WO2012063686A1 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

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fuel
fuel oil
internal combustion
combustion engine
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村田　聡
純 樋口
高石　龍夫
赤川　裕和
信之介 長船
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三菱重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00—Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • F02M43/02—Pumps peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00—Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • F02M43/04—Injectors peculiar thereto

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine equipped with a plurality of fuel injection valves for each cylinder.
  • Patent Document 1 As a fuel injection device for an internal combustion engine equipped with a plurality of fuel injection valves for each cylinder, for example, the one disclosed in Patent Document 1 is known.
  • an engine exhaust emission control area (ECA) has been established from the viewpoint of environmental conservation, and NOx emission is restricted in this environmental control area.
  • ECA engine exhaust emission control area
  • exhaust gas regulations are scheduled to be further strengthened in the engine exhaust gas regulation area.
  • the fuel injection mode (operation mode) of the engine is changed from the injection of only the fuel oil as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 to the injection in which the fuel oil and water are multilayered or emulsion. To deal with it.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and can prevent the fuel injection pressure from being lowered, the combustibility from being deteriorated, and the performance of the internal combustion engine from being lowered, and the dust to be generated.
  • An object of the present invention is to provide a fuel injection device for an internal combustion engine that can prevent an increase in black smoke.
  • the fuel injection device for an internal combustion engine selectively injects fuel oil and an inert substance in a multilayer or emulsion form from a fuel injection valve or only fuel oil.
  • a fuel injection device for an internal combustion engine capable of fuel injection wherein the fuel injection valve is formed of a fuel oil and an inert substance in a multilayered form or an emulsion, or a plunger of a fuel injection pump that pressurizes and supplies fuel oil is pushed up
  • the cam includes a first cam used when pushing up a fuel oil and an inert substance in a multilayered form or an emulsion, and a second cam used when pushing up only the fuel oil. Yes.
  • the fuel injection device for an internal combustion engine when the fuel oil and the inert substance in a multilayer or emulsion form are injected into the cylinder liner from the fuel injection valve, When the plunger of the fuel injection pump is pushed up by the first cam and only fuel oil is injected into the cylinder liner from the fuel injection valve, the plunger is pushed up at a faster timing and at a higher speed than the first cam. The plunger of the fuel injection pump is pushed up by the second cam. As a result, it is possible to prevent the fuel injection pressure from decreasing, the combustibility from deteriorating, and the performance of the internal combustion engine from decreasing, and it is possible to prevent the increase of soot and black smoke.
  • a fuel injection device for an internal combustion engine selectively injects fuel oil and an inert substance in a multilayer or emulsion form from a fuel injection valve or only fuel oil.
  • a fuel injection device for an internal combustion engine capable of producing a fuel injection valve in which a fuel oil and an inert substance are in a multilayered or emulsion form, or a fuel injection pump that pressurizes and supplies fuel oil, and the fuel
  • a base end of a branch pipe is connected to the middle of the fuel / water supply pipe communicating with the injection valve, and an accumulator is connected to the tip of the branch pipe, and fuel oil and an inert substance are connected to the middle of the branch pipe.
  • a control valve that is closed when injecting a multi-layer or emulsion from the fuel injection valve and opened when only fuel oil is injected from the fuel injection valve is connected.
  • the control valve is opened and the fuel injection valve opens into the cylinder.
  • the injection pressure of the fuel oil injected into the fuel tank is increased (increased).
  • a fuel injection device for an internal combustion engine selectively injects fuel oil and an inert substance in a multilayer or emulsion form from a fuel injection valve or only fuel oil.
  • a fuel injection device for an internal combustion engine capable of performing a lift operation in two stages according to the pressure of control air supplied to the main nozzle and the sub nozzle, and opening the sub nozzle in a low lift state
  • a needle valve that opens both the main nozzle and the sub nozzle in a high lift state and injects a fuel oil and an inert substance in a multilayered or emulsion form.
  • the fuel injection device for an internal combustion engine when only the fuel oil is injected into the cylinder liner, the main nozzle is closed and the fuel oil is injected only from the sub nozzle. Become. As a result, it is possible to prevent the fuel injection pressure from decreasing, the combustibility from deteriorating, and the performance of the internal combustion engine from decreasing, and it is possible to prevent the increase of soot and black smoke.
  • a fuel injection device for an internal combustion engine selectively injects fuel oil and an inert substance in a multilayer or emulsion form from a fuel injection valve or only fuel oil.
