KR101677862B1 - 연료 가스 분사 밸브, 듀얼 퓨얼 가스 엔진 및 연료 가스 분사 방법 - Google Patents

연료 가스 분사 밸브, 듀얼 퓨얼 가스 엔진 및 연료 가스 분사 방법 Download PDF

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아키히로 미야나기
나오히로 히라오카
시게키 다나카
소타 와타나베
야스유키 고마다
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

예혼합 연료가 되는 연료 가스를 분출하는 제 1 분공 (61) 과 확산 연료가 되는 연료 가스를 분출하는 제 2 분공 (62) 을 구비한 노즐 (22) 과, 노즐 (22) 내를 축 방향을 따라 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 왕복동하고, 제 1 분공 (61) 및 제 2 분공 (62) 을 개폐하는 제 1 니들 밸브 (23) 와, 노즐 (22) 에 형성된 니들 밸브 시트 (93) 와 맞닿는 시일면 (94) 이 선단에 형성되고, 직경 방향에 있어서의 중앙부에, 제 1 니들 밸브 (23) 가 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 삽입 통과되는 관통공 (91) 이 축 방향을 따라 형성되어 있고, 노즐 (22) 내를 축 방향을 따라 왕복동하고, 시일면 (94) 이 니들 밸브 시트 (93) 에 맞닿아 있을 때에 제 1 분공 (61) 및 제 2 분공 (62) 에 대한 연료 가스의 유통을 차단하고, 시일면 (94) 이 니들 밸브 시트 (93) 로부터 이간되어 있을 때에 제 1 분공 (61) 또는 제 2 분공 (62) 에 대한 연료 가스의 유통을 허용하는 제 2 니들 밸브 (25) 를 구비하고 있다.

Description

연료 가스 분사 밸브, 듀얼 퓨얼 가스 엔진 및 연료 가스 분사 방법 {FUEL GAS INJECTION VALVE, DUAL-FUEL GAS ENGINE, AND FUEL GAS INJECTION METHOD}
본 발명은, 고압 분사에 의해 연료유 및 연료 가스의 양방을 연소시킬 수 있는 (듀얼 퓨얼 2 사이클) 가스 엔진에 적용되는 연료 가스 분사 밸브, 듀얼 퓨얼 가스 엔진 및 연료 가스 분사 방법에 관한 것이다.
종래, 천연 가스 등의 연료 가스를 주 연료로 하고, 압축 착화성이 양호한 경유 등의 연료유를 파일럿 연료로 하여, 고온 분위기하의 연소실 내에 경유 등의 연료유를 분사하여 자기 착화시킴으로써, 주 연료인 연료 가스를 연소시키는 가스 엔진이 공지되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는, 연료 가스 등의 압축 착화성이 나쁜 저세탄가 연료를 주 연료로 하고, 압축 착화성이 양호한 연료유를 파일럿 연료로 한 2 원 연료 디젤 엔진이 개시되어 있다. 특허문헌 1 의 엔진은, 실린더 헤드에 형성된 연료 가스 분사 밸브 및 파일럿 연료 분사 밸브를 구비하고 있고, 이들 연료 가스 분사 밸브 및 파일럿 연료 분사 밸브로부터 연소실을 향하여 연료 가스 및 파일럿 연료를 분사함으로써, 고온의 연소실 내에서 파일럿 연료 (연료유) 를 자기 착화시키고, 이로써 주 연료 (연료 가스) 를 연소시키도록 구성되어 있다.
또, 예를 들어, 특허문헌 2 에는, 압축 착화성이 나쁜 연료 가스를 주 연료로 하고, 압축 착화성이 양호한 경유나 등유 등의 디젤 연료를 파일럿 연료로 한 가스 엔진이 개시되어 있다. 특허문헌 2 의 가스 엔진은, 실린더 헤드에 형성된 흡기 포트 및 디젤 연료 분사 장치와, 실린더 둘레 벽에 형성된 연료 가스 분사 장치를 구비하고 있다. 그리고, 피스톤이 하강하는 흡입 행정시에 흡기 포트로부터 연소실에 공기가 도입되고, 흡입 행정 후기부터 압축 행정 후기 사이의 적정한 시기에 연료 가스 분사 장치로부터 연소실에 연료 가스가 분사되도록 되어 있다. 그리고, 피스톤이 상사점 근방까지 상승한 타이밍에서 디젤 연료 분사 장치로부터 연소실에 디젤 연료가 분사되고, 연소실 내에서 디젤 연료가 자기 착화함으로써, 주 연료인 연료 가스를 연소시키도록 구성되어 있다.
일본 공개실용신안공보 소62-45339호 일본 공개특허공보 평6-137150호
그런데, 상기 서술한 특허문헌 1 의 엔진은, 주 연료와 파일럿 연료가 상사점 근방에서 대략 동시에 연소실에 공급되기 때문에, 연소실에 분사된 주 연료는, 교반될 사이도 없이 곧바로 연소된다. 따라서, 그 주 연료의 연소 형태는 확산 연소가 된다. 확산 연소의 경우에는, 예혼합 연소의 경우와 비교하여 균일 연소가 어려워, 고온의 연소 영역에 있어서 NOx (질소산화물) 이 발생하기 쉬워진다는 문제가 있다.
또, 상기 서술한 특허문헌 2 의 가스 엔진은, 연소실 내에 흡입하는 공기량을 증대시키기 위해 이루어진 발명이다. 즉, 특허문헌 2 의 발명은, 종래 흡기 포트로부터 연료 가스와 공기의 혼합기를 도입하고 있었던 반면, 흡기 포트로부터는 공기만을 흡입하고, 별도 연료 가스 분사 장치를 구비하도록 구성되어 있다. 그리고, 그 연료 가스 분사 장치에 의해 흡입 행정과는 타이밍을 다르게 하여 연소실에 연료 가스를 분사함으로써, 흡기 포트로부터 연소실 내에 흡입되는 공기량을 증대시키고, 이로써 엔진 출력의 향상을 도모하고 있다.
이와 같은 특허문헌 2 에는, 예혼합화를 촉진시킴으로써 NOx (질소산화물) 의 발생을 억제한다는 기술적 사상은 전혀 개시되어 있지 않다.
본 발명은 상기 서술한 바와 같은 종래 기술의 과제를 감안하여 이루어진 발명으로서, 연료 가스와 공기의 예혼합화를 촉진시킴으로써 NOx (질소산화물) 의 발생을 억제할 수 있는 연료 가스 분사 밸브, 듀얼 퓨얼 가스 엔진 및 연료 가스 분사 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브는, 고압 분사에 의해 연료유 및 연료 가스의 양방을 연소시킬 수 있는 듀얼 퓨얼 가스 엔진에 적용되는 연료 가스 분사 밸브로서, 상기 듀얼 퓨얼 가스 엔진을 구성하는 피스톤이 상사점의 40 °∼ 100 °앞에 위치할 때에 예혼합 연료가 되는 연료 가스를 분출하는 제 1 분공 (噴孔) 과 상사점의 약 5 °앞에 위치할 때에 확산 연료가 되는 연료 가스를 분출하는 제 2 분공을 구비한 노즐과, 상기 노즐 내를 축 방향을 따라 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 왕복동하고, 상기 제 1 분공을 열림으로 하고 있을 때에 상기 제 2 분공을 닫힘으로 하고, 상기 제 1 분공을 닫힘으로 하고 있을 때에 상기 제 2 분공을 열림으로 하는 제 1 니들 밸브와, 상기 노즐에 형성된 니들 밸브 시트와 맞닿는 시일면이 선단에 형성되고, 직경 방향에 있어서의 중앙부에, 상기 제 1 니들 밸브가 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 삽입 통과되는 관통공이 축 방향을 따라 형성되어 있고, 상기 노즐 내를 축 방향을 따라 왕복동하고, 상기 시일면이 상기 니들 밸브 시트에 맞닿아 있을 때에 상기 제 1 분공 또는 상기 제 2 분공에 대한 연료 가스의 유통을 차단하고, 상기 시일면이 상기 니들 밸브 시트로부터 이간되어 있을 때에 상기 제 1 분공 또는 상기 제 2 분공에 대한 연료 가스의 유통을 허용하는 제 2 니들 밸브를 구비하고 있다.
또, 본 발명에 관련된 연료 가스 분사 방법은, 고압 분사에 의해 연료유 및 연료 가스의 양방을 연소시킬 수 있는 듀얼 퓨얼 가스 엔진에 적용되는 연료 가스 분사 방법으로서, 상기 듀얼 퓨얼 가스 엔진을 구성하는 피스톤이 상사점의 40 °∼ 100 °앞에 위치할 때에 예혼합 연료가 되는 연료 가스를 분출하고, 상사점의 약 5 °앞에 위치할 때에 확산 연료가 되는 연료 가스를 분출한다.
본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브 및 연료 가스 분사 방법에 의하면, 연료 가스와 공기의 예혼합화를 촉진시킬 수 있어, NOx (질소산화물) 의 발생을 억제할 수 있다.
상기 연료 가스 분사 밸브에 있어서, 상기 제 1 니들 밸브가 상기 듀얼 퓨얼 가스 엔진의 통내압에 의해 상기 노즐 내를 축 방향을 따라 왕복동하는 슬라이드 밸브로 되어 있으면 더욱 바람직하다.
이와 같은 연료 가스 분사 밸브에 의하면, 제 1 니들 밸브 (슬라이드 밸브) 에 통내압이 작용하는 것만으로, 제 1 니들 밸브 (슬라이드 밸브) 가 통내와 반대측으로 이동하게 된다.
