KR890001713B1 - 다단 연료 분사장치 - Google Patents

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KR890001713B1 KR1019850007364A KR850007364A KR890001713B1 KR 890001713 B1 KR890001713 B1 KR 890001713B1 KR 1019850007364 A KR1019850007364 A KR 1019850007364A KR 850007364 A KR850007364 A KR 850007364A KR 890001713 B1 KR890001713 B1 KR 890001713B1
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히데아끼 고마다
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지이제루 기기 가부시기가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

다단 연료 분사장치
제 1 도는 본 발명의 한 실시예를 나타낸 구성도.
제 2 도는 위 실시예에서 사용한 노즐을 나타낸 단면도.
제 3 도는 위 실시예에 있어서의 제어작동예를 나타낸 타이밍 도표이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 유량조절수단 2 : 압력발생수단
3 : 증압(增壓)수단 4 : 전환수단
5 : 제어수단 6 : 분사노즐
29 : 주분사통로 30 : 플루우트 밸브(針弁)
31 : 보조 분사통로 32 : 첵밸브(Check valve)
본 발명은 이종의 연료를 다단 분사시키는 연료 분사장치에 관한 것으로, 예를 들면 선박용 디이젤엔진에 사용될 수 있는 것이다.
고압용의 연료 분사장치로서, 예컨데 특개소 58-77160호 공보에 게시되어 있는 바와같이 유량을 조절한 연료를 증압기에 도입하고, 이 증압기의 연료를 작동유(hydraulic operating)로 가압하여 분사노즐에서 분사시킨 다음 증압기로의 작동유압을 전자밸브로 전환하여 연료의 분사시기를 자동제어하는 것을 잘 알려져 있다. 또 예를들면, 특개소 50-119130호 공보에 게재되어 있는 바와 같이, C중유 등의 주연료를 분사한 직후에 물등의 보조연료를 분사시켜 실린더에 있어서의 과농도 혼합기체를 완전연소시켜서 실린더 내의 열발생효율을 높이도록 한 것도 잘 알려져 있다.
이것은, 연료분사펌프에서 보내진 주연료의 압력으로 분배기의 플런저(plunger)를 구동하고, 이 플런저에 따라 주연료와 보조연료와를 2개의 분사노즐에 타이밍을 달리하여 보내 실린더에 2단으로 분사시킨다.
따라서, 전자의 발명에 후자의 발명을 조함하여 고압용의 연료 분사장치에 다단 분사기능을 갖게 하는 것은 용이하기는 하지만, 종래에 있어서는 상술한 바와같이, 하나의 실린더에 대하여 2개의 분사노즐을 사용하고 있으므로, 그 실린더헤드에 2개의 분사노즐을 장착하지 않으면 안되며, 이와같이 하나의 실린더헤드에 2개의 분사노즐을 장착하는 것은 스페이스적으로도 어렵고 가장 적합한 분사위치, 분사방법을 선택함에 있어서도 어려움이 발생하여 장치함에 곤란성을 수반한다고 하는 문제점이 있었다.
그래서, 본 발명은 하나의 분사노즐에 다단 분사기구를 일체적으로 가지게 하여, 위에서 설명한 장치상의 곤란성을 해소하며, 열발생효율을 높이는 것이 용이한 고압용의 연료 분사장치를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
그리고, 본 발명의 요지로 하는 바는 주연료와 보조연료와를 각기 유량조절을 하여 보내는 유량조절수단과, 작동압을 발생하는 압력발생수단과, 이 압력발생수단으로 부터의 작동압으로 유량조절수단으로 부터의 연료압을 각기 증압하는 증압수단과, 이 증압수단으로의 작동압을 각기 전환하는 전환수단과, 이 전환수단의 전환시기를 엔진의 운전상태에 따라서 제어하는 제어수단과, 증압수단에 의하여 증압된 각기의 연료를 분사하는 분사노즐을 구비하였으며, 이 분사노즐은 하나의 연료를 통과시키는 주분사통로와, 이 주분사통로를 개폐하는 플로우트 밸브와, 이 플로우트 밸브를 통하여 이 플로우트 밸브의 선단에서 주분사통로에 접속되어 다른 연료를 통과시키는 보조분사통로와, 주분사통로에서 보조분사통로에의 연료의 역류를 저지하는 첵밸브가 마련된 연료 분사장치라 하는 점에 있다.
