JP5551037B2

JP5551037B2 - ガス噴射弁

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Publication number: JP5551037B2
Application number: JP2010217133A
Authority: JP
Inventors: 義幸梅本; 剛山田
Original assignee: IHI Corp; Diesel United Ltd
Current assignee: IHI Corp; Diesel United Ltd
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: CN103109068A; EP2623762A4; KR20130035275A; KR101410789B1; CN103109068B; EP2623762B1; DK2623762T3; WO2012043655A1; EP2623762A1; JP2012072685A

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。

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一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。

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

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。