JP2668026B2 - ディーゼルエンジンの燃料噴射装置 - Google Patents
ディーゼルエンジンの燃料噴射装置Info
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- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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Description
とを混合噴射して燃焼を行わせる、所謂水噴射型ディー
ゼルエンジンに好適な、ディーゼルエンジンの燃料噴射
装置に関する。
謂筒内噴射圧縮着火によって行われるため、排ガスに含
まれる各成分の生成メカニズムがガソリン予混合燃焼の
場合と異なったものとなる。すなわち、ディーゼルエン
ジンでは、一般的に燃焼が空気過剰の状態で行なわれ、
HCとCOとの排出濃度が比較的低水準になるのに対
し、燃焼温度が高くなることからNOxが多量に発生す
る。また、噴射燃焼が行なわれ、燃料蒸気又は極端な過
濃度混合気が局所的に高温度雰囲気に晒される結果、燃
料分子が熱分解されて炭素粒子が形成されやすい。この
ため、排ガス中に多量のすすを排出させるという問題が
ある。特に、高負荷時には、燃焼温度が高くなりNOx
の発生が促進され、また、低負荷時と比べて燃料密度が
高くなることから、上記炭素粒子が再び空気に触れる機
会が減少し、より多くのすすが排出されるようになる。
室内に燃料と水とを混合噴射して燃焼を行わせる、所謂
水噴射型のディーゼルエンジンが提案されている。この
水噴射型ディーゼルエンジンでは、燃料噴射時に燃料と
共に水が燃焼室内に噴射されるので、まず、燃焼温度が
低下してNOxの発生が抑制される。また、水の気化に
よる小爆発、つまり、水の発散現象が起こり、燃焼室内
に渦流が生成され、燃焼効率が向上してすすの発生が抑
制される。更に、この燃焼効率の向上は燃費を改善させ
ることになる。
ディーゼルエンジンの燃料噴射装置では、水噴射がエン
ジンの運転状態に係わりなく常時行われているために、
例えば、低温時には、燃料混合気への着火性を低下させ
エンジンの始動を困難にさせると共に、始動後には白煙
を排出するという問題がある。また、燃料に対して空気
密度が高くなりすすの排出が低減される低温時、或い
は、NOxとすすとの排出濃度が共に低下する低負荷時
等にも水噴射が行われ、水と水噴射装置とが必ずしも効
率的に使用されていないという問題がある。
なされたもので、低温始動性を向上させ、また、始動後
の白煙の排出を防止すると共に、水と水噴射装置とを効
率的に作動させてNOxとすすとの排出を抑制するよう
に図ったディーゼルエンジンの燃料噴射装置を提供する
ことを目的とする。
めに、本発明によれば、燃料を圧送する燃料ポンプと、
水を圧送する水ポンプと、前記燃料ポンプ及び前記水ポ
ンプにより圧送された燃料及び水をエンジンの燃焼室内
に噴射する燃料噴射ノズルと、前記燃料ポンプから圧送
される燃料量を変化させる燃料量変化手段と、前記水ポ
ンプから圧送される水量を変化させる水量変化手段と、
前記エンジンの運転状態に基づいて前記燃料量変化手段
を制御する燃料量制御手段と、前記エンジンの温度を検
出するエンジン温度センサと、大気温度を検出する大気
温度センサと、前記エンジンの負荷を検出するエンジン
負荷センサと、前記エンジン温度センサにより検出され
たエンジン温度が予め定められた第1設定温度より低い
とき水の圧送を停止すべく前記水量変化手段を制御する
と共に、前記エンジン温度が前記第1設定温度以上のと
き前記大気温度センサにより検出された大気温度及び前
記負荷センサにより検出されたエンジン負荷に基づいて
水の圧送を停止或いは圧送量を可変とすべく前記水量変
化手段を制御する水量制御手段とを備えたことを特徴と
するディーゼルエンジンの燃料噴射装置が提供される。
好ましくは、前記水量制御手段は、前記大気温度センサ
により検出された大気温度が予め定められた第2設定温
度より低いときには、前記大気温度が前記第2設定温度
以上のときに比べてより高いエンジン負荷から水の圧送
を開始すべく前記水量変化手段を制御することが望まし
い。
められた第1設定温度より低いとき、水量変化手段を制
御して水の圧送を停止させることによって、エンジン始
動時の低温始動性を向上させ、低温始動後又は暖機運転
時の白煙排出を低減させる。また、水量制御手段が、エ
ンジン温度検出値が前記第1設定温度以上のとき、大気
温度検出値及びエンジン負荷検出値に基づいて水量変化
