JP3081646B2

JP3081646B2 - 大型２ストローク内燃機関のための燃料噴射装置

Info

Publication number: JP3081646B2
Application number: JP07520326A
Authority: JP
Inventors: ラルセン，ポール・エーリク
Original assignee: MAN B&W Diesel AS
Current assignee: MAN B&W Diesel AS
Priority date: 1994-02-07
Filing date: 1995-02-06
Publication date: 2000-08-28
Anticipated expiration: 2015-08-28
Also published as: CN1057366C; WO1995021324A1; DE69500921D1; HRP950053A2; PL315808A1; EP0744007A1; DK15694A; ES2109094T3; PL175740B1; EP0744007B1; KR960706605A; DE69500921T2; KR100335666B1; HRP950053B1; JPH09508456A; CN1140483A; DK171975B1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、水冷シリンダ・カバー内に取付けるための
細長いアウタ・ハウジングを備えた、例えば船用ディー
ゼル・エンジン等の大型２ストローク内燃機関のための
燃料噴射装置に関し、この燃料噴射装置は、水冷シリン
ダ・カバー内に取付けられたならばその弁機構のうち、
弁機構上部が冷却される状態となり、弁機構下部が実質
的に冷却されない状態となるものである。また、実質的
に冷却されない前記弁機構下部には、少なくとも、長手
方向に延在する中央孔であるノズル・ボアから横方向に
延出するように形成されたノズル・ホールを有する燃料
ノズル下部が含まれる。また、バルブ・スライドが、移
動可能な弁体を備えたバルブ・スライド上部と、このバ
ルブ・スライド上部から下方へ延出した細身のバルブ・
スライド下部とから成り、前記弁体は、冷却される前記
バルブ上部内に配設されている主弁座と協働してこの燃
料噴射装置を開閉する弁体である。バルブ・スライド下
部は、ノズル・ボアの中へ延入していると共に副閉塞子
を備えており、該副閉塞子は、ノズル・ホールへの燃料
の流れを閉塞するための閉塞子であって、バルブ下部内
に配設されている。

ノズル・ホールのすぐ上に主弁座が位置するようにし
た、４ストローク・エンジンのための燃料噴射装置が公
知となっており、これについては例えばヨーロッパ特許
公開公報第EP−Ａ−0 451 408号を参照されたい。この
種の燃料噴射装置においては、主弁座がその中に配設さ
れている燃料噴射装置の先端部分が、シリンダ・カバー
内の冷却水によって冷却されるようにしてあり、これが
可能であるのは、シリンダー・カバーの厚みが小さく、
その燃料噴射装置のハウジングの長さが短いため、燃料
噴射装置の先端部分にまで冷却作用が行き渡るからであ
る。このように冷却がなされるため、そのノズル及び弁
座を、熱処理を施した鋼製部品とすることができる。

ところが大型２ストローク・エンジンでは、シリンダ
・カバーの厚みが大きくなるため、燃料噴射装置の弁機
構下部がノズル・ボアの中へ大きく突き出して、その燃
料噴射装置と冷却用のシリンダ・カバーとが当接してい
る当接面より更に下方へ突出することになり、そのため
に、その弁機構下部が、実質的に冷却されない状態とな
り、エンジンの燃焼ガスに熱せられて非常な高温とな
る。ディーゼル燃料を使用する中速ないし高速のディー
ゼル・エンジンと比べて、約150゜に余熱した重油を使
用する大型２ストローク内燃機関では、この弁機構下部
の温度は更に高くなる。そのような大型２ストローク内
燃機関に装備した燃料噴射装置では、燃料ノズルの突出
部分の温度が500〜600℃にも達することがあるというこ
とが知られている。主弁座が弁機構下部の中に配設され
ていると、その弁機構下部が高温になるために、例えば
燃料中の炭素成分のこびりつきや材料の侵蝕等によって
主弁座が故障するおそれがあり、それゆえ主弁座は、冷
却される弁機構上部の中に配設すべきである。ただしそ
れによって主弁座からノズル・ホールまでの間の流路が
長くなり、その流路の容積が増大するという事態が生じ
ており、その流路の容積は、典型的な一例としては、エ
ンジンの１サイクルの間に噴射される燃料の体積の約２
〜３％にも達する。

燃料噴射期間の終了時に主弁座が閉じたならば、主弁
座からノズル・ホールまでの間の流路の中に残留してい
る燃料は燃料供給圧力から遮断される。この残留分の燃
料は、燃料噴射装置が基本的に閉塞状態にある期間中
に、ノズル・ボアから滲み出たり、滴り落ちたりするお
それがある。そして、この残留分の燃料は、燃焼室の中
へ出て行く際に霧化されないため、その燃料は全く燃焼
しないか或いはごく僅かしか燃焼しない。燃料が未燃焼
であると、燃料中の炭素成分が燃焼室及びそれより下流
のエンジン構成部分にこびりついたり、燃料が排気ガス
と共に排出されるという環境的に好ましくない事態が発
生したりする。更には、当然のことながら、それによっ
て燃料消費量も増大することになる。

