KR101264814B1 - A fuel injection nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 헤드를 구비한 연료 분사 노즐 실시예 중 주요부의 도면이다.1 is a diagram of an essential part of an embodiment of a fuel injection nozzle with a nozzle head in accordance with one embodiment of the present invention.
도 2는 노즐 헤드 하부의 도면이다.2 is a view of the lower portion of the nozzle head.
도 3은 제2 실시예의 노즐 헤드의 도면이다.3 is a view of a nozzle head of the second embodiment.
도 4는 도 3에 도시된 노즐 헤드의 하측 영역의 확대도이다.4 is an enlarged view of a lower region of the nozzle head shown in FIG. 3.
도 5는 제3 실시예의 노즐 헤드의 도면이다.5 is a view of a nozzle head of the third embodiment.
본 발명은 특허청구범위 독립항의 전제부에 따른 연소 엔진, 특히 대형 디젤 엔진용 연료 분사 노즐에 관한 것이다.The present invention relates to fuel injection nozzles for combustion engines, in particular large diesel engines, according to the preamble of the claims.
대형 디젤 엔진, 예를 들면 2행정 방법에 따라 작동하는 대형 디젤 엔진은 선박이나 발전용 고정 설비의 구동체(drive aggregates)로서 사용된다. 노즐 본체 및 노즐 헤드를 구비한 연료 분사 노즐이 일반적으로 상기 종류의 디젤 엔진에 사용된다. 일반적으로 노즐 헤드에는 복수의 노즐 구멍이 제공되며, 이들 구멍에 의하여 연료가 연소 체임버 내로 분사된다. 분사 공정을 시작 또는 종료시키기 위하 여, 연료 분사 노즐에 노즐 구멍으로 통하는 통로를 개폐시키도록 밸브 시트와 협동하는 이동가능한 노즐 니들이 제공된다.Large diesel engines, for example large diesel engines operating according to the two-stroke method, are used as drive aggregates in ships or stationary installations. Fuel injection nozzles with a nozzle body and a nozzle head are generally used for this kind of diesel engine. Generally, the nozzle head is provided with a plurality of nozzle holes, by which fuel is injected into the combustion chamber. In order to start or end the injection process, a movable nozzle needle is provided which cooperates with the valve seat to open and close a passage through the nozzle hole to the fuel injection nozzle.
일반적으로, 노즐 헤드는 고열, 기계적 및 화학적 부하를 집합적으로 받기 때문에 마모되기 쉬운 부품이다. 기계적 부하는 특히 1000바 이상일 수 있는 높은 분사 압력에 관한 것이다. 열 부하는 연소 체임버 내의 고온, 및 연소 온도와 새로 공급되는 소기(scavenging air) 온도 사이의 엄청난 온도 차이로 인하여 발생되는 한편, 화학적 부하는 주로 고온 부식 또는 열 부식이 그 이유이다.In general, nozzle heads are parts that are prone to wear because they are collectively subjected to high thermal, mechanical and chemical loads. The mechanical load relates to high injection pressures, which can in particular be 1000 bar or more. Thermal loads are caused by the high temperatures in the combustion chamber and by the enormous temperature difference between the combustion temperature and the newly supplied scavenging air temperature, while chemical loads are mainly due to high temperature corrosion or thermal corrosion.
이러한 이유, 특히 열 부하 때문에, 밸브 시트는 이들이 연소열을 과다하게 받지 않도록 노즐 구멍으로부터 적당한 거리에 이격되어 배치되는 것이 일반적이다.For this reason, in particular because of the heat load, the valve seats are usually arranged at a suitable distance from the nozzle holes so that they do not receive excessive combustion heat.
