JP2006214372A - 軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】 汚れの度合いが進行した燃料の噴射系への供給をできるだけ回避することができ、さらに、エンジン各部で異なる潤滑剤への要求を満たすことができる軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンを提供することを課題とする。
【解決手段】 エンジン（１）は、オイルパン（３）からエンジン潤滑系（７）へ燃料を供給する潤滑系燃料供給経路（８）、この潤滑系燃料供給経路（８）に供給した燃料をオイルパン（３）へ戻す第一潤滑系燃料リターン経路（１１）、オイルパン（３）から噴射系（１２）へ燃料を供給する噴射系燃料供給経路（１３）、燃料タンク（２）からヘッド（１７）へ燃料を供給する第二燃料供給経路（１８）、この第二燃料供給経路（１８）に供給した燃料を燃料タンク（２）へ戻す第二潤滑系燃料リターン経路（２１）とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軽油等の燃料を潤滑油として兼用する軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンに関するものである。

従来、燃料タンクとディーゼルエンジンとの間に気泡分離を行うリザーバを配設し、そのリザーバとエンジンとの間に潤滑系燃料循環回路と、燃焼系燃料循環回路とを構成した軽油潤滑式ディーゼルエンジンが開示されている（特許文献１）。このような軽油潤滑式ディーゼルエンジンでは、燃料となる軽油がエンジン各部（エンジン潤滑部）の潤滑剤としても用いられ、エンジン各部を循環する。このため、潤滑専用のオイルは不要であり、オイル交換の手間も省くことができる。

図３は、特許文献１に記載された燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００の主として燃料供給部分の概略構成を示した説明図である。燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００は、燃料タンク１０１、気泡分離器の機能を兼ねたリザーバタンク１０２、オイルパン１０３を備えている。燃料タンク１０１とリザーバタンク１０２とは、セジメンタ（油水分離器）１０４、供給ポンプ（送油ポンプ）１０５を備えた油路１０６により連通している。

燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００は、潤滑剤の供給を必要とするエンジン各部１０７へ潤滑剤としての燃料を供給する潤滑系燃料循環回路１０８を有している。この潤滑系燃料供循環回路１０８には、冷却器１１２、フィルタ１０９、潤滑ポンプ１１０が配設されており、潤滑ポンプ１１０を駆動することにより燃料をリザーバタンク１０２から吸い上げてエンジン各部１０７へ供給している。エンジン各部１０７へ供給された後の燃料は、オイルパン１０３内へ流下し、スカベンジポンプ１１１により吸い上げられて再びリザーバタンク１０２へ戻されるようになっている。

また、燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００は、筒内へ燃料を噴射する噴射系１１４へ燃料を供給する燃焼系燃料循環回路１１３を有している。この燃焼系燃料循環回路１１３には、前記潤滑系燃料循環回路１０８と共通の冷却器１１２、フィルタ１１５、噴射ポンプ１１６が配設されており、噴射ポンプ１１６を駆動することにより燃料をリザーバタンク１０２から吸い上げて噴射系１１４へ供給している。噴射系１１４に供給された燃料のうち、燃焼に供されなかった燃料は再びリザーバタンク１０２へ戻される。

このように特許文献１に記載された燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００は、潤滑系燃料循環回路１０８と燃焼系燃料循環回路１１３の二系統の燃料循環回路を有している。
実開昭６０−１９４１１２号公報

しかしながら、前記のような軽油潤滑式ディーゼルエンジン１００では、潤滑系燃料循環回路１０８を流通した燃料と、燃焼系燃料循環回路１１３を流通した燃料とが同一のリザーバタンク１０２へ戻され、燃料タンク１０１から新たに供給された燃料と混合されて、再び潤滑系燃料循環回路１０８、燃焼系燃料循環回路１１３へ供給される構成となっていることから、以下のような不都合が生じると考えられる。

