(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン及びガスエンジンのシリンダーに燃料を噴射する燃料噴射バルブ装置であって、燃料噴射バルブに流入する２種類の燃料の圧力及びニードルバネの弾性力によって、１つのバルブで２種類の燃料がそれぞれのノズル孔を通じて順次に噴射される、ディーゼルエンジン及びガスエンジンのためのハイブリッド型ノズルを備える二重燃料噴射バルブ装置において、
燃料が供給される燃料管と連結されており、供給された燃料が流動するメイン燃料通路及びパイロット燃料通路が形成された燃料噴射バルブブロックと、
前記燃料噴射バルブブロックの下部に位置するようにノズルホルダーを介して結合されており、前記メイン燃料通路と連結され、メイン燃料を噴射するメインノズル孔及び前記パイロット燃料通路と連結され、パイロット燃料を噴射するパイロットノズル孔を有するハイブリッドノズルと、
前記ハイブリッドノズルの内部に位置するように設けられており、パイロット燃料の圧力によってパイロットノズル孔にパイロット燃料を供給するパイロット連通孔及びメイン燃料の圧力によってメインノズル孔を通じてメイン燃料を供給するためのメイン連通孔を有するパイロットニードルバルブと、
前記パイロットニードルバルブの内部に位置するように設けられ、パイロット燃料の噴射後、メイン燃料の噴射圧力によってメインノズル孔を通じてメイン燃料を噴射するメインニードルバルブと、
前記メインニードルバルブにバネ支持部を介して連結され、噴射に使われる弾性力を有するニードルバネとを含むことを特徴とするディーゼルエンジン及びガスエンジンのためのハイブリッド型ノズルを備える二重燃料噴射バルブ装置。
【請求項２】
前記ハイブリッドノズルは、
一方側がメイン燃料通路と連結され、他方側がメイン燃料空間に連結されるメイン流路管と、
一方側がパイロット燃料通路と連結され、他方側がパイロット燃料空間に連結されるパイロット流路管と、
前記パイロット流路管の下方に配置され、メイン燃料をシリンダー内に噴射するメインノズル孔と、
前記メインノズル孔の下方に配置され、パイロット燃料をシリンダー内に噴射するパイロットノズル孔と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン及びガスエンジンのためのハイブリッド型ノズルを備える二重燃料噴射バルブ装置。
【請求項３】
前記パイロットニードルバルブは、
内部の中央にメインニードルバルブが配置されるメインホールと、
前記メインホールと連通するメイン燃料流入孔と、
前記メイン燃料流入孔と連通し、前記メインノズル孔にメイン燃料を供給するためのメイン連通孔と、
前記パイロット燃料通路と連通し、前記パイロットノズル孔にパイロット燃料を供給するためのパイロット連通孔と、を含む
ことを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジン及びガスエンジンのためのハイブリッド型ノズルを備える二重燃料噴射バルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン及びガスエンジンのためのハイブリッド型ノズルを備える二重燃料噴射バルブ装置に関する。より詳細には、燃料の圧力とバネの弾性力によって、１つのバルブで２種類の燃料をそれぞれ噴射することのできる、ディーゼルエンジン及びガスエンジンのためのハイブリッド型ノズルを備える二重燃料噴射バルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、従来のディーゼルエンジンは、開放圧力（ｏｐｅｎｉｎｇ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）より高い圧力の燃料が流入すると開かれ、開放圧力より低い圧力の燃料が流入すると閉じる、１つのニードルバルブとバネとを備えている。燃料ポンプで形成された高圧の燃料が燃料噴射バルブに流入する場合において、燃料噴射バルブ中で開放圧力より高い圧力が形成されると、燃料の圧力がバネのニードルバルブへの弾性力を超えることでニードルバルブが持ち上げられ、ノズルの端部に形成された複数のノズル孔を通じて燃料がシリンダーに噴射される。このような従来の方法は、予め定められた１つの開放圧力にしたがってすべてのノズル孔が開放される、１つのメカニズムを有している。よって、開放圧力に達した後は、開放圧力より更に高い圧力が燃料噴射バルブに流入しても、所定数のノズル孔を通じて持続的に噴射するしかない。一方、ガスエンジンの場合、２つの燃料噴射バルブを用いており、一方の燃料噴射バルブがパイロットバルブで、他方の燃料噴射バルブがガスを主に使用するバルブという２つのバルブ又は２つのニードルシリンダーを備え、これに応じてバルブへの２種類の燃料供給路のために２つのバルブに適切な燃料管路を設けなければならないため、タイミングを合わせるための２つのガバナー、リンク装置等が必要となる。
