KR20020005007A - 양방향 이중 유압제어장치 - Google Patents

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Abstract

연료분사기(8)를 포함하며 다양한 용도로 사용되는 유압제어장치(10)는 독립적으로 이동가능한 제1밸브부재(14)와 제2밸브부재가 구비된 제어밸브를 포함하며, 상기 제어밸브(202)는 유압흐름을 제어하기 위해 다수의 작동유체 유동통로를 형성하기 위해 밸브부재(14, 16)를 이동시킨다. 연료분사기(8)는 상술한 제어밸브(10)를 포함한다. 유압제어방법은 작동기(236)로의 작동유체 흐름을 선택적으로 제어하기 위해 제어밸브 조립체(10)에서 2개의 밸브(14, 16)의 이동을 독립적으로 제어하는 단계와, 여러가지 단계를 포함한다.

Description

양방향 이중 유압제어장치{DOUBLE ACTING TWO STAGE HYDRAULIC CONTROL DEVICE}
본원에 참조인용된 종래의 분사기는 하기에 서술되는 바와 같은 유압식 전자제어 유닛분사기로서, 이러한 분사기는 SAE 페이퍼 제930270호의 "HEUI-디젤연료시스템을 위한 새로운 방향"과, SAE 페이퍼 제1999-01-0196호의 "디젤연료시스템에 디지탈 밸브기법의 적용"과, 미국특허 제5.271.371호, 제5.479.901호, 제5.720.261호 및 5.720.318호에 개시되어 있다.
도1에는 종래의 HEUI분사기(200)가 도시되어 있다. HEUI분사기(200)는 4개의 주요한 부품 즉, 제어밸브(202)와, 강화기(204)와, 노즐(206)과, 분사기 하우징(208)으로 구성되어 있다.
제어밸브(202)는 분사과정의 개시 및 종료를 위한 것이다. 제어밸브(202)는 전기자(213)가 부착된 포펫밸브(210)와 전기제어 솔레노이드(212)로 구성되어 있다. 고압레일(215)로부터의 고압 작동오일은 오일통로(216)를 통해 포펫밸브(210)의 하부 시트(214)로 공급된다. 분사를 시작하기 위하여, 상기 전기제어 솔레노이드(212)가 작동되어 포펫밸브(210)를 하부시트(214)로부터 상부시트(218)로 상향을 향해 이동시킨다. 이러한 동작에 의해, 고압 작동유체는 스프링 캐비티(210)로 유입된 후 통로(222)를 통해 강화기(204)의 피스톤챔버(223)로 유입된다. 전기제어 솔레노이드(212)가 작동정되어 포펫이 상부시트(218)로부터 하부시트(214)로 이동될 때까지, 분사가 지속된다. 사용된 오일이 분사기(200)로부터 상부의 개방된 시트오일 배출부(224)를 통해 내연기관의 밸브 커버영역까지 방출됨에 따라, 오일 및 연료 압력이 감소된다. 상기 밸브 커버영역은 대기압 상태에 놓여져 있다.
분사기(200)의 중간 세그먼트는 강화기(204)를 포함한다. 상기 강화기(204)는 유압 강화피스톤(236)과, 플런저(228)와, 연료실(230)과, 플런저 복귀스프링(232)을 포함한다.
필요로 하는 분사압력수준까지의 연료압 강화는 고압 작동유체에 의해 작동되는 강화피스톤(236)의 상부면(234)과 챔버(230)의 연료상에 작용하는 플런저(228)의 하부면 사이의 면적비에 의해 이루어진다. 강화비율은 필요로 하는 분사특성을 달성하기 위해 조정될 수 있다. 연료는 체크밸브(242)를 지나통로(240)를 통해 챔버(230)로 유입된다. 고압 작동유체가 강화피스톤(236)의 상부면(234)에 공급됨에 따라, 분사가 시작된다.
강화피스톤(236)과 플런저가 작동유체가 발휘한 힘에 응답하여 하방으로 이동함에 따라, 플런저(228) 하부의 챔버(230)에 있는 연료의 압력은 극적으로 상승한다. 고압의 연료는 체크밸브(246)를 지나 통로(244)로 흘러들어 니들밸브면(248)상에 상향으로 작동된다. 상기 니들밸브면(248)상의 상향력은 니들밸브(250)를 개방시키며, 연료는 오리피스(252)로부터 엔진의 연소실로 배출된다. 강화피스톤(236)은 전기제어 솔레노이드(212)가 작동정지되어 포펫밸브(210)를 하부시트(214)로 복귀시키므로써 작동유체의 유동을 차단할 때까지, 하방으로 계속 이동된다. 플런저 복귀스프링(232)은 피스톤(236)과 플런저(228)를 그 초기의 상향 안착위치로 복귀시킨다. 플런저(228)가 상향으로 복귀함에 따라 플런저(228)는 볼 체크밸브(242)를 횡단하여 재충진 연료를 플런저챔버(230)에 공급한다.
노즐(206)은 전형적인 디젤 연료시스템 노즐이다. 밸브폐쇄형 오리피스가 도시되었지만, 소형 가방 형태의 팁도 사용가능하다. 연료는 내부통로를 통해 노즐 오리피스(252)로 공급된다. 연료압력이 증가함에 따라, 노즐니들(250)은 상부 시트(254)로부터 그 개방위치로 상승하며, 이에 따라 연료분사가 시작된다. 분사말기에 연료압력이 감소함에 따라, 스프링(256)은 니들(250)을 하부시트(254)에 대해 그 폐쇄위치로 복귀시킨다.
도2a 내지 도2d에는 종래의 디지탈 유압식 작동시스템(digital hydraulic operation system: DHOS)이 도시되어 있다. DHOS분사기의 노즐부와 강화기는 HEUI분사기와 유사하며, 동일한 기준수치로 강화된다. 그러나, DHOS분사기에 있어서, HEUI분사기의 포펫제어밸브(202)는 2개의 솔레노이드 코일(202, 304) 및 자성재의 밸브스풀(306)에 의해 제어되는 스풀형 디지탈 제어밸브(300)로 대체될 수 있다. 따라서, 도2c에 도시된 바와 같이, 코일(302)이 작동되어 분사동작이 시작되어 분사중일 동안에, 밸브스풀(306)은 코일(302)을 향해 당겨지므로, 이에 따라 통기통로(314)를 격리시킬동안 분사기내에서 강화기 챔버(223)로의 작동유체통로(312)와 유압유체(고압 윤활유) 공급통로(310) 사이의 유체연결을 개방한다. 코일(302)이 작동정지되었을 때, 밸브스풀은 밸브스풀(306)내의 잔류자기에 의해 도2c에 도시된 위치를 유지하게 될 것이다.
분사 종료에 있어서, 코일(304)이 작동되어 코일(304)을 향해 밸브스풀(306)을 우측으로 당기며, 이에 따라 유압유체 공급통로(310)를 격리시킬동안 분사기내에서 강화기 챔버(223)로의 작동유체통로(312)와 유압유체(고압 윤활유) 통기통로(314) 사이의 유체연결을 설정한다.
HEUI 또는 DHOS분사기에 있어서, 제어밸브의 크기는 일반적으로 최대 분사압력을 얻기 위하여 단일 분사동작을 기초로 하고 있다. 또한 유압유체가 상당한 점성일 때 저온에서의 양호한 성능을 달성하기 위한 크기를 갖는다. 일단 제어밸브의 크기가 선택되면, 작동압력과 밸브 개방주기(펄스폭 주기)에 따라 연료분배량이 결정된다. 이러한 형태의 분사기에서 최대 연료분배는 엔진의 완전부하상태에서 200㎣/행정 에 도달하게 된다. 엔진 아이들상태에서 최소의 연료분배는 4㎣/행정 이다. 특히 DHOS분사기에서는 디지탈 밸브도 분사동작에 연관이 있다. 파일럿분사량은 약 3000psi의 최대 작동압력에서 약 1㎣/분사 정도 이다.
소량의 연료분배를 위해 대형 제어밸브가 사용될 때, 분사-분사 및 분사기-분사기 작동중에는 상당한 성능 변동성이 유도된다. 이러한 성능 변동성은 소량작동을 위해 소형밸브가 사용되고 완전용량의 작동을 위해 대형 밸브가 사용되는 경우 감소될 수 있다.
