JP2002202007A - 燃料・水噴射内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な制御方法で以って高精度の水噴
射制御を行い得、さらには２種類の燃料と水とを噴射す
る内燃機関において高い燃焼性能を維持してＮＯｘ低減
を実現できる燃料・水噴射内燃機関を提供する。 【解決手段】 燃料噴射ポンプからの高圧燃料と、水通
路を経て供給された水とを１つの燃料噴射弁から燃焼室
内に噴射するように構成された燃料・水噴射内燃機関に
おいて、前記水通路を燃料通路に接続し、前記水通路に
設けられた注水弁を備え、水の注入量を調整可能にされ
該水を前記注水弁側に圧送する水・燃料注入ポンプを設
けてこれの吐出側を前記水通路に接続してなることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射ポンプか
ら燃料通路を経て供給された高圧の燃料と、水ポンプか
ら供給された水とを１つの燃料噴射弁から燃焼室内に噴
射するように構成された燃料・水噴射内燃機関、特にＡ
重油等の燃焼性の良好な燃料とＣ重油等のいわゆる粗悪
油を燃料とする燃料・水噴射内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】デイーゼル機関においては、窒素酸化物
（ＮＯｘ）低減のための有効な技術として、燃料噴射弁
から燃料と水とを燃焼室内に噴射する燃料・水噴射デイ
ーゼル機関が提案されている。かかる技術の一つとし
て、本件出願人の出願に係る特許第２７７２１１４号の
発明がある。図７はかかる発明の構成を示し、図におい
て、００１は燃料噴射ポンプ、３は燃料噴射弁、０１は
燃料タンク、０２は燃料給油ポンプ、０１９は水タン
ク、０１８は水供給ポンプ、０１６は燃料噴射弁３への
水の供給を制御する制御弁、０２０は該制御弁０１６を
開閉制御するコントロール装置である。

【０００３】かかる燃料・水噴射デイーゼル機関におい
て、水タンク０１９より水供給ポンプ０１８によって圧
送された水は水供給管０１７を通り前記制御弁０１６に
送られる。燃料噴射ポンプ００１の燃料吐出休止期間中
に、前記コントロール装置０２０を介して前記制御弁０
１６は開弁され、所定量の水を供給管０１５を介して前
記燃料噴射弁３の水通路０２１に送り込む。このとき、
燃料噴射ポンプ００１の逆止弁０７の開弁圧力Ｐｒ、前
記水通路０２１の燃料弁内逆止弁４の開弁圧力Ｐｐ、燃
料噴射弁３の針弁０１１の開弁圧力Ｐ０とすると、Ｐ０
＞Ｐｒ、Ｐ０＞Ｐｐと設定されているため、前記燃料噴
射弁３内の水通路０２１に供給された水は、燃料弁内逆
止弁０１３を経て水通路０３０及び燃料と水との合流部
０３１を通り燃料通路０２２内に流入する。

【０００４】前記燃料通路０２２内の合流部０３１より
も燃料噴射ポンプ００１側にある燃料は該燃料噴射ポン
プ００１の方向に高圧燃料管０８を通して押し戻され
る。その結果、前記燃料噴射弁３内には油溜部０１２及
び該油溜部０１２から合流部０３１までの容積分の燃料
で満たされ、該合流部０３１の上流側の燃料通路０２２
には所定量の水が満たされ、さらにその上流側には再び
燃料が満たされた層状状態となっている。

【０００５】次いで、前記燃料噴射ポンプ００１の吐出
が開始されて燃料噴射弁３内の燃料が圧縮され、圧力が
上昇して該燃料噴射弁３の開弁圧力Ｐ０以上になると、
針弁０１１が開かれ噴射が開始される。該噴射は、前記
のように層状状態にある燃料及び水のうち、先ず燃料が
噴射され、着火遅れ期間を経た後、燃焼を開始する。引
き続き水が燃焼中の先行燃料噴霧火炎をめがけて噴射さ
れる。このとき噴射される水も噴霧となってその内部に
燃焼室内の空気を取り込んでいるため、先行噴射された
燃料に空気を供給する形となって燃焼が活発化される。
そして、最後に残りの燃料が、先行した水噴霧の中に噴
射され燃焼する。かかる燃料と水の噴射に伴う熱的影響
により火炎の温度上昇が抑えられ、ＮＯｘの発生が抑制
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７に示される特許第
２７７２１１４号の発明においては、燃料噴射弁３に燃
料と水とを層状に充填した後、高圧燃料により燃焼室内
に押し出して噴射し、かかる燃料と水の噴射に伴う熱的
影響により火炎の温度上昇が抑えられ、ＮＯｘの発生が
抑制される。

【０００７】しかしながら、かかる従来技術にあって
は、燃料噴射弁３への注水量を、コントロール装置０２
０により制御弁０１６のストローク及び開弁タイミング
を変化させて制御しているため、所要の注水量及び注水
タイミングを得るには該制御弁０１６の制御精度を高く
維持することを要し、注水制御に困難を伴う。

【０００８】さらに、かかる従来技術にあっては、大型
舶用デイーゼル機関のようにＣ重油等の粗悪燃料を主燃
料とし、これにＡ重油等の燃焼性の良好な燃料を併用し
ている燃料・水噴射デイーゼル機関における、２種類の
燃料と水との噴射制御手段については開示されていない
ため、燃焼性の異なる２種類の燃料を用いる燃料・水噴
射デイーゼル機関においては高い燃焼性能を維持しての
ＮＯｘ低減をなすのは困難を伴う。等の問題点を有して
いる。

【０００９】本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、
比較的簡単な制御方法で以って高精度の水噴射制御を行
い得、２種類の燃料と水とを噴射する内燃機関において
高い燃焼性能を維持してＮＯｘ低減を実現できる燃料・
水噴射内燃機関を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、請求項１記載の発明として、燃料と水とを
燃焼室に噴射する燃料・水噴射内燃機関であって、燃料
噴射ポンプと連通する燃料通路と逆止弁とを内蔵し、か
つ該燃料通路と合流する水供給路とを有する燃料噴射弁
と、前記燃料噴射ポンプが休止している間に所定量の水
を前記水供給路を通じて合流部から前記燃料通路内に供
給する水供給手段を備えるとともに、前記燃料噴射弁の
油溜部の容積と前記合流部から油溜部までの容積の合計
が全燃料噴射量の５％以上７５％以下である燃料、水噴
射内燃機関において、水ポンプからの水通路を前記燃料
通路に接続するとともに、前記水通路に設けられて前記
燃料通路内の圧力が該水通路内の圧力よりも低下したと
き開弁される注水弁と、水の注入時期及び注入量を調整
可能にされ該水を前記注水弁側に圧送する水・燃料注入
ポンプを備え、該水・燃料注入ポンプの吐出側を前記水
通路に接続してなることを特徴とする燃料・水噴射内燃
機関を提案する。

