JP3021259B2 - Fuel / water injection device - Google Patents

Fuel / water injection device

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JP3021259B2
JP3021259B2 JP5314306A JP31430693A JP3021259B2 JP 3021259 B2 JP3021259 B2 JP 3021259B2 JP 5314306 A JP5314306 A JP 5314306A JP 31430693 A JP31430693 A JP 31430693A JP 3021259 B2 JP3021259 B2 JP 3021259B2
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JP
Japan
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water
fuel
injection
valve
hydraulic oil
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JP5314306A
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禎範 永江
陽三 土佐
弥明 宮野
順一 原
信次 安枝
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はディーゼル機関の燃料噴
射装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection device for a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼル機関の排ガス中のNO2 を低
減し、且つ黒煙排出の抑制や燃料消費率の低減を同時に
達成する手段として、ひとつの燃料噴射弁から燃料と水
を同じ時期に燃焼室内に噴射し燃焼させることが有効で
あり、その手段の例として図4に示したような燃料・水
噴射装置がある。図4を参照してその構成について説明
する。図において、01は燃料タンク、02は燃焼供給
ポンプ、050は燃料噴射ポンプ、03は同本体、04
は同プランジャ、05は同バレル、06は同吐出弁、0
7は逆止調圧弁、08は燃料噴射管である。040は燃
料噴射弁、09は同本体、010は噴口、011は針
弁、012は油溜り、013は水路逆止弁、014は針
弁用付勢ばね、021は噴射弁内水路、022は噴射弁
内油路、030は前記の水路と油路の連通路、031は
注入した水と燃料の合流部である。0101は作動油タ
ンク、0102は作動油ポンプである。0201は水タ
ンク、0202は水供給ポンプ、0203は水供給ポン
プへの逆流を抑止する給水逆止弁、0204は次に述べ
る注水ユニット0300内のアクチュエータ0301へ
の逆流を抑止する注水逆止弁、0205は注水接続管で
ある。
2. Description of the Related Art As a means for simultaneously reducing NO 2 in exhaust gas of a diesel engine, suppressing black smoke emission and reducing fuel consumption rate, one fuel injection valve burns fuel and water at the same time. It is effective to inject the fuel into the room and burn it. An example of the means is a fuel / water injection device as shown in FIG. The configuration will be described with reference to FIG. In the figure, 01 is a fuel tank, 02 is a combustion supply pump, 050 is a fuel injection pump, 03 is the same body, 04
Is the same plunger, 05 is the same barrel, 06 is the same discharge valve, 0
7 is a check pressure regulating valve, and 08 is a fuel injection pipe. 040 is a fuel injection valve, 09 is the same body, 010 is an injection hole, 011 is a needle valve, 012 is an oil reservoir, 013 is a waterway check valve, 014 is a biasing spring for a needle valve, 021 is a water passage in the injection valve, 022 is An oil passage in the injection valve, 030 is a communication passage between the water passage and the oil passage, and 031 is a junction of the injected water and fuel. 0101 is a hydraulic oil tank, and 0102 is a hydraulic oil pump. 0201 is a water tank, 0202 is a water supply pump, 0203 is a water supply check valve for suppressing backflow to the water supply pump, 0204 is a water injection check valve for suppressing backflow to an actuator 0301 in the water injection unit 0300 described below, Reference numeral 0205 denotes a water supply connection pipe.

【0003】0300は注水ユニットで次の各要素によ
り構成されている。0301はアクチュエータで、その
シリンダ内には油密にシールされ摺動可能なスプール0
302が挿入されている。0303はスプール0302
のストッパで、ストローク調整器0304によりその設
定位置を調節しスプールのストロークSを変えることが
できる。0305は電磁作動油切替弁で2ポートの電磁
スプール弁が使用されている。0400は水供給ポンプ
0202と作動油ポンプ0102の起動と停止を制御
し、なお燃料噴射弁040内への水注入の量や時期の制
御をするコントローラで、入力する信号としてエンジ
ン回転数信号、エンジン負荷信号、クランク軸TD
C信号、クランク角信号がある。0501は水供給ポ
ンプ駆動装置、0502は作動油ポンプ駆動装置で、こ
れらの駆動装置への制御信号はコントローラ0400か
ら出力される。
[0003] Reference numeral 0300 denotes a water injection unit composed of the following components. Reference numeral 0301 denotes an actuator, and an oil-tightly sealed slidable spool 0 is provided in the cylinder.
302 has been inserted. 0303 is the spool 0302
The set position can be adjusted by the stroke adjuster 0304 to change the spool stroke S. Reference numeral 0305 denotes an electromagnetic hydraulic oil switching valve which uses a two-port electromagnetic spool valve. Reference numeral 0400 denotes a controller for controlling the start and stop of the water supply pump 0202 and the hydraulic oil pump 0102, and for controlling the amount and timing of water injection into the fuel injection valve 040. Load signal, crankshaft TD
There is a C signal and a crank angle signal. Reference numeral 0501 denotes a water supply pump driving device, and reference numeral 0502 denotes a hydraulic oil pump driving device. Control signals to these driving devices are output from the controller 0400.

