JP2017066869A - ディーゼルエンジン - Google Patents

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Abstract

【課題】ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度を高めることができるディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】燃料噴射装置は液体燃料5と燃料タンク1と燃料供給ポンプ8と燃料噴射ポンプ9と燃料噴射弁10と燃料還流通路11を備え、燃料タンク1の液体燃料5が燃料供給ポンプ8により燃料噴射ポンプ9に供給され、燃料噴射ポンプ9で液体燃料5が燃料噴射弁10から噴射され、燃料噴射ポンプ9と燃料噴射弁10からオーバーフローした液体燃料5が燃料還流通路11により燃料タンク1に還流されるように構成され、排気処理装置のガス生成用燃料供給通路12は、燃料噴射ポンプ9や燃料噴射弁10よりも燃料還流方向下流で、燃料還流通路11から導出されている。【選択図】 図1

Description

本発明は、ディーゼルエンジンに関し、詳しくは、ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度を高めることができるディーゼルエンジンに関する。
従来、ディーゼルエンジンとして、液体燃料がガス生成用燃料供給ポンプによりガス生成用燃料供給通路を介して可燃性ガス生成器に供給され、可燃性ガス生成器で液体燃料から可燃性ガスが生成され、可燃性ガスがエンジン排気に混入され、可燃性ガスの燃焼熱によりエンジン排気が昇温され、エンジン排気の熱によりDPFに堆積されたPMが焼却除去される排気処理装置を備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−51580号公報(図1,図2参照)
《問題点》 ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度が低くなることがある。
特許文献1のものでは、寒冷時には低温の液体燃料がガス生成用燃料供給ポンプに供給され、ガス生成用燃料供給ポンプでの液体燃料の高粘度化やワキシング(パラフィン成分の固化)で、ガス生成用燃料供給ポンプから可燃性ガス生成器への燃料供給量が変動し、ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度が低くなることがある。
本発明の課題は、ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度を高めることができるディーゼルエンジンを提供することにある。
請求項1に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図1,図2に例示するように、液体燃料(5)がガス生成用燃料供給ポンプ(2)によりガス生成用燃料供給通路(12)を介して可燃性ガス生成器(3)に供給され、可燃性ガス生成器(3)で液体燃料(5)から可燃性ガス(6)が生成され、可燃性ガス(6)がエンジン排気(7)に混入され、可燃性ガス(6)の燃焼熱によりエンジン排気(7)が昇温され、エンジン排気(7)の熱によりDPF(4)に堆積されたPMが焼却除去される排気処理装置を備えた、ディーゼルエンジンにおいて、
図1,図2に例示するように、燃料タンク(1)の液体燃料(5)が燃料供給ポンプ(8)により燃料噴射ポンプ(9)に供給され、燃料噴射ポンプ(9)により液体燃料(5)が燃料噴射管(9a)を介して燃料噴射弁(10)から噴射され、燃料噴射ポンプ(9)と燃料噴射弁(10)からオーバーフローした液体燃料(5)が燃料還流通路(11)により燃料タンク(1)に還流される燃料噴射装置を備え、
図1,図2に例示するように、ガス生成用燃料供給通路(12)は、燃料噴射ポンプ(9)や燃料噴射弁(10)よりも燃料還流方向下流で、燃料還流通路(11)から導出されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
(請求項1に係る発明)
請求項1に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度を高めることができる。
図1,図2に例示するように、ガス生成用燃料供給通路(12)は、燃料噴射ポンプ(9)や燃料噴射弁(10)よりも燃料還流方向下流で、燃料還流通路(11)から導出されているので、寒冷時でも、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)に供給される液体燃料(5)は、燃料噴射ポンプ(9)や燃料噴射弁(10)を介してシリンダブロック(18)やシリンダヘッド(19)の熱で加温され、ガス生成用燃料供給ポンプ(9)での液体燃料(5)の高粘度化やワキシングが防止され、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)から可燃性ガス生成器(3)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
