KR20110115526A - A fuel valve for large two stroke diesel engines - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면, 대형 2행정 디젤 엔진의 연소 챔버 안으로 연료를 주입시키기 위한 연료 밸브(1)가 제공되는데, 그 연료 밸브는: 대형 2행정 디젤 엔진의 실린더 커버에 연료 밸브(1)를 장착시키기 위하여 최후방 단부에 헤드(14)를 구비한 연료 밸브 하우징(10); 축방향 보어 및 폐쇄 전방부를 구비한 종장형 노즐(30); 밸브 시트(22)와 협력하고, 노즐(30)로의 연료의 유동을 제어하도록 구성되며, 탄성적으로 편향되는, 밸브 니들(20); 노즐(30)에 걸쳐서 분포되고, 노즐(30)의 축방향 보어(33)의 중심선(34)과 실질적으로 일치하는 노즐 구멍(35)들의 중심선(36)들을 구비한, 복수의 노즐 구멍(35)들; 및 밸브 니들(20)과 일체적으로 움직이고, 노즐 구멍(35)들을 개방 및 폐쇄하도록 노즐(30)에 있는 중앙 보어(33) 내에서 축방향으로 변위가능하게 수용된, 중공의 차단 샤프트(40);를 포함하고, 상기 차단 샤프트(40)에는, 중공의 차단 샤프트의 일 위치에서 중공의 차단 샤프트(40)의 내부에 노즐 구멍(45)들을 연결시키기 위하여, 그리고 중공의 차단 샤프트의 다른 위치에서 중공의 차단 샤프트(40)의 내부로부터 노즐 구멍(45)들을 분리시키기 위하여, 복수의 노즐 구멍(35)들에 대응되는 복수의 개구(45)들이 제공되며, 노즐(30) 및 연료 밸브 하우징(10)에 대한 차단 샤프트(40)의 회전이 방지된다.According to the invention, there is provided a fuel valve 1 for injecting fuel into a combustion chamber of a large two-stroke diesel engine, the fuel valve comprising: mounting the fuel valve 1 on a cylinder cover of a large two-stroke diesel engine. A fuel valve housing 10 having a head 14 at its rearmost end; An elongate nozzle 30 having an axial bore and a closed front; A valve needle 20 that cooperates with the valve seat 22 and is configured to control the flow of fuel to the nozzle 30 and is elastically deflected; A plurality of nozzle holes 35 distributed over the nozzle 30 and having center lines 36 of nozzle holes 35 substantially coincident with the center line 34 of the axial bore 33 of the nozzle 30. )field; And a hollow blocking shaft 40, which is integrally moved with the valve needle 20 and axially displaceably received in the central bore 33 in the nozzle 30 to open and close the nozzle holes 35. In the blocking shaft 40 to connect the nozzle holes 45 to the interior of the hollow blocking shaft 40 at one position of the hollow blocking shaft, and at another position of the hollow blocking shaft. In order to separate the nozzle holes 45 from the inside of the hollow blocking shaft 40, a plurality of openings 45 corresponding to the plurality of nozzle holes 35 are provided, and the nozzle 30 and the fuel valve housing ( Rotation of the blocking shaft 40 relative to 10) is prevented.

Description

대형 2행정 디젤 엔진용 연료 밸브{A fuel valve for large two stroke diesel engines}A fuel valve for large two stroke diesel engines

본 발명은 대형 2행정 디젤 엔진용 연료 밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel valve for a large two-stroke diesel engine.

대형 2행정 디젤 엔진은 컨테이너 선과 같은 대형 해양 선박 또는 발전 플랜트에서의 원동기로서 통상적으로 사용된다.Large two-stroke diesel engines are commonly used as prime movers in large marine vessels or power plants, such as container ships.

이 엔진에는 각 실린더 커버마다 2 또는 3개의 연료 밸브들이 제공되는 것이 통상적이다. 연료 밸브에는 가동성 밸브 부재(movable valve member)로서 작용하고 스프링에 의하여 편향(biase)되는 밸브 니들이 제공된다. 연료(통상적으로는 중연료유)의 압력이 미리 설정된 압력(통상적으로는 350 Bar)를 초과하는 때에, 스핀들(spindle)은 시트로부터 상승되고 연료가 연료 밸브의 전방부에 있는 노즐을 거쳐서 연소 챔버로 유동하도록 허용된다.This engine is typically provided with two or three fuel valves for each cylinder cover. The fuel valve is provided with a valve needle that acts as a movable valve member and is biased by a spring. When the pressure of the fuel (typically heavy fuel oil) exceeds a preset pressure (typically 350 Bar), the spindle is lifted from the seat and the fuel chamber passes through a nozzle in the front of the fuel valve. Are allowed to flow.

종래의 노즐은 길이방향 축(longitudinal axis)을 구비하는데, 그 길이방향 축은 엔진의 실린더에 있는 피스톤의 움직임 방향에 대해 대략 10 내지 15도의 각도를 이루고, 노즐에는 연료를 실린더 벽(cylinder wall)으로부터 멀리 그리고 연소 챔버 안으로 지향시키는 복수의 노즐 보어(nozzle bore)들과 중앙 보어가 제공된다. 통상적으로, 주입(injection)의 순간에는 연소 챔버 내에서 공기의 소용돌이(swirl)가 있게 되고, 노즐 보어들의 대부분은 그 소용돌이의 유동과 함께 연료를 주입하도록 지향되지만, 일부 보어들은 유동 안으로 연료를 주입하도록 지향될 수 있다.Conventional nozzles have a longitudinal axis, the longitudinal axis of which is at an angle of approximately 10 to 15 degrees with respect to the direction of movement of the piston in the cylinder of the engine, the nozzle having fuel from the cylinder wall. A plurality of nozzle bores and a central bore are provided that direct away and into the combustion chamber. Typically, at the moment of injection there is a swirl of air in the combustion chamber and most of the nozzle bores are directed to inject fuel with the flow of the swirl, while some bores inject fuel into the flow. It may be directed to.

