KR101400485B1 - Fuel injection valve of dual-fuel engine - Google Patents

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KR101400485B1
KR101400485B1 KR1020130010374A KR20130010374A KR101400485B1 KR 101400485 B1 KR101400485 B1 KR 101400485B1 KR 1020130010374 A KR1020130010374 A KR 1020130010374A KR 20130010374 A KR20130010374 A KR 20130010374A KR 101400485 B1 KR101400485 B1 KR 101400485B1
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fuel injection
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김동훈
박태형
허정윤
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현대중공업 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a fuel injection valve for a bi-fuel engine, wherein the fuel injection valve comprises: a valve body having a fuel inlet, a main nozzle hole communicating with the fuel inlet, and a pilot nozzle hole; a main valve part elastically supported inside the valve body, and opening or closing the main nozzle hole; a pilot valve part elastically supported inside the valve body, and opening or closing the pilot nozzle hole; a first control unit pressurizing the upper side of the main valve part, and installed to control a pressurizing force on the upper side of the main valve part in order to control the opening or the closing timing of the main nozzle hole; and a second control unit pressurizing the upper side of the pilot valve part, and installed to control a pressurizing force on the upper side of the pilot valve part in order to control the opening or the closing timing of the pilot nozzle hole. The fuel injection valve for a bi-fuel engine according to the present invention is able to separately control and inject main diesel fuel and pilot diesel fuel and is able to optimally control fuel injection timing, thereby preventing the generation of knocking and largely improving engine efficiency.

Description

이원연료엔진 연료분사밸브{Fuel injection valve of dual-fuel engine}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a dual-

본 발명은 이원연료엔진의 연료분사밸브에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 메인밸브부와 파일롯밸브부의 밸브 개방시기를 독립적으로 조절할 수 있게 함으로써, 디젤 모드와 가스 모드에서의 연료 분사시기를 독립적으로 제어하여 노킹 방지는 물론 매연 저감 및 엔진 효율을 향상시킬 수 있는 연료분사밸브에 관한 것이다.
The present invention relates to a fuel injection valve for a dual fuel engine, and more particularly, to a fuel injection valve for controlling the fuel injection timing in a diesel mode and a gas mode independently of each other by independently controlling a valve opening timing of a main valve portion and a pilot valve portion To a fuel injection valve capable of preventing knocking as well as reducing smoke and improving engine efficiency.

일반적으로 선박에는 선박을 추진시키기 위해 프로펠러를 구동하는 메인 엔진과 선박에 탑재된 각종 장비나 의장품 등에 전원을 공급하기 위한 다수의 발전용 엔진에 주로 디젤엔진을 적용하여 운영되고 있다.Generally, ships are operated by applying a diesel engine to a main engine for driving a propeller to propel a ship, and a plurality of power generation engines for supplying power to various equipments and equipment mounted on a ship.

이러한 디젤 엔진은 엔진블록 상에 다수의 실린더가 배치되어 있고, 각각의 실린더 내에는 흡,배기밸브가 설치됨과 아울러 커넥팅로드에 의해 크랭크샤프트와 연결되는 피스톤이 각각 설치됨으로써, 실린더 내에서의 폭발력을 크랭크샤프트의 회전 운동으로 전환하게 되는 것이다.In such a diesel engine, a large number of cylinders are disposed on the engine block, intake / exhaust valves are provided in each cylinder, and a piston connected to the crankshaft by the connecting rod is installed, The crankshaft is rotated.

여기서 실린더에는 연료를 적절한 시기에 분사시킬 수 있는 연료분사밸브가 설치된다.The cylinder is provided with a fuel injection valve capable of injecting fuel at an appropriate time.

연료분사밸브는 연료를 실린더 내에 분사(injection)시키는 것으로서, 연료분사펌프에 의해 송출되는 연료의 압력이 연료 분사가 가능한 분사 압력에 도달했을 때, 이 압력이 연료분사밸브의 니들밸브를 개방시켜 노즐홀을 통해 연료가 분사되는 구조로 이루어져 있다.The fuel injection valve injects fuel into the cylinder. When the pressure of the fuel delivered by the fuel injection pump reaches the injection pressure at which fuel injection is possible, this pressure opens the needle valve of the fuel injection valve, And the fuel is injected through the holes.

한편 디젤 연료를 사용하는 디젤 모드(Diesel mode)와 가스 연료를 사용하는 가스 모드(Gas mode)로 전환 작동되는 이원연료엔진(Dual-fuel engine)의 연료분사밸브는 디젤 모드에서 메인 디젤 연료를 분사하는 메인 연료분사밸브와 가스 모드에서 점화원 역할을 하는 소량의 파일롯 디젤 연료(Pilot Diesel Fuel)를 분사하는 파일롯 연료분사밸브가 구비되어 있다.On the other hand, the fuel injection valve of the dual-fuel engine which is switched to the diesel mode using diesel fuel and the gas mode using gas fuel injects main diesel fuel in diesel mode And a pilot fuel injection valve for injecting a small amount of pilot diesel fuel serving as an ignition source in the gas mode.

여기서 종래의 이원연료엔진의 연료분사밸브는 디젤 모드를 위한 메인 연료분사밸브의 경우 앞에서 설명한 종래의 디젤엔진에 적용되는 기계식 연료분사밸브를 적용하고 있는 반면, 가스 모드를 위한 파일롯 연료분사밸브는 가스 연료의 연소 과정에서 노킹(knocking) 발생시 이를 회피하기 위하여 연료분사시기를 제어할 수 있는 전자제어 연료분사밸브를 주로 적용하고 있다.Herein, the fuel injection valve of the conventional dual fuel engine applies the mechanical fuel injection valve applied to the conventional diesel engine described above in the case of the main fuel injection valve for the diesel mode, while the pilot fuel injection valve for the gas mode uses the gas An electronically controlled fuel injection valve capable of controlling the fuel injection timing is mainly applied to avoid knocking in the combustion process of the fuel.

