特開 2024-171695 燃料噴射弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171695

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】燃料噴射弁

(51)【国際特許分類】

   F02M 43/04 20060101AFI20241205BHJP

   F02M 47/00 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

F02M43/04

F02M47/00 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088848

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】303047034

【氏名又は名称】株式会社ジャパンエンジンコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大場 啓道

【テーマコード（参考）】

3G066

【Ｆターム（参考）】

3G066AA07

3G066AA16

3G066AB02

3G066AB05

3G066BA01

3G066CA21

(57)【要約】

【課題】舶用ディーゼルエンジンの燃焼室内に対し、混焼に必要な化石燃料および代替燃料を安定して層状噴射することができる燃料噴射弁を提供すること。
【解決手段】舶用ディーゼルエンジンの燃焼室内へ化石燃料および代替燃料を噴孔から噴射する燃料噴射弁において、当該燃料噴射弁に対して前記化石燃料を供給する第１供給管に通じる第１燃料通路と、当該燃料噴射弁に対して前記代替燃料を供給する第２供給管に通じる第２燃料通路と、前記噴孔に通じる燃料貯留部と、前記燃料貯留部と前記噴孔との連通を開放可能に遮断する針弁と、前記第１燃料通路と前記燃料貯留部とを連通する連通室と、前記第１燃料通路から前記連通室の内部に貯留された前記化石燃料と前記第２燃料通路からの前記代替燃料とを合流させる合流通路と、を備える。前記合流通路は、前記針弁に対し、前記合流通路の入口側から出口側に向かって前記噴孔とは反対側に傾斜する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

舶用ディーゼルエンジンの燃焼室内へ化石燃料および代替燃料を噴孔から噴射する燃料噴射弁において、
当該燃料噴射弁に対して前記化石燃料を供給する第１供給管に通じる第１燃料通路と、
当該燃料噴射弁に対して前記代替燃料を供給する第２供給管に通じる第２燃料通路と、
前記噴孔に通じる燃料貯留部と、
前記燃料貯留部と前記噴孔との連通を開放可能に遮断する針弁と、
前記第１燃料通路と前記燃料貯留部とを連通する連通室と、
前記第１燃料通路から前記連通室の内部に貯留された前記化石燃料と前記第２燃料通路からの前記代替燃料とを合流させる合流通路と、
を備え、
前記合流通路は、前記針弁に対し、前記合流通路の入口側から出口側に向かって前記噴孔とは反対側に傾斜する、
ことを特徴とする燃料噴射弁。

【請求項2】

前記針弁は、前記噴孔から離間するに従って縮径する括れ部を有し、
前記括れ部は、前記合流通路の軸線と交差するように配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。

【請求項3】

前記第２燃料通路と前記合流通路とを連通するとともに、前記合流通路を複数に分岐させる分岐部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。

【請求項4】

前記合流通路の軸線と前記針弁の軸線とのなす角度は、４５度以下である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、舶用ディーゼルエンジンの燃料噴射弁に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、船舶の分野においては、舶用ディーゼルエンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物の含有量（排出量）を低減するために、舶用ディーゼルエンジンの燃焼室内へ燃料および水を噴射する燃料噴射弁が提案されている。例えば、特許文献１には、燃料用ポンプから圧送された燃料を流通させる燃料油路と、注水用ポンプから圧送された水を上記燃料油路の所定の位置に注入するための注水路とを備え、上記燃料油路内の燃料および水を、燃料から交互に層をなすよう順次、舶用ディーゼルエンジンの燃焼室内へ噴射（すなわち層状噴射）する燃料噴射弁が開示されている。

【0003】

また、船舶の分野においては、近年、舶用ディーゼルエンジンから排出される二酸化炭素の排出量を削減するために、舶用燃料として採用されている従来の重油等の化石燃料と、当該化石燃料を代替する代替燃料との混焼によって駆動するタイプの舶用ディーゼルエンジンが開発されつつある。ここでいう代替燃料とは、例えばアンモニア、メタノールまたは液化石油ガス（ＬＰＧ）等、化石燃料に比べて燃焼時における二酸化炭素の排出量が少ない燃料である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第７１４９１０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このようなタイプの舶用ディーゼルエンジンにおいては、燃焼室内での化石燃料と代替燃料との混焼を実現するために、上述した水を代替燃料に置き換え、燃焼室内に対して化石燃料と代替燃料とを層状噴射し得る燃料噴射弁が要求されている。しかしながら、上述した燃料および水を層状噴射する従来の燃料噴射弁を、化石燃料および代替燃料を層状噴射するための燃料噴射弁として単に転用しても、舶用ディーゼルエンジンの燃焼室内において、化石燃料と代替燃料との混焼が十分に行われない場合がある。それ故、上述した従来の燃料噴射弁では、混焼に必要な化石燃料および代替燃料の層状噴射を安定して行うことが困難である。