以上の短所の多くは、国際特許出願公開公報第WO 93/
07386号に記載されている燃料噴射装置によって既に解
決されており、同公報の燃料噴射装置は本明細書の冒頭
に記載した構成を有するものである。同公報の燃料噴射
装置によれば、バルブ・スライドが副閉塞子を備えてお
り、その副閉塞子はリング形状であり、燃料噴射装置が
閉塞状態にあるときには、その副閉塞子が、複数のノズ
ル・ホールより下方まで延在してそれらノズル・ホール
を閉塞する。これによって、燃料噴射装置が閉塞状態に
あるときに主弁座より下方の流路内に残留している液体
燃料が、それらノズル・ホールから流出するのを防止し
ている。燃料噴射装置が開放状態へ移行する際には、リ
ング形状の副閉塞子がノズル・ボア内を上方へ摺動して
移動し、これによって、閉塞されていたノズル・ホール
が開放される。中央孔として形成されているノズル・ボ
アは直径を一定にしてあり、それによって、リング形状
の閉塞子が、そのノズル・ボア内に進入でき、またその
ノズル・ボア内で摺動して移動できるようにしている。

ところが実際には、副閉塞子を備えたこの燃料噴射装
置では、特にエンジン負荷が大きいときに燃料消費量が
増大するということが判明している。その原因はおそら
く、燃料噴射装置が開放状態へ移行し、液体燃料を霧化
して燃焼室内へ注入する動作が開始されるときに、その
注入に関する条件が変動するためであろうと考えられ
る。

本発明の目的は、ノズル・ホールの近傍領域の温度が
比較的高くとも、燃料噴射装置の閉塞時における燃料漏
出を抑止でき、且つ、燃料噴射装置の開放時における燃
料の注入及び分配の状態を良好にすることのできる、燃
料噴射装置を提供することにある。

上記目的に鑑み、本発明にかかる燃料噴射装置は、そ
のノズル・ボアが、下方へ行くにつれて縮径している縮
径領域を備えており、この縮径領域はバルブ下部内に位
置しており、ノズル・ホールがノズル・ボアの小径部か
ら延出しており、バルブ・スライド下部の端部がノズル
・ホールの最上部より高い位置にあり、更に、バルブ・
スライドが閉塞位置にあるときに、副閉塞子がノズル・
ボアの縮径領域に位置しているようにしたことを特徴と
している。

本発明にかかる燃料噴射装置は、上記目的を満たすも
のであることが確認されている。即ち、副閉塞子は、燃
料噴射装置の閉塞時に、この副閉塞子より上流側に残留
している燃料がノズル・ホールへ流れるのを防止する。
また燃料噴射装置の開放時の燃料消費量も低減され、そ
の理由はおそらく、ノズル・ボアのノズル・ホールに連
なる部分を好適な小径部にしてあるため、ノズル・ホー
ルへ流入する燃料が一様流になるためであろうと考えら
れる。また、バルブ・スライドがいかなる位置にあると
きにも、そのバルブ・スライドの端部がノズル・ホール
より高い位置にあることから、ノズル・ホールへ流入す
る燃料の流れに対して副閉塞子の存在が殆ど影響を及ぼ
さないようになっていると考えられる。

弁機構が閉塞状態にあるときには、主弁座によって、
ポンプ側の燃料圧力の影響が副閉塞子の近傍領域に及ぶ
ことが阻止されている。従って、副閉塞子の前後に大き
な圧力降下が存在しないため、副閉塞子の設計に際して
の自由度が高く、副閉塞子が閉塞位置にあるときにその
副閉塞子から燃料ノズルの材料に加わる力が非常に小さ
なものとなるように、副閉塞子を設計することができ
る。

バルブ・スライドの端部がノズル・ホールの最上部か
ら所定距離だけ離れているようにすれば、弁機構の開放
時にノズル・ホールの近傍に発生する侵蝕力の影響が、
バルブ・スライドの先端に及ばないようにすることがで
きるという利点が得られる。また、燃料噴射装置が閉塞
状態にある間に失われる燃料の損失をできる限り抑制す
るためには、ノズル・ボアの縮径領域を、主弁座よりも
ノズル・ホールの方に実質的に近い位置に形成する。こ
れによって、副閉塞子より下方のノズル・ボア内の容積
を小さく抑えられる。

