KR102638105B1 - 이중 연료 엔진을 위한 분사 노즐 및 이중 연료 엔진 - Google Patents

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Abstract

이중 연료 엔진의 실린더(2)를 위한 분사 노즐(23)로서, 액체 연료 작동 모드에서의 액체 연료 및 가스 연료 작동 모드에서의 점화 유체가 분사 노즐(23)을 통해 실린더(2)의 연소실(9) 내로 주입될 수 있으며, 분사 노즐(23)은 (분사) 노즐 본체(24)를 포함하며, 이 분사 노즐은, 제1 분사 오리피스(25) 및 제2 분사 오리피스(26)뿐만 아니라 (분사) 노즐 본체(24) 내에서 변위 가능하게 안내되는 (분사) 노즐 니들(27)을 구비하고, (분사) 노즐 니들(27)과 (분사) 노즐 본체(24) 사이의 상대적인 위치는, 실린더(2)의 연소실(9) 내로 주입 가능한 액체 연료 작동 모드에서의 액체 연료 그리고 가스 연료 작동 모드에서의 점화 유체가 통과하는 분사 오리피스(25, 26)를 결정한다.

Description

이중 연료 엔진을 위한 분사 노즐 및 이중 연료 엔진{INJECTION NOZZLE FOR A DUAL FUEL ENGINE AND DUAL FUEL ENGINE}
본 발명은 이중 연료 엔진을 위한 분사 노즐 및 이중 연료 엔진에 관한 것이다.
통상적으로, 이중 연료 엔진이 알려져 있으며, 이중 연료 엔진에서는 한편으로는 발화성 액체 연료, 예컨대 디젤이 연소될 수 있고, 다른 한편으로는 저발화성 가스 연료, 예컨대 천연 가스가 연소될 수 있다. 이중 연료 엔진의 가스 모드에 있어서, 희박 가스-공기 혼합물이 일반적으로 엔진의 실린더 내로 주입되며, 상기 희박 가스-공기 혼합물은 점화 에너지에 의해 또는 실린더 내로 마찬가지로 주입되는 점화 유체(ignition fluid)에 의해 점화된다.
도 1에 있어서, 종래 기술로부터 알려져 있는 이중 연료 엔진(1)의 조립체가 제시되며, 도 1은 전술한 이중 연료 엔진(1)의 실린더(2)를 도시하고 있다. 실린더(2)는 실린더 헤드(3)를 포함한다. 실린더(2)에 있어서, 커넥팅 로드(5)에 의해 안내되는 피스톤(4)은 위아래로 이동한다. 실린더 헤드(3)에는, 분사 노즐(6)가 장착되는데, 이 분사 노즐을 통해, 액체 연료, 구체적으로 디젤 연료가 연료 라인(7)을 통해 연료 펌프(8)로부터 실린더(2)의 연소실(9) 내로 분사될 수 있다. 분사 노즐(6), 연료 라인(7), 및 연료 펌프(8)는, 실린더(2)의 연소실(9) 내로 액체 연료를 공급하는 역할을 하는 연료 공급 디바이스의 요소이다. 이러한 연료 공급 디바이스는, 특히 액체 연료 작동 모드에서의 이중 연료 엔진의 실린더(2)에서 액체 연료, 구체적으로 디젤이 연료로서 연소될 때 작동하게 된다. 액체 연료를 연소시키기 위해, 이때 과급 공기가 추가적으로 유입 밸브(17)를 통해 이중 연료 엔진(1)의 각각의 실린더(2) 내로 주입될 수 있으며, 연료의 연소 중에 발생되는 배기 가스(15)는 배기 밸브(18)를 통해 이중 연료 엔진(1)의 각각의 실린더(2)로부터 배출될 수 있다.
