KR102375343B1 - fuel injector - Google Patents

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KR102375343B1
KR102375343B1 KR1020207023023A KR20207023023A KR102375343B1 KR 102375343 B1 KR102375343 B1 KR 102375343B1 KR 1020207023023 A KR1020207023023 A KR 1020207023023A KR 20207023023 A KR20207023023 A KR 20207023023A KR 102375343 B1 KR102375343 B1 KR 102375343B1
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아키히토 아오타
아키히로 미야나기
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가부시키가이샤 자판엔진코포레숀
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Abstract

본 발명의 일 양태인 연료 분사 장치에 있어서, 연료 분사 밸브는, 선박용 디젤 엔진의 실린더에 형성된다. 연료 분사 펌프는, 배관을 통해서 연료 분사 밸브에 연료를 압송한다. 제 1 주수 계통은, 연료 분사 펌프로부터 연료 분사 밸브의 분사구에 이르는 연료 유통 경로의 소정의 위치에 물을 주입한다. 제 2 주수 계통은, 연료 유통 경로 중 제 1 주수 계통보다 연료의 유통 방향 상류측의 위치에 물을 주입한다. 제어부는, 제 1 주수 계통의 주수 기간과 제 2 주수 계통의 주수 기간의 적어도 일부가 겹치도록, 엔진 부하에 따라서 제 1 주수 계통 및 제 2 주수 계통의 각 주수 개시 타이밍을 제어한다. 연료 분사 밸브는, 연료 분사 펌프의 압송에 의한 연료와, 제 1 주수 계통의 주수에 의한 물과, 제 2 주수 계통의 주수에 의한 물을 분사구로부터 실린더 내의 연소실에 층상으로 분사한다.In the fuel injection device of one aspect of the present invention, the fuel injection valve is formed in a cylinder of a marine diesel engine. A fuel injection pump pumps fuel to a fuel injection valve through piping. The 1st water injection system injects water into the predetermined position of the fuel distribution path|route from a fuel injection pump to the injection port of a fuel injection valve. The second water injection system injects water into a position on the upstream side of the fuel flow direction from the first water injection system in the fuel flow path. The control unit controls each watering start timing of the first watering system and the second watering system according to the engine load so that at least a part of the watering period of the first watering system and the watering period of the second watering line overlap. The fuel injection valve injects the fuel by the pressure feed of the fuel injection pump, the water by the injection of the first injection system, and the water by the injection of the second injection system in a layered manner from the injection port to the combustion chamber in the cylinder.

Figure R1020207023023
Figure R1020207023023

Description

연료 분사 장치fuel injector

본 발명은 선박에 탑재되는 선박용 디젤 엔진의 연료 분사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel injection device for a marine diesel engine mounted on a ship.

종래, 선박 분야에 있어서는, 선박용 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스 중의 질소 산화물 (NOx) 을 저감하는 수법으로서, 실린더 내의 연소실에 연료 및 물을 분사하는 물 분사 기술이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 ∼ 4 참조).Conventionally, in the field of ships, as a method of reducing nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas discharged from a marine diesel engine, a water injection technique for injecting fuel and water into a combustion chamber in a cylinder has been proposed (for example, a patent References 1 to 4).

특허문헌 1 ∼ 4 에 개시되는 물 분사 기술에서는, 연료 분사 펌프로부터 연료 분사 밸브에 압송되는 연료의 유통 경로 내에 물을 주입하거나 하여, 이 유통 경로 내에 복수의 연료층과 주수층 (注水層) (주입된 물의 층) 이 교대로 배열되도록 연료 및 물이 다층 액기둥상으로 형성된다. 이 다층 액기둥상의 연료 및 물은, 이들 복수의 연료층과 주수층의 배열순 (예를 들어, 연료-물-연료-물-연료 등의 순서) 으로 1 개의 연료 분사 밸브로부터 실린더 내의 연소실에 층상으로 분사된다.In the water injection technique disclosed in Patent Documents 1 to 4, water is injected into a flow path of fuel pumped from a fuel injection pump to a fuel injection valve, and a plurality of fuel layers and a water injection layer ( The fuel and water are formed in a multi-layered liquid column shape so that the layers of injected water) are alternately arranged. The fuel and water in this multi-layered liquid column are fed from one fuel injection valve to the combustion chamber in the cylinder in the order of arrangement of the plurality of fuel layers and the main water layer (for example, fuel-water-fuel-water-fuel, etc.) sprayed in layers.

일본 공개특허공보 평6-123255호Japanese Patent Laid-Open No. 6-123255 일본 공개특허공보 평6-257530호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-257530 일본 공개특허공보 평4-175446호Japanese Patent Laid-Open No. 4-175446 일본 공개특허공보 평5-288129호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-288129

그런데, 상기 서술한 바와 같이 연료 및 물이 층상으로 분사되는 물 분사 기술에 있어서, 연료의 유통 경로 내에서 각 주수층 사이에 끼워지는 연료층의 연료의 양 (이하, 주수층간의 연료량이라고 한다) 은, 선박용 디젤 엔진의 안정적인 성능을 확보하는 등의 관점에서 매우 중요한 인자이다. 즉, 연소실에 대한 연료의 1 회당 분사량 (이하, 연료 분사량이라고 한다) 에 대한 주수층간의 연료량의 비율이 과대 또는 과소인 경우, 선박용 디젤 엔진은, 연소 불량 등을 일으키거나 연비의 악화 등을 초래하거나 할 우려가 있다. 이와 같은 사태를 회피하기 위해서는, 연료 분사량에 대한 비율이 과대 또는 과소가 되지 않도록 주수층간의 연료량을 조정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.By the way, in the water injection technique in which fuel and water are injected in a layered manner as described above, the amount of fuel in the fuel layer sandwiched between each cast water layer in the fuel distribution path (hereinafter referred to as the fuel amount between the main water layers) is a very important factor in terms of securing stable performance of a marine diesel engine. That is, when the ratio of the fuel amount between the water layers to the fuel injection amount per one time to the combustion chamber (hereinafter referred to as fuel injection amount) is excessive or too small, the marine diesel engine causes poor combustion or deterioration of fuel efficiency, etc. or is likely to do so. In order to avoid such a situation, it is preferable to adjust the fuel amount between the main water layers so that the ratio with respect to the fuel injection amount does not become too large or too small.

그러나, 상기 서술한 종래 기술에서는, 연료층을 사이에 두는 하류측 (연료 분사 밸브의 분사구측) 및 상류측 (연료 분사 펌프측) 의 각 주수층 중 일방의 주수층의 주수가 완료된 후에 타방의 주수층의 주수가 행해지고 있기 때문에, 연료 분사량에 대한 비율이 과대 또는 과소가 되지 않도록 주수층간의 연료량을 조정하는 것은 곤란하다. 이에 더하여, 연료 분사량은, 통상적으로 선박용 디젤 엔진의 부하 (이하, 적당히 엔진 부하라고 한다) 의 증가에 수반하여 증가하고, 감소에 수반하여 감소한다. 이 때문에, 상기 서술한 종래 기술에서는, 어느 특정한 엔진 부하시에 주수층간의 연료량이 연료 분사량에 대해서 과대하지도 않고 과소하지도 않은 비율로 되어 있을 가능성이 있기는 하지만, 이것 이외의 엔진 부하시에는 연료 분사량에 대한 주수층간의 연료량의 비율이 과대 또는 과소로 되어 있는 경우가 많아, 엔진 부하에 따라서 주수층간의 연료량을 조정하는 것은 곤란하다.However, in the above-mentioned prior art, after water injection of one water injection layer is completed among each water injection layer on the downstream side (injection port side of a fuel injection valve) and upstream side (fuel injection pump side) across the fuel layer, the other Since the watering of the watering layers is performed, it is difficult to adjust the amount of fuel between the watering layers so that the ratio with respect to the fuel injection amount does not become too large or too small. In addition to this, a fuel injection amount normally increases with the increase of the load of a marine diesel engine (hereinafter, referred to as an engine load appropriately), and decreases with a decrease. For this reason, in the above-mentioned prior art, although there is a possibility that the fuel amount between the main water layers is in a ratio that is neither excessive nor too small to the fuel injection amount at a certain engine load, the fuel injection amount at other engine loads. In many cases, the ratio of the fuel amount between the water column to the water column is too large or too small, so it is difficult to adjust the fuel amount between the water column layers according to the engine load.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 엔진 부하에 따라서 주수층간의 연료량을 조정할 수 있는 연료 분사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel injection device capable of adjusting the amount of fuel between the water column in accordance with the engine load.

상기 서술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련된 연료 분사 장치는, 선박용 디젤 엔진의 실린더에 형성되는 연료 분사 밸브와, 배관을 통해서 상기 연료 분사 밸브에 연료를 압송하는 연료 분사 펌프와, 상기 연료 분사 펌프로부터 상기 연료 분사 밸브의 분사구에 이르는 연료 유통 경로의 소정의 위치에 물을 주입하는 제 1 주수 계통과, 상기 연료 유통 경로 중, 상기 제 1 주수 계통보다 상기 연료의 유통 방향 상류측의 위치에 물을 주입하는 제 2 주수 계통과, 상기 제 1 주수 계통의 주수 기간과 상기 제 2 주수 계통의 주수 기간의 적어도 일부가 겹치도록, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 따라서 상기 제 1 주수 계통 및 상기 제 2 주수 계통의 각 주수 개시 타이밍을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 연료 분사 밸브는, 상기 연료 분사 펌프에 의해서 압송된 상기 연료와, 상기 제 1 주수 계통에 의해서 주입된 물과, 상기 제 2 주수 계통에 의해서 주입된 물을 상기 분사구로부터 상기 실린더 내의 연소실에 층상으로 분사하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above-mentioned subject and achieve the objective, the fuel injection apparatus which concerns on this invention is fuel injection which pressurizes fuel to the said fuel injection valve through the fuel injection valve formed in the cylinder of a marine diesel engine, and piping. a pump, a first water injection system that injects water into a predetermined position of a fuel distribution path from the fuel injection pump to an injection port of the fuel injection valve, and a first water injection system in the fuel distribution path that distributes the fuel from the first water injection system In accordance with the load of the marine diesel engine, a second water supply system for injecting water into a position on the upstream side of the direction overlaps with at least a part of the water supply period of the first water supply system and the water supply period of the second water system. a control unit for controlling each watering start timing of the first water injection system and the second water injection system, wherein the fuel injection valve includes the fuel pumped by the fuel injection pump and water injected by the first water injection system. And, it is characterized in that the water injected by the second water injection system is injected in a layered manner from the injection port to the combustion chamber in the cylinder.

또, 본 발명에 관련된 연료 분사 장치는, 상기한 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제 1 주수 계통에 의해서 주입된 물의 층과 상기 제 2 주수 계통에 의해서 주입된 물의 층 사이의 연료량이 상기 연료의 1 회당 분사량에 대해서 일정한 비율이 되도록, 상기 제 1 주수 계통 및 상기 제 2 주수 계통의 각 주수 개시 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 한다.Further, in the fuel injection device according to the present invention, in the above invention, the control unit includes: the amount of fuel between the layer of water injected by the first injection system and the layer of water injected by the second injection system is the fuel It is characterized in that the watering start timing of each of the first watering system and the second watering system is controlled so as to be a constant ratio with respect to the injection amount per one time.

또, 본 발명에 관련된 연료 분사 장치는, 상기한 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 따라서, 상기 제 2 주수 계통이 주수를 개시하고 나서 상기 제 1 주수 계통이 주수를 개시할 때까지의 상기 제 1 주수 계통의 대기 시간을 산출하고, 산출된 상기 대기 시간만큼, 상기 제 1 주수 계통의 주수 개시 타이밍을 상기 제 2 주수 계통의 주수 개시 타이밍보다 지연시키는 것을 특징으로 한다.Further, in the fuel injection device according to the present invention, in the above invention, in the control unit, the first water injection system starts watering after the second water injection system starts watering according to the load of the marine diesel engine. The waiting time of the first watering system is calculated until the watering time of the first watering line is calculated, and the watering start timing of the first watering line is delayed from the watering start timing of the second watering line by the calculated waiting time.

또, 본 발명에 관련된 연료 분사 장치는, 상기한 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 따라서, 상기 제 1 주수 계통이 주수를 개시하고 나서 상기 제 2 주수 계통이 주수를 개시할 때까지의 상기 제 2 주수 계통의 대기 시간을 산출하고, 산출된 상기 대기 시간만큼, 상기 제 2 주수 계통의 주수 개시 타이밍을 상기 제 1 주수 계통의 주수 개시 타이밍보다 지연시키는 것을 특징으로 한다.Further, in the fuel injection device according to the present invention, in the above invention, in the control unit, the first water injection system starts watering, and then the second water injection system starts watering according to the load of the marine diesel engine. The waiting time of the second watering system is calculated until the time of irrigation, and the watering start timing of the second watering line is delayed from the watering start timing of the first watering line by the calculated waiting time.

또, 본 발명에 관련된 연료 분사 장치는, 상기한 발명에 있어서, 상기 제 1 주수 계통에 의한 주수량과 상기 제 2 주수 계통에 의한 주수량의 비는 일정한 것을 특징으로 한다.Further, in the fuel injection device according to the present invention, in the above invention, the ratio of the water injection amount by the first water injection system to the water injection amount by the second water injection system is constant.

본 발명에 의하면, 엔진 부하에 따라서 주수층간의 연료량을 조정할 수 있다는 효과를 얻는다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the effect that the fuel amount between water-casting layers can be adjusted according to engine load is acquired.

도 1 은, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 연료 분사 장치가 적용된 선박용 디젤 엔진의 일 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 연료 분사 장치의 일 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 연료 유통 경로 내의 층상 액체의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 주수 타이밍의 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는, 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 주수층간의 연료량의 조정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 은, 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 층상 액체의 엔진 부하에 따른 분사량의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 본 발명의 실시형태 2 에 관련된 연료 분사 장치의 일 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 8 은, 본 발명의 실시형태 2 에 있어서의 주수 타이밍의 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 는, 본 발명의 실시형태 2 에 있어서의 주수층간의 연료량의 조정을 설명하기 위한 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows one structural example of the marine diesel engine to which the fuel injection device which concerns on Embodiment 1 of this invention was applied.
Fig. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention.
Fig. 3 is a diagram showing a configuration example of a layered liquid in a fuel flow path according to Embodiment 1 of the present invention.
Fig. 4 is a diagram for explaining control of watering timing in Embodiment 1 of the present invention.
It is a figure for demonstrating adjustment of the fuel amount between water-casting layers in Embodiment 1 of this invention.
Fig. 6 is a diagram showing an example of the injection amount according to the engine load of the layered liquid in the first embodiment of the present invention.
Fig. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of a fuel injection device according to a second embodiment of the present invention.
Fig. 8 is a diagram for explaining control of watering timing in Embodiment 2 of the present invention.
It is a figure for demonstrating adjustment of the fuel amount between water-casting layers in Embodiment 2 of this invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관련된 연료 분사 장치의 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시형태에 의해서 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 도면은 모식적인 것이고, 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실의 것과는 상이한 경우가 있음에 유의할 필요가 있다. 도면의 상호간에 있어서도, 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 경우가 있다. 또, 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호가 붙여져 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to an accompanying drawing, preferable embodiment of the fuel injection device which concerns on this invention is described in detail. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, it is necessary to note that the drawings are schematic, and the relationship between the dimensions of each element, the ratio of each element, etc. may differ from actual ones. Also in each of the drawings, there are cases in which parts having different dimensional relationships and ratios are included. In addition, in each figure, the same code|symbol is attached|subjected to the same structural part.

(실시형태 1) (Embodiment 1)

먼저, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 연료 분사 장치가 적용된 선박용 디젤 엔진의 구성에 대해서 설명한다. 도 1 은, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 연료 분사 장치가 적용된 선박용 디젤 엔진의 일 구성예를 나타내는 모식도이다. 이 선박용 디젤 엔진 (10) 은, 프로펠러축을 개재하여 선박의 추진용 프로펠러 (모두 도시 생략) 를 회전 운동시키는 추진용의 기관 (주기관) 이다. 예를 들어, 선박용 디젤 엔진 (10) 은, 유니 플로 소기-배기식의 크로스 헤드식 디젤 엔진 등의 2 스트로크 디젤 엔진이다.First, the structure of the marine diesel engine to which the fuel injection device which concerns on Embodiment 1 of this invention was applied is demonstrated. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows one structural example of the marine diesel engine to which the fuel injection device which concerns on Embodiment 1 of this invention was applied. This marine diesel engine 10 is an engine for propulsion (main engine) which rotates the propeller for propulsion of a ship (all are not shown in figure) via a propeller shaft. For example, the marine diesel engine 10 is a two-stroke diesel engine, such as a uniflow scavenging-exhaust type|mold crosshead type diesel engine.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 선박용 디젤 엔진 (10) 은, 하방에 위치하는 대판 (臺板) (1) 과, 대판 (1) 상에 형성되는 가구 (架構) (5) 와, 가구 (5) 상에 형성되는 실린더 재킷 (11) 을 구비한다. 이들 대판 (1) 과 가구 (5) 와 실린더 재킷 (11) 은, 상하 방향으로 연장되는 복수의 타이 볼트 (연결 부재) (21) 및 너트 (22) 에 의해서, 일체로 체결되어 고정되어 있다. 또, 선박용 디젤 엔진 (10) 은, 실린더 재킷 (11) 에 형성되는 실린더 (12) 와, 실린더 (12) 내에 형성되는 피스톤 (15) 과, 피스톤 (15) 의 왕복 운동에 연동되어 회전하는 출력축 (예를 들어, 크랭크 샤프트 (2)) 을 구비한다.As shown in FIG. 1, the marine diesel engine 10 has the base plate 1 located below, the furniture 5 formed on the base plate 1, and the furniture 5 A cylinder jacket 11 formed thereon is provided. The base plate 1 , the furniture 5 , and the cylinder jacket 11 are integrally fastened and fixed by a plurality of tie bolts (connecting members) 21 and nuts 22 extending in the vertical direction. Moreover, the marine diesel engine 10 interlocks with the cylinder 12 formed in the cylinder jacket 11, the piston 15 formed in the cylinder 12, and the reciprocating motion of the piston 15, and the output shaft which rotates (For example, crankshaft 2) is provided.

대판 (1) 은, 선박용 디젤 엔진 (10) 의 크랭크 케이스를 구성하는 것이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 대판 (1) 내에는, 크랭크 (4) 를 갖는 크랭크 샤프트 (2) 와 베어링 (3) 이 형성된다. 크랭크 샤프트 (2) 는, 선박의 추진력을 출력하는 출력축의 일례로서, 베어링 (3) 에 의해서 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 이 크랭크 샤프트 (2) 에는, 크랭크 (4) 를 개재하여 연접봉 (6) 의 하단부가 자유롭게 회동할 수 있도록 연결되어 있다.The base plate 1 constitutes a crankcase of the marine diesel engine 10 . As shown in FIG. 1 , in the base plate 1 , a crankshaft 2 having a crank 4 and a bearing 3 are provided. The crankshaft 2 is supported so that it can rotate freely by the bearing 3 as an example of the output shaft which outputs the propulsion force of a ship. It is connected to this crankshaft 2 via the crank 4 so that the lower end of the connecting rod 6 can rotate freely.

가구 (5) 에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 연접봉 (6) 과, 가이드판 (7) 과, 크로스 헤드 (8) 가 형성된다. 가구 (5) 는, 피스톤 축 방향을 따라서 형성되는 가이드판 (7) 이 폭 방향으로 간격을 두고 1 쌍을 이루도록 배치되어 있다. 연접봉 (6) 은, 그 하단부가 크랭크 샤프트 (2) 에 연접된 양태로, 1 쌍의 가이드판 (7) 사이에 배치되어 있다. 크로스 헤드 (8) 에는, 피스톤봉 (16) 의 하단부에 접속되는 크로스 헤드핀 (9) 과, 연접봉 (6) 의 상단부에 접속되는 크로스 헤드 베어링 (도시 생략) 이, 크로스 헤드핀 (9) 의 하반부에 있어서 각각 자유롭게 회동할 수 있도록 연결된다. 이 크로스 헤드 (8) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 1 쌍의 가이드판 (7) 사이에 배치되고, 이 1 쌍의 가이드판 (7) 을 따라서 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되어 있다.In the furniture 5, as shown in FIG. 1, the connecting rod 6, the guide plate 7, and the crosshead 8 are provided. The furniture 5 is arrange|positioned so that the guide plate 7 formed along the piston axial direction may form a pair at intervals in the width direction. The connecting rod 6 is arranged between the pair of guide plates 7 in such a manner that the lower end thereof is connected to the crankshaft 2 . The crosshead 8 includes a crosshead pin 9 connected to the lower end of the piston rod 16 and a crosshead bearing (not shown) connected to the upper end of the connecting rod 6 , of the crosshead pin 9 . In the lower half, each is connected so that it can rotate freely. As shown in FIG. 1, this crosshead 8 is arrange|positioned between a pair of guide plates 7, and is supported so that it can move freely along this pair of guide plates 7. As shown in FIG.

