JP2007113499A - オイルタンク油量制御装置及び軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジン - Google Patents

オイルタンク油量制御装置及び軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジン Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、タンク内の燃料量が過剰な状態となったときであっても瞬時に燃料レベルを低下させ、このような状態を解消することのできるオイルタンク油量制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】オイルタンク油量制御装置は、潤滑ポンプによりオイルタンク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、噴射ポンプによりオイルタンクから噴射系へ燃料を供給する噴射系燃料供給経路、噴射系燃料供給経路に供給した後の噴射系リターン燃料を燃料タンクへ戻す噴射系燃料リターン経路を備えたエンジンに装着される。オイルタンク油量制御装置は、噴射系をバイパスするバイパス経路、このバイパス経路への燃料の流入を制御する開閉弁、オイルタンク内の油量を検知するオイルレベルセンサを備え、その検出値に基づいて開閉弁の開閉制御を行う開閉弁制御手段を備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、軽油等の燃料を潤滑剤として兼用する軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンへ供給される燃料を貯留するオイルタンク内の油量を制御するオイルタンク油量制御装置及び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6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(オイルタンク)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。
すなわち、このような燃料潤滑式ディーゼルエンジン100は、供給ポンプ105により燃料を一旦燃料タンク101からリザーバタンク102へ供給し、その燃料をリザーバタンク102からエンジン各部107、噴射系114へ供給する構成となっている。
実開昭60−194112号公報
しかしながら、前記軽油潤滑式ディーゼルエンジン100のように、燃料タンクから一旦他のタンクへ供給した燃料を噴射系へ供給する構成は、一旦エンジン各部や噴射系に供給された後のリターン燃料による燃料の汚染、温度上昇を回避する上で有効であるが、その一方で、以下のような不都合が生じるおそれがある。まず、このようなエンジンの給油は燃料タンクへの燃料補給という形で行われる。また、他のタンク内の燃料量は潤滑油がエンジン内の各摺動部に行き渡らなくなることに起因するエンジンの焼き付きを防止するために適正な燃料量を保っておく必要があり、他のタンク内の燃料量を適正に保つためには供給ポンプの駆動制御を行うことが考えられる。ここで、供給ポンプの駆動制御は、他のタンクに装着したオイルレベルセンサからその検出値を得て、他のタンク内の燃料量が適正となるように行われる。
ところが、傾斜地に位置している等、車両が傾いた状態となっていたり、エンジン始動直後に燃料リターンが遅れたりすることによりオイルレベルセンサの検出が正確でない場合が想定される。このようにオイルレベルセンサの検出が正確でない場合に供給ポンプの駆動制御が行われると、他のタンク内の燃料量が適正量を越えてしまうことがある。
他のタンク内の燃料量が適正量を越えてしまった場合に、エンジン回転数が高い状態であれば順次噴射系で消費されるため、徐々に適正量に近づく。
しかし、エンジンの無噴射状態や低噴射状態が継続するとタンク内の燃料がなかなか消費されずタンク内の燃料量過多の状態が解消され難い。タンク内の燃料量が多い状態は、例えばタンクがシリンダブロックの下側に装着されるオイルパン形式である場合にはクランクシャフトが油面に浸ってしまい撹拌による回転抵抗が増したり、燃料を泡立たせ、エア混入の原因となったりする。
そこで、本発明は、タンク内の燃料量が過剰な状態となったときであっても瞬時に燃料レベルを低下させ、このような状態を解消することのできるオイルタンク油量制御装置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、本発明のオイルタンク油量制御装置は、供給ポンプにより燃料タンクからオイルタンクへ燃料を供給する燃料供給経路と、潤滑ポンプにより前記オイルタンク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、噴射ポンプにより前記オイルタンクから噴射系へ燃料を供給する噴射系燃料供給経路と、前記噴射系燃料供給経路に供給した後の噴射系リターン燃料を燃料タンクへ戻す噴射系燃料リターン経路と、を備えた軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンのオイルタンク油量制御装置であって、前記噴射系燃料供給経路と前記噴射系燃料リターン経路とを接続して前記噴射系をバイパスするバイパス経路と、当該バイパス経路への燃料の流入を制御する開閉弁と、前記オイルタンク内の油量を検知するオイルレベルセンサと、当該オイルレベルセンサの検出値に基づいて前記開閉弁の開閉制御を行う開閉弁制御手段と、を備えたことを特徴とする(請求項1)。このような構成として、オイルタンク内の油量が適正量の範囲を越えてしまったときに開閉弁を開弁状態として噴射ポンプにより吸い上げられた燃料を噴射系燃料リターン経路へ戻すことにより迅速にオイルタンク内の燃料量の減少を図ることができる。
