燃料喷射装置的制作方法

本发明涉及一种搭载于船舶的船舶用柴油发动机的燃料喷射装置。

背景技术：

以往，在船舶的领域中，提出了向气缸内的燃烧室喷射燃料以及水的水喷射技术作为降低从船舶用柴油发动机排出的废气中的氮氧化物(nox)的方法(例如参照专利文献1～4)。

专利文献1～4所公开的水喷射技术中，将水注入从燃料喷射泵向燃料喷射阀压送的燃料的流通路径内等，燃料以及水在该流通路径内以交替地排列有多个燃料层和注水层(注入的水的层)的方式而形成为多层液柱状。该多层液柱状的燃料以及水按照这些多个燃料层和注水层的排列次序(例如，燃料-水-燃料-水-燃料等的次序)呈层状地从一个燃料喷射阀喷射至气缸内的燃烧室。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-123255号公报

专利文献2：日本特开平6-257530号公报

专利文献3：日本特开平4-175446号公报

专利文献4：日本特开平5-288129号公报

发明所要解决的问题

但是,在如上述那样的呈层状喷射燃料以及水的水喷射技术中，从确保船舶用柴油发动机的安定的性能等的观点来看，在燃料的流通路径内夹在各注水层间的燃料层的燃料量(以下，称为注水层间的燃料量)是极为重要的因素。即，在注水层间的燃料量相对于燃烧室的燃料的每一次的喷射量(以下，称为燃料喷射量)的比例过大或者过小的情况下，船舶用柴油发动机可能引起燃烧不良等，导致燃烧效率的恶化等。为了回避这样的情况发生，优选能够将注水层间的燃料量调整为相对于燃烧喷射量的比例不过大也不过小。

然而，在上述的现有技术中，由于夹着燃料层的下游侧(燃料喷射阀的喷射口侧)以及上游侧(燃料喷射泵侧)的各注水层中的一方的注水层的注水完成后，进行另一方的注水层的注水，因此，将注水层间的燃料量调整为相对于燃料喷射量的比例不过大也不过小是困难的。并且，燃料喷射量通常随着船舶用柴油发动机的负荷(以下，适当称为发动机负荷)的增加而增加且随着发动机负荷的减少而减少。因此，在上述的现有技术中，在某特定的发动机负荷时，虽然注水层间的燃料量可能相对于燃料喷射量为不过大且不过小的比例，但是除此以外的发动机负荷时，注水层间的燃料量相对于燃料喷射量的比例在大多数情况下过大或者过小，因此，根据发动机负荷而调整注水层间的燃料量是困难的。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够根据发动机负荷而调整注水层间的燃料量的燃料喷射装置。

用于解决问题的手段

为了解决上述的课题，达成目的，本发明所涉及的燃料喷射装置具备：燃料喷射阀，该燃料喷射阀设置于船舶用柴油发动机的气缸；燃料喷射泵，该燃料喷射泵通过配管而向所述燃料喷射阀压送燃料；第一注水系统，该第一注水系统从所述燃料喷射泵向到达所述燃料喷射阀的喷射口的燃料流通路径的规定位置注入水；第二注水系统，该第二注水系统流通路径与所述第一注水系统相比向燃料流通经路中所述燃料的流通方向上游侧的位置注入水；控制部，该控制部根据所述船舶用柴油发动机的负荷控制所述第一注水系统以及所述第二注水系统的各注水开始时间，以使所述第一注水系统的注水期间与所述第二注水系统的注水期间的至少一部分重合，所述燃料喷射阀将由所述燃料喷射泵压送的所述燃料、由所述第一注水系统注入的水以及由所述第二注水系统注入的水从所述喷射口呈层状地喷射至所述气缸内的燃烧室。

另外，本发明所涉及的燃料喷射装置的特征在于，在上述的发明中，所述控制部控制所述第一注水系统以及所述第二注水系统的各注水开始时间，以使由所述第一注水系统注入的水的层和由所述第二注水系统注入的水的层之间的燃料量相对于所述燃料的每一次的喷射量成一定的比例。

另外，本发明所涉及的燃料喷射装置的特征在于，在上述的发明中，所述控制部根据所述船舶用柴油发动机的负荷计算出从所述第二注水系统开始注水起到所述第一注水系统开始注水为止的所述第一注水系统的待机时间，并使所述第一注水系统的注水开始时间比所述第二注水系统的注水开始时间延迟计算出的所述待机时间。

另外，本发明所涉及的燃料喷射装置的特征在于，在上述的发明中，所述控制部根据所述船舶用柴油发动机的负荷计算出从所述第一注水系统开始注水起到所述第二注水系统开始注水为止的所述第二注水系统的待机时间，并使所述第二注水系统的注水开始时间比所述第一注水系统的注水开始时间延迟计算出的所述待机时间。

另外，本发明所涉及的燃料喷射装置的特征在于，在上述的发明中，所述第一注水系统的注水量与所述第二注水系统的注水量的比恒定。

发明的效果

根据本发明，起到能够根据发动机负荷而调整注水层间的燃料量的效果。

附图说明

图1是表示应用了本发明的第一实施方式所涉及的燃料喷射装置的船舶用柴油发动机的一个结构例的示意图。

图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的燃料喷射装置的一个结构例的示意图。

图3是表示本发明的第一实施方式中的燃料流通路径内的层状液体的一个结构例的图。

图4是用于说明本发明的第一实施方式中的注水时间的控制的图。

图5是用于说明本发明的第一实施方式中的注水层间的燃料量的调整的图。

图6是表示本发明的第一实施方式中层状液体的与发动机负荷对应的喷射量的一例的图

图7是表示本发明的第二实施方式所涉及的燃料喷射装置的一个结构例的示意图。

图8是用于说明本发明的第二实施方式中的注水时间的控制的图。

图9是用于说明本发明的第二实施方式中的注水层间的燃料量的调整的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的燃料喷射装置的优选实施方式进行详细说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。另外，需要注意的是，附图是示意性的，各要素的尺寸关系、各要素的比率等有时与实际的不同。在附图的相互之间，有时也包含相互的尺寸关系和比率不同的部分。另外，在各附图中，对相同的构成部分标有相同的符号。

(第一实施方式)

首先，对应用了本发明的第一实施方式所涉及的燃料喷射装置的船舶用柴油发动机的构成进行说明。图1是表示应用了本发明的第一实施方式所涉及的燃料喷射装置的船舶用柴油发动机的一个结构例的示意图。该船舶用柴油发动机10是经由螺旋桨轴而使船舶的推进用螺旋桨(均未图示)旋转运动的推进用的发动机(主发动机)。例如，船舶用柴油发动机10是单流扫排气式的十字头式柴油发动机等二冲程柴油发动机。

如图1所示，船舶用柴油发动机10具备：位于下方的基座1、设置于基座1上的构架5、以及设置于构架5上的气缸套(日文：シリンダジャケット)11。这些基座1、构架5和气缸套11通过在上下方向上延伸的多个系紧螺栓(连结部件)21和螺母22而紧固固定成一体。另外，船舶用柴油发动机10具备：设置于气缸套11的气缸12、设置于气缸12内的活塞15、以及与活塞15的往复运动联动地旋转的输出轴(例如曲轴2)。

基座1构成船舶用柴油发动机10的曲轴箱。如图1所示，在基座1内设置有具有曲柄4的曲轴2和轴承3。曲轴2是输出船舶的推进力的输出轴的一例，被轴承3支承为旋转自如。连杆6的下端部经由曲柄4而转动自如地连结于该曲轴2。

如图1所示，在构架5设置有连杆6、导向板7以及十字头8。构架5配置成沿着活塞轴向设置的导向板7在宽度方向上隔开间隔地形成一对。连杆6以其下端部与曲轴2连接的形式配置于一对导向板7之间。与活塞杆16的下端部连接的十字头销9和与连杆6的上端部连接的十字头轴承(未图示)在十字头销9的下半部分别转动自如地连结于十字头8。如图1所示，该十字头8配置于一对导向板7之间，被支承为沿着该一对导向板7移动自如。

