JP3051669U - 内燃機関用の噴射システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャビテーションと摩耗の生じる恐れを
最小限に抑え、外部への漏れを防止した、自己点火型液
化燃料ガス用の内燃機関用噴射システムを提供する。 【解決手段】 燃料タンク３が低圧の貯蔵タンクとして
構成され、液化ガスの蒸気圧を超える一定の残留圧力を
吸引ライン１２内に維持するための圧力制御ユニット４
０が吸引ライン１２に接続されている。圧力制御ユニッ
ト４０が、貯蔵タンク３から燃料を吸引して燃料供給装
置２の吸引ライン１２に供給する燃料圧送ユニット４１
を有し、噴射システムが漏れ防止構造に構成されてい
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は内燃機関用の噴射システムに関し、詳しくは、燃料を燃焼室に直接噴 射する各シリンダごとの噴射ユニットと、燃料タンクと、燃料タンクから燃料を 吸引し、それを噴射ユニットへ送る燃料供給装置とを備えた、自己点火型の液化 ガスを燃料として作動する内燃機関用の噴射システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の噴射システムは、自己点火型または別の手段で点火する液体燃料を噴射 するように設計されている。大気圧と周囲環境温度のもとでそのような燃料は液 状であるから、貯蔵タンクは非加圧である。通常、液体燃料は同時に噴射システ ムの可動部材用の潤滑油としても利用される。そのため、漏れ対策がとられ、タ ンクへ戻すオイル漏れパイプが設けられる。

【０００３】 ドイツ特許公開公報ＤＥ ３５２３８５５ Ａ１号に、メタノールと空気から 得られた分解ガスを使って内燃機関を作動させる方法が記載されている。通常、 メタノールは従来の貯蔵タンクに減圧状態で貯蔵される。合成ガスとしても知ら れる分解ガスは水素と一酸化炭素からなり、それは噴射に必要な８０〜１００バ ールの範囲の圧力で、ガス生成ユニットで生成される。分解ガスはスパークによ り、又はディーゼルなどの点火性の高い別の燃料により点火される。分解ガスは 、自己点火型の液化ガスではない。それはエンジンの燃焼室に直接噴射されず、 間接的に高圧で吹き込まれる。そのような噴射システムは、液化ガスで作動する 内燃機関に対する自己点火型の液化ガスの直接噴射に使用できない。

【０００４】 この状況で使用される公知の別の種類の燃料として、加圧状態で貯蔵される液 化ガスがある。ロシアのアブストラクトＳＵ １０４０−２０６−Ａ（図解ソビ エトの発明（Ｓｏｖｉｅｔ Ｉｎｖｅｎｔｉｏｎｓ Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ、 Ｑ５３、１９８４）は、メタンのような別の圧縮ガスを使用して加圧された、ブ タンのような液化ガス用の燃料タンクを備えたガス作動式内燃機関を記載してい る。プロパン又はブタンなどの従来の液化ガスは、外部手段で点火されるもので 、空気と予混合されたガスとして燃焼室に導入される燃料（オットーエンジン用 の燃料）である。

【０００５】 新たに開発されたセタン価の高いジメチルエーテルなどの液体ガス燃料は、周 囲環境温度で３０バール未満の蒸気圧を持ち、自己点火型の燃料として使用し得 る。このような液体ガスが従来のディーゼル噴射システムで使用された場合、高 い蒸気圧のため、特に局部的な圧力低下を起こす部分で、燃料供給の問題および 摩耗の増進を引き起こすキャビテーションの恐れが生じる。 更に、その燃料は通常の周囲環境条件下で蒸発し、空気とともに発火性または 爆発性の混合物を形成し得るので、システムから環境への燃料漏れはあらゆる手 段で防止しなければならない。しかし、従来の技術は、燃料を液状に維持するた めシステムが永続的に高圧状態に維持されるので、漏れの防止は困難である。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の目的は、これら従来技術の有する不都合を回避して、キャビテーショ ンと摩耗の恐れを最小限に抑え、外部への漏れを確実に防止した、自己点火型液 化燃料ガス用の内燃機関用噴射システムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的は、請求項に記載の考案により達成される。 即ち、本考案は、燃料タンクが低圧の貯蔵タンクとして構成され、それが、液 化ガスの蒸気圧を超える一定の内部圧力、好ましくは約６〜３０バール、を吸引 ライン内に維持するための圧力制御ユニットに接続され、噴射システム全体が漏 れ防止構造に構成されていることを特徴とする。 このようになっていると、吸引ライン内を液化ガスの蒸気圧を超える比較的低 い一定の内部圧力に制御できて、キャビテーションと摩耗の恐れを最小限に抑え ることが可能になると共に、噴射システム全体が漏れ防止構造に構成されている ため、液化燃料ガスが外部への漏れるのを確実に防止できる。

