KR101318565B1 - 대형 터보차지식 2 행정 디젤 엔진용 연료 밸브 - Google Patents

대형 터보차지식 2 행정 디젤 엔진용 연료 밸브 Download PDF

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Abstract

대형 터보차지식 2 행정 디젤 엔진의 연소실로 연료를 주입하기 위한 연료 밸브(1)는 밸브 시트(22)와 협력하고 탄성 바이어스된 축방향 이동 가능 밸브 니들(20), 공동 컷-오프 샤프트(40), 상기 노즐(30)에 걸쳐 축방향으로 및 방사상으로 분포된 복수개의 노즐 홀(35)을 포함하며, 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20) 및 상기 공동 컷-오프 샤프트(40)의 리프트가 증가함에 따라 개방된 노즐 홀(35)의 갯수는 증가하여, 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)의 리프트의 양은 얼마나 많은 노즐 홀(35)이 개방되는지를 결정하고, 이에 따라 연료 주입 동안 유효한 흐름 통과 영역을 결정한다. 연료 밸브(1)의 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)은 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)의 리프트를 제공하기 위하여 선형 액츄에이터(85)에 동작 가능하게 연결된다.

Description

대형 터보차지식 2 행정 디젤 엔진용 연료 밸브{A FUEL VALVE FOR LARGE TURBOCHARGED TWO STROKE DIESEL ENGINES}
본 발명은 대형 터보차지식 2 행정 디젤 엔진용 연료 밸브, 특히 크로스 헤드를 갖는 대형 터보차지식 유입 2 행정 디젤 엔진용의 전자적으로 제어되는 연료 밸브에 관한 것이다.
크로스 헤드를 갖는 대형 터보차지식 2 행정 디젤 엔진은 일반적으로 컨테이너 선박과 같은 대형 외항선박 또는 발전기에서의 원동기로서 이용된다.
이들 엔진은 일반적으로 각 실린더 커버에 배치된 2개 또는 3개의 연료 밸브를 구비한다. 연료 밸브는 이동식 밸브 부재의 역할을 하는 스프링 바이어스된 축방향 이동 가능 밸브 니들을 구비한다. 연료(일반적으로 중유)의 압력이 프리셋 압력(일반적으로 350 Bar)을 초과하는 경우, 축방향 이동 가능 밸브 니들은 그 시트로부터 들어올려지고, 연료가 연료 밸브의 전면에서의 노즐을 통해 연소실로 흐르도록 한다.
종래의 노즐은 엔진의 실린더내의 피스톤의 동작 방향에 대해 대략 10° 내지 15°로 경사져서 배치되는 길이방향 축을 가지며, 노즐은 중앙 보어(bore) 및 연료를 실린더 월로부터 벗어나서 연소실로 향하게 하는 복수개의 노즐 보어를 구비한다. 일반적으로, 분사 동작에서의 연소실의 공기에는 와류(swirl)가 존재하고, 일부의 보어가 연료를 와류의 흐름에 대항해서 분사하도록 향할 수 있지만, 대부분의 노즐 보어는 연료를 와류의 흐름에 맞추어 분사하도록 향한다.
이러한 유형의 공지된 연료 밸브로는 잔류 연료의 섹 용적을 최소화한 설계를 갖는 MAN 디젤 슬라이드 연료 밸브가 있다. 이러한 공지된 연료 밸브는 2개의 위치를 갖는다: 사용시 전체 노즐 구멍을 개방하거나 또는 닫는다. 축방향 이동 가능 밸브 니들의 위치는 축방향 이동 가능 밸브 니들 위의 밸브 하우징내의 압력 챔버에 의해 제어된다. 압력 챔버는 쓰로틀 연결부를 통해 고압 연료 소스에 영구 연결되고, 폐쇄 가능한 쓰로틀 연결부를 통해 드레인에 연결된다. 이 구조는 밸브 개방 시간 동안 실질적 드레인 손실을 초래하고 연료 밸브의 상대적으로 느린 개폐 속도를 초래한다.
방출 감소 및 특정 연료 소비 개선에 대한 요구는 연료 주입 시스템의 추가적 발전을 필요로 한다. 개선된 정확도 및 고속 개폐 동작이 주요소이다.
엔진이 가스 연료로 동작되는 경우, 듀얼 연료 엔진은 파일럿 주입에 대해 상대적으로 소량의 연료 주입을 필요로 한다. 본 발명에 따른 기술은 연료 오일 동작에 대해 이용되는 주입 밸브가 파일럿 주입에 대해 및 그 반대에 대해 이용되지 않도록 하여, 추가의 소형 파일럿 주입 밸브가 파일럿 주입을 위해 이용되는데, 이는 듀얼 연료 엔진은 연료 오일에 대해만 동작할 수 있는 종래 기술의 엔진에 비해 연료 밸브의 양을 2배로 갖는다는 것을 의미한다.
이러한 기술적 배경에 대해, 본 발명의 목적은 상술한 요구를 적어도 부분적으로 충족할 수 있고, 상술한 문제점들을 적어도 부분적으로 극복할 수 있는 연료 밸브를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 대형 2 행정 디젤 엔진의 연소실로 연료를 주입하기 위한 연료 밸브로서, 상기 연료 밸브가 연료 밸브 하우징, 축방향 보어 및 폐쇄된 전면을 갖는 장형(長型) 노즐, 고압 연료의 소스에 연결하기 위한 고압 연료 입구 포트, 상기 고압 연료 입구 포트를 상기 노즐에 연결하는 도관, 밸브 시트와 협력하고 상기 고압 연료 입구 포트로부터 상기 노즐로 연료의 흐름을 제어하도록 구성된 탄성 바이어스된 축방향 이동 가능 밸브 니들 - 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들의 리프트는 고압 연료 공급 포트로부터 상기 노즐로의 흐름을 가능하게 함 - , 상기 노즐에 걸쳐 축방향으로 및 방사상으로 분포된 복수개의 노즐 홀, 상기 밸브 니들과 일치하여 움직이며 상기 노즐 홀의 개폐를 위해 상기 노즐내의 중앙 보어내에 축방향으로 변위 가능하게 수용되는 컷-오프 샤프트 - 상기 복수개의 노즐 홀은 상기 밸브 니들 및 상기 컷-오프 샤프트의 리프트가 증가함에 따라 개방된 노즐 홀의 갯수가 증가되도록 축방향으로 분포되어, 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들의 리프트의 양이 얼마나 많은 노즐 홀이 개방되는지 및 이에 따른 흐름 영역을 결정함 - , 및 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들의 리프트를 제공하기 위하여 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들에 동작가능하게 연결된 전자-유압식 선형 액츄에이터를 포함하되, 상기 선형 액츄에이터는 제어 신호에 응답하여 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들의 리프트의 크기를 제어하고, 상기 전자-유압식 액츄에이터는 유압식 밸브에 대해 작동하는 전기 동작식 액츄에이터를 포함하며, 상기 유압식 밸브는 상기 밸브 니들에 동작가능하게 연결된 선형 유압식 액츄에이터로 및 로부터의 흐름을 제어한다.
