JPS6235054A - 二重燃料型デイ−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、主燃料としてのガスおよび点火用のパイロッ
ト油で作動し、閉鎖バネによって閉鎖されそれぞれサー
ボ油圧とパイロット油圧によって開かれる別々の弁を介
して燃料ガスおよびパイロッ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
重燃料型ディーゼル・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ィ
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。従ってディーゼル
・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ット油１例えばガス油またはデ
ィ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。

もしパイロット油の噴入を実施しそこなうｉ。

は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ってはターボ・チャ
ージャを含めてディーゼル・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ット油を一噴射しそこ
なう事によるガス爆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、噴射弁のパイロット油送給管中の圧力
によって閉鎖位置に向かって作動され、またこの弁部材
はパイロット油圧′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
よって達成される。

［発明の概要］ パイロッ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ット油井を開くに十
分な圧力で送給される正常なディーゼル・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
パイロット油圧によって閉鎖された状態にある０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、パイロット油の噴射開始と同時にま
たその直後にディーゼル・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゛かしもしパイロット油圧が生ぜず、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。従って燃料ガス噴射弁
の燃料ガス弁は閉じたままであり、従って、いずれかの
シリンダ中へのパイロッ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。ディーゼル・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って影
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、ディーゼル・エンジンは一般
に運転し続ける事ができ、パイロッ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
作用するパイロッ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
をバネによって開放位置に向かっ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、パイロット油圧の欠損
の場合にのみサーボ油圧によっ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って。

このスライダはその両端において同軸の軸方向ショルダ
を備え、これらのショ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ット油管に連通ずる
ダクトを包囲する弁座と協働するように成されている。

パイロット油がボッシュ型のカム作動適量吐出ポンプに
よって送給される場合、スライダとパイロット油管のダ
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ット油圧
との比と同等もしくは以上に定められる。公知のように
、ボッシュ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って閉塞されていた
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
変動させる事によって、ポンプによって送給される量が
変動される事が特徴である。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、噴射弁のパイロット油井を開放状態
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
てパイロット油圧は、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
等しい応力をもっ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
ッ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１点火時間のいわゆる可変噴射調時（Ｖ
　Ｉ　Ｔ）型のディーゼル・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ッ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、従って噴射弁
の燃料ガス弁の開放が常にパイロット油井の開放に対し
て同一時間間隔で実施されるからである。

以下１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ット油兼用噴射弁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ッ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
れパイロッ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って閉鎖位置に弾
発された弁を開く役割を有する。パイロット油送給管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
置に向かっ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、°゛二重燃料ディーゼル・エンジン用燃料ガス
噴射弁゛に詳細に記載されている。

パイロット油ポンプ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１０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に連通ずる出口のほか、予備ポンプからこのポン
プ８にパイロッ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
対回転位置によっ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１６は図示の実施態様においてはパイロット油ポン
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、パイロット油ポンプ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によって閉鎖され。

このカバー１９は、第１図の導管４に連通ずる中心出口
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
始時間と終了時間とを制御する。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； 中心インサート成分２９がカバー１９の中にねじ込まれ
、ボンプライニング２２の中まで密封的に延長され、そ
こで弾発された吸引弁３０を包囲し、ポンプピストン２
３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、インサート成分
２９のくぼみと、中心ダクト３１とを通して、ピストン
２３とインサート成分２９の対向端面間の作動室３２に
達する油の取り入れを可能とする。

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３
８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ョルダ仝２と４３を備え、
これらのショ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回りの切願円錐形
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図に示すようにショルダ４３が孔３９を閉塞した
位置から、孔４４がショルダ４２によって閉塞された他
方の末端位置に向かって弾発している。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４
６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。場合によっては
軸線に対して平行なドレン孔４７をポンプハウジング１
８の中に備え、吸引室２８の中に開かせ、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ッ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、ディーゼル・エンジンがパイロ
ット油のみで運転さ九る場合１例えばこのディーゼル・
エンジンによって推進される船舶の始動時、加速時また
は操船時のパイロット油ポンプの作動室３２内部の圧力
を示す、ディーゼル・エンジンが燃料ガスの点火のため
に最小限度のパイロッ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、従っ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
圧はパイロッ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６時間ｔ１において、ピストンの案内面２
４が２つのリリーフ孔２６に近接し、これによって有効
ポンプ行程を開始し、また最初、圧は緩徐に上昇し、次
に圧ＰＯまで急速に上昇する。この圧において噴射弁の
パイロット油井がパイロット油をディーゼル・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。