  • a fuel injection device for an internal combustion engine wherein the fuel injection valve is a multilayer or emulsion of fuel oil and an inert substance, or at least two fuel injection pumps for supplying pressurized fuel oil A fuel oil and an inert substance in a multilayer or emulsion, or a fuel / water supply pipe for supplying fuel oil, and a fuel / water supply pipe connected to the fuel injection pump, Closed when injecting fuel oil and inert material in multilayer or emulsion form from the fuel injection valve, closed when injecting only fuel oil from the fuel injection valve That the control valve is connected.
  • the fuel injection device for an internal combustion engine when only the fuel oil is injected into the cylinder liner, the fuel oil pressurized from the two fuel injection pumps to the fuel injection valve Will be supplied. As a result, it is possible to prevent the fuel injection pressure from decreasing, the combustibility from deteriorating, and the performance of the internal combustion engine from decreasing, and it is possible to prevent the increase of soot and black smoke.
  • An internal combustion engine includes any one of the above-described fuel injection devices for the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine of the fifth aspect of the present invention even when only fuel oil is injected into the cylinder liner, the fuel injection pressure decreases, the combustibility deteriorates, and the performance of the internal combustion engine decreases.
  • This is equipped with (equipped with) a fuel injection device for an internal combustion engine that can prevent the increase of dust and black smoke.
  • the combustibility in the cylinder when only fuel oil is injected into the cylinder liner can be improved, and soot and black smoke discharged from the cylinder can be reduced.
  • a ship according to a sixth aspect of the present invention includes the internal combustion engine.
  • the ship of the sixth aspect of the present invention even when only fuel oil is injected into the cylinder liner, the fuel injection pressure decreases, the combustibility deteriorates, and the performance of the internal combustion engine decreases. It is equipped (equipped) with an internal combustion engine that can prevent dust and black smoke. Thereby, the fuel consumption of the whole ship can be improved, the cruising distance can be extended, and the smoke and black smoke discharged from the funnel (chimney) can be reduced.
  • the fuel injection device for an internal combustion engine it is possible to prevent the fuel injection pressure from being lowered, the combustibility to be deteriorated, and the performance of the internal combustion engine from being deteriorated, and the increase in soot and black smoke. There is an effect that can be prevented.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a fuel injection device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
  • 2 is a chart showing a relationship between a cam lift amount and a crank angle (cam angle) of the cam shown in FIG. 1.
  • It is a schematic block diagram which shows the fuel-injection apparatus of the internal combustion engine which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • It is a schematic block diagram which shows the fuel injection valve which concerns on 3rd Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows the state by which the main nozzle and the sub nozzle were closed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a chart showing a relationship between a cam lift amount and a crank angle (cam angle) of the cam shown in FIG.
  • the fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention is mounted on an internal combustion engine (not shown) such as a large marine diesel engine.
  • the fuel injection device 1 for an internal combustion engine sets the fuel injection mode (operation mode) of the main engine and the power generation engine before entering the engine exhaust gas regulation sea area from outside the engine exhaust gas regulation sea area.
  • the fuel oil-only injection as disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 is changed to the fuel oil-water injection in the form of multilayer or emulsion, and the engine exhaust gas regulation from within the engine exhaust gas regulation sea area is changed.
  • reference numeral 4 is a distributor
  • reference numeral 5 is a check valve
  • reference numeral 6 is a fuel / water supply pipe (high pressure pipe).
  • the configurations of the fuel injection pump 2, the fuel injection valve 3, the distributor 4, and the check valve 5 the configurations of known fuel injection pumps, fuel injection valves, distributors, and check valves can be used. There is no particular limitation.
  • the fuel injection pump 2 is a Bosch type fuel injection pump including a plunger 7 and a tappet 8, and is attached to the cam shaft 9 of each cylinder via a flange (not shown). ing.
  • the camshaft 9 includes an ECA internal cam (first cam) that pushes up the plunger 7 and the tappet 8 at the timing indicated by a solid line in FIG.
  • a cam 10 including an ECA external cam (second cam) that pushes up the plunger 7 and the tappet 8 at a timing indicated by a broken line is arranged so as to be aligned with the reverse cam.
  • the cam for ECA includes a cam lift amount and a crank angle (cam angle) suitable for injecting fuel oil and water in a multilayered or emulsion form as shown in FIGS.
  • the ECA external cam is a cam that pushes up the plunger 7 and the tappet 8 at a higher speed than the ECA internal cam.