실린더 재킷 (11) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 가구 (5) 의 상부에 형성되고, 실린더 (12) 를 지지한다. 실린더 (12) 는, 실린더 라이너 (13) 와 실린더 커버 (14) 에 의해서 구성되는 통상의 구조체 (기통) 로서, 연료를 연소시키기 위한 연소실 (17) 을 갖는다. 실린더 라이너 (13) 는, 예를 들어 원통 형상의 구조체로서, 실린더 재킷 (11) 내에 배치된다. 실린더 라이너 (13) 의 상부에는 실린더 커버 (14) 가 고정되고, 이것에 의해서 실린더 라이너 (13) 내의 공간부 (연소실 (17) 등) 가 구획된다. 이 실린더 라이너 (13) 의 공간부 내에는, 피스톤 (15) 이 피스톤 축 방향 (도 1 에서는 상하 방향) 으로 자유롭게 왕복 운동할 수 있도록 형성된다. 이 피스톤 (15) 의 하단부에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 피스톤봉 (16) 의 상단부가 연결되어 있다.The cylinder jacket 11 is provided in the upper part of the furniture 5, and supports the cylinder 12, as shown in FIG. The cylinder 12 is a normal structure (cylinder) constituted by the cylinder liner 13 and the cylinder cover 14, and has a combustion chamber 17 for burning fuel. The cylinder liner 13 is disposed in the cylinder jacket 11 as, for example, a cylindrical structure. A cylinder cover 14 is fixed to the upper portion of the cylinder liner 13, whereby a space (combustion chamber 17, etc.) in the cylinder liner 13 is partitioned. In the space portion of the cylinder liner 13, the piston 15 is formed so that it can reciprocate freely in the piston axial direction (up-and-down direction in FIG. 1). The upper end of the piston rod 16 is connected to the lower end of the piston 15 as shown in FIG. 1 .

또, 실린더 커버 (14) 에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 배기 밸브 (18) 와 밸브 구동 장치 (19) 가 형성되어 있다. 배기 밸브 (18) 는, 실린더 (12) 내의 연소실 (17) 로 통하는 배기관 (20) 의 배기구 (배기 포트) 를 개폐 가능하게 폐지 (閉止) 하는 밸브이다. 밸브 구동 장치 (19) 는, 배기 밸브 (18) 를 개폐 구동시키는 장치이다. 연소실 (17) 은, 이와 같은 배기 밸브 (18) 와, 상기 서술한 실린더 라이너 (13), 실린더 커버 (14) 및 피스톤 (15) 에 의해서 둘러싸인 공간이다.Moreover, as shown in FIG. 1, the exhaust valve 18 and the valve drive device 19 are provided in the cylinder cover 14. As shown in FIG. The exhaust valve 18 is a valve which opens and closes the exhaust port (exhaust port) of the exhaust pipe 20 which leads to the combustion chamber 17 in the cylinder 12 so that opening and closing is possible. The valve driving device 19 is a device for opening/closing the exhaust valve 18 . The combustion chamber 17 is a space surrounded by such an exhaust valve 18 , the cylinder liner 13 , the cylinder cover 14 , and the piston 15 described above.

또, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 선박용 디젤 엔진 (10) 은, 연료 분사 밸브 (30) 와, 연료 분사 펌프 (41) 와, 제 1 주수 펌프 (51) 와, 제 2 주수 펌프 (61) 를 구비한다. 연료 분사 밸브 (30) 는, 연소실 (17) 내로 분사구를 향하게 하는 양태로 실린더 (12) (예를 들어, 실린더 커버 (14)) 에 형성된다. 연료 분사 펌프 (41), 제 1 주수 펌프 (51) 및 제 2 주수 펌프 (61) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 실린더 (12) 근방에 형성된다. 도 1 에는 도시하지 않지만, 연료 분사 펌프 (41), 제 1 주수 펌프 (51) 및 제 2 주수 펌프 (61) 는, 각각 배관 등을 통해 연료 분사 밸브 (30) 와 연통 가능하게 접속되어 있다. 연료 분사 펌프 (41) 는, 배관 등에 의한 유통 경로를 통해서 연료 분사 밸브 (30) 에 연료를 적절히 압송한다. 제 1 주수 펌프 (51) 및 제 2 주수 펌프 (61) 는, 각각 연료 분사 펌프 (41) 에 의해서 압송되는 연료의 유통 경로 내에 증류수 등의 물을 적절히 주입한다. 예를 들어, 제 1 주수 펌프 (51) 에 의한 주수 위치는, 제 2 주수 펌프 (61) 에 의한 주수 위치보다 연료의 유통 경로의 하류측이다. 연료 분사 밸브 (30) 는, 연료 분사 펌프 (41) 에 의해서 압송된 연료와, 제 1 주수 펌프 (51) 에 의해서 주입된 물과, 제 2 주수 펌프 (61) 에 의해서 주입된 물을, 연료 분사 펌프 (41) 의 압송 작용에 의해서, 연소실 (17) 에 교대로 분사 (즉 층상으로 분사) 한다.1 , the marine diesel engine 10 includes a fuel injection valve 30 , a fuel injection pump 41 , a first injection pump 51 , and a second injection pump 61 . be prepared The fuel injection valve 30 is formed in the cylinder 12 (eg, the cylinder cover 14 ) in such a manner that the injection port is directed into the combustion chamber 17 . The fuel injection pump 41 , the first water injection pump 51 , and the second water injection pump 61 are provided in the vicinity of the cylinder 12 , as shown in FIG. 1 . Although not shown in FIG. 1, the fuel injection pump 41, the 1st water injection pump 51, and the 2nd water injection pump 61 are each connected so that communication with the fuel injection valve 30 is possible via piping or the like. The fuel injection pump 41 pressurizes fuel appropriately to the fuel injection valve 30 through a distribution path by piping or the like. The first water injection pump 51 and the second water injection pump 61 appropriately inject water such as distilled water into the flow path of the fuel pumped by the fuel injection pump 41, respectively. For example, the water injection position by the first water injection pump 51 is on the downstream side of the fuel flow path rather than the water injection position by the second water injection pump 61 . The fuel injection valve 30 injects the fuel pumped by the fuel injection pump 41 , the water injected by the first injection pump 51 , and the water injected by the second injection pump 61 into the fuel. By the pressure feeding action of the injection pump 41, the combustion chamber 17 is alternately injected (that is, sprayed in layers).

상기 서술한 바와 같은 구성을 갖는 선박용 디젤 엔진 (10) 에 있어서, 실린더 (12) 내의 연소실 (17) 에는, 연료 분사 밸브 (30) 로부터 연료 및 물이 공급되며, 또한, 압축 공기 등의 연소용 가스가 소기 포트 등 (도시 생략) 을 통해서 공급된다. 연소실 (17) 내에 있어서는, 공급된 연료가 연소용 가스에 의해서 연소됨과 함께, 공급된 물에 의해서 연료의 연소 온도가 저하되어 NOx 의 배출량이 저감된다. 그리고, 연소실 (17) 에서의 연료의 연소에 의해서 발생된 에너지에 의해서, 피스톤 (15) 은 실린더 (12) 내를 피스톤 축 방향으로 왕복 운동한다. 이 때, 밸브 구동 장치 (19) 에 의해서 배기 밸브 (18) 가 작동하여 실린더 (12) 가 개방되면, 연료의 연소에 의해서 발생된 배기 가스가 배기관 (20) 으로 밀려 나온다. 한편, 실린더 (12) 에는 소기 포트로부터 새로이 연소용 가스가 도입된다.In the marine diesel engine 10 having the above-described configuration, fuel and water are supplied from the fuel injection valve 30 to the combustion chamber 17 in the cylinder 12, and further for combustion of compressed air or the like. Gas is supplied through a scavenging port or the like (not shown). In the combustion chamber 17, while the supplied fuel is combusted with the gas for combustion, the combustion temperature of the fuel falls by the supplied water, and the discharge amount of NOx is reduced. And, the piston 15 reciprocates in the cylinder 12 in the piston axial direction by the energy generated by combustion of fuel in the combustion chamber 17 . At this time, when the exhaust valve 18 is actuated by the valve driving device 19 to open the cylinder 12 , the exhaust gas generated by the combustion of the fuel is pushed out into the exhaust pipe 20 . On the other hand, the combustion gas is newly introduced into the cylinder 12 from the scavenging port.

또, 피스톤 (15) 이 상기 서술한 바와 같이 피스톤 축 방향으로 왕복 운동하면, 피스톤 (15) 과 함께 피스톤봉 (16) 이 피스톤 축 방향으로 왕복 운동한다. 이에 수반하여, 크로스 헤드 (8) 는, 가이드판 (7) 을 따라서 피스톤 축 방향으로 왕복 운동한다. 이로써, 크로스 헤드 (8) 의 크로스 헤드핀 (9) 은, 크로스 헤드 베어링을 개재하여 연접봉 (6) 에 회전 구동력을 가한다. 이 회전 구동력에 의해서, 연접봉 (6) 의 하단부에 접속되는 크랭크 (4) 가 크랭크 운동 (회전 운동) 하고, 이 결과, 크랭크 샤프트 (2) 가 회전한다. 크랭크 샤프트 (2) 는, 이와 같이 피스톤 (15) 의 왕복 운동을 회전 운동으로 변환시켜 프로펠러축과 함께 선박의 추진용 프로펠러를 회전시키고, 이로써 선박의 추진력을 출력한다.Moreover, when the piston 15 reciprocates in the piston axial direction as mentioned above, the piston rod 16 reciprocates with the piston 15 in the piston axial direction. In connection with this, the crosshead 8 reciprocates along the guide plate 7 in the piston axial direction. Thereby, the crosshead pin 9 of the crosshead 8 applies a rotational driving force to the connecting rod 6 via a crosshead bearing. By this rotational driving force, the crank 4 connected to the lower end of the connecting rod 6 cranks (rotates), and as a result, the crankshaft 2 rotates. The crankshaft 2 converts the reciprocating motion of the piston 15 into rotational motion in this way to rotate the propeller for propulsion of the ship together with the propeller shaft, thereby outputting the propulsion force of the ship.

다음으로, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 연료 분사 장치의 구성에 대해서 설명한다. 도 2 는, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 연료 분사 장치의 일 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 이 연료 분사 장치 (100) 는, 복수 (본 실시형태 1 에서는 3 개) 의 연료 분사 밸브 (30) 와, 연료 압송 계통 (40) 과, 하류측 주수 계통 (50) 과, 상류측 주수 계통 (60) 을 구비한다. 또, 연료 분사 장치 (100) 는, 물 공급 펌프 (71) 와, 급수관 (72) 과, 역지 밸브 (73a, 73b) 와, 축압부 (81) 와, 고압 펌프 (82) 와, 검출부 (91) 와, 제어부 (92) 를 구비한다. 또한, 도 2 에 있어서, 실선 화살표는 연료나 물 등의 유체의 유통을 나타내고, 파선 화살표는 전기 신호선을 나타낸다.Next, the structure of the fuel injection device which concerns on Embodiment 1 of this invention is demonstrated. Fig. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 2 , this fuel injection device 100 includes a plurality of (three in the first embodiment) fuel injection valves 30 , a fuel pressure feeding system 40 , and a downstream side water injection system 50 . and an upstream side water supply system (60). In addition, the fuel injection device 100 includes a water supply pump 71 , a water supply pipe 72 , check valves 73a and 73b , a pressure accumulator 81 , a high pressure pump 82 , and a detection unit 91 . ) and a control unit 92 . In addition, in FIG. 2, a solid-line arrow shows the flow|circulation of fluids, such as fuel and water, and a broken-line arrow shows an electric signal line.

복수의 연료 분사 밸브 (30) 는, 선박용 디젤 엔진 (10) 의 실린더 (12) 내의 연소실 (17) (도 1 참조) 로 연료 및 물을 층상으로 분사하기 위한 분사 밸브이다. 이들 복수의 연료 분사 밸브 (30) 는, 선박용 디젤 엔진 (10) 의 복수 (도 1 에서는 1 개만 도시되어 있다) 의 실린더 (12) 에 각각 형성된다. 이하에서는, 이들 복수의 연료 분사 밸브 (30) 중 하나를 예시하여 연료 분사 밸브 (30) 의 구성 등을 설명한다. 또한, 이들 복수의 연료 분사 밸브 (30) 는, 각각 동일하게 구성되어 있다.The plurality of fuel injection valves 30 are injection valves for injecting fuel and water in a layered manner to the combustion chamber 17 (see FIG. 1 ) in the cylinder 12 of the marine diesel engine 10 . These plurality of fuel injection valves 30 are respectively provided in the cylinders 12 of a plurality (only one is shown in FIG. 1) of the marine diesel engine 10. As shown in FIG. Hereinafter, one of these plurality of fuel injection valves 30 will be exemplified and the configuration of the fuel injection valve 30 will be described. In addition, these some fuel injection valves 30 are respectively comprised similarly.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 (30) 는, 배관 등을 통해 연료 압송 계통 (40) 의 연료 분사 펌프 (41) 와 연통 가능하게 접속되어 있다. 연료 분사 밸브 (30) 는, 배관 등을 통해 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 으로 연통 가능하게 접속되어 있다. 연료 분사 밸브 (30) 는, 연료 분사 펌프 (41) 에 의해서 압송된 연료와, 하류측 주수 계통 (50) 에 의해서 주입된 물과, 상류측 주수 계통 (60) 에 의해서 주입된 물을 분사구 (31) 로부터 실린더 (12) 내의 연소실 (17) 에 층상으로 분사한다.As shown in FIG. 2 , the fuel injection valve 30 is connected to the fuel injection pump 41 of the fuel pressure delivery system 40 through piping or the like so that communication is possible. The fuel injection valve 30 is connected to the downstream side water injection system 50 and the upstream side water injection system 60 through piping etc. so that communication is possible. The fuel injection valve 30 injects the fuel pumped by the fuel injection pump 41, the water injected by the downstream injection system 50, and the water injected by the upstream injection system 60 to the injection port ( 31) to the combustion chamber 17 in the cylinder 12 in a layered manner.

상세하게는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 (30) 는, 분사구 (31) 와, 이 분사구 (31) 에 통하는 내부 유통 경로 (32, 33) 와, 역지 밸브 (34a, 34b) 를 갖는다. 일방의 내부 유통 경로 (32) 는, 분사 대상의 연료 및 물을 유통시키기 위한 유통 경로이다. 이 내부 유통 경로 (32) 는, 일단부가 연료 분사 밸브 (30) 의 분사구 (31) 에 접속되며 또한 타단부가 연료 분사관 (42) (예를 들어, 분기관 (42a)) 에 접속되어 있다. 또, 이 내부 유통 경로 (32) 의 상류측의 위치 (본 실시형태 1 에서는 제 1 주수 위치 (P1) 보다 상류측의 제 2 주수 위치 (P2)) 에는, 역지 밸브 (34a) 를 개재하여 상류측 주수 계통 (60) 의 배관 (예를 들어, 상류측 주수관 (62) 의 분기관 (62a)) 이 접속되어 있다. 타방의 내부 유통 경로 (33) 는, 상기 내부 유통 경로 (32) 에 주입되는 물을 유통시키기 위한 유통 경로이다. 이 내부 유통 경로 (33) 는, 일단부가 상기 내부 유통 경로 (32) 의 분사구 (31) 근방의 위치 (본 실시형태 1 에서는 제 1 주수 위치 (P1)) 에 접속되며 또한 타단부가 하류측 주수 계통 (50) 의 배관 (예를 들어, 하류측 주수관 (52) 의 분기관 (52a) 에 접속되어 있다.In detail, as shown in FIG. 2 , the fuel injection valve 30 includes an injection port 31 , internal flow paths 32 and 33 that communicate with the injection port 31 , and check valves 34a and 34b. have One of the internal circulation paths 32 is a circulation path for flowing the fuel and water to be injected. This internal flow path 32 has one end connected to the injection port 31 of the fuel injection valve 30, and the other end connected to the fuel injection pipe 42 (for example, branch pipe 42a). . Moreover, to the upstream position of this internal flow path 32 (in this Embodiment 1, the 2nd water injection position P2 upstream rather than the 1st water injection position P1), it is upstream via the check valve 34a. The piping of the side water supply system 60 (for example, the branch pipe 62a of the upstream side water supply pipe 62) is connected. The other internal circulation path 33 is a circulation path for flowing the water injected into the internal circulation path 32 . This internal flow path 33 has one end connected to a position in the vicinity of the injection port 31 of the internal flow path 32 (the first water injection position P1 in the first embodiment), and the other end has a downstream side water supply It is connected to the piping of the system 50 (for example, the branch pipe 52a of the downstream main water pipe 52).

역지 밸브 (34a) 는, 상류측 주수 계통 (60) 으로부터 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (32) 를 향하는 물의 유통을 가능하게 하여, 이 역류를 방지한다. 역지 밸브 (34b) 는, 내부 유통 경로 (33) 의 중도부에 형성된다. 역지 밸브 (34b) 는, 하류측 주수 계통 (50) 으로부터 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (33) 를 통해서 내부 유통 경로 (32) 를 향하는 물의 유통을 가능하게 하여, 이 역류를 방지한다.The check valve 34a enables the flow of water from the upstream side water supply system 60 to the internal flow path 32 of the fuel injection valve 30 to prevent this reverse flow. The check valve 34b is formed in the intermediate part of the internal flow path 33 . The check valve 34b enables the flow of water from the downstream side main water system 50 to the internal flow path 32 through the internal flow path 33 of the fuel injection valve 30 to prevent this backflow. .

연료 압송 계통 (40) 은, 연료 분사 밸브 (30) 에 연료를 압송하기 위한 설비이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연료 압송 계통 (40) 은, 연료 분사 펌프 (41) 와, 연료 분사관 (42) 과, 제어 밸브 (45) 를 구비한다.The fuel pressure feeding system 40 is a facility for pressure feeding fuel to the fuel injection valve 30 . As shown in FIG. 2 , the fuel pressure feeding system 40 includes a fuel injection pump 41 , a fuel injection pipe 42 , and a control valve 45 .

연료 분사 펌프 (41) 는, 작동유의 압력을 이용하여 연료의 압송을 행하는 유압 구동식의 펌프이다. 상세하게는, 연료 분사 펌프 (41) 는, 배관 등을 통해서 연료 탱크 (도시 생략) 로부터 연료를 받아 들인다. 연료 분사 펌프 (41) 는, 이 받아 들인 연료를, 연료 분사관 (42) 을 통해서 연료 분사 밸브 (30) 로 압송한다. 또, 연료 분사 펌프 (41) 의 압송 작용은, 분사구 (31) 로부터 실린더 (12) 내의 연소실 (17) 에 대한 연료 및 물의 층상 분사를 연료 분사 밸브 (30) 에 행하게 한다.The fuel injection pump 41 is a hydraulically driven pump that pumps fuel by using the pressure of hydraulic oil. In detail, the fuel injection pump 41 receives fuel from a fuel tank (not shown) through piping etc. The fuel injection pump 41 pressurizes this received fuel to the fuel injection valve 30 via the fuel injection pipe 42 . Moreover, the pressure feeding action of the fuel injection pump 41 causes the fuel injection valve 30 to perform layered injection of fuel and water from the injection port 31 to the combustion chamber 17 in the cylinder 12 .

연료 분사관 (42) 은, 연료 분사 펌프 (41) 와 연료 분사 밸브 (30) 사이에 연료를 유통시키기 위한 배관이다. 예를 들어, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사관 (42) 의 일단부는, 연료 분사 펌프 (41) 의 토출구에 접속되어 있다. 또, 연료 분사관 (42) 의 중도부에는, 분기부 (43) 가 형성되어 있다. 연료 분사관 (42) 은, 이 분기부 (43) 로부터 타단부를 향하여 복수의 분기관 (본 실시형태 1 에서는 3 개의 분기관 (42a, 42b, 42c)) 으로 분기되어 있다. 예를 들어, 연료 분사관 (42) 의 분기관 (42a, 42b, 42c) 중, 분기관 (42a) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이 1 개의 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (32) 에 접속되어 있다. 연료 분사관 (42) 은, 분기관 (42a) 을 통해, 이 연료 분사 밸브 (30) 와 연료 분사 펌프 (41) 를 연통시킨다. 이와 마찬가지로, 나머지의 분기관 (42b, 42c) 은, 다른 각 연료 분사 밸브 (30) 에 각각 접속되어 있다.The fuel injection pipe 42 is a pipe for allowing fuel to flow between the fuel injection pump 41 and the fuel injection valve 30 . For example, as shown in FIG. 2 , one end of the fuel injection pipe 42 is connected to a discharge port of the fuel injection pump 41 . Moreover, the branch part 43 is formed in the intermediate part of the fuel injection pipe 42. As shown in FIG. The fuel injection pipe 42 branches from this branching part 43 toward the other end into a plurality of branch pipes (three branch pipes 42a, 42b, 42c in the first embodiment). For example, among the branch pipes 42a , 42b , and 42c of the fuel injection pipe 42 , the branch pipe 42a is, as shown in FIG. 2 , the internal flow path 32 of one fuel injection valve 30 . is connected to The fuel injection pipe 42 connects this fuel injection valve 30 and the fuel injection pump 41 via the branch pipe 42a. Similarly, the remaining branch pipes 42b and 42c are respectively connected to each other fuel injection valve 30 .

