KR101854058B1 - Liquid fuel supply system - Google Patents
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Abstract
액체연료 공급시스템(20)은 연소실(7)에 액체연료(FO)를 분사하는 분사밸브(9)와 분사밸브에서 연소실(26)에 분사되는 액체연료의 분사압력을 조정 가능한 제어장치를 구비한다. 분사압력은 분사밸브로부터의 액체연료의 분사가 개시될 때의 액체연료의 개시 때 분사압력을 포함한다. 제어장치는 연소실에 액체연료 및 기체연료의 양쪽이 공급되는 가스모드에 따른 개시 때 분사압력이 연소실에 액체연료가 공급되고 기체연료가 공급되지 않는 디젤모드에 따른 개시 때 분사압력보다도 높아지도록 조정한다.The liquid fuel supply system 20 has a injection valve 9 for injecting the liquid fuel FO into the combustion chamber 7 and a control device for adjusting the injection pressure of the liquid fuel injected into the combustion chamber 26 at the injection valve . The injection pressure includes the injection pressure at the start of the liquid fuel when the injection of the liquid fuel from the injection valve is started. The control device adjusts such that the injection pressure at the start according to the gas mode in which both the liquid fuel and the gaseous fuel are supplied to the combustion chamber is higher than the injection pressure at the start according to the diesel mode in which the liquid fuel is supplied to the combustion chamber and the gaseous fuel is not supplied .
Description
본 발명은 듀얼퓨얼엔진의 액체연료 공급시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid fuel supply system of a dual fuel engine.
예를 들어, 선박의 동력원으로서 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 액체연료 및 기체연료의 양쪽을 사용하여 동력을 발생하는 듀얼퓨얼 엔진(이원연료엔진)이 알려져 있다.For example, a dual fuel engine (dual fuel engine) is known in which power is generated by using both liquid fuel and gaseous fuel as disclosed in
듀얼퓨얼엔진은 액체연료(연료유)만을 사용하는 디젤모드(연료유 전용모드)와 액체연료 및 기체연료(가연성가스)의 양쪽을 사용하는 가스모드(2종 연료모드)의 각각으로 작동 가능하다. 디젤모드는 연소실에 액체연료를 공급하고, 그 공급된 액체연료를 연소시키는 방식이다. 가스모드는 연소실에 공급된 소량의 액체연료에 의한 파일럿 불꽃을 기점으로 하여, 연소실에 임의의 타이밍으로 공급된 기체연료를 착화시켜 연소시키는 방식이다.The dual fuel engine is operable in each of the diesel mode (fuel oil only mode) using only liquid fuel (fuel oil) and the gas mode (two fuel mode) using both liquid fuel and gaseous fuel (combustible gas) . The diesel mode is a method of supplying liquid fuel to the combustion chamber and burning the supplied liquid fuel. The gas mode is a method in which gaseous fuel supplied at a certain timing to the combustion chamber is ignited and burned based on a pilot flame generated by a small amount of liquid fuel supplied to the combustion chamber.
가스모드에서 파일럿 불꽃을 생성하기 위한 액체연료의 공급량의 제어가 정밀도 좋게 행해지지 않으면, 듀얼퓨얼엔진의 성능이 저하할 가능성이 있다. 예를 들어, 액체연료의 공급량이 과대하면 액체연료의 소비량이 증대하고, NOx가 생성될 가능성이 높아진다. 한편, 액체연료의 공급량이 과소하면 일정량의 액체연료를 안정되게 공급하기 어려워지거나, 액체연료의 분사구에 이물질이 부착하여 액체연료를 원활하게 공급할 수 없게 될 가능성이 있다.If the control of the supply amount of the liquid fuel for generating the pilot flame in the gas mode is not performed with high precision, the performance of the dual fuel engine may deteriorate. For example, if the supply amount of the liquid fuel is excessive, the consumption amount of the liquid fuel increases and the possibility of generation of NOx increases. On the other hand, if the supply amount of the liquid fuel is too small, it may become difficult to stably supply a certain amount of the liquid fuel, or foreign substances may adhere to the injection port of the liquid fuel, and the liquid fuel may not be supplied smoothly.
본 발명은 소량의 액체연료를 안정되게 공급 가능한 듀얼퓨얼 엔진의 액체연료 공급시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a liquid fuel supply system of a dual fuel engine capable of stably supplying a small amount of liquid fuel.
본 발명에 관한 액체연료 공급시스템은 듀얼퓨얼엔진의 연소실에 액체연료를 공급하는 액체연료 공급시스템으로서, 상기 연소실에 상기 액체연료를 분사하는 분사밸브와, 상기 분사밸브에서 상기 연소실에 분사되는 상기 액체연료의 분사압력을 조정 가능한 제어장치를 구비하고, 상기 분사압력은 상기 분사밸브로부터의 상기 액체연료의 분사가 개시될 때의 상기 액체연료의 개시 때 분사압력을 포함하고, 상기 제어장치는 상기 연소실에 상기 액체연료 및 상기 기체연료의 양쪽이 공급되는 가스모드에 따른 상기 개시 때 분사압력이 상기 연소실에 상기 액체연료가 공급되고 기체연료가 공급되지 않는 디젤모드에 따른 상기 개시 때 분사압력보다도 높아지도록 조정한다.A liquid fuel supply system according to the present invention is a liquid fuel supply system for supplying a liquid fuel to a combustion chamber of a dual fuel engine, comprising: an injection valve for injecting the liquid fuel into the combustion chamber; Wherein the injection pressure includes an injection pressure at the start of the liquid fuel when the injection of the liquid fuel from the injection valve is started and the control device includes a control device capable of adjusting the injection pressure of the fuel, Injection pressure in accordance with the gas mode in which both the liquid fuel and the gaseous fuel are supplied is higher than the starting-time injection pressure in accordance with the diesel mode in which the liquid fuel is supplied to the combustion chamber and the gaseous fuel is not supplied to the combustion chamber Adjust.
본 발명에 의하면 연소실에 액체연료를 분사하는 경우에, 분사밸브로부터의 액체연료의 분사가 개시될 때의 액체연료의 개시 때 분사압력을 가스모드 쪽이 디젤모드보다도 높아지도록 조정함으로써, 분사밸브의 분사구에 이물질이 부착하는 것을 억제하면서 소량의 액체연료를 안정되게 공급할 수 있다.According to the present invention, when the liquid fuel is injected into the combustion chamber, the injection pressure at the start of the liquid fuel when the injection of the liquid fuel from the injection valve is started is adjusted so that the gas mode is higher than the diesel mode, It is possible to stably supply a small amount of liquid fuel while suppressing adhesion of foreign matter to the injection port.
본 발명에 관한 액체연료 공급시스템에서, 피스톤을 갖고 상기 분사밸브에 상기 액체연료를 공급 가능한 펌프와, 상기 피스톤을 작동 가능한 작동 액체가 충만되는 고압통로와, 상기 고압통로의 내측위치와 외측위치 사이를 이동 가능하고, 상기 내측위치에 배치되어 상기 고압통로를 닫고, 상기 외측위치에 배치되어 상기 고압통로를 여는 주 밸브와, 상기 고압통로와 접속 가능하고, 상기 고압통로와 접속된 상태로 상기 고압통로에서 상기 주 밸브에 공급되는 상기 작동 액체가 흐르는 공급통로와, 상기 공급통로와 접속 가능한 스필통로와, 상기 공급통로와 상기 고압통로를 접속하여 상기 주 밸브가 상기 내측위치에 배치되는 상태 및 상기 공급통로와 상기 스필통로를 접속하여 상기 주 밸브가 상기 외측위치에 배치되는 상태의 일방에서 타방으로 전환하는 메인 전자(電磁)밸브와, 상기 스필통로에 배치되고 상기 공급통로에서 유출하는 상기 작동유체의 유량을 조정하여, 상기 주 밸브가 상기 내측위치에서 상기 외측위치를 향하여 이동할 때의 상기 주 밸브의 이동속도를 조정 가능한 서브 전자밸브를 구비하고, 상기 제어장치는 상기 메인 전자밸브 및 상기 서브 전자밸브를 제어하고 상기 분사압력을 조정하며, 상기 디젤모드에서 상기 주 밸브가 제1 속도로 상기 내측위치에서 이동하고, 상기 가스모드에서 상기 주 밸브가 상기 제1 속도보다도 높은 제2 속도로 상기 내측위치에서 이동하도록 상기 메인 전자밸브 및 상기 서브 전자밸브를 제어함으로써, 상기 디젤모드 및 상기 가스모드의 각각에 따른 상기 개시 때 분사압력을 조정해도 된다. 메인 전자밸브와 서브 전자밸브를 구비한 액체연료 공급시스템에서, 메인 전자밸브의 작동에 의해 주 밸브가 이동하여 고압통로를 개폐한다. 공급통로와 고압통로가 접속되어 주 밸브에 작동액체가 공급됨으로써, 주 밸브가 고압통로의 내측으로 이동하여 고압통로를 닫는다. 한편 공급통로와 스필통로가 접속되어 공급통로의 작동액체가 스필통로에 유출함으로써, 주 밸브가 고압통로의 외측으로 이동하여 고압통로를 연다. 이것에 의해 펌프의 피스톤이 작동하여 분사밸브에 액체연료가 공급되고, 분사밸브에서 액체연료가 분사된다. 스필통로에는 서브 전자밸브가 배치된다. 고압통로가 열리도록 주 밸브가 이동할 때, 서브 전자밸브는 공급통로에서 유출하는 작동유체의 유량을 조정한다. 작동유체의 유량이 조정됨으로써 주 밸브의 이동속도가 조정된다. 가스모드에서 주 밸브는 고압통로에서 고속인 제2 속도로 이동한다. 이것에 의해 피스톤에 작용하는 고압통로의 작동액체의 압력은 급속히 변하고, 그 결과 분사밸브에서 액체연료가 고속도로 분사한다. 따라서 분사밸브에서 소량의 액체연료를 분사하는 경우에도, 분사밸브의 분사구에 이물질이 부착하는 것을 억제하여, 소량의 액체연료를 안정되게 공급할 수 있다.In the liquid fuel supply system according to the present invention, a pump capable of supplying the liquid fuel to the injection valve with a piston, a high-pressure passage filled with a working liquid capable of operating the piston, and a high- A main valve disposed at the inside position to close the high pressure passage and disposed at the outside position to open the high pressure passage; and a high pressure passage connected to the high pressure passage, A supply passage through which the working liquid supplied to the main valve flows in the passage, a spill passage connectable with the supply passage, and a state in which the main valve is disposed at the inner position by connecting the supply passage and the high- The main valve is connected to the spill passage and the supply passage is connected to the other side A main electromagnetic valve which is disposed in the spill passage and which adjusts a flow rate of the working fluid flowing out of the supply passage so as to move the main valve from the inner position to the outer position, Wherein the control device controls the main solenoid valve and the sub solenoid valve and adjusts the injection pressure, and in the diesel mode, the main valve is operated at the first speed And controls the main solenoid valve and the sub solenoid valve so that in the gas mode, the main valve moves at the second position at a second speed higher than the first speed, the diesel mode and the gas mode It is also possible to adjust the injection pressure at the initiation according to each of them. In the liquid fuel supply system provided with the main solenoid valve and the sub solenoid valve, the main valve is moved by the operation of the main solenoid valve to open / close the high-pressure passage. The supply passage and the high-pressure passage are connected to supply the working liquid to the main valve, so that the main valve moves to the inside of the high-pressure passage and closes the high-pressure passage. On the other hand, the supply passage and the spill passage are connected, and the working liquid of the supply passage flows out to the spill passage, so that the main valve moves to the outside of the high-pressure passage and opens the high-pressure passage. As a result, the piston of the pump is operated to supply the liquid fuel to the injection valve, and the liquid fuel is injected from the injection valve. A sub-solenoid valve is disposed in the spill passage. When the main valve moves so as to open the high pressure passage, the sub solenoid valve adjusts the flow rate of the working fluid flowing out of the supply passage. The flow rate of the working fluid is adjusted to adjust the moving speed of the main valve. In the gas mode, the main valve moves from the high pressure passageway to the second, high speed. As a result, the pressure of the working liquid in the high-pressure passage acting on the piston changes rapidly, and as a result, the liquid fuel is injected at a high speed from the injection valve. Therefore, even when a small amount of liquid fuel is injected from the injection valve, adhesion of foreign matter to the injection port of the injection valve is suppressed, and a small amount of liquid fuel can be stably supplied.
