JP2007120402A - 内燃機関の高温流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】針弁の熱伸びによる少量のリフト変化であっても該針弁リフトの補償、制御を高精度に行ない得て、針弁の熱伸びによるエンジン性能の低下を防止した内燃機関の高温流体噴射装置を提供する。
【解決手段】高温高圧水を含む高温流体を噴射弁の針弁室に導き、針弁のシート部と弁座との着脱によって針弁室と噴孔との間の流路を開閉することにより噴孔からの高温流体の噴射を制御するように構成された内燃機関の高温流体噴射装置において、針弁のリフトを検出する針弁リフト検出手段と、針弁リフト検出手段からのリフトの検出値と針弁の基準リフトとにより針弁の熱膨張による伸び量を算出し、該伸び量の算出値に対応する針弁リフト調整量を算出し、針弁開閉手段により針弁のリフトを針弁リフト調整量に基づき基準リフトになるように調整する針弁コントローラとをそなえたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、水噴射式内燃機関等に適用され、所定圧力に加圧された高温流体を噴射弁の針弁室に導き、針弁開閉手段により駆動される針弁のシート部と弁座との着脱によって前記針弁室と噴孔との間の流路を開閉することにより該噴孔からの高温流体の噴射を制御するように構成された内燃機関の高温流体噴射装置に関する。

エンジンのシリンダ内に燃料と水とを噴射して燃焼温度を下げ、ＮＯｘ発生量を低減した水噴射式内燃機関が種々提案されているが、該水噴射式内燃機関においては、シリンダ内に水を噴射するための水噴射弁が、ＮＯｘ発生量の低減とともに高いエンジン性能を保持するための最重要要素となっている。
かかる要求に応える水噴射式内燃機関の一つとして、図５（Ａ）に示されるような高温高圧水を生成して噴射弁からシリンダ内に噴射するようにした高温高圧水噴射式内燃機関が本件発明者らによって提案された。

即ち、図５（Ａ）は高温高圧水噴射式内燃機関をそなえた発電装置の概略全体構成を示す構成図であり、図において、１００は水噴射内燃機関（以下エンジンという）、１０１は該内燃機関に直結駆動される発電機である。１０２は過給機、１０３は空気冷却器、１０６は各シリンダの排気枝管、１０４は排気集合管、１１４は前記過給機１０２出口の排気管である。
１１０は高温側熱交換器、１１１は低温側熱交換器、１１３は水ポンプ、水タンク等からなる給水系である。

かかる高温高圧水噴射式内燃機関をそなえた発電装置において、前記水噴射内燃機関１００からの排気ガスは各シリンダの排気枝管１０６から排気集合管１０４に入り、該排気集合管１０４に設けられた高温側熱交換器１１０において後述する水との熱交換を行ってから、前記過給機１０２のタービンを駆動し、前記排気管１１４に設けられた低温側熱交換器１１１において後述する水との熱交換を行ってから外部に排出される。
一方、前記給水系１１３から前記低温側熱交換器１１１に導入された水は該低温側熱交換器１１１において過給機１０２出口の排気ガスと熱交換して第１次の加熱がなされ、次いで前記高温側熱交換器１１０に導入されて排気集合管１０４を通流する高温の排気ガスと熱交換して第２次の加熱がなされて４５０℃以上の高温高圧水となる。
この高温高圧水は、高温水管１１２を通って図示しない水噴射弁からエンジン１００のシリンダ内に、図示しない燃料噴射弁からの燃料噴射に対して所定のタイミングで以って噴射される。
また、前記高温高圧水噴射式内燃機関は、図５（Ｂ）に示されるように、前記発電機１０１に代えて、プロペラ軸３０１を介してプロペラ３０２を駆動する船舶用推進装置にも適用されている。

