KR20130087506A

KR20130087506A - 분사 노즐 시스템 및 세라믹 노즐 후드

Info

Publication number: KR20130087506A
Application number: KR1020137001327A
Authority: KR
Inventors: 위르겐 나겔
Original assignee: 캐터필라 모토렌 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2011-06-08
Publication date: 2013-08-06
Also published as: CN103069151B; CN103069151A; WO2011157375A1; US20130087634A1

Abstract

본 발명은 연료 분사 노즐 시스템(10) 내에서 사용되도록 구성된 세라믹 노즐 후드(30)에 관한 것이고, 세라믹 노즐 후드(30)는 내측 챔버를 둘러싸는 내측 표면을 갖고, 내측 챔버는 종축(23)을 따라 연장하고, 분사 측에서 폐쇄되며 노즐 홀더 측에서 개방되고, 분사 측 및 노즐 홀더 측은 종축(23)을 따라 세라믹 노즐 후드(30)의 대향 측면들에 있다. 세라믹 노즐 후드(30)는 세라믹 노즐 후드(30)의 분사 측에서, 세라믹 노즐 후드(30)의 내측 표면 상의 제1 부재 접촉 면(90)을 포함하고, 제1 부재 접촉 면(90)은 종축(23)에 대한 방사상 방향으로 본질적으로 연장하며 노즐 홀더 측을 향하고, 세라믹 노즐 후드는 또한 세라믹 노즐 후드(30)의 노즐 홀더 측에서, 칼라(38)를 포함한다. 칼라(38)는 분사 측으로부터 멀리 향하는 제2 부재 접촉 면(92), 및 분사 측을 향하는 장착부 접촉 면(27)을 포함한다. 세라믹 노즐 후드(30)의 내측 챔버는 세라믹 노즐 후드(30)의 분사 측에서 막힌 구멍 섹션(22)을 포함하고, 막힌 구멍 섹션(22)은 제1 부재 접촉 면(90)을 통해 종축을 따라 내측 챔버의 잔여 섹션에 그리고 복수의 노즐 분무 구멍(24)을 거쳐 세라믹 노즐 후드(30)의 외부에 유체 연결된다. 또한, 세라믹 노즐 후드(30)를 구비한 분사 노즐 시스템 및 노즐 홀더(18) 상으로 세라믹 노즐 후드(30)를 구비한 분사 노즐 시스템(10)을 장착하기 위한 방법이 개시된다.

Description

분사 노즐 시스템 및 세라믹 노즐 후드{Injection Nozzle System And Ceramic Nozzle Hood}

본 발명은 대체로 분사기에 관한 것이고, 특히 대체 연료와 함께 사용되도록 구성된 분사기를 위해 구성된 분사 노즐 시스템 및 분사 노즐 시스템을 장착하기 위한 방법에 관한 것이다.

화석 연료를 대체하는 대체 연료는 특히, 예컨대, 디젤 연료, 경유(LFO), 및 중유(HFO)의 대체에 대해, 지속적인 관심을 받는 대상이다. 대체 연료는 1세대 바이오 연료(예컨대, 야자유, 카놀라유, 동물성 지방 기반 오일) 및 2세대 바이오 연료(예컨대, 비음식물 폐기물, 즉 폐기물 바이오매스로 만들어진 오일)을 포함한다.

2세대 바이오 연료의 예는, 예컨대, 밀 또는 옥수수의 줄기, 풀, 목재, 목재 대팻밥, 포도, 및 사탕수수와 같은 목재 또는 농업 폐기물의 열분해로부터 얻어진 "열분해유"를 포함한다. 대체로, 열분해유는 유체화된 버블링 샌드 베드 반응기 내에서의 바이오매스의 신속한 열분해를 포함하는 "급속 열분해" 기술에 의해 주로 생산되고, 여기서 고체 열 운반 매체가 순환되고, 그러므로 고체의 체류 시간은 잘 제어되며 (1000℃/sec까지의) 높은 가열 속도가 얻어진다.

열분해유와 같은 대체 연료의 화학적 조성 및 물리적 특성은 특히 물 및 산소의 높은 함량, 예컨대 2 내지 3의 범위 내의 산성 pH 값, 및 상당히 낮은 가열 값에 대해, 디젤 연료, LFO, 및 HFO의 것과 현저하게 다를 수 있다. 또한, 대체 연료는 좋지 않은 윤활 특성을 가질 수 있고, 보통, 예컨대, 1-5 ㎛의 범위 내의 작은 입자 크기를 포함할 수 있다. 또한, 사용 온도는, 예컨대, HFO에 대한 것보다 대체 연료에 대해 대체로 더 낮다. 60℃의 사용 온도가 열분해유에 대해 일반적이어서, 한편으로 HFO와 유사한 점성을 제공하고 다른 한편으로 페이스트화되는 것을 회피한다.

대체 연료의 물리적 특성 및 화학적 조성이 상당한 손상을 일으킬 수 있으므로, 대체 연료가, 예컨대, 대형 내연 기관 엔진 내에서 디젤 연료 또는 경유에 대한 대체물로서 사용될 때 주의를 기울여야 한다. 특히, 산성 pH 값은, 예를 들어, 분사 노즐의 분무 구멍 내에서의 경우에서와 같이, 연료가 분사 시스템을 통해 빠르게 유동할 때 작은 입자의 마멸 효과에 의해 추가로 증가되는 부식을 일으킬 수 있다.

요약하자면, 대체 연료의 사용은 대체 연료의 그러한 특수한 특징에 대한 대형 내연 기관 엔진의 적응을 요구한다.

내연 기관 엔진 내에서의 대체 연료의 사용은 특히 연소실로의 대체 연료의 공급에 영향을 준다. 공급 경로는 보통 주입 펌프 시스템 및 분사 노즐 시스템을 포함한다.

분사 노즐 시스템에 연료를 공급하기 위한 분사 펌프 시스템이 기본적으로 공지되어 있다. 종래의 시스템의 분사 펌프 및 커먼 레일 시스템이 고압 하에서 연료를 제공하고, 적절한 시점에서 노즐 시스템의 분사 공정을 활성화한다. 보통, 분사 노즐 시스템은 주입 펌프 시스템에서의 노즐 홀더에 부착된다. 종래의 연료 분사 펌프 시스템의 일례가, 예컨대, GB 2 260 374 A호에 개시되어 있다. 커먼 레일 연료 분사 시스템의 일례가, 예컨대, WO 2008/027123 A1호에 개시되어 있다.

대체로, 세라믹 재료가, 예컨대, 노즐 선단에서의 단열 목적으로 노즐 시스템 내에서 사용될 수 있다. 예를 들어, EP 1 256 712 A3호, EP 0 961 024 B1호, 및 JP 58-143161호 참조.

본 기술 분야에 공지되어 있을 수 있는 바와 같은 HFO 작동을 위한 노즐(10A)의 일례가 도 12에 도시되어 있다. 노즐(10A)은 니들(12A) 및 1-부품 분사 노즐 본체(14A)를 포함한다. 노즐 본체(14A)는 슬리브 너트(16A)를 거쳐 노즐 홀더(18A)에 장착된다. 고압 챔버(20A)가 니들(12A)과 노즐 본체(14A) 사이에서 노즐(10A)의 중심에 형성된다. 연료 공급 채널(도시되지 않음)이, 예를 들어, 고압 챔버(20A)에 HFO를 제공한다. 작동 중에, 니들(12A)은 고압 챔버(20A)로부터 막힌 구멍(22A)으로, 그 다음 노즐 분무 구멍(24A)을 통해 (도시되지 않은) 연소실 내로의 연료 경로를 개방하도록 이동된다. 냉각제 공급 도관(26A)이 노즐 본체(14A)의 선단 내에서 원형 냉각제 경로(28A)에 대한 냉각제를 제공한다.

본 기술 분야에 공지되어 있을 수 있는 바와 같은 노즐(10B)의 다른 예가 도 13에 도시되어 있다. 노즐(10B)은 니들(12B), 니들 안내 부재(14B), 및 경화강 후드(30B)를 포함한다. 이중 나사산 너트(32B)가 노즐 홀더(18B) 및 경화강 후드(30B)와 상호 작용하기 위한 나사산을 제공한다. 고압 챔버(20B)가 노즐(10B)의 분사 단부에 가까이 위치되어, 연료 공급 도관(34B)을 거쳐 (도시되지 않은) 연료 공급원과 연결된다. 니들 안내 부재(14B)와 경화강 후드(30B) 사이의 간극(36B)이 노즐(10B)의 분사 단부 내에서 냉각제를 순환시키기 위해 사용된다. 냉각제는 (도시되지 않은) 냉각제 저장소로부터 냉각제 공급 도관을 거쳐 공급된다.