如图1所示，气缸套11设置于构架5的上部，支承气缸12。气缸12是由气缸衬套13和气缸盖14构成的筒状的构造体(气筒)，具有用于使燃料燃烧的燃烧室17。气缸衬套13例如是圆筒形状的构造体，配置于气缸套11内。在气缸衬套13的上部固定有气缸盖14，由此，划分出气缸衬套13内的空间部(燃烧室17等)。在该气缸衬套13的空间部内，活塞15被设置成在活塞轴向(图1中为上下方向)上往复运动自如。如图1所示，在该活塞15的下端部连结有活塞杆16的上端部。

另外，如图1所示，在气缸盖14设置有排气阀18和气门装置19。排气阀18是以能够开闭的方式封闭排气管20的排气口(排气孔)的阀，该排气管20与气缸12内的燃烧室17相通。气门装置19是对排气阀18进行开闭驱动的装置。燃烧室17是由这样的排气阀18和上述的气缸衬套13、气缸盖14及活塞15包围的空间。

另外，如图1所示，船舶用柴油发动机10具备燃料喷射阀30、燃料喷射泵41、第一注水泵51以及第二注水泵61。燃烧喷射阀30以将喷射口朝向燃烧室17内的形式设置于气缸12(例如气缸盖14)。如图1所示，燃烧喷射泵41、第一注水泵51以及第二注水泵61设置于气缸12的附近。虽然图1中并未图示，但是燃料喷射泵41、第一注水泵51以及第二注水泵61分别经由配管等而与燃料喷射阀30以能够连通的方式连接。燃料喷射泵41通过由配管等形成的流通路径而向燃料喷射阀30适当地压送燃料。第一注水泵51以及第二注水泵61分别向通过燃料喷射泵41而被压送的燃料的流通路径内适当地注入蒸馏水等水。例如，第一注水泵51的注水位置与第二注水泵61的注水位置相比位于燃料的流通路径的下游侧。燃料喷射阀30通过燃料喷射阀41的压送作用而将由燃料喷射阀41压送的燃料、由第一注水泵51注入的水以及第二注水泵61注入的水交替地喷射(即呈层状喷射)至燃烧室17。

在具有上述那样的构成的船舶用柴油发动机10中，从燃料喷射阀30向气缸12内的燃烧室17供给燃料以及水，并且通过扫气孔等(未图示)供给压缩空气等的燃烧用气体。在燃烧室17内，所供给的燃料通过燃烧用气体而燃烧，并且燃料的燃烧温度由于被供给的水而下降从而降低nox的排放量。而且，活塞15利用通过燃料在燃烧室17中的燃烧而产生的能量在气缸12内沿活塞轴向往复运动。此时，当通过气门装置19使排气阀18工作而将气缸12开放时，由燃料的燃烧所产生的废气被推出到排气管20。另一方面，从扫气孔向气缸12重新导入燃烧用气体。

另外，当活塞15如上述那样在活塞轴向上往复运动时，活塞杆16与活塞15一起在活塞轴向上往复运动。伴随于此，十字头8沿着导向板7而在活塞轴向上往复运动。由此，十字头8的十字头销9经由十字头轴承而对连杆6施加旋转驱动力。通过该旋转驱动力，与连杆6的下端部连接的曲柄4进行曲柄运动(旋转运动)，其结果是，曲轴2旋转。曲轴2像这样将活塞15的往复运动转换为旋转运动而使船舶的推进用螺旋桨与螺旋桨轴一起旋转，由此，输出船舶的推进力。

接着对本发明的第一实施方式所涉及的燃料喷射装置的结构进行说明。图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的燃料喷射装置的一个结构例的示意图。如图2所示，该燃料喷射装置100具备多个(本第一实施方式中为三个)燃料喷射阀30、燃料压送系统40、下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60。另外，燃料喷射装置100具备水供给泵71、供水管72、止回阀73a、73b、蓄压部81、高压泵82、检测部91以及控制部92。此外，在图2中实线箭头表示燃料或水等流体的流通、虚线箭头表示电信号线。

多个燃料喷射阀30是用于向船舶用柴油发动机10的气缸12内的燃烧室17(参照图1)呈层状地喷射燃料以及水的喷射阀。这些多个燃料喷射阀30分别设置于船舶用柴油发动机10的多个(图1中仅图示了一个)气缸12。以下，例示这些多个燃料喷射阀30中的一个而对燃料喷射阀30的结构等进行说明。此外，这些多个燃料喷射阀30分别被构成为相同。

如图2所示，燃料喷射阀30与燃料压送系统40的燃料喷射泵41经由配管等以能够连通的方式连接。燃料喷射阀30与下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60经由配管等以能够连通的方式连接。燃料喷射阀30将由燃料喷射泵41压送的燃料、由下游侧注水系统50注入的水以及由上游侧注水系统60注入的水从喷射口31呈层状地喷射至气缸12内的燃烧室17。

详细而言，如图2所示，燃料喷射阀30具有：喷射口31、与该喷射口31相通的内部流通路径32、33、以及止回阀34a、34b。一方的内部流通路径32是用于使喷射对象的燃料以及水流通的流通路径。该内部流通路径32的一端部与燃料喷射阀30的喷射口31连接，并且其另一端部与燃料喷射管42(例如其分支管42a)连接。另外，上游侧注水系统60的配管(例如上游侧注水管62的分支管62a)经由止回阀34a连接于该内部流通路径32上游侧的位置(本第一实施方式中与第一注水位置p1相比位于上游侧的第二注水位置p2)。另一方的内部流通路径33是用于使向上述内部流通路径32注入的水流通的流通路径。该内部流通路径33的一端部与上述内部流通路径32的喷射口31附近的位置(本第一实施方式中为第一注水位置p1)连接，并且其另一端部与下游侧注水系统50的配管(例如下游侧注水管52的分支管52a)连接。

止回阀34a允许水从上游侧注水系统60向燃料喷射阀30的内部流通路径32流通，并且防止其逆流。止回阀34b设置于内部流通路径33的中途部。止回阀34b允许水从下游侧注水系统50通过燃料喷射阀30的内部流通路径33向内部流通路径32流通，并且防止其逆流。

燃料压送系统40是用于向燃料喷射阀30压送燃料的设备。如图2所示，燃料压送系统40具备燃料喷射泵41、燃料喷射管42以及控制阀45。

燃料喷射泵41是利用工作油的压力而进行燃料压送的油压驱动式泵。详细而言，燃料喷射泵41通过配管等从燃料箱(未图示)接收燃料。燃料喷射泵41将该接收到的燃料通过燃料喷射管42而压送至燃料喷射阀30。另外，燃料喷射泵41的压送作用使燃料喷射阀30进行从喷射口31对气缸12内的燃烧室17的燃料以及水的层状喷射。

燃料喷射管42用于使燃料在燃料喷射泵41与燃料喷射阀30之间流通的配管。例如，如图2所示，燃料喷射管42的一端部与燃料喷射泵41的排出口连接。另外，在燃料喷射管42的中途部设置有分支部43。燃料喷射管42从该分支部43朝另一端部分支为多个分支管(本第一实施方式中为三个分支管42a、42b、42c)。例如，如图2所示，燃料喷射管42的分支管42a、42b、42c中的分支管42a与一个燃料喷射阀30的内部流通路径32连接。燃料喷射管42经由分支管42a连通该燃料喷射阀30与燃料喷射泵41。同样地，其余的分支管42b、42c分别与其他的燃料喷射阀30连接。

控制阀45是用于控制工作油从蓄压部81向燃料喷射泵41的供给的阀。具体而言，如图2所示，控制阀45由电磁阀等电动式的开闭阀构成，虽然未图示，该控制阀45被设置为通过由控制阀45驱动的逻辑阀的开闭而能够连通燃料喷射泵41和蓄压部81。控制阀45在燃料的喷射时间成为开状态，从而向燃料喷射泵41供给蓄压部81内的工作油。燃料喷射泵41利用该已被供给的工作油的压力而向燃料喷射阀30压送燃料。另一方面，控制阀45在除了燃料喷射时间以外的时间成为闭状态，从而停止从蓄压部81向燃料喷射泵41供给工作油。这样的控制阀45的开闭驱动的时间通过控制部92控制。