潤滑系燃料循環回路１０８を流通した燃料、燃焼系燃料循環回路１１３を流通した燃料は一旦リザーバタンク１０２内に戻されることから、早期のうちに噴射系１１４で消費されず何度も循環することが考えられる。また、潤滑系燃料循環回路１０８を流通した燃料、燃焼系燃料循環回路１１３を流通した燃料は程度の差こそあれ各回路を流通しているうちに汚れが生じるため、時間が経つにつれ汚れの度合いが進行した燃料が噴射系１１４に供給されるおそれが高まる。あまりに汚れた燃料を噴射系１１４に供給することは噴射弁の噴射性能等に悪影響を及ぼすことが懸念される。

また、エンジン各部１０７は、シリンダブロックやシリンダヘッドの動弁系とでは潤滑剤に求められる性質が異なっているところ、潤滑系燃料循環回路１０８は、シリンダブロック、シリンダヘッドの動弁系を潤滑する単一の回路となっていることから、この点でも改良の余地を有していた。

そこで、本発明は、汚れの度合いが進行した燃料の噴射系への供給をできるだけ回避することができ、さらに、エンジン各部で異なる潤滑剤への要求を満たすことができる軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンを提供することを課題とする。

かかる課題を達成するための、本発明の軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンは、軽油等の燃料を潤滑油として兼用する軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンであって、第一供給ポンプにより燃料タンクからオイルパンへ燃料を供給する第一燃料供給経路と、潤滑ポンプによりオイルパンからエンジン潤滑系へ燃料を供給する潤滑系燃料供給経路と、当該潤滑系燃料供給経路に供給した燃料をオイルパンへ戻す第一潤滑系燃料リターン経路と、噴射ポンプによりオイルパンから噴射系へ燃料を供給する噴射系燃料供給経路と、第二供給ポンプにより燃料タンクからシリンダヘッドの動弁系へ燃料を供給する第二燃料供給経路と、当該第二燃料供給経路に供給した燃料を、燃料タンク、又は、前記噴射系燃料供給経路における噴射ポンプの上流側へ戻す第二潤滑系燃料リターン経路とを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように、潤滑系をシリンダブロック等へ潤滑剤としての燃料を供給する系と、シリンダヘッドの動弁系へ潤滑剤としての燃料を供給する系との二系統とすることにより、比較的きれいな状態で潤滑する燃料と、汚れ易い燃料とを分けることができ、汚れ易い燃料を早めに消費することができる。すなわち、潤滑剤を必要とするエンジン各部の中でも、燃料（潤滑剤）の汚れが進行し易いシリンダブロック側へ供給した燃料を早期に消費することができる。

また、前記第二潤滑系燃料リターン経路を前記噴射系燃料供給経路における噴射ポンプの上流側へ接続し、前記第二燃料供給経路によりシリンダヘッドの動弁系に供給した燃料も即座に噴射系で消費するようにすれば、燃料タンク内の燃料が汚れるのを回避することができる。

さらに、潤滑剤を必要とするエンジン各部の中でもシリンダヘッドの動弁系、特にカムノーズは、他の箇所と比較して面圧が高く、高温の燃料で潤滑させると摩擦や磨耗が増加することが考えられる（境界潤滑）。そこで、このように面圧が高い箇所には比較的低温の状態が保たれている燃料タンクからの燃料を直接供給することにより、磨耗低減効果を期待できる。

このような軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンでは、前記燃料タンクと前記第一供給ポンプとの間及び／又は前記燃料タンクと前記第二供給ポンプとの間にそれぞれセジメンタを配設した構成とすることができる（請求項２）。このようにセジメンタを配設した構成とすれば、水分を分離し、不純物を除去した燃料を各供給先へ供給することができる。

