KR20090023103A - 연료 분사용 분사 노즐 - Google Patents

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KR20090023103A
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베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트
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Abstract

디젤 엔진, 특히 2행정 대형 디젤 엔진의 연료 분사용 분사 노즐을 제안한다. 이 분사 노즐은, 상기 디젤 엔진의 연소 공간으로 연료를 분사하기 위해, 노즐 본체(2), 및 상기 노즐 본체에 연결되고 하나 이상의 노즐 개구부(4.1, 4.2)를 가지는 노즐 헤드를 포함하고, 상기 노즐 개구부에 대한 연료 공급을 조절하기 위해, 상기 노즐 본체(2) 내부에 배치된 밸브 니들(6)을 포함하는 분사 밸브, 및 상기 노즐 본체 및/또는 상기 노즐 헤드 내에 형성된 통로(5.1, 5.2)를 통해 상기 노즐 개구부(4.1, 4.2)에 연결되고 상기 밸브 니들(6)과 상호 작용하는 밸브 시트(7)를 포함하며, 상기 분사 노즐이 폐쇄되는 경우에 상기 통로(5.1, 5.2)를 비우기 위해, 상기 통로(5.1, 5.2)를 비우기 위한 장치(15, 16, 18, 18a, 19, 19a, 20), 및 상기 장치(15, 16, 18, 18a, 19, 19a, 20)에 부착되며 상기 통로와 연통되는 라인(17)을 더 포함한다.
2행정 대형 디젤 엔진, 분사 노즐, 매연 저감, 통로, 연료, 비움 장치

Description

연료 분사용 분사 노즐 {AN INJECTION NOZZLE FOR THE INJECTION OF FUEL}
본 발명은, 디젤 엔진에 연료를 분사하기 위한 분사 노즐, 및 디젤 엔진, 특히 이러한 유형의 분사 노즐을 하나 이상 구비한 2행정 대형 디젤 엔진에 관한 것이다.
일부의 디젤 엔진, 특히 예를 들면 선박 및 발전 설비에 사용되는 것과 같은 맞춤형 구조의 2행정 대형 디젤 엔진에서는, 실린더 내에 배치된 디젤 엔진의 연소 공간으로 연료를 분사하기 위해, 노즐 본체 및 노즐 본체에 연결되며 하나 이상의 개구부를 가지는 노즐 헤드를 가진 분사 노즐이 사용된다. 이러한 유형의 분사 노즐은, 노즐 본체 내부에 배치되는 밸브 니들, 및 상기 노즐 본체와 상기 노즐 헤드에 형성된 통로를 통해 상기 노즐 개구부에 연결되며 상기 밸브 니들과 상호 작용하는 밸브 시트를 포함하는 분사 밸브를 더 포함하여, 노즐 개구부에 대한 연료 공급을 제어하도록 한다. 분사 노즐은 또한 일반적으로, 상기 밸브 니들을 작동하도록 실린더 보어 내에 이동 가능하게 배치되는 피스톤, 및 상기 피스톤에 작용하며 상기 피스톤에 연결되는 상기 밸브 니들을 상기 밸브 시트에 대하여 가압하는 압축 스프링을 포함하여, 분사 노즐에 작용하는 연료 압력이 낮을 때 분사 노즐로부터 적하되는 것을 방지한다. 분사 노즐이 개방되었을 때의 압력은 스프링 사전 로드(pre-load)를 통해 각각의 분사 노즐에 대하여 조절된다.
연료 분사 노즐의 밸브 시트는 일반적으로, 노즐 구멍으로부터 멀리 떨어져 배치되며, 그 이유는, 높은 분사 압력에 의한 압력 하중에 견디도록 충분히 튼튼하게 지지되어야 하기 때문이다. 따라서 이것은, 비교적 커다란 공간을 차지하는 튼튼한 구조의 방법을 요구한다. 그러나, 각각의 실린더에는 일반적으로 복수의 분사 노즐이 구비되기 때문에, 연소 공간에 바로 인접하여 위치되는 분사 노즐의 영역을 대응되게 튼튼한 치수의 공간으로 하는 것이 곤란하다. 또한, 2행정 디젤 엔진의 실린더 헤드는 일반적으로 두꺼워서, 분사 노즐의 이러한 영역이 냉각되기 어렵고 따라서, 연료 분사 노즐의 밸브 시트가 없거나 일반적으로 노즐 개구부로부터 멀리 떨어져 배치되는 경우에는 작동 중에 매우 높은 온도에 노출되게 된다. 밸브 시트와 대응되는 노즐 개구부 사이의 충분한 거리는, 밸브 시트가 작동 중에 지나치게 고온으로 되지 않도록 하며 그 기능이 모든 작동 상태에서 완벽하도록 보장한다.
