JP2018009520A

JP2018009520A - エンジン

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Publication number: JP2018009520A
Application number: JP2016139436A
Authority: JP
Inventors: 勝博西村; Katsuhiro Nishimura; 宏一廣瀬; Koichi Hirose
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2036-07-14
Also published as: JP6659484B2

Abstract

【課題】拡散燃焼方式及び予混合燃焼方式のそれぞれでの使用頻度に応じて、燃料フィルタのメンテナンスを行うことができるようにし、燃料フィルタのメンテナンスの頻度を抑える。【解決手段】エンジン２１において、メイン燃料噴射弁は、拡散燃焼方式での燃焼時に燃焼室に液体燃料を供給する。パイロット燃料噴射弁は、予混合燃焼方式での燃焼時にガス燃料着火を目的として燃焼室にパイロット燃料を供給する。メイン燃料供給用経路１３０は、メイン燃料噴射弁に液体燃料を供給する。パイロット燃料供給用経路１４０は、パイロット燃料噴射弁にパイロット燃料を供給する。メイン燃料用フィルタ１３１は、メイン燃料供給用経路１３０の中途部に設けられる。パイロット燃料用フィルタ１４１は、パイロット燃料供給用経路１４０の中途部に設けられる。【選択図】図１０

Description

本発明は、多種燃料採用型のエンジンに関する。詳細には、エンジンにおける液体燃料供給用の配管の詰まりを防止するための構成に関する。

従来から、天然ガス等の燃料ガスを空気に混合させて燃焼させる予混合燃焼方式と、重油等の液体燃料（燃料油）を拡散させて燃焼させる拡散燃焼方式との何れかを択一的に選択して駆動させることができる、いわゆるデュアルフューエルエンジンが知られている。特許文献１は、この種のエンジンであるエンジン装置を開示する。

この特許文献１のエンジン装置では、拡散燃焼方式での燃焼時に燃焼室に液体燃料を供給するメイン燃料噴射弁と、当該メイン燃料噴射弁に液体燃料を調達するためのメイン燃料供給用配管と、が備えられている。また、このエンジン装置では、予混合燃焼方式での燃焼時にガス燃料着火を目的として燃焼室にパイロット燃料を供給するパイロット燃料噴射弁と、当該パイロット燃料噴射弁にパイロット燃料を調達するためのパイロット燃料供給用配管と、が備えられている。

特開２０１５−８６７２８号公報

しかし、上記特許文献１の構成では、メイン燃料供給用配管及びパイロット燃料供給用配管の何れに関しても、燃料中に含まれるゴミや汚れ等を除去するための燃料フィルタについて何ら開示がされていない。

そこで、従来の構成においては、燃料フィルタのレイアウトとして、例えば、メイン燃料供給用配管とパイロット燃料供給用配管とに分岐される地点よりも上流側の共通の配管に、共通の燃料フィルタを配置することが対応案として考えられる。

しかしながら、その場合、予混合燃焼方式での使用頻度及び拡散燃焼方式での使用頻度に偏りがあったとしても、一定の使用頻度を過ぎたら、共通の燃料フィルタを新しいものに交換する必要があり、燃料フィルタの交換頻度をより少なくするための改善案が望まれていた。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、拡散燃焼方式及び予混合燃焼方式のそれぞれでの使用頻度に応じて、燃料フィルタのメンテナンスを行うことができるようにし、燃料フィルタのメンテナンスの頻度を抑えることを課題とする。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成のエンジンが提供される。即ち、このエンジンは、気体燃料を空気と混合させてから燃焼室に流入させる予混合燃焼方式と、液体燃料を前記燃焼室内に噴射して燃焼する拡散燃焼方式と、に対応可能である。このエンジンは、メイン燃料噴射弁と、パイロット燃料噴射弁と、メイン燃料供給用経路と、パイロット燃料供給用経路と、メイン燃料用フィルタと、パイロット燃料用フィルタと、を備える。前記メイン燃料噴射弁は、前記拡散燃焼方式での燃焼時に前記燃焼室に液体燃料を供給する。前記パイロット燃料噴射弁は、前記予混合燃焼方式での燃焼時にガス燃料着火を目的として前記燃焼室にパイロット燃料を供給する。前記メイン燃料供給用経路は、前記メイン燃料噴射弁に液体燃料を供給する。前記パイロット燃料供給用経路は、前記パイロット燃料噴射弁にパイロット燃料を供給する。前記メイン燃料用フィルタは、前記メイン燃料供給用経路の中途部に設けられる。前記パイロット燃料用フィルタは、前記パイロット燃料供給用経路の中途部に設けられる。

これにより、拡散燃焼方式及び予混合燃焼方式のそれぞれでの使用頻度に応じて、メイン燃料用フィルタ及びパイロット燃料用フィルタをメンテナンスすることができ、メンテナンスの頻度を全体的に抑制することができる。

前記のエンジンにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このエンジンは、前記パイロット燃料供給用経路の中途部に設けられ、前記パイロット燃料噴射弁に高圧のパイロット燃料を供給するためのパイロット燃料供給用コモンレール配管を更に備える。前記パイロット燃料用フィルタは、前記メイン燃料用フィルタよりも濾過効率が高い。

これにより、高圧で噴射されるパイロット燃料の詰まりを効果的に防止することができ、ガス燃料への着火を確実に実現することができる。

前記のエンジンにおいては、前記メイン燃料用フィルタ及び前記パイロット燃料用フィルタは、前記エンジンのクランク軸を含む仮想鉛直平面に対して同じ側に配置されることが好ましい。

