JP3610112B2 - Fuel supply system for diesel engine - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼル機関にたとえば油燃料と水とを混合した燃料および油燃料とメタノールとを混合した二元燃料などのエマルジョン燃料を供給するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関のＮＯｘ低減対策として、燃料に水を添加したエマルジョン燃料を使用することが知られている。典型的な先行技術は実公昭６０−１２５０に開示されている。この先行技術では、エマルジョン燃料を長時間静置させておくことによって油中に分散した水の微粒子が次第に沈降して分離することを防ぐために、燃料と水とが混合される燃料タンク内に設けられた浮子に、吸込管の管路を接続してエマルジョン燃料の上部の層を吸引した燃料ポンプで補給し、さらに噴射ポンプによってディーゼル機関に噴射し、前記燃料ポンプからのエマルジョン燃料の残余の部分はリターンラインを通って燃料タンクの下部に設けられたノズルから燃料タンク内に噴射し、これによって燃料タンク内で上方に向けて噴出されたエマルジョン燃料によって撹拌効果が生じ、水の微粒子を再分散させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この先行技術では、エマルジョン燃料の水添加比率を容易にかつ即座に変化することができない。水添加比率は、エマルジョン燃料のうちの油燃料の体積Ｆに対する水の体積Ｗの割合であって、Ｗ／Ｆで表される。水添加比率がたとえば０〜４０ｖｏｌ％の範囲では、水添加比率の増大とともに排気ＮＯｘはほぼ直線的に減少し、燃費および煙が低減される。この反面、水添加比率を増すと、セタン価が低下し、着火遅れが大きくなる。したがって初期燃焼が増し、燃焼室内における圧力上昇率が大きくなり、燃焼が不安定になり、騒音および振動が激しくなり、さらには運転困難になることさえある。特に低負荷時には、燃焼が不安定になりやすく、燃焼室内の圧力が大幅に増大する。したがって先行技術では、負荷が変化した場合でも、安定した燃焼を行わせるために、常に少な目の水添加比率に抑える必要がある。その結果、ＮＯｘ低減効果が少ないという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、構成を簡略化して小形化することができるようにしたエマルジョン燃料を用いるディーゼル機関の燃料制御装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（ａ）ディーゼル機関のクランク軸に連動してカム駆動され、燃料を供給する燃料ポンプと、
（ｂ）ディーゼル機関のクランク軸に連動してカム駆動され、前記燃料よりもセタン価が低い液体を供給する液体ポンプと、
（ｃ）ディーゼル機関の燃焼室に設けられる噴射弁であって、
（ｃ１）弁本体であって、
燃焼室に臨む噴口と、弁座と、溜室と、弁案内孔とが、この順序で形成され、
弁案内孔に臨んで液体注入口が形成され、
溜室には燃料ポンプからの燃料が供給され、
液体注入口には、液体ポンプからの液体が供給される弁本体と、
（ｃ２）弁体であって、
弁案内孔内で弁座に着座および離間するように変位可能であり、
溜室に臨む第１開口と、
弁体が弁座に着座したとき液体注入口からずれており、弁体が弁座から離間したとき液体注入口に臨む第２開口と、
第１および第２開口とを連通する通路とが形成され、
弁座の着座状態で溜室に臨んでばねのばね力に抗する方向の力を受ける受圧面を有する弁体と、
（ｃ３）弁体が弁座に向かうようにばね力を与えるばねとを有する噴射弁とを含むことを特徴とするディーゼル機関の燃料供給装置である。
また本発明は、前記液体ポンプは、
カム駆動されるプランジャと、
プランジャを収容するバレルと、
バレルの圧力室からの液体を導く吐出逆止弁とを有し、
バレルには、プランジャのストロークの途中位置で液体を吸入する吸入口が形成されており、
プランジャは、
頂部から軸線方向に延びるリード部を有し、
このリード部の頂部とは反対側の端部には、軸線に対して傾斜した斜め溝が形成されており、
プランジャには、その頂部と斜め溝とを連絡する連絡溝が形成され、
リード部の軸線方向途中位置には、吸入口に臨み、かつ連絡溝に連なる周方向に延びた逃し溝が形成され、
プランジャをその軸線まわりに角変位して吸入口と斜め溝とが通じる位置を設定する手段が設けられていることを特徴とする。
また本発明は、（ａ）ディーゼル機関のクランク軸に連動してカム駆動され、燃料を供給する燃料ポンプと、
（ｂ）前記燃料よりもセタン価が低い液体を供給する液体供給源と、
（ｃ）ディーゼル機関の燃焼室に設けられる噴射弁であって、
（ｃ１）弁本体であって、
燃焼室に臨む噴口と、弁座と、溜室と、弁案内孔とが、この順序で形成され、
弁案内孔に臨んで液体注入口が形成され、
液体注入口に関して噴口とは反対側で弁案内孔に臨んで燃料注入口が形成され、溜室および燃料注入口には、燃料ポンプからの燃料が供給され、
液体注入口には、液体供給源からの液体が供給される弁本体と、
（ｃ２）弁体であって、
弁案内孔内で弁座に着座および離間するように変位可能であり、
弁座に対向し、弁体が弁座に着座しているとき弁座によって閉じられる第１開口と、
弁体が弁座に着座しているとき液体注入口に臨み、弁体が弁座から離間したとき液体注入口からずれている第２開口と、
弁体が弁座に着座したとき燃料注入口からずれており、弁体が弁座から離間したとき燃料注入口に臨む第３開口と、
第１、第２および第３開口を連通する通路とが形成され、
弁座の着座状態で溜室に臨んでばねのばね力に抗する方向の力を受ける受圧面を有する弁体と、
（ｃ３）弁体が弁座に向かうようにばね力を与えるばねとを有する噴射弁と、
（ｄ）液体供給源と液体注入口との間に介在され、液体供給源から液体注入口に液体を導く逆止弁とを含むことを特徴とするディーゼル機関の燃料供給装置である。
また本発明は、ディーゼル機関の燃焼室に設けられる噴射弁であって、
（ａ）弁本体であって、
燃焼室に臨む噴口と、弁座と、溜室と、弁案内孔とが、この順序で形成され、
弁案内孔に臨んで液体注入口が形成され、
溜室には燃料ポンプからの燃料が供給され、
液体注入口には、液体ポンプからの液体が供給される弁本体と、
（ｂ）弁体であって、
弁案内孔内で弁座に着座および離間するように変位可能であり、
溜室に臨む第１開口と、
弁体が弁座に着座したとき液体注入口からずれており、弁体が弁座から離間したとき液体注入口に臨む第２開口と、
第１および第２開口とを連通する通路とが形成され、
弁座の着座状態で溜室に臨んでばねのばね力に抗する方向の力を受ける受圧面を有する弁体と、
（ｃ）弁体が弁座に向かうようにばね力を与えるばねとを有することを特徴とする噴射弁である。
また本発明は、ディーゼル機関の燃焼室に設けられる噴射弁であって、
（ａ）弁本体であって、
燃焼室に臨む噴口と、弁座と、溜室と、弁案内孔とが、この順序で形成され、
弁案内孔に臨んで液体注入口が形成され、
液体注入口に関して噴口とは反対側で弁案内孔に臨んで燃料注入口が形成され、溜室および燃料注入口には、燃料ポンプからの燃料が供給され、
液体注入口には、液体供給源からの液体が供給される弁本体と、
（ｂ）弁体であって、
弁案内孔内で弁座に着座および離間するように変位可能であり、
弁座に対向し、弁体が弁座に着座しているとき弁座によって閉じられる第１開口と、
弁体が弁座に着座しているとき液体注入口に臨み、弁体が弁座から離間したとき液体注入口からずれている第２開口と、
弁体が弁座に着座したとき燃料注入口からずれており、弁体が弁座から離間したとき燃料注入口に臨む第３開口と、
第１、第２および第３開口を連通する通路とが形成され、
弁座の着座状態で溜室に臨んでばねのばね力に抗する方向の力を受ける受圧面を有する弁体と、
（ｃ）弁体が弁座に向かうようにばね力を与えるばねとを有することを特徴とする噴射弁である。
【０００６】
【作用】
本発明に従えば、ディーゼル機関によってそれぞれカム駆動される燃料ポンプと液体ポンプから、燃料と水などの液体とがそれぞれ圧縮されて噴射弁に供給され、噴射弁がばねのばね力によって弁本体の弁座に着座している状態では、弁体の第２開口は弁本体の液体注入口からずれており、燃料ポンプから高圧力の燃料が供給されて弁本体の溜室が高圧力になると、その弁体の受圧面に作用する前記ばね力に抗する燃料の圧力によって弁体が弁座から離間し、燃料ポンプからの燃料は溜室から噴口から燃焼室内に噴射される。こうして燃焼室内には水などの液体よりも先に、燃料が供給される。したがって燃焼室内で安定した燃焼を維持することができるようになる。
【０００７】
弁体が弁座から離間することによって、液体ポンプからの水などの液体は弁本体の液体注入口から、弁体の第２開口を経て、さらにその弁体の通路から第１開口を経て溜室に供給され、前記燃料とともに噴口から燃焼室に噴射される。こうして燃焼室には油燃料と水とを混合した燃料または油燃料とメタノールとを混合した二元燃料などのエマルジョン燃料が供給されることになる。したがってエマルジョン燃料の着火遅れをなくし、水添加比率を大きくし、ディーゼル機関の排ガスのＮＯｘ濃度を低下することが可能となり、また煙も減少することができる。
【０００８】
本発明に従えば、液体ポンプのプランジャには斜め溝が形成されており、このプランジャをその軸線まわりに角変位することによって、プランジャの上昇時において斜め溝とバレルの吸入口との出会うタイミングを調整することができ、液体の吐出流量が調整される。こうしてプランジャをその軸線まわりに角変位して、液体の流量を制御し、また水添加比率Ｗ／Ｆを変化することができる。
【０００９】
さらに本発明に従えば、プランジャのリード部に形成された上下に延びる連絡溝には、リード部の軸線方向途中位置で、すなわち頂部と斜め溝との間の位置に形成された逃し溝が連通されており、これによって燃料の噴射期間中において、液体を断続的に、または間欠的に噴射し、燃焼室における燃焼状態を調整することもまた可能である。
【００１０】
さらに本発明に従えば、弁体がバレルの弁座に着座している状態では、第１開口は弁座によって閉じられ、また第３開口は燃料注入口からずれており、この状態でバレルの液体注入口から弁体の第２開口を経て弁体の通路に液体が液体供給源から供給され、次に燃料ポンプから高圧力の燃料が供給されて溜室において弁体の受圧面に燃料の圧力が作用することによって弁体はばねのばね力に抗して弁座から離間し、こうして溜室内の燃料は噴口から燃焼室内に噴射される。
【００１１】
弁体が弁座から離間して変位することによって、第２開口は液体注入口からずれており、第３開口が燃料注入口に出会うまでの弁体の上昇移動期間においては、液体は噴射されない。
【００１２】
このとき燃料は噴口から噴射されたままである。
【００１３】
弁体がさらに上昇変位して第３開口が燃料注入口に一致すると、高圧力の燃料は第３開口から弁体の通路に入り込み、その通路内の液体は第１開口から溜室から噴口を経て燃焼室内に噴射される。このとき液体の液体注入口への通路の途中には逆止弁が設けられており、液体および燃料が液体供給源に逆流することが防がれる。
