JP2006257934A - エンジン燃料噴射系部の洗浄装置及びその洗浄液 - Google Patents

Abstract

【課題】 大気汚染の問題がなく、しかも黒物を確実に除去できるエンジン燃料噴射系部の洗浄装置を提供する。
【解決手段】 燃料供給ライン２１に接続可能な洗浄用タンク１５を設け、その洗浄用タンク１５内に、燃料と洗浄剤の混合した洗浄液１４を充填し、車両１０のエンジン１１を始動して、上記燃料供給ライン２１に接続された燃料供給ポンプ２０にて洗浄用タンク１５内の洗浄液１４を燃料噴射系３２に供給し、エンジン１１を車両停止状態で運転しながら、燃料噴射系３２のインジェクター３６等を洗浄する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射系の各部品に付着・蓄積した黒物を除去・洗浄するためのエンジン燃料噴射系部の洗浄方法及びその装置並びに洗浄液に関するものである。

従来、ディーゼルエンジン燃料噴射系において、いわゆるデポジットやスラッジと言われるカーボン、異物（鉄系化合物、塩、ゴミなど）からなる黒物が発生・析出し、これが各部品に付着・蓄積する現象が良く知られている。この黒物が多量に付着・蓄積することにより、エンジン性能の低下、燃料噴射の不均一性が起きることが予想される。

この黒物の付着・蓄積の原因は、冬期に燃料中に添加される低温流動性向上剤や、潤滑性向上剤等が原因と考えられており、これらが添加された燃料が、例えば、コモンレールシステムの採用等により高圧条件下で燃料供給ポンプからインジェクターで噴射される間に、外部もしくは燃料供給ポンプ内部にて発生した気泡が燃料供給ポンプ内で断熱圧縮を受けて高温化され、これに伴い燃料中の各種添加剤が、高温化することで熱分解し、新たなデポジットが生成されることが明らかになってきた。ここで生成されるデポジットは従来のカーボンを主体とするデポジットと異なりエステル系化合物を含み粘着性を有し、これがインジェクターのニードル弁などに付着するものと考えられる。

このためエンジン性能低下など不具合がおきる時期は、黒物の蓄積がピークに達する春期に集中し、夏期には起こらない。

この黒物の除去は、エンジンを分解掃除することで完全に除去できるが、時間と手間とコストがかかる問題がある。

そこで、この黒物を洗浄・除去するために、エンジン燃料に添加する洗浄剤が、市販されており、走行運転中にエンジン燃料に添加した洗浄剤で、ニードル弁等に付着した黒物を洗浄・除去するようにしているが、黒物が軽度に付着した程度の場合には洗浄効果が見られるものの、付着の程度が強い場合には、洗浄・除去する性能が充分ではなかった。

この黒物の洗浄・除去に効果のあるものとして、ポリブテンアミンやポリエーテルアミン、Ｎ−アルキル−ピロリドンなどの高分子化合物を洗浄剤として配合したものが提案（特許文献１、２）されている。

国際公開第０１／０８８０６６号パンフレット 特開平７−１８８６８１号公報

ところで、黒物の付着は、車両によっても相違するため、これら洗浄剤は、黒物の付着程度に応じて燃料に添加するのが理想的であるが、実際には黒物がどの程度付着しているのかの確認は困難であり、黒物を有効に除去するために、燃料に対して数１０重量％を加えることが想定される。

しかしながら、これら洗浄剤は、分子中に窒素を含んでおり、多量に添加すると、車両の走行性能に支障を来すと共に、燃焼排ガス中に多量のＮＯｘが発生し、さらに洗浄剤によっては有害な物質が、そのまま大気に放出されるといった新たな問題が発生する。

そこで、本発明の目的は、大気汚染の問題がなく、しかも黒物を確実に除去できるエンジン燃料噴射系部の洗浄装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジン燃料噴射系の各部品に付着した黒物を洗浄除去するエンジン燃料噴射系部の洗浄装置であって、燃料に洗浄剤を混合した洗浄液が充填される洗浄用タンクと、燃料タンクから燃料供給ポンプに至る燃料供給ラインと洗浄用タンクを接続する洗浄液供給ホースと、エンジン噴射系部からリークする燃料を燃料タンクに戻す燃料戻しラインと洗浄用タンク等と接続する洗浄液戻しホースとを備えたことを特徴とするエンジン燃料噴射系部の洗浄装置である。

