JP3191581B2 - 水噴射弁及び水噴射弁付ディーゼルエンジン - Google Patents
水噴射弁及び水噴射弁付ディーゼルエンジンInfo
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- JP3191581B2 JP3191581B2 JP28064594A JP28064594A JP3191581B2 JP 3191581 B2 JP3191581 B2 JP 3191581B2 JP 28064594 A JP28064594 A JP 28064594A JP 28064594 A JP28064594 A JP 28064594A JP 3191581 B2 JP3191581 B2 JP 3191581B2
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- 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
- F02B47/02—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 water or steam
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- 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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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水と燃料とを噴射する水
噴射弁及び水噴射弁付ディーゼルエンジンに関する。
噴射弁及び水噴射弁付ディーゼルエンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの排ガス中の窒素酸
化物(NOx)を低減させるために、従来から燃料中に
水を混入させたり、エマルジョン燃料を使用したり、燃
料とは別に燃料室内に水を独立して噴射されるディーゼ
ルエンジン等が有効であることは周知である。
化物(NOx)を低減させるために、従来から燃料中に
水を混入させたり、エマルジョン燃料を使用したり、燃
料とは別に燃料室内に水を独立して噴射されるディーゼ
ルエンジン等が有効であることは周知である。
【0003】この種のディーゼルエンジンの従来例は、
例えば水噴射ディーゼルエンジンの特開平4−2775
7号公報がある。該特開平4−27757号公報記載の
水噴射ディーゼルエンジンは図9及び図10に示すよう
に、水供給ポンプ18が休止期間中に、制御弁16はコ
ントロール装置20を介して所定の期間、開弁状態に保
持され所定量の水を供給管15を介して燃料・水噴射弁
40に送り込まれている。
例えば水噴射ディーゼルエンジンの特開平4−2775
7号公報がある。該特開平4−27757号公報記載の
水噴射ディーゼルエンジンは図9及び図10に示すよう
に、水供給ポンプ18が休止期間中に、制御弁16はコ
ントロール装置20を介して所定の期間、開弁状態に保
持され所定量の水を供給管15を介して燃料・水噴射弁
40に送り込まれている。
【0004】この時、燃料噴射ポンプ本体3の逆止弁調
整弁7の開弁圧力Pa及び水の逆止弁13の開弁圧をP
rとする時、針弁11の開弁圧Poに対して、Po>P
a,Po>Prとなっているので、供給された水は逆止
弁13を経て水通路30および合流部31を通り燃料通
路22内に流入している。燃料通路22内の合流部31
より上流側、即ち燃料噴射ポンプ3本体側にある燃料
は、燃料噴射ポンプ本体3の方向に燃料噴射管8を通っ
て押し戻され、逆止調整弁7を押し開いてプランジャ室
に逆流する。
整弁7の開弁圧力Pa及び水の逆止弁13の開弁圧をP
rとする時、針弁11の開弁圧Poに対して、Po>P
a,Po>Prとなっているので、供給された水は逆止
弁13を経て水通路30および合流部31を通り燃料通
路22内に流入している。燃料通路22内の合流部31
より上流側、即ち燃料噴射ポンプ3本体側にある燃料
は、燃料噴射ポンプ本体3の方向に燃料噴射管8を通っ
て押し戻され、逆止調整弁7を押し開いてプランジャ室
に逆流する。
【0005】その結果、図10に示すように燃料水噴射
弁40内には、燃料溜部12の容積V2 および合流部3
1から燃料溜部12までの燃料通路22の容積V1 の和
であるV1 +V2 の容積燃料で満たされ、上記合流部3
1の上流側の燃料通路22内には所定量の水が満たさ
れ、更にその上流には再び燃料が満たされた状態となっ
ているものである。
弁40内には、燃料溜部12の容積V2 および合流部3
1から燃料溜部12までの燃料通路22の容積V1 の和
であるV1 +V2 の容積燃料で満たされ、上記合流部3
1の上流側の燃料通路22内には所定量の水が満たさ
れ、更にその上流には再び燃料が満たされた状態となっ
ているものである。
【0006】この状態から燃料ポンプのプラジャ4が上
昇して燃料の圧縮が開始されると、燃料噴射管8,燃料
通路22および燃料溜部12内の圧力が上昇し、針弁1
1の開弁圧P。以上になると針弁11が開かれる。針弁
11が開弁圧Poに達すると、図10および図11のよ
うに燃料・水噴射弁40の噴孔10からは、先ず燃料溜
部12および燃料通路22内の合流部までの容積(V1
+V2 )の燃料(イ)が噴射され、続いて上記の所定量
供給されていた水(ロ)が噴射され、最後に残りの燃料
(ハ)が全量噴射される。
昇して燃料の圧縮が開始されると、燃料噴射管8,燃料
通路22および燃料溜部12内の圧力が上昇し、針弁1
1の開弁圧P。以上になると針弁11が開かれる。針弁
11が開弁圧Poに達すると、図10および図11のよ
うに燃料・水噴射弁40の噴孔10からは、先ず燃料溜
部12および燃料通路22内の合流部までの容積(V1
+V2 )の燃料(イ)が噴射され、続いて上記の所定量
供給されていた水(ロ)が噴射され、最後に残りの燃料
(ハ)が全量噴射される。
【0007】その後、上記燃料ポンプのプランジャ4が
下降するので、燃料溜部12内の圧力が下降し、針弁1
1が閉まると共に、上記プランジャによる燃料の圧送を
行わない休止期間になり、その後は上記で説明した水供
給ポンプ18の作動により水が上記と同様の行程を経
て、燃料・水噴射弁40に送り込まれる構造になってい
る。
下降するので、燃料溜部12内の圧力が下降し、針弁1
1が閉まると共に、上記プランジャによる燃料の圧送を
行わない休止期間になり、その後は上記で説明した水供
給ポンプ18の作動により水が上記と同様の行程を経
て、燃料・水噴射弁40に送り込まれる構造になってい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
開平4−27757号公報記載の技術では燃料・水噴射
弁に設けられたーつの噴孔10により、図10に示した
ように上記1回の噴射で燃料(イ),水(ロ),燃料
(ハ)の順で同ー方向の同ー位置に噴射することにな
る。
開平4−27757号公報記載の技術では燃料・水噴射
弁に設けられたーつの噴孔10により、図10に示した
ように上記1回の噴射で燃料(イ),水(ロ),燃料
(ハ)の順で同ー方向の同ー位置に噴射することにな
る。
【0009】従って、最初に噴射された燃料(イ)はス
ワールにより下流側に流されながら、着火され火炎伝播
されていくので、燃焼温度は該噴射された位置近傍の燃
焼温度は低温で上記下流に行くに従って、徐々に上昇
し、高温で燃焼している部分は上記下流側である。従っ
て、水(ロ)の噴射は上記のように同ー位置である低温
で燃焼をしているところに向けられているので失火する
虞ががあり、燃料噴射が燃料→水→燃料と間欠的になる
ため、失火した場合にはHC,CO,黒煙が排ガスとし
て増加され排出されることになる。
ワールにより下流側に流されながら、着火され火炎伝播
されていくので、燃焼温度は該噴射された位置近傍の燃
焼温度は低温で上記下流に行くに従って、徐々に上昇
し、高温で燃焼している部分は上記下流側である。従っ
て、水(ロ)の噴射は上記のように同ー位置である低温
で燃焼をしているところに向けられているので失火する
虞ががあり、燃料噴射が燃料→水→燃料と間欠的になる
ため、失火した場合にはHC,CO,黒煙が排ガスとし
て増加され排出されることになる。
【0010】又、上記公報記載の技術の燃料及び水の噴
射期間(時間)は、図11で示されているように、従来
の燃料噴射量(( イ )+ ( ハ ))と略同量の水(ロ)が
噴射されることになるので、従来燃料のみの噴射と比較
して約2倍となり長くなる。該噴射期間(時間)が長く
なると、燃料室内の圧力が下り始め、且つ温度が下がっ
たところに上記最後の燃料(ハ)が噴射されることにな
るので、該燃焼がしにくくなり、末燃焼ガスや黒煙が発
生し易く、更に燃費が悪くなる。
射期間(時間)は、図11で示されているように、従来
の燃料噴射量(( イ )+ ( ハ ))と略同量の水(ロ)が
噴射されることになるので、従来燃料のみの噴射と比較
して約2倍となり長くなる。該噴射期間(時間)が長く
なると、燃料室内の圧力が下り始め、且つ温度が下がっ
たところに上記最後の燃料(ハ)が噴射されることにな
るので、該燃焼がしにくくなり、末燃焼ガスや黒煙が発
生し易く、更に燃費が悪くなる。
【0011】本発明は上記課題に鑑みて提案されたもの
であって、上記燃料室内の燃料を連続的に燃焼させるよ
うに燃料噴射孔と水噴射孔を別々に設けて噴射を行い、
上記高温燃焼部分に燃料を噴射しながら水を噴射し、該
高温燃焼部分の該燃焼温度を下げ、且つ上記低温燃焼部
分の温度は出来るだけ下げないように、燃料の該噴射孔
と水噴射孔の噴射角度をずらすことによって、NOx,
HC,CO,および黒煙の発生を低減ができるようにし
て上記課題を解消することを目的としている。
であって、上記燃料室内の燃料を連続的に燃焼させるよ
うに燃料噴射孔と水噴射孔を別々に設けて噴射を行い、
上記高温燃焼部分に燃料を噴射しながら水を噴射し、該
高温燃焼部分の該燃焼温度を下げ、且つ上記低温燃焼部
分の温度は出来るだけ下げないように、燃料の該噴射孔
と水噴射孔の噴射角度をずらすことによって、NOx,
HC,CO,および黒煙の発生を低減ができるようにし
て上記課題を解消することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の本発明の水噴射弁は、エンジンの燃焼室に設けられる
噴射弁において、該噴射弁の本体内を摺動する針弁と、
該本体又は該針弁に設けられた燃料通路と、該針弁の作
動により該燃料通路と連通される上記本体又は該針弁に
設けられた該燃料を噴射する燃料噴射孔と、該本体又は