これにより、エンジンのクランク軸に対して一側から、メイン燃料用フィルタとパイロット燃料用フィルタの両方のメンテナンスを行うことができ、メンテナンスが行い易くなる。

前記のエンジンにおいては、前記仮想鉛直平面に対して前記メイン燃料用フィルタ及び前記パイロット燃料用フィルタと同じ側に、前記エンジンの始動及び停止の操作を行うための操作部が配置されることが好ましい。

これにより、一般的にオペレータにとってアクセスし易い側に配置される操作部と同じ側に、メイン燃料用フィルタ及びパイロット燃料用フィルタが配置されるので、メンテナンスが一層行い易くなる。

前記のエンジンにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記メイン燃料用フィルタは前記パイロット燃料用フィルタの上又は下に配置される。前記メイン燃料用フィルタの下方かつ前記パイロット燃料用フィルタの下方に、燃料を受けるための受け部材が備えられる。

これにより、メイン燃料用フィルタとパイロット燃料用フィルタとを省スペースで配置することができる。また、メンテナンス時にこれらのフィルタからこぼれる燃料を共通の受け部材で受けることができるので、部品点数を削減することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジン及び２系統の燃料供給経路を概略的に示す説明図。エンジンの背面図。燃焼室の周辺の構成を詳細に示す背面一部断面図。エンジンの正面図。エンジンの平面図。エンジンの右側面図。液体燃料供給経路を示す模式的な前方斜視図。エンジンの左側面図。サイドカバーの一部及び遮熱カバーを取り外したときの様子を示すエンジンの斜視図。エンジンに燃料油を供給する燃料供給経路を説明する模式図。メイン燃料用フィルタ及びパイロット燃料用フィルタの配置を示すエンジンの前方斜視図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン２１及び２系統の燃料供給経路３０，３１を概略的に示す説明図である。図２は、エンジン２１の背面図である。図３は、燃焼室１１０の周辺の構成を詳細に示す背面一部断面図である。図４は、エンジン２１の正面図である。図５は、エンジン２１の平面図である。図６は、エンジン２１の右側面図である。図７は、液体燃料供給経路を示す模式的な前方斜視図である。図８は、エンジン２１の左側面図である。図９は、サイドカバー４３の一部及び遮熱カバー４５を取り外したときの様子を示すエンジン２１の斜視図である。

図１に示す本実施形態のエンジン（多気筒エンジン）２１は、気体燃料を空気と混合させてから燃焼室に流入させる予混合燃焼方式と、液体燃料を燃焼室内に噴射して燃焼する拡散燃焼方式と、の何れにも対応可能な、いわゆるデュアルフューエルエンジンである。本実施形態のエンジン２１は、図示しない船舶の推進兼発電機構の駆動源として、船舶の機関室の内底板上に、ベース台を介して据え付けられる。

エンジン２１の後端部からは、エンジン出力軸としてのクランク軸２４が後方に向かって突出している。クランク軸２４の一端には、図示しない減速機が動力伝達可能に連結される。この減速機を間に挟んで、船舶の図示しない推進軸が、クランク軸２４と軸線を一致させるように配置される。推進軸の端部には、船舶の推進力を発生させるプロペラが取り付けられる。前記減速機はＰＴＯ軸を有しており、このＰＴＯ軸に、図示しない軸駆動発電機が動力伝達可能に連結される。

この構成により、エンジン２１の動力が減速機を介して、推進軸と軸駆動発電機とに分岐して伝達される。これにより、船舶の推進力を発生させるとともに、軸駆動発電機の駆動にて生じた電力が船舶内の電気系統に供給される。

次に、エンジン２１について、図面を参照して詳細に説明する。エンジン２１は、上述したようにデュアルフューエルエンジンであり、天然ガス等の燃料ガスを空気に混合させて燃焼させる予混合燃焼方式と、重油等の液体燃料（燃料油）を拡散させて燃焼させる拡散燃焼方式と、の何れかを選択して駆動させることができる。

なお、以下では、減速機と接続される側（フライホイールが配置される側）を後側として、エンジン２１の前面に向かって右側を右、エンジン２１の前面に向かって左側を左として、エンジン２１の構成における前後左右の位置関係を説明する。従って、前後方向は、クランク軸２４の軸線に平行な方向と言い換えることができ、左右方向は、クランク軸２４の軸線に垂直な方向と言い換えることができる。ただし、この説明はエンジン２１の向きを限定するものではなく、エンジン２１は用途等に応じて様々な向きで設置することができる。

エンジン２１には、図１に示すように、２系統の燃料供給経路３０，３１が接続されている。一方の燃料供給経路３０には、液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯留するガス燃料タンク３２が接続されるとともに、他方の燃料供給経路３１には、船舶用ディーゼルオイル（ＭＤＯ）を貯留する液体燃料タンク３３が接続される。この構成で、一方の燃料供給経路３０はエンジン２１に燃料ガスを供給し、他方の燃料供給経路３１はエンジン２１に燃料油を供給する。

燃料供給経路３０には、上流側から順に、液化状態の気体燃料を貯蔵するガス燃料タンク３２と、ガス燃料タンク３２の液化燃料を気化させる気化装置３４と、気化装置３４からエンジン２１への燃料ガスの供給量を調整するガスバルブユニット３５と、が配置されている。