  • the fuel injection device 1 for an internal combustion engine when the fuel oil and the inert substance in a multilayer or emulsion form are injected from the fuel injection valve 3 into the cylinder liner,
  • the plunger 7 of the fuel injection pump 2 is pushed up by the cam (first cam) and only the fuel oil is injected from the fuel injection valve 3 into the cylinder liner, it is faster than the ECA internal cam.
  • the plunger 7 of the fuel injection pump 2 is pushed up by the ECA external cam (second cam) that pushes up the plunger 7.
  • the ECA external cam second cam
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • the internal combustion engine fuel injection device 21 is provided with an ECA internal cam 22 instead of the cam 10, and is located between the check valve 5 and the distributor 4.
  • the base end (one end) of the branch pipe 23 is connected to the fuel / water supply pipe (high pressure pipe) 6, and the accumulator 24 is connected to the tip (other end) of the branch pipe 23.
  • This is different from the first embodiment described above. Since other components are the same as those of the first embodiment described above, description of these components is omitted here.
  • symbol is attached
  • the fuel oil and water are closed when the fuel oil and water in a multilayered or emulsion form are injected from the fuel injection valve 3, and are opened when only the fuel oil is injected from the fuel injection valve 3.
  • a control valve 25 is connected.
  • the fuel injection mode (operation mode) of the main engine and the power generation engine is a mode for injecting fuel oil and water in a multilayer or emulsion form from the fuel injection valve 3, or fuel oil. Is opened / closed by a command signal from a controller (not shown) that determines (obtains) whether or not only the fuel injection valve 3 is in a mode of injecting.
  • the control valve 25 is opened and the fuel injection valve 3 is connected to the inside of the cylinder.
  • the injection pressure of the fuel oil injected into the fuel tank is increased (increased).
  • FIGS. 4 is a schematic configuration diagram showing a fuel injection valve according to the present embodiment
  • FIG. 5 is a diagram showing a state in which fuel oil and water are injected in a multilayered or emulsion form
  • FIG. 6 is only fuel oil. It is a figure which shows the state which is injecting.
  • the fuel injection device 31 for the internal combustion engine according to the present embodiment is provided with a cam 22 for ECA (see FIG. 3) instead of the cam 10, and instead of the fuel injection valve 3.
  • a fuel injection valve 32 is provided. Since other components are the same as those of the first embodiment described above, description of these components is omitted here.
  • symbol is attached
  • the fuel injection valve 32 is a needle valve (needle valve) 33 as shown in FIG. 34, the fuel oil and water from the nozzle chamber 36 into the sub nozzle 37 and the main nozzle 38 are formed into a multilayer or emulsion, or the inflow of the fuel oil is blocked.
  • the fuel oil and water from the main nozzle 38 are made into a multilayer or emulsion, or the fuel oil injection is blocked.
  • the needle valve 33 is connected to the injection nozzle 34 as shown in FIG. L1 + L2 is lifted (lifted) from the seat surface 35, and the fuel oil and water in the form of a multilayer or emulsion are allowed to flow into the sub nozzle 37 and the main nozzle 38 from the inside of the nozzle chamber 36. Injection of fuel oil and water from the nozzle 38 in a multilayered or emulsion form is allowed.
  • the needle valve 33 is injected as shown in FIG.
  • the nozzle portion 34 is lifted by L1 from the seat surface 35, allows fuel oil to flow from the nozzle chamber 36 into the sub nozzle 37, and allows fuel oil injection only from the sub nozzle 37.
  • the fuel injection device 31 of the internal combustion engine when only the fuel oil is injected into the cylinder liner, the main nozzle 38 is closed and the fuel oil is injected only from the sub nozzle 37. .
  • the fuel injection pressure from decreasing, the combustibility from deteriorating, and the performance of the internal combustion engine from decreasing, and it is possible to prevent the increase of soot and black smoke.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • the fuel injection device 41 for the internal combustion engine according to the present embodiment is provided with a cam 22 for ECA in place of the cam 10 and includes two fuel injection pumps 2. It differs from that of the first embodiment. Since other components are the same as those of the first embodiment described above, description of these components is omitted here. In addition, the same code
  • the fuel injection pump 2 uses both when injecting only fuel oil from the fuel injection valve 3, and injects fuel oil and water from the fuel injection valve 3 in a multilayer or emulsion form.
