JP4302908B2 - Fuel injector for liquefied gas fuel - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化ガスを燃料とするエンジンに適用される液化ガス燃料用の燃料噴射装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンでは一般的に燃料として軽油が使われているが、燃料の気化性や発火燃焼性、エミッション等を考慮して、DME(ジメチルエーテル)やセタン価向上のための添加剤を加えたLPG(液化石油ガス)といった液化ガス燃料を使用することが提案されてきている。なお以下の記載において、LPGと称するものは、特に指示しない限りセタン価向上剤を加えたものを指すこととする。
【0003】
液化ガス燃料用の燃料噴射装置としては、概ねディーゼルエンジン用のコモンレール式燃料噴射装置が適用できる。すなわち、液化ガス燃料を蓄える燃料タンクには燃料供給配管を通じて高圧ポンプが接続されており、高圧ポンプの駆動に伴い高圧ポンプからコモンレールに高圧燃料が吐出される。そして、その高圧燃料がコモンレールにて所定の噴射圧相当の圧力で蓄圧された後、インジェクタより噴射される。
【0004】
また、軽油用のインジェクタとしては油圧サーボ機構を利用したインジェクタが用いられ、このインジェクタの場合、油圧制御のために燃料をリークする必要がある。なお、油圧サーボ機構を利用したインジェクタとは、二方弁或いは三方弁を用いたインジェクタとして周知であり、弁体の背面に設けた圧力制御室に高圧燃料を導入し、この圧力制御室内の高圧燃料(油圧)を噴射毎に低圧側にリークさせることで弁体の開弁動作を実現させている。この場合、DMEやLPG等の液化ガス燃料は常温・常圧下で気体であり、インジェクタよりリークされた燃料は気化するため、回収し液化するための処理装置が必要となる。それ故に、燃料噴射装置の構成が複雑になるという問題があった。例えば特開平11−22590号公報の装置では、リーク燃料を回収するための装置としてパージタンク(圧抜き貯蔵タンク)や燃料低圧ポンプを設けている。
【0005】
また更に、DMEの単位体積あたりの発熱量は軽油より小さく、軽油を燃料とするエンジンと同等の出力を得るには、2倍の体積の燃料を噴射する必要がある。また、LPGの場合には、単位体積当たりの発熱量が軽油よりも大きい反面密度が小さいことから、同等の出力を得るには1.5倍程度の噴射量が必要となる。そのため、軽油用燃料噴射装置のインジェクタと高圧ポンプとを液化ガス燃料用の燃料噴射装置に流用する上では、高圧ポンプの吐出量を増大させなくてはならず、高圧ポンプの大型化を招く。それ故に、高圧ポンプの大型化を抑制するための改良技術が望まれている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、簡素な構成で且つ信頼性の高い液化ガス燃料用の燃料噴射装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の燃料噴射装置では、燃料タンクに液化ガス燃料が蓄えられ、その液化ガス燃料が高圧ポンプにて高圧化される。そして、高圧ポンプより吐出される高圧燃料がコモンレールにて所定の噴射圧相当の圧力で蓄圧された後、インジェクタより噴射される。また特に、インジェクタとして、コモンレールより供給される高圧燃料の低圧側への漏れ(リーク)を無くしたリークレス構造のものを用いている。この場合、圧力制御室内の高圧燃料を噴射毎に低圧側にリークさせていた従来のインジェクタとは異なり、リーク燃料を回収するための処理装置が不要となる。また、高圧燃料のリークを無くした分、高圧ポンプの余分な負荷が軽減され、同ポンプの大型化が抑制できる。その他に、大気への燃料リークといった不都合を生じることもない。その結果、本発明によれば、簡素な構成で且つ信頼性の高い液化ガス燃料用の燃料噴射装置が提供できる。
加えて、上記請求項1に記載の燃料噴射装置では、コモンレールから燃料タンクへと通じる燃料排出通路の途中に第1の開閉弁が設けられている。そして、エンジン運転中には第1の開閉弁が閉鎖され、エンジン停止時には第1の開閉弁が開放される。この場合、エンジンの停止時に第1の開閉弁が開放されることにより、燃料排出通路を介してコモンレール内の高圧燃料が燃料タンクに排出される。これにより、エンジン停止時において、コモンレール内の高圧燃料が燃料タンクに回収できる。またこの場合、インジェクタ内の残留燃料もコモンレール及び燃料排出通路を通じて燃料タンクに回収される。それ故に、液体の状態のまま密閉されることがなくなり、エンジン停止後に温度が上昇しても破損等の不都合が回避できる。
