JP3337307B2 - 水噴射式ディーゼル機関 - Google Patents

水噴射式ディーゼル機関

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水噴射式ディーゼル機
関、特に水噴射装置を有する舶用大型ディーゼル機関に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル機関においては、近年、排気
ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）低減のため、燃料と水と
を燃焼室内に噴射する水噴射システムが採用されつつあ
る。図３に従来の水噴射式大型２サイクルディーゼル機
関の１例を示す。図において１はシリンダカバー、２は
シリンダライナー、３はピストン、４は前記シリンダカ
バー１、シリンダライナ２及びピストン３の上面により
区画形成される燃焼室、５は排気弁箱である。
【０００３】１０は燃料噴射ポンプ（図示せず）から送
られた高圧燃料を燃焼室４内に噴射する燃料噴射弁、１
１は水ポンプ（図示せず）から送られた水を燃焼室４内
に適当なタイミングで噴射する水噴射弁である。
【０００４】前記大型ディーゼル機関においては、通常
燃料噴射弁１０及び水噴射弁１１は、シリンダカバー１
の上壁１ａに設けられた取付穴にそれぞれ複数個装着さ
れる。図４及び図５に、燃料噴射弁１０−１〜１０−３
及び水噴射弁１１−１〜１１−３をそれぞれ３個設けた
場合を示す。
【０００５】前記燃料噴射弁１０−１〜１０−３及び水
噴射弁１１−１〜１１−３は、図５に示すように、平面
方向位置（シリンダ中心線１００に直角な平面の位置）
において、各噴射弁毎に円周方向等間隔に配設され、各
燃料噴射弁１０−１〜１０−３からの燃料噴霧Ｆ1 〜Ｆ
3 に向けて水噴射弁１１−１〜１１−３からの水が噴射
される（水の噴霧をＷ1 〜Ｗ3 で示す）ようになってい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記のように燃料噴射
弁１０−１〜１０−３及び水噴射弁１１−１〜１１−３
を配置した従来の水噴射式ディーゼル機関においては、
次のような問題点がある。
【０００７】（１）燃料噴射弁１０−１〜１０−３と水
噴射弁１１−１〜１１−３とは、図５に示すように、燃
料噴霧Ｆ1 に向けてこれと同方向に水が噴射されるよ
う、各燃料噴射弁１０−１〜１０−３の下流側に水噴射
弁１１−１〜１１−３が配設されている。このため、図
４及び図５に示すように、水の噴霧Ｗ1 が、ＮＯｘ発生
の促進域である燃料噴霧Ｆ1 の先端の高温噴霧域に到達
し得ず、先端部よりも低温の噴霧の中央部までにとどま
り、水噴射の降温作用による充分なＮＯｘ低減効果が得
られない。
【０００８】（２）シリンダヘッドの上壁に燃料噴射弁
と水噴射弁とを合せて４本以上の噴射弁を装着用の取付
穴を設ける必要があるため、シリンダカバーの強度が低
下し、構造も複雑化する。
【０００９】本発明の目的は、水の噴霧を燃料の高温噴
霧域に到達し得るようにしてＮＯｘの低減効果を向上す
るとともに、噴射弁の装着によるシリンダカバーの強度
低下を防止するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料噴射弁を
燃焼室壁側面からシリンダ中心線にほぼ直角方向に燃料
が噴射されるように配置するとともに、水噴射弁を燃焼
室上面から燃料とほぼ直交する方向に水が噴射され、か
つ水の噴霧が燃料の噴霧の先端近傍の高温域に衝突する
ように配置したことを特徴としている。
【００１１】また、本発明は、燃料噴射弁を燃焼室壁上
面からシリンダ中心線とほぼ平行方向に燃料が噴射され
るように配置するとともに、水噴射弁を燃料の噴射方向
にほぼ直交する方向に水が噴射され、かつ水の噴霧が燃
料の噴霧の先端近傍の高温域に衝突するように配置した
