KR20130001685A

KR20130001685A - 대형 터보 차지식 2행정 디젤 엔진용 연료 밸브

Info

Publication number: KR20130001685A
Application number: KR1020120067306A
Authority: KR
Inventors: 요하네스 플라럽; 미켈 스람스보그
Original assignee: 맨 디젤 앤드 터보 필리얼 아프 맨 디젤 앤드 터보 에스이 티스크랜드
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2013-01-04
Also published as: CN102852686B; EP2541037A3; DK201100479A; JP2013011274A; JP5526194B2; EP2541037A2; CN102852686A; KR101407811B1; EP2541037B1; PL2541037T3; EP3406891B1; EP3406891A1; DK177456B1; PL3406891T3

Abstract

대형 2행정 디젤 엔진용 연료 밸브
밸브 시트(22)와 협력하는 탄성적으로 바이어스되고 축방향으로 이동가능한 밸브 니들(20), 노즐(30) 위로 축방향 및 방사상으로 분포되는 복수의 노즐 구멍들(35), 상기 밸브 스핀들(20)을 그것의 시트(22)에 압박하여 탱크 포트(18) 또는 연료 입구 포트(16)에 폐쇄실을 교호로 연결하는, 폐쇄실에 연결된 전자 제어식 밸브를 갖는, 대형 터보 차지식 2행정 디젤 엔진의 연소실에 연료를 주입하는 연료 밸브.

Description

대형 터보 차지식 2행정 디젤 엔진용 연료 밸브 {A FUEL VALVE FOR LARGE TURBOCHARGED TWO STROKE DIESEL ENGINES}

본 발명은 대형 터보 차지식 2행정 디젤 엔진용 연료 밸브, 특히, 크로스 헤드(cross head)를 가지는 대형 터보 차지식 유입(inflow) 2행정 디젤 엔진용 전자 제어식 연료 밸브에 관한 것이다.

크로스 헤드를 가지는 대형 터보 차지식 2행정 디젤 엔진들은 일반적으로 컨테이너 선박 같은 대형 원양 선박 또는 발전기의 원동기로 사용된다.

일반적으로, 이 엔진들은 각 실린더 커버에 배치된 2개 또는 3개의 연료 밸브들을 구비한다. 상기 연료 밸브는 이동식 밸브 부재(movable valve member)로서 작용하는 스프링 바이어스된(spring biased) 축방향 이동식 밸브 니들을 구비한다. 연료의(일반적으로 중유)의 압력이 기설정된 압력(일반적으로 350 Bar)을 초과할 경우, 상기 축방향 이동식 밸브 니들이 그것의 시트에서 리프트(lift)되며 연료가 상기 연료 밸브 앞쪽의(front) 노즐을 통해 연소실(combustion chamber)로 흐르는 것이 허용된다.

종래의 노즐은 엔진의 실린더 내 피스톤 운동 방향에 대해 대략 10도 내지 15도 각도로 경사져서 배치되는(roughly arranged) 길이방향 축(longitudinal axis)을 가지며, 이 노즐은 중앙 보어(central bore) 및, 연료가 실린더 벽을 피해 연소실로 향하게 유도하는 복수의 노즐 보어를 구비한다. 일반적으로, 주입 순간에 연소실의 대기(air)에는 차지 에어(charge air) 유입으로 제공되는 와류(swirl)가 존재한다. 상기 노즐 보어들의 대부분은 와류의 흐름에 따라 연료를 주입하도록 유도되지만, 일부 보어들은 와류의 흐름에 반대되게 연료를 주입하도록 유도된다.

이러한 유형의 알려진 연료 밸브는, 잔류 연료의 최소화된 섹 볼륨(sac volume)을 갖는 설계를 가지는 맨 디젤 슬라이드 연료 밸브(MAN Diesel slide fuel valve)이다. 이 알려진 연료 밸브는 사용중인 모든 노즐 구멍에 의해 열려있거나 닫혀있는 2개의 포지션을 갖는다. 상기 축방향 이동식 밸브 부재의 포지션은 상기 축방향 이동식 밸브 니들 위의 밸브 하우징(valve housing) 내 압력실(pressure chamber)에 의해 제어된다. 상기 압력실은 스로틀링된 연결부(throttled connection)를 통해 고압 유체원(fluid source)에 그리고 폐쇄 가능한 스로틀링된 연결부를 통해 드레인(drain)에 영구적으로 연결된다. 이 구성은 밸브 개방 시간 동안 상당한 드레인 손실(drain loses)을 야기하며 상기 연료 밸브의 상대적으로 느린 개폐속도(closing and opening speed)를 야기한다. 상기 니들 밸브 제어용 고압 유체는 연료유(fuel oil)이다.

