KR20180122698A - 엔진 - Google Patents

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KR20180122698A
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가츠히로 니시무라
고이치 히로세
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얀마 가부시키가이샤
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Abstract

엔진 (100) 은, 예혼합 연소 방식과 확산 연소 방식에 대응 가능하다. 이 엔진 (100) 은, 메인 연료 분사 밸브 (79) 와, 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 와, 액체 연료 탱크 (33) 와, 메인 연료 공급 경로 (121) 와, 파일럿 연료 공급 경로 (122) 와, 파일럿 연료 필터 (141) 와, 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 와, 파일럿 연료 탱크 (171) 와, 파일럿 연료 공급 펌프 (173) 를 구비한다. 파일럿 연료 탱크 (171) 에는, 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 로부터 송출되어 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 로 분사되지 않았던 파일럿 연료가 저류된다. 이 파일럿 연료는, 액체 연료 탱크 (33) 를 통하지 않고 자동 역세형 필터 (174) 및 파일럿 연료 필터 (141) 를 향하여 송출된다.

Description

엔진
본 발명은, 다종 연료 채용형의 엔진에 관한 것이다.
종래부터, 천연 가스 등의 연료 가스를 공기에 혼합시켜 연소시키는 예혼합 연소 방식과, 중유 등의 액체 연료 (연료유) 를 확산시켜 연소시키는 확산 연료 방식 중 어느 쪽인가를 택일적으로 선택하여 구동시킬 수 있는, 이른바 듀얼 퓨얼 엔진이 알려져 있다. 특허문헌 1 은, 듀얼 퓨얼 엔진을 개시한다.
이 특허문헌 1 의 듀얼 퓨얼 엔진에서는, 확산 연소 방식으로의 연소시에 연소실에 연료를 공급함과 함께, 예혼합 연소 방식으로의 연소시에 가스 연료 착화를 목적으로 하여 연소실에 연료를 공급하는 연료 분사 밸브가 구비되어 있다.
일본 공개특허공보 2002-4899호
여기서, 특허문헌 1 에서는, 확산 연소 방식과 예혼합 연소 방식의 양방에 있어서, 동일한 연료 분사 밸브로부터 연료를 분사한다. 그러나, 확산 연소 방식과 예혼합 연소 방식에서는, 연료 분사의 목적이 상이하기 때문에, 동일한 연료 분사 밸브를 사용한 구성으로는 최적의 연료 분사를 실현할 수 없는 경우가 있었다.
이상을 고려하여, 확산 연소 방식과 예혼합 연소 방식에서 상이한 연료 분사 밸브를 사용하는 구성이 제안되어 있다. 이런 종류의 엔진에서는, 연료 분사 밸브가 2 종류 존재하기 때문에, 연료의 공급 경로도 2 가지 필요해진다. 그러나, 종래에는, 이런 종류의 엔진에 있어서, 연료의 정화를 고려한 구체적인 연료 경로는 개시되어 있지 않았다.
본 발명은 이상의 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 주요한 목적은, 확산 연소 방식 및 예혼합 연소 방식에서 상이한 연료 분사 장치를 사용하는 엔진에 있어서, 연료의 정화를 고려한 연료 경로를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상과 같으며, 다음으로 이 과제를 해결하기 위한 수단과 그 효과를 설명한다.
본 발명의 관점에 의하면, 이하의 구성의 엔진이 제공된다. 즉, 이 엔진은, 기체 연료를 공기와 혼합시키고 나서 연소실에 유입시키는 예혼합 연소 방식과, 액체 연료를 상기 연소실 내에 분사하여 연소시키는 확산 연소 방식에 대응 가능하다. 이 엔진은, 메인 연료 분사 밸브와, 파일럿 연료 분사 밸브와, 액체 연료 탱크와, 메인 연료 공급 경로와, 파일럿 연료 공급 경로와, 파일럿 연료 필터와, 파일럿 연료 고압 펌프와, 파일럿 연료 탱크와, 파일럿 연료 공급 펌프를 구비한다. 상기 메인 연료 분사 밸브는, 상기 확산 연소 방식으로의 연소시에 상기 연소실에 액체 연료를 공급한다. 상기 파일럿 연료 분사 밸브는, 상기 예혼합 연소 방식으로의 연소시에 가스 연료 착화를 목적으로 하여 상기 연소실에 액체 연료를 파일럿 연료로서 공급한다. 상기 액체 연료 탱크는, 액체 연료를 저류한다. 상기 메인 연료 공급 경로는, 상기 액체 연료 탱크에 저류되어 있는 액체 연료를 상기 메인 연료 분사 밸브에 공급한다. 상기 파일럿 연료 공급 경로는, 상기 액체 연료 탱크에 저류되어 있는 액체 연료를 파일럿 연료로서 상기 파일럿 연료 분사 밸브에 공급한다. 상기 파일럿 연료 필터는, 상기 파일럿 연료 공급 경로의 중도부에 형성된다. 상기 파일럿 연료 고압 펌프는, 상기 파일럿 연료 공급 경로의 중도부에 형성되고, 상기 파일럿 연료 필터를 통과한 파일럿 연료를 상기 파일럿 연료 분사 밸브에 송출한다. 상기 파일럿 연료 탱크는, 상기 파일럿 연료 공급 경로의 중도부에 형성되고, 상기 파일럿 연료 고압 펌프로부터 송출되어 상기 파일럿 연료 분사 밸브로 분사되지 않았던 파일럿 연료를 저류한다. 상기 파일럿 연료 공급 펌프는, 상기 파일럿 연료 공급 경로의 중도부에 형성되고, 상기 파일럿 연료 탱크에 저류되어 있는 파일럿 연료를 상기 파일럿 연료 필터를 향하여 송출한다.
이로써, 분사되지 않았던 파일럿 연료가 액체 연료 탱크까지 되돌아오지 않고, 다시 파일럿 연료 분사 밸브에 공급되기 때문에, 파일럿 연료 필터로 정화된 파일럿 연료가 액체 연료 탱크의 액체 연료와 잘 혼합되지 않게 된다. 따라서, 액체 연료 탱크에 저류되어 있는 액체 연료의 청정도가 낮은 경우에도, 파일럿 연료 필터의 메인터넌스 빈도를 줄일 수 있다.
상기 엔진에 있어서는, 이하의 구성으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 이 엔진은, 연료 정화 경로를 구비한다. 상기 연료 정화 경로는, 파일럿 연료를 정화시키는 정화 필터와, 상기 파일럿 연료 탱크를 순환하는 경로이다.
이로써, 정화 필터로도 파일럿 연료를 정화시키기 때문에, 파일럿 연료 필터의 메인터넌스 빈도를 더욱 줄일 수 있다.
상기 엔진에 있어서는, 상기 파일럿 연료 공급 경로와 상기 연료 정화 경로의 일부가 중복되어 있는 것이 바람직하다.
이로써, 2 개의 경로가 중복되어 있기 때문에, 연료관의 길이를 억제할 수 있다. 또, 연료가 연료관을 흐르게 될 때의 압력 손실을 저감시킬 수 있다.
상기 엔진에 있어서는, 상기 정화 필터가, 자동 역세형 (逆洗型) 필터이고, 상기 파일럿 연료 필터보다 여과 효율이 낮은 것이 바람직하다.
이로써, 파일럿 연료 필터에서는, 정화 필터로 완전히 제거할 수 없었던 먼지만을 제거하면 되기 때문에, 파일럿 연료 필터의 메인터넌스 빈도를 더욱 줄일 수 있다.
