KR20200124603A - Diesel engine for ship - Google Patents

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KR20200124603A
KR20200124603A KR1020200043856A KR20200043856A KR20200124603A KR 20200124603 A KR20200124603 A KR 20200124603A KR 1020200043856 A KR1020200043856 A KR 1020200043856A KR 20200043856 A KR20200043856 A KR 20200043856A KR 20200124603 A KR20200124603 A KR 20200124603A
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아키히로 미야나기
준 야나기
가즈히사 이토
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가부시키가이샤 자판엔진코포레숀
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Abstract

The present invention relates to a diesel engine for a ship, which is able to reduce combustion residues which may be generated from using fossil fuel or alternative fuel. According to the present invention, the diesel engine (1) for the ship comprises: a fuel spray valve (30) which has a spray port (31) for spraying fossil fuel and alternative fuel; a fuel pump (41) which transfers a first fuel which is made of one of the fossil fuel and the alternative fuel toward the fuel spray valve (30); a fuel path (L) which reaches from the fuel pump (41) to the spray port (31); injection systems (50, 60) which inject a second fuel, which is made of the other of the fossil fuel and the alternative fuel, to certain positions (P1, P2) in the fuel path (L); and a control unit (92) which controls the injection systems (50, 60). The fuel spray valve (30) sprays the first fuel and the second fuel in a layered shape. The control unit (92) controls the injection systems (50, 60) to allow fuel layers (F1, F2, F3) made of the first fuel and fuel layers (A1, A2) made of the second fuel to be of two or more layers.

Description

선박용 디젤 엔진{DIESEL ENGINE FOR SHIP}Marine diesel engine {DIESEL ENGINE FOR SHIP}

여기에 개시하는 기술은, 선박용 디젤 엔진에 관한 것이다.The technology disclosed here relates to a marine diesel engine.

선박용 디젤 엔진의 배기 가스에 포함되는 질소산화물 (NOx) 을 저감시키기 위한 방법으로서, 1 개의 연료 분사 밸브로부터 복수종의 연료를 분사시키는 것이 널리 알려져 있다.As a method for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas of a marine diesel engine, it is widely known to inject a plurality of types of fuel from one fuel injection valve.

예를 들어, 특허문헌 1 에 개시되어 있는 듀얼 퓨얼식 분사 시스템은, A 중유 혹은 경유 등의 화석 연료로 이루어지는 착화용 파일럿 연료와, 대체 연료로서의 메탄올로 이루어지는 주연료를 층상으로 분사하는 것이 개시되어 있다.For example, the dual fuel injection system disclosed in Patent Document 1 discloses a layered injection of a pilot fuel for ignition consisting of fossil fuels such as heavy oil or diesel A and a main fuel consisting of methanol as an alternative fuel. have.

상기 특허문헌 1 에 개시되어 있는 분사 시스템은, 연료 분사 밸브 내의 주연료에 대해 착화용 파일럿 연료를 주입함으로써, 착화용 파일럿 연료, 및 주연료의 차례로 층상으로 된 연료를 연소실 내에 분사할 수 있다. 동 문헌에 의하면, 착화용 파일럿 연료의 분사량은, 착화 불안정인 경우에는 증량되고, 착화 안정인 경우에는 감량되게 되어 있다.In the injection system disclosed in Patent Document 1, by injecting the ignition pilot fuel into the main fuel in the fuel injection valve, the ignition pilot fuel and the fuel in a stratified manner of the main fuel can be injected into the combustion chamber. According to the document, the injection amount of the pilot fuel for ignition is increased when the ignition is unstable, and is decreased when the ignition is stable.

일본 공개특허공보 평6-159182호Japanese Laid-Open Patent Publication No. Hei 6-159182

그런데, 상기 특허문헌 1 에 기재되어 있는 구성에서는, 연소실 내에 분사되는 연료층 중, 주연료로 이루어지는 연료층과, 착화용 파일럿 연료로 이루어지는 연료층은, 양쪽 모두 1 층이 된다.By the way, in the configuration described in Patent Document 1, among the fuel layers injected into the combustion chamber, the fuel layer composed of the main fuel and the fuel layer composed of the pilot fuel for ignition both form one layer.

이 경우, 착화용 파일럿 연료에 이어서 분사되는 주연료는, 착화용 파일럿 연소에 의해 연소가 촉진되지만, 그 주연료에 연소 잔류물이 생길 수 있는 것을 본원 발명자들은 깨달았다.In this case, the main fuel injected subsequent to the ignition pilot fuel is accelerated by combustion by the ignition pilot combustion, but the inventors of the present application have realized that combustion residues may be generated in the main fuel.

즉, 주연료의 분사량은, 엔진의 부하 등에 따라 증감된다. 만일, 착화용 파일럿 연료의 분사량을 늘렸다고 해도, 그것에 이어서 분사되는 주연료가 감량되지 않으면, 그 주연료에 연소 잔류물이 생길 가능성이 있다.That is, the injection amount of the main fuel increases or decreases according to the load of the engine or the like. Even if the injection amount of the pilot fuel for ignition is increased, if the main fuel injected subsequent thereto is not reduced, there is a possibility that combustion residues are generated in the main fuel.

여기서는, 착화용 파일럿 연료로서 화석 연료를 사용하고, 주연료로서 대체 연료를 사용했을 경우를 예로 들어 설명했지만, 전술한 문제는, 착화용 파일럿 연료로서 대체 연료를 사용하고, 주연료로서 화석 연료를 사용했을 경우에도 공통이다. 대체 연료의 조성에 따라서는, 이것을 착화용 파일럿 연료로서 사용할 수도 있기 때문에, 화석 연료로 이루어지는 주연료의 연소 잔류물이라는 문제가 생길 수 있다.Here, the case where fossil fuel is used as the pilot fuel for ignition and an alternative fuel is used as the main fuel is described as an example. It is also common when used. Depending on the composition of the alternative fuel, since it can also be used as a pilot fuel for ignition, a problem of combustion residues of the main fuel made of fossil fuel may arise.

여기에 개시하는 기술은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은, 화석 연료 또는 대체 연료에 생길 수 있는 연소 잔류물을 저감시키는 것에 있다.The technique disclosed herein has been made in view of these points, and its object is to reduce combustion residues that may occur in fossil fuels or alternative fuels.

여기에 개시하는 기술은, 선박용 디젤 엔진에 관한 것이다. 이 선박용 디젤 엔진은, 연소실을 구획하는 실린더와, 상기 연소실에 면하도록 형성되고, 화석 연료 및 대체 연료를 분사하기 위한 분사구를 갖는 연료 분사 밸브와, 상기 연료 분사 밸브를 향하여, 상기 화석 연료 및 대체 연료의 일방으로 이루어지는 제 1 연료를 압송하는 연료 펌프와, 상기 연료 펌프로부터 상기 분사구에 이르는 연료 경로와, 상기 연료 경로에 있어서의 소정의 위치에, 상기 화석 연료 및 대체 연료의 타방으로 이루어지는 제 2 연료를 주입하는 주입 계통과, 상기 주입 계통을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 연료 분사 밸브는, 상기 연료 펌프에 의해 압송되는 상기 제 1 연료와, 상기 주입 계통에 의해 주입되는 상기 제 2 연료를 교대로 나열한 상태에서 층상으로 분사한다.The technology disclosed here relates to a marine diesel engine. This marine diesel engine includes a cylinder for partitioning a combustion chamber, a fuel injection valve formed to face the combustion chamber and having an injection port for injecting fossil fuel and alternative fuel, and toward the fuel injection valve, the fossil fuel and the substitute A fuel pump for pumping a first fuel consisting of one of the fuels, a fuel path from the fuel pump to the injection port, and a second consisting of the other of the fossil fuel and the alternative fuel at a predetermined position in the fuel path And an injection system for injecting fuel, and a control unit for controlling the injection system, and the fuel injection valve comprises the first fuel pumped by the fuel pump and the second fuel injected by the injection system. Spray in layers in an alternately arranged state.

그리고, 상기 제어부는, 상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료층 중, 상기 제 1 연료로 이루어지는 연료층과, 상기 제 2 연료로 이루어지는 연료층이 양쪽 모두 2 층 이상이 되도록, 상기 주입 계통을 제어한다.And, the control unit controls the injection system so that both of the fuel layers made of the first fuel and the fuel layers made of the second fuel among the fuel layers injected from the fuel injection valve are at least two layers. .

여기서, 「화석 연료」 란, 디젤 연료, 유출유, 잔사유 등, 원유로부터 정제될 수 있는 연료 일반을 가리킨다. 한편, 「대체 연료」 란, 천연의 석유를 대체하는 연료 (Alternative Fuel) 이고, 암모니아, 바이오 연료, 메탄올, 에탄올 등, 석유를 대체 가능한 연료 일반을 가리킨다.Here, "fossil fuel" refers to a general fuel that can be refined from crude oil, such as diesel fuel, effluent oil, and residual oil. On the other hand, "alternative fuel" refers to a fuel that replaces natural petroleum, and refers to a general fuel that can replace petroleum, such as ammonia, biofuel, methanol, and ethanol.

이 구성에 의하면, 제 1 연료가 흐르고 있는 연료 경로에 대해, 주입 계통이 제 2 연료를 주입한다. 연료 경로에 제 2 연료를 주입함으로써, 예를 들어, 제 1 연료, 제 2 연료 및 제 1 연료의 차례로, 연료 분사 밸브로부터 층상으로 분사되게 된다.According to this configuration, the injection system injects the second fuel into the fuel path through which the first fuel flows. By injecting the second fuel into the fuel path, for example, the first fuel, the second fuel and the first fuel are sequentially injected from the fuel injection valve in a layered manner.

이 경우, 제 1 및 제 2 연료 중 일방은, 선박용 디젤 엔진을 운전하기 위한 동력을 만들어내는 주연료로서 연소하는 데에 대해, 제 1 및 제 2 연료 중 타방은, 주연료에 착화되기 위한 파일럿 연료로서 기능하게 된다. 여기서, 제어부는, 제 1 연료로 이루어지는 연료층과, 제 2 연료로 이루어지는 연료층이 양쪽 모두 2 층 이상이 되도록 주입 계통을 제어한다.In this case, one of the first and second fuels is burned as the main fuel that generates power for driving the marine diesel engine, while the other of the first and second fuels is a pilot for igniting the main fuel. It functions as fuel. Here, the control unit controls the injection system so that the fuel layer composed of the first fuel and the fuel layer composed of the second fuel are both two or more layers.

이와 같이 제어함으로써, 예를 들어, 제 1 연료, 제 2 연료, 제 1 연료, 제 2 연료, 및 제 1 연료의 차례로, 연료 분사 밸브로부터 층상으로 분사되게 된다. 여기서, 제 1 연료가 주연료로서 기능함과 함께, 제 2 연료가 어시스트 연료로서 기능한다고 가정했을 경우, 첫 번째의 제 2 연료에 이어서 분사되는 제 1 연료는, 그 첫 번째의 제 2 연료에 의해 연소가 촉진되는 것과, 그 후에 분사되는 두 번째의 제 2 연료에 의해 연소가 촉진되는 것으로 2 분되게 된다. 연소의 촉진 대상이 되는 제 1 연료를 2 분함과 함께, 2 분된 각 제 1 연료의 연소를, 제 1 연료와 동일하게 2 분된 제 2 연료에 의해 촉진할 수 있다. 그 결과, 주연료로서의 제 1 연료의 연소가 보다 확실하게 촉진되어, 연소 잔류물의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.By controlling in this way, for example, the first fuel, the second fuel, the first fuel, the second fuel, and the first fuel are sequentially injected from the fuel injection valve in a layered manner. Here, assuming that the first fuel functions as the main fuel and the second fuel functions as the assist fuel, the first fuel injected following the first second fuel is the first second fuel. It is divided into two: one promoted by combustion and then promoted by the second fuel injected after that. The first fuel to be accelerated combustion can be divided into two, and combustion of each of the two divided first fuels can be promoted by the second fuel divided into two in the same manner as the first fuel. As a result, combustion of the first fuel as the main fuel is promoted more reliably, and it becomes possible to suppress the generation of combustion residues.

이와 같은 거동은, 제 1 연료가 어시스트 연료로서 기능함과 함께, 제 2 연료가 주연료로서 기능하는 경우도 동일하다. 그 경우, 첫 번째의 제 1 연료에 이어서 분사되는 제 2 연료는, 그 첫 번째의 제 1 연료에 의해 연소가 촉진되는 것과, 그 후에 분사되는 두 번째의 제 1 연료에 의해 연소가 촉진되는 것으로 2 분되게 된다. 이로써, 주연료로서의 제 2 연료의 연소가 보다 확실하게 촉진되어, 연소 잔류물의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.This behavior is the same when the first fuel functions as an assist fuel and the second fuel functions as the main fuel. In that case, the second fuel injected subsequent to the first fuel is said to be promoted by combustion by the first fuel and by the second fuel injected thereafter. It will be 2 minutes. Thereby, combustion of the second fuel as the main fuel is promoted more reliably, and it becomes possible to suppress the generation of combustion residues.

또, 상기 주입 계통은, 상기 연료 경로에 있어서의 소정의 제 1 주입 위치에 상기 제 2 연료를 주입하는 제 1 주입 계통과, 상기 연료 경로에 있어서 상기 제 1 주입 위치보다 상류측의 제 2 주입 위치에, 상기 제 2 연료를 주입하는 제 2 주입 계통을 갖고, 상기 연료 분사 밸브는, 상기 연료 펌프에 의해 압송되는 상기 제 1 연료, 상기 제 1 주입 계통에 의해 주입되는 상기 제 2 연료, 상기 연료 펌프에 의해 압송되는 상기 제 1 연료, 상기 제 2 주입 계통에 의해 주입되는 상기 제 2 연료, 및 상기 연료 펌프에 의해 압송되는 상기 제 1 연료의 차례로 나열한 연료층을 포함한 층상 액체를, 상기 연소실 내에 분사하는 것으로 해도 된다.Further, the injection system includes a first injection system for injecting the second fuel to a predetermined first injection position in the fuel path, and a second injection system upstream of the first injection position in the fuel path. In the position, it has a second injection system for injecting the second fuel, the fuel injection valve, the first fuel pumped by the fuel pump, the second fuel injected by the first injection system, the A layered liquid comprising a fuel layer in sequence of the first fuel pumped by a fuel pump, the second fuel injected by the second injection system, and the first fuel pumped by the fuel pump, the combustion chamber It may be sprayed inside.

이 구성에 의하면, 제 1 연료의 연소가 보다 확실하게 촉진되어, 연소 잔류물의 발생을 억제하는 데에 있어서 유리해진다.According to this configuration, combustion of the first fuel is promoted more reliably, and it is advantageous in suppressing the generation of combustion residues.

또, 상기 제어부는, 상기 제 1 주입 계통에 의한 주입 기간과, 상기 제 2 주입 계통에 의한 주입 기간의 적어도 일부가 중첩되도록, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 따라, 상기 제 1 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍과, 상기 제 2 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍을 제어하는 것으로 해도 된다.In addition, the control unit, according to the load of the marine diesel engine, the first injection system so that at least a part of the injection period by the first injection system and the injection period by the second injection system overlap. The timing of starting the injection of the second fuel and the timing of starting the injection of the second fuel by the second injection system may be controlled.

이 구성에 의하면, 제 1 주입 계통에 의해 주입되는 제 2 연료와, 제 2 주입 계통에 의해 주입되는 제 2 연료에 의해 사이에 끼워지게 되는 제 1 연료의 양을, 엔진 부하에 따라 조정할 수 있다. 그것으로, 선박용 디젤 엔진의 성능을 확보하는 것이 가능해진다.According to this configuration, the amount of the first fuel interposed between the second fuel injected by the first injection system and the second fuel injected by the second injection system can be adjusted according to the engine load. . Thereby, it becomes possible to ensure the performance of a marine diesel engine.

또, 상기 제어부는, 상기 제 1 주입 계통에 의해 주입된 상기 제 2 연료로 이루어지는 연료층과, 상기 제 2 주입 계통에 의해 주입된 상기 제 2 연료로 이루어지는 연료층 사이에 위치하고, 또한 상기 제 1 연료로 이루어지는 연료층의 양이, 그 제 1 연료의 1 회당의 분사량에 대해 일정한 비율이 되도록, 상기 제 1 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍과, 상기 제 2 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍을 제어하는 것으로 해도 된다.In addition, the control unit is located between a fuel layer composed of the second fuel injected by the first injection system and a fuel layer composed of the second fuel injected by the second injection system, and the first The timing at which the first injection system starts injection of the second fuel so that the amount of the fuel layer made of fuel becomes a constant ratio with respect to the injection amount per injection of the first fuel, and the second injection system includes the The timing at which injection of the second fuel is started may be controlled.

이 구성에 의하면, 선박용 디젤 엔진의 성능을 확보하는 데에 있어서 유리해진다.According to this configuration, it is advantageous in securing the performance of a marine diesel engine.

또, 상기 제어부는, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 기초하여 소정의 대기 시간을 산출함과 함께, 산출된 대기 시간의 분만큼, 상기 제 1 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍을, 상기 제 2 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍보다 늦추는 것으로 해도 된다.In addition, the control unit calculates a predetermined waiting time based on the load of the marine diesel engine, and determines a timing at which the first injection system starts injection of the second fuel by the calculated waiting time. Alternatively, the second injection system may be delayed from the timing at which the injection of the second fuel starts.

이 구성에 의하면, 선박용 디젤 엔진의 성능을 확보하는 데에 있어서 유리해진다.According to this configuration, it is advantageous in securing the performance of a marine diesel engine.

또, 상기 제어부는, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 기초하여 소정의 대기 시간을 산출함과 함께, 산출된 대기 시간의 분만큼, 상기 제 2 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍을, 상기 제 1 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍보다 늦추는 것으로 해도 된다.In addition, the control unit calculates a predetermined waiting time based on the load of the marine diesel engine, and determines a timing at which the second injection system starts injection of the second fuel by the calculated waiting time. Alternatively, the timing at which the first injection system starts injection of the second fuel may be delayed.

이 구성에 의하면, 선박용 디젤 엔진의 성능을 확보하는 데에 있어서 유리해진다.According to this configuration, it is advantageous in securing the performance of a marine diesel engine.

또, 상기 제어부는, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 관계없이, 상기 제 1 주입 계통에 의한 상기 제 2 연료의 주입량과, 상기 제 2 주입 계통에 의한 상기 제 2 연료의 주입량의 비가 일정해지도록, 상기 제 1 주입 계통 및 상기 제 2 주입 계통을 제어하는 것으로 해도 된다.In addition, the control unit, regardless of the load of the marine diesel engine, so that the ratio of the injection amount of the second fuel by the first injection system and the injection amount of the second fuel by the second injection system is constant, The first injection system and the second injection system may be controlled.

이 구성에 의하면, 선박용 디젤 엔진의 성능을 확보하는 데에 있어서 유리해진다.According to this configuration, it is advantageous in securing the performance of a marine diesel engine.

이상 설명한 바와 같이, 상기 선박용 디젤 엔진에 의하면, 화석 연료 또는 대체 연료에 생길 수 있는 연소 잔류물을 저감시킬 수 있다.As described above, according to the marine diesel engine, it is possible to reduce combustion residues that may occur in fossil fuels or alternative fuels.

도 1 은, 선박용 디젤 엔진의 구성을 예시하는 모식도이다.
도 2 는, 연료 분사 장치의 구성을 예시하는 개략도이다.
도 3 은, 선박용 디젤 엔진의 연소실을 예시하는 종단면도이다.
도 4 는, 연료 경로 내의 층상 액체를 예시하는 도면이다.
도 5 는, 제 2 연료를 주입하는 타이밍을 예시하는 도면이다.
도 6 은, 제 1 연료의 양에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 7 은, 엔진 부하에 따른 분사량에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 8 은, 선박용 디젤 엔진의 제 1 변형예에 있어서의 도 5 대응도이다.
도 9 는, 선박용 디젤 엔진의 제 1 변형예에 있어서의 도 6 대응도이다.
도 10 은, 선박용 디젤 엔진의 제 2 변형예를 나타내는 도 2 대응도이다.
도 11 은, 선박용 디젤 엔진의 제 2 변형예에 있어서의 도 3 대응도이다.
1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a marine diesel engine.
2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a fuel injection device.
3 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a combustion chamber of a marine diesel engine.
4 is a diagram illustrating a layered liquid in a fuel path.
5 is a diagram illustrating a timing of injecting a second fuel.
6 is a diagram for describing an amount of the first fuel.
7 is a diagram for describing an injection amount according to an engine load.
Fig. 8 is a view corresponding to Fig. 5 in the first modified example of a marine diesel engine.
9 is a view corresponding to FIG. 6 in the first modification of the marine diesel engine.
Fig. 10 is a view corresponding to Fig. 2 showing a second modified example of the marine diesel engine.
Fig. 11 is a diagram corresponding to Fig. 3 in a second modified example of a marine diesel engine.

이하, 본 개시의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 이하의 설명은 예시이다. 도 1 은, 선박용 디젤 엔진 (이하, 간단히 「엔진 (1)」 이라고도 한다) 의 구성을 예시하는 모식도이다. 또, 도 2 는 엔진 (1) 에 있어서의 연료 분사 장치 (100) 의 구성을 예시하는 개략도이고, 도 3 은, 엔진 (1) 의 연소실 (17) 을 예시하는 종단면도이다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described based on the drawings. In addition, the following description is an example. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a marine diesel engine (hereinafter, also simply referred to as "engine 1"). In addition, FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the fuel injection device 100 in the engine 1, and FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view illustrating the combustion chamber 17 of the engine 1.

엔진 (1) 은, 복수의 실린더 (16) 를 구비한 직렬 다기통식의 디젤 엔진이다. 이 엔진 (1) 은, 유니플로 소기 방식을 채용한 2 스트로크 1 사이클 기관으로서 구성되어 있고, 탱커, 콘테이너선, 자동차 운반선 등, 대형의 선박에 탑재된다.The engine 1 is an in-line multi-cylinder diesel engine provided with a plurality of cylinders 16. This engine 1 is configured as a two-stroke one-cycle engine employing a uniflow scavenging system, and is mounted on large-sized ships such as tankers, container ships, and automobile carriers.

선박에 탑재된 엔진 (1) 은, 그 선박을 추진시키기 위한 주기관으로서 사용된다. 즉, 엔진 (1) 의 출력축은, 프로펠러축 (도시 생략) 을 통해서 선박의 프로펠러 (도시 생략) 에 연결되어 있다. 엔진 (1) 이 운전함으로써, 그 출력이 프로펠러에 전달되어, 선박이 추진되도록 구성되어 있다.The engine 1 mounted on a ship is used as a main engine for propulsion of the ship. That is, the output shaft of the engine 1 is connected to the propeller (not shown) of a ship via a propeller shaft (not shown). When the engine 1 is operated, its output is transmitted to the propeller, and the ship is configured to propel.

특히, 본 개시에 관련된 엔진 (1) 은, 그 롱스트로크화를 실현하기 위하여, 이른바 크로스 헤드식의 내연 기관으로서 구성되어 있다. 즉, 이 엔진 (1) 에 있어서는, 하방으로부터 피스톤 (21) 을 지지하는 피스톤봉 (22) 과, 크랭크 샤프트 (23) 에 연접되는 연접봉 (24) 이 크로스 헤드 (25) 에 의해 연결되어 있다.In particular, the engine 1 according to the present disclosure is configured as a so-called cross-head type internal combustion engine in order to realize the long stroke. That is, in this engine 1, the piston rod 22 supporting the piston 21 from below and the connecting rod 24 connected to the crankshaft 23 are connected by the crosshead 25.

(1) 주요 구성(1) Main composition

이하, 엔진 (1) 의 주요부에 대해 설명한다.Hereinafter, main parts of the engine 1 will be described.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 엔진 (1) 은, 하방에 위치하는 대판 (臺板) (11) 과, 대판 (11) 상에 형성되는 가구 (架構) (12) 와, 가구 상에 형성되는 실린더 재킷 (13) 을 구비하고 있다. 대판 (11), 가구 (12) 및 실린더 재킷 (13) 은, 상하 방향으로 연장되는 복수의 타이 볼트 및 너트에 의해 체결되어 있다. 엔진 (1) 은 또, 실린더 재킷 (13) 내에 형성되는 실린더 (16) 와, 실린더 (16) 내에 형성되는 피스톤 (21) 과, 피스톤 (21) 의 왕복 운동에 연동하여 회전하는 출력축 (예를 들어 크랭크 샤프트 (23)) 을 구비하고 있다.As shown in Fig. 1, the engine 1 includes a base plate 11 positioned below, a furniture 12 formed on the base 11, and a cylinder formed on the furniture. It has a jacket (13). The base 11, the furniture 12, and the cylinder jacket 13 are fastened by a plurality of tie bolts and nuts extending in the vertical direction. The engine 1 also has a cylinder 16 formed in the cylinder jacket 13, a piston 21 formed in the cylinder 16, and an output shaft that rotates in connection with the reciprocating motion of the piston 21 (e.g. For example, it is provided with a crankshaft 23).

대판 (11) 은, 엔진 (1) 의 크랭크 케이스를 구성하는 것이고, 크랭크 샤프트 (23) 와, 크랭크 샤프트 (23) 를 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 베어링 (26) 을 수용하고 있다. 크랭크 샤프트 (23) 에는, 크랭크 (27) 를 개재하여 연접봉 (24) 의 하단부가 연결되어 있다.The base plate 11 constitutes the crankcase of the engine 1 and houses the crankshaft 23 and a bearing 26 that supports the crankshaft 23 so that it can rotate freely. The crankshaft 23 is connected to the lower end of the connecting rod 24 via the crank 27.

가구 (12) 는, 1 쌍의 가이드판 (28) 과, 연접봉 (24) 과, 크로스 헤드 (25) 를 수용하고 있다. 이 중, 1 쌍의 가이드판 (28) 은, 피스톤축 방향을 따라 형성된 1 쌍의 판상 부재로 이루어지고, 엔진 (1) 의 폭 방향 (도 1 의 지면 좌우 방향) 으로 간격을 두고 배치되어 있다. 연접봉 (24) 은, 그 하단부가 크랭크 샤프트 (23) 에 연결된 상태에서, 1 쌍의 가이드판 (28) 사이에 배치되어 있다. 연접봉 (24) 의 상단부는, 크로스 헤드 (25) 를 개재하여 피스톤봉 (22) 의 하단부에 연결되어 있다.The furniture 12 houses a pair of guide plates 28, a connecting rod 24, and a cross head 25. Among these, a pair of guide plates 28 is made of a pair of plate-like members formed along the piston shaft direction, and are arranged at intervals in the width direction of the engine 1 (in the left and right directions in FIG. 1). . The connecting rod 24 is disposed between a pair of guide plates 28 with its lower end connected to the crankshaft 23. The upper end of the connecting rod 24 is connected to the lower end of the piston rod 22 via a cross head 25.

