JPS6235051A - 燃料ガス駆動ディ−ゼル・エンジンの燃料系統 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃料ガス源と、シリンダ中へのガス噴射の制
御のために各シリンダあたり少なくとも１個の噴射弁を
備えた噴射器組立体と、前記の燃料ガス源から各シリン
ダの噴射器組立体に達する送給管とを含むディーゼル・
エンジン用燃料系統に関するものである。

［従来技術と問題点］ 燃料ガスで運転されるディーゼル・エンジンは特に液化
天然ガス（ＬＮＧ）の輸送用のガスタンカーにおける推
進機関として有望であり、積み荷から当然に蒸発するガ
スがディーゼル・エンジンに非常に効率的に使用される
。しかしこの型のエンジンは固定プラントにも有効に使
用され１発電所の動力源として有望である。

ディーゼル・エンジンの用途がどのようであれ、ディー
ゼル・エンジンそのものの中のガス爆発の危険性がエン
ジンの構造によってできる限り除去される事が当然の要
求である。シリンダの噴射器のガス弁が完全にまたは部
分的に開いた状態で焼き付き、１作動サイクル中におい
て、シリンダ中の酸素量に対応する以上の量のガスが噴
射される場合に激しい爆発が生じうる。未燃ガスがシリ
ンダから脱出して熱い燃焼ガスと混合したものが。

排気系統の中で、特に他の正常に作動しているシリンダ
から出た排気ガス中の遊離酸素と接触した場合に自発的
に点火されるものと思われる。特にこの点火が排気受器
の中で・行われたならば、激しい爆発性の瞬間的圧力上
昇が生じ、これにより重大な損害を与える。

［発明の目的および効果コ ガス案内路の中のガス弁が開いた状態で焼き付く事は予
告なしに生じ、これは弁が一定時間完全に閉鎖しない状
態であって、排気温度の上昇および／または未燃ガスの
発生量の増大によって検出される０本発明の目的は、完
全にまたは部分的に開いた状態で焼き付いた燃料ガス弁
が瞬間的にその噴射弁へのガス送給の中断を生じるよう
に燃料系統を設計するにある。

［発明の概要］ 本発明によれば、燃料系統は、エンジンシリンダ当たり
、第１位置において送給管を噴射器組立体と連通させ、
第２位置において送給管を閉じて噴射器組立体を大気と
連通させる１基の２位置放風弁と、前記放風弁の上流に
取り付けられ５作動サイクルごとにシリンダの中に噴射
されるガス量より相当に大なる容積を有する１基のガス
受器と。

ガス受器中の圧力を検出し、噴射期間の終了後に圧力が
減少し続けるならば放風弁をその第１位置から第２位置
に切り替えるための１基のセンサとを含む。

正常なエンジン作動状態においては、ガス受器中のガス
圧がガス噴射開始の瞬間に下降しはじめ。

全噴射期間中下降し続け、次に、ガス源中の圧から送給
管内の圧力降下分をさし引いた値に等しいその初値まで
緩徐に上昇する。シリンダの作動サイクルの残余の期間
、ガス受器中の圧は前記の初値に留まる。これに反して
、噴射弁の中のガス弁が適時に閉鎖しなければ、ガス受
器からのガスの放出が継続し、正常な圧上昇が生じない
、逆に圧が指数関数的に落下しつづけ、ガスがガス源か
ら直接に噴射弁の中に流れる場合に対応する低値となる
。連続的な圧降下はセンサによって検出され、ガス源か
ら噴射器への連通路を直ちに遮断し、同時に、噴射弁お
よび噴射弁と放風弁との間の導管系統の中のガス圧が低
下し、シリンダ中へのガス噴射を停止させる。放風され
たガスは、熱い排気系統の流入して爆発する危険を生じ
ないように、別個の導管系統を介して安全な場所、すな
わち熱い物体から眉間した場所に送られる。

本発明の好ましい実施態様においては、前記の放風弁は
電気弁であって、センサは、ハウジング内部を移動自在
であってハウジングを狭いダクトによって相互に連通さ
れた２室に分離し第１室を前記のガス受器と連通させる
ピストンから成る活性化部材と、定置接点と可動接点と
から成り、この可動接点は、電気弁の給電路の１部を成
しまた前記第２室に対向する前記活性化部材の面に向か
って弾発されるようにしたスイッチと、前記活性化部材
を可動接点の方向に押圧する手段とを含む。

