KR20120011777A - 유체 분배기 뿐만아니라 유체 분배기에 의한 작업 유체의 제공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작업 유체 (2) 의 제공을 위한 유체 분배기에 관한 것이며 유체 분배기는 이송 피스톤 (4, 41) 을 갖는 이송 실린더 (3) 를 포함하고 이 피스톤은 이송 실린더 내에 구성되고 이송 실린더 (3) 를 제어 공간 (5) 과 이송 공간 (6) 으로 나눈다. 제어 유체 (8) 는 입구 개구 (9) 를 통하여 이송 공간 (6) 에 제공되는 작업 유체 (2) 가 미리 정해질 수 있는 작업 압력 (PA) 으로 출구 개구 (10) 에서 이용 가능하도록 미리 정해질 수 있는 제어 압력 (PS) 으로 제어 입구 (7) 를 통하여 제어 공간 (5) 에 공급될 수 있다. 본 발명에 따르면 압력 방출 수단 (11) 이 제공되어 작업 유체 (2) 의 작업 압력 (PA) 은 미리 정해질 수 있는 계획 (12) 에 따라 출구 개구 (10) 에서 시간에 의존하여 조절될 수 있게 된다. 본 발명은 또한 유체 분배기 (1) 를 갖는 연소 기관, 뿐만 아니라 유체 분배기 (1) 에 의한 작업 유체 (2) 의 제공 방법에 관한 것이다.

Description

유체 분배기 뿐만아니라 유체 분배기에 의한 작업 유체의 제공 방법{FLUID DISPENSER AS WELL AS METHOD FOR THE PROVISION OF A WORK FLUID BY MEANS OF A FLUID DISPENSER}

본 발명은 유체 분배기, 뿐만아니라 각 항목의 독립 청구항에 따른 유체 분배기에 의한 작업 유체의 제공 방법에 관한 것이다.

고압 (highly pressurized) 연료의 분사를 위한 분사기 및 고압 연료의 축적을 위한 커먼 레일 (common rail) 을 갖는 연료 분사 시스템이, 예컨대 DE-A-103 48 404 또는 EP-A-2 133 540 으로부터 공지된다.

본 발명의 목적은, 예컨대 연소 기관의 연소 공간 안으로의 연료의 분사를 위해 작업 유체의 압력이 시간 의존 방식으로 설정될 수 있는 동안의 배출 간격 내의 작업 유체의 주기적 배출을 위한 방법 및 기구를 제공하는 것이며, 종래 기술에 대한 분사량의 개선된 계량이 가능해야 하고 따라서 분사 시간에 의존하는 현저히 개선된 열 방출이 수립되어야 한다.

이 목적을 만족시키는 본 발명의 주제는 독립 청구항 제 1 항, 제 10 항 및 제 12 항의 특징부에 의해 특징지어진다. 종속 청구항은 본 발명의 특히 유리한 실시형태에 관한 것이다.

본 발명은 따라서 작업 유체의 제공을 위한 유체 분배기에 관한 것이고, 유체 분배기는 이송 피스톤을 갖는 이송 실린더를 포함하며 이 피스톤은 이송 실린더 내에 구성되고 이송 실린더를 제어 공간과 이송 공간으로 나눈다. 제어 유체는 입구 개구를 통하여 이송 공간에 제공되는 작업 유체가 미리 정해질 수 있는 압력으로 출구 개구에서 이용 가능하도록 미리 정해질 수 있는 제어 압력으로 제어 입구를 통하여 제어 공간에 공급될 수 있다. 본 발명에 따르면 압력 방출 수단이 제공되어, 작업 유체의 작업 압력은 미리 정해질 수 있는 계획에 따라 시간에 의존하여 출구 개구에서 조절될 수 있게 된다.

이러한 점에서 압력 방출 수단은, 예컨대 라인을 통하여 유체 실린더의 제어 공간에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되고, 상이한 실시형태의 압력 방출 수단은 이송 공간에 또한 선택적으로 또는 동시적으로 연결될 수 있다. 이는 작업 유체의 작업 압력의 시간 의존 조절이 제어 공간의 제어 압력의 방출에 의해 또는 동시적으로 또는 선택적으로 이송 공간의 작업 압력의 방출에 의해 실행될 수 있다는 것을 의미한다.

가장 간단한 경우에 압력 방출 수단은, 예컨대 이송 공간 및/또는 제어 공간의 간단한 압력 방출 개구이며, 압력 방출 수단은 바람직하게는 수동적으로 또는 능동적으로 제어 가능한 흐름 제한 장치 (restrictor) 및/또는 밸브이며, 특히 제어 가능한 밸브이다.

이러한 점에서 이송 실린더의 이송 피스톤은 특히 바람직하게는 단차식 피스톤이며, 특히 종래 기술에서 주로 공지된 것과 같이 압력 증폭 피스톤의 형상이다.