상기 엔진에 있어서는, 이하의 구성으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 이 엔진은, 파일럿 연료 공급용 코먼 레일 배관과, 메인 연료 필터를 추가로 구비한다. 상기 파일럿 연료 공급용 코먼 레일 배관은, 상기 파일럿 연료 공급 경로의 중도부에 형성되고, 상기 메인 연료 분사 밸브에 공급되는 액체 연료보다 고압으로 상기 파일럿 연료 분사 밸브에 파일럿 연료를 공급한다. 상기 메인 연료 필터는, 상기 메인 연료 공급 경로의 중도부에 형성된다. 상기 파일럿 연료 필터는, 상기 메인 연료 필터보다 여과 효율이 높다.
이로써, 고압으로 분사되는 파일럿 연료의 막힘을 효과적으로 방지할 수 있고, 가스 연료에 대한 착화를 확실하게 실현할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 엔진을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 2 는 엔진 본체의 배면도이다.
도 3 은 연소실의 주변의 구성을 상세하게 나타내는 배면 일부 단면도이다.
도 4 는 엔진 본체의 정면도이다.
도 5 는 엔진 본체의 평면도이다.
도 6 은 엔진 본체의 우측면도이다.
도 7 은 액체 연료 공급 경로를 나타내는 모식적인 전방 사시도이다.
도 8 은 엔진 본체의 좌측면도이다.
도 9 는 사이드 커버의 일부 및 차열 커버를 떼어냈을 때의 모습을 나타내는 엔진 본체의 사시도이다.
도 10 은 엔진 본체에 연료유를 공급하는 연료 공급 경로를 설명하는 모식도이다.
도 11 은 변형예에 관련된, 엔진 본체에 연료유를 공급하는 연료 공급 경로를 설명하는 모식도이다.
다음으로, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 엔진 (100) 을 개략적으로 나타내는 설명도이다. 도 2 는 엔진 본체 (21) 의 배면도이다. 도 3 은 연소실 (110) 의 주변의 구성을 상세하게 나타내는 배면 일부 단면도이다. 도 4 는 엔진 본체 (21) 의 정면도이다. 도 5 는 엔진 본체 (21) 의 평면도이다. 도 6 은 엔진 본체 (21) 의 우측면도이다. 도 7 은 액체 연료 공급 경로를 나타내는 모식적인 전방 사시도이다. 도 8 은 엔진 본체 (21) 의 좌측면도이다. 도 9 는 사이드 커버 (43) 의 일부 및 차열 커버 (45) 를 떼어냈을 때의 모습을 나타내는 엔진 본체 (21) 의 사시도이다.
도 1 에 나타내는 본 실시형태의 엔진 (100) (연료 공급 시스템이 형성된 엔진) 은, 기체 연료를 공기와 혼합시키고 나서 연소실에 유입시키는 예혼합 연소 방식과, 액체 연료를 연소실 내에 분사하여 연소시키는 확산 연소 방식의 어느 쪽에도 대응 가능한, 이른바 듀얼 퓨얼 엔진이다. 본 실시형태의 엔진 (100) 은, 공급된 연료를 사용하여 동력을 발생시키는 엔진 본체 (21) 를 구비한다. 엔진 본체 (21) 는, 도시되지 않은 선박의 추진 겸 발전 기구의 구동원으로서, 선박의 기관실의 내저판 상에 베이스대를 개재하여 설치된다.
엔진 본체 (21) 의 후단부로부터는, 엔진 출력축으로서의 크랭크축 (24) 이 후방을 향하여 돌출되어 있다. 크랭크축 (24) 의 일단에는, 도시되지 않은 감속기가 동력 전달 가능하게 연결된다. 이 감속기를 사이에 두고, 선박의 도시되지 않은 추진축이, 크랭크축 (24) 과 축선을 일치시키도록 배치된다. 추진축의 단부 (端部) 에는, 선박의 추진력을 발생시키는 프로펠러가 장착된다. 상기 감속기는 PTO 축을 갖고 있으며, 이 PTO 축에 도시되지 않은 축 구동 발전기가 동력 전달 가능하게 연결된다.
이 구성에 의해, 엔진 본체 (21) 의 동력이 감속기를 통하여, 추진축과 축 구동 발전기에 분기되어 전달된다. 이로써, 선박의 추진력을 발생시킴과 함께, 축 구동 발전기의 구동으로 발생한 전력이 선박 내의 전기 계통에 공급된다.
다음으로, 엔진 (100) 에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 엔진 (100) 은, 상기 서술한 바와 같이 듀얼 퓨얼 엔진이며, 천연 가스 등의 연료 가스를 공기에 혼합시켜 연소시키는 예혼합 연소 방식과, 중유 등의 액체 연료 (연료유) 를 확산시켜 연소시키는 확산 연소 방식 중 어느 쪽인가를 선택하여 구동시킬 수 있다.
또한, 이하에서는, 감속기와 접속되는 측 (플라이 휠이 배치되는 측) 을 후측으로 하고 그 반대측을 엔진 본체 (21) 의 전측으로 하여, 위치 관계를 설명한다. 또, 엔진 본체 (21) 의 정면 (전측) 을 향하였을 때의 좌우를 엔진 본체 (21) 의 좌우로 하여, 위치 관계를 설명한다. 따라서, 전후 방향은, 크랭크축 (24) 의 축선에 평행한 방향으로 바꿔 말할 수 있고, 좌우 방향은, 크랭크축 (24) 의 축선에 수직인 방향으로 바꿔 말할 수 있다. 단, 이 설명은 엔진 본체 (21) 의 방향을 한정하는 것이 아니며, 엔진 본체 (21) 는 용도 등에 따라 다양한 방향에서 설치할 수 있다.
엔진 본체 (21) 에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 가스 연료 공급 경로 (30) 와 액체 연료 공급 경로 (31) 가 접속되어 있다. 가스 연료 공급 경로 (30) 에는, 액화 천연 가스 (LNG) 를 저류하는 가스 연료 탱크 (32) 가 접속됨과 함께, 액체 연료 공급 경로 (31) 에는, 선박용 디젤 오일 (MDO) 을 저류하는 액체 연료 탱크 (33) 가 접속된다. 이 구성에서, 가스 연료 공급 경로 (30) 는 엔진 본체 (21) 에 연료 가스를 공급하고, 액체 연료 공급 경로 (31) 는 엔진 본체 (21) 에 연료유를 공급한다.
가스 연료 공급 경로 (30) 에는, 상류측에서부터 순서대로, 액화 상태의 기체 연료를 저장하는 가스 연료 탱크 (32) 와, 가스 연료 탱크 (32) 의 액화 연료를 기화시키는 기화 장치 (34) 와, 기화 장치 (34) 에서 엔진 본체 (21) 로의 연료 가스의 공급량을 조정하는 가스 밸브 유닛 (35) 이 배치되어 있다.
엔진 본체 (21) 는, 도 2 에서 도 4 까지에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록 (25) 상에 실린더 헤드 (26) 를 장착하여 구성되는 직렬 다기통 엔진이다. 도 2 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록 (25) 의 하부에는, 상기 크랭크축 (24) 이, 축선 (24c) 을 전후 방향을 향하게 한 상태로 회전 가능하게 지지되어 있다.
실린더 블록 (25) 에는, 복수 (본 실시형태에서는, 6 개) 의 기통이 크랭크축 (24) 의 축선을 따르도록 일렬 (직렬) 로 나열되어 형성된다. 각 기통에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 피스톤 (78) 이 상하 방향으로 슬라이드 가능하게 수용된다. 이 피스톤 (78) 은, 도시되지 않은 로드를 통하여 상기 크랭크축 (24) 에 연결된다.