본 발명은 유압제어장치에 사용하기 위한 양방향 이중 유동제어밸브(DATS밸 Vavle)에 관한 것이다. 본 발명은 일반적으로 유압제어장치에 사용되며, 예를 들어 캠을 사용하지 않는 엔진에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 디젤엔진과 같은 내연기관용 유압식 전자제어유닛분사(hydraulically-actuated electronically unit injection: HEUI) 시스템에 사용되는 강화된 저압 공통레일 연료분사기와 함께, 유압제어장치의 사용에 관한 것이며, 또한 파일럿분사, 비례형 분사, 원격 분기분사(far split injection), 단발 분사모드 등을 선택적으로 달성하기 위한 제어밸브 작동방법에 관한 것이다.
도1은 종래 HEUI분사기의 단면도.
도2a는 종래 DHOS분사기의 단면도.
도2b는 도2a의 종래 DHOS분사기의 디지탈 제어밸브부의 단면도.
도2c는 개방위치에 있는 종래 DHOS분사기의 스풀밸브 디지탈 제어밸브부의 단면도.
도2d는 개방위치에 있는 종래 DHOS분사기의 디지탈 제어밸브부의 스풀밸브의 단면도.
도3은 DATS밸브의 단면도.
도4a는 비작동(배출) 모드에서 DATS밸브의 단면도.
도4b는 파일럿유동 작동모드에서 DATS밸브의 단면도.
도4c는 메인 유동 작동모드에서 DATS밸브의 단면도.
도5는 에어갭에 관련된 자력의 그래프.
도6은 본 발명에 사용되는 예시적인 분사기의 단면도.
도7은 다양한 작동모드와 비례분사에 관련된 개폐용 코일의 여자상태를 도시한 일련의 그래프.
도8은 파일럿유동 모드에서 DATS밸브의 슬리브 디자인의 실시예를 도시한 도면.
도9는 도8의 슬리브 휘일구조의 우단면도.
본 발명은 캠이 없는 내연기관에 사용하기 위한 유압제어장치에 사용되는 밸브에 관한 것이다. 본 발명의 특정한 목적중 한가지는 소량의 유량을 제공할 수 있으며, 필요에 따라 고유동비(high flow rate)를 제공하도록 절환될 수도 있는 유닛연료분사를 위한 제어밸브를 제공하기 위한 것이다. 기본적으로, 본 발명의 제어밸브는 가변적인 제어성능으로 이중 유동(고유동비 및 저유동비)을 제공할 수 있는 능력을 갖고 있다.
종래의 여러 형태의 분사기에 사용될 수 있도록, 파일럿분사, 비례형분사, 및 능률적인 단발분사와 같은 여러가지 진보된 디젤 분사기 특징부들이 제조되어 왔다. 이러한 분사기 특징부들은 강력한 배출규제에 부응할 수 있도록 디젤엔진용 단발분사기에 사용될 수 있어야 한다. 본 발명에 따르면, 사용자는 파일럿분사부와, 비례형분사부와, 단발분사부를 유연하게 선택할 수 있다. 모든 동작에 있어서 연료분배량과 스케쥴은 유연하게 선택 및 제어될 수 있다.
본 발명은 3가지의 컨셉을 수용한다. 첫번째 컨셉은 도3에 도시된 양방향 이중(DATS) 밸브 이다. 두번째 컨셉은 도6에 도시된 바와 같이 저압의 유압식 및전기식 공통레일 디젤연료분사기와 DATS밸브와의 조합체 이다. 세번째 컨셉은 다양한 엔진작동조건에 따라 도7에 도시된 바와 같이 다양한 연료분사모드를 생성할 수 있는 DATS분사기용 작동전략이다. 이러한 밸브 컨셉은 여러가지 용도로 사용될 수 있지만, 특정의 DATS밸브의 직접적인 용도는 디젤엔진 분사시스템이다.
본 발명은 연료분사기에 사용하기 위한 제어밸브 조립에 관한 것으로서, 상기 연료분사기는 입구포트와 배출포트가 구비된 제어밸브를 포함하며, 상기 입구포트는 작동유체원과 연결되고, 상기 배출포트는 독립적으로 이동가능한 제1밸브부재 및 제2밸브부재가 구비된 작동유체 배출부와 유체연결되며, 상기 제1 및 제2밸브부재는 분사동작중 분사를 제어하는 다수의 작동유체 통로를 형성한다. 본 발명은 상술한 제어밸브를 포함하는 연료분사기도 제공한다. 또한, 본 발명은 필요로 하는 분사전략을 실행하기 위해 강화기 챔버로의 고압 작동유체 유동을 선택적으로 제어할 수 있는 제어밸브 조립체에서 2개의 밸브 이동을 독립적으로 제어하는 단계를 포함하며, 여러 단계로 이루어진 연료분사기의 분사전략을 제어하는 방법을 제공한다.
도면에는 본 발명의 양방향 이중 제어밸브 조립체가 도면부호 10으로 도시되어 있다. DATS제어밸브 조립체(10)의 기본적인 구조는 다른 밸브의 내부와 같다. 도3에 도시된 바와 같이, 제어밸브 조립체(10)에서의 주요 부품들은 밸브하우징(12), 외측 스플밸브(14), 내측 스풀밸브(16), 푸시피스톤(18), 내측 스풀밸브 스프링(20), 폐쇄용 솔레노이드 코일(22) 및 그 단부캡(24), 개방용 솔레노이드 코일(26)과 그 단부캡(28)을 포함한다. 밸브하우징(12)과 단부캡(24, 28)과푸시피스톤 정지부(32)는 모두 정지형 부품들이다. 개방용 코일(26)은 양방향 코일(26) 이다.
외측 스풀밸브(14)는 밸브하우징(12)에 형성된 실린더보어(15)와 밀봉삽입된 상태에서 이동가능하게 배치된다. 내측 스풀밸브(16)는 축방향으로 미끄럼가능하게 이동하기 위하여, 외측 스풀밸브(14)의 축방향 실린더보어(17)내에 밀봉삽입된 상태에서 이동가능하게 배치되며; 내측 스풀과 외측 스풀 사이의 마찰은 최소한의 수준으로 제어된다. 개방용 코일(26)과 폐쇄용 코일(22)은 외측 스풀밸브(14)의 위치를 제어하기 위해, 양측에서 하우징(12)의 단부에 인접하여 배치된다. 푸시피스톤(18)은 스풀밸브(14, 16)로부터 개방용 코일단부(28)의 외측에 배치된 전기자판(19)과, 내측 스풀(16)의 한쪽 단부와 접촉하기 위해 단부캡(28)을 통해 연장되는 푸시핀(30)을 포함한다. 상기 푸시핀(30)은 전기자판(19)과 일체로 형성된다. 내측 스풀밸브 스프링(20)은 도3에 도시된 바와 같이 개방용 코일(26)로부터 하우징(12)의 개방용 코일단부에 배치된 푸시핀 정지부(32)의 표면(31)과 접촉하는 위치까지 내측 스풀밸브(16)를 개방용 코일(26)과 푸시피스톤(18)을 편의시키기 위해, 폐쇄용 코일 단부캡(24)과 내측 스풀밸브(16)의 다른쪽 단부 사이의 보어(20)에 배치된다.
단부캡(24, 28)과 밸브하우징(12)과 외측 스풀밸브(14)와 푸시핀(18)은 모두 동일한 형태의 자성 스틸로 제조된다. 이러한 자성 스틸은 코일(22, 26)이 여자될 때 자속을 전도한다. 내측 스풀밸브(16)는 비자성 스틸로 제조되므로, 자성 도전성이 매우 빈약하다. 따라서, 여자코일(26, 22)은 내측 스풀(16)상에 무시할 수있는 플럭스를 생성한다. 내측 스풀밸브(16)의 이동은 푸시핀(18)의 이동과 스프링(20)의 편의에 의해서만 이루어진다. 편의된 스프링(20)은 내측 스풀밸브(16)를 푸시핀(18)과 매우 가깝게 접촉시킨다. 상기 푸시핀(18)과 내측 스풀밸브(16)는 모든 작동조건하에서 함께 이동된다. 코일(22)의 여자는 오직 외측 스풀밸브(14)만 견인한다. 코일(26)의 여자는 한쪽으로부터 외측 스풀밸브(14)를 견인하여 우측방향 이동을 시작하고, 다른쪽으로부터 푸시피스톤(18)을 견인하여 좌측방향 이동을 시작한다. 대향방향으로의 동시이동을 유발하는 이중 견인은 단일 코일에 의한 양방향 작동으로 언급된다. 코일(22, 26)은 동일하다. 외측 스풀밸브(14)상에서 코일(22, 26)로부터 생성된 자력은 제로 에어갭 상태하에서 동일하다.
