JPH0456145B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主燃料としてのガスおよび点火用の
パイロツト油で作動し、閉鎖バネによつて閉鎖さ
れそれぞれサーボ油圧とパイロツト油圧によつて
開かれる別の弁を介して燃料ガスおよびパイロツ
ト油を噴射するための少なくとも１個の噴射弁を
各シリンダに備えるようにした二重燃料型デイー
ゼル・エンジンの燃料系統に関するものである。

［従来技術と問題点］ 天然ガス、メタン、バイオガスおよび石炭ガス
などデイーゼル・エンジンにおいて一般に使用さ
れる燃料ガスの自己点火性は、通常その行程の作
動サイクルに最適の所望量だけエンジンシリンダ
の中に噴射された燃料の安全な点火を実施するに
は不十分である。従つてデイーゼル・エンジンの
燃料系統はシリンダの中における燃焼開始に役立
つ易点火性パイロツト油、例えばガス油またはデ
イーゼル油の一定量を、ガス噴射前にまたガス噴
射と同時にシリンダの中に噴射するように成され
ている。

もしパイロツト油の噴入を実施しそこなうと、
ほとんど確実にシリンダの中に噴射された燃料ガ
スのエンジンピストンの作動行程中の自己点火が
遅くなり、あるいは噴射された燃料ガスがシリン
ダを出た後に排気系統のなかで、例えば他のシリ
ンダの火花により、または他のシリンダから出た
熱い排気ガスと混合して点火される。いずれの場
合にも、燃料ガスが爆発的に燃焼する事により、
排気系統および場合によつてはターボ・チヤージ
ヤを含めてデイーゼル・エンジンを破壊する危険
が大である。

［発明の目的および効果］ 本発明は、シリンダの中にパイロツト油を噴射
しそこなう事によるガス曝発の危険を最小限に成
す燃料系統を提供するにある。これは本発明によ
れば、各噴射弁のサーボ油送給管が圧力リリーフ
弁を含み、この圧力リリーフ弁の弁部材は、噴射
弁のパイロツト油送給管中の圧力によつて閉鎖位
置に向かつて作動され、またこの弁部材はパイロ
ツト油圧の欠損に際して、少なくとも同時的にサ
ーボ油圧を増大する場合にドレンダクトを開く事
によつて達成される。

［発明の概要］ パイロツト油が各作動サイクルの所定の瞬間に
各噴射弁に対して、この噴射弁の中のパイロツト
油圧を開くに十分な圧力で送給される正常なデイ
ーゼル・エンジン作動状態においては、サーボ油
導管の中の圧力リリーフ弁がパイロツト油圧によ
つて閉鎖された状態にある。例えば適当に高い一
定圧に保持されたタンクから、あるいはカム作動
される適量吐出ポンプからサーボ油の送給が開始
されたとき、このサーボ油の圧力が閉じた圧力リ
リーフ弁をバイパスして噴射弁に伝達され、噴射
弁の燃料ガス弁を開く事により、パイロツト油の
噴射開始と同時にまたその直後にデイーゼル・エ
ンジンシリンダの中に正常な燃料ガス噴射を生じ
る。

しかしもしパイロツト油圧が生ぜず、または噴
射弁の燃料油弁を開くに必要な値に達しないなら
ば、圧力リリーフ弁が閉じる事なく、サーボ油は
前記圧力リリーフ弁をバイパスして噴射弁に進む
代わりに圧力リリーフ弁のドレンダクトを通して
脱出する。従つて燃料ガス噴射弁の燃料ガス弁は
閉じたままであり、従つて、いずれかのシリンダ
中へのパイロツト油の噴射欠損が直ちに検出れ、
また同一の作動サイクル中においてもその噴射弁
を通しての燃料ガス噴射が防止される。デイーゼ
ル・エンジンの他の噴射弁はサーボ油管の中の圧
力低下によつて影響されない事から、特に各シリ
ンダについて複数の噴射弁を備えている場合に
は、デイーゼル・エンジンは一般に運転し続ける
事ができ、パイロツト油噴射の欠損の原因がまも
なく除去され、またはこの原因が消失したとき、
その噴射弁は自動的に作動し始める。

原則として、圧力リリーフ弁は、その弁部材の
反対側に作用するパイロツト油圧が欠損した場合
に、この弁の上流のサーボ油圧力のみが前記弁部
材を開放位置まで動かすように設計する事ができ
よう。しかし一般に、弁部材をバネによつて開放
位置に向かつて弾発する事が好ましい。実際にこ
のようにして、ドレンダクトは２回の噴射の間に
おいて常に開かれており、パイロツト油圧の欠損
の場合にのみサーボ油圧によつて開かれるのでは
ない。