  • only one in this embodiment, the left side in FIG. 7 is used. That is, when injecting fuel oil and water in a multilayered or emulsion form from the fuel injection valve 3, the fuel rack of the fuel injection pump 2 on the other side (in this embodiment, the right side in FIG. 7) ( (Not shown) of the fuel / water supply pipe 42 for supplying the other fuel injection pump 2 with fuel oil and water in a multi-layered or emulsion form.
  • the control valve 43 connected in the middle is closed.
  • the rack position of the fuel rack of the other fuel injection pump 2 and the control valve 43 are those in which the fuel injection mode (operation mode) of the main engine and the power generation engine is a multilayer or emulsion of fuel oil and water. It is operated and opened / closed by a command signal from a controller (not shown) for judging (obtaining) whether it is a mode for injecting from the fuel injection valve 3 or a mode for injecting only fuel oil from the fuel injection valve 3. It has become.
  • the fuel injection device 41 for an internal combustion engine when only fuel oil is injected into the cylinder liner, the fuel oil pressurized from the two fuel injection pumps 2 is supplied to the fuel injection valve 3. Will be supplied. As a result, it is possible to prevent the fuel injection pressure from decreasing, the combustibility from deteriorating, and the performance of the internal combustion engine from decreasing, and it is possible to prevent the increase of soot and black smoke.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified and changed as necessary.
  • a case where two fuel injection valves 3 are provided for each fuel injection pump 2 has been described as a specific example, but the number of fuel injection valves 3 is different for each fuel injection pump 2.
  • the present invention is not limited by the number of fuel injection valves 3.
  • other inert substances can be used instead of water.
  • the fuel injection valve 3 at least one that injects only fuel oil and one that injects fuel oil and water in a multilayered or emulsion form is mounted on each cylinder at least one You may comprise so that a fuel-injection valve can be switched according to the fuel-injection mode (operation mode) of a main engine and a power generation engine. Furthermore, when the internal combustion engine itself is an electronically controlled engine and only fuel oil is injected from the fuel injection valve 3, control may be performed to increase (increase) the fuel oil injection pressure.

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Abstract

燃料油のみをシリンダライナ内に噴射する場合でも、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下することを防止するとともに、煤塵や黒煙の増加を防止する。燃料噴射弁（３）から燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを、または燃料油のみを選択的に噴射させることができる内燃機関の燃料噴射装置（１）であって、前記燃料噴射弁（３）に燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったもの、または燃料油を加圧して供給する燃料噴射ポンプ（２）のプランジャ（７）を突き上げるカム（１０）が、燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを突き上げる際に使用される第１のカムと、燃料油のみを突き上げる際に使用される第２のカムとを備えている。

Description

内燃機関の燃料噴射装置
　本発明は、シリンダ毎に複数個の燃料噴射弁を装着した内燃機関の燃料噴射装置に関するものである。