【０００３】
従来の燃料噴射バルブの代表的な形態としては、Ｗａｒｔｓｉｌａ-Ｓｕｌｚｅｒ方式、ＭＡＮ-Ｂ＆Ｗ方式、及び中型エンジン用方式の燃料噴射バルブがある。まず、Ｗａｒｔｓｉｌａ-Ｓｕｌｚｅｒ方式の燃料噴射バルブにおいては、燃料の圧力が開放圧力を超えるものの、更に高圧でない場合は、燃料がノズルに加工されたノズル孔を通じてシリンダー内に噴射されるのではなく、シリンダーに流れ込むような形態となっている。さらに、燃料噴射が終了しても、閉じられているニードルバルブとノズル孔との空間（ＳＡＣ  ｖｏｌｕｍｅ）が大きいことから、この空間に残っている残存燃料がシリンダーに流れ込んでしまい、様々な問題が生じる。
【０００４】
一方、ＭＡＮ-Ｂ＆Ｗ方式の燃料噴射バルブは、ＳＡＣ  ｖｏｌｕｍｅを減らすために、スライド方式のニードルバルブを採択しているが、開放圧力を超える圧力に応じては柔軟に対処することはできない。すなわち、ＳＡＣ  ｖｏｌｕｍｅは固定されているが、実際の噴射終了後のＳＡＣ  ｖｏｌｕｍｅはニードルバルブとノズル孔との空間であるため、ＳＡＣ  ｖｏｌｕｍｅを最小化することができる。また、２種類の燃料を使用する燃料噴射バルブは、２つのシリンダーを作動させるため、２つのガバナーと、２つのリンク装置等が必要となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するために工夫したものであり、１つの燃料噴射バルブにおいて、燃料の圧力とバネの弾性力によって、２種類の燃料をそれぞれ噴射することのできる、ディーゼルエンジン及びガスエンジンのためのハイブリッド型ノズルを備える二重燃料噴射バルブ装置を提供することを課題とする。
【０００６】
本発明は、二重燃料、即ち、ＨＦＯ、ＭＤＯのようにディーゼルエンジンに用いられる燃料と、天然ガスを利用したガス燃料を１つのインジェクターにおける１つのノズルから噴射し、同系列の燃料系統、即ち、ＨＦＯをメイン燃料とし、パイロット燃料としてＭＤＯを使用する場合でも効果的に噴射し、特に、二重燃料を使用する場合には、ＭＤＯを使用して点火し、メイン燃料としてガスを使用して噴射することのできる、ディーゼルエンジン及びガスエンジンのためのハイブリッド型ノズルを備える二重燃料噴射バルブ装置を提供することを他の課題をする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明によるディーゼルエンジン及びガスエンジンのためのハイブリッド型ノズルを備える二重燃料噴射バルブ装置は、燃料が供給される燃料管と連結されており、供給された燃料が流動するメイン燃料通路及びパイロット燃料通路が形成された燃料噴射バルブブロックと、前記燃料噴射バルブブロックの下部に位置するようにノズルホルダーを介して結合されており、前記メイン燃料通路と連結され、メイン燃料を噴射するメインノズル孔及び前記パイロット燃料通路と連結され、パイロット燃料を噴射するパイロットノズル孔を有するハイブリッドノズルと、前記ハイブリッドノズルの内部に位置するように設けられており、パイロット燃料の圧力によってパイロットノズル孔にパイロット燃料を供給するパイロット連通孔及びメイン燃料の圧力によってメインノズル孔を通じてメイン燃料を供給するためのメイン連通孔を有するパイロットニードルバルブと、前記パイロットニードルバルブの内部に位置するように設けられ、パイロット燃料の噴射後、メイン燃料の噴射圧力によってメインノズル孔を通じてメイン燃料を噴射するメインニードルバルブと、前記メインニードルバルブにバネ支持部を介して連結され、噴射に使われる弾性力を有するニードルバネと、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、二重燃料を使用するエンジンのための燃料噴射バルブ装置において、２つのバルブが必要とならず、１つのバルブによっても、内部装置を通じて順次に２種類の燃料が混ざらず燃焼室内に噴射して燃焼することができる。これによって、２種類の燃料を利用した燃焼パターン、即ち、ＭＤＯ＋ＨＦＯと、ＭＤＯ＋ガス燃料による効果で、燃焼室内の有害ガス（Ｓｍｏｋｅ，Ｎｏｘ）を減らすとともに、燃費を改善することができる。
