KR101785407B1 - 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치 - Google Patents

선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박에 사용되는 디젤엔진의 연료분사밸브의 개방압력을 수동 조작 방식으로 정확하게 측정하여 적합성 여부를 신뢰성 있게 검증할 수 있는 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 선박 디젤엔진의 연료분사밸브에 테스트오일을 주입 및 가압하여 압력을 측정하는 것으로, 테스트오일을 공기압으로 압송하는 오일압송라인과, 오일압송라인에 연결되어 테스트오일을 연료분사밸브로 주입하는 오일주입라인을 포함하는 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치에 있어서, 상기 오일주입라인에 급속차단밸브가 연결되어, 테스트오일의 압력에 의해 상기 연료분사밸브가 개방되어 테스트오일의 압력강하가 발생하는 순간에 상기 오일압송라인 내부에서의 테스트오일의 압력과 상기 오일주입라인 내부에서의 테스트오일의 압력의 차이가 발생하면 상기 공기압의 차단 없이 상기 급속차단밸브가 작동하면서 상기 연료분사밸브의 개방압력을 측정하고 압력표시기를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치를 기술적 요지로 한다.

Description

선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치{Test apparatus for fuel injection valve of marine diesel engine}
본 발명은 선박에 사용되는 디젤엔진의 연료분사밸브의 개방압력을 수동 조작 방식으로 정확하게 측정하여 적합성 여부를 신뢰성 있게 검증할 수 있는 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박 디젤엔진의 연료분사밸브는 개방압력(분사압력)에 따라 엔진의 효율과 수명이 결정된다. 즉, 개방압력이 기준압력에 만족하지 못할 경우 불안전 연소로 대기오염을 일으키고 연료소모도 증가하게 된다.
따라서 선박 디젤엔진의 연료분사밸브의 개방압력을 적절하게 유지해야 한다. 이를 위해 선박 디젤엔진의 연료분사밸브의 개방압력을 측정하여 적합성 여부를 검증하기 위한 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트 장치가 개발되었다.
이러한 종래의 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트 장치는 연료분사밸브에 테스트오일을 공급하여 테스트하는 구조이다.
즉, 연료분사밸브에 테스트오일을 주입하고 테스트오일의 압력을 점진적으로 상승시키며 그 과정에서 테스트오일의 압력에 의해 연료분사밸브가 개방되어 압력강하가 발생하는 순간에 테스트오일의 입력인 연료분사밸브의 개방압력을 측정하는 구조이다.
이때 종래의 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치는 연료분사밸브의 개방상태에서의 테스트오일의 압력을 측정하기 위해서는 테스트오일의 압력을 일시적으로 유지시키는데 이를 위해 테스트오일에 가해지는 공기압을 일시적으로 차단하는 작동이 이루어진다.
즉, 측정 대상인 테스트오일을 직접 차단하지 않고 테스트오일에 압력을 가하는 공기압을 차단해야 하는 문제점이 있다.
따라서 테스트오일을 직접 차단한 상태에서 테스트오일의 압력을 측정할 수 있는 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치의 개발이 시급하다.
대한민국 등록특허공보 제10-0898942호, 2009.05.25.자 공고.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 테스트오일의 압력상승에 따라 연료분사밸브가 개방되면서 테스트오일의 압력강하가 발생한 즉시 테스트오일을 차단하여 개방압력을 측정할 수 있는 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치 및 그 테스트방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치는 선박 디젤엔진의 연료분사밸브에 테스트오일을 주입 및 가압하여 압력을 측정하는 것으로, 테스트오일을 공기압으로 압송하는 오일압송라인과, 오일압송라인에 연결되어 테스트오일을 연료분사밸브로 주입하는 오일주입라인을 포함하는 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치에 있어서, 상기 오일주입라인에 급속차단밸브가 연결되어, 테스트오일의 압력에 의해 상기 연료분사밸브가 개방되어 테스트오일의 압력강하가 발생하는 순간에 상기 오일압송라인 내부에서의 테스트오일의 압력과 상기 오일주입라인 내부에서의 테스트오일의 압력의 차이가 발생하면 상기 공기압의 차단 없이 상기 급속차단밸브가 작동하면서 상기 연료분사밸브의 개방압력을 측정하고 압력표시기를 통해 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 급속차단밸브는 상기 압력강하로 인한 상기 오일압송라인과 상기 오일주입라인 간의 압력차에 의해 자동으로 작동되는 것을 특징으로 한다.