밸브 시트와 노즐 구멍 사이가 공간적으로 이격되어 배치되면 다음과 같은 문제가 있다. 연료 분사 종료 시, 밸브 시트 하류, 즉 밸브 시트와 노즐 구멍 사이에 위치한 연료가 공급 압력으로 부하를 받지 않도록 노즐 니들은 밸브 시트 내로 압착된다. 분사 종료 후, 노즐 헤드에 잔류해 있는 연료는 노즐 구멍을 통해 분무 상태로 연소 체임버 내로 주입되고, 이 연소 체임버 내에서 약간만 연소되거나 또는 전혀 연소되지 않는다. 이로써 추가적인 배기 가스 공해, 특히 연기를 발생시키고, 일부 경우에서는 연소 체임버 및 배기 가스를 이송하는 구성품 중 모든 부품 상에 불연소된 연료가 퇴적된다.If the valve seat and the nozzle hole are spaced apart from each other, there are the following problems. At the end of fuel injection, the nozzle needle is squeezed into the valve seat so that fuel located downstream of the valve seat, ie between the valve seat and the nozzle hole, is not loaded at the supply pressure. After the end of the injection, the fuel remaining in the nozzle head is injected into the combustion chamber in a spray state through the nozzle hole, and only slightly burned or not burned in the combustion chamber at all. This generates additional exhaust gas pollution, in particular smoke, and in some cases unburned fuel is deposited on all parts of the combustion chamber and the components carrying the exhaust gas.
상기 문제점을 감안하여, 본 발명의 목적은 작동성 및 신뢰성을 약화시키지 않고 해로운 배기 가스의 배출을 소량으로 유지할 수 있는 노즐 헤드를 구비한 연료 분사 노즐을 제공하는 것이다.In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a fuel injection nozzle having a nozzle head capable of keeping a small amount of harmful exhaust gas discharged without impairing operability and reliability.
상기 목적을 충족시키는 본 발명의 주제는 특허청구범위의 특징부를 특징으로 한다.The subject matter of the present invention meeting the above object is characterized by the features of the claims.
따라서, 본 발명에 있어서, 노즐 본체 및 노즐 본체에 연결된 노즐 헤드를 포함하고, 노즐 본체의 내부에는 노즐 니들이 배치되어 있으며, 노즐 니들의 말단은 밸브 시트와 협동하여, 개방된 위치에서는, 노즐 니들은 밸브 시트의 연료 통로를 개방시키고, 폐쇄된 위치에서는, 밸브 시트로부터 노즐 헤드를 관통하며 흐름 직경을 갖는 길이방향 보어를 갖는 통로를 폐쇄시키며, 또한 상기 노즐 니들은 길이방향 보어로부터 시작되는 적어도 하나의 노즐 구멍을 가지며, 상기 노즐 구멍을 통해 연료가 연소 엔진의 연소 체임버 내로 주입될 수 있는 연소 엔진, 특히 대형 디젤 엔진용 연료 분사 노즐이 제공된다. 길이방향 보어의 길이 대 길이방향 보어의 흐름 직경 간의 비율은 적어도 17 이상, 바람직하게는 적어도 20 이상, 특히 바람직하게는 22 이상이다.Therefore, in the present invention, the nozzle body includes a nozzle body and a nozzle head connected to the nozzle body, and a nozzle needle is disposed inside the nozzle body, and the end of the nozzle needle cooperates with the valve seat, in the open position, the nozzle needle Open the fuel passage of the valve seat, and in the closed position, close the passage having a longitudinal bore passing through the nozzle head from the valve seat and having a flow diameter, the nozzle needle being at least one starting from the longitudinal bore; There is provided a fuel injection nozzle for a combustion engine, in particular a large diesel engine, having a nozzle hole, through which the fuel can be injected into the combustion chamber of the combustion engine. The ratio between the length of the longitudinal bores to the flow diameter of the longitudinal bores is at least 17, preferably at least 20, particularly preferably at least 22.
이러한 구조를 가진 연료 분사 노즐 및 노즐 헤드로 인하여, 밸브 시트와 노즐 구멍 사이의 체적 - 블라인드 구멍 - 이 종래의 노즐 헤드와 비교하여 현저하게 감소될 수 있다. 노즐 헤드의 길이방향 보어의 길이 대 흐름 직경의 비율을 상당히 감소시킴으로써 상기 체적을 50% 이상 감소시킬 수 있다. 따라서, 분사 공정 종료 후, 상당히 적은 소량의 연료만이 노즐 헤드에 남게 되므로, 이 연료로 인한 부정적인 결과 - 특히 유해한 배출이 상당히 감소된다.Due to the fuel injection nozzle and nozzle head having such a structure, the volume between the valve seat and the nozzle hole-the blind hole-can be significantly reduced in comparison with the conventional nozzle head. The volume can be reduced by 50% or more by significantly reducing the ratio of length to flow diameter of the longitudinal bore of the nozzle head. Thus, after the injection process, only a very small amount of fuel remains in the nozzle head, so that the negative consequences of this fuel-particularly harmful emissions, are significantly reduced.
