JPS6380060A - 複燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の複燃料供給装置に関する。

〔従来の技術〕

石油燃料の代替並びに排気浄化の観点から軽油等を主燃
料とし、アルコール等を副燃料として使用することが提
案されている。このような複燃料供給装置は例えば特公
昭５１−１３８０６号公報に記載されている。特開昭５
１−５４０８号公報は燃料を段階的に噴射することを開
示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記特公昭５１−１３８０６号公報では、燃料噴射弁の
燃料通路にチェックバブルを介して異液体源を連結し、
燃料噴射ポンプの吸い戻し作用によって発生する負圧に
より上記異液体を導入するようにしている。この複燃料
供給装置では副燃料たる異液体を主燃料の噴射後の吸い
戻し作用によって導入するので、原理的に導管内にキャ
ビテーションが発生し、これにより主燃料と副燃料が混
合されて噴射されることになる。この場合、主燃料と副
燃料はできるだけ混合されないのが望ましく、要求を十
分に満足することができない。例えば、混合後の燃料の
セタン価（自己着火指数）は混合前の主燃料のセタン価
よりも低下し、燃焼時の着火遅れが大きくなり、結果と
して、騒音の増大や燃焼の不安定を招く。また、上記特
開昭５１−５４０８号公報に記載されているように、主
燃料室と副燃料室に主燃料弁と副燃料弁をそれぞれ配置
し、副燃料弁より副燃料室に少量の燃料を噴射してこれ
を燃焼させた後、主燃料弁から主燃料室に燃料を噴射し
、この燃料の燃焼終期に副燃料弁より再度燃料を噴射す
ることはかなり複雑な構成と制御を必要とし、実用的で
はない。

〔問題点を解消するための手段〕

上記問題点を解消するために、本発明による複燃料供給
装置は、第１の燃料供給源と、第２の燃料供給源と、燃
料噴射弁とからなり、第１図に示されるように、燃料噴
射弁１４の弁本体７０には前記第１の燃料供給源から供
給された第１の燃料を開弁の燃料噴射口６８に供給する
第１の燃料通路７４と、前記第２の燃料供給源から供給
された第２の燃料を導入するための第２の燃料通路７８
とが形成され、この第２の燃料通路７８が第１の燃料通
路７４の途中１０２に連通路１００により連結され、従
って、この連結部１０２と燃料噴射口６８との間に第１
の燃料の貯溜部１０６が形成される。

なお、燃料噴射弁１４にはシート部１０４と係合するニ
ードル弁７２が挿入されており、第１の燃料通路７４は
弁本体７０とニードル弁７２との間の環状間隙により形
成され、第２の燃料通路７８はニードル弁７２の中心を
通り、それから半径方向に開口する穴として形成される
。第２の燃料は燃料噴射弁１４の開弁圧よりも低い圧力
で供給されて第２の燃料通路の半径方向の穴１００から
第１の燃料通路７４の中に押し入れられる。このときに
シート部１０４は閉じられているので第２の燃料は下方
向に進むことができず、連結部１０２から上の方に第１
の燃料を押し戻しつつ入る。従って、第１の燃料通路７
４の中に層状に、燃料噴射口６８と第１及び第２の燃料
通路の連結部１０２との間に第１の燃料が貯溜され、次
いで前記押し入れられた燃料が貯溜され、さらにその上
に第１の燃料が貯溜される。これによって、第１の燃料
の噴射時に、第２図に示されるように、これらが第１の
燃料ＭＦ、第２の燃料ＳＦ、第１の燃料ＭＦの順に層状
に噴射されるようになる。

〔実施例〕

第３図において、本発明による複燃料供給装置は１個の
分配型燃料噴射ポンプ１０と、１個の圧送器１２と、デ
ィーゼル機関の気筒数と同数の燃料噴射弁１４とから構
成される。さらに、軽油等の主燃料のための第１の燃料
タンク１６及びアルコール等の副燃料のための第２の燃
料タンク１８がある。