本発明によれば、特に、潤滑ポンプによりオイルパンからエンジン潤滑系へ燃料を供給する潤滑系燃料供給経路に供給した燃料を、オイルパンへ戻す第一潤滑系燃料リターン経路と、第二供給ポンプにより燃料タンクからシリンダヘッドの動弁系へ燃料を供給する第二燃料供給経路に供給した燃料を、燃料タンク、又は、噴射ポンプの上流側へ戻す第二潤滑系燃料リターン経路とを備えた構成とし、潤滑系を二系統としたので汚れた燃料を早期に消費することができる。また、潤滑剤を必要とする箇所毎に適切な燃料を供給し、摩擦の低減を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は、実施例１の軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」という）１の主として燃料供給部分の概略構成を示した説明図である。エンジン１は、燃料タンク２、オイルパン３を備えている。燃料タンク２とオイルパン３とは第一燃料供給経路４によって連通している。この第一燃料供給経路４にはセジメンタ５、本発明の第一供給ポンプに相当する第一電動供給ポンプ６が配設されており、この第一電動供給ポンプ６により燃料タンク２からオイルパン３へ燃料が供給されるようになっている。

また、第一電動供給ポンプ６は図示しないＥＣＵが接続されている。このＥＣＵには、オイルレベルセンサ１７やエンジン１の各所のセンサが接続されており、このＥＣＵにより処理されたエンジン１のエンジン運転条件に基づく指令に基づいて第一電動供給ポンプ６の吐出量の制御がされている。

さらに、エンジン１は潤滑剤の供給を必要とするエンジン潤滑系７へ潤滑剤としての燃料を供給する潤滑系燃料供給経路８を有している。この潤滑系燃料供給経路８にはフィルタ９、５０〜４００ｋＰａ程度の圧力で燃料を圧送可能な潤滑ポンプ１０が配設されており、潤滑ポンプ１０を駆動することにより燃料をオイルパン３から吸い上げてエンジン潤滑系７へ供給している。ここで、エンジン潤滑系７はエンジン１の主としてシリンダブロックや、クランク軸回り等、摩擦における面圧がそれ程高くない箇所で、供給される潤滑剤は、摩擦低減の観点から、高温で粘度が低い方が望ましい箇所を指す。このようなエンジン潤滑系７に供給される潤滑剤、すなわち燃料は汚れ易い。

また、エンジン１は、潤滑系燃料供給経路８を通じてエンジン潤滑系７へ供給された燃料をオイルパン３へ戻す第一潤滑系燃料リターン経路１１を有している。

さらに、エンジン１は、筒内へ燃料を噴射する噴射系１２へ燃料を供給する噴射系燃料供給経路１３を有している。この噴射系燃料供給経路１３には、フィルタ１４、１０ＭＰａ以上の高圧で燃料を圧送可能な噴射ポンプ１５が配設されており、噴射ポンプ１５を駆動することにより燃料をオイルパン３から吸い上げて噴射系１２へ供給している。

また、エンジン１は噴射系燃料供給経路１３を通じて噴射系１２へ供給された後の噴射系リターン燃料をオイルパン３へ戻す噴射系燃料リターン経路１６を有している。

ここで、オイルパン３内に位置する噴射系燃料供給経路１３の吸込口１３ａの位置は、潤滑系燃料供給経路８の吸込口８ａの位置よりも高い位置に設定してある。また、オイルパン３にはオイルレベルセンサ１７が装着されている。

さらに、エンジン１は、潤滑剤の供給を必要とする、図１中、ヘッド１７と称したシリンダヘッドの動弁系へ潤滑剤としての燃料を供給する第二燃料供給経路１８を有している。この第二燃料供給経路１８にはセジメンタ１９、５０〜４００ｋＰａ程度の圧力で燃料を圧送可能な第二供給ポンプ２０が配設されており、第二供給ポンプ２０を駆動することにより燃料を燃料タンク２から吸い上げヘッド１７へ供給している。ここで、このヘッド１７は、主としてカムノーズを含む部分を指す。このカムノーズは、面圧が高く、供給される潤滑剤は適度な粘度を有している方が摩擦、磨耗の低減という点で好ましい。従って、このヘッド１７にはあまり高温の燃料を供給することは望ましくない。このようなヘッド１７に供給される燃料は汚れにくい。