바람직한 실시예에 있어서, 노즐 구멍의 합이 연료용 총 흐름 직경을 형성하고, 길이방향 보어의 흐름 직경은 노즐 구멍 모두의 흐름 직경의 2배 이하, 적어도 0.5배 내지 1.5배가 바람직하다.In a preferred embodiment, the sum of the nozzle holes forms the total flow diameter for the fuel, and the flow diameter of the longitudinal bores is preferably no more than two times, at least 0.5-1.5 times the flow diameter of all the nozzle holes.
길이방향 보어는 노즐 구멍 영역에 확장부를 갖는 것이 바람직하다. 상기 국부적인 확장부는 두 가지 장점을 갖는다. 소정 개수의 노즐 구멍이 있는 경우 길이방향 보어 내로의 노즐 구멍의 개별 개구부 사이의 거리는 보다 더 크게 선택될 수 있고, 이로써 내부 압력으로 인한 노즐 헤드의 소재의 기계적 압력 피크치가 감소될 수 있다. 또한, 국부적으로 확장부는 길이방향 보어로부터 노즐 구멍으로 흐르는 연료 흐름을 용이하게 편향시키므로 노즐 구멍 내로 흐를 때 유체마찰 손실이 감소된다.The longitudinal bore preferably has an extension in the nozzle hole area. The local extension has two advantages. If there is a certain number of nozzle holes, the distance between the individual openings of the nozzle holes into the longitudinal bore can be chosen to be larger, thereby reducing the peak mechanical pressure of the workpiece of the nozzle head due to internal pressure. In addition, the local extension easily deflects the fuel flow flowing from the longitudinal bore into the nozzle hole, thereby reducing fluid friction losses when flowing into the nozzle hole.
확장부를 길이방향 보어의 길이방향 축에 대하여 비대칭으로 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 제조 기술 관점에서 이해하는 것이 더 간단하다. 또한, 노즐 헤드의 벽두께는 노즐 구멍이 제공되어 있는 영역보다 노즐 구멍을 갖지 않은 영역을 더 얇게 만들 수 있다. 이것은 노즐 구멍이 지나치게 길어지지 않으므로 연료 분사가 매우 강하게 집중되는 것을 방지한다는 장점을 갖는다. It may be desirable to form the extension asymmetrically with respect to the longitudinal axis of the longitudinal bore. This is simpler to understand in terms of manufacturing technology. In addition, the wall thickness of the nozzle head can make the area without the nozzle hole thinner than the area where the nozzle hole is provided. This has the advantage that the nozzle holes do not become too long and thus prevent the fuel injection from being concentrated very strongly.
길이방향 보어를 노즐 헤드의 길이방향 축에 대하여 비스듬하게 연장시켜 비대칭으로 형성하는 것이 또한 바람직할 수 있다.It may also be desirable to form the longitudinal bores asymmetrically extending obliquely with respect to the longitudinal axis of the nozzle head.
각각의 노즐 구멍은 길이방향 보어와 90도 이상의 각도로 결합되는 것이 바람직한데, 이것은 빌트인 상태에서 노즐 구멍이 하측으로 길이방향 보어로부터 비스듬하게 연장된다는 의미이다. 상기 방법은 연료 흐름의 복귀를 간단하게 하므로 유체 마찰 손실을 감소시킨다.Each nozzle hole is preferably engaged with the longitudinal bore at an angle of at least 90 degrees, which means that the nozzle hole extends obliquely from the longitudinal bore downwardly in the built-in state. The method simplifies the return of fuel flow and thus reduces fluid friction losses.
마찰 손실을 감소시키는 더 바람직한 방법은 각각의 경우 길이방향 보어와 노즐 구멍 사이의 전이 영역을 원형으로 한다.A more preferred method of reducing frictional losses is in each case circular the transition region between the longitudinal bore and the nozzle hole.
