JP2596828Y2 - 二流体噴射装置 - Google Patents

二流体噴射装置

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JP2596828Y2
JP2596828Y2 JP1991012572U JP1257291U JP2596828Y2 JP 2596828 Y2 JP2596828 Y2 JP 2596828Y2 JP 1991012572 U JP1991012572 U JP 1991012572U JP 1257291 U JP1257291 U JP 1257291U JP 2596828 Y2 JP2596828 Y2 JP 2596828Y2
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禎範 永江
邦彦 下田
陽三 土佐
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は二流体噴射装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の二流体噴射装置の一例を示
す構成図である。ディーゼル機関は圧縮比が大きく熱効
率が高いことから広く各方面の原動機として用いられて
いるが、その排気成分には有害なCO,CO2 ,HC,
NOx 等を多量に含有することから、これらを低減する
ことが大きな課題となっている。ここではNOx の低減
に効果のある燃料室への水注射を行なう従来形二流体噴
射装置の改善について述べる。
【0003】図4は、ひとつの燃料弁111で燃料と水
を同時に噴射するように考案された従来形の燃料弁とそ
のシステムの一例を示したものでる。1は燃料弁本体、
2はノズルチップ、3は噴孔、4は燃料入口金物であ
る。5は燃料弁内燃料油路、6は押え金物内燃料油路、
7はノズルチップ内燃料油路、8は針弁サック部、9は
針弁、10は針弁ばね受、11は針弁ばね、12は針弁
の開弁圧力調整金物でばねの取付長さを変えることによ
り針弁9の開弁圧力を調節する。13は水注水金物、1
4はボール式逆止弁、15は逆止弁ばね、16は燃料弁
内水路、17は押え金物内水路、18はノズルチップ内
水路である。ノズルチップ内燃料油路7と、ノズルチッ
プ内水路18は、針弁のサック部8で合流している。
【0004】次に他の燃料システムの構成について述べ
る。23は燃料噴射ポンプを示し、21は燃料タンク、
22は燃料供給ポンプ、24はプランジャバレル、25
はプランジャ、26は吐出弁、27は等圧弁であり、燃
料ポンプ吐出部と燃料入口金物4とは噴射管により接続
されている。
【0005】28は水タンク、29は水供給ポンプ、3
0は水供給管、31は電磁弁で水管31を介して水注入
金物13に接続されている。33は電磁弁31を制御す
るコントローラで、図示しない機関のクランク軸と同期
した信号により開弁時期と開弁期間が制御される。
【0006】次に前記従来例の作用について説明する。
燃料タンク21から燃料供給ポンプ22を介して燃料噴
射ポンプ23に供給された燃料は、プランジャ25で圧
縮され、高圧となって吐出弁26を押し開き、噴射管を
へて燃料弁へおくられる。燃料弁内油路5、押え金物内
油路6、ノズルチップ内油路7から針弁サック弁8へ導
かれた高圧の燃料はばね11の力に打ち勝ち針弁9を押
し開け噴孔3から噴射される。
【0007】この燃料弁では燃料の外に、燃料の噴射時
期以外の時期に水を針弁サック部8及びノズルチップ2
内油路7に混合させ、燃料と水を同時に噴射させる。次
に水の混入方法について述べると、噴射の終了した針弁
サック部8及びそれにつながる油路及び噴射弁内の水路
は燃料噴射ポンプ110の等圧弁27を介して規定され
た残留圧力Pr に保持されている。
【0008】一方水タンク28内の水は、水供給ポンプ
29により先述の残留圧力Pr より高い圧力に昇圧され
ている。ところが燃料終了後から次の燃料噴射の時期ま
での間に、電磁弁31がコントローラを介して開弁され
る。又注入される水量は、電磁弁31により開弁時期を
変えることが可能である。
【0009】適時、適量に燃料弁の針弁サック部8に送
油された水は、燃料噴射ポンプの等圧弁27を押し開
き、燃料油路7,6,5を逆流して燃料内に適宜注入さ
れる。次に燃料噴射ポンプの圧送時期になると針弁9を
押し開け、ノズル噴孔3から噴射される。しかし該噴射
