JP2005506486A - 再循環装置を備えたディーゼルエンジン用の燃料噴射システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このシステムは、保管タンク(3)と、分配回路(4)と、噴射装置(5)と、収集回路(6)とを含み、前記分配回路(4)が、ポンプ(7)と、前記ポンプ(7)への吸入前に冷たい燃料流(8)を選択的に加熱する装置(9)とを含んでおり、前記噴射装置(5)が、エンジン(1)でこの燃料の一部を噴射し、前記収集回路(6)が、噴射されない燃料流(10)の冷却装置(11)を含んで、この燃料流(10)を保管タンク(3)に選択的に戻す。本発明によれば、前記選択的な加熱装置(9)が、再循環線(22)と、配向装置(21)とを含んで、噴射されない燃料流(10)を前記ポンプ(7)の上流に選択的に再循環させることができる。
【選択図】図1
Description
【0001】
本発明は、一般に、ディーゼルエンジン用の燃料噴射システムに関する。
【0002】
より詳しくは、本発明は、冷却水循環路により冷却されるディーゼルエンジン用の燃料噴射システムに関し、このシステムは、保管タンクと、分配回路と、噴射装置と、収集回路とを含み、分配回路が、保管タンクの冷たい燃料流を前記噴射装置に加圧移送するポンプと、ポンプへの吸入前に冷たい燃料流を選択的に加熱する装置とを含んでおり、前記噴射装置が、エンジンでこの燃料の第一の部分を噴射し、燃料の第二の部分が、噴射されない燃料流を形成し、収集回路が、噴射されない燃料流の冷却装置を含んで、この燃料流を保管タンクに選択的に戻す。
【背景技術】
【0003】
このタイプのシステムは、従来技術、特に、ポンプから吐出される燃料流の一部を噴射装置に入る前に取り出して、圧力調整弁により膨張させ、ポンプの上流で部分的に再循環させる噴射回路を記載した特許文献1から既に知られている。膨張により燃料を加熱し、これを用いて、保管タンクから送られる冷たい燃料を暖め、再循環流と混合してからポンプに供給する。調整弁は、自動制御システムにより制御され、このシステムは2位置弁を同様に制御して、ポンプの上流に向かう燃料の再循環を遮断可能にする。ポンプに供給される燃料の温度が、低い方の閾値よりも下がる場合、制御システムは再循環弁を開き、この温度が高いほうの閾値を超える場合、再循環弁を閉じる。
【0004】
上記の特許文献1に記載された噴射システムは、また、エンジンで噴射されない燃料の冷却手段を含み、この手段は、螺旋状の管路区間と熱交換器とに空気を吹き込む換気手段から構成され、燃料は、管路か、熱交換器か、またはその両方で同時に循環する。
【0005】
このシステムには幾つかの欠点がある。まず、ポンプと噴射装置との間で燃料の一部を取り出すので、エンジンに供給される燃料の量が減少し、特に、気候条件が非常に厳しいエリアで動作するように噴射システムを想定する場合、どうしてもポンプを必要以上の大きさにしてしまう。
【0006】
一方で、上記手段の冷却容量は、水溶性の冷却液よりもずっと劣る空気の熱的性質による制限をうける。
【0007】
従って、特に、エンジンで噴射されない燃料が著しく加熱されることから、高圧噴射ポンプを含むシステムに発明を適用することは難しい。
【0008】
【特許文献1】
欧州特許出願第0304742号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
こうした状況で、本発明は、上記の問題を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
このため、前述の序文で示した包括的な定義による本発明によるシステムは、主に、選択的な加熱装置が、再循環線と配向装置とを含んで、噴射されない燃料流をポンプの上流に選択的に再循環させることができ、この燃料流が、タンクから直接送られる冷たい燃料流と混合されることを特徴とする。
【0011】
本発明の可能な実施形態では、上流の流れにより燃料供給されるポンプを、この上流の流れの分流により冷却および/または注油可能であり、この分流が、噴射されない燃料流と混合され、ポンプの上流で選択的な加熱装置により選択的に再循環される。
【0012】
有利には、冷却装置が、噴射されない燃料流を選択的に冷却する第一の冷却設備と、噴射されない燃料流とポンプを冷却および/または注油する分流とを選択的に冷却する第二の冷却設備とを含むことができる。
【0013】
好適には、第一の冷却設備は、噴射されない燃料流と、エンジンの冷却水循環路との間の熱交換器とすることができる。
【0014】
たとえば、収集回路は、第一の冷却設備の選択的なバイパス装置を含むことができる。
【0015】
有利には、第二の冷却設備は、空気と燃料の交換器とすることができる。
【0016】