【００１４】
燃料ポンプからの燃料の供給が停止されると、弁体はばねのばね力によって弁座に着座し、このとき液体は液体注入口から第２開口を経て弁体の通路に貯留され、次の噴射のための準備が行われる。
【００１５】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例の全体の構成を簡略化して示す系統図である。複数気筒を有する４サイクルまたは２サイクルのディーゼル機関の燃焼室には、各気筒毎に設けられた噴射弁１からのエマルジョン燃料が噴射される。ディーゼル機関のクランク軸２には歯車列３を介してカム機構４，５が設けられ、このカム機構４，５によって燃料ポンプ６および水ポンプ７がカム駆動される。燃料ポンプ６は管路８から、たとえば１０００ｋｇ／ｃｍ２ の燃料、たとえばＡ重油、Ｃ重油または軽油などの燃料を圧送する。水ポンプ７は、管路９に、水を圧送し、逆止弁１０を経て、噴射弁１に供給する。水ポンプ７からは、たとえば燃料と同一の圧力ですなわちたとえば約１０００ｋｇ／ｃｍ２ で水が圧送される。
【００１６】
噴射弁１は、弁本体１２と、弁体１３と、ばね１４とを含む。弁本体１２には、燃焼室１５に臨む噴口１６と、円錐台状の内周面を有する弁座１７と、溜室３７と、弁体１３を図１の上下に案内する弁案内孔１８とが、図１の下から上にこの順序で同一軸線上に形成されている。弁本体１２にはまた、弁案内孔１８に臨んで水注入口１９が環状に凹んで形成される。この水注入口１９には、弁本体１２に形成された通路２０を介して管路９からの水が圧送される。
【００１７】
溜室３７には、弁本体１２内に形成された燃料通路２１を介して、管路８からの燃料が圧送される。
【００１８】
弁本体１２には、弁案内孔１８の端部で内向きに突出した段差状のストッパ２２が形成され、弁体１３の端部２３がストッパ２２に当接して図１の上方への変位が制限される。ばね１４はばね収納部２４内に収納され、弁体１３の円錐状の先端部２５が弁座１７に面接触をして着座する方向にねばね力を与える。この弁体１３が弁座１７に着座した状態は、図２に示されるとおりである。
【００１９】
弁体１３は、大略的に直円柱状であり、その円錐状の先端部２５付近で直円柱部２７には、溜室３７に臨む第１開口２８が形成される。弁体１３に形成される第２開口２９は、弁体１３の先端部２５が図２に示されるように弁座１７に着座した状態において、水注入口１９から図２の下方にずれており、したがって第２開口２９は弁案内孔１８の内周面によって閉じられている。弁体１３が弁座１７から離間し、その端部２３がストッパ２２に当接した図１の状態では、第２開口２９は水注入口１９に臨む。第１および第２開口２８，２９を連通するために通路３０が、弁体１３内に形成される。図２に示されるように、弁体１３の先端部２５が弁座１７に着座している状態において、その先端部２５は弁座１７の溜室３７側の径Ｄ１に比べて、溜室３７内の弁体１３の外径Ｄ２が大きい（Ｄ２＞Ｄ１）。したがって図２に示される弁体１３の弁座１７への着座状態で、弁体１３は、ばね１４のばね力に抗する方向（図１および図２の上方）の力を溜室３７内の燃料および水から受ける受圧面を有する。この受圧面の面積は、（Ｄ２２ −Ｄ１２）π／４で表される。
【００２０】
図３は、燃料ポンプ６および水ポンプ７によって噴射弁１から燃焼室１５内に噴射される燃料および水の時間経過を示す図である。図３（１）は、燃焼室１５に噴射される燃料の流量を示す。図３（２）は、燃焼室１５に供給される水の流量を示す。参照符ＢＤＣはディーゼル機関の噴射弁が設けられた下死点を示し、ＴＤＣはその気筒の上死点を示す。図３（１）に示されるように燃料が噴射される時刻ｔ１は、上死点ＴＤＣよりもカム角度θ１だけずれており、このカム角度θ１は、たとえば２０度であってもよい。この燃料が燃焼室１５内に噴射された後の時刻ｔ２において、水ポンプ７から水が噴射される。時刻ｔ１，ｔ２のカム角度θ２は、たとえば約２〜５度であってもよい。こうして水の噴射の時刻ｔ２に先行して燃料を時刻ｔ１において噴射することによって、燃焼室１５内における燃焼を安定にし、したがって燃焼室１５に噴射されるエマルジョン燃料の水噴射率を大きくしてＮＯｘ低減効果を図ることができる。水ポンプ７は、時刻ｔ３において一旦、水の噴射を遮断するように構成されていてもよい。水の噴射は時刻ｔ４において停止し、その後、時刻ｔ５で燃料の噴射が停止する。こうして燃料の供給の工程が完了する。このような燃料および水の供給は図３に示されるように行われるように、各ポンプ６，７のカム機構４，５が構成される。
【００２１】
前述のように時刻ｔ１において燃料が燃料ポンプ７から高圧力で噴射されることによって、弁座１７にばね１４のばね力で着座している弁体１３の受圧面には、上向きの力が作用し、ばね１４のばね力に抗して弁体１３が弁座１７から離間する。これによって溜室３７内の高圧力の燃料が噴口１６から燃焼室１５に噴射される。
【００２２】
弁体１３がばね１４のばね力に抗して図１および図２の上方にさらに変位すると、第２開口２９は、水注入口１９に出会い、これによって水ポンプ７から管路９、逆止弁１０、通路２０を経て圧送された水は、第２開口２９に入り込み、通路３０から第２開口２８に噴射されて溜室３７から噴口１６を経て燃焼室１５内に噴射される。こうして前述の時刻ｔ２において水が燃焼室１５内に噴射される。弁体１３の端部２３はストッパ２２に当接し、弁体１３の上昇が阻止されている。
【００２３】
燃料ポンプ６からの燃料の供給が遮断すると、弁体１３はばね１４のばね力によって弁座１７に着座し、燃料の噴射が休止される。
【００２４】
図４は、水ポンプ７の構成を示す一部切欠き斜視図である。水ポンプ７は基本的にはカム機構５によってカム駆動されるプランジャ３３と、プランジャ３３を収容するバレル３４と、バレル３４の上部の圧力室３５からの水を導く吐出逆止弁３６とを有し、この逆止弁３６からの水は、管路９および逆止弁１０を経て噴射弁１に圧送される。バレル３４には、プランジャ３３のストロークの途中位置で水をタンクなどから吸入する吸入口３８が形成されている。
【００２５】
図５は、水ポンプ７の一部の簡略化した縦断面図である。プランジャ３３は、頂部３９から軸線方向に図５の下方に延びるリード部４０を有する。このリード部４０の頂部３９とは反対側の端部４１には、軸線４２に対して傾斜した斜め溝４３が形成されている。プランジャ３３には、その頂部３９と斜め溝４１とを連絡する縦の連絡溝４４が形成される。
【００２６】
リード部４０の軸線方向途中位置には、吸入口３８に臨むことができ、連絡溝４４に常に連なる周方向に延びた逃し溝４５が形成される。
【００２７】
プランジャ３３を、その軸線４２まわりに角変位して吸入口３８と斜め溝４３とが出会って通じる位置を設定するために、図４におけるバレル３４よりも下方でプランジャ３３には突起４６が固定される。この突起４６は、バレル３４に対して相対的に角変位可能な筒体４７の案内溝４８に嵌り込み、これによって突起４６、したがってプランジャ３３は、筒体４７と相対的に上下に変位可能であり、かつ周方向にプランジャ３３は筒体４７とともに角変位することができる。筒体４７にはピニオン４９が固定されており、このピニオン４９はラック５０によって角変位される。
【００２８】
プランジャ３３が下降することによって吸入口３８から水が圧力室３５内に吸入され、次にプランジャ３３が上昇するときその圧力室３５内の水が圧縮され、逆止弁３６から圧送される。このプランジャ３３の上昇途中において逃し溝４５が吸入口３８の位置に一致すると、圧力室３５内の水は連絡溝４４から逃し溝４５を経て吸入口３８から高圧力で排出され、したがって管路９への水の供給が、図３（２）の時刻ｔ３において一時的に途絶える。
【００２９】
プランジャ３３がさらに上昇すると、水が圧力室３５内で圧縮されて逆止弁３６を経て圧送される。プランジャ３３の斜め溝４１が吸入溝３８に一致すると、図３（２）の時刻ｔ４において水の供給が停止される。前述のようにラック５０によってピニオン４９、したがって筒体４７およびプランジャ３３を角変位することによって、プランジャ３３の上昇時における吸入口３８との出会うタイミングを調整し、これによって水の吐出量を調整することができる。
【００３０】
連絡溝４４が吸入口３８に周方向に一致している状態では、プランジャ３３が上下に駆動されても、水は供給されない状態とすることができる。
【００３１】
逃し溝４５の形状を変化することによって、水ポンプ７からの水の添加比率を変化させ、またその水の供給する時間分布を変えることができ、これによって燃焼室１５内での燃焼状態の改善が可能となる。燃料ポンプ６は、水ポンプ７に類似した構成を有するけれども、逃し溝４５は形成されていない。
【００３２】
図６は、本発明の他の実施例の全体の構成を示す系統図である。この実施例は部分的には前述の実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。燃焼室１５にエマルジョン燃料を噴射するために噴射弁５２が設けられる。この噴射弁５２には、燃料ポンプ６から管路８を経て燃料がたとえば１０００ｋｇ／ｃｍ２ で圧送される。水供給源５３から管路９を経て逆止弁１０から噴射弁５２には、たとえば２ｋｇ／ｃｍ２程度の低圧力で水が供給される。
【００３３】
弁本体５２には、燃焼室１５に臨む噴口１６と、弁座１７と溜室３７と弁案内孔１８とが図６の下から上にこの順序で同一軸線上に形成される。弁案内孔１８に臨んで環状の凹所である水注入口１９が形成される。水注入口１９に関して噴口１６とは反対側（すなわち図６の上方）で弁案内孔１８に臨んで環状の凹所である燃料注入口５５が形成される。溜室３７および燃料注入口５５には、弁本体５２に形成された通路２１，５６を介して燃料が供給される。水注入口１９には通路２０を介して水が供給される。
【００３４】
弁体５８は弁案内孔１８内で弁座１７に先端部２５が図７に示されるように面接触して着座することができ、また図６に示されるように離間することができるように変位可能に設けられる。この弁体５８の先端部２５には、第１開口５９が形成される。第１開口５９は、弁体５８の先端部２５が弁座１７に着座しているとき弁座１７の内周面によって閉じられる。
【００３５】
弁体５８にはまた第２開口６０が形成される。この第２開口６０は、弁体５８が弁座１７に図７に示されるように着座しているとき、水注入口１９に臨む。この第２開口６０はまた、弁体５８が弁座１７から離間した図６に示される状態において、水注入口１９から図６の上方にずれて閉じられている。
【００３６】
弁体５８にはさらに第３開口６１が形成される。この第３開口６１は、弁体５８が弁座１７に着座した状態で図７に示されるように燃料注入口５５から下方にずれて閉じられている。第３開口６１は、弁体５８が弁座１７から離間し、その端部２３がストッパ２２に当接した状態で、燃料注入口５５に臨む。第１、第２、および第３開口５９，６０，６１は、弁体５８に形成された通路６２によって連通される。
