JPH0120307B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えばアルコールと軽油のような
異種液体を混合せずに燃焼室内へ噴射させる内燃
機関用の異種液体の噴射装置に関する。

この種の液体噴射装置は、例えば主燃料として
アルコールを用い、補助燃料として軽油を用いる
デイーゼルエンジンの噴射装置として使用するこ
とができる。一般に、二種類の燃料、例えば着火
性の悪いアルコールに、着火性の良い軽油を混合
して噴射させる方法があるが、この方法では混合
された燃料の着火性の観点から混合比率に限界値
があることが知られている。従つて、これを解決
するために両燃料を極力混合しないように、別々
に噴射させるか、又は軽油をアルコールに先行し
て層状噴射させる必要がある。

従来、この種の噴射装置としてはたとえば次の
(ア)〜(ウ)に示すような種々の提案がある。

すなわち、 (ア) ２個の噴射ポンプを利用するもの、 (イ) デリバリバルブの負圧を利用するもの、 (ウ) 噴射系の脈動効果を利用するもの、である。

例えば、(ア)の例としては二種類の燃料に対し、
それぞれ専用の噴射ポンプと噴射ノズルを具える
方法で各方面で研究報告の例がある。

次に(イ)の例としては、特公昭51−13806号があ
る。この例では、燃料噴射系のデリバリバルブか
ら燃料噴射ノズルに至る任意の位置に逆止弁を介
して異種液体源を連結し、このデリバリバルブに
より生じる負圧によつて異種液体を燃料噴射系に
導入してノズルより燃料と共に噴射している。こ
の例では原理的にデリバリバルブの吸戻し量を増
加させる必要があるから、キヤビテーシヨン強度
が大きくなり、耐久性に問題を生じてしまう。ま
た、吸戻しによる噴射系内に発生するキヤビテー
シヨン、即ち、第２の液体の吸入量は運動速度や
負荷に応じて不規則に変動してしまうためこの異
種液体の吸収量を正確に制御することができない
欠点がある。

また、(ウ)の例としては、特公昭50−23455号が
ある。この例ではシリンダ１気筒当り、２本の噴
射ノズルが別個に設けられている。そして一方の
噴射ノズルはパイプを介して燃料ポンプに連結さ
れ、他方の噴射ノズルは別個のパイプを介して水
タンクおよび上記ポンプにより圧送される燃料の
圧力により作動する段付きピストン等にそれぞれ
連結されている。また他に上記２本のパイプが１
本の二重ニードルノズルに連結された例が開示さ
れている。しかしこのような例には上述したよう
に構造が複雑となる欠点がある。

また、(ウ)の方法の例としては、噴射ノズル内で
燃料が混合してしまうものもあり、また、この欠
点を回避するために１気筒当り２本のノズルを設
ける必要がある等の欠点がある。

この発明の目的は、上述したような欠点を除去
し、構造が簡単で、２種類の液体が混合せずに燃
焼室内に層状噴射され得る内燃機関用の液体噴射
装置を提供することにある。

すなわち、この発明に係る噴射装置は、ニード
ル弁の外周に空所を設けた噴射ノズルに、２種の
液体を一定の順序で、一方の液体の脈動圧を利用
して他方の液体の送給を行ない、２種の液体が混
合せずに層状に分離した状態で噴射し得るように
したことを特徴とするものである。