전술한 구조의 방법에 의하면, 상기 밸브 시트와 상기 노즐 개구부 사이의 통로에 있는 밸브 니들의 폐쇄 후에 잔류하는 연료의 양이 상당하다. 통로에 잔류하는 연료는 가열되고 압력 저하로 인해 팽창 행정에서 연소 공간으로 들어갈 수 있다. 이 시점에서의 연소 공간 내의 온도는, 더 이상 완전 연소를 위해 충분하지 않게 떨어졌을 수 있다. 실험에 의하면, 통로에 잔류하는 연료의 양은 디젤 엔진의 매연 배출에 상당한 영향을 준다는 것이 확인되었다.
WO 93/07386에는, 길이방향 보어 형태의 통로 및 노즐 개구부를 가지며, 노즐 헤드 및 노즐 개구부에 대한 연료 공급을 단속하도록 밸브 시트 및 폐쇄부를 포함하는 분사 밸브를 가지는, 노즐 헤드를 구비한 분사 노즐이 개시되어 있다. WO 93/07386에 따른 분사 노즐은 또한, 슬리브로서 형성되고 노즐 개구부를 개폐하도록 분사 노즐의 폐쇄부에 고정되게 연결되는 폐쇄 부재를 포함한다. 이러한 추가적인 폐쇄 부재에 의해, 연료가 팽창 행정에서 노즐 헤드의 길이방향 보어로부터 바람직하게 않게 빠져나가는 것이 방지될 수 있다. 분사 밸브의 폐쇄부와 추가의 폐쇄 부재 사이의 고정 연결, 및 분사 밸브의 밸브 시트와 노즐 개구부의 단면 형상이 서로 정확하게 일치되어 연료 압력이 슬리브를 지나치게 팽창시켜 손상시키지 않도록 하는 것은, 제조 공차에 높은 조건을 요구한다.
본 발명의 목적은, 디젤 엔진, 특히 2행정 대형 디젤 엔진에서 연료를 분사하는 분사 노즐로서, 제조가 더욱 간단하고, 분사 밸브의 밸브 시트의 단면 형상의 변화 및 노즐 개구부의 단면 형상의 변화 사이에 정확한 일치가 요구되지 않는, 분사 노즐을 제공하는 것이다. 또 다른 목적은, 이러한 유형의 분사 노즐을 하나 이상 구비한 디젤 엔진, 특히 2행정 대형 디젤 엔진을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 정의한 분사 노즐 및 청구항 10에 정의한 디젤 엔진에 의해 만족된다.
디젤 엔진, 특히 2행정 대형 디젤 엔진에서 연료를 분사하기 위한, 본 발명에 따른 분사 노즐은, 노즐 본체, 및 디젤 엔진의 연소 공간으로 연료를 분사하기 위해 상기 연료 본체에 연결되며 하나 이상의 노즐 개구부를 가진 노즐 헤드를 포함한다. 분사 노즐은, 상기 노즐 본체 내부에 배치되는 밸브 니들, 및 상기 노즐 본체 및/또는 상기 노즐 헤드에 형성된 통로를 통해 상기 노즐 개구부에 연결되는 밸브 시트를 더 포함하여, 상기 밸브 니들과 상호 작용하여 상기 노즐 개구부에 대한 연료 공급을 조절한다. 본 발명에 따른 분사 노즐은, 상기 분사 노즐이 폐쇄되는 경우에 상기 통로를 비우기 위해, 상기 통로를 비우는 장치 및 상기 장치에 부착되며 상기 통로에 연결되는 라인을 더 포함한다.
상기 비움 장치는, 2개의 라인을 통해 연료를 배출시키도록, 상기 통로에 연 결되는 라인과 결합될 수 있는 배출 라인을 포함하는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 상기 비움 장치는, 상기 연소 공간에 존재하는 초과 압력에 의해 상기 통로 내의 연료를 배출하기 위해, 예를 들어 2개의 상기 언급한 라인 사이에 배치될 수 있는 슬라이드 밸브를 포함한다.