また、特許文献１（特開平１０−２７４１２７号公報）においては、電歪アクチュエータによって針弁の開閉制御を行う燃料噴射弁において、針弁の上端部に接触する接触スプリングによって電歪アクチュエータの伸長力がかかる部材を隙間なく当接させ、前記各部材の熱膨張差やへたり等の経時変化を補償し、針弁の開弁量の連続制御を可能としている。

特開平１０−２７４１２７号公報

図５に示されるような、高温高圧水噴射式内燃機関においては、前記低温側熱交換器１１１及び高温側熱交換器１１０において排気ガスによって１段階もしくは２段階で加熱され、４５０℃、３５ＭＰａ程度の高温、高圧の高温高圧水を、水噴射弁からエンジン１００のシリンダ内に、燃料噴射弁からの燃料噴射に対して所定のタイミングで以って噴射することによって、エンジン１００のＮＯｘ発生量を低減するとともに、排気ガスを高温高圧水によって回収することによりエンジン出力の増大及び熱効率の向上を実現可能となっている。

かかる高温高圧水噴射式内燃機関にあっては、水噴射弁から４５０℃程度の高温高圧水を噴射するシステムであるため、水噴射弁の水噴射を制御、操作する針弁に前記高温に伴う熱膨張が発生し、該針弁の熱膨張による伸び（熱伸び）によって針弁リフトがエンジン性能に最適な基準リフトからずれて、最適水噴射タイミングから外れ、エンジン性能の低下を招き易い。かかる針弁の熱伸びはその絶対量が０．１ｍｍ程度ときわめて小さいにも拘わらず、水噴射に伴なうエンジン性能に大きく影響を及ぼす。

しかしながら、前記特許文献１（特開平１０−２７４１２７号公報）にあっては、針弁の上端部に接触する接触スプリングによって電歪アクチュエータの伸長力がかかる部材を隙間なく当接させ、前記各部材の熱膨張差やへたり等の経時変化を補償しているにとどまり、針弁の熱伸びに対する針弁リフトの定量的な制御、調整については、言及されていない。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、針弁の熱伸びによる少量のリフト変化であっても該針弁リフトの補償、制御を高精度に行ない得て、針弁の熱伸びによるエンジン性能の低下を防止した内燃機関の高温流体噴射装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、所定圧力に加圧された高温流体を噴射弁の針弁室に導き、針弁開閉手段により駆動される針弁のシート部と弁座との着脱によって前記針弁室と噴孔との間の流路を開閉することにより該噴孔からの高温流体の噴射を制御するように構成された内燃機関の高温流体噴射装置において、前記針弁のリフトを検出する針弁リフト検出手段と、前記針弁リフト検出手段から入力される針弁のリフトの検出値と予め設定された針弁の基準リフトとにより針弁の熱膨張による伸び量を算出し、該伸び量の算出値に対応する針弁リフト調整量を算出し、前記針弁開閉手段により針弁のリフトを前記針弁リフト調整量に基づき前記基準リフトになるように調整する針弁コントローラとをそなえたことを特徴とする（請求項１）。

かかる発明において、具体的には、前記針弁コントローラは、前記内燃機関の運転条件に対応して前記針弁の基準リフトが予め設定された基準リフト設定手段と、前記針弁リフトの検出値と前記基準リフトとの差から針弁の熱膨張による伸び量を算出する針弁伸び量算出手段と、該針弁伸び量算出手段による針弁伸び量の算出値に対応する針弁リフト調整量に基づき針弁のリフトが前記基準リフトになるように前記針弁開閉手段を制御する針弁リフト制御手段とをそなえるのが好ましい（請求項２）。

かかる発明によれば、ギャップセンサ等からなる針弁リフト検出手段からの針弁のリフトの検出値つまり針弁の熱伸びを含む針弁リフトの検出値と、予め設定された針弁の基準リフトつまり熱伸びが０（ゼロ）で所要のエンジン性能にマッチングした針弁の基準リフトとの差から針弁の熱膨張による伸び量を算出し、該針弁伸び量の算出値に対応する針弁リフト調整量に基づき針弁のリフトが前記基準リフトになるように針弁開閉手段によって針弁の開度を調整できるので、針弁の温度が高温になっても、針弁リフトを、かかる高温による針弁の熱伸びを補償しエンジンの最適性能にマッチングした基準リフトに自動的に調整して水噴射弁を作動させることができる。