이로써, 제 1 니들 밸브 (슬라이드 밸브) 를 통내와 반대측으로 이동시키기 위한 구성 요소, 예를 들어, 도 4 에 나타내는 제 1 전자 밸브 (41), 제 1 유로 전환 밸브 (42), 제 1 작동유관 (43) 을 생략할 수 있어, 구성의 간략화를 도모할 수 있다.
상기 연료 가스 분사 밸브에 있어서, 상기 노즐의, 상기 제 2 니들 밸브가 슬라이딩하는 부분 및 상기 관통공에 기름 받이가 각각 형성되어 있고, 상기 제 2 니들 밸브가 슬라이딩하는 부분에 형성된 기름 받이와, 상기 관통공에 형성된 기름 받이가 직경 방향을 따라 상기 노즐에 형성된 연통공을 통하여 연통되어 있으면 더욱 바람직하다.
이와 같은 연료 가스 분사 밸브에 의하면, 슬라이딩 부분에 윤활유를 공급할 수 있어, 슬라이딩 부분의 마모 및 고착을 방지할 수 있다.
본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브는, 고압 분사에 의해 연료유 및 연료 가스의 양방을 연소시킬 수 있는 듀얼 퓨얼 가스 엔진에 적용되는 연료 가스 분사 밸브로서, 상기 듀얼 퓨얼 가스 엔진을 구성하는 피스톤이 상사점 전 40 °∼ 100 °에 위치할 때에 예혼합 연료가 되는 연료 가스를 분출하는 제 1 분공과 상사점 전 10 °∼ 상사점 후 15 °에 위치할 때에 확산 연료가 되는 연료 가스를 분출하는 제 2 분공을 구비한 노즐과, 상기 노즐 내를 축 방향을 따라 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 왕복동하고, 상기 제 1 분공을 열림으로 하고 있을 때에 상기 제 2 분공을 닫힘으로 하고, 상기 제 1 분공을 닫힘으로 하고 있을 때에 상기 제 2 분공을 열림으로 하는 제 1 니들 밸브와, 상기 노즐에 형성된 니들 밸브 시트와 맞닿는 시일면이 선단에 형성되어 있고, 상기 노즐 내를 축 방향을 따라 왕복동하고, 상기 시일면이 상기 니들 밸브 시트에 맞닿아 있을 때에 상기 제 1 분공 및 상기 제 2 분공에 대한 연료 가스의 유통을 차단하고, 상기 시일면이 상기 니들 밸브 시트로부터 이간되어 있을 때에 상기 제 1 분공 또는 상기 제 2 분공에 대한 연료 가스의 유통을 허용하는 제 2 니들 밸브를 구비하고 있다.
본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브에 의하면, 연료 가스와 공기의 예혼합화를 촉진시킬 수 있어, NOx (질소산화물) 의 발생을 억제할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브에 의하면, 예를 들어, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 제 1 니들 밸브와 제 2 니들 밸브를 동심의 것으로 하여 제조할 필요가 없어지므로, 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있어, 제조비의 삭감을 도모할 수 있다.
상기 연료 가스 분사 밸브에 있어서, 상기 노즐의, 상기 제 1 니들 밸브가 슬라이딩하는 부분 및 상기 제 2 니들 밸브가 슬라이딩하는 부분에 기름 받이가 각각 형성되어 있으면 더욱 바람직하다.
이와 같은 연료 가스 분사 밸브에 의하면, 슬라이딩 부분에 윤활유를 공급할 수 있어, 슬라이딩 부분의 마모 및 고착을 방지할 수 있다.
본 발명에 관련된 듀얼 퓨얼 가스 엔진은, 상기 어느 연료 가스 분사 밸브를 구비하고 있다.
본 발명에 관련된 듀얼 퓨얼 가스 엔진에 의하면, 연료 가스와 공기의 예혼합화를 촉진시킬 수 있어, NOx (질소산화물) 의 발생을 억제할 수 있는 연료 가스 분사 밸브를 구비하고 있게 되므로, 당해 듀얼 퓨얼 가스 엔진으로부터 배출되는 NOx (질소산화물) 를 저감시킬 수 있어, 당해 듀얼 퓨얼 가스 엔진의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브에 의하면, 연료 가스와 공기의 예혼합화를 촉진시킬 수 있어, NOx (질소산화물) 의 발생을 억제할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1 은 본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브가 적용되는 (듀얼 퓨얼 2 사이클) 가스 엔진의 기본 구성을 설명하기 위한 개략도이고, (a) 는 피스톤이 상사점 전 약 5 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 상면도, (b) 는 피스톤이 상사점 전 약 5 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브가 적용되는 가스 엔진의 기본 구성을 설명하기 위한 개략도이고, (a) 는 피스톤이 상사점 전 4 °∼ 상사점 후 40 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 상면도, (b) 는 피스톤이 상사점 전 4 °∼ 상사점 후 40 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브가 적용되는 가스 엔진의 기본 구성을 설명하기 위한 개략도이고, (a) 는 피스톤이 상사점 전 40 °∼ 100 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 상면도 및 단면도, (b) 는 피스톤이 상사점 전 약 5 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 상면도 및 단면도, (c) 피스톤이 상사점 전 4 °∼ 상사점 후 40 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 상면도 및 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 단면 및 유압 계통을 나타내는 도면이다.
도 5 는 그 상반부가 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 작동을 설명하기 위한 도면, 그 하반부가 제 1 니들 밸브의 개폐와, 제 2 니들 밸브의 개폐와, 통내 압력과, 크랭크 각도의 관계를 나타내는 도표이다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 단면 및 유압 계통을 나타내는 도면이다.
도 7 은 그 상반부가 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 작동을 설명하기 위한 도면, 그 하반부가 니들 밸브의 개폐와, 슬라이드 밸브의 개폐와, 통내 압력과, 크랭크 각도의 관계를 나타내는 도표이다.
도 8 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 단면 및 유압 계통을 나타내는 도면이다.
도 9 는 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 단면 및 유압 계통을 나타내는 도면이다.
[제 1 실시형태]
이하, 본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 제 1 실시형태에 대해 도 1 내지 도 5 를 사용하여 설명한다.
단, 본 발명의 범위는 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 이하의 실시형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은 특별히 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것에만 한정하는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 불과하다.
도 1 은 본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브가 적용되는 (듀얼 퓨얼 2 사이클) 가스 엔진의 기본 구성을 설명하기 위한 개략도이고, (a) 는 피스톤이 상사점 전 약 5 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 상면도, (b) 는 피스톤이 상사점 전 약 5 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 단면도이다. 도 2 는 본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브가 적용되는 가스 엔진의 기본 구성을 설명하기 위한 개략도이고, (a) 는 피스톤이 상사점 전 4 °∼ 상사점 후 40 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 상면도, (b) 는 피스톤이 상사점 전 4 °∼ 상사점 후 40 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 단면도이다. 도 3 은 본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브가 적용되는 가스 엔진의 기본 구성을 설명하기 위한 개략도이고, (a) 는 피스톤이 상사점 전 40 °∼ 100 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 상면도 및 단면도, (b) 는 피스톤이 상사점 전 약 5 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 상면도 및 단면도, (c) 피스톤이 상사점 전 4 °∼ 상사점 후 40 °에 위치하고 있는 상태를 나타내는 상면도 및 단면도이다. 도 4 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 단면 및 유압 계통을 나타내는 도면이다. 도 5 는 그 상반부가 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 작동을 설명하기 위한 도면, 그 하반부가 제 1 니들 밸브의 개폐와, 제 2 니들 밸브의 개폐와, 통내 압력과, 크랭크 각도의 관계를 나타내는 도표이다.
도 1 내지 도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브가 적용되는 가스 엔진 (1) 은, 원통상의 실린더 (2) 와, 그 실린더 (2) 의 상단측에 결합된 실린더 헤드 (3) 와, 실린더 (2) 의 내부에 자유롭게 진퇴할 수 있게 수용된 피스톤 (4) 을 구비하고 있다. 그리고, 이들 실린더 (2) 의 둘레 벽 (2a) 과, 실린더 헤드 (3) 와, 피스톤 (4) 의 정상면 (4a) 으로 연소실 (c) 이 획성 (劃成) 되어 있다.
또한, 도면 중의 부호 5 는 피스톤 링을 나타내고 있다.
실린더 (2) 의 하방측의 둘레 벽 (2a) 에는 소기 포트 (6) 가 개구되어 있다. 이 소기 포트 (6) 는, 하사점 근방에 위치하는 피스톤 (4) 의 정상면 (4a) (도면 중에 이점 쇄선으로 표시) 보다 상방의 위치에 형성되어 있고, 피스톤 (4) 이 하사점 근방에 위치할 때에 소기 포트 (6) 로부터 연소실 (c) 에 공기가 공급되도록 되어 있다. 또, 실린더 헤드 (3) 의 정상부에는 배기 포트가 개구됨과 함께, 그 배기 포트를 개폐하는 배기 밸브 (7) 가 형성되어 있다. 이 배기 밸브 (7) 는, 피스톤 (4) 이 상승 행정에 있는 소기 행정시에 있어서, 피스톤 (4) 이 상사점의 앞 약 100 °의 위치에 도달할 때까지 개방된다. 그리고, 소기 포트 (6) 로부터 연소실 (c) 에 공급되는 공기에 의해, 연소실 (c) 에 잔류하는 전행정의 배기가스가 소기되도록 되어 있다.
