KR102032013B1 - Fuel injection system and safety valve arrangement - Google Patents
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Abstract
왕복 기관용 연료 분사 시스템 (1) 은 상기 왕복 기관의 실린더들 (13) 에 연료를 분사하기 위한 연료 분사기들 (12), 적어도 하나의 연료 분사기 (12) 에 연료를 공급하기 위한 펌프 (5), 상기 펌프 (5) 로부터 적어도 하나의 상기 연료 분사기 (12) 에 연료를 안내하기 위한 공급 시스템 (6), 및 상기 공급 시스템 (6) 으로부터 연료 압력을 방출하기 위한 안전 밸브 배열체 (18) 를 포함한다. 상기 안전 밸브 배열체 (18) 는, 상기 공급 시스템 (6) 의 연료 압력이 미리 정해진 값에 도달하는 때에 개방하도록 배치되는 안전 밸브 (11) 를 포함한다. 상기 안전 밸브 배열체 (18) 는 연속하여 연결되는 적어도 두 개의 팽창 용적부들 (15) 을 추가로 포함하고, 상기 팽창 용적부들 (15) 중 하나의 팽창 용적부 (15) 는 상기 안전 밸브 (11) 의 출구 (19) 에 연결된다.The fuel injection system 1 for a reciprocating engine includes: fuel injectors 12 for injecting fuel into the cylinders 13 of the reciprocating engine, a pump 5 for supplying fuel to at least one fuel injector 12, A supply system 6 for guiding fuel from the pump 5 to the at least one fuel injector 12, and a safety valve arrangement 18 for releasing fuel pressure from the supply system 6. do. The safety valve arrangement 18 comprises a safety valve 11 arranged to open when the fuel pressure of the supply system 6 reaches a predetermined value. The safety valve arrangement 18 further comprises at least two expansion volumes 15 connected in series, wherein the expansion volume 15 of one of the expansion volumes 15 is the safety valve 11. Is connected to an outlet 19 of
Description
본 발명은 왕복 기관의 연료 분사 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 왕복 기관의 연료 분사 시스템과 같은 가압된 시스템으로부터 압력을 방출하기 위한 안전 밸브 배열체에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel injection system of a reciprocating engine. The invention also relates to a safety valve arrangement for releasing pressure from a pressurized system, such as a fuel injection system in a reciprocating engine.
왕복 기관들의 작동을 개선하기 위하여, 이른바 커먼 레일 연료 분사 시스템이 흔히 사용된다. 커먼 레일 시스템에서, 압력 공급 및 연료 분사는 서로로부터 기능적으로 분리된다. 연료는 고압 펌프에 의해 압력 어큐뮬레이터를 포함하는 커먼 압력 공급부로 공급되고, 상기 커먼 압력 공급부로부터 연료는 별개의 파이프들을 통해 각각의 실린더의 분사기로 이어진다.In order to improve the operation of reciprocating engines, so-called common rail fuel injection systems are often used. In a common rail system, the pressure supply and fuel injection are functionally separated from each other. The fuel is supplied by a high pressure pump to a common pressure supply comprising a pressure accumulator, from which fuel is directed to the injectors of each cylinder through separate pipes.
커먼 레일 시스템의 연료 압력은 고압 펌프 이후에 비교적 높아지고, 심지어 2000 bar 를 초과한다. 시스템 고장의 경우에 누출 및 다른 피해들을 방지하기 위하여, 압력 어큐뮬레이터에는, 시스템 내의 연료 압력을 미리 정해진 레벨 미만으로 유지시키는 안전 밸브가 제공된다. 안전 밸브는, 압력이 이러한 레벨을 초과하는 경우에, 압력 어큐뮬레이터로부터 저압 시스템으로 압력을 방출한다. 안전 밸브의 출구 측에는, 저압 시스템에 진입하기 이전에 적절한 레벨로 연료 압력을 감소시키는 팽창 용적부가 제공된다.The fuel pressure of the common rail system is relatively high after the high pressure pump and even exceeds 2000 bar. In order to prevent leakage and other damages in the event of a system failure, the pressure accumulator is provided with a safety valve to keep the fuel pressure in the system below a predetermined level. The safety valve releases pressure from the pressure accumulator to the low pressure system when the pressure exceeds this level. On the outlet side of the safety valve, an expansion volume is provided which reduces the fuel pressure to an appropriate level before entering the low pressure system.
