JP3008660B2 - エマルジョン燃料エンジン - Google Patents
エマルジョン燃料エンジンInfo
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- JP3008660B2 JP3008660B2 JP4096580A JP9658092A JP3008660B2 JP 3008660 B2 JP3008660 B2 JP 3008660B2 JP 4096580 A JP4096580 A JP 4096580A JP 9658092 A JP9658092 A JP 9658092A JP 3008660 B2 JP3008660 B2 JP 3008660B2
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、エマルジョン燃料を
使用するディーゼルエンジンいわゆるエマルジョン燃料
エンジンに関する。
使用するディーゼルエンジンいわゆるエマルジョン燃料
エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】排気ガス（ＮＯｘ、スモークなど）の減
少および燃費の改善を図るために、エマルジョン燃料を
使用するディーゼルエンジン、いわゆるエマルジョン燃
料エンジンが知られている。
少および燃費の改善を図るために、エマルジョン燃料を
使用するディーゼルエンジン、いわゆるエマルジョン燃
料エンジンが知られている。
【０００３】エマルジョン燃料とは、たとえば、水と軽
油、水と重油、メタノールと軽油というように、互いに
不溶性の２種類の燃料を混合し、乳化させたもので、油
の中に水またはメタノールの粒子が多数入り込んだ状態
となる。
油、水と重油、メタノールと軽油というように、互いに
不溶性の２種類の燃料を混合し、乳化させたもので、油
の中に水またはメタノールの粒子が多数入り込んだ状態
となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ただし、このエマルジ
ョン燃料の採用は、燃焼騒音を増したり、炭化水素を増
大させるなどの不具合を生じることもある。
ョン燃料の採用は、燃焼騒音を増したり、炭化水素を増
大させるなどの不具合を生じることもある。
【０００５】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、エマルジョン燃料の採用によ
って排気ガスの減少および燃費の改善が図れることはも
ちろん、燃焼騒音を低減させ、しかも炭化水素の増大を
抑制し得るエマルジョン燃料エンジンを提供することに
ある。
その目的とするところは、エマルジョン燃料の採用によ
って排気ガスの減少および燃費の改善が図れることはも
ちろん、燃焼騒音を低減させ、しかも炭化水素の増大を
抑制し得るエマルジョン燃料エンジンを提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明のエマルジョン
燃料エンジンは、第１の燃料を収容する第１タンクと、
上記第１の燃料に対して不溶性の第２の燃料を収容する
第２タンクと、各気筒毎に設けられた噴射ノズルと、上
記第１の燃料タンク内に収容された第１の燃料が導入さ
れ所定タイミングで該第１の燃料を上記噴射ノズル側に
圧送する噴射ポンプと、上記第１の燃料と第２の燃料と
を混合して混合燃料を生成するためのミキサと、上記ミ
キサに上記第１の燃料と第２の燃料とを供給する供給手
段と、上記第１の燃料と上記第２の燃料との混合比率を
エンジン回転数およびエンジン負荷に応じて制御する制
御手段と、上記ミキサで混合された上記混合燃料を該噴
射ノズル側に導入する導入手段とを備え、上記導入手段
は上記噴射ポンプと上記噴射ノズルとの間の燃料管路に
連通し、上記混合燃料を該燃料管路に導入する。
燃料エンジンは、第１の燃料を収容する第１タンクと、
上記第１の燃料に対して不溶性の第２の燃料を収容する
第２タンクと、各気筒毎に設けられた噴射ノズルと、上
記第１の燃料タンク内に収容された第１の燃料が導入さ
れ所定タイミングで該第１の燃料を上記噴射ノズル側に
圧送する噴射ポンプと、上記第１の燃料と第２の燃料と
を混合して混合燃料を生成するためのミキサと、上記ミ
キサに上記第１の燃料と第２の燃料とを供給する供給手
段と、上記第１の燃料と上記第２の燃料との混合比率を
エンジン回転数およびエンジン負荷に応じて制御する制
御手段と、上記ミキサで混合された上記混合燃料を該噴
射ノズル側に導入する導入手段とを備え、上記導入手段
は上記噴射ポンプと上記噴射ノズルとの間の燃料管路に
連通し、上記混合燃料を該燃料管路に導入する。
【０００７】
【作用】第１の燃料と第２の燃料とがエンジン回転数お
よびエンジン負荷に応じた比率でミキサに供給され、混
合されてエマルジョン燃料となる。
よびエンジン負荷に応じた比率でミキサに供給され、混