흐름 기술 관점에서, 노즐 니들의 개방 위치에서 밸브 시트의 통로는 적어도 길이방향 보어의 흐름 단면의 크기만큼 큰 영역을 갖는 것이 바람직하다는 것을 알았다.In terms of flow technology, it has been found that the passage of the valve seat in the open position of the nozzle needle preferably has an area at least as large as the size of the flow cross section of the longitudinal bore.
일반적으로 노즐 헤드는 마모되기 쉬운 부품이기 때문에, 연료 분사 노즐은 노즐 헤드가 노즐 본체에 제거가능하게 연결되는 구조를 갖는 것이 바람직하다.Since the nozzle head is generally a wearable part, the fuel injection nozzle preferably has a structure in which the nozzle head is removably connected to the nozzle body.
본 발명에 따른 연료 분사 노즐은 디젤 모터, 구체적으로 2행정 대형 디젤 엔진용으로 특히 적합하다.The fuel injection nozzles according to the invention are particularly suitable for diesel motors, in particular two-stroke large diesel engines.
본 발명의 다른 바람직한 방법 및 실시예는 특허청구범위 종속항에 개시되어 있다.Other preferred methods and embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 이해를 위하여, 도 1은 본 발명에 따른 연료 분사 노즐의 실시예의 주요부를 도면부호 (1)로 표시한 종단면도이다. 공지된 유형의 연료 분사 노즐의 본질적인 부재는 명확하게 하기 위하여 생략하였다. 도 1에는 연료 분사 노즐이, 예를 들면 선박의 모터인 2행정 대형 디젤 엔진의 실린더 헤드(10) 내에 내장된 상태로 도시되어 있다. 도면에 따르면, 연료 분사 노즐의 하측 말단은 디젤 엔진의 실린더의 연소 체임버(20) 내에 내장된 상태로 연장된다.For the understanding of the present invention, FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the main part of the embodiment of the fuel injection nozzle according to the present invention with reference numeral 1. Essential members of known types of fuel injection nozzles have been omitted for clarity. 1 shows a fuel injection nozzle embedded in a
"상측, 하측, 위, 아래..."와 같은 상대적인 위치 관계는 항상 도면에 예시된 위치에 관한 것으로서, 한정적인 용어가 아니라 단지 예를 든 것으로 이해해야 한다.Relative positional relationships such as "upper, lower, up, down ..." always refer to the positions illustrated in the drawings and should be understood as examples only, and not as restrictive terms.
연료 분사 노즐(1)은 노즐 본체(2) 및 상기 노즐 본체(2)에 연결된 노즐 헤드(3)를 포함한다. 전술한 실시예에서는 연료 분사 노즐(1)의 길이방향 축(A)을 향하여 자신의 하측 말단이 테이퍼진 홀딩 슬리브(holding sleeve)(4)에 의하여 연결된다. 길이방향 축(A)은 노즐 헤드(3)의 길이방향 축(A)과 동일하다. 홀딩 슬리브(4)는 슬리브 너트(5) 및 가요성 부재(45), 예를 들면 서클립(circlip)에 의하여 노즐 본체(2)에 부착된다. 노즐 헤드(3)는 홀딩 슬리브(4)의 테이퍼부 내에 지지된다.The fuel injection nozzle 1 comprises a