이중 연료 엔진(1)의 실린더(2)의 연소실(9)에서, 대안으로 다른 작동 모드에서, 즉 가스 연료 작동 모드에서 연료로서 가스가 연소될 수 있다. 이를 위해, 이중 연료 엔진(1)은 혼합물 형성 유닛(20)을 포함하며, 혼합물 형성 유닛 내에서는, 가스 공급 라인(21)을 통해 혼합물 형성 유닛(20)에 공급되는 가스 및 연소 공기(10)의 혼합물이 형성되며, 이러한 가스-공기 혼합물은 유입 밸브(17)를 통해 실린더(2)의 연소실 내로 주입된다. 가스의 연소 중에, 배기 가스(15)가 또한 생성되며, 이 배기 가스는 배기 밸브(18)를 통해 실린더(2)로부터 배출될 수 있다. 점화 유체 분사기(13)의 도움을 받아 실린더(2)의 추가적인 연소실(11) 내로 주입될 수 있는 점화 유체는 이중 연료 엔진(1)의 가스 모드에서 가스-공기 혼합물을 점화시키는 역할을 하며, 실린더(2)의 추가적인 연소실(11)은 적어도 하나의 연결 통로(12)를 통해 연소실(9)에 결합된다. 대안으로, 상기 점화 유체는 또한 연소실(9) 내로 직접 주입될 수도 있다. 도 1에 도시된 실린더(2)의 점화 유체 분사기(13)는 이중 연료 엔진(1)의 점화 유체 분사 시스템의 일부이며, 이중 연료 엔진(1)의 각각의 실린더(2)의 점화 유체 분사 시스템은 개별적인 점화 유체 분사기(13)를 포함한다. 점화 유체 분사기(13)는, 점화 유체 분사 시스템의 공통 점화 연료 저장 유닛(22)으로부터 나오는 점화 유체 라인(14)을 통해 점화 유체를 공급할 수 있으며, 점화 유체 저장 유닛(22)에는 점화 유체 공급 펌프(16)가 할당되고, 점화 유체 공급 펌프는 점화 유체 저장 유닛(22)에 점화 유체를 공급한다. 점화 유체 공급 펌프(16)는 전기적으로 작동되는 고압 펌프일 수 있다. 점화 유체 공급 펌프(16)에는 석션 스로틀(19; suction throttle)이 할당된다.
이에 따라, 통상적으로 알려져 있는 이중 연료 엔진(1)은, 한편으로는 이중 연료 엔진(1)의 액체 연료 모드에서 액체 연료를 공급하기 위한 연료 공급 디바이스를 포함하고, 통상적으로 알려져 있는 이중 연료 엔진(1)은 다른 한편으로는 가스 연료의 연소를 위한 이중 연료 엔진(1)의 가스 연료 모드에서 이중 연료 엔진(1)의 실린더(2) 내로 점화 유체를 주입하기 위해 별도의 점화 유체 분사 시스템을 포함한다.
이에 따라, 통상적으로 알려져 있는 이중 연료 엔진은 2개의 분사 시스템, 즉 액체 연료를 위한 연료 공급 디바이스 및 점화 유체를 위한 점화 유체 분사 시스템을 포함한다. 상기 점화 유체는 보통 액체 연료 모드의 액체 연료이며, 이러한 점화 유체는, 가스 연료 모드에 있어서, 점화 유체 분사 시스템의 각각의 점화 유체 분사기를 통해 각각의 실린더 내로 비교적 소량으로 주입될 수 있다. 통상적으로 알려져 있는 이중 연료 엔진에 있어서, 액체 연료 모드를 위한 연료 공급 디바이스의 분사 노즐은 가스 연료 모드에서의 전술한 소량의 액체 연료를 공급하기에는 적합하지 않다. 이에 따라 2개의 분사 시스템이 요구되며, 이로 인해 이중 연료 엔진의 구성이 복잡해지게 된다. 이중 연료 엔진에 대한 새로운 분사 노즐 및 더 간단한 구조를 갖는 이중 연료 엔진에 대한 요구가 존재한다.
이로부터 시작하여, 본 발명은 새로운 유형의 분사 노즐 및 이러한 분사 노즐을 갖춘 이중 연료 엔진을 제시하려는 목적에 기초한다.
이러한 목적은 청구항 1에 따른 분사 노즐을 통해 달성된다. 본 발명에 따른 분사 노즐에 의해, 액체 연료 작동 모드에서의 액체 연료 및 가스 연료 작동 모드에서의 점화 유체가 실린더의 연소실 내로 주입될 수 있으며, 분사 노즐은 (분사) 노즐 본체를 포함하며, 이 분사 노즐은, 제1 분사 오리피스 및 제2 분사 오리피스뿐만 아니라 (분사) 노즐 본체 내에서 변위 가능하게 안내되는 (분사) 노즐 니들(nozzle needle)을 구비하고, (분사) 노즐 니들과 (분사) 노즐 본체 사이의 상대적인 위치는, 각각 액체 연료 작동 모드에서 그리고 가스 연료 작동 모드에서 실린더의 연소실 내로 주입 가능한 액체 연료 및 점화 유체가 통과하는 분사 오리피스를 결정한다. 액체 연료 작동 모드에 있어서, 전술한 분사 노즐은 액체 연료를 주입시킬 수 있으며, 가스 연료 작동 모드에 있어서, 전술한 분사 노즐은 요구되는 정확도로 이중 연료 엔진의 각각의 실린더 내로 점화 유체를 주입시킬 수 있다. 이제, 더 이상 2개의 분사 시스템이 요구되지 않는다.