따라서, 유량조절수단에 따라 증압수단에 보내진 주연료의 보조연료는 제어수단으로 제어되는 전환수단의 전환시기에 따라서 각기 분사노즐에서 분사되는 것이지만, 이 분사노즐에 있어서는, 주분사통로의 연료의 압력이 상승하면 플로우트 밸브가 리프트하여, 주분사통로가 열려서 제 1단의 분사가 이루어지며, 이때 첵밸브로 주분사통로로 부터 보조분사통로에 역류하는 것을 지지하게 되고, 이어서 보조분사통로의 연료의 압력이 상승하면 첵밸브가 리프트하여 보조분사통로가 열려서 제 2단의 분사가 이루어지므로, 하나의 분사노즐에 다단 분사기구를 지니도록 도모할 수 있으며, 그 때문에 상술한 과제를 달성할 수 있는 것이다. 다음에 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.
제 1 도에서 본 발명의 한 실시예를 나타낸 것으로 연료 분사장치는, 개략하여 유량조절수단(1), 압력발생수단(2), 증압수단(3), 전환수단(4), 제어수단(5) 및 분사노즐(6)등으로 구성되어 있다.
유량조절수단(1)은, 예컨데 C중유인 주연료 A를 저장한 주연료탱크(7a)와, 예컨데 물인 보조연료 B를 저장한 보조연료탱크(7b)를 구비한다. 이 연료팅크(7a),(7b)는 송유펌프(8a),(8b)를 개재하여 유량조절펌프(9a),(9b)에 접속되어 있다.
또, 이 유량조절펌프(9a),(9b)는 엔진의 회전과 동기하여 회전하는 캠(10a),(10b)에 의하여 플런저(11a),(11b)가 왕복운동하여, 그 플런저(11a),(11b)의 유효 스트로우크가 조속기(governor)(12)에 의하여 조절되며, 이 유량조절펌프(9a),(9b)로 부터는 각기 유량이 조절된 연료 A,B가 송출밸브 (13a),(13b)를 개재하여 증압수단(3)으로 보내지도록 되어 있다.
압력발생수단(2)은 모우터(14)로 구동하는 작동유펌프(15)를 구비하고, 이 작동유펌프(15)의 구동에 따라 작동유탱크(16)의 작동유를 빨아올려 가압하여 후류측으로 보낸다. 이 작동유탱크(16)에서 나온 작동유는, 그 최대압력이 릴리이프 밸브(17)에 의하여 조절되며, 필터(18)를 개재하여 이물이 제거되고 축압기(accumlator)(19)에 의하여 축압되어서 출력된다.
증압수단(3)은 예컨데 2개의 증압기(20a),(20b)로 구성되어 있다. 이 증압기(20a),(20b)는 동일한 구조를 지녔으며, 긴 지름의 보오(bore)(21a),(21b)에 이어서짧은 지름의 보오(22a),(22b)가 형성되어 긴 지름의 보오(21a),(21b)에는 긴 지름의 피스톤(23a),(23b)이, 짧은 지름의 보오(22a),(22b)에는 짧은 지름의 피스톤(24a),(24b)이 각기 접동이 자유롭도록 삽입되어 있다. 이 긴 지름의 피스톤(23a),(23b)과 짧은 지름의 피스톤(24a),(24b)과는 서로 연결 고정되어 있다. 또 긴 지름의 보오(21a),(21b)는 다음에 설명하는 전환수단(4)을 개재하여 압력발생수단(2)에 접속되어 있음과 동시에, 짧은 지름의 보오(22a),(22b)는 유량 조절수단(1)의 유량조절펌프(9a),(9b)의 출구 및 분사노즐(6)에 접속되어, 유량조절펌프(9a),(9b)에 접속된 입구에는 첵밸브(25a),(25b)가 마련되어 있다.
