JP2005291104A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 低粘度燃料にエンジン運転条件及び燃料の温度や粘度条件に対応して、プランジャ摺動部の潤滑保持に必要な量の潤滑性向上手段を講じることにより、低粘度燃料使用時におけるプランジャ摺動部の潤滑性を良好に保持し、該プランジャ摺動部の摩耗や焼き付きの発生を防止する。
【解決手段】 燃料供給ポンプにより供給された低粘度燃料を燃料噴射弁に圧送する燃料噴射装置を備えた内燃機関において、前記燃料噴射装置に供給される低粘度燃料に潤滑性向上剤を添加せしめる潤滑性向上剤供給手段と、前記エンジンの回転数またはエンジン負荷の上昇及び低粘度燃料における燃料噴射圧力の増大に従い前記潤滑性向上剤の添加量を増加するように前記潤滑性向上剤供給手段を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】 燃料供給ポンプにより供給された低粘度燃料を燃料噴射弁に圧送する燃料噴射装置を備えた内燃機関において、前記燃料噴射装置に供給される低粘度燃料に潤滑性向上剤を添加せしめる潤滑性向上剤供給手段と、前記エンジンの回転数またはエンジン負荷の上昇及び低粘度燃料における燃料噴射圧力の増大に従い前記潤滑性向上剤の添加量を増加するように前記潤滑性向上剤供給手段を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、往復動内燃機関の燃料噴射装置に関し、特に液状の石油代替燃料等の低粘度の燃料を用いる燃料噴射装置に関する。
石油資源は将来枯渇すると考えられ、これに対処するため、バイオ燃料やＤＭＥ（ジメチルエーテル）燃料等の天然ガス改質燃料を用いる往復動内燃機関が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特許文献１（特開２００２−３０９９７９号公報）に開示されている技術は、バイオガスを軽油とともに使用するもので、バイオガスは吸気管に導入される。また、特許文献２（特開２０００−１２０４９３号公報）に開示されている技術は、液状のジメチルエーテルを燃料噴射装置で高圧にして燃焼室に噴射するものである。
特許文献１（特開２００２−３０９９７９号公報）に開示されている技術は、バイオガスを軽油とともに使用するもので、バイオガスは吸気管に導入される。また、特許文献２（特開２０００−１２０４９３号公報）に開示されている技術は、液状のジメチルエーテルを燃料噴射装置で高圧にして燃焼室に噴射するものである。
バイオ燃料は、通常燃料に比べて粘度が高いものも低いものもあるが、ＤＭＥ，ＧＬＴなどの石油代替燃料は、液体の場合、一般に粘度が低くて潤滑性に劣るので、燃料噴射装置で高圧にして往復動内燃機関の燃焼室に噴射する際には燃料噴射装置における潤滑不良発生の問題が生じる。
特許文献２の技術は列型燃料噴射装置を用いる場合で、該燃料噴射装置のタペットの潤滑不良を解消することができる構成が提案されているが、これは燃料噴射圧力はそれほど高くない場合であり、高圧の燃料噴射装置のプランジャ摺動部の潤滑については特に考慮されていない。
特許文献２の技術は列型燃料噴射装置を用いる場合で、該燃料噴射装置のタペットの潤滑不良を解消することができる構成が提案されているが、これは燃料噴射圧力はそれほど高くない場合であり、高圧の燃料噴射装置のプランジャ摺動部の潤滑については特に考慮されていない。
前記のような石油代替燃料を使用するエンジンの場合においても、エンジン性能向上のためにさらに高圧噴射をする場合には、該石油代替燃料は一般に粘度が低く潤滑性能が低いため、燃料噴射装置のプランジャ摺動部の潤滑性を良好に保持して該プランジャ摺動部の潤滑不良に伴うプランジャの磨耗や焼付きの発生を防止することが必須となる。
前記石油代替燃料のような低粘度燃料を使用するエンジンにおいて、プランジャ摺動部の潤滑性を保持するために、燃料に潤滑性を向上させる添加剤を添加することが考えられるが、燃料タンクに補給した燃料量に対して適正な添加剤を補給するように管理することは困難を伴う。
また、前記プランジャ摺動部の潤滑性は燃料の温度によって大幅に変わるので、潤滑性を保持して該プランジャ摺動部の安全を図るためには、添加剤を多目に添加する必要が生じる。さらには、水を添加したエマルジョン燃料やバイオ燃料は水分含有量が多いため、これらの燃料を燃料タンクにそのまま保管したり、従来の燃料と混合して保管したりするには、燃料タンク壁面の防錆などの特別な配慮が必要になる。
さらに、バイオ燃料は、経年変化により粘度や性状が変化しやすい性質を有する。エタノールは金属やゴムを腐食させるため、これに対応する燃料タンクの設計が必要になる。
また、前記プランジャ摺動部の潤滑性は燃料の温度によって大幅に変わるので、潤滑性を保持して該プランジャ摺動部の安全を図るためには、添加剤を多目に添加する必要が生じる。さらには、水を添加したエマルジョン燃料やバイオ燃料は水分含有量が多いため、これらの燃料を燃料タンクにそのまま保管したり、従来の燃料と混合して保管したりするには、燃料タンク壁面の防錆などの特別な配慮が必要になる。
さらに、バイオ燃料は、経年変化により粘度や性状が変化しやすい性質を有する。エタノールは金属やゴムを腐食させるため、これに対応する燃料タンクの設計が必要になる。
従って、石油代替燃料のような低粘度燃料を使用するエンジンにおいて、前記のような問題点を解消するには、プランジャ摺動部において必要に応じ必要な量の添加剤を燃料に添加するようにするのが望ましい。また、低粘度燃料に、添加剤の代わりに粘度の高いバイオ燃料と、従来の燃料を加え、混合燃料として粘度を従来燃料並に制御すれば潤滑性を改善することが可能となる。
また、前記ＤＭＥ（ジメチルエーテル）燃料は、常温で６ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力で気化するので、プランジャ摺動部における該ＤＭＥ燃料の気化による潤滑性の低下を回避する必要があるが、前記特許文献１、２を含む従来技術ではかかる問題点に対処する手段は提供されていない。
従って、本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、低粘度燃料にエンジン運転条件及び燃料の温度や粘度条件に対応して、プランジャ摺動部の潤滑保持に必要な量の潤滑性向上手段を講じることにより、低粘度燃料使用時におけるプランジャ摺動部の潤滑性を良好に保持し、該プランジャ摺動部の摩耗や焼き付きの発生を防止し、さらにはバイオ燃料使用時には排ガスを改善しながら潤滑性の低下を回避し、ＤＭＥ燃料のような気化し易い燃料の使用時にはプランジャ摺動部の圧力を高圧に制御することにより潤滑性の低下を回避し得る内燃機関の燃料噴射装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、燃料供給ポンプにより供給された低粘度燃料をプランジャにより加圧して燃料噴射弁に圧送する燃料噴射装置を備えた内燃機関（エンジン）において、前記燃料噴射装置に供給される低粘度燃料に潤滑性向上剤を添加せしめる潤滑性向上剤供給手段と、前記エンジンの回転数（エンジン回転数）またはエンジン負荷の上昇及び前記低粘度燃料における燃料噴射圧力の増大に従い前記潤滑性向上剤の添加量を増加するように前記潤滑性向上剤供給手段を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする。
かかる発明において、前記潤滑性向上剤の供給系は次の３通りに構成することができる。
第１の構成として、前記燃料供給ポンプと前記燃料噴射装置の燃料入口との間の燃料通路に前記潤滑性向上剤供給手段を構成する潤滑性向上剤供給ポンプの吐出通路を接続し、前記吐出通路に前記潤滑性向上剤供給ポンプから燃料噴射装置へ向かう流れのみを許容する逆止弁を設置する。
