JPH08246979A - ディーゼル機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油燃料と水とから成るエマルジョン燃料の分
離による燃焼の不安定を防ぐ。 【構成】 燃料ポンプからＡ重油などの油燃料を供給
し、液体ポンプから水を供給し、１つの噴射弁において
油燃料を先行して燃焼室に噴射し、その燃料の噴射期間
中において水を弁体内の通路を経て燃焼室に噴射する。
これによって油燃料と水との分離を防ぎ、水添加比率を
負荷などに応じて容易に変更することができ、しかも、
水添加比率を大きくしても、安定な燃焼状態でＮＯｘ低
減を充分に図ることができる。

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６０−１
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。

【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１００
０ｋｇ／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１
８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３
７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１
７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 −Ｄ１
²）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、Ｔ
ＤＣ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１
７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３
７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２
８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３
３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４
６、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１
０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１
６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、（Ｄ２
²−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２
５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６
１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

───────────────────────────────────────────────────── 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 63/02 Ｆ０２Ｍ 25/02 Ｊ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （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。
2. 【請求項２】 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。
3. 【請求項３】 （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。
4. 【請求項４】 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。
5. 【請求項５】 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。