KR100992057B1 - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
분사 시스템(1)에 의해 종래의 연료 및 이것을 부분적으로 대체하는 오리멀젼(ormulsion)이 제공될 수 있는 내연기관에 있어서, 상기 오리멀젼과 분사 시스템(1) 부품의 접촉 및 그에 따른 마모 문제를 최소로 줄이기 위해, 종래의 연료용 압력원(3)이 반대 방향의 체크 밸브(23, 24)를 구비한 2개의 평행한 유동 경로(20, 21)를 통해 연료관(16)에 연결되고, 상기 연료관(16)은 분사 노즐 근방에서 오리멀젼 관(17)에 연결되며, 상기 오리멀젼 관(17)은 순방향으로 개방하는 체크 밸브(25)를 구비하고 내연기관의 사이클로 활성화 가능한 오리멀젼용 압력원(7)으로부터 분기되며, 상기 압력원(7)의 압력은 오리멀젼 관(17)에 배치된 체크 밸브(25) 및 종래의 연료용 압력원(3)에 배치된, 역류 방향으로 개방하는 체크 밸브(24)의 개방 압력보다 크고, 노즐 니들(11)의 개방 압력보다 작게 한다.In an internal combustion engine, in which an injection system 1 can be provided with conventional fuels and an alternative to partially replacing them, the contact between the orientation and the parts of the injection system 1 and the resulting wear problems are minimized. In order to reduce the pressure, the conventional fuel pressure source 3 is connected to the fuel pipe 16 via two parallel flow paths 20, 21 with check valves 23, 24 in opposite directions, said The fuel pipe 16 is connected to the orientation tube 17 near the injection nozzle, and the orifice tube 17 has a check valve 25 for opening in the forward direction and is capable of being activated by a cycle of an internal combustion engine. Branched from the circle 7, the pressure of the pressure source 7 opens in the counterflow direction, arranged in the check valve 25 disposed in the orifice tube 17 and the conventional fuel pressure source 3. Open pressure of the nozzle needle 11 that is greater than the opening pressure of the check valve 24 The small.
Description
도 1은 본 발명에 따른 분사 시스템의 개략도.1 is a schematic representation of an injection system according to the present invention.
도 2는 오리멀젼의 제공 동안 분사 밸브의 부분 종단면도.2 is a partial longitudinal sectional view of the injection valve during the provision of an orientation;
도 3은 분사 과정 동안 도 2에 따른 장치.3 shows the device according to FIG. 2 during the spraying process;
도 4는 분사 과정의 다이어그램.4 is a diagram of the spraying process.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1: 분사 시스템 2: 분사 밸브1: injection system 2: injection valve
3: 분사 펌프 4: 플런저3: injection pump 4: plunger
5: 펌프 챔버 6: 오리멀젼 탱크5: Pump Chamber 6: Orientation Tank
7: 펌프 8: 차단 밸브7: pump 8: shut-off valve
9: 제어 장치 10: 분사 노즐9: control device 10: spray nozzle
11: 노즐 니들 12: 압력 챔버11: nozzle needle 12: pressure chamber
13: 분기 관 14: 조인트13: branch pipe 14: joint
15: 링형 관 16: 연료관15: ring tube 16: fuel tube
17: 오리멀젼 관 16a, 17a: 홀17: Orientation Tube 16a, 17a: Hole
16b, 17b: 관 섹션 18, 19: 니플16b, 17b:
20, 21: 유동 경로 23, 24: 체크 밸브20, 21:
본 발명은 분사 시스템에 의해 종래의 연료 및 이것을 부분적으로 대체하는 오리멀젼이 공급될 수 있는 내연기관, 특히 자기 점화식 내연기관에 관한 것이다.The present invention relates to an internal combustion engine, in particular a self-ignition internal combustion engine, by which an injection system can be supplied with conventional fuel and an orientation that partially replaces it.
