JP7717311B2 - Fuel valve for injecting fuel into the cylinder of a large turbocharged two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine, and engine equipped with such a fuel valve - Google Patents
Fuel valve for injecting fuel into the cylinder of a large turbocharged two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine, and engine equipped with such a fuel valveInfo
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Description
本願により開示される事項(以下、本開示という)は、大型ターボ過給式2ストロークユニフロー掃気内燃機関のシリンダ内に液体燃料を噴射する燃料弁に関する。 The matter disclosed in this application (hereinafter referred to as the present disclosure) relates to a fuel valve that injects liquid fuel into the cylinders of a large turbocharged, two-stroke, uniflow-scavenged internal combustion engine.
大型ターボ過給式2ストロークユニフロー掃気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。 Large turbocharged, two-stroke, uniflow scavenging, crosshead internal combustion engines are typically used as prime movers for large ocean-going ships such as container ships and power plants.
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ピストン制御の掃気ポートがリング状に設けられている。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。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。 The cylinder of this type of engine has a single exhaust valve located in the center of the cylinder cover, i.e., the top of the cylinder, and a ring of piston-controlled scavenging ports located at the bottom of the cylinder liner. Gas is always transported from bottom to top within the cylinder, hence the name uniflow scavenging. The scavenging ports are arranged at an angle, which creates a vortex in the gases within the combustion chamber.
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。 The cylinder cover has two or three fuel valves arranged around a centrally located exhaust valve. The fuel valve nozzles protrude into the combustion chamber. The fuel valves are located on the periphery of the cylinder cover, i.e., not in the center. The nozzle holes are oriented in the direction of the swirl into the combustion chamber, pointing away from the cylinder wall. Sometimes, one nozzle hole is oriented against the swirl in the combustion chamber.
ノズルは燃料弁の前端部(遠位端)に取り付けられている。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(近位端)がシリンダカバーの上面から突出し、前端部(遠位端)のノズルは燃焼室内に突出している。 The nozzle is attached to the front end (distal end) of the fuel valve. The fuel valve has an elongated housing that passes through the cylinder cover, with the rear end (proximal end) protruding from the top surface of the cylinder cover and the nozzle at the front end (distal end) protruding into the combustion chamber.
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、まっすぐな主孔を有する円筒部を有する。この主孔は、ノズルボディの近位端にあるノズルの基端から、ノズルボディの先端部(遠位端)の近傍に位置するノズル孔へと通じる。先端部又は遠位端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/燃料弁の主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主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。これらはすべて主孔に接続されている。 Known nozzles for large, crosshead, two-stroke diesel engines typically have an elongated body. The nozzle body has a cylindrical section with a straight main bore. This main bore leads from the nozzle base at the proximal end of the nozzle body to a nozzle hole located near the tip (distal end) of the nozzle body. The tip or distal end may be rounded or flat, but is closed. This is because the nozzle hole must not face downward relative to the piston (when the piston is at top dead center, i.e., at the moment of fuel injection in a compression-ignition engine, the top surface of the piston is very close to the tip of the nozzle). For this reason, the nozzle holes are oriented primarily transverse to the nozzle/fuel valve axis, typically approximately perpendicular to the engine cylinder axis. Typically, each nozzle has three to seven nozzle holes, all connected to the main bore.
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、主孔内に隙間なく受容される遠位部円筒からなり、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、ノズル内の主孔によって形成される空間内の燃料の残留量(residual volume,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、主孔内(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。 Typically, known fuel valves for injecting liquid fuels include a conical valve seat and a cooperating axially displaceable valve needle to control fuel flow to the nozzle. The forward portion of the valve needle consists of a distal cylindrical portion that is snugly received within the main bore and acts as a slide valve to close the nozzle bore when the valve needle is in the closed position, thereby significantly reducing the so-called suction volume, i.e., the residual volume (RV) of fuel within the space defined by the main bore within the nozzle. Without this slide valve structure, the residual fuel in the main bore (and nozzle bore) would drip into the combustion chamber after fuel injection ends, adversely affecting fuel consumption, reliability, and emissions.
ノズルボディは、燃焼室内に突出しているため、燃焼室の高温ガスにさらされ、ノズルボディの一部は最高約400℃の比較的高い温度に達する。重油で運転される機関の場合、流入する燃料の温度は約140℃である。つまり、ノズル孔を通ってノズルを出る主孔内の流入燃料は、ノズルボディの外面を囲むガスよりもかなり低い温度を有する。そのため、ノズルボディの材料はかなりの温度勾配にさらされ、ノズルの材料にストレスが発生する。 Because the nozzle body protrudes into the combustion chamber, it is exposed to the hot gases in the combustion chamber, with parts of the nozzle body reaching relatively high temperatures of up to approximately 400°C. In engines running on heavy fuel oil, the temperature of the incoming fuel is approximately 140°C. This means that the incoming fuel in the main bore, which exits the nozzle through the nozzle holes, has a significantly lower temperature than the gas surrounding the outer surface of the nozzle body. This exposes the nozzle body material to significant temperature gradients, which causes stress in the nozzle material.
従って、ノズルは、燃焼室内の高い運転温度のガスに曝されたときの材料の熱疲労と、噴射された燃料の強い冷却効果により、ノズル孔が位置するノズル領域、特にノズル孔とノズル孔の間に、クラックが発生する危険性がある。 Therefore, the nozzle is at risk of cracks occurring in the nozzle area where the nozzle holes are located, particularly between the nozzle holes, due to thermal fatigue of the material when exposed to gases at high operating temperatures in the combustion chamber and the strong cooling effect of the injected fuel.
