JP2017210958A - 低引火点燃料のための燃料噴射システムを有する大型2行程圧縮点火内燃エンジン、及びそのための燃料弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】大型2行程ターボ過給式圧縮点火内燃クロスヘッド・エンジンが、複数のシリンダと、燃料圧力を増圧するための各シリンダのための少なくとも1つの圧力ブースタ40と、前記圧力ブースタ40の出口にその入口が接続される、各シリンダのための2つ以上の電子的に制御される燃料弁50と、前記少なくとも1つの圧力ブースタ40と前記2つ以上の電子的に制御される燃料弁50とに動作可能に接続される電子制御ユニット25とを有する。電子制御ユニット25は、燃料噴射イベントのための開始時間を決定し、決定された開始時間の前に前記少なくとも1つの圧力ブースタを作動し、2つ以上の電子的に制御される燃料弁を決定された開始時間に開けるように構成される。
【選択図】図4
Description
複数のシリンダと、
燃料圧力を増圧するための各シリンダのための少なくとも1つの圧力ブースタと、
前記少なくとも1つの圧力ブースタの出口にその入口が接続される、各シリンダのための2つ以上の電子的に制御される燃料弁と、
前記少なくとも1つの圧力ブースタと前記2つ以上の電子的に制御される燃料弁とに動作可能に接続される電子制御ユニットであって、
− 燃料噴射イベントのための開始時間を決定し、
− 決定された開始時間の前に前記少なくとも1つの圧力ブースタを作動し、
− 2つ以上の電子的に制御される燃料弁を決定された開始時間に開ける
ように構成される電子制御ユニットと
を備える、大型2行程ターボ過給式圧縮点火内燃クロスヘッド・エンジンが提供される。
− 過去に多くの問題を引き起こしてきたウィンドウ弁が必要とされない。
− 噴射のタイミング及び期間が正確に制御され得る。
− 大きなガスアキュムレータを必要としない。
− 漏れGI噴射弁についてのオンラインでの確認が、ブースタ圧力を監視することで容易に得られる。
− ブースタ圧力が、燃料側においてはるかにより単純でより簡単な圧力である油圧側において測定され得る。
− コモン・レールから派生した噴射弁を有するにも拘らず、なおも噴射圧力制御及び成形が可能である。
− 燃料弁の漏れの場合、ガスはガス供給側へと引き込まれ得る。
後端及び前端を有する細長い燃料弁筐体と、
複数のノズル孔を有し、前記細長い弁筐体の前端に配置されるノズルと、
加圧された液体低引火点燃料の供給源に接続するための、前記細長い燃料弁筐体における燃料入口ポートと、
作動流体の供給源に接続するための、前記細長い弁筐体における作動流体ポートと、
前記燃料弁における長手方向孔内に摺動可能に受け入れられ、閉位置及び開位置を有し、前記閉位置に向かって付勢される、軸方向に変位可能な弁ニードルとを備え、
弁ニードルは、弁ニードルがその開位置にあるとき、燃料空洞から前記複数のノズル孔への燃料の流れを可能にし、弁ニードルがその閉位置にあるとき、前記燃料空洞から前記複数のノズル孔への燃料の流れを防止し、
弁ニードルは、ニードル作動ピストンに動作可能に接続され、前記作動ピストンの圧力面が前記燃料弁におけるニードル作動室を向き、前記ニードル作動室が前記燃料弁におけるニードル作動流体ポートに流体接続され、
前記弁筐体における第1の孔に受け入れられるポンプ・ピストンであって、ポンプ・ピストンの一方の側に前記第1の孔内のポンプ室があるポンプ・ピストンと、
前記弁筐体において第2の孔に受け入れられる作動ピストンであって、作動室が前記作動ピストンの一方の側において第2の孔(84)にあり、前記ポンプ・ピストンは前記作動ピストンと連動して移動するように前記作動ピストンに接続される、作動ピストンとを備え、
前記作動室は、作動流体ポートに接続され、
前記ポンプ室は、前記燃料空洞に流体接続される出口、及び、前記燃料入口ポートに流体接続される入口を有する
燃料弁が提供される。
後端及び前端を有する細長い燃料弁筐体と、
複数のノズル孔を有し、前記細長い弁筐体の前端に配置されるノズルと、
加圧された液体低引火点燃料の供給源に接続するための、前記細長い燃料弁筐体における燃料入口ポートと、
作動流体の供給源に接続するための、前記細長い弁筐体における作動流体ポートと、
前記燃料弁における長手方向孔内に摺動可能に受け入れられ、閉位置及び開位置を有し、前記閉位置に向かって付勢される、軸方向に変位可能な弁ニードルとを備え、
