JP2006242121A - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料噴射装置の焼き付きを抑制する。
【解決手段】 エンジンの燃料となるＤＭＥを貯留する燃料タンク１と、ＤＭＥの潤滑性を向上させる添加剤を貯留する添加剤タンク１０と、燃料タンク１からエンジンの燃料噴射装置３にＤＭＥを供給する燃料供給路４内に、そのＤＭＥの流量に応じて、添加剤タンク１０に貯留された添加剤を添加する添加装置１１と、を含んでエンジンの燃料供給装置を構成する。これにより、燃料噴射装置３に供給されるＤＭＥに対して、その流量に応じて添加剤が自動的に添加されるので、作業者等がＤＭＥに添加剤を添加する作業を行うことなく、ＤＭＥの潤滑性が確保される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ジメチルエーテル（以下ＤＭＥという）等の燃料をエンジンに供給する燃料供給装置に関し、特に燃料に潤滑性を向上させる添加剤を自動的に添加する技術に関する。

ＤＭＥを燃料とするエンジンの燃料供給装置（以下「燃料供給装置」という）には、特開２００３−５６３９３号公報（特許文献１）に開示されているように、燃料タンクに貯留した燃料を高圧ポンプにより昇圧してコモンレールに蓄圧させ、コモンレールから燃料噴射弁によってエンジンの燃焼室内に噴射供給するものがある。
特開２００３−５６３９３号公報

しかしながら、ＤＭＥは、水素と酸素との合成により高純度で生成されるので、潤滑性を向上させるような物質が殆んど混入されていない。また、ＤＭＥは、エンジンの燃料として規格化されておらず、潤滑性を確保するような取り決めもなされていない。したがって、このようなＤＭＥをそのままエンジンの燃料として用いると、潤滑性が充分でなく、燃料噴射弁や高圧ポンプが焼き付く恐れがある。

そこで、作業者等は、潤滑性を向上させる添加剤をＤＭＥに添加する必要があるが、その作業に手間がかかってしまう。また、作業者等が、この添加作業を忘れて、ＤＭＥをそのまま用いてしまう恐れがある。
本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、エンジンの燃料系統に、その燃料流量に応じて、自動的に添加剤を添加して、作業者等による添加剤の添加作業をなくしつつ、燃料噴射弁や高圧ポンプ等の燃料噴射装置の焼き付きを抑制することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明は、エンジンの燃料を貯留する燃料タンクと、燃料の潤滑性を向上させる添加剤を貯留する添加剤タンクと、エンジンの燃焼室内または吸気通路内に燃料を噴射供給する燃料噴射装置と、燃料タンクから燃料噴射装置に燃料を供給する燃料系統に、その燃料流量に応じて、添加剤タンクに貯留された添加剤を添加する添加装置と、を含んでエンジンの燃料供給装置が構成されることを特徴とする。

請求項２記載の発明では、添加装置は、燃料タンクに貯留された燃料を昇圧する高圧ポンプの上流に介装されることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、エンジンの燃料を貯留する燃料タンクと、燃料の潤滑性を向上させる添加剤を貯留する添加剤タンクと、エンジンの燃焼室内または吸気通路内に燃料を噴射供給する燃料噴射装置と、燃料噴射装置から燃料タンクに燃料を戻す燃料系統に、その燃料流量に応じて、添加剤タンクに貯留された添加剤を添加する添加装置と、を含んでエンジンの燃料供給装置が構成されることを特徴とする。

請求項４記載の発明では、添加装置は、燃料系統に介装され、燃料系統より流路断面積の大きい中空体と、添加剤タンクに貯留された添加剤を中空体内に噴射供給する添加剤噴射装置と、燃料系統を流通する燃料流量を検出する流量センサと、流量センサにより検出された燃料流量に応じて添加剤噴射装置の作動を制御する制御装置と、を有することを特徴とする。

請求項５記載の発明では、添加装置は、燃料系統に介装されるベンチュリであることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、燃料タンクから燃料噴射装置に供給される燃料に対して、その流量に応じて、添加剤タンクに貯留された添加剤が自動的に添加されるので、作業者等が燃料に添加剤を添加する作業を行うことなく、燃料の潤滑性が確保される。これにより、燃料噴射装置の焼き付きを抑制することができる。
請求項２記載の発明によれば、高圧ポンプの上流側の燃料系統に添加剤が添加されるので、高圧ポンプに供給される燃料の潤滑性が確保される。これにより、高圧ポンプの焼き付きも抑制することができる。