この実施態様においては、活性化部材はさらに第２ピス
トンを含み、この第２ピストンは前記ピストンに固着さ
れまた２室を分離し、その第１室が圧・搾空気源と連通
し、またスイッチは、第２ピストンと連通した第２室の
内部に配置される。従ってこの場合、活性化部材を作動
する手段が空気バネの形状を成す、スイッチの前述の配
置により、スイッチは完全にガス流から分離される０本
発明の他の実施態様においては、活性化部材を作動する
手段は機械的圧縮バネであり、またスイッチは第１ピス
トンと連通した第２室の内部に収容される。

ガス噴射期間の開始の直前に、ピストンの両側の圧は同
等であり、バネ手段が活性化部材を介してスイッチを閉
成状態に置く、ハウジングの２室間の狭いダクトを適当
に寸法定めする事により、第１室中の圧が正常なガス噴
射期間中実質的に不変である程度にゆっくりと第２室中
の圧降下が第２室に移動する。この期間中に、活性化部
材上にバネに対抗する差圧が生じるが、噴射が停止した
後に第１室中の圧が増大し始めた時、この応力は再び低
下する。バネが機械バネの場合、正常なエンジン作動に
際して生じる最終的差圧に対応する値より若干強い弾発
力１例えば約１０％高い弾発力を有するように寸法定め
される。空気バネの場合、その空気圧は、そのエンジン
負荷において生じる差圧に対応する値より若干高いバイ
アス応力に調整される。もしガス受器と従って第１室の
内部の圧が低下し続ければ、これに対応してピストン前
後の差圧が増大し、この差圧がバイアス応力を越えた時
、ピストンが第１室に向かって動き始める。バネで弾発
されているスイッチは活性化部材の運動に従い、電気弁
に対する電流を遮断し。

この電気弁は直ちに噴射弁の放風に切り替えられる。

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図において鎖線で囲まれた区域１は、詳細に−は説
明されないが２基の噴射弁２を格納したエンジンシリン
ダのシリンダヘッドまたはカバーを示す、噴射弁は一般
にエンジンシリンダの燃焼室の中にガスを噴射するのみ
ならず、燃料ガスの鯛焼を保証するため多少量の易発火
性燃料、いわゆるパイロット油を噴射するように構成さ
れている。

パイロット油の送給に関する燃料系統部分は本発明に関
連するものではないので、これを詳細には説明しない、
燃料ガス／パイロット油兼用噴射弁の若干の実施例は、
°″高出力高効率ガス燃焼ディーゼル・エンジンの発展
”（ＣＩＭＡＣ会議にから発行された報告書Ｄ１１．２
．パリ、１９８３）に記載されている。

２基の噴射弁はそれぞれの高圧導管４を通して分配器４
に接続され、この分配器は導入管５を通して三方弁６の
吐出口に接続し、この弁６は噴射弁２の放風弁として役
立つ、エンジン全体に共通なガス源１例えば接続点８で
略示したコンブレソサから、噴射弁６の第２ボートまで
送給管７が延在している。エンジンに対して適当距離に
終わる放風管９が弁６の第３ボートから延在している。

送給管７から分岐した導管１０がガス受器または緩衝器
１１まで延在し、この緩ｉ器上には第２図と第３図に示
す構造の圧力センサ１２が取り付けられている。第２図
と第３図の実施態様について下記に説明する０図示のよ
うに各エンジンシリンダについて１個のガス受器１１が
配備され、このガス受器の容量はＭ　ＯＲ（最大連続定
格）での各作動行程中にエンジンシリンダの中に噴射さ
れるガス体積の１０倍乃至２０倍の範囲を適当とする。

このような寸法のガス受器中の圧力変動は、正常作動サ
イクル中において、いずれか１つの噴射弁の故障の場合
に放風弁６を活性化するための下記の制御構造の適当な
感度と両立する値を取る。

センサ１２はシリンダ状のハウジング１３を有し。

このハウジングは、比較的容易に移動する活性化部材１
４ａを収容し、この部材はピストン１４を含み、このピ
ストンは例えばポリテトラフルオロエチレンから成り、
シリンダ内部を第１室１５と第２室１６とに分割してい
る。第１室１５はガス受器１１に接続するための導入開
口１７を有する。