따라서, 다음에 설명하는 전환수단(4)을 개재하여 압력발생수단(2)으로 부터의 작동유가 긴 지름의 보오(21a),(21b)에 공급이 되면, 그 작동유압이 긴 지름의 피스톤(23a),(23b)에 작용하여 긴 지름의 피스톤(23a),(23b) 및 짧은 지름의 피스톤(24a),(24b)이 밀어올려지고, 짧은 지름의 보오(22a),(22b)에 나오지 못하게 가두어진 연료 A, B가 증압되어서 분사노즐(6)에 공급된다. 한편, 다음에 설명하는 전환수단(4)을 개재하여 긴 지름의 보오(21a),(21b)의 작동유가 압력발생수단(2)의 작동유탱크(16)에 되돌아오게 되면, 긴 지름의 보오(21a),(21b)의 압력이 저하하여 긴 지름의 피스톤(23a),(23b) 및 짧은 지름의 피스톤(24a),(24b)이 하강하여 유량조절수단(1)의 유량조절펌프(9a),(9b)로 부터의 연료 A, B가 짧은 지름의 보오(22a),(22b)에 공급이 된다.
전환수단(4)은 압력발생수단(2)으로 부터 2개로 갈라진 작동유공급통로(26a),(26b)에 전자비례형의 감압밸브(27a),(27b)와 전자조작형의 방향전환밸브(28a),(28b)가 마련되어 있다. 감압밸브(27a),(27b)는 다음에 설명하는 제어수단(5)의 출력에 따라서 작동유의 압력을 조절하며, 또 방향전환밸브(28a),(28b)는, 그 작동유의 방향을 제어수단(5)의 출력에 따라서 전환하고, Ⅰ위치로 하였을때는 전술한 긴 지름의 보오(21a),(21b)의 작동유를 전술한 작동유탱크(16)에 되돌아오게하며, Ⅱ위치로 하였을때는 전술한 긴 지름의 보오(21a),(21b)에 작동유를 공급한다.
재어수단(5)은 엔진의 운전상태, 예컨데 상사점 신호, 정역전판별신호, 배기행정판별신호, 그밖의 신호를 입력하여 이것들 입력신호를 비교연산 증폭처리하여 전술한 감압밸브(27a),(27b)와 방향전환밸브(28a),(28b)에 제어신호를 출력하도록 되어 있다.
분사노즐(6)은 주연료 A를 통과시키는 주분사통로(29)와, 이 주분사통로(29)를 개폐하는 플로우트밸브(30)와, 이 플로우트밸브(30)를 통하여 이 플로우트밸브(30)의 선단에서 전술한 주분사통로(29)에 접속되어, 보조연료 B를 통과시키는 보조분사통로(31)와, 주분사통로(29)에서 보조분사통로(31)로이 연료의 역류를 저지하는 첵밸브(32)를 구비하였으며, 플로우트밸브(30)는 가압스프링(51)에 가압되어 있는 바 이와같은 분사노즐(6)의 구체적인 예가 제 2도에 나타내어 있다.
제 2도에서 분사노즐(6)은 상하로 분할된 상부 본체(34a)와 하부 본체(34b)를 결합하여 구성한 노즐본체(34)를 지니고, 이 노즐본체(34)가 엔진의 실린더헤드에 장치되도록 되어 있다. 이 노즐본체(34)가 엔진의 실린더헤드에 정치되도록 되어 있다. 이 노즐본체(34)에는 주입구 구멍(35)이 형성되었는데, 이 주입구 구멍(35)의 일단이 노즐본체(34)의 상부면에 개구하여, 이 주입구 구멍(35)에 유량조절펌프(9a)로 부터의 주연료 A가 공급이 되도록 되어 있으며, 이 주입구 구멍(35)의 타단은 마찬가지로 노즐본체(34)에 형성된 주연료유류실(36)에 접속되어 있다.
이 주연료유류실(36)은, 그 하부에 주시이트면(37)이 윗쪽으로 열리도록 형성되어 있다. 나아가서 이 주시이트면(37)에 이어지는 출구실(38)과 이 출구실(38)에서 노즐본체(34)의 선단에서 일정한 각도로써 개구한 여러개의 분사구멍(39)이 형성되어 있으며, 상술한 주입구 구멍(35), 주연료유류실(36), 출구실(38) 및 분사구멍(39)으로 부터 주분사통로(29)가 구성되어 있다. 또 노즐본체(34)의 중심축 방향에는 중심구멍(40)이 노즐본체(34)의 상단에서 주연료유료실(36)까지 형성되어, 이 중심구멍(40)의 선단측으로 플로우트 밸브(30)가 접동이 자유롭도록 삽입되어 있다. 이플로우트밸브(30)는 그 선단 바깥단부가 주시이트면(37)에 대응하여 테이퍼 형상으로 형성되어서 주시이트면(37)에 대응하여 테이퍼 형상으로 형성되어서 주시이트면 (37)에 착좌(着座), 이탈하여 주분사통로(29)를 개폐하도록 되어 있다.