第２の構成として、前記燃料供給ポンプの吸入通路の前記潤滑性向上剤供給手段を構成する潤滑性向上剤供給ポンプの吐出通路を接続し、前記吐出通路に前記潤滑性向上剤供給ポンプから燃料供給ポンプへ向かう流れのみを許容する逆止弁を設置する。
第３の構成として、前記燃料供給ポンプの吸入通路の前記潤滑性向上剤供給手段を構成する潤滑性向上剤供給ポンプの吐出通路を接続し、前記吐出通路に前記コントローラにより開度を制御される可変絞り機構を設置する。
第１の構成として、前記燃料供給ポンプと前記燃料噴射装置の燃料入口との間の燃料通路に前記潤滑性向上剤供給手段を構成する潤滑性向上剤供給ポンプの吐出通路を接続し、前記吐出通路に前記潤滑性向上剤供給ポンプから燃料噴射装置へ向かう流れのみを許容する逆止弁を設置する。
第２の構成として、前記燃料供給ポンプの吸入通路の前記潤滑性向上剤供給手段を構成する潤滑性向上剤供給ポンプの吐出通路を接続し、前記吐出通路に前記潤滑性向上剤供給ポンプから燃料供給ポンプへ向かう流れのみを許容する逆止弁を設置する。
第３の構成として、前記燃料供給ポンプの吸入通路の前記潤滑性向上剤供給手段を構成する潤滑性向上剤供給ポンプの吐出通路を接続し、前記吐出通路に前記コントローラにより開度を制御される可変絞り機構を設置する。
燃料をプランジャにより加圧して燃料噴射弁に圧送する燃料噴射装置を備えたエンジンにおいては、エンジンの回転数（エンジン回転数）が高いほどプランジャの摺動速度が速く、焼きつきやすい。またはエンジン負荷の上昇に従い燃料噴射量が多くなり、燃料噴射量が多いほど燃料噴射圧力が高くなり、燃料噴射装置のプランジャに掛かる荷重が大きくなる。従って、前記燃料噴射量が多いほど、エンジン回転数が高いほどプランジャ摺動部の潤滑条件は過酷になる。また、燃料の粘度が低いほど前記プランジャ摺動部の潤滑条件は過酷になる。
然るにかかる発明によれば、低粘度燃料を使用することにより、前記のようにプランジャ摺動部の潤滑条件が過酷になっている状態において、低粘度燃料に潤滑性向上剤を添加し、該潤滑性向上剤の添加量をエンジン回転数またはエンジン負荷の上昇つまりエンジン運転条件の上昇及び前記燃料噴射圧力の増大に従い増加するように制御するので、前記のようにエンジン運転条件の上昇により燃料噴射量が増加し燃料噴射圧力が上昇して、プランジャ摺動部の潤滑条件の過酷度が大きくなるに従い潤滑性向上剤の添加量を増加するので、エンジン性能に影響を及ぼさない適正量の潤滑性向上剤の添加で以って、プランジャ摺動部の潤滑条件を良好に保持し、低粘度燃料の使用時であってもプランジャ摺動部の摩耗や焼き付きの発生を回避できる。また、前記潤滑性向上剤の適正量の添加が可能となるので、高価な潤滑性向上剤を効率的に利用できる。
また、かかる発明において、好ましくは、前記燃料噴射装置に供給される前記潤滑性向上剤の添加後における前記低粘度燃料の温度（燃料温度）を検出する温度センサまたは該低粘度燃料の粘度（燃料粘度）を検出する粘度センサのいずれか一方あるいは双方を備え、前記コントローラは、前記温度センサからの燃料温度の検出値または前記粘度センサからの燃料粘度の検出値のいずれかあるいは双方の検出値、並びに前記エンジン回転数またはエンジン負荷に基づき、前記エンジン回転数またはエンジン負荷における前記潤滑性向上剤供給手段からの潤滑性向上剤供給量を算出して該潤滑性向上剤供給手段の流量制御を行うように構成されてなる。
燃料噴射装置に供給された燃料は全てが燃焼室に噴射されるのではなく、その１部は燃料タンク側に戻される。従って、燃料噴射装置に供給される燃料中の潤滑性向上剤の濃度は燃料タンクに新たに燃料を補給しない限り徐々に増大する。また、潤滑性は主として粘度に支配され、粘度は温度によって変わる。
従って、前記のように、燃料噴射装置に供給される潤滑性向上剤の添加後における低粘度燃料の燃料温度を検出するとともに該低粘度燃料の燃料粘度を検出し、前記燃料温度の検出値及び燃料粘度の検出値に基づき任意のエンジン回転数またはエンジン負荷における潤滑性向上剤供給量の所要量を算出して、該所要量になるように潤滑性向上剤供給手段の流量制御を行うことにより、燃料噴射装置の燃料入口における潤滑性向上剤の過剰な添加を避け、常時エンジン回転数またはエンジン負荷に適合した量の潤滑性向上剤を添加することができる。
従って、前記のように、燃料噴射装置に供給される潤滑性向上剤の添加後における低粘度燃料の燃料温度を検出するとともに該低粘度燃料の燃料粘度を検出し、前記燃料温度の検出値及び燃料粘度の検出値に基づき任意のエンジン回転数またはエンジン負荷における潤滑性向上剤供給量の所要量を算出して、該所要量になるように潤滑性向上剤供給手段の流量制御を行うことにより、燃料噴射装置の燃料入口における潤滑性向上剤の過剰な添加を避け、常時エンジン回転数またはエンジン負荷に適合した量の潤滑性向上剤を添加することができる。
また、かかる発明において、好ましくは、前記コントローラは、前記エンジン回転数またはエンジン負荷と前記潤滑性向上剤の添加後における潤滑性能保持可能な前記低粘度燃料の流量との関係を予め設定し、前記潤滑性向上剤供給手段における潤滑性向上剤の流量を前記低粘度燃料の流量設定値に関連させて制御するように構成されてなる。
このように構成すれば、エンジンの運転条件と潤滑性向上剤の添加後における潤滑性能保持可能な低粘度燃料の流量との関係を予め設定しておいて、潤滑性向上剤の流量を前記低粘度燃料の流量設定値に関連させて制御することにより、低粘度燃料の燃料温度及び燃料粘度の検出手段を装備することなく、簡単かつ低コストの装置で以って、常時エンジン回転数またはエンジン負荷に適合した量の潤滑性向上剤を添加することができる。
このように構成すれば、エンジンの運転条件と潤滑性向上剤の添加後における潤滑性能保持可能な低粘度燃料の流量との関係を予め設定しておいて、潤滑性向上剤の流量を前記低粘度燃料の流量設定値に関連させて制御することにより、低粘度燃料の燃料温度及び燃料粘度の検出手段を装備することなく、簡単かつ低コストの装置で以って、常時エンジン回転数またはエンジン負荷に適合した量の潤滑性向上剤を添加することができる。
また本発明は、燃料供給ポンプにより供給された燃料をプランジャにより加圧して燃料噴射弁に圧送する燃料噴射装置を備えた内燃機関（エンジン）において、前記燃料噴射装置に供給される燃料にバイオ燃料を混入せしめるバイオ燃料供給手段と、前記エンジンの回転数（エンジン回転数）またはエンジン負荷の上昇に従い前記バイオ燃料の混入量を減少するように前記バイオ燃料供給手段を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする。
かかる発明において、前記燃料供給ポンプと燃料噴射装置の燃料入口との間の燃料通路に前記バイオ燃料供給手段を構成するバイオ燃料供給ポンプの吐出通路を接続し、該吐出通路に前記バイオ燃料供給ポンプから燃料噴射装置へ向かう流れのみを許容する逆止弁を設置するのがよい。
かかる発明において、前記燃料供給ポンプと燃料噴射装置の燃料入口との間の燃料通路に前記バイオ燃料供給手段を構成するバイオ燃料供給ポンプの吐出通路を接続し、該吐出通路に前記バイオ燃料供給ポンプから燃料噴射装置へ向かう流れのみを許容する逆止弁を設置するのがよい。
ＮＯＸや排煙が少なく排ガス性能に優れているバイオ燃料を通常使用の燃料と混合して噴射すれば、排ガス性能を改善することができる一方で、粘度が低くバイオ燃料の種類によって高い粘度のものや低い粘度ものがあり、計時変化によっても粘度の変化があるため、潤滑性能が一定でないバイオ燃料の増加に従いプランジャ摺動部の潤滑条件は悪化する。