다른 바람직한 변형에서, 상기 비움 장치는, 상기 통로로부터 연료의 수용 및/또는 배출을 위해 피스톤을 구비한 실린더를 포함한다. 상기 실린더 및 상기 실린더 내에서 가동식으로 가이드되는 피스톤은 각각 상이한 직경의 2개의 섹션을 가질 수 있으며, 대직경 쪽에 있는 실린더는 연료 공급 라인에 연결될 수 있고, 반대쪽에 있는 실린더는 통로에 연결될 수 있다. 피스톤을 연료 압력이 거의 없는 대기 위치로 이동시키기 위해 피스톤에 작용하는 스프링을 구비할 수도 있다.
상기 통로를 비우기 위한 장치는 선택적으로, 예를 들어 통로로부터 발생된 연료에서 배기가스를 분리하도록, 분리 컨테이너와 같은 세퍼레이터를 포함할 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 비움 장치는 통로 내의 연료를 노즐 개구부로 불어내기 위한 블로아웃(blow out) 장치로서 형성될 수 있다. 블로아웃 장치는 예를 들어, 압축 공기 공급 라인을 통해 압축 공기가 공급될 수 있는 압축 공기 저장소, 및/또는 상기 압축 공기 저장소 또는 압축 공기 공급 라인에 연결되거나 결합될 수 있는 체크 밸브를 포함할 수 있다. 압축 공기 공급 라인 또는 압축 공기 저장소 또는 체크 밸브는 선택적으로, 통로에 연결되는 라인에 연결되거나 결합될 수 있다. 필요한 경우, 블로아웃 장치는, 압축 공기 저장소의 압축 공기 공 급 라인을 제어하기 위해, 예를 들어 압축 공기 공급 라인 및 압축 공기 저장소에 연결되며 예를 들어 공급된 연료의 압력에 의해 작동될 수 있는 슬라이드 밸브를 포함할 수 있다.
전술한 실시예 및 변형예와는 무관하게, 분사 노즐은 필요에 따라, 밸브 니들과 연결되어 있는 제1 피스톤, 및 제1 피스톤과 연결되어 있는 제2 피스톤을 더 포함하여, 이들 2개의 피스톤에 의해 분사 노즐의 개폐를 제어하도록 한다.
본 발명은, 전술한 실시예 및 변형예 중 하나 이상에 따라 연료를 분사하는 분사 노즐을 하나 이상 구비한 디젤 엔진, 특히 2행정 대형 디젤 엔진을 포함한다.
밸브 시트와 노즐 개구부 사이의 통로를 비우는 장치 덕분에, 분사 밸브가 폐쇄된 경우에 전술한 분사 노즐에서 통로가 비워질 수 있으며, 분사가 중지되었을 때 통로로부터 연료가 원하지 않게 빠져나가는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 팽창 행정 중에 연료의 불완전 연소 등에 의해 배출될 수 있는 매연이 발생하지 않는다. 또한, 전술한 분사 노즐은 표준 부품인 부품만을 포함하고/또는 간단하게 제조될 수 있다는 장점을 갖는다.
전술한 실시예 및 변형예는 단지 예시적인 것이다. 또한, 종속청구항 및 도면에는 바람직한 실시예를 나타내었다. 또한, 본 발명의 범위 내에서, 전술한 실시예 및 변형예에서의 각각의 특징은 서로 조합되어 새로운 실시예를 이룰 수 있다.
이하, 실시예 및 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한 다.
도 1은, 본 발명에 따른, 디젤 엔진, 특히 2행정 대형 디젤 엔진에서 연료를 분사하기 위한 분사 노즐(10)의 실시예를 나타내는 개략도이다. 분사 노즐(10)은, 노즐 본체(2), 및 노즐 본체(2)에 연결되며 디젤 엔진의 연소 공간에 연료를 분사하도록 하나 이상의 노즐 개구부(4.1, 4.2)를 가진 노즐 헤드(3)를 포함한다. 분사 노즐은, 노즐 본체(2) 내부에 배치된 밸브 니들(6)을 포함하는 분사 밸브, 및 노즐 본체(2) 및 노즐 헤드(3)에 형성된 통로(5.1, 5.2)를 통해 노즐 개구부(4.1, 4.2)에 연결되며 밸브 니들(6)과 상호 작용하여 노즐 개구부로의 연료 공급을 조절하는 밸브 시트(7)를 더 포함한다. 본 실시예의 분사 노즐은, 분사 노즐이 폐쇄되었을 때 통로(5.1, 5.2)를 비우기 위해, 통로(5.1, 5.2)를 비우기 위한 장치(15, 16), 및 이 비움 장치(15, 16)에 부착되며 통로(5.1, 5.2)와 연통되는 라인(17)을 더 포함한다.
