KR20030023739A - 유체 제어를 위한 밸브 및 압력 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체 제어 밸브, 특히 하우 배치된 공간(18)을 향한 연결을 개방하거나 폐쇄하기 위해 하우징(11)에 배치된 밸브 부재(3)를 포함하는 연료 분사 밸브에 관한 것이다. 작동 소자(2)는 밸브 부재의 작동을 위해 제공된다. 밸브 부재(3)는 예비 인장 소자(10)를 이용하여 예비 인장방향으로 예비 인장된다. 또한 밸브 부재(3)는 상기 밸브 부재(3)에 하위 배치된 공간(18)으로부터 압력 정보를 수신하기 위해서 센서 소자(9)와 연결된다. 센서 소자(9)는 별도의 부품으로 장착되거나 특히 바람직한 구조에 따라 작동 소자와 동시에 센서 소자로도 사용된다.

Description

유체 제어를 위한 밸브 및 압력 측정 방법{Valve for controlling fluids and method for measuring pressures}
일반적인 엔진에서는 예컨대 노킹(knocking) 측정을 위해 소위 노킹 센서가 사용된다. 공지된 상기 노킹 센서는 진동하는 물체를 여자함으로써 엔진의 노킹을 인식한다. 따라서 역학 펄스는 전기 신호로 변환되고, 상기 신호는 제어장치에 의해 평가된다. 노킹 센서는 외부에서 실린더 및 엔진 블록과 기계적으로 견고하게 연결된다. 그러한 노킹 센서로 노킹 검출이 가능하다. 또한 연소실 압력 센서가 공지되어 있으며, 상기 센서는 연소실 내부의 기체 압력의 계속적인 측정을 위해 실린더 헤드의 특정 홀에 배치된다. 공지된 상기 압력 센서에서 엔진의 실린더 헤드의 실린더마다 하나의 특정의 홀과 관이 제공되어야 하고, 이것은 비용이 많이 들고 제조 비용이 비싸진다.
또한 소위 이온 전류 측정이 공지되어 있으며, 상기 측정은 인가된 편극 전압에서 이온에 의한 전류 흐름의 측정에 근거한다. 점화 플러그 전극에 인가된 측정 전압에 의해 이러한 이온 전류가 흐르면, 가스 혼합물이 점화된다. 예를 들어 점화 플러그 전극의 이온 전류 측정에 의해 엔진의 제어를 위한 조절값을 얻을 수 있다. 이온 전류 측정에 의해 예컨대 점화 불발, 엔진의 노킹이 인지될 수 있으며, 혼합물 농도가 극대화될 수 있다.
점화 불발 또는 노킹을 인지하는 공지된 장치는 공정 비용이 고가이고 추가 부품 및 조립에 의한 추가 비용이 발생한다.
본 발명은 유체 제어를 위한 밸브, 특히 내연기관의 연소실 내부의 압력 및 압력 변화를 측정하기 위한 방법 및 통합된 장치를 포함하는 연료 분사 밸브에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유체 제어 밸브의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 유체 제어 밸브의 제 2 실시예의 개략적인 단면도.
도 3은 유체 제어를 위한 본 발명에 따른 밸브의 제 3 실시예의 개략적인 단면도.
도 4는 유체 제어를 위한 본 발명에 따른 밸브의 제 4 실시예의 개략적인 부분 단면도.
도 5는 유체 제어를 위한 본 발명에 따른 밸브의 제 5 실시예의 개략적인 단면도.
도 6은 유체 제어를 위한 본 발명에 따른 밸브의 제 6 실시예의 개략적인 단면도.
도 7은 유체 제어를 위한 본 발명에 따른 밸브의 제 7 실시예의 개략적인 단면도.