以下図面を参照し乍らこの発明の一実施例を詳
細に説明する。

この実施例は、主燃料としてアルコールを用
い、補助燃料として軽油を使用するデイーゼルエ
ンジンに応用したものである。第１図において、
アルコールを貯蔵した主タンク１０および軽油を
貯蔵した副タンク１１を設け、これらタンク１
０，１１から送油ポンプ１２，１３によつてそれ
ぞれの燃料を主燃料噴射ポンプ１４および圧送器
１５にそれぞれ供給するようにする。この噴射ポ
ンプ１４は既知なもので、使用する内燃機関の気
筒数と同数の射出口を有するものである（本例で
は４個）。同様に、補助燃料圧送器１５も気筒数
設ける必要があるが、簡単なため１個のみ図示し
た。この圧送器１５は、主燃料を送給する連通路
１８を具え、この入口１７は噴射ポンプ１４に連
通する。また、補助燃料を送給する連通路２０を
設け、この入口１６はポンプ１３に連通する。こ
の主燃料用連通路１８と補助燃料用連通路２０と
はシリンダ部によつて連通させ、このシリンダ部
内にピストン２２を滑動自在に設ける。このピス
トン２２には常時、連通路１８方向（図では下
方）に付勢するためのバネ２３を設け、このバネ
２３によつてピストン２２の下面部は通常シリン
ダ部の段部２６に押圧されている。他方、補助燃
料用連通路２０はその入口１６および出口２１の
近傍に、逆止弁２４，２５を設けるための空所が
形成されている。この一方の逆止弁２４は軽油を
補助燃料パイプ２０内に導入する機能を有するよ
うに、図面において左方向に常時所定のスプリン
グ圧が印加されており、他方の逆止弁２５は連通
路２０内に導入された軽油を出口２１から噴射ノ
ズルへ送給する機能を有するように、図面におい
て左方向に常時所定のスプリング圧が印加されて
いる。燃料噴射ノズル３０は気筒数と同数設けら
れている。ここで４個のノズル３０に対して便宜
上、図面の左側より，，，と番号を付
し、これら番号は上述の噴射ポンプ１４の射出口
の番号と対応するものである（この関係について
は後述する）。この噴射ノズル３０は、その中央
部にニードル弁３１を上下滑動自在に設け、その
周囲の離間した位置でこのニードル弁３１の中心
線とほぼ平行に主燃料通路３２および補助燃料通
路３３が形成される。これら通路３２，３３の上
端開口部は接続パイプ４０，４１を経て圧送器１
５の出口１９，２１にそれぞれ連結する。ニード
ル弁３１の先端はテーパ部３４で構成され、この
テーパ部３４の外周部分に１回の噴射に必要な補
助燃料の容積の約1/2〜１倍程度の体積を有する
空所３５を形成する。そしてこの空所３５に燃料
通路３２，３３の下端開口部を連通する。ここで
この主燃料通路３２の開口部は補助燃料通路３３
の開口部の形成位置より噴射口３６から遠く離間
するように形成する。

ここで特に注意すべき点は、噴射ポンプ１４の
噴射口から連通路１８を経て圧送される主燃料
が噴射ノズル３０−の主燃料通路３２に送給さ
れるが、補助燃料は、この噴射ノズル３０−で
はなく、次の噴射行程の噴射ノズル３０−の補
助燃料通路３７に送給されるように接続すること
である。

すなわち、燃料噴射ポンプ１４と噴射ノズル３
０との接続関係は第２図に示すようになる。この
例は４気筒の内燃機関用のもので、噴射順序が
−−−の場合の接続例である。ここで補助
燃料圧送器１５は噴射ノズル３０に直続してある
ため、第１図の接続パイプ４１は省略されてい
る。第２図に示す燃料噴射装置では、噴射ポンプ
１４の各射出口，，およびを前述の如
く、補助燃料圧送器１５−，１５−，１５−
および１５−を経て噴射ノズル３０−，３
０−，３０−および３０−にそれぞれ接続
する。

第３図は、各噴射ポンプおよびノズルの全体シ
ステムとしての動作状態を説明するためのもので
ある。同図において、横軸にポンプカムの角度を
取り、縦軸は各ポンプとノズルとの組合せを示
す。ここでカム角度0゜とは、ポンプ１４の噴射口
の圧送開始点を意味するものとする。

第１図の燃料噴射装置の全体の動作を第２およ
び３図を参照し乍ら説明する。主燃料のアルコー
ルを主タンク１０からポンプ１２を介して噴射ポ
ンプ１４に送給する。ここでアルコールに高圧を
印加し、射出口より高圧噴出させる。このアル
コールは圧送器１５のパイプ１８を通して噴射ノ
ズル３０の主燃料通路３２に圧送されると同時に
その圧力は圧送器１５のピストン２２下面に印加
される。一方、補助燃料の軽油をポンプ１３を介
して補助燃料圧送器１５のパイプ２０内に逆止弁
２４を開弁して導入する。しかし、この状態の送
給圧力では出口側の逆止弁２５は開弁せず、従つ
て軽油がこの連通路２０内に所定量充満するよう
になる。この状態において先程の高圧のアルコー
ルが圧送器内を通過すると、ピストン２２は圧縮
バネ２３の力に抗して上昇する。この上昇によつ
て軽油が充満している連通路２０に圧力が発生
し、この圧力によつて逆止弁２５は初めて開弁し
て軽油を出口２１から接続パイプ４１を介して噴
射ノズル３０−の補助燃料通路３７へ送給す
る。ここでノズル３０−のニードル弁はその噴
射口を図示しないバネの力によつて閉鎖している
ものとする。従つて、送給された軽油は、このノ
ズルの空所３８中にすでに前の噴射行程において
注入されていたアルコールを圧縮し乍らそれの通
路３９方向へアルコールを少し押しもどすように
なる。この場合、前述したように、通路３７と通
路３９の空所３８への開口部の燃料噴射ノズル３
０の中心軸方向の高さ位置が異なるため、軽油は
軽油通路３７の開口部から空所３８へ流出し、更
に、アルコール通路３９へ一定の方向性を有して
流入するため、この結果、空所３８内に残留する
主燃料のアルコールは微量となる。特に噴射口附
近では、ほぼ100％の軽油で充満されるようにな
る。ここで、ノズル３０−へのこの量はその値
を正確に規定することができる利点もある。その
理由は、ピストン２２の上面はシリンダ連通部の
上方段部に当接してしまうため、それ以上上昇し
て軽油を圧送することを規制されるからである。
この時ノズル３０−内の燃圧は、軽油が流入す
ることによつて若干上昇するが、その燃圧は開弁
圧に達しないために、ノズル３０−から燃料が
噴射されることはない。

