JP2009030605A - Fuel injection nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は請求項1の導入部で規定されるによるディーゼル機関での燃料の噴射用の噴射ノズルに関し、この種類の少なくとも1つの噴射ノズルを備えるディーゼル機関、特に2ストロークの大型ディーゼル機関に関する。 The invention relates to an injection nozzle for the injection of fuel in a diesel engine as defined in the introduction of claim 1, and more particularly to a diesel engine comprising at least one injection nozzle of this kind, in particular a two-stroke large diesel engine.
ある種のディーゼル機関、特に例えば船及び発電所などで使用される普通の構造の2ストロークの大型ディーゼル機関では、ノズル本体、並びに長手方向ボア、及びディーゼル機関のシリンダに配置された燃焼空間に燃料を噴射するために、長手方向ボアで始まる1つ又は複数のノズル孔を有するノズル本体に連結されたノズル・ヘッドを備える噴射ノズルが使用される。この種の噴射ノズルはさらに、ノズル本体の内側に配置されたニードル弁、及び長手方向ボア及びノズル孔への燃料供給を制御するためにニードル弁と協働する弁座をさらに備える。 In certain types of diesel engines, particularly large two-stroke diesel engines of ordinary construction used in ships and power plants, for example, fuel is injected into the nozzle body and the longitudinal bore and combustion space located in the cylinder of the diesel engine. Injecting nozzles with nozzle heads connected to a nozzle body having one or more nozzle holes starting with a longitudinal bore are used. This type of injection nozzle further comprises a needle valve disposed inside the nozzle body and a valve seat that cooperates with the needle valve to control the fuel supply to the longitudinal bore and nozzle hole.
燃料噴射ノズルの弁座は、高い噴射圧から生じる圧力の負荷を取り除くことができるように十分強力に支持される必要があるので、一般に1つ又は複数のノズル孔から離れて配置される。これには、比較的広い量の空間を占める、相応する強固な構造が必要になる。しかし、複数の噴射ノズルは、一般にシリンダごとに設けられているので、空間が原因となって、相応して強固に燃焼空間の直近に配置された噴射ノズルの領域を設計するのは困難である。さらに2ストロークの大型ディーゼル機関のシリンダ・ヘッドは、通常非常に厚く、通常通り燃料噴射ノズルの弁座がノズル孔から離れて配置されなかった場合に、噴射ノズルのこれらの領域がこれ以上冷却されることはほとんどなく、したがって動作中に非常に高い温度に曝される。弁座と対応するノズル孔との間の適切な距離は、弁座が動作中に高温になりすぎず、それらがすべての動作条件の下で適切に機能することを確実にする。 The valve seat of the fuel injection nozzle needs to be supported sufficiently strong so that the pressure load resulting from the high injection pressure can be removed, so it is generally located away from the nozzle hole or holes. This requires a correspondingly strong structure that occupies a relatively large amount of space. However, since a plurality of injection nozzles are generally provided for each cylinder, it is difficult to design a region of the injection nozzle that is correspondingly firmly disposed near the combustion space due to space. . In addition, the cylinder head of a two-stroke large diesel engine is usually very thick and if the fuel injection nozzle seat is not positioned away from the nozzle hole as usual, these areas of the injection nozzle are cooled further. Is therefore rarely exposed to very high temperatures during operation. The proper distance between the valve seat and the corresponding nozzle hole ensures that the valve seat does not become too hot during operation and that they function properly under all operating conditions.
上述した構築の方法により、ニードル弁の閉鎖後にノズル・ヘッドの長手方向ボアに残る燃料の体積はかなり多い。長手方向ボアに残る燃料の温度は上昇し、圧力の低下により膨張段階の間、燃焼空間内に流出するおそれがある。この時点で、燃焼空間の温度は、すでに完全燃焼に対してもはや十分でないように低下している可能性がある。経験により、長手方向ボアに残る燃料の体積は、ディーゼル機関の煤煙の排出にかなりの影響があることが示されている。 Due to the construction method described above, the volume of fuel remaining in the longitudinal bore of the nozzle head after closing of the needle valve is quite large. The temperature of the fuel remaining in the longitudinal bore rises and may fall into the combustion space during the expansion phase due to the pressure drop. At this point, the temperature of the combustion space may have already dropped so that it is no longer sufficient for complete combustion. Experience has shown that the volume of fuel remaining in the longitudinal bore has a significant effect on diesel engine soot emissions.
長手方向ボア及びノズル孔を備えるノズル・ヘッドを有し、ノズル・ヘッド及びノズル孔への燃料供給を開閉するための弁座及び閉鎖部品を備える弁を有する噴射ノズルが、文献、国際公開特許WO93/07386に記載されている。国際公開特許WO93/07386による噴射ノズルはさらに、スリーブとして形成された閉鎖要素を備え、それはノズル孔を開閉するために弁の閉鎖部品に固定的に連結されている。追加の閉鎖要素を使用して、膨張段階の間のノズル・ヘッドの長手方向ボアからの望ましくない燃料の流出が防止できる。弁の閉鎖部品と追加の閉鎖要素との間の固定された連結によって製造公差に高い要求が課され、燃料の圧力がスリーブをあまりにも膨張させ、したがってそれを損傷しないように、弁の弁座及びノズル孔の断面形状の変移(course)が互いに適合するように正確に合致する必要がある。 An injection nozzle having a nozzle head with a longitudinal bore and a nozzle hole, and a valve with a valve seat and a closing part for opening and closing the fuel supply to the nozzle head and the nozzle hole is described in the literature, WO 93 / 07386. The injection nozzle according to WO 93/07386 further comprises a closing element formed as a sleeve, which is fixedly connected to the closing part of the valve for opening and closing the nozzle hole. An additional closure element can be used to prevent unwanted fuel spillage from the longitudinal bore of the nozzle head during the expansion phase. The valve seat of the valve is such that a fixed connection between the valve closure part and the additional closure element places high demands on manufacturing tolerances and the fuel pressure does not cause the sleeve to expand too much and thus damage it. And the nozzle hole cross-sectional shape needs to be matched exactly to fit each other.
