JP5551037B2 - ガス噴射弁 - Google Patents

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Description

本発明は、ガス噴射弁に関するものである。
内燃機関の一つとして、LNG(ガス燃料)を主燃料に用いる2ストロークガス機関がある。
2ストロークガス機関においては、ピストンが下死点に位置しているときにシリンダライナの内部に空気を取り入れ、ピストンが上昇し始めてからガス噴射弁によりシリンダライナの内部にガス燃料を噴射して空気と燃料ガスとを混合させ、ピストンが上死点に到達し、空気と燃料ガスとの混合気体が最も圧縮されたときに、パイロット噴射弁から液体燃料をシリンダライナの上方に形成されている燃焼室へ向けて液体燃料を噴射して、該液体燃料の自発火で、前述の空気と燃料ガスとの混合気体を着火爆発させる、予混合燃焼を行う。
図3は、2ストロークガス機関に用いる従来のガス噴射弁の一例を示すものである。
このガス噴射弁は、
燃料ガス発生装置(図示せず)から燃料ガスGが送給されるガス供給通路1、及び2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部に前記燃料ガスGを送出するためのガス噴射通路2を有し、これら通路1,2の間に両通路1,2に連通し得る円形の開口3aを形成したシート部3を組み込んだガス通路部材4と、
前記シート部3の開口3aの上方に同軸に配置され、円錐状に形成した先端部分がシート部3の開口3aに嵌入し得る針弁5と、
燃料噴射停止時に、針弁5の先端部分外周面がシート部3の開口3a内縁部分に密着し得るように、針弁5をシート部3に向けて近接させ、燃料噴射時に、針弁5の先端部分外周面とシート部の開口3a内縁部分との間に空隙が形成されるように、針弁5をシート部3に対して離隔させる弁駆動装置6とを備えている。
シート部3の開口3aは、上下方向に貫通し、ガス通路部材4の上部中央には、凹陥部7が形成されている。また、円錐状に形成した針弁5の先端部分は、下方を向いており、上方を向く針弁5の基端部分には、おねじ5aが形成されている。
ガス供給通路1は、ガス通路部材4の一方側(図3における右側)の端面から他方側(図3における左側)に向けて水平に延びている。このガス供給通路1の他方側(図3における左側)の端部は、該端部から上方に向けて斜めに延びる第一の中間通路8を介して前記凹陥部7に連通している。
ガス噴射通路2は、ガス通路部材4の他方側(図3における左側)の端面から一方側(図3における右側)に向けて水平に延びている。このガス噴射通路2の一方側(図3における右側)の端部は、該端部から上方に向けて垂直に延びる第二の中間通路9を介して前記凹陥部7に連通している。第二の中間通路9の上側部分は、下側部分に比べて内径が大きく形成されており、第二の中間通路9の上側部分には、前記シート材3が嵌入されている。
そして、ガス供給通路1の一方側(図3における右側)の端部には、燃料ガス発生装置(図示せず)が接続され、また、ガス噴射通路2の他方側(図3における左側)端部は、2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部に連通している。
弁駆動装置6は、
下側部分に前記針弁5が昇降可能に挿入される針弁案内孔10が形成され、上側部分に前記針弁案内孔10に比べて内径が大きなピストン案内孔11が同軸に形成された装置本体12と、
受圧端13aが下方を向き、スカート部13bが上方を向くように前記ピストン案内孔11に昇降可能に挿入され、受圧端13aに前記針弁5の基端部分のおねじ5aを貫通させたピストン13と、
上方から前記ピストン13のスカート部13bの内部に挿入され、針弁5のおねじ5aに外嵌する針弁ばね受け14と、
針弁5のおねじ5aに螺合して針弁ばね受け14及びピストン13を針弁5に固定するナット15と、
前記装置本体12の上端部に螺着されてピストン案内孔11の上端開口を閉止するカバー16と、
該カバー16と針弁ばね受け14との間に位置するように装置本体12にされ、針弁ばね受け14、ピストン13、及び針弁5を下方へ向けて付勢するばね17とを有し、
ピストン13の受圧端13a、該受圧端13aに向き合うピストン案内孔11の内底面11a、及びピストン案内孔11の内周面によって、液圧室18を形成している。