手段を制御し、水の圧送を停止或いは圧送量を可変とさ
せ、より好ましくは(請求項2の発明)、大気温度検出
値が予め定められた第2設定温度より低いときには、大
気温度検出値が第2設定温度以上のときに比べてより高
いエンジン負荷から水の圧送を開始させることによっ
て、大気温度及びエンジン負荷に応じた適切な水量を設
定可能にする。
細に説明する。図1は、本発明のディーゼルエンジンの
燃料噴射装置の具体的構成を示す。図1において符号1
は、例えば、4サイクルの水噴射型ディーゼルエンジン
の、図示しないシリンダヘッドにシリンダ毎に取り付け
られ、燃焼室内に燃料と水とを混合噴射する燃料噴射ノ
ズルを示す。
ホルダ2には、その中心線上に大径のスプリング収容室
3と小径のロッド孔4とが上下に連続して穿設されてい
る。つまり、スプリング収容室3がノズルホルダ2の上
面に開口し、ロッド孔4がノズルホルダ2の下面に開口
している。ロッド孔4には、円柱状に形成されその上部
に円板状のスプリング座5を一体に備えて成るプッシュ
ロッド6が、スプリング収容室3側から慴動自在に嵌挿
されている。スプリング収容室3の開口端にはアジャス
トスクリュウ8が挿入螺合される一方、スプリング座5
とアジャストスクリュウ8との間にはプッシャスプリン
グ7が介装され、プッシュロッド6を図示下方に付勢し
ている。このプッシャスプリング7の付勢力は、アジャ
ストスクリュウ8を回動させることにより調整すること
ができる。また、ノズルホルダ2の上部には、水パイプ
30と燃料パイプ31とを接続する接続端9,10が、
夫々突出形成されている。
は、その下部に2つの円板状の空洞部、つまり、水溜り
12と燃料溜り13とが上下2層に設けられ、また、ノ
ズル11の上面から水溜り12を貫通して燃料溜り13
に開口するガイドホール14が穿設されている。このガ
イドホール14はノズルホルダ2のロッド孔4より大径
に形成され、ガイドホール14内にはノズルニードル1
5が上方から慴動自在に且つ液密に嵌挿されている。ノ
ズルニードル15はその下端部が錐形に形成される一
方、上端部にはロッド孔4に嵌挿できる円柱状の突出端
16が形成されている。ノズル11の下端部にはその先
端が略半球形状の凸部17が突出形成され、凸部17の
先端には燃料と水とを燃焼室内に所要角度で噴射する噴
口18が複数個だけ穿設されている。また、各噴口18
は夫々、凸部17内に穿設された連通孔19に連通し、
連通孔19は燃料溜り13に開口している。
20に嵌合され、リテイニングナット20がノズルホル
ダ2に螺合されて、ノズル11がノズルホルダ2に液密
に取り付けられている。ここで、ノズル11の上面とノ
ズルホルダ2の下面とは密接している一方、ノズルニー
ドル15の突出端16がロッド孔4に嵌挿されてプッシ
ュロッド6に当接し、ノズルニードル15がプッシャス
プリング7によって常時下方に付勢されている。これに
より、ノズルニードル15の錐形部14aが連通孔19
の開口端19aに当接し、本燃料噴射ノズル1を閉弁さ
せる。また、ノズル11の噴口18は、リテイニングナ
ット20の下端部に形成された開口21を挿通し、燃焼
室内に臨んで突出している。
ルホルダ2の接続端10は、ノズル11とノズルホルダ
2とに連続して穿設されたフィードホール22によって
連通され、フィードホール22は水溜り12を貫通して
いる。また、ノズル11の水溜り12とノズルホルダ2
の接続端9は、ノズル11とノズルホルダ2とに連続し
て穿設されたフィードホール23によって連通され、こ
のフィードホール23には接続端9から水溜り12への
水流のみを許容する逆止弁24が介装されている。
には、夫々、水パイプ30と燃料パイプ31とを介して
水ポンプ40と燃料ポンプ70とが接続されている。ま
ず、水ポンプ40は、図2に示されるように、所謂列型
の容量型ポンプで構成され、ポンプハウジング41の下
部には、図示しないクランクシャフトに連動するカムシ
ャフト42がベアリング43を介して回動自在に軸支さ
れ、このカムシャフト42にはカム44が一体に形成さ
れている。カム44の上方には、ポンプハウジング41
に慴動自在に嵌挿されたタベット45が配設され、この
タベット45には、カム44のカム面を転動するタベッ
トローラ46が回動自在に軸支されている。タベット4
5の上端部にはプランジャ47が固着され、プランジャ
47はカム44の回動によりタベット45と一体に上下
に往復運動する。プランジャ47の下部に形成されたロ
ワスプリングシート48とポンプハウジング41に固着
されたアッパスプリングシート49との間にはプランジ
