JP4209864B2

JP4209864B2 - 燃料系統システム

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Publication number: JP4209864B2
Application number: JP2005145496A
Authority: JP
Inventors: 哲也坂東
Original assignee: Daihatsu Diesel Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Diesel Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2025-05-18
Also published as: JP2006322365A

Description

本願は、燃料系統システムに関し、特に、常温かつ大気圧で気体となる燃料を内燃機関に供給する燃料系統システムに関する。

従来より、軽油や重油を燃料とするディーゼル機関は、排気ガスに含まれるＰＭ（粒子状物質）やＮＯｘ（窒素酸化物）による環境への影響が問題となっており、この問題に対処するため、代替燃料を用いたディーゼル機関が提案されている。代替燃料としては、軽油と略同一のセタン価を有し、また、燃焼後の排気ガス中に含まれるＰＭが少なく、しかも、ＮＯｘの濃度を低減し易いという利点を有するＤＭＥ（ジメチルエーテル）が、注目されている。

しかしながら、ＤＭＥは常温かつ大気圧において気体であり、また、軽油よりも低粘度であるので、ＤＭＥを燃料とするディーゼル機関の燃料系統システムは、軽油を燃料とする場合よりも厳重なリーク対策が必要となる。リーク対策を考慮したＤＭＥ用の燃料系統システムとしては、従来、燃料噴射ポンプのプランジャとプランジャバレルとの隙間からプランジャ下部室にリークしたＤＭＥガスを、ディーゼル機関の燃焼室に吸入させるようにしたものが提案されている（例えば、特開平１０−２８１０２９号公報：特許文献１参照）。この燃料系統システムは、リークしたＤＭＥガスを燃焼室に吸入させることにより、リークしたＤＭＥガスを大気中に放出する場合と比較して、ディーゼル機関の燃費を向上するようにしている。

しかしながら、上記従来の燃料系統システムは、燃料噴射ポンプに供給されるＤＭＥが高圧であるので、上記プランジャ下部室からのリーク量が多い。しかも、ＤＭＥは温度変化に伴って粘性が大きく変化するので、ディーゼル機関の運転状態の変化による温度変化や、周囲の温度変化に伴って、上記リーク量が大きい幅で変動する。したがって、上記燃料系統システムは、燃料噴射装置の制御とは関係無く、大きい変動幅を伴って、ＤＭＥ燃料を燃焼室に供給することになる。その結果、上記燃料系統システムは、ディーゼル機関の出力を不安定にするという問題がある。
特開平１０−２８１０２９号公報

そこで、本発明の課題は、内燃機関の出力に影響を与えることなく、常温かつ大気圧で気化する燃料のリーク対策を行うことができる燃料系統システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の燃料系統システムは、
常温かつ大気圧で気化する燃料を貯蔵する燃料タンクと、
上記燃料タンクから供給された燃料の圧力を、１次圧力に昇圧する１次昇圧部と、
上記１次昇圧部の下流側に接続され、この１次昇圧部からの上記燃料の圧力を２次圧力に昇圧する２次昇圧部と、
上記２次昇圧部の下流側に接続され、この２次昇圧部からの上記燃料の圧力を噴射圧力に昇圧する燃料噴射ポンプと、
上記燃料噴射ポンプから上記噴射圧力の燃料が供給される燃料噴射装置と、
上記燃料噴射ポンプからリークした燃料を、このリークした燃料が上記１次圧力よりも高い圧力を有する状態で、上記１次昇圧部と２次昇圧部との間に戻す第１戻り管と
を備えた燃料系統システムにおいて、
上記燃料噴射ポンプから吐出された噴射圧力の燃料が流れる燃料高圧管に接続され、この燃料高圧管におけるリーク燃料を流す第１リーク検出管と、
上記第１リーク検出管の燃料の流れを検知する第１リーク検知部と、
上記第１リーク検出管からの燃料を貯留するリーク燃料貯留タンクと、
上記リーク燃料貯留タンク内の燃料を大気に放出するための第１排出管と、
上記燃料噴射ポンプと、この燃料噴射ポンプに駆動力を与える駆動機構との接続部におけるリーク燃料を流す第２リーク検出管と、
上記第２リーク検出管の燃料の流れを検知する第２リーク検知部と、
上記第２リーク検出管からの燃料を貯留する漏油回収タンクと、
上記漏油回収タンク内の燃料を大気に放出するための第２排出管と
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、上記燃料タンクに貯蔵された燃料が、上記１次昇圧部によって１次圧力に昇圧され、さらに、上記２次昇圧部によって２次圧力に昇圧される。この２次圧力に昇圧された燃料は、上記燃料噴射ポンプによって上記噴射圧力に昇圧されて、この燃料噴射ポンプから燃料噴射装置に送出される。上記燃料噴射ポンプからリークした燃料は、上記第１戻り管によって、上記１次昇圧部と２次昇圧部との間に戻される。したがって、上記燃料噴射ポンプからの燃料のリーク量が変動しても、内燃機関の燃焼室にリーク燃料を供給していた従来のような内燃機関の出力の変動は生じない。したがって、この燃料系統システムを用いた内燃機関の出力を安定させることができる。なお、上記燃料噴射ポンプからリークした燃料とは、上記燃料噴射ポンプが有する例えばプランジャの摺動面から漏れた燃料のみならず、上記燃料噴射ポンプから燃料噴射装置に供給されなかった余剰の燃料をも意味する。