이전에 언급된 것과 같이, 실제로 압력 방출 수단은 제어 가능한 압력 방출 수단이며, 특히 유리하게는 제어 유닛이 제공되고 이에 의해 압력 방출 수단이 제어 및/또는 조정될 수 있다.

특히 실제와 관련있는 실시형태에서 유체 분배기는 연소 기관의 연료 분사 노즐을 위한 유체 분배기 또는 연소 기관의 실린더의 실린더 벽의 윤활을 위한 윤활 오일 장치를 위한 유체 분배기이다.

본 발명은 또한 본 발명의 유체 분배기를 갖는 연소 기관에 관한 것이며, 연소 기관은 바람직하게는 선박을 위한 2 행정의 대형 디젤 기관이다.

따라서 본 발명에 따른 기구는 실제로 바람직하게는 작업 유체의 주기적인 배출의 제공을 위한 역할을 하고, 배출 간격 동안 작업 유체의 작업 압력은 시간 의존 방식으로 설정될 수 있다. 이러한 점에서 본 발명에 따른 유체 분배기는 실제로 유리하게는 흐름 압력으로의 작업 유체의 제공을 위해 공급 탱크, 배터리, 압력 증가 펌프에 연결 가능하며, 흐름 압력은 바람직하게는 1 ~ 20 바 (bar) 이다. 특히, 1 ~ 10 바의 흐름 압력이 바람직하다. 이러한 점에서 압력 증가 펌프는 유리하게는 저장 컨테이너로부터 작업 유체를 추출한다. 압력 증가 펌프는 제 1 연결 수단을 통하여 압력 증폭 피스톤에 연결된다.

일반적으로 공지된, 이송 실린더는 각각 이동 가능한 피스톤이 형성되는, 통상적으로 2 개의 원통형 챔버, 즉 제어 피스톤 구역 및 이송 피스톤 구역을 갖는 기구이다. 2 개의 원통형 챔버는 이를 위해 동축의 길이방향 축선을 갖는다. 2 개의 피스톤은 (결합시 양 측으로부터 가압될 때) 기계적으로 결합 또는 결합 해제 (loose) 되고 피스톤의 변위가 양 피스톤의 동시성 길이방향 운동을 초래한다. 적절한 방식으로 2 개의 원통형 챔버 그리고 따라서 또한 이들의 피스톤은 상이한 단면적을 가지며, 제어 공간과 이송 공간이 형성된다. 2 개의 피스톤은 각각의 유체 챔버에서 앞뒤로 이동될 수 있고, 피스톤은 이들의 맨틀 (mantle) 표면에 적절한 밀봉 수단을 갖고 이는 외측에 대하여 유체 챔버를 밀봉한다. 제어 피스톤 구역과 이송 피스톤 구역 사이에 가능하게 제공되는 공간은 가스에 의해 또는 액체에 의해 채워질 수 있거나 제어 피스톤 구역과 이송 피스톤 구역은 함께 컴팩트한 본체로서 단차식 피스톤을, 특히 압력 증폭 피스톤을 형성한다. 작동 상태에서 이송 공간은 작업 유체로 채워지고 제어 공간은 제어 유체로 채워진다. 따라서 공통 유체 챔버 길이방향 축선을 따르는 이송 피스톤 구역과 제어 피스톤 구역의 대응하는 동시성 운동은 제어 유체의 압력의 제어된 변경을 통하여 영향을 받을 수 있다.

압력 증가 펌프는 따라서 바람직하게는 제 1 연결 수단을 통하여 유체 실린더의 이송 공간에 연결된다. 제 1 연결 수단은, 한편 이송 공간이 제 1 연결 수단에 의해 작업 유체로 충전되고, 다른 한편 작업 유체는 압력 조절되는 방식으로 유체 공간의 출구 개구를 통하여 유체 공간으로부터 배출되는 것과 같이, 밸브 (제어 밸브 또는 체크 밸브) 를 포함하고, 배출되는 작업 유체는 매우 높은 압력 피크를 가질 수 있다. 이송 실린더의 이송 공간은 따라서 이송 압력의 작업 유체로 채워지고 작업 유체는 그 후 시간에 따라 조절되는 압력으로 이송 공간으로부터 배출된다. 이러한 이유로 밸브, 바람직하게는 체크 밸브 또는 제어 밸브의 존재는 대부분의 경우 의무적으로 요구되어, 이송 공간으로부터의 작업 유체의 배출 동안 이 작업 유체는 (채움) 라인 안으로 다시 배출될 수 없게 된다.

밸브의 경우에 이는 이송 공간의 채움의 제어를 위해 사용될 수 있다. 채움의 정도에 의존하여 이는 분사량을 또한 규정할 것이다.

현재 문맥에서의 "연결 수단" 이라는 용어는 가스 또는 액체와 같은 유체의 수송을 위한 호스형 연결 수단 또는 파이프형 연결 수단 중 하나를 포함하고, 가스 또는 액체는 고압을 받을 수 있다.