구체적으로, 크로스 헤드 (25) 는, 1 쌍의 가이드판 (28) 사이에 배치되어 있고, 각 가이드판 (28) 을 따라 상하 방향으로 슬라이딩한다. 즉, 1 쌍의 가이드판 (28) 은, 크로스 헤드 (25) 의 슬라이딩을 안내하도록 구성되어 있다. 크로스 헤드 (25) 는, 크로스 헤드핀 (29) 을 개재하여 피스톤봉 (22) 및 연접봉 (24) 과 접속되어 있다. 크로스 헤드핀 (29) 은, 피스톤봉 (22) 에 대해서는 일체적으로 상하동하도록 접속되어 있는 한편, 연접봉 (24) 에 대해서는, 연접봉 (24) 의 상단부를 지점으로 하여, 연접봉 (24) 을 회동 (回動) 시키도록 접속되어 있다.Specifically, the cross head 25 is disposed between a pair of guide plates 28 and slides in the vertical direction along each guide plate 28. In other words, the pair of guide plates 28 is configured to guide the sliding of the cross head 25. The cross head 25 is connected to the piston rod 22 and the connecting rod 24 via a cross head pin 29. The cross head pin 29 is connected to the piston rod 22 so as to move up and down integrally, while with respect to the connecting rod 24, the upper end of the connecting rod 24 is set as a point, and the connecting rod 24 is rotated ( It is connected to make it possible.

실린더 재킷 (13) 은, 내통으로서의 실린더 라이너 (14) 가 배치되어 이루어진다. 실린더 라이너 (14) 의 내부에는, 전술한 피스톤 (21) 이 배치되어 있다. 이 피스톤 (21) 은, 실린더 라이너 (14) 의 내벽을 따라 상하 방향으로 왕복 운동한다. 또, 실린더 라이너 (14) 의 상부에는 실린더 커버 (15) 가 고정되어 있다. 실린더 커버 (15) 는, 실린더 라이너 (14) 와 함께 실린더 (16) 를 구성하고 있다.The cylinder jacket 13 is formed by arranging a cylinder liner 14 as an inner cylinder. Inside the cylinder liner 14, the above-described piston 21 is arranged. The piston 21 reciprocates in the vertical direction along the inner wall of the cylinder liner 14. Moreover, the cylinder cover 15 is fixed to the upper part of the cylinder liner 14. The cylinder cover 15 constitutes the cylinder 16 together with the cylinder liner 14.

또, 실린더 커버 (15) 에는, 도시 생략된 동밸브 장치에 의해 작동되는 배기 밸브 (18) 가 형성되어 있다. 배기 밸브 (18) 는, 실린더 라이너 (14) 및 실린더 커버 (15) 로 구성되는 실린더 (16), 그리고 피스톤 (21) 의 정면 (頂面) 과 함께 연소실 (17) 을 구획하고 있다. 배기 밸브 (18) 는, 그 연소실 (17) 과 배기관 (19) 사이를 개폐하는 것이다. 배기관 (19) 은, 연소실 (17) 에 통하는 배기구를 가지고 있고, 배기 밸브 (18) 는, 그 배기구를 개폐하도록 구성되어 있다.Further, the cylinder cover 15 is provided with an exhaust valve 18 operated by a valve device (not shown). The exhaust valve 18 partitions the combustion chamber 17 together with the cylinder 16 constituted by the cylinder liner 14 and the cylinder cover 15 and the front face of the piston 21. The exhaust valve 18 opens and closes between the combustion chamber 17 and the exhaust pipe 19. The exhaust pipe 19 has an exhaust port through the combustion chamber 17, and the exhaust valve 18 is configured to open and close the exhaust port.

또, 실린더 커버 (15) 에는, 연소실 (17) 에 연료를 공급하기 위한 연료 분사 밸브 (30) 가 형성되어 있다. 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 (30) 는, 연소실 (17) 의 실내에 면하는 자세로 형성되어 있고, 화석 연료 및 대체 연료를 분사하기 위한 분사구 (31) 를 가지고 있다.Moreover, a fuel injection valve 30 for supplying fuel to the combustion chamber 17 is formed in the cylinder cover 15. As shown in FIGS. 2 and 3, the fuel injection valve 30 is formed in an attitude facing the interior of the combustion chamber 17 and has an injection port 31 for injecting fossil fuels and alternative fuels.

구체적으로, 연료 분사 밸브 (30) 는, 연소실 (17) 내에 분사구 (31) 를 향한 자세로 배치되어 있고, 화석 연료 및 대체 연료의 일방으로 이루어지는 제 1 연료와, 화석 연료 및 대체 연료의 타방으로 이루어지는 제 2 연료를 교대로 나열한 상태에서 층상으로 분사할 수 있다.Specifically, the fuel injection valve 30 is disposed in the combustion chamber 17 in an attitude toward the injection port 31, and is composed of a first fuel composed of one of a fossil fuel and an alternative fuel, and the other of a fossil fuel and an alternative fuel. It is possible to inject the formed second fuel in a layered state while alternately arranged.

여기서, 제 1 및 제 2 연료 중 일방은, 엔진 (1) 의 동력을 만들어내는 주연료로서 기능함과 함께, 제 1 및 제 2 연료 중 타방은, 그 주연료에 착화되기 위한 파일럿 연료로서 기능하게 된다. 그 때문에, 제 1 및 제 2 연료 중, 파일럿 연료로서 기능하는 타방은, 주연료로서 기능하는 일방에 비해, 압축 착화에 이르는 압력 및 온도의 적어도 일방이 낮다.Here, one of the first and second fuels functions as a main fuel that generates power for the engine 1, and the other of the first and second fuels functions as a pilot fuel for igniting the main fuel. Is done. Therefore, of the first and second fuels, at least one of the pressure and temperature leading to compression ignition is lower in the other functioning as a pilot fuel than in the other functioning as the main fuel.

본 실시형태에 있어서는, 제 1 연료가 파일럿 연료로서 기능하고, 제 2 연료가 주연료로서 기능하는 패턴을 예로 들어 설명하지만, 이 예에는 한정되지 않는다. 후술하는 제 2 변형예에 나타내는 바와 같이, 제 1 연료를 주연료로서 기능시키고, 제 2 연료를 파일럿 연료로서 기능시켜도 된다.In the present embodiment, a pattern in which the first fuel functions as a pilot fuel and the second fuel functions as a main fuel is described as an example, but is not limited to this example. As shown in the second modification to be described later, the first fuel may function as the main fuel and the second fuel may function as the pilot fuel.

또, 본 실시형태에 있어서는, 제 1 연료로서 화석 연료를 사용함과 함께, 제 2 연료로서 대체 연료를 사용하는 패턴을 예로 들어 설명하지만, 이 예에는 한정되지 않는다. 후술하는 제 2 변형예에 나타내는 바와 같이, 제 1 연료로서 대체 연료를 사용함과 함께, 제 2 연료로서 화석 연료를 사용해도 된다.In addition, in the present embodiment, a pattern using fossil fuel as the first fuel and alternative fuel as the second fuel is described as an example, but is not limited to this example. As shown in the second modification to be described later, an alternative fuel may be used as the first fuel and a fossil fuel may be used as the second fuel.

구체적으로, 본 실시형태에 관련된 제 1 연료로는, 화석 연료로서의 디젤 연료 (소위 "경유 (輕油)") 를 사용할 수 있고, 동 실시형태에 관련된 제 2 연료로는, 대체 연료로서의 암모니아를 사용할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 관련된 화석 연료는, 동 실시형태에 관련된 대체 연료에 비해, 압축 착화에 이르는 압력 및 온도의 적어도 일방이 낮다.Specifically, as the first fuel according to the present embodiment, diesel fuel (so-called "diesel oil") as fossil fuel can be used, and as the second fuel according to the embodiment, ammonia as an alternative fuel is used. Can be used. That is, the fossil fuel according to the present embodiment has at least one of the pressure and temperature leading to compression ignition lower than that of the alternative fuel according to the embodiment.

상세한 것은 후술하지만, 본 실시형태에 관련된 엔진 (1) 은, 연료 분사 밸브 (30) 에 제 1 연료를 압송하는 연료 펌프 (41) 와, 제 1 연료가 압송되는 경로 내에 제 2 연료를 주입하는 제 1 주입 펌프 (51) 및 제 2 주입 펌프 (61) 를 구비하고 있다.Although it will be described later in detail, the engine 1 according to the present embodiment includes a fuel pump 41 that pressurizes the first fuel to the fuel injection valve 30, and injects the second fuel into the path through which the first fuel is pumped A first injection pump 51 and a second injection pump 61 are provided.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 연료 펌프 (41), 제 1 주입 펌프 (51) 및 제 2 주입 펌프 (61) 는, 실린더 (16) 의 근방에 레이아웃되어 있고, 각각, 내부 경로 (32), 연료 분사관 (42), 하류측 주입관 (52) 및 상류측 주입관 (62) 등을 개재하여 연료 분사 밸브 (30) 와 유체적으로 접속되어 있다.1, the fuel pump 41, the 1st injection pump 51, and the 2nd injection pump 61 are laid out in the vicinity of the cylinder 16, and the internal path 32, the fuel It is fluidly connected to the fuel injection valve 30 via the injection pipe 42, the downstream injection pipe 52, the upstream injection pipe 62, and the like.

이 중 연료 펌프 (41) 는, 연료 펌프 (41) 로부터 분사구 (31) 에 이르는 연료 경로 (L) 를 통해서 연료 분사 밸브 (30) 와 접속되어 있고, 이 연료 분사 밸브 (30) 를 향하여 제 1 연료를 압송한다. 이 연료 경로 (L) 는, 제 1 내부 경로 (32) 및 연료 분사관 (42) (후술하는 분기관 (42a) 도 포함한다) 으로 이루어지고, 연료 펌프 (41) 와 분사구 (31) 를 연결하는 경로로서 구성되어 있다. 또, 제 1 주입 펌프 (51) 및 제 2 주입 펌프 (61) 는, 각각, 하류측 주입관 (52) 및 상류측 주입관 (62) 을 개재하여 연료 경로 (L) 와 접속되고 있고, 이 연료 경로 (L) 내에 제 2 연료를 주입한다.Among these, the fuel pump 41 is connected to the fuel injection valve 30 through a fuel path L from the fuel pump 41 to the injection port 31, and is first directed toward the fuel injection valve 30. Pump fuel. This fuel path L consists of a first internal path 32 and a fuel injection pipe 42 (also includes a branch pipe 42a to be described later), and connects the fuel pump 41 and the injection port 31 It is configured as a path. Moreover, the 1st injection pump 51 and the 2nd injection pump 61 are connected with the fuel path L via the downstream injection pipe 52 and the upstream injection pipe 62, respectively, and this The second fuel is injected into the fuel path L.

이와 같이 구성함으로써, 연료 분사 밸브 (30) 는, 연료 펌프 (41) 로부터 압송되는 제 1 연료와, 제 1 주입 펌프 (51) 및 제 2 주입 펌프 (61) 에 의해 주입되는 제 2 연료를 연료 펌프 (41) 의 압송 작용에 의해, 연소실 (17) 에 교대로 (즉 층상으로) 분사할 수 있다.By configuring in this way, the fuel injection valve 30 uses the first fuel pumped from the fuel pump 41 and the second fuel injected by the first injection pump 51 and the second injection pump 61 as fuel. By the pressure-feeding action of the pump 41, the combustion chamber 17 can be sprayed alternately (that is, layered).

그렇게 해서, 연료 분사 밸브 (30) 는, 연소실 (17) 에 제 1 연료 및 제 2 연료를 공급하고, 연소실 (17) 내에서 연소를 발생시킨다. 이 연소에 의해, 피스톤 (21) 이 상하 방향으로 왕복 운동을 한다. 이 때, 배기 밸브 (18) 가 작동하여 연소실 (17) 이 개방되면, 연소에 의해 발생한 배기 가스가 배기관 (19) 으로 밀려나옴과 함께, 도시 생략된 소기 포트로부터 연소실 (17) 로 가스가 도입된다.Thus, the fuel injection valve 30 supplies the first fuel and the second fuel to the combustion chamber 17 and causes combustion in the combustion chamber 17. This combustion causes the piston 21 to reciprocate in the vertical direction. At this time, when the exhaust valve 18 is operated to open the combustion chamber 17, the exhaust gas generated by combustion is pushed out to the exhaust pipe 19, and gas is introduced into the combustion chamber 17 from the scavenging port (not shown). do.

또, 연소에 의해 피스톤 (21) 이 왕복 운동을 하면, 피스톤 (21) 과 함께 피스톤봉 (22) 이 상하 방향으로 왕복 운동을 한다. 이로써, 피스톤봉 (22) 에 연결된 크로스 헤드 (25) 가 상하 방향으로 왕복 운동을 한다. 이 크로스 헤드 (25) 는, 연접봉 (24) 의 회동을 허용하게 되어 있고, 크로스 헤드 (25) 와의 접속 부위를 지점으로 하여, 연접봉 (24) 을 회동시킨다. 그리고, 연접봉 (24) 의 하단부에 접속되는 크랭크 (27) 가 크랭크 운동하고, 그 크랭크 운동에 따라 크랭크 샤프트 (23) 가 회전한다. 이렇게 하여, 크랭크 샤프트 (23) 는, 피스톤 (21) 의 왕복 운동을 회전 운동으로 변환하여, 프로펠러축과 함께 선박의 프로펠러를 회전시킨다. 이로써, 선박이 추진한다.Moreover, when the piston 21 reciprocates by combustion, the piston rod 22 reciprocates together with the piston 21 in the vertical direction. Thereby, the crosshead 25 connected to the piston rod 22 reciprocates in the vertical direction. This crosshead 25 allows rotation of the connecting rod 24, and makes the connecting rod 24 rotate with the connection portion with the crosshead 25 as a point. Then, the crank 27 connected to the lower end of the connecting rod 24 cranks, and the crank shaft 23 rotates in accordance with the crank motion. In this way, the crankshaft 23 converts the reciprocating motion of the piston 21 into rotational motion, and rotates the propeller of the ship together with the propeller shaft. Thereby, the ship propels it.

(2) 연료 분사 장치에 관련된 구성(2) Configuration related to the fuel injection device

이하, 연료 분사 밸브 (30) 와, 이 연료 분사 밸브 (30) 에 제 1 연료 및 제 2 연료를 공급하기 위한 각종 장치를 아울러 연료 분사 장치라고 호칭하고, 이것에 부호 「100」 을 부여하고 설명을 한다. 또한, 도 2 에 있어서 실선으로 나타내는 화살표는, 제 1 연료 및 제 2 연료의 유통을 나타내고, 파선으로 나타내는 화살표는, 전기 신호의 송수 (送受) 를 나타내고 있다.Hereinafter, the fuel injection valve 30 and various devices for supplying the first fuel and the second fuel to the fuel injection valve 30 are collectively referred to as a fuel injection device, and the reference numeral ``100'' is given to this, and description Do it. In Fig. 2, an arrow indicated by a solid line indicates the circulation of the first fuel and the second fuel, and the arrow indicated by a broken line indicates the transmission and reception of electric signals.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 연료 분사 장치 (100) 는, 주된 구성 요소로서, 복수 (본 실시형태에서는 3 개) 의 연료 분사 밸브 (30) 와, 제 1 연료를 압송하기 위한 압송 계통 (40) 과, 제 2 연료를 주입하기 위한 주입 계통 (50, 60) 과, 압송 계통 (40) 및 주입 계통 (50, 60) 을 제어하기 위한 제어부 (92) 를 구비하고 있다.As shown in FIG. 2, the fuel injection device 100 according to the present embodiment, as a main component, includes a plurality of (three in this embodiment) fuel injection valves 30 and for pumping the first fuel. A pressure feed system 40, an injection system 50, 60 for injecting the second fuel, and a control unit 92 for controlling the pressure feed system 40 and the injection systems 50, 60 are provided.

이 중, 연료 분사 밸브 (30) 는, 전술한 바와 같이, 제 1 연료로서의 화석 연료, 및 제 2 연료로서의 대체 연료를 분사하기 위한 분사구 (31) 를 가지고 있고, 연료 경로 (L) 를 통해서 연료 펌프 (41) 와 접속되어 있다.Among them, the fuel injection valve 30 has an injection port 31 for injecting fossil fuel as a first fuel and an alternative fuel as a second fuel, as described above, and the fuel through the fuel path L It is connected to the pump 41.

한편, 주입 계통 (50, 60) 은, 그 연료 경로 (L) 에 있어서의 소정의 위치 (P1, P2) 에 제 2 연료를 주입하도록 구성되어 있다. 특히, 본 실시형태에 관련된 주입 계통 (50, 60) 은, 연료 경로 (L) 에 있어서의 소정의 제 1 주입 위치 (P1) 에 제 2 연료를 주입하는 하류측 주입 계통 (50) 과, 연료 경로 (L) 에 있어서 제 1 주입 위치 (P1) 보다 상류측의 제 2 주입 위치 (P2) 에 제 2 연료를 주입하는 상류측 주입 계통 (60) 을 가지고 있다.On the other hand, the injection systems 50 and 60 are configured to inject the second fuel into predetermined positions P1 and P2 in the fuel path L. In particular, the injection systems 50 and 60 according to the present embodiment include a downstream injection system 50 for injecting a second fuel into a predetermined first injection position P1 in the fuel path L, and a fuel It has an upstream injection system 60 for injecting a second fuel into a second injection position P2 on the upstream side of the first injection position P1 in the path L.

연료 분사 장치 (100) 는 또, 그 밖의 구성 요소로서, 주입 계통 (50, 60) 에 제 2 연료를 공급하는 대체 연료 공급 펌프 (71) 와, 압송 계통 (40) 및 주입 계통 (50, 60) 을 작동시키기 위한 축압부 (81) 와, 제어부 (92) 에 검출 신호를 입력하기 위한 검출부 (91) 를 구비하고 있다.The fuel injection device 100 is another component, as an alternative fuel supply pump 71 for supplying the second fuel to the injection systems 50 and 60, the pressure delivery system 40, and the injection system 50, 60. ), and a detection unit 91 for inputting a detection signal to the control unit 92.

이하, 연료 분사 밸브 (30), 압송 계통 (40), 하류측 주입 계통 (50), 상류측 주입 계통 (60), 대체 연료 공급 펌프 (71), 축압부 (81), 검출부 (91) 및 제어부 (92) 의 구성에 대해, 차례로 설명을 한다.Hereinafter, a fuel injection valve 30, a pressure delivery system 40, a downstream injection system 50, an upstream injection system 60, an alternative fuel supply pump 71, an accumulating part 81, a detection part 91 and The configuration of the control unit 92 will be described in order.

(연료 분사 밸브 (30))(Fuel injection valve 30)

복수의 연료 분사 밸브 (30) 는, 전술한 바와 같이, 실린더 (16) 내의 연소실 (17) 에, 제 1 연료 및 제 2 연료를 층상으로 분사하기 위한 분사 밸브이다. 각 연료 분사 밸브 (30) 는, 엔진 (1) 의 각 실린더 (16) 에 3 개씩 형성되어 있다 (도 3 에 나타내는 예에서는, 설명의 형편상, 1 개만을 도시). 이들 복수의 연료 분사 밸브 (30) 는, 각각, 동일하게 구성되어 있다. 그래서, 이하에서는, 이들 복수의 연료 분사 밸브 (30) 중 하나를 예로 들어, 연료 분사 밸브 (30) 에 관련된 구성을 설명한다.The plurality of fuel injection valves 30 are injection valves for injecting the first fuel and the second fuel into the combustion chamber 17 in the cylinder 16 in a layered manner, as described above. Each of the fuel injection valves 30 is formed in each cylinder 16 of the engine 1 (in the example shown in FIG. 3, only one is shown for convenience of explanation). Each of these plurality of fuel injection valves 30 is configured in the same manner. Therefore, hereinafter, a configuration related to the fuel injection valve 30 will be described by taking one of the plurality of fuel injection valves 30 as an example.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 (30) 는, 압송 계통 (40) 에 있어서의 연료 펌프 (41) 와, 연료 분사관 (42) 등을 개재하여 접속되어 있다. 또, 연료 분사 밸브 (30) 는, 주입 계통 (50, 60) 에 있어서의 제 1 주입 펌프 (51) 및 제 2 주입 펌프 (61) 와는, 각각, 상류측 주입관 (62) 및 하류측 주입관 (52) 등을 개재하여 접속되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 (30) 는, 연료 펌프 (41) 에 의해 압송된 제 1 연료 (화석 연료로서의 디젤 연료), 하류측 주입 계통 (50) 에 의해 주입된 제 2 연료 (대체 연료로서의 암모니아), 연료 펌프 (41) 에 의해 압송된 제 1 연료 (화석 연료로서의 디젤 연료) 와, 상류측 주입 계통 (60) 에 의해 주입된 제 2 연료 (대체 연료로서의 암모니아), 및 연료 펌프 (41) 에 의해 압송된 제 1 연료 (화석 연료로서의 디젤 연료) 의 차례로 나열한 연료층 (F1, A1, F2, A2, F3) 을 포함한 층상 액체 (200) 를, 분사구 (31) 로부터 연소실 (17) 내로 분사한다.As shown in FIG. 2, the fuel injection valve 30 is connected to the fuel pump 41 in the pressure delivery system 40 through a fuel injection pipe 42 or the like. In addition, the fuel injection valve 30 is an upstream injection pipe 62 and a downstream injection, respectively, from the first injection pump 51 and the second injection pump 61 in the injection systems 50 and 60 It is connected through a pipe 52 or the like. As shown in FIG. 3, the fuel injection valve 30 includes the first fuel (diesel fuel as fossil fuel) pumped by the fuel pump 41 and the second fuel injected by the downstream injection system 50 ( Ammonia as an alternative fuel), a first fuel pumped by the fuel pump 41 (diesel fuel as a fossil fuel), a second fuel injected by the upstream injection system 60 (ammonia as an alternative fuel), and a fuel Layered liquid 200 including fuel layers F1, A1, F2, A2, F3 sequentially arranged in the order of the first fuel (diesel fuel as fossil fuel) fed by the pump 41 is transferred from the injection port 31 to the combustion chamber ( 17) Spray it inside.

상세하게는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 (30) 는, 전술한 바와 같이 구성된 분사구 (31) 와, 이 분사구 (31) 에 통하는 2 개의 내부 경로 (32, 33) 와, 2 개의 역지 밸브 (34a, 34b) 를 가지고 있다.Specifically, as shown in FIG. 2, the fuel injection valve 30 includes the injection port 31 configured as described above, two internal paths 32 and 33 connected to the injection port 31, and two It has check valves 34a and 34b.

2 개의 내부 경로 (32, 33) 중 일방의 내부 경로 (32) 는, 주로 제 1 연료를 유통시키기 위한 경로이고, 연료 분사관 (42) 에 있어서의 분기관 (42a) 과, 분사구 (31) 를 접속하고 있다. 이하, 일방의 내부 경로 (32) 를 「제 1 내부 경로 (32)」 라고 호칭한다. 이 제 1 내부 경로 (32) 에는, 상류측 주입 계통 (60) 에 있어서의 상류측 주입관 (62) (구체적으로는, 상류측 주입관 (62) 에 있어서의 분기관 (62a)) 이 역지 밸브 (34a) 를 개재하여 접속되어 있다. 상류측 주입관 (62) 은, 제 2 주입 펌프 (61) 로부터 연장되어 있고, 이 제 2 주입 펌프 (61) 로부터 압송된 제 2 연료를 유통시키는 배관이다. 따라서, 제 1 내부 경로 (32) 에는, 제 1 연료뿐만 아니라, 상류측 주입관 (62) 으로부터 주입된 제 2 연료도 흐르게 된다.One of the two internal paths 32 and 33 is a path mainly for circulating the first fuel, and a branch pipe 42a in the fuel injection pipe 42 and an injection port 31 You are connecting. Hereinafter, one internal path 32 is referred to as "the first internal path 32". In this first internal path 32, an upstream injection pipe 62 in the upstream injection system 60 (specifically, a branch pipe 62a in the upstream injection pipe 62) is checked. It is connected through the valve 34a. The upstream injection pipe 62 extends from the second injection pump 61 and is a pipe through which the second fuel pumped from the second injection pump 61 flows. Accordingly, not only the first fuel but also the second fuel injected from the upstream side injection pipe 62 flows through the first internal path 32.

또한, 본 실시형태에 관련된 제 1 내부 경로 (32) 는, 연료 분사관 (42) 과 함께, 연료 펌프 (41) 로부터 분사구 (31) 에 이르는 연료 경로 (L) 를 구성하고 있다. 제 1 내부 경로 (32) 에 대해 분기관 (62a) 이 접속되는 부위는, 연료 경로 (L) 에 있어서, 상류측 주입 계통 (60) 에 의해 제 2 연료가 주입되는 위치를 나타내고 있다. 이 위치는, 전술한 「제 2 주입 위치 (P2)」 에 동일하다.Further, the first internal path 32 according to the present embodiment, together with the fuel injection pipe 42, constitutes a fuel path L from the fuel pump 41 to the injection port 31. The portion at which the branch pipe 62a is connected to the first internal path 32 indicates a position in which the second fuel is injected by the upstream injection system 60 in the fuel path L. This position is the same as the "second injection position P2" described above.