그러나 상기와 같은 종래의 연료분사밸브는 메인 연료분사밸브와 파일롯 연료분사밸브가 분리되어 설치되기 때문에 연료분사밸브를 설치하기 위한 실린더 헤드의 구조가 복잡해지는 문제점이 있었으며, 또한 디젤 모드에서 작동하는 메인 연료분사밸브의 경우 연료의 압력에 의해 단순 개방되는 구조이기 때문에 엔진의 운전 조건에 따라 연료의 분사시기를 조절할 수 없어 저부하 운전 조건에서 연소 효율 저하는 물론 대기오염 물질의 배출이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
However, the conventional fuel injection valve has a problem in that the structure of the cylinder head for installing the fuel injection valve is complicated because the main fuel injection valve and the pilot fuel injection valve are installed separately from each other. Also, In the case of the fuel injection valve, since the fuel injection valve is simply opened by the pressure of the fuel, the injection timing of the fuel can not be controlled according to the operation condition of the engine, so that the combustion efficiency is reduced as well as the emission of air pollutant is increased .

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 메인 연료분사밸브와 파일롯 연료분사밸브를 하나의 분사 구조로 일체화시켜 콤팩트한 구조를 형성하도록 하고, 또한 제1조절유닛 및 제2조절유닛을 통해 각각의 메인밸브부와 파일롯밸브부의 밸브 개방시기를 독립적으로 조절할 수 있게 함으로써, 엔진의 작동 모드나 운전 조건에 대응하여 메인 디젤 연료와 파일롯 디젤 연료의 분사시기를 개별 조절할 수 있는 이원연료엔진 연료분사밸브를 제공하고자 하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fuel injection valve and a pilot fuel injection valve which are integrated with each other in a single injection structure to form a compact structure, And the second regulating unit independently adjust the valve opening timing of each of the main valve unit and the pilot valve unit, thereby individually adjusting the injection timing of the main diesel fuel and the pilot diesel fuel in accordance with the operating mode and the operating condition of the engine A fuel injection valve for a two-fuel engine.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연료주입구와 상기 연료주입구와 연통되는 메인노즐홀 및 파일롯노즐홀을 가지는 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 내부에서 탄성 지지되어 상기 메인노즐홀을 개폐하는 메인밸브부와, 상기 밸브몸체의 내부에서 탄성 지지되어 상기 파일롯노즐홀을 개폐하는 파일롯밸브부와, 상기 메인밸브부의 상부를 가압하되, 상기 메인노즐홀의 개폐 시기가 조절될 수 있도록 가압력을 조절할 수 있게 구비되는 제1조절유닛, 및 상기 파일롯밸브부의 상부를 가압하되, 상기 파일롯노즐홀의 개폐 시기가 조절될 수 있도록 가압력을 조절할 수 있게 구비되는 제2조절유닛을 포함하여 구성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel injection valve comprising a valve body having a fuel injection hole, a main nozzle hole communicating with the fuel injection hole, and a pilot nozzle hole, A pilot valve portion that is elastically supported inside the valve body to open and close the pilot nozzle hole and a pilot valve portion that is provided to press the upper portion of the main valve portion and to adjust the pressing force of the main nozzle hole, And a second adjusting unit for pressing the upper portion of the pilot valve unit and adjusting the pressing force so that the opening and closing times of the pilot nozzle hole can be adjusted.

여기서 상기 파일롯밸브부는 파일롯 니들밸브와 파일롯 스핀들로 구성되고, 상기 파일롯니들밸브와 파일롯스핀들이 상기 메인밸브부를 관통하여 독립적으로 탄성 지지되도록 설치된다.Here, the pilot valve unit is composed of a pilot needle valve and a pilot spindle, and the pilot needle valve and the pilot spindle are installed to be elastically supported independently through the main valve unit.

또한 상기 제1조절유닛은 상기 메인밸브부의 상측부를 탄성 지지함과 아울러 상기 파일롯 스핀들이 관통하는 메인스프링지지체와 상기 메인스프링지지체의 상측부에 형성되어 상기 메인밸브부에 압력을 부가하는 제1공압챔버로 구성된다.The first adjustment unit may include a main spring support body through which the pilot spindle passes, an elastic supporting member for supporting the upper portion of the main valve unit, a first pneumatic pressure support member formed on an upper portion of the main spring support member, Chamber.

또 상기 제2조절유닛은 상기 파일롯 스핀들의 상단부를 탄성 지지하되, 상기 제1공압챔버를 관통하여 승강 가능하게 설치되는 파일롯스프링지지체와 상기 파일롯스프링지지체의 상측부에 형성되어 상기 파일롯스프링지지체에 압력을 부가하는 제2공압챔버로 구성된다.The second adjusting unit may include a pilot spring support for elastically supporting an upper end portion of the pilot spindle and being installed to be able to move up and down through the first pneumatic chamber and a pilot spring formed on an upper portion of the pilot spring support, And a second pneumatic chamber to which the second pneumatic chamber is attached.