この問題は、単にノズル孔同士の間隔を長くして、ノズル孔間の材料を増やし、温度勾配を小さくするだけでは解決できない。なぜなら、ノズルの直径を大きくすることは、燃焼室からノズルに伝達される熱量を増加させる可能性が高いために、極めて望ましくないからである。また、シリンダカバーの周縁部には2つ又は3つの燃料弁が配置されており、ノズル孔の径方向の広がりが約110°の角度に制限されるため、ノズル孔の径方向の間隔を単純に大きくすることは不可能である。このことは、ノズル内にスライド弁がある場合に特に当てはまり、ノズル内の主孔がある直径を有することが要求され、その結果、ノズルボディの肉厚に制限が生じる。更に、ノズルボディ内にスライダを有する燃料弁では、ノズル孔が同時に燃料を噴射する場合、ノズルの基部から主孔まで実質的に同じ軸方向距離で開口することが要求される。 This problem cannot be solved simply by increasing the spacing between nozzle holes, increasing the amount of material between them, and reducing the temperature gradient. This is because increasing the nozzle diameter is highly undesirable, as it would likely increase the amount of heat transferred from the combustion chamber to the nozzle. Furthermore, because two or three fuel valves are located around the periphery of the cylinder cover, limiting the radial extent of the nozzle holes to an angle of approximately 110°, it is not possible to simply increase the radial spacing between the nozzle holes. This is particularly true when there is a slide valve within the nozzle, which requires the main hole within the nozzle to have a certain diameter, thereby limiting the wall thickness of the nozzle body. Furthermore, fuel valves with a slider within the nozzle body require that the nozzle holes, when injecting fuel simultaneously, open at substantially the same axial distance from the base of the nozzle to the main hole.
US5765755Aは、燃料噴射装置用の噴射率整形ノズルアセンブリを開示している。このノズルアセンブリは、閉じたノズル弁要素と、噴射スピル回路を有する噴射率整形制御装置とを備え、前記噴射漏出回路は、燃焼室に噴射される燃料の流量に所定の時間変化を生成するために、噴射される燃料の一部を逃がす。スピル回路は、ノズル弁要素に一体的に形成されたスピル通路(逃がし路)を含む。噴射率整形制御装置は、スピル流量(逃がし流量)の急激な増加を生じさせるために、ノズル弁要素に形成されたスピル加速チャンバを有することができる。また、個々の噴射イベントの間に流出回路及び加速チャンバから燃料を除去するために、スピル回路パージ装置が設けられている。それによって次のスピルイベントの際に、妨げられることのない効果的なスピル燃料の流れを確保する。パージ装置は、過剰なパージガス流を回避しながら、噴射スピル回路からの十分な燃料除去を確実にするために、パージガスの流れを制限するための所定のサイズで形成されたパージ通路を含む。パージ通路は、ノズル弁要素とノズルハウジング壁との間に形成された環状のクリアランスギャップを有することができ、又は、ノズル弁要素の内側部分に形成されたオリフィス通路を有することができる。 US Patent No. 5,765,755A discloses an injection rate shaping nozzle assembly for a fuel injection system. The nozzle assembly includes a closed nozzle valve element and an injection rate shaping control device having an injection spill circuit that vents a portion of the injected fuel to generate a predetermined change in the flow rate of fuel injected into the combustion chamber over time. The spill circuit includes a spill passage integrally formed in the nozzle valve element. The injection rate shaping control device can include a spill acceleration chamber formed in the nozzle valve element to generate a sudden increase in the spill flow rate. A spill circuit purge device is also provided to remove fuel from the outlet circuit and acceleration chamber between injection events, thereby ensuring an unimpeded and effective flow of spilled fuel during the next spill event. The purge device includes a purge passage sized to restrict the flow of purge gas to ensure sufficient fuel removal from the injection spill circuit while avoiding excessive purge gas flow. The purge passage may comprise an annular clearance gap formed between the nozzle valve element and the nozzle housing wall, or may comprise an orifice passage formed in an inner portion of the nozzle valve element.
上記の点に鑑み、本発明の目的は、上記の問題点を克服するか、少なくとも軽減した、クロスヘッド式大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関に液体燃料を噴射するための燃料弁を提供することにある。 In view of the above, it is an object of the present invention to provide a fuel valve for injecting liquid fuel into a large, crosshead, two-stroke, uniflow-scavenged internal combustion engine that overcomes or at least reduces the above-mentioned problems.
上述の課題やその他の課題が、独立請求項に記載の特徴により解決される。より具体的な実装形態は、従属請求項や明細書、図面から明らかになるだろう。 These and other problems are solved by the features of the independent claims. More specific implementations will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings.
第1の捉え方によれば、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式内燃機関に液体燃料を噴射するための燃料弁が提供される。この燃料弁は、
長手方向軸、近位端、及び遠位端を有する縦長の燃料弁ハウジングと;
弁座上に着座する閉位置と、前記弁座から離座する開位置とを有する、軸方向に変位可能な弁針と;
前記縦長の燃料弁ハウジングの遠位端に配置されたノズルと;
を備え、前記ノズルはノズルボディを備え、前記ノズルボディは、前記長手方向軸に沿って前記ノズルボディの近位端の基部から前記ノズルボディの閉じた遠位端に至る領域を有し、前記基部は前記燃料弁ハウジングに取り付けられており、前記ノズルボディは、
前記基部と前記閉じた遠位端との間の縦長の(好ましくは円筒形の)部分と;
前記燃料弁ハウジングから液体燃料を受け入れるための入口であって前記基部に開口する入口と;
それぞれ異なる径方向角度で前記ノズルボディの外面に開口する複数の真っ直ぐなノズル孔と;
前記入口から前記ノズルボディ内へと長手方向に延びる単一の真っ直ぐな主孔と;
を備え、
前記複数の真っ直ぐなノズル孔の少なくとも2つは、それぞれ個別の供給路によって前記主孔に接続されており、前記個別の供給路は該個別の供給路が接続している前記ノズル孔及び前記主孔に対して斜めに配置されており、
前記弁針は、柄部に支持された円筒形の端部を有する遠位部分を有し、前記円筒形の端部は、前記弁針が前記閉位置にあるときに前記供給路を前記主孔から流体的に切り離すよう に、前記主孔に摺動自在にぴったりと嵌まっている。
According to a first aspect, there is provided a fuel valve for injecting liquid fuel into a crosshead type large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine. The fuel valve comprises:
an elongated fuel valve housing having a longitudinal axis, a proximal end, and a distal end;
an axially displaceable valve needle having a closed position seated on a valve seat and an open position unseated from the valve seat;
a nozzle disposed at a distal end of the elongated fuel valve housing;
the nozzle comprises a nozzle body having an area along the longitudinal axis from a base at a proximal end of the nozzle body to a closed distal end of the nozzle body, the base being attached to the fuel valve housing, the nozzle body comprising:
an elongated (preferably cylindrical) section between the base and the closed distal end;
an inlet opening into the base for receiving liquid fuel from the fuel valve housing;
a plurality of straight nozzle holes each opening into the outer surface of the nozzle body at a different radial angle;
a single straight main bore extending longitudinally from said inlet into said nozzle body;
Equipped with
at least two of the plurality of straight nozzle holes are connected to the main hole by respective individual supply paths, and the individual supply paths are disposed obliquely with respect to the nozzle holes and the main hole to which the individual supply paths are connected;
The valve needle has a distal portion with a cylindrical end supported on a stem, the cylindrical end being a slidable fit within the main bore so as to fluidly isolate the supply passage from the main bore when the valve needle is in the closed position.