該針弁に設けられた水通路と、該針弁の作動により該水
通路と連通され上記本体又は針弁に設けられた該水を噴
射する水噴射孔とを備え、該燃料噴射孔と該水噴射孔が
各々独立して同一の噴射弁に設けられると共に、該噴射
弁の該針弁が燃料圧力の上昇により摺動すると先ず燃料
噴射孔が開口し、次いで該針弁が更に摺動すると該水噴
射孔が開口するように構成され、該水噴射孔は上記燃料
噴射孔が指向する燃料噴射位置より上記燃焼室に発生す
るスワールの下流側に指向し、且つ上記燃料噴射孔より
噴射され燃焼し火炎伝播されて高温燃焼している部分に
該水が噴射されるように設けられたことを特徴としてい
る。
の本発明の水噴射弁は、エンジンの燃焼室に設けられる
噴射弁において、該噴射弁の本体内を摺動する針弁と、
該本体又は該針弁に設けられた燃料通路と、該針弁の作
動により該燃料通路と連通される上記本体又は該針弁に
設けられた該燃料を噴射する燃料噴射孔と、該本体又は
該針弁に設けられた水通路と、該針弁の作動により該水
通路と連通され上記本体又は針弁に設けられた該水を噴
射する水噴射孔とを備え、該燃料噴射孔と該水噴射孔が
各々独立して同一の噴射弁に設けられると共に、該噴射
弁の該針弁が燃料圧力の上昇により摺動すると先ず燃料
噴射孔が開口し、次いで該針弁が更に摺動すると該水噴
射孔が開口するように構成され、該水噴射孔は上記燃料
噴射孔が指向する燃料噴射位置より上記燃焼室に発生す
るスワールの下流側に指向し、且つ上記燃料噴射孔より
噴射され燃焼し火炎伝播されて高温燃焼している部分に
該水が噴射されるように設けられたことを特徴としてい
る。
【0013】請求項2記載の本発明の水噴射弁は、請求
項1記載の構成において、該噴射弁の横断面の投影面に
おいて、該水噴射孔が該燃料噴射孔と間隔を存して設け
られると共に、該燃料噴射角度に対する該水噴射角度と
のずれ角度の範囲が略15度〜45度に構成されたこと
を特徴としている。
項1記載の構成において、該噴射弁の横断面の投影面に
おいて、該水噴射孔が該燃料噴射孔と間隔を存して設け
られると共に、該燃料噴射角度に対する該水噴射角度と
のずれ角度の範囲が略15度〜45度に構成されたこと
を特徴としている。
【0014】また、請求項1又は2記載の構成におい
て、ー端が該針弁と該本体の内周壁で形成される燃料室
に連通され、他端が該針弁に設けられた燃料噴射孔と連
通される該針弁に形成された上記燃料通路と、ー端が該
本体に設けられた水供給通路と連通され他端が該針弁に
設けられた水噴射孔と連通される該針弁に設けられた水
通路と、該針弁と該本体の内壁との間に設けられ該針弁
を上記燃料噴射孔と水噴射孔を閉じる方向に付勢する弾
性部材とを備えることもできる(態様1)。
て、ー端が該針弁と該本体の内周壁で形成される燃料室
に連通され、他端が該針弁に設けられた燃料噴射孔と連
通される該針弁に形成された上記燃料通路と、ー端が該
本体に設けられた水供給通路と連通され他端が該針弁に
設けられた水噴射孔と連通される該針弁に設けられた水
通路と、該針弁と該本体の内壁との間に設けられ該針弁
を上記燃料噴射孔と水噴射孔を閉じる方向に付勢する弾
性部材とを備えることもできる(態様1)。
【0015】また、上記態様1記載の構成において、該
水通路を該本体に設けることもできる(態様2)。ま
た、請求項1又は2記載の構成において、該針弁の作動
により開閉され上記燃料通路と連通される該本体の先端
部に設けられた燃料噴射孔と、ー端が該針弁の先端部と
該本体の内周壁との当接部に設けられた燃料溜部に連通
し他端が上記本体に設けられた上記燃料通路と連通され
る上記燃料供給通路に連通される燃料通路と、該燃料噴
射孔より上方位置の該本体に設けられた該水噴射孔と、
ー端が上記本体内に設けられた該水供給通路に連通され
他端が該燃料噴射孔と該水噴射孔との間の位置に供給孔
を有する該針弁に設けられた該水通路と、該針弁と上記
本体との間に設けられ該針弁が上記燃料噴射孔及び水噴
射孔を閉じる方向に付勢する弾性部材とを備えることも
できる(態様3)。
水通路を該本体に設けることもできる(態様2)。ま
た、請求項1又は2記載の構成において、該針弁の作動
により開閉され上記燃料通路と連通される該本体の先端
部に設けられた燃料噴射孔と、ー端が該針弁の先端部と
該本体の内周壁との当接部に設けられた燃料溜部に連通
し他端が上記本体に設けられた上記燃料通路と連通され
る上記燃料供給通路に連通される燃料通路と、該燃料噴
射孔より上方位置の該本体に設けられた該水噴射孔と、
ー端が上記本体内に設けられた該水供給通路に連通され
他端が該燃料噴射孔と該水噴射孔との間の位置に供給孔
を有する該針弁に設けられた該水通路と、該針弁と上記
本体との間に設けられ該針弁が上記燃料噴射孔及び水噴
射孔を閉じる方向に付勢する弾性部材とを備えることも
できる(態様3)。
【0016】また、上記態様3記載の構成において、該
燃料通路を該本体に設けることもできる(態様4)。ま
た、請求項1,上記態様3,4のいずれかに記載の構成
において、該燃料噴射孔と水噴射孔との噴射方向の該ず
れ角度が異なるように該本体に設けられた複数個の水噴
射孔と、該針弁を該針弁の軸線を中心に回動せしめ、上
記水供給孔と該複数個の水噴射孔とを選択して連通させ
る該針弁の回動手段とを備えることもできる(態様
5)。
燃料通路を該本体に設けることもできる(態様4)。ま
た、請求項1,上記態様3,4のいずれかに記載の構成
において、該燃料噴射孔と水噴射孔との噴射方向の該ず
れ角度が異なるように該本体に設けられた複数個の水噴
射孔と、該針弁を該針弁の軸線を中心に回動せしめ、上
記水供給孔と該複数個の水噴射孔とを選択して連通させ
る該針弁の回動手段とを備えることもできる(態様
5)。
【0017】また、上記態様5記載の構成において、上
記針弁の回動手段は、該針弁の頭部に設けられたピニオ
ンギヤを有し該ピニオンギヤと係合するラックとにより
構成される回転位置可変部材で形成することもできる
(態様6)。請求項3記載の本発明の水噴射弁付ディー
ゼルエンジンは、燃焼室に噴射弁をそなえたディーゼル
エンジンにおいて、該噴射弁の本体内を摺動する針弁
と、該本体又は該針弁に設けられた燃料通路と、該針弁
の作動により該燃料通路と連通される上記本体又は該針
弁に設けられた該燃料を噴射する燃料噴射孔と、該本体
又は該針弁に設けられた水通路と、該針弁の作動により
該水通路と連通され上記本体又は針弁に設けられた該水
を噴射する水噴射孔と、上記燃料通路に接続された燃料
供給装置と、上記水通路に接続された水供給装置と、上
記エンジンのクランク角信号,負荷信号,及び気温,冷
却水温度,エンジンルーム温度等の雰囲気温度の少なく
とも一つの該信号の入力により少なくとも水噴射を制御
する制御装置とを備え、該燃料噴射孔と該水噴射孔が各
々独立して同一の噴射弁に設けられると共に、該噴射弁
の該針弁が燃料圧力の上昇により摺動すると先ず燃料噴
射孔が開口し、次いで針弁が更に摺動すると該水噴射孔
が開口するように構成され、該水噴射孔の噴射方向は上
記燃料噴射孔が指向する燃料噴射位置より上記燃焼室に
発生するスワールの下流側に指向し、且つ上記燃料噴射
孔より噴射された燃料が燃焼し火炎伝播されて高温燃焼
している部分に該水が噴射されるように配設されたこと
を特徴としている。請求項4記載の本発明の水噴射弁付
ディーゼルエンジンは、燃焼室に噴射弁をそなえたディ
ーゼルエンジンにおいて、該噴射弁の本体内を摺動する
針弁と、該本体又は該針弁に設けられた燃料通路と、該
針弁の作動により該燃料通路と連通される上記本体又は
該針弁に設けられた該燃料を噴射する燃料噴射孔と、該
本体又は該針弁に設けられた水通路と、該針弁の作動に
より該水通路と連通され上記本体又は針弁に設けられた
該水を噴射する水噴射孔と、上記燃料通路に接続された
燃料供給装置と、上記水通路に接続された水供給装置
と、上記エンジンのクランク角信号,負荷信号,及び気
温,冷却水温度,エンジンルーム温度等の雰囲気温度の
少なくとも一つの該信号の入力により少なくとも水噴射
を制御する制御装置とを備え、該制御装置は、該針弁を
該針弁の軸線を中心に回動させて、該燃料噴射孔と該水
噴射孔との噴射方向のずれ角度を調整する回動手段を有
し、該水噴射孔の噴射方向は上記燃料噴射孔が指向する
燃料噴射位置より上記燃焼室に発生するスワールの下流
側に指向し、且つ上記燃料噴射孔より噴射された燃料が
燃焼し火炎伝播されて高温燃焼している部分に該水が噴
射されるように配設されたことを特徴としている。
記針弁の回動手段は、該針弁の頭部に設けられたピニオ
ンギヤを有し該ピニオンギヤと係合するラックとにより
構成される回転位置可変部材で形成することもできる
(態様6)。請求項3記載の本発明の水噴射弁付ディー
ゼルエンジンは、燃焼室に噴射弁をそなえたディーゼル
エンジンにおいて、該噴射弁の本体内を摺動する針弁
と、該本体又は該針弁に設けられた燃料通路と、該針弁
の作動により該燃料通路と連通される上記本体又は該針
弁に設けられた該燃料を噴射する燃料噴射孔と、該本体
又は該針弁に設けられた水通路と、該針弁の作動により
該水通路と連通され上記本体又は針弁に設けられた該水
を噴射する水噴射孔と、上記燃料通路に接続された燃料
供給装置と、上記水通路に接続された水供給装置と、上
記エンジンのクランク角信号,負荷信号,及び気温,冷
却水温度,エンジンルーム温度等の雰囲気温度の少なく
とも一つの該信号の入力により少なくとも水噴射を制御
する制御装置とを備え、該燃料噴射孔と該水噴射孔が各
々独立して同一の噴射弁に設けられると共に、該噴射弁
の該針弁が燃料圧力の上昇により摺動すると先ず燃料噴
射孔が開口し、次いで針弁が更に摺動すると該水噴射孔
が開口するように構成され、該水噴射孔の噴射方向は上
記燃料噴射孔が指向する燃料噴射位置より上記燃焼室に
発生するスワールの下流側に指向し、且つ上記燃料噴射
孔より噴射された燃料が燃焼し火炎伝播されて高温燃焼
している部分に該水が噴射されるように配設されたこと
を特徴としている。請求項4記載の本発明の水噴射弁付
ディーゼルエンジンは、燃焼室に噴射弁をそなえたディ
ーゼルエンジンにおいて、該噴射弁の本体内を摺動する
針弁と、該本体又は該針弁に設けられた燃料通路と、該
針弁の作動により該燃料通路と連通される上記本体又は
該針弁に設けられた該燃料を噴射する燃料噴射孔と、該
本体又は該針弁に設けられた水通路と、該針弁の作動に
より該水通路と連通され上記本体又は針弁に設けられた
該水を噴射する水噴射孔と、上記燃料通路に接続された
燃料供給装置と、上記水通路に接続された水供給装置
と、上記エンジンのクランク角信号,負荷信号,及び気
温,冷却水温度,エンジンルーム温度等の雰囲気温度の
少なくとも一つの該信号の入力により少なくとも水噴射
を制御する制御装置とを備え、該制御装置は、該針弁を