ャスプリング50が介装され、プランジャ47がこのプ
ランジャスプリング50によって常時下方に付勢されて
いる。プランジャ47の上部は、略円筒状のコントロー
ルスリーブ51の中に上下に慴動自在に且つ回動自在に
嵌挿され、また、コントロールスリーブ51の上部はポ
ンプハウジング41に回動自在に嵌挿されている。コン
トロールスリーブ51の外周面にはピニオンギア52が
形成され、このピニオンギア52は、ポンプハウジング
41の中を慴動自在に挿通するラック53と噛合してい
る。このため、コントロールスリーブ51はラック53
に駆動されてポンプハウジング41とプランジャ47と
に対して回動自在である。そして、コントロールスリー
ブ51内のプランジャ47の上方空間が、水ポンプ40
のシリンダ室66を形成している。
旋状の溝、つまり、コントロールグルーブ54が形成さ
れる一方、コントロールスリーブ51の側壁にはフィー
ドホール55,55が穿設され、これらフィードホール
55,55の内側開口端は、プランジャ47が下死点に
あるとき、プランジャ47の上端面と略面一である。ま
た、ポンプハウジング41にはコントロールスリーブ5
1を囲んで水溜り56が形成され、水溜り56にはフィ
ードホール55,55の外側開口端が開口し、水溜り5
6は水供給口68に連通している。すなわち、水供給口
68とフィードホール55,55とは、コントロールス
リーブ51の回動位置に係わりなく水溜り56を介して
常時連通している。
デリバリバルブホルダ57が液密に固着され、デリバリ
バルブホルダ57の内部にはバルブ収容室58が設けら
れている。このバルブ収容室58には、デリバリバルブ
60とデリバリバルブスプリング59とが収容されてい
る。バルブ収容室58とシリンダ室66はバルブガイド
孔67により連通され、バルブガイド孔67にはデリバ
リバルブ60のガイド部61が慴動自在に嵌挿されてい
る。また、バルブガイド孔67のバルブ収容室58側の
開口端には、デリバリバルブ60の円錐状のバルブ部6
2がデリバリバルブスプリング59に付勢されて当接
し、デリバリバルブ60が閉弁される。また、バルブ収
容室58とシリンダ室66とはバイパス路63によって
も連通され、バイパス路63にはバルブ収容室58から
シリンダ室66への水流のみを許容する逆止弁64が介
装されている。バルブ収容室58は水ポンプ40の吐出
口65に連通し、デリバリバルブ60が開弁するとシリ
ンダ室66と吐出口65とが連通する。
ように、ラックアクチュエータ(水噴射量変化手段)8
0が装着されている。ラックアクチュエータ80は、コ
ントローラ(制御手段)90に電気的に接続されコント
ローラ90の電気信号により制御されて、水ポンプ40
のラック53を所要位置にまで移動させることができ
る。すなわち、ラックアクチュエータ80はコントロー
ラ90に制御されて、後述するように、ラック53,ピ
ニオンギア52を介してプランジャ51を回動させ、水
ポンプ40の吐出量を零から、少なくとも最大エンジン
負荷Lmax.時の噴射量にまで連続的に変化させることが
できる。
ように、水ポンプ40と同様の列型の容量型ポンプで構
成されている。従って、ここではその詳細な説明を省略
するが、後述するように、カム71がカム44とは異な
った形状に形成されている。また、上述した燃料噴射ノ
ズル1,水ポンプ40,燃料ポンプ70に対しては、水
腐食を防止するため、耐食材料の採用やメッキ処理等の
防錆処理などが適宜に施されている。
に、ラックアクチュエータ81が装着されている。ラッ
クアクチュエータ81もコントローラ90に電気的に接
続され、コントローラ90の電気信号により制御され
て、水ポンプ40のラックアクチュエータ80の場合と
同様に、燃料ポンプ70の吐出量を零から、少なくとも
最大エンジン負荷Lmax.時の燃料噴射量と水噴射量との
合計分の吐出量にまで連続的に変化させることができ
る。
の回転数を検出するエンジン回転数センサ91,エンジ
ンの負荷を検出するエンジン負荷センサ92,大気温度
を検出する大気温度センサ93,エンジン冷却水の温度
を検出する冷却水温度センサ94等が接続され、エンジ
ン回転数センサ91が検出したエンジン回転数Ne ,エ
ンジン負荷センサ92が検出したエンジン負荷L,大気
温度センサ93が検出した大気温度Ta ,冷却水温度セ
ンサ94が検出したエンジン冷却水温度Tw 等がコント
ローラ90に入力されている。つまり、エンジン回転数
センサ91とエンジン負荷センサ92と大気温度センサ
93と冷却水温度センサ94とによりエンジン運転状態
検出手段が構成され、コントローラ90はこれらのセン
