JP2000110687A - Low boiling point fuel supplying device for diesel engine - Google Patents
Low boiling point fuel supplying device for diesel engineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ジメチルエーテル
などの低沸点燃料を主燃料とするディーゼル機関の低沸
点燃料供給装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-boiling fuel supply system for a diesel engine using a low-boiling fuel such as dimethyl ether as a main fuel.
【０００２】[0002]
【従来の技術】軽油を燃料とする一般的なディーゼル機
関の燃料供給システムは、図４に示すように、列型燃料
噴射ポンプでエンジン気筒内に必要な噴射圧力まで燃料
を加圧し、インジェクションパイプを経由して、気筒に
取り付けられている噴射弁から燃料を噴射するものであ
る。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 4, a fuel supply system for a general diesel engine using light oil as fuel is configured to pressurize fuel to a required injection pressure in an engine cylinder by an in-line type fuel injection pump, and to use an injection pipe. , The fuel is injected from an injection valve attached to the cylinder.
【０００３】このとき、燃料タンクから噴射ポンプへの
燃料送油は、燃料タンクと噴射ポンプとを結ぶ管路上に
設けられたフィーダポンプで約２ｋｇｆ／ｃｍ2に加圧
圧送されている。[0003] At this time, fuel is supplied from the fuel tank to the injection pump at a pressure of about 2 kgf / cm 2 by a feeder pump provided on a pipe connecting the fuel tank and the injection pump.
【０００４】ジメチルエーテル(以後、ＤＭＥ)燃料は、
ディーゼル機関に適用した場合、軽油と同程度のセタン
価をもつため、現状のディーゼル機関の代替燃料として
利用が可能であるばかりか、軽油ディーゼル燃料に比べ
て、排ガス中のＮＯｘ濃度が低く、全出力領域で排煙が
極めて少ないクリーンな燃料として期待されている。[0004] Dimethyl ether (hereinafter DME) fuel is
When applied to a diesel engine, it has the same cetane number as light oil, so it can be used as an alternative fuel to current diesel engines, and has a lower NOx concentration in exhaust gas compared to light oil diesel fuel. It is expected as a clean fuel that emits very little smoke in the output area.
【０００５】しかし、ＤＭＥ燃料は沸点が約−２５℃と
低沸点であるため、常温で気体であり、ディーゼル機関
の高密度な液体燃料として使用するためには蒸気圧力以
上で加圧供給する必要がある。さらに、燃料噴射ポンプ
内の温度は、ディーゼルエンジン運転中に上昇するた
め、噴射ポンプでの燃料温度もしくは燃料雰囲気温度が
上昇しても、ＤＭＥなどの低沸点燃料が液体を保つよう
な圧力で燃料を加圧する必要がある。エンジン運転中の
噴射ポンプの温度は少なくとも摂氏６０〜７０度まで上
昇すると考えられ、その状況下でもＤＭＥが液体である
ためには、１５ｋｇｆ／ｃｍ2以上に加圧送油する必要
があると考えられる。However, since DME fuel has a low boiling point of about -25 ° C., it is a gas at room temperature, and must be supplied under pressure above the vapor pressure in order to be used as a high-density liquid fuel for diesel engines. There is. Further, since the temperature inside the fuel injection pump rises during operation of the diesel engine, even if the fuel temperature or the fuel ambient temperature at the injection pump rises, the fuel is kept at a pressure at which a low boiling point fuel such as DME keeps a liquid. Need to be pressurized. It is considered that the temperature of the injection pump during the operation of the engine is increased to at least 60 to 70 degrees Celsius, and even in such a situation, it is necessary to feed oil under a pressure of 15 kgf / cm 2 or more in order for DME to be a liquid. .