작동중, 푸시피스톤(18)은 개방용 코일(26)에 의해 단부캡(28)의 외측(27)으로 견인되거나, 스프링(20) 및 내측 스풀(16)에 의해 푸시피스톤 정지부(32)에 대해 편의된다. 상기 푸시피스톤(18)은 2개의 위치를 갖는다. 제1위치는 푸시피스톤 정지부(32)와 접촉하고 있으며, 제2위치는 개방용 코일 단부캡(28)의 외측상에 자기적으로 래칭된다. 대직경 전기자(19)는, 개방용 코일(26)이 작동되어 내측 스풀밸브(16)의 다른쪽 단부로부터 스프링(20)의 편의력을 극복하므로써 외측면(27)의 개방용 코일 단부캡(28)을 향해 견인될 때, 충분한 자력을 제공한다. 푸시핀 에어갭(40)은 푸시핀(18)이 단부캡(28)의 표면(27)에 래칭됨에 따라 제로로 감소된다.
폐쇄용 코일(22)의 내측은 폐쇄용 코일(22)이 여자될 때 외측 스풀밸브(14)를 견인한다. 내측 스풀밸브는 자기 도전성이 빈약하고 또한 단부캡(24)으로부터상대적으로 멀리 위치되어 있기 때문에, 내측 스풀밸브(16)상에 작용하는 폐쇄용 코일(22)로부터의 자력은 무시할 수 있다. 코일(26)이 작동될 때, 외측 스풀밸브(14)는 단부캡(28)의 내측으로 견인된다. 푸시피스톤(18)은 단부캡(28)의 외측을 향해서도 견인된다. 단부캡(28)과 함께 코일(26)의 기능은 외측 스풀밸브(14)와 내측 스풀밸브(16) 사이에 대향방향의 이동을 생성한다. 푸시피스톤(18)과 외측 스풀밸브(16)가 단부캡(28)을 향해 이동함에 따라, 외측 스풀밸브(14)와 내측 스풀밸브(16) 사이의 상대적 위치는 변화된다. 유압식 작동유체의 필요로 하는 작동모드를 실행하기 위해, 하기에 상세히 서술되는 바와 같이, 스풀밸브(14, 16)와 밸브하우징(12) 사의 상대위치가 변화됨에 따라 하우징내의 유동포트도 이에 따라 개폐될 것이다.
도4a 내지 도4c는 하우징(12)내에서 내외측 스풀밸브(14, 16)의 예시적인 이동을 도시하고 있다. 외측 스플(14)의 보어(17)에 대한 환형부인 배출환형부(H)의 유동면적은 내측 스풀밸브(16)와 외측 스풀밸브(14)의 상대적 위치에 의해 결정된다. 만일 외측 스풀밸브(14)가 도3에 도시된 바와 같이 폐쇄용 코일 단부캡(24)에 래칭된다면, 배출환형부(H)는 푸시피스톤(18)이 구비된 내측 스풀밸브(16)를 좌측을 향하여 이동시키기 위해 개방용 코일(26)을 작동시키므로써 폐쇄된다. 푸시핀(18)이 개방용 코일 단부캡(28)에 래칭되었을 때, 도4b에 도시된 바와 같이, 내측 스풀밸브(16)는 완전 좌측위치에 있으며, 배출환형부(H)는 완전히 폐쇄된다. 이러한 위치에서, 내측 스풀밸브 환형부(E)와 하우징통로(A) 사이의 파일럿통로(D)는 완전히 개방되며, 작동유체는 하기에 상세히 서술되는 바와 같이 압력입구(36)로부터 파일럿통로(D)를 통해 강화챔버(223)로 흐른다. 외측 스풀밸브(14) 또는 내측 스풀밸브(16)의 이동은 외측 스풀(14)에 형성된 공급통로(F)를 폐쇄하지 않는다. 공급통로(F)는 분사기(8)의 강화챔버(223)와 유체연결된 공급통로(G)와 정렬된다(도6).
밸브하우징(12)은 고압의 유압식 작동유체원[입구(36)]과, 배출부[배출포트(J)]와, 분사기(8)의 강화챔버(223) 사이의 연결을 제공한다. 입구포트(A)는 고압원(36)에 직접 연결된다. 배출포트(J)는 엔진 밸브커버 아래에서 분사기로부터의 누설(spilling)에 의해 엔진의 배출부 또는 저장조에 대기압으로 연결된다. 공급포트(C)는 입구포트(A)로부터 분사기(8)의 강화챔버(223)로 고압 작동유체의 유동을 허용한다.
제2공급포트(G)는 이중으로 작동된다. 즉, 제2공급포트는 입구포트(A)로부터 파일럿통로(D)와 환형부(E)와 공급통로(F)를 통해 분사기(8)의 강화챔버(223) 까지 고압 통로를 위한 유체통로를 제공한다. 또한, 제2공급포트는 공급통로(F), 환형부(E), 배출환형부(H), 배출환형부(l)를 통해 작동유체를 강화챔버(223)로부터 통기시키는 유체 통기통로도 제공한다. 배출환형부(l)는 통로(L)에 의해 배출포트(J)에 유체연결된다. 밸브하우징(12)상에서 모든 통로(A, C, G, J)로의 유동은 하우징(12)에 대해 외측 스풀밸브(14)의 위치에 의해 직접 제어된다. 외측 스풀밸브(14)가 한쪽 단부캡(24, 28)로부터 다른쪽 단부캡(28, 24)로 이동할 때, 공급환형부(B) 또는 외측 스풀밸브(14)상에서의 배출환형부(l)는 포트쪽으로 개방되며, 다른쪽 환형부(B)는 밸브하우징(12)에 의해 폐쇄된다.
파일럿통로(D)는 고압의 입구포트(A)에 항상 개방되어 있다. 그러나, 파일럿통로(D)가 강화챔버로 개방되면, 외측 스풀밸브(14)에 대한 내측 스풀밸브(16)의 위치에 의해 결정된다. 도4b 및 도4c에 도시된 바와 같이 푸시피스톤(18)이 개방용 코일단부캡(28)이 래칭될 때, 파일럿통로(D)는 강화챔버(223)로 개방되므로, 고압의 작동유체는 입구포트(A)로부터 파일럿통로(D)를 통해 내측 스풀환형부(E)와 공급포트(G)와 분사기(D)의 강화챔버(223)로 흐른다. 파일럿통로(D)를 통과하는 유동면적은 매우 작은 것이 바람직하며, 양호하기로는 대형 외측 스풀밸브 공급환형부(B)의 유동면적의 약 10% 이다. 파일럿통로(D)를 통해 분사기(8)의 강화챔버(223)로의 엄격한 작동기 유동유체에 의해, 강화기(204)의 작동과정은 매우 안정되고 느린 비율로 양호하게 제어된다. 2개의 단부캡(24, 28)과 코일(22, 26)과 함께, 외측 스풀밸브(14)는 도2에 도시된 바와 같은 기본적인 디지탈 밸브 컨셉을 실행한다. 외측 스풀밸브(14)는 코일(22, 26)의 작동에 따라 한쪽 코일측으로부터 다른쪽 코일측으로 견인된다.
도5는 주어진 전류레벨에 대해 자력이 에어갭의 함수가 되는 원리를 도시하고 있다. 도3에 도시된 바와 같이, 스풀밸브(14, 16)의 이동은 푸시피스톤 에어갭(40), 개방용 솔레노이드 에어갭(41)과 폐쇄용 솔레노이드 에어갭(42)을 다양하게 개폐한다. 도5의 원리는 각각의 에어갭(40-42)에도 적용될 수 있다. 자력 레벨은 스풀밸브가 이격된 위치에 있다면 상당히 적다(에어갭이 크다). 여자된 코일의 단부캡에 스풀밸브가 부착될 때 최대의 힘 레벨에 도달될 것이다.