감소된 방출 및 개선된 연료 소비율(specific fuel consumption)에 대한 지속적인 수요는 상기 연료 주입 시스템의 더 나은 발전을 요한다. 개선된 정확도 및 더 빠른 개폐 운동이 핵심 양태이다.

크로스 헤드를 가지는 대형 2행정 유니플로우(uniflow) 디젤 엔진용 종래의 연료 밸브에서, 상기 연료 밸브의 상기 밸브 니들의 개폐는 노즐에 대해 반대 방향인 상기 밸브 니들 단부(end)의 연료 밸브 하우징 내 배치된 압력실을 통해 제어된다. 상기 밸브 니들은 보어의 단부를 형성하는 상기 압력실을 가지는 연료 밸브 하우징 내 보어에 슬라이딩 가능하며 봉인되게(sealingly) 수용된다. 상기 압력실의 압력은 고압 유체 입구 포트(high pressure fluid inlet port)로의 스로틀링된 연결부 및 탱크 포트로의 또 다른 스로틀링된 연결부에 의해 제어된다. 상기 탱크 포트로의 상기 연결부는, 일반적으로 솔레노이드 제어식 볼 밸브인 전자 제어식 솔레노이드 밸브에 의해 개폐될 수 있다. 탱크로의 상기 스로틀링된 연결부는 상기 연료 포트로의 스로틀링된 연결부보다 덜 제한되어서, 상기 솔레노이드 밸브가 상기 탱크 포트로의 상기 연결부를 개방할 경우 압력실내에서 압력은 떨어진다.

상기 솔레노이드 밸브가 폐쇄되면 상기 압력실의 압력은 그것이 상기 연료 입구 포트의 압력에 도달할 때까지 상승한다. 상기 압력실의 압력이 상승하는 속도는 상기 압력실과 상기 연료 입구 포트간의 압력 차이 및 상기 압력실과 이 포트간 연결부의 제약의 규모에 의해 결정된다.

상기 솔레노이드 밸브가 열리면, 상기 압력실의 압력은 탱크 포트로의 상기 연결부의 제약의 규모와 상기 연료 포트로의 연결부의 제약의 규모 사이의 비율에 의해 균형이 결정될 때 까지 감소한다. 압력실의 압력이 감소하는 속도는 상기 두 제약의 규모 사이의 이 균형에 의해 결정된다.

그러므로, 상기 밸브 니들을 개폐하는 속도는 제약들에 의해 결정되며 상기 밸브 니들의 개폐운동 양방은 바랐던 것 보다 본질적으로 더 느리다.

연료 주입 현상 동안 상기 솔레노이드 밸브가 열린다. 상기 솔레노이드 밸브가 열릴 경우 제한된 연결부를 통한 흐름은 대규모 누출 흐름(large leak flow)을 뜻하며, 연료 입구의 압력이 상당히 높기 때문에 -일반적으로 300 bar 이상-, 이 누출 흐름과 연관된 에너지 손실은 상당히 크다.

더 낮은 방출 및 개선된 연료유 소비율에 대한 현 수요는 더 빨리 반응하는 연료 밸브와 누출 오일을 통한 에너지 손실의 감소를 요한다.

이를 기반으로 하여, 본 발명의 목적은 적어도 부분적으로 상기 수요들을 충족시키고 적어도 부분적으로 상기 지적된 문제를 극복할 수 있는 연료 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명은 밸브 시트와 협력하며 탄력적으로 바이어스되고 축방향으로 이동 가능한 밸브 니들로 대형 2행정 디젤 엔진의 연소실에 연료를 주입하는 연료 밸브 및 폐쇄실에 연결되어 상기 니들 밸브를 그것의 시트로 압박하여 선택적으로 예컨대, 탱크 포트 또는 연료 입구 포트에 폐쇄실을 교호로 연결하기 위한 전자 제어식 파일럿 밸브를 정의한다.

