KR100609423B1

KR100609423B1 - Fuel injection nozzle

Info

Publication number: KR100609423B1
Application number: KR1019990019350A
Authority: KR
Inventors: 임하슬리데이비드
Original assignee: 베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2006-08-03
Also published as: JP2000064927A; KR19990088616A; EP0961024B1; EP0961024A1; PL333390A1; PL196143B1; DE59814428D1

Abstract

본 발명의 디젤엔진용 연료분사노즐은 노즐보디(nozzle body; 2), 이 노즐보디(2)에 결합되고 적어도 하나의 노즐구멍(31)을 가지며 이 노즐구멍(31)을 통과하여 연료가 연소실 내부로 유입될 수 있도록 하는 노즐헤드(nozzle head; 3), 노즐보디(2)의 내부에 있는 제1 압력실(6), 제1 압력실(6) 내부로 개방되는 연료 주입라인, 제1 압력실(6)로부터 노즐구멍(31)으로 연료가 들어갈 수 있도록 제1 압력실(6)과 노즐구멍(31) 사이에 있는 적어도 하나의 연결관(13), 및 노즐보디(2)의 내부에 장착되어 제1 압력실(6)로부터 연결라인(13)으로 가는 통로를 개폐하는 방식으로 제1 밸브시트(valve seat; 8)와 함께 작용하는 제1 노즐니들(nozzle needle; 7)을 포함한다. 제2 압력실(9)은 제1 압력실(6)과 노즐구멍(31) 사이에 설치된다. 또한 제2 압력실(9)로부터 노즐구멍(31)으로 가는 통로를 개폐하는 방식으로 제2 밸브시트(11)와 함께 작용하는 제2 노즐니들(10)이 제공된다.The fuel injection nozzle for a diesel engine of the present invention has a nozzle body (2), which is coupled to the nozzle body (2), has at least one nozzle hole (31), and the fuel passes through the nozzle hole (31). Nozzle head (3) to be introduced into the inside, the first pressure chamber (6) in the interior of the nozzle body (2), the fuel injection line opening into the first pressure chamber (6), the first At least one connecting tube 13 between the first pressure chamber 6 and the nozzle hole 31 and the nozzle body 2 to allow fuel to enter the nozzle hole 31 from the pressure chamber 6. And a first nozzle needle (7) mounted to and acting together with the first valve seat (8) in such a way as to open and close a passage from the first pressure chamber (6) to the connection line (13). do. The second pressure chamber 9 is provided between the first pressure chamber 6 and the nozzle hole 31. Also provided is a second nozzle needle 10 which acts together with the second valve seat 11 in such a way as to open and close a passage from the second pressure chamber 9 to the nozzle hole 31.

디젤엔진, 연료분사노즐, 2행정 대형 디젤엔진, 노즐보디, 노즐헤드, 노즐니들, 연결라인, 릴리프라인, 스프링 체임버, 노즐구멍, 밸브시트, 홀더슬리브, 스크루캡, 냉각실, 방열층Diesel engine, fuel injection nozzle, 2-stroke large diesel engine, nozzle body, nozzle head, nozzle needle, connection line, relief line, spring chamber, nozzle hole, valve seat, holder sleeve, screw cap, cooling chamber, heat dissipation layer

Description

FUEL INJECTION NOZZLE}

도 1은 필수 요소들을 갖는 본 발명에 따른 연료분사노즐의 제1 실시예를 예시하는 단면도.1 is a cross-sectional view illustrating a first embodiment of a fuel injection nozzle according to the invention with the essential elements;

도 2는 본 발명에 따른 연료분사노즐의 제2 실시예의 하부 영역을 예시하는 단면도.2 is a cross sectional view illustrating a lower region of a second embodiment of a fuel injection nozzle according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 노즐헤드의 설계에 대한 변형을 도시하는 도면.3 shows a variant of the design of the nozzle head according to the invention.

본 발명은 디젤엔진용 연료분사노즐에 관한 것으로서, 구체적으로는 예를 들어 선박의 추진(propulsion)과 같은 곳에 사용되는 2행정 대형 디젤엔진용 연료분사노즐에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to fuel injection nozzles for diesel engines, and more particularly, to fuel injection nozzles for two-stroke large diesel engines used in, for example, propulsion of ships.

선박용 엔진과 같이 2행정 원리로 작동하는 대형 디젤엔진에서 연료분사노즐의 밸브시트는 일반적으로 실린더의 연소실 내부로 연료가 들어가는 노즐구멍으로부터 비교적 멀리 떨어져 있다. 이것은 몇 가지 이유를 가지고 있다. 한편으로, 밸브시트는 높은 분사압력으로부터 기인하는 고압응력을 수용할 수 있도록 충분히 견고하게 지지되어야 한다. 이것은 상대적으로 넓은 공간을 차지하는 견고한 기계 적 설치를 요구한다. 그 이유는 일반적으로 각 실린더마다 복수의 분사노즐들이 제공되어도, 연소실에 매우 근접하여 기계적으로 충분히 견고하게 위치되도록 분사노즐의 영역을 설계하는 것은 공간적인 어려움이 있을 것이기 때문이다. 다른 한편으로, 2행정 디젤엔진의 실린더헤드는 일반적으로 매우 두껍게 설계되어 있으므로 분사노즐의 상기 영역은 거의 냉각되기 어렵고 이로 인해 작동중에 상당한 고온에 노출된다. 이러한 고온에서는 밸브시트에 기능상 결함이 야기되기 쉽다. 또한 이런 이유 때문에 밸브시트는 연소열에 의한 영향으로부터 멀리 떨어져 위치하도록 보통 노즐구멍으로부터 멀리 떨어져 설치된다.In large diesel engines that operate on a two-stroke principle, such as marine engines, the valve seat of the fuel injection nozzle is generally relatively far from the nozzle openings into which the fuel enters the combustion chamber of the cylinder. This has several reasons. On the one hand, the valve seat must be firmly supported to accommodate the high pressure stress resulting from the high injection pressure. This requires a robust mechanical installation that takes up a relatively large space. The reason for this is that, even if a plurality of injection nozzles are generally provided for each cylinder, it may be difficult to design the area of the injection nozzle so that it is mechanically sufficiently firmly located in close proximity to the combustion chamber. On the other hand, the cylinder head of a two-stroke diesel engine is generally designed to be very thick so that this area of the injection nozzle is hardly cooled and is therefore exposed to significant high temperatures during operation. At such high temperatures, functional defects are likely to occur in the valve seat. For this reason, the valve seat is usually installed far from the nozzle hole so as to be far from the influence of combustion heat.