폐쇄용 코일(22)은 개방용 코일(26)에 의해 발생된 힘 보다 크거나 동일한최대 자력(제로 갭에서의 힘)을 발생시킨다. 이에 의해, 하기와 같은 특징을 얻을 수 있다.
(1) 개방용 코일(26)이 작동정지되고 폐쇄용 코일이 여자되었다면, 외측 스풀밸브(14)는 폐쇄용 코일측 단부캡(24)에 래칭될 것이다. 개방용 코일(26)이 작동정지되기 때문에, 푸시피스톤(18)과 함께 내측 스풀밸브(16)는 스프링(20)의 예비부하력에 의해 푸시피스톤 정지부(32)[개방용 코일(26)로부터 이격된]로 가압될 것이다. 따라서, 상기 스풀(14, 16)은 도4a에 도시된 위치에 있게 될 것이다.
(2) 만일 폐쇄용 코일(22)이 여자되고 외측 스풀밸브(14)가 폐쇄용 코일측 단부캡(24)상에 래칭되었다면, 개방용 코일(26)의 여자는 자력 및 갭 원리로 인해 스풀밸브(14)를 이동시킬 수 없게 될 것이다. 폐쇄용 코일측(22)상에 생성된 자력은 개방용 코일측(26) 보다 큰데, 그 이유는 스풀(14)과 단부캡(24) 사이에 에어갭이 없고 스풀(14)과 단부캡(28) 사이에 개방용 코일측상에서 최대 에어갭이 있기 때문이다(도3, 도4a, 도4b). 그러나, 도4b에 도시된 위치를 가정하였을 때, 개방용 코일(26)을 여자시키면 푸시피스톤(18)을 이동시켜, 개방용 코일 단부캡(28)의 외측 및 스플밸브(14, 16)와 결합될 것이다.
(3) 만일 외측 스풀밸브(14)가 폐쇄용 코일측에 있고(도4b), 폐쇄용 코일(22)이 여자되지 않을 경우, 개방용 코일(26)을 여자시키면 개방용 코일을 향해 외측 스풀밸브(14) 및 푸시피스톤(18)을 이동시킬 것이다. 이에 의해 스풀밸브(14, 16)는 반대방향으로 이동하여 도4c에 도시된 상대적 위치를 얻을 것이다. 개방용 코일(26)의 여자에 응답하여 내측 스풀밸브(16)는 좌측으로 이동하고, 외측 스풀밸브(14)는 우측으로 이동한다.
도6는 HEUI분사기(8)에 장착된 DATS제어밸브(10)를 도시하고 있으며, 이러한 분사기(8)는 강화챔버(223), 강화플런저(228)에 작동가능하게 연결된 강화피스톤(236)을 포함하므로, DATS제어밸브(10)에 의해 강화챔버에 고압의 작동유체가 공급되고, 이에 따라 강화피스톤은 플런저(228)를 연료실(230)로 가압하여 연료를 분사노즐(206)로 유입시키고, 니들밸브(250)를 상승시키며, 노즐(206)로부터 연료를 방출시킨다.
분사기(8)의 강화기와 노즐부의 동작은 상술한 종래 분사기와 동일하다.
DATS분사기 동작
도4a 내지 도4c는 다른 상태의 연료분사 유동비 및 체적을 유연하게 제어하기 위한 본 발명의 DATS밸브(10)의 동작을 도시한다.
도4a는 분사기의 비작동모드 또는 배출상태에 있는 스풀밸브(14, 16)를 도시하고 있다. 이러한 배출모드 위치에서, 분사기(8)의 강화챔버(223)는 배출통로(G, F, E, H, I, J, K)를 통해 대기압으로 통기된다. 배출처리중, 폐쇄용 코일(22)이 여자되며, 개방용 코일(26)은 작동정지된다. 따라서, 외측 스풀밸브(14)는 가장 좌측의 위치에서 폐쇄용 코일 단부캡(24)에 자기적으로 래칭되며, 내측 스풀밸브(16)와 푸시피스톤(18)은 스프링(20)에 의해 푸시피스톤 정지부(32)(가장 우측 위치)에 가압된다. 파일럿통로(D)는 내측 스풀밸브(16)의 랜드(43)에 의해 밀봉된다. 배출환형부(H, I)는 넓게 개방되어 있다. 메인 유동포트(A)는 외측 스풀밸브(14)의 랜드(44)에 의해 완전히 밀봉된다. 폐쇄용 코일(22)은 스풀밸브(14)가 배출위치에 있을 때 작동정지된다. 외측 스풀밸브(14)는 잔류자력으로 인해 차후 분사가 이루어질 때까지 폐쇄용 코일 단부캡에 래칭될 것이다.
도4b는 제어밸브(10)의 파일럿모드를 도시하고 있다. 이러한 위치는 분사의 초기에 실행된다. 분사 초기에는 소량의 작동유체가 강화기로 자주 흐르는 것이 바람직하다. 이러한 소량 유동상태는 하기와 같은 방식으로 실행된다. 폐쇄용 코일(22)이 먼저 여자된 후, 파일럿분사중 설정시간동안 이 상태가 지속된다. 개방용 코일(26)은 작동정지된다. 따라서, 외측 스풀밸브(14)는 폐쇄용 코일측으로 견인되어 단부캡(24)에 래칭되므로, 메인 입구 유동포트는 초기에는 완전히 폐쇄된다. 이때, 파일럿통로(D)는 도4a에 도시된 바와 같이 내측 스풀밸브(16)의 랜드(43)에 의해 완전히 폐쇄된다.
폐쇄용 코일측 단부캡(24)에 고정된 외측 스풀밸브(14)에 의해, 개방용 코일(26)은 푸시피스톤(18)을 견인하도록 여자되므로써, 내측 스풀밸브를 스프링(20)을 압축시키는 좌측으로 이동시켜 파일럿통로(D)를 개방한다. 고압의 작동유체는 파일럿통로(D, E, F, G)를 통해 강화챔버(223)로 유입된다. 이 상태에서 유동비는 매우 안정된 그리고 소량으로 제어가능한 수준으로 제한된다. 강화피스톤(236)의 이동은 파일럿통로(D)를 통한 작동유체의 적은 유동비로 인해 매우 느려질 것이다. 분사동작중 파일럿분사부의 말기에서 개방용 코일(26)이 작동정지된다. 그후, 내측 스풀밸브(16)는 스프링(20)의 편의에 의해 우측으로 이동하여 파일럿통로(D)를 밀봉하므로써, 파일럿분사부와 분사동작의 메인 분사부 또는 분사동작의 일련의 파일럿분사부 사이에 드웰주기를 제공하거나, 또는 필요에 따라 분사동작을 종료시킨다. 내측 스풀밸브(16)의 우측 이동은 파일럿분사를 종료시킨다.
도4c는 분사동작의 메인 분사부를 위한 주요 유동형태를 도시하고 있다. 이러한 조건에서는 고압 작동유체의 큰 체적이 메인 유동통로(C, G)를 통해 분사기(8)의 강화챔버(223)로 유입된다. 이를 위해, 폐쇄용 코일(22)이 작동정지되고, 개방용 코일(26)이 여자된다. 외측 스풀밸브(14)와 푸시피스톤(18)은 개방용 코일 단부캡(28)에 래칭된다. 상기 외측 스풀밸브(14)는 가장 우측의 위치에 있다. 내측 스풀밸브(16)는 스프링(20)을 가압하는 가장 좌측의 위치에 있다. 파일럿통로(D)는 아직 개방되어 있어 메인 유동을 증가시키고, 배출환형부(H)는 폐쇄되어 있다. 그러나, 만일 파일럿통로의 크기가 매우 작다면, 파일럿통로 흐름은 메인 유동에 비해 무시해도 좋다.
