JP2003227418A - エンジンの水噴射装置 - Google Patents

エンジンの水噴射装置

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JP2003227418A JP2002316877A JP2002316877A JP2003227418A JP 2003227418 A JP2003227418 A JP 2003227418A JP 2002316877 A JP2002316877 A JP 2002316877A JP 2002316877 A JP2002316877 A JP 2002316877A JP 2003227418 A JP2003227418 A JP 2003227418A
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海 旭 李
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料の噴射ノズルとは異なる系統によって水
粒子を噴射できるようにし、かつ噴射される水粒子をエ
ンジンの燃焼室の状況に応じて最適に制御することが可
能となるようにされたエンジンの水噴射装置を提供す
る。 【解決手段】 エンジンの吸気管内にある噴射ノズルを
有する水噴射ユニットと、該水噴射ユニットに水を供給
するための水供給手段と、前記水噴射ユニットに圧縮空
気を供給するための空気供給手段と、前記水供給手段か
ら提供される水と前記空気供給手段から提供される圧縮
空気とを混合して前記水噴射ユニットに供給する弁手段
と、エンジンの作動状態に応じて前記弁手段を制御する
制御手段を備えて構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンの燃焼
室に水を噴射する装置に係り、より詳しくは、燃焼室内
に水を噴射して煤煙を減少せしめる水噴射装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの燃焼室内に、燃料とともに水
を噴射して、燃焼温度を低下させることで煤煙、ＮＯＸ
の排出量を低減するようにした技術があり、例えば、燃
料及び水を一つのノズルから噴射する噴射ノズルと、噴
射ノズルに燃料を供給する燃料供給手段としての燃料噴
射ポンプと、噴射ノズルに水を供給する不活性流体供給
手段としての水供給ポンプと、燃料噴射ポンプ及び水供
給ポンプの作動を制御する制御手段とから構成される燃
料・水流体噴射装置〔例えば、特許文献１参照〕があ
る。この基本構成に加え、黒煙の排出や急激なトルク変
動をなくした燃料・水噴射装置〔例えば、特許文献２参
照〕、エンジンの運転状態に合わせて水噴射量を決定し
て、ＮＯＸなど排出量を効率良く低減できるようにした
燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置〔例えば、特
許文献３参照〕、噴射ノズルにおける錆の発生を抑制で
きるようにした装置〔例えば、特許文献４参照〕など多
くの提案がある。
【０００３】かかる水と燃料が同時に噴射され装置で
は、必然的に噴射ノズルの構造が複雑となり、水を燃料
の噴射圧と同じ高圧で噴射することから燃料系の過負荷
による耐久性が低下し、さらに水による腐食が起きる、
などの問題があった。
【０００４】燃焼室内における水と燃料の用途が異なる
にも拘らず単一の噴射ノズルを通して水と燃料を噴射す
るということは、基本的に水と燃料の噴射時期が一致し
なければならないという制約によっている。
【０００５】また、吸気管を通して水粒子を燃焼室に流
れ込ませる水噴射装置〔特許文献５参照〕が提案されて
おり、燃焼室内での急激な温度変化を食い止めうる利点
がある。この水噴射装置は、図１に示すように、吸気管
３１に設けられている空気誘導板３２がエンジンの駆動
吸入力に比例して開放されつつ、エンジンの吸入行程時
に空気と水を前記空気誘導板３２の開放の度合いに応じ
て自動的に供給するようになっている。つまり、空気誘
導板３２に設けたおもり３３の重さを乗り切るほどの吸
入口の動力に対し、水供給管３４から供給される水を吸
入空気中に噴霧させて燃焼室にで流れ込まれるようにす
るのである。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２２６３６０号公報
【特許文献２】特開２０００−２７７１３号公報
【特許文献３】特開平１１−２８７１５８号公報