제어 밸브 (45) 는, 축압부 (81) 로부터 연료 분사 펌프 (41) 에 대한 작동유의 공급을 제어하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제어 밸브 (45) 는, 전자 밸브 등의 전동식의 개폐 밸브에 의해서 구성되고, 도시하지 않지만, 제어 밸브 (45) 에 의해서 구동되는 로직 밸브의 개폐에 의해서, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 펌프 (41) 와 축압부 (81) 를 연통 가능하게 형성된다. 제어 밸브 (45) 는, 연료의 분사 타이밍에 열림 상태가 되어, 축압부 (81) 내의 작동유를 연료 분사 펌프 (41) 에 공급한다. 연료 분사 펌프 (41) 는, 이 공급된 작동유의 압력을 이용하여, 연료 분사 밸브 (30) 에 연료를 압송한다. 한편, 제어 밸브 (45) 는, 연료의 분사 타이밍 이외의 기간, 닫힘 상태가 되어, 축압부 (81) 로부터 연료 분사 펌프 (41) 에 대한 작동유의 공급을 정지한다. 이와 같은 제어 밸브 (45) 의 개폐 구동의 타이밍은, 제어부 (92) 에 의해서 제어된다.The control valve 45 is a valve for controlling the supply of hydraulic oil from the pressure accumulator 81 to the fuel injection pump 41 . Specifically, the control valve 45 is constituted by an electric on/off valve such as a solenoid valve, and although not shown, by opening and closing a logic valve driven by the control valve 45, as shown in FIG. 2 , , the fuel injection pump 41 and the pressure accumulator 81 are formed to communicate with each other. The control valve 45 enters an open state at the fuel injection timing, and supplies the hydraulic oil in the pressure accumulator 81 to the fuel injection pump 41 . The fuel injection pump 41 pressurizes fuel to the fuel injection valve 30 using the pressure of this supplied hydraulic oil. On the other hand, the control valve 45 is in a closed state for a period other than the fuel injection timing, and stops supply of hydraulic oil from the pressure accumulator 81 to the fuel injection pump 41 . The timing of the opening/closing drive of the control valve 45 is controlled by the control unit 92 .

하류측 주수 계통 (50) 은, 본 실시형태 1 에 있어서의 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 물을 주입하는 제 1 주수 계통의 일례이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 하류측 주수 계통 (50) 은, 제 1 주수 펌프 (51) 와, 하류측 주수관 (52) 과, 역지 밸브 (54) 와, 제어 밸브 (55) 를 구비한다.The downstream side water injection system 50 is an example of the 1st water injection system which injects water into the 1st water injection position P1 of the fuel flow path in this Embodiment 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 2 , the downstream water injection system 50 includes a first water injection pump 51 , a downstream water injection pipe 52 , a check valve 54 , and a control valve 55 .

제 1 주수 펌프 (51) 는, 작동유의 압력을 이용하여 주수를 행하는 유압 구동식의 펌프이다. 상세하게는, 제 1 주수 펌프 (51) 는, 급수관 (72) 등을 통해서 물 공급 펌프 (71) 로부터 물을 받아 들인다. 제 1 주수 펌프 (51) 는, 이 받아 들인 물을, 하류측 주수관 (52) 및 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (33) 를 통해서, 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (32) 에 압송한다. 이로써, 제 1 주수 펌프 (51) 는, 본 실시형태 1 에 있어서의 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 물을 주입한다.The first water injection pump 51 is a hydraulically driven pump that performs water injection using the pressure of hydraulic oil. Specifically, the first water supply pump 51 receives water from the water supply pump 71 through the water supply pipe 72 or the like. The first water pump 51 transfers the received water through the downstream water main pipe 52 and the internal distribution path 33 of the fuel injection valve 30 to the internal circulation path of the fuel injection valve 30 ( 32) and sent to Thereby, the 1st water injection pump 51 injects water into the 1st water injection position P1 of the fuel flow path in this Embodiment 1. FIG.

하류측 주수관 (52) 은, 제 1 주수 펌프 (51) 에 의해서 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 주입되는 물을 유통시키기 위한 배관이다. 예를 들어, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 하류측 주수관 (52) 의 일단부는, 제 1 주수 펌프 (51) 의 토출구에 접속되어 있다. 또, 하류측 주수관 (52) 의 중도부에는, 분기부 (53) 가 형성되어 있다. 하류측 주수관 (52) 은, 이 분기부 (53) 로부터 타단부를 향하여 복수의 분기관 (본 실시형태 1 에서는 3 개의 분기관 (52a, 52b, 52c) 으로 분기되어 있다. 예를 들어, 하류측 주수관 (52) 의 분기관 (52a, 52b, 52c) 중, 분기관 (52a) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이 1 개의 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (33) 에 접속되어 있다. 하류측 주수관 (52) 은, 분기관 (52a) 을 통해, 이 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (33) 와 제 1 주수 펌프 (51) 를 연통시킨다. 이와 마찬가지로, 나머지의 분기관 (52b, 52c) 은, 다른 각 연료 분사 밸브 (30) 에 각각 접속되어 있다.The downstream water supply pipe 52 is a pipe for flowing water injected by the first water injection pump 51 to the first water injection position P1 of the fuel distribution path. For example, as shown in FIG. 2 , one end of the downstream water feed pipe 52 is connected to a discharge port of the first water feed pump 51 . Moreover, the branch part 53 is formed in the middle part of the downstream main water pipe 52. As shown in FIG. The downstream main water pipe 52 is branched from this branching part 53 toward the other end into a plurality of branch pipes (in the present embodiment 1, three branch pipes 52a, 52b, 52c. For example, Among the branch pipes 52a, 52b, and 52c of the downstream main water pipe 52, the branch pipe 52a is connected to the internal flow path 33 of one fuel injection valve 30 as shown in FIG. The downstream water supply pipe 52 communicates the internal flow path 33 of this fuel injection valve 30 and the first water supply pump 51 via the branch pipe 52a. The branch pipes 52b and 52c are respectively connected to each other fuel injection valve 30 .

역지 밸브 (54) 는, 하류측 주수관 (52) 내에서의 물의 유통 방향을 일방향으로 규제하여 물의 역류를 방지하기 위한 밸브이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 역지 밸브 (54) 는, 하류측 주수관 (52) 의 중도부 (예를 들어, 제 1 주수 펌프 (51) 와 분기부 (53) 사이의 부위) 에 형성된다. 역지 밸브 (54) 는, 제 1 주수 펌프 (51) 측으로부터 연료 유통 경로측 (본 실시형태 1 에서는 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (32, 33측)) 을 향하는 물의 유통을 가능하게 하여, 이 역류를 방지한다.The check valve 54 is a valve for preventing the reverse flow of water by regulating the flow direction of water in the downstream main pipe 52 in one direction. As shown in FIG. 2 , the check valve 54 is formed in an intermediate portion of the downstream water main pipe 52 (eg, a portion between the first water injection pump 51 and the branching portion 53 ). The check valve 54 enables the circulation of water from the first water pump 51 side to the fuel circulation path side (internal circulation paths 32 and 33 sides of the fuel injection valve 30 in the first embodiment). Thus, this reverse flow is prevented.

제어 밸브 (55) 는, 축압부 (81) 로부터 제 1 주수 펌프 (51) 에 대한 작동유의 공급을 제어하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제어 밸브 (55) 는, 전자 밸브 등의 전동식의 개폐 밸브에 의해서 구성되고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 주수 펌프 (51) 와 축압부 (81) 를 연통 가능하게 형성된다. 제어 밸브 (55) 는, 제 1 주수 펌프 (51) 으로부터의 물을 연료 유통 경로에 주입하는 기간 (이하, 적당히 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간이라고 한다) 에 열림 상태가 되어, 축압부 (81) 내의 작동유를 제 1 주수 펌프 (51) 에 공급한다. 제 1 주수 펌프 (51) 는, 이 공급된 작동유의 압력을 이용하여, 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 물을 압송하여 주입한다. 한편, 제어 밸브 (55) 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간 이외의 기간, 닫힘 상태가 되어, 축압부 (81) 로부터 제 1 주수 펌프 (51) 에 대한 작동유의 공급을 정지한다. 이와 같은 제어 밸브 (55) 의 개폐 구동의 타이밍은, 제어부 (92) 에 의해서 제어된다.The control valve 55 is a valve for controlling the supply of hydraulic oil from the pressure accumulator 81 to the first water pump 51 . Specifically, the control valve 55 is constituted by an electric on/off valve such as a solenoid valve, and as shown in FIG. 2 , the first water pump 51 and the pressure accumulator 81 are formed to communicate with each other. . The control valve 55 is in an open state during a period during which water from the first water injection pump 51 is injected into the fuel distribution path (hereinafter referred to as a water injection period of the downstream side water injection system 50 as appropriate), and the pressure accumulating unit The hydraulic oil in (81) is supplied to the first water pump (51). The first water injection pump 51 pressurizes and injects water to the first water injection position P1 of the fuel distribution path by using the pressure of the supplied hydraulic oil. On the other hand, the control valve 55 is in a closed state for a period other than the water injection period of the downstream side water injection system 50 , and stops supply of hydraulic oil from the pressure accumulator 81 to the first water injection pump 51 . The timing of the opening/closing drive of the control valve 55 is controlled by the control unit 92 .

상류측 주수 계통 (60) 은, 본 실시형태 1 에 있어서의 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 물을 주입하는 제 2 주수 계통의 일례이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 상류측 주수 계통 (60) 은, 제 2 주수 펌프 (61) 와, 상류측 주수관 (62) 과, 역지 밸브 (64) 와, 제어 밸브 (65) 를 구비한다.The upstream water injection system 60 is an example of the second water injection system that injects water into the second water injection position P2 of the fuel flow path in the first embodiment. As shown in FIG. 2 , the upstream water injection system 60 includes a second water injection pump 61 , an upstream water supply pipe 62 , a check valve 64 , and a control valve 65 .

제 2 주수 펌프 (61) 는, 작동유의 압력을 이용하여 주수를 행하는 유압 구동식의 펌프이다. 상세하게는, 제 2 주수 펌프 (61) 는, 급수관 (72) 등을 통해서 물 공급 펌프 (71) 로부터 물을 받아 들인다. 제 2 주수 펌프 (61) 는, 이 받아 들인 물을, 상류측 주수관 (62) 을 통해서 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (32) 에 압송한다. 이로써, 제 2 주수 펌프 (61) 는, 본 실시형태 1 에 있어서의 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 물을 주입한다.The second water injection pump 61 is a hydraulically driven pump that performs water injection using the pressure of hydraulic oil. Specifically, the second water supply pump 61 receives water from the water supply pump 71 through the water supply pipe 72 or the like. The second water pump 61 pressurizes the received water to the internal distribution path 32 of the fuel injection valve 30 through the upstream water main pipe 62 . Thereby, the 2nd water injection pump 61 injects water into the 2nd water injection position P2 of the fuel flow path in this Embodiment 1. As shown in FIG.

상류측 주수관 (62) 은, 제 2 주수 펌프 (61) 에 의해서 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 주입되는 물을 유통시키기 위한 배관이다. 예를 들어, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 상류측 주수관 (62) 의 일단부는, 제 2 주수 펌프 (61) 의 토출구에 접속되어 있다. 또, 상류측 주수관 (62) 의 중도부에는, 분기부 (63) 가 형성되어 있다. 상류측 주수관 (62) 은, 이 분기부 (63) 로부터 타단부를 향하여 복수의 분기관 (본 실시형태 1 에서는 3 개의 분기관 (62a, 62b, 62c)) 으로 분기되어 있다. 예를 들어, 상류측 주수관 (62) 의 분기관 (62a, 62b, 62c) 중, 분기관 (62a) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이 역지 밸브 (34a) 를 개재하여 1 개의 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (32) 에 접속되어 있다. 상류측 주수관 (62) 은, 분기관 (62a) 을 통해, 이 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (32) 와 제 2 주수 펌프 (61) 를 연통시킨다. 이와 마찬가지로, 나머지의 분기관 (62b, 62c) 은, 다른 각 연료 분사 밸브 (30) 에 각각 접속되어 있다.The upstream side water supply pipe 62 is a pipe for flowing water injected by the second water injection pump 61 to the second water injection position P2 of the fuel distribution path. For example, as shown in FIG. 2 , one end of the upstream water feed pipe 62 is connected to a discharge port of the second water feed pump 61 . Moreover, the branching part 63 is formed in the middle part of the upstream main water pipe 62. As shown in FIG. The upstream main water pipe 62 is branched from this branching part 63 toward the other end into a plurality of branch pipes (three branch pipes 62a, 62b, 62c in the first embodiment). For example, among the branch pipes 62a, 62b, and 62c of the upstream water main pipe 62, the branch pipe 62a has one fuel injection valve ( 30) is connected to the internal circulation path 32 . The upstream side water supply pipe 62 communicates the internal flow path 32 of this fuel injection valve 30 and the second water injection pump 61 via the branch pipe 62a. Similarly, the remaining branch pipes 62b and 62c are respectively connected to each other fuel injection valve 30 .

역지 밸브 (64) 는, 상류측 주수관 (62) 내에서의 물의 유통 방향을 일방향으로 규제하여 물의 역류를 방지하기 위한 밸브이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 역지 밸브 (64) 는, 상류측 주수관 (62) 의 중도부 (예를 들어, 제 2 주수 펌프 (61) 와 분기부 (63) 사이의 부위) 에 형성된다. 역지 밸브 (64) 는, 제 2 주수 펌프 (61) 측으로부터 연료 유통 경로측 (본 실시형태 1 에서는 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (32) 측) 을 향하는 물의 유통을 가능하게 하여, 이 역류를 방지한다.The check valve 64 is a valve for preventing the reverse flow of water by regulating the flow direction of water in the upstream water main pipe 62 in one direction. As shown in FIG. 2 , the check valve 64 is provided at an intermediate portion of the upstream water main pipe 62 (eg, a portion between the second water feed pump 61 and the branch portion 63 ). The check valve 64 enables the flow of water from the second water injection pump 61 side toward the fuel flow path side (in the present embodiment, the internal flow path 32 side of the fuel injection valve 30), Prevent this backflow.

제어 밸브 (65) 는, 축압부 (81) 로부터 제 2 주수 펌프 (61) 에 대한 작동유의 공급을 제어하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제어 밸브 (65) 는, 전자 밸브 등의 전동식의 개폐 밸브에 의해서 구성되고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 2 주수 펌프 (61) 와 축압부 (81) 를 연통 가능하게 형성된다. 제어 밸브 (65) 는, 제 2 주수 펌프 (61) 로부터의 물을 연료 유통 경로에 주입하는 기간 (이하, 적당히 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간이라고 한다) 에 열림 상태가 되어, 축압부 (81) 내의 작동유를 제 2 주수 펌프 (61) 에 공급한다. 제 2 주수 펌프 (61) 는, 이 공급된 작동유의 압력을 이용하여, 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 물을 압송하여 주입한다. 한편, 제어 밸브 (65) 는, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간 이외의 기간, 닫힘 상태가 되어, 축압부 (81) 로부터 제 2 주수 펌프 (61) 에 대한 작동유의 공급을 정지한다. 이와 같은 제어 밸브 (65) 의 개폐 구동의 타이밍은, 제어부 (92) 에 의해서 제어된다.The control valve 65 is a valve for controlling the supply of hydraulic oil from the pressure accumulator 81 to the second water injection pump 61 . Specifically, the control valve 65 is constituted by an electric on/off valve such as a solenoid valve, and as shown in FIG. 2 , the second water injection pump 61 and the pressure accumulator 81 are formed to communicate with each other. . The control valve 65 enters an open state during a period during which water from the second water injection pump 61 is injected into the fuel distribution path (hereinafter referred to as a water supply period of the upstream water injection system 60 as appropriate), and the pressure accumulating unit The hydraulic oil in (81) is supplied to the second water pump (61). The second water injection pump 61 pressurizes and injects water to the second water injection position P2 of the fuel distribution path by using the pressure of the supplied hydraulic oil. On the other hand, the control valve 65 enters a closed state for a period other than the water injection period of the upstream water injection system 60 , and stops supply of hydraulic oil from the pressure accumulator 81 to the second water injection pump 61 . The timing of the opening/closing drive of the control valve 65 is controlled by the control unit 92 .

여기서, 본 실시형태 1 에 있어서의 연료 유통 경로는, 연료 분사 펌프 (41) 로부터 연료 분사 밸브 (30) 의 분사구 (31) 에 이르는 연료의 유통 경로이다. 예를 들어, 이 연료 유통 경로는, 분기관 (42a ∼ 42c) 등을 포함하는 연료 분사관 (42) 과, 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (32) 에 의해서 형성된다. 제 1 주수 위치 (P1) 는, 이 연료 유통 경로에 있어서의 소정의 위치이다. 본 실시형태 1 에 있어서, 제 1 주수 위치 (P1) 는, 예를 들어 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (32) 중 분사구 (31) 근방의 위치, 즉, 연료 유통 경로에 있어서의 연료의 유통 방향 최하류에 존재하는 소정량의 연료 (후술하는 도 3 에 나타내는 제 1 연료층 (F1) 의 연료) 와 가장 가까운 상류의 위치이다. 제 2 주수 위치 (P2) 는, 이 연료 유통 경로 중, 하류측 주수 계통 (50) 보다 연료의 유통 방향 상류측의 위치이다. 본 실시형태 1 에 있어서, 제 2 주수 위치 (P2) 는, 예를 들어 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (32) 중 연료 분사 펌프 (41) 측의 위치, 즉, 제 1 주수 위치 (P1) 보다 연료의 유통 방향 상류측의 위치이다. 또한, 본 실시형태 1 에 있어서, 연료의 유통 방향은, 연료 분사 펌프 (41) 로부터 연료 분사관 (42) 등을 통해서 연료 분사 밸브 (30) 의 분사구 (31) 를 향하는 방향이다.Here, the fuel flow path in the first embodiment is a fuel flow path from the fuel injection pump 41 to the injection port 31 of the fuel injection valve 30 . For example, this fuel flow path is formed by the fuel injection pipe 42 containing branch pipes 42a-42c etc., and the internal flow path 32 of the fuel injection valve 30 . The first water injection position P1 is a predetermined position in this fuel distribution path. In the first embodiment, the first water injection position P1 is, for example, as shown in FIG. 2 , a position near the injection port 31 in the internal flow path 32 of the fuel injection valve 30 , that is, It is a position upstream closest to the predetermined amount of fuel (fuel of the 1st fuel layer F1 shown in FIG. 3 mentioned later) which exists in the most downstream in the flow direction of a fuel in a fuel distribution path|route. The second water injection position P2 is a position on the upstream side in the fuel flow direction from the downstream side water injection system 50 in this fuel flow path. In the first embodiment, the second water injection position P2 is, for example, as shown in FIG. 2 , a position on the fuel injection pump 41 side among the internal circulation paths 32 of the fuel injection valve 30; That is, it is a position on the upstream side of the flow direction of a fuel rather than the 1st water injection position P1. In addition, in this Embodiment 1, the flow direction of fuel is the direction toward the injection port 31 of the fuel injection valve 30 via the fuel injection pipe 42 etc. from the fuel injection pump 41.

물 공급 펌프 (71) 는, 상기 서술한 연료 유통 경로에 주입되는 물을 제 1 주수 펌프 (51) 및 제 2 주수 펌프 (61) 에 공급하기 위한 펌프이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 물 공급 펌프 (71) 는, 급수관 (72) 등을 통해 제 1 주수 펌프 (51) 및 제 2 주수 펌프 (61) 와 연통 가능하게 접속된다. 급수관 (72) 의 일단부는, 물 공급 펌프 (71) 에 접속되어 있다. 또, 급수관 (72) 은, 중도부에서 분기관 (72a, 72b) 으로 분기되어 있다. 급수관 (72) 의 일방의 분기관 (72a) 은, 역지 밸브 (73a) 를 개재하여 제 1 주수 펌프 (51) 에 접속되어 있다. 급수관 (72) 의 타방의 분기관 (72b) 은, 역지 밸브 (73b) 를 개재하여 제 2 주수 펌프 (61) 에 접속되어 있다. 물 공급 펌프 (71) 는, 급수 탱크 (도시 생략) 에 저류되어 있는 물을, 급수관 (72) 의 분기관 (72a) 등을 통해서 제 1 주수 펌프 (51) 에 공급함과 함께, 급수관 (72) 의 분기관 (72b) 등을 통해서 제 2 주수 펌프 (61) 에 공급한다. 역지 밸브 (73a) 는, 물 공급 펌프 (71) 측으로부터 제 1 주수 펌프 (51) 측을 향하는 물의 유통을 가능하게 하여, 이 역류를 방지한다. 역지 밸브 (73b) 는, 물 공급 펌프 (71) 측으로부터 제 2 주수 펌프 (61) 측을 향하는 물의 유통을 가능하게 하여, 이 역류를 방지한다.The water supply pump 71 is a pump for supplying the first water supply pump 51 and the second water injection pump 61 with water injected into the fuel distribution path described above. As shown in FIG. 2 , the water supply pump 71 is connected to the first water feed pump 51 and the second water feed pump 61 via a water feed pipe 72 or the like so that communication is possible. One end of the water supply pipe 72 is connected to a water supply pump 71 . Moreover, the water supply pipe 72 is branched into branch pipe 72a, 72b in the intermediate part. One branch pipe 72a of the water supply pipe 72 is connected to the first water supply pump 51 via a check valve 73a. The other branch pipe 72b of the water supply pipe 72 is connected to the second water supply pump 61 via a check valve 73b. The water supply pump 71 supplies water stored in a water supply tank (not shown) to the first water supply pump 51 through a branch pipe 72a of the water supply pipe 72 , and the water supply pipe 72 . It is supplied to the second water supply pump 61 through a branch pipe 72b or the like of The check valve 73a enables the flow of water from the water supply pump 71 side toward the first water supply pump 51 side, and prevents this reverse flow. The check valve 73b enables the flow of water from the water supply pump 71 side toward the second water supply pump 61 side, and prevents this reverse flow.