본 발명은 관련된 종래 기술의 하나 이상의 태양을 개선 또는 극복하는 것에 적어도 부분적으로 관련되고, 특히 대체 연료와 함께 사용하기 위한 노즐 시스템을 제공하는 것에 관련된다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 연료 분사 노즐 시스템 내에서 사용되도록 구성될 수 있는 세라믹 노즐 후드는 내측 챔버를 둘러싸는 내측 표면을 가질 수 있다. 내측 챔버는 종축을 따라 연장할 수 있고, 분사 측에서 폐쇄되며 노즐 홀더 측에서 개방될 수 있으며, 분사 측과 노즐 홀더 측은 종축을 따른 세라믹 노즐 후드의 대향 측면들에 있다. 세라믹 노즐 후드는 세라믹 노들 후드의 분사 측에서, 세라믹 노즐 후드의 내측 표면 상의 제1 부재 접촉 면을 포함할 수 있고, 제1 부재 접촉 면은 종축에 대해 본질적으로 직교하여, 즉 종축에 대한 방사상 방향으로, 노즐 홀더 측을 향하여, 연장할 수 있고, 세라믹 노즐 후드는 또한 세라믹 노즐 후드의 노즐 홀더 측에서, 칼라를 포함할 수 있다. 칼라는 대향 측면들 상에서, 제2 부재 접촉 면 및 장착부 접촉 면을 포함할 수 있다. 제2 부재 접촉 면은 분사 측으로부터 멀리 향할 수 있고, 예를 들어, 종축에 대한 방사상 방향으로 (또는 약간의 각도 하에서) 본질적으로 연장할 수 있다. 장착부 접촉 면은 분사 측을 향할 수 있고, 예를 들어, 종축에 대한 방사상 방향으로 (또는 약간의 각도 하에서) 본질적으로 연장할 수 있다. 세라믹 노즐 후드의 내측 챔버는 세라믹 노즐 후드의 분사 측에서 막힌 구멍 섹션을 포함할 수 있고, 막힌 구멍 섹션은 제1 부재 접촉 면을 통해 종축을 따라 내측 챔버의 잔여 섹션에 그리고 복수의 노즐 분무 구멍을 거쳐 세라믹 노즐 후드의 외부에 유체 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 노즐 홀더 상으로 분사 노즐 시스템을 장착하기 위한 방법은 여러 단계를 포함할 수 있고, 여기서 분사 노즐 시스템은 니들, 분사 노즐 시스템의 연료 분사 상태와 밀봉 상태 사이에서 니들을 안내하도록 구성된 니들 안내 부재, 및 니들 안내 부재의 노즐 홀더측 면을 제외하고 니들 안내 부재를 본질적으로 둘러싸도록 구성된 세라믹 노즐 후드를 포함할 수 있고, 분사 노즐 시스템의 미장착 상태에서, 세라믹 노즐 후드의 제1 부재 접촉 면과 제2 부재 접촉 면 사이의 거리는 니들 안내 부재의 제1 후드 접촉 면과 제2 후드 접촉 면 사이의 거리 미만일 수 있다. 방법은 세라믹 노즐 후드의 제1 부재 접촉 면이 니들 안내 부재의 제1 후드 접촉 면과 접촉하여, 제1 밀봉 구역을 형성하도록, 세라믹 노즐 후드의 노즐 홀더 측의 방향으로 세라믹 노즐 후드 상으로 힘을 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 세라믹 노즐 후드의 제2 부재 접촉 면이 니들 안내 부재의 제2 후드 접촉 면과 접촉하여, 제2 밀봉 구역을 형성하도록, 세라믹 노즐 후드를 연신시키도록 세라믹 노즐 후드 상으로의 힘을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 니들 안내 부재와 노즐 홀더 사이의 밀봉 접촉을 형성하기 위해 세라믹 노즐 후드 상으로의 힘을 추가로 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 연료 분사 노즐 시스템과 함께 사용되도록 구성된 세라믹 노즐 후드는 종축을 따라 연장할 수 있고, 주입 측에서 폐쇄되며 노즐 홀더 측에서 개방될 수 있다. 세라믹 노즐 후드는 세라믹 노즐 후드의 노즐 홀더 측에서, 하나의 면 및 장착부 접촉 면을 포함하는 칼라를 포함할 수 있고, 면들은 종축에 대한 방사상 방향으로 본질적으로 연장하고, 세라믹 노즐 후드는 또한 세라믹 노즐 후드의 분사 측에서, 세라믹 노즐 후드의 내측 표면 상의 접촉 면을 포함할 수 있다. 접촉 면은 개방부를 가질 수 있고, 종축에 대한 방사상 방향으로 본질적으로 연장할 수 있다. 세라믹 노즐 후드는 세라믹 노즐 후드의 분사 측에서 세라믹 노즐 후드의 내측 챔버의 막힌 구멍 섹션을 부분적으로 에워싸는 막힌 구멍을 포함할 수 있고, 막힌 구멍 섹션은, 예컨대, 개방부를 거쳐, 세라믹 노즐 후드의 내측 챔버에 그리고 복수의 노즐 분무 구멍을 거쳐 세라믹 노즐 후드의 외부에 유체 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 분사 노즐 시스템은 니들, 분사 노즐 시스템의 연료 분사 상태와 밀봉 상태 사이에서 니들을 안내하도록 구성된 니들 안내 부재, 및 예를 들어 위에서 설명된 바와 같은 세라믹 노즐 후드를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 장착부를 사용하여 노즐 홀더 상으로 분사 노즐 시스템을 장착하기 위한 방법이 개시되고, 여기서 분사 노즐 시스템은 니들, 분사 노즐 시스템의 연료 분사 상태와 밀봉 상태 사이에서 니들을 안내하도록 구성된 니들 안내 부재, 및 니들 안내 부재의 노즐 홀더 측을 제외하고 니들 안내 부재를 본질적으로 둘러싸도록 구성된 세라믹 노즐 후드를 포함할 수 있고, 분사 노즐 시스템의 미장착 상태에서, 세라믹 노즐 후드의 접촉 면과 하나의 면 사이의 거리는 니들 안내 부재의 대응하는 면들 사이의 거리 미만일 수 있다. 방법은 세라믹 노즐 후드의 접촉 면이 니들 안내 부재의 대응 면과 접촉하여, 제1 밀봉 구역을 형성하도록, 세라믹 노즐 후드의 노즐 홀더 측의 방향으로 장착부를 거쳐 세라믹 노즐 후드 상으로 힘을 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 세라믹 노즐 후드의 면이 니들 안내 부재의 대응 면과 접촉하여, 제2 밀봉 구역을 형성하도록, 세라믹 노즐 후드를 연신시키도록 세라믹 노즐 후드 상으로의 힘을 증가시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은 니들 안내 부재가 노즐 홀더와 접촉하도록 세라믹 노즐 후드 상으로의 힘을 추가로 증가시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예들의 세부가 첨부된 도면 및 아래의 설명에서 설명된다. 본 발명의 다른 태양, 특징, 목적, 및 장점은 다음의 설명 및 첨부된 도면 그리고 특허청구범위로부터 명백해질 것이다.

도 1은 내연 기관 엔진 시스템의 개략적인 블록 선도를 도시한다.
도 2는 노즐 시스템의 단면도를 도시한다.
도 3은 도 2의 노즐 시스템의 니들 안내 부재의 평면도를 도시한다.
도 4는 도 3의 니들 안내 부재의 단면도를 도시한다.
도 5는 도 3의 니들 안내 부재의 측면도를 도시한다.
도 6은 도 2의 노즐 시스템의 후드의 측면도를 도시한다.
도 7은 도 6의 후드의 단면도를 도시한다.
도 8은 압력 해제 경로를 구비한 다른 노즐 시스템의 단면도를 도시한다.
도 9는 압력 해제 경로를 구비한 다른 노즐 시스템의 단면도를 도시한다.
도 10은 냉각식 노즐 시스템의 단면도를 도시한다.
도 11은 다른 노즐 시스템의 단면도를 도시한다.
도 12는 냉각식 종래 기술 노즐 시스템의 단면도를 도시한다.
도 13은 다른 냉각식 종래 기술 노즐 시스템의 단면도를 도시한다.
도 14는 다른 노즐 시스템의 단면도를 도시한다.
도 15는 도 14의 노즐 시스템의 선단의 확대도를 도시한다.

다음은 본 발명의 예시적인 실시예의 상세한 설명이다. 본원에서 설명되며 도면에서 도시되는 예시적인 실시예들은 본 발명의 원리를 교시하여, 본 기술 분야의 당업자가 본 발명을 많은 상이한 환경에서 그리고 많은 상이한 용도에 대해 구현하고 사용하는 것을 가능케 하도록 의도된다. 그러므로, 예시적인 실시예들은 본 발명의 범주의 제한적인 설명으로 의도되지 않고 그로서 간주되지 않아야 한다. 오히려, 본 발명의 범주는 첨부된 특허청구범위에 의해 한정될 것이다.

본 발명은 대체 연료의 부식 및 마멸 효과가 빠르게 유동하는 연료를 받는 표면, 예컨대, 분사 노즐 시스템의 노즐 분무 구멍 및 구체적으로 막힌 구멍 벽으로부터 노즐 분무 구멍 벽으로의 전이 영역에 특히 영향을 미칠 수 있다는 발견에 부분적으로 기초할 수 있다. 특히 종래의 내연 기관 시스템에서, 부식 및 마멸로 인한 유동 파라미터의 임의의 변형이 분사 펌프 시스템의 작동 파라미터가 보통 제조 공정의 종료 시에 한 번만 설정되므로, 연소 공정에 영향을 미칠 수 있다.

분사기 측에서 노즐 분무 구멍을 그리고 노즐 홀더 측에서 장착 칼라를 제공할 수 있는, 분사 노즐 시스템 내에서 사용되도록 구성된 세라믹 노즐 후드가 개시된다. 세라믹 후드 내의 분무 구멍들은, 예를 들어, 열분해유와 같은 대체 연료와 함께 사용될 때 물리적 마멸 및 화학적 부식에 대해 요구되는 저항을 제공할 수 있다. 또한, 세라믹 노즐 후드의 구체적인 구성 및 그가 장착되는 방법은 종래의 노즐 홀더를 구비한 분사 노즐 시스템을 사용하는 것을 허용할 수 있고, 이에 의해, 예를 들어, 노즐 펌프 시스템의 대체 연료와 함께 사용하기 위한 적응을 단순화한다. 또한, 세라믹 노즐 후드를 사용하는 것은 노즐 시스템의 다른 부품을 교체하지 않고서, 요구된다면, 세라믹 노즐 후드의 교체를 허용할 수 있다.

또한, 후드와 니들 안내 부재 사이에 부분적으로 압력 해제 경로를 제공하는 분사 노즐 시스템이 개시된다. 압력 해제 경로는 노즐 후드와 니들 안내 부재 사이의 밀봉이 완전히 달성될 수 없거나 분사 노즐 시스템을 사용하는 내연 기관 엔진의 작동 중에 부분적으로 감소되는 경우에 노즐 후드의 제동을 회피할 수 있다.

또한, 분사 노즐 시스템의 노즐 홀더 측에 가까이 배열된 고압 챔버를 구비한 2-부품 분사기 본체의 구성을 적용하는 분사 노즐 시스템이 개시된다. 고압 챔버는 약 20° 또는 그 이상의 종축에 대한 각도를 가지고 고압 보어를 거쳐 연결될 수 있다. 분사 노즐 시스템은 아울러 밸브 시트에 대해 니들을 적절하게 중심화하도록 구성된 2개의 니들 안내 구역에 의해 안내되는 니들을 포함할 수 있다.

압력 해제 경로를 구비한 개시되는 분사 노즐 시스템 및 본원에서 개시되는 세라믹 노즐 후드를 구비한 분사 노즐 시스템은, 예를 들어, 노즐 홀더 측에 가깝거나, 분사 측에 가깝거나, 노즐 시스템의 중심 영역의 측면 또는 그 안에서의 배열을 포함한, 고압 챔버의 임의의 유형의 배열에서 사용될 수 있다.