合されてエマルジョン燃料となる。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【０００９】図１に示すように、第１タンク１があり、
その中に第１の燃料たとえば軽油が収容される。このタ
ンク１の軽油はポンプ２によってフィルタ３に送られ、
そこから噴射ポンプ４に導入される。
その中に第１の燃料たとえば軽油が収容される。このタ
ンク１の軽油はポンプ２によってフィルタ３に送られ、
そこから噴射ポンプ４に導入される。
【００１０】噴射ポンプ４は、燃料を取込んだり余分な
燃料を排出するための給排孔４ａ、燃料を噴射するため
の噴射口４ｂ、この噴射口４ｂに設けられたデリバリバ
ルブ４ｃ、カムシャフト５に取付けられているカム５ａ
の回転による変位を受けて上下動するプランジャ４ｄ、
このプランジャ４ｄの上面から側面にかけて内部を貫通
して形成された連通孔４ｅなどを有している。
燃料を排出するための給排孔４ａ、燃料を噴射するため
の噴射口４ｂ、この噴射口４ｂに設けられたデリバリバ
ルブ４ｃ、カムシャフト５に取付けられているカム５ａ
の回転による変位を受けて上下動するプランジャ４ｄ、
このプランジャ４ｄの上面から側面にかけて内部を貫通
して形成された連通孔４ｅなどを有している。
【００１１】つまり、プランジャ４ｄが下降するとき、
そのプランジャ４ｄの上面が給排孔４ａの位置より下が
ったところで、給排孔４ａを通した軽油の吸入が開始さ
れる。次に、プランジャ４ｄが上昇するとき、そのプラ
ンジャ４ｄの上面が給排孔４ａの位置より上がったとこ
ろで、プランジャ４ｄの上方に存する軽油がデリバルバ
ルブ４ｃを押し上げ開いて噴射口４ｂから噴射（圧送）
される。そして、プランジャ４ｄの側面における連通孔
４ｅの開口が給排孔４ａに重なったところで、プランジ
ャ４ｄの上方に存する軽油が連通孔４ｅを通して給排孔
４ａに流れ、軽油の噴射（圧送）が終了するようになっ
ている。給排孔４ａに流れた軽油の余り分は、返送管６
を介してタンク１に戻されるようになっている。噴出口
４ｂから噴射される軽油は、燃料管路であるところの噴
射管７を介して噴射ノズル８に供給されるようになって
いる。
そのプランジャ４ｄの上面が給排孔４ａの位置より下が
ったところで、給排孔４ａを通した軽油の吸入が開始さ
れる。次に、プランジャ４ｄが上昇するとき、そのプラ
ンジャ４ｄの上面が給排孔４ａの位置より上がったとこ
ろで、プランジャ４ｄの上方に存する軽油がデリバルバ
ルブ４ｃを押し上げ開いて噴射口４ｂから噴射（圧送）
される。そして、プランジャ４ｄの側面における連通孔
４ｅの開口が給排孔４ａに重なったところで、プランジ
ャ４ｄの上方に存する軽油が連通孔４ｅを通して給排孔
４ａに流れ、軽油の噴射（圧送）が終了するようになっ
ている。給排孔４ａに流れた軽油の余り分は、返送管６
を介してタンク１に戻されるようになっている。噴出口
４ｂから噴射される軽油は、燃料管路であるところの噴
射管７を介して噴射ノズル８に供給されるようになって
いる。
【００１２】噴射ノズル８は、下部に形成された噴射口
８ａ、この噴射口８ａを上下動により開閉するプランジ
ャ８ｂ、このプランジャ８ｂに下降方向への変倚力を与
えるスプリング８ｃ、噴射管７から供給される燃料を噴
射口８ａに供給するための給油路８ｄなどを有する。
８ａ、この噴射口８ａを上下動により開閉するプランジ
ャ８ｂ、このプランジャ８ｂに下降方向への変倚力を与
えるスプリング８ｃ、噴射管７から供給される燃料を噴
射口８ａに供給するための給油路８ｄなどを有する。
【００１３】つまり、給油路８ｄに燃料が供給される
と、その圧力でプランジャ８ｂが上昇し、噴射口８ａが
開いて燃料が噴射される。そして、給油路８ｂへの燃料
の供給が止まると、プランジャ８ｂが下降し、噴射口８
ａが閉塞されて燃料の噴射が終了するようになってい
る。
と、その圧力でプランジャ８ｂが上昇し、噴射口８ａが
開いて燃料が噴射される。そして、給油路８ｂへの燃料
の供給が止まると、プランジャ８ｂが下降し、噴射口８
ａが閉塞されて燃料の噴射が終了するようになってい
る。
【００１４】なお、噴射ノズル８は各気筒に設けられる
分の複数個が用意されており、それに対応して噴射ポン
プ４、返送管６、および噴射管７の系統も複数設けられ
ている。噴射ノズル８で噴射されなかった燃料の余り分
は、返送管９を介して分離器１０に戻されるようになっ
ている。
分の複数個が用意されており、それに対応して噴射ポン
プ４、返送管６、および噴射管７の系統も複数設けられ
ている。噴射ノズル８で噴射されなかった燃料の余り分
は、返送管９を介して分離器１０に戻されるようになっ
ている。
【００１５】また、第２タンク１１があり、その中に第
１の燃料に対して不溶性の第２の燃料たとえば水が収容
される。このタンク１１の水はポンプＰ2 および電磁式
の二方弁１２を介してミキサ１３に導かれる。このミキ
