JP2006274997A - Fuel supply device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、潤滑性を向上させる添加剤が添加されたジメチルエーテル(以下DMEという)等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)に関し、特に燃料系統に残留する添加剤を除去する技術に関する。 The present invention relates to an engine fuel supply device (hereinafter referred to as a fuel supply device) using dimethyl ether (hereinafter referred to as DME) or the like to which an additive for improving lubricity is added as a fuel, and more particularly to an additive remaining in a fuel system. It relates to the technology to be removed.
DMEは、常温常圧では気体であるが、エンジンの燃料として用いられる場合には、加圧されて液化した状態で燃料タンクに貯留され、液体状態のままエンジンに供給される場合がある。ところが、DMEは液体状態であっても潤滑性が充分でないので、潤滑性を向上させる添加剤を添加させておく必要がある。
また、DMEは軽油等の液体燃料に比べて粘性が低いので、エンジン停止時に、燃料系統に残留したDMEが、例えば燃料噴射弁で遮断されずにエンジンの燃焼室に漏れる恐れがある。そこで、特開2003−56393号公報(特許文献1)に記載されているように、エンジン停止時に燃料系統に残留するDMEを回収し、燃料タンクに戻す回収装置を有するものが提案されている。
Further, since DME has a lower viscosity than liquid fuel such as light oil, when the engine is stopped, DME remaining in the fuel system may leak into the combustion chamber of the engine without being shut off by the fuel injection valve, for example. Therefore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-56393 (Patent Document 1), a device having a recovery device that recovers DME remaining in the fuel system when the engine is stopped and returns it to the fuel tank has been proposed.
しかしながら、このような回収装置を適用したエンジンでは、エンジン停止時に燃料系統からDMEを回収すると、DMEはその圧力が低下して気化する場合がある。更に、このようにDMEが気化したときに添加剤が気化せずに液体状態のままである場合には、この添加剤が燃料系統に残留してしまう恐れがある。そして、このように燃料系統に添加剤が残留すると、燃料系統に設けられているフィルタが目詰まりしたり、エンジンを再始動させたときにエンジンに供給されるDMEに含まれる添加剤の濃度が必要以上に増加して、燃焼に影響を及ぼしたりする恐れがある。 However, in an engine to which such a recovery device is applied, when DME is recovered from the fuel system when the engine is stopped, the pressure of DME may decrease and vaporize. Furthermore, if the additive does not vaporize and remains in a liquid state when DME is vaporized in this way, the additive may remain in the fuel system. When the additive remains in the fuel system in this way, the filter provided in the fuel system is clogged or the concentration of the additive contained in the DME supplied to the engine when the engine is restarted is reduced. It may increase more than necessary and affect combustion.
本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、エンジン停止時に、添加剤が添加されていない燃料によって燃料系統を洗浄することにより、燃料系統に残留した添加剤を除去し、燃料系統に設けられているフィルタの目詰まりや燃焼への影響を抑制することを目的とする。 In view of the conventional problems as described above, the present invention removes the additive remaining in the fuel system by washing the fuel system with fuel to which no additive is added when the engine is stopped, and is provided in the fuel system. It aims at suppressing the clogging of the filter currently used and the influence on combustion.
