JPH1047192A - 水・ガス混合噴射弁 - Google Patents

水・ガス混合噴射弁

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JPH1047192A
JPH1047192A JP8214989A JP21498996A JPH1047192A JP H1047192 A JPH1047192 A JP H1047192A JP 8214989 A JP8214989 A JP 8214989A JP 21498996 A JP21498996 A JP 21498996A JP H1047192 A JPH1047192 A JP H1047192A
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JP
Japan
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gas
water
injection
valve
needle valve
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Pending
Application number
JP8214989A
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English (en)
Inventor
Noriyasu Inanaga
紀康 稲永
Hiroyuki Ishida
裕幸 石田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1047192A publication Critical patent/JPH1047192A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00Other ignition
    • F02P23/04Other physical ignition means, e.g. using laser rays

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水噴霧機構とレーザ着火機構を効果的に組合
せて前記した副燃焼室構造と同等の効果を達成し得る大
型2サイクルガスエンジンの燃料噴射装置に組込まれる
水・ガス混合噴射弁を提供する事。 【解決手段】 大型2サイクルエンジンの燃料噴射装置
に組込まれる水・ガス混合噴射弁において、図1に示す
ようにガス噴射弁が上部本体1と下部本体2とで構成さ
れ、上部本体1にはガスを供給する噴射ガス系Giと、
水を供給する噴射水系Wと、針弁15と開弁させる作動
水系WPと、針弁15が閉じたあと、ガス噴射弁A内に
火を流入させるため、閉じ込められたガスを放出するた
めのガス圧降下系Gdとが連結され、噴射ガス系Giと
噴射水系Wとガス圧降下系Gdとにはそれぞれ電磁弁
5、6、10を、作動水系WPには切換弁18を設け、
前記3個の電磁弁5、6、10と上記切換弁18との作
動を制御してガス噴射開始前に下部本体2の下部針弁室
12に水を充満可能に構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は大型2サイクルガス
エンジンの燃料噴射装置に使用される水・ガス混合噴射
弁に係り、特にレーザ着火ガス機関に適用される水・ガ
ス混合噴射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の副燃焼室型のガスエンジンの燃焼
室構造を図3に示す。燃料として100%ガスを使用す
るエンジンでは、図示しないガス弁から給気管A内に稀
薄混合気状態にして主ガスを燃焼室F(主燃焼室)に供
給する。更に、着火用の副燃料ガスをチェックバルブB
を通じて副室C(副燃焼室)内に供給する。その後、副
室Cの上部に装着されているスパークプラグDが放電し
副室C内のガスに着火させると、その燃焼ガスは噴口E
を経て、燃焼室Fに流れ込み同室F内の稀薄混合気を燃
焼させる方式となっている。このように、従来の副燃焼
室型のガスエンジンは、主ガスを燃焼室F(主燃焼室)
に供給する主ガス供給機構と着火用の副燃料ガスを副室
C(副燃焼室)に供給する副燃料ガス供給機構を有して
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】かかる図3に示す従来
燃料噴射方式は、4サイクルエンジンに適用するには都
合がよいが、大型2サイクルエンジンは排気弁が1弁の
ため、構造上、燃料はサイド噴射方式となり、副室を燃
焼室中央上部に装着できない制約がある。従って大型2
サイクルエンジンでは前記副式燃焼室方式は採用でき
ず、燃焼室内に直接ガスを噴射させ、その噴射したガス
に直接着火させる、いわゆる直接噴射方式でないと採用