그러나 밸브시트와 노즐구멍 사이의 공간적 거리 때문에 생기는 문제가 있는데, 이것은 예를 들어, 유럽특허 EP-B-0 744 007에도 기술되어 있다. 연료분사가 끝나면 노즐니들은 밸브시트 쪽으로 눌려져서 밸브시트와 노즐구멍 사이의 아래쪽에 있는 연료는 공급압력에 의한 압력을 더 이상 받지 않는다. 연료는 이러한 일부분의 연료분사의 종료 후에 노즐구멍을 통해 불완전하게 분무된 상태로 연소실 내부로 들어가 약간만 연소되거나 전혀 연소되지 않는다. 그러므로 이것은 배기가스를 추가적으로 오염시키고, 연소되지 않은 연료를 연소실내 각 부분과 배기가스를 안내하는 구성부품들에 침적(deposit)시킨다.However, there is a problem due to the spatial distance between the valve seat and the nozzle hole, which is also described, for example, in EP-B-0 744 007. After the fuel injection, the nozzle needle is pressed against the valve seat so that the fuel beneath the valve seat and the nozzle hole is no longer under pressure from the supply pressure. The fuel enters the combustion chamber incompletely sprayed through the nozzle hole after this part of the fuel injection and burns slightly or not at all. This further contaminates the exhaust gas and deposits unburned fuel in the respective parts of the combustion chamber and the components that guide the exhaust gas.

유럽특허 EP-B-0 744 007에 의하면, 이러한 문제를 해결하기 위하여 제1 밸브시트가 실린더헤드의 냉각되는 영역에 설치되는 분사밸브가 제안되어 있다. 밸브슬라이더(valve slider)는 제1 밸브시트와 함께 작용하는 밸브장치를 가진 상부 영역과 냉각되지 않는 밸브영역에 위치하는 제2 폐쇄부재(closure member)를 가지는 하부영역을 구비한다. 제2 폐쇄부재는 밸브슬라이더의 폐쇄상태에서 즉, 밸브슬라이더의 밸브부분이 밀봉되도록 위치하고 있을 때, 제1 밸브시트에서 노즐구멍 바로 위의 연료 통로를 폐쇄하도록 설계된다. 제2 폐쇄장치를 가진 밸브슬라이더의 하부영역은 상부영역과 일체로 연장부, 혹은 밸브슬라이더의 상부영역과 스크루(screw)에 의해 결합된 별개의 요소이다. 밸브슬라이더가 상승되어 제1 밸브시트가 개방되면, 제2 폐쇄부재도 마찬가지로 밸브슬라이더의 상부영역과 하부영역 사이의 기계적 결합에 의해 상 방향으로 이동하고 노즐구멍으로의 통로를 개방한다.According to EP-B-0 744 007, an injection valve is proposed in which the first valve seat is installed in a region where the cylinder head is cooled in order to solve this problem. The valve slider has an upper region with a valve device that works with the first valve seat and a lower region with a second closure member located in the uncooled valve region. The second closure member is designed to close the fuel passage just above the nozzle hole in the first valve seat when the valve slider is in the closed state, ie when the valve portion of the valve slider is positioned to seal. The lower region of the valve slider with the second closure device is a separate element which is integrally connected with the upper region or by a screw with the upper region of the valve slider. When the valve slider is raised and the first valve seat is opened, the second closing member likewise moves upward by the mechanical coupling between the upper and lower regions of the valve slider and opens the passage to the nozzle hole.

그러므로 본 발명의 목적은 분사과정의 종료 후에 계속해서 연소실 내로 연료가 새어 들어가는 것을 효과적으로 방지해 주어 신뢰성 있게 작동하는 또 다른 연료분사노즐을 제안하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to propose another fuel injection nozzle which effectively prevents fuel from leaking into the combustion chamber after completion of the injection process and operates reliably.

본 발명의 목적을 충족시키는 연료분사노즐은 본 발명의 특성에 기술되어 있는 것을 특징으로 한다.Fuel injection nozzles that meet the object of the present invention are characterized by the characteristics of the present invention.

따라서 본 발명에 따른 연료분사노즐은 노즐보디, 및 이 노즐보디에 결합되고 적어도 하나의 노즐구멍을 가지며 이 노즐구멍을 통과하여 연료가 연소실 내부로 유입되어 나올 수 있도록 하는 노즐헤드를 갖는 디젤엔진, 특히 2행정 대형 디젤엔진용으로 제안된다. 본 발명에 따른 연료분사노즐은 노즐보디의 내부에 장착되어 제1 압력실에서 연결라인으로 가는 통로를 개폐하는 방식으로 제1 밸브시트와 함께 작용하는 제1 노즐니들, 노즐보디 내부의 제1 압력실, 제1 압력실 내로 개방되는 연료 주입라인, 및 제1 압력실로부터 노즐구멍으로 연료가 들어가도록 하는 제1 압력실과 노즐구멍 사이에 적어도 하나의 연결라인을 추가로 구비한다. 제2 압력실은 제1 압력실과 노즐구멍 사이에 배치되며, 제2 노즐니들이 제공되어 제2 압력실로부터 노즐구멍으로 가는 통로를 개폐하는 방식으로 제2 밸브시트와 함께 작용한다.Therefore, the fuel injection nozzle according to the present invention is a diesel engine having a nozzle body, and a nozzle head coupled to the nozzle body and having at least one nozzle hole and through which the fuel head is introduced into the combustion chamber, It is especially proposed for two-stroke large diesel engines. The fuel injection nozzle according to the present invention is mounted inside the nozzle body to operate the first nozzle needle and the first pressure in the nozzle body in a manner of opening and closing the passage from the first pressure chamber to the connection line, the nozzle body At least one connecting line is further provided between the chamber, the fuel injection line opening into the first pressure chamber, and the first pressure chamber and the nozzle hole to allow fuel to enter the nozzle hole from the first pressure chamber. The second pressure chamber is disposed between the first pressure chamber and the nozzle hole, and the second nozzle needle is provided to work with the second valve seat in such a way as to open and close a passage from the second pressure chamber to the nozzle hole.

