(57)【要約】      （修正有）【課題】大型で低速運転式のターボチャージ付き２行程圧縮点火式内燃機関の燃焼室内へ液体燃料を噴射する燃料弁を提供すること。【解決手段】加圧潤滑油源に連結するための潤滑油入口ポートと、ニードル・ボア６４の長さに沿って第１の位置で潤滑油入口ポートを隙間に連結する潤滑油供給導管と、加圧点火液源に連結するための点火液入口ポートと、ニードル・ボア６４の長さに沿って第１の位置より燃料室５８に近い第２の位置で点火液入口ポートから燃料室５８または隙間まで延びる点火液導管６６とを備える。【選択図】図７
2018091334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型で低速運転式のターボチャージ付き２行程圧縮点火式内燃機関の燃焼室内へ液体燃料を噴射する燃料弁（５０）であって、
後端および前端を有する細長い弁ハウジング（５２）と、
基部（４６）から閉じた先端部（５９）まで延びる細長いノズル本体、前記基部（４６）から前記閉じた先端部（５９）まで延びる主ボア（５５）、および前記主ボア（５５）に連結された複数の噴口（５６）を備えるノズル（５４）であって、
前記細長い弁ハウジング（５２）の前記前端に配置され、前記基部（４６）が前記前端に連結される、ノズル（５４）と、
加圧液体燃料源（６０）に連結するための前記細長い燃料弁ハウジング（５２）内の燃料入口ポート（５３）と、
前記細長い弁ハウジング（５２）内の長手方向ニードル・ボア（６４）内に、前記ニードル・ボア（６４）との間に隙間をあけて摺動可能に受け取られた軸方向に変位可能な弁ニードル（６１）であって、閉位置および開位置を有し、前記閉位置で弁座（６９）に位置し、前記開位置で前記弁座（６９）から揚程を有し、前記閉位置の方へ付勢されており、
前記弁座（６９）が、前記細長い弁ハウジング（５２）内で前記弁ハウジング（５２）内の燃料室（５８）と前記細長い弁ハウジング（５２）の前記前端内の出口ポート（６８）との間に配置され、
前記出口ポート（６８）が、前記ノズル（５４）内の前記主ボア（５５）に直接連結し、
前記燃料室（５８）が、前記燃料入口ポート（５３）に連結され、
前記隙間が、前記ニードル・ボア（６４）の一方の端部で前記燃料室（５８）へ開いている、軸方向に変位可能な弁ニードル（６１）と、
加圧潤滑油源（５７）に連結するための潤滑油入口ポート（７０）と、
前記ニードル・ボア（６４）の長さに沿って第１の位置（Ｐ１）で前記潤滑油入口ポート（７０）を前記隙間に連結する潤滑油供給導管（４７）とを備える燃料弁（５０）において、
加圧点火液源（６５）に連結するための点火液入口ポート（６７）と、
前記ニードル・ボア（６４）の前記長さに沿って前記第１の位置（Ｐ１）より前記燃料室（５８）に近い第２の位置（Ｐ２）で前記点火液入口ポート（６７）から前記燃料室（５８）または前記隙間まで延びる点火液導管（６６）とを有することを特徴とする燃料弁。
【請求項２】
前記点火液導管（６６）が、前記弁座（６９）に隣接する位置で、前記点火液入口ポート（６７）から前記燃料室（５８）まで延びる、請求項１に記載の燃料弁。
【請求項３】
前記点火液導管（６６）が、前記点火液入口ポート（６７）から前記弁座（６９）まで延びる、請求項１に記載の燃料弁。
【請求項４】
前記弁ニードル（６１）が前記弁座（６９）に位置するとき、前記弁座（６９）への前記点火液導管（６６）の開口が、前記弁ニードル（６１）によって閉鎖される、請求項３に記載の燃料弁。
【請求項５】
前記主ボア（５５）が、前記基部（４６）へ開いている、請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料弁。
【請求項６】
前記点火液源（６５）が、前記液体燃料源（６０）の圧力より高い圧力を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料弁。
【請求項７】
加圧作動流体源（６０）に連結するための前記細長い燃料弁ハウジング（５２）内の作動液ポート（７８）と、
前記弁ハウジング（５２）内の第１のボア（８１）内に受け取られたポンプ・ピストン（８０）であって、前記ポンプ・ピストン（８０）の一方の側の前記第１のボア（８１）内にポンプ室（８２）を有するポンプ・ピストン（８０）と、
前記弁ハウジング（５２）内の第２のボア（８４）内に受け取られた作動ピストン（８３）であって、前記作動ピストン（８３）の一方の側の前記第２のボア（８４）内に作動室（８５）を有する作動ピストン（８３）とをさらに備え、
前記ポンプ・ピストン（８０）が、前記作動ピストン（８３）とともに動くように前記作動ピストン（８３）に連結され、
前記作動室（８５）が、前記作動液ポート（７８）に流体連結され、
前記ポンプ室（８２）が、前記ポンプ室（８２）から前記燃料入口ポート（５３）への流れを防止する前記細長い燃料弁ハウジング（５２）内の逆止め弁（７４）を介して、前記燃料室（５８）に連結された出口および前記燃料入口ポート（５３）に連結された入口を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料弁。
【請求項８】
前記燃料室（５８）が、前記弁ニードル（６１）を取り囲み、前記弁座（６９）へ開いており、前記弁座（６９）が、前記燃料室（５８）と前記出口ポート（６８）との間に配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料弁。
【請求項９】
前記弁ニードル（６１）が、前記燃料室（５８）内の圧力が所定の閾値を超過すると、前記付勢に逆らって前記閉位置から前記開位置へ動くように構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の燃料弁。
【請求項１０】
冷却液入口ポートおよび冷却液出口ポートと、前記燃料噴射弁（５０）、特に前記燃料弁（５０）のうち前記前端に最も近い部分を冷却する冷却液流路（４４）とをさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の燃料弁。
【請求項１１】
前記細長い弁ハウジング（５２）が、後部部分（３５）に連結された前部部分（３３）を備え、前記軸方向に変位可能な弁ニードル（６１）が、前記前部部分（３３）内に配置され、前記第１のボア（８１）、前記第２のボア（８４）、および前記整合する長手方向ボアが、前記後部部分（３５）内に形成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の燃料弁。
【請求項１２】