추가적인 유리한 개량에 따르면, 축 방향 및 이에 따른 (분사) 노즐 니들의 변위 방향에서 본 제1 분사 오리피스는 제2 분사 오리피스로부터 정해진 거리를 가지며, 가스 연료 작동 모드에 있어서, 상기 (분사) 노즐 니들은 제1 분사 오리피스를 개방시키며 제2 분사 오리피스를 덮고, 액체 연료 작동 모드에 있어서, (분사) 노즐 니들은 제1 분사 오리피스 및 제2 분사 오리피스를 개방시킨다. 액체 연료 작동 모드에 있어서, 전술한 분사 노즐은 액체 연료를 주입시킬 수 있으며, 가스 연료 작동 모드에 있어서, 전술한 분사 노즐은 요구되는 정확도로 이중 연료 엔진의 각각의 실린더 내로 점화 유체를 주입시킬 수 있다. 이제, 더 이상 2개의 분사 시스템이 요구되지 않는다.
바람직하게는, 제1 분사 오리피스는 제2 분사 오리피스보다 작은 분사 오리피스 단면을 갖는다. 이는, 가스 연료 작동 모드와 관련하여, 가스 연료 작동 모드에 있어서 높은 정확도로 이중 연료 엔진의 각각의 실린더 내에 적은 양의 점화 유체를 주입시키기에 유리하다.
추가적인 개량에 따르면, (분사) 노즐 니들은 노즐 콘 섹션(nozzle cone section) 및 노즐 슬라이더 섹션(nozzle slider section)을 포함하며, 노즐 콘 섹션은 (분사) 노즐 본체의 제1 섹션과 상호작용하고, 노즐 슬라이더 섹션은 (분사) 노즐 본체의 제2 섹션과 상호작용하며, 상기 (분사) 노즐 본체는, 가스 연료 작동 모드에서의 분사 작동에 있어서 노즐 콘 섹션이 (분사) 노즐 본체의 제1 섹션을 리프트 오프(lift off)시키고 노즐 슬라이더 섹션이 제1 분사 오리피스를 개방시키면서 제2 분사 오리피스를 덮도록 하는 방식으로, 그리고 액체 연료 작동 모드에서의 분사 작동에 있어서 노즐 콘 섹션이 또한 (분사) 노즐 본체의 제1 섹션을 리프트 오프시키고 노즐 슬라이더 섹션이 제1 분사 오리피스 및 제2 분사 오리피스를 개방시키도록 하는 방식으로 제1 분사 오리피스 및 제2 분사 오리피스를 포함한다. 특히 노즐 콘 섹션이 (분사) 노즐 본체의 제1 섹션에 대항하게 놓이면, 분사 노즐은 분사 작동에서 벗어나 비작동 상태가 된다. 분사 노즐의 이러한 구성은 간단하며, 양 작동 모드에서의 이중 연료 엔진의 효율적인 작동을 가능하게 한다.
이중 연료 엔진은 청구항 10에 한정되어 있다.
본 발명의 바람직한 추가 개량은 종속청구항 및 이하의 상세한 설명으로 얻을 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예는, 한정하는 것은 아니지만, 도면에 의해 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 종래 기술에 따른 이중 연료 엔진의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이중 연료 엔진의 분사 노즐의 제1 상태에 있어서, 본 발명에 따른 이중 연료 엔진의 분사 노즐을 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 분사 노즐의 제2 상태에서의 분사 노즐을 도시한 것이다.
도 4는 도 2, 도 3의 분사 노즐의 제3 상태에서의 분사 노즐을 도시한 것이다.
도 5는 도 2 내지 도 4의 분사 노즐의 (분사) 노즐 니들(nozzle needle)의 상세도이다.
도 6은 도 2 내지 도 4의 분사 노즐의 기능을 제시하는 도면이다.