【０００９】
また、本発明は、大型エンジンと中型エンジン、ガスエンジンにおいて、燃料ポンプ又はガス管から流入する燃料の圧力とバネの弾性力とに応じて、シリンダーに燃料を噴射する燃料噴射バルブ内の１つのバルブ、１つの管路から２種類の燃料を噴射することができ、二重燃料を使用するエンジンに適用される。また、ニードルの位置がノズルの底部まで延びているため、１次的噴射、２次的噴射によるＳＡＣ  Ｖｏｌｕｍｅを最小化して、燃焼性能及び燃費をより向上させることができる。
【００１０】
また、本発明は、燃料噴射バルブに流入する２種類の燃料を利用し、初期の噴射時にウォーミングアップとパイロット燃料の噴射を行い、その後、メイン燃料を噴射することで、燃焼性能が順次に変わる二重燃料を使用して燃焼性能を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明は、一つのシリンダー軸においてニードルを調整するため、燃焼室内の１つの組み立てのための空間が必要となり、従来の方法に比べ、燃焼室内で簡単に組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明による二重燃料噴射バルブ装置の実施例を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明による二重燃料噴射バルブ装置において、燃料開放前であって、燃料の圧力の作動前の状態を示す図面である。
【図３】図３は、本発明による二重燃料噴射バルブ装置において、１次燃料（パイロット燃料）の開放時期である、燃料の圧力の作動後、燃料を噴射する状態を示す図面である。
【図４】図４は、本発明による二重燃料噴射バルブ装置において、メイン燃料の開放時期である、燃料の圧力の作動後、燃料を噴射する状態を示す図面である。
【図５】図５は、本発明による二重燃料噴射バルブ装置において、バルブノズル、パイロットニードル、メインニードルが組み立てられた状態を示す断面図である。（参照符号３３はメイン燃料の注入管を示し、参照符号３２はパイロット燃料の注入管を示す。）
【図６】図６は、本発明による二重燃料噴射バルブ装置において、ノズルの全体構成の内部（上段の孔が４つであり、２つは注入口ホールで、２つは冷却ホールである。）を示す図面である。
【図７】図７は、本発明による二重燃料噴射バルブ装置において、パイロットニードルの内部連通孔を示した図面である。（圧力によってパイロット燃料の注入が行われるとき、ノズルの底部まで連通する内部連通孔を示す。）
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、ディーゼルエンジンとガスエンジンのシリンダーに燃料を噴射する燃料噴射バルブにおいて、２つのバルブ装置を必要とせず、１つのバルブにおける１つのシリンダー軸で１つのバネを使用して、２種類の燃料の圧力差と２種類の燃料の開放圧力に応じて１種類の燃料のみを噴射するように、ニードルとノズルを交互に作動させ、常時燃焼中には１種類の燃料を噴射する。
【００１４】
すなわち、本発明によるディーゼルエンジン及びガスエンジンのシリンダーに燃料を噴射する燃料噴射バルブ装置は、燃料が供給される燃料管と連結され、供給された燃料が流動するメイン燃料通路１１及びパイロット燃料通路１２が形成された燃料噴射バルブブロック（Ｆｕｅｌ  ｖａｌｖｅ  ｂｌｏｃｋ、１０）と、燃料噴射バルブブロック１０の下部に位置するようにノズルホルダー（Ｎｏｚｚｌｅ  ｈｏｌｄｅｒ、２０）を介して結合されており、メイン燃料通路１１と連結され、メイン燃料を噴射するメインノズル孔３１及びパイロット燃料通路１２と連結され、パイロット燃料を噴射するパイロットノズル孔３２をそれぞれ有するハイブリッドノズル３０と、ハイブリッドノズル３０の内部に位置するように設けられており、パイロット燃料の圧力によってパイロットノズル孔（Ｐｉｌｏｔ  ｎｏｚｚｌｅ  ｈｏｌｅ、３２）からパイロット燃料を噴射するパイロット連通孔４２及びメイン燃料の圧力によってメインノズル孔３１からメイン燃料を噴射するメイン連通孔４１が形成されたパイロットニードルバルブ４０と、パイロットニードルバルブの内部に位置するように設けられ、パイロット燃料の噴射後、メイン燃料の噴射の圧力によってメインノズル孔（Ｍａｉｎ  ｎｏｚｚｌｅ  ｈｏｌｅ）からメイン燃料を噴射するメインニードルバルブ５０と、メインニードルバルブ５０にバネ支持部６１を介して連結され、噴射に使われる弾性力を有するニードルバネ６０と、を含む。
