JP2008303867A - ディーゼルエンジン燃料供給装置の加熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】バイオディーゼル燃料を使用するディーゼルエンジンにおいても、始動性に問題なく、常にバイオディーゼル燃料のみを使用することができ、エンジンの改造を行うことなく、後付けの装置のみでバイオディーゼル燃料が使用可能となるディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムを提供する。
【解決手段】燃料タンク１と燃料をエンジンに噴射する燃料噴射ポンプ３０を備えたディーゼルエンジンの燃料供給装置において、燃料タンク１と燃料噴射ポンプ３０の間に燃料フィルタ１０と熱交換機２０が設けられ、燃料フィルタ１０と燃料噴射ポンプ３０には電気的加熱手段４０が取り付けられ、熱交換機２０にエンジンの冷却水を循環させて燃料を暖め、燃料フィルタ１０と燃料噴射ポンプ３０を電気的加熱手段４０で暖める構成とした。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、バイオディーゼル燃料を使用するディーゼルエンジンの燃料供給装置の加熱システムに関する。

従来、バイオディーゼル燃料は、植物性油脂類や動物性油脂類をメチルエステル化という化学反応を利用し、デーゼルエンジンの燃料としたものや、メチルエステル化反応を使用せず廃食油などの植物性油脂類を高度に精製したストレートバイオディーゼル燃料などがある。このバイオディーゼル燃料は、化学構造内に酵素を含む含酸素燃料であり、硫黄分をほとんど含まない燃料であることから、燃焼しても黒鉛などの有害排気ガスの排出が少ないものである。そのため、このバイオディーゼル燃料を使用するデーゼルエンジンは黒鉛などの有害排気ガスを除去するＤＰＦ（ディーゼルバティキュレートフィルタ）などが不要となり、環境に優しいエンジンとなっている。

しかしながら、このような植物性油脂類を原料とするバイオディーゼル燃料は、軽油に比べて発火点が高いため、ディーゼルエンジンが始動しにくくなるという不都合があった。特に寒冷地や寒冷時にはその傾向が顕著になるという問題があった。そこで、このような問題点を解決するものとして、特許文献１に示す燃料供給装置の燃料加熱システムが提案されていた。

この特許文献１は、液体燃料を吸引作用でディーゼルエンジンに供給する燃料吸引手段と、当該燃料吸引手段に並列接続され、軽油およびバイオディーゼルなどの高粘度燃料の２種類の液体燃料をそれぞれ供給する２系統の燃料供給ラインと、これらの燃料供給ラインにそれぞれ設けられ、上記燃料吸引手段によって吸引される液体燃料の逆流を防止する逆止弁と、上記燃料吸引手段によりいずれの燃料供給ラインから液体燃料を吸引するかを選択する燃料選択手段とを備え、上記燃料選択手段は、上記各燃料供給ラインの逆止弁と上記燃料吸引手段との間に設けられ、これらの燃料供給ラインを合流させる合流部と、少なくとも高粘度燃料を供給する燃料供給ラインに、上記逆止弁よりも上流側に設けられ、高粘度燃料を圧送する圧送手段とから構成されるとともに、高粘度燃料の上記燃料供給ラインに設けられる高粘度燃料タンクと上記ディーゼルエンジンとの間に、エンジン潤滑油を循環供給して高粘度燃料を加熱する燃料加熱手段が設けられることを特徴とするものである。
実用新案登録第３１２７０３３号

しかしながら、上述した従来のディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムにおいては、燃料加熱手段がエンジン潤滑油を循環供給するものであるため、エンジン潤滑油がエンジン始動時にあっては、当然のことながら暖まっていないため、この燃料加熱手段は使用できず、従って、バイオディーゼル燃料は使用できないという不都合が生じていた。

