JPH0452860B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、与圧されたガスの入口を有し、この
入口と、エンジンシリンダの燃焼室に面する噴射
弁の前端の一つまたは複数のノズル孔との間にダ
クトを有する細長いハウジングを備え、前記ガス
ダクトが、噴射弁ハウジングの座と協働する弁部
材により制御され、弁部材が、付勢される閉鎖ば
ねにより座に向かう方向におよび周期的に加えら
れるサーボオイル圧力により反対方向に作用され
るようになつている型式の、ガスで駆動されるジ
ーゼルエンジンの燃料噴射弁に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

燃料としてガスを用いるジーゼルエンジンは、
なかんずく、特に液状天然ガス〔LNG）の搬送
のためのガスタンカーの推進機関として関心があ
り、積み荷から必然的に蒸発するガスの量がジー
ゼルエンジンでは高度の能率で利用される。しか
しながら、この型式のエンジンは据えつけ設備に
なお有利に適用することができ、かつ発電機のた
めの駆動力としても役立つ。

エンジンの応用分野と関係なく、可能な限り本
来のエンジンのガス爆発の危険をエンジンの構造
によりすでに除去しておくことは当然の要求であ
る。猛烈な爆発が起こるのは、特に、シリンダの
噴射弁のガス弁部材が完全にまたは部分的に開い
た位置にはまり込んでしまい、それに共なつて、
シリンダに含まれる酸素の量に対応するより相当
多いガスが作用サイクル中噴射される場合であ
る。後に、熱い燃焼ガスと混合されるシリンダか
ら流れる未燃焼のガス量は、それが、例えば第二
の正常に作用するシリンダからの排ガスに存在す
る自由な酸素と接触する排気系のどこかで自然に
発火することを予想できる。特に、発火が排気レ
シーバーで行なわれる場合には、著しい爆発特性
の瞬間的圧力上昇が起こり、それにより重大な損
傷が引き起こされる。

上記の状態を防止するために、弁に強力な閉鎖
ばねを設けることが所望され、同時にばね材料の
相応する応力が比較的低いので、疲れ破砕の危険
が非常に小さい。しかしながら、この希望がエン
ジンのシリンダカバーの空間の制限としばしば衝
突し、特にシリンダカバーの中心の排気弁が、利
用できる平面範囲の相当な部分を占めるユニフロ
ーエンジンに関してその衝突がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ガス弁が常に完全にかつ作用
サイクルの決められた時間に閉鎖するという高程
度の確実性と適度の空間必要条件を結合する噴射
器を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記のことに関して、本発明の特徴は、ガスダ
クトと永久的に連通している室が噴射弁ハウジン
グ内に設けられ、その室が軸方向に、弁部材と力
の伝わる連結状態にある変位可能なピストンによ
り前方を密封状態に区画されていることにある。

〔作用〕

これにより、エンジンの正常な作用下で得られ
ることは、弁部材が、二つの協働する力により、
すなわち部分的に閉鎖ばねにより、かつ部分的
に、噴射弁のガス入口と連結された供給系統に、
従つてまた噴射弁のガスダクトに連続的に行きわ
たつている比較的高い圧力により、しばしば約
200バールの圧力により閉鎖方向に瞬間的に作用
されることである。従つて、閉鎖ばねを比較的低
い押圧力および／または比較的低い内部応力に従
つて寸法決めすることができ、その結果ばね寸法
が一層小さくなり、および／または弁ばねに及ぼ
される大きく変化する影響により惹起される疲れ
破壊に対する安全性が増大する。さらに、開放方
向に作用するサーボオイルに圧力がやむ瞬間の弁
の閉鎖は、ばね破壊の場合でさえ安全である。本
発明は、なかんずく、逆止弁を閉鎖し、それによ
り異常に高いガス流の場合にシリンダの一つまた
は複数の噴射弁へのガスの供給を中断するそのよ
うな予防手段のための適当な補足を与えるが、そ
の予防手段は、他方では、閉鎖された逆止弁の下
流のガス量の少なくとも一部がエンジンシリンダ
へ漏洩しないように防止できない。

構造が簡単で従つて通常好ましい本発明の実施
例では、ピストンが弁部材の後端と一体である。
しかしながら、なお、後方に面する弁部材の表面
に一直線または間接的に一当接する別個のピスト
ンにより上記の有利な効果が得られるのは明らか
である。

本発明により、閉鎖ばねを、ハウジングの固定
壁とピストンの後側部との間の室内に収容するこ
とができ、そしてそのとき、噴射弁が取りつけら
れたときにエンジンシリンダの外側に突出する噴
射弁の部分にその室を形成することができる。そ
の実施例が特に適当であるのは、例えば中央の排
気弁と、燃焼室の周囲に沿つて分配されたいくつ
かの噴射弁とを有するユニフローエンジンにおい
て、空間条件により、シリンダカバー内に取りつ
けられた噴射器ハウジングの前方部分の外径をで
きるだけ小さくするのが望ましい場合である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により詳細に述べ
る。