好適には、配向装置が第一および第二の位置を選択的にとることができ、噴射されない燃料流と分流との混合が、第一の位置でポンプの上流に配向され、第二の位置で第二の冷却設備に配向される。
【0017】
たとえば、少なくとも外部温度と、エンジンの回転数と、噴射装置の圧力と、分配回路、収集回路、およびエンジンの冷却水循環路の一つまたは複数の箇所の温度測定とに応じて、少なくともバイパス装置と配向装置とを制御装置により制御可能である。
【0018】
有利には、バイパス装置は、第一の冷却設備の上流に3ポート弁を含み、第一の冷却設備の下流に配置された収集回路の一箇所にこの3ポート弁を接続する線を含むことができる。
【0019】
好適には、配向装置は、3ポート弁とすることができる。
【0020】
本発明の他の特徴および長所は、添付図面に関して少しも限定的ではなく例として挙げられた下記の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
図1が示すように、本発明は、それ自体既知の方法で冷却水循環路2により冷却されるディーゼルエンジン1用の燃料、一般には軽油の噴射システムに関する。噴射システムは、燃料の保管タンク3と、燃料の分配回路4と、噴射装置5と、燃料の一部を収集してタンク3に戻す収集回路6とを含む。
【0022】
分配回路は、保管タンク3から噴射装置5へ冷たい燃料流8を加圧移送するポンプ7または他の移送手段と、ポンプ7への吸入前に冷たい燃料流8を選択的に加熱するシステム9とを含む。燃料は、フィルタ7’を通過してからポンプ7に吸入可能になる。
【0023】
噴射装置5は、この燃料の一部だけをエンジン1で噴射する。燃料の他の部分は、噴射されない燃料流10を構成し、ポンプ7の吐出圧にほぼ比例する加熱をうけながら、膨張される。
【0024】
噴射されないこの燃料流10は、冷却装置11を含んで保管タンク3へ燃料流10を選択的に再循環する収集回路6により収集される。
【0025】
本発明によれば、冷却装置11は、燃料循環方向に噴射装置5のすぐ下流に配置される第一の冷却設備12と、第二の冷却設備13とを含む。
【0026】
第一の冷却設備12は、バイパス装置14により迂回可能であり、バイパス装置は、第一の冷却設備12の上流に3ポート弁15を含み、また、第一の冷却設備12の下流に配置される収集管6の一箇所17に3ポート弁15を接合する線16を含む。
【0027】
3ポート弁15は、第一の位置および第二の位置を選択的に取り、噴射装置5から出る噴射されない燃料流10は、第一の位置では第一の冷却設備12に送られ、第二の位置ではバイパス線16に送られる。
【0028】
一方をバイパス線16に配置し、他方を第一の冷却設備12を供給する線に配置する2個の2位置弁装置を用いても同じ結果が得られる。
【0029】
上流の流れ18により燃料供給されるポンプ7は、この上流の流れ18の分流19により冷却および/または注油される。その後、この分流19が、収集回路6の一箇所17の下流で、噴射されない燃料流10と混合されて再循環流20を形成する。
【0030】
次に、再循環流20は、第一および第二の位置を選択的に取る配向装置21を通り、再循環流20は、第一の位置では再循環線22によりポンプ7の上流に送られ、第二の位置では第二の冷却設備13に送られる。
【0031】
配向装置21は、一般に、3ポート弁から構成される。一方をポンプ7への再循環線に配置し、他方を第二の冷却設備13を供給する線に配置する2個の2位置弁装置のような、他の解決方法も可能である。
【0032】
ポンプ7への再循環線22は、逆止弁23を含む。再循環流20がポンプ7の上流に配向されると、再循環流は、保管タンク3から送られる冷たい燃料流8と混合されて、ポンプ7を供給する上流の流れ18を形成する。
【0033】
変形実施形態では、再循環線22に、逆止弁23を備えなくともよい。
【0034】
膨張し、したがって加熱された燃料からなる再循環流20と、冷たい燃料流8との混合により、冷たい燃料流の温度を上げることができる。そのため、選択的な加熱装置9は、主に、3ポート弁23と再循環線22とから構成される。
【0035】
3ポート弁21の第二の位置では、再循環流20が、第二の冷却設備13に配向され、この第二の冷却設備を通ってから保管タンク3に戻る。
【0036】
第一の冷却設備12は、噴射されない燃料流10と、エンジン1の冷却水循環路2との間の熱交換器である。第一の冷却設備は、一般に、車両のボンネットの下に設置される。
【0037】
第二の冷却設備13は、空気と燃料との熱交換器である。空気流は、換気装置および/または車両移動により形成可能であり、その場合、熱交換器13は、空気の取り入れ口の正面か、または、たとえば車両のボディの下などの外部に開放される場所に配置される。
【0038】