【０００６】従来のディーゼル機関用燃料供給システム
では、噴射ポンプへの供給圧が２ｋｇｆ／ｃｍ2 程度ま
でしか加圧できず、そのまま利用することはできない。
そこで、窒素ガスもしくはヘリウムガスの高圧ボンベに
圧力調整バルブを取り付けて、これらのガスを直接燃料
タンク内に引き込み、燃料タンク内の液面をこれらのガ
スで直接所定の圧力に加圧し、燃料噴射ポンプに圧送す
る図５のような方法が提案されている（雑誌名：ＳＡＥ
９５００６２）。[0006] In the conventional fuel supply system for diesel engines, the supply pressure to the injection pump can only be increased up to about 2 kgf / cm 2 and cannot be used as it is.
Therefore, a pressure regulating valve is attached to a high-pressure cylinder of nitrogen gas or helium gas, these gases are drawn directly into the fuel tank, and the liquid level in the fuel tank is directly pressurized to a predetermined pressure with these gases, and the fuel injection is performed. A method as shown in FIG. 5 for pumping to a pump has been proposed (magazine name: SAE).
950062).
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般的にＤＭ
Ｅは気体が溶解しやすい。そこで、ＤＭＥ液化燃料の液
面に直接、窒素ガス、ヘリウムガス等が接することとな
る図５のシステムでは、燃料タンク内において、加圧用
の窒素ガス等の気体が接触している液面からＤＭＥへ溶
解する現象が進行する。この状態で１５ｋｇｆ／ｃｍ2
以上の加圧送油したとしても燃料噴射ポンプでの摂氏６
０〜７０度の雰囲気下になると、溶解していた液中の窒
素・ヘリウムが気体化し、ポンプ内でキャビテーション
が発生する。このため十分な燃料を気筒内に供給するこ
とができない。However, in general, DM
E is easily dissolved by gas. Therefore, in the system of FIG. 5 in which nitrogen gas, helium gas or the like comes into direct contact with the liquid surface of the DME liquefied fuel, the DME starts from the liquid surface in contact with the gas such as nitrogen gas for pressurization in the fuel tank. The phenomenon of dissolving into water proceeds. In this state, 15 kgf / cm 2
Even if the above oil pressure is supplied, 6 degrees Celsius in the fuel injection pump
Under an atmosphere of 0 to 70 degrees, nitrogen and helium in the dissolved liquid are gasified, and cavitation occurs in the pump. For this reason, sufficient fuel cannot be supplied into the cylinder.
【０００８】本発明は、ＤＭＥなどの低沸点燃料をディ
ーゼル機関の燃料とする場合の燃料供給システムにおい
て、低沸点燃料を燃料噴射ポンプに安定して圧送するコ
ンパクトで低コストな装置と方法を提供することを目的
としている。The present invention provides a compact and low-cost apparatus and method for stably pumping a low-boiling fuel to a fuel injection pump in a fuel supply system when a low-boiling fuel such as DME is used as fuel for a diesel engine. It is intended to be.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するべくなされたものであり、液化低沸点燃料を入れ
る圧力容器と、該圧力容器に接続され、圧縮気体の吹込
と放出によって駆動される燃料送りポンプと、ディーゼ
ル機関の始動と停止に連動して該燃料のエンジン本体へ
の供給管路を開閉する弁機構よりなる、ディーゼル機関
用低沸点燃料供給装置によってかかる目的を達成したも
のである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a pressure vessel for containing a liquefied low-boiling fuel, and is connected to the pressure vessel and driven by blowing and discharging compressed gas. This object has been achieved by a low-boiling fuel supply device for a diesel engine, comprising a fuel feed pump to be operated and a valve mechanism for opening and closing a supply line for supplying the fuel to the engine body in conjunction with start and stop of the diesel engine. It is.