サが検出したエンジンの運転状態に基づいて水ポンプ4
0のラックアクチュエータ80を制御し、水ポンプ40
の吐出量、つまり、燃料噴射ノズル1から噴射される水
噴射量を変化させる。ここで、上記のエンジン負荷セン
サ92は、例えば、アクセルの踏込量を検出するアクセ
ル開度センサ等から成る。
水噴射量制御の手順を、図4乃至図11を参照して説明
する。コントローラ90は、まず、エンジン回転数セン
サ91が検出したエンジン回転数Ne と、エンジン負荷
センサ92が検出したエンジン負荷Lと、大気温度セン
サ93が検出した大気温度Ta と、冷却水温度センサ9
4が検出したエンジン冷却水温度Tw とを読み込む(ス
テップS10)。
ンサ94が検出したエンジン冷却水温度Tw が所定設定
温度Two未満であるか否かを判定する(ステップS2
0)。この所定設定温度Twoとは、エンジン冷却水温度
Tw がこの温度以上にあるとき水噴射を行っても、エン
ジン始動時の燃料混合気への着火が迅速に行なわれ、エ
ンジンの始動性が良好に保たれる温度であり、また、エ
ンジンの始動後に白煙が排出されないような温度であ
る。
s)の場合には、水噴射量Qw が零に設定される(ステ
ップS80)。すなわち、この場合には、燃料噴射時に
燃料のみが燃料噴射ノズル1から噴射されることにな
る。また、ステップS20の判定結果が否定(No)の
場合には、次に、大気温度センサ93が検出した大気温
度Ta が所定設定温度Taoを超えているか否かが判定さ
れる(ステップS30)。ここで、所定設定温度Taoと
は、大気温度Ta がこの温度以下にあるとき、燃料に対
して吸入空気密度が十分に高くなり、水噴射を実施しな
くてもすすの排出が低水準に保たれる温度である。
の場合には、次に図5を参照し、ステップS10で検出
したエンジン回転数Ne とエンジン負荷Lとにより定ま
るエンジンの運転状態が、図5に示される水噴射領域に
あるか否かが判定される(ステップS40)。ここで、
図5は、大気温度Ta が所定設定温度Taoを超えている
場合、つまり、通常運転時における、エンジン回転数N
eとエンジン負荷Lと水噴射領域との関係を示す特性図
であり、エンジン負荷Lが零と最大負荷Lmaxとの略中
間に設けられた所定設定負荷La 以上にあるとき、エン
ジン回転数Neに係わりなく、水噴射を行うことを規定
している。
場合には、次に図6を参照し、ステップS10で検出し
たエンジン回転数Ne とエンジン負荷Lとにより定まる
エンジンの運転状態が、図6に示される水噴射領域にあ
るか否かが判定される(ステップS50)。ここで、図
6は、大気温度Ta が所定設定温度Tao以下の場合、つ
まり、低温運転時における、エンジン回転数Neとエン
ジン負荷Lと水噴射領域との関係を示す特性図であり、
エンジン負荷Lが最大負荷Lmax と上述した通常運転時
における所定設定負荷La との略中間に設けられた所定
設定負荷Lb 以上にあるとき、エンジン回転数Neに係
わりなく、水噴射を行うことを規定している。
又は、ステップS50の判定結果が否定の場合には、水
噴射量Qw が零に設定される(ステップS80)。そし
て、燃料噴射時には燃料のみが、後述する図7又は図8
に基づいて工ンジン負荷Lに対応して求められる燃料噴
射量Qf だけ、噴射されることになる。また、ステップ
S40の判定結果が肯定の場合には、例えば、図7を参
照して水噴射量Qw が演算され(ステップS60)、同
時に燃料噴射量Qf も求められる。ここで、図7は、大
気温度Ta が所定設定温度Taoを超えている場合、つま
り、通常運転時における、エンジン負荷Lと燃料噴射量
Qf およびエンジン負荷Lと水噴射量Qw との夫々の関
係を示す特性図であり、一例として、エンジン回転数N
e が一定値Neoにある場合について示している。つま
り、エンジン負荷Lと燃料噴射量Qf およびエンジン負
荷Lと水噴射量Qw との夫々の関係は、工ンジン回転数
Ne に応じて適宜に設定されている。そして、図7によ
れば、エンジン負荷Lが零から最大負荷Lmax.にまで変
化するとき、燃料噴射量Qf はアイドル時の燃料噴射量
Qf1から通常運転時における最大噴射量Qf2にまでLの
略一次関数として増加するように設定されている一方、
水噴射量Qw は、エンジン負荷Lが上述したLa から最
大負荷Lmax.にまで変化するとき、Qw1から通常運転時
における最大噴射量Qw2にまでLの略一次関数として増
加するように設定されている。
場合には、例えば、図8を参照して水噴射量Qw が演算
され(ステップS70)、同時に燃料噴射量Qf も求め