該針弁の軸線を中心に回動させて、該燃料噴射孔と該水
噴射孔との噴射方向のずれ角度を調整する回動手段を有
し、該水噴射孔の噴射方向は上記燃料噴射孔が指向する
燃料噴射位置より上記燃焼室に発生するスワールの下流
側に指向し、且つ上記燃料噴射孔より噴射された燃料が
燃焼し火炎伝播されて高温燃焼している部分に該水が噴
射されるように配設されたことを特徴としている。
【0018】また、請求項3記載の構成において、上記
燃料噴射孔のみを有する該燃料噴射弁と水噴射孔のみを
有する該水噴射弁をそれぞれ独立して設けることもでき
る(態様7)。また、請求項3又は上記態様7記載の構
成において、該エンジンの始動時,アイドル回転時,低
負荷時,着火しにくい該エンジンの上記雰囲気温度時に
は水噴射が行なわれず、該エンジンの中負荷時から高負
荷時に上記制御装置により制御され上記燃料噴射と水噴
射が行われ連続的に燃焼されるように構成することもで
きる(態様8)。
燃料噴射孔のみを有する該燃料噴射弁と水噴射孔のみを
有する該水噴射弁をそれぞれ独立して設けることもでき
る(態様7)。また、請求項3又は上記態様7記載の構
成において、該エンジンの始動時,アイドル回転時,低
負荷時,着火しにくい該エンジンの上記雰囲気温度時に
は水噴射が行なわれず、該エンジンの中負荷時から高負
荷時に上記制御装置により制御され上記燃料噴射と水噴
射が行われ連続的に燃焼されるように構成することもで
きる(態様8)。
【0019】また、請求項3,上記態様7,8のいずれ
かに記載の構成において、該水の噴射量が、該エンジン
負荷に応じて燃料100%に対して0乃至60%好まし
くは40乃至60%噴射されるように上記制御装置によ
り制御されるように構成することもできる(態様9)。
かに記載の構成において、該水の噴射量が、該エンジン
負荷に応じて燃料100%に対して0乃至60%好まし
くは40乃至60%噴射されるように上記制御装置によ
り制御されるように構成することもできる(態様9)。
【0020】
【作用】上述の請求項1記載の本発明の水噴射弁では、
該燃焼室に設けられる噴射弁におて、上記燃料噴射孔と
水噴射孔を別々に設け、該燃料噴射孔から噴射された燃
料が着火し上記燃焼室に発生するスワールの下流側に火
炎伝播され高温になっている燃焼部分に、該燃料を噴射
させながら該水噴射孔から水が噴射できるように構成さ
れているので、該燃焼が連続的に燃焼することができ
る。
該燃焼室に設けられる噴射弁におて、上記燃料噴射孔と
水噴射孔を別々に設け、該燃料噴射孔から噴射された燃
料が着火し上記燃焼室に発生するスワールの下流側に火
炎伝播され高温になっている燃焼部分に、該燃料を噴射
させながら該水噴射孔から水が噴射できるように構成さ
れているので、該燃焼が連続的に燃焼することができ
る。
【0021】上記のように燃料の噴孔と水の噴射孔をず
らしたので該高温燃焼部分に上記燃料を噴射させながら
該水を噴射し、該高温燃焼部分の燃焼温度を下げると共
に、該燃焼の略低温燃焼部分には水を噴射せず温度は下
げないようにすることができる。又、上記のように該燃
料の噴射期間中の所望の時期に上記水噴射が行われるの
で、該燃料噴射期間がが長くなることはない。
らしたので該高温燃焼部分に上記燃料を噴射させながら
該水を噴射し、該高温燃焼部分の燃焼温度を下げると共
に、該燃焼の略低温燃焼部分には水を噴射せず温度は下
げないようにすることができる。又、上記のように該燃
料の噴射期間中の所望の時期に上記水噴射が行われるの
で、該燃料噴射期間がが長くなることはない。
【0022】従って本発明ではHC,CO,黒煙の排出
を効果的に低減させることができる。又、同ーの上記噴
射弁に該燃料噴射孔と水噴射孔を各々独立して配設し、
該噴射弁の針弁の作動により、先ず該燃料噴射孔が開口
し、その後該水噴射孔が開口するように構成したので、
1本の該噴射弁で上記燃料を噴射中の所望の時期に水を
噴射することができる。
を効果的に低減させることができる。又、同ーの上記噴
射弁に該燃料噴射孔と水噴射孔を各々独立して配設し、
該噴射弁の針弁の作動により、先ず該燃料噴射孔が開口
し、その後該水噴射孔が開口するように構成したので、
1本の該噴射弁で上記燃料を噴射中の所望の時期に水を
噴射することができる。
【0023】従って、上記燃焼を失火させることなく、
HC,CO,黒煙の排出を低減させることができ、コス
トが安価でコンパクトな水噴射弁を形成することができ
る。請求項2記載の本発明の水噴射弁では、該燃料噴射
孔と該水噴射孔の該噴射角のずれ角が略穂15度〜45
度に構成されており、該先行噴射された燃料により上記
高温で燃焼している部分に的確に水噴射できるので、失
火させることなく該高温燃焼部分の温度を下げることが
できNOxの発生を低減させることができる。
HC,CO,黒煙の排出を低減させることができ、コス
トが安価でコンパクトな水噴射弁を形成することができ
る。請求項2記載の本発明の水噴射弁では、該燃料噴射
孔と該水噴射孔の該噴射角のずれ角が略穂15度〜45
度に構成されており、該先行噴射された燃料により上記
高温で燃焼している部分に的確に水噴射できるので、失
火させることなく該高温燃焼部分の温度を下げることが
できNOxの発生を低減させることができる。
【0024】また、上記態様1又は上記態様2記載の構
成では、該針弁の該頭部と該本体内周壁との間に燃料室
を設け、該燃料室に供給される燃料の圧力により上記弾
性部材に抗して該針弁を作動せしめ、該燃料噴射孔を開
口し、次いで該水噴射孔を開口するようにしたのでコン
パクトに形成され燃料及び水の噴射が容易に行うことが
できる。
成では、該針弁の該頭部と該本体内周壁との間に燃料室
を設け、該燃料室に供給される燃料の圧力により上記弾
性部材に抗して該針弁を作動せしめ、該燃料噴射孔を開
口し、次いで該水噴射孔を開口するようにしたのでコン
パクトに形成され燃料及び水の噴射が容易に行うことが
できる。
【0025】また、上記態様3又は上記態様4記載の構
成では、上記燃料噴射孔と水噴射孔を該本体に設け、該
針弁が該本体内を上方に作動することにより、上記燃料
と水の噴射孔を開口するように構成し、該燃料室への該
針弁の出し入れをなくしたので、該針弁が該本体内を確
実に案内され上記両噴射孔の開閉を円滑に行なうことで
きる。
成では、上記燃料噴射孔と水噴射孔を該本体に設け、該
針弁が該本体内を上方に作動することにより、上記燃料
と水の噴射孔を開口するように構成し、該燃料室への該
針弁の出し入れをなくしたので、該針弁が該本体内を確
実に案内され上記両噴射孔の開閉を円滑に行なうことで
きる。
【0026】また、上記態様5又は上記態様6記載の構
成では、該燃料噴射孔に対する該水射孔の噴射方向の上
記ずれ角が異なるように該本体に設けられた複数個の該
水噴射孔と、上記針弁の回動手段で該針弁を回転せしめ
て、上記針弁の水供給孔と選択的に連通せしめるように
したので、該エンジン負荷や上記スワールの状態に応じ
て変化する上記高温燃焼部分に的確に該水噴射を行い失
火させることなく、該高温燃焼部分の温度を下げること
ができるので、効果的にNOxの発生を低減させること
ができる。
成では、該燃料噴射孔に対する該水射孔の噴射方向の上
記ずれ角が異なるように該本体に設けられた複数個の該
水噴射孔と、上記針弁の回動手段で該針弁を回転せしめ
て、上記針弁の水供給孔と選択的に連通せしめるように
したので、該エンジン負荷や上記スワールの状態に応じ
て変化する上記高温燃焼部分に的確に該水噴射を行い失
火させることなく、該高温燃焼部分の温度を下げること
ができるので、効果的にNOxの発生を低減させること
ができる。
【0027】請求項3記載の水噴射弁付ディーゼルエン
ジンでは、上記燃料通路に接続された燃料供給装置と、
上記水通路に接続された水供給装置と、上記エンジンの
クランク角信号,負荷信号,及び気温,冷却水温度,エ
ンジンルーム温度等の雰囲気温度の少なくとも一つの該
信号の入力により少なくとも上記水噴射量を制御する制
御装置とからなり、該燃料噴射孔と該水噴射孔が各々独
立して同一の噴射弁に設けられると共に、該噴射弁の該
針弁が燃料圧力の上昇により摺動すると先ず燃料噴射孔
が開口し、次いで針弁が更に摺動すると該水噴射孔が開
口するように構成され、該水噴射孔の噴射方向は上記燃
料噴射孔が指向する燃料噴射位置より上記燃焼室に発生
するスワールの下流側に指向し、且つ上記燃料噴射孔よ
り噴射された燃料が燃焼し火炎伝播されて高温で燃焼し
ている部分に該水噴射されるように構成された水・燃料
噴射装置を備えているので、上記水と燃料の噴射量、噴
射方向及び噴射時期を的確に行なうことができるととも
に、失火させることなく良好な燃焼を行わすことができ
る。請求項4記載の水噴射弁付ディーゼルエンジンで
は、エンジンの燃焼室に噴射弁をそなえたディーゼルエ
ンジンおいて、該噴射弁の本体内を摺動する針弁と、該
本体又は該針弁に設けられた燃料通路と、該針弁の作動
により該燃料通路と連通される上記本体又は該針弁に設
けられた該燃料を噴射する燃料噴射孔と、該本体又は該
針弁に設けられた水通路と、該針弁の作動により該水通
路と連通され上記本体又は針弁に設けられた該水を噴射
する水噴射孔と、上記燃料通路に接続された燃料供給装
置と、上記水通路に接続された水供給装置と、上記エン
ジンのクランク角信号,負荷信号,及び気温,冷却水温
度,エンジンルーム温度等の雰囲気温度の少なくとも一
つの該信号の入力により少なくとも水噴射を制御する制
御装置とを備え、該制御装置は、該針弁を該針弁の軸線
を中心に回動させて、該燃料噴射孔と該水噴射孔との噴
射方向のずれ角度を調整する回動手段を有し、該水噴射
孔の噴射方向は上記燃料噴射孔が指向する燃料噴射位置
より上記燃焼室に発生するスワールの下流側に指向し、
且つ上記燃料噴射孔より噴射された燃料が燃焼し火炎伝
播されて高温燃焼している部分に該水を噴射させること
ができる。
ジンでは、上記燃料通路に接続された燃料供給装置と、
上記水通路に接続された水供給装置と、上記エンジンの
クランク角信号,負荷信号,及び気温,冷却水温度,エ
ンジンルーム温度等の雰囲気温度の少なくとも一つの該
信号の入力により少なくとも上記水噴射量を制御する制
御装置とからなり、該燃料噴射孔と該水噴射孔が各々独
立して同一の噴射弁に設けられると共に、該噴射弁の該
針弁が燃料圧力の上昇により摺動すると先ず燃料噴射孔
が開口し、次いで針弁が更に摺動すると該水噴射孔が開
口するように構成され、該水噴射孔の噴射方向は上記燃
料噴射孔が指向する燃料噴射位置より上記燃焼室に発生
するスワールの下流側に指向し、且つ上記燃料噴射孔よ
り噴射された燃料が燃焼し火炎伝播されて高温で燃焼し
ている部分に該水噴射されるように構成された水・燃料
噴射装置を備えているので、上記水と燃料の噴射量、噴
射方向及び噴射時期を的確に行なうことができるととも