また、上記燃料噴射ポンプからリークした燃料は、上記１次戻り管によって上記１次昇圧部と２次昇圧部との間に戻され、この１次昇圧部と２次昇圧部との間の燃料は、上記２次昇圧部によって２次圧力にされる。したがって、上記燃料噴射ポンプに、液化燃料が安定して供給される。したがって、上記燃料噴射ポンプは、所定の噴射圧力の燃料を安定して燃料噴射装置に供給できるので、この燃料系統システムが用いられた内燃機関の出力を安定にできる。

また、上記第１戻り管で戻される燃料は、上記１次圧力よりも高い圧力を有し、この燃料が戻される上記１次昇圧部と２次昇圧部との間の燃料の圧力は１次圧力であるから、上記リーク燃料は圧力差によって迅速に１次昇圧部と２次昇圧部との間に戻される。したがって、この燃料系統システムは、効率良くリーク燃料を回収できる。

また、上記燃料噴射ポンプから吐出された噴射圧力の燃料が流れる燃料高圧管に上記燃料のリークが生じた場合には、このリーク燃料が第１リーク検出管に流れて、上記第１リーク検知部によって燃料のリークが検知される。そして、上記第１リーク検知部からの出力に基づいて例えば警報を行うことにより、噴射圧力の燃料のリークに迅速に対処することができる。さらに、上記第１リーク検出管からのリーク燃料は上記リーク燃料貯留タンクに貯留され、この燃料貯留タンクに設けられた排出バルブ等を開けることにより、上記第１排出管を介してリーク燃料が大気に放出される。

また、上記燃料噴射ポンプが駆動機構としての例えばカム機構によって駆動される場合、このカム機構と燃料噴射ポンプとの接続部としての例えばタペット室に、燃料のリークが生じることがある。このタペット室に燃料のリークが生じた場合には、このリーク燃料が上記第２リーク検出管に流れて、上記第２リーク検知部によって燃料のリークが検知される。そして、上記第２リーク検知部からの出力に基づいて例えば警報を行うことにより、上記接続部からのリークに迅速に対処することができる。さらに、上記第２リーク検出管からのリーク燃料は上記漏油回収タンクに回収され、この漏油回収タンクに設けられた排出バルブ等を開けることにより、上記第２排出管を介してリーク燃料が大気に放出される。

なお、上記第１及び２リーク検知部は、上記第１及び２リーク検出管に介設されてもよく、あるいは、上記第１及び２リーク検出管の下流側に設けられてもよい。要は、上記第１及び２リーク検出管の燃料の流れを検知して、上記燃料噴射ポンプの燃料高圧管及び接続部からの燃料のリークを検知できればよい。

なお、常温かつ大気圧で気化する上記燃料としては、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）、ブタン又はプロパン等のように、あらゆる燃料を用いることができる。

一実施形態の燃料系統システムは、上記燃料噴射ポンプに、上記２次圧力以上の圧力の潤滑油を供給する潤滑油供給部を備える。

上記実施形態によれば、上記燃料噴射ポンプに２次圧力の燃料が供給される一方、この燃料噴射ポンプに、上記潤滑油供給部から２次圧力以上の潤滑油が供給されるので、この燃料噴射ポンプからの燃料のリークを効果的に防止できる。特に、上記燃料噴射ポンプが、プランジャと、このプランジャを収容するプランジャバレルとを備え、上記プランジャとプランジャバレルの隙間に上記２次圧力以上の潤滑油が供給される場合、効果的に燃料の漏れが低減される。上記２次圧力以上の圧力の潤滑油は、特に、高温の下で燃料の粘性が低下してリークが生じ易くなった場合、例えばシールリング等よりも効果的に燃料の漏れを低減することができる。

一実施形態の燃料系統システムは、上記燃料噴射装置からリークした燃料を、上記１次昇圧部と２次昇圧部との間に戻す第２戻り管を備える。

上記実施形態によれば、上記燃料噴射装置からリークした燃料を、上記第２戻り管によって１次昇圧部と２次昇圧部との間に戻すので、燃料の外部への排出を効果的に低減できて、この燃料系統システムが燃料を供給する内燃機関の燃料効率を効果的に向上できる。また、上記燃料が内燃機関の周囲で気化することによる火災や環境への悪影響等の不都合を、効果的に防止できる。