본 발명에 관한 액체연료 공급시스템에서, 상기 스필통로는 퀵스필통로와 상기 퀵스필통로보다도 좁은 슬로스필통로를 포함하고, 상기 서브전자밸브는 상기 공급통로로부터의 상기 작동액체가 상기 퀵스필통로를 흐르는 상태 및 상기 공급통로로부터의 상기 작동액체가 상기 퀵스필통로를 흐르지 않는 상태의 일방에서 타방으로 전환해도 된다. 공급통로로부터의 작동액체가 퀵스필통로 및 슬로스필통로의 양쪽으로 흐름으로써, 공급통로의 작동액체는 그 공급통로에서 급격히 유출한다. 이것에 의해 주 밸브는 고속도로 이동할 수 있다. 한편 공급통로로부터의 작동액체가 슬로스필통로에만 흐름으로써, 공급통로의 작동액체는 그 공급통로에서 완만하게 유출한다. 이것에 의해 주 밸브는 저속도로 이동할 수 있다.In the liquid fuel supply system according to the present invention, the spill passage includes a quick spill passage and a slow spill passage narrower than the quick spill passage, and the sub-solenoid valve is configured such that the working liquid from the supply passage communicates with the quick spill passage And a state in which the working liquid from the supply passage does not flow through the quick spill passage may be switched from one to another. Working fluid from the supply passage flows to both the quill pencil case and the slow spill passage, so that the working liquid in the supply passage rapidly flows out from the supply passage. As a result, the main valve can be moved on the highway. On the other hand, the working liquid from the supply passage flows only through the slow spill passage, so that the working liquid of the supply passage smoothly flows out from the supply passage. As a result, the main valve can be moved at a low speed.
본 발명에 관한 액체연료 공급시스템에서 상기 서브전자밸브는 솔레노이드를 포함해도 된다. 솔레노이드에 의해 서브전자밸브의 작동속도가 조정되므로, 주 밸브의 이동속도를 세세하게 조정할 수 있다.In the liquid fuel supply system according to the present invention, the sub solenoid valve may include a solenoid. Since the operating speed of the sub solenoid valve is adjusted by the solenoid, the moving speed of the main valve can be finely adjusted.
본 발명에 관한 액체연료 공급시스템에서, 상기 디젤모드에서 상기 주 밸브는 상기 내측위치부터 상기 외측위치까지의 이동기간의 전기에서 상기 제1 속도로 이동하고, 상기 이동기간의 후기에서 상기 제1 속도보다도 빠른 속도로 이동해도 된다. 주 밸브의 이동기간의 전기에서 주 밸브를 저속인 제1 속도로 이동함으로써, 액체연료가 분사되는 분사기간의 전기에서 분사밸브에서 분사되는 액체연료의 분사량(분사율)이 저감된다. 이것에 의해 연소온도가 저감되고, 예를 들어 NOx의 생성이 억제된다. 주 밸브의 이동기간의 후기에서 주 밸브를 고속도로 이동시킴으로써, 분사기간의 후기에서 분사량이 증대하고, 디젤모드에서 연소에 필요한 액체연료가 연소실로 공급된다.In the liquid fuel supply system according to the present invention, in the diesel mode, the main valve moves at the first speed in the electricity of the moving period from the inner position to the outer position, and at the second speed You can move at a faster speed than that. By moving the main valve at the first speed at a low speed in the electricity of the main valve moving period, the injection amount (injection ratio) of the liquid fuel injected from the injection valve in the electricity of the injection period in which the liquid fuel is injected is reduced. As a result, the combustion temperature is reduced and, for example, the generation of NOx is suppressed. By moving the main valve at a high speed in the latter period of the movement period of the main valve, the injection quantity increases in the latter period of the injection period and the liquid fuel necessary for combustion in the diesel mode is supplied to the combustion chamber.
본 발명에 관한 듀얼퓨얼 엔진의 액체연료 공급시스템에 의하면 소량의 액체연료를 안정되게 공급할 수 있다.The liquid fuel supply system of the dual fuel engine according to the present invention can stably supply a small amount of liquid fuel.
도 1은 본 실시형태에 관한 듀얼퓨얼엔진의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 실시형태에 관한 듀얼퓨얼엔진의 동작의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3은 가스모드에서 연소실에 연료가 분사되고 있는 상태의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 가스모드에서 연료가 연소하고 있는 상태의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 5는 가스모드에서 연료가 연소하고 있는 상태의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 실시형태에 관한 액체연료 공급시스템의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 실시형태에 관한 액체연료 공급시스템의 동작의 일례를 나타내는 도이다.
도 8은 본 실시형태에 관한 액체연료 공급시스템의 동작의 일례를 나타내는 도이다.
도 9는 본 실시형태에 관한 액체연료 공급시스템의 동작의 일례를 나타내는 도이다.
도 10은 본 실시형태에 관한 서브전자밸브의 일례를 나타내는 도이다.
도 11은 본 실시형태에 관한 디젤모드에 따른 메인전자밸브 및 서브전자밸브의 동작의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 12는 본 실시형태에 관한 가스모드에 따른 메인전자밸브 및 서브전자밸브의 동작의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 13은 본 실시형태에 관한 디젤모드에 따른 액체연료 공급시스템의 동작의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 14는 본 실시형태에 관한 디젤모드에 따른 액체연료 공급시스템의 동작의 일례를 설명하기 위한 도이다.1 is a schematic diagram showing an example of a dual fuel engine according to the present embodiment.
2 is a schematic diagram showing an example of the operation of the dual fuel engine according to the present embodiment.
3 is a plan view schematically showing an example of a state in which fuel is injected into the combustion chamber in the gas mode.
4 is a diagram schematically showing an example of a state in which the fuel is burning in the gas mode.
5 is a plan view schematically showing an example of a state in which fuel is burning in the gas mode.
6 is a cross-sectional view showing an example of the liquid fuel supply system according to the present embodiment.
7 is a diagram showing an example of the operation of the liquid fuel supply system according to the present embodiment.
8 is a diagram showing an example of the operation of the liquid fuel supply system according to the present embodiment.
9 is a diagram showing an example of the operation of the liquid fuel supply system according to the present embodiment.
10 is a diagram showing an example of a sub solenoid valve according to the present embodiment.
11 is a view for explaining an example of the operation of the main solenoid valve and the sub solenoid valve in the diesel mode according to the present embodiment.
12 is a diagram for explaining an example of the operation of the main solenoid valve and the sub solenoid valve according to the gas mode according to the present embodiment.