실린더 헤드 (3) 에는, 연소실 (c) 에 연료 가스 (8a) 를 분사하는 연료 가스 분사 밸브 (연료 가스 분사 장치) (8) 가 형성됨과 함께, 동일하게 연소실 (c) 에 압축 착화성이 양호한 연료유 (10a) 를 분사하는 연료유 분사 밸브 (연료유 분사 장치) (10) 가 형성되어 있다. 이 연료 가스 분사 밸브 (8) 및 연료유 분사 밸브 (10) 는, 실린더 중심 (o) 을 회전 중심으로 하여 원주 방향으로 180 °떨어진 위치에 각각 1 개씩 형성되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 연료 가스 분사 밸브 (8) 및 연료유 분사 밸브 (10) 에는 각각 4 개의 분공이 형성되어 있다. 또, 본 발명에 있어서, 상기 서술한 연료 가스 분사 밸브 (8) 및 연료유 분사 밸브 (10) 의 설치수는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 1 개여도 상관없다. 그러나, 실린더 헤드 (3) 의 정상부에 배기 밸브 (7) 가 형성되는 본 실시형태에 있어서는, 복수 개의 연료 가스 분사 밸브 (8) 및 연료유 분사 밸브 (10) 가 각각 원주 방향으로 등간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연료 가스 분사 밸브 (8) 및 연료유 분사 밸브 (10) 는, 케이블 (14) 를 통하여 엔진 컨트롤 유닛 (ECU) (12) 에 접속되어 있다. 또, ECU (12) 는, 케이블 (16) 을 통하여 크랭크축 (17) 의 회전각을 검출하는 크랭크각 센서 (15) 에 접속되어 있다. 그리고, 크랭크각 센서 (15) 로부터 크랭크축 (17) 의 회전각에 걸리는 신호를 수신함으로써, 피스톤 (4) 의 위상을 검지하도록 되어 있다. 또, 연료 가스 분사 밸브 (8) 및 연료유 분사 밸브 (10) 는, ECU (12) 로부터 송신되는 신호에 기초하여, 소정의 타이밍으로 연소실 (c) 에 연료 가스 (8a) 및 연료유 (10a) 를 분사하도록 되어 있다.
즉, ECU (12) 는, 본 실시형태에 있어서의 연료 가스 분사 타이밍 제어 수단을 구성함과 함께, 피스톤 (4) 이 상사점 전 4 °∼ 상사점 후 40 °에 위치할 때에 연료유 분사 밸브 (10) 에 의해 연소실 (c) 내의 연료 가스에 점화하는 본 실시형태에 있어서의 점화 타이밍 제어 수단을 구성하고 있다.
그리고, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 피스톤 (4) 이 상승 행정에 있고, 또한 피스톤 (4) 이 상사점 전 40 °∼ 100 °에 위치할 때에는, ECU (12) (연료 가스 분사 타이밍 제어 수단) 로부터 송신되는 신호에 기초하여, 연료 가스 분사 밸브 (8) 로부터 연소실 (c) 에 연료 가스 (8b) 가 분사되도록 되어 있다. 이와 같이, 피스톤 (4) 이 상사점 전 40 °∼ 100 °에 위치할 때에 연소실 (c) 에 연료 가스 (8b) 가 분사되면, 피스톤 (4) 이 더욱 상사점 근방까지 상승하는 과정에 있어서, 분사된 연료 가스 (8b) 와 연소실 (c) 의 내부의 공기가 혼합되어 예혼합화가 촉진된다.
다음으로, 도 1 및 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 피스톤 (4) 이 상사점 전 약 5 °에 도달하면, ECU (12) (연료 가스 분사 타이밍 제어 수단 및 점화 타이밍 제어 수단) 로부터 송신되는 신호에 기초하여, 연료 가스 분사 밸브 (8) 로부터 연료 가스 (8a) 가 분사됨과 함께, 연료유 분사 밸브 (10) 로부터 연료유 (10a) 가 분사되고, 고온 분위기하에 있는 연소실 (c) 내에 있어서 압축 착화성이 양호한 연료유 (10a) 가 자기 착화한다. 이로써 대략 동시에 분사된 연료 가스 (8a) 가 연소되고, 도 2 및 도 3(c) 에 나타내는 바와 같이, 연소실 (c) 의 내부에 연소 화염 (f) 이 생성되고, 이 연소 화염 (f) 이 상기 서술한 혼합기 (20) 에 전파되어, 연소실 (c) 전체에서 폭발적인 연소가 발생하도록 되어 있다.
이와 같이 본 실시형태에 관련된 가스 엔진 (1) 은, 피스톤 (4) 이 상사점 전 40 °∼ 100 °에 위치할 때에 연료 가스 (8b) 를 분사하고, 또한 피스톤 (4) 이 상사점 전 약 5 °에 위치할 때에 연료 가스 (8a) 와 연료유 (10a) 를 분사하도록 구성되어 있다. 따라서, 피스톤 (4) 이 상사점 전 40 °∼ 100 °에 위치할 때에 분사된 연료 가스 (8b) 와 공기의 예혼합화가 촉진되어 혼합기 (20) 가 생성됨으로써, 연소 형태의 일부가 예혼합 연소가 된다. 이 때문에, 연소 형태의 전부가 확산 연소인 종래의 가스 엔진과 비교하여, NOx (질소산화물) 의 발생을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 가스 엔진 (1) 은, ECU (12) 에 의해 구성되는 연료 가스 분사 타이밍 제어 수단에 의해, 연료 가스 분사 밸브 (8) 의 분사 타이밍을 제어하는 것만으로 구성된다. 따라서, 새로운 추가 장치 등을 필요로 하지 않고, 기존의 가스 엔진에 있어서 간단하게 예혼합화를 촉진시키는 것이 가능하다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브 (8) 는, 노즐 홀더 (21) 와, 노즐 (22) 과, 제 1 니들 밸브 (23) 와, 제 1 니들 밸브 누름 스프링 (24) 과, 제 2 니들 밸브 (25) 와, 제 2 니들 밸브 누름 스프링 (26) 을 구비하고 있다.
노즐 홀더 (21) 에는, 축 방향 (도 4 에 있어서 상하 방향) 을 따라 연장되고, 축 방향을 따라 왕복동하는 제 1 니들 밸브 (23) 의 일단부 (정상부) 에 형성된 제 1 확경부 (31) 를 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 수용하는 리세스 (32) 와, 직경 방향 (도 4 에 있어서 좌우 방향) 을 따라 연장되고, 수압면이 되는 제 1 확경부 (31) 의 하면 (바닥면) (33) 에, 제 1 니들 밸브 (23) 를 열림 방향 (도 4 에 있어서 상방향) 으로 이동시키는 작동유를 유도하는 제 1 연통공 (34) 과, 직경 방향을 따라 연장되고, 제 1 니들 밸브 (23) 가 열림 방향으로 이동되었을 때, 제 1 확경부 (31) 의 상면 (정상면) (35) 에 의해 밀려 나온 작동유를 노즐 홀더 (21) 밖으로 유도하는 제 2 연통공 (36) 이 형성되어 있다.
또한, 제 1 확경부 (31) 의 상면 (35) 에 의해 밀려 나오는 작동유는, 슬라이딩 부분, 즉 제 1 확경부 (31) 의 외주면과 리세스 (32) 의 내주면 사이를 흘러온 작동유이다.
제 1 연통공 (34) 은, 제 1 전자 밸브 (41) 에 의해 유로의 전환이 실시되는 제 1 유로 전환 밸브 (42) 에 제 1 작동유관 (43) 을 통하여 접속되어 있다. 제 1 유로 전환 밸브 (42) 에는, 제 1 작동유 공급관 (44) 의 하류단과 제 1 작동유 복귀관 (45) 의 상류단이 접속되어 있다. 제 1 작동유 공급관 (44) 의 상류단은, 작동유 탱크 (46) 의 내부에서, 또한 작동유 탱크 (46) 의 바닥면 근방에 위치하도록 배치되고, 제 1 작동유 공급관 (44) 의 도중에는 작동유 펌프 (47) 가 접속되어 있다. 제 1 작동유 복귀관 (45) 의 하류단은, 제 1 작동유관 (43) 및 제 1 작동유 복귀관 (45) 을 통하여 복귀된 작동유가 작동유 탱크 (46) 의 내부에 회수되도록 하여 배치되어 있다.
노즐 (22) 에는, 축 방향을 따라 연장되고, 제 1 니들 밸브 누름 스프링 (24) 과 제 2 니들 밸브 누름 스프링 (26) 을 수용하는 제 1 리세스 (51) 와, 축 방향을 따라 왕복동하는 제 2 니들 밸브 (25) 를 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 수용하는 제 2 리세스 (52) 와, 축 방향을 따라 왕복동하는 제 1 니들 밸브 (23) 의 타단부 (선단부) 에 형성된 제 2 확경부 (53) 를 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 수용하는 제 3 리세스 (54) 와, 직경 방향을 따라 연장되고, 수압면이 되는 제 2 니들 밸브 (25) 의 확경부 (55) 의 하면 (바닥면) (56) 에, 제 2 니들 밸브 (25) 를 열림 방향 (도 4 에 있어서 상방향) 으로 이동시키는 작동유를 유도하는 제 1 연통공 (57) 과, 직경 방향을 따라 연장되고, 제 2 니들 밸브 (25) 가 열림 방향으로 이동되었을 때, 확경부 (55) 가 상승함으로써 밀려 나온 작동유를 노즐 (22) 밖으로 유도하는 제 2 연통공 (58) 과, 직경 방향을 따라 연장되고, 제 2 리세스 (52) 와 제 3 리세스 (54) 사이에 형성된 챔버 (환형 공간) (59) 내로 연료 가스를 유도하는 제 3 연통공 (60) 과, 예혼합 연료 분사시 챔버 (59) 및 제 3 리세스 (54) 내로 유도된 연료 가스를 연소실 (c) (도 1 등 참조) 내로 유도하는 제 1 분공 (61) 과, 확산 연료 분사시 챔버 (59) 및 제 3 리세스 (54) 내로 유도된 연료 가스를 연소실 (c) 내로 유도하는 제 2 분공 (62) 이 형성되어 있다.