従って、かかる発明によれば、４５０℃、３５ＭＰａ程度の高温、高圧の高温高圧水を噴射する高温高圧水噴射式内燃機関用の高温高圧水噴射弁であっても、常時針弁の熱伸びを補償してエンジン性能にマッチングした基準リフトで以って高温高圧水噴射弁を作動させることが可能となって、ＮＯｘ発生量の低減とともに高いエンジン性能を保持し得る高温高圧水噴射式内燃機関を提供できる。

また本発明は、所定圧力に加圧された高温流体を噴射弁の針弁室に導き、針弁開閉手段により駆動される針弁のシート部と弁座との着脱によって前記針弁室と噴孔との間の流路を開閉することにより該噴孔からの高温流体の噴射を制御するように構成された内燃機関の高温流体噴射装置において、前記内燃機関（エンジン）の出力を検出するエンジン出力検出手段と、前記針弁の熱膨張による伸びを含む針弁リフトの基準リフトからの針弁リフト差と前記エンジン出力の基準出力からのエンジン出力差との関係が設定され、前記エンジン出力検出手段から入力されるエンジン出力の検出値と前記基準出力との間のエンジン出力差に対応する針弁リフト差を前記針弁リフト差とエンジン出力差との関係に基づき算出し、前記針弁リフト差に基づき針弁のリフトが前記基準リフトになるように前記針弁開閉手段を操作する針弁コントローラとをそなえたことを特徴とする（請求項３）。

かかる発明において、具体的には、前記針弁コントローラは、前記針弁の熱膨張による伸びを含む針弁リフトと基準リフトからの針弁リフト差と前記エンジン出力の基準出力からのエンジン出力差との関係が設定されたエンジン出力／針弁リフト設定手段と、前記エンジン出力の検出値と前記基準出力とのエンジン出力差を算出し該エンジン出力差に対応する針弁リフト差に基づき針弁のリフトが前記基準リフトになるように前記針弁開閉手段を制御する針弁リフト制御手段とをそなえるのが好ましい（請求項４）。

かかる発明によれば、針弁の熱膨張による伸びを含む針弁リフトと基準リフトからの針弁リフト差とエンジン出力の基準出力からのエンジン出力差との関係を予め設定しておき、エンジン出力の検出値と基準出力とのエンジン出力差を算出し、該エンジン出力差に対応する針弁リフト差を算出し、該針弁リフト差に基づき針弁のリフトが所要のエンジン性能にマッチングした針弁の基準リフトになるように、針弁開閉手段によって針弁の開度を調整できるので、針弁リフトを検出することなく、エンジン出力を検出するのみで、針弁のリフトを所要のエンジン性能にマッチングした針弁の基準リフトに調整してエンジンを運転できる。

さらに、以上の発明において好ましくは、前記針弁開閉手段は、作動油室と作動油タンクとの間の作動油通路を開閉する開閉弁の開度を磁界中に配置された磁歪材の磁気歪みにより変化せしめて、前記開閉弁によって作動油通路を閉じることにより針弁のシート部を弁座に着座させて針弁を閉弁し、前記開閉弁によって作動油通路を開くことにより針弁のシート部と弁座とを離隔して針弁を開弁する磁歪アクチュエータからなる（請求項５）。
このように構成すれば、磁歪アクチュエータは０．１ｍｍ程度の微小量の位置制御が可能であることから、針弁の微小な熱伸びに対応する針弁リフトの調整を高精度で行なうことができる。