然るに、かかる発明によれば、エンジンの回転数またはエンジン負荷が増大して前記プランジャ摺動部の潤滑条件が過酷になるに従い、バイオ燃料の混入量を減少し通常燃料の量を多くせしめるように制御することにより、ＮＯＸや排煙が少なく排ガス性能を良好に保持しつつ、前記プランジャ摺動部の摩耗や焼き付きの発生を回避できる。
また、燃料噴射装置に供給される通常燃料とバイオ燃料の２種、またはＤＭＥやＧＴＬと通常燃料とバイオ燃料の３種の割合を調節することによって混合燃料の潤滑性を調節することができ、高価な潤滑性向上剤を添加しなくて済む。
然るに、かかる発明によれば、エンジンの回転数またはエンジン負荷が増大して前記プランジャ摺動部の潤滑条件が過酷になるに従い、バイオ燃料の混入量を減少し通常燃料の量を多くせしめるように制御することにより、ＮＯＸや排煙が少なく排ガス性能を良好に保持しつつ、前記プランジャ摺動部の摩耗や焼き付きの発生を回避できる。
また、燃料噴射装置に供給される通常燃料とバイオ燃料の２種、またはＤＭＥやＧＴＬと通常燃料とバイオ燃料の３種の割合を調節することによって混合燃料の潤滑性を調節することができ、高価な潤滑性向上剤を添加しなくて済む。
また、かかる発明において、好ましくは、前記燃料噴射装置に供給される前記バイオ燃料の混入後における前記燃料の温度（燃料温度）を検出する温度センサと該燃料の粘度（燃料粘度）を検出する粘度センサとを備え、前記コントローラは、前記温度センサからの燃料温度の検出値及び前記粘度センサからの燃料粘度の検出値、並びに前記エンジン回転数またはエンジン負荷に基づき、前記エンジン回転数またはエンジン負荷における前記バイオ燃料供給手段からのバイオ燃料供給量を算出して該バイオ燃料供給手段の流量制御を行うように構成されてなる。
燃料噴射装置に供給された燃料は全てが燃焼室に噴射されるのではなく、その１部は燃料タンク側に戻される。この場合、通常燃料用タンクとバイオ燃料供給手段を構成するバイオ燃料用タンクのうち、戻り燃料が戻される通常燃料用燃料タンク内の燃料の通常燃料に対するバイオ燃料燃料の割合は徐々に変化する。
従って、通常燃料用燃料タンクを循環して燃料噴射装置に供給される燃料中のバイオ燃料の濃度は燃料タンクに新たに燃料を補給しない限り徐々に増大する。また、潤滑性は主として燃料の粘度に支配され、粘度は温度によって変わる。
従って、通常燃料用燃料タンクを循環して燃料噴射装置に供給される燃料中のバイオ燃料の濃度は燃料タンクに新たに燃料を補給しない限り徐々に増大する。また、潤滑性は主として燃料の粘度に支配され、粘度は温度によって変わる。
従って、前記のように構成すれば、燃料噴射装置に供給されるバイオ燃料の混入後における燃料の温度を検出するとともに該燃料の粘度を検出し、前記燃料温度の検出値及び燃料粘度の検出値に基づき任意のエンジン回転数またはエンジン負荷におけるバイオ燃料の所要量を算出して、該所要量になるようにバイオ燃料供給手段の流量制御を行うことにより、燃料噴射装置の燃料入口におけるバイオ燃料の過剰な混入を避け、常時エンジン回転数またはエンジン負荷に適合した量のバイオ燃料を添加することができる。これにより、バイオ燃料の混合割合が過度になってプランジャ摺動部の潤滑が阻害される事態の発生を避ける事ができる。
また本発明は、燃料供給ポンプにより供給された燃料をプランジャにより加圧して燃料噴射弁に圧送する燃料噴射装置を備えた内燃機関（エンジン）において、前記燃料噴射装置のプランジャ摺動部に加圧気体を供給する加圧気体供給手段と、前記加圧気体供給手段からプランジャ摺動部への前記加圧気体の供給圧力を前記燃料の気化圧力以上の圧力に保持するように該加圧気体供給手段の圧力制御を行うコントローラとを備えたことを特徴とする。
かかる発明によれば、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）燃料のように、低粘度でかつ気化し易い（前記のように、常温で６ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力で気化する）燃料を用いる場合においては、加圧気体供給手段により燃料噴射装置のプランジャ摺動部に加圧気体を供給するとともに、前記加圧気体の供給圧力を前記低粘度燃料の気化圧力以上の圧力に保持するように制御することにより、前記低粘度燃料が気化して燃料噴射装置外に漏洩するのを回避できる。
また、かかる発明において好ましくは、前記燃料噴射装置に供給される燃料の温度（燃料温度）を検出する温度センサを備え、前記コントローラは、前記温度センサからの燃料温度の検出値に基づき該燃料の気化圧力を算出し、前記加圧気体供給手段を構成する加圧気体供給ポンプの吐出圧力を前記気化圧力算出値以上に制御するように構成されてなる。
このように構成すれば、加圧気体供給ポンプの吐出圧力を、燃料温度の検出値に基づく気化圧力の算出値よりも常時高い圧力に制御できるので、前記低粘度燃料の気化による漏洩を完全に阻止できる。
このように構成すれば、加圧気体供給ポンプの吐出圧力を、燃料温度の検出値に基づく気化圧力の算出値よりも常時高い圧力に制御できるので、前記低粘度燃料の気化による漏洩を完全に阻止できる。
またかかる発明によれば、バイオ燃料や腐食性の高い燃料を通常燃料と混入したままエンジンを停止すると、噴射ポンプ名部にさびを発生したり、経年変化により燃料がタール状に変質し、固着する可能性があるが、エンジン停止前に通常燃料のみで運転することで、バイオ燃料や腐食性の高い燃料に起因する不具合を回避する。または、防錆処理や防食処理する必要性を燃料タンクだけと減少することができる。また次回始動時には、通常燃料で始動するため、着火性が確実で、始動停滞や、白煙の発生も抑制できる。
かかる発明は、燃料噴射装置が、電磁弁の開閉時期によって燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御する電磁制御ユニットインジェクタからなる燃料噴射装置、及び、ガバナーによって制御される燃料調整ラックの移動量により燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御する機械式燃料噴射装置の双方に適用できる。
本発明によれば、エンジン運転条件の上昇により低粘度燃料の燃料噴射量が増加し燃料噴射圧力が上昇して、プランジャ摺動部の潤滑条件の過酷度が大きくなるに従い潤滑性向上剤の添加量を増加するので、エンジン性能に影響を及ぼさない適正量の潤滑性向上剤の添加で以って、プランジャ摺動部の潤滑条件を良好に保持し、低粘度燃料の使用時であってもプランジャ摺動部の摩耗や焼き付きの発生を回避できる。また、前記潤滑性向上剤の適正量の添加が可能となるので、高価な潤滑性向上剤を効率的に利用できる。
また本発明によれば、エンジンの運転条件が増大してプランジャ摺動部の潤滑条件が過酷になるに従い、バイオ燃料の混入量を減少し通常燃料の量を多くせしめるように制御することにより、ＮＯＸや排煙が少なく排ガス性能を良好に保持しつつ、プランジャ摺動部の摩耗や焼き付きの発生を回避できる。また、燃料噴射装置に供給される通常燃料とバイオ燃料の割合を調節することによって混合燃料の潤滑性を調節することができ、高価な潤滑性向上剤を添加しなくて済む。
また本発明によれば、低粘度でかつ気化し易い燃料を用いる場合において、加圧気体供給手段により燃料噴射装置のプランジャ摺動部に加圧気体を供給するとともに、前記加圧気体の供給圧力を低粘度燃料の気化圧力以上の圧力に保持するように制御することにより、前記低粘度燃料が気化して燃料噴射装置外に漏洩するのを回避できる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１実施例に係るディーゼル機関の燃料噴射装置の全体構成を示す一部断面を含む構成図である。図２は前記第１実施例における潤滑性向上剤を低粘度燃料に添加する経路の他の実施例を示す要部系統図、図３は前記第１実施例における潤滑性向上剤を低粘度燃料に添加する経路のさらに他の実施例を示す要部系統図である。