上記請求項1の発明では、請求項2に記載したように、燃料排出通路と高圧ポンプとを燃料通路にて接続し、エンジンの停止時には前記第1の開閉弁の開放に伴い高圧ポンプと燃料タンクとを連通させると良い。これにより、エンジン停止時において、高圧ポンプ内の高圧燃料が燃料タンクに回収できる。
【0008】
また、上記インジェクタを請求項3のように構成すると良い。すなわち、請求項3に記載の発明では、インジェクタは、弁体がアクチュエータにて直接駆動され、且つ弁体の摺動部を挟む部位が何れも高圧下となるよう構成されている。この場合、弁体の摺動部において、高圧部位から低圧部位へ燃料が漏れるといった燃料リークがなくなる。
【0011】
一方、請求項4に記載の発明では、高圧ポンプがエンジンの運転に同期して駆動されるのに対し、フィードポンプが電動モータ等により駆動される。また、高圧ポンプを迂回するようにしてフィードポンプとコモンレールとの間にバイパス通路が設けられると共に、そのバイパス通路の途中に第2の開閉弁が設けられている。そして、エンジンの始動時において始動開始から所定期間だけは第2の開閉弁が開放される(始動時制御手段)。このとき、第2の開閉弁の開放によりフィードポンプがバイパス通路を介してコモンレールに連通され、フィードポンプによるフィード圧(例えば2.5〜3MPa程度)の加圧燃料がコモンレールに供給される。エンジン始動当初には、コモンレール内に燃料はなくその内部は液体状態の燃料と気体状態の燃料とが混在しているが、フィードポンプによりコモンレールに燃料が供給され、その燃料がインジェクタよりエンジンに噴射供給される。なおこの場合、フィードポンプは電動式であるため、エンジンの運転に関係なく始動当初から所定のフィード圧による燃料の供給が可能となる。
【0012】
またこのとき、フィードポンプから延びる燃料供給通路や高圧ポンプにも同様に、フィードポンプにより燃料が供給されており、始動開始から所定期間後に第2の開閉弁が閉鎖される時には、高圧ポンプによる燃料加圧が適正に実施できるようになる。それ以降、高圧ポンプから吐出される高圧燃料がコモンレールに蓄圧され、通常の噴射圧にてインジェクタの噴射が行われる。上記の如くエンジンの始動直後にフィードポンプからコモンレールへの燃料供給を行わせることにより、エンジンの始動性を向上させることができるようになる。
【0013】
特に、請求項1や請求項2に記載したように、エンジン停止時においてコモンレール内や高圧ポンプ内の燃料が燃料タンクに回収される場合には、これらコモンレール内や高圧ポンプ内が液体状態と気体状態とが混ざった状態となるが、この場合にも良好なるエンジン始動が実現できる。
【0014】
上記請求項4の発明では、請求項5に記載したように、エンジン回転数が所定値に達するまでのエンジン始動当初において前記第2の開閉弁を開放させると良い。
【0015】
請求項6に記載の発明では、前記燃料供給通路においてフィードポンプの直後に第3の開閉弁が設けられている。そして、エンジン運転中には第3の開閉弁が開放され、エンジン停止時には第3の開閉弁が閉鎖される。この場合、エンジン運転状態に応じて燃料タンクからの燃料供給が適正に実施できるようになる。
【0016】
請求項7に記載の発明では、前記フィードポンプは、エンジンの通常運転状態における温度での液化ガス燃料の飽和蒸気圧よりも高い圧力で燃料を加圧する。この場合、フィードポンプよりも下流側の燃料供給通路や高圧ポンプにおいて、液化ガス燃料の気化が防止され、気泡の発生による不具合が防止できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態では、DMEやLPG等の液化ガスを燃料とする車両用ディーゼルエンジンにおいて、当該エンジンへの燃料噴射を行わせるための燃料噴射装置に本発明を具体化する。
【0018】
図1は、本実施の形態における燃料噴射装置を示す概略構成図である。図1において、燃料タンク1には、飽和蒸気圧で液化ガス燃料(DME、或いはLPG)が貯蔵され、燃料タンク1の出口にはフィードポンプ2が取り付けられている。フィードポンプ2は、モータ等により駆動される電動式のものであり、このフィードポンプ2により所定のフィード圧(2.5〜3MPa程度)の燃料が吐出される。但し、フィードポンプ2の取り付け位置は燃料タンク1内であっても良い。
【0019】