【００１１】請求項２記載の発明は、前記水・燃料注入
ポンプは、プランジャバレル内に往復動自在に嵌合され
たプランジャを機関の回転に連動されて回転するカムに
よって往復動させることにより、水を加圧して前記注水
弁側に送出するとともに、前記プランジャにおけるリー
ド部の位置変化により水の注入量を調整可能にされた往
復動式ポンプからなることを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１に加え
て、機関の主燃料が供給される主燃料通路と副燃料が供
給される副燃料通路とを併設し、前記燃料供給通路に前
記燃料供給通路と前記主燃料通路または前記副燃料通路
との接続を切り換える燃料側切換弁を設け、さらに前記
水通路の前記水・燃料注入ポンプの上流部位に前記副燃
料通路を接続し、該接続部に前記水通路と前記副燃料通
路との接続あるいは遮断を司る水側切換弁を設けてなる
ことを特徴とする。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１におい
て、前記水・燃料注入ポンプを、プランジャバレル内に
往復動自在に嵌合されたプランジャを機関の回転に連動
されて回転するカムによって往復動させることによりプ
ランジャ室に供給された燃料あるいは水を加圧して前記
注水弁側に送出するとともに前記カムのプロフィール及
び前記プランジャにおけるリード部の位置変化により前
記燃料あるいは水の注入時期および注入量を調整可能に
された往復動式ポンプにて構成し、前記水ポンプ出口側
の水通路を入口出口間の差圧により開閉される水逆止弁
を介して前記水ポンプから注水弁までの水供給管の途中
に接続し、さらに前記水・燃料注入ポンプのプランジャ
リード部によって開閉される給油口に入口出口間の差圧
により開閉される燃料入口弁を介して前記燃料供給通路
の途中から分岐された燃料分岐管を接続してなることを
特徴とする。

【００１４】かかる発明によれば、燃料側切換弁を切り
換えることにより、例えばＣ重油とＡ重油のように燃焼
性の異なる２種類の燃料の燃料噴射ポンプ及び燃料噴射
弁への供給を切り換え、燃料噴射ポンプへの燃料供給管
に設けられた燃料用電磁弁の開閉時期及び開閉期間によ
って燃料噴射タイミング及び噴射量を調整することがで
きるとともに、水供給管路に水・燃料注入ポンプを設け
て、該水・燃料注入ポンプのリード部の位置により水の
注入時期及び注入量を調整して、燃料噴射から次のサイ
クルの燃料噴射までの間の燃料噴射休止期間における所
定期間内に、水を、前記水・燃料注入ポンプにより注水
弁を介して燃料噴射弁に供給することができる。これに
より、２種類の燃料と水とを適正な噴射時期及び所要の
噴射量で以って噴射、燃焼させて、高い燃焼性能を維持
しつつＮＯｘ低減が可能となる。

【００１５】また、機関の運転終了前における、燃料側
切換弁及び水側切換弁の操作により、燃料噴射ポンプ及
び燃料噴射弁には前記燃料側切換弁及び燃料用電磁弁を
経て性状の良好な副燃料が供給されるとともに、水・燃
料注入ポンプにも前記水側切換弁を経て前記副燃料が供
給されることにより、機関停止中に燃料噴射ポンプ、燃
料噴射弁及び水・燃料注入ポンプには前記副燃料が侵入
しあるいは貯められて、水分は完全にフラッシングされ
これらの機器内に残存することがなく、該水分による及
び水・燃料注入ポンプ及び前記各機器の錆びの発生を防
止できる。

【００１６】請求項５記載の発明は、請求項４に加え
て、機関の主燃料が供給される主燃料通路と前記主燃料
よりも燃焼性の良好な副燃料が供給される副燃料通路と
を併設し、前記燃料供給通路の前記燃料用電磁弁よりも
上流部位に前記燃料供給通路と前記主燃料通路または前
記副燃料通路との接続を切り換える燃料側切換弁を設
け、前記燃料供給通路の前記燃料側切換弁よりも下流部
位を前記水・燃料注入ポンプの給油口に接続してなるこ
とを特徴とする。

【００１７】かかる発明によれば、前記水・燃料注入ポ
ンプのプランジャを回転させてその有効行程を機関出力
あるいは機関回転数に従い変化させ、前記プランジャ室
内における水と燃料との割合を調整できることとなる。
これにより、高価な制御手段を装備することなく機関の
運転状態と連動して水噴射の制御が可能となる。

【００１８】請求項６記載の発明は、請求項４に加え
て、前記水通路の途中に、第２の燃料を供給する第２の
燃料供給管を入口出口間の差圧により開閉される送出弁
を介して接続し、前記水・燃料注入ポンプのプランジャ
吸入行程時に前記第２の燃料を水とともに前記プランジ
ャ室に吸入可能に構成されてなることを特徴とする。

【００１９】かかる発明によれば、最初の燃料噴射を着
火性、燃焼性の良好なＡ重油等の副燃料で行うことによ
り着火性を確保し、次いで水及び燃焼性に劣るＣ重油等
の主燃料を噴射し燃焼させることによりＮＯｘの発生量
を低減し、最後に前記副燃料を噴射し燃焼させて後燃え
を抑制することができ、これにより、ＮＯｘの発生量を
低減しつつ燃焼性に劣る主燃料の完全燃焼を実現でき
る。また、かかる発明によれば、前記水・燃料注入ポン
プのプランジャを回転させてその有効行程を機関出力あ
るいは機関回転数に従い変化させ、プランジャ室内にお
ける前記副燃料と水及び主燃料との割合を調整できるの
に加えて、プランジャ室内に導入されている水と主燃料
との割合を可変開閉弁の開度を変化させることにより調
整できるので、副燃料、水、主燃料の３つの燃焼媒体を
層状にして燃焼室内に噴射することが可能となり、機関
の運転状態と連動して水噴射モードの制御の幅が拡大さ
れる。

【００２０】請求項７記載の発明は、請求項４に加え
て、前記水ポンプ下流の水通路に、水を加熱するヒータ
を設けてなることを特徴とする。また、請求項８記載の
発明は、請求項６に加えて、前記第２の燃料供給管に、
第２の燃料を加熱するヒータを設けてなることを特徴と
する。かかる発明によれば、ヒータによって水および粘
度の大きい第２の燃料を加熱することにより、粘度を低
下させ、送油を容易にするとともに、燃料噴射弁からの
噴射時における霧化性能が向上する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００２２】図１は本発明の第１実施例に係るデイーゼ
ル機関の燃料・水噴射システムの構成図、図２は第２実
施例を示す図１対応図、図３は第３実施例を示す図１対
応図、図４は比較例を示すデイーゼル機関の燃料・水噴
射システムの構成図、図5は前記各実施例における燃料
噴射ポンプ及び燃料噴射弁の構造を示す断面図、図6は
前記各実施例における水・燃料注入ポンプの断面図であ
る。

【００２３】本発明の比較例として示す図４において、
１はその要部詳細が図５に示されている燃料噴射ポンプ
で、機関のクランク軸に連動されて回転するカム軸に設
けられた燃料カム２０によって往復動せしめられるプラ
ンジャ２５によりプランジャ室２７内の燃料を圧送する
ように構成されている。３はその詳細が図５に示されて
いる燃料噴射弁である。１３は燃料が収容された燃料タ
ンク、３１は前記燃料タンク１３と前記燃料噴射ポンプ
１の燃料入口室２８（図５参照）とを接続する燃料供給
管、１２は前記燃料供給管３１に設けられ燃料タンク１
３内の燃料タンクを燃料噴射ポンプ１側に送給する燃料
供給ポンプである。２は前記燃料噴射ポンプ１の高圧燃
料出口と前記燃料噴射弁３の燃料通路０２２（図５参
照）とを接続する高圧燃料管である。