サ１３には、タンク１１の水の他に、タンク１の軽油が
ポンプＰ1 および電磁式の二方弁１４を介して導かれ
る。
１の燃料に対して不溶性の第２の燃料たとえば水が収容
される。このタンク１１の水はポンプＰ2 および電磁式
の二方弁１２を介してミキサ１３に導かれる。このミキ
サ１３には、タンク１１の水の他に、タンク１の軽油が
ポンプＰ1 および電磁式の二方弁１４を介して導かれ
る。
【００１６】ミキサ１３は、供給手段であるところのポ
ンプＰ1 ，Ｐ2 および二方弁１２，１４を介して供給さ
れる２種類の燃料を超音波振動子の超音波振動によって
混合し、乳化させるものである。つまり、混合燃料とし
てエマルジョン燃料が生成される。ミキサ１３で作られ
るエマルジョン燃料はポンプ１５および供給管１６によ
って噴射管７の中途部に導入される。
ンプＰ1 ，Ｐ2 および二方弁１２，１４を介して供給さ
れる２種類の燃料を超音波振動子の超音波振動によって
混合し、乳化させるものである。つまり、混合燃料とし
てエマルジョン燃料が生成される。ミキサ１３で作られ
るエマルジョン燃料はポンプ１５および供給管１６によ
って噴射管７の中途部に導入される。
【００１７】噴射管７の中途部には供給管１６が連通さ
れる接続部７ａがあり、その接続部７ａに逆止弁１７が
設けられる。この逆止弁１７は、供給管１６側への燃料
の流入を阻止する働きをする。ポンプ１５、供給管１
６、およびこの逆止弁１７により、ミキサ１３で混合さ
れたエマルジョン燃料を噴射ノズル８側に導入する導入
手段が構成される。
れる接続部７ａがあり、その接続部７ａに逆止弁１７が
設けられる。この逆止弁１７は、供給管１６側への燃料
の流入を阻止する働きをする。ポンプ１５、供給管１
６、およびこの逆止弁１７により、ミキサ１３で混合さ
れたエマルジョン燃料を噴射ノズル８側に導入する導入
手段が構成される。
【００１８】噴射管７には接続部７ａよりも噴射ポンプ
４側に支管７ｂがあり、その支管７ｂに電磁式の二方弁
１８および返送管１９を介して上記分離器１０が接続さ
れる。この分離器１０は、返送管９，１９を介して返送
される燃料を軽油と水に分離する機能を有する。分離器
１０で分離される軽油は返送管２１を介してタンク１に
戻される。分離器１０で分離される水は返送管２２を介
してタンク１１に戻される。ここで、ミキサ１３の具体
的な構成を図２に示す。
４側に支管７ｂがあり、その支管７ｂに電磁式の二方弁
１８および返送管１９を介して上記分離器１０が接続さ
れる。この分離器１０は、返送管９，１９を介して返送
される燃料を軽油と水に分離する機能を有する。分離器
１０で分離される軽油は返送管２１を介してタンク１に
戻される。分離器１０で分離される水は返送管２２を介
してタンク１１に戻される。ここで、ミキサ１３の具体
的な構成を図２に示す。
【００１９】ミキサ１３は、予混合室３１、この予混合
室３１に並設された主混合室３２、この主混合室３２の
内部に壁面を通して振動部が入り込んだ超音波振動子３
３、この超音波振動子３３の周面と主混合室３２の壁面
との隙間をシールするためのＯリング３４などからな
る。
室３１に並設された主混合室３２、この主混合室３２の
内部に壁面を通して振動部が入り込んだ超音波振動子３
３、この超音波振動子３３の周面と主混合室３２の壁面
との隙間をシールするためのＯリング３４などからな
る。
【００２０】予混合室３１の壁面に、二方弁１２からの
水を導入するための導入口３１ａと二方弁１４からの軽
油を導入するための導入口３１ｂが形成される。また、
予混合室３１と主混合室３２との境界をなす壁面に導入
口３１ｃが形成される。そして、主混合室３２の壁面
に、導出口３２ａが形成される。この導出口３２ａはポ
ンプ１５に接続される。すなわち、超音波振動子３３に
高周波電圧Ｖが印加されると、その超音波振動子３３が
図示破線矢印で示すように超音波振動する。また、二方
弁１２，１４から導かれる水と軽油が予混合室３１に導
入され、それが導入口３１ｃを通して主混合室３２に入
る。主混合室３２に入った水と軽油は超音波振動子３３
の超音波振動によって混合され、導出口３２ａから流出
する。
水を導入するための導入口３１ａと二方弁１４からの軽
油を導入するための導入口３１ｂが形成される。また、
予混合室３１と主混合室３２との境界をなす壁面に導入
口３１ｃが形成される。そして、主混合室３２の壁面
に、導出口３２ａが形成される。この導出口３２ａはポ
ンプ１５に接続される。すなわち、超音波振動子３３に
高周波電圧Ｖが印加されると、その超音波振動子３３が
図示破線矢印で示すように超音波振動する。また、二方
弁１２，１４から導かれる水と軽油が予混合室３１に導
入され、それが導入口３１ｃを通して主混合室３２に入
る。主混合室３２に入った水と軽油は超音波振動子３３
の超音波振動によって混合され、導出口３２ａから流出
する。
【００２１】一方、４０は制御部である。この制御部４
