JP3276211B2 - 燃料・水噴射装置 - Google Patents

燃料・水噴射装置

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JP3276211B2
JP3276211B2 JP16520093A JP16520093A JP3276211B2 JP 3276211 B2 JP3276211 B2 JP 3276211B2 JP 16520093 A JP16520093 A JP 16520093A JP 16520093 A JP16520093 A JP 16520093A JP 3276211 B2 JP3276211 B2 JP 3276211B2
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禎範 永江
陽三 土佐
弥明 宮野
順一 原
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼル機関の燃料噴
射時装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼル機関の排ガス中の窒素酸化物
(NOX )を低減し、かつエンジンの排気黒煙や燃料消
費量の低減を同時に達成する手段として、ひとつの燃料
弁から燃料と水を同時に噴射し燃焼させることが有効で
あり、その方法として、図3のようなものがあり、その
概要について説明する。図において01は燃料タンク、
02は燃料供給ポンプ、03は燃料ポンプである。04
は燃料ポンププランジャ、05はプランジャバレル、0
6は吐出弁、07は逆止調圧弁、08は噴射管である。
040は燃料噴射弁、09が燃料弁本体、010はノズ
ル噴口、011は針弁、012は油溜まり部、013は
逆止弁、014は燃料弁針弁の開弁圧設定用のばねであ
る。021は燃料弁内水路、022は燃料弁内油路で前
記水路と油路は孔030により031の合流部で連通し
ている。
【0003】0101は作動油タンク、0102が作動
油ポンプである。0201は水タンク、0202は水ポ
ンプ、0203は水ポンプへの逆流を防ぐ逆止弁、02
04は注水器への逆流を防ぐ逆止弁、0205は水接続
管である。0300は注水器ユニットで、0301のシ
リンダ内に油密にシールし、摺動可能なスプール030
2がある。0303はスプールのストッパで、該ストッ
パ位置調整器0304によりその位置が変わるようにな
っている。0305が電磁スプール弁である。0400
がコントローラで、機関のクランク軸TDC信号、クラ
ンク角度信号、エンジン回転数信号、エンジン負荷信号
が入力される。
【0004】前記従来例の作用について説明する。水ポ
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。このとき水は逆止弁0203を押しあけ、シリン
ダ0301の空間部分に供給される。電磁スプール弁0
305が作動すると作動油圧力がスプールの背面に作用
する(作動油圧力は水供給圧力より高い)と、先に供給
されていた水はこれにより押し出されるが、逆止弁02
03は閉じるため水は、逆止弁0204、013を押し
あけ水路021、030、合流部031をへて油路02
2内へ注入される。このとき噴射管内の油は逆止調圧弁
07を介してもどされる。スプール0302は所定量を
吐出してストッパ0303に当たる。その後電磁スプー
ル弁0305の励磁が解かれると油圧はタンクに抜ける
ため圧力が下がり、水圧により元の位置にもどり、次の
吐出を待つことになる。これらは、次に説明する燃料噴
射がなされていない時期に行なわれる。
【0005】次に燃料噴射は、所定のタイミングになる
と図示しないカムなどによりプランジャ04が上昇し、
燃料を圧縮し、吐出弁06を押しあけ、噴射管08の圧
力があがる。さらに油溜まり部012の圧力が、針弁0
11の開弁圧力より高くなると、先端の噴口010よ
り、油だまり部012の燃料、つぎに油路022内に注
入された水、さらに燃料が噴射され、筒内で燃焼し、ピ
ストンを押し下げ仕事をする。このとき噴射される燃料
と水の量は、燃料ポンプのコントロールラックの位置に
より規定され、機関の出力に見合った必要燃料量となる
ように通常はガバナにより設定される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような装置におい
て、給水装置のスプールに異状を生じ、水の注入が完全
に行なわれない時に、燃料ポンプのコントロールラック
を一定のまま運転を続けると、そのシリンダの燃料噴射
量が水の注入がない分だけ増えることになり筒内圧の異
常上昇や、空気量不足により燃焼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。
【0007】本発明の目的は、たとえ注水装置に異常が
生じても異常シリンダのみの燃料噴射量が増大すること
がなくなり、筒内圧の異常上昇や排気温度の異常上昇や
黒煙の発生などの機関にとっての不具合を防止する燃料
・水噴射装置を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料・水噴射装