예를 들어 노즐 내측에서 길이방향으로 연장되는 중앙 보어 내의 잔류 연료(residual fuel)의 체적, 소위 색 체적(sac volume)은 가능한 적게 연소 챔버 안으로 누설되는데, 이 연료는 온도가 연료의 적당한 연소에는 지나치게 낮은 때에 연소 챔버로 들어갈 수 있기 때문이다. 따라서 이와 같은 배출(discharge)은 매연 발생을 증가시키고 NOx 및 VOC 배출이 높게 되는 등, 배기가스의 증가를 유발할 수 있으며, 특히 연료 효율이 열화된다.For example, the volume of residual fuel in the central bore that extends longitudinally inside the nozzle, the so-called sac volume, leaks into the combustion chamber as little as possible, which is too hot for proper combustion of the fuel. This is because they can enter the combustion chamber at low times. Therefore, such discharge may increase emissions, such as increase in soot generation and high NOx and VOC emissions, and in particular, deteriorate fuel efficiency.

이와 같은 배기 및 연료 소비의 문제에 대한 해결안은 잔류 연료의 색 체적이 최소로 설계된 맨 디젤 슬라이드 연료 밸브(MAN Diesel slide fuel valve)이다.The solution to this problem of exhaust and fuel consumption is a MAN Diesel slide fuel valve designed with a minimum color volume of residual fuel.

이 공지된 연료 밸브의 노즐에는 보어들이 제공되는데, 이 보어들로부터 연료 스프레이(fuel spray)가 노즐을 떠나고, 그 보어들 모두는 노즐의 자유 말단(free tip) 가까이에서 동일한 길이방향의 위치에 있다. 노즐 보어들의 공간적인 분포는 연료 주입기(fuel injector)의 길이방향 축에 대해 반경방향으로 그리고 접선방향으로 얻어진다. 공간적 제약으로 인하여 노즐 보어들의 일부는 실질적으로 반경방향으로 지향되는 반면에 다른 노즐 보어들은 주로 접선방향으로 지향된다. 노즐 보어들에 대응되는 구멍들을 구비한 중앙의 길이방향 보어 내측에 있는 차단 슬라이드/슬리브(cut off slide/sleeve)는 실제 주입 단계가 수행된 후에 노즐의 중앙 보어로부터 연료가 누설되는 것을 방지한다.The nozzles of this known fuel valve are provided with bores, from which fuel spray leaves the nozzle, all of which are in the same longitudinal position near the free tip of the nozzle. . The spatial distribution of the nozzle bores is obtained radially and tangentially with respect to the longitudinal axis of the fuel injector. Due to spatial constraints, some of the nozzle bores are oriented substantially radially while other nozzle bores are mainly tangentially directed. A cut off slide / sleeve inside the central longitudinal bore with holes corresponding to the nozzle bores prevents fuel from leaking out of the central bore of the nozzle after the actual injection step is performed.

그러나, 특히 반경방향이 아니라 전체적으로 접선방향으로 지향된 상기 노즐 보어들로부터의 유동 상태는 최적이 아니다.However, the flow state from the nozzle bores, in particular directed tangentially rather than radially, is not optimal.

위와 같은 배경 하에서, 본 발명은 위에서 설명된 단점들을 적어도 저감시키거나 해결하는 연료 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.Under this background, it is an object of the present invention to provide a fuel valve that at least reduces or solves the disadvantages described above.

상기 목적은 대형 2행정 디젤 엔진의 연소 챔버(combustion chamber) 안으로 연료를 주입시키기 위한 연료 밸브를 제공함에 의하여 달성되는바, 그 연료 밸브는: 대형 2행정 디젤 엔진의 실린더 커버(cylinder cover)에 연료 밸브를 장착시키기 위하여 최후방 단부에 헤드(head)를 구비한 연료 밸브 하우징(fuel valve housing); 축방향 보어(axial bore) 및 폐쇄 전방부(closed front)를 구비한 종장형 노즐(elongated nozzle); 밸브 시트(valve seat)와 협력하고, 노즐로의 연료의 유동을 제어하도록 구성되며, 탄성적으로 편향되는, 밸브 니들(valve needle); 노즐에 걸쳐서 분포되고, 노즐의 축방향 보어의 중심선과 실질적으로 일치하는 노즐 구멍들의 중심선(center line)들을 구비한, 복수의 노즐 구멍(nozzle hole)들; 및 밸브 니들과 일체적으로 움직이고, 노즐 구멍들을 개방 및 폐쇄하도록 노즐에 있는 중앙 보어(central bore) 내에서 축방향으로 변위가능하게 수용된, 중공의 차단 샤프트(cut-off shaft);를 포함하고, 상기 차단 샤프트에는, 중공의 차단 샤프트의 일 위치에서 중공의 차단 샤프트의 내부에 노즐 구멍들을 연결시키기 위하여, 그리고 중공의 차단 샤프트의 다른 위치에서 중공의 차단 샤프트의 내부로부터 노즐 구멍들을 분리시키기 위하여, 복수의 노즐 구멍들에 대응되는 복수의 개구(opening)들이 제공되며, 노즐 및 연료 밸브 하우징에 대한 차단 샤프트의 회전은 방지된다.This object is achieved by providing a fuel valve for injecting fuel into a combustion chamber of a large two-stroke diesel engine, the fuel valve comprising: fuel in a cylinder cover of a large two-stroke diesel engine; A fuel valve housing having a head at its rearmost end for mounting the valve; An elongated nozzle with an axial bore and a closed front; A valve needle configured to cooperate with a valve seat and to control the flow of fuel to the nozzle, the valve needle being elastically deflected; A plurality of nozzle holes distributed across the nozzle and having center lines of nozzle holes substantially coincident with the center line of the axial bore of the nozzle; And a hollow cut-off shaft integrally moving with the valve needle and axially displaceably received within a central bore in the nozzle to open and close the nozzle holes. In the blocking shaft, to connect the nozzle holes to the inside of the hollow blocking shaft at one position of the hollow blocking shaft, and to separate the nozzle holes from the inside of the hollow blocking shaft at another position of the hollow blocking shaft, A plurality of openings corresponding to the plurality of nozzle holes are provided, and rotation of the blocking shaft relative to the nozzle and fuel valve housing is prevented.

