JPH05164009A - Fuel injection device for diesel engine - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To accurately control water injection quantity. CONSTITUTION:A fuel pump 70 to feed fuel with pressure, and a water pump 40 to feed water with pressure, and fuel injection nozzle 1 to inject the fuel and water fed by the fuel pump 70 and water pump 40 with pressure respectively to the combustion chamber of an engine are arranged. The water pump 40 comprises a positive displacement pump and finishes to pour a specified quantity of water in the fuel passage 22 of the fuel injection nozzle 1 at water pressure lower than the valve opening pressure of the fuel injection nozzle 1 before the time of fuel injection.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、燃焼室内に燃料と水
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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection device for a diesel engine, which is suitable for a so-called water injection type diesel engine in which fuel and water are mixed and injected into a combustion chamber for combustion.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンでは、その燃焼が所
謂筒内噴射圧縮着火によって行われる。すなわち、ディ
ーゼルエンジンでは、殆どの運転状態において燃焼が空
気過剰の状態で行われ、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。このため、ＨＣとＣＯとの排出濃度が比較的低
水準であるのに対し、燃焼温度が高くなることからＮＯ
ｘが多量に発生する。また、噴射燃焼が行われるため、
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、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。そこで、燃焼室内に燃料と水とを
混合噴射して燃焼を行わせる、所謂水噴射機構を備えた
燃料噴射装置が提案されている。2. Description of the Related Art In a diesel engine, the combustion is performed by so-called in-cylinder injection compression ignition. That is, in a diesel engine, combustion is performed in an air-excessive state in most operating conditions, and the generation mechanism of each component contained in the exhaust gas is different from that in gasoline premixed combustion. For this reason, the emission concentrations of HC and CO are relatively low levels, whereas the combustion temperature is high, so NO
A large amount of x is generated. In addition, since injection combustion is performed,
The fuel vapor or the extremely concentrated air-fuel mixture is locally exposed to the high temperature atmosphere, and the fuel molecules are easily thermally decomposed to form carbon particles. Therefore, there is a problem that a large amount of soot is discharged into the exhaust gas. Therefore, there has been proposed a fuel injection device including a so-called water injection mechanism that mixes and injects fuel and water into a combustion chamber to perform combustion.

【０００３】この水噴射機構を備えた燃料噴射装置で
は、例えば、図７に示されるように、燃料と水とをノズ
ルニードル１０２の近傍まで夫々別のフィードホール１
０３，１０４により誘導し噴射する燃料噴射ノズル１０
０と、燃料を燃料噴射ノズル１００に圧送する、例えば
列型の、容量型燃料ポンプ１１０と、水を燃料噴射ノズ
ル１に所要圧で圧送する水ポンプ１２０と、水ポンプ１
２０と燃料噴射ノズル１００との間に介装され水の噴射
量を制御する制御バルブ１２１とが配設される。そし
て、燃料噴射時に燃料が燃料ポンプ１１０から燃料噴射
ノズル１００に圧送されると、ノズルニードル１０２が
燃料圧により開弁し、噴孔１０５から燃料が噴射される
一方、燃料の噴射直後に制御バルブ１２１が所要時間だ
け開弁し、噴孔１０５から水が噴射されるのである。こ
のように、燃料と共に水が燃焼室内に噴射されると燃焼
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。また、この燃焼効率の向上は燃費を
改善させることになる。In the fuel injection device equipped with this water injection mechanism, for example, as shown in FIG. 7, separate feed holes 1 for fuel and water are provided up to the vicinity of the nozzle needle 102.
Fuel injection nozzle 10 guided and injected by 03, 104
0, the fuel is pumped to the fuel injection nozzle 100, for example, a column type displacement fuel pump 110, the water pump 120 that pumps water to the fuel injection nozzle 1 at a required pressure, and the water pump 1
A control valve 121 that is interposed between the fuel injection nozzle 100 and the fuel injection nozzle 100 and controls the injection amount of water is disposed. When fuel is pumped from the fuel pump 110 to the fuel injection nozzle 100 during fuel injection, the nozzle needle 102 opens due to fuel pressure, and fuel is injected from the injection hole 105, while the control valve immediately after fuel injection. The valve 121 is opened for a required time, and water is injected from the injection hole 105. In this way, when water is injected into the combustion chamber together with the fuel, the combustion temperature is lowered, and the generation of NOx is suppressed. Also, a small explosion due to water vaporization, that is, a water divergence phenomenon,
A vortex flow is generated in the combustion chamber, combustion efficiency is improved, and soot generation is suppressed. Further, this improvement in combustion efficiency also improves fuel efficiency.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ディーゼルエンジンの燃料噴射装置では、上述したよう
に、水の噴射量が制御バルブ１２１の開弁時間により制
御されている一方、このように供給された水の噴射量
は、燃料噴射ノズル１のフィードホール１０３，１０４
内の残留燃料圧と水圧との圧力差により微妙に変化する
ことになる。このため、従来の燃料噴射装置では、水の
噴射量を正確に制御することができないという問題があ
る。However, in the fuel injection device of the conventional diesel engine, while the injection amount of water is controlled by the opening time of the control valve 121 as described above, it is supplied in this way. The injection amount of fresh water is determined by the feed holes 103, 104 of the fuel injection nozzle 1.
It will be subtly changed due to the pressure difference between the residual fuel pressure and the water pressure inside. Therefore, the conventional fuel injection device has a problem that the injection amount of water cannot be accurately controlled.