また、本発明の燃料系統システムは、
常温かつ大気圧で気化する燃料を貯蔵する燃料タンクと、
上記燃料タンクから供給された燃料の圧力を、１次圧力に昇圧する１次昇圧部と、
上記１次昇圧部の下流側に接続され、この１次昇圧部からの上記燃料の圧力を２次圧力に昇圧する２次昇圧部と、
上記２次昇圧部の下流側に接続され、この２次昇圧部からの上記燃料の圧力を噴射圧力に昇圧する燃料噴射ポンプと、
上記燃料噴射ポンプから上記噴射圧力の燃料が供給される燃料噴射装置と、
上記燃料噴射ポンプからリークした燃料を、このリークした燃料が上記１次圧力よりも高い圧力を有する状態で、上記１次昇圧部と２次昇圧部との間に戻す第１戻り管と
を備えた燃料系統システムにおいて、
上記第１戻り管は、上記燃料噴射ポンプから上記燃料噴射装置に供給されなかった余剰の燃料を戻す余剰回収管と、上記燃料噴射ポンプの圧縮要素におけるリーク燃料を戻す圧縮要素リーク管とを含み、
上記燃料噴射ポンプの上流側に設けられ、燃料と置き換えられるパージ流体を供給するパージ供給管と、
上記第１戻り管の余剰回収管に設けられ、上記パージ流体で置き換えられた燃料を回収するパージ回収管と、
上記第１戻り管の圧縮要素リーク管に設けられ、上記燃料噴射ポンプの圧縮要素に残留したリーク燃料を排出する第１残留燃料排出管と、
上記第２戻り管に設けられ、上記燃料噴射装置に残留したリーク燃料を排出する第２残留燃料排出管と
を備えることを特徴としている。

上記実施形態によれば、例えば、この燃料系統システムで燃料が供給される内燃機関を停止するとき、上記パージ供給管を介してパージ流体を燃料噴射ポンプの上流側に供給する。このパージ流体は上記燃料噴射ポンプに流入し、この燃料噴射ポンプ内の例えば圧縮室に残留した燃料を、上記余剰回収管及びパージ回収管を介して回収する。また、上記燃料噴射ポンプの圧縮要素に残留したリーク燃料を、上記圧縮要素リーク管を経て第１残留燃料排出管から排出する。なお、上記燃料噴射ポンプの圧縮要素に残留したリーク燃料とは、例えば圧縮要素としてのプランジャとプランジャバレルとの間の隙間に残留した燃料がある。また、上記燃料噴射装置内に残留した燃料を、上記第２戻り管を経て第２残留燃料排出管から排出する。このようにして、上記燃料噴射ポンプ及び燃料噴射装置内の燃料の残留を防止するので、内燃機関の停止後に燃料系統システム内に残留した燃料が気化して燃料系統システム内に影響を与えることや、燃料系統システムの外部に漏れて周囲の環境に影響を与えることを、効果的に防止できる。

以上のように、本発明の燃料系統システムは、燃料噴射ポンプからリークした常温かつ大気圧で気化する燃料を、燃料タンクからの燃料を１次圧力に昇圧する１次昇圧部と、この１次昇圧部からの燃料を２次圧力に昇圧する２次昇圧部との間に第１戻り管で戻すので、上記燃料噴射ポンプからの燃料のリーク量が変動しても、従来のように内燃機関の出力が変動することを防止でき、また、上記燃料を液体のまま、１次昇圧部と２次昇圧部の間に戻すことができる。

また、上記燃料噴射ポンプから吐出された噴射圧力の燃料が流れる燃料高圧管に上記燃料のリークが生じた場合には、上記リーク燃料は第１リーク検出管に流れて第１リーク検知部によって検知される。したがって、上記第１リーク検知部からの出力に基づいて例えば警報を行うことにより、噴射圧力の燃料のリークに迅速に対処することができる。さらに、上記燃料噴射ポンプと駆動機構との接続部としてのタペット室に燃料のリークが生じた場合には、このリーク燃料は第２リーク検出管に流れて第２リーク検知部によって検知される。したがって、上記第２リーク検知部からの出力に基づいて例えば警報を行うことにより、上記接続部からのリークに迅速に対処することができる。

また、本発明の燃料系統システムは、燃料が供給される内燃機関を停止する際に、パージ供給管を介してパージ流体を燃料噴射ポンプの上流側に供給し、上記燃料噴射ポンプ内の例えば圧縮室に残留した燃料を、余剰回収管及びパージ回収管を介して回収する。また、上記燃料噴射ポンプの圧縮要素に残留したリーク燃料を、上記圧縮要素リーク管を経て第１残留燃料排出管から排出する。また、燃料噴射装置内に残留した燃料を、第２戻り管を経て第２残留燃料排出管から排出する。このようにして、上記燃料噴射ポンプ及び燃料噴射装置内の燃料の残留を防止するので、内燃機関の停止後に燃料系統システム内に残留した燃料が気化して燃料系統システム内に影響を与えることや、燃料系統システムの外部に漏れて周囲の環境に影響を与えることを、効果的に防止できる。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態としての燃料系統システムを示す概略図である。この燃料系統システムは、常温かつ大気圧で気化する燃料として、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）を主成分とするＤＭＥ燃料を、内燃機関としてのディーゼルエンジンに供給するものである。このディーゼルエンジンは、コジェネレーション装置の発電機を駆動するものである。なお、上記ＤＭＥ燃料は、他のディーゼル燃料や添加剤を含んでいてもよく、また、純粋なＤＭＥのみであってもよい。