ピストン13のスカート部13b外周面には上下方向に延びる溝13cが、ピストン案内孔11の内周面に向き合い且つピストン13上端に達するように形成されている。また、ばね17の上端部分は、カバー16の下面に設けた突起16aに外嵌している。
弁駆動装置6の装置本体12の下部には、針弁5に中心に下方へ突出して前記ガス通路部材4の凹陥部7の内周面上縁個所に嵌入する突起部19が形成してあり、ガス通路部材4は、ボルト20によって装置本体12に締結されている。
また、装置本体12には、
外部から針弁案内孔10に向けて装置本体12を水平に貫通する漏れガス回収孔21と、
外部から液圧室18に向けて装置本体12を水平に貫通する作動液圧付与孔22と、
外部からピストン13外周面の溝13cに向けて装置本体12を水平に貫通する大気開放孔23とが穿設されている。
大気開放孔23は、ピストン13のスカート部13b外周面の溝13c、大気開放管28、及び大気開放孔23を介して、ピストン13のスカート部13b内周面、ピストン案内孔11内周面、及びカバー16下面などで囲まれる空間29に連通している。
更に、弁駆動装置6には、
タンク24から吸引した作動油を吐出するポンプ25と、
ソレノイドを励磁したときには、ポンプ25の作動油吐出口を作動液圧付与孔22を介して液圧室18に連通させ、ソレノイドが励磁されていないときには、液圧室18を作動液圧付与孔22を介してタンク24に連通させる電磁弁26と、
該電磁弁26のソレノイドが励磁されていないときに、ポンプ25が吐出する作動油をタンク24へ戻すためのリリーフ弁27と、
大気開放孔23に接続した大気開放管28とが付帯している。
図3において、30は、装置本体12の突起部19外周面とガス通路部材4の凹陥部7内周面との間に介装させたOリング、31は、装置本体12の針弁案内孔10内周面と針弁5外周面との間に介装したOリング、32は、装置本体12の上端面とカバー16の下端面周縁部分との間に介装したOリングである。
次に、図3に示すガス噴射弁の作動を説明する。
電磁弁26のソレノイドを励磁していないと、ポンプ25が吐出する作動油は、液圧室18へは送給されずにリリーフ弁27を経てタンク24に戻る。このとき、液圧室18は、作動液圧付与孔22、及び電磁弁26を介してタンク24に連通している。
針弁ばね受け14、ピストン13、及び針弁5は、ばね17の弾性力で押し下げられ、円錐状に形成した針弁5の先端部分(図3における下端部分)がシート部3の開口3aに嵌り込み、針弁5の先端部分外周面がシート部3の開口3a内縁部分に密着し、ガス噴射弁は、ガス供給通路1とガス噴射通路2とが連通しない閉状態となる。
よって、燃料ガス発生装置(図示せず)から2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へは燃料ガスが送給されない。
電磁弁26のソレノイドを励磁すると、ポンプ25が吐出する作動油が、電磁弁26、及び作動液圧付与孔22を経て液圧室18へ送給される。針弁5、ピストン13、及び針弁ばね受け14は、液圧室18に送給される作動油の圧力で押し上げられ、針弁5の先端部分外周面がシート部3の開口3a内縁部分から離れ、ガス噴射弁は、ガス供給通路1とガス噴射通路2とが連通する開状態となる。
よって、燃料ガス発生装置(図示せず)から2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へ燃料ガスが一定の噴射圧力で送給される。また、針弁5、ピストン13、及び針弁ばね受け14の上昇にともなってばね17は縮小する。
ピストン13の上昇に際し、該ピストン13のスカート部13b内周面、ピストン案内孔11内周面、及びカバー16下面などで囲まれる空間29の空気は、ピストン13のスカート部13b外周面の溝13c、大気開放孔23、及び大気開放管28を経て装置本体12の外部へ放出される。
ガス噴射弁が開状態であるときに、電磁弁26のソレノイドの励磁を中断すると、ポンプ25が吐出する作動油は、液圧室18へは送給されずにリリーフ弁27を経てタンク24に戻る。また、液圧室18は、作動液圧付与孔22、及び電磁弁26を介してタンク24に連通する。
針弁ばね受け14、ピストン13、及び針弁5は、ばね17の弾性力で押し下げられ、円錐状に形成した針弁5の先端部分(図3における下端部分)がシート部3の開口3aに嵌り込み、針弁5の先端部分外周面がシート部3の開口3a内縁部分に密着し、ガス噴射弁は、ガス供給通路1とガス噴射通路2とが連通しない閉状態となる。