尚、前記針弁開閉手段を、前記磁歪アクチュエータに代えて、次のように構成することも可能である。
即ち、前記針弁開閉手段は、作動油室と作動油タンクとの間の作動油通路を開閉する開閉弁の開度を該開閉弁に作用する油圧を調整することにより変化せしめて、前記開閉弁によって作動油通路を閉じることにより針弁のシート部を弁座に着座させて針弁を閉弁し、前記開閉弁によって作動油通路を開くことにより針弁のシート部と弁座とを離隔して針弁を開弁する油圧アクチュエータからなる（請求項６）。

本発明によれば、針弁の熱伸びを含む針弁リフトの検出値と、予め設定され熱伸びが０（ゼロ）で所要のエンジン性能にマッチングした針弁の基準リフトとの差から算出した針弁の熱伸びによる針弁伸び量算出値に対応する針弁リフト調整量に基づき、針弁のリフトが前記基準リフトになるように針弁開閉手段によって針弁の開度を調整できるので、針弁の温度が高温になっても、針弁リフトを、かかる高温による針弁の熱伸びを補償しエンジンの最適性能にマッチングした基準リフトに自動的に調整して高温高圧水噴射弁を作動させることができる。
これによって高温高圧水を噴射する高温高圧水噴射式内燃機関用の高温高圧水噴射弁であっても、常時針弁の熱伸びを補償してエンジン性能にマッチングした基準リフトで以って高温高圧水噴射弁を作動させることが可能となって、ＮＯｘ発生量の低減とともに高いエンジン性能を保持し得る高温高圧水噴射式内燃機関を提供できる。

また本発明によれば、針弁の熱膨張による伸び量による基準リフトからの針弁リフト差とエンジン出力の基準出力からのエンジン出力差との関係を予め設定しておき、エンジン出力の検出値と基準出力とのエンジン出力差に対応する針弁リフト差に基づき針弁のリフトが所要のエンジン性能にマッチングした針弁の基準リフトになるように、針弁開閉手段によって針弁の開度を調整することにより、針弁のリフトを検出することなく、エンジン出力を検出するのみで、針弁のリフトを所要のエンジン性能にマッチングした針弁の基準リフトに調整してエンジンを運転できる。

また本発明によれば、針弁開閉手段として、作動油室と作動油タンクとの間の作動油通路を開閉する開閉弁の開度を磁界中に配置された磁歪材の磁気歪みにより変化せしめる磁歪アクチュエータを用いれば、磁歪アクチュエータは０．１ｍｍ程度の微小量の位置制御が可能であることから、針弁の微小な熱伸びに対応する針弁リフトの調整を高精度で行なうことができる。

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ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は第１実施例に係る高温高圧水噴射式内燃機関の磁歪アクチュエータを含む水噴射弁の縦断面図である。図２（Ａ）は図１に示す水噴射弁における磁歪アクチュエータ及び作動油系を示す構成図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
図１〜図２において、２００は高温高圧水噴射弁、１は該噴射弁２００の噴射弁本体、３は該噴射弁本体１の先端部にノズルナット０４１により締付け固定されたノズルチップ、４は該ノズルチップ３の先端部に複数個穿孔された噴孔、６は該噴孔４に連通されるサック部である。また８は前記噴射弁本体１と下部１ａとの間に介装されたスペーサである。
５は該噴射弁本体１の下部１ａ内に往復摺動可能に嵌合され先端に円錐状のシート部５ａが形成された針弁で、該シート部５ａが前記ノズルチップ３に形成された弁座３ａに着脱することにより、後述する針弁室５ｂとサック部６及び噴孔４とを連通及び遮断するようになっている。