따라서 본 발명에 따른 분사노즐은 두 개의 노즐니들을 갖게 되는데, 각각 제1 밸브시트와 함께 작용하는 것과, 제1 밸브시트와 노즐구멍 사이인 제1 밸브시트의 하류(downstream)에 설치된 제2 밸브시트와 함께 작용하는 것이다. 이러한 방식으로 제1 밸브시트에 있는 연료의 통로를 개폐하는 것 외에, 분사과정이 끝나면 제2 밸브시트와 제2 노즐니들에 의해 제1 밸브시트로부터 연료가 하류로 흐르는 통로가 폐쇄될 수 있으므로, 제1 밸브시트와 제2 밸브시트 사이에 있는 연료가 연소실내로 새어 들어가는 것 또한 효과적으로 방지된다.The injection nozzle according to the invention thus has two nozzle needles, each acting together with the first valve seat and a second valve installed downstream of the first valve seat between the first valve seat and the nozzle hole. It works with the sheet. In addition to opening and closing the passage of the fuel in the first valve seat in this manner, since the passage of fuel downstream from the first valve seat can be closed by the second valve seat and the second nozzle needle after the injection process, The leakage of fuel between the first valve seat and the second valve seat into the combustion chamber is also effectively prevented.

제2 밸브시트는 노즐헤드에 설치되는 것이 바람직하다. 특히 노즐보디와 접하는 노즐헤드의 단부보다는 노즐구멍에 더 가깝게 되는 것이 바람직하고, 이것은 제2 밸브시트가 노즐구멍에 매우 근접한 곳에 설치되는 것을 의미한다. 이러한 방식으로 제2 밸브시트와 노즐구멍 사이에 위치한 공간의 체적이 특별히 작아져서 제2 밸브시트에 있는 통로가 폐쇄될 때 연소실 내부로 추가적인 연료가 계속해서 유입될 가능성 없이 분사과정은 대체로 즉시 종료될 수 있다.The second valve seat is preferably installed in the nozzle head. It is particularly preferable to be closer to the nozzle hole than to the end of the nozzle head in contact with the nozzle body, which means that the second valve seat is installed in a very close proximity to the nozzle hole. In this way, the volume of the space located between the second valve seat and the nozzle hole is particularly small so that the injection process is almost immediately terminated without the possibility of further fuel being continuously introduced into the combustion chamber when the passageway in the second valve seat is closed. Can be.

제1 노즐니들과 제2 노즐니들은 기계적으로 서로 분리되는 것이 바람직하다. 이에 의해 제2 노즐니들의 개방압력과 폐쇄압력을 제1 노즐니들 혹은 제1 노즐니들의 이동과는 대체로 독립적이 되도록 원하는 값으로 설정하는 것이 가능하다.Preferably, the first nozzle needle and the second nozzle needle are mechanically separated from each other. It is thereby possible to set the opening and closing pressures of the second nozzle needle to a desired value so as to be substantially independent of the movement of the first nozzle needle or the first nozzle needle.

또 다른 장점으로 제2 노즐니들은 유압식 작동이 될 수 있도록 하는 방식의 설계와 장착이 가능한데, 이것은 또한 신뢰성 있는 작동 방식을 보장하는 특별히 간단한 디자인 때문이다.Another advantage is that the second nozzle needle can be designed and mounted in such a way that it can be hydraulically operated, which is also due to a particularly simple design that ensures reliable operation.

본 발명에 따른 연료분사노즐은 예를 들어 선박의 건조(shipbuilding)에 사용되는 디젤엔진, 특히 2행정 대형 디젤엔진에 적합하다.The fuel injection nozzles according to the invention are suitable, for example, for diesel engines used in shipbuilding of ships, in particular for two-stroke large diesel engines.

본 발명에 의한 연료분사노즐의 보다 유리한 수단과 바람직한 실시예는 첨부되는 특허청구범위에 따른다.Advantageous means and preferred embodiments of the fuel injection nozzle according to the invention are in accordance with the appended claims.

본 발명은 다음의 첨부도면과 예시적인 실시예에서 보다 상세히 기술되는데, 도시되는 개략적인 도면은 축적이 적용되지 않는다.The invention is described in more detail in the following appended drawings and exemplary embodiments, in which the schematic drawing shown does not apply to accumulation.

도 1은 본 발명에 따른 연료분사노즐의 제1 예시적 실시예의 각 부분들을 종단면으로 도시하는데, 참조부호(1)로 본 발명을 본질적으로 이해하도록 전체를 표시해주고 있다. 상기 도시예는 특허청구범위 제1항의 전제부에 기술되는 바와 같이 알려진 대로 연료분사노즐의 다른 요소들에 대한 예시를 명확하게 제공해준다. 연료분사노즐(1)은 선박엔진과 같은 2행정 대형 디젤엔진의 실린더헤드에 장착되도록 설계되어 있다. 조립된 상태에서, 연료분사노즐(1)의 하부 단부는 디젤엔진의 실린더의 연소실 내부로 돌출되어 있다.Figure 1 shows in longitudinal section the respective parts of the first exemplary embodiment of a fuel injection nozzle according to the invention, which is indicated by reference numeral 1 in its entirety to essentially understand the invention. The illustrated example clearly provides an illustration of the other elements of the fuel injection nozzle as known as described in the preamble of claim 1. The fuel injection nozzle 1 is designed to be mounted on the cylinder head of a two-stroke large diesel engine such as a marine engine. In the assembled state, the lower end of the fuel injection nozzle 1 protrudes into the combustion chamber of the cylinder of the diesel engine.

다음에 사용되는 "위로(up), 아래로(down), 위에(above), 아래에(below)"같은 위치지정은 항상 각각의 도 1, 도 2 또는 도 3의 예시와 관련되나, 단지 예시적 이며 한정적이 아닌 특성을 갖는 것으로 이해하여야 한다.Positioning, such as “up, down, above, below”, used in the following, is always related to the example of FIG. 1, FIG. 2, or FIG. 3, but only as an example. It is to be understood that the present invention has a characteristic of being limited and not limiting.