下游侧注水系统50为本第一实施方式中的向燃料流通路径的第一注水位置p1注入水的第一注水系统的一例。如图2所示，下游侧注水系统50具备第一注水泵51、下游侧注水管52、止回阀54以及控制阀55。

第一注水泵51是利用工作油的压力而进行注水的油压驱动式泵。详细而言，第一注水泵51通过供水管72等从水供给泵71接收水。第一注水泵51将该接收到的水通过下游侧注水管52以及燃料喷射阀30的内部流通路径33而压送至燃料喷射阀30的内部流通路径32。由此，第一注水泵51向本第一实施方式中的燃料流通路径的第一注水位置p1注入水。

下游侧注水管52是用于使通过第一注水泵51而向燃料流通路径的第一注水位置p1注入的水流通的配管。例如，如图2所示，下游侧注水管52的一端部与第一注水泵51的排出口连接。另外，在下游侧注水管52的中途部设置有分支部53。下游侧注水管52从该分支部53向另一端部分支为多个分支管(本第一实施方式中为三个分支管52a、52b、52c)。例如，如图2所示，下游侧注水管52的分支管52a、52b、52c中的分支管52a与一个燃料喷射阀30的内部流通路径33连接。下游侧注水管52经由分支管52a使该燃料喷射阀30的内部流通路径33与第一注水泵51连通。同样地，其余的分支管52b和52c分别与其他的燃料喷射阀30连接。

止回阀54是用于将下游侧注水管52中的水的流通方向限定为一个方向并且防止水的逆流的阀。如图2所示，止回阀54设置于下游侧注水管52的中途部(例如第一注水泵51与分支部53之间的部位)。止回阀54允许水从第一注水泵51侧朝燃料流通路径侧(本第一实施方式中为燃料喷射阀30的内部流通路径32、33侧)流通，并且防止其逆流。

控制阀55是用于控制工作油从蓄压部81向第一注水泵51的供给的阀。具体而言，控制阀55由电磁阀等电动式的开闭阀构成，如图2所示，该控制阀55被设置为能够连通第一注水泵51和蓄压部81。控制阀55在来自第一注水泵51的水注入燃料流通路径期间(以下，适当称为下游侧注水系统50的注水期间)成为开状态，从而向第一注水泵51供给蓄压部81内的工作油。第一注水泵51利用该已被供给的工作油的压力而向燃料流通路径的第一注水位置p1压送并注入水。另一方面，控制阀55在除了下游侧注水系统50的注水期间以外的时间成为闭状态，从而停止从蓄压部81向第一注水泵51供给工作油。这样的控制阀55的开闭驱动的时间通过控制部92控制。

上游侧注水系统60是本第一实施方式中向燃料流通路径的第二注水位置p2注入水的第二注水系统的一例。如图2所示，上游侧注水系统60具备第二注水泵61、上游侧注水管62、止回阀64以及控制阀65。

第二注水泵61是利用工作油的压力而进行注水的油压驱动式泵。详细而言，第二注水泵61通过供水管72等从水供给泵71接收水。第二注水泵61将该接收到的水通过上游侧注水管62压送至燃料喷射阀30的内部流通路径32。由此，第二注水泵61向本第一实施方式中的燃料流通路径的第二注水位置p2注入水。

上游侧注水管62是用于使通过第二注水泵61而向燃料流通路径的第二注水位置p2注入的水流通的配管。例如，如图2所示，上游侧注水管62的一端部与第二注水泵61的排出口连接。另外，在上游侧注水管62的中途部设置有分支部63。上游侧注水管62从该分支部63向另一端部分支为多个分支管(本第一实施方式中为三个分支管62a、62b、62c)。例如，如图2所示，上游侧注水管62的分支管62a、62b、62c中的分支管62a经由止回阀34a与一个燃料喷射阀30的内部流通路径32连接。上游侧注水管62经由分支管62a使该燃料喷射阀30的内部流通路径32与第二注水泵61连通。同样地，其余的分支管62b、62c分别与其他的各燃料喷射阀30连接。

止回阀64是用于将上游侧注水管62中的水的流通方向限制为一个方向并且防止水的逆流的阀。如图2所示，止回阀64设置于上游侧注水管62的中途部(例如第二注水泵61与分支部63之间的部位)。止回阀64允许水从第二注水泵61侧向燃料流通路径侧(本第一实施方式中为燃料喷射阀30的内部流通路径32侧)流通，并且防止其逆流。

控制阀65是用于控制工作油从蓄压部81向第二注水泵61的供给的阀。具体而言，控制阀65由电磁阀等电动式的开闭阀构成，如图2所示，被设置为能够连通第二注水泵61和蓄压部81。控制阀65在将来自第二注水泵61的水注入燃料流通路径时(以下，适当称为上游侧注水系统60的注水期间)成为开状态，从而向第二注水泵61供给蓄压部81内的工作油。第二注水泵61利用该已被供给的工作油的压力而向燃料流通路径的第二注水位置p2压送并注入水。另一方面，控制阀65在除了上游侧注水系统60的注水期间以外的时间成为闭状态，从而停止从蓄压部81向第二注水泵61供给工作油。这样的控制阀65的开闭驱动的时间通过控制部92控制。

在此，本第一实施方式中的燃料流通路径是从燃料喷射泵41到燃料喷射阀30的喷射口31的燃料的流通路径。例如，该燃料流通路径由包含分支管42a～42c等的燃料喷射管42和燃料喷射阀30的内部流通路径32形成。第一注水位置p1是该燃料流通路径中规定的位置。在本第一实施方式中，例如如图2所示，第一注水位置p1位于燃料喷射阀30的内部流通路径32中喷射口31附近的位置，即，燃料流通路径中存在于燃料的流通方向最下游的规定量的燃料(后述的图3所示的第一燃料层f1的燃料)最靠近上游的位置。与下游侧注水系统50相比，第二注水位置p2位于该燃料流通路径中的燃料的流通方向上游侧的位置。在本第一实施方式中，例如如图2所示，第二注水位置p2位于燃料喷射阀30的内部流通路径32中的燃料喷射泵41侧的位置，即，与第一注水位置p1相比位于燃料的流通方向上游侧的位置。此外，在本第一实施方式中，燃料的流通方向是从燃料喷射泵41通过燃料喷射管42等朝燃料喷射阀30的喷射口31的方向。

水供给泵71是用于将向上述的燃料流通路径注入的水供给至第一注水泵51以及第二注水泵61的泵。如图2所示，水供给泵71经由供水管72等而与第一注水泵51以及第二注水泵61以能够流通的方式连接。供水管72的一端部与水供给泵71连接。另外，供水管72在其中途部分支为分支管72a、72b。供水管72的一方的分支管72a经由止回阀73a与第一注水泵51连接。供水管72的另一方的分支管72b经由止回阀73b与第二注水泵61连接。水供给泵71将贮存在供水箱(未图示)的水通过供水管72的分支管72a等供给至第一注水泵51，并且通过供水管72的分支管72b等供给至第二注水泵61。止回阀73a允许水从水供给泵71侧向第一注水泵51侧流通，并且防止其逆流。止回阀73b允许水从水供给泵71侧向第二注水泵61侧流通，并且防止其逆流。

蓄压部81积累使燃料压送系统40、下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60分别工作的工作油的压力。蓄压部81是在内部形成有能够储藏工作油的蓄压室的空心的构造体，如图2所示，经由配管等与高压泵82以能够连通的方式连接。蓄压部81将从高压泵82排出(压送)的工作油贮存于内部的蓄压室，由此，积累工作油的压力。这样积累于蓄压部81的工作油的压力通过工作油从高压泵82向蓄压部81的排出量来调整。在蓄压部81积累的工作油的压力共用于燃料压送系统40的燃料喷射泵41的工作、下游侧注水系统50的第一注水泵51的工作以及上游侧注水系统60的第二注水泵61的工作。

检测部91检测船舶用柴油发动机10(参照图1)的曲柄角度。在本第一实施方式中，检测部91检测曲柄4的旋转角度(即曲柄角度)，该曲柄4随着气缸12内的活塞15的一循环的往复运动而进行旋转运动。此时，检测部91将曲柄4对于基准状态的旋转角度作为曲柄角度而进行检测。此外，曲柄4的基准状态例如可列举为活塞15位于下止点或上止点时的曲柄4的状态等。检测部91检测随着时间的经过的曲柄角度，并每次向控制部92发送表示检测出的曲柄角度的电信号。