【００３７】
弁体５８は弁座１７への図７に示される着座状態で溜室３７に臨んでばね１４のばね力に抗する方向の力を受ける受圧面を有し、このことは前述の図１および図２に示される実施例と同様である。すなわち弁座１７の溜室３７の径をＤ１とし、弁体５８の溜室３７に臨む径をＤ２とするとき、受圧面の受圧面積は、（Ｄ２２−Ｄ１２）π／４で表される。
【００３８】
図７に示されるように弁体５８の先端部２５が弁座１７に面接触してばね１４のばね力によって着座している状態では、第１開口５９が弁座１７によって閉じられており、このとき水供給源５３からの水は水注入口１９から第１開口６０を経て通路６２内に貯留された状態となっている。第３開口６１は燃料注入口５５から下方にずれており、閉じられた状態となっている。
【００３９】
次に燃料ポンプ６から通路２１に高圧力の燃料が供給されると、弁体５８の受圧面に図７の上向きの力が作用し、ばね１４のばね力に抗して弁体５８が上昇し、弁体５８の先端部２５は弁座１７から離間する。したがって溜室３７内の燃料は噴口１６から燃焼室１５内に噴射される。
【００４０】
弁体５８がさらに上昇すると、第３開口６１は燃料注入口５５の位置に一致し、したがって高圧力の燃料は通路５６から燃料注入口５５を経て通路６２内に流入する。したがって通路６２内に貯留されていた水と、第３開口６１からの燃料とが混合し、その混合したエマルジョン燃料は、第１開口５９から溜室３７および噴口１６を経て燃焼室１５内に噴射される。こうしてエマルジョン燃料が燃焼室１５に噴射されるのに先立って、燃料が噴射され、したがってエマルジョン燃料の水添加比率が大きくても、燃焼室１５内で安定した燃焼を行わせることができる。これによって水添加比率を大きくしてＮＯｘ濃度の低減を達成することができる。
【００４１】
水に代えて、燃料ポンプ６からの燃料よりもセタン価が低い油燃料を供給するようにしてもよく、たとえばポンプ６からＡ重油を圧送し、ポンプ７からメタノールを供給するようにしてもよい。さらに本発明の他の実施例として、ポンプ６からＡ重油などの燃料と水との混合物であるエマルジョン燃料を供給し、ポンプ７からは水を供給するようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ディーゼル機関の噴射弁に、燃料ポンプと液体ポンプとからの燃料および液体を供給し、これによって燃料ポンプおよび液体ポンプの燃料および液体の各供給タイミングを変化調整することによって、燃料と液体との混合割合を容易にかつ即座に変更することが容易であり、したがってディーゼル機関の負荷が変化した場合でも良好な応答速度でその混合割合を変更し、こうしてＮＯｘ濃度の低減を行い、また煙の発生を抑制しつつ、ディーゼル機関の燃費などの性能の悪化を防ぐことができる。またこの構成によれば、燃料と液体とを混合するエマルジョン燃料製造装置を別途、準備する必要がなく、構成の簡略化を図ることができる。
【００４３】
さらに本発明によれば、燃料が液体よりも先行して燃焼室内に噴射され、したがって液体の添加比率を増加しても燃焼室内での燃料の燃焼を、ＮＯｘ濃度の低減を行いつつ安定して行うことができるようになる。したがって液体の添加率が大きいエマルジョン燃料では、着火遅れが大きいけれども、初期燃焼を減らし、圧力上昇率を小さくし、燃焼を上述のように安定に行わせて、騒音および振動が発生することを防ぎ、安定した運転を継続することができるようになる。
【００４４】
さらに本発明によれば、水などの液体を供給する液体ポンプのプランジャを角変位して液体の吐出時におけるプランジャの斜め溝とバレルの吸入口との出会うタイミングを調整することができ、これによって液体添加比率を希望する値に設定することが容易である。
【００４５】
さらに本発明によれば、プランジャには逃し溝を形成し、これによって燃焼室内に燃料が噴射されている期間中における液体の噴射状態を一時的に中断することができ、このことによってもまた、燃焼状態を安定に行いつつＮＯｘ濃度の低減を図ることができる。
【００４６】
さらに本発明によれば、燃料噴射弁には高圧力の燃料を燃料ポンプによって供給する反面、水などの液体を燃料の圧力に比べて充分小さい値で液体供給源から供給して、弁体が弁座に着座している状態で弁体内の通路に液体を貯留し、その貯留した分の液体を、燃焼室に燃料とともに噴射し、このことによってもまた燃焼室における安定した燃焼を行わせることができ、しかも液体を高圧力で供給する必要がないので、構成の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体の構成を示す系統図である。
【図２】図１に示される噴射弁１の弁体１３が弁座１７に着座した状態を示す断面図である。
【図３】燃料ポンプ６および水ポンプ７によって供給される燃料および水の燃焼室１５への噴射状態を示す図である。
【図４】水ポンプ７の具体的な構成を示す一部を切換えた斜視図である。
【図５】図４に示される水ポンプ７のプランジャ３３の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施例の全体の構成を示す系統図である。
【図７】図６における噴射弁５２の弁体５８が弁座１７に着座した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 噴射弁
２ クランク軸
４，５ カム機構
６ 燃料ポンプ
７ 水ポンプ
１２ 弁本体
１３ 弁体
１４ ばね
１６ 噴口
１７ 弁座
１８ 弁案内孔
１９ 水注入口
２１ 燃料通路
２２ ストッパ
２８，５９ 第１開口
２９，６０ 第２開口
３０，６２ 通路
３３ プランジャ
３４ パレル
３５ 圧力室
３６ 吐出逆止弁
３７ 溜室
３８ 吸入口
４０ リード部
４３ 斜め溝
４４ 連絡溝
４５ 逃し溝
５２ 噴射弁
５３ 水供給源
５５ 燃料注入口
６１ 第３開口[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an apparatus for supplying a diesel engine with emulsion fuel such as a fuel obtained by mixing oil fuel and water and a binary fuel obtained by mixing oil fuel and methanol.
[0002]
[Prior art]
As a countermeasure for reducing NOx in a diesel engine, it is known to use an emulsion fuel obtained by adding water to a fuel. A typical prior art is disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 60-1250. In this prior art, in order to prevent the fine particles of water dispersed in oil from gradually settling and separating by allowing the emulsion fuel to stand for a long time, it is provided in a fuel tank in which fuel and water are mixed. The float is connected to a suction pipe line, and the upper layer of the emulsion fuel is replenished with a fuel pump, and further injected into the diesel engine by the injection pump. The remaining part of the emulsion fuel from the fuel pump Is injected into the fuel tank from the nozzle provided at the lower part of the fuel tank through the return line. This causes an agitation effect by the emulsion fuel ejected upward in the fuel tank and redisperses the water particles. I am letting.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In this prior art, the water addition ratio of the emulsion fuel cannot be changed easily and immediately. The water addition ratio is a ratio of the volume W of water to the volume F of oil fuel in the emulsion fuel, and is represented by W / F. When the water addition ratio is in the range of, for example, 0 to 40 vol%, the exhaust NOx decreases almost linearly as the water addition ratio increases, and fuel consumption and smoke are reduced. On the other hand, when the water addition ratio is increased, the cetane number decreases and the ignition delay increases. Therefore, initial combustion increases, the rate of pressure increase in the combustion chamber increases, combustion becomes unstable, noise and vibration become severe, and even operation becomes difficult. In particular, when the load is low, combustion tends to be unstable, and the pressure in the combustion chamber increases significantly. Therefore, in the prior art, even when the load changes, it is necessary to always suppress the water addition ratio to a small value in order to perform stable combustion. As a result, there is a problem that the NOx reduction effect is small.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a fuel control device for a diesel engine using an emulsion fuel that can be miniaturized by simplifying the structure.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes: (a) a fuel pump that is cam-driven in conjunction with a crankshaft of a diesel engine and supplies fuel;