【０００５】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、水の噴射量を正確に制御することがで
き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。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection device for a diesel engine capable of accurately controlling the injection amount of water. ..

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
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、前記燃料ポンプと前記水ポン
プとにより圧送された燃料およ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を備えたディーゼルエン
ジンの燃料噴射装置において、前記水ポンプは、容量型
ポンプから成り燃料噴射時までに所定量の水を前記燃料
噴射ノズルの燃料路内に燃料噴射ノズルの開弁圧よりも
低い水圧で注入し終えていることを特徴とする。In order to achieve the above object, according to the present invention, a fuel pump for pumping fuel,
In a fuel injection device of a diesel engine, comprising a water pump for pumping water, and a fuel injection nozzle for injecting the fuel and water pumped by the fuel pump and the water pump into a combustion chamber of the engine, the water pump is It is characterized by comprising a positive displacement pump and injecting a predetermined amount of water into the fuel passage of the fuel injection nozzle at a water pressure lower than the valve opening pressure of the fuel injection nozzle by the time of fuel injection.

【０００７】[0007]

【作用】上述のディーゼルエンジンの燃料噴射装置にお
いて、水ポンプは、容量型ポンプから成り燃料噴射時ま
でに所定量の水を燃料噴射ノズルの燃料路内に燃料噴射
ノズルの開弁圧よりも低い水圧で注入し終えているの
で、燃料噴射ノズルは、燃料噴射時まで開弁することな
く、この注入された所定量の水を燃料路内に収容する一
方、燃料噴射時には燃料圧により開弁し、燃料路内に収
容されていた所定量の水を燃料と共にエンジンの燃焼室
内に噴射させる。In the fuel injection device for a diesel engine described above, the water pump is made up of a displacement pump, and a predetermined amount of water is introduced into the fuel passage of the fuel injection nozzle at a time lower than the valve opening pressure of the fuel injection nozzle. Since the injection has been completed with water pressure, the fuel injection nozzle does not open the valve until fuel injection, and stores this injected predetermined amount of water in the fuel passage, while it opens with fuel pressure during fuel injection. , A predetermined amount of water contained in the fuel passage is injected into the combustion chamber of the engine together with the fuel.

【０００８】[0008]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a specific configuration of a fuel injection device for a diesel engine of the present invention. Reference numeral 1 in FIG.
Indicates a fuel injection nozzle which is attached to each cylinder of a cylinder head (not shown) of a 4-cycle water injection type diesel engine and injects mixed fuel and water into the combustion chamber.