よって、燃料ガス発生装置(図示せず)から2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へは燃料ガスが送給されなくなる。
ピストン13の下降に際し、液圧室18から作動油が、作動液圧付与孔22、及び電磁弁26を経てタンク24に戻る。また、装置本体12の外部の空気が、大気開放管28、大気開放孔23、及びピストン13のスカート部13b外周面の溝13cを経て、ピストン13のスカート部13b内周面、ピストン案内孔11内周面、及びカバー16下面などで囲まれる空間29に流れ込む。
なお、ガス噴射弁に関連する先行技術文献情報としては、下記の特許文献1がある。
特許第3897311号公報
図3に示すガス噴射弁では、ガス供給通路1とガス噴射通路2とが連通する開状態時に、燃料ガス発生装置(図示せず)から2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へ燃料ガスが一定の噴射圧力で送給されるので、シリンダライナの内部において、空気と燃料ガスとの混合が促進されず、効率的で安定した状態で機関の運転を維持できない場合がある。
また、シリンダライナの内部への燃料ガス送給時に、電磁弁26のソレノイドの励磁、及び励磁解除を繰り返して、ガス噴射弁による燃料ガスの噴射が間欠的に実行されるようにしたとすると、針弁5の先端部分外周面やシート部3の開口3aの内縁部分が短期間のうちに摩耗してしまう。
本発明は上述した実情に鑑みてしたもので、針弁が開状態のままで燃料ガスの噴射圧力を変動できるガス噴射弁を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、
燃料ガスが送給されるガス供給通路、及び燃料ガスをガス機関のシリンダ内部へ送出し得るガス噴射通路を有し、これら通路の間に両通路に連通し得る円形の開口を形成したシート部を組み込んだガス通路部材と、
前記シート部の開口に対して同軸に配置され、円錐状に形成した先端部分がシート部の開口に嵌入し得る針弁と、
燃料噴射停止時に、針弁の先端部分外周面がシート部の開口内縁部分に密着し得るように、針弁をシート部に向けて近接させ、燃料噴射時に、針弁の先端部分外周面とシート部の開口内縁部分との間に空隙が形成されるように、針弁をシート部に対して離隔させる弁駆動装置とを備え、
該弁駆動装置は、
前記針弁を軸線方向に案内する装置本体と、
前記針弁に取り付けた針弁ばね受けと、
前記装置本体に針弁と同方向に移動し得るように内装され、前記シート部から離隔する方向へ流体圧が付与されるピストンと、
前記針弁ばね受けをシート材へ向けて付勢する第一のばねと、
前記ピストンと針弁ばね受けとの間に介在し、針弁軸線方向に伸縮可能な第二のばねと、を有し、
ピストンを針弁に軸線方向へ摺動可能に外嵌させ、
針弁ばね受けに針弁の基端部分を取り付けている。
本発明のガス噴射弁によれば、下記のような優れた作用効果を奏し得る。
(1)ピストンに流体圧を付与すると、針弁の先端部分外周面がシート部の開口内縁部分から離れ、針弁ばね受け、及び針弁は、その質量と、第一、第二のばねのばね荷重の下で単振動を起こして、針弁の先端部分外周面とシート部の開口内縁部分との間の流路面積が針弁の昇降に応じて増減するので、ガス供給通路に一定圧力で燃料ガスが送給されていても、ガス噴射通路を経てシリンダ内部へ送給される燃料ガスの噴射圧力を変動し、シリンダライナの内部において、空気と燃料ガスとが混合が促進され、効率的で安定した状態で機関の運転を維持できる。
(2)針弁が開状態のままで燃料ガスの噴射圧力を変動でき、燃料噴射中に針弁シート部とが接触しないので、これら部品を長期間にわたって使用できる。
本発明のガス噴射弁の参考例を示す概念図である。 本発明のガス噴射弁の例を示す概念図である。 従来のガス噴射弁の一例を示す概念図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は本発明のガス噴射弁の参考例を示すもので、図中、図3と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
このガス噴射弁は、
燃料ガス発生装置(図示せず)から燃料ガスGが送給されるガス供給通路33、及び2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部に前記燃料ガスGを送出するためのガス噴射通路34を有し、これら通路33,34の間に両通路33,34に連通し得る円形の開口3aを形成したシート部3を組み込んだガス通路部材35と、