１つの好適実施例においては、副閉塞子が円筒形部を
備えており、この円筒形部がノズル・ボアの小径部の中
に嵌合してこの小径部との間に密閉状態を保ちつつ摺動
し得るようにしている。バルブ・スライドが閉塞位置へ
向かって下方へ移動すると、その円筒形部がノズル・ボ
アの下部である小径部の中へ進入し、それによって、ノ
ズル・ホールと、ノズル・ボアの上流側部分である大径
部との間の流通が遮断される。円筒形部からノズル自体
へ作用する力は、両者の表面が擦れ合うことによって発
生する非常に小さな摩擦力だけである。燃料噴射装置が
閉塞位置にあるときに、円筒形部はノズル・ボアの下部
の中に嵌合しており、閉弁力はノズルへ全く作用してい
ない。

特にその製造が容易な１つの実施例では、副閉塞子を
備えた細身のバルブ・スライド下部を、バルブ・スライ
ド上部から延出した剛性を有する延出部としている。こ
の細身のバルブ・スライド下部の剛性によって、バルブ
・スライドの先端が、バルブ・スライド上部に対して同
軸的な位置に保持され、従ってノズル・ボアに対しても
同軸的な位置に保持される。

別の１つの実施例では、細身のバルブ・スライド下部
を、バルブ・スライド上部から延出した横方向に撓むこ
とのできる可撓性を有する延出部とすると共に、バルブ
・スライド下部が、副閉塞子より高い位置にガイドを備
えているようにして、このガイドがノズル・ボアの大径
部の壁面に当接することによって、副閉塞子がノズル・
ボア内でセンタリングされるようにしている。このよう
にバルブ・スライドの先端のセンタリングのために別途
ガイドを設けるようにすると、バルブ・スライド下部を
単に滑らかな円筒形部とする場合と比べて製造が面倒に
なることはいうまでもないが、その代わりに、バルブ・
スライドの先端がノズル・ボアの中で自動的にセンタリ
ングされるため、バルブ・スライド下部をバルブ・スラ
イド上部に対して位置合わせする必要がなくなる。これ
によって、バルブ・スライドを燃料噴射装置に組付ける
作業が非常に容易になり、長期に亙って使用しても、い
つまでもバルブ・スライドの先端の良好なセンタリング
状態が確保されるようになる。このようにバルブ・スラ
イドの先端が自動的に位置合わせされるようにしておく
と、バルブ・スライド下部を別体の交換可能な部材とす
る場合に特に有利である。

上述のガイドは、バルブ・スライド下部に設けられた
径方向に張出し長手方向に延在する複数のフィンから成
るものとすることが好ましく、更に、それらフィンの上
端縁部及び下端縁部を尖らせておくことが好ましい。長
手方向に延在するフィンは、燃料噴射装置が開放状態に
あるときに下方へ流れる燃料の流れを僅かにしか乱さな
い。フィンの上下端縁部を尖らせておけば、その流れの
乱れを更に軽減することができ、燃料がフィンの間から
滑らかに流出できるようになる。また、ノズル下部にお
ける流れの状態をできる限り良好にすることを考えて、
バルブ・スライドの下端縁部を適当な円錐形にしてあ
り、それによって、燃料が副閉塞子を通過するときに、
バルブ・スライドの周囲を包み込むような流れからノズ
ル・ボアの断面の全体を満たすような流れに変化する際
に、その燃料の流れの中に多くの渦が発生しないように
している。

特に燃料が気体燃料である場合には、副閉塞子が閉塞
位置にあるときにその副閉塞子がノズル・ボアの縮径領
域の傾斜面に当接しているようにし、その副閉塞子をバ
ルブ・スライドの長手方向に移動可能にし、その副閉塞
子をバルブ・スライド上部から離れる方向へスプリング
で付勢するように、この燃料噴射装置を設計することが
適当であると考えられる。この場合に、その傾斜面は弁
座として機能するが、副閉塞子がバルブ・スライド上部
に対して相対的に移動可能であるため、副閉塞子は、装
備されているスプリングが発生する力以上の力でその弁
座に押付けられることがない。このスプリングの力は、
ノズルの材料の強度に合わせることができ、例えばその
スプリングの力を、副閉塞子からその弁座の材料に対し
て殆ど荷重が加わらない程度の大きさに選定することも
可能である。

好ましくは、副閉塞子を備えた細身のバルブ・スライ
ド下部を、バルブ・スライド上部に着脱可能に固定され
る別体の部材として形成するのがよい。そうすれば、バ
ルブ・スライド上部をそのままにして、副閉塞子だけを
交換することが可能になり、更には、バルブ・スライド
の上部と下部とを別々に製作でき、従って互いに異なっ
た材料で製作できるという製造上の利点も得られ、例え
ば副閉塞子をバルブ・スライド上部よりも耐熱性の大き
な材料で製作することが望まれる場合に、そうすること
が可能になる。

