KR20120117640A

KR20120117640A - 고압 유체 레일

Info

Publication number: KR20120117640A
Application number: KR1020120024423A
Authority: KR
Inventors: 레이쁘 끄니쁘스뜨룀
Original assignee: 베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2012-10-24
Also published as: EP2511517B1; JP6664442B2; JP2018173086A; KR20190040167A; KR101986067B1; CN102734021A; JP2017180465A; JP2012225342A; CN102734021B; EP2511517A1

Abstract

대형 내연 기관용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치 (1) 는 복수의 유체 분사 장치 (8) 에 고압 유체를 공급하는 축압기 유닛 (7) 을 포함하고, 상기 축압기 유닛 (7) 은 외주면 (16) 을 가지며, 축압기 유닛 (7) 의 길이 방향 축선 (14) 을 따라 실질적으로 신장하며 내주면 (15) 을 갖는 중앙 보어 (11) 에 배치되고, 적어도 하나의 반경 방향 보어 (13) 는 중앙 보어 (11) 로부터 축압기 유닛 (7) 의 외주면 (16) 까지 신장한다. 반경 방향 보어 (13) 는 축압기 유닛 (7) 의 길이 방향 축선 (14) 에 수직한 평면에서 측정된 폭 (22) 을 가지며, 그 폭은 외주면 (16) 에서 보다 내주면 (15) 에서 더 크고, 내주면 (15) 과 외주면 (16) 사이의 거리의 적어도 절반에 대해 바람직하게 내주면 (15) 으로부터 외주면 (16) 으로 연속적으로 감소하고, 반경 방향 보어 (13) 는 제 1 측벽 (18) 과 제 2 측벽 (19) 을 가지며, 그럼으로써, 폭 (22) 은 반경 방향 보어의 중앙 축선 (17) 을 포함하는 평면에서의 반경 방향 보어 (13) 의 제 1 측벽 (18) 과 제 2 측벽 (19) 사이의 거리로서 측정되고, 축압기 유닛 (7) 의 길이 방향 축선 (14) 에 수직하게 배치된다.

Description

고압 유체 레일{A HIGH PRESSURE FLUID RAIL}

본 발명은 특히, 피스톤 엔진용으로 적용되는 고압 유체의 저장용 고압 유체 레일에 관한 것이다.

디젤 엔진의 커먼 레일 연료 분사 시스템에서, 연료는 고압 축압기 또는 소위 커먼 레일과 같은 저압 펌프 및 고압 펌프에 의해 고압 유체 저장소에 공급된다. 고압 유체 저장소로부터, 연료가 별개의 도관을 따라 각각의 실린더의 연료 분사장치로 추가로 공급된다. 연료 분사장치로부터, 연료가 엔진의 작동에 따라 요망되는 모멘트로 실린더의 각각의 연소실에 도입된다. 연료가 다수의 고압 연료 저장소가 존재할 수도 있어, 그럼으로써 각각의 연료 저장소로부터 2 이상의 분사 노즐에 연료가 공급된다.

고압 연료 저장소에서 연료 압력은 고압, 심지어 2000 bar 이며, 그럼으로써 연료 축압기가 강한 응력에 노출되어 크랙이 발생하게 되며, 이 크랙은 그 구조 재료에서, 특히 연료 저장소 벽의 개구의 영역 및 그의 날카로운 에지형 단면적 변화부에서 발전될 수도 있다.

가장 높은 압력이 통상 연료 분사용 커먼 레일 시스템에서 발생한다. 2000 bar 이하의 높은 유체 압력, 이러한 고압 유체 압력의 변동에 의해 야기되는 동력학적 부하가 높은 응력을 유발한다는 사실에 기인하여, 연료 공간의 벽은 장기간의 작동 주기동안 유지되어야 한다. 특히, 선박용 엔진에서, 레일이 엔진의 수명 주기 동안 교체되거나 수리되어서는 안됨이 장기간의 작동 주기 동안 보장될 수 있어야 함은 필수이다.

연료 공간의 벽의 강도는 특히, 중앙 보어로부터 신장하는 반경 방향 보어에 의해 제한된다. 이러한 반경 방향 보어에 의해 도입되는 국부적 응력은 3 개 또는 4 개의 인자에 의해 증가될 수 있다.