밸브 리프트의 양과 주입 이벤트 동안 개방되는 노즐 홀의 수 사이의 관계를 제공함에 의해 및 선형 액츄에이터를 제공함에 의해, 주입 이벤트 동안 개방되는 노즐 홀의 갯수를 제어하는 것이 가능해진다. 이는 듀얼 연료 엔진이 천연 가스와 같은 가스 연료로 동작되는 경우 듀얼 연료 엔진에 필요한 파일럿 주입에 대한 상대적으로 적은양의 연료 오일의 주입과 관련하여 특히 유리하다. 그러므로, 가스 동작 동안 파일럿 오일의 주입(파일럿 주입)에 대한 연료 오일(또한, 중유) 동작에 이용되는 대형 2 행정 듀얼 연료 디젤 엔진의 연료 밸브를 이용하는 것이 가능하다.
전자 유압식 선형 액츄에이터를 이용함에 의해, 밸브 니들의 피스톤은 신속하고 정확하게 제어될 수 있다.
실시예에서, 선형 액츄에이터는 제어 신호에 응답하여 축방향 이동 가능 밸브 니들의 리프트의 크기를 제어한다.
다른 실시예에서, 선형 액츄에이터는 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들에 적어도 부분적으로 일체화된다. 여기서, 선형 액츄에이터는 축방향 이동 가능 밸브 니들내의 축방향 보어에 수용되는 작동 스풀에 동작 가능하게 결합된 선형 전기 모터를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 선형 액츄에이터는 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들의 작동 섹션 내의 축방향 보어내에 수용되는 작동 스풀에 동작 가능하게 결합되는 선형 전기 모터를 포함하며, 상기 작동 스풀은 상기 유압식 선형 액츄에이터로 및 로부터의 유체의 흐름을 제어하도록 구성된다.
일 실시예에서, 선형 액츄에이터의 하우징은 상기 연료 밸브 하우징에 강체 연결되고, 선형 모터의 출력 샤프트는 상기 작동 스풀에 동작 가능하게 연결된다.
연료 밸브는 가압시 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)을 상기 밸브 시트(22)를 향하여 압박하기 위하여 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들 위에 배치된 상기 밸브 하우징내의 압력 챔버를 더 포함하며, 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들에 대한 상기 작동 스풀의 위치에 의존하여 상기 작동 스풀이 상기 압력 챔버를 상기 고압 연료 입구 포트(16)에 연결하거나 또는 상기 압력 챔버를 드레인에 연결하거나 또는 상기 압력 챔버를 폐쇄하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 작동 스풀은 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들의 복수개의 포트와 협력하고, 상기 포트는 상기 고압 연료 입구 포트를 상기 드레인에 및 상기 압력 챔버에 각각 연결한다.
일 실시예에서, 상기 포트 및 상기 작동 스풀은 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들이 상기 밸브 하우징에 대한 상기 작동 스풀의 축방향 움직임을 따르도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 유압식 밸브는 비례 밸브이다.
일 실시예에서, 상기 선형 모터가 출력 샤프트 위치 신호를 제공하거나, 또는 위치 센서가 상기 선형 모터의 출력 샤프트에 또는 상기 작동 스풀에 결합된다.
다른 실시예에서, 상기 선형 액츄에이터가 출력 샤프트 위치 신호를 제공하거나, 또는 위치 센서가 상기 선형 액츄에이터의 출력 샤프트에 또는 상기 작동 스풀에 결합된다.
바람직하게는, 상기 컷-오프 샤프트의 내부는 공동이며, 상기 밸브 니들이 그 시트로부터 리프트되는 경우, 공동 내부는 상기 연료 밸브의 상기 입구 포트에 연결된다.
바람직하게는, 상기 노즐 홀을 통과하는 상기 흐름 영역은 상기 밸브 니들의 리프트의 양에 의해 결정된다.
일 실시예에서, 가압시 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들을 상기 밸브 시트를 향하여 압박하기 위하여 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들 위에 배치된 상기 밸브 하우징내의 압력 챔버를 포함하며,
상기 선형 전기 모터는 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들내의 축방향 보어내에 수용되는 작동 스풀에 동작 가능하게 결합되며, 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들에 대한 상기 작동 스풀의 위치에 의존하여 상기 작동 스풀이 상기 압력 챔버를 상기 고압 연료 입구 포트에 연결하거나 또는 상기 압력 챔버를 드레인에 연결하거나 또는 상기 압력 챔버를 폐쇄하도록 구성된다.
본 발명에 따른 연료 밸브의 추가 목적, 특징, 장점 및 특성은 이하의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 이하 상세한 설명에서, 본 발명은 도면에 도시된 예시적 실시예들을 참조로 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 연료 밸브의 예시적 실시예의 길이 방향 섹션이다.
도 2는 연료 밸브의 다른 예시적 실시예의 길이 방향 섹션이다.
도 3 및 4는 연료 밸브에서 이용되는 노즐의 예시적 실시예의 상세를 도시하는 도면이다.
도 1에 도시될 실시예에 따른 연료 밸브(1)는 그 최후면 단부에 연료 입구 포트(16) 및 연료 출구 포트(18)를 갖는 외부 하우징(10)을 갖는다. 입구 포트(16)는 연료 펌프 또는 공통 연료 레일로부터의 연료 오일, 중유와 같은 고압 연료의 소스(P)에 연결된다. 출구 포트(18)는 리턴 라인을 통해 탱크(T)에 연결된다.
연료 밸브(1)는 대형 2 행정 디젤 엔진의 실린더 커버에 장착될 수 있고, 도시되지 않은 연료 펌프와 연결될 수 있다.