図１に示すように、この燃料系統システムは、液化状態のＤＭＥ燃料を貯蓄する燃料タンクとしてのＤＭＥタンク１と、このＤＭＥタンク１から燃料主管２を介してＤＭＥ燃料が供給される燃料噴射ポンプ３と、この燃料噴射ポンプ３から所定の噴射圧力のＤＭＥ燃料が供給される燃料噴射装置４を備える。上記燃料主管２には、上記ＤＭＥタンク１側から順に、１次昇圧部としての１次ポンプ５、１次濾器６、２次昇圧部としての２次ポンプ７、２次濾器８及びアキュムレータ９が介設されている。なお、上記燃料主管２には、ディーゼルエンジンの気筒数に応じた数の燃料噴射ポンプ３が接続されているが、図１では、燃料噴射ポンプ３を１つのみ示している。

上記燃料噴射ポンプ３には、余剰燃料を上記燃料主管２の１次ポンプ５と２次ポンプ７との間に戻す余剰回収管としての燃料還流管１１が接続されている。なお、この燃料還流管１１には、燃料主管２と同様に、図示しない他の燃料噴射ポンプ３が接続されている。上記燃料還流管１１には、燃料噴射ポンプ３から流入する余剰燃料の圧力を調整する調圧弁１２が介設されていると共に、この燃料還流管１１内の圧力を安定にするアキュムレータ１３が接続されている。さらに、上記燃料還流管１１は、ＤＭＥ燃料を冷却するクーラ１４が介設されており、逆止弁１５を経て上記燃料主管２に接続されている。

また、上記燃料噴射ポンプ３には、後述する圧縮要素からのＤＭＥ燃料のリークを燃料主管２に戻す圧縮要素リーク管としてのプランジャリーク管１７が接続されている。このプランジャリーク管１７は、逆止弁１８を経て上記燃料還流管１１に接続されている。

また、上記燃料噴射ポンプ３の上部には、この燃料噴射ポンプから吐出された噴射圧力のＤＭＥ燃料が流れる燃料高圧管１０３が接続されており、この燃料高圧管１０３に、第１リーク検出管としての高圧リーク管２０が接続されている。この高圧リーク管２０の下流側には、リークしたＤＭＥ燃料を一時的に貯める貯留タンク２１が接続されている。この貯留タンク２１には、ＤＭＥの漏れを検知する漏検知器２２と、上記貯留タンク２１内の圧力を検出して、所定値以上の圧力を検出したときに上記漏検知器２２を動作させる圧力スイッチ２３とが設けられている。上記貯留タンク２１には、この貯留タンク２１内のＤＭＥ燃料を大気に放出するための第１排出管としての貯留タンク排出管１０５が設けられており、この貯留タンク排出管１０５に、開閉弁２４が設けられている。

さらに、上記燃料噴射ポンプ３には、後述するタペット室３４からリークしたＤＭＥ燃料を流して、このタペット室３４のリークを検出するための第２リーク検出管としてのタペットリーク管２５が接続されている。この場合、上記タペット室３４が接続部に相当する。このタペットリーク管２５の下流側には、漏油を回収する漏油回収タンク２６が接続されている。この漏油回収タンク２６には、ＤＭＥ燃料を検知して上記タペット室３４からの燃料漏れを検知する漏検知器２７が設けられている。上記漏油回収タンク２６は、後述する還流バイパス管７３に漏油タンク排出管１０７を介して接続されている。この漏油タンク排出管１０７に介設された開閉弁７５を開くことにより、漏油タンク２６内のＤＭＥ燃料を、上記漏油タンク排出管１０７、還流バイパス管７３及び後述する第２残留ガス排出ライン５７を介して大気に放出可能になっている。このように、上記漏油タンク排出管１０７、還流バイパス管７３及び第２残留ガス排出ライン５７によって、第２排出管を構成している。

また、上記燃料噴射装置４には、リークしたＤＭＥ燃料を燃料主管２に戻すノズルリーク管２８が接続されており、このノズルリーク管２８の下流側端は、逆止弁２９を介して上記燃料還流管１１に接続されている。

上記燃料主管２の上記２次濾器８とアキュムレータ９との間には、パージガスの供給時に閉じられる開閉弁５１が介設されていると共に、パージガスを供給するパージ供給管としてのパージガス供給管５２が接続されている。

また、上記プランジャリーク管１７の途中に、上記燃料噴射ポンプ３の圧縮要素やプランジャリーク管１７に残留したＤＭＥ燃料を排出するための第１残留燃料排出管としての第１残留ガス排出ライン５４が接続されており、この第１残留ガス排出ライン５４に開閉弁５５が介設されている。

また、上記ノズルリーク管２８の途中に、上記燃料噴射装置４でリークして残留したＤＭＥ燃料を排出するための第２残留燃料排出管としての第２残留ガス排出ライン５７が接続されており、この第２残留ガス排出ライン５７に開閉弁５８が介設されている。

また、上記燃料還流管１１の途中に、上記燃料主管２、燃料噴射ポンプ３及び燃料還流管１１を流れたパージガスで置き換えられたＤＭＥ燃料を回収するためのパージ回収管としてのパージガス回収管６０が接続されており、上記燃料還流管１１の上記パージガス回収管６０の接続位置よりも下流側に、開閉弁６１が介設されている。