に、失火させることなく良好な燃焼を行わすことができ
る。請求項4記載の水噴射弁付ディーゼルエンジンで
は、エンジンの燃焼室に噴射弁をそなえたディーゼルエ
ンジンおいて、該噴射弁の本体内を摺動する針弁と、該
本体又は該針弁に設けられた燃料通路と、該針弁の作動
により該燃料通路と連通される上記本体又は該針弁に設
けられた該燃料を噴射する燃料噴射孔と、該本体又は該
針弁に設けられた水通路と、該針弁の作動により該水通
路と連通され上記本体又は針弁に設けられた該水を噴射
する水噴射孔と、上記燃料通路に接続された燃料供給装
置と、上記水通路に接続された水供給装置と、上記エン
ジンのクランク角信号,負荷信号,及び気温,冷却水温
度,エンジンルーム温度等の雰囲気温度の少なくとも一
つの該信号の入力により少なくとも水噴射を制御する制
御装置とを備え、該制御装置は、該針弁を該針弁の軸線
を中心に回動させて、該燃料噴射孔と該水噴射孔との噴
射方向のずれ角度を調整する回動手段を有し、該水噴射
孔の噴射方向は上記燃料噴射孔が指向する燃料噴射位置
より上記燃焼室に発生するスワールの下流側に指向し、
且つ上記燃料噴射孔より噴射された燃料が燃焼し火炎伝
播されて高温燃焼している部分に該水を噴射させること
ができる。
【0028】また、上記態様7記載の構成では、水噴射
ディーゼルエンジンでは、該燃料噴射弁と水噴射弁とを
別々に設けたので、該燃料室に配設する時、該燃料噴射
孔に対する該水噴射孔の上記相対位置を独自に設定でき
る自由度があり、効果的な上記水噴射を行うことができ
る。また、上記態様8又は上記態様9記載の構成では、
上記燃料噴射装置および水噴射装置に配設された上記制
御装置により、該水噴射の水量と該水噴射期間が制御さ
れ、該エンジンの始動時,アイドル回転時,低負荷時,
着火しにくい該エンジンの上記雰囲気温度時には水噴射
は行なわれず、該ディーゼルエンジンの中負荷時および
高負荷時には上記燃料噴射と共に水噴射が行われるよう
にしたので、上記燃焼を失火させることなく、上記水と
燃料の噴射量、噴射方向及び噴射時期を的確に行なうこ
とができると共に、エンジン出力を低減させることなく
効果的にNOx,HC,CO,黒煙の発生を低減させる
ことができる。
ディーゼルエンジンでは、該燃料噴射弁と水噴射弁とを
別々に設けたので、該燃料室に配設する時、該燃料噴射
孔に対する該水噴射孔の上記相対位置を独自に設定でき
る自由度があり、効果的な上記水噴射を行うことができ
る。また、上記態様8又は上記態様9記載の構成では、
上記燃料噴射装置および水噴射装置に配設された上記制
御装置により、該水噴射の水量と該水噴射期間が制御さ
れ、該エンジンの始動時,アイドル回転時,低負荷時,
着火しにくい該エンジンの上記雰囲気温度時には水噴射
は行なわれず、該ディーゼルエンジンの中負荷時および
高負荷時には上記燃料噴射と共に水噴射が行われるよう
にしたので、上記燃焼を失火させることなく、上記水と
燃料の噴射量、噴射方向及び噴射時期を的確に行なうこ
とができると共に、エンジン出力を低減させることなく
効果的にNOx,HC,CO,黒煙の発生を低減させる
ことができる。
【0029】
【実施例】図1〜8について本発明の実施例を説明す
る。 (第1実施例)図1〜3は本発明の第1実施例を示すも
のであって、図1は本発明の噴射弁を備えた燃料・水噴
射装置の説明図、図2は本発明の水噴射弁の噴射孔の作
動状態を示す説明図であって、(a)は該噴射弁の無噴
射状態を示す噴射孔の近傍の説明図、(b)は該噴射弁
の燃料噴射状態を示す説明図、(c)は該噴射弁の燃料
と水とを同時に噴射している状態を示す説明図である。
る。 (第1実施例)図1〜3は本発明の第1実施例を示すも
のであって、図1は本発明の噴射弁を備えた燃料・水噴
射装置の説明図、図2は本発明の水噴射弁の噴射孔の作
動状態を示す説明図であって、(a)は該噴射弁の無噴
射状態を示す噴射孔の近傍の説明図、(b)は該噴射弁
の燃料噴射状態を示す説明図、(c)は該噴射弁の燃料
と水とを同時に噴射している状態を示す説明図である。
【0030】図3は第1実施例の噴射弁で燃料及び水の
噴射角度の関係を示す説明図である。図1に示したよう
に、水噴射弁50は、上記燃料及び水の噴射量,噴射時
期,噴射方向等を制御する制御装置を介して設けられた
燃料供給装置及び水供給装置からなる燃料・水噴射装置
に接続されている。
噴射角度の関係を示す説明図である。図1に示したよう
に、水噴射弁50は、上記燃料及び水の噴射量,噴射時
期,噴射方向等を制御する制御装置を介して設けられた
燃料供給装置及び水供給装置からなる燃料・水噴射装置
に接続されている。
【0031】水噴射弁50は、本体52に摺動自在に嵌
挿され本体52の下端のネジ部52aに保持部材52b
が螺合締結することにより保持された針弁54と、ー端
側の頭部56及び本体52の内周壁58で形成される燃
料室60とから形成されている。上記燃料及び水の両噴
射が停止している状態を、図1に実線で示したように、
ー端が燃料室60に連通され他端が針弁54の燃料噴射
孔62に連通している燃料通路64が針弁54に設けら
れている。
挿され本体52の下端のネジ部52aに保持部材52b
が螺合締結することにより保持された針弁54と、ー端
側の頭部56及び本体52の内周壁58で形成される燃
料室60とから形成されている。上記燃料及び水の両噴
射が停止している状態を、図1に実線で示したように、
ー端が燃料室60に連通され他端が針弁54の燃料噴射
孔62に連通している燃料通路64が針弁54に設けら
れている。
【0032】又、ー端が燃料室60に連通され他端が供
給管61,制御装置63を介して燃料供給装置66に連
接されている燃料供給通路68が本体52に設けられて
いる。又、逆止調圧弁70、供給管71、制御装置63
を介して水供給装置72に連通している水供給路74が
本体52に設けられている。
給管61,制御装置63を介して燃料供給装置66に連
接されている燃料供給通路68が本体52に設けられて
いる。又、逆止調圧弁70、供給管71、制御装置63
を介して水供給装置72に連通している水供給路74が
本体52に設けられている。
【0033】又、水供給路74の供給孔76と連通する
供給孔78をー端に有し、他端に針弁54に設けられた
水噴射孔80に連通している水通路82が該針弁54に
設けられている。この針弁54の頭部56の下面に設け
られたリテーナ84と本体52の内周の段部に設けられ
たリテーナ86との間に介装された弾性体であるスプリ
ング88により、針弁54が燃料噴射孔62、水噴射孔
80が閉塞される方向に付勢され、燃料室60内のスト
ッパ部90に当接している。
供給孔78をー端に有し、他端に針弁54に設けられた
水噴射孔80に連通している水通路82が該針弁54に
設けられている。この針弁54の頭部56の下面に設け
られたリテーナ84と本体52の内周の段部に設けられ
たリテーナ86との間に介装された弾性体であるスプリ
ング88により、針弁54が燃料噴射孔62、水噴射孔
80が閉塞される方向に付勢され、燃料室60内のスト
ッパ部90に当接している。
【0034】又、上記燃料の制御装置63は燃料供給管
61に設けられた電磁弁92及び燃料噴射ポンプ94に
接続されると共に、ディーゼルエンジンのクランク角度
センサ63a,該エンジンの負荷センサ63b,該エン
ジンの冷却水温度,エンジンルームの温度,気温等の該
エンジンの雰囲気温度センサ63c等からの信号が入力
され上記燃料噴射ポンプ94、電磁弁92に制御信号を
出力し、燃料供給量や燃料噴射時期を制御するコントロ
ーラ96等で構成されている。
61に設けられた電磁弁92及び燃料噴射ポンプ94に
接続されると共に、ディーゼルエンジンのクランク角度
センサ63a,該エンジンの負荷センサ63b,該エン
ジンの冷却水温度,エンジンルームの温度,気温等の該
エンジンの雰囲気温度センサ63c等からの信号が入力
され上記燃料噴射ポンプ94、電磁弁92に制御信号を
出力し、燃料供給量や燃料噴射時期を制御するコントロ
ーラ96等で構成されている。
【0035】ー方、上記の水制御装置63も上記燃料の
制御装置63と相違するものは燃料噴射ポンプ94に代
えて水加圧ポンプ94aのみであり、その他の構成は実
質的に同ーである。本実施例の水加圧ポンプ94aは燃
料噴射ポンプ94と同様構成の水噴射ポンプ94に代え
ることもできる。
制御装置63と相違するものは燃料噴射ポンプ94に代
えて水加圧ポンプ94aのみであり、その他の構成は実
質的に同ーである。本実施例の水加圧ポンプ94aは燃
料噴射ポンプ94と同様構成の水噴射ポンプ94に代え
ることもできる。
【0036】この水噴射量、該噴射時期が、上記各セン
サ63a,63b,63c,...等からの信号をコン
トローラ96へ入力し、制御信号として出力されること
により、電磁弁92,加圧ポンプ94a等が制御され決
定されるものである。ここで、ディーゼルエンジンが作
動し、図1に示した制御装置63にディーゼルエンジン
のクランク角センサ63a,エンジンの中負荷から高負
荷を上記負荷センサ63b,上記雰囲気温度センサ63
c等からの少なくとも一つの信号が入力され燃料噴射ポ
ンプ94や電磁弁92等が制御され、燃料噴射ポンプ9
4により燃料タンク93の燃料が供給管61、燃料供給
通路68を介して燃料室60に供給される。
サ63a,63b,63c,...等からの信号をコン
トローラ96へ入力し、制御信号として出力されること
により、電磁弁92,加圧ポンプ94a等が制御され決
定されるものである。ここで、ディーゼルエンジンが作
動し、図1に示した制御装置63にディーゼルエンジン
のクランク角センサ63a,エンジンの中負荷から高負
荷を上記負荷センサ63b,上記雰囲気温度センサ63
c等からの少なくとも一つの信号が入力され燃料噴射ポ
ンプ94や電磁弁92等が制御され、燃料噴射ポンプ9
4により燃料タンク93の燃料が供給管61、燃料供給
通路68を介して燃料室60に供給される。
【0037】燃料室60の圧力が針弁54の開弁設定圧
より上昇すると針弁54がスプリング98の付勢力に抗
して針弁54が下降して図2(b)に示したように、燃
料噴射孔62が開かれるので燃料が噴射される。また、
図2において、燃料噴射孔62と水噴射孔80は、説明
の都合上、互いに180度の間隔があるように示した
が、この両噴射角の関係は図3に示すようなずれ角Kの
通りである。
より上昇すると針弁54がスプリング98の付勢力に抗
して針弁54が下降して図2(b)に示したように、燃
料噴射孔62が開かれるので燃料が噴射される。また、
図2において、燃料噴射孔62と水噴射孔80は、説明
の都合上、互いに180度の間隔があるように示した
が、この両噴射角の関係は図3に示すようなずれ角Kの
通りである。