本発明の目的はディーゼル機関、特に2ストロークのディーゼル機関での燃料の噴射用の噴射ノズルを利用可能にすることであり、その閉鎖部品及び閉鎖要素は製造がより容易であり、弁の弁座の断面形状の変移と、1つ又は複数のノズル孔での断面形状の変移との間のどのような重要な調整も必要としない。さらなる目的は、この種類の少なくとも1つの噴射ノズルを備えるディーゼル機関、特に2ストロークの大型ディーゼル機関を利用可能にすることである。 The object of the present invention is to make available an injection nozzle for the injection of fuel in a diesel engine, in particular a two-stroke diesel engine, the closure part and the closure element of which are easier to manufacture and the valve seat No significant adjustment between the cross-sectional shape change and the cross-sectional shape change at one or more nozzle holes is required. A further object is to make available diesel engines with at least one injection nozzle of this kind, in particular large two-stroke diesel engines.
この目的は、請求項1に定義される噴射ノズル、及び請求項10に定義されるディーゼル機関によって満たされる。
This object is met by an injection nozzle as defined in claim 1 and a diesel engine as defined in
ディーゼル機関、特に2ストロークの大型ディーゼル機関での燃料の噴射用の本発明による噴射ノズルは、ノズル本体、並びに長手方向ボア及び燃料をディーゼル機関の燃焼空間に噴射するために長手方向ボアで始まる1つ又は複数のノズル孔を有する、ノズル本体に連結されたノズル・ヘッドを備える。噴射ノズルはさらに、ノズル本体の内側に配置されたニードル弁、及び長手方向ボア及びノズル孔への燃料供給を制御するためにニードル弁と協働する弁座を備える。弁スプール(valve spool)がノズル孔を開閉するために噴射ノズルのノズル・ヘッドの長手方向ボアにさらに設けられ、スプール弁をニードル弁に対して時間をずらして作動させるために、それ自体のアクチュエータを設けられる。 An injection nozzle according to the invention for fuel injection in a diesel engine, in particular a two-stroke large diesel engine, starts with a nozzle body and a longitudinal bore and a longitudinal bore for injecting fuel into the combustion space of the diesel engine 1 A nozzle head coupled to the nozzle body having one or more nozzle holes; The injection nozzle further comprises a needle valve disposed inside the nozzle body and a valve seat that cooperates with the needle valve to control the fuel supply to the longitudinal bore and nozzle hole. A valve spool is further provided in the longitudinal bore of the nozzle head of the injection nozzle to open and close the nozzle hole, and its own actuator for operating the spool valve at a time offset relative to the needle valve Is provided.
ノズル孔の開閉用のスプール弁は、有利にノズル・ヘッドの長手方向に移動可能であり、且つ/又はそれに対して回転可能である。例えばスプール弁はスリーブ若しくはスリーブの一部分として、又は円筒形部品若しくは円筒部品の一部分として形成される。 The spool valve for opening and closing the nozzle hole is preferably movable in the longitudinal direction of the nozzle head and / or rotatable relative thereto. For example, the spool valve is formed as a sleeve or part of a sleeve, or as a cylindrical part or part of a cylindrical part.
有利な実施例では、弁スプールのアクチュエータは、例えば回転スプール用の長手方向ピストン又は液圧駆動部としての電気、空気圧、又は液圧アクチュエータとして形成される。弁スプールのアクチュエータは、例えば供給された燃料の圧力によって弁スプールを制御するために、噴射ノズルへの燃料供給に連結できる。さらに有利な実施例では、弁スプールのアクチュエータはリセットばねを備え、それによって弁スプール又は回転スプール用の長手方向ピストン若しくは液圧駆動部を開始位置又は停止位置にすることができる。 In an advantageous embodiment, the valve spool actuator is formed, for example, as a longitudinal piston for a rotating spool or as an electrical, pneumatic or hydraulic actuator as a hydraulic drive. The actuator of the valve spool can be connected to the fuel supply to the injection nozzle, for example to control the valve spool by the pressure of the supplied fuel. In a further advantageous embodiment, the valve spool actuator comprises a reset spring, whereby the longitudinal piston or hydraulic drive for the valve spool or rotary spool can be in the start or stop position.
有利な変形では、噴射ノズルはノズル本体及び/又は(and/or)冷却ヘッドを冷却する回路を備える。回路は例えば燃料用に設計でき、必要であれば低下した圧力で燃料システムに連結できる。さらに有利な変形では、噴射ノズルは弁スプールの作動を制御し、且つ/又は噴射ノズルへの燃料供給を制御するために、且つ/又は存在すればノズル本体及び/若しくはノズル・ヘッドを冷却する回路を制御するために、噴射ノズルの上方部分又は領域に配置できる制御弁を備える。 In an advantageous variant, the injection nozzle comprises a circuit for cooling the nozzle body and / or the cooling head. The circuit can be designed for fuel, for example, and can be connected to the fuel system at reduced pressure if necessary. In a further advantageous variant, the injection nozzle controls the operation of the valve spool and / or controls the fuel supply to the injection nozzle and / or a circuit for cooling the nozzle body and / or nozzle head, if present. In order to control this, a control valve is provided which can be arranged in the upper part or region of the injection nozzle.