【０００８】 具体的に、例えば考案の第１実施形態では、圧力制御ユニットが燃料供給装置 の吸引ラインにつながれ、貯蔵タンクから燃料を吸引して燃料供給装置の吸引ラ インに供給する燃料圧送ユニットを有する。 圧力制御ユニットが、吸引ラインから分岐して燃料タンクへ戻る圧力解放ライ ンをさらに有し、圧力解放ラインが吸引ライン内に一定の内部圧力を維持するた めの解放バルブを含んでいてもよい。 圧力制御ユニットは、燃料タンク内に設けられることが望ましい。この構成の 利点は、圧力制御ユニットのシールの問題が生じない点にある。 考案の第２実施形態では、圧力制御ユニットが、１個または複数の逆止弁によ って低圧の貯蔵タンクの内部に接続された、空気または窒素のガス圧送ユニット を備えることが好ましい。

【０００９】 好適な変形例では、漏れ防止燃料供給装置が漏れ防止された燃料吸引ポンプと 漏れ防止された噴射ポンプとを有する。噴射ポンプは、外部の潤滑系によって潤 滑されることが望ましい。外部の潤滑剤が、液化ガスのシール用流体としても利 用できるからである。 他の好適な変形例では、漏れ防止燃料供給装置が、液化燃料ガスを吸引ライン から高圧タンクへ送る漏れ防止高圧ポンプを備え、高圧タンクから個々の噴射ユ ニットへ高圧ラインが延設されている。高圧タンクと噴射ユニットのノズルの間 の流路に、電磁操作式の制御バルブが設けられていることが好ましい。そのよう な噴射システムは、従来の高圧の共通レール噴射システムの要素を備えるが、そ の新規な特徴は、圧力制御ユニットによって圧力レベルが蒸気圧より高く維持さ れる低圧の貯蔵タンクを使用することにある。高圧タンク内の液化ガスの圧力は 、ディーゼル貯蔵・噴射システムで必要とされる値よりかなり低い２００バール を超える必要がないので、高圧ポンプとしてダイヤフラムポンプを採用できる。 低い絶対圧力レベルのため、高圧タンクとノズルの間の流路に設けられた制御 バルブは、ディーゼル噴射システムの制御バルブより簡単に設計できる。又、ス テップモータによる作動など、全く異なる作動原理の機構も適用できる。

【００１０】 変形例として、制御バルブが噴射ユニットに組み込まれていると好ましい。 電磁操作式の制御バルブが、燃料ニードルを直接作動させる変形例は特に望ま しい。２００バールという比較的低い噴射圧が、ソレノイドを介する燃料ニード ルの直接の開放を可能にする。 噴射ユニットがオイル漏れラインなしに構成される、つまり制御バルブに流れ が制御される接続ラインを１本だけ備えることが望ましい。従来の噴射システム と同様に、バルブチャンバに作用する燃料圧により、付勢された燃料ニードルが ばね力に抗して持ち上げられる。 この新規な液化ガス用の燃料噴射システムを既存のエンジンに組み込む場合、 低圧貯蔵タンク、高圧ポンプ（ダイアフラムポンプ）、必要に応じて圧力制御ユ ニット、および高圧タンクを１個のコンパクトなユニットとして構成して、エン ジンに取り付けられるようにすることが好ましい。

