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公開番号2024163860
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-22
出願番号2024075041
出願日2024-05-07
発明の名称大型ターボ過給式2ストロークユニフロークロスヘッド内燃機関用燃料弁
出願人エムエーエヌ・エナジー・ソリューションズ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・エナジー・ソリューションズ・エスイー・ティスクランド
代理人個人
主分類F02M 61/04 20060101AFI20241115BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】大型ターボ過給式2ストロークユニフロークロスヘッド内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料弁が開示される。
【解決手段】燃料弁は、長手方向軸、後端及び前端を有する縦長の燃料弁ハウジングと、ボア及び閉鎖端を有する縦長のノズルとを有し、前記ボアは、ノズルの少なくとも1つの貫通開口部45に開口しており、ノズルはハウジングの前端に配置され、貫通開口部へのアクセスを開閉するために、中空カットオフシャフト37を有する軸方向に変位可能な弁針が、前記ボア内で開位置と閉位置との間で軸方向に変位可能に受容され、前記中空カットオフシャフトは、開位置においてノズルの貫通開口部をカットオフシャフトの内部に連通させ、閉位置において前記貫通開口部をその内部から切り離すように、複数の孔49を備え、これら複数の孔の総断面積が、前記貫通開口部の総断面積よりも小さいことを特徴とする。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
大型ターボ過給式２ストロークユニフロークロスヘッド内燃機関の燃料弁であって、
長手方向軸、後端、及び前端を有する縦長の燃料弁ハウジングと；
ボア及び閉鎖端を有する縦長のノズルと；
を有し、
前記ボアは、前記ノズルの少なくとも１つの貫通開口部に開口しており、
前記ノズルは前記ハウジングの前端に配置され、前記少なくとも１つの貫通開口部へのアクセスを開閉するために、中空カットオフシャフトを有する軸方向に変位可能な弁針が、前記ノズル内の前記ボア内で開位置と閉位置との間で軸方向に変位可能に受容され、
前記中空カットオフシャフトは、前記中空カットオフシャフトの前記開位置において前記ノズルの前記少なくとも１つの貫通開口部を前記中空カットオフシャフトの内部に連通させ、前記中空カットオフシャフトの前記閉位置において前記ノズルの前記少なくとも１つの貫通開口部を前記中空カットオフシャフトの内部から切り離すように、複数の孔を備え
前記中空カットオフシャフトの前記複数の孔は、前記少なくとも１つの貫通開口部の総断面積よりも小さい総断面積を有することを特徴とする、
燃料弁。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記中空カットオフシャフトの前記複数の孔は、前記中空カットオフシャフトの前記開位置において、前記少なくとも１つの貫通開口部の周内に位置するように設けられている、請求項１に記載の燃料弁。
【請求項３】
前記ノズルの前記少なくとも１つの貫通開口部は、細長いスロットの形状を有する１つの開口部で構成され、前記細長いスロットは、前記中空カットオフシャフトの前記開位置において、前記中空カットオフシャフトの全ての孔を囲む、請求項１に記載の燃料弁。
【請求項４】
前記少なくとも１つの貫通開口部は複数の開口部により構成される、請求項１に記載の燃料弁。
【請求項５】
前記複数の開口部の各々は、前記中空カットオフシャフトの前記開位置において、前記中空カットオフシャフトの２つ以上の孔を囲む、請求項４に記載の燃料弁。
【請求項６】
前記複数の開口部の各々は、前記中空カットオフシャフトの前記開位置において、前記中空カットオフシャフトの１つの孔を囲む、請求項４に記載の燃料弁。
【請求項７】
前記少なくとも１つの貫通開口部の縁の中で前記中空カットオフシャフトの前記孔から最も離れたところに位置する縁が、前記中空カットオフシャフトの孔を頂点とし、少なくとも１０°、好ましくは少なくとも１５°、最も好ましくは少なくとも２０°の円錐角を有する仮想円錐の外側に配置され、前記仮想円錐は、前記中空カットオフシャフトのそれぞれの孔と同心である、請求項１に記載の燃料弁。
【請求項８】
前記少なくとも１つの貫通開口部は、前記中空カットオフシャフトに近い端部から他方の端部に向かう方向に断面積が増大する、傾斜した内面を備える、請求項１に記載の燃料弁。
【請求項９】
前記内面は、前記中空カットオフシャフトのそれぞれの孔を貫通する中心線に対して好ましくは少なくとも５°、より好ましくは少なくとも７°、最も好ましくは少なくとも１０°の角度、傾斜している、請求項８に記載の燃料弁。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の燃料バルブを備える、大型ターボ過給式２ストロークユニフロークロスヘッド内燃機関。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型ターボ過給式２ストロークユニフロークロスヘッド内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料弁に関する。この燃料弁は、