도 5 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 각각의 기통을 상측으로부터 덮도록, 실린더 블록 (25) 에는 복수 (본 실시형태에서는 6 개) 의 실린더 헤드 (26) 가 장착된다. 실린더 헤드 (26) 는 각각의 기통에 대하여 형성되고, 헤드 볼트 (99) 를 사용하여 실린더 블록 (25) 에 고정된다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 각각의 기통에 있어서, 피스톤 (78) 의 상면과 실린더 헤드 (26) 로 둘러싸인 공간에 연소실 (110) 이 형성된다.
복수의 헤드 커버 (40) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 각 기통에 대응하도록, 크랭크축 (24) 의 축선 (24c) 의 방향 (전후 방향) 을 따라 일렬로 나열되어 실린더 헤드 (26) 상에 배치되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 각각의 헤드 커버 (40) 의 내부에는, 흡기 밸브 및 배기 밸브를 동작시키기 위한 푸시 로드 및 로커 아암 등으로 이루어지는 동 (動) 밸브 기구가 수용되어 있다. 상기 흡기 밸브를 개방한 상태에서는, 연소실 (110) 에 흡기 매니폴드 (67) 로부터의 흡기를 도입할 수 있다. 상기 배기 밸브를 개방한 상태에서는, 연소실 (110) 로부터의 배기를 배기 매니폴드 (44) 에 배출할 수 있다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 헤드 커버 (40) 의 좌측의 근방에는, 후술하는 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 의 상단부가 배치되어 있다. 이 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 는, 크랭크축 (24) 의 축선 (24c) 을 포함하는 가상 연직 평면 (P1) (도 7 을 참조) 을 생각하였을 때에, 당해 가상 연직 평면 (P1) 에 대하여 일측 (본 실시형태에서는 좌측) 으로부터 실린더 헤드 (26) 의 내부에 삽입되고, 연소실 (110) 을 향하여 비스듬히 하방으로 연장되어 있다.
또한, 이후의 설명에서는, 크랭크축 (24) 의 축선 (24c) 을 포함하는 가상 연직 평면 (P1) 에 대하여 일측/타측에 위치하는 것을, 크랭크축 (24) 에 대하여 일측/타측으로 표현하는 경우가 있다. 가상 연직 평면 (P1) 은, 크랭크축 (24) 의 축선 (24c) 의 방향으로도 상하 방향으로도 무한하게 넓은 평면인 것으로 생각할 수 있지만, 도 7 에서는, 사시도에서의 표현의 사정에 의해, 엔진 본체 (21) 의 근방의 일부만의 가상 연직 평면 (P1) 이 도시되어 있다.
도 2, 도 3 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 실린더 헤드 (26) 의 좌측에는, 예혼합 연소 방식으로의 연소시에 각 기통의 연소실 (110) 에 가스 연료를 분배하여 공급하기 위한 가스 매니폴드 (41) 가 형성된다. 가스 매니폴드 (41) 는, 실린더 헤드 (26) 의 좌측면을 따라 전후 방향으로 연장되도록 배치된다. 가스 매니폴드 (41) 에는, 각 기통의 연소실 (110) 에 대응하는 복수 (본 실시형태에서는 6 개) 의 가스 지관 (枝管) (41a) 이 접속되고, 당해 가스 지관 (41a) 의 선단부에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 가스 연료를 분사하기 위한 가스 인젝터 (98) 가 형성된다. 가스 인젝터 (98) 의 선단부는, 기통에 대응하여 실린더 헤드 (26) 의 내부에 형성되는 흡기 지관 (67a) 에 면하고 있다. 가스 인젝터 (98) 로부터 가스 연료를 분사함으로써, 흡기 매니폴드 (67) 의 흡기 지관 (67a) 에 가스 연료를 공급할 수 있다.
도 3, 도 7 및 도 9 에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록 (25) 의 우측에는, 확산 연소 방식으로의 연소시에 각 기통의 연소실 (110) 에 액체 연료를 분배하여 공급하기 위한 액체 연료 공급용 레일 배관 (42) 이 형성된다. 액체 연료 공급용 레일 배관 (42) 은, 실린더 블록 (25) 의 우측면을 따라 전후 방향으로 연장되도록 배치되어 있다. 액체 연료 공급용 레일 배관 (42) 에 공급된 액체 연료는, 각 기통에 대응하여 형성된 메인 연료 분사 펌프 (89) 에 분배하여 공급된다. 각각의 기통에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 메인 연료 분사 펌프 (89) 로부터 공급된 액체 연료를 분사하는 메인 연료 분사 밸브 (79) 가 배치되어 있다. 메인 연료 분사 밸브 (79) 는 실린더 헤드 (26) 에 상방으로부터 수직으로 삽입되도록 배치되고, 그 상단부는 헤드 커버 (40) 의 내부에 배치되고, 하단부는 기통의 연소실 (110) 에 면하고 있다. 메인 연료 분사 펌프 (89) 와 메인 연료 분사 밸브 (79) 는, 실린더 헤드 (26) 에 형성된 액체 연료 공급로 (106) 를 통하여 접속된다.
액체 연료 공급용 레일 배관 (42) 의 하방 근방의 위치에, 각각의 메인 연료 분사 펌프 (89) 로부터 되돌아온 여분의 연료를 모으기 위한 액체 연료 복귀 집약관 (48) 이 형성된다. 액체 연료 복귀 집약관 (48) 은, 액체 연료 공급용 레일 배관 (42) 과 평행하게 배치되고, 메인 연료 분사 펌프 (89) 에 접속된다. 액체 연료 복귀 집약관 (48) 의 단부에는, 액체 연료를 액체 연료 탱크 (33) 까지 되돌리기 위한 연료 복귀관 (115) 이 접속된다.
도 3, 도 7 및 도 9 에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록 (25) 의 우측으로서, 액체 연료 공급용 레일 배관 (42) 보다 상방의 위치에는, 예혼합 연소 방식으로의 연소시에 가스 연료 착화를 목적으로 하여 각 기통의 연소실 (110) 에 파일럿 연료를 분배하여 공급하기 위한 파일럿 연료 공급용 레일 배관 (파일럿 연료 공급용 코먼 레일 배관) (47) 이 형성된다. 파일럿 연료 공급용 레일 배관 (47) 은, 실린더 블록 (25) 의 우측면을 따라 전후 방향으로 연장되도록 배치되어 있다. 각각의 기통에는, 도 3 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 파일럿 연료 공급용 레일 배관 (47) 으로부터 공급된 액체 연료 (파일럿 연료) 를 분사하는 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 가 배치되어 있다. 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 는 실린더 헤드 (26) 에 상방으로부터 비스듬하게 삽입되도록 배치되고, 그 상단부는 헤드 커버 (40) 의 바로 좌측 옆의 위치에 배치되고, 하단부는 기통의 연소실 (110) 에 면하고 있다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 각각의 기통에 대응하여, 파일럿 연료 지관 (109) 이 파일럿 연료 공급용 레일 배관 (47) 으로부터 분기되도록 형성되어 있다. 파일럿 연료 지관 (109) 은, 나열되어 배치된 헤드 커버 (40) 의 사이를 통과하도록 배치되고, 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 의 상단부에 접속된다. 파일럿 연료 지관 (109) 은, 누설된 연료의 비산을 방지하기 위한 지관 커버 (105) 에 의해 덮여져 있다.