分配型燃料噴射ポンプ１ｏは従来公知のものとほぼ同様
の基本的な構造を有し、そのために本発明と直接的に関
係のない部分は省略されている。

図示しないドライブシャフトにより駆動されるフィード
ポンプ２０及びカムプレート２２を有し、カムプレート
２２はローラ２４上を摺動することによってプランジャ
２６とともに回転しつつ往復運動する。プランジャ２６
はポンプ本体に設けられたシリンダ２８内に摺動可能に
挿入され、シリンダ２８及びプランジャ２６の先端部に
よって圧力室３０が形成される。プランジャ２６の先端
外周部には吸入グループ３２がある。第１の燃料タンク
１６の主燃料が、フィードポンプ２０からポンプ本体内
のポンプ室及び燃料通路３４を通り、さらに吸入グルー
プ３２を通って圧力室３０に吸入されることができる。

プランジャ２６の中心をボート３６が延び、このボート
３６はその中間部付近で半径方向の分配ボート３８によ
りシリンダ内壁面に向かって開口する。シリンダ２８及
びポンプ本体にはプランジャ２６を中心として周方向の
位置に気筒数の分配通路４０が形成されており、分配ボ
ート３８と特定の分配通路４０が出合ったときにその分
配通路４０から主燃料が圧送される。プランジャ２６の
後端部付近にはスピルボート４２があり、スピルリング
４４がスピルポート４２を開放することによって燃料圧
送が終了することは公知の通りである。又、スピルリン
グ４４がアジヤスティングレバーやガバナ機構等によっ
て制御されるのも公知の通りであり、前述の燃料通路３
４にはツユニルカット用電磁弁４６が配置され、さらに
各分配通路４０にはデリバリバルブ４８が配置される。

このデリバリバルブ４８により、噴射終了後の残留圧力
が一定に保持される。

圧送器１２は本体５０からなり、本体５０内にはほぼＴ
字状の内部空洞が形成され、Ｔ字の水平辺に対応する内
部空洞部分が概略直線状の通路を形成し、その端部がそ
れぞれ導入口５２及び送出口５４となっている。この導
入口５２には第２の燃料タンク１８からフィードポンプ
５６を介して第２の燃料が供給される。Ｔ字の垂直辺に
対応する内部空洞部分は加圧ピストン５８を摺動可能に
支持するシリンダ６０となっている。加圧ピストン５８
は第１図において右方に移動するときに前記通路部分の
容積を減少させて第２の燃料を圧送させるものである。

圧送器１２は本体５０は噴射ポンプの本体に螺着され、
圧送器１２のシリンダ６０が噴射ポンプのプランジャ２
６の先端部によって形成された圧力室３０に開口してい
る。従って、加圧ピストン５８はその背後側から圧力室
３０の圧力を受けて前述したように第２の燃料の通路の
容積を減少させるとともに、前記燃料通路向加圧ピスト
ン５８のまわりに配置されたスプリング６２によって圧
力室３０側に向かつて付勢されている。加圧ピストン５
８はその中間に鍔状膨径部を有していてシリンダ６０の
段付肩部に当接されるようになっており、加圧ピストン
５８の後退位置が制限される。

加圧ピストン５８の先端部は本体５０の対向内壁に当接
することができ、加圧ピストン５８の前進位置が制限さ
れる。従って、加圧ピストン５８のストロークが一定と
なり、各ストローク毎の第２の燃料の圧送量が一定とな
る。前記導入口５２付近には燃料の導入のみを許容する
チェック弁６４が配置され、送出口５４付近には燃料の
送出のみを許容するチェック弁６６が配置される。

各燃料噴射弁１４はその先端にノズルオリフィス６８を
備えた弁本体７０と、弁本体７０内に挿入されたニード
ル弁７２とからなるものである。

第１図においては燃料噴射弁１４の上方部分が省略され
ているが、そのような上方部分にニードル弁７２を付勢
するスプリングが配置されること明らかであろう。

弁本体７０には第１の燃料を導入するための第１の燃料
導入通路７４が形成されており、ニードル弁７２がシー
ト部１０４から開かれたときにノズルオリフィス６８に
連通可能である。この第１の燃料導入通路７４はパイプ
７６によりそれぞれ分配型燃料噴射ポンプ１０の特定の
分配通路４０に連結される。弁本体７０にはさらに第２
の燃料を導入するための第２の燃料導入通路７８が形成
されており、この第２の燃料導入通路７８は第１の燃料
導入通路７４の途中に連結される。この実施例において
は、第２の燃料導入通路７８は弁本体７０からニードル
弁７２の中央部を通って形成され、ニードル弁７２の先
端部付近で第１の燃料導入通路７４の環状部分に放射状
に開口している。