한편 상기 제2공압챔버는 상기 파일롯스프링지지체의 상부에 상단이 개방된 소정의 중공부를 형성하고, 상기 밸브몸체 상단에 내설된 압축공기 주입부재가 상기 중공부를 밀폐시켜 형성되도록 한다.On the other hand, the second pneumatic chamber forms a predetermined hollow portion having an upper end opened on the upper portion of the pilot spring support, and a compressed air injection member installed on the upper end of the valve body is formed by sealing the hollow portion.

또한 상기 제1공압챔버는 상기 밸브몸체를 관통하여 설치되는 복수의 제1공기주입구를 통해 압축공기가 주입되도록 하고, 제2공압챔버는 상기 압축공기 주입부재의 중앙부를 관통하여 설치되는 제2공기주입구를 통해 압축공기가 주입되도록 하는 것이 바람직하다.
The first pneumatic chamber is configured to inject compressed air through a plurality of first air inlets installed through the valve body, and the second pneumatic chamber has a second air So that compressed air is injected through the injection port.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 첫째, 메인 연료분사밸브와 파일롯 연료분사밸브의 일체화를 통해 콤팩트한 구조를 구현하여 연료분사밸브의 설치 구조 및 공간 확보가 용이한 효과가 있고, 둘째, 디젤 모드에서 저부하 운전시 연료분사시기 조절을 통해 연소 효율 향상과 대기오염 배출 가스 저감 효과가 있으며, 셋째, 가스 모드에서 파일롯 연료 분사를 위한 별도의 전자 제어 연료분사시스템이 필요하지 않으며, 넷째, 연료분사밸브 및 연료 분사시스템의 구성이 단순하여 비용 절감은 물론 유지 보수가 용이한 효과가 있다.
As described above, according to the present invention, first, a compact structure is realized by integrating the main fuel injection valve and the pilot fuel injection valve, and the installation structure and space of the fuel injection valve can be easily secured. Second, , It is possible to improve the combustion efficiency and reduce air pollution emission gas by controlling the fuel injection timing in the low load operation. Third, there is no need of a separate electronically controlled fuel injection system for the pilot fuel injection in the gas mode. Fourth, The valve and the fuel injection system are simple in configuration, and the maintenance and repair are easy.

도 1은 본 발명에 따른 연료분사밸브의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 연료분사밸브의 디젤 모드에서의 작동상태도,
도 3은 도 2의 디젤 모드에서의 연료분사시기 조절 상태도,
도 4는 본 발명에 따른 연료분사밸브의 가스 모드에서의 작동상태도,
도 5는 도 4의 가스 모드에서의 파일롯 연료 분사시기 조절 상태도이다.1 is a configuration diagram of a fuel injection valve according to the present invention;
Fig. 2 is an operational state diagram of the fuel injection valve in the diesel mode according to the present invention,
3 is a state in which the fuel injection timing is adjusted in the diesel mode of FIG. 2,
4 is an operational state diagram of the fuel injection valve in the gas mode according to the present invention,
5 is a state in which the pilot fuel injection timing is regulated in the gas mode of FIG.

이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 연료분사밸브의 구성도를 나타낸 것이다.Fig. 1 shows a configuration diagram of a fuel injection valve according to the present invention.

본 발명의 연료분사밸브는 디젤 연료를 사용하는 디젤 모드(Diesel mode)와 가스 연료를 사용하는 가스 모드(Gas mode)에 따라 이중으로 전환 작동하는 이원연료엔진(Dual-fuel engine)에 설치되는 것으로서, 각각의 모드에 대응하여 디젤 연료를 선택적으로 분리하여 분사시킬 수 있는 밸브이다.The fuel injection valve of the present invention is installed in a dual-fuel engine which is operated in accordance with a diesel mode using diesel fuel and a gas mode using gaseous fuel, , And is a valve capable of selectively separating and injecting diesel fuel corresponding to each mode.

여기서 본 발명의 연료분사밸브는 디젤 모드에서는 메인 디젤 연료를 분사하고, 가스 모드에서는 점화원 역할을 할 수 있도록 소량의 파일롯 디젤 연료를 분사할 수 있도록 작동되는 것이다.The fuel injection valve of the present invention is operated to inject main diesel fuel in the diesel mode and inject a small amount of pilot diesel fuel to act as an ignition source in the gas mode.

본 발명의 연료분사밸브는 도시된 바와 같이 밸브몸체(10), 메인밸브부(20), 파일롯밸브부(50), 제1조절유닛(30), 제2조절유닛(60) 으 로 구성된다.Fuel injection valve according to the present invention is configured as shown by the valve body 10, the main valve section 20, the pilot valve portion 50, the first control unit 30, the second control unit (60) coming from .

밸브몸체(10)는 소정의 밸브 작동영역을 제공하는 것으로서, 일측부에는 연료주입구(15)가 설치되고, 상부에는 상부지지체(17)가 결합되며, 하단부에는 메인 디젤 연료와 파일롯 디젤 연료가 분사될 수 있는 복수의 메인노즐홀(28)과 파일롯노즐홀(58)이 구비된다.The valve body 10 is provided with a predetermined valve operating area. The valve body 10 is provided with a fuel inlet 15 at one side thereof, an upper support 17 at the upper side thereof, and main diesel fuel and pilot diesel fuel at the lower end thereof. A plurality of main nozzle holes 28 and pilot nozzle holes 58 are provided.