　シリンダ毎に複数個の燃料噴射弁を装着した内燃機関の燃料噴射装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
特公平８－１１９４５号公報 特許第３６１５２６０号公報
　さて近年においては、環境保全の観点から、エンジン排ガス規制海域（ＥＣＡ：Emission Control Area）が定められ、この環境規制海域内においては、ＮＯｘの排出が制限されている。
　また、エンジン排ガス規制海域内においては、近い将来、排気ガスのさらなる規制強化が予定されており、新たな規制を遵守するためには、エンジン排ガス規制海域内に入る前に、例えば、主機および発電機関の燃料噴射モード（運転モード）を、上記特許文献１および特許文献２に開示されているような、燃料油のみの噴射から燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものの噴射に変更して対処することになる。
　しかしながら、上記特許文献１および特許文献２に開示されたもののように、燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものを噴射させる燃料噴射弁では、一回の噴射量が増加するため、各噴孔の孔径を、燃料油のみを噴射する燃料噴射弁の噴孔の孔径よりも大きくしなければならない。そのため、上記特許文献１および特許文献２に開示されたものでは、エンジン排ガス規制海域内からエンジン排ガス規制海域外に出て、主機および発電機関の燃料噴射モード（運転モード）を、燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものの噴射から、燃料油のみの噴射に変更した場合、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下するとともに、煤塵や黒煙が増加してしまうおそれがある。
　本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下することを防止することができるとともに、煤塵や黒煙の増加を防止することができる内燃機関の燃料噴射装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
　本発明の第１の態様に係る内燃機関の燃料噴射装置は、燃料噴射弁から燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを、または燃料油のみを選択的に噴射させることができる内燃機関の燃料噴射装置であって、前記燃料噴射弁に燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったもの、または燃料油を加圧して供給する燃料噴射ポンプのプランジャを突き上げるカムが、燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを突き上げる際に使用される第１のカムと、燃料油のみを突き上げる際に使用される第２のカムとを備えている。
　本発明の第１の態様に係る内燃機関の燃料噴射装置によれば、燃料噴射弁から燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものをシリンダライナ内に噴射する場合には、第１のカムにより燃料噴射ポンプのプランジャが突き上げられ、燃料噴射弁から燃料油のみをシリンダライナ内に噴射する場合には、第１のカムよりも早いタイミングで、かつ、速い速度でプランジャを突き上げる第２のカムにより燃料噴射ポンプのプランジャが突き上げられることになる。
　これにより、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下することを防止することができるとともに、煤塵や黒煙の増加を防止することができる。
　本発明の第２の態様に係る内燃機関の燃料噴射装置は、燃料噴射弁から燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを、または燃料油のみを選択的に噴射させることができる内燃機関の燃料噴射装置であって、前記燃料噴射弁に燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったもの、または燃料油を加圧して供給する燃料噴射ポンプと、前記燃料噴射弁とを連通する燃料・水供給管の途中に枝管の基端が接続され、該枝管の先端にアキュームレータが接続されているとともに、前記枝管の途中に、燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを前記燃料噴射弁から噴射させる際に閉じられ、燃料油のみを前記燃料噴射弁から噴射させる際に開かれる制御弁が接続されている。
　本発明の第２の態様に係る内燃機関の燃料噴射装置によれば、燃料噴射弁から燃料油のみをシリンダライナ内に噴射する場合には、制御弁が開かれて、燃料噴射弁からシリンダ内に噴射される燃料油の噴射圧力が上昇させられる（増加させられる）ことになる。
　これにより、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下することを防止することができるとともに、煤塵や黒煙の増加を防止することができる。
　本発明の第３の態様に係る内燃機関の燃料噴射装置は、燃料噴射弁から燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを、または燃料油のみを選択的に噴射させることができる内燃機関の燃料噴射装置であって、前記燃料噴射弁が、メインノズルおよびサブノズルと、供給される制御空気の圧力に応じて二段階にリフト動作し、低リフト状態のときにサブノズルを開いて燃料油を噴射させるとともに、高リフト状態のときにメインノズルおよびサブノズルの双方を開いて燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを噴射させる針弁とを備えている。
　本発明の第３の態様に係る内燃機関の燃料噴射装置によれば、燃料油のみをシリンダライナ内に噴射する場合には、メインノズルが閉じられ、サブノズルのみから燃料油が噴射されることになる。
　これにより、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下することを防止することができるとともに、煤塵や黒煙の増加を防止することができる。
　本発明の第４の態様に係る内燃機関の燃料噴射装置は、燃料噴射弁から燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを、または燃料油のみを選択的に噴射させることができる内燃機関の燃料噴射装置であって、前記燃料噴射弁に燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったもの、または燃料油を加圧して供給する少なくとも二台の燃料噴射ポンプと、これら燃料噴射ポンプに燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったもの、または燃料油を供給する燃料・水供給管と、前記燃料・水供給管の途中に接続されて、燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを前記燃料噴射弁から噴射させる際に閉じられ、燃料油のみを前記燃料噴射弁から噴射させる際に開かれる制御弁が接続されている。