연료분사부에서의 DATS밸브 용도
본 발명의 DATS밸브(10)는 유압제어분야에서 광범위한 용도를 갖는다. 이러한 밸브(10)의 기본적인 특징은 제어성이 유연한 이중 유동을 제공할 수 있다는 점이다. 작은 유동비를 필요로 할 때, DATS밸브(10)는 예를 들어 파일럿 작동모드를 제공하기 위해 제1위치에 로킹될 수 있다. 대용량의 흐름이 요구될 때, DATS밸브(10)는 예를 들어 메인 유동 작동모드를 제공하기 위해 제2위치에 로킹될 수 있다. 각각의 작동모드 주기는 코일(22, 26)에 대한 펄스폭 제어변조를 통해 유연하게 제어될 수 있다.
DATS밸브(10)의 직접적인 용도로는 디젤연료 분사영역을 들 수 있다. 종래기술의 분사기를 통해 서술한 바와 같이, 유연한 분사동작을 위한 종래기술의 디지탈 스풀밸브제어를 개선하는 것이 매우 바람직하다. 소량의 유동모드는 제어성 및 안정성을 얻기 위해 파일럿분사 동작에 사용된다. 높은 분사압력을 얻고 분사효율을 개선하기 위해 메인 분사동작에서는 대형의 유동모드가 사용된다.
DATS제어밸브(10)의 개방용 코일(26) 및 폐쇄용 코일(26)은 엔진과 DATS분사기(8)의 다양한 작동방법을 제공하기 위해 프로그램된 엔진제어 마이크로프로세서(도시않음)의 제어하게 작동되거나 정지된다. 도7에 도시된 바와 같이, 코일(22, 26)은 E에서 여자되고, O에서 작동정지된다. 하기의 연료분사 전략은 DATS제어밸브(10)에 의해 가능하게 된다.
(1) 단발 분사
분사를 시작하기 전에, 내외측 스풀밸브(14, 16)는 도4a에 도시된 배출형태를 취한다. 개방용 코일(26)이 먼저 여자되어 외측 스풀밸브(14)와 내측 스풀밸브(16)상에 작용하는 푸시피스톤(18)을 견인하여 개방용 코일 단부캡(28)을 이동시킨다. 이어서, 도4c에 도시된 메인 분사 형태가 달성된다. 이때, 대량의 고압 작동유체가 분사기(8)의 강화챔버(223)내로 흐른다. 높은 유동비와 강화챔버에서의 고압으로 인해, 노즐(206)에서의 분사압력은 급속히 축적되고, 이러한 상태에서 발생되는 연료분사는 폭발적이며 매우 효율적이다. 고속상태하에서의 대부부의 엔진작동은 이러한 분사전략을 이용한다. 분사동작의 말기에, 폐쇄용 코일(22)은 여자되고, 개방용 코일(26)은 작동정지된다. 외측 스풀밸브(14)는 폐쇄용 코일 단부캡(24)으로 복귀된다. 내측 스풀밸브(16)는 스프링(20)에 의해 대향 방향으로 이동하며, 메인 유동포트(A)와 파일럿통로(D)는 배출환형부(H, I)가 개방되어 강화챔버(223)를 통기시겨 분사동작을 종료할 동안 폐쇄되며, 이에 의해 부품들을 배출상태로 되게 한다. 이어서, 폐쇄용 코일(22)이 차후 분사동작시까지 작동정지되고, 잔류자기는 제어밸브(10)를 도4c의 형태로 유지시킨다.
(2) 파일럿 분사
파일럿분사는 하기의 작동전략에 의해 달성된다. 폐쇄용 코일(22)이 먼저 여자되어, 외측 스풀밸브(14)가 와측으로 이동하여 폐쇄용 코일측 단부캡(24)상에 머무르는 것을 보장한다(도4b). 외측 스풀밸브(14)가 폐쇄용 코일측 단부캡(24)상에 래칭될 때, 개방용 코일(26)을 여자시키면 내측 스풀밸브(16)를 좌측으로 이동시켜 파일럿통로(D)를 개방시키므로, 소량의 고압 작동유체가 고압 입구포트(A)로부터 강화챔버(223)로 흐를 수 있게 된다. 작은 작동유체 유동비에 의해, 연료분사는 서서히 그리고 매우 안정스럽게 시작된다. 개방용 코일(26)은 개방용 코일(26)에 인가된 펄스폭 주기에 비례하는, 필요한 파일럿 연료분사량이 얻어질 때 작동정지된다. 이러한 작동정지는 내측 스풀밸브(16)를 우측으로 이동시키는 스프링(20)을 자유롭게 하여 파일럿통로(D)를 밀봉한다(도4a). 배출포트(J)가 개방될 때, 내측 스풀밸브(16)가 배출 형태로 복귀됨에 따라 파일럿분사가 종료된다.
분사기(8)는 분사동작 사이의 드웰 주기에 있다. 개방용 코일 및 폐쇄용 코일(22, 26)은 작동정지된다. 드웰 주기의 말기에, 개방용 코일(26)이 다시 여자되며, 폐쇄용 코일(22)은 일련의 분사동작이 시작될 때 작동정지된다. 따라서, 외측 스풀밸브(14)와 푸시피스톤(18)은 개방용 코일 단부캡(28)을 향해 이동되므로 메인 분사형태를 이루게 된다. 외측 스풀밸브(14)는 가장 우측의 위치에 있으며, 내측스풀밸브(16)는 가장 좌측의 위치에 있다. 상술한 바와 같이, 고압 작동유체의 메인 유동은 메인 분사를 제공하기 위해 메인 유동통로[통로(A 내지 C)] 및 파일럿 유동통로[통로(A 내지 D, E, F)]를 통해 강화챔버(223)로 흐른다. 메인 분사동작의 말기에, 폐쇄용 코일(22)이 여자되고, 개방용 코일(26)이 작동정지된다. 강화챔버(223)는 배출환형부(H, I)를 통해 통기되고, 모든 부품들은 배출 형태로 복귀된다. 파일럿 분사전략은 엔진으로부터 소음을 줄이고 방출을 적게하기 위해 가장 중요한 분사전략인 것으로 간주된다.
(3) 부트 또는 비례형 분사
부트 또는 비례형 분사는 상술한 파일럿분사와 유사하지만, 파일럿분사와 메인 분사 사이에 명백한 드웰 주기가 없다. 부트분사는 메인 분사가 시작되기 전에 발생되는 작은 분사 유동비를 특징으로 한다[부트의 외곽(outline)과 유사하게 나타나는 시간에 대한 분사곡선의 비율]. 초기의 낮은 연료분사율과 일련의 높은 분사율을 유연하게 제어하는 것이 매우 바람직하다. DATS제어밸브를 갖는 분사기(8)에 의해, 파일럿통로(D, E, F)를 통해 챔버(223)로 소량의 초기분사가 달성된다. 상술한 파일럿분사와 마찬가지로, 먼저 폐쇄용 코일(22)이 여자되어 외측 스풀밸브(14)를 폐쇄용 코일측 단부캡(24)상에 래칭시킨다. 그후, 개방용 코일(26)이 여자된 후 L로 되어 파일럿 유동량을 분배한다. 작은 분사유동비로 분사가 시작된다. 필요로 하는 낮은 초기 분사율이 달성되었을 때, 폐쇄용 코일(22)이 작동정지되어, 외측 스풀밸브(14)를 해제한다. 개방용 코일(26)이 아직 여자되어 있기 때문에, 외측 스풀밸브(14)가 곧이어 이동하여, 개방용 코일측 단부캡(28)상에 래칭된다. 외측 스풀밸브(14)의 이동 함수로서 메인 분사가 시작되며, 파일럿 유동은 계속 이루어지고 있다. 개방용 코일(26)을 작동정지시키고 폐쇄용 코일(22)을 여자시키므로써 분사동작의 종료가 이루어진다. 제어밸브(10)는 도4a의 위치로 복귀된다.