０に、ポンプ２、ポンプＰ1 ，Ｐ2、二方弁１２、ミキ
サ１３、二方弁１４、ポンプ１５、二方弁１８、回転数
センサ４１、およびアクセル開度センサ４２が接続され
る。
０に、ポンプ２、ポンプＰ1 ，Ｐ2、二方弁１２、ミキ
サ１３、二方弁１４、ポンプ１５、二方弁１８、回転数
センサ４１、およびアクセル開度センサ４２が接続され
る。
【００２２】回転数センサ４１は、エンジン回転数を検
知するものである。アクセル開度センサ４２は、アクセ
ルの開度を検知するものである。このアクセル開度は、
エンジン負荷に相当する。
知するものである。アクセル開度センサ４２は、アクセ
ルの開度を検知するものである。このアクセル開度は、
エンジン負荷に相当する。
【００２３】制御部４０は、ポンプ２、ポンプＰ1 ，Ｐ
2 、二方弁１２、ミキサ１３、二方弁１４、ポンプ１
５、および二方弁１８の動作をそれぞれ制御する機能手
段を有するが、主な機能手段として、ポンプＰ1 ，Ｐ2
を動作させながら二方弁１２，１４を交互に開き、タン
ク１１の水とタンク１の軽油とをミキサ１３に交互に供
給する機能手段と、二方弁１２，１４の開閉に基づく水
と軽油の供給比率（混合比率）を回転数センサ４１で検
知されるエンジン回転数およびアクセル開度センサ４２
で検知されるアクセル開度（＝エンジン負荷）に応じて
制御する機能手段（制御手段）とを有している。つぎ
に、上記の構成において作用を説明する。まず、軽油の
みで運転する場合について述べる。この場合、二方弁１
２，１４が閉じられるとともに、ミキサ１３およびポン
プＰ1 ，Ｐ2 ，１５の動作が停止される。噴射ポンプ４
のプランジャ４ｄが、カムシャフト５の回転に基づくカ
ム５ａの変位を受けて上下に往復運動する。
2 、二方弁１２、ミキサ１３、二方弁１４、ポンプ１
５、および二方弁１８の動作をそれぞれ制御する機能手
段を有するが、主な機能手段として、ポンプＰ1 ，Ｐ2
を動作させながら二方弁１２，１４を交互に開き、タン
ク１１の水とタンク１の軽油とをミキサ１３に交互に供
給する機能手段と、二方弁１２，１４の開閉に基づく水
と軽油の供給比率（混合比率）を回転数センサ４１で検
知されるエンジン回転数およびアクセル開度センサ４２
で検知されるアクセル開度（＝エンジン負荷）に応じて
制御する機能手段（制御手段）とを有している。つぎ
に、上記の構成において作用を説明する。まず、軽油の
みで運転する場合について述べる。この場合、二方弁１
２，１４が閉じられるとともに、ミキサ１３およびポン
プＰ1 ，Ｐ2 ，１５の動作が停止される。噴射ポンプ４
のプランジャ４ｄが、カムシャフト５の回転に基づくカ
ム５ａの変位を受けて上下に往復運動する。
【００２４】プランジャ４ｄが下降するとき、そのプラ
ンジャ４ｄの上面が給排孔４ａの位置より下がったとこ
ろで、給排孔４ａを通した軽油の吸入が開始される。こ
のとき、デリバリバルブ４ｃがスプリングの力で下方に
変位して噴出口４ｂを塞いでいるので、噴出管７から噴
射ポンプ４への燃料の逆流が防止される。
ンジャ４ｄの上面が給排孔４ａの位置より下がったとこ
ろで、給排孔４ａを通した軽油の吸入が開始される。こ
のとき、デリバリバルブ４ｃがスプリングの力で下方に
変位して噴出口４ｂを塞いでいるので、噴出管７から噴
射ポンプ４への燃料の逆流が防止される。
【００２５】プランジャ４ｄが上昇するとき、そのプラ
ンジャ４ｄの上面が給排孔４ａの位置より上がったとこ
ろで、プランジャ４ｄの上方に存する軽油がデリバリバ
ルブ４ｃを押し上げ開いて噴射口４ｂから噴射される。
噴射される軽油は、噴射管７を介して噴射ノズル８に供
給される。
ンジャ４ｄの上面が給排孔４ａの位置より上がったとこ
ろで、プランジャ４ｄの上方に存する軽油がデリバリバ
ルブ４ｃを押し上げ開いて噴射口４ｂから噴射される。
噴射される軽油は、噴射管７を介して噴射ノズル８に供
給される。
【００２６】プランジャ４ｄの上昇時、そのプランジャ
４ｄの側面における連通孔４ｅの開口が給排孔４ａに重
なったところで、プランジャ４ｄの上方に存する軽油が
連通孔４ｅを通して給排孔４ａに流れ、軽油の噴射が終
了する。給排孔４ａに流れた軽油の余り分は、返送管６
を介してタンク１に戻される。
４ｄの側面における連通孔４ｅの開口が給排孔４ａに重
なったところで、プランジャ４ｄの上方に存する軽油が
連通孔４ｅを通して給排孔４ａに流れ、軽油の噴射が終
了する。給排孔４ａに流れた軽油の余り分は、返送管６
を介してタンク１に戻される。
【００２７】噴射ノズル８では、噴射管７から供給され
る軽油が給油路８ｄを通って噴射口８ａに供給される。
このとき、軽油の供給圧力でプランジャ８ｂが上昇し、
噴射口８ａが開き、気筒内の燃焼室に軽油が噴射され
る。
る軽油が給油路８ｄを通って噴射口８ａに供給される。
このとき、軽油の供給圧力でプランジャ８ｂが上昇し、
噴射口８ａが開き、気筒内の燃焼室に軽油が噴射され