構造の簡単さと、信頼度の故に好ましい実施態
様においては、弁部材は円筒形スライダであつ
て、このスライダはその両端において同軸の軸方
向シリンダを備え、これらのシヨルダはニードル
弁として形成され、それぞれサーボ油管およびパ
イロツト油管に連通するダクトを包囲する弁座と
協働するように成されている。

パイロツト油圧がボツシユ型のカム作動適量吐
出ポンプによつて送給される場合、スライダとパ
イロツト油管のダクトとの断面比が、燃料油弁の
開く油圧と、燃料弁を閉じた後のポンプ行程の最
終段階におけるパイロツト油圧との比と同等もし
くは以上に定められる。公知のように、ボツシユ
型の燃料ポンプにおいては、ポンプ行程の先行の
作動部分においてピストンによつて閉塞されてい
た圧力側と吸引側の間の通路をピストンが解除す
る時点を変動させる事によつて、ポンプによつて
送給される量が変動される事が特徴でかる。ピス
トンの運動を反転するまでの残余の部分において
は、ポンプの吐出側は、噴射弁のパイロツト油弁
を開放状態に保持するには不十分であるが、しか
しピストンが逆方向に油を比較的狭い通路を通し
て吸引側に移動させる際の吸引側の圧力よりも実
質的に高い。圧力リリーフ弁の前記弁部材の寸法
により、ポンプ行程の最終段階においてパイロツ
ト油圧は、スライダの断面積全体に作用して、こ
の弁部材を圧力リリーフ弁の閉鎖応力に少なくと
も等しい応力をもつて閉鎖方向に押圧する事が保
証される。

本発明によれば、燃料系統は、各噴射弁につい
てパイロツト油圧を形成する前にその噴射弁につ
いてサーボ油圧を形成するように構成される事が
望ましい。この実施態様は、主として、点火時間
のいわゆる可変噴射調時（VIT）型のデイーゼ
ル・エンジンについて好ましい。この場合、実際
上、有効ポンプ行程の開始時点を変動させるため
の機構をパイロツト油ポンプに具備する。なぜか
ならば、サーボ油管中の圧力リリーフ弁が噴射弁
に対するサーボ油の送給を自動的に制御し、従つ
て噴射弁の燃料ガス弁の開放が常にパイロツト油
弁の開放に対して同一間間隔で実施されるからで
ある。

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細
に説明する。

［実施例］ 第１図は燃料ガスおよびパイロツト油兼用噴射
弁１を示し、この噴射弁はエンジンシリンダの図
示されないシリンダカバーの中に取り付けられ、
またこの噴射弁はシリンダの燃焼室の中に突入し
たその前端部において噴霧器２を備え、この噴霧
器はシリンダの中に燃料ガスとパイロツト油をそ
れぞれ噴射するための図示されていない２セツト
のノズル孔を具備する。適当なタンクから燃料ガ
スを送給する送給管３と、それぞれパイロツト油
と制御油またはサーボ油の送給管４と５が噴射弁
１の頂部に配備され、前記の制御油またはサーボ
油は、噴射弁の中に配置されシリンダ中への燃料
ガスの噴射を制御しまたバイアスバネによつて閉
鎖位置に弾発された弁を開く役割を有する。パイ
ロツト油送給管４と噴霧器２のノズル孔とを接続
する導管の中にも閉鎖位置に向かつて弾発される
同様の弁が配備される。この型の噴射弁の実施例
は対応のデンマーク特願第3504／85号、“二重燃
料型デイーゼル・エンジン用燃料ガス噴射弁”に
詳細に記載されている。

パイロツト油ポンプ８を作動するカム７と、噴
射弁に対してサーボ油を送給するための制御弁１
０を作動するカム９が、第１図において６で示し
たエンジン制御軸上に固着されている。下記にお
いて詳細に示すポンプ８は、導管４に連通する出
口のほか、予備ポンプからこのポンプ８にパイロ
ツト油を送給する送給管１１と、予備ポンプの吸
引側に達する戻し導管１２とを含む。このポンプ
８は公知のように、ポンプのピストンとライニン
グの相対回転位置によつて送給量を変動する手段
と、また例えば有効ポンプ行程の開始時間（油送
給位相）を変更する手段とを含む。