상기 압력표시기를 통해 상기 연료분사밸브의 개방압력이 출력되면 상기 테스트오일을 압송하는 공기압이 차단되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
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상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치 및 그 테스트방법은 연료분사밸브가 개방되는 순간에 테스트오일을 가압하기 위한 공기압을 차단하지 않고 연료분사밸브로 주입되는 테스트오일을 직접적으로 차단하여 연료분사밸브의 적합성 여부를 신뢰도 있게 평가할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트방법을 도시한 순서도.
본 발명은 선박의 디젤엔진에서 디젤연료를 분사하는 연료분사밸브의 적합성 여부를 평가하기 위하여 수동 조작 방식으로 테스트하는 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치 및 그 테스트방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명에 따른 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치 및 그 테스트방법은 선박에 사용되는 디젤엔진의 연료분사밸브의 개방압력을 수동 조작 방식으로 정확하게 측정하여 적합성 여부를 신뢰성 있게 검증할 수 있는 것이 특징이다.
이러한 특징은 연료분사밸브의 개방과 동시에 테스트오일의 압력강하가 발생하는 순간 즉시 연료분사밸브로 주입되는 테스트오일을 급속 차단하여 연료분사밸브의 개방압력을 정확하게 측정할 수 있는 것이 특징이다.
즉, 압력차에 의해 자동으로 차단 작동하는 급속차단밸브를 이용하여 테스트오일이 연료분사밸브로 주입되는 오일주입라인을 급속 차단시켜 연료분사밸브의 개방압력을 측정하는 구조 및 방법에 의해 달성된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치 및 그 테스트방법을 첨부한 도면을 참조하여 차례대로 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치를 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치는 도 1에 도시된 바와 같이 밸브홀더(10), 오일탱크(20), 오일공급라인(30), 오일펌프(40), 오일압력제어라인(50), 오일압송라인(60), 오일주입라인(70), 급속차단밸브(80), 압력센서(90) 및 압력표시기(110)로 구성된다.
먼저, 상기 밸브홀더(10)는 연료분사밸브(F)를 고정하여 오일주입라인(70)과 연결하면서 연료분사밸브(F)의 개방시 분사되는 테스트오일을 받쳐서 오일탱크(20)로 회귀시키는 구성이다.
즉, 밸브홀더(10)는 연료분사밸브(F)를 고정시키는 클램프(11)와, 연료분사밸브(F)에서 분사되는 테스트오일을 받치는 오일받이(12)로 구성된다. 그리고 오일받이(12)는 오일회귀라인(130)에 의해 오일탱크(20)와 연결되어 받쳐진 테스트오일은 오일탱크(20)로 회귀된다.
다음으로, 상기 오일탱크(20)는 테스트오일을 저장하는 구성이다. 이때 오일탱크(20)는 오일회귀라인(130)을 통해 밸브홀더(10)와 연결되고 오일펌프(40)와는 오일공급라인(30)에 의해 연결된다.
다음으로, 상기 오일공급라인(30)은 오일탱크(20)와 오일펌프(40)의 사이에 연결되어 오일탱크(20)의 테스트오일을 오일펌프(40)로 공급하는 유로이다. 단, 오일공급라인(30)에는 테스트오일에 포함된 불순물을 걸러내기 위한 오일필터(31)가 설치된다.
다음으로, 상기 오일펌프(40)는 오일공급라인(30)을 통해 오일탱크(20)의 테스트오일을 공급받아 공기압으로 가압하여 오일압송라인(60)과 급속차단밸브(80)을 거쳐서 오일주입라인(70)으로 압송하는 구성이다.
이때 오일펌프(40)는 테스트오일이 입력되는 입력단과, 입력단으로 입력된 테스트오일을 가압하기 위해 공기압이 인가되는 압력제어단과, 공기압에 의해 가압된 테스트오일이 토출되는 출력단이 포함된다.