또, 2 개의 내부 경로 (32, 33) 중 타방의 내부 경로 (33) 는, 제 2 연료를 유통시키기 위한 경로이고, 하류측 주입 계통 (50) 에 있어서의 하류측 주입관 (52) (구체적으로는, 하류측 주입관 (52) 에 있어서의 분기관 (52a)) 과, 제 1 내부 경로 (32) 에 있어서의 분사구 (31) 부근의 부위를 접속하고 있다. 이하, 타방의 내부 경로 (33) 를 「제 2 내부 경로 (33)」 라고 호칭하는 하류측 주입관 (52) 은, 제 1 주입 펌프 (51) 로부터 연장되어 있고, 이 제 1 주입 펌프 (51) 로부터 압송된 제 2 연료를 유통시키는 배관이다. 따라서, 제 2 내부 경로 (33) 에는, 하류측 주입관 (52) 을 통과한 제 2 연료가 흐르게 된다.In addition, the other of the two internal paths 32 and 33 is a path for circulating the second fuel, and the downstream injection pipe 52 in the downstream injection system 50 (specifically By way of example, the branch pipe 52a in the downstream injection pipe 52 and the portion near the injection port 31 in the first internal path 32 are connected. Hereinafter, the downstream injection pipe 52, which is called the other internal path 33 as "the 2nd internal path 33", extends from the 1st injection pump 51, and this 1st injection pump 51 It is a pipe that distributes the second fuel pumped from ). Accordingly, the second fuel that has passed through the downstream injection pipe 52 flows through the second internal path 33.

또한, 제 1 내부 경로 (32) 에 대해 제 2 내부 경로 (33) 가 접속되는 부위는, 연료 경로 (L) 에 있어서, 하류측 주입 계통 (50) 에 의해 제 2 연료가 주입되는 위치를 나타내고 있다. 이 위치는, 전술한 「제 1 주입 위치 (P1)」 에 동일하다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 2 주입 위치 (P2) 는, 연료 경로 (L) 에 있어서 제 1 주입 위치 (P1) 보다 상류측에 형성되어 있다. 또한, 여기서 말하는 「상류측」 이란, 제 1 연료의 유통 방향에 있어서의 상류측을 가리킨다. 또, 「제 1 연료의 유통 방향」 이란, 연료 펌프 (41) 로부터 연료 분사관 (42) 등을 개재하여 분사구 (31) 를 향하는 방향을 가리킨다.In addition, the part to which the 2nd internal path 33 is connected with respect to the 1st internal path 32 represents the position in which the 2nd fuel is injected by the downstream injection system 50 in the fuel path L. have. This position is the same as the "first injection position P1" described above. As shown in FIG. 2, the second injection position P2 is formed on the upstream side of the first injection position P1 in the fuel path L. In addition, the "upstream side" referred to here refers to the upstream side in the flow direction of the first fuel. In addition, "the flow direction of the first fuel" refers to a direction from the fuel pump 41 to the injection port 31 through the fuel injection pipe 42 or the like.

2 개의 역지 밸브 (34a, 34b) 중 일방의 역지 밸브 (34a) 는, 상류측 주입 계통 (60) 으로부터 제 1 내부 경로 (32) 를 향하는 제 2 연료의 유통을 허용함과 함께, 그 제 2 연료의 역류를 방지한다. 타방의 역지 밸브 (34b) 는, 제 2 내부 경로 (33) 에 있어서의 중도의 부위에 형성되어 있다. 이 타방의 역지 밸브 (34b) 는, 하류측 주입 계통 (50) 으로부터 제 2 내부 경로 (33) 를 경유하여 제 1 내부 경로 (32) 를 향하는 제 2 연료의 유통을 허용함과 함께, 그 제 2 연료의 역류를 방지한다.One of the two check valves 34a and 34b allows the flow of the second fuel from the upstream side injection system 60 to the first internal path 32, and the second Prevents backflow of fuel. The other check valve 34b is formed at an intermediate portion in the second internal path 33. This other non-return valve 34b allows the flow of the second fuel from the downstream injection system 50 to the first internal path 32 via the second internal path 33, and 2 Prevent backflow of fuel.

(압송 계통 (40))(Pressure system (40))

압송 계통 (40) 은, 연료 분사 밸브 (30) 에 제 1 연료를 압송하기 위한 설비이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 압송 계통 (40) 은, 연료 펌프 (41) 와, 연료 분사관 (42) 과, 제어 밸브 (45) 를 가지고 있다.The pressure feeding system 40 is a facility for pressure feeding the first fuel to the fuel injection valve 30. As shown in FIG. 2, the pressure feed system 40 includes a fuel pump 41, a fuel injection pipe 42, and a control valve 45.

연료 펌프 (41) 는, 작동유의 압력을 이용하여 연료를 압송하는 유압 구동식의 펌프이다. 상세하게는, 연료 펌프 (41) 는, 배관 등을 통하여, 제 1 연료로서의 화석 연료가 저류된 연료 탱크 (도시 생략) 와 접속되어 있고, 이 연료 탱크로부터 연료를 받아들인다. 연료 펌프 (41) 는, 연료 탱크로부터 받아들인 연료를, 연료 분사관 (42) 을 통하여 연료 분사 밸브 (30) 에 압송한다. 또, 연료 펌프 (41) 의 압송 작용은, 제 1 연료 및 제 2 연료의 층상 분사를 연료 분사 밸브 (30) 에 실시하게 할 수도 있다.The fuel pump 41 is a hydraulic driven pump that pressurizes fuel using the pressure of hydraulic oil. Specifically, the fuel pump 41 is connected to a fuel tank (not shown) in which fossil fuel as a first fuel is stored through a pipe or the like, and receives fuel from this fuel tank. The fuel pump 41 pressurizes the fuel received from the fuel tank to the fuel injection valve 30 via the fuel injection pipe 42. In addition, the pressure feeding action of the fuel pump 41 can also cause the fuel injection valve 30 to perform layered injection of the first fuel and the second fuel.

연료 분사관 (42) 은, 연료 펌프 (41) 와 연료 분사 밸브 (30) 사이에서 연료를 유통시키기 위한 배관이다. 예를 들어, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사관 (42) 의 일단부는, 연료 펌프 (41) 의 토출구에 접속되어 있다. 또, 연료 분사관 (42) 의 중도부에는, 분기부 (43) 가 형성되어 있다. 연료 분사관 (42) 은, 이 분기부 (43) 에서 타단부를 향하여 복수의 분기관으로 분기되어 있다. 구체적으로, 본 실시형태에 관련된 연료 분사관 (42) 은, 분기부 (43) 에서 3 개의 분기관 (42a, 42b, 42c) 으로 분기되어 있다. 이들 분기관 (42a, 42b, 42c) 중, 제 1 분기관 (42a) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 1 개의 연료 분사 밸브 (30) 의 제 1 내부 경로 (32) 에 접속되어 있다. 연료 분사관 (42) 은, 분기관 (42a) 을 개재하여, 이 연료 분사 밸브 (30) 에 있어서의 제 1 내부 경로 (32) 와 연료 펌프 (41) 를 연통시킨다. 이것과 동일하게, 나머지 분기관 (42b, 42c) 은, 각각, 다른 연료 분사 밸브 (30) 에 접속되어 있다.The fuel injection pipe 42 is a pipe for circulating fuel between the fuel 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 the discharge port of the fuel pump 41. Moreover, the branch part 43 is formed in the middle part of the fuel injection pipe 42. The fuel injection pipe 42 is branched into a plurality of branch pipes from the branch portion 43 toward the other end. Specifically, the fuel injection pipe 42 according to the present embodiment is branched from the branch portion 43 into three branch pipes 42a, 42b, and 42c. Among these branch pipes 42a, 42b, 42c, the first branch pipe 42a is connected to the first internal path 32 of one fuel injection valve 30 as shown in FIG. 2. The fuel injection pipe 42 communicates the first internal path 32 in the fuel injection valve 30 with the fuel pump 41 via the branch pipe 42a. Similarly to this, the remaining branch pipes 42b and 42c are connected to different fuel injection valves 30, respectively.

또한, 연료 분사관 (42) 의 중도부에 분기부 (43) 를 형성하는 구성은 필수는 아니다. 분기부 (43) 를 형성하는 대신에, 연료 분사관 (42) 을 복수개 (예를 들어 3 개) 로 해도 된다.In addition, the configuration in which the branch portion 43 is formed in the middle portion of the fuel injection pipe 42 is not essential. Instead of forming the branching portion 43, a plurality of fuel injection pipes 42 (for example, three) may be used.

제어 밸브 (45) 는, 축압부 (81) 로부터 연료 펌프 (41) 로의 작동유의 공급을 제어하기 위한 밸브이다. 구체적으로, 제어 밸브 (45) 는, 전자 밸브 등의 전동식의 개폐 밸브에 의해 구성되고, 도시되지 않지만, 제어 밸브 (34) 에 의해 구동되는 로직 밸브의 개폐에 의해, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연료 펌프 (41) 와 축압부 (81) 를 연통 가능하게 형성된다. 제어 밸브 (45) 는, 제 1 연료를 분사하는 기간 (이하, 간단히 「분사 기간」 이라고 한다) 에 개방 상태가 되고, 축압부 (81) 내의 작동유를 연료 펌프 (41) 에 공급한다. 연료 펌프 (41) 는, 이 공급된 작동유의 압력을 이용하여, 연료 분사 밸브 (30) 에 제 1 연료를 압송한다. 한편, 제어 밸브 (45) 는, 제 1 연료의 분사 기간 이외의 기간에서 폐쇄 상태가 되고, 축압부 (81) 로부터 연료 펌프 (41) 로의 작동유의 공급을 정지한다. 이러한 제어 밸브 (45) 의 개폐는, 제어부 (92) 에 의해 제어된다.The control valve 45 is a valve for controlling the supply of hydraulic oil from the accumulating portion 81 to the fuel 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 34, as shown in FIG. 2, It is formed so that the fuel pump 41 and the accumulating part 81 can communicate. The control valve 45 is in an open state during a period in which the first fuel is injected (hereinafter, simply referred to as “injection period”), and supplies the hydraulic oil in the accumulating portion 81 to the fuel pump 41. The fuel pump 41 pressurizes the first fuel to the fuel injection valve 30 using the pressure of the supplied hydraulic oil. On the other hand, the control valve 45 enters a closed state in a period other than the injection period of the first fuel, and stops supply of hydraulic oil from the accumulating portion 81 to the fuel pump 41. Opening and closing of the control valve 45 is controlled by the control unit 92.

(하류측 주입 계통 (50))(Downstream injection system (50))

하류측 주입 계통 (50) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 전술한 제 1 주입 펌프 (51) 와, 하류측 주입관 (52) 과, 역지 밸브 (54) 와, 제 1 제어 밸브 (55) 를 가지고 있다. 하류측 주입 계통 (50) 은, 본 실시형태에 있어서의 「제 1 주입 계통」 의 예시이다.As shown in FIG. 2, the downstream injection system 50 is the 1st injection pump 51 mentioned above, the downstream injection pipe 52, the check valve 54, and the 1st control valve 55 Have. The downstream injection system 50 is an example of the "first injection system" in the present embodiment.

제 1 주입 펌프 (51) 는, 작동유의 압력을 이용하여 제 2 연료를 주입하는 유압 구동식의 펌프이다. 상세하게는, 제 1 주입 펌프 (51) 는, 공급관 (72) 등을 통하여, 대체 연료 공급 펌프 (71) 로부터 대체 연료를 받아들인다. 제 1 주입 펌프 (51) 는, 이 받아들인 대체 연료를, 제 2 연료로서 압송한다. 제 1 주입 펌프 (51) 로부터 압송된 제 2 연료는, 하류측 주입관 (52), 및 연료 분사 밸브 (30) 에 있어서의 제 2 내부 경로 (33) 를 통하여, 동 연료 분사 밸브 (30) 에 있어서의 제 1 내부 경로 (32) 에 이른다. 이렇게 하여, 제 1 주입 펌프 (51) 는, 연료 경로 (L) 의 제 1 주입 위치 (P1) 에, 제 2 연료로서의 대체 연료를 주입한다.The first injection pump 51 is a hydraulic-driven pump that injects a second fuel using the pressure of hydraulic oil. Specifically, the first injection pump 51 receives the alternative fuel from the alternative fuel supply pump 71 via the supply pipe 72 or the like. The first injection pump 51 pressurizes the received alternative fuel as the second fuel. The second fuel pumped from the first injection pump 51 is the same fuel injection valve 30 through the downstream injection pipe 52 and the second internal path 33 in the fuel injection valve 30. It reaches the 1st internal path 32 in. In this way, the 1st injection pump 51 injects the substitute fuel as a 2nd fuel into the 1st injection position P1 of the fuel path L.

하류측 주입관 (52) 은, 제 1 주입 펌프 (51) 에 의해 연료 경로 (L) 에 주입되는 제 2 연료를 유통시키기 위한 배관이다. 예를 들어, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 하류측 주입관 (52) 의 일단부는, 제 1 주입 펌프 (51) 의 토출구에 접속되어 있다. 또, 하류측 주입관 (52) 의 중도부에는, 분기부 (53) 가 형성되어 있다. 하류측 주입관 (52) 은, 이 분기부 (53) 로부터 타단부를 향하여 복수의 분기관으로 분기되어 있다. 구체적으로, 본 실시형태에 관련된 하류측 주입관 (52) 은, 분기부 (53) 에서 3 개의 분기관 (52a, 52b, 52c) 으로 분기되어 있다. 이들 분기관 (52a, 52b, 52c) 중, 제 1 분기관 (52a) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 1 개의 연료 분사 밸브 (30) 의 제 2 내부 경로 (33) 에 접속되어 있다. 하류측 주입관 (52) 은, 분기관 (52a) 을 개재하여, 이 연료 분사 밸브 (30) 에 있어서의 제 2 내부 경로 (33) 와 제 1 주입 펌프 (51) 를 연통시킨다. 이것과 동일하게, 나머지 분기관 (52b, 52c) 은, 각각, 다른 연료 분사 밸브 (30) 에 접속되어 있다.The downstream injection pipe 52 is a pipe for circulating the second fuel injected into the fuel path L by the first injection pump 51. For example, as shown in FIG. 2, one end of the downstream injection pipe 52 is connected to the discharge port of the first injection pump 51. Further, a branch portion 53 is formed in the middle portion of the downstream injection pipe 52. The downstream injection pipe 52 is branched from this branch 53 toward the other end into a plurality of branch pipes. Specifically, the downstream injection pipe 52 according to the present embodiment is branched from the branch portion 53 into three branch pipes 52a, 52b, 52c. Among these branch pipes 52a, 52b, 52c, the first branch pipe 52a is connected to the second internal path 33 of one fuel injection valve 30 as shown in FIG. 2. The downstream injection pipe 52 makes the 2nd internal path 33 in this fuel injection valve 30 and the 1st injection pump 51 communicate with the branch pipe 52a. Similarly to this, the remaining branch pipes 52b and 52c are respectively connected to different fuel injection valves 30.

또한, 하류측 주입관 (52) 의 중도부에 분기부 (53) 를 형성하는 구성은, 필수는 아니다. 분기부 (53) 를 형성하는 대신에, 하류측 주입관 (52) 을 복수개 (예를 들어 3 개) 로 해도 된다.In addition, the configuration in which the branch portion 53 is formed in the middle portion of the downstream injection pipe 52 is not essential. Instead of forming the branch portions 53, a plurality of downstream injection pipes 52 (for example, three) may be used.

역지 밸브 (54) 는, 하류측 주입관 (52) 에 있어서의 제 2 연료의 유통 방향을 일방향으로 규제하고, 제 2 연료의 역류를 방지하기 위한 밸브이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 역지 밸브 (54) 는, 하류측 주입관 (52) 에 있어서의 중도의 부위, 예를 들어 제 1 주입 펌프 (51) 와 분기부 (53) 사이의 부위에 형성된다. 역지 밸브 (54) 는, 제 1 주입 펌프 (51) 로부터 분기부 (53) 를 경유하여 제 2 내부 경로 (33) 를 향하는 제 2 연료의 유통을 허용함과 함께, 그 제 2 연료의 역류를 방지한다.The check valve 54 is a valve for regulating the flow direction of the second fuel in the downstream injection pipe 52 in one direction and preventing reverse flow of the second fuel. As shown in FIG. 2, the check valve 54 is formed at an intermediate portion in the downstream injection pipe 52, for example, at a portion between the first injection pump 51 and the branch portion 53. . The check valve 54 allows the flow of the second fuel from the first injection pump 51 to the second internal path 33 via the branch 53 and prevents the reverse flow of the second fuel. prevent.

제 1 제어 밸브 (55) 는, 축압부 (81) 로부터 제 1 주입 펌프 (51) 로의 작동유의 공급을 제어하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제 1 제어 밸브 (55) 는, 전자 밸브 등의 전동식의 개폐 밸브에 의해 구성되고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 주입 펌프 (51) 와 축압부 (81) 를 연통 가능하게 형성된다. 제 1 제어 밸브 (55) 는, 제 1 주입 펌프 (51) 로부터 압송되는 제 2 연료가 연료 경로 (L) 에 주입되는 기간 (이하, 이것을 「하류측 주입 계통 (50) 의 주입 기간」, 「하류측 주입 계통 (50) 에 의한 주입 기간」, 또는 간단히 「제 1 주입 기간」 이라고 한다) 에 개방 상태가 되고, 축압부 (81) 내의 작동유를 제 1 주입 펌프 (51) 에 공급한다. 제 1 주입 펌프 (51) 는, 이 공급된 작동유의 압력을 이용하여, 연료 경로 (L) 에 있어서의 제 1 주입 위치 (P1) 에 제 2 연료를 압송하여 주입한다. 한편, 제 1 제어 밸브 (55) 는, 하류측 주입 계통 (50) 에 의한 주입 기간 이외의 기간에 폐쇄 상태가 되고, 축압부 (81) 로부터 제 1 주입 펌프 (51) 로의 작동유의 공급을 정지한다. 이러한 제 1 제어 밸브 (55) 의 개폐는, 제어부 (92) 에 의해 제어된다.The first control valve 55 is a valve for controlling the supply of hydraulic oil from the accumulating portion 81 to the first injection pump 51. Specifically, the first control valve 55 is constituted by an electric on-off valve such as a solenoid valve, and as shown in FIG. 2, the first injection pump 51 and the pressure accumulating portion 81 can be communicated with each other. Is formed. The first control valve 55 is a period in which the second fuel pumped from the first injection pump 51 is injected into the fuel path L (hereinafter, referred to as “injection period of the downstream injection system 50”, “ It is opened during the injection period by the downstream injection system 50" or simply referred to as "first injection period"), and the hydraulic oil in the accumulating portion 81 is supplied to the first injection pump 51. The first injection pump 51 pressurizes and injects the second fuel to the first injection position P1 in the fuel path L using the supplied hydraulic oil pressure. On the other hand, the first control valve 55 is in a closed state during periods other than the injection period by the downstream injection system 50, and stops supply of hydraulic oil from the accumulating portion 81 to the first injection pump 51 do. The opening and closing of the first control valve 55 is controlled by the control unit 92.

(상류측 주입 계통 (60))(Upstream injection system (60))

상류측 주입 계통 (60) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 전술한 제 2 주입 펌프 (61) 와, 상류측 주입관 (62) 과, 역지 밸브 (64) 와, 제 2 제어 밸브 (65) 를 가지고 있다. 상류측 주입 계통 (60) 은, 본 실시형태에 있어서의 「제 2 주입 계통」 의 예시이다.As shown in FIG. 2, the upstream injection system 60 includes the second injection pump 61 described above, the upstream injection pipe 62, the check valve 64, and the second control valve 65. Have. The upstream injection system 60 is an example of the "second injection system" in the present embodiment.

제 2 주입 펌프 (61) 는, 작동유의 압력을 이용하여 제 2 연료를 주입하는 유압 구동식의 펌프이다. 상세하게는, 제 2 주입 펌프 (61) 는, 공급관 (72) 등을 통하여, 대체 연료 공급 펌프 (71) 로부터 대체 연료를 받아들인다. 제 2 주입 펌프 (61) 는, 이 받아들인 대체 연료를, 제 2 연료로서 압송한다. 제 2 주입 펌프 (61) 로부터 압송된 제 2 연료는, 상류측 주입관 (62) 을 통하여, 연료 분사 밸브 (30) 에 있어서의 제 1 내부 경로 (32) 에 이른다. 이렇게 하여, 제 2 주입 펌프 (61) 는, 연료 경로 (L) 의 제 2 주입 위치 (P2) 에, 제 2 연료로서의 대체 연료를 주입한다.The second injection pump 61 is a hydraulically driven pump that injects a second fuel using the pressure of the hydraulic oil. Specifically, the second injection pump 61 receives the substitute fuel from the substitute fuel supply pump 71 via the supply pipe 72 or the like. The second injection pump 61 pressurizes the received alternative fuel as the second fuel. The second fuel pumped from the second injection pump 61 reaches the first internal path 32 in the fuel injection valve 30 through the upstream injection pipe 62. In this way, the second injection pump 61 injects the alternative fuel as the second fuel into the second injection position P2 of the fuel path L.

상류측 주입관 (62) 은, 제 2 주입 펌프 (61) 에 의해 연료 경로 (L) 에 주입되는 제 2 연료를 유통시키기 위한 배관이다. 예를 들어, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 상류측 주입관 (62) 의 일단부는, 제 2 주입 펌프 (61) 의 토출구에 접속되어 있다. 또, 상류측 주입관 (62) 의 중도부에는, 분기부 (63) 가 형성되어 있다. 상류측 주입관 (62) 은, 이 분기부 (63) 로부터 타단부를 향하여 복수의 분기관으로 분기되어 있다. 구체적으로, 본 실시형태에 관련된 상류측 주입관 (62) 은, 분기부 (63) 에서 3 개의 분기관 (62a, 62b, 62c) 으로 분기되어 있다. 이들 분기관 (62a, 62b, 62c) 중, 제 1 분기관 (62a) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 역지 밸브 (34a) 를 개재하여 1 개의 연료 분사 밸브 (30) 의 제 1 내부 경로 (32) 에 접속되어 있다. 상류측 주입관 (62) 은, 분기관 (62a) 을 개재하여, 이 연료 분사 밸브 (30) 에 있어서의 제 1 내부 경로 (32) 와 제 2 주입 펌프 (61) 를 연통시킨다. 이것과 동일하게, 나머지 분기관 (62b, 62c) 은, 각각, 다른 연료 분사 밸브 (30) 에 접속되어 있다.The upstream injection pipe 62 is a pipe for circulating the second fuel injected into the fuel path L by the second injection pump 61. For example, as shown in FIG. 2, one end of the upstream injection pipe 62 is connected to the discharge port of the second injection pump 61. Moreover, the branch part 63 is formed in the middle part of the upstream side injection pipe 62. The upstream injection pipe 62 is branched from the branch portion 63 toward the other end into a plurality of branch pipes. Specifically, the upstream injection pipe 62 according to the present embodiment is branched from the branch portion 63 into three branch pipes 62a, 62b, 62c. Among these branch pipes 62a, 62b, 62c, the first branch pipe 62a is a first internal path of one fuel injection valve 30 via a check valve 34a, as shown in FIG. 32). The upstream injection pipe 62 communicates the first internal path 32 in the fuel injection valve 30 with the second injection pump 61 via the branch pipe 62a. Similarly to this, the remaining branch pipes 62b and 62c are respectively connected to different fuel injection valves 30.

또한, 상류측 주입관 (62) 의 중도부에 분기부 (63) 를 형성하는 구성은, 필수는 아니다. 분기부 (63) 를 형성하는 대신에, 상류측 주입관 (62) 을 복수개 (예를 들어 3 개) 로 해도 된다.In addition, the configuration in which the branch portion 63 is formed in the middle portion of the upstream injection pipe 62 is not essential. Instead of forming the branch portions 63, a plurality of upstream injection pipes 62 (for example, three) may be used.

역지 밸브 (64) 는, 상류측 주입관 (62) 에 있어서의 제 2 연료의 유통 방향을 일방향으로 규제하고, 제 2 연료의 역류를 방지하기 위한 밸브이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 역지 밸브 (64) 는, 상류측 주입관 (62) 에 있어서의 중도의 부위, 예를 들어 제 2 주입 펌프 (61) 와 분기부 (63) 사이의 부위에 형성된다. 역지 밸브 (64) 는, 제 2 주입 펌프 (61) 로부터 분기부 (63) 를 경유하여 제 1 내부 경로 (32) 를 향하는 제 2 연료의 유통을 허용함과 함께, 그 제 2 연료의 역류를 방지한다.The check valve 64 is a valve for regulating the flow direction of the second fuel in the upstream side injection pipe 62 in one direction and preventing reverse flow of the second fuel. As shown in FIG. 2, the check valve 64 is formed at an intermediate portion in the upstream side infusion pipe 62, for example, at a portion between the second infusion pump 61 and the branch portion 63. . The check valve 64 allows the flow of the second fuel from the second injection pump 61 to the first internal path 32 via the branch part 63, and prevents the reverse flow of the second fuel. prevent.

제 2 제어 밸브 (65) 는, 축압부 (81) 로부터 제 2 주입 펌프 (61) 로의 작동유의 공급을 제어하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제 2 제어 밸브 (65) 는, 전자 밸브 등의 전동식의 개폐 밸브에 의해 구성되고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 2 주입 펌프 (61) 와 축압부 (81) 를 연통 가능하게 형성된다. 제 2 제어 밸브 (65) 는, 제 2 주입 펌프 (61) 로부터 압송되는 제 2 연료가 연료 경로 (L) 에 주입되는 기간 (이하, 이것을 「상류측 주입 계통 (60) 의 주입 기간」, 「상류측 주입 계통 (60) 에 의한 주입 기간」, 또는 간단히 「제 2 주입 기간」 이라고 한다) 에 개방 상태가 되고, 축압부 (81) 내의 작동유를 제 2 주입 펌프 (61) 에 공급한다. 제 2 주입 펌프 (61) 는, 이 공급된 작동유의 압력을 이용하여, 연료 경로 (L) 에 있어서의 제 2 주입 위치 (P2) 에 제 2 연료를 압송하여 주입한다. 한편, 제 2 제어 밸브 (65) 는, 상류측 주입 계통 (60) 에 의한 주입 기간 이외의 기간에 폐쇄 상태가 되고, 축압부 (81) 로부터 제 2 주입 펌프 (61) 로의 작동유의 공급을 정지한다. 이러한 제 2 제어 밸브 (65) 의 개폐는, 제어부 (92) 에 의해 제어된다.The second control valve 65 is a valve for controlling the supply of hydraulic oil from the accumulating portion 81 to the second injection pump 61. Specifically, the second control valve 65 is constituted by an electric on-off valve such as a solenoid valve, and as shown in FIG. 2, the second injection pump 61 and the pressure accumulating portion 81 can be communicated with each other. Is formed. The second control valve 65 is a period in which the second fuel pumped from the second injection pump 61 is injected into the fuel path L (hereinafter, referred to as ``injection period of the upstream injection system 60'', `` It is opened during the injection period by the upstream injection system 60", or simply referred to as the "second injection period"), and the hydraulic oil in the pressure accumulating part 81 is supplied to the second injection pump 61. The second injection pump 61 pressurizes and injects the second fuel into the second injection position P2 in the fuel path L by using the supplied hydraulic oil pressure. On the other hand, the second control valve 65 is in a closed state during a period other than the injection period by the upstream injection system 60, and stops supply of hydraulic oil from the accumulating portion 81 to the second injection pump 61 do. The opening and closing of the second control valve 65 is controlled by the control unit 92.