13 is a view for explaining an example of the operation of the liquid fuel supply system according to the diesel mode according to the present embodiment.
14 is a view for explaining an example of the operation of the liquid fuel supply system according to the diesel mode according to the present embodiment.
이하, 본 발명에 관한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 이하에서 설명하는 각 실시형태의 요건은 적절히 조합할 수 있다. 또한 일부의 구성요소를 이용하지 않는 경우도 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The requirements of the respective embodiments described below can be appropriately combined. Also, some components may not be used.
도 1은 본 실시형태에 관한 듀얼퓨얼엔진(1)의 일례를 나타낸 모식도이다. 본 실시형태에 관한 듀얼퓨얼엔진(1)은 크로스헤드형 디젤엔진을 포함하고, 예를 들어 선박 등의 추진용 엔진으로서 사용된다.1 is a schematic diagram showing an example of a dual-
듀얼퓨얼엔진(1)은 밑판(18)과, 밑판(18)에 설치된 가교(본체)(12)와, 가교(본체)(12)에 설치된 재킷(13)을 구비하고 있다.The
또한 듀얼퓨얼엔진(1)은 재킷(13)에 설치된 실린더(2)와, 실린더(2)의 내부에서 왕복운동하는 피스톤(3)과, 피스톤(3)에 접속된 피스톤봉(14)과, 연접봉(19)과, 피스톤봉(14)과 연접봉(19)을 연결하는 크로스헤드(16)와, 크랭크핀(17)을 개재하여 연접봉(19)과 접속된 크랭크축(4)을 구비하고 있다.The
실린더(2)는 재킷(13)에 설치된 실린더라이너(2A)와 실린더라이너(2A) 상에 설치된 실린더커버(2B)를 가진다. 크로스헤드(16)는 가교(12)에 설치된 안내부(12G)를 따라 움직이고, 피스톤봉(14)으로부터의 기계적 동력을 연접봉(19)에 전달한다. 크랭크축(4)은 밑판(18)에 배치되고, 피스톤(3)에서 전달되는 기계적 동력을 출력한다.The
피스톤(3)의 상면과 실린더(2)의 천정면이 대향한다. 실린더(2)의 천정면의 중앙부에 배기밸브(11)가 설치된다. 피스톤(3)과 실린더(2)와 배기밸브(11) 사이에 연소실(7)이 형성된다.The upper surface of the
또한 듀얼퓨얼엔진(1)은 크랭크축(4)의 회전각도(크랭크각도)를 검출하는 검출장치(6)와, 연소실(7)에 기체연료(PG)를 공급하는 기체연료 분사밸브(8)를 포함하는 기체연료 공급시스템(15)과, 연소실(7)에 액체연료(FO)를 공급하는 액체연료 분사밸브(9)를 포함하는 액체연료 공급시스템(20)과, 듀얼퓨얼엔진(1)을 제어하는 제어장치(10)를 구비하고 있다.The
기체연료 분사밸브(8)는 연소실(7)에 기체연료(PG)를 분사 가능하다. 기체연료(PG)는 예를 들어 천연가스 및 H2(수소가스) 등의 가연성가스 전반 중 1종 또는 혼합가스를 가리킨다. 본 실시형태에서 기체연료 분사밸브(8)는 연소실(7)에 두 개 배치된다. 또한 기체연료 분사밸브(8)의 개수는 임의이다.The gaseous
액체연료 분사밸브(9)는 연소실(7)에 액체연료(FO)를 분사 가능하다. 액체연료(FO)는 예를 들어, 경유, 중유 및 중질유 중 적어도 하나를 포함한다. 본 실시형태에서 액체연료 분사밸브(9)는 연소실(7)에 두 개 배치된다. 또한 액체연료 분사밸브(9)의 개수는 임의이다.The liquid
검출장치(6)는 크랭크앵글센서를 포함하고 크랭크축(4)의 크랭크각도를 검출한다. 검출장치(6)는 피스톤(3)의 상사점을 기준으로 하여 크랭크각도를 검출해도 된다. 크랭크앵글센서는 예를 들어 크랭크축(4)에 장착된 계측부재(원반, 검출용 기어 등)의 회전위치에서 크랭크각도를 검출하여 크랭크각도 번호를 출력한다. 크랭크앵글센서는 광학식이어도 되고 전자식이어도 된다. 또한 검출장치(6)는 크랭크축(4)의 회전위치 또는 피스톤(3)의 위치 등에서 크랭크각도를 검출해도 된다. 또한 상사점 센서를 사용하여 피스톤(3)이 상사점에 위치할 때의 크랭크축(4)의 위치정보(기준위치정보)를 검출하고, 그 위치정보와 크랭크축(4)의 회전속도정보에 의거하여 크랭크각도를 구해도 된다.The detecting device 6 includes a crank angle sensor and detects the crank angle of the
검출위치(6)의 검출결과는 제어장치(10)에 출력된다. 크랭크각도와 피스톤(3)의 위치는 관련지어져 있다. 제어장치(10)는 검출장치(6)의 검출결과에 의거하여, 상사점 및 하사점을 포함하는 피스톤(3)의 위치를 구할 수 있다. 또한 제어장치(10)는 내장되어 있는 타이머의 출력과 검출장치(6)의 검출결과에 의거하여, 예를 들어 피스톤(3)이 상사점에 배치된 시점 및 하사점에 배치된 시점을 구할 수 있다. 제어장치(10)는 크랭크각도에 의거하여, 배기밸브(11)의 개폐, 기체연료 분사밸브(8)로부터의 기체연료(PG)의 분사 및 액체연료 분사밸브(9)로부터의 액체연료(FO)의 분사를 제어하기 위한 지령신호를 출력한다.The detection result of the detection position 6 is outputted to the
도 2는 듀얼퓨얼엔진(1)의 동작의 일례를 나타낸 모식도이다. 본 실시형태에서 듀얼퓨얼엔진(1)은 2스크로크 1사이클의 유니플로소기형 디젤엔진(Uniflow scavenging Diesel engine)으로서, 피스톤(3)이 상사점 근방에 배치되었을 때에 소기포트에서 연소실(7)에 새로운 공기가 도입되고, 상사점에서 하사점으로 이동 중에 연소실(7)의 기체가 배기포트에서 배출된다. 듀얼퓨얼엔진(1)의 동작은 새로운 공기를 주입하여 연소실(7)에 보내는 흡입공정(A)과, 연소실(7)의 공기를 피스톤(3)에서 압축하는 압축공정(B)과, 연소실(7)에 연료를 분사하여 그 연료를 연소시키는 연소공정(C)과, 연소공정 후의 연소실(7)의 기체를 배기밸브(11)에서 배출하는 배기공정(D)을 포함한다.Fig. 2 is a schematic diagram showing an example of the operation of the
듀얼퓨얼엔진(1)은 액체연료(FO)만을 사용하는 디젤모드와 액체연료(FO) 및 기체연료(PG)의 양쪽을 사용하는 가스모드의 각각으로 작동 가능하다.The
디젤모드는 연소실(7)에 액체연료(FO)가 공급되고, 기체연료(PG)가 공급되지 않는 모드이다. 디젤모드를 연료유 전용모드로 칭해도 된다. 디젤모드는 액체연료 분사밸브(9)에서 연소실(7)에 액체연료(FO)를 분사하고, 그 분사된 액체연료(FO)를 연소시키는 방식이다. 디젤모드에서 기체연료 분사밸브(8)에서 연소실(7)에 기체연료(PG)는 분사되지 않는다. 디젤모드로는 압축공정에서 연소실(7)의 공기가 압축된 후, 연소공정에서 액체연료 분사밸브(9)로부터 연소실(7)에 액체연료(FO)가 분사된다. 고온압축의 공기에 액체연료(FO)가 분사됨으로써 액체연료(FO)는 자연발화하여 연소한다.The diesel mode is a mode in which the liquid fuel FO is supplied to the
가스모드는 연소실(7)에 액체연료(FO) 및 기체연료(PG)의 양쪽이 공급되는 모드이다. 가스모드는 2종연료모드라고 칭해도 된다. 가스모드는 액체연료 분사밸브(9)에서 연소실(7)에 공급된 소량의 액체연료(FO)에 의한 파일럿 불꽃을 기점으로 하여, 연소실(7)에 임의의 타이밍으로 공급된 기체연료(PG)를 착화시켜 연소시키는 방식이다.The gas mode is a mode in which both the liquid fuel (FO) and the gaseous fuel (PG) are supplied to the combustion chamber (7). The gas mode may be referred to as a two-kind fuel mode. The gas mode is a mode in which the gaseous fuel PG supplied to the
이어서 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 가스모드의 세부사항에 대하여 설명한다. 도 3은 가스모드에서 기체연료밸브(8)에서 연소실(7)에 기체연료(PG)가 분사되고, 액체연료밸브(9)에서 연소실(7)에 액체연료(FO)가 분사되어 있는 상태의 일례를 모식적으로 나타낸 평면도이다. 도 4는 가스모드에서 액체연료(FO)가 연소하고 있는 상태의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다. 도 5는 가스모드에서 기체연료(PG)가 연소하고 있는 상태의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.Details of the gas mode will now be described with reference to Figs. 3, 4 and 5. Fig. 3 shows a state in which the gaseous fuel PG is injected from the
압축공정에서 연소실(7)의 공기가 압축된다. 도 3에 나타낸 바와 같이 연소공정에서, 기체연료 분사밸브(8)에서 연소실(7)에 기체연료(PG)가 분사된다. 또한 액체연료 분사밸브(9)에서 연소실(7)에 소량의 액체연료(FO)가 분사된다. 피스톤(3)이 상사점 근방에 배치되는 시점에서, 액체연료(FO)와 기체연료(PG)가 연소실(7)에 거의 동시에 분사된다. 가스모드에서 주 연료는 기체연료(PG)이다.In the compression process, the air in the combustion chamber (7) is compressed. As shown in Fig. 3, in the combustion process, the gaseous fuel PG is injected into the
도 3에 나타낸 바와 같이 기체연료 분사밸브(8)는 기체연료(PG)를 분사하는 분사구(8S)를 여러 개 가진다. 액체연료 분사밸브(9)는 액체연료(FO)를 분사하는 분사구(9S)를 여러 개 가진다. 기체연료 분사밸브(8)는 그 기체연료 분사밸브(8)의 축에 대한 방사방향에 대해 외측을 향하여 기체연료(PG)를 분사한다. 액체연료 분사밸브(9)는 그 액체연료 분사밸브(9)의 축에 대한 방사방향에 대해 외측을 향하여 액체연료(FO)를 분사한다. 기체연료 분사밸브(8) 및 액체연료 분사밸브(9) 각각은 기체연료(PG)와 액체연료(FO)가 교차하도록 기체연료(PG) 및 액체연료(FO)를 분사한다.As shown in Fig. 3, the gaseous
액체연료 분사밸브(9)에서 분사된 소량의 액체연료(FO)는 자연발화하여 파일럿 불꽃을 생성한다. 기체연료 분사밸브(8)는 고압의 기체연료(PG)를 분사한다. 고압의 기체연료(PG)는 100bar 이상 400bar 이하의 압력(일례로서 300bar 정도)이다. 가스모드에서는 고온 고압의 공기가 충만된 연소실(7)에 분사된 소량의 액체연료(FO)에 의한 파일럿 불꽃을 기점으로 하여, 기체연료(PG)를 착화시켜 연소시킨다. 도 4 및 도 5는 그 상태의 일례를 나타낸다. 가스모드에서는 기체연료(PG)를 메인 연료로서 연소시킨다.A small amount of liquid fuel FO injected from the liquid