압력의 수신 및 압력 변화의 수신을 위한 본 발명에 따른 장치는 유체 제어를 위한 밸브에 직접 통합되어 있다는 장점을 갖는다. 유체 제어를 위한 밸브는 하우징에 배치된 밸브 부재를 포함하고, 상기 밸브 부재는 하위 배치된 챔버에 대한 연결을 개방 또는 폐쇄한다. 또한 벨브 부재의 작동을 위한 작동 소자 및 밸브 부재의 예비 인장을 위한 예비 인장 소자는 예비 인장 방향으로 장착된다. 따라서 밸브 부재는 하위 배치된 챔버로부터 압력 정보를 수신하기 위해 센서 소자와 접촉한다. 통합된 압력 센서를 포함하는 본 발명에 따른 밸브는 특히 엔진에 연료 분사 밸브 또는 유입/유출 밸브로 사용된다. 밸브는 밸브 부재에 의해 예컨대 연소실과 같은 하위 배치된 챔버와 직접 연결되기 때문에 그곳에 나타나는 압력 및 압력 변화는 밸브 부재에 의해 센서 소자에 전달될 수 있다. 따라서 실린더 헤드에 더 이상 홀이 필요하지 않다.
본 발명의 다른 바람직한 형성에 따라 센서 소자는 밸브 하우징 외부에 배치된다. 따라서 센서 소자는 별도의 부품으로 밸브 하우징 및 실린더 헤드 사이에 배치되어 고정에 의해 예비 인장되거나, 밸브 하우징의 전체 부품이 될 수 있다. 연소실 내부의 압력의 배치는 하우징에 의해 압력 센서로 전달된다. 이러한 압력 정보는 전기 회로에 의해 또는 전기 신호로 직접 조절 장치에 이어서 전달되고, 평가될 수 있다. 따라서 압력 센서는 소위 "Add-on-방법" 으로 특히 분사 밸브의 설비 보완을 위해 이용된다. 센서 소자의 통합 구조에서 상기 센서 소자는 예컨대 분사 밸브 하우징과 통합되어 있다. 또한 특히 전자기적 액추에이터에서 센서를 전력속(power flux)에 통합할 수 있다. 따라서 압전의 또는 자기 변형 액추에이터에서 상기 액추에이터의 출력 또는 센서의 감지를 극대화하기 위해 액추에이터와 센서를 분리할 필요가 있다.
본 발명은 유체의 비율 조절을 위한 밸브 및 스로틀 밸브의 각 방법에서 하위 배치된 챔버 내의 압력의 통합적인 측정으로 이용될 수 있다. 본 발명은 직접 작동되는 밸브 니들 또는 폐쇄 부품 및 유압 및/또는 역학적으로 변속되는 시스템에서 사용될 수 있다.
밸브 부재의 작동 소자는 압전 액추에이터, 전자기 코일 또는 자기 변형 소자로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 특히 바람직한 형성에 따라 작동 소자는 동시에 센서 소자로 형성된다. 그럼으로써 별도의 센서 소자를 구비하지 않을 수 있다. 왜냐하면 이미 제공된 작동 소자는 밸브 부재의 작동을 위해 동시에 센서 소자로 이용될 수 있기 때문이다. 작동 소자가 압전 액추에이터 또는 자기 변형 소자로 형성될 경우 특히 바람직하다. 작동 소자가 압전 액추에이터로 형성되면, 밸브 부재는 압전 효과에 의해공지된 방식으로 작동된다. 따라서 밸브 부재를 상기 부재의 밸브 시이트로부터 분리하기 위해 압전 액추 에이터의 길이의 변화를 야기하도록 압전 액추에이터에 사전 설정된 전압이 인가한다. 따라서 전압이 변화없이 지속되는 한, 압전 액추에이터는 그 길이의 변화를 유지한다. 그럼으로써 전압의 어떠한 변화도 일어나지 않는 압전 액추에이터의 비활성 주기에 밸브 부재에 의해 압전 세라믹 소자에 전달된, 하위 배치된 챔버에 나타나는 압력 변화가 수신될 수 있다. 따라서 압전 액추에이터는 동시에 센서로 작동한다. 따라서 압전 소자는 동시에 액추에이터 및 센서로 이용된다. 연료 분사 밸브로서 사용시 간단한 방법으로 노킹에 의한 압력 변화가 수신될 수 있다. 마찬가지로 압전 소자는 보정되고, 또한 연소실 내부의 절대 압력이 측정될 수 있으며, 인가하는 전압은 측정값으로 이용될 수 있다. 그럼으로써 예컨대 제어 장치에 의해 최적의 점화 시점이 정해질 수 있다. 본 발명에 따라 본 발명의 다양한 변형에 의해 여러 타임 슬롯의 압력이 측정될 수 있으며, 정압 및 절대-또는 상대 압력을 측정할 수 있다.
