KR101103434B1

KR101103434B1 - 연료분사장치의 안전밸브

Info

Publication number: KR101103434B1
Application number: KR1020100041637A
Authority: KR
Inventors: 김동훈; 박태형
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2012-01-09
Also published as: KR20110122252A

Abstract

본 발명은 연료분사장치의 안전밸브에 관한 것으로서, 디젤엔진의 어큐뮬레이터 또는 커먼레일 형태의 연료분사 장치에서 연료압력이 소정 압력 이상으로 높아지거나 또는 긴급하게 엔진정지시 고압연료를 배출하여 안전성을 도모하도록 한 것이다.
본 발명은 커먼레일의 일측에 구비되어 커먼레일 내부에서 이상압력이 발생하거나 또는 긴급하게 엔진을 정지하여 커먼레일의 내부의 압력을 감소시켜서 안정화를 이루도록 하는 안전밸브로서, 제어밸브의 제어에 따라 압축공기가 유입되도록 하는 입구부를 가지는 밸브 바디부와; 상기 밸브 바디부의 내부에 슬라이딩 이동가능하게 구비되어서 상기 밸브 바디부의 선단부에 형성되어 커먼레일의 내부로부터 연료가 배출되어 압력이 감소되도록 하는 배출공을 개폐시켜서 커먼레일 내부의 압력을 제어하도록 하는 밸브체와; 이 밸브체의 후면에 슬라이딩 이동가능하게 구비되는 밸브 플레이트와; 이 밸브 플레이트와 탄성부재로 탄지되면서 밸브 바디부와 결합되어 고정된 상태를 유지하는 고정부재로 이루어진 구조이다.
이러한 구조를 가지는 본 발명은 연료압력이 소정 압력 이상으로 높아지는 경우에, 밸브를 개방하여 고압연료를 배출함으로써 압력을 감소시키고, 비상시 엔진 정지나 엔진 운전후 커먼레일 내부의 압력을 배출시켜줄때 압축공기를 통해 밸브를 제어하여 안전성을 확보하고, 제어압력이 항상 작동하다가 제어신호에 의해 제어압력이 배출되면서 작동되는 것이 아니라, 제어신호에 따라 제어압력(압축공기 압력)이 투입되는 방식의 작동구조를 가지므로, 압축공기의 소모량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

연료분사장치의 안전밸브{Safety Valve of Fuel Injection Apparatus}

본 발명은 연료분사 장치의 안전밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디젤엔진의 어큐뮬레이터 또는 커먼레일 형태의 연료분사 장치에서 연료압력이 소정 압력 이상으로 높아지거나 또는 긴급하게 엔진정지시 고압연료를 배출하여 안전성을 도모하도록 한 것이다.

일반적으로, 디젤엔진(특히, 중,대형 선박용 등)과 같은 내연기관에 있어서, 연료분사장치는 고압 연료펌프와, 이 고압 연료펌프로부터 연료를 압송받아 연료를 일정한 압력으로 축압하는 커먼레일(common rail)과, 상기 커먼레일로부터 공급받은 연료를 실린더내로 분사하는 인젝터와, 엔코더 및 압력센서 등의 각종 센서 또는 계측기로부터 엔진운전상태에 관한 정보를 입력받아 인젝터에서 분사되는 연료의 분사시기와 분사량 및 분사압력 그리고 분사율의 형태를 제어하는 엔진제어유닛으로 이루어져 있다.

이러한 연료분사장치의 어큐뮬레이터 또는 커먼레일에는 안전밸브가 설치되는데, 종래의 안전밸브는 오일을 계속해서 공급하여 밸브가 닫혀진 상태를 유지하다가 어큐뮬레이터 또는 커먼레일 내부의 압력이 소정 압력 이상으로 형성되어 압력을 해소시키고자 하는 경우, 오일을 빼내어 오일압을 줄임으로써 밸브를 열게 되어 해결하였다.