真っ直ぐなノズル孔及びノズル主孔に対して角度をなす個別供給路を設けることによって、真っ直ぐなノズル孔の主軸に対する角度及びノズルボディ材料におけるこれらノズル孔の位置を選択するための高い自由度が提供される。それによって、ノズルの全体的なサイズを大きくすることなく、特にノズルの円筒部の直径を大きくすることなく、熱係数及び熱ストレスに関連する亀裂の形成を低減するように、隣接するノズル孔間のノズルボディ材料をより多くするノズル孔の位置及び向きを選択することを可能にする。 By providing separate feed passages that are angled relative to the straight nozzle bore and the main nozzle bore, greater flexibility is provided for selecting the angle of the straight nozzle bore relative to the main axis and the location of these nozzle bores in the nozzle body material. This makes it possible to select a nozzle bore location and orientation that allows for more nozzle body material between adjacent nozzle bores, reducing the thermal coefficient and the formation of cracks associated with thermal stress, without increasing the overall size of the nozzle, particularly the diameter of the cylindrical portion of the nozzle.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記個別の供給路は、該個別の供給路が前記主孔に接続する位置から見て、長手方向軸線に対して第1の角度で前記長手方向軸線から離れる方向に向けられ、その結果、前記ノズル孔の「基部」がより径方向外側に配置され、それによって、隣接する前記ノズル孔間の距離がより長くなり、従って、隣接する前記ノズル孔間のノズルボディ材料がより多くなる。この文脈では、「基部」は、前記真っ直ぐなノズル孔が前記個別の供給路に接続する箇所に位置する。 In one implementation of the first approach, the individual supply passages are oriented away from the longitudinal axis at a first angle relative to the longitudinal axis, as viewed from where they connect to the main bore, such that the "bases" of the nozzle holes are positioned further radially outward, thereby increasing the distance between adjacent nozzle holes and therefore the amount of nozzle body material between adjacent nozzle holes. In this context, the "base" is located where the straight nozzle holes connect to the individual supply passages.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記真っ直ぐなノズル孔は、該ノズル孔が前記個別の供給路に接続する位置から見て、長手方向軸線Xに対して第2の角度で前記長手方向軸線Xから離れる方向に向けられる。ただし前記第2の角度は前記第1の角度よりも大きい。 In one implementation of the first concept, the straight nozzle holes are oriented away from the longitudinal axis X at a second angle relative to the longitudinal axis X, as viewed from the point where the nozzle holes connect to the individual supply channels, where the second angle is greater than the first angle.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記個別の供給路は真っ直ぐな孔であり、ノズル孔材料のストレスを低減するために、好ましくは丸みを帯びた、すなわち丸い端部を有する。 In one example implementation of the first approach, the individual supply channels are straight holes, preferably with rounded or blunt ends to reduce stress on the nozzle hole material.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記円筒形の端部は、前記弁針が開位置にあるとき、前記個別の供給路を前記真っ直ぐな主孔に流体的に接続する。 In one example implementation of the first concept, the cylindrical end fluidly connects the individual supply passages to the straight main bore when the valve needle is in an open position.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記円筒形の端部は、前記弁針が閉位置にあるとき、前記個別の供給路の開口部であって前記真っ直ぐな主孔への開口部を覆う。 In one example implementation of the first concept, the cylindrical end covers the opening of the individual supply passage to the straight main bore when the valve needle is in the closed position.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記弁針が開位置にあるとき、前記円筒形の端部は、前記個別の供給路の開口部であって前記真っ直ぐな主孔への開口部を覆わない。 In one example implementation of the first concept, when the valve needle is in the open position, the cylindrical end does not cover the openings of the individual supply passages to the straight main bore.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記個別の供給路は、前記入口から所定の軸方向距離で前記主孔に開口し、前記円筒状の端部は、前記弁針の閉位置において、前記所定の軸方向距離を越えた位置に達する。 In one example implementation of the first concept, the individual supply passages open into the main bore at a predetermined axial distance from the inlet, and the cylindrical end reaches a position beyond the predetermined axial distance when the valve needle is in the closed position.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、軸方向に変位可能な弁針は、縦長の弁ハウジングの長手方向ボア内に摺動可能に受容される。閉位置において、弁針は弁座に着座する。弁座は好ましくは円錐形の弁座である。開位置では弁針は弁座からリフトする。弁針は、好ましくは閉位置に向かって付勢される。好ましくは、弁針を囲み、弁座に開口する燃料チャンバが設けられる。 In one implementation of the first aspect, an axially displaceable valve needle is slidably received within a longitudinal bore of an elongated valve housing. In the closed position, the valve needle seats on a valve seat, which is preferably a conical valve seat. In the open position, the valve needle lifts from the valve seat. The valve needle is preferably biased toward the closed position. A fuel chamber is preferably provided surrounding the valve needle and opening to the valve seat.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記燃料弁は、前記縦長の燃料弁ハウジングに、液体燃料源に接続するための燃料入口ポートを備えている。 In one example implementation of the first aspect, the fuel valve includes a fuel inlet port in the elongated fuel valve housing for connection to a liquid fuel source.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記複数の真っ直ぐなノズル孔は、全て、実質的に等しい断面積又は直径を有し、また好ましくは実質的に等しい長さを有する。 In one example implementation of the first approach, the multiple straight nozzle holes all have substantially equal cross-sectional areas or diameters, and preferably substantially equal lengths.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記複数の真っ直ぐなノズル孔は、全て等しい直径を有し、また好ましくは、前記個別の供給路は前記真っ直ぐなノズル孔の直径よりも大きい直径を有する。 In one example implementation of the first approach, the multiple straight nozzle holes all have the same diameter, and preferably, the individual supply channels have diameters larger than the diameters of the straight nozzle holes.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記真っ直ぐな主孔はブッシュに形成される。前記ブッシュはバルブボディのボアにきつく嵌められる。 In one implementation of the first concept, the straight main hole is formed in a bushing. The bushing is tightly fitted into the bore of the valve body.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記円筒形の端部は、流体通路を形成するために中空である。前記流体通路は、好ましくは、前記柄部の外部に対して近位側に開口し、軸方向において遠位側に開口する。 