図４は本発明の第２実施例を示す図１対応図である。図５は本発明の第３実施例を示す図１対応図である。図６は本発明の第４実施例を示す図１対応図である。図７は本発明の第５実施例を示す図１対応図である。図８は本発明の第６実施例であって、本発明を機械式燃料噴射装置に適用した場合の全体構成を示す一部断面を含む構成図である。図９は本発明の作用説明用の線図である。
図４は本発明の第２実施例を示す図１対応図である。図５は本発明の第３実施例を示す図１対応図である。図６は本発明の第４実施例を示す図１対応図である。図７は本発明の第５実施例を示す図１対応図である。図８は本発明の第６実施例であって、本発明を機械式燃料噴射装置に適用した場合の全体構成を示す一部断面を含む構成図である。図９は本発明の作用説明用の線図である。
第１実施例を示す図１において、１は燃料噴射装置で、この実施例では電磁式ユニットインジェクタを用いている。このようなユニットインジェクタ１はよく知られているものであり、簡単に説明すると、該ユニットインジェクタ１は、ポンプケース２、噴射ノズル３、プランジャ４、タペット５、プランジャバネ６を有し、さらに燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御する電磁弁装置１１及び開閉弁装置１２を有している。
前記プランジャ４は、燃料カム８、カムフォロワ１０、プッシュロッド９、ロッカーアーム７、前記プランジャバネ６及びタペット５等からなる機構を介して上下に往復動される。１３は高圧燃料通路でプランジャ室４ａに通じ、１４は燃料入口通路で後述する燃料供給経路３７に通じる。１５はプランジャ摺動部の間隙から漏出した燃料が前記低圧燃料通路１４側に戻されるリーク通路である。
前記プランジャ４は、燃料カム８、カムフォロワ１０、プッシュロッド９、ロッカーアーム７、前記プランジャバネ６及びタペット５等からなる機構を介して上下に往復動される。１３は高圧燃料通路でプランジャ室４ａに通じ、１４は燃料入口通路で後述する燃料供給経路３７に通じる。１５はプランジャ摺動部の間隙から漏出した燃料が前記低圧燃料通路１４側に戻されるリーク通路である。
２１は低粘度燃料が収容されている低粘度燃料タンク、２２は低粘度燃料供給ポンプ、２３はフィルタ、２４は圧力調整弁、３４ａは前記燃料噴射装置１へ向かう流れのみを許容する逆止弁であり、これらが低粘度燃料の燃料噴射装置１への燃料供給経路をなす。
尚、前記低粘度燃料タンク２１内ではジメチルエーテルのような常温で気化し易い燃料は圧力（ジメチルエーテルも場合は、概ね６ｋｇ／ｃｍ２以上）を掛けて液体状態に保持されている。
尚、前記低粘度燃料タンク２１内ではジメチルエーテルのような常温で気化し易い燃料は圧力（ジメチルエーテルも場合は、概ね６ｋｇ／ｃｍ２以上）を掛けて液体状態に保持されている。
３１は潤滑性向上剤が収容されている添加剤タンクである。該潤滑性向上剤としては、脂肪酸系、エステル系等の添加剤が好適である。２１３は添加剤通路、３２は添加剤供給ポンプ、３３はフィルタ、３４は逆止弁であり、これらが添加剤の供給経路をなす。前記逆止弁３４は噴射終了時に前記プランジャ室４ａから戻る燃料が添加剤供給経路側に戻らないようにするため、前記添加剤供給ポンプ３２側から燃料噴射装置１側へ向かう流れのみを許容するように構成されている。
３７は前記低粘度燃料経路及び添加剤経路の両経路を合わせて前記燃料噴射装置１の燃料入口通路１４に導く燃料入口経路である。
４０は後述する演算、制御を行うコントローラ、４１は燃料入口経路３７に設置されて前記燃料噴射装置１に供給される潤滑性向上剤の添加後における低粘度燃料の温度（燃料温度）を検出する温度センサ、４２は低粘度燃料の粘度（燃料粘度）を検出する粘度センサである。
また、５１はエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器、５２はエンジン負荷を検出するエンジン負荷検出器、５３は前記燃料噴射装置１における燃料噴射圧力を検出する噴射圧力センサである。
４０は後述する演算、制御を行うコントローラ、４１は燃料入口経路３７に設置されて前記燃料噴射装置１に供給される潤滑性向上剤の添加後における低粘度燃料の温度（燃料温度）を検出する温度センサ、４２は低粘度燃料の粘度（燃料粘度）を検出する粘度センサである。
また、５１はエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器、５２はエンジン負荷を検出するエンジン負荷検出器、５３は前記燃料噴射装置１における燃料噴射圧力を検出する噴射圧力センサである。
前記温度センサ４１からの燃料温度の検出値、粘度センサ４２からの燃料粘度の検出値、前記噴射圧力センサ５３からの燃料噴射圧力の検出値、前記エンジン回転数検出器５１からのエンジン回転数の検出値、及び前記エンジン負荷検出器５２からのエンジン負荷の検出値は、前記コントローラ４０に入力される。また、図示を省略したが、エンジンのクランク角も必要に応じて検出して前記コントローラ４０に入力する。
このように構成された燃料噴射装置において、前記コントローラ４０においては、前記添加剤（潤滑性向上剤）の添加量は、図８（Ａ）に示されるように、前記エンジン回転数またはエンジン負荷の上昇及び前記低粘度燃料における燃料噴射圧力の増大に従い増加するように設定されている。
従って該コントローラ４０は、前記温度センサ４１からの燃料温度の検出値及びエンジン負荷検出器５２からのエンジン負荷の検出値に基づき、前記エンジン回転数またはエンジン負荷のエンジン運転条件に対応する添加剤の添加量を、図８（Ａ）の線図に基づき算出する。この添加剤の添加量の算出値は回線３２ａを介して前記添加剤供給ポンプ３２に伝送され、該添加剤供給ポンプ３２の吐出量が前記添加量の算出値に制御される。
また、前記コントローラ４０においては、前記エンジン回転数またはエンジン負荷のエンジン運転条件に対応する燃料噴射量を算出し、回線１１ａを介して前記電磁弁装置１１に伝送され、該電磁弁装置１１により、前記燃料噴射装置１の燃料噴射量及び噴射時期を前記エンジン運転条件に対応する燃料噴射量及び噴射時期に制御する。
従って該コントローラ４０は、前記温度センサ４１からの燃料温度の検出値及びエンジン負荷検出器５２からのエンジン負荷の検出値に基づき、前記エンジン回転数またはエンジン負荷のエンジン運転条件に対応する添加剤の添加量を、図８（Ａ）の線図に基づき算出する。この添加剤の添加量の算出値は回線３２ａを介して前記添加剤供給ポンプ３２に伝送され、該添加剤供給ポンプ３２の吐出量が前記添加量の算出値に制御される。
また、前記コントローラ４０においては、前記エンジン回転数またはエンジン負荷のエンジン運転条件に対応する燃料噴射量を算出し、回線１１ａを介して前記電磁弁装置１１に伝送され、該電磁弁装置１１により、前記燃料噴射装置１の燃料噴射量及び噴射時期を前記エンジン運転条件に対応する燃料噴射量及び噴射時期に制御する。
かかる第１実施例によれば、燃料噴射量が多いほど燃料噴射圧力が高くなってプランジャに掛かる荷重が大きくなることにより、プランジャ摺動部の潤滑条件が過酷になっている状態において、低粘度燃料に添加剤（潤滑性向上剤）を添加し、該添加剤の添加量をエンジン回転数またはエンジン負荷の上昇つまりエンジン運転条件の上昇及び前記燃料噴射圧力の増大に従い増加するように制御している。
これにより、プランジャ４摺動部の潤滑条件の過酷度が大きくなるに従い添加剤（潤滑性向上剤）の添加量を増加するので、エンジン性能に影響を及ぼさない適正量の添加剤の添加で以って、プランジャ４摺動部の潤滑条件を良好に保持し、低粘度燃料の使用時であってもプランジャ４摺動部の摩耗や焼き付きの発生を回避できる。