특허 문헌 EP 1413744 에는, 단면이 부분적으로 중첩되어 메인 보어를 형성하도록 배치된 2 개의 기다란 원통형 보어로 연료 공간이 구성된, 피스톤 엔진용 연료 저장소를 개시하고 있다. 바르트실라 (Wartsila) RT-플렉스 엔진의 레일에서 메인 보어는, 2 개의 편심 보어로 기계가공되어 메인 보어 단면이 땅콩 (peanut) 형상을 갖게 된다. 메인 보어로부터, 보조 보어가 연료 공간을 연료 분사장치 공급 도관에 연결한다. 이러한 보조 보어의 정션 (junction) 드릴링부는 2 개의 편심 보어의 교차점에 위치된다. 그럼으로써, 정션 드릴링부와 2 개의 메인 레일 드릴링부 사이의 교차부의 응력이 감소되는데, 이는 보어들 사이의 교차부는 주응력선에 직접 노출되지 않기 때문이다.

특허문헌 WO 2008/145818 는 오리피스의 영역에서 연료 저장소에 부과된 응력이 감소되도록 구성된 연료 공간 내에 개방된 오리피스를 갖는 연료 저장소를 개시한다. 그럼으로써, 연료 공간 몸체의 구조 재료에서 크랙 형성의 위험이 감소된다. 이에 따라, 연료 저장소의 내구성이 증가된다.

그러나, WO 2008/145818 에서 제안된 해법은 상당한 길이의 연료 레일에서 사용할 수 없는 몇가지 문제점을 갖는다. 리세스는 내부로부터, 예컨대 중앙 보어로부터 기계 가공되어야만 한다. 리세스를 기계가공하는 공구가 중앙 보어 내로 단지 작은 거리만 돌출할 수 있다는 사실에 기인하여, 이러한 해법은 중앙 보어의 직경이 100 mm 이하이면서 전체 길이가 적어도 1 미터인 길고 얇은 유체 공간에 적용불가하다.

본 발명의 목적은, 이러한 길고 얇은 유체 공간에 적용할 수 있는 하나 이상의 보조 보어를 갖는 유체 공간을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 1 의 특징에 의해 이루어질 수 있다. 본 발명의 유리한 실시형태들은 종속 청구항의 실체이다.

대형 내연 기관용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치는, 복수의 유체 분사 장치에 고압 유체를 공급하는 축압기 유닛을 포함한다. 축압기 유닛은 외주면을 가지며, 축압기 유닛의 길이 방향 축선을 따라 실질적으로 신장하며 내주면을 갖는 중앙 보어가 배치된다. 적어도 하나의 반경 방향 보어는 중앙 보어로부터 축압기 유닛의 외주면까지 신장한다. 반경 방향 보어는 축압기 유닛의 길이 방향 축선에 수직한 평면에서 측정된 폭을 가지며, 그 폭은 외주면에서 보다 내주면에서 더 크고, 그 폭은 내주면과 외주면 사이의 거리의 적어도 절반에 대해 바람직하게 내주면으로부터 외주면으로 연속적으로 감소한다. 반경 방향 보어는 제 1 측벽과 제 2 측벽을 갖는다. 폭은 축압기 유닛의 길이 방향 축선에 수직하게 배치되고 반경 방향 보어의 중앙 축선을 포함하는 평면에서의 반경 방향 보어의 제 1 측벽과 제 2 측벽 사이의 거리로서 측정된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 연속적인 감소는 실질적으로 선형이다. 그럼으로써, 반경 방향 보어의 축선을 포함하는 축압기 유닛의 길이 방향 축선에 수직한 평면을 따른 부분에서, 제 1 측벽과 제 2 측벽은 곧은 선으로서 나타낸다. 제 1 측벽과 제 2 측벽 사이의 개방각은 10 ~ 75°, 바람직하게는 10 ~ 60°, 특히 바람직하게는 10 ~ 45°이다. 개방각은 내주면으로부터 외주면까지 일정하다.

내주면에서의 반경 방향 보어의 폭은 외주면에서의 반경 방향 보어의 폭의 적어도 2 배이다. 내주면에서의 반경 방향 보어의 폭은 반경 방향 보어의 축선 방향에서 볼 때 축압기 유닛의 길이방향 축선을 포함하는 평면 위의 돌기에서 측정된다. 그 폭은 제 1 측벽으로부터 제 2 측벽까지의 거리이다.

내주면에서의 폭이 외주면에서의 폭보다 상당히 커서 외주면 폭의 적어도 2 배라면, 반경 방향 보어의 둘레에서 축압기 유닛의 내주면 상에 작용하는 응력이 예컨대, EP 1426607 A1 에 개시된 바와 같은 원통형 보어에 비해 상당히 큰 표면에 걸쳐 분배될 수 있다. 게다가, 내주면과 외주면 사이에서 신장하는 제 1 측벽이 일정한 경사각을 갖는다는 사실에 기인하여, 응력은 WO2008/145818 에서와 같이 벽면의 국부적인 날카로운 천이부가 존재하지 않는다는 사실에 기인하여 특히 부드럽게 감소된다.