上記ディーゼルエンジンの燃焼室には、外部に連通する燃焼室連通管６３が接続されおり、この燃焼室連通管６３に、燃焼室内の圧力を表示する指圧器６４が介設されている。この燃焼室連通管６３には開閉弁６５が介設されており、この開閉弁６５を開くことによって、上記燃焼室内の残留ガスを大気に開放可能になっている。

また、上記燃料還流管１１には、上記調圧弁１２へのパージガスの流入を迂回させるパージバイパス管７０が設けられており、このパージバイパス管７０に開閉弁７１が介設されている。また、上記燃料還流管１１と、上記燃料噴射装置４に接続された第２残留ガス排出ライン５７との間を、還流バイパス管７３が接続しており、この還流バイパス管７３に開閉弁７４が介設されている。

図２は、上記燃料噴射ポンプ３を示す断面図である。この燃料噴射ポンプ３は、本体ケーシング３０内に、圧縮要素としてのプランジャ３１とプランジャバレル３２を備える。このプランジャ３１の上端面とプランジャバレル３２との間に、ＤＭＥ燃料を圧縮する圧縮室３３が形成されている。上記本体ケーシング３０の図２の下側には、上記プランジャ３１を上方に駆動するタペットが収容されたタペット室３４が設けられている。３５は、上記プランジャ３１を下方に付勢するバネである。上記タペット室３４の下側には、上記タペットを駆動する図示しないカム機構が設けられている。上記圧縮室３３には、上記燃料主管２を介して２次圧力のＤＭＥ燃料が供給される燃料供給通路３６が連通すると共に、燃料噴射装置４への供給が不要な燃料を排出する燃料排出通路３７が連通している。この燃料排出通路３７は、上記燃料還流管１１に接続されている。

上記プランジャバレル３２には、このプランジャバレル３２とプランジャ３１との摺動面に臨むように、潤滑油を導く溝３２ａが形成されている。この溝３２ａは、上記本体ケーシング３０及びプランジャバレル３２に形成された注油通路３８に連通している。この注油通路３８は、２次圧力よりも高い圧力の潤滑油を供給する図示しない潤滑油ポンプに、潤滑油管６７（図１参照）を介して接続されている。また、上記溝３２ａは、上記本体ケーシング３０及びプランジャバレル３２に形成された排油通路３９に連通しており、この排油通路３９を介して、上記摺動面を潤滑した潤滑油が排出される。この排油通路３９は、上記プランジャリーク管１７に接続されている。上記注油通路３８及び排油通路３９により、上記プランジャ３１とプランジャバレル３２との摺動面に２次圧力以上の高圧潤滑油を循環させることによって、上記摺動面の潤滑効果を向上させると共に、粘性が比較的低いＤＭＥ燃料の漏れを効果的に防止するようにしている。上記注油通路３８、潤滑油管６７及び潤滑油ポンプによって、本発明の潤滑油供給部を構成している。

図３は、上記燃料噴射装置４を示す断面図である。この燃料噴射装置４は、ディーゼルエンジンのシリンダヘッド内に収容されている。この燃料噴射装置４は、大略筒状のホルダ４２を有し、このホルダ４２内に、上記燃料噴射ポンプ３からの噴射圧力の燃料を導く燃料通路４１が形成されている。上記ホルダ４２の先端に、先端に噴口を有するノズル４３がスペーサを介して固定されている。このノズル４３の先端部分は、ディーゼルエンジンの燃焼室内に臨んでいる。このノズル４３の内側には、ニードル弁４５が収容されている。また、上記ホルダ４２の内側には、上記ニードル弁４５をノズルの先端側に付勢するバネ４７が収容されており、このバネ４７で付勢されたニードル弁４５の先端が、上記ノズル４３の噴口を塞いでいる。上記ホルダ４２には、上記燃料通路４１から漏れたＤＭＥ燃料を排出するリーク通路４９が設けられている。このリーク通路４９は、上記ノズルリーク管２８に接続されている。

上記構成の燃料系統システムは、以下のように動作する。

上記ＤＭＥタンク１は、ＤＭＥ燃料を蒸気圧以上の圧力（例えば０．６ＭＰ）に加圧して液化状態に保つ。このＤＭＥタンク１からのＤＭＥ燃料を、上記１次ポンプ５が所定の１次圧力（例えば１．２ＭＰ）に昇圧して、この１次圧力のＤＭＥ燃料を上記１次濾器６が濾過する。この１次濾過器６からのＤＭＥ燃料を上記２次ポンプ７が２次圧力（例えば１．５ＭＰ）に昇圧して、この２次圧力のＤＭＥ燃料を上記２次濾器８が濾過する。この２次濾過器８からのＤＭＥ燃料が、上記アキュムレータ９で安定して２次圧力に保持されて、上記燃料噴射ポンプ３に供給される。

上記燃料噴射ポンプ３では、上記２次圧力のＤＭＥ燃料が、燃料供給通路３６を経て圧縮室３３に導かれる。この圧縮室３３に上端面が臨むプランジャ３１に、上記カム機構からタペット室３４のタペットを介して駆動力が伝達される。これにより、上記プランジャ３１は、バネ３５の付勢力に抗して上方に移動し、上記圧縮室３３内のＤＭＥ燃料を加圧して所定の噴射圧力に昇圧する。この噴射圧力になったＤＭＥ燃料は、燃料噴射ポンプ３の上部に形成された吐出通路から吐出され、上記燃料高圧管１０３を経由して燃料噴射装置４に供給される。