다음으로, 상기 오일압력제어라인(50)은 공기압을 조절하여 오일펌프(40)에 인가하여 오일펌프(40)의 압송압력을 제어하는 공기압관로이다.
이때 오일압력제어라인(50)은 압축공기가 유입되는 제1공기압라인(51)과, 제1공기압라인(51)에 연결되어 공기압을 제어하는 압력조절밸브(56)와, 압력조절밸브(56)와 오일펌프(40)의 사이에 연결되어 압력조절밸브(56)에 의해 제어된 공기압을 오일펌프(40)로 유입시키는 제2공기압라인(52)으로 구성된다.
그리고 오일압력제어라인(50)에는 오일펌프(40)에 별도로 연결되어 오일펌프(40)의 피스톤(41) 스트로크를 조절하는 스트로크조절라인(53)이 더 포함된다.
단, 제1공기압라인(51)의 전단에는 공기에 포함된 불순물을 제거하는 공기필터(54)가 설치되고, 제2공기압라인(52)에는 제1공기압라인(51)과의 연결 및 연결 해제를 위한 개폐밸브(55)가 설치되며, 스트로크조절라인(53)에는 스트로크밸브(57)가 설치된다.
즉, 개폐밸브(55)의 조작에 따라 제1공기압라인(51)과 제2공기압라인(52)이 상호 연결되고, 압력제어밸브(56)의 조작에 따라 제1공기압라인(51)의 공기압이 제어되어 제2공기압라인(52)을 통해 제어된 공기압이 오일펌프(40)에 유입되면서 연료분사밸브(F)로 주입되는 테스트오일의 압력이 연료분사밸브(F)가 개방될 때까지 점진적으로 상승하게 된다.
다음으로, 상기 오일압송라인(60)은 오일펌프(40)의 출력단에 연결되어 오일펌프(40)에 의해 가압된 테스트오일을 압송하는 유로이다.
다음으로, 상기 오일주입라인(70)은 오일압송라인(60)과 연료분사밸브(F)를 연결하여 오일압송라인(60)을 통해 압송되는 테스트오일을 연료분사밸브(F)로 주입하는 유로이다.
이때 오일주입라인(70)을 통해 주입되는 테스트오일의 압력이 연료분사밸브(F)의 개방압력을 초과하여 연료분사밸브(F)가 개방되면 테스트오일이 분사되고 순간적으로 테스트오일의 압력강하가 발생하면서 오일주입라인(70)과 오일압송라인(60) 간에는 순간적으로 압력차가 발생하게 된다.
다음으로, 상기 급속차단밸브(80)는 오일주입라인(70)에 설치되어 오일주입라인(70)을 통해 연료분사밸브(F)로 주입되는 테스트오일을 단속하는 구성이다.
즉, 급속차단밸브(80)는 연료분사밸브(F)가 개방된 순간에 테스트오일의 압력강하로 인해 오일주입라인(70)과 오일압송라인(60) 간에 압력차가 발생할 때 순간적으로 자동으로 작동하여 오일주입라인(70)을 통해 연료분사밸브(F)로 주입되는 테스트오일을 신속하게 차단하게 된다.
따라서 테스트오일을 차단하기 위해 오일압력제어라인(50)을 통해 오일펌프(40)로 가해지는 공기압을 차단하는 종래와 달리 급속차단밸브(80)가 오일주입라인(70)과 오일압송라인(60) 간에 압력차에 의해 자동으로 작동하여 오일주입라인(70)으로 주입되는 테스트오일을 신속히 차단하게 된다.
이에 따라 연료분사밸브(F)가 개방된 즉시 테스트오일의 차단이 이루어짐에 따라 연료분사밸브(F)의 개방에 따른 테스트오일의 압력을 측정할 수 있다.
다음으로, 상기 압력센서(90)는 테스트오일의 압력을 감지하고 그 감지 압력에 대응되는 감지신호를 출력하는 구성이다. 이때 압력센서(90)는 오일주입라인(70)과 연료분사밸브(F)의 사이에 연결된 압력분배변(100)을 통해 인가되는 테스트오일의 압력을 감지한 후 감지신호를 압력표시기(110)로 출력한다.
마지막으로, 상기 압력표시기(110)는 압력센서(90)로부터 측정된 테스트오일의 압력을 화면에 출력하는 구성이다.
