JPH0666217A - 二流体噴射燃料弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、機関内燃焼での着火が確実
で安定した燃焼が維持されＮＯx の発生を低減でき、且
つ噴射終了後及び機関停止時に燃料弁内の各油路に水の
滞留がない二流体噴射燃料弁を提供するにある。 【構成】 本発明に係る二流体噴射燃料弁は、同一の噴
射ノズルから燃料と水を噴射する二流体噴射燃料弁にお
いて、燃料噴射ポンプから圧送された高圧燃料が流入す
る燃料油路６と、燃料弁内の残留燃料の圧力より高圧に
加圧された水が燃料噴射ポンプが作動しない期間に注入
される本体内水路１６と、該水路の下流側に接続して注
水時以外は水路１６を塞止する逆止弁２０１と、該逆止
弁に閉弁力を付与する逆止弁ばね２０２と、燃料油路６
と逆止弁２０１の下流側直後を連通する合流通路２００
と、両端部が合流通路２００とノズルチップ内油路７に
通じている合流通路３００とを有してなることを特徴と
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
射に適用される燃料弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関の機関内燃焼で生成され
るＮＯx の低減を図る手段として、同一の燃料弁から燃
料と水をシリンダ内に噴射するのが有効であるとされて
いる。図５に従来技術による燃料と水を噴射する燃料弁
の縦断面図を含む燃料−水噴射装置の系統図を示す。図
５を参照してまず燃料弁の構成について説明する。図に
おいて、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、５は本体内燃料油路、６は押え
金物内燃料油路、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は開弁圧力調整金物、１３は水注入金物、１
４は注水逆止弁、１５は逆止弁ばね、１６は本体内水
路、１７は押え金物内水路、１８はノズルチップ内水路
であり、ノズルチップ２内に穿設された燃料油路７と水
路１８とは前記針弁サック部８で合流している。

【０００３】次に前述した燃料弁に対する燃料及び水の
供給システムの構成について説明する。燃料供給システ
ムでは、２１は燃料タンク、２２は燃料供給ポンプ、２
３は燃料噴射ポンプの本体、２４はバレル、２５はプラ
ンジャ、２６は吐出弁、２７は等圧弁であり、燃料噴射
ポンプの吐出弁２６出口と燃料弁側の燃料入口金物４は
燃料噴射管で接続されている。水供給システムでは、２
８は水タンク、２９は水供給ポンプ、３０は水供給管、
３１は電磁弁、３２は水注入管で前記燃料弁側の水注入
金物１３に接続されており、３３は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を入力し
て前記電磁弁３１の開弁時期及び開弁期間が制御され
る。

【０００４】次に前述した従来例の作用について説明す
る。燃料は燃料タンク２１から燃料供給ポンプ２２によ
り燃料噴射ポンプ２３に供給され、該噴射ポンプのバレ
ル２４内でプランジャ２５により高圧に圧縮され吐出弁
２６から吐出され噴射管を介して燃料弁１へ圧送され
る。高圧燃料は燃料弁１内に穿設された本体内油路５と
押え金物内油路６及びノズルチップ内油路７を経て針弁
サック部８に導かれ、その燃圧による力が針弁ばね１１
のばね力に打勝つと針弁９が押上げられ噴口３から燃料
が噴射される。噴射終了後の針弁サック部８内及び該部
と連通する油路並びに水路は、前記燃料噴射ポンプの吐
出弁２６の側路に設けられた等圧弁２６によって規定さ
れる残留圧力Ｐ_R となっている。

【０００５】次に燃料弁への水の供給及び燃料弁内での
燃料と水の混合について説明する。ここで示した燃料弁
においては、燃料の噴射時期以外の時期に、針弁サック
部８及びノズルチップ内の油路７に水を送出して燃料と
水を混合させて噴射させる。水タンク２８内の水は水供
給ポンプ２９により前記残留圧力Ｐ_R より高圧の給水圧
力Ｐ_S に昇圧されて水供給管３０に吐出されている。コ
ントローラ３３の制御で電磁弁３１が開弁すると、前述
の給水圧力Ｐ_S の水は水注入管３２から水注入金物３１
を経て注水逆止弁１４を開弁して本体内水路１６へ注入
される。この際、注入される水量はコントローラ３３に
より電磁弁３１の開弁時間を調整することにより最適に
制御される。前述のようにして針弁サック部８及びノズ
ルチップ内油路７まで注入された水が燃料と適正に混合
した後、燃料噴射時期に燃料噴射ポンプ２３から吐出さ
れた燃料の高い燃圧が前記部分の混合燃料に伝えられ、
針弁９を押上げて噴口３からシリンダ内に噴射される。
この際、注水逆止弁１４は閉弁され、燃料が水の供給系
へ逆流することはない。