【0004】次にその作用について説明する。機関は燃
料のみの噴射によって始動し定常的運転状態になり、燃
料・水噴射による運転が可能な状態になったとき、水供
給ポンプ0202及び作動油ポンプ0102が運転され
る。このときコントローラ0400にはエンジン回転数
信号及びエンジン負荷信号がエンジンの作動状況につい
ての情報として入力され、エンジンの作動状況に対応す
る注水量を算出して、注水量を規制するスプール030
2のストロークSがストローク調整器0304によって
ストッパ0303の位置を調節して設定される。また、
コントローラ0400に入力されるエンジン回転数信
号、クランク軸TDC信号、クランク角信号により電磁
作動油切替弁0305の作動タイミングを設定し作動さ
せる。
Next, the operation will be described. The engine is started by injection of only fuel and enters a steady operation state. When the operation by fuel / water injection becomes possible, the water supply pump 0202 and the hydraulic oil pump 0102 are operated. At this time, an engine speed signal and an engine load signal are input to the controller 0400 as information on the operation state of the engine, and the amount of water injection corresponding to the operation state of the engine is calculated, and the spool 030 that regulates the amount of water injection is controlled.
The second stroke S is set by adjusting the position of the stopper 0303 by the stroke adjuster 0304. Also,
The operation timing of the electromagnetic oil switching valve 0305 is set and operated based on the engine speed signal, the crankshaft TDC signal, and the crank angle signal input to the controller 0400.

【0005】ここで給水圧力PW 、作動油圧力PL 、給
水逆止弁0203の開弁圧PS 、水路逆止弁013及び
注水逆止弁0204の開弁圧PP 、逆止調圧弁07の開
弁PR 、針弁011の開弁圧PO の間には次の関係があ
る。 PS <PW <PL R <PP <PO 水供給ポンプ0202で給水圧力PW まで加圧された水
は開弁圧PS の給水逆止弁0203を開弁して、注水ユ
ニット0300のアクチュエータ0301内のスプール
0302とストッパ0303の間の空間部分に供給され
る。コントローラ0400からの指示信号により電磁作
動油切替弁0305が作動すると、作動油ポンプ010
2で圧力PL まで加圧された作動油がスプール0302
の背面に作用する。作動油圧力PL は給水圧力PW より
高いので前記空間部に供給されていた水はスプール03
02で加圧されてアクチュエータ0301から押し出さ
れるが、給水逆止弁0203は閉じられるので、開弁圧
P の注水逆止弁0204及び水路逆止弁013を開弁
し燃料噴射弁040内の水路021へ注入される。水路
021から注入された水は連通路030から合流部03
1を経て燃料噴射弁040内の油路022へ流入し、こ
の流入によって油路022及び燃料噴射管08内の燃料
は燃料噴射ポンプ050側に押し戻され、開弁圧PR
逆止調圧弁07を押しあけて噴射ポンプのバレル05内
に戻される。
[0005] Here, the feed water pressure P W, hydraulic fluid pressure P L, the valve opening pressure P S of the water supply check valve 0203, opening pressure P P waterway check valve 013 and water injection check valves 0204 check regulator valve There is the following relationship between the valve opening P R of 07 and the valve opening pressure P O of the needle valve 011. P S <P W <P L P R <P P < feedwater pressure P W to pressurized water P O water supply pump 0202 to open the water supply check valve 0203 opening pressure P S, the water injection It is supplied to the space between the spool 0302 and the stopper 0303 in the actuator 0301 of the unit 0300. When the electromagnetic hydraulic oil switching valve 0305 is operated by an instruction signal from the controller 0400, the hydraulic oil pump 010
Hydraulic oil pressurized to the pressure P L at 2 is the spool 0302
Acts on the back. Since the hydraulic oil pressure P L is higher than the feed water pressure P W, the water supplied to the space portion is
Although 02 pressurized extruded from the actuator 0301 so the water supply check valve 0203 is closed, the valve opening pressure P P of irrigation check valve 0204 and the fuel injection valve 040 opens the water channel check valve 013 Injected into channel 21. The water injected from the water channel 021 flows from the communication channel 030 to the junction 03
Through 1 flows into the oil passage 022 in the fuel injection valve 040, the fuel in the oil passage 022 and the fuel injection pipe 08 by the inflow is pushed back to the fuel injection pump 050 side, the check pressure regulating valve valve opening pressure P R 07 is released and returned into the barrel 05 of the injection pump.