오리멀젼은 많이 산출되며 저렴하게 구입되는 연료이다. 따라서, 상기 연료를 많이 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 오리멀젼은 마모를 촉진시키는 마모 성분을 비교적 많이 포함한다. 이러한 성분의 제거는 매우 복잡하며 완전한 제거는 불가능하다. 따라서, 오리멀젼의 사용시 분사 시스템 내부에서 신속한 마모가 일어날 위험이 있다. 그 결과, 비교적 짧은 수명 및 높은 유지 관리 비용이 나타난다. Orientation is a high yielding and inexpensive fuel. Therefore, it is preferable to use a lot of said fuel. However, the emulsion contains a relatively large amount of wear components that promote wear. Removal of these components is very complex and complete removal is impossible. Therefore, there is a risk of rapid wear inside the injection system when using the emulsion. The result is a relatively short life and high maintenance costs.
본 발명의 과제는 분사 시스템을 구비한 내연기관에서 오리멀젼의 사용을 가능하게 하면서도 분사 시스템 내부의 마모를 비교적 적게 유지하는 것이다.An object of the present invention is to enable the use of an emulsion in an internal combustion engine with an injection system while maintaining relatively little wear inside the injection system.
상기 과제는 청구항 제 1항에 의해 해결된다.The problem is solved by
이것에 따르면, 분사 시스템에 의해 종래의 연료 및 이것을 부분적으로 대체하는 오리멀젼이 제공될 수 있는 내연기관, 특히 자기 점화식 내연기관으로서, 상기 분사 시스템은 내연기관의 사이클로 활성화 가능한 종래의 연료용 압력원으로부터 분기된 연료관을 통해 종래의 연료를 제공할 수 있는 하나 이상의 분사 밸브를 포함하고, 상기 분사 밸브의 분사 노즐은 노즐 니들에 의해 폐쇄 가능하며, 상기 노즐 니들은 그것이 관통하는, 연료관과 통하는 압력 챔버 내의 연료 압력에 의해 귀환 장치의 힘에 대항하여 그 시트로부터 들어 올려질 수 있고, 상기 종래 연료용 압력원이 반대 방향의 체크 밸브를 구비한 2개의 평행한 유동 경로를 통해 연료관에 연결되며, 상기 연료관은 분사 노즐 근방에서 오리멀젼 관에 연결되고, 상기 오리멀젼 관은 순방향으로 개방하는 체크 밸브를 구비하며 내연기관의 사이클로 활성화 가능한 오리멀젼용 압력원으로부터 분기되고, 상기 압력원의 압력은 오리멀젼 관에 배치된 체크 밸브 및 종래의 연료용 압력원에 배치된, 역류 방향으로 개방하는 체크 밸브의 개방 압력보다 크고 노즐 니들의 개방 압력보다 작게 구성된다.According to this, an internal combustion engine, in particular a self-ignition internal combustion engine, in which a conventional injection of fuel and an alternative to partially replace it can be provided, the injection system being a pressure source for a conventional fuel which can be activated in a cycle of the internal combustion engine. One or more injection valves capable of providing conventional fuel through a fuel pipe branched from the nozzle, wherein the injection nozzle of the injection valve is closeable by a nozzle needle, the nozzle needle being in communication with the fuel pipe it passes through. Fuel pressure in the pressure chamber can be lifted from its seat against the force of the feedback device, and the conventional fuel pressure source is connected to the fuel line via two parallel flow paths with check valves in opposite directions. The fuel pipe is connected to the orientation tube in the vicinity of the injection nozzle, and the orientation tube is forward A check valve which is open from the pressure source for the orientation which is activated by a cycle of the internal combustion engine, the pressure of the pressure source being arranged in a check valve disposed in the orifice tube and a conventional fuel pressure source It is configured to be larger than the opening pressure of the check valve to open with less than the opening pressure of the nozzle needle.