控制部92控制燃料以及水的层状喷射时间、下游侧注水系统50的注水时间、以及上游侧注水系统60的注水时间。在本第一实施方式中，燃料以及水的层状喷射时间是指从燃料喷射阀30向船舶用柴油发动机10的气缸12内的燃烧室17(参照图1)呈层状地喷射燃料以及水的时间。下游侧注水系统50的注水时间是指通过第一注水泵51而开始向燃料流通路径的第一注水位置p1进行注水的注水开始时间和结束向第一注水位置p1注水的注水结束时间。上游侧注水系统60的注水时间是指通过第二注水泵61而开始向燃料流通路径的第二注水位置p2进行注水的注水开始时间和结束向该第二注水位置p2注水的注水结束时间。

具体而言，控制部92由用于执行各种程序的cpu、存储器以及程序装置等构成。控制部92从检测部91接收电信号，控制燃料压送系统40的控制阀45的开闭驱动，以当接收到的电信号所表示的曲柄角度成为规定的旋转角度时控制阀成为开状态。控制部92通过对该控制阀45的开闭驱动进行控制而控制燃料喷射泵41的工作时间。由此，控制部92控制燃料以及水从燃料喷射阀30向燃烧室17的层状喷射时间。

在该层状喷射时间，通过燃料喷射泵41的压送作用而从燃料喷射阀30向燃烧室17呈层状地喷射如下物质：由燃料喷射泵41压送至燃料流通路径的燃料中与发动机负荷对应的必要量的燃料、由第一注水泵51注入燃料流通路径的第一注水位置p1的水、以及由第二注水泵61注入燃料流通路径的第二注水位置p2的水。之后，该燃料流通路径(本第一实施方式中由燃料喷射管42以及燃料喷射阀30的内部流通路径32构成的燃料流通路径)成为由未喷射的剩余的燃料充满的状态。

另外，控制部92在除了上述的燃料以及水的层状喷射时间以外的时间，控制下游侧注水系统50的注水时间以及上游侧注水系统60的注水时间，以向处于由燃料充满的状态的燃料流通路径的第一注水位置p1以及第二注水位置p2分别注入水。此时，控制部92根据船舶用柴油发动机10的发动机负荷控制下游侧注水系统50的第一注水泵51的注水开始时间和上游侧注水系统60的第二注水泵61的注水开始时间，以使下游侧注水系统50的注水期间与上游侧注水系统60的注水期间的至少一部分重合。

在本第一实施方式中通过向处于由燃料充满的状态的燃料流通路径的第一注水位置p1以及第二注水位置p2分别注入水，由此在燃料流通路径内形成由这些燃料以及水的各层组成的层状液体。图3是表示本发明的第一实施方式中燃料流通路径内的层状液体的一个结构例的图。在图3中，喷射口侧是燃料喷射阀30的喷射口31侧，即，燃料流通路径中燃料的流通方向下游侧。燃料喷射泵侧是燃料压送系统40的燃料喷射泵41侧，即，燃料流通路径中燃料的流通方向上游侧。如图3所示，该层状液体200是从喷射口侧朝燃料喷射泵侧排列的多个液体层，例如由第一液体层l1、第二液体层l2、第三液体层l3、第四液体层l4以及第五液体层l5构成。

第一液体层l1是层状液体200中最下游的液体层。层状液体200包含第一燃料层f1作为该第一液体层l1。第一燃料层f1是层状液体200所包含的多个(图3中为三个)燃料层中的从喷射口侧开始数的第一层燃料层，由存在于燃料的流通方向最下游的规定量的燃料组成。

第二液体层l2是层状液体200中最靠近液体层l1上游的液体层。层状液体200包含第一注水层w1作为该第二液体层l2。第一注水层w1是层状液体200所包含的多个(图3中为两个)注水层中的从喷射口侧开始数的第一层注水层。该第一注水层w1是通过由第一注水泵51向燃料流通路径的第一注水位置p1注入必要量的水而形成的。

第三液体层l3是层状液体200中最靠近第二液体层l2上游的液体层。层状液体200包含第二燃料层f2作为该第三液体层l3。第二燃料层f2是层状液体200所包含的多个燃料层中的从喷射口侧开始数的第二层燃料层。该第二燃料层f2由夹在注入到燃料流通路径的第一注水位置p1的水的层与注入到第二注水位置p2的水的层之间的燃料组成。

第四液体层l4是层状液体200中最靠近第三液体层l3上游的液体层。层状液体200包含第二注水层w2作为该第四液体层l4。第二注水层w2是层状液体200所包含的多个注水层中的从喷射口侧开始数的第二层注水层。该第二注水层w2是通过由第二注水泵61向燃料流通路径的第二注水位置p2注入必要量的水而形成的。

第五液体层l5是层状液体200中最上游的液体层。层状液体200包含第三燃料层f3作为该第五液体层l5。第三燃料层f3是层状液体200所包含的多个燃料层中的从喷射口侧开始数的第三层燃料层。该第三燃料层f3由存在于最靠近第二注水层w2上游的燃料组成。

在活塞15每次的一循环的往复运动时，从燃料喷射阀30的喷射口31向气缸12内的燃烧室17喷射这样的燃料以及水的层状液体200。此时，对燃烧室17的每一次的喷射量，即，层状液体200的燃料喷射量qfa由第一燃料层f1的燃料量qf1、第二燃料层f2的燃料量qf2以及第三燃料层f3的燃料量qf3的和(＝qf1+qf2+qf3)表示。该层状液体200的燃料喷射量qfa随着发动机负荷的增加而增加，随着其减少而减少。

另外，通过下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60的各注水开始时间的控制而对层状液体200中注水层间的燃料量(本第一实施方式中夹在第一注水层w1与第二注水层w2之间的第二燃料层f2的燃料量qf2)进行调整。此时，优选将注水层间的燃料量(＝qf2)调整为相对于与发动机负荷对应的燃料喷射量qfa成一定的比例。

另一方面，对燃烧室17的一次燃料喷射中的水喷射量，即，层状液体200的水喷射量qwa由第一注水层w1的注水量qw1与第二注水层w2的注水量qw2的和(＝qw1+qw2)表示。该层状液体200的水喷射量qwa根据发动机负荷而被调整为必要量，以实现nox的降低以及燃烧效率的提高。此时，第一注水层w1的注水量qw1与第二注水层w2的注水量qw2的比，即，下游侧注水系统50的注水量与上游侧注水系统60的注水量的比优选为恒定。

接着，对用于调整本发明的第一实施方式中注水层间的燃料量的注水时间的控制进行说明。图4是用于说明本发明的第一实施方式中的注水时间的控制的图。在图4中，阀控制信号s1是用于对第一注水泵51的控制阀55指示开闭驱动的控制信号，该第一注水泵51向燃料流通路径的第一注水位置p1(参照图2)注入水。阀控制信号s2是用于对第二注水泵61的控制阀65指示开闭驱动的控制信号，该第二注水泵61向燃料流通路径的第二注水位置p2(参照图2)注入水。图5是用于说明本发明的第一实施方式中的注水层间的燃料量的调整的图。在图5中，燃料柱201是本第一实施方式中残留于燃料流通路径内的柱状的燃料。

在本第一实施方式中，控制部92例如将图4所示的阀控制信号s1、s2分别发送至控制阀55、65，从而对控制阀55、65的各开闭驱动的时间进行控制。由此，控制部92根据发动机负荷控制下游侧注水系统50的注水时间(第一层注水时间)与上游侧注水系统60的注水时间(第二层注水时间)，以使下游侧注水系统50的注水期间和上游侧注水系统60的注水期间的至少一部分重合。此时，优选例是，控制部92控制下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60的各注水开始时间，以使通过下游侧注水系统50注入的水的层与通过上游侧注水系统60注入的水的层之间的燃料量相对于与发动机负荷对应的燃料喷射量qfa成一定的比例。