前記シート部3の開口3aの上方に同軸に配置され、円錐状に形成した先端部分がシート部3の開口3aに嵌入し得る針弁5と、
燃料噴射停止時に、針弁5の先端部分外周面がシート部3の開口3a内縁部分に密着し得るように、針弁5をシート部3に向けて近接させ、燃料噴射時に、針弁5の先端部分外周面とシート部の開口3a内縁部分との間に空隙が形成されるように、針弁5をシート部3に対して離隔させる弁駆動装置36とを備えている。
シート部3の開口3aは、上下方向に貫通し、ガス通路部材35の上部中央には、凹陥部37が形成されている。また、円錐状に形成した針弁5の先端部分は、下方を向いており、上方を向く針弁5の基端部分には、おねじ5aが形成されている。
ガス供給通路33は、ガス通路部材35の一方側(図1における右側)の端面から他方側(図1における左側)に向けて水平に延びている。このガス供給通路33の他方側(図1における左側)の端部は、前記凹陥部37に連通している。
ガス噴射通路34は、ガス通路部材35の他方側(図1における左側)の端面から一方側(図1における右側)に向けて水平に延びている。このガス噴射通路34の一方側(図1における右側)の端部は、該端部から上方に向けて垂直に延びる中間通路38を介して前記凹陥部37に連通している。中間通路38の上側部分は、下側部分に比べて内径が大きく形成されており、中間通路38の上側部分には、前記シート材3が嵌入されている。
そして、ガス供給通路33の一方側(図1における右側)の端部には、燃料ガス発生装置(図示せず)が接続され、また、ガス噴射通路34の他方側(図1における左側)端部は、2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部に連通している。
弁駆動装置36は、
下側部分に前記針弁5が昇降可能に挿入される針弁案内孔39が形成され、上下方向中間部分に前記針弁案内孔39に比べて内径が大きな針弁ばね受け案内孔40が同軸に形成され、上側部分に前記針弁ばね受け案内孔40に比べて内径が大きなピストン案内孔41が形成された装置本体42と、
前記ピストン案内孔41に昇降可能に挿入された環状ピストン43と、
該環状ピストン43に連なって下方へ同軸に突出し、前記針弁ばね受け案内孔40に昇降可能に挿入された筒状のピストン延長部44と、
該ピストン延長部44の内部に上方から昇降可能に挿入され、針弁5のおねじ5aに外嵌する筒状の針弁ばね受け45と、
針弁5のおねじ5aに螺合して針弁ばね受け45を針弁5に固定するナット46と、
前記装置本体42の上端部にボルト47により締結されてピストン案内孔41の開口端を閉止するカバー48と、
該カバー48と針弁ばね受け45との間に位置するように装置本体42に内装され、針弁ばね受け45、及び針弁5を下方へ向けて付勢する第一のばね49と、
前記針弁ばね受け45とピストン延長部44との間に位置するように装置本体42に内装され、針弁5軸線方向に伸縮可能な第二のばね50とを備え、
環状ピストン43の下面、該環状ピストン43の下面に向き合うピストン案内孔41の内底面、及びピストン案内孔41の内周面によって、液圧室51を形成している。
第一のばね49の上端部分は、カバー48の下面に設けた突起48aに外嵌し、第二のばね50の下端部分は、ピストン延長部44の下端部内周面に形成した環状突起44aに係合している。
弁駆動装置36の装置本体42の下部には、針弁5に中心に下方へ突出して前記ガス通路部材35の凹陥部37の内周面上縁個所に嵌入する突起部52が形成してあり、ガス通路部材35は、ボルト53によって装置本体42に締結されている。
また、装置本体42には、
外部から針弁案内孔39に向けて装置本体42を水平に貫通する漏れガス回収孔54と、
外部から針弁ばね受け案内孔40の内底部に向けて装置本体42を水平に貫通する漏れ作動液回収管55と、
外部から液圧室51に向けて装置本体42を水平に貫通する作動液圧付与孔56と、
装置本体42を水平に貫通する外部から大気開放孔57とが穿設されている。
大気開放孔57は、環状ピストン43上部、針弁ばね受け45、ピストン案内孔41内周面、及びカバー48下面などで囲まれる空間58に外部から連通するようになっている。