第２室１６に対向するピストン１４の面に対して活性化
ピン１８が固着され、図示の位置において、接点２０の
弾性支持アーム１９に当接している。

アーム１９はシリンダの内側面に固着されている。

第１室１５の端面とピストン１４との間に作動するバイ
アス圧縮バネ２１は、弾性可変形性支持アーム１９上の
ビン１８が接点２０を第２室１６の内側面上の定置接点
２２に当接させる図示の位置にピストン１４を保持する
。

接点２０と２２は弁６のソレノイドに対する給電線の一
部を成し、このソレノイドは、生かされた時に、導管５
と７との間の連通を成しこれらの導管が導管９から閉塞
される第１状態に弁を保持する。ソレノイドに対する電
流を切った時、弁６は適当に強力なバネによって瞬間的
にその第２状態に逆転され、この状態において導管７が
閉鎖され導管５と９が相互に連通ずる。

シリンダ１３内部の２室１５と１６は狭いダクト２３に
よって相互に連通され、このダクトは第３図においては
ピストンを貫通する軸線に平行な孔として図示されてい
るが、もちろんピストン外部まで延在する事ができる。

このダクトは室１５と１６の間の差圧を非常にゆっくり
と解消するように狭くなければならない、さらに詳しく
述べるならば、正規のエンジン作動中にエンジンシリン
ダの中への一定量のガスの噴射に伴って濁期的に生じる
ガス受器１１と第１室１５の中の圧力変動が第２室１６
に実際上拡大しない程度にダクト２３を狭くしなけ九ば
ならない、言い換えるならば前記の第２室の中の圧力は
共通ガス源から接続部８に加えられる圧力が変動しない
限り実際上一定であると仮定される。

序文に述べたように、バネ２１は、図示の位置における
この弾発力が、正常のエンジン運転中に、第１室１５内
部の圧力が一時的にガス噴射によって低下する際にピス
トン１４の受ける第２図において右向きの最大差圧より
数％大であるように寸法室めされる事が望ましい、従っ
て、正常作動中にピストン１４は図示の位置に留まり、
この位置において、接点２０と２２を通して電流が弁６
のソレノイドに送られ、噴射弁２への燃焼ガスの送給が
正常に実施される。

ガス受器中の正常な圧力変動が、第４図の左側において
、短時間の急激な圧力降下ａと、初レベルに戻る短時間
の緩い圧力上昇すとして図示されている。Ｃは本管中の
圧力を示す。

もし反対に一つの噴射弁の中でガス弁が焼き付く事によ
ってガス噴射が正規の噴射期間の終点を越えて継続する
ならば、第４図の右側に示すように、ガス受器および第
１室１５の中で正常な圧力上昇が行われず、この場合、
この圧力がｄに示すように下降し、また前記の第２室１
６の中の圧力は実際上不変であるから、ピストン１４に
対して右向きに加えられる空気の圧力がバネ２１の弾発
力に勝って、ピストンを右側に押す事により、支持アー
ム１９が弾性的に戻って、接点２０と２２との接続を遮
断する。このようにして弁６のソレノイドに対する電流
が遮断されて、前記のように弁６の切り替えを生じて、
送給管７を閉じ、またエンジンシリンダへのガス噴射が
停止する。

また、スイッチ２０と２２を必ずしもシリンダの１室の
中に取り付ける必要はないが１図示の実施態様は１作動
ピン１８または対応の素子をシリンダ壁を貫通させる必
要に伴う密封上の問題がない利点がある。また、必ずし
も放風弁およびその制御装置が前記のようである必要は
ない、すなわち電流の遮断によって弁を放風に切り替え
る必要はない、しかしこの実施態様は特に、導管の破裂
がガス中断を生じるという予防的利点がある０図示の実
施態様においても、バイアスバネ２１の折損の場合には
ガス送給が中断される。また高圧導管３と５のいずれか
の破断も弁６を生かす事によって、エンジンシリンダへ
のガス送給を中断する。

第３図は感圧センサの他の実施態様を示す、この図にお
いて第２図と同一の数字は同一または類似の成分を示し
、また動作モードは第２図の実施態様に記載されたもの
と同様である。第２図と異なり第３図においては、バネ
２１の代わりに圧搾空気によって作動されるピストン２
４が使用され。