센서 소자가 자기 변형 소자로 형성되는 경우, 앞에서 설명된 효과를 얻을 수 있다. 자기 변형 소자는 자기장의 영향을 받는 가운데 본체의 구조적 치수를 변형한다. 따라서 본체의 팽창은 자기장 강도에 따라 이루어진다. 따라서 본체의 팽창은 자기장 강도가 클수록 크다. 상기 효과를 환원하여 자기 탄성 또는 자기 변형 효과라고 한다. 따라서 역학 전압의 영향 아래서 자기 유도의 변화가 야기된다. 이것은 본 발명에서 자기 변형 소자의 사용에 액추에이터 및 센서로 사용될 수 있으며, 자기 유도에 나타나는 변화 때문에 압전 소자에 상응하여 측정되기 때문에,밸브 부재의 비활성화 주기에서 압력 변화가 밸브 부재에 의해 자기 변형 소자로 전달된다. 자기 변형 재료로 예컨대 Terfenol-D 가 사용될 수 있다. 따라서 액추에이터로서 자기 변형 소자와 함께 상기 센서 소자는 센서로 사용될 수 있으며, 그것으로써 압력 변화 및 대응하는 보정시 절대 압력이 수신될 수 있다.
특히 정교한 구조를 제공하기 위해 바람직하게 센서 소자는 밸브 부재를 포함하는 공동의 축선에 배치된다.
압전 액추에이터로 형성된 센서 소자는 밸브 부재의 예비 인장 소자에 의해 예비 인장되는 것이 바람직하다. 그럼으로써 부품의 수가 더욱 감소될 수 있다.
센서 소자로서 작동 소자를 동시에 사용할 경우, 바람직하게 작동 소자 및 제어-조절 장치 사이에 제공된 관이 센서로 작동하는 작동 소자의 신호 전달에 사용된다.
센서 소자가 별도의 부품으로서 제공되면, 상기 센서는 바람직하게 바로 작동 소자에 인접하여 배치된다. 따라서 별도의 센서 소자는 예컨대 밸브 부재 및 작동 소자 사이에 배치되거나 작동 소자의 밸브 부재 반대편 단부에 배치된다.
내연기관의 연소실 내부에서 본 발명에 따른 방법에 따라 압력, 즉 압력 변화를 측정하거나 절대 압력의 대응하는 보정시, 압력은 연소실에 배치된 밸브 부재에 의해 센서 소자로 전달된다. 따라서 연소실 내부의 압력 또는 연소실 내부에 나타나는 압력의 변화가 밸브 부재에 전달되고, 상기 밸브 부재는 센서 소자와 연결되어 있다. 따라서 예컨대 연료 분사 밸브에서 연료 분사 밸브는 동시에 압력 센서로 이용된다. 따라서 엔진의 부품 수가 감소되고 특히 제조 비용이 현저하게 절감될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 형성에 따라 밸브 부재의 작동 소자는 동시에 센서 소자로 이용된다. 따라서 부품의 수가 더욱 감소될 수 있고, 특히 정교한 밸브가 제공될 수 있다. 연료 분사 밸브의 사용시 밸브는 연료 분사 기능 및 연소실 내부의 압력 및 압력 변화를 측정하는 기능을 가지며, 그럼으로써 특히 노킹 및 점화 불발이 인식될 수 있다. 또한 혼합물 처리가 극대화되는 것과 마찬가지로 연소실 내부의 압력에 따라 점화 시점이 극대화 될 수 있으며, 이것은 연료 절약 및 유해 물질의 감소를 야기한다. 본 발명에 따른 방법은 밸브 하우징 외부에 센서 소자가 배치될 경우(별도의 부품, 또는 하우징의 통합된 부품으로) 이용될 수 있다. 따라서 압력 정보는 하우징에 의해 센서 소자로 전달된다.