In one example of the first implementation, the cylindrical end is hollow to form a fluid passage. The fluid passage preferably opens proximally to the exterior of the handle and axially distally.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記複数の真っ直ぐなノズル孔は、それぞれ円筒面に開口している。 In one example of the first implementation, the multiple straight nozzle holes each open into a cylindrical surface.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、好ましくは丸みを帯びた移行面が、実質的に円筒形の表面と前記ノズルボディの平坦な遠位端面との間に設けられる。 In one example implementation of the first approach, a preferably rounded transition surface is provided between the substantially cylindrical surface and the flat distal end surface of the nozzle body.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記複数の真っ直ぐなノズル孔は、円筒面及び/又は前記移行面に開口している。 In one example implementation of the first approach, the multiple straight nozzle holes open into the cylindrical surface and/or the transition surface.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記複数の真っ直ぐなノズル孔は、それぞれノズル軸I,II,III,IV,Vを有し、各ノズル孔のノズル軸I,II,III,IV,Vは、主方向Xに対して鈍角αで配置される。 In one example of an implementation of the first concept, the plurality of straight nozzle holes have nozzle axes I, II, III, IV, and V, respectively, and the nozzle axes I, II, III, IV, and V of each nozzle hole are arranged at an obtuse angle α with respect to the main direction X.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、主軸Xに対するノズル軸I,II,III,IV,Vのそれぞれの径方向成分は、120度未満、好ましくは110度未満、更に好ましくは100度未満の円弧を有する扇型セクターにわたって分布しており、好ましくは実質的に均等に分布している。 In one example implementation of the first approach, the radial components of each of the nozzle axes I, II, III, IV, and V relative to the main axis X are distributed over a sector having an arc of less than 120 degrees, preferably less than 110 degrees, and more preferably less than 100 degrees, and are preferably distributed substantially evenly.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、前記複数の真っ直ぐなノズル孔のうちの少なくとも3つは、自身及び前記真っ直ぐな主孔に対して斜めに配置された前記個別供給路によって前記真っ直ぐな主孔に接続されている。 In one example of the first implementation, at least three of the plurality of straight nozzle holes are connected to the straight main hole by the individual supply channels that are arranged obliquely relative to the nozzle holes and the straight main hole.
第2の捉え方によれば、前記第1の捉え方による燃料弁又はその実装形態のいずれかを備え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が提供される。 According to a second aspect, there is provided a crosshead-type large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine equipped with a fuel valve according to the first aspect or any of its implementation forms.
本発明のこれら及びその他の側面は、以下に説明する実施例により更に明らかになるであろう。 These and other aspects of the present invention will be further elucidated by the examples described below.
以下、図面に示される例示的な実施形態を参照しつつ、本願発明をより詳細に説明する。
以下の詳細説明では、例示的実施形態によって、燃料弁、及び燃料弁が使用される大型2ストローク機関について説明する。図1から3は、ターボ過給式大型低速2ストローク内燃機関を描いている。この機関はクランクシャフト22及びクロスヘッド23を有する。図3は、ターボ過給式大型低速2ストローク内燃機関を、その吸気システム及び排気システムと共に略図により表現したものである。この例示的実施形態において、機関は直列に6本のシリンダを有する。各シリンダはシリンダライナ1から形成される。ターボ過給式大型2ストローク内燃機関は通常、直列に配される5本から16本のシリンダを有する。これらのシリンダはエンジンフレーム24に担持される。またこのような機関は、例えば、外洋航行船の主機関や、発電所において発電機を動かすための固定型の機関として用いられることができる。機関の全出力は、例えば5000~110000kWの範囲でありうる。 The following detailed description describes, in exemplary embodiments, a fuel valve and a large two-stroke engine in which the fuel valve is used. Figures 1 to 3 depict a turbocharged, large, slow-speed, two-stroke internal combustion engine. The engine has a crankshaft 22 and a crosshead 23. Figure 3 is a schematic representation of a turbocharged, large, slow-speed, two-stroke internal combustion engine, along with its intake and exhaust systems. In this exemplary embodiment, the engine has six cylinders arranged in series. Each cylinder is formed by a cylinder liner 1. Large turbocharged, two-stroke internal combustion engines typically have five to sixteen cylinders arranged in series. The cylinders are supported by an engine frame 24. Such engines can be used, for example, as main engines on ocean-going ships or as stationary engines for driving generators in power plants. The total engine power output can be, for example, in the range of 5,000 to 110,000 kW.
機関は2ストロークユニフロー式ディーゼル機関(圧縮着火型機関)であることができ、シリンダライナ1の下部領域には、ピストンにより制御されるポートであるリング状の掃気ポート19が設けられ、シリンダライナ1の頂部中央には排気弁が配される。このため、燃焼室内の流れは常に下から上に向かっており、機関はいわゆるユニフロー型である。掃気は、掃気受け2を通じて、各シリンダの掃気ポート19へと導かれる。なお、各シリンダは、それぞれシリンダライナ1により形成される。シリンダライナ1内の往復ピストン21が掃気を圧縮し、シリンダカバー26に配置された2つ又は3つの燃料弁30のノズルを通じて燃料が噴射される。燃焼が生じ、排気ガスが生成される。排気弁4が開くと、排気ガスは、シリンダ1に結びついた排気ダクト20を通って排気受け3へと流れ、更に第1の排気管18を通ってターボ過給器5のタービン6へと進む。そこから排気ガスは、第2の排気管7を通って排気される。タービン6は、シャフト8を介してコンプレッサ9を駆動する。コンプレッサ9には、空気入口10から空気が供給される。 The engine can be a two-stroke uniflow diesel engine (compression ignition engine). The lower region of the cylinder liner 1 is provided with a ring-shaped scavenging port 19, which is a port controlled by the piston, and an exhaust valve is located at the center of the top of the cylinder liner 1. Therefore, the flow within the combustion chamber is always from bottom to top, making the engine a so-called uniflow type. Scavenging air is guided through a scavenging receiver 2 to the scavenging ports 19 of each cylinder, each formed by a cylinder liner 1. A reciprocating piston 21 within the cylinder liner 1 compresses the scavenging air, and fuel is injected through nozzles of two or three fuel valves 30 located on the cylinder cover 26. Combustion occurs, generating exhaust gases. When the exhaust valve 4 opens, the exhaust gases flow through an exhaust duct 20 connected to the cylinder 1 to the exhaust receiver 3, and then through a first exhaust pipe 18 to the turbine 6 of the turbocharger 5. From there, the exhaust gases are discharged through a second exhaust pipe 7. The turbine 6 drives a compressor 9 via a shaft 8. Air is supplied to the compressor 9 through an air inlet 10.