도 1은 분사 노즐 시스템을 구비한 내연 기관 엔진 시스템의 비제한적인 예를 도시한다. 내연 기관 엔진 시스템은, 예를 들어, 종래의 펌프-라인-노즐 분사를 위한 캠 분사 펌프를 구비한 엔진 또는 더 유연하게, 예컨대, 분사 압력, 레일 압력, 분사 시점, 분사의 횟수 및 유형(예컨대, 사전 및 사후 분사)을 조정하도록 작동될 수 있는 커먼 레일 분사를 구비한 엔진을 포함할 수 있다.

내연 기관 엔진 시스템은 열분해유와 같은 대체 연료를 위한 저장소(1) 및 내연 기관 엔진(5)을 포함할 수 있다. 내연 기관 엔진(5)은, 예를 들어, 광유, 합성유, 천연유, 및/또는 윤활제와 같은 첨가제와 열분해유의 혼합물로 작동하도록 구성될 수 있다. 따라서, 내연 기관 엔진 시스템은 첨가제를 위한 저장소(2, 3)들 중 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다. 내연 기관 엔진 시스템은 균질기(4)를 추가로 포함할 수 있다. 균질기(4)의 입구(4A)는 각각 대응하는 라인(1A, 2A, 3A)을 거쳐 저장소(1, 2, 3)와 연결될 수 있다.

내연 기관 엔진(5)은 하나 이상의 라인(4C)을 거쳐 균질기(4)의 출구(4B)와 연결되는 적어도 하나의 연료 분사 펌프(5A), 적어도 하나의 노즐 시스템(5B), 및 적어도 하나의 연소실(5C)을 포함할 수 있다. 노즐 시스템(5B)은 연료 분사 펌프(5A)에 의해 가압 대체 연료를 공급받을 수 있고, 예컨대, 열분해유, 광유, 합성유, 천연유, 및/또는 윤활제의 혼합물을 연소실(5C) 내로 분무하도록 구성될 수 있다.

내연 기관 엔진(5)의 연료 분사 펌프(5A), 노즐 시스템(5B), 및 연소실(5C)의 개수는 구체적으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 고정식 또는 이동식 동력 시스템이 하나 이상의 관련 연료 분사 펌프 및 각각의 노즐 시스템을 구비한 4, 6, 7, 8, 또는 9개의 연소실을 직렬 구성으로 포함할 수 있지만, 내연 기관 엔진의 V-구성은, 예를 들어, 하나 이상의 연료 분사 펌프 및 각각의 노즐 시스템을 구비한 12 또는 16개의 연소실을 포함할 수 있다.

도 2는 연소실 내로 열분해유와 같은 대체 연료를 분사하도록 구성된 분사 노즐 시스템(10)의 예시적인 실시예의 단면도를 도시한다. 분사 노즐 시스템(10)은 니들(12), (도 3 내지 5에 별도로 도시된) 니들 안내 부재(14), 및 (도 6 및 7에 별도로 도시된) 세라믹 후드(30)를 포함할 수 있다.

니들 안내 부재(14) 및 세라믹 후드(30)는 2-부품 분사기 본체를 형성할 수 있다. 세라믹 후드(30)는 분사 노즐 시스템(10)의 노즐 홀더 측에서의 니들 안내 부재(14)의 칼라(40) 및 니들 안내 부재(14)의 관련 단부 면을 제외하고 니들 안내 부재(14)를 둘러쌀 수 있다. 분사 노즐 시스템(10)의 분사 측에서, 세라믹 후드(30)는 막힌 구멍 섹션(22)을 부분적으로 에워싸는 막힌 구멍을 제공할 수 있고, 막힌 구멍의 벽 내의 노즐 분무 구멍(24)을 포함할 수 있다.

막힌 구멍의 벽은 분사 노즐 시스템(10)의 종축(23)에 대해 회전 대칭일 수 있고, 예컨대, 벽은 종 형상이거나, 반구로서 성형되거나, 폐쇄된 실린더일 수 있다. 대안적으로, 벽은, 예컨대, 일 측면에서 개방된 입방체의 형태로, 회전 대칭이 아닐 수 있다.

니들(12)은 니들 안내 부재(14)의 보어(19) 내에 위치될 수 있다 (도 3 및 4 참조). 니들(12)은 아울러 보어(19)를 따라 이동 가능할 수 있고, 즉, 니들(12)은 분사 노즐 시스템(10)의 연료 분사 (개방) 상태와 밀봉 (폐쇄) 상태 사이에서 니들 안내 부재(14)에 의해 안내될 수 있다. 밀봉 상태가 도 2에 도시되어 있다.

장착부(16)가, 예를 들어, (도시되지 않은) 나사 연결부를 거쳐 노즐 홀더(18)와 상호 작용할 수 있다. 장착부(16)는 노즐 홀더(18)를 향해 세라믹 후드(30)를 당기도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 장착부(16)는 도 12에 도시된 종래의 노즐(10A)의 슬리브 너트(16A)와 같은 단면 나사산 너트일 수 있다. 도 2의 실시예에서, 장착부(16)는 세라믹 후드(30)의 칼라(38)의 장착부 접촉 면(27) 상으로 작용할 수 있다.

장착부(16)가 노즐 홀더(18)를 향해 이동되면, 세라믹 후드(30)는 먼저 분사 노즐 시스템(10)의 분사 측에서의 제1 밀봉 구역(29)에서 그 다음 분사 노즐 시스템(10)의 노즐 홀더 측에서의 제2 밀봉 구역(31)에서 니들 안내 부재(14)와 접촉할 수 있다. 니들 안내 부재(14)의 칼라(40)가 세라믹 후드(30)의 칼라(38)와 노즐 홀더(18) 사이에서 연장할 수 있다. 노즐 홀더(18)를 향해 칼라(38)를 거쳐 칼라(40) 상으로 힘을 인가하는 것은 니들 안내 부재(14) 및 노즐 홀더(18)의 대향 표면들을 타이트하게 접촉시킴으로써 밀봉을 형성하는 것을 허용할 수 있다.

도 3의 니들 안내 부재(14)의 평면도에 도시된 바와 같이, 2개의 막힌 구멍(49)이 니들 안내 부재(14)와 노즐 홀더(18) 사이의 적절한 상태 위치를 보장하는 볼트를 유지하도록 니들 안내 부재(14) 내에 제공될 수 있다.

노즐 홀더(18)는 연소실 내로 연료를 분사하도록 구성된 분사 노즐 시스템(10)과 상호 작용하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 노즐 홀더(18) 또는 (도시되지 않은) 펌프 제어 시스템이 분사 노즐 시스템(10)의 분사 측에 형성된 밸브를 개방 및/또는 폐쇄하도록 구성된 요소를 포함할 수 있다. 밸브는, 예컨대, 니들 안내 부재(14)의 밸브 시트(44) 및 니들(12)의 선단 섹션을 포함할 수 있다.

밸브를 작동시키기 위해, 노즐 홀더(18)는 공급되는 가압 연료에 기인하는 니들(12) 상으로의 힘을 상쇄하는 힘을 스터드(42)를 거쳐 니들(12) 상으로 제공할 수 있다. 종래의 펌프-라인-노즐 분사 시스템에서, 예를 들어, (도시되지 않은) 스프링이 밸브 시트(44) 상으로 니들(12)을 가압함으로써 밸브를 폐쇄하여 밸브 시트(44)의 개방부를 밀봉하기 위해 스터드(42)를 거쳐 니들(12) 상으로 작용하는 힘을 제공할 수 있다. 대조적으로, 커먼 레일 분사 펌프 시스템에서, 힘은 (도시되지 않은) 가압식 유압 시스템에 의해 인가될 수 있다.

보어(19)가 니들(12)과 니들 안내 부재(14) 사이에 고압 연료 챔버(20)를 형성하도록 성형될 수 있다. 고압 챔버(20)는 분사 노즐 시스템(10)의 노즐 홀더 측에 가까이, 예컨대, 노즐 시스템(10)의 제1 1/3 내에 위치될 수 있다. 고압 챔버(20)는, 예컨대, 1개, 2개, 또는 그 이상의 고압 공급 보어(46)(2개의 고압 공급 보어가, 예컨대, 도 3의 니들 안내 부재(14)의 평면도에 도시되어 있음)를 거쳐 노즐 홀더(18)의 대응하는 고압 공급 도관(48)과 연결될 수 있다. 고압 공급 도관(48)은 가압 유체, 예컨대, 분사 펌프 시스템에 의해 보통 제공되는 대체 연료 및/또는 첨가제의 공급원과 연결될 수 있다.

니들 안내 부재(14)는 고압 하의 연료가 고압 공급 보어(46), 고압 챔버(20), 및 보어(19) 내로 공급될 때 변형되지 않도록 치수가 결정될 수 있다.

도 12의 노즐(10A)과 유사하거나 동일한 외측 기하학적 형상을 제공하기 위한 요건과 함께, 2-부품 분사기 본체의 구성은 고압 공급 보어(46)가 분사 노즐 시스템(10)의 종축(23)에 대해 가파른 각도로 연장하는 결과를 낳을 수 있다. 예를 들어, 고압 공급 보어(46)는 종축(23)에 대해 20°보다 더 큰 각도, 예를 들어, 25°, 30°, 35°, 또는 40°로 연장할 수 있다.

2-부품 분사기 본체는 아울러 고압 챔버(20)의 위치가 분사 노즐 시스템(10)의 노즐 홀더 측에 가까이 있는 결과를 낳을 수 있다. 예를 들어, 고압 챔버(20)는, 예컨대, 니들 안내 부재(14)의 길이의 약 1/3 또는 1/4에서, 노즐 홀더(18)에 접하여 노즐 홀더 반부 내에 위치될 수 있다.

도 4의 니들 안내 부재(14)의 단면도는 니들 안내 부재(14)의 길이의 약 20%에서의 고압 챔버(20)의 위치를 도시한다. 도 4에서, 니들 안내 부재(14)는 도 3에 도시된 선 Ⅳ-Ⅳ을 따라, 즉 고압 공급 보어(46) 및 배출구(drainage, 70) 중 하나를 통해 절단되어 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 배출구(70)는 세라믹 후드(30)와 니들 안내 부재(14)와 (도 5에 도시된) 누출 통로(72, 74) 사이의 간극과 함께, (도 2에 도시된) 압력 해제 경로(76)를 구성할 수 있다.