　本発明の第４の態様に係る内燃機関の燃料噴射装置によれば、燃料油のみをシリンダライナ内に噴射する場合には、燃料噴射弁に二台の燃料噴射ポンプから加圧された燃料油が供給されることになる。
　これにより、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下することを防止することができるとともに、煤塵や黒煙の増加を防止することができる。
　本発明の第５の態様に係る内燃機関は、上記いずれかの内燃機関の燃料噴射装置を具備している。
　本発明の第５の態様に係る内燃機関によれば、燃料油のみをシリンダライナ内に噴射する場合でも、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下することを防止することができるとともに、煤塵や黒煙の増加を防止することができる内燃機関の燃料噴射装置を搭載（装備）していることになる。
　これにより、燃料油のみをシリンダライナ内に噴射する場合のシリンダ内における燃焼性を向上させることができ、シリンダ内から排出される煤煙および黒煙を低減させることができる。
　本発明の第６の態様に係る船舶は、上記内燃機関を具備している。
　本発明の第６の態様に係る船舶によれば、燃料油のみをシリンダライナ内に噴射する場合でも、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下することを防止することができるとともに、煤塵や黒煙の増加を防止することができる内燃機関を搭載（装備）していることになる。
　これにより、船舶全体の燃費を向上させることができ、航続距離を延ばすことができるとともに、ファンネル（煙突）から排出される煤煙および黒煙を低減させることができる。
　本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置によれば、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下することを防止することができるとともに、煤塵や黒煙の増加を防止することができるという効果を奏する。
本発明の第１実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。 図１に示すカムのカムリフト量とクランク角度（カム角度）との関係を示す図表である。 本発明の第２実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁を示す概略構成図であって、メインノズルおよびサブノズルが閉じられた状態を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁を示す概略構成図であって、燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものを噴射させている状態を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁を示す概略構成図であって、燃料油のみを噴射させている状態を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。 本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置の作用説明図である。 本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置の作用説明図である。
〔第１実施形態〕
　本発明の第１実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置について、図１および図２を参照しながら説明する。
　図１は本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図、図２は図１に示すカムのカムリフト量とクランク角度（カム角度）との関係を示す図表である。
　なお、本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置は、舶用大型ディーゼル機関等の内燃機関（図示せず）に搭載されるものである。
　図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置１は、エンジン排ガス規制海域外からエンジン排ガス規制海域内に入る前に、主機および発電機関の燃料噴射モード（運転モード）を、例えば、上記特許文献１に開示されているような、燃料油のみの噴射から、燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものの噴射に変更し、エンジン排ガス規制海域内からエンジン排ガス規制海域外に出る際に、主機および発電機関の燃料噴射モード（運転モード）を、燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものの噴射から、燃料油のみの噴射に変更することができる燃料噴射装置であり、一台の燃料噴射ポンプ２と、少なくとも一本（本実施形態では二本）の燃料噴射弁３とを備えており、各シリンダに対して一組ずつ配置されている。
　なお、図１中の符号４は分配器、符号５は逆止弁、符号６は燃料・水供給管（高圧管）である。また、燃料噴射ポンプ２、燃料噴射弁３、分配器４、および逆止弁５の構成としては、公知の燃料噴射ポンプ、燃料噴射弁、分配器、および逆止弁の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
　さて、本実施形態に係る燃料噴射ポンプ２は、プランジャ７とタペット８とを備えたボッシュ形の燃料噴射ポンプであり、各シリンダのカム軸９上にフランジ（図示せず）を介して取付けられている。
　カム軸９には、エンジン排ガス規制海域内において、図２に実線で示すタイミングでプランジャ７およびタペット８を突き上げるＥＣＡ内用のカム（第１のカム）と、エンジン排ガス規制海域外において、図２に破線で示すタイミングでプランジャ７およびタペット８を突き上げるＥＣＡ外用のカム（第２のカム）とを備えたカム１０が、後進用のカムと並ぶようにして配置されている。
　ＥＣＡ内用のカムは、例えば、図８や図９に示すような、燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものを噴射させるのに適したカムリフト量とクランク角度（カム角度）との関係を有するカムであり、ＥＣＡ外用のカムは、ＥＣＡ内用のカムよりも速い速度でプランジャ７およびタペット８を突き上げるカムである。