도 3, 도 7 및 도 9 에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록 (25) 및 실린더 헤드 (26) 로 구성되는 엔진 본체 (21) 의 우측면의 상부에는 단차가 형성되어 있고, 이 단차의 부분에 파일럿 연료 공급용 레일 배관 (47) 과 액체 연료 공급용 레일 배관 (42) 과 메인 연료 분사 펌프 (89) 가 배치되어 있다. 실린더 블록 (25) 및 실린더 헤드 (26) 에는, 이 단차 부분을 덮도록 사이드 커버 (43) 가 장착되어 있다. 파일럿 연료 공급용 레일 배관 (47), 액체 연료 공급용 레일 배관 (42), 및 메인 연료 분사 펌프 (89) 는, 사이드 커버 (43) 로 피복되어 있다. 또한, 도 9 에는, 사이드 커버 (43) 의 일부가 분리된 상태가 도시되어 있다.
도 2, 도 3 및 도 9 에 나타내는 바와 같이, 실린더 헤드 (26) 의 좌측 상방으로서, 가스 매니폴드 (41) 보다 상방의 위치에는, 각 기통의 연소실 (110) 에서의 연소에 의해 발생한 배기를 모아 외부로 배출하기 위한 배기 매니폴드 (44) 가, 가스 매니폴드 (41) 와 평행하게 배치된다. 배기 매니폴드 (44) 의 외주는, 차열 커버 (45) 로 덮여져 있다 (단, 도 9 에 있어서는 차열 커버 (45) 가 분리되어 있다). 도 3 에 나타내는 바와 같이, 배기 매니폴드 (44) 에는 각 기통에 대응하는 배기 지관 (44a) 이 접속되어 있다. 이 배기 지관 (44a) 은, 각 기통의 연소실 (110) 에 통하고 있다.
실린더 블록 (25) 의 내부의 좌측쪽에는, 외부로부터의 공기 (흡기) 를 각 기통의 연소실 (110) 에 분배하여 공급하기 위한 흡기 매니폴드 (67) 가, 가스 매니폴드 (41) 와 평행하게 배치된다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 흡기 매니폴드 (67) 로부터 분기되도록 6 개의 흡기 지관 (67a) 이 실린더 헤드 (26) 의 내부에 형성되고, 각각의 흡기 지관 (67a) 은 연소실 (110) 에 통하고 있다.
이 구성에 의해, 확산 연소 방식으로의 연소시에는, 각 기통에 흡기 매니폴드 (67) 로부터 공급된 공기가 피스톤 (78) 의 슬라이드에 의해 압축된 적절한 타이밍에서, 메인 연료 분사 밸브 (79) 로부터 연소실 (110) 내에 적절한 양의 액체 연료가 분사되도록 되어 있다. 액체 연료를 연소실 (110) 내에 분사함으로써, 피스톤 (78) 은, 연소실 (110) 에서 발생하는 폭발로부터 얻어지는 추진력에 의해 기통 내를 왕복 운동하고, 피스톤 (78) 의 왕복 운동이 로드를 통하여 크랭크축 (24) 의 회전 운동으로 변환되어 동력이 얻어진다.
한편, 예혼합 연소 방식으로의 연소시에는, 가스 매니폴드 (41) 로부터의 가스 연료가 가스 인젝터 (98) 로부터 흡기 지관 (67a) 내에서 분사됨으로써, 흡기 매니폴드 (67) 로부터 공급된 공기와 가스 연료가 혼합된다. 기통에 도입된 공기와 가스 연료의 혼합기 (混合氣) 가 피스톤 (78) 의 슬라이드에 의해 압축된 적절한 타이밍에서, 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 로부터 연소실 (110) 내에 소량의 파일럿 연료가 분사됨으로써, 가스 연료에 착화된다. 피스톤 (78) 은, 연소실 (110) 에서의 폭발에 의해 얻어지는 추진력에 의해 기통 내를 왕복 운동하고, 피스톤 (78) 의 왕복 운동이 로드를 통하여 크랭크축 (24) 의 회전 운동으로 변환되어 동력이 얻어진다.
확산 연소 방식으로 연소시킨 경우에도, 예혼합 연소 방식으로 연소시킨 경우에도, 연소에 의해 발생한 배기는 피스톤 (78) 의 운동에 의해 기통으로부터 밀려나오고, 배기 매니폴드 (44) 에 모아진 후, 외부로 배출된다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 엔진 본체 (21) 의 전단면 (정면) 에는, 크랭크축 (24) 의 전단 부분을 둘러싸도록 하여, 냉각수 펌프 (53), 윤활유 펌프 (55), 및 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 가 각각 형성되어 있다. 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 는, 크랭크축 (24) 의 우측쪽에 배치된다. 또, 엔진 본체 (21) 의 전단 부분에는, 크랭크축 (24) 의 회전 동력을 전달하는 도시가 생략된 회전 전달 기구가 형성되어 있다. 이로써, 크랭크축 (24) 으로부터의 회전 동력이 상기 회전 전달 기구를 통하여 전달됨으로써, 크랭크축 (24) 의 외주측에 형성된 냉각수 펌프 (53), 윤활유 펌프 (55), 및 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 가 각각 구동된다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록 (25) 의 좌측면에는, 윤활유 쿨러 (58) 와, 윤활유 여과기 (59) 가 장착되어 있다. 윤활유 펌프 (55) 로부터 공급된 윤활유는, 윤활유 쿨러 (58) 로 냉각된 후, 윤활유 여과기 (59) 로 정화되어, 엔진 본체 (21) 의 각 부에 공급된다.
도 4 에 나타내는 냉각수 펌프 (53) 로부터 이송되어 오는 냉각수는, 엔진 본체 (21) 의 각 기통을 냉각시킨 후, 도 5 등에 나타내는 실린더 헤드 상측 냉각수 배관 (46) 에 모아진다.
인터 쿨러 (51) 는, 엔진 본체 (21) 의 전단면을 따라 배치되고, 과급기 (49) 의 컴프레서로 압축된 공기를 냉각시킨다. 실린더 블록 좌측 냉각수 배관 (60) 은, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록 (25) 의 전방으로부터 가스 매니폴드 (41) 를 따르도록 하여, 윤활유 쿨러 (58) 및 윤활유 여과기 (59) 의 사이가 되는 위치까지 후방을 향하여 연장되어 있고, 윤활유 쿨러 (58) 에 냉각수를 공급한다.
도 5 및 도 9 에 나타내는 바와 같이, 실린더 헤드 상측 냉각수 배관 (46) 은, 각각이 실린더 헤드 (26) 의 상방에 배치된 복수의 헤드 커버 (40) 와 배기 매니폴드 (44) 사이의 위치에, 당해 배기 매니폴드 (44) 와 평행하게 배치되어 있다. 실린더 헤드 상측 냉각수 배관 (46) 은, 각 기통에 대응하여 형성된 냉각수 지관과 연결되어, 이 냉각수 지관을 통하여 각 기통의 냉각수로 (실린더 헤드 (26) 에 형성된 냉각수로) 와 접속되어 있다.
도 4 에 나타내는 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 는, 회전 구동됨으로써, 도 1 의 액체 연료 탱크 (33) 로부터 도시가 생략된 연료 피드 펌프에 의해 공급되는 연료유 (액체 연료) 를 승압시켜, 도 7 등에 나타내는 파일럿 연료 공급용 주관 (107) 을 경유하여, 파일럿 연료 공급용 레일 배관 (47) 에 이송한다. 액체 연료 탱크 (33) 에서 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 로의 연료 경로의 중도부에는, 연료유를 여과하는 파일럿 연료 필터 (141) 가 형성되어 있다.