また、燃料供給ポンプ(8)や燃料噴射ポンプ(9)による液体燃料(5)の脈動圧は燃料還流通路(11)と燃料噴射弁(10)とガス生成用燃料供給通路(12)で減衰されるので、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)が燃料供給ポンプ(8)や燃料噴射ポンプ(9)による液体燃料(5)の脈動圧の影響を受け難く、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)から可燃性ガス生成器(3)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
これらの理由により、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)の燃料供給精度を高めることができる。
(請求項2に係る発明)
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度を高めることができる。
図1に例示するように、ガス生成用燃料供給通路(12)は下突形状部分(12a)を備え、下突形状部分(12a)は、燃料還流通路(11)から下向きに導出された後、上向きに反転された下突形状とされ、下突形状部分(12a)よりも燃料供給方向下流にガス生成用燃料供給ポンプ(2)が配置されているので、ガス生成用燃料供給通路(12)が長くなり、ガス生成用燃料供給通路(12)の脈動圧の減衰効率が高く、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)から可燃性ガス生成器(3)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
また、下突形状部分(12a)で、燃料還流通路(11)からの空気の進入が妨げられ、空気の進入で、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)から可燃性ガス生成器(3)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
これらの理由により、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)の燃料供給精度を高めることができる。
(請求項3に係る発明)
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 寒冷地でガス生成用燃料供給通路を液体燃料のワキシングや凍結で詰らせてしまう不具合を防止することができる。
図1に例示するように、ガス生成用燃料供給通路(12)は燃料ドレイン装置(13)を備えているので、ガス生成用燃料供給通路(12)に溜まる液体燃料(5)を燃料ドレイン装置(13)で排出することができ、エンジンを寒冷地仕様として出荷する場合、排気処理装置の出荷前試験で用いた通常温度仕様の液体燃料をガス生成用燃料供給通路(12)に残留させてしまう不備が防止され、寒冷地でガス生成用燃料供給通路(12)を液体燃料(5)のワキシングや凍結で詰らせてしまう不具合を防止することができる。
(請求項4に係る発明)
請求項4に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度を高めることができる。
図2に例示するように、燃料供給ポンプ(8)や燃料噴射ポンプ(9)による液体燃料(5)の脈動圧は気液分離室(14)でも減衰され、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)が燃料供給ポンプ(8)や燃料噴射ポンプ(9)による液体燃料(5)の脈動圧の影響を受け難く、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)から可燃性ガス生成器(3)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
また、気液分離室(14)で液体燃料(5)に含まれる空気が分離され、空気が分離された液体燃料(5)が液体燃料溜め(14a)からガス生成用燃料供給通路(12)に流入するので、ガス生成用燃料供給通路(12)の空気溜まりでガス生成用燃料供給ポンプ(2)から可燃性ガス生成器(3)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
これらの理由により、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)の燃料供給精度を高めることができる。
(請求項5に係る発明)
請求項5に係る発明は、請求項4に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 寒冷地で液体燃料溜めが液体燃料のワキシングや凍結で閉塞してしまう不具合を防止することができる。
図2に例示するように、液体燃料溜め(14a)は燃料ドレイン装置(13)を備えているので、液体燃料溜め(14a)に溜まる液体燃料(5)を燃料ドレイン装置(13)で排出することができ、エンジンを寒冷地仕様として出荷する場合、排気処理装置の出荷前試験で用いた通常温度仕様の液体燃料が液体燃料溜め(14a)に残留してしまう不備が防止され、寒冷地で液体燃料溜め(14a)が液体燃料(5)のワキシングや凍結で閉塞してしまう不具合を防止することができる。
(請求項6に係る発明)