５ｂは前記針弁５の外周面が臨んで形成された針弁室、７は該針弁室５ｂへの噴射流体（この実施例では高温高圧水）の入口、７ａは入口コネクタであり、噴射流体入口管１１２（図２参照）からの高温の噴射流体が噴射流体入口７を経て該針弁室５ｂに導入されるようになっている。
２７は作動油入口、１２は該作動油入口２７から後述する経路で導入された作動油が収容される作動油室である。９は前記作動油室１２内の作動油圧力を前記針弁５に伝達する連結部材である。
１０は前記針弁５のリフトを検出するギャップセンサからなるリフトセンサであり、前記連結部材９の変位（つまり針弁５のリフト）を検出可能に装着され、該リフトセンサ１０による針弁リフトの検出値は後述する針弁コントローラ２０に入力されるようになっている。
３０は超磁歪アクチュエータ、３１は該超磁歪アクチュエータ３０によって作動されるパイロット弁であり、これらの詳細は後述する。

図２において、１２３は作動油ポンプ、１２５は作動油タンク、１２４は作動油管で、該作動油タンク１２５内の作動油を作動油ポンプ１２３により作動油管１２４及び作動油入口２７を通して作動油入口室２７ａに導入するようになっている。
前記作動油室１２は前記作動油入口室２７ａと隔壁１１１を隔てて形成され、前記連結部材９の端面９ａが臨んで形成されている。
そして、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、前記連結部材９の外周面には一定長さに亘って制御用切欠部５ｃが形成され、前記針弁５及び連結部材９の軸方向移動により、前記作動油入口室２７ａと作動油室１２とが該制御用切欠部１２を介して連通可能となっている。

３１はパイロット弁で、前記噴射弁本体１の上部側に穿設され前記作動油室１２と前記作動油タンク１２５への排油通路１２５ａとを接続する作動油通路１２１を開閉するものである。即ち、該パイロット弁３１は、平板状の当接面を前記噴射弁本体１側の弁座面５ｆに着脱することにより、前記作動油通路１２１を開閉するようになっている。

３０は超磁歪アクチュエータであり、次のように構成されている。
３３は磁石（電磁石）、３２は磁気歪により変位する超磁歪材で一旦側を前記パイロット弁３１の根元の支持部に固着されており、前記磁石３３への通電によって超磁歪材３２が軸方向に変位することにより、前記パイロット弁３１を往復動せしめるようになっている。３４は前記パイロット弁３１の支持部３１ａとアクチュエータの本体部３５との間に介装されたばねで、前記パイロット弁３１を閉弁する方向に付勢されている。
かかる超磁歪アクチュエータ３０の基本構成自体は公知であり、この実施例においては、該超磁歪アクチュエータ３０に前記パイロット弁３１を連結して開閉駆動するように構成している。

かかる構成からなる高温高圧水噴射式内燃機関の運転時において、前記針弁５が閉じた状態においては、前記超磁歪アクチュエータ３０によりパイロット弁３１は閉じられ、作動油室１２内の作動油圧力が前記連結部材９の端面９ａに作用している。
そして、前記超磁歪アクチュエータ３０の磁石３３に電流を付与して超磁歪材３２を変位させこれに連結されたパイロット弁３１をリフトさせて前記作動油通路１２１を開口すると、作動油室１２内の作動油が排油通路１２５ａを介して作動油タンク１２５側に排出され、前記針弁５に作用する作動油室１２内の作動油による力と針弁室５ｂ内の噴射流体による力とが平衡する位置にて針弁５が整定されて該針弁５が開弁され、針弁室５ｂ内の噴射流体がサック部６を経て噴孔４からシリンダ内に噴射される。

次に、図３に基づき、かかる第１実施例における内燃機関の高温流体噴射装置の針弁リフト制御動作について説明する。図３はかかる第１実施例における高温高圧水噴射内燃機関の針弁リフトの制御ブロック図である。
図３において、前記リフトセンサ１０によって検出された針弁リフトの検出値、つまり針弁５の熱膨張による外乱２５を含んだ針弁リフトの検出値は、針弁コントローラ２０のリフト比較部２１に入力される。２２は基準リフト設定部で、所要のエンジン性能にマッチングした針弁の基準リフトが設定されている。
前記リフト比較部２１においては、前記針弁リフトの検出値と前記基準リフトとの差から前記針弁５の熱膨張による伸び量を算出し、ＰＩＤ制御部２３に入力する。該ＰＩＤ制御部２３において前記針弁の伸び量をＰＩＤ演算を行なって、前記針弁伸び量に対応する超磁歪アクチュエータ３０の電流調整値を算出し、アクチュエータ電流制御部２４に入力する。