前記ポンプ・ピストン（８０）を前記第１のボア内で封止するように前記封止液入口ポート（７０）を前記第１のボア（８１）に連結する導管（３０）をさらに備える、請求項７から１１のいずれか一項に記載の燃料弁。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の燃料弁（５０）を備える、大型で低速運転式のターボチャージ付き２行程圧縮点火式内燃機関。
【請求項１４】
制御圧力Ｐｆを有する加圧燃料源（６０）と、制御圧力Ｐｓを有する加圧潤滑油源（５７）と、制御圧力Ｐｉｆを有する加圧点火液源（６５）とをさらに備える、請求項１３に記載の機関。
【請求項１５】
ＰｓがＰｆより高く、ＰｉｆがＰｆより高い、請求項１４に記載の機関。
【請求項１６】
前記ノズル（５４）内の前記主ボア（５５）内へ前記燃料が入る際に前記燃料を点火するように構成される、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の機関。
【請求項１７】
大型で低速のターボチャージ付き２行程圧縮点火内燃機関を動作させる方法であって、
加圧液体燃料を第１の高圧で前記機関の燃料弁（５０）へ供給し、
前記燃料弁が、後端および前端を有する細長い弁ハウジング（５２）を有し、
前記燃料弁（５０）が、前記ノズル（５４）の内部（５５）を前記機関のシリンダ（１）内の燃焼室に連結する複数の噴口（５６）を有する中空ノズル（５４）を有し、前記ノズル（５４）が、基部（４６）および細長いノズル本体を備え、前記ノズル（５４）が、その基部（４６）で前記細長い弁ハウジング（５２）の前記前端に連結され、前記ノズル（５４）が、閉じた先端部（５９）を有し、前記噴口（５６）が前記先端部（５９）に近接して配置され、
点火液を第２の高圧で前記燃料弁（５０）へ供給し、前記第２の高圧が、前記第１の高圧より高く、
前記中空ノズル（５４）の上で弁座（６９）と協働する変位可能な弁ニードル（６１）により前記液体燃料の噴射を制御し、
前記弁座（６９）の上に燃料室（５８）が配置され、
前記燃料室（５８）を前記液体燃料で加圧し、
前記軸方向に変位可能な弁ニードル（６１）が前記弁座（６９）に位置する期間中、連続する点火液流を前記燃料室（５８）へ送達し、前記点火液が前記弁座（６９）の上に蓄積することを可能にし、前記軸方向に変位可能な弁ニードル（６１）を前記弁座（６９）から持ち上げ、それによって前記蓄積した点火液を前記液体燃料の直前に前記中空噴射ノズル（５４）に入れることによって、液体燃料噴射事象を開始し、
または、
前記軸方向に変位可能な弁ニードル（６１）が揚程を有するとき、厳密な投与量の点火液を前記弁座（６９）へ送達し、前記軸方向に変位可能な弁ニードル（６１）を前記弁座（６９）から持ち上げ、それによって前記蓄積した点火液を前記液体燃料と同時に前記中空噴射ノズル（５４）に入れることによって、液体燃料噴射事象を開始する、
方法。
【請求項１８】
前記液体燃料が、前記点火液の助けを借りて前記ノズル（５４）内で点火する、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、特に点火するのが困難または不確実な液体燃料により動作する燃料供給システムを有する、大型でターボチャージ付きの２行程圧縮点火内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射する燃料弁、および大型の２行程圧縮点火内燃機関の燃焼室内へ、液体燃料、特に点火するのが困難または不確実な液体燃料を噴射する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クロスヘッドタイプの大型で低速のターボチャージ付き２行程圧縮点火式機関は、典型的には、大型の船の推進システム内で、または発電所内の原動機として使用される。これらの機関は、重油により動作することが非常に多い。
【０００３】
最近、大型でターボチャージ付きの２行程圧縮点火式機関は、ガス、メタノール、石炭スラリー、水と油の混合物、石油コークスなどの代替タイプの燃料を取り扱うことが可能であることが求められている。
【０００４】
水と油の混合物など、これらの代替燃料のいくつかには、コストおよび排出量を低減させる可能性がある。
【０００５】
しかし、大型で低速ユニフローのターボチャージ付き２行程内燃機関内で水の混合物を使用することには問題が伴う。
【０００６】
それらの問題の１つは、燃焼室内へ噴射した際にこれらの燃料が圧縮点火しようとする性質および予測可能性であり、この性質と予測可能性はどちらも、圧縮点火された機関内で制御下に置くために不可欠である。したがって、既存の大型で低速ユニフローのターボチャージ付き２行程内燃機関では、適切にタイミングがとれた燃料の確実な点火を保証するために、点火するのが困難または不確実な燃料の噴射と同時に、油または他の点火液のパイロット噴射が使用される。この問題は、たとえば燃料油と水の混合物など、点火するのが難しいいくつかのタイプの燃料に見られる。
【０００７】
大型で低速ユニフローのターボチャージ付き２行程内燃機関は、典型的には、大型の外航貨物船の推進に使用され、したがって信頼性が最も重要である。代替燃料によるこれらの機関の動作は、依然として比較的最近の開発であり、ガスによる動作の信頼性はまだ、従来燃料のレベルに到達していない。したがって、既存の大型で低速の２行程ディーゼル機関はすべて、たとえば気体燃料などの代替燃料で動作する燃料システムと、燃料油で動作する燃料システムとを有する２重燃料機関であり、したがって燃料油で走行するときしか全出力で動作することができない。
【０００８】
これらの機関の燃焼室は直径が大きいため、典型的には、１つのシリンダにつき３つの燃料噴射弁を備えており、これら３つの燃料噴射弁は、中心排気弁の周りに約１２０°の角度で分離されている。したがって、２重燃料システムの場合、１つのシリンダにつき３つの代替燃料弁と、３つの従来燃料油弁とが存在し、したがってシリンダの上部カバーは、比較的密集した場所になっている。
【０００９】
既存の２重燃料機関において、燃料油弁は、気体燃料による動作中にパイロット油噴射を提供するために使用されてきた。これらの燃料油弁は、燃料油で機関を全負荷で動作させるためだけに必要とされる量の燃料油を送達することが可能になるように寸法設定される。しかし、パイロット噴射で噴射される油の量は、排出量の所望の低減を得るために、可能な限り小さくするべきである。全負荷での動作に必要な大きい量を送達することもできるフルサイズの燃料噴射システムによるそのようなわずかな量の投与量は、甚大な技術的問題をもたらし、実際には実現するのが非常に困難であり、したがって既存の機関において、パイロット油の投与量は、１回の燃料噴射事象につき、特に中程度から低負荷で所望される量より多い量となっている。小さいパイロット量を取り扱うことができる追加の小型の噴射システムの代替は、かなり複雑であり、コストがかかる。さらに、追加の小型のパイロット油噴射弁により、シリンダの上部カバーがさらに密集することになる。