【０００９】より詳しくは、燃料噴射ノズル１のノズル
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。More specifically, in the nozzle holder 2 of the fuel injection nozzle 1, a large-diameter spring accommodating chamber 3 and a small-diameter rod hole 4 are continuously formed vertically on the center line thereof. That is, the spring accommodating chamber 3 is opened on the upper surface of the nozzle holder 2, and the rod hole 4 is opened on the lower surface of the nozzle holder 2. A push rod 6, which is formed in a cylindrical shape and integrally includes a disk-shaped spring seat 5 on the upper portion thereof, is slidably inserted into the rod hole 4 from the spring accommodating chamber 3 side. The adjusting screw 8 is inserted and screwed into the opening end of the spring accommodating chamber 3, while the spring seat 5
A pusher spring 7 is interposed between the adjusting screw 8 and the adjusting screw 8 to urge the push rod 6 downward in the drawing. The urging force of the pusher spring 7 can be adjusted by rotating the adjusting screw 8. Further, on the upper part of the nozzle holder 2, connection ends 9 and 10 for connecting the water pipe 30 and the fuel pipe 31 are provided.
Each is formed so as to project.

【００１０】次に、略錐形に形成されたノズル１１に
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。Next, the nozzle 11 formed in a substantially pyramidal shape is provided with two disk-shaped cavities, that is, a water pool 12 and a fuel pool 13 in upper and lower layers in its lower part. From the upper surface of the nozzle 11 to the fuel pool 13 through the water pool 12.
A guide hole 14 that opens to the bottom is formed. The guide hole 14 is formed to have a larger diameter than the rod hole 4 of the nozzle holder 2, and the nozzle needle 1 is provided in the guide hole 14.
5 is slidably and liquid-tightly inserted from above. The lower end portion of the nozzle needle 15 is formed in a pyramidal shape, while the upper end portion is formed with a cylindrical protruding end 16 that can be fitted into the rod hole 4. A convex portion 17 having a substantially hemispherical tip is formed at the lower end of the nozzle 11 so as to project, and only a plurality of injection holes 18 for injecting fuel and water into the combustion chamber at a required angle are formed at the distal end of the convex portion 17. Has been done. In addition, each nozzle 18
Respectively communicate with the communication holes 19 formed in the convex portion 17,
The communication hole 19 is open to the fuel reservoir 13.

【００１１】そして、ノズル１１はリテイニングナット
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噴口穴２１を挿通し、燃
焼室内に突出している。The nozzle 11 is fitted into the retaining nut 20, and the retaining nut 20 is screwed into the nozzle holder 2 so that the nozzle 11 is liquid-tightly attached to the nozzle holder 2. Here, while the upper surface of the nozzle 11 and the lower surface of the nozzle holder 2 are in close contact with each other, the projecting end 16 of the nozzle needle 15 is fitted into the rod hole 4 and abuts against the push rod 6, and the nozzle needle 15 pushes the pusher spring. It is always urged downward by 7. As a result, the conical portion 14a of the nozzle needle 15 is connected to the communication hole 19
The fuel injection nozzle 1 is closed by contacting the open end 19a of the fuel injection nozzle. Further, the injection port 18 of the nozzle 11 is inserted into the injection port hole 21 formed at the lower end portion of the retaining nut 20, and projects into the combustion chamber.

【００１２】さらに、ノズル１１の燃料溜り１３とノズ
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（燃料路）２
２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。Further, the fuel reservoir 13 of the nozzle 11 and the connecting end 10 of the nozzle holder 2 are provided with a feed hole (fuel passage) 2 which is continuously formed in the nozzle 11 and the nozzle holder 2.
2, and the feed hole 22 is connected to the water pool 12
Penetrates through. In addition, the water pool 12 of the nozzle 11 and the connecting end 9 of the nozzle holder 2 are
A check valve 24 that allows only the water flow from the connection end 9 to the water pool 12 is provided in the feed hole 23.