따라서, 밸브개폐동작을 오일의 압력을 이용하므로, 오일과 연료가 혼합될 염려가 많고, 더욱이 오일이 누설되지 않도록 시일부재가 구비되어야 하므로, 그 만큼 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 어큐뮬레이터 또는 커먼레일의 연료압력이 소정 압력 이상이 되거나 또는 긴급하게 엔진을 정지시켜야 하는 경우에 고압의 연료를 신속하게 배출할 수 있도록 한 안전밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제 해결수단은, 커먼레일의 일측에 구비되어 커먼레일 내부에서 이상압력이 발생하거나 또는 긴급하게 엔진을 정지하여 커먼레일의 내부의 압력을 감소시켜서 안정화를 이루도록 하는 안전밸브로서,

제어밸브의 제어에 따라 압축공기가 유입되도록 하는 입구부를 가지는 밸브 바디부와; 상기 밸브 바디부의 내부에 슬라이딩 이동가능하게 구비되면서 상기 밸브 바디부의 선단부에 형성되어 커먼레일의 내부로부터 연료가 배출되어 압력이 감소되도록 하는 배출공을 개폐시켜서 커먼레일 내부의 압력을 제어하도록 하는 밸브체와; 이 밸브체의 후면에 슬라이딩 이동가능하게 구비되는 밸브 플레이트와; 이 밸브 플레이트와 탄성부재로 탄지되면서 밸브 바디부와 결합되어 고정된 상태를 유지하는 고정부재로 이루어진 구조이다.

압축공기가 유입되도록 하는 상기 밸브 바디부의 입구부는 밸브 플레이트의 단부보다 앞쪽에 구비되어 있는 구조이다.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

1) 본 발명은 커먼레일(또는 어큐뮬레이터) 형태의 연료분사장치에 있어서, 안전밸브 자체의 구조가 단순하여 제조가 용이하고, 밸브 손상시 검사 및 교체 등의 유지보수가 용이하며, 제작비용도 절감할 수 있는 것이다.

2) 본 발명은 커먼레일(또는 어큐뮬레이터)의 내부 연료압력이 소정 압력 이상으로 높아지는 경우에, 본 발명의 안전밸브가 자동적으로 개방되어 고압연료를 배출함으로써 커먼레일(또는 어큐뮬레이터)의 내부 압력을 감소시켜서 안전성을 확보할 수 있다.

3) 본 발명은 비상시 엔진 정지나 엔진 운전후 커먼레일 내부의 압력을 배출시켜줄때 압축공기를 통해 밸브를 제어하므로, 종래와 같이 윤활유 등의 오일을 사용하는 경우에 발생하는 오일과 연료의 혼합에 의한 오염을 방지할 수 있다.

4) 본 발명은 제어압력이 항상 작동하다가 제어신호에 의해 제어압력이 배출되면서 작동되는 것이 아니라, 제어신호에 따라 제어압력(압축공기 압력)이 투입되는 방식의 작동구조를 가지므로, 압축공기의 소모량을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 안전밸브의 결합 단면도이다.
도 2는 도 1의 상태에서 제어밸브가 개방되어서 압축공기의 유입으로 안전밸브가 개방된 상태를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 안전밸브를 도시한 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명은 커먼레일(10)의 일측에 구비되어 커먼레일(10) 내부에서 이상압력이 발생하거나 또는 긴급하게 엔진을 정지하여 커먼레일(10)의 내부 압력을 감소시켜서 안정화를 이루도록 하는 안전밸브(20)이다.

본 발명에 따른 안전밸브(20)의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 커먼레일(10)의 일측면에 고정되게 결합되는 밸브 바디부(21)와, 이 밸브 바디부(21)의 내부에 슬라이딩 이동가능하게 구비되는 밸브체(22)와, 이 밸브체(22)의 측면에 슬라이딩 이동가능하게 구비되는 밸브 플레이트(23)와, 이 밸브 플레이트(23)와 탄성부재(24)로 탄지되면서 밸브 바디부(21)와 결합되어 고정된 상태를 유지하는 고정부재(25)로 이루어져 있다.

