CN107429646B - 燃料喷射装置及发动机 - Google Patents

Abstract

一种燃料喷射装置(128)，具备油压泵、壳(146)、工作活塞(172)、旁通孔(180)，前述油压泵将工作油排出，前述壳(146)设置有油压室(174)，前述油压室(174)被连接于油压泵，前述工作活塞(172)被滑动自如地设于壳内，在油压室内的压力不足预先设定的阈值的情况下，前述工作活塞被保持于将燃料喷射阀(160)维持成开阀状态的待机位置，若油压室内的压力为阈值以上，则前述工作活塞移动至使燃料喷射阀呈开阀状态的工作位置，前述旁通孔(180)被形成于工作活塞，在工作活塞被保持于待机位置的期间，将被从油压泵排出的工作油引导至油压室，或将被从油压泵引导至油压室的工作油从油压室排出。

Description

燃料喷射装置及发动机

技术领域

本发明涉及具备借助油压进行工作的工作活塞的油压驱动式的燃料喷射装置及发动机。

本发明基于2015年5月11日向日本申请的特愿2015-96718号主张优先权，将其内容引用于此。

背景技术

在发动机上设置用于将燃料向燃烧室供给的燃料喷射装置。例如，如专利文献1所记载，在油压驱动式的燃料喷射装置中，工作油的油压作用于油压室，由此活塞被推压。然后，通过活塞的转变，燃料喷射阀开闭，由此控制燃料的供给或停止。

专利文献1：日本特表2001-527614号公报。

但是，在油压驱动式的燃料喷射装置中，在油压室中充满了工作油，仅将燃料喷射阀开闭的话，工作油几乎不流动，所以随着时间经过，油压室、油压室附近的油路的工作油的温度上升，或相反地下降。结果，工作油的粘度变化，在燃料喷射阀的开闭的时机、期间上产生不均，有其工作精度下降的情况。

发明内容

本发明鉴于这样的问题，目的在于提供一种燃料喷射装置及发动机，前述燃料喷射装置及发动机能够通过抑制工作油的温度变化，来将燃料喷射阀的工作精度提高。

本发明的第一技术方案涉及一种燃料喷射装置，前述燃料喷射装置具备燃料喷射阀，前述燃料喷射阀转变为停止燃料的供给的闭阀状态和供给燃料的开阀状态。该燃料喷射装置具备油压泵、壳、工作活塞、旁通孔，前述油压泵将工作油排出，前述壳设置有油压室，前述油压室被连接于油压泵，前述工作活塞被滑动自如地设于壳内，在油压室内的压力不足预先设定的阈值的情况下，前述工作活塞被保持于将燃料喷射阀维持成闭阀状态的待机位置，若油压室内的压力为阈值以上，则前述工作活塞移动至使燃料喷射阀呈开阀状态的工作位置，前述旁通孔被形成于工作活塞，在工作活塞被保持于待机位置的期间，将被从油压泵排出的工作油引导至油压室，或将被从油压泵引导至油压室的工作油从油压室排出。

此外，本发明的发动机具备上述燃料喷射装置。

根据本发明，能够通过抑制工作油的温度变化来提高燃料喷射阀的工作精度。

附图说明

图1是说明单流扫气式双循环发动机的整体结构的图。

图2是说明燃料喷射口的图。

图3A是说明燃料喷射装置的图。

图3B是说明燃料喷射装置的图。

图4是说明燃料喷射装置及工作油的流动的图。

图5是说明燃料喷射装置及工作油的流动的图。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的适合的实施方式进行详细的说明。本实施方式所示的尺寸、材料、其他具体的数值等仅是为了使发明容易理解的例示，除了特别说明的情况下，不对本发明进行限定。另外，在本说明书及附图中，对实质上具有相同功能、结构的要素标注相同的附图标记，由此省略重复说明，此外省略与本发明没有直接关系的要素的图示。

图1是说明单流扫气式双循环发动机100的整体结构的图。本实施方式的单流扫气式双循环发动机100(发动机)例如被用于船舶等。具体地，单流扫气式双循环发动机100构成为包括压力缸110、活塞112、排气口114、排气阀116、扫气口118、扫气积存空间(掃気溜)120、扫气室122、燃烧室124、燃料喷射口126、燃料喷射装置128、冷却器130、整流板132、排液分离器134、燃料配管136、环状配管138、燃料气体主管140、引燃喷射阀142、燃料供给路144。