【００１５】
燃料噴射バルブブロック１０は、内部にメイン燃料通路１１及びパイロット燃料通路１２を有しており、燃料を供給する高圧燃料管（図示せず）と連結されている。一方、説明されていない参照符号１３は、排出口（Ｄｒａｉｎ  Ｌｉｎｅ）を示す。
【００１６】
ハイブリッドノズル３０は、一方側がメイン燃料通路１１と連結され、他方側がメイン燃料空間３５に連結されるメイン流路管３３と、一方側がパイロット燃料通路１２と連結され、他方側がパイロット燃料空間３６に連結されるパイロット流路管３４と、パイロット流路管３４の下方に位置するように設けられ、メイン燃料をシリンダー内に噴射するメインノズル孔３１と、メインノズル孔３１の下方に位置するように設けられ、パイロット燃料をシリンダー内に噴射するパイロットノズル孔３２を有する。
【００１７】
ハイブリッドノズル３０には、パイロットニードルバルブ４０と、メインニードルバルブ５０が設けられる中央孔３７が形成される。中央孔３７にはパイロット燃料空間３６及びメイン燃料空間３５が配置され、パイロット燃料空間３６はメイン燃料空間３５の下方に配置される。
【００１８】
パイロットニードルバルブ４０は、パイロット燃料の圧力によって作動され、パイロットノズル孔３２を通じてパイロット燃料をシリンダー内に噴射するものであり、パイロット連通孔４２及びメイン連通孔４１がそれぞれ形成されている。
【００１９】
つまり、パイロットニードルバルブ４０は、内部の中央にメインニードルバルブ５０が配置されるメインホール４４と、メインホール４４と連通するメイン燃料流入孔４３と、メイン燃料流入孔４３と連通するメイン連通孔４１と、パイロット燃料通路１２と連結されるパイロット連通孔４２と、を含む。
【００２０】
メインニードルバルブ５０は、ハイブリッドノズル３０の内部に位置するように設けられ、バネ支持部６１を介してニードルバネ６０の弾性力が加わる。
【００２１】
ニードルバネ６０は、弾性力調整ボルト６２とバネ支持部６１との間に位置するように、燃料噴射バルブブロック１０の内部に設けられる。つまり、ニードルバネは、１つのシリンダー軸において、弾性力調節ボルトによって弾性力が調整される。一方、説明されていない参照符号６３は、弾性力調整ナット（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｎｕｔ）である。
【００２２】
上記した構成を有する本発明による燃料噴射バルブ装置は、パイロット燃料の圧力によってパイロットニードルバルブ４０が作動され、パイロット流路管３４、パイロット連通孔４２及びパイロットノズル孔３１を通じて、シリンダーの内部にパイロット燃料を噴射する。
【００２３】
一方、パイロット燃料を噴射した後には、メイン燃料の圧力によりパイロットニードルバルブ４０が作動され、メイン流路管３３、メイン燃料連通孔４１及びメインノズル孔３１を通じて、シリンダーの内部にメイン燃料を噴射する。
【００２４】
このように、本発明は、メイン燃料通路とパイロット燃料通路を通じて同時に２種類の燃料の圧力が加わっても、内部装置であるメインニードルバルブ及びパイロットニードルバルブの圧力差によって２種類の燃料が混ざらず、それぞれのノズル孔を通じて１種類の燃料のみを順次に噴射することになる。
【００２５】
以下、本発明による燃料噴射バルブ装置の作動について詳細に説明する。一方、本発明を説明するにおいて、関連する公知機能又は公知構成に関する具体的な説明が本発明の要旨の理解の妨げになると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。
【００２６】