できない。なぜなら、ガソリンエンジンに用いられる固
定型のスパークプラグは、せいぜい突き出し長さが5m
m以下である。また、バスやトラック用の高速ディーゼ
ルエンジンの起動用として使用される固定式のグロープ
ラグは、突き出し長さは、最大でも20〜25mmであ
る。これに対し、大型2サイクルエンジンの燃焼室の深
さは200mmにも及び若し、プラグやグロープラグを
使用することを前提とすると突き出し長さは、80〜1
20mmは必要である。このようなプラグは、製作不可
能である。従って従来大型2サイクルエンジンには、ガ
ス焚き専用エンジンは存在していない。従って、前記図
3に示す従来例は4サイクルエンジンの例を大型2サイ
クルエンジンに適用する場合を想定して示している。
【0004】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、水
噴霧機構とレーザ着火機構を効果的に組合せて前記した
副燃焼室構造と同等の効果を達成し得る大型2サイクル
ガスエンジン、好ましくはガス焚き専用2サイクルガス
エンジンの燃料噴射装置に組込まれる水・ガス混合噴射
弁を提供する事を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる技術的課
題を達成するために、大型2サイクルエンジンの燃料噴
射装置に組込まれる水・ガス混合噴射弁において、ガス
噴射弁が上部本体1と下部本体2とで構成され、上部本
体1にはガスを供給する噴射ガス系Giと、水を供給す
る噴射水系Wと、針弁15と開弁させる作動水系WP
と、針弁15が閉じたあと、ガス噴射弁A内に火を流入
させるため、閉じ込められたガスを放出するためのガス
圧降下系Gdとが連結され、噴射ガス系Giと噴射水系
Wとガス圧降下系Gdとにはそれぞれ電磁弁5、6、1
0を、作動水系WPには切換弁18を設け、前記3個の
電磁弁5、6、10と上記切換弁18との作動を制御し
てガス噴射開始前に下部本体2の下部針弁室12に水を
充満可能に構成したことを特徴とする。
【0006】かかる技術手段によればガス噴射弁上部本
体1には、噴射ガス系Gi、噴射水系W、作動水系WP
及びガス圧降下系Gdが連結され、そして前記前記3個
の電磁弁5、6、10と上記切換弁18との作動制御に
より、ガス噴射弁下部本体2の下部針弁室12にガス噴
射開始前に水を充満させるため、作動水系WPの圧力が
降下し水・ガス噴射が終了すると、ガス圧降下系Gdの
電磁弁10が開弁し、ガス噴射弁下部本体2内のガス通
路13内ガスが気液分離器11を経て、噴射ガス系Gi
の低圧ラインに流出し、これにより前記ガス噴射弁下部
本体2内のガス通路13内ガス圧力が下がる。その後、
噴射水系Wの電磁弁5が開弁し、高圧の水がガス噴射弁
下部本体2内の下部針弁室12及びガス通路13、1
3’に必要量満たされる。その後、ガス圧降下系Gdの
電磁弁10と噴射水系Wの電磁弁5とは開弁し、次の噴
射開始の準備を完了する。以上により噴射開始直後は水
が噴射され、その後引き続き主燃料であるガスが噴射さ
れる。すなわち図示してないが最初に噴射した水噴霧に
パルスレーザを照射する事により、プラズマを発生さ
せ、引き続き噴射してくるガスに着火させるものであ
る。従って噴射直後の水噴霧は、プラズマ発生用ターゲ
ットとなり主燃料であるガスに着火・燃焼させる種火と
しての役目をはたす。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発
明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例
にすぎない。図1に本発明の実施例に係る水・ガス混合
噴射弁の断面構成図を、図2に図1の水・ガス混合噴射
弁内の圧力経緯を示す作動説明図を夫々示す。噴射ガス
系Giの低圧ライン14は、図示しないガス供給系に連
通している。低圧ライン14のガスは、高圧コンプレッ
サ9により圧力20〜30MPaに加圧されガス蓄圧槽
8に蓄えられる。ガス蓄圧槽8からガス噴射弁上部本体
1には、高圧ガス供給ライン7を経て、電磁弁6経由で
ガス噴射弁上部本体1のガス通路13に流入する構成に
なっている。ガス噴射弁上部本体1とガス噴射弁下部本
体2の中心部には針弁15と、該針弁15の開弁圧力を
調整するバネ17と、調整ナット16とを設けている。
ガス噴射弁上部本体1とガス噴射弁下部本体2とは、固
定ナット3にて締め付け固定されている。また、ガス噴
射弁上部本体1内のガス通路13と連絡するガス圧降下
系Gdとには、電磁弁10が設置され、噴射水系Wの電
磁弁5と連動し開弁する事により、側孔21を介してガ
ス通路13内のガス圧が降下することにより下部針弁室
12を介してガス通路13と連通しているガス通路1
3’に噴射水を導入可能にしている。更に、作動水系W