【0006】スプール0302は所定水量の吐出を完了
するとストッパ0303に当接する。続いて電磁作動油
切替弁0305の励磁が解放されると、スプール030
2の背面に作用していた圧力PL の作動油は前記作動油
切替弁0305の排出側流路を通って作動油タンク01
01へ排出され、スプール0302はその前面に流入す
る給水の圧力PW によってもとの位置に復帰し次のサイ
クルを待つことになる。前述した燃料噴射弁040内へ
の注水は燃料噴射ポンプ050から燃料の吐出がなされ
ていない時期に行われる。注水が完了した時点で噴射弁
の油路022内には、下流部の油溜り012から合流部
031の下部までは前サイクルの残留燃料、その上流部
に注入された水、さらにその上流側には注入水で押し戻
された燃料があり、燃料と水による成層液柱が形成され
ている。
[0006] When the discharge of the predetermined amount of water is completed, the spool 0302 comes into contact with the stopper 0303. Subsequently, when the excitation of the electromagnetic oil switching valve 0305 is released, the spool 030
2 of working oil pressure P L acting on the rear hydraulic oil tank through the discharge side flow passage of the hydraulic oil switching valve 0305 01
01, the spool 0302 returns to the original position by the pressure PW of the supply water flowing into the front surface thereof, and waits for the next cycle. The water injection into the fuel injection valve 040 is performed at a time when the fuel is not discharged from the fuel injection pump 050. At the time of the completion of water injection, the fuel remaining in the previous cycle, the water injected into the upstream portion thereof, and the upstream portion thereof flow into the oil passage 022 of the injection valve from the oil reservoir 012 at the downstream portion to the lower portion of the junction portion 031. There is a fuel pushed back by the injection water, and a stratified liquid column is formed by the fuel and the water.

【0007】燃料噴射時期になると図示しないカムによ
り燃料噴射ポンプ050のプランジャ04を押し上げて
バレル05内の燃料を加圧し、吐出弁06を開弁させ燃
料噴射管08を介して燃料噴射弁040内の油路022
内に燃料が圧送される。燃料の圧力が開弁圧PO の針弁
011に作用しその力がばね014の付勢力以上になる
と針弁011が開き、噴口010からまず油溜り012
部の残留燃料、続いて油路22内まで注入された水、そ
の後さらに注入水の上流側の燃料の順に成層液柱を形成
していた燃料と水が燃焼室へ噴射され、1サイクルの燃
料・水噴射が完了する。
When the fuel injection timing comes, the plunger 04 of the fuel injection pump 050 is pushed up by a cam (not shown) to pressurize the fuel in the barrel 05, the discharge valve 06 is opened, and the fuel injection valve 040 is opened via the fuel injection pipe 08. Oilway 022
Fuel is pumped inside. When the fuel pressure acts on the needle valve 011 having the valve opening pressure P O and the force becomes equal to or greater than the urging force of the spring 014, the needle valve 011 is opened, and the oil reservoir 012 is first opened from the injection port 010.
The fuel and water that have formed a stratified liquid column in the order of the residual fuel in the portion, the water injected into the oil passage 22, and then the fuel on the upstream side of the injected water are injected into the combustion chamber, and one cycle of fuel is injected.・ Water injection is completed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前記した燃料・水噴射
装置においては、燃焼室内に噴射される燃料と水の量は
燃料噴射ポンプの噴射量コントロールラックの位置によ
って規定され、エンジンの負荷、回転数に適合した噴射
量となるよう通常は調速機によって制御されている。こ
のような装置において、給水系統に異状を生じ、水の注
入が完全に行われていないシリンダがある場合に、燃料
噴射ポンプのコントロールラックの位置をそのままにし
て運転を続けると、当該シリンダでは水の注入がない分
だけ燃料の噴射量が増えることになり、シリンダ内圧の
異常上昇や、空気量不足により燃料不良をおこし排気温
度の異常上昇や黒煙の発生を招くことになる。
In the fuel / water injection device described above, the amount of fuel and water injected into the combustion chamber is defined by the position of the injection amount control rack of the fuel injection pump, and the load and rotation of the engine are controlled. It is usually controlled by a governor so that the injection quantity matches the number. In such a device, when a malfunction occurs in the water supply system and there is a cylinder in which water is not completely injected, if the operation is continued while the position of the control rack of the fuel injection pump is kept as it is, the water in the cylinder is not affected. As a result, the fuel injection amount is increased by the amount of no fuel injection, and an abnormal increase in the cylinder internal pressure and a fuel failure due to an insufficient amount of air cause an abnormal increase in the exhaust gas temperature and the generation of black smoke.

