JP2014077382A - Lubrication system of internal combustion engine, internal combustion engine, and lubrication method of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ジメチルエーテル(以下、DMEという)などの液化ガス燃料を燃料とする内燃機関を潤滑油で潤滑する内燃機関の潤滑システム、それを備える内燃機関、及び内燃機関の潤滑方法に関する。 The present invention relates to a lubrication system for an internal combustion engine that lubricates an internal combustion engine using a liquefied gas fuel such as dimethyl ether (hereinafter referred to as DME) with a lubricating oil, an internal combustion engine including the lubrication system, and a lubrication method for the internal combustion engine.
現在、ディーゼルエンジンに使用される軽油の代替燃料として、ジメチルエーテル(DME)などの液化ガス燃料を用いることが注目されている。このDMEを燃料としたディーゼルエンジンにおいては、DME自体の粘性が低く、サプライポンプ(高圧ポンプ)などのプランジャの隙間からDMEが漏れ出てしまうという問題がある。 At present, the use of a liquefied gas fuel such as dimethyl ether (DME) is attracting attention as an alternative fuel for light oil used in diesel engines. In the diesel engine using DME as a fuel, there is a problem that the viscosity of DME itself is low and DME leaks from a gap of a plunger such as a supply pump (high pressure pump).
このサプライポンプのカム室などへ漏れ出したリークDMEがカム室内の潤滑油に混入してしまうと、DME燃料が潤滑油中に溶け込むことによって潤滑油の粘性が低下し、サプライポンプの動作に不具合が生じるおそれがある。また、DMEを用いた燃料噴射装置の場合、装置全体が密閉構造とされているため、カム室内にDMEがリークすると、DMEの気化によってサプライポンプの内部圧力が増加してシール部の耐圧を越えてしまい、DMEや潤滑油が漏れ出すおそれがある。 If the leak DME leaking into the cam chamber of this supply pump gets mixed into the lubricating oil in the cam chamber, the viscosity of the lubricating oil decreases due to the DME fuel being dissolved in the lubricating oil, which causes a malfunction in the supply pump. May occur. In addition, in the case of a fuel injection device using DME, since the entire device has a sealed structure, if the DME leaks into the cam chamber, the internal pressure of the supply pump increases due to vaporization of the DME and exceeds the pressure resistance of the seal portion. As a result, DME and lubricating oil may leak out.
あるいは、サプライポンプのカム室などへ漏れ出たリークDMEが潤滑油に混じり、オイルパンまでDMEが入り込み、クランクケース内に滞留し、ブローバイ還流装置などで吸気に吸い込まれ、吸気のDME濃度が濃くなると異常燃焼などを引き起こすおそれがある。 Alternatively, the leaked DME leaking into the cam chamber of the supply pump is mixed with the lubricating oil, enters the oil pan, stays in the crankcase, is sucked into the intake air by a blow-by recirculation device, etc., and the intake DME concentration is high This may cause abnormal combustion.
そこで、上記の問題に対して、カム室内の潤滑油に混入した液化ガス燃料を分離して回収する気液分離部を備え、潤滑油に混入している液化ガス燃料を効率的に分離して回収する装置がある(例えば、特許文献1参照)。 In view of the above problems, a gas-liquid separation unit for separating and recovering the liquefied gas fuel mixed in the lubricating oil in the cam chamber is provided, and the liquefied gas fuel mixed in the lubricating oil is efficiently separated. There is an apparatus to collect (see, for example, Patent Document 1).
この装置は、潤滑油に混入したDMEを気液分離して、回収しているが、サプライポンプのカム室内で混入したDMEを回収することは構造が複雑になる。そこで、サプライポンプのプランジャ部位にロッドシールなどのシール材を用いて、DMEのリークを防止し、サプライポンプのカム室内でDMEが潤滑油に混入しないようにしている。 In this apparatus, DME mixed in the lubricating oil is separated by gas-liquid separation and recovered, but the structure of recovering DME mixed in the cam chamber of the supply pump is complicated. Therefore, a seal material such as a rod seal is used for the plunger portion of the supply pump to prevent DME leakage and prevent DME from being mixed into the lubricating oil in the cam chamber of the supply pump.
例えば、ロッドシールなどのシール材を用いた場合に、DMEをシールするためにはリップ構造などのシール材を採るケースが多く、このリップ構造はリップの材質、角度、スプリング初張力を適切に行うことでDMEはシール可能である。 For example, when a sealing material such as a rod seal is used, in many cases, a sealing material such as a lip structure is used to seal the DME, and this lip structure appropriately performs the material, angle, and initial spring tension of the lip. Thus, DME can be sealed.