燃料噴射装置が開放状態に移行すると共に燃料の霧化
が開始されるが、その開始時における霧化の状態を良好
にするためには、バルブ・スライドの移動可能な弁体が
主弁座から所定距離以上離れた後にはじめて副閉塞子が
ノズル・ボアの小径部を開き始めるように、この燃料噴
射装置を設計することが適当である。そうすれば、副閉
塞子が開放状態となってノズル・ボアのノズル・ホール
に連なる部分に燃料が流れ始める前に、そのノズル・ボ
アの大径部の中の燃料圧力を適当な高い圧力に上昇させ
ることができる。これによって、燃料がノズル・ホール
から噴出し始める時点で既に、高圧が発生しているよう
にすることができるため、より良好な霧化状態が得られ
る。主弁座の開弁から副閉塞子の開放開始までの時間遅
れの長さは、１つの実施例においては、ノズル・ボアの
小径部の中に嵌合してこの小径部との間に密閉状態を保
ちつつ摺動し得るようにした円筒形部の長さを変えるこ
とによって調節することができ、別の実施例において
は、移動可能な閉塞子をバルブ・スライドの移動方向に
引動するストッパの位置を変えることによって調節する
ことができる。

以下に図面を参照しつつ、本発明の幾つかの実施例に
ついて更に詳細に説明して行く。図面については次の通
りである。

図１は、第１実施例にかかる燃料噴射装置の縦断面
図、図２及び図３は、夫々開放状態と閉塞状態とにある第
２実施例にかかる燃料噴射装置の下部を大きな縮尺で示
した図、図４及び図５は、シリンダ・カバー内に取付けられた
第３実施例を示した、図２及び図３に対応する図、そし
て、図６及び図７は、第４実施例を示した、図２及び図３
に対応する図である。

図１は、燃料噴射装置即ち燃料弁機構を示しており、
燃料噴射装置の全体に対して参照番号１を付してある。
燃料噴射装置１は、その上部に、この燃料噴射装置をエ
ンジンに固定するためのフランジ２を備えている。フラ
ンジ２は、上方へ突出した連結部３を備えており、この
連結部３に、例えば燃料ポンプや高圧容器等の適当な加
圧燃料供給源から加圧状態の燃料を供給するための、不
図示の高圧配管を接続することができる。

燃料噴射装置はその下端にノズル４を備えている。連
結部３の接続箇所から流入した燃料は上部流路５を通っ
てノズル４へ向かって流下する。この上部流路５は、連
結部３に形成されている中央孔６と、スプリング・ガイ
ド７の中と、サーキュレーション・スライド８の中とを
通って、下は圧力室９にまで達している。圧力室９は、
サーキュレーション・スライド８と、このサーキュレー
ション・スライド８を案内するガイド10とで画成されて
いる。燃料は更に、弁座11の下側から中間流路12を通っ
て、ノズル４へ向かって流下することができる。中間流
路12は、圧力保持管13、圧力保持部材14、及びバルブ・
スライド15の中を通って延在する中央孔として形成され
ており、この中央孔は、複数の傾斜孔17を介して主圧力
室16と連通している。中間流路12の下端は主弁座18に達
している。主弁座18の下側では、この燃料噴射装置の開
放時には、燃料が下部流路19を通って更に流下すること
ができ、この下部流路19は、バルブ・スライド15を案内
するスライド・ガイド21の、その下端付近に形成された
中央孔20（図２参照）と、その中央孔20に対して同軸的
な位置関係にあるノズル・ボアとで構成されている。

長手方向に延在する中央孔であるこのノズル・ボア
は、ノズル・ボア上部である大径部22と、ノズル・ボア
下部である小径部29と、それら大径部22と小径部29とを
接続している下方へ行くにつれて縮径している縮径領域
23とを含んでおり、小径部29からは、図２以降に示すよ
うに複数のノズル・ホール24が延出している。

図１に示したように燃料噴射装置が閉塞状態にあると
き、上部流路５は、スプリング・ガイド７に形成されて
いる不図示の横方向流路を介して、このスプリング・ガ
イド７を囲繞している室に連通している。これによっ
て、余熱された燃料が、公知の方式で燃料噴射装置の上
部の内部で旋回できるようにしている。尚、図１に示し
た燃料噴射装置は液体燃料用のものであり、より具体的
には重油を燃料とするものである。燃料噴射の開始時に
は、上部流路５及び圧力室９の内部の燃料圧力が上昇し
てサーキュレーション・スライド８が上方へ移動し、旋
回誘導用の横方向流路が遮断される。それと同時に、弁
座11を通過する流路が開放されて、燃料圧力が中間流路
12を介して下方へ伝達され、更にその燃料圧力が傾斜孔
17を介して主圧力室16まで伝達される。一方、圧縮スプ
リング25が、上部スプリング・ディスク26に係合してい
ると共に、下部スプリング・ディスク27を介してバルブ
・スライド15を下方へ付勢しており、それによって、バ
ルブ・スライド15に設けられている弁体28が主弁座18に
押付けられ、この主弁座18との間に密閉状態を確立して
いる。この弁体28はリング形状で円錐面を有し、主弁座
18に対して相対的に移動可能である。