更に、弁駆動装置36には、図3のガス噴射弁と同様に、タンク24、ポンプ25、電磁弁26、リリーフ弁27、大気開放管28が付帯しており、電磁弁26のソレノイドを励磁したときには、ポンプ25の作動油吐出口が作動液圧付与孔56を介して液圧室51に連通し、電磁弁26のソレノイドを励磁していないときには、液圧室51が作動液圧付与孔56を介してタンク24に連通するように構成されている。
図1において、59は、装置本体42の突起部52外周面とガス通路部材35の凹陥部37内周面との間に介装させたOリング、60は、装置本体42の針弁案内孔39内周面と針弁5外周面との間に介装したOリング、61は、装置本体42の針弁ばね受け案内孔40内周面とピストン延長部44との間に介装したOリング、62は、装置本体42のピストン案内孔41内周面と環状ピストン43外周面との間に介装したOリングである。
次に、図1に示すガス噴射弁の作動を説明する。
電磁弁26のソレノイドを励磁していないと、ポンプ25が吐出する作動油は、液圧室51へは送給されずにリリーフ弁27を経てタンク24に戻る。このとき、液圧室51は、作動液圧付与孔56、及び電磁弁26を介してタンク24に連通している。
針弁ばね受け45、及び針弁5は、第一のばね49の弾性力で押し下げられ、円錐状に形成した針弁5の先端部分(図1における下端部分)がシート部3の開口3aに嵌り込み、針弁5の先端部分外周面がシート部3の開口3a内縁部分に密着し、ガス噴射弁は、ガス供給通路33とガス噴射通路34とが連通しない閉状態となる。
よって、燃料ガス発生装置(図示せず)から2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へは燃料ガスが送給されない。また、針弁ばね受け45が第二のばね50を圧縮し、該第二のばね50の弾性力によって、ピストン延長部44、及び環状ピストン43が下向きに付勢される。
電磁弁26のソレノイドを励磁すると、ポンプ25が吐出する作動油が、電磁弁26、及び作動液圧付与孔56を経て液圧室51へ送給される。環状ピストン43、及びピストン延長部44は、液圧室51に送給される作動油の圧力で、環状ピストン43がカバー48の下面に当接するまで押し上げられ、第二のばね50に圧縮方向の力が働き、該第二のばね50の弾性力で、針弁ばね受け45と針弁5とが上昇するとともに、第一のばね49が圧縮され、針弁5の先端部分外周面がシート部3の開口3a内縁部分から離れ、ガス噴射弁は、ガス供給通路33とガス噴射通路34とが連通する開状態となる。
よって、燃料ガス発生装置(図示せず)から2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へ燃料ガスが送給される。
環状ピストン43、及びピストン延長部44の上昇に際し、環状ピストン43上部、針弁ばね受け45、ピストン案内孔41内周面、及びカバー48下面などで囲まれる空間58の空気は、大気開放孔57、及び大気開放管28を経て装置本体42の外部へ放出される。
また、針弁ばね受け45が上昇すると、第一のばね49に圧縮方向の力が働き、針弁ばね受け45、及び針弁5は第一のばね49と第二のばね50とで支えられた状態となり、針弁ばね受け45、及び針弁5は、その質量と、第一、第二のばね49,50のばね荷重の下で単振動を起こし、針弁5は上下に往復移動する。これにより、針弁5の先端部分外周面とシート部3の開口3aとの間の流路面積が針弁5の昇降に応じて増減する。
従って、燃料ガス発生装置(図示せず)からガス供給通路33に一定圧力で燃料ガスGが送給されていても、ガス噴射通路34を経て2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へ送給される燃料ガスGの噴射圧力が変動することになるので、シリンダライナの内部において、空気と燃料ガスGとが混合が促進され、効率的で安定した状態で機関の運転を維持できる。
ガス噴射弁が開状態であるときに、電磁弁26のソレノイドの励磁を中断すると、ポンプ25が吐出する作動油は、液圧室51へは送給されずにリリーフ弁27を経てタンク24に戻る。また、液圧室51は、作動液圧付与孔56、及び電磁弁26を介してタンク24に連通する。針弁ばね受け45は、第一のばね49の弾性力で押し下げられ、円錐状に形成した針弁5の先端部分(図1における下端部分)がシート部3の開口3aに嵌り込み、針弁5の先端部分外周面がシート部3の開口3a内縁部分に密着し、ガス噴射弁は、ガス供給通路1とガス噴射通路2とが連通しない閉状態となる。