他方、ノズル３０−への軽油の充満が完了し
た後でも、前述の如く、ノズル３０−へのアル
コールの圧送が継続しているので、アルコール通
路３２の内圧は上昇し、このノズル３０−の開
弁圧に達し、この噴射口３６から軽油が先に、後
からアルコールが噴射されるようになる。この噴
射は、このノズルへのアルコールの圧送期間の終
了時まで継続する。この場合、噴射された軽油
は、第３図から理解できるように、前以てノズル
３０−へのアルコールの圧送時に充満されたも
のであり、その充満量および充満状態は前述の説
明より明らかである。この噴射の完了後、アルコ
ールの圧力は低下してピストン２２はバネ２３の
力により図示の静止位置まで下降する。これによ
り逆止弁２４は僅か開いてタンク１１から少量の
軽油を導入するようになる。次に、ポンプ１４の
カム角度が90゜に達すると、噴射ノズル３０−
へのアルコールの圧送が開始し、前述と同様の各
部の動作が行われ、このノズルの噴射行程が完了
すると、次にノズル３０−およびその後、ノズ
ル３０−の噴射行程が順次完了し、本システム
の１サイクルが完了したことになる。

本発明は上述した実施例のみに限定されること
なく、種々の変更を加え得ることは明らかであ
る。

先ず、上述の実施例ではアルコールと軽油とを
組み合せたデイーゼルエンジンの噴射装置であつ
たが、これに限らず、例えば主タンク１０に軽油
を、副タンク１１に水を貯蔵し、この水を軽油に
先行して燃焼室内に層状噴射させて燃焼温度を低
下させるタイプの所謂公害防止用機関に利用する
ことも可能である。また、アルコール燃料の代り
に、ユーカリ油等の着火性の悪い燃料を主燃料と
し、それに着火性の良い燃料を補助燃料として組
み合せるような、多種燃料を利用できる内燃機関
用の噴射装置として応用できることが明らかであ
る。更に、本発明の噴射装置は２気筒以上のデイ
ーゼル機関の総てに適用可能である。

実施例では圧送器１５に、主燃料用連通路１８
を埋設していたが、この連通路を別体に設け、そ
の一部に分岐管を接続し、これをピストンの収納
されている連通部に接続することも可能である。

以上詳細に説明したように、この発明の噴射装
置によれば、噴射ノズルへの補助燃料の送給量を
正確に規制することができる利点がある。また、
着火性の良い燃料を、着火性の悪い燃料に先行し
て燃焼室内へ層状噴射可能で、この場合、両燃料
の混合が殆んど生じない利点もある。更に、装置
の構造が従来のものに比べて簡単である利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明内燃機関用の異種液体噴射
装置の一実施例を説明するための構成図、第２図
は上記実施例装置を４気筒エンジンに応用した時
の接続関係を説明するための接続図、第３図は同
じく上記装置の各行程における動作状態を示す説
明図である。 １０…主タンク、１１…副タンク、１４…噴射
ポンプ、１５…補助燃料圧送器、１８，２０…連
通路、２２…ピストン、２４，２５…逆止弁、３
０…燃料噴射ノズル、３１…ニードル弁、３２，
３９…主燃料通路、３３，３７…補助燃料通路、
３５，３８…空所、３６…噴射口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の液体を高圧で送出する噴射ポンプと、
   この高圧送出された第１液体の脈動圧を受け第２
   液体を所定量だけ比較的低い圧力で送出する気筒
   数に対応した複数個の圧送器と、ニードル弁の外
   周に、前記第１液体供給用の第１通路および第２
   液体供給用の第２通路がそれぞれ開口する空所を
   形成した、気筒数に対応した複数個の噴射ノズル
   とを具え、ある噴射ノズルの第１液体通路に供給
   される第１液体の脈動圧で作動する圧送器によつ
   て第２液体を他の噴射ノズルの第２液体通路に供
   給することを特徴とする多気筒内燃機関用の異種
   液体噴射装置。