本発明はさらに、上述の実施例及び変形のうちの1つ又は複数による燃料の噴射用の少なくとも1つの噴射ノズルを備えるディーゼル機関、特に2ストロークの大型ディーゼル機関をさらに備える。 The invention further comprises a diesel engine, in particular a two-stroke large diesel engine, comprising at least one injection nozzle for fuel injection according to one or more of the above-described embodiments and variants.
ノズル・ヘッドの長手方向ボアの弁スプール、及び弁スプール用の別個のアクチュエータにより、上述の噴射ノズルでは膨張段階の間に燃料がノズル・ヘッドの長手方向ボアから誤って流出することが回避できる。したがって、膨張段階の間に燃料の不完全燃焼と共に生じる可能性のある煤煙の排出もまったくない。上述の噴射ノズルではニードル弁と弁スプールの間に固定された連結がまったくないので、長手方向ボアでニードル弁から弁スプールに応力がまったく伝達されず、それによって弁スプールがボア内で自由に移動できることがさらに有利である。弁スプール用の別個のアクチュエータにより、上述の噴射ノズルは長手方向ボアが燃料の圧力に曝される限り、弁スプールがほんのわずかに移動し、又はまったく移動しない様式で制御できる。このようにして、ノズル・ヘッド、並びに弁スプール及びアクチュエータの磨耗が低減できる。 The valve spool in the longitudinal bore of the nozzle head, and a separate actuator for the valve spool, prevent fuel from accidentally flowing out of the longitudinal bore of the nozzle head during the expansion phase in the injection nozzle described above. Thus, there is no soot emission that can occur with incomplete combustion of the fuel during the expansion phase. In the injection nozzle described above, there is no fixed connection between the needle valve and the valve spool, so that no stress is transferred from the needle valve to the valve spool in the longitudinal bore, thereby allowing the valve spool to move freely in the bore. It is further advantageous to be able to do so. With a separate actuator for the valve spool, the injection nozzle described above can be controlled in such a way that the valve spool moves only slightly or not at all as long as the longitudinal bore is exposed to fuel pressure. In this way, wear of the nozzle head and valve spool and actuator can be reduced.
上述の実施例及び変形は例としての役割を果たすにすぎない。さらなる有利な実施例は従属請求項及び図面から理解できる。さらに、上述され、又は図示された実施例及び変形からの個々の特徴は、新しい実施例を形成するために本発明の文脈内で互いに結び付けることができる。 The above-described embodiments and variations only serve as examples. Further advantageous embodiments can be seen from the dependent claims and the drawings. Furthermore, individual features from the embodiments and variations described or illustrated above can be combined with each other within the context of the present invention to form new embodiments.
本発明は実施例及び図面の補助により以下により詳細に説明される。 The invention is explained in more detail below with the aid of examples and drawings.
図1は、ディーゼル機関、特に2ストロークの大型ディーゼル機関で燃料を噴射する一般的な噴射ノズル10を通る長手方向断面を示す。噴射ノズル10はノズル・ホルダ1、円筒形のボアを備えるノズル本体2、並びに燃料をディーゼル機関の燃焼空間に噴射するために長手方向ボアから始まるノズル孔4及び長手方向ボア5、を備えるノズル・ヘッド3を備える。噴射ノズル10はさらに、円筒形ベースに移動可能に配置されたピストン8、図1に示される噴射ノズルでピストン8に形成されるニードル弁6、ニードル弁6の延長部に配置された弁座7、ピストン8の延長部に配置されたプッシュ・ロッド11、及び圧力ばね9を備え、圧力ばね9のばね力はプッシュ・ロッド11を介してピストン8に伝達される。噴射ノズルに及んでいる燃焼圧力が低い限り、ピストンに連結されたニードル弁6は、ノズル・ヘッド3への燃料供給が遮断されるように弁座7に対して押し付けられる。
FIG. 1 shows a longitudinal section through a
図2Aは、本発明によるディーゼル機関、特に2ストロークの大型ディーゼル機関で燃料を噴射する噴射ノズルの実施例を通る長手方向断面を示す。噴射ノズルは、ノズル本体2、並びに燃料をディーゼル機関の燃焼空間に噴射するために長手方向ボアで始まる少なくとも1つのノズル孔4.1、4.2及び長手方向ボア5を有する、ノズル本体2に連結されたノズル・ヘッド3を備える。噴射ノズルはさらに、ノズル本体2の内側に配置されたニードル弁6、並びに長手方向ボア5及び少なくとも1つのノズル孔4.1、4.2への燃料供給を制御するためにニードル弁と協働する弁座7を備える。噴射ノズルでは、弁スプール又は摺動弁14がさらに、1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2を開閉するためにノズル・ヘッド3の長手方向ボアに設けられる。それはノズル・ヘッドの長手方向に有利に移動可能であり、ニードル弁6に対して時間をずらして弁スプール14を動作させるために、それ自体のアクチュエータ8.2、9.2、15を設けられている。