또 이 플로우트 밸브(30)의 주연료유류실(36)에 대면하면 부분에는 테이퍼 형상의 압력받침부(41)가 형성 되었는데, 이 압력받침부(41)로 주연료유류실(36)내의 연료압을 받아서 플로우트밸브(30) 위쪽으로 가압된다. 나아가서 이 플로우트(30)의 상단에는 밸브시이트(42)를 개재하여 연결봉(43)이 맞닿았으며, 이 연결봉(43)이 가압스프링에 의하여 아래쪽으로 가압되어 플로우트밸브(30)가 주시이트면(37)에 가압되어 있다.
보조입구 구멍(44)은, 그 일단이 주입구 구멍(35)과 마찬가지로 노즐 본체(34)의 상부면에 개구하여 유량 조절펌프로 부터의 보조연료 B가 공급이 되도록 되어 있으며, 이 보조입구 구멍(44)의 타단은 중심구멍(40)의 대략 중앙에 형성된 보조 연료유류실(45)에 통하고 있다. 이 보조 연료유류실(45)내에는 밸브시이트(42)의 상부가 수납되어 있다. 또 이 밸브시이트(42)의 하부와 플로오로밸브(30)의 상부에는 첵밸브 배설구멍(46a),(46b)이 형성되었는데, 한편의 첵밸브 배설구멍(46a)이 밸브시이트(42)에 형성된 제 1 연통구멍(47)을 개재하여 보조연료유류실(45)에 연통하고 있다. 또 다른편의 첵밸브 배설구멍(46b)의 하부에는 스프링받이(48)가 삽입되었으며, 이 스프링받이(48) 및 플로우트밸브(30)에 제 2연통구멍(49)과 제 3 연통구멍(50)이 형성되고, 이 제2 및 제 3 연통구멍(49),(50)을 개재하여 첵밸브 배설구멍(46b)과 출구실(38)이 연통하고 있다. 즉, 보조분사통로(32)는 보조입구 구멍(44), 보조연료유류실(45), 첵밸브 배설구멍(46a),(46b) 및 제1 내지 제3의 연통구멍(47),(49),(50)으로 구성되어 있다.
첵밸브(32)는 예컨데 포핏(poppet)형상이며, 밸브시이트(12)의 하단에 스프링(51)으로 가압되어서 착좌 하였고, 이 스프링(51)의 타단이 스프링받이(48)에 형성된 단부(段部)(52)로 받쳐져 있다. 또 스프링(51)의 상부에는 스토퍼(53)가 첵밸브(32)에 대면하여 형성되고, 이 스토퍼(53)에 의하여 첵밸브(32)의 최대 리프트 위치가 규제되어 있다.
다음에 제 3 도에 기초하여, 제어작동의 한예에 대하여 설명하면, 제어수단(4)에는 엔진의 크랭크축의 일정한 회전각도에 대응하여 상사점신호가 입력되고, 이에따라 엔진의 실린더가 상사점에 오는 타이밍을 판단 한다. 또 정역적판별신호와 배기행정판별신호가 입력되어 엔진이 정상방향의 회전을 하고 있는지 아닌지 및 배기행정의 타이밍을 판단한다.
그래서 엔진이 정상방향으로 회전하고 있을 경우에 있어서는 배기행정이 종료한 다음 상사점을 통과하여 일정시간이 경과한 다음에 제 1 전환신호를 소정시간"H"라하여, 이 제 1 전환신호를 주연료 A 용도의 방향 전환밸브(28a)에 출력한다. 이 제 1전환신호의 동작이 시작 보다 약간 늦게 이 방향전환밸브(28a)는 급격하게 열려지고, 그 동작이 멈춤으로서 서서히 닫혀진다. 이 방향전환밸브(28a)가 열리면, 압력발생수단(2)으로 부터의 작동유가 감압밸브(27a) 및 방향전환밸브(28a)를 개재하여 증압기(20a)의 긴 지름의 보오(21a)에 보내어지므로 그 작동유압이 상승하여 긴 지름의 피스톤(23a) 및 짧은 지름의 피스톤(24a)을 상승시킨다.