【0006】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、舶用ディーゼルエンジンの燃焼室内に対し、混焼に必要な化石燃料および代替燃料を安定して層状噴射することができる燃料噴射弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る燃料噴射弁は、舶用ディーゼルエンジンの燃焼室内へ化石燃料および代替燃料を噴孔から噴射する燃料噴射弁において、当該燃料噴射弁に対して前記化石燃料を供給する第１供給管に通じる第１燃料通路と、当該燃料噴射弁に対して前記代替燃料を供給する第２供給管に通じる第２燃料通路と、前記噴孔に通じる燃料貯留部と、前記燃料貯留部と前記噴孔との連通を開放可能に遮断する針弁と、前記第１燃料通路と前記燃料貯留部とを連通する連通室と、前記第１燃料通路から前記連通室の内部に貯留された前記化石燃料と前記第２燃料通路からの前記代替燃料とを合流させる合流通路と、を備え、前記合流通路は、前記針弁に対し、前記合流通路の入口側から出口側に向かって前記噴孔とは反対側に傾斜する、ことを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る燃料噴射弁は、上記の発明において、前記針弁は、前記噴孔から離間するに従って縮径する括れ部を有し、前記括れ部は、前記合流通路の軸線と交差するように配置される、ことを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係る燃料噴射弁は、上記の発明において、前記第２燃料通路と前記合流通路とを連通するとともに、前記合流通路を複数に分岐させる分岐部をさらに備える、ことを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る燃料噴射弁は、上記の発明において、前記合流通路の軸線と前記針弁の軸線とのなす角度は、４５度以下である、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、舶用ディーゼルエンジンの燃焼室内に対し、混焼に必要な化石燃料および代替燃料を安定して層状噴射することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁の一構成例を示す断面模式図である。

【図2】図２は、図１に示す燃料噴射弁のノズル部分の拡大図である。

【図3】図３は、燃料噴射弁の内部に化石燃料および代替燃料を貯留する状態の一例を示す模式図である。

【図4】図４は、燃料噴射弁から化石燃料および代替燃料が層状噴射される状態の一例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、添付図面を参照して、本発明に係る燃料噴射弁の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。

【0014】

（燃料噴射弁の構成）
まず、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁の一構成例を示す断面模式図である。図２は、図１に示す燃料噴射弁のノズル部分の拡大図である。以下では、本実施形態に係る燃料噴射弁１０の構成を説明し易くするために、燃料噴射弁１０の燃料噴射側を先端側とし、当該燃料噴射側とは反対側を後端側とする。

【0015】

本実施形態に係る燃料噴射弁１０は、舶用ディーゼルエンジンのシリンダ（図示せず）に取り付けられ、化石燃料用ポンプ（図示せず）から圧送された化石燃料と代替燃料用ポンプ（図示せず）から圧送された代替燃料とを、例えば図１に示す噴孔１２から当該シリンダの燃焼室内へ噴射するためのものである。本実施形態において、化石燃料および代替燃料の噴射とは、例えば化石燃料層－代替燃料層－化石燃料層等、化石燃料から代替燃料の順に交互に層をなすよう、化石燃料および代替燃料を順次噴射する層状噴射を意味する。また、化石燃料は、ディーゼル燃料、留出油、残渣油等、原油から精製され得る燃料一般である。代替燃料は、化石燃料を代替する燃料であり、例えば液体アンモニア、メタノール、液化石油ガス（ＬＰＧ）または液化天然ガス（ＬＮＧ）等、化石燃料に比べて燃焼時における二酸化炭素の排出量が少ない燃料である。

【0016】

図１に示すように、燃料噴射弁１０は、先端に噴孔１２を有するノズル１と、ノズル１の後端側に位置するノズル接合部２と、ノズル接合部２の後端側に位置する噴射弁本体３と、締結部４と、噴射弁本体３の後端側に位置する第１燃料受入部５および第２燃料受入部６と、を備える。ノズル１は、その後端部がノズル接合部２に螺着される等の手法により、ノズル接合部２に接合される。ノズル接合部２と噴射弁本体３とは、ナット状の締結部４によって外周から締結されることにより、ノズル接合部２の後端部と噴射弁本体３の先端部とを連結した状態で固定される。第１燃料受入部５および第２燃料受入部６は、噴射弁本体３の後端部に螺着される等の手法により、噴射弁本体３に各々接合される。

【0017】

また、図１に示すように、燃料噴射弁１０は、化石燃料Ｆ１を流通させる第１燃料通路１０１と、代替燃料Ｆ２を流通させる第２燃料通路１０２とを内部に備えている。さらに、図１、２に示すように、燃料噴射弁１０は、噴孔１２に通じる燃料貯留部１１と、燃料貯留部１１と噴孔１２との連通を開放可能に遮断する針弁７と、第１燃料通路１０１と燃料貯留部１１とを連通する連通室１３と、第２燃料通路１０２からの代替燃料Ｆ２を連通室１３内へ導くための合流通路１４および分岐部２４とを内部に備えている。