【0038】以上、本実施例においては、上記燃料供給
装置及び水供給装置の燃料及び水の噴射量及び噴射時期
を上記制御装置により制御する燃料・水噴射装置につい
て説明したが、これに限定されるものではなく、アクセ
ルペタルと機械的に連係して上記噴射量及び噴射時期を
制御する装置も含まれるものである。この関係は後述の
第2及び第3実施例においても同様である。
装置及び水供給装置の燃料及び水の噴射量及び噴射時期
を上記制御装置により制御する燃料・水噴射装置につい
て説明したが、これに限定されるものではなく、アクセ
ルペタルと機械的に連係して上記噴射量及び噴射時期を
制御する装置も含まれるものである。この関係は後述の
第2及び第3実施例においても同様である。
【0039】この燃料噴射孔62は図3に示したよう
に、針弁54の先端部に略等間隔で燃料噴射孔(62)
が設けられており、本実施例の場合は5個の燃料噴射孔
が設けられている。図3に斜線で示すように、該燃料噴
射孔62から燃料がF1のように噴射されて着火されな
がら、図示しない燃料室内に発生するスワール方向Sに
徐々に火炎伝播され燃焼していくが、高温で燃焼してい
る部分F2は上記燃料が噴射された位置より上記スワー
ルSの下流側の部分H2になっている。
に、針弁54の先端部に略等間隔で燃料噴射孔(62)
が設けられており、本実施例の場合は5個の燃料噴射孔
が設けられている。図3に斜線で示すように、該燃料噴
射孔62から燃料がF1のように噴射されて着火されな
がら、図示しない燃料室内に発生するスワール方向Sに
徐々に火炎伝播され燃焼していくが、高温で燃焼してい
る部分F2は上記燃料が噴射された位置より上記スワー
ルSの下流側の部分H2になっている。
【0040】更に、燃料室の圧力が上昇し針弁54が図
1の二点鎖線及び図2(c)に示したように、下方に摺
動し水噴射孔80が開くと、水タンク98内の水が上記
制御装置63で制御され上記水供給装置72から水供給
管71,逆止弁70、水供給通路74,水通路82を介
して供給されている水が、上記高温で燃焼されている部
分F2 方向に指向して、図3に示したように燃料噴射孔
の下流側に設けられた水噴射孔80より噴射される。
1の二点鎖線及び図2(c)に示したように、下方に摺
動し水噴射孔80が開くと、水タンク98内の水が上記
制御装置63で制御され上記水供給装置72から水供給
管71,逆止弁70、水供給通路74,水通路82を介
して供給されている水が、上記高温で燃焼されている部
分F2 方向に指向して、図3に示したように燃料噴射孔
の下流側に設けられた水噴射孔80より噴射される。
【0041】図3に示したように、上記5個の燃料噴射
孔62の各々に対してずれ角K(燃料噴射孔62中心線
H1に対する水噴射孔80の中心線H2のずれ角)が存
するように、水噴射孔80が略同間隔に設けられ水噴射
が行われるので、該高温部で燃焼している部分に水噴射
が行われ、失火することなく且つ温度が下がり燃焼しな
がらスワールS方向に燃焼し続け良好な燃焼が行われ
る。
孔62の各々に対してずれ角K(燃料噴射孔62中心線
H1に対する水噴射孔80の中心線H2のずれ角)が存
するように、水噴射孔80が略同間隔に設けられ水噴射
が行われるので、該高温部で燃焼している部分に水噴射
が行われ、失火することなく且つ温度が下がり燃焼しな
がらスワールS方向に燃焼し続け良好な燃焼が行われ
る。
【0042】この噴射角のずれ角度Kはエンジンの大き
さや所望のスワールSの状態に応じて略15度〜45度
に形成されており、従って該高温で燃焼している部分の
燃焼温度が的確に下がりNOx,HC,CO,黒煙の発
生を低減させることができる。次に、制御装置63の作
動により電磁弁92や燃料噴射ポンプ94が制御され、
燃料吐出量が減少するとスプリング88の付勢力で針弁
54が図1に実線で示した方向に戻り頭部56がストッ
パ90に当接して停止する。
さや所望のスワールSの状態に応じて略15度〜45度
に形成されており、従って該高温で燃焼している部分の
燃焼温度が的確に下がりNOx,HC,CO,黒煙の発
生を低減させることができる。次に、制御装置63の作
動により電磁弁92や燃料噴射ポンプ94が制御され、
燃料吐出量が減少するとスプリング88の付勢力で針弁
54が図1に実線で示した方向に戻り頭部56がストッ
パ90に当接して停止する。
【0043】この時、水供給装置72から水の供給も制
御装置63の制御により水の供給も遮断され図2(a)
の状態に戻り、水及び燃料の噴射の1サイクルが終了す
る。このサイクルの繰り返しが、該エンジンの始動から
低負荷,中負荷、高負荷で作動中に行われ、エンジン出
力を低減させることなくNOx,HC,CO,黒煙を効
果的に低減させることができる。
御装置63の制御により水の供給も遮断され図2(a)
の状態に戻り、水及び燃料の噴射の1サイクルが終了す
る。このサイクルの繰り返しが、該エンジンの始動から
低負荷,中負荷、高負荷で作動中に行われ、エンジン出
力を低減させることなくNOx,HC,CO,黒煙を効
果的に低減させることができる。
【0044】又、該エンジンの無負荷,低負荷、アイド
ル回転を上記負荷センサ63bが検出したり、エンジン
雰囲気温度センサ63cが着火温度以下の温度を検出す
ると、上記水供給装置72が作動しないので、該水噴射
が行なわれない。一方、該水が無噴射の時には、上記燃
料が上記と同様に燃料ポンプ94から燃料室60に供給
されるが、この時、制御装置63で制御され針弁54は
図2(b)の位置までしか下降しないので、燃料である
軽油のみが噴射され良好な該エンジンの作動が行われ
る。
ル回転を上記負荷センサ63bが検出したり、エンジン
雰囲気温度センサ63cが着火温度以下の温度を検出す
ると、上記水供給装置72が作動しないので、該水噴射
が行なわれない。一方、該水が無噴射の時には、上記燃
料が上記と同様に燃料ポンプ94から燃料室60に供給
されるが、この時、制御装置63で制御され針弁54は
図2(b)の位置までしか下降しないので、燃料である
軽油のみが噴射され良好な該エンジンの作動が行われ
る。
【0045】更に、燃料タンク93の燃料が燃料ポンプ
94により該燃料室60に供給され圧力が上昇すると針
弁54が下降し、図1の二点鎖線、図2(c)に示す位
置に達するので、水噴射と燃料噴射が上記のように同時
に行なわれるものである。次に上記実施例とは型式が異
なる他の噴射弁に適用した場合について説明する。
94により該燃料室60に供給され圧力が上昇すると針
弁54が下降し、図1の二点鎖線、図2(c)に示す位
置に達するので、水噴射と燃料噴射が上記のように同時
に行なわれるものである。次に上記実施例とは型式が異
なる他の噴射弁に適用した場合について説明する。
【0046】(第2実施例)第2実施例を図4〜6につ
いて説明する。上記第1実施例と同ー部位には同ー符号
を付して説明する。図4に示したように、弁本体52の
先端のサックボリューム100には燃料噴射孔62が第
1実施例と同様に略等間隔で5個設けられている。
いて説明する。上記第1実施例と同ー部位には同ー符号
を付して説明する。図4に示したように、弁本体52の
先端のサックボリューム100には燃料噴射孔62が第
1実施例と同様に略等間隔で5個設けられている。
【0047】この燃料噴射孔62は本体52の先端部に
設けられ、針弁54(又は図4に二点鎖線で示した本体
52)に設けられた燃料通路64に、燃料留部102、
サックボリューム100を介して針弁54の開閉により
連通されるように構成されている。更に、燃料通路64
は燃料供給通路68に接続されており、第1実施例の制
御装置63,燃料供給装置66に供給管61を介して接
続されている。
設けられ、針弁54(又は図4に二点鎖線で示した本体
52)に設けられた燃料通路64に、燃料留部102、
サックボリューム100を介して針弁54の開閉により
連通されるように構成されている。更に、燃料通路64
は燃料供給通路68に接続されており、第1実施例の制
御装置63,燃料供給装置66に供給管61を介して接
続されている。
【0048】又、水噴射孔80aは、燃料噴射孔62の
上方で、且つ上記針弁54に設けられた水通路82の供
給孔104より上方の、水溜部106を介して該本体に
設けられている。又、針弁54は針弁54の頭部56と
本体52の室51の壁61aとの間に介装されたスプリ
ング88の付勢力により燃料噴射孔62及び水噴射孔8
0aが閉じられるように構成されている。
上方で、且つ上記針弁54に設けられた水通路82の供
給孔104より上方の、水溜部106を介して該本体に
設けられている。又、針弁54は針弁54の頭部56と
本体52の室51の壁61aとの間に介装されたスプリ
ング88の付勢力により燃料噴射孔62及び水噴射孔8
0aが閉じられるように構成されている。
【0049】水通路82の供給孔108は本体52に設
けられた水供給通路74に連通されており、逆止弁70
を介して、第1実施例の供給管71、制御装置63,水
供給装置72に接続されている。図4は該エンジンが停
止している場合で、燃料及び水がともに無噴射時の状態
を示すものである。
けられた水供給通路74に連通されており、逆止弁70
を介して、第1実施例の供給管71、制御装置63,水
供給装置72に接続されている。図4は該エンジンが停
止している場合で、燃料及び水がともに無噴射時の状態
を示すものである。
【0050】該エンジンが作動して燃料が燃料供給装置
66から供給管61,燃料供給通路68,燃料通路64
を介して燃料溜部102に供給され、燃料溜部102の
圧力が針弁54の開弁設定圧より高くなると、スプリン
グ88の付勢力に抗して上方に移動するので、図5
(a)に示したように、該燃料がサックボリューム10
0を介して燃料噴射孔62より上記第1実施例と同様に
図6にF1 で示したように、噴射され着火しスワールS
方向に火炎伝播され高温燃焼部分F2 が発生している。
66から供給管61,燃料供給通路68,燃料通路64
を介して燃料溜部102に供給され、燃料溜部102の
圧力が針弁54の開弁設定圧より高くなると、スプリン
グ88の付勢力に抗して上方に移動するので、図5
(a)に示したように、該燃料がサックボリューム10
0を介して燃料噴射孔62より上記第1実施例と同様に
図6にF1 で示したように、噴射され着火しスワールS
方向に火炎伝播され高温燃焼部分F2 が発生している。
【0051】ー方、更に燃料溜部102の圧力が上昇す
ると針弁54が上昇し、供給孔104が水溜部106と
連通される。この時、水が第1実施例と同様に水供給装
置72から水供給管71,逆止弁70,水供給通路7
4,水供給通路82を介して水溜部106に供給されて
いるので、水噴射孔80aから、上記高温燃焼部分F2
に向けて図5(b),図6に示したように、上記第1実