일 실시형태에서, 중앙 보어는 원형 단면을 갖는다. 이러한 중앙 보어는, 특히 제조가 용이한데, 이는 몇미터 (couple of meters) 당 축압기 유닛의 길이가 가능하고 저비용으로 제조될 수 있음을 의미한다. 고압 유체의 압력이 600 ~ 2000 bar 일 수 있다는 사실에 기인하여, 원형 단면의 중앙 보어는 압력 분배를 위해 가장 유리한 형상이다. 그러나, 타원형 형상 또는 EP 1 413 744 A1 에 개시된 바와 같은 형상을 사용할 수도 있다.

반경 방향 보어는 외주면에서의 폭과 대략 동일한 크기의 두께를 갖는다. 보어의 두께는 폭에 수직한 방향에서 측정된다. 그 두께는 축압기 유닛의 길이 방향 축선의 방향에서 측정된다. 외주면에서의 보어의 폭과 두께를 작게 유지함으로써, 외주면 근처의 튜브 벽 상에 작용하는 응력이 감소된다. 게다가, 한편으로는 최소 재료가 제거되어 한편으로는 폐기물이 감소되고 놀랍게도 응력 분배에 유익한 효과를 갖는다. 따라서, 일 실시형태에서, 반경 방향 보어는 외주면에서의 두께로부터 15 % 이하, 바람직하게는 10 % 이하, 특히 바람직하게는 5 % 이하를 벗어나는 두께를 내주면에 갖는다.

상기 실시형태 중 하나에 따른 고압 유체 공급 장치는 고압 유체로서의 연료 또는 서보 오일 또는 물에 유리하게 사용될 수 있다.

압력 유체 공급물이 가장 유리하게 채용되는 내연 기관은, 상사점 위치와 하사점 위치에서 길이방향 실린더 축선을 따라 전후로 이동가능하게 피스톤이 배치된 실린더를 포함한다. 실린더에서, 연소실이 실린더 커버, 실린더의 실린더 벽 및 피스톤의 피스톤 표면에 의해 형성된다. 연료 분사장치가 연소실에 분사를 위해 제공되며, 전술한 실시형태중 어느 하나에 따른 고압 유체 공급 장치가 고압 연료를 연료 분사장치에 공급하기 위해 사용될 수 있다. 내연 기관은, 크로스헤드식 엔진, 특히 크로스헤드식 대형 디젤 엔진, 트렁크 피스톤 엔진, 2 행정 또는 4 행정 내연기관, 디젤 또는 오토 (otto) 모드중 하나에서 작동가능한 이중 연료 엔진 또는 가스 엔진으로서 구성될 수 있다.

상기 실시형태 중 어느 하나에 따른 고압 유체 공급 장치의 제조 방법은, 반경 방향 보어를 밀링 또는 드릴링하는 단계를 포함한다. 반경 방향 보어가 드릴링되면, 상기 드릴링은 중앙의 반경 방향 보어와 적어도 추가의 측면 반경 방향 보어를 드릴링함으로써 실행되며, 그럼으로써 중앙의 반경 방향 보어와 측면 반경 방향 보어의 드릴 구멍은 외주면 상에서 동일하고, 내주면에서의 중앙의 반경 방향 보어 구멍에 대해 경사진다. 밀링 또는 드릴링 단계는, 외주면으로부터 중앙의 보어를 포함하는 축압기 유닛의 내주면까지 실행된다. 놀랍게도, 축압기 유닛의 외부로부터 밀링 또는 드릴링 단계를 실행할 수 있다. 이는 WO 2008/145818 또는 EP 2299102 에 기재된 바와 같이 종래 기술과 비교했을 때 기대치못한 이점이다. 본 명세서에서 오목부는 아주 상당히 번거로운 중앙 보어로부터 기계가공되어야 한다. 게다가, 단일의 긴 튜브로서 형성되는 축압기 유닛으로 드릴링 또는 밀링 공구를 도입하는 것은 불가능할 수 있다. 따라서, 작은 길이의 복수 개의 축압기 유닛이 WO2008/145818 에 도시된 바와 같이 사용되어야 한다. 이는, 종래 기술의 축압기 유닛의 조립이 더 어려워지며 시간을 소비하게 될 뿐만 아니라, 그의 제어도 어려워질 수 있는 결과를 갖는다.

이에 따라, 축압기 유닛은 특히 바람직하게는, 기다란 튜브로 구성될 수 있다. 중앙 보어의 내부에서 유체 공간은 연료 공간, 서보 유체 공간일 수 있지만, 또한 가스 공간 또는 물 분사용으로 사용되는 공간일 수 있다. 유체 공간은 내주면과 적어도 하나의 단부에 의해 둘러싸이며, 보어는 클로져 스토퍼에 의해 덮일 수 있다.