연료분사노즐(1)은 노즐보디(2)와, 노즐보디(2)에 결합된 노즐헤드(3)로 구성된다. 예시적 실시예에서, 홀더슬리브(holder sleeve; 4)에 의해 형성되는 결합이 본 발명에 기술되는데, 홀더슬리브(4)는 그 하부 단부가 연료분사노즐(1)의 종축 A를 향해 테이퍼(taper)를 이루고있다. 홀더슬리브(4)는 스크루캡(screw cap; 5), 및 스냅링(snap ring)과 같은 탄성부재(45)에 의해 노즐보디(2)에 체결된다. 노즐헤드(3)는 홀더슬리브(4)의 테이퍼부에 지지된다. 노즐헤드(3)의 하단 영역은 적어도 하나의 노즐구멍(31)을 갖는데, 일반적으로 다섯 개의 노즐구멍(31)을 가지며, 연료는 이 노즐구멍(31)을 통과하여 연소실 내부로 주입될 수 있다.The fuel injection nozzle 1 is composed of a nozzle body 2 and a nozzle head 3 coupled to the nozzle body 2. In an exemplary embodiment, the coupling formed by the holder sleeve 4 is described in the present invention, wherein the holder sleeve 4 has a lower end tapered toward the longitudinal axis A of the fuel injection nozzle 1. ). The holder sleeve 4 is fastened to the nozzle body 2 by a screw cap 5 and an elastic member 45 such as a snap ring. The nozzle head 3 is supported by the tapered portion of the holder sleeve 4. The lower region of the nozzle head 3 has at least one nozzle hole 31, generally five nozzle holes 31, and fuel can be injected into the combustion chamber through the nozzle hole 31. .

노즐보디(2)의 내부에는 제1 압력실(6)이 갖추어져 있으며 그곳으로 연료공급라인(12)이 개방된다. 제1 압력실(6)은 주 밸브시트 역할을 하는 제1 밸브시트(8)에 의해 축 방향으로 경계가 이루어진다. 또한, 노즐보디(2)의 내부에는 종축 A에 대체로 평행하게 연장되고 제1 밸브시트(8)와 함께 작용하는 제1 노즐니들(7)이 장착되어 있다. 도 1은 폐쇄상태를 도시하는데, 제1 노즐니들(7)의 꼭지점(apex)이 제1 밸브시트(8)에 눌려져서 제1 밸브시트(8)에 있는 통로가 폐쇄된다. 제1 노즐니들(7)은 그 자체의 알려진 방식인 압축스프링(16)에 의해 스프링력을 받는 태핏(tappet; 14)과 태핏 플레이트(tappet plate; 15)에 의해 제1 밸브시트(8)쪽으로 편향되어(biased) 있다.The inside of the nozzle body 2 is provided with a first pressure chamber 6 where the fuel supply line 12 is opened. The first pressure chamber 6 is bounded in the axial direction by the first valve seat 8 serving as the main valve seat. In addition, inside the nozzle body 2, a first nozzle needle 7 extending substantially parallel to the longitudinal axis A and acting together with the first valve seat 8 is mounted. 1 shows a closed state in which the apex of the first nozzle needle 7 is pressed against the first valve seat 8 so that the passage in the first valve seat 8 is closed. The first nozzle needle 7 is directed towards the first valve seat 8 by means of a tappet 14 and a tappet plate 15 which are spring-loaded by a compression spring 16 which is in its own known way. Biased.

제2 압력실(9)은 노즐헤드(3)에 제공되고, 보조 밸브시트 역할을 하는 제2 밸브시트(11)에 의해 축 방향으로 경계가 이루어진다. 제2 밸브시트는, 제2 밸브 시트(11) 아래의 폐쇄공(blind hole)의 체적(20)이 적게 설계될 수 있도록 상측 노즐구멍(31)의 바로 위에 근접하게 설치하는 것이 바람직하다. 노즐헤드(3)에는 제2 밸브시트(11)와 함께 작용하는 제2 노즐니들(10)이 또한 장착고, 마찬가지로 종축 A와 평행하게 연장된다. 제2 노즐니들(10)은 유압식 작동이 될 수 있는 방식으로 설계하는 것이 바람직하다. 그러기 위해 제2 노즐니들(10)은 예를 들어 축 방향에서 위 쪽으로 제2 압력실(9)과 경계를 이루는 헤드(10a)를 갖는다. 샤프트(10b)는 도 1에 예시된 바와 같이 헤드(10a) 아래에 인접하여 제2 압력실(9)로부터 노즐구멍(31)으로 가는 통로가 개폐되는 방식으로 제2 밸브시트(11)와 함께 작용한다.The second pressure chamber 9 is provided in the nozzle head 3 and bounded in the axial direction by a second valve seat 11 serving as an auxiliary valve seat. The second valve seat is preferably provided in close proximity to the upper nozzle hole 31 so that the volume 20 of the blind hole below the second valve seat 11 can be designed to be small. The nozzle head 3 is also equipped with a second nozzle needle 10 which acts with the second valve seat 11 and likewise extends parallel to the longitudinal axis A. The second nozzle needle 10 is preferably designed in a manner that can be hydraulically actuated. To this end the second nozzle needle 10 has a head 10a bounded by the second pressure chamber 9, for example upwards in the axial direction. The shaft 10b is joined together with the second valve seat 11 in such a way that the passage from the second pressure chamber 9 to the nozzle hole 31 is opened and closed adjacent to the head 10a below as illustrated in FIG. 1. Works.