ここで、従来の内燃機関の潤滑システムと、サプライポンプのシール構造について、図3及び図4を参照しながら説明する。図3に示すように、この従来の潤滑システム1Xは、エンジン2X内に設けられた燃料噴射装置3と、燃料タンク4を備えるDME供給システム5の各装置にエンジンオイルを供給している。燃料噴射装置3は、サプライポンプ(高圧ポンプ)6、コモンレール7、及びインジェクタ(燃料噴射弁)8を備える。
Here, a conventional lubrication system for an internal combustion engine and a seal structure for a supply pump will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, this
また、DMEを燃料とするために、DME供給システム5は、燃料タンク4からサプライポンプ6にフィードポンプ9で気化しない程度に加圧して、液相のまま供給流路10を介して供給し、燃料噴射装置3から戻り流路11を介して気相のDMEを燃料タンク4に戻している。
In order to use DME as fuel, the
潤滑システム1Xは、オイルパン12、ストレーナー13、オイルポンプ14、第1潤滑油供給流路15、第2潤滑油供給流路16、第1潤滑油戻り流路17、及び第2潤滑油戻り流路18を備え、オイルポンプ14を駆動して、オイルパン12からストレーナー13で不純物を取り除いてからエンジン2Xの各所やサプライポンプ6にエンジンオイルを供給している。
The
サプライポンプ6は、図4に示すように、吸込口20と吐出口21を有するシリンダ22と、吸込口20に設けられた電磁弁23と、吐出口21に設けられた逆止弁24と、シリンダ22内に往復動可能に設けられたプランジャ25と、シリンダ22とプランジャ25との間をシールするためのリップ構造を有して、シリンダ22に設けられたシール装置26と、燃料タンク4と接続されているポンプギャラリ27とを備える。
As shown in FIG. 4, the
電磁弁23は、吸込口20を開閉するための弁体28と、弁体28を駆動するソレノイド29とからなる。また、シリンダ22の側面には、プランジャ25とシリンダ22の間にリークした高圧のDMEをポンプギャラリ27に戻すためのリーク回収路30が接続されている。
The
プランジャ25より上方のシリンダ22内にシリンダ室31を形成する。また、プランジャ25には、エンジンの駆動部32が接続されている。エンジンの駆動部32は、エンジンの動力で回転するカム33と、プランジャ25に設けられると共にカム33に当接されカム33の回転に応じて上下動するカムフォロワー34とからなる。カムフォロワー34は、プランジャ25の下端に設けられたタペット35と、タペット35に設けられると共にカム33に当接され、カム33の回転に応じて回転するローラ36とからなる。エンジンの駆動部32は、エンジンに形成されたカム室37内に収容されており、エンジンオイルにて潤滑されるようになっている。
A
シール装置26により、燃料タンク4から供給された液相のDMEをサプライポンプ6の駆動部32に流れ込むことを防止することはできる。しかし、一方でエンジンオイルがシール装置26のリップ部からシリンダ室31のDME中に吸い上げられて、DME中にエンジンオイルが混入するという問題が発生する。
The
通常、エンジンオイルには各種添加剤(酸化防止剤、摩耗防止剤、清掃分散剤、粘度指数向上剤、消泡剤、及び流動点降下剤)などが含まれ、その中には無機金属元素などが存在する。 Engine oil usually contains various additives (antioxidants, antiwear agents, cleaning dispersants, viscosity index improvers, antifoaming agents, and pour point depressants), among which inorganic metal elements, etc. Exists.
DMEの溶剤特性によりエンジンオイルのベースオイル成分はDMEの燃料噴射装置3の通路中の金属表面に固着せずに流されてしまうが、粘度指数向上剤などの高分子ポリマーは金属表面、あるいはDMEの燃料噴射装置3において、燃料通路の滞留する箇所などに付着し、成長した後に燃料噴射装置3へ流れ込み、インジェクタ8に入り込んだエンジンオイルは最終的には燃焼室内へDMEと一緒に噴射され、燃焼してしまう。Zn−DTPなどの酸化防止剤などで用いられる成分にはP、Ca、Znなどの金属成分が含まれ、排気系統へ排ガスと一緒に流れ、後処理装置(酸化触媒など)の劣化を招くことになる。
Due to the solvent characteristics of DME, the base oil component of the engine oil flows away without adhering to the metal surface in the passage of the
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、液化ガス燃料を圧送
する高圧ポンプを、液化ガス燃料に溶解しない不溶成分を除去した潤滑油で潤滑することができる内燃機関の潤滑システム、内燃機関、及び内燃機関の潤滑方法を提供することである。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of lubricating a high-pressure pump that pumps liquefied gas fuel with a lubricating oil from which insoluble components that do not dissolve in the liquefied gas fuel are removed. An engine lubrication system, an internal combustion engine, and a method for lubricating an internal combustion engine are provided.
上記の目的を解決するための本発明の内燃機関の潤滑システムは、液化ガス燃料を燃料とする内燃機関を潤滑油で潤滑する内燃機関の潤滑システムにおいて、潤滑油を液相の液化ガス燃料と混合して、液相の液化ガス燃料に溶解しない潤滑油の不溶成分を除去し、少なくとも液化ガス燃料を圧送する高圧ポンプを、前記不溶成分が除去された潤滑油で潤滑する不溶成分除去油供給装置を備えて構成される。 An internal combustion engine lubrication system of the present invention for solving the above-mentioned object is an internal combustion engine lubrication system in which an internal combustion engine using liquefied gas fuel as a fuel is lubricated with lubricating oil. Mixing and removing insoluble components of the lubricating oil that does not dissolve in the liquid-phase liquefied gas fuel, and supplying a high-pressure pump that pumps at least the liquefied gas fuel with the lubricating oil from which the insoluble components have been removed. It is configured with a device.