이송 공간은 시간 조절된 작업 압력을 받는 작업 유체를 위한 출구 개구를 갖는다. 이송 실린더의 제어 공간은 바람직하게는, 한편 제 1 제어 밸브를 통하여 제어 유체를 위한 고압 펌프에 연결되고, 뿐만아니라 가능하게는 제 2 연결 수단에 의해 초고압을 받는 제어 유체를 위한 저장 매체로서 작용하는 어큐뮬레이터에 연결된다. 이송 실린더의 제어 공간은 제 3 연결 수단에 의해 제어 공간에 존재하는 제어 유체의 압력 방출을 위한 다른 제어 밸브 및/또는 조정 가능한 흐름 제한 장치 또는 제 2 흐름 제한 장치에 또한 연결될 수 있다.

또한, 기구는 이송 실린더의 이송 공간의 출구 개구에서의 작업 유체의 작업 압력의 시간 의존적으로 미리 규정되는 코스가 배출 간격 동안 설정될 수 있도록, 분사량의 계량 및 압력 증폭 피스톤의 제어를 위한 제어 유닛, 뿐만아니라 제 1 및 제 2 제어 밸브를 갖는다.

제 1 및 제 2 제어 밸브는 바람직하게는 3/2 방 밸브이고, 적어도 제어 밸브가 2/2 방 밸브로서 또한 구성될 수 있다. 2/2 방 밸브에 대하여 단지 정상 관통 흐름 (through-flow) 이 발생하고, 이는 턴-온 (turn-on) 공정 또는 턴-오프 (turn-off) 공정이 발생하는 것을 의미한다. 3/2 방 밸브에 대하여 추가적으로는 다른 연결이, 예컨대 라인 벤팅 (line venting) 을 위해 존재한다.

제 1 및/또는 제 2 제어 밸브는 이동 가능한 요소로서 플런저 코일 (plunger coil) 을 또한 포함할 수 있다.

바람직하게는 기구는 제 1 제어 밸브와 압력 증폭 피스톤 사이에 제어 유체의 관통 흐름량의 조정을 위해 적어도 하나의 흐름 제한 장치/조정 가능한 흐름 제한 장치를 갖는다. 이는 예컨대 제어 공간의 제어 유체의 제어 압력의 더 부드러운 증가를 가능하게 한다.

다른 바람직한 실시형태에서 기구는 제 2 제어 밸브와 압력 증폭 피스톤 사이에 이송 실린더의 제어 공간으로부터의 제어 유체의 배출 흐름의 조정을 위한 적어도 하나의 흐름 제한 장치를 갖는다. 이는 예컨대 제어 공간에서 더 부드러운, 즉 덜 갑작스러운 압력 감소를 가능하게 한다.

이러한 점에서 흐름 제한 장치는 바람직하게는 제어 밸브의 제어를 위해 또한 요구되는 제어 유닛에 의해 또한 제어된다.

본 발명에 따른 기구는 왕복 피스톤 연소 기관의 연소 공간 안으로, 특히 대형 디젤 기관의 연소 공간 안으로의 연료의 분사를 위해 특히 적절하다.

본 발명은 또한 유체 분배기에 의한 작업 유체의 제공 방법에 관한 것이며, 유체 분배기는 이송 피스톤을 갖는 이송 실린더를 포함하며 이 피스톤은 이송 실린더 내에 구성되어 이송 실린더는 제어 공간과 이송 공간으로 나누어진다. 제어 유체는, 입구 개구를 통하여 이송 공간에 제공되는 작업 유체가 미리 정해질 수 있는 작업 압력으로 출구 개구에서 이용 가능하게 되도록 미리 정해질 수 있는 제어 압력으로 제어 입구를 통하여 제어 공간에 공급된다. 본 발명에 따르면 압력 방출 수단이 제공되어 출구 개구에서의 작업 유체의 작업 압력은 미리 정해진 계획에 따라 시간에 의존하여 조절된다.

특히 바람직하게는 제어 가능한 압력 방출 수단이 압력 방출 수단으로서 제공되며, 특히 작업 유체의 계량을 위해 이송 피스톤의 속도는 제어 가능한 압력 방출 수단에 의해 제어 및/또는 조정된다.

실제로 작업 유체는 연이은 작업 페이스에서 주기적으로 유체 분배기에 의해 이용 가능하게 될 수 있고 유리하게는 미리 규정된 작업 페이스에서의 작업 유체의 계량을 위해 이전의 작업 페이스의 작업 파라미터가 사용될 수 있으며, 예컨대 이전 작업 페이스로부터의 이송 피스톤의 피스톤 속도가 사용될 수 있다.

유체 분배기로부터 작업 유체의 미리 정해진 양의 주기적인 배출을 위한 본 발명에 따른 방법에서 작업 유체는, 바람직하게는 압력 증가 펌프에 의해 미리 압축되고, 특히 왕복 압력 증폭 피스톤 또는 경로 제어된 압력 증폭 피스톤으로 안내된다. 이에 이어서 작업 유체는 압력 증폭 피스톤으로부터 배출 간격 동안 특히 유리하게는 제어된 또는 조정된 방식으로 배출되고, 압력 증폭 피스톤은 제어된 제어 압력을 갖는 제어 유체에 의해 시간 의존 방식으로 작동된다. 배출 간격 동안 작업 유체의 작업 압력은 0 ~ 3,000 바, 바람직하게는 0 ~ 2,000 바로 시간 의존 방식으로 설정될 수 있다.