よって、燃料ガス発生装置(図示せず)から2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へは燃料ガスGが送給されなくなる。
針弁ばね受け45が下降すると、第二のばね50に圧縮方向の力が働き、該第二のばね50の弾性力で、ピストン延長部44、及び環状ピストン43が下降する。この環状ピストン43の下降に際し、液圧室51から作動油が、作動液圧付与孔56、及び電磁弁26を経てタンク24に戻る。また、装置本体12の外部の空気が、大気開放管28、及び大気開放孔57を経て、環状ピストン43上部、針弁ばね受け45、ピストン案内孔41内周面、及びカバー48下面などで囲まれる空間58に流れ込む。
図1に示すガス噴射弁では、電磁弁26に対する励磁電流のON−OFFのみで、針弁5を操作するので、簡単な構成で燃料ガスGの噴射制御を行える。また、燃料噴射中に針弁5とシート部3とが接触しないので、これら部品を長期間にわたって使用できる。
更に、針弁5の先端部分外周面とシート部3の開口3aとの間の流路面積が針弁5の昇降に応じて増減し、ガス噴射通路34を経て燃料ガス発生装置(図示せず)から2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へ送給される燃料ガスGの噴射圧力が変動することになるので、シリンダライナの内部において、空気と燃料ガスGとが混合が促進され、効率的で安定した状態で機関の運転を維持できる。
図2は本発明のガス噴射弁の一例を示すもので、図中、図3と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
このガス噴射弁は、
燃料ガス発生装置(図示せず)から燃料ガスGが送給されるガス供給通路1、及び2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部に前記燃料ガスGを送出するためのガス噴射通路2を有し、これら通路1,2の間に両通路1,2に連通し得る円形の開口3aを形成したシート部3を組み込んだガス通路部材4と、
前記シート部3の開口3aの上方に同軸に配置され、円錐状に形成した先端部分がシート部3の開口3aに嵌入し得る針弁5と、
燃料噴射停止時に、針弁5の先端部分外周面がシート部3の開口3a内縁部分に密着し得るように、針弁5をシート部3に向けて近接させ、燃料噴射時に、針弁5の先端部分外周面とシート部の開口3a内縁部分との間に空隙が形成されるように、針弁5をシート部3に対して離隔させる弁駆動装置62とを備えている。
シート部3を嵌入したガス通路部材4、並びに針弁5は、図3に示すものと同一構成であり、ガス供給通路1の一方側(図2における右側)の端部には、燃料ガス発生装置(図示せず)が接続され、また、ガス噴射通路2の他方側(図2における左側)端部は、2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部に連通している。
弁駆動装置62は、
下側部分に前記針弁5が昇降可能に挿入される針弁案内孔63が形成され、上下方向中間部分に前記針弁案内孔63に比べて内径が大きなピストン案内孔64が同軸に形成され上側部分に前記ピストン案内孔64に比べて内径が大きなストッパ支持孔65が形成された装置本体66と、
前記ピストン案内孔64に昇降可能に挿入され、前記針弁5に昇降可能に外嵌する環状ピストン67と、
前記ストッパ支持孔65に嵌入した筒状のストッパ68と、
該ストッパ68の内部に上方から昇降可能に挿入され、針弁5のおねじ5aに外嵌する筒状の針弁ばね受け69と、
針弁5のおねじ5aに螺合して針弁ばね受け69を針弁5に固定するナット70と、
前記装置本体66の上端部にボルト71により締結されてストッパ支持孔65の開口端を閉止するカバー72と、
該カバー72と針弁ばね受け69との間に位置するように装置本体66に内装され、針弁ばね受け69、及び針弁5を下方へ向けて付勢する第一のばね73と、
前記針弁ばね受け69と環状ピストン67との間に位置するように装置本体66に内装され、針弁5軸線方向に伸縮可能な第二のばね74とを備え
環状ピストン67の下面、該環状ピストン67の下面に向き合うピストン案内孔64の内底面、及びピストン案内孔64の内周面によって、液圧室75を形成している。
第一のばね73の上端部分は、カバー72の下面に設けた突起72aに外嵌し、第二のばね50の下端部分は、環状ピストン67上面に形成した環状溝67aに嵌り込んでいる。ストッパ68の下端部内周面には、環状ピストン67の上昇を規制するための環状突起68aが形成されている。また、針弁ばね受け69外周面には、上下方向に延びる溝69aが形成されている。