この構成によれば、液化ガス燃料の溶剤特性(溶媒特性ともいう)により、潤滑油から液化ガス燃料に溶解しない不溶成分を除去することができる。その不溶成分が除去された潤滑油で、少なくとも高圧ポンプを潤滑することにより、その潤滑油が液化ガス燃料中に混入されても触媒等の後処理装置や排気系統への影響を与えることがないので、耐久性を向上することができる。 According to this configuration, insoluble components that do not dissolve in the liquefied gas fuel can be removed from the lubricating oil by the solvent characteristics (also referred to as solvent characteristics) of the liquefied gas fuel. By lubricating at least the high-pressure pump with the lubricating oil from which the insoluble components have been removed, even if the lubricating oil is mixed into the liquefied gas fuel, it will not affect the aftertreatment device such as the catalyst or the exhaust system. Therefore, durability can be improved.
なお、ここでいう溶解成分とは、所謂ベースオイルのことをいい、例えば、植物油、動物油、鉱物油、合成油(PAO(ポリアルファオレフィン)、高度水素化分解油VHVI(Very High Viscosity Index)、エステルなど)、及びそれらの混成油などのことをいう。また、不溶成分とは、添加剤のことをいい、例えば、酸化防止剤、摩耗防止剤、清浄分散剤、粘度指数向上剤、消泡剤、及び流動点降下剤などのことをいう。 The dissolved component herein refers to a so-called base oil, for example, vegetable oil, animal oil, mineral oil, synthetic oil (PAO (polyalphaolefin), highly hydrocracked oil VHVI (Very High Viscosity Index), ester. Etc.), and their hybrid oils. The insoluble component refers to an additive, for example, an antioxidant, an antiwear agent, a cleaning dispersant, a viscosity index improver, an antifoaming agent, and a pour point depressant.
また、上記の内燃機関の潤滑システムにおいて、前記不溶成分除去油供給装置に、潤滑油を、前記高圧ポンプに供給される加圧された液相の液化ガス燃料と混合して、潤滑成分を含み液相の液化ガス燃料に溶解する潤滑油の溶解成分と前記不溶成分とに分離すると共に、潤滑油が混合した液相の液化ガス燃料を気液分離する混合分離容器と、前記不溶成分を除去する不溶成分除去器と、を備えると、不溶成分が除去された、且つ混合された液相の液化ガス燃料が気化された、潤滑成分を含む溶解成分で高圧ポンプを潤滑することができる。 In the internal combustion engine lubrication system, the insoluble component-removed oil supply device includes a lubricating component by mixing lubricating oil with a pressurized liquid-phase liquefied gas fuel supplied to the high-pressure pump. Separating the dissolved component of the lubricating oil dissolved in the liquefied gas fuel in the liquid phase and the insoluble component, and separating and separating the liquid liquefied gas fuel mixed with the lubricating gas into the gas and liquid, and removing the insoluble component When the insoluble component removing device is provided, the high-pressure pump can be lubricated with the dissolved component including the lubricating component from which the insoluble component has been removed and the mixed liquid-phase liquefied gas fuel has been vaporized.
詳しくは、まず、混合分離容器で潤滑油と液相の液化ガス燃料とを混合する。次に、潤滑油の溶解成分と不溶成分が分離し、溶解成分を溶解した液相の液化ガス燃料が気化して気液分離する。そして、不溶成分除去器で不溶成分を除去したもので潤滑する。 Specifically, first, the lubricating oil and the liquid liquefied gas fuel are mixed in the mixing / separating container. Next, the dissolved component and the insoluble component of the lubricating oil are separated, and the liquid liquefied gas fuel in which the dissolved component is dissolved is vaporized and gas-liquid separated. And it lubricates with what removed the insoluble component with the insoluble component remover.
混合分離容器で気液分離することで、潤滑する流体に液化ガス燃料が混じることを防ぐことができ、又は仮に液化ガス燃料が混じったとしても少量に抑えることができる。これにより、潤滑先の高圧ポンプに余分な液化ガス燃料がリークすることを抑制することができる。好ましくは、混合分離容器内で液化ガス燃料と潤滑油とを気液分離する際に、全ての液化ガス燃料が気化されて、その後溶解成分のみとなった潤滑油を高圧ポンプに供給することが望ましい。 By performing gas-liquid separation in the mixing / separating container, it is possible to prevent the liquefied gas fuel from being mixed with the fluid to be lubricated, or even if the liquefied gas fuel is mixed, the amount can be suppressed to a small amount. Thereby, it can suppress that excess liquefied gas fuel leaks to the high pressure pump of lubrication destination. Preferably, when the liquefied gas fuel and the lubricating oil are gas-liquid separated in the mixing / separating vessel, all the liquefied gas fuel is vaporized and then the lubricating oil which is only dissolved components is supplied to the high pressure pump. desirable.