このため、請求項1記載の発明は、潤滑性を向上させる添加剤が添加された燃料を貯留する主燃料タンクと、主燃料タンクからエンジンに燃料を供給する燃料系統に残留する燃料を、エンジンが停止したときに回収する回収装置と、回収装置により燃料系統から燃料を回収しているときに、添加剤が添加されていない燃料を燃料系統に所定時間供給する補助燃料供給装置と、を含んでエンジンの燃料供給装置を構成することを特徴とする。
For this reason, the invention according to
請求項2記載の発明では、補助燃料供給装置は、添加剤が添加されていない燃料を貯留する補助燃料タンクと、補助燃料タンクから補助燃料供給路を介して燃料系統に燃料を供給する補助燃料ポンプと、補助燃料供給路を開閉する第1の開閉弁と、回収装置により燃料系統から燃料を回収しているときに、第1の開閉弁を開弁させるとともに補助燃料ポンプを所定時間作動させる補助燃料供給制御手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
In the invention according to
請求項3記載の発明では、主燃料タンクに貯留されている燃料と補助燃料タンクに貯留されている燃料とのいずれか一方が燃料系統に供給されるように流路を切り換える流路切換弁と、エンジンが作動しているときには、主燃料タンクに貯留されている燃料が燃料系統に供給されるように流路切換弁の作動を制御する一方、補助燃料ポンプが作動しているときには、補助燃料タンクに貯留されている燃料が燃料系統に供給されるように流路切換弁の作動を制御する流路切換弁制御手段と、を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a flow path switching valve for switching the flow path so that any one of the fuel stored in the main fuel tank and the fuel stored in the auxiliary fuel tank is supplied to the fuel system. When the engine is operating, the operation of the flow path switching valve is controlled so that the fuel stored in the main fuel tank is supplied to the fuel system, while when the auxiliary fuel pump is operating, the auxiliary fuel And a flow path switching valve control means for controlling the operation of the flow path switching valve so that the fuel stored in the tank is supplied to the fuel system.
請求項4記載の発明では、補助燃料供給路と燃料系統との接続部の上流側の燃料系統に、主燃料タンクから接続部に向かって燃料が流通するときのみ開弁する逆止弁が設けられたことを特徴とする。
請求項5記載の発明では、燃料は液化ガス燃料であるとともに、回収装置は、燃料系統から回収した燃料を貯留する回収タンクと、燃料系統から回収タンクに燃料を排出する排出路を開閉する第2の開閉弁と、回収タンクに貯留された燃料を加圧し、主燃料タンクに供給する加圧ポンプと、エンジンが停止したときに、第2の開閉弁を開弁させる開閉弁制御手段と、補助燃料供給装置により燃料が供給された後に、加圧ポンプを作動させるポンプ制御手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
In the invention according to
In the invention according to
請求項1記載の発明によれば、エンジンが停止したときに燃料系統に残留する燃料が回収されるので、燃料系統内で燃料が気化してもエンジンの燃焼室や吸気通路内に漏れることが抑制される。また、燃料が回収されているときに、添加剤が添加されていない燃料が燃料系統に供給されるので、燃料系統に添加剤が残留していても、この燃料とともに燃料系統から排出される。これにより、添加剤が添加されていない燃料によって燃料系統が洗浄されて、燃料系統から添加剤が除去されるので、燃料系統に設けられているフィルタが目詰まりし難くなる。更に、その後エンジンを再始動させたときに、エンジンに供給される燃料中の添加剤の濃度が必要以上に増加することなく、燃焼への影響を抑制できる。 According to the first aspect of the present invention, since the fuel remaining in the fuel system is recovered when the engine is stopped, even if the fuel is vaporized in the fuel system, it may leak into the combustion chamber or the intake passage of the engine. It is suppressed. Further, when the fuel is recovered, the fuel to which no additive is added is supplied to the fuel system, so that even if the additive remains in the fuel system, it is discharged from the fuel system together with this fuel. As a result, the fuel system is washed with the fuel to which no additive is added, and the additive is removed from the fuel system, so that the filter provided in the fuel system is less likely to be clogged. Furthermore, when the engine is restarted thereafter, the concentration of the additive in the fuel supplied to the engine does not increase more than necessary, and the influence on combustion can be suppressed.
請求項2記載の発明によれば、回収装置により燃料系統から燃料を回収しているときに、第1の開閉弁が開弁するとともに補助燃料ポンプが所定時間作動するので、添加剤が添加されていない燃料を補助燃料タンクから補助燃料供給路を介して燃料系統に供給することができる。
請求項3記載の発明によれば、エンジンが作動しているときには、主燃料タンクから燃料系統に、添加剤が添加された燃料を供給することができる。
According to the second aspect of the present invention, when the fuel is recovered from the fuel system by the recovery device, the first on-off valve opens and the auxiliary fuel pump operates for a predetermined time, so that the additive is added. It is possible to supply unfueled fuel from the auxiliary fuel tank to the fuel system via the auxiliary fuel supply path.