【００１３】次に、燃料噴射ノズル１の接続端９，１０
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。Next, the connection ends 9, 10 of the fuel injection nozzle 1
A water pump 40 and a fuel pump 70 are connected to each other via a water pipe 30 and a fuel pipe 31, respectively. First, as shown in FIG. 2, the water pump 40 is configured by a so-called column-type displacement pump, and a cam shaft 42 that interlocks with a crank shaft (not shown) is provided below a pump housing 41 via a bearing 43. A cam 44 is rotatably supported, and a cam 44 is integrally formed on the cam shaft 42. Above the cam 44, the pump housing 41
A tabet 45 which is slidably fitted in is disposed in the tabet 45, and a tabet roller 46 rolling on the cam surface of the cam 44 is rotatably supported by the tabet 45. Tabet 4
A plunger 47 is fixedly attached to the upper end of 5, and the plunger 47 reciprocates up and down integrally with the tabet 45 by the rotation of the cam 44. A plunger spring 50 is interposed between a lower spring seat 48 formed in the lower part of the plunger 47 and an upper spring seat 49 fixed to the pump housing 41, and the plunger 47 is always urged downward by the plunger spring 50. Has been done. The upper portion of the plunger 47 is vertically and slidably and rotatably fitted into a substantially cylindrical control sleeve 51, and the upper portion of the control sleeve 51 is rotatably fitted and inserted into the pump housing 41. ing. A pinion gear 52 is formed on the outer peripheral surface of the control sleeve 51, and the pinion gear 52 meshes with a rack 53 that is slidably inserted in the pump housing 41. Therefore, the control sleeve 51 is attached to the rack 53.
Is driven by the pump housing 41 and the plunger 47 to be rotatable. Then, the space above the plunger 47 in the control sleeve 51 becomes the water pump 40.
Forming a cylinder chamber 66.

【００１４】プランジャ４７の上端部の外周面には、螺
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。A spiral groove, that is, a control groove 54 is formed on the outer peripheral surface of the upper end portion of the plunger 47, while feed holes 55, 55 are formed in the side wall of the control sleeve 51. The inner open ends of 55 and 55 are substantially flush with the upper end surface of the plunger 47 when the plunger 47 is at the bottom dead center. Further, the pump sleeve 41 has a control sleeve 5
1, a water pool 56 is formed, and the outer open ends of the feed holes 55, 55 are opened in the water pool 56.
6 communicates with the water supply port 68. That is, the water supply port 68 and the feed holes 55, 55 are always communicated with each other via the water pool 56 regardless of the rotational position of the control sleeve 51.

【００１５】次に、ポンプハウジング４１の上端部には
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。Next, a delivery valve holder 57 is liquid-tightly fixed to the upper end of the pump housing 41, and a valve accommodating chamber 58 is provided inside the delivery valve holder 57. A delivery valve 60 and a delivery valve spring 59 are housed in the valve housing chamber 58. The valve accommodating chamber 58 and the cylinder chamber 66 are communicated with each other by a valve guide hole 67, and a guide portion 61 of a delivery valve 60 is slidably fitted in the valve guide hole 67. Further, at the opening end of the valve guide hole 67 on the valve accommodation chamber 58 side, the conical valve portion 6 of the delivery valve 60 is provided.
2 is biased by the delivery valve spring 59 to come into contact with the delivery valve spring 59, and the delivery valve 60 is closed. Further, the valve accommodating chamber 58 and the cylinder chamber 66 are also communicated with each other by a bypass passage 63, and a check valve 64 that allows only a water flow from the valve accommodating chamber 58 to the cylinder chamber 66 is interposed in the bypass passage 63. .. The valve storage chamber 58 communicates with the discharge port 65 of the water pump 40, and when the delivery valve 60 opens, the cylinder chamber 66 and the discharge port 65 communicate with each other.

【００１６】一方、燃料ポンプ７０は、図３に示される
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、上述した燃料噴射装
置に対しては、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。On the other hand, the fuel pump 70, as shown in FIG. 3, is composed of a column type displacement pump similar to the water pump 40. Therefore, although detailed description thereof is omitted here, the cam 71 is formed in a shape different from that of the cam 44, as will be described later. Further, in order to prevent water corrosion, the above-mentioned fuel injection device is appropriately subjected to rust prevention treatment such as adoption of corrosion resistant material and plating treatment.