제 1 연통공 (57) 은, 제 2 전자 밸브 (71) 에 의해 유로의 전환이 실시되는 제 2 유로 전환 밸브 (72) 에 제 2 작동유관 (73) 을 통하여 접속되어 있다. 제 2 유로 전환 밸브 (72) 에는, 제 2 작동유 공급관 (74) 의 하류단과 제 2 작동유 복귀관 (75) 의 상류단이 접속되어 있다. 제 2 작동유 공급관 (74) 의 상류단은 작동유 펌프 (47) 보다 하류측에 위치하는 제 1 작동유 공급관 (44) 의 도중에 접속되고, 제 2 작동유 복귀관 (75) 의 하류단은 제 1 작동유 복귀관 (45) 의 도중에 접속되어 있다.
또, 제 3 연통공 (60) 에는, 상류단이 연료 가스 공급원 (도시 생략) 에 접속된 연료 가스 공급관 (76) 의 하류단이 접속되어 있다.
또한, 제 1 전자 밸브 (41) 및 제 2 전자 밸브 (71) 를 통전 상태로 하는 지령 신호, 및 제 1 전자 밸브 (41) 및 제 2 전자 밸브 (71) 의 통전 상태를 해제하는 지령 신호는, 엔진 컨트롤 유닛 (12) (도 1 등 참조) 으로부터 통전기 (63) 로 보내진다. 이들 지령 신호에 기초하여 제 1 전자 밸브 (41) 및 제 2 전자 밸브 (71) 가 통전 상태가 되거나, 제 1 전자 밸브 (41) 및 제 2 전자 밸브 (71) 의 통전 상태가 해제되거나 하도록 되어 있다.
제 1 니들 밸브 (23) 는, 축 방향에 있어서의 일단부에 제 1 확경부 (31) 를 구비하고, 축 방향에 있어서의 타단부에 제 2 확경부 (53) 를 구비하여, 축 방향에 있어서의 중앙보다 일단부측에 제 3 확경부 (81) 를 구비한 중실 원통상의 부재로, 타단 (선단) 에는 제 1 니들 밸브 시트 (82) 와 맞닿는 시일면 (시트면) (83) 이 형성되어 있다. 또, 제 3 확경부 (81) 의 상면은, 제 1 니들 밸브 누름 스프링 (24) 의 하단과 맞닿는 스프링 수용면 (84) 이 되어 있다. 그리고, 제 2 확경부 (53) 에는, 축 방향을 따라 제 2 확경부 (53) 를 관통하는 관통공, 즉 제 2 확경부 (53) 의 상면과 하면을 연통하는 연통공 (85) 이 둘레 방향을 따라 복수 개 형성되어 있다.
제 1 니들 밸브 누름 스프링 (24) 은, 제 1 니들 밸브 (23) 를 닫힘 방향으로 탄성 지지하는 (제 1 니들 밸브 시트 (82) 와 시일면 (83) 이 맞닿도록 탄성 지지하는) 것으로, 제 1 작동유관 (43) 과 제 1 작동유 복귀관 (45) 이 연통되어 있는 상태, 즉 제 1 확경부 (31) 의 하면 (33) 에 작동유의 유압이 가해지지 않은 상태에 있어서, 제 1 니들 밸브 (23) 는 닫힘 방향으로 탄성 지지되어 있게 된다.
제 2 니들 밸브 (25) 는, 직경 방향에 있어서의 중앙부에 제 1 니들 밸브 (23) 가 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 삽입 통과되는 관통공 (91) 이 축 방향을 따라 형성된 중공 원통상의 부재로, 그 상면 (정상면) 은 제 2 니들 밸브 누름 스프링 (26) 의 하단과 맞닿는 스프링 수용면 (92) 이 되고, 타단 (선단) 에는 제 2 니들 밸브 시트 (93) 와 맞닿는 시일면 (시트면) (94) 이 형성되어 있다.
제 2 니들 밸브 누름 스프링 (26) 은, 제 2 니들 밸브 (25) 를 닫힘 방향으로 탄성 지지하는 (제 2 니들 밸브 시트 (93) 와 시일면 (94) 이 맞닿도록 탄성 지지하는) 것으로, 제 2 작동유관 (73) 과 제 2 작동유 복귀관 (75) 이 연통되어 있는 상태, 즉 제 2 니들 밸브 (25) 의 확경부 (55) 의 하면 (56) 에 작동유의 유압이 가해지지 않은 상태에 있어서, 제 2 니들 밸브 (25) 는 닫힘 방향으로 탄성 지지되어 있게 된다.
다음으로, 도 4 및 도 5 를 사용하여 연료 가스 분사 밸브 (8) 의 작동을 설명한다.
먼저, 도 4 및 도 5 의 상반분에 있어서의 좌측에서 첫번째에 위치하는 도면에 나타내는 바와 같이, 제 1 작동유관 (43) 과 제 1 작동유 복귀관 (45) 이 연통되어 있음과 함께, 제 2 작동유관 (73) 과 제 2 작동유 복귀관 (75) 이 연통되어 있는 상태에서는, 제 1 니들 밸브 (23) 및 제 2 니들 밸브 (25) 의 리프트는 모두 0 (제로) 이 되고, 제 1 니들 밸브 (23) 및 제 2 니들 밸브 (25) 는 모두 닫혀 있다.
계속해서, 도 4 에 나타내는 전자 밸브 (41) 에 통전되고, 제 1 유로 전환 밸브 (42) 의 유로가 전환되어, 제 1 작동유관 (43) 과 제 1 작동유 공급관 (44) 이 연통되는 상태가 되고, 제 1 연통공 (34) 을 통하여 유도된 작동유가 제 1 확경부 (31) 의 하면 (33) 에 작용하고, 도 5 의 상반분에 있어서의 좌측에서 두번째에 위치하는 도면에 나타내는 바와 같이, 제 1 니들 밸브 (23) 가 리프트 업되어 (열림 방향으로 이동하여), 제 2 확경부 (53) 의 외주면이 제 2 분공 (62) 를 막는다.
다음으로, 도 4 에 나타내는 전자 밸브 (71) 에 통전되고, 제 2 유로 전환 밸브 (72) 의 유로가 전환되어, 제 2 작동유관 (73) 과 제 2 작동유 공급관 (74) 이 연통되는 상태가 되고, 제 1 연통공 (57) 을 통하여 유도된 작동유가 제 2 니들 밸브 (25) 의 확경부 (55) 의 하면 (56) 에 작용하고, 도 5 의 상반분에 있어서의 좌측에서 세번째에 위치하는 도면에 나타내는 바와 같이, 제 2 니들 밸브 (25) 가 리프트 업되어 (열림 방향으로 이동하여), 제 3 연통공 (60) 을 통하여 챔버 (59) 내로 유도된 연료 가스가 연통공 (85) 을 통하여 제 1 분공 (61) 으로 유도되고, 예혼합 연료로서 제 1 분공 (61) 으로부터 분사된다.
계속해서, 도 4 에 나타내는 전자 밸브 (41) 및 전자 밸브 (71) 에 대한 통전이 해제되고, 제 1 유로 전환 밸브 (42) 의 유로 및 제 2 유로 전환 밸브 (72) 의 유로가 전환되어, 도 4 및 도 5 의 상반분에 있어서의 좌측에서 네번째에 위치하는 도면에 나타내는 바와 같이, 제 1 작동유관 (43) 과 제 1 작동유 복귀관 (45) 이 연통되어 있음과 함께, 제 2 작동유관 (73) 과 제 2 작동유 복귀관 (75) 이 연통되어 있는 상태, 즉 제 1 니들 밸브 (23) 및 제 2 니들 밸브 (25) 가 모두 닫힌 상태가 된다.
다음으로, 도 4 에 나타내는 전자 밸브 (71) 에 통전되고, 제 2 유로 전환 밸브 (72) 의 유로가 전환되어, 제 2 작동유관 (73) 과 제 2 작동유 공급관 (74) 이 연통되는 상태가 되고, 제 1 연통공 (57) 을 통하여 유도된 작동유가 제 2 니들 밸브 (25) 의 확경부 (55) 의 하면 (56) 에 작용하고, 도 5 의 상반분에 있어서의 좌측에서 다섯번째에 위치하는 도면에 나타내는 바와 같이, 제 2 니들 밸브 (25) 가 리프트 업되어 (열림 방향으로 이동하여), 제 3 연통공 (60) 을 통하여 챔버 (59) 내로 유도된 연료 가스가 제 2 분공 (62) 으로 유도되고, 확산 연료로서 제 2 분공 (62) 으로부터 분사된다.
또한, 이 때, 도 4 에 나타내는 전자 밸브 (41) 에는 통전되어 있지 않으므로, 제 1 니들 밸브 (23) 의 리프트는 0 (제로) 이 되고, 제 1 니들 밸브 (23) 는 닫혀 있다.