크로스 헤드를 갖는 대형 2행정 디젤 엔진의 연소실에 연료를 주입하는 전자 제어식 연료 밸브를 제공함으로써 상기 목적은 달성된다. 상기 연료 밸브는 연료 밸브 하우징, 긴 노즐, 고압 연료의 공급원에 연결하기 위한 연료 입구 포트, 상기 고압 연료 입구 포트를 상기 노즐에 연결하는 도관, 밸브 시트와 협력하며 상기 연료 입구 포트로부터 상기 노즐로의 연료의 흐름을 제어하도록 설정되고 리프트시 상기 연료 입구 포트로부터 상기 노즐로의 흐름을 허용하는, 탄성적으로 바이어스되고 축방향으로 이동가능한 밸브 니들, 제 1 유효 표면적을 가지고 밸브 니들에 작용하여 상기 밸브 시트를 향해 상기 밸브 니들을 압박하는 상기 밸브 하우징 내의 폐쇄실, 상기 공급원(P)에 의해 압력을 받게 될 상기 제 1덕트와 유체 연결되고, 제 2 유효 표면적을 가지고 압력을 받을 경우 상기 밸브 니들에 작용하여 상기 밸브 니들이 상기 밸브 시트로부터 멀어지도록 압박하는 압력을 갖는, 상기 밸브 하우징 내의 개방실, 상기 폐쇄실을 전자 제어식 파일럿 밸브의 밸브 포트에 직접적으로 연결하는 제어 도관을 포함하며, 상기 전자 제어식 파일럿 밸브는 상기 탱크 포트에 연결되는 밸브 포트와 상기 연료 입구 포트에 연결된 밸브 포트를 구비하며, 상기 전자 제어식 밸브는 상기 밸브 스핀들의 리프트를 전자 제어하기 위하여 상기 제어 도관을 탱크 포트 또는 상기 연료 출구 포트에 선택적으로 연결하도록 설정된, 연료 밸브이다.

상기 탱크 포트 또는 상기 연료 입구 포트에 제어 도관을 선별적으로 연결함으로써, 상기 시트를 향해 상기 밸브 니들을 압박하는 압박실, 예컨대 폐쇄실 내의 압력을 제어하기 위한 전자 제어식 파일럿 밸브를 사용함으로써, 누출유 흐름을 크게 줄이는 것이 가능해진다. 상기 밸브 니들 개폐는 전자 제어될 수 있으며, 상기 밸브 니들은 더 빨리 열리고 더 빨리 닫힐 수 있어서 연료 주입의 더 나은 제어를 야기할 수 있다. 이 수단은 더 낮은 연료 소비율을 야기하며 방출 감소를 가능하게 할 것이다.

바람직하게, 상기 전자 제어식 밸브는 스풀 밸브이다.

실시예에서, 상기 스풀 밸브는, 스풀에 작용하여 상기 제어 도관이 상기 연료 입구 포트에 연결되는 포지션으로 상기 스풀을 압박하는 제 1 압력실을 구비한다.

상기 스풀 밸브는, 상기 스풀에 작용하여 상기 제어 도관이 상기 탱크 포트에 연결되는 포지션으로 상기 스풀을 압박하는 제 2 압력실 또한 구비한다.

또 다른 실시예에서, 상기 압력실은 상기 연료 입구 포트에 대한 스로틀링된 연결부와 상기 탱크 포트에 대한 스로틀링된 또 다른 연결부를 구비하며, 상기 탱크 포트에 대한 상기 스로틀링된 연결부는 상기 연료 입구 포트에 대한 상기 스로틀링된 연결부보다 덜 제한되고, 상기 연료 밸브(1)는 상기 탱크 포트에 대한 상기 스로틀된 연결부의 개패를 위한 전자 제어식 솔레노이드 밸브를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 솔레노이드 밸브는 솔레노이드 제어식 볼 밸브이다. 이 구조는 기성품 솔레노이드 밸브를 사용하여 상기 스풀(spool)의 포지션을 제어하는 것을 가능하게 한다.