详细而言，控制部92根据发动机负荷而计算出注水的待机时间δt。待机时间δt是下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60中首先开始注水的注水系统的注水活塞的工作开始时间到随后开始注水的注水系统的注水活塞的工作开始时间为止的时间。该待机时间δt例如由包含独立变量x、y、z的函数f(x，y，z)表示为如下公式(1)，其中，根据船舶的航行状况而船舶用柴油发动机10所要求的发动机负荷时的发动机转速(每单位时间的发动机转速)为x、燃料喷射量(燃料的每一次的喷射量)为y，注水量(一次喷射向燃料注入的水量)为z。例如，控制部92以待机时间δt伴随着发动机负荷的增加而增加且待机时间δt伴随着发动机负荷的减少而减少的方式来计算出待机时间δt。

待机时间δt＝f(x，y，z)…(1)

此外，这些发动机转速、燃料喷射量以及注水量是能够基于船舶用柴油发动机机10的模拟或实验等的结果而导出的。在控制部92预先设定有该公式(1)。

控制部92例如计算出下游侧注水系统50的待机时间δt1作为上述的待机时间δt。下游侧注水系统50的待机时间δt1是从上游侧注水系统60开始注水起到下游侧注水系统50开始注水为止的时间，即，从第二注水泵61开始工作起到第一注水泵51开始工作为止的时间。控制部92使下游侧注水系统50的注水开始时间相比上游侧注水系统60的注水开始时间延迟该计算出的待机时间δt1。

具体而言，控制部92将从检测部91接收到的电信号所表示的曲柄角度作为由检测部91检测的曲柄角度(以下，适当称为曲柄角度检测值)而取得。如图4所示，控制部92在曲柄角度检测值成为曲柄角度r1的时间t1时，对上游侧注水系统60的控制阀65指示开驱动。由此，控制部92使上游侧注水系统60的第二注水泵61开始工作。根据该控制，第二注水泵61开始向燃料流通路径的第二注水位置p2注水。即，曲柄角度r1的时间t1为上游侧注水系统60的注水开始时间。如图5所示，在该时间t1开始向燃料流通路径内的燃料柱201中第二注水位置p2注入水202。

此外，如图5所示，在从上一次的燃料喷射结束后到上述注水开始时间(时间t1)为止的期间内的时间t0，并未开始对燃料柱201注水。此时的燃料柱201的燃料量与上述的燃料喷射量qfa相当。

接着，控制部92在比上游侧注水系统60的注水开始时间延迟如上述那样计算出的待机时间δt1的时间，使下游侧注水系统50的注水开始。具体而言，控制部92基于与发动机负荷对应的发动机转速与发动机旋转的经过时间，将下游侧注水系统50的待机时间δt1转换为曲柄角度的变化量δr。控制部92将得到的曲柄角度的变化量δr与上游侧注水系统60的注水开始时间(时间t1)时的曲柄角度r1相加而计算出曲柄角度r2。如图4所示，控制部92在曲柄角度检测值成为曲柄角度r2的时间t2时，对下游侧注水系统50的控制阀55指示开驱动。由此，控制部92使上游侧注水系统60的第二注水泵61继续工作，并且使下游侧注水系统50的第一注水泵51开始工作。根据该控制，第一注水泵51开始向燃料流通路径的第一注水位置p1注水。即，曲柄角度r2的时间t2为下游侧注水系统50的注水开始时间。另一方面，第二注水泵61继续向燃料流通路径的第二注水位置p2注水。如图5所示，在该时间t2继续向燃料流通路径内的燃料柱201中的第二注水位置p2注入水202，并且开始向第一注水位置p1注入水203。

之后，第二注水泵61在控制阀65进行闭驱动为止的期间，继续进行向燃料流通路径的第二注水位置p2的注水。与此同时，第一注水泵51在控制阀55进行闭驱动为止的期间，继续进行向燃料流通路径的第一注水位置p1的注水。

例如，如图4和图5所示，在从曲柄角度r2到曲柄角度r3(>r2)的时间δt2的期间，进行水202向第二注水位置p2的注入，并且进行水203向第一注水位置p1的注入。伴随着该第一注水位置p1的水203的注入，第一注水位置p1与第二注水位置p2之间的燃料越过第二注水位置p2的水202被向流通方向上游侧推回。由此，第一注水位置p1与第二注水位置p2之间的燃料量以减少的方式被调整。

接着，在曲柄角度r3的时间t3，第二注水位置p2的水202注入直到扩展至燃料柱201的宽度方向(燃料流通路径的宽度方向)整个范围。此时，如图5所示，第二注水位置p2的水202将燃料柱201分为与第二注水位置p2相比位于下游侧的下游侧燃料201a和与第二注水位置p2相比位于上游侧的最上游燃料201b。在该阶段，即使进行第一注水位置p1的水203的注入，第一注水位置p1与第二注水位置p2之间的燃料也不会越过第二注水位置p2的水202而被向流通方向上游侧推回。由此，结束对第一注水位置p1与第二注水位置p2之间的燃料量的调整并且决定下游侧燃料201a的燃料量。

之后，如图4所示，控制部92在曲柄角度计算值成为曲柄角度r4的时间t4，对上游侧注水系统60的控制阀65指示闭驱动。由此，控制部92使下游侧注水系统50的第一注水泵51的工作继续，并且使上游侧注水系统60的第二注水泵61停止工作。根据该控制，第二注水泵61结束向燃料流通路径的第二注水位置p2的注水。即，曲柄角度r4的时间t4为上游侧注水系统60的注水结束时间。另一方面，第一注水泵51继续进行向燃料流通路径的第一注水位置p1的注水。

例如，如图4和图5所示，在从曲柄角度r3到曲柄角度r4(>r3)的时间δt3的期间，第二注水位置p2的水202从扩展至燃料柱201的宽度方向整个范围的状态进一步被注入，并且继续向第一注水位置p1注入水203。在该阶段，在将下游侧燃料201a和第二注水位置p2的水202推至流通方向上游侧同时，进行第一注水位置p1的水203的注入。

另外，如图5所示，在曲柄角度r4的时间t4，第二注水位置p2的水202成为已注入必要量的状态。另一方面，第一注水位置p1的水203成为已注入到扩展至燃料柱201的宽度方向整个范围的状态。该状态下的水203将燃料柱201的下游侧燃料201a分为与第一注水位置p1相比位于下游侧的最下游燃料201c和夹在第二注水位置p2的水202与第一注水位置p1的水203之间的注水层间燃料201d。由此，决定注水层间燃料201d的燃料量，即，注水层间的燃料量(＝qf2)和最下游燃料201c的燃料量。此外，第一注水位置p1的水203注入直到扩展至燃料柱201的宽度方向整个范围为止的时间，可以与第二注水位置p2的水202已注入必要量的时间t4相同，也可以在该时间之前或之后。

之后，如图4所示，控制部92在曲柄角度检测值成为曲柄角度r5的时间t5，对下游侧注水系统50的控制阀55指示闭驱动。由此，控制部92使下游侧注水系统50的第一注水泵51停止工作。根据该控制，第一注水泵51结束向燃料流通路径的第一注水位置p1的注水。即，曲柄角度r5的时间t5为下游侧注水系统50的注水结束时间。

例如，如图5所示，在从曲柄角度r4的时间t4到曲柄角度r5(>r4)的时间t5为止的期间内，第一注水位置p1的水203从扩展至燃料柱201的宽度方向整个范围的状态而进一步被注入。另一方面，第二注水位置p2的水202的注入在上述的时间t4已经结束。在该阶段，第一注水位置p1的水203的注入与上述的从时间t3到t4为止的期间同样地进行，并且继续到水203的注入量成为必要量为止。并且，在曲柄角度r5的时间t5结束第一注水位置p1以及第二注水位置p2的各注水。其结果是，由第一燃料层f1、第一注水层w1、第二燃料层f2、第二注水层w2以及第三燃料层f3组成的层状液体200形成于燃料流通路径内。

