JP4185909B2 - 軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジン - Google Patents

Description

本発明は、軽油等の燃料を潤滑油として兼用する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（エンジン潤滑部）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３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、気泡分離器の機能を兼ねたリザーバタンク１０２、オイルパン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。

このように特許文献１に記載された燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００は、潤滑系燃料循環回路１０８と燃焼系燃料循環回路１１３の二系統の燃料循環回路を有している。
実開昭６０−１９４１１２号公報

しかしながら、前記のような軽油潤滑式ディーゼルエンジン１００では、潤滑系燃料循環回路１０８を流通した燃料と、燃焼系燃料循環回路１１３を流通した燃料とが同一のリザーバタンク１０２へ戻され、燃料タンク１０１から新たに供給された燃料と混合されて、再び潤滑系燃料循環回路１０８、燃焼系燃料循環回路１１３へ供給される構成となっていることから、以下のような不都合が生じると考えられる。

潤滑系燃料循環回路１０８を流通した燃料、燃焼系燃料循環回路１１３を流通した燃料は一旦リザーバタンク１０２内に戻されることから、早期のうちに噴射系１１４で消費されず何度も循環することが考えられる。また、潤滑系燃料循環回路１０８を流通した燃料、燃焼系燃料循環回路１１３を流通した燃料は程度の差こそあれ各回路を流通しているうちに汚れが生じるため、時間が経つにつれ汚れの度合いが進行した燃料が噴射系１１４に供給されるおそれが高まる。あまりに汚れた燃料を噴射系１１４に供給することは噴射弁の噴射性能等に悪影響を及ぼすことが懸念される。

また、前記のような軽油潤滑式ディーゼルエンジン１００では、燃料タンク１０１、リザーバタンク１０２、オイルパン１０３というように３つのタンクを具備している。さらに、供給ポンプ１０５、潤滑ポンプ１１０、噴射ポンプ１０７、スカベンジポンプ１１１というように４つのポンプを具備している。このため、軽油潤滑式ディーゼルエンジン１００の構造は複雑なものとなっていた。

そこで、本発明は、汚れの度合いが進行した燃料の噴射系への供給をできるだけ回避することができ、部品点数の削減等を図ることのできる軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジン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油として兼用する軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンであって、潤滑ポンプにより燃料タンクからエンジン潤滑系へ燃料を供給し、当該燃料をオイルパンへ送油する潤滑系燃料供給経路と、前記オイルパン内の燃料を前記潤滑系燃料供給経路上の前記潤滑ポンプの上流側に戻す潤滑系燃料リターン経路と、噴射ポンプにより前記オイルパンから噴射系に燃料を供給する噴射系燃料供給経路と、を有することを特徴とする（請求項１）。本発明は潤滑ポンプと噴射ポンプとをいわば直列的に配置した構成である。

このような軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンでは、前記潤滑系燃料リターン経路に流量調整手段を備えた構成とすることが望ましい（請求項２）。また、前記潤滑ポンプの上流側であって前記潤滑系燃料リターン経路と前記潤滑ポンプとの間にフィルタを備えた構成とすることが望ましい（請求項３）。

また、前記のような軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンでは、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前記噴射ポンプの上流側へ戻す噴射系燃料リターン経路を備え（請求項４）、さらに、前記噴射ポンプの上流側であって前記噴射系燃料リターン経路と前記噴射ポンプとの間にフィルタを備えた構成とすることが望ましい（請求項５）。

また、前記のような軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンでは、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前記燃料タンクへ戻す噴射系燃料リターン経路を備えた構成とすることもできる（請求項６）。

本発明によれば、潤滑ポンプにより燃料タンクからエンジン潤滑系へ燃料を供給し、当該燃料をオイルパンへ送油する潤滑系燃料供給経路と、前記オイルパン内の燃料を前記潤滑系燃料供給経路上の前記潤滑ポンプの上流側に戻す潤滑系燃料リターン経路と、噴射ポンプにより前記オイルパンから噴射系に燃料を供給する噴射系燃料供給経路と、を有する構成とし、エンジン潤滑系へ供給された後の燃料を即座に噴射系で消費するようにしたので汚れの少ない燃料を噴射系に供給することができる。また、部品点数を大幅に削減した構成とすることができる。