請求項２の発明は、上記洗浄液戻しホースには、燃料噴射系部からリークする洗浄液中の黒物を除去する容器が透明なフィルターが接続される請求項１記載のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置である。

請求項３の発明は、エンジンの燃料噴射系部は、そのエンジンを制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）を有し、そのＥＣＵに、そのＥＣＵから出力される運転状態を監視して洗浄度合いをチェックするモニタが接続される請求項１又は２記載のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置である。

請求項４の発明は、車両の排気管には、燃焼排ガス中の有害成分を除去する排気装置が接続される請求項１〜３いずれかに記載のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置である。

請求項５の発明は、洗浄液は、脂環式へテロ環状化合物を、燃料に混合・分散させたものである請求項１〜４いずれかに記載のするエンジン燃料噴射系部の洗浄装置である。

請求項６の発明は、脂環式へテロ環状化合物のヘテロ元素が、窒素、酸素から選択されるいずれかまたは両方であるものであり、Ｎ−アルキル−ピロリドン及び／またはジオキサンを主体とするものである請求項５記載のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置である。

請求項７の発明は、燃料が、ガソリンおよび／または軽油である請求項５記載のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置である。

請求項８の発明は、脂環式へテロ環状化合物の燃料中に含まれる割合が、０．０１から３０重量％である請求項５記載のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置である。

エンジン燃料噴射系部に付着・堆積した黒物を確実に簡単に除去できると共に大気中に有害物質を放出することなく洗浄できる。

以下本発明の実施形態を添付図面により説明する。

図１は、一例として車両に取り付ける本発明のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置の概略図を示し、図２は、その要部の詳細図を示したものである。

図１において、１０は、ディーゼルエンジン１１を搭載したトラック等の車両で、その車両１０の燃料タンク１２の近傍に洗浄装置１３を配置する。

この洗浄装置１３は、軽油などの燃料に洗浄剤を混合した洗浄液１４が充填された洗浄用タンク１５と、車両１０のエンジン１１の燃料噴射量等を制御するエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）１６に接続してその運転状態を監視するモニタ１７とからなる。

洗浄用タンク１５には、洗浄液供給ホース１８と洗浄液戻しホース１９とを有し、洗浄運転の際に、燃料タンク１２から燃料供給ポンプ２０（図２参照）に至る燃料供給ライン２１（図２参照）に接続され、洗浄液戻しホース１９は、エンジン噴射系３２（図２参照）からリークする燃料を燃料タンク１２に戻す燃料戻しライン２２（図２参照）に接続されるようになっている。

この洗浄液供給ホース１８は、燃料タンク１２に接続されて燃料供給ライン２１と接続する燃料供給ゴムホース２３を燃料タンク１２から外して、これを洗浄液供給ホース１８として使用しても、別途用意して燃料供給ライン２１に接続するものでもよい。

洗浄液戻しホース１９も同様に燃料タンク１２に接続されて燃料戻しライン２２と接続する燃料戻しゴムホース２４を、燃料タンク１２から外して洗浄液戻しホース１９として使用してもよい。またこの洗浄液戻しホース１９には、エンジン側から洗浄用タンク１５に戻る洗浄液中の黒物などを除去するフィルター２５が接続される。

モニタ１７は、ＥＣＵ１６に予め設けられているエンジン運転状態（燃料噴射量、エンジン回転数など）を出力する端子Ｐ16に、信号取り出しライン２６を介して接続され、運転状態を監視できるようになっている。

車両１０は、フロア等にそのまま停止したままにしてもよいが、前輪２７ｆを車輪止め２８でロックし、後輪２７ｒは空回りローラ２９上に載せて、洗浄中に後輪２８を回転させるようにするのが好ましい。

