JPH08246961A - ディーゼル機関の燃料供給装置 - Google Patents
ディーゼル機関の燃料供給装置Info
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- JPH08246961A JPH08246961A JP7047383A JP4738395A JPH08246961A JP H08246961 A JPH08246961 A JP H08246961A JP 7047383 A JP7047383 A JP 7047383A JP 4738395 A JP4738395 A JP 4738395A JP H08246961 A JPH08246961 A JP H08246961A
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- fuel
- diesel engine
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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
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- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料と水とが混合されて構成されるエマルジ
ョン燃料の水添加比率を容易に変化させることができ、
しかもその構成を簡略化すること。 【構成】 ディーゼル期間の燃焼室にエマルジョン燃料
を噴射する噴射弁に、エマルジョン燃料を供給する燃料
ポンプを、ディーゼル機関のクランク軸に連動してカム
駆動し、この燃料ポンプとミキサと循環ポンプと循環通
路とによって閉ループを形成し、ミキサの入口に、燃料
供給源からの燃料を供給するとともに、水を水供給源か
ら供給し、こうして前記閉ループでエマルジョン燃料を
循環させる。
ョン燃料の水添加比率を容易に変化させることができ、
しかもその構成を簡略化すること。 【構成】 ディーゼル期間の燃焼室にエマルジョン燃料
を噴射する噴射弁に、エマルジョン燃料を供給する燃料
ポンプを、ディーゼル機関のクランク軸に連動してカム
駆動し、この燃料ポンプとミキサと循環ポンプと循環通
路とによって閉ループを形成し、ミキサの入口に、燃料
供給源からの燃料を供給するとともに、水を水供給源か
ら供給し、こうして前記閉ループでエマルジョン燃料を
循環させる。
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。
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６０−１
２５０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。
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６０−１
２５０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０〜４０
ｖｏｌ％の範囲では、水添加比率の増大とともに排気Ｎ
Ｏｘ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。
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０〜４０
ｖｏｌ％の範囲では、水添加比率の増大とともに排気Ｎ
Ｏｘ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】またこの先行技術では、燃料タンクに、油
燃料と水とを予め定める割合で混合したエマルジョン燃
料を供給する必要があり、したがって別途、エマルジョ
ン燃料の製造装置を設ける必要があり、構成が大形化す
るという問題もある。
燃料と水とを予め定める割合で混合したエマルジョン燃
料を供給する必要があり、したがって別途、エマルジョ
ン燃料の製造装置を設ける必要があり、構成が大形化す
るという問題もある。
【０００５】さらに他の先行技術は特公昭５８−４００
２３に開示されている。この先行技術では、エマルジョ
ン燃料の水添加比率に応じて硝酸ヘキシル、硝酸アミル
などのセタン価向上剤を添加する構成が開示される。こ
の先行技術における問題は、セタン価向上剤が、油燃料
および水の他に、別途、準備されなければならず、しか
もセタン価向上剤は高価であるということである。
２３に開示されている。この先行技術では、エマルジョ
ン燃料の水添加比率に応じて硝酸ヘキシル、硝酸アミル
などのセタン価向上剤を添加する構成が開示される。こ
の先行技術における問題は、セタン価向上剤が、油燃料
および水の他に、別途、準備されなければならず、しか
もセタン価向上剤は高価であるということである。
【０００６】本発明の目的は、水添加比率をたとえば負
荷状態などに応じて容易に変化させることができ、また
構成を簡略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供給装置を提供する
ことである。
荷状態などに応じて容易に変化させることができ、また
構成を簡略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供給装置を提供する
ことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ディーゼル機
関の燃焼室にエマルジョン燃料を噴射する噴射弁と、デ
ィーゼル機関のクランク軸に連動してカム駆動され、噴
射弁にエマルジョン燃料を供給する燃料ポンプと、ミキ
サと、ミキサからのエマルジョン燃料を圧送する循環ポ
ンプと、燃料ポンプとミキサと循環ポンプとをこの順序
で接続して閉ループを形成する循環通路と、燃料を、ミ
キサの入口に供給する燃料供給源と、燃料供給源からの
燃料よりもセタン価が低い液体を、ミキサの入口に供給
する液体供給源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、循環通路に、エマルジョン燃料を、その
粘度が低下するように加熱するヒータが介在されている
ことを特徴とする。また本発明は、ディーゼル機関の負
荷を検出する手段と、ディーゼル機関の排気ガスに含ま
れるＮＯｘ濃度を検出する手段と、負荷検出手段および
ＮＯｘ濃度検出手段からの各出力に応答して、負荷に対
応した燃料流量が供給されるように燃料供給源を制御
し、かつ検出されたＮＯｘ濃度が予め定める値未満にな
る前記液体流量が供給されるように、液体供給源を制御
する制御手段とを含むことを特徴とする。また本発明
は、前記液体流量を、前記燃料供給源からの燃料流量に
対応する予め定める値未満に制限する手段をさらに含む
ことを特徴とする。また本発明は、燃料ポンプは、前記
カム駆動されるプランジャと、バレルを収納し、プラン
ジャの上限位置よりも下方に開口した供給孔が形成さ
れ、この供給孔よりも上方でエマルジョン燃料をプラン
ジャによって圧送する圧力室が形成されるバレルと、バ
レルを外囲し、供給孔が臨む空間を形成し、この空間
は、前記循環通路の途中に介在されるハウジングと、バ
レルの圧力室からのエマルジョン燃料を吐出する吐出逆
止弁とを含むことを特徴とする。また本発明は、バレル
に形成される供給孔は、バレルの一直径線上に軸線を有
して一対、形成され、ハウジングに形成された前記空間
は、前記一対の供給孔が臨むようにバレルの外周を囲
み、前記空間に接続される循環通路の途中の両端部は、
前記一直径線上に配置されることを特徴とする。また本
発明は、ディーゼル機関の燃焼室に臨んで設けられるパ
イロット噴射弁と、前記燃料供給源からの燃料よりもセ
タン価が高い補助燃料を供給する補助燃料供給源と、デ
ィーゼル機関のクランク軸に連動してカム駆動され、補
助燃料供給源からの補助燃料をパイロット噴射弁に供給