분사 노즐 시스템(10)의 외측 기하학적 형상에 대한 위에서 설명된 요건은 아울러 노즐 시스템(10)의 노즐 홀더 측에서 짧은 제1 니들 안내 섹션(80)을 생성할 수 있다. 노즐 시스템(10)의 노즐 홀더 측에서, 니들(12) 및 특히 니들 칼라(50)는 노즐 홀더(18)의 방향으로 고압 챔버(20) 내의 가압 연료에 대한 밀봉을 제공할 수 있다.

제1 니들 안내 섹션(80) 및 칼라(50)의 길이가 2-부품 분사기 본체의 구성에서 제한될 수 있으므로, 노즐 홀더(18)를 향한 밀봉부를 통한 누출은 더 긴 니들 안내 섹션에 비해 약간 증가될 수 있다. 특히 열분해유와 같은 대체 연료에 대해, 증가된 누출은 연료의 지속적인 누출 유동이 보장될 수 있고, 이에 의해 (도시되지 않은) 외측 배출구 라인 내에서의 연료의 고화가, 특히 내연 기관 엔진이 작동되지 않고, 예를 들어, 냉각된 경우에 대해, 회피될 수 있는 장점을 가질 수 있다.

니들(12)의 분사 측에서의 제2 니들 안내 섹션(82)이 밸브 시트(44) 상에서의 니들(12)의 중심화를 보조하기 위해 제공될 수 있다. 그러한 경우에, 니들(12)은 제1 니들 안내 섹션(80) 및 제2 니들 안내 섹션(82)에서 그리고 밀봉 밸브 상태에서 추가로 니들 시트(44)에서 니들 안내 부재(14)와 접촉할 수 있다.

단지 하나의 니들 안내 섹션을 및 더 중심화된 고압 챔버를 갖는 실시예가 도 13과 관련하여 설명된다.

도 2를 참조하면, 보어(19) 및 니들(12)은 아울러 고압 챔버(20)로부터 밸브 시트(44)로의 고압 연료 경로를 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 보어(19)의 벽과 접촉하며 사이에 연료 채널(84)을 갖는 2개, 3개 또는 그 이상의, 예컨대, 평면 또는 리지에 의해 형성될 수 있는 고압 연료 경로가 제2 니들 안내 섹션(82)을 통과할 수 있다.

분사 측에서, 니들 안내 부재(14)의 밸브 시트(44)의 개방부는 니들(12)의 선단에 의해 밀봉될 수 있고, 이에 의해 대체 연료의 분사를 제어한다.

밸브 시트(44)의 개방부의 외부 측면 상에서, 즉 보어(19) 외부에서, 막힌 구멍 섹션(22)은 (막힌 구멍의 개방부를 제외하고) 세라믹 후드(30)에 의해 에워싸일 수 있다.

세라믹 후드(30)는 도 6 및 7에 상세하게 도시되어 있다. 도 6은 칼라(38)를 구비한 세라믹 후드(30)의 측면도를 도시하고, 도 7은 도 6에 표시된 선 Ⅶ-Ⅶ을 따른 단면도를 도시한다.

막힌 구멍 섹션(22)은 분무 구멍(24)을 거쳐 세라믹 후드(30)의 외부로, 즉 장착 상태에서 연소실(실린더 헤드)의 내부로 유체 연결될 수 있다. 도 2에서, 실린더 헤드의 벽은 점선(56, 58)에 의해 표시되어 있다.

분사 노즐 시스템(10)에서, 고압 밀봉이 제1 밀봉 구역(29) 내에서 니들 안내 부재(14)와 세라믹 후드(30) 사이에 형성될 수 있다. 따라서, 노즐 시스템(10)의 연료 분사 상태에서, 가압 연료는 단지 분무 구멍(24)을 통해 막힌 구멍 섹션(22)을 떠날 수 있고, 연료는 분무 구멍(24)을 통해 고속으로 방출될 수 있다. 따라서, 대체 연료의 높은 부식 및 마멸 특징은 빠르게 유동하는 대체 연료 및 그와 함께 운반되는 작은 크기의 입자의 높은 기계적 마멸에 의해 증배될 수 있다. 본원에서 개시되는 다양한 노즐 시스템에 적용될 수 있는 추가의 세부는 도 14와 관련하여 설명된다.

산화지르코늄 또는 산화알루미늄과 같은 엔지니어링 세라믹으로 만들어지는 세라믹 후드(30)는 화학적 부식 및 기계적 마멸 공격에 저항하도록 구성될 수 있다.

또한, 분무 구멍(24)이 분사 노즐 시스템(10)의 작동이 더 이상 그의 요건을 충족시키지 않을 정도로 마멸을 통해 변형되면, 2-부품 분사기 본체의 구성은 니들(12) 및 니들 안내 부재(14)는 그대로 유지하면서 세라믹 후드(30)만을 교체하는 것을 허용할 수 있다.

장착 상태에서, 분사 노즐 시스템(10)은 실린더 헤드의 벽을 통해 도달할 수 있다. 세라믹 후드(30)의 실린더 헤드 접촉 면(60)은 실린더 헤드의 벽 또는 실린더 헤드의 벽의 구멍 내로 삽입된 부싱(예컨대, 스테인리스강 슬리브)과 접촉할 수 있다. 따라서, 분무 구멍(24)을 포함하는 세라믹 후드(30)의 단부 면(62)만이 연소실의 내부에 노출될 수 있고, 연소실 내의 연소 공정에 기인하는 열 및 압력을 직접 경험할 수 있다.

따라서, 마멸 및 부식 마모에 대한 위에서 설명된 저항 이외에, 세라믹 후드(30)에 대해 엔지니어링 세라믹을 사용하는 것은 연소실 내에서 발생되는 열로부터의 노즐 시스템(10)의 단열을 제공할 수 있다.

몇몇 구성에서, 세라믹 후드의 사용은 분사 노즐 시스템(10)을 냉각시키도록 구성된 냉각 시스템의 필요성을 회피할 수 있다. 이는 특히 150℃로 공급되는 HFO와 대조적으로 약 60℃의 상대적으로 낮은 온도로 공급되는 대체 연료에 대한 경우일 수 있다.

도 6 및 7을 다시 참조하면, 세라믹 후드(30)는, 예컨대, 약 0.7 내지 0.8 mm의 직경을 갖는 분무 구멍(24)을 구비한 분리된 부품일 수 있다. 분무 구멍(24)의 구체적인 형상은 분사 공정에 대해 중요할 수 있다. 이는 특히 구체적인 분무 구멍 구성에 대해 펌프 파라미터의 초기 조정을 요구하는 종래의 펌프-라인-노즐 분사 시스템의 경우일 수 있다. 작동 중에, 마멸 및 부식 마모로 인한 분무 구멍(24)의 형상의 변화는 직접적으로는 연소실 내에서의 연료 분포에, 그러므로 펌프 파라미터의 조정이 보통 가능하지 않을 수 있기 때문에, 효율 및 그을음 형성과 같은 연소 공정에 영향을 줄 수 있다. 분사 공정에서의 큰 유연성에도 불구하고, 커먼 레일 분사 시스템은 분무 구멍(24)의 형상의 마멸 및 부식 마모로 인한 기하학적 변화에 대해 민감할 수 있다.

세라믹 코팅과 대조적으로, 세라믹 후드(30)는 분리된 부품으로서 장착될 수 있고, (노즐 홀더와 접촉하기 위한) 하나의 면 및 칼라(40)를 제외하고 전체 니들 안내 부재(14)를 본질적으로 에워쌀 수 있다. 대체로, 세라믹 후드(30)는 장착 상태에서 제1 밀봉 구역(29) 및 제2 밀봉 구역(31)에서 접촉이 있을 수 있는 점을 제외하고는 니들 안내 부재(14)와 접촉하지 않을 수 있다. 몇몇 헐거운 접촉이 누출 통로(72, 74)를 각각 포함하는 제1 안내 칼라(71) 및 제2 안내 칼라(73)에 존재할 수 있다. 세라믹 후드(30)의 표면은, 예를 들어, 그러한 칼라(71, 73)에서 니들 안내 부재(14)로부터의 임의의 힘 전달을 회피하도록 연마될 수 있다.

제1 밀봉 구역(29)에서 고압 밀봉을 제공하고 또한 니들 안내 부재(14)의 노즐 홀더(18)로의 밀봉식 장착을 보장하기 위해, 세라믹 후드(30)는 제1 밀봉 구역(29)과 제2 밀봉 구역(31) 사이에서 인장 응력 하에서 장착될 수 있다. 장착 상태에서 인장을 제공하기 위해, (니들 안내 부재(14)와 접촉하도록 구성된) 세라믹 후드(30)의 제1 부재 접촉 면(90)과 제2 부재 접촉 면(92) 사이의 길이는 미장착 상태에서, (세라믹 후드(30)와 접촉하도록 구성된) 니들 안내 부재(14)의 제1 후드 접촉 면(94)과 제2 후드 접촉 면(96) 사이의 길이보다 소정량만큼 더 짧을 수 있다.

소정량은 세라믹 후드(30)가 노즐 홀더(18)를 향해 당겨져서 니들 안내 부재(14)의 제2 후드 접촉 면(96)과 접촉할 때, 세라믹 후드(30) 내의 인장력이 바람직하게는 여전히 탄성 거동의 범위 내에 있을 수 있지만 후드(30)와 니들 안내 부재(14) 그리고 니들 안내 부재(14)와 노즐 홀더(18) 사이에 충분한 밀봉을 제공할 수 있도록 선택될 수 있다. 도 14는 접촉 표면적을 감소시킴으로써 밀봉을 개선하기 위해 원형 홈(500)을 사용하는 밀봉 구역(29)의 예시적인 구성을 도시한다.

그러나, 노즐 홀더(18)와 니들 안내 부재(14) 사이의 전이부가 장착부(16)에 의해 인가되는 더 큰 힘을 받을 수 있지만, 세라믹 후드(30)는 소정의 인장 응력만을 받을 수 있다. 소정의 인장 응력은 임계 인장 응력 아래에 있을 수 있고, 이에 의해 노즐 시스템(10)의 안전한 작동을 보장한다.

예를 들어, 길이 차이는 세라믹 재료의 유형 및/또는 세라믹 후드(30)의 벽의 두께에 의존하여, 0.05 mm 이하 또는 0.03 mm 이하일 수 있다. 그러한 구체적인 길이 차이를 제공하기 위해, 고정밀 제조 이외에, 후드 및 니들 안내 부재의 특정 쌍이 미리 제조된 후드 및 니들 안내 부재의 세트로부터 선택될 수 있고, 이에 의해 제조 중에 더 낮은 정밀도를 허용한다.