該アクチュエータ電流制御部２４においては、針弁伸び量に対応する電流調整値を盛り込んだ超磁歪アクチュエータ３０の磁石３３の電流値を算出して超磁歪アクチュエータ３０に入力する。
該超磁歪アクチュエータ３０は、前記パイロット弁３１の開度を調整して、前記針弁５のリフトを前記針弁伸び量を盛り込んだリフトに修正（針弁伸び量分だけリフトを増大）する。

かかる第１実施例によれば、ギャップセンサからなるリフトセンサ１０からの針弁５のリフトの検出値つまり該針弁５の熱伸び（外乱２５）を含む針弁リフトの検出値と、予め前記基準リフト設定部２２に設定された前記針弁５の基準リフトつまり熱伸びが０（ゼロ）で所要のエンジン性能にマッチングした針弁５の基準リフトとの差から、該針弁５の熱膨張による伸び量を算出し、該針弁伸び量の算出値に対応する針弁リフト調整量に基づき針弁５のリフトが前記基準リフトになるように、針弁開閉手段を構成する超磁歪アクチュエータ３０及びパイロット弁３１によって針弁５の開度を調整できるので、該針弁５の温度が高温になっても、針弁リフトを、かかる高温による針弁５の熱伸びを補償しエンジンの最適性能にマッチングした基準リフトに自動的に調整して高温高圧水噴射弁２００を作動させることができる。

また、針弁開閉手段を、前記超磁歪アクチュエータ３０とパイロット弁３１とを組み合わせて構成したので、該超磁歪アクチュエータ３０は０．１ｍｍ程度の微小量の位置制御が可能であることから、該超磁歪アクチュエータ３０によってパイロット弁３１の開度を変位制御することにより、針弁５の微小な熱伸びに対応する針弁リフトの調整を高精度で行なうことができる。

以上により、かかる第１実施例によれば、４５０℃、３５ＭＰａ程度の高温高圧水を噴射する高温高圧水噴射式内燃機関用の高温高圧噴射弁２００であっても、常時針弁５の熱伸びを補償してエンジン性能にマッチングした基準リフトで以って該高温高圧噴射弁２００を作動させることが可能となって、ＮＯｘ発生量の低減とともに高いエンジン性能を保持し得る高温高圧水噴射式内燃機関が得られる。

図４（Ａ）はかかる本発明の第２実施例における高温高圧水噴射内燃機関の針弁リフトの制御ブロック図、（Ｂ）は前記高温高圧水噴射内燃機関における流体噴射量線図、（Ｃ）は針弁リフト差とエンジン出力差との関係線図である。
図４（Ａ）において、エンジン出力検出器４０からのエンジン出力検出値は針弁コントローラ２０の針弁リフト差算出部４３に入力される。
４２はエンジン出力／針弁リフト設定部で、図４（Ｃ）のように前記針弁５の熱膨張による伸びを含む針弁リフトの基準リフトからの針弁リフト差ΔＬと前記エンジン出力の基準出力からのエンジン出力差ΔＨとの関係が設定されている。
即ち、流体噴射量Ｑとエンジン出力Ｈ及び針弁リフトＬとは図４（Ｂ）のような相関関係があり、流体噴射量Ｑ_０が決まればこれに対応するエンジン出力Ｈ_０及び針弁リフトＬ_０が決まる。
従って、前記エンジン出力／針弁リフト設定部４２には、図４（Ｃ）のように、針弁リフト差ΔＬつまり針弁５の熱膨張による伸びを含む針弁リフト（実際の針弁リフト）と所要のエンジン性能にマッチングした針弁５の基準リフトとの針弁リフトの差に対する、エンジン出力差ΔＨつまりエンジンの基準出力と針弁の熱膨張による伸びの影響を含む実際のエンジン出力との差との関係が予め設定されている。