【００１０】
ＥＰ３０７０３２１は、大型でターボチャージ付きの２行程自己点火式内燃機関の燃焼室内へ低引火点液体燃料を噴射する燃料弁を開示している。この燃料弁は、噴口を有するノズルを有する細長い燃料弁ハウジングと、加圧液体燃料源に連結するための細長い燃料弁ハウジング内の燃料入口ポートと、細長い燃料弁ハウジング内の作動液ポートと、細長い弁ハウジング内の長手方向ボア内に摺動可能に受け取られた軸方向に変位可能な弁ニードルであって、弁ニードルが弁座に位置する閉位置および弁ニードルが弁座から揚程を有する開位置を有し、閉位置の方へ付勢される弁ニードルと、弁ニードルを取り囲み、弁座へ開いている燃料室と、第１のボア内に受け取られたポンプ・ピストンであって、ポンプ・ピストンの一方の側の第１のボア内にポンプ室を有するポンプ・ピストンと、第２のボア内に受け取られた作動ピストンであって、作動ピストンの一方の側の第２のボア内に作動室を有し、ポンプ・ピストンが、作動ピストンとともに動くように作動ピストンに連結され、作動室（８５）が、作動液ポートに連結され、ポンプ室が、燃料室に連結された出口および燃料入口ポートに連結された入口を有する、作動ピストンと、封止液入口ポートと、ポンプ・ピストンを第１のボア内で封止するように封止液入口ポートを第１のボアに連結する導管とを有する。
【００１１】
概して、いくつかの理由のため、点火液の別個のパイロット噴射により動作することは望ましくない。ＭＣＲ負荷の３％を下回ると、確実な噴射器動作を得るのが困難になることが分かっている。第２に、シリンダの外で行われるあらゆる外部点火は、少なくとも最小量の燃料を必要とし、パイロット噴射の長期的な機能は、それ以上検証されていない。摩耗した燃料ポンプは、パイロット噴射機能を劣化させる可能性があることが予期される。加えて、急速パイロット噴射プロファイルにより、燃料システムの摩耗が増大する可能性があることも予期される。
【００１２】
また、これらの燃料のいくつかは引火点が低く、安全上の問題をもたらす。知られている燃料弁の構造では、ニードルの設計のため、弁ニードルのシャフトとシャフトが案内されるボアとの間で常に漏れが生じる。したがって、封止の目的と潤滑の目的の両方のため、シャフトとボアとの間の隙間に、加圧封止液「封止油」の供給が適用される。漏れを最小に抑えるために、この隙間は、非常に狭い公差で可能な限り小さく抑えられており、そのような小さい隙間は、シャフトとボアとの間の潤滑を必要とする。
【００１３】
２つの流体が混合した場合、封止油と燃料の分離は困難であり、したがってシステム内でエラーが生じる。潤滑油システム内で燃料を検出すると、機関が停止し、根本的原因を問題解決するのは困難であることが多い。
【００１４】
別の安全に関連する問題は、機関が低引火点燃料で動作していないとき、たとえば機関が動作していないとき、または別のタイプの燃料で動作する２重燃料機関であるとき、低引火点燃料が燃料弁および燃料弁につながる管材内に残ることが認められないという船級協会による要件である。したがって、燃料弁および燃料弁につながる管材または配管をパージするために準備しておく必要がある。
【００１５】
これらの低引火点燃料の別の難題は、潤滑特性が比較的乏しいことであり、潤滑液を塗布しなければ、可動部分間の非常に小さい隙間で使用することはできない。
【発明の概要】
【００１６】
この背景に基づき、本出願の目的は、上述した問題を克服しまたは少なくとも低減させる大型でターボチャージ付きの圧縮点火２行程内燃機関向けの燃料弁を提供することである。
【００１７】
この目的は、一態様によれば、大型で低速運転式のターボチャージ付き２行程圧縮点火式内燃機関の燃焼室内へ液体燃料を噴射する燃料弁を提供することによって実現され、この燃料弁は、後端および前端を有する細長い弁ハウジングと、基部から閉じた先端部まで延びる細長いノズル本体、基部から閉じた先端部まで延びる主ボア、および主ボアに連結された複数の噴口を備えるノズルであって、細長い弁ハウジングの前端に配置され、基部が前端に連結される、ノズルと、加圧液体燃料源に連結するための細長い燃料弁ハウジング内の燃料入口ポートと、細長い弁ハウジング内の長手方向ニードル・ボア内に、弁ニードルとニードル・ボアとの間に隙間をあけて摺動可能に受け取られた軸方向に変位可能な弁ニードルであって、閉位置および開位置を有し、閉位置で弁座に位置し、開位置で弁座から揚程を有し、閉位置の方へ付勢され、弁座が、細長い弁ハウジング内で弁ハウジング内の燃料室と細長い弁ハウジングの前端内の出口ポートとの間に配置され、出口ポートが、ノズル内の主ボアに直接連結し、燃料室が、燃料入口ポートに連結され、隙間が、ニードル・ボアの一方の端部で燃料室へ開いている、軸方向に変位可能な弁ニードルと、加圧潤滑油源に連結するための潤滑油入口ポートと、ニードル・ボアの長さに沿って第１の位置で潤滑油入口ポートを隙間に連結する潤滑油供給導管と、加圧点火液源に連結するための点火液入口ポートと、ニードル・ボアの長さに沿って第１の位置より燃料室に近い第２の位置で点火液入口ポートから燃料室または隙間まで延びる点火液導管とを備える。
【００１８】
点火するのが困難な液体燃料を噴射する燃料噴射弁のノズル内へ点火液を供給する利点は、別個のパイロット弁を介した外部のパイロット噴射なしで機関が動作できることである。その代わりに、点火は、点火するのが困難な液体燃料を噴射する燃料弁のノズル内で行われる。点火液は、ノズル内の燃焼室内で点火し、最初の炎は燃焼室から保護されており、噴射事象に続いてまたは噴射事象と同時に液体燃料を点火する確率がより高くなる。これにより、点火液の消費を著しく低減させることが可能になる。試験では、ＭＣＲ負荷の１％を大きく下回るレベルが可能であることが示された。
【００１９】
たとえば潤滑油システムとは別個に、点火液の独立した供給を提供することによって、点火液の投与量をより正確かつ確実に制御することができ、点火液のタイプを容易に変更することができる。上流の隙間および供給圧力を変動させることによって、封止油システムの作用を損なうことなく、点火液量の完全な制御が得られる。点火液は、システム油に制限されなくなる。たとえば、ディーゼル油またはＤＭＥ（ジメチル・エーテル）などのより容易に点火される液体を使用することができる。
【００２０】
第１の態様の第１の可能な実装形態では、点火液導管は、弁座に隣接する位置で、点火液入口ポートから燃料室まで延びる。
【００２１】
第１の態様の第２の可能な実装形態では、点火液導管は、点火液入口ポートから弁座まで延びる。
【００２２】