【００２４】１１は水タンク、３４は該水タンク１１と
前記燃料噴射弁３の水通路０２１（図２参照）とを接続
する水供給管、１０は該水供給管３４に設けられて水タ
ンク１１内の水を前記燃料噴射弁３に送給する水ポンプ
である。９は前記水供給管３４の出口側に連通されてい
る燃料噴射弁３内の水通路０２１に設けられた注水弁
で、前記水通路０２１側から前記燃料通路０２２及び合
流部０３１側に向かう流れのみを許容し、かつその開弁
圧力Ｐｐを前記針弁０１１の開弁圧力Ｐ０よりも小さく
構成されて、前記高圧燃料管２に連通されている燃料噴
射弁３内の燃料通路０２２側の圧力が前記水通路０２１
内の圧力よりも低下したとき開弁されるようになってい
る。

【００２５】４は前記燃料供給管３１に設けられて該燃
料供給管路を開閉する燃料用電磁弁である。該燃料用電
磁弁４は常時開弁し通電時に閉弁するノルマルオープン
型電磁弁に構成されている。５は前記水供給管３４に設
けられて該水供給管路を開閉する水用電磁弁である。該
水用電磁弁５は常時閉弁し通電時に開弁するノルマルク
ローズ型電磁弁に構成されている。従って、前記主電磁
弁４が通電により前記燃料供給管路３１を閉じたとき、
前記燃料噴射ポンプ１内のプランジャ２５によりプラン
ジャ室２７内の燃料を高圧に加圧し前記高圧燃料管２を
介して燃料噴射弁３に送出し、通電が遮断され燃料供給
管路３１を閉じたとき燃料噴射が終了することとなる。

【００２６】かかる燃料・水噴射デイーゼル機関におい
て、ノルマルオープン型電磁弁に構成されている主電磁
弁４に通電して前記燃料供給管路３１を閉じ、前記燃料
噴射ポンプ１の燃料カム２０によって往復摺動せしめら
れるプランジャ２５を上動すると、前記高圧燃料管路２
は密閉空間となっているため、該高圧燃料管２内は前記
燃料噴射弁３における針弁０１１の開弁圧力Ｐ０以上の
高圧に加圧され、該針弁０１１に作用してこれを開弁さ
せ、燃焼室内に噴射される。そして、前記主電磁弁４の
通電を解除すれば、燃料噴射ポンプ１のプランジャ室２
７内が給油圧となり、燃料噴射が終了する。

【００２７】次に、前記燃料噴射と次の燃料噴射との間
の燃料噴射休止期間（前記燃料用電磁弁４により燃料供
給管路３１は開となり、燃料通路内の圧力は前記燃料噴
射ポンプ１の燃料逆止弁１８の開弁圧力Ｐｒ程度に低
下）に、燃料噴射弁３から燃料とともに水噴射を行うに
あたっては、ノルマルクローズ型の水用電磁弁５を開
く。これにより、前記水ポンプ１０により圧送された水
が注水弁９を押し開き、図4（Ｂ）に示されるように、
燃料に続いて燃料噴射弁３内に押し込まれ、次の燃料噴
射時に燃料に引き続いて燃焼室内に噴射される。

【００２８】しかしながら、かかる比較例においては、
水の注入量の調整は、水用電磁弁５の開期間によるた
め、高精度の制御が要求される。

【００２９】本発明の第１実施例を示す図１において、
１はその要部詳細が図５に示されている燃料噴射ポンプ
で、機関のクランク軸に連動されて回転するカム軸に設
けられた燃料カム２０によって往復動せしめられるプラ
ンジャ２５によりプランジャ室２７内の燃料を圧送する
ように構成されている。３はその詳細が図５に示されて
いる燃料噴射弁である。２は前記燃料噴射ポンプ１の高
圧燃料出口（図5に示す燃料吐出弁１７）と前記燃料噴
射弁３の燃料通路０２２（図５参照）とを接続する高圧
燃料管である。４８は燃焼性の良好なＡ重油が収容され
たＡ重油タンク、４６は前記Ａ重油タンク４８と後述す
る燃料側切換弁４５の一方側の入口とを接続するＡ重油
供給管、４９は前記Ａ重油供給管４６に設けられＡ重油
タンク４８内のＡ重油を燃料噴射ポンプ１側に送給する
Ａ重油ポンプである。また、５２は前記Ａ重油供給管４
６から分岐されて後述する水側切換弁５３の一方側の入
口に接続されるＡ重油分岐管である。

【００３０】５０は前記Ａ重油よりも燃焼性が劣るＣ重
油が収容されたＣ重油タンク、４７は前記Ｃ重油タンク
５０と後述する燃料側切換弁４５の他方側の入口とを接
続するＣ重油供給管、５１は前記Ｃ重油供給管４７に設
けられＣ重油タンク５０内のＣ重油を燃料噴射ポンプ１
側に送給するＣ重油ポンプである。４５は三方切換弁に
構成された燃料側切換弁で、一方側の入口が前記Ａ重油
供給管４６に、他方側の入口が前記Ｃ重油供給管４７
に、もう１つの出口が前記後述する燃料用電磁弁４への
燃料供給管３１に夫々接続されており、図示しない弁制
御装置により前記燃料供給管３１とＡ重油供給管４６あ
るいはＣ重油供給管４７との接続を切り換えるものであ
る。４は前記燃料供給管３１に設けられて該燃料供給管
３１を開閉する燃料用電磁弁である。該燃料用電磁弁４
は常時開弁し通電時に閉弁するノルマルオープン型電磁
弁に構成されている。

【００３１】前記燃料噴射ポンプ１及び燃料噴射弁３の
詳細を示す図５において、１は燃料噴射ポンプで次のよ
うに構成されている。２５はプランジャバレル２４の内
周に摺動自在に嵌合され前記燃料カム２０によって往復
摺動せしめられるプランジャ、２７はプランジャ室、１
７は燃料吐出弁、１８は燃料逆止弁である。２２は連結
部材０２７に穿孔された給油孔で前記燃料供給管３１に
接続されている。これにより、前記プランジャ２５の上
動によってプランジャ室２７内の燃料が高圧に加圧さ
れ、該高圧燃料が前記燃料吐出弁１７を押し開いて前記
高圧燃料管２に吐出されることとなる。かかる燃料噴射
ポンプ１は，公知のジャーク式燃料噴射ポンプからプラ
ンジャ２５の噴射量制御リード及び、燃料調整ラック、
ピ二オン等の噴射量調整機構を除去したものである。

【００３２】前記燃料噴射弁３の詳細を示す図５におい
て、０９は本体、０３３はノズルチップ、０１０は該ノ
ズルチップ０３３の先端部に複数穿孔された噴孔、０１
１は該ノズルチップ０３３内に往復摺動可能に嵌合され
た針弁、０１４は該針弁０１１の開弁圧力Ｐ０を設定す
る針弁ばね、０１２は前記針弁０１１の先端部が臨む油
溜部である。０２２は入口端が前記高圧燃料管２に接続
され出口端が前記油溜部０１２に接続される燃料通路で
ある。