FIG. 2A shows a longitudinal section through an embodiment of an injection nozzle for injecting fuel in a diesel engine according to the invention, in particular a two-stroke large diesel engine. The injection nozzle comprises a
図2Aに示される実施例の噴射ノズルは場合によってはさらに次のものを備えることができる。すなわち、明快にする目的で図2Aでは除かれているノズル・ホルダ、及び/又は例えばノズル本体2の円筒形のボアに移動可能に配置され、ニードル弁6と連結し、必要であればそれと動作的に連結するピストン8.1、及び/又はそのばね力がピストン8.1に作用する戻しばね9.1、及び/又は噴出休止及び停止状態で弁座7に対してこれらを押し付け、ノズル・ヘッド3への燃料供給を遮断するために必要であればニードル弁6を備えることができる。有利な変形では、ニードル弁に連結されたピストン8.1は、ピストンによって弁座7からニードル弁6を分離し、ノズル・ヘッド3に燃料供給を放出するために、燃料供給12を介して燃料の圧力によって作動できる。
The injection nozzle of the embodiment shown in FIG. 2A can optionally further comprise: That is, it is movably disposed in the nozzle holder and / or the cylindrical bore of the
弁スプール14は、例えば図2Aに示されるようにスリーブとして形成され、必要であればスリーブの一部分として、又は円筒形部品若しくは円筒形部品の一部分として形成され、弁スプール14の噴射位置で、1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2に燃料供給を放出する1つ又は複数の孔が、必要であればスリーブ又は名称を付けられた部品に設けられる。
The
有利な実施例では、弁スプール14のアクチュエータが液圧アクチュエータ、例えば長手方向ピストン8.2として形成され、そのピストンは例えばニードル弁6に移動可能に配置され、及び/又はそれに連結されたピストン8.1に移動可能に配置される。例えば図2Aに示されるように、長手方向ピストン8.2の移動がピン15を介して弁スプールに伝達される点で、実施例においてはアクチュエータの液圧アクチュエータが、弁スプール14と作用的に連結する。ピン15は、例えばニードル弁6の長手方向ボアに移動可能に案内できる。弁スプールのアクチュエータは、供給燃料の圧力によって弁スプール14を作動させるために、必要であれば、例えばニードル弁6の補正孔13を介して噴射ノズルの燃料供給12に連結できる。
In an advantageous embodiment, the actuator of the
さらに有利な実施例では、弁スプール14のアクチュエータは戻しばね9.2を備え、それによって弁スプール又は長手方向ピストン8.2は、1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2を閉鎖するために開始位置又は停止位置にすることができる。ニードル弁6及び同様に弁スプール14のアクチュエータの両方が供給された燃料の圧力によって作動されると、有利には、実際にニードル弁6が移動し、ノズル・ヘッド3への燃料供給が開放される前に、1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2が弁スプールによって自由になる様式で、ニードル弁6の戻しばね9.1のばね定数及びばね力は、弁スプール14の戻しばね9.2のばね定数及びばね力に都合よく合致する。
In a further advantageous embodiment, the actuator of the
さらに有利な変形では、ニードル弁6に連結されたピストン8.1は螺旋形状の溝8.1aを備える。その溝8.1aは、ニードル弁及びニードル弁の一部分に連結されたピストン8.1の正面部分を囲む、ノズル本体2に形成されたキャビティに噴射ノズルの燃料供給12を連結する。このようにして、ピストン8.1は動作の際に中心に配置され、潤滑され、同時にキャビティ内での圧力の増加は燃料供給の間に低下され、その結果、ニードル弁6に連結されたピストン8.1の動作は遅延できる。
In a further advantageous variant, the piston 8.1 connected to the
噴射の手順は図2Aの実施例の補助により、以下に説明される。燃料が燃料供給12を介して噴射ノズルに供給されると、ニードル弁及びニードル弁6の一部分に連結されたピストン8.1の正面部分を囲む、ノズル本体2に形成されたキャビティの圧力が上昇する。圧力の上昇は、ニードル弁の補正孔13を介して弁スプール14の長手方向ピストン8.2に伝達され、ピストンへの燃料の圧力がピストンに及ぶ戻しばね9.2のばね力を超えると同時に長手方向ピストンが移動される。長手方向ピストン8.2の移動は、ピン15を介して弁スプール14に伝達され、弁スプールの1つ又は複数の開口がノズル・ヘッド3の1つ又は複数のノズル開口4.1、4.2に合致し、それらを解放する位置に弁スプールが移動される。中空の空間の燃料の圧力がさらに上昇すると、ピストンに作用する燃料の圧力がピストンに作用するリセットばね9.1のばね力を超えると同時に、ニードル弁6に連結されたピストン8.1が移動される。したがって、ニードル弁6が弁座7から移動され、ノズル・ヘッド3及び1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2への燃料供給が開放される。次に1つ又は複数のノズル孔を通って流出する燃料がディーゼル機関の燃焼空間内に噴射される。
The injection procedure is described below with the aid of the embodiment of FIG. 2A. When fuel is supplied to the injection nozzle via the
噴射手順は噴射ノズルへの燃料供給が停止することによって終了する。この場合、キャビティの燃料の圧力が落ち、ピストンに作用する戻しばね9.1のばね力がピストンへの燃料の圧力を超えると同時に、ニードル弁6に連結されたピストン8.1がニードル弁6を弁座7に押し付ける。したがって、ノズル・ヘッド3への燃料供給が閉鎖される。キャビティの燃料の圧力がさらに落ちると、長手方向ピストンに作用する戻しばね9.2のばね圧力が長手方向ピストンへの燃料の圧力を超えると同時に、弁スプールの長手方向ピストン8.2が移動される。この連結で、長手方向ピストン8.2の移動がピン15を介して弁スプール14に伝達され、ノズル・ヘッド3の1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2が閉鎖される位置に弁スプールが移動される。こうした理由で、噴射手順が完了すると、ノズル・ヘッドの長手方向ボアからの望ましくない燃料の流出が回避できる。