【０００６】従来技術による二流体噴射燃料弁の第２例
の縦断面図を図６に示した。図６を参照して第２従来例
の構成と作用について説明する。基本的な全般構成は、
図５に示した第１従来例と同様であるが、本例では図６
に見られるように水注入用逆止弁１０１の下流側直後に
合流通路１００が設けられ、押え金物に穿設された燃料
油路６へ連通している。図示されていない水タンクから
水供給ポンプにより電磁弁を経て送出された水は、本体
内水路１６から逆止弁１０１を経て分流通路１００へ流
入し、該分流通路から流出した水は、押え金物に穿設さ
れている燃料油路６内の燃料を上流側へ押し戻すように
逆流させ油路６内へ流入する。その後、図示しない燃料
噴射ポンプから燃料が吐出されると、まず針弁サック部
８及びノズルチップ内油路７の燃料が噴射され、続いて
押え金物内油路６に流入した水が噴射され、最後に再び
前記の水より上流の油路内にあった燃料が噴射される。
この結果、燃焼初期の着火が確実に行われ、燃焼域への
水の導入によりＮＯxの発生を低減することが可能とな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記した
従来の技術においては次のような問題点があった。即
ち、図５に示した第１従来例の燃料弁においては、注水
逆止弁１４から下流側の水路が長く、逆止弁ばね１５の
ばね室と本体内水路１６と押え金物内水路１７及びノズ
ルチップ内水路１８に噴射終了後及び機関停止中に水が
滞留する。また、図６に示した第２従来例の燃料弁にお
いても、逆止弁１０１と逆止弁ばね１０２のばね室及び
合流通路１００に同様の水の滞留がある。このため、滞
留水による腐食や発錆が生じるので燃料噴射終了後及び
機関停止時に前記した当該箇所への水の滞留をなくす必
要がある。

【０００８】本発明の目的は前記の問題点を解決し、機
関内燃焼での着火が確実で安定した燃焼が維持されＮＯ
x の発生を低減でき、且つ噴射終了後及び機関停止時に
燃料弁内の各油路に水の滞留がなく、滞留水による腐食
や発錆を生じることのない二流体噴射燃料弁を提供する
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る二流体噴射
燃料弁は、同一の噴射ノズルから燃料と水を噴射する二
流体噴射燃料弁において、燃料噴射ポンプから圧送され
た高圧燃料が流入する燃料油路６と、燃料弁内の残留燃
料の圧力より高圧に加圧された水が燃料噴射ポンプが作
動しない期間に注入される本体内水路１６と、該水路の
下流側に接続して注水時以外は水路１６を塞止する逆止
弁２０１と、該逆止弁に閉弁力を付与する逆止弁ばね２
０２と、燃料油路６と逆止弁２０１の下流側直後を連通
する合流通路２００と、両端部が合流通路２００とノズ
ルチップ内油路７に通じている合流通路３００とを有し
てなり、１サイクルでの噴射が燃料−水−燃料の順で３
段階になると共に、噴射終了時に燃料弁内の油路には水
の滞留がないことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明では前記のような構成としたので次のよ
うに作用する。即ち、本体内水路１６の下流側に配設さ
れた逆止弁２０１の下流側直後には燃料油路６に連通す
る合流通路２００が設けられ、該合流通路からノズルチ
ップ内油路７に連通する合流通路３００も設けられてい
る。本体内水路１６から逆止弁２０１を開弁して注入さ
れた水の水圧は燃料油路６内の燃料の燃圧より高いの
で、注入水は合流通路２００を上流側へ逆流して燃料油
路６内へ流入し、注水系の電磁弁が閉弁されると逆止弁
ばね２０２のばね力で逆止弁２０１を閉じる。その後、
燃料噴射ポンプから高圧の燃料が吐出されると、まず針
弁サック部８とノズルチップ内油路７及び合流通路３０
０内に溜っていた燃料が噴射され、次に前記のように合
流通路２００及び燃料油路６内に注入した水が噴射さ
れ、最後に噴射ポンプから供給された燃料が噴射され、
３段階で１サイクル当りの燃料と水の噴射が完了する。
噴射完了後には、燃料油路６と合流通路２００と合流通
路３００とノズルチップ内油路７及び針弁サック部８の
いずれも燃料で満たされ水が滞留することはない。