これにより、プランジャ４摺動部の潤滑条件の過酷度が大きくなるに従い添加剤（潤滑性向上剤）の添加量を増加するので、エンジン性能に影響を及ぼさない適正量の添加剤の添加で以って、プランジャ４摺動部の潤滑条件を良好に保持し、低粘度燃料の使用時であってもプランジャ４摺動部の摩耗や焼き付きの発生を回避できる。
また、かかる第１実施例において、燃料噴射装置１に供給された燃料は全てが図示しない燃焼室に噴射されるのではなく、その１部は燃料タンク２１側に戻される。従って、前記燃料噴射装置１に供給される燃料中の添加剤（潤滑性向上剤）の濃度は燃料タンク２１に新たに燃料を補給しない限り徐々に増大する。
一方、前記燃料噴射装置１におけるプランジャ４摺動部の潤滑性は主として燃料の粘度に支配され、該粘度は燃料温度によって変わる。
従って、かかる第１実施例によれば、前記のように、燃料噴射装置１に供給される添加剤の添加後における低粘度燃料の燃料温度を検出するとともに該低粘度燃料の燃料粘度を検出し、コントローラ４０において、前記燃料温度の検出値及び燃料粘度の検出値に基づき任意のエンジン回転数またはエンジン負荷における添加剤（潤滑性向上剤）供給量の所要量を算出して、該所要量になるように前記添加剤供給ポンプ３２の吐出流量を制御することにより、燃料噴射装置１の燃料入口における添加剤の過剰な添加を避け、常時エンジン回転数またはエンジン負荷に適合した量の添加剤を添加することができる。
一方、前記燃料噴射装置１におけるプランジャ４摺動部の潤滑性は主として燃料の粘度に支配され、該粘度は燃料温度によって変わる。
従って、かかる第１実施例によれば、前記のように、燃料噴射装置１に供給される添加剤の添加後における低粘度燃料の燃料温度を検出するとともに該低粘度燃料の燃料粘度を検出し、コントローラ４０において、前記燃料温度の検出値及び燃料粘度の検出値に基づき任意のエンジン回転数またはエンジン負荷における添加剤（潤滑性向上剤）供給量の所要量を算出して、該所要量になるように前記添加剤供給ポンプ３２の吐出流量を制御することにより、燃料噴射装置１の燃料入口における添加剤の過剰な添加を避け、常時エンジン回転数またはエンジン負荷に適合した量の添加剤を添加することができる。
図２は図１における添加剤（潤滑性向上剤）を燃料噴射装置１への低粘度燃料に添加する経路の他の実施例を示す。
かかる実施例の、前記図１の実施例との相違は、低粘度燃料供給ポンプ２２の吸入通路に前記添加剤供給ポンプ３２の吐出通路を接続し、前記吐出通路に前記添加剤供給ポンプ３２から低粘度燃料供給ポンプ２２へ向かう流れのみを許容する逆止弁３４を設置している点である。
本実施例では添加剤が低粘度燃料供給ポンプ２２の吸入口に吸入されるので、該ポンプ２２の潤滑にも貢献することができる。尚、この場合は、噴射終了時の燃料噴射装置１からの燃料戻りの量は多くはないので、逆止弁３４は設けなくても戻り燃料が低粘度燃料供給ポンプ２２側には戻らないように構成することは可能である。
かかる実施例の、前記図１の実施例との相違は、低粘度燃料供給ポンプ２２の吸入通路に前記添加剤供給ポンプ３２の吐出通路を接続し、前記吐出通路に前記添加剤供給ポンプ３２から低粘度燃料供給ポンプ２２へ向かう流れのみを許容する逆止弁３４を設置している点である。
本実施例では添加剤が低粘度燃料供給ポンプ２２の吸入口に吸入されるので、該ポンプ２２の潤滑にも貢献することができる。尚、この場合は、噴射終了時の燃料噴射装置１からの燃料戻りの量は多くはないので、逆止弁３４は設けなくても戻り燃料が低粘度燃料供給ポンプ２２側には戻らないように構成することは可能である。
図３は図１における添加剤（潤滑性向上剤）を燃料噴射装置１への低粘度燃料に添加する経路の他の実施例を示す。
かかる実施例の、前記図１の実施例との相違は、前記低粘度燃料供給ポンプ２２の吸入通路に前記添加剤供給ポンプの吐出通路を接続し、図１及び図２における添加剤供給ポンプ３２とフィルタ３３は設けずに、添加剤は低粘度燃料供給ポンプ２２により吸込むようにし、添加剤の吸込み通路に可変絞り弁３８を設け、該可変絞り弁３８の開度を前記コントローラ４０からの制御信号により調整して、該添加剤の流量を制御するようにしたことである。
かかる構成によれば、図１，２における添加剤供給ポンプ３１とフィルタ３３を節減することができる。なお、低粘度燃料供給ポンプ２２の吸い込み通路の設置された絞り２２ａは、前記可変絞り３８の通路面積可変範囲との兼ね合いで前記低粘度燃料供給ポンプ２２の吸込み口通路面積が設定されていることを示すものである。
尚、前記可変絞り３８と低粘度燃料供給ポンプ２２の吸込み口の間に逆止弁を設けてもよい。
かかる実施例の、前記図１の実施例との相違は、前記低粘度燃料供給ポンプ２２の吸入通路に前記添加剤供給ポンプの吐出通路を接続し、図１及び図２における添加剤供給ポンプ３２とフィルタ３３は設けずに、添加剤は低粘度燃料供給ポンプ２２により吸込むようにし、添加剤の吸込み通路に可変絞り弁３８を設け、該可変絞り弁３８の開度を前記コントローラ４０からの制御信号により調整して、該添加剤の流量を制御するようにしたことである。
かかる構成によれば、図１，２における添加剤供給ポンプ３１とフィルタ３３を節減することができる。なお、低粘度燃料供給ポンプ２２の吸い込み通路の設置された絞り２２ａは、前記可変絞り３８の通路面積可変範囲との兼ね合いで前記低粘度燃料供給ポンプ２２の吸込み口通路面積が設定されていることを示すものである。
尚、前記可変絞り３８と低粘度燃料供給ポンプ２２の吸込み口の間に逆止弁を設けてもよい。
図４は本発明の第２実施例に係る燃料噴射装置の構成を示し、燃料噴射装置１とその駆動機構は図１の第２実施例と同じであるので、説明は省略する。その他図１と同一構成部品には同一の符号が付してあり、一部の符号を省略している。
かかる第２実施例においては、前記第１実施例における燃料噴射装置１に供給される添加剤（潤滑性向上剤）の添加後における低粘度燃料の温度を検出する温度センサ４１、及び低粘度燃料の粘度を検出する粘度センサ４２を省略している。
そして、前記コントローラ４０は、エンジン回転数またはエンジン負荷と前記添加剤の添加後における潤滑性能保持可能な低粘度燃料の流量との関係を予め設定し、前記添加剤供給ポンプ３２における添加剤の流量を前記低粘度燃料の流量設定値に関連させて制御するように構成される。
かかる第２実施例においては、前記第１実施例における燃料噴射装置１に供給される添加剤（潤滑性向上剤）の添加後における低粘度燃料の温度を検出する温度センサ４１、及び低粘度燃料の粘度を検出する粘度センサ４２を省略している。
そして、前記コントローラ４０は、エンジン回転数またはエンジン負荷と前記添加剤の添加後における潤滑性能保持可能な低粘度燃料の流量との関係を予め設定し、前記添加剤供給ポンプ３２における添加剤の流量を前記低粘度燃料の流量設定値に関連させて制御するように構成される。
かかる第２実施例によれば、前記低粘度燃料の温度を検出する温度センサ、及び低粘度燃料の粘度を検出する粘度センサを省略しても、エンジンの運転条件と添加剤（潤滑性向上剤）の添加後における潤滑性能保持可能な低粘度燃料の流量との関係を予め設定しておいて、添加剤の流量を前記低粘度燃料の流量設定値に関連させて制御することにより、常時エンジン回転数またはエンジン負荷に適合した量の添加剤を添加することができる。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
図５に示す本発明の第３実施例に係る燃料噴射装置において、２１１はバイオ燃料を収容するバイオ燃料タンク、２１２はバイオ燃料供給ポンプ、３４は前記バイオ燃料供給ポンプ２１２から燃料噴射装置１へ向かう流れのみを許容する逆止弁であり、前記バイオ燃料はバイオ燃料タンク２１からバイオ燃料供給ポンプ２１２、逆止弁３４及び燃料通路２１３を通って、燃料タンク２１からの通常燃料と混合される。このバイオ燃料と通常燃料との混合燃料は燃料通路３７を通って燃料噴射装置１に送り込まれる。