弁ニードルは、弁ニードルがその開位置にあるとき、燃料空洞から前記複数のノズル孔への燃料の流れを可能にし、弁ニードルがその閉位置にあるとき、前記燃料空洞から前記複数のノズル孔(56)への燃料の流れを防止し、
前記弁筐体における第1の孔に受け入れられるポンプ・ピストンであって、ポンプ・ピストンの一方の側に前記第1の孔内のポンプ室があるポンプ・ピストンと、
前記弁筐体において第2の孔に受け入れられる作動ピストンであって、作動室が前記作動ピストンの一方の側において前記第2の孔にあり、前記ポンプ・ピストンは前記作動ピストンと連動して移動するように前記作動ピストンに接続される、作動ピストンとを備え、
前記作動室は、作動流体ポートに接続され、
前記ポンプ室は、前記燃料空洞に流体接続される出口、及び、前記燃料入口ポートに流体接続される入口を有し、
加圧された封液の供給源に接続するための封液入口ポートと、
前記第1の孔内に前記ポンプ・ピストンを封止するために、前記封液入口ポートを前記第1の孔に接続する導管と、
前記長手方向孔内に前記弁ニードルを封止するために、前記長手方向孔の長さに沿う第1の位置において、前記封液入口ポートを前記長手方向孔に接続する導管と、
前記長手方向孔の長さに沿う第2の位置において、低引火点燃料供給ポートを前記長手方向孔に接続する導管であって、前記第2の位置は前記第1の位置より前記燃料空洞に近い、導管と
を備える燃料弁が提供される。
Claims (28)
- 大型2行程ターボ過給式圧縮点火内燃クロスヘッド・エンジンであって、
複数のシリンダ(1)と、
燃料圧力を増圧するための各シリンダ(1)のための少なくとも1つの圧力ブースタ(40)と、
前記少なくとも1つの圧力ブースタ(40)の出口にその入口が接続される、各シリンダ(1)のための2つ以上の電子的に制御される燃料弁(50)と、
前記少なくとも1つの圧力ブースタ(40)と前記2つ以上の電子的に制御される燃料弁(50)とに動作可能に接続される電子制御ユニット(25)とを備え、前記電子制御ユニット(25)は、
燃料噴射イベントのための開始時間を決定し、
前記決定された開始時間の前に前記少なくとも1つの圧力ブースタ(40)を作動し、
前記2つ以上の電子的に制御される燃料弁(50)を前記決定された開始時間に開ける
ように構成される、エンジン。 - 前記電子制御ユニット(25)は、各エンジン・サイクルのための前記複数のシリンダの各シリンダ(1)のために前記開始時間を決定するように構成される、請求項1記載のエンジン。
- 前記電子制御ユニット(25)は、前記電子制御ユニット(25)によって決定される長さを持つリード・タイムだけ、前記決定された開始時間の前に、前記少なくとも1つの圧力ブースタ(40)を作動するように構成される、請求項1又は2記載のエンジン。
- 前記電子制御ユニット(25)は、固定された長さのリード・タイム、前記電子制御ユニット(25)に記憶される探索表から得られるリード・タイムの長さ、又は、前記電子制御ユニット(25)に記憶されるアルゴリズムを用いて前記電子制御ユニット(25)によって決定されるリード・タイムの長さを用いるように構成される、請求項3記載のエンジン。
- 前記電子的に制御される燃料弁(50)の開閉は前記電子制御ユニット(25)からの制御信号によって制御される、請求項1〜4の何れかに記載のエンジン。
- 前記電子的に制御される燃料弁(50)の開閉は前記電子的に制御される燃料弁(50)に供給される燃料の圧力から独立している、請求項1〜5の何れかに記載のエンジン。
- 前記電子制御ユニット(25)は燃料噴射イベントの期間を決定するように構成され、前記電子制御ユニット(25)は、前記期間の終わりにおいて前記少なくとも2つの電子的に制御される燃料弁(50)を閉じるように構成され、前記期間の終わりにおいて前記少なくとも1つの圧力ブースタ(40)を作動停止するように構成される、請求項1〜6の何れかに記載のエンジン。
- 各燃料弁(50)は細長い弁筐体(52)を備え、前記圧力ブースタ(40)は前記細長い弁筐体(52)の内部に配置される、請求項1〜7の何れかに記載のエンジン。