The injection procedure ends when the fuel supply to the injection nozzle stops. In this case, the pressure of the fuel in the cavity drops and the spring force of the return spring 9.1 acting on the piston exceeds the pressure of the fuel on the piston, and at the same time, the piston 8.1 connected to the
図2Bは、本発明によるディーゼル機関、特に2ストロークの大型ディーゼル機関での燃料の噴射用の噴射ノズルの第2の実施例を通る長手方向断面を示す。図2Bに示される実施例は、主に、油漏れライン16、16’が設けられる燃料供給の変更した設計、及び別の変形に関して図2Aで示されるものと異なる。第2の実施例では、燃料をディーゼル機関の燃焼空間に噴射するために長手方向ボアで始まる1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2及び長手方向ボア5を有する、ノズル本体2に連結されたノズル・ヘッド3、並びにノズル本体2を噴射ノズルは備える。噴射ノズルはさらに、ノズル本体2の内側に配置されたニードル弁6、並びに長手方向ボア5及びノズル孔4.1、4.2への燃料供給を制御するためにニードル弁と協働する弁座7を備える。噴射ノズルでは、弁スプール14がさらに、ノズル孔4.1、4.2を開閉するためにノズル・ヘッド3の長手方向ボア5に設けられる。それはノズル・ヘッドの長手方向に有利に移動可能であり、ニードル弁6に対して時間をずらして弁スプール14を動作させるために、それ自体のアクチュエータ8.2、9.2、15を設けられている。
FIG. 2B shows a longitudinal section through a second embodiment of an injection nozzle for fuel injection in a diesel engine according to the invention, in particular a two-stroke large diesel engine. The embodiment shown in FIG. 2B differs from that shown in FIG. 2A primarily with respect to the modified design of the fuel supply in which the oil leakage lines 16, 16 'are provided, and other variations. In a second embodiment, the
図2Bに示される実施例の噴射ノズルは必要であればさらに次のものを備えることができる。すなわち、明快にする目的で図2Bでは除かれているノズル・ホルダ、及び/又は例えばノズル本体2の円筒形のボアに移動可能に配置され、必要であれば動作的な連結でニードル弁6に連結されるピストン8.1、及び/又はそのばね力が、必要であればニードル弁に連結されたピストン8.1に作用する戻しばね9.1、及び/又は燃料の噴射後及び停止状態で弁座7に対してこれを押し付け、ノズル・ヘッド3への燃料供給を遮断するためにニードル弁6を備えることができる。
The injection nozzle of the embodiment shown in FIG. 2B can further include the following if necessary. That is, it is movably disposed in the nozzle holder and / or the cylindrical bore of the
有利な実施例では、弁スプール14のアクチュエータが液圧アクチュエータ、例えば長手方向ピストン8.2として形成され、そのピストンは例えばニードル弁6、及び/又はそれに連結されたピストン8.1に移動可能に配置される。その実施例では、例えば図2Bに示されるように、長手方向ピストン8.2の移動がピン15を介して弁スプールに伝達される点で、アクチュエータの液圧アクチュエータは弁スプール14に動作的に連結される。ピン15は、例えばニードル弁6に連結されるピストン8.1の長手方向及び/又はボアニードル弁に移動可能に案内できる。
In an advantageous embodiment, the actuator of the
さらに有利な実施例では、弁スプール14のアクチュエータは戻しばね9.2を備え、それによって弁スプール又は長手方向ピストン8.2は、1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2を閉鎖するために開始位置又は停止位置にすることができる。
In a further advantageous embodiment, the actuator of the
図2Bに示される実施例では、噴射ノズルは、ニードル弁及びニードル弁の部分に連結されたピストン8.1の正面部分を囲む、ノズル本体に形成されたキャビティに連結された燃料供給12を備える。このようにして、ピストンによって弁座7からニードル弁6を分離し、ノズル・ヘッド3に燃料供給を解放するために、ピストン8.1は燃料の圧力によって作動できる。必要であれば、弁スプールのアクチュエータは、供給燃料の圧力によって弁スプール14を作動させるために、例えばニードル弁6の補正孔13を介して噴射ノズルの燃料供給12に連結できる。
In the embodiment shown in FIG. 2B, the injection nozzle comprises a
有利な変形では、油漏れライン16、16’がピン15の案内の圧力の解放のために設けられている。図2Bに示されるように、ピン15がニードル弁6に連結されたピストン8.1の長手方向ボア及び/又はニードル弁に移動可能に案内される場合、油漏れラインの第1の部分16は例えば、ニードル弁に連結されたピストン8.1及び/又はニードル弁6に形成でき、第2の部分16’はノズル本体2に形成でき、2つの部分は、ニードル弁6が弁座7に位置し、ノズル・ヘッド3への燃料供給が閉鎖された場合に連結される。油漏れラインによって、燃料がピン15に沿って通過してノズル・ヘッドの長手方向ボア5に入り、ノズル・ヘッドへの燃料供給がニードル弁6を通って解放される前に長手方向ボアの燃料の圧力が増加する状態が防止できる。
In an advantageous variant, oil leak lines 16, 16 ′ are provided for releasing the pressure of the guide of the
図2Bに示される噴出ノズルの設計に関する別の実施例、変形、及び詳細が図2Aの説明から識別できる。さらに、図2Aの実施例に関連して与えられる噴射手順の説明は、図2Bに示される実施例にも関連する。 Other embodiments, variations, and details regarding the design of the ejection nozzle shown in FIG. 2B can be identified from the description of FIG. 2A. Furthermore, the description of the injection procedure given in connection with the embodiment of FIG. 2A also relates to the embodiment shown in FIG. 2B.