연료 입구 포트(16)는 덕트(17)와 유동 연결된다. 덕트(17)는 밸브 하우징(10)내의 축방향 보어내에서 축방향으로 변위가능한 밸브 니들(20)의 시트로 연장된다. 밸브 니들(20)은 투입 스프링(closing spring: 23)에 의해 그 시트(22)에 바이어스된다. 밸브 하우징(10)의 최전면 부분은 연료 밸브(1)가 실린더 커버 상에 장착되는 경우에 밸브 하우징(10)으로부터 엔진 실린더(도시 없음)의 연소실로 돌출하는 노즐(30)을 보유한다.
도 1은 밸브 시트(22) 상에 놓인 밸브 니들(20)을 도시한다. 이 위치에서, 연료 오일 입구 포트(16)에서 노즐(30)까지의 연료의 유체 흐름은 차단된다. 밸브 시트(22) 상의 챔버(25)는 가압된 연료를 수용하기 위하여 덕트(17)에 연결된다.
밸브 니들(20)은 밸브 니들(20)의 최후면 부분보다 더 얇은 최전면 컷-오프 샤프트(40)을 수반하고, 컷-오프 샤프트(40)는 노즐(30)내의 중앙 보어(33)로 돌출한다. 그러므로, 밸브 니들(20)이 하우징(10)내의 보어에서 축방향으로 변위되는 경우, 컷-오프 샤프트(40)는 노즐(30)의 중앙 보어에서 축방향으로 변위된다.
노즐(30)은 연료가 중앙 보어(33)로부터 통과하여 연소실로 주입되는 복수개의 노즐 홀(35)을 더 구비한다. 그러므로, 연료 주입 이벤트 동안, 연료 젯이 노즐 홀(35)로부터 나온다.
일 실시예에서, 노즐 홀(35)이 노즐로 드릴링된다. 각 노즐 홀(35)의 중심선은 중앙 보어(33)의 중심선과 대략 일치한다. 그러나, 노즐 홀(35)의 중심선은 중앙 보어(33)의 중심선과 정확하게 일치할 필요는 없다.
컷-오프 샤프트(40)가 일 실시예에서 밸브 니들(20)과 일체의 재료로서 제조된다. 컷-오프 샤프트(40)는 공동(空洞)이며, 컷-오프 샤프트(40)의 공동 내부는 밸브 시트(22)의 하류 공간에 연결된다. 그러므로, 밸브 니들(20)이 그 시트로부터 리프트되는 경우, 흐름 경로는 연료 오일 주입(16)으로부터 컷-오프 샤프트(40)의 공동 내부까지의 전체로 연장한다.
덕트(19)는 출구 포트(18)에 연결되고, 덕트(19)는 이후에 상술하는 것처럼 회수된 오일 흐름을 수집한다.
컷-오프 샤프트(40)의 최전면 부분은 원통형이며, 중앙 보어(33)에 정확하게 맞는다.
도 3에 도시된 실시예에서, 노즐 홀(35)은 축방향으로 이웃하는 노즐 홀(35)의 둘레 사이의 거리 간격으로 분포하도록 노즐(30)에 걸쳐 분포된다(네가티브 중첩).
도 4에 도시된 다른 실시예에서, 노즐 홀(35)은 축방향으로 이웃하는 노즐 홀(35)의 둘레 사이의 간격없이 분포하도록 노즐(30)에 결쳐 분포된다(포지티브 중첩).
최하위 위치에서, 컷 오프 샤프트(40)는 항상 최하위의 홀을 닫고, 실링 조건을 개선하는 소량의 중첩을 가질 수 있다. 또한, 노즐 홀(35)은 방사상으로 확산되며, 연료 주입 동안 노즐 홀(35)로부터 나오는 연료 젯으로 연소실의 광역을 덮도록 상이한 방향으로 방사상으로 향한다.
그러므로, 밸브 니들(20) 및 컷-오프 샤프트(40)의 리프트의 정도가 얼마나 많은 노즐 홀(35)이 주어진 시점에서 개방되는지를 결정하고, 그러므로 밸브 니들(20)의 리프트의 정도는 연료가 분무화된 형태로 주입되는 흐름 영역을 결정한다. 리프트의 정도가 클수록, 더 많은 노즐 홀(35)이 개방된다(리프트가 전체 노즐 홀(35)이 개방되는 상태에 도달할 때까지). 그러므로, 연료 주입 이벤트 동안 이용되는 노즐 홀(35)의 갯수는 밸브 니들(20) 및 컷-오프 샤프트(40)의 리프트의 정도를 통해 제어될 수 있다.
가스 동작에서의 파일럿 주입과 연료 오일 동작에서의 규정 연료 오일 주입 모두에 특히 유용한 주입 밸브(1)의 실시예에서, 밸브 니들(20)의 개방 동작의 제1 부분 동안 개방되는 노즐 홀(35)의 제1 그룹은 상대적으로 작은 직경을 가지며, 밸브 니들(20)의 개방 동작의 그 다음의 또는 제2 부분에서 개방되는 노즐 홀(35)은 제1 그룹의 노즐 홀(35)보다 더 큰 직경을 갖는다. 이 실시예에서, 밸브 니들(20)의 작은 리프트는 상대적으로 작은 직경을 갖는 노즐 홀(35)의 제1 그룹만을 개방하는데, 이는 엔진의 가스 동작에서의 파일럿 주입에 대한 소량의 연료 오일을 주입하는데 유효한 작은 흐름 통과 영역을 생성하며, 밸브 니들(20)의 큰 리프트는 감소된 직경의 제1 노즐 홀(35)과 큰 직경을 갖는 노즐 홀(35) 모두를 개방하는데, 이는 엔진의 연료 오일 동작에서의 정규 연료 오일 주입에 유효한 큰 흐름 통과 영역을 생성한다. 이 실시예는 또한 낮은 부하 동작에서 주입되는 상대적으로 소량의 연료 오일을 주입하기 위한 저부하 동작(연료 오일 동작에서)과 결부하여 특히 유용하다.
밸브 니들(20)은 작동 섹션(43)을 포함한다. 작동 섹션(43)은 밸브 니들(20)의 필수적 부분이거나 또는 밸브 니들(20)에 연결될 수 있다(도시된 실시예에서, 작동 섹션은 밸브 니들(20)과 일체임). 작동 섹션(43)은 밸브 하우징(10)내의 축방향 보어(45)내에 슬라이드식으로 수용되는 실질적으로 원통형인 섹션으로서, 작동 섹션(43)은 밸브 하우징(10)내의 피스톤과 유사한 작용을 할 수 있다. 밸브 하우징(10)의 상부 부분(도면에서 위쪽)에 형성된 압력 챔버(46)는 작동 섹션(43) 위에 배치된다. 밸브 니들(20)을 그 시트(22)를 향하여 압박하기 위한 스프링(23)은 압력 챔버(46)내에 수용되고, 작동 섹션(43)의 상부에서 작용한다. 압력 챔버(46)내의 압력은 밸브 니들(20)에 대해 작용하여 유효 표면적(A1)을 가지고 폐쇄 방향으로 후자를 압박한다.