노즐 헤드(3)는 길이방향 보어(32)를 갖고, 노즐 헤드의 하측 말단 영역에는 길이방향 보어(32)로부터 시작되며 연료가 통과하여 연소 체임버(20) 내로 흐를 수 있는 적어도 하나의 노즐 구멍(31), 일반적으로는 예를 들어 5개의 노즐 구멍을 갖는다.The
도 2는 5개의 노즐 구멍(31)이 배치되어 있는 노즐 헤드(3)의 하단부의 도면이다. 노즐 구멍(31)은 길이방향 보어(32)로부터 연소 체임버(20) 방향으로 경사진 상태로 하측으로 연장되고, 즉 각각의 노즐 구멍(31)은 90°이상의 각도(α)(도 1 참조)로 길이방향 보어(32) 내로 개방된다.2 is a view of the lower end of the
노즐 본체(2) 내부에는 압력 공간(6)이 제공되고, 이 압력 공간 내로 연료 공급 라인(12)이 개방된다. 압력 공간(6)은 밸브 시트(8)에 의하여 축방향으로 경 계를 이룬다. 노즐 본체(2) 내부에는, 당연히 길이방향 축(A)의 방향으로 연장되며 밸브 시트(8)와 협동하는 노즐 니들(7)이 또한 배치된다. 도 1에 도시된 폐쇄된 위치에서, 노즐 니들(7)의 하측 선단부(tip)는 압력 공간(6)으로부터 인접하는 하류의 길이방향 보어(32) 내로 통하는 통로가 폐쇄되도록 밸브 시트(8) 내로 압착된다. 노즐 니들(7)은 예시되지 않은 압력 스프링에 의하여 공지된 방식으로 스프링 하중을 받으며, 밸브 시트(8)에 맞대어 압착된다. 노즐 니들(7)의 개방 위치에있어서, 노즐 니들(7)의 하측 말단과 밸브 시트(8) 사이의 통로가 개방되도록 노즐 니들이 밸브 시트(8)로부터 들어 올려지고, 이를 통해서 연료가 압력 공간(6)으로부터 길이방향 보어(32) 내로 유입될 수 있다.A
도 1에 예시된 바와 같이, 길이방향 보어(32)의 길이(L)는 폐쇄된 위치에 있는 노즐 니들(7)에 의하여 접촉되는 밸브 시트(8)의 표면으로 예시된 저면 말단과 길이방향 보어(L)의 저면 말단, 즉 연소 체임버 말단 사이의 거리를 의미한다.As illustrated in FIG. 1, the length L of the
밸브 시트(8)와 노즐 구멍(31) 사이의 체적을 일반적으로 블라인드 구멍(blind hole)이라고 한다.The volume between the valve seat 8 and the
전술한 실시예의 길이방향 보어(32)는 길이방향 축(A)의 방향으로 연장되는 실질적으로 원통형 보어인 구조를 갖는다. 길이방향 보어(32)의 직경(D)은 흐름 직경, 즉 흐름 단면을 한정하고, 이는 연료 흐름에 이용될 수 있는 길이방향 보어(32) 내의 단면을 의미한다. 길이방향 보어가 원통형 구조가 아니라 예를 들면 원뿔형으로서 직경이 변하는 구조인 경우, "길이방향 보어의 흐름 단면 즉 흐름 직경"이라는 표현은 최소한의 흐름 단면 즉 흐름 직경을 의미한다.The
개개의 노즐 구멍(31)도 또한 각각의 경우에 원통형 보어의 구조를 갖는다. 각각의 경우의 직경(b)(도 2 참조)은 각기 다른 노즐 구멍(31)에 대한 흐름 단면을 한정한다. 개개의 노즐 구멍(31)의 직경(b)은 노즐 구멍에서 노즐 구멍으로 변할 수 있거나 또는 직경(b)은 노즐 구멍(31) 일부 또는 모두가 동일할 수 있다. 개개의 노즐 구멍(31)에 의하여 각각의 경우에 정해진 흐름 단면은 노즐 구멍의 전체 흐름 단면에 가산된다. 따라서, 노즐 구멍 모두, 여기서는 5개의 흐름 단면의 합은 노즐 구멍(3)의 총 흐름 단면, 즉 연료가 길이방향 보어(32)로부터 연소 체임버(20) 내로 흐를 수 있는 총 흐름 단면을 의미한다. 이것은 노즐 구멍(31)의 총 흐름 직경에 유사하게 적용된다.The individual nozzle holes 31 also have the structure of cylindrical bores in each case. The diameter b in each case (see FIG. 2) defines the flow cross section for the different nozzle holes 31. The diameter b of the individual nozzle holes 31 may vary from the nozzle hole to the nozzle hole, or the diameter b may be the same or part of the
본 발명에 따르면 연료 분사 노즐(1) 또는 노즐 헤드(3)는 길이방향 보어(32)의 길이(L) 대 길이방향 보어의 흐름 직경의 비율이 17 이상이 되도록 구조를 갖고, 그 비율은 적어도 20 이상이 바람직하며 특히 22 이상이 바람직하다.According to the invention the fuel injection nozzle 1 or the