본 발명은 이중 연료 엔진을 위한 분사 노즐 및 이중 연료 엔진에 관한 것이다. 본원에서 언급되는 당업자는, 도 1을 참고하여 이미 상세하게 설명된 이중 연료 엔진의 기본적인 구성에 대해 익숙할 것이다. 이에 따르면, 이중 연료 엔진의 액체 연료 작동 모드에 있어서, 발화성 액체 연료, 예컨대 디젤 연료와 같은 연료가 엔진의 실린더 내로 주입되며, 실린더 내에서 연소된다. 가스 연료 작동 모드에 있어서, 자체로는 저발화성인, 가스 연료 및 공기의 혼합물이 이중 연료 엔진의 실린더 내로 주입되며, 점화 유체를 통해 점화되고, 이때 특히 액체 연료 작동 모드에서의 액체 연료는 가스 연료 작동 모드에서의 점화 유체로서의 역할을 하지만, 액체 연료는, 가스 연료 작동 모드에 있어서, 액체 연료 작동 모드에서보다 현저하게 적은 양으로 실린더의 연소실 내에 주입된다.
이를 가능하게 하기 위해, 통상적으로 알려져 있는 이중 연료 엔진은 2개의 별도의 분사 시스템, 즉 액체 연료 작동 모드에 있어서 액체 연료가 비교적 많은 양으로 이중 연료 엔진의 실린더 내로 주입되게 하는 연료 분사 시스템, 그리고 가스 연료 작동 모드에 있어서 점화 유체가 비교적 적은 양으로 실린더 내로 주입되게 하는 점화 유체 분사 시스템을 포함한다.
본원에 제시되는 본 발명은 이중 연료 엔진의 실린더의 분사 노즐에 관한 것이며, 이 분사 노즐을 통해, 액체 연료 작동 모드에서는 액체 연료가 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 주입될 수 있으며 가스 연료 작동 모드에서는 점화 유체가 각각의 실린더의 연소실 내로 주입될 수 있어서, 이에 따라 2개의 별도의 분사 시스템이 요구되지 않는다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 전술한 분사 노즐(23)을 통해 취한 단면도를 도시한 것이며, 도 2 내지 도 4에서의 분사 노즐(23)은 각각의 경우에 상이한 상태로 도시되어 있다. 도 2는, 분사 노즐을 통해 어떠한 연료도 각각의 실린더의 연소실(9) 내로 주입되지 않는 상태에서의 분사 노즐(23)을 도시한 것이다. 도 3은, 분사 노즐을 통해 특히 가스 연료 작동 모드에 있어서 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 점화 유체가 주입되는 상태에서의 분사 노즐(23)을 도시한 것이다. 도 4는, 분사 노즐을 통해 액체 연료 작동 모드에 있어서 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 액체 연료가 주입되는 상태에서의 분사 노즐을 도시한 것이다.
본 발명에 따른 분사 노즐(23)은 (분사) 노즐 본체(24)를 포함하며, 상기 (분사) 노즐 본체(24)는 실린더(2)의 연소실(9) 내로 돌출되는 섹션(24b) 상에 다수의 분사 오리피스, 즉 다수의 제1 분사 오피리스(25) 및 다수의 제2 분사 오리피스(26)를 포함한다. 도시된 바람직한 예시적 실시예에 있어서, 제1 분사 오리피스(25)는 제2 분사 오리피스(26)보다 작은 분사 오리피스 단면을 갖는다.
본 발명에 따른 분사 노즐(23)은, 또한, (분사) 노즐 본체(24)에서 변위 가능하게 안내되는 (분사) 노즐 니들(27)을 포함한다. (분사) 노즐 니들(27)과 (분사) 노즐 본체(24) 사이의 상대적인 위치는, 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 주입 가능한 액체 연료 작동 모드에서의 액체 연료 및 가스 연료 작동 모드에서의 점화 유체가 통과하는 분사 오피리스(25, 26)를 결정한다.
도 3에 도시된 단계에 있어서, 즉 가스 연료 작동 모드의 상태에 있어서, (분사) 노즐 니들(27)은 분사 작동 중에 단지 (분사) 노즐 본체(24)의 제1 분사 오리피스(25)만을 개방시키며, 이에 따라 가스 연료 작동 모드에서의 도 3의 상대적인 위치에 있어서, 점화 유체는 이제 제1 분사 오리피스(25)를 통해 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 주입 가능하다. 도 4의 상태에 있어서, (분사) 노즐 니들(27)은 분사 작동 중에 추가적으로 또한 제2 분사 오리피스(26)를 개방시키며, 액체 연료 작동 모드에 있어서, 액체 연료는 제1 분사 오리피스(25)를 통해 그리고 또한 제2 분사 오리피스(26)를 통해 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 주입 가능하다.