밸브 니들의 개방 및 폐쇄와 함께 노즐 구멍들을 개방 및 폐쇄시키는 차단 샤프트를 제공함으로써, 색 체적은 실제적으로 제로로 감소되는 한편, 노즐의 구성 및 방위는 최적이고 안정적인 연료 제트를 제공한다.By providing a blocking shaft that opens and closes the nozzle holes in conjunction with opening and closing of the valve needle, the color volume is substantially reduced to zero, while the configuration and orientation of the nozzle provides an optimal and stable fuel jet.

상기 차단 샤프트에 있는 상기 개구들은, 밸브 니들이 밸브 시트로부터 상승되는 때에, 노즐 구멍들과 중첩될 수 있다.The openings in the blocking shaft may overlap nozzle holes when the valve needle is raised from the valve seat.

상기 차단 샤프트에 있는 상기 개구들은, 밸브 니들이 밸브 시트에 안착되어 있는 때에, 노즐 구멍들과 중첩되지 않을 수 있다.The openings in the blocking shaft may not overlap nozzle holes when the valve needle is seated in the valve seat.

일 실시예에 따르면, 차단 샤프트의 중공의 내부는, 밸브 니들이 밸브 시트로부터 상승된 때에, 연료 밸브의 유입 포트(inlet port)에 연결된다.According to one embodiment, the hollow interior of the blocking shaft is connected to the inlet port of the fuel valve when the valve needle is raised from the valve seat.

바람직하게는, 밸브 니들 및 차단 샤프트가 단일의 부품으로서 형성된다.Preferably, the valve needle and the blocking shaft are formed as a single part.

일 실시예에서, 노즐의 길이방향 연장의 방향에서 볼 때, 노즐 구멍들은 노즐 구멍들의 중첩없이 노즐의 길이를 따라서 분포된다.In one embodiment, when viewed in the direction of the longitudinal extension of the nozzle, the nozzle holes are distributed along the length of the nozzle without overlapping nozzle holes.

다른 실시예에서, 노즐의 길이방향 연장의 방향에서 볼 때, 노즐 구멍들은 노즐의 길이를 따라서 노즐 구멍들의 쌍들이 실질적으로 중첩되어서 분포된다.In another embodiment, when viewed in the direction of the longitudinal extension of the nozzle, the nozzle holes are distributed with substantially overlapping pairs of nozzle holes along the length of the nozzle.

또한 본 발명은 대형 2행정 디젤 엔진의 연소 챔버 안으로 연료를 주입하기 위한, 크로스 헤드 유형의 대형 2행정 디젤 엔진에서의 연료 밸브의 사용을 제공하는바, 상기 연료 밸브는: 대형 2행정 디젤 엔진의 실린더 커버에 연료 밸브를 장착시키기 위하여 최후방 단부에 헤드를 구비한 연료 밸브 하우징; 축방향 보어 및 폐쇄 전방부를 구비한 종장형 노즐; 밸브 시트와 협력하고, 노즐로의 연료의 유동을 제어하도록 구성되며, 탄성적으로 편향되는, 밸브 니들; 노즐에 걸쳐서 분포되고, 노즐의 축방향 보어의 중심선과 실질적으로 일치하는 노즐 구멍들의 중심선들을 구비한, 복수의 노즐 구멍들; 및 밸브 니들과 일체적으로 움직이고, 노즐 구멍들을 개방 및 폐쇄하도록 노즐에 있는 중앙 보어 내에서 축방향으로 변위가능하게 수용된, 중공의 차단 샤프트;를 포함하고, 상기 차단 샤프트에는, 중공의 차단 샤프트의 일 위치에서 중공의 차단 샤프트의 내부에 노즐 구멍들을 연결시키기 위하여, 그리고 중공의 차단 샤프트의 다른 위치에서 중공의 차단 샤프트의 내부로부터 노즐 구멍들을 분리시키기 위하여, 복수의 노즐 구멍들에 대응되는 복수의 개구들이 제공되며, 노즐 및 연료 밸브 하우징에 대한 차단 샤프트의 회전은 방지된다.The present invention also provides the use of a fuel valve in a large two-stroke diesel engine of the crosshead type for injecting fuel into a combustion chamber of a large two-stroke diesel engine, the fuel valve comprising: A fuel valve housing having a head at its rearmost end for mounting the fuel valve to the cylinder cover; An elongate nozzle with an axial bore and a closed front; A valve needle cooperating with the valve seat and configured to control the flow of fuel to the nozzle, the valve needle being elastically deflected; A plurality of nozzle holes distributed over the nozzle and having center lines of nozzle holes substantially coincident with the center line of the axial bore of the nozzle; And a hollow blocking shaft integrally moving with the valve needle and axially displaceably received within the central bore in the nozzle to open and close the nozzle holes. A plurality of nozzle holes corresponding to the plurality of nozzle holes for connecting the nozzle holes to the inside of the hollow blocking shaft at one position, and for separating the nozzle holes from the inside of the hollow blocking shaft at another position of the hollow blocking shaft. Openings are provided and rotation of the blocking shaft relative to the nozzle and fuel valve housing is prevented.