【００１７】次に、本燃料噴射装置の作動について、図
１乃至図６を参照して説明する。まず、燃料噴射直後に
おける燃料噴射ノズル１内の燃料と水との充填状況を図
４に示す。このとき、ノズルニードル１５は上述したプ
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。Next, the operation of the present fuel injection device will be described with reference to FIGS. 1 to 6. First, FIG. 4 shows a filling state of fuel and water in the fuel injection nozzle 1 immediately after fuel injection. At this time, the nozzle needle 15 is urged by the pusher spring 7 described above, and abuts on the open end of the communication hole 19 formed in the fuel reservoir 13, so that the fuel injection nozzle 1
Is closed. Then, the fuel fills the fuel pool 13 and the feed hole 22, and the water fills the water pool 12 and the feed hole 23. The check valve 24 is closed.

【００１８】一方、水ポンプ４０のプランジャ４７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５
６，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
カム４４を回転させ、タベットローラ４６，タベット４
５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。ここ
で、水の吐出圧が燃料ポンプ７０の逆止弁７２の開弁圧
より高いということは、水の吐出圧がフィードホール２
２内の残留燃料圧より高いことに他ならない。On the other hand, the plunger 47 of the water pump 40 is
Immediately after fuel injection, the cam 44 is operated to reach the bottom dead center. At this time, in the cylinder chamber 66, the water supply port 68 and the water pool 5
6, water is supplied through the feed holes 55, 55. Then, during the expansion stroke after the fuel injection is completed and the nozzle needle 15 of the fuel injection nozzle 1 is completely closed, the cam shaft 42 interlocks with the crank shaft (not shown) to rotate the cam 44, and the tabet roller 46 and the tabet 4
5 through the plunger 47 to the plunger spring 50
Pushes upward against the urging force of. Then, the plunger 47 closes the inner open ends of the feed holes 55, 55, the feed holes 55, 55 and the cylinder chamber 66 are blocked, and the upward movement of the plunger 47 causes the water in the cylinder chamber 66 to be removed. It is gradually pressurized. When the water pressure in the cylinder chamber 66 is increased to the required pressure, the delivery valve 60 causes the delivery valve spring 5 to move.
The valve opens against the biasing force of 9. At this time, the check valve 64 is closed, so that the water in the cylinder chamber 66 is discharged from the discharge port 65. Here, the discharge pressure of the water pump 40 depends on the check valve 24 of the fuel injection nozzle 1 and the check valve 72 of the fuel pump 70.
Is set higher than the valve opening pressure of the fuel injection nozzle 1 and lower than the valve opening pressure of the nozzle needle 15 of the fuel injection nozzle 1. Also, the delivery valve spring 59 is provided to obtain such a discharge pressure. The power is adjusted. Here, the fact that the discharge pressure of water is higher than the valve opening pressure of the check valve 72 of the fuel pump 70 means that the discharge pressure of water is equal to the feed hole 2
It is nothing less than the residual fuel pressure in 2.

【００１９】また、燃料ポンプ７０のプランジャ７３は
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
燃料圧は水圧により低く、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
５４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。The plunger 73 of the fuel pump 70 rapidly moves to the top dead center during fuel injection, but stops at the bottom dead center except during fuel injection. Plunger 7 like this
The cam 71 is formed so that the operation of No. 3 can be obtained. When the water pump 40 begins to discharge water as described above, the check valve 24 of the fuel injection nozzle 1 and the check valve 72 of the fuel pump 70 are opened, while the nozzle needle of the fuel injection nozzle 1 is opened. No. 15 is still closed. Further, since the plunger 73 of the fuel pump 70 is at the bottom dead center as described above, the fuel pressure in the feed hole 22 is low due to the water pressure, and therefore, the water flows through the check valve 24 and the puddle 12 into the fuel. Enter the feed hole 22 on the side. Then, when the spiral groove of the control groove 54 of the water pump 40 rises to the inner open end of the feed holes 55, 55, the cylinder chamber 66 and the feed holes 55, 55 communicate with each other via the control groove 54, The water pressure in the cylinder chamber 66 is reduced to the water pressure in the water pool 56, and the delivery valve 60 is closed by the urging force of the delivery valve spring 59. After that, the communication state between the cylinder chamber 66 and the feed holes 55, 55 is maintained until the plunger 47 reaches the top dead center, and the water pressure in the cylinder chamber 66 is maintained at the same pressure as the water pressure in the water pool 56.