실시예에서, 상기 탱크 포트에 대한 제한된 연결부는 상기 밸브 하우징 내부에 위치한다.

실시예에서, 상기 탱크 포트에 대한 제한된 연결부는 상기 스풀 밸브의 상기 스풀을 통해 연장하여 위치한다.

실시예에서, 상기 노즐은 축방향 보어 및 폐쇄된 앞면(closed front)을 갖는 노즐이며 상기 밸브 니들이 상기 밸브 니들과 함께 동작하며 상기 노즐 구멍들을 개폐하기 위해 상기 노즐의 상기 중앙 보어에 축방향으로 변위 가능하게 수용되는 절단 샤프트(cut-off shaft)와 함께 동작한다.

본 발명에 따른 상기 연료 밸브의 추가적인 목표, 특징, 장점 및 속성은 상세한 설명에에서 더욱 명백해 질 것이다.

이어지는 본 발명의 상세한 설명에서, 본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참고로 하여 더욱 상세히 설명될 것이다, 이는:
도 1은 연료 밸브의 예시적인 실시예의 종단면도이며,
도 2는 연료 밸브의 또 다른 예시적인 실시예의 종단면도이다.

도 1에 도시된 예시적인 실시예에 따르면, 상기 연료 밸브(1)는 최후방 단부에 연료 입구 포트(16) 및 연료 출구 포트 또는 탱크 포트(18)를 가지는 외부 하우징(10)을 갖는다. 상기 입구 포트(16)는 연료유, 연료 펌프 또는 일반적인 연료 레일의 중유 같은 고압 연료의 공급원(P)에 연결될 것이다. 상기 출구 포트(18)은 탱크(T)로의 리턴 라인에 연결될 것이다.

상기 연료 밸브(1)는 알려진 방식으로 크로스 헤드를 갖는 대형 2행정 차지식 유니플로우 디젤 엔진의 실린더 커버에 장착될 수 있으며 도시되지 않은 연료 펌프에 연결될 수 있다.

상기 연료 입구 포트(16)는 덕트(17)와 흐름 연결된다. 덕트(17)는 상기 밸브 하우징(10) 내 축방향 보어 내에서 축방향으로 변위 가능한 밸브 니들(20)의 시트까지 연장한다. 상기 밸브 니들(20)은 클로징 스프링(23)에 의해 그것의 시트(22)까지 바이어스된다. 상기 연료 밸브(1)가 실린더 커버에 장착될 경우 상기 밸브 하우징(10)의 최전단부는 상기 밸브 하우징(10)에서 나와서 엔진 실린더의 연소실로 들어가는 노즐(30)을 지탱한다.

도 1은 상기 밸브 시트(22)에 놓여져 있는 상기 밸브 니들(20)을 도시한다. 이 포지션에서, 상기 유체유 입구 포트(16)으로부터 상기 노즐(30)으로의 연료의 유체 흐름이 차단된다. 상기 밸브 시트(22)상의 방(25)은 덕트에 연결되어 가압연료를 수용한다.

상기 밸브 니들(20)은 상기 밸브 니들(20)의 최후방 섹션보다 얇은 최전방 차단 샤프트(40)를 가지며 상기 차단 샤프트(40)는 상기 노즐(30) 내 중앙 보어(33)에 들어간다. 그러므로, 상기 밸브 니들(20)이 상기 하우징(10) 내 보어에서 축방향으로 변위될 경우, 상기 차단 샤프트(40)는 상기 노즐(30)의 중앙 보어에서 축방향으로 변위된다.

상기 노즐(30)은 복수의 노즐 구멍들(35)을 추가로 구비하며, 이 구멍들을 통해 연료는 상기 중앙 보어(33)로부터 상기 연소실에 주입된다. 그러므로, 연료 주입 현상 동안, 연료 제트(jet)는 상기 노즐 구멍(35)들에서 나온다.