(B) a liquid pump that is cam-driven in conjunction with a crankshaft of a diesel engine and supplies a liquid having a lower cetane number than the fuel;
(C) an injection valve provided in a combustion chamber of a diesel engine,
(C1) a valve body,
A nozzle hole facing the combustion chamber, a valve seat, a reservoir chamber, and a valve guide hole are formed in this order,
A liquid inlet is formed facing the valve guide hole,
Fuel from the fuel pump is supplied to the reservoir,
A valve body to which liquid from a liquid pump is supplied to the liquid inlet,
(C2) a valve body,
It can be displaced so as to be seated on and separated from the valve seat within the valve guide hole,
A first opening facing the reservoir,
A second opening that is offset from the liquid inlet when the valve body is seated on the valve seat and faces the liquid inlet when the valve body is separated from the valve seat;
A passage communicating with the first and second openings is formed,
A valve body having a pressure-receiving surface that faces the reservoir chamber in a seated state of the valve seat and receives a force in a direction against the spring force of the spring;
(C3) A fuel supply device for a diesel engine, including an injection valve having a spring that applies a spring force so that the valve body faces the valve seat.
Moreover, the present invention provides the liquid pump,
A cam driven plunger;
A barrel containing the plunger;
A discharge check valve for guiding liquid from the pressure chamber of the barrel;
The barrel is formed with a suction port for sucking liquid in the middle of the stroke of the plunger,
The plunger is
A lead portion extending in the axial direction from the top portion;
An oblique groove inclined with respect to the axis is formed at the end opposite to the top of the lead portion,
The plunger is formed with a communication groove that connects the top of the plunger with the oblique groove,
In the middle of the lead portion in the axial direction, a relief groove that faces the suction port and extends in the circumferential direction continuous to the communication groove is formed,
Means is provided for setting the position at which the inlet and the oblique groove communicate with each other by angular displacement of the plunger around its axis.
The present invention also includes (a) a fuel pump that is cam-driven in conjunction with a crankshaft of a diesel engine and supplies fuel;
(B) a liquid supply source for supplying a liquid having a cetane number lower than that of the fuel;
(C) an injection valve provided in a combustion chamber of a diesel engine,
(C1) a valve body,
A nozzle hole facing the combustion chamber, a valve seat, a reservoir chamber, and a valve guide hole are formed in this order,
A liquid inlet is formed facing the valve guide hole,
A fuel injection port is formed facing the valve guide hole on the side opposite to the injection port with respect to the liquid injection port, and fuel from the fuel pump is supplied to the reservoir and the fuel injection port.
A valve body to which liquid from a liquid supply source is supplied to the liquid inlet,
(C2) a valve body,
It can be displaced so as to be seated on and separated from the valve seat within the valve guide hole,
A first opening facing the valve seat and closed by the valve seat when the valve body is seated on the valve seat;
A second opening that faces the liquid inlet when the valve body is seated on the valve seat and is offset from the liquid inlet when the valve body is separated from the valve seat;
A third opening facing the fuel inlet when the valve body is seated on the valve seat and facing the fuel inlet when the valve body is separated from the valve seat;
A passage communicating with the first, second and third openings is formed,
A valve body having a pressure-receiving surface that faces the reservoir chamber in a seated state of the valve seat and receives a force in a direction against the spring force of the spring;
(C3) an injection valve having a spring that applies a spring force so that the valve body faces the valve seat;
(D) A fuel supply device for a diesel engine, comprising a check valve interposed between the liquid supply source and the liquid inlet and guiding the liquid from the liquid supply source to the liquid inlet.