このようなオイルタンク油量制御装置では、前記バイパス通路は、前記噴射ポンプ内に組み込まれた低圧ポンプの下流から分岐している構成とすることができる(請求項2)。燃料をバイパス通路へ流すために他のポンプを装着することは非効率的であるから既存のポンプを用いるようにしたものである。このような観点からは、潤滑ポンプを利用することも考えられるが、潤滑ポンプからバイパスさせた場合の圧送不良に起因する潤滑不良を考慮して噴射ポンプを利用することが望ましい。また、噴射ポンプは、低圧ポンプと、この低圧ポンプにより昇圧した燃料をさらに昇圧させる高圧ポンプを備えているが、低圧ポンプの下流から分岐させることで各部の油圧の不安定を招くことなく燃料をバイパス通路に流すことができる。
なお、このようなオイルタンク油量制御装置では、燃料レベルが過剰上昇していると共にインジェクションからの噴射量が少量である低噴射時に油量制御を行うことが望ましい。これは、高噴射時であればその噴射自体のみで速やかに燃料レベルを下降させることができるためである。また、低圧ポンプの下流から分岐させる構成とした場合に低圧ポンプ後のフィード圧が不安定となることが懸念されるためである。
本発明の他のオイルタンク油量制御装置は、供給ポンプにより燃料タンクからオイルタンクへ燃料を供給する燃料供給経路と、潤滑ポンプにより前記オイルタンク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、噴射ポンプにより前記オイルタンクから噴射系へ燃料を供給する噴射系燃料供給経路と、前記噴射系燃料供給経路に供給した後の噴射系リターン燃料を燃料タンクへ戻す噴射系燃料リターン経路と、を備えた軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンのオイルタンク油量制御装置であって、前記オイルタンク内の油量を検知するオイルレベルセンサと、前記噴射ポンプにより供給された高圧燃料を貯留するコモンレールに装着された減圧弁と、当該オイルレベルセンサの検出値に基づいて前記噴射ポンプの圧送量及び前記減圧弁からのリターン燃料量を制御するリターン燃料量制御手段と、を備えたことを特徴とする(請求項3)。このような構成とすれば、既存のエンジンの構成要素を利用しつつ、オイルタンク内の過剰な燃料を減少させることができる。ディーゼルエンジンは噴射ポンプからの高圧燃料を貯留し、インジェクションから高圧で燃料を噴射させるコモンレールを備えているものがあるが、本発明は、恣意的に噴射ポンプからコモンレールへ圧送する燃料量を増加させ、コモンレールからのリターン燃料を増すことによってオイルタンク内の燃料量を減少させることができる。
なお、このようなオイルタンク油量制御装置においても、前記のバイパス通路及び開閉弁を備えたオイルタンク油量制御装置と同様に、燃料レベルが過剰上昇していると共にインジェクションからの噴射量が少量である低噴射時に油量制御を行うことが望ましい。これは、高噴射時であればその噴射自体で速やかに燃料レベルを低下させることができるためであり、また、高噴射時を制御対象とすることによりコモンレールに対するポンプ圧送能力が不足することが懸念されるためである。
次に、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剤として兼用し、供給ポンプにより燃料タンクからオイルタンクへ燃料を供給する燃料供給経路と、潤滑ポンプにより前記オイルタンク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、噴射ポンプにより前記オイルタンクから噴射系へ燃料を供給する噴射系燃料供給経路と、前記噴射系燃料供給経路に供給した後の噴射系リターン燃料を燃料タンクへ戻す噴射系燃料リターン経路と、を備えると共に、前記のようなオイルタンク油量制御装置を備えたことを特徴とする(請求項4)。このような軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンであればオイルタンク内の過剰な燃料を迅速に減少させることができる。
本発明によれば、オイルタンク内の油量が適正量を超えた場合に燃料をバイパス通路に流し、又は、リターン燃料が増加するように噴射ポンプの圧送量を増加させるようにしたので、オイルタンク内の油量が適正範囲を越えて増加した場合であっても速やかに燃料レベルを低下させることができる。
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、本発明のオイルタンク油量制御装置を搭載した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、電動の供給ポンプ6が配設されており、この供給ポンプ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、本発明におけるオイルタンクに相当するものであり、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。
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、50kPa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。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。