る。
【００２８】噴射管７からの軽油の供給が止まると、プ
ランジャ８ｂが下降して噴射口８ａが閉塞され、軽油の
噴射が終了する。噴射ノズル８で噴射されなかった軽油
の余り分は、返送管９を介して分離器１０に戻され、そ
こから返送管２１を通ってタンク１に戻される。こうし
て、ディーゼルエンジンが軽油により運転される。次
に、エマルジョン燃料で運転する場合について述べる。
ランジャ８ｂが下降して噴射口８ａが閉塞され、軽油の
噴射が終了する。噴射ノズル８で噴射されなかった軽油
の余り分は、返送管９を介して分離器１０に戻され、そ
こから返送管２１を通ってタンク１に戻される。こうし
て、ディーゼルエンジンが軽油により運転される。次
に、エマルジョン燃料で運転する場合について述べる。
【００２９】この場合、ポンプＰ1 ，Ｐ2 が動作し、図
３に示すように二方弁１２，１４が交互に開かれ、タン
ク１１の水およびタンク１の軽油がミキサ１３に交互に
供給される。
３に示すように二方弁１２，１４が交互に開かれ、タン
ク１１の水およびタンク１の軽油がミキサ１３に交互に
供給される。
【００３０】なお、図３では二方弁１２の開タイミング
と二方弁１４の閉タイミングとを同期させているが、図
４に示すように二方弁１２，１４の開閉を完全な逆位相
としてもよい。
と二方弁１４の閉タイミングとを同期させているが、図
４に示すように二方弁１２，１４の開閉を完全な逆位相
としてもよい。
【００３１】回転数センサ４１で検知されるエンジン回
転数が制御部４０に取込まれとともに、アクセル開度セ
ンサ４２で検知されるアクセル開度がエンジン負荷とし
て制御部４０に取込まれ、両取込みデータと制御部４０
のメモリに予め記憶されている図５に示すデューティ比
設定条件とに基づき、二方弁１２，１４の開閉のデュー
ティ（％）がそれぞれ設定される。二方弁１２の開閉の
周期はｔ秒であり、そのうちの開時間ｔ1 の占める割合
がデューティ（％）である。二方弁１４の開閉の周期も
同じくｔ秒であり、そのうちの開時間ｔ2 の占める割合
がデューティ（％）である。
転数が制御部４０に取込まれとともに、アクセル開度セ
ンサ４２で検知されるアクセル開度がエンジン負荷とし
て制御部４０に取込まれ、両取込みデータと制御部４０
のメモリに予め記憶されている図５に示すデューティ比
設定条件とに基づき、二方弁１２，１４の開閉のデュー
ティ（％）がそれぞれ設定される。二方弁１２の開閉の
周期はｔ秒であり、そのうちの開時間ｔ1 の占める割合
がデューティ（％）である。二方弁１４の開閉の周期も
同じくｔ秒であり、そのうちの開時間ｔ2 の占める割合
がデューティ（％）である。
【００３２】この二方弁１２，１４のデューティの比
（開時間の比“ｔ1 ／ｔ2 ”に相当）を設定するための
条件が図５のデューティ比設定条件であり、エンジン回
転数およびエンジン負荷（＝アクセル開度）に基づく３
つの領域Ａ，Ｂ，Ｃに分かれている。この３つの領域
Ａ，Ｂ，Ｃは、図６に示す運転域を基に定められてい
る。
（開時間の比“ｔ1 ／ｔ2 ”に相当）を設定するための
条件が図５のデューティ比設定条件であり、エンジン回
転数およびエンジン負荷（＝アクセル開度）に基づく３
つの領域Ａ，Ｂ，Ｃに分かれている。この３つの領域
Ａ，Ｂ，Ｃは、図６に示す運転域を基に定められてい
る。
【００３３】Ａ領域は、アイドリング運転域、軽負荷運
転域、および重負荷運転域の低回転数側にまたがるよう
に対応する。Ｂ領域は、重負荷運転域および通常運転域
に対応する。Ｃ領域は、通常運転域の一部に対応する。
転域、および重負荷運転域の低回転数側にまたがるよう
に対応する。Ｂ領域は、重負荷運転域および通常運転域
に対応する。Ｃ領域は、通常運転域の一部に対応する。
【００３４】そして、Ａ領域では、デューティの比（＝
ｔ1 ／ｔ2 ）が“小”に設定される。Ｂ領域では、デュ
ーティの比が“中”に設定される。Ｃ領域では、デュー
ティの比が“大”に設定される。すなわち、Ａ領域に対
応するアイドリング運転域では、燃焼騒音が低減するよ
う、水量が少なめに設定される。軽負荷運転域では、炭
化水素（ＨＣ）の増大が抑制されるよう、水量が少なめ
に設定される。重負荷運転域の低回転数側では、加速騒
音が低減するよう、水量が少なめに設定される。重負荷
運転域および通常運転域では、燃費の向上が図れるよ
う、水量が少なくもなく、軽油量が多くもなく設定され
る。通常運転域の一部では、窒素酸化物（ＮＯｘ）が減
少するよう、水量が多めに設定される。ミキサ１３に供
給された水および軽油は超音波振動子３３の超音波振動
によって混合され、乳化される。これにより、エマルジ
ョン燃料が作られる。ミキサ１３で作られたエマルジョ
ン燃料は、ポンプ１５の動作により供給管１６に送ら
れ、そこから噴射管７の中途部の接続部７ａに送られ
る。
ｔ1 ／ｔ2 ）が“小”に設定される。Ｂ領域では、デュ
ーティの比が“中”に設定される。Ｃ領域では、デュー