본 발명에 따른 연료 밸브의 추가적인 목적, 특징, 장점, 및 특성들은 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.Further objects, features, advantages, and characteristics of the fuel valve according to the present invention will become apparent from the detailed description.

본 발명에 의하여, 종래 기술의 단점들을 적어도 저감시키거나 해결하는 연료 밸브가 제공된다.According to the present invention, a fuel valve is provided that at least reduces or solves the disadvantages of the prior art.

하기의 상세한 설명에서, 본 발명은 아래의 참조 도면들에 도시된 예시적인 실시예들을 참조로 하여 상세히 설명된다.
도 1 은 연료 밸브의 예시적인 실시예의 종단면도이고,
도 2 는 도 1 에 도시된 연료 밸브의 최전방 부분을 확대하여 도시한 종단면도로서, 여기에서 밸브 니들은 폐쇄 위치에 있는 것으로 도시되어 있고,
도 3 은 도 1 에 도시된 연료 밸브의 노즐을 확대하여 도시한 종단면도이고,
도 4 는 도 3 에 도시된 노즐의 사시도이고,
도 5 는 도 1 에 도시된 연료 밸브의 차단 샤프트와 밸브 니들을 확대하여 도시한 축단면도이고,
도 6 은 도 5 에 도시된 차단 샤프트와 밸브 니들의 사시도이고,
도 7 은 도 1 에 도시된 연료 밸브를 위한 노즐의 대안적인 실시예의 사시도이고,
도 8 은 도 7 에 도시된 노즐을 확대하여 도시한 축단면도이고,
도 9 은 도 7 및 도 8 에 도시된 노즐과 함께 이용되는 것으로서 밸브 니들의 대안적인 실시예의 사시도이다.In the following detailed description, the invention is described in detail with reference to the exemplary embodiments shown in the following reference figures.
1 is a longitudinal sectional view of an exemplary embodiment of a fuel valve,
FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of the foremost portion of the fuel valve shown in FIG. 1, wherein the valve needle is shown in the closed position, and FIG.
3 is an enlarged longitudinal sectional view showing the nozzle of the fuel valve shown in FIG. 1;
4 is a perspective view of the nozzle shown in FIG. 3;
FIG. 5 is an enlarged axial sectional view showing the shutoff shaft and the valve needle of the fuel valve shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a perspective view of the blocking shaft and the valve needle shown in FIG. 5;
FIG. 7 is a perspective view of an alternative embodiment of the nozzle for the fuel valve shown in FIG. 1;
FIG. 8 is an enlarged axial sectional view showing the nozzle shown in FIG. 7;
9 is a perspective view of an alternative embodiment of the valve needle as used with the nozzles shown in FIGS. 7 and 8.

도 1 에 도시된 연료 밸브(1)는 종장형의 외부 하우징(10)을 구비하는데, 그 하우징의 최후방 단부에는 헤드(14)가 구비되어 있고, 이 헤드(14)에 의하여 연료 밸브(1)는 알려진 바와 같이 대형 2행정 디젤 엔진의 실린더 커버에 장착될 수 있으며 또한 도시되지 않은 연료 펌프와 연결될 수 있다. 헤드(14)는 연료유 유입구(16)를 포함하는데, 이것은 덕트(17)와 유동 연결(flow connection)되어 있다. 그 덕트는 역류방지 밸브(12)를 통하여 밸브 하우징(10)에 있는 보어 내에서 축방향으로 변위가능한 밸브 니들(20)로 연장된다. 밸브 니들(20)은 폐쇄 스프링(18)에 의하여 밸브 시트(22)로 편향된다. 밸브 하우징(10)의 최전방 부분에는 노즐(30)이 구비되는데, 노즐은, 연료 밸브(1)가 실린더 커버에 장착된 때에, 밸브 하우징(10)을 통과하여, 도시되지 않은 엔진 실린더의 연소 챔버 안으로 돌출된다.The fuel valve 1 shown in FIG. 1 has an elongated outer housing 10, the rear end of which is provided with a head 14, which is provided with a fuel valve 1. Can be mounted to the cylinder cover of a large two-stroke diesel engine as well as connected to a fuel pump not shown. The head 14 includes a fuel oil inlet 16, which is in flow connection with the duct 17. The duct extends through the non-return valve 12 to the axially displaceable valve needle 20 in the bore in the valve housing 10. The valve needle 20 is deflected to the valve seat 22 by the closing spring 18. A nozzle 30 is provided in the foremost part of the valve housing 10, which passes through the valve housing 10 when the fuel valve 1 is mounted to the cylinder cover, and the combustion chamber of the engine cylinder (not shown). Protrude into

도 2 내지 도 6 에는 밸브 니들(20) 및 노즐(30)이 보다 상세히 도시되어 있다. 폐쇄 스프링(18)은 밸브 니들(20)을 밸브 시트(22)로 향하도록 강제한다. 도 2 에는 밸브 시트(22)에 안착된 밸브 니들(6)이 도시되어 있다. 이 위치에서, 연료유 유입구(16)로부터 노즐(30)로의 연료의 유체 유동은 막히게 된다.2 to 6 show the valve needle 20 and the nozzle 30 in more detail. The closing spring 18 forces the valve needle 20 to face the valve seat 22. 2 shows the valve needle 6 seated in the valve seat 22. In this position, fluid flow of fuel from the fuel oil inlet 16 to the nozzle 30 is blocked.