また、エンジン１は第二燃料経路１８を通じてヘッド１７へ供給された燃料を燃料タンク２へ戻す第二潤滑系燃料リターン経路２１を有している。

以上のように構成されるエンジン１は、潤滑系を、潤滑系燃料供給経路８を通り、第一潤滑系燃料リターン経路１１を通じて潤滑する系と、第二供給経路１８を通り、第二潤滑系燃料リターン燃料経路２１を通じて潤滑する系とに分けたので、比較的きれいな燃料と、汚れ易い燃料とを混合することなく循環させることができる。

すなわち、潤滑系燃料供給経路８を通り、第一潤滑系燃料リターン経路１１を通じて潤滑する系では、オイルパン３から吸い上げた燃料を再びオイルパン３へ戻すことになる。ここで、エンジン潤滑系７に供給される燃料は前記のように比較的汚れ易いので、オイルパン３内の燃料は徐々に汚れるおそれがある。しかし、オイルパン３内の燃料は噴射系燃料供給経路１３を通じて噴射系１２で順次消費されることから、オイルパン３内の燃料の汚れはさほど進行しないものと考えられる。
さらに、ヘッド１７に供給される燃料が第二燃料供給経路１８を通じて供給されることから、その分、潤滑系燃料供給経路８により供給される燃料の量は少なくて済むことになる。このように汚れ易い燃料の量自体を少なく抑えることができる。

また、このようなエンジン１では、ヘッド１７へは燃料タンク２内の燃料が直接供給されることになるが、これは面圧が高く、境界潤滑となるヘッド１７に温度の低い燃料を供給することができ好都合である。これは、オイルパン３には、高圧に加圧されて高温となる噴射系１２からのリターン燃料、ヘッド１７における潤滑と比較して高温になり易いエンジン潤滑系７からのリターン燃料が貯留されるのに対し、燃料タンク２ではそのようなことはない。このため、ヘッド１７へは、温度が低く、粘度が比較的高い状態の燃料を供給することができる。これにより、ヘッド１７における摩擦、摩耗を低減することができる。
さらに、ヘッド１７に供給される燃料は燃料タンク２内のもののみであり、エンジン潤滑系７で汚れた燃料が供給されることがない。このため、ヘッド１７の動弁系における異物の噛み込み、これに伴う摩耗を回避することができ、機関の信頼性を向上させることができる。

また、第一燃料供給経路４、第二燃料供給経路１８にはそれぞれセジメンタ５、１９を装着しているので、燃料タンク２から吸い上げられる燃料から水分、異物を除去し、各部へ供給することができる。

なお、エンジン１は、潤滑系を二系統とすると共に、これらとは別個に噴射燃料供給経路１３を設けて別系統としたので、吐出容量や吐出圧力が大きく異なる潤滑ポンプ１０と噴射ポンプ１５とが相互に影響を及ぼすことがなく、エンジン運転条件に応じた所望の潤滑性能、噴射性能を得ることができる。すなわち、潤滑ポンプ１０は、５０〜４００ｋＰａの圧力で連続的に噴射するのに対し、噴射ポンプ６は、１０ＭＰａ以上の圧力で噴射するものであり、またその駆動パターンも噴射行程と圧送行程を繰り返すものであり、両者の性質は異なっている。そこで、本発明のエンジン１のような構成とすれば、エンジン運転条件に応じた所望の潤滑性能、噴射性能を得ることができる。

また、本実施例のエンジン１では、オイルパン３内の燃料は、噴射系１２で噴射され、また、エンジン各部に供給された燃料もブローバイガスによるオイルの持ち去りや、オイル上がり、オイル下がりに相当する現象によって消費される。そこで、オイルレベルセンサ１７や他のセンサ検出値に基づき判定するエンジン運転条件に応じて電動供給ポンプ６を駆動し、燃料ポンプ２からオイルパン３へ燃料を供給することにより、オイルパン３内には常に適正量の燃料を貯留しておくことができる。