ティの比が“大”に設定される。すなわち、Ａ領域に対
応するアイドリング運転域では、燃焼騒音が低減するよ
う、水量が少なめに設定される。軽負荷運転域では、炭
化水素（ＨＣ）の増大が抑制されるよう、水量が少なめ
に設定される。重負荷運転域の低回転数側では、加速騒
音が低減するよう、水量が少なめに設定される。重負荷
運転域および通常運転域では、燃費の向上が図れるよ
う、水量が少なくもなく、軽油量が多くもなく設定され
る。通常運転域の一部では、窒素酸化物（ＮＯｘ）が減
少するよう、水量が多めに設定される。ミキサ１３に供
給された水および軽油は超音波振動子３３の超音波振動
によって混合され、乳化される。これにより、エマルジ
ョン燃料が作られる。ミキサ１３で作られたエマルジョ
ン燃料は、ポンプ１５の動作により供給管１６に送ら
れ、そこから噴射管７の中途部の接続部７ａに送られ
る。
【００３５】噴射ポンプ４の非噴射時、噴射管７内の燃
料の圧力が接続部７ａに送られるエマルジョン燃料の圧
力よりも低くなると、そのエマルジョン燃料が噴射管７
に注入される。
料の圧力が接続部７ａに送られるエマルジョン燃料の圧
力よりも低くなると、そのエマルジョン燃料が噴射管７
に注入される。
【００３６】また、この非噴射時は、二方弁１８が所定
時間だけ開き、噴射管７の支管７ｂに残っている燃料と
上記注入されるエマルジョン燃料とが返送管１９に引き
込まれる。
時間だけ開き、噴射管７の支管７ｂに残っている燃料と
上記注入されるエマルジョン燃料とが返送管１９に引き
込まれる。
【００３７】二方弁１８が閉じたとき、支管７ｂにはエ
マルジョン燃料のみが残り、図１に斜線で示すように、
支管７ｂの位置がエマルジョン燃料と軽油との境界点と
して設定される。噴射管７に注入されたエマルジョン燃
料は、すぐに噴射ポンプ４の噴射圧力を受けて噴射ノズ
ル８へと送り込まれる。
マルジョン燃料のみが残り、図１に斜線で示すように、
支管７ｂの位置がエマルジョン燃料と軽油との境界点と
して設定される。噴射管７に注入されたエマルジョン燃
料は、すぐに噴射ポンプ４の噴射圧力を受けて噴射ノズ
ル８へと送り込まれる。
【００３８】この噴射時は噴射管７内の軽油が支管７ｂ
の位置を越えて噴射ノズル８側に浸入するが、その軽油
は非噴射時の二方弁１８の開放により、すぐにまた返送
管１９へと引き込まれる。
の位置を越えて噴射ノズル８側に浸入するが、その軽油
は非噴射時の二方弁１８の開放により、すぐにまた返送
管１９へと引き込まれる。
【００３９】噴射ノズル８に送り込まれるエマルジョン
燃料は、給油路８ｄを通って噴射口８ａに供給される。
このとき、エマルジョン燃料の圧力でプランジャ８ｂが
上昇し、噴射口８ａが開き、燃焼室にエマルジョン燃料
が噴射される。
燃料は、給油路８ｄを通って噴射口８ａに供給される。
このとき、エマルジョン燃料の圧力でプランジャ８ｂが
上昇し、噴射口８ａが開き、燃焼室にエマルジョン燃料
が噴射される。
【００４０】噴射ポンプ４の噴射が止まると、エマルジ
ョン燃料の送り込みが終わり、プランジャ８ｂが下降し
て噴射口８ａが閉塞され、エマルジョン燃料の噴射が終
了する。
ョン燃料の送り込みが終わり、プランジャ８ｂが下降し
て噴射口８ａが閉塞され、エマルジョン燃料の噴射が終
了する。
【００４１】この噴射終了時、デリバルバルブ４ｃのわ
ずかな吸い戻しストロークが働き、噴射管７内に瞬間的
に負圧が加えられる。この負圧により、噴射ノズル８の
噴射切れが良好となる。
ずかな吸い戻しストロークが働き、噴射管７内に瞬間的
に負圧が加えられる。この負圧により、噴射ノズル８の
噴射切れが良好となる。
【００４２】噴射ノズル８で噴射されなかったエマルジ
ョン燃料の余り分は、返送管９を介して分離器１０に戻
される。また、非噴射時の二方弁１８の開放によって返
送管１９に引き込まれた軽油およびエマルジョン燃料
も、分離器１０に戻される。
ョン燃料の余り分は、返送管９を介して分離器１０に戻
される。また、非噴射時の二方弁１８の開放によって返
送管１９に引き込まれた軽油およびエマルジョン燃料
も、分離器１０に戻される。
【００４３】分離器１０に戻された燃料は、そこで水と
軽油に分離される。分離された軽油は返送管２１により
タンク１に戻され、水は返送管２２によりタンク１１に
戻される。こうして、ディーゼルエンジンがエマルジョ
ン燃料により運転される。
軽油に分離される。分離された軽油は返送管２１により
タンク１に戻され、水は返送管２２によりタンク１１に
戻される。こうして、ディーゼルエンジンがエマルジョ
ン燃料により運転される。
【００４４】この場合、軽油と水をエンジン回転数およ
びエンジン負荷に応じた比率でミキサ１３に供給し、エ
マルジョン燃料を作るので、排気ガスの減少および燃費
の改善が図れることはもちろん、燃焼騒音が低減し、し
かも炭化水素の増大を抑制することができる。さらに、