전형적으로, 팽창 용적부에서 압력 강하는 상당히 높고, 이는 연료 분사 시스템의 안전 밸브 및 다른 구성 요소들에 스트레스를 야기할 수도 있다. 이러한 이유로, 더 강하고, 따라서 더 비싼 구성 요소들이 사용되어야 한다.Typically, the pressure drop in the expansion volume is quite high, which may cause stress on the safety valves and other components of the fuel injection system. For this reason, stronger and therefore more expensive components should be used.
본 발명의 목적은 개선된 압력 방출 배열체를 구비하는 연료 분사 시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a fuel injection system having an improved pressure relief arrangement.
상기 목적은 청구항 1 에 따른 연료 분사 시스템에 의해 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 연료 분사 시스템은 기관의 실린더들에 연료를 분사하기 위한 연료 분사기들, 적어도 하나의 연료 분사기에 연료를 공급하기 위한 펌프, 펌프로부터 적어도 하나의 연료 분사기에 연료를 안내하기 위한 공급 시스템, 및 공급 시스템으로부터 연료 압력을 방출하기 위한 안전 밸브 배열체를 포함하고, 상기 안전 밸브 배열체는, 공급 시스템의 연료 압력이 미리 정해진 값에 도달하는 때에 개방하도록 배치되는 안전 밸브를 포함한다. 안전 밸브 배열체는 연속하여 연결되는 적어도 두 개의 팽창 용적부들을 추가로 포함하고, 상기 팽창 용적부들 중 하나의 팽창 용적부는 안전 밸브의 출구에 연결된다.This object can be achieved by a fuel injection system according to
본 발명에 따른 연료 분사 시스템에서, 압력은 안전 밸브 이후에 단계적으로 강하된다. 높은 압력 강하를 갖는 하나의 큰 팽창 용적부를 구비하는 것 대신에, 적어도 두 개의 연속적인 팽창 용적부들이 제공되고, 압력이 단계적으로 더 감소된다. 그 결과, 안전 밸브 및 다른 시스템의 구성 요소들로 향하는 스트레스는 감소될 수 있다. 팽창 용적부들이 단일 용적의 경우에서보다 더 작게 만들어질 수 있기 때문에, 팽창 용적부들에 영향을 미치는 스트레스는 감소된다.In the fuel injection system according to the invention, the pressure is dropped step by step after the safety valve. Instead of having one large expansion volume with a high pressure drop, at least two consecutive expansion volumes are provided, and the pressure is further reduced step by step. As a result, stress directed to safety valves and other system components can be reduced. Since the expansion volumes can be made smaller than in the case of a single volume, the stresses affecting the expansion volumes are reduced.
본 발명에 따른 안전 밸브 배열체는 연속하여 연결되는 적어도 두 개의 팽창 용적부들을 포함하고, 상기 팽창 용적부들 중 하나의 팽창 용적부는 안전 밸브의 출구에 연결된다.The safety valve arrangement according to the invention comprises at least two expansion volumes which are connected in series, wherein the expansion volume of one of the expansion volumes is connected to the outlet of the safety valve.
이하에서, 본 발명은, 본 발명의 실시형태에 따른 연료 분사 시스템을 개략적으로 도시하는 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이다.In the following, the invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings which schematically show a fuel injection system according to an embodiment of the invention.