する補助燃料ポンプとを含み、補助燃料ポンプは、前記
燃料ポンプからのエマルジョン燃料の燃焼室への噴射に
先行して補助燃料を噴射するようにカム駆動されること
を特徴とする。また本発明は、補助燃料の噴射は、エマ
ルジョン燃料の噴射よりもカム角度２〜４度先行するこ
とを特徴とする。また本発明は、補助燃料の噴射量は、
エマルジョン燃料と補助燃料との合計の燃焼量が３〜７
ｃａｌ％であることを特徴とする。また本発明は、エマ
ルジョン燃料の液体添加比率は８０〜１００ｖｏｌ％で
あることを特徴とする。また本発明は、補助燃料の噴射
を、エマルジョン燃料の噴射よりもカム角度２〜４度先
行し、補助燃料の噴射量を、エマルジョン燃料と補助燃
料との合計の燃焼量の３〜７ｃａｌ％に選び、さらに、
エマルジョン燃料の液体添加比率を８０〜１００ｖｏｌ
％に選ぶことを特徴とする。
関の燃焼室にエマルジョン燃料を噴射する噴射弁と、デ
ィーゼル機関のクランク軸に連動してカム駆動され、噴
射弁にエマルジョン燃料を供給する燃料ポンプと、ミキ
サと、ミキサからのエマルジョン燃料を圧送する循環ポ
ンプと、燃料ポンプとミキサと循環ポンプとをこの順序
で接続して閉ループを形成する循環通路と、燃料を、ミ
キサの入口に供給する燃料供給源と、燃料供給源からの
燃料よりもセタン価が低い液体を、ミキサの入口に供給
する液体供給源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、循環通路に、エマルジョン燃料を、その
粘度が低下するように加熱するヒータが介在されている
ことを特徴とする。また本発明は、ディーゼル機関の負
荷を検出する手段と、ディーゼル機関の排気ガスに含ま
れるＮＯｘ濃度を検出する手段と、負荷検出手段および
ＮＯｘ濃度検出手段からの各出力に応答して、負荷に対
応した燃料流量が供給されるように燃料供給源を制御
し、かつ検出されたＮＯｘ濃度が予め定める値未満にな
る前記液体流量が供給されるように、液体供給源を制御
する制御手段とを含むことを特徴とする。また本発明
は、前記液体流量を、前記燃料供給源からの燃料流量に
対応する予め定める値未満に制限する手段をさらに含む
ことを特徴とする。また本発明は、燃料ポンプは、前記
カム駆動されるプランジャと、バレルを収納し、プラン
ジャの上限位置よりも下方に開口した供給孔が形成さ
れ、この供給孔よりも上方でエマルジョン燃料をプラン
ジャによって圧送する圧力室が形成されるバレルと、バ
レルを外囲し、供給孔が臨む空間を形成し、この空間
は、前記循環通路の途中に介在されるハウジングと、バ
レルの圧力室からのエマルジョン燃料を吐出する吐出逆
止弁とを含むことを特徴とする。また本発明は、バレル
に形成される供給孔は、バレルの一直径線上に軸線を有
して一対、形成され、ハウジングに形成された前記空間
は、前記一対の供給孔が臨むようにバレルの外周を囲
み、前記空間に接続される循環通路の途中の両端部は、
前記一直径線上に配置されることを特徴とする。また本
発明は、ディーゼル機関の燃焼室に臨んで設けられるパ
イロット噴射弁と、前記燃料供給源からの燃料よりもセ
タン価が高い補助燃料を供給する補助燃料供給源と、デ
ィーゼル機関のクランク軸に連動してカム駆動され、補
助燃料供給源からの補助燃料をパイロット噴射弁に供給
する補助燃料ポンプとを含み、補助燃料ポンプは、前記
燃料ポンプからのエマルジョン燃料の燃焼室への噴射に
先行して補助燃料を噴射するようにカム駆動されること
を特徴とする。また本発明は、補助燃料の噴射は、エマ
ルジョン燃料の噴射よりもカム角度２〜４度先行するこ
とを特徴とする。また本発明は、補助燃料の噴射量は、
エマルジョン燃料と補助燃料との合計の燃焼量が３〜７
ｃａｌ％であることを特徴とする。また本発明は、エマ
ルジョン燃料の液体添加比率は８０〜１００ｖｏｌ％で
あることを特徴とする。また本発明は、補助燃料の噴射
を、エマルジョン燃料の噴射よりもカム角度２〜４度先
行し、補助燃料の噴射量を、エマルジョン燃料と補助燃
料との合計の燃焼量の３〜７ｃａｌ％に選び、さらに、
エマルジョン燃料の液体添加比率を８０〜１００ｖｏｌ
％に選ぶことを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明に従えば、燃料ポンプとミキサと循環ポ
ンプとは、循環通路に介在されて閉ループを形成してお
り、このミキサの入口には燃料供給源からの油燃料を供
給し、さらにそのミキサの入口に供給源から、水または
アルコールなどのように燃料供給源からの燃料よりもセ
タン価が低い液体を供給する。したがってミキサに供給
される燃料と液体との比率、たとえば前記液体が水であ
るときには水の添加比率を、容易にかつ即座に変化する
ことができる。こうして循環通路にはエマルジョン燃料
が常に循環しており、またミキサが介在されていること
によって、燃料と液体との分離が生じるおそれはなく、
さらに上述のように燃料と水との混合比率を容易にかつ
即座に変化させることができ、この比率を、たとえば負
荷に応じて制御し、あるいはまたＮＯｘ濃度の目標とな
る規制値未満で液体の混合比率を大きくして、ディーゼ
ル機関の燃費などの性能の悪化を最小にし、安定した燃
焼を行わせることができる。
ンプとは、循環通路に介在されて閉ループを形成してお
り、このミキサの入口には燃料供給源からの油燃料を供
給し、さらにそのミキサの入口に供給源から、水または
アルコールなどのように燃料供給源からの燃料よりもセ
タン価が低い液体を供給する。したがってミキサに供給
される燃料と液体との比率、たとえば前記液体が水であ
るときには水の添加比率を、容易にかつ即座に変化する
ことができる。こうして循環通路にはエマルジョン燃料
が常に循環しており、またミキサが介在されていること
によって、燃料と液体との分離が生じるおそれはなく、
さらに上述のように燃料と水との混合比率を容易にかつ
即座に変化させることができ、この比率を、たとえば負
荷に応じて制御し、あるいはまたＮＯｘ濃度の目標とな
る規制値未満で液体の混合比率を大きくして、ディーゼ
ル機関の燃費などの性能の悪化を最小にし、安定した燃
焼を行わせることができる。
【０００９】本発明に従えば、循環通路にヒータを介在
し、これによってエマルジョン燃料、したがってそれに
含まれている燃料の粘度が低下することを防ぎ、たとえ
ば燃料として高粘度のＣ重油を用いた場合であっても、
燃料と液体とが充分に混合された状態で循環して噴射ポ
ンプに導くことができる。
し、これによってエマルジョン燃料、したがってそれに
含まれている燃料の粘度が低下することを防ぎ、たとえ
ば燃料として高粘度のＣ重油を用いた場合であっても、
燃料と液体とが充分に混合された状態で循環して噴射ポ
ンプに導くことができる。
【００１０】さらに本発明に従えば、ディーゼル機関の
負荷を検出するとともに、排気ガスに含まれているＮＯ
ｘ濃度を検出し、他に対応した燃料流量が燃料供給源か
ら循環通路、したがってミキサに供給されるようにする
とともに、ＮＯｘ濃度が予め定める値未満となるように
水などの液体流量を制御し、こうしてＮＯｘ濃度による
負帰還制御によってそのＮＯｘ濃度が規制値近傍でその
規制値未満となるようにすることができ、これによって
液体の添加比率をできるだけ低下して、ディーゼル機関
の燃費などの性能の悪化を最小にすることができる。
負荷を検出するとともに、排気ガスに含まれているＮＯ
ｘ濃度を検出し、他に対応した燃料流量が燃料供給源か
ら循環通路、したがってミキサに供給されるようにする
とともに、ＮＯｘ濃度が予め定める値未満となるように
水などの液体流量を制御し、こうしてＮＯｘ濃度による
負帰還制御によってそのＮＯｘ濃度が規制値近傍でその
規制値未満となるようにすることができ、これによって
液体の添加比率をできるだけ低下して、ディーゼル機関
の燃費などの性能の悪化を最小にすることができる。
【００１１】さらに本発明に従えば、液体流量を、燃料
流量に対応する予め定める値未満に制限するように、い
わばリミタ機能を達成するようにし、これによって液体