図3は、本発明によるディーゼル機関、特に2ストロークの大型ディーゼル機関で燃料を噴射する噴射ノズル、及び同じく制御弁の第3の実施例を通る長手方向断面を示す。第3の実施例では、長手方向ボア5及び燃料をディーゼル機関の燃焼空間に噴射するために長手方向ボアで始まる1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2、並びにノズル本体2を噴射ノズルは有する、ノズル本体2に連結されたノズル・ヘッド3を備える。噴射ノズルはさらに、ノズル本体2の内側に配置されたニードル弁6、並びに長手方向ボア5及びノズル孔4.1、4.2への燃料供給を制御するためにニードル弁と協働する弁座7を備える。噴射ノズルでは、弁スプール14’がノズル孔4.1、4.2を開閉するためにノズル・ヘッド3の長手方向ボア5にさらに設けられ、ノズル・ヘッドに対して有利に回転可能であり、ニードル弁6に対して時間をずらしてスプール弁14’を動作させるためにそれ自体のアクチュエータ8.3、9.3を設けられる。
FIG. 3 shows a longitudinal section through a third embodiment of an injection nozzle and also a control valve for injecting fuel in a diesel engine according to the invention, in particular a large two-stroke diesel engine. In a third embodiment, the
図3に示される実施例の噴射ノズルは場合によってはさらに次のものを備えることができる。すなわち、明快にする目的で図3では除かれているノズル・ホルダ、及び/又は例えばノズル本体2の円筒形のボアに移動可能に配置され、ニードル弁6と連結し、必要であればそれと動作的に連結するピストン8.1、及び/又はそのばね力が、必要であればニードル弁に連結されたピストン8.1に作用する戻しばね、及び/又は噴射休止及び停止状態で弁座7に対してこれを押し付け、ノズル・ヘッド3への燃料供給を遮断するためにニードル弁6を備えることができる。有利な変形では、ニードル弁に連結されたピストン8.1は、ピストンによって弁座7からニードル弁を分離し、ノズル・ヘッド3に燃料供給を解放するために、燃料供給12を介して燃料の圧力をかけることができる。
The injection nozzle of the embodiment shown in FIG. 3 can optionally further comprise: That is, it is movably disposed in the nozzle holder and / or the cylindrical bore of the
例示の実施例では、弁スプール14’は回転スプールとして設計される。回転スプールは例えば図3及び3Aに示されるように、周縁部のより大きな部分にわたって円筒形状である部分として、或いは必要であれば円筒形部品の一部分として、又はスリーブ若しくはスリーブの一部分として形成でき、1つ又は複数の孔が必要であれば名称を付けられた部品又は名称を付けられたスリーブに設けられる。その孔は燃料供給を弁スプールの噴射位置で1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2に放出する。必要であれば、弁スプール14’は、ノズル・ヘッド3に回転可能に案内され、且つ/又は例えばノズル・ヘッドの長手方向ボア5に軸支できる。
In the illustrated embodiment, the valve spool 14 'is designed as a rotating spool. The rotating spool can be formed, for example as shown in FIGS. 3 and 3A, as a part that is cylindrical over a larger part of the periphery, or if necessary as part of a cylindrical part, or as part of a sleeve or sleeve, One or more holes are provided in the named part or the named sleeve if necessary. The hole discharges the fuel supply to one or more nozzle holes 4.1, 4.2 at the injection position of the valve spool. If necessary, the valve spool 14 'can be guided rotatably in the
有利な実施例では、例えば図3、3B、及び3Cに示されるように、キャビティが加圧された媒体に曝された場合に、カム及びトラニオンが回転の動きを実行するように、円筒形のキャビティ又は円筒形のキャビティのセクタに回転可能に案内され、キャビティを閉鎖する、少なくとも1つの旋回可能に取り付けられたトラニオン8.3a、及びそれに形成されたカム8.3を備える回転駆動部などの液圧アクチュエータとして、弁スプール14’のアクチュエータは設計される。アクチュエータの液圧アクチュエータは、例えばスロットを付けたカップリングなどの実施例で弁スプール14’に動作的に連結される。回転駆動部は、例えば弁座7とノズル・ヘッド3の間に配置できる。必要であれば中間のギア・ホイールによって、例えば回転駆動部をシャフトを介して弁スプール14’に連結するために、噴射ノズルの上方部分に回転駆動部を配置することも可能である。液圧アクチュエータは、必要であれば制御弁の制御スライダと結合することもできる。
In an advantageous embodiment, a cylindrical shape is used so that the cam and trunnion perform a rotational movement when the cavity is exposed to a pressurized medium, for example as shown in FIGS. Such as a rotary drive with at least one pivotally mounted trunnion 8.3a, and a cam 8.3 formed thereon, rotatably guided in a cavity or sector of a cylindrical cavity, and closing the cavity, etc. As a hydraulic actuator, the actuator of the valve spool 14 'is designed. The hydraulic actuator of the actuator is operatively connected to the valve spool 14 'in an embodiment such as a slotted coupling. The rotation drive unit can be disposed between the
さらに有利な実施例では、例えば図3Cに示されるように螺旋ばねとして形成できる戻しばね9.3を弁スプール14’のアクチュエータは備え、それによって弁スプール又は回転駆動部は、1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2を閉鎖するために開始位置又は停止位置にすることができる。 In a further advantageous embodiment, the actuator of the valve spool 14 'comprises a return spring 9.3, which can be formed, for example, as a helical spring, as shown in FIG. 3C, whereby the valve spool or rotary drive comprises one or more In order to close the nozzle holes 4.1, 4.2, it can be in the start position or the stop position.