【0009】本発明の目的は前記問題点を解決し、多シ
リンダのエンジンに適用され、注水系統に故障が発生し
たシリンダがあれば、警報を発すると共に該シリンダへ
の燃料噴射量を抑制し、シリンダ内圧力や排気温度の異
常な上昇を抑え、黒煙の発生を防止することができ、も
し異常シリンダ数が設定数を超えた場合は、燃料のみの
噴射による運転に移行できる燃料・水噴射装置を提供す
るにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to be applied to a multi-cylinder engine. If there is a cylinder in which a failure has occurred in the water injection system, an alarm is issued and the fuel injection amount to the cylinder is suppressed. Fuel and water injection that can suppress abnormal rises in cylinder pressure and exhaust temperature, prevent the generation of black smoke, and if the number of abnormal cylinders exceeds the set number, shift to operation using fuel only injection In providing the device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前述したように、注水系
統に異常を生じ、水の注入が完全に行われない時には、
噴射される燃料の量が増えることになり、排気温度が上
昇する。このことを利用して各シリンダ出口の排気温度
及び、過給機入口もしくは、集合部の排気温度を計測し
その時間に対する温度変化率を計算し、各シリンダ出口
での温度変化率と過給機入口、もしくは集合部排気温度
変化率との偏差を比較し、あらかじめ設定された値を超
えた時は、そのシリンダを異常と判定して排気温度警報
を表示し、燃料コントロールラックを減量側に制御す
る。さらに、異常シリンダ数が増え設定シリンダ数をこ
えた時には、水供給ポンプ、作動油ポンプ、電磁作動油
切替弁の駆動を停止するようにし、さらに、燃料噴射量
コントロールラックの制限駆動装置を解放し、燃料のみ
の噴射による運転に移行し得るようにした。
As described above, when an abnormality occurs in the water injection system and the water injection is not completely performed,
The amount of fuel to be injected increases, and the exhaust gas temperature rises. Utilizing this, the exhaust gas temperature at each cylinder outlet and the exhaust gas temperature at the turbocharger inlet or the collecting part are measured, and the temperature change rate with respect to the time is calculated. Comparing the deviation from the rate of change of the exhaust temperature at the inlet or at the collecting part, and when the value exceeds a preset value, the cylinder is determined to be abnormal and an exhaust temperature alarm is displayed, and the fuel control rack is controlled to reduce the fuel. I do. Furthermore, when the number of abnormal cylinders increases and exceeds the set number of cylinders, the water supply pump, hydraulic oil pump, and electromagnetic hydraulic oil switching valve are stopped, and the limit drive unit for the fuel injection amount control rack is released. The operation can be shifted to the operation by injection of only the fuel.

【0011】[0011]

【作用】排気温度警報装置、燃料ラック制限駆動装置、
水供給ポンプ駆動装置、作動油ポンプ駆動装置、注水ユ
ニットを制御するコントローラの構成を示すブロック図
を図3に示し、その作用につき説明する。コントローラ
に、各シリンダ出口の排気温度及び過給機入口もしくは
集合部の排気温度が入力されると、それぞれ時間に対す
る温度変化率が計算される。各シリンダ出口での温度変
化率をあらかじめ設定された値と比較し、また、各シリ
ンダ出口での温度変化率と、過給機入口もしくは集合部
排気温度変化率との偏差をあらかじめ設定された値と比
較し、正常か異常かの判定がなされる。異常シリンダの
特定がなされると排気温度警報装置に出力され、そのシ
リンダの排気温度異常を知らせる。更に、異常シリンダ
数比較器が、異常シリンダ数記憶部に設定されたシリン
ダ数と、異常シリンダ数の大小を比較する。もし、異常
シリンダ数が、設定シリンダ数より少ない場合には、異
常シリンダ判定器部からの信号により、異常が発生した
シリンダの燃料ラック制限駆動装置により燃料噴射量が
制限される。
[Action] Exhaust temperature alarm device, fuel rack limit drive device,
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a controller for controlling the water supply pump driving device, the hydraulic oil pump driving device, and the water injection unit, and the operation thereof will be described. When the exhaust gas temperature at each cylinder outlet and the exhaust gas temperature at the turbocharger inlet or the collecting section are input to the controller, the temperature change rate with respect to time is calculated. The temperature change rate at each cylinder outlet is compared with a preset value, and the deviation between the temperature change rate at each cylinder outlet and the turbocharger inlet or collecting part exhaust temperature change rate is a preset value. Then, it is determined whether the operation is normal or abnormal. When the abnormal cylinder is specified, the abnormal cylinder temperature is output to the exhaust temperature alarm device to notify the abnormal exhaust temperature of the cylinder. Further, the abnormal cylinder number comparator compares the number of cylinders set in the abnormal cylinder number storage unit with the abnormal cylinder number. If the number of abnormal cylinders is smaller than the set number of cylinders, the fuel injection amount is limited by the fuel rack restriction driving device for the cylinder in which the abnormality has occurred, based on a signal from the abnormal cylinder determination unit.