流量が大きくなり過ぎることを防ぎ、安定した燃焼状態
を達成することができる。
流量に対応する予め定める値未満に制限するように、い
わばリミタ機能を達成するようにし、これによって液体
流量が大きくなり過ぎることを防ぎ、安定した燃焼状態
を達成することができる。
【００１２】さらに本発明によれば、燃料ポンプにおい
て、バレル内でプランジャが供給孔よりも下方に変位す
ることによって循環通路のエマルジョン燃料を供給孔か
ら圧力室内に吸入し、次にプランジャが上昇することに
よって圧力室内のエマルジョン燃料が吐出逆止弁から噴
射弁に圧送され、噴射弁からディーゼル機関の燃焼室に
エマルジョン燃料が噴射される。
て、バレル内でプランジャが供給孔よりも下方に変位す
ることによって循環通路のエマルジョン燃料を供給孔か
ら圧力室内に吸入し、次にプランジャが上昇することに
よって圧力室内のエマルジョン燃料が吐出逆止弁から噴
射弁に圧送され、噴射弁からディーゼル機関の燃焼室に
エマルジョン燃料が噴射される。
【００１３】燃料ポンプの運転状態にかかわらず、バレ
ルを外囲するハウジングにバレルの供給孔が臨んで形成
される空間を介して循環通路のエマルジョン燃料が常に
循環されている。
ルを外囲するハウジングにバレルの供給孔が臨んで形成
される空間を介して循環通路のエマルジョン燃料が常に
循環されている。
【００１４】また本発明に従えば、燃料ポンプにおい
て、バレルの供給孔は、そのバレルの一直径線上に軸線
を有して一対、形成されており、ハウジングに形成され
た前記空間は、前記一対の供給孔が臨むように形成され
ており、循環通路の途中の両端部は、前記一直径線上に
配置されて前記空間に接続され、こうして前記空間内の
エマルジョン燃料は供給孔を経て円滑に圧力室内に吸入
されることができる。
て、バレルの供給孔は、そのバレルの一直径線上に軸線
を有して一対、形成されており、ハウジングに形成され
た前記空間は、前記一対の供給孔が臨むように形成され
ており、循環通路の途中の両端部は、前記一直径線上に
配置されて前記空間に接続され、こうして前記空間内の
エマルジョン燃料は供給孔を経て円滑に圧力室内に吸入
されることができる。
【００１５】さらに本発明に従えば、燃料供給源からの
燃料よりもセタン価が高い、したがって着火温度が低い
補助燃料を補助燃料供給源からパイロット噴射弁を経て
燃焼室に供給するようにし、その補助燃料を燃料供給源
からの燃料に先行して噴射するようにしたので、前記液
体の添加比率を大幅に増加することができ、これによっ
てＮＯｘ低減を図ることができるとともに、しかも燃焼
状態が安定することができる。
燃料よりもセタン価が高い、したがって着火温度が低い
補助燃料を補助燃料供給源からパイロット噴射弁を経て
燃焼室に供給するようにし、その補助燃料を燃料供給源
からの燃料に先行して噴射するようにしたので、前記液
体の添加比率を大幅に増加することができ、これによっ
てＮＯｘ低減を図ることができるとともに、しかも燃焼
状態が安定することができる。
【００１６】特に本発明に従えば、補助燃料の先行噴射
は、カム角度２〜４度に選ぶ。カム角度２度未満では、
補助燃料の充分な燃焼が行われるよりも先に、エマルジ
ョン燃料が噴射され、したがって燃焼を安定に行わせる
ことができない。カム角度が４度を越えると、補助燃料
の燃焼のほぼ完了した後に、エマルジョン燃料が噴射さ
れることになり、このことによってもまた、燃焼を安定
に行わせることができない。
は、カム角度２〜４度に選ぶ。カム角度２度未満では、
補助燃料の充分な燃焼が行われるよりも先に、エマルジ
ョン燃料が噴射され、したがって燃焼を安定に行わせる
ことができない。カム角度が４度を越えると、補助燃料
の燃焼のほぼ完了した後に、エマルジョン燃料が噴射さ
れることになり、このことによってもまた、燃焼を安定
に行わせることができない。
【００１７】さらに本発明によれば、ディーゼル機関の
一行程における補助燃料の噴射量を、エマルジョン燃料
と補助燃料との合計の燃焼量の３〜７ｃａｌ％に選び、
これによって補助燃料の噴射量をむやみに大きくするこ
となく、安定した燃焼状態を達成することができる。補
助燃料の噴射量が３ｃａｌ％未満では、セタン価が低い
エマルジョン燃料の燃焼を安定して燃焼させるには不充
分である。補助燃料の噴射量が７ｃａｌ％を越えても、
燃焼安定に行わせる効果はそれほど変化しない。
一行程における補助燃料の噴射量を、エマルジョン燃料
と補助燃料との合計の燃焼量の３〜７ｃａｌ％に選び、
これによって補助燃料の噴射量をむやみに大きくするこ
となく、安定した燃焼状態を達成することができる。補
助燃料の噴射量が３ｃａｌ％未満では、セタン価が低い
エマルジョン燃料の燃焼を安定して燃焼させるには不充
分である。補助燃料の噴射量が７ｃａｌ％を越えても、
燃焼安定に行わせる効果はそれほど変化しない。
【００１８】さらに本発明に従えば、エマルジョン燃料
の液体添加比率Ｗ／Ｆを、８０〜１００ｖｏｌ％に選
び、これによってＮＯｘ濃度の低減を充分に図ることが
できる。
の液体添加比率Ｗ／Ｆを、８０〜１００ｖｏｌ％に選
び、これによってＮＯｘ濃度の低減を充分に図ることが
できる。
【００１９】
【実施例】図１は、本発明の一実施例の全体の構成を示
す系統図である。複数気筒を有するディーゼル機関１の
シリンダ２には、ブロアで加圧された空気が給気弁４を
経て燃焼室５に供給され、この燃焼室５には噴射弁６に
よってエマルジョン燃料が噴射される。燃焼室５からの
排気ガスは排気弁７を経て管路８から排出される。管路
８には排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出
手段９が設けられる。
す系統図である。複数気筒を有するディーゼル機関１の
シリンダ２には、ブロアで加圧された空気が給気弁４を
経て燃焼室５に供給され、この燃焼室５には噴射弁６に
よってエマルジョン燃料が噴射される。燃焼室５からの
排気ガスは排気弁７を経て管路８から排出される。管路
８には排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出
手段９が設けられる。
【００２０】ディーゼル機関１のピストン１０に連結さ
れるカム１１によって歯車列１２が回転駆動され、この
駆動軸１３によって燃料ポンプ１４がカム駆動される。
燃料ポンプ１４からのエマルジョン燃料は、管路７１か
ら噴射弁６に供給される。燃料ポンプ１４には管路１５
から管路１６を経てミキサ１７の入口に接続される。ミ
キサ１７の出口からのエマルジョン燃料は、管路１８か
ら循環ポンプ１９および管路２０を経て噴射ポンプ１４
に供給される。こうして燃料ポンプ１４とミキサ１７と
循環ポンプ１９とがこの順序で接続して閉ループが形成
され、管路１５，１６，１８，２０は循環通路２１を構
成する。循環ポンプ１９は、ミキサ１７からのエマルジ
ョン燃料を圧送する。
れるカム１１によって歯車列１２が回転駆動され、この
駆動軸１３によって燃料ポンプ１４がカム駆動される。
燃料ポンプ１４からのエマルジョン燃料は、管路７１か
ら噴射弁６に供給される。燃料ポンプ１４には管路１５
から管路１６を経てミキサ１７の入口に接続される。ミ
キサ１７の出口からのエマルジョン燃料は、管路１８か
ら循環ポンプ１９および管路２０を経て噴射ポンプ１４
に供給される。こうして燃料ポンプ１４とミキサ１７と
循環ポンプ１９とがこの順序で接続して閉ループが形成
され、管路１５，１６，１８，２０は循環通路２１を構
成する。循環ポンプ１９は、ミキサ１７からのエマルジ
ョン燃料を圧送する。
【００２１】燃料供給源２２は、Ａ重油、Ｃ重油または
軽油などの油燃料を、管路２３からミキサ１７の入口側
の管路１６に供給する。この燃料供給源２２は、油燃料
を貯留する燃料タンク２４と、その燃料を加熱して粘度
を低下するヒータ２５と、フィルタ２６と燃料を圧送す
るポンプ２７とヒータ２８と調圧弁２９とを含む。ヒー
タ２５は、Ｃ重油などのように高粘度の燃料が用いられ
るとき、設けられる。管路１６には、また、管路３０が