噴射システムは、少なくとも外部温度と、エンジン1の回転数と、噴射装置5の圧力と、分配回路4および/または収集回路6およびまたはエンジン1の冷却水循環路2の、一つまたは複数の箇所の温度測定とに応じて、制御装置24により制御される。
【0039】
制御システム24は、ポンプ7に吸入される燃料の温度を最低温度に保ち、噴射されない燃料流10の温度を制限するように、3ポート弁15、21の位置を選択する。
【0040】
第一の制約は、主に、燃料の粘性が低温(−20℃未満から−40℃)で急上昇することによるものであり、このため、適切な燃料供給量を保持することが甚だ難しく、これが高じてエンジン1が停止することさえある。
【0041】
第二の制約は、膨張後の燃料の加熱によるものであり、これは、高圧ポンプ7を備えるエンジン1の場合、排気量の大きいエンジンの場合、または噴射されない燃料流10が多いエンジンの場合に、非常に高くなりうる。この場合、収集回路6または噴射装置5で用いられる材料の温度を保持する問題が生じることがある。
【0042】
変形実施形態では、3ポート弁15、21の位置が、分配回路4および収集回路6における燃料温度測定によってのみ制御される。
【0043】
以下、図示した各ケースに対し、本発明による噴射システムの動作条件について説明する。
【0044】
図2に示した第一の検討ケースは、約−20℃の超低温で、エンジンの回転速度が平均的な場合に対応する。この構成では、もちろん、ポンプ7を供給する燃料を加熱するように努める。この目的は、噴射されない燃料流10が熱交換器12を迂回するように3ポート弁15を位置決めし、再循環流20がポンプ7の上流を再循環するように3ポート弁21を位置決めすることによって達せられる。噴射されない燃料流10と分流19とが、再循環流20を構成して完全に再循環され、それらによってもたらされる発熱量により、保管タンク3から送られた、環境温度にある非常に冷たい燃料流8が加熱される。通常の動作の場合、噴射されない燃料流10と分流19とがそれぞれもたらす発熱量は、それぞれ800Wおよび200Wと計算できるので、保管タンク3から送られる冷たい燃料を加熱するのに1000Wの電力を用いることができる。
【0045】
図3に示した第二の検討ケースは、外部温度が、一定の場合に長時間太陽にさらした後で得られるような温度であって約80℃と非常に高く、エンジンの回転数が高い場合に対応する。この構成では、噴射されない燃料流10と分流19とを最大限冷却するように努める。ポンプ7を供給する燃料の加熱は不要である。この目的は、噴射されない燃料流10が熱交換器12により冷却されるように3ポート弁15を位置決めし、再循環流20が熱交換器13により冷却されてから保管タンク3で再循環されるように3ポート弁21を位置決めすることによって達せられる。通常の動作の場合、噴射されない燃料流10と分流19とがそれぞれもたらす発熱量は、それぞれ2200Wおよび375Wと計算できる。第一の熱交換器12は、エンジン1の冷却回路2で800Wを排出できる。第二の熱交換器13は、1100Wを放散できる。
【0046】
図4に示した第三の検討ケースは、外部温度が約40℃と高く、エンジンの回転数が低い場合に対応する。この構成では、保管タンク3から送られる冷たい燃料流を加熱する必要はなく、噴射されない燃料流10と分流19とを冷却する必要はそれほどない。3ポート弁15は、噴射されない燃料流10が熱交換器12を迂回するように位置決めされ、3ポート弁21は、再循環流20が熱交換器13により冷却されてから保管タンク3で再循環されるように位置決めされる。この場合、エンジン1の冷却水循環路2の水温が、噴射されない燃料流10の温度よりも高いので、熱交換器12を使わなくてもよいことに留意すべきである。通常の動作の場合、噴射されない燃料流10と分流19とがそれぞれもたらす発熱量は、それぞれ600Wおよび200Wと計算できる。第二の熱交換器13は、300Wを放散できる。
【0047】
図1から4に示されていない変形実施形態では、3ポート弁15に代えて、噴射されない燃料流10の一部だけが熱交換器12を通るようにする一つまたは複数の調整弁を用いることにより、再循環される燃料の冷却をもっと細かく調節する。同様に、3ポート弁21に代えて、再循環流20の一部だけをポンプ7の上流に再循環させ、他の部分を熱交換器13に送ることができる一つまたは複数の調整弁を用いることにより、ポンプ7を供給する燃料の加熱をもっと細かく調節する。こうした一つまたは複数の調整弁は、計算機により制御される。
【0048】
他の変形実施形態では、他の熱交換器を収集回路6に配置することにより、たとえば自動車の車室を加熱する。
【図面の簡単な説明】
【0049】
【図1】本発明による噴射システム構造の一般的な構成を示す図である。