【0018】

ノズル１は、燃料噴射弁１０の先端部分を構成するものである。図１、２に示すように、ノズル１は、燃料貯留部１１と、噴孔１２とを有する。燃料貯留部１１は、針弁７の軸線Ｌ１の方向（すなわち針弁７の長手方向）に長手となる孔状をなすように、ノズル１の内部に設けられる。燃料貯留部１１の先端側には、先端通路１１ａが設けられている。先端通路１１ａは、針弁７の軸線Ｌ１の方向に長手であり且つ燃料貯留部１１の内径よりも小さい内径を有する孔状に形成される。燃料貯留部１１は、この先端通路１１ａを介して噴孔１２と連通する。このような燃料貯留部１１は、例えば、第１燃料通路１０１から連通室１３を介して流入した化石燃料Ｆ１を、次回の燃料噴射におけるパイロット燃料として貯留する。パイロット燃料は、１サイクルの噴射毎に噴孔１２から層状噴射される複数層の燃料のうち、噴射順に数えて第１層目の燃料（すなわち最初に噴射される第１層目の燃料）である。

【0019】

また、燃料貯留部１１は、上述した化石燃料Ｆ１をパイロット燃料として貯留する機能に加えて、針弁７を摺動自在に収容する針弁収容部４１の一部としての機能を兼ね備える。針弁７は、例えば図１、２に示すように、中途部に括れ部８を有する針状の弁である。針弁７は、後述する調整ばね３５の付勢力を利用して、燃料貯留部１１の先端側の内壁部（シート部）に着脱可能に接触し、これにより、燃料貯留部１１と噴孔１２との連通を開放可能に遮断する。図２に示すように、燃料貯留部１１は、このような針弁７のうち括れ部８よりも先端側の部分を、針弁７が軸線Ｌ１の方向に摺動（往復運動）し得るように収容する。

【0020】

また、図１、２に示すように、ノズル１とノズル接合部２との間には連通室１３が設けられ、ノズル１の内部には合流通路１４が設けられている。連通室１３は、例えば、燃料貯留部１１から後端側に向かって拡径しながら延在する空間をなすように、ノズル１の後端部に設けられる。このような連通室１３は、図１、２に示すように、第１燃料通路１０１と燃料貯留部１１とを連通し、第１燃料通路１０１からの化石燃料Ｆ１または第２燃料通路１０２からの代替燃料Ｆ２を貯留する。

【0021】

合流通路１４は、第１燃料通路１０１からの化石燃料Ｆ１と第２燃料通路１０２からの代替燃料Ｆ２とを連通室１３の内部において合流させる通路である。詳細には、図２に示すように、合流通路１４は、その入口部１４ａ側から出口部１４ｂ側に向かって噴孔１２とは反対側に傾斜する通路であり、ノズル１の一部を貫通するように設けられる。例えば図１、２に示すように、合流通路１４は、後述する分岐部２４を介して第２燃料通路１０２に通じるとともに、当該分岐部２４から複数に分岐している。このような合流通路１４は、第１燃料通路１０１から連通室１３の内部に貯留された化石燃料Ｆ１と、第２燃料通路１０２から分岐部２４を介して受け入れた代替燃料Ｆ２とを合流させる。上記合流通路１４から合流した代替燃料Ｆ２は、１サイクルの噴射毎に噴孔１２から層状噴射される複数層の燃料のうち、噴射順に数えて第２層目の燃料（すなわちパイロット燃料に後続して噴射される燃料）として、連通室１３の内部に貯留される。

【0022】

上記複数の合流通路１４の各々について、合流通路１４の軸線Ｌ２と針弁７の軸線Ｌ１とのなす角度θ１は、９０度未満であり、４５度以下であることが好ましい。また、図２に示すように、針弁７は、噴孔１２から離間するに従って縮径する括れ部８を有する。括れ部８は、図２に示すように、針弁７の中途部をなすよう針弁７と一体的に形成される。例えば、括れ部８は、針弁７の中途部における第１位置から当該第１位置よりも後端側の第２位置に至るまで、針弁７の外径から順次縮径し、当該第２位置から当該第２位置よりも後端側の第３位置に至るまで、順次拡径して針弁７の外径に戻る。また、括れ部８は、図２に示すように、合流通路１４から流入する代替燃料Ｆ２の流れを受ける受け面８ａを有し、合流通路１４の軸線Ｌ２と交差するように配置される。このとき、合流通路１４の軸線Ｌ２と括れ部８の受け面８ａとのなす角度θ２は、上述した角度θ１に比べて小さい角度であり、４５度未満であることが好ましい。

【0023】

ノズル接合部２は、ノズル１と噴射弁本体３との間の中間部分を構成するものである。詳細には、図１に示すように、ノズル接合部２の先端側にはノズル１が接合され、ノズル接合部２の後端側には噴射弁本体３が接合される。ノズル接合部２と噴射弁本体３との接合は締結部４によって固定され、これにより、ノズル接合部２を介してノズル１と噴射弁本体３とが固定される。

【0024】

また、図１、２に示すように、ノズル接合部２は、挿通孔２１と、第１燃料通路２２と、第２燃料通路２３と、分岐部２４とを有する。挿通孔２１は、針弁７を摺動自在に収容する針弁収容部４１の一部を構成するものであり、針弁７の軸線Ｌ１の方向に長手となる孔状をなすように、ノズル接合部２の内部に設けられる。例えば、図１、２に示すように、挿通孔２１は、連通室１３を介して燃料貯留部１１と軸線Ｌ１の方向に連通し、針弁７のうち括れ部８よりも後端側の部分を摺動自在に収容する。すなわち、針弁収容部４１は、燃料貯留部１１と挿通孔２１とによって構成される。針弁７は、連通室１３を貫通した態様で軸線Ｌ１の方向に摺動（往復運動）し得るように、針弁収容部４１の内部に収容される。