【００２０】以上により、水ポンプ４０はプランジャ４
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（所定量）Ｑ_W だけの水を
吐出したことになる。ここで、水の吐出量Ｑ_W はコント
ロールラック５３を作動させることにより変化させるこ
とができる。つまり、コントロールラック５３を慴動さ
せるとピニオンギア５２を介してコントロールスリーブ
５１を回動させる。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、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。これに伴って、上記理由により水の吐
出量Ｑ_W が変化するのである。From the above, the water pump 40 is fixed to the plunger 4
This means that the amount of water (a predetermined amount) Q _W of the volume of the cylinder chamber 66 from the position of the bottom dead center of 7 to the position where the groove of the control groove 54 reaches the inner open ends of the feed holes 55, 55 is discharged. Here, the discharge amount Q _{W of} water can be changed by operating the control rack 53. That is, when the control rack 53 is slid, the control sleeve 51 is rotated via the pinion gear 52. When the control sleeve 51 rotates, the positional relationship between the control sleeve 51 and the plunger 47 changes, and the stroke of the plunger 47 until the inner open ends of the feed holes 55, 55 of the control sleeve 51 and the groove of the control groove 54 communicate with each other. The amount changes. Along with this, the water discharge amount Q _W changes for the above reason.

【００２１】さて、所定量Ｑ_W の水がフィードホール２
２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７０の
逆止弁７２も閉弁する。そして、次回の燃料噴射時まで
この所定量Ｑ_W 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。なお、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４
４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。Now, a predetermined amount of water Q _W is supplied to the feed hole 2.
When the injection into the fuel injection nozzle 2 is completed as shown in FIG. 5, the discharge pressure of the water pump 40 decreases and the check valve 24 of the fuel injection nozzle 1
Is closed to prevent the reverse flow of water, and the check valve 72 of the fuel pump 70 is also closed. Then, the predetermined amount of water Q _W is stored in the feed hole 22 of the fuel injection nozzle 1 until the next fuel injection. The water is discharged by the water pump 40 described above by the nozzle needle 15 of the fuel injection nozzle 1.
Is started during the expansion stroke after the valve is closed, and continues through the exhaust stroke and the intake stroke until the compression stroke before the nozzle needle 15 opens. Then, the cam 4 is so arranged that the water pump 40 discharges water gently in this manner.
4 is formed to prevent the nozzle needle 15 of the fuel injection nozzle 1 from opening due to an instantaneous increase in water pressure.

【００２２】次に、燃料噴射時に、燃料ポンプ７０が水
ポンプ４０と同様に作動して所定量Ｑ_T 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Ｑ_FP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所定量Ｑ_W の水
が噴射され、最後に、フィードホール２２内の上記所定
量Ｑ_W の水より燃料ポンプ７０側に充満していた燃料Ｑ
_FSが噴射されて燃料噴射が終了する。つまり、最終的に
は、Ｑ_FPとＱ_FSとの合計分だけの燃料が燃焼室内に噴射
される。このとき、上記のＱ_T , Ｑ_FP，Ｑ_W ，Ｑ_FSに関
し、次式（１）, （２）が成立する。Next, at the time of fuel injection, the fuel pump 70 operates in the same manner as the water pump 40 to discharge a predetermined amount Q _T of fuel. Then, the nozzle needle 15 of the fuel injection nozzle 1
The nozzle needle 15 opens against the biasing force of the pusher spring 7 by the fuel pressure applied to the conical portion 14a of
As shown in FIG. 6, first, the fuel Q _FP flowing into the fuel reservoir 13 of the fuel injection nozzle 1 is injected, and then,
The predetermined amount Q _W of water that has been injected into the feed hole 22 is injected, and finally, the fuel Q that has filled the fuel pump 70 side with respect to the predetermined amount Q _W of water in the feed hole 22.
_FS is injected and fuel injection ends. That is, finally, the fuel of the total amount of Q _FP and Q _FS is injected into the combustion chamber. At this time, the following equations (1) and (2) are established with respect to the above Q _T , Q _FP , Q _W , and Q _FS .