밸브 니들(20)은 밸브 니들(20)의 최후방 섹션(rearmost section)보다 얇은 최전방 차단 샤프트(40)를 구비하고, 차단 샤프트(40)는 노즐(30) 내의 중앙 보어(33) 안으로 돌출된다.The valve needle 20 has a foremost blocking shaft 40 that is thinner than the rearmost section of the valve needle 20, the blocking shaft 40 protruding into a central bore 33 in the nozzle 30. .

노즐(30)에는 중앙 보어(33) 및 복수의 노즐 구멍(35)들이 제공되는데, 연료는 이들을 통하여 연소 챔버 안으로 주입된다. 따라서, 연료 주입 중에는 연료의 제트(jet)가 노즐 구넝(35)들 각각으로부터 나오게 된다.The nozzle 30 is provided with a central bore 33 and a plurality of nozzle holes 35 through which fuel is injected into the combustion chamber. Thus, during fuel injection, a jet of fuel emerges from each of the nozzle holes 35.

노즐 보어(35)들은 노즐(30)에 걸쳐서 분포되되, 노즐의 길이 범위(longitudinal extent)를 따라서 노즐 보어들 사이에 공간을 두고 분포된다. 따라서, 노즐 보어(35)들의 치수가 고려된다고 해도, 노즐 보어(35)들이 길이 범위에서 중첩되지 않게 된다. 또한, 노즐 보어(35)들은 반경방향으로 흩어져 있고 또한 반경방향으로 다른 방향으로 지향되어 있어서, 노즐 보어(35)들로부터 나오는 연료 제트에 의하여 연소 챔버의 폭넓은 부분(wide sector)이 커버된다.The nozzle bores 35 are distributed over the nozzle 30, with a space between the nozzle bores along the longitudinal extent of the nozzle. Thus, even if the dimensions of the nozzle bores 35 are taken into account, the nozzle bores 35 do not overlap in the length range. In addition, the nozzle bores 35 are radially scattered and directed in different directions in the radial direction, so that a wide sector of the combustion chamber is covered by fuel jets exiting from the nozzle bores 35.

일 실시예에서, 노즐 구멍(35)들은 노즐 안으로 드릴링(drilling)된다. 각 노즐 구멍(35)의 중심선(36)은 대략적으로 중앙 보어(33)의 중심선(34)과 일치하는바, 즉 노즐 구멍(35)들의 중심선(36)들은 접선방향으로 지향되지 않고, 그 대신에 그들 모두는 중앙 보어(33)의 중심선(34)을 향하여 지향된다. 노즐 구멍(35)들의 중심선(36)들은 중앙 보어(33)의 중심선(34)과 정확하게 일치할 필요는 없지만, 노즐 구멍(35)들은 중앙 보어(33)의 중심선(34)에 대해 실질적으로 접선방향으로 되지는 않아야 한다.In one embodiment, the nozzle holes 35 are drilled into the nozzle. The centerline 36 of each nozzle hole 35 approximately coincides with the centerline 34 of the central bore 33, ie the centerlines 36 of the nozzle holes 35 are not tangentially directed, instead. All of them are directed towards the centerline 34 of the central bore 33. The center lines 36 of the nozzle holes 35 need not exactly coincide with the center line 34 of the central bore 33, but the nozzle holes 35 substantially tangential to the center line 34 of the central bore 33. It should not be in a direction.

도 3 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 노즐 구멍(35)들의 중심선(36)은 중앙 보어(33)의 중심선(34)와 직각이 아닌 각도를 이룰 수 있다.As can be seen from FIG. 3, the centerline 36 of the nozzle holes 35 may be at an angle that is not perpendicular to the centerline 34 of the central bore 33.

예시적인 실시예에서는 차단 샤프트(40)가 밸브 니들(20)과 일체의 재료로서 제작된다. 차단 샤프트(40)는 중공(hollow)이고, 차단 샤프트(40)의 중공인 내부는 밸브 시트(22)의 하류에 있는 공간에 연결된다. 따라서, 밸브 니들(20)이 밸브 시트로부터 상승되는 때에는 유동 경로(17)가 연료유 유입구(16)로부터 차단 샤프트(40)의 중공인 내부까지 연장된다.In the exemplary embodiment, the blocking shaft 40 is made of a material integral with the valve needle 20. The blocking shaft 40 is hollow and the hollow interior of the blocking shaft 40 is connected to a space downstream of the valve seat 22. Thus, when the valve needle 20 is lifted from the valve seat, the flow path 17 extends from the fuel oil inlet 16 to the hollow interior of the shutoff shaft 40.