축압부 (81) 는, 연료 압송 계통 (40), 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 을 각각 작동시키는 작동유의 압력을 축적하는 것이다. 축압부 (81) 는, 작동유를 저장 가능한 축압실을 내부에 형성하는 중공의 구조체로서, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 배관 등을 통해 고압 펌프 (82) 와 연통 가능하게 접속된다. 축압부 (81) 는, 고압 펌프 (82) 로부터 토출 (압송) 된 작동유를 내부의 축압실에 저류하고, 이로써, 작동유의 압력을 축적한다. 이와 같이 축압부 (81) 에 축적되는 작동유의 압력은, 고압 펌프 (82) 로부터 축압부 (81) 에 대한 작동유의 토출량에 의해서 조정된다. 축압부 (81) 에 축적된 작동유의 압력은, 연료 압송 계통 (40) 의 연료 분사 펌프 (41) 의 작동과, 하류측 주수 계통 (50) 의 제 1 주수 펌프 (51) 의 작동과, 상류측 주수 계통 (60) 의 제 2 주수 펌프 (61) 의 작동에 공용 (共用) 된다.The pressure accumulator 81 accumulates the pressure of hydraulic oil for operating the fuel pressure feed system 40 , the downstream side injection system 50 , and the upstream side injection system 60 , respectively. The pressure accumulating unit 81 is a hollow structure having a pressure accumulating chamber capable of storing hydraulic oil therein, and as shown in FIG. 2 , is connected to a high pressure pump 82 through a pipe or the like so as to communicate with each other. The pressure accumulator 81 stores the hydraulic oil discharged (pressure-fed) from the high-pressure pump 82 in an internal pressure accumulation chamber, thereby accumulating the pressure of the hydraulic oil. Thus, the pressure of the hydraulic oil accumulated in the pressure accumulator 81 is adjusted by the discharge amount of the hydraulic oil from the high pressure pump 82 to the pressure accumulator 81 . The pressure of the hydraulic oil accumulated in the pressure accumulator 81 is determined by the operation of the fuel injection pump 41 of the fuel pressure delivery system 40 , the operation of the first injection pump 51 of the downstream injection system 50 , and the upstream operation of the fuel injection pump 41 . It is used for the operation of the second water pump 61 of the side water injection system 60 .

검출부 (91) 는, 선박용 디젤 엔진 (10) (도 1 참조) 의 크랭크 각도를 검출하는 것이다. 본 실시형태 1 에 있어서, 검출부 (91) 는, 실린더 (12) 내에서의 피스톤 (15) 의 1 사이클의 왕복 운동에 수반하여 회전 운동하는 크랭크 (4) 의 회전 각도 (즉 크랭크 각도) 를 검출한다. 이 때, 검출부 (91) 는, 크랭크 (4) 의 기준 상태로부터의 회전 각도를 크랭크 각도로서 검출한다. 또한, 크랭크 (4) 의 기준 상태로는, 예를 들어, 피스톤 (15) 이 하사점 또는 상사점에 위치할 때의 크랭크 (4) 상태 등을 들 수 있다. 검출부 (91) 는, 시간의 경과에 수반하여 크랭크 각도를 검출하고, 그때마다, 검출된 크랭크 각도를 나타내는 전기 신호를 제어부 (92) 에 송신한다.The detection part 91 detects the crank angle of the marine diesel engine 10 (refer FIG. 1). In the first embodiment, the detection unit 91 detects the rotation angle (that is, the crank angle) of the crank 4 which rotates with one cycle of reciprocating motion of the piston 15 in the cylinder 12 . do. At this time, the detection part 91 detects the rotation angle from the reference state of the crank 4 as a crank angle. In addition, as a reference state of the crank 4, the state of the crank 4 at the time of the piston 15 being located at bottom dead center or top dead center, etc. are mentioned, for example. The detection unit 91 detects a crank angle with passage of time, and transmits an electric signal indicating the detected crank angle to the control unit 92 each time.

제어부 (92) 는, 연료 및 물의 층상 분사 타이밍과, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 타이밍과, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 타이밍을 제어한다. 본 실시형태 1 에 있어서, 연료 및 물의 층상 분사 타이밍은, 선박용 디젤 엔진 (10) 의 실린더 (12) 내의 연소실 (17) (도 1 참조) 에 연료 분사 밸브 (30) 로부터 연료 및 물을 층상으로 분사하는 타이밍을 의미한다. 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 타이밍은, 제 1 주수 펌프 (51) 에 의해서 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 주수를 개시하는 주수 개시 타이밍과, 이 제 1 주수 위치 (P1) 에 대한 주수를 종료하는 주수 종료 타이밍을 의미한다. 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 타이밍은, 제 2 주수 펌프 (61) 에 의해서 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 주수를 개시하는 주수 개시 타이밍과, 이 제 2 주수 위치 (P2) 에 대한 주수를 종료하는 주수 종료 타이밍을 의미한다.The control unit 92 controls the layer injection timing of fuel and water, the water injection timing of the downstream side water injection system 50 , and the water injection timing of the upstream side water injection system 60 . In the first embodiment, the fuel and water lamellar injection timing is the fuel and water stratified from the fuel injection valve 30 to the combustion chamber 17 (refer to FIG. 1) in the cylinder 12 of the marine diesel engine 10. It means the timing of spraying. The water injection timing of the downstream side water injection system 50 is the water injection start timing at which water injection is started by the first water injection pump 51 at the first water injection position P1 of the fuel distribution path, and the first water injection position P1. It means the timing of the end of the number of weeks to end the number of weeks. The water injection timing of the upstream water injection system 60 is the water injection start timing at which water injection is started by the second water injection pump 61 at the second water injection position P2 of the fuel flow path, and the second water injection position P2. It means the timing of the end of the number of weeks to end the number of weeks.

구체적으로는, 제어부 (92) 는, 각종 프로그램을 실행하기 위한 CPU, 메모리 및 시퀀서 등에 의해서 구성된다. 제어부 (92) 는, 검출부 (91) 로부터 전기 신호를 수신하고, 수신된 전기 신호에 나타나는 크랭크 각도가 소정의 회전 각도가 되는 타이밍에 열림 상태가 되도록, 연료 압송 계통 (40) 의 제어 밸브 (45) 의 개폐 구동을 제어한다. 제어부 (92) 는, 이 제어 밸브 (45) 의 개폐 구동의 제어를 통하여, 연료 분사 펌프 (41) 의 작동 타이밍을 제어한다. 이로써, 제어부 (92) 는, 연료 분사 밸브 (30) 로부터 연소실 (17) 에 대한 연료 및 물의 층상 분사 타이밍을 제어한다.Specifically, the control unit 92 is constituted by a CPU for executing various programs, a memory, a sequencer, and the like. The control unit 92 receives the electric signal from the detection unit 91, and the control valve 45 of the fuel pressure delivery system 40 is opened at the timing at which the crank angle shown in the received electric signal becomes a predetermined rotation angle. ) to control the opening/closing drive. The control unit 92 controls the operation timing of the fuel injection pump 41 through control of the opening/closing drive of the control valve 45 . Thereby, the control part 92 controls the layered injection timing of fuel and water from the fuel injection valve 30 to the combustion chamber 17 .

이 층상 분사 타이밍에서는, 연료 분사 펌프 (41) 에 의해서 연료 유통 경로에 압송된 연료 중 엔진 부하에 따른 필요량의 연료와, 제 1 주수 펌프 (51) 에 의해서 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 주입된 물과, 제 2 주수 펌프 (61) 에 의해서 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 주입된 물이, 연료 분사 펌프 (41) 의 압송 작용에 의해서 연료 분사 밸브 (30) 로부터 연소실 (17) 에 층상으로 분사된다. 그 후, 이 연료 유통 경로 (본 실시형태 1 에서는 연료 분사관 (42) 및 연료 분사 밸브 (30) 의 내부 유통 경로 (32) 에 의해서 구성되는 연료 유통 경로) 는, 분사되지 않고 남은 연료로 채워진 상태가 된다.At this stratified injection timing, a required amount of fuel according to the engine load among the fuel pumped to the fuel distribution path by the fuel injection pump 41 and the first water injection position P1 in the fuel distribution path by the first water injection pump 51 ) and the water injected into the second water injection position P2 of the fuel distribution path by the second injection pump 61 by the pressure feeding action of the fuel injection pump 41 to the fuel injection valve 30 It is sprayed in a layered manner from the combustion chamber (17). Thereafter, this fuel flow path (in the present embodiment, the fuel flow path constituted by the fuel injection pipe 42 and the internal flow path 32 of the fuel injection valve 30) is filled with the fuel remaining without being injected. become a state

또, 제어부 (92) 는, 상기 서술한 연료 및 물의 층상 분사 타이밍 이외의 기간에 있어서, 연료로 채워진 상태에 있는 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 및 제 2 주수 위치 (P2) 에 물을 각각 주입하도록, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 타이밍 및 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 타이밍을 제어한다. 이 때, 제어부 (92) 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간과 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간의 적어도 일부가 겹치도록, 선박용 디젤 엔진 (10) 의 엔진 부하에 따라서, 하류측 주수 계통 (50) 의 제 1 주수 펌프 (51) 에 의한 주수 개시 타이밍과 상류측 주수 계통 (60) 의 제 2 주수 펌프 (61) 에 의한 주수 개시 타이밍을 제어한다.Moreover, the control part 92 WHEREIN: In the period other than the above-mentioned layered injection timing of fuel and water, the 1st water injection position P1 and the 2nd water injection position P2 of the fuel distribution path which are in a state filled with fuel are water-filled. The watering timing of the downstream side watering system 50 and the watering timing of the upstream side watering system 60 are controlled so as to inject each. At this time, the control part 92 is downstream according to the engine load of the marine diesel engine 10 so that at least a part of the water injection period of the downstream side water supply system 50 and the water supply period of the upstream side water supply system 60 may overlap. The water injection start timing by the first water injection pump 51 of the side water injection system 50 and the water injection start timing by the second water injection pump 61 of the upstream side water injection system 60 are controlled.

본 실시형태 1 에서는, 연료로 채워진 상태에 있는 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 및 제 2 주수 위치 (P2) 에 물을 각각 주입함으로써, 이들 연료 및 물의 각 층으로 이루어지는 층상 액체가 연료 유통 경로 내에 형성된다. 도 3 은, 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 연료 유통 경로 내의 층상 액체의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 도 3 에 있어서, 분사구측은, 연료 분사 밸브 (30) 의 분사구 (31) 측, 즉, 연료 유통 경로에 있어서의 연료의 유통 방향 하류측이다. 연료 분사 펌프측은, 연료 압송 계통 (40) 의 연료 분사 펌프 (41) 측, 즉, 연료 유통 경로에 있어서의 연료의 유통 방향 상류측이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 이 층상 액체 (200) 는, 분사구측으로부터 연료 분사 펌프측을 향하여 배열된 복수의 액체층, 예를 들어, 제 1 액체층 (L1), 제 2 액체층 (L2), 제 3 액체층 (L3), 제 4 액체층 (L4) 및 제 5 액체층 (L5) 에 의해서 구성된다.In the first embodiment, by injecting water into the first water injection position P1 and the second water injection position P2 of the fuel distribution path in the state of being filled with fuel, respectively, the layered liquid composed of these fuel and each layer of water is converted into fuel formed within the distribution channel. Fig. 3 is a diagram showing a configuration example of a layered liquid in a fuel flow path according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 3 , the injection port side is the injection port 31 side of the fuel injection valve 30 , ie, the downstream side in the flow direction of the fuel in the fuel flow path. The fuel injection pump side is the fuel injection pump 41 side of the fuel pressure feeding system 40, ie, the flow direction upstream side of the fuel in a fuel flow path|route. As shown in FIG. 3 , the layered liquid 200 has a plurality of liquid layers arranged from the injection port side toward the fuel injection pump side, for example, a first liquid layer (L1) and a second liquid layer (L2). , a third liquid layer (L3), a fourth liquid layer (L4) and a fifth liquid layer (L5).

제 1 액체층 (L1) 은, 층상 액체 (200) 중 최하류의 액체층이다. 층상 액체 (200) 는, 이 제 1 액체층 (L1) 으로서 제 1 연료층 (F1) 을 포함한다. 제 1 연료층 (F1) 은, 층상 액체 (200) 에 포함되는 복수 (도 3 에서는 3 개) 의 연료층 중, 분사구측부터 세어 1 층째의 연료층이고, 연료의 유통 방향 최하류에 존재하는 소정량의 연료로 이루어진다.The first liquid layer L1 is the most downstream liquid layer among the layered liquids 200 . The layered liquid 200 includes a first fuel layer F1 as this first liquid layer L1. The first fuel layer F1 is the first fuel layer counted from the injection port side among the plurality of fuel layers (three in FIG. 3 ) included in the layered liquid 200 , and is present in the most downstream direction in the fuel flow direction. It consists of a certain amount of fuel.

제 2 액체층 (L2) 은, 층상 액체 (200) 중 제 1 액체층 (L1) 과 가장 가까운 상류의 액체층이다. 층상 액체 (200) 는, 이 제 2 액체층 (L2) 으로서 제 1 주수층 (W1) 을 포함한다. 제 1 주수층 (W1) 은, 층상 액체 (200) 에 포함되는 복수 (도 3 에서는 2 개) 의 주수층 중, 분사구측부터 세어 1 층째의 주수층이다. 이 제 1 주수층 (W1) 은, 제 1 주수 펌프 (51) 에 의해서 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 필요량의 물이 주입됨으로써 형성된다.The second liquid layer L2 is an upstream liquid layer closest to the first liquid layer L1 among the layered liquids 200 . The layered liquid 200 includes the first water injection layer W1 as the second liquid layer L2. The first water injection layer W1 is the first water injection layer counted from the injection port side among the plurality (two in FIG. 3 ) water injection layers included in the layered liquid 200 . This first water injection layer W1 is formed by injecting a required amount of water into the first water injection position P1 of the fuel distribution path by the first water injection pump 51 .

제 3 액체층 (L3) 은, 층상 액체 (200) 중 제 2 액체층 (L2) 과 가장 가까운 상류의 액체층이다. 층상 액체 (200) 는, 이 제 3 액체층 (L3) 으로서 제 2 연료층 (F2) 을 포함한다. 제 2 연료층 (F2) 은, 층상 액체 (200) 에 포함되는 복수의 연료층 중, 분사구측부터 세어 2 층째의 연료층이다. 이 제 2 연료층 (F2) 은, 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 주입된 물의 층과 제 2 주수 위치 (P2) 에 주입된 물의 층 사이에 끼워진 연료로 이루어진다.The third liquid layer L3 is an upstream liquid layer closest to the second liquid layer L2 among the layered liquids 200 . The layered liquid 200 includes the second fuel layer F2 as the third liquid layer L3. The second fuel layer F2 is a fuel layer of the second layer, counting from the injection port side, among the plurality of fuel layers included in the layered liquid 200 . This second fuel layer F2 consists of a fuel sandwiched between the layer of water injected into the first water injection position P1 of the fuel distribution path and the layer of water injected at the second water injection position P2.

제 4 액체층 (L4) 은, 층상 액체 (200) 중 제 3 액체층 (L3) 과 가장 가까운 상류의 액체층이다. 층상 액체 (200) 는, 이 제 4 액체층 (L4) 으로서 제 2 주수층 (W2) 을 포함한다. 제 2 주수층 (W2) 은, 층상 액체 (200) 에 포함되는 복수의 주수층 중, 분사구측부터 세어 2 층째의 주수층이다. 이 제 2 주수층 (W2) 은, 제 2 주수 펌프 (61) 에 의해서 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 필요량의 물이 주입됨으로써 형성된다.The fourth liquid layer L4 is an upstream liquid layer closest to the third liquid layer L3 among the layered liquids 200 . The layered liquid 200 includes the second water injection layer W2 as the fourth liquid layer L4. The second water injection layer W2 is a second water injection layer counted from the injection port side among the plurality of water injection layers included in the layered liquid 200 . This second water injection layer W2 is formed by injecting a required amount of water into the second water injection position P2 of the fuel distribution path by the second water injection pump 61 .

제 5 액체층 (L5) 은, 층상 액체 (200) 중 최상류의 액체층이다. 층상 액체 (200) 는, 이 제 5 액체층 (L5) 으로서 제 3 연료층 (F3) 을 포함한다. 제 3 연료층 (F3) 은, 층상 액체 (200) 에 포함되는 복수의 연료층 중, 분사구측부터 세어 3 층째의 연료층이다. 이 제 3 연료층 (F3) 은, 제 2 주수층 (W2) 과 가장 가까운 상류에 존재하는 연료로 이루어진다.The fifth liquid layer L5 is an uppermost liquid layer among the layered liquids 200 . The layered liquid 200 includes a third fuel layer F3 as this fifth liquid layer L5. The third fuel layer F3 is a fuel layer of the third layer, counting from the injection port side, among the plurality of fuel layers included in the layered liquid 200 . This 3rd fuel layer F3 consists of the fuel which exists in the upstream closest to the 2nd water injection layer W2.

이와 같은 연료 및 물의 층상 액체 (200) 는, 피스톤 (15) 의 1 사이클의 왕복 운동마다, 연료 분사 밸브 (30) 의 분사구 (31) 로부터 실린더 (12) 내의 연소실 (17) 에 분사된다. 이 때, 연소실 (17) 에 대한 연료의 1 회당 분사량, 즉, 층상 액체 (200) 의 연료 분사량 Qfa 는, 제 1 연료층 (F1) 의 연료량 Qf1 과 제 2 연료층 (F2) 의 연료량 Qf2 와 제 3 연료층 (F3) 의 연료량 Qf3 의 합 (= Qf1 + Qf2 + Qf3) 에 의해서 나타내어진다. 이 층상 액체 (200) 의 연료 분사량 Qfa 는, 엔진 부하의 증가에 수반하여 증가하고, 감소에 수반하여 감소한다.Such a layered liquid 200 of fuel and water is injected into the combustion chamber 17 in the cylinder 12 from the injection port 31 of the fuel injection valve 30 for every reciprocating motion of the piston 15 in one cycle. At this time, the injection amount per one time of the fuel to the combustion chamber 17, ie, the fuel injection amount Qfa of the layered liquid 200, is the fuel amount Qf1 of the first fuel layer F1 and the fuel amount Qf2 of the second fuel layer F2, It is represented by the sum (= Qf1 + Qf2 + Qf3) of the fuel amount Qf3 of the 3rd fuel layer F3. The fuel injection amount Qfa of this layered liquid 200 increases with an increase in engine load, and decreases with a decrease.

또, 층상 액체 (200) 에 있어서의 주수층간의 연료량 (본 실시형태 1 에서는 제 1 주수층 (W1) 과 제 2 주수층 (W2) 사이에 끼워진 제 2 연료층 (F2) 의 연료량 Qf2) 은, 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 의 각 주수 개시 타이밍의 제어에 의해서 조정된다. 이 때, 주수층간의 연료량 (= Qf2) 은, 엔진 부하에 따른 연료 분사량 Qfa 에 대해서 일정한 비율이 되도록 조정되는 것이 바람직하다.In addition, the fuel amount between the water casting layers in the layered liquid 200 (in the present embodiment 1, the fuel amount Qf2 in the second fuel layer F2 sandwiched between the first water casting layer W1 and the second water casting layer W2) is , is adjusted by control of the respective watering start timings of the downstream side watering system 50 and the upstream side watering watering system 60 . At this time, it is preferable that the fuel amount (= Qf2) between water-casting layers is adjusted so that it may become a fixed ratio with respect to the fuel injection amount Qfa according to an engine load.

한편, 연소실 (17) 에 대한 1 회의 연료 분사에 있어서의 물 분사량, 즉, 층상 액체 (200) 의 물 분사량 Qwa 는, 제 1 주수층 (W1) 의 주수량 Qw1 과 제 2 주수층 (W2) 의 주수량 Qw2 의 합 (= Qw1 + Qw2) 에 의해서 나타내어진다. 이 층상 액체 (200) 의 물 분사량 Qwa 는, NOx 의 저감 및 연비의 향상을 달성하도록, 엔진 부하에 따라서 필요량에 조정된다. 이 때, 제 1 주수층 (W1) 의 주수량 Qw1 과 제 2 주수층 (W2) 의 주수량 Qw2 의 비, 즉, 하류측 주수 계통 (50) 에 의한 주수량과 상류측 주수 계통 (60) 에 의한 주수량의 비는, 일정한 것이 바람직하다.On the other hand, the water injection amount in one fuel injection to the combustion chamber 17, ie, the water injection amount Qwa of the layered liquid 200, is the water injection amount Qw1 of the first water injection layer W1 and the water injection amount Qw1 of the second water injection layer W2. It is expressed by the sum of the water quantity Qw2 (= Qw1 + Qw2). The water injection amount Qwa of this layered liquid 200 is adjusted to a required amount according to the engine load so as to achieve reduction of NOx and improvement of fuel economy. At this time, the ratio of the water injection amount Qw1 of the first water injection layer W1 and the water injection amount Qw2 of the second water injection layer W2, that is, the water supply amount by the downstream side water supply system 50 and the upstream side water injection system 60 It is preferable that the ratio of the water supply amount by is constant.