在此，在本第一实施方式中，上游侧注水系统60的注水期间是从曲柄角度r1的时间t1到曲柄角度r4的时间t4为止的期间。即，上游侧注水系统60的注水期间是图4所示的待机时间δt1和时间δt2以及时间δt3相加而得到的时间量的期间。该注水期间由图5所示的向第二注水位置p2注入必要量的水202时所花费的时间来决定。即，基于与注水开始时间对应的曲柄角度r1和上述必要量的水202的注入所需要的时间，导出与上游侧注水系统60的注水结束时间(时间t4)对应的曲柄角度r4。

另外，下游侧注水系统50的注水期间为从曲柄角度r2的时间t2到曲柄角度r5的时间t5为止的期间。该注水期间由图5所示的向第一注水位置p1注入必要量的水203时所花费的时间来决定。即，基于与注水开始时间对应的曲柄角度r2和上述必要量的水203的注入所需要的时间，导出与下游侧注水系统50的注水结束时间(时间t5)对应的曲柄角度r5。

如图4所示，在本第一实施方式中，上游侧注水系统60的注水期间和下游侧注水系统50的注水期间重合的期间与从曲柄角度r2到曲柄角度r4为止的时间δt4相当。该时间δt4是由通过下游侧注水系统50的注水而使注水层间的燃料以减少的方式被调整(减量调整)的时间δt2与从注水层间的燃料量的调整结束起到上游侧注水系统60的注水结束为止的时间δt3相加而得到的时间。下游侧注水系统50的注水开始时间以时间δt2随着发动机负荷的增加而减少且时间δt2随着发动机负荷的减少而增加的方式，被控制为比上游侧注水系统60的注水开始时间延迟待机时间δt1的时间。即，该待机时间δt1随着发动机负荷的增加而增加，且随着发动机负荷的减少而减少。此外，在该待机时间δt1是零值(δt1＝0)的情况下，下游侧注水系统50的注水开始时间被控制为与上游侧注水系统60的注水开始时间为同样的时间。

图6是表示本发明的第一实施方式中层状液体的与发动机负荷对应的喷射量的一例的图。图6所表示的喷射量是从一个燃料喷射阀30向气缸12内的燃烧室17喷射的层状液体200(参照图3)的每一次的喷射量。该层状液体200的喷射量由与发动机负荷对应的燃料喷射量qfa和第一注水层w1及第二注水层w2的各注水量qw1、qw2的和(＝qfa+qw1+qw2)表示。

在本第一实施方式中，层状液体200的喷射量由上述的下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60的各注水开始时间的控制而设定。例如，如图6所示，层状液体200的喷射量伴随着发动机负荷的增加而增加且伴随着发动机负荷的减少而减少。这样的层状液体200中，夹于第一注水层w1和第二注水层w2之间的第二燃料层f2的燃料量(即注水层间的燃料量)根据发动机负荷而调整为适当的量。优选的是，在注水层间具有燃料层的层状液体200形成于燃料流通路径内的发动机负荷的范围(图6中为55％以上且100％以下)中，该注水层间的燃料量被调整(最优化)为与根据发动机负荷而进行增减的燃料喷射量qfa成一定的比例。并且，层状液体200中第一注水层w1的注水量qw1与第二注水层w2的注水量qw2的比恒定。

如以上说明的那样，本发明的第一实施方式所涉及的燃料喷射装置100设置有：燃料喷射阀30，该燃料喷射阀30向船舶用柴油发动机10的气缸12内的燃烧室17呈层状地喷射燃料及水；燃料喷射泵41，该燃料喷射泵41通过配管向燃料喷射阀30压送燃料；下游侧注水系统50，该下游侧注水系统50向从燃料喷射泵41到燃料喷射阀30的喷射口31的燃料流通路径的第一注水位置p1注入水；以及上游侧注水系统60，该上游侧注水系统60与下游侧注水系统50相比向该燃料流通路径中的燃料的流通方向上游侧的第二注水位置p2注入水，根据发动机负荷控制下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60的各注水开始时间，以使下游侧注水系统50的注水期间与上游侧注水系统60的注水期间的至少一部分重合。此时，根据发动机负荷而计算出从上游侧注水系统60开始注水起到下游侧注水系统50开始注水为止的下游侧注水系统50的待机时间δt1，并使下游侧注水系统50的注水开始时间相比上游侧注水系统60的注水开始时间延迟算出的待机时间δt1。

通过上述的结构，在下游侧注水系统50的注水期间与上游侧注水系统60的注水期间重合的期间内，能够将下游侧注水系统50的注水层与上游侧注水系统60的注水层之间的燃料量(注水层间的燃料量)调整为该注水层间的燃料量相对于与发动机负荷对应的燃料喷射量qfa的比例不会过大或过小。因此，从燃料喷射阀30呈层状地喷射燃料以及水时，能够根据发动机负荷而适当调整注水层间的燃料量。其结果是，能够抑制为了降低废气中的nox而呈层状地喷射燃料以及水时可能引起的船舶用柴油发动机10的燃烧不良等的不希望的燃烧状态的发生。

另外，本发明的第一实施方式所涉及的燃料喷射装置100中，为了使上述的注水层间的燃料量相对于与发动机负荷对应的燃料喷射量qfa成一定的比例，根据发动机负荷而控制下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60的各注水开始时间。因此，从燃料喷射阀30呈层状地喷射燃料以及水时，能够将注水层间的燃料调整为每个发动机负荷的最优的燃料量。其结果是，能够最有效地降低废气中的nox。

另外，本发明的第一实施方式所涉及的燃料喷射装置100中，下游侧注水系统50的注水量qw1与上游侧注水系统60的注水量qw2的比恒定。因此，从燃料喷射阀30呈层状地喷射燃料以及水时，能够针对每个发动机负荷使向燃料层后续喷射的注水层的水量最优化。其结果是，能够在防止由燃料的燃烧后的水喷射而引起的发动机不发火(日语：失火)并确保船舶用柴油发动机10安定的工作，并且能够最有效地降低废气中的nox。

(第二实施方式)

接着，对本发明的第二实施方式进行说明。在上述的第一实施方式中，控制下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60的各注水开始时间，以使下游侧注水系统50的注水开始时间比上游侧注水系统60的注水开始时间延迟根据发动机负荷而计算出的待机时间，但是在本第二实施方式中，控制下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60的各注水开始时间，以使上游侧注水系统60的注水开始时间比下游侧注水系统50的注水开始时间延迟根据发动机负荷而计算出的待机时间。

图7是表示本发明的第二实施方式所涉及的燃料喷射装置的一个结构例的示意图。如图7所示，该燃料喷射装置110代替上述的第一实施方式所涉及的燃料喷射装置100的控制部92而具有控制部112。其他的结构与第一实施方式相同，且对相同的构成部分标有同样的符号。另外，虽然并未图示，但应用了本第二实施方式所涉及的燃料喷射装置110的船舶用柴油发动机除了具备上述的控制部112以外，与上述的第一实施方式中的船舶用柴油发动机10构成为相同。

控制部112由用于执行各种程序的cpu、存储器以及程序装置等构成。控制部112在除了上述的燃料以及水的层状喷射时间以外的期间中根据发动机负荷控制下游侧注水系统50的注水时间以及上游侧注水系统60的注水时间，以向处于由充满燃料的状态的燃料流通路径的第一注水位置p1以及第二注水位置p2分别注入水。此时，为了使下游侧注水系统50的注水期间与上游侧注水系统60的注水期间的至少一部分重合，控制部112以使上游侧注水系统60的注水开始时间比下游侧注水系统50的注水开始时间延迟根据发动机负荷计算出的待机时间的方式，控制下游侧注水系统50的第一注水泵51的注水开始时间以及上游侧注水系统60的第二注水泵61的注水开始时间。此外，控制部112与上述的第一实施方式中的控制部92同样地控制从燃料喷射阀30向燃烧室17的燃料以及水的层状喷射时间。

接着，对本发明的第二实施方式中用于调整注水层间的燃料量的注水时间的控制进行说明。图8是用于说明本发明的第二实施方式中的注水时间的控制的图。图9是用于说明本发明的第二实施方式中的注水层间的燃料量的调整的图。