- 前記圧力ブースタは、前記弁筐体における第1の孔(81)に受け入れられるポンプ・ピストン(80)であって、前記ポンプ・ピストン(80)の一方の側に前記第1の孔(81)内のポンプ室(82)があるポンプ・ピストン(80)と、前記弁筐体(52)における第2の孔(84)に受け入れられる作動ピストン(83)であって、前記作動ピストン(83)の一方の側に前記第2の孔(84)内の作動室(85)がある作動ピストン(83)とを備え、前記ポンプ・ピストン(80)は、前記作動ピストン(83)と連動して移動するように前記作動ピストン(83)に接続され、前記作動室(85)は作動流体ポート(78)に接続され、前記ポンプ室(82)は、前記燃料弁(50)のノズル(54)のノズル孔への流体接続部に接続される出口を有する、請求項8記載のエンジン。
- 各燃料弁(50)は、前記燃料弁(50)のノズル(54)のノズル孔への燃料の流れを制御する弁ニードル(61)を備え、前記弁ニードル(61)の位置は、好ましくは、制御信号によって制御され、前記燃料圧力によって制御されない、請求項1〜9の何れかに記載のエンジン。
- 前記圧力ブースタ(40)及び前記燃料弁(50)は、低引火点燃料で、好ましくは、燃料油より圧縮可能である低引火点燃料で、動作するように適合される、請求項1〜10の何れかに記載のエンジン。
- 前記圧力ブースタ(40)の第1の孔(81)と、前記圧力ブースタ(40)の前記第1の孔(81)に摺動可能に受け入れられるポンプ・ピストン(80)との間の隙間に封液を供給するための導管(93、94)を更に備える、請求項1〜11の何れかに記載のエンジン。
- 前記燃料弁の孔と、前記燃料弁の前記孔に摺動可能に受け入れられる弁ニードルとの間の隙間に封液を供給するための導管を更に備える、請求項1〜12の何れかに記載のエンジン。
- 低引火点液体燃料を、大型低速運転2行程ターボ過給式自己点火内燃エンジンの燃焼室へと噴射するための燃料弁(50)であって、
後端及び前端を有する細長い弁筐体(52)と、
複数のノズル孔(56)を有し、前記細長い弁筐体(52)の前記前端に配置されるノズル(54)と、
加圧された低引火点燃料の供給源(30)に接続するための、前記細長い弁筐体(52)における燃料入口ポート(76)と、
作動流体の供給源に接続するための、前記細長い弁筐体(52)における作動流体ポート(78)と、
前記燃料弁(50)における長手方向孔内に摺動可能に受け入れられ、閉位置及び開位置を有し、前記閉位置に向かって付勢される、軸方向に変位可能な弁ニードル(61)とを備え、
前記弁ニードル(61)は、前記弁ニードル(61)がその開位置にあるとき、燃料空洞(58)から前記複数のノズル孔(56)への燃料の流れを可能にし、前記弁ニードル(61)がその閉位置にあるとき、前記燃料空洞(58)から前記複数のノズル孔(56)への燃料の流れを防止し、
前記弁ニードル(61)は、ニードル作動ピストン(62)に動作可能に接続され、前記ニードル作動ピストン(62)の圧力面が前記燃料弁(50)におけるニードル作動室(88)を向き、前記ニードル作動室(88)が前記燃料弁(50)における制御ポート(86)に流体接続され、
前記弁筐体における第1の孔(81)に受け入れられるポンプ・ピストン(80)であって、前記ポンプ・ピストン(80)の一方の側に前記第1の孔(81)内のポンプ室(82)があるポンプ・ピストン(80)と、
前記細長い弁筐体(52)において第2の孔(84)に受け入れられる作動ピストン(83)であって、作動室(85)が前記作動ピストン(83)の一方の側において前記第2の孔(84)にあり、前記ポンプ・ピストン(80)は前記作動ピストン(83)と連動して移動するように前記作動ピストン(83)に接続される、作動ピストン(83)とを備え、
前記作動室(85)は、作動流体ポート(78)に接続され、
前記ポンプ室(82)は、前記燃料空洞(58)に流体接続される出口(66)、及び、前記燃料入口ポート(76)に流体接続される入口(71)を有する、燃料弁(50)。 - 加圧された封液の供給源に接続するための封液入口ポート(70)と、前記第1の孔内に前記ポンプ・ピストンを封止するために、前記封液入口ポート(70)を前記第1の孔(81)に接続する導管(94)とを更に備える、請求項14記載の燃料弁(50)。
- 前記長手方向孔内に前記弁ニードル(61)を封止するために、前記封液入口ポート(70)を前記長手方向孔に接続する導管(93、97)を更に備える、請求項15記載の燃料弁(50)。
- 前記ポンプ・ピストン(80)の有効圧力面積が前記作動ピストン(83)の有効圧力面積より小さい、請求項14〜16の何れかに記載の燃料弁(50)。
- 前記ノズル(54)は、前記細長い弁筐体(52)の前部に固定されるノズル本体(55)の一部である、請求項14〜17の何れかに記載の燃料弁(50)。