前記針弁リフト差算出部４３においては、前記エンジン出力／針弁リフト設定部４２に設定された図４（Ｃ）のような関係から、前記エンジン出力検出値に基づくエンジン出力差ΔＨに対応する針弁リフトの差ΔＬを算出してＰＩＤ制御部４４に入力する。
以下の手順は、図３に示される第１実施例と同様であり、ＰＩＤ制御部４４において前記針弁リフトの差ΔＬつまり針弁の伸び量をＰＩＤ演算を行なって、前記針弁伸び量に対応する超磁歪アクチュエータ３０の電流調整値を算出し、アクチュエータ電流制御部４５に入力する。
該アクチュエータ電流制御部４５においては、針弁伸び量に対応する電流調整値を盛り込んだ超磁歪アクチュエータ３０の磁石３３の電流値を算出して超磁歪アクチュエータ３０に入力する。
該超磁歪アクチュエータ３０は、前記パイロット弁３１の開度を調整して、前記針弁５のリフトを前記針弁伸び量を盛り込んだリフトに修正（針弁伸び量分だけリフトを増大）する。

かかる第２実施例によれば、針弁５の熱膨張による伸びを含む針弁リフトと基準リフトからの針弁リフト差ΔＬとエンジン出力の基準出力からのエンジン出力差ΔＨとの関係を図４（Ｃ）のように予め設定しておき、エンジン出力の検出値と基準出力とのエンジン出力差ΔＨを算出し、該エンジン出力差ΔＨに対応する針弁リフト差ΔＬを算出し、該針弁リフト差ΔＬに基づき針弁５のリフトが所要のエンジン性能にマッチングした針弁の基準リフトになるように、針弁開閉手段を構成する超磁歪アクチュエータ３０及びパイロット弁３１によって針弁５の開度を調整できるので、針弁５のリフトを検出することなく、エンジン出力を検出するのみで、針弁５のリフトを所要のエンジン性能にマッチングした基準リフトに調整してエンジンを運転できる。

本発明によれば、針弁の熱伸びによる少量のリフト変化であっても該針弁リフトの補償、制御を高精度に行ない得て、針弁の熱伸びによるエンジン性能の低下を防止した内燃機関の高温流体噴射装置を提供できる。

本発明の第１実施例に係る高温高圧水噴射式内燃機関の磁歪アクチュエータを含む水噴射弁の縦断面図である。 （Ａ）は図１に示す水噴射弁における磁歪アクチュエータ及び作動油系を示す構成図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。 前記第１実施例における高温高圧水噴射式内燃機関の針弁リフトの制御ブロック図である。 （Ａ）は本発明の第２実施例における高温高圧水噴射内燃機関の針弁リフトの制御ブロック図、（Ｂ）は前記高温高圧水噴射内燃機関における流体噴射量線図、（Ｃ）は針弁リフト差とエンジン出力差との関係線図である。 （Ａ）は高温高圧水噴射式内燃機関をそなえた発電装置の概略全体構成を示す構成図、（Ｂ）は船舶用推進装置の部分構成図である。

符号の説明

１ 噴射弁本体
３ ノズルチップ
４ 噴孔
５ 針弁
５ｂ 針弁室
９ 連結部材
１０ リフトセンサ
１２ 作動油室
２０ 針弁コントローラ
２７ａ 作動油入口室
３０ 超磁歪アクチュエータ
３１ パイロット弁
３２ 超磁歪材
３３ 磁石
４０ エンジン出力検出器
１２１ 作動油通路
１２５ 作動油タンク
２００ 高温高圧水噴射弁

Claims (6)