축 방향에서, 즉 길이방향 중심 축선(28)의 방향에서 본 (분사) 노즐 니들(27)은 (분사) 노즐 본체(24)에 대해 변위 가능하다. 여기서, (분사) 노즐 니들(27)은 노즐 콘 섹션(27a) 및 노즐 슬라이더 섹션(27b)을 갖는다. 여기서, 노즐 슬라이더 섹션(27b)은 연소실(9) 내로 돌출된 (분사) 노즐 본체(24)의 섹션(24b) 내에서 안내되며, 이러한 노즐 슬라이더 섹션(27b)은, (분사) 노즐 본체(24)에 대한 (분사) 노즐 니들(27)의 상대적인 위치에 따라, 단지 제1 분사 오리피스(25)만을 개방시키거나(도 2, 도 3 참고), 또는 추가적으로 또한 제2 분사 오리피스(26)를 개방시킨다(도 4 참고). 여기서, 노즐 슬라이더 섹션(27b)은, 제2 분사 오리피스(26)의 영역에서 (분사) 노즐 본체(24)의 섹션(24b)의 내측 윤곽(30)에 정합하는 외측 윤곽(27)을 가지며, 이에 따라 (분사) 노즐 니들(27)의 노즐 슬라이더 섹션(27b)의 표면(29)과 (분사) 노즐 본체(24)의 섹션(24b)의 표면(30) 사이에 밀봉 효과가 제공된다.
이미 설명한 바와 같이, (분사) 노즐 니들(27)은, (분사) 노즐 본체의 섹션(24b)에 후속하는 (분사) 노즐 본체의 섹션(24a)과 상호작용하는 노즐 콘 섹션(27a)을 더 포함하며, 다시 말해서 특히 노즐 콘 섹션(27a)이 (분사) 노즐 본체(24)의 섹션(24a)에 대항하게 놓일 때 또는 상기 섹션(24a) 상에 착좌할 때, (분사) 노즐 니들(27)이 (분사) 노즐 본체(24)에 대항하게 밀봉식으로 놓여 어떠한 연료도 혹은 어떠한 점화 유체도 무엇이든 분사 오리피스(25, 26)로 유동할 수 없도록 하는 방식으로 상호작용하는 노즐 콘 섹션을 더 포함하며, 이에 따라 도 2의 상태에 있어서, 분사 노즐(23)은 이제 비작동 상태가 되고, 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 임의의 연료 혹은 점화 유체를 무엇이든 주입하지 않게 된다.
액체 연료 작동 모드 및 가스 연료 작동 모드에 있어서 분사 작동을 위해 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 각각 액체 연료 및 점화 유체를 주입하기 위해, (분사) 노즐 니들(27)의 노즐 콘 섹션(27a)은 (분사) 노즐 본체(24)의 섹션(24a)을 리프트 오프(lift off)시키며(도 3 및 도 4 참고), 이에 따라 이제 액체 연료 및 점화 유체는 분사 오리피스(25, 26)의 방향으로, 즉 도 3의 상태에 있어서 제1 분사 오리피스(25)의 방향으로, 그리고 도 4의 상태에 있어서 제1 분사 오리피스(25)의 방향으로 뿐만 아니라 또한 제2 분사 오리피스(26)의 방향으로[도 4의 상태에 있어서, 제1 분사 오리피스 및 제2 분사 오리피스는 (분사) 노즐 니들(27)의 노즐 슬라이더 섹션(27b)에 의해 전체적으로 개방되어 있음], (분사) 노즐 니들(27)의 노즐 콘 섹션(27a)을 통해 유동할 수 있게 된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 분사 노즐(23)은 다수의 분사 오리피스(25, 26), 즉 제1 분사 오리피스(25) 및 제2 분사 오리피스(26)를 포함하며, 이들 분사 오리피스는 (분사) 노즐 본체(24)의 섹션(24b) 내에 도입된다. 축 방향(28)에서 볼 때, 그리고 이에 따라 (분사) 노즐 니들(27)의 변위 방향에서 볼 때, 제1 분사 오리피스(25) 및 제2 분사 오리피스(26)는 서로 거리를 두고 있다. 바람직하게는, 제1 분사 오리피스(25) 및 제2 분사 오리피스(26)는 상이한 분사 오리피스 단면을 갖는다. 대안으로 또는 추가적으로, 제1 분사 오리피스(24)의 개수가 제2 분사 오리피스(26)의 개수보다 적은 것도 또한 가능하다.