【0012】異常シリンダ数が増え、設定シリンダ数を
こえた場合には、もはや水を注入しての運転を不可能と
判定し、水供給ポンプ駆動装置からの信号により水供給
ポンプが停止され、作動油ポンプ駆動装置からの信号に
より作動油ポンプが停止され、さらに注水ユニットから
の信号で電磁作動油切替弁が停止される。また同時に異
常シリンダ判定器からの信号により異常シリンダに対し
てなされていた噴射量コントロールラックの移動の制限
が解放される。
When the number of abnormal cylinders increases and exceeds the set number of cylinders, it is determined that the operation by injecting water is no longer possible, and the water supply pump is stopped by a signal from the water supply pump driving device. The hydraulic oil pump is stopped by a signal from the hydraulic oil pump driving device, and the electromagnetic hydraulic oil switching valve is further stopped by a signal from the water injection unit. At the same time, the restriction on the movement of the injection amount control rack made on the abnormal cylinder by the signal from the abnormal cylinder determiner is released.

【0013】[0013]

【実施例】図1に本発明の実施例に係る燃料・水噴射装
置の構成図を示した。図を参照してその構成について説
明する。図において、1は燃料タンク、2は燃料供給ポ
ンプ、50は燃料ポンプ、3は同本体、4はプランジ
ャ、5は同バレル、6は同吐出弁、7は逆止調圧弁、8
は燃料噴射管である。40は燃料噴射弁、9は同本体、
10は噴口、11は針弁、12は油溜り、13は水路逆
止弁、14は開弁圧設定用の付勢ばね、21は噴射弁内
水路、22は噴射弁内油路、30は前記水路と油路の連
通路、31は燃料と注入した水の合流部である。101
は作動油タンク、102が作動油ポンプである。201
は水タンク、202は水供給ポンプ、203は水供給ポ
ンプへの逆流を抑止する給水逆止弁、204は注水ユニ
ット300内のアクチュエータ301への逆流を抑止す
る注水逆止弁、205は注水接続管である。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a fuel / water injection device according to an embodiment of the present invention. The configuration will be described with reference to the drawings. In the figure, 1 is a fuel tank, 2 is a fuel supply pump, 50 is a fuel pump, 3 is the same body, 4 is a plunger, 5 is the same barrel, 6 is the same discharge valve, 7 is a check pressure regulating valve, 8
Is a fuel injection pipe. 40 is a fuel injection valve, 9 is the same body,
10 is a nozzle, 11 is a needle valve, 12 is an oil reservoir, 13 is a waterway check valve, 14 is a biasing spring for setting valve opening pressure, 21 is a water passage in the injection valve, 22 is an oil passage in the injection valve, and 30 is an oil passage in the injection valve. The communication passage 31 between the water passage and the oil passage is a junction of the fuel and the injected water. 101
Denotes a hydraulic oil tank, and 102 denotes a hydraulic oil pump. 201
Is a water tank, 202 is a water supply pump, 203 is a water supply check valve for suppressing backflow to the water supply pump, 204 is a water injection check valve for suppressing backflow to the actuator 301 in the water injection unit 300, and 205 is a water supply connection Tube.

【0014】300は注水ユニット、301はアクチュ
エータでそのシリンダ内には油密にシールされ摺動可能
なスプール302が挿入されている。303はスプール
302のストッパで、位置ストローク調整器304によ
りその設定位置を調節しスプールのストロークSを変え
ることができるようになっている。305は2ポートの
電磁作動油切替弁である。400はコントローラで、
エンジン回転数信号、エンジン負荷信号、クランク
軸TDC信号、クランク角信号が入力される。501
は水供給ポンプ駆動装置、502は作動油ポンプ駆動装
置、503は燃料噴射ポンプの燃料ラック制限駆動装置
で、配設したシリンダの燃料噴射量を制御する装置で、
図示していないが、例えば特願平03−207147に
示されるようなものがある。600が排気温度警報装置
で異常シリンダを表示し告知するものである。
Reference numeral 300 denotes a water injection unit, and reference numeral 301 denotes an actuator into which an oil-tightly sealed slidable spool 302 is inserted. Reference numeral 303 denotes a stopper for the spool 302, which can adjust its set position by a position stroke adjuster 304 to change the spool stroke S. Reference numeral 305 denotes a two-port electromagnetic oil switching valve. 400 is a controller,
An engine speed signal, an engine load signal, a crankshaft TDC signal, and a crank angle signal are input. 501
Is a water supply pump driving device, 502 is a hydraulic oil pump driving device, 503 is a fuel rack limiting driving device of a fuel injection pump, and is a device for controlling a fuel injection amount of an arranged cylinder.
Although not shown, there is, for example, one shown in Japanese Patent Application No. 03-207147. Reference numeral 600 denotes an exhaust temperature alarm device for displaying and notifying an abnormal cylinder.