다음으로, 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 주수층간의 연료량을 조정하기 위한 주수 타이밍의 제어에 대해서 설명한다. 도 4 는, 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 주수 타이밍의 제어를 설명하기 위한 도면이다. 도 4 에 있어서, 밸브 제어 신호 S1 은, 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) (도 2 참조) 에 물을 주입하는 제 1 주수 펌프 (51) 의 제어 밸브 (55) 에 대해서 개폐 구동을 지시하기 위한 제어 신호이다. 밸브 제어 신호 S2 는, 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) (도 2 참조) 에 물을 주입하는 제 2 주수 펌프 (61) 의 제어 밸브 (65) 에 대해서 개폐 구동을 지시하기 위한 제어 신호이다. 도 5 는, 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 주수층간의 연료량의 조정을 설명하기 위한 도면이다. 도 5 에 있어서, 연료 기둥 (201) 은, 본 실시형태 1 에 있어서의 연료 유통 경로 내에 잔존하는 기둥상의 연료이다.Next, the control of the water injection timing for adjusting the fuel amount between water injection layers in Embodiment 1 of this invention is demonstrated. Fig. 4 is a diagram for explaining control of watering timing in Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 4 , the valve control signal S1 performs an opening/closing actuation of the control valve 55 of the first water injection pump 51 for injecting water into the first water injection position P1 (see FIG. 2 ) of the fuel flow path. It is a control signal for instructing. The valve control signal S2 is a control signal for instructing an opening/closing drive to the control valve 65 of the second water injection pump 61 that injects water into the second water injection position P2 (see FIG. 2 ) of the fuel flow path. am. It is a figure for demonstrating adjustment of the fuel amount between water-casting layers in Embodiment 1 of this invention. In FIG. 5 , a fuel column 201 is a columnar fuel remaining in the fuel flow path in the first embodiment.

본 실시형태 1 에 있어서, 제어부 (92) 는, 예를 들어 도 4 에 나타내는 밸브 제어 신호 S1, S2 를 제어 밸브 (55, 65) 에 각각 송신하여, 제어 밸브 (55, 65) 의 각 개폐 구동의 타이밍을 제어한다. 이로써, 제어부 (92) 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간과 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간의 적어도 일부가 겹치도록, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 타이밍 (1 층째 주수 타이밍) 과 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 타이밍 (2 층째 주수 타이밍) 을 엔진 부하에 따라서 제어한다. 이 때, 제어부 (92) 는, 바람직한 예로서, 하류측 주수 계통 (50) 에 의해서 주입된 물의 층과 상류측 주수 계통 (60) 에 의해서 주입된 물의 층 사이의 연료량이 엔진 부하에 따른 연료 분사량 Qfa 에 대해서 일정한 비율이 되도록, 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 의 각 주수 개시 타이밍을 제어한다.In the first embodiment, the control unit 92 transmits, for example, the valve control signals S1 and S2 shown in FIG. 4 to the control valves 55 and 65, respectively, and opens and closes the control valves 55 and 65 respectively. control the timing of Thereby, the control part 92 controls the watering timing of the downstream watering system 50 (1st floor watering) so that the watering period of the downstream watering system 50 and at least a part of the watering period of the upstream watering system 60 may overlap. timing) and the watering timing of the upstream side watering system 60 (second layer watering timing) are controlled according to the engine load. At this time, as a preferable example, the control unit 92 controls the amount of fuel between the layer of water injected by the downstream side injection system 50 and the layer of water injected by the upstream side injection system 60 , the fuel injection amount according to the engine load, as a preferable example. Each water injection start timing of the downstream side water injection system 50 and the upstream side water supply system 60 is controlled so that it may become a fixed ratio with respect to Qfa.

상세하게는, 제어부 (92) 는, 엔진 부하에 따라서, 주수의 대기 시간 ΔT 를 산출한다. 대기 시간 ΔT 는, 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 중, 앞서 주수를 개시한 주수 계통의 주수 피스톤의 작동 개시시부터 그 후에 주수를 개시하는 주수 계통의 주수 피스톤의 작동 개시시까지의 시간이다. 이 대기 시간 ΔT 는, 예를 들어, 선박의 항행 상황에 따라서 선박용 디젤 엔진 (10) 에 요구되는 엔진 부하시의 엔진 회전수 (단위 시간당 엔진 회전수) 와 연료 분사량 (연료의 1 회당 분사량) 과 주수량 (분사 1 회 분의 연료 중에 주입하는 수량) 을 각각 독립 변수 x, y, z 로서 포함하는 함수 f(x, y, z) 에 의해서 다음 식 (1) 과 같이 나타내어진다. 예를 들어, 제어부 (92) 는, 엔진 부하의 증가에 수반하여 대기 시간 ΔT 가 증가하고, 엔진 부하의 감소에 수반하여 대기 시간 ΔT 가 감소하도록 대기 시간 ΔT 를 산출한다.Specifically, the control unit 92 calculates the waiting time ΔT for water injection according to the engine load. The waiting time ΔT is the operation of the filling piston of the water supply system that starts watering from the start of the operation of the filling piston of the watering system that started watering before, among the downstream side watering system 50 and the upstream side watering system 60 , after which watering is started. time until start. This waiting time ΔT is, for example, the engine rotation speed (engine rotation speed per unit time) and the fuel injection amount (fuel injection amount per one time) at the time of engine load required for the marine diesel engine 10 according to the navigation condition of the ship; It is expressed as the following formula (1) by the function f(x, y, z) including the water injection amount (the amount injected into the fuel for one injection time) as independent variables x, y, z, respectively. For example, the control unit 92 calculates the waiting time ΔT so that the waiting time ΔT increases with an increase in the engine load, and the waiting time ΔT decreases with a decrease in the engine load.

대기 시간 ΔT = f(x, y, z) ··· (1) Waiting time ΔT = f(x, y, z) ... (1)

또한, 이들 엔진 회전수, 연료 분사량 및 주수량은, 선박용 디젤 엔진 (10) 의 시뮬레이션이나 실험 등의 결과에 기초하여 도출할 수 있다. 제어부 (92) 에는, 이 식 (1) 이 미리 설정되어 있다.In addition, these engine rotation speed, fuel injection amount, and water injection amount can be derived based on the results of simulations, experiments, etc. of the marine diesel engine 10. In the control part 92, this formula (1) is preset.

제어부 (92) 는, 상기한 대기 시간 ΔT 로서, 예를 들어, 하류측 주수 계통 (50) 의 대기 시간 ΔT1 을 산출한다. 하류측 주수 계통 (50) 의 대기 시간 ΔT1 은, 상류측 주수 계통 (60) 이 주수를 개시하고 나서 하류측 주수 계통 (50) 이 주수를 개시할 때까지의 시간, 즉, 제 2 주수 펌프 (61) 가 작동을 개시하고 나서 제 1 주수 펌프 (51) 가 작동을 개시할 때까지의 시간이다. 제어부 (92) 는, 이 산출된 대기 시간 ΔT1 만큼, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍을 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍보다 지연시킨다.The control unit 92 calculates, for example, the waiting time ΔT1 of the downstream side water supply system 50 as the above-described waiting time ΔT. The waiting time ΔT1 of the downstream side water supply system 50 is the time from when the upstream side water injection system 60 starts watering until the downstream side water injection system 50 starts watering, that is, the second water injection pump ( It is the time from when 61) starts operation until the first water pump 51 starts operation. The control unit 92 delays the watering start timing of the downstream side watering system 50 from the watering start timing of the upstream watering watering system 60 by this calculated waiting time ΔT1 .

구체적으로는, 제어부 (92) 는, 검출부 (91) 로부터 수신된 전기 신호에 나타내어지는 크랭크 각도를, 검출부 (91) 에 의해서 검출된 크랭크 각도 (이하, 적당히 크랭크 각도 검출치라고 한다) 로서 취득한다. 제어부 (92) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 검출치가 크랭크 각도 R1 이 된 타이밍 T1 에 상류측 주수 계통 (60) 의 제어 밸브 (65) 에 대해서 열림 구동을 지시한다. 이로써, 제어부 (92) 는, 상류측 주수 계통 (60) 의 제 2 주수 펌프 (61) 를 작동 개시시킨다. 이 제어에 기초하여, 제 2 주수 펌프 (61) 는, 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 대한 주수를 개시한다. 즉, 크랭크 각도 R1 의 타이밍 T1 은, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍이다. 이 타이밍 T1 에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 연료 유통 경로 내의 연료 기둥 (201) 중 제 2 주수 위치 (P2) 에 대한 물 (202) 의 주입이 개시되어 있다.Specifically, the control unit 92 acquires the crank angle indicated in the electrical signal received from the detection unit 91 as the crank angle detected by the detection unit 91 (hereinafter referred to as a crank angle detection value as appropriate). . As shown in FIG. 4 , the control unit 92 instructs the control valve 65 of the upstream water injection system 60 to open at the timing T1 when the crank angle detection value becomes the crank angle R1. Thereby, the control part 92 causes the 2nd water injection pump 61 of the upstream water injection system 60 to start operating. Based on this control, the second water injection pump 61 starts water injection to the second water injection position P2 of the fuel flow path. That is, the timing T1 of the crank angle R1 is the watering start timing of the upstream watering system 60 . At this timing T1, as shown in FIG. 5, injection|pouring of the water 202 with respect to the 2nd water injection position P2 among the fuel columns 201 in a fuel distribution path|route is started.

또한, 전회의 연료 분사 완료 후부터 상기 주수 개시 타이밍 (타이밍 T1) 까지의 기간 내의 타이밍 T0 에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 연료 기둥 (201) 에 대한 주수는 개시되어 있지 않다. 이 때의 연료 기둥 (201) 의 연료량은, 상기 서술한 연료 분사량 Qfa 에 상당한다.In addition, in timing T0 within the period from the completion of the last fuel injection to the said watering start timing (timing T1), as shown in FIG. 5, watering with respect to the fuel column 201 is not started. The fuel amount of the fuel column 201 at this time corresponds to the above-mentioned fuel injection amount Qfa.

이어서, 제어부 (92) 는, 상기 서술한 바와 같이 산출한 대기 시간 ΔT1 만큼, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍으로부터 지연시킨 타이밍에, 하류측 주수 계통 (50) 에 의한 주수를 개시시킨다. 구체적으로는, 제어부 (92) 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 대기 시간 ΔT1 을, 엔진 부하에 따른 엔진 회전수와 엔진 회전의 경과 시간을 기초로 크랭크 각도의 변화량 ΔR 로 변환한다. 제어부 (92) 는, 얻어진 크랭크 각도의 변화량 ΔR 과, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍 (타이밍 T1) 때의 크랭크 각도 R1 을 가산하여, 크랭크 각도 R2 를 산출한다. 제어부 (92) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 검출치가 크랭크 각도 R2 가 된 타이밍 T2 에 하류측 주수 계통 (50) 의 제어 밸브 (55) 에 대해서 열림 구동을 지시한다. 이로써, 제어부 (92) 는, 상류측 주수 계통 (60) 의 제 2 주수 펌프 (61) 의 작동을 계속하게 하면서, 하류측 주수 계통 (50) 의 제 1 주수 펌프 (51) 를 작동 개시시킨다. 이 제어에 기초하여, 제 1 주수 펌프 (51) 는, 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 대한 주수를 개시한다. 즉, 크랭크 각도 R2 의 타이밍 T2 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍이다. 한편, 제 2 주수 펌프 (61) 는, 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 대한 주수를 계속적으로 행하고 있다. 이 타이밍 T2 에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 연료 유통 경로 내의 연료 기둥 (201) 중, 제 2 주수 위치 (P2) 에 대한 물 (202) 의 주입이 계속적으로 행해지면서, 제 1 주수 위치 (P1) 에 대한 물 (203) 의 주입이 개시되고 있다.Next, the control unit 92 starts watering by the downstream watering system 50 at a timing delayed from the watering start timing of the upstream watering watering system 60 by the waiting time ΔT1 calculated as described above. . Specifically, the control unit 92 converts the standby time ΔT1 of the downstream side water supply system 50 into a change amount ΔR of the crank angle based on the engine rotation speed according to the engine load and the elapsed time of the engine rotation. The control unit 92 calculates the crank angle R2 by adding the obtained change amount ΔR of the crank angle and the crank angle R1 at the watering start timing (timing T1) of the upstream watering system 60 . As shown in FIG. 4 , the control unit 92 instructs the control valve 55 of the downstream side water injection system 50 to open at the timing T2 when the crank angle detection value becomes the crank angle R2 . Thereby, the control part 92 causes the 1st water injection pump 51 of the downstream water supply system 50 to start operating while continuing the operation of the 2nd water injection pump 61 of the upstream water injection system 60 . Based on this control, the first water injection pump 51 starts water injection to the first water injection position P1 of the fuel distribution path. That is, the timing T2 of the crank angle R2 is the watering start timing of the downstream watering system 50 . On the other hand, the second water injection pump 61 continuously pumps water to the second water injection position P2 of the fuel distribution path. At this timing T2, as shown in FIG. 5, while injection of the water 202 to the 2nd water injection position P2 is continuously performed among the fuel columns 201 in the fuel distribution path, the 1st water injection position P1 ) injection of water 203 into

그 후, 제 2 주수 펌프 (61) 는, 제어 밸브 (65) 가 닫힘 구동할 때까지의 기간, 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 대한 주수를 계속적으로 행한다. 이와 병행하여, 제 1 주수 펌프 (51) 는, 제어 밸브 (55) 가 닫힘 구동할 때까지의 기간, 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 대한 주수를 계속적으로 행한다.Thereafter, the second water injection pump 61 continuously pumps water to the second water injection position P2 of the fuel flow path for a period until the control valve 65 is driven to close. In parallel with this, the first water injection pump 51 continuously pumps water to the first water injection position P1 of the fuel flow path during the period until the control valve 55 is driven to close.

예를 들어, 도 4, 5 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 R2 부터 크랭크 각도 R3 (> R2) 까지의 시간 ΔT2 의 기간에서는, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 의 주입이 진행됨과 함께, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 의 주입이 진행된다. 이 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 의 주입에 수반하여, 제 1 주수 위치 (P1) 와 제 2 주수 위치 (P2) 사이의 연료는, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 을 넘어 유통 방향 상류측으로 되밀린다. 이로써, 제 1 주수 위치 (P1) 와 제 2 주수 위치 (P2) 사이의 연료량은, 감소하도록 조정된다.For example, as shown in Figs. 4 and 5 , in the period of time ΔT2 from the crank angle R2 to the crank angle R3 (> R2), the injection of the water 202 at the second water injection position P2 proceeds. , the injection of the water 203 at the first water injection position P1 proceeds. With the injection of the water 203 at the first water injection position P1, the fuel between the first water injection position P1 and the second water injection position P2 is converted into the water 202 at the second water injection position P2. ) and is pushed back to the upstream side in the distribution direction. Thereby, the fuel amount between the 1st water injection position P1 and the 2nd water injection position P2 is adjusted so that it may decrease.

계속해서, 크랭크 각도 R3 의 타이밍 T3 에서는, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 이, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 (연료 유통 경로의 폭 방향) 전역으로 퍼질 때까지 주입되고 있다. 이 때, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 은, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 연료 기둥 (201) 을, 제 2 주수 위치 (P2) 보다 하류측에 위치하는 하류측 연료 (201a) 와, 제 2 주수 위치 (P2) 보다 상류측에 위치하는 최상류 연료 (201b) 로 나눈다. 이 단계에 있어서, 제 1 주수 위치 (P1) 와 제 2 주수 위치 (P2) 사이의 연료는, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 의 주입이 진행되어도, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 을 넘어 유통 방향 상류측으로 되밀리는 경우가 없어진다. 이로써, 제 1 주수 위치 (P1) 와 제 2 주수 위치 (P2) 사이의 연료량의 조정이 종료되어, 하류측 연료 (201a) 의 연료량이 정해진다.Then, at the timing T3 of the crank angle R3, the water 202 of the 2nd water injection position P2 is inject|poured until the width direction (the width direction of a fuel distribution path|route) whole of the fuel column 201 spreads. At this time, as shown in FIG. 5, the water 202 of the 2nd water injection position P2 makes the fuel column 201 a downstream fuel 201a located downstream from the 2nd water injection position P2. and the most upstream fuel 201b located upstream from the second water injection position P2. In this step, even if the fuel between the first water injection position P1 and the second water injection position P2 is injected with the water 203 at the first water injection position P1, the second water injection position P2 There is no case of being pushed back upstream in the flow direction beyond the water 202 of the . Thereby, adjustment of the fuel amount between the 1st water injection position P1 and the 2nd water injection position P2 is complete|finished, and the fuel amount of the downstream fuel 201a is determined.

그 후, 제어부 (92) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 검출치가 크랭크 각도 R4 로 된 타이밍 T4 에 상류측 주수 계통 (60) 의 제어 밸브 (65) 에 대해서 닫힘 구동을 지시한다. 이로써, 제어부 (92) 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 제 1 주수 펌프 (51) 의 작동을 계속하게 하면서, 상류측 주수 계통 (60) 의 제 2 주수 펌프 (61) 를 작동 정지시킨다. 이 제어에 기초하여, 제 2 주수 펌프 (61) 는, 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 대한 주수를 종료한다. 즉, 크랭크 각도 R4 의 타이밍 T4 는, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 종료 타이밍이다. 한편, 제 1 주수 펌프 (51) 는, 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 대한 주수를 계속적으로 행하고 있다.Then, as shown in FIG. 4, the control part 92 instructs a closing drive with respect to the control valve 65 of the upstream water injection system 60 at timing T4 when the crank angle detection value became the crank angle R4. Thereby, the control part 92 stops the operation of the 2nd water injection pump 61 of the upstream water supply system 60, while continuing the operation|movement of the 1st water injection pump 51 of the downstream water supply system 50. As shown in FIG. Based on this control, the second water injection pump 61 ends the water injection with respect to the second water injection position P2 of the fuel flow path. That is, the timing T4 of the crank angle R4 is the watering end timing of the upstream watering system 60 . On the other hand, the first water injection pump 51 continuously pumps water to the first water injection position P1 of the fuel distribution path.

예를 들어, 도 4, 5 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 R3 부터 크랭크 각도 R4 (> R3) 까지의 시간 ΔT3 의 기간에서는, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 이 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역으로 퍼진 상태부터 더욱 주입됨과 함께, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 이 계속적으로 주입되고 있다. 이 단계에 있어서, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 의 주입은, 하류측 연료 (201a) 와 함께 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 을 유통 방향 상류측으로 밀면서 행해진다.For example, as shown in FIGS. 4 and 5 , in the period of time ΔT3 from the crank angle R3 to the crank angle R4 (> R3), the water 202 at the second water injection position P2 is transferred to the fuel column 201 . The water 203 of the 1st water injection position P1 is continuously injected while further injecting from the state which spread across the width direction of . In this step, the injection of the water 203 at the first water injection position P1 is performed while pushing the water 202 at the second water injection position P2 together with the downstream fuel 201a to the upstream side in the flow direction.

또, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 R4 의 타이밍 T4 에서는, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 이 필요량 주입된 상태로 되어 있다. 한편, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 은, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역으로 퍼질 때까지 주입된 상태로 되어 있다. 이 상태의 물 (203) 은, 연료 기둥 (201) 의 하류측 연료 (201a) 를, 제 1 주수 위치 (P1) 보다 하류측에 위치하는 최하류 연료 (201c) 와, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 과 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 사이에 끼워지는 주수층간 연료 (201d) 로 나눈다. 이로써, 주수층간 연료 (201d) 의 연료량, 즉 주수층간의 연료량 (= Qf2) 과, 최하류 연료 (201c) 의 연료량이 정해진다. 또한, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 이 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역으로 퍼질 때까지 주입되는 타이밍은, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 이 필요량 주입된 타이밍 T4 와 동일해도 되고, 전의 타이밍이어도 되며, 후의 타이밍이어도 된다.Moreover, as shown in FIG. 5, at the timing T4 of the crank angle R4, it is the state in which the water 202 of the 2nd water injection position P2 was inject|poured by the required amount. On the other hand, the water 203 of the 1st water injection position P1 is in the injected state until it spreads over the width direction whole area of the fuel column 201. The water 203 in this state is the downstream fuel 201a of the fuel column 201, the most downstream fuel 201c located downstream from the 1st water injection position P1, and the 2nd water injection position P2 . Thereby, the fuel amount of the fuel between the main water layers 201d, that is, the fuel amount (= Qf2) between the main water layers, and the fuel amount of the most downstream fuel 201c are determined. In addition, the timing at which the water 203 of the 1st water injection position P1 is injected until it spreads across the width direction of the fuel column 201 is the timing at which the required amount of the water 202 of the 2nd water injection position P2 was injected It may be the same as T4, the previous timing may be sufficient, and the later timing may be sufficient.

그 후, 제어부 (92) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 검출치가 크랭크 각도 R5 가 된 타이밍 T5 에 하류측 주수 계통 (50) 의 제어 밸브 (55) 에 대해서 닫힘 구동을 지시한다. 이로써, 제어부 (92) 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 제 1 주수 펌프 (51) 를 작동 정지시킨다. 이 제어에 기초하여, 제 1 주수 펌프 (51) 는, 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 대한 주수를 종료한다. 즉, 크랭크 각도 R5 의 타이밍 T5 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 종료 타이밍이다.Then, as shown in FIG. 4, the control part 92 instructs a closing drive with respect to the control valve 55 of the downstream side water supply system 50 at timing T5 when the crank angle detection value became the crank angle R5. Thereby, the control part 92 stops the 1st water injection pump 51 of the downstream water injection system 50 from operation. Based on this control, the first water injection pump 51 ends the water injection to the first water injection position P1 of the fuel distribution path. That is, the timing T5 of the crank angle R5 is the watering completion timing of the downstream watering system 50 .