請求項6に係る発明は、請求項4または請求項5に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度を高めることができる。
図3に例示するように、通路入口部(16a)は燃料導入通路(15)の中心軸延長線(15a)に沿って液体燃料溜め(14a)から通路中央部(16b)に向けて上り傾斜し、通路出口部(16c)は通路中央部(16b)から液体燃料溜め(14a)に向けて下り傾斜し、ガス生成用燃料供給通路(12)は通路中央部(16b)から上向きに導出されているので、寒冷時に燃料ガイド通路(16)で液体燃料(5)のワキシングが起こっても、パラフィン成分は通路中央部(16b)から燃料入口部(16a)と燃料出口部(16c)の傾斜に沿って自重で液体燃料溜め(14a)に流出しやすく、通路中央部(16b)が詰りにくく、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)から可燃性ガス生成器(3)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
また、通路中央部(16b)にパラフィン成分が詰っても、燃料導入通路(15)から液体燃料溜め(14a)に液体燃料(5)が導入されると、この液体燃料(5)が通路入口部(16a)から通路中央部(16b)に押し込まれ、パラフィン成分に衝突し、パラフィン成分を分散させ、通路中央部(16b)の詰りが解消され、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)から可燃性ガス生成器(3)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
これらの理由により、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)の燃料供給精度を高めることができる。
(請求項7に係る発明)
請求項7に係る発明は、請求項1から請求項6のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度を高めることができる。
図1,図2に例示するように、ガス生成用燃料供給通路(12)はガス生成用燃料供給ポンプ(2)の燃料入口(2a)に接続されたエア抜き装置(17)を備えているので、エア抜き装置(17)でエア抜きを行いながら、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)の燃料入口(2a)までガス生成用燃料供給通路(12)に液体燃料(5)を満たすことができ、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)の空気溜まりでガス生成用燃料供給ポンプ(2)から可燃性ガス生成器(3)への燃料供給量が変動する不具合が防止され、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)の燃料供給精度を高めることができる。
本発明の第1実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図である。 本発明の第2実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図である。 図2のエンジンで用いる気液分離室の変形例の説明図である。
図1は本発明の第1実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図、図2,図3は本発明の第2実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図であり、各実施形態では、立形の直列4気筒ディーゼルエンジンについて説明する。
まず、第1実施形態について説明する。
このエンジンは、排気処理装置を備えている。
図1に示すように、排気処理装置では、液体燃料(5)がガス生成用燃料供給ポンプ(2)によりガス生成用燃料供給通路(12)を介して可燃性ガス生成器(3)に供給され、可燃性ガス生成器(3)で液体燃料(5)から可燃性ガス(6)が生成され、可燃性ガス(6)がエンジン排気(7)に混入され、可燃性ガス(6)の燃焼熱によりエンジン排気(7)が昇温され、エンジン排気(7)の熱によりDPF(4)に堆積されたPMが焼却除去される。
ガス生成用燃料供給ポンプ(2)は電動ポンプである。可燃性ガス生成器(3)は可燃性ガス生成触媒(3a)を備えている。可燃性ガス生成触媒(3a)は酸化触媒である。排気処理装置は、ブロワ(20)、排気処理ケース(21)、DOC(22)、制御装置(23)、DOC入口温度センサ(24)、DPF入口温度センサ(25)、差圧センサ(26)、着火装置(30)を備えている。ブロワ(20)は電動式ブロワであり、エンジンの吸気通路(27)を空気供給源としている。排気処理ケース(21)はエンジンの排気経路(28)の途中に配置され、排気処理ケース(21)内の排気方向上流側にはDOC(22)が収容され、下流側にはDPF(4)が収容されている。DOCはディーゼル酸化触媒、DPFはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称である。制御装置(23)はエンジンECUである。ECUは電子制御ユニットの略称であり、マイコンである。着火装置(30)はグロープラグである。