　本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置１によれば、燃料噴射弁３から燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものをシリンダライナ内に噴射する場合には、ＥＣＡ内用のカム（第１のカム）により燃料噴射ポンプ２のプランジャ７が突き上げられ、燃料噴射弁３から燃料油のみをシリンダライナ内に噴射する場合には、ＥＣＡ内用のカムよりも速い速度でプランジャ７を突き上げるＥＣＡ外用のカム（第２のカム）により燃料噴射ポンプ２のプランジャ７が突き上げられることになる。
　これにより、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下することを防止することができるとともに、煤塵や黒煙の増加を防止することができる。
〔第２実施形態〕
　本発明の第２実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置について、図３を参照しながら説明する。
　図３は本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。
　図３に示すように、本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置２１は、カム１０の代わりにＥＣＡ内用のカム２２が設けられ、逆止弁５と分配器４との間に位置する燃料・水供給管（高圧管）６の途中に枝管２３の基端（一端）が接続されるとともに、枝管２３の先端（他端）にアキュームレータ（蓄圧器）２４が接続されているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
　なお、上述した第１実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
　枝管２３の途中には、燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものを燃料噴射弁３から噴射させる際に閉じられ、燃料油のみを燃料噴射弁３から噴射させる際に開かれる制御弁２５が接続されている。また、制御弁２５は、主機および発電機関の燃料噴射モード（運転モード）が、燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものを燃料噴射弁３から噴射させるモードなのか、あるいは燃料油のみを燃料噴射弁３から噴射させるモードなのかを判断（把握）する制御器（図示せず）からの指令信号により開閉されるようになっている。
　本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置２１によれば、燃料噴射弁３から燃料油のみをシリンダライナ内に噴射する場合には、制御弁２５が開かれて、燃料噴射弁３からシリンダ内に噴射される燃料油の噴射圧力が上昇させられる（増加させられる）ことになる。
　これにより、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下することを防止することができるとともに、煤塵や黒煙の増加を防止することができる。
〔第３実施形態〕
　本発明の第３実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置について、図４から図６を参照しながら説明する。
　図４は本実施形態に係る燃料噴射弁を示す概略構成図、図５は燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものを噴射させている状態を示す図、図６は燃料油のみを噴射させている状態を示す図である。
　図４から図６に示すように、本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置３１は、カム１０の代わりにＥＣＡ内用のカム２２（図３参照）が設けられ、燃料噴射弁３の代わりに燃料噴射弁３２が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
　なお、上述した第１実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
　燃料噴射弁３２は、ＥＣＡ内用のカム２２によりプランジャ７およびタペット８が突き上げられずに燃料圧力が上昇していない場合、図４に示すように、針弁（ニードル弁）３３が噴射ノズル部３４のシート面３５に着座して、ノズル室３６内からサブノズル３７およびメインノズル３８への燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったもの、あるいは燃料油の流入を遮断し、サブノズル３７およびメインノズル３８からの燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったもの、あるいは燃料油の噴射を遮断する。
　ＥＣＡ内用のカム２２によりプランジャ７およびタペット８が突き上げられて燃料圧力が上昇し、かつ、頂部に作動空気が供給された場合、図５に示すように、針弁３３が噴射ノズル部３４のシート面３５からＬ１＋Ｌ２だけ持ち上げられ（リフトさせられ）、ノズル室３６内からサブノズル３７およびメインノズル３８への燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったもの流入を許容し、サブノズル３７およびメインノズル３８からの燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったもの噴射が許容される。
　ＥＣＡ内用のカム２２によりプランジャ７およびタペット８が突き上げられて燃料圧力が上昇し、かつ、頂部への作動空気の供給が遮断されている場合、図６に示すように、針弁３３が噴射ノズル部３４のシート面３５からＬ１だけ持ち上げられ、ノズル室３６内からサブノズル３７への燃料油の流入を許容し、サブノズル３７からのみの燃料油の噴射が許容されるように構成されている。
　本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置３１によれば、燃料油のみをシリンダライナ内に噴射する場合には、メインノズル３８が閉じられ、サブノズル３７のみから燃料油が噴射されることになる。
　これにより、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下することを防止することができるとともに、煤塵や黒煙の増加を防止することができる。
〔第４実施形態〕
　本発明の第４実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置について、図７を参照しながら説明する。
　図７は本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。
　図７に示すように、本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置４１は、カム１０の代わりにＥＣＡ内用のカム２２が設けられ、燃料噴射ポンプ２を二台備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
　なお、上述した第１実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