특히 바람직하게 본 발명은 외부로 개방하는 밸브에 사용된다. 왜냐하면 밸브 부재는 압력 또는 압력 변화가 센서에 계속 전달되는 챔버 내부에 있기 때문이다.
따라서 본 발명은 간단한 방법으로 챔버 내부의 압력을 수신하는 문제가 해결되고, 압력 센서와 밸브의 결합이 구현된다. 압력은 이동하는 밸브 부재에 의해 수신되고, 상기 밸브 부재는 밸브의 비활성 주기에서(완전이 개방된 밸브 또는 완전히 폐쇄된 밸브) 압력을 센서 소자에 전달할 수 있다. 그럼으로써 특히 전류의 정압이 측정된다. 센서 소자를 밸브 하우징 외부에 배치할 경우 특히 연소실과 주변부 사이의 압력 차이가 측정된다.
압전 액추에이터 또는 연료 분사 밸브의 자기 변형 액추에이터는 특히 바람직하게 작동 소자 및 엔진의 연소실 내부의 압력 또는 압력 차이를 수신하기 위한 압력 측정 센서로 사용된다. 본 발명의 다른 바람직한 사용에 따라 압전 압력 센서는 예비 인장 상태에서 실린더 헤드 및 연소실 내부에까지 이르는 밸브 헤드 사이에 조립되고, 압력 센서는 별도의 부품으로 또는 밸브 하우징의 통합된 부품으로 형성될 수 있다.
본 발명의 여러 실시예가 도면에 도시되고, 하기에서 상세화 된다.
이어서 본 발명에 따른 유체 제어를 위한 밸브(1)의 제 1 실시예가 도 1과 관련하여 설명된다. 밸브(1)는 연료 분사 밸브로 형성된다.
도 1에 도시되어 있듯이 밸브(1)는 자기 변형 소자(2)를 포함하고, 상기 소자는 실린더 형태로 형성되고, 액추에이터로 사용된다. 액추에이터는 전자기 코일(6)로 둘러싸여 있다. 연결 부품(5)에 의해 액추에이터와 밸브 부재(3)가 연결되어있고, 상기 밸브 부재는 밸브 시이트(4)를 개방 또는 폐쇄한다. 반동 스프링(10)은 연결 부품(5)과 밸브 시이트(4) 사이에 배치된다. 따라서 반동 스프링(10)은 연결 부품(5)에 의해 견고하게 연결된 자기 변형 소자 및 밸브 부재(3)를 리세트 한다. 연료 라인(7)에 의해 압력을 받고 있는 연료가 밸브 부재(3)의 전면 영역으로 안내된다(도 1참조).
전술한 것처럼 제 1 실시예에서 액추에이터는 자기 변형 부품(2) 및 전자기 코일(6)로 구성된다. 자기 변형 부품(2)을 위한 재료로 예컨대 Terfenol-D 가 사용될 수 있다. 제 1 실시예에 따라 액추에이터는 동시에 압력 수신 센서로 사용되고, 상기 센서는 특히 엔진의 연소실로부터 노킹과 같은 압력 및 밸브의 비활성화 주기에서 압력 배치를 수신한다.