適当な高圧で、すなわち噴射弁１のガス弁の開
放のための区域に作用してこの弁を開放させ対応
の閉鎖バネの応力に対抗してこの弁を開放状態に
保持する圧力で、サーボ油を送給する送給管１３
が制御弁１０に接続されている。また制御弁１０
は、戻し導管１４と、圧力リリーフ弁１６に達す
る排出管１５とを有する。この圧力リリーフ弁１
６は図示の実施態様においてはパイロツト油ポン
プ８と一体を成している。圧力リリーフ弁１６か
らサーボ油が噴射弁１に流れる前記の導管５と、
ドレン管１７とがそれぞれ圧力リリーフ弁１６か
ら出ている。

第２図と第３図に示すように、パイロツト油ポ
ンプ８はハウジング１８を含み、このハウジング
はその上端においてカバー１９によつて閉鎖さ
れ、このカバー１９は、第１図の導管４に連通す
る中心出口開口２０を有する。ポンプハウジング
１８の中に、対応のポンプライニング２２を有す
るシリンダ２１が格納され、前記ポンプのピスト
ン２３が前記ライニングの中に締まりばめして移
動自在である。公知のようにピストン２３は直径
方向に対向した２つの制御面２４を有し、カム７
の作用でピストンがライニング２２の中を複動す
る際に、前記制御面２４の傾斜後縁２５がライニ
ング２２の２個のリリーフ孔２６と協働して有効
ポンプ行程の開始時間とを制御する。各リリーフ
孔２６はシリンダ２１の漏斗型拡大孔２７を通し
てポンプの吸引室２８と連通し、第１図に見られ
るように導管１１と１２がこの吸引室２８と連通
している。

中心インサート部分２９がカバー１９の中にね
じ込まれ、ポンプライニング２２の中まで密封し
て延長され、そこで弾発された吸引弁３０を包囲
する。ポンプピストン２３の下降運動により、吸
引室２８から、シリンダ２１とライニング２２の
中の整列横方向孔と、インサート部分２９のくぼ
みと、中心ダクト３１を介して、ピストン２３と
インサート部分２９の対向端間の作動室３２への
油の取り入れが可能となる。

ピストン２３の下降吸入行程中は、作動室３２
内の圧力は吸引室２８内の供給圧力以下に下降す
る。この結果、吸引弁３０は比較的弱く弾発され
たバネ１００に抗して同心円錐座３０ａから離れ
て上昇する。これは、弁入口１００内の圧力が、
常に作動室３２に接続されている吸引弁３０の上
方の空間１０２内の圧力よりも高いためである。
吸引弁３０が上昇すると、燃料油は吸引室２８か
ら孔９８、弁入口１０１と中心ダクト３１を介し
て作動室３２へ送られる。吸入行程の終りにおい
て、吸引弁３０はバネ１００の弾発力により再び
閉じる。

上昇ポンプ行程中には、吸引弁３０はポンププ
ランジヤ行程により発生される高燃料油圧により
閉じられたままである。この高燃料油圧は空間１
０２内で吸引弁３０の上面に作用するが、吸引弁
３０の下面には弁入口１０１内のより低い供給圧
力が作用するにすぎない。

中心ダクト３１は同時に、吸引弁３０の閉鎖バ
ネを収容する中間部材３３とカバー１９とを通し
て中心出口開口２０まで中心部を上方に連続する
吐出中心ダクトの第１部分を成している。前記の
吐出中心ダクトの最後の部分から横孔３４が延長
されて、カバー１９の中に格納された圧力リリー
フ弁１６に達している。

圧力リリーフ弁１６は実質的にＴ型のハウジン
グ３５を含み、このハウジングは、カバー１９の
中に横孔３４と同軸に備えられたくぼみの中に密
着され、またハウジング３５の突出部分は、第１
図に見られるように作動中に導管１５および５と
それぞれ連通する導入開口３６と排出開口３７と
を具備する。開口３６と３７は狭い流路３８を介
して相互に連通し、この流路から、カバー１９の
中に収容されたハウジング部分の内部スライダ室
４０に横孔３９が達している。