상기 방법을 통하여 블라인드 구멍, 즉 밸브 시트(8)의 하류 및 노즐 구멍(31)의 상류의 체적은 공지된 실시예와 비교하여 감소, 예를 들면 50% 이상 감소된다. 이렇게 감소됨으로써, 분사 공정이 종료된 후 노즐 니들(7)이 밸브 시트(8) 내로 다시 밀봉 압착될 때, 블라인드 구멍이 현저하게 작기 때문에 밸브 시트의 하류에는 상당히 적은 양의 연료만이 존재하게 된다. 또한, 블라인드 구멍으로부터의 연료에 의한 유해물질 배출이, 연소 체임버 및 배기 구성요소 내에서의 분사 공정 종료 후, 아주 상당히 감소된다.Through this method the volume of the blind hole, ie downstream of the valve seat 8 and upstream of the
상기의 적어도 17 이상, 바람직하게는 적어도 20 이상, 특히 바람직하게는 22 이상인 길이방향 보어(32)의 길이(L) 대 흐름 직경의 비율은 유체역학 특징을 현저하게 열화시키지 않고 또는 노즐 헤드(3)를 가로지르는 압력을 지나치게 많이 떨어뜨리지 않으면서 블라인드 구멍의 체적을 바람직하게 감소시킨다.The ratio of the length L to the flow diameter of the
특정의 실시예에서 길이방향 보어의 길이(L)는, 예를 들면, 약 2.1mm의 직경에 대하여는 약 48.1mm이거나 또는 약 2.9mm의 직경에 대하여는 약 70.7mm이다.In certain embodiments the length L of the longitudinal bores is, for example, about 48.1 mm for a diameter of about 2.1 mm or about 70.7 mm for a diameter of about 2.9 mm.
노즐 헤드(3)는, 상기 구조에서는 길이방향 보어(32)의 흐름 직경이 노즐 헤드(31)의 총 흐름 직경의 2배 이하가 바람직하다. 실제로 길이방향 보어(32)의 흐름 직경은 노즐 헤드의 총 흐름 직경의 0.5배 내지 1.5배가 바람직한 것으로 판명되었다.In the structure of the
작동 상태에서 연료 분사 노즐(1)은 다음과 같이 작용한다. 연료는 공급 라인(12)을 통해 압력 공간(6) 내로 유입된다. 분사를 개시하기 위하여, 연료용 커먼레일 스토어와 압력 공간(6) 사이의 연결이, 예를 들면, 밸브에 의하여 개방되고, 즉 연료가 분사 펌프에 의하여 압력 체임버(6) 내로 이송된다. 여기서 노즐 니들(7)에 연료가 공급되어 이 니들을 예시되지 않은 압력 스프링의 프리-스트레스(pre-stress)에 대항하여 밸브 시트(8)로부터 들어 올림으로써 노즐 헤드(3)로의 통로가 개방된다. 연료가 길이방향 보어(32)를 통과한 다음 노즐 헤드(31)를 통해 연소 체임버(20) 내로 분사된다. 분사를 종료하기 위하여, 연료 공급을 중단하거나 또는 커먼레일 압력 스토어와의 연결부를 폐쇄시켜 압력 공간(6)의 압력을 감소시킴으로써 노즐 니들(7)이 압력 스프링에 의하여 다시 밸브 시트 내로 밀어 넣어져서 연료 통로가 폐쇄된다. 블라인드 구멍의 체적이 상당히 감소되어 있기 때문 에, 밸브 시트의 통로가 폐쇄된 후 연소 체임버(20) 내로 똑똑 떨어지는 연료가 현저하게 줄어든다.In the operating state, the fuel injection nozzle 1 acts as follows. Fuel enters the
보어의 벽과 연료 간의 마찰은 길이방향 보어(32)의 직경(D)을 작게, 즉 블라인드 구멍의 체적을 감소시켜 실현되는 노즐 헤드의 길이방향 보어(32)의 흐름 단면을 상당히 감소시킴으로써 증가된다. 이것은 노즐 헤드(3)에 의하여 야기되는 압력 강하 또는 압력 손실이 더 크게 된다는 점에 상응한다. 본 발명에 따른 노즐 헤드 내의 마찰로 인한 압력 강하는 50 - 100바에 충분하게 이를 수 있다. 커먼레일 원리에 따라 작용하는 오늘날의 대형 디젤 엔진에 있어서, 마찰로 인한 이러한 압력 강하는 커먼 레일 압력 스토어 내의 연료 압력을 이에 대응하도록 증가시킴으로써 간단한 방식으로 보상될 수 있다. 따라서, 보다 낮은 회전 속도 범위에서, 충분한 압력, 예를 들면, 500 - 700바의 압력이 연소 체임버(20) 내로의 문제없는 분사를 보장하도록 노즐 헤드(31)를 통한 연료의 실제 분사에 여전히 존재한다는 점이 보장된다.The friction between the walls of the bore and the fuel is increased by significantly reducing the flow cross section of the