第１の態様の第３の可能な実装形態では、弁ニードルが弁座に位置するとき、弁座への点火液導管は、弁ニードルによって閉鎖される。
【００２３】
第１の態様の第４の可能な実装形態では、主ボアは、基部へ開いている。
【００２４】
第１の態様の第５の可能な実装形態では、点火液源は、液体燃料源の圧力より高い圧力を有する。
【００２５】
第１の態様の第６の可能な実装形態では、燃料弁は、加圧作動流体源に連結するための細長い燃料弁ハウジング内の作動液ポートと、弁ハウジング内の第１のボア内に受け取られたポンプ・ピストンであって、ポンプ・ピストンの一方の側の第１のボア内にポンプ室を有するポンプ・ピストンと、弁ハウジング内の第２のボア内に受け取られた作動ピストンであって、作動ピストンの一方の側の第２のボア内に作動室を有する作動ピストンとをさらに備え、ポンプ・ピストンは、作動ピストンとともに動くように作動ピストンに連結され、作動室は、作動液ポートに流体連結され、ポンプ室は、ポンプ室から燃料入口ポートへの流れを防止する細長い燃料弁ハウジング内の逆止め弁を介して、燃料室に連結された出口および燃料入口ポートに連結された入口を有する。
【００２６】
第１の態様の第７の可能な実装形態では、燃料室は、弁ニードルを取り囲み、弁座へ開いており、弁座は、燃料室と出口ポートとの間に配置される。
【００２７】
第１の態様の第８の可能な実装形態では、弁ニードルは、燃料室内の圧力が所定の閾値を超過すると、付勢に逆らって閉位置から開位置へ動くように構成される。
【００２８】
第１の態様の第９の可能な実装形態では、燃料弁は、冷却液入口ポートおよび冷却液出口ポートと、燃料噴射弁、特に燃料弁のうち前端に最も近い部分を冷却する冷却液流路とをさらに備える。
【００２９】
第１の態様の第１０の可能な実装形態では、細長い弁ハウジングは、後部部分に連結された前部部分を備え、軸方向に変位可能な弁ニードルは、前部部分内に配置され、第１のボア、第２のボア、および整合する長手方向ボアは、後部部分内に形成される。
【００３０】
第１の態様の第１１の可能な実装形態では、燃料弁は、ポンプ・ピストンを第１のボア内で封止するように封止液入口ポートを第１のボアに連結する導管をさらに備える。
【００３１】
第２の態様によれば、第１の態様によるその任意の可能な実装形態の燃料弁を備える、大型で低速運転式のターボチャージ付き２行程圧縮点火式内燃機関が提供される。
【００３２】
第２の態様の第１の可能な実装形態では、機関は、制御圧力Ｐｆを有する加圧燃料源と、制御圧力Ｐｓを有する加圧潤滑油源と、制御圧力Ｐｉｆを有する加圧点火液源とをさらに備える。
【００３３】
第２の態様の第１の可能な実装形態では、ＰｓはＰｆより高く、ＰｉｆはＰｆより高い。
【００３４】
第２の態様の第１の可能な実装形態では、機関は、ノズル内の主ボア内へ燃料が入る際に燃料を点火するように構成される。
【００３５】
第３の態様によれば、大型で低速のターボチャージ付き２行程圧縮点火内燃機関を動作させる方法が提供され、この方法は、加圧液体燃料を第１の高圧で機関の燃料弁へ供給し、燃料弁が、後端および前端を有する細長い弁ハウジングを有し、燃料弁が、ノズルの内部を機関のシリンダ内の燃焼室に連結する複数の噴口を有する中空ノズルを有し、ノズルが、基部および細長いノズル本体を備え、ノズルが、その基部で細長い弁ハウジングの前端に連結され、ノズルが、閉じた先端部を有し、噴口が先端部に近接して配置され、点火液を第２の高圧で燃料弁へ供給し、第２の高圧が、第１の高圧より高く、中空ノズルの上で弁座と協働する変位可能な弁ニードルにより液体燃料の噴射を制御し、弁座の上に燃料室が配置され、燃料室を液体燃料で加圧し、軸方向に変位可能な弁ニードルが弁座に位置する期間中、連続する点火液流を燃料室へ送達し、点火液が弁座の上に蓄積することを可能にし、軸方向に変位可能な弁ニードルを弁座から持ち上げ、それによって蓄積した点火液を液体燃料の直前に中空噴射ノズルに入れることによって、液体燃料噴射事象を開始し、または、軸方向に変位可能な弁ニードルが揚程を有するとき、厳密な投与量の点火液を弁座へ送達し、軸方向に変位可能な弁ニードルを弁座から持ち上げ、それによって蓄積した点火液を液体燃料と同時に中空噴射ノズルに入れることによって、液体燃料噴射事象を開始する。
【００３６】
第３の態様の第１の可能な実装形態では、液体燃料は、点火液の助けを借りてノズル内で点火する。
【００３７】
第３の態様の第１の可能な実装形態では、ノズルは、機関サイクル全体にわたって３００℃を上回るように保たれる。
【００３８】
本開示による燃料弁および機関のさらなる目的、特徴、利点、および特性は、詳細な説明から明らかになる。
【００３９】
本説明の以下の詳細部分では、本発明について、図面に示す例示的な実施形態を参照して、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】例示的な実施形態による大型の２行程ディーゼル機関の正面図である。
【図２】図１の大型の２行程機関の側面図である。
【図３】図１による大型の２行程機関の図である。
【図４】図１の機関の低燃料システムの１つの燃料弁に対する例示的な実施形態の図である。
【図５】シリンダの上部部分の図１の機関の燃料システムの例示的な実施形態の断面図である。
【図６】例示的な実施形態に対する図１〜３による機関を使用するための燃料弁の立面図である。
【図７】図７は、図６に示す燃料噴射弁の断面図である。図７ａは、図７の第１の実施形態の拡大詳細図である。図７ｂは、図７の第２の実施形態の拡大詳細図である。図７ｃは、図７の第３の実施形態の拡大詳細図である。図７ｄは、図７の第４の実施形態の拡大詳細図である。
【図８】図６に示す低引火点燃料噴射弁の異なる断面図である。
【図９】図９は、図６に示す低引火点燃料噴射弁の別の異なる断面図である。９Ａは、図９の拡大詳細図である。
【図１０】図６に示す低引火点燃料噴射弁の別の異なる断面図である。
【図１１】図６に示す低引火点燃料噴射弁の別の異なる断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下の詳細な説明では、圧縮点火式内燃機関について、例示的な実施形態における大型で低速のターボチャージ付き２行程内燃（ディーゼル）機関を参照して説明する。図１、図２、および図３は、大型で低速のターボチャージ付き２行程ディーゼル機関を、クランクシャフト４２およびクロスヘッド４３とともに示す。図３は、大型で低速のターボチャージ付き２行程ディーゼル機関の図を、その吸気および排気システムとともに示す。この例示的な実施形態では、機関は、一列になった４つのシリンダ１を有する。大型で低速のターボチャージ付き２行程ディーゼル機関は、典型的には、一列になった４〜１４個のシリンダを有し、これらのシリンダは、機関フレーム１３によって保持される。この機関は、たとえば、外航船における主機関として、または発電所内の発電機を動作させるための定置機関として、使用することができる。この機関の総出力は、たとえば、１，０００〜１１０，０００ｋＷの範囲とすることができる。