차단 샤프트(40)의 최전방 부분은 원통형이고, 또한 중앙 보어(33) 내로 정확하게 끼워진다. 차단 샤프트(40)의 상기 최전방 부분에는 노즐 구멍(35)들과 대응되는 복수의 개구(45)들이 제공된다. 밸브 니들(20)의 각도 위치, 그리고 그에 따른 차단 샤프트(40)는, 핀(48)에 의하여 고정되는데, 그 핀은 밸브 니들(20)이 밸브 하우징(10)에 대하여 회전하는 것을 방지한다. 이것은, 밸브 니들(20)이 밸브 시트(22)로부터 상승되느 때에, 차단 샤프트(40) 내의 개구(45)들이 노즐 구멍(35)들과 중첩되게 되는 것을 보장하기 위한 것이다.The foremost part of the blocking shaft 40 is cylindrical and fits precisely into the central bore 33. The foremost portion of the blocking shaft 40 is provided with a plurality of openings 45 corresponding to the nozzle holes 35. The angular position of the valve needle 20, and thus the blocking shaft 40, is fixed by a pin 48, which prevents the valve needle 20 from rotating relative to the valve housing 10. This is to ensure that when the valve needle 20 is lifted from the valve seat 22, the openings 45 in the blocking shaft 40 overlap with the nozzle holes 35.

작동에 있어서, 연료 밸브(1)로 공급되는 연료의 압력이 미리 결정된 문턱값을 초과하는 때에, 밸브 니들(20)은 밸브 시트로부터 상승된다. 이 때, 연료는 중공의 차단 샤프트(40) 안으로, 그리고 노즐 구멍(35)들과 중첩되는 개구(45)들을 통하고 노즐 구멍(35)들을 통하여 연소 챔버 안으로 유동할 수 있다. 연료 밸브(1)로의 연료의 공급이 연료 주입 과정의 끝에서 중지되는 때에는, 감소된 연료 압력이 더 이상 밸브 니들(20)을 밸브 시트(22)로부터 떨어뜨린 채로 유지시킬 수 없고, 폐쇄용 니들(closing needle; 18)이 밸브 니들(20)을 밸브 시트(22)로 향하도록 축방향으로 강제ㅎ나다. 차단 샤프트(40)는 밸브 니들(20)과 일체적으로 움직이기 때문에, 차단 샤프트(40)도 연료 밸브(1)의 전방을 향하여 축방향으로 움직인다. 밸브 니들(20)이 밸브 시트(22) 상에 안착된 위치에서, 차단 샤프트에 있는 개구(45)들은 더 이상 노즐 구멍(35)들과 중첩되지 않게 된다. 따라서 노즐 내에 있는(사실상 중공의 차단 샤프트(40) 내에 있는) 연료는 갇히게 되고 연소 챔버 안으로 누설될 수 없게 된다.In operation, the valve needle 20 is raised from the valve seat when the pressure of the fuel supplied to the fuel valve 1 exceeds a predetermined threshold. At this time, the fuel can flow into the combustion chamber through the nozzle holes 35 and into the hollow blocking shaft 40 and through the openings 45 overlapping the nozzle holes 35. When the supply of fuel to the fuel valve 1 is stopped at the end of the fuel injection process, the reduced fuel pressure can no longer keep the valve needle 20 away from the valve seat 22 and the closing needle A closing needle 18 axially forces the valve needle 20 toward the valve seat 22. Since the shutoff shaft 40 moves integrally with the valve needle 20, the shutoff shaft 40 also moves axially toward the front of the fuel valve 1. In the position where the valve needle 20 rests on the valve seat 22, the openings 45 in the blocking shaft no longer overlap with the nozzle holes 35. Thus, the fuel in the nozzle (virtually in the hollow blocking shaft 40) is trapped and cannot leak into the combustion chamber.

따라서, 색 체적(연료 주입 과정이 종료된 후에 노즐로부터 밖으로 떨어질 수 있는 연료의 체적)은 노즐 구멍(35)들에 관한 최적의 기하형태와 함께 조합되어서 사실상 제로로 된다.Thus, the color volume (the volume of fuel that can fall out of the nozzle after the fuel injection process has ended) is combined with the optimal geometry for the nozzle holes 35 to be virtually zero.

도 7 내지 도 9 에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있는데, 이 실시예는 노즐 보어(35)들의 배치가 약간 상이하다는 점을 제외하고는 전술된 실시예와 본질적으로 동일하다.7 to 9 show another embodiment of the present invention, which is essentially the same as the embodiment described above except that the arrangement of the nozzle bores 35 is slightly different.

노즐 보어(35)들은, 노즐(30)의 길이방향 연장부를 따른 실질적으로 동일한 길이방향 위치에 배치되는 두 개의 노즐 보어(35)들의 쌍들로 배치된다. 전술된 실시예에서와 같이, 노즐 보어(35)들은 위에서 설명된 것과 동일한 이유로 동일한 방식으로 반경방향으로 분포된다. 본 실시예의 장점은, 노즐(30)의 길이 범위가 감소되는 것을 가능하게 한다는 것인데, 이로써 연소 사이클 중의 열 투입이 저감될 수 있다.The nozzle bores 35 are arranged in pairs of two nozzle bores 35 disposed at substantially the same longitudinal position along the longitudinal extension of the nozzle 30. As in the embodiment described above, the nozzle bores 35 are distributed radially in the same manner for the same reasons as described above. An advantage of this embodiment is that it enables the length range of the nozzle 30 to be reduced, whereby the heat input during the combustion cycle can be reduced.