加えて、上記の内燃機関の潤滑システムにおいて、前記不溶成分除去油供給装置に、燃料タンクから前記高圧ポンプに供給される加圧された液相の液化ガス燃料の一部を、流量調整器を介して前記不溶成分除去油供給装置に導入する液化ガス燃料導入流路と、前記不溶成分除去油供給装置から前記不溶成分を除去するときに発生する気相の液化ガス燃料を前記燃料タンクに戻す気相戻り流路と、前記不溶成分除去油供給装置から前記不溶成分を潤滑油が貯留する貯留槽へ戻す不溶成分戻り流路と、を接続すると共に、前記不溶成分除去油供給装置を、前記貯留槽から前記高圧ポンプ内の被潤滑部に潤滑油を供給する潤滑油
供給流路に配置することが好ましい。
In addition, in the internal combustion engine lubrication system, a part of the pressurized liquid-phase liquefied gas fuel supplied from a fuel tank to the high-pressure pump is supplied to the insoluble component removal oil supply device. And a liquefied gas fuel introduction flow path to be introduced into the insoluble component removal oil supply device, and a gas phase liquefied gas fuel generated when the insoluble component is removed from the insoluble component removal oil supply device is returned to the fuel tank. A gas-phase return flow path and an insoluble component return flow path for returning the insoluble component from the insoluble component removal oil supply apparatus to a storage tank in which lubricating oil is stored, and the insoluble component removal oil supply apparatus It is preferable to arrange in a lubricating oil supply flow path for supplying lubricating oil from a storage tank to a lubricated portion in the high-pressure pump.
液化ガス燃料導入流路に流量調整器を設けることで、加圧され液相のまま供給される液化ガス燃料が大量に不溶成分除去油供給装置に導入されることを防ぐことができる。また、不溶成分除去油供給装置で除去された不溶成分は本来潤滑油に溶解されていた物であり、脂溶性であることから貯留槽へと戻す。 By providing the flow rate regulator in the liquefied gas fuel introduction flow path, it is possible to prevent a large amount of the liquefied gas fuel that is pressurized and supplied in the liquid phase from being introduced into the insoluble component removal oil supply apparatus. Moreover, the insoluble component removed by the insoluble component removing oil supply device is a material that was originally dissolved in the lubricating oil and is returned to the storage tank because it is fat-soluble.
また、上記の問題を解決するための内燃機関は、上記の内燃機関の潤滑システムを備え、該潤滑システムで、液化ガス燃料をコモンレールに圧送する高圧ポンプを、潤滑するように構成する。この構成によれば、高圧ポンプの駆動部などに液化ガス燃料がリークしないようにシールした際に、そのシールした箇所から潤滑油が液化ガス燃料に混入しても、予め潤滑油から液化ガス燃料に溶解しない不溶成分(金属成分など)を除去してあるので、排ガスに不溶成分が混じることを防ぐことができる。 In addition, an internal combustion engine for solving the above problem includes the above-described lubrication system of the internal combustion engine, and the lubrication system is configured to lubricate a high-pressure pump that pumps liquefied gas fuel to the common rail. According to this configuration, even when the liquefied gas fuel is sealed so as not to leak to the drive unit of the high pressure pump or the like, even if the lubricating oil is mixed into the liquefied gas fuel from the sealed portion, the liquefied gas fuel from the lubricating oil is previously stored. Since insoluble components (such as metal components) that do not dissolve in water are removed, it is possible to prevent insoluble components from being mixed into the exhaust gas.
さらに、上記の問題を解決するための内燃機関の潤滑方法は、液化ガス燃料を燃料とする内燃機関を潤滑油で潤滑する内燃機関の潤滑方法において、潤滑油を液相の液化ガス燃料と混合して、潤滑油の液相の液化ガス燃料に溶解しない不溶成分を除去し、少なくとも液化ガス燃料を圧送する高圧ポンプを、前記不溶成分を除去し、潤滑油の潤滑成分を含み液相の液化ガス燃料に溶解する溶解成分で潤滑することを特徴とする方法である。 Further, an internal combustion engine lubrication method for solving the above-mentioned problem is an internal combustion engine lubrication method in which an internal combustion engine using liquefied gas fuel as a fuel is lubricated with lubricating oil. The lubricating oil is mixed with a liquid liquefied gas fuel. A high-pressure pump that removes insoluble components that do not dissolve in the liquefied gas fuel in the liquid phase of the lubricating oil, and at least a high-pressure pump that pumps the liquefied gas fuel. Lubricating with a dissolved component that dissolves in the gas fuel.
