KR20200124603A - Diesel engine for ship - Google Patents
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Abstract
Description
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
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
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
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 "
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
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
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
(1) 주요 구성(1) Main composition
이하, 엔진 (1) 의 주요부에 대해 설명한다.Hereinafter, main parts of the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
(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
(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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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.
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
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
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 시간1 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)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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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