도 2, 6, 및 7에 도시된 후드(30)의 예시적인 구성을 요약하자면, 후드(30)는 후드(30)의 노즐 홀더 측에서, 대향 측면들 상에서 제2 부재 접촉 면(92) 및 장착부 접촉 면(27)을 가질 수 있는 칼라(38)를 포함할 수 있다. 면(92, 27)들은 종축(23)에 대한 방사상 방향으로 본질적으로 연장할 수 있다. 대안적으로, 하나 또는 양 면(92, 27)들은 종방향에 대해 소정의 각도로 다소의 경사를 갖도록 구성될 수 있다. 또한, 후드(30)는 후드(30)의 분사 측에서, 후드(30)의 내측 표면 상의 제1 부재 접촉 면(90)을 포함할 수 있고, 제1 부재 접촉 면(90)은 개방부를 가지며 종축(23)에 대해 본질적으로 직교하여, 즉 방사상 방향으로 연장할 수 있다. 또한, 후드(30)는 후드(30)의 분사 측에서 내측 챔버의 막힌 구멍 섹션(22)을 형성할 수 있다. 막힌 구멍 섹션(22)은, 예컨대, 제1 부재 접촉 면(90) 내의 개방부를 거쳐 후드(30)의 내부에 그리고 복수의 노즐 분무 구멍(24)을 거쳐 후드(30)의 외부에 유체 연결될 수 있다.

노즐 후드(30)에 의해 형성되는 내측 챔버의 일부인 막힌 구멍 섹션(22)은 내측 챔버의 잔여 섹션(체적)과 유체 연결될 수 있다. 막힌 구멍 섹션(22)과 잔여 섹션 사이의 유체 연결은, 예컨대, 종축(23)을 따라 제1 밀봉 구역(29)의 중심을 통과할 수 있다.

또한, 후드(30)는 후드(30)의 방사상 연장부가 변화되는 영역을 포함할 수 있다. 거기서, 내부 상의 기울어진 면(98)이 그러한 영역 내에서 기하학적 형상의 매끄러운 변화를 제공하기 위해 종축(23)에 대해 50°보다 작은 각도, 예컨대, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 또는 15°로 연장할 수 있다. 그러한 중심 영역 내에서, 후드(30)는 종축(23)에 대해 본질적으로 직교하여 (또는 그에 대해 소정의 기울기를 가지고) 연장하는 후드(30)의 외측 표면 상의 실린더 헤드 접촉 면(60)을 추가로 포함할 수 있다.

기울어진 면(98)은 장착 상태에서, 즉 실린더 헤드에 장착되기 전에 그리고 실린더 헤드 접촉 면(60)이, 예컨대, 실린더 헤드와 접촉하면, 특정 응력 분포를 제공할 수 있다.

도 2의 실시예에서, 후드(30)는 원통형 형상일 수 있고, 제1 부재 접촉 면(90), 장착부 접촉 면(27), 제2 부재 접촉 면(92) 및 실린더 헤드 접촉 면(60) 중 적어도 하나는 고리 형상일 수 있다.

제1 부재 접촉 면(90)은 높은 품질, 예컨대, 장착 상태에서의 요구되는 밀봉 성능 및 인가되는 높은 연료 압력을 허용하기 위한 평면-평행 표면 형상을 가질 수 있다.

추가로 세라믹 후드(30)를 인장 응력에 대해 저항하도록 만들기 위해, 직경 변화 시의 매끄러운 전이가 제공될 수 있다. 예를 들어, 실린더 헤드 접촉 면(60)에 가까운 세라믹 노즐의 중심 부분 내의 직경 변화 시에, 기울어진 면(98)은 세라믹 후드(30) 내에서 힘의 매끄러운 전달을 제공할 수 있고, 이에 의해 응력 프로파일을 매끄럽게 할 수 있다.

분사 노즐 시스템(10)에서, 제1 부재 접촉 면(90)은 힘이 후드(30)의 노즐 홀더 측의 방향으로 장착부 접촉 면(27) 상으로 인가될 때, 니들 안내 부재(14)의 제1 후드 접촉 면(94)과 고압 밀봉을 형성하도록 구성될 수 있다. 분사 노즐 시스템(10)의 미장착 상태에서, 후드(30)의 제1 부재 접촉 면(90)과 제2 부재 면(92) 사이의 거리는 니들 안내 부재(14)의 대응하는 면(94, 96)들 사이의 거리보다 더 작을 수 있고, 이에 의해 분사 노즐 시스템(10)의 장착 상태에서 후드(30) 내에 인장 응력을 제공한다.

위에서 언급된 바와 같이, 배출구(70)는 (도 5에 도시된) 누출 통로(72, 74)와 함께, (도 2에 도시된) 압력 해제 경로(76)를 제공할 수 있다. 예컨대, 펌프-라인-노즐 분사의 작동 중에, 예컨대, 약 1500 바 내지 1700 바의 범위 내의 최대 압력이 분사 노즐 시스템(10) 내에서 발생할 수 있다. 적절한 고압 밀봉이 작동 중에 제1 밀봉 구역(29) 내에서 유지될 수 있으면, 세라믹 후드(30)의 막힌 구멍 섹션(22)을 형성하는 막힌 구멍의 작은 내부 표면만이 그러한 압력을 받는다.

그러나, 제1 밀봉 구역(29)을 통한 고압 연료의 누출의 경우에, 가압 연료의 그러한 압력이 세라믹 후드(30)의 큰 내부 표면 상으로 작용할 수 있다. 예를 들어, 종축(23)을 따라 최대 압력을 받는 관련 표면은 (칼라(38)를 제외한) 세라믹 후드(30)의 직경에 본질적으로 대응할 수 있다. 결과적인 큰 힘이 그 다음 대응 조치가 취해지지 않으면 세라믹 후드(30)를 파괴할 수 있다.

분사 노즐 시스템(10)은 그러므로 비가압 경로를 따라 임의의 누출 연료를 방출하기 위한 압력 해제 경로(76)를 제공할 수 있다. 구체적으로, 제1 밀봉 구역(29)을 통해 누출되는 임의의 연료는 노즐 홀더(18)의 방향으로 니들 안내 요소(14)와 세라믹 후드(30) 사이의 간극을 통과할 수 있다. 칼라(38)의 영역 내에서, 배출구(70)가 니들(12)의 칼라(50)를 향해 연료를 안내할 수 있고, 여기서 압력 해제 경로(76)가 제1 니들 안내 섹션(80)을 통한 누출 경로와 조합될 수 있다. 따라서, 압력 해제 경로(76)는 연료의 제어된 제거를 허용할 수 있다.

도 8에서, 압력 해제 경로(76)와 대안적으로 또는 추가적으로 적용될 수 있는 압력 해제 경로(176)가 분사 노즐 시스템(110) 내에 도시되어 있다. 구체적으로, 압력 해제 경로(176)는 배출구(70)에 대해 압력 해제 경로(76)와 구분될 수 있다. 니들 안내 섹션(80) 내의 니들 칼라(50)를 향해 배출구(70)를 지향시키는 대신에, 압력 해제 경로(176)는 니들 안내 부재(114) 내의 축방향 압력 해제 보어(176A) 및 니들(12)을 향해 방사상 내측으로 연장할 수 있는 니들 안내 부재(114) 및 노즐 홀더(18)의 접촉 구역(177) 내의 방사상 압력 해제 채널(176B)을 포함할 수 있다.

도 8에서, 축방향 압력 해제 보어(176A)는 노즐 홀더 측에서 대략 후드(30)의 내경에 대응하는 방사상 거리로 칼라(140)를 통해 종축(23)에 대해 평행한 축방향으로 연장할 수 있다. 방사상 압력 해제 채널(176B)은, 예를 들어, 니들 홀더(18)와 접촉하는 니들 안내 부재(114)의 면 상의 홈으로서 형성될 수 있다.

도 9에서, 하나 또는 2개의 압력 해제 경로(76, 176)와 대안적으로 또는 추가적으로 적용될 수 있는 압력 해제 경로(276)가 분사 노즐 시스템(210)에 대해 도시되어 있다. 구체적으로, 압력 해제 경로(276)는 배출구(70) 및 압력 해제 보어(176A)에 대해 그러한 경로들과 구분될 수 있다. 배출구(70) 또는 보어(176A)를 제공하는 대신에, 압력 해제 경로(276)는 니들 안내 부재(214)의 칼라(240)의 표면을 따라 도 9의 단면도의 평면 내에서 연장할 수 있는 표면 압력 해제 채널(276A)을 포함할 수 있다.

압력 해제 경로의 본원에서 개시되는 개념은 또한 비세라믹 노즐 후드를 사용하는 2-부품 분사기 본체와 함께 적용될 수 있다.

위에서 설명된 세라믹 노즐 후드 개념이 연소실의 고온으로부터 노즐 시스템을 충분히 단열시킬 수 있지만, 2-부품 분사기 본체의 구성은 또한 냉각을 제공하고 분사 노즐 시스템에 대한 임의의 손상을 방지하기 위한 냉각 시스템의 추가의 구현예를 가능케 할 수 있다. 그러한 냉각은, 예를 들어, 도 2의 니들 안내 부재(14)와 후드(30) 사이의 제1 밀봉 구역(29) 내에서 밸브 시트(44)를 손상시키거나 고압 밀봉을 약화시키는 것을 방지할 수 있다.

또한, 냉각 시스템은 밸브 시트(44)에 접하는 제1 밀봉 구역(29)을 통한 누출을 흡수할 수 있고, 그러므로, 과압으로 인한 세라믹 후드(30)의 파괴를 회피하기 위해 고압 해제 경로의 기능을 추가로 포함할 수 있다. 그러한 경우에, 도 2, 8, 및 9와 관련하여 위에서 설명된 바와 같은 압력 해제 경로는 요구되지 않을 수 있다.

도 10에서, 노즐 시스템(310)의 단면도가 예시적인 냉각 시스템을 구비한 분사 노즐 시스템(310)의 일례를 도시한다. 냉각 시스템은 냉각제를 공급 경로, 냉각제 순환 고리, 예컨대, 간극(336), 및 (도 10의 단면도에 도시되지 않은) 공급 경로와 유사한 복귀 경로를 따라 순환시키는 것에 기초할 수 있다.