制御装置(23)には、上記各センサ(24)(25)(26)とガス生成用燃料供給ポンプ(2)とブロワ(20)と着火装置(30)が電気的に接続され、上記各センサ(24)(25)(26)からの検出信号が制御装置(23)で受信され、検出信号に基づいて、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)とブロワ(20)と着火装置(30)が制御装置(23)で制御される。
具体的には、差圧センサ(26)によるDPF(4)の入口と出口の差圧の検出に基づいて、制御装置(23)がDPF(4)に堆積したPM堆積量を推定し、このPM堆積値が所定値に至ったら、制御装置(23)の指令信号に基づいて、ガス生成用燃料供給ポンプ(2)とブロワ(20)と着火装置(30)が制御され、可燃性ガス生成器(3)に液体燃料(5)と空気(29)が供給され、液体燃料(5)が可燃性ガス生成触媒(3a)で酸化され、可燃性ガス(6)となり、排気経路(28)の排気(7)に混入され、可燃性ガス(6)はDOC(22)で触媒燃焼され、この燃焼熱で排気(7)が昇温され、DPF(4)に堆積したPMが焼却除去され、DPF(4)が再生される。
なお、DOC入口温度がDOC(22)の活性化温度未満の場合には、着火装置(30)で可燃性ガス(6)が着火され、可燃性ガス(6)の火炎燃焼で排気(7)が昇温され、DOC入口温度がDOC(22)の活性化温度になる。また、DPF入口温度が所定のPM焼却温度となるように、制御装置(23)でガス生成用燃料供給ポンプ(2)とブロワ(20)が制御され、可燃性ガス生成器(3)への液体燃料(5)と空気(29)の供給量が調節される。また、可燃性ガス(6)は排気(7)中の酸素によって燃焼されるが、燃焼促進のため、可燃性ガス(6)にはブロワ(20)から二次空気が供給される。
このエンジンは、燃料噴射装置を備えている。
図1に示すように、燃料噴射装置では、燃料タンク(1)の液体燃料(5)が燃料供給ポンプ(8)により燃料噴射ポンプ(9)に供給され、燃料噴射ポンプ(9)により液体燃料(5)が燃料噴射管(9a)を介して燃料噴射弁(10)から噴射され、燃料噴射ポンプ(9)と燃料噴射弁(10)からオーバーフローした液体燃料(5)が燃料還流通路(11)により燃料タンク(1)に還流される。
燃料供給ポンプ(8)は、メカ式ポンプで、シリンダブロック(18)に取り付けられ、燃料噴射カム軸(図示せず)のポンプカムで駆動される。燃料噴射ポンプ(9)はカム駆動式のプランジャ式列型ポンプで、シリンダブロック(18)に取り付けられ、燃料噴射カム軸の燃料噴射カムで駆動される。燃料噴射カム軸はクランク軸(図示せず)で駆動される。燃料噴射弁(10)は、シリンダヘッド(19)に取り付けられている。
図1に示すように、ガス生成用燃料供給通路(12)は、燃料噴射ポンプ(9)や燃料噴射弁(10)よりも燃料還流方向下流で、燃料還流通路(11)から導出されている。
図1に示すように、ガス生成用燃料供給通路(12)は下突形状部分(12a)を備え、下突形状部分(12a)は、燃料還流通路(11)から下向きに導出された後、上向きに反転された下突形状とされ、下突形状部分(12a)よりも燃料供給方向下流にガス生成用燃料供給ポンプ(2)が配置されている。
下突形状部分(12a)は、燃料ドレイン装置(13)を備えている。
ガス生成用燃料供給通路(12)はガス生成用燃料供給ポンプ(2)の燃料入口(2a)に接続されるエア抜き装置(17)を備えている。
下突形状部分(12a)は、U字状の下突形状とされている。
燃料ドレイン装置(13)とエア抜き装置(17)は、いずれも手動開閉式コックである。
次に、図2に示す第2実施形態について説明する。
図2に示すように、燃料噴射装置は気液分離室(14)を備え、気液分離室(14)は、燃料噴射ポンプ(9)や燃料噴射弁(10)よりも燃料還流方向下流で、燃料還流通路(11)に設けられ、ガス生成用燃料供給通路(12)は気液分離室(14)の液体燃料溜め(14a)から導出されている。
図2に示すように、液体燃料溜め(14a)は燃料ドレイン装置(13)を備えている。
他の構造は、第1実施形態と同じであり、図2中、第1実施形態と同一の要素には、図1と同一の符号を付しておく。
第2実施形態の気液分離室の変形例は、次の通りである。
図3に示すように、気液分離室(14)は燃料導入通路(15)と燃料ガイド通路(16)と燃料導出通路(30)を備え、燃料導入通路(15)は液体燃料溜め(14a)に向けて上り傾斜し、燃料導出通路(30)は液体燃料溜め(14a)から外側に下り傾斜している。燃料ガイド通路(16)は通路入口部(16a)と通路中央部(16b)と通路出口部(16c)を備えている。
図3に示すように、通路入口部(16a)は燃料導入通路(15)の中心軸延長線(15a)に沿って液体燃料溜め(14a)から通路中央部(16b)に向けて上り傾斜し、通路出口部(16c)は通路中央部(16b)から液体燃料溜め(14a)に向けて下り傾斜し、ガス生成用燃料供給通路(12)は通路中央部(16b)から上向きに導出されている。
図3に示すように、気液分離室(14)は、燃料導入通路(15)と燃料導出通路(31)を介して燃料還流通路(11)の途中に接続されている。燃料導入通路(15)は、気液分離室(14)に収容されたブロック(32)内に形成されている。寒冷時には、燃料ガイド通路(16)の通路入口部(16a)と通路出口部(16c)の傾斜を滑り落ちた液体燃料(5)のワックス成分(5a)が液体燃料溜め(14a)に溜まる。
