JP2005140106A - 燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システム - Google Patents

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Abstract

【課題】ディーゼルエンジンの燃料供給系統で燃料供給圧の低下を300mbar以下に減らし、常に安定した燃料供給を行うと共に燃料圧に係る機器の誤判断を防止する。
【解決手段】本発明に係る燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システムは、燃料タンクの燃料をプライムポンプと燃料フィルタとを通って燃料噴射機に供給するための燃料供給ラインと、前記燃料噴射機から噴射されなかった燃料を前記燃料タンクにリターンさせるための第1燃料リターンラインと、前記燃料噴射機から噴射されなかった燃料を前記燃料フィルタにリターンさせるための第2燃料リターンラインと、前記第2燃料リターンラインを通過する燃料を加熱するためのヒータと、前記燃料タンクの燃料を前記プライムポンプを経ずに前記燃料フィルタを通って前記燃料噴射機に直接供給するためのバイパスラインとを含んで構成されたことを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システムに関し、詳細には、ディーゼルエンジンの燃料供給系統における燃料供給圧の低下を減らして、安定した燃料供給を行うと共に燃料圧に係わる機器の誤判断を防止する燃料供給システムに関する。
一般的に、自動車は形態によって乗用車やバス及びトラックなどに分類されるが、同じ車種であっても使用する燃料によってガソリンを燃料として使用するガソリン車両やディーゼルを燃料として使用するディーゼル車両またはLPG(Liquefied Petroleum Gas)を燃料として使用するLPG車両と区別して呼ばれている。
この中で、ディーゼル車両は通常約40気圧で燃焼室内に圧縮された500℃〜550℃程度の空気の中に、100〜300気圧の高い噴射圧力で燃料を噴射して動力を得る。即ち、空気の圧縮熱によって噴射された燃料が自己着火を起こして、熱エネルギーを機械的エネルギーに変えるディーゼルエンジンを搭載している。
このようなディーゼルエンジンは、燃料噴射圧力が非常に高い必要があるため、燃料タンクのポンピングされた燃料がインジェクタから噴射されるまで十分な燃料圧を維持することが非常に重要であり、もし燃料噴射時に燃料圧が所定の圧力よりも低下した状態になれば、特に急加速時に適切な燃料供給がされにくくなる現象があるため、常に適切な燃料供給圧を維持しなければならない。ディーゼルエンジンの燃料供給装置の圧力損失を低減する方法としては、特許文献1に燃料供給系の構造を単純化する技術が開示されている。
しかし、ディーゼルエンジンの特性上、初期燃料供給圧が非常に高く供給されても、燃料供給系統では燃料タンクから燃料をポンピングして適切な温度で加熱した後にこれをフィルタを介してインジェクタから噴射する過程を経なければならず、この燃料供給系統をなす各構成要素を経る過程で約360mbarの燃料圧の損失が必然的に発生する。
このように、ディーゼルエンジンの燃料供給系統上、必然的に約360mbar程度の燃料圧の低下が発生するが、時間の経過によってその低下程度がさらに上昇する現象が起ることになり、これによって燃料供給系統で360mbar以上の燃料圧の低下が発生する瞬間には急加速時の適切な燃料供給がなされにくくなり、正常なエンジン作動が難しくなる現象が起きる。
さらに、ディーゼルエンジンの燃料供給系統で360mbar以上の燃料圧の低下が発生する場合には、コントローラが燃料圧力を調整するバルブ(Inlet Metering Valve)の故障であると誤判断をする現象も生ずるようになるのはもちろんである。
特開平9−310649号公報
本発明の目的は、ディーゼルエンジンの燃料供給系統で燃料供給圧の低下を300mbar以下に減らして、常に安定した燃料供給を行うと共に燃料圧に係わる機器の誤判断を防止するようにすることにある。
上記の目的を達成するために、本発明に係る燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システムは、燃料タンクの燃料をプライムポンプと燃料フィルタとを通って燃料噴射機に供給するための燃料供給ラインと、前記燃料噴射機から噴射されなかった燃料を前記燃料タンクにリターンさせるための第1燃料リターンラインと、前記燃料噴射機から噴射されなかった燃料を前記燃料フィルタにリターンさせるための第2燃料リターンラインと、前記第2燃料リターンラインを通過する燃料を加熱するためのヒータと、前記燃料タンクの燃料を前記プライムポンプを経ずに前記燃料フィルタを通って前記燃料噴射機に直接供給するためのバイパスラインとを含んで構成されたことを特徴とする。