바람직한 실시예에서, 비움 장치는, 통로(5.1, 5.2) 내의 연료를 노즐 개구부(4.1, 4.2)를 통해 불어내기 위해 블로아웃 장치(15, 16)로서 형성된다. 블로아웃 장치는 예를 들어, 압축 공기 공급 라인(14)을 통해 압축 공기가 공급될 수 있는 압축 공기 저장소(15), 및/또는 상기 압축 공기 저장소 또는 압축 공기 공급 라인에 연결되거나 결합될 수 있는 체크 밸브(non-return valve)(16)를 포함할 수 있으며, 압축 공기 공급 라인(14) 또는 압축 공기 저장소(15) 또는 체크 밸브(16)는, 필요에 따라, 상기 통로와 연통되는 라인(17)에 연결되거나 결합될 수 있다. 압축 공기 공급 라인에 의해 전달되는 압축 공기는, 바람직하게, 분사 밸브가 폐쇄되었 을 때 연소 공간 내에 존재하는 압력보다 높은 압력 또는 연소 공간 내의 최대 압력보다 높은 압력을 갖는다. 압축 공기의 압력은 통상적으로, 100bar 내지 300bar 또는 150bar 내지 250bar이다.
바람직한 변형예에서, 압축 공기 저장소는 분사 과정 전 및/또는 도중에 압축 공기로 채워진다. 밸브 니들(6)이 폐쇄된 후, 통로(5.1, 5.2) 내의 압력은 하강하고, 압축 공기 저장소는 체크 밸브(16), 라인(17), 통로, 및 노즐 개구부(4.1, 4.2)를 통해 연소 공간으로 비워지며, 통로 내에 포위된 연료는 압축 공기에 의해, 바람직하게는 밸브 니들(6)의 폐쇄 직후에, 유도되고 분무된다.
블로아웃 장치는 또한, 필요에 따라, 압축 공기 저장소의 압축 공기 공급을 조절하기 위해, 예를 들어 압축 공기 공급 라인(14) 및 압축 공기 저장소(15)에 연결되며 예를 들어 공급되는 연료의 압력에 의해 작동될 수 있는 슬라이드 밸브(20)를 포함할 수 있다. 슬라이드 밸브(20)가 공급되는 연료의 압력에 의해 작동되는 경우, 슬라이드 밸브(20)는 바람직하게, 분사 밸브의 연료 공급 라인(12)과도 연결되는 연료 공급 라인(12')에 연결된다. 슬라이드 밸브(20)는, 필요에 따라, 가동 슬라이더(21) 및/또는 리셋 스프링(23)을 포함할 수 있다. 바람직한 변형예에서, 블로아웃 장치 및/또는 슬라이드 밸브(23)는 분사 노즐(10)에 배치된다. 슬라이드 밸브(20)로 인해, 압축 공기 공급 라인(14)은, 분사 과정의 개시 및 종료에서 단시간 동안 압축 공기 저장소(15)에 연결되어 블로아웃 장치에 압축 공기를 충전하도록 할 수 있다.
전술한 실시예 및 변형예와는 별개로, 상기 분사 노즐은 추가적으로, 예를 들어 노즐 본체(2)의 제1 실린더 보어 내에 이동 가능하게 배치되고 밸브 니들(6)과 연결되는 제1 피스톤(8.1), 및 예를 들어 노즐 본체(2)의 제2 실린더 보어 내에 이동 가능하게 배치되고 제1 피스톤과 연결되는 제2 피스톤(8.2)을 포함하여, 이들 2개의 피스톤에 의해 분사 밸브의 개폐를 제어하도록 할 수 있다. 제2 피스톤의 직경은 통상적으로 제1 피스톤의 직경보다 더 크다. 제1 피스톤(8.1)은 예를 들어 분사 노즐의 연료 공급 라인(12)을 통해 공급되는 연료의 압력을 받으며, 제2 피스톤(8.2)은 예를 들어 압축 공기 공급 라인(14)을 통해 압축 공기의 압력을 받는다. 필요에 따라, 제1 피스톤의 영역에는 압력의 해제를 위해 누출 오일 라인(13)이 구비될 수 있다. 엔진이 정지되는 경우에 밸브 니들(12)에 최소의 폐쇄력을 가하기 위해, 통상적인 분사 노즐에서와 같이 압축 스프링이 구비될 수 있으며, 이 압축 스프링은 도 1에는 도시하지 않았지만 통상적인 분사 노즐에서보다 상당히 약하고 공간을 덜 차지하도록 설계될 수 있다. 압축 스프링의 프리-로드(pre-load)는 조절식일 필요가 없으며, 그 이유는, 분사 밸브의 개방 압력에 미치는 영향이 미미하기 때문이다.