また、一般のディーゼルエンジンにおいては、エンジンの潤滑方式はウエットサンプ方式を採用しており、この方式はエンジンの潤滑のために、特別の潤滑油ポンプを使用せず、エンジンのクランクケースのオイルパンに溜めた潤滑油を、クランクの回転により撥ね上げ、ピストンとシリンダの間の潤滑やバルブ、カムなどの可動部分の潤滑を行うものである。そのため、この潤滑油がエンジン外に漏れ出さないように、エンジン内のシールが厳密に行われている。燃料加熱手段にエンジン潤滑油を使用するためには、このエンジンを加工してエンジンの潤滑油を取り出す必要があり、そのためのエンジンの改造は簡単にできることではなく、手間とコストがかかるという問題もあった。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、バイオディーゼル燃料を使用するディーゼルエンジンにおいても、始動性に問題なく、常にバイオディーゼル燃料のみを使用することができ、エンジンの改造を行うことなく、後付けの装置のみでバイオディーゼル燃料が使用可能となるディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムを提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明に係るディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムは、燃料タンクと燃料をエンジンに噴射する燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料供給装置において、前記燃料タンクと前記燃料噴射ポンプの間に燃料フィルタと熱交換機が設けられ、前記燃料フィルタと前記燃料噴射ポンプには電気的加熱手段が取り付けられ、前記熱交換機にエンジンの冷却水を循環させて燃料を暖め、前記燃料フィルタと前記燃料噴射ポンプを電気的加熱手段で暖めて燃料を暖めることを特徴とするものである。

また、本発明に係るディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムは、燃料タンクと燃料をエンジンに噴射する燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料供給装置において、前記燃料タンクと前記燃料噴射ポンプの間に燃料フィルタと熱交換機が設けられ、前記燃料フィルタと前記燃料噴射ポンプには電気的加熱手段が取り付けられ、
前記燃料フィルタは、金属性のフィルタヘッドと、前記フィルタヘッドに固着された半透明のフィルタ容器と、前記フィルタ容器に収容されたフィルタエレメントとが備えられ、前記フィルタ容器の底部に設けられたドレイン通路に加熱用のヒータが取り付けられていることを特徴としている。

また、本発明に係るディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムは、燃料タンクと燃料をエンジンに噴射する燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料供給装置において、前記燃料タンクと前記燃料噴射ポンプの間に燃料フィルタと熱交換機が設けられ、前記燃料フィルタと前記燃料噴射ポンプには電気的加熱手段が取り付けられ、前記熱交換機は、エンジン本体の冷却水が循環する水路を形成し、前記水路に近接して燃料パイプの通路が形成されていることを特徴としている。

また、本発明に係るディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムは、燃料タンクと燃料をエンジンに噴射する燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料供給装置において、前記燃料タンクと前記燃料噴射ポンプの間に燃料フィルタと熱交換機が設けられ、前記燃料フィルタと前記燃料噴射ポンプには電気的加熱手段が取り付けられ、前記燃料噴射ポンプは、燃料を圧送するプランジャと、前記プランジャから圧送される燃料を先端のノズルに導入する噴射管と、先端がエンジン本体の燃焼室に向けられて固定されたノズルとが備えられ、前記ノズルには加熱用のヒータが取り付けられていることを特徴としている。

さらに、本発明に係るディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムは、燃料タンクと燃料をエンジンに噴射する燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料供給装置において、前記燃料タンクと前記燃料噴射ポンプの間に燃料フィルタと熱交換機が設けられ、前記燃料フィルタと前記燃料噴射ポンプには電気的加熱手段が取り付けられ、前記電気的加熱手段は、電源が車両本体のバッテリに接続されたコントロールパネルと、前記コントロールパネルに接続された前記燃料フィルタのヒータと前記噴射ポンプのヒータとが備えられ、前記コントロールパネルには、タイマ時間をセットするスイッチと、ヒーターの作動状態を表示するランプが設けられていることを特徴とするものである。

このように構成されたディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムは、加熱手段には熱交換機と電気的加熱手段を使用しているため、エンジンの始動時において、エンジンが暖まらない段階においても、電気的加熱手段により燃料を暖めることができるため、粘土の高いバイオディーゼル燃料を支障なく使用することができるものである。そして、寒冷地や寒冷時のエンジンの始動も電気的加熱手段により燃料を暖めることができるため、始動性に難点のあるバイオディーゼル燃料を使用しても、軽油を使用した場合と同様に、簡単にがエンジンの始動ができるものである。