【００３３】０２１は入口端が後述する水供給管３４に
接続され出口端が後述する注水弁９を経て前記ノズルチ
ップ０３３下部に形成された水平方向の水通路０３０に
接続される水通路である。また、前記水平方向の水通路
０３０の出口端は前記燃料通路０２２の下部の前記油溜
部０１２よりも上流部位に合流されて合流部０３１を形
成している。また、前記燃料逆止弁１８の開弁圧力Ｐ
ｒ、前記注水弁９の開弁圧力Ｐｐ、燃料噴射弁３の針弁
０１１の開弁圧力Ｐ０とすると、これらの関係は、Ｐ０
＞Ｐｒ、Ｐ０＞Ｐｐ、Ｐｒ＞Ｐｐのように設定されてい
る。

【００３４】一方、図１において、１１は水タンク、０
５４は該水タンク１１と後述する水側切換弁５３の他方
側の入口とを接続する水供給管、１０は該水供給管０５
４に設けられて水タンク１１内の水を後述する水・燃料
噴射弁ポンプ６０に送給する水ポンプである。５３は三
方切換弁に構成された水側切換弁で、一方側の入口が前
記Ａ重油分岐管５２に、他方側の入口が前記水供給管０
５４に、もう１つの出口が後述する水・燃料噴射弁ポン
プ６０への水供給管５４に夫々接続されており、図示し
ない弁制御装置により前記水供給管５４とＡ重油分岐管
５２あるいは水供給管０５４との接続を切り換えるもの
である。

【００３５】６０はその詳細が図６に示されている水・
燃料注入ポンプで、機関のクランク軸に連動されて回転
するカム軸に設けられた水・燃料用カム６５によって往
復動せしめられるプランジャ６１によりプランジャ室６
３内の水あるいは燃料を、後述する水供給管３４及び注
水弁９を経て前記燃料噴射弁３へ圧送するように構成さ
れている。３４は前記水・燃料用カム６５の吐出部（吐
出弁６４）と前記燃料噴射弁３の水通路０２１（図５参
照）とを接続する水供給管である。９は前記燃料噴射弁
３内の水通路０２１に設けられ、前記水供給管３４の出
口側に連通された注水弁で、前記水通路０２１側から前
記燃料通路０２２及び合流部０３１側に向かう流れのみ
を許容し、かつその開弁圧力Ｐｐを前記針弁０１１の開
弁圧力Ｐ０よりも小さく構成されて、前記高圧燃料管２
に連通されている燃料噴射弁３内の燃料通路０２２側の
圧力が前記水通路０２１内の圧力よりも低下したとき開
弁されるようになっている。

【００３６】前記水・燃料注入ポンプ６０の詳細を示す
図６において、６０は水・燃料注入ポンプで次のように
構成されている。１０１はポンプケース、１０２は該ポ
ンプケース内に固定されたプランジャバレル、６１は該
プランジャバレル１０２の内周に摺動自在に嵌合され前
記水・燃料用カム６５（図１参照）によって往復摺動せ
しめられるプランジャである。該プランジャ６１はその
上端部に噴射量及び噴射時期調整用のリード部６２が形
成されている。６３は該プランジャ６１の上部に形成さ
れたプランジャ室、６４は吐出弁である。

【００３７】１０３は前記プランジャバレル１０２に穿
孔された供給孔で、前記水供給管５４に接続されてい
る。１０５は前記水・燃料用カム６５に当接されるタペ
ット、１０４はプランジャスプリングである。１０６は
ラック、１０７は該ラック１０６に噛み合うピニオン、
１０８は該ピニオン１０７を回転駆動するアクチュエー
タ、０６１は前記プランジャ６１の下部に固定されると
ともに前記ラック１０６に噛み合って該プランジャ６１
を回転させる回転装置であり、前記アクチュエータ１０
８によりピニオン１０７を介してラック１０６を往復動
させ、該ラック１０６の往復動により回転装置０６１を
介してプランジャ６１を回転させることにより前記リー
ド部６２が前記供給孔１０３を閉じる時期を変化させ、
これによって水あるいは燃料の噴射量を調整するととも
に前記水・燃料用カム６５のプロフィールとの共働によ
り噴射時期を調整するようになっている。

【００３８】かかる構成からなる燃料・水噴射システム
を備えたデイーゼル機関の動作を説明する。先ず、主燃
料にＣ重油を用いて運転する際には、燃料側切換弁４５
をＣ重油供給管４７と燃料供給管３１との接続に切り換
える。これにより、Ｃ重油ポンプ５１により圧送された
Ｃ重油がノルマルオープン型電磁弁に構成されている燃
料用電磁弁４を通って燃料噴射ポンプ１のプランジャ室
２７に流入する。一方Ａ重油を用いて運転する際には、
燃料側切換弁４５をＡ重油供給管４６と燃料供給管３１
との接続に切り換えればよい。次いで、前記燃料用電磁
弁４に通電して前記燃料供給管路３１を閉じる。この状
態で前記燃料噴射ポンプ１の燃料カム２０によって往復
摺動せしめられるプランジャ２５を上動すると、前記燃
料用電磁弁４の閉鎖により前記高圧燃料管路２は密閉空
間となっているため、該高圧燃料管２内は前記針弁０１
１の開弁圧力Ｐ０以上の高圧に加圧される。

【００３９】これにより、プランジャ室２７内の燃料は
燃料吐出弁１７を押し開け、高圧燃料管２から燃料噴射
弁３の燃料通路０２２を経て油溜部０１２に達し，前記
針弁０１１に作用してこれを開弁させ、燃焼室内に噴射
される。そして、前記燃料用電磁弁４の通電を解除すれ
ば、プランジャ室２７内が給油圧となり、燃料噴射が終
了する。かかるＣ重油あるいはＡ重油噴射時における燃
料噴射タイミングつまり燃料噴射開始時期及び燃料噴射
終了時期は前記燃料用電磁弁４の開閉時期によって調整
し、燃料噴射量は該燃料用電磁弁４が閉じている期間並
びに前記燃料カム２０のリフト（カムプロフィール）に
よって調整する。

【００４０】次に、前記水・燃料注入ポンプ６０の作動
及び燃料用電磁弁４の開閉操作により、燃料噴射弁３か
ら燃料とともに水噴射を行うにあたっては、前記ノルマ
ルオープン型の燃料用電磁弁４の通電解除により燃料噴
射が終了した後、高圧燃料管２内を含む燃料通路内の圧
力が前記燃料噴射ポンプ１の燃料逆止弁１８の開弁圧力
Ｐｒ程度に低下する。一方、図示しない弁制御装置によ
り水側切換弁５３を作動させ、前記水供給管５４と水ポ
ンプ１０側の水供給管０５４とを接続して、前記水・燃
料注入ポンプ６０のプランジャ６１の下降時に供給孔１
０３を経てプランジャ室６３内に水を供給する。