(대체 연료 공급 펌프 (71))(Alternate fuel supply pump 71)

대체 연료 공급 펌프 (71) 는, 제 2 연료로서 연료 경로 (L) 에 주입되는 대체 연료를, 제 1 주입 펌프 (51) 및 제 2 주입 펌프 (61) 에 공급하기 위한 펌프이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 대체 연료 공급 펌프 (71) 는, 공급관 (72) 등을 개재하여 제 1 주입 펌프 (51) 및 제 2 주입 펌프 (61) 와 연통 가능하게 접속되어 있다.The alternative fuel supply pump 71 is a pump for supplying the substitute fuel injected into the fuel path L as the second fuel to the first injection pump 51 and the second injection pump 61. As shown in FIG. 2, the alternative fuel supply pump 71 is connected so as to be able to communicate with the first injection pump 51 and the second injection pump 61 via a supply pipe 72 or the like.

구체적으로, 공급관 (72) 의 일단부는, 대체 연료 공급 펌프 (71) 에 접속되어 있고, 공급관 (72) 의 타단부는, 2 개로 분기되어 제 1 주입 펌프 (51) 및 제 2 주입 펌프 (61) 에 접속되어 있다. 상세하게는, 공급관 (72) 은, 그 중도의 부위에 있어서 분기관 (72a, 72b) 으로 분기되어 있다. 공급관 (72) 으로부터 분기된 것 중 일방의 분기관 (72a) 은, 역지 밸브 (73a) 를 개재하여 제 1 주입 펌프 (51) 에 접속되어 있다. 분기된 것 중 타방의 분기관 (72b) 은, 역지 밸브 (73b) 를 개재하여 제 2 주입 펌프 (61) 에 접속되어 있다.Specifically, one end of the supply pipe 72 is connected to the alternative fuel supply pump 71, and the other end of the supply pipe 72 is divided into two, and the first injection pump 51 and the second injection pump 61 ). Specifically, the supply pipe 72 is branched into the branch pipes 72a and 72b at the intermediate portion thereof. One of the branch pipes 72a branched from the supply pipe 72 is connected to the first injection pump 51 via a check valve 73a. Among the branches, the other branch pipe 72b is connected to the second infusion pump 61 via a check valve 73b.

본 실시형태에 관련된 대체 연료 공급 펌프 (71) 는, 제 2 연료로서의 대체 연료를 저류하고 있는 탱크 (도시 생략) 와 접속되어 있고, 이 탱크에 저류되어 있는 대체 연료를, 분기관 (72a, 72b) 등을 통하여 제 1 주입 펌프 (51) 와 제 2 주입 펌프 (61) 에 공급한다.The alternative fuel supply pump 71 according to the present embodiment is connected to a tank (not shown) storing an alternative fuel as a second fuel, and the alternative fuel stored in this tank is supplied with branch pipes 72a, 72b. ) And the like to the first injection pump 51 and the second injection pump 61.

역지 밸브 (73a) 는, 대체 연료 공급 펌프 (71) 로부터 제 1 주입 펌프 (51) 를 향하는 제 2 연료의 유통을 허용함과 함께, 그 제 2 연료의 역류를 방지한다. 역지 밸브 (73b) 는, 대체 연료 공급 펌프 (71) 로부터 제 2 주입 펌프 (61) 를 향하는 제 2 연료의 유통을 허용함과 함께, 그 제 2 연료의 역류를 방지한다.The check valve 73a allows flow of the second fuel from the alternative fuel supply pump 71 to the first injection pump 51 and prevents the reverse flow of the second fuel. The check valve 73b allows flow of the second fuel from the alternative fuel supply pump 71 to the second injection pump 61 and prevents the reverse flow of the second fuel.

(축압부 (81))(Compression unit (81))

축압부 (81) 는, 압송 계통 (40), 및 주입 계통 (50, 60) 을 각각 작동시키는 작동유를 축압하는 것이다. 축압부 (81) 는, 작동유를 저장 가능한 축압실을 갖는 중공의 구조체이고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 고압 펌프 (82) 와 접속되어 있다. 축압부 (81) 는, 고압 펌프 (82) 로부터 압송된 작동유를 저류하고, 이것을 축합한다. 축압부 (81) 에 있어서의 작동유의 압력은, 고압 펌프 (82) 로부터 축압부 (81) 로의 작동유의 토출량에 의해 조정된다. 축압부 (81) 에 있어서의 작동유의 압력은, 압송 계통 (40) 에 있어서의 연료 펌프 (41) 와, 하류측 주입 계통 (50) 에 있어서의 제 1 주입 펌프 (51) 와, 상류측 주입 계통 (60) 에 있어서의 제 2 주입 펌프 (61) 로 공유되어 있다.The pressure accumulator 81 accumulates hydraulic oil for operating the pressure feeding system 40 and the injection systems 50 and 60, respectively. The pressure storage unit 81 is a hollow structure having a pressure storage chamber capable of storing hydraulic oil, and is connected to the high pressure pump 82 as shown in FIG. 2. The pressure accumulating part 81 stores the hydraulic oil pressure-fed from the high-pressure pump 82 and condenses this. The pressure of the hydraulic oil in the pressure storage unit 81 is adjusted by the amount of hydraulic oil discharged from the high pressure pump 82 to the pressure storage unit 81. The pressure of the hydraulic oil in the accumulating part 81 is the fuel pump 41 in the pressure delivery system 40, the first injection pump 51 in the downstream injection system 50, and the upstream injection. It is shared by the second infusion pump 61 in the system 60.

(검출부 (91))(Detector (91))

검출부 (91) 는, 엔진 (1) 의 크랭크 각도를 검출하는 것이다. 본 실시형태에 관련된 검출부 (91) 는, 피스톤 (21) 의 1 사이클의 왕복 운동에 수반하여 회전하는 크랭크 (27) 의 회전 각도 (이른바 「크랭크 각도」) 를 검출한다. 그 때, 검출부 (91) 는, 크랭크 (27) 의 기준 상태로부터의 회전 각도를 크랭크 각도로서 검출한다. 또한, 크랭크 (27) 의 기준 상태로는, 예를 들어, 피스톤 (21) 이 하사점 또는 상사점에 위치할 때의 크랭크 (27) 의 상태 등을 들 수 있다. 검출부 (91) 는, 시간의 경과에 수반하여 변화하는 크랭크 각도를 검출하고, 그때마다, 검출한 크랭크 각도를 나타내는 전기 신호를 제어부 (92) 에 송신한다.The detection unit 91 detects the crank angle of the engine 1. The detection unit 91 according to the present embodiment detects the rotation angle (so-called "crank angle") of the crank 27 that rotates with the reciprocating motion of the piston 21 in one cycle. At that time, the detection unit 91 detects the rotation angle of the crank 27 from the reference state as a crank angle. In addition, as a reference state of the crank 27, the state of the crank 27 when the piston 21 is located at the bottom dead center or top dead center, etc. are mentioned, for example. The detection unit 91 detects a crank angle that changes with the passage of time, and transmits an electric signal indicating the detected crank angle to the control unit 92 each time.

(제어부 (92))(Control unit 92)

제어부 (92) 는, 압송 계통 (40) 의 제어 밸브 (45), 하류측 주입 계통 (50) 에 있어서의 제 1 제어 밸브 (55), 및 상류측 주입 계통 (60) 의 제 2 제어 밸브 (65) 의 개폐를 제어한다. 이로써, 제어부 (92) 는, 연료 분사 밸브 (30) 에 의한 층상 분사 타이밍과, 하류측 주입 계통 (50) 이 제 2 연료를 주입하는 타이밍과, 상류측 주입 계통 (60) 이 제 2 연료를 주입하는 타이밍을 제어할 수 있다.The control unit 92 includes a control valve 45 of the pressure feed system 40, a first control valve 55 in the downstream injection system 50, and a second control valve of the upstream injection system 60 ( 65) open and close control. Accordingly, the control unit 92 controls the layered injection timing by the fuel injection valve 30, the timing at which the downstream injection system 50 injects the second fuel, and the upstream injection system 60 supplies the second fuel. You can control the timing of injection.

또한, 본 실시형태에 있어서, 연료 분사 밸브 (30) 에 의한 층상 분사 타이밍은, 연소실 (17) 에 연료 분사 밸브 (30) 로부터 제 1 연료 및 제 2 연료를 층상으로 분사하는 타이밍을 의미한다.In addition, in this embodiment, the laminar injection timing by the fuel injection valve 30 means the timing of injecting the 1st fuel and the 2nd fuel from the fuel injection valve 30 into the combustion chamber 17 in a layered manner.

또, 하류측 주입 계통 (50) 이 제 2 연료를 주입하는 타이밍에는, 하류측 주입 계통 (50) 이 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍 (이하, 「1 층째 주입 개시 타이밍」 이라고 한다) 과, 하류측 주입 계통 (50) 이 제 2 연료의 주입을 종료하는 타이밍 (이하, 「1 층째 주입 종료 타이밍」 이라고 한다) 이 포함된다. 동일하게, 상류측 주입 계통 (60) 이 제 2 연료를 주입하는 타이밍에는, 상류측 주입 계통 (60) 이 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍 (이하, 「2 층째 주입 개시 타이밍」 이라고 한다) 과, 상류측 주입 계통 (60) 이 제 2 연료의 주입을 종료하는 타이밍 (이하, 「2 층째 주입 종료 타이밍」 이라고 한다) 이 포함된다.In addition, at the timing at which the downstream injection system 50 injects the second fuel, the timing at which the downstream injection system 50 starts injection of the second fuel (hereinafter referred to as ``first layer injection start timing'') and , A timing at which the downstream injection system 50 finishes injection of the second fuel (hereinafter referred to as "first-layer injection completion timing") is included. Similarly, at the timing at which the upstream injection system 60 injects the second fuel, the timing at which the upstream injection system 60 starts injection of the second fuel (hereinafter referred to as ``second injection start timing''). And a timing at which the upstream injection system 60 ends the injection of the second fuel (hereinafter referred to as "second injection end timing").

구체적으로, 제어부 (92) 는, 각종 프로그램을 실행하기 위한 CPU, 메모리 및 시퀀서 등에 의해 구성된다. 제어부 (92) 는, 검출부 (91) 로부터 전기 신호를 수신하고, 수신한 전기 신호에 나타나는 크랭크 각도가 소정의 회전 각도가 되는 타이밍에 개방 상태가 되도록, 압송 계통 (40) 의 제어 밸브 (45) 의 개폐를 제어한다. 제어부 (92) 는, 제어 밸브 (45) 의 제어를 통하여, 연료 펌프 (41) 가 작동하는 타이밍을 제어한다. 이로써, 제어부 (92) 는, 연료 분사 밸브 (30) 에 의한 층상 분사 타이밍을 제어한다.Specifically, the control unit 92 is constituted by a CPU, a memory, a sequencer, and the like for executing various programs. The control valve (45) of the pressure feed system (40) receives an electric signal from the detection unit (91) and opens at a timing when the crank angle indicated in the received electric signal becomes a predetermined rotation angle. Control the opening and closing of The control unit 92 controls the timing at which the fuel pump 41 operates through the control of the control valve 45. Thereby, the control unit 92 controls the laminar injection timing by the fuel injection valve 30.

특히, 본 실시형태에 관련된 제어부 (92) 는, 층상 분사 타이밍에 있어서 연소실 (17) 에 분사되는 연료 중, 제 1 연료로 이루어지는 연료층과, 제 2 연료로 이루어지는 연료층이 양쪽 모두 2 층 이상이 되도록, 주입 계통 (50, 60) 을 제어한다.In particular, the control unit 92 according to the present embodiment includes two or more fuel layers composed of the first fuel and the fuel layer composed of the second fuel among the fuel injected into the combustion chamber 17 at the layered injection timing. The injection systems 50 and 60 are controlled so as to be.

이 층상 분사 타이밍에서는, 연료 펌프 (41) 에 의해 연료 경로 (L) 에 압송된 제 1 연료 중 엔진 부하에 따른 필요량의 제 1 연료와, 제 1 주입 펌프 (51) 에 의해 연료 경로 (L) 의 제 1 주입 위치 (P1) 에 주입된 제 2 연료와, 제 2 주입 펌프 (61) 에 의해 연료 경로 (L) 의 제 2 주입 위치 (P2) 에 주입된 제 2 연료가 연료 펌프 (41) 의 압송 작용에 의해 연료 분사 밸브 (30) 로부터 연소실 (17) 로 층상으로 분사된다.At this laminar injection timing, the first fuel of a required amount according to the engine load among the first fuels pressurized to the fuel path L by the fuel pump 41 and the fuel path L by the first injection pump 51 The second fuel injected into the first injection position P1 of the fuel pump 41 and the second fuel injected into the second injection position P2 of the fuel path L by the second injection pump 61 It is injected into the combustion chamber 17 from the fuel injection valve 30 in a layered manner by the pressure feeding action of.

그 결과, 본 실시형태에 관련된 연료 분사 밸브 (30) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 연료 펌프 (41) 에 의해 압송되는 제 1 연료, 하류측 주입 계통 (50) 에 의해 주입되는 제 2 연료, 연료 펌프 (41) 에 의해 압송되는 제 1 연료, 상류측 주입 계통 (60) 에 의해 주입되는 제 2 연료, 및 연료 펌프 (41) 에 의해 압송되는 제 1 연료의 차례로 나열한 층상 액체를, 연소실 (17) 내에 분사하게 된다. 그 후, 도 2 및 도 3 에 예시하는 연료 경로 (L) 는, 분사되지 않고 남은 제 1 연료로 채워진 상태가 된다.As a result, the fuel injection valve 30 according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, is the first fuel pumped by the fuel pump 41 and the second fuel injected by the downstream injection system 50 , The first fuel pressurized by the fuel pump 41, the second fuel injected by the upstream injection system 60, and the first fuel pressurized by the fuel pump 41, respectively, in the order of the layered liquids in the combustion chamber. (17) will be sprayed inside. After that, the fuel path L illustrated in FIGS. 2 and 3 is filled with the remaining first fuel without being injected.

또, 제어부 (92) 는, 전술한 제 1 연료 및 제 2 연료의 층상 분사 타이밍 이외의 기간에 있어서는, 제 1 연료로 채워진 상태에 있는 연료 경로 (L), 특히, 연료 경로 (L) 에 있어서의 제 1 주입 위치 (P1) 및 제 2 주입 위치 (P2) 각각에 제 2 연료를 주입하도록, 하류측 주입 계통 (50) 이 제 2 연료를 주입하는 타이밍, 및 상류측 주입 계통 (60) 이 제 2 연료를 주입하는 타이밍을 제어한다.In addition, the control unit 92, in a period other than the above-described laminar injection timing of the first fuel and the second fuel, in the fuel path L in a state filled with the first fuel, in particular, in the fuel path L In order to inject the second fuel into each of the first injection position P1 and the second injection position P2, the timing at which the downstream injection system 50 injects the second fuel, and the upstream injection system 60 Controls the timing of injecting the second fuel.

이 때, 제어부 (92) 는, 제 1 주입 기간과 제 2 주입 기간의 적어도 일부가 겹치도록, 엔진 (1) 의 부하 (이하, 간단히 「엔진 부하」 라고 한다) 에 따라, 하류측 주입 계통 (50) 이 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍과, 상류측 주입 계통 (60) 이 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍을 제어한다.At this time, the control unit 92, according to the load of the engine 1 (hereinafter, simply referred to as "engine load") so that at least a part of the first injection period and the second injection period overlap, the downstream injection system ( 50) The timing at which the injection of the second fuel is started and the timing at which the upstream injection system 60 starts injection of the second fuel are controlled.

(3) 엔진 부하에 따른 제어(3) Control according to engine load

이하, 제어부 (92) 에 의해 실행되는 처리 중, 엔진 부하에 따른 제어에 대해 상세하게 설명을 한다. 도 4 는, 연료 경로 (L) 내의 층상 액체를 예시하는 도면이고, 도 5 는, 제 2 연료를 주입하는 타이밍을 예시하는 도면이다. 또, 도 6 은, 제 1 연료의 양에 대해 설명하기 위한 도면이고, 도 7 은, 엔진 부하에 따른 분사량에 대해 설명하기 위한 도면이다.Hereinafter, among the processing executed by the control unit 92, control according to the engine load will be described in detail. 4 is a diagram illustrating a layered liquid in the fuel path L, and FIG. 5 is a diagram illustrating a timing for injecting a second fuel. Moreover, FIG. 6 is a figure for demonstrating the amount of a 1st fuel, and FIG. 7 is a figure for demonstrating the injection amount according to an engine load.

본 실시형태에서는, 제 1 연료로 채워진 상태에 있는 연료 경로 (L) 에 제 2 연료를 주입함으로써, 3 층의 제 1 연료와, 2 층의 제 2 연료를 적어도 포함한 층상 액체가 연료 경로 (L) 내에 형성된다. 도 4 에 있어서의 「분사구측」 이란, 연료 분사 밸브 (30) 의 분사구 (31) 측, 즉, 연료 경로 (L) 에 있어서의 제 1 연료의 유통 방향 하류측을 가리킨다. 또, 동 도면에 있어서의 「연료 펌프측」 이란, 압송 계통 (40) 의 연료 펌프 (41) 측, 즉, 연료 경로 (L) 에 있어서의 제 2 연료의 유통 방향 상류측을 가리킨다. 도 4 에 예시하는 층상 액체 (200) 는, 분사구측으로부터 연료 펌프측을 향하여 나열한 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 의해 구성된다.In this embodiment, by injecting the second fuel into the fuel path L in a state filled with the first fuel, the layered liquid containing at least the first fuel of the third layer and the second fuel of the second layer is the fuel path L ) Is formed within. The "injection port side" in FIG. 4 refers to the injection port 31 side of the fuel injection valve 30, that is, the downstream side in the flow direction of the first fuel in the fuel path L. In addition, the "fuel pump side" in the drawing refers to the fuel pump 41 side of the pressure feeding system 40, that is, the upstream side in the flow direction of the second fuel in the fuel path L. The layered liquid 200 illustrated in FIG. 4 is a plurality of liquid layers arranged from the injection port side toward the fuel pump side, for example, the first liquid layer L1, the second liquid layer L2, and the third liquid layer. It is constituted by (L3), a fourth liquid layer (L4) and a fifth liquid layer (L5).

제 1 액체층 (L1) 은, 층상 액체 (200) 중 최하류의 액체층이다. 제 1 액체층 (L1) 은, 본 실시형태에서는 제 1 연료로 이루어지는 연료층이다. 이하, 이 연료층을 「하류측 연료층」 이라고 호칭함과 함께, 부호 「F1」 을 부여한다. 하류측 연료층 (F1) 은, 층상 액체 (200) 에 포함되는 복수 (도면예에서는 3 개) 의 제 1 연료로 이루어지는 연료층 중, 분사구측에서 세어 1 층째의 연료층이고, 제 1 연료의 유통 방향 최하류에 존재하는 소정량의 연료로 이루어진다. 하류측 연료층 (F1) 은, 연료 경로 (L) 를 유통하는 제 1 연료에 의해 형성된다.The first liquid layer L1 is a liquid layer in the lowermost stream of the layered liquid 200. The first liquid layer L1 is a fuel layer made of the first fuel in the present embodiment. Hereinafter, this fuel layer is referred to as "downstream fuel layer" and a reference numeral "F1" is given. The downstream fuel layer F1 is the first fuel layer counted from the injection port side among fuel layers composed of a plurality of (three in the drawing example) first fuels contained in the layered liquid 200, and is the first fuel layer. It consists of a predetermined amount of fuel present in the lowermost stream in the circulation direction. The downstream fuel layer F1 is formed of the first fuel flowing through the fuel path L.

제 2 액체층 (L2) 은, 층상 액체 (200) 중 제 1 액체층 (L1) 의 바로 옆 상류의 액체층이다. 제 2 액체층 (L2) 은, 본 실시형태에서는 제 2 연료로 이루어지는 연료층이다. 이하, 이 연료층을 「하류측 주입층」 이라고 호칭함과 함께, 부호 「A1」 을 부여한다. 하류측 주입층 (A1) 은, 층상 액체 (200) 에 포함되는 복수 (도면예에서는 2 개) 의 제 2 연료로 이루어지는 연료층 중, 분사구측에서 세어 1 층째의 연료층이다. 이 하류측 주입층 (A1) 은, 제 1 주입 펌프 (51) 에 의해 제 1 주입 위치 (P1) 에 필요량의 제 2 연료가 주입됨으로써 형성된다.The second liquid layer L2 is a liquid layer immediately upstream of the first liquid layer L1 in the layered liquid 200. The second liquid layer L2 is a fuel layer made of a second fuel in this embodiment. Hereinafter, this fuel layer is referred to as "downstream injection layer" and a reference numeral "A1" is given. The downstream injection layer A1 is the first fuel layer counted from the injection port side among fuel layers made of a plurality of (two in the drawing example) second fuel contained in the layered liquid 200. This downstream injection layer A1 is formed by injecting a required amount of second fuel into the first injection position P1 by the first injection pump 51.

제 3 액체층 (L3) 은, 층상 액체 (200) 중 제 2 액체층 (L2) 의 바로 옆 상류의 액체층이다. 제 3 액체층 (L3) 은, 본 실시형태에서는 제 1 연료로 이루어지는 연료층이다. 이하, 이 연료층을 「중간 연료층」 이라고 호칭함과 함께, 부호 「F2」 를 부여한다. 중간 연료층 (F2) 은, 층상 액체 (200) 에 포함되는 복수의 제 1 연료로 이루어지는 연료층 중, 분사구측에서 세어 2 층째의 연료층이다. 이 중간 연료층 (F2) 은, 연료 경로 (L) 를 유통하는 제 1 연료 중, 제 1 주입 위치 (P1) 에 주입된 제 2 연료와, 제 2 주입 위치 (P2) 에 주입된 제 2 연료 사이에 끼워진 제 1 연료로 이루어진다.The third liquid layer L3 is a liquid layer immediately upstream of the second liquid layer L2 in the layered liquid 200. The third liquid layer L3 is a fuel layer made of the first fuel in this embodiment. Hereinafter, this fuel layer is referred to as "intermediate fuel layer" and a symbol "F2" is given. The intermediate fuel layer F2 is a second fuel layer counted from the injection port side among fuel layers made of a plurality of first fuels contained in the layered liquid 200. The intermediate fuel layer F2 includes a second fuel injected into the first injection position P1 among the first fuels flowing through the fuel path L and a second fuel injected into the second injection position P2. It consists of the first fuel sandwiched between.

제 4 액체층 (L4) 은, 층상 액체 (200) 중 제 3 액체층 (L3) 의 바로 옆 상류의 액체층이다. 제 4 액체층 (L4) 은, 본 실시형태에서는 제 2 연료로 이루어지는 연료층이다. 이하, 이 연료층을 「상류측 주입층」 이라고 호칭함과 함께, 부호 「A2」 를 부여한다. 상류측 주입층 (A2) 은, 층상 액체 (200) 에 포함되는 복수의 제 2 연료로 이루어지는 연료층 중, 분사구측에서 세어 2 층째의 연료층이다. 이 상류측 주입층 (A2) 은, 제 2 주입 펌프 (61) 에 의해 제 2 주입 위치 (P2) 에 필요량의 제 2 연료가 주입됨으로써 형성된다.The fourth liquid layer L4 is a liquid layer immediately upstream of the third liquid layer L3 in the layered liquid 200. The fourth liquid layer L4 is a fuel layer made of the second fuel in this embodiment. Hereinafter, this fuel layer is referred to as "upstream injection layer" and a symbol "A2" is given. The upstream injection layer A2 is a second fuel layer counted from the injection port side among fuel layers made of a plurality of second fuels contained in the layered liquid 200. This upstream injection layer A2 is formed by injecting a required amount of second fuel into the second injection position P2 by the second injection pump 61.

제 5 액체층 (L5) 은, 층상 액체 (200) 중 최상류의 액체층이다. 제 5 액체층 (L5) 은, 본 실시형태에서는 제 1 연료로 이루어지는 연료층이다. 이하, 이 연료층을 「상류측 연료층」 이라고 호칭함과 함께, 부호 「F3」 을 부여한다. 상류측 연료층 (F3) 은, 층상 액체 (200) 에 포함되는 복수의 제 1 연료로 이루어지는 연료층 중, 분사구측에서 세어 3 층째의 연료층이다. 이 상류측 연료층 (F3) 은, 연료 경로 (L) 를 유통하는 제 1 연료 중, 제 4 액체층 (L4) 의 바로 옆 상류에 존재하는 제 1 연료로 이루어진다.The 5th liquid layer L5 is the uppermost liquid layer among the layered liquid 200. The fifth liquid layer L5 is a fuel layer made of the first fuel in this embodiment. Hereinafter, this fuel layer is referred to as "upstream fuel layer" and a symbol "F3" is given. The upstream fuel layer F3 is the third fuel layer counted from the injection port side among the fuel layers made of a plurality of first fuels contained in the layered liquid 200. This upstream fuel layer F3 is made of a first fuel present immediately upstream of the fourth liquid layer L4 among the first fuels flowing through the fuel path L.

제 1 연료 및 제 2 연료로 이루어지는 층상 액체 (200) 는, 피스톤 (21) 의 1 사이클의 왕복 운동마다, 분사구 (31) 로부터 연소실 (17) 로 분사된다. 이 때, 연소실 (17) 에 대한 제 1 연료의 1 회당의 분사량, 즉, 층상 액체 (200) 에 포함되는 제 1 연료의 총량 (이하, 간단히 「제 1 연료 분사량」 이라고도 한다) (Qfa) 은, 하류측 연료층 (F1) 의 양 (Qf1) 과, 중간 연료층 (F2) 의 양 (Qf2) 과, 상류측 연료층 (F3) 의 양 (Qf3) 의 합 (= Qf1 + Qf2 + Qf3) 에 의해 나타낸다. 이 제 1 연료 분사량 (Qfa) 은, 엔진 부하의 증가에 수반하여 증가하고, 감소에 수반하여 감소한다.The layered liquid 200 composed of the first fuel and the second fuel is injected from the injection port 31 into the combustion chamber 17 for each reciprocating motion of the piston 21 in one cycle. At this time, the injection amount per injection of the first fuel to the combustion chamber 17, that is, the total amount of the first fuel contained in the layered liquid 200 (hereinafter, also referred to simply as the ``first fuel injection amount'') (Qfa) is , The sum of the amount (Qf1) of the downstream fuel layer (F1), the amount (Qf2) of the intermediate fuel layer (F2), and the amount (Qf3) of the upstream fuel layer (F3) (= Qf1 + Qf2 + Qf3) Represented by This first fuel injection amount Qfa increases with the increase of the engine load, and decreases with the decrease.