Further, the present invention is an injection valve provided in a combustion chamber of a diesel engine,
(A) a valve body,
A nozzle hole facing the combustion chamber, a valve seat, a reservoir chamber, and a valve guide hole are formed in this order,
A liquid inlet is formed facing the valve guide hole,
Fuel from the fuel pump is supplied to the reservoir,
A valve body to which liquid from a liquid pump is supplied to the liquid inlet,
(B) a valve body,
It can be displaced so as to be seated on and separated from the valve seat within the valve guide hole,
A first opening facing the reservoir,
A second opening that is offset from the liquid inlet when the valve body is seated on the valve seat and faces the liquid inlet when the valve body is separated from the valve seat;
A passage communicating with the first and second openings is formed,
A valve body having a pressure-receiving surface that faces the reservoir chamber in a seated state of the valve seat and receives a force in a direction against the spring force of the spring;
(C) An injection valve having a spring that applies a spring force so that the valve body faces the valve seat.
Further, the present invention is an injection valve provided in a combustion chamber of a diesel engine,
(A) a valve body,
A nozzle hole facing the combustion chamber, a valve seat, a reservoir chamber, and a valve guide hole are formed in this order,
A liquid inlet is formed facing the valve guide hole,
A fuel injection port is formed facing the valve guide hole on the side opposite to the injection port with respect to the liquid injection port, and fuel from the fuel pump is supplied to the reservoir and the fuel injection port.
A valve body to which liquid from a liquid supply source is supplied to the liquid inlet,
(B) a valve body,
It can be displaced so as to be seated on and separated from the valve seat within the valve guide hole,
A first opening facing the valve seat and closed by the valve seat when the valve body is seated on the valve seat;
A second opening that faces the liquid inlet when the valve body is seated on the valve seat and is offset from the liquid inlet when the valve body is separated from the valve seat;
A third opening facing the fuel inlet when the valve body is seated on the valve seat and facing the fuel inlet when the valve body is separated from the valve seat;
A passage communicating with the first, second and third openings is formed,
A valve body having a pressure-receiving surface that faces the reservoir chamber in a seated state of the valve seat and receives a force in a direction against the spring force of the spring;
(C) An injection valve having a spring that applies a spring force so that the valve body faces the valve seat.
[0006]
[Action]
According to the present invention, fuel and liquid such as water are compressed and supplied to the injection valve from the fuel pump and the liquid pump respectively driven by the diesel engine, and the injection valve is driven by the spring force of the spring. In the state where the valve seat is seated, the second opening of the valve body is displaced from the liquid inlet of the valve body, and when high pressure fuel is supplied from the fuel pump and the reservoir chamber of the valve body becomes high pressure, The valve body is separated from the valve seat by the pressure of the fuel against the spring force acting on the pressure receiving surface of the valve body, and the fuel from the fuel pump is injected from the reservoir chamber into the combustion chamber from the injection port. Thus, fuel is supplied into the combustion chamber prior to liquid such as water. Therefore, stable combustion can be maintained in the combustion chamber.
[0007]
By separating the valve body from the valve seat, liquid such as water from the liquid pump is accumulated from the liquid inlet of the valve body through the second opening of the valve body and further from the passage of the valve body through the first opening. It is supplied to the chamber and injected into the combustion chamber from the nozzle with the fuel. Thus, the combustion chamber is supplied with an emulsion fuel such as a fuel obtained by mixing oil fuel and water or a binary fuel obtained by mixing oil fuel and methanol. Therefore, the ignition delay of the emulsion fuel can be eliminated, the water addition ratio can be increased, the NOx concentration of the exhaust gas from the diesel engine can be reduced, and the smoke can also be reduced.
[0008]
According to the present invention, the plunger of the liquid pump is formed with an oblique groove, and by angularly displacing the plunger around its axis, the timing at which the oblique groove and the inlet of the barrel meet when the plunger is raised. The liquid discharge flow rate is adjusted. Thus, the plunger can be angularly displaced about its axis to control the flow rate of the liquid and change the water addition ratio W / F.
[0009]
Furthermore, according to the present invention, the communication groove formed in the plunger lead portion that extends in the vertical direction is connected to the relief groove formed in the middle of the lead portion in the axial direction, that is, at a position between the top portion and the oblique groove. Thus, it is also possible to adjust the combustion state in the combustion chamber by intermittently or intermittently injecting liquid during the fuel injection period.
[0010]
Furthermore, according to the present invention, when the valve body is seated on the valve seat of the barrel, the first opening is closed by the valve seat, and the third opening is displaced from the fuel inlet, and in this state, Liquid is supplied from a liquid supply source to the passage of the valve body from the liquid inlet through the second opening of the valve body, and then high-pressure fuel is supplied from the fuel pump, and fuel is supplied to the pressure receiving surface of the valve body in the reservoir. When the pressure acts, the valve body is separated from the valve seat against the spring force of the spring, and thus the fuel in the reservoir is injected from the nozzle into the combustion chamber.
[0011]
When the valve body is displaced away from the valve seat, the second opening is displaced from the liquid inlet, and no liquid is injected during the upward movement of the valve body until the third opening meets the fuel inlet. .
[0012]
At this time, the fuel remains injected from the nozzle.
[0013]
When the valve body is further displaced upward and the third opening coincides with the fuel inlet, high-pressure fuel enters the passage of the valve body from the third opening, and the liquid in the passage passes through the nozzle hole from the reservoir through the first opening. After that, it is injected into the combustion chamber. At this time, a check valve is provided in the middle of the passage of the liquid to the liquid inlet to prevent the liquid and fuel from flowing back to the liquid supply source.
[0014]
When the supply of fuel from the fuel pump is stopped, the valve body is seated on the valve seat by the spring force of the spring, and at this time, the liquid is stored in the passage of the valve body through the second opening from the liquid injection port. Preparations are made for injection.
[0015]
【Example】
FIG. 1 is a system diagram schematically showing the overall configuration of an embodiment of the present invention. Emulsion fuel from an injection valve 1 provided for each cylinder is injected into the combustion chamber of a four-cycle or two-cycle diesel engine having a plurality of cylinders. The crankshaft 2 of the diesel engine is provided with cam mechanisms 4 and 5 via a gear train 3, and the fuel pump 6 and the water pump 7 are cam-driven by the cam mechanisms 4 and 5. The fuel pump 6 pumps, for example, 1000 kg / cm 2 of fuel, for example, fuel such as A heavy oil, C heavy oil, or light oil, from the pipe line 8. The water pump 7 pumps water to the pipe line 9 and supplies the water to the injection valve 1 through the check valve 10. From the water pump 7, for example, water is pumped at the same pressure as that of the fuel, that is, at about 1000 kg / cm 2 , for example.
[0016]
The injection valve 1 includes a valve main body 12, a valve body 13, and a spring 14. The valve body 12 has a nozzle 16 facing the combustion chamber 15, a valve seat 17 having a frustoconical inner peripheral surface, a reservoir chamber 37, and a valve guide hole 18 for guiding the valve body 13 up and down in FIG. 1. Are formed on the same axis in this order from the bottom to the top of FIG. The valve body 12 is also formed with a water inlet 19 that is recessed in an annular shape facing the valve guide hole 18. Water from the conduit 9 is pumped to the water inlet 19 through a passage 20 formed in the valve body 12.
[0017]
Fuel from the pipe line 8 is pumped to the reservoir chamber 37 through a fuel passage 21 formed in the valve body 12.
[0018]
The valve body 12 is formed with a stepped stopper 22 that protrudes inwardly at the end of the valve guide hole 18, and the end 23 of the valve body 13 abuts against the stopper 22 so that the upward displacement in FIG. Limited. The spring 14 is housed in a spring housing portion 24 and applies a spring force in a direction in which the conical tip portion 25 of the valve body 13 is seated in surface contact with the valve seat 17. The state in which the valve body 13 is seated on the valve seat 17 is as shown in FIG.
[0019]
The valve body 13 is substantially a right circular cylinder, and a first opening 28 that faces the reservoir chamber 37 is formed in the right circular cylinder portion 27 in the vicinity of the conical tip 25. The second opening 29 formed in the valve body 13 is shifted downward from the water inlet 19 in FIG. 2 in a state where the tip 25 of the valve body 13 is seated on the valve seat 17 as shown in FIG. Therefore, the second opening 29 is closed by the inner peripheral surface of the valve guide hole 18. In the state shown in FIG. 1 in which the valve body 13 is separated from the valve seat 17 and the end 23 is in contact with the stopper 22, the second opening 29 faces the water inlet 19. A passage 30 is formed in the valve body 13 to communicate the first and second openings 28 and 29. As shown in FIG. 2, in a state in which the distal end portion 25 of the valve body 13 is seated on the valve seat 17, the distal end portion 25 is larger than the diameter D <b> 1 on the reservoir chamber 37 side of the valve seat 17. The outer diameter D2 of the inner valve body 13 is large (D2> D1). Therefore, in the seated state of the valve body 13 shown in FIG. 2 on the valve seat 17, the valve body 13 applies a force in a direction (upward in FIGS. 1 and 2) against the spring force of the spring 14 in the reservoir chamber 37. It has a pressure-receiving surface that receives from fuel and water. The area of the pressure receiving surface is represented by (D2 2 −D1 2 ) π / 4.