【0025】

第１燃料通路２２は、化石燃料Ｆ１を流通させる第１燃料通路１０１の一部を構成する通路である。図１、２に示すように、第１燃料通路２２は、噴射弁本体３の第１燃料通路３１とノズル１の連通室１３とを連通するように、ノズル接合部２の内部に設けられる。また、第２燃料通路２３は、代替燃料Ｆ２を流通させる第２燃料通路１０２の一部を構成する通路である。図１、２に示すように、第２燃料通路２３は、噴射弁本体３の第２燃料通路３２と分岐部２４とを連通するように、ノズル接合部２の内部に設けられる。

【0026】

分岐部２４は、ノズル１内の合流通路１４を、上述した第２燃料通路１０２と連通した状態で複数に分岐させるものである。詳細には、図１、２に示すように、分岐部２４は、ノズル接合部２の内周面に沿って通路をなすように、ノズル接合部２の内部に形成される。ノズル１がノズル接合部２に接合された状態において、分岐部２４は、図１、２に示すように、ノズル１内に形成されている複数の合流通路１４に通じ、これら複数の合流通路１４と第２燃料通路２３とを連通する。これにより、分岐部２４は、上述した第２燃料通路１０２と合流通路１４とを連通するとともに、当該合流通路１４を複数に分岐させた状態となる。

【0027】

噴射弁本体３は、燃料噴射弁１０の後端部分を含む筐体を構成するものである。図１に示すように、噴射弁本体３は、第１燃料通路３１と第２燃料通路３２とを有する。第１燃料通路３１は、化石燃料Ｆ１を流通させる第１燃料通路１０１の一部を構成する通路である。図１に示すように、第１燃料通路３１は、第１燃料受入部５の第１燃料通路５１とノズル接合部２の第１燃料通路２２とを連通するように、噴射弁本体３の内部に設けられる。また、第２燃料通路３２は、代替燃料Ｆ２を流通させる第２燃料通路１０２の一部を構成する通路である。図１に示すように、第２燃料通路３２は、第２燃料受入部６の第２燃料通路６２とノズル接合部２の第２燃料通路２３とを連通するように、噴射弁本体３の内部に設けられる。

【0028】

また、噴射弁本体３は、図１に示すように、針弁７を動作させるための押し棒９と、押し棒９を挿通する挿通孔３３と、針弁７の開弁圧を調整する調整部３４とを有する。調整部３４は、図１に示すように、針弁７に付勢力を加える調整ばね３５と、調整ばね３５を受ける受け部３６と、調整ばね３５の付勢力を調整する調整ねじ３７と、これら調整ばね３５、受け部３６および調整ねじ３７を収容する収容部３８とを有する。

【0029】

挿通孔３３は、図１に示すように、針弁７の軸線Ｌ１の方向に長手となる孔状をなすように、噴射弁本体３の内部に設けられる。押し棒９は、図１に示すように挿通孔３３に挿通され、針弁７の軸線Ｌ１の方向に往復運動し得るように挿通孔３３の内部に収容される。押し棒９の一端部（先端部）は針弁７の後端部と接合され、押し棒９の他端部（後端部）は受け部３６と接合されている。このような押し棒９は、受け部３６を介して調整ばね３５の付勢力を針弁７に伝えつつ、針弁７とともに軸線Ｌ１の方向に摺動する。

【0030】

調整ばね３５は、例えば図１に示すように、コイルばねによって構成され、受け部３６に取り付けられた状態で収容部３８の内部に収容される。受け部３６は、調整ばね３５の先端部を受けた状態で収容部３８の内部に収容され、調整ばね３５の圧縮による付勢力を押し棒９に伝える。調整ねじ３７は、調整ばね３５の後端部を受けた状態で収容部３８の内部に収容される。調整ねじ３７は、収容部３８と螺合しつつ針弁７の軸線Ｌ１の方向に移動し、これにより、調整ばね３５の圧縮による付勢力を調整する。この調整ばねの付勢力は、押し棒９等を介して針弁７に伝えられることにより、針弁７の開弁圧に変換される。調整部３４は、調整ねじ３７によって調整ばね３５の付勢力を調整することにより、この針弁７の開弁圧を調整する。

【0031】

また、図１に示すように、噴射弁本体３の後端部には、第１燃料受入部５と第２燃料受入部６とが設けられている。第１燃料受入部５は、第１供給管１１１を介して化石燃料用ポンプから供給（圧送）された化石燃料Ｆ１を受け入れるためのものである。図１に示すように、第１燃料受入部５は、第１燃料通路５１を有し、螺着等の手法によって噴射弁本体３の後端部に取り付けられる。この第１燃料受入部５の入口部には、第１供給管１１１が接合される。