개방 방향으로 밸브 니들(20)을 압박하기 위한 다른 압력 챔버(70)가 작동 섹션(43) 아래에 위치하고, 보어(72)를 통해 덕트(17)에 연결된다. 그러므로 압력 챔버(70)는 연료 입구 포트(16)가 가압 연료의 소스(연료 펌프와 같은)에 연결되는 경우 항상 가압된다. 압력 챔버(70)의 압력이 밸브 니들(20)에 작용하여 유효 표면적(A2)을 가지고 개방 방향으로 후자를 압력한다.
동심 축방향 보어(52)가 작동 섹션(43)내에 형성된다. 스풀 부재(53)가 축방향 보어(52)내에 슬라이드식으로 수용된다. 스풀 부재(53)는 3개의 랜드(54, 55, 56)를 포함하며, 작동 섹션(43)과 관련된 스풀 부재(53)의 위치가 축방향 보어(52)로 통하는 3개의 포트(57, 58, 59)로의/로부터의 흐름을 제어한다.
포트(57)는 작동 섹션(43)을 통해 포트(69)로 방사상으로 연결된다. 포트(69)는 덕트(19)에 방사상으로 연결된다. 축방향 보어(45)의 내측벽의 리세스(67)는 작동 섹션(43)의 위치의 범위내에서 포트(57)와 포트(69) 사이의 흐름 연결이 존재함을 보장한다.
포트(58)는 작동 섹션(43)을 통해 포트(62)에 방사상으로 연결된다. 포트(62)는 덕트(17)에 방사상으로 연결된다. 축방향 보어(45)의 내측벽내의 리세스(65)는 작동 섹션(43)의 위치의 범위내에서 포트(58)와 포트(62) 사이의 흐름 연결이 존재함을 보장한다.
포트(59)는 방사 섹션 및 축방향 섹션을 가지고, 축방향 보어(52)의 내부를 압력 챔버(46)에 연결한다.
작동 섹션(43)에 대한 스풀 부재(53)의 위치와 밸브 하우징(10)에 대한 작동 섹션(43)의 위치는 포트(57, 58 및 59) 중 어떤 것이 개방되고 덕트(17) 및 덕트(19)에 각각 연결되는지를 결정한다.
스풀 부재(53) 아래의 챔버(86)는 보어(83)를 통해 챔버(80)에 연결된다. 챔버(80)는 덕트(19)에 직접 연결되고, 따라서 챔버(86)는 탱크(T)에 연결된다.
밸브 시트 영역은 유효 압력 영역(A3)과 동일하다. 밸브 니들(20)이 밸브 시트(22) 상에 놓이고 연료 밸브(1)가 닫힌 경우에는, 압력 영역(A2)이 리프트 방향으로 밸브 니들(20)을 압박하는 유일한 영역이다. 밸브 니들(20)이 리프트된 경우에는, 유효 압력 영역(A2) 및 유효 압력 영역(A3) 모두가 밸브 니들(20)을 리프트 방향으로 압박한다. 밸브 니들(20)을 밸브 시트(22)로 복귀시킬 수 있도록 하기 위해서, 유효 압력 표면(A1)에 대한 유압과 결합하는 스프링(46)의 힘은 유효 압력 표면(A2 및 A3)의 결합된 유압 보다 더 커야만 한다.
밸브 니들(20)을 리프트하기 위한 유효 압력 영역은 영역 A1, A2 및 A3의 결과로서, A2 + A3는 개방 방향으로 작동하고, A1은 폐쇄 방향으로 작동한다.
스풀 부재(53)는 커플링(11)을 통해 선형 액츄에이터(85)에 연결된다. 선형 전기 모터(85)는 밸브 하우징(10)에 대한 스풀 부재의 위치를 결정한다. 선형 액츄에이터(85)는 전자 제어 유닛(50) 예를 들면 엔진의 전자 제어 유닛에 결합된다. 선형 액츄에이터는 위치 센서(86)를 포함한다. 본 실시예에서, 선형 액츄에이터는 전기 액츄에이터 즉, 선형 전기 모터(85) 이다. 전기 제어 유닛(50)은 선형 액츄에이터(85)내의 위치 센서(86)로부터 위치 신호를 수신하고, 따라서 전자 제어 유닛(50)은 선형 액츄에이터(85)의 위치 및 밸브 니들(20)의 위치를 통지받으며, 폐루프 제어 회로가 형성된다.
유효 압력 표면(A2)에 작용하고, 유효 압력 영역(A3)에 대해 또한 밸브 리프트가 존재하는 경우, 압력 챔버(70)내의 압력은 개방 방향으로의 스프링(23)의 동작에 대항하여 밸브 니들(20)을 압박한다. 유효 압력 영역(A1)은 유효 압력 영역(A2 및 A3)의 합보다 크다.
스풀 부재(53), 작동 부재(43) 및 다수의 보어 및 포트의 구조는 스풀 부재(53)가 리프트된 경우에 압력 챔버(46)가 보어(59, 57 및 67) 및 덕트(19)를 통해 드레인(탱크 T)에 연결되도록 하는 구조이다. 그러므로, 스풀 부재(53)가 선형 액츄에이터(85)에 의해 리프트되는 경우 압력 챔버(46)내의 압력은 강하할 것이다. 선행 액츄에이터(85)가 스풀 부재(53)를 아래로 이동시키는 경우, 덕트(17)와 압력 챔버(46) 사이에 연결이 설정되고, 압력 챔버(46)내의 압력은 상승할 것이며, 유효 압력 영역(A1)이 유효 압력 영역(A2 및 A3) 보다 크므로, 밸브 니들이 폐쇄로 압박되고 더 나아가 스프링(23)에 의해 도움을 받을 것이다.
그러므로, 밸브 니들(20)은 선형 액츄에이터(85)가 스풀 부재(53)를 위로 또는 아래로 이동시킨 것과 동일한 거리 및 방향으로 이동할 것이다.