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、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。この噴射系12にはコモンレール12a、インジェクタ12bが含まれ、噴射ポンプ15はコモンレール12aへ高圧の燃料を供給する。図2は、噴射ポンプの概略構成を示した模式図であるが、噴射ポンプ15は低圧ポンプ15aと高圧ポンプ15bとを組み合わせ、さらに、低圧ポンプ15aの下流側に高圧ポンプ15bの吸入量を調整するソレノイド弁15cを備えている。このソレノイド弁15cの開度を調整して高圧ポンプ15bの吸入量の調整をし、レール圧の変更、調整を行う。また、低圧ポンプ15aの下流には本流から分岐し、後述するバイパス通路19へ接続されるリターン燃料排出口15dが設けられている。
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燃料タンク2へ戻す噴射系燃料リターン経路16を有している。噴射系リターン燃料は、低圧ポンプ15aやコモンレール12aおよびインジェクタ12bの各々から戻されるリターン燃料を指す。この噴射系リターン燃料経路16には噴射ポンプ15の低圧ポンプ15aの下流から分岐したリターン燃料排出口15dとを結ぶバイパス通路19が接続されている。バイパス通路19にはこのバイパス通路19への燃料の流入を調整する電磁弁である開閉弁20が設置されている。
さらに、エンジン1は、オイルパン3に装着したオイルレベルセンサ17を備えている。また、エンジン1は、本発明における開閉弁制御手段の機能を有するECU18を備えている。このECU18は各部の制御を行うものであり、開閉弁20、供給ポンプ6、オイルレベルセンサ17、ソレノイド弁15c、さらには、回転数センサ21、水温センサ22、吸気温センサ23、油温センサ24、アクセル開度センサ25に接続されている。
以上、説明したこれの構成要素のうち、バイパス経路19、開閉弁20、オイルレベルセンサ17、開閉弁制御手段に相当するECU18が本発明のオイルタンク油量制御装置の主要な部分を構成している。
以上のように構成されるエンジン1は、供給ポンプ6により燃料タンク2からオイルパン3内に供給された燃料が、潤滑ポンプ10によりエンジン潤滑系7に供給され、噴射ポンプ15により噴射系12に供給される。すなわち、エンジン潤滑系7、噴射系12にはオイルタンク3内の燃料が供給される。ECU18は、回転数センサ21等から取得した各種データに基づいてソレノイド弁15cの開度調整を行う。供給ポンプ6は、オイルレベルセンサ17の検出値に基づくECU18からの指令基づいてオイルパン3内の油量が適正範囲内に収まるように駆動される。但し、車両が傾斜地に位置している等の理由から供給ポンプ6からの燃料供給量が多すぎ、オイルパン3内の油量が適正範囲を越えてしまうことがある。
ここで、このようなオイルタンク油量制御装置の動作につき、図3に示したフロー図に基づいて説明する。まず、ステップS11でECU18はオイルレベルセンサ17の上側がONとなった状態、すなわち、オイルパン3内の油量が適正量を超えたか否かの判断をする。ここで、Yesと判断したとき、すなわちオイルパン3内の適正油量を越えていると判断したときはステップS12へ進む。ステップS12では、ECU18はインジェクタ12bからの燃料の噴射量が条件判定値Qpよりも多いか否かを判断する。この条件判定値Qpは、低圧ポンプ15aの幾何学的容量、高圧ポンプ15bの幾何学的容量フィード圧から予め定められた値で、噴射量がこの条件判定値Qpよりも少ないときはオイルパン3内のオイル(燃料)を迅速に消費することができないと判断される値である。ステップS12でYesと判断されたときはステップS13へ進み、ECU18は開閉弁20に対し開弁指令を発する。これにより、噴射ポンプ15により吸い上げられたオイルパン3内の余剰の燃料がバイパス通路19を通じて噴射系リターン燃料経路16へ放出され、オイルパン3内の油量が減少、燃料レベルが低下して適正範囲内に収まるようになる。
一方、ステップS11、ステップS12でNoと判断されたときはいずれの場合もECU18は、開閉弁20に対する閉弁指令を継続する。すなわち、ステップS11でNoと判断される場合はオイルパン3内の油量は適正範囲を越えていないことから開閉弁20による油量制御を行う必要がなく、ステップS12でNoと判断されたときは噴射量が多いことから開閉弁20を開弁させることなくオイルパン3内の燃料を消費、減少させることができる。
次に、本発明の実施例2について説明する。図4は、実施例2のオイルタンク油量制御装置を搭載したエンジン30の概略構成を示した説明図である。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、実施例2のエンジン30は、実施例1のエンジン1が備えていたバイパス通路19及び開閉弁20を備えていない点である。また、実施例2のエンジン30では、ECU18がコモンレール12aに装着された減圧弁12a1も制御対象としている点で、実施例1のエンジン1、オイルタンク油量制御装置と異なっている。すなわち、実施例2の特徴は、噴射ポンプ15内のソレノイド弁15cと、通常、コモンレールが備えている減圧弁12a1を制御することによってオイルパン3内の燃料レベルを低下させることである。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。