본 발명은 많은 장점들을 갖는다. 상이한 실시예들 또는 구현예들은 하기의 장점들 중 하나 이상을 가질 수 있다. 그러나 하기의 장점들은 한정적인 열거사항이 아니고 여기에 기재되지 않은 다른 장점들이 있을 수 있다는 점에 유의해야 한다. 본 발명의 일 장점은, 매우 적은 색 체적과 최적의 노즐 보어 구성을 조합한, 대형 2행정 디젤 엔진용 연료 밸브가 제공된다는 점이다. 본 발명의 다른 장점은, 매우 적은 색 체적 및 감소된 노즐 길이와 함께 최적의 노즐 보어 구성을 조합한 연료 밸브가 제공된다는 점이다.The present invention has many advantages. Different embodiments or implementations may have one or more of the following advantages. However, it should be noted that the following advantages are not limiting enumerations and that there may be other advantages not described herein. One advantage of the present invention is that a fuel valve for a large two-stroke diesel engine is provided, which combines a very low color volume with an optimal nozzle bore configuration. Another advantage of the present invention is that a fuel valve is provided that combines an optimal nozzle bore configuration with very low color volume and reduced nozzle length.

본 출원의 취지는 예시를 위한 목적으로 상세히 설명되었지만, 그러한 상세 사항은 예시를 위한 것일 뿐이며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 출원의 취지의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형예를 만들 수 있다는 것이 이해되어야 할 것이다.Although the gist of the present application has been described in detail for purposes of illustration, such details are for illustrative purposes only, and those skilled in the art may make various modifications without departing from the scope of the gist of the present application. It should be understood that it can be made.

청구범위에서 사용된 "포함"이라는 용어는 다른 요소들 또는 단계들을 배제하는 것이 아니다. 청구범위에 단수형으로 기재된 사항은 복수형일 수 있다는 점을 배제하는 것이 아니다. 청구범위에 기재된 다수의 수단의 기능들을 수행하기 위하여 단일의 프로세서 또는 다른 유닛이 채택될 수 있다.The term "comprising" as used in the claims does not exclude other elements or steps. The wording in the singular form in the appended claims is not intended to exclude the plural form. A single processor or other unit may be employed to perform the functions of the multiple means described in the claims.

1: 연료 밸브 10: 외부 하우징
12: 역류방지 밸브 14: 헤드
16: 연료유 유입구 17: 덕트
18: 폐쇄 스프링 20: 밸브 니들
22: 밸브 시트 30: 노즐1: fuel valve 10: outer housing
12: non-return valve 14: head
16: fuel oil inlet 17: duct
18: closing spring 20: valve needle
22: valve seat 30: nozzle

Claims (8)