동작 중에서, 전자 제어 유닛(50)은 엔진 부하 및 속도와 같은 다양한 파라미터를 기초로 주어진 실린더에 대한 다음 주입 이벤트의 형상(정형 비율) 및 타이밍을 결정한다. 정형 비율에 대한 계산된 프로파일을 기초로, 전자 제어 유닛(150)은 주어진 시점에서 밸브 니들(20)의 리프트가 어느 정도이어야 하는지를 결정한다. 전자 제어 유닛은 주어진 시점에서 선형 액츄에이터(85)가 결정된 위치로 이동할 것을 지시한다. 밸브 리프트가 증가되려면, 전자 제어 유닛은 선형 액츄에이터(85)에게 따라서 및 반대로 할 것을 명령한다.
전자 제어 유닛에 의해 제어되는 밸브 니들 리프트의 정도는 연료 주입 이벤트 동안 또는 연료 주입 이벤트의 일부 동안 얼마나 많은 노즐 보어(35)가 개방된지를 결정하고, 가압된 연료는 개방 홀(35)을 통해 연소실로 주입된다. 연료 주입 이벤트 동안, 전자 제어 유닛은 선형 액츄에이터(85)가 초기 위치로 복귀할 때까지 결정된(정형 비율) 곡선을 따르도록 선형 액츄에이터(85)에 명령하고, 밸브 니들은 그 시트(22)로 복귀하고 연료 주입 이벤트는 종료한다.
초기 위치로부터 선형 액츄에이터(85)의 상향 운동의 길이의 정도는 주입 이벤트 동안 임의 시점에서 얼마나 많은 노즐 홀(35)이 개방되는지를 결정한다. 그러므로, 연료 주입 이벤트 동안 사용되는 노즐 홀(35)의 갯수는 각 연료 밸브(1)에 대해 및 각 주입 이벤트에 대해 개별적으로 제어될 수 있고, 주입 이벤트 동안 사용된 노즐 홀(35)의 갯수가 환경에 적응되도록 한다.
그러므로, 도 1에 따른 실시예는 축방향 이동 가능 밸브 니들의 리프트를 제공하기 위하여 부가 이동 가능 밸브 니들에 동작가능하게 연결된 전자-유압식 선형 액츄에이터(43, 26, 70, 120)을 포함하며, 선형 액츄에이터는 제어 신호에 응답하여 부가 이동 가능 밸브 니들의 리프트의 크기를 제어한다. 연료 밸브(1)는 유압식 밸브(43, 57, 58, 59)에 대해 동작하는 전기 동작식 액츄에이터(85)를 포함하고, 유압식 밸브는 비례 밸브와 같이 선형 유압식 액츄에이터(43, 46, 70)로 및 로부터의 흐름을 제어한다. 유압식 선형 액츄에이터는 밸브 니들(20)에 동작가능하게 연결된다.
도 2는 연료 밸브(1)의 다른 예시적 실시예를 도시한다. 도 2에 도시된 연료 밸브(1)는 그 최후 단부에 연료 입구 포트(16) 및 연료 출구 포트(18)를 갖는 외부 하우징(10)을 갖는다. 입구 포트(16)는 연료 펌프 또는 공통 연료 레일로부터 오는 연료 오일, 중유, 또는 천연 가스와 같은 가스 연료와 같은 고압 연료의 소스(P)에 연결될 수 있다. 출구 포트(18)는 복귀 라인을 통해 탱크(T)에 연결될 수 있다.
연료 밸브(1)는 대형 2 행정 디젤 엔진의 실린더 커버내에 공지된 방식으로 장착될 수 있고, 연료 펌프(도시 없음)에 연결될 수 있다.
연료 입구 포트(16)는 덕트(17)와 흐름 연결 상태이다. 덕트(17)는 밸브 하우징(10)내의 축방향 보어에서 축방향으로 변위 가능한 밸브 니들(20)의 시트까지 연장한다. 밸브 니들(20)은 투입 스프링(23)에 의해 그 시트(22)에 바이어스된다. 밸브 하우징(10)의 최전면 부분은 연료 밸브(1)가 실린더 커버 상에 장착되는 경우 밸브 하우징(10)으로부터 나와서 연소실로 들어가는 노즐(30)을 보유한다.
도 2는 밸브 시트(22) 상에 놓인 밸브 니들(20)을 도시한다. 이 위치에서, 연료 오일 입구 포트(16)에서 노즐(30) 까지의 연료의 흐름이 차단된다. 밸브 시트(22) 위의 챔버(25)는 덕트(17)에 연결되어, 가압 연료를 수용한다.
밸브 니들(20)은 밸브 니들(20)의 최후면 섹션보다 더 얇은 최전면 컷-오프 샤프트(40)를 보유하고, 컷-오프 샤프트(40)는 노즐(30)내에서 중앙 보어(33)로 돌출한다. 그러므로 밸브 니들이 하우징(10)내의 보어에서 축방향으로 변위되는 경우, 컷-오프 샤프트(40)는 노즐(30)의 중앙 보어에서 축방향으로 변위된다.
노즐(30)은 연료가 중앙 보어(33)로부터 연소실로 주입되는 복수개의 노즐 홀(35)을 더 구비한다. 그러므로, 연료 주입 이벤트 동안, 연료의 젯이 노즐 홀(35)로부터 나온다.
실시예에서, 노즐 홀(35)은 노즐쪽으로 드릴된다. 각 노즐 홀(35)의 중앙라인은 중앙 보어(33)의 중앙라인과 대략 일치한다. 그러나, 노즐 홀(35)의 중앙라인은 중앙 보어(33)의 중앙라인과 정확하게 일치할 필요는 없다.
예시된 실시예에서, 컷-오프 샤프트(40)는 밸브 니들(20)과 일체의 재료로 제조된다. 컷-오프 샤프트(40)는 중공(hollow)이며, 컷-오프 샤프트(40)의 중공 내부는 밸브 시트(22)의 하류의 공간에 연결된다. 그러므로, 밸브 니들(20)기 시트로부터 리프트되는 경우, 흐름 경로(17)는 연료 오일 입구(16)로부터 컷-오프 샤프트(40)의 중공 내부까지 전체로 연장한다. 덕트(19)는 출구 포트(18)에 연결되고, 덕트(19)는 이하 상세히 설명되는 것처럼 복귀 오일 흐름을 모은다.
컷-오프 샤프트(40)의 최전면 부분은 원통형이며, 노즐(30)내의 중앙 보어(33)에 정확하게 들어맞는다. 밸브 니들(20) 및 이에 따른 컷-오프 샤프트(40)의 각위치는 핀(도시 없음)에 의해 고정되고, 이는 밸브 니들(20)이 밸브 하우징(10)에 대하여 회전하는 것을 방지한다.