또, 층상 액체 (200) 에 있어서, 제 2 연료로 이루어지는 하류측 및 상류측 주입층 (A1, A2) 사이에 위치하는 제 1 연료의 양, 요컨대 중간 연료층 (F2) 에 있어서의 제 1 연료의 양 (Qf2) 은, 하류측 주입 계통 (50) 이 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍 (1 층째 주입 개시 타이밍) 과, 상류측 주입 계통 (60) 이 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍 (2 층째 주입 개시 타이밍) 을 통해서 제어된다. 그 때, 중간 연료층 (F2) 에 있어서의 제 1 연료의 양 (Qf2) 은, 엔진 부하에 따라 정해지는 제 1 연료 분사량 (Qfa) 에 대해 일정한 비율이 되도록 제어할 수 있다.In addition, in the layered liquid 200, the amount of the first fuel positioned between the downstream and upstream injection layers A1 and A2 made of the second fuel, that is, the first fuel in the intermediate fuel layer F2 The quantity (Qf2) of is the timing at which the downstream injection system 50 starts injection of the second fuel (first layer injection start timing) and the timing at which the upstream injection system 60 starts injection of the second fuel It is controlled through (2nd layer injection start timing). At that time, the amount of the first fuel Qf2 in the intermediate fuel layer F2 can be controlled to be a constant ratio with respect to the first fuel injection amount Qfa determined in accordance with the engine load.

한편, 연소실 (17) 에 대한 제 2 연료의 1 회당의 분사량, 즉, 층상 액체 (200) 에 포함되는 제 2 연료의 총량 (이하, 간단히 「제 2 연료 분사량」 이라고도 한다) (Qaa) 은, 하류측 주입층 (A1) 에 있어서의 제 2 연료의 주입량 (Qa1) 과, 상류측 주입층 (A2) 에 있어서의 제 2 연료의 주입량 (Qa2) 의 합 (= Qa1 + Qa2) 에 의해 나타낸다. 이 제 2 연료 분사량 (Qaa) 은, 엔진 (1) 의 운전 상태에 기초하여, 제 1 연료의 착화가 불안정하다고 판단되는 경우에는 증가하고, 제 1 연료의 착화가 안정적이라고 판단되는 경우에는 감소한다. 이 때, 하류측 주입 계통 (50) 에 의해 형성되는 하류측 주입층 (A1) 에 있어서의 제 2 연료의 주입량 (Qa1) 과, 상류측 주입 계통 (60) 에 의해 형성되는 상류측 주입층 (A2) 에 있어서의 제 2 연료의 주입량 (Qa2) 의 비는 일정한 것이 바람직하다.On the other hand, the injection amount per second of the second fuel to the combustion chamber 17, that is, the total amount of the second fuel contained in the layered liquid 200 (hereinafter, also simply referred to as the ``second fuel injection amount'') (Qaa) is, It is represented by the sum (= Qa1 + Qa2) of the injection amount Qa1 of the second fuel in the downstream injection layer A1 and the injection amount Qa2 of the second fuel in the upstream injection layer A2. This second fuel injection amount Qaa increases when it is determined that the ignition of the first fuel is unstable based on the driving state of the engine 1, and decreases when it is determined that the ignition of the first fuel is stable. . At this time, the injection amount Qa1 of the second fuel in the downstream injection layer A1 formed by the downstream injection system 50 and the upstream injection layer formed by the upstream injection system 60 ( It is preferable that the ratio of the injection amount Qa2 of the second fuel in A2) is constant.

다음에, 중간 연료층 (F2) 에 있어서의 제 1 연료의 양 (Qf2) 을 조정하기 위한 제어에 대해, 도 5 및 도 6 을 사용하여 상세하게 설명한다. 도 5 에 있어서, 제 1 제어 신호 (S1) 는, 제 1 주입 펌프 (51) 에 관련된 제 1 제어 밸브 (55) 를 개폐하기 위한 제어 신호이다. 제 2 제어 신호 (S2) 는, 제 2 주입 펌프 (61) 에 관련된 제 2 제어 밸브 (65) 를 개폐하기 위한 제어 신호이다. 도 6 에 있어서의 부호 「201」 은, 연료 경로 (L) 내에 잔존하는 기둥상 (柱狀) 의 제 1 연료를 나타내고 있다.Next, the control for adjusting the amount Qf2 of the first fuel in the intermediate fuel layer F2 will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6. In FIG. 5, the first control signal S1 is a control signal for opening and closing the first control valve 55 related to the first injection pump 51. The second control signal S2 is a control signal for opening and closing the second control valve 65 related to the second injection pump 61. Reference numeral "201" in FIG. 6 denotes a columnar first fuel remaining in the fuel path L.

전술한 바와 같이, 제어부 (92) 는, 제 1 주입 기간과 제 2 주입 기간의 적어도 일부가 겹치도록, 1 층째 주입 개시 타이밍 및 2 층째 주입 개시 타이밍을 엔진 부하에 따라 제어한다.As described above, the control unit 92 controls the first layer injection start timing and the second layer injection start timing according to the engine load so that at least a part of the first injection period and the second injection period overlap.

이 때, 제어부 (92) 는, 하류측 주입 계통 (50) 에 의해 형성되는 하류측 주입층 (A1) 과, 상류측 주입 계통 (60) 에 의해 형성되는 상류측 주입층 (A2) 사이에 위치하는 제 1 연료의 양 (중간 연료층 (F2) 에 있어서의 제 1 연료의 양) (Qf2) 이, 엔진 부하에 따라 정해지는 제 1 연료 분사량 (Qfa) 에 대해 일정한 비율이 되도록, 1 층째 주입 개시 타이밍 및 2 층째 주입 개시 타이밍을 제어할 수 있다.At this time, the control unit 92 is positioned between the downstream injection layer A1 formed by the downstream injection system 50 and the upstream injection layer A2 formed by the upstream injection system 60 The first layer injection so that the amount of the first fuel (the amount of the first fuel in the intermediate fuel layer F2) (Qf2) becomes a constant ratio to the first fuel injection amount Qfa determined according to the engine load. The start timing and the second layer injection start timing can be controlled.

상세하게는, 제어부 (92) 는, 엔진 부하에 기초하여 소정의 대기 시간 (ΔT) 을 산출한다. 대기 시간 (ΔT) 은, 1 층째 주입 개시 타이밍과, 2 층째 주입 개시 타이밍 사이의 기간을 나타내고 있다. 이 대기 시간 (ΔT) 은, 예를 들어, 엔진 부하에 대응한, 엔진 회전수 (단위 시간당 엔진 회전수) 와, 제 1 연료 분사량 (제 1 연료의 1 회당 분사량) 과, 제 2 연료 분사량 (분사 1 회분의 제 1 연료 중에 주입되는 제 2 연료의 양) 을 각각 독립 변수 x, y, z 로 했을 때의 함수 f(x, y, z) 에 의해 다음 식 (1) 과 같이 나타낸다.Specifically, the control unit 92 calculates a predetermined waiting time (ΔT) based on the engine load. The waiting time (ΔT) represents a period between the injection start timing of the first layer and the injection start timing of the second layer. This waiting time ΔT is, for example, the engine rotation speed (engine rotation speed per unit time) corresponding to the engine load, the first fuel injection amount (the injection amount per first fuel), and the second fuel injection amount ( The amount of the second fuel injected into the first fuel for one injection) is represented by the following equation (1) by the function f(x, y, z) when the independent variables x, y, and z are respectively used.

ΔT = f(x, y, z) … (1)ΔT = f(x, y, z) … (One)

예를 들어, 제어부 (92) 는, 엔진 부하의 증가에 수반하여 대기 시간 (ΔT) 이 증가하고, 엔진 부하의 감소에 수반하여 대기 시간 (ΔT) 이 감소하도록, 대기 시간 (ΔT) 을 산출한다. 또한, 함수 f(x, y, z) 는, 예를 들어 엔진 (1) 의 시뮬레이션 및 실험 결과 등에 기초하여 도출할 수 있다. 제어부 (92) 에는, 식 (1) 이 미리 기억되어 있다.For example, the control unit 92 calculates the waiting time ΔT so that the waiting time ΔT increases with the increase of the engine load, and the waiting time ΔT decreases with the decrease of the engine load. . In addition, the function f(x, y, z) can be derived based on, for example, simulation and experimental results of the engine 1. In the control unit 92, equation (1) is previously stored.

제어부 (92) 는, 식 (1) 에 기초하는 대기 시간 (ΔT) 으로서, 하류측 주입 계통 (50) 의 대기 시간 (ΔT1) 을 산출한다. 제어부 (92) 는, 이 대기 시간 (ΔT1) 의 분만큼, 1 층째 주입 개시 타이밍을 2 층째 주입 개시 타이밍보다 늦춘다.The control unit 92 calculates the waiting time ΔT1 of the downstream injection system 50 as the waiting time ΔT based on the equation (1). The control unit 92 delays the injection start timing of the first layer from the injection start timing of the second layer by the amount of this waiting time (ΔT1).

구체적으로, 제어부 (92) 는, 검출부 (91) 로부터 수신한 전기 신호에 나타나는 크랭크 각도를, 그 검출 시점에서의 크랭크 각도 (이하, 「현크랭크 각도」 라고 한다) 로서 취득한다. 제어부 (92) 는, 현크랭크 각도가 소정의 제 1 크랭크 각도 (R1) 가 된 타이밍 (T1) 에, 상류측 주입 계통 (60) 의 제 2 제어 밸브 (65) 에 전기 신호를 출력하고, 이것을 개방 상태로 한다. 이 제 2 제어 밸브 (65) 가 개방 상태로 되면, 상류측 주입 계통 (60) 에 있어서의 제 2 주입 펌프 (61) 가 작동을 개시한다. 즉, 이 타이밍 (T1) 은, 상류측 주입 계통 (60) 이 제 2 연료의 주입을 개시하는 「2 층째 주입 개시 타이밍」 과 다름없다. 이 2 층째 주입 개시 타이밍 (T1) 에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 연료 기둥 (201) 에 있어서의 제 2 주입 위치 (P2) 에 대해, 제 2 연료 (202) 의 주입이 개시되게 된다.Specifically, the control unit 92 acquires the crank angle appearing in the electric signal received from the detection unit 91 as the crank angle at the time of detection (hereinafter, referred to as “current crank angle”). The control unit 92 outputs an electric signal to the second control valve 65 of the upstream injection system 60 at the timing T1 at which the current crank angle becomes the predetermined first crank angle R1, Make it open. When this second control valve 65 is in an open state, the second injection pump 61 in the upstream injection system 60 starts operation. That is, this timing T1 is the same as the "second layer injection start timing" at which the upstream injection system 60 starts injection of the second fuel. At this second layer injection start timing T1, injection of the second fuel 202 is started to the second injection position P2 in the fuel column 201 as shown in FIG. 6.

또한, 전회의 층상 분사를 종료하고 나서 2 층째 주입 개시 타이밍 (T1) 에 이를 때까지의 기간 (T0) 에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 연료 기둥 (201) 에 대해 제 2 연료는 주입되어 있지 않다. 이 때의 연료 기둥 (201) 에 있어서의 연료량은, 전술한 제 1 연료 분사량 (Qfa) 에 상당한다.In addition, in the period T0 from the end of the previous layer injection to the second layer injection start timing T1, as shown in FIG. 6, the second fuel is not injected into the fuel column 201. not. The amount of fuel in the fuel column 201 at this time corresponds to the above-described first fuel injection amount Qfa.

이어서, 제어부 (92) 는, 전술한 바와 같이 산출한 대기 시간 (ΔT1) 의 분만큼 2 층째 주입 개시 타이밍 (T1) 으로부터 늦춘 타이밍에, 하류측 주입 계통 (50) 에 의한 제 2 연료의 주입을 개시한다. 구체적으로, 제어부 (92) 는, 하류측 주입 계통 (50) 의 대기 시간 (ΔT1) 을, 엔진 회전수와 엔진 회전의 경과 시간을 기초로 크랭크 각도의 변화량 (ΔR) 으로 변환한다. 제어부 (92) 는, 얻어진 크랭크 각도의 변화량 (ΔR) 과, 2 층째 주입 개시 타이밍 (T1) 시의 제 1 크랭크 각도 (R1) 를 가산하여 제 2 크랭크 각도 (R2) 를 산출한다. 제어부 (92) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 현크랭크 각도가 제 2 크랭크 각도 (R2) 가 된 타이밍 (T2) 에, 하류측 주입 계통 (50) 의 제 1 제어 밸브 (55) 에 전기 신호를 출력하고, 이것을 개방 상태로 한다. 제 1 제어 밸브 (55) 가 개방 상태로 되면, 제 2 주입 펌프 (61) 의 작동이 계속되면서, 하류측 주입 계통 (50) 에 있어서의 제 1 주입 펌프 (51) 가 작동을 개시하게 된다. 즉, 이 타이밍 (T2) 은, 하류측 주입 계통 (50) 이 제 2 연료의 주입을 개시하는 「1 층째 주입 개시 타이밍」 과 다름없다. 이 1 층째 주입 개시 타이밍 (T2) 에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 연료 기둥 (201) 에 있어서의 제 2 주입 위치 (P2) 에 대해 제 2 연료 (202) 의 주입이 계속해서 실시되면서, 제 1 주입 위치 (P1) 로의 제 2 연료 (203) 의 주입이 개시되게 된다.Next, the control unit 92 performs the injection of the second fuel by the downstream injection system 50 at a timing delayed from the second layer injection start timing T1 by a minute of the waiting time ΔT1 calculated as described above. Start. Specifically, the control unit 92 converts the waiting time ΔT1 of the downstream injection system 50 into a change amount ΔR of the crank angle based on the engine rotation speed and the elapsed time of the engine rotation. The control unit 92 calculates the second crank angle R2 by adding the obtained change amount ΔR of the crank angle and the first crank angle R1 at the time of the second layer injection start timing T1. As shown in FIG. 5, the control unit 92 transmits an electric signal to the first control valve 55 of the downstream injection system 50 at the timing T2 at which the current crank angle becomes the second crank angle R2. Output, and make it open. When the first control valve 55 is in an open state, the operation of the second injection pump 61 continues, and the first injection pump 51 in the downstream injection system 50 starts to operate. That is, this timing T2 is the same as the "first layer injection start timing" at which the downstream injection system 50 starts injection of the second fuel. At this first layer injection start timing T2, as shown in FIG. 6, the second fuel 202 is continuously injected into the second injection position P2 in the fuel column 201, The injection of the second fuel 203 into the first injection position P1 is started.

그 후, 제 2 주입 펌프 (61) 는, 제 2 제어 밸브 (65) 가 폐쇄 상태로 될 때까지의 기간, 제 2 주입 위치 (P2) 로의 제 2 연료의 주입을 계속해서 실시한다. 이것과 병행하여, 제 1 주입 펌프 (51) 는, 제 1 제어 밸브 (55) 가 폐쇄 상태로 될 때까지의 기간, 제 1 주입 위치 (P1) 로의 제 2 연료의 주입을 계속해서 실시한다.After that, the second injection pump 61 continues to inject the second fuel into the second injection position P2 for a period until the second control valve 65 is in a closed state. In parallel with this, the first injection pump 51 continues to inject the second fuel into the first injection position P1 during the period until the first control valve 55 is closed.

도 5 및 도 6 에 예시하는 바와 같이, 제 2 크랭크 각도 (R2) 에서 소정의 제 3 크랭크 각도 (R3) (> R2) 까지의 기간 (ΔT2) 은, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 의 주입이 진행됨과 함께, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 의 주입이 진행된다. 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 의 주입에 수반하여, 제 1 주입 위치 (P1) 와 제 2 주입 위치 (P2) 사이에 위치하는 제 1 연료는, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 를 넘어 유통 방향 상류측으로 되밀린다. 이로써, 제 1 주입 위치 (P1) 와 제 2 주입 위치 (P2) 사이에 위치하는 제 1 연료의 양은 감소하도록 조정되게 된다.As illustrated in FIGS. 5 and 6, the period ΔT2 from the second crank angle R2 to the predetermined third crank angle R3 (> R2) is at the second injection position P2. While the injection of the second fuel 202 proceeds, the injection of the second fuel 203 at the first injection position P1 proceeds. With the injection of the second fuel 203 at the first injection position P1, the first fuel located between the first injection position P1 and the second injection position P2 is the second injection position It passes over the second fuel 202 in (P2) and is pushed back to the upstream side in the circulation direction. Thereby, the amount of the first fuel located between the first injection position P1 and the second injection position P2 is adjusted to decrease.

계속해서, 현크랭크 각도가 제 3 크랭크 각도 (R3) 가 된 타이밍 (T3) 에서는, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 가, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역에 퍼질 때까지 주입되게 된다. 여기서 말하는 「폭 방향」 이란, 제 1 연료의 유통 방향에 직교하는 방향이고, 연료 경로 (L) 의 폭 방향을 가리킨다. 이 때, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 는, 도 6 에 예시하는 바와 같이, 연료 기둥 (201) 을, 제 2 주입 위치 (P2) 보다 하류측에 위치하는 하류측 연료 (201a) 와, 제 2 주입 위치 (P2) 보다 상류측에 위치하는 최상류 연료 (201b) 로 분할한다. 이 단계에 있어서, 제 1 주입 위치 (P1) 와 제 2 주입 위치 (P2) 사이에 위치하는 연료는, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 의 주입이 진행되어도, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 를 넘어 유통 방향 상류측으로 되밀리는 일이 없어진다. 이로써, 제 1 주입 위치 (P1) 와, 제 2 주입 위치 (P2) 사이에 위치하는 제 1 연료의 양의 조정이 종료하고, 하류측 연료 (201a) 의 총량이 정해진다.Subsequently, at the timing T3 at which the current crank angle becomes the third crank angle R3, the second fuel 202 at the second injection position P2 is distributed throughout the width direction of the fuel column 201. It is injected until spread. The "width direction" referred to herein is a direction orthogonal to the flow direction of the first fuel, and indicates the width direction of the fuel path L. At this time, the second fuel 202 at the second injection position P2 is a downstream fuel column 201 located on the downstream side from the second injection position P2 as illustrated in FIG. 6. It is divided into a side fuel 201a and an uppermost fuel 201b positioned upstream from the second injection position P2. In this step, the fuel located between the first injection position (P1) and the second injection position (P2) is, even if the injection of the second fuel 203 in the first injection position (P1) proceeds. The second fuel 202 in the second injection position P2 is not pushed back to the upstream side in the circulation direction. Thereby, the adjustment of the amount of the first fuel positioned between the first injection position P1 and the second injection position P2 is ended, and the total amount of the downstream fuel 201a is determined.

그 후, 제어부 (92) 는, 도 5 에 예시하는 바와 같이, 현크랭크 각도가 소정의 제 4 크랭크 각도 (R4) (> R3) 가 된 타이밍 (T4) 에, 상류측 주입 계통 (60) 의 제 2 제어 밸브 (65) 에 대해 전기 신호를 출력하고, 이것을 폐쇄 상태로 한다. 이 제 2 제어 밸브 (65) 가 폐쇄 상태가 됨으로써, 제 1 주입 펌프 (51) 가 작동을 계속하면서도, 제 2 주입 펌프 (61) 가 작동을 정지하게 된다. 이로써, 제 2 주입 펌프 (61) 는, 제 2 주입 위치 (P2) 로의 제 2 연료의 주입을 종료한다. 즉, 현크랭크 각도가 제 4 크랭크 각도 (R4) 가 되는 타이밍 (T4) 은, 상류측 주입 계통 (60) 이 제 2 연료의 주입을 종료하는 「2 층째 주입 종료 타이밍」 과 다름없다. 한편, 제 1 주입 펌프 (51) 는, 제 1 주입 위치 (P1) 로의 제 2 연료의 주입을 계속해서 실시하고 있다.Thereafter, as illustrated in FIG. 5, the control unit 92 at the timing T4 at which the current crank angle became a predetermined fourth crank angle R4 (> R3) of the upstream injection system 60 An electric signal is output to the second control valve 65, and this is brought into a closed state. When the second control valve 65 is in a closed state, the second injection pump 61 stops operating while the first injection pump 51 continues to operate. Thereby, the 2nd injection pump 61 finishes the injection of the 2nd fuel to the 2nd injection position P2. That is, the timing T4 at which the current crank angle becomes the fourth crank angle R4 is the same as the "second layer injection end timing" at which the upstream side injection system 60 ends the injection of the second fuel. On the other hand, the first injection pump 51 continues to inject the second fuel into the first injection position P1.

도 5 및 도 6 에 예시하는 바와 같이, 제 3 크랭크 각도 (R3) 에서 제 4 크랭크 각도 (R4) 까지의 기간 (ΔT3) 은, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 가, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역에 퍼진 상태에서 더욱 주입됨과 함께, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 의 주입이, 계속해서 진행되게 된다. 이 단계에 있어서, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 의 주입은, 하류측 연료 (201a) 와 함께 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 를 유통 방향 상류측으로 누르면서 실시된다.As illustrated in FIGS. 5 and 6, the period ΔT3 from the third crank angle R3 to the fourth crank angle R4 is the second fuel 202 at the second injection position P2. A is further injected while spreading all over the width direction of the fuel column 201, and the injection of the second fuel 203 at the first injection position P1 continues to proceed. In this step, the injection of the second fuel 203 at the first injection position P1 includes the second fuel 202 at the second injection position P2 together with the downstream fuel 201a. It is carried out while pressing it upstream in the circulation direction.

또, 현크랭크 각도가 2 층째 주입 종료 타이밍 (T4) 에 대응하는 크랭크 각도가 되었을 때, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 가 필요량 주입된 상태로 되어 있다. 한편, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 는, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역에 퍼질 때까지 주입된 상태로 되어 있다. 이 상태의 제 2 연료 (203) 는, 연료 기둥 (201) 의 하류측 연료 (201a) 를, 제 1 주입 위치 (P1) 보다 하류측에 위치하는 최하류 연료 (201c) 와, 제 1 및 제 2 주입 위치 (P1, P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202, 203) 에 끼워지는 주입층간 연료 (201d) 로 나눈다. 이로써, 주입층간 연료 (201d) 의 총량, 즉 주입층간의 연료량 (=Qf2) 과, 최하류 연료 (201c) 의 양이 정해진다. 또한, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 가 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역에 퍼질 때까지 주입되는 타이밍은, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 가 필요량 주입된 타이밍 (T4) 과 동일해도 되고, 타이밍 (T4) 보다 전의 타이밍이어도 되고, 타이밍 (T4) 보다 후의 타이밍이어도 된다.In addition, when the current crank angle becomes the crank angle corresponding to the second injection end timing T4, the required amount of the second fuel 202 at the second injection position P2 is injected. On the other hand, the second fuel 203 at the first injection position P1 is in a state injected until it spreads over the entire width direction of the fuel column 201. The second fuel 203 in this state includes the downstream fuel 201a of the fuel column 201, the most downstream fuel 201c positioned on the downstream side of the first injection position P1, and the first and second fuels. It is divided into the injection-layer fuel 201d fitted to the second fuels 202 and 203 at the two injection positions P1 and P2. Thereby, the total amount of fuel 201d between injection layers, that is, the amount of fuel between injection layers (=Qf2) and the amount of the downstream fuel 201c are determined. In addition, the timing to be injected until the second fuel 203 at the first injection position P1 spreads throughout the width direction of the fuel column 201 is the second fuel at the second injection position P2 202 may be the same as the timing T4 in which the required amount was injected, may be a timing before timing T4, or may be a timing after timing T4.

그 후, 제어부 (92) 는, 도 5 에 예시하는 바와 같이, 현크랭크 각도가 소정의 제 5 크랭크 각도 (R5) (> R4) 가 된 타이밍 (T5) 에서, 하류측 주입 계통 (50) 에 있어서의 제 1 제어 밸브 (55) 에 대해 전기 신호를 출력하고, 이것을 폐쇄 상태로 한다. 제 1 제어 밸브 (55) 가 폐쇄 상태로 됨으로써, 제 1 주입 펌프 (51) 가 작동을 정지한다. 이로써, 제 1 주입 펌프 (51) 는, 제 1 주입 위치 (P1) 로의 제 2 연료의 주입을 종료한다. 즉, 현크랭크 각도가 제 5 크랭크 각도 (R5) 가 되는 타이밍 (T5) 은, 하류측 주입 계통 (50) 이 제 2 연료의 주입을 종료하는 「1 층째 주입 종료 타이밍」 과 다름없다.Thereafter, as illustrated in FIG. 5, the control unit 92 at the timing T5 at which the current crank angle became a predetermined fifth crank angle R5 (> R4), the downstream injection system 50 An electric signal is output to the 1st control valve 55 in this, and this is made into a closed state. When the first control valve 55 is in a closed state, the first injection pump 51 stops operating. Thereby, the 1st injection pump 51 finishes the injection of the 2nd fuel to the 1st injection position P1. That is, the timing T5 at which the current crank angle becomes the fifth crank angle R5 is the same as the "first layer injection end timing" at which the downstream injection system 50 ends the injection of the second fuel.