대안으로서, 또는 추가적으로, 다른 방법이 감소된 흐름 단면, 즉 감소된 블라인드 구멍 체적으로 인하여 증가된 흐름 저항을 적어도 일부분 보상하는데 또한 사용될 수 있다.Alternatively, or in addition, other methods may also be used to compensate at least in part for the increased flow resistance due to the reduced flow cross section, ie the reduced blind hole volume.
따라서, 예를 들면, 노즐 구멍(31)의 단면을 확대시킬 수 있다. 또한, 길이방향 보어(32)와 노즐 구멍(31) 사이의 전이 영역이 각각의 경우 둥근 구조를 갖도록 하는 것이 바람직하고, 이로써 연료가 길이방향 보어(32)로부터 노즐 구멍(31) 내로 용이하게 흐를 수 있고, 즉 둥근 형태로 인하여 흐름 저항이 감소될 수 있다.Therefore, for example, the cross section of the
도 3 및 도 4에 예시된 본 발명에 따른 노즐 헤드의 제2 실시예에 매우 바람직한 다른 방법이 도시되어 있다. 도면에는 기능면에서 동일한 부품 또는 균등한 부품은 동일한 도면 부호로 각각 표시하였다.Another highly preferred method is shown for the second embodiment of the nozzle head according to the invention illustrated in FIGS. 3 and 4. In the drawings, the same or equivalent parts in the functional aspects are indicated by the same reference numerals, respectively.
도 3은 제2 실시예의 단면도이고, 도 4는 노즐 헤드(3)의 하단 영역의 확대도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 실시예의 길이방향 보어(32)는 노즐 구멍(31) 영역에 확장부(321)를 갖는다. 제2 실시예에는, 도 2에 예시된 바와 같이, 5개의 노즐 구멍(31)이 또한 제공된다.3 is a cross-sectional view of the second embodiment, and FIG. 4 is an enlarged view of the lower region of the
확장부(321) 때문에, 연료가 길이방향 보어(32)로부터 노즐 구멍(31)으로 용이하게 흐를 수 있고, 즉 연료 흐름을 확장부(321)의 보다 큰 단면으로부터 노즐 구멍 내로 편향시키는 것이 간단하기 때문에 흐름 저항을 최소화 할 수 있다. 이로써 노즐 구멍(31) 내로 흐를 때 유체 마찰이 감소된다.Because of the
또한, 확장부는 추가적인 장점을 갖는다. 소정의 직경을 갖고 개방 영역이 소정의 둥근 모양으로 된 소정 개수의 노즐 구멍(31)에 대하여, 길이방향 보어(32) 내로 개방되는 노즐 구멍(31)의 개개의 개구 사이의 거리를 더 크게 할 수 있다. 이렇게 거리를 더 크게 하면 노즐 헤드 소재의 기계적인 응력 피크를 감소시키는 장점을 갖는다.In addition, the extension has additional advantages. For a predetermined number of nozzle holes 31 having a predetermined diameter and having an open area of a predetermined round shape, the distance between the individual openings of the nozzle holes 31 opening into the
다른 바람직한 방법은 확장부(321)를, 특히 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 길이방향 축(32)에 대하여 비대칭으로 형성하는 것이다. 길이방향 보어(31)의 길이방향 축은, 본 실시예에서는, 노즐(3)의 길이방향 축(A), 즉 연료 분사 노즐(1)의 길이방향 축과 동일하다. 확장부(321)의 길이방향 축(C)은 길이방향 축(A)과 평행하게 연장되지만 오프셋되어 있으므로, 확장부(321)은 길이방향 보어(32)에 대하여 비대칭 또는 편심 상태로 배치된다. Another preferred method is to form the