【００４２】
機関は、この例示的な実施形態では、２行程ユニフロータイプのディーゼル（圧縮点火式）機関であり、シリンダ１の下部領域に位置する掃気ポート１９と、シリンダ１の上部に位置する中心排気弁４とを有する。掃気は、個々のシリンダ１の掃気レシーバ２から掃気ポート１９へ送られる。シリンダ１内のピストン４１は、掃気を圧縮し、シリンダ・カバー（以下でさらに詳細に説明する）内の燃料噴射弁（以下でさらに詳細に説明する）から燃料が噴射され、燃焼が継続し、排気ガスが生成される。排気弁４が開放されると、排気ガスは、シリンダ１に付随する排気ダクトを通って排気ガス・レシーバ３内へ流れ、第１の排気導管１８を通ってターボチャージャ５のタービン６へ進み、ターボチャージャ５から第２の排気導管を通って流れ、エコノマイザ２８を介して出口２９から大気中へ流れ出る。シャフトにより、タービン６は圧縮器９を駆動する。圧縮器９には、空気入口１０を介して新鮮な空気が供給される。圧縮器９は、加圧された掃気を掃気導管１１へ送達する。掃気導管１１は、掃気レシーバ２につながっている。
【００４３】
導管１１内の掃気は、掃気を冷却するための中間冷却器１２を通る。例示的な実施形態では、掃気は約２００℃で圧縮器を出て、中間冷却器によって３６〜８０℃の温度まで冷却される。
【００４４】
冷却された掃気は、電気モータ１７によって駆動される補助ブロワ１６を介して進む。補助ブロワ１６は、ターボチャージャ５の圧縮器９が掃気レシーバ２にとって十分な圧力を送達していないとき、すなわち機関の低負荷状態または部分負荷条件にあるとき、掃気流を加圧する。機関負荷がより高い場合、ターボチャージャ圧縮器９は、十分な圧縮掃気を送達し、このとき補助ブロワ１６は、逆止め弁１５を介して迂回される。
【００４５】
図４は、液体燃料弁５０の図であり、液体燃料弁５０は、液体燃料源６０（たとえば油と水の燃料など、またはたとえばメタノールなどの低引火点燃料）、冷却液（油）源６３、潤滑液源５７、点火流体源６５、制御弁９６を介する作動液（油）源９７、パージ制御弁９８、作動液制御弁９８に連結している。
【００４６】
導管６２は、加圧液体燃料源６０から液体燃料弁５０のハウジング内の入口ポートにつながる。導管６２は、２重壁の導管とすることができ、たとえば、同心円状の管またはシリンダ・カバー４８などの固体の阻止材料内の管によって形成することができる。燃料弁５０を引火点燃料からパージすることが可能になるように、燃料弁５０を液体燃料源６０から取り外すことを可能にするために、ウィンドウ弁６１を導管６２内に設けることができる。ウィンドウ弁６１は、好ましくは、電子制御ユニットによって電子的に動作および制御される。電子制御弁９６は、噴射事象を制御し、パージ制御弁９８は、逆止め弁が閉じるのを防止することによってパージを制御する。
【００４７】
図５は、例示的な実施形態による複数のシリンダ１のうちの１つの上部を示す。シリンダ１の上部カバー４８は、燃料弁５０のノズルからシリンダ１内のピストン４１の上の燃焼室内へ液体燃料を噴射する複数（典型的には２つまたは３つ）の燃料弁５０を備える。この例示的な実施形態では、機関は、１つのシリンダにつき３つの液体燃料弁５０を有するが、燃焼室のサイズに応じて、単一または２つの燃料弁５０でも十分となりうることを理解されたい。排気弁４は、上部カバー内の中心に配置され、液体燃料弁５０は、シリンダ壁により近い。
【００４８】
一実施形態（図示せず）では、燃料油による機関の動作のために、２つまたは３つの追加の燃料油弁を上部カバー４８内に設けることができる。燃料油弁は、よく知られているように、高圧燃料油源に連結される。
【００４９】
ノズルおよび燃焼室に最も近い燃料弁５０の前方部分は、一実施形態では、冷却油などの冷却液を使用して冷却され、そのためにシステム油（潤滑油）を使用することができる。本明細書では、燃料弁５０の本体は、冷却液入口ポートおよび冷却液出口ポートと、燃料弁５０の本体の前方部分を通る入口ポートと出口ポートとの間の流路（図示せず）とを備える。冷却液入口ポートは、導管を介して、システム油などの加圧冷却液源６３に連結され、冷却液出口ポートは、導管を介して、冷却液のリザーバに連結される。
【００５０】
燃料弁５０の本体はまた、燃料弁５０の開放および閉鎖を制御するための作動液ポートを備える。制御ポートは、導管を介して加圧作動液源９７に連結される。電子的に制御される制御弁９６、好ましくは比例弁が、燃料弁５０の開放および閉鎖を制御し、すなわち噴射事象を制御するように、導管内で加圧作動液源９７と作動液ポートとの間に配置される。
【００５１】
燃料弁５０の本体はまた、圧力Ｐｉｆの加圧点火液源６５から点火液を受け取るための点火液入口ポートを備える。
【００５２】
機関は、機関の動作を制御する電子制御ユニット（図示せず）を備える。信号線により、電子制御ユニットが電子制御弁９６および９８ならびにウィンドウ弁６１に接続される。
【００５３】
電子制御ユニットは、液体燃料弁５０の噴射事象のタイミングを正確にとり、液体燃料の投与量（１回の噴射事象につき噴射される体積）を燃料弁５０により制御するように構成される。電子制御ユニットは、一実施形態では、噴射曲線の形状を制御（レート・シェーピング）するように構成される。なぜなら燃料弁は、そのような曲線に適応することが可能であるためである。
【００５４】
低引火点燃料による構成では、電子制御ユニットは、燃料噴射事象の開始前に供給導管６２が加圧された低引火点液体燃料で充填されることを確実にするように、ウィンドウ弁６１を開放および閉鎖する。ウィンドウ弁６１は、燃料弁５０を低引火点燃料からパージする必要があるとき、電子制御ユニットによって閉鎖される。
【００５５】
図６は、燃料弁５０の斜視図であり、燃料弁５０は、その細長い弁ハウジング５２と、細長い弁ハウジング５２の前端に取り付けられたノズル５４と、潤滑液入口ポート７０と、パージを制御する制御ポート３６とを有する。ノズル５４は、ノズル５４中に径方向および軸方向に分散された複数の噴口５６を備える。
【００５６】