제2 노즐니들(10)은 제2 밸브시트(11)를 향하는 방향으로 편향되어 있다. 본 예시적 실시예에서 편향수단(biasing means)은 스프링(21)으로 구성되어 있다는 것을 의미하는데, 스프링(21)의 한 쪽 단부가 노즐보디(2) 내에서 지지되고 다른 쪽 단부가 제2 노즐니들(10) 즉, 제2 압력실(9)과 떨어져서 면하고 있는 제2 노즐니들(10)의 헤드(10a) 단부면에 힘을 가한다. 스프링(21)은 노즐보디(2)를 절삭하는 것(cut-out)으로 설계되는 스프링 체임버(spring chamber; 22) 내부에 설치된다. 제2 노즐니들(10)에 작용하는 스프링의 힘을 설정하기 위하여 스프링(21)과 스프링 체임버(22)의 상부 단부 사이에 와셔(washer; 23)가 설치될 수 있다. 이러한 방식을 통해 제2 밸브시트(11)에서 통로에 대한 개방압력과 폐쇄압력이 제어되는 방식으로 원하는 값에 따라 조정될 수 있다. 물론 스프링(21)에 의해 생성되는 편향력(bias force)의 정밀한 설정을 위한 다른 수단도 또한 제공될 수 있다.The second nozzle needle 10 is biased in the direction toward the second valve seat 11. In this exemplary embodiment, the biasing means means that it consists of a spring 21, one end of the spring 21 being supported in the nozzle body 2 and the other end of the second nozzle. A force is applied to the needle 10, that is, the end face of the head 10a of the second nozzle needle 10 facing away from the second pressure chamber 9. The spring 21 is installed inside a spring chamber 22 which is designed to cut out the nozzle body 2. A washer 23 may be installed between the spring 21 and the upper end of the spring chamber 22 to set the force of the spring acting on the second nozzle needle 10. In this way, the opening and closing pressures for the passage in the second valve seat 11 can be adjusted according to the desired values in a controlled manner. Of course, other means for the precise setting of the bias force generated by the spring 21 can also be provided.

또한, 다른 장점은 스프링 체임버(22) 내부로 개방되는 릴리프라인(relief line; 24)이 제공될 수 있다는 것이다. 이 릴리프라인(24)을 통하여, 즉, 작동 중에 스프링 체임버(22) 내부로 유입될 수도 있는 연료가 체임버로부터 배출될 수 있다.Another advantage is that a relief line 24 may be provided which opens into the spring chamber 22. Through this relief line 24, that is, fuel may be discharged from the chamber, which may be introduced into the spring chamber 22 during operation.

제1 압력실(6)과 노즐구멍(31) 사이에는 적어도 하나의 연결라인(connection line; 13)이 제공되어, 연료가 제1 압력실(6)로부터 노즐구멍(31)으로 들어갈 수 있도록 된다. 본 발명의 명세서에 기술된 예시적 실시예에서, 통로는 종축 A의 방향에서 제1 압력실(6)로부터 제1 밸브시트(8)를 통하여 연장하는 보어(bore)의 형태로 제공된다. 두 개의 연결라인(13)은 제1 밸브시트(8) 아래의 보어(13a)로부터 분기된다. 두 개의 각각의 연결라인(13)은 처음에 바깥 방향으로 경사를 이루어 연장하는데, 이것은 종축 A로부터 멀어지는 것을 의미한다. 다음에 연결라인(13)은 종축 A와 평행하게 아래 방향으로 연장하고, 최종적으로 종축 A쪽을 의미하는 안쪽 방향으로 제2 압력실(9) 내로 개방될 때까지 경사를 이루어 연장된다.At least one connection line 13 is provided between the first pressure chamber 6 and the nozzle hole 31 to allow fuel to enter the nozzle hole 31 from the first pressure chamber 6. . In the exemplary embodiment described herein, the passage is provided in the form of a bore extending from the first pressure chamber 6 through the first valve seat 8 in the direction of the longitudinal axis A. The two connecting lines 13 diverge from the bores 13a below the first valve seat 8. The two respective connecting lines 13 initially extend obliquely outward, which means away from the longitudinal axis A. The connecting line 13 then extends in a downward direction parallel to the longitudinal axis A, and extends in an inclination until it finally opens into the second pressure chamber 9 in an inward direction meaning the longitudinal axis A side.

작동 상태에서 연료분사노즐(1)은 다음과 같이 작동한다. 연료는 예를 들면, 분사펌프(예시되지 않음)에 의하여 공급라인(12)을 통해 제1 압력실(6)로 공급되고 그곳에서 제1 노즐니들(7)에 압력을 가한다. 제1 압력실(6) 내의 연료압력이 압축스프링(16)에 의해 생성된 편향 압력보다 커지면 제1 노즐니들(7)이 상승되고 밸브시트(6)에 있는 통로가 개방된다. 연료는 연결라인(13)을 통해 제2 압력실(9)로 유입되고 그곳에서 제2 노즐니들(10)에 압력을 가한다. 제2 압력실(9)내의 연료압력이 스프링(21)에 의해 생성된 편향 압력보다 커지면 제2 노즐니들(10)이 제2 밸브시트(11)로부터 상승되고 노즐구멍(31)으로의 통로가 개방되어 분사과정이 시작되는데, 이것은 노즐구멍(31)을 통하여 실린더의 연소실내로 연료가 들어가는 것을 의미한다. 분사가 끝나면 제1 압력실(6)내의 압력은 줄어든다. 이 압력이 압축스프링(16)에 의해 형성된 편향 압력보다 작아지는 순간 제1 노즐니들(7)은 제1 밸브시트(8)내로 눌려 들어가고, 제1 압력실(6)로부터 연결라인(13)으로 가는 통로를 폐쇄한다. 스프링(21)이 제2 노즐니들(10)을 제2 밸브시트(11)내로 눌려 들어갈 정도로 제2 압력실(9)내의 연료압력이 떨어질 때까지 연료분사가 계속된다. 이에 의해 제2 밸브시트(11)에 있는 통로는 폐쇄되고 분사과정이 종료된다. 제2 밸브시트(11)로부터 흘러내리는 폐쇄공의 체적(20)은 무시해도 될 만큼 적어서, 분사과정이 종료된 후에 대체로 더 이상의 연료가 연소실 내부로 유입되지 않는다.In the operating state, the fuel injection nozzle 1 operates as follows. The fuel is supplied to the first pressure chamber 6 via a supply line 12, for example by an injection pump (not illustrated), where it pressurizes the first nozzle needle 7. When the fuel pressure in the first pressure chamber 6 is greater than the deflection pressure generated by the compression spring 16, the first nozzle needle 7 is raised and the passage in the valve seat 6 is opened. The fuel enters the second pressure chamber 9 through the connecting line 13 and pressurizes the second nozzle needle 10 there. When the fuel pressure in the second pressure chamber 9 is greater than the deflection pressure generated by the spring 21, the second nozzle needle 10 is lifted from the second valve seat 11 and the passage to the nozzle hole 31 is closed. The injection process starts by opening, which means that fuel enters the combustion chamber of the cylinder through the nozzle hole 31. After the injection, the pressure in the first pressure chamber 6 is reduced. As soon as this pressure is lower than the deflection pressure formed by the compression spring 16, the first nozzle needle 7 is pressed into the first valve seat 8 and from the first pressure chamber 6 to the connection line 13. Close the narrow passage. The fuel injection is continued until the fuel pressure in the second pressure chamber 9 drops so that the spring 21 presses the second nozzle needle 10 into the second valve seat 11. As a result, the passage in the second valve seat 11 is closed and the injection process is finished. The volume 20 of the closed hole flowing down from the second valve seat 11 is negligible so that no more fuel is generally introduced into the combustion chamber after the injection process is completed.