上記燃料噴射装置４は、上記燃料噴射ポンプ３から供給された噴射圧力のＤＭＥ燃料を、燃料通路４１を経てノズル４３に導く。このノズル４３の先端部分の内圧が上記ＤＭＥ燃料によって上昇することにより、上記ニードル弁４５が上記バネ４７の付勢力に抗してホルダ４２側に移動する。これにより、上記ノズル４３の先端の噴口が開放し、この噴口から上記噴射圧力のＤＭＥ燃料が燃焼室内に噴射される。

上記燃料噴射ポンプ３において、圧縮室内３３に供給されたＤＭＥ燃料のうち、燃料噴射装置４に供給されないＤＭＥ燃料は、上記燃料排出通路３７を経て燃料還流管１１に流入する。この燃料還流管１１において、ＤＭＥ燃料の圧力が、上記調圧弁１２及びアキュムレータ１３によって１次圧力以上の圧力に安定して保持される。上記燃料噴射ポンプ３で比較的高温になったＤＭＥ燃料は、上記燃料還流管１１のクーラ１４で冷却されて、逆止弁１５を介して燃料主管２に戻される。このように、上記燃料還流管１１に流入するＤＭＥ燃料は、上記調圧弁１２、アキュムレータ１３及びクーラ１４により、安定して１次圧力以上の液化状態に保たれて、燃料主管２に戻される。特に、上記燃料還流管１１のＤＭＥ燃料を、上記調圧弁１２及びアキュムレータ１３によって１次圧力よりも僅かに高くすることにより、燃料主管２に対する圧力差によって、効率良く燃料還流管１１のＤＭＥ燃料を燃料主管２に戻すことができる。

この燃料主管２のＤＭＥ燃料は、上記燃料還流管１１からのＤＭＥ燃料の合流位置よりも下流側において、２次ポンプ７によって２次圧力に昇圧される。しかも、上記燃料主管２にはアキュムレータ９が設けられている。したがって、上記燃料噴射ポンプ３には、燃料主管２の上流側に記燃料還流管１１でＤＭＥ燃料が戻されているにもかかわらず、安定した２次圧力のＤＭＥ燃料が燃料主管２から供給される。したがって、この燃料噴射ポンプ３は、安定して所定量の噴射圧力のＤＭＥ燃料を、燃料噴射装置４に供給することができる。

また、上記燃料噴射ポンプ３において、燃料の圧縮動作中に、プランジャ３１とプランジャバレル３２との摺動面に存在する隙間に、高圧、低粘性のＤＭＥ燃料が圧縮室３３から漏れる。このプランジャ３１とプランジャバレル３２との隙間に面する摺動面の溝３２ａには、上記給油通路３９を介して２次圧力以上の高圧潤滑油が供給されているので、上記高圧のＤＭＥ燃料の大部分は、上記隙間を通ってタペット室３４に流入することが防止される。上記プランジャ３１とプランジャバレル３２との隙間に漏れたＤＭＥ燃料は、上記溝３２ａに連なる排油通路３９を経て、上記潤滑油と共にプランジャリーク管１７に流入する。このプランジャリーク管１７に流入したＤＭＥ燃料は、上記逆止弁１８を介して燃料還流管１１内のＤＭＥ燃料に合流して、上記燃料主管２に戻される。このように、上記プランジャ３１の摺動面に漏れたＤＭＥ燃料は、１次圧力以上の圧力に保持され、液化が防止された状態で、燃料主管２に回収される。

上記燃料噴射ポンプ３の摺動面において、上記溝３２ａ及び排油通路３９によって回収されなかったＤＭＥ燃料が、タペット室３４に流入する場合がある。このタペット室３４へのＤＭＥ燃料の漏れは、例えばプランジャ３１又はプランジャバレル３２の異常摩耗等によって発生する。上記タペット室３４に流入したＤＭＥ燃料は、タペットリーク管２５によって漏油回収タンク２６に導かれる。この漏油回収タンク２６にＤＭＥ燃料が導かれると、このＤＭＥ燃料を検出した漏れ検知器２７が作動して例えば警報を行う。これにより、上記タペット室３４からのＤＭＥ燃料の漏れを効果的にユーザに通知して、異常に対する迅速な対処が可能になる。

また、上記燃料噴射ポンプ３で昇圧されて噴射圧力になったＤＭＥ燃料については、通常、燃料噴射ポンプ３からリークが生じないが、何らかの原因によってリークが生じた場合、このリークした燃料が高圧リーク管２０を介して貯留タンク２１に溜まる。この貯留タンク２１に溜まったＤＭＥ燃料が、所定圧力以上になると、上記圧力スイッチ２３によって漏検知器２２が起動されて、高圧ＤＭＥ燃料の漏れを警報する。これにより、燃料噴射ポンプ３の異常を効果的にユーザに検知して、異常に対する迅速な対処が可能になる。