また、車両１０の排気管３０には、燃焼排ガス中の有害物質を吸着除去する排気装置３１を接続できるようにしておくとよい。

図２は、エンジン燃料噴射部３２の詳細を示したものである。

燃料タンク１２からの燃料Ｆは、燃料供給ゴムホース２３から、吸込側燃料供給ライン２１ｓに接続された燃料フィルタ３３を通して燃料供給ポンプ（Ｓ／Ｐ）２０に吸引され、燃料供給ポンプ２０から、吐出側燃料供給ライン２１ｄを介してコモンレール（Ｃ／Ｒ）３５に導入され、コモンレール３５より、エンジン１１の各気筒に設けたインジェクター（ＩＮＪ）３６より噴射されるようになっている。

また、燃料供給ポンプ２０、コモンレール３５、インジェクター３６に供給された燃料Ｆの一部は、それぞれ燃料戻しライン２２ｐ、２２ｃ、２２ｉよりヘッダ３７を通してまとめられ、燃料戻しライン２２から燃料戻しゴムホース２４を通して燃料タンク１２に戻され、再度循環供給されるようになっている。

ＥＣＵ１６は、燃料供給ポンプ２０、コモンレール３５、インジェクター３６を駆動制御するものであり、そのＥＣＵ１６に燃料噴射量、エンジン回転数などの運転状態を出力するポートＰ16が予め設けられており、このポートＰ16に信号ライン２６を介してモニタ１７を接続することで、エンジンの運転状態が分かるようになっている。

上述したように、異物が付着・堆積する燃料噴射系３２の各部品は、コモンレール３５やインジェクター３６内のニードル弁（図示せず）や燃料戻しライン２２ｃ，２２ｉであり、この中でもニードル弁に黒物が付着・堆積すると、設定した燃料噴射量の通りにニードル弁が作動しなかったり、作動タイミングがずれたり等の種々のトラブルを生じる。

そこで、本発明においては、上述のように洗浄用タンク１５の洗浄液供給ホース１８を燃料供給ライン２１に接続し、洗浄液戻しホース１９を燃料戻しライン２２に接続し、エンジン１１を始動させることで、燃料供給ポンプ２０が駆動されて、洗浄用タンク１５の洗浄液１４が、吸引されてコモンレール３５から各インジェクター３６に供給されて噴射されてエンジン１１が駆動される。

このエンジン１１の運転は、アイドル運転で行ってもよいが、洗浄時間を短くするためには燃料噴射量（洗浄液噴射量）を多くして、実際の走行に近い状態で運転した方がより好ましい。このため、前輪２７ｆを車止め２８で停止状態にし、後輪２７ｒを空回りローラ２９上で回転させることで、燃料噴射系３２に洗浄液１４を多量に送って洗浄するとよい。

洗浄に伴って、コモンレール３５やインジェクター３６のニードル弁に付着した黒物が除去され、一部は、これら部品から剥離して、燃料戻しライン２２ｃ、２２ｉよりヘッダ３４を通してまとめられ、燃料戻しライン２２から洗浄液戻しホース１９を通して洗浄用タンク１５に戻される。

なお、燃料戻しライン２２からの戻り洗浄液１４は、洗浄用タンク１５に戻す代わりに別途回収タンクを設け、その回収タンクで戻り洗浄液１４を回収するようにしてもよい。この場合、洗浄用タンク１５内の洗浄液１４は、洗浄後の洗浄液１４と混ざることがないため、洗浄能力が一定に保たれる効果がある。

洗浄液戻しホース１９に接続されるフィルター２５は、ガラスなどの透明な容器２５ｖ内にフィルタ部材２５ｆが設けられたものからなり、燃料戻しライン２２からの戻り洗浄液１４は、透明な容器２５ｖからフィルタ部材２５ｆを通って洗浄用タンク１５等に戻る。このため、透明な容器２５ｖを通してフィルタ部材２５ｆの汚れ具合を見れば、黒物がどの程度フィルタ部材２５ｆに付着しているかが分かり、その汚れ具合の経時変化を観察すれば、燃料噴射系３２内の黒物の洗浄度合いが分かる。

通常、黒物は、コモンレール３５内に付着していてもエンジン１１の性能には影響がなく、ニードル弁に付着した黒物が問題となる。

そこで、モニタ１７で運転状態を監視し、設定の燃料噴射量となるようにインジェクター３６から燃料が噴射されているかどうかをチェックすることで、ニードル弁に付着した黒物の洗浄度合いがチェックできる。