接続され、タンク３１からの界面活性剤がフィルタ３
２、逆止弁３３およびポンプ３４を経て、さらに圧力調
整弁３５を経て圧送される。界面活性剤３１は、燃料お
よび水の親和剤として働く。
軽油などの油燃料を、管路２３からミキサ１７の入口側
の管路１６に供給する。この燃料供給源２２は、油燃料
を貯留する燃料タンク２４と、その燃料を加熱して粘度
を低下するヒータ２５と、フィルタ２６と燃料を圧送す
るポンプ２７とヒータ２８と調圧弁２９とを含む。ヒー
タ２５は、Ｃ重油などのように高粘度の燃料が用いられ
るとき、設けられる。管路１６には、また、管路３０が
接続され、タンク３１からの界面活性剤がフィルタ３
２、逆止弁３３およびポンプ３４を経て、さらに圧力調
整弁３５を経て圧送される。界面活性剤３１は、燃料お
よび水の親和剤として働く。
【００２２】水供給源３７は、工業用水などの水を貯留
するタンク３８とフィルタ３９とポンプ４０とを経て、
管路４１から逆止弁４２および調圧弁４３などを経て、
管路４４から、ミキサ１７の入口に水が供給される。水
に代えて、前記燃料よりもセタン価が低い、すなわち着
火温度が高い他の液体、たとえばメタノールなどが用い
られてもよい。
するタンク３８とフィルタ３９とポンプ４０とを経て、
管路４１から逆止弁４２および調圧弁４３などを経て、
管路４４から、ミキサ１７の入口に水が供給される。水
に代えて、前記燃料よりもセタン価が低い、すなわち着
火温度が高い他の液体、たとえばメタノールなどが用い
られてもよい。
【００２３】循環通路２１における管路２０にはヒータ
４５が介在され、これによってたとえば高粘度のＣ重油
を用いたエマルジョン燃料の粘度を低下させる働きが達
成される。管路１５の途中には、管路４６を介してドレ
ンタンク４７が接続される。管路４６には開閉弁４８が
介在されている。
４５が介在され、これによってたとえば高粘度のＣ重油
を用いたエマルジョン燃料の粘度を低下させる働きが達
成される。管路１５の途中には、管路４６を介してドレ
ンタンク４７が接続される。管路４６には開閉弁４８が
介在されている。
【００２４】ディーゼル機関１は、４サイクルまたは２
サイクルのディーゼル機関であって、複数気筒を有して
もよいけれども、単気筒であってもよい。
サイクルのディーゼル機関であって、複数気筒を有して
もよいけれども、単気筒であってもよい。
【００２５】図２は、噴射弁６の具体的な構成を示す縦
断面図である。噴射弁６は基本的には、弁本体４９と、
弁体である針弁５０と、針弁５０に固定される弁棒５１
と、弁棒５１にばね力を与えるばね５２とを含む。弁本
体４９には、燃焼室５に臨む噴口５３と、弁座５４と、
溜室５５とが、軸線方向にこの順序で形成される。溜室
５５には通路５６を介して前記管路２０からのエマルジ
ョン燃料が圧送される。この溜室５５内のエマルジョン
燃料の圧力が上昇することによって針弁５０はばね５２
のばね力に抗して上昇変位して弁座５４から離間し、こ
れによって溜室５５からのエマルジョン燃料は噴口５３
から燃焼室内に噴射される。ばね５２は、張弁５０が弁
座５４に向かうようにばね力を与えている。
断面図である。噴射弁６は基本的には、弁本体４９と、
弁体である針弁５０と、針弁５０に固定される弁棒５１
と、弁棒５１にばね力を与えるばね５２とを含む。弁本
体４９には、燃焼室５に臨む噴口５３と、弁座５４と、
溜室５５とが、軸線方向にこの順序で形成される。溜室
５５には通路５６を介して前記管路２０からのエマルジ
ョン燃料が圧送される。この溜室５５内のエマルジョン
燃料の圧力が上昇することによって針弁５０はばね５２
のばね力に抗して上昇変位して弁座５４から離間し、こ
れによって溜室５５からのエマルジョン燃料は噴口５３
から燃焼室内に噴射される。ばね５２は、張弁５０が弁
座５４に向かうようにばね力を与えている。
【００２６】図３は燃料ポンプ１４の縦断面図であり、
図４は図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た横断面図であ
る。この燃料ポンプ１４において、前述の図１に示され
るカム軸１３にはカム５８が設定されており、このカム
５８によってプランジャ５９が図３の上下に駆動され
る。プランジャ５９はバレル６０に収納され、このバレ
ル６０は、ハウジング６１によって外囲される。バレル
６０には、プランジャ５９の上限位置６２よりも下方に
開口した供給孔６３，６３ａが形成される。この供給孔
６３，６３ａよりも上方でエマルジョン燃料をプランジ
ャ５９によって圧送する圧力室６４が形成される。
図４は図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た横断面図であ
る。この燃料ポンプ１４において、前述の図１に示され
るカム軸１３にはカム５８が設定されており、このカム
５８によってプランジャ５９が図３の上下に駆動され
る。プランジャ５９はバレル６０に収納され、このバレ
ル６０は、ハウジング６１によって外囲される。バレル
６０には、プランジャ５９の上限位置６２よりも下方に
開口した供給孔６３，６３ａが形成される。この供給孔
６３，６３ａよりも上方でエマルジョン燃料をプランジ
ャ５９によって圧送する圧力室６４が形成される。
【００２７】ハウジング６１はバレル６０を外囲する。
ハウジング６１には環状凹所によって空間６５が形成さ
れる。この空間６５には接続口６６，６６ａが設けられ
る。接続口６６，６７は、図１に示される管路２０およ
び管路１５にそれぞれ接続される。圧力室６４からのエ
マルジョン燃料を吐出するために、吐出逆止弁６７が設
けられる。吐出逆止弁６７は、弁座６８に着座すること
ができる弁体６９がばね７０によって弁座６８に向けて
ばね力が与えられて構成される。吐出逆止弁６７からの
エマルジョン燃料は、管路７１を介して、噴射弁６にエ
マルジョン燃料が圧送される。
ハウジング６１には環状凹所によって空間６５が形成さ
れる。この空間６５には接続口６６，６６ａが設けられ
る。接続口６６，６７は、図１に示される管路２０およ
び管路１５にそれぞれ接続される。圧力室６４からのエ
マルジョン燃料を吐出するために、吐出逆止弁６７が設
けられる。吐出逆止弁６７は、弁座６８に着座すること
ができる弁体６９がばね７０によって弁座６８に向けて
ばね力が与えられて構成される。吐出逆止弁６７からの
エマルジョン燃料は、管路７１を介して、噴射弁６にエ
マルジョン燃料が圧送される。
【００２８】バレル６０に形成される供給孔６３，６３
ａは、そのバレル６０の一直径線７２上に軸線を有して
一対、形成される。ハウジング６１に形成された空間６
５は、一対の供給孔６３，６３ａが臨むようにバレル６
０の外周を囲む。空間６５に接続される接続口６６，６
７は、前記一直径線７２上に配置される。こうして管路
２０からのエマルジョン燃料は、接続口６６から空間６
５を経て供給孔６３から、プランジャ５９の下降時に圧
力室６４に吸入される。プランジャ５９が上昇変位する
とき、圧力室６４内のエマルジョン燃料は吐出逆止弁６
７を経て管路７１から燃料噴射弁６に導かれて燃焼室５
内に噴射される。また供給孔６６からのエマルジョン燃
料はバレル６０の外周面に臨む空間６５を経てもう１つ
の接続口６７から管路１５に導かれ、エマルジョン燃料
が、燃料ポンプ１４の動作状態にかかわらず、円滑に循
環される。空間６５内のエマルジョン燃料はまた、もう
１つの供給孔６３ａを経て圧力室６４内に吸入される。
一直径線７２上に供給孔６３，６３ａおよび接続口６
６，６６ａが配置されることによって、循環されるエマ
ルジョン燃料が円滑に空間６５を通って流れるととも
に、また、供給孔６３、圧力室６４、および供給孔６３
ａを経てエマルジョン燃料が流過する。
ａは、そのバレル６０の一直径線７２上に軸線を有して
一対、形成される。ハウジング６１に形成された空間６
５は、一対の供給孔６３，６３ａが臨むようにバレル６
０の外周を囲む。空間６５に接続される接続口６６，６
７は、前記一直径線７２上に配置される。こうして管路