られる。ここで、図8は、大気温度Ta が所定設定温度
Tao以下の場合、つまり、低温運転時における、工ンジ
ン負荷Lと燃料噴射量Qf およびエンジン負荷Lと水噴
射量Qw との夫々の関係を示す特性図であり、一例とし
て、エンジン回転数Neが一定値Neoにある場合につい
て示している。この場合にも、エンジン負荷Lと燃料噴
射量Qf およびエンジン負荷Lと水噴射量Qw との夫々
の関係が、エンジン回転数Ne に応じて適宜に設定され
ている。そして、図8によれば、エンジン負荷Lが零か
ら最大負荷Lmax.にまで変化するとき、燃料噴射量Qf
はアイドル時の燃料噴射量Qf3から低温運転時における
最大噴射量Qf4にまでLの略一次関数として増加するよ
うに設定されている一方、水噴射量Qw は、エンジン負
荷Lが上述したLb から最大負荷Lmax.にまでの間、一
定値Qw3に設定されている。
60乃至S80のいずれかにより演算された水噴射量Q
w に基づいて水ポンプ40のラックアクチュエータ80
を作動させ、上記水噴射量Qw が水ポンプ40から吐出
されるように水ポンプ40のコントロールラック53を
慴動させる(ステップS90)。そして、コントロール
ラック53が慴動すると水ポンプ40は次のように作動
する。つまり、コントロールラック53はピニオンギア
52を介してコントロールスリーブ51を回動させ、コ
ントロールスリーブ51が回動するとコントロールスリ
ーブ51とプランジャ47との位置関係が変化して、コ
ントロールスリーブ51のフィードホール55,55の
内側開口端とコントロールグルーブ54の溝が連通する
までのプランジャ47のストローク量が変化する。な
お、コントロールスリーブ51のフィードホール55,
55の内側開口端とコントロールグルーブ54の溝が連
通するまでのプランジャ47のストローク量が変化した
ときに水噴射量QW が変化する理由については、後述す
る。以上により、水噴射量制御の当該ルーチンは終了
し、プログラムはリターンされる。
けの燃料が燃料噴射ノズル1から噴射されるようにラッ
クアクチュエータ81を制御し、燃料ポンプ70のコン
トロールラック74を慴動させる。次に、燃料噴射量Q
f と水噴射量Qw とがコントローラ90によって上記の
ように制御された本燃料噴射装置において、燃料噴射と
水噴射とが次のように行われる。
ル1内の燃料と水との充填状況を図9に示す。このと
き、燃料噴射ノズル1のノズルニードル15はプッシャ
スプリング7に付勢され、燃料溜り13に形成された連
通孔19の開口端に当接して、燃料噴射ノズル1は閉弁
している。そして、燃料は燃料溜り13とフィードホー
ル22に充満し、水は水溜り12とフィードホール23
に充満している。また、逆止弁24は閉弁している。
は、燃料噴射直後にカム44の作動により下死点にあ
る。このときシリンダ室66には、水供給口68,水溜
り56,フィードホール55,55を介して水が供給さ
れている。そして、燃料噴射が完了し、燃料噴射ノズル
1のノズルニードル15が完全に閉弁した後の膨張行程
時に、カム軸42が図示しないクランクシャフトに連動
してカム44を回転させ、タベットローラ46,タベッ
ト45を介してプランジャ47をプランジャスプリング
50の付勢力に抗して上方に押動する。すると、プラン
ジャ47がフィードホール55,55の内側開口端を閉
塞し、フィードホール55,55とシリンダ室66とが
遮断されると共に、このプランジャ47の上方への動き
によりシリンダ室66内の水が徐々に加圧される。そし
て、シリンダ室66内の水圧が所要圧にまで加圧される
と、デリバリバルブ60がデリバリバルブスプリング5
9の付勢力に抗して開弁する。このとき逆止弁64は閉
弁しているので、シリンダ室66内の水は吐出口65か
ら吐出される。ここで、水ポンプ40の吐出圧は燃料噴
射ノズル1の逆止弁24と燃料ポンプ70の逆止弁72
との開弁圧よりも夫々高く、且つ、燃料噴射ノズル1の
ノズルニードル15の開弁圧よりも低く設定されてお
り、また、このような吐出圧が得られるようにデリバリ
バルブスプリング59の付勢力が調整されている。
燃料噴射時に上死点に急速に移動する一方、燃料噴射時
以外は下死点に停止している。このようなプランジャ7
3の作動が得られるように、カム71が形成されてい
る。そして、上記のように水ポンプ40から水が吐出さ
れ始めると、燃料噴射ノズル1の逆止弁24と燃料ポン
プ70の逆止弁72とが開弁される一方、燃料噴射ノズ
ル1のノズルニードル15は依然として閉弁状態に保た
れている。また、上記のように燃料ポンプ70のプラン
