JP2006242135A - 軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジン潤滑系等を潤滑し、不純物（汚れ成分、デポジット）が混入することが懸念される燃料を早期に消費し、噴射弁の噴射孔を詰まりや、エンジン潤滑系における摺動摩耗の増加を回避する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、軽油等の燃料を潤滑油として兼用し、オイルパン（３）からエンジン潤滑系（７）及び噴射系（１８）に燃料を供給する。エンジン（１）は、エンジン潤滑系（７）へ供給した燃料をオイルパン（３）へ戻す潤滑系燃料リターン経路（１１）にリフォーマ（１３）を備えている。このリフォーマ（１３）により分離し、捕捉された不純物を含む燃料は暖房用燃焼ヒータ（１５）に供給されて消費される。一方、不純物が除去されたきれいな燃料はオイルパン（３）に戻され、再びエンジン潤滑系（７）及び噴射系（１８）に供給される。
【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、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デポジット等が蓄積されて汚れが生じるため、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、汚れた燃料がエンジン各部１０７へ供給されれば摺動摩耗を増大させるおそれがある。

そこで、本発明は、エンジン潤滑系等を潤滑し、不純物（汚れ成分、デポジット）が混入することが懸念される燃料を早期に消費し、噴射弁の噴射孔を詰まりや、エンジン潤滑系における摺動摩耗の増加を回避する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し、燃料貯留部からエンジン潤滑系及び噴射系に燃料を供給する軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンであって、前記エンジン潤滑系へ供給した燃料を前記燃料貯留部へ戻す潤滑系燃料リターン経路及び／又は前記噴射系からの噴射系リターン燃料を前記燃料貯留部に戻す噴射系燃料リターン経路に配設した不純物分離手段と、当該不純物分離手段により分離した不純物を含む燃料の供給を受ける暖房用燃焼ヒータと、を有することを特徴とする（請求項１）。

従来、車内の暖房用に、燃料を補助的に燃焼させる暖房用燃焼ヒータを備えた車両がある。このような暖房用燃焼ヒータには噴射ポンプ等により燃料が供給されるが、噴射系に含まれ、筒内へ噴射するための噴射弁とは異なり微細な孔を通じて噴射されるものではない。すなわち、多少、デポジット等の不純物（汚れ成分）が含まれている燃料であっても暖房用燃焼ヒータへの供給に際し、問題は生じない。そこで、本発明では、軽油等の燃料を潤滑油として兼用することによって不純物を含むこととなった燃料を積極的に暖房用燃焼ヒータへ供給し、消費するようにした。このような構成とすることにより、不純物が分離された燃料を再び噴射系やエンジン潤滑系に供給することができる。この結果、噴射系やエンジン潤滑系に不純物が混入した燃料が供給されることによる不都合を解消することができる。

ここで、前記不純物分離手段は、エンジンオイル内の不純物が帯電することを利用して電圧が印加された電極間に燃料を流通させて不純物を捕捉、分離するもの（静電浄油装置）や、燃料の蒸留、凝縮を利用して分離するもの、単なるフィルタ等、不純物を分離できるものであれば、どのような形式のものであってもよい。

なお、本発明における前記燃料貯留部は、燃料タンク、エンジンブロックの下部に装着するオイルパン、このオイルパンに代えて設置される別体のオイルタンク等を含む概念である。従って、燃料タンクとオイルパンが連通し、オイルパンから前記噴射系やエンジン潤滑系に燃料が供給される等の構成は任意である。また、噴射系リターン燃料等が戻る場所もオイルタンクとしたり、オイルパンとしたりすることができる。要は、噴射系やエンジン潤滑系に供給されて不純物を含んでいるおそれのある燃料を流通させる不純物分離手段を備えており、当該不純物分離手段に流通させて不純物を捕捉した燃料を暖房用燃焼ヒータへ供給するようになってさえいれば、その他の配管はどのような構成となっていてもよい。従って、不純物分離手段に流通させて不純物を捕捉した後のきれいな燃料は、オイルパン、オイルタンク、燃料タンク等、その他の配管の途中に戻すように構成することは自由である。

このような軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンでは、前記暖房用燃焼ヒータから排出した排出ガスは、触媒により浄化された後に外部に排出される構成とすることが望ましい（請求項２）。本発明は、前記のように不純物を含んだ燃料を暖房用燃焼ヒータで消費する構成としているが、燃料が燃焼することによる汚染物質の生成が懸念される。そこで、暖房用燃焼ヒータから排出した排出ガスを触媒により浄化した後に外部に排出するようにすれば、環境への影響を軽減することができる。このような触媒は、暖房用燃焼ヒータから排出した排出ガス専用のものとしてもよいし、筒内で燃焼した後の排気ガスを浄化するための通常の車両が備えている触媒を利用してもよい。

本発明によれば、エンジン潤滑系へ供給した燃料を前記燃料貯留部へ戻す潤滑系燃料リターン経路及び／又は前記噴射系からの噴射系リターン燃料を前記燃料貯留部に戻す噴射系燃料リターン経路に配設した不純物分離手段と、当該不純物分離手段により分離した不純物を含む燃料の供給を受ける暖房用燃焼ヒータとを有する構成とし、不純物を含んだ燃料は暖房用燃焼ヒータで消費し、不純物が分離されたきれいな燃料を噴射系やエンジン潤滑系に再度供給するようにしたので筒内へ燃料を噴射する噴射弁の詰まりを回避し、エンジン潤滑部における摺動摩耗を低減することができる。