【0015】次に、図2に6シリンダの発電用ディーゼ
ル機関における実施例を示して全体の構成を説明する。
1は燃料タンク、2は燃料供給ポンプ、50は燃料噴射
ポンプである。101は作動油タンク、102は作動油
ポンプ、201は水タンク、202は水供給ポンプで、
作動油ポンプと水供給ポンプからの配管が注水ユニット
300に接続されている。401はエンジン回転数信号
センサ、402はエンジン負荷信号センサ、403はク
ランク角信号センサ、404はクランク軸TDC信号セ
ンサでコントローラ400に入力されている。500は
6シリンダ発電用ディーゼルエンジン、501はフライ
ホイール、502は発電機である。503は燃料噴射ポ
ンプの燃料ラック制限駆動装置である。601から60
6までは、各シリンダの排気管に取り付けられた排気温
度センサ、700は過給機入口の排気温度センサで、そ
れぞれのセンサで検出された信号はコントローラ400
に入力される。
Next, FIG. 2 shows an embodiment of a six-cylinder power generating diesel engine, and the overall configuration will be described.
1 is a fuel tank, 2 is a fuel supply pump, and 50 is a fuel injection pump. 101 is a hydraulic oil tank, 102 is a hydraulic oil pump, 201 is a water tank, 202 is a water supply pump,
The piping from the hydraulic oil pump and the water supply pump is connected to the water injection unit 300. Reference numeral 401 denotes an engine speed signal sensor, 402 denotes an engine load signal sensor, 403 denotes a crank angle signal sensor, and 404 denotes a crankshaft TDC signal sensor which is input to the controller 400. 500 is a 6-cylinder power generation diesel engine, 501 is a flywheel, and 502 is a generator. Reference numeral 503 denotes a fuel rack limiting drive device of the fuel injection pump. 601 to 60
Up to 6, an exhaust gas temperature sensor attached to the exhaust pipe of each cylinder, 700 is an exhaust gas temperature sensor at the inlet of the supercharger, and a signal detected by each sensor is a controller 400.
Is input to

【0016】次に、図1と図2を参照しその作用につい
て説明する。水供給ポンプおよび作動油ポンプが運転さ
れ所定の圧力になっている。このとき水は給水逆止弁2
03を押しあけ、アクチュエータ301内のスプール3
02前面の空間部分に供給される。コントローラ400
からの指示指号により電磁作動油切替弁305が作動す
ると作動油圧力がスプール302の背面に作用する。作
動油の圧力は供給水の圧力より高いので、先に供給され
ていた水はスプール302によりアクチュエータ301
から押し出されるが、給水逆止弁203は閉じるため、
水は、注水逆止弁204、水路逆止弁13を押しあけ、
水路21、連通路30、合流部31を経て油路22内へ
注入される。この注入水により油路22と燃料噴射管8
内の燃料は燃料噴射ポンプ50側に押し戻され逆止調圧
弁7を押しあけてバレル5内に戻される。スプール30
2は所定水量の吐出を完了するとストッパー303に当
接する。その後電磁作動油切替弁305の励磁が解放さ
れるとスプールの背面に作用していた作動油はタンクに
排出されるため圧力が下がり、スプール302はその前
面に作用する水圧により元の位置に復帰し、次のサイク
ルへの待機状態になる。前記した噴射弁内への注水は燃
料噴射ポンプ50から燃料の吐出がなされていない時期
に行なわれる。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. The water supply pump and the hydraulic oil pump are operated to a predetermined pressure. At this time, the water is supplied by water
03 and the spool 3 in the actuator 301
02 is supplied to the front space. Controller 400
When the electromagnetic operating oil switching valve 305 is operated by an instruction from the operator, the operating oil pressure acts on the rear surface of the spool 302. Since the pressure of the hydraulic oil is higher than the pressure of the supply water, the water that has been supplied earlier is moved by the spool 302 to the actuator 301.
However, since the water supply check valve 203 is closed,
The water pushes the injection check valve 204 and the waterway check valve 13,
The oil is injected into the oil passage 22 through the water passage 21, the communication passage 30, and the junction 31. The oil passage 22 and the fuel injection pipe 8 are
The fuel inside is pushed back to the fuel injection pump 50 side and pushes the check pressure regulating valve 7 back to the inside of the barrel 5. Spool 30
2 comes into contact with the stopper 303 when the discharge of the predetermined amount of water is completed. After that, when the excitation of the electromagnetic hydraulic oil switching valve 305 is released, the hydraulic oil acting on the rear surface of the spool is discharged to the tank, so that the pressure decreases, and the spool 302 returns to the original position by the water pressure acting on the front surface. Then, it enters a standby state for the next cycle. The water injection into the injection valve is performed at a time when the fuel is not discharged from the fuel injection pump 50.