1. 所定圧力に加圧された高温流体を噴射弁の針弁室に導き、針弁開閉手段により駆動される針弁のシート部と弁座との着脱によって前記針弁室と噴孔との間の流路を開閉することにより該噴孔からの高温流体の噴射を制御するように構成された内燃機関の高温流体噴射装置において、前記針弁のリフトを検出する針弁リフト検出手段と、前記針弁リフト検出手段から入力される針弁のリフトの検出値と予め設定された針弁の基準リフトとにより針弁の熱膨張による伸び量を算出し、該伸び量の算出値に対応する針弁リフト調整量を算出し、前記針弁開閉手段により針弁のリフトを前記針弁リフト調整量に基づき前記基準リフトになるように調整する針弁コントローラとをそなえたことを特徴とする内燃機関の高温流体噴射装置。
2. 前記針弁コントローラは、内燃機関の運転条件に対応して前記針弁の基準リフトが予め設定された基準リフト設定手段と、前記針弁リフトの検出値と前記基準リフトとの差から針弁の熱膨張による伸び量を算出する針弁伸び量算出手段と、該針弁伸び量算出手段による針弁伸び量の算出値に対応する針弁リフト調整量に基づき針弁のリフトが前記基準リフトになるように前記針弁開閉手段を制御する針弁リフト制御手段とをそなえたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の高温流体噴射装置。
3. 所定圧力に加圧された高温流体を噴射弁の針弁室に導き、針弁開閉手段により駆動される針弁のシート部と弁座との着脱によって前記針弁室と噴孔との間の流路を開閉することにより該噴孔からの高温流体の噴射を制御するように構成された内燃機関の高温流体噴射装置において、前記内燃機関（エンジン）の出力を検出するエンジン出力検出手段と、前記針弁の熱膨張による伸びを含む針弁リフトの基準リフトからの針弁リフト差と前記エンジン出力の基準出力からのエンジン出力差との関係が設定され、前記エンジン出力検出手段から入力されるエンジン出力の検出値と前記基準出力との間のエンジン出力差に対応する針弁リフト差を前記針弁リフト差とエンジン出力差との関係に基づき算出し、前記針弁リフト差に基づき針弁のリフトが前記基準リフトになるように前記針弁開閉手段を操作する針弁コントローラとをそなえたことを特徴とする内燃機関の高温流体噴射装置。
4. 前記針弁コントローラは、前記針弁の熱膨張による伸びを含む針弁リフトと基準リフトからの針弁リフト差と前記エンジン出力の基準出力からのエンジン出力差との関係が設定されたエンジン出力／針弁リフト設定手段と、エンジン出力の検出値と前記基準出力とのエンジン出力差を算出し該エンジン出力差に対応する針弁リフト差に基づき針弁のリフトが前記基準リフトになるように前記針弁開閉手段を制御する針弁リフト制御手段とをそなえたことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の高温流体噴射装置。
5. 前記針弁開閉手段は、作動油室と作動油タンクとの間の作動油通路を開閉する開閉弁の開度を磁界中に配置された磁歪材の磁気歪みにより変化せしめて、前記開閉弁によって作動油通路を閉じることにより前記針弁のシート部を弁座に着座させて針弁を閉弁し、前記開閉弁によって作動油通路を開くことにより針弁のシート部と弁座とを離隔して針弁を開弁する磁歪アクチュエータからなることを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の内燃機関の高温流体噴射装置。
6. 前記針弁開閉手段は、作動油室と作動油タンクとの間の作動油通路を開閉する開閉弁の開度を該開閉弁に作用する油圧を調整することにより変化せしめて、前記開閉弁によって作動油通路を閉じることにより前記針弁のシート部を弁座に着座させて針弁を閉弁し、前記開閉弁によって作動油通路を開くことにより針弁のシート部と弁座とを離隔して針弁を開弁する油圧アクチュエータからなることを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の内燃機関の高温流体噴射装置。
   

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