계속해서, 도 4 에 나타내는 전자 밸브 (71) 에 대한 통전이 해제되고, 제 2 유로 전환 밸브 (72) 의 유로가 전환되어, 도 4 및 도 5 의 상반분에 있어서의 좌측에서 여섯번째에 위치하는 도면에 나타내는 바와 같이, 제 2 작동유관 (73) 과 제 2 작동유 복귀관 (75) 이 연통되어 있는 상태, 즉 제 1 니들 밸브 (23) 및 제 2 니들 밸브 (25) 가 모두 닫힌 상태가 된다.
또한, 도 5 의 하반분에 있어서의 도표는, 제 1 니들 밸브 (23) 의 개폐와, 제 2 니들 밸브 (25) 의 개폐와, 통내 압력과, 크랭크 각도의 관계를 나타내고 있다.
또, 도 5 의 상반분에 있어서의 좌측에서 세번째에 위치하는 도면은 도 3(a) 에 대응한 도면이고, 도 5 의 상반분에 있어서의 좌측에서 다섯번째에 위치하는 도면은 도 1 및 도 3(b) 에 대응한 도면이다.
본 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브 (8) 및 연료 가스 분사 방법에 의하면, 연료 가스와 공기의 예혼합화를 촉진시킬 수 있어, NOx (질소산화물) 의 발생을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브 (8) 를 구비한 가스 엔진 (1) 에 의하면, 연료 가스와 공기의 예혼합화를 촉진시킬 수 있어, NOx (질소산화물) 의 발생을 억제할 수 있는 연료 가스 분사 밸브 (8) 를 구비하고 있게 되므로, 가스 엔진 (1) 으로부터 배출되는 NOx (질소산화물) 를 저감시킬 수 있어, 가스 엔진 (1) 의 성능을 향상시킬 수 있다.
[제 2 실시형태]
본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 제 2 실시형태에 대해 도 6 및 도 7 을 사용하여 설명한다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 단면 및 유압 계통을 나타내는 도면, 도 7 은 그 상반부가 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 작동을 설명하기 위한 도면, 그 하반부가 니들 밸브의 개폐와, 슬라이드 밸브의 개폐와, 통내 압력과, 크랭크 각도의 관계를 나타내는 도표이다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브 (108) 는, 노즐 홀더 (121) 와, 노즐 (122) 과, 슬라이드 밸브 (123) 와, 슬라이드 밸브 누름 스프링 (124) 과, 니들 밸브 (125) 와, 니들 밸브 누름 스프링 (126) 을 구비하고 있다.
노즐 (122) 에는, 축 방향을 따라 연장되고, 슬라이드 밸브 누름 스프링 (124) 과 니들 밸브 누름 스프링 (126) 을 수용하는 제 1 리세스 (151) 와, 축 방향을 따라 왕복동하는 니들 밸브 (125) 를 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 수용하는 제 2 리세스 (152) 와, 축 방향을 따라 왕복동하는 슬라이드 밸브 (123) 의 타단부 (선단부) (153) 를 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 수용하는 제 3 리세스 (154) 와, 직경 방향을 따라 연장되고, 수압면이 되는 니들 밸브 (125) 의 확경부 (155) 의 하면 (바닥면) (156) 에, 니들 밸브 (125) 를 열림 방향 (도 6 에 있어서 상방향) 으로 이동시키는 작동유를 유도하는 제 1 연통공 (157) 과, 직경 방향을 따라 연장되고, 니들 밸브 (125) 가 열림 방향으로 이동되었을 때, 확경부 (155) 가 상승함으로써 밀려 나온 작동유를 노즐 (122) 밖으로 유도함과 함께, 니들 밸브 (125) 가 닫힘 방향 (도 6 에 있어서 하방향) 으로 이동되었을 때, 노즐 (122) 밖에서 리세스 (151) 안으로 작동유를 유도하는 제 2 연통공 (158) 과, 직경 방향을 따라 연장되고, 제 2 리세스 (152) 와 제 3 리세스 (154) 사이에 형성된 챔버 (환형 공간) (159) 내로 연료 가스를 유도하는 제 3 연통공 (160) 과, 예혼합 연료 분사시 챔버 (159) 및 제 3 리세스 (154) 내로 유도된 연료 가스를 연소실 (c) (도 1 등 참조) 내로 유도하는 제 1 분공 (161) 과, 확산 연료 분사시 챔버 (159) 및 제 3 리세스 (154) 내로 유도된 연료 가스를 연소실 (c) 내로 유도하는 제 2 분공 (162) 이 형성되어 있다.
제 1 연통공 (157) 은, 전자 밸브 (171) 에 의해 유로의 전환이 실시되는 유로 전환 밸브 (172) 에 작동유관 (173) 을 통하여 접속되어 있다. 유로 전환 밸브 (172) 에는, 작동유 공급관 (174) 의 하류단과 작동유 복귀관 (175) 의 상류단이 접속되어 있다. 작동유 공급관 (174) 의 상류단은, 작동유 탱크 (146) 의 내부에서, 또한 작동유 탱크 (146) 의 바닥면 근방에 위치하도록 배치되고, 작동유 공급관 (174) 의 도중에는 작동유 펌프 (147) 가 접속되어 있다. 작동유 복귀관 (175) 의 하류단은, 작동유관 (173) 및 작동유 복귀관 (175) 을 통하여 복귀된 작동유가 작동유 탱크 (146) 의 내부에 회수되도록 하여 배치되어 있다.
또, 제 3 연통공 (160) 에는, 상류단이 연료 가스 공급원 (도시 생략) 에 접속된 연료 가스 공급관 (176) 의 하류단이 접속되어 있다.
또한, 전자 밸브 (171) 를 통전 상태로 하는 지령 신호 및 전자 밸브 (171) 의 통전 상태를 해제하는 지령 신호는, 엔진 컨트롤 유닛 (12) (도 1 등 참조) 으로부터 통전기 (163) 로 보내진다. 이들 지령 신호에 기초하여 전자 밸브 (171) 가 통전 상태가 되거나, 전자 밸브 (171) 의 통전 상태가 해제되거나 하도록 되어 있다.
슬라이드 밸브 (123) 는, 축 방향에 있어서의 일단부에 제 1 확경부 (131) 를 구비한 중실 원통상의 부재로, 타단부의 외주면에는 연소실 (c) 내의 가스 (통내 가스) 의 수압면이 되는 단면 (181) 측으로부터 둘레 홈 (182, 183) 이 둘레 방향을 따라 형성되어 있다. 또, 둘레 홈 (182) 과 둘레 홈 (183) 은, 슬라이드 밸브 (123) 의 타단부의 직경 방향에 있어서의 중앙부에 있어서 축 방향을 따라 천설된 제 1 구멍 (세로 구멍) (184) 과, 제 1 구멍 (184) 의 양 단부에 있어서 직경 방향을 따라 천설된 제 2 구멍 (가로 구멍) (185) 을 통하여 연통되어 있다. 제 1 확경부 (131) 의 상면은, 슬라이드 밸브 누름 스프링 (124) 의 하단과 맞닿는 스프링 수용면 (186) 이 되어 있다.
슬라이드 밸브 누름 스프링 (124) 은, 슬라이드 밸브 (123) 를 닫힘 방향으로 탄성 지지하는 것이다.
니들 밸브 (125) 는, 직경 방향에 있어서의 중앙부에 슬라이드 밸브 (123) 가 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 삽입 통과되는 관통공 (191) 이 축 방향을 따라 형성된 중공 원통상의 부재로, 그 상면 (정상면) 은 니들 밸브 누름 스프링 (126) 의 하단과 맞닿는 스프링 수용면 (192) 이 되고, 타단 (선단) 에는 니들 밸브 시트 (193) 와 맞닿는 시일면 (시트면) (194) 이 형성되어 있다.
니들 밸브 누름 스프링 (126) 은, 니들 밸브 (125) 를 닫힘 방향으로 탄성 지지하는 (니들 밸브 시트 (193) 와 시일면 (194) 이 맞닿도록 탄성 지지하는) 것으로, 작동유관 (173) 과 작동유 복귀관 (175) 이 연통되어 있는 상태, 즉 니들 밸브 (125) 의 확경부 (155) 의 하면 (156) 에 작동유의 유압이 가해지지 않은 상태에 있어서, 니들 밸브 (25) 는 닫힘 방향으로 탄성 지지되어 있게 된다.
다음으로, 도 6 및 도 7 을 사용하여 연료 가스 분사 밸브 (108) 의 작동을 설명한다.
먼저, 도 6 및 도 7 의 상반분에 있어서의 좌측에서 첫번째에 위치하는 도면에 나타내는 바와 같이, 연소실 (c) 내의 가스압 (통내 가스압) 이 단면 (181) 에 작용하고 있지 않고, 또한 작동유관 (173) 과 작동유 복귀관 (175) 이 연통되어 있는 상태에서는, 슬라이드 밸브 (123) 및 니들 밸브 (125) 의 리프트는 모두 0 (제로) 이 되고, 슬라이드 밸브 (123) 및 니들 밸브 (125) 는 모두 닫혀 있다.
계속해서, 도 6 에 나타내는 전자 밸브 (171) 에 통전되고, 유로 전환 밸브 (172) 의 유로가 전환되어, 작동유관 (173) 과 작동유 공급관 (174) 이 연통되는 상태가 되고, 제 1 연통공 (157) 을 통하여 유도된 작동유가 확경부 (155) 의 하면 (156) 에 작용하고, 도 7 의 상반분에 있어서의 좌측에서 두번째에 위치하는 도면에 나타내는 바와 같이, 니들 밸브 (125) 가 리프트 업되어 (열림 방향으로 이동하여), 제 3 연통공 (160) 을 통하여 챔버 (159) 내로 유도된 연료 가스가 둘레 홈 (183), 제 2 구멍 (185), 제 1 구멍 (184), 제 2 구멍 (185), 둘레 홈 (182) 을 순서대로 통과하여 제 1 분공 (161) 으로 유도되고, 예혼합 연료로서 제 1 분공 (161) 으로부터 분사된다.