在本第二实施方式中，控制部112例如将图8所示的阀控制信号s1、s2分别发送至控制阀55、65，从而对控制阀55、65的各开闭驱动的时间进行控制。由此，控制部112根据发动机负荷控制下游侧注水系统50的注水时间(第一层注水时间)与上游侧注水系统60的注水时间(第二层注水时间)，以使下游侧注水系统50的注水期间与上游侧注水系统60的注水期间的至少一部分重合。此时，优选例是，控制部112控制下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60的各注水开始时间，以使通过下游侧注水系统50注入的水的层与通过上游侧注水系统60注入的水的层之间的燃料量相对于与发动机负荷对应的燃料喷射量qfa成一定的比例。

详细而言，控制部112预先设定有上述的公式(1)，例如计算出上游侧注水系统60的待机时间δt11作为基于公式(1)的待机时间δt。上游侧注水系统60的待机时间δt11是从下游侧注水系统50开始注水起到上游侧注水系统60开始注水为止的时间，即，从第一注水泵51开始工作起到第二注水泵61开始工作为止的时间。控制部112使上游侧注水系统60的注水开始时间比下游侧注水系统50的注水开始时间延迟该计算出的待机时间δt11。

具体而言，控制部112取得检测部91的曲柄角度检测值，如图8所示，该控制部112在曲柄角度检测值成为曲柄角度r11的时间t11时，对下游侧注水系统50的控制阀55指示开驱动。由此，控制部112使下游侧注水系统50的第一注水泵51开始工作。根据该控制，第一注水泵51开始向燃料流通路径的第一注水位置p1注水。即，曲柄角度r11的时间t11为下游侧注水系统50的注水开始时间。如图9所示，在该时间t11开始向燃料流通路径内的燃料柱201中的第一注水位置p1注入水203。伴随着开始向该第一注水位置p1注入水203，第一注水位置p1与第二注水位置p2之间的燃料越过第二注水位置p2而开始被向流通方向上游侧推回。由此，第一注水位置p1与第二注水位置p2之间的燃料量开始以减少的方式而被调整。

此外，如图9所示，在从上一次的燃料喷射结束后起到上述注水开始时间(时间t11)为止的期间内的时间t0，并未开始对燃料柱201注水。此时的燃料柱201的燃料量与上述的燃料喷射量qfa相当。

接着，控制部112在比下游侧注水系统50的注水开始时间延迟如上述那样计算出的待机时间δt11的时间，使上游侧注水系统60的注水开始。具体而言，控制部112基于与发动机负荷对应的发动机转速与发动机旋转的经过时间，将上游侧注水系统60的待机时间δt11转换为曲柄角度的变化量δr。控制部112将得到的曲柄角度的变化量δr与下游侧注水系统50的注水开始时间(时间t11)时的曲柄角度r11相加而计算出曲柄角度r12。如图8所示，控制部112在曲柄角度检测值成为曲柄角度r12的时间t12，对上游侧注水系统60的控制阀65指示开驱动。由此，控制部112一边使下游侧注水系统50的第一注水泵51继续工作，一边使上游侧注水系统60的第一注水泵61开始工作。根据该控制，第二注水泵61开始向燃料流通路径的第二注水位置p2注水。即，曲柄角度r12的时间t12为上游侧注水系统60的注水开始时间。另一方面，第一注水泵51继续进行向燃料流通路径的第一注水位置p1的注水。如图9所示，在该时间t12继续向燃料流通路径内的燃料柱201中的第一注水位置p1注入水203，并且开始向第二注水位置p2注入水202。

之后，第一注水泵51在控制阀55进行闭驱动为止的期间，继续进行向燃料流通路径的第一注水位置p1的注水。与此同时，第二注水泵61在控制阀65进行闭驱动为止的期间，继续进行向燃料流通路径的第二注水位置p2的注水。

例如，如图8和图9所示，在从曲柄角度r11到曲柄角度ra为止的时间δt13的期间，进行水203向第一注水位置p1的注入。另外，在该期间内，在从曲柄角度r12到曲柄角度ra(>r12)为止的时间δta的期间，进行水203向第一注水位置p1的注入，并且进行水202向第二注水位置p2的注入。伴随着该第一注水位置p1的水203的注入，第一注水位置p1与第二注水位置p2之间的燃料越过第二注水位置p2或水202被向流通方向上游侧推回。由此，第一注水位置p1与第二注水位置p2之间的燃料量在时间δt13的期间，以减少的方式被调整。

另外，在该时间δt13的期间中的曲柄角度r13的时间t13，第一注水位置p1的水203被注入为扩展至燃料柱201的宽度方向整个范围。此时，如图9所示，第一注水位置p1的水203将燃料柱201分为与第一注水位置p1相比位于下游侧的最下游燃料201c和与第一注水位置p1相比位于上游侧的上游侧燃料201e。在该阶段，决定最下游燃料201c的燃料量。另外，在从曲柄角度r13到曲柄角度r14(>r13)的期间内，第一注水位置p1的水203从扩展至燃料柱201的宽度方向整个范围的状态进一步被注入，并且第二注水位置p2的水202继续注入。在该阶段，在将第一注水位置p1与第二注水位置p2之间的燃料向第二注水位置p2的流通方向上游侧推回同时，进行第一注水位置p1的水203的注入。

另一方面，在曲柄角度ra的时间，第二注水位置p2的水202被注入为扩展至燃料柱201的宽度方向整个范围。此时，第二注水位置p2的水202将燃料柱201中的上游侧燃料201e分为与第二注水位置p2相比位于上游侧的最上游燃料201b和夹在第二注水位置p2的水202与第一注水位置p1的水203之间的注水层间燃料201d。在该阶段，即使进行第一注水位置p1的水203的注入，第一注水位置p1与第二注水位置p2之间的燃料也不会越过第二注水位置p2的水202而被向流通方向上游侧推回。由此，结束对第一注水位置p1与第二注水位置p2之间的燃料量的调整，并且决定注水层间燃料201d的燃料量，即注水层间的燃料量(＝qf2)。

此外，该曲柄角度ra的时间可以与第二注水位置p2的水202注入必要量的时间t14相同，也可以在该时间之前或之后。这些时间中的哪一个时间会成为曲柄角度ra的时间是由与发动机负荷对应的待机时间δt11决定的。在图9中，图示了曲柄角度ra的时间与曲柄角度r14的时间t14成为相同时间的情况。

另外，如图8所示，控制部112在曲柄角度检测值成为曲柄角度r14的时间t14，对下游侧注水系统50的控制阀55指示闭驱动。由此，控制部112一边使上游侧注水系统60的第二注水泵61继续工作，一边使下游侧注水系统50的第一注水泵51停止工作。根据该控制，第一注水泵51结束向燃料流通路径的第一注水位置p1的注水。即，曲柄角度r14的时间t14为下游侧注水系统50的注水结束时间。另一方面，第二注水泵61继续进行向燃料流通路径的第二注水位置p2的注水。如图9所示，在曲柄角度r14的时间t14，第一注水位置p1的水203成为被注入必要量的状态。

之后，如图8所示，控制部112在曲柄角度检测值成为曲柄角度r15的时间t15，对上游侧注水系统60的控制阀65指示闭驱动。由此，控制部112使上游侧注水系统60的第二注水泵61停止工作。根据该控制，第二注水泵61停止向燃料流通路径的第二注水位置p2注水。即，曲柄角度r15的时间t15为上游侧注水系统60的注水结束时间。

例如，如图9所示，在从曲柄角度r14的时间t14到曲柄角度t15(>r14)的时间t15为止的期间内，第二注水位置p2的水202从扩展至燃料柱201的宽度方向整个范围的状态进一步被注入。另一方面，第一注水位置p1的水203的注入在上述的时间t14已经结束。在该阶段，第二注水位置p2的水202的注入与上述的从时间t13到t14为止的期间同样地进行，并且继续到水202的注入量成为必要量为止。并且，在曲柄角度r15的时间t15结束第二注水位置p2以及第一注水位置p1的各注水。其结果是，由第一燃料层f1、第一注水层w1、第二燃料层f2、第二注水层w2以及第三燃料池f3组成的层状液体200形成于燃料流通路径内。