실시예에서, 노즐의 길이 방향 전장을 따라 즉, 축방향을 따라 노즐 홀들 사이에 일정 공간을 두고 이들을 분포시키도록 노즐(30)에 걸쳐 노즐 홀(35)이 분포된다. 최하위 위치에서, 컷 오프 샤프트(40)는 항상 최하위 홀을 폐쇄하고, 실링 조건을 개선하는 소형 오버랩도 가질 수 있다. 또한, 노즐 홀(35)은 연소실의 폭 섹터를 노즐 홀(35)로부터 오는 연료 젯으로 덮도록 상이한 방향으로 방사상으로 확산되고 방사상으로 향한다.
그러므로, 밸브 니들(20) 및 컷-오프 샤프트(40)의 리프트의 정도는 주어신 시점에 얼마나 많은 노즐 홀(35)이 개방되는지를 결정하고, 따라서 밸브 니들(20)의 리프트의 정도는 연료가 분무화되는 흐름 영역을 결정한다. 리프트가 더 클수록, 더 많은 노즐 홀(35)이 개방된다(리프트가 전체 노즐 홀(35)이 개방되는 상태에 도달할 때까지). 그러므로, 연료 주입 이벤트 동안 사용되는 노즐 홀(35)의 갯수는 밸브 니들(20) 및 컷-오프 샤프트(40)의 리프트의 정도를 통해 제어될 수 있다.
가스 동작에서의 파일럿 주입 및 연료 오일 동작에서의 정규 연료 오일 주입 모두에 특히 유용한 주입 밸브(1)의 일 실시예에서, 밸브 니들(20)의 개방 동작의 제1 부분 동안 개방되는 노즐 홀(35)의 제1 그룹은 상대적으로 작은 직경을 가지며, 밸브 니들(20)의 개방 동작의 잇따른 또는 제2 부분에서 개방되는 노즐 홀(35)은 제1 그룹의 노즐 홀(35) 보다 더 큰 직경을 갖는다. 이 실시예에서, 밸브 니들(20)의 작은 리프트는 상대적으로 작은 직경을 갖는 제1 그룹의 노즐 홀(35)만을 개방하여, 엔진의 가스 동작에서의 파일럿 주입을 위한 소량의 연료 오일을 주입하는데 유효하고, 밸브 니들(20)의 큰 리프트는 감소된 직경을 갖는 제1 그룹의 노즐 홀(35) 및 더 큰 직경을 갖는 다른 노즐 홀(35) 모두를 개방하여, 엔진의 연료 오일 동작에서의 정규 연료 오일 주입에 유효하다. 이 실시예는 또한 연료 오일의 상대적으로 적은 양을 주입하기 위한 낮은 부하 동작(연료 오일 동작에서)과 관련하여 특히 유용하다.
밸브 니들(20)은 작동 섹션(93)을 포함한다. 작동 섹션(93)은 밸브 니들(20)의 일체 부분이거나 또는 밸브 니들(20)에 연결될 수 있다(도시된 실시예에서 작동 섹션은 밸브 니들(20)와 일체임). 작동 섹션(93)은 밸브 하우징(10)내의 축방향 보어(95)에 슬라이드식으로 수용되는 실질적인 원통형 섹션이어서, 작동 섹션(93)은 밸브 하우징(10)내의 피스톤과 같이 작동할 수 있다. 밸브 하우징(10)의 상부(또는 후면)부분(도면에서는 상부)에 형성된 챔버(96)는 작동 섹션(93) 위에 배치되고, 밸브 니들(20)을 그 시트(22) 쪽으로 압박하기 위한 스프링(23)은 챔버(96)내에 수용되고, 작동 섹션(93)의 상부에서 작동한다.
밸브 니들(20)을 개방 방향으로 압박하기 위한 압력 챔버(100)가 작동 섹션(93) 아래에 위치하고, 보어(102)를 통해 덕트(17)에 연결된다. 그러므로 연료 입구 포트(16)가 가압 연료의 소스(예를 들면, 연료 펌프)에 연결되는 경우, 압력 챔버(100)는 항상 가압된다. 압력 챔버(100)내의 압력은 밸브 니들(20) 상의 유효 표면(A4)에 대해 작동하여 개방 방향으로 후자를 압박한다. 적절한 동작을 위해, 유효 압력 표면(A3 및 A4)에 대한 결합된 유압은 유효 압력 영역(A5)에 대한 유압과 스프링(96)에 의해 인가되는 힘의 조합보다 작아야 하며, 그렇지 않다면 연료 밸브는 폐쇄될 수 없을 것이다.
작동 섹션(93)은 연결 샤프트(110)를 통해 전자 유압식 액츄에이터(120)에 연결된다. 전자 유압식 액츄에이터(85)는 액츄에이터 하우징(122)을 포함한다. 작동 피스톤(124)은 원통형 보어(126)내에 슬라이드식으로 수용된다. 작동 피스톤(124)은 또한 원통형 보어(126)의 감소된 직경 섹션내에 부분적으로 수용되는 감소된 직경 섹션을 갖는다. 제1 작동 챔버(128)는 작동 피스톤(124)의 감소된 직경 섹션 위에 형성된다. 제1 작동 챔버(128)는 유효 표면적(A5)을 가지고 작동 피스톤(124)에 대해 작동하여 하방 방향(도면에서 아래로)으로 작동 피스톤을 압박한다. 제2 작동 챔버(130)는 작동 피스톤(124) 아래에 형성된다. 제2 작동 챔버(130)는 유효 표면적(A6)을 가지고 작동 피스톤(124)에 대해 작동한다. 영역(A5 및 A6)은 액츄에이터의 크기에 의존하여 가변적이며, 제2 작동 챔버(130)의 유효 표면적(A6)은 제1 작동 챔버(128)의 유효 표면적의 영역(A5)에 두배 즉, A4 = 1/2 A5 이다. 연결 샤프트(110)는 액츄에이터 하우징(122)을 통해 제2 작동 챔버(130)로 연장하고, 작동 피스톤(124)에 연결된다.