한편 메인밸브부(20)는 디젤 모드에서 메인니들밸브(23)의 개폐에 따라 연료를 메인노즐홀(28)로 공급 또는 차단시켜, 실린더 내에 메인 디젤 연료를 분사하는 역할을 하는 것으로서, 메인노즐홀(28)을 개폐시키는 메인니들밸브(23)와 메인니들밸브(23)를 지지하는 메인스핀들(21) 및 메인스핀들(21)을 탄성 지지하는 메인스프링(25)으로 구성된다.On the other hand, in the diesel mode, the main valve unit 20 supplies or blocks the fuel to or from the main nozzle hole 28 according to the opening and closing of the main needle valve 23 and serves to inject main diesel fuel into the cylinder. A main needle valve 23 for opening and closing the hole 28, a main spindle 21 for supporting the main needle valve 23 and a main spring 25 for elastically supporting the main spindle 21.

따라서 메인밸브부(20)는 연료주입구(15)를 통해 주입된 연료의 압력에 의한 힘이 메인스프링(25)의 탄성력보다 커지게 되면, 메인니들밸브(23)가 연료 압력에 의해 상향 이동하여 밸브가 개방됨으로써, 메인노즐홀(28)을 통해 연료를 분사하게 되는 것이다.Therefore, when the force of the fuel injected through the fuel inlet 15 becomes larger than the elastic force of the main spring 25, the main needle valve 23 is moved upward by the fuel pressure The valve is opened so that fuel is injected through the main nozzle hole 28.

한편 제1조절유닛(30)은 메인밸브부(20)의 상부를 지지하는 것으로서, 메인스프링(25)을 지지하는 메인스프링지지체(31)와 메인스프링지지체(31)를 지지하는 제1공압챔버(35)로 구성된다.The first adjustment unit 30 supports the upper portion of the main valve unit 20 and includes a main spring support 31 for supporting the main spring 25 and a first pneumatic chamber 31 for supporting the main spring support 31. [ (35).

메인스프링지지체(31)는 중앙부에 관통공이 형성된 중공형으로 구비되며, 하단에 형성되는 소직경부(32)에 메인스프링(25)이 외삽되어 메인스핀들(21)을 탄성 지지하게 되는 것이다.The main spring support 31 is hollow and has a through hole at its center. A main spring 25 is extruded on a small diameter portion 32 formed at the lower end to elastically support the main spindle 21.

한편 제1공압챔버(30)는 압축공기를 이용하여 메인스핀들(21)에 압력에 의한 힘을 부가하는 역할을 하는 것으로서, 메인스프링지지체(31) 상부에 형성된다.On the other hand, the first pneumatic chamber 30 serves to add pressure to the main spindle 21 by using compressed air, and is formed on the main spring support 31.

즉 제1공압챔버(35)는 메인스프링지지체(31) 상부에 소정의 중공부가 형성되도록 하는 것으로서, 밸브몸체(10)의 상부에 구비된 상부지지체(17)를 관통하여 설치된 복수의 제1공기주입구(37)로부터 공기가 채워짐으로써, 압축 공기에 의해 메인밸브부(20)에 필요한 힘을 부가하게 되는 것이다.That is, the first pneumatic chamber 35 is provided with a predetermined hollow portion above the main spring support 31, and is provided with a plurality of first air passages (not shown) provided through the upper support 17 provided on the upper portion of the valve body 10, By filling the air from the injection port 37, a force necessary for the main valve unit 20 is added by the compressed air.

한편 파일롯밸브부(50)는 가스 모드에서 파일롯니들밸브(53)의 개폐에 따라 연료를 파일롯노즐홀(58)로 공급 또는 차단시켜, 실린더 내에 파일롯 디젤 연료를 분사하는 역할을 하게 되며, 파일롯니들밸브(53)와 파일롯니들밸브(53)를 지지하는 파일롯스핀들(51) 및 파일롯스핀들(51)을 탄성 지지하는 파일롯스프링(55)으로 구성된다.On the other hand, the pilot valve unit 50 serves to inject or block the pilot diesel fuel into the cylinder by supplying or blocking the fuel to the pilot nozzle hole 58 in accordance with the opening and closing of the pilot needle valve 53 in the gas mode, A pilot spindle 51 for supporting the valve 53 and the pilot needle valve 53 and a pilot spring 55 for elastically supporting the pilot spindle 51.

이때 파일롯니들밸브(53)와 파일롯스핀들(51)은 도시된 바와 같이, 메인밸브부(20)의 메인니들밸브(23)와 메인스핀들(21)에 삽입되어 관통하도록 설치되며, 파일롯스프링(55)은 메인스프링지지체(31)의 관통공 상부에 삽입되어 파일롯스핀들(51)을 지지하게 되는 것이다.The pilot needle valve 53 and the pilot spindle 51 are inserted into the main needle valve 23 and the main spindle 21 of the main valve unit 20 so as to pass therethrough, Is inserted into the upper portion of the through hole of the main spring support 31 to support the pilot spindle 51.

한편 제2조절유닛(60)은 파일롯밸브부(50) 상부에 설치되어 파일롯밸브부(50)에 공기 압력에 의한 힘을 부가하는 것으로서, 파일롯스프링지지체(61)와 제2공압챔버(65)로 구성된다.The second control unit 60 is installed on the pilot valve unit 50 and adds a force of air pressure to the pilot valve unit 50. The pilot control unit 60 includes a pilot spring support 61 and a second pneumatic chamber 65, .

파일롯스프링지지체(61)는 제1공압챔버(35)를 관통하여 하단부가 메인스프링지지체(31)의 관통공 상단에 삽입되도록 설치되며, 이때 파일롯스프링(55)은 파일롯스프링지지체(61)의 하단과 파일롯스핀들(51)의 상단 사이에 설치된다.The pilot spring support 61 penetrates the first pneumatic chamber 35 and is installed such that the lower end of the pilot spring support 61 is inserted into the upper end of the through hole of the main spring support 31. The pilot spring 55 contacts the lower end of the pilot spring support 61 And the upper end of the pilot spindle 51.