시간에 따라 분리되고 상이한 길이의 바람직하게는 2 개의 상이한 배출 임펄스가 각각의 배출 간격 동안 발생된다.

바람직하게는 각각의 배출 간격은 선배출 (pre-discharge) 임펄스, 메인 배출 임펄스 그리고 후배출 (post-discharge) 임펄스를 또한 포함하고, 선배출 임펄스와 후배출 임펄스는 바람직하게는 메인 배출 임펄스에 대하여 지속 기간이 짧다. 특히, 선배출 임펄스 및 후배출 임펄스의 지속 기간은 바람직하게는 메인 배출 임펄스의 임펄스 지속 기간의 2 ~ 20 퍼센트이다. 또한, 작업 유체의 작업 압력은 또한 시간에 따라 배출 임펄스 동안 조절될 수 있다.

시간에 따라 조절되는 작업 유체의 밀봉은 5 ~ 1,000 바의 압력을 갖는 가압된 제어 유체에 의해 달성된다. 이러한 점에서 바람직한 실시형태에서 제어 유체는 작업 유체에 대한 피스톤의 대향측 안으로의 제어 유체의 제어된 공급을 위해 제 1 제어 밸브에 의하여 압력 증폭 피스톤으로 안내되고, 이는 이송 실린더의 제어 공간 안으로의 안내를 의미한다. 또한, 이송 실린더의 제어 공간의 제어 유체는 바람직하게는 제어된 또는 조정된 방식으로 제 2 제어 밸브에 의해 압력 방출된다. 제어 밸브 및 가능하게는 또한 존재하는 추가적인 흐름 제한 장치의 작동은 유리하게는 전자 제어 유닛에 의해 일어난다.

작업 유체 및 제어 유체는 동일한 화학적 조성을 가질 수 있다. 작업 유체 및/또는 제어 유체는 오일, 물, 연료 또는 가스 (액체/기체) 일 수 있다. 바람직하게는, 작업 유체는 연료이고, 연료는 왕복 피스톤 연소 기관의 연소 공간 안으로 분사된다.

바람직하게는 압력 조절된 작업 유체는 라인 분기 (branch) 를 통하여 분사 노즐 그리고 흐름 제한 장치로 그리고 그 이후에 설정 피스톤의 팽창 공간으로 안내되고 동시적으로는 니들 (needle) 스트로크 장치의 링 공간으로 안내되고, 니들 스트로크 장치의 니들 요소의 제어된 개방 및 폐쇄 과정을 이행시킨다. 설정 피스톤은 작업 유체에 의해 또한 영향을 받을 수 있고 폐쇄/제어될 수 있다.

본 발명에 따른 기구는 선분무 (pre-spraying) 및 후분무 (post-spraying), 분사 공정 동안 가변 압력의 설정, 분사량의 정확한 계량, 압력 증폭 피스톤으로부터 분사 밸브 까지의 매우 작은 압력 감소, 빠른 분무 종료 및 분사 지속 기간 동안의 가변 분사량, 즉 가변적인 분사율을 가능하게 한다.

본 발명은 개략적인 도면을 참조하여 이후에 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 제 1 유체 분배기의 개략도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 유체 분배기의 제 2 간소화된 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 3 은 디젤 기관의 연료 분사를 위한 본 발명에 따른 유체 분배기의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 유체 분배기의 작업 유체의 작업 압력의 시간에 따른 운행의 개략적인 예시를 나타내는 도면이다.

도 1 을 참조하여, 본 발명에 따른 유체 분배기의 제 1 매우 간단한 실시형태가 이하에 설명될 것이며, 이는 이하에 전체적으로 참조 번호 1 로 나타내어질 것이다.

도 1 에 따른 작업 유체 (2) 의 제공을 위한 유체 분배기 (1) 는 이송 실린더 (3) 를 포함하고 이송 실린더 (3) 는 그 안에 구성되어 제어 공간 (5) 과 이송 공간 (6) 으로 나누는 이송 피스톤 (4) 을 갖는다. 제어 유체 (8) 는 입구 개구 (9) 를 통하여 이송 공간 (6) 에 제공되는 작업 유체 (2) 가 미리 정해진 작업 압력 (PA) 으로 출구 개구 (10) 에서 이용 가능하도록 미리 정해진 제어 압력 (PS) 으로 제어 입구 (7) 를 통하여 제어 공간 (5) 에 공급될 수 있다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 간단한 실시예에서는 간단하게는 흐름 제한 장치로서 작용하는 얇은 방출 채널 (11) 인 압력 방출 수단 (11) 이 제공되어, 작업 유체 (2) 의 작업 압력 (PA) 은 미리 정해진 계획 (12) 에 따라 출구 개구 (10) 에서 시간에 의존하여 조절될 수 있게 된다.