즉, 압력표시기(100)는 테스트오일의 압력이 점진적으로 상승될 때는 테스트오일의 압력을 실시간으로 화면에 출력한다. 그리고 테스트오일의 압력상승에 의해 연료분사밸브(F)가 개방되어 테스트오일이 차단될 때는 연료분사밸브의 개방압력을 화면에 고정 출력한다.
한편, 압력표시기(110)를 통해 연료분사밸브(F)의 개방압력이 화면에 고정 출력되면 1회의 테스트가 종료된다.
그리고 압력제어밸브(56)의 조작을 통해 제2공기압라인(52)의 공기압을 하강시키고 압력방출밸브(121)의 조작을 통해 오일압송라인(60)과 오일탱크(20)를 연결하는 오일배출라인(120)을 개방하여 오일압송라인(60) 내부의 테스트오일을 오일탱크(20)로 배출한다.
그러면 오일주입라인(70)과 오일압송라인(60) 간의 압력차가 사라지면서 급속차단밸브(80)가 본래 상태로 자동 전환되고 오일주입라인(70)이 개방된다.
이때 개폐밸브(55)는 별도의 제어기(140)를 통해 작동이 제어되고 나머지 압력제어밸브(56)와 스트로크밸브(57) 및 압력방출밸브(121)는 수동으로 조작한다. 그리고 압력표시기(110)는 제어기(140)와 일체로 구성된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트방법은 도 2에 도시된 바와 같이 테스트오일 주입 단계(S10), 테스트오일 가압 단계(S20), 테스트오일 차단 단계(S30) 및 테스트오일 압력 측정 단계(S40)로 구성된다.
먼저, 테스트오일 주입 단계(S10)는 오일탱크(20)의 테스트오일을 연료분사밸브(F)로 주입하는 단계이다.
즉, 개폐밸브(55)를 조작하여 제1공기압라인(51)과 제2공기압라인(52)을 연결한 후 압력제어밸브(56)를 1차 조작하여 오일펌프(40)를 작동시킨다. 그러면 오일펌프(40)의 작동에 의해 테스트오일의 압력이 일정압력까지 도달하게 된다.
이때 오일펌프(40)의 압력변동 없이 한 번의 행정으로 연료분사밸브(F)의 개방압력까지 도달되도록 스트로크밸브(57)를 조작하여 오일펌프(40)의 피스톤(41)이 최초의 가압행정 위치로 복귀시키는 과정이 필요하다.
다음으로, 상기 테스트오일 가압 단계(S20)는 연료분사밸브(F)로 주입되는 테스트오일의 압력을 상승시켜 연료분사밸브(F)의 개방시키는 단계이다.
즉, 압력제어밸브(56)를 2차 조작하여 제2공기압라인(52)의 공기압을 오일펌프(40)로 인가하여 연료분사밸브(F)의 개방압력에 도달할 때까지 테스트오일의 압력을 점진적으로 상승시킨다.
그러면 연료분사밸브(F)는 그 개방압력을 초과하는 순간 입구가 개방되면서 테스트오일을 분사하게 된다. 그리고 테스트오일에는 순간적으로 압력강하가 발생하게 된다.
다음으로, 상기 테스트오일 차단 단계(S30)는 연료분사밸브(F)가 개방압력을 초과하여 개방된 순간 테스트오일을 차단하는 단계이다.
즉, 연료분사밸브(F)에 연결된 오일주입라인(70)을 막아 오일주입라인(70)을 통해 연료분사밸브(F)로 주입되는 테스트오일을 강제적으로 차단한다.
단, 테스트오일의 차단은 오일주입라인(70)에 설치된 급속차단밸브(80)의 작동에 따라 이루어진다. 이때 급속차단밸브(80)는 연료분사밸브(F)의 개방으로 인해 테스트오일의 압력강하가 발생하는 순간 오일주입라인(70)과 오일압송라인(60) 간의 압력차에 의해 자동으로 작동한다.
따라서 오일주입라인(70)이 급속차단밸브(80)에 의해 폐쇄되어 신속하게 차단되면서 연료분사밸브(F)로 주입되는 테스트오일을 신속하게 차단한다.