상기 차단 샤프트(40)는 예시적인 실시예에서 상기 밸브 니들(20)을 가지는 재료의 한 부분으로서 만들어진다. 상기 차단 샤프트(40)는 비어있으며 상기 차단 샤프트(40)의 빈 내부는 상기 밸브 시트(22)의 아래 공간에 연결된다. 그러므로, 상기 밸브 니들(20)이 그것의 시트로부터 리프트될 경우, 상기 흐름 경로는 상기 연료유 입구(16)로부터 상기 차단 샤프트(40)의 상기 빈 내부까지 완전히 연장한다.

덕트(19)는 상기 출구 포트(18)에 연결되며 상기 덕트(19)는 아래에서 더욱 상세히 설명되는 것 처럼 상기 리턴 오일 흐름을 수집한다.

상기 차단 샤프트(40)의 최전방 단부는 원통형이며 상기 중앙 보어(33)에 정확히 들어맞는다.

상기 밸브의 상부(도면상 상부)는 확대된 직경을 갖는 거의 원통형인(substantially cylindrical) 섹션(43)이며, 이 섹션(43)은 상기 밸브 하우징(10) 내 축방향 보어(45)에 슬라이드 가능하게 수용되어서, 상기 섹션(43)이 상기 밸브 하우징(10) 내 피스톤과 같은 역할을 할 수 있다. 상기 밸브 하우징(10)의 상부(도면상 상부)에 형성된 폐쇄실(46)은 상기 구동 섹션(43) 위에 배치된다. 밸브 니들(20)을 그것의 시트(22)에 압박하는 상기 스프링(23)은 상기 폐쇄실(46)에 수용되며 상기 구동 섹션(43)의 최상부에 작용한다. 상기 폐쇄실(46)의 압력은 상기 밸브 니들에 작용하여 유효 표면적(A1)을 가지고 폐쇄 방향으로 후자를 압박한다.

상기 밸브 니들(20)을 개방 방향으로 압박하는 개방실(70)은 섹션(43)의 아래에 위치하며 보어(72)를 통해 덕트(17)로 연결된다. 그러므로 상기 개방실(70)은 상기 연료 유입 포트(16)가 압력을 받은 연료의 공급원(연료 펌프와 같이)에 연결될 경우 항상 압력을 받는다. 상기 개방실(70)의 압력은 상기 밸브 니들(20)에 작용하여 유효 표면적(A2)을 가지고 개방 방향으로 후자를 압박한다.

보어(52)는 상기 밸브 하우징에 형성된다. 도 1에서 상기 보어는 축방향으로 배향된다. 그러나 반경 방향이나 접선방향으로, 또는 그 사이의 배향과 같이 보어(52)에 대한 다른 배향 역시 가능하다. 스풀 또는 슬라이드(53)는 상기 축방향 보어(52)에 슬라이드 가능하게 수용되며 상기 스풀(53)의 포지션은 상기 축방향 보어(52)로 통하는 3개의 포트로의 또는 3개의 포트들로부터의 흐름을 결정한다.

상기 포트들 중 하나는, 상기 연료 입구 포트(16)를 통해 압력을 받은 연료의 공급원에 연결되는 덕트(17)에 도관을 통해 연결된다. 또 다른 포트는 도관(58)에 의해 덕트(19)에 연결되고, 제 3 포트는 제어 도관(59)을 통해 폐쇄실(46)에 연결된다.

상기 스풀(53)의 감소된 직경 섹션(55)은 상기 스풀(53)의 하부(도면상 하부) 포지션에서 상기 제어 도관(59)을 도관(57)에 연결하며 상기 스풀(53)의 상부(도면상 상부) 포지션에서(도 1에 도시됨) 상기 제어 도관(59)을 상기 도관(58)에 연결한다. 상기 스풀(53)의 상부 포지션에서, 폐쇄실(46)은 상기 출구 포트 또는 탱크 포트(18; 드레인)에 연결되며, 상기 스풀(53)의 하부 포지션에서, 상기 폐쇄실(46)은 압력을 받은 연료(고압)의 공급원에 연결된다.

상기 스풀(53)의 상부(도 1에서의 상부) 섹션은 상기 스풀(53)의 나머지의 직경보다 큰 직경을 갖는 피스톤 섹션(73)으로서 형성된다(또 다른 실시예에서, 상기 스풀(53)의 상부 섹션(73)의 직경은 상기 스풀(53)의 나머지의 직경과 같거나 더 작다). 스풀 위의 압력실(75; 도 1에서 위)이 하향(도 1에서 하향)으로 상기 스풀(53)에 작용하여 폐쇄실(46)이 압력을 받은 연료(고압;P)의 공급원에 연결되는 포지션으로 상기 스풀(53)을 압박한다.