在单流扫气式双循环发动机100中，在活塞112的上升行程及下降行程的双行程之间，进行排气、吸气、压缩、燃烧、膨胀，活塞112在压力缸110内滑动。在活塞112上固定有活塞杆112a的第1端。此外，在活塞杆112a的第2端，连结有无图示的十字头，十字头与活塞112一同往复移动。若随着活塞112的往复移动，十字头往复移动，则与该往复移动联动，无图示的曲轴旋转。

排气口114是被设于比活塞112的上死点靠上方的压力缸盖110a的开口部，用于将在压力缸110内产生的燃烧后的废气排出而开闭。排气阀116借助排气阀驱动装置116a以既定的时机上下移动，将排气口114开闭。在排气口114打开时，经由排气口114，排气体被从压力缸110排出。

扫气口118是从压力缸110的下端侧的内周面(压力缸套110b的内周面)贯通至外周面的孔，遍及压力缸110的整周设有多个。并且，扫气口118与活塞112的滑动动作对应，将活性气体吸入至压力缸110内。该活性气体包括氧气、臭氧等氧化剂、或其混合气(例如空气)。

借助无图示的鼓风机被压缩的活性气体(例如空气)借助冷却器130被冷却，被封入至扫气积存空间120。被压缩及冷却的活性气体被配置于扫气积存空间120内的整流板132整流后，借助排液分离器134除去水分。

扫气室122与扫气积存空间120连通，并且将压力缸110的活塞112的冲程方向的第2端侧(图1中为下侧)包围，引导已被进行压缩、冷却、及水分除去的活性气体。

扫气口118被设置于压力缸110(压力缸套110b)的位于扫气室122内的部分，与活塞112的滑动动作对应，借助扫气室122和压力缸110内的差压，将活性气体从扫气室122吸入至压力缸110内。被吸入至压力缸110的活性气体借助活塞112被引导至燃烧室124。

图2是说明燃料喷射口126的图，表示沿图1的II-II线的截面。如图2所示，燃料喷射口126被设置于比扫气口118靠压力缸110的径向外侧的位置。详细地说，燃料喷射口126被与相邻的扫气口118之间的压力缸110的外表面相向地设置。此外，燃料喷射口126位于扫气口118的活塞112的冲程方向的范围内。

在本实施方式中，扫气口118被遍及单流扫气式双循环发动机100的整周设置多个，所以与扫气口118配合，燃料喷射口126也遍及压力缸110的周向设置多个。详细地说，相对于各个扫气口118设置一个引导燃料气体的燃料配管136，在活塞112的冲程方向上延伸地存在。而且，燃料配管136被配置于相邻的扫气口118之间的压力缸110的外表面的径向外侧，借助燃料配管136，活性气体的流动难以被妨碍。此外，燃料喷射口126为在燃料配管136的相邻的燃料配管136侧形成的开口。

在燃料配管136的排气口114侧(图1中为上侧)配置有环状配管138。环状配管138是将压力缸110的径向外侧在压力缸110的周向上包围成环状的配管，与燃料配管136连通。在环状配管138上，燃料气体从积存有燃料气体的燃料气体主管140被引导。

燃料喷射口126将从燃料气体主管140经由环状配管138被供给的燃料气体，向被向扫气口118吸入的活性气体喷射。结果，燃料气体如图2中虚线的箭头所示，与活性气体的气流合流，与活性气体一同被从扫气口118吸入至压力缸110内，被引导至燃烧室124。

在图2的例子中，对燃料喷射口126朝向相邻的燃料配管136侧开口的情况进行了说明，但燃料喷射口126为，被喷射的燃料气体与活性气体一同被吸入至扫气口118即可，例如，也可以使其向扫气口118侧开口等，将燃料喷射口126设置于某个部位。

此外，在图2的例子中，对燃料配管136和扫气口118相同数量地配置的情况进行了说明，但燃料配管136和扫气口118的配置数量也可以不同，例如，也可以是针对两个扫气口118设置一个燃料配管136。

此外，如图1所示，在压力缸盖110a上设置引燃喷射阀142。并且，在发动机循环的所希望的时刻，适量的燃料油被从引燃喷射阀142喷射。该燃料油借助燃烧室124的热气化，前述燃烧室124被压力缸盖110a、压力缸套110b、活塞112所围而形成于压力缸110的内部。而且，燃料油气化，自燃，在较短时间内燃烧，使燃烧室124的温度变为极高。结果，能够使被引导至燃烧室124的燃料气体在所希望的时机切实地燃烧。活塞112主要借助燃料气体的燃烧产生的膨胀压来往复移动。