According to the third aspect of the present invention, when the engine is operating, the fuel added with the additive can be supplied from the main fuel tank to the fuel system.
一方、エンジンが停止して補助燃料ポンプが作動したときには、補助燃料タンクから補助燃料供給路を介して燃料系統に、添加剤が添加されていない燃料を供給することができる。
請求項4記載の発明によれば、補助燃料供給路から主燃料タンクへの燃料の逆流を防止できる。特に、逆止弁により機械的に流路切換弁の機能が発揮されるので、流路切換弁を省くことが可能となり、構成の簡略化を通してコストダウン等を図ることができる。
On the other hand, when the engine is stopped and the auxiliary fuel pump is operated, fuel to which no additive is added can be supplied from the auxiliary fuel tank to the fuel system via the auxiliary fuel supply path.
According to the fourth aspect of the present invention, the backflow of fuel from the auxiliary fuel supply path to the main fuel tank can be prevented. In particular, since the function of the flow path switching valve is mechanically exhibited by the check valve, the flow path switching valve can be omitted, and the cost can be reduced through simplification of the configuration.
請求項5記載の発明によれば、エンジンが停止したときに、第2の開閉弁が開弁するので、燃料系統から排出路を介して液化ガス燃料を回収タンクに回収することができる。そして、回収タンクに回収された液化ガス燃料は、加圧ポンプにより加圧され主燃料タンクに供給される。これにより、この液化ガス燃料が回収タンク内で気化していても、加圧ポンプの吐出圧を適宜設定することにより、その液化ガス燃料を再液化して、エンジンの燃料として利用することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when the engine is stopped, the second on-off valve is opened, so that the liquefied gas fuel can be recovered from the fuel system through the discharge path to the recovery tank. The liquefied gas fuel recovered in the recovery tank is pressurized by a pressurizing pump and supplied to the main fuel tank. Thus, even if the liquefied gas fuel is vaporized in the recovery tank, the liquefied gas fuel can be re-liquefied and used as engine fuel by appropriately setting the discharge pressure of the pressurizing pump. .
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、液体状態のDMEを貯留する主燃料タンク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弁3と、主燃料タンク1から燃料噴射弁3にDMEを供給する燃料供給路4と、が設けられている。主燃料タンク1に貯留されるDMEには、潤滑性を向上させる添加剤が添加されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a fuel supply apparatus constructed by applying the present invention to a common rail diesel engine using DME as a fuel.
The fuel supply device includes a