제1 작동 챔버(128)가 도관(133)을 통해 압력 P1의 소스(예를 들면, 연료 펌프)에 영구적으로 연결된다. 제2 작동 챔버(140)는 도관(135)을 통해 비례 파일럿 밸브(140)에 연결된다. 비례 파일럿 밸브(140)는 2개의 극단 위치 및 하나의 중간 위치를 갖는다. 제1 극단 위치에서, 비례 파일럿 밸브(140)는 제2 작동 챔버(130)를 탱크(T)에 연결한다. 중간 위치에서, 비례 파일럿(140)은 폐쇄되고, 제2 극단 위치에서 파일럿 밸브(140)는 제2 작동 챔버(130)를 압력의 소스(P1)에 연결한다. 비례 파일럿 밸브(140)는 이들 3개의 위치 사이에서 점차 이동할 수 있다. 비례 파일럿 밸브의 위치는 엔진의 전자 제어 유닛과 같은 전자 제어 유닛(150)에 의해 결정된다.
전자 제어 유닛(150)은 전자 유압식 액츄에이터(120)내의 위치 센서(152)를 통해 작동 피스톤의 위치에 대한 정보를 수신하여, 전자-유압식 액츄에이터(120)의 위치 및 이에 따라 밸브 니들(20)의 리프트의 위치 및 정도를 제어하기 위한 폐루프 제어 회로를 구축한다.
동작 중에서, 전자 제어 유닛(150)은 엔진 부하 및 속도와 같은 다양한 파라미터를 기초로 주어진 실린더에 대한 다음 주입 이벤트의 형상(정형 비율) 및 타이밍을 결정한다. 정형 비율에 대한 계산된 프로파일을 기초로, 전자 제어 유닛(150)은 주어진 시점에서 밸브 니들(20)의 리프트가 어느 정도이어야 하는지를 결정한다. 전자 제어 유닛(150)은 주어진 시점에서 선형 액츄에이터(120)가 결정된 위치로 이동할 것을 지시한다. 밸브 리프트가 증가되려면, 전자 제어 유닛(150)은 비례 파일럿 밸브(140)에게 소망된 위치가 얻어질 때까지 제2 작동 챔버(130)를 압력의 소스(P1)에 할 것을 명령한다. 제2 작동 챔버(130)가 탱크에 연결되는 경우, 작동 피스톤(124)은 개방 방향으로 작동하는 제2 작동 챔버(130)와 관련된 유효 압력 영역(A6)이 제1 작동 챔버(128)와 관련된 유효 압력 영역(A5) 및 압력 챔버(100)와 관련된 유효 압력 영역(A4)의 합보다 더 크므로, 작동 피스톤(124)은 상부(도면에서 상부)로 이동할 것이다.
그러므로, 작동 피스톤(124)은 전자 제어 유닛(150)에 의해 결정되는 거리만큼 초기 위치(예를 들면, 연료 밸브의 폐쇄된 위치)로부터 위로 이동하고, 밸브 니들(20)은 작동 피스톤(124)의 이동과 동일한 거리로 그 시트(22)로부터 리프트된다(작동 피스톤(124)의 초기 위치에서 밸브 니들(20)은 그 시트(22) 상에 놓일 수 있음). 전자 제어 유닛(150)에 의해 제어되는 밸브 니들 리프트의 정도는 연료 주입 이벤트 동안 또는 연료 주입 이벤트의 일부 동안 얼마나 많은 노즐 보어(35)가 개방되는지를 결정하고, 가압 연료는 개방 홀(35)을 통해 연소실로 주입된다. 연료 주입 이벤트 동안, 전자 제어 유닛(150)은 전자 유압식 액츄에이터(120)에게 작동 피스톤(124)이 초기 위치로 복귀하고 밸브 니들이 그 시트(22)로 복귀하고 연료 주입 이벤트가 종료할 때까지 결정된 곡선을 따르도록 명령한다.
전자 유압식 액츄에이터(120)의 초기 위치로부터 상향 이동의 길이의 정도는 주입 이벤트 동안 임의 시점에서 얼마나 많은 노즐 홀(35)이 개방되는지를 결정하고, 이에 따라 노즐 홀을 통과하는 흐름 통과 영역이 결정된다. 연료 주입 이벤트 동안 사용된 노즐 홀(35)의 갯수는 각 연료 밸브(1)에 대해 및 각 주입 이벤트에 대해 개별적으로 제어될 수 있으며, 주입 이벤트 동안 사용된 노즐 홀(35)의 갯수가 환경에 맞게 적응되도록 한다.
그러므로, 도 2에 도시된 실시예에 따른 연료 밸브는 축방향 이동 가능 밸브 니들의 리프트를 제공하기 위하여 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)에 동작가능하게 연결된 전자-유압식 선형 액츄에이터(120, 122, 124, 140, 141)를 포함하고, 이에 의해 선형 액츄에이터는 제어 신호에 응답하여 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)의 리프트의 크기를 제어한다. 전자-유압식 액츄에이터는 유압식 밸브(140)에 대해 작동하는 전기식 작동 액츄에이터(141)를 포함하고, 유압 밸브는 밸브 니들(20)에 동작가능하게 연결된 선형 유압식 액츄에이터(122, 124, 126, 130)로 및 로부터의 흐름을 제어한다.
본 발명의 특징은 수개의 장점을 갖는다. 상이한 실시예 또는 이행은 하나 이상의 이하의 장점들을 제시할 것이다. 이는 완전한 리스트가 아니며 설명되지 않은 다양한 다른 장점들이 있을 수 있음에 주목해야 한다. 본 발명의 일 장점으로는 주입 이벤트 동안 개방된 노즐 보어의 최적 갯수를 고려한 대형 2 행정 디젤 엔진용 연료 밸브를 제공하는 것이다. 이러한 연료 밸브의 다른 장점은 연료 주입 이벤트의 정확한 제어를 가능하게 하는 것이다. 본 발명에 따른 연료 밸브의 또 다른 장점은 가스 연료 동작 동안의 파일럿 주입 및 연료 오일 또는 중유를 이용한 정규 연료 주입에 이용될 수 있다는 점이다. 본 발명의 또 다른 장점은 가스 연료 동작 파일럿 주입에 대해 작은 직경의 노즐 보어가 이용되도록 하고, 연료 오일 또는 중유에 대한 동작 시 큰 직경의 노즐 홀이 이용되도록 하는 연료 밸브를 제공하는 것이다.
본 출원의 특징이 도식화를 위해 상세히 설명되었지만, 그러한 상세한 설명은 전적으로 그 목적을 위한 것으로, 당업자라면 본 출원의 특징의 범위로부터 벗어나지 않고 변형이 가능함을 이해할 것이다.