ことを第二の特徴としている。
【００１２】
【作用】燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の方向と水
噴射弁から噴射される水噴霧の方向とがほぼ直角方向と
なるので、燃料噴霧の先端部の高温域に水の噴霧を容易
に到達させることができ、この高温部を速やかに降温さ
せることが可能となり、これによりＮＯｘの生成が抑制
される。
【００１３】また燃料噴射弁と水噴射弁とをシリンダカ
バーの上壁と側壁とに分けて設置できるので、各噴射弁
の円周方向取付ピッチを広くすることが可能となり、噴
射弁の取付穴が集中することがなく、シリンダカバーの
強度低下を防止することができるとともに、構造も簡
単、コンパクトになる。
【００１４】
【実施例】以下図１〜図２を参照して本発明の実施例を
説明する。図１は本発明に係る水噴射式２サイクルディ
ーゼル機関の第１実施例の燃焼室周りの断面図、図２は
噴射弁の配置を示すシリンダ中心線に直角な平面図であ
る。
【００１５】図において１はシリンダカバー、２はシリ
ンダライナ、３はピストン、４は前記シリンダカバー１
の上壁１ａ、側壁１ｂ、シリンダライナ２及ピストン３
の上面により区画形成される燃焼室、５は排気弁箱、１
００はシリンダ中心である。
【００１６】１０−１，１０−２，１０−３は燃料噴射
ポンプ（図示せず）から送られた高圧燃料を燃焼室４内
に噴射する燃料噴射弁、１１−１，１１−２，１１−３
は水ポンプ（図示せず）から送られた水を燃焼室４内に
後述するタイミングで噴射する水噴射弁である。
【００１７】前記燃料噴射弁１０−１〜１０−３は、シ
リンダカバー１の側壁１ｂに円周方向等間隔に複数個
（この実施例では３個）配設され、シリンダカバーの燃
焼室側面１ｄからシリンダ中心線１００にほぼ直角方向
に燃料を噴射するように取付けられる。
【００１８】また前記水噴射弁１１−１〜１１−３は、
シリンダカバー１の上壁１ａに円周方向等間隔に燃料噴
射弁１０−１〜１０−３と同数個（この実施例の場合は
３個）配設され、シリンダカバーの燃焼室上面１ｃか
ら、前記燃料噴射弁１０−１〜１０−３からの燃料の噴
射方向とほぼ直角方向即ちシリンダ中心線１００にほぼ
平行な方向に水を噴射し、水の噴霧が燃料の噴霧の先端
高温域に衝突するように取付けられる。
【００１９】前記燃料噴射弁１０−１〜１０−２及び水
噴射弁１１−１〜１１−３の具体的構造は省略したが、
複数個の噴孔を有するノズルチップと針弁ばねにより開
弁圧が設定されて噴孔への燃料通路を開閉する針弁とを
有する公知の自動弁式噴射弁を用いればよい。
【００２０】前記のように構成された水噴射式ディーゼ
ル機関の作用について説明する。燃料噴射ポンプ（図示
せず）から所定の噴射タイミングで送られた高圧燃料が
燃料噴射弁１０−１〜１０−３から燃焼室４内に噴射さ
れると、該燃料噴射弁１０−１〜１０−３からの噴霧Ｆ
1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 はシリンダ中心線１００にほぼ直角方向
に発達する。
【００２１】燃料の噴射後、一定のタイミングを置いて
水噴射弁１１−１〜１１−３より水を前記燃料噴射弁１
０−１〜１０−３からの燃料の噴射方向と略直角方向即
ちシリンダ中心線１００とほぼ平行な方向に噴射する。
【００２２】この際において、水噴射弁１１−１〜１１
−３から噴射される水の噴霧Ｗ1 〜Ｗ3 は、図１，図２
に示すように、燃料噴射弁１０−１〜１０−３から噴射
されシリンダ中心１００にほぼ直角方向に発達した燃料
噴霧Ｆ1 〜Ｆ3 の先端高温域にほぼ直角方向に到達する
こととなり、この高温域を速やかに降温させる。これに
より燃焼最高温度が低下し、ＮＯｘの生成が抑制され
る。
【００２３】次に図示しない本発明の第２実施例におい
ては、図１，図２に示す第１実施例とは逆に、燃料噴射
弁１０−１，１０−２，１０−３をシリンダカバーの上