主燃料タンク1には、その内部に貯留されたDMEを燃料供給路4に排出する主燃料ポンプ5が設けられている。燃料供給路4には、主燃料タンク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、が介装されている。高圧ポンプ6は、エンジンの作動に伴って作動する一方、停止時には、その吸入口と吐出口とが連通するようになっている。なお、燃料供給路4、高圧ポンプ6、コモンレール7及び燃料噴射弁3は、主燃料タンク1からエンジンに燃料を供給する燃料系統に該当する。
The
また、燃料供給装置には、コモンレール7等の燃料系統に残留するDMEを回収し、主燃料タンク1に戻す回収装置9と、添加剤が添加されていないDMEを燃料供給路4に供給する補助燃料供給装置10と、が設けられている。
回収装置9は、コモンレール7からDMEを排出する排出路に該当するパージ路11と、パージ路11により排出されたDMEを貯留するパージタンク12と、パージ路11を開閉する第2の開閉弁に該当するパージ制御弁13と、パージタンク12に貯留されたDMEを加圧して主燃料タンク1に供給する加圧ポンプ14と、を含んで構成されている。加圧ポンプ14の吐出圧は、気体状態のDMEを液化できるように設定されている。なお、パージタンク12は、燃料系統から回収したDMEを貯留する回収タンクに該当する。
In addition, the fuel supply device collects DME remaining in the fuel system such as the
The recovery device 9 includes a
補助燃料供給装置10は、添加剤が添加されていないDMEを貯留する補助燃料タンク15と、補助燃料タンク15から補助燃料供給路16を介して、添加剤が添加されていないDMEを燃料供給路4に供給する補助燃料ポンプ17と、補助燃料供給路16を開閉する第1の開閉弁に該当するラインフラッシングバルブ18と、を含んで構成される。また、燃料供給路4と補助燃料供給路16との接続部には三方弁19が設けられている。燃料供給路4は、三方弁19を境にして上流側燃料供給路4aと下流側燃料供給路4bとに分割される。三方弁19は、上流側燃料供給路4a及び補助燃料供給路16のいずれか一方と下流側燃料供給路4bとが連通するように流路を切り換える。即ち、三方弁19は、主燃料タンク1に貯留されているDMEと、補助燃料タンク15に貯留されているDMEと、のいずれか一方が下流側燃料供給路4bに供給されるように流路を切り換える流路切換弁に該当する。なお、三方弁19は、その非作動時には上流側燃料供給路4aと下流側燃料供給路4bとを連通する。
The auxiliary
更に、燃料供給装置には、コモンレール7内の圧力Pcを検出する圧力センサ20と、パージタンク12内の圧力Ppを検出する圧力センサ21と、コントロールユニット22と、が設けられている。コントロールユニット22は、圧力センサ20により検出した圧力Pcと、圧力センサ21により検出した圧力Ppと、エンジンの運転状態と、に応じて、主燃料ポンプ5、補助燃料ポンプ17、ラインフラッシングバルブ18、三方弁19、パージ制御弁13及び加圧ポンプ14の作動を制御する。
Further, the fuel supply device is provided with a
ここで、図2を用いて、コントロールユニット22での制御手順を説明する。
まず、コントロールユニット22は、エンジンが停止したときに、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、主燃料ポンプ5の作動を停止させる。
ステップ2では、パージ制御弁13を開弁させる。なお、ステップ2は、開閉弁制御手段に該当する。
Here, the control procedure in the
First, the
First, in step 1 (denoted as S1 in the figure, the same applies hereinafter), the operation of the
In
ステップ3では、圧力センサ20により検出した圧力Pcが所定圧力P1以下となったか否かを判定する。圧力Pcが所定圧力P1以下であるときにはステップ4に進む。圧力Pcが所定圧力P1より大きいときには、ステップ3を繰り返す。なお、所定圧力P1は、パージ制御弁13が開弁することによって燃料系統内の圧力とパージタンク12内の圧力とが平衡状態となった場合のその圧力より若干大きな値に設定すればよい。
In
ステップ4では、補助燃料供給路16と下流側燃料供給路4bとが連通するように三方弁19を作動させる。なお、ステップ4は、流路切換弁制御手段に該当する。
ステップ5では、ラインフラッシングバルブ18を開弁させる。
ステップ6では、補助燃料ポンプ17を作動させる。