(1) 燃料タンク
(2) ガス生成用燃料供給ポンプ
(2a) 燃料入口
(3) 可燃性ガス生成器
(4) DPF
(5) 液体燃料
(6) 可燃性ガス
(7) エンジン排気
(8) 燃料供給ポンプ
(9) 燃料噴射ポンプ
(9a) 燃料噴射管
(10) 燃料噴射弁
(11) 燃料還流通路
(12) ガス生成用燃料供給通路
(12a) 下突形状部分
(13) 燃料ドレイン装置
(14) 気液分離室
(14a) 液体燃料溜め
(15) 燃料導入通路
(15a) 中心軸延長線
(16) 燃料ガイド通路
(16a) 通路入口部
(16b) 通路中央部
(16c) 通路出口部
(17) エア抜き装置

Claims (7)

  1. 液体燃料(5)がガス生成用燃料供給ポンプ(2)によりガス生成用燃料供給通路(12)を介して可燃性ガス生成器(3)に供給され、可燃性ガス生成器(3)で液体燃料(5)から可燃性ガス(6)が生成され、可燃性ガス(6)がエンジン排気(7)に混入され、可燃性ガス(6)の燃焼熱によりエンジン排気(7)が昇温され、エンジン排気(7)の熱によりDPF(4)に堆積されたPMが焼却除去される排気処理装置を備えた、ディーゼルエンジンにおいて、
    燃料タンク(1)の液体燃料(5)が燃料供給ポンプ(8)により燃料噴射ポンプ(9)に供給され、燃料噴射ポンプ(9)により液体燃料(5)が燃料噴射管(9a)を介して燃料噴射弁(10)から噴射され、燃料噴射ポンプ(9)と燃料噴射弁(10)からオーバーフローした液体燃料(5)が燃料還流通路(11)により燃料タンク(1)に還流される燃料噴射装置を備え、
    ガス生成用燃料供給通路(12)は、燃料噴射ポンプ(9)や燃料噴射弁(10)よりも燃料還流方向下流で、燃料還流通路(11)から導出されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  2. 請求項1に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    ガス生成用燃料供給通路(12)は下突形状部分(12a)を備え、下突形状部分(12a)は、燃料還流通路(11)から下向きに導出された後、上向きに反転された下突形状とされ、下突形状部分(12a)よりも燃料供給方向下流にガス生成用燃料供給ポンプ(2)が配置されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  3. 請求項2に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    下突形状部分(12a)は燃料ドレイン装置(13)を備えている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  4. 請求項1に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    気液分離室(14)を備え、気液分離室(14)は、燃料噴射ポンプ(9)や燃料噴射弁(10)よりも燃料還流方向下流で、燃料還流通路(11)に設けられ、ガス生成用燃料供給通路(12)は気液分離室(14)の液体燃料溜め(14a)から導出されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  5. 請求項4に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    液体燃料溜め(14a)は燃料ドレイン装置(13)を備えている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  6. 請求項4または請求項5に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    気液分離室(14)は燃料導入通路(15)と燃料ガイド通路(16)を備え、燃料導入通路(15)は液体燃料溜め(14a)に向けて上り傾斜され、燃料ガイド通路(16)は通路入口部(16a)と通路中央部(16b)と通路出口部(16c)を備え、
    通路入口部(16a)は燃料導入通路(15)の中心軸延長線(15a)に沿って液体燃料溜め(14a)から通路中央部(16b)に向けて上り傾斜し、通路出口部(16c)は通路中央部(16b)から液体燃料溜め(14a)に向けて下り傾斜し、ガス生成用燃料供給通路(12)は通路中央部(16b)から上向きに導出されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  7. 請求項1から請求項6のいずれかに記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    ガス生成用燃料供給通路(12)はガス生成用燃料供給ポンプ(2)の燃料入口(2a)に接続されたエア抜き装置(17)を備えている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
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