[0020]
FIG. 3 is a diagram showing the passage of time of fuel and water injected from the injection valve 1 into the combustion chamber 15 by the fuel pump 6 and the water pump 7. FIG. 3 (1) shows the flow rate of fuel injected into the combustion chamber 15. FIG. 3 (2) shows the flow rate of water supplied to the combustion chamber 15. Reference BDC indicates the bottom dead center where the injection valve of the diesel engine is provided, and TDC indicates the top dead center of the cylinder. As shown in FIG. 3A, the time t1 at which the fuel is injected is shifted from the top dead center TDC by the cam angle θ1, and the cam angle θ1 may be, for example, 20 degrees. Water is injected from the water pump 7 at time t <b> 2 after the fuel is injected into the combustion chamber 15. Cam angle θ2 at times t1 and t2 may be about 2 to 5 degrees, for example. Thus, by injecting the fuel at time t1 prior to the time t2 of water injection, combustion in the combustion chamber 15 is stabilized, and therefore the water injection rate of the emulsion fuel injected into the combustion chamber 15 is increased to increase NOx. A reduction effect can be achieved. The water pump 7 may be configured to temporarily block water injection at time t3. Water injection stops at time t4, and then fuel injection stops at time t5. Thus, the fuel supply process is completed. As shown in FIG. 3, the supply of fuel and water is constituted by the cam mechanisms 4 and 5 of the pumps 6 and 7.
[0021]
As described above, the fuel is injected at a high pressure from the fuel pump 7 at time t1, so that an upward force is applied to the pressure receiving surface of the valve body 13 seated on the valve seat 17 by the spring force of the spring 14. Then, the valve element 13 is separated from the valve seat 17 against the spring force of the spring 14. As a result, high-pressure fuel in the reservoir 37 is injected from the nozzle 16 into the combustion chamber 15.
[0022]
When the valve body 13 is further displaced upward in FIG. 1 and FIG. 2 against the spring force of the spring 14, the second opening 29 meets the water inlet 19, whereby the water pump 7 and the line 9, check The water pumped through the valve 10 and the passage 20 enters the second opening 29, is injected from the passage 30 into the second opening 28, and is injected from the reservoir 37 through the injection port 16 into the combustion chamber 15. In this way, water is injected into the combustion chamber 15 at the aforementioned time t2. The end 23 of the valve body 13 is in contact with the stopper 22 to prevent the valve body 13 from rising.
[0023]
When the supply of fuel from the fuel pump 6 is cut off, the valve body 13 is seated on the valve seat 17 by the spring force of the spring 14, and fuel injection is stopped.
[0024]
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing the configuration of the water pump 7. The water pump 7 basically has a plunger 33 that is cam-driven by the cam mechanism 5, a barrel 34 that houses the plunger 33, and a discharge check valve 36 that guides water from the pressure chamber 35 above the barrel 34. The water from the check valve 36 is pumped to the injection valve 1 through the pipe 9 and the check valve 10. The barrel 34 is formed with a suction port 38 for sucking water from a tank or the like in the middle of the stroke of the plunger 33.
[0025]
FIG. 5 is a simplified longitudinal sectional view of a part of the water pump 7. The plunger 33 has a lead portion 40 that extends downward from the top 39 in the axial direction in FIG. An inclined groove 43 that is inclined with respect to the axis 42 is formed at the end 41 of the lead portion 40 opposite to the top 39. The plunger 33 is formed with a vertical communication groove 44 that connects the top 39 and the oblique groove 41.
[0026]
In the middle of the lead portion 40 in the axial direction, there is formed a relief groove 45 that can face the suction port 38 and extends in the circumferential direction that is always continuous with the communication groove 44.
[0027]
A projection 46 is fixed to the plunger 33 below the barrel 34 in FIG. 4 in order to set the position where the plunger 33 is angularly displaced about its axis 42 and the suction port 38 and the oblique groove 43 meet and communicate with each other. The The protrusion 46 is fitted into the guide groove 48 of the cylindrical body 47 that can be angularly displaced relative to the barrel 34, whereby the protrusion 46, and thus the plunger 33, can be displaced up and down relatively with respect to the cylindrical body 47. In addition, the plunger 33 can be angularly displaced together with the cylindrical body 47 in the circumferential direction. A pinion 49 is fixed to the cylindrical body 47, and the pinion 49 is angularly displaced by the rack 50.
[0028]
When the plunger 33 descends, water is sucked into the pressure chamber 35 from the suction port 38, and when the plunger 33 next rises, the water in the pressure chamber 35 is compressed and pumped from the check valve 36. When the escape groove 45 coincides with the position of the suction port 38 while the plunger 33 is rising, the water in the pressure chamber 35 is discharged from the communication groove 44 through the escape groove 45 at a high pressure from the suction port 38. The supply of water temporarily stops at time t3 in FIG.
[0029]
When the plunger 33 further rises, the water is compressed in the pressure chamber 35 and is pumped through the check valve 36. When the oblique groove 41 of the plunger 33 coincides with the suction groove 38, the supply of water is stopped at time t4 in FIG. As described above, the pinion 49, and thus the cylindrical body 47 and the plunger 33 are angularly displaced by the rack 50, thereby adjusting the timing of the encounter with the suction port 38 when the plunger 33 is raised, thereby adjusting the amount of water discharged. be able to.
[0030]
In a state where the communication groove 44 coincides with the suction port 38 in the circumferential direction, even if the plunger 33 is driven up and down, water can be not supplied.
[0031]
By changing the shape of the escape groove 45, the ratio of water added from the water pump 7 can be changed, and the time distribution of the water supply can be changed, thereby improving the combustion state in the combustion chamber 15. Is possible. The fuel pump 6 has a configuration similar to that of the water pump 7, but the relief groove 45 is not formed.
[0032]
FIG. 6 is a system diagram showing the overall configuration of another embodiment of the present invention. This embodiment is partly similar to the previous embodiment, and corresponding parts bear the same reference numbers. An injection valve 52 is provided to inject emulsion fuel into the combustion chamber 15. The fuel is pumped from the fuel pump 6 through the pipe line 8 to the injection valve 52 at, for example, 1000 kg / cm 2 . Water is supplied from the water supply source 53 through the conduit 9 to the check valve 10 to the injection valve 52 at a low pressure of about 2 kg / cm 2 , for example.
[0033]
In the valve body 52, the nozzle hole 16 facing the combustion chamber 15, the valve seat 17, the reservoir chamber 37, and the valve guide hole 18 are formed on the same axis in this order from the bottom to the top of FIG. A water inlet 19 that is an annular recess is formed facing the valve guide hole 18. A fuel injection port 55 that is an annular recess is formed facing the valve guide hole 18 on the side opposite to the injection port 16 with respect to the water injection port 19 (that is, the upper side in FIG. 6). Fuel is supplied to the reservoir chamber 37 and the fuel inlet 55 via passages 21 and 56 formed in the valve body 52. Water is supplied to the water inlet 19 through the passage 20.
[0034]
The valve body 58 can be seated on the valve seat 17 in the valve guide hole 18 with the tip portion 25 in surface contact as shown in FIG. 7 and can be separated as shown in FIG. Displaceable. A first opening 59 is formed at the distal end portion 25 of the valve body 58. The first opening 59 is closed by the inner peripheral surface of the valve seat 17 when the distal end portion 25 of the valve body 58 is seated on the valve seat 17.
[0035]
A second opening 60 is also formed in the valve body 58. The second opening 60 faces the water inlet 19 when the valve body 58 is seated on the valve seat 17 as shown in FIG. In the state shown in FIG. 6 in which the valve body 58 is separated from the valve seat 17, the second opening 60 is also shifted and closed from the water inlet 19 upward in FIG. 6.
[0036]
A third opening 61 is further formed in the valve body 58. The third opening 61 is closed while being shifted downward from the fuel inlet 55 as shown in FIG. 7 with the valve body 58 seated on the valve seat 17. The third opening 61 faces the fuel injection port 55 in a state where the valve body 58 is separated from the valve seat 17 and the end 23 thereof is in contact with the stopper 22. The first, second, and third openings 59, 60, 61 are communicated by a passage 62 formed in the valve body 58.