도 5 및 도 6 에 예시하는 바와 같이, 제 4 크랭크 각도 (R4) 에서 제 5 크랭크 각도 (R5) 까지의 기간은, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 가, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역에 퍼진 상태에서 더욱 주입되게 된다. 이 단계에 있어서, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 의 주입은, 상기 서술한 타이밍 (T3) 에서 타이밍 (T4) 까지의 기간과 동일하게 실시되고, 제 2 연료 (203) 의 주입량이 필요량이 될 때까지 계속된다. 그리고, 제 5 크랭크 각도 (R5) 에 대응하는 타이밍 (T5) 에서는, 제 1 주입 위치 (P1) 및 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료의 주입이, 양쪽 모두 종료하게 된다. 그 결과, 제 1 연료 (특히, 최하류 연료 (201c)) 로 이루어지는 하류측 연료층 (F1) 과, 제 2 연료 (203) 로 이루어지는 하류측 주입층 (A1) 과, 제 1 연료 (특히, 주입층간 연료 (201d)) 로 이루어지는 중간 연료층 (F2) 과, 제 2 연료 (202) 로 이루어지는 상류측 주입층 (A2) 과, 제 1 연료 (특히, 최상류 연료 (201b)) 로 이루어지는 상류측 연료층 (F3) 이 유통 방향의 상류측으로부터 나열되어 이루어지는 층상 액체 (200) 가 연료 경로 (L) 에 형성된다.As illustrated in FIGS. 5 and 6, in the period from the fourth crank angle R4 to the fifth crank angle R5, the second fuel 203 at the first injection position P1 is It is further injected while spreading all over the width direction of the pillar 201. In this step, the injection of the second fuel 203 at the first injection position P1 is carried out in the same manner as the period from the timing T3 to the timing T4 described above, and the second fuel ( 203) is continued until the required amount is reached. And at the timing T5 corresponding to the 5th crank angle R5, the injection of the 2nd fuel at the 1st injection position P1 and the 2nd injection position P2 both ends. As a result, the downstream fuel layer F1 made of the first fuel (especially the downstream fuel 201c), the downstream injection layer A1 made of the second fuel 203, and the first fuel (especially, Intermediate fuel layer F2 made of interlayer fuel 201d, upstream injection layer A2 made of second fuel 202, and upstream made of first fuel (especially, uppermost fuel 201b) A layered liquid 200 in which the fuel layer F3 is arranged from the upstream side in the flow direction is formed in the fuel path L.

여기서, 본 실시형태에 있어서, 상류측 주입 계통 (60) 의 주입 기간 (제 2 주입 기간) 은, 제 1 크랭크 각도 (R1) 에 대응하는 타이밍 (T1) 에서 제 4 크랭크 각도 (R4) 에 대응하는 타이밍 (T4) 까지의 기간이다. 즉, 제 2 주입 기간은, 도 5 에 예시하는 대기 시간 (ΔT1) 과 기간 (ΔT2) 과 기간 (ΔT3) 을 가산한 기간이다. 이 제 2 주입 기간은, 도 6 에 나타내는 제 2 주입 위치 (P2) 에 필요량의 제 2 연료 (202) 를 주입할 때에 필요로 하는 시간에 의해 정해진다. 즉, 상류측 주입 계통 (60) 에 관련된 2 층째 주입 종료 타이밍 (T4) 에 대응하는 제 4 크랭크 각도 (R4) 는, 2 층째 주입 개시 타이밍 (T1) 에 대응하는 제 1 크랭크 각도 (R1) 와, 상기 필요량의 제 2 연료 (202) 의 주입에 필요로 하는 시간에 기초하여 산출된다.Here, in this embodiment, the injection period (second injection period) of the upstream injection system 60 corresponds to the fourth crank angle R4 at the timing T1 corresponding to the first crank angle R1. It is a period until the timing T4 to do. That is, the second injection period is a period obtained by adding the waiting time (ΔT1), the period (ΔT2), and the period (ΔT3) illustrated in FIG. 5. This second injection period is determined by the time required when injecting the required amount of the second fuel 202 into the second injection position P2 shown in FIG. 6. That is, the fourth crank angle R4 corresponding to the second layer injection end timing T4 related to the upstream side injection system 60 is the first crank angle R1 corresponding to the second layer injection start timing T1 and , Is calculated based on the time required for injection of the required amount of the second fuel 202.

또, 하류측 주입 계통 (50) 의 주입 기간 (제 1 주입 기간) 은, 제 2 크랭크 각도 (R2) 에 대응하는 타이밍 (T2) 에서, 제 5 크랭크 각도 (R5) 에 대응하는 타이밍 (T5) 까지의 기간이다. 이 제 1 주입 기간은, 제 1 주입 위치 (P1) 에 필요량의 제 2 연료 (203) 를 주입할 때에 필요로 하는 시간에 의해 정해진다. 즉, 하류측 주입 계통 (50) 에 관련된 1 층째 주입 종료 타이밍 (T5) 에 대응하는 제 5 크랭크 각도 (R5) 는, 1 층째 주입 개시 타이밍 (T2) 에 대응하는 제 2 크랭크 각도 (R2) 와, 상기 필요량의 제 2 연료 (203) 의 주입에 필요로 하는 시간에 기초하여 산출된다.In addition, the injection period (first injection period) of the downstream injection system 50 is the timing T5 corresponding to the fifth crank angle R5 at the timing T2 corresponding to the second crank angle R2 It is the period until. This first injection period is determined by the time required when injecting the required amount of the second fuel 203 into the first injection position P1. That is, the fifth crank angle R5 corresponding to the first layer injection end timing T5 related to the downstream injection system 50 is the second crank angle R2 corresponding to the first layer injection start timing T2 and , Calculated based on the time required for injection of the required amount of the second fuel 203.

본 실시형태에 있어서, 제 1 주입 기간과 제 2 주입 기간이 겹치는 기간은, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제 2 크랭크 각도 (R2) 에서 제 4 크랭크 각도 (R4) 까지의 기간 (ΔT4) 에 상당한다. 이 기간 (ΔT4) 은, 하류측 주입 계통 (50) 에 의해 주입층간에 있어서의 제 1 연료의 양이 감소하도록 조정되는 기간 (ΔT2) 과, 주입층간에 있어서의 제 1 연료의 조정이 종료하고 나서 상류측 주입 계통 (60) 의 주입이 종료할 때까지의 기간 (ΔT3) 을 가산한 시간이다. 하류측 주입 계통 (50) 에 의한 1 층째 주입 개시 타이밍은, 엔진 부하의 증가에 수반하여 기간 (ΔT2) 이 감소하고, 엔진 부하의 감소에 수반하여 기간 (ΔT2) 이 증가하도록, 상류측 주입 계통 (60) 에 의한 2 층째 주입 개시 타이밍 (T1) 에서 대기 시간 (ΔT1) 만큼 느린 타이밍으로 조정된다. 즉, 이 대기 시간 (ΔT1) 은, 엔진 부하의 증가에 수반하여 증가하고, 엔진 부하의 감소에 수반하여 감소한다. 또한, 이 대기 시간 (ΔT1) 이 영값 (ΔT1 = 0) 인 경우, 하류측 주입 계통 (50) 에 의한 1 층째 주입 개시 타이밍은, 상류측 주입 계통 (60) 에 의한 2 층째 주입 개시 타이밍과 동시의 타이밍으로 제어된다.In this embodiment, the period in which the first injection period and the second injection period overlap is equivalent to the period (ΔT4) from the second crank angle R2 to the fourth crank angle R4, as shown in FIG. 5. do. This period (ΔT4) is a period (ΔT2) in which the amount of the first fuel between injection layers is adjusted to decrease by the downstream injection system 50, and the adjustment of the first fuel between injection layers is finished. Then, it is the time which added the period (ΔT3) until the injection of the upstream injection system 60 is finished. The first level injection start timing by the downstream injection system 50 is the upstream injection system so that the period ΔT2 decreases with an increase in the engine load and the period ΔT2 increases with the decrease in the engine load. It is adjusted to a timing slow by the waiting time ΔT1 from the second layer injection start timing T1 by (60). That is, this waiting time DELTA T1 increases with the increase of the engine load, and decreases with the decrease of the engine load. In addition, when this waiting time (ΔT1) is a zero value (ΔT1 = 0), the first layer injection start timing by the downstream injection system 50 is at the same time as the second layer injection start timing by the upstream injection system 60 Is controlled by the timing of.

여기서, 도 7 의 가로축은, 엔진 부하를 나타내고 있고, 동 도면의 세로축은, 1 개의 연료 분사 밸브 (30) 로부터 연소실 (17) 로 분사되는 층상 액체 (200) 의 1 회당의 총분사량을 나타내고 있다. 이 총분사량은, 엔진 부하에 따른 제 1 연료 분사량 (Qfa) 과, 제 2 연료 분사량 (Qaa) 의 합 (= Qfa + Qaa) 에 의해 나타낸다.Here, the horizontal axis in FIG. 7 represents the engine load, and the vertical axis in the same figure represents the total injection amount per one shot of the layered liquid 200 injected from one fuel injection valve 30 into the combustion chamber 17. . This total injection amount is represented by the sum (= Qfa + Qaa) of the first fuel injection amount Qfa and the second fuel injection amount Qaa according to the engine load.

본 실시형태에 있어서, 총분사량은, 하류측 주입 계통 (50) 에 의한 1 층째 주입 개시 타이밍, 및 상류측 주입 계통 (60) 에 의한 2 층째 주입 개시 타이밍을 통해서 제어된다. 도 7 에 예시하는 바와 같이, 층상 액체 (200) 의 총 분사량은, 엔진 부하의 증가에 수반하여 증가하고, 엔진 부하의 감소에 수반하여 감소한다. 그 때, 층상 액체 (200) 에 있어서, 하류측 주입층 (A1) 과 상류측 주입층 (A2) 사이에 끼워진 중간 연료층 (F2) 에 있어서의 제 1 연료의 양 (즉, 주입층간의 연료량) 은, 엔진 부하에 따라 적절한 양으로 조정된다. 바람직하게는, 도 7 에 예시하는 바와 같이, 제 1 액체층 (L1) ∼ 제 5 액체층 (L5) (즉, 하류측 연료층 (F1), 하류측 주입층 (A1), 중간 연료층 (F2), 상류측 주입층 (A2) 및 상류측 연료층 (F3)) 으로 이루어지는 층상 액체 (200) 가 형성되는 경우에 있어서, 이 주입층간에 있어서의 제 1 연료의 양 (중간 연료층 (F2) 의 양) 은, 엔진 부하에 따라 증감하는 제 1 연료 분사량 (Qfa) 에 대해 일정한 비율이 되도록 조정 (최적화) 된다. 나아가서는, 층상 액체 (200) 에 있어서, 하류측 주입층 (A1) 에 있어서의 제 2 연료의 주입량 (Qa1) 과, 상류측 주입층 (A2) 에 있어서의 제 2 연료의 주입량 (Qa2) 의 비는, 엔진 부하에 상관없이 일정하다.In the present embodiment, the total injection amount is controlled through the first layer injection start timing by the downstream injection system 50 and the second layer injection start timing by the upstream injection system 60. As illustrated in FIG. 7, the total injection amount of the layered liquid 200 increases with an increase in the engine load and decreases with a decrease in the engine load. At that time, in the layered liquid 200, the amount of the first fuel in the intermediate fuel layer F2 sandwiched between the downstream injection layer A1 and the upstream injection layer A2 (that is, the amount of fuel between injection layers ) Is adjusted to an appropriate amount according to the engine load. Preferably, as illustrated in FIG. 7, the first liquid layer L1 to the fifth liquid layer L5 (that is, the downstream fuel layer F1, the downstream injection layer A1), and the intermediate fuel layer ( In the case where the layered liquid 200 consisting of F2), the upstream injection layer A2 and the upstream fuel layer F3) is formed, the amount of the first fuel between the injection layers (intermediate fuel layer F2 ) Is adjusted (optimized) so that it becomes a constant ratio with respect to the first fuel injection amount Qfa which increases or decreases according to the engine load. Furthermore, in the layered liquid 200, the injection amount Qa1 of the second fuel in the downstream injection layer A1 and the injection amount Qa2 of the second fuel in the upstream injection layer A2 The ratio is constant regardless of the engine load.

(4) 제 2 연료의 주입에 의해 발휘하는 효과(4) Effects exerted by injection of the second fuel

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 제 1 연료가 흐르고 있는 연료 경로 (L) 에 대해, 주입 계통 (50, 60) 이 제 2 연료를 주입할 수 있다. 연료 경로 (L) 에 제 2 연료를 주입함으로써, 예를 들어, 제 1 연료, 제 2 연료, 제 1 연료, 및 제 2 연료의 차례로 층상으로 분사되게 된다.As described above, according to the present embodiment, the injection systems 50 and 60 can inject the second fuel into the fuel path L through which the first fuel flows. By injecting the second fuel into the fuel path L, for example, the first fuel, the second fuel, the first fuel, and the second fuel are sequentially injected in a layered manner.

이 경우, 제 2 연료는, 엔진 (1) 을 운전하기 위한 동력을 만들어내는 주연료로서 연소하는 한편, 제 1 연료는, 주연료에 착화되기 위한 파일럿 연료로서 기능하게 된다. 여기서, 제어부 (92) 는, 연료 분사 밸브 (30) 로부터 분사되는 연료층 중, 제 1 연료로 이루어지는 연료층 (F1, F2, F3) 과, 제 2 연료로 이루어지는 연료층 (A1, A3) 이 양쪽 모두 2 층 이상이 되도록 주입 계통 (50, 60) 을 제어한다.In this case, the second fuel burns as the main fuel that generates power for driving the engine 1, while the first fuel functions as a pilot fuel for igniting the main fuel. Here, the control unit 92 includes, among the fuel layers injected from the fuel injection valve 30, the fuel layers F1, F2, and F3 made of the first fuel and the fuel layers A1, A3 made of the second fuel. The injection systems 50 and 60 are controlled so that both have two or more layers.

이와 같이 제어함으로써, 도 3 에 예시한 바와 같이, 제 1 연료, 제 2 연료, 제 1 연료, 제 2 연료, 및 제 1 연료의 차례로, 연소실 (17) 내에 층상으로 분사되게 된다. 이 경우, 첫 번째의 제 1 연료 (하류측 연료층 (F1) 을 이루는 제 1 연료) 에 이어서 분사되는 제 2 연료는, 도 6 에 예시하는 바와 같이, 그 첫 번째의 제 1 연료에 의해 연소가 촉진되는 제 2 연료 (하류측 주입층 (A1) 을 이루는 제 2 연료) 와, 그 후에 분사되는 두 번째의 제 1 연료 (중간 연료층 (F2) 을 이루는 제 1 연료) 에 의해 연소가 촉진되는 제 2 연료 (상류측 주입층 (A2) 을 이루는 제 2 연료) 로 2 분되게 된다. 연소의 촉진 대상이 되는 제 2 연료를 2 분함과 함께, 2 분된 각 제 2 연료의 연소를, 제 2 연료와 동일하게 2 분된 제 1 연료에 의해 촉진할 수 있다. 그 결과, 제 2 연료의 연소가 보다 확실하게 촉진되어, 연소 잔류물의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.By controlling in this way, as illustrated in FIG. 3, the first fuel, the second fuel, the first fuel, the second fuel, and the first fuel are sequentially injected into the combustion chamber 17 in a layered manner. In this case, the second fuel injected following the first first fuel (the first fuel constituting the downstream fuel layer F1) is burned by the first first fuel, as illustrated in FIG. 6. The combustion is accelerated by the second fuel (the second fuel forming the downstream injection layer A1) and the second fuel injected thereafter (the first fuel forming the intermediate fuel layer F2). It is divided into 2 parts of the used second fuel (the second fuel forming the upstream injection layer A2). The second fuel to be accelerated combustion can be divided into two, and combustion of each second fuel divided into two can be accelerated by the divided first fuel in the same manner as the second fuel. As a result, combustion of the second fuel is promoted more reliably, and it becomes possible to suppress the generation of combustion residues.

또, 도 7 에 예시하는 바와 같이, 하류측 주입 계통 (50) 에 의해 주입되어 이루어지는 하류측 주입층 (A1) 과, 상류측 주입 계통 (60) 에 의해 주입되어 이루어지는 상류측 주입층 (A2) 에 의해 사이에 끼워지게 되는 중간 연료층 (F2) 에 있어서의 제 1 연료의 양 (Qf2) 을, 엔진 부하에 따라 조정할 수 있다. 그것으로, 엔진 (1) 의 성능을 확보하는 것이 가능해진다.In addition, as illustrated in FIG. 7, the downstream injection layer A1 is injected by the downstream injection system 50, and the upstream injection layer A2 is injected by the upstream injection system 60. Thus, the amount of the first fuel Qf2 in the intermediate fuel layer F2 sandwiched between can be adjusted according to the engine load. Thereby, it becomes possible to ensure the performance of the engine 1.

즉, 도 5 에 예시하는 바와 같이, 하류측 주입 계통 (50) 에 의한 주입 기간 (제 1 주입 기간) 과, 상류측 주입 계통 (60) 에 의한 주입 기간 (제 2 주입 기간) 의 적어도 일부가 겹치도록, 하류측 주입 계통 (50) 및 상류측 주입 계통 (60) 이 각각 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍을, 엔진 부하에 따라 제어하고 있다. 이로써, 엔진 부하에 따라 정해지는 제 1 연료 분사량 (Qfa) 과, 중간 연료층 (F2) 에 있어서의 연료량 (Qf2) 의 비율이 과대 또는 과소가 되지 않게 제어하는 것이 가능해진다. 그것으로, 엔진 (1) 의 작동을 안정시킬 수 있어, 그 성능을 확보하는 것이 가능해진다.That is, as illustrated in FIG. 5, at least a part of the injection period (first injection period) by the downstream injection system 50 and the injection period (second injection period) by the upstream injection system 60 The timing at which the downstream injection system 50 and the upstream injection system 60 start injection of the second fuel, respectively, is controlled in accordance with the engine load so as to overlap. Thereby, it becomes possible to control so that the ratio of the 1st fuel injection quantity Qfa determined in accordance with the engine load and the fuel quantity Qf2 in the intermediate fuel layer F2 does not become excessive or excessive. Thereby, the operation of the engine 1 can be stabilized, and it becomes possible to ensure its performance.

또, 제 1 연료로서 화석 연료를 사용함으로써, 디젤 연료 등을 압송하기 위한 설비를 유용하여 압송 계통 (40) 을 구성할 수 있다. 그것으로, 선박의 제조 비용을 억제할 수 있다.Further, by using fossil fuel as the first fuel, the pressure feed system 40 can be configured by utilizing a facility for pressure feeding diesel fuel or the like. Thereby, the manufacturing cost of a ship can be suppressed.

(5) 엔진 부하에 따른 제어의 변형예 (제 1 변형예)(5) Modified example of control according to engine load (first modified example)

상기 실시형태에서는, 제어부 (92) 는, 식 (1) 에 기초하여 대기 시간 (ΔT1) 을 산출함과 함께, 그 대기 시간 (ΔT1) 의 분만큼, 하류측 주입 계통 (50) 이 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍 (1 층째 주입 개시 타이밍) 을, 상류측 주입 계통 (60) 이 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍 (2 층째 주입 개시 타이밍) 보다 늦추도록 구성되어 있었지만, 이 구성에는 한정되지 않는다.In the above embodiment, the control unit 92 calculates the waiting time ΔT1 based on the equation (1), and by the amount of the waiting time ΔT1, the downstream injection system 50 is used as the second fuel. The timing to start injection of the (first layer injection start timing) was configured to be delayed from the timing at which the upstream injection system 60 starts injection of the second fuel (the second layer injection start timing), but this configuration is limited. It doesn't work.

예를 들어, 이하에 나타내는 변형예 (이하, 이것을 「제 1 변형예」 라고 한다) 에 있어서는, 제어부 (92) 는, 엔진 부하에 기초하여 소정의 대기 시간 (ΔT11) 을 산출함과 함께, 산출된 대기 시간 (ΔT11) 의 분만큼, 2 층째 주입 개시 타이밍을, 1 층째 주입 개시 타이밍보다 늦추도록 구성되어 있다.For example, in the modified example shown below (hereinafter referred to as the ``first modified example''), the control unit 92 calculates a predetermined waiting time (ΔT11) based on the engine load and calculates It is comprised so that the second layer injection start timing may be delayed from the first layer injection start timing by the amount of the waiting time ?T11.

도 8 은, 엔진 (1) 의 제 1 변형예에 있어서의 도 4 대응도이고, 도 9 는, 엔진 (1) 의 제 1 변형예에 있어서의 도 5 대응도이다. 이하의 설명에 있어서, 상기 실시형태와 동일하게 구성된 구성 요소에 대해서는, 상기 실시형태와 동일한 명칭 및 부호를 사용한다. 그들의 구성 요소에 대해서는 설명을 적절히 생략한다.FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 4 in the first modification example of the engine 1, and FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 5 in the first modification example of the engine 1. In the following description, the same names and reference numerals as those in the above embodiment are used for constituent elements configured in the same manner as in the above embodiment. Description of their components is appropriately omitted.

제 1 변형예에 있어서의 제어부 (92) 에는, 상기 실시형태와 동일하게 설정된 식 (1) 이 미리 기억되어 있다. 제어부 (92) 는, 식 (1) 에 기초하는 대기 시간 (ΔT) 으로서 예를 들어, 상기 실시형태와 같은 하류측 주입 계통 (50) 의 대기 시간 (ΔT1) 이 아니라, 상류측 주입 계통 (60) 의 대기 시간 (ΔT11) 을 산출한다. 이 대기 시간 (ΔT11) 은, 하류측 주입 계통 (50) 이 제 2 연료의 주입을 개시하고 나서 상류측 주입 계통 (60) 이 주입을 개시할 때까지의 시간, 즉, 제 1 주입 펌프 (51) 가 작동을 개시하고 나서 제 2 주입 펌프 (61) 가 작동을 개시할 때까지의 시간이다. 제어부 (92) 는, 그렇게 해서 산출된 대기 시간 (ΔT11) 의 분만큼, 상류측 주입 계통 (60) 이 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍을, 하류측 주입 계통 (50) 이 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍보다 늦춘다.In the control unit 92 in the first modification, the equation (1) set in the same manner as in the above embodiment is stored in advance. The control unit 92 is not, for example, the waiting time ΔT1 of the downstream injection system 50 as in the above embodiment as the waiting time ΔT based on the formula (1), but the upstream injection system 60 ) To calculate the waiting time (ΔT11). This waiting time (ΔT11) is the time from when the downstream injection system 50 starts injection of the second fuel until the upstream injection system 60 starts injection, that is, the first injection pump 51 It is the time from when) starts operation until the second infusion pump 61 starts operation. The control unit 92 controls the timing at which the upstream injection system 60 starts injection of the second fuel by the amount of the waiting time ΔT11 thus calculated, and the downstream injection system 50 controls the second fuel injection. It is later than the timing to start the injection.

구체적으로는, 제어부 (92) 는, 검출부 (91) 에 의한 검출 결과에 기초하여, 현크랭크 각도가 제 1 크랭크 각도 (R11) 가 된 타이밍 (T11) 에, 하류측 주입 계통 (50) 에 있어서의 제 1 제어 밸브 (55) 에 대해 전기 신호를 입력하고, 이것을 개방 상태로 한다. 이로써, 제 1 주입 펌프 (51) 는, 연료 경로 (L) 에 있어서의 제 1 주입 위치 (P1) 로의 제 2 연료의 주입을 개시한다. 즉, 제 1 크랭크 각도 (R11) 에 대응하는 타이밍 (T11) 은, 하류측 주입 계통 (50) 에 있어서의 1 층째 주입 개시 타이밍이다. 이 타이밍 (T11) 에서는, 도 9 에 예시하는 바와 같이, 연료 경로 (L) 내의 연료 기둥 (201) 중 제 1 주입 위치 (P1) 로의 제 2 연료 (203) 의 주입이 개시되어 있다. 이 제 1 주입 위치 (P1) 로의 제 2 연료 (203) 의 주입 개시에 수반하여, 제 1 주입 위치 (P1) 와 제 2 주입 위치 (P2) 사이에 위치하는 제 1 연료는, 제 2 주입 위치 (P2) 를 넘어 유통 방향 상류측으로 되밀리기 시작한다. 이로써, 제 1 주입 위치 (P1) 와 제 2 주입 위치 (P2) 사이에 위치하는 연료의 양은, 감소하도록 조정되기 시작한다.Specifically, the control unit 92, based on the detection result by the detection unit 91, at the timing T11 at which the current crank angle became the first crank angle R11, in the downstream injection system 50 An electric signal is input to the first control valve 55 of, and it is set to an open state. Thereby, the 1st injection pump 51 starts injection of the 2nd fuel to the 1st injection position P1 in the fuel path L. That is, the timing T11 corresponding to the first crank angle R11 is the first layer injection start timing in the downstream injection system 50. At this timing T11, injection of the second fuel 203 into the first injection position P1 of the fuel pillars 201 in the fuel path L is started as illustrated in FIG. 9. With the start of injection of the second fuel 203 into this first injection position P1, the first fuel located between the first injection position P1 and the second injection position P2 is the second injection position It goes over (P2) and begins to be pushed back to the upstream side in the circulation direction. Thereby, the amount of fuel located between the first injection position P1 and the second injection position P2 starts to be adjusted to decrease.

또한, 전회의 층상 분사를 종료하고 나서 1 층째 주입 개시 타이밍 (T1) 에 이를 때까지의 기간 (T0) 에서는, 도 9 에 예시하는 바와 같이, 연료 기둥 (201) 에 대해 제 2 연료는 주입되어 있지 않다. 이 때의 연료 기둥 (201) 에 있어서의 연료량은, 전술한 제 1 연료 분사량 (Qfa) 에 상당한다.In addition, in the period T0 from the end of the previous layer injection to the first layer injection start timing T1, the second fuel is injected into the fuel column 201 as illustrated in FIG. 9. Not. The amount of fuel in the fuel column 201 at this time corresponds to the above-described first fuel injection amount Qfa.