这里，燃料气体例如将LNG (液化天然气)气化来生成。此外，燃料气体不限于LNG，例如，也能够将LPG(液化石油气)、轻油、重油等气化来应用。

燃料喷射装置128被设置于，从燃料气体主管140连通至燃料喷射口126的燃料供给路144的、比燃料配管136、环状配管138靠上游侧的位置。并且，燃料喷射装置128将燃料供给路144开闭，控制来自燃料喷射口126的燃料气体的喷射。

图3A及图3B是说明燃料喷射装置128的图，表示图1中被配置于压力缸110的左侧的燃料喷射装置128的示意截面。关于在图1中被配置于压力缸110的右侧的燃料喷射装置128，结构实质上是相同的，所以省略详细的说明。

如图3A及图3B所示，燃料喷射装置128的壳146由两个外壁部件146a、146b构成。外壁部件146a位于比外壁部件146b靠图3A及图3B中的右侧(压力缸110侧)的位置，在内部形成燃料气体流通的气体流路148。

气体流路148中的、图3A及图3B中的向右侧开口的第1端148a与环状配管138连通，图3A及图3B中的向上侧开口的第2端148b经由被连结于凸缘部件150的配管与燃料气体主管140连通。

此外，在外壁部件146a上，在与外壁部件146b相向的相向面152上设置有突出部154。突出部154从相向面152向外壁部件146b侧突出。在突出部154的基端侧的外周形成有环状的凹处156。

并且，在突出部154上，形成有从外壁部件146b侧贯通至气体流路148的贯通孔158。在贯通孔158处，燃料喷射阀160的第1端160a被从气体流路148侧插通。在燃料喷射阀160的第2端侧形成有阀体160b。借助阀体160b，气体流路148的第1端148a开闭。即，燃料喷射阀160转变成将燃料的供给停止的闭阀状态(图3A)和对燃料进行供给的开阀状态(图3B)。

在外壁部件146b上，在与外壁部件146a相向的相向面162上，设置有与外壁部件146a侧的凹处156相同的内径的相向孔164。在相向孔164的底面上，形成有与相向孔164相比为小径的小径孔166。并且，在相向孔164的内部配置弹性弹簧168，其第1端168a延伸至凹处156而被固定。此外，弹性弹簧168的第2端168b被固定于弹簧承接件170。

燃料喷射阀160的第1端160a将弹簧承接件170贯通，第1端160a从弹簧承接件170突出至小径孔166的内部。弹簧承接件170被固定于燃料喷射阀160，在图3A中，借助弹性弹簧168的作用力，燃料喷射阀160被向图中的左侧施力，由此阀体160b将气体流路148的第1端148a关闭。

如上所述，燃料喷射阀160的第1端160a位于小径孔166的内部。此外，工作活塞172接触燃料喷射阀160的第1端160a。工作活塞172被***于小径孔166，并且将小径孔166内设为在图3A及图3B中的左右方向上滑动自如的尺寸。此外，燃料喷射阀160的第1端160a接触工作活塞172的第1端172a，与此相对，位于相反侧的第2端172b与小径孔166的底面166a相向。

油压室174被小径孔166和工作活塞172包围而形成。即，工作活塞172的第2端172b为与油压室174相向的受压面。

此外，在外壁部件146b上，形成有与油压室174连通的导油孔176，经由导油孔176，工作油被导入至油压室174。若借助被导入至油压室174的工作油，油压室174内的油压升压，与弹性弹簧168的作用力相比，油压产生的推压力较大，则如图3B所示，燃料喷射阀160被向图中的右侧推压，气体流路148的第1端148a敞开。

相反地，若油压室174内的油压下降，与弹性弹簧168的作用力相比油压产生的推压力较小，则如图3A所示，燃料喷射阀160被向图中的左侧推压，气体流路148的第1端148a关闭。

即，根据弹性弹簧168的作用力设定油压室174内的油压的阈值，工作活塞172在油压室174内的压力不足阈值的情况下，被保持于将燃料喷射阀160维持成闭阀状态的待机位置(图3A)。并且，工作活塞172在油压室174内的压力为阈值以上时，向使燃料喷射阀160呈开阀状态的工作位置移动(图3B)。

排出口178是从被***有工作活塞172的小径孔166贯通至外壁部件146b的外部的孔，随着工作活塞172的滑动，将从油压室174向相向孔164侧漏出的工作油向外壁部件146b外排出。