主圧力室16の中の燃料圧力が、圧縮スプリング25の予
荷重によって定められている開弁圧力に達したならば、
バルブ・スライド15が上方へ移動され、それと同時に燃
料が主弁座18を通過して流れ始める。

移動可能な弁体28までが、このバルブ・スライド15の
上部に相当し、この弁体28より下方の部分が、細身のバ
ルブ・スライド下部30を構成している。図１に示した実
施例では、バルブ・スライド下部30は円筒形であり、そ
の直径をノズル・ボア下部29の直径よりごく僅かに小さ
くしてあり、それによって、バルブ・スライド下部30が
ノズル・ボア下部29の中に嵌合してこのノズル・ボア下
部29との間に密閉状態を保ちつつ摺動できるようにして
いる。この燃料噴射装置が閉塞状態にあるときには、バ
ルブ・スライド下部30がノズル・ボア下部29の中に所定
長さに亙って進入しているため、弁機構が開放状態に移
行する際には、先ず最初にノズル・ボア上部22の中の圧
力が上昇し、しかる後にバルブ・スライド下部30がノズ
ル・ボア下部29から引き出されて、ノズル・ホールへ至
る液体燃料の流路が開かれる。このように、ノズル・ホ
ールへ至る最終的な流路が開放状態となる前に液体燃料
の圧力上昇が発生するようにすることによって、液体燃
料の霧化の開始時点から、微細な霧粒子が得られるよう
にしている。

図１には示されていない複数のノズル・ホールは、ノ
ズル・ボア下部29の先端に形成されており、より詳しく
は、図１に示したようにバルブ・スライド15が閉塞位置
にあるときに、このバルブ・スライド15の円錐形の下端
からノズル・ボアの直径の数倍に相当する距離だけ離れ
た位置に形成されている。バルブ・スライド下部30はそ
の直径を実質的に一定にしてあるが、ただし正確な位置
合わせが必要とされるのは、このバルブ・スライド株30
の下端部分だけであり、なぜならば、閉塞子32として機
能し、摺動してノズル・ボア下部29の中に出入りするの
は、その下端部分だからである。

図１に示した第１実施例では、バルブ・スライド下部
30とバルブ・スライド上部とを一体に形成してあり、即
ち、バルブ・スライド下部30を、バルブ・スライド上部
から延出した剛性を有する延出部として形成してある。
そのため、バルブ・スライド上部がスライド・ガイド21
によって位置決めされているということだけで、それ以
外の案内手段を用いることはなく、バルブ・スライド下
部30がノズル・ボアに対してセンタリングされるように
なっている。

燃料噴射装置をエンジンに取付けたときには、燃料噴
射装置の細長いアウタ・ハウジング2aの先端部分に形成
されている当接面31が、エンジンのシリンダ・カバーに
設けられている上方に向かって開いた円錐面に押付けら
れて固定される。当接面31は、燃料噴射装置が実質的に
冷却作用を受ける最下方の部位に相当している。その冷
却作用は、エンジン内を循環している冷却液がシリンダ
・カバーを冷却することによって得られるものであり、
その冷却液によって、当接面31における温度が例えば80
℃になるようにエンジン・カバーの温度が維持されてい
る。円錐面であるこの当接面31より上方では、燃料噴射
装置の温度は、主として、この燃料噴射装置の中で旋回
している液体燃料の温度に対応した温度になり、その液
体燃料は、例えば120〜150℃に余熱されている。傾斜面
であるこの当接面31より下方に位置しているノズル部分
は、少なくともその下端が、シリンダの燃焼室内の高温
に接することになる。従ってノズルの下端は、事実上冷
却されない状態におかれる。それゆえこの弁機構１は、
その全体を、冷却される部分である、当接面31から上の
バルブ上部1aと、実質的に冷却されない部分である、下
はノズル４の下端から上は当接面31の近傍までのバルブ
下部1bとに分けて考えることができる。