상기 밸브 바디부(21)의 선단부에는 커먼레일(10)의 연료가 통과되도록 하는 배출공(21a)이 형성되어 있다.

또한, 밸브체(22)의 선단쪽에는 경사진 구조를 가지면서 하나 이상(예를 들어 3개)의 통과공(22a)이 형성되고, 그 내부에는 챔버(22b)가 형성되어 있다.

또한, 상기 밸브 플레이트(23)에는 길이방향을 따라 관통공(23a)이 형성되고, 고정부재(25)에도 관통공(23a)과 연통되는 통과공(25a)이 형성되어 있다.

또한, 상기 밸브체(22)와 밸브 플레이트(23)는 서로 분리되어 구비되고, 밸브 플레이트(23)와 고정부재(25)는 간격(d)을 두고 분리되어 배치되어 있다.

상기 밸브체(22)와 밸브 플레이트(23)는 일체로 형성할 수도 있으나, 밸브체(22)와 밸브 플레이트(23)의 슬라이딩면의 간극이 상당히 작고 형상 공차도 매우 정밀해야 하므로, 일체형으로 제작하는 것이 어렵고, 제작과정에서 불량이 발생할 소지가 크기 때문에 분리형으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 밸브 플레이트(23)의 둘레면에는 걸림턱(23b)이 형성되고, 고정부재(25)의 둘레면에도 걸림턱(25b)이 형성되어 그 사이에 상기 탄성부재(24)가 탄지된 구조를 가진다.

또한, 밸브 바디부(21)의 측면에는 제어밸브(30)의 제어에 따라 압축공기가 공급되도록 하는 입구부(21b)가 형성되어 있다. 이 입구부(21b)는 밸브 플레이트(23)의 단부보다 앞쪽에 구비된다.

또한, 상기 압축공기는 일반적으로 엔진의 시동이나 제어를 위해 사용되는 압축공기를 이용한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제어밸브(30)는 솔레노이드에 의해 구동되는데, 솔레노이드에 인가되는 제어신호는 엔진 제어기로부터 전달되며, 솔레노이드에 의해 제어 밸브가 열리면 압축공기가 공급되고, 제어 밸브가 닫히면 압축공기의 공급이 차단되는 것이다.

이러한 구조를 가지는 본 발명은, 커먼레일(10) 내부의 연료압력이 소정 압력 이상이 되는 경우, 안전밸브(20)를 구성하는 밸브 바디부(21)의 선단에 형성된 배출공(21a)을 통해 고압연료의 압력에 의해 밸브체(22)가 밀리게 되는데, 탄지된 탄성부재(24)의 탄지력보다 커지게되어 탄성부재(24)가 압축되면서 밸브체(22) 및 밸브 플레이트(23)가 밀리고, 이와 동시에 밸브체(22)에 의해 막혀있던 배출공(21a)이 개방되면서 고압연료가 배출된다.

그러면, 고압연료는 이동된 밸브체(22)의 통과공(22a)을 통해 밸브체(22)의 챔버(22b)안으로 유입되는데, 이 밸브체(22)와 밸브 플레이트(23)는 맞닿고 있으면서 밸브체(22)의 챔버(22b)와 연통되는 관통공(23a)이 형성되어 있어, 챔버(22b)에 유입된 고압연료는 관통공(23a)을 지나가게 되고, 또한, 간격(d)만큼 이동되어 밸브 플레이트(23)와 고정부재(25)가 밀접되면서 탄성부재(24)는 더 이상 압축되지 않게 되고, 고정부재(25)의 통과공(25a)을 통해 밸브 플레이트(23)의 관통공(23a)을 지난 고압연료가 통과되는 것이다.

그에 따라 커먼레일 내부의 압력은 감소되며, 고압부재(25)의 통과공(25a)을 통해 빠져나온 고압연료는 파이프를 통해 연료탱크(도시되지 않음)로 들어가게 된다.