図７、図８、図９、図１０、および図１１は、圧縮点火式内燃機関の燃焼室４１内へ液体燃料を噴射するための燃料弁５０の断面図を示す。燃料弁５０は、細長い弁ハウジング５２を有し、細長い弁ハウジング５２は、最後端と、その前端に取り付けられたノズル５４とを有する。ノズル５４は別個の物体であり、ノズル５４の基部４６が、弁ハウジング５２の前端に取り付けられている。弁ハウジング５２の最後端は、（パージ）制御ポート３６、作動液ポート７８、点火液ポート６７、およびガス漏れ検出ポート（図示せず）を含む複数のポートを備える。ガス漏れ検出ポートは、ガス検出導管３４に連結される。最後端は、燃料弁５０がシリンダ・カバー４８内に取り付けられたときにシリンダ・カバー４８から突出するヘッドを形成するように広がっている。本実施形態では、燃料弁５０は、中心排気弁４の周りに配置され、すなわちシリンダ・ライナの壁に比較的近接して配置される。燃料噴射弁５０の細長い弁ハウジング５２および他の構成要素、ならびにノズルは、一実施形態では、たとえば工具鋼およびステンレス鋼などの鋼から作られる。
【００５７】
中空ノズル５４は、ノズル５４内の主ボア５５に連結された噴口５６を備え、噴口５６は、径方向に分散され、また好ましくは実際にノズル５４中に分散される。噴口５６は、軸方向では、閉じた先端部５９に近接しており、噴口５６の径方向の分布は、本実施形態では、約５０°の比較的狭い範囲にわたっている。噴口５６の径方向の向きは、噴口５６がシリンダ・ライナの壁から離れる方へ誘導されるようになっている。さらに、噴口５６は、掃気ポートの傾斜した構成によって引き起こされる燃焼室内の掃気の旋回の方向とほぼ同じ方向に誘導される（この旋回は、ユニフロータイプの大型でターボチャージ付きの２行程内燃機関のよく知られている特徴である）。
【００５８】
ノズル５４の先端部５９は閉鎖されており、すなわち下向きの噴口４６は存在しない。ノズル５４は、その基部４６で弁ハウジング５２の前端に連結されており、ノズル５４の主ボアは、弁ハウジング５２の前端内で出口開口６８の方へ開いている。出口開口６８を形成する軸方向のボアと燃料室５８との間の遷移部に、弁座６９が配置される。
【００５９】
長手方向ボア６４と細長い弁ハウジング５２との間の狭い隙間内に、軸方向に変位可能な弁ニードル６１が摺動可能に受け取られる。軸方向に変位可能な弁ニードル６１と長手方向ボアとの間の潤滑は非常に重要である。本明細書では、導管（チャネル）４７を介して、長手方向ボア６４と弁ニードルとの間の隙間に、加圧潤滑液が送達される。チャネル４７は、弁ニードル６１と軸方向ボアとの間の隙間を潤滑油入口ポート７０に連結し、潤滑油入口ポート７０は、圧力Ｐｓで加圧された加圧潤滑油源５７に連結することができる。潤滑油は、低引火点燃料で動作するとき、弁ニードル６１と軸方向ボアとの間の隙間内への燃料の漏れを防止する。さらに、潤滑油は、弁ニードル６１と軸方向ボア６４との間の潤滑を提供する。一実施形態では、潤滑油源５７の圧力は、少なくとも液体燃料源の供給圧力を上回るが、ポンプ・ピストン８０との第１のボア８１との間の隙間内の全体の流れがポンプ室８２に向かう方向に向いている限り、噴射事象中のポンプ室８２内の最大圧力を大きく下回ることができる。
【００６０】
弁ニードル６１は、閉位置および開位置を有する。弁ニードル６１は、弁座６９に整合するような形状の円錐形部を備える。閉位置において、弁ニードルの円錐形部は弁座６９に位置する。円錐形部は、開位置で弁座６９から揚程を有し、弁ニードル６１は、予圧をかけた巻きばね３８によって、閉位置の方へ弾性的に付勢される。予圧をかけた巻きばね３８は、弁ニードル６１に作用し、円錐形部が弁座６９に位置する閉位置の方へ、弁ニードル６１を付勢する。
【００６１】
巻きばね３８は、細長い燃料弁ハウジング５２内のばね室８８内に受け取られた巻線ばねである。ばね室８８を通って、冷却油が流れる。巻きばね３８の一方の端部は、ばね室８８の端部に係合し、巻きばね３８の他方の端部は、弁ニードル６１上の広がった区画またはフランジに係合し、それによって弁ニードルを弁座６９の方へ弾性的に付勢する。
【００６２】
細長い弁ハウジング５２は、低燃料供給導管６２を介して加圧液体燃料源６０に連結するための燃料入口ポート５３を備える。燃料入口ポート５３は、導管５１および逆止め弁７４を介して弁ハウジング５２内のポンプ室８２に連結する。逆止め弁７４（吸引弁）は、弁ハウジング５２内に設けられる。逆止め弁７４は、液体燃料が導管５１を通ってポンプ室８２へ流れることができるが、逆方向には流れることができないことを確実にする。
【００６３】
細長い燃料弁ハウジング５２内の第１のボア８１内には、ポンプ・ピストン８０が摺動可能かつ封止式に配置され、第１のボア８１内には、ポンプ・ピストン８０の一方の側にポンプ室８２が位置する。弁ハウジング５２内の第２のボア８４内には、作動ピストン８３が摺動可能かつ封止式に配置され、第２のボア８４内には、作動ピストン８３の一方の側に作動室８５が位置する。ポンプ・ピストン８０は、作動ピストン８３とともに動くように作動ピストン８３に連結され、すなわちポンプ・ピストン８０および作動ピストン８３は、それぞれのボア８１、８４とともに摺動することができる。本実施形態では、ポンプ・ピストン８０および作動ピストン８３は、単体として実行されるが、ポンプ・ピストン８０および作動ピストン８３は、相互連結された別個の物体とすることもできることに留意されたい。
【００６４】
作動室８５は、作動液ポート７８に流体連結される。電子制御弁９６は、作動液ポート７８、それによって作動室８５に出入りする加圧作動液を制御する。
【００６５】
噴射事象の初めに、電子制御ユニットは、作動液が作動室８５に入るのを可能にするように電子制御弁９６に命令する。作動室８５内の加圧作動液は、作動ピストン８３に作用し、それによってポンプ・ピストン８０をポンプ室８２内へ付勢する力を生じさせる。それによって、ポンプ室８２内の液体燃料の圧力が増大する。一実施形態では、作動ピストン８３の直径は、ポンプ・ピストン８０の直径より大きく、したがってポンプ室８２内の圧力は、それに対応して作動室８５内の圧力より高くなり、作動ピストン８３およびポンプ・ピストン８０の組合せは、増圧器として作用する。
【００６６】
１つまたは複数のチャネル（導管）５７が、ポンプ室８２を燃料室５８に流体連結し、それによって燃料室の底部に位置する弁座６９に流体連結する。弁座６９は、弁ニードル６１を取り囲む燃料室５８に面している。弁ニードル６１は、揚程を得るためにはノズル５４から離れる方へ動き、揚程を低減させるためにはノズル５４に向かう方へ動くように構成される。その開位置において、弁ニードル６１は、弁座６９から揚程を有し、それによって液体燃料がポンプ室８２から燃料室５８へ進み、弁座６９を通り、出口ポート６８を介してノズル５４内の主ボア５５へ流れることを可能にする。低引火点の液体は、噴口５６を介して主ボア５５を出る。
【００６７】