이들 분사 오리피스의 기하학적 형상과 관련하여, 특히 분사 오리피스의 분사 오리피스 단면과 관련하여, 및/또는 분사 오리피스의 개수와 관련하여, 제1 분사 오리피스(25)는 가스 연료 작동을 위해 구성되어 가스 연료 작동 모드에 있어서 제1 분사 오리피스를 통해 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 상대적으로 소량의 점화 유체가 주입되도록 한다. 이들 분사 오리피스의 기하학적 형상과 관련하여, 특히 분사 오리피스의 분사 오리피스 단면과 관련하여, 및/또는 분사 오리피스의 개수와 관련하여, 제2 분사 오리피스(26)는 액체 연료 작동 모드에 있어서 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 액체 연료를 주입시키도록 구성된다.
구체적으로 분사 노즐(23)이 도 2의 상태를 취하면, 즉 (분사) 노즐 니들(27)의 노즐 콘 섹션(27a)이 (분사) 노즐 본체(24)의 섹션(24a)에 대항하게 놓이면, 노즐 슬라이더 섹션(27b)은 제1 분사 오리피스(25)를 개방시키지만, 어떠한 점화 유체 또는 연료도 (분사) 노즐 본체(24)의 섹션(24a)과 노즐 콘 섹션(27a) 사이의 밀봉 시트(sealing seat)를 통해 유동할 수 없게 되고, 이에 따라, 이때, 도 2의 상태에 있어서, 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로의 주입은 전혀 이루어지지 않는다.
구체적으로 분사 노즐(23)이 도 3의 상태를 취하면, (분사) 노즐 니들(27)의 노즐 콘 섹션(27a)은 (분사) 노즐 본체(24)의 섹션(24a)을 리프트 오프시키며, (분사) 노즐 니들(27)의 노즐 슬라이더 섹션(27b)은 단지 제1 분사 오리피스(25)만을 개방시킬 뿐 제2 분사 오리피스(26)를 덮고 있게 된다. 도 3의 상태는 가스 연료 작동 모드에서 구체적으로 각각의 실린더(2)의 연소실 내로 비교적 소량의 점화 유체를 분사시키는 역할을 한다. 도 4의 상태에 있어서, 노즐 콘 섹션(27a)은 다시 (분사) 노즐 본체(24)의 섹션(24a)을 리프트 오프시키지만, 노즐 슬라이더 섹션(27b)은 양 분사 오리피스, 즉 제1 분사 오리피스(25) 그리고 또한 제2 분사 오리피스(26)를 개방시켜, 도 4의 상태에 있어서, 액체 연료 작동 모드에서의 액체 연료는 모든 분사 오리피스(25, 26)를 통해 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 주입될 수 있다.
도 2 내지 도 5로부터, (분사) 노즐 니들(27)이 액체 연료 및 점화 유체를 위한 안내 통로(31)를 포함한다는 것은 명확하다. 반경방향 외측에서, 제1 단부를 갖는 이러한 안내 통로(31)는 분사 노즐 니들(27)의 노즐 슬라이더 섹션(27b)과 노즐 콘 섹션(27a) 사이에서 개별적으로 종료되며, 제2 단부에서, 전술한 안내 통로(31)는 축방향으로 외측에서 노즐 슬라이더 섹션(27b) 상에서 함께 종료되고, 즉 (분사) 노즐 본체(24)의 길이방향 중심 축선(28)이 연장되며 통과하는 영역에서 종료된다. 이러한 안내 통로(31)에 의해, 특히 (분사) 노즐 니들(27)의 노즐 콘 섹션(27a)이 (분사) 노즐 본체(24)의 섹션(24a)을 리프트 오프시킬 때, 분사 오리피스(25, 26)에 대한 노즐 슬라이더 섹션(27)의 상대적인 위치로부터 액체 연료 및 점화 유체가 전달될 수 있다.
도 6은, 시간의 경과에 따라, 본 발명에 따른 분사기(23)의 도움을 받아, 분사 작동 또는 분사 사이클 동안 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 주입 가능한 분사량(M)을 다이어그램으로 제시하고 있다. 시간(t)의 경과에 따라, 분사량(M)에 대해 2개의 상이한 곡선(32, 33)이 그려지며, 즉 곡선(32)은 가스 연료 작동 모드에 관한 분사량이고, 곡선(33)은 액체 연료 작동 모드에 관한 분사량이다.