도면은 디젤 기관의 커먼 레일 연료 분사 시스템 (1) 을 도시한다.The figure shows a common rail
기관은 전기 및/또는 열을 발생시키기 위해 발전소에서 및/또는 선박에서 메인 기관 및/또는 보조 기관으로서 사용될 수 있는 대형 디젤 기관이다. 기관은 중간 속도의 4 행정 기관이다. 하지만, 본 발명의 사용은 4 행정 기관들에 제한되지 않는다. 기관의 최대 회전 속도는 300 ~ 1200 rpm 이다. 기관의 실린더들 (13) 은 V 형상으로 단일 뱅크 또는 두 개의 뱅크들로 배치된다. 전형적으로는, 기관은 8 ~ 20 개의 실린더들 (13) 을 구비한다. 실린더 보어는 전형적으로 10 ~ 80 ㎝ 이다. 하지만, 본 발명은 더 적은 그리고 더 큰 실린더 보어들을 가진 기관들에 또한 적용될 수 있다. 기관은 중유에 의해 작동될 수 있다.An engine is a large diesel engine that can be used as the main engine and / or auxiliary engine in power plants and / or on ships to generate electricity and / or heat. The agency is a four-stroke agency of medium speed. However, the use of the present invention is not limited to four administrative agencies. The maximum rotational speed of the engine is 300 to 1200 rpm. The
연료 분사 시스템 (1) 은 기관의 실린더들 (13) 에 연료를 분사하기 위한 연료 분사기들 (12) 을 포함한다. 연료 분사 시스템 (1) 은, 연료가 저압 펌프 (3) 에 의해 연료 라인 (4) 을 따라서 고압 펌프 (5) 로 공급되는 연료원, 예를 들어 연료 탱크 (2) 를 추가로 포함한다. 고압 펌프 (5) 는, 충분한 분사 압력이 분사기들 (12) 내에서 얻어질 수도 있다는 것을 가능하게 하는 레벨로 연료 압력을 상승시킨다. 실린더들 (13) 이 V 형상으로 배치되면, 연료 분사 시스템 (1) 은 양자의 실린더 뱅크들을 위한 공통의 고압 펌프를 포함할 수 있고, 각각의 실린더 뱅크에는 별개의 고압 펌프가 제공될 수 있다.The
연료 분사 시스템 (1) 은 고압 펌프 (5) 를 연료 분사기들 (12) 에 연결하는 공급 시스템 (6) 을 포함한다. 기관의 작동 동안, 공급 시스템 (6) 내의 연료 압력은 전형적으로 2000 bar 를 초과한다. 공급 시스템 (6) 에는 연료를 저장하기 위해 적어도 하나의 압력 어큐뮬레이터 (7, 8) 가 제공된다. 도면에 도시된 연료 분사 시스템 (1) 은 연결 파이프 (9) 를 통해 서로 유동 연결되어 배치되는 두 개의 별개의 어큐뮬레이터들 (7, 8) 을 포함한다. 연료는 고압 펌프 (5) 로부터 제 1 압력 어큐뮬레이터 (7) 로 공급되고, 연료는 상기 제 1 압력 어큐뮬레이터 (7) 로부터 연결 파이프 (9) 를 통해 제 2 압력 어큐뮬레이터 (8) 에 추가로 안내된다. 공급 시스템 (6) 은 공급 라인들 (14) 을 포함하고, 상기 공급 라인들 (14) 에 의해 연료 분사기들 (13) 은 압력 어큐뮬레이터들 (7, 8) 에 연결된다. 또한, 각각의 연료 분사기 (12) 에는 분사 이전에 연료를 저장하기 위한 별개의 압력 어큐뮬레이터 (20) 가 제공된다.The
제 2 압력 어큐뮬레이터 (8) 에는 순환 밸브 (10) 가 제공되고, 연료는 기관의 시동 이전에 연료를 가열하기 위해 상기 순환 밸브 (10) 를 통해 분사 시스템 (1) 내에서 순환될 수 있다. 연료 분사 시스템 (1) 은 공급 시스템 (6) 으로부터 압력을 방출하기 위한 안전 밸브 배열체 (18) 를 포함한다. 안전 밸브 배열체는 제 2 압력 어큐뮬레이터 (8) 에 탑재된 안전 밸브 (11) 를 포함한다. 안전 밸브 (11) 는, 공급 시스템 (6) 의 연료 압력이 미리 정해진 값에 도달하는 때에 개방하도록 배치된다. 또한, 안전 밸브 (11) 는 어큐뮬레이터들 (7, 8) 의 압력을 상기 미리 정해진 값 미만으로 유지시킨다.The