これは、ディーゼル・エンジンがパイロット油のみで運
転する時には、ポンプが最小限度量の油のみを送るよう
に調整された時より遥かに後に生じるのであるから、後
者の場合の圧は遥かに低い極大値に達するのみで再び低
落する。パイロッ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ＰＬ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、パイロッ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とによっ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。従っ
て、制御弁１０が開いている時（第１図）、サーボ油は
圧力リリーフ弁１６を通って噴射弁１に達し、この噴射
弁１のガス弁を開放状態に保持する。パイロット油圧が
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。

パイロット油ポンプ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３９．４６は、パイロッ
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、すなわちパイロット油圧が少なくとも噴射弁１の
油井を開く値Ｐａに等しく成る時まで、開放状簾に留ま
る６Ｍ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
ィーゼル・エンジンのシリンダ中へのガス噴射は、必要
量のパイロット油の噴射と声連してのみ実施される。パ
イロッ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
ッ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２３の運動が
緩慢になってパイロット油圧が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。

従って、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３９，４６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
にしてパイロッ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
弁を備えたパイロッ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
ット油ポンプ中の圧力グラフである。 １０６．噴射弁、４００．パイロット油管、５．。 、サーボ油管、８０．、パイロット油ポンプ、１６００
．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・・・ショルダ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）主燃料としてのガスおよび点火用のパイロット油
   で作動し、閉鎖バネによって閉鎖されそれぞれサーボ油
   圧とパイロット油圧によって開かれる別々の弁を介して
   燃料ガスおよびパイロッ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
   二重燃料型ディーゼル・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）を含み、この圧力リリーフ弁（１６）の弁部
   材（４１）は、噴射弁（１）のパイロット油送給管（４
   ）中の圧力によって閉鎖位置に向かって作動され、また
   この弁部材（４１）はパイロット油圧の欠損に際して、
   少なくとも同時的にサーボ油圧が増大する場合にドレン
   ダクト（４６）を開く事を特徴とする二重燃料型ディー
   ゼル・エンジン用燃料系統。
2. （２）前記弁部材（４１）を開放位置に向かって弾発す
   るバネ（４５）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）弁部材（４１）は円筒形スライダ（４１）であっ
   て、このスライダはその両端において同軸の軸方向ショ
   ルダ（４２、４３）を備え、これらのショルダはニード
   ル弁として形成され、それぞれサーボ油管およびパイロ
   ッ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成された事を特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項による燃料系統。
4. （４）サーボ油用の圧力リリーフ弁（１６）の流路は狭
   窄部（３８）を有し、この狭窄部から対応の弁座へのダ
   クト（３９）が分岐されている事を特徴とする特許請求
   の範囲第３項による燃料系統。
5. （５）パイロット油がボッシュ型のカム作動適量吐出ポ
   ンプ（８）から送給され、スライダ（４１）とパイロッ
   ト油管のダクト（４４）との断面比が、燃料油弁の開く
   油圧と、燃料油弁を閉じた後のポンプ行程の最終段階に
   おけるパイロット油圧との比と同等もしくは以上である
   事を特徴とする特許請求の範囲第３項または第４項によ
   る燃料系統。
6. （６）圧力リリーフ弁（１６）はパイロット油ポンプ（
   ８）の中に収容される事を特徴とする特許請求の範囲第
   ５項による燃料系統。
7. （７）各噴射弁のパイロット油圧の形成前にその噴射弁
   のサーボ油圧を形成する事を特徴とする特許請求の範囲
   第５項または第６項による燃料系統。