【特許文献４】特開平１０−４７１６８号公報
【特許文献５】大韓民国特許登録番号０２８７３４７号
公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく構成され
た水噴射装置は、燃焼室の多様な状況に合わせて水の噴
射時期および噴射量を制御するには限界がある。つま
り、上記の装置では水粒子の燃焼室への流入は単に前記
空気誘導板およびおもりの物理量によってのみ調整され
ているが、かように固定された物理量をもって動的に変
化するエンジンの燃焼室内における状況に合わせて水粒
子の供給を最適化するのは実質難しい状況にある。
【０００８】上記問題点を解決すべく本発明の目的は、
燃料の噴射ノズルとは異なる系統によって水粒子を噴射
できるようにし、かつ噴射される水粒子をエンジンの燃
焼室の状況に応じて最適に制御することが可能となるよ
うにされたエンジンの水噴射装置を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
になされたこの発明による請求項１のエンジンの水噴射
装置は、エンジンの吸気管内にある噴射ノズルを有する
水噴射ユニットと、前記水噴射ユニットに水を供給する
ための水供給手段と、前記水噴射ユニットに圧縮空気を
供給するための空気供給手段と、前記水供給手段から提
供される水と前記空気供給手段から提供される圧縮空気
とを混合して前記水噴射ユニットに供給する弁手段と、
エンジンの作動状態に応じて前記弁手段を制御する制御
手段と、を備えて構成されている。
【００１０】請求項２の発明は請求項１記載のエンジン
の水噴射装置であり、前記水供給手段は、水を貯蔵する
水タンクと、該水タンクから前記弁手段に水を圧送する
送水ポンプとから構成されている。
【００１１】請求項３の発明は請求項１記載のエンジン
の水噴射装置であり、前記空気供給手段は、エンジンの
動力を利用して駆動されるコンプレッサーと、前記コン
プレッサーにより発生した圧縮空気を貯蔵する圧縮空気
タンクを備えて構成されている。
【００１２】請求項４の発明は請求項１記載のエンジン
の水噴射装置であり、前記弁手段は、その開閉によって
前記水供給手段からの水と前記空気供給手段からの圧縮
空気を混合して前記水噴射ユニットに供給するように電
子制御されるソレノイド弁を備えて構成されている。
【００１３】請求項５の発明は請求項１記載のエンジン
の水噴射装置であり、前記水噴射ユニットは、前記弁手
段からエンジンの吸気管への一方向だけの流れとするた
めのチェック弁を備えて構成されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に沿
つて詳述する。本発明の水噴射装置の構成を図２、３に
示した。図２は、水噴射装置を付けたエンジンの概略を
示しており、図３は主要部である水噴射ユニット部の構
成図である。
【００１５】エンジン９に送られる空気は、エアクリー
ナー１を通して吸い込まれ、排気ガスエネルギーによっ
て作動するターボチャージャー３を使用して圧縮され、
インタークーラー５を通して冷却し、吸気管７を通して
燃焼室に供給される。水供給手段は、水を貯蔵した水タ
ンク１１と、水タンク１１から水を弁手段に圧送する送
水ポンプ１３とから構成され、送水ポンプ１３は、通常
エンジンからの動力を受けて駆動されるが、別のモータ
を使用することもできる。
【００１６】空気供給手段は、エンジンの動力を利用し
て駆動されるコンプレッサー１５と、このコンプレッサ
ー１５によって圧縮された圧縮空気を貯蔵する圧縮空気
タンク１７とから構成される。圧縮空気タンク１７の圧
縮空気は、本発明の水噴射装置以外に、バスの自動ドア
ーとか貨物車の貨物室の駆動用としても使用可能であ
る。
【００１７】弁手段は、その開閉により前記水供給手段
からの水と、空気供給手段からの圧縮空気とを同時に水
噴射ユニット１９に供給するように電子制御されるソレ
ノイド弁２１とから構成され、コントロール手段は、エ
ンジンの作動状態に応じてソレノイド弁２１を制御する
ようになされた制御ユニット２３とから構成されてい
る。
【００１８】一方、水噴射ユニット１９内には、前記弁
手段からエンジンの吸気管７へ一方向だけの流れとする
ためにチェック弁２５を備えて、エンジン側からの逆流
を遮断可能にしてある。
【００１９】次に、上記のように構成されたこの発明の
作用について述べる。空気は、エアクリーナー１を通し