【００１０】この燃料送りポンプは液化低沸点燃料と駆
動源である圧縮気体とが非接触状態にあり、それによっ
て圧縮気体の液化低沸点燃料への溶込みをなくして溶解
気体によるキャビテーション等の問題を防止している。In this fuel feed pump, the liquefied low-boiling fuel and the compressed gas as a driving source are not in contact with each other, thereby preventing the compressed gas from penetrating into the liquefied low-boiling fuel and causing problems such as cavitation due to the dissolved gas. Has been prevented.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】低沸点燃料は、ディーゼル機関の
燃料となる常温では気体のものであり、例えばジメチル
エーテルである。軽油などの他の材料を混合したもので
あってもよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Low-boiling fuel is a gaseous fuel at normal temperature, which is used as a fuel for a diesel engine, and is, for example, dimethyl ether. It may be a mixture of other materials such as light oil.
【００１２】燃料送りポンプは、機械式であって液化低
沸点燃料を圧力容器から燃料噴射ポンプに送り込むもの
であるが、ＤＭＥ等はさほど高くない圧力（例えば６〜
１０ｋｇｆ／ｃｍ2程度)で供給ステーションから供給さ
れて圧力容器に貯蔵される可能性が高い。その場合、こ
の燃料ポンプは液化低沸点燃料が燃料噴射ポンプ内でも
液体であるよう増圧機能を有することが好ましく、さら
に圧力調整可能であることが好ましい。例えば燃料送り
ポンプに、圧縮気体及び燃料のいずれもピストンで出し
入れする複動ピストンを用い、この両ピストンの面積比
によって増圧度を調整することができる。増圧はもとよ
り一定圧力への増圧が望ましく、ＤＭＥの場合には１５
ｋｇｆ／ｃｍ2以上、好ましくは２０ｋｇｆ／ｃｍ2以上
まで昇圧するのがよい。一方、圧力の上限は実用的観点
から５０ｋｇｆ／ｃｍ2 以下、好ましくは３０ｋｇｆ／
ｃｍ2 以下が適当である。この燃料送りポンプはピスト
ン型のものが好ましく、回転型のものは不適当である。
駆動源である圧縮気体としては、大型トラック等は一般
的に空気圧縮機を装備しているのでその圧縮空気を利用
すればよい。空気圧縮機を装備していない場合には、空
気や窒素、ヘリウム等の高圧ガスボンベを装着してそれ
を圧縮気体として利用できる。The fuel feed pump is of a mechanical type and feeds a liquefied low-boiling fuel from a pressure vessel to a fuel injection pump.
(About 10 kgf / cm 2 ) from the supply station and is likely to be stored in the pressure vessel. In this case, the fuel pump preferably has a pressure increasing function so that the liquefied low-boiling fuel is liquid even in the fuel injection pump, and it is further preferable that the pressure can be adjusted. For example, it is possible to use a double-acting piston in which both the compressed gas and the fuel are taken in and out of the fuel feed pump by a piston, and adjust the degree of pressure increase by the area ratio of the two pistons. In addition to increasing the pressure, it is desirable to increase the pressure to a constant pressure.
The pressure should be increased to at least kgf / cm 2 , preferably at least 20 kgf / cm 2 . On the other hand, the upper limit of the pressure is 50 kgf / cm 2 or less, preferably 30 kgf / cm 2 from a practical viewpoint.
cm 2 or less is appropriate. This fuel feed pump is preferably a piston type, and a rotary type is not suitable.
As a compressed gas as a driving source, a large truck or the like is generally equipped with an air compressor, so that the compressed air may be used. When an air compressor is not provided, a high-pressure gas cylinder of air, nitrogen, helium, or the like can be mounted and used as a compressed gas.
【００１３】弁機構には電気信号によって作動する弁を
用いることが好ましく、例えばノンリーク型の電磁弁が
適当である。As the valve mechanism, it is preferable to use a valve operated by an electric signal. For example, a non-leak type solenoid valve is suitable.
【００１４】本発明の燃料供給装置には、さらにアキュ
ムレータを組入れて燃料噴射ポンプへ送る燃料の圧力変
動を少なくすることが好ましい。It is preferable that the fuel supply device of the present invention further include an accumulator so as to reduce fluctuations in the pressure of the fuel sent to the fuel injection pump.