エンジン２１は、図２から図４までに示すように、シリンダブロック２５の上にシリンダヘッド２６を組み付けて構成される直列多気筒エンジンである。図２及び図４に示すように、シリンダブロック２５の下部には、前記クランク軸２４が、軸線２４ｃを前後方向に向けた状態で回転可能に支持されている。

シリンダブロック２５には、複数（本実施形態では、６つ）の気筒がクランク軸２４の軸線に沿うように一列（直列）に並べて形成される。各気筒には、図３に示すように、ピストン７８が上下方向にスライド可能に収容される。このピストン７８は、図示しないロッドを介して前記クランク軸２４に連結される。

図５及び図６に示すように、それぞれの気筒を上側から覆うように、シリンダブロック２５には複数（本実施形態では６つ）のシリンダヘッド２６が取り付けられる。シリンダヘッド２６はそれぞれの気筒に対して設けられ、ヘッドボルト９９を用いてシリンダブロック２５に固定される。図３に示すように、それぞれの気筒において、ピストン７８の上面とシリンダヘッド２６で取り囲まれた空間に燃焼室１１０が形成される。

複数のヘッドカバー４０は、図５に示すように、各気筒に対応するように、クランク軸２４の軸線２４ｃの方向（前後方向）に沿って一列に並んでシリンダヘッド２６上に配置されている。図３に示すように、それぞれのヘッドカバー４０の内部には、吸気弁及び排気弁を動作させるためのプッシュロッド及びロッカーアーム等からなる動弁機構が収容されている。前記吸気弁を開いた状態では、燃焼室１１０に吸気マニホールド６７からの吸気を取り込むことができる。前記排気弁を開いた状態では、燃焼室１１０からの排気を排気マニホールド４４に排出することができる。

図３に示すように、ヘッドカバー４０の左側の近傍には、後述するパイロット燃料噴射弁８２の上端部が配置されている。このパイロット燃料噴射弁８２は、クランク軸２４の軸線２４ｃを含む仮想鉛直平面Ｐ１（図７を参照）を考えたときに、当該仮想鉛直平面Ｐ１に対して一側（本実施形態では左側）からシリンダヘッド２６の内部に挿入され、燃焼室１１０に向かって斜下方に延びている。

なお、以後の説明では、クランク軸２４の軸線２４ｃを含む仮想鉛直平面Ｐ１に対して一側／他側に位置することを、クランク軸２４に対して一側／他側と表現することがある。仮想鉛直平面Ｐ１は、クランク軸２４の軸線２４ｃの方向にも上下方向にも無限に広い平面であると考えることができるが、図７では、斜視図での表現の都合により、エンジン２１の近傍の一部のみの仮想鉛直平面Ｐ１が示されている。

図２、図３及び図８に示すように、シリンダヘッド２６の左側には、予混合燃焼方式での燃焼時に各気筒の燃焼室１１０にガス燃料を分配して供給するためのガスマニホールド４１が設けられる。ガスマニホールド４１は、シリンダヘッド２６の左側面に沿って前後方向に延びるように配置される。ガスマニホールド４１には、各気筒の燃焼室１１０に対応する複数（本実施形態では６つ）のガス枝管４１ａが接続され、当該ガス枝管４１ａの先端部には、図３に示すように、ガス燃料を噴射するためのガスインジェクタ９８が設けられる。ガスインジェクタ９８の先端部は、気筒に対応してシリンダヘッド２６の内部に形成される吸気枝管６７ａに臨んでいる。ガスインジェクタ９８からガス燃料を噴射することにより、吸気マニホールド６７の吸気枝管６７ａにガス燃料を供給することができる。

図３、図７及び図９に示すように、シリンダブロック２５の右側には、拡散燃焼方式での燃焼時に各気筒の燃焼室１１０に液体燃料を分配して供給するための液体燃料供給用レール配管４２が設けられる。液体燃料供給用レール配管４２は、シリンダブロック２５の右側面に沿って前後方向に延びるように配置されている。液体燃料供給用レール配管４２に供給された液体燃料は、各気筒に対応して設けられた燃料噴射ポンプ８９に分配して供給される。それぞれの気筒には、図３に示すように、燃料噴射ポンプ８９から供給された液体燃料を噴射するメイン燃料噴射弁７９が配置されている。メイン燃料噴射弁７９はシリンダヘッド２６に上方から垂直に差し込まれるように配置され、その上端部はヘッドカバー４０の内部に配置され、下端部は気筒の燃焼室１１０に臨んでいる。燃料噴射ポンプ８９とメイン燃料噴射弁７９とは、シリンダヘッド２６に形成された液体燃料供給路１０６を介して接続される。

液体燃料供給用レール配管４２の下方近傍の位置に、それぞれの燃料噴射ポンプ８９から戻された余分な燃料を集めるための液体燃料戻し集約管４８が設けられる。液体燃料戻し集約管４８は、液体燃料供給用レール配管４２と平行に配置され、燃料噴射ポンプ８９に接続される。液体燃料戻し集約管４８の端部には、液体燃料を液体燃料タンク３３まで戻すための燃料戻し管１１５が接続される。