【0032】

第１燃料通路５１は、化石燃料Ｆ１を流通させる第１燃料通路１０１の一部を構成する通路である。図１に示すように、第１燃料通路５１は、第１供給管１１１と噴射弁本体３の第１燃料通路３１とを連通するように、第１燃料受入部５の内部に設けられる。本実施形態では、図１に示すように、ノズル接合部２の第１燃料通路２２と噴射弁本体３の第１燃料通路３１と第１燃料受入部５の第１燃料通路５１とにより、化石燃料Ｆ１を流通させる第１燃料通路１０１が構成される。すなわち、第１燃料通路１０１は、燃料噴射弁１０に対して化石燃料Ｆ１を供給する第１供給管１１１に通じ、この第１供給管１１１と燃料噴射弁１０の連通室１３とを連通する。このような第１燃料通路１０１の内部には、例えば、ポスト燃料として次回噴射される化石燃料Ｆ１が残留する。ポスト燃料は、１サイクルの噴射毎に噴孔１２から層状噴射される複数層の燃料のうち、噴射順に数えて第３層目の燃料（すなわち上述した第２層目の代替燃料Ｆ２に後続して噴射される化石燃料Ｆ１）である。

【0033】

第２燃料受入部６は、第２供給管１１２を介して代替燃料用ポンプから供給（圧送）された代替燃料Ｆ２を受け入れるためのものである。図１に示すように、第２燃料受入部６は、第２燃料通路６１、６２と逆止弁６３とを有し、螺着等の手法によって噴射弁本体３の後端部に取り付けられる。この第２燃料受入部６の入口部には、第２供給管１１２が接合される。

【0034】

第２燃料通路６１、６２は、代替燃料Ｆ２を流通させる第２燃料通路１０２の一部を構成する通路である。図１に示すように、第２燃料通路６１は、第２供給管１１２に通じるように、第２燃料受入部６の内部に設けられる。第２燃料通路６２は、噴射弁本体３の第２燃料通路３２に通じるように、第２燃料受入部６の内部に設けられる。また、これら第２燃料通路６１と第２燃料通路６２との間には逆止弁６３が設けられている。第２燃料通路６１は、この逆止弁６３を介して第２燃料通路６２と連通している。

【0035】

逆止弁６３は、第２供給管１１２側（上流側）の第２燃料通路６１から噴射弁本体３側（下流側）の第２燃料通路６２への代替燃料Ｆ２の流れを許可し、下流側の第２燃料通路６２から上流側の第２燃料通路６１への代替燃料Ｆ２の流れ（逆流）を禁止する。これにより、逆止弁６３は、第２供給管１１２から燃料噴射弁１０の第２燃料通路１０２へ流入した代替燃料Ｆ２の流れを、第２供給管１１２側からノズル１の合流通路１４側に向かう一方向に規制する。

【0036】

本実施形態では、図１に示すように、ノズル接合部２の第２燃料通路２３と噴射弁本体３の第２燃料通路３２と第２燃料受入部６の第２燃料通路６１、６２および逆止弁６３とにより、代替燃料Ｆ２を流通させる第２燃料通路１０２が構成される。すなわち、第２燃料通路１０２は、燃料噴射弁１０に対して代替燃料Ｆ２を供給する第２供給管１１２に通じ、この第２供給管１１２と燃料噴射弁１０の分岐部２４とを連通する。さらに、第２燃料通路１０２は、この分岐部２４を介して、第２供給管１１２と燃料噴射弁１０の合流通路１４とを連通する。このような第２燃料通路１０２の内部には、例えば、合流通路１４を介して連通室１３の内部へ注入される代替燃料Ｆ２が残留する。

【0037】

（燃料噴射弁の作用）
つぎに、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁１０の作用について説明する。燃料噴射弁１０は、噴射対象の化石燃料Ｆ１および代替燃料Ｆ２を貯留し、舶用ディーゼルエンジンのシリンダ内の燃焼室に対し、１サイクルの噴射毎に噴孔１２から化石燃料Ｆ１および代替燃料Ｆ２を層状噴射する。

【0038】

図３は、燃料噴射弁の内部に化石燃料および代替燃料を貯留する状態の一例を示す模式図である。化石燃料Ｆ１および代替燃料Ｆ２の層状噴射が前回行われてから次回行われるまでの期間（以下、非燃料噴射期間という）、図３に示すように、燃料噴射弁１０の第１燃料通路１０１、連通室１３および燃料貯留部１１の各内部には、化石燃料Ｆ１が貯留されている（状態Ｓ１）。

【0039】

この状態Ｓ１において、燃料貯留部１１内の化石燃料Ｆ１の圧力は、針弁７の開弁圧に比べて低い。このため、針弁７は、ノズル１の先端通路１１ａを閉塞して、燃料貯留部１１と噴孔１２との連通を遮断する。また、この状態Ｓ１において、燃料噴射弁１０の第２燃料通路１０２、分岐部２４および合流通路１４の各内部には、図３に示すように、代替燃料Ｆ２が貯留されている。この代替燃料Ｆ２は、上述した逆止弁６３（図１参照）の作用により、燃料噴射弁１０の後端側（図１に示す第２供給管１１２側）へ逆流しないようになっている。