제2공압챔버(60)는 압축공기를 이용하여 파일롯스핀들(51)에 압력에 의한 힘을 부가하는 역할을 하는 것으로서, 파일롯스프링지지체(61)의 상부에 상단이 개방된 소정의 중공부를 형성하고, 밸브몸체(10) 상단에는 압축공기 주입부재(66)를 설치하여 형성되도록 한다.The second pneumatic chamber 60 serves to apply a pressure force to the pilot spindle 51 by using compressed air. The second pneumatic chamber 60 forms a predetermined hollow portion with an open top at the top of the pilot spring support 61 , And a compressed air injection member (66) is provided at the upper end of the valve body (10).

따라서 제2공압챔버(65)는 압축공기 주입부재(66)의 하단이 파일롯스프링지지체(61)의 상단에 밀착되도록 하여 형성하게 되는 것이다.Accordingly, the second pneumatic chamber 65 is formed by closely contacting the lower end of the compressed air injection member 66 to the upper end of the pilot spring support 61.

여기서 압축공기 주입부재(67)에는 제2공압챔버(65)에 압축공기를 주입하는 제2공기주입구(67)가 중앙부에 관통 형성된다.The compressed air injection member 67 is formed with a second air inlet 67 through which a compressed air is injected into the second pneumatic chamber 65.

따라서 본 발명의 연료분사밸브는 디젤 모드에서 메인 디젤 연료를 분사하는 메인밸브부(20)와 가스 모드에서 파일롯 디젤 연료를 분사하는 파일롯밸브부(50)가 제1조절유닛(30) 및 제2조절유닛(60)에 의해 각각 독립적으로 지지되어 조절 가능한 구조를 형성하게 되는 것이다.Accordingly, the fuel injection valve of the present invention includes a main valve unit 20 for injecting main diesel fuel in a diesel mode and a pilot valve unit 50 for injecting pilot diesel fuel in a gas mode, And is independently supported by the adjustment unit 60 to form an adjustable structure.

이하 도 2에서 도 5까지의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 연료분사밸브의 작동 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the fuel injection valve according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.

도 2는 본 발명의 연료분사밸브의 디젤 모드에서의 작동상태도를 나타낸 것이고, 도 3은 도 2의 디젤 모드에서의 연료분사시기 조절 상태도를 나타낸 것이다. FIG. 2 is a view showing an operating state of the fuel injection valve according to the present invention in the diesel mode, and FIG. 3 is a diagram showing a fuel injection timing control state in the diesel mode of FIG.

또한 도 4는 본 발명에 따른 연료분사밸브의 가스 모드에서의 작동상태도를 나타낸 것이며, 도 5는 도 4의 가스 모드에서의 파일롯 연료 분사시기 조절 상태도를 나타낸 것이다.4 is a view showing an operating state of the fuel injection valve according to the present invention in the gas mode, and FIG. 5 is a diagram showing a pilot fuel injection timing control state in the gas mode of FIG.

먼저 도 2와 도 3을 참조하여 디젤 모드에서의 연료분사밸브의 작동 상태와 분사시기 조절방법을 설명한다.First, the operation state of the fuel injection valve and the injection timing control method in the diesel mode will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

연료가 연료펌프(도시하지 않음)로부터 압축, 송출되어 연료주입구(15)를 통해 메인밸브부(20)의 메인니들밸브(23) 하단부 및 메인니들밸브(23) 내부에 삽입 설치된 파일롯니들밸브(53)의 하단부에 주입되면, 메인니들밸브(23)와 파일롯니들밸브(53)의 압력 작용면에 압력이 부가되고, 이 압력에 의한 힘이 메인스프링(25) 및 파일롯스프링(55)의 탄성력보다 커지게 되면, 메인니들밸브(23)와 파일롯니들밸브(53)가 개방되면서 메인노즐홀(28) 및 파일롯노즐홀(58)을 통해 연료가 분사되는 것이다.Fuel is compressed and discharged from a fuel pump (not shown), and is injected into the pilot needle valve (not shown) inserted through the fuel inlet 15 into the lower end of the main needle valve 23 of the main valve portion 20 and the main needle valve 23 Pressure is applied to the pressure acting surfaces of the main needle valve 23 and the pilot needle valve 53 and the force of the pressure is applied to the main spring 25 and the pilot spring 55 Fuel is injected through the main nozzle hole 28 and the pilot nozzle hole 58 while the main needle valve 23 and the pilot needle valve 53 are opened.

이때 메인니들밸브(23)보다 파일롯니들밸브(53)의 개방압력이 크도록 설정되어 있으면, 메인니들밸브(23)가 먼저 개방되고, 이 후, 연료의 압력이 계속 상승하여 파일롯니들밸브(53)의 압력보다 커지게 되면, 파일롯니들밸브(53)가 개방되게 된다.At this time, if the opening pressure of the pilot needle valve 53 is set to be larger than that of the main needle valve 23, the main needle valve 23 is first opened and then the pressure of fuel continues to rise and the pilot needle valve 53 , The pilot needle valve 53 is opened.

반면 메인니들밸브(23)의 개방압력이 파일롯니들밸브(53)보다 크도록 설정되어 있으면, 파일롯니들밸브(53)가 먼저 개방되게 된다.On the other hand, if the opening pressure of the main needle valve 23 is set to be larger than the pilot needle valve 53, the pilot needle valve 53 is first opened.