このようなオイルタンク油量制御装置の動作につき、図5に示したフロー図に基づいて説明する。まず、ステップS21でECU18はオイルレベルセンサ17の上側がONとなった状態、すなわち、オイルパン3内の油量が適正量を超えたか否かの判断をする。ここで、Yesと判断したとき、すなわちオイルパン3内の適正油量を越えていると判断したときはステップS22へ進む。ステップS22ではECU18は、噴射ポンプ15の圧送量が通常制御量+Qeとなるようにソレノイド弁15cの制御を行う。ここで、通常制御量は、エンジン30を適切に稼働させるために燃焼に供される燃料の量である。すなわち、オイルタンク油量制御装置による制御が行われない場合に噴射ポンプ15により圧送される燃料の量である。一方、Qeは、過圧送量であり、リターン燃料として燃料タンク2に戻される燃料の量である。この過圧送量Qeは、噴射ポンプ15の圧送最大値、減圧弁12a1の最大流量、圧力制性等から予め定められた値である。
このようなステップS22に続くステップS23では、ECU18は、減圧弁12a1に対し減圧弁流量がQeとなるような開弁指令を行う。これにより、過圧送量Qe分の燃料が燃料タンク2へ戻され、オイルパン3内の燃料レベルを低下させることができる。
一方、ステップS21でNoと判断されたときはステップS25へ進んで通常のポンプ制御、減圧弁制御を行う。
以上のような制御を行うことにより、従来のハード構成を利用してオイルパン3内の燃料レベルを低下させることができる。
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。
実施例1のオイルタンク油量制御装置を搭載したエンジンの概略構成を示した説明図である。 噴射ポンプの概略構成を示した説明図である。 実施例1におけるオイルタンク油量制御のフロー図である。 実施例2のオイルタンク油量制御装置を搭載したエンジンの概略構成を示した説明図である。 実施例2における燃料供給制御のフロー図である。 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 燃料供給経路
5 セジメンタ
6 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 潤滑系燃料リターン経路
12 噴射系
12a コモンレール
12a1 減圧弁
12b インジェクタ
13 噴射系燃料供給経路
15 噴射ポンプ
15a 低圧ポンプ
15b 高圧ポンプ
15c ソレノイド弁
16 噴射系燃料リターン経路
17 オイルレベルセンサ
18 ECU
19 バイパス通路
20 開閉弁

Claims (4)

  1. 供給ポンプにより燃料タンクからオイルタンクへ燃料を供給する燃料供給経路と、
    潤滑ポンプにより前記オイルタンク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、
    噴射ポンプにより前記オイルタンクから噴射系へ燃料を供給する噴射系燃料供給経路と、
    前記噴射系燃料供給経路に供給した後の噴射系リターン燃料を燃料タンクへ戻す噴射系燃料リターン経路と、を備えた軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンのオイルタンク油量制御装置であって、
    前記噴射系燃料供給経路と前記噴射系燃料リターン経路とを接続して前記噴射系をバイパスするバイパス経路と、
    当該バイパス経路への燃料の流入を制御する開閉弁と、
    前記オイルタンク内の油量を検知するオイルレベルセンサと、
    当該オイルレベルセンサの検出値に基づいて前記開閉弁の開閉制御を行う開閉弁制御手段と、
    を備えたことを特徴とするオイルタンク油量制御装置。
  2. 請求項1記載のオイルタンク油量制御装置において、
    前記バイパス通路は、前記噴射ポンプ内に組み込まれた低圧ポンプの下流から分岐していることを特徴とするオイルタンク油量制御装置。
  3. 供給ポンプにより燃料タンクからオイルタンクへ燃料を供給する燃料供給経路と、
    潤滑ポンプにより前記オイルタンク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、
    噴射ポンプにより前記オイルタンクから噴射系へ燃料を供給する噴射系燃料供給経路と、
    前記噴射系燃料供給経路に供給した後の噴射系リターン燃料を燃料タンクへ戻す噴射系燃料リターン経路と、を備えた軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンのオイルタンク油量制御装置であって、
    前記オイルタンク内の油量を検知するオイルレベルセンサと、
    前記噴射ポンプにより供給された高圧燃料を貯留するコモンレールに装着された減圧弁と、
    当該オイルレベルセンサの検出値に基づいて前記噴射ポンプの圧送量及び前記減圧弁からのリターン燃料量を制御するリターン燃料量制御手段と、
    を備えたことを特徴とするオイルタンク油量制御装置。
  4. 軽油等の燃料を潤滑剤として兼用し、
    供給ポンプにより燃料タンクからオイルタンクへ燃料を供給する燃料供給経路と、
    潤滑ポンプにより前記オイルタンク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、
    噴射ポンプにより前記オイルタンクから噴射系へ燃料を供給する噴射系燃料供給経路と、
    前記噴射系燃料供給経路に供給した後の噴射系リターン燃料を燃料タンクへ戻す噴射系燃料リターン経路と、を備えると共に、
    請求項1乃至3のいずれか一項記載のオイルタンク油量制御装置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。
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KR101177695B1 (ko) * 2010-02-11 2012-08-29 삼성중공업 주식회사 엔진 운전장치
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