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とは燃料供給経路４によって連通している。この燃料供給経路４にはセジメンタ５、電動供給ポンプ６が配設されており、この電動供給ポンプ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。ここで、オイルパン３は、シリンダブロックの下部に一体的に設けられたものを指すが、別置きのオイルタンクであってもよい。なお、このように燃料供給経路４により連通した燃料タンク２及びオイルパン３が本発明における燃料貯留部に相当する。

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のシリンダヘッド周りやクランク軸周りなど、従来のエンジンにおいてエンジンオイルの供給を受ける箇所を指す。

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へ戻す潤滑系燃料リターン経路１１を有している。この潤滑系燃料リターン経路１１には、セジメンタ１２、リフォーマ１３が配設されている。このリフォーマ１３は、本発明における不純物分離手段に相当するものであり、燃料中の不純物が帯電することを利用した静電浄油装置である。このリフォーマ１３の原理を、図２を用いて説明する。リフォーマ１３は、プラス電極１３ａとマイナス電極１３ｂとを備えており、両者の間に不純物を含んだ燃料（潤滑系リターン燃料）を流通させるようになっている。エンジンオイルに含まれる不純物はプラスかマイナスにいずれかに帯電しており、図に示すようにプラス電極１３ａ、マイナス電極１３ｂ間に電圧を印可することにより帯電した電荷に応じていずれかの電極に引き寄せられて捕捉される。このように不純物が捕捉され、きれいになった燃料はオイルパン３へ戻される。
なお、セジメンタ１２は、リフォーマ１３に供給される燃料の水分を除去して、リフォーマ１３における不純物分離の効果を向上させている。

このようなリフォーマ１３は、流路の切替手段を備えると共に、第一噴射ポンプ１４が接続されており、電圧の印加を中断することによってプラス電極１３ａ、マイナス電極１３ｂから剥離した不純物を含んだ燃料を暖房用燃焼ヒータ１５へ供給するようになっている。このようにして供給された不純物を含む燃料は暖房用燃焼ヒータ１５で燃焼され、これにより得られた熱は車内の暖房用に利用される。

このような暖房用燃焼ヒータ１５は、燃焼により生じた排出ガスを浄化すべく、触媒１６と接続されている。この触媒１６は、エンジン１の排気系１７に接続されたものである。すなわち、本実施例のエンジン１では、通常のエンジンが備える排気浄化のための触媒１６を共用した構成となっている。このように触媒１６を共用する構成とすることにより、触媒１６の早期昇温を図ることができ、触媒１６による排気浄化の機能を高めることができる。

エンジン１は、さらに、筒内へ燃料を噴射する噴射系１８へ燃料を供給する噴射系燃料供給経路１９を有している。この噴射系燃料供給経路１９には、フィルタ２０、１０ＭＰａ以上の高圧で燃料を圧送可能な第二噴射ポンプ２１が配設されており、第二噴射ポンプ２１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１８へ供給している。

また、エンジン１は噴射系燃料供給経路１９を通じて噴射系１８へ供給された後の噴射系リターン燃料を燃料タンク２へ戻す噴射系燃料リターン経路２２を有している。なお、噴射系リターン燃料とは、第一噴射ポンプ２１に一体的に設けられた供給ポンプ（低圧ポンプ）、コモンレールおよび燃料噴射弁（いずれも図示せず）の各々から戻されるリターン燃料を指す。

以上のように構成されるエンジン１では、オイルパン３内の燃料がエンジン潤滑系７、噴射系１８へ供給される。ここで、特に汚れ易いエンジン潤滑系７に供給された燃料が潤滑系リターン燃料としてオイルパン３内へ戻されるが、この潤滑系リターン燃料はリフォーマ１３により不純物が除去されているので、再びエンジン潤滑系７、噴射系１８へ供給されてもエンジン潤滑系７における摺動摩耗増加や、噴射系１８における噴射弁の噴射孔の詰まり等を誘発するおそれを軽減することができる。

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。例えば、上記実施例では噴射系リターン燃料のみリフォーマ１３で処理しているが、噴射系１８からの噴射系リターン燃料をリフォーマ１３で処理するようにしてもよい。

実施例の軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンの概略構成を示した説明図である。 リフォーマの原理を説明する説明図である。 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 エンジン
２ 燃料タンク
３ オイルパン
４ 燃料供給経路
５、１２ セジメンタ
６ 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、２０ フィルタ
１０ 潤滑ポンプ
１１ 潤滑系リターン経路
１３ リフォーマ
１４ 第一噴射ポンプ
１５ 暖房用燃焼ヒータ
１６ 触媒
１７ 排気系
１８ 噴射系
１９ 噴射系燃料供給経路
２１ 第二噴射ポンプ
２２ 噴射系燃料リターン経路

Claims (2)

1. 軽油等の燃料を潤滑油として兼用し、燃料貯留部からエンジン潤滑系及び噴射系に燃料を供給する軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンであって、
   前記エンジン潤滑系へ供給した燃料を前記燃料貯留部へ戻す潤滑系燃料リターン経路及び／又は前記噴射系からの噴射系リターン燃料を前記燃料貯留部に戻す噴射系燃料リターン経路に配設した不純物分離手段と、
   当該不純物分離手段により分離した不純物を含む燃料の供給を受ける暖房用燃焼ヒータと、
   を有することを特徴とした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、
   前記暖房用燃焼ヒータから排出した排出ガスは、触媒により浄化された後に外部に排出される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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