まず、図２に示されたように、メイン燃料通路１１とパイロット燃料通路１２を通じてニードルバルブ４０、５０まで、燃料の圧力が待機する。すなわち、図２に示されたように、燃料噴射が始まる前は、２つの燃料ポンプから高圧パイプを介して燃料噴射バルブに流入した燃料が燃料噴射バルブの流路内に満たされているが、その燃料の圧力がニードルバネ６０の弾性力を超えないため、燃料が噴射されず、燃料の圧力が上昇しながら待機する。この際には、メインノズル孔３１及びパイロットノズル孔３２は閉鎖（Ｃｌｏｓｉｎｇ）状態であり、噴射待機状態となる。
【００２７】
一方、図３と図４は、順次的で瞬間的に行われる噴射状態を示しているが、本発明の容易な理解のために、以下、図３と図４とを分離して説明する。
【００２８】
図３は、パイロットノズル孔３２を通して噴射される一方、メインノズル孔３１は閉鎖されている状態を示している。パイロット燃料通路１２から流入した燃料の圧力がメイン燃料の圧力より大きく作用して、パイロットニードルバルブ４０とメインニードルバルブ５０を持ち上げると、メイン燃料の通路（メイン燃料連通孔及びメインノズル孔）は閉鎖されるとともに、パイロットニードルバルブ４０のパイロット連通孔４２を通じてパイロット燃料がノズルの底部に流入し、パイロットノズル孔３２を通じて１次的に燃料の噴射が行われる。
【００２９】
つまり、この際には、パイロット燃料ポンプから流入するパイロット燃料の圧力は、メイン燃料の圧力より大きいことから、パイロットニードルバルブ４０とメインニードルバルブ５０とを同時に持ち上げ、パイロットノズル孔を通じてパイロット燃料の噴射が行われる。
【００３０】
一方、図４は、パイロットノズル孔３２は閉鎖されている一方、メインノズル孔３１を通じて噴射される形態を示している。図３のように、パイロット燃料の噴射が終わると同時にパイロット燃料の圧力が低下する時点、つまり、メイン燃料の圧力よりパイロット燃料の圧力が低くなる時点では、パイロットニードルバルブ４０がメイン燃料の圧力によって押下される。この際、メインニードルバルブ５０とパイロットニードルバルブ４０との開放空間（メインニードルバルブとパイロットニードルバルブとの間の空間）を通じてメイン燃料空間内のメイン燃料がメイン連通孔４１に流入し、メインノズル孔３１を通じて２次的に燃料の噴射が行われる。
【００３１】
すなわち、パイロット燃料が噴射され、その圧力が低下すると同時に、パイロットニードルバルブとメインニードルバルブ内で空間ができ、この空間を通じてメイン燃料が流入し、メインノズル孔を通じて噴射される。
【００３２】
このように、本発明における２種類の燃料が使われる１つのバルブは、１つのバルブにおける１つのシリンダーに燃料が流入され、順次に２種類の燃料を噴射するよう、ニードルバルブの圧力差を利用して噴射する。
【００３３】
本発明において、通常のディーゼルエンジンの場合、パイロット燃料としては、燃焼噴霧が優れるＭＤＯ等が挙げられ、メイン燃料としては、ＨＦＯ等が挙げられる。また、ガスエンジンの場合は、パイロット燃料としては、ＭＤＯ等が挙げられ、メイン燃料としては、ＬＮＧや一般的なガスエンジンに用いられるガスが挙げられる。
【００３４】
以上、本発明に従った望ましい実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されず、本発明の技術分野に属する通常の知識を有する者であれば、本発明の範囲及び要旨を外れずに種々の変形及び変更が可能であることは自明である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    燃料噴射バルブブロック
１１    メイン燃料通路
１２    パイロット燃料通路
２０    ノズルホルダー
３０    ハイブリッドノズル
３１    メインノズル孔
３２    パイロットノズル孔
３３    メイン流路管
３４    パイロット流路管
３５    メイン燃料空間
３６    パイロット燃料空間
４０    パイロットニードルバルブ
４１    主連通孔
４２    パイロット連通孔
５０    メインニードルバルブ
６０    ニードルバネ
６１    弾性力調整ボルト
６２    バネ支持部
【図１】
0005646738.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005646738.tif 000008