각각의 분사 작동 또는 분사 사이클은 시간 t0에서 개시되며, 시간 t0 이전에는 분사 노즐(23)이 도 2의 상태를 취한다. 시간 t0와 시간 t1 사이에서, 분사 노즐(23)은 도 2의 상태로부터 도 3의 상태로 이동하며, 이때 가스 연료 작동 모드에서의 분사 노즐(23)은 시간 t2까지 도 3의 상태를 취하고, 시간 t2와 시간 t3 사이에서, 다시 도 2의 상태로 이동하게 된다. 이에 따라, 가스 연료 작동 모드에 있어서, 곡선(32)에 따른 비교적 소량의 점화 유체가, 오직 제1 분사 오리피스(25)만을 이용하여 분사 노즐(23)을 통해 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 주입된다.
액체 연료 작동 모드에 있어서, 분사 노즐(23)은, 분사 노즐(23)이 시간 t0에서 시간 t1 사이에 도 3의 상태로 이동하여 시간 t4까지 이 상태를 유지하도록 하는 방식으로, 도 2의 상태로부터 시작하여 도 3의 상태를 거쳐 도 4의 상태로, 즉 도 6에 따른 상태로 이동하게 된다. 시간 t4와 시간 t5 사이에서, 도 3의 상태로부터 시작하는 액체 연료 작동 모드에 있어서 분사 노즐(23)은 이제 도 4의 상태로 이동하게 되며, 이에 따라 액체 연료는 시간 t5에서 시작하여 모든 분사 오리피스(25, 26)를 거쳐 각각의 실린더의 연소실(9) 내로 주입될 수 있고, 분사 노즐(23)은 시간 t6과 시간 t8 사이에 각각의 분사 노즐(23)의 각각의 분사 사이클의 종료를 향해 도 4의 상태로부터 시작하여 다시 도 2의 상태로 이동하게 되며, 즉 시간 t6과 시간 t7 사이에 우선 도 4의 상태로부터 시작하여 도 3의 상태로 이동하게 되며 그리고 후속하여 시간 t7과 시간 t8 사이에 도 3의 상태로부터 시작하여 도 2의 상태로 이동하게 된다. 이에 따라, 시간 t8에서는, 어떠한 액체 연료도 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 더 이상 주입될 수 없게 되는데, 왜냐하면 시간 t8에서는 (분사) 노즐 니들(27) 상의 노즐 콘 시트(27)가 (분사) 노즐 본체(24)의 섹션(24a)에 대항하게 놓이기 때문이다.
본 발명에 따른 분사 노즐(23)을 이용하면, 가스 연료 작동 모드에서 비교적 소량의 점화 유체가 이중 연료 엔진(1)의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 주입될 수 있다. 액체 연료 작동 모드에서는, 액체 연료가 비교적 많은 양으로 마찬가지로 높은 품질을 나타내면서 실린더(2)의 연소실(9) 내로 주입될 수 있다. 따라서, 이상에 의해, 액체 연료를 주입하기 위한 액체 연료 작동 모드에서 그리고 점화 유체를 주입하기 위한 가스 연료 작동 모드에서 하나의 동일한 분사 노즐(23)이 사용될 수 있으므로, 액체 연료 및 점화 유체에 대한 별도의 분사 시스템이 생략될 수 있다. 이로 인해, 이중 연료 엔진의 구성은 단순화될 수 있다.

Claims (10)

  1. 이중 연료 엔진(1)의 실린더(2)를 위한 분사 노즐(23)로서, 분사 노즐(23)을 통해, 액체 연료 작동 모드에서의 액체 연료 및 가스 연료 작동 모드에서의 점화 유체가 실린더의 연소실(9) 내로 주입될 수 있고, 분사 노즐(23)은 제1 분사 오리피스(25) 및 제2 분사 오리피스(26)를 갖춘 (분사) 노즐 본체(24) 그리고 (분사) 노즐 니들(27)을 포함하며, 상기 (분사) 노즐 니들은 (분사) 노즐 본체(24) 내에서 변위 가능하게 안내되고, (분사) 노즐 니들(27)과 (분사) 노즐 본체(24) 사이의 상대적인 위치는, 실린더(2)의 연소실(9) 내로 주입 가능한 액체 연료 작동 모드에서의 액체 연료 및 가스 연료 작동 모드에서의 점화 유체가 통과하는 분사 오리피스(25, 26)를 결정하고,
    (분사) 노즐 니들(27)은 노즐 콘 섹션(27a; nozzle cone section) 및 노즐 슬라이더 섹션(27b; nozzle slider section)을 포함하고, (분사) 노즐 니들(27)은 액체 연료 및 점화 유체를 위한 안내 통로(31)를 포함하며, 안내 통로(31)는 노즐 콘 섹션(27a) 및 노즐 슬라이더 섹션(27b) 사이에서 개별적으로 제1 단부에서 종료되고, 안내 통로(31)는 제1 단부로부터 (분사) 노즐 본체(24)의 길이방향 중심 축선(28)으로 노즐 콘 섹션(27a)의 경사를 따라 형성되고,
    노즐 슬라이더 섹션(27b)은 노즐 슬라이더 섹션(27b)의 외측 표면(29) 전체에 걸쳐 (분사) 노즐 본체(24)의 내측 윤곽에 정합하는 외측 윤곽을 갖는 것인 분사 노즐.