한편, 엔진 운전중 이상 운전발생시, 긴급하게 엔진을 정지시켜야 하는 경우, 그리고 엔진 운전후에, 커먼레일(10) 내부의 연료를 배출시켜주어야 하는데, 이때에는 압축공기를 안전밸브(20)의 밸브 바디부(21)안으로 공급하여 밸브체(22)를 개방하도록 한다.

더욱 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어밸브(30)를 개방하여 압축공기를 밸브 바디부(21)의 측면에 형성된 입구부(21b)를 통해 안으로 공급하면, 압축공기는 밸브 플레이트(23)를 밀게되고, 그러면 밸브 플레이트(23)의 둘레면에 형성된 걸림턱(23b)에 의해 탄성부재(24)가 압축되며, 이때 간격(d)이 좁혀지면서 밸브 플레이트(23)는 고정부재(25)에 밀착된다.

이와 동시에, 커먼레일(10)의 내부에 있는 연료의 압력에 의해 배출공(21a)을 통해 밸브체(22)를 밀게되면서 배출공(21a)이 개방되어 연료가 밸브 바디부(21)의 안으로 유입되어 밸브체(22)의 챔버(22) 및 밸브 플레이트(23)의 관통공(23a)과 고정부재(25)의 통과공(25a)을 통해 배출되는 것이다.

제어밸브(30)가 닫혀서 압축공기의 공급이 차단되면, 밸브 바디부(21)안으로 유입된 압축공기는 밸브체(22)와 밸브 플레이트(23)의 외면과 밸브 바디부(21)의 내면 사이로 빠져나가서 밸브 바디부(21)안의 공기압력이 감소하게 되고, 그에따라 밸브 플레이트(23)를 밀어주던 힘이 감소되면서 탄성부재(24)의 탄발력에 의해 다시 원위치로 복귀되어 밸브체(22)가 배출공(21a)을 차단하게 된다.

본 실시 예에서는 커먼레일(10)를 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 어큐뮬레이터에 본 발명에 따른 안전밸브를 설치하여도 무방하다.

본 발명은 편의상 첨부된 예시도면에 의거 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하였지만, 이에 국한되지 않고 본 발명의 기술적 사상의 범주내에서 여러가지 변형 및 수정이 가능하고, 이러한 변형 및 수정은 본 발명의 특허청구범위내에 포함됨은 자명한 사실이다.

d : 간격
10 : 커먼레일
20 : 안전밸브
21 : 밸브바디부
21a : 배출공
21b : 입구부
22 : 밸브체
22a : 통과공
22b : 챔버
23 : 밸브 플레이트
23a : 관통공
23b : 걸림턱
24 : 탄성부재
25 : 고정부재
25a : 통과공
25b : 걸림턱
30 : 제어밸브

Claims

커먼레일의 일측에 구비되어 커먼레일 내부에서 이상압력이 발생하거나 또는 긴급하게 엔진을 정지하여 커먼레일의 내부의 압력을 감소시켜서 안정화를 이루도록 하는 안전밸브로서,
제어밸브의 제어에 따라 압축공기가 유입되도록 하는 입구부를 가지는 밸브 바디부와;
상기 밸브 바디부의 내부에 슬라이딩 이동가능하게 구비되면서 상기 밸브 바디부의 선단부에 형성되어 커먼레일의 내부로부터 연료가 배출되어 압력이 감소되도록 하는 배출공을 개폐시켜서 커먼레일 내부의 압력을 제어하도록 하는 밸브체와;
이 밸브체의 후면에 슬라이딩 이동가능하게 구비되는 밸브 플레이트와;
이 밸브 플레이트와 탄성부재로 탄지되면서 밸브 바디부와 결합되어 고정된 상태를 유지하는 고정부재로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 연료분사장치의 안전밸브.
청구항 1에 있어서,
압축공기가 유입되도록 하는 상기 밸브 바디부의 입구부는 밸브 플레이트의 단부보다 앞쪽에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 연료분사장치의 안전밸브.