이어서 본 실시형태에 관한 액체연료 공급시스템(20)의 일례에 대하여 설명한다. 도 6은 본 실시형태에 관한 액체연료 공급시스템(20)의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 7, 도 8 및 도 9는 본 실시형태에 관한 액체연료 공급시스템(20)의 동작의 일례를 나타내는 도이다.Next, an example of the liquid
액체연료 공급시스템(20)은 듀얼퓨얼엔진(1)의 연소실(7)에 액체연료(FO)를 공급한다. 액체연료 공급시스템(20)은 제어장치(10)에 의해 제어된다. 액체연료 공급시스템(20)은 연소실(7)에 액체연료(FO)를 분사하는 액체연료 분사밸브(9)와 피스톤(25)을 갖고, 액체연료 분사밸브(9)에 액체연료(FO)를 공급 가능한 액체연료 펌프(21)와 액체연료펌프(21)를 제어하는 축압장치(22)를 구비하고 있다. 액체연료펌프(21)는 축압장치(22)의 하우징의 상면에 배치된다. 액체연료펌프(21)는 더블듀얼엔진(1)의 연소실(7)의 개수와 동일한 수만큼 설치된다. 본 실시형태에서는 하나의 액체연료펌프(21)에서 두 개의 액체연료 분사밸브(9)에 액체연료(FO)가 공급된다. 또한 도 6은 편의상 하나의 액체연료 분사밸브(9)를 나타낸다.The liquid
액체연료 분사밸브(9)는 소정의 압력이 작용하면 분사구(9S)가 열리는 니들밸브식이다. 액체연료 분사밸브(9)는 공급관(23)을 개재하여 액체연료펌프(21)와 접속되고, 공급관(23)을 개재하여 액체연료펌프(21)에서 공급된 액체연료(FO)를 연소실(7)에 분사한다.The liquid
액체연료펌프(21)는 실린더(24)와 적어도 일부가 실린더(24)의 내부에 배치되는 피스톤(25)을 구비하고 있다. 피스톤(25)은 상면(251) 및 하면(252)을 가진다. 피스톤(25)의 상면(251)은 실린더(24)의 내면 사이에서 액체연료(FO)가 수용되는 연료실(수용공간)(26)을 형성한다. 또한 액체연료펌프(21)는 연료실(26)에 액체연료(FO)를 공급하는 인렛(27)과, 연료실(26)로부터의 잉여 액체연료(FO)를 배출하는 아웃렛(28)과, 피스톤(25) 중 적어도 일부와 접촉하도록 배치되는 스프링(29)을 구비하고 있다.The
피스톤(25)은 실린더(24)의 내부에서 왕복이동 가능하다. 피스톤(25)은 상단위치(Pu)와 하단위치(Pd) 사이를 이동 가능하다. 상단위치(Pu)는 피스톤(25)의 가동범위에서 가장 위에 위치한다. 하단위치(Pd)는 피스톤(25)의 가동범위에서 가장 아래에 위치한다.The piston (25) is reciprocable within the cylinder (24). The
피스톤(25)은 소경(小徑)부(25A)와 대경부(25B)를 가진다. 소경부(25A)는 대경부(25B)의 상부에 배치된다. 연료실(26)은 실린더(24)의 내면과 소경부(25A)의 상면(251) 사이에 설치된다. 피스톤(25)이 상방으로 이동하면 연료실(26)의 용적이 작아진다. 피스톤(25)이 하방으로 이동하면 연료실(26)의 용적이 커진다.The
인렛(27)은 연료실(26)과 접속되어 연료실(26)에 액체연료(FO)를 공급한다. 아웃렛(28)은 연료실(26)과 접속되어 연료실(26)의 잉여 액체연료(FO)를 배출한다.The
스프링(29)은 소경부(25A)의 주위에 배치된다. 스프링(29)은 대경부(25B)와 실린더(24)의 내면 중 적어도 일부 사이에 배치된다. 스프링(29)은 피스톤(25)이 하방으로 이동하도록 그 피스톤(25)에 힘(부세력)을 가한다.The
연료실(26)은 체크밸브(30)를 개재하여 공급관(23)과 접속된다. 인렛(27)에서 연료실(26)에 액체연료(FO)가 공급되어, 피스톤(25)이 상방으로 이동하여 연료실(26)의 용적이 작아지면 연료실(26)의 액체연료(FO)는 공급관(23)을 개재하여 액체연료 분사밸브(9)에 공급된다. 연료실(26)의 과잉 액체연료(FO)는 아웃렛(28)에서 배출된다.The
축압장치(22)는 피스톤(25)을 작동 가능한 작동유(작동액체)가 가득차는 고압통로(31)와, 작동유가 가득차는 저압통로(32)와, 고압통로(31)에 접속되고 작동유가 수용되는 고압탱크(38)와, 저압통로(32)에 접속되고 작동유가 수용되는 저압탱크(39)를 구비하고 있다.The
또한 축압장치(22)는 고압통로(31)를 개폐 가능한 주 밸브(33)와, 고압통로(31)를 개폐 가능한 스필밸브(34)와, 주 밸브(33)의 적어도 일부와 접촉하도록 배치되는 스프링(43)과, 스필밸브(34) 의 적어도 일부와 접촉하도록 배치되는 스프링(44)과, 주 밸브(33)에 작동유를 공급하기 위한 제1 통로(공급통로)(41)와, 스필밸브(34)에 작동유를 공급하기 위한 제2 통로(42)와, 고압통로(31)와 접속된 제3 통로(40)와, 제1 통로(41)와 접속 가능한 스필통로(50)와, 주 밸브(33) 및 스필밸브(34)를 움직이게 하기 위한 파일럿 전자밸브(35)를 구비하고 있다. 파일럿 전자밸브(35)는 메인 전자밸브(36)와, 메인 전자밸브(36)와는 별도로 작동하는 서브 전자밸브(37)를 가진다. 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)는 제어장치(10)에 제어된다.The
고압통로(31)는 고압탱크(38)와 접속된다. 고압탱크(38)에서 고압통로(31)에 고압 작동유가 공급된다. 고압통로(31)에는 고압의 작동유가 가득차 있다. 피스톤(25)의 하면(252)은 고압통로(31)에 면한다. 피스톤(25)의 하면(252)에 고압통로(31)의 작동유가 공급된다. 고압통로(31)의 작동유는 피스톤(25)의 하면(252)에 힘을 가한다.The high-
저압통로(32)는 고압통로(31) 및 저압탱크(39)의 각각에 접속된다. 저압탱크(39)에서 저압통로(32)에 저압 작동유가 공급된다. 저압통로(32)에는 고압통로(31)의 작동유보다도 저압인 작동유가 가득차 있다. 저압통로(32)에는 체크밸브(45)가 배치된다. 체크밸브(45)는 고압통로(31)의 작동유가 저압통로(32)에 흐르는 것을 억제한다.The low-
주 밸브(33)는 고압통로(31)를 개폐 가능하다. 주 밸브(33)에 의해 고압통로(31)가 열리면 고압탱크(38)와 피스톤(25) 아래의 고압통로(31)가 접속된다. 주 밸브(33)에 의해 고압통로(31)가 닫히면 고압탱크(38)와 피스톤(25) 아래의 고압통로(31)가 차단된다. 주 밸브(33)는 고압통로(31)의 내측위치와 외측위치 사이를 이동 가능하다. 주 밸브(33)가 고압통로(31)의 내측위치에 배치되면 고압통로(31)가 닫힌다. 주 밸브(33)가 고압통로(31)의 외측위치에 배치되면 고압통로(31)가 열린다. 스프링(43)은 주 밸브(33)가 고압통로(31)의 내측위치에서 외측위치로 이동하도록 주 밸브(33)에 힘을 가한다. 즉, 스프링(43)은 주 밸브(33)가 고압통로(31)에서 퇴피하여 고압통로(31)를 열도록 주 밸브(33)에 힘을 가한다.The
스필밸브(34)는 고압통로(31)를 개폐 가능하다. 스필밸브(34)에 의해 고압통로(31)가 열리면 저압탱크(39)와 피스톤(25) 아래의 고압통로(31)가 접속된다. 스필밸브(34)에 의해 고압통로(31)가 닫히면 저압탱크(39)와 피스톤(25) 아래의 고압통로(31)가 차단된다. 스필밸브(34)는 고압통로(31)의 내측위치와 외측위치 사이를 이동 가능하다. 스필밸브(34)가 고압통로(31)의 내측위치에 배치되면 고압통로(31)가 닫힌다. 스필밸브(34)가 고압통로(31)의 외측위치에 배치되면 고압통로(31)가 열린다. 스프링(44)은 스필밸브(34)가 고압통로(31)의 내측위치에서 외측위치로 이동하도록 스필밸브(34)에 힘을 가한다. 즉, 스프링(44)은 스필밸브(34)가 고압통로(31)에서 퇴피하여 고압통로(31)를 열도록 스필밸브(34)에 힘을 가한다.The
이하의 설명에서 고압통로(31)의 내측위치를 적당히 폐색위치라고 칭한다. 폐색위치에 주 밸브(33)가 배치됨으로써 고압통로(31)는 주 밸브(33)에 의해 닫힌 상태(폐색상태)가 된다. 또한 고압통로(31)의 외측위치를 적당히 퇴피위치라고 칭한다. 퇴피위치에 주 밸브(33)가 배치됨으로써 고압통로(31)는 열린 상태(개방상태)가 된다. 본 실시형태에서 개방상태는 폐색상태 이외의 상태를 포함한다. 즉, 본 실시형태에서 개방상태란 고압통로(31)가 전개(全開)된 상태뿐만 아니라 고압통로(31)가 근소하게 열린 상태도 포함하는 개념이다. 환언하면 주 밸브(33)는 고압유로(31)의 개폐뿐만 아니라 고압유로(31)의 개도를 조정 가능하다. 파일럿 전자밸브(35)(메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37))에 의해, 주 밸브(33)에 의한 고압유로(31)가 열리는 타이밍 및 고압유로(31)를 여는 속도가 제어된다. 스필밸브(34)에 대해서도 동일하다.In the following description, the inside position of the high-
제1 통로(41)는 주 밸브(33)에 작동유를 공급 가능하다. 제1 통로(41)는 고압통로(31)와 접속 가능하다. 제1 통로(41)와 고압통로(31)가 접속되면 고압통로(31)에서 제1 통로(41)에 작동유가 공급된다. 제1 통로(41)와 고압통로(31)가 접속된 상태로 고압통로(31)에서 주 밸브(33)에 공급되는 작동유가 제1 통로(41)를 흐른다. 주 밸브(33)는 제1 통로(41)의 작동유의 압력에 의해 움직인다. 제1 통로(41)에 고압통로(31)로부터의 고압의 작동유가 공급되면 제1 통로(41)의 작동유는 주 밸브(33)가 퇴피위치에서 폐색위치로 이동하도록 그 주 밸브(33)에 힘을 가한다. 이것에 의해 고압통로(31)가 주 밸브(33)로 닫힌다.The first passage (41) is capable of supplying operating oil to the main valve (33). The first passage (41) is connectable with the high-pressure passage (31). When the
제2 통로(42)는 스필밸브(34)에 작동유를 공급 가능하다. 제2 통로(42)는 고압통로(31)와 접속 가능하다. 제2 통로(42)와 고압통로(31)가 접속되면 고압통로(31)에서 제2 통로(42)에 작동유가 공급된다. 제2 통로(42)와 고압통로(31)가 접속된 상태로 고압통로(31)에서 스필밸브(34)에 공급되는 작동유가 제2 통로(42)를 흐른다. 스필밸브(34)는 제2 통로(42)의 작동유의 압력에 의해 움직인다. 제2 통로(42)에 고압통로(31)로부터의 고압의 작동유가 공급되면 제2 통로(42)의 작동유는 스필밸브(34)가 퇴피위치에서 폐색위치로 이동하도록 그 스필밸브(34)에 힘을 가한다. 이것에 의해 고압통로(31)가 스필밸브(34)로 닫힌다.The second passage (42) is capable of supplying operating oil to the spill valve (34). The
제3 통로(40)는 제1 통로(41)와 제2 통로(42) 사이에서, 고압통로(31)에 접속된다. 제3 통로(40)는 고압통로(31)에 접속되는 주 유로와, 그 주 유로에서 분기하는 분기통로(40A) 및 분기유로(40B)를 가진다.The
메인 전자밸브(36)는 주 밸브(33) 및 스필밸브(34)의 작동을 제어한다. 메인 전자밸브(36)는 제1 통로(41)와 고압통로(31)를 접속하여 주 밸브(33)가 고압통로(31)의 내측위치에 배치되는 상태 및 제1 통로(41)와 스필통로(50)를 접속하여 주 밸브(33)가 고압통로(31)의 외측위치에 배치되는 상태의 일방에서 타방으로 전환한다. 또한 메인 전자밸브(36)는 제2 통로(42)와 고압통로(31)를 접속하여 스필밸브(34)가 고압통로(31)의 내측위치에 배치되는 상태 및 제2 통로(42)와 저압통로(32)를 접속하여 스필밸브(34)가 고압통로(31)의 외측위치에 배치되는 상태의 일방에서 타방으로 전환한다.The