스풀(53) 아래(도 1에서 아래)의 또 다른 압력실(77; 도 1에서 아래)는 상향으로 상기 스풀(53)에 작용하여 폐쇄실(46)이 상기 출구 포트(18; 드레인)에 연결되는 포지션으로 상기 스풀(53)을 압박한다. 압력실(77)은 덕트(17)을 통해 압력을 받은 연료(P)의 공급원에 영구적으로 연결된다.

제한된 연결부(82)는, 예컨대, 스로틀(throttle)로 작용하는 오리피스(84)를 갖는 도관의 형태로, 압력실(75)을 덕트(19)에 연결하여 탱크 포트(18; 드레인)에 연결한다.

제한된 연결부는 스프링 바이어스된 솔레노이드(88)에 연결되는 볼 밸브(85)에 의해 개폐될 수 있다. 상기 볼 밸브(85)의 스프링은 상기 볼 밸브를 그것의 시트로 압박한다. 상기 솔레노이드(88)의 구동은 상기 스프링(89)의 작동(action)에 반하여 상기 시트로부터 상기 볼이 리프트 되도록 한다.

제한된 연결부(83)는, 예컨대, 스로틀(throttle)로 작용하는 오리피스(86)를 갖는 도관의 형태로, 압력실(75)을 덕트(17)에 연결하여 연료 입구 포트(16)에 연결한다.

스풀(53)의 포지션은 연료유 압력 및 상기 오리피스(84, 86) 간 균형에 의해 제어된다.

상기 솔레노이드(88)가 활성화될 경우, 상기 볼 밸브(5)의 상기 밸브 시트가 개방되며 압력실(75)은 오리피스(84)를 통해 상기 출구 포트(18; 드레인)에 연결된다. 오리피스(86)의 흐름 영역이 오리피스(84)의 흐름 영역보다 작기 때문에 상기 압력실(75)의 상기 연료유 압력은 감소할 것이다. 압력실(75)의 감소된 압력은 상기 스풀(53)이 압력실(77) 내 압력의 영향 하에서 상향하여 움직이게 할 것이며 폐쇄실(46)은 제어 도관(59)을 통해 덕트(19) 및 상기 출구 포트(18)에 연결될 것이다. 그러므로, 폐쇄실(46)의 압력은 감소할 것이며 유효 압력 영역(A2)에 작용하는 개방실(70)의 연료유 압력은 상기 밸브 니들(20)이 상향하여 움직이게 할 것이며 상기 밸브 시트(22)를 통하여 상기 연료유가 통과하고 그렇게 함으로써 연소실로 주입되기 위해 상기 노즐 구멍을 통과할 것이다.

상기 솔레노이드(88)가 비활성화될 경우, 상기 볼 밸브(85)는 상기 스프링(89)의 작동(action)에 의해 그것의 시트로 복귀할 것이며 압력실(75)의 압력은 상기 오리피스(86)를 통해 지나가는 연료류에 의해 상승할 것이고 스풀(53)에 작용하는 압력실(75)의 유효 압력 영역이 스풀(53)에 작용하는 압력실(77)의 유효 압력 영역보다 크기 때문에 상기 스풀(53)은 하향으로 움직이기 시작할 것이다. 상기 스풀(53)이 특정 거리를 움직일 경우, 제어 도관(59)은 결국 덕트(17)에 연결되는 도관에 연결될 것이며 그렇게 함으로써 압력을 받은 연료의 공급원(P)에 연결 될 것이다. 그러므로, 상기 밸브 니들(20)이 그것의 시트(22)에 위치하고 상기 밸브 시트(22)를 통해 통과하는 것으로부터 상기 노즐 구멍들(35)까지 연료 오일을 중지시킬 때 까지, 유효 압력 영역(A1)은 유효 압력 영역(A2)보다 크기 때문에 압력실(46)의 압력은 증가하고 상기 밸브 니들(20)이 하향으로 움직이게 할 것이다.