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、実施例１の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。エンジン１は、燃料タンク２とオイルパン３を備えている。オイルパン３は、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４へ潤滑剤としての燃料を供給し、当該燃料をオイルパン３へ送油する潤滑系燃料供給経路５を有している。この潤滑系燃料供給経路５にはセジメンタ６、フィルタ７、５０〜４００ｋＰａ程度の圧力で燃料を圧送可能な潤滑ポンプ８が配設されており、潤滑ポンプ８を駆動することにより燃料を燃料タンク３から吸い上げてエンジン潤滑系４へ供給し、その後の燃料をオイルパン３へ送油するようにしている。ここで、エンジン潤滑系４はエンジン１のシリンダヘッド周りやクランク軸周りなど、従来のエンジンにおいてエンジンオイルの供給を受ける箇所を指す。また、オイルパン３は、燃料を一旦リザーブし、燃料の気泡分離の機能も果たすものである。

エンジン１は、オイルパン３内の燃料を潤滑系燃料供給経路５上の潤滑ポンプ８の上流側に戻す潤滑系燃料リターン経路９を有している。本実施例では、オイルパン３と潤滑系燃料供給経路５上のセジメンタ６とを接続しており、オイルパン３から戻された燃料は矢示１６のように再び潤滑ポンプ８側へ流される。この潤滑系燃料リターン経路９には、本発明における流量調整手段に相当する制御バルブ１０が装備されている。この制御バルブ１０は図示しないＥＣＵに接続されており、オイルパン３から再び潤滑ポンプ１０へ供給する燃料の量を調整する機能を有する。
なお、フィルタ７は、図に示すように潤滑系燃料リターン経路９と潤滑ポンプ８との間、すなわち、セジメンタ６と潤滑ポンプ８との間に装着されている。

また、エンジン１は、噴射ポンプ１１によりオイルパン３から噴射系１２に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は、図に示すように上流側、すなわち、オイルパン３側から順にフィルタ１４、１０ＭＰａ以上の高圧で燃料を圧送可能な噴射ポンプ１１が配設されており、噴射ポンプ１１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。ここで、噴射系１２は、噴射ポンプ１１から燃料の供給を受ける図示しないコモンレール及び燃料噴射弁（インジェクタ）等が含まれる。

さらに、エンジン１は、噴射系燃料供給経路１３に供給した後の噴射系リターン燃料を噴射ポンプ１１、フィルタ１４の上流側へ戻す噴射系燃料リターン経路１５を備えている。
なお、噴射系リターン燃料とは、噴射ポンプ１５に一体的に設けられて供給ポンプ（低圧ポンプ）、コモンレールおよび燃料噴射弁（いずれも図示せず）の各々から戻されるリターン燃料を指す。

以上のように構成されるエンジン１では、噴射系１２に供給される燃料は、噴射系燃料リターン経路１５を経由する噴射系リターン燃料以外は、エンジン潤滑系４を経由した燃料である。ここで、エンジン潤滑系４を経由する燃料は噴射系リターン燃料よりも汚れ易く劣化し易い。このようなエンジン潤滑系４を経由する燃料は何度も循環して汚れの度合いが進行する前に噴射系１２へ供給され、消費されることが望ましいが、本実施例のエンジン１の構成とすれば、エンジン潤滑系４を経由した燃料は順次噴射ポンプ１１により噴射系１２に供給され、早期に消費することができる。

但し、エンジン潤滑系４に供給すべき燃料の量と、噴射系１２で消費される燃料の量とは必ずしも一致しない。例えば、単位時間あたりエンジン潤滑系４が必要とする燃料の量が「６」であり、一方、噴射系１２で単位時間あたりに消費される燃料の量が「１」であるとする。この場合、エンジン潤滑系４に供給される燃料の量「６」は、燃料タンク２から供給され、オイルパン３には単位時間あたり「５」に相当する燃料が貯留され続けることになる。ここで、何らの措置も施さなければオイルパン３から燃料が溢れ出ることになる。

そこで、図示しないＥＣＵによって噴射系１２で消費される燃料の量、エンジン潤滑系４に供給される燃料の量等からオイルパン３から潤滑系燃料リターン経路９を経由して潤滑系燃料供給経路５へ戻す量を算出し、制御バルブ１０の開度調整が行われる。これにより、オイルパン３から燃料が溢れ出るおそれを回避することができる。