４０は後述する演算、制御を行うコントローラ、４１は燃料入口経路３７に設置されて前記燃料噴射装置１に供給されるバイオ燃料の混合後における燃料の温度（燃料温度）を検出する温度センサ、４２は燃料の粘度（燃料粘度）を検出する粘度センサである。
また、５１はエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器、５２はエンジン負荷を検出するエンジン負荷検出器である。
前記温度センサ４１からの燃料温度の検出値、粘度センサ４２からの燃料粘度の検出値、前記エンジン回転数検出器５１からのエンジン回転数の検出値、及び前記エンジン負荷検出器５２からのエンジン負荷の検出値は、前記コントローラ４０に入力される。また、図示を省略したが、エンジンのクランク角も必要に応じて検出して前記コントローラ４０に入力する。
また、５１はエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器、５２はエンジン負荷を検出するエンジン負荷検出器である。
前記温度センサ４１からの燃料温度の検出値、粘度センサ４２からの燃料粘度の検出値、前記エンジン回転数検出器５１からのエンジン回転数の検出値、及び前記エンジン負荷検出器５２からのエンジン負荷の検出値は、前記コントローラ４０に入力される。また、図示を省略したが、エンジンのクランク角も必要に応じて検出して前記コントローラ４０に入力する。
かかるエンジンにおいて、ＮＯＸや排煙が少なく排ガス性能に優れているバイオ燃料を通常使用の燃料と混合して噴射すれば、排ガス性能を改善することができる一方で、粘度が低く潤滑性能が良好でないバイオ燃料の増加に従いプランジャ摺動部の潤滑条件は悪化する。
然るに、かかる第３実施例によれば、前記コントローラ４０において、図８（Ｂ）に示すように、エンジンの回転数またはエンジン負荷が増大するに従いバイオ燃料の流量が少なくなるように設定している。
そして、前記コントローラ４０は、前記温度センサ４１からの燃料温度の検出値及び粘度センサ４３からの燃料粘度の検出値、並びに前記エンジン回転数またはエンジン負荷に基づき、図８（Ｂ）の設定値から、前記エンジン回転数またはエンジン負荷における前記バイオ燃料供給ポンプ２１２からのバイオ燃料供給量を算出して、該バイオ燃料ポンプ２１２の流量を該供給量に制御する。
然るに、かかる第３実施例によれば、前記コントローラ４０において、図８（Ｂ）に示すように、エンジンの回転数またはエンジン負荷が増大するに従いバイオ燃料の流量が少なくなるように設定している。
そして、前記コントローラ４０は、前記温度センサ４１からの燃料温度の検出値及び粘度センサ４３からの燃料粘度の検出値、並びに前記エンジン回転数またはエンジン負荷に基づき、図８（Ｂ）の設定値から、前記エンジン回転数またはエンジン負荷における前記バイオ燃料供給ポンプ２１２からのバイオ燃料供給量を算出して、該バイオ燃料ポンプ２１２の流量を該供給量に制御する。
従って、かかる第３実施例によれば、エンジンの回転数またはエンジン負荷が増大して前記プランジャ４摺動部の潤滑条件が過酷になるに従い、バイオ燃料の混入量を減少し通常燃料の量を多くせしめるように制御することとなる。これにより、バイオ燃料の混入によってＮＯＸや排煙が少なく排ガス性能を良好に保持しつつ、前記プランジャ４摺動部の摩耗や焼き付きの発生を回避できる。
また、燃料噴射装置１に供給される通常燃料とバイオ燃料の割合を調節することによって混合燃料の潤滑性を調節することができ、高価な添加剤（潤滑性向上剤）を添加しなくて済む。
また、燃料噴射装置１に供給される通常燃料とバイオ燃料の割合を調節することによって混合燃料の潤滑性を調節することができ、高価な添加剤（潤滑性向上剤）を添加しなくて済む。
また、かかる第３実施例において、通常燃料用燃料タンク２１とバイオ燃料タンク２１１のうち、燃料噴射装置１からの戻り燃料が戻される通常燃料用の燃料タンク２１内の燃料の通常燃料に対するバイオ燃料燃料の割合が徐々に変化する。
従って、通常燃料用の燃料タンク２１を循環して燃料噴射装置１に供給される燃料中のバイオ燃料の濃度は該燃料タンク２１に新たに燃料を補給しない限り徐々に増大する。また、バイオ燃料量の増加に従い潤滑性は低下する。
従って、通常燃料用の燃料タンク２１を循環して燃料噴射装置１に供給される燃料中のバイオ燃料の濃度は該燃料タンク２１に新たに燃料を補給しない限り徐々に増大する。また、バイオ燃料量の増加に従い潤滑性は低下する。
従って、かかる第３実施例によれば、燃料噴射装置１に供給されるバイオ燃料の混入後の燃料温度の検出値及び燃料粘度の検出値に基づき、任意のエンジン回転数またはエンジン負荷におけるバイオ燃料の所要量を算出して、該所要量になるようにバイオ燃料供給ポンプの流量制御を行うことにより、燃料噴射装置１の燃料入口におけるバイオ燃料の過剰な混入を避け、常時エンジン回転数またはエンジン負荷に適合した量のバイオ燃料を混入することができる。これにより、バイオ燃料の混合割合が過度になってプランジャ摺動部の潤滑が阻害される事態の発生を避ける事ができる。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
図６に示される第４実施例においては、前記燃料噴射装置１のプランジャ４摺動部に加圧空気（加圧気体であればよい）を供給する加圧気体供給手段を設け、コントローラ４０により前記加圧気体供給手段からの加圧空気の供給圧力を燃料の気化圧力以上の圧力に保持するように圧力制御を行うように構成されている。
即ち、図６において、６１は前記燃料噴射装置１のプランジャ４摺動部に開口する空気供給孔である。６２は該空気供給孔６１に接続される空気通路で、該空気通路６２には、前記空気（大気）を清浄化するエアクリーナ６４、該空気を加圧する空気ポンプ６３、圧力調整弁６５、該空気ポンプ６３側から燃料噴射装置１側へ向かう流れのみを許容する逆止弁６６が配設されている。６７は該空気通路６２内に空気を蓄圧するアキュムレータである。これらにより加圧気体供給手段を構成している。
前記燃料噴射装置１の構成は図１に示される第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
前記燃料噴射装置１の構成は図１に示される第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
２１はジメチルエーテルのような常温で気化し易い低粘度燃料が収容されている低粘度燃料タンク、２２は低粘度燃料供給ポンプ、２３はフィルタ、３７は前記燃料噴射装置１の低圧燃料通路１４接続される燃料通路である。
尚、前記低粘度燃料タンク２１内では、ジメチルエーテルのような常温で気化し易い燃料は圧力（ジメチルエーテルも場合は、概ね６ｋｇ／ｃｍ２以上）を掛けて液体状態に保持されている。
４０は後述する演算、制御を行うコントローラ、４１は燃料入口経路３７に設置されて前記燃料噴射装置１に供給される低粘度燃料の温度（燃料温度）を検出する温度センサで、該温度センサ４１からの燃料温度の検出値は前記コントローラ４０に入力されている。
尚、前記低粘度燃料タンク２１内では、ジメチルエーテルのような常温で気化し易い燃料は圧力（ジメチルエーテルも場合は、概ね６ｋｇ／ｃｍ２以上）を掛けて液体状態に保持されている。
４０は後述する演算、制御を行うコントローラ、４１は燃料入口経路３７に設置されて前記燃料噴射装置１に供給される低粘度燃料の温度（燃料温度）を検出する温度センサで、該温度センサ４１からの燃料温度の検出値は前記コントローラ４０に入力されている。
かかる第４実施例において、前記空気圧縮機６３で所要圧力に加圧された加圧空気は空気通路６２及び空気供給孔６１を通って前記燃料噴射装置１のプランジャ４摺動部に常時供給されている。