마모를 촉진하는 오리멀젼은 여기서 분사 과정의 시작 전에 미리 주어진 양의 종래 연료를 분사 밸브로부터 밀어내어 관련 압력원으로, 이것과의 접촉 없이 귀환시킬 수 있다. 이 때, 실제로 종래 연료용 압력원 외부에는 서로 연결되는 종래 연료 및 오리멀젼의 유체 컬럼이 생긴다. 종래 연료용 압력원이 활성화되고 따라서 분사 밸브에 분사 압력이 제공되면, 분사가 시작된다. 먼저 오리멀젼 관과 연료관 사이의 연결부 하류에 있는 잔류 종래 연료가, 그 다음에 오리멀젼이 그리고 그 다음에 다시 종래 연료가 분사될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 조치는 바람직하게는 마모를 촉진하는 오리멀젼이 마모 입자에 대해 덜 민감한 분사 밸브와만 접촉하고, 마모 입자에 대해 매우 민감한 분사 펌프일 수 있는 종래 연료용 압력원으로부터 멀리 떨어지게 한다. 오리멀젼의 접촉을 덜 민감한 분사 밸브에 제한함으로써, 마모 문제가 비교적 적고, 이것은 바람직하게는 유지 관리 비용을 절감시키며 비교적 긴 수명을 보장한다.The wear-promoting emulsion can here push a given amount of conventional fuel out of the injection valve and return it to the associated pressure source without contact with it before the start of the injection process. At this time, there is actually a fluid column of a conventional fuel and an emulsion connected to each other outside the pressure source for the conventional fuel. When the pressure source for conventional fuel is activated and thus the injection pressure is provided to the injection valve, the injection starts. The residual conventional fuel, which is downstream of the connection between the orifice tube and the fuel tube, can be injected first, followed by the orientation and then again. Thus, the measures according to the present invention preferably allow the emulsion which promotes wear to contact only the injection valves which are less sensitive to wear particles, and to keep them away from the pressure sources for conventional fuels which may be injection pumps very sensitive to wear particles. do. By limiting the contact of the emulsion to less sensitive injection valves, the wear problem is relatively low, which preferably reduces maintenance costs and ensures a relatively long life.
상기 조치의 바람직한 실시예는 종속 청구항에 제시된다. 연료관과 오리멀젼 관이 분사 밸브 내부에서 노즐 니들에 대해 동심인 링형 관을 통해 서로 연결될 수 있고, 상기 링형 관으로부터 압력 챔버로 연장된 하나 이상의 분기관이 분기된다. 이러한 조치에 의해 특히 간단하고 명확한 구성이 주어지고, 또한 각각의 분사 과정의 종료 시에 압력 챔버 및 분기관에 파일럿 연료로서 충분한 양의 종래 연료가 남으며, 상기 종래 연료는 후속해서 오리멀젼에 의해 밀려지는 것이 아니라, 다음 분사 과정의 시작 시에야 파일럿 연료로서 분사된다.Preferred embodiments of such measures are given in the dependent claims. The fuel tube and the emulsion tube may be connected to each other via a ring tube concentric with the nozzle needle inside the injection valve, and one or more branch tubes extending from the ring tube to the pressure chamber branch. This arrangement gives a particularly simple and clear configuration and also leaves a sufficient amount of conventional fuel as a pilot fuel in the pressure chamber and branch at the end of each injection process, which is subsequently pushed by an emulsion Rather than losing, it is injected as a pilot fuel only at the beginning of the next injection process.
또 다른 바람직한 조치는 오리멀젼용 압력원이 회전 펌프로서 형성된 저압 펌프를 포함하는 것이다. 상기 방식의 펌프는 피스톤 펌프보다 덜 마모된다. 제어를 위해, 상기 펌프 다음에는 차단 밸브가 설치되며, 상기 차단 밸브의 제어 장치는 내연기관의 사이클로 작동될 수 있다. 상기 저압 펌프는 실제로 영구 작동될 수 있다.Another preferred measure is to include a low pressure pump in which the pressure source for the emulsion is formed as a rotary pump. Pumps of this type wear less than piston pumps. For control, a shutoff valve is installed after the pump, and the control device of the shutoff valve can be operated in a cycle of an internal combustion engine. The low pressure pump can actually be permanently operated.
바람직하게는 차단 밸브는 내연기관의 매 사이클마다 오리멀젼 관에 최대로 연료관의 용량에 상응하는 양의 오리멀젼이 제공되도록 제어된다. 이로 인해, 간단한 방식으로 오리멀젼이 연료관을 통해, 이것 앞에 배치된 종래 연료용 압력원 내로 이르지 않게 된다.Preferably, the shut-off valve is controlled such that every cycle of the internal combustion engine is provided with an amount of emulsion at maximum corresponding to the capacity of the fuel tube. This prevents, in a simple manner, the orientation from reaching the fuel source, into the conventional fuel pressure source placed before it.