또, (파일럿 연료 고압 펌프 (56) 와는 별도의) 도시가 생략된 연료 피드 펌프가 전동으로 구동됨으로써, 당해 연료 피드 펌프는 액체 연료 탱크 (33) 로부터의 연료유를 흡입하여, 도 7 등에 나타내는 액체 연료 공급용 주관 (108) 을 경유하여 액체 연료 공급용 레일 배관 (42) 에 이송한다. 액체 연료 탱크 (33) 에서 액체 연료 공급용 레일 배관 (42) 으로의 연료유의 공급 경로의 중도부에는, 연료유를 여과하는 메인 연료 필터 (131) 가 형성되어 있다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 파일럿 연료 공급용 주관 (107), 액체 연료 공급용 주관 (108) 및 연료 복귀관 (115) 은, 실린더 블록 (25) 의 우측면을 따르도록, 실린더 블록 (25) 의 바로 전방에 배치되어 있다. 파일럿 연료 공급용 주관 (107), 액체 연료 공급용 주관 (108) 및 연료 복귀관 (115) 은, 실린더 블록 (25) 의 전단면으로부터 우측으로 돌출되도록 형성된 복수의 클램프 부재 (111) 를 개재하여, 실린더 블록 (25) 의 우측면을 따라 상하 방향으로 연장되도록 배치된다.
실린더 헤드 (26) 의 전방의 우측쪽, 보다 구체적으로는, 인터 쿨러 (51) 의 우측면에는, 스테이를 개재하여, 엔진 본체 (21) 의 시동·정지 등의 제어를 실시하는 기측 (機側) 조작용 제어 장치 (71) 가 형성되어 있다 (도 6 및 도 9 를 참조). 기측 조작용 제어 장치 (71) 에는, 오퍼레이터에 의한 엔진 본체 (21) 의 시동·정지를 접수하는 스위치 등의 조작부와, 엔진 본체 (21) 의 운전 상태를 표시하는 디스플레이가 형성되어 있다. 오퍼레이터가 기측 조작용 제어 장치 (71) 를 조작함으로써, 엔진 본체 (21) 를, 예혼합 연소 방식 또는 확산 연소 방식의 어느 쪽인가로 구동시킬 수 있도록 되어 있다.
다음으로, 메인 연료 필터 (131), 파일럿 연료 필터 (141), 및 그 주변의 구성에 대해, 도 10 을 참조하면서 보다 구체적으로 설명한다. 도 10 은 엔진 본체 (21) 에 연료유를 공급하는 액체 연료 공급 경로 (31) 를 설명하는 모식도이다.
도 10 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서 연료유를 공급하는 액체 연료 공급 경로 (31) 는, 메인 연료 분사 밸브 (79) 를 공급의 대상으로 하는 메인 연료 공급 경로 (121) 와, 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 를 공급의 대상으로 하는 파일럿 연료 공급 경로 (122) 의 2 개의 경로 (상세하게는 순환 경로) 로 나눌 수 있다. 또, 엔진 (100) 은, 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 에 공급되는 연료유를 정화시키기 위한 연료 정화 경로 (123) 를 구비한다.
메인 연료 공급 경로 (121) 에는, 연료유의 흐름의 상류에서부터 순서대로, 메인 연료 펌프 (161), 메인 연료 필터 (131), 메인 연료 분사 펌프 (89), 메인 연료 분사 밸브 (79), 메인 압력 유지 밸브 (162), 및 에어 세퍼레이터 (163) 가 배치되어 있다.
액체 연료 탱크 (33) 의 연료유 (액체 연료) 는, 엔진 본체 (21) 에 설치된 메인 연료 펌프 (161) 에 의해 흡입된다. 메인 연료 펌프 (161) 가 토출한 연료유는, 메인 연료 공급 경로 (121) 를 통하여 메인 연료 분사 밸브 (79) 에 공급된다. 메인 연료 공급 경로 (121) 에는, 전술한 액체 연료 공급용 주관 (108), 액체 연료 공급용 레일 배관 (42), 액체 연료 공급로 (106), 액체 연료 복귀 집약관 (48), 및 연료 복귀관 (115) 등이 포함된다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 메인 연료 분사 펌프 (89) 로부터 되돌아온 잉여의 연료유는, 액체 연료 복귀 집약관 (48) 및 연료 복귀관 (115) 을 경유하여, 에어 세퍼레이터 (163) 에 되돌려진다. 에어 세퍼레이터 (163) 는, 메인 연료 공급 경로 (121) 를 순환하는 액체 연료에 함유되는 에어를 제거한다. 또, 에어 세퍼레이터 (163) 는, 메인 연료 공급 경로 (121) 상으로서, 메인 연료 분사 펌프 (89) 를 향하는 경로와, 메인 연료 분사 펌프 (89) 로부터 되돌아오는 경로의 합류 지점에 배치되어 있다. 따라서, 메인 연료 분사 펌프 (89) 로부터 되돌아온 액체 연료와, 액체 연료 탱크 (33) 로부터 새로 공급된 액체 연료는 에어 세퍼레이터 (163) 의 내부에 있어서 합류한다. 이로써, 양자를 합한 액체 연료가 메인 연료 공급 경로 (121) 를 순환한다. 또, 연료 복귀관 (115) 과 액체 연료 탱크 (33) 사이에는, 복귀 연료의 압력을 유지하기 위한 메인 압력 유지 밸브 (162) 가 형성되어 있다.
메인 연료 필터 (131) 는, 액체 연료에 함유되는 이물질을 제거하기 위해 메인 연료 공급 경로 (121) 의 중도부에 형성되는 것이다. 구체적으로는, 메인 연료 필터 (131) 는, 메인 연료 분사 밸브 (79) 에 공급되기 전의 액체 연료를 여과하여, 액체 연료에 함유되는 먼지나 오염물 등을 전환 세정식 필터에 포착한다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 메인 연료 필터 (131) 는, 일방이 메인터넌스 중일 때에 타방을 사용할 수 있도록, 쌍으로 형성된다. 이로써, 엔진 본체 (21) 가 가동되고 있는 동안, 연속적으로 메인 연료 필터 (131) 를 사용할 수 있다.
도 10 에 나타내는 바와 같이, 파일럿 연료 공급 경로 (122) 에는, 연료유의 흐름의 상류에서부터 순서대로, 전자 밸브 (172), 파일럿 연료 탱크 (171), 파일럿 연료 공급 펌프 (173), 메인터넌스 밸브 (181 ∼ 183), 자동 역세형 필터 (정화 필터) (174), 파일럿 연료 필터 (141), 파일럿 연료 고압 펌프 (56), 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 가 배치되어 있다.
파일럿 연료 탱크 (171) 는, 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 에 공급되는 액체 연료 (파일럿 연료) 를 저류한다. 파일럿 연료 탱크 (171) 는, 액체 연료 탱크 (33) 와는 별도로 형성된다. 파일럿 연료 탱크 (171) 와 액체 연료 탱크 (33) 사이는 적절한 배관에 의해 접속되어 있다. 당해 배관에는 전자 밸브 (172) 가 설치되어 있고, 이 전자 밸브 (172) 를 개폐함으로써, 필요에 따라 액체 연료 탱크 (33) 로부터 파일럿 연료 탱크 (171) 에 연료유가 공급되고, 파일럿 연료 탱크 (171) 의 연료유가 일정량 이상으로 유지된다.