前記燃料フィルタには、前記燃料供給ラインを通って供給される燃料の温度が基準温度以下であれば、前記ヒータによって加熱された燃料を前記燃料フィルタに供給する温度調節バルブが備えられていることを特徴とする。
前記バイパスラインには、前記燃料タンクから前記燃料フィルタに向かう方向のみに燃料が流れるようにするチェックバルブが備えられていることを特徴とする。
本発明に係る燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給によれば、燃料供給系統上、必然的に発生する燃料圧の低下を約300mbar以下に維持して、急加速時にエンジンに供給される適正燃料圧が低下した場合に発生する燃料供給障害を完全に防止することができる効果がある。
さらに、本発明は燃料圧の低下を常に約300mbar以下に維持するため、正常に作動する燃料圧力を調整するバルブ等を故障と誤判断する現象も防止でき、安全性と信頼性を同時に確保できる効果が得られる。
以下、本発明の実施例を添付図によって詳述する。
図1は本発明に係る燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システムの構成を示したものである。本発明の燃料供給システムは、燃料タンク1の燃料をプライムポンプ2と燃料フィルタ3とを通って燃料噴射機4に供給するための燃料供給ライン5−1、5−2、5−3と、燃料噴射機4から噴射されなかった燃料を燃料タンク1にリターンさせるための第1燃料リターンライン6と、燃料噴射機4から噴射されなかった燃料を燃料フィルタ3にリターンさせるための第2燃料リターンライン7と、第2燃料リターンライン7を通過する燃料を加熱するためのヒータ8と、燃料タンク1の燃料をプライムポンプ2を経ずに燃料フィルタ3を通って燃料噴射機4に直接供給するためのバイパスライン9とを含んで構成されている。
プライムポンプ2は、エンジン初期起動時または燃料フィルタ3を掃除する時に動作するポンプであり、エンジンが正常に動作する時には動作せずに燃料供給ラインの一部を形成する。
そして、燃料フィルタ3は第1及び第2燃料供給ライン5−1、5−2またはバイパスライン9を通って供給される燃料の不純物または水分を濾過して第3燃料供給ライン5−3を通って燃料噴射機4に供給し、燃料噴射機4は内臓された高圧ポンプ(HPP;High pressure pump)を使用して燃料タンク1から燃料を供給されて燃料を高圧に加圧して燃焼室内に噴射させる。
この時、燃料フィルタ3には、第2燃料供給ライン5−2を通って供給される燃料の温度が基準温度以下であれば(冷始動であれば)、ヒータ8によって加熱された燃料を燃料フィルタ3に供給する機械式温度調節バルブ(図示せず)が備えられている。
さらに、バイパスライン9には、燃料タンク1から燃料フィルタ3に向かう方向のみに燃料が流れるようにするチェックバルブ10が備えられている。
以下、本発明の作動について添付図を参考に、詳しく説明する。
本発明による燃料供給システムは、図2に示されるようにプライムポンプ2の作動時には燃料タンク1に保存されている燃料が第1燃料供給ライン5−1とプライムポンプ2と第2燃料供給ライン5−2とを通って燃料フィルタ3に供給され、プライムポンプ2の未作動時には第1燃料供給ライン5−1とバイパスライン9と第2燃料供給ライン5−2とを通って燃料フィルタ3に供給される。
燃料フィルタ3は、上記のように供給された燃料の中に混合しているほこりなどの不純物と水分を除去した後、燃料を第3燃料供給ライン5−3を通って燃料噴射機4に送り、燃料噴射機4は上記のようにフィルタリングして供給された燃料を燃焼室に高圧噴射してエンジンを作動させる。
燃料噴射機4から燃焼室に噴射されなかった燃料は第1燃料リターンライン6を通って燃料タンク1に戻されるが、冷始動時には第2燃料リターンライン7を通ってヒータ8により加熱され燃料フィルタ3を通って燃料噴射機4に再供給される。
上記のような燃料供給系統の燃料圧力の損失を図3を参照して詳しく説明すれば次の通りである。
まず、車両底部の部位に位置する燃料タンク1とエンジン部位に装着された燃料フィルタ3との間の高さの差(約50Cm)、即ちAによって燃料圧が約40mbar程低下するようになる。
次に、燃料タンク1に連結されてエンジン側に延びるように車両底部の部位に沿って配列される第1燃料供給ライン5−1、即ちBを通ると燃料圧が約46mbar低下する。
そして、バイパスライン9とチェックバルブ10、即ちCを通ると燃料圧が約115mbar低下する。これに対してプライムポンプ2を通ると燃料圧が約140mbar低下するが、上記のようにバイパスライン9とチェックバルブ10とを使用することによって、約25mbarの燃料圧の向上効果を有することになる。
さらに、エンジンの冷始動時に燃料を加熱するヒータ8とその周辺ライン、即ちDを通ると燃料圧が約5mbar低下するが、これは通常のヒータによる燃料圧の低下が約72mbarであることと比較すれば極めて小さく、ほぼ燃料圧の損失が発生しないことを意味する。