この室４０の中において円筒形スライダ４１が
密封的に滑動し、その両端に円錐形シヨルダ４２
と４３を備え、これらのシヨルダはそれぞれニー
ドル弁として作用し、カバー１９の孔３４と整列
する孔４４回りの切頭円錐形弁座および横孔３９
とそれぞれ協働する。スライダ室の中に配置され
た圧縮バネ４５がスライダ４１を、第２図と第３
図に示すようにシヨルダ４３が孔３９を閉塞した
位置から、孔４４がシヨルダ４２によつて閉塞さ
れた他方の末端位置に向かつて弾発している。ス
ライダ４１の左側のバネ４５を格納した室部分か
ら、ドレンダクト４６が延在して、第１図に示す
ドレン導管１７を通してサーボ油戻し導管と連通
する事ができる。場合によつては軸線に対して平
行なドレン孔４７をポンプハウジング１８の中に
備え、吸引室２８の中に開かれ、カバー１９と弁
ハウジング３５を通る孔と共に、スライダの表面
の密封リングを越えて漏れるパイロツト油または
サーボ油の排出を実施する事ができる。

第４図に図示の実線は、デイーゼル・エンジン
がパイロツト油のみで運転される場合、例えばこ
のデイーゼル・エンジンによつて推進される船舶
の始動時、加速時または操舶時のパイロツト油ポ
ンプの作動室３２内部の圧力を示す。デイーゼ
ル・エンジンが燃料ガスの点火のために最小限度
のパイロツト油を使用して燃料ガスで運転する場
合、ポンプピストンの作動行程の最終部分におけ
る作動室３２の中の圧は少し低いレベルの鎖線に
従う。これらの曲線について、クランク軸の回転
角度を横座標とし、従つて横座標軸上の各マーク
間の距離は10゜のクランク角度に対応する。

第４図に示す完全作動サイクルの部分は、ポン
プピストン２３がその下位置を通過した瞬間に開
始する。ポンプの作動室３２が吸引室２８と連通
しており、この室中の圧はパイロツト油がポンプ
を循環する時の低い初期ポンプ圧に等しい。時間
ｔ１において、ピストンの案内面２４が２つのリ
リーフ孔２６に近接し、これによつて有効ポンプ
行程を開始し、また最初、圧は緩徐に上昇し、次
に圧力Poまで急速に上昇する。この圧において
噴射弁のパイロツト油弁がパイロツト油をデイー
ゼル・エンジンシリンダの中に噴射するために開
く。ピストン２３の上昇運動が続けられる間に、
圧は上昇し続け、案内面２４の後縁２５がリリー
フ孔２６を通過する瞬間に有効ポンプ行程が停止
する。デイーゼル・エンジンがパイロツト油のみ
で運転される時は、ポンプは多量の油を送らなけ
ればならず、この結果、有効ポンプ行程が長くな
る。一方、エンジンが運転される時には、油ポン
プは、パイロツト油として必要な最小量の油を送
るだけでよい。つまり、油ポンプが、パイロツト
油のみを供給するように調整されている時には、
油ポンプが多量の油を送る必要がある場合よりも
早いポンプ行程点で高油圧力が送られる。従つ
て、油圧力は油ポンプが多量の油を送る場合より
もかなり低い最高値に、油圧力が再び降下する前
に、到達する。パイロツト油の噴射が終了した
後、圧はいずれの場合においても実質的に同等の
値Ｐ１をとり、この値は初ポンプ圧より相当に高
い。ピストン２３の上昇行程の残余の大部分の
間、圧はＰ１に留まり、続いてピストン行程の最
後の部分の間、初ポンプ圧に戻り、定格はゼロと
なる。

スライダ４１が第２図と第３図に示すような極
端位置を取るとき、パイロツト油圧はスライダの
全断面積に作用し、この断面積は、孔４４の中の
圧が孔３９の中のサーボ油圧とバネ４５とによつ
て加えられる応力に対抗するのに十分と成るよう
に孔３９に対して選定される。従つて、制御弁１
０が開いている時（第１図）、サーボ油は圧力リ
リーフ弁１６を通つて噴射弁１に達し、この噴射
弁１のガス弁を開放状態に保持する。パイロツト
油圧が初ポンプ圧に低下するやいなや、バネ４５
がスライダをその右端位置まで移動させ、孔３９
をドレンダクト４６と連通させる。この瞬間に、
制御弁１０が閉鎖され、エンジンのシリンダの中
へのガスの噴射が停止される。