【００１１】

【考案の実施の形態】

本考案の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。尚、各図において、 同じ機能を持つ要素には同じ参照番号が付されている。 図１及び図５は、液化ガスを直接噴射する本考案の噴射システム１を示す。そ の燃料供給装置２は、燃料吸引または供給ポンプ２ａと噴射ポンプ２ｂを備える 。後者はインライン噴射ポンプ、分配型噴射ポンプ等として構成できる。液化燃 料ガスは、低圧の貯蔵タンク３に貯蔵される。従来の噴射システムと同様に、噴 射ポンプ２ｂは圧力ライン８を介して液化ガスを個々の噴射ユニット９に供給す る。また、噴射ポンプ２ｂと噴射ユニット９を、ポンプ−ノズル要素として結合 することも可能である。各噴射ユニット９はノズル２１とノズルホルダ２２を備 えている。必要に応じて、低圧タンクへつながる漏れライン１０と１１を設けて もよい。その場合、噴射システム１のいかなる部分のシステム圧も、特に吸引ラ イン１２と漏れライン１０および１１のシステム圧が蒸気圧を下回らないように しなければならない。噴射システムの集合ユニット、つまり燃料吸引ポンプ２ａ 、噴射ポンプ２ｂおよび噴射ユニット９は、外部への漏れを確実に防止するよう 設計されなければならない。これらの要素がその動作において低圧レベルを必要 としないように構成できる場合は、図中破線で示された漏れライン１０および１ １は不要になる。噴射ポンプ２ｂは、参照番号１３で示された外部潤滑系によっ て潤滑され得る。潤滑油は、液化ガスのためのシール用流体としても利用される 。 圧力制御装置４又は４０が十分な高圧レベルを与える場合は、吸引または供給 ポンプ２ａは省略できる。

【００１２】 図１および５に対して、図２、３、６および７は、液化ガスが漏れ防止高圧ポ ンプ２c によって低圧の貯蔵タンク３から高圧タンク１４へ供給される貯蔵・噴 射システムを示す。高圧タンク１４の圧力は例えば２００バールになり得る。こ の状況で使用される液化ガスの特性のため、一般的にこれより高い圧力は必要な い。漏れ防止ダイヤフラムポンプ２c は圧力制限またはポンプ揚力によって制御 される。高圧タンク１４から噴射ユニット９へ延びた高圧ライン８に、制御バル ブとしてのソレノイドバルブ１５が設けられていて、それは図外の制御装置によ って作動するようになっている。図３及び図７に示すように、ソレノイドバルブ １５を噴射ユニット９に組み込むことができる。 燃料供給装置２ａの上流側の吸引ライン１２内に一定の残留圧力を維持するた めに、圧力制御ユニット４、４０が吸引ライン１２および／または低圧貯蔵タン ク３につながれている。

【００１３】 図１〜３では、圧力制御ユニット４０は、燃料タンク３から燃料を吸引ライン １２に供給する燃料圧送ユニット４１を有する。さらに、圧力制御ユニット置４ ０は、吸引ライン１２から分岐し、解放バルブ４３を介して燃料タンク３へ戻る 圧力解放ライン４２を含んでいる。燃料圧送ユニット４１と解放バルブ４３によ って、燃料供給の上流側つまり吸引ライン１２内の圧力が液化ガスの蒸気圧より 高く維持される。圧力制御ユニット４０は燃料タンク３の外に設けてもよいが、 その内部に設ける方が望ましい。後者の実施形態は、圧力制御ユニット４０のシ ールの問題が生じないという利点がある。