제1 피스톤(8.1)에 작용하는 연료 압력의 힘이 제2 피스톤(8.2)에 작용하는 압축 공기의 힘 및 적용 가능한 경우에 압축 스프링의 힘을 초과하는 순간에 분사 밸브는 개방된다. 여기서, 분사 밸브가 개방되도록 하며 개방 압력이라고도 하는 연료 압력은, 압축 공기의 압력에 의해 조절될 수 있다. 디젤 엔진의 모든 분사 노즐은 바람직하게 동일한 압력의 공기 공급 라인으로부터 공급되어, 개방 압력의 개별 조절이 필요 없도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 분사 노즐(10)의 제2 실시예를 나타내는 개략도이다. 분사 노즐(10)은, 노즐 본체(2), 및 노즐 본체(2)에 연결되며 디젤 엔진의 연소 공간으로 연료를 분사하기 위한 노즐 개구부(4.1, 4.2)를 하나 이상 가진 노즐 헤드(3)를 포함한다. 분사 노즐은, 노즐 개구부에 대한 연료 공급을 조절하기 위해, 노즐 본체(2) 내부에 배치되는 밸브 니들(6), 및 노즐 본체 및 노즐 헤드에 형성된 통로(5.1, 5.2)를 통해 노즐 개구부(4.1, 4.2)에 연결되며 밸브 니들(6)과 상호 작용하는 밸브 시트(7)를 더 포함한다. 본 실시예의 분사 노즐은, 분사 밸브가 폐쇄되었을 때 통로(5.1, 5.2)를 비우기 위해, 통로(5.1, 5.2)를 비우기 위한 장치(18, 18a), 및 이 비움 장치(15, 16)에 연결되며 통로(5.1, 5.2)와 연통되는 라인(17)을 더 포함한다.
바람직한 실시예에서, 비움 장치는, 통로 내의 연료를 특히 연소 공간 내에 존재하는 초과 압력에 의해 2개의 라인을 통해 배출시키기 위해, 통로(5.1, 5.2)와 연통하는 라인(17)과 결합될 수 있는 배출 라인(18)을 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 비움 장치는, 필요에 따라, 통로로부터 연료의 수용 및/또는 배출을 위해, 피스톤(21.1, 21.2)을 구비한 실린더(20, 20.1, 20.2)를 포함한다. 상기 실린더 및 상기 실린더 내에서 가동식으로 가이드되는 피스톤은 각각 상이한 직경의 2개의 섹션(20.1, 21.2; 21.1, 21.2)을 가질 수 있으며, 대직경 쪽에 있는 실린더는 연료 공급 라인(12')에 연결될 수 있고, 라인(17)의 반대쪽에 있는 실린더는 통로에 연결되어, 통로 내에 포위된 연료의 흡입 및/또는 수용을 할 수 있다. 이와 관련하여, 이러한 연결은, 밸브 니들(6) 및/또는 밸브 니들(6) 에 연결되는 작용 피스톤(8)에 라인(17)을 형성하여, 라인의 부피를 최소로 유지시키는 것이 가능하다. 또한, 필요에 따라, 연료 공급 라인(12')은 분사 밸브의 연료 공급 라인(12)에 연결될 수 있다. 또한, 연료의 압력이 낮거나 없을 때에 피스톤(21.1, 21.2)을 대기 위치로 이동시키기 위해 피스톤(21.1, 21.2)에 작용하는 스프링(23)을 구비하는 것도 가능하다.