コンプレッサ9は、圧縮された掃気を、給気レシーバ2に繋がっている給気管11へと送り込む。掃気管11の掃気空気は、給気を冷却するためのインタークーラー12を通過する。冷却された給気は、電気モーター17により駆動される補助ブロワ16を通る。補助ブロワ16は、機関が低負荷又は部分負荷である場合に、給気レシーバ2へ向かう給気の流れを圧縮する。機関の負荷が高い場合は、ターボ過給器のコンプレッサ9が、十分に圧縮された掃気空気を供給することができるので、補助ブロワ16は、逆止弁15によってバイパスされる。 The compressor 9 delivers compressed scavenging air into the charge air pipe 11, which leads to the charge air receiver 2. The scavenging air in the scavenging pipe 11 passes through an intercooler 12 to cool the charge air. The cooled charge air then passes through an auxiliary blower 16, driven by an electric motor 17. The auxiliary blower 16 compresses the charge air flow to the charge air receiver 2 when the engine is at low or partial load. When the engine is at high load, the turbocharger compressor 9 can provide sufficient compressed scavenging air, and the auxiliary blower 16 is bypassed by a check valve 15.
シリンダはシリンダライナ1の中に形成される。シリンダライナ1はシリンダフレーム25によって担持される。シリンダフレーム25は期間フレーム24によって支持される。 The cylinder is formed in a cylinder liner 1. The cylinder liner 1 is supported by a cylinder frame 25. The cylinder frame 25 is supported by a period frame 24.
図4は、各シリンダのシリンダカバー26の貫通ボア内に装着される2つ又は3つの燃料弁30のうちの1つの実施形態を示す。燃料弁30は、後端31がシリンダカバー26の上側から突出し、ノズル40の遠位端(先端)が燃焼室内に僅かに突出した状態で、シリンダカバー26の貫通ボアに装着される。燃料弁30は、縦長の燃料弁ボディ32を有する。燃料弁ボディ32は、その遠位端33にノズルホルダを有する。ノズルホルダは、ノズル40を縦長の燃料弁ボディ32に結合する。液体燃料(例えば、エタノール、メタノール、ディーゼル、重油)は、燃料弁30によって、ノズル40を通じて燃焼室14に供給される。液体燃料は、制御された形で、またタイミングを計って、燃焼室14に供給される。図4に示す燃料弁30は、縦長の外部ハウジング32を有する。ハウジング32はその近位端31にヘッドを有し、このヘッドによって、(公知の方法で、)燃料弁30をシリンダカバー26に取り付けてもよく、また燃料弁30を内燃機関の燃料ポンプ(図示せず)と接続してもよい。 FIG. 4 shows one embodiment of two or three fuel valves 30 mounted within a throughbore in the cylinder cover 26 of each cylinder. The fuel valve 30 is mounted in the throughbore of the cylinder cover 26 with its rear end 31 protruding from the top side of the cylinder cover 26 and the distal end (tip) of the nozzle 40 protruding slightly into the combustion chamber. The fuel valve 30 has an elongated fuel valve body 32. The fuel valve body 32 has a nozzle holder at its distal end 33. The nozzle holder couples the nozzle 40 to the elongated fuel valve body 32. Liquid fuel (e.g., ethanol, methanol, diesel, heavy fuel oil) is delivered by the fuel valve 30 through the nozzle 40 to the combustion chamber 14. The liquid fuel is delivered to the combustion chamber 14 in a controlled and timed manner. The fuel valve 30 shown in FIG. 4 has an elongated outer housing 32. The housing 32 has a head at its proximal end 31 by which the fuel valve 30 may be attached to the cylinder cover 26 (in a known manner) and by which the fuel valve 30 may be connected to a fuel pump (not shown) of the internal combustion engine.
近位端31のヘッドは燃料入口83を有する。燃料入口83は、弁ボディ32を通って延びるダクトと流路が繋がっている。軸方向に変位可能な弁針35は、弁ハウジング32内に摺動自在に配置され、弁針35が(好ましくは円錐形)の弁座36から離座する開位置と、弁針35(の弁座36に対応する部分)が弁座36上に着座して弁を閉じる閉位置とを有する。弁針は、本実施形態では螺旋ばね83によって形成される弾性手段によって、閉位置に向かって弾性的に付勢されている。螺旋ばね83により付勢される力に抗する弁針35のリフトは、燃料弁30に供給される燃料の圧力によって引き起こされる。具体的には、当該圧力が、弁針35の表面に作用するか、弁針35を作動させるように弁針35に連結されたピストン又はプランジャに作用することによって、引き起こされる。弁針35を囲み、弁座36に開口する燃料室68が設けられる。燃料弁30は、その遠位端33にノズル40を担持している。ノズル40は、燃料弁30がシリンダカバー26に取り付けられているとき、機関シリンダライナ1の燃焼室14内に突出するように構成されている。 The head of the proximal end 31 has a fuel inlet 83. The fuel inlet 83 is in fluid communication with a duct extending through the valve body 32. An axially displaceable valve needle 35 is slidably disposed within the valve housing 32 and has an open position in which the valve needle 35 is clear of a (preferably conical) valve seat 36, and a closed position in which the valve needle 35 (the portion of the valve needle 35 corresponding to the valve seat 36) is seated on the valve seat 36 to close the valve. The valve needle is resiliently biased toward the closed position by elastic means formed, in this embodiment, by a helical spring 83. Lift of the valve needle 35 against the force exerted by the helical spring 83 is caused by the pressure of the fuel supplied to the fuel valve 30. Specifically, this pressure is caused by acting on the surface of the valve needle 35 or on a piston or plunger connected to the valve needle 35 to actuate the valve needle 35. A fuel chamber 68 is provided surrounding the valve needle 35 and opening to the valve seat 36. The fuel valve 30 carries a nozzle 40 at its distal end 33. The nozzle 40 is configured to protrude into the combustion chamber 14 of the engine cylinder liner 1 when the fuel valve 30 is attached to the cylinder cover 26.