また、本発明のディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムは、追加で取り付ける各パーツが既存の燃料供給装置に後付けで装着できるので、エンジンの改造などの大がかりな改造を行う必要もなく、比較的簡単に取り付けができるので、従来の燃料加熱システムに比べ、装着する手間と費用を低減することができるものである。

以下、図面の図１乃至図４に基づき、本発明の最良の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係るディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムの構成を示すブロック図、図２は図１のディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムに使用する燃料フィルタの断面図、図３は図１のディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムに使用する熱交換機を示す斜視図、図４は図１のディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムに使用する燃料噴射ポンプを示す一部破断の側面図、図５は図１のディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムに使用する電気的手段を示すブロック図である。

図１は、本発明に係る本発明に係るディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムの構成を示すもので、バイオディーゼル燃料が入れられた燃料タンク１と、この燃料タンク１に燃料パイプ２で接続された燃料フィルタ１０と、この燃料フィルタ１０に燃料パイプ３で接続された熱交換機２０と、この熱交換機２０と燃料パイプ４で接続された燃料噴射ポンプ３０と、前記燃料フィルタ１０と燃料噴射ポンプ３０を加熱するための電気的加熱手段４０から構成されている。

また、これらの装置、燃料タンク１、燃料フィルタ１０、燃料噴射ポンプ３０、電気的加熱手段４０は、当然ことながら図示しない車両本体に取り付けられたものであり、燃料噴射ポンプ３０は、後述するように、エンジン本体５に取り付けられている。そして、エンジン本体５と熱交換機２０の間は、エンジン本体５で温められた冷却水を循環させる循環パイプで連通されている。さらに、燃料フィルタ１０と燃料噴射ポンプ３０は、電気的加熱手段４０と配線ケーブル７で接続され、電気的加熱手段４０は車両本体のバッテリ８と接続されている。

燃料タンク１は、図示しない車両本体の燃料タンクをそのまま使用するものである。この燃料タンク１より燃料パイプ２で接続された燃料フィルタ１０は、図２に示すように、金属性のフィルタヘッド１１と、このフィルタヘッド１１に固着された透明のフィルタ容器１２と、このフィルタ容器１２に収容されたフィルタエレメント１３とを備えたものである。このフィルタ容器１２の底部には、フィルタ容器１２に溜まった水を排出するためのドレイン通路１４が設けられており、このドレイン通路１４には加熱用のヒータ１５が取り付けられている。

このように構成された燃料フィルタ１０は、燃料パイプ２に接続された燃料入口１６よりバイオディーゼル燃料がフィルタ容器１２に流入する。この流入したバイオディーゼル燃料は矢印のようにフィルタエレメント１３を通過することにより濾過され浄化される。この浄化されたバイオディーゼル燃料は燃料出口１７より熱交換機２０へ圧送される。

このフィルタエレメント１３により除去された燃料に混じった塵や不純物などは、フィルタエレメント１３の内部に溜まり汚れとなって残り、透明なフィルタ容器１２の外から見えるので、適宜フィルタエレメント１３を取り出して掃除を行うものである。そして、燃料に含まれる水分は燃料より比重が重いので、分離されてフィルタ容器１２の下側に溜まるものである。この溜まった水分は透明なフィルタ容器１２の外から見えるので、適宜ドレイン通路１４のコック１４ａを開いて排出するものである。

また、加熱用のヒータ１５は、フィルタ容器１２の全体を加熱できる能力（１０８Ｗ）を備えたもので、エンジンスタート時の低温の場合や、後述する熱交換機２０の温度が始動時において所定温度に達しない場合作動させるものである。そのため、後述する電気的加熱手段４０には、スタート時の温度に合わせて、加熱用のヒータ１５の加熱時間を設定できるように、タイマを備えている。

また、熱交換機２０は、図３に示すように、矩形に形成された金属製のケース２１の内部に保温のため図示しない断熱材が封入される。この熱交換機２０の一方の側には、エンジン本体５からの連通された循環パイプ６が取り付けられ、ケース２１の内部で折り返された状態で配管され、エンジン本体５で温められた冷却水が循環する水路２２を形成している。また、この熱交換機２０の一方の側には燃料パイプ３が接続され、ケース２１の内部で折り返された状態で水路２２に近接して配置され、燃料通路２３を形成している。