본 청구 범위에서 사용된 "포함"이라는 용어는 다른 엘리먼트 또는 단계를 배제하지 않는다. 청구 범위에서 단수 개념이 사용되었지만, 이것이 복수 개념을 배제하는 것은 아니다. 청구 범위에서 언급된 수개의 수단의 기능이 단일 프로세서 또는 다른 유닛으로 이행될 수 있다.

Claims (13)

  1. 대형 2 행정 디젤 엔진의 연소실로 연료를 주입하기 위한 연료 밸브(1)로서, 상기 연료 밸브는:
    연료 밸브 하우징(10),
    축방향 보어 및 폐쇄된 전면을 갖는 장형(長型) 노즐(30),
    고압 연료의 소스(P)에 연결하기 위한 고압 연료 입구 포트(16),
    상기 고압 연료 입구 포트(16)를 상기 노즐(30)에 연결하는 도관,
    밸브 시트(22)와 협력하고 상기 고압 연료 입구 포트(16)로부터 상기 노즐(30)로의 연료의 흐름을 제어하도록 구성된 탄성 바이어스된 축방향 이동 가능 밸브 니들(20) - 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)의 리프트는 고압 연료 공급 포트로부터 상기 노즐(30)로의 흐름을 가능하게 함 - ,
    상기 노즐(30)위에 축방향으로 및 방사상으로 분포된 복수개의 노즐 홀(35),
    상기 밸브 니들(20)과 일치하여 움직이며 상기 노즐 홀(35)의 개폐를 위해 상기 노즐(30)내의 중앙 보어(33)내에 축방향으로 변위 가능하게 수용되는 컷-오프 샤프트(40) - 상기 복수개의 노즐 홀(35)은 상기 밸브 니들(20) 및 상기 컷-오프 샤프트(40)의 리프트가 증가함에 따라 개방된 노즐 홀의 갯수가 증가되도록 축방향으로 분포되어, 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)의 리프트의 양이 얼마나 많은 노즐 홀이 개방되는지 및 이에 따른 흐름 영역을 결정함 - , 및
    상기 축방향 이동 가능 밸브 니들의 리프트를 제공하기 위하여 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들에 동작가능하게 연결된 전자-유압식 선형 액츄에이터(43, 26, 70, 120)
    를 포함하되,
    상기 선형 액츄에이터는 제어 신호에 응답하여 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)의 리프트의 크기를 제어하고,
    상기 전자-유압식 액츄에이터(120)는 유압식 밸브(53, 57, 58, 59, 140)에 대해 작동하는 전기 동작식 선형 모터(85)를 포함하며, 상기 유압식 밸브는 상기 밸브 니들(20)에 동작가능하게 연결된 복동형 선형 유압식 액츄에이터(43, 46, 70, 122, 124, 126, 130)로 및 로부터의 흐름을 제어하는, 연료 밸브(1).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 전자-유압식 선형 액츄에이터(43, 46, 70)는 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)에 적어도 부분적으로 일체화되는, 연료 밸브(1).
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 선형 전기 모터(85)는 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)의 작동 섹션(43)내의 축방향 보어(52)내에 수용되는 작동 스풀(53)에 동작가능하게 결합되며, 상기 작동 스풀(53)은 상기 유압식 밸브의 일부로서 상기 유압식 선형 액츄에이터로 및 로부터의 유체의 흐름을 제어하도록 구성된, 연료 밸브(1).
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 선형 전기 모터(85)의 하우징은 상기 연료 밸브 하우징(10)에 강체 연결되고, 상기 선형 전기 모터의 출력 샤프트는 상기 작동 스풀(53)에 동작가능하게 연결된, 연료 밸브(1).
  5. 청구항 4에 있어서, 가압시 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)을 상기 밸브 시트(22)를 향하여 압박하기 위하여 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들 위에 배치된 상기 밸브 하우징(10)내의 압력 챔버(46)를 더 포함하며, 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들에 대한 상기 작동 스풀의 위치에 의존하여 상기 작동 스풀(53)이 상기 압력 챔버를 상기 고압 연료 입구 포트(16)에 연결하거나 또는 상기 압력 챔버를 드레인에 연결하거나 또는 상기 압력 챔버를 폐쇄하도록 구성된, 연료 밸브(1).
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 작동 스풀(53)은 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)의 복수개의 포트와 협력하고, 상기 포트는 상기 고압 연료 입구 포트(16)를 상기 드레인에 및 상기 압력 챔버에 각각 연결하는, 연료 밸브(1).
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 포트 및 상기 작동 스풀은 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들이 상기 밸브 하우징(10)에 대한 상기 작동 스풀의 축방향 움직임을 따르도록 구성된, 연료 밸브(1).
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 유압식 밸브(53, 57, 58, 59, 140)는 비례 밸브인, 연료 밸브(1).
  9. 청구항 3에 있어서, 상기 선형 전기 모터(85, 141)가 출력 샤프트 위치 신호를 제공하거나, 또는 위치 센서가 상기 선형 모터의 출력 샤프트에 또는 상기 작동 스풀(53)에 결합되는, 연료 밸브(1).
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 선형 액츄에이터가 출력 샤프트 위치 신호를 제공하거나, 또는 위치 센서가 상기 선형 액츄에이터의 출력 샤프트에 또는 상기 작동 스풀에 결합되는, 연료 밸브(1).
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 컷-오프 샤프트(40)의 내부는 공동(hollow)이며, 상기 밸브 니들(20)이 그 시트(22)로부터 리프트되는 경우, 공동 내부는 상기 연료 밸브(1)의 상기 입구 포트(16)에 연결되는, 연료 밸브(1).
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 노즐 홀을 통과하는 상기 흐름 영역은 상기 밸브 니들의 리프트의 양에 의해 결정되는, 연료 밸브(1).
  13. 청구항 1에 있어서,
    가압시 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들을 상기 밸브 시트를 향하여 압박하기 위하여 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들 위에 배치된 상기 밸브 하우징(10)내의 압력 챔버(46)를 더 포함하며,
    상기 선형 전기 모터(85)는 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)내의 축방향 보어(52)내에 수용되는 작동 스풀(53)에 동작 가능하게 결합되며, 상기 축방향 이동 가능 밸브 니들(20)에 대한 상기 작동 스풀(53)의 위치에 의존하여 상기 작동 스풀(53)이 상기 압력 챔버(46)를 상기 고압 연료 입구 포트(16)에 연결하거나 또는 상기 압력 챔버(46)를 드레인에 연결하거나 또는 상기 압력 챔버(46)를 폐쇄하도록 구성된, 연료 밸브(1).
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