エマルジョン燃料を噴射ポンプ４と噴射ノズル８との間
の燃料管路である噴射管７に導入するようにしているの
で、噴射ポンプ４内に第２の燃料である水が浸入するこ
とがなく、よって噴射ポンプ４内の錆の発生を抑制する
ことができる。
びエンジン負荷に応じた比率でミキサ１３に供給し、エ
マルジョン燃料を作るので、排気ガスの減少および燃費
の改善が図れることはもちろん、燃焼騒音が低減し、し
かも炭化水素の増大を抑制することができる。さらに、
エマルジョン燃料を噴射ポンプ４と噴射ノズル８との間
の燃料管路である噴射管７に導入するようにしているの
で、噴射ポンプ４内に第２の燃料である水が浸入するこ
とがなく、よって噴射ポンプ４内の錆の発生を抑制する
ことができる。
【００４５】また、ミキサ１３には軽油と水が交互に供
給されるので、ミキサ１３における軽油と水の取り入れ
が確実であり、常に最適な比率で混合を行なうことがで
き、信頼性にすぐれたものとなる。
給されるので、ミキサ１３における軽油と水の取り入れ
が確実であり、常に最適な比率で混合を行なうことがで
き、信頼性にすぐれたものとなる。
【００４６】さらに、ミキサ１３では超音波振動によっ
て混合を行なうので、エマルジョン燃料としては、均一
な径の水の粒子が軽油中に多数存在する状態となり、乳
化が安定する。したがって、運転効率の大幅な向上が図
れる。
て混合を行なうので、エマルジョン燃料としては、均一
な径の水の粒子が軽油中に多数存在する状態となり、乳
化が安定する。したがって、運転効率の大幅な向上が図
れる。
【００４７】しかも、乳化が安定しているので、乳化剤
（界面活性剤）を使用する必要がなく、よって分離器１
０に戻されたエマルジョン燃料を水と軽油に分離するの
が容易かつ迅速であり、分離器１０として特別の構造の
ものを採用する必要がない。これは、コストの低減にも
つながる。また、超音波振動子３３の駆動電力は小さい
ので、消費電力が低減して省エネルギ効果が得られる。
（界面活性剤）を使用する必要がなく、よって分離器１
０に戻されたエマルジョン燃料を水と軽油に分離するの
が容易かつ迅速であり、分離器１０として特別の構造の
ものを採用する必要がない。これは、コストの低減にも
つながる。また、超音波振動子３３の駆動電力は小さい
ので、消費電力が低減して省エネルギ効果が得られる。
【００４８】なお、上記実施例では、ミキサ１３で作ら
れるエマルジョン燃料をポンプ１５によって噴射管７に
直接的に注入する構成としたが、図７に示すように、ミ
キサ１３で作られるエマルジョン燃料をタンク６１に蓄
え、そのタンク６１のエマルジョン燃料をポンプ１５の
動作と電磁式の二方弁６２の開放とで噴射管７に注入す
る構成としても同様に実施可能である。この場合、二方
弁６２の開時間によってエマルジョン燃料の注入量を調
節することができる。
れるエマルジョン燃料をポンプ１５によって噴射管７に
直接的に注入する構成としたが、図７に示すように、ミ
キサ１３で作られるエマルジョン燃料をタンク６１に蓄
え、そのタンク６１のエマルジョン燃料をポンプ１５の
動作と電磁式の二方弁６２の開放とで噴射管７に注入す
る構成としても同様に実施可能である。この場合、二方
弁６２の開時間によってエマルジョン燃料の注入量を調
節することができる。
【００４９】この注入量の調節により、エマルジョン燃
料と軽油との境界点を所望の位置に設定することが可能
であり、よって第１実施例の支管７ｂ、二方弁１８、返
送管１９が不要となる。
料と軽油との境界点を所望の位置に設定することが可能
であり、よって第１実施例の支管７ｂ、二方弁１８、返
送管１９が不要となる。
【００５０】噴射ノズル８で噴射されなかった余ったエ
マルジョン燃料は返送管９によってタンク６１に戻され
る。したがって、第１実施例の分離器１０および返送管
２１，２２も不要となる。また、燃料として水および軽
油を用いたが、他の燃料を用いる場合にも同様に実施可
能である。
マルジョン燃料は返送管９によってタンク６１に戻され
る。したがって、第１実施例の分離器１０および返送管
２１，２２も不要となる。また、燃料として水および軽
油を用いたが、他の燃料を用いる場合にも同様に実施可
能である。
【００５１】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、第
１の燃料と第２の燃料とをエンジン回転数およびエンジ
ン負荷に応じた比率でミキサに供給し、エマルジョン燃
料を作る構成としたので、エマルジョン燃料の採用によ
って排気ガスの減少および燃費の改善が図れることはも
ちろん、燃焼騒音を低減させ、しかも炭化水素の増大を
抑制し得るエマルジョン燃料エンジンを提供できる。
１の燃料と第２の燃料とをエンジン回転数およびエンジ
ン負荷に応じた比率でミキサに供給し、エマルジョン燃
料を作る構成としたので、エマルジョン燃料の採用によ
って排気ガスの減少および燃費の改善が図れることはも