【００１５】[0015]
【実施例】本発明の一実施例である燃料供給装置を図１
に示す。この装置は、圧力容器である燃料タンク１と、
燃料送りポンプである機械式燃料増圧装置２と、アキュ
ムレータ３からなっている。FIG. 1 shows a fuel supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
Shown in This device comprises a fuel tank 1 as a pressure vessel,
It comprises a mechanical fuel booster 2 which is a fuel feed pump and an accumulator 3.
【００１６】燃料タンク１には、液化ＤＭＥ供給管１１
が頂部に、液化ＤＭＥ取出管１２が底部にそれぞれ接続
され、さらに圧力計１３が取付けられている。A liquefied DME supply pipe 11 is provided in the fuel tank 1.
Is connected to the top, a liquefied DME extraction pipe 12 is connected to the bottom, and a pressure gauge 13 is attached.
【００１７】この燃料タンク１からは燃料増圧装置２の
燃料室２１入口に接続されている。燃料増圧装置２は図
２に示すように燃料室２１と圧縮気体を出し入れする作
動ガス室２２よりなっている。燃料室２１の出入口及び
接続管２６の各接続口には逆流防止弁が取付けられてい
る。それぞれの室２１、２２にはピストン２３、２４が
摺動自在に内蔵されており、両ピストン２３、２４はピ
ストンロッド２５で連結されていて一体となって左右動
する。作動ガス室２２は、トラックに装備されている空
気圧縮機５へ配管接続され、その途中にはエンジンの始
動、停止に応じて開閉する電磁弁４１が設けられてい
る。The fuel tank 1 is connected to an inlet of a fuel chamber 21 of a fuel pressure increasing device 2. As shown in FIG. 2, the fuel booster 2 includes a fuel chamber 21 and a working gas chamber 22 for taking in and out a compressed gas. A check valve is attached to the entrance and exit of the fuel chamber 21 and each connection of the connection pipe 26. Pistons 23 and 24 are slidably housed in the respective chambers 21 and 22, and both pistons 23 and 24 are connected by a piston rod 25 and move left and right integrally. The working gas chamber 22 is connected to the air compressor 5 mounted on the truck by a pipe, and an electromagnetic valve 41 that opens and closes according to start and stop of the engine is provided in the middle of the pipe.
【００１８】この燃料増圧装置２の動作工程を図３に示
す。まず、弁２６（図１参照、三方弁）を作動させて作
動ガス室２２を空気圧縮機５と連通させる。そうする
と、図３(イ)に示すように、作動ガス室２２に圧縮空気
が導入され、この圧縮空気の圧力によって作動ガス室２
２内のピストン２４を図面左方に移動させる。このピス
トン２４と連結されている燃料室２１のピストン２３も
図面左方に移動し、該燃料室２１左側の室の燃料をピス
トン２３、２４の面積比分相当の圧力まで加圧して吐出
するとともに同室右側の室に燃料を吸入する。作動ガス
室２２のピストンが上死点に達すると図３(ロ)の状態に
なり、燃料の吐出、吸入が停止する。次いで、弁２６を
作動させて作動ガス室２２と空気圧縮機５の連通を断
ち、作動ガス室２２を外界と連通させる。そうすると、
作動ガス室２２の圧縮空気が外部に逃げ、図３(ハ)に示
すように、ピストン２４が図面右方に移動する。それに
伴い、燃料室２１の右側の室にある燃料が接続管２７を
通って左側の室に移動する。作動ガス室２２のピストン
２４が下死点に達すると、図３(ニ)の状態になって、燃
料の燃料室２１右側の室から左側の室への移動を完了す
る。ここで図３(イ)の工程に戻り、上記の工程を繰返
す。FIG. 3 shows an operation process of the fuel pressure increasing device 2. First, the valve 26 (see FIG. 1, three-way valve) is operated to make the working gas chamber 22 communicate with the air compressor 5. Then, the compressed air is introduced into the working gas chamber 22 as shown in FIG.