ジャ73は下死点にあるため、フィードホール22内の
燃料圧は水圧より低く、このため、水は逆止弁24と水
溜り12とを介して燃料側のフィードホール22に進入
する。そして、水ポンプ40のコントロールグルーブ5
4の螺旋状の溝がフィードホール55,55の内側開口
端にまで上昇したとき、コントロールグルーブ54を介
してシリンダ室66とフィードホール55,55とが連
通し、シリンダ室66内の水圧が水溜り56の水圧にま
でに低下して、デリバリバルブ60がデリバリバルブス
プリング59の付勢力によって閉弁する。以後、プラン
ジャ47が上死点に達するまでシリンダ室66とフィー
ドホール55,55との連通状態が維持され、シリンダ
室66内の水圧は水溜り56の水圧と同圧に保たれる。
7の下死点位置からコントロールグルーブ54の溝がフ
ィードホール55,55の内側開口端に到達した位置ま
でのシリンダ室66の容積分、つまり、ステップS60
又はステップS70により演算された水噴射量QW だけ
の水が吐出されたことになる。ここで、水噴射量QW が
零のときは、コントロールスリーブ51のフィードホー
ル55,55の内側開口端とコントロールグルーブ54
の溝が常時連通しており、カム42がプランジャ47を
上方に押動しても、デリバリバルブ60がデリバリバル
ブスプリング59の付勢力によって閉弁したままであ
る。このため、水ポンプ40から水は吐出されない。
ル22内に図5に示される如く注入され終えると、水ポ
ンプ40の吐出圧が低下して燃料噴射ノズル1の逆止弁
24が閉弁し水の逆流が禁止され、また、燃料ポンプ7
0の逆止弁72も閉弁する。そして、次回の燃料噴射時
まで噴射量QW だけの水が燃料噴射ノズル1のフィード
ホール22内に収容される。また、上記の水ポンプ40
による水の吐出は、燃料噴射ノズル1のノズルニードル
15が閉弁した後の膨張行程時に開始され、排気行程と
吸気行程とを経て、ノズルニードル15が開弁する以前
の圧縮行程時まで継続される。そして、水ポンプ40に
よる水の吐出が、このように緩やかに行われるようにカ
ム44が形成され、瞬間的に水圧が上昇して燃料噴射ノ
ズル1のノズルニードル15が開弁することが未然に防
止されている。
ポンプ40と同様に作動して所定量Qt の燃料を吐出さ
せる。すると、燃料噴射ノズル1のノズルニードル15
の錐形部14aに加わる燃料圧により、ノズルニードル
15がプッシャスプリング7の付勢力に抗して開弁し、
図6に示されるように、まず、燃料噴射ノズル1の燃料
溜り13に流入していた燃料Qfpが噴射され、続いて、
フィードホール22内に注入されていた水Qw が噴射さ
れ、最後に、フィードホール22内の上記水Qw より燃
料ポンプ70側に充満していた燃料Qfsが噴射されて燃
料噴射が完了する。このとき、上記のQt , Qf ,Qf
p,Qw ,Qfsに関し、次式(1), (2)および
(3)が成立する。
る燃料の噴射量である。また、Qfpは水の噴射量Qw に
係わりなく常時一定である。そして、水の噴射量Qw を
変化させると燃料ポンプ70の吐出量Qt を変化させる
必要があり、また、吐出量Qt がQfpとQw との合計分
以上でなければならないのは、水をQwだけ確実に噴射
させ、燃料溜り13に水を残留させないようにするため
である。
び水の噴射が完了すると、燃料噴射ノズル1内の燃料と
水との充填状態は再び上述した図4の状態に戻る。この
ように本燃料噴射装置では、低温始動時には水噴射が禁
止され、燃料混合気への着火性が良好に保たれると共
に、始動後には白煙が排出されないように図られてい
る。また、燃焼温度が低く且つ燃料密度が低いためにN
Oxとすすとの排出濃度が共に低減される低負荷時に水
噴射が行われず、真に水噴射が所望される高負荷時にの
み水噴射が行われて、水と水噴射装置とが効率的に使用
されてNOxとすすとの低減が図られている。
噴射装置は、上述した一実施例に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。例えば、燃料噴射ノズル
1,水ポンプ40,燃料ポンプ70,ラックアクチュエ
ータ80,81等の構成は上記に限定されるものではな
く、夫々適宜に変更してよい。例えば、水ポンプ40
は、必ずしも燃料ポンプ70と同型の列型ポンプでなく
ともよいし、また、列型の容量型ポンプでなくともよ
い。更に、水ポンプ40は容量型ポンプでなくともよ
く、例えば、水ポンプを定圧型の水ポンプ120で構成
し、図12に示されるように、水ポンプ120と燃料噴
射ノズル1との間に制御バルブ(水噴射量変化手段)1