図３、図７及び図９に示すように、シリンダブロック２５の右側であって、液体燃料供給用レール配管４２よりも上方の位置には、予混合燃焼方式での燃焼時にガス燃料着火を目的として各気筒の燃焼室１１０にパイロット燃料を分配して供給するためのパイロット燃料供給用レール配管（パイロット燃料供給用コモンレール配管）４７が設けられる。パイロット燃料供給用レール配管４７は、シリンダブロック２５の右側面に沿って前後方向に延びるように配置されている。それぞれの気筒には、図３及び図７に示すように、パイロット燃料供給用レール配管４７から供給された液体燃料（パイロット燃料）を噴射するパイロット燃料噴射弁８２が配置されている。パイロット燃料噴射弁８２はシリンダヘッド２６に上方から斜めに差し込まれるように配置され、その上端部はヘッドカバー４０のすぐ左脇の位置に配置され、下端部は気筒の燃焼室１１０に臨んでいる。図７に示すように、それぞれの気筒に対応して、パイロット燃料枝管１０９がパイロット燃料供給用レール配管４７から分岐するように設けられている。パイロット燃料枝管１０９は、並べて配置されたヘッドカバー４０の間を通過するように配置され、パイロット燃料噴射弁８２の上端部に接続される。パイロット燃料枝管１０９は、漏れた燃料の飛散を防止するための枝管カバー１０５によって覆われている。

図３、図７及び図９に示すように、シリンダブロック２５及びシリンダヘッド２６で構成されるエンジン２１の右側面の上部には段差が形成されており、この段差の部分に、パイロット燃料供給用レール配管４７と液体燃料供給用レール配管４２と燃料噴射ポンプ８９とが配置されている。シリンダブロック２５及びシリンダヘッド２６には、この段差部分を覆うようにサイドカバー４３が取り付けられている。パイロット燃料供給用レール配管４７、液体燃料供給用レール配管４２、及び燃料噴射ポンプ８９は、サイドカバー４３で被覆されている。なお、図９には、サイドカバー４３の一部が取り外された状態が描かれている。

図２、図３及び図９に示すように、シリンダヘッド２６の左上方であって、ガスマニホールド４１よりも上方の位置には、各気筒の燃焼室１１０での燃焼により発生した排気を集めて外部に排出するための排気マニホールド４４が、ガスマニホールド４１と平行に配置される。排気マニホールド４４の外周は、遮熱カバー４５で覆われている（ただし、図９においては遮熱カバー４５が取り外されている）。図３に示すように、排気マニホールド４４には各気筒に対応する排気枝管４４ａが接続されている。この排気枝管４４ａは、各気筒の燃焼室１１０に通じている。

シリンダブロック２５の内部の左側寄りには、外部からの空気（吸気）を各気筒の燃焼室１１０に分配して供給するための吸気マニホールド６７が、ガスマニホールド４１と平行に配置される。図３に示すように、吸気マニホールド６７から分岐するように６つの吸気枝管６７ａがシリンダヘッド２６の内部に形成され、それぞれの吸気枝管６７ａは燃焼室１１０に通じている。

この構成により、拡散燃焼方式での燃焼時には、各気筒に吸気マニホールド６７から供給された空気がピストン７８のスライドにより圧縮された適宜のタイミングで、メイン燃料噴射弁７９から燃焼室１１０内に適宜の量の液体燃料が噴射されるようになっている。液体燃料を燃焼室１１０内に噴射することにより、ピストン７８は、燃焼室１１０で生じる爆発から得られる推進力によって気筒内を往復運動し、ピストン７８の往復運動がロッドを介してクランク軸２４の回転運動に変換されて動力が得られる。

一方、予混合燃焼方式での燃焼時には、ガスマニホールド４１からのガス燃料がガスインジェクタ９８から吸気枝管６７ａ内で噴射されることにより、吸気マニホールド６７から供給された空気と、ガス燃料とが混合される。気筒に導入された空気とガス燃料の混合気がピストン７８のスライドにより圧縮された適宜のタイミングで、パイロット燃料噴射弁８２から燃焼室１１０内に少量のパイロット燃料が噴射されることにより、ガス燃料に着火される。ピストン７８は、燃焼室１１０での爆発により得られる推進力によって気筒内を往復運動し、ピストン７８の往復運動がロッドを介してクランク軸２４の回転運動に変換されて動力が得られる。

拡散燃焼方式で燃焼した場合にも、予混合燃焼方式で燃焼した場合にも、燃焼により生じた排気はピストン７８の運動により気筒から押し出され、排気マニホールド４４に集められた後、外部に排出される。

図４に示すように、エンジン２１の前端面（正面）には、クランク軸２４の前端部分を取り囲むようにして、冷却水ポンプ５３、潤滑油ポンプ５５、及び燃料高圧ポンプ５６がそれぞれ設けられている。燃料高圧ポンプ５６は、クランク軸２４の右側寄りに配置される。また、エンジン２１の前端部分には、クランク軸２４の回転動力を伝達する図略の回転伝達機構が設けられている。これにより、クランク軸２４からの回転動力が前記回転伝達機構を介して伝達されることで、クランク軸２４の外周側に設けられた冷却水ポンプ５３、潤滑油ポンプ５５、及び燃料高圧ポンプ５６がそれぞれ駆動される。

図８に示すように、シリンダブロック２５の左側面には、潤滑油クーラ５８と、潤滑油漉し器５９と、が取り付けられている。潤滑油ポンプ５５から供給された潤滑油は、潤滑油クーラ５８で冷却された後、潤滑油漉し器５９で浄化されて、エンジン２１の各部に供給される。