ピストン２４が軸１８を介してバイアス応力をピストン
１４に伝達する。

ピストン２４はその正規位置において、感圧センサのハ
ウジングの中の面２５の上に休止し、また同時にこのピ
ストンの面２６が一対の接点２０を閉成位置に保持して
いる。″ 室２７の中の空気圧は、初期の噴射ガス量に関連して、
そのバイアス応力が、噴射末期における室１５と１６と
の間の正規の差圧によって軸１８に加えられる応力より
少し大であるように成される。

このようにして、ガス弁の焼き付きの場合、瞬間的なエ
ンジン負荷に関わらず、噴射される追加ガス量が最小限
度に成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジン中の単一シリンダの燃料
系統を示すブロックダイヤグラム、第２図は、燃料系統
の一部を成す機械的バネを備えたセンサの第１実施態様
の軸方向断面図、第３図は空気バネを備えたセンサの第
２実施態様の軸方向断面図、また第４図はそれぞれ正常
作動中とガス弁焼き付き中のガス受器中の圧力変動を示
すグラフである。 ２００．噴射弁−２，４，、、噴射組立体、５゜７０１
．送給導管、６１１．放風弁−８，、、燃料ガス源、１
１．、、ガス受器、１２．、、センサ、１３．、、ハウ
ジング、１４．、、ピストン、１５．１６．、、室、１
８．、、ピン、１９．、。 アーム、２０，２２．、、接点、２３．、、狭いダクト
、２４．、、第２ピストン、２７．２８．。 、室。 出願人代理人　　　　　佐腸−雄 Ｆ／（３，／

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧燃料ガス源と、シリンダ中へのガス噴射の制
   御のために各シリンダあたり少なくとも１個の噴射弁（
   ２）を備えた噴射器組立体と、前記の燃料ガス源から各
   シリンダの噴射器組立体に達する送給管（５）とを含む
   ディーゼル・エンジン用燃料系統において、エンジンシ
   リンダ当たり、第１位置において送給管（７）を噴射器
   組立体（２、４）と連通させ、第２位置において送給管
   （７）を閉じて噴射器組立体（２、４）を大気と連通さ
   せる１基の２位置放風弁（６）と、前記放風弁の上流に
   取り付けられ、作動サイクルごとにシリンダの中に噴射
   されるガス量より相当に大なる容積を有する１基のガス
   受器（１１）と、ガス受器中の圧力を検出し、噴射期間
   の終了後に圧力が減少し続けるならば放風弁（６）をそ
   の第１位置から第２位置に切り替えるための１基のセン
   サ（１２）とを含む事を特徴とするディーゼル・エンジ
   ン用燃料系統。
2. （２）前記の放風弁（６）は電気弁であつて、センサ（
   １２）は、ハウジング（１３）内部を移動自在であって
   ハウジング（１３）を狭いダクト（２３）によって相互
   に連通された２室（１５、１６）に分離し第１室（１５
   ）を前記のガス受器（１１）と連通させるピストン（１
   ４）から成る活性化部材（１４ａ）と、定置接点（２２
   ）と可動接点（２０）とから成り、この可動接点は、電
   気弁の給電路の１部を成しまた前記第２室（１６）に対
   向する前記活性化部材の面に向かって弾発されるように
   したスイッチと、前記活性化部材（１４ａ）を可動接点
   （２０）の方向に押圧する手段とを含む事を特徴とする
   特許請求の範囲第１項による燃料系統。
3. （３）活性化部材はさらに第２ピストン（２４）を含み
   、この第２ピストンはピストン（１４）に固着されて２
   室（２７、２８）を分離し、その第１室（２７）が圧搾
   空気源と連通し、 またスイッチ（２０、２２）は、第２ピストンと連通し
   た第２チャンバ（２８）の内部に配置される事を特徴と
   する特許請求の範囲第２項による燃料系統。
4. （４）活性化部材（１４ａ）を作動する手段は機械的圧
   縮バネ（２１）であり、 またスイッチ（２０、２２）は第１ピストン（１４）と
   連通した第２室（１６）の内部に収容される事を特徴と
   する特許請求の範囲第２項による燃料系統。
5. （５）狭いダクト（２３）がピストン（１４）を貫通す
   る事を特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第３項のい
   ずれかによる燃料系統。
6. （６）ガス受器（１１）の容積は、最大連続定格（ＭＣ
   Ｒ）における各作動サイクル中にシリンダの中に噴射さ
   れるガス量の１０乃至２０倍の範囲である事を特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかによる燃
   料系統。