상기 조치의 또 다른 바람직한 실시예는 나머지 종속 청구항에 제시되며, 첨부된 도면을 참고로 하는 하기의 실시예 설명에 나타난다. Another preferred embodiment of the above measures is set forth in the remaining dependent claims and is shown in the following description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings of the present invention will be described in detail.
본 발명의 주요 적용 분야는 디젤 원리에 따라 작동하는 엔진이다. 그러한 엔진의 기본 구성은 공지되어 있으므로 여기서는 상세히 설명하지 않는다.The main field of application of the invention is an engine operating according to the diesel principle. The basic configuration of such an engine is known and will not be described here in detail.
이러한 엔진의 각각의 실린더에는 도 1에 기초한 방식의 분사 시스템(1)이 배치된다. 상기 분사 시스템(1)은 분사 밸브(2)를 포함한다. 상기 분사 밸브(2)에는 관련 압력원으로부터 공급되는, 종래의 연료, 예컨대 디젤유 및 관련 압력원으로부터 공급되는 오리멀젼이 공급될 수 있다. 종래의 연료용 압력원은 도시된 실시예에서 고압 펌프의 방식으로 구성된 분사 펌프(3)로서 형성된다. 상기 분사 펌프(3)는 엔진 사이클로 구동 가능한 피스톤, 소위 플런저(4)를 가지며, 상기 플런저(4)는 펌프 챔버(5)를 제한한다. 분사 펌프 대신에, 밸브에 의해 제어되는 커먼 레일이 제공될 수도 있다.Each cylinder of such an engine is arranged with an
오리멀젼용 압력원은 흡입측이 오리멀젼 탱크(6)에 접속된 펌프(7)로 형성된다. 상기 펌프는 회전 펌프, 바람직하게는 스크루 스핀들 펌프일 수 있다. 펌프(7) 다음에는 차단 밸브(8)가 배치되며, 상기 차단 밸브(8)는 관련 제어 장치(9)에 의해 엔진 사이클로 온 및 오프 제어될 수 있다. 펌프(7)는 영구 구동될 수 있고, 제어 밸브(8)의 폐쇄시 단락 작동이 주어진다. 제어 밸브(8)는 바람직하게는 전자기 슬라이드 밸브로 형성된다.The pressure source for the emulsion is formed by a
분사 밸브(2)는 공지된 방식으로 분사 노즐(10)을 가지며, 상기 분사 노즐(10)은 노즐 니들(11)에 의해 폐쇄될 수 있는 노즐 홀을 갖는다. 상기 노즐 니들(11)은 도 2 및 도 3에 가장 잘 나타나는 바와 같이 그것이 관통하는 압력 챔버(1) 내의 연료 압력에 의해 귀환 스프링 장치 등의 힘에 대항해서 그 시트로부터 상승될 수 있다. 압력 챔버(12)는 경사진 분기관(13)을 통해, 노즐 니들(11)을 간격을 두고 동심으로 둘러싸는, 분사 노즐(10)의 하우징과 이것을 지지하는 밸브 하우징 사이의 조인트(14) 영역에 제공된 링형 관(15)에 연결된다. 종래의 연료용 압력원으로부터 연장된 연료관(16)과 오리멀젼용 압력원으로부터 연장된 오리멀젼 관(17)이 상기 링형 관(15)으로 통한다.The
상기 링형 관(15) 내로 통하는 연료관(16)과 오리멀젼 관(17)의 섹션은 분사 밸브(2)의 밸브 하우징에 제공된, 노즐 니들(11)의 측면에 위치하는 홀(16a 또는 17a)로서 형성되고, 상기 홀(16a 또는 17a)은 도 1에 가장 잘 나타나는 바와 같이 밸브 하우징의 후방 단부 영역에서 관련 니플(18 또는 19)을 통해 각각 관련 압력원으로 뻗은 관 섹션(16b 또는 17b)에 연결된다.The sections of
분사 펌프(3)의 펌프 챔버(5)는 평행한 홀로 형성된 2개의 유동 경로(20, 21)를 통해 펌프 출구(22)에 연결되고, 상기 펌프 출구(22)에는 연료관(16)의 관 섹션(16b)이 연결된다. 상기 2개의 유동 경로(20, 21)는 반대 방향의 체크 밸브(23, 24)를 가지며, 그 중 하나, 즉 체크 밸브(23)는 순방향으로 개방하고, 다른 하나, 즉 체크 밸브(24)는 순방향으로 폐쇄하며, 반대 방향에 대해서는 반대 상황이 적용된다. 체크 밸브(23, 24)를 가진 유동 경로(20, 21)는 여기서는 분사 펌프(3) 내로 조립된, 펌프 출구(22)를 포함하는 니플에 의해 고정된 블록 내에 제공된다.The
오리멀젼 관(17)은 순방향으로 개방하는 체크 밸브(25)를 갖는다. 상기 체크 밸브(25)는 니플(19)과 밸브 하우징의 연결 영역에 제공된다.