【００４１】そして、前記燃料用電磁弁４により燃料供
給管路３１が開となり、燃料通路内の圧力が前記燃料噴
射ポンプ１の燃料逆止弁１８の開弁圧力Ｐｒ程度に低下
した圧力状態での、次のサイクルの燃料噴射までの間の
燃料噴射休止期間における所定期間内に、前記水・燃料
注入ポンプ６０が作動し、機関のクランク軸に連動され
る水・燃料用カム６５によって往復動せしめられるプラ
ンジャ６１の上動によりプランジャ室６３内の水を前記
水供給管３４内に押し出し、注水弁９が開弁せしめられ
る。このとき、前記燃料噴射ポンプ１の燃料逆止弁１８
の開弁圧力Ｐｒ、前記注水弁９の開弁圧力Ｐｐ、燃料噴
射弁３の針弁０１１の開弁圧力Ｐ０とすると、これらの
関係が、 Ｐ０＞Ｐｒ、Ｐ０＞Ｐｐ、Ｐｒ＞Ｐｐ のように設定されているため、前記注水弁９の開弁によ
り燃料噴射弁３の水通路０２１に供給された水は、前記
注水弁９を経て水通路０３０及び燃料と水との合流部０
３１を通り燃料通路０２２内に流入する。

【００４２】前記燃料通路０２２内の合流部０３１より
も燃料噴射ポンプ１側にある燃料（Ｃ重油あるいはＡ重
油）は該燃料噴射ポンプ１の方向に高圧燃料管２を通し
て押し戻される。その結果、前記燃料噴射弁３内には油
溜部０１２及び該油溜部０１２から合流部０３１までの
容積分の燃料で満たされ、該合流部０３１の上流側の燃
料通路０２２には所定量の水が満たされ、さらにその上
流側には再び燃料が満たされた層状状態となっている。

【００４３】次いで、前記燃料噴射ポンプ１の吐出が開
始されて燃料噴射弁３内の燃料が加圧され、圧力が上昇
して該燃料噴射弁３の開弁圧力Ｐ０以上になると、針弁
０１１が開かれ噴射が開始される。該噴射は、前記のよ
うに層状状態にある燃料及び水のうち、先ず燃料が噴射
され、着火遅れ期間を経た後、燃焼を開始する。引き続
き水が燃焼中の先行燃料噴霧火炎をめがけて噴射され
る。このとき噴射される水も噴霧となってその内部に燃
焼室内の空気を取り込んでいるため、先行噴射された燃
料に空気を供給する形となって燃焼が活発化される。そ
して、最後に残りの燃料が、先行した水噴霧の中に噴射
され燃焼する。かかる燃料と水の噴射に伴う熱的影響に
より火炎の温度上昇が抑えられ、ＮＯｘの発生が抑制さ
れる。

【００４４】かかる実施例によれば、燃料側切換弁４５
を切り換えることにより、Ｃ重油とＡ重油のように燃焼
性の異なる２種類の燃料の燃料噴射ポンプ１及び燃料噴
射弁３への供給を切り換え、燃料噴射ポンプ１への燃料
供給管３１に設けられた燃料用電磁弁４の開閉時期及び
開閉期間によって燃料噴射タイミング及び噴射量を調整
することができるとともに、水供給管路５４、３４に前
記水・燃料注入ポンプ６０を設けて、該前記水・燃料注
入ポンプ６０のリード部６２の位置により水の注入時期
及び注入量を調整して、燃料噴射から次のサイクルの燃
料噴射までの間の燃料噴射休止期間における所定期間内
に、水を、前記水・燃料注入ポンプ６０により注水弁９
を介して燃料噴射弁３に供給することができる。

【００４５】機関の運転終了前においては、前記燃料側
切換弁４５によりＡ重油供給管４６と燃料供給管３１と
を接続するとともに、前記水側切換弁５３によりＡ重油
分岐管５２とを接続して、所定時間運転を継続した後、
機関を停止する。運転終了前におけるかかる操作によ
り、燃料噴射ポンプ１及び燃料噴射弁３には前記燃料側
切換弁４５及び燃料用電磁弁４を経て性状の良好なＡ重
油が供給されるとともに、水・燃料注入ポンプ６０にも
前記水側切換弁５３を経て前記Ａ重油が供給されてい
る。この状態で機関を停止することにより、機関停止中
に燃料噴射ポンプ１、燃料噴射弁３及び水・燃料注入ポ
ンプ６０にはＡ重油が侵入しあるいは貯められて、水分
は完全にフラッシングされこれらの機器内に残存するこ
とはなく、該水分による及び水・燃料注入ポンプ６０及
び前記各機器の錆びの発生を防止できる。

【００４６】図２に示される第２実施例においては、前
記水・燃料注入ポンプ６０のプランジャ６１により開閉
される供給孔１０３に前記Ｃ重油あるいはＡ重油を導く
一方、プランジャ室６３に水ポンプ１０からの水を導
き、該水・燃料注入ポンプ６０により水とＣ重油あるい
はＡ重油とを層状にして燃料噴射弁３に供給するように
構成されている。

【００４７】即ち、図２において、前記燃料側切換弁４
５の出口側に接続される燃料供給管３１の途中から分岐
された燃料分岐管０６６は、前記水・燃料注入ポンプ６
０の供給孔１０３（図６参照）に接続されている。０６
５は前記燃料分岐管０６６に設けられた燃料入口弁で、
前記燃料側切換弁４５から前記水・燃料注入ポンプ６０
側に向かう流れのみを許容するように構成されている。

【００４８】また、前記水・燃料注入ポンプ６０の出口
側には前記第１実施例のような吐出弁６４を備えてな
く、該水・燃料注入ポンプ６０のプランジャ室６３に水
供給管３４を直接接続し、さらに該水供給管３４の途中
に水供給管０５４を接続している。６７は該水供給管０
５４に設けられたヒータで、Ｃ重油運転の場合に水を予
熱するものである。６６は前記水供給管０５４の前記ヒ
ータの下流側に設けられた水逆止弁で、前記水供給管０
５４内と前記水供給管３４内との差圧により開閉される
ようになっている。また、前記燃料入口弁０６５の開弁
圧力は、前記水逆止弁６６の開弁圧力よりも大きく設定
されている。さらに、燃料の供給圧力は水の供給圧力よ
りも高く設定してある。

【００４９】かかる実施例において、燃料としてＣ重油
を使用するＣ重油運転の場合には、前記燃料側切換弁４
５によりＣ重油供給管４７と燃料供給管３１とを接続す
る。この状態で前記水・燃料注入ポンプ６０のプランジ
ャ６１が下降せしめられると、該プランジャ６１のリー
ド部６２により供給孔１０３が開かれるまでは、プラン
ジャ室６３及びこれに連通されている水供給管３４の圧
力が低下し，前記水逆止弁６６の開弁圧力よりも小さく
なると、該水逆止弁６６が開き、前記水ポンプ１０から
の水が水供給管３４を通って前記プランジャ室６３に導
入される。