さらに、各燃料噴射弁１４の第２の燃料導入通路７８に
はノズル先端部方向への流れのみ許容するチェック弁８
０が配置される。尚、第１の燃料導入通路７４の先端部
側に燃料貯溜部１０６が形成されることは第１図を参照
して説明した通りである。

各燃料噴射弁は全て同じ構造を有していてそれぞれにエ
ンジンに適切に取付けられる。一方、圧送器１２の送出
口５４は１本の噴射管８４に連結され、この噴射管８４
は等しい長さと管径を有する２本の分岐噴射管８６に分
岐され、各分岐噴射管８６はさらに等しい長さと管径を
有する２本の分岐噴射管８８に分岐される。このように
して共通の噴射管８４から分岐された各分岐噴射管８８
の終端部がそれぞれに各燃料噴射弁１４の第２の燃料導
入通路７８に連結される。従って、圧送器１２の送出口
５４或いは共通の噴射管８４の終端部にある共通の送出
部９０から、各気筒に向かって分岐された分岐噴射管８
６　、８８の管長は全て相等しくなっている。

次に第４図及び第５図を参照しつつ作用を説明する。

分配型燃料噴射ポンプの作動は周知であるので簡単にす
ませると、プランジャ２６が１往復する間に第１の燃料
が圧力室３０に吸入され、加圧され、そして分配ボート
３８と出合った特定の分配通路４０から燃料噴射弁１４
に圧送される。この複燃料供給装置が４気筒のディーゼ
ル機関に装着され、噴射順序力月、ｍ、ｒｖ、ｎであり
、第１気筒の噴射時をクランク角度Ｏ度とすると、第４
図に示されるように圧力Ｐ４で噴射が完了する。この圧
力Ｐ４は燃料噴射弁１４の開弁圧より大きい値であるこ
とは当然である。

第１気筒の噴射時に、噴射ポンプの圧力室３０の圧力の
上昇によって圧送器１２の加圧ピストン５８が右方に移
動して圧送器１２の送出口５４より第２の燃料が全ての
燃料噴射弁１４へ向かって圧送される。しかしながら、
今噴射中の第１気筒の燃料噴射弁１４では第１の燃料導
入通路７４にかかっている噴射ポンプからの圧力が高い
ために第２の燃料は進むことができず逆に押戻されよう
とする。しかしながら、チェック弁８０があるために燃
料噴射弁１４からバイブ８２に向かう逆流はない。

一方、現在噴射中でない残りの３気筒では、圧送器１２
の送出口５４から圧力Ｐ１で圧送された第２の燃料が共
通の噴射管８４及び管長の等しい分岐噴射管８６　、８
８を介してそれぞれの気筒の燃料噴射弁１４の第２の燃
料導入通路７８に均等に入りこむことができる。このと
き、圧力Ｐ１が第１の燃料４人通路７４の残存圧力より
高いので、第５図（Ａ）に示されるように、第２の燃料
が第１の燃料を押しのけて第１の燃料導入通路７４に達
することになる。又、圧力Ｐ１は燃料噴射弁１４の開弁
圧より小さいので前記したようにして第１の燃料導入通
路７４に入りこだ第２の燃料は噴射されることなくそこ
に維持される。