즉 디젤 모드에서는 메인노즐홀(28) 뿐만 아니라 파일롯노즐홀(58)을 통해서도 연료가 분사되어 연소가 이루어지게 되며, 특히 파일롯노즐홀(58)을 통한 연료분사는 연소 과정에서 상대적으로 직경이 작은 파일롯노즐홀(68)이 막히는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.That is, in the diesel mode, the fuel is injected not only through the main nozzle hole 28 but also through the pilot nozzle hole 58, and fuel injection through the pilot nozzle hole 58 is relatively small in the combustion process Thereby preventing the pilot nozzle hole 68 from being clogged.

이때 도 3에 도시된 바와 같이 제1조절유닛(30)의 제1공압챔버(35) 및 제2조절유닛(60)의 제2공압챔버(65)로 압축공기가 주입되면, 압축공기의 압력이 메인스프링지지체(31) 및 파일롯스프링지지체(61) 상면의 압력 작용면에 작용하여 가압하게 되고, 따라서 메인스프링지지체(31) 및 파일롯스프링지지체(61)가 하향 이동하여 메인스핀들(21) 및 파일롯스핀들(51)의 상단에 밀착됨으로써, 메인니들밸브(23) 및 파일롯니들밸브(53)에 공기 압력에 의한 힘을 부가하게 된다.3, when compressed air is injected into the first pneumatic chamber 35 of the first control unit 30 and the second pneumatic chamber 65 of the second control unit 60, the pressure of the compressed air The main spindle support 31 and the pilot spindle support 61 are moved downward to act on the pressure acting surface of the upper surface of the main spindle support 31 and the pilot spindle support 61 to press the main spindle 21 and the pilot spindle support 61, And is brought into close contact with the upper end of the pilot spindle 51, thereby applying a force due to the air pressure to the main needle valve 23 and the pilot needle valve 53.

이때 메인니들밸브(23) 및 파일롯니들밸브(53)의 개방압력이 증가하게 되어 메인니들밸브(23) 및 파일롯니들밸브(53)의 압력 작용면에 작용하는 연료의 압력이 메인니들밸브(23) 및 파일롯니들밸브(53)의 개방압력에 도달하는 시점이 늦어지게 되고, 이로 인해 메인니들밸브(23) 및 파일롯니들밸브(53)의 개방시기 또한 늦어지게 되어 연료의 분사시기가 지연되는 것이다.The opening pressure of the main needle valve 23 and the pilot needle valve 53 is increased so that the pressure of the fuel acting on the pressure acting surfaces of the main needle valve 23 and the pilot needle valve 53 is increased by the main needle valve 23 ) And the opening timing of the pilot needle valve 53 are delayed, thereby delaying the opening timing of the main needle valve 23 and the pilot needle valve 53 so that the injection timing of the fuel is retarded .

이하 도 4와 도 5를 참조하여 가스 모드에서의 연료분사 작동 상태와 분사시기 조절 방법을 설명한다.Hereinafter, the fuel injection operation state and the injection timing control method in the gas mode will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

도 4에 도시된 바와 같이, 가스 모드에서는 제1조절유닛(30)의 제1공압챔버(35)로 압축 공기가 유입되고, 이 압축공기가 메인스프링지지체(31)에 압력을 부가하게 된다.4, in the gas mode, compressed air is introduced into the first pneumatic chamber 35 of the first control unit 30, and this compressed air adds pressure to the main spring support 31. As shown in Fig.

따라서 메인스프링지지체(31)는 하향 이동하여 메인스핀들(21)의 상단에 밀착됨으로써, 메인니들밸브(23)에 공기 압력에 의한 힘을 부가하게 된다.Therefore, the main spring support 31 moves downward and is brought into close contact with the upper end of the main spindle 21, thereby applying a force due to the air pressure to the main needle valve 23.

이때 디젤 모드에서와 마찬가지로 연료주입구(15)를 통해 주입된 연료는 메인니들벨브(23)와 파일롯니들밸브(53)의 압력 작용면에 작용된다.Fuel injected through the fuel injection port 15 acts on the pressure acting surfaces of the main needle valve 23 and the pilot needle valve 53 as in the diesel mode.

여기서 제1조절유닛(30)의 압축공기에 의해 메인니들밸브(23)에 작용하는 힘이 연료 압력에 의해 메인니들밸브(23)의 압력 작용면에 작용하는 힘보다 크게 형성되도록 함으로써, 메인니들밸브(23)가 개방되지 않도록 하는 것이다.Here, the force acting on the main needle valve 23 by the compressed air of the first control unit 30 is formed to be larger than the force acting on the pressure acting surface of the main needle valve 23 by the fuel pressure, So that the valve 23 is not opened.

따라서 메인노즐홀(28)을 통해서는 연료가 분사되지 못하게 되는 것이다.Therefore, fuel can not be injected through the main nozzle hole 28.

그러나 연료 압력이 파일롯니들밸브(53)의 개방압력에 도달했을 때, 파일롯니들밸브(53)는 연료 압력에 의해 개방되어 파일롯노즐홀(58)을 통해 연료가 분사되는 것이다.However, when the fuel pressure reaches the open pressure of the pilot needle valve 53, the pilot needle valve 53 is opened by the fuel pressure and the fuel is injected through the pilot nozzle hole 58. [

이때 도 5에 도시된 바와 같이, 제2공압챔버(65)에 주입되는 압축공기의 압력을 적절히 조절하여 파일롯스프링지지체(61) 및 파일롯스핀들(51)을 통해 파일롯니들밸브(53)에 부가되는 힘이 조절되도록 함으로써, 파일롯니들밸브(53)의 개방압력을 조절하여 파일롯니들밸브(53)가 개방되는 시기를 제어하면 되는 것이다.5, the pressure of the compressed air injected into the second pneumatic chamber 65 is appropriately adjusted so as to be added to the pilot needle valve 53 through the pilot spring support 61 and the pilot spindle 51 By controlling the force, the opening pressure of the pilot needle valve 53 is adjusted to control the opening timing of the pilot needle valve 53.