The
분사 펌프(3)에 의해 발생 가능한 연료 압력은 노즐 니즐(11)을 그 시트로부터 들어올리기 위해 필요한 압력보다 더 크며, 순방향으로 개방하는 관련 체크 밸브(23)의 개방 압력보다 더 크다. 펌프(7)에 의해 발생 가능한 압력은 오리멀젼 관(17) 내에 배치된 체크 밸브(25)와, 분사 펌프(3)에 배치된, 역류 방향으로 개방하는 체크 밸브(24)의 개방 압력보다 크지만, 노즐 니들(11)의 개방 압력보다 작다. 펌프(7) 다음에 배치된 차단 밸브(8)는 분사 펌프(3)의 2개의 행정 사이에서 개방 단계가 나타나도록 제어된다.The fuel pressure that may be generated by the
분사 과정의 종료시에 분사 펌프(3)로부터 분사 노즐(10)의 홀까지의 유동 경로는 종래의 연료로 채워진다. 분사 펌프(3)의 송출이 중단된 다음 차단 밸브(8)가 개방되면, 펌프(7)에 의해 발생된 압력에 의해, 오리멀젼 관(17)에 설치된, 순방향으로 개방하는 체크 밸브(25)가 개방되고, 오리멀젼 관(17) 내의 압력이 이것과 통하는 연료관(16)에도 작용하기 때문에, 분사 펌프(3)에 설치된 역류 방향으로 개방하는 체크 밸브(24)도 개방된다. 이로 인해, 오리멀젼용 압력원으로부터 종래 연료용 압력원으로의 유동 경로가 개방된다.At the end of the injection process, the flow path from the
펌프(7)에 의해 오리멀젼이 분사 밸브(2) 내로 유입된다. 동시에, 유입된 오리멀젼 양에 상응하는 양의 종래 연료가 도 2에 지시 화살표(26a, 26b)로 표시된 바와 같이 분사 밸브(2)로부터 분사된다. 오리멀젼은 도 2에 검게 표시된 바와 같이, 체크 밸브(25)를 통과하고, 홀(17a)을 통해 링형 관(15)으로 그리고 여기서 다시 연료관(16)의 홀(16a)로 흐르며, 상기 홀(16a)에서는 오리멀젼 컬럼이 종래의 연료로 형성된 유체 컬럼에 연결된다.