図４に示す冷却水ポンプ５３から送られてくる冷却水は、エンジン２１の各気筒を冷却した後、図５等に示すシリンダヘッド上冷却水配管４６に集められる。

インタークーラ５１は、エンジン２１の前端面に沿って配置され、過給機４９のコンプレッサで圧縮された空気を冷却する。シリンダブロック左冷却水配管６０は、図８に示すように、シリンダブロック２５の前方からガスマニホールド４１に沿うようにして、潤滑油クーラ５８及び潤滑油漉し器５９の間となる位置まで後方に向かって延びており、潤滑油クーラ５８に冷却水を供給する。

図５及び図９に示すように、シリンダヘッド上冷却水配管４６は、それぞれがシリンダヘッド２６の上方に配置された複数のヘッドカバー４０と、排気マニホールド４４と、の間の位置に、当該排気マニホールド４４と平行に配置されている。シリンダヘッド上冷却水配管４６は、各気筒に対応して設けられた冷却水枝管と連結されて、この冷却水枝管を介して各気筒の冷却水路（シリンダヘッド２６に形成された冷却水路）と接続している。

図４に示す燃料高圧ポンプ５６は、回転駆動されることにより、図１の液体燃料タンク３３から燃料フィードポンプ１６６を介して供給される燃料油（液体燃料）を昇圧して、図７等に示すパイロット燃料供給用主管１０７を経由して、パイロット燃料供給用レール配管４７に送る。液体燃料タンク３３から燃料高圧ポンプ５６への燃料経路の中途部には、燃料油を濾過するパイロット燃料用フィルタ１４１が設けられている。

また、図１に示す燃料フィードポンプ１６５が電動で駆動されることにより、当該燃料フィードポンプ１６５は液体燃料タンク３３からの燃料油を吸い込んで、図７等に示す液体燃料供給用主管１０８を経由して液体燃料供給用レール配管４２に送る。液体燃料タンク３３から液体燃料供給用レール配管４２への燃料油の供給経路の中途部には、燃料油を濾過するメイン燃料用フィルタ１３１が設けられている。

図７に示すように、パイロット燃料供給用主管１０７、液体燃料供給用主管１０８及び燃料戻し管１１５は、シリンダブロック２５の右側面に沿うように、シリンダブロック２５のすぐ前方に配置されている。パイロット燃料供給用主管１０７、液体燃料供給用主管１０８及び燃料戻し管１１５は、シリンダブロック２５の前端面から右方に突出するように設けられた複数のクランプ部材１１１を介して、シリンダブロック２５の右側面に沿って上下方向に延びるように配置される。

シリンダヘッド２６の前方の右側寄り、より具体的には、インタークーラ５１の右側面には、ステーを介して、エンジン２１の始動・停止等の制御を行う機側操作用制御装置７１が設けられている（図６及び図９を参照）。機側操作用制御装置７１には、オペレータによるエンジン２１の始動・停止を受け付けるスイッチ等の操作部と、エンジン２１の運転状態を表示するディスプレイと、が設けられている。オペレータが機側操作用制御装置７１を操作することにより、エンジン２１を、予混合燃焼方式又は拡散燃焼方式の何れかで駆動させることができるようになっている。

次に、メイン燃料用フィルタ１３１、パイロット燃料用フィルタ１４１、及びその周辺の構成について、図１０及び図１１を参照しながらより具体的に説明する。図１０は、エンジン２１に燃料油を供給する燃料供給経路３１を説明する模式図である。図１１は、メイン燃料用フィルタ１３１及びパイロット燃料用フィルタ１４１の配置を示すエンジン２１の前方斜視図である。

図１０に示すように、本実施形態において燃料油を供給する燃料供給経路３１は、メイン燃料噴射弁７９を供給の対象とするメイン供給経路３１ａと、パイロット燃料噴射弁８２を供給の対象とするパイロット供給経路３１ｂと、の２つに分けることができる。

メイン供給経路３１ａにおいて、液体燃料タンク３３の燃料油は、エア抜きを行うためのエアセパレータ１６３を介して、エンジン２１に設置されたメイン燃料ポンプ１６１によって吸い込まれる（なお、メイン燃料ポンプ１６１は、図１から図９までには示されていない）。メイン燃料ポンプ１６１が吐出した燃料油は、メイン燃料供給用経路１３０を介して、メイン燃料噴射弁７９に供給される。メイン燃料供給用経路１３０には、前述の液体燃料供給用主管１０８、液体燃料供給用レール配管４２及び液体燃料供給路１０６が含まれる。図１０に示すように、燃料噴射ポンプ８９から戻された余剰の燃料油は、液体燃料戻し集約管４８及び燃料戻し管１１５を経由して、エアセパレータ１６３に戻される。燃料戻し管１１５とエアセパレータ１６３の間には、戻り燃料の圧力を保持するための圧力保持弁１６２が設けられている。

メイン燃料用フィルタ１３１は、液体燃料に含まれる異物を取り除くためにメイン燃料供給用経路１３０の中途部に設けられるものである。具体的には、メイン燃料用フィルタ１３１は、メイン燃料噴射弁７９に供給される前の液体燃料を濾過して、液体燃料に含まれるゴミや汚れ等を切換洗浄式のフィルタに捕捉する。図１０及び図１１に示すように、メイン燃料用フィルタ１３１は、一方がメンテナンス中のときに他方を使用することができるように、対で設けられる。これにより、エンジン２１が稼動している間、連続的にメイン燃料用フィルタ１３１を用いることができる。