안전 밸브 배열체 (18) 는 적어도 두 개의, 전형적으로 2 ~ 5 개의 팽창 용적부들 (15) 을 추가로 포함하고, 상기 팽창 용적부들 (15) 은 연속하여 유동적으로 연결된다. 각각의 팽창 용적부 (15) 는 하나 이상의 도관들 및/또는 포트들을 통해 선행하는 및/또는 후속하는 팽창 용적부 (15) 에 연결된다. 유동 방향에서 도관들 또는 포트들의 단면적들은 팽창 용적부들 (15) 의 단면적들보다 더 작다. 따라서, 팽창 용적부 (15) 로부터 후속하는 팽창 용적부 (15) 로의 유동은 팽창 용적부들 (15) 의 상이한 압력 레벨들을 허용하기 위해 제한된다. 도면에 도시된 실시형태는 세 개의 팽창 용적부들 (15) 을 포함한다. 팽창 용적부들 (15) 중 하나, 즉 연료 유동 방향에서의 제 1 팽창 용적부는 안전 밸브 (11) 의 출구에 연결된다. 스로틀 (16) 은 각각 두 개의 연속하는 팽창 용적부들 (5) 사이에 배치된다. 또한, 최후의 팽창 용적부 (15) 의 하류 측에는 스로틀 (16) 이 제공된다. 최후의 팽창 용적부 (15) 는 연료원, 즉 연료 탱크 (2) 로 이어지는 복귀 라인 (17) 에 연결된다. 복귀 라인 (17) 의 연료 압력은 공급 시스템 (6) 의 연료 압력보다 더 낮다. 팽창 용적부 (15) 는 예를 들어 컨테이너일 수 있다. 팽창 용적부들 (15) 의 용적들은 동일할 수 있다. 대안으로, 팽창 용적부들 (15) 의 용적들은 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 연료 유동 방향에서 최초의 팽창 용적부 (15) 는 가장 큰 용적을 가질 수 있고, 최후의 팽창 용적부 (15) 는 가장 작은 용적을 가질 수 있다.The
공급 시스템 (6) 내의, 예를 들어 압력 어큐뮬레이터 (7, 8) 내의 압력이 미리 정해진 값에 도달하는 때에, 안전 밸브 (11) 는 개방한다. 공급 시스템 (6) 내의 여압은 안전 밸브 (11) 및 팽창 용적부들 (15) 을 통해 복귀 라인 (17) 으로 방출된다. 팽창 용적부들 (15) 및 스로틀 (16) 은 복귀 라인 (17) 으로 진입하기 이전에 적합한 레벨로 압력을 단계적으로 감소시킨다. 전형적으로, 최후의 팽창 용적부 (16) 이후의 연료 압력은 15 bar 미만이다. 또한, 연료는 공급 시스템 (6) 으로부터 안전 밸브 (11) 및 팽창 용적부들 (15) 을 통해 복귀 라인 (17) 으로 유동한다.When the pressure in the
본 발명은 전술한 실시형태와 상이한 실시형태들을 가질 수도 있다. 압력 어큐뮬레이터들 (7, 8) 은 연료 라인에 의해 교체될 수 있고, 상기 연료 라인은 고압 펌프 (5) 를 공급 라인들 (14) 에 연결시킨다. 이 실시형태에서, 각각의 연료 분사기 (12) 에는 별개의 압력 어큐뮬레이터 (20) 가 제공되고, 연료는 분사 이전에 상기 압력 어큐뮬레이터 (20) 에 저장된다. 안전 밸브 배열체 (18) 의 안전 밸브 (11) 는 연료 라인에 연결될 수 있다.The present invention may have different embodiments from those described above. The
Claims (9)
상기 연료 분사 시스템 (1) 은:
- 상기 왕복 기관의 실린더들 (13) 에 연료를 분사하기 위한 연료 분사기들 (12),
- 적어도 하나의 연료 분사기 (12) 에 연료를 공급하기 위한 펌프 (5),
- 상기 펌프 (5) 로부터 적어도 하나의 상기 연료 분사기 (12) 에 연료를 안내하기 위한 공급 시스템 (6),
- 연료를 저장하기 위한 적어도 하나의 압력 어큐뮬레이터 (7, 8, 20), 및
- 상기 공급 시스템 (6) 으로부터 연료 압력을 방출하기 위한 안전 밸브 배열체 (18) 를 포함하고,
상기 안전 밸브 배열체 (18) 는, 상기 공급 시스템 (6) 의 연료 압력이 미리 정해진 값에 도달하는 때에 개방하도록 배치되는 안전 밸브 (11) 를 포함하고,
상기 안전 밸브 배열체 (18) 는 단계적으로 압력을 감소시키기 위해 연속하여 연결되는 적어도 두 개의 팽창 용적부들 (15) 을 추가로 포함하고,
상기 팽창 용적부들 (15) 중 하나의 팽창 용적부 (15) 는 상기 안전 밸브 (11) 의 출구 (19) 에 연결되고,
연료의 유동 방향에서 최초의 팽창 용적부 (15)가 가장 큰 용적을 가지거나, 상기 팽창 용적부들 (15) 의 용적들은 동일한 것을 특징으로 하는, 왕복 기관용 연료 분사 시스템 (1).A fuel injection system 1 for a reciprocating engine,
The fuel injection system 1 is:
Fuel injectors 12 for injecting fuel into the cylinders 13 of the reciprocating engine,
A pump 5 for supplying fuel to at least one fuel injector 12,
A supply system 6 for guiding fuel from said pump 5 to at least one said fuel injector 12,
At least one pressure accumulator (7, 8, 20) for storing fuel, and
A safety valve arrangement 18 for releasing fuel pressure from the supply system 6,