ノズル４の材料には、耐熱性を有すると共に、ノズル
・ホールの周囲領域に発生しがちな燃料による侵蝕作用
に耐えられるだけの耐侵蝕性を備えた材料を使用するよ
うにしている。熱処理を施した鋼は、冷却されないバル
ブ下部1bの高温には耐えられないため、このノズル４
は、例えば「ステライト６」等の耐熱性合金を材料とし
て製作するようにしており、より具体的には、例えばヨ
ーロッパ特許公開公報第EP−Ａ−O 569 655号に記載さ
れている「INCONEL ALLOY ma758」等を使用すればよ
い。

図から分かるように、主弁座18は、冷却されるバルブ
上部の中に配設されており、一方、閉塞子32と、ノズル
・ボア下部29の上方の部分とは、冷却されないバルブ下
部1bの中に配設されている。閉塞子32からノズルの材料
へは長手方向の力は殆ど作用しないため、閉塞子32及び
ノズルのいずれも、高温にさらされるにもかかわらず長
寿命である。

以下に説明するその他の実施例においても、同一の機
能を果たしている部品には上述の実施例において使用し
たものと同じ参照符号を使用する。

図２及び図３に示した第２実施例の燃料噴射装置は、
第１実施例と同じく液体燃料用の燃料噴射装置である。
この第２実施例では、細身のバルブ・スライド下部30
を、バルブ・スライド上部とは別体の交換可能な部品と
してある。このバルブ・スライド下部30には、その上端
に雄ねじ部を形成してあり、この雄ねじ部を、バルブ・
スライドの上部の下端に形成した中央孔40の雌ねじ部に
螺合させて、バルブ・スライド下部30のカラー部41をバ
ルブ・スライド上部の下端面に密接させている。更に、
バルブ・スライド上部とバルブ・スライド下部30とに夫
々形成された孔の位置を揃えて、そこにロック・ピン45
を挿入することによって、バルブ・スライド下部30がバ
ルブ・スライド上部に対して相対的に回転しないよう
に、ロックするようにしている。バルブ・スライド下部
30が摩耗ないし損傷したときには、このロック・ピン45
を抜去して、バルブ・スライド下部30を新しいものに交
換すればよい。これによって、バルブ・スライドの全体
を交換せずに済むようにしている。

この実施例のバルブ・スライド下部30は、細長い形状
であり、バルブ・スライド上部に対して横方向に撓むこ
とのできる可撓性を有するものとしてある。バルブ・ス
ライドが図３に示した閉塞位置にあるときには、バルブ
・スライド下部30の先端の円筒形部分から成る閉塞子32
がノズル・ボア下部29の中へ、上方から下方へ進入して
おり、それによって、ノズル・ボア上部22の中の液体燃
料がノズル・ホール24へ流れるのを阻止している。バル
ブ・スライドの先端により下方のノズル・ボア下部29の
中の液体燃料の量は、主弁座18より下方に存在している
液体燃料の総量の約10パーセント程度である。

閉塞子32は、ノズル・ボアの内側の案内面に沿って摺
動するガイド42の働きによって、このノズル・ボアに対
してセンタリングされるようにしてある。このガイド42
は、複数（例えば４枚）の、径方向に張出し縦方向に延
在するフィンから成り、それらフィンは、その上端縁部
と下端縁部とを尖らせてある。液体燃料は、２枚のフィ
ンに挟まれた空間を流れることによってこのガイド42を
通過する。

図２では、バルブ・スライド15が完全に開ききった開
放位置にあり、バルブ・スライド15がこの位置にあると
きには、液体燃料が主弁座18を通過して更に下方へ流れ
てノズル・ボアの中へ流入し、更にその液体燃料は、下
方へ行くにつれて縮径している縮径領域23の中を、バル
ブ・スライドの円錐形の先端44の周囲を通過するように
してノズル・ホール24へ向かって流れ、この円錐形の先
端44を通過した流れは１つにまとまり、ノズル・ボアの
全断面を満たす流れとなる。また、このときのバルブ・
スライドの先端44とノズル・ホール24との間の距離は、
バルブ・スライド下部30がノズル・ボアの中のかなり下
の方まで延在していても、そのことによってノズル・ホ
ールへ流入しようとする液体燃料の流れが妨げられるこ
とが実質的に考えられないような、充分大きな距離にな
っている。

ノズルの先端に形成するノズル・ホール24の個数は、
そのエンジンのシリンダが発生する出力の大きさや、１
本のシリンダに装備する燃料噴射装置の個数によって異
なったものとなり得る。具体的な一例を挙げるならば、
ノズル・ホールの個数を４個ないし５個とし、それらノ
ズル・ホールの全てをノズルの同一側の側方に開口する
ように並べて形成し、並べたそれらノズル・ホールのう
ちの両端に位置する２個のノズル・ホールの軸心どうし
が成す角度が100゜を超えないようにすればよい。この
角度は多くの場合、80゜ないしそれ以下とされる。この
構成によれば、液体燃料が霧化されて形成される霧流
は、微細に分散された液体燃料の粒子から成る扇形の霧
流となる。