パイロツト油ポンプ８の中の圧が再び上昇し始
めるまで、スライダ４１はその右端位置に留ま
る。この場合、孔４４の狭い断面面積にのみ圧が
作用しているので、サーボ油のリリーフ通路３
９，４６は、パイロツト油圧がバネ４５の対抗力
に勝つ事ができるようになるまで、すなわちパイ
ロツト油圧が少なくとも噴射弁１の油弁を開く値
Poに等しく成る時まで、開放状態に留まる。制
御弁１０がその前に開いているとしても、圧力リ
リーフ弁１６の中の通路３９，４６が開いていて
サーボ油圧が必要圧に達する事を防止するので、
サーボ油が噴射弁のガス弁を開く事ができない。
このようにして、デイーゼル・エンジンのシリン
ダ中へのガス噴射は、必要量のパイロツト油の噴
射と関連してのみ実施される。パイロツト油圧が
増大してスライダ４１を左側に移動させると同時
に、圧がスライダの端面全体に作用し、パイロツ
ト油の噴射期間の長さとこの期間中において得ら
れる最大圧がどのようであれ、ポンプピストン２
３の運動が緩慢になつてパイロツト油圧がＰ１以
下となるまで、スライダ４１は前述のようにその
左端位置に留まる。

従つて、燃料系統の正常な機能においてスライ
ダ４１は作動サイクル中にリリーフ通路３９，４
６を一度開いてまた閉じなければならない事が明
らかであり、このようにしてパイロツト油圧の欠
損の場合、その理由がどのようであれ、瞬間的に
燃料ガスの噴射を防止する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は単一の二重燃料型噴射弁の本発明によ
る燃料系統の主要成分のフロー・シート、第２図
は圧力リリーフ弁を備えたパイロツト油ポンプの
軸方向断面図、第３図はリリーフ弁の拡大断面
図、また第４図はエンジンの２種の運転状態にお
けるパイロツト油ポンプ中の圧力グラフである。 １…噴射弁、４…パイロツト油管、５…サーボ
油管、８…パイロツト油ポンプ、１６…圧力リリ
ーフ弁、３９，４６…圧力リリーフダクト、４１
…スライダ、４２，４３…シヨルダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主燃料としてのガスおよび点火用のパイロツ
   ト油で作動し、閉鎖バネによつて閉鎖されそれぞ
   れサーボ油圧とパイロツト油圧によつて開かれる
   別々の弁を介して燃料ガスおよびパイロツト油を
   噴射するための少なくとも１個の噴射弁１を各シ
   リンダに備えるようにした二重燃料型デイーゼ
   ル・エンジンの燃料系統において、各噴射弁１の
   サーボ油送給管５が圧力リリーフ弁１６を有し、
   該圧力リリーフ弁１６の弁部材４１は噴射弁１の
   パイロツト油送給管４中の圧力によつて閉鎖位置
   に向かつて作動され、また該弁部材４１はパイロ
   ツト油圧の欠損に際して少なくとも同時にサーボ
   油圧が増大する場合にドレンダクト４６を開くこ
   とを特徴とする二重燃料型デイーゼル・エンジン
   用燃料系統。 ２ 前記弁部材４１を開放位置に向かつて弾発す
   るバネ４５を含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の燃料系統。 ３ 前記弁部材４１が円筒形スライダ４１であつ
   て、該スライダ４１はその両端において同軸の軸
   方向シヨルダ４２，４３を備え、これらのシヨル
   ダ４２，４３はニードル弁として形成され、それ
   ぞれサーボ油管およびパイロツト油管に連通する
   ダクト３９，４４を包囲する弁座と協働するよう
   にされていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項に記載の燃料系統。 ４ 前記圧力リリーフ弁１６の流路は狭窄部３８
   から対応する弁座へのダクト３９が分岐されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載
   の燃料系統。 ５ パイロツト油がカム作動適量吐出ポンプ８か
   ら送給され、該カム作動適量吐出ポンプ８は、こ
   れにより高圧で送られるパイロツト油の流量の変
   更がポンプ８の圧力側と吸入側との間の流路を介
   して高圧流体が供給されるポンプ行程点を変更す
   ることによつてなされる型式のものであつて、ス
   ライダ４１とパイロツト油管のダクト４４との断
   面比が燃料油弁の開く油圧と、高パイロツト油圧
   が前記流路を介して解除されるポンプ行程の最終
   段階におけるパイロツト油圧との比と同等もしく
   はそれ以上であることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項または第４項に記載の燃料系統。 ６ 前記圧力リリーフ弁１６がパイロツト油ポン
   プ８の中に収容されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第５項に記載の燃料系統。 ７ 各噴射弁のパイロツト油圧の形成前に該噴射
   弁のサーボ油圧を形成することを特徴とする特許
   請求の範囲第５項または第６項に記載の燃料系
   統。