바람직한 실시예에서, 피스톤(21.1, 21.2)은 연료 압력의 상승에 의해 아래쪽으로 이동하지만, 여전히 밸브 니들이 폐쇄되어 있으며, 이로 인해, 필요에 따라, 연료는 실린더로부터 통로로 밀려나온다. 밸브 니들이 개방되면, 상부 섹션 및 하부 섹션의 직경이 상이하고 밸브 시트(7)에서의 압력 손실로 인해, 피스톤은 하부 위치에 유지된다. 이러한 위치에서는, 제한기(restrictor)를 통해 배출 라인(18)에 대한 연결이 이루어질 수 있어서, 배출 라인(17)으로 배출이 이루어진다. 이를 위해, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 피스톤(21.2)은 통로(22)를 구비할 수 있으며, 실린더(20.2)는, 하부 위치에서 통로(20.2) 쪽 내부로 개방되며 외부 쪽으로 제한기(18a)와 연결되는 배출 개구부를 구비할 수 있다. 연료 압력이 하강하는 순간, 밸브 니들(6)이 우선적으로 폐쇄되고, 피스톤(21.1, 21.2)이 스프링(23)에 의해 상부 위치로 변위되며, 연소 공간 내의 압력이 상승된다. 이로 인해, 연료는 통로로부터 실린더로 흡입 및/또는 압축된다. 피스톤은, 다음번 연료 압력의 상승 시까지, 즉, 다음번 분사 과정 시까지 상부 위치에 유지된다. 필요한 경우, 실린더로부터 흡입 및/또는 수용된 연료의 배출을 위해, 배출 라인(18)에 연결된 실린더에 배출 개구부가 더 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 분사 노즐(10)의 제3 실시예를 나타내는 개략도이다. 분사 노즐(10)은, 노즐 본체(2), 및 노즐 본체(2)에 연결되며 디젤 엔진의 연소 공간으로 연료를 분사하기 위한 노즐 개구부(4.1, 4.2)를 하나 이상 가진 노즐 헤드(3)를 포함한다. 분사 노즐은, 노즐 개구부에 대한 연료 공급을 조절하기 위해, 노즐 본체(2) 내부에 배치되는 밸브 니들(6), 및 노즐 본체 및 노즐 헤드에 형성된 통로(5.1, 5.2)를 통해 노즐 개구부(4.1, 4.2)에 연결되며 밸브 니들(6)과 상호 작용하는 밸브 시트(7)를 더 포함한다. 본 실시예의 분사 노즐은, 분사 밸브가 폐쇄되었을 때 통로(5.1, 5.2)를 비우기 위해, 통로(5.1, 5.2)를 비우기 위한 장치(18, 18a, 19, 19a, 20)를 더 포함한다.
바람직한 실시예에서, 비움 장치는, 통로 내의 연료를 특히 연소 공간 내에 존재하는 초과 압력에 의해 2개의 라인을 통해 배출시키기 위해, 통로(5.1, 5.2)와 연통하는 라인(17)과 결합될 수 있는 배출 라인(18)을 포함한다.
바람직한 실시예에서, 상기 비움 장치는, 상기 연소 공간에 존재하는 초과 압력에 의해 상기 통로 내의 연료를 배출하기 위해, 예를 들어, 전자석에 의해 작동될 수 있으며, 통로(5.1, 5.2)에 연결된 라인(17)과 배출 라인(18) 사이에 배치될 수 있는 슬라이드 밸브(20)를 포함한다. 슬라이드 밸브(20)는, 필요에 따라, 가동식 슬라이더 또는 스풀 밸브(21) 및/또는 리셋 스프링을 포함할 수 있다. 필요한 경우, 슬라이드 밸브(20)는 분사 노즐(10)에 배치될 수 있다.
예를 들어, 슬라이더(21)를 이동시킴으로써, 통로(5.1, 5.2)와 배출 라인(18) 사이에 일시적인 연결이 이루어질 수 있으며, 이를 통해 연료가 통로로부터 배출 라인으로 통과될 수 있다. 분사 과정의 개시에서 이것은 중요하지 않으며, 그 이유는, 배출 라인 내의 압력이 연소 공간 내의 압력에 거의 대응되기 때문이다. 분사 과정의 말미에서, 연소 공간 또는 통로 내의 압력은 보다 높으며, 따라서 통로 내에 포위된 연료는 배출 라인(18)으로 이동된다.