その上、上記の内燃機関の潤滑方法において、潤滑油を前記高圧ポンプに供給する前に、混合分離容器で、潤滑油を前記高圧ポンプに供給される加圧された液相の液化ガス燃料と混合して、前記溶解成分と前記不溶成分とに分離すると共に、潤滑油が混合した液相の液化ガス燃料を気液分離し、不溶成分除去器で、前記不溶成分を除去することが好ましい。 In addition, in the above-described lubricating method for an internal combustion engine, before supplying lubricating oil to the high-pressure pump, a pressurized liquid-phase liquefied gas fuel is supplied to the high-pressure pump in a mixing and separating container. It is preferable to mix and separate the dissolved component and the insoluble component, gas-liquid separate the liquid liquefied gas fuel mixed with the lubricating oil, and remove the insoluble component with an insoluble component remover.
本発明によれば、液化ガス燃料を圧送する高圧ポンプを、液化ガス燃料に溶解しない不溶成分を除去した潤滑油で潤滑することができる。これにより、高圧ポンプ内の液化ガス燃料にその潤滑油が混入しても、不溶成分が除去されているため、触媒などの後処理装置や排気系統へ影響を与えることがなくなり、耐久性を向上することができる。 According to the present invention, the high-pressure pump that pumps the liquefied gas fuel can be lubricated with the lubricating oil from which insoluble components that are not dissolved in the liquefied gas fuel are removed. As a result, even if the lubricating oil is mixed into the liquefied gas fuel in the high-pressure pump, the insoluble components are removed, so there is no impact on the aftertreatment device such as the catalyst and the exhaust system, improving durability. can do.
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の潤滑システム、それを備える内燃機関、及び内燃機関の潤滑方法について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態では、液化ガス燃料として、ジメチルエーテル(以下、DMEとする)を用いた車両について説明するが、例えば、液化石油ガス(LPG)、液化天然ガス(LNG)、液化ブタンガス(LBG)、又は液化水素燃料などにも適用することができる。 Hereinafter, an internal combustion engine lubrication system, an internal combustion engine including the same, and a lubrication method for an internal combustion engine according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a vehicle using dimethyl ether (hereinafter referred to as DME) as liquefied gas fuel will be described. For example, liquefied petroleum gas (LPG), liquefied natural gas (LNG), and liquefied butane gas (LBG) are described. ), Or liquefied hydrogen fuel.
また、エンジンオイル(潤滑油)についても、特に限定せずに、植物油、動物油、鉱物油、合成油(PAO(ポリアルファオレフィン)、高度水素化分解油VHVI(Very
High Viscosity Index)、エステルなど)、及びそれらの混成油
などのベースオイルに、酸化防止剤、摩耗防止剤、清浄分散剤、粘度指数向上剤、消泡剤、及び流動点降下剤などの添加剤を添加したものを用いることとする。
Further, the engine oil (lubricating oil) is not particularly limited, but may be vegetable oil, animal oil, mineral oil, synthetic oil (PAO (polyalphaolefin), highly hydrocracked oil VHVI (Very).
High Viscosity Index), esters, etc.) and base oils such as hybrid oils thereof with additives such as antioxidants, antiwear agents, detergent dispersants, viscosity index improvers, antifoaming agents, and pour point depressants. The added one will be used.
まず、本発明に係る第1の実施の形態の内燃機関の潤滑システムについて、図1を参照しながら説明する。この潤滑システム1は、図3の従来の潤滑システム1Xに、図1に示すように、エンジンオイルを液相のDMEと混合して、液相のDMEに溶解しないエンジンオイルの不溶成分を除去し、サプライポンプ6を、不溶成分を除去したエンジンオイルで潤滑する、不溶成分除去油供給装置40を備えて構成される。
First, an internal combustion engine lubrication system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the
この不溶成分除去油供給装置40は、エンジンオイルDMEトラップ(混合分離容器)41とフィルタ(不溶成分除去器)42とを備えて構成される。また、エンジンオイルDMEトラップ41は、第2潤滑油供給流路16の途中に配置されると共に、オリフィス(流量調整器)43を設けたDME導入流路44、及び気相戻り流路45が接続され、フィルタ42は、エンジンオイルDMEトラップ41よりも下流側に配置されると共に、不溶成分戻り流路46が接続される。
The insoluble component removal
エンジンオイルDMEトラップ41は、第2潤滑油供給流路16aからエンジンオイルを導入し、第2潤滑油供給流路16bを介してエンジンオイルをサプライポンプ6に供給する容器であり、その形状や容量などは限定しない。
The engine
また、このエンジンオイルDMEトラップ41は、DME導入流路44から導入された加圧された液相のDMEにエンジンオイルを混合し、エンジンオイル中のDMEに溶解する溶解成分と、DMEに溶解しない不溶成分とに分離するように構成されている。なお、ここでいう、溶解成分とは潤滑成分を含む成分であり、例えばベースオイルのことであり、不溶成分とは添加剤であり、例えば酸化防止剤、摩耗防止剤、清浄分散剤、粘度指数向上剤、消泡剤、及び流動点降下剤のことである。
The engine
加えて、このエンジンオイルDMEトラップ41は、エンジンオイルが混合したDMEを気液分離するようにも構成されている。詳しくは、エンジンオイルDMEトラップ41は、気相戻り流路45が接続され、燃料タンク4の気相部分と連通されることによって、エンジンオイルDMEトラップ41内の圧力を常圧に設定されている。これにより、液相のDMEが気化して気相のDMEとなり、残った液体は溶解成分と不溶成分とに分離したエンジンオイルとなる。
In addition, the engine
この実施の形態では、エンジンオイルとDMEとの混合と、エンジンオイルの溶解成分と不溶成分との分離と、DMEの気化を一つの容器内で行うように構成したが、例えば、混合と分離を行う容器と、気液分離を行う容器をそれぞれ設けて構成してもよい。その場合、混合と分離を行う容器内は液相のDMEを保持するように圧力が高く、気液分離を行う容器内はDMEが気化し易いように圧力を低くするようにするとよい。 In this embodiment, the engine oil and DME are mixed, the engine oil dissolved component and the insoluble component are separated, and the DME is vaporized in one container. For example, mixing and separation are performed. A container to be performed and a container to perform gas-liquid separation may be provided. In that case, the pressure in the container for mixing and separation should be high so as to hold the liquid phase DME, and the pressure in the container for gas-liquid separation should be low so that the DME is easily vaporized.