この場合、車両１０の後輪２７ｒが自由に回転できるため、アクセルペダルの踏込量を変化させ、ＥＣＵ１６での燃料噴射量の設定値と出力軸の回転数の変化やその応答速度などを、モニタ１７を通してチェックすることで、ニードル弁（インジェクター３６）が正常に作動しているかどうかをチェックできる。

この洗浄方法は、車両１０を停止状態で行うため、エンジン１１の駆動性能にかかわらず、洗浄液１４は、エンジン１１が失火しない程度に洗浄剤を燃料に多量に混入することができる。またその結果、燃焼排ガス中に発生したＮＯｘや有害物質は、排気装置３１で除去することができるため、大気を汚染することがない。

さらに、停止状態で洗浄用タンク１５の洗浄液１４を燃料噴射系３２に供給するために、図には示していないが、洗浄液１４を加熱して洗浄効果を向上させるようにしてもよい。

この燃料噴射系３２による洗浄を完了した後は、洗浄用タンク１５の洗浄液供給ホース１８と洗浄液戻しホース１９を外して、燃料供給ライン２１に燃料供給ゴムホース２３を接続し、燃料戻しライン２２に燃料戻しゴムホース２４を接続することで、車両１０は通常に走行可能となる。

なお、洗浄完了後にエンジン噴射系３２内に洗浄液１４が残存するが、その量は僅かであり、そのまま車両１０を走行させても支障がない。この残存洗浄液１４を除去するには、洗浄用タンク１５内の洗浄液１４、あるいは洗浄用タンク１５毎変えて、エンジン１１を運転し、通常の燃料をエンジン噴射系３２に供給し、噴射系３２に残存する洗浄液１４を除去するようにしてもよい。

次に、本発明で用いられる洗浄液１４として軽油やガソリンに混入する洗浄剤について説明する。

洗浄剤としては、ポリブテンアミンやポリエーテルアミンなどの高分子化合物を用いても良いが、特に脂環式へテロ環状化合物が好ましい。

この脂環式へテロ環状化合物は、窒素、酸素から選択されるいずれかまたは両方であり、特にＮ−アルキル−ピロリドン及び／またはジオキサンを主体とするものが好ましい。

窒素、酸素から選択されるいずれかまたは両方である脂環式へテロ環状化合物としては、とくに制限されるものではないが、デポジットやスラッジと呼ばれる黒物に含まれるカーボンに吸着されやすい化合物であればよく、具体的には、次のものが挙げられる。

Ｎ−アルキル−ピロリドン、アルキル−ピロリドン、Ｎ−アルキルピペラジン、アルキルピペラジン、Ｎ−アルキルピペリジン、アルキルピペリジン、ジオキサン、アルキルジオキサン、シクロヘキセンオキサイド、テトラヒドロフランなどが挙げられる。

ここで、アルキル基としては、特に限定されるものではないが、メチル基、エチル基などの低級アルキル基が、工業製品としての入手の容易さから好ましい。これらは、単独でまたは、２種類以上の混合物として用いることもできる。

洗浄液の燃料としては、エンジンの燃焼性の観点からガソリンおよび／または軽油であることが必要である。

これらの燃料は、その性能を維持・向上させるための洗浄剤などの添加剤などが配合されている市販の燃料を用いてもよいが、車両停止状態で洗浄する観点から見れば、添加物を含まない軽油やガソリンを用いるのが好ましい。

脂環式へテロ環状化合物などの洗浄剤を、燃料に混入する割合については、失火しない程度であればよいが、現実的には、３０重量％未満であることが好ましい。

すなわち燃料との相溶性、均一性、分散性の観点から、洗浄組成物の全体に対して、３０重量％以下が好ましい。０．０１〜３０重量％の範囲で添加するのが好ましい。

この割合は、燃料噴射系に付着している黒物の程度によって適宜その割合を変えて用いるのがよい。

混合の方法としては、エンジン燃料とヘテロ元素が窒素、酸素から選択されるいずれかまたは両方である脂環式へテロ環状化合物を単純に撹拌混合すればよく、製造工程上、加熱や超音波照射による混合を加速することもできる。