弁駆動装置62の装置本体66の下部には、針弁5に中心に下方へ突出して前記ガス通路部材4の凹陥部7の内周面上縁個所に嵌入する突起部76が形成してあり、ガス通路部材4は、ボルト77によって装置本体66に締結されている。
また、装置本体66には、
外部から針弁案内孔63に向けて装置本体66を水平に貫通する漏れガス回収孔78と、
外部から液圧室75に向けて装置本体66を水平に貫通する作動液圧付与孔79と、
装置本体66を水平に貫通する外部から大気開放孔80とが穿設されている。
大気開放孔80は、環状ピストン67、ピストン案内孔64内周面、針弁ばね受け69、及びストッパ68内周面などで囲まれる空間81に外部から連通するようになっている。この空間81には、前記針弁ばね受け69外周面の溝69aを介して、ストッパ68、針弁ばね受け69、及びカバー72下面などで囲まれる空間86が連通している
更に、弁駆動装置62には、図3のガス噴射弁と同様に、タンク24、ポンプ25、電磁弁26、リリーフ弁27、大気開放管28が付帯しており、電磁弁26のソレノイドを励磁したときには、ポンプ25の作動油吐出口が作動液圧付与孔79を介して液圧室75に連通し、電磁弁26のソレノイドを励磁していないときには、液圧室75が作動液圧付与孔79を介してタンク24に連通するように構成されている。
図2において、82は、装置本体66の突起部76外周面とガス通路部材4の凹陥部7内周面との間に介装させたOリング、83は、装置本体66の針弁案内孔63内周面と針弁5外周面との間に介装したOリング、84は、環状ピストン67内周面と針弁5外周面との間に介装したOリング、85は、装置本体66の上端面とカバー72の下端面周縁部分との間に介装したOリングである。
次に、図2に示すガス噴射弁の作動を説明する。
電磁弁26のソレノイドを励磁していないと、ポンプ25が吐出する作動油は、液圧室75へは送給されずにリリーフ弁27を経てタンク24に戻る。このとき、液圧室75は、作動液圧付与孔79、及び電磁弁26を介してタンク24に連通している。
針弁ばね受け69、及び針弁5は、第一のばね73の弾性力で押し下げられ、円錐状に形成した針弁5の先端部分(図2における下端部分)がシート部3の開口3aに嵌り込み、針弁5の先端部分外周面がシート部3の開口3a内縁部分に密着し、ガス噴射弁は、ガス供給通路1とガス噴射通路2とが連通しない閉状態となる。
よって、燃料ガス発生装置(図示せず)から2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へは燃料ガスGが送給されない。また、針弁ばね受け69が第二のばね74を圧縮し、該第二のばね74の弾性力によって、環状ピストン67が下向きに付勢される。
電磁弁26のソレノイドを励磁すると、ポンプ25が吐出する作動油が、電磁弁26、及び作動液圧付与孔79を経て液圧室75へ送給される。環状ピストン67は、液圧室75に送給される作動油の圧力で、環状ピストン67がストッパ68の環状突起68a当接するまで押し上げられ、第二のばね74に圧縮方向の力が働き、該第二のばね74の弾性力で、針弁ばね受け69と針弁5とが上昇するとともに、第一のばね73が圧縮され、針弁5の先端部分外周面がシート部3の開口3a内縁部分から離れ、ガス噴射弁は、ガス供給通路1とガス噴射通路2とが連通する開状態となる。
よって、燃料ガス発生装置(図示せず)から2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へ燃料ガスGが送給される。
環状ピストン67の上昇に際し、環状ピストン67、ピストン案内孔64内周面、針弁ばね受け69、及びストッパ68内周面などで囲まれる空間81の空気は、大気開放孔80、及び大気開放管28を経て装置本体66の外部へ放出される。
また、環状ピストン67が上昇すると、第一のばね73の圧縮方向の力が働き、針弁ばね受け69、及び針弁5は第一のばね73と第二のばね74とで支えられた状態となり、針弁ばね受け69、及び針弁5は、その質量と、第一、第二のばね73,74のばね荷重の下で単振動を起こし、針弁5は上下に往復移動する。これにより、針弁5の先端部分外周面とシート部3の開口3aとの間の流路面積が針弁5の昇降に応じて増減する。