By the
오리멀젼 압력이 전술한 바와 같이 노즐 니들(11)을 그 시트로부터 들어올리기에 불충분하기 때문에, 오리멀젼은 전술한 바와 같이 종래의 연료로 채워진 분기 관(13) 및 압력 챔버(12) 내로 유입되지 않는다. 홀(16a) 내로 유입되는 오리멀젼에 의해 분사 밸브(2)로부터 밀려나온 종래의 연료는 유동 경로(21)를 통해 분사 펌프(3) 내로 귀환되는데, 상기 유동 경로(21)의 체크 밸브(24)는 오리멀젼의 압력에 의해 개방된다. 오리멀젼 관(7)에 설치된 차단 밸브(8)는 바람직하게는 개방 단계 동안 분사 밸브(2) 내로 유입되는 오리멀젼 양이 최대로 경우에 따라 링형 관(15)과 분사 펌프(3)의 출구(22)의 용량을 가산한 연료관(16)의 용량에 상응하므로, 연료관 내의 오리멀젼 컬럼이 분사 펌프(3)까지 완전히 도달하지 않아서 오리멀젼이 유동 경로(21)를 통해 분사 펌프(3) 내로 유입되지 못하도록 제어된다. 따라서, 연료관(16)의 용량이 적어도 총 분사량과 같아서, 분사 펌프 내로 오리멀젼의 침투가 매우 확실하게 배제되는 것이 바람직하다.Since the emulsion pressure is insufficient to lift the
이어서 분사 펌프(33)의 송출 행정이 시작되면, 역류 방향으로 개방하는 체크 밸브(24)가 폐쇄되고 순방향으로 개방하는 체크 밸브(23)가 개방된다. 분사 펌프(3)에 의해 발생된 압력은 서로 연결되는, 종래 연료와 오리멀젼의 유체 컬럼에서 오리멀젼 관에 설치된 체크 밸브(25)까지 전달되기 때문에, 상기 체크 밸브(25)가 폐쇄된다. 마찬가지로 상기 압력은 링형 관(15)으로부터 분기된 분기 관(13)을 통해 압력 챔버(12)까지 전달되기 때문에, 노즐 니들(11)이 그 시트로부터 들어 올려져서 분사 과정이 시작된다. 이때 실제로 분사 펌프(3)로부터 분사 노즐(10)의 홀(28)까지의 유동 경로가 생긴다.
Subsequently, when the delivery stroke of the injection pump 33 starts, the check valve 24 which opens in the counterflow direction is closed, and the
유동 방향은 도 3에 방향 화살표(27)로 표시된 바와 같이, 분사 노즐(10)의 홀로 향한다. 이전에 링형 관(15)으로부터 분기 관(13)의 분기를 통해 나온 오리멀젼은 분기 관(13), 압력 챔버(12) 및 노즐 홀(28)을 통해 나오고, 먼저 분기 관(13)과 압력 챔버(12) 내에 있던 종래의 연료가 그리고 그 다음에 오리멀젼이 분사되며, 상기 오리멀젼은 다음에 유동하는 종래 연료에 의해 밀려진다. 다시 종래의 연료가 분사되면, 즉 오리멀젼이 분기관(13), 압력 챔버(12) 및 노즐 홀(28)로부터 완전히 밀려나오면, 분사 과정은 종료된다.The flow direction is directed to the hole of the
이러한 방식으로 실제로 3 단계의 층상 분사가 이루어진다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 단계(30)에서는 종래의 연료가, 중간 단계(31)에서는 오리멀젼이, 그리고 제 3 단계(32)에서는 다시 종래의 연료가 분사된다. 오리멀젼용 중간 단계(31)는 도 4에 도시된 실시예에서와 같이 비교적 길어서, 분사된 오리멀젼 양이 총 분사량의 비교적 많은 부분을 차지하고 그에 따라 비교적 많은 종래의 연료가 절감되는 것이 바람직하다.In this way, three levels of laminar spraying are actually achieved. As shown in FIG. 4, the conventional fuel is injected in the
본 발명에 따르면, 마모를 촉진하는 오리멀젼이 마모 입자에 대해 덜 민감한 분사 밸브와만 접촉하고, 마모 입자에 대해 매우 민감한 분사 펌프일 수 있는 종래 연료용 압력원으로부터 멀리 떨어지게 한다. 이에 따라, 오리멀젼의 접촉을 덜 민감한 분사 밸브에 제한함으로써, 마모 문제가 비교적 적고, 그 결과 유지 관리 비용을 절감시키며 비교적 긴 수명을 보장할 수 있다.According to the present invention, the wear promoting emulsion only contacts the injection valve which is less sensitive to wear particles, and keeps it away from the pressure source for conventional fuels which may be a injection pump which is very sensitive to wear particles. Thus, by limiting contact of the orifice to less sensitive injection valves, wear problems are relatively low, resulting in reduced maintenance costs and a relatively long service life.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
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