壁１ａに、シリンダカバーの燃焼室上面１ｃからシリン
ダ中心にほぼ平行な方向に燃料が噴射されるように配設
するとともに、水噴射弁１１−１，１１−２，１１−３
をシリンダカバーの側壁１ｂに、シリンダカバーの燃焼
室側面１ｄから燃料とほぼ直角方向に水が噴射されるよ
うに配設する。この場合の作用効果は前記第１実施例と
同様である。
【００２４】前記各実施例においては燃料噴射弁１０−
１〜１０−３と水噴射弁１１−１〜１１−３とを各３個
設けたが、各噴射弁が同数個であれば個数は前記に限定
されない。
【００２５】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
燃料噴霧の直角方向から水の噴霧が交叉するので、燃料
の高温噴霧域に水の噴霧を到達させるのが容易となり、
高温部を速やかに降温させることができ、燃焼温度全体
を低下することができる。これによりＮＯｘの低減をな
し得ることができる。
【００２６】また、シリンダカバー上壁と側壁とに分け
て燃料噴射弁及び水噴射弁を設置するので、噴射弁取付
穴の加工部が集中することがなくなり、シリンダカバー
の強度低下が防止されるとともに構造が簡単化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る水噴射式大型ディーゼル
機関の燃焼室周りの断面図。
【図２】前記実施例における噴射弁の配置を示す平面
図。
【図３】水噴射式大型２サイクルディーゼル機関の燃焼
室周りの断面図。
【図４】従来例を示す図１応当図。
【図５】同、図２応当図。
【符号の説明】
１０−１〜１０−３…燃料噴射弁、１１−１〜１１−３
…水噴射弁、１…シリンダカバー、１ａ…シリンダカバ
ーの上壁、１ｂ…シリンダカバーの側壁、１ｃ…燃焼室
上面、１ｄ…燃焼室側面、２…シリンダライナ、３…ピ
ストン、４…燃焼室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−133281（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−218654（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 47/02 F02F 1/24 F02M 25/022 F02M 43/00 F02M 61/14 310

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダカバーに燃料噴射弁と水噴射弁
    とを併設してなるディーゼル機関において、前記燃料噴
    射弁は、燃料をシリンダカバーの燃焼室側面からシリン
    ダ中心線に関してほぼ直角方向に噴射するようにシリン
    ダカバーの側壁に装着されるとともに、前記水噴射弁
    は、水をシリンダカバーの燃焼室上面から前記燃料の噴
    射方向にほぼ直交する方向に噴射し、かつ水の噴霧が燃
    料の噴霧の先端近傍の高温域に衝突するようにシリンダ
    カバーの上壁に装着されてなることを特徴とする水噴射
    式ディーゼル機関。
  2. 【請求項２】 シリンダカバーに燃料噴射弁と水噴射弁
    とを併設してなるディーゼル機関において、前記燃料噴
    射弁は、燃料をシリンダカバーの燃焼室上面からシリン
    ダ中心線とほぼ平行方向に噴射するようにシリンダカバ
    ーの上壁に装着されるとともに、前記水噴射弁は、水を
    シリンダカバーの燃焼室側面から前記燃料の噴射方向に
    ほぼ直交する方向に噴射し、かつ水の噴霧が燃料の噴霧
    の先端近傍の高温域に衝突するようにシリンダカバーの
    側壁に装着されてなることを特徴とする水噴射式ディー
    ゼル機関。
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