예를 들어, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 R4 의 타이밍 T4 부터 크랭크 각도 R5 (> R4) 의 타이밍 T5 까지의 기간에서는, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 이, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역으로 퍼진 상태부터 더욱 주입되고 있다. 한편, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 의 주입은, 상기 서술한 타이밍 T4 에서 이미 종료되어 있다. 이 단계에 있어서, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 의 주입은, 상기 서술한 타이밍 T3 부터 타이밍 T4 까지의 기간과 동일하게 행해져, 물 (203) 의 주입량이 필요량이 될 때까지 계속된다. 그리고, 크랭크 각도 R5 의 타이밍 T5 에서는, 제 1 주수 위치 (P1) 및 제 2 주수 위치 (P2) 의 각 주수가 종료된다. 이 결과, 제 1 연료층 (F1) 과 제 1 주수층 (W1) 과 제 2 연료층 (F2) 과 제 2 주수층 (W2) 과 제 3 연료층 (F3) 으로 이루어지는 층상 액체 (200) 가, 연료 유통 경로 내에 형성된다.For example, as shown in FIG. 5 , in the period from the timing T4 of the crank angle R4 to the timing T5 of the crank angle R5 (> R4), the water 203 at the first water injection position P1 is 201), it is being injected more from the state that it spreads across the width direction. On the other hand, the injection of the water 202 at the second water injection position P2 has already been completed at the above-described timing T4. In this step, the injection of the water 203 at the first water injection position P1 is performed in the same manner as in the period from the timing T3 to the timing T4 described above, and continues until the injection amount of the water 203 becomes the required amount. do. And at the timing T5 of the crank angle R5, each injection|pouring of the 1st water injection position P1 and the 2nd water injection position P2 is complete|finished. As a result, the layered liquid 200 which consists of the 1st fuel layer F1, the 1st water injection layer W1, the 2nd fuel layer F2, the 2nd water injection layer W2, and the 3rd fuel layer F3 is , formed within the fuel distribution path.

여기서, 본 실시형태 1 에 있어서, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간은, 크랭크 각도 R1 의 타이밍 T1 부터 크랭크 각도 R4 의 타이밍 T4 까지의 기간이다. 즉, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간은, 도 4 에 나타내는 대기 시간 ΔT1 과 시간 ΔT2 와 시간 ΔT3 을 가산한 시간만큼의 기간이다. 이 주수 기간은, 도 5 에 나타내는 제 2 주수 위치 (P2) 에 필요량의 물 (202) 을 주입할 때에 걸리는 시간에 의해서 정해진다. 즉, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 종료 타이밍 (타이밍 T4) 에 대응하는 크랭크 각도 R4 는, 주수 개시 타이밍에 대응하는 크랭크 각도 R1 과, 상기 필요량의 물 (202) 의 주입에 필요로 하는 시간을 기초로 도출된다.Here, in this Embodiment 1, the watering period of the upstream watering system 60 is a period from the timing T1 of the crank angle R1 to the timing T4 of the crank angle R4. That is, the watering period of the upstream watering system 60 is a period of only the time obtained by adding the waiting time ΔT1, the time ΔT2, and the time ΔT3 shown in FIG. 4 . This watering period is determined by the time required to inject the required amount of water 202 into the second watering position P2 shown in FIG. 5 . That is, the crank angle R4 corresponding to the watering end timing (timing T4) of the upstream watering system 60 is the crank angle R1 corresponding to the watering start timing, and the time required for injection of the required amount of water 202. is derived based on

또, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간은, 크랭크 각도 R2 의 타이밍 T2 부터 크랭크 각도 R5 의 타이밍 T5 까지의 기간이다. 이 주수 기간은, 도 5 에 나타내는 제 1 주수 위치 (P1) 에 필요량의 물 (203) 을 주입할 때에 걸리는 시간에 의해서 정해진다. 즉, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 종료 타이밍 (타이밍 T5) 에 대응하는 크랭크 각도 R5 는, 주수 개시 타이밍에 대응하는 크랭크 각도 R2 와, 상기 필요량의 물 (203) 의 주입에 필요로 하는 시간을 기초로 도출된다.In addition, the watering period of the downstream watering system 50 is a period from the timing T2 of the crank angle R2 to the timing T5 of the crank angle R5. This watering period is determined by the time required to inject the required amount of water 203 into the first watering position P1 shown in FIG. 5 . That is, the crank angle R5 corresponding to the watering end timing (timing T5) of the downstream side watering system 50 is the crank angle R2 corresponding to the watering start timing, and the time required for injection of the required amount of water 203 . is derived based on

본 실시형태 1 에 있어서, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간과 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간이 겹치는 기간은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 R2 부터 크랭크 각도 R4 까지의 시간 ΔT4 에 상당한다. 이 시간 ΔT4 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수에 의해서 주수층간의 연료량이 감소하도록 조정 (감량 조정) 되는 시간 ΔT2 와, 주수층간의 연료량의 조정이 종료하고 나서 상류측 주수 계통 (60) 의 주수가 종료될 때까지의 시간 ΔT3 을 가산한 시간이다. 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍은, 엔진 부하의 증가에 수반하여 시간 ΔT2 가 감소하고, 엔진 부하의 감소에 수반하여 시간 ΔT2 가 증가하도록, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍부터 대기 시간 ΔT1 만큼 지연된 타이밍으로 제어된다. 즉, 이 대기 시간 ΔT1 은, 엔진 부하의 증가에 수반하여 증가하고, 엔진 부하의 감소에 수반하여 감소한다. 또한, 이 대기 시간 ΔT1 이 0 값 (ΔT1 = 0) 인 경우, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍은, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍과 동시의 타이밍으로 제어된다.In this Embodiment 1, as shown in FIG. 4, the period in which the watering period of the upstream watering system 60 and the watering period of the downstream watering system 50 overlap is time from crank angle R2 to crank angle R4 It corresponds to ΔT4. This time ΔT4 is a time ΔT2 adjusted (reduction adjustment) so that the fuel amount between the watering layers is decreased by the watering of the downstream side watering system 50, and the upstream side watering system 60 after the adjustment of the fuel amount between the watering layers is completed. It is the time plus the time ΔT3 until the end of the week of . The watering start timing of the downstream side water injection system 50 is the water injection start timing of the upstream side water injection system 60 such that the time ΔT2 decreases with an increase in the engine load and the time ΔT2 increases with the decrease of the engine load It is controlled with a timing delayed by the waiting time ΔT1. That is, this waiting time ΔT1 increases with an increase in the engine load, and decreases with a decrease in the engine load. In addition, when this waiting time ΔT1 is a value of 0 (ΔT1 = 0), the watering start timing of the downstream watering system 50 is controlled to be the same timing as the watering start timing of the upstream watering watering system 60 .

도 6 은, 본 발명의 실시형태 1 에 있어서의 층상 액체의 엔진 부하에 따른 분사량의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6 에 나타내는 분사량은, 1 개의 연료 분사 밸브 (30) 로부터 실린더 (12) 내의 연소실 (17) 에 분사되는 층상 액체 (200) (도 3 참조) 의 1 회당 분사량이다. 이 층상 액체 (200) 의 분사량은, 엔진 부하에 따른 연료 분사량 Qfa 와 제 1 주수층 (W1) 및 제 2 주수층 (W2) 의 각 주수량 Qw1, Qw2 의 합 (= Qfa + Qw1 + Qw2) 에 의해서 나타내어진다.6 is a diagram showing an example of the injection amount of the layered liquid according to the engine load in the first embodiment of the present invention. The injection quantity shown in FIG. 6 is the injection quantity per one time of the layered liquid 200 (refer FIG. 3) injected from the one fuel injection valve 30 to the combustion chamber 17 in the cylinder 12. As shown in FIG. The injection quantity of this layered liquid 200 is the sum of the fuel injection quantity Qfa according to the engine load, and each injection quantity Qw1, Qw2 of the 1st water injection layer W1 and the 2nd injection layer W2 (= Qfa + Qw1 + Qw2) is represented by

본 실시형태 1 에 있어서, 층상 액체 (200) 의 분사량은, 상기 서술한 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 의 각 주수 개시 타이밍의 제어에 의해서 설정된다. 예를 들어, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 층상 액체 (200) 의 분사량은, 엔진 부하의 증가에 수반하여 증가하고, 엔진 부하의 감소에 수반하여 감소한다. 이와 같은 층상 액체 (200) 중, 제 1 주수층 (W1) 과 제 2 주수층 (W2) 사이에 끼워진 제 2 연료층 (F2) 의 연료량 (즉 주수층간의 연료량) 은, 엔진 부하에 따라서 적절한 양으로 조정된다. 바람직하게는, 주수층간에 연료층을 갖는 층상 액체 (200) 가 연료 유통 경로 내에 형성되는 엔진 부하의 범위 (도 6 에서는 55 % 이상 100 % 이하) 에 있어서, 이 주수층간의 연료량은, 엔진 부하에 따라서 증감하는 연료 분사량 Qfa 에 대해서 일정한 비율이 되도록 조정 (최적화) 된다. 나아가서는, 층상 액체 (200) 에 있어서, 제 1 주수층 (W1) 의 주수량 Qw1 과 제 2 주수층 (W2) 의 주수량 Qw2 의 비는 일정하다.In the first embodiment, the injection amount of the layered liquid 200 is set by controlling each watering start timing of the downstream side watering system 50 and the upstream side watering system 60 described above. For example, as shown in FIG. 6 , the injection amount of the layered liquid 200 increases with an increase in the engine load, and decreases with a decrease in the engine load. Among such layered liquids 200, the amount of fuel in the second fuel layer F2 sandwiched between the first and second pouring layers W1 and W2 (that is, the amount of fuel between the pouring layers) is appropriate depending on the engine load. adjusted to the quantity. Preferably, in the engine load range (55% or more and 100% or less in Fig. 6) in which the layered liquid 200 having a fuel layer between the water-casting layers is formed in the fuel distribution path, the fuel amount between the water-casting layers is the engine load It is adjusted (optimized) so that it becomes a constant ratio with respect to the fuel injection amount Qfa that increases or decreases according to Furthermore, in the layered liquid 200, the ratio of the water injection amount Qw1 of the first water injection layer W1 and the water injection amount Qw2 of the second water injection layer W2 is constant.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 연료 분사 장치 (100) 에서는, 선박용 디젤 엔진 (10) 의 실린더 (12) 내의 연소실 (17) 에 연료 및 물을 층상으로 분사하는 연료 분사 밸브 (30) 와, 배관을 통해서 연료 분사 밸브 (30) 에 연료를 압송하는 연료 분사 펌프 (41) 와, 연료 분사 펌프 (41) 로부터 연료 분사 밸브 (30) 의 분사구 (31) 에 이르는 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 물을 주입하는 하류측 주수 계통 (50) 과, 이 연료 유통 경로 중 하류측 주수 계통 (50) 보다 연료의 유통 방향 상류측의 제 2 주수 위치 (P2) 에 물을 주입하는 상류측 주수 계통 (60) 을 형성하고, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간과, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간의 적어도 일부가 겹치도록, 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 의 각 주수 개시 타이밍을 엔진 부하에 따라서 제어하고 있다. 이 때, 상류측 주수 계통 (60) 이 주수를 개시하고 나서 하류측 주수 계통 (50) 이 주수를 개시할 때까지의 하류측 주수 계통 (50) 의 대기 시간 ΔT1 을 엔진 부하에 따라서 산출하고, 산출된 대기 시간 ΔT1 만큼, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍을 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍보다 지연시키고 있다.As mentioned above, in the fuel injection apparatus 100 which concerns on Embodiment 1 of this invention, in the fuel injection device 100 which concerns on Embodiment 1 of this invention, the fuel injection valve which injects fuel and water into the combustion chamber 17 in the cylinder 12 of the marine diesel engine 10 in layers. (30) and the fuel injection pump 41 which pumps fuel to the fuel injection valve 30 via piping, and the fuel distribution path|route from the fuel injection pump 41 to the injection port 31 of the fuel injection valve 30 a downstream side water injection system 50 for injecting water into the first water injection position P1 of An upstream water injection system (60) for injecting water is formed, and a water supply period of the downstream side water supply system (50) overlaps with at least a part of the water supply period of the upstream side water supply system (60), so that the downstream side water supply system (50) is formed. ) and each water injection start timing of the upstream side water injection system 60 are controlled according to the engine load. At this time, the waiting time ΔT1 of the downstream water injection system 50 from when the upstream water injection system 60 starts watering until the downstream side water injection system 50 starts water injection is calculated according to the engine load, By the calculated waiting time ΔT1 , the watering start timing of the downstream watering system 50 is delayed from the watering start timing of the upstream watering watering system 60 .

상기한 구성에 의해서, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간과 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간의 겹치는 기간 내에, 하류측 주수 계통 (50) 에 의한 주수층과 상류측 주수 계통 (60) 에 의한 주수층 사이의 연료량 (주수층간의 연료량) 을, 엔진 부하에 따른 연료 분사량 Qfa 에 대한 당해 주수층간의 연료량의 비율이 과대 또는 과소가 되지 않도록 조정할 수 있다. 이 때문에, 연료 분사 밸브 (30) 로부터 연료 및 물을 층상으로 분사할 때, 엔진 부하에 따라서 주수층간의 연료량을 적절히 조정할 수 있다. 이 결과, 배기 가스 중의 NOx 를 저감시킬 수 있도록 연료 및 물을 층상으로 분사할 때에 일어날 수 있는 선박용 디젤 엔진 (10) 의 연소 불량 등의 바람직하지 않은 연소 상태의 발생을 억제할 수 있다.With the above configuration, within the overlapping period of the watering period of the downstream side watering system 50 and the watering period of the upstream side watering system 60, the watering layer by the downstream side watering system 50 and the upstream side watering system 60 ) can be adjusted so that the ratio of the fuel amount between the water formation layers to the fuel injection amount Qfa according to the engine load does not become too large or too small. For this reason, when injecting fuel and water in layers from the fuel injection valve 30, the fuel amount between water injection layers can be adjusted suitably according to an engine load. As a result, generation|occurrence|production of undesirable combustion conditions, such as combustion defect of the marine diesel engine 10 which may occur when fuel and water are injected in layers, can be suppressed so that NOx in exhaust gas can be reduced.

또, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 연료 분사 장치 (100) 에서는, 상기 서술한 주수층간의 연료량이 엔진 부하에 따른 연료 분사량 Qfa 에 대해서 일정한 비율이 되도록, 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 의 각 주수 개시 타이밍을 엔진 부하에 따라서 제어하고 있다. 이 때문에, 연료 분사 밸브 (30) 로부터 연료 및 물을 층상으로 분사할 때, 주수층간의 연료량을 엔진 부하마다의 최적인 연료량으로 조정할 수 있다. 이 결과, 배기 가스 중의 NOx 를 가장 효과적으로 저감시킬 수 있다.Further, in the fuel injection device 100 according to the first embodiment of the present invention, the downstream side water injection system 50 and the upstream side are such that the amount of fuel between the water injection layers described above becomes a constant ratio with respect to the fuel injection amount Qfa according to the engine load. Each water injection start timing of the water injection system 60 is controlled according to the engine load. For this reason, when injecting fuel and water in a layered manner from the fuel injection valve 30, the fuel amount between water injection layers can be adjusted to the optimal fuel amount for every engine load. As a result, NOx in exhaust gas can be reduced most effectively.

또, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 연료 분사 장치 (100) 에서는, 하류측 주수 계통 (50) 에 의한 주수량 Qw1 과 상류측 주수 계통 (60) 에 의한 주수량 Qw2 의 비를 일정하게 하고 있다. 이 때문에, 연료 분사 밸브 (30) 로부터 연료 및 물을 층상으로 분사할 때, 연료층에 후속하여 분사되는 주수층의 수량을 엔진 부하마다 최적화할 수 있다. 이 결과, 연료의 연소 후의 물 분사에 의한 실화를 방지하여 선박용 디젤 엔진 (10) 의 안정적인 작동을 확보함과 함께, 배기 가스 중의 NOx 를 가장 효과적으로 저감시킬 수 있다.Moreover, in the fuel injection device 100 which concerns on Embodiment 1 of this invention, the ratio of the water injection quantity Qw1 by the downstream side water injection system 50 and the water injection quantity Qw2 by the upstream side water injection system 60 is made constant. . For this reason, when injecting fuel and water in layers from the fuel injection valve 30, the quantity of water supply layer injected subsequent to a fuel layer can be optimized for every engine load. As a result, while preventing misfire by water injection after combustion of fuel and ensuring stable operation of the marine diesel engine 10, NOx in exhaust gas can be reduced most effectively.

(실시형태 2) (Embodiment 2)

다음으로, 본 발명의 실시형태 2 에 대해서 설명한다. 상기 서술한 실시형태 1 에서는, 엔진 부하에 따라서 산출한 대기 시간만큼, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍을 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍보다 지연시키도록, 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 의 각 주수 개시 타이밍을 제어하였지만, 본 실시형태 2 에서는, 엔진 부하에 따라서 산출한 대기 시간만큼, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍을 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍보다 지연시키도록, 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 의 각 주수 개시 타이밍을 제어하고 있다.Next, Embodiment 2 of this invention is demonstrated. In Embodiment 1 mentioned above, the downstream side water injection system may delay the water injection start timing of the downstream side water injection system 50 from the water injection start timing of the upstream side water injection system 60 only by the waiting time calculated according to the engine load. Although each watering start timing of 50 and the upstream watering system 60 was controlled, in this Embodiment 2, the watering start timing of the upstream watering system 60 is set on the downstream side by the waiting time calculated according to the engine load. Each watering start timing of the downstream watering system 50 and the upstream watering system 60 is controlled so as to delay the watering start timing of the watering system 50 .

도 7 은, 본 발명의 실시형태 2 에 관련된 연료 분사 장치의 일 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 이 연료 분사 장치 (110) 는, 상기 서술한 실시형태 1 에 관련된 연료 분사 장치 (100) 의 제어부 (92) 대신에 제어부 (112) 를 구비한다. 그 밖의 구성은 실시형태 1 과 동일하고, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙인다. 또, 특별히 도시하지 않지만, 본 실시형태 2 에 관련된 연료 분사 장치 (110) 가 적용된 선박용 디젤 엔진은, 상기한 제어부 (112) 를 구비하는 구성 이외에, 상기 서술한 실시형태 1 에 있어서의 선박용 디젤 엔진 (10) 과 동일하게 구성된다.Fig. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of a fuel injection device according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7 , this fuel injection device 110 includes a control unit 112 instead of the control unit 92 of the fuel injection device 100 according to the first embodiment described above. Other structures are the same as those of the first embodiment, and the same reference numerals are assigned to the same constituent parts. Moreover, although not shown in particular, the marine diesel engine to which the fuel injection device 110 which concerns on this Embodiment 2 was applied other than the structure provided with the said control part 112, the marine diesel engine in Embodiment 1 mentioned above. It is configured in the same way as (10).

제어부 (112) 는, 각종 프로그램을 실행하기 위한 CPU, 메모리 및 시퀀서 등에 의해서 구성된다. 제어부 (112) 는, 상기 서술한 연료 및 물의 층상 분사 타이밍 이외의 기간에 있어서, 연료로 채워진 상태에 있는 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 및 제 2 주수 위치 (P2) 에 물을 각각 주입하도록, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 타이밍 및 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 타이밍을 엔진 부하에 따라서 제어한다. 이 때, 제어부 (112) 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간과 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간의 적어도 일부가 겹치도록 하기 위해서, 엔진 부하에 따라서 산출한 대기 시간만큼, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍을 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍보다 지연시키도록, 하류측 주수 계통 (50) 의 제 1 주수 펌프 (51) 에 의한 주수 개시 타이밍과 상류측 주수 계통 (60) 의 제 2 주수 펌프 (61) 에 의한 주수 개시 타이밍을 제어한다. 또한, 제어부 (112) 는, 상기 서술한 실시형태 1 에 있어서의 제어부 (92) 와 마찬가지로, 연료 분사 밸브 (30) 로부터 연소실 (17) 에 대한 연료 및 물의 층상 분사 타이밍을 제어한다.The control unit 112 is constituted by a CPU for executing various programs, a memory, a sequencer, and the like. The control unit 112 supplies water to the first water injection position P1 and the second water injection position P2 of the fuel distribution path that are in a state filled with fuel in a period other than the above-described fuel and water layered injection timing, respectively. The water injection timing of the downstream side water injection system 50 and the water injection timing of the upstream side water injection system 60 are controlled in accordance with the engine load so as to inject. At this time, in order to overlap at least a part of the irrigation period of the downstream irrigation system 50 and the irrigation period of the upstream irrigation system 60, the control unit 112 controls the upstream by the waiting time calculated according to the engine load. The water injection start timing by the first water injection pump 51 of the downstream side water supply system 50 and the upstream side so as to delay the water injection start timing of the side water injection system 60 from the water injection start timing of the downstream side water injection system 50 The water injection start timing by the second water injection pump 61 of the water injection system 60 is controlled. Moreover, the control part 112 controls the layered injection timing of fuel and water from the fuel injection valve 30 to the combustion chamber 17 similarly to the control part 92 in Embodiment 1 mentioned above.