このように、ヒータ8を通って燃料圧の損失がほとんどないのは、ヒータが第2燃料供給ライン5−2上に備えられておらず、ヒータ8が第2燃料リターンライン7上に備えられて冷始動時に要求される燃料加熱が復帰燃料を通じて行われるためであり、これにより燃料タンク1から供給される燃料を加熱するためのヒータによって燃料圧が低下することが防止されるのである。
そして、燃料内の不純物を濾過する燃料フィルタ3とその周辺ライン、即ちEを通ると燃料圧が約41mbar低下し、第3燃料供給ライン5−3、即ちFによって27mbar程度の燃料圧の損失が発生する。
結論として、ヒータ8を第2燃料リターンライン7に設置することにより約67mbarの燃料圧の低減を防止し、バイパスライン9及びチェックバルブ10を使用することによって約25mbarの燃料圧の低減を防止することにより、本願の燃料供給系統での総燃料圧の損失が約274mbarになり、これは燃料圧の損失許容限界点である300mbarより小さいため、エンジン作動に全く影響を与えずに安定した燃料供給がなされるのである。
本発明に係る燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システムの構成図である。 本発明に係る燃料供給システムでの燃料の流れを示した図面である。 本発明に係る燃料供給システムでの燃料圧の損失を説明するための図面である。
符号の説明
1 燃料タンク
2 プライムポンプ
3 燃料フィルタ
4 燃料噴射機
5−1、5−2、5−3 燃料供給ライン
6 第1燃料リターンライン
7 第2燃料リターンライン
8 ヒータ
9 バイパスライン
10 チェックバルブ

Claims (8)

  1. 燃料タンクの燃料をプライムポンプと燃料フィルタとを通って燃料噴射機に供給するための燃料供給ラインと、前記燃料噴射機から噴射されなかった燃料を前記燃料タンクにリターンさせるための第1燃料リターンラインと、前記燃料タンクの燃料を前記プライムポンプを経ずに前記燃料フィルタを通って前記燃料噴射機に直接供給するためのバイパスラインと、を含んで構成されたことを特徴とする燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システム。
  2. 前記バイパスラインには、前記燃料タンクから前記燃料フィルタに向かう方向のみに燃料が流れるようにするチェックバルブが備えられていることを特徴とする請求項1に記載の燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システム。
  3. 前記燃料噴射機から噴射されなかった燃料を前記燃料フィルタにリターンさせるための第2燃料リターンラインと、前記第2燃料リターンラインを通過する燃料を加熱するためのヒータと、をさらに含んで構成されたことを特徴とする請求項1に記載の燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システム。
  4. 前記燃料フィルタには、前記燃料供給ラインを通って供給される燃料の温度が基準温度以下であれば前記ヒータによって加熱された燃料を前記燃料フィルタに供給する温度調節バルブが備えられていることを特徴とする請求項3に記載の燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システム。
  5. 燃料タンクの燃料をプライムポンプと燃料フィルタとを通って燃料噴射機に供給するための燃料供給ラインと、前記燃料噴射機から噴射されなかった燃料を前記燃料タンクにリターンさせるための第1燃料リターンラインと、前記燃料噴射機から噴射されなかった燃料を前記燃料フィルタにリターンさせるための第2燃料リターンラインと、前記第2燃料リターンラインを通過する燃料を加熱するためのヒータと、を含んで構成されたことを特徴とする燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システム。
  6. 前記燃料フィルタには、前記燃料供給ラインを通って供給される燃料の温度が基準温度以下であれば、前記ヒータによって加熱された燃料を前記燃料フィルタに供給する温度調節バルブが備えられていることを特徴とする請求項5に記載の燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システム。
  7. 前記燃料タンクの燃料をプライムポンプを経ずに前記燃料フィルタを通って前記燃料噴射機に直接供給するためのバイパスラインをさらに含んで構成されたことを特徴とする請求項5に記載の燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システム。
  8. 前記バイパスラインには、前記燃料タンクから前記燃料フィルタに向かう方向のみに燃料が流れるようにするチェックバルブが備えられていることを特徴とする請求項7に記載の燃料圧力損失低減のためのディーゼルエンジン車両の燃料供給システム。
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