이때문에 짧은 지름의 보오(22a)안에 나오지 못하게 갇혀져 있는 주연료 A의 압력도 급격히 상승하여, 가압스프링(33)에 저항하여 분사노즐(6)의 프롤우트밸브(30)를 리프트하게 한다. 이 플로우트 밸브(30)의 리프트시간은 유량조절수단(1)의 유량조절펌프(9a)에 의하여 보내져서 주연료 A의 양에 의하여 결정되므로 유량이 조절된 주연료 A가 분사노즐(6)에서 엔진의 실린더 내에 분사된다.
보조분사의 경우에는 주분사의 타이밍 보다 약간 늦게 이루어지게 되며, 제어수단(5)으로 부터는 제 1 전환신호 보다 약간의 시간을 늦추어서 제 2 전환신호가 보조연료 B 용도의 방향전환밸브(28b)에 출력되어 첵밸브(32)를 열고 주분사와 마찬가지로 유량이 조절된 보조연료 B가 엔진의 실린더 내에 분사된다.
이와같이 주분사의 직후에 보조분사를 하게 되므로 엔진의 실린더에 있어서는 주분사연료의 아직 불이 달리지않은 부분에 보조분사연료가 닿아서 착화하게 되고 실린더의 열발생효율을 높여 양호한 연소 특성을 얻을 수 있는 것이다.
위에서 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 보조분사통로와 첵밸브와를 마련하여 하나의 분사노즐에 다단 분사기구를 구비하도록 하였으므로 다단 분사함에 있어서 하나의 실린더헤드에는 하나의 분사노즐을 장착하면 되는 것으로 실린더헤드 둘레를 콤팩트하게 할 수 있고, 또 주분사와 보조분사에 공통한 분사구멍을 이용하므로, 분사위치나 분사방향의 선정을 용이하게 할 수 있다. 또 보조분사통로는 플로우트밸브를 통하여 형성하였으므로 분사노즐 자체도 콤팩트하게 할 수 있다. 나아가서 주연료와 보조연료를 각기 유량조절하는 유량조절수단과, 압력발생수단으로 부터의 작동압을 전환하는 전환수단을 마련하였으므로, 주연료와 보조연료와의 분사량 및 분사시기를 각기 독립하여 제어할 수 있으며, 고압용의 연료분사장치에 있어서의 연료분사 특성의 개선에 유효한 등 효과를 성취할 수 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 주연료와 보조연료를 각기 유량조절하여 이송하는 유량조절수단(1)과, 작동압을 발생하는 압력발생수단(2)과, 이 압력발생수단(2)으로 부터의 작동압으로 유량조절수단(1)으로 부터의 연료를 각기 증압하는 증압수단(3)과, 이 증압수단(3)으로의 작동압을 각기 전환하는 전환수단(4)과, 이 전환수단(4)의 전환시기를 엔진의 운전상태에 따라서 제어하는 제어수단(5)과, 증압수단(3)에 의하여 증압된 각각의 연료를 분사하는 분사노즐(6)과를 구비하였으며, 이 분사노즐(6)은, 주연료를 통과시키는 주분사통로(29)와, 이 주분사통로(29)를 개폐하는 플로우트밸브(30)와, 이 플로우트밸브(30)를 통하여 플로우터밸브(30)의 선단에서 주분사통로(29)에 접속되었고, 보조연료를 통과시키는 보조분사통로(31)와, 주분사통로(29)에서 보조분사통로(31)에의 연료의 역류를 저지하는 첵밸브(32)를 마련한 것을 특징으로 하는 다단 연료분사장치.
KR1019850007364A 1984-10-15 1985-10-07 다단 연료 분사장치 KR890001713B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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JP84-215839 1984-10-15

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Publication Number Publication Date
KR860003427A KR860003427A (ko) 1986-05-23
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Family

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Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019850007364A KR890001713B1 (ko) 1984-10-15 1985-10-07 다단 연료 분사장치

Country Status (2)

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