다음으로, 본 발명의 실시형태 2 에 있어서의 주수층간의 연료량을 조정하기 위한 주수 타이밍의 제어에 대해서 설명한다. 도 8 은, 본 발명의 실시형태 2 에 있어서의 주수 타이밍의 제어를 설명하기 위한 도면이다. 도 9 는, 본 발명의 실시형태 2 에 있어서의 주수층간의 연료량의 조정을 설명하기 위한 도면이다.Next, the control of the water injection timing for adjusting the fuel amount between water injection layers in Embodiment 2 of this invention is demonstrated. Fig. 8 is a diagram for explaining control of watering timing in Embodiment 2 of the present invention. It is a figure for demonstrating adjustment of the fuel amount between water-casting layers in Embodiment 2 of this invention.

본 실시형태 2 에 있어서, 제어부 (112) 는, 예를 들어 도 8 에 나타내는 밸브 제어 신호 S1, S2 를 제어 밸브 (55, 65) 에 각각 송신하여, 제어 밸브 (55, 65) 의 각 개폐 구동의 타이밍을 제어한다. 이로써, 제어부 (112) 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간과 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간의 적어도 일부가 겹치도록, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 타이밍 (1 층째 주수 타이밍) 과 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 타이밍 (2 층째 주수 타이밍) 을 엔진 부하에 따라서 제어한다. 이 때, 제어부 (112) 는, 바람직한 예로서 하류측 주수 계통 (50) 에 의해서 주입된 물의 층과 상류측 주수 계통 (60) 에 의해서 주입된 물의 층 사이의 연료량이 엔진 부하에 따른 연료 분사량 Qfa 에 대해서 일정한 비율이 되도록, 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 의 각 주수 개시 타이밍을 제어한다.In the second embodiment, the control unit 112 transmits, for example, the valve control signals S1 and S2 shown in FIG. 8 to the control valves 55 and 65, respectively, and drives the opening and closing of the control valves 55 and 65, respectively. control the timing of In this way, the control unit 112 controls the watering timing of the downstream watering system 50 (first floor watering) so that at least a part of the watering period of the downstream watering system 50 and the watering period of the upstream watering system 60 overlap. timing) and the watering timing of the upstream side watering system 60 (second layer watering timing) are controlled according to the engine load. At this time, as a preferable example, the control unit 112 controls the amount of fuel between the layer of water injected by the downstream side injection system 50 and the layer of water injected by the upstream side injection system 60 according to the fuel injection quantity Qfa according to the engine load, as a preferable example. Each watering start timing of the downstream side water injection system 50 and the upstream side water injection system 60 is controlled so that it may become a constant ratio with respect to .

상세하게는, 제어부 (112) 는, 상기 서술한 식 (1) 이 미리 설정되고, 식 (1) 에 기초하는 대기 시간 ΔT 로서, 예를 들어, 상류측 주수 계통 (60) 의 대기 시간 ΔT11 을 산출한다. 상류측 주수 계통 (60) 의 대기 시간 ΔT11 은, 하류측 주수 계통 (50) 이 주수를 개시하고 나서 상류측 주수 계통 (60) 이 주수를 개시할 때까지의 시간, 즉, 제 1 주수 펌프 (51) 가 작동을 개시하고 나서 제 2 주수 펌프 (61) 가 작동을 개시할 때까지의 시간이다. 제어부 (112) 는, 이 산출된 대기 시간 ΔT11 만큼, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍을 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍보다 지연시킨다.In detail, the control unit 112 sets, for example, the waiting time ΔT11 of the upstream water supply system 60 as the waiting time ΔT based on the equation (1) in which the above-mentioned equation (1) is preset. Calculate. The waiting time ΔT11 of the upstream water injection system 60 is the time from when the downstream water injection system 50 starts watering until the upstream water injection system 60 starts watering, that is, the first water injection pump ( It is the time from when 51) starts operation until the second water pump 61 starts operation. The control unit 112 delays the watering start timing of the upstream watering system 60 from the watering start timing of the downstream watering watering system 50 by this calculated waiting time ΔT11 .

구체적으로는, 제어부 (112) 는, 검출부 (91) 에 의한 크랭크 각도 검출치를 취득하고, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 검출치가 크랭크 각도 R11 이 된 타이밍 T11 에 하류측 주수 계통 (50) 의 제어 밸브 (55) 에 대해서 열림 구동을 지시한다. 이로써, 제어부 (112) 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 제 1 주수 펌프 (51) 를 작동 개시시킨다. 이 제어에 기초하여, 제 1 주수 펌프 (51) 는, 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 대한 주수를 개시한다. 즉, 크랭크 각도 R11 의 타이밍 T11 은, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍이다. 이 타이밍 T11 에서는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 연료 유통 경로 내의 연료 기둥 (201) 중 제 1 주수 위치 (P1) 에 대한 물 (203) 의 주입이 개시되고 있다. 이 제 1 주수 위치 (P1) 에 대한 물 (203) 의 주입 개시에 수반하여, 제 1 주수 위치 (P1) 와 제 2 주수 위치 (P2) 사이의 연료는, 제 2 주수 위치 (P2) 를 넘어 유통 방향 상류측으로 되멸려나기 시작한다. 이로써, 제 1 주수 위치 (P1) 와 제 2 주수 위치 (P2) 사이의 연료량은, 감소하도록 조정되기 시작한다.Specifically, the control part 112 acquires the crank angle detection value by the detection part 91, and, as shown in FIG. 8, at the timing T11 when the crank angle detection value became the crank angle R11, An open drive is instructed to the control valve 55 . Thereby, the control part 112 causes the 1st water injection pump 51 of the downstream water injection system 50 to start operating. Based on this control, the first water injection pump 51 starts water injection to the first water injection position P1 of the fuel distribution path. That is, the timing T11 of the crank angle R11 is the watering start timing of the downstream watering system 50 . At this timing T11, as shown in FIG. 9, injection|pouring of the water 203 with respect to the 1st water injection position P1 among the fuel columns 201 in a fuel distribution path|route is started. With the start of injection of the water 203 to the first water injection position P1, the fuel between the first water injection position P1 and the second water injection position P2 exceeds the second water injection position P2. In the direction of distribution, it begins to recede to the upstream side. Thereby, the fuel amount between the 1st water injection position P1 and the 2nd water injection position P2 starts to be adjusted so that it may decrease.

또한, 전회의 연료 분사 완료 후부터 상기 주수 개시 타이밍 (타이밍 T11) 까지의 기간 내의 타이밍 T0 에서는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 연료 기둥 (201) 에 대한 주수는 개시되고 있지 않다. 이 때의 연료 기둥 (201) 의 연료량은, 상기 서술한 연료 분사량 Qfa 에 상당한다.In addition, in timing T0 within the period from the completion of the last fuel injection to the said watering start timing (timing T11), as shown in FIG. 9, watering with respect to the fuel column 201 is not started. The fuel amount of the fuel column 201 at this time corresponds to the above-mentioned fuel injection amount Qfa.

이어서, 제어부 (112) 는, 상기 서술한 바와 같이 산출한 대기 시간 ΔT11 만큼, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍부터 지연시킨 타이밍에, 상류측 주수 계통 (60) 에 의한 주수를 개시시킨다. 구체적으로는, 제어부 (112) 는, 상류측 주수 계통 (60) 의 대기 시간 ΔT11 을, 엔진 부하에 따른 엔진 회전수와 엔진 회전의 경과 시간을 기초로 크랭크 각도의 변화량 ΔR 로 변환한다. 제어부 (112) 는, 얻어진 크랭크 각도의 변화량 ΔR 과, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍 (타이밍 T11) 시의 크랭크 각도 R11 을 가산하여, 크랭크 각도 R12 를 산출한다. 제어부 (112) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 검출치가 크랭크 각도 R12 가 된 타이밍 T12 에 상류측 주수 계통 (60) 의 제어 밸브 (65) 에 대해서 열림 구동을 지시한다. 이로써, 제어부 (112) 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 제 1 주수 펌프 (51) 의 작동을 계속하게 하면서, 상류측 주수 계통 (60) 의 제 2 주수 펌프 (61) 를 작동 개시시킨다. 이 제어에 기초하여, 제 2 주수 펌프 (61) 는, 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 대한 주수를 개시한다. 즉, 크랭크 각도 R12 의 타이밍 T12 는, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍이다. 한편, 제 1 주수 펌프 (51) 는, 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 대한 주수를 계속적으로 행하고 있다. 이 타이밍 T12 에서는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 연료 유통 경로 내의 연료 기둥 (201) 중, 제 1 주수 위치 (P1) 에 대한 물 (203) 의 주입이 계속적으로 행해지면서, 제 2 주수 위치 (P2) 에 대한 물 (202) 의 주입이 개시되고 있다.Next, the control unit 112 starts watering by the upstream watering system 60 at a timing delayed from the watering start timing of the downstream watering system 50 by the waiting time ΔT11 calculated as described above. . Specifically, the control unit 112 converts the standby time ΔT11 of the upstream side water supply system 60 into a change amount ΔR of the crank angle based on the engine rotation speed according to the engine load and the elapsed time of the engine rotation. The control unit 112 calculates the crank angle R12 by adding the obtained change amount ΔR of the crank angle and the crank angle R11 at the watering start timing (timing T11) of the downstream watering system 50 . As shown in FIG. 8 , the control unit 112 instructs the control valve 65 of the upstream water injection system 60 to open at the timing T12 when the crank angle detection value becomes the crank angle R12 . Thereby, the control part 112 causes the 2nd water injection pump 61 of the upstream injection system 60 to start operating while continuing the operation of the first injection pump 51 of the downstream injection system 50 . Based on this control, the second water injection pump 61 starts water injection to the second water injection position P2 of the fuel flow path. That is, the timing T12 of the crank angle R12 is the watering start timing of the upstream watering system 60 . On the other hand, the first water injection pump 51 continuously pumps water to the first water injection position P1 of the fuel distribution path. At this timing T12, as shown in FIG. 9, while injection of the water 203 with respect to the 1st water injection position P1 among the fuel columns 201 in the fuel distribution path is continuously performed, the 2nd water injection position P2 ) injection of water 202 into

그 후, 제 1 주수 펌프 (51) 는, 제어 밸브 (55) 가 닫힘 구동할 때까지의 기간, 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 대한 주수를 계속적으로 행한다. 이와 병행하여, 제 2 주수 펌프 (61) 는, 제어 밸브 (65) 가 닫힘 구동할 때까지의 기간, 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 대한 주수를 계속적으로 행한다.Thereafter, the first water injection pump 51 continuously pumps water to the first water injection position P1 of the fuel flow path for a period until the control valve 55 is driven to close. In parallel with this, the second water injection pump 61 continuously pumps water to the second water injection position P2 of the fuel distribution path during the period until the control valve 65 is driven to close.

예를 들어, 도 8, 9 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 R11 부터 크랭크 각도 Ra 까지의 시간 ΔT13 의 기간에서는, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 의 주입이 진행된다. 또, 이 기간 중, 크랭크 각도 R12 부터 크랭크 각도 Ra (> R12) 까지의 시간 ΔTa 의 기간에서는, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 의 주입이 진행됨과 함께, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 의 주입이 진행된다. 이 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 의 주입에 수반하여, 제 1 주수 위치 (P1) 와 제 2 주수 위치 (P2) 사이의 연료는, 제 2 주수 위치 (P2) 또는 물 (202) 을 넘어 유통 방향 상류측으로 되밀린다. 이로써, 제 1 주수 위치 (P1) 와 제 2 주수 위치 (P2) 사이의 연료량은, 시간 ΔT13 의 기간, 감소하도록 조정된다.For example, as shown in FIGS. 8 and 9 , in the period of time ΔT13 from the crank angle R11 to the crank angle Ra, the injection of the water 203 at the first water injection position P1 proceeds. In addition, during the period of time ΔTa from the crank angle R12 to the crank angle Ra (> R12) during this period, while the water 203 at the first watering position P1 is injected, the water 203 at the second watering position P2 ) of the water 202 is injected. With the injection of the water 203 at the first water injection position P1, the fuel between the first water injection position P1 and the second water injection position P2 is transferred to the second water injection position P2 or the water 202 ) and is pushed back to the upstream side in the distribution direction. Thereby, the fuel amount between the first water injection position P1 and the second water injection position P2 is adjusted to decrease during the period of time ΔT13.

또, 이 시간 ΔT13 의 기간 중, 크랭크 각도 R13 의 타이밍 T13 에서는, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 이, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역으로 퍼질 때까지 주입되고 있다. 이 때, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 은, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 연료 기둥 (201) 을, 제 1 주수 위치 (P1) 보다 하류측에 위치하는 최하류 연료 (201c) 와 제 1 주수 위치 (P1) 보다 상류측에 위치하는 상류측 연료 (201e) 로 나눈다. 이 단계에 있어서, 최하류 연료 (201c) 의 연료량이 정해진다. 또, 크랭크 각도 R13 부터 크랭크 각도 R14 (> R13) 까지의 기간에서는, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 이 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역으로 퍼진 상태로부터 더욱 주입됨과 함께, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 이 계속적으로 주입되고 있다. 이 단계에 있어서, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 의 주입은, 제 1 주수 위치 (P1) 와 제 2 주수 위치 (P2) 사이의 연료를 제 2 주수 위치 (P2) 보다 유통 방향 상류측으로 되밀리면서 실시된다.In addition, during the period of this time ΔT13, at the timing T13 of the crank angle R13, the water 203 at the first water injection position P1 is injected until it spreads over the entire width direction of the fuel column 201 . At this time, as the water 203 of the 1st water injection position P1 shows in FIG. 9, the most downstream fuel 201c located the fuel column 201 downstream from the 1st water injection position P1. and the upstream side fuel 201e located on the upstream side from the first water injection position P1. In this step, the fuel amount of the most downstream fuel 201c is determined. Further, in the period from the crank angle R13 to the crank angle R14 (> R13), the water 203 at the first water injection position P1 is further injected from the state spread across the width direction of the fuel column 201, and the second 2 Water 202 at the water injection position P2 is continuously injected. In this step, the injection of the water 203 at the first water injection position P1 causes the fuel between the first water injection position P1 and the second water injection position P2 to flow in the flow direction from the second water injection position P2. It is carried out while being pushed back upstream.

한편, 크랭크 각도 Ra 의 타이밍에서는, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 이, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역으로 퍼질 때까지 주입되고 있다. 이 때, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 은, 연료 기둥 (201) 중 상류측 연료 (201e) 를, 제 2 주수 위치 (P2) 보다 상류측에 위치하는 최상류 연료 (201b) 와, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 과 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 사이에 끼워지는 주수층간 연료 (201d) 로 나눈다. 이 단계에 있어서, 제 1 주수 위치 (P1) 와 제 2 주수 위치 (P2) 사이의 연료는, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 의 주입이 진행되어도, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 을 넘어 유통 방향 상류측으로 되밀리는 경우가 없어진다. 이로써, 제 1 주수 위치 (P1) 와 제 2 주수 위치 (P2) 사이의 연료량의 조정이 종료되어, 주수층간 연료 (201d) 의 연료량, 즉 주수층간의 연료량 (= Qf2) 이 정해진다.On the other hand, at the timing of crank angle Ra, it is inject|poured until the water 202 of the 2nd water injection position P2 spreads across the width direction of the fuel column 201 whole. At this time, the water 202 at the second water injection position P2 is the upstream fuel 201e in the fuel column 201 with the most upstream fuel 201b located upstream from the second water injection position P2 and , divided into a water injection interlayer fuel 201d sandwiched between the water 202 at the second water injection position P2 and the water 203 at the first water injection position P1. In this step, even if the fuel between the first water injection position P1 and the second water injection position P2 is injected with the water 203 at the first water injection position P1, the second water injection position P2 There is no case of being pushed back upstream in the flow direction beyond the water 202 of the . Thereby, adjustment of the fuel amount between the 1st water injection position P1 and the 2nd water injection position P2 is complete|finished, and the fuel amount of the fuel 201d between water injection layers, ie, the fuel amount between water injection layers (= Qf2) is determined.

또한, 이 크랭크 각도 Ra 의 타이밍은, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 이 필요량 주입되는 타이밍 T14 와 동일해도 되고, 전의 타이밍이어도 되며, 후의 타이밍이어도 된다. 이들 타이밍 중 어느 쪽의 타이밍이 크랭크 각도 Ra 의 타이밍이 될지는, 엔진 부하에 따른 대기 시간 ΔT11 에 의해서 정해진다. 도 9 에는, 크랭크 각도 Ra 의 타이밍이 크랭크 각도 R14 의 타이밍 T14 와 동일한 타이밍으로 되어 있는 경우가 도시되어 있다.In addition, the timing of this crank angle Ra may be the same as the timing T14 at which the required amount of water 202 at the 2nd water injection position P2 is inject|poured, the timing before or after may be sufficient as it. Which of these timings will be the timing of the crank angle Ra is determined by the waiting time ΔT11 according to the engine load. In FIG. 9, the case where the timing of crank angle Ra is the same timing as timing T14 of crank angle R14 is shown.

또, 제어부 (112) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 검출치가 크랭크 각도 R14 로 된 타이밍 T14 에 하류측 주수 계통 (50) 의 제어 밸브 (55) 에 대해서 닫힘 구동을 지시한다. 이로써, 제어부 (112) 는, 상류측 주수 계통 (60) 의 제 2 주수 펌프 (61) 의 작동을 계속하게 하면서, 하류측 주수 계통 (50) 의 제 1 주수 펌프 (51) 를 작동 정지시킨다. 이 제어에 기초하여, 제 1 주수 펌프 (51) 는, 연료 유통 경로의 제 1 주수 위치 (P1) 에 대한 주수를 종료한다. 즉, 크랭크 각도 R14 의 타이밍 T14 는, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 종료 타이밍이다. 한편, 제 2 주수 펌프 (61) 는, 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 대한 주수를 계속적으로 행하고 있다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 R14 의 타이밍 T14 에서는, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 이 필요량 주입된 상태로 되어 있다.Moreover, as shown in FIG. 8, the control part 112 instructs a closing drive with respect to the control valve 55 of the downstream water supply system 50 at timing T14 when the crank angle detection value became the crank angle R14. Thereby, the control part 112 stops the operation of the 1st water injection pump 51 of the downstream water supply system 50, while continuing the operation|movement of the 2nd water injection pump 61 of the upstream water injection system 60. As shown in FIG. Based on this control, the first water injection pump 51 ends the water injection to the first water injection position P1 of the fuel distribution path. That is, the timing T14 of the crank angle R14 is the watering end timing of the downstream watering system 50 . On the other hand, the second water injection pump 61 continuously pumps water to the second water injection position P2 of the fuel distribution path. As shown in FIG. 9 , at the timing T14 of the crank angle R14, the water 203 at the first water injection position P1 is in a state in which the required amount is injected.

그 후, 제어부 (112) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 검출치가 크랭크 각도 R15 로 된 타이밍 T15 에 상류측 주수 계통 (60) 의 제어 밸브 (65) 에 대해서 닫힘 구동을 지시한다. 이로써, 제어부 (112) 는, 상류측 주수 계통 (60) 의 제 2 주수 펌프 (61) 를 작동 정지시킨다. 이 제어에 기초하여, 제 2 주수 펌프 (61) 는, 연료 유통 경로의 제 2 주수 위치 (P2) 에 대한 주수를 종료한다. 즉, 크랭크 각도 R15 의 타이밍 T15 는, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 종료 타이밍이다.Thereafter, as shown in FIG. 8 , the control unit 112 instructs the control valve 65 of the upstream water injection system 60 to close-drive at timing T15 when the crank angle detection value becomes the crank angle R15. Thereby, the control part 112 stops the 2nd water injection pump 61 of the upstream water injection system 60 from operation. Based on this control, the second water injection pump 61 ends the water injection with respect to the second water injection position P2 of the fuel flow path. That is, the timing T15 of the crank angle R15 is the watering completion timing of the upstream watering system 60 .

예를 들어, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 R14 의 타이밍 T14 부터 크랭크 각도 R15 (> R14) 의 타이밍 T15 까지의 기간에서는, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 이, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역으로 퍼진 상태로부터 더욱 주입되고 있다. 한편, 제 1 주수 위치 (P1) 의 물 (203) 의 주입은, 상기 서술한 타이밍 T14 에서 이미 종료되어 있다. 이 단계에 있어서, 제 2 주수 위치 (P2) 의 물 (202) 의 주입은, 상기 서술한 타이밍 T13 부터 타이밍 T14 까지의 기간과 동일하게 행해져, 물 (202) 의 주입량이 필요량으로 될 때까지 계속된다. 그리고, 크랭크 각도 R15 의 타이밍 T15 에서는, 제 2 주수 위치 (P2) 및 제 1 주수 위치 (P1) 의 각 주수가 종료된다. 이 결과, 제 1 연료층 (F1) 과 제 1 주수층 (W1) 과 제 2 연료층 (F2) 과 제 2 주수층 (W2) 과 제 3 연료층 (F3) 으로 이루어지는 층상 액체 (200) 가, 연료 유통 경로 내에 형성된다.For example, as shown in FIG. 9 , in the period from the timing T14 of the crank angle R14 to the timing T15 of the crank angle R15 (> R14), the water 202 at the second water injection position P2 is 201) is further injected from the state spread across the width direction. On the other hand, the injection of the water 203 at the first water injection position P1 has already been completed at the above-described timing T14. In this step, the injection of the water 202 at the second water injection position P2 is performed in the same manner as in the period from the timing T13 to the timing T14 described above, and continues until the injection amount of the water 202 becomes the required amount. do. And at the timing T15 of the crank angle R15, each injection of the 2nd water injection position P2 and the 1st water injection position P1 is complete|finished. As a result, the layered liquid 200 which consists of the 1st fuel layer F1, the 1st water injection layer W1, the 2nd fuel layer F2, the 2nd water injection layer W2, and the 3rd fuel layer F3 is , is formed within the fuel distribution path.