【0040】

また、非燃料噴射期間においては、代替燃料Ｆ２が、次回の層状噴射に備えて新たに、代替燃料用ポンプから第２供給管１１２を介して燃料噴射弁１０に供給（圧送）され、これにより、燃料噴射弁１０内の化石燃料Ｆ１中に代替燃料Ｆ２が注入される（状態Ｓ２）。詳細には、状態Ｓ２において、この圧送された代替燃料Ｆ２は、第２供給管１１２から燃料噴射弁１０の第２燃料通路１０２の内部へ流入する。これに伴い、代替燃料Ｆ２は、図３に示すように、第２燃料通路１０２（詳細にはノズル接合部２の第２燃料通路２３）から分岐部２４を介して複数の合流通路１４の各内部へ流入し、これら複数の合流通路１４の各々から連通室１３の内部へ流入する。

【0041】

上記のように連通室１３の内部へ流入した代替燃料Ｆ２は、図３に示すように、針弁７に対する合流通路１４の傾斜に応じて燃料噴射弁１０の後端側（噴孔１２とは反対側）に流れつつ、連通室１３から第１燃料通路２２の内部へ化石燃料Ｆ１を押し戻す。この化石燃料Ｆ１は、上記状態Ｓ１において、連通室１３の内部に貯留されていたものである。代替燃料Ｆ２は、上記のように化石燃料Ｆ１を第１燃料通路２２の内部へ押し戻しつつ、複数の合流通路１４の各々から連通室１３の内部へ順次流入する。また、連通室１３の内部において、針弁７の括れ部８は、図３に示すように、上記流入した代替燃料Ｆ２を受け面８ａで受けつつ、燃料噴射弁１０の後端側に向かって代替燃料Ｆ２を円滑に流す。上記のようにして、代替燃料Ｆ２は、図３に示すように、連通室１３の先端部（先端の位置Ｐ１）から後端部に亘る全域に注入されつつ、連通室１３から第１燃料通路１０１の中途部の位置（例えば第１燃料通路２２の中途部の位置Ｐ２）まで化石燃料Ｆ１を押し戻す。

【0042】

この状態Ｓ２において、図３に示すように、燃料貯留部１１の内部には、化石燃料Ｆ１が貯留される。連通室１３の先端の位置Ｐ１から第１燃料通路２２の中途部の位置Ｐ２に亘る全域には、代替燃料Ｆ２が貯留される。また、第１燃料通路１０１の内部であって位置Ｐ２よりも上流側（第１供給管１１１側）の領域には、化石燃料Ｆ１（連通室１３から押し戻されたものを含む）が貯留される。以下では、この位置Ｐ２よりも上流側に貯留される化石燃料Ｆ１を、燃料貯留部１１内の化石燃料Ｆ１と区別して、上流側の化石燃料Ｆ１と称する場合がある。

【0043】

ここで、複数の合流通路１４の各々は、図２に示したように、入口側（分岐部２４側）から出口側（連通室１３側）に向かって噴孔１２とは反対側に傾斜している。すなわち、これら複数の合流通路１４の各軸線Ｌ２は、針弁７の軸線Ｌ１に対して９０度未満（好ましくは４５度以下）の角度θ１をなすよう傾斜している。このため、上記状態Ｓ２においては、図３中の破線矢印および×印によって例示されるように、合流通路１４から燃料貯留部１１に向かう代替燃料Ｆ２の流れが抑制される。これにより、合流通路１４からの代替燃料Ｆ２が燃料貯留部１１の内部へ流れ込んで、燃料貯留部１１の内部で化石燃料Ｆ１と代替燃料Ｆ２とが混じり合う事態を防止することができる。さらには、燃料貯留部１１の内部に貯留すべき化石燃料Ｆ１を、代替燃料Ｆ２の流入によって連通室１３や第１燃料通路２２の内部へ押し戻す事態を防止することができる。

【0044】

また、図２に示したように、針弁７の括れ部８が、合流通路１４の軸線Ｌ２と交差するように配置されている。このため、上記状態Ｓ２において、合流通路１４から連通室１３の内部へ流入した代替燃料Ｆ２を括れ部８の受け面８ａで受けることにより、当該代替燃料Ｆ２を燃料貯留部１１とは反対側へ円滑に流すことができる。この結果、合流通路１４から燃料貯留部１１に向かう代替燃料Ｆ２の流れ（図３中の破線矢印および×印参照）を、より起こり難くすることができる。さらには、針弁７に括れ部８が設けられていない場合に比べ、合流通路１４の出口部１４ｂから針弁７までの距離を長くすることができる。このため、合流通路１４から連通室１３の内部へ流入した代替燃料Ｆ２が針弁７に接触する際の勢いを弱めることができ、これにより、針弁７との接触時における代替燃料Ｆ２の乱流を抑制して、合流通路１４から燃料貯留部１１に向かう代替燃料Ｆ２の流れを、より一層起こり難くすることができる。

【0045】

また、図２に示したように、連通室１３の内部へ代替燃料Ｆ２を流入させる合流通路１４が、分岐部２４から複数に分岐している。このため、上記状態Ｓ２において、連通室１３の内周方向における複数箇所から代替燃料Ｆ２を注入することができ、これにより、代替燃料Ｆ２の流入による壁を、連通室１３の内周方向に沿って広範囲に形成することができる。この結果、燃料貯留部１１から連通室１３へ向かう化石燃料Ｆ１の流れを、当該代替燃料Ｆ２の壁によって抑制（遮断）することができ、燃料貯留部１１内の化石燃料Ｆ１が連通室１３や第１燃料通路２２の内部へ混入する事態を防止することができる。