【００２３】 Ｑ_T ＝Ｑ_FP＋Ｑ_W ＋Ｑ_FS ・・・（１） Ｑ_T ≧Ｑ_FP＋Ｑ_W ・・・（２） ここで、Ｑ_FPは水の噴射量Ｑ_W に係わりなく常時一定で
ある。また、水の噴射量Ｑ_W を変化させると燃料ポンプ
７０の吐出量Ｑ_T を変化させる必要がある。そして、吐
出量Ｑ_T がＱ_FPとＱ_W との合計分以上でなければならな
いのは、水を所定量Ｑ_W 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。Q _T = Q _FP + Q _W + Q _FS (1) Q _T ≧ Q _FP + Q _W (2) Here, Q _FP is always constant regardless of the water injection amount Q _W. .. Further, when the water injection amount Q _W is changed, it is necessary to change the discharge amount Q _T of the fuel pump 70. The discharge amount Q _T must be equal to or more than the total amount of Q _FP and Q _W in order to reliably inject water by a predetermined amount Q _W and prevent water from remaining in the fuel pool 13. ..

【００２４】そして、上記のようにして一回の燃料およ
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。本燃
料噴射装置では、水噴射量Ｑ_W と燃料噴射量Ｑ_FP，Ｑ_FS
とが夫々独立に制御されると共に、所定量Ｑ_W の水が燃
料噴射時までに燃料噴射ノズル１のフィードホール２２
内に燃料噴射ノズル１の開弁圧よりも低い水圧で注入し
終え、燃料噴射時にはこの所定量Ｑ_W の水と共に燃料が
エンジンの燃焼室内に噴射させる。これにより、所定量
Ｑ_W の水が燃焼室内に確実に噴射され、水の噴射量を正
確に制御することができる。When one injection of fuel and water is completed as described above, the filling state of the fuel and water in the fuel injection nozzle 1 returns to the above-mentioned state of FIG. In this fuel injection device, the water injection amount Q _W and the fuel injection amounts Q _FP and Q _FS
Are controlled independently of each other, and a predetermined amount Q _W of water is supplied to the feed hole 22 of the fuel injection nozzle 1 by the time of fuel injection.
The injection is completed at a water pressure lower than the valve opening pressure of the fuel injection nozzle 1, and at the time of fuel injection, the fuel is injected into the combustion chamber of the engine together with this predetermined amount Q _W of water. As a result, the predetermined amount Q _W of water is reliably injected into the combustion chamber, and the injection amount of water can be controlled accurately.

【００２５】なお、本発明のディーゼルエンジンの燃料
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。すなわち、水ポンプ４０は容量型ポ
ンプであればどのようなタイプのものであってもよく、
本発明の作用効果を得ることができる。The fuel injection device for a diesel engine of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but various modifications can be made. For example, the configurations of the fuel injection nozzle 1, the water pump 40, and the fuel pump 70 are not limited to the above, and may be appropriately changed. For example, the water pump 40 does not necessarily have to be the column type pump of the same type as the fuel pump 70, and need not be the column type displacement pump. That is, the water pump 40 may be of any type as long as it is a displacement pump,
The effects of the present invention can be obtained.

【００２６】また、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。The present fuel injection device can also be applied to a two-cycle diesel engine.