파일럿 연료 탱크 (171) 의 하류측에는, 파일럿 연료 공급 펌프 (173) 가 배치되어 있다. 이 파일럿 연료 공급 펌프 (173) 는, 도시되지 않은 전동 모터에 의해 구동되어 파일럿 연료 탱크 (171) 의 연료유를 흡입하고, 자동 역세형 필터 (174) 를 향하여 토출한다. 자동 역세형 필터 (174) 에 의해 이물질이 제거된 연료유가 파일럿 압력 유지 밸브 (184) 를 경유하여 파일럿 연료 탱크 (171) 에 되돌아옴으로써, 연료유가 연속적으로 세정된다 (후술하는 연료 정화 경로 (123)). 한편, 파일럿 연료 공급 경로 (122) 에는, 조압 및 세정된 연료유를 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 에 공급하는 경로가 포함되어 있다. 본 구조에서는, 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 로의 공급 전에 연속적으로 연료유를 세정함과 함께, 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 에 필요한 압력으로 연료유를 공급하는 것이 가능하다. 또, 파일럿 연료 공급 경로 (122) 에는, 전술한 파일럿 연료 공급용 주관 (107), 파일럿 연료 공급용 레일 배관 (47) 및 파일럿 연료 지관 (109) 이 포함된다. 또, 파일럿 연료 공급 경로 (122) 의 중도에는, 전술한 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 가 배치되어 있다.
파일럿 연료 공급용 주관 (107), 파일럿 연료 공급용 레일 배관 (47) 및 파일럿 연료 지관 (109) 은, 모두 2 중관 구조로 되어 있고, 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 측으로부터의 연료유를 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 에 공급함과 함께, 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 로부터 리크된 연료유를 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 에 되돌릴 수도 있다. 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 로부터 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 에 되돌려진 연료유, 및 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 에 있어서 잉여가 된 연료유는, 적절한 배관을 통하여 파일럿 연료 탱크 (171) 에 되돌려진다. 파일럿 연료 탱크 (171) 에 되돌려진 연료유는, 액체 연료 탱크 (33) 에 되돌려지지 않고, 다시 파일럿 연료 공급 펌프 (173) 에 의해 자동 역세형 필터 (174) 및 파일럿 연료 필터 (141) 를 향하여 송출된다. 따라서, 파일럿 연료 탱크 (171) 는, 리턴 탱크로서의 기능을 갖는다. 또한, 파일럿 연료 탱크 (171) 에 되돌려진 연료유의 일부를 액체 연료 탱크 (33) 에 되돌리는 구성이어도 된다.
여기서, 파일럿 연료 공급 펌프 (173) 와 파일럿 연료 필터 (141) 사이에는, 자동 역세형 필터 (174) 를 경유하는 경로와, 자동 역세형 필터 (174) 를 우회하는 경로가 형성되어 있다. 자동 역세형 필터 (174) 를 경유하는 경로에는, 자동 역세형 필터 (174) 의 상류와 하류에 메인터넌스 밸브 (181, 183) 가 배치되어 있다. 또, 자동 역세형 필터 (174) 를 우회하는 경로에는 메인터넌스 밸브 (182) 가 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 메인터넌스 밸브 (181) 와 메인터넌스 밸브 (183) 를 폐쇄하고 메인터넌스 밸브 (182) 를 개방함으로써, 자동 역세형 필터 (174) 에 연료가 흐르지 않기 때문에, 자동 역세형 필터 (174) 를 메인터넌스할 수 있다.
파일럿 연료 필터 (141) 는, 파일럿 연료로서 공급되는 액체 연료에 함유되는 이물질을 제거하기 위해 파일럿 연료 공급 경로 (122) 의 중도부에 형성되는 것이다. 구체적으로는, 파일럿 연료 필터 (141) 는, 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 에 공급되기 전의 액체 연료를 여과하여, 액체 연료에 함유되는 먼지나 오염물 등을 교환식의 페이퍼 필터에 포착한다. 파일럿 연료 필터 (141) 의 여과 효율은, 자동 역세형 필터 (174) 의 여과 효율보다 높다 (예를 들어 필터의 간극이 작고, 눈이 촘촘하고, 이하 동일). 이로써, 자동 역세형 필터 (174) 로 완전히 여과할 수 없었던 먼지 등을 파일럿 연료 필터 (141) 로 여과할 수 있다. 또한, 파일럿 연료 필터 (141) 의 여과 효율은, 자동 역세형 필터 (174) 와 동일해도 되고, 자동 역세형 필터 (174) 쪽이 높아도 된다. 파일럿 연료 필터 (141) 는, 일방이 메인터넌스 중일 때에 타방을 사용할 수 있도록, 쌍으로 형성된다. 이로써, 엔진 본체 (21) 가 가동되고 있는 동안, 연속적으로 파일럿 연료 필터 (141) 를 사용할 수 있다. 또한, 파일럿 연료 필터 (141) 의 상기 페이퍼 필터로는, 메인 연료 필터 (131) 의 전환 세정식 필터보다 여과 효율이 높은 것이 사용된다.
상기 서술한 바와 같이, 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 에 공급하기 위한 연료유는, 파일럿 연료 탱크 (171), 파일럿 연료 공급 펌프 (173), 자동 역세형 필터 (174), 파일럿 압력 유지 밸브 (184) 를 포함하는 루프상의 경로 (연료 정화 경로 (123)), 파일럿 연료 필터 (141), 및 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 를 포함하는 루프상의 경로를 순환하게 된다. 이 경로는, 메인 연료 공급 경로 (121) 의 메인 연료 분사 밸브 (79) 에 공급하기 위한 연료유의 경로와 실질적으로 독립되어 있다. 따라서, 기초가 되는 액체 연료 탱크 (33) 는 공통으로 하면서, 메인 연료 필터 (131) 및 파일럿 연료 필터 (141) 의 각각의 여과 성능을 독립적으로 발휘시킬 수 있다. 또, 파일럿용의 연료유는, 상기 루프상의 경로를 순환함에 따라, 눈이 촘촘한 자동 역세형 필터 (174) 및 파일럿 연료 필터 (141) 를 몇 번이나 통과하게 된다. 따라서, 파일럿용의 연료유에 대해 매우 양호한 청정도를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 엔진 (100) 은, 연료 정화 경로 (123) 를 갖고 있다. 연료 정화 경로 (123) 는, 연료유를 정화시키기 위한 순환 경로이다. 구체적으로는, 연료 정화 경로 (123) 는, 파일럿 연료 탱크 (171), 파일럿 연료 공급 펌프 (173), 자동 역세형 필터 (174) 를 루프상으로 접속시킨 경로이다. 파일럿 연료 탱크 (171) 로부터 파일럿 연료 공급 펌프 (173) 에 의해 송출된 연료유는, 자동 역세형 필터 (174) 에 의해 정화되고, 그 일부가 파일럿 압력 유지 밸브 (184) 를 통하여 파일럿 연료 탱크 (171) 에 되돌려진다. 이 구성에 의해, 파일럿용의 연료유에 대해 더욱 양호한 청정도를 실현할 수 있다.
이 연료 정화 경로 (123) 는, 도 10 에서 굵은 선으로 나타낸 부분에 있어서, 파일럿 연료 공급 경로 (122) 와 중복되어 있다. 따라서, 메인 연료 공급 경로 (121) 와 중복되지 않도록 연료 정화 경로 (123) 를 형성하는 구성과 비교하여, 파일럿 연료 탱크 (171) 의 용량, 파일럿 연료 공급 펌프 (173) 의 용량, 및 자동 역세형 필터 (174) 의 용량 등을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태의 엔진 (100) 에서는, 메인 연료 필터 (131) 와 파일럿 연료 필터 (141) 가 개별적으로 형성되어 있다. 그 때문에, 확산 연소 방식 및 예혼합 연소 방식의 각각으로의 사용 빈도에 따라, 메인 연료 필터 (131) 또는 파일럿 연료 필터 (141) 를 메인터넌스할 수 있다. 따라서, 전체적으로 봤을 때의 (연료) 필터의 메인터넌스의 빈도를 억제할 수 있다.