施例と同様に水噴射が行われる。
ると針弁54が上昇し、供給孔104が水溜部106と
連通される。この時、水が第1実施例と同様に水供給装
置72から水供給管71,逆止弁70,水供給通路7
4,水供給通路82を介して水溜部106に供給されて
いるので、水噴射孔80aから、上記高温燃焼部分F2
に向けて図5(b),図6に示したように、上記第1実
施例と同様に水噴射が行われる。
【0052】該高温燃焼部分F2の温度が下がりNO
x,黒煙,HC,COの発生が低減されると共に、失火
することなく、該エンジンの作動中この上記噴射サイク
ルが上記制御装置に制御されて連続的に繰り返されてい
る。その後、該エンジンの図示しないスイッチがOFF
されると燃料供給装置66からの燃料供給が停止される
ので燃料溜部102の圧力が下がり針弁54はスプリン
グ88の付勢力で下降し燃料噴射孔62及び水噴射孔8
0aを閉じ水及び燃料の噴射が停止され図4に示した状
態に復帰する。
x,黒煙,HC,COの発生が低減されると共に、失火
することなく、該エンジンの作動中この上記噴射サイク
ルが上記制御装置に制御されて連続的に繰り返されてい
る。その後、該エンジンの図示しないスイッチがOFF
されると燃料供給装置66からの燃料供給が停止される
ので燃料溜部102の圧力が下がり針弁54はスプリン
グ88の付勢力で下降し燃料噴射孔62及び水噴射孔8
0aを閉じ水及び燃料の噴射が停止され図4に示した状
態に復帰する。
【0053】又、該エンジンの低負荷、アイドル回転時
や上記エンジンの雰囲気温度が着火しにくい時には上記
制御装置63の制御により第1実施例と同様に水噴射は
行われない。上記第1、第2実施例では上記水噴射と燃
料噴射角度のずれ角度がー定に設定されたものであった
が、該ずれ角度を可変とした噴射弁について第3実施例
として説明する。
や上記エンジンの雰囲気温度が着火しにくい時には上記
制御装置63の制御により第1実施例と同様に水噴射は
行われない。上記第1、第2実施例では上記水噴射と燃
料噴射角度のずれ角度がー定に設定されたものであった
が、該ずれ角度を可変とした噴射弁について第3実施例
として説明する。
【0054】(第3実施例)第3実施例を図7,図8に
従って説明する。先ず、本実施例の該針弁の回動手段に
ついて説明するが、上記両実施例と実質的に同ーの部位
には同一符号を付して説明する。上記燃料噴射孔62と
水噴射孔80bの上記ずれ角度Kが図7,図8に示すよ
うに、低スワール時に該スワールの状態に応じて水噴射
孔80bのずれ角度Kより小さいずれ角度K3,K4に
なるように、即ち水噴射孔の中心線がH3,H4になる
ように、水噴射孔80c,80dが該本体に設けられて
おり、該針弁54を該針弁54の軸線を中心に回動手段
200により回動し、該針弁54の供給孔104を該水
噴射孔80b,80c,80dに選択的に連通させるよ
うに構成したものである。
従って説明する。先ず、本実施例の該針弁の回動手段に
ついて説明するが、上記両実施例と実質的に同ーの部位
には同一符号を付して説明する。上記燃料噴射孔62と
水噴射孔80bの上記ずれ角度Kが図7,図8に示すよ
うに、低スワール時に該スワールの状態に応じて水噴射
孔80bのずれ角度Kより小さいずれ角度K3,K4に
なるように、即ち水噴射孔の中心線がH3,H4になる
ように、水噴射孔80c,80dが該本体に設けられて
おり、該針弁54を該針弁54の軸線を中心に回動手段
200により回動し、該針弁54の供給孔104を該水
噴射孔80b,80c,80dに選択的に連通させるよ
うに構成したものである。
【0055】本実施例に使用された該回動手段200に
ついて説明すると、本体52の中に本体52の軸線方向
へ摺動自在に嵌挿された針弁54の頭部56はナット1
10で締結されたリテーナ112が設けられている。こ
のリテーナ112が上下方向に摺動可能であるが、針弁
54に対して回転することが出来ないように、リテーナ
112を保持する内室114が形成された回転位置可変
部材200aが設けられている。
ついて説明すると、本体52の中に本体52の軸線方向
へ摺動自在に嵌挿された針弁54の頭部56はナット1
10で締結されたリテーナ112が設けられている。こ
のリテーナ112が上下方向に摺動可能であるが、針弁
54に対して回転することが出来ないように、リテーナ
112を保持する内室114が形成された回転位置可変
部材200aが設けられている。
【0056】この回転位置可変部材200aは本体54
に設けられた凹部202に、針弁54と共に回動可能に
嵌挿されており、回転位置可変部材200aの上部はボ
ルト201,ナット201aにより、ラック204と係
合するピニオンギア206が固定されている。係止蓋2
03が、回転可変部材200aを上記凹部202に回転
可能に係止するようにボルト205で本体52の上部に
固定されている。
に設けられた凹部202に、針弁54と共に回動可能に
嵌挿されており、回転位置可変部材200aの上部はボ
ルト201,ナット201aにより、ラック204と係
合するピニオンギア206が固定されている。係止蓋2
03が、回転可変部材200aを上記凹部202に回転
可能に係止するようにボルト205で本体52の上部に
固定されている。
【0057】ラック204は係止蓋203の開口203
aより操作できるようなっている。更に、係止蓋203
の上部の開口203bから上記ナット201aで取り付
けられた、インジケータ207の先端が係止蓋203の
内周に設けられた図示しない目盛りに指向することによ
り、上記供給孔104と水噴射孔80b,80c,80
dとの係合状態が分かるようになっている。
aより操作できるようなっている。更に、係止蓋203
の上部の開口203bから上記ナット201aで取り付
けられた、インジケータ207の先端が係止蓋203の
内周に設けられた図示しない目盛りに指向することによ
り、上記供給孔104と水噴射孔80b,80c,80
dとの係合状態が分かるようになっている。
【0058】このピニオンギヤ206に係合するラック
204の作動は、前記制御装置63に制御され回転でき
る機構になっており、該燃焼室内が低スワール時にはラ
ック204によりピニオンギア206が回転し、例えば
上記ずれ角度が小さいK4の水噴射孔80cと供給孔1
04とが連通する。従って、上記燃焼室の低スワール時
は、第1及び2実施例より火炎伝播が小さく、上記実施
例よりやや低温の高温で燃焼している部分に噴射量が制
御され水噴射を的確に行なうことができるので、必要以
上に燃焼温度を下げることなくNOxの発生を効果的に
防止できると共に、失火を防止しHC,CO,黒煙の発
生を低減することができる。
204の作動は、前記制御装置63に制御され回転でき
る機構になっており、該燃焼室内が低スワール時にはラ
ック204によりピニオンギア206が回転し、例えば
上記ずれ角度が小さいK4の水噴射孔80cと供給孔1
04とが連通する。従って、上記燃焼室の低スワール時
は、第1及び2実施例より火炎伝播が小さく、上記実施
例よりやや低温の高温で燃焼している部分に噴射量が制
御され水噴射を的確に行なうことができるので、必要以
上に燃焼温度を下げることなくNOxの発生を効果的に
防止できると共に、失火を防止しHC,CO,黒煙の発
生を低減することができる。
【0059】尚、本発明の噴射弁は従来公知のどんな形
成の噴射弁にも適用できるもので、第1,第2実施例に
使用された以外の他の形式でもよく、要するに、上記の
ように先行して燃料噴射され火炎伝播されて高温で燃焼
している部分に、水噴射が行わせることができる構成の
ものであればよい。又、上記実施例では、いずれも水噴
射孔80と燃料噴射孔62とを1個の同ーの該噴射弁に
設けたが、水及び燃料各々専用の合計2本の噴射弁を採
用しても同様の作用効果が得られるものである。
成の噴射弁にも適用できるもので、第1,第2実施例に
使用された以外の他の形式でもよく、要するに、上記の
ように先行して燃料噴射され火炎伝播されて高温で燃焼
している部分に、水噴射が行わせることができる構成の
ものであればよい。又、上記実施例では、いずれも水噴
射孔80と燃料噴射孔62とを1個の同ーの該噴射弁に
設けたが、水及び燃料各々専用の合計2本の噴射弁を採
用しても同様の作用効果が得られるものである。
【0060】又、各実施例においては、弾性部材である
スプリング88は、針弁54と本体52の内部の室との
間に介装されたが、上記両噴射孔62,80を開閉でき
るものであれば、例えば針弁54と本体52の外部の部
位との間に介装されるものでも良い。
スプリング88は、針弁54と本体52の内部の室との
間に介装されたが、上記両噴射孔62,80を開閉でき
るものであれば、例えば針弁54と本体52の外部の部
位との間に介装されるものでも良い。
【0061】
【発明の効果】上述の請求項1の本発明の水噴射弁によ
れば、該弁本体内を摺動可能に嵌挿された該針弁からな
る該噴射弁において、該燃料噴射孔が指向する該噴射位
置より上記スワールの下流側に指向するように該水噴射
孔を設けたので、先行して噴射された該燃料が該スワ−
ルの下流側で高温で燃焼している部分に、上記燃料噴射
と共に上記水噴射を行い、高温燃焼部分の温度を下げ、
NOxの低減を効果的に行うことができると共に、失火
させることなくHC,CO,黒煙の発生を防止すること
ができる。
れば、該弁本体内を摺動可能に嵌挿された該針弁からな
る該噴射弁において、該燃料噴射孔が指向する該噴射位
置より上記スワールの下流側に指向するように該水噴射
孔を設けたので、先行して噴射された該燃料が該スワ−
ルの下流側で高温で燃焼している部分に、上記燃料噴射
と共に上記水噴射を行い、高温燃焼部分の温度を下げ、
NOxの低減を効果的に行うことができると共に、失火
させることなくHC,CO,黒煙の発生を防止すること
ができる。
【0062】又、該燃料噴射孔と該水噴射孔が同一の噴
射弁に設けられたので、コストが安く、且つ構造が簡単
にNOx,HC,黒煙の発生を低減できる該噴射弁を得
ることができる。請求項2の本発明の水噴射弁によれ
ば、該燃料噴射孔に対する該水噴射孔の該噴射のずれ角
度が略15度〜45度に構成されており、該先行噴射さ
れた燃料により上記高温で燃焼している部分に的確に水
噴射できるので、失火させることなく該高温燃焼部分の
温度を下げることができ、NOx,HC,CO,黒煙の
発生を低減させることができる。
射弁に設けられたので、コストが安く、且つ構造が簡単
にNOx,HC,黒煙の発生を低減できる該噴射弁を得
ることができる。請求項2の本発明の水噴射弁によれ
ば、該燃料噴射孔に対する該水噴射孔の該噴射のずれ角
度が略15度〜45度に構成されており、該先行噴射さ
れた燃料により上記高温で燃焼している部分に的確に水
噴射できるので、失火させることなく該高温燃焼部分の