ちろん、燃焼騒音を低減させ、しかも炭化水素の増大を
抑制し得るエマルジョン燃料エンジンを提供できる。
【図１】この発明の一実施例の構成図。
【図２】同実施例のミキサの具体的な構成を断面して示
す図。
す図。
【図３】同実施例の二方弁の動作を示すタイムチャー
ト。
ト。
【図４】図３の変形例を示すタイムチャート。
【図５】同実施例のデューティ比設定条件を示す図。
【図６】同実施例のデューティ比設定条件の基になる運
転域を示す図。
転域を示す図。
【図７】同実施例の変形例の構成図。
１…第１タンク、４…噴射ポンプ、７…噴射管、８…噴
射ノズル、１１…第２タンク、１２…二方弁、１３…ミ
キサ、１４…二方弁、１５…ポンプ、１７…逆止弁、４
０…制御部。
射ノズル、１１…第２タンク、１２…二方弁、１３…ミ
キサ、１４…二方弁、１５…ポンプ、１７…逆止弁、４
０…制御部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−9639（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−230953（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−28861（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 19/08 F02D 41/02 380 F02M 25/022 F02M 37/00 341
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の燃料を収容する第１タンクと、上記第１の燃料に対して不溶性の 第２の燃料を収容する
第２タンクと、各気筒毎に設けられた噴射ノズルと、 上記第１の燃料タンク内に収容された第１の燃料が導入
され所定タイミングで該第１の燃料を上記噴射ノズル側
に圧送する噴射ポンプと、 上記第１の燃料と第２の燃料と を混合して混合燃料を生
成するためのミキサと、上記 ミキサに上記第１の燃料と第２の燃料とを供給する
供給手段と、上記第１の燃料と上記第２の燃料との混合 比率をエンジ
ン回転数およびエンジン負荷に応じて制御する制御手段
と、上記ミキサで混合された上記混合燃料を該噴射ノズル側
に導入する導入 手段とを備え、 上記導入手段は上記噴射ポンプと上記噴射ノズルとの間
の燃料管路に連通し、上記混合燃料を該燃料管路に導入
する ことを特徴とするエマルジョン燃料エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4096580A JP3008660B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | エマルジョン燃料エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4096580A JP3008660B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | エマルジョン燃料エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296069A JPH05296069A (ja) | 1993-11-09 |
| JP3008660B2 true JP3008660B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=14168901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4096580A Expired - Lifetime JP3008660B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | エマルジョン燃料エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3008660B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10218723B4 (de) * | 2002-04-26 | 2006-02-16 | Man B & W Diesel Ag | Verfahren zum Betrieb einer Kolbenbrennkraftmaschine zur NOx-Reduzierung |
-
1992
- 1992-04-16 JP JP4096580A patent/JP3008660B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05296069A (ja) | 1993-11-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991102 |