상기 방법은, 길이방향 보어(32)의 비교적 작은 직경(D)에 의하여 정해진 노즐 헤드(3)의 보다 큰 벽두께가 연소 체임버(20)와 대면하는 쪽, 즉 노즐 구멍(31)이 제공되어 있는 쪽의 확장부(321)에 의하여 감소될 수 있다는 장점을 갖는다. 벽두께가 크다는 점은 기계적 하중면에서는 바람직하지만 이것은 또한 각각의 경우에 노즐 구멍(31)을 더 기다랗게 해야된다. 노즐 구멍의 길이가 지나치게 길면 통과하는 연료 분사가 강하게 집중될 수 있기 때문에 바람직하지 않을 수 있고, 이것은 분사 공정에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이러한 강한 집중은 연소 체임버(20)와 대면하는 쪽의 노즐 헤드(3)의 벽두께가 더 작아지고, 즉 노즐 구멍(31)이 더 작아지기 때문에 확장부(321)에 의하여 방지될 수 있다. 또한, 확장부(321)의 비대칭 구조를 제조하기가 더 간단하다.The method is provided in which the larger wall thickness of the
유사한 효과가 도 5에 예시된 본 발명에 따른 노즐 헤드의 제3 실시예를 사용하여 또한 달성될 수 있다. 본 실시예에서 길이방향 보어(32)는 노즐 헤드의 길이방향 축에 대하여 비스듬하게 연장된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 도면에서 길이방향 보어(32)의 길이방향 축(A')은 노즐 헤드(3)의 길이방향 축(A)에 대하여 제로가 아닌 각도(β)로 연장된다.Similar effects can also be achieved using a third embodiment of the nozzle head according to the invention illustrated in FIG. 5. In this embodiment the
상기 3가지 실시예를 들어 설명한 방법 또한 서로 결합될 수 있다는 점은 당연하다.It is obvious that the method described using the three embodiments can also be combined with each other.
본 발명에 따른 연료 분사 노즐(1)에 있어서, 밸브 시트(8)의 통로가 노즐 니들이 개방된 위치에서 길이방향 보어(31)의 흐름 단면만큼 큰 영역을 갖는 경우 더 바람직하다. 이것은 노즐 니들(7)이 개방된 위치에서 노즐 니들과 밸브 시트(8) 사이의 흐름 단면이 길이방향 보어(32)의 흐름 단면과 크기가 동일하거나 또는 더 크다는 의미이다. 길이방향 보어(32)의 흐름 단면이 노즐 구멍(31) 모두의 총 흐름 단면보다 더 크기 때문에, 흐름 단면은 노즐 니들(7)이 개방된 위치에서 압력 체임버(6)의 하류에서 더 이상 증가하지 않는다. 이것은 흐름 단면의 증가로 인하여 연료의 흐름 속도가 감소되지 않는다는 의미이다. 이는 흐름 단면을 넓게 하여 운동 에너지를 회수하는(디퓨저 효율) 것이 비효율적이기 때문에 연료 분사 노즐에서 바람직하다.In the fuel injection nozzle 1 according to the invention, it is more preferred if the passage of the valve seat 8 has an area as large as the flow cross section of the
본 발명에 따른 연료 분사 노즐용 노즐 헤드는 공지된 가공 방법 모두를 사용하여 제조될 수 있다. 길이방향 보어(32), 노즐 구멍(31), 둥근 섹션 및 필요한 경우 확장부(321)는 보링(boring) 및/또는 전기화학적 가공 방법, 예를 들면 전해 가공에 의하여 제조될 수 있다. The nozzle head for fuel injection nozzle according to the present invention can be manufactured using all known processing methods. The longitudinal bores 32, the nozzle holes 31, the rounded sections and, if necessary, the
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