본 실시형태에서 메인 전자밸브(36)는 이른바 스풀방식이다. 메인 전자밸브(36)는 원주상의 스풀밸브(46)와 그 스풀밸브(46)를 축방향으로 이동시키는 솔레노이드(47) 및 솔레노이드(48)를 가진다. 솔레노이드(47)는 솔레노이드(48)의 상방에 배치된다. 상측의 솔레노이드(47)가 ON이 되면 솔레노이드(47)의 작용(자기력)에 의해 스풀밸브(46)가 상승하여, 도 7에 나타낸 바와 같이 제1 위치(P1)에 배치된다. 하측의 솔레노이드(48)가 ON이 되면 솔레노이드(48)의 작용(자기력)에 의해 스풀밸브(46)가 하강하여, 도 8에 나타낸 바와 같이 제2 위치(P2)에 배치된다.In this embodiment, the
즉, 스풀밸브(46)는 솔레노이드(47) 및 솔레노이드(48)의 작용에 의해, 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이를 이동 가능하다. 제1 위치(P1)는 스풀밸브(46)의 가동범위에서 가장 위에 위치한다. 제2 위치(P2)는 스풀밸브(46)의 가동범위에서 가장 아래에 위치한다.That is, the
스풀밸브(46)는 홈46A 및 홈46B를 가진다. 홈46A 및 홈46B는 스풀밸브(46)의 외면에서 원주방향으로 형성된다.The
축압장치(22)는 제1 통로(41)의 작동유 중 적어도 일부가 유입 가능한 스필통로(50)를 가진다. 스필통로(50)는 저압통로(32)와 접속된다. 제1 통로(41)의 작동유 중 적어도 일부가 스필통로(50)에 흐름으로써, 제1 통로(41)의 작동유의 압력은 저하한다. 스필통로(50)는 제1 통로(41)의 작동유의 압력을 급격히 저하시키기 위한 퀵 스필통로(50A)와 제1 통로(41)의 작동유의 압력을 완만하게 저하시키기 위한 슬로우 스필통로(50B)를 포함한다. 슬로우 스필통로(50B)는 퀵 스필통로(50A)보다도 좁다. 즉, 슬로우 스필통로(50B)의 통로면적은 퀵 스필통로(50A)의 통로면적보다도 작다. 본 실시형태에서 슬로우 스필통로(50B)에 오리피스(53)가 배치된다. 오리피스(53)에 의해 슬로우 스필통로(50B)의 크기(통로면적)이 축소된다.The
서브 전자밸브(37)는 퀵 스필통로(50A)에 배치된다. 서브 전자밸브(37)는 제1 통로(41)에서 유출하는 작동유의 유량을 조정하여, 주 밸브(33)가 고압통로(31)의 내측위치에서 외측위치를 향하여 이동할 때의 주 밸브(33)의 이동속도를 조정한다. 서브 전자밸브(37)는 제1 통로(41)로부터의 작동유가 퀵 스필통로(50A)를 흐르는 상태 및 제1 통로(41)로부터의 작동유가 퀵 스필통로(50A)를 흐르지 않는 상태의 일방에서 타방으로 전환함으로써, 주 밸브(33)의 이동속도를 조정한다.The
도 7에 나타낸 바와 같이, 솔레노이드(47)가 ON이 되고 스풀밸브(46)가 상승하여 제1 위치(P1)에 배치되면, 제1 통로(41)가 홈46A를 개재하여 스필통로(50)와 접속된다. 도 7에 나타낸 상태에서, 제1 통로(41)는 홈46A 및 스필통로(50)를 개재하여 저압통로(32)와 접속된다. 제1 통로(41)와 저압통로(32)가 접속됨으로써 제1 통로(41)의 작동유 중 적어도 일부는 스필통로(50)를 개재하여 저압통로(32)로 흐른다. 이것에 의해 제1 통로(41)의 작동유의 압력이 저하하고, 주 밸브(31)에 작용하는 작동유의 압력이 저하한다. 제1 통로(41)의 작동유의 압력이 저하하면 주밸브(33)는 스프링(43)의 힘에 의해 폐색위치에서 퇴피위치로 이동한다. 이것에 의해 고압통로(31)가 열린다.7, when the
도 7에 나타낸 상태에서 제3 통로(40)의 분기통로(40A)는 스풀밸브(46)의 외면에 의해 닫힌다. 한편 제3 통로(40)의 분기통로(40B)는 홈46B를 개재하여 제2 통로(42)와 접속된다. 즉, 고압통로(31)와 제2 통로(42)가 분기통로(40B) 및 홈46B를 개재하여 접속된다. 이것에 의해 제2 통로(42)의 작동유의 압력이 증대하고, 스필밸브(34)에 작용하는 작동유의 압력이 증대한다. 제2 통로(42)의 작동유의 압력이 증대하면 스필밸브(34)는 그 작동유의 압력에 의해 폐색위치로 이동한다. 이것에 의해 스필밸브(34)에 의해 고압통로(31)가 닫힌다.The
주 밸브(33)가 퇴피위치에 배치되고 스필밸브(34)가 폐색위치에 배치되면, 고압통로(31)의 고압의 작동유가 피스톤(25)의 하면(252)으로 힘을 가한다. 고압통로(31)의 고압의 작동유의 힘에 의해 피스톤(25)은 상단위치(Pu)를 향하여 이동(상승)한다. 작동유의 힘에 의해 피스톤(25)이 이동하여 연료실(26)의 용적이 작아지고 연료실(26)의 액체연료(FO)가 압축되면, 그 연료실(26)의 액체연료(FO)가 압축되어 공급관(23)의 작동유의 압력 및 액체연료 분사밸브(9)의 작동유의 압력이 상승한다. 그 압력이 액체연료 분사밸브(9)의 열림밸브압력보다도 커지면 액체연료 분사밸브(9)의 분사구(9S)가 열리고, 액체연료(FO)가 분사구(9S)에서 듀얼퓨얼엔진(1)의 연소실(7)에 분사된다.When the
도 8에 나타낸 바와 같이, 솔레노이드(48)가 ON이 되고 스풀밸브(46)가 하강하여 제2 위치(P2)에 배치되면, 제1 통로(41)가 홈46A를 개재하여 제3 통로(40)의 분기유로(40A)와 접속되고, 홈46A 및 제3 통로(40)를 개재하여 고압통로(31)와 접속된다. 한편 제3 통로(40)의 분기통로(40B)는 스풀밸브(46)의 외면에 의해 닫힌다. 제1 통로(41)와 고압통로(31)가 접속됨으로써 고압통로(31)의 고압의 작동유 중 적어도 일부는 제3 통로(40)를 개재하여 제1 통로(41)로 흐른다. 이것에 의해 제1 통로(41)의 작동유의 압력이 증대하고, 주 밸브(33)에 작용하는 작동유의 압력이 증대한다. 제1 통로(41)의 작동유의 압력이 증대하면 주 밸브(33)는 그 작동유의 압력에 의해 퇴피위치에서 폐색위치로 이동한다. 이것에 의해 주 밸브(33)에 의해 고압통로(31)가 닫힌다.8, when the
도 8에 나타낸 상태에서, 제2 통로(42)는 홈46B를 개재하여 저압통로(32)와 접속된다. 제2 통로(42)와 저압통로(32)가 접속됨으로써 제2 통로(42)의 작동유 중 적어도 일부는 저압통로(32)로 흐른다. 이것에 의해 제2 통로(42)의 작동유의 유압이 저하하고, 스필밸브(34)에 작용하는 작동유의 압력이 저하한다. 제2 통로(42)의 작동유의 압력이 저하하면 스필밸브(34)는 스프링(44)의 힘에 의해 퇴피위치로 이동한다. 이것에 의해 고압통로(31)가 열린다.In the state shown in Fig. 8, the
또한 고압통로(31)의 작동유는 체크밸브(45)에 의해 저압통로(32)에 흐르지 않으므로, 저압통로(32) 및 제2 통로(42)의 압력은 유지된다.Further, since the operating fluid of the high-
주 밸브(33)가 폐색위치에 배치되고 스필밸브(34)가 퇴피위치에 배치되면, 피스톤(25)의 하면(252)에 작용하는 작동유의 압력은 저하한다. 피스톤(25)에 작용하는 작동유의 압력이 저하하면 피스톤(25)은 스프링(29)의 작용에 의해 하단위치(Pd)를 항햐여 이동(하강)한다.When the
이와 같이 본 실시형태에서는 제1 통로(41)의 작동유의 압력에 의거하여, 주 밸브(33)는 퇴피위치와 폐색위치 사이를 이동한다. 주 밸브(33)는 퇴피위치와 폐색위치 사이를 이동하여 고압통로(31)를 개폐한다.Thus, in the present embodiment, the
메인 전자밸브(36)는 주 밸브(33)에 의해 고압통로(31)가 닫힌 폐색상태 및 열린 개방상태의 일방에서 타방으로 변화하도록, 제1 통로(41)를 개재하여 주 밸브(33)에 공급되는 작동유의 압력을 전환한다.The
메인 전자밸브(36)는 스풀밸브(46)를 제1 위치(P1)에 배치함으로써, 제1 통로(41)와 스필통로(50)(저압통로(32))를 접속한다. 이것에 의해 제1 통로(41)의 작동유의 압력은 저압통로(32)의 작동유의 압력Pr1과 동일한 값이 된다. 제1 통로(41)와 스필통로(50)가 접속됨으로써, 주 밸브(33)가 퇴피위치에 배치되어 고압통로(31)는 개방상태가 된다.The
메인 전자밸브(36)는 스풀밸브(46)를 제2 위치(P2)에 배치함으로써, 제1 통로(41)와 고압통로(31)를 접속한다. 이것에 의해 제1 통로(41)의 작동유의 압력은 고압통로(31)의 작동유의 압력Pr2와 동일한 값이 된다. 제1 통로(41)와 고압통로(31)가 접속됨으로써, 주 밸브(33)가 폐색위치에 배치되어 고압통로(31)는 폐색상태가 된다.The
이와 같이 메인 전자밸브(36)는 제1 통로(41)의 작동유의 압력을 압력Pr1 및 압력Pr2의 일방에서 타방으로 전환할 수 있다. 마찬가지로 메인 전자밸브(36)는 제2 통로(42)의 작동유의 압력을 압력Pr2 및 압력Pr1의 일방에서 타방으로 전환할 수 있다. 이것에 의해 고압통로(31)는 피스톤(25)에 압력Pr2의 작동유를 작용시키는 개방상태 및 압력Pr1의 작동유를 작용시키는 폐색상태의 일방에서 타방으로 변화한다.Thus, the
아래의 설명에서는 메인 전자밸브(36)에 의해 주 밸브(33)가 퇴피위치에 배치되어 있는 상태를 적당히 메인 전자밸브(36)의 오픈상태라고 칭한다. 또한 메인 전자밸브(36)에 의해 주 밸브(33)가 폐색위치에 배치되어 있는 상태를 적당히 메인 전자밸브(36)의 클로즈상태라고 칭한다. 또한 메인 전자밸브(36)에 의해 주 밸브(33)를 퇴피위치로 이동하는 동작을 적당히 메인 전자밸브(36)의 오픈동작이라고 칭한다. 또한 메인 전자밸브(36)에 의해 주 밸브(33)를 퇴피위치로 이동하는 동작을 적당히 메인 전자밸브(36)의 클로즈동작이라고 칭한다.In the following description, the state in which the
메인 전자밸브(36)의 오픈동작은 고압통로(31)를 개방상태로 하는 동작으로서, 스풀밸브(46)를 제1 위치(P1)로 이동하는 동작이다. 또한 메인 전자밸브(36)의 오픈동작은 스풀밸브(34)를 폐색위치로 이동하는 동작을 포함한다.The opening operation of the
메인 전자밸브(36)의 클로즈동작은 고압통로(31)를 폐색상태로 하는 동작으로서, 스풀밸브(46)를 제2 위치(P2)로 이동하는 동작이다. 또한 메인 전자밸브(36)의 클로즈동작은 스풀밸브(34)를 퇴피위치로 이동하는 동작을 포함한다.The closing operation of the
본 실시형태에서는 메인 전자밸브(36)가 오픈동작 및 클로즈동작을 반복함으로써, 피스톤(25)의 하면(252)에 작용하는 작동유의 압력이 압력Pr2 및 압력Pr1의 일방에서 타방으로 변화한다. 압력Pr2는 스프링(29)의 힘보다도 크다. 압력Pr1은 스프링(29)의 힘보다도 작다. 작동유의 압력이 압력Pr2 및 압력Pr1의 일방에서 타방으로 변화함으로써, 피스톤(25)이 상단위치(Pu)와 하단위치(Pd) 사이를 이동하여 연료실(26)의 용적을 변화시킨다. 이것에 의해 액체연료 분사밸브(9)로부터의 액체연료(FO)의 분사가 행해진다.In this embodiment, by repeating the opening and closing operations of the