축압기 유닛의 외주면 또는 내주면 중 적어도 하나는 원형, 타원형 또는 다각형 단면, 예컨대, 직사각형, 특히 정사각형 단면, 삼각형 또는 육각형 단면을 가질 수 있다. 게다가, 외주면은 내주면에 동심일 필요는 없다. 이에 따라, 중앙 보어가 축압기 유닛의 본체의 길이방향 축선과 동일하지 않은 길이방향 축선을 가질 수 있다.

펌프에 의해, 분사용 연료, 예컨대 밸브의 구동용 작동유, 또는 예컨대 연료분사장치 제어용 작업 매체가 소망하는 용도를 위해 유체 공간으로부터 고압 하에 공급된다. 유체 공간은 축압기 유닛에서 중앙 보어를 형성한다. 축압기 유닛은 다수의 유저 (user) 에게 고압 유체를 공급하는 커먼 레일을 형성한다. 이러한 이유로, 복수 개의 반경 방향 보어가 예견될 수 있다. 연료 분사 커먼 레일 시스템의 경우, 연료는 연료 도관을 통해 커먼 레일에 의해서 각각의 실린더에 위치된 연료 분사장치에 분배된다. 연료 분사장치는 각각의 실린더의 연소실에 연료를 공급하는 연료 분사 노즐을 포함한다.

이하, 첨부의 개략적인 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1 은 대형 내연 기관용의 연료 분사용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2 는 축압기 유닛의 길이방향 축선을 따라 취한 단면도이다.
도 3 은 도 2 의 B-B 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4 는 드릴링에 의해 제조된 반경 방향 보어의 C 부분의 도면이다.
도 5 는 밀링에 의해 제조된 반경 방향 보어의 C 부분의 도면이다.
도 6 은 축압기의 길이 방향 축선에 수직한 평면을 따라 취한 단면도이다.
도 7 은 축압기 유닛의 외주면으로부터 반경 방향 보어를 본 도면이다.
도 8 내지 도 12 는 본 발명의 추가의 실시형태를 도시하는 도면이다.

도 1 은 수개의 실린더를 포함하는 디젤 엔진, 특히 대형 디젤 엔진의 연료 공급 장치 (1) 를 도시한다. 본 명세서에서, 대형 디젤 엔진은, 예컨대 전기 및/또는 열의 발생을 위해 선박 또는 발전소에서 메인 또는 보조 엔진으로서 사용될 수 있는 그러한 엔진을 말한다. 연료가 배관 (3) 을 따라 펌프 (4) 에 의해 연료 탱크 (2) 로부터 고압 연료 저장소 (5) 로 공급된다. 고압 연료 저장소 (5) 는 고압 축압기 유닛 (7) 으로서 구성된다.

펌프의 유량은 연료 분사장치 (8) 에 의해 요구되는 연료량에 기초하여 전자 제어 유닛 (20) 에 의해 조절될 수 있다. 전자 제어 유닛은 엔진의 부하 또는 엔진 속도와 같은 엔진 파라미터에 기초하여 연료 분사장치 (8) 의 작동을 위한 타이밍을 제공한다. 게다가, 제어 유닛은 축압기 유닛 (7) 에 장착된 압력 센서 (21) 로부터 인풋 (input) 을 받는다. 압력 센서 (21) 는 축압기 유닛 (7) 에서의 유체 압력을 검출한다. 검출된 압력 값에 기초하여, 펌프의 작동이 예컨대, 펌프 모터 (24) 의 회전 속도를 제어함으로써 제어된다.

대안의 실시형태에 따르면, 복수의 고압 펌프 (4) 가 제공될 수 있다. 각각의 펌프에는 제어 밸브와 피스톤 부재 (도시 생략) 가 제공될 수 있다. 피스톤 부재는 엔진의 캠샤프트의 캠 부재로부터 피스톤 부재의 안내를 받을 수 있다. 필요하다면, 각각의 캠 부재는 수개의 캠을 포함할 수도 있고, 그럼으로써, 고압 펌프 (4) 가 축압기 유닛 (7) 에 단위 시간당 소정의 용적 유량을 제공할 때, 펌프의 외부 치수가 개별적으로 작게 유지될 수도 있고, 이에 따라 축압기에 펌프에 위해 제공된 압력 충격은 작다.

축압기 유닛 (7) 은, 따라서, 별개의 연료 분사 도관 (9) 에 의해 실린더의 연료 분사 장치 (8) 에 연결된다. 이에 따라, 축압기 유닛 (7) 이 2 이상의 연료 분사 장치 (8) 에 연결된다. 축압기 유닛 (7) 에서의 연료 압력은 적어도 600 bar, 통상 1000 ~ 2000 bar 이다. 고압 펌프 (4) 의 작동과 사용된 분사 압력은 그 자체로 공지된 방식으로 엔진 부하, 작동 속도 또는 다른 파라미터에 따라 제어될 수 있다.