請求項３記載の発明によれば、燃料噴射装置から燃料タンクに戻る燃料に対して、その流量に応じて、添加剤タンクに貯留された添加剤が自動的に添加されるので、添加剤を添加された燃料が燃料タンクに戻り、燃料タンク内の燃料の潤滑性を向上させることができる。これにより、燃料噴射装置の焼き付きを抑制することができる。
請求項４記載の発明によれば、流量センサによって、燃料系統を流通する燃料流量が検出される。そして、添加剤噴射装置によって、その燃料流量に応じて、添加剤タンクに貯留された添加剤が中空体内に自動的に噴射供給される。これにより、中空体を通過する燃料に対して、その流量に応じて自動的に添加剤を添加することができる。このとき、中空体は燃料系統より流路断面積が大きいので、中空体を通過するときの燃料の流速が低下する。これにより、中空体内で燃料と添加剤とが混合する時間が増加し、中空体内での燃料と添加剤との混合を促進させることができる。

請求項５記載の発明によれば、ベンチュリによって、燃料系統を通過する燃料に対して、その流量に応じて添加剤を添加することができるので、添加装置を簡単な構成にすることができる。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、ＤＭＥを燃料とするコモンレール式ディーゼルエンジンに、本発明を適用して構築した燃料供給装置を示す。
燃料供給装置には、ＤＭＥを貯留する燃料タンク１と、エンジンの燃焼室２内にＤＭＥを噴射供給する燃料噴射装置３と、燃料タンク１から燃料噴射装置３にＤＭＥを供給する燃料系統に該当する燃料供給路４と、が設けられている。

燃料タンク１内には、燃料タンク１内に貯留されたＤＭＥを、燃料供給路４を介して燃料噴射装置３に供給する燃料ポンプ５が設けられている。燃料噴射装置３は、燃料タンク１から供給されたＤＭＥを昇圧する高圧ポンプ６と、高圧ポンプ６により昇圧されたＤＭＥを蓄圧するコモンレール７と、コモンレール７に蓄圧されたＤＭＥを、燃焼室２内に噴射供給する燃料噴射弁８と、を含んで構成されている。コモンレール７に供給されたＤＭＥのうち燃料噴射弁８に供給されなかった余剰分のＤＭＥは、燃料戻り路９を通過して燃料タンク１に戻される。

また、燃料供給装置は、添加剤を貯留する添加剤タンク１０と、燃料供給路４を通過するＤＭＥに、添加剤タンク１０に貯留された添加剤を添加する添加装置１１と、を有している。添加剤は、ＤＭＥに添加されることによって、ＤＭＥの潤滑性を向上させる。
添加装置１１は、燃料タンク１と高圧ポンプ６との間の燃料供給路４に介装される中空体に該当する混合器１２と、添加剤を混合器１２内に噴射供給する添加剤噴射装置１３と、ＤＭＥの流量を検出する流量センサ１４と、コントロールユニット１５と、を含んで構成されている。

混合器１２は、燃料供給路４より流路断面積の大きい筒状に形成されている。混合器１２の一端部近傍の周壁１２ａには、ＤＭＥの流入口１２ｂが設けられるともに、他端部にはＤＭＥの流出口１２ｃが設けられている。添加剤噴射装置１３は、混合器１２の一端部近傍の周壁１２ａに、流入口１２ｂと向かい合って設けられる。流量センサ１４は、混合器１２と高圧ポンプ６との間の燃料供給路４に設けられる。コントロールユニット１５は、高圧ポンプ６の作動状態と流量センサ１４により検出されたＤＭＥの流量とに応じて、添加剤噴射装置１３の作動制御を行う。なお、流量センサ１４は、燃料供給路４のいずれの部位に設けてもよい。

添加剤タンク１０内には、添加剤タンク１０に貯留されている添加剤を添加剤噴射装置１３に供給する添加剤ポンプ１６が設けられている。添加剤ポンプ１６は、エンジン作動時に作動する。
ここで、図２を用いて、コントロールユニット１５での添加剤噴射装置１３の制御手順を説明する。まず、コントロールユニット１５は、キースイッチ等の電源スイッチＯＮにて電源が供給され、制御を開始する。

始めにステップ１（図ではＳ１と表記する、以下同様）では、高圧ポンプ６が作動しているか否かを判定し、高圧ポンプ６が作動しているときには、ステップ２に進む。高圧ポンプ６が作動していないときには、ステップ１を繰り返す。
ステップ２では、流量センサ１４からＤＭＥの流量を入力し、このＤＭＥの流量が０より多いときには、ステップ３に進む。ＤＭＥの流量が０であるときには、ステップ１に戻る。