図１０に示すように、パイロット供給経路３１ｂには、特にパイロット燃料として用いられる燃料油を貯留するパイロット燃料タンク１７１が、液体燃料タンク３３とは別に設けられる。パイロット燃料タンク１７１と液体燃料タンク３３の間は適宜の配管によって接続されている。当該配管には電磁弁１７２が設置されており、この電磁弁１７２を開閉することで、必要に応じて液体燃料タンク３３からパイロット燃料タンク１７１に燃料油が供給され、パイロット燃料タンク１７１の燃料油が一定量以上に維持される。

パイロット燃料タンク１７１の下流側には、パイロット燃料供給ポンプ１７３が配置されている。このパイロット燃料供給ポンプ１７３は、図示しない電動モータによって駆動されてパイロット燃料タンク１７１の燃料油を吸い込み、自動逆洗型フィルタ１７４に向けて吐出する。自動逆洗型フィルタ１７４によって異物が取り除かれた燃料油の一部は、パイロット燃料供給用経路１４０を介して、パイロット燃料噴射弁８２に供給される。パイロット燃料供給用経路１４０に供給されなかった燃料油は、パイロット燃料タンク１７１に戻される。パイロット燃料供給用経路１４０には、前述のパイロット燃料供給用主管１０７、パイロット燃料供給用レール配管４７及びパイロット燃料枝管１０９が含まれる。また、パイロット燃料供給用経路１４０の中途には、前述の燃料高圧ポンプ５６が配置されている。

パイロット燃料供給用主管１０７、パイロット燃料供給用レール配管４７及びパイロット燃料枝管１０９は、何れも２重管構造となっており、燃料高圧ポンプ５６側からの燃料油をパイロット燃料噴射弁８２に供給するとともに、パイロット燃料噴射弁８２からリークした燃料油を燃料高圧ポンプ５６へ戻すこともできる。パイロット燃料噴射弁８２から燃料高圧ポンプ５６に戻された燃料油、及び燃料高圧ポンプ５６において余剰となった燃料油は、適宜の配管を介してパイロット燃料タンク１７１に戻される。

パイロット燃料用フィルタ１４１は、パイロット燃料として供給される液体燃料に含まれる異物を取り除くためにパイロット燃料供給用経路１４０の中途部に設けられるものである。具体的には、パイロット燃料用フィルタ１４１は、パイロット燃料噴射弁８２に供給される前の液体燃料を濾過して、液体燃料に含まれるゴミや汚れ等を交換式のペーパーフィルタに捕捉する。パイロット燃料用フィルタ１４１は、一方がメンテナンス中のときに他方を使用することができるように、対で設けられる。これにより、エンジン２１が稼動している間、連続的にパイロット燃料用フィルタ１４１を用いることができる。

パイロット燃料用フィルタ１４１の前記ペーパーフィルタとしては、メイン燃料用フィルタ１３１の切換洗浄式のフィルタよりも濾過効率が高いものが用いられる。言い換えれば、パイロット燃料用フィルタ１４１の前記ペーパーフィルタの目の細かさは、メイン燃料用フィルタ１３１のそれよりも細かく設定されている。

なお、パイロット供給経路３１ｂにおいてパイロット燃料噴射弁８２に供給するための燃料油は、パイロット燃料タンク１７１、パイロット燃料供給ポンプ１７３、自動逆洗型フィルタ１７４、圧力保持弁１６４を含むループ状の経路、更にパイロット燃料用フィルタ１４１及び燃料高圧ポンプ５６を含むループ状の経路を循環することになり、この経路は、メイン供給経路３１ａにおいてメイン燃料噴射弁７９に供給するための燃料油の経路と実質的に独立している。従って、元となる液体燃料タンク３３は共通としつつ、メイン燃料用フィルタ１３１及びパイロット燃料用フィルタ１４１のそれぞれの濾過性能を独立的に発揮させることができる。また、パイロット用の燃料油は、上記のループ状の経路を循環することに伴って、目の細かい自動逆洗型フィルタ１７４及びパイロット燃料用フィルタ１４１を何度も通過することになる。従って、パイロット用の燃料油について極めて良好な清浄度を実現することができる。

図１１に示すように、パイロット燃料用フィルタ１４１は、エンジン２１の前端面の前方に、若干右方に突出するように配置される。メイン燃料用フィルタ１３１は、パイロット燃料用フィルタ１４１の下方に配置される。詳細には、平面視においてメイン燃料用フィルタ１３１の一部とパイロット燃料用フィルタ１４１の一部とが重なるように配置されている。

図４及び図１１に示すように、メイン燃料用フィルタ１３１の下方かつパイロット燃料用フィルタ１４１の下方には、これらのフィルタをメンテナンスする際にこぼれ落ちる液体燃料を受け止めるための受け部材１５０が配置される。詳細には、受け部材１５０は、平面視において、メイン燃料用フィルタ１３１の真下及びパイロット燃料用フィルタ１４１の真下のエリアをカバーするように配置されている。受け部材１５０は、上方を開放したトレー状の形状を有し、底部に孔が形成されている。この孔はドレン配管１５１の一端部に接続されている。当該ドレン配管１５１の他端部は、排油を貯留する図略のタンクに接続されている。

このように、エンジン２１では、メイン燃料用フィルタ１３１と、パイロット燃料用フィルタ１４１とが個別に設けられている。そのため、拡散燃焼方式及び予混合燃焼方式のそれぞれでの使用頻度に応じて、メイン燃料用フィルタ１３１のエレメントを洗浄したり、パイロット燃料用フィルタ１４１のカートリッジを新しいものに交換したりすることができる。従って、全体としてみたときの（燃料）フィルタのメンテナンスの頻度を抑えることができる。