도 1 은, 본 실시예에서 길이방향으로 배기되는 크로스헤드식 대형 디젤 엔진인 내연 기관용의 본 발명에 따른 연료 분사 장치를 갖는 본 발명에 따른 실린더 구조체 (100) 를 개략적으로 도시한다. 도 1 에 따른 실린더 구조체 (100) 는, 상사점 위치와 하사점 위치 사이에서 길이방향 실린더 축선 (107) 을 따라 전후로 이동가능하게 피스톤 (103) 이 배치되는 실린더 (101) 를 포함한다. 실린더 (101) 에서, 연소실 (104) 은 실린더 커버 (102), 실린더 (101) 의 실린더 벽 (105), 및 피스톤 (103) 의 피스톤 표면 (106) 에 의해 규정된다. 본원에서 출구 밸브인 단지 하나의 차지-사이클 (charge-cycle) 밸브 (109) 가 실린더 커버 (102) 의 가스 교환 개구 (110) 에 제공되며, 가스 교환 개구 (110) 는 그 자체로 공지된 방식으로 도시 생략된 터보차저 조립체에 가스 공급 도관 (111) 을 통해 연결된다. 차지-사이클 밸브 (109) 는 가스 교환 개구 (110) 의 밸브 시트 (113) 와 작동 상태에서 상호 협력하는 밸브 디스크 (112) 를 포함하여, 차지-사이클 밸브 (109) 의 폐쇄 위치에서, 연소실 (104) 이 가스 공급 도관 (111) 에 대해 밀봉되며, 차지-사이클 밸브 (109) 의 개방 위치에서, 연소 가스가 연소실 (104) 로부터 터보 조립체에 공급될 수 있다.

도 2 는, 길이 방향 축선을 따라 취한 축압기 유닛 (7) 의 단면도를 도시한다. 축압기 유닛 (7) 은 가압 연료용의 기다란 연료 공간을 갖는 본체 (10) 를 포함한다. 연료 공간은 원통형 형상의 중앙 보어 (11) 를 포함한다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 중앙 보어 (11) 의 횡단면은 원형이다. 중앙 보어 (11) 는 축압기 유닛 (7) 의 길이 방향 축선을 따라 신장한다. 통상, 보어의 직경은 20 ~ 100 mm 이다. 게다가, 본체 (10) 는 배관 (3) 으로부터 연료 공간으로 개방되는 공급 채널 (도 2 에 도시 생략) 을 포함한다. 가압된 연료는 고압 펌프 (4) 로부터 배관 (3) 을 따라 공급 채널을 통해 연료 공간으로 도입된다. 게다가, 본체 (10) 는 연료 공간으로 개방되는 배출 채널을 포함하며, 이를 통해 채널 연료가 연료 공간으로부터 배출되어 연료 분사 장치 (8) 의 분사 노즐을 따라 도입된다 (도 1 참조). 별개의 배출 채널이, 축압기 유닛 (7) 과 유동 연결되는 각각의 분사 노즐에서 예견된다. 반경 방향 보어 (13) 는 각각의 배출 채널에서 예견된다. 반경 방향 보어는 내주면 (15) 의 중앙 보어 (11) 로부터 본체 (10) 의 외주면 (16) 까지 신장한다. 각각의 반경 방향 보어 (13) 는 길이방향 축선 (17) 을 갖는다.

연료 공간에서 우세한 높은 연료 압력에 기인하여, 재료의 피로에 기인한 크랙과 고장이 본체 (10), 특히 배출 채널용 반경 방향 보어 (13) 의 영역에서 발생될수도 있다. 축압기 유닛에의 이러한 파손을 방지하기 위해서, 반경 방향 보어 (13) 는 축압기 유닛 (7) 의 길이방향 축선 (14) 에 수직한 평면에서 측정된 폭을 가지며, 그 폭은 외주면 (16) 에서 보다 내주면 (15) 에서 더 크고, 도 3 내지 도 7 에 도시된 바와 같이 내주면 (15) 으로부터 외주면 (16) 으로 연속적으로 감소하고 있다. 도 3 또는 도 6 에 따르면, 반경 방향 보어는 제 1 측벽 (18) 및 제 2 측벽 (19) 을 갖는다.