【００２７】[0027]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のデ
ィーゼルエンジンの燃料噴射装置において、水ポンプ
は、容量型ポンプから成り燃料噴射時までに所定量の水
を燃料噴射ノズルの燃料路内に燃料噴射ノズルの開弁圧
よりも低い水圧で注入し終えており、これにより、燃料
噴射ノズルは、燃料噴射時まで開弁することなく、この
注入された所定量の水を燃料路内に収容する一方、燃料
噴射時には燃料圧により開弁し、燃料路内に収容されて
いた所定量の水を燃料と共にエンジンの燃焼室内に噴射
させるので、上記所定量の水が燃焼室内に確実に噴射さ
れ、水の噴射量を正確に制御することができるという効
果を奏する。As described in detail above, in the fuel injection device for a diesel engine of the present invention, the water pump is a displacement pump and supplies a predetermined amount of water in the fuel passage of the fuel injection nozzle by the time of fuel injection. Has been injected at a water pressure lower than the valve opening pressure of the fuel injection nozzle, so that the fuel injection nozzle does not open the valve until the time of fuel injection, and a predetermined amount of this injected water is injected into the fuel passage. On the other hand, when the fuel is injected, the valve is opened by the fuel pressure at the time of fuel injection, and the predetermined amount of water contained in the fuel passage is injected into the combustion chamber of the engine together with the fuel. As a result, there is an effect that the injection amount of water can be accurately controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明のディーゼルエンジンの燃料噴射装置の
具体的構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a specific configuration of a fuel injection device for a diesel engine of the present invention.

【図２】図１中の水ポンプ４０の構成を示す側面断面図
である。FIG. 2 is a side sectional view showing a configuration of a water pump 40 in FIG.

【図３】図１中の燃料ポンプ７０の構成を示す側面断面
図である。FIG. 3 is a side sectional view showing a structure of a fuel pump 70 in FIG.

【図４】図１中の燃料噴射ノズル１の、燃料噴射直後の
燃料と水との充填状態を示す側面断面図である。FIG. 4 is a side sectional view showing a filling state of fuel and water in the fuel injection nozzle 1 in FIG. 1 immediately after fuel injection.

【図５】図１中の燃料噴射ノズル１の、燃料噴射直前の
燃料と水との充填状態を示す側面断面図である。5 is a side sectional view showing a filling state of fuel and water in the fuel injection nozzle 1 in FIG. 1 immediately before fuel injection.

【図６】図１中の燃料噴射ノズル１から噴射される、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。6 is a characteristic diagram showing a relationship between an injection amount of fuel and water injected from a fuel injection nozzle 1 in FIG. 1 per unit time and an elapsed time.

【図７】従来のディーゼルエンジンの燃料噴射装置の概
略構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of a fuel injection device for a conventional diesel engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 燃料噴射ノズル ２ ノズルホルダ １１ ノズル １２ 水溜り １３ 燃料溜り １５ ノズルニードル ２２ フィードホール（燃料路） ２３ フィードホール ２４ 逆止弁 ４０ 水ポンプ ４４ カム ４７ プランジャ ５１ コントロールスリーブ ５４ コントロールグルーブ ６０ デリバリバルブ ７０ 燃料ポンプ 1 Fuel injection nozzle 2 Nozzle holder 11 Nozzle 12 Water reservoir 13 Fuel reservoir 15 Nozzle needle 22 Feed hole (fuel passage) 23 Feed hole 24 Check valve 40 Water pump 44 Cam 47 Plunger 51 Control sleeve 54 Control groove 60 Delivery valve 70 Fuel pump

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 政吉 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masakichi Nakajima 2-5-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Sanryo Heavy Industries Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、前記燃料ポンプと前記水ポンプとによ
り圧送された燃料およ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を備えたディーゼルエンジンの燃
料噴射装置において、前記水ポンプは、容量型ポンプか
ら成り燃料噴射時までに所定量の水を前記燃料噴射ノズ
ルの燃料路内に燃料噴射ノズルの開弁圧よりも低い水圧
で注入し終えていることを特徴とするディーゼルエンジ
ンの燃料噴射装置。1. A fuel pump for pumping fuel, a water pump for pumping water, and a fuel injection nozzle for injecting the fuel and water pumped by the fuel pump and the water pump into a combustion chamber of an engine. In the fuel injection device for a diesel engine, the water pump is composed of a positive displacement pump and supplies a predetermined amount of water into the fuel passage of the fuel injection nozzle at a water pressure lower than the valve opening pressure of the fuel injection nozzle by the time of fuel injection. A fuel injection device for a diesel engine, which has been injected.