次に、気体燃料を噴射するように構成した燃料噴射装
置について説明する。原理的には、気体燃料用の燃料噴
射装置も、以上に説明した液体燃料用の燃料噴射装置と
同様に構成されるが、ただし２つの点において異なり、
その１つは、バルブ・スライドの昇降動が、制御用にそ
のバルブ・スライドに形成したピストン部に作用を及ぼ
す制御作動油によって行われることである。そしてもう
１つは、気体燃料が側路を介して供給されることであ
り、即ち気体燃料は、シリンダ・カバー51に形成された
注入口50から、バルブ・ハウジング33に形成された傾斜
流路52を通って、バルブ・ハウジング下部へ供給され
る。

傾斜流路52は圧力室53へ開口しており、この圧力室53
は主弁座18のすぐ上に形成されている。この種の気体燃
料用の燃料噴射装置の構成及び動作方式は公知である。
この種の燃料噴射装置は、エンジンの１サイクルごと
に、比較的大体積の気体燃料を噴射せねばならない。そ
のため、この種の燃料噴射装置の流路は、それに適した
大きな断面積を有するものでなくてはならず、ひいて
は、ノズル・ボアの直径も大きくなければならず、更に
ノズルそれ自体の直径も大きくなければならない。それ
ゆえ、図示の燃料噴射装置では、シリンダ・カバー51に
形成されている円錐形の冷却面に押付けられて当接する
当接面31′を、ノズル４それ自体に形成することによっ
て、この燃料噴射装置ハウジングの外径を適当な大きさ
に抑えられるようにしている。またその他に、図４から
明らかなように、シリンダ・カバーの当接面54の近傍
に、冷却用流路55を形成してあるということがある。ノ
ズルのうちの当接面31′より下方の部分は、燃焼室56の
中の非常な高温の影響を受け、しかも実質的に冷却され
ない状態におかれる。

気体燃料は液体燃料よりもはるかに流れ易く、また気
体燃料用の実施例ではノズル・ボアの直径が上述の実施
例のものよりはるかに大きいことから、バルブ・スライ
ド下部30に設けた閉塞子が、ノズル・ボアの一部である
下方へ行くにつれて縮径している縮径領域の円錐面、即
ち傾斜面57と当接するように構成することが特に好まし
い。またその閉塞子は、図４及び図５に示したように、
バルブ・ニードル58として形成してもよく、或いは、図
６及び図７に示したように、ボール形状の弁体59として
形成してもよい。

閉塞子を傾斜面57に押付けている閉弁力の大きさは、
主弁座18に作用している閉弁力の大きさと同じではな
く、即ち閉塞子は、弱い圧縮スプリングによって閉塞位
置へ付勢されているだけである。この圧縮スプリング
は、例えば図示の圧縮スプリング61のように、バルブ・
スライド上部の内部に形成した収容室に収容した、この
バルブ・スライド上部の中央孔に摺動可能に嵌挿されて
いるバルブ・スライド下部30の全体を付勢する圧縮スプ
リングとしてもよく、或いは、圧縮スプリング60（図６
及び図７参照）のように、バルブ・スライド下部30を囲
繞するように配設した、バルブ・スライド下部30上に長
手方向摺動可能に配設されている弁体59に作用する圧縮
スプリングとしてもよい。

図４及び図５に示した、移動可能に配設されているバ
ルブ・スライド下部30は、その上端にバヨネット形の連
結構造の一方の構造を備えており、この一方の構造は、
例えば放射状に張出した複数のフィンから成るものであ
る。それら複数のフィンは、バルブ・スライド上部の下
端に形成された対応する複数の溝を通せるように形成し
てある。こうしてフィンを収容室の中へ挿入してから、
バルブ・スライド下部を回転させて取付位置に移動させ
る。この位置にあるときには、複数のフィンの下端縁部
が、収容室の底面と当接するため、バルブ・スライド下
部30がバルブ・スライド上部に対して相対的に下方へ移
動できる移動限度を定めるストッパとして機能すること
になる。

図６及び図７に示した弁体59では、この弁体59がバル
ブ・スライド上部から離れる方向へ移動できる移動限度
を定めるストッパは、バルブ・スライド下部30の下端の
大径部と係合するカラー62の形に形成されている。