２０からのエマルジョン燃料は、接続口６６から空間６
５を経て供給孔６３から、プランジャ５９の下降時に圧
力室６４に吸入される。プランジャ５９が上昇変位する
とき、圧力室６４内のエマルジョン燃料は吐出逆止弁６
７を経て管路７１から燃料噴射弁６に導かれて燃焼室５
内に噴射される。また供給孔６６からのエマルジョン燃
料はバレル６０の外周面に臨む空間６５を経てもう１つ
の接続口６７から管路１５に導かれ、エマルジョン燃料
が、燃料ポンプ１４の動作状態にかかわらず、円滑に循
環される。空間６５内のエマルジョン燃料はまた、もう
１つの供給孔６３ａを経て圧力室６４内に吸入される。
一直径線７２上に供給孔６３，６３ａおよび接続口６
６，６６ａが配置されることによって、循環されるエマ
ルジョン燃料が円滑に空間６５を通って流れるととも
に、また、供給孔６３、圧力室６４、および供給孔６３
ａを経てエマルジョン燃料が流過する。
【００２９】プランジャ５９は、ばね７２によって、そ
のホロア部１３がカム５８のカム面に弾発的に圧接され
る。
のホロア部１３がカム５８のカム面に弾発的に圧接され
る。
【００３０】図５は、本件発明者の実験結果によるエマ
ルジョン燃料の水添加率とディーゼル機関１からの排気
ガス中のＮＯｘ濃度との関係を示すグラフである。水添
加率がたとえば約４０ｖｏｌ％未満の範囲では、その水
満添加率を増大するにつれて、ＮＯｘ濃度が低下される
ことが判る。
ルジョン燃料の水添加率とディーゼル機関１からの排気
ガス中のＮＯｘ濃度との関係を示すグラフである。水添
加率がたとえば約４０ｖｏｌ％未満の範囲では、その水
満添加率を増大するにつれて、ＮＯｘ濃度が低下される
ことが判る。
【００３１】図６は、ディーゼル機関１の負荷に対応し
たエマルジョン燃料に含まれる油燃料の供給流量を示す
本件発明者の実験結果を示すグラフである。負荷が増大
するにつれて、油燃料の流量を増大する必要がある。
たエマルジョン燃料に含まれる油燃料の供給流量を示す
本件発明者の実験結果を示すグラフである。負荷が増大
するにつれて、油燃料の流量を増大する必要がある。
【００３２】図７は、図１〜図６に示される実施例の電
気的構成を示すブロック図である。流量計７４は、油燃
料を供給する管路２３（前述の図１参照）に介在されて
おり、マイクロコンピュータなどによって実現される処
理回路７５に検出流量を表す信号が与えられる。ディー
ゼル機関１の負荷は、負荷検出手段７６によって検出さ
れる。この負荷は、たとえばディーゼル機関１のクラン
ク１１の回転速度を検出する構成であってもよく、ある
いはまたその検出負荷に対応した燃料流量を決定する燃
料流量の検出手段であってもよく、あるいはまた給気弁
４に供給される給気圧力を検出する構成であってもよ
く、その他の構成であってもよい。処理回路７５はイン
バータ７７によって燃料を供給する燃料ポンプ２７のモ
ータ７９および界面活性剤を供給するポンプ３４のモー
タ８０の回転速度を決定するインバータ７７に与えられ
てそれらのモータ７９，８０の回転速度を制御し、また
インバータ７８によって水を供給するポンプ４０のモー
タ８１の回転速度を制御する。これらのモータ７９，８
０，８１は、たとえば誘導電動機であって、インバータ
７７，７８からの出力の周波数に依存した回転速度で駆
動されることができる。
気的構成を示すブロック図である。流量計７４は、油燃
料を供給する管路２３（前述の図１参照）に介在されて
おり、マイクロコンピュータなどによって実現される処
理回路７５に検出流量を表す信号が与えられる。ディー
ゼル機関１の負荷は、負荷検出手段７６によって検出さ
れる。この負荷は、たとえばディーゼル機関１のクラン
ク１１の回転速度を検出する構成であってもよく、ある
いはまたその検出負荷に対応した燃料流量を決定する燃
料流量の検出手段であってもよく、あるいはまた給気弁
４に供給される給気圧力を検出する構成であってもよ
く、その他の構成であってもよい。処理回路７５はイン
バータ７７によって燃料を供給する燃料ポンプ２７のモ
ータ７９および界面活性剤を供給するポンプ３４のモー
タ８０の回転速度を決定するインバータ７７に与えられ
てそれらのモータ７９，８０の回転速度を制御し、また
インバータ７８によって水を供給するポンプ４０のモー
タ８１の回転速度を制御する。これらのモータ７９，８
０，８１は、たとえば誘導電動機であって、インバータ
７７，７８からの出力の周波数に依存した回転速度で駆
動されることができる。
【００３３】図８は、図７に示される処理回路７５の動
作を説明するためのフローチャートである。ステップｎ
１からステップｎ２に移り、負荷検出手段７６によって
検出された負荷に対応して、ステップｎ３では、インバ
ータ７７によってモータ７９，３４の回転速度を制御し
て、その負荷に必要な燃料流量を図６に従って供給す
る。ステップｎ４では、流量計７４によって燃料の流量
が検出され、次のステップｎ５では、検出された燃料の
流量に対応した水添加率を決定して、水を供給するモー
タ８１の回転速度をステップｎ６で、インバータ７８に
よって制御する。
作を説明するためのフローチャートである。ステップｎ
１からステップｎ２に移り、負荷検出手段７６によって
検出された負荷に対応して、ステップｎ３では、インバ
ータ７７によってモータ７９，３４の回転速度を制御し
て、その負荷に必要な燃料流量を図６に従って供給す
る。ステップｎ４では、流量計７４によって燃料の流量
が検出され、次のステップｎ５では、検出された燃料の
流量に対応した水添加率を決定して、水を供給するモー
タ８１の回転速度をステップｎ６で、インバータ７８に
よって制御する。
【００３４】ステップｎ７において、燃料供給源２２か
ら供給される燃料の流量計７４によって検出される値に
対応するモータ８１から供給される水の流量が予め定め
る値未満であるかどうか、すなわち水添加率が予め定め
る最大値未満であるかどうかが判断され、水添加率が前
記最大値以上であれば、ステップｎ８に移り、モータ８
１の回転速度を、水添加率が前記最大値になるように減
少して制限し、リミタ機能を達成する。これによってエ
マルジョン燃料に混合される水の割合が大きくなり過ぎ
て、ディーゼル機関１の運転状態が不調になることを防
ぐ。
ら供給される燃料の流量計７４によって検出される値に
対応するモータ８１から供給される水の流量が予め定め
る値未満であるかどうか、すなわち水添加率が予め定め
る最大値未満であるかどうかが判断され、水添加率が前
記最大値以上であれば、ステップｎ８に移り、モータ８
１の回転速度を、水添加率が前記最大値になるように減
少して制限し、リミタ機能を達成する。これによってエ
マルジョン燃料に混合される水の割合が大きくなり過ぎ
て、ディーゼル機関１の運転状態が不調になることを防
ぐ。
【００３５】ステップｎ７においてエマルジョン燃料の
水添加率が前記最大値未満であることがステップｎ７に
おいて判断されると、次のステップｎ９では、ＮＯｘ濃
度検出手段９からの出力に応答して、ステップｎ１０で
は、検出されたＮＯｘ濃度が予め定める法規制値である
目標値未満であるかどうかが判断される。検出されたＮ
Ｏｘ濃度が目標値以上であれば、ステップｎ１１におい
て水を供給するポンプ４０のモータ８１の回転速度を低
く補正し、ＮＯｘ濃度が前記目標値になるように水の供
給流量を抑制する。こうしてＮＯｘ濃度が前記目標値を
いわばクリアすることができる。
水添加率が前記最大値未満であることがステップｎ７に
おいて判断されると、次のステップｎ９では、ＮＯｘ濃
度検出手段９からの出力に応答して、ステップｎ１０で
は、検出されたＮＯｘ濃度が予め定める法規制値である
目標値未満であるかどうかが判断される。検出されたＮ
Ｏｘ濃度が目標値以上であれば、ステップｎ１１におい
て水を供給するポンプ４０のモータ８１の回転速度を低
く補正し、ＮＯｘ濃度が前記目標値になるように水の供
給流量を抑制する。こうしてＮＯｘ濃度が前記目標値を
いわばクリアすることができる。