한편 파일롯 노즐홀(58)은 가스 모드에서의 점화원 역할을 하기 위한 소량의 연료만이 분사될 수 있도록 메인노즐홀(28)보다 상당히 작은 유동 면적을 가지도록 설계하는 것이 바람직하다.The pilot nozzle hole 58 is preferably designed to have a flow area much smaller than the main nozzle hole 28 so that only a small amount of fuel can be injected to act as an ignition source in the gas mode.

또한 가스 모드에서 디젤 모드로 전환하는 경우에는 제1공압챔버(35)에 주입된 압축공기를 배출시켜 메인스프링지지체(31)에 압축공기에 의한 압력이 부가되지 않도록 함으로써, 메인스프링(25)이 메인스프링지지체(31)를 상방으로 밀어낼 수 있게 하여 메인니들밸브(23)가 연료 압력에 의해 다시 개방될 수 있도록 하면 되는 것이다.When switching from the gas mode to the diesel mode, the compressed air injected into the first pneumatic chamber 35 is discharged to prevent the pressure of the compressed air from being applied to the main spring support 31, The main spring 25 can push the main spring support 31 upward so that the main needle valve 23 can be opened again by the fuel pressure.

여기서 제1공압챔버(35)와 제2공압챔버(65)로 공급되는 압축공기는 엔진의 시동 또는 제어용 압축공기를 사용할 수 있을 것이다.Here, the compressed air supplied to the first pneumatic chamber 35 and the second pneumatic chamber 65 may use compressed air for starting or controlling the engine.

한편 디젤 모드에서 엔진의 모든 실린더에서의 분사시기를 동시에 조절하고자 하는 경우에는 한 개의 압력 조절밸브(도시하지 않음)를 통해 각각의 연료분사밸브 내부의 제1공압챔버(35)와 제2공압챔버(65)로 주입되는 압축공기의 압력을 동시에 조절하도록 하며, 또한 엔진의 실린더 각각에 대해 분사시기를 개별적으로 조절하고자 하는 경우에는 실린더 각각에 대해 압력조절밸브를 설치하여 각각의 연료분사밸브 내부의 제1공압챔버(35)와 제2공압챔버(65)로 주입되는 압축공기의 압력을 개별적으로 조절할 수 있도록 하면 될 것이다.On the other hand, in the diesel mode, when it is desired to simultaneously control the injection timing in all the cylinders of the engine, the first pneumatic chamber 35 and the second pneumatic chamber 35 in the respective fuel injection valves are connected via a single pressure control valve The pressure of the compressed air injected into the fuel injection valve 65 is controlled simultaneously. In addition, when it is desired to individually adjust the injection timing for each cylinder of the engine, a pressure control valve is provided for each cylinder, The pressure of the compressed air injected into the first pneumatic chamber 35 and the second pneumatic chamber 65 may be individually adjusted.

또한 가스 모드에서는 제1공압챔버(35)에 메인니들밸브(23)가 개방되지 않도록 일정한 압력의 압축공기가 주입되도록 하고, 제2공압챔버(65)로 주입되는 압축공기의 압력을 압력조절밸브를 통해 조절함으로써, 파일롯 연료의 분사시기를 조절할 수 있도록 하면 될 것이다.In the gas mode, compressed air of a predetermined pressure is injected into the first pneumatic chamber 35 so that the main needle valve 23 is not opened, and the pressure of the compressed air injected into the second pneumatic chamber 65 is controlled by the pressure regulating valve So that the injection timing of the pilot fuel can be adjusted.

따라서 본 발명은 메인니들밸브(23)와 파일롯니들밸브(53)를 각각 작동시킬 수 있게 되어 두 개의 연료분사밸브를 하나의 분사 구조로 일체화시켜 콤팩트한 구조를 형성할 수 있게 되고, 또한 제1조절유닛(30) 및 제2조절유닛(60)을 이용하여 각각의 메인밸브부(20)와 파일롯밸브부(50)의 밸브 개방시기를 독립적으로 조절할 수 있게 되어 엔진의 작동 모드나 운전 조건에 대응하여 메인 디젤 연료와 파일롯 디젤 연료의 분사시기를 개별적으로 조절함으로써, 엔진 효율 향상과 대기오염 물질의 배출을 저감시킬 수 있을 뿐 아니라, 파일롯 연료분사를 위한 별도의 전자제어 연료분사시스템이 필요하지 않고 연료분사밸브 및 연료분사시스템의 구성이 단순하여 비용 절감은 물론 유지 보수가 용이한 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.Therefore, according to the present invention, the main needle valve 23 and the pilot needle valve 53 can be operated respectively, so that the two fuel injection valves can be integrated into one injection structure to form a compact structure, The valve opening timing of each of the main valve unit 20 and the pilot valve unit 50 can be independently adjusted using the control unit 30 and the second control unit 60 so that the operation mode and the operating condition of the engine In addition, it is possible not only to improve the engine efficiency and to reduce the emission of air pollutants, but also to separately control the injection timing of the main diesel fuel and the pilot diesel fuel, The fuel injection valve and the fuel injection system are simple in configuration, and it is possible to achieve not only cost reduction but also easy maintenance.