第１図〜第３図に示した燃料噴射弁は、全体と
してエンジンのシリンダカバー２に収容されるほ
つそりした前部１と、若干大きい直径の中央部分
３と、シリンダカバーに噴射弁を留めるボルトを
受け入れるための連続孔５〔第３図参照）を有す
るヘツド４とを有する細長いハウジングを含む。
ヘツド４の中心に固着されたねじ接続部６が、決
められた量の発光可能なパイロツトオイルを噴射
弁へ周期的に排出するために、供給源、例えばボ
ツシユ型の普通の燃料ポンプからの高圧ダクトと
接続されるようになつている。

噴射弁における後述されるガス弁を開くための
制御またはサーボオイルの入口７が、ヘツド４
に、対応する入口８と共に形成されており、この
入口８は、噴射弁のガス弁が開いているときにエ
ンジンシリンダに噴射するために適当な供給源か
ら高圧ガスを供給する通常連続的に開いている導
管と連結されている。

ハウジング１の前端からエンジンシリンダの燃
焼室１０中へ突出している噴霧器９は、パイロツ
トオイルとガスをそれぞれ噴射するための二組の
ノズル孔１１と１２を有する。ノズル孔１１と１
２が対をなして垂直に置かれており、かつすべて
の孔１１に共通でスピンドル案内１４に設けられ
た中心孔１３から、およびスピンドル１４を通る
別個の斜めの孔１５から供給される。スピンドル
案内１４の前端面に噴霧器９が固着されている。
第１図から分かるように、ヘツド４の孔５を通つ
て延びる上記のボルトが、噴射弁ハウジングの前
部１をシリンダカバー２の内面に対し密封係合状
態に保ち、一方スピンドル案内１４が噴射弁ハウ
ジングの肩部に対し、細長いスラストブツシユ１
６、内側すべり案内１７のフランジおよび頂部が
ねじ接続部６と係合しているばね案内１８を経て
軸方向に固定されている。

スピンドル案内１４の外側には、管状弁部材１
９の下端の相手円錐形座面と協働する円錐形弁座
が設けられており、管状の弁部材１９は頂部と座
部でそれぞれスラストブツシユ１６におよびスピ
ンドル案内１４に案内されかつ心出しされてい
る。入口８からハウジング部分３と４の長手方向
と横方向の孔を経て流れるガス流の通路またはダ
クト２０が、弁部材１９と噴射弁ハウジングの前
部１の内側との間に、弁部材１９の端部の弁座ま
で前方へ区画されている。弁座１９の閉鎖位置で
は、その座面がダクト２０からさらに孔１５を通
つてノズル孔１２へつながる接続を遮断する。弁
部材が、ハウジング部分３とスラストハウジング
１６の間に区画された室２２に収容された螺旋ば
ね２１により閉鎖位置に保たれ、前記ばねの頂部
がスラストブツシユ１６の上端のフランジ２３に
当接すると共に、ばねの底部が弁部材１９の上端
の対応するピストン２４に当接している。

第２図に示したように、室２２の上端と下端が
ガス密に区画され、室の壁に当接する適当な密封
リングがフランジ２３と２４に挿入されている。
横方向孔２５を介して、室がさらにまた、ガス入
口８をダクト２０と連結する前述した孔の系統と
開放状態で連通している。その結果として、ガス
入口８内と同じ圧力が室２２内に行きわたり、そ
の圧力がピストン２４を作用させ、従つてまた弁
部材１９を、閉鎖ばね２１が及ぼす力を補足する
力によりスピンドル案内１４の弁座に向かう方向
に作用させる。

作用サイクル中、弁部材１９をその座から持ち
上げて、燃焼室１０へのガス噴射を開始させなけ
ればならないときに、好都合な高い圧力で、例え
ば500バールでサーボオイルを入口７へ加えるが、
入口７は、ハウジング部分３と４の第二の組の長
手方向および横方向孔を介して弁部材のフランジ
２４の下の小さな環状室２６と連通している。図
示した実際の具体例では、サーボオイルがボツシ
ユ型の配量ポンプから吐出されると仮定し、そし
てこれに関連して圧力制御弁２７が噴射弁のヘツ
ド４に組込まれており、圧力が、弁部材１９を持
ち上げるのに必要な値に、かつ配量ポンプからの
吐出が中断されるまで持ち上げておくのに必要な
値に達したときに、圧力制御弁２７のばねで付勢
された弁部材２８が開放するように調整され、そ
れにより環状室２６内の圧力を緩和する。これに
代わり、室２６内のサーボオイル圧力が、必要な
圧力を有するオイル溜めからの接続部の弁制御さ
れる開口により果たされた場合には、制限弁は不
必要になるだろう。なぜなら、弁部材１９がスラ
ストブツシユ１６に当接するように最大に持ち上
げられたときに油溜めから室２６へのオイル供給
がひとりでにやむからである。