21を配設するようにしてもよい。この制御バルブ12
1は、例えば、コントローラ90により制御されて内蔵
するバルブを通電時間だけ開弁し、水ポンプ120から
燃料噴射ノズル1へ供給される水量を零から、少なくと
も最大エンジン負荷Lmax.時の噴射量にまで連続的に変
化させるものであってもよい。
図6により規定される水噴射領域を、エンジン負荷Lの
みならずエンジン回転数Neによっても変動するよう
に、設定してもよい。そして、上述した実施例中のコン
トローラ90は、必ずしも上記のように水噴射量と燃料
噴射量とを同時に制御するコントローラでなくてもよ
く、水噴射量だけを制御するコントローラであってもよ
いし、また、水噴射量と共にエンジンの全ての作動を制
御するコントローラであってもよい。
示される燃料噴射量、Qf1とQf3、ないしは、Qf2とQ
f4は、異なる値であってもよいし同一値であってもよ
い。また、図8中の水噴射量Qw3は、図7中の水噴射量
Qw1又はQw2と異なる値であってもよいし、或いは、そ
の一方と同一値であってもよい。そして、本燃料噴射装
置は2サイクルディーゼルエンジンにも適用することが
できる。
ィーゼルエンジンの燃料噴射装置において、水量制御手
段が、エンジン温度検出値が予め定められた第1設定温
度より低いとき、水量変化手段を制御して水の圧送を停
止させ、エンジン温度検出値が前記第1設定温度以上の
とき、大気温度検出値及びエンジン負荷検出値に基づい
て水量変化手段を制御し、水の圧送を停止或いは圧送量
を可変とさせる。これにより、真に水噴射が所望される
エンジンの運転状態時に、例えば、NOx とすすとが特
に多量に排出される高エンジン負荷時等にのみ水噴射を
行なわせることができるので、水と水噴射装置とを効率
的に作動させNOx とすすとの排出を実効的に抑制する
ことができる一方、水噴射による弊害が発生するエンジ
ンの運転状態時、つまり、燃料混合気の着火性が低下す
る低温始動時、始動後の低エンジン温度時或いは低大気
温度時等には水噴射を禁止することができるので、低温
始動性を向上させ、白煙の排出を防止することができる
という効果を奏する。
具体的構成を示すブロック図である。
断面図である。
面断面図である。
噴射量制御の手順を示すフローチャートである。
ンジン負荷Lと水噴射領域との関係を示す特性図であ
る。
ンジン負荷Lと水噴射領域との関係を示す特性図であ
る。
射量Qf およびエンジン負荷Lと水噴射量Qw との、夫
々の関係を示す特性図である。
射量Qf およびエンジン負荷Lと水噴射量Qw との、夫
々の関係を示す特性図である。
燃料と水との充填状態を示す側面断面図である。
の燃料と水との充填状態を示す側面断面図である。
燃料と水との単位時間当たりの噴射量と経過時間との関
係を示す特性図である。
の、別の構成を示すブロック図である。
Claims (2)
- 【請求項1】燃料を圧送する燃料ポンプと、 水を圧送する水ポンプと、 前記燃料ポンプ及び前記水ポンプとにより圧送された燃
料及び水をエンジンの燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズ
ルと、 前記燃料ポンプから圧送される燃料量を変化させる燃料
量変化手段と、 前記水ポンプから圧送される水量を変化させる水量変化
手段と、 前記エンジンの運転状態に基づいて前記燃料量変化手段
を制御する燃料量制御手段と、 前記エンジンの温度を検出するエンジン温度センサと 、大気温度を検出する大気温度センサと、 前記エンジンの負荷を検出するエンジン負荷センサと、 前記エンジン温度センサにより検出されたエンジン温度
が予め定められた第1設定温度より低いとき水の圧送を
停止すべく前記水量変化手段を制御すると共に、前記エ
ンジン温度が前記第1設定温度以上のとき前記大気温度
センサにより検出された大気温度及び前記負荷センサに
より検出されたエンジン負荷に基づいて水の圧送を停止
或いは圧送量を可変とすべく前記水量変化手段を制御す
る水量制御手段と を備えたことを特徴とするディーゼル
エンジンの燃料噴射装置。 - 【請求項2】 前記水量制御手段は、前記大気温度セン
サにより検出された大気温度が予め定められた第2設定
温度より低いときには、前記大気温度が前記第2設定温
度以上のときに比べてより高いエンジン負荷から水の圧
送を開始すべく前記水量変化手段を制御することを特徴
とする、請求項1記載のディーゼルエンジンの燃料噴射