【００１４】 図５〜７は、圧力制御ユニット４によって低圧の貯蔵タンク３内の圧力が液化 ガスの蒸気圧より高く維持される本考案の別実施形態を示す。低圧タンクの圧力 は、おおよそ６バールから３０バールまでである。 圧力制御ユニット４は、空気または窒素を逆止弁６を介して低圧タンクの内部 に供給するガス圧送ユニット５を備えている。必要に応じて、ガス圧送ユニット ５と低圧の貯蔵タンク３の間に圧力容器７を設けてもよい。 従来のディーゼル燃料の貯蔵タンク・噴射システムに比べて低い２００バール という液化燃料ガスの適度な噴射圧のため、寸法を比較的小さくできるばね１８ の力に対抗して、ソレノイド１７の磁力により噴射バルブ９の燃料ニードル１６ を直接操作できる。図４では、ソレノイド１７のコイルが図番１９で示されてい る。図番２０は、噴射ユニット９の燃料接続を示す。燃料ニードル１６がピント ル・ノズルとして構成される場合は、ニードル揚程ｈでの可変流量調節によって 流量を決定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施形態の圧力制御ユニットを備
えた種々の形態の、自己点火型の液化燃料ガス用の噴射
システムを示す図

【図２】図１の噴射システムの変形例を示す図

【図３】図１の噴射システムの更に変形例を示す図

【図４】電磁操作される燃料ニードルを有する噴射ユニ
ットを備えた別実施形態の噴射システムの要部詳細図

【図５】本考案の第２実施形態の圧力制御ユニットを備
えた別の噴射システムを示す図

【図６】図５の噴射システムの変形例を示す図

【図７】図５の噴射システムの更に変形例を示す図

【符号の説明】

２ 燃料供給装置 ２ａ 燃料吸引ポンプ ２ｂ 噴射ポンプ ２ｃ 高圧ポンプ ３ 燃料タンク ４，４０ 圧力制御ユニット ５ ガス圧送ユニット ６ 逆止弁 ８ 圧力ライン ９ 噴射ユニット １２ 吸引ライン １３ 外部の循環系 １４ 高圧タンク １５ 制御バルブ １６ 燃料ニードル ２１ ノズル ４１ 燃料圧送ライン ４２ 圧力解放ライン

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 37/06 Ｆ０２Ｍ 37/06 Ａ 55/02 ３１０ 55/02 ３１０Ｃ ３５０ ３５０Ｐ (73)実用新案権者 597083976 ＨＡＮＳ−ＬＩＳＴ−ＰＬＡＴＺ １，Ａ −8020 ＧＲＡＺ，ＡＵＳＴＲＩＡ