また、上述したように、パイロット燃料用フィルタ１４１には、メイン燃料用フィルタ１３１よりも濾過効率が高いペーパーフィルタが用いられている。パイロット燃料は、パイロット燃料供給用レール配管（コモンレール配管）４７に供給されて、パイロット燃料噴射弁８２に高圧の状態で供給されて燃焼室１１０に微量で噴射されるため、一般的に、径の小さい配管を通ることとなる。そのため、従来、パイロット燃料を供給するための配管では、メイン燃料を供給するための配管と比べて、とりわけ詰まりが生じ易いという問題があった。この点、本実施形態においては、パイロット燃料用フィルタ１４１のフィルタとして、メイン燃料用フィルタ１３１のフィルタよりも濾過効率が高いペーパーフィルタが用いられているため、パイロット燃料の詰まりを効果的に防止することができ、ガス燃料への着火を着実に実現することができる。

濾過効率の高いフィルタほど一般的に高価であるが、本実施形態では、濾過効率の高いパイロット燃料用フィルタ１４１が、メイン供給経路３１ａに対して実質的に独立した経路であるパイロット供給経路３１ｂに設置されている。従って、メイン供給経路３１ａの燃料油がパイロット燃料用フィルタ１４１に流入することを防止できるので、高価なフィルタが目詰まりしにくくなり、メンテナンスにかかるコストを抑制することができる。

また、図４に示すように、メイン燃料用フィルタ１３１とパイロット燃料用フィルタ１４１は何れも、エンジン２１のクランク軸２４の軸線２４ｃを含む仮想鉛直平面Ｐ１に対し、一側（具体的には、機側操作用制御装置７１と同じ側である右側）に配置されている。このように、メイン燃料用フィルタ１３１及びパイロット燃料用フィルタ１４１は両方ともエンジン２１の右側面側からアクセスし易い位置に配置されているため、フィルタのメンテナンスを行うことが容易である。とりわけ、エンジン２１の右側面は、従来より機側操作用制御装置７１が配置されている側であり、もともとオペレータがアクセスし易いように構成されている側であるということができる。

また、パイロット燃料用フィルタ１４１とメイン燃料用フィルタ１３１とは上下に配置され、これらのフィルタの下方の領域をカバーするように受け部材１５０が配置されている。よって、メンテナンス時にパイロット燃料用フィルタ１４１又はメイン燃料用フィルタ１３１からこぼれる燃料を、共通の受け部材１５０で受けることができ、少ない部品点数で排油を回収することができる。また、パイロット燃料用フィルタ１４１とメイン燃料用フィルタ１３１と受け部材１５０とを省スペースで合理的に配置することができる。

以上に説明したように、本実施形態のエンジン２１は、気体燃料を空気と混合させてから燃焼室１１０に流入させる予混合燃焼方式と、液体燃料を燃焼室１１０内に噴射して燃焼する拡散燃焼方式と、に対応可能である。このエンジン２１は、メイン燃料噴射弁７９と、パイロット燃料噴射弁８２と、メイン燃料供給用経路１３０と、パイロット燃料供給用経路１４０と、メイン燃料用フィルタ１３１と、パイロット燃料用フィルタ１４１と、を備える。メイン燃料噴射弁７９は、拡散燃焼方式での燃焼時に燃焼室１１０に液体燃料を供給する。パイロット燃料噴射弁８２は、予混合燃焼方式での燃焼時にガス燃料着火を目的として燃焼室１１０にパイロット燃料を供給する。メイン燃料供給用経路１３０は、メイン燃料噴射弁７９に液体燃料を供給する。パイロット燃料供給用経路１４０は、パイロット燃料噴射弁８２にパイロット燃料を供給する。メイン燃料用フィルタ１３１は、メイン燃料供給用経路１３０の中途部に設けられる。パイロット燃料用フィルタ１４１は、パイロット燃料供給用経路１４０の中途部に設けられる。

これにより、拡散燃焼方式及び予混合燃焼方式のそれぞれでの使用頻度に応じて、メイン燃料用フィルタ１３１のエレメントを洗浄したり、パイロット燃料用フィルタ１４１のカートリッジを新しいものに交換したりすることができ、これらのフィルタのメンテナンスの頻度を抑えることができる。

また、本実施形態のエンジン２１は、パイロット燃料供給用経路１４０の中途部に設けられ、メイン燃料噴射弁７９に供給される液体燃料よりも高圧でパイロット燃料噴射弁８２にパイロット燃料を供給するためのパイロット燃料供給用レール配管４７を更に備える。パイロット燃料用フィルタ１４１は、メイン燃料用フィルタ１３１よりも濾過効率が高い。

また、本実施形態のエンジン２１においては、メイン燃料用フィルタ１３１及びパイロット燃料用フィルタ１４１は、エンジン２１のクランク軸２４を含む仮想鉛直平面Ｐ１に対して同じ側（本実施形態では、右側）に配置される。

これにより、エンジン２１のクランク軸２４に対して一側から、メイン燃料用フィルタ１３１とパイロット燃料用フィルタ１４１の両方のメンテナンスを行うことができ、メンテナンスが行い易くなる。