도 1 에 개략적으로 나타낸 것과 같이, 자연스럽게는 작업 압력 (PA) 의 시간 의존 코스를 위해 단지 몇몇의 상이한 미리 정해진 계획 (12) 이 고정 흐름 제한 장치로서 작용하는 간단한 방출 채널 (5) 에 의해 실현될 수 있다. 이러한 이유로, 이하에 도 2 및 도 3 을 참조하여 실제로는 더욱 중요한 다른 실시형태가 설명될 것이다.

도 2 는 작업 압력 (PA) 과 유체의 양이 시간 의존 방식으로 가변적이고 미리 정해진 시간 간격 동안 시간 의존 방식으로 설정 가능한, 이송 실린더 (3) 의 출구 개구 (10) 에서 가변적인 작업 압력 (PA) 으로의 작업 유체 (2) 의 제공을 위한 본 발명에 따른 유체 분배기 (1) 의 제 2 간소화된 실시형태를 나타내는 도면이다. 이송 피스톤 (4, 41) 은 이러한 점에서 제어 피스톤 구역 (411) 과 이송 피스톤 구역 (412) 을 갖는 압력 증폭 피스톤 (41) 으로서 형성되어, 제어 피스톤 구역 (411) 에 존재하는 제어 압력 (PS) 은 그 자체가 공지된 방식으로 작업 압력 (PA) 을 증폭시킬 수 있게 된다. 유체 분배기 (1) 는 이송 실린더 (3) 의 이송 공간 (6) 에 제 1 연결 수단 (85) 을 통하여 흐름 압력으로 작업 유체 (2) 의 제공을 위해 압력 증가 펌프 (80) 에 연결된다. 제 1 연결 수단 (85) 은 또한 체크 밸브 (70) 를 갖는다. 이미 언급된 것과 같이, 이송 공간 (6) 은 시간 조절된 작업 압력 (PA) 의 작업 유체 (2) 를 위한 출구 (10) 를 갖는다.

이송 실린더 (3) 의 이송 공간 (6) 은 흐름 압력을 갖는 작업 유체 (2) 로 주기적으로 채워진다. 이에 이어서 작업 유체 (2) 는 이송 공간 (6) 으로부터 출구 개구 (10) 를 통하여 시간에 따라 조절된 높은 압력으로 각각 배출된다.

이송 공간 (6) 은 2 개의 원통형 챔버를 갖고, 그 안에 이송 피스톤 (4, 41) 의 제어 피스톤 구역 (411) 과 이송 피스톤 구역 (412) 이 각각 구성된다. 2 개의 원통형 챔버는 동축 길이방향 축선을 갖고, 제어 피스톤 구역 (411) 과 이송 피스톤 구역 (412) 은 길이방향 축선을 따르는 제어 피스톤 구역 (411) 의 변위시에 이송 피스톤 구역 (412) 의 동시성 길이방향 운동을 초래하도록 기계적으로 결합된다. 2 개의 원통형 챔버 뿐만아니라 그 안에서 앞뒤로 이동 가능하게 구성되는 제어 피스톤 구역 (411) 과 이송 피스톤 구역 (412) 은 2 개의 상이한 단면 표면을 가져서, 더 작은 이송 공간 (6) 과 더 큰 제어 공간 (5) 이 형성될 수 있게 된다. 제어 피스톤 구역 (411) 과 이송 피스톤 구역 (412) 은 바람직하게는 이들의 맨틀 표면에 밀봉 수단, 예컨대 명확함을 위해 도 2 에 도시되지 않은 밀봉 링 또는 래비린스 (labyrinth) 시일을 갖는다.

이송 실린더 (3) 의 제어 공간 (5) 은, 한편 제 1 제어 밸브 (30) 를 통하여 제어 유체 (8) 를 위한 고압 펌프 (100) 에 연결되고, 또한 제 2 연결 수단 (15) 에 의해 고압의 제어 유체 (8) 를 위한 어큐뮬레이터 (20) 에 연결된다. 연결 수단 (15, 85) 은 바람직하게는 각각 파이프 또는 보강된 압력 안정 호스로 이루어진다. 이후에 이송 실린더 (3) 의 제어 공간 (5) 은 제 3 연결 수단 (45) 에 의해 제어 공간 (5) 에 존재하는 제어 유체 (8) 의 압력 감소를 위해 제 2 제어 밸브로서 형성되는 압력 방출 수단 (11) 에 연결된다. 유체 분배기 (1) 는 또한 이송 피스톤 (4, 41) 의 제어를 위해, 제어 유닛 (60) 에, 뿐만 아니라 제 1 및 제 2 제어 밸브 (30, 40, 11) 에 신호 연결된다. 이러한 점에서 제어 밸브 (40) 는 도 2 및 도 3 에서 동시에 압력 방출 수단 (11) 이다. 이송 실린더 (3) 의 이송 공간 (6) 의 출구 개구 (10) 에서의 작업 유체 (2) 의 작업 압력 (PA) 의 시간 의존적으로 미리 규정된 코스는 이송 실린더 (3) 의 제어 공간 (5) 의 압력 코스에 직접적으로 의존하고, 압력 증폭 피스톤 (41) 은 제어 유닛 (60) 에 의해 제어된다.