【0046】

上述した非燃料噴射期間の後、例えば、化石燃料用ポンプから燃料噴射弁１０に対する化石燃料Ｆ１の圧送力により、舶用ディーゼルエンジンのシリンダ内の燃焼室に対し、１サイクルでの化石燃料Ｆ１および代替燃料Ｆ２の層状噴射が行われる。

【0047】

図４は、燃料噴射弁から化石燃料および代替燃料が層状噴射される状態の一例を示す模式図である。燃料噴射弁１０から化石燃料Ｆ１および代替燃料Ｆ２が層状噴射される期間（以下、燃料噴射期間という）、状態Ｓ２の燃料噴射弁１０に貯留された化石燃料Ｆ１および代替燃料Ｆ２が、噴孔１２から上記燃焼室内へ層状噴射される。

【0048】

詳細には、図４に示すように、状態Ｓ２の燃料噴射弁１０において、燃料貯留部１１の内部（燃料貯留部１１の先端部から位置Ｐ１までの領域）には、化石燃料Ｆ１が、層状噴射における第１層目の燃料（パイロット燃料）として貯留されている。連通室１３の先端部（位置Ｐ１）から第１燃料通路２２の中途部（位置Ｐ２）までの領域には、代替燃料Ｆ２が、上記パイロット燃料に後続する第２層目の燃料として貯留されている。第１燃料通路１０１における位置Ｐ２よりも上流側の領域には、上流側の化石燃料Ｆ１が、上記第２層目の代替燃料Ｆ２に後続する第３層目の燃料（ポスト燃料）として貯留されている。

【0049】

燃料噴射期間においては、上記状態Ｓ２の燃料噴射弁１０の第１燃料通路１０１に対し、針弁７の開弁圧を超える高圧の化石燃料Ｆ１が、化石燃料用ポンプから第１供給管１１１を介して圧送される。この場合、燃料貯留部１１内の化石燃料Ｆ１の圧力は、針弁７の開弁圧よりも高圧に上昇する。針弁７は、この燃料貯留部１１内の上昇した化石燃料Ｆ１の圧力を先端部で受け、この圧力を利用して噴孔１２から離間する方向に摺動し、これにより、燃料貯留部１１と噴孔１２との連通を開放する。図４に示すように、燃料貯留部１１は先端通路１１ａを介して噴孔１２と連通した状態となり、上記圧力の作用により、化石燃料Ｆ１および代替燃料Ｆ２が噴孔１２から層状噴射される（状態Ｓ３）。

【0050】

この状態Ｓ３においては、図４に示すように、燃料貯留部１１内の化石燃料Ｆ１が、第１層目の燃料であるパイロット燃料Ｆａとして噴孔１２から噴射される。このパイロット燃料Ｆａに後続して、上述した位置Ｐ１と位置Ｐ２との間の代替燃料Ｆ２が、第２層目の燃料として噴孔１２から噴射される。この代替燃料Ｆ２に後続して、当該位置Ｐ２よりも上流側の化石燃料Ｆ１が、第３層目の燃料であるポスト燃料Ｆｂとして噴孔１２から噴射される。その後、燃料貯留部１１内の化石燃料Ｆ１の圧力は、針弁７の開弁圧以下に減少する。この場合、針弁７は、上述した調整ばね３５（図１参照）の付勢力を利用して噴孔１２側へ摺動し、燃料貯留部１１と噴孔１２との連通を再び遮断する。これにより、１サイクルの化石燃料Ｆ１および代替燃料Ｆ２の層状噴射が終了する。燃料噴射弁１０は、図４の状態Ｓ３から図３の状態Ｓ１に戻る。

【0051】

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁１０は、化石燃料Ｆ１を供給する第１供給管１１１に通じる第１燃料通路１０１と、代替燃料Ｆ２を供給する第２供給管１１２に通じる第２燃料通路１０２と、舶用ディーゼルエンジンの燃焼室内へ化石燃料Ｆ１および代替燃料Ｆ２を噴射するための噴孔１２に通じる燃料貯留部１１と、燃料貯留部１１と噴孔１２との連通を開放可能に遮断する針弁７と、第１燃料通路１０１と燃料貯留部１１とを連通する連通室１３と、第１燃料通路１０１から連通室１３の内部に貯留された化石燃料Ｆ１と第２燃料通路１０２からの代替燃料Ｆ２とを合流させる合流通路１４と、を備えている。この燃料噴射弁１０において、合流通路１４は、針弁７に対し、合流通路１４の入口部１４ａ側から出口部１４ｂ側に向かって噴孔１２とは反対側に傾斜するように構成されている。