도 3 은 도 2 의 B-B 단면을 도시한다. 도 3 에 도시된 반경 방향 보어 (13) 는 드릴링 방법에 의해 제조된다. 이 드릴링은 중앙의 반경 방향 보어와, 제 1 및 제 2 측의 반경 방향 보어 (26, 27) 를 드릴링함으로써 실행된다. 중앙의 반경 방향 보어 (25) 와 제 1 및 제 2 측의 반경 방향 보어 (26, 27) 의 중앙 드릴 구멍 (28) 은 본체 (10) 의 외주면 (16) 상에서 동일하다. 제 1 및 제 2 측의 반경 방향 보어 (26, 27) 는 중앙의 반경 방향 보어 (25) 에 대해 경사져 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 측의 반경 방향 보어 (26, 27) 의 제 1 및 제 2 측의 드릴 구멍 (29, 30) 은, 단지 내주면 (15) 에서 중앙의 반경 방향 보어 (25) 와 부분적으로 중첩된다.

도 4 는 본질적으로 도 3 에 도시된 반경 방향 보어인 드릴링에 의해 제조된 반경 방향 보어의 C 부분의 도면이다. 제 1 및 제 2 측벽 (31, 32) 은 제 1 및 제 2 측벽 (18, 19) 사이에 신장한다. 중앙의 반경 방향 보어 각각의, 드릴의 원형 형상에 기인하여, 제 1 및 제 2 측의 반경 방향 보어는 원통형 형상이다. 내주면 (15) 의 레벨에서, 중앙의 반경 방향 보어, 제 1 및 제 2 측의 반경 방향 보어가 더 이상 완벽하게 중첩되지 않는다는 사실에 기인하여, 제 1 및 제 2 측벽 (31, 32) 은 돌기부 및 오목부를 포함한다. 내주면에서의 반경 방향 보어의 두께는 제 1 및 제 2 측벽 (31, 32) 사이의 최대 거리로서 규정되며, 이는 중앙의 반경 방향 보어, 제 1 측 반경 방향 보어 또는 제 2 측 반경 방향 보어 중 하나의 직경에 해당한다. 따라서, 내주면 (15) 에서 보어 (13) 의 두께 (23) 는, 외주면 (16) 에서 보어 (13) 의 두께와 실질적으로 동일하다. 본 실시형태에서, 내주면 (15) 에서의 두께가 외주면 (16) 에서의 두께 보다 큰 지점은 없다.

도 5 는 밀링에 의해 제조된 반경 방향 보어 (13) 의 C 부분을 도시한다. 이 경우, 측벽 (31 ,32) 은 어떠한 돌기부 또는 오목부도 갖지 않는다. 보어 (13) 의 두께 (23) 는 보어 (13) 의 직경에 해당한다. 그럼으로써, 내주면 (15) 에서의 보어 (13) 의 두께 (23) 는 외주면 (16) 에서의 보어 (13) 의 두께와 실질적으로 동일하다.

그러나, 내주면 (15) 에서의 두께가 외주면 (16) 에서의 두께보다 다소 큰 적어도 하나의 위치가 존재할 수 있는 가능성이 있다. 보어의 두께 (23) 가 외주면에서의 두께로부터 15 % 이하, 바람직하게는 10 % 이하, 특히 바람직하게는 5 % 이하 벗어나면, 응력의 유리한 분포가 관찰될 수 있다.

도 6 은 길이 방향 축선 (14) 에 수직한 평면을 따라 취한 축압기 유닛 (7) 의 단면도이다. 반경 방향 보어 (13) 의 폭 (22) 은, 반경 방향 보어 (13) 의 중앙 축선 (17) 을 포함하는 평면에서의 반경 방향 보어의 제 1 측벽과 제 2 측벽 (18, 19) 사이의 거리로서 측정된다. 그 폭은 외주면 (16) 보다 내주면 (15) 에서 더 크며, 내주면 (15) 으로부터 외주면 (16) 으로 연속적으로 감소된다. 그 폭의 감소는 점진적으로 발생하며, 그럼으로써 이는 실질적으로 선형이다. 도 6 에 도시된 단면에서, 감소는 곧은 선으로 도시되어 있다.

도 7 은 축압기 유닛의 외주면으로부터 본 반경 방향 보어의 도면이다. 내주면 (15) 에서의 중앙 보어 (11) 의 폭 (22) 은 외주면 (16) 에서의 반경 방향 보어 (13) 의 폭의 적어도 2 배이다.

도 8 에 도시된 추가의 실시형태에서, 평탄면 (32) 이 외주면 (16) 상에 기계가공될 수도 있다. 이로써, 축압기 유닛 (7) 의 본체 (10) 의 세그먼트가 제거될 수도 있다. 그럼으로써, 본체 (10) 의 외주면 (16) 이 반경 방향 보어 (13) 의 위치에서 평탄화된다. 유리하게는, 세그먼트의 최고 두께는 내주면과 외주면 사이 거리의 30 % 이하, 바람직하게는 이 거리의 25 % 이하, 특히 바람직하게는 이 거리의 15 % 이하이다. 최고 두께는 평탄면으로부터 90°각도로 측정된 평탄면으로 기계가공하기 전의 원래의 외주면으로부터의 거리이다. 즉, 최고 두께는 원래의 외주면에 접하는 평면을 형성하는 평행한 평면과 평탄면 사이에서 가장 짧은 거리이다.