따라서 본 발명에 따른 액추에이터/센서의 기능은 다음과 같다. 연료가 연료 라인(7)으로부터 연소실로 분사되면, 전자기 코일(6)에 의해 자기장이 형성된다. 이러한 자기장에 의해 자기 변형 부품(2)이 밸브 부재(3)를 향해 연장하고, 상기 밸브 부재는 그 반대편 단부에 의해 밸브의 하우징 내부에 자리 잡는다. 자기 변형 부품(2)의 이러한 팽창은 연결 부품(5)에 의해 밸브 부재(3)로 전달되고, 상기 밸브 부재는 따라서 밸브 시이트(4)로부터 떨어진다. 따라서 관(7) 내부 압력을 받는연료는 연소실로 분사될 수 있다. 분사 시점에서 밸브 부재(3)는 그 개방 위치에서 이른바 비활성 주기에 있다. 그럼으로써 특히 밸브 부재(3)의 개방시 연소실에서 분사되는 동안 나타나는 압력 변화는 밸브 부재(3) 및 연결 부품(5)에 의해 자기 변형 부품에 전달된다. 자기 탄성 또는 자기 역학 효과라고 하는 자기 변형 효과의 복귀 때문에 자기 변형 부품(2)이 부분적으로 압축된다. 상기 역학적 압력에 따라 자기 유도가 변하고, 이것은 전자기 코일(6)에서 신호로 측정될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 액추에이터는 동시에 센서로 사용될 수 있다. 밸브는 비활성 주기에서, 즉 밸브의 개방 위치 시점 또는 밸브의 폐쇄 위치 시점에 있을 경우, 센서로서 사용이 실용적이다. 왜냐하면 그밖의 경우에는 밸브 니들의 이동 때문에 개방 위치 및 폐쇄 위치에서 잘못된 신호가 수신되기 때문이다. 밸브 니들의 실시예에 따라 분사하는 동안 상대 압력 또는 압력 변화가 아닌 유체의 정압만이 측정될 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 별도의 압력 센서가 연소실에 장착될 필요가 없다. 그럼으로써 연소실에 추가의 개봉이 방지되고, 부품수 및 조립 비용이 감소될 수 있다.
자기 변형에 의해 조합된 액추에이터-센서 대신에 압전에 의해 조합된 액추에이터-센서가 사용될 수 있다. 또한 대응하는 기계적 구조에서 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 외부로 개방하는 밸브 뿐 아니라 내부로 개방하는 밸브에도 사용될 수 있다.
도 2에 본 발명의 제 2 실시예에 따른 밸브가 도시된다. 동일한 또는 기능적으로 동일한 부품은 제 1 실시예와 같은 동일한 부호로 표시된다.
제 2 실시예에 따른 밸브(1)는 대체로 제 1 실시예에 따른 밸브에 일치한다. 이와 대조적으로 제 2 실시예에 따른 밸브(1)에 엔진 박스 내부의 압력을 측정하기 위한 별도의 센서(9)가 제공된다. 센서(9)는 압전 층적 또는 간단한 압전 플레이트로 형성되고, 상기 센서는 링 또는 플레이트 모양의 구조를 갖는다. 따라서 압전 센서(9)는 자기 변형 부품(2) 및 하우징(11) 사이에 배치된다. 연소실 내부의 압력 배치는 폐쇄 밸브에서 밸브 니들(3) 및 연결 부품(5)에 의해 자기 변형 부품(2) 및 거기에서 압전 센서(9)로 전달된다. 따라서 연료 분사 밸브로 형성된 밸브(1)는 동시에 압력 센서로 사용되고, 압전 센서(9)는 밸브 부재(3)를 포함하는 공동의 축선(X-X)에 배치된다. 그 밖에 제 2 실시예는 제 1 실시예에 상응하므로, 거기에 제시된 설명을 참조할 수 있다.
도 3에 본 발명의 제 3 실시예에 따른 본 발명에 따른 밸브가 도시된다. 동일하거나 또는 기능적으로 동일한 부품은 제 1 실시예와 같은 동일한 관련 부호로 표시된다.