또한, 이 때, 제 2 분공 (162) 은, 둘레 홈 (182) 과 둘레 홈 (183) 사이에 위치하는 타단부 (153) 의 외주면에 의해 막혀 있다.
계속해서, 도 6 에 나타내는 전자 밸브 (171) 에 대한 통전이 해제되고, 유로 전환 밸브 (172) 의 유로가 전환되어, 도 7 의 상반분에 있어서의 좌측에서 세번째에 위치하는 도면에 나타내는 바와 같이, 작동유관 (173) 과 작동유 복귀관 (175) 이 연통되어 있음과 함께, 연소실 (c) 내의 가스압 (통내 가스압) 이 단면 (181) 에 작용하고 있는 상태, 즉 니들 밸브 (125) 가 닫히고, 슬라이드 밸브 (123) 가 리프트 업된 상태 (열린 상태) 가 된다.
다음으로, 도 6 에 나타내는 전자 밸브 (171) 에 통전되고, 유로 전환 밸브 (172) 의 유로가 전환되어, 작동유관 (173) 과 작동유 공급관 (174) 이 연통되는 상태가 되고, 제 1 연통공 (157) 을 통하여 유도된 작동유가 니들 밸브 (125) 의 확경부 (155) 의 하면 (156) 에 작용하고, 도 7 의 상반분에 있어서의 좌측에서 네번째에 위치하는 도면에 나타내는 바와 같이, 니들 밸브 (125) 가 리프트 업되어 (열림 방향으로 이동하여), 제 3 연통공 (160) 을 통하여 챔버 (159) 내로 유도된 연료 가스가 둘레 홈 (183), 제 2 구멍 (185), 제 1 구멍 (184), 제 2 구멍 (185), 둘레 홈 (182) 을 순서대로 통과하여 제 2 분공 (162) 으로 유도되고, 예혼합 연료로서 제 2 분공 (162) 으로부터 분사된다.
또한, 이 때, 제 1 분공 (161) 은, 둘레 홈 (182) 과 단면 (181) 사이에 위치하는 타단부 (153) 의 외주면에 의해 막혀 있다.
계속해서, 도 6 에 나타내는 전자 밸브 (171) 에 대한 통전이 해제되고, 유로 전환 밸브 (172) 의 유로가 전환되어, 도 6 및 도 7 의 상반분에 있어서의 좌측에서 다섯번째에 위치하는 도면에 나타내는 바와 같이, 연소실 (c) 내의 가스압 (통내 가스압) 이 단면 (181) 에 작용하고 있지 않고, 또한 작동유관 (173) 과 작동유 복귀관 (175) 이 연통되어 있는 상태, 즉 슬라이드 밸브 (123) 및 니들 밸브 (125) 가 모두 닫힌 상태가 된다.
또한, 도 7 의 하반분에 있어서의 도표는, 슬라이드 밸브 (123) 의 개폐와, 니들 밸브 (125) 의 개폐와, 통내 압력과, 크랭크 각도의 관계를 나타내고 있다.
또, 도 7 의 상반분에 있어서의 좌측에서 두번째에 위치하는 도면은 도 3(a) 에 대응한 도면이고, 도 7 의 상반분에 있어서의 좌측에서 네번째에 위치하는 도면은 도 1 및 도 3(b) 에 대응한 도면이다.
본 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브 (108) 및 연료 가스 분사 방법에 의하면, 연료 가스와 공기의 예혼합화를 촉진시킬 수 있어, NOx (질소산화물) 의 발생을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브 (108) 에 의하면, 슬라이드 밸브 (123) 에 통내압이 작용하는 것만으로, 슬라이드 밸브 (123) 가 통내와 반대측으로 이동하게 된다.
이로써, 슬라이드 밸브 (123) (제 1 니들 밸브 (23)) 를 통내와 반대측으로 이동시키기 위한 구성 요소, 예를 들어, 도 4 에 나타내는 제 1 전자 밸브 (41), 제 1 유로 전환 밸브 (42), 제 1 작동유관 (43) 을 생략할 수 있어, 구성의 간략화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브 (8) 를 구비한 가스 엔진 (1) 에 의하면, 연료 가스와 공기의 예혼합화를 촉진시킬 수 있어, NOx (질소산화물) 의 발생을 억제할 수 있는 연료 가스 분사 밸브 (8) 를 구비하고 있게 되므로, 가스 엔진 (1) 으로부터 배출되는 NOx (질소산화물) 를 저감시킬 수 있어, 가스 엔진 (1) 의 성능을 향상시킬 수 있다.
[제 3 실시형태]
본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 제 3 실시형태에 대해 도 8 을 사용하여 설명한다.
도 8 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 단면 및 유압 계통을 나타내는 도면이다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브 (308) 는, 노즐 홀더 (321) 와, 노즐 (322) 과, 제 1 니들 밸브 (323) 와, 제 1 니들 밸브 누름 스프링 (324) 과, 제 2 니들 밸브 (325) 와, 제 2 니들 밸브 누름 스프링 (326) 을 구비하고 있다.
노즐 홀더 (321) 에는, 축 방향 (도 8 에 있어서 상하 방향) 을 따라 연장되고, 축 방향을 따라 왕복동하는 제 1 니들 밸브 (323) 의 일단부 (정상부) 에 형성된 제 1 확경부 (331) 를 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 수용하는 리세스 (332) 와, 직경 방향 (도 8 에 있어서 좌우 방향) 을 따라 연장되고, 수압면이 되는 제 1 확경부 (331) 의 하면 (바닥면) (333) 에, 제 1 니들 밸브 (323) 를 열림 방향 (도 8 에 있어서 상방향) 으로 이동시키는 작동유를 유도하는 제 1 연통공 (334) 과, 직경 방향을 따라 연장되고, 제 1 니들 밸브 (323) 가 열림 방향으로 이동되었을 때, 제 1 확경부 (331) 의 상면 (정상면) (335) 에 의해 밀려 나온 작동유를 노즐 홀더 (321) 밖으로 유도하는 제 2 연통공 (336) 이 형성되어 있다.
또한, 제 1 확경부 (331) 의 상면 (335) 에 의해 밀려 나오는 작동유는, 슬라이딩 부분, 즉 제 1 확경부 (331) 의 외주면과 리세스 (332) 의 내주면 사이를 흘러온 작동유이다.
제 1 연통공 (334) 은, 제 1 전자 밸브 (341) 에 의해 유로의 전환이 실시되는 제 1 유로 전환 밸브 (342) 에 제 1 작동유관 (343) 을 통하여 접속되어 있다. 제 1 유로 전환 밸브 (342) 에는, 제 1 작동유 공급관 (344) 의 하류단과 제 1 작동유 복귀관 (345) 의 상류단이 접속되어 있다. 제 1 작동유 공급관 (344) 의 상류단은, 작동유 탱크 (346) 의 내부에서, 또한 작동유 탱크 (346) 의 바닥면 근방에 위치하도록 배치되고, 제 1 작동유 공급관 (344) 의 도중에는 작동유 펌프 (347) 가 접속되어 있다. 제 1 작동유 복귀관 (345) 의 하류단은, 제 1 작동유관 (343) 및 제 1 작동유 복귀관 (345) 을 통하여 복귀된 작동유가 작동유 탱크 (346) 의 내부에 회수되도록 하여 배치되어 있다.
노즐 (322) 에는, 축 방향을 따라 연장되고, 제 1 니들 밸브 누름 스프링 (324) 과 제 2 니들 밸브 누름 스프링 (326) 을 수용하는 제 1 리세스 (351) 와, 축 방향을 따라 왕복동하는 제 1 니들 밸브 (323) 를 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 수용하는 제 2 리세스 (352) 와, 축 방향을 따라 왕복동하는 제 2 니들 밸브 (325) 를 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 수용하는 제 3 리세스 (353) 와, 축 방향을 따라 왕복동하는 제 1 니들 밸브 (323) 의 타단부 (선단부) 에 형성된 제 2 확경부 (354) 를 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 수용하는 제 4 리세스 (355) 와, 직경 방향을 따라 연장되고, 수압면이 되는 제 2 니들 밸브 (325) 의 확경부 (356) 의 하면 (바닥면) (357) 에, 제 2 니들 밸브 (325) 를 열림 방향 (도 8 에 있어서 상방향) 으로 이동시키는 작동유를 유도하는 제 1 연통공 (358) 과, 직경 방향을 따라 연장되고, 제 2 니들 밸브 (325) 가 열림 방향으로 이동되었을 때, 확경부 (356) 가 상승함으로써 밀려 나온 작동유를 노즐 (322) 밖으로 유도하는 제 2 연통공 (359) 과, 직경 방향을 따라 연장되고, 제 3 리세스 (353) 의 하방에 형성된 챔버 (환형 공간) (360) 내로 연료 가스를 유도하는 제 3 연통공 (361) 과, 예혼합 연료 분사시 챔버 (360), 제 4 리세스 (355), 및 챔버 (360) 와 제 4 리세스 (355) 를 연통하는 연통로 (362) 내로 유도된 연료 가스를 연소실 (c) (도 1 등 참조) 내로 유도하는 제 1 분공 (363) 과, 확산 연료 분사시 챔버 (360), 제 4 리세스 (355), 및 연통로 (362) 내로 유도된 연료 가스를 연소실 (c) 내로 유도하는 제 2 분공 (364) 이 형성되어 있다.