제1 예시적 실시예에 기술된 바에 의하면, 제2 노즐니들(10)은 스프링(21)을 통해 노즐보디(2)에 지지되므로 제1 노즐니들(7)과 기계적으로 분리되어 있다. 제1, 제2 노즐니들(7, 10)에 대한 이러한 기계적 결합해제는 특히, 제2 노즐니들(10)을 각각 상승 또는 하강시킴으로써 제2 밸브시트(11)에 있는 통로가 각각 개폐되는 제2 압력실(9) 내의 연료압력이 제1 노즐니들(7)과는 대체로 독립적으로 설정될 수 있다는 장점을 갖는다. 이 설정은 스프링(21)에 의해 생성되는 편향력 즉, 대응하는 와셔(23)의 두께에 의해 조정된다. 제2 밸브시트(11)의 개방압력과 폐쇄압력을 각각 설정하는 것이 가능함에 따라 연료가 항상 이상적인 분사 압력으로 연소실내로 전달되는 것이 보장되어, 이러한 방식으로 디젤엔진을 경제적, 절약적, 및 효율적으로 운전할 수 있다. 분사가 시작되는 바로 그 시점에서, 제1 밸브시트(8)에 있는 통로는 이미 개방되었지만 제2 밸브시트(11)에 있는 통로는 아직도 폐쇄되어 있는데, 충분히 효율으로 분사 하기 위한 값으로 상승할 때까지 연료압력은 우선 제2 압력실(9)내에서 증가한다. 이 후에만, 제2 노즐니들(10)이 제2 밸브시트(11)에 있는 통로를 개방하고 분사가 시작된다. 분사과정의 끝에서 제2 압력실(9)내의 연료압력이 폐쇄압력 이하로 떨어지는 순간, 제2 밸브시트(11)에 있는 통로는 즉시 폐쇄되어 실제 연소실내로 더 이상의 연료가 들어갈 수 없다.As described in the first exemplary embodiment, the second nozzle needle 10 is supported by the nozzle body 2 via the spring 21 and thus is mechanically separated from the first nozzle needle 7. Such mechanical disengagement to the first and second nozzle needles 7 and 10 may include a second opening in which the passage in the second valve seat 11 is opened and closed, in particular by raising or lowering the second nozzle needle 10, respectively. The fuel pressure in the pressure chamber 9 has the advantage that it can be set substantially independently of the first nozzle needle 7. This setting is adjusted by the biasing force generated by the spring 21, ie the thickness of the corresponding washer 23. It is possible to set the opening and closing pressures of the second valve seat 11 respectively, so that fuel is always delivered to the combustion chamber at the ideal injection pressure, thereby making the diesel engine economic, economical and efficient in this way. Can drive At the moment when injection begins, the passage in the first valve seat 8 has already been opened but the passage in the second valve seat 11 is still closed when it rises to a value for injection with sufficient efficiency. Until then, the fuel pressure first increases in the second pressure chamber 9. Only after this, the second nozzle needle 10 opens the passage in the second valve seat 11 and spraying starts. As soon as the fuel pressure in the second pressure chamber 9 drops below the closing pressure at the end of the injection process, the passage in the second valve seat 11 is immediately closed so that no further fuel can enter the actual combustion chamber.

유압 작동식 제2 노즐니들(10)이 유리한 것은, 이것은 구조적으로 간단하게 실현될 수 있으며, 또한 연료분사밸브의 신뢰적인 작동을 가능하게 하기 때문이다.The hydraulically actuated second nozzle needle 10 is advantageous because it can be realized simply in structure and also enables reliable operation of the fuel injection valve.

본 발명에 기술한 예시적 실시예에서 제2 노즐니들(10)은 노즐헤드(3)에 내장되어 있다. 그리고 노즐헤드(3)는 교체가 가능한 유닛으로 설계되고 장착된다. 홀더슬리브(4)와 스크루캡(5)을 이용해서 노즐헤드(3)를 노즐보디(2)에 간단하게 결합함으로써, 노즐헤드(3)는 큰 수고 없이 노즐보디(2)로부터 분리되어 신품으로 교체될 수 있다. 이것은 노즐헤드(3)가 작동 중에 특히 대단한 열응력과 부식응력을 받아 수명을 단축시키기 쉬운 특정 마모가 생기기 쉽다는 사실의 관점에서 볼 때, 특별한 장점을 갖는다.In the exemplary embodiment described in the present invention, the second nozzle needle 10 is embedded in the nozzle head 3. And the nozzle head 3 is designed and mounted as a replaceable unit. By simply coupling the nozzle head 3 to the nozzle body 2 using the holder sleeve 4 and the screw cap 5, the nozzle head 3 is detached from the nozzle body 2 without much effort and can be replaced with a new one. Can be replaced. This has particular advantages in view of the fact that the nozzle head 3 is particularly prone to certain wear during operation, which is particularly susceptible to severe thermal and corrosion stresses and shortens its life.