また、本実施例のエンジン１は、潤滑ポンプ８と噴射ポンプ１１以外のポンプ、オイルパン３と別体のリザーバタンクは不要であり、また、燃料タンク２とオイルパン３との間の配管も不要であることから部品点数の削減を図ることができる。これにより、エンジン１のシステム全体をコンパクトに設計することができるので、車両への搭載性が向上し、車両自体の設計の自由度も向上させることができる。

さらに、エンジン１は、高圧の噴射系１２内のコモンレールに供給されて高温となった噴射系リターン燃料を再び噴射系燃料供給経路１３へ戻す噴射系燃料リターン経路１５を備えたことにより、高温の噴射系リターン燃料をオイルパン３内に戻すことがない。この結果、オイルパン３内の燃料温度の過剰な上昇を回避できる。また、噴射系リターン燃料を再び噴射系燃料供給経路１３へ戻すことにより噴射系燃料リターン経路１５の配管を短くすることができ、この点もエンジン１のコンパクト化に貢献している。

また、本実施例のエンジン１では、一旦燃料タンク２から各部に供給された燃料は再び燃料タンク２へ戻されることがないので、燃料タンク２内の燃料が汚れることがない。

さらに、フィルタ７や、フィルタ１４を備えているので、エンジン潤滑系４や、噴射系１２に供給される燃料から異物を除去することができる。また、噴射系１２に供給される燃料の多くは一旦オイルパン３に貯留されて気泡が分離され、さらにフィルタ１４を通過するので噴射系１２におけるエアレーションを回避することができる。

次に、本発明の実施例２について図２を参照しつつ説明する。実施例２のエンジン２０が、実施例１のエンジン１と異なる点は、実施例１のエンジン１では、噴射系１２へ供給された後の噴射系リターン燃料を噴射ポンプ１１、フィルタ１４の上流側へ戻す噴射系燃料リターン経路１５を有する構成としているのに対し、実施例２のエンジン２０では、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３へ戻す噴射系燃料リターン経路２１を有する構成としている点である。

このような構成とすることにより、高圧の噴射系１２内のコモンレールに供給されて高温となった噴射系リターン燃料が噴射系燃料リターン経路２１を流通している間に冷却することができる。すなわち、通常の車両では前端側に搭載されるエンジン本体に対し燃料タンク２は車両の後端側に搭載されることが多く、燃料タンク２までの配管は長くなるから、その配管中を流通する燃料は効率よく冷却される。

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。

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の軽油等燃料潤滑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。 実施例２の軽油等燃料潤滑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。 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、２０ エンジン
２ 燃料タンク
３ オイルパン
４ エンジン潤滑系
５ 潤滑系燃料供給経路
６ セジメンタ
７、１４ フィルタ
８ 潤滑ポンプ
９ 潤滑系燃料リターン経路９
１０ 制御バルブ
１１ 噴射ポンプ
１２ 噴射系
１３ 噴射系燃料供給経路
１５、２１ 噴射系燃料リターン経路

Claims (6)

1. 軽油等の燃料を潤滑油として兼用する軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンであって、
   潤滑ポンプにより燃料タンクからエンジン潤滑系へ燃料を供給し、当該燃料をオイルパンへ送油する潤滑系燃料供給経路と、
   前記オイルパン内の燃料を前記潤滑系燃料供給経路上の前記潤滑ポンプの上流側に戻す潤滑系燃料リターン経路と、
   噴射ポンプにより前記オイルパンから噴射系に燃料を供給する噴射系燃料供給経路と、
   を有することを特徴とする軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジン。
2. 請求項１記載の軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンにおいて、 前記潤滑系燃料リターン経路に流量調整手段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。
3. 請求項１又は２記載の軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンにおいて、
   前記潤滑ポンプの上流側であって前記潤滑系燃料リターン経路と前記潤滑ポンプとの間にフィルタ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。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載の軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンにおいて、
   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前記噴射ポンプの上流側へ戻す噴射系燃料リターン経路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。
5. 請求項４記載の軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンにおいて、
   前記噴射ポンプの上流側であって前記噴射系燃料リターン経路と前記噴射ポンプとの間にフィルタ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。
6. 請求項１乃至３のいずれか一項記載の軽油等燃料潤滑ディーゼルエンジンにおいて、
   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前記燃料タンクへ戻す噴射系燃料リターン経路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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