본 실시형태에서는 메인 전자밸브(36)가 오픈상태가 되면, 액체연료 분사밸브(9)로부터의 액체연료(FO)의 분사가 개시된다. 메인 전자밸브(36)가 클로즈상태가 되면, 액체연료 분사밸브(9)로부터의 액체연료(FO)의 분사가 정지된다.In this embodiment, when the
이어서 서브 전자밸브(37)에 대하여 설명한다. 서브 전자밸브(37)는 제1 통로(41)에서 스필통로(50)를 개재하여 저압통로(32)에 유출하는 작동유의 단위 시간당 유량을 조정하고, 주 밸브(33)가 폐색위치에서 퇴피위치를 향하여 이동할 때의 주 밸브(33)의 이동속도를 조정한다. 제1 통로(41)에서 유출하는 작동유의 단위 시간당 유량이 조정됨으로써, 제1 통로(41)의 단위 시간당 작동유의 압력 변화량(압력변화속도)이 조정된다. 제1 통로(41)의 작동유의 압력변화속도가 조정됨으로써, 고압통로(31)가 폐색상태에서 개방상태로 변화할 때의 주 밸브(33)의 이동속도가 조정된다. 즉, 제1 통로(41)의 작동유의 압력변화속도가 조정됨으로써, 주 밸브(33)가 폐색위치에서 개방위치로 이동할 때의 주 밸브(33)의 이동속도가 조정된다.Next, the
서브 전자밸브(37)는 퀵 스필통로(50A)에 배치된다. 본 실시형태에서 서브 전자밸브(37)는 이른바 스풀방식이다. 서브 전자밸브(37)는 원주상의 스풀밸브(51)와 그 스풀밸브(51)를 축방향으로 이동시키는 솔레노이드(52)를 가진다.The
스풀밸브(51)는 홈51A를 가진다. 홈51A는 스풀밸브(51)의 외면에서 원주방향으로 형성된다.The
솔레노이드(52)가 ON이 되면 솔레노이드(52)의 작용(자기력)에 의해 스풀밸브(51)가 상승하여, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이 제3 위치(P3)에 배치된다. 솔레노이드(52)가 OFF가 되면 중력의 작용에 의해 스풀밸브(51)가 하강하여, 도 9에 나타낸 바와 같이 제4 위치(P4)에 배치된다.When the
도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 솔레노이드(52)가 ON이 되고 스풀밸브(51)가 상승하여 제3 위치(P3)에 배치되면, 퀵 스필통로(50A)가 홈51A를 개재하여 저압통로(32)와 접속된다.7 and 8, when the
도 9에 나타낸 바와 같이 솔레노이드(52)가 OFF가 되고 스풀밸브(51)가 하강하여 제4 위치(P4)에 배치되면, 퀵 스필통로(50A)가 스풀밸브(51)의 외면에 의해 닫힌다.The
서브 전자밸브(37)의 스풀밸브(51)가 제3 위치(P3)에 배치되고, 퀵 스필통로(50A)와 저압통로(32)가 접속되어 있는 상태에서, 메인 전자밸브(36)의 스풀밸브(46)가 제2 위치(P2)에서 제1 위치(P1)로 이동한 경우, 압력Pr2의 제1 통로(41)의 작동유 중 적어도 일부는 홈46A, 퀵 스필통로(50A) 및 홈51A를 개재하여, 저압통로(32)를 향하여 고속으로 흐른다. 또한 제1 통로(41)의 작동유 중 적어도 일부는 슬로우 스필통로(50B)를 개재하여 저압통로(32)를 향하여 흐른다. 이것에 의해 제1 통로(41)의 작동유의 압력은 압력Pr2에서 압력Pr1로 급격히 저하한다. 그 결과 폐색위치에 배치되어 있던 주 밸브(33)는 폐색위치에서 퇴피위치로 고속도(제2 속도)(V2)로 이동한다.The
주 밸브(33)가 폐색위치에서 퇴피위치로 고속도로 이동하면 고압통로(31)는 폐색상태에서 개방상태로 급격히 변화한다. 따라서 피스톤(25)의 하면(252)에 작용하는 고압통로(31)의 작동유의 압력은 급격히 증대한다. 이것에 의해 피스톤(25)은 급격히 상승한다. 따라서 연료실(26)의 용적은 급격히 작아지고, 연료실(26)의 액체연료(FO)의 압력 및 액체연료 분사밸브(9)의 액체연료(FO)의 압력은 급격히 증대하며, 액체연료 분사밸브(9)에서 분사되는 액체연료(FO)의 속도는 높아진다.When the
서브 전자밸브(37)의 스풀밸브(51)가 제4 위치(P4)에 배치되고, 퀵 스필통로(50A)가 닫혀져 있는 상태에서, 메인 전자밸브(36)의 스풀밸브(46)가 제2 위치(P2)에서 제1 위치(P1)로 이동한 경우, 압력Pr2의 제1 통로(41)의 작동유는 홈46A 및 슬로우 스필통로(50B)를 개재하여, 저압통로(32)를 향하여 저속으로 흐른다. 슬로우 스필통로(50B)에는 통로면적을 작게 하는 오리피스(53)가 설치되어 있으므로, 제1 통로(41)의 작동유는 오리피스(53)의 유동저항에 의해 저압통로(32)를 향하여 천천히 흐른다. 서브 전자밸브(37)의 스풀밸브(51)가 제4 위치(P4)에 배치되어 있는 상태에서, 제1 통로(41)로부터의 작동유는 퀵 스필통로(50A)를 흐르지 않는다. 이것에 의해 제1 통로(41)의 작동유의 압력은 압력Pr2에서 압력Pr1로 완만하게 저하한다. 그 결과 폐색위치에 배치되어 있던 주 밸브(33)는 폐색위치에서 퇴피위치로 저속도(제1 속도)(V1)로 이동한다. 제2 속도(V2)는 제1 속도(V1)보다도 높다(고속도이다).When the
주 밸브(33)가 폐색위치에서 퇴피위치로 저속도로 이동하면 고압통로(31)는 폐색상태에서 개방상태로 완만하게 변화한다. 따라서 피스톤(25)의 하면(252)에 작용하는 고압통로(31)의 작동유의 압력은 완만하게 증대한다. 이것에 의해 피스톤(25)은 완만하게 상승한다. 따라서 연료실(26)의 용적은 완만하게 작아지고, 연료실(26)의 액체연료(FO)의 압력 및 액체연료 분사밸브(9)의 액체연료(FO)의 압력은 완만하게 증대하며, 액체연료 분사밸브(9)에서 분사되는 액체연료(FO)의 속도는 낮아진다.When the
이와 같이 본 실시형태에서 서브 전자밸브(37)는 제1 통로(41)에서 유출하는 작동유의 단위 시간당 유량을 조정하고, 주 밸브(33)에 작용하는 단위 시간당 작동유의 압력 변화량(압력변화속도)을 조정한다. 이것에 의해 주 밸브(33)가 폐색위치에서 퇴피위치로 이동할 때의 주 밸브(33)의 이동속도를 제1 속도(V1) 및 제2 속도(V2) 중 적어도 일방으로 조정할 수 있다. 주 밸브(33)의 이동속도가 조정됨으로써 피스톤(25)의 상승속도가 조정된다. 이것에 의해 액체연료 분사밸브(9)에서 분사되는 액체연료(FO)의 분사속도가 조정된다.Thus, in this embodiment, the
아래의 설명에서는 퀵 스필통로(50A)가 개방되고, 제1 통로(41)의 작동유가 퀵 스필통로(50A) 및 슬로우 스필통로(50B)의 양쪽을 개재하여 저압통로(32)로 흐르는 상태를 적당히 서브 전자밸브(37)의 오픈상태라고 칭한다. 또한 퀵 스필통로(50A)가 폐색되고, 제1 통로(41)의 작동유가 퀵 스필통로(50A)를 흐르지 않고, 슬로우 스필통로(50B)를 개재하여 저압통로(32)로 흐르는 상태를 적당히 서브 전자밸브(37)의 클로즈상태라고 칭한다. 또한 퀵 스필통로(50A)를 개방하는 동작을 적당히 서브 전자밸브(37)의 오픈동작이라고 칭한다. 또한 퀵 스필통로(50A)를 폐색하는 동작을 적당히 서브 전자밸브(37)의 클로즈동작이라고 칭한다.In the following description, the quick
서브 전자밸브(37)의 오픈상태는 폐색위치의 주 밸브(33)가 퇴피위치를 향하여 제2 속도(V2)로 이동하는 상태를 포함한다. 서브 전자밸브(37)의 클로즈상태는 폐색위치의 주 밸브(33)가 퇴피위치를 향하여 제2 속도(V2)보다도 낮은 제1 속도(V1)로 이동하는 상태를 포함한다.The open state of the
도 10은 본 실시형태에 관한 서브 전자밸브(37)의 일례를 나타내는 도이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 서브 전자밸브(37)의 솔레노이드(52)는 내측 솔레노이드(52A)와 내측 솔레노이드(52A)의 주위에 배치되는 외측 솔레노이드(52B)를 가진다. 내측 솔레노이드(52A) 및 외측 솔레노이드(52B)의 각각에 동일한 전압이 부여된 상태에서, 외측 솔레노이드(52B)는 내측 솔레노이드(52A)보다도 큰 힘(자기력)을 발생한다. 본 실시형태에서 외측 솔레노이드(52B)가 발생하는 힘은 내측 솔레노이드(52A)가 발생하는 힘의 약 두 배이다. 예를 들어, 코일을 감는 개수를 상이하게 함으로써 내측 솔레노이드(52A) 및 외측 솔레노이드(52B)의 각각이 발생하는 힘을 상이하게 할 수 있다.10 is a diagram showing an example of the
서브 전자밸브(37)는 내측 솔레노이드(52A)에 전압을 부여하는 전원(54)과, 전원(54)에서 내측 솔레노이드(52A)에 전압을 부여하는지 여부를 전환하는 스위치와, 내측 솔레노이드(52B)에 전압을 부여하는 전원(56)과, 전원(56)에서 외측 솔레노이드(52B)에 전압을 부여하는지 여부를 전환하는 스위치(57)를 구비하고 있다. 이것에 의해 내측 솔레노이드(52A)와 외측 솔레노이드(52B)의 각각에 개별 전력이 부여된다.The
본 실시형태에서는, 제어장치(10)는 스위치(55) 및 스위치(57)를 조작하여, 내측 솔레노이드(52A)와 외측 솔레노이드(52B)의 각각에 선택적으로 전압을 부여한다. 이것에 의해 제어장치(10)는 솔레노이드(52)가 발생하는 힘(자기력)을 여러 단계로 변화시킬 수 있다.In this embodiment, the
예를 들어, 내측 솔레노이드(52A)에만 전압이 부여된 경우 솔레노이드(52)는 힘F1을 발생한다. 외측 솔레노이드(52B)에만 전압이 부여된 경우 솔레노이드(52)는 힘F1보다도 큰 힘F2를 발생한다. 내측 솔레노이드(52A) 및 외측 솔레노이드(52B)의 양쪽에 전압이 부여된 경우 솔레노이드(52)는 힘F1 및 힘F2보다도 큰 힘F3을 발생한다.For example, when voltage is applied only to the
본 실시형태에서는 서브 전자밸브(37)의 솔레노이드(52)의 힘을 변화시킴으로써, 주 밸브(33)의 이동속도를 세세하게 조정 가능하고, 피스톤(25)의 상승속도를 세세하게 조정 가능하다. 따라서 액체연료 분사밸브(9)로부터의 액체연료(FO)의 분사속도를 세세하게 조정 가능하다.In this embodiment, by changing the force of the
즉, 서브 전자밸브(37)의 솔레노이드(52)의 힘을 약하게 하면 스풀밸브(51)의 이동속도가 낮아지고, 서브 전자밸브(37)가 오픈상태가 될 때까지의 시간이 길어진다. 따라서 주 밸브(33)의 이동속도는 낮아진다. 따라서 액체연료 분사밸브(9)에서 분사되는 액체연료(FO)의 분사속도가 낮아진다. 한편, 솔레노이드(52)의 힘을 강하게 하면 스풀밸브(51)의 이동속도가 높아지고, 액체연료 분사밸브(9)에서 분사되는 액체연료(FO)의 분사속도가 높아진다.That is, when the force of the
이어서 본 실시형태에 관한 액체연료 공급시스템(20)의 동작의 일례에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서 제어장치(10)는 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)를 제어하여, 액체연료 분사밸브(9)에서 연소실(7)에 분사되는 액체연료(FO)의 압력(분사압력)을 조정할 수 있다. 액체연료(FO)의 분사압력은 액체연료 분사밸브(9)에서 액체연료(FO)가 분사되지 않은 상태부터, 액체연료 분사밸브(9)로부터의 액체연료(FO)의 분사가 개시될 때의 액체연료(FO)의 압력(개시 때 분사압력)을 포함한다. 개시 때 분사압력은 액체연료 분사밸브(9)에서 연소실(7)에 액체연료(FO)의 분사가 개시될 때의, 액체연료 분사밸브(9)에서 분사되는 액체연료(FO)의 압력의 변화량(단위 시간당 압력의 증가량)을 포함한다. 제어장치(10)는 주 밸브(33)의 이동속도를 조정함으로써, 개시 때 분사압력을 포함하는 액체연료(FO)의 분사압력(단위 시간당 압력의 증가량)을 조정할 수 있다.Next, an example of the operation of the liquid