제2 노즐니들(10)이 노즐헤드(3) 내에 내장되고 노즐헤드(3)와 함께 교체가 가능하기 때문에, 새로운 노즐헤드(3)를 제조할 때 허용공차 관리가 보다 덜 엄격하며 이렇게 하여도 요구되는 기능의 특성은 저하되지 않는다. 이것은 새로운 제2 노즐니들(10)을 내장하는 새로운 노즐헤드(3)의 제조에 있어서 작업의 양이 현저하게 낮아진다는 것을 의미한다.Because the second nozzle needle 10 is embedded in the nozzle head 3 and can be replaced with the nozzle head 3, tolerance management is less stringent when manufacturing a new nozzle head 3 and even in this way, The characteristic of the required function is not degraded. This means that the amount of work is significantly lowered in the manufacture of a new nozzle head 3 incorporating a new second nozzle needle 10.

도 2는 본 발명에 따른 노즐헤드(3)를 갖는 연료분사노즐(1)의 제2 예시적 실시예의 하부 영역에 대한 단면도를 도시한다. 이하에서는 단지 제1 예시적 실시예와의 상이점들이 보다 상세히 기술될 것이며; 그렇지 않다해도 제1 예시적 실시예에 대한 설명이 제2 예시적 실시예에서도 유사한 방식으로 유효하다. 각 부품들은 제1 예시적 실시예에서와 같이 동일한 참조부호를 가지며, 동일하거나 대등한 기능을 갖는다.2 shows a cross section of the lower region of a second exemplary embodiment of a fuel injection nozzle 1 with a nozzle head 3 according to the invention. In the following only the differences from the first exemplary embodiment will be described in more detail; If not, the description of the first exemplary embodiment is valid in a similar manner to the second exemplary embodiment. Each part has the same reference numeral as in the first exemplary embodiment, and has the same or equivalent function.

본 발명에 따른 연료분사노즐의 제2 예시적 실시예에는 노즐헤드(3)를 냉각시키는 추가적인 수단들이 제공된다. 이 수단들은 홀더슬리브(4)와 노즐헤드(3) 사이에 설치된 추가슬리브(additional sleeve; 41)를 포함한다. 추가슬리브(41)는 홀더슬리브(4)의 테이퍼부와 추가슬리브(41)의 상측 혹은 내측의 노즐헤드(3)에 지지된다.In the second exemplary embodiment of the fuel injection nozzle according to the invention additional means for cooling the nozzle head 3 are provided. These means comprise an additional sleeve 41 installed between the holder sleeve 4 and the nozzle head 3. The additional sleeve 41 is supported by the taper portion of the holder sleeve 4 and the nozzle head 3 above or inside the additional sleeve 41.

추가슬리브(41)는 내측면에서 원주 방향으로 연장되는 절삭부(cut-out)를 갖고, 조립상태에서 냉각실(42)을 형성한다. 추가슬리브(41)는 자신의 절삭부가 노즐헤드(3)의 외벽과 함께 노즐헤드(3)를 외주 방향으로 감싸 링(ring) 모양의 냉각실(42)을 형성하는 방식으로 노즐헤드(3)를 감싼다.The additional sleeve 41 has a cut-out extending in the circumferential direction from the inner side, and forms the cooling chamber 42 in the assembled state. The additional sleeve 41 has a nozzle head 3 in such a manner that its cutting portion surrounds the nozzle head 3 with the outer wall of the nozzle head 3 in the circumferential direction to form a ring-shaped cooling chamber 42. Wraps.

또한, 보어 형태로 제작되는 것이 바람직한 두 개의 냉각라인(cooling line; 43, 44)이 제공된다. 각 냉각라인(43, 44)은 노즐보디(2), 노즐헤드(3)의 상부 그리고 추가슬리브(41)를 통해서 연장하여 냉각실(42) 내부로 개방된다. 각 냉각라 인(43, 44)을 통하여 물이나 냉각유같은 냉각액(coolant)이 냉각실(42) 내부로 인입되거나 냉각실로부터 배출될 수 있다. 이러한 방식으로 노즐헤드(3)는 작동상태에서 효과적으로 냉각될 수 있으며, 이것은 확실하게 수명에 긍정적인 영향을 준다.In addition, two cooling lines 43 and 44 are provided which are preferably manufactured in the form of a bore. Each cooling line 43, 44 extends through the nozzle body 2, the top of the nozzle head 3, and the additional sleeve 41 to open into the cooling chamber 42. Through each cooling line 43, 44, a coolant such as water or cooling oil may be introduced into or discharged from the cooling chamber 42. In this way, the nozzle head 3 can be effectively cooled in the operating state, which certainly has a positive effect on the service life.

또한, 제2 예시적 실시예에서 제2 밸브시트(11)와 함께 작용하는 제2 노즐니들(10)의 샤프트 단부(10b)는 특히 반구(hemisphere)형의 구형곡선(spherically curved)으로 설계되어 제2 노즐니들(10)과 제2 밸브시트(11)가 구-원추형 밀봉(ball-and-cone seal)을 형성하도록 한다. 이러한 변형은 제1 예시적 실시예(도 1)에도 당연히 사용될 수 있고, 제2 노즐니들(10)의 종축이 노즐헤드(3)의 종축과 정확하게 정렬되지 않더라도, 제2 밸브시트(11)에서 신뢰할 만한 밀봉을 확보해주는 장점을 갖는다.In addition, in the second exemplary embodiment the shaft end 10b of the second nozzle needle 10, which cooperates with the second valve seat 11, is designed in particular in a spherically curved spherical curve. The second nozzle needle 10 and the second valve seat 11 form a ball-and-cone seal. This variant can of course also be used in the first exemplary embodiment (FIG. 1), and even if the longitudinal axis of the second nozzle needle 10 is not exactly aligned with the longitudinal axis of the nozzle head 3, in the second valve seat 11. It has the advantage of ensuring a reliable seal.