Pは切換弁18とを駆動して、作動水系WP内の圧力を
制御する事で作動水通路22を介して受圧室23に作動
水を導入し針弁15をバネ17力に打ち勝って開弁可能
に構成する。3ケの電磁弁5、6、10と1ケの切換弁
18とは制御装置19からの指令により作動する。
【0008】次に図1及び図2の作動説明図に基づいて
本実施形態の作動を説明する。制御装置19からの指令
で切換弁18を切換え、作動水通路22及び受圧室23
を介して針弁15に高圧の作動水を作用させることによ
り該針弁15がリフトする。(図2WP1参照) と同時に噴射ガス系Giの電磁弁6を開弁すると高圧ガ
スが流入し、下部針弁室12とガス通路13及びガス通
路13’の下部にたまっていた水が噴口4から噴出し、
噴霧となり、つづいてガスが噴出する。(図2水・ガス
噴射期間Ti参照) この場合、噴射直後の水噴霧はプラズマ発生用ターゲッ
トとなり主燃料であるガスに着火・燃焼させる種火とな
る。次に、切換弁18を切換え作動水圧を下げると針弁
15が閉じて、ガス噴射が終了する。(図2F参照) その後、噴射ガス系Giの電磁弁6を閉じ(図2G参
照)、ガス圧降下系Gdの電磁弁10を開き、閉じ込め
られたガスを気液分離器11を経て逃がす。(図2H参
照) 電磁弁10の開弁につづいて噴射水系Wの電磁弁5を開
き(図2J参照)、水をガス噴射弁下部本体2の下部針
弁室12とガス通路13及びガス通路13’に必要量満
たす。水の導入が終わると電磁弁10及び電磁弁5を閉
じる。これで次のサイクルの噴射準備ができる。以下前
記動作をくり返す。かかる実施形態によれば前記した本
発明の作用効果を円滑に達成し得る。
【0009】尚、追記して説明するに前記従来技術の項
に、大型2サイクルエンジンには、ガス焚き専用エンジ
ンは存在していないと記載したが、ガス焚き専用エンジ
ンでなければ2サイクルエンジンも存在するが、それ
は、2燃料方式の2サイクルエンジンで、これは先導
(pilot)して石油系燃料を噴射して自己着火し、
その熱で後から噴射するガスに火をつける方式である。
しかしながら前記した図1に示す燃料噴射装置は、噴射
初期に水を噴射し、その後にガスを噴射するよう構成さ
れており、前記2燃料方式とは全く異なるものとなって
いる。それは、ガスエンジンの着火装置としてレーザを
使用し、水噴霧は前記レーザのプラズマ発生用ターゲッ
トする事を前提としているからである。
【0010】
【発明の効果】本発明により、噴射初期の水噴霧は、プ
ラズマ発生用のターゲットとなるため、突き出し長さに
相当する分は水噴霧の噴射位置もしくは箇所で対応可能
である。すなわち、水噴霧の噴射位置もしくは箇所でプ
ラズマ発生させ、その後に噴射されるガスに確実に着火
させられるからである。すなわち、噴射直後の水噴霧
は、プラズマ発生用ターゲットとなり主燃料であるガス
に着火・燃焼させる種火としての役目をはたすため、サ
イド噴射方式の大型2サイクルエンジン用の噴射装置と
して効果的に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る水・ガス混合噴射弁
の構成図である。
【図2】図1の水・ガス混合噴射弁内の圧力経緯を示す
作動説明図である。
【図3】4サイクルエンジンの従来例を大型2サイクル
エンジンに適用する場合を想定して示している従来例説
明図である。
【符号の説明】
Gi 噴射ガス系 Gd ガス圧降下系 W 噴射水系 WP 作動水系 1 ガス噴射弁の上部本体 2 ガス噴射弁系下部本体 5 噴射水系の電磁弁 6 噴射ガス系の電磁弁 10 ガス圧降下系の電磁弁 12 下部針弁室 13 ガス通路 15 針弁 18 作動水系の切換弁 19 制御装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大型2サイクルエンジンの燃料噴射装置
    に組込まれる水・ガス混合噴射弁において、 ガス噴射弁が上部本体と下部本体とで構成され、上部本
    体にはガスを供給する噴射ガス系と、水を供給する噴射
    水系と、針弁と開弁させる作動水系と、針弁が閉じたあ
    と、ガス噴射弁内に火を流入させるため、閉じ込められ
    たガスを放出するためのガス圧降下系とが連結され、噴
    射ガス系と噴射水系とガス圧降下系とにはそれぞれ電磁
    弁を、作動水系には切換弁を設け、前記3個の電磁弁と
    上記切換弁との作動を制御してガス噴射開始前に下部本
    体の下部針弁室に水を充満可能に構成したことを特徴と
    する水・ガス混合噴射弁。
JP8214989A 1996-07-29 1996-07-29 水・ガス混合噴射弁 Pending JPH1047192A (ja)

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Effective date: 20030701