전술한 실시예 및 변형예와는 별개로, 상기 분사 노즐은 필요에 따라 추가적으로, 예를 들어 노즐 본체(2)의 제1 실린더 보어 내에 이동 가능하게 배치되고 밸브 니들(6)과 연결되는 제1 피스톤(8.1), 및 예를 들어 노즐 본체(2)의 제2 실린더 보어 내에 이동 가능하게 배치되고 제1 피스톤과 연결되는 제2 피스톤(8.2)을 포함하여, 이들 2개의 피스톤에 의해 분사 밸브의 개폐를 제어하도록 할 수 있다. 제2 피스톤의 직경은 통상적으로 제1 피스톤의 직경보다 더 크다. 제1 피스톤(8.1)은 예를 들어 분사 노즐의 연료 공급 라인(12)을 통해 공급되는 연료의 압력을 받으며, 제2 피스톤(8.2)은 예를 들어 제한기(12a)를 통해 분사 노즐의 연료 공급 라인(12')에 연결될 수 있다. 분사 밸브의 연료 공급 라인(12)은 또한 바람직하게 분사 노즐의 연료 공급 라인(12')에 연결된다. 제2 피스톤에 작용하는 연료 압력은 통상적으로, 예를 들어 제2 피스톤에 부하를 주는 연료가 슬라이드 밸브(20)를 통해 누출 오일 라인(13)으로 배출되도록 함으로써 조절된다. 이러한 구성에서, 통과 유량은 제한기(12a)에 의해 제한될 수 있다.
필요에 따라, 제1 피스톤의 영역에는 압력의 해제를 위해 누출 오일 라인(13)에 연결되는 릴리프 라인이 구비될 수 있다. 엔진이 정지되는 경우에 밸브 니들(6)에 최소의 폐쇄력을 가하기 위해, 통상적인 분사 노즐에서와 같이 압축 스 프링이 구비될 수 있으며, 이 압축 스프링은 도 3에는 도시하지 않았지만 통상적인 분사 밸브에서보다 상당히 약하고 공간을 덜 차지하도록 설계될 수 있다. 압축 스프링의 프리-로드(pre-load)는 조절식일 필요가 없으며, 그 이유는, 분사 밸브의 개방 압력에 미치는 영향이 미미하기 때문이다.
밸브 니들(6)의 폐쇄력은 예를 들어 연료 압력에 의해 생성될 수 있으며, 적용 가능하다면 압축 스프링의 프리-로드에 의해 생성될 수 있다. 슬라이드 밸브(20)가 제2 피스톤(8.2)에 작용하는 연료 압력을 감소시키고 제1 피스톤(8.1)에 작용하는 연료 압력의 힘이 제2 피스톤(8.2)에 작용하는 감소된 연료 압력 및 적용 가능한 경우에 압축 스프링의 힘을 초과하는 순간에 분사 밸브는 개방된다. 제2 피스톤(8.2)에 작용하는 압력 감소는 슬라이드 밸브(20)의 폐쇄에 의해 제거되며 분사 밸브는 폐쇄된다. 이러한 구성에서, 슬라이드 밸브의 스위칭에 의해, 통로(5.1, 5.2)와 배출 라인(18) 사이에 일시적인 연결이 이루어질 수 있으며, 이를 통해 밸브 니들의 폐쇄 후에 연료가 통로로부터 배출 라인으로 배출될 수 있다.
배출 라인을 구비한 모든 실시예 및 변형예에서, 상기 통로를 비우기 위한 장치는, 예를 들어 통로로부터 발생된 연료에서 배기가스를 분리하고 필요에 따라 이를 재생하도록, 분리 컨테이너(18a)와 같은 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 상기 세퍼레이터는 예를 들어 배출 라인(18) 앞에 배치되거나 배출 라인(18)에 삽입될 수 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 세퍼레이터는 바람직하게, 분리된 가스를 배출시키기 위해, 배출 라인(19)에 연결된다. 적용 가능하다면, 상기 배출 라인에는, 세퍼레이터 내의 압력을 조절하도록 제한기(19a) 또는 레귤레이 터가 구비될 수 있다.
전술한 분사 노즐에서 밸브 시트와 노즐 개구부 사이에 놓인 통로를 비우는 장치에 의해, 분사 밸브가 폐쇄되는 경우에 통로가 비워질 수 있으며 연료가 계속하여 떨어지는 것이 방지될 수 있다. 이것은 디젤 엔진의 매연 배출이 저감될 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 분사 노즐의 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 분사 노즐의 제2 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 분사 노즐의 제3 실시예를 나타내는 개략도이다.