2 is moved to the left in the drawing. The piston 23 of the fuel chamber 21 connected to the piston 24 also moves to the left in the drawing, and pressurizes and discharges the fuel in the chamber on the left side of the fuel chamber 21 to a pressure corresponding to the area ratio of the pistons 23 and 24. Inhale fuel into the right chamber. When the piston of the working gas chamber 22 reaches the top dead center, the state shown in FIG. 3B is reached, and the discharge and suction of the fuel are stopped. Next, the communication between the working gas chamber 22 and the air compressor 5 is cut off by operating the valve 26, and the working gas chamber 22 is connected to the outside world. Then,
The compressed air in the working gas chamber 22 escapes to the outside, and the piston 24 moves to the right in the drawing as shown in FIG. Accordingly, the fuel in the right chamber of the fuel chamber 21 moves to the left chamber through the connection pipe 27. When the piston 24 of the working gas chamber 22 reaches the bottom dead center, the state shown in FIG. 3D is reached, and the movement of the fuel from the right chamber to the left chamber of the fuel chamber 21 is completed. Here, returning to the step of FIG. 3A, the above steps are repeated.
【００１９】ＤＭＥ燃料の場合、燃料噴射ポンプの温度
が少なくとも６０度から７０度になることを考慮して、
燃料噴射ポンプへの供給圧力は１．５ＭＰａ〜４ＭＰａ
となるようにピストン面積比と作動ガス圧を選択する必
要がある。実験においては作動ガス圧０.５ＭＰａ〜０.
６ＭＰａで、燃料噴射ポンプへの供給圧２．４ＭＰａで
安定的に燃料を供給しディーゼル機関を運転することが
できた。In the case of DME fuel, taking into account that the temperature of the fuel injection pump goes from at least 60 degrees to 70 degrees,
The supply pressure to the fuel injection pump is 1.5MPa-4MPa
It is necessary to select the piston area ratio and the working gas pressure so that In the experiment, the working gas pressure was 0.5 MPa to 0.5 MPa.
At 6 MPa, the fuel could be supplied stably at a supply pressure of 2.4 MPa to the fuel injection pump, and the diesel engine could be operated.
【００２０】図１に示すように、燃料増圧装置２の燃料
室２１の吐出側からは燃料噴射ポンプ６に配管接続さ
れ、その途中にはエンジンの始動、停止に応じて開閉す
る電磁弁４２が設けられている。このエンジンの始動、
停止に応じて開閉する電磁弁４３はさらに外界へ開放す
る分岐管にも取付けられている。As shown in FIG. 1, a fuel injection pump 6 is connected to a fuel injection pump 6 from the discharge side of the fuel chamber 21 of the fuel pressure booster 2 by piping, and in the middle thereof, an electromagnetic valve 42 that opens and closes when the engine starts and stops. Is provided. Starting this engine,
The electromagnetic valve 43 that opens and closes in response to a stop is also attached to a branch pipe that opens to the outside world.
【００２１】燃料増圧装置２と燃料噴射ポンプ６の間の
配管にはさらにアキュムレータ３と圧力計３１が取付け
られている。アキュムレータ３は、燃料増圧装置２から
吐出された燃料の圧力は脈動的であるので、これを吸収
し、燃料噴射ポンプに一定圧力で燃料を供給する作用を
発揮するものである。An accumulator 3 and a pressure gauge 31 are further mounted on a pipe between the fuel pressure increasing device 2 and the fuel injection pump 6. The accumulator 3 absorbs the pressure of the fuel discharged from the fuel pressure intensifier 2 because it is pulsating, and exerts the function of supplying the fuel to the fuel injection pump at a constant pressure.