本実施形態では、燃料弁は軸方向に可動な弁針35を備えている。弁針35は円錐形の部分を有し、この部分は、燃料弁30の縦長ハウジング32内の円錐形の座部36と協働する。 In this embodiment, the fuel valve includes an axially movable valve needle 35. The valve needle 35 has a conical portion that cooperates with a conical seat 36 within the elongated housing 32 of the fuel valve 30.
図12は、ノズル40がシリンダカバー26の辺縁部にどのように配置されているかを図示している。図12はまた、燃料噴射の方向も図示している。燃料噴射の方向は、ズル40のまっすぐなノズル孔45の軸I,II,III,IV,Vの方向に対応する。燃焼室内のガスの旋回方向は、湾曲した破線矢印66によって図示されている。 Figure 12 illustrates how the nozzles 40 are positioned on the periphery of the cylinder cover 26. Figure 12 also illustrates the direction of fuel injection, which corresponds to the directions of the axes I, II, III, IV, and V of the straight nozzle holes 45 in the nozzle 40. The swirl direction of the gases in the combustion chamber is illustrated by the curved dashed arrows 66.
図5は、別の実施形態による燃料弁30を示している。この実施形態は、燃料弁30に供給される燃料の圧力を増幅するブースターポンプを備えている点を除き、図4の実施形態と同様である。ブースターポンプの主要構成部品は、ブースタープランジャ80である。本実施形態による燃料弁30の他の構成要素及びノズル40は、概念的に図4の燃料弁と同一である。 Figure 5 shows another embodiment of the fuel valve 30. This embodiment is similar to the embodiment of Figure 4, except that it includes a booster pump that amplifies the pressure of the fuel supplied to the fuel valve 30. The main component of the booster pump is the booster plunger 80. The other components of the fuel valve 30 and the nozzle 40 according to this embodiment are conceptually identical to the fuel valve of Figure 4.
図6から図11は、ノズル40と弁針35の遠位部をより詳細に示している。 Figures 6 to 11 show the nozzle 40 and the distal portion of the valve needle 35 in more detail.
ノズル40は、近位端の基部42から、ノズル40の先端を形成する閉じた遠位端44へと至るノズルボディを有する。ノズルボディの円筒部43は、基部から遠位端44へと延びている。ノズルボディは、適切な材料、例えば当該技術分野で周知の適切な合金から作られる。 The nozzle 40 has a nozzle body extending from a base 42 at the proximal end to a closed distal end 44 that forms the tip of the nozzle 40. A cylindrical portion 43 of the nozzle body extends from the base to the distal end 44. The nozzle body is made from a suitable material, such as a suitable alloy known in the art.
入口48は、弁針35が開位置にあるときに燃料弁30から液体燃料を受け入れるために、基部42に開口している。単一の真っ直ぐな主孔50が、入口48から上記ノズルボディ内へと長手方向に延びている。本実施形態では、真っ直ぐな主孔50はブッシュ51内に形成されており、ブッシュ51は、例えば焼きばめによって弁ボディ内のボア51内にきつく嵌め込まれている。しかし、実施形態によっては、ノズルボディは単一の部品から作られ、ノズルはブッシュ51なしで構成される。 An inlet 48 opens into the base 42 for receiving liquid fuel from the fuel valve 30 when the valve needle 35 is in the open position. A single straight main bore 50 extends longitudinally from the inlet 48 into the nozzle body. In this embodiment, the straight main bore 50 is formed in a bushing 51, which is tightly fitted, for example by shrink fitting, within the bore 51 in the valve body. However, in some embodiments, the nozzle body is made from a single piece and the nozzle is constructed without the bushing 51.
閉じた遠位端(先端)44は、円形又は楕円形の外形を有する実質的に平面状の端面47を有する。端面47は、湾曲又は丸みを帯びた移行面46を介して円筒部分に接続される。 The closed distal end (tip) 44 has a substantially planar end surface 47 with a circular or elliptical profile. The end surface 47 is connected to the cylindrical portion via a curved or rounded transition surface 46.
ノズル40には、直線的な複数のノズル孔45が設けられている。ノズル40は、任意の望ましい数のノズル孔45を備える。好ましくはノズル孔45を3つから7つ備え、更に好ましくは3つから6つ備え、最も好ましくは5つ又は6つを備える。本実施形態によるノズル40は、5つのノズル孔45を備える。 The nozzle 40 has a plurality of linear nozzle holes 45. The nozzle 40 has any desired number of nozzle holes 45. Preferably, the nozzle 40 has three to seven nozzle holes 45, more preferably three to six nozzle holes 45, and most preferably five or six nozzle holes 45. The nozzle 40 in this embodiment has five nozzle holes 45.
各ストレートノズル孔45は、それぞれ異なる径方向角度でノズルボディ43の外面に開口しており、燃料弁30が開いたときに、図12に示すように、燃焼室内に扇型の燃料噴流を引き起こす。各ストレートノズル孔45は、それぞれ異なる径方向角度でノズルボディ43の外面に開口している。好ましくは、ノズル孔45は、円筒面43及び/又は)及び/又は移行面46に開口する。 Each straight nozzle hole 45 opens into the outer surface of the nozzle body 43 at a different radial angle, and when the fuel valve 30 is opened, it creates a fan-shaped fuel jet in the combustion chamber, as shown in FIG. 12. Each straight nozzle hole 45 opens into the outer surface of the nozzle body 43 at a different radial angle. Preferably, the nozzle holes 45 open into the cylindrical surface 43 and/or the transition surface 46.