この第２の燃料の第１の燃料導入通路７４に入りこむ量
は、各噴射ノズル内で噴射毎に増大していく。即ち、例
えば第２気筒では、その気筒の噴射の次の第１気筒の噴
射時に、圧力Ｐ１で第２の燃料が充填されることになる
。第１気筒の噴射が終了すると、圧力室３０の圧力がな
くなるので加圧ピストン５８が後退し、圧送器１２の内
部空間に新しく第２の燃料が充満する。続いて、クラン
ク角度１８０度にて第３気筒の噴射が行われるときに、
残りの３気筒には同様にして圧力Ｐ１で燃料圧送が行わ
れる。第２気筒では、第１の燃料導入通路７４の残存圧
力が低いためにさらに圧力Ｐ１に相当する量の第２の燃
料が充填されることになる。従って、合計して２回分の
量が充填されることになる。続いて、クランク角度３６
０度で第４気筒の噴射が行われるときに、合計して３回
分の量が充填されることになる。そして、クランク角度
５４０度での該第２気筒の噴射時には、第１の燃料導入
通路７４にすでに十分な第２の燃料が充填されており、
第５図（Ｂ）に示されるように、噴射開始とともに先ず
残留部１０６の第１の燃料を噴射させて気筒の圧縮行程
において容易に着火させ、続いて第１の燃料導入通路７
４に入りこんでいた第２の燃料が噴射される。さらに噴
射が進むと、第５図（Ｃ）に示されるように、ニードル
弁７２が下降してシート部１０４を閉止し、噴射は終了
する。

このサイクルが繰り返される。

かくして、第２図に示されるような層状噴射が行われ、
先端口軽油が容易に自己着火し、後続のアルコール及び
その後の軽油を燃焼させることができる。中間で噴射さ
れるアルコールはそれ自体燃料であるとともに燃焼速度
を制御するように使用されることもでき、排気浄化性能
を向上させることができる。また、第２燃料として水を
使用することもでき、この場合には噴射された水が燃焼
に寄与することはないが、前段階で噴射される軽油がパ
イロット噴射と同様の作用をし、これは水の作用ととも
に急激な燃焼を抑えてエンジン騒音を激減させる。また
、水の蒸発によって燃焼最高温度が低減でき、ＮＯｘの
抑止も可能となる。

中間で噴射される第２燃料は制御された量であることが
好ましいが、実際に、燃料噴射弁１４には、その気筒の
第１の燃料の噴射時期に先立って微小ずつ然も均等に３
回に亙って第２の燃料が充填されていることになり、算
術平均的に充填されたことによって合計しても微量であ
るにもかかわはずバラツキが非常に小さくなっている。

第６図は本発明の第２実施例を示し、判型燃料噴射ポン
プ１０ａと、気筒数と同数の圧送器１２ａと、気筒数と
同数の燃料噴射弁１４とからなるものであり、燃料噴射
弁１４の構造は前述した例と同じものである。判型燃料
噴射ポンプ１０ａは従来公知の構造のものを使用するこ
とができ、ここでは詳細な説明は省略するが、気筒数と
等しい吐出口１０ｂを存することは明らかである。これ
らの各吐出口１０ｂと各燃料噴射弁１４の第１の燃料導
入通路７４を噴射管７６ｂが連結する。各圧送器１２ａ
は第１図に示された圧送器１０と同様に本体５０と、シ
リンダ６０と、加圧ピストン５８と、戻しばね６２とを
有し、さらに、第２の燃料の導入口５２及び送出口５４
並びにこれらの口の近くのチェック弁６４，６６を有す
るものである。シリンダ６０は第１の燃料のための噴射
管７６ｂの各々に連結される。各導入口５２にはフィー
ドポンプ５６により第２の燃料が導入される。各送出口
５４は噴射管９３を介して共通の噴射管８４ａに連結さ
れ、この共通の噴射管８４ａは第１図の配管と同様に管
長を等しくした分岐噴射管８６ａ、８８ａを介して各燃
料噴射弁１４の第２の燃料導入通路７８に連結される。

第６図においては、判型燃料噴射ポンプ１０ａと複数の
圧送器１２ａを用いているが、各圧送器１２ａは共通の
噴射管８４ａに連結されているので、各燃料噴射弁１４
には第３図で説明したのと同様にして第２の燃料が供給
される。即ち、第３図の圧送器１２が４回圧送するのに
対して、第６図の各圧送器１２ａは１回ずつ圧送して共
通の噴射管８４ａには４回分の圧送が行われることにな
るからである。