ステップ7では、ステップ6において補助燃料ポンプ17の作動が開始してからの経過時間Thが所定時間T1以上となったか否かを判定する。経過時間Thが所定時間T1以上であるときには、ステップ8に進む。経過時間Thが所定時間T1より少ないときには、ステップ7を繰り返す。なお、所定時間T1は、燃料系統に溜まっている添加剤が補助燃料タンク15からのDMEによって充分に洗浄されるような時間に設定すればよい。
In
In
In
In
ステップ8では、補助燃料ポンプ17を停止させる。
ステップ9では、ラインフラッシングバルブ18を閉弁させる。なお、ステップ5からステップ9までの一連の処理は、補助燃料供給制御手段に該当する。
ステップ10では、パージ制御弁13を閉弁させる。
ステップ11では、加圧ポンプ14を作動させる。
In
In step 9, the
In
In
ステップ12では、圧力センサ21により検出した圧力Ppが所定圧力P2以下となったか否かを判定する。圧力Ppが所定圧力P2以下であるときにはステップ13に進む。圧力Ppが所定圧力P2より大きいときには、ステップ12を繰り返す。なお、所定圧力P2は、パージ制御弁13が次回開弁したときに、燃料系統に残留するDMEがパージタンク12内に充分に回収されるように、極力低い値が望ましい。
In
ステップ13では、加圧ポンプ14の作動を停止させる。なお、ステップ11からステップ13までの一連の制御は、ポンプ制御手段に該当する。
以上のような構成によれば、エンジン作動時には、図3(A)に示すように、主燃料タンク1内のDMEが、主燃料ポンプ5、三方弁19、高圧ポンプ6、コモンレール7を介して、燃料噴射弁3に供給される。
In
According to the above configuration, when the engine is operating, as shown in FIG. 3A, the DME in the
その後、エンジンが停止したときには、まず、高圧ポンプ6及び主燃料ポンプ5が停止するとともにパージ制御弁13が開弁するので、同図(B)に示すように、コモンレール7等の燃料系統に残留しているDMEがパージタンク12に回収される。
そして、コモンレール7内の圧力が低下したら、同図(C)に示すように、補助燃料供給路16と下流側燃料供給路4bとが連通するように三方弁19が作動するとともにラインフラッシングバルブ18が開弁し、補助燃料ポンプ17が所定時間作動する。これにより、燃料供給路4に、添加剤が添加されていないDMEが供給される。このDMEは、高圧ポンプ6、コモンレール7を通過してパージタンク12に回収される。したがって、添加剤が添加されていない燃料によってコモンレール7等の燃料系統が洗浄されるので、燃料系統に添加剤が残留していても燃料系統から除去することができる。これにより、燃料系統に設けられているフィルタが目詰りに難くなるとともに、エンジンを再始動させたときに、エンジンに供給されるDME中の添加剤の濃度が必要以上に増加することなく、燃焼への影響を抑制できる。
Thereafter, when the engine is stopped, first, the
When the pressure in the
そして、補助燃料ポンプ17が所定時間作動した後には、パージ制御弁13が閉弁し、加圧ポンプ14が作動するので、同図(D)に示すように、パージタンク12内のDMEが主燃料タンク1に供給される。このとき、パージタンク12内のDMEが気体状態であっても、加圧ポンプ14により加圧されて液化するので、パージタンク12に回収されたDMEをエンジンの燃料として使用することができる。
After the
なお、コントロールユニット22での制御手順におけるステップ3にて、パージ制御弁13が開弁してから所定時間T2経過後にステップ4に進むようにしてもよい。この所定時間T2は、コモンレール7内の圧力Pcが確実に所定圧力P1以下となるような時間であればよい。
燃料供給路4と補助燃料供給路16との接続部に三方弁19を設ける代わりに、図4に示すように、上流側燃料供給路4aに逆止弁23を設けてもよい。この逆止弁23は、主燃料タンク1から接続部に向かってDMEが流通するときのみ開弁する。逆止弁23により機械的に三方弁19の機能が発揮されるので、このように三方弁19を省くことが可能となり、構成の簡略化を通してコストダウン等を図ることができる。また、この三方弁19と逆止弁23とを両方設けてもよい。
In
Instead of providing the three-
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が添加されてい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。
The present invention is not limited to DME as the fuel for the engine, but can be applied to any fuel to which an additive has been added due to insufficient lubricity.