도 3에 도시된 밸브에서 전자기적으로 작동되는 밸브가 다루어지고, 상기 밸브는 전류 코일(6) 및 자기 아마추어를 포함하는 밸브 니들(3)을 가지고 있다. 스프링(10)은 밸브 니들(3)을 그 폐쇄 위치에서 정지한다. 또한 압전 적층으로 형성된 압력 센서(9)가 제공되고, 상기 센서는 밸브 니들단 및 스프링(10) 사이에 배치된다. 코일(6)은 전기 단자(12)에 의해 전류를 공급받는다. 연료로부터 고형 미립자를 필터링 하기 위한 필터 스크린(13) 및 밸브의 밀봉을 가능하게 하기 위해 두개의 O-링(14)이 제공된다. 선행된 실시예에서와 같이 움직이지 않는 개방 위치 또는 폐쇄 위치에서 연소실 내부의 압력 변화는 밸브 부재(3)에 의해 압전 센서(9)에 전달된다. 추가 측정관에서 본 실시예의 활성 주기에서의 압력 배치가 밸브 부재에 의해 측정된다. 밸브 폐쇄시 특히 주변 압력에 대한 절대-및 상대 압력의 변화가 측정되고, 밸브 개방시 밸브 부재의 구조에 따라 마찬가지로 유체의 정압이 측정된다.
도 4에 본 발명의 제 4 실시예에 따라 본 발명에 따른 밸브가 도시된다. 동일하거나 또는 기능적으로 동일한 부품은 선행하는 실시예와 같이 동일한 관련 부호로 표시된다.
도 4에 도시되어 있듯이, 매우 개략적으로 도시된 밸브(1)는 작동 소자(2)를 포함하고, 상기 소자는 밸브 헤드(3)를 작동시킨다. 압전 센서(9)는 절연 디스크(16) 및 고정단(15) 사이에 배치된다. 고정단(15)에 예비 인장(F)이 작용한다. 밸브(1)는 실린더 헤드(17)에 배치되고, 연료 공급관(7) 및 전기 단자(12)를 포함한다. 본 실시예에서 압전 센서는 별도의 부품으로, 밸브 하우징 외부에 배치된다. 밸브(1)는 조립 방식에 상관 없이 밸브단(5) 및 실린더 헤드(17) 사이에 고정되고, 따라서 압전 센서(9)는 상기 고정에 의해 야기된 예비 인장(F)에 의해 실린더 헤드에 고정된다. 상기 예비 인장(F)은 연소실(18) 및 주변 압력(p0) 사이의 압력차에 의해 밸브 헤드의 전면(A)에 따른 선(FBr)과 반대로 작용한다. 상기 고정에 따라 연소실(18) 내부의 압력 배치에 비례하는 힘(FBr)이 발생하고, 상기 힘은예비 인장을 저지한다. 따라서 전기 회로에 따른 비례 전류 또는 전압 배치가 나타나고, 상기 전압 배치는 측정 유닛에 전달되고, 거기에서 혼합물 농도-및 점화 시점의 최적화를 위해 사용될 수 있다. 전기 및 열 작용에 의한 방해를 감소시키기 위해 압전 센서는 충분히 주변부로부터 절연되어야 한다. 이러한 구조에서 연소실 및 주변부 사이의 정면(A) 및 압력 차로부터 발생하는 물리적 힘(FBr)의 전달체는 밸브 니들 자체가 아니라 밸브 전체이다. 그러한 구조는 다른 밸브 니들 및 스로틀 밸브에도 사용 가능하다. 또한 밸브 헤드(3)에 밀봉부가 제공된다.
도 5에 본 발명의 제 5 실시예에 따른 밸브가 도시된다. 동일한 또는 기능적으로 동일한 부품은 선행하는 실시예에서와 같이 동일한 관련 부호로 표시된다.
도 5에 도시되어 있듯이, 밸브(1)는 압전 액추에이터(2) 및 별도의 압전 센서(9)를 포함한다. 따라서 액추에이터(2) 및 센서(9)는 직접 인접하여 나란히 배치되고, 플레이트 형태의 두 개의 소자 사이에 위치한다. 액추에이터(2)는 밸브 부재(3)와 견고하게 연결되어 있고, 상기 밸브 부재는 연소실에 연결을 위해 밸브 시이트(4)를 개방하거나 폐쇄한다. 따라서 액추에이터(2)는 받침벽(19) 위에 지지하므로, 상기 액추에이터는 제어시 스프링(10)을 향해 길이를 확장한다. 스프링(10)은 연결 부품(5)에 의해 액추에이터(2)와 연결되어 있고, 상기 액추에이터를 예비 인장한다.