温度を下げることができ、NOx,HC,CO,黒煙の
発生を低減させることができる。
【0063】また、上記態様1又は上記態様2記載の構
成のように、該針弁の該頭部と該本体内周壁との間に燃
料室を設け、該燃料室に供給される燃料の圧力により上
記弾性部材に抗して該針弁を作動せしめ、該燃料噴射孔
を開口し、次いで該水噴射孔を開口するようにした場合
には、コンパクトで安価に形成され燃料及び水の噴射を
容易に行うことができる。
成のように、該針弁の該頭部と該本体内周壁との間に燃
料室を設け、該燃料室に供給される燃料の圧力により上
記弾性部材に抗して該針弁を作動せしめ、該燃料噴射孔
を開口し、次いで該水噴射孔を開口するようにした場合
には、コンパクトで安価に形成され燃料及び水の噴射を
容易に行うことができる。
【0064】また、上記態様3又は上記態様4記載の構
成のように、該針弁が該本体内を上方に作動することに
より、上記燃料と水の噴射孔を開口するように構成し、
該燃焼室の容積を変化させることがない場合には、該エ
ンジン出力を低減させることなくNOx,HC,黒煙の
発生を防止できる。 また、上記態様5又は上記態様6記
載の構成のように、該燃料噴射孔に対する該水射孔の上
記ずれ角度が、該エンジンの大きさや上記スワールの状
態に合わせて、異なるように該本体に設けられた複数個
の該水噴射孔と、上記針弁の回動手段で該針弁を回転せ
しめて、該針弁の該水の供給孔と選択的に連通せしめる
ようにした場合には、該エンジン負荷や上記スワールの
状態に応じて、上記高温燃焼部分に該水噴射を行い失火
させることなく、該高温燃焼部分の温度を下げることが
できるので、効果的にNOx,HC,CO,黒煙の発生
を低減させることができる。
成のように、該針弁が該本体内を上方に作動することに
より、上記燃料と水の噴射孔を開口するように構成し、
該燃焼室の容積を変化させることがない場合には、該エ
ンジン出力を低減させることなくNOx,HC,黒煙の
発生を防止できる。 また、上記態様5又は上記態様6記
載の構成のように、該燃料噴射孔に対する該水射孔の上
記ずれ角度が、該エンジンの大きさや上記スワールの状
態に合わせて、異なるように該本体に設けられた複数個
の該水噴射孔と、上記針弁の回動手段で該針弁を回転せ
しめて、該針弁の該水の供給孔と選択的に連通せしめる
ようにした場合には、該エンジン負荷や上記スワールの
状態に応じて、上記高温燃焼部分に該水噴射を行い失火
させることなく、該高温燃焼部分の温度を下げることが
できるので、効果的にNOx,HC,CO,黒煙の発生
を低減させることができる。
【0065】請求項3記載の水噴射弁付ディーゼルエン
ジンによれば、上記燃料通路に接続された燃料供給装置
と、上記水通路に接続された水供給装置と、上記エンジ
ンのクランク角信号,負荷信号,及び気温,冷却水温
度,エンジンルーム温度等の雰囲気温度の少なくとも一
つの該信号の入力により少なくとも水噴射を制御する制
御装置とからなり、該燃料噴射孔と該水噴射孔が各々独
立して同一の噴射弁に設けられると共に、該噴射弁の該
針弁が燃料圧力の上昇により摺動すると先ず燃料噴射孔
が開口し、次いで針弁が更に摺動すると該水噴射孔が開
口するように構成され、該水噴射孔の噴射方向は上記燃
料噴射孔が指向する燃料噴射位置より上記燃焼室に発生
するスワールの下流側に指向し、且つ上記先行して噴射
された燃料が燃焼し火炎伝播されて高温燃焼している部
分に該水が噴射されるように構成された水・燃料噴射装
置を備えているので、上記燃焼を失火させることなく、
上記水と燃料の噴射量、噴射方向及び噴射時期を的確に
行なうことができる。請求項4記載の水噴射弁付ディー
ゼルエンジンによれば、エンジンの燃焼室に噴射弁をそ
なえたディーゼルエンジンおいて、該噴射弁の本体内を
摺動する針弁と、該本体又は該針弁に設けられた燃料通
路と、該針弁の作動により該燃料通路と連通される上記
本体又は該針弁に設けられた該燃料を噴射する燃料噴射
孔と、該本体又は該針弁に設けられた水通路と、該針弁
の作動により該水通路と連通され上記本体又は針弁に設
けられた該水を噴射する水噴射孔と、上記燃料通路に接
続された燃料供給装置と、上記水通路に接続された水供
給装置と、上記エンジンのクランク角信号,負荷信号,
及び気温,冷却水温度,エンジンルーム温度等の雰囲気
温度の少なくとも一つの該信号の入力により少なくとも
水噴射を制御する制御装置とを備え、該制御装置は、該
針弁を該針弁の軸線を中心に回動させて、該燃料噴射孔
と該水噴射孔との噴射方向のずれ角度を調整する回動手
段を有し、該水噴射孔の噴射方向は上記燃料噴射孔が指
向する燃料噴射位置より上記燃焼室に発生するスワール
の下流側に指向し、且つ上記燃料噴射孔より噴射された
燃料が燃焼し火炎伝播されて高温燃焼している部分に該
水を噴射させることができるので、上記の燃料噴射孔と
該水噴射孔との噴射方向のずれ角度を設計仕様に応じて
的確な上記ずれ角を設定することができる。
ジンによれば、上記燃料通路に接続された燃料供給装置
と、上記水通路に接続された水供給装置と、上記エンジ
ンのクランク角信号,負荷信号,及び気温,冷却水温
度,エンジンルーム温度等の雰囲気温度の少なくとも一
つの該信号の入力により少なくとも水噴射を制御する制
御装置とからなり、該燃料噴射孔と該水噴射孔が各々独
立して同一の噴射弁に設けられると共に、該噴射弁の該
針弁が燃料圧力の上昇により摺動すると先ず燃料噴射孔
が開口し、次いで針弁が更に摺動すると該水噴射孔が開
口するように構成され、該水噴射孔の噴射方向は上記燃
料噴射孔が指向する燃料噴射位置より上記燃焼室に発生
するスワールの下流側に指向し、且つ上記先行して噴射
された燃料が燃焼し火炎伝播されて高温燃焼している部
分に該水が噴射されるように構成された水・燃料噴射装
置を備えているので、上記燃焼を失火させることなく、
上記水と燃料の噴射量、噴射方向及び噴射時期を的確に
行なうことができる。請求項4記載の水噴射弁付ディー
ゼルエンジンによれば、エンジンの燃焼室に噴射弁をそ
なえたディーゼルエンジンおいて、該噴射弁の本体内を
摺動する針弁と、該本体又は該針弁に設けられた燃料通
路と、該針弁の作動により該燃料通路と連通される上記
本体又は該針弁に設けられた該燃料を噴射する燃料噴射
孔と、該本体又は該針弁に設けられた水通路と、該針弁
の作動により該水通路と連通され上記本体又は針弁に設
けられた該水を噴射する水噴射孔と、上記燃料通路に接
続された燃料供給装置と、上記水通路に接続された水供
給装置と、上記エンジンのクランク角信号,負荷信号,
及び気温,冷却水温度,エンジンルーム温度等の雰囲気
温度の少なくとも一つの該信号の入力により少なくとも
水噴射を制御する制御装置とを備え、該制御装置は、該
針弁を該針弁の軸線を中心に回動させて、該燃料噴射孔
と該水噴射孔との噴射方向のずれ角度を調整する回動手
段を有し、該水噴射孔の噴射方向は上記燃料噴射孔が指
向する燃料噴射位置より上記燃焼室に発生するスワール
の下流側に指向し、且つ上記燃料噴射孔より噴射された
燃料が燃焼し火炎伝播されて高温燃焼している部分に該
水を噴射させることができるので、上記の燃料噴射孔と
該水噴射孔との噴射方向のずれ角度を設計仕様に応じて
的確な上記ずれ角を設定することができる。
【0066】従って、上記NOx,HC,CO及び黒煙
の発生を防止することができると共に、上記燃焼を失火
させることないので、該エンジンの出力の向上を図るこ
とができる。また、請求項3記載の構成において、該燃
料噴射弁と該水噴射弁を各々独立した該噴射弁として設
けた場合には、上記両噴射弁の相対的な上記ずれ角度を
任意に設定することができ、効果的な上記水及び燃料の
噴射を行なうことができる(態様7)。
の発生を防止することができると共に、上記燃焼を失火
させることないので、該エンジンの出力の向上を図るこ
とができる。また、請求項3記載の構成において、該燃
料噴射弁と該水噴射弁を各々独立した該噴射弁として設
けた場合には、上記両噴射弁の相対的な上記ずれ角度を
任意に設定することができ、効果的な上記水及び燃料の
噴射を行なうことができる(態様7)。
【0067】従って、該エンジンを失火させることなく
NOx,HC,CO及び黒煙の発生を防止することがで
きる。また、上記態様8又は上記態様9記載の構成のよ
うに、上記制御装置により、上記エンジンのアイドル回
転時、低負荷時、着火しにくい該エンジンの上記雰囲気
温度時には該水噴射を行なわず、上記中負荷時,高負荷
時には上記燃料噴射と共に、該水噴射量を調整しなが
ら、該水噴射を行うことができるようにした場合には、
該エンジンを失火させることなくNOx,HC,CO及
び黒煙の発生を防止することができる。
NOx,HC,CO及び黒煙の発生を防止することがで
きる。また、上記態様8又は上記態様9記載の構成のよ
うに、上記制御装置により、上記エンジンのアイドル回
転時、低負荷時、着火しにくい該エンジンの上記雰囲気
温度時には該水噴射を行なわず、上記中負荷時,高負荷
時には上記燃料噴射と共に、該水噴射量を調整しなが
ら、該水噴射を行うことができるようにした場合には、
該エンジンを失火させることなくNOx,HC,CO及
び黒煙の発生を防止することができる。
【0068】又、上記噴射される燃料100%に対して
0〜60%好ましくは40〜60%の水が噴射されるよ
うに該制御装置により制御されるようにした場合には、
安定した該エンジンの作動ができると共に、上記失火さ
せることなくNOx,HC,黒煙の発生を低減し、且つ
該エンジンの出力を向上させることができる。
0〜60%好ましくは40〜60%の水が噴射されるよ
うに該制御装置により制御されるようにした場合には、
安定した該エンジンの作動ができると共に、上記失火さ
せることなくNOx,HC,黒煙の発生を低減し、且つ
該エンジンの出力を向上させることができる。
【図1】本発明の第1実施例を示す水・燃料の噴射の構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図2】図1の水噴射弁の作動状態を示す説明図であ
り、(a)は無噴射時を示す説明図、(b)は燃料が噴
射されている状態を示す説明図、(c)は水及び燃料が
噴射されている状態を示す説明図である。
り、(a)は無噴射時を示す説明図、(b)は燃料が噴
射されている状態を示す説明図、(c)は水及び燃料が
噴射されている状態を示す説明図である。
【図3】図2(c)の3A−3A線に沿う横断面図であ
り、該第1実施例の燃料と水の噴射方向及びこの両者の
噴射のずれ角度を示す説明図である。
り、該第1実施例の燃料と水の噴射方向及びこの両者の
噴射のずれ角度を示す説明図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す該水噴射弁の縦断面