대형 2행정 디젤 엔진의 연소 챔버(combustion chamber) 안으로 연료를 주입시키기 위한 연료 밸브(1)로서,
대형 2행정 디젤 엔진의 실린더 커버(cylinder cover)에 연료 밸브(1)를 장착시키기 위하여 최후방 단부에 헤드(head; 14)를 구비한 연료 밸브 하우징(fuel valve housing; 10);
축방향 보어(axial bore) 및 폐쇄 전방부(closed front)를 구비한 종장형 노즐(elongated nozzle; 30);
밸브 시트(valve seat; 22)와 협력하고, 노즐(30)로의 연료의 유동을 제어하도록 구성되며, 탄성적으로 편향되는, 밸브 니들(valve needle; 20);
노즐(30)에 걸쳐서 분포되고, 노즐(30)의 축방향 보어(33)의 중심선(34)과 실질적으로 일치하는 노즐 구멍(35)들의 중심선(center line; 36)들을 구비한, 복수의 노즐 구멍(nozzle hole; 35)들; 및
밸브 니들(20)과 일체적으로 움직이고, 노즐 구멍(35)들을 개방 및 폐쇄하도록 노즐(30)에 있는 중앙 보어(central bore; 33) 내에서 축방향으로 변위가능하게 수용된, 중공의 차단 샤프트(cut-off shaft; 40);를 포함하고,
상기 차단 샤프트(40)에는, 중공의 차단 샤프트의 일 위치에서 중공의 차단 샤프트(40)의 내부에 노즐 구멍(45)들을 연결시키기 위하여, 그리고 중공의 차단 샤프트의 다른 위치에서 중공의 차단 샤프트(40)의 내부로부터 노즐 구멍(45)들을 분리시키기 위하여, 복수의 노즐 구멍(35)들에 대응되는 복수의 개구(opening; 45)들이 제공되며,
노즐(30) 및 연료 밸브 하우징(10)에 대한 차단 샤프트(40)의 회전이 방지된, 연료 밸브(1).As a fuel valve (1) for injecting fuel into the combustion chamber of a large two-stroke diesel engine,
A fuel valve housing (10) having a head (14) at its rearmost end for mounting the fuel valve (1) to a cylinder cover of a large two-stroke diesel engine;
An elongated nozzle 30 having an axial bore and a closed front;
A valve needle 20 that cooperates with a valve seat 22 and is configured to control the flow of fuel to the nozzle 30 and is elastically deflected;
A plurality of nozzles, distributed over the nozzle 30, with center lines 36 of nozzle holes 35 substantially coincident with the center line 34 of the axial bore 33 of the nozzle 30. Nozzle holes 35; And
A hollow blocking shaft, which is integrally movable with the valve needle 20 and axially displaceably received in a central bore 33 in the nozzle 30 to open and close the nozzle holes 35. cut-off shaft; 40);
The blocking shaft 40 may be connected to the nozzle holes 45 inside the hollow blocking shaft 40 at one position of the hollow blocking shaft, and at the other position of the hollow blocking shaft. In order to separate the nozzle holes 45 from the inside of the 40, a plurality of openings 45 corresponding to the plurality of nozzle holes 35 are provided,
The fuel valve 1, in which rotation of the blocking shaft 40 relative to the nozzle 30 and the fuel valve housing 10 is prevented. 제 1 항에 있어서,
상기 차단 샤프트(40)에 있는 상기 개구(45)들은, 밸브 니들(20)이 밸브 시트(22)로부터 상승되는 때에, 노즐 구멍(35)들과 중첩되는, 연료 밸브(1).The method of claim 1,
The openings (45) in the blocking shaft (40) overlap the nozzle holes (35) when the valve needle (20) is raised from the valve seat (22). 제 1 항에 있어서,
상기 차단 샤프트(40)에 있는 상기 개구(45)들은, 밸브 니들(20)이 밸브 시트(22)에 안착되어 있는 때에, 노즐 구멍(35)들과 중첩되지 않는, 연료 밸브(1).The method of claim 1,
The openings (45) in the blocking shaft (40) do not overlap with the nozzle holes (35) when the valve needle (20) is seated in the valve seat (22). 제 1 항에 있어서,
차단 샤프트(40)의 중공의 내부는, 밸브 니들(20)이 밸브 시트(22)로부터 상승된 때에, 연료 밸브(1)의 유입 포트(inlet port; 16)에 연결되는, 연료 밸브(1).The method of claim 1,
The hollow interior of the shutoff shaft 40 is the fuel valve 1, which is connected to an inlet port 16 of the fuel valve 1 when the valve needle 20 is raised from the valve seat 22. . 제 1 항에 있어서,
밸브 니들(20) 및 차단 샤프트(40)는 단일의 부품으로서 형성되는, 연료 밸브(1).The method of claim 1,
The valve needle (20) and the shutoff shaft (40) are formed as a single part. 제 1 항에 있어서,
노즐(30)의 길이방향 연장의 방향에서 볼 때, 노즐 구멍(35)들은 노즐 구멍(35)들의 중첩없이 노즐의 길이를 따라서 분포되는, 연료 밸브(1).The method of claim 1,
When viewed in the direction of the longitudinal extension of the nozzle 30, the nozzle holes 35 are distributed along the length of the nozzle without overlapping the nozzle holes 35. 제 1 항에 있어서,
노즐(30)의 길이방향 연장의 방향에서 볼 때, 노즐 구멍(35)들은 노즐(30)의 길이를 따라서 노즐 구멍(35)들의 쌍들이 실질적으로 중첩되어서 분포되는, 연료 밸브(1).The method of claim 1,
When viewed in the direction of the longitudinal extension of the nozzle (30), the nozzle holes (35) are distributed in a substantially overlapping pair of nozzle holes (35) along the length of the nozzle (30). 대형 2행정 디젤 엔진의 연소 챔버 안으로 연료를 주입하기 위한, 크로스 헤드 유형의 대형 2행정 디젤 엔진에서의 연료 밸브(1)의 사용으로서, 상기 연료 밸브는:
대형 2행정 디젤 엔진의 실린더 커버에 연료 밸브(1)를 장착시키기 위하여 최후방 단부에 헤드(14)를 구비한 연료 밸브 하우징(10);
축방향 보어 및 폐쇄 전방부를 구비한 종장형 노즐(30);
밸브 시트(22)와 협력하고, 노즐(30)로의 연료의 유동을 제어하도록 구성되며, 탄성적으로 편향되는, 밸브 니들(20);
노즐(30)에 걸쳐서 분포되고, 노즐(30)의 축방향 보어(33)의 중심선(34)과 실질적으로 일치하는 노즐 구멍(35)들의 중심선(36)들을 구비한, 복수의 노즐 구멍(35)들; 및
밸브 니들(20)과 일체적으로 움직이고, 노즐 구멍(35)들을 개방 및 폐쇄하도록 노즐(30)에 있는 중앙 보어(33) 내에서 축방향으로 변위가능하게 수용된, 중공의 차단 샤프트(40);를 포함하고,
상기 차단 샤프트(40)에는, 중공의 차단 샤프트의 일 위치에서 중공의 차단 샤프트(40)의 내부에 노즐 구멍(45)들을 연결시키기 위하여, 그리고 중공의 차단 샤프트의 다른 위치에서 중공의 차단 샤프트(40)의 내부로부터 노즐 구멍(45)들을 분리시키기 위하여, 복수의 노즐 구멍(35)들에 대응되는 복수의 개구(45)들이 제공되며,
노즐(30) 및 연료 밸브 하우징(10)에 대한 차단 샤프트(40)의 회전이 방지된, 연료 밸브(1)의 사용.As the use of the fuel valve 1 in a large two-stroke diesel engine of the cross head type, for injecting fuel into the combustion chamber of a large two-stroke diesel engine, the fuel valve is:
A fuel valve housing (10) having a head (14) at its rearmost end for mounting the fuel valve (1) to the cylinder cover of a large two-stroke diesel engine;
An elongate nozzle 30 having an axial bore and a closed front;
A valve needle 20 that cooperates with the valve seat 22 and is configured to control the flow of fuel to the nozzle 30 and is elastically deflected;
A plurality of nozzle holes 35 distributed over the nozzle 30 and having center lines 36 of nozzle holes 35 substantially coincident with the center line 34 of the axial bore 33 of the nozzle 30. )field; And
A hollow blocking shaft 40 integrally moving with the valve needle 20 and axially displaceably received in the central bore 33 in the nozzle 30 to open and close the nozzle holes 35; Including,
The blocking shaft 40 may be connected to the nozzle holes 45 inside the hollow blocking shaft 40 at one position of the hollow blocking shaft, and at the other position of the hollow blocking shaft. In order to separate the nozzle holes 45 from the inside of the 40, a plurality of openings 45 corresponding to the plurality of nozzle holes 35 are provided,
Use of the fuel valve 1, in which rotation of the blocking shaft 40 relative to the nozzle 30 and the fuel valve housing 10 is prevented.
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