置は、多シリンダ機関に適用され、ひとつの燃料弁(4
0)から燃料と水とを同時に噴射させるディーゼル機関
の燃料噴射装置であって、水タンクから水ポンプ(20
2)により吸入の逆止弁(203)を介して摺動面に気
密にシールされたスプール(302)の片側に水を供給
するとともに、前記スプール(302)の反対側に作動
油ポンプ(102)により加圧された油を電磁スプール
弁(305)を介して燃料ポンプ(3)の吐出が行なわ
れていない時期に供給し、前記加圧された油の前記スプ
ール(302)の反対側への供給作用によって前記水が
前記スプール(302)から燃料弁(40)に供給され
た後に、前記燃料ポンプ(3)の吐出作用により該燃料
ポンプ(3)からの燃料と前記水とを前記燃料弁(4
0)から噴射可能に構成したものにおいて;前記スプー
ル(302)の作動を確認する手段と、前記スプール
(302)が異常の場合当該シリンダの燃料ラック量を
制限する手段(503)と、スプール(302)異常の
シリンダの筒数を判定し設定値を超えた場合は全筒の電
磁スプール弁(305)の作動および作動油ポンプ(1
02)、水ポンプ(202)の運転を停止し、さらに全
筒の注水を停止した時には燃料ラックの制限を解除し、
通常の水を注入しない燃料のみによる運転状態にもどす
ようにするコントローラ(400)とを有してなること
を特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の燃料ラック制限装置、水供給ポンプ、
作動油ポンプ、電磁スプール弁の運転、停止のブロック
図を図2に示し、その作用につき説明する。コントロー
400内に、注水ユニット300を構成する注水ピス
トンの作動検出部306からの信号により、注水ピスト
つまりスプール302の作動が正常であるかの判定を
行なう注水ピストン作動判定部を持ち、更に、異常気筒
数比較器により、異常気筒数記憶部に設定された気筒数
と、スプール異常の気筒数の大小を比較する。
【0010】もし、スプール異常の気筒数が、設定気筒
数より少ない場合には、燃料ラック制限シリンダ判定部
からの信号により、スプール異常がおきた当該シリンダ
の燃料ラック制限駆動装置により燃料量が制限される。
スプール異常の気筒数が増え、設定気筒数をこえた場合
には、もはや水の注入での運転を不可能と判定し、水ポ
ンプ駆動判定部からの信号により水ポンプ202が、作
動油ポンプ駆動判定部からの信号により作動油ポンプ
02が、さらに、注水電磁スプール弁駆動判定部からの
信号で注水電磁スプール弁305が停止される。また同
時に燃料ラック制限シリンダ判定部で、スプール異常の
シリンダになされていた燃料ラックの制限が解除される
ようになっている。
【0011】
【実施例】図1において、本燃料・水噴射装置につき詳
細に説明する。図において1は燃料タンク、2は燃料供
給ポンプ、3は燃料ポンプである。4は燃料ポンププラ
ンジャ、5はプランジャバレル、6は吐出弁、7は逆止
調圧弁、8は噴射管である。40は燃料噴射弁、9が燃
料弁本体、10はノズル噴口、11は針弁、12は油溜
まり部、13は逆止弁、14は燃料弁針弁の開弁圧設定
用のばねである。21は燃料弁内水路、22は燃料弁内
油路で前記水路と油路は孔30により31の合流部で連
通している。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は水ポンプ、2
03は水ポンプへの逆流を防ぐ逆止弁、204は注水器
への逆流を防ぐ逆止弁、205は水接続管である。
【0012】300は注水器ユニットで、301のシリ
ンダ内に油密にシールし、摺動可能なスプール302が
ある。303はスプールのストッパで、ストッパ位置調
整器304によりその位置が変わるようになっている。
305が電磁スプール弁で、306はスプール302の
作動検出器である。400がコントローラで、機関の
(1)クランク軸TDC信号、(2)クランク角度信
号、(3)エンジン回転数信号、(4)エンジン負荷信
号が入力される。501が水ポンプ駆動装置、502が
作動油ポンプ駆動装置、503が燃料ポンプのラック制
限装置でそのシリンダの燃料噴射量を少なくさせるもの
で、図示していないが、例えば、特願平03−2071
47に示されるようなものがある。
【0013】次に前記実施例の作用について説明する。
水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。このとき水は逆止弁203を押しあけ、シリ
ンダ301の空間部分に供給される。電磁スプール弁3
05が作動すると作動油圧がスプールの背面に作用する
(作動油圧力は水供給圧力より高い)と、先に供給され
ていた水はこれにより押し出されるが、逆止弁203が
閉じるため水は、逆止弁204、13を押しあけ水路2
1、30、合流部31をへて油路22内へ注入される。
このとき噴射管内の油は燃料ポンプ3の逆止調圧弁7を
介してもどされる。スプール302は所定量の水を吐出
してストッパ303に当たる。その後電磁スプール弁3
05の励磁が解かれると油圧はタンクに抜けるため圧力
が下がり、水圧により元の位置にもどり、次の吐出を待
