JPH06346813A - ディーゼル機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明のディーゼル機関の燃料噴射装置の目
的は水の供給量が変動した場合でもサイクル毎にそれを
検出し適正な量の燃料が噴射されるようなディーゼル機
関の燃料噴射装置を提供することにある。 【構成】 等圧弁を有する燃料噴射ポンプ２３と、水供
給ポンプ２９と、水量をきめる電磁弁３１と、燃料油路
と合流する水通路を有して燃料と水とを同時に噴射する
燃料弁を有する二流体噴射装置において、前記燃料油路
の水通路との合流部１９の上流側の壁に抵抗体を用いた
電極を設けて之に電圧を印加し機関回転数、負荷に対す
る毎サイクルの抵抗値を検知し、前記抵抗値が予め設定
されている抵抗値と異るときは燃料噴射ポンプのラック
位置と前記電磁弁の作動時間を制御するコントローラを
有することを特徴とする。

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
射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料と水とを１個の燃料弁から噴
射する燃料噴射装置（以下２流体噴射装置と呼ぶ）の１
例を図５によって説明する。図５は従来例の燃料と水と
を１個の燃料弁４０から噴射する装置の説明図である。
ディーゼル機関は圧縮比が大きく熱効率が高いことから
広く各方面に原動機として用いられているがその排気成
分には有害なＣＯ，ＣＯ₂ ，ＨＣ，ＮＯｘ等を多量に含
有することからこれらを低減することが大きな課題とな
っている。ここではＮＯｘの低減に効果のある燃焼室へ
水噴射を行う従来の２流体噴射装置について説明する。

【０００３】図において、４０は燃料弁、１は燃料弁本
体、２はノズルチップ、３は噴口、４は燃料入口金物で
何れも公知のものである。５は燃料弁内燃料油路、７は
ノズルチップ内燃料油路、８は針弁サック部、９は針
弁、１０は針弁ばね受、１１は針弁ばね、１２は針弁の
弁開圧力調整金物で針弁ばね１１の取付け長さを変える
もので何れも公知のものである。

【０００４】１３は注水金物、１６は燃料弁内水通路、
１４はボール式逆止弁で燃料弁内えの流れのみを許し燃
料弁内水通路１６に設けられている。１５は逆止弁ばね
である。１８はノズルチップ内水通路でノズルチップ内
燃料油路７と針弁９の弁座の内側で合流している。２３
は燃料噴射ポンプ、２１は燃料タンク、２２は燃料供給
ポンプで入口が燃料タンク２１に、吐出口が燃料噴射ポ
ンプ２３に連結されている。

【０００５】２４はプランジャバレル、２５はプランジ
ャ、２６は吐出弁、２７は等圧弁で何れも燃料噴射ポン
プ２３の要素である。燃料噴射ポンプ２３の吐出口と燃
料入口金物４は図示しない噴射管で連結されている。２
８は水タンク、２９は水供給ポンプ、３１は電磁弁で常
時閉、３０は水供給管で水ポンプ２９を電磁弁３１に連
結、３２は水管で電磁弁３１を水注水金物１３に連結し
ている。

【０００６】３３はコントローラで電磁弁３１を制御す
るコントローラで図示しない機関のクランク軸の回転と
同期した信号により弁開時期と弁開期間を制御する。３
４はラック駆動装置でコントローラ３３に接続されて居
り燃料噴射ポンプ２３の図示しないラックを操作する。

【０００７】次に前記従来例の作用を説明する。燃料の
みを噴射するときは燃料タンク２１に貯えられている燃
料を燃料ポンプ２２が汲み出して燃料噴射ポンプ２３に
供給する。プランジャバレル２４内に供給された燃料は
プランジャ２５に押され吐出弁２６を開き図示しない噴
射管、燃料入口金物４から燃料弁４０の針弁９の先端ま
での燃料通路を満たしている燃料に加圧して針弁９の先
端部に圧力が働く。

【０００８】プランジャ２５の前進にしたがって圧力が
針弁ばね１１の力に勝つに至って針弁９を押し上げて針
弁を開き燃料弁４０の先端にある燃料が噴射される。燃
料噴射ポンプ２３の燃料吐出が止ると針弁ばね１１の力
が燃料の圧力に勝って針弁９を押し戻して閉じ噴射が終
り、燃料弁４０から燃料噴射ポンプ２３の吐出弁２６に
至る燃料通路及び管路は等圧弁２７によってきまる残留
圧に保たれた燃料で満たされる。

【０００９】燃料とともに水を噴射するときは燃料とと
もに水を燃料弁４０に供給する。その仕方は水ポンプ２
９が水タンク２８内の水を汲み出し水供給管３０へ吐出
し水供給管３０の圧力を等圧弁２７の開弁圧力より高い
圧力に保つ。コントローラ３３の制御により燃料噴射と
次の燃料噴射の間の定まった時期に定められた期間電磁
弁３１が開く。