공급 경로는, 예를 들어, 노즐 홀더(318) 내의 냉각제 공급원(332), 니들 안내 부재(314) 내의 냉각제 보어(334), 및 냉각제 공급 채널(335), 예컨대, 니들 안내 부재(314)의 표면 상의 홈을 포함할 수 있다. 냉각제 순환 고리는 노즐 시스템(310)의 분사 측에서, 세라믹 후드(330)와 니들 안내 부재(314) 사이에서 연장할 수 있다.

도 11에서, 분사 노즐 시스템(410)의 추가의 실시예가 도시되어 있다. 니들 안내 부재(414) 내에서의 니들(412)의 안내를 증가시키기 위해, 세라믹 후드(430)는 전체 길이가 감소될 수 있고, 니들 안내 부재(414)의 칼라(440)는 각각 더 길게 만들어진다. 따라서, (장착부(16)에 비교하여) 변형된 장착부(416)가 분사 노즐 시스템(410)이 종래의 노즐 홀더(18)와 함께 사용될 때 요구될 수 있다.

(칼라(40)에 비교하여) 칼라(440)의 증가된 종방향 연장부로 인해, 니들 안내 섹션(480)은 또한 더 긴 종방향 연장부를 가질 수 있고, 이에 의해 니들(412)을 안내하는 그의 능력을 증가시킬 수 있다. 따라서, 제2 니들 안내 섹션(482)은 요구되거나 그렇지 않을 수 있다. 또한, 고압 챔버(420)의 위치는 노즐 시스템(410)의 중간에 더 가까울 수 있고, 고압 공급 보어(446)와 종축(23) 사이의 각도는 감소될 수 있다.

압력 해제 경로(476)가 도 11에 예시적으로 도시되어 있지만, 또한 도 8 및 9에 도시된 압력 해제 경로와 유사하게 구성될 수 있다. 따라서, 압력 해제 경로의 개념은 세라믹 후드(30)가 니들 안내 부재(14)를 본질적으로 둘러싸는, 예컨대, 도 2에 도시된 구성으로 제한되지 않고, 세라믹 후드와 니들 안내 부재 사이에 간극을 제공하는 2-부품 분사기 본체의 다른 구성에 적용될 수도 있다.

도 13은 더 길어져서 더 아래에 놓이는 고압 챔버(520)를 가능케 하는 니들 안내 부재(414)의 칼라(540)를 구비한 분사 노즐 시스템(510)의 추가의 실시예를 도시한다.

더 아래에 놓이는 고압 챔버(520)로 인해, 니들(512)을 안내하는 증가된 능력을 구비한 더 긴 니들 안내 섹션(480)이 제공될 수 있다. 따라서, 제2 니들 안내 섹션은 제공되지 않을 수 있다.

니들(512)은 후드(530)의 막힌 구멍 섹션(522)의 잔여 체적을 감소시키기 위한 니들 연장부를 가질 수 있다. 니들(512)의 일례가 유럽 특허 출원 EP 11 154 313.8호에 개시되어 있다.

도 14는 도 13의 분사 노즐 시스템(510), 구체적으로 후드(530) 및 (니들(512)이 없는) 니들 안내 부재(514)의 선단 섹션을 도시한다. 도 14는 후드(530)와 니들 안내 부재(514) 사이의 밀봉을 증가시키는 것을 대체로 허용할 수 있는 제1 후드 접촉 면(594)의 구성을 예시적으로 도시한다. 그러한 구성은 임의의 후드 구성 및 특히 본원에서 개시되는 구성에서 적용될 수 있다.

분사 노즐 시스템(510)에서, 제1 후드 접촉 면(594)은, 예를 들어, 장착 상태에서 후드(530)와 접촉하는 표면적을 감소시켜서 밀봉 압력을 증가시키는 한 쌍의 홈(500)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 홈(500)들은 원형이며 서로에 대해 동심이 되도록 구성될 수 있다. 도 14가 2개의 홈(500)을 도시하지만, 하나 또는 2개를 초과하는 홈이 제공될 수 있다. 일례로서, 홈(500)은 0.4 mm의 폭 및 0.2 mm의 깊이를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 접촉 면적은, 예를 들어, 60%까지 감소될 수 있다.

본원에서 개시되는 다양한 분사 노즐 시스템에 대해, 대체 연료와 함께 사용하기 위한 재료는 증가된 부식 저항을 가질 수 있다. 니들 안내 부재 및 니들에 대해, 재료는 느리게 유동하는 연료(분무 구멍에 비교하여 감소된 기계적 마멸) 및 예컨대 대체 연료의 산도 (즉, 낮은 pH 값)에 대한 화학적 노출에 대해 충분히 저항성일 수 있다.

니들 안내 부재 및 니들에 대한 예시적인 재료는 강화 공구강, 및 특히 오스텐사이트강, 예컨대 코발트-크롬 강을 포함한다. 또한, 니들 또는 니들 안내 부재의 표면들 중 전부 또는 선택된 섹션이 다이아몬드 유사 탄소(DLC)로 코팅될 수 있다.

후드에 대한 예시적인 재료는 산화물 세라믹 및 비산화물 세라믹과 같은 엔지니어링 세라믹, 또는 예컨대 산성 대체 연료에 의한 부식 및 마멸에 대해 저항하는 다른 세라믹 재료 (또는 그러한 재료들 중 둘 이상의 조합)을 포함할 수 있다.

산화물 세라믹에 대한 예는 산화알루미늄, 산화마그네슘, 티탄산알루미늄, 이산화티타늄, 및 이산화지르코늄(예컨대, 부분 안정화(PSZ), 완전 안정화(FSZ), 및 정방형 지르코니아 다결정(TSZ)을 포함함)을 포함할 수 있다.

비산화물 세라믹에 대한 예는 탄화물 및 질화물을 포함할 수 있다. 예시적인 탄화물은 탄화규소(SiC)(예컨대, 재결정화된 SiC, 질화물 결합 SiC, 무압력 소결 SiC, 규소 함침 SiC, 고온 가압 SiC, 고온 등가압 SiC, 액상 소결 SiC), 탄화붕소, 및 탄화텅스텐을 포함한다. 예시적인 질화물은 질화규소(SN)(예컨대, 소결 SN, 반응 결합 SN, 고온 가압 SN), 옥시질화규소, 질화알루미늄, 질화붕소, 및 질화티타늄을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 후드는 또한 니들 및/또는 니들 안내 부재에 대해 위에서 설명된 재료로 만들어질 수 있다.

몇몇 실시예에서, 개시된 실시예에 대한 도면에서 방사상 범위로 연장하는 것으로 도시되어 있는 다양한 면들 중 하나 이상, 구체적으로 면(27, 92)은 (예컨대, 도 2에 도시된 종방향(23)에 대해 직교하는) 방사상 방향에 대해, 예컨대, 5°, 10°, 15°, 20°, 25°, 또는 30°의 각도로 연장하는 섹션들을 포함할 수 있다.

본원에서 개시되는 분사 노즐 시스템에 대한 예시적인 치수는 약 100 mm의 후드 및 니들 안내 요소의 길이, 약 40 mm의 후드의 외경, 약 5 mm의 세라믹 후드의 벽 두께를 포함할 수 있다. 미장착 상태의 후드 및 니들 안내 부재에 대해 위에서 설명된 길이 차이는, 예를 들어, 후드의 길이의 1/10,000이고, 즉 세라믹 후드는 수십 마이크로미터만큼 연신된다.

도면이 니들 안내 요소의 칼라를 둘러싸지 않는 후드 구성을 도시하지만, 세라믹 후드는 대체로 또한 칼라, 예컨대, 도 4의 칼라(40) 위에서 적어도 부분적으로, 구체적으로 제2 후드 접촉 면(96)을 넘어 칼라(40)의 방사상 외부 면 상으로 연장하도록 성형될 수 있다. 예를 들어, 후드는 단지 노즐 홀더로 향하는 니들 안내 요소의 면을 덮지 않을 수 있다.

대체로, 인장 응력이 분배될 수 있는 후드의 유효 길이를 증가시키기 위해 가능한 한 큰 니들 안내 부재 접촉 면들 사이의 거리를 구비한 후드를 제공하는 것이 유리할 수 있다.

대체로, 니들 안내 부재와 세라믹 후드의 각각의 접촉 면들 사이의 거리의 상대 차이는 후드의 소정의 예비 인장, 및 그러므로 소정의 밀봉력을 제공할 수 있다. 예컨대, 재료, 예컨대 세라믹의 유형, 및 후드의 두께에 의존하여, 이러한 상대 차이는 최적의 밀봉을 위해 변할 수 있다. 본원에서 개시되는 길이의 상대 차이는 또한, 예컨대, 분사 노즐 시스템(10)의 실린더 헤드로의 장착이 실린더 헤드 접촉 면(60)을 거쳐, 예컨대, 세라믹 후드(30) 상으로 추가의 응력을 일으킬 수 있고, 이는 세라믹 후드(30) 내에서의 응력 프로파일에 영향을 줄 수 있음을 고려할 수 있다.

도면이 분사 노즐 시스템의 외측 형상, 그러므로 니들 안내 요소 및 후드의 회전 대칭 구성을 주로 도시하지만, 정사각형 또는 타원 형상과 같은 다른 형상이 대체로 제공될 수도 있다.

산업상 이용 가능성

개시되는 분사 노즐 시스템은 도 10에 도시된 종래의 노즐 시스템(10A)과 같은 종래의 노즐 시스템의 외측 형상을 유지하는 것을 허용할 수 있다. 따라서, 개시되는 노즐 시스템은 그에 의해 열분해유와 같은 대체 연료와 함께 사용하도록 구성되는 분사 시스템의 변형을 단순화할 수 있다. 또한, 개시되는 노즐 시스템은 공지된 노즐 시스템의 기하학적 경계 조건을 충족시킬 수 있고, 이에 의해 종래의 노즐 시스템의 본원에서 개시되는 노즐 시스템에 의한 대체를 단순화할 수 있다.

본원에서, "대형 내연 기관 엔진"이라는 용어는 열 및/또는 전기의 생산을 위한 발전소와 같은 고정된 동력 제공 시스템 그리고 여객선, 화물선, 컨테이너선, 및 유조선과 같은 배/선박의 주 또는 보조 엔진으로서 사용될 수 있는 내연 기관 엔진을 지칭할 수 있다.