도 5에 도시된 밸브의 조작은 압전 액추에이터(2)가 제어되면, 상기 액추에이터는 그 길이를 스프링(10) 방향으로 확장하고, 따라서 압전 액추에이터(2)와 견고하게 연결된 밸브 니들(3)은 그 밸브 시이트(4)로부터 들어올려지고, 연소실(18)로 분사가 이루어질 수 있다. 예컨대 노킹에 의해 발생하는 압력 변화는 밸브 니들(3)에 의해 압전 센서(9)로 전달되고, 거기에서 제어-및 조절 장치에 신호로 전송된다. 따라서 동일한 관이 사용될 수 있고, 상기 관은 압전 액추에이터(2)의 제어를 위해 제공된다.
도 6에 본 발명의 제 6 실시예에 따른 밸브가 도시된다. 동일하거나 또는 기능적으로 동일한 부품은 선행하는 실시예와 같은 동일한 관련 부호로 표시된다.
도 6에 도시되어 있듯이, 제 6실시예에 마찬가지로 압전 액추에이터(2) 및 압전 센서(9)가 두 개의 별도 부품으로 형성된다. 압전 센서(9)는 압전 액추에이터(2) 및 연결 부품(5) 사이에 배치되고, 상기 연결 부품은 밸브 니들(3)과 연결되어 있다. 스프링(21)은 액추에이터(2) 및 센서(9)를 예비 인장한다.
압전 액추에이터(2)가 제어되면, 상기 압전 액추에이터는 그 종축선을 향해 길이를 변형하므로, 압전 액추에이터(2)의 행정은 연결 부품(5)에 의해 밸브 니들(3)에 전달되고, 상기 밸브 니들은 그 밸브 시이트(4)로부터 들어올려진다. 그럼으로써 연료 공급관(7)과 연소실 사이의 연결이 개방되고, 따라서 연료를 연소실로 분사한다. 밸브 니들(3)의 모서리는 따라서 부분적으로 연소실 내부에 위치한다.
예컨대 노킹에 의해 연소실에 압력의 변화를 일으키는 최고 압력이 연소실에 발생하면, 상기 최고 압력은 밸브 니들(3) 및 연결 부품(5)에 의해 압전 센서(9)에 전달된다. 압전 센서(9)에 의해 신호가 측정 유닛에 전달될 수 있다. 그 밖에 제 6실시예는 대체로 제 2 실시예에서부터 제 5 실시예에 일치하므로, 여기에 제시된 설명이 참고될 수 있다.
도 7에 본 발명의 제 7 실시예에 따른 밸브가 도시된다. 동일하거나 또는 기능적으로 동일한 부품은 선행하는 실시예와 같은 관련 부호로 표시된다.
제 7 실시예는 대체로 제 6 실시예에 일치하고, 제 6 실시예와 달리 제 7 실시예에서는 제 1 연결 부품(5) 및 제 2 연결 부품(20)이 밸브 니들(3)과 압전 센서(9) 사이에 배치된다. 또한 압전 소자로 형성된 액추에이터(2)를 예비 인장하기 위한 별도의 예비 인장 스프링(21)이 제공된다. 또한 밸브 니들(3)에 반동 스프링(10)을 지지하기 위한 단(22)이 제공된다. 그 밖에 제 7 실시예는 대체로 앞에 상술된 실시예에 일치하므로, 상세화된 설명을 생략할 수 있다.