【0017】燃料噴射のタイミングになると図示しない
カムによりプランジャ4が押し上げられて、バレル5内
の燃料を圧縮し、吐出弁6を押しあけ、燃料噴射管8へ
圧力が伝播する。さらに油溜り12の圧力が針弁11の
開弁圧力より高くなると、先端の噴口10より、まず油
溜り部の残留燃料、つぎに油路22内まで注入された
水、その後さらに注入水の上流側の燃料の順に燃料と水
が燃焼室内に噴射され、1サイクルの燃料・水噴射を完
了する。このような構成、機能の燃料・水噴射装置にお
いて、〔作用〕の項で前述したように注水系統に故障が
発生し排気温度が異常に上昇した際、排気温度警報信号
を出力すると共に、当該シリンダへの燃料噴射量を抑制
し、もし異常シリンダが増え、それが設定シリンダ数を
超えた場合には、水供給ポンプ、作動油ポンプ、電磁作
動油切替弁の作動を停止し、さらに燃料ラック制限駆動
装置を解放し、通常の燃料のみの噴射による運転に移行
し得るようにする。
At the fuel injection timing, the plunger 4 is pushed up by a cam (not shown) to compress the fuel in the barrel 5, push the discharge valve 6, and the pressure is transmitted to the fuel injection pipe 8. Further, when the pressure of the oil reservoir 12 becomes higher than the valve opening pressure of the needle valve 11, the residual fuel in the oil reservoir, the water injected into the oil passage 22 and then further upstream of the injected water from the injection port 10 at the tip. The fuel and water are injected into the combustion chamber in the order of the fuel on the side, completing one cycle of fuel / water injection. In the fuel / water injection device having such a configuration and function, when a failure occurs in the water injection system and the exhaust temperature rises abnormally as described in the section of [Action], an exhaust temperature alarm signal is output, and If the number of abnormal cylinders increases and exceeds the set number of cylinders, the operation of the water supply pump, hydraulic oil pump, and electromagnetic hydraulic oil switching valve is stopped, and the fuel The limiting drive is released so that operation can be shifted to normal fuel-only operation.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明により、もし注水系統に故障が発
生したシリンダがある場合には、排気温度警報信号を出
力すると共に、当該シリンダへの燃料噴射量を抑制する
ので、異常の発生したシリンダにおける燃料噴射量の増
大がなくなり、シリンダ内圧力や排気温度の異常な上昇
を抑え、黒煙の発生などを防止することができる。ま
た、異常シリンダ数が設定数を超えた場合には、通常の
燃料のみの噴射による運転に移行できる。
According to the present invention, if there is a malfunctioning cylinder in the water injection system, an exhaust temperature alarm signal is output and the amount of fuel injected into the cylinder is suppressed. , The abnormal increase in the cylinder pressure and the exhaust gas temperature can be suppressed, and the generation of black smoke can be prevented. Further, when the number of abnormal cylinders exceeds the set number, the operation can be shifted to a normal operation by injection of only fuel.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例に係る燃料・水噴射装置の構成
図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel / water injection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の燃料・水噴射装置を発電用6シリンダ
ディーゼル機関に装備した実施例の構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment in which the fuel / water injection device of the present invention is installed in a 6-cylinder diesel engine for power generation.