【００１０】水管３２及び燃料弁４０内の水路は水で満
たされて居り電磁弁３１が開くと、水供給管３０の圧力
がノズルチップ内水路１８に伝わり、ノズルチップ内燃
料油路の残留圧に勝ち等圧弁２７の開弁圧にも勝って之
を開いて、燃料を押し戻し、水がノズルチップ内燃料油
路７へ浸入し電磁弁３１が閉じると前記水の浸入が止
り、電磁弁３１を通った体積の水が燃料油路の中へ混入
される。

【００１１】前記燃料油中へ注入される水の量は電磁弁
３１の開いている時間できめられる。前記注入された水
は次の燃料噴射のとき、燃料とともに或は之に押されて
噴口３から噴射される。ボール式逆止弁１４は燃料噴射
圧による水の逆流を止め水路内の水はそのまま残る。注
入された水は残らず噴射されてしまうので燃料噴射ポン
プ２３の吐出量がそのままでは水の体積分だけ燃料が減
るからコントローラ３３はラック駆動装置３４を制御し
て水の入った分だけラックを押し込んでプランジャ２５
のストロークを増して燃料の噴射量を補正する。前記ラ
ックの位置を図３に示す。図３において縦軸はラック位
置、横軸はエンジン負荷である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記従来の技術
には次の欠点がある。水噴射運転中に水供給系統に異常
が生じ（水供給系の故障、噴射管内の残留圧力の変動
等）水の供給量が変動した場合でも、燃料噴射ポンプの
ラック位置は一定であるため水供給量の変動に応じて燃
料噴射量が変動する。即ち水供給量が減少した場合は燃
料噴射量が増大し、極端な場合には過負荷状態となり排
気ガスの性状悪化を招くだけでなく、エンジン自体が損
傷する場合がある。また逆に水供給量が増大した場合は
燃料噴射量が減少し出力が低下し、極端な場合はエンジ
ンが停止する。

【００１３】本発明の目的は前記欠点を解消し水の供給
量が変動した場合でもサイクル毎にそれを検出し適正な
量の燃料が噴射されるようなディーゼル機関の燃料噴射
装置を提供するにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るディーゼル
機関の燃料噴射装置は、等圧弁を有する燃料噴射ポンプ
と、該燃料噴射ポンプの噴射管に水を供給する水ポンプ
と、該水ポンプから送られる水供給量をメータリングす
る電磁弁とよりなり前記水の供給量を加算して燃料噴射
ポンプのラック位置を設定し１個の噴射弁で燃料と水と
を同時にシリンダ内に噴射を可能とするものにおいて、
噴射弁内の水通路と燃料通路との合流部から燃料油路上
流側の燃料油路壁に相対して抵抗体を用いた電極を設け
るとともに、該電極に電圧を印加して機関回転数、負荷
に対する毎サイクルの抵抗値を検知し、あらかじめその
回転数、負荷に対して設定された抵抗値と異る場合に
は、その状態に応じて燃料噴射ポンプのラック位置と電
磁弁作動時間を制御するためのコントローラを設けたこ
とを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明は水供給量がサイクル毎に変動した場合
その変動量を検知することができるとともに、燃料噴射
ポンプのラック位置の制御により前記水の変動分に相当
する燃料量を補正してシリンダ内へ噴射することがで
き、緊急時にも常に適正な量の燃料を供給することがで
きる。

【００１６】

【実施例】本発明に係る実施例を図１〜４によって説明
する。図１は実施例の燃料噴射装置の構成図、図２は図
１のＡ部詳細図で本発明主要部の拡大図、図３は水噴射
時の負荷と燃料噴射ポンプのラック位置の関係を示す
図、図４は燃料噴射休止中の水供給時における燃料通路
側の水の液面位置と電極抵抗の出力値の関係を示す図で
ある。

【００１７】図において、４０は燃料弁、１は燃料弁本
体、２はノズルチップ、３は噴口、４は燃料入口金物で
何れも燃料弁の要素である。５は燃料弁内燃料油路、７
はノズルチップ内燃料油路、８は針弁サック部、９は針
弁、１０は針弁ばね受、１１は針弁ばねである。１２は
針弁開弁圧調整金物で針弁ばね１１の取付長を変える。
１３は注水金物、１６は燃料弁内水通路、１４はボール
式逆止弁で燃料弁内水通路１６に設けられている。１５
は逆止弁ばね、１８はノズルチップ内水通路である。

【００１８】１９はノズルチップ内燃料油路と水通路と
の合流部でノズルチップの針弁９の弁座の内側に設けら
れている。２３は燃料噴射ポンプで下部は図示していな
いがラックを備えている。２１は燃料タンク、２２は燃
料供給ポンプで燃料タンク２１と燃料噴射ポンプ２３の
間に設けられている。２４はプランジャバレル、２５の
プランジャでプランジャバレル２４に嵌合している。２
６は吐出弁、２７は等圧弁でいずれも燃料噴射ポンプ２
３の要素である。