보어에는 외주면 (16) 상에 오목부가 배치될 수도 있다. 이러한 오목부의 2 개의 예시는 도 9 및 도 10 이다. 이러한 오목부는 반경 방향 보어 (13) 를 나가는 고압 도관용 어댑터 부재를 부착하는데 사용될 수도 있다. 도 9 에 따르면, 오목부 (34) 는 원뿔형상이다. 도 10 에 따르면, 오목부 (35) 는 원통형상이다. 유리하게는, 오목부가 원래의 외주면에 직접 기계가공된다면, 오목부의 깊이는 외주면 사이 거리의 30 % 이하, 바람직하게는 그 거리의 25 % 이하, 특히 바람직하게는 그 거리의 15 % 이하이다.

오목부가 도 9 및 도 10 에 도시된 것과 같이 평탄면과 조합되는 것으로 예견되면, 조합시 평탄면 (32) 을 얻기 위해 제거되는 세그먼트의 깊이와 오목부 (34, 35) 의 깊이는 내주면 (15) 과 외주면 (16) 사이 거리의 30 % 이하, 바람직하게는 그 거리의 25 % 이하, 특히 바람직하게는 그 거리의 15 % 이하이어야 한다.

도 11 에 따른 실시형태에서, 축압기 유닛 (7) 의 본체 (10) 를 관통하는 단면이 도시되어 있다. 외주면 (16) 은 내주면 (15) 과 동심일 필요는 없다. 이에 따라, 중앙 보어 (11) 는 축압기 유닛 (7) 의 본체 (10) 의 길이방향 축선 (14) 에 대응하지 않는 길이 방향 축선 (36) 을 갖는다. 길이 방향 축선 (14) 은 도 11 에 도시된 바와 같은 길이 방향 축선 (36) 에 평행할 수 있지만, 길이 방향 축선 (14) 과 길이 방향 축선 (36) 이 엇갈림식 구조 (staggered arrangement) 를 형성할 수 있는데, 즉 서로 각지게 배치될 수 있다.

도 12 에서, 추가 실시형태의 축압기 유닛 (7) 의 본체 (10) 를 관통하는 단면이 도시되어 있다. 이 경우, 외주면은 정사각형 형상이다. 내주면 (15) 은 원형이다. 대안으로, 외주면 (16) 과 내주면 (15) 중 적어도 하나는 다각형 형상의 단면, 즉 삼각형, 직사각형 또는 육각형 단면을 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명이 도면에 따른 실시형태로 임의의 형태로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 사상의 범주 및 첨부의 특허청구범위 내에서 많은 다른 다양한 실시형태가 구현될 수 있다. 도면의 도면 부호는 동일한 기능을 갖는 부품에 대해서는 동일하다.

시스템에서의 높은 압력 차이 또는 전체 동력학적 압력 변동에 기인하여 발생하는 커먼 레일 시스템의 압력 저장소의 본체에서의 장력은, 본 발명에 의해 간단한 방식으로 명확하게 감소될 수 있다. 특히, 고압하에 매체가 통과하는 관통 보어가 추출될 수 있는 영역에서, 압력 저장소의 벽에서의 응력 증가가 상당히 감소된다. 이 수단에 의해, 압력 저장소의 본체를 구성하는 재료의 주어진 피로 강도를 위해, 허용 가능한 내부 압력과 동력학적 압력 변동의 밴드 폭은 상당히 증가될 수 있고, 그리고/또는 압력 저장소의 외부 치수는 특히, 그의 직경은, 예컨대 본체의 벽이 얇게 만들어질 수 있기 때문에 감소될 수 있다. 그럼으로써, 공간에서의 주목할 만한 게인이 작동 상태에서 발생하고, 수 백 킬로 중량까지 중량의 상당한 절약이 발생할 뿐만 아니라 압력 저장소가 더욱 더 저렴하게 제조될 수 있다.