必要であれば、弁スプールのアクチュエータは、供給燃料の圧力によって弁スプール14’を作動させるために、噴射ノズルの燃料供給12に連結できる。ニードル弁6及び同様に弁スプール14’のアクチュエータの両方が供給された燃料の圧力によって作動されるとき、ニードル弁6の戻しばね9.1のばね定数及びばね力は、有利には、弁スプール14’の戻しばね9.3のばね定数及びばね力に都合よく合致するように設計される。これは、実際に有利に、ニードル弁6が移動し、ノズル・ヘッド3への燃料供給が開放される前に、1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2が弁スプールによって自由になる様式である。
If desired, the valve spool actuator can be connected to the
有利な変形では、噴射ノズルはノズル本体2及び/又は冷却ヘッド3を冷却する回路を備える。回路は、例えば燃料用に設計され、必要であれば低下した圧力のシステムを備える燃料システムに連結できる。
In an advantageous variant, the injection nozzle comprises a circuit for cooling the
さらに有利な変形では、噴射ノズルは弁スプール14、14’の動作を制御し、且つ/又は噴射ノズルへの燃料供給を制御するために、且つ/又は存在すればノズル本体2及び/若しくはノズル・ヘッド3を冷却する回路を制御するために、噴射ノズルの上方部分又は領域に配置できる制御弁20を備える。
In a further advantageous variant, the injection nozzle controls the operation of the
図3には、この種類の制御弁の1つの実施例を通る長手方向断面が上方部分に示される。制御弁20は、図3で燃料を噴射するための位置に位置する制御弁スプール21、及び例えば制御弁スプールを動作させる液圧シリンダなどの図3に示されない補助駆動部を同時に備える。必要であれば、弁座、閉鎖部品22、及び弁座に閉鎖部品を押し付ける戻しばね23を備える燃料供給の制御のための弁を制御弁は備えることができる。図3に示される制御弁スプール21の位置では、それによって閉鎖部品22が弁座から押しのけられ、制御弁の燃料供給12’から噴射ノズルのニードル弁6への燃料供給が、噴射ノズルの燃料供給12を介して放出される。制御弁20はさらに制御機能を備え、それは例えば弁スプール14、14’の制御用の2/2方向弁又は3/2方向弁として形成され、また必要であれば制御ライン18も備え、それを介して制御弁が弁スプールのアクチュエータに連結される。加圧された媒体の対応する制御弁への供給が、例えば入口24を介して行われ、それが低下した圧力で燃料供給ライン又は燃料システムに連結できる。図3に示される制御弁スプール21の位置では、弁スプール14、14’を作動し、ノズル孔4.1、4.2を解放するために入口24が制御ライン18に連結される。
FIG. 3 shows in the upper part a longitudinal section through one embodiment of this type of control valve. The
噴射ノズルがノズル本体2及び/又はノズル・ヘッド3を冷却する回路を備える場合、回路を制御する制御機能を制御弁20に設けることができ、それは例えば2/2方向弁を備える。この目的で、制御弁が戻りライン17を介して噴射ノズルの冷却装置に有利に連結される。図3に示されるように、燃料供給12、ニードル弁及びニードル弁の一部分に連結された、ピストン8.1の正面部分を囲むノズル本体2に形成されたキャビティ、並びに戻りライン17は、冷却装置として使用できる。回路は、例えば燃料用に設計され、必要であればポンプ輸送動力を節減するために、低下した圧力で燃料システムに連結できる。例示の変形では燃料の噴射の間、冷却回路に循環がまったく行われないので、図3に示される制御弁スプール21の位置では、戻りライン17が閉鎖される。
If the injection nozzle comprises a circuit for cooling the
図3Dは噴射休止の間の図3の制御弁を通る長手方向断面である。制御弁20は制御弁スプール21を備え、それは図3Dで停止位置にあり、その停止位置は噴射休止の間の位置に対応する。必要であれば、弁座、閉鎖部品22、及び戻しばね23を備える燃料供給の制御のための弁を制御弁は備えることができる。図3Dに示される制御弁スプール21の位置では、閉鎖部品が戻しばね23によって弁座に押し付けられ、制御弁の燃料供給ライン12’から噴射ノズルのニードル弁6への燃料供給が遮断されるように、制御弁スプール21は閉鎖部品22から分離されている。制御弁20はさらに制御機能を備え、それは例えば弁スプール14を制御するための2/2方向弁又は3/2方向弁として形成される。また必要であれば制御ライン18も制御弁20は備えることができ、制御ライン18を介して制御弁が弁スプールのアクチュエータに連結される。図3Dに示される制御弁スプール21の位置では、制御ライン18は出口25に連結され、それは弁スプールのアクチュエータを解放し、1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2を閉鎖するために、例えば漏れ油タンクに連結できる。
FIG. 3D is a longitudinal section through the control valve of FIG. 3 during injection pause. The
噴射ノズルがノズル本体2及び/又はノズル・ヘッド3を冷却するための回路を備える場合、例えば2つの2/2方向弁を備える回路を制御する制御弁20に制御機能を設けることができる。この目的で、制御弁は戻りライン17を介して有利に噴射ノズルの冷却装置に連結される。回路は、例えば燃料用に設計され、必要であればポンプ輸送動力を節減するために低下した圧力で燃料システムに連結できる。図3Dに示される制御弁スプール21の位置では、戻りライン17は出口26に連結され、それは、例えば低下した圧力で燃料システムのタンクに連結できる。例えば低下した圧力で燃料システムに連結できる入口24はさらに、噴射ノズルの燃料供給12に連結される。このようにして、燃料は低下した圧力で噴射ノズルの冷却装置を通って移送できる。図3に示されるように、ニードル弁及びニードル弁の部分に連結されたピストン8.1の正面部分を囲む、ノズル本体2に形成されたキャビティ、並びに中空のキャビティと連通する戻り17としての燃料供給12も同じく、例えば冷却装置として使用できる。