The safety valve arrangement 18 comprises a safety valve 11 arranged to open when the fuel pressure of the supply system 6 reaches a predetermined value,
The safety valve arrangement 18 further comprises at least two expansion volumes 15 connected in series to reduce pressure in steps,
The expansion volume 15 of one of the expansion volumes 15 is connected to the outlet 19 of the safety valve 11,
A fuel injection system (1) for a reciprocating engine, characterized in that the first expansion volume (15) has the largest volume in the flow direction of the fuel, or the volumes of the expansion volumes (15) are the same.
상기 안전 밸브 배열체 (18) 는 연속하여 연결되는 2 ~ 5 개의 팽창 용적부들 (15) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 왕복 기관용 연료 분사 시스템 (1).The method of claim 1,
Said safety valve arrangement (18) is characterized in that it comprises two to five expansion volumes (15) connected in series, fuel injection system (1) for a reciprocating engine.
각각 두 개의 연속적인 팽창 용적부들 (15) 사이에 스로틀 (16) 이 배치되는 것을 특징으로 하는, 왕복 기관용 연료 분사 시스템 (1).The method according to claim 1 or 2,
A fuel injection system (1) for a reciprocating engine, characterized in that a throttle (16) is arranged between two successive expansion volumes (15) each.
최후의 팽창 용적부 (15) 의 하류 측에는 스로틀 (16) 이 제공되는 것을 특징으로 하는, 왕복 기관용 연료 분사 시스템 (1).The method of claim 3, wherein
A throttle (16) is provided on the downstream side of the last expansion volume (15), the fuel injection system (1) for a reciprocating engine.
연료의 유동 방향에서 최후의 팽창 용적부 (15) 가 가장 작은 용적을 가지는 것을 특징으로 하는, 왕복 기관용 연료 분사 시스템 (1).The method according to claim 1 or 2,
A fuel injection system (1) for a reciprocating engine, characterized in that the last expansion volume (15) has the smallest volume in the flow direction of the fuel.
상기 공급 시스템 (6) 은, 상기 연료 분사기들 (12) 이 별개의 공급 라인들 (14) 에 의해 연결되는 적어도 하나의 압력 어큐뮬레이터 (7, 8) 를 포함하고, 상기 압력 어큐뮬레이터 (7, 8) 에는 상기 안전 밸브 배열체 (18) 가 제공되는 것을 특징으로 하는, 왕복 기관용 연료 분사 시스템 (1).The method of claim 1,
The supply system 6 comprises at least one pressure accumulator 7, 8 to which the fuel injectors 12 are connected by separate supply lines 14, wherein the pressure accumulator 7, 8 is provided. The fuel injection system (1) for a reciprocating engine, characterized in that the safety valve arrangement (18) is provided.
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