時には逆止弁14は閉じ、燃料が水の供給系へ逆流しな
いようになっている。
【0010】
【考案が解決しようとする課題】ところが図4に示され
る従来例では水の注入量と注入タイミングは、コントロ
ーラ33で制御される電磁弁31を介して行われるので
あるが、このような方式では、高速で作動し、高い制御
性が要求される二流体噴射装置に適用するのは不充分で
ある。
【0011】本考案の目的は前記従来装置の問題点を解
消し、高速で作動し信頼性と制御性の高い二流体噴射装
置を提供するにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本考案に係る二流体噴射
装置は、1個の噴射弁111の共通の噴孔3から燃料と
水とをシリンダ内に噴射可能に構成したものにおいて、
等圧弁27を具えた燃料噴射ポンプ112と、プランジ
ャとバレルの相対位置により有効行程を変えるジャーク
式水噴射ポンプ113と、機関回転数、燃料ポンプラッ
ク位置等の機関運転状態を検出する検出手段と、該検出
手段からの検出信号に基づき該水噴射ポンプの有効行程
を制御するコントローラ106とを備え、上記噴射弁1
11が、上記等圧弁への燃料油路5に連通される針弁サ
ック部8及び該針弁サック部に連通される水の注入路に
設けられ水の逆流を防止する逆止弁14を有してなるこ
とを特徴としている。
【0013】水の注入用ポンプは機関のクランク軸と同
期して駆動され、燃料の噴射が終了して次の噴射が始ま
る前に燃料及び水噴射弁111の針弁サック部への水の
吐出が終了するよう設定されている。さらに機関の回転
数信号、燃料ポンプラック信号、及び燃料噴射タイミン
グが入力されたコントローラは、あらかじめ設定された
プログラムにより回転数、負荷に応じて吐出量を制御す
るアクチュエータに送信される。
【0014】該アクチュエータはピニオン108をまわ
してジャーク式水噴射ポンプのラックを動かし適切な吐
出水量と吐出タイミングで前記燃料噴射ポンプの調圧弁
を押し開き燃料弁の油路を逆流して、水ポンプよりの水
が注水され、燃料噴射時に燃料と同時に水が燃焼室に噴
射されるので、排ガス中でのNOx 等の公害ガスの流出
を制御することができる。
【0015】
【実施例】以下図1〜3を参照し本考案の一実施例につ
いて説明する。図1は本考案の第1実施例に係る構成
図、図2は水注入量設定状況図、図3は燃料と水の注入
状況図である。本考案の二流体噴射装置は、従来の陸舶
用ディーゼル機関が高過給、高負荷で運転されると共に
セタン価の低い安価な重油などが使用されているため、
ディーゼルノックを発生し、排気中にNOx 等の公害ガ
スを多量に含有していたので、噴射燃料内に水を注入し
て燃焼温度を低下させて、NOx の排出を低レベルに抑
制しようとするものである。
【0016】本考案の実施例は噴射弁111、燃料噴射
システム、水噴射システム等の各装置より構成されてい
る。この噴射弁111は、燃料と水が噴射される際両者
の混合が十分に行われるように1つの噴射弁で、かつ同
一の噴孔3から燃料と水が噴射される。
【0017】1は燃料弁本体、2はノズルチップ、3は
噴孔、4は燃料弁入口金物、5は燃料弁内油路、6は押
え金物内油路、7はノズルチップ内油路、8は針弁サッ
ク部、9は針弁、10は針弁ばね受、11はばね、12
は針弁の開弁圧調整金物で上部にねじをそなえばねの長
さを変えることにより針弁9の開弁圧力が変わる。13
は水注入金物、14はボール逆止弁、15は逆止弁ば
ね、16は燃料弁内水路、17は押え金物内水路、18
はノズルチップ内水路である。
【0018】前記ノズルチップ内燃料油路7とノズルチ
ップ内水路18は針弁のサック部8で相互に合流してい
る例を示しているが、合流部はノズルチップの燃料油通
路であればどこでも差支えない。
【0019】燃料噴射システムの構成としては、21が
燃料タンク、22は燃料供給ポンプ、23は燃料噴射ポ
ンプ本体、24はプランジャバレル、25はプランジ
ャ、26は吐出弁、27は等圧弁であるが、此の等圧弁
は燃料と水を1ケの噴射弁より噴射するために非常に重
要な部品である。なお110は燃料ポンプラック位置セ
ンサである。
【0020】次に水噴射システムの構成を述べると、2
8は水タンク、29は水供給ポンプ、30は水供給管、
101は水噴射ポンプ本体、102はプランジャバレ
ル、103はプランジャ、104は吐出弁、105は水