따라서 본 발명은 유체 제어를 위한 통합된 압력 센서를 포함하는 밸브 또는 스로틀 밸브, 특히 연료 분사 밸브에 관한 것으로, 상기 밸브는 하위 배치된 챔버(18)와 연결을 개방하거나 또는 폐쇄하기 위해, 하우징(11)에 배치된 밸브 부재(3)를 포함한다. 작동 소자(2)는 밸브 부재(3)의 작동을 위해 제공된다. 밸브 부재(3)는 예비 인장 소자(10)에 의해 예비 인장 방향으로 예비 인장된다. 또한 연소실 내부에 돌출한 밸브 헤드는 밸브 부재에 하위 배치된 챔버(18)로부터 압력 정보를 수신하기 위해 센서 소자(9)와 연결되어 있다. 센소 소자(9)는 별도의 부품으로 장착되거나, 특히 바람직한 실시예에 따라 작동 소자는 동시에 센서 소자로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 상세한 설명은 도면의 설명에 사용되고, 본 발명의상세한 설명에 제한하기 위함이 아니다. 본 발명의 범주에서 본 발명의 범위 및 동질성을 벗어나지 않는 다양한 변형이 가능하다.

Claims (13)

  1. 하위 배치된 챔버(18)와의 연결을 개방 또는 폐쇄하도록 하우징에 배치된 밸브 부재(3), 상기 밸브 부재(3)의 작동을 위한 작동 소자(2), 밸브 부재(3)를 예비 인장방향으로 예비 인장하는 예비 인장 소자(10)를 포함하는, 유체 제어를 위한 밸브, 특히 연료 분사 밸브에 있어서,
    상기 밸브 부재(3)는 센서 소자(9)가 하위 배치된 챔버로부터 압력 정보를 수신할 수 있고, 따라서 압력 정보가 밸브 부재(3)에 의해 전달될 수 있도록 센서소자(9)와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 작동 소자(2)는 압전 액추에이터 또는 전가기 액추에이터 또는 자기 변형 소자로 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 작동 소자(2)는 동시에 센서 소자(9)인 것을 특징으로 하는 밸브.
  4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 소자(9)는 밸브 부재(3)를 포함하는 축선(X-X) 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  5. 제 2항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 압전 소자로 형성된 상기 센서 소자(9)는 작동 소자(2)를 위한 예비 인장 소자(21)에 의해 예비 인장되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 소자(9)는 신호 전달을 위해 작동 소자(2)와 제어-조절 장치 사이에 있는 관을 이용하는 것을 특징으로 하는 밸브.
  7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 압전 액추에이터로 형성된 상기 센서 소자(9)는 작동 소자(2)에 바로 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  8. 제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 소자(9)는 밸브 부재(3) 및 작동 소자(2) 사이에 배치되거나, 또는 작동 소자(2)는 밸브 부재(3) 및 센소 소자(9) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  9. 엔진의 연소실(18) 내부의 압력 및/또는 압력 변화의 측정을 위한 방법에 있어서,
    상기 연소실(18)에 배치된 밸브 부재(3)는 비작동 상태에서 연소실 내부의 압력 및/또는 압력 변화를 센소 소자(9)로 전달하고, 상기 센서 소자는 밸브 부재(3)와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 밸브 부재(3)의 작동 소자(2)는 동시에 센서 소자(9)로 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  11. 엔진의 연소실(18) 내부의 압력 및/또는 압력 변화를 수신하는 압력 센서로서 밸브 부재(3)의 직접 또는 간접적인 작동에 이용되는 연료 분사 밸브의 압전 액추에이터 또는 자기 변형 액추에이터의 이용.
  12. 예비 인장에 의해 실린더 블록(17)과 연소실에 이르는 밸브 헤드(3) 사이에 조립되는 압전 압력 센서(9)의 이용으로서, 상기 압력 센서는 별도의 부품 또는 밸브 하우징의 통합 부품으로 형성될 수 있고, 압력 배치는 밸브 하우징에 의해 압력 센서로 전달되고, 압력 정보는 전기 회로에 의해 또는 직접 전기 신호로 조절 장치에 전달되는 압전 압력 센서의 이용.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 압력 센서는 압전 링, 플레이트, 또는 스택으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 압력 센서의 이용.
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