在此，在本第二实施方式中，下游侧注水系统50的注水期间是从曲柄角度r11的时间t11到曲柄角度r14的时间t14为止的期间。即，下游侧注水系统50的注水期间是图8所示的待机时间δt11和时间δt12相加而得到的时间量的期间。该注水期间由图9所示的向第一注水位置p1注入必要量的水203时所花费的时间来决定。即，基于与注水开始时间对应的曲柄角度r11与上述必要量的水203的注入所花费的时间，导出与下游侧注水系统50的注水结束时间(时间t14)对应的曲柄角度r14。

另外，上游侧注水系统60的注水期间是从曲柄角度r12的时间t12到曲柄角度r15的时间t15为止的期间。该注水期间由图9所示的向第二注水位置p2注入必要量的水202时所花费的时间来决定。即，基于与注水开始时间对应的曲柄角度r12与上述必要量的水202的注入所需要的时间，导出与上游侧注水系统60的注水结束时间(时间t15)对应的曲柄角度r15。

如图8所示，在本第二实施方式中，下游侧注水系统50的注水期间和上游侧注水系统60的注水期间重合的期间与从曲柄角度r12到曲柄角度r14为止的时间δt12相当。在该期间中，从曲柄角度r12到曲柄角度ra为止的时间δta的期间是通过下游侧注水系统50的注水而注水层间的燃料量被减量调整的期间的一部分。另外，从曲柄角度r11到曲柄角度r12为止的待机时间δt11的期间是上述的注水层间的燃料量被减量调整的期间的剩余部分。即，这些待机时间δt11与时间δta相加而得到的时间δt13的期间是上述注水层间的燃料量被减量调整的整个期间。上游侧注水系统60的注水开始时间以时间δt13随着发动机负荷的增加而减少且时间δt13随着发动机负荷的减少而增加的方式，被控制为比下游侧注水系统50的注水开始时间延迟待机时间δt11的时间。即，该待机时间δt11随着发动机负荷的增加而减少，且随着发动机负荷的减少而增加。此外，在该待机时间δt11是零值(δt11＝0)的情况下，上游侧注水系统60的注水开始时间被控制为与下游侧注水系统50的注水开始时间为同样的时间。

如以上说明的那样，本发明的第二实施方式所涉及的燃料喷射装置110中，根据发动机负荷计算出从下游侧注水系统50开始注水起到上游侧注水系统60开始注水为止的上游侧注水系统60的待机时间δt11，以使下游侧注水系统50的注水期间与上游侧注水系统60的注水期间的至少一部分重合，并控制下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60的各注水开始时间，以使上游侧注水系统60的注水开始时间比下游侧注水系统50延迟所算出的待机时间δt11，其他的结构与第一实施方式相同。因此，能够获得与上述的第一实施方式的情况相同的作用效果，并且能够将可通过下游侧注水系统50的注水而减量调整注水层间的燃料量的时间调整为与先使上游侧注水系统60注水的情况相比更广的范围，由此，能够简单地使注水层间的燃料量相对于与发动机负荷对应的燃料喷射量的比例最优化。

此外，上述的第一、第二实施方式中，在控制下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60的各注水开始时间时，根据注水开始的待机时间(例如δt1或者δt11)计算出曲柄角度，该注水开始的待机时间是根据发动机负荷而计算出的，将得到的曲柄角度与通过检测部91而得到的曲柄角度检测值一致的时间作为接着再前的注水开始时间的随后的注水开始时间，但是本发明并不限定于此。例如，沿着船舶用柴油发动机的发动机旋转时的经过时间(即时间轴)来控制下游侧注水系统50以及上游侧注水系统60的各注水开始时间，也可以将从在前的注水开始时间起的经过时间达到与发动机负荷对应的待机时间的时间作为随后的注水开始时间。

另外，上述的第一、第二实施方式中，例示了具备三个燃料喷射阀30的燃料喷射装置，但是本发明并不限定于此。例如，在本发明中，燃料喷射阀30的配置数量不限定于三个，可以是一个，也可以是多个(两个以上)。

另外，本发明并不限定于上述的第一、第二实施方式，将上述的各构成要素适当组合而构成的结构也包含在本发明中。除此以外，本领域技术人员等基于上述的第一、第二实施方式而做出的其他实施方式、实施例以及运用技术等全部包含在本发明的范畴内。

产业上的利用可能性

如上述那样，本发明所涉及的燃料喷射装置适用于对船舶用柴油发动机的气缸内的燃烧室的燃料以及水的喷射，尤其是适用于能够根据发动机负荷而调整注水层间的燃料量的燃料喷射装置。

符号说明

1基座

2曲轴

3轴承

4曲柄

5构架

6连杆

7导向板

8十字头

9十字头销

10船舶用柴油发动机

11气缸套

12气缸

13气缸衬套

14气缸盖

15活塞

16活塞杆

17燃烧室

18排气阀

19气门装置

20排气管

21系紧螺栓

22螺母

30燃料喷射阀

31噴射口

32、33内部流通路径

34a、34b止回阀

40燃料压送系统

41燃料喷射泵

42燃料喷射管

42a、42b、42c分支管

43分支部

45控制阀

50下游侧注水系统

51第一注水泵

52下游侧注水管

52a、52b、52c分支管

53分支部

54止回阀

55控制阀

60上游侧注水系统

61第二注水泵

62上游侧注水管

62a、62b、62c分支管

63分支部

64止回阀

65控制阀

71水供给泵

72供水管

72a、72b分支管

73a、73b止回阀

81蓄压部

82高压泵

91检测部

92、112控制部

100、110燃料喷射装置

200层状液体

201燃料柱

201a下游侧燃料

201b最上游燃料

201c最下游燃料

201d注水层间燃料

201e上游侧燃料

202、203水

f1第一燃料层

f2第二燃料层

f3第三燃料层

l1第一液体层

l2第二液体层

l3第三液体层

l4第四液体层

l5第五液体层

p1第一注水位置

p2第二注水位置

s1、s2阀控制信号

w1第一注水层

w2第二注水层

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种燃料喷射装置，其特征在于，具备：

燃料喷射阀，该燃料喷射阀设置于船舶用柴油发动机的气缸；

燃料喷射泵，该燃料喷射泵通过配管而向所述燃料喷射阀压送燃料；

第一注水系统，该第一注水系统向从所述燃料喷射泵到所述燃料喷射阀的喷射口的燃料流通路径的规定位置注入水；

第二注水系统，该第二注水系统与所述第一注水系统相比向所述燃料流通路径中所述燃料的流通方向上游侧的位置注入水；以及

控制部，该控制部根据所述船舶用柴油发动机的负荷控制所述第一注水系统以及所述第二注水系统的各注水开始时间，以使所述第一注水系统的注水期间与所述第二注水系统的注水期间的至少一部分重合，

所述控制部根据所述船舶用柴油发动机的负荷计算出从所述第一注水系统以及所述第二注水系统中的一方的注水系统开始注水起到另一方的注水系统开始注水为止的所述另一方的注水系统的待机时间，并使所述另一方的注水系统的注水开始时间比所述一方的注水系统的注水开始时间延迟计算出的所述待机时间，

所述燃料喷射阀将由所述燃料喷射泵压送的所述燃料、由所述第一注水系统注入的水以及由所述第二注水系统注入的水从所述喷射口呈层状地喷射至所述气缸内的燃烧室。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，

所述控制部控制所述第一注水系统以及所述第二注水系统的各注水开始时间，以使由所述第一注水系统注入的水的层和由所述第二注水系统注入的水的层之间的燃料量相对于所述燃料的每一次的喷射量成一定的比例。

3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置，其特征在于，

所述控制部根据所述船舶用柴油发动机的负荷计算出从所述第二注水系统开始注水起到所述第一注水系统开始注水为止的所述第一注水系统的待机时间，并使所述第一注水系统的注水开始时间比所述第二注水系统的注水开始时间延迟计算出的所述待机时间。

4.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置，其特征在于，

所述控制部根据所述船舶用柴油发动机的负荷计算出从所述第一注水系统开始注水起到所述第二注水系统开始注水为止的所述第二注水系统的待机时间，并使所述第二注水系统的注水开始时间比所述第一注水系统的注水开始时间延迟计算出的所述待机时间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，

所述第一注水系统的注水量与所述第二注水系统的注水量的比恒定。