吐出管、106はコンピュータである。該コントローラ
にはラック位置検出器110からの燃料ポンプラック位
置信号と回転数検出器111からの機関回転数信号等が
入力されている。107はアクチュエータでコントロー
ラ106よりの信号によりピニオン108を回転させ、
水噴射ポンプのコントローララック109を動かし、水
の吐出量をエンジンの運転状態にマッチさせるように構
成されている。
【0021】次に前記実施例の作用について説明する。
先ず燃料噴射ポンプ112より燃料(燃料と水が混合し
ている)が噴射される過程については、従来のジャーク
式燃料噴射ポンプと異らないが、燃料弁内油路及び噴射
管内には噴射が行われる中間時期に燃料油内に水の注入
が行われる点が大きく相違しているので、この点につい
て先ず詳述する。
【0022】噴射弁111より燃料噴射が終了した時点
では、燃料噴射ポンプ112の等圧弁27の作用により
燃料弁内油路及び噴射管内には一定の残留圧力Prが保
持されている。コントローラ106に機関回転数及び燃
料ポンプブラック位置信号が入力されると、あらかじめ
設定されているプログラムに従って水の注入量が直ちに
決定され、水吐出制御用アクチュエータ107に出力さ
れる。
【0023】水の注水量設定の一例を図2に示す。この
グラフで1サイクルの燃料吐出量が同じでも回転数、負
荷の増加に応じて大幅に変化することを示している。さ
らにジャーク式の水ポンプ100は機関のクランク軸に
よりそれと同期して駆動され、噴射弁111の燃料噴射
が終了して次の燃料噴射が行われる中間時期に、そのプ
ランジャ103からの燃料弁内油路16へ水の注入が行
われる。水は前述の噴射管及び噴射弁内油路16内の残
留圧力Prより高圧で吐出され、水吐出管105から水
注入金物13をへて逆止弁14を押し開き、噴射弁内水
路16から針弁サック部8へ導かれる。このとき該針弁
サック部8へ吐出された水は噴射弁111内の油路を逆
流し燃料噴射ポンプ112の等圧弁27を押しあけプラ
ンジャ室内に流入する。その後燃料噴射ポンプ112が
作動すると、燃料と水が噴射弁111から噴射される。
図3に燃料弁と水の注入状況と燃料(燃料と水の混合
体)の噴射状況を示している。
【0024】
【考案の効果】本考案の二流体噴射装置は前記のとおり
構成したので、回転数、負荷、クランクタイミング等の
機関運転状態に応じて最適に調整された水が噴射弁の燃
料油路に注入され、燃料と水が同一の噴射弁111の噴
孔3より噴射されるので、NOx 排出の少ない良好な
燃焼が実現でき、耐久性が高く燃焼が安定し、公害物質
の排出量が少ない機関を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の第1実施例に係る構成図
【図2】本考案の第1実施例に係る水注入量設定の一例
【図3】本考案の第1実施例に係るクランク回転角と燃
料噴射圧力及び水吐出圧力関係図
【図4】従来例の図1応当図
【符号の説明】
14 逆止弁 27 等圧弁 106 コントローラ 111 噴射弁 112 燃料噴射ポンプ 113 ジャーク式水噴射ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−80060(JP,A) 特開 昭63−235660(JP,A) 特開 昭61−138875(JP,A)

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1個の噴射弁(111)の共通の噴孔
    (3)から燃料と水とをシリンダ内に噴射可能に構成し
    たものにおいて、等圧弁(27)を具えた燃料噴射ポン
    プ(112)と、プランジャとバレルの相対位置により
    有効行程を変えるジャーク式水噴射ポンプ(113)
    と、機関回転数、燃料ポンプラック位置等の機関運転状
    態を検出する検出手段と、該検出手段からの検出信号に
    基づき該水噴射ポンプの有効行程を制御するコントロー
    ラ(106)とを備え、上記噴射弁(111)が、上記
    等圧弁への燃料油路(5)に連通される針弁サック部
    (8)及び該針弁サック部に連通される水の注入路に設
    けられ水の逆流を防止する逆止弁(14)を有すること
    を特徴とする二流体噴射装置。
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