【図2】外部温度が低く、エンジンの回転数が平均的である動作条件で、図1のシステムを示す図である。
【図3】外部温度が非常に高く、エンジンの回転数が高い動作条件で、図1のシステムを示す図である。
【図4】外部温度が高く、エンジンの回転数が低い動作条件で、図1のシステムを示す図である。
【符号の説明】
【0050】
1 ディーゼルエンジン
2 冷却水循環路
3 保管タンク
4 分配回路
5 噴射装置
6 収集回路
7 ポンプ
7’ フィルタ
8 冷たい燃料流
10 噴射されない燃料流
12 第一の冷却設備
13 第二の冷却設備
14 バイパス装置
15、21 3ポート弁
16 バイパス線
19 分流
20 再循環流
22 再循環線
23 逆止弁
Claims (9)
- 冷却水循環路(2)により冷却されるディーゼルエンジン(1)用の燃料噴射システムであって、
このシステムは、保管タンク(3)と、分配回路(4)と、噴射装置(5)と、収集回路(6)とを含み、
前記分配回路(4)が、前記保管タンク(3)の冷たい燃料流(8)を前記噴射装置(5)に加圧移送するポンプ(7)と、前記ポンプ(7)への吸入前に冷たい燃料流(8)を選択的に加熱する装置(9)とを含んでおり、
前記噴射装置(5)が、エンジン(1)で、この燃料の第一の部分を噴射し、燃料の第二の部分が、噴射されない燃料流(10)を形成し、
前記収集回路(6)が、噴射されない燃料流(10)の冷却装置(11)を含んで、この燃料流(10)を保管タンク(3)に選択的に戻し、
前記選択的な加熱装置(9)が、再循環線(22)と、配向装置(21)とを含んで、噴射されない燃料流(10)を前記ポンプ(7)の上流に選択的に再循環させることができ、
この燃料流(10)が、保管タンク(3)から直接送られる冷たい燃料流(8)と混合され、上流の流れ(18)により燃料を供給される前記ポンプ(7)が、この上流の流れ(18)の分流(19)により冷却および/または注油され、
この分流(19)が、噴射されない燃料流(10)と混合され、
前記配向装置(21)が、第一および第二の位置を選択的にとり、噴射されない燃料流(10)と分流(19)との混合が、第一の位置でポンプ(7)の上流に向かって配向され、
第二の位置で保管タンク(3)に向かって配向されることを特徴とする、システム。 - 前記冷却装置(11)が、噴射されない燃料流(10)を選択的に冷却する第一の冷却設備(12)および、噴射されない燃料流(10)と、ポンプ(7)を冷却および/または注油する分流(19)とを選択的に冷却する第二の冷却設備(13)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の燃料噴射システム。
- 前記第一の冷却設備(12)が、噴射されない燃料流(10)と、エンジン(1)の冷却水循環路(2)との間の熱交換器であることを特徴とする、請求項2に記載の燃料噴射システム。
- 前記収集回路(6)が、第一の冷却設備(12)の選択的なバイパス装置(14)を含むことを特徴とする、請求項2または3に記載の燃料噴射システム。
- 前記第二の冷却設備(13)が、空気と燃料の交換器であることを特徴とする、請求項2から4のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
- 噴射されない燃料流(10)と分流(19)との混合が、前記配向装置(21)の第二の位置で前記第二の冷却設備(13)を介して保管タンク(3)に配向されることを特徴とする、請求項2から5のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
- 前記バイパス装置(14)が、第一の冷却設備(12)の上流に3ポート弁(15)を含み、前記第一の冷却設備(12)の下流に配置された収集回路(6)の一箇所(17)に、この3ポート弁(15)を接続する線(16)を含むことを特徴とする、請求項4と組み合わせた請求項1から6のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
- 配向装置(21)が、3ポート弁であることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
- 少なくともバイパス装置(14)と配向装置(21)とが、少なくとも外部温度と、エンジン(1)の回転数と、噴射装置(5)の圧力と、分配回路(4)、収集回路(6)、およびエンジン(1)の冷却水循環路(2)の、一つまたは複数の箇所の温度測定とに応じて、制御装置(24)により制御されることを特徴とする、請求項4と組み合わせた請求項1から8のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
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