前記コントローラ４０においては、前記温度センサ４１からの燃料温度の検出値に基づき該燃料の気化圧力を算出して、前記加圧気体供給手段を構成する空気ポンプ６３の吐出圧力を前記気化圧力算出値以上に制御する。即ち、前記コントローラ４０においては、図８（Ｃ）に示されるように、ジメチルエーテルのような常温で気化し易い燃料においては、空気圧力を該燃料の気化温度の上昇に応じて高くなるように制御することにより、前記燃料の気化を阻止している。
また、前記コントローラ４０においては、エンジン負荷あるいはエンジン回転数に応じて前記低粘度燃料供給ポンプ２２の流量を制御している。
前記コントローラ４０においては、前記温度センサ４１からの燃料温度の検出値に基づき該燃料の気化圧力を算出して、前記加圧気体供給手段を構成する空気ポンプ６３の吐出圧力を前記気化圧力算出値以上に制御する。即ち、前記コントローラ４０においては、図８（Ｃ）に示されるように、ジメチルエーテルのような常温で気化し易い燃料においては、空気圧力を該燃料の気化温度の上昇に応じて高くなるように制御することにより、前記燃料の気化を阻止している。
また、前記コントローラ４０においては、エンジン負荷あるいはエンジン回転数に応じて前記低粘度燃料供給ポンプ２２の流量を制御している。
かかる第４実施例によれば、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）燃料のように、低粘度でかつ気化し易い（前記のように、常温で６ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力で気化する）低粘度燃料を用いる場合においては、加圧気体供給手段の空気ポンプ６３により燃料噴射装置１のプランジャ４摺動部に加圧気体を供給するとともに、前記空気ポンプ６３の空気吐出圧力を前記低粘度燃料の気化圧力以上の圧力に保持するように制御することにより、前記低粘度燃料が気化して燃料噴射装置１外に漏洩するのを回避できる。
図７に示す本発明の第５実施例においては、図５に示す第３実施例に加えて、バイオ燃料以外の石油代替燃料タンク３１１を設けている。３１２は該石油代替燃料タンク３１１に収容された石油代替燃料を燃料噴射装置１に送り込むための石油代替燃料ポンプ、３１３は前記石油代替燃料ポンプ３１２から燃料噴射装置１へ向かう流れのみを許容する逆止弁、２３はフィルタである。
従ってかかる第５実施例においては、燃料を収容するタンクとして、通常燃料タンク２１、バイオ燃料タンク２１１、及びバイオ燃料以外の石油代替燃料タンク３１１の３種を併設することとなる。
また、かかる第５実施例においては、前記コントローラ４０は、前記エンジン回転数またはエンジン負荷における石油代替燃料ポンプ３１２からの石油代替燃料供給量を算出して、該石油代替燃料ポンプ３１２の流量を該供給量に制御する。
かかる第５実施例によれば、燃料噴射装置に供給される通常燃料とバイオ燃料の２種、またはＤＭＥやＧＴＬ等のバイオ燃料以外の石油代替燃料と通常燃料とバイオ燃料との３種の割合を調節することによって混合燃料の潤滑性を調節することができ、高価な潤滑性向上剤を添加しなくて済む。
従ってかかる第５実施例においては、燃料を収容するタンクとして、通常燃料タンク２１、バイオ燃料タンク２１１、及びバイオ燃料以外の石油代替燃料タンク３１１の３種を併設することとなる。
また、かかる第５実施例においては、前記コントローラ４０は、前記エンジン回転数またはエンジン負荷における石油代替燃料ポンプ３１２からの石油代替燃料供給量を算出して、該石油代替燃料ポンプ３１２の流量を該供給量に制御する。
かかる第５実施例によれば、燃料噴射装置に供給される通常燃料とバイオ燃料の２種、またはＤＭＥやＧＴＬ等のバイオ燃料以外の石油代替燃料と通常燃料とバイオ燃料との３種の割合を調節することによって混合燃料の潤滑性を調節することができ、高価な潤滑性向上剤を添加しなくて済む。
図８に示される第６実施例は、前記第４実施例の構成を公知のジャーク式燃料噴射装置２００に適用したもので、第４実施例における電磁式ユニットインジェクタからなる燃料噴射装置１をジャーク式燃料噴射装置２００に置き換えたものである。
即ち図７のジャーク式燃料噴射装置２００において、２０１はポンプケース、２０２はプランジャバレル、２０３は該プランジャバレル２０２内に往復摺動自在に嵌合されたプランジャ、２０４は給油室、２０５は燃料噴射量を調整する燃料噴射量調整ラック、２０６はタペット、２１０は該タペット２０６用のバネ、２０７は燃料カム、であり、２０８は燃料の吐出口、２０９は吐出弁である。
かかるジャーク式燃料噴射装置２００においては、エンジンのクランク軸の回転に連動される燃料カム２０７の回転によってタペット２０６がバネ２１０の弾力に抗して往復動し、これによりプランジャ４が給油室２０４に連通されるプランジャバレル２０２の給排油孔を閉じてプランジャ室２１１内の燃料を加圧し、この高圧燃料を吐出弁２０９及び吐出口２０８を通して図示しない燃料噴射弁に圧送するようになっている。
即ち図７のジャーク式燃料噴射装置２００において、２０１はポンプケース、２０２はプランジャバレル、２０３は該プランジャバレル２０２内に往復摺動自在に嵌合されたプランジャ、２０４は給油室、２０５は燃料噴射量を調整する燃料噴射量調整ラック、２０６はタペット、２１０は該タペット２０６用のバネ、２０７は燃料カム、であり、２０８は燃料の吐出口、２０９は吐出弁である。
かかるジャーク式燃料噴射装置２００においては、エンジンのクランク軸の回転に連動される燃料カム２０７の回転によってタペット２０６がバネ２１０の弾力に抗して往復動し、これによりプランジャ４が給油室２０４に連通されるプランジャバレル２０２の給排油孔を閉じてプランジャ室２１１内の燃料を加圧し、この高圧燃料を吐出弁２０９及び吐出口２０８を通して図示しない燃料噴射弁に圧送するようになっている。
この実施例においては、前記第４実施例と同様に、空気ポンプ６３で所要圧力に加圧された加圧空気を、フィルタ２３、逆止弁２３ｂ，空気通路６２及び空気供給孔６１を通って前記ジャーク式燃料噴射装置２００のプランジャ４摺動部に常時供給するようになっている。
また、前記第１、第２、第３実施例における燃料噴射装置（電磁式ユニットインジェクタ）１を前記ジャーク式燃料噴射装置２００に置き換えることができ、この場合はコントローラ４０によって燃料噴射量調整ラック２０５の移動を制御して燃料噴射量を調整する。
また、前記第１、第２、第３実施例における燃料噴射装置（電磁式ユニットインジェクタ）１を前記ジャーク式燃料噴射装置２００に置き換えることができ、この場合はコントローラ４０によって燃料噴射量調整ラック２０５の移動を制御して燃料噴射量を調整する。
本発明によれば、低粘度燃料にエンジン運転条件及び燃料の温度や粘度条件に対応して、プランジャ摺動部の潤滑保持に必要な量の潤滑性向上手段を講じることにより、低粘度燃料使用時におけるプランジャ摺動部の潤滑性を良好に保持し、該プランジャ摺動部の摩耗や焼き付きの発生を防止でき、さらにはバイオ燃料使用時には排ガスを改善しながら潤滑性の低下を回避することができ、ＤＭＥ燃料のような気化し易い燃料の使用時にはプランジャ摺動部の圧力を高圧に制御することにより潤滑性の低下を回避することができる内燃機関の燃料噴射装置が得られる。
１ 燃料噴射装置（電磁式ユニットインジェクタ）
２ ポンプケース
３ 噴射ノズル
４ プランジャ
１１ 電磁弁装置
１２ 開閉弁装置
１４ 燃料入口通路
２１ 低粘度燃料タンク
２２ 低粘度燃料供給ポンプ
２４ 調圧弁
３１ 添加剤タンク
３２ 添加剤供給ポンプ
３４ 逆止弁
３７ 燃料入口経路
３８ 可変絞り弁
４０ コントローラ
４１ 温度センサ
４２ 粘度センサ
５１ エンジン回転数検出器
５２ 負荷検出器