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3325890A JP2668026B2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | ディーゼルエンジンの燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3325890A JP2668026B2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | ディーゼルエンジンの燃料噴射装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05164003A JPH05164003A (ja) | 1993-06-29 |
JP2668026B2 true JP2668026B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=18181745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3325890A Expired - Lifetime JP2668026B2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | ディーゼルエンジンの燃料噴射装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2668026B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7188586B2 (en) | 2002-07-25 | 2007-03-13 | Komatsu Ltd. | Fuel injection system for diesel engines |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP3861479B2 (ja) * | 1998-01-21 | 2006-12-20 | 三菱ふそうトラック・バス株式会社 | 燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置 |
DE10246230A1 (de) * | 2002-10-04 | 2004-04-29 | Robert Bosch Gmbh | Einspritzventil und Verfahren zu dessen Herstellung |
DE102018201150A1 (de) * | 2018-01-25 | 2019-07-25 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Steuerung einer Brennkraftmaschine in einer Übergangsbetriebsart |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5647378A (en) * | 1979-09-26 | 1981-04-30 | Kiyoji Yamada | Pedal mechanism for bicycle |
DE3523687C1 (de) * | 1985-07-03 | 1986-07-03 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Verfahren zur Erzeugung einer Dieselkraftstoff-Wasser-Emulsion fuer einen Dieselmotor |
JPH0645658Y2 (ja) * | 1989-02-16 | 1994-11-24 | 三菱自動車工業株式会社 | ディーゼル機関の噴射装置 |
-
1991
- 1991-12-10 JP JP3325890A patent/JP2668026B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7188586B2 (en) | 2002-07-25 | 2007-03-13 | Komatsu Ltd. | Fuel injection system for diesel engines |
Also Published As
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JPH05164003A (ja) | 1993-06-29 |
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