容易に理解されるように、上述の様々な実施例の構成
要素を様々に組合せることによって更に別の実施例を構
成することも可能である。

尚、図示の実施例では、副閉塞子の閉塞位置を、燃焼
室の天井部の高さと同じ高さにしてある。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭51−75821（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−8364（ＪＰ，Ｕ) 西独国特許出願公開2837606（ＤＥ, Ａ１) 国際公開93／7386（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 61/10 - 61/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水冷シリング・カバー（51）内に取付ける
ための細長いアウタ・ハウジング（2a）を備えた、例え
ば船用ディーゼル・エンジン等の大型２ストローク内燃
機関のための燃料噴射装置（１）であり、水冷シリンダ
・カバー（51）内に取付けられたならばその弁機構
（１）のうち、弁機構上部（1a）が冷却される状態とな
り、弁機構下部（1b）が実質的に冷却されない状態とな
り、実質的に冷却されない前記弁機構下部（1b）には、
少なくとも、長手方向に延在する中央孔であるノズル・
ボアから横方向に延出するように形成されたノズル・ホ
ール（24）を有する燃料ノズル（４）下部が含まれ、バ
ルブ・スライド（15）が、移動可能な弁体（28）を備え
たバルブ・スライド上部と、このバルブ・スライド上部
から下方へ延出した細身のバルブ・スライド下部（30）
とから成り、前記弁体（28）は、冷却される前記バルブ
上部内に配設されている主弁座（18）と協働してこの燃
料噴射装置を開閉する弁体であり、前記バルブ・スライ
ド下部（30）は、前記ノズル・ボア（22,23,29）の中へ
延入していると共に副閉塞子を備えており、該副閉塞子
は前記ノズル・ホールへの燃料の流れを閉塞するための
閉塞子であって前記バルブ下部内に配設されている、燃
料噴射装置（１）において、前記ノズル・ボアは、下方へ行くにつれて縮径している
縮径領域（23）を備えており、該縮径領域（23）が、前
記バルブ下部（1b）内であって、前記主弁座（18）より
も前記ノズル・ホール（24）の方に実質的に近い位置に
形成され、前記ノズル・ホール（24）が前記ノズル・ボ
アの小径部（29）から延出しており、前記バルブ・スラ
イド下部（30）の端部が前記ノズル・ホールの最上部よ
り高い位置にあり、更に、前記バルブ・スライド（15）
が閉塞位置にあるときに、前記副閉塞子（32;58;59）が
前記ノズル・ボアの前記縮径領域（23）に位置している
ようにしたことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】前記副閉塞子（32）が円筒形部を備えてお
り、該円筒形部が前記ノズル・ボアの前記小径部（29）
の中に嵌合して該小径部（29）との間に密閉状態を保ち
つつ摺動し得るようにしたことを特徴とする請求項１記
載の燃料噴射装置。
【請求項３】前記副閉塞子（32）を備えた前記細身のバ
ルブ・スライド下部（30）が、前記バルブ・スライド上
部から延出した剛性を有する延出部であることを特徴と
する請求項１または２記載の燃料噴射装置。
【請求項４】前記細身のバルブ・スライド下部（30）
が、前記バルブ・スライド上部から延出した横方向に撓
むことのできる可撓性を有する延出部であり、更に、前
記バルブ・スライド下部が、前記副閉塞子（32）より高
い位置にガイド（42）を備え、該ガイド（42）が前記ノ
ズル・ボアの大径部（22）の壁面に当接することによっ
て、前記副閉塞子が前記ノズル・ボア内でセンタリング
されるようにしたことを特徴とする請求項１または２記
載の燃料噴射装置。
【請求項５】前記ガイド（42）が、前記バルブ・スライ
ド下部（30）に設けられた径方向に張出し長手方向に延
在する複数のフィンから成り、それらフィンの上端縁部
及び下端縁部を好ましくは尖らせてあることを特徴とす
る請求項４記載の燃料噴射装置。
【請求項６】前記副閉塞子（58;59）が閉塞位置にある
ときに該副閉塞子（58;59）が前記ノズル・ボアの前記
縮径領域（23）の傾斜面（57）に当接しているようにし
てあり、該副閉塞子（58;59）を前記バルブ・スライド
（15）の長手方向に移動可能にしてあり、該副閉塞子
（58;59）を前記バルブ・スライド上部から離れる方向
へスプリングで付勢してあることを特徴とする請求項１
記載の燃料噴射装置。
【請求項７】前記副閉塞子（32;58;59）を備えた前記細
身のバルブ・スライド下部（30）を、前記バルブ・スラ
イド上部に着脱可能に固定される別体の部材として形成
してあることを特徴とする先行請求項のいずれか１項記
載の燃料噴射装置。
【請求項８】前記バルブ・スライドの前記移動可能な弁
体（28）が前記主弁座（18）から所定距離以上離れた後
に、前記副閉塞子が前記ノズル・ボアの小径部（29）を
開くようにしてあることを特徴とする先行請求項のいず
れか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項９】前記バルブ・スライドの下端（44;58）を
円錐形にしてあることを特徴とする先行請求項のいずれ
か１項記載の燃料噴射装置。