또, 상기 서술한 바와 같이, 파일럿 연료 필터 (141) 의 상기 페이퍼 필터로는, 메인 연료 필터 (131) 의 전환 세정식 필터보다 여과 효율이 높은 것이 사용되고 있다. 파일럿 연료는, 파일럿 연료 공급용 레일 배관 (코먼 레일 배관) (47) 에 공급되어, 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 에 고압의 상태로 공급되어 연소실 (110) 에 미량으로 분사되기 때문에, 일반적으로, 직경이 작은 배관을 통과하게 된다. 그 때문에, 종래, 파일럿 연료를 공급하기 위한 배관에서는, 메인 연료를 공급하기 위한 배관과 비교하여, 특히 막힘이 발생하기 쉽다는 문제가 있었다. 이러한 점에서, 본 실시형태에 있어서는, 파일럿 연료 필터 (141) 의 상기 페이퍼 필터로서, 메인 연료 필터 (131) 의 전환 세정식 필터보다 여과 효율이 높은 것이 사용되고 있기 때문에, 파일럿 연료의 막힘을 효과적으로 방지할 수 있고, 가스 연료에 대한 착화를 착실하게 실현할 수 있다. 또한, 파일럿 연료 필터 (141) 의 여과 효율은 메인 연료 필터 (131) 와 동일하거나 또는 낮아도 된다.
여과 효율이 높은 필터일수록 일반적으로 고가인데, 본 실시형태에서는, 여과 효율이 높은 파일럿 연료 필터 (141) 가, 메인 연료 공급 경로 (121) 에 대하여 실질적으로 독립된 경로인 파일럿 연료 공급 경로 (122) 에 설치되어 있다. 따라서, 메인 연료 공급 경로 (121) 의 연료유가 파일럿 연료 필터 (141) 에 유입되는 것을 방지할 수 있으므로, 파일럿 연료 필터 (141) 의 교환 빈도를 저하시킬 수 있다. 또, 고가의 파일럿 연료 필터 (141) 가 눈이 잘 막히지 않게 되기 때문에, 메인터넌스에 드는 비용을 억제할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 엔진 (100) 은, 기체 연료를 공기와 혼합시키고 나서 연소실에 유입시키는 예혼합 연소 방식과, 액체 연료를 연소실 내에 분사하여 연소시키는 확산 연소 방식에 대응 가능하다. 이 엔진 (100) 은, 메인 연료 분사 밸브 (79) 와, 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 와, 액체 연료 탱크 (33) 와, 메인 연료 공급 경로 (121) 와, 파일럿 연료 공급 경로 (122) 와, 파일럿 연료 필터 (141) 와, 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 와, 파일럿 연료 탱크 (171) 와, 파일럿 연료 공급 펌프 (173) 를 구비한다. 메인 연료 분사 밸브 (79) 는, 확산 연소 방식으로의 연소시에 연소실에 액체 연료를 공급한다. 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 는, 예혼합 연소 방식으로의 연소시에 가스 연료 착화를 목적으로 하여 연소실에 액체 연료를 파일럿 연료로서 공급한다. 액체 연료 탱크 (33) 는, 액체 연료를 저류한다. 메인 연료 공급 경로 (121) 는, 액체 연료 탱크 (33) 에 저류되어 있는 액체 연료를 메인 연료 분사 밸브 (79) 에 공급한다. 파일럿 연료 공급 경로 (122) 는, 액체 연료 탱크 (33) 에 저류되어 있는 액체 연료를 파일럿 연료로서 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 에 공급한다. 파일럿 연료 필터 (141) 는, 파일럿 연료 공급 경로 (122) 의 중도부에 형성된다. 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 는, 파일럿 연료 공급 경로 (122) 의 중도부에 형성되고, 파일럿 연료 필터 (141) 를 통과한 파일럿 연료를 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 에 송출한다. 파일럿 연료 탱크 (171) 는, 파일럿 연료 공급 경로 (122) 의 중도부에 형성되고, 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 로부터 송출되어 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 로 분사되지 않았던 파일럿 연료를 저류한다. 파일럿 연료 공급 펌프 (173) 는, 파일럿 연료 공급 경로 (122) 의 중도부에 형성되고, 파일럿 연료 탱크 (171) 에 저류되어 있는 파일럿 연료를 (자동 역세형 필터 (174) 및) 파일럿 연료 필터 (141) 를 향하여 송출한다.
이로써, 분사되지 않았던 파일럿 연료가 액체 연료 탱크 (33) 까지 되돌아오지 않고, 다시 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 에 공급되기 때문에, 파일럿 연료 필터 (141) 로 정화된 파일럿 연료가 액체 연료 탱크 (33) 의 액체 연료와 잘 혼합되지 않게 된다. 따라서, 액체 연료 탱크 (33) 에 저류되어 있는 액체 연료의 청정도가 낮은 경우에도, 파일럿 연료 필터 (141) 의 메인터넌스 빈도를 줄일 수 있다.
또, 본 실시형태의 엔진 (100) 은, 연료 정화 경로 (123) 를 구비한다. 연료 정화 경로 (123) 는, 파일럿 연료를 정화시키는 자동 역세형 필터 (174) 와 파일럿 연료 탱크 (171) 를 순환하는 경로이다.
이로써, 파일럿 연료 필터 (141) 에 추가하여 자동 역세형 필터 (174) 로도 파일럿 연료를 정화시키기 때문에, 파일럿 연료 필터 (141) 의 메인터넌스 빈도를 더욱 줄일 수 있다.
또, 본 실시형태의 엔진 (100) 에 있어서, 파일럿 연료 공급 경로 (122) 와 연료 정화 경로 (123) 의 일부가 중복되어 있다.
이로써, 2 개의 경로가 중복되어 있기 때문에, 연료관의 길이를 억제할 수 있다. 또, 연료가 연료관을 흐르게 될 때의 압력 손실을 저감시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 엔진 (100) 에 있어서 자동 역세형 필터 (174) 가, 파일럿 연료 필터 (141) 보다 여과 효율이 낮다.
이로써, 파일럿 연료 필터 (141) 에서는, 자동 역세형 필터 (174) 로 완전히 제거할 수 없었던 먼지만을 제거하면 되기 때문에, 파일럿 연료 필터 (141) 의 메인터넌스 빈도를 더욱 줄일 수 있다.
또, 본 실시형태의 엔진 (100) 은, 파일럿 연료 공급용 레일 배관 (47) 과, 메인 연료 필터 (131) 를 추가로 구비한다. 파일럿 연료 공급용 레일 배관 (47) 은, 파일럿 연료 공급 경로 (122) 의 중도부에 형성되고, 메인 연료 분사 밸브 (79) 에 공급되는 액체 연료보다 고압으로 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 에 파일럿 연료를 공급한다. 메인 연료 필터 (131) 는, 메인 연료 공급 경로 (121) 의 중도부에 형성된다. 파일럿 연료 필터 (141) 는, 메인 연료 필터 (131) 보다 여과 효율이 높다.
이로써, 고압으로 분사되는 파일럿 연료의 막힘을 효과적으로 방지할 수 있고, 가스 연료에 대한 착화를 확실하게 실현할 수 있다.