【００３６】図９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。前述の実施例における対応する部
分には同一の参照符を付す。特にこの実施例では、燃料
供給源２２の燃料タンク２４からの燃料よりもセタン価
が高い補助燃料が、補助燃料供給源８３から供給され
る。補助燃料供給源８３において補助燃料タンク８４に
は、補助燃料が貯留され、ポンプ８５およびフィルタ８
６を経て管路８７に供給される。燃料タンク２４の燃料
がたとえばＣ重油であるとき、補助燃料タンク８４の補
助燃料として、たとえばＡ重油が用いられてもよい。
を示す系統図である。前述の実施例における対応する部
分には同一の参照符を付す。特にこの実施例では、燃料
供給源２２の燃料タンク２４からの燃料よりもセタン価
が高い補助燃料が、補助燃料供給源８３から供給され
る。補助燃料供給源８３において補助燃料タンク８４に
は、補助燃料が貯留され、ポンプ８５およびフィルタ８
６を経て管路８７に供給される。燃料タンク２４の燃料
がたとえばＣ重油であるとき、補助燃料タンク８４の補
助燃料として、たとえばＡ重油が用いられてもよい。
【００３７】管路８７には補助燃料ポンプ８８が設けら
れる。この補助燃料ポンプ８８は、前述のカム軸１３に
設けられたカム８９によってカム駆動され、したがって
この補助燃料ポンプ８８は、ディーゼル機関１のクラン
ク軸１１に連動してカム駆動される構成となっている。
補助燃料ポンプ８８からの補助燃料は管路９０からパイ
ロット噴射弁９１に供給される。パイロット噴射弁９１
は、給気弁４の近傍で燃焼室５に臨んで配置される。
れる。この補助燃料ポンプ８８は、前述のカム軸１３に
設けられたカム８９によってカム駆動され、したがって
この補助燃料ポンプ８８は、ディーゼル機関１のクラン
ク軸１１に連動してカム駆動される構成となっている。
補助燃料ポンプ８８からの補助燃料は管路９０からパイ
ロット噴射弁９１に供給される。パイロット噴射弁９１
は、給気弁４の近傍で燃焼室５に臨んで配置される。
【００３８】図１０は、図９に示される実施例の燃料お
よび補助燃料の噴射状態を示す図である。図１０（１）
は燃料噴射弁６から燃焼室５に噴射されるエマルジョン
燃料の時間経過を示す。補助燃料は補助燃料噴射弁９１
によって、図１０（２）に示されるようにエマルジョン
燃料の噴射時刻ｔ１よりも先行する時刻ｔ０から、前記
時刻ｔ１経過後の時刻ｔ２の期間、噴射される。参照符
ＴＤＣは、ディーゼル機関の気筒の上死点を示す。
よび補助燃料の噴射状態を示す図である。図１０（１）
は燃料噴射弁６から燃焼室５に噴射されるエマルジョン
燃料の時間経過を示す。補助燃料は補助燃料噴射弁９１
によって、図１０（２）に示されるようにエマルジョン
燃料の噴射時刻ｔ１よりも先行する時刻ｔ０から、前記
時刻ｔ１経過後の時刻ｔ２の期間、噴射される。参照符
ＴＤＣは、ディーゼル機関の気筒の上死点を示す。
【００３９】この実施例では、ディーゼル機関のエマル
ジョン燃料の噴射に先立って、補助燃料を供給すること
によって、エマルジョン燃料の着火遅れが大きくなるこ
とを防ぐことができる。したがって低負荷時における燃
焼であっても、補助燃料の働きによって、不安定な燃焼
を生じなくなり、これによってエマルジョン燃料の水添
加率を増大することが可能になり、したがってＮＯｘ濃
度の低減を図ることができる。
ジョン燃料の噴射に先立って、補助燃料を供給すること
によって、エマルジョン燃料の着火遅れが大きくなるこ
とを防ぐことができる。したがって低負荷時における燃
焼であっても、補助燃料の働きによって、不安定な燃焼
を生じなくなり、これによってエマルジョン燃料の水添
加率を増大することが可能になり、したがってＮＯｘ濃
度の低減を図ることができる。
【００４０】カム角度θ１は、たとえば２〜４度であっ
てもよい。補助燃料噴射弁９１から各サイクル毎に噴射
される補助燃料の噴射量は、エマルジョン燃料と補助燃
料との燃焼熱量の合計値の３〜７ｃａｌ％が好ましい。
このような補助燃料をエマルジョン燃料に先行して噴射
するエマルジョン燃料の水添加率を８０〜１００％以上
とすることが可能となる。
てもよい。補助燃料噴射弁９１から各サイクル毎に噴射
される補助燃料の噴射量は、エマルジョン燃料と補助燃
料との燃焼熱量の合計値の３〜７ｃａｌ％が好ましい。
このような補助燃料をエマルジョン燃料に先行して噴射
するエマルジョン燃料の水添加率を８０〜１００％以上
とすることが可能となる。
【００４１】図１１は図９および図１０に類似する本発
明の他の実施例の動作を説明するための図である。図１
１（１）は、図１０（１）のようにエマルジョン燃料の
燃焼室５への噴射状態の時間経過を示す。注目すべきは
この実施例では補助燃料噴射弁９１からは、エマルジョ
ン燃料の噴射期間ｔ１〜ｔ５に先行して時刻ｔ０〜ｔ２
において補助燃料が噴射されるとともに、さらにその時
刻ｔ１〜ｔ５の期間内において時刻ｔ３〜ｔ４において
補助燃料がさらに噴射される。このことによってもま
た、エマルジョン燃料の水添加率を増大することができ
る。図９〜図１１の各実施例において、その他の構成
は、前述の実施例と同様である。
明の他の実施例の動作を説明するための図である。図１
１（１）は、図１０（１）のようにエマルジョン燃料の
燃焼室５への噴射状態の時間経過を示す。注目すべきは
この実施例では補助燃料噴射弁９１からは、エマルジョ
ン燃料の噴射期間ｔ１〜ｔ５に先行して時刻ｔ０〜ｔ２
において補助燃料が噴射されるとともに、さらにその時
刻ｔ１〜ｔ５の期間内において時刻ｔ３〜ｔ４において
補助燃料がさらに噴射される。このことによってもま
た、エマルジョン燃料の水添加率を増大することができ
る。図９〜図１１の各実施例において、その他の構成
は、前述の実施例と同様である。
【００４２】他の実施例として、図９においてさらに、
管路８７からの補助燃料は、管路９４および開閉弁９５
を介して燃料タンク２４からの燃料に混合されるように
されてもよく、またポンプ９６から開閉弁９７を介して
混合されてもよい。
管路８７からの補助燃料は、管路９４および開閉弁９５
を介して燃料タンク２４からの燃料に混合されるように
されてもよく、またポンプ９６から開閉弁９７を介して
混合されてもよい。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、燃料ポン
プとミキサと循環ポンプと循環通路とによって閉ループ
を形成し、この閉ループのミキサに燃料供給源と液体供
給源とを接続するようにしたので、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。
プとミキサと循環ポンプと循環通路とによって閉ループ
を形成し、この閉ループのミキサに燃料供給源と液体供
給源とを接続するようにしたので、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。
【００４４】さらに本発明によれば、エマルジョン燃料
は、ミキサを介して閉ループを常に循環しているので、
ディーゼル機関の運転中は勿論、ディーゼル機関の停止
中においても、エマルジョン燃料の成分の分離を防止す
ることができる。
は、ミキサを介して閉ループを常に循環しているので、
ディーゼル機関の運転中は勿論、ディーゼル機関の停止
中においても、エマルジョン燃料の成分の分離を防止す
ることができる。
【００４５】また本発明によれば、循環通路にヒータを
介在することによって、高粘度燃料の粘度を低下させる
ことができる。
介在することによって、高粘度燃料の粘度を低下させる
ことができる。
【００４６】さらに本発明によれば、他に検出された負
荷に対応した燃料流量で燃料を供給するとともに、検出
されたＮＯｘ濃度が予め定める値未満になるように、た
とえばその予め定める値未満であってかつその予め定め
る値近傍の値になるように、前記液体の流量を制御し、
これによってＮＯｘ濃度を目標とする規制値未満に保ち
つつ、液体の添加比率をできるだけ小さくしてディーゼ