従って、燃料ガス発生装置(図示せず)からガス供給通路1に一定圧力で燃料ガスGが送給されていても、ガス噴射通路2を経て2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へ送給される燃料ガスGの噴射圧力が変動することになるので、シリンダライナの内部において、空気と燃料ガスGとが混合が促進され、効率的で安定した状態で機関の運転を維持できる。
ガス噴射弁が開状態であるときに、電磁弁26のソレノイドの励磁を中断すると、ポンプ25が吐出する作動油は、液圧室51へは送給されずにリリーフ弁27を経てタンク24に戻る。また、液圧室75は、作動液圧付与孔79、及び電磁弁26を介してタンク24に連通する。針弁ばね受け69は、第一のばね73の弾性力で押し下げられ、円錐状に形成した針弁5の先端部分(図2における下端部分)がシート部3の開口3aに嵌り込み、針弁5の先端部分外周面がシート部3の開口3a内縁部分に密着し、ガス噴射弁は、ガス供給通路1とガス噴射通路2とが連通しない閉状態となる。
よって、燃料ガス発生装置(図示せず)から2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へは燃料ガスGが送給されなくなる。
針弁ばね受け69が下降するときには、第二のばね50に圧縮方向の力が働き、該第二のばね50の弾性力で、環状ピストン67が下降する。この環状ピストン67の下降に際し、液圧室75から作動油が、作動液圧付与孔79、及び電磁弁26を経てタンク24に戻る。また、装置本体12の外部の空気が、大気開放管28、及び大気開放孔80を経て、環状ピストン67、ピストン案内孔64内周面、針弁ばね受け69、及びストッパ68内周面などで囲まれる空間81に流れ込む。
図2に示すガス噴射弁では、電磁弁26に対する励磁電流のON−OFFのみで、針弁5を操作するので、簡単な構成で燃料ガスGの噴射制御を行える。また、燃料噴射中に針弁5とシート部3とが接触しないので、これら部品を長期間にわたって使用できる。
更に、針弁5の先端部分外周面とシート部3の開口3aとの間の流路面積が針弁5の昇降に応じて増減し、ガス噴射通路2を経て燃料ガス発生装置(図示せず)から2ストロークガス機関のシリンダライナ(図示せず)の内部へ送給される燃料ガスGの噴射圧力が変動することになるので、シリンダライナの内部において、空気と燃料ガスGとが混合が促進され、効率的で安定した状態で機関の運転を維持できる。
なお、本発明のガス噴射弁は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
1 ガス供給通路
2 ガス噴射通路
3 シート部
3a 開口
4 ガス通路部材
5 針弁
33 ガス供給通路
34 ガス噴射通路
35 ガス通路部材
36 弁駆動装置
42 装置本体
43 環状ピストン
45 針弁ばね受け
49 第一のばね
50 第二のばね
62 弁駆動装置
66 装置本体
67 環状ピストン
69 針弁ばね受け
69a 溝
73 第一のばね
74 第二のばね
G 燃料ガス

Claims (1)

  1. 燃料ガスが送給されるガス供給通路、及び燃料ガスをガス機関のシリンダ内部へ送出し得るガス噴射通路を有し、これら通路の間に両通路に連通し得る円形の開口を形成したシート部を組み込んだガス通路部材と、
    前記シート部の開口に対して同軸に配置され、円錐状に形成した先端部分がシート部の開口に嵌入し得る針弁と、
    燃料噴射停止時に、針弁の先端部分外周面がシート部の開口内縁部分に密着し得るように、針弁をシート部に向けて近接させ、燃料噴射時に、針弁の先端部分外周面とシート部の開口内縁部分との間に空隙が形成されるように、針弁をシート部に対して離隔させる弁駆動装置とを備え、
    該弁駆動装置は、
    前記針弁を軸線方向に案内する装置本体と、
    前記針弁に取り付けた針弁ばね受けと、
    前記装置本体に針弁と同方向に移動し得るように内装され、前記シート部から離隔する方向へ流体圧が付与されるピストンと、
    前記針弁ばね受けをシート材へ向けて付勢する第一のばねと、
    前記ピストンと針弁ばね受けとの間に介在し、針弁軸線方向に伸縮可能な第二のばねと、を有し、
    ピストンを針弁に軸線方向へ摺動可能に外嵌させ、
    針弁ばね受けに針弁の基端部分を取り付けたことを特徴とするガス噴射弁。
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