제 1 연통공 (358) 은, 제 2 전자 밸브 (371) 에 의해 유로의 전환이 실시되는 제 2 유로 전환 밸브 (372) 에 제 2 작동유관 (373) 을 통하여 접속되어 있다. 제 2 유로 전환 밸브 (372) 에는, 제 2 작동유 공급관 (374) 의 하류단과 제 2 작동유 복귀관 (375) 의 상류단이 접속되어 있다. 제 2 작동유 공급관 (374) 의 상류단은 작동유 펌프 (347) 보다 하류측에 위치하는 제 1 작동유 공급관 (344) 의 도중에 접속되고, 제 2 작동유 복귀관 (375) 의 하류단은 제 1 작동유 복귀관 (345) 의 도중에 접속되어 있다.
또, 제 3 연통공 (361) 에는, 상류단이 연료 가스 공급원 (도시 생략) 에 접속된 연료 가스 공급관 (376) 의 하류단이 접속되어 있다.
또한, 제 1 전자 밸브 (341) 및 제 2 전자 밸브 (371) 를 통전 상태로 하는 지령 신호, 및 제 1 전자 밸브 (341) 및 제 2 전자 밸브 (371) 의 통전 상태를 해제하는 지령 신호는, 엔진 컨트롤 유닛 (12) (도 1 등 참조) 으로부터 통전기 (377) 로 보내진다. 이들 지령 신호에 기초하여 제 1 전자 밸브 (341) 및 제 2 전자 밸브 (371) 가 통전 상태가 되거나, 제 1 전자 밸브 (341) 및 제 2 전자 밸브 (371) 의 통전 상태가 해제되거나 하도록 되어 있다.
제 1 니들 밸브 (323) 는, 축 방향에 있어서의 일단부에 제 1 확경부 (331) 를 구비하고, 축 방향에 있어서의 타단부에 제 2 확경부 (354) 를 구비하여, 축 방향에 있어서의 중앙보다 일단부측에 제 3 확경부 (381) 를 구비한 중실 원통상의 부재로, 타단 (선단) 에는 제 1 니들 밸브 시트 (382) 와 맞닿는 시일면 (시트면) (383) 이 형성되어 있다. 또, 제 3 확경부 (381) 의 상면은, 제 1 니들 밸브 누름 스프링 (324) 의 하단과 맞닿는 스프링 수용면 (384) 이 되어 있다. 그리고, 제 2 확경부 (354) 에는, 축 방향을 따라 제 2 확경부 (354) 를 관통하는 관통공, 즉 제 2 확경부 (354) 의 상면과 하면을 연통하는 연통공 (385) 이 둘레 방향을 따라 복수 개 형성되어 있다.
제 1 니들 밸브 누름 스프링 (324) 은, 제 1 니들 밸브 (323) 를 닫힘 방향으로 탄성 지지하는 (제 1 니들 밸브 시트 (382) 와 시일면 (383) 이 맞닿도록 탄성 지지하는) 것으로, 제 1 작동유관 (343) 과 제 1 작동유 복귀관 (345) 이 연통되어 있는 상태, 즉 제 1 확경부 (331) 의 하면 (333) 에 작동유의 유압이 가해지지 않은 상태에 있어서, 제 1 니들 밸브 (323) 는 닫힘 방향으로 탄성 지지되어 있게 된다.
제 2 니들 밸브 (325) 는, 축 방향에 있어서의 일단부가 제 2 니들 밸브 누름 스프링 (326) 의 하단부와 끼워 맞춰지도록 형성된 중실 원통상의 부재로, 일단부에는 제 2 니들 밸브 누름 스프링 (326) 의 하단과 맞닿는 스프링 수용면 (392) 이 둘레 방향을 따라 형성되어 있고, 타단 (선단) 에는 제 2 니들 밸브 시트 (393) 와 맞닿는 시일면 (시트면) (394) 이 형성되어 있다.
제 2 니들 밸브 누름 스프링 (326) 은, 제 2 니들 밸브 (325) 를 닫힘 방향으로 탄성 지지하는 (제 2 니들 밸브 시트 (393) 와 시일면 (394) 이 맞닿도록 탄성 지지하는) 것으로, 제 2 작동유관 (373) 과 제 2 작동유 복귀관 (375) 이 연통되어 있는 상태, 즉 제 2 니들 밸브 (325) 의 확경부 (356) 의 하면 (357) 에 작동유의 유압이 가해지지 않은 상태에 있어서, 제 2 니들 밸브 (325) 는 닫힘 방향으로 탄성 지지되어 있게 된다.
다음으로, 연료 가스 분사 밸브 (308) 의 작동을 설명한다.
먼저, 제 1 작동유관 (343) 과 제 1 작동유 복귀관 (345) 이 연통되어 있음과 함께, 제 2 작동유관 (373) 과 제 2 작동유 복귀관 (375) 이 연통되어 있는 상태에서는, 제 1 니들 밸브 (323) 및 제 2 니들 밸브 (325) 의 리프트는 모두 0 (제로) 이 되고, 제 1 니들 밸브 (323) 및 제 2 니들 밸브 (325) 는 모두 닫혀 있다.
계속해서, 전자 밸브 (341) 에 통전되고, 제 1 유로 전환 밸브 (342) 의 유로가 전환되어, 제 1 작동유관 (343) 과 제 1 작동유 공급관 (344) 이 연통되는 상태가 되고, 제 1 연통공 (334) 을 통하여 유도된 작동유가 제 1 확경부 (331) 의 하면 (333) 에 작용하고, 제 1 니들 밸브 (323) 가 리프트 업되어 (열림 방향으로 이동하여), 제 2 확경부 (354) 의 외주면이 제 2 분공 (364) 을 막는다.
다음으로, 전자 밸브 (371) 에 통전되고, 제 2 유로 전환 밸브 (372) 의 유로가 전환되어, 제 2 작동유관 (373) 과 제 2 작동유 공급관 (374) 이 연통되는 상태가 되고, 제 1 연통공 (358) 을 통하여 유도된 작동유가 제 2 니들 밸브 (325) 의 확경부 (356) 의 하면 (357) 에 작용하고, 제 2 니들 밸브 (325) 가 리프트 업되어 (열림 방향으로 이동하여), 제 3 연통공 (361) 을 통하여 챔버 (360) 내로 유도된 연료 가스가 연통로 (362) 및 연통공 (385) 을 통하여 제 1 분공 (363) 으로 유도되고, 예혼합 연료로서 제 1 분공 (363) 으로부터 분사된다.
계속해서, 전자 밸브 (341) 및 전자 밸브 (371) 에 대한 통전이 해제되고, 제 1 유로 전환 밸브 (342) 의 유로 및 제 2 유로 전환 밸브 (372) 의 유로가 전환되어, 제 1 작동유관 (343) 과 제 1 작동유 복귀관 (345) 이 연통되어 있음과 함께, 제 2 작동유관 (373) 과 제 2 작동유 복귀관 (375) 이 연통되어 있는 상태, 즉 제 1 니들 밸브 (323) 및 제 2 니들 밸브 (325) 가 모두 닫힌 상태가 된다.
다음으로, 전자 밸브 (371) 에 통전되고, 제 2 유로 전환 밸브 (372) 의 유로가 전환되어, 제 2 작동유관 (373) 과 제 2 작동유 공급관 (374) 이 연통되는 상태가 되고, 제 1 연통공 (358) 을 통하여 유도된 작동유가 제 2 니들 밸브 (325) 의 확경부 (356) 의 하면 (357) 에 작용하고, 제 2 니들 밸브 (325) 가 리프트 업되어 (열림 방향으로 이동하여), 제 3 연통공 (361) 을 통하여 챔버 (360) 내로 유도된 연료 가스가 연통로 (362) 를 통하여 제 2 분공 (364) 으로 유도되고, 확산 연료로서 제 2 분공 (364) 으로부터 분사된다.
또한, 이 때, 전자 밸브 (341) 에는 통전되어 있지 않으므로, 제 1 니들 밸브 (323) 의 리프트는 0 (제로) 이 되고, 제 1 니들 밸브 (323) 는 닫혀 있다.
계속해서, 전자 밸브 (371) 에 대한 통전이 해제되고, 제 2 유로 전환 밸브 (372) 의 유로가 전환되어, 제 2 작동유관 (373) 과 제 2 작동유 복귀관 (375) 이 연통되어 있는 상태, 즉 제 1 니들 밸브 (323) 및 제 2 니들 밸브 (325) 가 모두 닫힌 상태가 된다.
본 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브 (308) 및 연료 가스 분사 방법에 의하면, 연료 가스와 공기의 예혼합화를 촉진시킬 수 있어, NOx (질소산화물) 의 발생을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브 (308) 에 의하면, 제 1 니들 밸브 (323) 와 제 2 니들 밸브 (325) 를 동심의 것으로 하여 제조할 필요가 없어지므로, 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있어, 제조비의 삭감을 도모할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브 (308) 를 구비한 가스 엔진 (1) 에 의하면, 연료 가스와 공기의 예혼합화를 촉진시킬 수 있어, NOx (질소산화물) 의 발생을 억제할 수 있는 연료 가스 분사 밸브 (8) 를 구비하고 있게 되므로, 가스 엔진 (1) 으로부터 배출되는 NOx (질소산화물) 를 저감시킬 수 있어, 가스 엔진 (1) 의 성능을 향상시킬 수 있다.
[제 4 실시형태]
본 발명에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 제 4 실시형태에 대해 도 9 를 사용하여 설명한다.
도 9 는 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브의 단면 및 유압 계통을 나타내는 도면이다.