つことになる。これは、次に説明する燃料噴射がなされ
ていない時期に行なわれる。
【0014】このとき、近接スイッチ等から成る作動検
出器306によりスプール302の動きが毎サイクル確
認されコントローラ400へ入力される。次に燃料噴射
は、所定のタイミングになると図示しない燃料ポンプ3
のカムなどによりプランジャ4が上昇し、燃料を圧縮
し、吐出弁6を押しあけ、噴射管8の圧力があがる。さ
らに燃料噴射弁40の油溜まり部12の圧力が、針弁1
1の開弁圧力より高くなると、先端の噴口10より、油
だまり部12の燃料、つぎに油路22内に注入された
水、さらに燃料が噴射され、筒内で燃焼し、ピストンを
押し下げ仕事をする。
【0015】又ブロック図である図2のような構造、機
能を持つ燃料・水噴射装置において、先の作用の項で述
べたように水注入用スプール302の作動を注水ピスト
ン検出部306によって毎サイクル確認し、前記スプー
ル302の異常時に、コントローラ400を介してその
シリンダの燃料量ラックを制限し、もしスプール異常
シリンダが増えて設定気筒数を超えた場合には、水ポン
202、作動油ポンプ102、電磁スプール弁305
の作動を停止し、さらに燃料量制限を解除し、通常の燃
料のみの運転を行なうように作用する。
【0016】
【発明の効果】本発明により、たとえ注水装置に異常を
生じても、スプール異常のシリンダのみの燃料噴射量が
増大することがなくなり、筒内圧の異常上昇や、排気温
度の異常上昇、黒煙の発生など機関にとって不具合な状
態をさけることが出来る。又スプール異常のシリンダ数
が設定値をこえると全シリンダについて水噴射を停止
し、燃料のみの通常運転状態にもどすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る装置の構成図。
【図2】本発明の第1実施例に係る制御のブロック図。
【図3】従来装置の構成図。
【符号の説明】
40…燃料弁、302…スプール、203,204…逆
止弁、201…水タンク、202…水ポンプ、101…
作動油タンク、102…作動油ポンプ、305…電磁ス
プール弁、306…スプール作動検出器、400…コン
トローラ、501…水ポンプ駆動装置、502…作動油
ポンプ駆動装置、503…燃料ラック制限駆動装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02M 25/02 T (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 (56)参考文献 特開 平5−312117(JP,A) 特開 平5−332217(JP,A) 特開 平6−257530(JP,A) 特開 平6−288316(JP,A) 特開 平6−299926(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 43/00 F02M 43/02 F02M 43/04 F02M 25/022 F02D 41/02 380

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多シリンダ機関に適用され、ひとつの燃
    料弁(40)から燃料と水とを同時に噴射させるディー
    ゼル機関の燃料噴射装置であって、水タンクから水ポン
    プ(202)により吸入の逆止弁(203)を介して摺
    動面に気密にシールされたスプール(302)の片側に
    水を供給するとともに、前記スプール(302)の反対
    側に作動油ポンプ(102)により加圧された油を電磁
    スプール弁(305)を介して燃料ポンプ(3)の吐出
    が行なわれていない時期に供給し、前記加圧された油の
    前記スプール(302)の反対側への供給作用によって
    前記水が前記スプール(302)から燃料弁(40)に
    供給された後に、前記燃料ポンプ(3)の吐出作用によ
    該燃料ポンプ(3)からの燃料と前記水とを前記燃料
    弁(40)から噴射可能に構成したものにおいて;前記
    スプール(302)の作動を確認する手段と、前記スプ
    ール(302)が異常の場合当該シリンダの燃料ラック
    量を制限する手段(503)と、スプール(302)異
    常のシリンダの筒数を判定し設定値を超えた場合は全筒
    の電磁スプール弁(305)の作動および作動油ポンプ
    (102)、水ポンプ(202)の運転を停止し、さら
    に全筒の注水を停止した時には燃料ラックの制限を解除
    し、通常の水を注入しない燃料のみによる運転状態にも
    どすようにするコントローラ(400)とを有してなる
    燃料・水噴射装置。
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KR101967458B1 (ko) * 2017-12-13 2019-04-09 현대오트론 주식회사 물분사 인젝터 고장진단 방법 및 이에 의해 운용되는 고장진단 장치

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