弁ニードル６１は、ポンプ室８２内の液体燃料の圧力が巻きばね３８の力を超過すると揚程を得る。したがって、弁ニードル６１は、ポンプ室８２内（および燃料室５８内）の燃料の圧力が所定の閾値を超過するとばね３８の付勢に逆らって開くように構成される。燃料内の圧力は、ポンプ・ピストン８０がポンプ室８２内の低引火点液体燃料に作用することによって引き起こされる。
【００６８】
弁ニードル６１は、円錐形部が弁座６９の方へ動くとノズル５４の方へ動くように付勢されるように構成される。これは、ポンプ・ピストン８０がポンプ室８２内の燃料に作用しなくなり、液体燃料内の圧力が減少し、弁ニードル６１にかかる巻きばね３８の閉鎖力が、弁ニードル６１にかかる低引火点液体燃料の開放力より大きくなるときに生じる。
【００６９】
電子制御ユニットは、噴射事象を終了するとき、作動室８５をタンクに連結するように電子制御弁９６に命令する。ポンプ室８２は、加圧液体燃料源６０に連結され、逆止め弁７４を介して流れ込む低引火点液体燃料の供給圧力は、図７に示す位置に到達するまで、作動ピストン８３を作動室８５内へ付勢し、ポンプ室８２は、液体燃料で完全に充填され、したがって燃料弁５０は、次の噴射事象に対する準備ができた状態になる。図８は、噴射事象の終了近くのポンプ・ピストン８０および作動ピストン８３の位置を示し、ポンプ室８２の大部分は液体燃料が空の状態になっている。
【００７０】
液体燃料の噴射事象は、起動タイミングの長さおよびポンプ・ピストン８０の行程の長さ（レート・シェーピング）によって、電子制御ユニットＥＣＵによって制御される。１つの噴射事象で噴射される燃料の量は、ポンプ・ピストン８０の行程の長さによって決まる。したがって、電子制御ユニットからの信号を受けて、作動室８５内で作動液圧力が上昇する。
【００７１】
噴射事象の終わりに、電子制御弁９６は、作動室８５からの圧力を取り除き、ポンプ室８２内の加圧液体燃料の力により、作動ピストン８３は第２のボア８５の端部に当たるまで第２のボア８５内に押し戻され、ポンプ室８２は、液体燃料で完全に充填され、燃料弁５０は、次の噴射事象に対する準備ができた状態になる。
【００７２】
一実施形態（図示せず）では、燃料弁５０は、２つの異なる直径を有するプランジャの増圧器の形態を備え、したがって高い潤滑圧力を提供することが最も必要とされるときにちょうど潤滑圧力が高くなることを確実にするように、燃料噴射事象中の潤滑油圧力を上昇させるために、プランジャのうち制御弁９６に連結されたポートを有する小室に面する大きい直径部分と、プランジャのうち導管（チャネル）５１および４７に連結されたポートの小室に面するより大きい直径部分とを有する。
【００７３】
燃料弁５０は、加圧潤滑油源に連結するための潤滑油入口ポート７０と、ポンプ・ピストン８０を第１のボア８１内で封止して潤滑にするように潤滑油入口ポート７０から第１のボア８１まで延びる導管３０とを備える。一実施形態では、潤滑油源５７の圧力は、噴射事象中のポンプ室８２内の最大圧力と少なくともほとんど同じ高さである。
【００７４】
一実施形態では、燃料弁５０は、燃料弁５０をパージするためにポンプ室８２から燃料入口ポート５３に向かう流れを選択的に可能にする手段を備える。ポンプ室８２から燃料入口ポート５３に向かう流れを選択的に可能にする手段は、逆止め弁７４（吸引弁）の逆止め機能を選択的に無効にする手段を備える。
【００７５】
弁ニードル６１は、燃料室５８内の圧力が所定の閾値を超過したとき、巻きばね３８の付勢に逆らって閉位置から開位置へ動くように構成される。
【００７６】
細長い弁ハウジング５２は、一実施形態では、冷却液入口ポート４５および冷却液出口ポート３２と、燃料噴射弁５０、特に燃料弁５０のうち前端に最も近い部分、たとえばノズルおよび燃焼室からの熱に最も近い部分を冷却する冷却液流路４４とを備える。冷却液は、一実施形態では、機関からのシステム潤滑油である。一実施形態では、冷却液流路は、巻きばね３８が受け取られるばね室８８を含む。
【００７７】
一実施形態では、細長い弁ハウジング５２は、後部部分３５に連結された前部部分３３を備える。軸方向に変位可能な弁ニードル６１は、前部部分３３内に配置され、第１のボア８１、第２のボア８４、および整合する長手方向ボアが、後部部分３５内に形成される。
【００７８】
燃料弁５０は、一実施形態では、長手方向ニードル・ボア６４内で弁ニードル６１を封止する長手方向ニードル・ボア６４の長さに沿って位置Ｐ１で封止および潤滑液入口ポート７０から長手方向ニードル・ボア６４へ延びる導管４７を備える。封止油は、位置Ｐ１から隙間を通って、上方へ巻きばねを取り囲む小室まで流れ、また下方へ燃料室５８に向かって流れる。点火液のうち作動室８５へ流れる部分は、冷却油と混合する。これは、冷却油に実質的な影響を与えない。
【００７９】
第１の実施形態では、点火液のうち燃料室５８へ流れる部分は、点火液入口ポート６７から弁ハウジング５２を通って位置Ｐ１より位置Ｐ２で燃料室５８に近い隙間へ延びる点火液導管６６によって隙間へ供給される点火液の圧力に接触する。点火液入口ポート６７は、加圧点火液源６５に連結される。封止油の圧力は、点火液の圧力より高いため、封止油は、点火液が封止油システム内へ逆流して漏れるのを防止する。
【００８０】
図７ａに示すように、点火液導管６６を介して隙間へ送達される点火流体は、隙間の軸方向の長さに沿って燃料室５８まで移動し、燃料室５８の底部、すなわち弁座６９のすぐ上に蓄積し、軸方向に可動の弁ニードル６１は、弁座６９に位置する。
【００８１】
隙間の寸法は、軸方向に可動の弁部材６１が弁座６９に位置する機関サイクルの時間内に燃料室５８の底部に適当な量の点火液が収集されるように厳密に制御および選択される。点火液の適当な量は、確実で安定した点火をもたらすのに十分な量であり、たとえば機関サイズおよび負荷に応じて、たとえば０．１ｍｇ〜２００ｍｇの範囲内とすることができる。隙間の寸法は、たとえば粘性などの点火液の特性に関連して、点火液源が、液体燃料源の圧力を上回る差である圧力を有するとき、適当な大きさの点火液の一定の流れが実現されるように選択される。
【００８２】
電子制御ユニットからの信号により、燃料室５８からの液体燃料圧力が上昇し、弁ニードル６１は、弁座６９から持ち上げられ、その閉位置から開位置へ動く。燃料室５８（図７ａ）の底部に蓄積された点火液は、まずノズル５４内の主ボア５５に入り、それに液体燃料が続き、すなわち液体燃料が点火液を前方へ押して主ボア５５に入れる。したがって、燃料室５８内に蓄積された点火液は、液体燃料の直前にノズル５４内の主ボア５５に入る。燃料弁５０の開放の直前、主ボア５５は、燃焼室内の掃気の圧縮のため、圧縮された高温空気および残留している未燃焼燃料の混合物で充填されている（噴口５６は、燃焼室から主ボア５５内への空気の流れを可能にする）。したがって、燃料弁５０の開放直後、高温の圧縮空気、点火液、および液体燃料が、主ボア５５内に存在する。これは、すでに中空ノズル５４内にある液体燃料の点火をもたらす。