を示す無噴射時の説明図である。
を示す無噴射時の説明図である。
【図5】図4の水噴射弁の作動状態を示す説明図であ
り、(a)は燃料噴射時の状態を示す説明図であり、
(b)は水と燃料が噴射されている状態を示す説明図で
ある
り、(a)は燃料噴射時の状態を示す説明図であり、
(b)は水と燃料が噴射されている状態を示す説明図で
ある
【図6】図5(b)の6Aー6A線に沿う横断面図であ
り、第2実施例の燃料と水の噴射方向及びこの両者の噴
射方向のずれ角度を示す説明図である。
り、第2実施例の燃料と水の噴射方向及びこの両者の噴
射方向のずれ角度を示す説明図である。
【図7】本発明の第3実施例を示す水噴射弁の縦断面を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図8】図7の8A−8A線に沿う横断面を示し、図3
と同様の説明図である。
と同様の説明図である。
【図9】従来の燃料・水噴装置の構成を示す説明図であ
る。
る。
【図10】図9の燃料・水噴射弁の縦断面図である。
【図11】図9の燃料・水噴射装置による該噴射状況を
示す説明図である。
示す説明図である。
3 燃料噴射ポンプ本体 4 プランジャ 7 逆止調圧弁 8 燃料噴射管 10 噴孔 11 針弁 12 燃料溜部 13 水の逆止弁 18 水供給ポンプ 31 合流部 40 燃料・水噴射弁 50 噴射弁 52 噴射弁の本体 54 針弁 56 頭部 58 内周壁 60 燃料室 61 燃料供給管 62 燃料噴射孔 63 制御装置 64 燃料通路 66 燃料供給装置 68 燃料供給通路 70 逆止調圧弁 74 水供給通路 76 供給孔 80 噴射孔 82 水通路 84 リテーナ 88 スプリング 90 ストッパ部 92 電磁弁 94 燃料噴射ポンプ 96 コントローラ 100 サックボリューム 102 燃料溜部 104 供給孔 106 水溜部 108 供給孔 110 ナット 112 リテーナ 114 内室 200 回動手段 200a 回転位置可変部材 201 ボルト 202 凹部 203 係止蓋 203a ボルト 204 ラック 205 ボルト 206 ピニオンギヤ H1 燃料噴射の中心線 H2 水噴射の中心線又は高温燃焼部分の中心 K ずれ角度 K3 ずれ角度 K4 ずれ角度 S スワール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02M 61/18 320 F02M 61/18 360J 360 25/02 H T (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 43/04 F02B 47/02 F02D 19/12 F02M 25/022 F02M 61/10 F02M 61/18 320 F02M 61/18 360
Claims (4)
- 【請求項1】 エンジンの燃焼室に設けられる噴射弁に
おいて、 該噴射弁の本体内を摺動する針弁と、 該本体又は該針弁に設けられた燃料通路と、 該針弁の作動により該燃料通路と連通される上記本体又
は該針弁に設けられた該燃料を噴射する燃料噴射孔と、 該本体又は該針弁に設けられた水通路と、 該針弁の作動により該水通路と連通され上記本体又は針
弁に設けられた該水を噴射する水噴射孔とを備え、 該燃料噴射孔と該水噴射孔が各々独立して同一の噴射弁
に設けられると共に、該噴射弁の該針弁が燃料圧力の上
昇により摺動すると先ず燃料噴射孔が開口し、次いで該
針弁が更に摺動すると該水噴射孔が開口するように構成
され、該水噴射孔は上記燃料噴射孔が指向する燃料噴射
位置より上記燃焼室に発生するスワールの下流側に指向
し、且つ上記燃料噴射孔より噴射され燃焼し火炎伝播さ
れて高温燃焼している部分に該水が噴射されるように設
けられたことを特徴とする水噴射弁。 - 【請求項2】 該噴射弁の横断面の投影面において、該
水噴射孔が該燃料噴射孔と間隔を存して設けられると共
に、該燃料噴射角度に対する該水噴射角度とのずれ角度
の範囲が略15度〜45度に構成されたことを特徴とす
る、請求項1記載の水噴射弁。 - 【請求項3】 エンジンの燃焼室に噴射弁をそなえたデ
ィーゼルエンジンおいて、 該噴射弁の本体内を摺動する針弁と、 該本体又は該針弁に設けられた燃料通路と、 該針弁の作動により該燃料通路と連通される上記本体又
は該針弁に設けられた該燃料を噴射する燃料噴射孔と、 該本体又は該針弁に設けられた水通路と、 該針弁の作動により該水通路と連通され上記本体又は針
弁に設けられた該水を噴射する水噴射孔と、 上記燃料通路に接続された燃料供給装置と、 上記水通路に接続された水供給装置と、 上記エンジンのクランク角信号,負荷信号,及び気温,
冷却水温度,エンジンルーム温度等の雰囲気温度の少な
くとも一つの該信号の入力により少なくとも水噴射を制
御する制御装置とを備え、 該燃料噴射孔と該水噴射孔が各々独立して同一の噴射弁
に設けられると共に、該噴射弁の該針弁が燃料圧力の上
昇により摺動すると先ず燃料噴射孔が開口し、次いで針
弁が更に摺動すると該水噴射孔が開口するように構成さ
れ、該水噴射孔の噴射方向は上記燃料噴射孔が指向する
燃料噴射位置より上記燃焼室に発生するスワールの下流
側に指向し、且つ上記燃料噴射孔より噴射された燃料が
燃焼し火炎伝播されて高温燃焼している部分に該水が噴
射されるように設けられたことを特徴とする、水噴射弁
付ディーゼルエンジン。 - 【請求項4】 エンジンの燃焼室に噴射弁をそなえたデ
ィーゼルエンジンおいて、 該噴射弁の本体内を摺動する針弁と、 該本体又は該針弁に設けられた燃料通路と、 該針弁の作動により該燃料通路と連通される上記本体又
は該針弁に設けられた該燃料を噴射する燃料噴射孔と、 該本体又は該針弁に設けられた水通路と、 該針弁の作動により該水通路と連通され上記本体又は針
弁に設けられた該水を噴射する水噴射孔と、 上記燃料通路に接続された燃料供給装置と、 上記水通路に接続された水供給装置と、 上記エンジンのクランク角信号,負荷信号,及び気温,
冷却水温度,エンジンルーム温度等の雰囲気温度の少な
くとも一つの該信号の入力により少なくとも水噴射を制
御する制御装置とを備え、 該制御装置は、該針弁を該針弁の軸線を中心に回動させ
て、該燃料噴射孔と該水噴射孔との噴射方向のずれ角度
を調整する回動手段を有し、該水噴射孔の噴射方向は上
記燃料噴射孔が指向する燃料噴射位置より上記燃焼室に
発生するスワー ルの下流側に指向し、且つ上記燃料噴射
孔より噴射された燃料が燃焼し火炎伝播されて高温燃焼
している部分に該水が噴射されるように設けられたこと
を特徴とする、水噴射弁付ディーゼルエンジン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28064594A JP3191581B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 水噴射弁及び水噴射弁付ディーゼルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28064594A JP3191581B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 水噴射弁及び水噴射弁付ディーゼルエンジン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08144883A JPH08144883A (ja) | 1996-06-04 |
JP3191581B2 true JP3191581B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=17627946
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28064594A Expired - Fee Related JP3191581B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 水噴射弁及び水噴射弁付ディーゼルエンジン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3191581B2 (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 (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
KR20010086423A (ko) * | 2001-08-03 | 2001-09-12 | 이신재 | 물과 연료의 교대분사식 디젤엔진 |
GB2384525A (en) * | 2002-01-15 | 2003-07-30 | William May Stott | Adding water, eg steam, to the charge of a reciprocating piston i.c. engine to reduce emissions of particulate matter (PM) and NOx |
JP2012102631A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 内燃機関の燃料噴射装置 |
KR102027498B1 (ko) * | 2018-03-14 | 2019-10-01 | 한국기계연구원 | 역화 방지 수소 엔진 |
JP2021059999A (ja) * | 2019-10-04 | 2021-04-15 | 株式会社豊田自動織機 | 内燃機関 |
CN115217699A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 车辆、燃料喷射器及其控制方法 |
-
1994
- 1994-11-15 JP JP28064594A patent/JP3191581B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7188586B2 (en) | 2002-07-25 | 2007-03-13 | Komatsu Ltd. | Fuel injection system for diesel engines |
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Publication number | Publication date |
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JPH08144883A (ja) | 1996-06-04 |
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