도 11은 디젤모드에 따른 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)의 동작의 일례를 설명하기 위한 도이다. 도 11에 나타낸 그래프에서 횡축은 시간을 나타낸다. 종축은 액체연료 분사밸브(9)(또는 연료실(26))에 따른 액체연료(FO)의 압력을 나타낸다. 또한 도 11에 시간에 대응한 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)의 상태(오픈상태 또는 클로즈상태)를 병기한다.11 is a view for explaining an example of the operation of the
시점T0에서 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)의 각각은 클로즈상태이다. 따라서 시점T0에서 액체연료 분사밸브(9)에서 액체연료(FO)는 분사되지 않는다.At time T 0 , each of the
제어장치(10)는 시점Ta에서 메인 전자밸브(36)를 오픈상태로 한다. 시점 Ta에서 서브 전자밸브(37)는 클로즈상태이다. 메인 전자밸브(36)가 오픈상태가 됨으로써, 시점Ta에서 폐색위치의 주 밸브(33)는 퇴피위치를 향하여 이동을 개시한다. 또한 시점Ta에서 액체연료 분사밸브(9)로부터의 액체연료(FO)의 분사가 개시된다.The
제어장치(10)는 시점Ta의 다음 시점Tb에서 메인 전자밸브(36)의 오픈상태를 유지하면서, 서브 전자밸브(37)를 오픈상태로 한다. 즉, 시점Tb에서 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)의 양쪽이 오픈상태가 된다. 시점Tb에서 주 밸브(33)는 퇴피위치에 도달하지 않는다. 시점Tb에서 주 밸브(33)는 폐색위치와 퇴피위치 사이의 중간위치에 배치된다.The
제어장치(10)는 시점Tb의 다음 시점Tc에서 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)의 양쪽을 클로즈상태로 한다. 따라서 시점Tc에서 액체연료 분사밸브(9)로부터의 액체연료(FO)의 분사가 정지된다. 시점Tc에서 주 밸브(33)는 퇴피위치에 배치된다. 시점Tc에서 메인 전자밸브(36)가 클로즈상태가 됨으로써, 주 밸브(33)는 폐색위치까지 되돌아간다.The
시점Ta부터 시점Tb까지의 기간에서는 메인 전자밸브(36)가 오픈상태이고 서브 전자밸브(37)가 클로즈상태이므로, 주 밸브(33)는 폐색위치부터 중간위치까지 제1 속도(V1)로 이동한다. 시점Ta부터 시점Tb까지의 기간에서 주 밸브(33)는 저속도(제1 속도)(V1)로 이동하고, 피스톤(25)의 하면(252)에 작용하는 작동유의 압력은 완만하게 상승하므로, 액체연료(FO)의 압력은 완만하게 상승한다.In the period from the time point Ta to the time point Tb, since the
시점Tb부터 시점Tc까지의 기간에서는 메인 전자밸브(36)가 오픈상태이고 서브 전자밸브(37)도 오픈상태이므로, 주 밸브(33)는 중간위치부터 퇴피위치까지 제2 속도(V2)로 이동한다. 시점Tb부터 시점Tc까지의 기간에서 주 밸브(33)는 고속도(제2 속도)(V2)로 이동하고, 피스톤(25)의 하면(252)에 작용하는 작동유의 압력은 급격하게 상승하므로, 액체연료(FO)의 압력은 급격하게 상승한다.Since the
본 실시형태에서는, 디젤모드에서 주 밸브(33)는 폐색위치에서 퇴피위치까지의 이동기간의 전기(시점Ta부터 시점Tb까지의 기간)에서 제1 속도(V1)로 이동하고, 이동기간의 후기(시점Tb부터 시점Tc까지의 기간)에서 제1 속도(V1)보다도 높은 제2 속도(V2)로 이동한다. 이것에 의해 액체연료(FO)가 분사되는 분사기간(시점Ta부터 시점Tc까지의 기간)의 전기(시점Ta부터 시점Tb까지의 기간)에서, 액체연료 분사밸브(9)에서 분사되는 액체연료(FO)의 분사량(분사율)을 저감하고, 연소온도를 저감시킬 수 있다. 따라서 예를 들어, NOx의 생성을 억제할 수 있다. 분사기간의 후기(시점Tb부터 시점Tc까지의 기간)에서 분사율을 높임으로써, 디젤모드에서 연소에 필요한 액체연료(FO)를 연소실(7)에 공급할 수 있다.In the present embodiment, in the diesel mode, the
이어서 가스모드에 따른 액체연료 공급시스템(20)의 동작의 일례에 대하여 설명한다. 도 12는 가스모드에 따른 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)의 동작의 일례를 설명하기 위한 도이다. 도 12에 나타낸 그래프에서 횡축은 시간을 나타낸다. 종축은 액체연료 분사밸브(9)(또는 연료실(26))에 따른 액체연료(FO)의 압력을 나타낸다. 또한 도 12에 시간에 대응한 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)의 상태(오픈상태 또는 클로즈상태)를 병기한다. 또한 도 12의 그래프에서 라인(L1)은 본 예에 따른 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)의 동작의 일례를 나타내고, 라인(L2)은 도 11을 참조하여 설명한 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)의 일례를 나타낸다.Next, an example of the operation of the liquid
시점T0에서 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)의 각각은 클로즈상태이다. 따라서 시점T0에서 액체연료 분사밸브(9)에서 액체연료(FO)는 분사되지 않는다.At time T 0 , each of the
제어장치(10)는 시점Ta에서 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)를 동시에 오픈상태로 한다. 메인 전자밸브(36)가 오픈상태가 됨으로써, 시점Ta에서 폐색위치의 주 밸브(33)는 퇴피위치를 향하여 이동을 개시한다. 또한 시점Ta에서 액체연료 분사밸브(9)로부터의 액체연료(FO)의 분사가 개시된다.The
제어장치(10)는 시점Ta의 다음 시점T1에서 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)의 양쪽을 클로즈상태로 한다. 따라서 시점T1에서 액체연료 분사밸브(9)로부터의 액체연료(FO)의 분사가 정지된다. 시점Ta부터 시점T1까지의 기간은 도 11을 참조하여 설명한 시점Ta부터 시점Tb까지의 기간보다도 짧다. 시점T1에서 주 밸브(33)는 퇴피위치에 도달하지 않는다. 시점T1에서 주 밸브(33)는 폐색위치와 퇴피위치 사이의 중간위치에 배치된다. 시점Tc에서 메인 전자밸브(36)가 클로즈상태가 됨으로써, 주 밸브(33)는 중간위치부터 폐색위치까지 되돌아간다.The
시점Ta에서 메인 전자밸브(36) 및 서브 전자밸브(37)의 양쪽이 오픈상태가 되므로, 주 밸브(33)는 폐색위치에서 퇴피위치를 향하여 제1 속도(V1)보다도 높은 제2 속도(V2)로 이동한다. 본 실시형태에서 주 밸브(33)는 시점Ta부터 시점T1까지의 기간에서, 폐색위치에서 중간위치까지 고속도(제2 속도)(V2)로 이동한다. 따라서 가스모드의 시점Ta부터 시점T1까지의 기간에서 피스톤(25)의 하면(252)에 작용하는 작동유의 압력은 급격하게 상승하고, 액체연료(FO)의 압력은 급격하게 상승한다.Both the
도 12에서 영역AR1 및 영역AR2의 각각은 액체연료(FO)의 공급량에 상당한다. 영역AR1의 면적과 영역AR2의 면적은 동등하다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 본 예에서는 액체연료(FO)의 압력이 높고, 소정량의 액체연료(FO)를 단시간에 공급 가능한 것을 알 수 있다.In Fig. 12, each of the area AR1 and the area AR2 corresponds to the supply amount of the liquid fuel FO. The area of the area AR1 is equal to the area of the area AR2. As shown in Fig. 12, in this example, it can be seen that the pressure of the liquid fuel FO is high and a predetermined amount of the liquid fuel FO can be supplied in a short time.
본 실시형태에 의하면 가스모드에서 연소실(7)에 소량의 액체연료(FO)를 공급하는 경우에서, 제어장치(10)는 액체연료 분사밸브(9)의 액체연료(FO)의 압력을 급격하게 변화시켜, 액체연료 분사밸브(9)의 분사구(9S)에서 액체연료(FO)를 고속도로 단시간에 분사시킨다. 따라서 분사구(9S)에 이물질이 부착하는 것을 억제하면서 소량의 액체연료(FO)를 안정되게 공급할 수 있다.According to the present embodiment, in the case where a small amount of the liquid fuel FO is supplied to the
즉, 본 실시형태에서는 메인 전자밸브(36)를 클로즈상태에서 오픈상태로 변화시키고, 액체연료 분사밸브(9)에서 액체연료(FO)가 분사되지 않은 상태에서 액체연료 분사밸브(9)에서 액체연료(FO)가 분사되는 상태로 변화시킨다. 액체연료(FO)가 분사되지 않은 상태부터, 액체연료 분사밸브(9)로부터의 액체연료(FO)의 분사가 개시될 때의 액체연료(FO)의 압력(개시 때 분사압력)은 디젤모드보다도 가스모드 쪽이 높다. 환언하자면 메인 전자밸브(36)를 클로즈상태에서 오픈상태로 변화시켜 액체연료 분사밸브(9)에서 연소실(7)에 액체연료(FO)의 분사가 개시될 때의, 액체연료 분사밸브(9)에서 분사되는 액체연료(FO)의 압력의 변화량(단위 시간당 압력의 증가량)은 디젤모드보다도 가스모드 쪽이 크다.That is, in the present embodiment, the
도 13(A) 및 도 13(B)은 디젤모드에 따른 서브 전자밸브(37)의 제어방법의 일례를 나타내는 도이다. 도 13(A)은 연소실(7)에 분사되는 연료의 분사량의 지표인 퓨얼인덱스(FI)와 듀얼퓨얼엔진(1)의 부하의 관계를 나타낸다. 도 13(B)은 메인 전자밸브(36)가 오픈상태가 된 시점과 서브 전자밸브(37)가 오픈상태가 된 시점의 차이(서브 전자밸브(37)가 오픈상태가 될 때까지의 지연시간)와, 연소실(7)에 분사되는 액체연료(FO)의 분사량의 지표인 퓨얼인덱스(FIO)의 관계를 나타낸다. 퓨얼인덱스(FI)는 기체연료(PG) 및 액체연료(FO)의 양쪽을 포함하는 전 연료에 관한 퓨얼인덱스이다. 퓨얼인덱스(FIO)는 액체연료(PO)에 관한 퓨얼인덱스이다.13 (A) and 13 (B) are diagrams showing an example of a control method of the
도 13(A)에 나타낸 바와 같이 디젤모드에서는, 퓨얼인덱스(FI)는 액체연료(FO)의 분사량의 지표인 퓨얼인덱스(FIO)와 일치한다.As shown in Fig. 13 (A), in the diesel mode, the fuel index FI coincides with the Fuel index FIO, which is an index of the injection amount of the liquid fuel FO.