ノズル孔45はそれぞれノズル軸I,II,III,IV,Vを有する(図10)。各ノズル孔45のノズル軸I,II,III,IV,Vは、主軸Xに対して鈍角αで配置されている。この鈍角αはノズル孔45ごとに異なってもよい。主軸Xに対する各ノズル軸I,II,III,IV,Vの径方向成分は、120度未満、好ましくは110度未満、更に好ましくは100度未満の円弧を有する扇型セクターにわたって分布する。主軸Xに対する各ノズル軸(I,II,III,IV,V)の径方向成分は、個々のノズル孔45間のノズルボディ材料の量を最大にするために、円形断面にわたって実質的に均等に分布している。 Each nozzle hole 45 has a nozzle axis I, II, III, IV, and V (FIG. 10). The nozzle axis I, II, III, IV, and V of each nozzle hole 45 is disposed at an obtuse angle α with respect to the primary axis X. This obtuse angle α may vary from nozzle hole 45 to nozzle hole 45. The radial component of each nozzle axis I, II, III, IV, and V with respect to the primary axis X is distributed over a sector having an arc of less than 120 degrees, preferably less than 110 degrees, and more preferably less than 100 degrees. The radial component of each nozzle axis (I, II, III, IV, and V) with respect to the primary axis X is distributed substantially evenly over the circular cross section to maximize the amount of nozzle body material between individual nozzle holes 45.
基部42には、前記燃料弁30から燃料を受け入れるための入口ポート48が設けられている。主孔50は、前記入口ポート48からノズルボディ内へ、主軸Xに沿った方向で円筒部43内へと延び、ノズルボディの遠位端44に近い位置に達する。主孔50は、それぞれノズル孔45に繋がる複数の個別供給路49に接続する。各個別供給路49は、ストレートな主孔50の軸線と、当該個別供給路49が接続されるストレートノズル孔45の軸線とに対して角度をなして配置されている。 The base 42 has an inlet port 48 for receiving fuel from the fuel valve 30. A main bore 50 extends from the inlet port 48 into the nozzle body, along the main axis X, into the cylindrical portion 43, and reaches a position near the distal end 44 of the nozzle body. The main bore 50 connects to a plurality of individual supply passages 49, each of which leads to a nozzle bore 45. Each individual supply passage 49 is arranged at an angle relative to the axis of the straight main bore 50 and the axis of the straight nozzle bore 45 to which it is connected.
主孔50の断面積は、供給路49の総断面積よりも実質的に大きい。供給路49の総断面積は、ノズル孔45の総断面積と実質的に等しい。 The cross-sectional area of the main hole 50 is substantially larger than the total cross-sectional area of the supply passages 49. The total cross-sectional area of the supply passages 49 is substantially equal to the total cross-sectional area of the nozzle holes 45.
各ノズル孔45を主孔50に接続するためにそれぞれ個別の供給路49を使用することにより、複数のノズル孔45を、それらの間のノズルボディの材料の量を最大にするような形で配置することができる。また、燃料噴流が所望の円セクターをカバーするように、ノズル孔45の軸I,II,III,IV,Vを配置することができる。 By using separate supply passages 49 to connect each nozzle hole 45 to the main bore 50, multiple nozzle holes 45 can be positioned to maximize the amount of nozzle body material between them. Additionally, the axes I, II, III, IV, and V of the nozzle holes 45 can be positioned so that the fuel jet covers a desired circular sector.
実施形態によっては、入口ポート48は、主孔50の直径よりも大きい直径を有するボアによって形成される。あるいは、入口ポート48は、主孔と同じ直径を有することができる。 In some embodiments, the inlet port 48 is formed by a bore having a diameter larger than the diameter of the main hole 50. Alternatively, the inlet port 48 can have the same diameter as the main hole.
ノズル40においてノズル孔45は広い範囲に分散しており、その結果、ノズル孔45間のノズル材料が多くなり、亀裂形成に対する耐性が向上する。ノズル40は、実質的に均一な燃料噴流を形成するために、各ノズル孔45に均一な入口条件を提供する。 The nozzle holes 45 in the nozzle 40 are widely dispersed, resulting in more nozzle material between the nozzle holes 45 and improved resistance to crack formation. The nozzle 40 provides uniform inlet conditions to each nozzle hole 45 to create a substantially uniform fuel jet.
弁針35は、柄部38に担持された円筒状端部39を有する遠位部を備える。円筒状端部39は、まっすぐな主孔50に摺動自在にぴったりと嵌まっており、図7,9及び11に示すように、弁針35が閉位置にあるときには、個別供給路49から主孔50への開口部を覆っている。このため弁針35が閉位置にあるときに、円筒状端部39は個別供給路49を主孔50から切り離す。従って、弁座36と主孔50の遠位端との間の空間内の燃料は、弁針35が閉位置にあるとき、燃焼室14内への漏出が防止される。 The valve needle 35 has a distal portion with a cylindrical end 39 carried by the stem 38. The cylindrical end 39 fits snugly and slidably into the straight main bore 50 and covers the opening from the individual supply passage 49 to the main bore 50 when the valve needle 35 is in the closed position, as shown in Figures 7, 9, and 11. Thus, when the valve needle 35 is in the closed position, the cylindrical end 39 separates the individual supply passage 49 from the main bore 50. Therefore, fuel in the space between the valve seat 36 and the distal end of the main bore 50 is prevented from leaking into the combustion chamber 14 when the valve needle 35 is in the closed position.
円筒状端部39は、円筒状端部39の近位側から円筒状端部39の遠位側への燃料のための流体通路71を形成するために中空である。流体通路71は、柄部38の外部に対して近位側に開口し、軸方向において遠位側に開口する。 The cylindrical end 39 is hollow to form a fluid passage 71 for fuel from the proximal side of the cylindrical end 39 to the distal side of the cylindrical end 39. The fluid passage 71 opens proximally to the exterior of the stem 38 and opens distally in the axial direction.
円筒状端部39は、図8に示すように、弁針35が開位置にあるときは、個別供給路49から主孔50への開口部を覆っていない。このため円筒状端部39は、弁針35が開位置にあるときに、各個別供給路49を主孔50に流体的に接続する。 As shown in FIG. 8, the cylindrical end 39 does not cover the openings from the individual supply channels 49 to the main bore 50 when the valve needle 35 is in the open position. Therefore, the cylindrical end 39 fluidly connects each individual supply channel 49 to the main bore 50 when the valve needle 35 is in the open position.