ル機関の燃費などの性能悪化を最小にすることができ
る。
荷に対応した燃料流量で燃料を供給するとともに、検出
されたＮＯｘ濃度が予め定める値未満になるように、た
とえばその予め定める値未満であってかつその予め定め
る値近傍の値になるように、前記液体の流量を制御し、
これによってＮＯｘ濃度を目標とする規制値未満に保ち
つつ、液体の添加比率をできるだけ小さくしてディーゼ
ル機関の燃費などの性能悪化を最小にすることができ
る。
【００４７】本発明では、液体の添加比率を予め定める
値未満に制限するようにし、このリミタ機能によって、
ディーゼル機関の運転状態が不安定になることを防ぐ。
値未満に制限するようにし、このリミタ機能によって、
ディーゼル機関の運転状態が不安定になることを防ぐ。
【００４８】さらに本発明によれば、燃料ポンプは、循
環通路に介在される構成とし、プランジャをカム駆動す
ることによってエマルジョン燃料を噴射弁に供給するこ
とができるとともに、そのディーゼル機関が停止されて
いる状態においてもエマルジョン燃料が循環通路を前述
のように循環して流れることを可能にすることができ
る。
環通路に介在される構成とし、プランジャをカム駆動す
ることによってエマルジョン燃料を噴射弁に供給するこ
とができるとともに、そのディーゼル機関が停止されて
いる状態においてもエマルジョン燃料が循環通路を前述
のように循環して流れることを可能にすることができ
る。
【００４９】さらに本発明によれば、燃料ポンプにおい
てバルブに形成される供給孔および循環通路の途中の両
端部は、バレルの一直径線上に軸線を有してそれぞれ配
置されるので、エマルジョン燃料が燃料ポンプの圧力室
内に円滑に供給されるとともに、またその循環されるエ
マルジョン燃料がハウジングの空間を円滑に流れて循環
されることが可能となる。
てバルブに形成される供給孔および循環通路の途中の両
端部は、バレルの一直径線上に軸線を有してそれぞれ配
置されるので、エマルジョン燃料が燃料ポンプの圧力室
内に円滑に供給されるとともに、またその循環されるエ
マルジョン燃料がハウジングの空間を円滑に流れて循環
されることが可能となる。
【００５０】さらに本発明によれば、燃料供給源から
は、たとえばＣ重油を供給し、これとは別に補助燃料供
給源からは、セタン価が高い補助燃料、たとえばＡ重油
を供給し、この補助燃料をエマルジョン燃料の噴射に先
行して燃焼室に噴射するようにしたので、液体の添加比
率を大幅に増加して、ＮＯｘ濃度の低減を充分にあるこ
とができるとともに、そのようなＮＯｘ濃度が低下し、
着火遅れが大きいエマルジョン燃料を用いても、初期燃
焼を減らし、圧力上昇率を小さくし、燃焼を安定に行わ
せることができ、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。
は、たとえばＣ重油を供給し、これとは別に補助燃料供
給源からは、セタン価が高い補助燃料、たとえばＡ重油
を供給し、この補助燃料をエマルジョン燃料の噴射に先
行して燃焼室に噴射するようにしたので、液体の添加比
率を大幅に増加して、ＮＯｘ濃度の低減を充分にあるこ
とができるとともに、そのようなＮＯｘ濃度が低下し、
着火遅れが大きいエマルジョン燃料を用いても、初期燃
焼を減らし、圧力上昇率を小さくし、燃焼を安定に行わ
せることができ、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。
【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。
ある。
【図２】エマルジョン燃料を噴射する噴射弁６の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】エマルジョン燃料のための噴射ポンプ１４の構
成を示す縦断面図である。
成を示す縦断面図である。
【図４】図３における切断面線ＩＶ−ＩＶから見た横断
面図である。
面図である。
【図５】本件発明者の実験結果を示すエマルジョン燃料
の水添加率に対応するディーゼル機関１の排気ガス中の
ＮＯｘ濃度を示す図である。
の水添加率に対応するディーゼル機関１の排気ガス中の
ＮＯｘ濃度を示す図である。
【図６】本件発明者の実験結果を示すディーゼル機関１
の負荷に対応するエマルジョン燃料中に含まれる油燃料
の流量を示す図である。
の負荷に対応するエマルジョン燃料中に含まれる油燃料
の流量を示す図である。
【図７】図１〜図６に示される実施例の電気的構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図８】図７に示される処理回路７５の動作を説明する
ためのフローチャートである。
ためのフローチャートである。
【図９】本発明の他の実施例の全体の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１０】図９に示される実施例の動作を説明するため
の図である。
の図である。
【図１１】図９および図１０に示される実施例に類似す
る本発明のさらに他の実施例の動作を説明するための図
である。
る本発明のさらに他の実施例の動作を説明するための図
である。
１ ディーゼル機関 ２ シリンダ ５ 燃焼室 ６ 噴射弁 ７ 排気弁 １１，５８，８９ カム １４ 燃料ポンプ １７ ミキサ １９ 循環ポンプ ２１ 循環通路 ２２ 燃料供給源 ２３ 管路 ２４ 燃料タンク ２７，３４，４０，８５ ポンプ ３１ タンク ３７ 水供給源 ４７ ドレンタンク ４９ 弁本体 ５０ 針弁 ５１ 弁棒 ５２，７０ ばね ５３ 噴口 ５４ 弁座 ５５ 溜室 ５９ プランジャ ６０ バレル ６１ ハウジング ６３，６３ａ 供給孔 ６４ 圧力室 ６５ 空間 ６６，６６ａ 接続口 ６７ 吐出逆止弁 ７２ 一直径線 ８３ 補助燃料供給源 ８８ 補助燃料ポンプ ９１ パイロット噴射弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 63/00 Ｆ０２Ｍ 63/00 Ｑ Ｆ０２Ｎ 17/08 Ｆ０２Ｎ 17/08 Ｈ Ｆ０２Ｍ 25/02 Ｒ Ｔ (72)発明者 神社 洋一 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 徳永 佳郎 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 冨ケ原 勉 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 瀧山 隆雄 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内
Claims (11)
- 【請求項１】 ディーゼル機関の燃焼室にエマルジョン
燃料を噴射する噴射弁と、 ディーゼル機関のクランク軸に連動してカム駆動され、
噴射弁にエマルジョン燃料を供給する燃料ポンプと、 ミキサと、 ミキサからのエマルジョン燃料を圧送する循環ポンプ
と、 燃料ポンプとミキサと循環ポンプとをこの順序で接続し
て閉ループを形成する循環通路と、 燃料を、ミキサの入口に供給する燃料供給源と、 燃料供給源からの燃料よりもセタン価が低い液体を、ミ
キサの入口に供給する液体供給源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。 - 【請求項２】 循環通路に、エマルジョン燃料を、その
粘度が低下するように加熱するヒータが介在されている
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。 - 【請求項３】 ディーゼル機関の負荷を検出する手段
と、 ディーゼル機関の排気ガスに含まれるＮＯｘ濃度を検出
する手段と、 負荷検出手段およびＮＯｘ濃度検出手段からの各出力に
応答して、負荷に対応した燃料流量が供給されるように
燃料供給源を制御し、かつ検出されたＮＯｘ濃度が予め
定める値未満になる前記液体流量が供給されるように、
液体供給源を制御する制御手段とを含むことを特徴とす