  2. 제1항에 있어서, 축 방향에서 볼 때, 그리고 이에 따라 (분사) 노즐 니들(27)의 변위 방향에서 볼 때, 제1 분사 오리피스(25)는 제2 분사 오리피스(26)로부터 정해진 거리를 갖는 것인 분사 노즐.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가스 연료 작동 모드에 있어서 (분사) 노즐 니들(27)은 제1 분사 오리피스(25)를 개방시키며, 제2 분사 오리피스(26)를 덮는 것인 분사 노즐.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 액체 연료 작동 모드에 있어서 (분사) 노즐 니들(27)은 제1 분사 오리피스(25) 및 제2 분사 오리피스(26)를 개방시키는 것인 분사 노즐.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 분사 오리피스(25)는 제2 분사 오리피스(26)보다 작은 분사 오리피스 단면을 갖는 것인 분사 노즐.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 노즐 콘 섹션(27a)은 (분사) 노즐 본체(24)의 제1 섹션(24a)과 상호작용하고, 노즐 슬라이더 섹션(27b)은 (분사) 노즐 본체(24)의 제2 섹션(24b)과 상호작용하며, 상기 (분사) 노즐 본체는, 가스 연료 작동 모드에서 노즐 콘 섹션(27a)이 (분사) 노즐 본체(24)의 제1 섹션(24a)을 리프트 오프(lift off)시키고 노즐 슬라이더 섹션(27b)이 제1 분사 오리피스(25)를 개방시키면서 제2 분사 오리피스(26)를 덮도록 하는 방식으로, 그리고 액체 연료 작동 모드에서 노즐 콘 섹션(27a)이 (분사) 노즐 본체(24)의 제1 섹션(24a)을 리프트 오프시키고 노즐 슬라이더 섹션(27b)이 제1 분사 오리피스(25) 및 제2 분사 오리피스(26)를 개방시키도록 하는 방식으로 제1 분사 오리피스(25) 및 제2 분사 오리피스(26)를 포함하는 것인 분사 노즐.
  7. 제6항에 있어서, 노즐 콘 섹션(27a)이 (분사) 노즐 본체(24)의 제1 섹션(24a)에 대항하게 놓일 때, 분사 노즐은 비작동 상태인 것인 분사 노즐.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서, 안내 통로(31)는, 노즐 콘 섹션(27a)과 노즐 슬라이더 섹션(27b) 사이에서 개별적으로 반경방향 외측으로 제1 단부에서 종료되거나 시작되며, 제2 단부에서는 축방향 외측으로 노즐 슬라이더 섹션(27b) 상에서 함께 종료되거나 시작되는 것인 분사 노즐.
  10. 이중 연료 엔진으로서, 이중 연료 엔진의 액체 연료 작동 모드에 있어서, 액체 연료의 연소를 위해 액체 연료는 적어도 하나의 실린더(2)의 연소실(9)에 공급될 수 있으며, 이중 연료 엔진의 가스 연료 작동 모드에 있어서, 한편으로는 가스 연료의 연소를 위해 가스 연료가 각각의 실린더(2)의 연소실(9)에 공급될 수 있고 다른 한편으로는 가스 연료의 점화를 위해 점화 유체가 연소실에 공급될 수 있으며, 각각의 실린더(2)를 위한 연료 공급 디바이스는 제1항 또는 제2항에 따른 분사 노즐(23)을 포함하고, 이 분사 노즐을 통해, 액체 연료 작동 모드에서의 액체 연료 그리고 또한 가스 연료 작동 모드에서의 점화 유체가 각각의 실린더(2)의 연소실(9) 내로 주입될 수 있는 것인 이중 연료 엔진.
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