　本実施形態に係る燃料噴射ポンプ２は、燃料噴射弁３から燃料油のみを噴射させる際、双方が使用され、燃料噴射弁３から燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものを噴射させる際、一方（本実施形態では、図７において左方）のみが使用されるように構成されている。すなわち、燃料噴射弁３から燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものを噴射させる際には、他方（本実施形態では、図７において右方）の燃料噴射ポンプ２の燃料ラック（図示せず）のラック位置が「０（零）」とされ、かつ、他方の燃料噴射ポンプ２に燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものを供給する燃料・水供給管４２の途中に接続された制御弁４３が閉じられるようになっている。また、他方の燃料噴射ポンプ２の燃料ラックのラック位置、および制御弁４３は、主機および発電機関の燃料噴射モード（運転モード）が、燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものを燃料噴射弁３から噴射させるモードなのか、あるいは燃料油のみを燃料噴射弁３から噴射させるモードなのかを判断（把握）する制御器（図示せず）からの指令信号により操作・開閉されるようになっている。
　本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置４１によれば、燃料油のみをシリンダライナ内に噴射する場合には、燃料噴射弁３に二台の燃料噴射ポンプ２から加圧された燃料油が供給されることになる。
　これにより、燃料噴射圧力が低下し、燃焼性が悪化して、内燃機関の性能が低下することを防止することができるとともに、煤塵や黒煙の増加を防止することができる。
　なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更実施可能である。
　例えば、上述した実施形態では、燃料噴射弁３が燃料噴射ポンプ２毎に二個ずつ設けられているものを具体例として挙げて説明したが、燃料噴射弁３の個数は、燃料噴射ポンプ２毎に三個ずつ、四個ずつ設ける等してもよく、燃料噴射弁３の個数によって本発明が限定されることはない。
　また、上述した実施形態において、水の代わりにその他の不活性物質を使用することもできる。
　さらに、燃料噴射弁３として、燃料油のみを噴射させるものと、燃料油と水とが多層状もしくはエマルジョンになったものを噴射させるものとを、各シリンダに対して少なくとも一本ずつ装着し、主機および発電機関の燃料噴射モード（運転モード）に応じて燃料噴射弁を切り換えできるように構成してもよい。
　さらにまた、内燃機関自体を電子制御式のエンジンとし、燃料噴射弁３から燃料油のみを噴射させる際には、燃料油の噴射圧力を上昇させる（増加させる）ように制御してもよい。
　１　内燃機関の燃料噴射装置
　２　燃料噴射ポンプ
　３　燃料噴射弁
　６　燃料・水供給管
　７　プランジャ
１０　カム
２１　内燃機関の燃料噴射装置
２２　ＥＣＡ内用のカム（第１のカム）
２３　枝管
２４　アキュームレータ
２５　制御弁
３１　内燃機関の燃料噴射装置
３２　燃料噴射弁
３３　針弁
３７　サブノズル
３８　メインノズル
４１　内燃機関の燃料噴射装置
４２　燃料・水供給管
４３　制御弁

Claims (6)

  1. 　燃料噴射弁から燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを、または燃料油のみを選択的に噴射させることができる内燃機関の燃料噴射装置であって、
    　前記燃料噴射弁に燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったもの、または燃料油を加圧して供給する燃料噴射ポンプのプランジャを突き上げるカムが、燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを突き上げる際に使用される第１のカムと、燃料油のみを突き上げる際に使用される第２のカムとを備えている内燃機関の燃料噴射装置。
  2. 　燃料噴射弁から燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを、または燃料油のみを選択的に噴射させることができる内燃機関の燃料噴射装置であって、
    　前記燃料噴射弁に燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったもの、または燃料油を加圧して供給する燃料噴射ポンプと、前記燃料噴射弁とを連通する燃料・水供給管の途中に枝管の基端が接続され、該枝管の先端にアキュームレータが接続されているとともに、前記枝管の途中に、燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを前記燃料噴射弁から噴射させる際に閉じられ、燃料油のみを前記燃料噴射弁から噴射させる際に開かれる制御弁が接続されている内燃機関の燃料噴射装置。
  3. 　燃料噴射弁から燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを、または燃料油のみを選択的に噴射させることができる内燃機関の燃料噴射装置であって、
    　前記燃料噴射弁が、メインノズルおよびサブノズルと、供給される制御空気の圧力に応じて二段階にリフト動作し、低リフト状態のときにサブノズルを開いて燃料油を噴射させるとともに、高リフト状態のときにメインノズルおよびサブノズルの双方を開いて燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを噴射させる針弁とを備えている内燃機関の燃料噴射装置。
  4. 　燃料噴射弁から燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを、または燃料油のみを選択的に噴射させることができる内燃機関の燃料噴射装置であって、
    　前記燃料噴射弁に燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったもの、または燃料油を加圧して供給する少なくとも二台の燃料噴射ポンプと、
    　これら燃料噴射ポンプに燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったもの、または燃料油を供給する燃料・水供給管と、
    　前記燃料・水供給管の途中に接続されて、燃料油と不活性物質とが多層状もしくはエマルジョンになったものを前記燃料噴射弁から噴射させる際に閉じられ、燃料油のみを前記燃料噴射弁から噴射させる際に開かれる制御弁が接続されている内燃機関の燃料噴射装置。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置を具備している内燃機関。
  6. 　請求項５に記載の内燃機関を具備している船舶。
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