５３ 噴射圧力センサ
６１ 空気供給孔
６２ 空気通路
６３ 空気ポンプ
２００ ジャーク式燃料噴射装置
２１１ バイオ燃料タンク
２１２ バイオ燃料供給ポンプ
３１２ 石油代替燃料タンク
２ ポンプケース
３ 噴射ノズル
４ プランジャ
１１ 電磁弁装置
１２ 開閉弁装置
１４ 燃料入口通路
２１ 低粘度燃料タンク
２２ 低粘度燃料供給ポンプ
２４ 調圧弁
３１ 添加剤タンク
３２ 添加剤供給ポンプ
３４ 逆止弁
３７ 燃料入口経路
３８ 可変絞り弁
４０ コントローラ
４１ 温度センサ
４２ 粘度センサ
５１ エンジン回転数検出器
５２ 負荷検出器
５３ 噴射圧力センサ
６１ 空気供給孔
６２ 空気通路
６３ 空気ポンプ
２００ ジャーク式燃料噴射装置
２１１ バイオ燃料タンク
２１２ バイオ燃料供給ポンプ
３１２ 石油代替燃料タンク
Claims (15)
- 燃料供給ポンプにより供給された低粘度燃料をプランジャにより加圧して燃料噴射弁に圧送する燃料噴射装置を備えた内燃機関（エンジン）において、前記燃料噴射装置に供給される低粘度燃料に潤滑性向上剤を添加せしめる潤滑性向上剤供給手段と、前記エンジンの回転数（エンジン回転数）またはエンジン負荷の上昇及び前記低粘度燃料における燃料噴射圧力の増大に従い前記潤滑性向上剤の添加量を増加するように前記潤滑性向上剤供給手段を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
- 前記燃料噴射装置に供給される前記潤滑性向上剤の添加後における前記低粘度燃料の温度（燃料温度）を検出する温度センサまたは該低粘度燃料の粘度（燃料粘度）を検出する粘度センサのいずれか一方あるいは双方を備え、前記コントローラは、前記温度センサからの燃料温度の検出値または前記粘度センサからの燃料粘度の検出値のいずれかあるいは双方の検出値、並びに前記エンジン回転数またはエンジン負荷に基づき、前記エンジン回転数またはエンジン負荷における前記潤滑性向上剤供給手段からの潤滑性向上剤供給量を算出して該潤滑性向上剤供給手段の流量制御を行うように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置。
- 前記コントローラは、前記エンジン回転数またはエンジン負荷と前記潤滑性向上剤の添加後における潤滑性能保持可能な前記低粘度燃料の流量との関係を予め設定し、前記潤滑性向上剤供給手段における潤滑性向上剤の流量を前記低粘度燃料の流量設定値に関連させて制御するように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置。
- 前記燃料供給ポンプと前記燃料噴射装置の燃料入口との間の燃料通路に前記潤滑性向上剤供給手段を構成する潤滑性向上剤供給ポンプの吐出通路を接続し、前記吐出通路に前記潤滑性向上剤供給ポンプから燃料噴射装置へ向かう流れのみを許容する逆止弁を設置したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置。
- 前記燃料供給ポンプの吸入通路の前記潤滑性向上剤供給手段を構成する潤滑性向上剤供給ポンプの吐出通路を接続し、前記吐出通路に前記潤滑性向上剤供給ポンプから燃料供給ポンプへ向かう流れのみを許容する逆止弁を設置したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置。
- 前記燃料供給ポンプの吸入通路の前記潤滑性向上剤供給手段を構成する潤滑性向上剤供給ポンプの吐出通路を接続し、前記吐出通路に前記コントローラにより開度を制御される可変絞り機構を設置したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置。
- 燃料を収容するタンクとして、通常燃料タンク、バイオ燃料タンク、及び石油代替燃料タンクの３種を併設したことを特徴とする請求項１ないし６の何れかの項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
- 燃料供給ポンプにより供給された燃料をプランジャにより加圧して燃料噴射弁に圧送する燃料噴射装置を備えた内燃機関（エンジン）において、前記燃料噴射装置に供給される燃料にバイオ燃料を混入せしめるバイオ燃料供給手段と、前記エンジンの回転数（エンジン回転数）またはエンジン負荷の上昇に従い前記バイオ燃料の混入量を減少するように前記バイオ燃料供給手段を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
- 前記燃料噴射装置に供給される前記バイオ燃料の混入後における前記燃料の温度（燃料温度）を検出する温度センサと該燃料の粘度（燃料粘度）を検出する粘度センサとを備え、前記コントローラは、前記温度センサからの燃料温度の検出値及び前記粘度センサからの燃料粘度の検出値、並びに前記エンジン回転数またはエンジン負荷に基づき、前記エンジン回転数またはエンジン負荷における前記バイオ燃料供給手段からのバイオ燃料供給量を算出して該バイオ燃料供給手段の流量制御を行うように構成されてなることを特徴とする請求項７または８の何れかの項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
- 前記燃料供給ポンプと前記燃料噴射装置の燃料入口との間の燃料通路に前記バイオ燃料供給手段を構成するバイオ燃料供給ポンプの吐出通路を接続し、前記吐出通路に前記バイオ燃料供給ポンプから燃料噴射装置へ向かう流れのみを許容する逆止弁を設置したことを特徴とする請求項８記載の内燃機関の燃料噴射装置。
- 燃料供給ポンプにより供給された燃料をプランジャにより加圧して燃料噴射弁に圧送する燃料噴射装置を備えた内燃機関（エンジン）において、前記燃料噴射装置のプランジャ摺動部に加圧気体を供給する加圧気体供給手段と、前記加圧気体供給手段からプランジャ摺動部への前記加圧気体の供給圧力を前記燃料の気化圧力以上の圧力に保持するように該加圧気体供給手段の圧力制御を行うコントローラとを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
- エンジン停止直前に、通常燃料のみで運転し、燃料ポンプ、燃料噴射装置内の燃料を通常燃料のみに入れ替え制御を行うコントローラを備えたことを特徴とする請求項７または８の何れかの項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
- 前記燃料噴射装置に供給される燃料の温度（燃料温度）を検出する温度センサを備え、前記コントローラは、前記温度センサからの燃料温度の検出値に基づき該燃料の気化圧力を算出し、前記加圧気体供給手段を構成する加圧気体供給ポンプの吐出圧力を前記気化圧力算出値以上に制御するように構成されてなることを特徴とする請求項１１記載の内燃機関の燃料噴射装置。
- 前記燃料噴射装置が、電磁弁の開閉時期によって燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御する電磁制御ユニットインジェクタからなることを特徴とする請求項１、８、１１の何れかの項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
- 前記燃料噴射装置が、ガバナーによって制御される燃料調整ラックの移動量により燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御する機械式燃料噴射装置からなることを特徴とする請求項１、８、１１の何れかの項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
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