上記燃料噴射装置４において、燃料通路４１から漏れたＤＭＥ燃料は、リーク通路４９を介してノズルリーク管２８に流入する。このノズルリーク管２８のＤＭＥ燃料は、加圧状態のまま、逆止弁２９を介して燃料還流管１１に流入して、上記燃料主管２に戻される。これにより、上記燃料噴射装置４からのリーク燃料が、液化状態のまま、効率良く回収される。

本実施形態の燃料系統システムによってＤＭＥ燃料の供給を受けるディーゼルエンジンが停止する際、上記燃料系統システムは、燃料系統内のＤＭＥ燃料を以下のようにして取り除く。まず、上記燃料主管２の開閉弁５１を閉じると共に、上記燃料還流管１１の開閉弁６１を閉じて、上記燃料噴射ポンプ３及び燃料噴射装置４をＤＭＥタンク１から切り離す。また、上記燃料還流管１１のパージバイパス管７０に介設された開閉弁７１を開く。続いて、上記パージガス供給管５２から燃料主管２にパージガスを供給する一方、上記パージガス回収管６０を例えばパージガスタンクに連通する。上記燃料主管２に供給されたパージガスは、上記燃料噴射ポンプ３に導かれ、この燃料噴射ポンプ３内の燃料供給通路３６、圧縮室３３及び燃料排出通路３７を通って燃料還流管１１に流入する。この燃料還流管１１では、上記パージガスはパージバイパス管７０を流れて調圧弁１２を迂回する。このパージガスによって、上記燃料噴射ポンプ３内に残留していたＤＭＥ燃料が置き換えられ、上記燃料還流管１１に追い遣られて、上記パージガス回収管６０からパージガスタンクに回収される。なお、上記燃料噴射ポンプ３及び燃料還流管１１の残留ＤＭＥ燃料を、還流バイパス管７３を介して第２残留ガス排出ライン５７に導いて、この第２残留ガス排出ライン５７から大気中に放出してもよい。

また、上記燃料噴射ポンプ３においてリークしたＤＭＥ燃料は、燃料還流管１１を経由するパージガスでは置き換えられ難い。そこで、燃料噴射ポンプ３にパージガスを導いた後、第１残留ガス排出ライン５４の開閉弁５５を開いて、上記ＤＭＥ燃料を、燃料噴射ポンプ３の圧縮要素とプランジャリーク管１７を経由して、上記第１残留ガス排出ライン５４から大気に放出する。この大気中に放出されたＤＭＥ燃料は、数十時間で無害化されるため、環境に与える影響は少ない。

また、上記燃料高圧管１０３及び燃料噴射装置４に残留しているＤＭＥ燃料は、燃料還流管１１を経由するパージガスでは置き換えられ難い。そこで、燃料噴射ポンプ３にパージガスを導いた後、第２残留ガス排出ライン５７の開閉弁５８を開いて、上記ＤＭＥ燃料を、上記燃料高圧管１０３、燃料噴射装置４及びノズルリーク管２８を経由して、上記第２残留ガス排出ライン５７から大気に放出する。また、上記燃料噴射装置４において、リーク通路４９や燃焼室内に残留したＤＭＥ燃料は、開閉弁６５を開くことにより、燃焼室連通管６３を介して大気に放出する。

このようにして、燃料系統システム内に残留するＤＭＥ燃料をパージガスによって効果的にシステムの外部に排出するので、残留した比較的大量のＤＭＥ燃料が気化して燃料系統システムから漏れ出して火災を招いたり、周囲の環境に与えたりするという不都合を、効果的に防止できる。また、ディーゼルエンジンの再起動のための初期化を行うことができる。

以上のように、本実施形態の燃料系統システムによれば、燃料噴射ポンプ３で生じたリークＤＭＥ燃料を、効果的に液化状態のまま燃料主管２に戻すことができるので、燃料の消費効率の低減を防止しつつ、ディーゼルエンジンの出力を安定にできる。したがって、このディーゼルエンジンによって駆動される発電機の発生電力を、安定にできる。また、燃料噴射装置４で生じたリークについても、ＤＭＥ燃料を液化状態のまま燃料主管２に戻すことができる。さらに、燃料噴射ポンプ３及び燃料噴射装置４からリークしたＤＭＥ燃料が、燃料系統の外部に大量に漏れることを防止できるので、上記ディーゼルエンジンが駆動する発電機に火花が生じても、漏れたＤＭＥ燃料に引火する危険性を効果的に防止でき、また、周辺環境への影響が殆ど無い。このように、本実施形態の燃料系統システムは、ディーゼルエンジンの出力を安定にでき、また、燃料のリークを効果的に防止できる点で、発電機用のディーゼルエンジンに好適な燃料系統システムである。

上記実施形態において、ディーゼルエンジンに供給する燃料としてＤＭＥを用いたが、常温かつ大気圧で気化する燃料であれば他の燃料でもよく、ＤＭＥ以外の例えばブタン、プロパン等のような燃料を用いることもできる。