次に、本発明に用いる洗浄液が、黒物除去にどの程度の洗浄効果があるかを、種々実験した結果を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

なお、実施例中の「部」、「％」とあるのは、特に断りのない限り、重量基準である。

（実施例１）
軽油７０部とＮ−メチル−２−ピロリドン３０部を撹拌混合し、この洗浄液中に黒色油状デポジットが付着したインジェクターのニードル弁を浸漬した。これを超音波を照射を１５分行い、ニードル弁のデポジットの付着除去洗浄状態を目視観察した。

この結果、ニードル弁からデポジットは完全に除去され、金属表面が確認された。

（実施例２）
軽油９０部と１，４−ジオキサン１０部を撹拌混合し、この洗浄液中に黒色油状デポジットが付着したニードル弁を浸漬した。以後実施例１と同様の洗浄処理と観察を行った。

この結果、実施例１と同様に、ニードル弁からデポジットは完全に除去され、金属表面が確認された。

（比較例１）
軽油１００部に黒色油状デポジットが付着したニードル弁を浸漬した。以後実施例１と同様の洗浄処理と観察を行った。

この結果、デポジットは、ほとんど除去されず、一旦ニードル弁に付着した黒物は、軽油下での超音波洗浄だけでは、容易に剥離しないものであることが確認できた。

（比較例２）
市販ディーゼル車専用洗浄剤（呉工業製 「パーフェクトクリーンディーゼル」）１００部に黒色油状デポジットが付着したニードル弁を浸漬した。以後実施例１と同様の洗浄処理と観察を行った
この結果、一部黒物の除去は認められるもののニードル弁の溝に付着した黒物は除去できず、実施例１，２の洗浄液ほど洗浄能力がないことが分かった。

よって、洗浄液に用いる洗浄剤は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，４−ジオキサンなどの脂環式へテロ環状化合物が好ましいことが分かった。

本発明の一実施の形態を示す図である。 図１におけるエンジン燃料噴射系と洗浄装置の接続の詳細を示す図である。

符号の説明

１０ 車両
１１ エンジン
１２ 燃料タンク
１４ 洗浄液
１５ 洗浄用タンク
１８ 洗浄液供給ホース
１９ 洗浄液戻しホース
２０ 燃料供給ポンプ
２１ 燃料供給ライン
２２ 燃料戻しライン
２３ 燃料供給ゴムホース
２４ 燃料戻しゴムホース
３６ インジェクター

Claims (8)

1. エンジン燃料噴射系の各部品に付着した黒物を洗浄除去するエンジン燃料噴射系部の洗浄装置であって、燃料に洗浄剤を混合した洗浄液が充填される洗浄用タンクと、燃料タンクから燃料供給ポンプに至る燃料供給ラインと洗浄用タンクを接続する洗浄液供給ホースと、エンジン噴射系部からリークする燃料を燃料タンクに戻す燃料戻しラインと洗浄用タンク等と接続する洗浄液戻しホースとを備えたことを特徴とするエンジン燃料噴射系部の洗浄装置。
2. 上記洗浄液戻しホースには、燃料噴射系部からリークする洗浄液中の黒物を除去する容器が透明なフィルターが接続される請求項１記載のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置。
3. エンジンの燃料噴射系部は、そのエンジンを制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）を有し、そのＥＣＵに、そのＥＣＵから出力される運転状態を監視して洗浄度合いをチェックするモニタが接続される請求項１又は２記載のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置。
4. 車両の排気管には、燃焼排ガス中の有害成分を除去する排気装置が接続される請求項１〜３いずれかに記載のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置。
5. 洗浄液は、脂環式へテロ環状化合物を、燃料に混合・分散させたものである請求項１〜４いずれかに記載のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置。
6. 脂環式へテロ環状化合物のヘテロ元素が、窒素、酸素から選択されるいずれかまたは両方であるものであり、Ｎ−アルキル−ピロリドン及び／またはジオキサンを主体とするものである請求項５記載のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置。
7. 燃料が、ガソリンおよび／または軽油である請求項５記載のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置。
8. 脂環式へテロ環状化合物の燃料中に含まれる割合が、０．０１から３０重量％である請求項５記載のエンジン燃料噴射系部の洗浄装置。
   

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