(4) 원격 분기분사(far split injection)
엔진 아이들 및 콜드엔진 동작시 이러한 분사전략이 자주 사용된다. 원격 분기분사는 동일한 분사동작내에서 신속히 연속해서 발생되는 작은(그러나 파일럿량 보다 큰) 2개의 단발분사 이다. 이러한 전략을 위한 DATS제어밸브(10)의 동작은 동일한 분사동작이나 엔진사이클내에서 상술한 분사 말기에 상술한 단발 분사전략을 작동시켜, 폐쇄용 코일(22)을 작동정지시키고 개방용 코일(26)을 여자시켜 제2 단발분사를 얻는다. 상기 원격 분사분기는 배출상태에서 제어밸브(10)로 분사동작을 종료하기 위해 개방용 코일(26)을 작동정지시키고 폐쇄용 코일(22)을 여자시키며, 그후 폐쇄용 코일이 작동정지되어 차후의 분사동작을 기다린다.
슬리브 디자인을 구비한 DATS밸브(10)
도8은 본 발명의 또 다른 실시예인, 슬리브 디자인을 구비한 DATS밸브(10)를 개략적으로 도시하고 있다. 슬리브(50)는 외측 스풀밸브(14)와 내측 스풀밸브(16) 사이에 위치된다. 상기 슬리브(50)는 중앙에 축방향 보어가 형성된 간단한 원통형 형상을 취하고 있다. 슬리브(50)는 비자성 재료로 제조되는 것이 바람직하며, 모든 작동모드에서 안정스럽다. 내측 스풀밸브(16)와 외측 스풀밸브(14) 사이에 유체연결을 제공하기 위해 슬리브몸체(52)에는 여러개의 유동통로가 형성된다. 슬리브(50)를 포함하는 DATS밸브는 적어도 3가지의 장점을 제공한다.
내측 스풀밸브(16)와 외측 스풀밸브(14) 사이에서는 직접적인 마찰을 피해야 하는데, 그렇지 않을 경우 반대방향의 이동을 유발하게 된다. 이러한 마찰을 제거하므로써, 상대이동으로 인한 이동변경성(motion variability)이 최소화된다.
이러한 디자인은 제조과정을 간단하게 한다. 도3에 도시된 바와 같이, 유체를 대기로 배출하는 홈(R)을 형성하기 위해서는 내측홈 천공과정이 필요하다. 이와 같은 내측홈 천공과정은 내부 스풀밸브(16)의 직경이 매우 작은 경우에는 상당히 어렵다. 슬리브(50)를 포함하는 DATS밸브(10)에 의해, 모든 내측 천공과정은 외측 홈과 보어에 의해 대체될 수 있으므로 제조과정이 매우 용이하게 된다. 도8에 도시된 바와 같이, 보어(R)와 외측 홈(K)은 도3에서 내측 홈(R)을 대체하기 위해 사용된다.
슬리브(50)는 양방향 코일(26)상에서 휘일형 구조를 구비한 간단한 원통형 몸체(52)를 포함한다. 상기 원통형 몸체(52)는 축방향 보어(54)를 포함한다. 내부 스풀밸브(16)는 보어(54)에서 이동가능하게 배치된다. 도5와 도8 및 도9에는 몸체(52)의 휘일형 구조를 개략적으로 도시하고 있다. 휘일형 구조부(55)는 다수의 스포우크(spoke)를 포함한다. 각각의 스포우크(56)는 정지부(32)의 표면(31)과 접촉하는 단부여유부(60)가 구비된 팁(58)을 포함한다. 상기 휘일형 구조부(55)와 단부캡(28)은 적절한 용접기법에 의해 접합된다. 푸시피스톤(18)이 단부캡(28)을 향해 이동할 때, 푸시피스톤(18)은 도8에서 우측 하부모서리에서 작은 에어갭(64)으로 도시된 바와 같이, 휘일 스포우크(56)와 접촉하며, 단부캡 표면(62)과 직접적으로 접촉하지 않는다. 푸시피스톤(18)과 단부캡(28) 사이에는 작은 갭(64)이 존재한다. 이러한 미세한 에어갭(64)으로 인해, 최대 자력이 약간 감소된다(약 5%). 이러한 감소는 무시해도 좋다. 휘일형 구조부(55)는 밸브(10)의 전체 조립체를 고정시켜 단부캡 표면(64)상에서 푸시피스톤(18)의 고속 충격에 의해 유발된 어떠한 구조적 손상이라도 피할 수 있다. 이러한 충격은 푸시피스톤(18)의 좌측 이동을 방해하는 스포우크(56)의 간섭이 없을 때 발생된다. 슬리브 휘일 구조부(55)가 비자성이고 단지 소수의 휘일 스포우크(56)를 갖고 있기 때문에, 자속통로는 도3의 실시예의 통로와 동일하게 유지된다. 에어갭을 통해 직접 이동하거나 또는 에어갭을 통해 푸시피스톤(18)으로 휘일 스포우크(56)를 우회시킬 수 있는 플럭스 자기영역이 있으므로, 푸시피스톤(18)상에 충분한 자력을 발생시킬 수 있다.
파일럿 유동중, 외측 스풀밸브(14)는 폐쇄용 코일(22)을 여자시키므로써 단부캡(24)에 고정된다. 이에 의해 외측 스풀밸브(14)가 래칭된다. 메인 유동통로(B)는 폐쇄된다. 그후, 개방용 코일(26)이 회전한다. 푸시피스톤(18)은 개방용 코일(26)에 의해 발휘된 자력의 영향을 받아 개방용 단부캡(28)을 향해 좌측으로 이동하기 시작한다. 내측 스풀밸브(16)가 푸시피스톤(18)과 함께 좌측으로 이동함에 따라, 내측 스풀밸브(16)는 파일럿 유동구멍(D)을 개방하고, 통기구멍(R)을 폐쇄한다. 입구(36)로부터 A와 D1 및 D2를 통해 제안영역(D)으로 한정한 유동비가 통과한다. 그후, 유동은 F1과 F 및 G를 통해 작동기[챔버(223)]로 이어진다.
배출통로(R, K, J, ㅣ)는 푸시피스톤(18)이 휘일 구조부(55)의 스포우크(56)에 안착될 때 완전히 차단된다. 이러한 작동모드에서 입구(36)로부터 작동기[강화챔버(23)]로의 유동은 설정된 작은 유동비로 제어된다. 필요로 하는 작은 유동비를 얻기 위해서 파일럿 보어(D)의 크기가 사용된다.
파일럿 유동모드는 코일(26)을 작동정지시키므로써 종료된다. 그후 스프링(20)은 내측 스풀밸브(16) 및 푸시피스톤(18)을 가장 우측의 피스톤으로 가압하여, 보어(D)를 폐쇄하고 통기 보어(R)를 개방한다. 그후, 작동유체는 G로부터 F 및 R로 통기된 후 I와 J를 통해 출구로 흐른다.
메인 분사 동작중 폐쇄용 코일(22)은 작동정지되며, 개방용 코일(26)이 작동된다. 외측 스풀밸브(16)와 푸시피스톤(18)은 단부캡(28)을 향해 동시에 이동하여, 정지형 슬리브(50)의 외측면상에서 외측 스풀밸브(16)를 우측으로 이동시키고, 푸시피스톤(18)을 좌측으로 이동시킨다. 이러한 반대방향 동작에 의해 메인 유동포트(B)가 개방되어 상당한 양의 유체가 입구(36)로부터 A와 B를 통해 작동포트(C) 및 작동기[챔버(223)]로 흐른다. 이와 동시에, 파일럿 유량이 보어(D1), 슬리브 홈(D2), 파일럿 보어(D), 환형부(E), 보어(F1, F), 포트(G)를 통해 챔버(223)로 흐른다. 통기포트(R)는 내측 스풀밸브(16)에 의해 완전히 차단된다. 코일(26)의 작동정지와 동시에 코일(22)을 여자시키므로써 메인 유동이 종료된다.

