 때, 대략 50㎛의 확장된 스트로크 용력이 제어 밸브(14)를 충분히 개방하기 위해 제공된다.
도 2에 따른 그래프는 스트로크 h와 온도 팽창 Δl 사이의 상호 관계를 단지 개략적으로만 도시한다. 실제적으로, 실제 길이 변화 Δl와 스트로크 h는 서로 미세하게 조정되어야 한다. 직접적으로 힘이 전달될 경우 제어 밸브(14)의 개방은, 시스템이 연료로 충분히 충진될 수 있도록 항상 충분히 크게 된다. 다른 한편으로 개방 Δh가 너무 크면 안되므로, 제어 밸브(14)는 바람직하게 스로틀 작용을 갖는다. 상기 스로틀 작용은 마찬가지로 공급 스로틀의 스로틀 작용에 맞게 조정된다(종래 기술의 도 3 참고).
본 발명에 따른 실시예의 상기의 상세한 설명은 제시된 목적을 위해 이용되며 본 발명의 제한된 목적을 위해서만 이용되지는 않는다. 본 발명의 범위 및 동일한 예를 벗어나지 않으면서, 본 발명의 범주 내에서 다양한 변형 및 개선이 가능할 수 있다.

Claims (13)

  1. 압전식 액추에이터(10), 유압 증강기(12) 및 제어 밸브(14)를 구비한 분사 시스템으로서, 분사 시스템의 연속적 작동 시에 상기 압전식 액추에이터(10)의 스트로크가 유압 증강기(12)의 유압 매체를 통해서 제어 밸브(14)로 전달될 수 있는 분사 시스템에 있어서,
    상기 압전식 액추에이터(10)와 유압 증강기(12)의 부품은, 압전식 액추에이터(10)의 스트로크의 적어도 일부가 제어 밸브로 직접 전달될 수 있도록, 상기 제어 밸브(14)에 대해서 배열되는 것을 특징으로 하는 분사 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유압 증강기(12)는, 상기 압전식 액추에이터(10)의 스토퍼(16)로부터 힘을 받을 수 있는 제 1 증강기 피스톤(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 유압 증강기(2)는 상기 제 1 증강기 피스톤(18)으로부터 힘을 받을 수 있는 제 2 증강기 피스톤(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 적어도 연속적 작동 중, 상기 제 1 증강기 피스톤(18)과 제 2 증강기 피스톤(20) 사이에 유압 매체가 존재하는 것을 특징으로 하는 분사 시스템.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 압전식 액추에이터(10)의 스트로크가 제어 밸브(14)로 직접 전달될 경우, 제 1 증강기 피스톤(18)와 제 2 증강기 피스톤(20)가 직접 접촉되는 것을 특징으로 하는 분사 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압전식 액추에이터(10)의 스트로크가 제어 밸브(14)로 직접 전달되는 경우, 상기 제어 밸브는 연속 작동 중 유압식으로 전달되는 경우보다 작은 크기로 개방되는 것을 특징으로 하는 분사 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 압전식 액추에이터(10)의 스트로크가 제어 밸브(14)에 직접 전달될 경우, 상기 제어 밸브는 대략 3 내지 5㎛ 범위의 틈을 개방하는 것을 특징으로 하는 분사 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 원하는 시스템 압력을 세팅하기 위한 압력 유지 밸브가 제공되는 것을 특징으로 하는 분사 시스템.
  9. 압전식 액추에이터(10), 유압 증강기(12) 및 제어 밸브(14)를 구비한 분사 시스템을 작동하기 위한 방법으로서,
    상기 압전식 액추에이터(10)는 전기적으로 여기되며 스트로크를 일으키고, 상기 스트로크는 제 1 단계에서 제어 밸브(14)로 직접 전달되며 제 2 단계에서는 제어 밸브(14)에 유압식으로 전달되고 상기 제어 밸브(14)는 스트로크를 통해서 개방되는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 스트로크는 제 1 단계에서 제어 밸브(14)를 제 2 단계에서보다 더 작게 개방하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 스트로크는 제 1 단계에서 제어 밸브를 대략 3 내지 5㎛의 범위로 개방하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 단계는 시동 단계이며, 상기 제 2 단계는 연속적 작동 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 시동 단계에 뒤이어, 시스템 압력은 압력 유지 밸브에 의해서 세팅되는 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10213858A1 (de) * 2002-03-27 2003-10-30 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
DE102004017303A1 (de) * 2004-04-08 2005-10-27 Robert Bosch Gmbh Einspritzdüse
DE102004027824A1 (de) * 2004-06-08 2006-01-05 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit variabler Aktorübersetzung
JP4079144B2 (ja) * 2004-12-20 2008-04-23 株式会社豊田中央研究所 燃料噴射弁
US8500036B2 (en) * 2010-05-07 2013-08-06 Caterpillar Inc. Hydraulically amplified mechanical coupling
DE102014211334B3 (de) * 2014-06-13 2015-08-27 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Charakterisierung eines hydraulischen Koppelelementes eines Piezo-Injektors
US11666944B1 (en) * 2020-05-28 2023-06-06 Amazon Technologies, Inc. Detection of overfilled containers in sortation systems

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4995587A (en) * 1989-11-03 1991-02-26 Martin Marietta Corporation Motion amplifier employing a dual piston arrangement
DE59010904D1 (de) * 1990-09-25 2000-05-31 Siemens Ag Anordnung für einen in Hubrichtung wirkenden adaptiven, mechanischen Toleranzausgleich für den Wegtransformator eines piezoelektrischen Aktors
DE19500706C2 (de) * 1995-01-12 2003-09-25 Bosch Gmbh Robert Zumeßventil zur Dosierung von Flüssigkeiten oder Gasen
US5779149A (en) * 1996-07-02 1998-07-14 Siemens Automotive Corporation Piezoelectric controlled common rail injector with hydraulic amplification of piezoelectric stroke
DE19652801C1 (de) * 1996-12-18 1998-04-23 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE19726481A1 (de) * 1997-06-21 1998-12-24 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
DE19732802A1 (de) * 1997-07-30 1999-02-04 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen
DE19743669A1 (de) * 1997-10-02 1999-04-08 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
DE19746143A1 (de) * 1997-10-18 1999-04-22 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
DE19807903C2 (de) * 1998-02-25 2001-11-29 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur Kraftübertragung
DE19843534A1 (de) * 1998-09-23 2000-03-30 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
EP1046809B1 (de) * 1999-04-20 2005-08-10 Siemens Aktiengesellschaft Fluiddosiervorrichtung
DE19940300A1 (de) * 1999-08-25 2001-03-01 Bosch Gmbh Robert Steuerventil für einen Injektor
DE19946827C1 (de) * 1999-09-30 2001-06-21 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
DE19946828C1 (de) * 1999-09-30 2001-07-12 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
DE19946841A1 (de) * 1999-09-30 2001-05-03 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten

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