本発明の実施形態としての燃料系統システムを示す概略図である。燃料噴射ポンプを示す断面図である。燃料噴射装置を示す断面図である。

符号の説明

１ＤＭＥタンク
２燃料主管
３燃料噴射ポンプ
４燃料噴射装置
５１次ポンプ
６１次濾器
７２次ポンプ
８２次濾器
９アキュムレータ
１１燃料還流管
１２調圧弁
１３アキュムレータ
１４クーラ
１５逆止弁
１７プランジャリーク管
１８逆止弁
２０高圧リーク管
２１貯留タンク
２５タペットリーク管
２６漏油回収タンク
２８ノズルリーク管
２９逆止弁
５２パージガス供給管
５４第１残留ガス排出ライン
５７第２残留ガス排出ライン
６０パージガス回収管
６３燃焼室連通管
７０パージバイパス管
７３還流バイパス管
１０３燃料高圧管
１０５貯留タンク排出管
１０７漏油タンク排出管

Claims

常温かつ大気圧で気化する燃料を貯蔵する燃料タンクと、
上記燃料タンクから供給された燃料の圧力を、１次圧力に昇圧する１次昇圧部と、
上記１次昇圧部の下流側に接続され、この１次昇圧部からの上記燃料の圧力を２次圧力に昇圧する２次昇圧部と、
上記２次昇圧部の下流側に接続され、この２次昇圧部からの上記燃料の圧力を噴射圧力に昇圧する燃料噴射ポンプと、
上記燃料噴射ポンプから上記噴射圧力の燃料が供給される燃料噴射装置と、
上記燃料噴射ポンプからリークした燃料を、このリークした燃料が上記１次圧力よりも高い圧力を有する状態で、上記１次昇圧部と２次昇圧部との間に戻す第１戻り管と
を備えた燃料系統システムにおいて、
上記燃料噴射ポンプから吐出された噴射圧力の燃料が流れる燃料高圧管に接続され、この燃料高圧管におけるリーク燃料を流す第１リーク検出管と、
上記第１リーク検出管の燃料の流れを検知する第１リーク検知部と、
上記第１リーク検出管からの燃料を貯留するリーク燃料貯留タンクと、
上記燃料貯留タンク内の燃料を大気に放出するための第１排出管と、
上記燃料噴射ポンプと、この燃料噴射ポンプに駆動力を与える駆動機構との接続部におけるリーク燃料を流す第２リーク検出管と、
上記第２リーク検出管の燃料の流れを検知する第２リーク検知部と、
上記第２リーク検出管からの燃料を貯留する漏油回収タンクと、
上記漏油回収タンク内の燃料を大気に放出するための第２排出管と
を備えることを特徴とする燃料系統システム。
請求項１に記載の燃料系統システムにおいて、
上記燃料噴射ポンプに、上記２次圧力以上の圧力の潤滑油を供給する潤滑油供給部を備えることを特徴とする燃料系統システム。
請求項１に記載の燃料系統システムにおいて、
上記燃料噴射装置からリークした燃料を、上記１次昇圧部と２次昇圧部との間に戻す第２戻り管を備えることを特徴とする燃料系統システム。
常温かつ大気圧で気化する燃料を貯蔵する燃料タンクと、
上記燃料タンクから供給された燃料の圧力を、１次圧力に昇圧する１次昇圧部と、
上記１次昇圧部の下流側に接続され、この１次昇圧部からの上記燃料の圧力を２次圧力に昇圧する２次昇圧部と、
上記２次昇圧部の下流側に接続され、この２次昇圧部からの上記燃料の圧力を噴射圧力に昇圧する燃料噴射ポンプと、
上記燃料噴射ポンプから上記噴射圧力の燃料が供給される燃料噴射装置と、
上記燃料噴射ポンプからリークした燃料を、このリークした燃料が上記１次圧力よりも高い圧力を有する状態で、上記１次昇圧部と２次昇圧部との間に戻す第１戻り管と
を備えた燃料系統システムにおいて、
上記第１戻り管は、上記燃料噴射ポンプから上記燃料噴射装置に供給されなかった余剰の燃料を戻す余剰回収管と、上記燃料噴射ポンプの圧縮要素におけるリーク燃料を戻す圧縮要素リーク管と含み、
上記燃料噴射ポンプの上流側に設けられ、燃料と置き換えられるパージ流体を供給するパージ供給管と、
上記第１戻り管の余剰回収管に設けられ、上記パージ流体で置き換えられた燃料を回収するパージ回収管と、
上記第１戻り管の圧縮要素リーク管に設けられ、上記燃料噴射ポンプの圧縮要素に残留したリーク燃料を排出する第１残留燃料排出管と、
上記第２戻り管に設けられ、上記燃料噴射装置に残留したリーク燃料を排出する第２残留燃料排出管と
を備えることを特徴とする燃料系統システム。
請求項４に記載の燃料系統システムにおいて、
上記燃料噴射ポンプに、上記２次圧力以上の圧力の潤滑油を供給する潤滑油供給部を備えることを特徴とする燃料系統システム。
請求項４に記載の燃料系統システムにおいて、
上記燃料噴射装置からリークした燃料を、上記１次昇圧部と２次昇圧部との間に戻す第２戻り管を備えることを特徴とする燃料系統システム。