【００１１】

【実施例】次に図１から図４までを参照して本発明の一
実施例について説明する。図１及び図２はそれぞれ本発
明に係る二流体噴射燃料弁の互に直角な２平面による縦
断面図で、図３は図１でのIII −III 矢視図、図４は図
３でのIV−IV断面図である。図１から図４までにおい
て、１は燃料弁本体、２はノズルチップ、３は噴口、６
は燃料油路、７はノズルチップ内油路、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、１
６は本体内水路、１５０は逆止弁金物、２００は合流通
路、２０１は逆止弁、２０２は逆止弁ばね、３００は合
流通路、３０１はシート部（逆止弁）、４０１はガイド
部（逆止弁）である。燃料油路６には図示しない燃料噴
射ポンプから噴射管を介して高圧に圧縮された燃料が圧
送される。また、本体内水路１６には図示しない水供給
ポンプから電磁弁を介して注入の時期と量が制御され、
且つ燃料弁内の油路に残留する燃料の燃圧より高圧の注
水圧に加圧された水が注入される。なお水注入の時期と
量は前記電磁弁の開弁時期と開弁時間で制御され、燃料
噴射ポンプからの高圧燃料圧送の時期以外の時期に注入
される。合流通路２００は逆止弁２０１のシート部３０
１直後に設けられ燃料油路６に連通している。また、合
流通路３００はその両端部が合流通路２００とノズルチ
ップ内油路７に通じている。合流通路２００及び３００
の配設の状況を図３（図１におけるIII −III 矢視図）
及び図４（図３におけるIV−IV断面図）に示した。

【００１２】次に実施例における作用について説明す
る。本体内水路１６への注水圧をＰ_S とし、噴射終了後
に燃料噴射ポンプからの供給管路を含み燃料弁内の各油
路に残留する燃料の残留燃圧をＰ_R とすると、注水圧Ｐ
_S はＰ_S ＞Ｐ_R なるように設定されている。本体内水路
１６から逆止弁２０１を押し開いて注入される水の水圧
Ｐ_S は、燃料油路６内の残留燃圧Ｐ_R より高いので、注
入水は合流通路２００内の残留燃料を上流側に押し戻し
て燃料油路６内へ流入する。続いて注水系の電磁弁が閉
じられると、逆止弁ばね２０２のばね力で逆止弁２０１
が閉弁する。その後、燃料噴射ポンプから高圧の燃料が
吐出されると、まず針弁サック部８とノズルチップ内油
路７及び合流通路３００内に残留していた燃料が噴射さ
れ、次に前記のように合流通路２００及び燃料油路６内
へ注入した水が噴射され、最後に噴射ポンプから供給さ
れた燃料が噴射される。即ち、１サイクル当りに（残留
燃料）−（水）−（新規供給燃料）の順の３段階で燃料
と水が噴射され、噴射完了後の燃料弁内部の状態は、燃
料油路６と合流通路２００と合流通路３００とノズルチ
ップ内油路７及び針弁サック部８のいずれも燃料で満た
され水の滞留はない。

【００１３】

【発明の効果】本発明は前記のように構成されているの
で次のような効果が得られる。確実な着火と安定した機
関内燃焼を実現し得ると共に、排気ガス中に含まれるＮ
Ｏx を低減でき、且つ燃料と水の噴射完了後に燃料弁内
の燃料油路に水の滞留がなく、水による腐食や発錆がな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る二流体噴射燃料弁の縦断
面図

【図２】本発明の実施例に係る二流体噴射燃料弁の図１
と直角な平面による縦断面図

【図３】図１におけるIII −III 矢視図（合流通路部の
詳細図）

【図４】図３におけるIV−IV断面図

【図５】第１従来例の二流体噴射燃料弁の縦断面図を含
む系統図

【図６】第２従来例の二流体噴射燃料弁の縦断面図。

【符号の説明】

１…燃料弁本体、２…ノズルチップ、３…噴口、６…燃
料油路、７…ノズルチップ内油路、８…針弁サック部、
９…針弁、１０…針弁ばね受、１１…針弁ばね、１６…
本体内水路、１５０…逆止弁金物、２００…合流通路、
２０１…逆止弁、２０２…逆止弁ばね、３００…合流通
路、３０１…シート部（逆止弁）、４０１…ガイド部
（逆止弁）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一の噴射ノズルから燃料と水をシリン
   ダ内に噴射する二流体噴射燃料弁において、燃料噴射ポ
   ンプから圧送された高圧燃料が流入する燃料油路（６）
   と、燃料弁内の残留燃料の圧力より高圧に加圧された水
   が燃料噴射ポンプが作動しない期間に注入される本体内
   水路（１６）と、該水路の下流側に接続して注水時以外
   は水路（１６）を塞止する逆止弁（２０１）と、該逆止
   弁に閉弁力を付与する逆止弁ばね（２０２）と、燃料油
   路（６）と逆止弁（２０１）の下流側直後を連通する合
   流通路（２００）と、両端部が合流通路（２００）とノ
   ズルチップ内油路（７）に通じている合流通路（３０
   ０）とを有してなり、１サイクルでの噴射が燃料−水−
   燃料の順で３段階になると共に、噴射終了時に燃料弁内
   の油路には水の滞留がないことを特徴とする二流体噴射
   燃料弁。