【図3】図1、図2におけるコントローラの構成を示す
ブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a controller in FIGS. 1 and 2;

【図4】従来の技術による燃料・水噴射装置の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a fuel / water injection device according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

40…燃料噴射弁、302…スプール、203…給水逆
止弁、204…注水逆止弁、201…水タンク、202
…水供給ポンプ、101…作動油タンク、102…作動
油ポンプ、300…注水ユニット、305…電磁作動油
切替弁、400…コントローラ、501…水供給ポンプ
駆動装置、502…作動油ポンプ駆動装置、600…排
気温度警報装置、601〜606…シリンダ出口排気温
度検出器、700…過給機入口排気温度検出器。
40: fuel injection valve, 302: spool, 203: water supply check valve, 204: water injection check valve, 201: water tank, 202
... water supply pump, 101 ... hydraulic oil tank, 102 ... hydraulic oil pump, 300 ... water injection unit, 305 ... electromagnetic hydraulic oil switching valve, 400 ... controller, 501 ... water supply pump drive device, 502 ... hydraulic oil pump drive device, 600: exhaust temperature alarm device; 601-606: cylinder outlet exhaust temperature detector; 700: supercharger inlet exhaust temperature detector.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 順一 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重 工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 安枝 信次 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重 工業株式会社横浜製作所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 25/022 F02B 47/02 F02B 77/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Junichi Hara 12 Nishikicho, Naka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F02M 25/022 F02B 47/02 F02B 77/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 多シリンダのディーゼル機関に適用され
ひとつの燃料噴射弁から燃料と水を同じ時期に燃焼室内
に噴射させる燃料・水噴射装置において、燃料噴射ポン
プ(50)の燃料吐出部に配設された逆止調圧弁(7)
と、燃料噴射弁(40)内に穿設された水路(21)、
油路との連通路(30)及び水路逆止弁(13)と、水
タンク(201)から注水ユニット(300)及び燃料
噴射弁に通じる水の管路に設けられた水供給ポンプ(2
02)、給水逆止弁(203)及び注水逆止弁(20
4)と、注水ユニット(300)を構成するアクチュエ
ータ(301)及び電磁作動油切替弁(305)と、該
電磁作動油切替弁を介してアクチュエータ内のスプール
(302)の背面への作動油の圧送源となる作動油タン
ク(101)及び作動油ポンプ(102)と、エンジン
の回転数や負荷、上死点、クランク角及びシリンダ出口
の排気温度、過給機入口の排気温度についての信号を入
力するコントローラ(400)と、該コントローラから
信号が出力される水供給ポンプ駆動装置(501)、作
動油ポンプ駆動装置(502)、燃料ラック制御駆動装
置(503)、注水ユニット(300)、排気温度警報
装置(600)とを有してなり、燃料噴射ポンプから燃
料の吐出が行われていない時期に燃料噴射弁の油路内に
注水して燃料と水による層状液柱を形成し、注水系統に
異常の発生したシリンダがある場合は、警報を発すると
共に、該シリンダの燃料噴射コントロールラックの動き
を制限し、異常発生のシリンダ数が設定数を超えた場合
は全シリンダの注水ユニットの作動及び水供給ポンプ、
作動油ポンプの運転を停止すると共に燃料噴射コントロ
ールラックの移動の制限を解放して、燃料のみの噴射に
よる運転に移行するようにしたことを特徴とする燃料・
水噴射装置。
In a fuel / water injection device applied to a multi-cylinder diesel engine and injecting fuel and water from a single fuel injection valve into a combustion chamber at the same time, a fuel / water injection device is provided at a fuel discharge portion of a fuel injection pump (50). Check pressure regulator installed (7)
A water channel (21) drilled in the fuel injection valve (40),
A water supply pump (2) provided in a communication passage (30) with the oil passage and a water passage check valve (13), and a water conduit from the water tank (201) to the water injection unit (300) and the fuel injection valve.
02), water supply check valve (203) and water injection check valve (20)
4), an actuator (301) and an electromagnetic hydraulic oil switching valve (305) constituting the water injection unit (300), and hydraulic oil to the back of the spool (302) in the actuator via the electromagnetic hydraulic oil switching valve. A hydraulic oil tank (101) and a hydraulic oil pump (102) serving as a pressure feed source, and signals about the engine speed, load, top dead center, crank angle, exhaust temperature at the cylinder outlet, and exhaust temperature at the turbocharger inlet are transmitted. A controller (400) to be input, a water supply pump driving device (501), a hydraulic oil pump driving device (502), a fuel rack control driving device (503), a water injection unit (300), and an exhaust gas from which signals are output from the controller. A temperature alarm device (600) for injecting fuel and water into the oil passage of the fuel injection valve at a time when fuel is not being discharged from the fuel injection pump. When there is a cylinder in which an abnormality has occurred in the water injection system, a layered liquid column is formed and an alarm is issued, the movement of the fuel injection control rack of the cylinder is restricted, and the number of cylinders in which the abnormality has occurred exceeds the set number. In the case of water injection unit operation and water supply pump of all cylinders,
The operation of the hydraulic oil pump is stopped, and the restriction on the movement of the fuel injection control rack is released, and the operation is shifted to the operation using only fuel injection.
Water injection device.
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