이러한 점에서 압력 증폭 피스톤 (41) 의 제어는 바람직하게는 제어 밸브 (30, 40, 11) 에 의해 제어 공간 (5) 의 출구 제한 및 입구 제한에 의해 일어난다. 다른 것들 가운데에서도 조정 가능한 흐름 제한 장치 (32, 42) 에 의해, 이송 피스톤 (4, 41) 의 속도는 영향을 받을 수 있다.

이러한 점에서 제어 유닛 (60) 은, 예컨대 본 발명에 따른 유체 분배기 (1) 가 왕복 피스톤 연소 기관의 연료 분사 시스템에 사용될 때, 특히 분사량을 계량하는 역할을 하며, 여기서 제어 유닛은 이송 피스톤 (4, 41) 의 행정을 측정한다. 이송 피스톤 (4, 41) 의 행정이 시간이 상이하다면 제어 유닛은 그 자체가 공지된 방식으로 이송 피스톤 (4, 41) 의 피스톤 속도를 얻는다. 이에 의해 결정된 이송 피스톤 (4, 41) 의 피스톤 속도는 그 다음의 분사를 위한 피스톤 이송의 조정을 위해 사용될 수 있다.

작업 유체 (2) 및 또한 제어 유체 (8) 는 어떠한 유체 또는 가스형 매체일 수 있다. 바람직하게는 유체 분배기 (1) 는 물, 연료 또는 오일로 이루어지는 작업 유체 (2) 를 위해 사용된다. 제어 유체 (8) 는 작업 유체 (2) 와 동일한 유체일 수 있지만, 또한 작업 유체 (2) 와 상이할 수 있다. 따라서 유체 분배기 (1) 는 2 개의 별개의 유체 회로를 포함할 수 있거나 작업 유체 (2) 와 제어 유체 (8) 의 화학적 조성은 상이할 수 있다.

작업 유체 (2) 의 일부 시스템은 공급 컨테이너 (75), 압력 증가 펌프 (80), 체크 밸브 (70) 를 포함하는 제 1 연결 수단 (85) 뿐만 아니라 유체량 및 유체 압력에 대하여 시간에 따라 변할 수 있는 작업 유체 (2) 를 위한 출구 (10) 를 갖는 이송 실린더 (3) 의 이송 공간 (6) 을 포함한다.

제어 유체 (8) 의 일부 시스템은 저장 컨테이너 (500), 고압 펌프 (100), 어큐뮬레이터 (20), 이송 실린더 (3) 의 제어 공간 (5) 및 제 2 연결 수단 (15), 뿐만 아니라 제어 공간 (5) 과 고압 펌프 (100) 그리고 어큐뮬레이터 (20) 사이에 위치되는 제 1 제어 밸브 (30) 를 포함하고 제 2 제어 밸브 (11) 로서 구성되며 제어 공간 (5) 에 연결되는 압력 방출 수단 (11) 을 포함한다. 제 2 제어 밸브로서 구성되는 압력 방출 수단 (11) 은 제어 공간 (5) 의 제어된 압력 감소 및/또는 압력 방출을 위한 역할을 하고, 이는 제어 공간 (5) 으로부터의 제어 유체 (8) 의 배수를 의미한다.

도 2 에 나타낸 특정한 실시형태에서 압력 방출 수단 (11) 으로부터 배수되는 제어 유체 (8), 즉 제 2 제어 밸브로부터 배수되는 제어 유체 (8) 는 작업 유체 (2) 를 위한 저장 컨테이너 (75) 안으로 다시 안내된다. 따라서 도 2 에 나타낸 실시형태에서 그 화학적 조성에 대하여 동일한 유체가 작업 유체 (2) 와 제어 유체 (8) 로서 사용된다. 제어 유체 (8) 와 작업 유체 (2) 가 화학적으로 상이하다면 배수 (43) 는 작업 유체의 저장 컨테이너 (75) 안으로 대신에 제어 유체를 위한 저장 컨테이너 (500) 안으로 일어나야만 한다.