【００２２】[0022]
【発明の効果】本発明の燃料増圧装置は作動ガス室側に
増圧装置駆動用の加圧された空気または窒素等のガスを
送入し、ピストンを駆動させることによって、作動ガス
が直接燃料に接することなく、両室のピストン面積比分
だけ作動ガス圧に対して燃料室側の燃料圧を増加させる
ことができるものである。According to the fuel intensifier of the present invention, the working gas is directly supplied to the working gas chamber by feeding a gas such as air or nitrogen for driving the intensifier into the working gas chamber and driving the piston. It is possible to increase the fuel pressure on the fuel chamber side with respect to the working gas pressure by the ratio of the piston area of both chambers without contacting the fuel.
【図１】 本発明の一実施例である燃料供給装置の構成
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel supply device according to one embodiment of the present invention.
【図２】 上記実施例の燃料増圧装置の構造の概要を示
す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing an outline of the structure of the fuel pressure intensifier of the embodiment.
【図３】 上記燃料増圧装置の動作工程を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing an operation process of the fuel pressure increasing device.
【図４】 従来の軽油運転における燃料系統図である。FIG. 4 is a fuel system diagram in a conventional light oil operation.
【図５】 ＤＭＥ燃料を用いた従来の加圧システムを示
す図である。FIG. 5 is a diagram showing a conventional pressurizing system using DME fuel.
１…燃料タンク（圧力容器） １１…ＤＭＥ供給管 １２…液化ＤＭＥ取出管 １３…圧力計 ２…燃料増圧装置（燃料送りポンプ） ２１…燃料室 ２２…作動ガス室 ２３、２４…ピストン ２５…ピストンロッド ２０…弁 ２７…接続管 ３…アキュムレータ ３１…圧力計 ４…弁機構 ４１…電磁弁 ４２…電磁弁 ４３…電磁弁 ５…空気圧縮機 ６…燃料噴射ポンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel tank (pressure vessel) 11 ... DME supply pipe 12 ... Liquefied DME removal pipe 13 ... Pressure gauge 2 ... Fuel booster (fuel feed pump) 21 ... Fuel chamber 22 ... Working gas chamber 23, 24 ... Piston 25 ... Piston rod 20 Valve 27 Connection pipe 3 Accumulator 31 Pressure gauge 4 Valve mechanism 41 Electromagnetic valve 42 Electromagnetic valve 43 Electromagnetic valve 5 Air compressor 6 Fuel injection pump
Claims (1)
圧力容器に接続され、圧縮気体の吹込と放出によって駆
動される燃料送りポンプと、ディーゼル機関の始動と停
止に連動して該燃料のエンジン本体への供給管路を開閉
する弁機構よりなる、ディーゼル機関用低沸点燃料供給
装置1. A pressure vessel for containing a liquefied low-boiling fuel, a fuel feed pump connected to the pressure vessel and driven by the injection and discharge of compressed gas, and a fuel supply pump for interlocking with the start and stop of the diesel engine. Low-boiling fuel supply system for diesel engines consisting of a valve mechanism that opens and closes the supply line to the engine body
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10282241A JP2000110687A (en) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | Low boiling point fuel supplying device for diesel engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10282241A JP2000110687A (en) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | Low boiling point fuel supplying device for diesel engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000110687A true JP2000110687A (en) | 2000-04-18 |
Family
ID=17649901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10282241A Pending JP2000110687A (en) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | Low boiling point fuel supplying device for diesel engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000110687A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6742479B2 (en) | 2001-03-22 | 2004-06-01 | Isuzu Motors Limited | Fuel supply system for dimethyl ether engine |
| JP2007154797A (en) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Denso Corp | Fuel injection device |
-
1998
- 1998-10-05 JP JP10282241A patent/JP2000110687A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6742479B2 (en) | 2001-03-22 | 2004-06-01 | Isuzu Motors Limited | Fuel supply system for dimethyl ether engine |
| JP2007154797A (en) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Denso Corp | Fuel injection device |
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