【００５０】さらに前記プランジャ６１が下降してその
リード部６２が前記供給孔１０３を開くと、前記Ｃ重油
ポンプ５１により圧送されたＣ重油が前記燃料入口弁６
５を押し開きプランジャ室６３に流入する。これによ
り、図２（Ｂ）に示すように、燃料通路には水と燃料
（Ｃ重油）とが層状になって貯められることとなる。前
記プランジャ室６３内における水とＣ重油との割合は、
前記プランジャ６１の最上位置から前記リード部６２が
前記供給孔１０３を開くまでのストローク即ちプランジ
ャ６１の有効行程によってきまり、前記アクチュエータ
１０８及びラック１０６によりプランジャ６１を回転さ
せて、前記有効行程を機関出力あるいは機関回転数に従
い変化させ、前記水とＣ重油との割合を調整できる。

【００５１】そして、前記プランジャ６１が上昇行程に
入ると燃料入口弁０６５が閉じ、前記プランジャ室６３
内に貯められている水及びＣ重油は該プランジャ６１の
上動により，該プランジャ室６３から前記水供給管３４
を通って、前記注水弁９を押し開いて燃料噴射弁３に入
り、前記第１実施例と同様に、水通路０３０及び燃料通
路０２２に層状に押し込まれた後、前記燃料噴射ポンプ
１からの燃料（Ｃ重油）により燃焼室内に噴射せしめら
れる。尚、運転終了前における、燃料噴射ポンプ１、燃
料噴射弁３及び水・燃料注入ポンプ６０のＡ重油による
水分のフラッシング動作については、前記第１実施例と
同様になすことができる。

【００５２】かかる第２実施例においては、前記アクチ
ュエータ１０８及びラック１０６によりプランジャ６１
を回転させてその有効行程を機関出力あるいは機関回転
数に従い変化させ、前記プランジャ室６３内における水
とＣ重油との割合を調整できることとなる。これによ
り、高価な制御手段を装備することなく機関の運転状態
と連動して水噴射モードの制御が可能となる。その他の
構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材
は同一の符号で示す。

【００５３】図３に示される第３実施例においては、前
記水・燃料注入ポンプ６０のプランジャ６１により開閉
される供給孔１０３にＡ重油を導く一方、プランジャ室
６３に水ポンプ１０からの水及びＣ重油を導くととも
に、水の供給管路に可変絞りの開閉弁７２を設け、前記
水・燃料注入ポンプ６０により水とＣ重油、並びにＡ重
油を層状にして燃料噴射弁３に供給するように構成され
ている。尚、前記可変弁絞りの開閉弁７２はＣ重油側に
設けても、あるいはＣ重油、水の両側に設けても良い。

【００５４】即ち、図３において、前記Ａ重油ポンプ４
９の吐出口は前記燃料供給管３１に直接接続され、該燃
料供給管３１の前記燃料用電磁弁４上流側から分岐され
たＡ重油分岐管７０は、前記水・燃料注入ポンプ６０の
供給孔１０３（図６参照）に接続されている。０６５は
前記Ａ重油分岐管７０に設けられた燃料入口弁で、前記
燃料供給管３１から前記水・燃料注入ポンプ６０側に向
かう流れのみを許容するように構成されている。

【００５５】また、前記水・燃料注入ポンプ６０の出口
側には前記第１実施例のような吐出弁６４を備えてな
く、該水・燃料注入ポンプ６０のプランジャ室６３に水
供給管３４を直接接続している。さらに該水供給管３４
の途中には、前記水ポンプ１０からの水供給管０５４を
接続するとともに、前記Ｃ重油ポンプ５１からのＣ重油
供給管０７１を接続している。６７は該水供給管０５４
に設けられたヒータで、Ｃ重油運転の場合に水を予熱す
るものである。６６は前記水供給管０５４の前記ヒータ
６７の下流側に設けられた水逆止弁で、前記水供給管０
５４内と前記水供給管３４内との差圧により開閉される
ようになっている。７２は前記水供給管０５４の前記水
逆止弁６６の下流側に設けられた可変開閉弁である。７
３は前記Ｃ重油供給管０７１に設けられたヒータで、Ｃ
重油運転の場合に該Ｃ重油を予熱するものである。７１
は前記Ｃ重油供給管０７１の前記ヒータ７３の下流側に
設けられたＣ重油逆止弁で、前記Ｃ重油供給管０７１内
と前記水供給管３４内との差圧により開閉されるように
なっている。また、前記燃料入口弁６５の開弁圧力は、
前記水逆止弁６６の開弁圧力及び該水逆止弁６６と同一
に設定されたＣ重油逆止弁７１の開弁圧力よりも大きく
設定されている。

【００５６】かかる実施例において、先ず、Ａ重油ポン
プ４９からＡ重油を前記燃料用電磁弁４を介して燃料噴
射ポンプ１に送った後、該燃料用電磁弁４を閉じて、前
記第１実施例と同様にプランジャにより加圧して燃料噴
射弁３に送り、該燃料噴射弁３から燃焼室内に噴射す
る。そして、前記燃料用電磁弁４の開弁により噴射が終
了し、次の噴射までの燃料噴射休止期間中の前記水・燃
料用カム６５により決められた時期に前記水・燃料注入
ポンプ６０のプランジャ６１が下降せしめられると、該
プランジャ６１のリード部６２により供給孔１０３が開
かれるまでは、プランジャ室６３及びこれに連通されて
いる水供給管３４の圧力が低下し，前記水逆止弁６６の
開弁圧力及び該水逆止弁６６と同一に設定されたＣ重油
逆止弁７１の開弁圧力よりも小さくなると、該水逆止弁
６６及びＣ重油逆止弁７１が開き、前記水ポンプ１０か
らの水及びＣ重油ポンプ５１からのＣ重油が水供給管３
４を通って前記プランジャ室６３方向に導入される。

【００５７】さらに前記プランジャ６１が下降してその
リード部６２が前記供給孔１０３を開くと、前記Ａ重油
ポンプ４９により圧送されたＡ重油が前記燃料入口弁６
５を押し開きプランジャ室６３に流入する。これによ
り、前記プランジャ室６３内には、図３（Ｂ）に示すよ
うに、水及びＣ重油とＡ重油が層状になって貯められる
こととなる。前記プランジャ室６３内における水及びと
Ｃ重油とＡ重油との割合は、前記プランジャ６１の最上
位置から前記リード部６２が前記供給孔１０３を開くま
でのストローク即ちプランジャ６１の有効行程によって
きまり、前記アクチュエータ１０８及びラック１０６に
よりプランジャ６１を回転させて、前記有効行程を機関
出力あるいは機関回転数に従い変化させ、前記水及びと
Ｃ重油とＡ重油との割合を調整できる。また、プランジ
ャ室６３内に導入されている水とＣ重油との割合は、前
記可変開閉弁７２の開度を変化させることにより水の流
量を変化させて調整できる。

【００５８】そして、前記プランジャ６１が上昇行程に
入ると燃料入口弁が閉じ、前記プランジャ室６３内に貯
められているＡ重油と水及びＣ重油とは該プランジャ６
１の上動により，該プランジャ室６３から前記水供給管
３４を通って、前記注水弁９を押し開いて燃料噴射弁３
に入り、前記第１、第２実施例と同様に、水通路０３０
及び燃料通路０２２に層状に押し込まれる。