도 3 은 디젤 기관, 바람직하게는 2 행정의 대형 디젤 기관 안으로의 연료 분사를 위한 본 발명에 따른 유체 분배기 (1) 의 다른 실시형태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3 에 따른 기구는, 도 2 를 참조하여 설명되는 구성 요소에 더하여, 이송 실린더 (3) 의 이송 공간 (6) 의 출구 (10) 에 연결되는 안전 밸브 (95) 에 연결되는 연소 기관의 분사 밸브 (93) 를 포함한다. 이러한 점에서 안전 밸브 (95) 는, 한편 제 1 연결 수단 (85) 을 통하여 복귀 라인 (86) 에 의해 각각 체크 밸브 (70) 에 그리고 압력 증가 펌프 (80) 에 연결되고, 다른 한편 라인 (87) 을 통하여 이송 실린더 (3) 의 이송 공간 (6) 의 출구 (10) 에 연결된다. 분사 밸브 (93) 는 안전 밸브 (95) 의 출구 라인에 연결되거나 또는 라인 (87) 에 직접적으로 연결된다. 종래의 분사 밸브 (93) 대신에 또한 자기 밸브를 갖는 전자적으로 제어되는 분사 밸브 (97) 가 사용될 수 있다. 연료는 그 후 공급 라인 (94) 을 통하여 연소 기관의 연소 공간으로 직접적으로 안내된다.

고압 펌프 (100) 와 어큐뮬레이터 (20) 는 5 ~ 500 바의 압력을 갖는 제어 유체, 본 경우에는 디젤 연료를 공급한다. 압력 증폭 피스톤 (41) 은 분사 시스템 (93, 97) 의 압력을 제어 피스톤 구역 (411) 과 이송 피스톤 구역 (412) 의 단면의 비로 원하는 분사 압력까지 증가시킨다. 어큐뮬레이터 (20) 의 압력과 이송 피스톤 구역 (412) 에 대한 제어 피스톤 구역 (411) 의 표면비는 의도되는 최고 분사 압력에 따라 대응적으로 선택된다. 실제 분사 압력은 압력 증폭 피스톤 (41) 의 제어 피스톤 구역 (411) 의 압력에 의존하고, 이는 제어 밸브 (30, 40, 11) 와 흐름 제한 장치 (32, 42) 에 의해 제어 유체 (8) 의 유입 또는 유출시에 제한된다. 2 개의 제어 밸브 (30, 40, 11) 와 흐름 제한 장치 (32, 42) 의 이러한 제어는 종래 기술에 대하여 더 매끄러운 분사 압력의 상승, 분사의 중단 (선분사 (pre-injection) 또는 후분사 (post-injection)) 및 분사 동안 분사 압력의 조정을 가능하게 한다. 흐름 제한 장치 (32, 42) 의 제어는 제어 밸브 또는 흐름 제어 밸브 (30, 40, 11) 를 통하여 일어날 수 있다. 밸브의 스트로크는, 예컨대 자석 또는 보이스 코일 (voice coil) 밸브에 의해 제어될 수 있다. 제 2 제어 밸브 (40, 11) 와 조합되는 제 1 제어 밸브 (30) 는 압력 증폭 피스톤 (41) 의 반응력을 강화시키고 그의 반응 시간을 줄인다. 제어 밸브 (30, 40, 11) 중 하나는 2/2 방 밸브로서 구성될 수 있다. 분사되는 연료의 양은 1 ~ 10 바의 흐름 압력으로 체크 밸브 (70) 를 통하여 저압 펌프 (80) 에 의해 채워진다. 밸브 (95) 는 젯 니들이 개방된 채로 있을 때 연소 기관의 연소 공간 안으로의 연료 흐름을 방지하는 안전 밸브이다. 분사를 위해, 종래의 분사 밸브 (93) 또는 자기 밸브가 제공되는 전자적으로 제어되는 분사 밸브 (97) 가 제어 유닛 (98) 과 사용된다. 후자는 분사가 피스톤 운동과 독립적으로 신속하게 완료될 수 있고 이는 기관의 NOx 방출물 및 HC 방출물의 스모크의 형성을 줄인다는 이점을 갖는다.

도 4 는 이송 실린더 (3) 의 이송 공간 (6) 의 출구 개구 (10) 에서의 작업 유체 (2) 의 배출 간격 동안 작업 압력 (PA) 의 운행을 개략적으로 나타내는 도면이다. 시간 (t) 은 가로 좌표에 나타나 있고 이송 실린더 (3) 의 출구 개구 (10) 에서의 작업 압력 (PA) 은 세로 좌표에 나타나 있다. 도 4 는 3 개의 배출 펄스, 즉 선배출 임펄스 (V), 메인 배출 임펄스 (H) 그리고 후배출 임펄스 (N) 를 갖는 배출 간격의 미리 정해질 수 있는 계획 (12) 을 나타내는 도면이다. 선배출 임펄스 (V) 및 후배출 임펄스 (N) 는 단지 짧은 임펄스 지속 기간을 갖는다. 또한, 작업 압력 (PA) 은 매우 가파르게 증가하고, 짧은 시간 동안 일정하게 유지되고 그 후 다시 가파르게 감소한다. 메인 배출 임펄스는 임펄스 지속 기간 동안 작업 압력 (PA) 의 조절된 운행을 나타낸다. 도 4 는 미리 정해진 임펄스 길이의 메인 배출 임펄스 동안 3 개의 대표적인 압력 운행을 나타내는 도면이다. 실선은 가파르지만 최대 값까지의 일정한 압력 증가를 나타내고, 최대 값은, 압력이 다시 0 으로 떨어지기 전에 특정 시간 기간 동안 본질적으로는 일정하게 유지된다. 작업 압력 (PA) 의 파선 운행은 작업 압력 (PA) 이 가파르게 감소하는 지점까지 시간에 따라 작업 압력 (PA) 의 일정한 증가를 나타내고, 이는 특정 시간 프레임 동안 일정한 값의 작업 압력 (PA) 을 갖지 않는 것을 의미한다. 1 점 쇄선은 작업 압력 (PA) 의 조절된 운행을 나타내며 작업 압력은 먼저 연속적으로 증가하고 그 후 평균 값까지 연속적으로 감소하며 그 후 메인 배출 펄스 (H) 가 연속적으로 0 으로 가파르게 감소하기 전에 일정하게 최대로 높아진다.