The present invention is also applicable to diesel engines that do not have the
1 主燃料タンク
3 燃料噴射装置
4 燃料供給路
9 回収装置
10 補助燃料供給装置
11 パージ路
12 パージタンク
13 パージ制御弁
14 加圧ポンプ
15 補助燃料タンク
16 補助燃料供給路
17 補助燃料ポンプ
18 ラインフラッシングバルブ
19 三方弁
22 コントロールユニット
23 逆止弁
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記主燃料タンクからエンジンに燃料を供給する燃料系統に残留する燃料を、前記エンジンが停止したときに回収する回収装置と、
前記回収装置により前記燃料系統から燃料を回収しているときに、前記添加剤が添加されていない燃料を前記燃料系統に所定時間供給する補助燃料供給装置と、
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。 A main fuel tank for storing fuel to which an additive for improving lubricity is added;
A recovery device that recovers fuel remaining in a fuel system that supplies fuel from the main fuel tank to the engine when the engine stops;
An auxiliary fuel supply device that supplies fuel to which the additive is not added to the fuel system for a predetermined time when fuel is recovered from the fuel system by the recovery device;
An engine fuel supply apparatus comprising:
前記添加剤が添加されていない燃料を貯留する補助燃料タンクと、
前記補助燃料タンクから補助燃料供給路を介して前記燃料系統に燃料を供給する補助燃料ポンプと、
前記補助燃料供給路を開閉する第1の開閉弁と、
前記回収装置により前記燃料系統から燃料を回収しているときに、前記第1の開閉弁を開弁させるとともに前記補助燃料ポンプを所定時間作動させる補助燃料供給制御手段と、
を含んで構成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。 The auxiliary fuel supply device includes:
An auxiliary fuel tank for storing fuel to which the additive is not added; and
An auxiliary fuel pump for supplying fuel to the fuel system from the auxiliary fuel tank via an auxiliary fuel supply path;
A first on-off valve for opening and closing the auxiliary fuel supply path;
Auxiliary fuel supply control means for opening the first on-off valve and operating the auxiliary fuel pump for a predetermined time when recovering fuel from the fuel system by the recovery device;
The fuel supply device for an engine according to claim 1, comprising:
前記エンジンが作動しているときには、前記主燃料タンクに貯留されている燃料が前記燃料系統に供給されるように前記流路切換弁の作動を制御する一方、前記補助燃料ポンプが作動しているときには、前記補助燃料タンクに貯留されている燃料が前記燃料系統に供給されるように前記流路切換弁の作動を制御する流路切換弁制御手段と、
を有することを特徴とする請求項2に記載のエンジンの燃料供給装置。 A flow path switching valve that switches the flow path so that either the fuel stored in the main fuel tank or the fuel stored in the auxiliary fuel tank is supplied to the fuel system;
When the engine is operating, the operation of the flow path switching valve is controlled so that the fuel stored in the main fuel tank is supplied to the fuel system, while the auxiliary fuel pump is operating Sometimes, the flow path switching valve control means for controlling the operation of the flow path switching valve so that the fuel stored in the auxiliary fuel tank is supplied to the fuel system,
The fuel supply device for an engine according to claim 2, comprising:
前記回収装置は、
前記燃料系統から回収した燃料を貯留する回収タンクと、
前記燃料系統から前記回収タンクに燃料を排出する排出路を開閉する第2の開閉弁と、
前記回収タンクに貯留された燃料を加圧し、前記主燃料タンクに供給する加圧ポンプと、
前記エンジンが停止したときに、前記第2の開閉弁を開弁させる開閉弁制御手段と、
前記補助燃料供給装置により燃料が供給された後に、前記加圧ポンプを作動させるポンプ制御手段と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載のエンジンの燃料供給装置。 The fuel is a liquefied gas fuel;
The recovery device is
A recovery tank for storing fuel recovered from the fuel system;
A second on-off valve for opening and closing a discharge path for discharging fuel from the fuel system to the recovery tank;
A pressurizing pump that pressurizes the fuel stored in the recovery tank and supplies the pressurized fuel to the main fuel tank;
On-off valve control means for opening the second on-off valve when the engine is stopped;
Pump control means for operating the pressurizing pump after fuel is supplied by the auxiliary fuel supply device;
5. The engine fuel supply device according to claim 1, comprising:
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