て吸い込み、ターボチャージャー３によって加圧され、
インタークーラー５を通して冷却されてエンジン燃焼室
に入る。この際、制御ユニット２３が、エンジン燃焼室
の温度を下げる必要があると判断すると、弁手段のソレ
ノイド弁２１を制御して燃焼室に水と空気の混合物を供
給して適切な燃焼室の状態維持するようになる。
【００２０】つまり、圧縮空気タンク１７から圧縮空気
がソレノイド弁２１に送られ、水タンク１１の水が送水
ポンプ１３によってソレノイド弁２１に送られ、ソレノ
イド弁２１では常に水と圧縮空気が用意された状態にあ
る。制御ユニット２３の制御信号によってソレノイド弁
２１が開放されると、チェック弁２５が開いて水が圧縮
空気とともに水噴射ユニット１９により水が噴霧され、
エンジンの吸気管７を経て燃焼室に流れ込むようにな
る。
【００２１】水粒子が燃焼室に流れ込むことによって燃
焼室内の急激な温度上昇を防止でき、しかもこれは燃料
とは別の系統から供給されることから、エンジンの状態
に応じてソレノイド弁２１をデユーティー制御すること
で、水の噴射量を制御したり、水の噴射時期を精密に制
御できることになる。
【００２２】上記の如く、燃料とは別の系統から水が供
給されるため、水を燃料とともに高圧で噴射しなくても
済み、従来の噴射ノズルにみられた燃料供給系の水によ
る腐食の懸念も排除できることから、エンジンの耐久性
への側面にも有利である。
【００２３】
【発明の効果】上述のように、この発明に従えば、燃料
の噴射ノズルとは異なる系統で水粒子を噴射できるよう
にして、燃料供給系の部品への耐久性を確保しつつ、吸
気系を通して水を噴射するが、エンジンの燃焼室の状況
に応じて水粒子の噴射量および噴射時期を最適に制御す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるエンジンの水噴射装置の構成図
である。
【図２】本発明によるエンジンの水噴射装置を示す構成
図である。
【図３】水噴射ユニット部分の構成図である。
【符号の説明】
１： エアクリーナー ３： ターボチャージャー ５： インタークーラー ７： 吸気管 ９： エンジン １１： 水タンク １３： 送水ポンプ １５： コンプレッサー １７： 圧縮空気タンク １９： 水噴射ユニット ２１： ソレノイド弁 ２３： 制御ユニット ２５： チェック弁 ３１： 吸気管 ３２： 空気誘導板 ３３： おもり ３４： 水供給管
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 25/02 Ｋ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンの吸気管内にある噴射ノズルを
    有する水噴射ユニットと；該水噴射ユニットに水を供給
    するための水供給手段と；前記水噴射ユニットに圧縮空
    気を供給するための空気供給手段と；前記水供給手段か
    ら提供される水と前記空気供給手段から提供される圧縮
    空気とを混合して前記水噴射ユニットに供給する弁手段
    と；エンジンの作動状態に応じて前記弁手段を制御する
    制御手段と；を備えて構成されることを特徴とするエン
    ジンの水噴射装置。
  2. 【請求項２】 前記水供給手段は、水を貯蔵する水タン
    クと、前記水タンクから前記弁手段に水を圧送する送水
    ポンプとから構成されることを特徴とする請求項１記載
    のエンジンの水噴射装置。
  3. 【請求項３】 前記空気供給手段は、エンジンの動力を
    利用して駆動されるコンプレッサーと、前記コンプレッ
    サーにより発生した圧縮空気を貯蔵する圧縮空気タンク
    を備えて構成されることを特徴とする請求項１記載のエ
    ンジンの水噴射装置。
  4. 【請求項４】 前記弁手段は、その開閉によって前記水
    供給手段からの水と前記空気供給手段からの圧縮空気を
    混合して前記水噴射ユニットに供給するように電子制御
    されるソレノイド弁を備えて構成されることを特徴とす
    る請求項１記載のエンジンの水噴射装置。
  5. 【請求項５】 前記水噴射ユニットは、前記弁手段から
    エンジンの吸気管への一方向だけの流れとするためのチ
    ェック弁を備えて構成されることを特徴とする請求項１
    記載のエンジンの水噴射装置。
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