피스톤 섹션(73) 아래의 링실(ring chamber; 93)은 도관(95)을 통해 덕트(19)에 연결되며 그렇게 하여 탱크 포트에 연결된다. 그러므로, 상기 피스톤 섹션(53)의 환형 영역에는 힘이 작용하지 않을 것이다.

상기 시스템에 연료유 압력이 없을 경우 상기 스프링(23)은 상기 밸브 니들(20)을 상기 밸브 시트(22)와 계속 결합되도록 한다.

상기 밸브 니들로의 상기 밸브 시트의 포지션을 제어하기 위해 파일럿 밸브를 제공함으로써, 상기 밸브 니들이 리프트한 시간 동안 누출유의 양은 상당히 감소된다.

상기 스풀(53)이 3/2 way 밸브로서 작용해서, 상기 스풀(53)은 볼 밸브나 시트 밸브로 대체될 수 있다. 그러므로, 실시예에서, 상기 스풀(53)은 볼 밸브로 대체되며, 또 다른 실시예에서, 상기 스풀(53)은 시트 밸브로 대체된다.

실시예에서, 상기 솔레노이드(88)는 상기 엔진의 상기 전자 제어부같은 전자 제어부(50)에 연결될 수 있다. 그렇게 하여, 상기 전자 제어부(50)는 상기 솔레노이드(88)가 활성 상태인지 아닌지를 결정하며, 그렇게 하여, 상기 전자 제어부(50)가 연료 주입 현상의 시작과 끝을 제어한다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 스풀(53)은 전자 액추에이터에 직접적으로 연결되며, 그 후 상기 액추에이터의 동작에 따라 제어된다.

도 2는 상기 밸브 니들(20)이 차단 샤프트를 구비하지 않는다는 점을 제외하고, 도 1의 실시예와 기본적으로 동일한 본 발명의 실시예를 도시한다. 상기 노즐(30)및 상기 밸브 니들의 구성은 도 1의 실시예에서 보다 더욱 간단하다. 그러나, 상기 노즐(30) 내 섹 볼륨은 도 1의 실시예에서 보다 더 크다.

상기 기재된 실시예는 바람직한 구성에서 결합될 수 있다.

본 공개의 교사는 많은 장점을 갖는다. 상이한 실시예 또는 실행은 이어지는 장점들 중 하나 이상을 산출할 수 있다. 이것이 하나의 완성된 목록이 아니며 여기에 개시되지 않은 다른 장점들이 있을 수 있다는 점에 주목해야 한다. 본 공개의 교사의 한 가지 장점은, 연료 주입 현상의 정확한 제어를 가능하게 하는 대형 2행정 디젤 엔진용 연료 밸브를 제공하는 것이다. 본 연료 밸브의 또 다른 장점은 이것이 누출유 손실을 줄이는 것이다. 제어 신호에 대한 상기 밸브 니들의 더욱 빠른 반응이 제공된다는 점도 본 연료 밸브의 또 다른 장점이다.

비록 본 발명의 교사는 예시의 목적으로 상세하게 기재되었으나 그러한 세부사항은 오로지 그 목적을 위한 것이라 생각되며, 본 발명의 본 교사의 청구범위로부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 그 안에서 변형이 만들어질 수 있다.

청구항에서 사용된 "포함한다"는 용어는 다른 요소나 단계를 제외하지 않는다. 청구항에서 사용된 "하나의"라는 용어는 복수를 제외하지 않는다. 상기 단일 프로세서나 다른 유닛은 청구항에서 열거한 다양한 수단의 기능을 충족시킬 수 있다.