ステップ３では、ステップ２において入力したＤＭＥの流量に対して例えば１０００ｐｐｍの流量の添加剤が混合器１２内に噴射供給されるように、添加剤噴射装置１３の作動を制御する。そして、ステップ２に戻る。
以上のような構成によれば、燃料タンク１に貯留されているＤＭＥは、燃料ポンプ５によって混合器１２に供給される。そして、このＤＭＥは、混合器１２内を通過して、高圧ポンプ６、コモンレール７を介して燃料噴射弁８に供給され、エンジンの燃焼室２内に噴射供給される。このとき、流量センサ１４によって、燃料供給路４を流通するＤＭＥの流量が検出される。そして、このＤＭＥの流量に応じて、添加剤タンク１０に貯留された添加剤が、添加剤噴射装置１３によって混合器１２内に自動的に噴射供給される。これにより、混合器１２を通過するＤＭＥに、その流量に応じて自動的に添加剤が添加されるので、作業者等がＤＭＥに添加剤を添加することなく、ＤＭＥの潤滑性が確保され、燃料噴射弁８や高圧ポンプ６の焼き付きを抑制することができる。更に、混合器１２は、燃料供給路４より流路断面積が大きいので、混合器１２を通過するときのＤＭＥの流速が低下する。これにより、混合器１２内でＤＭＥと添加剤とが混合する時間が増加し、混合器１２内でのＤＭＥと添加剤との混合を促進させることができる。

混合器１２を、燃料タンク１と高圧ポンプ６との間の燃料供給路４に設ける代わりに、図３に示すように、燃料噴射装置３から燃料タンク１に燃料を戻す燃料系統に該当する燃料戻り路９に設けてもよい。これにより、燃料タンク１、高圧ポンプ６、コモンレール７、燃料戻り路９を循環するＤＭＥに添加剤が添加されるので、燃料タンク１内のＤＭＥの潤滑性を向上させることができ、燃料噴射弁８や高圧ポンプ６の焼き付きを抑制することができる。

また、燃料供給路４や燃料戻り路９に介装される添加装置１１は、図４に示すようなベンチュリであってもよい。そして、このベンチュリは、添加剤を吸引し、そこを通過するＤＭＥに添加する。これにより、添加剤噴射装置１３、流量センサ１４及びコントロールユニット１５を使用しなくとも、燃料供給路４や燃料戻り路９を流通するＤＭＥの流量に応じて添加剤を添加させることができる。したがって、燃料供給装置の部品点数を低減し、簡単な構成にすることができる。

なお、本発明は、エンジンの燃料がＤＭＥに限定されるものではなく、潤滑性が充分でないために添加剤を添加する必要のある燃料であれば適用可能である。
また、本発明は、コモンレール７を有しないディーゼルエンジンや、吸気通路内に燃料を噴射供給するようなエンジンにも適用可能である。

本発明の燃料供給装置の実施形態の構成図 コントロールユニットにおける制御手順を示すフローチャート 燃料供給装置の他の実施形態を示す構成図 添加装置の他の実施形態を示す構成図

符号の説明

１ 燃料タンク
２ 燃焼室
３ 燃料噴射装置
４ 燃料供給路
６ 高圧ポンプ
９ 燃料戻り路
１０ 添加剤タンク
１１ 添加装置
１２ 混合器
１３ 添加剤噴射装置
１４ 流量センサ
１５ コントロールユニット

Claims (5)

1. エンジンの燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料の潤滑性を向上させる添加剤を貯留する添加剤タンクと、
   前記エンジンの燃焼室内または吸気通路内に燃料を噴射供給する燃料噴射装置と、
   前記燃料タンクから燃料噴射装置に燃料を供給する燃料系統に、その燃料流量に応じて、前記添加剤タンクに貯留された添加剤を添加する添加装置と、
   を含んで構成されることを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
2. 前記添加装置は、前記燃料タンクに貯留された燃料を昇圧する高圧ポンプの上流に介装されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。
3. エンジンの燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料の潤滑性を向上させる添加剤を貯留する添加剤タンクと、
   前記エンジンの燃焼室内または吸気通路内に燃料を噴射供給する燃料噴射装置と、
   前記燃料噴射装置から燃料タンクに燃料を戻す燃料系統に、その燃料流量に応じて、前記添加剤タンクに貯留された添加剤を添加する添加装置と、
   を含んで構成されることを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
4. 前記添加装置は、
   前記燃料系統に介装され、前記燃料系統より流路断面積の大きい中空体と、
   前記添加剤タンクに貯留された添加剤を前記中空体内に噴射供給する添加剤噴射装置と、
   前記燃料系統を流通する燃料流量を検出する流量センサと、
   前記流量センサにより検出された燃料流量に応じて前記添加剤噴射装置の作動を制御する制御装置と、
   を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの燃料供給装置。
5. 前記添加装置は、前記燃料系統に介装されるベンチュリであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの燃料供給装置。

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