Claims (10)

  1. 디젤 엔진, 특히 2행정 대형 디젤 엔진의 연료 분사용 분사 노즐에 있어서,
    상기 디젤 엔진의 연소 공간으로 연료를 분사하기 위해, 노즐 본체(2), 및 상기 노즐 본체에 연결되고 하나 이상의 노즐 개구부(4.1, 4.2)를 가지는 노즐 헤드를 포함하고,
    상기 노즐 본체(2) 내부에 배치된 밸브 니들(6) 및 밸브 시트(7)를 포함하고, 및 상기 노즐 본체 및/또는 상기 노즐 헤드 내에 형성되어 상기 노즐 개구부에 대한 연료 공급을 조절하기 위해 상기 밸브 니들(6)과 상호 작용하는 통로(5.1, 5.2)를 통해 상기 노즐 개구부(4.1, 4.2)에 연결된 분사 밸브를 포함하고,
    상기 통로(5.1, 5.2)를 비우기 위한 비움 장치(15, 16, 18, 18a, 19, 19a, 20), 및 상기 비움 장치(15, 16, 18, 18a, 19, 19a, 20)에 부착되며 상기 분사 노즐이 폐쇄되는 경우에 상기 통로(5.1, 5.2)를 비우기 위해 상기 통로와 연통되는 라인(17)을 더 포함하는,
    분사 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비움 장치는, 연료를 2개의 라인을 통해 배출시키기 위해, 상기 통로와 연통되는 라인(17)과 결합될 수 있는 배출 라인(18)을 더 포함하는, 분사 노즐.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비움 장치는, 상기 연소 공간 내에 존재하는 초과 압력에 의해 상기 통로(5.1, 5.2) 내의 연료를 배출시키기 위한 슬라이드 밸브(20)를 포함하는, 분사 노즐.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비움 장치는, 상기 통로(5.1, 5.2)로부터 연료를 수용하고/또는 배출하기 위해, 피스톤을 구비한 실린더를 포함하는, 분사 노즐.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 실린더(20.1, 20.2) 및 상기 실린더(20.1, 20.2) 내에서 가동식으로 가이드되는 피스톤(21.1, 21.2)은 각각 상이한 직경을 가진 2개의 섹션을 포함하고, 상기 실린더는 대직경 쪽에서는 연료 공급 라인(12, 12')에 연결되고 반대쪽에서는 상기 통로에 연결되는 라인(17)에 연결되며, 연료 압력이 낮거나 연료 압력이 없을 때 상기 피스톤을 대기 위치로 이동시키기 위해 상기 피스톤에 작용하는 스프링(23)이 구비된, 분사 노즐.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비움 장치는, 상기 통로에 있는 연료로부터 배기 가스를 분리하는 세퍼레이터(18a)를 더 포함하는, 분사 노즐.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비움 장치는, 상기 통로(5.1, 5.2) 내의 연료를 상기 노즐 개구부(4.1, 4.2)를 통해 불어내는 블로아웃(blow out) 장치로서 형성된, 분사 노즐.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 블로아웃 장치는, 압축 공기 공급 라인(14)을 통해 압축 공기가 공급될 수 있는 압축 공기 저장소(15) 및/또는 상기 압축 공기 저장소 또는 상기 압축 공기 공급 라인에 결합될 수 있는 체크 밸브(16)를 포함하고,
    상기 압축 공기 공급 라인(14) 또는 상기 압축 공기 저장소(15) 또는 상기 체크 밸브(16)는, 상기 통로와 연통된 상기 라인(17)에 추가적으로 결합될 수 있고,
    상기 블로아웃 장치는 특히, 상기 압축 공기 저장소의 압축 공기 공급 및/또는 연료의 불어내기를 제어하기 위해, 공급되는 연료의 압력에 의해 동작될 수 있는 슬라이드 밸브(20)를 포함하는,
    분사 노즐.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 니들(6)과 연결되어 있는 제1 피스톤(8.1) 및 상기 제1 피스톤과 연결되어 있는 제2 피스톤(8.2)을 더 포함하여, 상기 제1 피스톤 및 제2 피스톤에 의해 상기 분사 노즐의 개폐를 제어하도록 하는, 분사 노즐.
  10. 제1항 내지 제9항에 따른 분사 노즐을 하나 이상 구비한 디젤 엔진, 특히 2행정 대형 디젤 엔진.
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