Claims (77)

  1. 분사동작시 필요로 하는 분사전략을 형성하도록 제어가능한 연료분사기에 사용되는 제어밸브 조립체에 있어서,
    입구포트와 배출포트가 구비된 제어밸브를 포함하며, 상기 입구포트는 작동유체원과 연결되고, 상기 배출포트는 독립적으로 이동가능한 제1밸브부재 및 제2밸브부재가 구비된 작동유체 배출부와 유체연결되며, 상기 제1 및 제2밸브부재는 분사동작중 분사를 제어하는 다수의 작동유체 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 분사동작은 단발분사, 파일럿분사, 비례형 분사 및 원격 분기분사중 적어도 하나의 분사전략을 제공하기 위해 제어가능한 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 유동통로는 적어도 파일럿분사 유동통로와 메인 분사 유동통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 파일럿 유동통로는 메인 유동통로가 폐쇄되었을 때 개방되고, 상기 파일럿 유동통로는 메인 유동통로가 개방되었을 때 개방되며; 상기 파일럿 유동통로는 메인 유동통로가 개방되었을 때는 폐쇄되고, 메인 유동통로가폐쇄되었을 때는 폐쇄가능한 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 제1밸브부재 및 제2밸브부재는 제1솔레노이드 코일과 제2솔레노이드 코일을 선택적으로 여자시키므로써 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 제1솔레노이드 코일의 여자는 적어도 한가지의 분사형태를 달성하기 위해 제1밸브부재 및 제2밸브부재를 반대방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  7. 제5항에 있어서, 제1밸브부재는 제1방향으로 편의되는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 제2밸브부재상에 작용하는 편의력은 제1솔레노이드 코일의 여자에 의해 제2밸브상에 작용하는 자력이 없을 경우 제2솔레노이드 밸브부재를 제1방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  9. 제5항에 있어서, 제1밸브부재는 스풀밸브를 포함하고, 제2밸브부재는 제1밸브부재 스풀밸브에 형성된 실린더 보어에서 이동가능한 스풀밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 제1솔레노이드 코일과 제2솔레노이드 코일은 독립적으로 여자될 수 있으며, 밸브하우징에서 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  11. 제9항에 있어서, 제1밸브부재 스풀밸브는 유동환형부를 포함하며, 상기 유동환형부는 입구포트 및 출구포트와 선택적으로 유체연결될 수 있으며, 상기 출구포트는 강화챔버와 유체연결되는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1밸브부재 스풀밸브에는 파일럿통로가 형성되며, 상기 파일럿통로는 제2밸브부재 스풀밸브에 형성된 홈과 입구포트에 선택적으로 유체연결되는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 제2밸브부재 스풀밸브에 형성된 홈은 제1밸브부재 스풀밸브에 형성된 공급통로와 유체연결되며, 제1밸브부재 스풀밸브에 형성된 공급통로는 밸브하우징에 형성된 공급통로와 유체연결되며, 상기 밸브하우징에 형성된 공급통로는 강화챔버와 유체연결되는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  14. 제13항에 있어서, 파일럿통로는 유동환형부의 유동면적의 5% 내지 25%의 유동면적을 갖는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  15. 제10항에 있어서, 제2밸브부재 스풀밸브에 작동가능하게 연결된 피스톤을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 피스톤은 제2솔레노이드 코일의 여자에 응답하여 이동가능하며, 이러한 이동은 제2밸브부재 스풀밸브상에 발휘된 편의력에 대항하는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  17. 제16항에 있어서, 제2밸브부재 스풀밸브상에 발휘된 편의력은 스프링에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  18. 분사동작의 분사전략을 형성하도록 제어가능한 연료분사기에 있어서,
    입구포트와 배출포트가 구비된 제어밸브를 포함하는 제어밸브 조립체를 포함하며, 상기 입구포트는 작동유체원과 유체연결되고, 상기 배출포트는 작동유체 배출부와 유체연결되며, 상기 제어밸브는 독립적으로 이동가능한 제1 및 제2밸브부재를 포함하며, 상기 제1 및 제2밸브부재는 분사동작을 제어하기 위해 다수의 작동유체 유동통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  19. 제18항에 있어서, 분사동작은 단발분사, 파일럿분사, 비례형분사 및 원격 분기분사와 같은 분사전략을 제공하도록 제어가능한 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  20. 제18항에 있어서, 유동통로는 적어도 파일럿분사 유동통로와 메인 분사 유동통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  21. 제20항에 있어서, 상기 파일럿 유동통로는 메인 유동통로가 폐쇄되었을 때 개방되고, 상기 파일럿 유동통로는 메인 유동통로가 개방되었을 때 개방되며; 상기 파일럿 유동통로는 메인 유동통로가 개방되었을 때는 폐쇄되고, 메인 유동통로가 폐쇄되었을 때는 폐쇄가능한 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  22. 제18항에 있어서, 제1밸브부재 및 제2밸브부재는 제1솔레노이드 코일과 제2솔레노이드 코일을 선택적으로 여자시키므로써 이동될 수 있으며, 상기 제2솔레노이드 코일은 제1솔레노이드 코일로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  23. 제22항에 있어서, 제1솔레노이드 코일의 여자는 제1밸브부재 및 제2밸브부재를 반대방향으로 동시에 이동시키는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  24. 제22항에 있어서, 상기 제2밸브부재는 제1방향으로 편의되는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  25. 제24항에 있어서, 제2밸브부재상에 작용하는 편의력은 제1솔레노이드 코일의여자에 의해 제2밸브부재상에 상에 작용하는 자력이 없을 경우 상기 제2밸브부재를 제1방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  26. 제22항에 있어서, 제1밸브부재는 스풀밸브를 포함하고, 제2밸브부재는 실린더 보어에서 이동가능한 스풀밸브를 포함하며, 상기 실린더 보어는 제1밸브부재 스풀밸브에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  27. 제26항에 있어서, 제1 및 제2솔레노이드 코일은 독립적으로 여자되며, 밸브하우징에서 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  28. 제26항에 있어서, 제1밸브부재 스풀밸브는 유동환형부를 포함하고, 상기 유동환형부는 입구포트 및 출구포트에 선택적으로 유체연결되며, 상기 출구포트는 강화챔버와 유체연결되는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  29. 제28항에 있어서, 제1밸브부재 스풀밸브에는 파일럿통로가 형성되고, 상기 파일럿통로는 제2밸브부재 스풀밸브에 형성된 홈과 입구포트에 선택적으로 유체연결되는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  30. 제29항에 있어서, 제2밸브부재 스풀밸브에 형성된 홈은 제1밸브부재 스풀밸브에 형성된 공급통로와 유체연결되며, 제1밸브부재 스풀밸브에 형성된 공급통로는밸브하우징에 형성된 공급통로와 유체연결되고, 상기 밸브하우징에 형성된 공급통로는 강화챔버와 유체연결되는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  31. 제13항에 있어서, 파일럿통로는 유동환형부의 유동면적의 5% 내지 25%의 유동면적을 갖는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  32. 제27항에 있어서, 피스톤을 부가로 포함하며, 상기 피스톤은 적어도 한쪽 방향으로의 이동을 실행하기 위해 상기 제2밸브부재 스풀밸브에 작동가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  33. 제32항에 있어서, 상기 피스톤은 제2솔레노이드 코일의 여자에 응답하여 이동가능하며, 이러한 이동은 제2밸브부재 스풀밸브상에 발휘된 편의력에 대항하는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  34. 제33항에 있어서, 제2밸브부재 스풀밸브상에 발휘된 편의력은 스프링에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료분사기.
  35. 연료분사기의 연료분사를 제어하는 방법에 있어서,
    작동유체원을 제어밸브 조립체에 유체연결하는 단계와,
    소비된 작동유체를 제어밸브 조립체로부터 배출하는 배출부를 제공하는 단계와,
    제어밸브 조립체는 분사기 강화챔버에 유체연결하는 단계와,
    강화챔버로의 작동유체 유동을 선택적으로 제어하고 소비된 작동유체를 강화챔버로부터 배출하기 위해, 2개의 밸브이동을 독립적으로 제어하므로써 필요로 하는 분사전략을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 제어방법.
  36. 제35항에 있어서, 단발분사, 파일럿분사, 비례형분사 및 원격 분기분사와 같은 분사전략을 제공하기 위해 2개의 밸브 이동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 제어방법.
  37. 제36항에 있어서, 독립적으로 여자될 수 있는 한쌍의 이격된 솔레노이드에 의해 상기 2개의 밸브중 제1밸브의 이동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 제어방법.
  38. 제37항에 있어서, 제2밸브상에 발휘된 편의력과 협력하여 한쌍의 솔레노이드중 하나에 의해 상기 2개의 밸브중 제2밸브의 이동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 제어방법.
  39. 제38항에 있어서, 제1밸브와 제2밸브를 반대방향으로 동시에 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 제어방법.