Claims (15)

1. 작업 유체 (2) 의 제공을 위한 유체 분배기로서, 이 유체 분배기는 이송 피스톤 (4, 41) 을 갖는 이송 실린더 (3) 를 포함하며 이 피스톤은 이송 실린더 안에 구성되고 이송 실린더 (3) 를 제어 공간 (5) 과 이송 공간 (6) 으로 나누며 입구 개구 (9) 를 통하여 이송 공간 (6) 에 제공되는 작업 유체 (2) 가 미리 정해질 수 있는 작업 압력 (PA) 으로 출구 개구 (10) 에서 이용 가능하도록 제어 유체 (8) 가 미리 정해질 수 있는 제어 압력 (PS) 으로 제어 입구 (7) 를 통하여 제어 공간 (5) 에 공급될 수 있는 유체 분배기에 있어서, 압력 방출 수단 (11) 이 제공되어 작업 유체 (2) 의 작업 압력 (PA) 은 미리 정해질 수 있는 계획 (12) 에 따라 출구 개구 (10) 에서 시간에 의존하여 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 분배기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 방출 수단 (11) 은 제어 공간 (5) 에 연결되는 유체 분배기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 압력 방출 수단 (11) 은 이송 공간 (6) 에 연결되는 유체 분배기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 방출 수단 (11) 은 흐름 제한 장치인 유체 분배기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이송 피스톤 (4) 은 압력 증폭 피스톤 (41) 의 형상의 단차식 피스톤 (4) 인 유체 분배기.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 방출 수단 (11) 은 제어 가능한 압력 방출 수단 (11) 인 유체 분배기.
7. 제 6 항에 있어서, 제어 유닛이 제공되고 이에 의해 상기 압력 방출 수단 (11) 이 제어 및/또는 조정될 수 있는 유체 분배기.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 분배기는 연료 분사 노즐을 위한 유체 분배기인 유체 분배기.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 분배기는 연소 기관의 윤활 오일을 위한 유체 분배기인 유체 분배기.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 유체 분배기를 갖는 연소 기관.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 연소 기관은 2 행정의 대형 디젤 기관인 연소 기관.
12. 유체 분배기 (1) 에 의한 작업 유체 (2) 의 제공 방법으로서, 상기 유체 분배기 (1) 는 이송 피스톤 (4) 을 갖는 이송 실린더 (3) 를 포함하며 이 피스톤은 이송 실린더 내에 구성되어 이송 실린더 (3) 는 제어 공간 (5) 과 이송 공간 (6) 으로 나누어 지며 입구 개구 (9) 를 통하여 이송 공간 (6) 에 제공되는 작업 유체 (2) 가 미리 정해질 수 있는 작업 압력 (PA) 으로 출구 개구 (10) 에서 이용 가능하게 되도록 제어 유체 (8) 가 미리 정해질 수 있는 제어 압력 (PS) 으로 제어 입구 (7) 를 통하여 제어 공간 (5) 에 공급되는 유체 분배기에 의한 작업 유체의 제공 방법에 있어서, 압력 방출 수단 (11) 이 제공되어 작업 유체 (2) 의 작업 압력 (PA) 은 미리 정해질 수 있는 계획 (12) 에 따라 출구 개구 (10) 에서 시간에 의존하여 조절되는 것을 특징으로 하는 유체 분배기에 의한 작업 유체의 제공 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 제어 가능한 압력 방출 수단 (11) 이 압력 방출 수단 (11) 으로서 제공되는 유체 분배기에 의한 작업 유체의 제공 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 작업 유체 (2) 의 계량을 위해 상기 이송 피스톤 (4) 의 속도는 제어 가능한 압력 방출 수단 (11) 에 의해 제어 및/또는 조절되는 유체 분배기에 의한 작업 유체의 제공 방법.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 작업 유체 (2) 는 유체 분배기 (1) 에 의해 연이은 작업 페이스에서 주기적으로 제공되고 작업 유체 (2) 의 계량을 위해 미리 정해진 작업 페이스에서 이전의 작업 페이스의 작업 파라미터가 사용되는 유체 분배기에 의한 작업 유체의 제공 방법.
    

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