【００５９】次いで、燃料用電磁弁４が閉じ、前記燃料
噴射ポンプ１からＡ重油の吐出が開始されて燃料噴射弁
３内に層状に押し込まれているＡ重油と水及びＣ重油
が，前記燃料噴射ポンプ１からのＡ重油に押し出されて
噴射され、最後にＡ重油が、先行した燃料及び水噴霧の
中に噴射され燃焼する。尚、運転終了前における、燃料
噴射ポンプ１、燃料噴射弁３及び水・燃料注入ポンプ６
０のＡ重油による水分のフラッシング動作については、
前記第１、第２実施例と同様になすことができる。

【００６０】かかる第３実施例においては、最初の燃料
噴射を着火性、燃焼性の良好なＡ重油で行うことにより
着火性を確保し、次いで水及びＣ重油を噴射し燃焼させ
ることによりＮＯｘの発生量を低減し、最後にＡ重油を
噴射し燃焼させて後燃えを抑制することができ、これに
より、ＮＯｘの発生量を低減しつつ燃焼性に劣るＣ重油
の完全燃焼を実現できる。

【００６１】また、かかる第３実施例においては、前記
アクチュエータ１０８及びラック１０６によりプランジ
ャ６１を回転させてその有効行程を機関出力あるいは機
関回転数に従い変化させ、前記プランジャ室６３内にお
けるＡ重油と水及びＣ重油との割合を調整できるのに加
えて、プランジャ室６３内に導入されている水とＣ重油
との割合を前記可変開閉弁７２の開度を変化させること
により調整できるので、Ａ重油、水、Ｃ重油の３つの燃
焼媒体を層状にして燃焼室内に噴射することが可能とな
り、機関の運転状態と連動して水噴射モードの制御の幅
が拡大される。

【００６２】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、燃料
側切換弁を切り換えることにより、燃焼性の異なる２種
類の燃料の燃料噴射ポンプ及び燃料噴射弁への供給を切
り換え、燃料噴射ポンプへの燃料供給通路に設けられた
燃料用電磁弁の開閉時期及び開閉期間によって燃料噴射
タイミング及び噴射量を調整することができるととも
に、水供給通路に設けられた水・燃料注入ポンプのリー
ド部の位置により水の注入時期及び注入量を調整して、
水を燃料噴射から次のサイクルの燃料噴射までの間の燃
料噴射休止期間における所定期間内に、前記水・燃料注
入ポンプにより注水弁を介して燃料噴射弁に供給するこ
とができる。これにより、燃料と水とを適正な噴射時期
及び所要の噴射量で以って噴射、燃焼させて、高い燃焼
性能を維持しつつＮＯｘ低減が可能となる。

【００６３】また、機関の運転終了前における、燃料側
切換弁及び水側切換弁の操作により、燃料噴射ポンプ及
び燃料噴射弁には前記燃料側切換弁及び燃料用電磁弁を
経て性状の良好な副燃料が供給されるとともに、水・燃
料注入ポンプにも前記水側切換弁を経て前記副燃料が供
給されることにより、機関停止中に燃料噴射ポンプ、燃
料噴射弁及び水・燃料注入ポンプには前記副燃料が侵入
しあるいは貯められて、水分は完全にフラッシングされ
これらの機器内に残存することがなく、該水分による及
び水・燃料注入ポンプ及び前記各機器の錆びの発生を防
止できる。

【００６４】また、請求項５のように構成すれば、水・
燃料注入ポンプのプランジャを回転させてその有効行程
を機関出力あるいは機関回転数に従い変化させ、前記プ
ランジャ室内における水とＣ重油との割合を調整できる
こととなり、これにより高価な制御手段を装備すること
なく機関の運転状態と連動して水噴射モードの制御が可
能となる。

【００６５】さらに、請求項６のように構成すれば、最
初の燃料噴射を着火性、燃焼性の良好なＡ重油等の副燃
料で行うことにより着火性を確保し、次いで水及び燃焼
性に劣るＣ重油等の主燃料を噴射し燃焼させることによ
りＮＯｘの発生量を低減し、最後に前記副燃料を噴射し
燃焼させて後燃えを抑制することができ、これにより、
ＮＯｘの発生量を低減しつつ燃焼性に劣る主燃料の完全
燃焼を実現できる。また、前記水・燃料注入ポンプのプ
ランジャを回転させてその有効行程を機関出力あるいは
機関回転数に従い変化させ、プランジャ室内における前
記副燃料と水及び主燃料との割合を調整できるのに加え
て、プランジャ室内に導入されている水と主燃料との割
合を可変開閉弁の開度を変化させることにより調整でき
るので、副燃料、水、主燃料の３つの燃焼媒体を層状に
して燃焼室内に噴射することが可能となり、機関の運転
状態と連動して水噴射モードの制御の幅が拡大される。

【００６６】要するに本発明によれば、２種類の燃料と
水とを噴射する内燃機関において、比較的簡単な制御手
段で以って高精度の水噴射制御を行うことができるとと
もに、水噴射の制御操作機器の装置コストが低減され、
高い燃焼性能を維持してＮＯｘ低減を実現できる燃料・
水噴射内燃機関が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例に係るデイーゼル機関の
燃料・水噴射システムの構成図である。

【図２】 第２実施例を示す図１対応図である。

【図３】 第３実施例を示す図１対応図である。

【図４】 比較例を示すデイーゼル機関の燃料・水噴射
システムの構成図である。

【図５】 前記各実施例における燃料噴射ポンプ及び燃
料噴射弁の構造を示す断面図である。

【図６】 前記各実施例における水・燃料注入ポンプの
断面図である。

【図７】 従来技術における水・燃料注入ポンプの断面
図である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射ポンプ ２ 高圧燃料管 ３ 燃料噴射弁 ４ 燃料用電磁弁 ９ 注水弁 １０ 水ポンプ ０１０ 噴孔 １１ 水タンク ０１１ 針弁 １２ 燃料供給ポンプ ０１２ 油溜部 １３ 燃料タンク １７ 燃料吐出弁 １８ 燃料逆止弁 ２０ 燃料カム ２２ 給油孔 ０２１ 水通路 ０２２ 燃料通路 ２４ プランジャバレル ２５ プランジャ ２７ プランジャ室 ３１ 燃料供給管 ０３１ 合流部 ３４ 水供給管 ４５ 燃料側切換弁 ４６ Ａ重油供給管 ４７ Ｃ重油供給管 ４９ Ａ重油ポンプ ５１ Ｃ重油ポンプ ５２、７０ Ａ重油分岐管 ５３ 水側切換弁 ５４、０５４ 水供給管 ６０ 水・燃料注入ポンプ ６１ プランジャ ６２ リード部 ６３ プランジャ室 ６４ 吐出弁 ６５ 水・燃料用カム ６６ 水逆止弁 ０６６ 燃料分岐管 ６７、７３ ヒータ １０２ プランジャバレル １０３ 供給孔

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年２月２１日（２００１．２．２
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射ポンプか
ら燃料通路を経て供給された高圧の燃料と、水ポンプか
ら供給された水とを１つの燃料噴射弁から燃焼室内に噴
射するように構成された燃料・水噴射内燃機関に関す
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、
比較的簡単な制御方法で以って高精度の水噴射制御を行
い、２種類の燃料と水とを噴射する内燃機関において高
い燃焼性能を維持してＮＯｘ低減を実現できる燃料・水
噴射内燃機関を提供することを目的とする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】削除