しかし、燃料タンク２内の燃料がエンプティ状態となると、これに伴ってオイルパン３もエンプティ状態となる。そこで、本実施例のエンジン１では、オイルパン３内に位置する噴射系燃料供給経路１３の吸込口１３ａを、潤滑系燃料供給経路８の吸込口８ａの位置よりも高い位置に設定しておくことにより、噴射燃料供給経路１３への燃料の供給が、潤滑系燃料供給経路８への燃料供給よりも早期に停止させることができる。すなわち、エンジン１が停止した後も潤滑系燃料供給経路８には燃料が吸い上げられエンジン潤滑系７には燃料が供給されるのでエンジン１の焼き付きを防止することができる。
なお、オイルレベルセンサ１７により、オイルパン３のエンプティ状態を検知し、これに基づいて潤滑ポンプ１０よりも先に噴射ポンプ１５を停止する構成としてもよい。

次に、本発明の実施例２について図２を参照しつつ説明する。実施例２のエンジン３０が、実施例１のエンジン１と異なる点は、以下の点である。すなわち、実施例１のエンジン１では、ヘッド１７を潤滑したリターン燃料を燃料タンク２に戻す第二潤滑系燃料リターン経路２１としているのに対し、実施例２のエンジン３０は、ヘッド１７を潤滑したリターン燃料を噴射系燃料供給経路１３における噴射ポンプ１５の上流側に戻す第二潤滑系燃料リターン経路３１としている点である。

本実施例では、噴射系燃料供給経路１３が備えるフィルタ１４上流にヘッド１７を潤滑したリターン燃料を戻している。このような構成とすることにより、ヘッド１７に供給され、わずかではあるが汚れることが懸念される燃料を即座に
噴射系１２で消費することができる。これにより、燃料タンク２内の燃料の汚れを極力抑えることができる。

なお、他の構成については実施例１のエンジン１と同様であるので、共通する構成要素については図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

実施例１の軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンの主として燃料供給部分の概略構成を示した説明図である。 実施例２の軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンの主として燃料供給部分の概略構成を示した説明図である。 従来の燃料潤滑式ディーゼルエンジンの主として燃料供給部分の概略構成を示した説明図である。

符号の説明

１、３０ エンジン
２ 燃料タンク
３ オイルパン
４ 第一燃料供給経路
５、１９ セジメンタ
６ 第一電動供給ポンプ
７ エンジン潤滑系
８ 潤滑系燃料供給経路
９、１４ フィルタ
１０ 潤滑ポンプ
１１ 第一潤滑系リターン経路
１２ 噴射系
１３ 噴射系燃料供給経路
１５ 噴射ポンプ
１６ 噴射系リターン燃料
１７ ヘッド
１８ 第二燃料供給経路
２０ 第二電動供給ポンプ
２１、３１ 第二潤滑系リターン経路

Claims (2)

1. 軽油等の燃料を潤滑油として兼用する軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンであって、
   第一供給ポンプにより燃料タンクからオイルパンへ燃料を供給する第一燃料供給経路と、
   潤滑ポンプによりオイルパンからエンジン潤滑系へ燃料を供給する潤滑系燃料供給経路と、
   当該潤滑系燃料供給経路に供給した燃料をオイルパンへ戻す第一潤滑系燃料リターン経路と、
   噴射ポンプによりオイルパンから噴射系へ燃料を供給する噴射系燃料供給経路と、
   第二供給ポンプにより燃料タンクからシリンダヘッドの動弁系へ燃料を供給する第二燃料供給経路と、
   当該第二燃料供給経路に供給した燃料を、燃料タンク、又は、前記噴射系燃料供給経路における噴射ポンプの上流側へ戻す第二潤滑系燃料リターン経路と
   を備えたことを特徴とする軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジン。
2. 請求項１記載の軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンにおいて、
   前記燃料タンクと前記第一供給ポンプとの間及び／又は前記燃料タンクと前記第二供給ポンプとの間にそれぞれセジメンタを配設したことを特徴とする軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジン。
   

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