[0037]
The valve body 58 has a pressure-receiving surface that faces the reservoir chamber 37 and receives a force in a direction against the spring force of the spring 14 in the seated state shown in FIG. 7 on the valve seat 17. This is the same as the embodiment shown in FIG. That is, when the diameter of the reservoir chamber 37 of the valve seat 17 is D1 and the diameter of the valve body 58 facing the reservoir chamber 37 is D2, the pressure receiving area of the pressure receiving surface is represented by (D2 2 −D1 2 ) π / 4. The
[0038]
As shown in FIG. 7, the first opening 59 is closed by the valve seat 17 in a state where the distal end portion 25 of the valve body 58 is in surface contact with the valve seat 17 and is seated by the spring force of the spring 14. At this time, the water from the water supply source 53 is stored in the passage 62 from the water inlet 19 through the first opening 60. The third opening 61 is shifted downward from the fuel inlet 55 and is in a closed state.
[0039]
Next, when high pressure fuel is supplied from the fuel pump 6 to the passage 21, an upward force in FIG. 7 acts on the pressure receiving surface of the valve body 58, and the valve body 58 rises against the spring force of the spring 14. The distal end portion 25 of the valve body 58 is separated from the valve seat 17. Therefore, the fuel in the reservoir 37 is injected into the combustion chamber 15 from the nozzle 16.
[0040]
When the valve body 58 further rises, the third opening 61 coincides with the position of the fuel inlet 55, and therefore high-pressure fuel flows from the passage 56 through the fuel inlet 55 into the passage 62. Therefore, the water stored in the passage 62 and the fuel from the third opening 61 are mixed, and the mixed emulsion fuel is injected from the first opening 59 into the combustion chamber 15 through the reservoir 37 and the nozzle 16. Is done. Thus, before the emulsion fuel is injected into the combustion chamber 15, the fuel is injected. Therefore, even if the water addition ratio of the emulsion fuel is large, stable combustion can be performed in the combustion chamber 15. As a result, the water addition ratio can be increased to achieve a reduction in NOx concentration.
[0041]
Instead of water, oil fuel having a lower cetane number than the fuel from the fuel pump 6 may be supplied. For example, A heavy oil may be pumped from the pump 6 and methanol may be supplied from the pump 7. . Furthermore, as another embodiment of the present invention, an emulsion fuel that is a mixture of fuel such as A heavy oil and water may be supplied from the pump 6, and water may be supplied from the pump 7.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the fuel and liquid from the fuel pump and the liquid pump are supplied to the injection valve of the diesel engine, thereby changing the fuel and liquid supply timings of the fuel pump and the liquid pump. By doing this, it is easy to change the mixing ratio of fuel and liquid easily and instantly, and therefore change the mixing ratio with a good response speed even when the load of the diesel engine changes, and thus the NOx concentration It is possible to prevent the deterioration of performance such as the fuel consumption of the diesel engine while suppressing the generation of smoke and suppressing the generation of smoke. Moreover, according to this structure, it is not necessary to prepare the emulsion fuel manufacturing apparatus which mixes a fuel and a liquid separately, and can simplify a structure.
[0043]
Further, according to the present invention, the fuel is injected into the combustion chamber prior to the liquid, so that even if the addition ratio of the liquid is increased, the combustion of the fuel in the combustion chamber is stably performed while reducing the NOx concentration. Will be able to do. Therefore, emulsion fuel with a large liquid addition rate has a long ignition delay, but reduces initial combustion, reduces the rate of pressure increase, and stabilizes combustion as described above to prevent noise and vibration. , You will be able to continue stable operation.
[0044]
Furthermore, according to the present invention, the plunger of a liquid pump that supplies a liquid such as water can be angularly displaced to adjust the timing at which the oblique groove of the plunger and the suction port of the barrel meet when the liquid is discharged. It is easy to set the liquid addition ratio to a desired value.
[0045]
Furthermore, according to the present invention, the escape groove is formed in the plunger, whereby the liquid injection state during the period in which the fuel is being injected into the combustion chamber can be temporarily interrupted. It is possible to reduce the NOx concentration while stably performing the combustion state.
[0046]
Furthermore, according to the present invention, while high pressure fuel is supplied to the fuel injection valve by the fuel pump, liquid such as water is supplied from the liquid supply source at a value sufficiently smaller than the pressure of the fuel, and the valve body is The liquid is stored in the passage in the valve body while seated on the valve seat, and the stored liquid is injected into the combustion chamber together with the fuel, and this also causes stable combustion in the combustion chamber. In addition, since it is not necessary to supply the liquid at a high pressure, the configuration can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a state in which a valve body 13 of the injection valve 1 shown in FIG. 1 is seated on a valve seat 17. FIG.
FIG. 3 is a view showing a state of fuel and water injected by a fuel pump 6 and a water pump 7 into a combustion chamber 15;
FIG. 4 is a partially switched perspective view showing a specific configuration of the water pump 7;
5 is a cross-sectional view showing a configuration of a plunger 33 of the water pump 7 shown in FIG.
FIG. 6 is a system diagram showing the overall configuration of another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view showing a state in which the valve body 58 of the injection valve 52 in FIG. 6 is seated on the valve seat 17. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Injection valve 2 Crankshaft 4, 5 Cam mechanism 6 Fuel pump 7 Water pump 12 Valve main body 13 Valve body 14 Spring 16 Injection hole 17 Valve seat 18 Valve guide hole 19 Water injection port 21 Fuel passage 22 Stopper 28, 59 First opening 29 , 60 Second opening 30, 62 Passage 33 Plunger 34 Parel 35 Pressure chamber 36 Discharge check valve 37 Reservoir chamber 38 Suction port 40 Lead portion 43 Diagonal groove 44 Communication groove 45 Relief groove 52 Injection valve 53 Water supply source 55 Fuel injection port 61 3rd opening

Claims (5)

（ａ）ディーゼル機関のクランク軸に連動してカム駆動され、燃料を供給する燃料ポンプと、
（ｂ）ディーゼル機関のクランク軸に連動してカム駆動され、前記燃料よりもセタン価が低い液体を供給する液体ポンプと、
（ｃ）ディーゼル機関の燃焼室に設けられる噴射弁であって、
（ｃ１）弁本体であって、
燃焼室に臨む噴口と、弁座と、溜室と、弁案内孔とが、この順序で形成され、
弁案内孔に臨んで液体注入口が形成され、
溜室には燃料ポンプからの燃料が供給され、
液体注入口には、液体ポンプからの液体が供給される弁本体と、
（ｃ２）弁体であって、
弁案内孔内で弁座に着座および離間するように変位可能であり、
溜室に臨む第１開口と、
弁体が弁座に着座したとき液体注入口からずれており、弁体が弁座から離間したとき液体注入口に臨む第２開口と、
第１および第２開口とを連通する通路とが形成され、
弁座の着座状態で溜室に臨んでばねのばね力に抗する方向の力を受ける受圧面を有する弁体と、
（ｃ３）弁体が弁座に向かうようにばね力を与えるばねとを有する噴射弁とを含むことを特徴とするディーゼル機関の燃料供給装置。(A) a fuel pump that is cam-driven in conjunction with a crankshaft of a diesel engine and supplies fuel;
(B) a liquid pump that is cam-driven in conjunction with a crankshaft of a diesel engine and supplies a liquid having a lower cetane number than the fuel;
(C) an injection valve provided in a combustion chamber of a diesel engine,
(C1) a valve body,
A nozzle hole facing the combustion chamber, a valve seat, a reservoir chamber, and a valve guide hole are formed in this order,
A liquid inlet is formed facing the valve guide hole,
Fuel from the fuel pump is supplied to the reservoir,
A valve body to which liquid from a liquid pump is supplied to the liquid inlet,
(C2) a valve body,
It can be displaced so as to be seated on and separated from the valve seat within the valve guide hole,
A first opening facing the reservoir,