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】かかる発明によれば、機関の運転終了前に
おける、燃料側切換弁及び水側切換弁の操作により、燃
料噴射ポンプ及び燃料噴射弁には前記燃料側切換弁及び
燃料用電磁弁を経て性状の良好な副燃料が供給されると
ともに、水・燃料注入ポンプにも前記水側切換弁を経て
前記副燃料が供給されることにより、機関停止中に燃料
噴射ポンプ、燃料噴射弁及び水・燃料注入ポンプには前
記副燃料が侵入しあるいは貯められて、水分は完全にフ
ラッシングされこれらの機器内に残存することがなく、
該水分による及び水・燃料注入ポンプ及び前記各機器の
錆びの発生を防止できる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】請求項５記載の発明は、請求項４に加え
て、機関の主燃料が供給される主燃料通路と前記主燃料
よりも燃焼性の良好な副燃料が供給される副燃料通路と
を併設し、前記燃料供給通路に前記燃料供給通路と前記
主燃料通路または前記副燃料通路との接続を切り換える
燃料側切換弁を設け、前記燃料供給通路の前記燃料側切
換弁よりも下流部位を前記水・燃料注入ポンプの給油口
に接続してなることを特徴とする。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】かかる発明によれば、最初の燃料噴射を着
火性、燃焼性の良好なＡ重油等の副燃料で行うことによ
り着火性を確保し、次いで水及び燃焼性に劣るＣ重油等
の主燃料を噴射し燃焼させることによりＮＯｘの発生量
を低減し、最後に前記副燃料を噴射し燃焼させて後燃え
を抑制することができ、これにより、ＮＯｘの発生量を
低減しつつ燃焼性に劣る主燃料の完全燃焼を実現でき
る。また、かかる発明によれば、前記水・燃料注入ポン
プのプランジャを回転させてその有効行程を機関出力あ
るいは機関回転数に従い変化させ、プランジャ室内にお
ける前記副燃料と水及び主燃料との割合を調整できるの
に加えて、プランジャ室内に導入されている水と主燃料
との割合を可変開閉弁の開度を変化させることにより調
整できるので、副燃料、水、主燃料の３つの燃焼媒体を
層状にして燃焼室内に噴射することが可能となり、機関
の運転状態と連動して水噴射の制御の幅が拡大される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高石 龍夫 長崎市深堀町五丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 永江 禎範 長崎市深堀町五丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 岩永 建一 長崎市深堀町五丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 沼田 明 神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重工 業株式会社汎用機・特車事業本部内 (72)発明者 新井 武 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料と水とを燃焼室に噴射する燃料・水
   噴射内燃機関であって、燃料噴射ポンプと連通する燃料
   通路と逆止弁とを内蔵し、かつ該燃料通路と合流する水
   供給路とを有する燃料噴射弁と、前記燃料噴射ポンプが
   休止している間に所定量の水を前記水供給路を通じて合
   流部から前記燃料通路内に供給する水供給手段を備える
   とともに、前記燃料噴射弁の油溜部の容積と前記合流部
   から油溜部までの容積の合計が全燃料噴射量の５％以上
   ７５％以下である燃料、水噴射内燃機関において、水ポ
   ンプからの水通路を前記燃料通路に接続するとともに、
   前記水通路に設けられて前記燃料通路内の圧力が該水通
   路内の圧力よりも低下したとき開弁される注水弁と、水
   の注入時期及び注入量を調整可能にされ該水を前記注水
   弁側に圧送する水・燃料注入ポンプを備え、該水・燃料
   注入ポンプの吐出側を前記水通路に接続してなることを
   特徴とする燃料・水噴射内燃機関。
2. 【請求項２】 前記水・燃料注入ポンプは、プランジャ
   バレル内に往復動自在に嵌合されたプランジャを機関の
   回転に連動されて回転するカムによって往復動させるこ
   とにより、水を加圧して前記注水弁側に送出するととも
   に、前記プランジャにおけるリード部の位置変化により
   水の注入量を調整可能にされた往復動式ポンプからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の燃料・水噴射内燃機
   関。
3. 【請求項３】 機関の主燃料が供給される主燃料通路と
   副燃料が供給される副燃料通路とを併設し、前記燃料供
   給通路に前記燃料供給通路と前記主燃料通路または前記
   副燃料通路との接続を切り換える燃料側切換弁を設け、
   さらに前記水通路の前記水・燃料注入ポンプの上流部位
   に前記副燃料通路を接続し、該接続部に前記水通路と前
   記副燃料通路との接続あるいは遮断を司る水側切換弁を
   設けてなることを特徴とする請求項１記載の燃料・水噴
   射内燃機関。
4. 【請求項４】 前記水・燃料注入ポンプを、プランジャ
   バレル内に往復動自在に嵌合されたプランジャを機関の
   回転に連動されて回転するカムによって往復動させるこ
   とによりプランジャ室に供給された燃料あるいは水を加
   圧して前記注水弁側に送出するとともに前記カムのプロ
   フィール及び前記プランジャにおけるリード部の位置変
   化により前記燃料あるいは水の注入時期および注入量を
   調整可能にされた往復動式ポンプにて構成し、前記水ポ
   ンプ出口側の水通路を入口出口間の差圧により開閉され
   る水逆止弁を介して前記水燃料注入ポンプから注水弁ま
   での水供給管の途中に接続し、さらに前記水・燃料注入
   ポンプのプランジャリード部によって開閉される給油口
   に入口出口間の差圧により開閉される燃料入口弁を介し
   て前記燃料供給通路の途中から分岐された燃料分岐管を
   接続してなることを特徴とする請求項１記載の燃料・水
   噴射内燃機関。
5. 【請求項５】 機関の主燃料が供給される主燃料通路と
   副燃料が供給される副燃料通路とを併設し、前記燃料供
   給通路に前記燃料供給通路と前記主燃料通路または前記
   副燃料通路との接続を切り換える燃料側切換弁を設け、
   前記燃料供給通路の前記燃料側切換弁よりも下流部位を
   前記水・燃料注入ポンプの給油口に接続してなることを
   特徴とする請求項４記載の燃料・水噴射内燃機関。
6. 【請求項６】 前記水通路の途中に、第２の燃料を供給
   する第２の燃料供給管を入口出口間の差圧により開閉さ
   れる送出弁を介して接続し、前記水・燃料注入ポンプの
   プランジャ吸入行程時に前記第２の燃料を水とともに前
   記プランジャ室に吸入可能に構成されてなることを特徴
   とする請求項４記載の燃料・水噴射内燃機関。
7. 【請求項７】 前記水ポンプ下流の水通路に、水を加熱
   するヒータを設けてなることを特徴とする請求項４記載
   の燃料・水噴射内燃機関。
8. 【請求項８】 前記第２の燃料供給管に、第２の燃料を
   加熱するヒータを設けてなることを特徴とする請求項６
   記載の燃料・水噴射内燃機関。