이어서, 제어부 (92) 는, 전술한 바와 같이 산출한 대기 시간 (ΔT11) 의 분만큼 1 층째 주입 개시 타이밍 (T11) 에서 늦춘 타이밍에, 상류측 주입 계통 (60) 에 의한 제 2 연료의 주입을 개시한다. 구체적으로, 제어부 (92) 는, 상류측 주입 계통 (60) 의 대기 시간 (ΔT11) 을, 엔진 회전수와 엔진 회전의 경과 시간을 기초로 크랭크 각도의 변화량 (ΔR) 으로 변환한다. 제어부 (92) 는, 얻어진 크랭크 각도의 변화량 (ΔR) 과, 1 층째 주입 개시 타이밍 (T11) 시의 제 1 크랭크 각도 (R11) 를 가산하여 제 2 크랭크 각도 (R12) 를 산출한다. 제어부 (92) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 현크랭크 각도가 제 2 크랭크 각도 (R12) 가 된 타이밍 (T12) 에, 상류측 주입 계통 (60) 의 제 2 제어 밸브 (65) 에 전기 신호를 출력하고, 이것을 개방 상태로 한다. 이 제 2 제어 밸브 (65) 가 개방 상태로 되면, 제 1 주입 펌프 (51) 의 작동이 계속되면서, 상류측 주입 계통 (60) 에 있어서의 제 2 주입 펌프 (61) 가 작동을 개시하게 된다. 즉, 이 타이밍 (T12) 은, 상류측 주입 계통 (60) 이 제 2 연료의 주입을 개시하는 「2 층째 주입 개시 타이밍」 과 다름없다. 이 2 층째 주입 개시 타이밍 (T12) 에서는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 연료 기둥 (201) 에 있어서의 제 1 주입 위치 (P1) 에 대해 제 2 연료 (203) 의 주입이 계속해서 실시되면서, 제 2 주입 위치 (P2) 로의 제 2 연료 (202) 의 주입이 개시되게 된다.Next, the control unit 92 performs the injection of the second fuel by the upstream injection system 60 at a timing delayed from the first layer injection start timing T11 by a minute of the waiting time ΔT11 calculated as described above. Start. Specifically, the control unit 92 converts the waiting time ΔT11 of the upstream injection system 60 into a change amount ΔR of the crank angle based on the engine speed and the elapsed time of the engine rotation. The control unit 92 calculates the second crank angle R12 by adding the obtained crank angle change amount ΔR and the first crank angle R11 at the time of the first layer injection start timing T11. As shown in FIG. 8, the control unit 92 transmits an electric signal to the second control valve 65 of the upstream injection system 60 at the timing T12 at which the current crank angle becomes the second crank angle R12. Output, and make it open. When the second control valve 65 is in an open state, the operation of the first injection pump 51 continues, and the second injection pump 61 in the upstream injection system 60 starts to operate. . That is, this timing T12 is the same as the "second layer injection start timing" at which the upstream injection system 60 starts injection of the second fuel. At this second layer injection start timing T12, as shown in FIG. 9, the second fuel 203 is continuously injected into the first injection position P1 in the fuel column 201, The injection of the second fuel 202 into the second injection position P2 is started.

그 후, 제 1 주입 펌프 (51) 는, 제 1 제어 밸브 (55) 가 폐쇄 상태로 될 때까지의 기간, 제 1 주입 위치 (P1) 로의 제 2 연료의 주입을 계속해서 실시한다. 이것과 병행하여, 제 2 주입 펌프 (61) 는, 제 2 제어 밸브 (65) 가 폐쇄 상태로 될 때까지의 기간, 제 2 주입 위치 (P2) 로의 제 2 연료의 주입을 계속해서 실시한다.Thereafter, the first injection pump 51 continues to inject the second fuel into the first injection position P1 during the period until the first control valve 55 is in the closed state. In parallel with this, the second injection pump 61 continues to inject the second fuel into the second injection position P2 during the period until the second control valve 65 is in the closed state.

도 8 및 도 9 에 예시하는 바와 같이, 제 1 크랭크 각도 (R11) 에서 소정의 크랭크 각도 (Ra) (> R12) 까지의 기간 (ΔT13) 은, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 의 주입이 진행된다. 또, 이 기간 (ΔT13) 중, 제 2 크랭크 각도 (R2) 에서 크랭크 각도 (Ra) 까지의 기간 (ΔTa) 의 한창 때에는, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 의 주입이 진행됨과 함께, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 의 주입이 진행된다. 이 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 의 주입에 수반하여, 제 1 주입 위치 (P1) 와 제 2 주입 위치 (P2) 사이에 위치하는 제 1 연료는, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 를 넘어 유통 방향 상류측으로 되밀린다. 이로써, 제 1 주입 위치 (P1) 와 제 2 주입 위치 (P2) 사이에 위치하는 제 1 연료의 양은, 기간 (ΔT13) 의 한창 때에는 감소하도록 조정되게 된다.As illustrated in FIGS. 8 and 9, the period (ΔT13) from the first crank angle R11 to the predetermined crank angle Ra (> R12) is the second in the first injection position P1. The fuel 203 is injected. In addition, during this period (ΔT13), during the peak of the period (ΔTa) from the second crank angle R2 to the crank angle Ra, the injection of the second fuel 203 at the first injection position P1 While this progresses, the injection of the second fuel 202 at the second injection position P2 proceeds. With the injection of the second fuel 203 at this first injection position P1, the first fuel located between the first injection position P1 and the second injection position P2 is the second injection It passes over the second fuel 202 in the position P2 and is pushed back to the upstream side in the circulation direction. Thereby, the amount of the first fuel located between the first injection position P1 and the second injection position P2 is adjusted to decrease at the height of the period ΔT13.

또, 이 기간 (ΔT13) 중, 소정의 제 3 크랭크 각도 (R13) 에 대응하는 타이밍 (T13) 에서는, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 가, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역에 퍼질 때까지 주입되고 있다. 이 때, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 는, 도 9 에 예시하는 바와 같이, 연료 경로 (L) 에 있어서의 연료 기둥 (201) 을, 제 1 주입 위치 (P1) 보다 하류측에 위치하는 최하류 연료 (201c) 와, 제 1 주입 위치 (P1) 보다 상류측에 위치하는 상류측 연료 (201e) 로 분할한다. 이 단계에 있어서, 최하류 연료 (201c) 를 이루는 제 1 연료의 총량이 정해진다. 또, 제 3 크랭크 각도 (R13) 에서, 소정의 제 4 크랭크 각도 (R14) (> R13) 까지의 기간에서는, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 가, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역에 퍼진 상태에서 더욱 주입됨과 함께, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 가 계속해서 주입되어 있다. 이 단계에 있어서, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 의 주입은, 제 1 주입 위치 (P1) 와 제 2 주입 위치 (P2) 사이에 위치하는 제 1 연료를, 제 2 주입 위치 (P2) 보다 유통 방향 상류측으로 되밀어내면서 실시된다.In addition, during this period (ΔT13), at the timing T13 corresponding to the predetermined third crank angle R13, the second fuel 203 at the first injection position P1 is the fuel column 201 It is injected until it spreads all over the width direction of. At this time, the second fuel 203 at the first injection position P1 is the fuel column 201 in the fuel path L as illustrated in FIG. 9, and the first injection position P1 ), and an upstream fuel 201e located on the upstream side of the first injection position P1. In this step, the total amount of the first fuel constituting the downstream fuel 201c is determined. In addition, in the period from the third crank angle R13 to the predetermined fourth crank angle R14 (> R13), the second fuel 203 at the first injection position P1 is the fuel column ( The second fuel 202 at the second injection position P2 is continuously injected while being further injected while spreading all over the width direction of 201). In this step, the injection of the second fuel 203 at the first injection position P1 includes the first fuel located between the first injection position P1 and the second injection position P2. 2 It is carried out while pushing it back from the injection position P2 to the upstream side in the circulation direction.

한편, 상기 크랭크 각도 (Ra) 에 대응하는 타이밍에서는, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 가, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역에 퍼질 때까지 주입되고 있다. 이 때, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 는, 연료 기둥 (201) 중 상류측 연료 (201e) 를, 제 2 주입 위치 (P2) 보다 상류측에 위치하는 최상류 연료 (201b) 와, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 와, 제 1 주입 위치 (P1) 에 있어서의 제 2 연료 (203) 에 끼워지는 주입층간 연료 (201d) 로 분할한다. 이 단계에 있어서, 제 1 주입 위치 (P1) 와, 제 2 주입 위치 (P2) 사이의 연료는, 제 1 주입 위치 (P1) 로의 제 2 연료 (203) 의 주입이 진행되어도, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 를 넘어 유통 방향 상류측으로 되밀리는 일이 없어진다. 이로써, 제 1 주입 위치 (P1) 와 제 2 주입 위치 (P2) 사이에 위치하는 제 1 연료의 양의 조정이 종료되고, 주입층간 연료 (201d) 의 양, 즉 주입층간에 있어서의 제 1 연료의 양 (= Qf2) 이 정해진다.On the other hand, at the timing corresponding to the crank angle Ra, the second fuel 202 at the second injection position P2 is injected until it spreads all over the width direction of the fuel pillar 201. At this time, the second fuel 202 at the second injection position P2 is the upstream fuel 201e among the fuel pillars 201 and the uppermost fuel located upstream from the second injection position P2. It is divided into 201b, the second fuel 202 at the second injection position P2, and the injection interlayer fuel 201d fitted to the second fuel 203 at the first injection position P1. do. In this step, the fuel between the first injection position P1 and the second injection position P2 is the second injection position even when the injection of the second fuel 203 to the first injection position P1 proceeds. It will not be pushed back to the upstream side in the circulation direction beyond the 2nd fuel 202 in (P2). Thereby, the adjustment of the amount of the first fuel located between the first injection position P1 and the second injection position P2 is ended, and the amount of fuel 201d between injection layers, that is, the first fuel between injection layers The amount of (= Qf2) is determined.

또한, 상기 크랭크 각도 (Ra) 에 대응하는 타이밍은, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서 제 2 연료 (202) 가 필요량 주입되는 타이밍 (T14) 과 동일해도 되고, 이 타이밍 (T14) 보다 전의 타이밍이어도 되고, 타이밍 (T14) 보다 후의 타이밍이어도 된다. 이들 타이밍 중, 어느 타이밍이 상기 크랭크 각도 (Ra) 에 대응하는 타이밍이 될지는, 엔진 부하에 따른 대기 시간 (ΔT11) 에 의해 정해진다. 도 9 에 나타내는 예에서는, 상기 크랭크 각도 (Ra) 에 대응하는 타이밍이, 제 4 크랭크 각도 (R14) 에 타이밍 (T14) 과 동일한 타이밍으로 되어 있는 경우.Further, the timing corresponding to the crank angle Ra may be the same as the timing T14 at which the required amount of the second fuel 202 is injected at the second injection position P2, and a timing prior to this timing T14 This may be the same or a timing after the timing T14. Of these timings, which timing becomes the timing corresponding to the crank angle Ra is determined by the waiting time ΔT11 according to the engine load. In the example shown in Fig. 9, when the timing corresponding to the crank angle Ra is the same as the timing T14 at the fourth crank angle R14.

또, 제 1 변형예에 있어서의 제어부 (92) 는, 도 9 에 예시하는 바와 같이, 현크랭크 각도가 제 4 크랭크 각도 (R14) 가 된 타이밍 (T14) 에서, 하류측 주입 계통 (50) 에 있어서의 제 1 제어 밸브 (55) 에 제어 신호를 출력하고, 이것을 폐쇄 상태로 한다. 이로써, 제어부 (92) 는, 제 2 주입 펌프 (61) 의 작동을 계속시키면서도, 하류측 주입 계통 (50) 에 있어서의 제 1 주입 펌프 (51) 의 작동을 정지시킨다. 그렇게 해서, 제 1 주입 펌프 (51) 는, 연료 경로 (L) 에 있어서의 제 1 주입 위치 (P1) 로의 주입을 종료한다. 즉, 제 4 크랭크 각도 (R14) 에 대응하는 타이밍 (T14) 은, 하류측 주입 계통 (50) 이 제 2 연료의 주입을 종료하는 「1 층째 주입 종료 타이밍」 과 다름없다. 한편, 제 2 주입 펌프 (61) 는, 연료 경로 (L) 에 있어서의 제 2 주입 위치 (P2) 로의 주입을 계속해서 실시하고 있다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 제 4 크랭크 각도 (R14) 에 대응하는 타이밍 (T14) 에서는, 제 1 주입 위치 (P1) 에 제 2 연료 (203) 가 필요량 주입된 상태로 되어 있다.In addition, as illustrated in FIG. 9, the control unit 92 in the first modification is applied to the downstream injection system 50 at the timing T14 at which the current crank angle becomes the fourth crank angle R14. A control signal is output to the 1st control valve 55 in this case, and this is made into a closed state. Thereby, the control unit 92 stops the operation of the first injection pump 51 in the downstream injection system 50 while continuing the operation of the second injection pump 61. In this way, the first injection pump 51 finishes the injection to the first injection position P1 in the fuel path L. That is, the timing T14 corresponding to the fourth crank angle R14 is the same as the "first layer injection end timing" at which the downstream injection system 50 ends the injection of the second fuel. On the other hand, the second injection pump 61 continues to inject into the second injection position P2 in the fuel path L. As shown in FIG. 9, at the timing T14 corresponding to the fourth crank angle R14, the required amount of the second fuel 203 is injected into the first injection position P1.

그 후, 제어부 (92) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 현크랭크 각도가 소정의 제 5 크랭크 각도 (R15) (> R14) 가 된 타이밍 (T15) 에, 상류측 주입 계통 (60) 의 제 2 제어 밸브 (65) 에 제어 신호를 출력하고, 이것을 폐쇄 상태로 한다. 이로써, 상류측 주입 계통 (60) 의 제 2 주입 펌프 (61) 가 작동을 정지한다. 그리고, 제 2 주입 펌프 (61) 는, 연료 경로 (L) 에 있어서의 제 2 주입 위치 (P2) 로의 주입을 종료한다. 즉, 제 5 크랭크 각도 (R15) 에 대응하는 타이밍 (T15) 은, 상류측 주입 계통 (60) 이 제 2 연료의 주입을 종료하는 「2 층째 주입 종료 타이밍」 과 다름없다.Thereafter, as shown in FIG. 8, the control unit 92, at the timing T15 at which the current crank angle became a predetermined fifth crank angle R15 (> R14), the upstream injection system 60 2 A control signal is output to the control valve 65, and this is brought into a closed state. Thereby, the 2nd injection pump 61 of the upstream side injection system 60 stops operation. And the 2nd injection pump 61 finishes the injection to the 2nd injection position P2 in the fuel path L. That is, the timing T15 corresponding to the fifth crank angle R15 is the same as the "second layer injection end timing" at which the upstream injection system 60 ends the injection of the second fuel.

도 9 에 예시하는 바와 같이, 제 4 크랭크 각도 (R14) 에 대응하는 타이밍 (T14) 에서 제 5 크랭크 각도 (R15) 에 대응하는 타이밍 (T15) 까지의 기간에서는, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 가, 연료 기둥 (201) 의 폭 방향 전역에 퍼진 상태에서 더욱 주입되고 있다. 한편, 제 1 주입 위치 (P1) 로의 제 2 연료 (203) 의 주입은, 상기 서술한 타이밍 (T14) 에 이미 종료되어 있다. 이 단계에 있어서, 제 2 주입 위치 (P2) 에 있어서의 제 2 연료 (202) 의 주입은, 전술한 타이밍 (T13) 에서 타이밍 (T14) 까지의 기간과 동일하게 실시되고, 제 2 연료 (202) 의 주입량이 필요량이 될 때까지 계속된다. 그리고, 제 5 크랭크 각도 (R15) 에 대응하는 타이밍 (T15) 에서는, 제 2 주입 위치 (P2) 및 제 1 주입 위치 (P1) 로의 주입이 종료한다. 그 결과, 하류측 연료층 (F1) 과, 하류측 주입층 (A1) 과, 중간 연료층 (F2) 과, 상류측 주입층 (A2) 과, 상류측 연료층 (F3) 이 차례로 나열되어 이루어지는 층상 액체 (200) 가 연료 경로 (L) 내에 형성된다.As illustrated in FIG. 9, in the period from the timing T14 corresponding to the fourth crank angle R14 to the timing T15 corresponding to the fifth crank angle R15, the second injection position P2 is The second fuel 202 is further injected while spreading all over the width direction of the fuel column 201. On the other hand, the injection of the second fuel 203 to the first injection position P1 has already ended at the timing T14 described above. In this step, the injection of the second fuel 202 at the second injection position P2 is performed in the same manner as the period from the timing T13 to the timing T14 described above, and the second fuel 202 ) Is continued until the required amount is reached. And at the timing T15 corresponding to the 5th crank angle R15, the injection to the 2nd injection position P2 and the 1st injection position P1 is finished. As a result, a downstream fuel layer (F1), a downstream injection layer (A1), an intermediate fuel layer (F2), an upstream injection layer (A2), and an upstream fuel layer (F3) are sequentially arranged. The layered liquid 200 is formed in the fuel path L.

여기서, 제 1 변형예에 있어서, 하류측 주입 계통 (50) 에 의한 제 2 연료의 주입 기간 (제 1 주입 기간) 은, 제 1 크랭크 각도 (R11) 에 대응하는 타이밍 (T11) 에서 제 4 크랭크 각도 (R14) 에 대응하는 타이밍 (T14) 까지의 기간이다. 즉, 제 1 주입 기간은, 도 8 에 예시하는 대기 시간 (ΔT11) 과, 기간 (ΔT12) 을 가산한 기간이다. 이 제 1 주입 기간은, 도 9 에 예시한 제 1 주입 위치 (P1) 에, 필요량의 제 2 연료 (203) 를 주입할 때에 필요로 하는 시간에 의해 정해진다. 즉, 하류측 주입 계통 (50) 에 있어서의 1 층째 주입 종료 타이밍 (타이밍 (T14)) 에 대응하는 제 4 크랭크 각도 (R14) 는, 1 층째 주입 개시 타이밍에 대응하는 제 1 크랭크 각도 (R11) 와, 상기 필요량의 제 2 연료 (203) 의 주입에 필요로 하는 시간에 기초하여 산출된다.Here, in the first modification, the injection period (first injection period) of the second fuel by the downstream injection system 50 is the fourth crank at the timing T11 corresponding to the first crank angle R11. It is a period up to the timing T14 corresponding to the angle R14. That is, the first injection period is a period obtained by adding the waiting time (ΔT11) illustrated in FIG. 8 and the period (ΔT12). This first injection period is determined by the time required when injecting the required amount of the second fuel 203 into the first injection position P1 illustrated in FIG. 9. That is, the fourth crank angle R14 corresponding to the first layer injection end timing (timing T14) in the downstream injection system 50 is the first crank angle R11 corresponding to the first layer injection start timing And, it is calculated based on the time required for injection of the required amount of the second fuel 203.

또, 상류측 주입 계통 (60) 에 의한 제 2 연료의 주입 기간 (제 2 주입 기간) 은, 제 2 크랭크 각도 (R12) 에 대응하는 타이밍 (T12) 에서, 제 5 크랭크 각도 (R15) 에 대응하는 타이밍 (T15) 까지의 기간이다. 이 제 2 주입 기간은, 도 9 에 예시한 제 2 주입 위치 (P2) 에, 필요량의 제 2 연료 (202) 를 주입할 때에 필요로 하는 시간에 의해 정해진다. 즉, 상류측 주입 계통 (60) 에 있어서의 2 층째 주입 종료 타이밍 (타이밍 (T15)) 에 대응하는 제 5 크랭크 각도 (R15) 는, 2 층째 주입 개시 타이밍에 대응하는 제 2 크랭크 각도 (R12) 와, 상기 필요량의 제 2 연료 (202) 의 주입에 필요로 하는 시간에 기초하여 산출된다.In addition, the injection period (second injection period) of the second fuel by the upstream injection system 60 corresponds to the fifth crank angle R15 at the timing T12 corresponding to the second crank angle R12. It is a period until the timing T15 to perform. This second injection period is determined by the time required when injecting the required amount of the second fuel 202 into the second injection position P2 illustrated in FIG. 9. That is, the fifth crank angle R15 corresponding to the second layer injection end timing (timing T15) in the upstream side injection system 60 is the second crank angle R12 corresponding to the second layer injection start timing. And, it is calculated based on the time required for injection of the required amount of the second fuel 202.

제 1 변형예에 있어서, 하류측 주입 계통 (50) 의 주입 기간 (제 1 주입 기간) 과 상류측 주입 계통 (60) 의 주입 기간 (제 2 주입 기간) 이 겹치는 기간은, 도 8 에 예시하는 바와 같이, 제 2 크랭크 각도 (R12) 에서 제 4 크랭크 각도 (R14) 까지의 기간 (ΔT12) 에 상당한다. 이 기간 (ΔT12) 중, 제 2 크랭크 각도 (R12) 에서 상기 크랭크 각도 (Ra) 까지의 기간 (ΔTa) 은, 하류측 주입 계통 (50) 으로부터의 주입에 의해, 주입층간에 위치하는 중간 연료층 (F2) 에 있어서 제 1 연료가 감량되는 기간의 일부이다. 또, 제 1 크랭크 각도 (R11) 에서 제 2 크랭크 각도 (R12) 까지의 대기 시간 (ΔT11) 은, 중간 연료층 (F2) 에 있어서 제 1 연료가 감량되는 기간의 잔부이다. 즉, 이들 대기 시간 (ΔT11) 과, 상기 기간 (ΔTa) 을 가산한 감량 기간 (ΔT13) 이, 중간 연료층 (F2) 에 있어서 제 1 연료가 감량되는 전체 기간이 된다. 상류측 주입 계통 (60) 에 의한 제 2 층 주입 개시 타이밍은, 엔진 부하의 증가에 수반하여 감량 기간 (ΔT13) 이 감소하고, 엔진 부하의 감소에 수반하여 감량 기간 (ΔT13) 이 증가하도록, 제 2 층 주입 개시 타이밍으로부터 대기 시간 (ΔT11) 만큼 느린 타이밍으로 제어된다. 즉, 이 대기 시간 (ΔT11) 은, 엔진 부하의 증가에 수반하여 감소하고, 엔진 부하의 감소에 수반하여 증가한다. 또한, 이 대기 시간 (ΔT11) 이 영값 (ΔT11 = 0) 인 경우, 상류측 주입 계통 (60) 에 의한 제 2 층 주입 개시 타이밍은, 하류측 주입 계통 (50) 에 의한 제 1 층 주입 개시 타이밍과 동시의 타이밍으로 제어된다.In the first modification, the period in which the injection period (first injection period) of the downstream injection system 50 and the injection period (second injection period) of the upstream injection system 60 overlap is illustrated in FIG. As described above, it corresponds to the period ΔT12 from the second crank angle R12 to the fourth crank angle R14. During this period (ΔT12), the period (ΔTa) from the second crank angle (R12) to the crank angle (Ra) is an intermediate fuel layer located between injection layers by injection from the downstream injection system 50 It is a part of the period in which the 1st fuel is reduced in (F2). Further, the waiting time ΔT11 from the first crank angle R11 to the second crank angle R12 is the remainder of the period in which the first fuel is reduced in the intermediate fuel layer F2. That is, these waiting times (ΔT11) and the reduction period (ΔT13) obtained by adding the period (ΔTa) becomes the total period in which the first fuel is reduced in the intermediate fuel layer F2. The second layer injection start timing by the upstream injection system 60 is so that the reduction period ΔT13 decreases with the increase of the engine load, and the reduction period ΔT13 increases with the decrease of the engine load. It is controlled at a timing that is as slow as the waiting time (ΔT11) from the start timing of the second layer injection. That is, this waiting time DELTA T11 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 second layer injection start timing by the upstream injection system 60 is the first layer injection start timing by the downstream injection system 50 It is controlled at the same timing as and.

이와 같이 제어함으로써, 상기 실시형태와 동일하게, 제 1 연료, 제 2 연료, 제 1 연료, 제 2 연료, 및 제 1 연료의 차례로, 연료 분사 밸브 (30) 로부터 층상으로 분사되게 된다. 그 결과, 주연료로서의 제 2 연료 (대체 연료) 의 연소가 보다 확실하게 촉진되어, 연소 잔류물의 발생을 억제할 수 있다.By controlling in this way, the first fuel, the second fuel, the first fuel, the second fuel, and the first fuel are sequentially injected from the fuel injection valve 30 in a layered manner as in the above embodiment. As a result, combustion of the second fuel (substitute fuel) as the main fuel is promoted more reliably, and generation of combustion residues can be suppressed.

또, 도 8 및 도 9 에 예시하는 바와 같이, 하류측 주입 계통 (50) 에 의한 제 1 주입 기간과, 상류측 주입 계통 (60) 에 의한 제 2 주입 기간의 적어도 일부가 겹치도록, 하류측 주입 계통 (50) 및 상류측 주입 계통 (60) 이 각각 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍을, 엔진 부하에 따라 제어하고 있다. 이로써, 엔진 부하에 따라 정해지는 제 1 연료 분사량 (Qfa) 과, 중간 연료층 (F2) 에 있어서의 연료량 (Qf2) 의 비율이 과대 또는 과소가 되지 않게 제어하는 것이 가능해진다. 그것으로, 엔진 (1) 의 작동을 안정시킬 수 있고, 그 성능을 확보하는 것이 가능해진다.In addition, as illustrated in FIGS. 8 and 9, the downstream side so that at least a part of the first injection period by the downstream injection system 50 and the second injection period by the upstream injection system 60 overlap. The timing at which the injection system 50 and the upstream injection system 60 start injection of the second fuel, respectively, is controlled according to the engine load. Thereby, it becomes possible to control so that the ratio of the 1st fuel injection quantity Qfa determined in accordance with the engine load and the fuel quantity Qf2 in the intermediate fuel layer F2 does not become excessive or excessive. Thereby, the operation of the engine 1 can be stabilized, and it becomes possible to ensure its performance.

(6) 제 1 연료 및 제 2 연료의 변형예 (제 2 변형예)(6) Modification example of the first fuel and the second fuel (second modification)

상기 실시형태, 및 그 제 1 변형예에서는, 제 1 연료가 파일럿 연료로서 기능하고, 제 2 연료가 주연료로서 기능하도록 구성되어 있었지만, 여기에 개시하는 기술은, 이 구성에는 한정되지 않는다.In the above embodiment and its first modification, the first fuel is configured to function as a pilot fuel and the second fuel is configured to function as the main fuel, but the technique disclosed herein is not limited to this configuration.

또, 상기 실시형태, 및 그 제 1 변형예에서는, 제 1 연료로서 대체 연료를 사용함과 함께, 제 2 연료로서 화석 연료를 사용하도록 구성되어 있었지만, 여기에 개시하는 기술은, 이 구성에도 한정되지 않는다.In addition, in the above-described embodiment and its first modification, it was configured to use an alternative fuel as the first fuel and to use a fossil fuel as the second fuel, but the technique disclosed herein is not limited to this configuration as well. Does not.