【００１９】燃料噴射ポンプ２３の吐出口は図示しない
噴射管により燃料入口金物４に連結されている。２８は
水タンク、２９は水供給ポンプで水タンク２８に連結さ
れている。３０は水供給管で水ポンプ２９の吐出口に連
結されている。３１は電磁弁で水供給管３０に連結され
ている。３２は水管で電磁弁３１を注水金物１３に連結
している。

【００２０】３４はラック駆動装置で燃料噴射ポンプ２
３の図示しないラックを駆動する。３３はコントローラ
で電磁弁３１、ラック駆動装置３４を制御する。図２に
示すように２０は抵抗体を用いた電極でありノズルチッ
プ内燃料油路７と水通路１８との合流部１９のノズルチ
ップ内燃料油路７の上流側の燃料油路壁に相対して設け
られている。

【００２１】前記実施例の作用を説明する。前記実施例
の公知の要素の作用の説明は省く。水噴射運転中何らか
の異常で水供給量が変動すると図３に示すように水供給
量の変動に応じて実質的な燃料噴射量が変動する。即ち
図３に於て破線がエンジン負荷に対する要求燃料噴射量
であるが、水注入量の変動により実際の燃料噴射量は２
点鎖線で挟まれる領域の変動が起る。

【００２２】図４は燃料噴射休止中の水供給時における
ノズルチップ内燃料油路７内の水の液面位置と抵抗体を
用いた電極２０間の出力の関係を示して居り、電極を抵
抗体で構成していることからこの出力から水面の位置即
ちサイクル毎の水の供給量を検出することができ、した
がって所定の水供給量からの変動を求めることができ
る。

【００２３】この結果を基にコントローラ３３にて電磁
弁３１の作動時間を修正して水供給量を補正するととも
にラック駆動装置３４を駆動して燃料噴射ポンプ２３の
図示しないラック位置を制御することにより燃料噴射量
の補正を行うことにより緊急時にも負荷に応じた適正な
量の燃料をシリンダ内に噴射できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は水噴射運転時に何らかの異常で
水供給量が所定の量から変動した場合でもサイクル毎に
それを検出して水供給量及び燃料噴射量を適正な量に制
御してシリンダ内に噴射することができるためエンジン
の損傷を防ぐとともに安定した良好なＮＯｘの排ガス特
性と低燃費率特性を有した燃焼が得られる。よって本発
明は水の供給量が変動した場合でもサイクル毎にそれを
検出し適正な燃料が噴射されるディーゼル機関の燃料噴
射装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の燃料噴射装置の構成図。

【図２】図１におけるＡ部詳細図。

【図３】実施例の水噴射時のエンジン負荷と燃料噴射ポ
ンプラック位置の関係を示す図。

【図４】実施例のノズルチップ内水の液面位置と電極出
力の関係を示す図。

【図５】従来例の燃料噴射装置の構成図。

【符号の説明】

４０…燃料弁、１…燃料弁本体、２…ノズルチップ、３
…噴口、４…燃料入口金物、５…燃料弁内燃料油路、７
…ノズルチップ内燃料油路、８…針弁サック部、９…針
弁、１０…針弁ばね受、１１…針弁ばね、１２…針弁開
弁圧調整金物、１３…注水金物、１４…ボール式逆止
弁、１５…逆止弁ばね、１６…燃料弁内水通路、１８…
ノズルチップ内水通路、１９…ノズルチップ内燃料油路
と水通路との合流部、２０…抵抗体を用いた電極、２１
…燃料タンク、２２…燃料供給ポンプ、２３…燃料噴射
ポンプ、２４…プランジャバレル、２５…プランジャ、
２６…吐出弁、２７…等圧弁、２８…水タンク、２９…
水供給ポンプ、３０…水供給管、３１…電磁弁、３２…
水管、３３…コンローラ、３４…ラック駆動装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 等圧弁（２７）を有する燃料噴射ポンプ
   （２３）と、該燃料噴射ポンプの噴射管に水を供給する
   水ポンプ（２９）と、該水ポンプから送られる水供給量
   をメータリングする電磁弁（３１）とよりなり前記水の
   供給量を加算して燃料噴射ポンプのラック位置を設定し
   １個の噴射弁（４０）で燃料と水とを同時にシリンダ内
   に噴射可能なものにおいて、噴射弁（４０）内の水通路
   と燃料油通路との合流部（１９）から燃料油路上流側の
   燃料油路壁に相対して抵抗体を用いた電極（２０）を設
   けるとともに該電極に電圧を印加して機関回転数、負荷
   に対する毎サイクルの抵抗値を検知しあらかじめその回
   転数、負荷に対して設定された抵抗値と異る場合には、
   その状態に応じて燃料噴射ポンプのラック位置と水供給
   の電磁弁作動時間を制御するためのコントローラ（３
   ３）を設けたことを特徴とするディーゼル機関の燃料噴
   射装置。