또한, 본원에서 사용되는 바와 같은 "내연 기관 엔진"이라는 용어는 구체적으로 제한되지 않고, 연료의 연소가 산화제와 함께 발생하여, 피스톤 또는 터빈 블레이드와 같은 엔진의 가동 구성요소에 직접 인가되어 이를 일정 거리에 걸쳐 이동시켜서 기계적 에너지를 발생시키는 높은 온도 및 압력의 기체를 생성하는 임의의 엔진을 포함한다. 따라서, 본원에서 사용되는 바와 같이, "내연 기관 엔진"이라는 용어는, 예를 들어, 열분해유와 같은 대체 연료로 작동될 수 있는 피스톤 엔진 및 터빈을 포함한다.

대체 연료에 대한 적응에 적합한 그러한 엔진의 예는 500 내지 1000 rpm의 범위 내에서 작동되는, 독일 킬 소재의 캐터필러 모토렌 게엠베하 & 코. 카게(Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG)에 의해 제조되는 M20, M25, M32, M43 시리즈의 직렬 및 V-형 엔진과 같은 중속 내연 디젤 엔진을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 분사 노즐 시스템은 니들, 분사 노즐 시스템의 연료 분사 상태와 폐쇄 상태 사이에서 니들을 안내하도록 구성된 보어를 포함하는 니들 안내 부재, 및 분사 노즐 시스템의 노즐 홀더 측에서의 니들 안내 부재의 하나의 면을 제외하고 니들 안내 부재를 본질적으로 둘러싸는 노즐 후드, 예컨대 세라믹 노즐 후드의 하나 이상의 특징들을 포함할 수 있다. 노즐 후드는 막힌 구멍을 포함할 수 있고, 후드의 내측 챔버는 개방부를 거쳐 분사 노즐 시스템의 고압 연료 경로에, 그리고 분사 노즐 시스템의 분사 측에서 복수의 노즐 분무 구멍을 거쳐 후드의 외부에 유체 연결되는 막힌 구멍 섹션을 포함할 수 있다. 니들 안내 부재의 보어는 노즐 홀더 측에 접하는 니들 안내 부재의 상부 1/3 내에서 고압 챔버를 제공하도록 구성될 수 있고, 고압 공급 보어가 노즐 홀더 측에서 고압 챔버를 니들 안내 부재의 면과 연결하도록 그리고 20°를 초과하는 각도로 노즐 시스템의 종축에 대해 기울어지도록 구성될 수 있다.

분사 노즐 시스템의 대안적인 또는 추가적인 구현예는, 예를 들어, 다음의 특징들 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.

분사 노즐 시스템에서, 공급 보어는 노즐 홀더 측으로부터 측정된 니들 안내 부재의 길이의 35%, 30%, 25%, 20%, 또는 15%에 위치되는 위치에서 고압 챔버에 연결될 수 있다.

분사 노즐 시스템에서, 고압 공급 보어는 25°, 30°, 35°, 또는 40°를 초과하는 각도로 노즐 시스템의 종축에 대해 기울어질 수 있다.

분사 노즐 시스템에서, 고압 공급 보어 및 보어 둘레의 니들 안내 부재의 재료 두께는 작동 중에 공급되는 가압 연료의 압력 하에서 본질적으로 변형되지 않도록 구성될 수 있다.

분사 노즐 시스템에서, 보어는 고압 챔버와 니들의 칼라 사이에서 제1 니들 안내 섹션을 포함할 수 있다. 제1 니들 안내 섹션의 길이는 종축을 따른 니들 안내 부재의 연장부의 30%, 20%, 15%, 10%, 또는 5%일 수 있다.

분사 노즐 시스템에서, 보어는 니들과 상호 작용하는 분사 측에 가까운 제2 니들 안내 섹션을 포함할 수 있다. 제2 니들 안내 섹션은 니들 및 보어가 서로 접촉하는 영역 및 작동 중에 가압 연료를 위한 통로를 제공하는 영역을 포함할 수 있다. 제2 니들 안내 섹션은 니들 안내 부재의 밸브 시트 상에서 니들을 중심화하는 것을 보조하도록 구성될 수 있다.

분사 노즐 시스템에서, 복수의 고압 공급 보어가 작동 중에 고압 챔버에 하나 이상의 유체를 공급하도록 구성될 수 있다.

분사 노즐 시스템에서, 니들 안내 부재는 분사 측에서 개방부를 구비한 밸브 시트를 형성하도록 구성될 수 있고, 니들은 밸브 시트의 개방부를 밀봉하도록 구성될 수 있다.

분사 노즐 시스템에서, 노즐 후드는 분사 노즐 시스템의 노즐 홀더 측에서의 니들 안내 부재의 면을 제외하고 니들 안내 부재를 본질적으로 둘러싸도록 구성될 수 있고, 노즐 후드는 후드의 내측 챔버의 막힌 구멍 섹션이, 예컨대, 개방부를 거쳐, 분사 노즐 시스템의 고압 연료 경로에 그리고 복수의 노즐 분무 구멍을 거쳐 노즐 후드의 외부에 유체 연결되도록 막힌 구멍을 포함한다. 장착 상태에서, 노즐 후드 및 니들 안내 부재는 본질적으로 제1 밀봉 구역 및 제2 밀봉 구역에서만 서로 접촉할 수 있고, 후드와 니들 안내 부재 사이에서 간극을 형성할 수 있고, 간극은 제1 밀봉 구역 및 제2 밀봉 구역에 의해 제한될 수 있고, 분사 노즐 시스템은 노즐 홀더 측에서 간극을 분사 노즐 시스템의 외부와 연결하는 압력 해제 경로를 포함할 수 있다.

분사 노즐 시스템에서, 니들은 노즐 홀더 측에서 칼라를 포함할 수 있고, 니들 안내 부재는 니들이 위치되는 보어 및 니들의 칼라의 영역 내에서 간극을 보어와 연결하는 배출구를 포함할 수 있다.

분사 노즐 시스템에서, 니들 안내 부재는 칼라, 칼라 내의 압력 해제 보어, 및 노즐 홀더 측에서의 니들 안내 부재의 면 상에 형성된 채널을 포함할 수 있고, 압력 해제 보어는 간극을 채널과 연결하고 방사상 내측으로 연장한다.

분사 노즐 시스템에서, 채널은 노즐 홀더 측에서의 니들 안내 부재의 면 상의 홈일 수 있다.

분사 노즐 시스템에서, 니들 안내 부재는 니들 안내 부재의 칼라의 일 표면 상에 형성되어, 간극으로부터 노즐 홀더 측에서의 니들 안내 부재의 면의 중심 영역으로 연장하는 채널을 포함할 수 있다.

압력 해제 경로는 작동 중에 제1 밀봉 구역을 통해 누출하는 연료를 위한 저압 통로를 제공하도록 구성될 수 있다.

분사 노즐 시스템에서, 노즐 후드는 산화지르코늄 또는 산화알루미늄과 같은 엔지니어링 세라믹으로 만들어질 수 있다.

분사 노즐 시스템은 노즐 후드 및 니들 안내 부재가 장착 상태에서 본질적으로 제1 밀봉 구역 및 제2 밀봉 구역에서만 서로 접촉하도록 구성될 수 있다.

다음의 태양들이 본원에서 개시되는 보호 대상에 관련된다:

태양 1: 분사 노즐 시스템(10)이며,

니들(12),

분사 노즐 시스템(10)의 연료 분사 상태와 폐쇄 상태 사이에서 니들(12)을 안내하도록 구성된 보어(19)를 포함하는 니들 안내 부재(14), 및

분사 노즐 시스템(10)의 노즐 홀더 측에서의 니들 안내 부재(14)의 노즐 홀더측 면을 제외하고 니들 안내 부재(14)를 본질적으로 둘러싸는 노즐 후드(30) - 노즐 후드(30)는 분사 노즐 시스템(10)의 고압 연료 경로에 그리고 복수의 노즐 분무 구멍(24)을 거쳐 분사 노즐 시스템(10)의 분사 측에서의 노즐 후드(30)의 외부에 유체 연결되는 막힌 구멍 섹션(22)을 포함함 -

를 포함하고,

니들 안내 부재(14)의 보어(19)는 노즐 홀더 측에 접하는 니들 안내 부재(14)의 상부 1/3 내에서 고압 챔버(20)를 형성하고, 고압 공급 보어(46)가 고압 챔버(20)로부터 연장하여 니들 안내 부재(14)의 노즐 홀더측 면에서 개방되는 분사 노즐 시스템.

태양 2: 태양 1의 분사 노즐 시스템(10)에 있어서, 공급 보어(46)는 노즐 홀더 측으로부터 측정된 니들 안내 부재(14)의 길이의 35%, 30%, 25%, 20%, 또는 15%에 위치된 위치에서 고압 챔버(20)로 개방되는 분사 노즐 시스템.

태양 3: 태양 1 또는 2의 분사 노즐 시스템(10)에 있어서, 고압 공급 보어(46)는 20°, 25°, 30°, 35°, 또는 40°를 초과하는 각도로 노즐 시스템(10)의 종축(23)에 대해 기울어지는 분사 노즐 시스템.

태양 4: 태양 1 내지 3 중 어느 하나의 분사 노즐 시스템(10)에 있어서, 고압 공급 보어(46) 및 보어(19) 둘레의 니들 안내 부재(14)의 재료 두께는 작동 중에 공급되는 가압 연료의 압력 하에서 본질적으로 변형되지 않도록 구성되는 분사 노즐 시스템.

태양 5: 태양 1 내지 4 중 어느 하나의 분사 노즐 시스템(10)에 있어서, 보어(19)는 고압 챔버(20)와 니들(12)의 칼라(50) 사이에 제1 니들 안내 섹션(80)을 포함하는 분사 노즐 시스템.

태양 6: 태양 5의 분사 노즐 시스템(10)에 있어서, 제1 니들 안내 섹션(80)의 길이는 종축(23)을 따른 니들 안내 부재(14)의 연장부의 30%, 20%, 15%, 10%, 또는 5%인 분사 노즐 시스템.

태양 7: 태양 1 내지 6 중 어느 하나의 분사 노즐 시스템(10)에 있어서, 보어(19)는 분사 측에 가까운 제2 니들 안내 섹션(82)을 포함하고, 제2 니들 안내 섹션(82)은 니들(12)과 상호 작용하는 분사 노즐 시스템.

태양 8: 태양 7의 분사 노즐 시스템(10)에 있어서, 제2 니들 안내 섹션(82)은 니들(12) 및 보어(19)가 서로 접촉하는 영역 및 작동 중에 가압 연료를 위한 통로를 제공하는 영역을 포함하는 분사 노즐 시스템.