フィルタ42は、エンジンオイルDMEトラップ41の下流側、つまり第2潤滑油供給流路16bに設けられる溶解成分から不溶成分を除去する装置である。また、このフィルタ42は、不溶成分戻り流路46が接続され、フィルタ42で溶解成分から除去した不溶成分をオイルパン12へ戻し、不溶成分を除去した溶解成分のみをサプライポンプ6へ供給している。なお、この実施の形態では、不溶成分を除去する装置としてフィルタ42を用いたが、溶解成分から不溶成分を除去することができればよく、本発明はフィルタ42に限定しない。
The
次に、このエンジン2の潤滑システム1の動作について、説明する。まず、オイルポンプ14を駆動して、エンジンオイルをオイルパン12からエンジンオイルDMEトラップ
41に移送する。そして、エンジンオイルDMEトラップ41で、燃料タンク4からサプライポンプ6に供給されるために加圧された液相のDMEを導入して、そのエンジンオイルと混合する。
Next, the operation of the
DMEを燃料として使用する場合は、燃料タンク4からサプライポンプ6まで、DMEにDMEが気化しない程度の圧力、好ましくは3MPa程度の圧力をかけて、液相のまま移送する必要がある。この加圧された液相のDMEを、DME導入流路44を介してエンジンオイルDMEトラップ41に導入すると、加圧されたDMEの流量が多くなってしまうため、DME導入流路44にオリフィス43を設けて、DMEの流量を調整することが望ましい。
When DME is used as a fuel, it is necessary to transfer the DME from the
このとき、エンジンオイルDMEトラップ41内で混合されるエンジンオイルの量とDMEの量との割合は、1:1〜10:1程度に設定するとよく、特にDMEの割合を少なくすると、サプライポンプ6に余分にリークするDMEの量を少なくすることができる。
At this time, the ratio between the amount of engine oil mixed in the engine
この実施の形態では、オリフィス43を介してエンジンオイルDMEトラップ41にDMEを導入することによってDMEの量を調整したが、オリフィス43の代わりに、若しくはオリフィス43とは別にDME導入流路44にDMEの流量を調整する弁を設けてもよい。
In this embodiment, the amount of DME is adjusted by introducing DME into the engine
次に、エンジンオイルDMEトラップ41内でDMEと混合されたエンジンオイルは、DMEに溶解する溶解成分と、DMEに溶解しない不溶成分とに分離する。また、エンジンオイルDMEトラップ41内では、圧力が低くなることから、又は、オリフィス43を介して導入されたことから圧力が解放されることからDMEは気化する。
Next, the engine oil mixed with DME in the engine
エンジンオイルDMEトラップ41内では、エンジンオイルがDME内で溶解成分と不溶成分とに分離することと、エンジンオイルが混合されたDMEが気化し、気相のDMEとエンジンオイルに気液分離することの両事象が起る。DMEの溶剤効果により、DMEに溶解成分が溶解し、エンジンオイルとDMEの混合流体内に不溶成分が溶解せずに残り、さらにDMEが気化することにより、溶解成分内に不溶成分がトラップされるのである。
In the engine
DMEは、常温且つ常圧で気化される。エンジンオイルDMEトラップ41内は気相戻り流路45を介して燃料タンク4の気相部分と連通しており、内部は常温且つ常圧、詳しくは約20℃且つ約0.5MPaとなっており、液相のDMEが気化し易い状態になっている。
DME is vaporized at normal temperature and normal pressure. The engine
そして、気相のDMEに加圧された、つまりDMEの蒸気圧特性により圧力がかかったエンジンオイルDMEトラップ41内の溶解成分と不溶成分とに分離したエンジンオイルは、フィルタ42を通過するときに、不溶成分を除去(トラップ)され、溶解成分は第2潤滑油供給流路16bを介してサプライポンプ6に供給されて、サプライポンプ6の駆動部32を潤滑する。一方、フィルタ42で除去された不溶成分は、不溶成分戻り流路46を介してオイルパン12へと戻される。
Then, the engine oil that has been pressurized into the gas phase DME, that is, the engine oil separated into the dissolved component and the insoluble component in the engine