各個別供給路49は、前記入口48から所定の軸方向距離で前記主孔に開口する。円筒状端部39は、弁針35の閉位置において、前記所定の軸方向距離を越えた位置に達し、各個別供給路49への燃料の流れを妨げる。 Each individual supply passage 49 opens into the main bore at a predetermined axial distance from the inlet 48. When the valve needle 35 is in the closed position, the cylindrical end 39 extends beyond the predetermined axial distance, preventing fuel from flowing to each individual supply passage 49.
実施形態によっては、個別供給路49は、当該個別供給路49が主孔50に接続する位置から見て、長手方向軸線Xに対して第1の角度で長手方向軸線Xから離れる方向に向けられ、その結果、ノズル孔45の「基部」がより径方向外側に配置され、それによって、隣接するストレートノズル孔45間の距離がより長くなり、従って、隣接するストレートノズル孔45間のノズルボディ材料がより多くなる。この文脈では、「基部」の位置は、ストレートノズル孔45が個別供給路49に接続する位置である。 In some embodiments, the individual supply passages 49 are oriented at a first angle relative to the longitudinal axis X in a direction away from the longitudinal axis X, relative to the location where the individual supply passages 49 connect to the main bore 50, such that the "bases" of the nozzle holes 45 are positioned further radially outward, thereby providing a greater distance between adjacent straight nozzle holes 45 and therefore more nozzle body material between adjacent straight nozzle holes 45. In this context, the "base" location is the location where the straight nozzle holes 45 connect to the individual supply passages 49.
実施形態によっては、ストレートノズル孔45は、当該ノズル孔45が個別供給路49に接続する位置から見て、長手方向軸線Xに対して第2の角度で長手方向軸線Xから離れる方向に向けられる。ここで前記第2の角度は前記第1の角度よりも大きい。 In some embodiments, the straight nozzle holes 45 are oriented in a direction away from the longitudinal axis X at a second angle relative to the longitudinal axis X, when viewed from the position where the nozzle holes 45 connect to the individual supply channels 49. Here, the second angle is greater than the first angle.
前記第1の捉え方の実装形態の一例において、個別供給路49は真っ直ぐな孔であり、ノズル孔材料のストレスを低減するために、好ましくは丸みを帯びた、すなわち丸い端部(「基部」又はその近傍)を有する。 In one example of an implementation of the first approach, the individual supply channels 49 are straight holes, preferably with rounded or blunt ends (at or near the "base") to reduce stress on the nozzle hole material.
様々な実施例を用いて、本発明を説明してきた。しかし、本願の明細書や図面、特許請求の範囲を検討すれば、当業者は、特許請求の範囲に記載される発明を実施するにおいて、説明された実施形態に加えて多くのバリエーションが存在することを理解し、また具現化することができるであろう。特許請求の範囲に記載される「備える」「有する」「含む」との語句は、記載されていない要素やステップが存在することを排除しない。特許請求の範囲において記載される要素の数が複数であると明示されていなくとも、当該要素が複数存在することを除外しない。いくつかの事項が別々の従属請求項に記載されていても、これらを組み合わせて実施することを排除するものではなく、組み合わせて実施して利益を得ることができる。特許請求の範囲で使用されている符号は発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。 The present invention has been described using various examples. However, upon reviewing the specification, drawings, and claims of this application, those skilled in the art will understand and be able to embody many variations in addition to the described embodiments in implementing the claimed invention. The words "comprise," "have," and "include" in the claims do not exclude the presence of additional elements or steps. A claim without an explicit recitation of a plurality of elements does not exclude the presence of a plurality of those elements. The fact that several items are recited in separate dependent claims does not exclude them from being combined, and may be combined to advantage. Reference signs used in the claims should not be construed as limiting the scope of the invention.
Claims (16)
長手方向軸、近位端、及び遠位端を有する縦長の燃料弁ハウジングと;
弁座上に着座する閉位置と、前記弁座から離座する開位置とを有する、軸方向に変位可能な弁針と;
前記縦長の燃料弁ハウジングの遠位端に配置された噴霧ノズルと;
を備え、前記噴霧ノズルはノズルボディを備え、前記ノズルボディは、前記長手方向軸に沿って前記ノズルボディの近位端の基部から前記ノズルボディの閉じた遠位端に至る領域を有し、前記基部は前記燃料弁ハウジングに取り付けられており、
前記ノズルボディは、
前記基部と前記閉じた遠位端との間の縦長の部分と;
前記燃料弁ハウジングから液体燃料を受け入れるための入口であって前記基部に開口する入口と;
それぞれ異なる径方向角度で前記ノズルボディの外面に開口する複数の真っ直ぐなノズル孔と;
前記入口から前記ノズルボディ内へと長手方向に延びる単一の真っ直ぐな主孔と;
を備え、
前記複数の真っ直ぐなノズル孔のうちの少なくとも3つは、自身及び前記真っ直ぐな主孔に対して斜めに配置された個別の供給路によって前記真っ直ぐな主孔に接続されており、
前記弁針は、柄部に支持された円筒形の端部を有する遠位部分を有し、前記円筒形の端部は、前記弁針が前記閉位置にあるときに前記個別の供給路を前記真っ直ぐな主孔から流体的に切り離すように前記真っ直ぐな主孔に摺動自在にぴったりと嵌まっている、
燃料弁。 A fuel valve for injecting liquid fuel into a crosshead type large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine, comprising:
an elongated fuel valve housing having a longitudinal axis, a proximal end, and a distal end;
an axially displaceable valve needle having a closed position seated on a valve seat and an open position unseated from the valve seat;
a spray nozzle disposed at a distal end of the elongated fuel valve housing;
the spray nozzle comprises a nozzle body having an area along the longitudinal axis from a base at a proximal end of the nozzle body to a closed distal end of the nozzle body, the base being attached to the fuel valve housing;
The nozzle body
an elongated portion between the base and the closed distal end;
an inlet opening into the base for receiving liquid fuel from the fuel valve housing;
a plurality of straight nozzle holes each opening into the outer surface of the nozzle body at a different radial angle;
a single straight main bore extending longitudinally from said inlet into said nozzle body;
Equipped with
at least three of the plurality of straight nozzle holes are connected to the straight main hole by respective supply passages disposed obliquely relative to the nozzle holes and the straight main hole;
the valve needle has a distal portion with a cylindrical end supported on a stem, the cylindrical end slidably fitting within the straight main bore to fluidly isolate the separate supply passages from the straight main bore when the valve needle is in the closed position;
Fuel valve.
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