여기서, 본 실시형태 2 에 있어서, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간은, 크랭크 각도 R11 의 타이밍 T11 부터 크랭크 각도 R14 의 타이밍 T14 까지의 기간이다. 즉, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간은, 도 8 에 나타내는 대기 시간 ΔT11 과 시간 ΔT12 를 가산한 시간만큼의 기간이다. 이 주수 기간은, 도 9 에 나타내는 제 1 주수 위치 (P1) 에 필요량의 물 (203) 을 주입할 때에 걸리는 시간에 의해서 정해진다. 즉, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 종료 타이밍 (타이밍 T14) 에 대응하는 크랭크 각도 R14 는, 주수 개시 타이밍에 대응하는 크랭크 각도 R11 과, 상기 필요량의 물 (203) 의 주입에 필요로 하는 시간을 기초로 도출된다.Here, in the present Embodiment 2, the watering period of the downstream side watering system 50 is a period from the timing T11 of the crank angle R11 to the timing T14 of the crank angle R14. That is, the watering period of the downstream watering system 50 is a period only for the time which added waiting time (DELTA)T11 and time (DELTA)T12 shown in FIG. This watering period is determined by the time required to inject the required amount of water 203 into the first watering position P1 shown in FIG. 9 . That is, the crank angle R14 corresponding to the watering end timing (timing T14) of the downstream side watering system 50 is the crank angle R11 corresponding to the watering start timing, and the time required for injection of the required amount of water 203 is derived based on

또, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간은, 크랭크 각도 R12 의 타이밍 T12 부터 크랭크 각도 R15 의 타이밍 T15 까지의 기간이다. 이 주수 기간은, 도 9 에 나타내는 제 2 주수 위치 (P2) 에 필요량의 물 (202) 을 주입할 때에 걸리는 시간에 의해서 정해진다. 즉, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 종료 타이밍 (타이밍 T15) 에 대응하는 크랭크 각도 R15 는, 주수 개시 타이밍에 대응하는 크랭크 각도 R12 와, 상기 필요량의 물 (202) 의 주입에 필요로 하는 시간을 기초로 도출된다.Moreover, the watering period of the upstream watering system 60 is a period from the timing T12 of the crank angle R12 to the timing T15 of the crank angle R15. This watering period is determined by the time taken to inject the required amount of water 202 into the second watering position P2 shown in FIG. 9 . That is, the crank angle R15 corresponding to the watering end timing (timing T15) of the upstream watering system 60 is the crank angle R12 corresponding to the watering start timing, and the time required for injection of the required amount of water 202. is derived based on

본 실시형태 2 에 있어서, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간과 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간이 겹치는 기간은, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 크랭크 각도 R12 부터 크랭크 각도 R14까지의 시간 ΔT12 에 상당한다. 이 기간 중, 크랭크 각도 R12 부터 크랭크 각도 Ra 까지의 시간 ΔTa 의 기간은, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수에 의해서 주수층간의 연료량이 감량 조정되는 기간의 일부이다. 또, 크랭크 각도 R11 부터 크랭크 각도 R12 까지의 대기 시간 ΔT11 의 기간은, 상기 주수층간의 연료량이 감량 조정되는 기간의 잔부이다. 즉, 이들 대기 시간 ΔT11 과 시간 ΔTa 를 가산한 시간 ΔT13 의 기간이, 상기 주수층간의 연료량이 감량 조정되는 전체 기간이 된다. 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍은, 엔진 부하의 증가에 수반하여 시간 ΔT13 가 감소하고, 엔진 부하의 감소에 수반하여 시간 ΔT13 이 증가하도록, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍부터 대기 시간 ΔT11 만큼 지연된 타이밍으로 제어된다. 즉, 이 대기 시간 ΔT11 은, 엔진 부하의 증가에 수반하여 감소하고, 엔진 부하의 감소에 수반하여 증가한다. 또한, 이 대기 시간 ΔT11 이 0 값 (ΔT11 = 0) 인 경우, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍은, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍과 동시의 타이밍으로 제어된다.In this Embodiment 2, as shown in FIG. 8, the period in which the watering period of the downstream side watering system 50 and the watering period of the upstream watering system 60 overlap is time from crank angle R12 to crank angle R14. It corresponds to ΔT12. During this period, the period of time ΔTa from the crank angle R12 to the crank angle Ra is a part of the period in which the amount of fuel between the watering layers is reduced and adjusted by the watering of the downstream watering system 50 . In addition, the period of the waiting time ΔT11 from the crank angle R11 to the crank angle R12 is the remainder of the period during which the amount of fuel between the water pouring layers is reduced and adjusted. That is, the period of time ?T13, which is the sum of the waiting time ?T11 and the time ?Ta, is the entire period during which the amount of fuel between the water-casting layers is reduced and adjusted. The watering start timing of the upstream side water injection system 60 is such that the time ΔT13 decreases with an increase in the engine load and the time ΔT13 increases with the decrease of the engine load. It is controlled with a timing delayed by the waiting time ΔT11. That is, this waiting time ΔT11 decreases with an increase in the engine load, and increases with a decrease in the engine load. In addition, when this waiting time ΔT11 is a zero value (ΔT11=0), the watering start timing of the upstream watering system 60 is controlled to be the same timing as the watering start timing of the downstream watering system 50 .

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태 2 에 관련된 연료 분사 장치 (110) 에서는, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 기간과 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 기간의 적어도 일부가 겹치도록 하기 위해서, 하류측 주수 계통 (50) 이 주수를 개시하고 나서 상류측 주수 계통 (60) 이 주수를 개시할 때까지의 상류측 주수 계통 (60) 의 대기 시간 ΔT11 을 엔진 부하에 따라서 산출하고, 산출된 대기 시간 ΔT11 만큼, 상류측 주수 계통 (60) 의 주수 개시 타이밍을 하류측 주수 계통 (50) 의 주수 개시 타이밍보다 지연시키도록, 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 의 각 주수 개시 타이밍을 제어하도록 하고, 그 밖의 것을 실시형태 1 과 동일하게 하고 있다. 이 때문에, 상기 서술한 실시형태 1 의 경우와 동일한 작용 효과를 누림과 함께, 하류측 주수 계통 (50) 의 주수에 의해서 주수층간의 연료량을 감량 조정할 수 있는 시간을, 상류측 주수 계통 (60) 을 먼저 주수하는 경우에 비하여 광범위하게 조정할 수 있고, 이로써, 엔진 부하에 따른 연료 분사량에 대한 주수층간의 연료량의 비율을 간이하게 최적화할 수 있게 된다.As described above, in the fuel injection device 110 according to the second embodiment of the present invention, at least a part of the watering period of the downstream side water injection system 50 and the watering period of the upstream side water injection system 60 overlap. For this purpose, the waiting time ΔT11 of the upstream water injection system 60 from when the downstream water supply system 50 starts watering until the upstream side water injection system 60 starts water injection is calculated according to the engine load. By the waiting time ΔT11, the downstream side watering system 50 and the upstream side watering system 60 delay the watering start timing of the upstream watering system 60 from the watering start timing of the downstream side watering system 50 by the waiting time ΔT11. Each watering start timing is controlled, and the rest are the same as in the first embodiment. For this reason, while enjoying the same effects as in the case of Embodiment 1 mentioned above, the time during which the amount of fuel between the watering layers can be reduced and adjusted by the watering of the downstream watering system 50 is reduced by the upstream watering system (60) can be adjusted more extensively compared to the case of first pouring water, and thereby, it is possible to simply optimize the ratio of the fuel amount between the water layers to the fuel injection amount according to the engine load.

또한, 상기 서술한 실시형태 1, 2 에서는, 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 의 각 주수 개시 타이밍을 제어할 때, 엔진 부하에 따라서 산출한 주수 개시의 대기 시간 (예를 들어 ΔT1 또는 ΔT11) 부터 크랭크 각도를 산출하고, 얻어진 크랭크 각도와 검출부 (91) 에 의한 크랭크 각도 검출치가 일치하는 타이밍을, 앞의 주수 개시 타이밍에 계속되는 후의 주수 개시 타이밍으로 하고 있었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 선박용 디젤 엔진의 엔진 회전시의 경과 시간 (즉 시간축) 을 따라서 하류측 주수 계통 (50) 및 상류측 주수 계통 (60) 의 각 주수 개시 타이밍을 제어하여, 앞의 주수 개시 타이밍으로부터의 경과 시간이 엔진 부하에 따른 대기 시간에 도달한 타이밍을 후의 주수 개시 타이밍으로 해도 된다.In addition, in the above-described embodiments 1 and 2, when controlling each watering start timing of the downstream side watering system 50 and the upstream side watering system 60, the waiting time for watering start calculated according to the engine load (example For example, the crank angle is calculated from ΔT1 or ΔT11), and the timing at which the obtained crank angle coincides with the crank angle detection value by the detection unit 91 is set as the watering start timing following the previous watering start timing. The present invention is not limited thereto. For example, each watering start timing of the downstream side water injection system 50 and the upstream side water injection system 60 is controlled according to the elapsed time (that is, the time axis) at the time of engine rotation of a marine diesel engine, and from the previous water injection start timing The timing at which the elapsed time reached the waiting time according to the engine load may be set as the subsequent watering start timing.

또, 상기 서술한 실시형태 1, 2 에서는, 3 개의 연료 분사 밸브 (30) 를 구비한 연료 분사 장치를 예시했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명에 있어서, 연료 분사 밸브 (30) 의 배치수는 3 개에 한정되지 않고, 1 개여도 되며, 복수 (2 이상) 여도 된다.Moreover, in Embodiment 1 and 2 mentioned above, although the fuel injection apparatus provided with the three fuel injection valves 30 was illustrated, this invention is not limited to this. For example, in this invention, the number of arrangement|positioning of the fuel injection valve 30 is not limited to three, One may be sufficient, and plural (two or more) may be sufficient as it.

또, 상기 서술한 실시형태 1, 2 에 의해서 본 발명이 한정되는 것이 아니고, 상기 서술한 각 구성 요소를 적절히 조합하여 구성한 것도 본 발명에 포함된다. 그 밖에, 상기 서술한 실시형태 1, 2 에 기초하여 당업자 등에 의해 이루어지는 다른 실시형태, 실시예 및 운용 기술 등은 모두 본 발명의 범주에 포함된다.Moreover, this invention is not limited by Embodiment 1, 2 mentioned above, What was comprised combining each component mentioned above suitably is also included in this invention. In addition, based on the above-mentioned Embodiment 1 and 2, other embodiment, Example, operation technique, etc. which are made by those skilled in the art etc. are all included in the scope of the present invention.

산업상 이용가능성Industrial Applicability

이상과 같이, 본 발명에 관련된 연료 분사 장치는, 선박용 디젤 엔진의 실린더 내의 연소실에 대한 연료 및 물의 분사에 유용하고, 특히, 엔진 부하에 따라서 주수층간의 연료량을 조정할 수 있는 연료 분사 장치에 적합하다.As described above, the fuel injection device according to the present invention is useful for injection of fuel and water to a combustion chamber in a cylinder of a marine diesel engine, and is particularly suitable for a fuel injection device capable of adjusting the amount of fuel between the main water layers according to the engine load. .

1 : 대판
2 : 크랭크 샤프트
3 : 베어링
4 : 크랭크
5 : 가구
6 : 연접봉
7 : 가이드판
8 : 크로스 헤드
9 : 크로스 헤드핀
10 : 선박용 디젤 엔진
11 : 실린더 재킷
12 : 실린더
13 : 실린더 라이너
14 : 실린더 커버
15 : 피스톤
16 : 피스톤봉
17 : 연소실
18 : 배기 밸브
19 : 밸브 구동 장치
20 : 배기관
21 : 타이 볼트
22 : 너트
30 : 연료 분사 밸브
31 : 분사구
32, 33 : 내부 유통 경로
34a, 34b : 역지 밸브
40 : 연료 압송 계통
41 : 연료 분사 펌프
42 : 연료 분사관
42a, 42b, 42c : 분기관
43 : 분기부
45 : 제어 밸브
50 : 하류측 주수 계통
51 : 제 1 주수 펌프
52 : 하류측 주수관
52a, 52b, 52c : 분기관
53 : 분기부
54 : 역지 밸브
55 : 제어 밸브
60 : 상류측 주수 계통
61 : 제 2 주수 펌프
62 : 상류측 주수관
62a, 62b, 62c : 분기관
63 : 분기부
64 : 역지 밸브
65 : 제어 밸브
71 : 물 공급 펌프
72 : 급수관
72a, 72b : 분기관
73a, 73b : 역지 밸브
81 : 축압부
82 : 고압 펌프
91 : 검출부
92, 112 : 제어부
100, 110 : 연료 분사 장치
200 : 층상 액체
201 : 연료 기둥
201a : 하류측 연료
201b : 최상류 연료
201c : 최하류 연료
201d : 주수층간 연료
201e : 상류측 연료
202, 203 : 물
F1 : 제 1 연료층
F2 : 제 2 연료층
F3 : 제 3 연료층
L1 : 제 1 액체층
L2 : 제 2 액체층
L3 : 제 3 액체층
L4 : 제 4 액체층
L5 : 제 5 액체층
P1 : 제 1 주수 위치
P2 : 제 2 주수 위치
S1, S2 : 밸브 제어 신호
W1 : 제 1 주수층
W2 : 제 2 주수층
1: main board
2: Crankshaft
3: bearing
4: crank
5: Furniture
6: connecting rod
7: guide plate
8 : cross head
9: cross head pin
10: marine diesel engine
11: cylinder jacket
12 : cylinder
13: cylinder liner
14: cylinder cover
15 : piston
16: piston rod
17: combustion chamber
18 : exhaust valve
19: valve actuation device
20: exhaust pipe
21 : tie bolt
22: nut
30: fuel injection valve
31: nozzle
32, 33: internal distribution channels
34a, 34b: check valve
40: fuel pressure delivery system
41 fuel injection pump
42: fuel injection pipe
42a, 42b, 42c: branch pipe
43: branch
45: control valve
50: downstream side water supply system
51: first water pump
52: downstream side water pipe
52a, 52b, 52c: branch pipe
53: branch
54: check valve
55: control valve
60: upstream side water supply system
61: second water pump
62: upstream side water pipe
62a, 62b, 62c: branch pipe
63: branch
64: check valve
65: control valve
71: water supply pump
72: water pipe
72a, 72b: branch pipe
73a, 73b: check valve
81: pressure accumulator
82: high pressure pump
91: detection unit
92, 112: control unit
100, 110: fuel injection device
200: layered liquid
201 : fuel column
201a: downstream fuel
201b: top-class fuel
201c: downstream fuel
201d: fuel between the main water layers
201e: Upstream fuel
202, 203: water
F1: first fuel layer
F2: second fuel layer
F3: 3rd fuel layer
L1: first liquid layer
L2: second liquid layer
L3: third liquid layer
L4: fourth liquid layer
L5: fifth liquid layer
P1: 1st watering position
P2: 2nd watering position
S1, S2: valve control signal
W1: first main aqueous layer
W2: second main aqueous layer

Claims (7)

선박용 디젤 엔진의 실린더에 형성되는 연료 분사 밸브와,
배관을 통해서 상기 연료 분사 밸브에 연료를 압송하는 연료 분사 펌프와,
상기 연료 분사 펌프로부터 상기 연료 분사 밸브의 분사구에 이르는 연료 유통 경로의 소정의 위치에 물을 주입하는 제 1 주수 계통과,
상기 연료 유통 경로 중, 상기 제 1 주수 계통보다 상기 연료의 유통 방향 상류측의 위치에 물을 주입하는 제 2 주수 계통과,
상기 제 1 주수 계통의 주수 기간과 상기 제 2 주수 계통의 주수 기간의 적어도 일부가 겹치도록, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 따라서 상기 제 1 주수 계통 및 상기 제 2 주수 계통의 각 주수 개시 타이밍을 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 따라서, 상기 제 1 주수 계통 및 상기 제 2 주수 계통 중 일방의 주수 계통이 주수를 개시하고 나서 타방의 주수 계통이 주수를 개시하기까지의 상기 타방의 주수 계통의 대기 시간을 산출하고, 산출된 상기 대기 시간만큼, 상기 타방의 주수 계통의 주수 개시 타이밍을 상기 일방의 주수 계통의 주수 개시 타이밍보다 지연시키고,
상기 연료 분사 밸브는, 상기 연료 분사 펌프에 의해서 압송된 상기 연료와, 상기 제 1 주수 계통에 의해서 주입된 물과, 상기 제 2 주수 계통에 의해서 주입된 물을 상기 분사구로부터 상기 실린더 내의 연소실로 층상으로 분사하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
A fuel injection valve formed in a cylinder of a marine diesel engine,
a fuel injection pump for pressurizing fuel to the fuel injection valve through a pipe;
a first water injection system for injecting water into a predetermined position of a fuel distribution path from the fuel injection pump to the injection port of the fuel injection valve;
a second water injection system for injecting water into a position on the upstream side in the fuel distribution direction from the first water injection system in the fuel distribution path;
Each watering start timing of the first watering system and the second watering system is controlled according to the load of the marine diesel engine so that at least a part of the watering period of the first watering system and the watering period of the second watering system overlap and a control unit that
According to the load of the said marine diesel engine, the said control part is the said 1st water injection system and the said other water injection system until the other water supply system starts watering after one water main water system starts watering, according to the load of the said second water supply system. calculating the waiting time of the system, and delaying the watering start timing of the other watering line from the watering start timing of the one watering line by the calculated waiting time;
The fuel injection valve is configured to distribute the fuel pumped by the fuel injection pump, water injected by the first injection system, and water injected by the second injection system from the injection port to the combustion chamber in the cylinder in a layered manner. A fuel injection device, characterized in that for injection.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제 1 주수 계통에 의해서 주입된 물의 층과 상기 제 2 주수 계통에 의해서 주입된 물의 층 사이의 연료량이 상기 연료의 1 회당 분사량에 대해서 일정한 비율이 되도록, 상기 제 1 주수 계통 및 상기 제 2 주수 계통의 각 주수 개시 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
The method of claim 1,
The control unit may include: the first water injection system and The fuel injection device according to claim 1, wherein each water injection start timing of the second water injection system is controlled.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 따라서, 상기 제 2 주수 계통이 주수를 개시하고 나서 상기 제 1 주수 계통이 주수를 개시할 때까지의 상기 제 1 주수 계통의 대기 시간을 산출하고, 산출된 상기 대기 시간만큼, 상기 제 1 주수 계통의 주수 개시 타이밍을 상기 제 2 주수 계통의 주수 개시 타이밍보다 지연시키는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
The method of claim 1,
The control unit calculates, according to the load of the marine diesel engine, a waiting time of the first water injection system from when the second water injection system starts watering until the first water injection system starts watering, and calculates The fuel injection device according to claim 1, wherein the water injection start timing of the first water injection system is delayed from the water injection start timing of the second water injection system by the increased waiting time.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 따라서, 상기 제 2 주수 계통이 주수를 개시하고 나서 상기 제 1 주수 계통이 주수를 개시할 때까지의 상기 제 1 주수 계통의 대기 시간을 산출하고, 산출된 상기 대기 시간만큼, 상기 제 1 주수 계통의 주수 개시 타이밍을 상기 제 2 주수 계통의 주수 개시 타이밍보다 지연시키는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
3. The method of claim 2,
The control unit calculates, according to the load of the marine diesel engine, a waiting time of the first water injection system from when the second water injection system starts watering until the first water injection system starts watering, and calculates The fuel injection device according to claim 1, wherein the water injection start timing of the first water injection system is delayed from the water injection start timing of the second water injection system by the increased waiting time.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 따라서, 상기 제 1 주수 계통이 주수를 개시하고 나서 상기 제 2 주수 계통이 주수를 개시할 때까지의 상기 제 2 주수 계통의 대기 시간을 산출하고, 산출된 상기 대기 시간만큼, 상기 제 2 주수 계통의 주수 개시 타이밍을 상기 제 1 주수 계통의 주수 개시 타이밍보다 지연시키는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
The method of claim 1,
According to the load of the marine diesel engine, the control unit calculates a waiting time of the second water injection system from when the first water injection system starts watering until the second water injection system starts watering, and calculates The fuel injection device according to claim 1, wherein the water injection start timing of the second water injection system is delayed from the water injection start timing of the first water injection system by the increased waiting time.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 따라서, 상기 제 1 주수 계통이 주수를 개시하고 나서 상기 제 2 주수 계통이 주수를 개시할 때까지의 상기 제 2 주수 계통의 대기 시간을 산출하고, 산출된 상기 대기 시간만큼, 상기 제 2 주수 계통의 주수 개시 타이밍을 상기 제 1 주수 계통의 주수 개시 타이밍보다 지연시키는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
3. The method of claim 2,
According to the load of the marine diesel engine, the control unit calculates a waiting time of the second water injection system from when the first water injection system starts watering until the second water injection system starts watering, and calculates The fuel injection device according to claim 1, wherein the water injection start timing of the second water injection system is delayed from the water injection start timing of the first water injection system by the increased waiting time.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 주수 계통에 의한 주수량과 상기 제 2 주수 계통에 의한 주수량의 비는 일정한 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The fuel injection device, characterized in that the ratio of the water injection amount by the first water injection system and the water injection amount by the second water system is constant.
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