る請求項１記載のディーゼル機関の燃料供給装置。 - 【請求項４】 前記液体流量を、前記燃料供給源からの
燃料流量に対応する予め定める値未満に制限する手段を
さらに含むことを特徴とする請求項３記載のディーゼル
機関の燃料供給装置。 - 【請求項５】 燃料ポンプは、 前記カム駆動されるプランジャと、 バレルを収納し、プランジャの上限位置よりも下方に開
口した供給孔が形成され、この供給孔よりも上方でエマ
ルジョン燃料をプランジャによって圧送する圧力室が形
成されるバレルと、 バレルを外囲し、供給孔が臨む空間を形成し、この空間
は、前記循環通路の途中に介在されるハウジングと、 バレルの圧力室からのエマルジョン燃料を吐出する吐出
逆止弁とを含む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。 - 【請求項６】 バレルに形成される供給孔は、バレルの
一直径線上に軸線を有して一対、形成され、 ハウジングに形成された前記空間は、前記一対の供給孔
が臨むようにバレルの外周を囲み、 前記空間に接続される循環通路の途中の両端部は、前記
一直径線上に配置されることを特徴とする請求項５記載
のディーゼル機関の燃料供給装置。 - 【請求項７】 ディーゼル機関の燃焼室に臨んで設けら
れるパイロット噴射弁と、 前記燃料供給源からの燃料よりもセタン価が高い補助燃
料を供給する補助燃料供給源と、 ディーゼル機関のクランク軸に連動してカム駆動され、
補助燃料供給源からの補助燃料をパイロット噴射弁に供
給する補助燃料ポンプとを含み、 補助燃料ポンプは、前記燃料ポンプからのエマルジョン
燃料の燃焼室への噴射に先行して補助燃料を噴射するよ
うにカム駆動されることを特徴とする請求項１〜６のう
ちの１つに記載のディーゼル機関の燃料供給装置。 - 【請求項８】 補助燃料の噴射は、エマルジョン燃料の
噴射よりもカム角度２〜４度先行することを特徴とする
請求項７記載のディーゼル機関の燃料供給装置。 - 【請求項９】 補助燃料の噴射量は、エマルジョン燃料
と補助燃料との合計の燃焼量が３〜７ｃａｌ％であるこ
とを特徴とする請求項７記載のディーゼル機関の燃料供
給装置。 - 【請求項１０】 エマルジョン燃料の液体添加比率は８
０〜１００ｖｏｌ％であることを特徴とする請求項７記
載のディーゼル機関の燃料供給装置。 - 【請求項１１】 補助燃料の噴射を、エマルジョン燃料
の噴射よりもカム角度２〜４度先行し、 補助燃料の噴射量を、エマルジョン燃料と補助燃料との
合計の燃焼量の３〜７ｃａｌ％に選び、さらに、 エマルジョン燃料の液体添加比率を８０〜１００ｖｏｌ
％に選ぶことを特徴とする請求項７記載のディーゼル機
関の燃料供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04738395A JP3615260B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | ディーゼル機関の燃料供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04738395A JP3615260B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | ディーゼル機関の燃料供給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08246961A true JPH08246961A (ja) | 1996-09-24 |
| JP3615260B2 JP3615260B2 (ja) | 2005-02-02 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04738395A Expired - Fee Related JP3615260B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | ディーゼル機関の燃料供給装置 |
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Cited By (16)
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|---|---|---|---|---|
| WO2000045042A1 (de) * | 1999-01-28 | 2000-08-03 | Spritex Technologies, Inc. | Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines kraftstoffgemischs für eine verbrennungskraftmaschine |
| KR100546725B1 (ko) * | 1997-10-25 | 2006-04-14 | 맨 비 앤드 더블유 디젤 에이/에스 | 디젤엔진 |
| KR100647503B1 (ko) * | 1999-06-24 | 2006-11-17 | 가부시키가이샤 세키구치 | 디젤기관의 에멀션연료 공급장치 |
| JP2009521634A (ja) * | 2005-09-15 | 2009-06-04 | フェルシュタレーン アドリアン | ディーゼル燃料／水のマイクロエマルジョン生成およびディーゼルエンジン内エマルジョン噴射のための装置 |
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| JP2010275879A (ja) * | 2009-05-26 | 2010-12-09 | Aisan Ind Co Ltd | 燃料蒸気圧計測システム |
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| WO2011108233A1 (ja) | 2010-03-01 | 2011-09-09 | 川崎重工業株式会社 | 水エマルジョン燃料ドレンの再利用装置付き機関システム |
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| CN105351086A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-02-24 | 苟仲武 | 一种柴油乳化改进发动机性能的工作方法及装置 |
| WO2018154651A1 (ja) | 2017-02-22 | 2018-08-30 | 株式会社大島造船所 | 燃料組成物、船舶、及び燃料組成物自動切り替えシステム |
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| JP2020007924A (ja) * | 2018-07-04 | 2020-01-16 | ヤンマー株式会社 | エンジン |
| US10583896B2 (en) | 2015-08-20 | 2020-03-10 | Oshima Shipbuilding Co., Ltd. | Fuel composition, ship, and automatic fuel composition-switching system |
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| JP5811538B2 (ja) * | 2011-01-24 | 2015-11-11 | 株式会社Ihi | ２サイクルエンジン |
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- 1995-03-07 JP JP04738395A patent/JP3615260B2/ja not_active Expired - Fee Related
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