본 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브 (208) 는, 노즐 (22) 및 제 2 니들 밸브 (25) 대신에 노즐 (222) 및 제 2 니들 밸브 (225) 를 구비하고 있다는 점에서 상기 서술한 제 1 실시형태의 것과 상이하다.
또한, 상기 서술한 제 1 실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 여기서는 그들 부재에 대한 설명은 생략한다.
도 9 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 노즐 (222) 에는, 제 1 연통공 (57) 과 제 3 연통공 (60) 사이에 위치함과 함께, 직경 방향을 따라 연장되고, 기름 받이 (환형 공간) (231) 내에 윤활유를 유도하는 제 4 연통공 (232) 이 형성되어 있다. 제 4 연통공 (232) 에는, 상류단이 윤활유 탱크 (도시 생략) 에 접속된 윤활유 공급관 (233) 의 하류단이 접속되어 있고, 윤활유 공급관 (233) 의 도중에는 윤활유 펌프 (234) 가 접속되어 있다.
제 2 니들 밸브 (225) 의 관통공 (91) 에는, 둘레 방향을 따라 연장되는 기름 받이 (환형 공간) (235) 가 형성되어 있고, 제 2 니들 밸브 (225) 에는, 직경 방향을 따라 연장되고, 기름 받이 (231) 와 기름 받이 (235) 를 연통하는 연통공 (236) 이 형성되어 있다.
본 실시형태에 관련된 연료 가스 분사 밸브 (208) 에 의하면, 슬라이딩 부분에 윤활유를 공급할 수 있어, 슬라이딩 부분의 마모 및 고착을 방지할 수 있다.
또, 연료 가스의 가스압보다 높은 압력을 갖는 윤활유가 윤활유 공급관 (233) 을 통하여 공급되는 경우에는, 기름 받이 (231) 에 있어서 연료 가스가 시일되게 되어, 기름 받이 (231) 보다 상방으로의 연료 가스의 불로바이 (가스 누출) 를 방지할 수 있다.
그 밖의 작용 효과는 상기 서술한 제 1 실시형태의 것과 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.
또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 적절히 필요에 따라 변형·변경하여 실시할 수도 있다.
예를 들어, 제 4 실시형태에서 설명한 구성은, 제 2 실시형태 및 제 3 실시형태에도 적용할 수 있다.
또, 제 1 실시형태에 기재한 상사점 전 40 °∼ 100 °, 상사점 전 약 5 °, 상사점 전 4 °∼ 상사점 후 40 °라는 수치는 실시형태를 설명하기 위한 일례이며, 이들 수치는 가스 엔진 (1) 의 최대 출력 등에 의해 적절히 변경될 수 있다.
1 : (듀얼 퓨얼 2 사이클) 가스 엔진
4 : 피스톤
8 : 연료 가스 분사 밸브
22 : 노즐
23 : 제 1 니들 밸브
25 : 제 2 니들 밸브
61 : 제 1 분공
62 : 제 2 분공
91 : 관통공
93 : 니들 밸브 시트
94 : 시일면
108 : 연료 가스 분사 밸브
122 : 노즐
123 : 슬라이드 밸브 (제 1 니들 밸브)
125 : 니들 밸브 (제 2 니들 밸브)
161 : 제 1 분공
162 : 제 2 분공
191 : 관통공
193 : 니들 밸브 시트
194 : 시일면
208 : 연료 가스 분사 밸브
222 : 노즐
225 : 제 2 니들 밸브
231 : 기름 받이
235 : 기름 받이
236 : 연통공

Claims (7)

  1. 고압 분사에 의해 연료유 및 연료 가스의 양방을 연소시킬 수 있는 듀얼 퓨얼 가스 엔진에 적용되는 연료 가스 분사 밸브로서,
    상기 듀얼 퓨얼 가스 엔진을 구성하는 피스톤이 상사점 전 40 °∼ 100 °에 위치할 때에 예혼합 연료가 되는 연료 가스를 분출하는 제 1 분공과 상사점 전 10 °∼ 상사점 후 15 °에 위치할 때에 확산 연료가 되는 연료 가스를 분출하는 제 2 분공을 구비한 노즐과,
    상기 노즐 내를 축 방향을 따라 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 왕복동하고, 상기 제 1 분공을 열림으로 하고 있을 때에 상기 제 2 분공을 닫힘으로 하고, 상기 제 1 분공을 닫힘으로 하고 있을 때에 상기 제 2 분공을 열림으로 하는 제 1 니들 밸브와,
    상기 노즐에 형성된 니들 밸브 시트와 맞닿는 시일면이 선단에 형성되고, 직경 방향에 있어서의 중앙부에, 상기 제 1 니들 밸브가 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 삽입 통과되는 관통공이 축 방향을 따라 형성되어 있고, 상기 노즐 내를 축 방향을 따라 왕복동하고, 상기 시일면이 상기 니들 밸브 시트에 맞닿아 있을 때에 상기 제 1 분공 및 상기 제 2 분공에 대한 연료 가스의 유통을 차단하고, 상기 시일면이 상기 니들 밸브 시트로부터 이간되어 있을 때에 상기 제 1 분공 또는 상기 제 2 분공에 대한 연료 가스의 유통을 허용하는 제 2 니들 밸브를 구비하고 있는 연료 가스 분사 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 니들 밸브가 상기 듀얼 퓨얼 가스 엔진의 통내압에 의해 상기 노즐 내를 축 방향을 따라 왕복동하는 슬라이드 밸브로 되어 있는 연료 가스 분사 밸브.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐의, 상기 제 2 니들 밸브가 슬라이딩하는 부분 및 상기 관통공에 기름 받이가 각각 형성되어 있고, 상기 제 2 니들 밸브가 슬라이딩하는 부분에 형성된 기름 받이와, 상기 관통공에 형성된 기름 받이가 직경 방향을 따라 상기 노즐에 형성된 연통공을 통하여 연통되어 있는 연료 가스 분사 밸브.
  4. 고압 분사에 의해 연료유 및 연료 가스의 양방을 연소시킬 수 있는 듀얼 퓨얼 가스 엔진에 적용되는 연료 가스 분사 밸브로서,
    상기 듀얼 퓨얼 가스 엔진을 구성하는 피스톤이 상사점 전 40 °∼ 100 °에 위치할 때에 예혼합 연료가 되는 연료 가스를 분출하는 제 1 분공과 상사점 전 10 °∼ 상사점 후 15 °에 위치할 때에 확산 연료가 되는 연료 가스를 분출하는 제 2 분공을 구비한 노즐과,
    상기 노즐 내를 축 방향을 따라 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 왕복동하고, 상기 제 1 분공을 열림으로 하고 있을 때에 상기 제 2 분공을 닫힘으로 하고, 상기 제 1 분공을 닫힘으로 하고 있을 때에 상기 제 2 분공을 열림으로 하는 제 1 니들 밸브와,
    상기 노즐에 형성된 니들 밸브 시트와 맞닿는 시일면이 선단에 형성되어 있고, 상기 노즐 내를 축 방향을 따라 왕복동하고, 상기 시일면이 상기 니들 밸브 시트에 맞닿아 있을 때에 상기 제 1 분공 및 상기 제 2 분공에 대한 연료 가스의 유통을 차단하고, 상기 시일면이 상기 니들 밸브 시트로부터 이간되어 있을 때에 상기 제 1 분공 또는 상기 제 2 분공에 대한 연료 가스의 유통을 허용하는 제 2 니들 밸브를 구비하고 있는 연료 가스 분사 밸브.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 노즐의, 상기 제 1 니들 밸브가 슬라이딩하는 부분 및 상기 제 2 니들 밸브가 슬라이딩하는 부분에 기름 받이가 각각 형성되어 있는 연료 가스 분사 밸브.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 연료 가스 분사 밸브를 구비하고 있는 듀얼 퓨얼 가스 엔진.
  7. 고압 분사에 의해 연료유 및 연료 가스의 양방을 연소시킬 수 있는 듀얼 퓨얼 가스 엔진에 적용되는 연료 가스 분사 밸브의 분사 방법으로서,
    상기 듀얼 퓨얼 가스 엔진을 구성하는 피스톤이 상사점 전 40 °∼ 100 °에 위치할 때에 예혼합 연료가 되는 연료 가스를 분출하는 제 1 분공과 상사점 전 10 °∼ 상사점 후 15 °에 위치할 때에 확산 연료가 되는 연료 가스를 분출하는 제 2 분공을 구비한 노즐과,
    상기 노즐 내를 축 방향을 따라 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 왕복동하는 제 1 니들 밸브와,
    상기 노즐에 형성된 니들 밸브 시트와 맞닿는 시일면이 선단에 형성되어 있고, 상기 노즐 내를 축 방향을 따라 왕복동하는 제 2 니들 밸브를 구비하고,
    상기 제 1 니들 밸브에 의해, 상기 제 1 분공을 열림으로 하고 있을 때에 상기 제 2 분공을 닫힘으로 하고, 상기 제 1 분공을 닫힘으로 하고 있을 때에 상기 제 2 분공을 열림으로 하고, 상기 제 2 니들 밸브에 의해, 상기 시일면이 상기 니들 밸브 시트에 맞닿아 있을 때에 상기 제 1 분공 및 상기 제 2 분공에 대한 연료 가스의 유통을 차단하고, 상기 시일면이 상기 니들 밸브 시트로부터 이간되어 있을 때에 상기 제 1 분공 또는 상기 제 2 분공에 대한 연료 가스의 유통을 허용하도록 한 연료 가스 분사 밸브의 분사 방법.
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