이상 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 밸브몸체 15 : 연료주입구
17 : 상부지지체 20 : 메인밸브부
21 : 메인스핀들 23 : 메인니들밸브
25 : 메인스프링 28 : 메인노즐홀
30 : 제1조절유닛 31 : 메인스프링지지체
32 : 소직경부 35 : 제1공압챔버
37 : 제1공기주입구 50 : 파일롯밸브부
51 : 파일롯스핀들 53 : 파일롯니들밸브
55 : 파일롯스프링 58 : 파일롯노즐홀
60 : 제2조절유닛 61 : 파일롯스프링지지체
65 : 제2공압챔버 66 : 압축공기 주입부재
67 : 제2공기주입구 Description of the Related Art [0002]
10: valve body 15: fuel inlet
17: upper support 20: main valve part
21: Main spindle 23: Main needle valve
25: main spring 28: main nozzle hole
30: first adjustment unit 31: main spring support
32: small diameter part 35: first pneumatic chamber
37: first air inlet port 50: pilot valve section
51: Pilot spindle 53: Pilot needle valve
55: Pilot spring 58: Pilot nozzle hole
60: second adjustment unit 61: pilot spring support
65: second pneumatic chamber 66: compressed air injection member
67: Second air inlet

Claims (6)

연료주입구와, 상기 연료주입구와 연통되는 메인노즐홀 및 파일롯노즐홀을 가지는 밸브몸체;
상기 밸브몸체의 내부에서 탄성 지지되어 상기 메인노즐홀을 개폐하는 메인밸브부;
상기 밸브몸체의 내부에서 탄성 지지되어 상기 파일롯노즐홀을 개폐하는 파일롯밸브부;
상기 메인밸브부의 상부를 가압하되, 상기 메인노즐홀의 개폐 시기가 조절될 수 있도록 가압력을 조절할 수 있게 구비되는 제1조절유닛; 및
상기 파일롯밸브부의 상부를 가압하되, 상기 파일롯노즐홀의 개폐 시기가 조절될 수 있도록 가압력을 조절할 수 있게 구비되는 제2조절유닛;
을 포함하고,
상기 제1조절유닛은 상기 메인밸브부에 탄성지지되는 메인스프링지지체;를 포함하고, 상기 메인스프링지지체에는 압축 공기를 수용하는 소정 공간의 제1공압챔버;가 형성되고,
상기 제2조절유닛은 상기 파일롯밸브부에 탄성지지되는 파일롯스프링지지체;를 포함하고, 상기 파일롯스프링지지체에는 압축 공기를 수용하는 소정 공간의 제2공압챔버;가 형성되고,
상기 제1공압챔버와 제2공압챔버는 압축공기가 연통되지 않도록 격리되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이원연료엔진 연료분사밸브.A valve body having a fuel injection port, a main nozzle hole communicating with the fuel injection port, and a pilot nozzle hole;
A main valve unit elastically supported inside the valve body to open and close the main nozzle hole;
A pilot valve part elastically supported in the valve body to open and close the pilot nozzle hole;
A first adjusting unit for pressing an upper portion of the main valve unit and adjusting a pressing force so that an opening / closing timing of the main nozzle hole can be adjusted; And
A second adjusting unit for pressing the upper portion of the pilot valve unit and adjusting the pressing force so that the opening / closing timing of the pilot nozzle hole can be adjusted;
/ RTI >
Wherein the first adjustment unit includes a main spring support elastically supported on the main valve unit, a first pneumatic chamber in a predetermined space for accommodating compressed air is formed in the main spring support,
The second adjusting unit includes a pilot spring support elastically supported on the pilot valve portion, a second pneumatic chamber in a predetermined space for accommodating compressed air is formed in the pilot spring support,
Wherein the first pneumatic chamber and the second pneumatic chamber are formed so that compressed air is not communicated. 제1항에 있어서,
상기 파일롯밸브부는 파일롯니들밸브와 파일롯스핀들로 구성되고, 상기 파일롯니들밸브와 파일롯스핀들이 상기 메인밸브부를 관통하여 독립적으로 탄성 지지되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 이원연료엔진 연료분사밸브. The method according to claim 1,
Wherein the pilot valve portion comprises a pilot needle valve and a pilot spindle, the pilot needle valve and the pilot spindle Wherein the main fuel injection valve is installed to be elastically supported independently through the main valve portion. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2공압챔버는,
상기 파일롯스프링지지체의 상부에 상단이 개방된 소정의 중공부를 형성하고, 상기 밸브몸체 상단에 내설된 압축공기 주입부재가 상기 중공부를 밀폐시켜 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 이원연료엔진 연료분사밸브.The method according to claim 1,
Wherein the second pneumatic chamber comprises:
Wherein a hollow portion having an open upper end is formed on an upper portion of the pilot spring support, and a compressed air injection member installed at an upper end of the valve body is formed by sealing the hollow portion. 제5항에 있어서,
상기 제1공압챔버는 상기 밸브몸체를 관통하여 설치되는 복수의 제1공기주입구를 통해 압축공기가 주입되도록 하고, 제2공압챔버는 상기 압축공기 주입부재의 중앙부를 관통하여 설치되는 제2공기주입구를 통해 압축공기가 주입되도록 하는 것을 특징으로 하는 이원연료엔진 연료분사밸브.















6. The method of claim 5,
Wherein the first pneumatic chamber is adapted to inject compressed air through a plurality of first air inlets provided through the valve body and the second pneumatic chamber has a second air inlet So that the compressed air is injected through the exhaust passage.















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