【0052】

上記の構成により、合流通路１４から燃料貯留部１１に向かう代替燃料Ｆ２の流れを抑制しつつ、合流通路１４から連通室１３の内部へ代替燃料Ｆ２を注入することができる。このため、合流通路１４からの代替燃料Ｆ２が燃料貯留部１１の内部へ流れ込んで、燃料貯留部１１の内部で化石燃料Ｆ１と代替燃料Ｆ２とが混じり合う事態を防止するとともに、燃料貯留部１１の内部に貯留すべき化石燃料Ｆ１を、代替燃料Ｆ２の流入によって連通室１３や第１燃料通路１０１の内部へ押し戻す事態を防止することができる。これにより、燃料貯留部１１内の化石燃料Ｆ１からなる第１層目の燃料層と、上記代替燃料Ｆ２の注入によって連通室１３から第１燃料通路１０１の中途部まで押し戻された上流側の化石燃料Ｆ１からなる第３層目の燃料層と、これら第１層目の燃料層と第３層目の燃料層との間に介在する代替燃料Ｆ２からなる第２層目の燃料層とを、明確に分けて形成することができる。このように形成された各燃料層を第１層目、第２層目、第３層目の順に噴孔１２から噴射することにより、舶用ディーゼルエンジンの燃焼室内に対し、混焼に必要な化石燃料Ｆ１および代替燃料Ｆ２を安定して層状噴射することができる。

【0053】

また、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁１０では、噴孔１２から離間するに従って縮径する括れ部８を針弁７に設け、この括れ部８を、合流通路１４の軸線Ｌ２と交差するように配置している。このため、合流通路１４から連通室１３の内部へ注入した代替燃料Ｆ２を括れ部８の表面（受け面８ａ）で受けて、当該代替燃料Ｆ２を燃料貯留部１１とは反対側へ円滑に流すことができる。さらには、針弁７に括れ部８が設けられていない場合に比べ、合流通路１４の出口部１４ｂから針弁７までの距離を長くすることができ、これにより、合流通路１４から連通室１３の内部へ注入した代替燃料Ｆ２が針弁７に接触する際の勢いを弱めることができる。この結果、針弁７との接触時における代替燃料Ｆ２の乱流を抑制して、合流通路１４から燃料貯留部１１に向かう代替燃料Ｆ２の流れを、より起こり難くすることができる。

【0054】

また、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁１０は、第２燃料通路１０２と合流通路１４とを連通するとともに、合流通路１４を複数に分岐させる分岐部２４をさらに備えている。このため、連通室１３の内周方向における複数箇所の合流通路１４から、連通室１３の内部へ代替燃料Ｆ２を注入することができ、これにより、代替燃料Ｆ２の流入による壁を、連通室１３の内周方向に沿って広範囲に形成することができる。この結果、燃料貯留部１１から連通室１３へ向かう化石燃料Ｆ１の流れを、当該代替燃料Ｆ２の壁によって遮断できることから、燃料貯留部１１内の化石燃料Ｆ１が連通室１３や第１燃料通路１０１の内部へ混入する事態を、より防止することができる。

【0055】

なお、上述した実施形態では、化石燃料Ｆ１および代替燃料Ｆ２の層状噴射として、化石燃料Ｆ１－代替燃料Ｆ２－化石燃料Ｆ１の順に３つの燃料層が並ぶ層状噴射を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、燃料噴射弁１０は、化石燃料Ｆ１から代替燃料Ｆ２の順に燃料層が交互に並ぶ複数層（２層以上）の層状噴射を行うものであってもよい。

【0056】

また、上述した実施形態では、代替燃料Ｆ２の合流通路１４を分岐部２４から複数に分岐させていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、代替燃料Ｆ２の合流通路１４は、複数に分岐せず、第２燃料通路１０２（ノズル接合部２の第２燃料通路２３）と連通室１３とを連通するものであってもよい。

【0057】

また、上述した実施形態では、単一の噴孔１２を備える燃料噴射弁１０を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、燃料噴射弁１０は、複数の噴孔１２をノズル１の先端部に有していてもよい。

【0058】

また、上述した実施形態では、針弁７に括れ部８が設けられた燃料噴射弁１０を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、燃料噴射弁１０の針弁７は、その中途部に括れ部８を有していなくもよい。

【0059】

また、上述した実施形態により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

【符号の説明】

【0060】

１ ノズル
２ ノズル接合部
３ 噴射弁本体
４ 締結部
５ 第１燃料受入部
６ 第２燃料受入部
７ 針弁
８ 括れ部
８ａ 受け面
９ 押し棒
１０ 燃料噴射弁
１１ 燃料貯留部
１１ａ 先端通路
１２ 噴孔
１３ 連通室
１４ 合流通路
１４ａ 入口部
１４ｂ 出口部
２１ 挿通孔
２２ 第１燃料通路
２３ 第２燃料通路
２４ 分岐部
３１ 第１燃料通路
３２ 第２燃料通路
３３ 挿通孔
３４ 調整部
３５ 調整ばね
３６ 受け部
３７ 調整ねじ
３８ 収容部
４１ 針弁収容部
５１ 第１燃料通路
６１、６２ 第２燃料通路
６３ 逆止弁
１０１ 第１燃料通路
１０２ 第２燃料通路
１１１ 第１供給管
１１２ 第２供給管
Ｆ１ 化石燃料
Ｆ２ 代替燃料
Ｆａ パイロット燃料
Ｆｂ ポスト燃料
Ｌ１、Ｌ２ 軸線
Ｐ１、Ｐ２ 位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】