【００８３】
噴射事象の終わりに、電子制御ユニットは、作動室８５からの圧力を除去し、巻きばね３８の力により、弁ニードル６１が弁座６９に戻る。
【００８４】
上述した第１の例示的な実施形態に本質的に同一である第２の例示的な実施形態によれば、点火液は、隙間ではなく弁座６９へ送達される。この実施形態について、図７ｂを参照して示す。点火液導管６６は、弁座６９へ開いている。弁ニードル６１の円錐形の先端部の開き角度は、円錐形の弁座６９の開き角度よりわずかに鋭く、したがって弁ニードルの先端部と弁座６９との間の間隙は狭い。この狭い間隙により、弁ニードル６１がその弁座６９に位置する間に、点火液４９が燃料室５８内で弁座６９およびその真上に蓄積することが可能になる。
【００８５】
上述した実施形態に本質的に同一である第３の例示的な実施形態によれば、点火液は、燃料室５８へ送達される。この実施形態について、図７ｃを参照して示す。点火液導管６６は、好ましくは弁座６９の真上またはその付近で、燃料室５８へ開いている。弁ニードル６１がその弁座６９に位置する間に、点火液４９が、弁座６９の上で燃料室５８内に蓄積する。
【００８６】
上述した実施形態に本質的に同一である第４の例示的な実施形態によれば、点火液は、弁座６９へ送達される。この実施形態について、図７ｄを参照して示す。点火液導管６６は、弁座６９へ開いている。弁ニードル６１の円錐形の先端部の開き角度は、円錐形の弁座６９の開き角度に実質上同一であり、したがって弁ニードル６１は、弁ニードル６１が弁座６９に位置するとき、弁座への点火液導管６６の開口を閉鎖する。点火液は、弁ニードルが揚程を有するとき、弁座６９へ開いている点火液導管６６を通って弁座６９へ送達される。この実施形態では、適当な量の点火液の送達は、短い期間で行われる必要があり、したがって点火液の供給圧力および／または点火液供給導管６６の断面積が、上述した実施形態に比べて増大する。
【００８７】
液体燃料の噴射は、中空ノズル５４の上で弁座６９と協働する変位可能な弁ニードル６１により制御される。燃料室５８は、液体燃料で加圧される。第１、第２、および第３の実施形態によれば、弁ニードル６１が弁座６９に位置する期間中、小さい連続する点火液流は燃料室５８へ送達され、点火液４９は弁座６９の上に蓄積する（図７ａ、７ｂ、および７ｃによる実施形態）。燃料噴射事象は、軸方向に可動の弁ニードル６１を弁座６９から持ち上げ、それによって蓄積した点火液４９を液体燃料の直前に中空噴射ノズル５４内の主ボア５５に入れることによって開始される。次いで液体燃料は、点火液の助けを借りてノズル５４内で点火する。
【００８８】
図７ｄの実施形態の場合、点火液は、弁ニードル６１が揚程を有するとき、弁座６９へ送達され、したがって液体燃料および点火液は、噴射ノズル４５内の主ボアへ同時に送達される。
【００８９】
機関は、他の点火機器を使用することなく、点火液の助けを借りて、噴射された液体燃料を圧縮点火するように構成される。
【００９０】
機関は、ノズル５４内の主ボアに入ると液体燃料を点火するように構成される。
【００９１】
一実施形態では、ノズル５４は、機関サイクル全体にわたって３００℃を上回るように保たれる。一実施形態では、中空ノズル５４内の温度は、圧縮行程の終わりで約６００℃である。
【００９２】
一実施形態では、燃料弁５０は、燃料弁５０のパージのためのポンプ室８２から燃料入口ポート５３への流れを選択的に可能にするようにポンプ室８２と燃料入口ポート５３との間で流体連結する専用の制御弁を備える。この制御弁は、好ましくは、制御信号に応答して開放および閉鎖される。この実施形態では、逆止め弁７４の逆止め機能を選択的に無効にする手段を提供する必要はない。
【００９３】
一実施形態では、潤滑油源は制御圧力Ｐｓを有し、液体燃料源は制御圧力Ｐｆを有し、ＰｓはＰｆより高い。この実施形態では、制御圧力Ｐｓは、ポンプ行程中のポンプ室８２内の最大圧力より低くすることができる。この場合、ポンプ行程中のＰｓ、隙間のサイズ、およびポンプ室８２内の最大圧力は、低引火点液体燃料が隙間に入り、ポンプ・ピストン８０の長さのすべてではなく一部分に沿って潤滑液に取って代わる場合、相互依存して選択され、封止液は、別のポンプ行程が行われる前に、低引火点燃料を一切残さず、隙間内の実質上すべての低引火点燃料に取って代わり、したがって、低引火点燃料が潤滑油システム自体に入ることはない。
【００９４】
特許請求の範囲で使用する「備える」という用語は、他の要素またはステップを排除しない。複数であり得ることが明記されていない構成が複数であり得ることを排除しない。電子制御ユニットは、特許請求の範囲に記載するいくつかの手段の機能を満たすことができる。
【００９５】
特許請求の範囲で使用される参照符号は、範囲を限定すると解釈されるものではない。
【００９６】
本発明について、例示の目的で詳細に説明したが、そのような詳細は、その目的のためだけであり、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に変更を加えることができることが理解される。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
2018091334.tif 000011
【図１０】
2018091334.tif 000012
【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月13日(2018.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
図７、図８、図９、図１０、および図１１は、圧縮点火式内燃機関の燃焼室４１内へ液体燃料を噴射するための燃料弁５０の断面図を示す。燃料弁５０は、細長い弁ハウジング５２を有し、細長い弁ハウジング５２は、最後端と、その前端に取り付けられたノズル５４とを有する。ノズル５４は別個の物体であり、ノズル５４の基部４６が、弁ハウジング５２の前端に取り付けられている。弁ハウジング５２の最後端は、（パージ）制御ポート３６、作動液ポート７８、点火液ポート６７、およびガス漏れ検出ポート（図示せず）を含む複数のポートを備える。最後端は、燃料弁５０がシリンダ・カバー４８内に取り付けられたときにシリンダ・カバー４８から突出するヘッドを形成するように広がっている。本実施形態では、燃料弁５０は、中心排気弁４の周りに配置され、すなわちシリンダ・ライナの壁に比較的近接して配置される。燃料噴射弁５０の細長い弁ハウジング５２および他の構成要素、ならびにノズルは、一実施形態では、たとえば工具鋼およびステンレス鋼などの鋼から作られる。