また、本実施形態のエンジン２１においては、仮想鉛直平面Ｐ１に対してメイン燃料用フィルタ１３１及びパイロット燃料用フィルタ１４１と同じ側に、エンジン２１の始動及び停止の操作を行うための機側操作用制御装置７１が配置される。

これにより、一般的にオペレータにとってアクセスし易い側に配置される機側操作用制御装置７１と同じ側に、メイン燃料用フィルタ１３１とパイロット燃料用フィルタ１４１とを配置することができ、メンテナンスが一層行い易くなる。

また、本実施形態のエンジン２１においては、メイン燃料用フィルタ１３１はパイロット燃料用フィルタ１４１の下に配置される。パイロット燃料用フィルタ１４１の下方かつメイン燃料用フィルタ１３１の下方に、燃料を受けるための受け部材１５０が備えられる。

これにより、メイン燃料用フィルタ１３１とパイロット燃料用フィルタ１４１とを省スペースで配置することができ、またメンテナンス時にこれらのフィルタからこぼれる燃料を共通の受け部材１５０で受けることができるので、部品点数を削減することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記の実施形態では、エンジン２１は、船舶の推進兼発電機構の駆動源として用いられるものとしたが、これに限るものではなく、他の用途に用いられる駆動源であってもよい。

上記の実施形態では、メイン燃料用フィルタ１３１及びパイロット燃料用フィルタ１４１は、エンジン２１のクランク軸２４に対して右側に配置されるものとしたが、これに限るものではなく、例えばこれに代えて、エンジン２１のクランク軸２４に対して左側に集中的に配置するものとしてもよい。あるいは、エンジン２１のクランク軸２４に対して上側に集中的に配置するものとしてもよい。

上記の実施形態では、パイロット燃料用フィルタ１４１の下方にメイン燃料用フィルタ１３１が設けられるものとしたが、これらのフィルタの上下の位置関係は逆であってもよい。

メイン燃料供給用経路１３０内において液体燃料（燃料油）を圧送するための前記の燃料フィードポンプ１６５は、メイン燃料用フィルタ１３１の下流側に配置されていても、メイン燃料用フィルタ１３１の上流側に配置されていても、何れであってもよい。

上記の実施形態では、パイロット燃料用フィルタ１４１の下流側に燃料高圧ポンプ５６が配置されるものとしたが、必ずしもこれに限るものではなく、パイロット燃料用フィルタ１４１の上流側に燃料高圧ポンプ５６が配置されるものとしてもよい。

上記の実施形態では、受け部材１５０で受け止めた、メンテナンス時にメイン燃料用フィルタ１３１又はパイロット燃料用フィルタ１４１からこぼれ落ちてきた燃料油は、ドレン配管１５１を経由して前記の図略のタンクに貯留されて排油として取り扱われるものとした。しかしながら、必ずしもこれに限るものではなく、ドレン配管１５１の他端部を液体燃料タンク３３に接続し、メンテナンス時に受け部材１５０にこぼれ落ちてきた燃料油を液体燃料タンク３３に還流するものとしてもよい。

２１エンジン
２４クランク軸
７９メイン燃料噴射弁
８２パイロット燃料噴射弁
１１０燃焼室
１３０メイン燃料供給用経路
１３１メイン燃料用フィルタ
１４０パイロット燃料供給用経路
１４１パイロット燃料用フィルタ
１５０受け部材

Claims

気体燃料を空気と混合させてから燃焼室に流入させる予混合燃焼方式と、液体燃料を前記燃焼室内に噴射して燃焼する拡散燃焼方式と、に対応可能なエンジンにおいて、
前記拡散燃焼方式での燃焼時に前記燃焼室に液体燃料を供給するメイン燃料噴射弁と、
前記予混合燃焼方式での燃焼時にガス燃料着火を目的として前記燃焼室にパイロット燃料を供給するパイロット燃料噴射弁と、
前記メイン燃料噴射弁に液体燃料を供給するメイン燃料供給用経路と、
前記パイロット燃料噴射弁にパイロット燃料を供給するパイロット燃料供給用経路と、
前記メイン燃料供給用経路の中途部に設けられるメイン燃料用フィルタと、
前記パイロット燃料供給用経路の中途部に設けられるパイロット燃料用フィルタと、
を備えることを特徴とするエンジン。
請求項１に記載のエンジンであって、
前記パイロット燃料供給用経路の中途部に設けられ、前記メイン燃料噴射弁に供給される液体燃料よりも高圧で前記パイロット燃料噴射弁にパイロット燃料を供給するためのパイロット燃料供給用コモンレール配管を更に備え、
前記パイロット燃料用フィルタは、前記メイン燃料用フィルタよりも濾過効率が高いことを特徴とするエンジン。
請求項１又は２に記載のエンジンであって、
前記メイン燃料用フィルタ及び前記パイロット燃料用フィルタは、前記エンジンのクランク軸を含む仮想鉛直平面に対して同じ側に配置されることを特徴とするエンジン。
請求項３に記載のエンジンであって、
前記仮想鉛直平面に対して前記メイン燃料用フィルタ及び前記パイロット燃料用フィルタと同じ側に、前記エンジンの始動及び停止の操作を行うための操作部が配置されることを特徴とするエンジン。
請求項１から４までの何れか一項に記載のエンジンであって、
前記メイン燃料用フィルタは前記パイロット燃料用フィルタの上又は下に配置され、
前記メイン燃料用フィルタの下方かつ前記パイロット燃料用フィルタの下方に、燃料を受けるための受け部材が備えられることを特徴とするエンジン。