サプライポンプ6の潤滑にDMEが混じると、最終的にはオイルパン12までDMEが入り込み、図示しないクランクケース内に滞留し、ブローバイ還流装置で吸気に吸い込まれ、吸気のDME濃度が濃くなって、異常燃焼などを引き起こす原因となる。よって、好ましくは、エンジンオイルDMEトラップ41内でエンジンオイルと混合した液相のDMEの大部分を気化することがよく、より好ましくは、エンジンオイルと混合した全ての液相のDMEを気化することがよい。例えば、エンジンオイルDMEトラップ41に導入さ
れるDMEの流量をオリフィス43、若しくは流量を調整する弁などで調整し、液相のDMEを完全に気化するまでは、液相のDMEを導入しないように構成してもよい。
When DME is mixed with the lubrication of the
上記の動作によれば、DMEの溶剤特性、及び加圧されたDMEの供給ラインを活用することにより、サプライポンプ6へのエンジンオイル内の不溶成分である添加剤を排除することができ、DME中に混入されても触媒等の後処理装置(酸化触媒、SCR触媒など)や排気系統(EGRクーラーへの堆積物の付着、可変容量ターボのノズル可動部への堆積物の付着)への影響を与えることがなく、耐久性を向上させることができる。
According to the above operation, by using the solvent characteristics of DME and the pressurized DME supply line, the additive which is an insoluble component in the engine oil to the
なお、フィルタ42で除去された不溶成分は本来エンジンオイルに溶解されていた物であり、脂溶性であることから不溶成分戻り流路46を介してオイルパン12へと戻されるが、サプライポンプ6が必要とするエンジンオイル量は少なく、オイルパン12内における不溶成分(添加剤)の濃縮の影響はほとんどない。
The insoluble component removed by the
次に、本発明に係る第2の実施の形態について、図2を参照しながら説明する。このエンジン2の潤滑システム50は、図1の第1の実施の形態のサプライポンプ6と不溶成分除去油供給装置40に代えて、不溶成分除去油供給装置51を直接内蔵したサプライポンプ52を備えて構成される。
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The
この不溶成分除去油供給装置51は、エンジンオイルDMEトラップ53を備え、エンジンオイルDMEトラップ53は、DME導入流路54、気相戻り流路55、及び不溶成分戻り流路56と接合されている。このエンジンオイルDMEトラップ53は、DME導入流路54の入口側にオリフィスを設け、また、第2潤滑油供給流路16bと不溶成分戻り流路56への出口側にフィルタを設け、それぞれを一体に形成した装置である。
The insoluble component removal
この構成によれば、サプライポンプ52内に不溶成分除去油供給装置51を備えることで、配管を減らすことができ、設置し易い構造にすることができる。
According to this configuration, by providing the insoluble component removal
上記の潤滑システム1及び50を備えるエンジン2は、図3に示す従来のエンジン2Xと比べて、図1及び図2に示すように、潤滑システム1及び50に、不溶成分除去油供給装置40及び51を備えるため、サプライポンプ6及び52の駆動部32にDMEがリークしないようにプランジャ25などに設けたシール装置26からエンジンオイルがDMEに混入しても、エンジンオイルからDMEに溶解しない不溶成分(金属成分など)を除去してあるので、排ガスに不溶成分が混じることを防ぐことができる。
Compared with the
本発明の内燃機関の潤滑システムは、液化ガス燃料を圧送する高圧ポンプを、液化ガス燃料に溶解しない不溶成分を除去した潤滑油で潤滑することができるので、DMEなどの液化ガス燃料を用いるエンジンを搭載した車両に利用することができる。また、液化ガス燃料を用いたガスタービンなどにも利用することができる。 In the internal combustion engine lubrication system according to the present invention, the high-pressure pump that pumps the liquefied gas fuel can be lubricated with the lubricating oil from which insoluble components that are not dissolved in the liquefied gas fuel are removed. Therefore, the engine that uses the liquefied gas fuel such as DME. It can be used for vehicles equipped with. It can also be used for gas turbines using liquefied gas fuel.