Claims

대형 내연 기관용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치 (1) 로서,
복수의 유체 분사 장치 (8) 에 고압 유체를 공급하는 축압기 유닛 (7) 을 포함하고,
상기 축압기 유닛 (7) 은 외주면 (16) 을 가지며, 축압기 유닛 (7) 의 길이 방향 축선 (14) 을 따라 실질적으로 신장하며 내주면 (15) 을 갖는 중앙 보어 (11) 가 배치되고,
적어도 하나의 반경 방향 보어 (13) 가 중앙 보어 (11) 로부터 축압기 유닛 (7) 의 외주면 (16) 까지 신장하는 대형 내연 기관용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치 (1) 에 있어서,
반경 방향 보어 (13) 는 축압기 유닛 (7) 의 길이 방향 축선 (14) 에 수직한 평면에서 측정된 폭 (22) 을 가지며, 그 폭은 외주면 (16) 에서 보다 내주면 (15) 에서 더 크고, 바람직하게는, 내주면 (15) 으로부터 외주면 (16) 으로 연속적으로 내주면 (15) 과 외주면 (16) 사이의 거리의 적어도 절반에 대해 감소하고,
상기 반경 방향 보어 (13) 는 제 1 측벽 (18) 과 제 2 측벽 (19) 을 가지며,
그럼으로써, 상기 폭 (22) 은 축압기 유닛 (7) 의 길이 방향 축선 (14) 에 수직하게 배치되고 반경 방향 보어의 중앙 축선 (17) 을 포함하는 평면에서의 반경 방향 보어 (13) 의 제 1 측벽 (18) 과 제 2 측벽 (19) 사이의 거리로서 측정되는 것을 특징으로 하는 대형 내연 기관용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 연속적인 감소는 실질적으로 선형인 것을 특징으로 하는 대형 내연 기관용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 내주면 (15) 에서의 반경 방향 보어 (11) 의 폭 (22) 은 외주면 (16) 에서의 반경 방향 보어 (11) 의 폭의 적어도 2 배인 것을 특징으로 하는 대형 내연 기관용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중앙 보어 (11) 는 원형 단면을 갖는 특징으로 하는 대형 내연 기관용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고압 유체의 압력은, 600 ~ 2000 bar 인 것을 특징으로 하는 대형 내연 기관용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반경 방향 보어 (13) 는 외주면에서의 폭과 대략 동일한 크기의 두께를 외주면 (16) 에 갖는 것을 특징으로 하는 대형 내연 기관용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반경 방향 보어는 외주면에서의 두께로부터 15 % 이하, 바람직하게는 10 % 이하, 특히 바람직하게는 5 % 이하를 벗어나는 두께를 내주면에 갖는 것을 특징으로 하는 대형 내연 기관용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고압 유체는 연료인 것을 특징으로 하는 대형 내연 기관용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고압 유체는 서보 오일 또는 물인 것을 특징으로 하는 대형 내연 기관용 커먼 레일 시스템의 고압 유체 공급 장치.
상사점 위치와 하사점 위치에서 길이방향 실린더 축선 (105) 을 따라 전후로 이동가능하게 피스톤 (103) 이 배치된 실린더 (101) 를 포함하는 내연 기관 (100) 에 있어서,
상기 실린더 (101) 에서, 연소실 (104) 이 실린더 커버 (102), 실린더 (101) 의 실린더 벽 (105) 및 피스톤 (103) 의 피스톤 표면 (106) 에 의해 형성되고, 연료 분사장치가 연소실에 분사를 위해 제공되며, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 고압 유체 공급 장치 (1) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
제 10 항에 있어서,
상기 내연기관은 크로스헤드식 엔진, 특히 크로스헤드식 대형 디젤 엔진, 트렁크 피스톤 엔진, 2 행정 또는 4 행정 내연기관, 디젤 또는 오토 (otto) 모드중 하나에서 작동가능한 이중 연료 엔진 또는 가스 엔진인 것을 특징으로 하는 내연기관.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 고압 유체 공급 장치 (1) 의 제조 방법에 있어서,
상기 반경 방향 보어 (13) 를 밀링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 유체 공급 장치 (1) 의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 고압 유체 공급 장치 (1) 의 제조 방법에 있어서,
상기 반경 방향 보어 (13) 를 드릴링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 유체 공급 장치 (1) 의 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 드릴링은 중앙의 반경 방향 보어 (25) 와 적어도 추가의 측면 반경 방향 보어 (26, 27) 를 드릴링함으로써 실행되며, 그럼으로써 중앙의 반경 방향 보어 (25) 와 측면 반경 방향 보어 (26, 27) 의 드릴 구멍 (28) 은 외주면 (16) 상에서 동일하고, 내주면 (15) 에서의 중앙의 반경 방향 보어 구멍에 대해 경사지는 것을 특징으로 하는 고압 유체 공급 장치 (1) 의 제조 방법.
제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀링 또는 드릴링 단계는, 외주면 (16) 으로부터 중앙의 보어 (11, 25) 를 포함하는 축압기 유닛 (7) 의 내주면 (15) 까지 실행되는 것을 특징으로 하는 고압 유체 공급 장치 (1) 의 제조 방법.