此外，在工作活塞172处设置旁通孔180。旁通孔180的第1端180a向工作活塞172的第2端172b(受压面)开口，并且，旁通孔180的第2端180b向与小径孔166的内壁滑动的滑动面172c开口。以下，对旁通孔180及工作油的流动进行详细说明。

图4及图5是用于说明燃料喷射装置128及工作油的流动的图，在图4中，表示燃料喷射阀160关闭的状态，在图5中，表示燃料喷射阀160打开的状态。

如图4及如图5所示，在工作油罐184上，连接有将工作油排出的油压泵186。并且，在油压泵186的排出口处连接有第1供给管190，在该第1供给管190处，连接有具备2位置3口的切换阀188的P口。从第1供给管190延伸至排出口178的循环用管192分岔，在循环用管192上设置有节流阀194。

此外，切换阀188的A口与导油孔176借助工作油入口管196连通，切换阀188的T口和工作油罐184借助返回管198连通。在工作油罐184内，配置有多个气泡除去用的板部件184a，并且借助无图示的加热器，工作油罐184内的工作油升温。

切换阀188位于如图4所示的切换位置时，切换阀188的P口被切断，A口和T口连通，油压室174经由工作油入口管196、返回管198与工作油罐184连通。因此，油压不作用于油压室174，燃料喷射阀160借助弹性弹簧168的作用力被关闭。

此时，被油压泵186升压的工作油穿过节流阀194流入至排出口178。排出口178在工作活塞172被保持于图4所示的待机位置的状态下，与旁通孔180的第2端180b相向，工作油从排出口178经由旁通孔180流入至油压室174。

然后，流入至油压室174的工作油经由导油孔176及工作油入口管196流向切换阀188的A口。切换阀188的A口与T口连通，工作油经由A口、T口、返回管198环流至工作油罐184。

这样，在工作活塞172被保持于待机位置的状态下，将从油压泵186引导至油压室174的工作油借助导油孔176从油压室174排出，由此使工作油循环。由此，在工作油罐184已升温的工作油循环，能够抑制循环路径的工作油的温度下降，提高燃料喷射阀160的工作精度。此外，旁通孔180被设置于工作活塞172，借助循环的工作油，工作活塞172的温度下降也能够抑制。进而，工作油的循环路径包括工作油罐184，所以在工作油罐184内，能够实现借助板部件184a的气泡的消除。

另一方面，切换阀188处于如图5所示的切换位置时，切换阀188的T口被切断，P口和A口连通，油压室174经由工作油入口管196及第1供给管190与油压泵186连通。因此，油压作用于油压室174，燃料喷射阀160被油压推压而打开。

这样，切换阀188切换成将被从油压泵186排出的工作油引导至油压室174的第1切换位置(图5)、及将被从油压泵186排出的工作油引导至排出口178的第2切换位置(图4) 。

若工作活塞172移动至图5所示的工作位置，则排出口178不与旁通孔180的第2端180b相向，旁通孔180的第2端180b借助小径孔166的内壁堵塞。结果，被油压泵186升压的工作油流入循环用管192侧，但借助节流阀194，工作油流量被限制，所以不会影响工作活塞172的动作。

此外，旁通孔180的流路截面相对于工作活塞172的受压面足够小，所以在燃料喷射阀160从关闭的状态变成打开的状态时，从油压室174经由旁通孔180及排出口178被排出的工作油的排出量被抑制。因此，能够抑制将燃料喷射阀160打开时的应答性的下降。

在上述的实施方式中，旁通孔180在工作活塞172被保持于待机位置的期间，将被从油压泵186排出的工作油引导至油压室174。但是，也可以是，旁通孔180在工作活塞172被保持于待机位置的期间，将被从油压泵186排出的工作油从油压室174排出。该情况下，例如，将油压泵186变为可变容量型，使排出压下降，控制成油压室174的油压不为上述阈值以上。不管哪种情况，若工作油经由旁通孔180流动，则能够抑制工作油的温度下降，提高燃料喷射阀160的工作精度。