1、50、1X 潤滑システム
2、2X エンジン
3 燃料噴射装置
4 燃料タンク
5 DME供給システム
6、52 サプライポンプ
7 コモンレール
8 インジェクタ
9 フィードポンプ
10 供給流路
11 戻り流路
12 オイルパン
13 ストレーナー
14 オイルポンプ
15 第1潤滑油供給流路
16 第2潤滑油供給流路
17 第1潤滑油戻り流路
18 第2潤滑油戻り流路
40、51 不溶成分除去油供給装置
41、53 エンジンオイルDMEトラップ(混合分離容器)
42 フィルタ(不溶成分除去器)
43 オリフィス(流量調整器)
44、54 DME導入流路(液化ガス燃料導入流路)
45、55 気相戻り流路
46、56 不溶成分戻り流路
DESCRIPTION OF
42 Filter (insoluble component remover)
43 Orifice (flow rate regulator)
44, 54 DME introduction channel (liquefied gas fuel introduction channel)
45, 55 Gas
Claims (6)
潤滑油を液相の液化ガス燃料と混合して、液相の液化ガス燃料に溶解しない潤滑油の不溶成分を除去し、
少なくとも液化ガス燃料を圧送する高圧ポンプを、前記不溶成分が除去された潤滑油で潤滑する不溶成分除去油供給装置を備えることを特徴とする内燃機関の潤滑システム。 In an internal combustion engine lubrication system that lubricates an internal combustion engine fueled with liquefied gas fuel with a lubricating oil,
Lubricating oil is mixed with liquid-phase liquefied gas fuel to remove insoluble components of lubricating oil that do not dissolve in liquid-phase liquefied gas fuel,
A lubricating system for an internal combustion engine, comprising: an insoluble component removal oil supply device that lubricates at least a high-pressure pump that pumps liquefied gas fuel with the lubricating oil from which insoluble components have been removed.
潤滑油を、前記高圧ポンプに供給される加圧された液相の液化ガス燃料と混合して、潤滑成分を含み液相の液化ガス燃料に溶解する潤滑油の溶解成分と前記不溶成分とに分離すると共に、潤滑油が混合した液相の液化ガス燃料を気液分離する混合分離容器と、
前記不溶成分を除去する不溶成分除去器と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の潤滑システム。 In the insoluble component removal oil supply device,
Lubricating oil is mixed with pressurized liquid-phase liquefied gas fuel supplied to the high-pressure pump, and the lubricating oil is dissolved in the liquid-phase liquefied gas fuel and dissolved in the liquid-phase liquefied gas fuel and the insoluble component. Separating and separating the liquid-phase liquefied gas fuel mixed with the lubricating oil and gas-liquid separation; and
The internal combustion engine lubrication system according to claim 1, further comprising an insoluble component remover that removes the insoluble component.
燃料タンクから前記高圧ポンプに供給される加圧された液相の液化ガス燃料の一部を、流量調整器を介して前記不溶成分除去油供給装置に導入する液化ガス燃料導入流路と、
前記不溶成分除去油供給装置から前記不溶成分を除去するときに発生する気相の液化ガス燃料を前記燃料タンクに戻す気相戻り流路と、
前記不溶成分除去油供給装置から前記不溶成分を潤滑油が貯留する貯留槽へ戻す不溶成分戻り流路と、を接続すると共に、
前記不溶成分除去油供給装置を、前記貯留槽から前記高圧ポンプ内の被潤滑部に潤滑油を供給する潤滑油供給流路に配置することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の潤滑システム。 In the insoluble component removal oil supply device,
A liquefied gas fuel introduction flow path for introducing a part of the pressurized liquid phase liquefied gas fuel supplied from the fuel tank to the high pressure pump into the insoluble component removal oil supply device via a flow rate regulator;
A gas-phase return flow path for returning a gas-phase liquefied gas fuel generated when removing the insoluble component from the insoluble component-removing oil supply device to the fuel tank;
An insoluble component return flow path for returning the insoluble component from the insoluble component removal oil supply device to a storage tank in which lubricating oil is stored, and
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the insoluble component removing oil supply device is disposed in a lubricating oil supply flow path for supplying lubricating oil from the storage tank to a lubricated portion in the high-pressure pump. Lubrication system.
潤滑油を液相の液化ガス燃料と混合して、潤滑油の液相の液化ガス燃料に溶解しない不溶成分を除去し、
少なくとも液化ガス燃料を圧送する高圧ポンプを、前記不溶成分を除去し、潤滑油の潤滑成分を含み液相の液化ガス燃料に溶解する溶解成分で潤滑することを特徴とする内燃機関の潤滑方法。 In a method for lubricating an internal combustion engine in which an internal combustion engine using liquefied gas fuel as a fuel is lubricated with lubricating oil,
Lubricating oil is mixed with liquid-phase liquefied gas fuel to remove insoluble components that do not dissolve in the liquid-phase liquefied gas fuel of lubricating oil,
A method for lubricating an internal combustion engine, characterized in that at least a high-pressure pump that pumps liquefied gas fuel is lubricated with a dissolved component that removes the insoluble component and dissolves in the liquid liquefied gas fuel including the lubricating component of the lubricating oil.
不溶成分除去器で、前記不溶成分を除去することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の潤滑方法。 Before supplying the lubricating oil to the high-pressure pump, the lubricating oil is mixed with the pressurized liquid-phase liquefied gas fuel supplied to the high-pressure pump in a mixing and separating container, and the dissolved component and the insoluble component are mixed. Gas-liquid separation of the liquid liquefied gas fuel mixed with the lubricating oil,
6. The method for lubricating an internal combustion engine according to claim 5, wherein the insoluble component is removed by an insoluble component remover.
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JP2016037933A (en) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | 川崎重工業株式会社 | Vessel |
JP2023055419A (en) * | 2021-10-06 | 2023-04-18 | 株式会社三井E&Sマシナリー | Multi-fuel available fuel supply device |
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