ガス噴射開始直前にまたはガス噴射の開始と同
時に周知の仕方でノズル孔１１を通じて燃焼室１
０へ噴射されなければならないパイロツトオイル
を、導入部より述べたように、ボツシユ型の配量
ポンプからねじ接続部６へ供給ることができる。
オイルはそこから中空のばね案内１８および逃し
スライド２９の整合された通路を通り、スライド
２９と中心のスラスト管３１の間の環状室３０へ
流れる。スラスト管３１の下端がパイロツトオイ
ル弁本体の弁部材３２の案内を構成しており、前
記弁部材３２の前部には、スピンドル案内１４の
底部にある孔１３の回りの弁座と協働する座面が
設けられている。

パイロツトオイルポンプからの供給と供給の間
の機関中、逃しスライド２９が図示の位置を占
め、その位置では、逃しスライド２９が比較的弱
いばね３４の作用により室３０から前方へオイル
が通らないようにふさぐ。前記機関中、オイルが
オイルポンプより前方へ噴射弁入口６へ、そして
ばね案内１８の横方向孔を経て後方へ初期ポンプ
の吸込側へ連続的に循環するが、この循環は周知
の仕方で、例えばEP−A1−0052937に説明され
たように行なうことができ、オイル圧力が増加す
ると、スライド２９が上昇して、オイルが室３０
から弁部材３２の前の対応する環状室３５へさら
に通るように釈放するときに、前記案内１８がス
ライド２９によりふさがれる。環状室３５内の圧
力が、閉鎖するばね３３により及ぼされる押圧力
に打ち勝つと、パイロツトオイルが孔１３へ流れ
てノズル孔１１を通つて流出する。

ヘツド４の入口３６も第２図と第３図に示され
ており、その入口３６より適当な密封兼潤滑油を
ヘツド４とハウジング部分３２の孔を通つて好都
合な圧力で供給して、弁部材１９の内側および外
側すべり面へ分配することができる。

第４図において、第１図〜第３図に示された構
成要素と作用的に対応する構成要素には、100を
プラスした同じ参照数字を付してある。前記二つ
の実施例の間の構造上の差異は、円錐形座面の前
にあるパイロツトオイル弁の弁部材１３２を、噴
霧器１０９に比較的緊密に嵌まつている管状スラ
イド１４１により長くしてあり、二つの円錐形座
面が互いに当接する図示の位置では、管状スライ
ド１４１がノズル孔１１１をふさいでいることで
ある。スライドの内部中空空間１４２が、円錐形
座面の下流に位置した環状室１４３に側壁の凹部
１４４を経て連通している。

閉鎖位置でノズル孔１１１を過ぎてわずか前方
へ突出するスライド１４１を追加することによ
り、弁部材１３２がなお完全に閉鎖されてない時
点で閉鎖運動中前記孔がふさがれるので、なお室
１４３と１３５の間が連通し、そしてそこからさ
らに後方へオイルポンプに向かう方向に連通する
ことが明らかであろう。従つて、オイル噴射の終
了は、オイル圧力が比較的高い時点で起こり、そ
れにより望ましくない後だれの危険が減少する。
その上、閉鎖運動中の引続く最後の部分中燃料の
後方への流れが円錐形座面の間の当接を緩和す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はシリンダカバーに取りつけられた本発
明による噴射弁の第一実施例を第３図の線−
に沿つて切断した縦断面図、第２図は第３図の線
−に沿つて切断した、噴射弁の頂部または後
部の拡大部分断面図、第３図は上からまたは外側
から見た噴射器の平面図、第４図は本発明の第２
実施例の前方部分の拡大部分断面図である。 １，３，４…ハウジング、８…ガス入口、１０
…燃焼室、１１，１２…ノズル孔、１９…弁部
材、２１…閉鎖ばね、２２…室、２４…ピスト
ン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 与圧されたガスの入口８と、この入口とエン
   ジンシリンダの燃焼室１０に面する噴射弁の前端
   にある一つまたは複数のノズル孔１２との間のダ
   クトとを有する細長いハウジング１，３，４を備
   え、前記ガスダクトが、噴射弁ハウジングの座と
   協働する弁部材１９により制御され、その弁部材
   が付勢された閉鎖ばね２１により座に向かう方向
   に作用され、および周期的に加えられるサーボオ
   イル圧力により座から離れる方向に周期的に作用
   されるようになつている型式の、ガスで駆動され
   るジーゼルエンジンのための燃料噴射弁におい
   て、ガスダクトと永久的に連通している室２２が
   噴出弁ハウジング内に設けられ、その室は軸方向
   に、弁部材１９と力が伝わるように連結した変位
   可能なピストン２４により前方を密封状態に区画
   されていることを特徴とする燃料噴射弁。 ２ ピストン２４が弁部材１９の後端と一体であ
   る、特許請求の範囲第１項に記載の燃料噴射弁。 ３ 閉鎖ばね２１が、ハウジングの固定壁２３と
   ピストン２４の後部との間の室内に位置してい
   る、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   燃料噴射弁。 ４ 室２２が、噴射弁を取付けたときに、エンジ
   ンシリンダの外側に突出する噴射弁の部分３に形
   成されている、特許請求の範囲第３項に記載の燃
   料噴射弁。