長手方向軸、後端、及び前端を有する縦長の燃料弁ハウジングと；
ボア及び閉鎖端を有する縦長のノズルと；
を有し、
前記ボアは、前記ノズルの少なくとも１つの貫通開口部に開口しており、
前記ノズルは前記ハウジングの前端に配置され、前記少なくとも１つの開口部へのアクセスを開閉するために、中空カットオフシャフトを有する軸方向に変位可能な弁針が、前記ノズル内の前記ボア内で開位置と閉位置との間で軸方向に変位可能に受容され、
前記中空カットオフシャフトは、前記中空カットオフシャフトの前記開位置において前記ノズルの前記少なくとも１つの開口部を前記中空カットオフシャフトの内部に連通させ、前記中空カットオフシャフトの前記閉位置において前記ノズルの前記少なくとも１つの開口部を前記中空カットオフシャフトの内部から切り離すように、複数の孔を備える。
続きを表示（約 1,800 文字）【０００２】
本発明はまた、このような燃料弁を有する、クロスヘッド式大型２ストロークターボ過給式ユニフロー掃気内燃機関を運転する方法に関する。
【発明の背景】
【０００３】
冒頭で述べたタイプの燃料弁は、ＥＰ２３７８１０９Ａ１で知られている。本発明は、請求項１の特徴部分に記載された特徴によって、この公知の燃料弁と異なる。
【０００４】
大型ターボ過給式２ストロークユニフロークロスヘッド内燃機関は、通常、コンテナ船などの大型外航船や発電所の原動機として使用される。このタイプの機関は、重油や燃料油で運転されることが非常に多い。
【０００５】
このタイプの機関のシリンダには、シリンダカバー即ちシリンダの上部の中央に排気弁が１つだけ設けられ、シリンダライナの下部には掃気ポートがリング状に設けられている。掃気ポートはピストンの動きにより制御されている。シリンダ内のガス輸送方向は常に下から上に向かっており、それゆえユニフロー掃気という呼称がある。通常、掃気ポートは斜めに配置されている。これは、燃焼室内のガスに渦巻きを発生させるためである。
【０００６】
シリンダカバーには、中央に配置された排気弁の周りに、２つ又は３つの燃料弁が配置されている。燃料弁のノズルは燃焼室内に突出している。燃料弁は、シリンダカバーの周辺部に配置される。つまり中心部には配置されない。ノズルのノズル孔は、燃焼室内へと、渦（スワール）の方向を向くように配されており、シリンダ壁から遠ざかる方向に向けられる。時には、ノズルの１つのノズル孔が燃焼室内の渦に逆らうように向けられることもある。
【０００７】
燃料弁は、縦長のハウジングを有する。このハウジングはシリンダカバーを貫通しており、後端部がシリンダカバーの上面から突出している。燃焼室内に突出する縦長の燃料弁ハウジングの前端に取り付けられ、燃料弁はノズルを備える。
【０００８】
クロスヘッド式大型２ストロークディーゼル機関用の公知のノズルは、典型的には縦長のボディを有する。このノズルボディは、まっすぐなメインボアを有する円筒部を有する。このメインボアは、ノズルボディの後端にあるノズルの基端から、ノズルボディの前端部の近傍に位置するノズル孔へと通じる。先端部は丸くても平らでもよいが、閉じている。これは、（ピストンが上死点にあるとき、すなわち圧縮着火機関の燃料噴射の瞬間、ピストンの上面がノズルの先端に非常に近いため、）ノズル孔がピストンに対して下向きであってはならないからである。このため、ノズル孔はノズル／燃料弁の中心軸に対して主に横方向に向けられており、典型的には機関シリンダの中心軸に対してほぼ直角である。典型的には、各ノズルは３～７個のノズル孔を備えている。これらは全てメインボアに接続されている。
【０００９】
典型的には、液体燃料を噴射するための公知の燃料弁は、ノズルへの燃料の流れを制御するために、円錐形の弁座と、これに協働する軸方向に変位可能な弁針を備えている。弁針の前方部分は、メインボア内に隙間なく受容されるカットオフシャフトを有し、弁針が閉位置にあるときにノズル孔を閉鎖するためのスライド弁として作用する。それによって、いわゆるサックボリューム、つまり、ノズル内のメインボアによって形成される空間内の燃料の残留量（ｒｅｓｉｄｕａｌｖｏｌｕｍｅ，ＲＶ）を著しく減少させる。このようなスライド弁構造がなければ、メインボア内（及びノズル孔内）の残留燃料量は、燃料噴射終了後に燃焼室内に滴下し、燃料消費、信頼性、及び排出ガスに悪影響を及ぼす。
【００１０】
ノズルボディは燃焼室内に突出しているため、燃焼室の高温の燃焼ガスにさらされ、ノズルボディの一部はかなりの高温に達する。近年、大型２ストロークディーゼル機関において、例えばメタノール、ＬＰＧ、アンモニアなどの、これまでとは異なる種類の燃料を扱えるようにすることが求められてきている。このような代替燃料は、大型低速ユニフローターボ過給式２ストローク内燃機関の燃料として使用した場合、例えば重油を燃料として使用した場合と比較して、排ガス中の亜硫酸成分、ＮＯｘ、ＣＯ２が大幅に低減されるため、比較的クリーンな燃料であると言える。
（【００１１】以降は省略されています）

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