If the injection nozzle is provided with a circuit for cooling the
設計に応じて、噴射プロセスの変移、並びに/又はノズル・ヘッド2の弁スプール14、14’の作動、並びに/又はノズル本体2及び/若しくはノズル・ヘッド3を冷却する回路は制御弁20によって制御できる。冷却回路、及び必要であれば弁スプールの動作のためのアクチュエータが、冷却回路のポンプ損失を低く保つために、低下した圧力の燃料システムとして低圧システムから有利に供給される。噴射手順の開始により、制御弁スプール21は、必要であれば噴射ノズルの冷却装置及び冷却回路の戻りライン17への供給を遮断し、且つ/又は圧力システムに連結された入口24と、制御弁と弁スプール用のアクチュエータを連結する制御ライン18との連結を開放する。これによって、弁スプールはノズル・ヘッドの噴射位置にすることができ、1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2が自由になる。実際の噴射手順は制御弁スプール21のさらなる移動によって起動され、その移動によって燃料供給の制御用の制御弁に設けられた弁を開放し、それによって燃料は噴射ノズルのニードル弁6に移送される。燃料の圧力によって、ピストン8.1がニードル弁6に連結され、ニードル弁が弁座7から押しのけられ、ノズル・ヘッド3及び1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2への燃料供給が開放される。次に1つ又は複数のノズル孔を通って流出する燃料がディーゼル機関の燃焼空間内に噴射される。
Depending on the design, the process of the injection process and / or the operation of the
制御弁の制御弁スプール21が最初に燃料供給の制御のために、制御弁スプール21に設けられた弁を閉じることで、噴射手順は終了する。この場合、ニードル弁6に連結されたピストン8.1の燃料の圧力が落ち、ピストンに作用する戻しばね9.1のばね力によってニードル弁6が弁座7に押し付けられる。したがって、ノズル・ヘッド3への燃料供給が閉鎖される。制御弁スプールのさらなる移動によって、圧力システムに連結された入口24と、制御弁を弁スプール用のアクチュエータと連結する制御ライン18との間の連結が、遮断される。それによって弁スプールは、ノズル・ヘッドの1つ又は複数のノズル孔4.1、4.2が閉鎖される位置に移動される。このようにして、噴射手順が終了すると、ノズル・ヘッドの長手方向ボアからの望ましくない燃料の流出が回避できる。ノズル本体2及び/又はノズル・ヘッド3を冷却するための回路が存在する場合、噴射休止又は噴射ノズルの停止位置でのノズル本体及び/又はノズル・ヘッドを冷却するために、噴射ノズルの冷却装置への供給及び冷却回路の戻り17は制御弁スプールによって開放できる。
When the
弁スプール自体のアクチュエータにより、ノズル・ヘッドの長手方向ボアが燃料供給からの燃料の圧力に曝される限り、弁スプールがほんのわずかしか動かず、又はまったく動かない様式で上述のように噴射ノズルを制御することが可能である。これは、ノズル・ヘッド、並びに弁スプール及びアクチュエータの磨耗が低減できる利点がある。 The actuator of the valve spool itself causes the injection nozzle to move as described above in such a way that the valve spool moves only slightly or not at all as long as the longitudinal bore of the nozzle head is exposed to the fuel pressure from the fuel supply. It is possible to control. This has the advantage that wear of the nozzle head and valve spool and actuator can be reduced.
1 ノズル・ホルダ
2 ノズル本体
3 ノズル・ヘッド
4 ノズル孔
4.1 ノズル孔
4.2 ノズル孔
5 長手方向ボア
6 ニードル弁
7 弁座
8 ピストン
8.1 ピストン
8.1a 溝
8.2 ピストン
8.2 アクチュエータ
8.3 アクチュエータ
8.3 カム
8.3a トラニオン
9 圧力ばね
9.1 戻しばね
9.2 戻しばね
9.2 アクチュエータ
9.3 アクチュエータ
10 噴射ノズル
11 プッシュ・ロッド
12 燃料供給
12’ 燃料供給
13 補正孔
14 弁スプール
14’ 弁スプール
15 ピン
15 アクチュエータ
16 油漏れライン
16’ 油漏れライン
17 戻りライン
18 制御ライン
20 制御弁
21 制御弁スプール
22 閉鎖部品
23 戻しばね
24 入口
25 出口
26 出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
A diesel engine, in particular a two-stroke large diesel engine, comprising at least one injection nozzle according to any one of the preceding claims.
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