Claims

크로스 헤드를 가지는 대형 2행정 디젤 엔진의 연소실로 연료를 주입하기 위한 전자 제어식 연료 밸브(1)로서, 상기 연료 밸브는:
연료 밸브 하우징(10),
노즐(30),
고압 연료의 공급원(P)에 연결하기 위한 연료 입구 포트(16),
고압 연료 입구 포트(16)를 상기 노즐(30)에 연결하는 제 1 덕트(duct; 17),
밸브 시트(22)와 협력하고 상기 연료 입구 포트(16)로부터 상기 노즐(30)로의 연료의 흐름을 제어하도록 설정되고, 리프트된 경우 상기 연료 입구 포트(16)로부터 상기 노즐(30)로의 흐름을 허용하는, 탄성적으로 바이어스되고 축방향으로 이동가능한 밸브 니들(20),
제 1 유효 표면적(A1)을 가지고 밸브 니들(20)에 작용하며 압력을 받을 경우 상기 밸브 시트(22)를 향해 상기 밸브 니들을 압박하는 상기 밸브 하우징(10) 내의 폐쇄실(46),
상기 공급원(P)에 의해 압력을 받게 될 상기 제 1덕트와 유체 연결되고, 제 2 유효 표면적(A2)을 가지고 상기 밸브 니들(20)에 작용하며 상기 밸브 니들(20)이 상기 밸브 시트(22)로부터 멀어지도록 압박하는 압력을 갖는, 상기 밸브 하우징(10) 내의 개방실(70), 및
전자 제어식 파일럿 밸브의 밸브 포트에 상기 폐쇄실을 직접적으로 연결하는 제어 도관(59)을 포함하고,
상기 전자 제어식 파일럿 밸브는 탱크 포트(18)에 연결되는 밸브 포트와 상기 연료 입구 포트(16)에 연결되는 밸브 포트를 구비하며,
상기 전자 제어식 파일럿 밸브가 상기 밸브 스핀들(20)의 리프트를 전자 제어하기 위해 상기 제어 도관(59)을 상기 탱크 포트(18) 또는 상기 연료 출구 포트(16)에 선택적으로 연결하도록 설정된, 연료 밸브.
청구항 1에 있어서, 상기 전자 제어식 파일럿 밸브가 스풀 밸브인, 연료 밸브(1).
청구항 1에 있어서, 상기 전자 제어식 파일럿 밸브가 볼 밸브 또는 시트 밸브인, 연료 밸브(1).
청구항 2에 있어서, 상기 스풀 밸브가, 스풀(53)에 작용하고 상기 제어 도관(59)이 상기 연료 입구 포트(16)에 연결되는 포지션으로 상기 스풀(53)을 압박하는 제 1 압력실(75)을 구비하는, 연료 밸브(1).
청구항 4에 있어서, 상기 스풀 밸브가, 상기 스풀(53)에 작용하고 상기 제어 도관(59)이 상기 탱크 포트(18)에 연결되는 포지션으로 상기 스풀(53)을 압박하는 제 2 압력실(77)을 구비하는, 연료 밸브(1).
청구항 5에 있어서, 상기 제 1 압력실(75)은 상기 연료 입구 포트(16)로의 제 1 스로틀링된 연결부(83) 및 상기 탱크 포트(18)로의 제 2 스로틀링된 연결부(82)를 구비하고, 상기 탱크 포트(18)로의 제 2 스로틀링된 연결부(82)는 상기 연료 입구 포트(16)로의 제 1 스로틀링된 연결부(83)보다 덜 제한되며, 상기 연료 밸브(1)가 상기 탱크 포트(18)로의 상기 스로틀링된 연결부의 개폐를 위한 전자 제어식 솔레노이드 밸브를 더 포함하는, 연료 밸브(1).
청구항 6에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브가 솔레노이드 제어식 볼 밸브(85)인, 연료 밸브(1).
청구항 6에 있어서, 상기 탱크 포트(18)로의 상기 제한된 연결부(82)는 상기 밸브 하우징 내부에 위치되는, 연료 밸브(1).
청구항 2에 있어서, 상기 스풀 밸브의 스풀(53)은 상기 스풀(53)의 포지션을 제어하는 전기 액추에이터에 연결되는, 연료 밸브(1).
청구항 1에 있어서, 상기 노즐이 축방향 보어 및 폐쇄된 전면을 갖는 노즐(30)이며, 상기 밸브 니들이, 상기 밸브 니들(20)과 함께 움직이며 상기 노즐 구멍들(35)을 개폐하기 위해 상기 노즐(30)의 중앙 보어(33)에 축방향으로 변위 가능하게 되어있는 차단 샤프트(40)와 함께 동작하는 연료 밸브(1).