다음으로, 도 11 을 참조하여, 상기 실시형태의 변형예를 설명한다. 도 11 은 변형예에 관련된, 엔진 본체 (21) 에 연료유를 공급하는 연료 공급 경로를 설명하는 모식도이다. 본 변형예의 엔진 (100) 은, 상기 실시형태와 동일하게, 파일럿 연료 탱크 (171) 를 구비하고, 파일럿 연료 탱크 (171) 에 되돌아온 연료유의 적어도 일부를 액체 연료 탱크 (33) 에 되돌리지 않고 다시 파일럿 연료 분사 밸브 (82) 를 향하여 공급한다.
또, 본 변형예에서는, 자동 역세형 필터 (174) 대신에 전환 세정식 필터인 제 2 파일럿 연료 필터 (142) 가 배치되어 있다. 제 2 파일럿 연료 필터 (142) 의 여과 효율은 임의이지만, 파일럿 연료 필터 (141) 의 여과 효율보다 낮은 것이 바람직하다. 또, 액체 연료 탱크 (33) 로부터 연료를 송출하는 경로로서, 메인 연료 공급 경로 (121) 와 파일럿 연료 공급 경로 (122) 의 공통 경로 (분기 전의 경로) 에는, 공통 연료 필터 (190) 가 배치되어 있다. 공통 연료 필터 (190) 의 여과 효율은 임의이지만, 예를 들어 메인 연료 필터 (131) 의 여과 효율보다 낮은 것이 바람직하다. 이와 같이, 여과 효율이 상이한 복수 종류의 필터를 배치함으로써, 개개의 필터의 메인터넌스 빈도를 저하시킬 수 있다. 또, 메인 연료 공급 경로 (121) 에 배치하는 필터의 수, 및 파일럿 연료 공급 경로 (122) 에 배치하는 필터수는 상기 서술한 예에 한정되지 않으며, 변경 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는, 파일럿 압력 유지 밸브 (184) 가 파일럿 연료 공급 펌프 (173) 와 병렬로 배치되어 있고, 연료 정화 경로 (123) 는 형성되어 있지 않다. 이와 같이, 연료 정화 경로 (123) 는 생략할 수도 있다.
이상에 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명하였지만, 상기 구성은 예를 들어 이하와 같이 변경할 수 있다.
상기 실시형태에서는, 엔진 (100) 은, 선박의 추진 겸 발전 기구의 구동원으로서 사용되는 것으로 하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 선박의 추진에만 사용되고 있어도 되고, 선박에서의 발전에만 사용되고 있어도 된다. 또, 엔진 본체 (21) 는, 선박에 한정되지 않고, 다른 이동체나 건물에 설치되어 있어도 된다.
메인 연료 필터 (131), 파일럿 연료 필터 (141), 및 자동 역세형 필터 (174) 는, 연료에 함유되는 먼지 등을 제거할 수 있는 것이면, 상기 서술한 구조 이외의 필터를 사용할 수도 있다. 즉, 메인 연료 필터 (131) 및 파일럿 연료 필터 (141) 는, 예를 들어, 종이제, 금속제, 또는 나일론제 중 어느 것이어도 된다. 또, 자동 역세형 필터 (174) 대신에 페이퍼 필터 등을 배치해도 된다.
메인 연료 공급 경로 (121) 내에 있어서 액체 연료 (연료유) 를 압송하기 위한 메인 연료 펌프 (161) 는, 메인 연료 필터 (131) 의 하류측에 배치되어 있어도, 메인 연료 필터 (131) 의 상류측에 배치되어 있어도, 어느 쪽이어도 된다.
상기 실시형태에서는, 파일럿 연료 필터 (141) 의 하류측에 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 가 배치되는 것으로 하였지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 에 요구되는 연료 청정도가 낮은 경우에는, 파일럿 연료 필터 (141) 의 상류측에 파일럿 연료 고압 펌프 (56) 가 배치되는 것으로 해도 된다.
상기 실시형태에서는, 연료 정화 경로 (123) 는, 메인 연료 공급 경로 (121) 와 중복되도록 형성되어 있지만, 메인 연료 공급 경로 (121) 와 중복되지 않도록 형성되어 있어도 된다.
21 : 엔진 본체
79 : 메인 연료 분사 밸브
82 : 파일럿 연료 분사 밸브
100 : 엔진
121 : 메인 연료 공급 경로
122 : 파일럿 연료 공급 경로
123 : 연료 정화 경로
131 : 메인 연료 필터
141 : 파일럿 연료 필터
171 : 파일럿 연료 탱크
174 : 자동 역세형 필터 (정화 필터)

Claims (5)

  1. 기체 연료를 공기와 혼합시키고 나서 연소실에 유입시키는 예혼합 연소 방식과, 액체 연료를 상기 연소실 내에 분사하여 연소시키는 확산 연소 방식에 대응 가능한 엔진에 있어서,
    상기 확산 연소 방식으로의 연소시에 상기 연소실에 액체 연료를 공급하는 메인 연료 분사 밸브와,
    상기 예혼합 연소 방식으로의 연소시에 가스 연료 착화를 목적으로 하여 상기 연소실에 액체 연료를 파일럿 연료로서 공급하는 파일럿 연료 분사 밸브와,
    액체 연료를 저류하는 액체 연료 탱크와,
    상기 액체 연료 탱크에 저류되어 있는 액체 연료를 상기 메인 연료 분사 밸브에 공급하는 메인 연료 공급 경로와,
    상기 액체 연료 탱크에 저류되어 있는 액체 연료를 파일럿 연료로서 상기 파일럿 연료 분사 밸브에 공급하는 파일럿 연료 공급 경로와,
    상기 파일럿 연료 공급 경로의 중도부에 형성되는 파일럿 연료 필터와,
    상기 파일럿 연료 공급 경로의 중도부에 형성되고, 상기 파일럿 연료 필터를 통과한 파일럿 연료를 상기 파일럿 연료 분사 밸브에 송출하는 파일럿 연료 고압 펌프와,
    상기 파일럿 연료 공급 경로의 중도부에 형성되고, 상기 파일럿 연료 고압 펌프로부터 송출되어 상기 파일럿 연료 분사 밸브로 분사되지 않았던 파일럿 연료를 저류하는 파일럿 연료 탱크와,
    상기 파일럿 연료 공급 경로의 중도부에 형성되고, 상기 파일럿 연료 탱크에 저류되어 있는 파일럿 연료를 상기 파일럿 연료 필터를 향하여 송출하는 파일럿 연료 공급 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진.
  2. 제 1 항에 있어서,
    연료 정화 경로를 구비하고,
    상기 연료 정화 경로는, 파일럿 연료를 정화시키는 정화 필터와, 상기 파일럿 연료 탱크를 순환하는 경로인 것을 특징으로 하는 엔진.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 파일럿 연료 공급 경로와 상기 연료 정화 경로의 일부가 중복되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 정화 필터가, 자동 역세형 필터이고, 상기 파일럿 연료 필터보다 여과 효율이 낮은 것을 특징으로 하는 엔진.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 파일럿 연료 공급 경로의 중도부에 형성되고, 상기 메인 연료 분사 밸브에 공급되는 액체 연료보다 고압으로 상기 파일럿 연료 분사 밸브에 파일럿 연료를 공급하기 위한 파일럿 연료 공급용 코먼 레일 배관과,
    상기 메인 연료 공급 경로의 중도부에 형성되는 메인 연료 필터를 추가로 구비하고,
    상기 파일럿 연료 필터는, 상기 메인 연료 필터보다 여과 효율이 높은 것을 특징으로 하는 엔진.
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