A second opening that is offset from the liquid inlet when the valve body is seated on the valve seat and faces the liquid inlet when the valve body is separated from the valve seat;
A passage communicating with the first and second openings is formed,
A valve body having a pressure-receiving surface that faces the reservoir chamber in a seated state of the valve seat and receives a force in a direction against the spring force of the spring;
(C3) A fuel supply device for a diesel engine, comprising: an injection valve having a spring that applies a spring force so that the valve body faces the valve seat. 前記液体ポンプは、
カム駆動されるプランジャと、
プランジャを収容するバレルと、
バレルの圧力室からの液体を導く吐出逆止弁とを有し、
バレルには、プランジャのストロークの途中位置で液体を吸入する吸入口が形成されており、
プランジャは、
頂部から軸線方向に延びるリード部を有し、
このリード部の頂部とは反対側の端部には、軸線に対して傾斜した斜め溝が形成されており、
プランジャには、その頂部と斜め溝とを連絡する連絡溝が形成され、
リード部の軸線方向途中位置には、吸入口に臨み、かつ連絡溝に連なる周方向に延びた逃し溝が形成され、
プランジャをその軸線まわりに角変位して吸入口と斜め溝とが通じる位置を設定する手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のディーゼル機関の燃料供給装置。The liquid pump is
A cam driven plunger;
A barrel containing the plunger;
A discharge check valve for guiding liquid from the pressure chamber of the barrel;
The barrel is formed with a suction port for sucking liquid in the middle of the stroke of the plunger,
The plunger is
A lead portion extending in the axial direction from the top portion;
An oblique groove inclined with respect to the axis is formed at the end opposite to the top of the lead portion,
The plunger is formed with a communication groove that connects the top of the plunger with the oblique groove,
In the middle of the lead portion in the axial direction, a relief groove that faces the suction port and extends in the circumferential direction continuous to the communication groove is formed,
2. A fuel supply device for a diesel engine according to claim 1, further comprising means for setting a position where the plunger is angularly displaced about its axis to connect the suction port and the oblique groove. （ａ）ディーゼル機関のクランク軸に連動してカム駆動され、燃料を供給する燃料ポンプと、
（ｂ）前記燃料よりもセタン価が低い液体を供給する液体供給源と、
（ｃ）ディーゼル機関の燃焼室に設けられる噴射弁であって、
（ｃ１）弁本体であって、
燃焼室に臨む噴口と、弁座と、溜室と、弁案内孔とが、この順序で形成され、
弁案内孔に臨んで液体注入口が形成され、
液体注入口に関して噴口とは反対側で弁案内孔に臨んで燃料注入口が形成され、溜室および燃料注入口には、燃料ポンプからの燃料が供給され、
液体注入口には、液体供給源からの液体が供給される弁本体と、
（ｃ２）弁体であって、
弁案内孔内で弁座に着座および離間するように変位可能であり、
弁座に対向し、弁体が弁座に着座しているとき弁座によって閉じられる第１開口と、
弁体が弁座に着座しているとき液体注入口に臨み、弁体が弁座から離間したとき液体注入口からずれている第２開口と、
弁体が弁座に着座したとき燃料注入口からずれており、弁体が弁座から離間したとき燃料注入口に臨む第３開口と、
第１、第２および第３開口を連通する通路とが形成され、
弁座の着座状態で溜室に臨んでばねのばね力に抗する方向の力を受ける受圧面を有する弁体と、
（ｃ３）弁体が弁座に向かうようにばね力を与えるばねとを有する噴射弁と、
（ｄ）液体供給源と液体注入口との間に介在され、液体供給源から液体注入口に液体を導く逆止弁とを含むことを特徴とするディーゼル機関の燃料供給装置。(A) a fuel pump that is cam-driven in conjunction with a crankshaft of a diesel engine and supplies fuel;
(B) a liquid supply source for supplying a liquid having a cetane number lower than that of the fuel;
(C) an injection valve provided in a combustion chamber of a diesel engine,
(C1) a valve body,
A nozzle hole facing the combustion chamber, a valve seat, a reservoir chamber, and a valve guide hole are formed in this order,
A liquid inlet is formed facing the valve guide hole,
A fuel injection port is formed facing the valve guide hole on the side opposite to the injection port with respect to the liquid injection port, and fuel from the fuel pump is supplied to the reservoir and the fuel injection port.
A valve body to which liquid from a liquid supply source is supplied to the liquid inlet,
(C2) a valve body,
It can be displaced so as to be seated on and separated from the valve seat within the valve guide hole,
A first opening facing the valve seat and closed by the valve seat when the valve body is seated on the valve seat;
A second opening that faces the liquid inlet when the valve body is seated on the valve seat and is offset from the liquid inlet when the valve body is separated from the valve seat;
A third opening facing the fuel inlet when the valve body is seated on the valve seat and facing the fuel inlet when the valve body is separated from the valve seat;
A passage communicating with the first, second and third openings is formed,
A valve body having a pressure-receiving surface that faces the reservoir chamber in a seated state of the valve seat and receives a force in a direction against the spring force of the spring;
(C3) an injection valve having a spring that applies a spring force so that the valve body faces the valve seat;
(D) A fuel supply device for a diesel engine, which includes a check valve interposed between the liquid supply source and the liquid inlet and guiding the liquid from the liquid supply source to the liquid inlet. ディーゼル機関の燃焼室に設けられる噴射弁であって、
（ａ）弁本体であって、
燃焼室に臨む噴口と、弁座と、溜室と、弁案内孔とが、この順序で形成され、
弁案内孔に臨んで液体注入口が形成され、
溜室には燃料ポンプからの燃料が供給され、
液体注入口には、液体ポンプからの液体が供給される弁本体と、
（ｂ）弁体であって、
弁案内孔内で弁座に着座および離間するように変位可能であり、
溜室に臨む第１開口と、
弁体が弁座に着座したとき液体注入口からずれており、弁体が弁座から離間したとき液体注入口に臨む第２開口と、
第１および第２開口とを連通する通路とが形成され、
弁座の着座状態で溜室に臨んでばねのばね力に抗する方向の力を受ける受圧面を有する弁体と、
（ｃ）弁体が弁座に向かうようにばね力を与えるばねとを有することを特徴とする噴射弁。An injection valve provided in a combustion chamber of a diesel engine,
(A) a valve body,
A nozzle hole facing the combustion chamber, a valve seat, a reservoir chamber, and a valve guide hole are formed in this order,
A liquid inlet is formed facing the valve guide hole,
Fuel from the fuel pump is supplied to the reservoir,
A valve body to which liquid from a liquid pump is supplied to the liquid inlet, and
(B) a valve body,
It can be displaced so as to be seated and separated from the valve seat within the valve guide hole,
A first opening facing the reservoir,
A second opening that is offset from the liquid inlet when the valve body is seated on the valve seat and faces the liquid inlet when the valve body is separated from the valve seat;
A passage communicating with the first and second openings is formed,
A valve body having a pressure receiving surface that receives a force in a direction against the spring force of the spring facing the reservoir in the seated state of the valve seat;
(C) An injection valve having a spring that applies a spring force so that the valve body faces the valve seat. ディーゼル機関の燃焼室に設けられる噴射弁であって、
（ａ）弁本体であって、
燃焼室に臨む噴口と、弁座と、溜室と、弁案内孔とが、この順序で形成され、
弁案内孔に臨んで液体注入口が形成され、
液体注入口に関して噴口とは反対側で弁案内孔に臨んで燃料注入口が形成され、溜室および燃料注入口には、燃料ポンプからの燃料が供給され、
液体注入口には、液体供給源からの液体が供給される弁本体と、
（ｂ）弁体であって、
弁案内孔内で弁座に着座および離間するように変位可能であり、
弁座に対向し、弁体が弁座に着座しているとき弁座によって閉じられる第１開口と、
弁体が弁座に着座しているとき液体注入口に臨み、弁体が弁座から離間したとき液体注入口からずれている第２開口と、
弁体が弁座に着座したとき燃料注入口からずれており、弁体が弁座から離間したとき燃料注入口に臨む第３開口と、
第１、第２および第３開口を連通する通路とが形成され、
弁座の着座状態で溜室に臨んでばねのばね力に抗する方向の力を受ける受圧面を有する弁体と、
（ｃ）弁体が弁座に向かうようにばね力を与えるばねとを有することを特徴とする噴射弁。An injection valve provided in a combustion chamber of a diesel engine,
(A) a valve body,
A nozzle hole facing the combustion chamber, a valve seat, a reservoir chamber, and a valve guide hole are formed in this order,
A liquid inlet is formed facing the valve guide hole,
A fuel injection port is formed facing the valve guide hole on the side opposite to the injection port with respect to the liquid injection port, and fuel from the fuel pump is supplied to the reservoir and the fuel injection port.
A valve body to which liquid from a liquid supply source is supplied to the liquid inlet,
(B) a valve body,
It can be displaced so as to be seated and separated from the valve seat within the valve guide hole,
A first opening facing the valve seat and closed by the valve seat when the valve body is seated on the valve seat;
A second opening that faces the liquid inlet when the valve body is seated on the valve seat and is offset from the liquid inlet when the valve body is separated from the valve seat;
A third opening facing the fuel inlet when the valve body is seated on the valve seat and deviating from the fuel inlet when the valve body is separated from the valve seat;
A passage communicating with the first, second and third openings is formed,
A valve body having a pressure receiving surface that receives a force in a direction against the spring force of the spring facing the reservoir in the seated state of the valve seat;
(C) An injection valve having a spring that applies a spring force so that the valve body faces the valve seat.
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