도 13(B)에 나타낸 바와 같이 제어장치(10)는 액체연료(FO)의 분사량을 적게 할 때 지연시간을 작게 하고, 액체연료(FO)의 분사량을 많게 할 때 지연시간을 크게 해도 된다. 즉, 디젤모드에서 제어장치(10)는 액체연료(FO)의 분사량을 적게 할 때 도 11을 참조하여 설명한 시점Ta와 시점Tb의 차이를 작게 하고, 액체연료(FO)의 분사량을 많게할 때 시점Ta와 시점Tb의 차이를 크게 해도 된다.The
도 14(A) 및 도 14(B)는 가스모드에 따른 서브 전자밸브(37)의 제어방법의 일례를 나타내는 도이다. 도 14(A)는 퓨얼인덱스(FI)와 부하의 관계를 나타낸다. 도 14(B)는 서브 전자밸브(37)가 오픈상태가 될 때까지의 지연시간과 연소실(7)에 분사되는 액체연료(FO)의 분사량의 지표인 퓨얼인덱스(FIO)의 관계를 나타낸다.14A and 14B are diagrams showing an example of a control method of the
도 14(A)에 나타낸 바와 같이 가스모드에서는, 퓨얼인덱스(FI)는 액체연료(FO)의 분사량의 지표인 퓨얼인덱스(FIO)와 기체연료(PG)의 분사량의 지표인 퓨얼인덱스(FIG)의 합이 일치한다. 퓨얼인덱스(FIO)는 기체연료(PG)에 관한 퓨얼인덱스이다.14 (A), in the gas mode, the fuel index FI is a Fuel Index (FIG) which is an index of the injection amount of the gaseous fuel PG and the Fuel Index FIO, which is an index of the injection amount of the liquid fuel FO, Are equal. The Fuel Index (FIO) is the Fuel Index for the gaseous fuel (PG).
도 14(B)에 나타낸 바와 같이 제어장치(10)는 액체연료(FO)의 분사량을 적게 할 때 지연시간을 작게 하고, 액체연료(FO)의 분사량을 많게 할 때 지연시간을 크게 해도 된다. 본 실시형태에서는, 가스모드에서 퓨얼인덱스(FIO)의 값이 10이 되도록 연소실(7)에 대하여 액체연료(FO)가 분사된다. 도 14(B)에 나타낸 바와 같이, FIO값이 10일 때 지연시간(도 12를 참조하여 설명한 시점Ta와 시점T1의 차이)은 0이다.The
또한 도 12를 참조하여 설명한 실시형태에서는, 가스모드에서 메인 전자밸브(36)와 서브 전자밸브(37)가 동시에 오픈상태가 되도록 했다. 도 14(B)에 나타낸 바와 같이, 가스모드에서 FIO의 값이 클 때(연소실(7)에 대한 액체연료(FO)의 분사량을 많게 할 때), 메인 전자밸브(36)를 오픈상태로 한 후, 서브 전자밸브(37)를 오픈상태로 해도 된다. 즉, 가스모드에서 연소실(7)에 대한 액체연료(FO)의 분사량에 의거하여 메인 전자밸브(36)와 서브 전자밸브(37)를 동시에 오픈상태로 하는지 여부를 결정해도 되고, 메인 전자밸브(36)를 오픈상태로 하는 시점과 서브 전자밸브(37)를 오픈상태로 하는 시점을 상이하게 해도 되며, 메인 전자밸브(36)를 오픈상태로 하는 시점과 서브 전자밸브(37)를 오픈상태로 하는 시점의 차이(지연시간)를 조정해도 된다.In the embodiment described with reference to Fig. 12, the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면 액체연료 분사밸브(9)에서 연소실(7)에 대한 액체연료(FO)의 분사를 개시할 때, 가스모드에 따른 액체연료(FO)의 압력 쪽이 디젤모드에 따른 액체연료(FO)의 압력보다도 높아지도록 조정함으로써, 분사구(9S)에 이물질이 부착하는 것을 억제하면서 소량의 액체연료(FO)를 안정되게 공급할 수 있다. 즉, 가스모드에서 연소실(7)에 소량의 액체연료(FO)를 분사하는 경우에서, 액체연료 분사밸브(9)의 액체연료(FO)의 압력을 급격히 상승시켜, 분사구(9S)에서 액체연료(FO)를 고속도로 분사하도록 했으므로, 분사구(9S)에 이물질이 부착하는 것을 억제하면서 소량의 액체연료(FO)를 안정되게 공급할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, when the injection of the liquid fuel FO into the
또한 본 실시형태에 의하면 디젤모드에서 액체연료(FO)가 분사되는 분사기간의 전기에서, 액체연료 분사밸브(9)에서 분사되는 액체연료(FO)의 분사량(분사율)을 저감하도록 했으므로, 연소온도를 저감키실 수 있다. 따라서 예를 들어, NOx의 생성을 억제할 수 있다. 또한 분사기간의 후기에서 분사율을 높이도록 했으므로, 디젤모드에서 연소에 필요한 액체연료(FO)를 연소실(7)에 공급할 수 있다.Further, according to the present embodiment, since the injection amount (injection ratio) of the liquid fuel FO injected from the liquid
1 듀얼퓨얼엔진
7 연소실
9 액체연료 분사밸브
20 액체연료 공급시스템
24 실린더
25 피스톤
26 연소실(수용공간)
31 고압통로
33 주 밸브
36 메인 전자밸브
37 서브 전자밸브
251 상면
252 하면
FO 액체연료
PG 기체연료1 Dual Fuel Engine
7 combustion chamber
9 Liquid Fuel Injection Valve
20 Liquid Fuel Supply System
24 cylinders
25 piston
26 Combustion chamber (accommodation space)
31 High pressure passage
33 main valve
36 Main Solenoid Valve
37 Sub Solenoid Valve
251 Top surface
252
FO liquid fuel
PG gaseous fuel
Claims (5)
상기 연소실에 상기 액체연료를 분사하는 분사밸브와,
상기 분사밸브에서 상기 연소실에 분사되는 상기 액체연료의 분사압력을 조정 가능한 제어장치를 구비하고,
상기 분사압력은 상기 분사밸브로부터의 상기 액체연료의 분사가 개시될 때의 상기 액체연료의 개시 때 분사압력을 포함하고,
상기 제어장치는 상기 연소실에 상기 액체연료 및 기체연료의 양쪽이 공급되는 가스모드에 따른 상기 개시 때 분사압력이 상기 연소실에 상기 액체연료가 공급되고 기체연료가 공급되지 않는 디젤모드에 따른 상기 개시 때 분사압력보다도 높아 지도록 조정하는, 액체연료 공급시스템.1. A liquid fuel supply system for supplying a liquid fuel to a combustion chamber of a dual fuel engine,
An injection valve for injecting the liquid fuel into the combustion chamber,
And a control device capable of adjusting the injection pressure of the liquid fuel injected into the combustion chamber in the injection valve,
Wherein the injection pressure comprises an injection pressure at the start of the liquid fuel when injection of the liquid fuel from the injection valve is started,
Wherein the control device controls the start-time injection pressure according to the gas mode in which both the liquid fuel and the gaseous fuel are supplied to the combustion chamber, the start-time injection pressure corresponding to the initiation time according to the diesel mode in which the liquid fuel is supplied to the combustion chamber, The injection pressure is adjusted to be higher than the injection pressure.
피스톤을 갖고 상기 분사밸브에 상기 액체연료를 공급 가능한 펌프와,
상기 피스톤을 작동 가능한 작동 액체가 충만되는 고압통로와,
상기 고압통로의 내측 위치와 외측 위치 사이를 이동 가능하고, 상기 내측 위치에 배치되어 상기 고압통로를 닫고, 상기 외측 위치에 배치되어 상기 고압통로를 여는 주 밸브와,
상기 고압통로와 접속 가능하고, 상기 고압통로와 접속된 상태로 상기 고압통로에서 상기 주 밸브에 공급되는 작동 액체가 흐르는 공급통로와,
상기 공급통로와 접속 가능한 스필통로와,
상기 공급통로와 상기 고압통로를 접속하여 상기 주 밸브가 상기 내측 위치에 배치되는 상태 및 상기 공급통로와 상기 스필통로를 접속하여 상기 주 밸브가 상기 외측 위치에 배치되는 상태의 일방에서 타방으로 전환하는 메인 전자(電磁)밸브와,
상기 스필통로에 배치되고 상기 공급통로에서 유출하는 작동 액체의 유량을 조정하여, 상기 주 밸브가 상기 내측 위치에서 상기 외측 위치를 향하여 이동할 때의 상기 주 밸브의 이동속도를 조정 가능한 서브 전자밸브를 구비하고,
상기 제어장치는 상기 메인 전자밸브 및 상기 서브 전자밸브를 제어하고 상기 분사압력을 조정하며, 상기 디젤모드에서 상기 주 밸브가 제1 속도로 상기 내측 위치에서 이동하고, 상기 가스모드에서 상기 주 밸브가 상기 제1 속도보다도 높은 제2 속도로 상기 내측 위치에서 이동하도록 상기 메인 전자밸브 및 상기 서브 전자밸브를 제어함으로써, 상기 디젤모드 및 상기 가스모드의 각각에 따른 상기 개시 때 분사압력을 조정하는, 액체연료 공급시스템.The method according to claim 1,
A pump capable of supplying the liquid fuel to the injection valve with a piston,
A high pressure passage in which the piston is filled with actuatable working liquid,
A main valve which is movable between an inside position and an outside position of the high pressure passage and which is disposed at the inside position and closes the high pressure passage and opens the high pressure passage at the outside position,
A supply passage that is connectable with the high-pressure passage and through which the working liquid supplied to the main valve flows in the high-pressure passage in a state of being connected to the high-
A spill passage connectable with the supply passage,
The supply passage and the high-pressure passage are connected to each other so that the main valve is disposed at the inner position, and the state in which the main valve is disposed at the outer position by connecting the supply passage and the spill passage is switched to the other A main electromagnetic valve,
And a sub-solenoid valve disposed in the spill passage and capable of adjusting a flow rate of the working liquid flowing out of the supply passage so as to adjust a moving speed of the main valve when the main valve moves from the inside position toward the outside position and,
Wherein the control device controls the main solenoid valve and the sub solenoid valve and adjusts the injection pressure so that in the diesel mode the main valve moves at the first position at the inner position, And controls the main solenoid valve and the sub solenoid valve to move at the inward position at a second speed higher than the first speed to adjust the start-time injection pressure according to each of the diesel mode and the gas mode, Fuel supply system.
상기 스필통로는 퀵스필통로와 상기 퀵스필통로보다도 좁은 슬로스필통로를 포함하고,
상기 서브전자밸브는 상기 공급통로로부터의 상기 작동액체가 상기 퀵스필통로를 흐르는 상태 및 상기 공급통로로부터의 상기 작동액체가 상기 퀵스필통로를 흐르지 않는 상태의 일방에서 타방으로 전환하는, 액체연료 공급시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the spill passage includes a quick spill passage and a slow spill passage narrower than the quick spill passage,
Wherein the sub solenoid valve switches from one state to another state in which the working liquid from the supply passage flows through the quick spill passage and the working liquid from the supply passage does not flow through the quick spill passage, system.
상기 서브 전자밸브는 솔레노이드를 포함하는, 액체연료 공급시스템.The method according to claim 2 or 3,
And the sub solenoid valve includes a solenoid.
상기 디젤모드에서 상기 주 밸브는 상기 내측위치부터 상기 외측위치까지의 이동기간의 전기에서 상기 제1 속도로 이동하고, 상기 이동기간의 후기에서 상기 제1 속도보다도 빠른 속도로 이동하는, 액체연료 공급시스템.The method according to claim 2 or 3,
Wherein the main valve in the diesel mode moves at the first speed in the electricity of the moving period from the inside position to the outside position and moves at a speed higher than the first speed in the latter period of the moving period, system.
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