  40. 제39항에 있어서, 작동유체의 유동이 제한되지 않도록 입구 환형부의 크기를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 제어방법.
  41. 제38항에 있어서, 제1밸브의 파일럿통로와, 제2밸브의 홈과, 강화챔버로의 유체연결부와 작동유체원과의 유체연결부를 동시에 정렬하기 위해 제1밸브에 대해 제2밸브를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 제어방법.
  42. 제41항에 있어서, 작동유체의 유동이 한정되지 않도록 파일럿통로의 크기를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 제어방법.
  43. 제39항에 있어서, 제1밸브의 입구환형부가 고압 작동유체원과의 유체연결부와 정렬되지 않도록 상기 제1밸브를 이동하는 단계와,
    제1밸브의 파일럿통로가 고압 작동유체원과 정렬되지 않도록 제2밸브를 제1밸브에 대해 이동시키고; 이와 동시에 강화챔버로의 유체연결부와, 제2밸브의 홈과, 제1밸브에 형성된 배출통로와, 제어밸브 조립체로부터 소비된 작동유체를 위한 배출부를 정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 제어방법.
  44. 작동유체 유동의 제어에 사용하기 위한 제어밸브 조립체에 있어서,
    입구포트와 배출포트와 적어도 하나의 출구포트가 제공된 제어밸브를 포함하며, 상기 제어밸브는 독립적으로 이동가능한 제1밸브부재 및 제2밸브부재를 포함하며, 상기 제1밸브부재 및 제2밸브부재는 작동기의 작동유체를 제어하기 위해 다수의 작동유체 유동통로를 선택적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  45. 제44항에 있어서, 상기 작동유체 유동은 낮은 출구유동비와 높은 출구유동비와 배출유동을 제공하기 위해 제어가능한 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  46. 제44항에 있어서, 제2밸브부재는 밸브내에 밸브를 형성하기 위해 제1밸브부재에 대해 이동가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  47. 제46항에 있어서, 제1밸브부재와 제2밸브부재 사이에는 정지형 슬리브가 배치되며, 상기 제1밸브부재 및 제2밸브부재는 상기 슬리브에 대해 이동가능한 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  48. 제46항에 있어서, 상기 제1밸브부재 및 제2밸브부재는 제1솔레노이드 코일과 제2솔레노이드 코일의 선택적인 여자에 의해 이동가능한 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  49. 제48항에 있어서, 제1솔레노이드 코일의 여자는 제1밸브부재 및 제2밸브부재를 반대방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  50. 제49항에 있어서, 제2밸브부재는 제1방향으로 편의되는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  51. 제50항에 있어서, 제2밸브부재상에 작용하는 편의력은 제1솔레노이드 코일의 여자에 의해 제2밸브부재상에 작용하는 자력이 없을 경우 제2밸브부재를 제1방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  52. 제48항에 있어서, 제1밸브부재 및 제2밸브부재는 스풀밸브를 포함하며, 상기 제2밸브부재 스풀밸브는 제1밸브부재 스풀밸브에 형성된 실린더 보어에서 이동가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  53. 제52항에 있어서, 상기 제1 및 제2솔레노이드 코일은 독립적으로 여자될 수 있고 밸브하우징에서 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  54. 제52항에 있어서, 상기 제1밸브부재 스풀밸브는 유동환형부를 포함하고, 상기 유동환형부는 입구포트 및 출구포트에 선택적으로 유체연결되며, 상기 출구포트는 작동기에 유체가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  55. 제54항에 있어서, 슬리브에는 파일럿포트가 형성되며, 상기 파일럿통로는 제2밸브부재 스풀밸브에 형성된 홈과 입구포트에 선택적으로 유체연결되는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  56. 제55항에 있어서, 피스톤을 부가로 포함하며, 상기 피스톤은 제2밸브부재 스풀밸브에 작동가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  57. 제56항에 있어서, 상기 피스톤은 제2솔레노이드 코일의 여자에 응답하여 이동가능하며, 이러한 이동은 제2밸브부재 스플밸브상에 발휘된 편의력에 대항하는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  58. 제57항에 있어서, 제2밸브부재 스풀밸브상에 발휘된 편의력은 스프링에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  59. 제47항에 있어서, 제1밸브부재는 밸브하우징에 형성된 실린더 보어에서 이동가능한 스풀밸브를 포함하며, 상기 제2밸브부재는 슬리브에 형성된 실린더 보어에서 이동가능한 스풀밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  60. 제59항에 있어서, 상기 슬리브는 제1밸브부재 스풀밸브에 형성된 축방향 실린더 보어에 배치되는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  61. 제60항에 있어서, 상기 슬리브는 다수의 방사방향 스포우크에 의해 제1슬리브 단부에 지지되는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  62. 제61항에 있어서, 상기 방사방향 스포우크는 스풀밸브 작동기의 병진이동을 저지하며, 상기 스풀밸브 작동기는 제2밸브부재에 작동가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 제어밸브 조립체.
  63. 작동유체원을 제어밸브 조립체에 제공하는 단계와,
    상기 제어밸브 조립체를 작동기에 유체연결하는 단계와,
    작동기로의 작동유체 유동비를 선택적으로 제어하기 위해 제어밸브 조립체에서 2개의 밸브이동을 독립적으로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  64. 제63항에 있어서, 낮은 작동유체 유동비와 높은 작동유체 유동비를 제공하기 위해 2개의 밸브 이동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  65. 제64항에 있어서, 한쌍의 이격된 솔레노이드에 의해 2개의 밸브중 제1밸브의이동을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 솔레노이드쌍중 제1솔레노이드는 제1밸브를 제1방향으로 이동시키고, 상기 솔레노이드쌍중 제2솔레노이드는 제1밸브를 대향의 제2방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  66. 제66항에 있어서, 제2밸브상에 발휘된 편의력과 협력하여 상기 솔레노이드쌍중 하나에 의해 2개의 밸브중 제2밸브의 대향방향 이동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  67. 제66항에 있어서, 제1밸브의 입구환형부와 작동유체원과의 유체연결부와 작동기로의 유체연결부를 정렬하기 위해 제1밸브를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  68. 제67항에 있어서, 고압 작동유체의 유동이 제한되지 않도록 입구 환형부의 크기를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  69. 제66항에 있어서, 슬리브에 형성된 파일럿 보어와, 제2밸브의 홈과, 고압 작동유체원과의 유체연결부와, 강화챔버로의 유체연결부를 동시에 정렬하기 위해 제1밸브에 대해 제2밸브를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  70. 제69항에 있어서, 작동유체의 유동이 한정되지 않도록 파일럿 보어의 크기를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  71. 제70항에 있어서, 제1밸브의 입구환형부가 고압 작동유체원과의 유체연결부와 정렬되지 않도록 상기 제1밸브를 이동하는 단계와,
    제1밸브의 파일럿통로가 고압 작동유체원과 정렬되지 않도록 제2밸브를 제1밸브에 대해 이동시키고; 이와 동시에 작동기로의 유체연결부와, 제2밸브의 홈과, 제1밸브에 형성된 배출통로와, 제어밸브 조립체로부터 소비된 작동유체를 위한 배출부를 정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  72. 제63항에 있어서, 제1밸브와 제2밸브는 하나의 내부에 다른 하나가 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  73. 제72항에 있어서, 적어도 한가지의 작동모드를 얻기 위하여 제1밸브와 제2밸브를 반대방향으로 동시에 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  74. 제74항에 있어서, 제1밸브와 제2밸브 사이에서 발생된 마찰력을 최소화하기 위해, 제1밸브와 제2밸브 사이에 슬리브가 배치되는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  75. 제74항에 있어서, 제1밸브를 슬리브 외측면에 대해 이동시키고, 제2밸브를 내측 슬리브면에 대해 이동시키며, 상기 슬리브는 정지상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  76. 제75항에 있어서, 슬리브에 적어도 하나의 유체통로를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 유체통로는 슬리브 외측면을 슬리브 내측면에 유체연결하는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
  77. 제76항에 있어서, 슬리브에 형성된 적어도 하나의 유체통로는 제1밸브를 제2밸브에 유체연결하는 것을 특징으로 하는 유압 제어방법.
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