このように構成された熱交換機２０は、水路２２と燃料通路２３が近接して配置されているので、エンジン本体５で暖められた冷却水が水路２２を循環している間に、熱交換機２０の内部を暖めるとともに近接して配置された燃料通路２３も暖めるので、通路２３を通過する燃料も効率良く暖めることができるものである。

この熱交換機２０と燃料パイプ４で接続された燃料噴射ポンプ３０は、図４に示すように、エンジン本体に取り付けられている。この燃料噴射ポンプ３０は、燃料を圧送するプランジャ３１と、このプランジャ３１から圧送される燃料を先端のノズル３３に導入する噴射管３２と、先端がエンジン本体５の燃焼室５ａに向けられて固定されたノズル３３とを備えたものである。このノズル３３には加熱用のヒータ３４が取り付けられたものである。

このように構成された燃料噴射ポンプ３０は、エンジンの始動にあたって、既にエンジン本体５に設けられてグロープラグ３５が燃焼室５ａを加熱するとともに、ノズル３３がヒータ３４によって加熱されるため、燃焼室５ａに噴射される燃料ガスも高温になるり、始動性が向上するものである。これにより、始動性に難点のあるバイオディーゼル燃料も、軽油と同様にディーゼルエンジンに使用できるものである。

また、この燃料噴射ポンプ３０や前記燃料フィルタ１０のヒータを加熱する電気的加熱手段４０は、図５に示すように、電源が車両本体のバッテリ８接続されたコントロールパネル４１と図示しないタイマを備えている。このコントロールパネル４１には、タイマ時間をセットするタイマスイッチ４２，４３，４４と、ヒーターの作動状態を表示する表示ランプ４５，４６，４７が設けられている。タイマスイッチ４２は、燃料フィルタ１０のヒーター１３と燃料噴射ポンプ３０のヒーター３４の加熱時間を設定するもので、１分単位で１０分まで設定できるようになっている。タイマスイッチ４３は、グロープラグがグロー状態となっている時間を設定するもので、秒単位で設定できるようになっている。タイマスイッチ４４はグロープラグ３５の加熱回路をスタートしてから終了するまで時間を設定するもので、１分単位で１０分まで設定できるようになっている。

このように構成された電気的加熱４０は、ディーゼルエンジンの始動時において、エンジン本体５が冷えている状態でも燃料供給装置にあるバイオディーゼル燃料を暖めることができるので、通常の軽油燃料と同等にバイオディーゼル燃料を使用できるものである。この電的手段４０は、外気温度が高い場合には使用しなくてもディーゼルエンジンの始動は可能であるが、寒冷地や寒冷時におけるディーゼルエンジンの始動に効果を発揮するものである。また、エンジンスタート後は冷却水も暖められて温水となるので、熱交換機２０によりバイオディーゼル燃料は十分暖められる。従って、電的手段４０による加熱が不要となるので、タイマの設定時間は、この条件で設定すればよい。

以上のように、本発明のディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムは、加熱手段には熱交換機と電気的加熱手段を使用したことにより、エンジンの始動時において、エンジンが暖まらない段階においても、電気的加熱手段により燃料を暖めることができるので、粘土の高いバイオディーゼル燃料を支障なく使用することができるものである。また、この燃料加熱システムは、追加で取り付ける各パーツは既存の燃料供給装置に後付けで装着できるので、エンジンの改造などの大がかりな改造を行う必要もなく、比較的簡単に取り付けができるので、従来の燃料加熱システムに比べ、装着する手間と費用を低減することができるものである。

本発明に係るディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムの構成を示すブロック図てある。 図１のディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムに使用する燃料フィルタを示す断面図である。 図１のディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムに使用する熱交換機を示す斜視図である。 図１のディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムに使用する燃料噴射ポンプを示す一部破断の側面図である。 図１のディーゼルエンジン燃料供給装置の燃料加熱システムに使用する電気的加熱手段を示すブロック図である。