마지막으로, 상기 테스트오일 압력 측정 단계(S40)는 연료분사밸브(F)의 개방압력을 측정하는 단계이다.
즉, 오일압송라인(60)에 설치된 압력센서(90)를 통해 연료분사밸브(F)의 개방압력과 대응되는 오일압송라인(60) 내의 테스트오일의 압력을 측정한다.
상기와 같이 압력센서(90)에서 측정된 연료분사밸브(F)의 개방압력은 외부에서 확인 가능하도록 압력표시기(110)를 통해 고정 출력된다.
한편, 연료분사밸브(F)의 개방압력을 측정하여 압력표시기(110)에 고정 출력되면 1회의 테스트가 종료된다.
그런 다음 압력제어밸브(56)를 조작하여 제2공기압라인(52)의 공기압을 감소시킨 후 압력방출밸브(121)의 조작을 통해 오일배출라인(120)을 개방하여 오일압송라인(60)의 압력을 오일탱크(20)로 배출하여 테스트오일의 감압 과정을 거친다.
그러면 오일압송라인(60)의 압력이 일정압력으로 하강하는 과정에서 급속차단밸브(80)가 본래 상태가 전환되면서 오일주입라인(70)이 개방되어 다음의 테스트를 진행할 수 있는 상태가 된다.
상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.
10: 밸브홀더
11: 클램프
12: 오일받이
20: 오일탱크
30: 오일공급라인
31: 오일필터
40: 오일펌프
41: 피스톤
50: 오일압력제어라인
51: 제1공기압라인
52: 제2공기압라인
53: 스트로크조절라인
54: 공기필터
55: 개폐밸브
56: 압력제어밸브
57: 스트로크밸브
60: 오일압송라인
70: 오일주입라인
80: 급속차단밸브
90: 압력센서
100: 압력분배변
110: 압력표시기
120: 오일배출라인
121: 압력방출밸브
130: 오일회귀라인
140: 제어기
S10: 테스트오일 주입 단계
S20: 테스트오일 가압 단계
S30: 테스트오일 차단 단계
S40: 테스트오일 압력 측정 단계
F: 연료분사밸브

Claims (5)

  1. 선박 디젤엔진의 연료분사밸브에 오일펌프에 저장된 테스트오일을 주입 및 가압하여 압력을 측정하는 것으로, 테스트오일을 공기압으로 압송하는 오일압송라인과, 오일압송라인에 연결되어 테스트오일을 연료분사밸브로 주입하는 오일주입라인을 포함하는 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치에 있어서,
    상기 오일주입라인에 급속차단밸브가 연결되어, 테스트오일의 압력에 의해 상기 연료분사밸브가 개방되어 테스트오일의 압력강하가 발생하는 순간에 상기 오일압송라인 내부에서의 테스트오일의 압력과 상기 오일주입라인 내부에서의 테스트오일의 압력의 차이가 발생하면 시간 지연을 유발하는 상기 공기압의 차단 과정 없이 상기 급속차단밸브가 작동하면서 상기 연료분사밸브의 개방압력을 측정하고 압력표시기를 통해 출력하되,
    상기 급속차단밸브는
    상기 압력강하로 인한 상기 오일압송라인과 상기 오일주입라인 간의 압력차에 의해 자동으로 작동되고,
    상기 압력표시기를 통해 상기 연료분사밸브의 개방압력이 출력되면 상기 테스트오일을 압송하는 공기압이 차단되도록 제어되며,
    상기 공기압을 조절하고 상기 오일펌프에 인가하여 테스트오일의 압송압력을 제어하는 오일압력제어라인이 포함되고,
    상기 오일압력제어라인은 압축공기가 유입되는 제1공기압라인과, 상기 공기압을 상기 오일펌프로 유입시키는 제2공기압라인과, 상기 오일펌프에 별도로 연결되어 상기 오일펌프의 피스톤 스트로크를 조절하는 스트로크조절라인으로 구성되고,
    상기 제2공기압라인에는
    상기 제1공기압라인과의 연결 및 연결 해제를 위한 개폐밸브와, 상기 제1공기압라인에 연결되어 상기 공기압을 제어하는 압력조절밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 선박 디젤엔진의 연료분사밸브 테스트장치.
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