예를 들어, 이하에 나타내는 변형예 (이하, 이것을 「제 2 변형예」 라고 한다) 는, 제 1 연료가, 엔진 (1) 의 동력을 만들어내는 주연료로서 기능함과 함께, 제 2 연료가, 그 주연료에 착화되기 위한 파일럿 연료로서 기능한다. 이 제 2 변형예에 관련된 제 1 연료로는, 대체 연료로서의 암모니아를 사용할 수 있고, 동 변형예에 관련된 제 2 연료로는, 화석 연료로서의 디젤 연료를 사용할 수 있다. 즉, 상기 실시형태, 및 그 제 1 변형예와 동일하게, 제 2 변형예에 관련된 화석 연료는, 동 변형예에 관련된 대체 연료에 비해, 압축 착화에 이르는 압력 및 온도의 적어도 일방이 낮다.For example, in a modified example shown below (hereinafter referred to as a ``second modified example''), the first fuel functions as the main fuel that generates the power of the engine 1, and the second fuel is , It functions as a pilot fuel for igniting the main fuel. As the first fuel according to the second modification, ammonia as an alternative fuel can be used, and as the second fuel according to the modification, diesel fuel as the fossil fuel can be used. That is, similarly to the above-described embodiment and the first modification, the fossil fuel according to the second modification has at least one of the pressure and temperature leading to compression ignition lower than that of the alternative fuel related to the modification.

도 10 은, 엔진 (1) (특히 연료 분사 장치 (100)) 의 제 2 변형예를 나타내는 도 2 대응도이고, 도 11 은, 엔진 (1) 의 제 2 변형예에 있어서의 도 3 대응도이다. 이하의 설명에 있어서, 상기 실시형태와 동일하게 구성된 구성 요소에 대해서는, 상기 실시형태와 동일한 명칭 및 부호를 사용한다. 그들의 구성 요소에 대해서는, 설명을 적절히 생략한다.FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 2 showing a second modification example of the engine 1 (especially the fuel injection device 100), and FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 3 in the second modification example of the engine 1 to be. In the following description, the same names and reference numerals as those in the above embodiment are used for constituent elements configured in the same manner as in the above embodiment. About these constituent elements, description is omitted appropriately.

도 10 및 도 11 에 예시하는 바와 같이, 제 2 변형예에 관련된 연료 분사 장치 (100') 는, 제 1 연료로서의 대체 연료와, 제 2 연료로서의 화석 연료를 층상으로 분사할 수 있다. 이 경우, 대체 연료로는, 카본 프리인 연료 (구체적으로는 암모니아) 를 사용하는 한편, 화석 연료로는 디젤 연료를 사용할 수 있다.As illustrated in FIGS. 10 and 11, the fuel injection device 100 ′ according to the second modification can inject an alternative fuel as a first fuel and a fossil fuel as a second fuel in a layered manner. In this case, a carbon-free fuel (specifically, ammonia) can be used as an alternative fuel, while diesel fuel can be used as a fossil fuel.

제 2 변형예에 관련된 연료 펌프 (41') 는, 배관 등을 통하여, 제 1 연료로서의 대체 연료가 저류된 연료 탱크 (도시 생략) 와 접속되어 있고, 이 연료 탱크로부터 연료를 받아들인다.The fuel pump 41' according to the second modification is connected to a fuel tank (not shown) in which an alternative fuel as the first fuel is stored through a pipe or the like, and receives fuel from the fuel tank.

또, 제 2 변형예에 관련된 연료 분사 장치 (100') 는, 대체 연료 공급 펌프 (71) 대신에 화석 연료 펌프 (71') 를 구비하고 있다. 이 화석 연료 펌프 (71') 는, 제 2 연료로서의 화석을 저류하고 있는 탱크 (도시 생략) 에 저류되어 있는 화석 연료를, 분기관 (72a, 72b) 등을 통하여 제 1 주입 펌프 (51) 와 제 2 주입 펌프 (61) 에 공급한다.Further, the fuel injection device 100' according to the second modification is provided with a fossil fuel pump 71' instead of the alternative fuel supply pump 71. The fossil fuel pump 71' transfers the fossil fuel stored in a tank (not shown) storing fossils as a second fuel to the first injection pump 51 through branch pipes 72a, 72b, etc. It is supplied to the 2nd infusion pump 61.

그리고, 제 2 변형예에 관련된 제어부 (92) 는, 연료 분사 밸브 (30) 로부터 분사되는 연료층 중, 제 1 연료로서의 대체 연료로 이루어지는 연료층과, 제 2 연료로서의 화석 연료로 이루어지는 연료층이 양쪽 모두 2 층 이상이 되도록, 상기 실시형태와 동일하게 구성된 주입 계통 (50, 60) 을 제어한다.In addition, the control unit 92 according to the second modified example includes, among the fuel layers injected from the fuel injection valve 30, a fuel layer made of an alternative fuel as the first fuel and a fuel layer made of a fossil fuel as the second fuel. The injection systems 50 and 60 configured in the same manner as in the above embodiment are controlled so that both have two or more layers.

이와 같이 구성함으로써, 연료 분사 밸브 (30) 는, 도 11 에 예시하는 바와 같이, 연료 펌프 (41') 에 의해 압송된 제 1 연료 (대체 연료로서의 암모니아), 하류측 주입 계통 (50) 에 의해 주입된 제 2 연료 (화석 연료로서의 디젤 연료), 연료 펌프 (41') 에 의해 압송된 제 1 연료 (대체 연료로서 암모니아) 와, 상류측 주입 계통 (60) 에 의해 주입된 제 2 연료 (화석 연료로서의 디젤 연료), 및 연료 펌프 (41') 에 의해 압송된 제 1 연료 (대체 연료로서의 암모니아) 의 차례로 나열한 층상 액체를, 분사구 (31) 로부터 연소실 (17) 내로 분사한다. 이로써, 주연료로서의 제 1 연료 (대체 연료) 의 연소가 보다 확실하게 촉진되어, 연소 잔류물의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.By configuring in this way, the fuel injection valve 30 is provided by the first fuel (ammonia as an alternative fuel) pumped by the fuel pump 41' and the downstream injection system 50, as illustrated in FIG. 11. The injected second fuel (diesel fuel as fossil fuel), the first fuel pumped by the fuel pump 41' (ammonia as an alternative fuel), and the second fuel injected by the upstream injection system 60 (fossil fuel) The layered liquid arranged in order of diesel fuel as fuel) and the first fuel (ammonia as an alternative fuel) pumped by the fuel pump 41' is injected from the injection port 31 into the combustion chamber 17. Thereby, combustion of the first fuel (substitute fuel) as the main fuel is promoted more reliably, and it becomes possible to suppress the generation of combustion residues.

즉, 전술한 바와 같이 연료를 분사함으로써, 도 11 에 예시한 바와 같이, 제 1 연료, 제 2 연료, 제 1 연료, 제 2 연료, 및 제 1 연료의 차례로, 층상으로 분사되게 된다. 이 경우, 첫 번째의 제 2 연료 (화석 연료) 에 이어서 분사되는 제 1 연료 (대체 연료) 는, 도 11 에 예시하는 바와 같이, 그 첫 번째의 제 2 연료 (화석 연료) 에 의해 연소가 촉진되는 제 1 연료 (대체 연료) 와, 그 후에 분사되는 두 번째의 제 2 연료 (화석 연료) 에 의해 연소가 촉진되는 제 1 연료 (대체 연료) 로 2 분되게 된다. 연소의 촉진 대상이 되는 제 1 연료 (대체 연료) 를 2 분함과 함께, 2 분된 각 제 1 연료 (대체 연료) 의 연소를, 제 1 연료 (대체 연료) 와 동일하게 2 분된 제 2 연료 (화석 연료) 에 의해 촉진할 수 있다. 그 결과, 제 1 연료 (대체 연료) 의 연소가 보다 확실하게 촉진되어, 연소 잔류물의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.That is, by injecting fuel as described above, the first fuel, the second fuel, the first fuel, the second fuel, and the first fuel are sequentially injected in a layered manner as illustrated in FIG. 11. In this case, the first fuel (substitute fuel) injected subsequent to the first second fuel (fossil fuel) is accelerated by the first second fuel (fossil fuel) as illustrated in FIG. It is divided into two parts: a first fuel (alternative fuel) to be used, and a first fuel (alternative fuel) whose combustion is accelerated by a second second fuel (fossil fuel) injected thereafter. The first fuel (substitute fuel) to be accelerated combustion is divided into two, and the combustion of each divided first fuel (substitute fuel) is divided into two parts as the first fuel (substitute fuel). Fuel). As a result, combustion of the first fuel (substitute fuel) is promoted more reliably, and it becomes possible to suppress the generation of combustion residues.

또, 주연료로서 암모니아 등의 대체 연료를 사용함으로써, 디젤 연료를 비롯한 화석 연료의 소비를 억제할 수 있다. 특히, 제 2 변형예와 같이 연료의 연소 잔류물을 억제함으로써, 보다 많은 대체 연료를 연소시킬 수 있다.Further, by using an alternative fuel such as ammonia as the main fuel, consumption of fossil fuels including diesel fuel can be suppressed. In particular, by suppressing the combustion residue of the fuel as in the second modification, more alternative fuels can be burned.

(7) 그 밖의 실시형태(7) Other embodiments

상기 실시형태, 그리고 그 제 1 및 제 2 변형예에서는, 제 1 및 제 2 연료의 일방이 되는 화석 연료는, 제 1 및 제 2 연료의 타방이 되는 대체 연료에 비해, 압축 착화에 이르는 압력 및 온도의 적어도 일방이 낮게 구성되어 있었지만, 이 구성에는 한정되지 않는다. 압축 착화에 이르는 압력 및 온도의 적어도 일방이, 화석 연료에 비해 낮은 대체 연료를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 그 밖의 구성예로서, 화석 연료로서 디젤 연료를 사용함과 함께, 대체 연료로서 메탄올을 사용할 수 있다. 이 경우, 화석 연료가 주연료가 되고, 대체 연료가 파일럿 연료가 되지만, 화석 연료를 제 1 연료로 하고 대체 연료를 제 2 연료로 해도 되고 (후술하는 패턴 C), 대체 연료를 제 1 연료로 하고 화석 연료를 제 2 연료로 해도 된다 (후술하는 패턴 D). 어느 경우에 있어서도, 제 1 및 제 2 연료 중 일방에 의해 타방을 2 분할 수 있고, 제 1 연료로 이루어지는 연료층과, 제 2 연료로 이루어지는 연료층을 양쪽 모두 2 층 이상으로 할 수 있다. 그것으로, 연료의 연소 잔류물을 억제할 수 있다.In the above embodiment, and in the first and second modifications, the fossil fuel used as one of the first and second fuels is compared with the alternative fuel used as the other of the first and second fuels, the pressure leading to compression ignition and At least one of the temperatures was configured to be low, but it is not limited to this configuration. Alternative fuels that have at least one of the pressures and temperatures leading to compression ignition that are lower than fossil fuels may be used. For example, as another configuration example, while using diesel fuel as a fossil fuel, methanol may be used as an alternative fuel. In this case, the fossil fuel becomes the main fuel and the alternative fuel becomes the pilot fuel, but the fossil fuel may be the first fuel and the alternative fuel may be the second fuel (pattern C described later), and the alternative fuel is the first fuel. Then, fossil fuel may be used as the second fuel (pattern D described later). In any case, the other can be divided into two by one of the first and second fuels, and the fuel layer made of the first fuel and the fuel layer made of the second fuel can be made into two or more layers. Thereby, it is possible to suppress the combustion residue of the fuel.

Figure pat00001
Figure pat00001

표 1 은, 상기 실시형태, 제 1 변형예, 제 2 변형예, 및 그 밖의 구성예에 있어서의 제 1 및 제 2 연료의 조합을 나타내고 있다. 표 1 에 있어서, 패턴 A 는, 상기 실시형태, 및 제 1 변형예에 있어서의 연료의 조합을 가리키고, 패턴 B 는, 제 2 변형예에 있어서의 연료의 조합을 가리키고, 패턴 C 및 D 는, 양쪽 모두, 그 밖의 구성예에 있어서의 연료의 조합을 가리킨다.Table 1 shows combinations of the first and second fuels in the above embodiment, the first modification, the second modification, and other configuration examples. In Table 1, pattern A refers to the combination of fuels in the above embodiment and the first modification, pattern B refers to the combination of fuels in the second modification, and patterns C and D are, Both refer to combinations of fuels in other configuration examples.

표 1 에 있어서의 「연소성」 이란, 제 1 및 제 2 연료의 착화되기 쉬움을 나타내고 있다. 이 연소성은, 예를 들어, 압축 착화에 이르는 압력 및 온도의 적어도 일방에 기초하여 정할 수 있다. 연소성은, 절대적인 지표는 아니며, 제 1 연료와 제 2 연료를 비교했을 때의 상대적인 지표에 불과하다."Combustibility" in Table 1 indicates the ease of ignition of the first and second fuels. This combustibility can be determined, for example, based on at least one of the pressure and temperature leading to compression ignition. The combustibility is not an absolute index, but is only a relative index when the first fuel and the second fuel are compared.

구체적으로, 패턴 A 에 있어서는, 제 1 연료로서 화석 연료 (예를 들어 디젤 연료) 를 사용함과 함께, 제 2 연료로서 대체 연료 (예를 들어 암모니아) 를 사용하게 된다. 패턴 A 에 대응하는 상기 실시형태에서는, 제 2 연료에 비해, 제 1 연료의 연소성이 양호해진다.Specifically, in Pattern A, a fossil fuel (eg, diesel fuel) is used as the first fuel, and an alternative fuel (eg, ammonia) is used as the second fuel. In the above embodiment corresponding to the pattern A, the combustibility of the first fuel is improved compared to the second fuel.

또, 패턴 B 에 있어서는, 패턴 A 와는 달리, 제 1 연료로서 대체 연료 (예를 들어 암모니아) 를 사용함과 함께, 제 2 연료로서 화석 연료 (예를 들어 디젤 연료) 를 사용하게 된다. 패턴 B 에 대응하는 상기 제 2 변형예에서는, 패턴 A 와는 달리, 제 1 연료에 비해, 제 2 연료의 연소성이 양호해진다.In addition, in the pattern B, unlike the pattern A, an alternative fuel (eg, ammonia) is used as the first fuel, and a fossil fuel (eg, diesel fuel) is used as the second fuel. In the second modification corresponding to the pattern B, unlike the pattern A, the combustibility of the second fuel is improved compared to the first fuel.

또, 패턴 C 에 있어서는, 패턴 A 와 동일하게, 제 1 연료로서 화석 연료 (예를 들어 디젤 연료) 를 사용함과 함께, 제 2 연료로서 대체 연료 (예를 들어 메탄올) 를 사용하게 된다. 패턴 C 에 대응하는 상기 그 밖의 구성예에서는, 패턴 A 와는 달리, 제 1 연료에 비해, 제 2 연료의 연소성이 양호해진다.Further, in the pattern C, similarly to the pattern A, a fossil fuel (eg, diesel fuel) is used as the first fuel, and an alternative fuel (eg, methanol) is used as the second fuel. In the above other configuration examples corresponding to the pattern C, unlike the pattern A, the combustibility of the second fuel becomes better than that of the first fuel.

또, 패턴 D 에 있어서는, 패턴 B 와 동일하게, 제 1 연료로서 대체 연료 (예를 들어 메탄올) 를 사용함과 함께, 제 2 연료로서 화석 연료 (예를 들어 디젤 연료) 를 사용하게 된다. 패턴 D 에 대응하는 상기 그 밖의 구성예에서는, 패턴 B 와는 달리, 제 2 연료에 비해, 제 1 연료의 연소성이 양호해진다.Further, in the pattern D, similarly to the pattern B, an alternative fuel (eg, methanol) is used as the first fuel, and a fossil fuel (eg, diesel fuel) is used as the second fuel. In the above other configuration examples corresponding to the pattern D, unlike the pattern B, the combustibility of the first fuel becomes better than that of the second fuel.

여기에 개시하는 기술은, 이들 모든 패턴 A ∼ D 에 적용 가능하다.The technique disclosed here is applicable to all of these patterns A to D.

또한, 상기 실시형태와, 그 제 1 변형예에서는, 하류측 주입 계통 (50) 및 상류측 주입 계통 (60) 이 각각 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍을 제어할 때, 엔진 부하에 따라 산출한 대기 시간 (ΔT1, ΔT11) 으로부터 크랭크 각도를 산출하고, 산출된 크랭크 각도와 검출부 (91) 에 의한 현크랭크 각도가 일치하는 타이밍을, 앞의 주입 개시 타이밍에 이어지는 후의 주입 개시 타이밍으로 하고 있었지만, 본 개시는, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 엔진 (1) 의 운전 시간에 기초하여 하류측 주입 계통 (50) 및 상류측 주입 계통 (60) 을 제어해도 되고, 이 경우, 앞의 주입 개시 타이밍으로부터의 경과 시간이 엔진 부하에 따른 대기 시간에 도달한 타이밍을, 후의 주입 개시 타이밍으로 해도 된다.In addition, in the above embodiment and its first modification, when the downstream injection system 50 and the upstream injection system 60 each control the timing to start injection of the second fuel, it is calculated according to the engine load. The crank angle was calculated from one waiting time (ΔT1, ΔT11), and the timing at which the calculated crank angle coincided with the current crank angle by the detection unit 91 was set as the injection start timing following the previous injection start timing. This disclosure is not limited to this. For example, the downstream injection system 50 and the upstream injection system 60 may be controlled based on the driving time of the engine 1, and in this case, the elapsed time from the previous injection start timing is determined by the engine load. The timing at which the corresponding waiting time has been reached may be referred to as the timing of the subsequent injection start.

또, 전술한 실시형태, 그리고 제 1 및 제 2 변형예에서는, 실린더 (16) 마다 3 개의 연료 분사 밸브 (30) 를 구비한 연료 분사 장치 (100) 를 예시했지만, 본 개시는, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 연료 분사 밸브 (30) 는, 1 개이어도 되고, 2 개 이상의 임의의 수로 해도 된다.In addition, in the above-described embodiment and the first and second modifications, the fuel injection device 100 provided with three fuel injection valves 30 for each cylinder 16 was illustrated, but the present disclosure is limited to this. It does not become. For example, the number of fuel injection valves 30 may be one, or two or more may be arbitrary.

1 엔진 (선박용 디젤 엔진)
16 실린더
17 연소실
30 연료 분사 밸브
31 분사구
32 제 1 내부 경로 (연료 경로)
41 연료 펌프
42 연료 분사관 (연료 경로)
42a 분기관 (연료 경로)
50 하류측 주입 계통 (제 1 주입 계통)
60 상류측 주입 계통 (제 2 주입 계통)
92 제어부
100 연료 분사 장치
200 층상 액체
A1 하류측 주입층 (제 1 주입 계통에 의해 주입된 제 2 연료로 이루어지는 연료층)
A2 상류측 주입층 (제 2 주입 계통에 의해 주입된 제 2 연료로 이루어지는 연료층)
F2 중간 연료층 (제 1 연료로 이루어지는 연료층)
L 연료 경로
P1 제 1 주입 위치
P2 제 2 주입 위치
Qfa 제 1 연료 분사량 (제 1 연료의 1 회당의 분사량)
Qf2 중간 연료층의 양
ΔT1 대기 시간
ΔT11 대기 시간
1 engine (ship diesel engine)
16 cylinder
17 combustion chamber
30 fuel injection valve
31 nozzle
32 1st internal path (fuel path)
41 fuel pump
42 fuel injection pipe (fuel path)
42a branch pipe (fuel path)
50 downstream injection system (first injection system)
60 Upstream injection system (2nd injection system)
92 Control
100 fuel injector
200 lamellar liquid
A1 downstream injection layer (fuel layer consisting of the second fuel injected by the first injection system)
A2 upstream injection layer (fuel layer consisting of the second fuel injected by the second injection system)
F2 intermediate fuel layer (fuel layer consisting of the primary fuel)
L fuel path
P1 first injection position
P2 second injection position
Qfa 1st fuel injection quantity (injection quantity per 1st fuel injection)
Qf2 amount of intermediate fuel bed
ΔT1 waiting time
ΔT11 waiting time

Claims (7)

연소실을 구획하는 실린더와,
상기 연소실에 면하도록 형성되고, 화석 연료 및 대체 연료를 분사하기 위한 분사구를 갖는 연료 분사 밸브와,
상기 연료 분사 밸브를 향하여, 상기 화석 연료 및 대체 연료의 일방으로 이루어지는 제 1 연료를 압송하는 연료 펌프와,
상기 연료 펌프로부터 상기 분사구에 이르는 연료 경로와,
상기 연료 경로에 있어서의 소정의 위치에, 상기 화석 연료 및 대체 연료의 타방으로 이루어지는 제 2 연료를 주입하는 주입 계통과,
상기 주입 계통을 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 연료 분사 밸브는, 상기 연료 펌프에 의해 압송되는 상기 제 1 연료와, 상기 주입 계통에 의해 주입되는 상기 제 2 연료를 교대로 나열한 상태에서 층상으로 분사하고,
상기 제어부는, 상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료층 중, 상기 제 1 연료로 이루어지는 연료층과, 상기 제 2 연료로 이루어지는 연료층이 양쪽 모두 2 층 이상이 되도록, 상기 주입 계통을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박용 디젤 엔진.
A cylinder that partitions the combustion chamber,
A fuel injection valve formed to face the combustion chamber and having an injection port for injecting fossil fuel and alternative fuel,
A fuel pump that pressurizes a first fuel comprising one of the fossil fuel and an alternative fuel toward the fuel injection valve;
A fuel path from the fuel pump to the injection port,
An injection system for injecting a second fuel comprising the other of the fossil fuel and the alternative fuel at a predetermined position in the fuel path;
And a control unit for controlling the injection system,
The fuel injection valve injects layered in a state in which the first fuel pumped by the fuel pump and the second fuel injected by the injection system are alternately arranged,
The control unit controls the injection system so that both of the fuel layers made of the first fuel and the fuel layers made of the second fuel among the fuel layers injected from the fuel injection valve are at least two layers. Marine diesel engine.
제 1 항에 있어서,
상기 주입 계통은,
상기 연료 경로에 있어서의 소정의 제 1 주입 위치에 상기 제 2 연료를 주입하는 제 1 주입 계통과,
상기 연료 경로에 있어서 상기 제 1 주입 위치보다 상류측의 제 2 주입 위치에, 상기 제 2 연료를 주입하는 제 2 주입 계통을 갖고,
상기 연료 분사 밸브는, 상기 연료 펌프에 의해 압송되는 상기 제 1 연료, 상기 제 1 주입 계통에 의해 주입되는 상기 제 2 연료, 상기 연료 펌프에 의해 압송되는 상기 제 1 연료, 상기 제 2 주입 계통에 의해 주입되는 상기 제 2 연료, 및 상기 연료 펌프에 의해 압송되는 상기 제 1 연료의 차례로 나열한 연료층을 포함한 층상 액체를, 상기 연소실 내에 분사하는 것을 특징으로 하는 선박용 디젤 엔진.
The method of claim 1,
The injection system,
A first injection system for injecting the second fuel to a predetermined first injection position in the fuel path;
In the fuel path, a second injection system for injecting the second fuel at a second injection position upstream of the first injection position,
The fuel injection valve is provided to the first fuel pumped by the fuel pump, the second fuel injected by the first injection system, the first fuel pumped by the fuel pump, and the second injection system. A marine diesel engine, characterized in that a layered liquid including a fuel layer in sequence of the second fuel injected by the fuel pump and the first fuel pumped by the fuel pump is injected into the combustion chamber.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제 1 주입 계통에 의한 주입 기간과, 상기 제 2 주입 계통에 의한 주입 기간의 적어도 일부가 중첩되도록, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 따라, 상기 제 1 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍과, 상기 제 2 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박용 디젤 엔진.
The method of claim 2,
The control unit, according to the load of the marine diesel engine, the first injection system is the second fuel so that at least a part of the injection period by the first injection system and the injection period by the second injection system overlap. A marine diesel engine, characterized in that the timing of starting injection of the fuel and the timing of starting injection of the second fuel by the second injection system are controlled.
제 3 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제 1 주입 계통에 의해 주입된 상기 제 2 연료로 이루어지는 연료층과, 상기 제 2 주입 계통에 의해 주입된 상기 제 2 연료로 이루어지는 연료층 사이에 위치하고, 또한 상기 제 1 연료로 이루어지는 연료층의 양이, 그 제 1 연료의 1 회당의 분사량에 대해 일정한 비율이 되도록, 상기 제 1 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍과, 상기 제 2 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박용 디젤 엔진.
The method of claim 3,
The control unit is located between a fuel layer composed of the second fuel injected by the first injection system and a fuel layer composed of the second fuel injected by the second injection system, and is used as the first fuel. The timing at which the first injection system starts injection of the second fuel, and the second injection system starts the injection of the second fuel so that the amount of the formed fuel layer becomes a constant ratio with respect to the injection amount per injection of the first fuel. A marine diesel engine, characterized in that the timing of starting fuel injection is controlled.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 기초하여 소정의 대기 시간을 산출함과 함께, 산출된 대기 시간의 분만큼, 상기 제 1 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍을, 상기 제 2 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍보다 늦추는 것을 특징으로 하는 선박용 디젤 엔진.
The method according to claim 3 or 4,
The control unit calculates a predetermined waiting time based on the load of the marine diesel engine, and determines a timing at which the first injection system starts injection of the second fuel by the calculated waiting time. A marine diesel engine, characterized in that the second injection system is delayed from a timing at which the injection of the second fuel starts.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 기초하여 소정의 대기 시간을 산출함과 함께, 산출된 대기 시간의 분만큼, 상기 제 2 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍을, 상기 제 1 주입 계통이 상기 제 2 연료의 주입을 개시하는 타이밍보다 늦추는 것을 특징으로 하는 선박용 디젤 엔진.
The method according to claim 3 or 4,
The control unit calculates a predetermined waiting time based on the load of the marine diesel engine, and determines a timing at which the second injection system starts injection of the second fuel by the calculated waiting time. A marine diesel engine, characterized in that the first injection system is delayed from a timing at which the injection of the second fuel starts.
제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 선박용 디젤 엔진의 부하에 상관없이, 상기 제 1 주입 계통에 의한 상기 제 2 연료의 주입량과, 상기 제 2 주입 계통에 의한 상기 제 2 연료의 주입량의 비가 일정해지도록, 상기 제 1 주입 계통 및 상기 제 2 주입 계통을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박용 디젤 엔진.
The method according to any one of claims 2 to 6,
The control unit is configured such that the ratio of the injection amount of the second fuel by the first injection system and the injection amount of the second fuel by the second injection system becomes constant regardless of the load of the marine diesel engine. Marine diesel engine, characterized in that controlling the first injection system and the second injection system.
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