符号の説明

１ 燃料タンク
２ 燃料パイプ
３ 燃料パイプ
４ 燃料パイプ
５ エンジン本体
６ 循環パイプ
７ 配線ケーブル
８ バッテリ
１０ 燃料フィルタ
１１ フィルタヘッド
１２ フィルタ容器
１３ フィルタエレメント
１４ ドレイン通路
１５ ヒータ
１６ 燃料入口
１７ 燃料出口
２０ 熱交換機
２１ ケース
２２ 水路
２３ 燃料通路
３０ 燃料噴射ポンプ
３１ プランジャ
３２ 噴射管
３３ ノズル
３４ ヒータ
３５ グロープラグ
４０ 電気的加熱手段
４１ コントロールパネル
４２ タイマスイッチ
４３ タイマスイッチ
４４ タイマスイッチ
４５ 表示ランプ
４６ 表示ランプ
４７ 表示ランプ

Claims (5)

1. 燃料タンクと燃料をエンジンに噴射する燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料供給装置において、
   前記燃料タンクと前記燃料噴射ポンプの間に燃料フィルタと熱交換機が設けられ、前記燃料フィルタと前記燃料噴射ポンプには電気的加熱手段が取り付けられ、
   前記熱交換機にエンジンの冷却水を循環させて燃料を暖め、前記燃料フィルタと前記燃料噴射ポンプを電気的加熱手段で暖めて燃料を暖めることを特徴とするディーゼルエンジン燃料供給装置の加熱システム。
2. 燃料タンクと燃料をエンジンに噴射する燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料供給装置において、前記燃料タンクと前記燃料噴射ポンプの間に燃料フィルタと熱交換機が設けられ、前記燃料フィルタと前記燃料噴射ポンプには電気的加熱手段が取り付けられ、
   前記燃料フィルタは、金属性のフィルタヘッドと、前記フィルタヘッドに固着された半透明のフィルタ容器と、前記フィルタ容器に収容されたフィルタエレメントとが備えられ、
   前記フィルタ容器の底部に設けられたドレイン通路に加熱用のヒータが取り付けられていることを特徴とするディーゼルエンジン燃料供給装置の加熱システム。
3. 燃料タンクと燃料をエンジンに噴射する燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料供給装置において、前記燃料タンクと前記燃料噴射ポンプの間に燃料フィルタと熱交換機が設けられ、前記燃料フィルタと前記燃料噴射ポンプには電気的加熱手段が取り付けられ、
   前記熱交換機は、エンジン本体の冷却水が循環する水路を形成し、前記水路に近接して燃料パイプの通路が形成されていることを特徴とするディーゼルエンジン燃料供給装置の加熱システム。
4. 燃料タンクと燃料をエンジンに噴射する燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料供給装置において、前記燃料タンクと前記燃料噴射ポンプの間に燃料フィルタと熱交換機が設けられ、前記燃料フィルタと前記燃料噴射ポンプには電気的加熱手段が取り付けられ、
   前記燃料噴射ポンプは、燃料を圧送するプランジャと、前記プランジャから圧送される燃料を先端のノズルに導入する噴射管と、先端がエンジン本体の燃焼室に向けられて固定されたノズルとが備えられ、前記ノズルには加熱用のヒータが取り付けられていることを特徴とするディーゼルエンジン燃料供給装置の加熱システム。
5. 燃料タンクと燃料をエンジンに噴射する燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料供給装置において、前記燃料タンクと前記燃料噴射ポンプの間に燃料フィルタと熱交換機が設けられ、前記燃料フィルタと前記燃料噴射ポンプには電気的加熱手段が取り付けられ、
   前記電気的加熱手段は、電源が車両本体のバッテリに接続されたコントロールパネルと、前記コントロールパネルに接続された前記燃料フィルタのヒータと前記噴射ポンプのヒータとが備えられ、前記コントロールパネルには、タイマ時間をセットするスイッチと、ヒーターの作動状態を表示するランプが設けられていることを特徴とするディーゼルエンジン燃料供給装置の加熱システム。

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