- 前記入口(71)は前記ポンプ・ピストン(80)に位置付けられる、請求項14〜18の何れかに記載の燃料弁(50)。
- 第1の一方向弁(89)が前記入口(71)に設けられ、前記第1の一方向弁(89)は、前記入口(71)を通る前記ポンプ室(82)への低引火点燃料の流れを可能にし、前記ポンプ室(82)から前記入口(71)への流れを防止するように構成される、請求項14〜19の何れかに記載の燃料弁(50)。
- 前記ポンプ室(82)の前記出口(66)は、1つ又は複数の燃料通路(79)によって前記燃料空洞(58)に接続される、請求項14〜20の何れかに記載の燃料弁(50)。
- 第2の一方向弁(90)が前記1つ又は複数の燃料通路(79)に設けられ、前記第2の一方向弁(90)は、前記ポンプ室(82)から前記燃料空洞(58)への低引火点燃料の流れを可能にし、前記燃料空洞(58)から前記ポンプ室(82)への流れを防止するように構成される、請求項21記載の燃料弁(50)。
- 低引火点液体燃料を、大型低速運転2行程ターボ過給式自己点火内燃エンジンの燃焼室へと噴射するための燃料弁(50)であって、
後端及び前端を有する細長い弁筐体(52)と、
複数のノズル孔を有し、前記細長い弁筐体(52)の前記前端に配置されるノズル(54)と、
加圧された低引火点燃料の供給源に接続するための、前記細長い弁筐体(52)における燃料入口ポート(76)と、
作動流体の供給源に接続するための、前記細長い弁筐体(52)における作動流体ポート(78)と、
前記燃料弁(50)における長手方向孔内に摺動可能に受け入れられ、閉位置及び開位置を有し、前記閉位置に向かって付勢される、軸方向に変位可能な弁ニードル(61)とを備え、
前記弁ニードル(61)は、前記弁ニードル(61)がその開位置にあるとき、燃料空洞(58)から前記複数のノズル孔(56)への燃料の流れを可能にし、前記弁ニードル(61)がその閉位置にあるとき、前記燃料空洞(58)から前記複数のノズル孔への燃料の流れを防止し、
前記弁筐体における第1の孔(81)に受け入れられるポンプ・ピストン(80)であって、前記ポンプ・ピストン(80)の一方の側に前記第1の孔(81)内のポンプ室(82)があるポンプ・ピストン(80)と、
前記弁筐体(52)において第2の孔(84)に受け入れられる作動ピストン(83)であって、作動室(85)が前記作動ピストン(83)の一方の側において前記第2の孔(84)にあり、前記ポンプ・ピストン(80)は前記作動ピストン(83)と連動して移動するように前記作動ピストン(83)に接続される、作動ピストン(83)とを備え、
前記作動室(85)は、前記作動流体ポート(78)に接続され、
前記ポンプ室(82)は、前記燃料空洞(58)に流体接続される出口(66)、及び、前記燃料入口ポート(76)に流体接続される入口(71)を有し、
加圧された封液の供給源に接続するための封液入口ポート(70)と、
前記第1の孔(81)において前記ポンプ・ピストン(80)を封止するために、前記封液入口ポート(70)を前記第1の孔(81)に接続する導管(94)と、
前記長手方向孔内に前記弁ニードル(61)を封止するために、前記長手方向孔の長さに沿う第1の位置において、前記封液入口ポート(70)を前記長手方向孔に接続する導管(93、97)と、
前記長手方向孔の長さに沿う第2の位置において、低引火点燃料入口ポート(76)を前記長手方向孔に接続する導管(98)であって、前記第2の位置は前記第1の位置より前記燃料空洞(58)に近い、導管(98)と
を備える燃料弁(50)。 - 前記弁ニードル(61)は、前記閉位置において弁座部(63)に位置し、前記開位置において前記弁座部(63)から上昇している、請求項23記載の燃料弁(50)。
- 前記ノズル(54)は、前記細長い弁筐体(52)の前部に固定されるノズル本体(55)を有する、請求項23又は24記載の燃料弁(50)。
- 前記弁座部は前記ノズル(54)の先端(56)に位置付けられる、請求項23〜25の何れかに記載の燃料弁(50)。
- 前記長手方向孔は前記ノズル本体(55)に少なくとも一部形成される、請求項23〜26の何れかに記載の燃料弁(50)。
- 前記弁ニードルの上昇は前記燃料圧力によって制御される、請求項23〜27の何れかに記載の燃料弁(50)。
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