태양 9: 태양 7 또는 8의 분사 노즐 시스템(10)에 있어서, 제2 니들 안내 섹션(82)은 니들 안내 부재(14)의 밸브 시트(44) 상에서 니들(12)을 중심화하는 것을 보조하도록 구성되는 분사 노즐 시스템.

태양 10: 태양 1 내지 9 중 어느 하나의 분사 노즐 시스템(10)에 있어서, 복수의 고압 공급 보어(46)가 작동 중에 고압 챔버(20)에 하나 이상의 유체를 공급하도록 구성되는 분사 노즐 시스템.

태양 11: 태양 1 내지 10 중 어느 하나의 분사 노즐 시스템(10)에 있어서, 니들 안내 부재(14)는 분사 측에서 밸브 개방부를 구비한 밸브 시트(44)를 형성하도록 구성되고, 니들(12)은 밸브 시트(44)의 밸브 개방부를 밀봉하도록 구성되는 분사 노즐 시스템.

태양 12: 태양 1 내지 11 중 어느 하나의 분사 노즐 시스템(10)에 있어서, 노즐 후드(30)는 산화지르코늄 또는 산화알루미늄과 같은 산화물 세라믹 및 탄화물 세라믹 및 질화물 세라믹과 같은 비산화물 세라믹 중 적어도 하나를 포함하는 하나 이상의 엔지니어링 세라믹을 포함하는 분사 노즐 시스템.

본 발명의 바람직한 실시예가 본원에서 설명되었지만, 개선 및 변형이 다음의 특허청구범위의 범주로부터 벗어남이 없이 통합될 수 있다.

Claims

연료 분사 노즐 시스템(10) 내에서 사용되도록 구성된 세라믹 노즐 후드(30)이며,
세라믹 노즐 후드(30)는 내측 챔버를 둘러싸는 내측 표면을 갖고, 내측 챔버는 종축(23)을 따라 연장하고, 분사 측에서 폐쇄되며 홀더 측에서 개방되고, 분사 측 및 노즐 홀더 측은 종축(23)을 따른 세라믹 노즐 후드(30)의 대향 측면들에 있고,
세라믹 노즐 후드(30)는,
세라믹 노즐 후드(30)의 분사 측에서의, 세라믹 노즐 후드(30)의 내측 표면 상의 제1 부재 접촉 면(90) - 제1 부재 접촉 면(90)은 종축(23)에 대해 본질적으로 직교하여 연장하고, 노즐 홀더 측을 향함 -, 및
세라믹 노즐 후드(30)의 노즐 홀더 측에서의, 대향 측면들 상에서, 분사 측으로부터 멀리 향하는 제2 부재 접촉 면(92) 및 분사 측을 향하는 장착부 접촉 면(27)을 포함하는 칼라(38)
를 포함하고,
세라믹 노즐 후드(30)의 내측 챔버는 세라믹 노즐 후드(30)의 분사 측에서 막힌 구멍 섹션(22)을 포함하고, 막힌 구멍 섹션(22)은 제1 부재 접촉 면(90)을 통해 종축을 따라 내측 챔버의 잔여 섹션에 그리고 복수의 노즐 분무 구멍(24)을 거쳐 세라믹 노즐 후드(30)의 외부에 유체 연결되는 세라믹 노즐 후드.
제1항에 있어서, 세라믹 노즐 후드(30)의 방사상 연장부가 변하는 영역, 및 종축(23)에 대해 50° 미만의 각도로 세라믹 노즐 후드(30)의 내측 표면 상에서 연장하는 기울어진 면(98)을 추가로 포함하는 세라믹 노즐 후드.
제1항 또는 제2항에 있어서, 종축(23)에 대해 본질적으로 직교하여 연장하며 분사 측을 향하는 세라믹 노즐 후드(30)의 외측 표면 상의 실린더 헤드 접촉 면(60)을 추가로 포함하는 세라믹 노즐 후드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹 노즐 후드(30)는 원통형 형상이고, 제1 부재 접촉 면(90), 제2 부재 접촉 면(92), 장착부 접촉 면(27), 및 실린더 헤드 접촉 면(60) 중 적어도 하나는 고리 형상인 세라믹 노즐 후드.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹 노즐 후드(30)는 산화지르코늄 또는 산화알루미늄과 같은 산화물 세라믹 및 탄화물 세라믹 및 질화물 세라믹과 같은 비산화물 세라믹 중 적어도 하나를 포함하는 하나 이상의 엔지니어링 세라믹을 포함하는 세라믹 노즐 후드.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 부재 접촉 면(90) 및 제2 부재 접촉 면(92)은 제1 및 제2 밀봉 구역을 각각 형성하도록 구성되고, 부재의 대응하는 후드 접촉 면들이 세라믹 노즐 후드(30) 내로 삽입 가능한 세라믹 노즐 후드.
분사 노즐 시스템(10)이며,
니들(12),
분사 노즐 시스템(10)의 연료 분사 상태와 밀봉 상태 사이에서 니들(12)을 안내하도록 구성된 니들 안내 부재(14), 및
니들 안내 부재(14)의 노즐 홀더측 면을 제외하고 니들 안내 부재(14)를 본질적으로 둘러싸도록 구성된 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 세라믹 노즐 후드(30)
를 포함하는 분사 노즐 시스템.
제7항에 있어서, 제1 부재 접촉 면(90)은 힘이 세라믹 노즐 후드(30)의 노즐 홀더 측의 방향으로 장착부 접촉 면(27) 상으로 인가될 때, 니들 안내 부재(14)의 제1 후드 접촉 표면(94)과 고압 밀봉을 형성하도록 구성되고, 특히 홈(500)이 제1 후드 접촉 표면(94) 내에 제공되는 분사 노즐 시스템.
제7항 또는 제8항에 있어서, 분사 노즐 시스템(10)의 미장착 상태에서, 세라믹 노즐 후드(30)의 제1 부재 접촉 면(90)과 제2 부재 접촉 면(92) 사이의 거리는 니들 안내 부재(14)의 대응하는 제1 후드 접촉 면(94)과 제2 후드 접촉 면(96) 사이의 거리 미만이고, 이에 의해 분사 노즐 시스템(10)의 장착 상태에서 세라믹 노즐 후드(30) 내에 인장 응력을 제공하는 분사 노즐 시스템.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 니들 안내 부재(14)는 분사 노즐 시스템(10)의 연료 분사 상태와 폐쇄 상태 사이에서 니들(12)을 안내하도록 구성된 보어(19)를 포함하고, 니들 안내 부재(14)의 보어(19)는 노즐 홀더 측에 접하는 니들 안내 부재(14)의 상부 1/3 내에서 고압 챔버(20)를 형성하고, 고압 공급 보어(46)가 고압 챔버(20)로부터 연장하여, 니들 안내 부재(14)의 노즐 홀더측 면 내로 개방되는 분사 노즐 시스템.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 장착 상태에서, 세라믹 노즐 후드(30) 및 니들 안내 부재(14)는 제1 밀봉 구역(29) 및 제2 밀봉 구역(31)에서 서로 접촉하고, 간극이 후드(30)와 니들 안내 부재(14) 사이에 형성되어, 제1 밀봉 구역(29)으로부터 제2 밀봉 구역(31)으로 연장하고, 분사 노즐 시스템(10)은 간극을 통해 연장하여 간극을 노즐 홀더측 면에서 분사 노즐 시스템(10)의 외부와 연결하는 압력 해제 경로(76, 176, 276)를 추가로 포함하는 분사 노즐 시스템.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 분사 노즐 시스템(10)의 분사 측에서 세라믹 노즐 후드(30)와 니들 안내 부재(14) 사이의 간극 내에서 연장하는 냉각제 경로를 추가로 포함하고, 간극은 분사 노즐 시스템(10)의 연료 공급 경로로부터 제1 고압 밀봉 구역(29)에 의해 밀봉되고, 간극과 유체 연결되는 유입 및 유출 냉각제 도관(334)을 포함하는 분사 노즐 시스템.
노즐 홀더(18) 상으로 분사 노즐 시스템(10)을 장착하기 위한 방법이며,
분사 노즐 시스템(10)은 니들(12), 분사 노즐 시스템(10)의 연료 분사 상태와 밀봉 상태 사이에서 니들(12)을 안내하도록 구성된 니들 안내 부재(14), 및 니들 안내 부재(14)의 노즐 홀더측 면을 제외하고 니들 안내 부재(14)를 본질적으로 둘러싸도록 구성된 세라믹 노즐 후드(30)를 포함하고, 분사 노즐 시스템(10)의 미장착 상태에서, 세라믹 노즐 후드(30)의 제1 부재 접촉 면(90)과 제2 부재 접촉 면(92) 사이의 거리는 니들 안내 부재(14)의 제1 후드 접촉 면(94)과 제2 후드 접촉 면(96) 사이의 거리 미만이고,
상기 방법은,
세라믹 노즐 후드(30)의 제1 부재 접촉 면(90)이 니들 안내 부재(14)의 제1 후드 접촉 면(94)과 접촉하여, 제1 밀봉 구역(29)을 형성하도록, 세라믹 노즐 후드(30)의 노즐 홀더 측의 방향으로 세라믹 노즐 후드(30) 상으로 힘을 인가하는 단계,
세라믹 노즐 후드(30)의 제2 부재 접촉 면(92)이 니들 안내 부재(14)의 제2 후드 접촉 면(96)과 접촉하여, 제2 밀봉 구역(29)을 형성하도록, 세라믹 노즐 후드(30)를 연신시키도록 세라믹 노즐 후드(30) 상으로의 힘을 증가시키는 단계, 및
니들 안내 부재(14)와 노즐 홀더(18) 사이의 밀봉 접촉을 형성하도록 세라믹 노즐 후드(30) 상으로의 힘을 추가로 증가시키는 단계
를 포함하는 방법.
제13항에 있어서, 세라믹 노즐 후드(30)의 노즐 홀더 측의 방향으로의 세라믹 노즐 후드(30) 상으로의 힘은 세라믹 노즐 후드(30)의 칼라(38)의 장착부 접촉 면(27)에 인가되는 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서, 세라믹 노즐 후드(30)의 노즐 홀더 측의 방향으로의 세라믹 노즐 후드(30) 상으로의 힘은 나사 연결부를 거쳐 노즐 홀더(18)와 상호 작용하는 장착부(16)를 거쳐 인가되는 방법.