従って、燃料噴射弁１４には第３図で説明したのと同様
にして燃料が供給される。

第７図は本発明の第３実施例を示し、前例と同様に、１
個の燃料噴射ポンプ１０と、１個の圧送器１２と、気筒
数分の燃料噴射弁１４を有するものであり、燃料噴射弁
１４の構造は前例と同様である。燃料噴射ポンプ１０は
列壁であり、ドライブシャフト１１０とコントロールラ
ック１１２を有する。デリバリバルブ４８は定圧型デリ
バリバルブである。

圧送器１２は、前の例のものが燃料噴射ポンプの圧送圧
を受けて作動したのに対して、この例においては燃料噴
射ポンプ１０のドライブシャフト１１０に機械的に連結
された容積型ポンプからなり、その１例としてベーンポ
ンプが示されている。ベーンポンプには吸入口５２と吐
出口５４を有し、この吐出口５４が全ての燃料噴射弁１
４の第２の燃料導入通路７８に共通的にに接続されるの
で、前述した例と同様に各気筒の噴射の合間に第２の燃
料を第１の燃料導入通路７４に充填しておくことができ
る。

第７図においてはさらに、調整弁１１４が設けられ、第
２の燃料の充填量を調整することができるようになって
いる。この調整弁１１４はスロット１１６を有する回転
弁１１８からなり、回転弁１１８は図示しない弁ケース
内で回転し、弁ケースのポートとスロット１１６との保
合位置を調整することによって流量を調整可能になって
いる。この調整弁１１４はベーンポンプ１２と並列に接
続され、それによってベーンポンプ１２から燃料噴射弁
１４へ供給する第２の燃料を調整することができる。回
転弁１１８は燃料噴射ポンプ１０のコントロールラック
１１２に連結されることができ、この場合には第２の燃
料を第１の燃料に比例的に供給することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば簡単な構成で複数
の燃料を正確に供給することのできる複燃料供給装置を
得ることができ、正圧で燃料を供給するのでキャビテー
ションが発生せず、そして複数の燃料を３層に層別して
供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第３図の燃料噴射弁の部分詳細図、第２図は第
１図の燃料噴射弁で燃料を噴射しているところを示す図
、第３図は本発明の複燃料供給装置の第１実施例を示す
図、第４図は燃料噴射の作用を説明する図、第５図は燃
料噴射弁の層別噴射しているところを説明する図、第６
図は第２実施例を示す図、第７図は第３実施例を示す図
である。 １０・・・燃料噴射ポンプ、　１２・・・圧送器、１４
・・・燃料噴射弁、　　　２０・・・連結管、２２・・
・制御弁、　　　　　６８・・・噴射口、７０・・・弁
本体、　　　　　７２・・・ニードル弁、７４・・・第
１の燃料通路、 ７８・・・第２の燃料通路、 １０２・・・連結部、　　　　　１０６・・・貯溜部。 第１図 第２図 第３図 １０　　燃料噴射ポンプ １２圧送器 １４　　燃料噴射弁 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の燃料供給源と、第２の燃料供給源と、燃料噴射弁
   とからなり、該燃料噴射弁の弁体には前記第１の燃料供
   給源から供給された第１の燃料を同弁の燃料噴射口に供
   給する第１の燃料通路と、前記第２の燃料供給源から供
   給された第２の燃料を導入するための第２の燃料通路と
   が形成され、該第２の燃料通路が前記第１の燃料通路の
   途中に連結され、第２の燃料が該燃料噴射弁の開弁圧よ
   りも低い圧力で供給されて前記第１の燃料通路の中に押
   し入れられ、前記第１の燃料通路の中に層状に、前記燃
   料噴射口と第１及び第２の燃料通路の連結部との間に第
   １の燃料が貯溜され、次いで前記押し入れられた燃料が
   貯溜され、さらに第１の燃料が貯溜され、第１の燃料の
   噴射時にこれらが層状に噴射されるようにしたことを特
   徴とする複燃料供給装置。