Claims (21)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 自己点火型の液化ガスからなる燃料を燃
   焼室に直接噴射する各シリンダごとに設けられた噴射ユ
   ニットと、燃料タンクと、この燃料タンクから燃料を前
   記噴射ユニットへ送る吸引ラインと圧力ラインを有する
   燃料供給装置とを備えた、自己点火型の液化ガス燃料で
   作動する内燃機関用の噴射システムであって、前記燃料
   タンクが低圧の貯蔵タンクとして構成され、前記液化ガ
   スの蒸気圧を超える一定の残留圧力を前記吸引ライン内
   に維持するための圧力制御ユニットが前記吸引ラインに
   接続されていると共に、前記圧力制御ユニットが、前記
   貯蔵タンクから燃料を吸引して前記燃料供給装置の前記
   吸引ラインに供給する燃料圧送ユニットを有し、噴射シ
   ステムが漏れ防止構造に構成されている内燃機関用の噴
   射システム。
2. 【請求項２】 前記圧力制御ユニットが、前記吸引ライ
   ンから分岐して燃料タンクへ戻る圧力解放ラインをさら
   に含み、この圧力解放ラインが前記吸引ライン内に一定
   の内部圧力を維持するための解放バルブを備える請求項
   １記載の内燃機関用の噴射システム。
3. 【請求項３】 前記圧力制御ユニットが、前記燃料タン
   ク内に設けられている請求項１記載の内燃機関用の噴射
   システム。
4. 【請求項４】 前記燃料供給装置が漏れ防止されてい
   て、漏れ防止された燃料吸引ポンプと漏れ防止された噴
   射ポンプとを有する請求項１記載の内燃機関用の噴射シ
   ステム。
5. 【請求項５】 前記噴射ポンプが、外部の潤滑系によっ
   て潤滑される請求項４記載の内燃機関用の噴射システ
   ム。
6. 【請求項６】 前記燃料供給装置が漏れ防止されてい
   て、燃料用の前記液化ガスを前記吸引ラインから高圧タ
   ンクへ送る漏れ防止された高圧ポンプを備え、前記高圧
   タンクと噴射ユニットのノズルの間の流路に制御バルブ
   が設けられている請求項１記載の内燃機関用の噴射シス
   テム。
7. 【請求項７】 前記高圧ポンプが、ダイヤフラムポンプ
   である請求項６記載の内燃機関用の内燃機関用の噴射シ
   ステム。
8. 【請求項８】 前記制御バルブが、前記噴射ユニットに
   組み込まれている請求項６記載の内燃機関用の噴射シス
   テム。
9. 【請求項９】 前記制御バルブが電磁操作されるように
   なっていて、前記噴射ユニットの燃料ニードルを直接作
   動させる請求項８記載の内燃機関用の噴射システム。
10. 【請求項１０】 前記噴射ユニットが、漏れ防止構造に
    構成されている請求項１記載の内燃機関用の噴射システ
    ム。
11. 【請求項１１】 低圧貯蔵タンク、高圧ポンプ、圧力制
    御ユニットおよび高圧タンクが、１個のコンパクトなユ
    ニットとして構成されている請求項１記載の内燃機関用
    の噴射システム。
12. 【請求項１２】 燃料を燃焼室に直接噴射する各シリン
    ダごとに設けられた噴射ユニットと、低圧の貯蔵タンク
    として構成された燃料タンクと、自己点火型の液化ガス
    からなる燃料を前記燃料タンクから吸引ラインを介して
    前記噴射ユニットへ送る燃料供給装置と、前記液化ガス
    の蒸気圧を超える一定の残留圧力を前記吸引ライン内に
    維持するために前記貯蔵タンクに接続された圧力制御ユ
    ニットと、を備えた、自己点火型の液化ガスを燃料とし
    て作動する内燃機関用の噴射システムであって、前記圧
    力制御ユニットが、少なくとも１個の逆止弁を介して前
    記貯蔵タンクの内部に接続されたガス圧送ユニットを有
    すると共に、噴射システムが漏れ防止構造に構成されて
    いる内燃機関用の噴射システム。
13. 【請求項１３】 前記ガス圧送ユニットが、空気と窒素
    からなるグループから選ばれる気体を前記貯蔵タンクガ
    スの内部に供給する請求項１２記載の内燃機関用の噴射
    システム。
14. 【請求項１４】 前記燃料供給装置が漏れ防止されてい
    て、漏れ防止された燃料吸引ポンプと漏れ防止された噴
    射ポンプとを有する請求項１２記載の内燃機関用の噴射
    システム。
15. 【請求項１５】 前記噴射ポンプが、外部の潤滑系によ
    って潤滑される請求項１４記載の内燃機関用の噴射シス
    テム。
16. 【請求項１６】 前記燃料供給装置が漏れ防止されてい
    て、燃料用の前記液化ガスを前記低圧の貯蔵タンクから
    高圧タンクへ送る漏れ防止された高圧ポンプを備え、前
    記高圧タンクと噴射ユニットのノズルの間の流路に制御
    バルブが設けられている請求項１２記載の内燃機関用の
    噴射システム。
17. 【請求項１７】 前記高圧ポンプが、ダイヤフラムポン
    プである請求項１６記載の内燃機関用の噴射システム。
18. 【請求項１８】 前記制御バルブが、前記噴射ユニット
    に組み込まれている請求項１６記載の内燃機関用の噴射
    システム。
19. 【請求項１９】 前記制御バルブが電磁操作されるよう
    になっていて、前記噴射ユニットの燃料ニードルを直接
    作動させる請求項１８記載の内燃機関用の噴射システ
    ム。
20. 【請求項２０】 前記噴射ユニットが、漏れ防止構造に
    構成されている請求項１２記載の内燃機関用の噴射シス
    テム。
21. 【請求項２１】 低圧貯蔵タンク、高圧ポンプ、圧力制
    御ユニットおよび高圧タンクが、１個のコンパクトなユ
    ニットとして構成されている請求項１２記載の内燃機関
    用の内燃機関用の噴射システム。