도 3에 노즐헤드(3)의 실시예에 대한 추가적인 변형이 도시되는데, 이것은 제1 및 제2 예시적 실시예의 양자 모두에서 사용될 수 있다. 이 변형에서 노즐헤드(3)는 외부 표면의 적어도 일부에 특히 산화지르콘(zircon oxide)과 같은 세라믹 소재로 제조되는 방열층(heat protection layer; 32)을 갖는다. 도 3에 도시되는 변형에서, 축 방향에서 보면 방열층(32)은 홀더슬리브(4)의 바깥 쪽에 위치하는 노즐헤드(3)의 대략 외부 표면부의 전체 길이에 걸쳐 연장된다. 노즐헤드(3)의 외주방향에서 보면, 방열층(32)은 노즐헤드(3)의 예를 들어 절반 부분과 같이된 노즐구멍(31)과 이격되어 면하는 노즐헤드(3)의 측면상에 놓인 단지 외주면의 일부에 걸쳐 연장된다. 방열층(32)을 노즐헤드(3)의 외주 전체를 따라 감싸고 축 방향으로 노즐구멍(31)의 위에서 끝나도록 설계하는 것도 또한 당연히 가능하다. 3 shows a further variant of the embodiment of the nozzle head 3, which can be used in both the first and second exemplary embodiments. In this variant the nozzle head 3 has a heat protection layer 32 made of a ceramic material, in particular zircon oxide, on at least part of the outer surface. In the variant shown in FIG. 3, in the axial direction, the heat dissipation layer 32 extends over the entire length of the approximately outer surface portion of the nozzle head 3 located outside of the holder sleeve 4. When viewed from the outer circumferential direction of the nozzle head 3, the heat dissipation layer 32 is disposed on the side surface of the nozzle head 3 facing away from the nozzle hole 31 such as, for example, a half portion of the nozzle head 3. It extends over a portion of the outer circumferential surface that lies. It is of course also possible to design the heat dissipation layer 32 to cover the entire outer circumference of the nozzle head 3 and to end above the nozzle hole 31 in the axial direction.

방열층(32)은 노즐헤드(3)의 열응력을 감소시키는 장점을 갖는다.The heat dissipation layer 32 has the advantage of reducing the thermal stress of the nozzle head (3).

두 개의 노즐니들을 가지며 스크루 결합과 같은 방식으로 분리 가능하도록 노즐보디에 결합하는 노즐헤드를 갖는 본 발명에 따른 방식은 연료를 항상 이상적인 분사 압력으로 연소실내로 전달하여 디젤엔진을 경제적, 절약적, 및 효율적으로 운전할 수 있으며, 노즐헤드는 큰 수고 없이도 노즐보디로부터 분리되어 신품으로 교체될 수 있다. 또한, 노즐헤드에 냉각실을 두어 연결배관을 통해 물이나 냉각유 같은 냉각액이 냉각실 내부로 인입되게 하거나, 노즐헤드의 외부표면 및 길이방향의 보어 내부 표면을 세라믹 같은 소재로 된 방열층으로 감싸줌으로써 작동상태에서 아주 고온의 열응력을 받는 노즐헤드가 효과적으로 냉각되거나 열응력을 덜 받도록 할 수 있으므로 노즐헤드의 수명이 연장될 수 있다.The method according to the invention having two nozzle needles and a nozzle head which couples to the nozzle body so as to be detachable in the same way as screwing together, delivers the fuel into the combustion chamber at the ideal injection pressure at all times, thus making the diesel engine economical, economical, And it can be operated efficiently, the nozzle head can be removed from the nozzle body and replaced with new without much effort. In addition, a cooling chamber may be provided at the nozzle head to allow a cooling liquid such as water or cooling oil to be introduced into the cooling chamber through a connecting pipe, or to surround the outer surface of the nozzle head and the inner surface of the bore in the longitudinal direction with a heat-radiating layer made of ceramic material. In this way, the nozzle head, which is subjected to very high thermal stress in the operating state, can be effectively cooled or less thermally stressed, thereby extending the life of the nozzle head.

Claims

In the fuel injection nozzle for diesel engine,

Nozzle body (2),

A nozzle head 3 coupled to the nozzle body 2 and having one or more nozzle holes 31 for allowing fuel to enter the combustion chamber;

A first pressure chamber 6 formed in the nozzle body 2,

A fuel supply line opened into the first pressure chamber 6;

At least one connecting line 13 allowing fuel to enter the nozzle hole 31 from the first pressure chamber 6, and between the first pressure chamber 6 and the nozzle hole 31;

A first nozzle needle 7 mounted inside the nozzle body 2 and acting together with the first valve seat 8 to open and close a passage from the first pressure chamber 6 to the connection line 13; ),

The second pressure chamber 9 is formed between the first pressure chamber 6 and the nozzle hole 31,

A second nozzle needle 10 is provided which works together with the second valve seat 11 to open and close the passage from the second pressure chamber 9 to the nozzle hole 31.

The second valve seat 11 is disposed in the nozzle head 3

A fuel injection nozzle for a diesel engine, characterized in that.

The method of claim 1,

The fuel injection nozzle for a diesel engine, characterized in that the second valve seat (11) is disposed closer to the nozzle hole (31) than the end of the nozzle head (3) facing the nozzle body (2).

The method of claim 1,

The fuel injection nozzle for the diesel engine, characterized in that the first and second nozzle needle (7, 10) is mechanically coupled to or released from each other by raising or lowering the second nozzle needle (10).

The method according to any one of claims 1 to 3,

A fuel injection nozzle for a diesel engine, characterized in that the second nozzle needle (10) is designed and mounted in such a way that it can be operated hydraulically.

The method according to any one of claims 1 to 3,

And a spring (21) for biasing the second nozzle needle (10) toward the second valve seat (11).

The method of claim 5,

The spring (21) is a fuel injection nozzle for a diesel engine, characterized in that one end is supported in the nozzle body (2) and the other end is applied to the second nozzle needle (10).

The method of claim 6,

The spring 21 is installed inside a spring chamber 22 which is designed as a cut-out in the nozzle body 2, and a relief line 24 is provided which opens into the spring chamber 22. A fuel injection nozzle for a diesel engine, characterized in that.

The method according to any one of claims 1 to 3,

Fuel injection nozzle for a diesel engine, characterized in that the second nozzle needle (10) is embedded in the nozzle head (3).

The method according to any one of claims 1 to 3,

A fuel injection nozzle for a diesel engine, characterized in that the nozzle head (3) is designed and mounted as a replaceable unit from the nozzle body (2) using a holder sleeve (4) and a screw cap (5).

The method according to any one of claims 1 to 3,

And a cooling chamber (42) for cooling the nozzle head (3).

The method according to any one of claims 1 to 3,

A fuel injection nozzle for a diesel engine, wherein the nozzle head (3) has a heat dissipation layer (32) of ceramic material on at least part of its outer surface.

A two-stroke large diesel engine comprising a fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 3.