此外，在上述的实施方式中，排出口178被设置于壳146，排出口178在工作活塞172被保持于待机位置的状态下，与旁通孔180的第2端180b相向，若工作活塞172移动至工作位置，则不与旁通孔180的第2端180b相向。并且，在工作活塞172被保持于待机位置的期间，油压室174和排出口178连通，工作油流通于旁通孔180，若工作活塞172移动至工作位置，则油压室174和排出口178的连通被切断。但是，排出口178不是必需的结构，也可以不是根据排出口178和旁通孔180是否相向而油压室174和排出口178的连通状态改变的结构。但是，若使排出口178和旁通孔180为上述的位置关系，由此工作活塞172从待机位置向工作位置侧移动，则旁通孔180的第2端180b被堵塞，能够抑制将燃料喷射阀160打开时的应答性的降低。此外，在上述的实施方式中，若工作活塞172仅从待机位置向工作位置侧稍微移动，则在到达工作位置前，旁通孔180的第2端180b被堵塞，所以能够进一步抑制将燃料喷射阀160打开时的应答性的下降。

此外，在上述的实施方式中，具备被切换为第1切换位置、及第2切换位置的切换阀188。但是，如上所述，若将油压泵186作为可变容量型，将排出压下降，控制成油压室174的油压不为阈值以上，则切换阀188不是必需的结构。但是，通过设置切换阀188，使油压泵186不为可变容量型而以恒定的输出动作，切换燃料喷射阀160的开闭也是可能的。

此外，在上述的实施方式中，使工作油循环于工作油罐184而升温，由此抑制工作油的温度下降。但是，也可以是，例如，设置将工作油罐184的工作油冷却的冷却器，使工作油在工作油罐184中循环而冷却，由此抑制工作油的温度上升。

此外，在上述的实施方式中，燃料喷射装置128被设置于从燃料气体主管140连通至燃料喷射口126的燃料供给路144。但是，燃料喷射装置128也可以是，例如将引燃喷射阀142开闭来实行燃料油的喷射处理。该情况下，燃料喷射阀160为引燃喷射阀142。即，燃料喷射装置128喷射的燃料可以是燃料气体，也可以是液体燃料。

以上，参照附图对本发明的合适的实施方式进行了说明，但显然本发明不限于上述实施方式。显然只要是本领域技术人员，就能够在权利要求书所记载的范围内想到各种改变例或修正例，可知对此也当然属于本发明的技术范围。

产业上的可利用性

本发明能够被利用于具备借助油压工作的工作活塞的油压驱动式的燃料喷射装置及发动机。

附图标记说明

100　 单流扫气式双循环发动机(发动机)

128　 燃料喷射装置

146　 壳

160　 燃料喷射阀

172　 工作活塞

172b　第2端(受压面)

172c　滑动面(与受压面不同的面)

174　 油压室

178 　排出口

180　 旁通孔

180a　第1端

180b　第2端

186　 油压泵

188　 切换阀。

Claims (4)

1.一种燃料喷射装置，前述燃料喷射装置具备燃料喷射阀，前述燃料喷射阀转变为停止燃料的供给的闭阀状态和供给燃料的开阀状态，其特征在于，

具备油压泵、壳、工作活塞、旁通孔，

前述油压泵将工作油排出，

前述壳设置有油压室，前述油压室被连接于前述油压泵，

前述工作活塞被滑动自如地设于前述壳内，在前述油压室内的压力不足预先设定的阈值的情况下，前述工作活塞被保持于将前述燃料喷射阀维持成闭阀状态的待机位置，若前述油压室内的压力为阈值以上，则前述工作活塞移动至使前述燃料喷射阀呈开阀状态的工作位置，

前述旁通孔被形成于前述工作活塞，在前述工作活塞被保持于前述待机位置的期间，将被从前述油压泵排出的工作油引导至前述油压室，或将被从前述油压泵引导至前述油压室的工作油从前述油压室排出。

2.如权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，

前述工作活塞具有面向前述油压室的受压面，并且前述旁通孔的第1端向前述受压面开口，前述旁通孔的第2端向与前述受压面不同的面开口，

在前述壳上，设置排出口，在前述工作活塞被保持于前述待机位置的状态下，与前述旁通孔的第2端相向，若前述工作活塞移动至前述工作位置，则不与前述旁通孔的第2端相向，

前述工作活塞被保持于前述待机位置的期间，前述油压室和前述排出口连通，工作油流通于前述旁通孔，若前述工作活塞移动至前述工作位置，则前述油压室和前述排出口的连通被切断。

3.如权利要求2所述的燃料喷射装置，其特征在于，

具备切换阀，前述切换阀被切换成将被从前述油压泵排出的工作油引导至前述油压室的第1切换位置、及将被从前述油压泵排出的工作油引导至前述排出口的第2切换位置。

4.一种发动机，其特征在于，

具备权利要求1至3中任一项所述的燃料喷射装置。