フィードポンプ2から高圧ポンプ4に至る燃料供給配管3の途中には、電磁駆動式の燃料供給弁5が設けられており、燃料供給弁5が開放されるとフィードポンプ2から高圧ポンプ4への燃料供給が許容され、燃料供給弁5が閉鎖されるとフィードポンプ2から高圧ポンプ4への燃料供給が遮断される。また、高圧ポンプ4の下流側にはコモンレール6が接続され、コモンレール6にはエンジンの気筒数分だけインジェクタ7が接続されている。なお、高圧ポンプ4は、エンジンの出力軸に対してベルト、チェーン又はギアで駆動連結され、エンジンの回転に同期して駆動されるようになっている。燃料タンク1内の燃料は、フィードポンプ2で2.5〜3MPaに加圧された後、高圧ポンプ4に供給され、この高圧ポンプ4にて噴射圧相当の高圧状態(最大50MPa程度)に加圧される。そして、この高圧燃料がコモンレール6に圧送されて一旦蓄圧された後、インジェクタ7からエンジンの各気筒に噴射供給される。
【0020】
コモンレール6と燃料タンク1とはリターン配管8により接続されており、このリターン配管8の途中には電磁駆動式の減圧弁9が設けられている。この場合、減圧弁9が開放されるとコモンレール6内の燃料がリターン配管8を介して燃料タンク1に戻され、コモンレール圧力が減圧されるようになっている。
【0021】
また、燃料供給配管3とリターン配管8とは、燃料供給弁5の下流側(高圧ポンプ側)と減圧弁9の上流側(コモンレール側)との間で分岐配管10により連通されており、この分岐配管10の途中には電磁駆動式のバイパス弁11が設けられている。
【0022】
なお本実施の形態では、燃料供給配管3が「燃料供給通路」に、リターン配管8が「燃料排出通路」に、燃料供給弁5の下流側からコモンレール6までの分岐配管10とリターン配管8とが「バイパス通路」に、それぞれ相当する。また、燃料供給弁5が「第3の開閉弁」に、減圧弁9が「第1の開閉弁」に、バイパス弁11が「第2の開閉弁」に、それぞれ相当する。
【0023】
ECU20は周知のマイクロコンピュータを主体に構成され、図示しない各種センサよりアクセル開度、エンジン回転数等の検出信号を入力する他、コモンレール6に設けられた圧力センサ12よりコモンレール圧(噴射圧)を入力する。そして、ECU20は、各種入力情報に基づいてコモンレール圧(噴射圧)が最適値になるよう高圧ポンプ4の燃料吐出量を制御する。またECU20は、各種入力情報に基づいて燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出し、それに応じてインジェクタ7の駆動を制御する。更にECU20は、前述した燃料供給弁5、減圧弁9及びバイパス弁11の開閉動作を制御する。なお本実施の形態では、ECU20により「始動時制御手段」が構成される。
【0024】
ところで、液化ガス燃料(DMEやLPG)は飽和蒸気圧が高く、また粘性が低いことから、例えば軽油を燃料とした燃料噴射装置とは異なり、高圧ポンプ4やインジェクタ7の摺動部で燃料リークが発生しやすい。また、燃料のリーク量が増えると、その分高圧ポンプ4の大型化も強いられることとなる。それ故に、燃料リークの対策を講じなければならない。
【0025】
具体的には、高圧ポンプ4では、一例としてシリンダ内にピストンが収容され、そのピストンの往復動により燃料が加圧される。この場合、ピストンの摺動部より燃料が漏れ出ることが考えられる。そのため、例えば高圧ポンプ4と燃料タンク1とを連通する連通路(図示略)を設け、その連通路を介して、ピストン摺動部より漏れ出た燃料(DME)を燃料タンク1に戻すよう構成するのが望ましい。因みに、高圧ポンプ4としてダイアフラム駆動式ポンプを用いることも可能であり、ダイアフラム駆動式ポンプを用いる場合には、燃料リークの問題は生じない。
【0026】
一方、軽油を燃料とする既存のコモンレール式燃料噴射装置では、一般にインジェクタとして二方電磁弁(或いは三方電磁弁)が使用される。この場合には、弁体の背面に設けた圧力制御室に高圧燃料を導入し、この圧力制御室内の高圧燃料(油圧)を噴射毎に低圧側にリークさせることで弁体の開弁動作を実現させている。そのため、噴射毎に高圧燃料のリークが発生する。また、弁体摺動部おいてもやはり高圧燃料のリークが発生する。そこで本実施の形態では、インジェクタ7として、電磁ソレノイド(アクチュエータ)により弁体を直接動かす、いわゆる直動方式のインジェクタを採用し、燃料のリークレスを図ることとする。その構成を図2に示す。
【0027】
図2において、ケーシング31及びバルブボディ32は同軸に設けられ、リテーニングナット33の締め付けにより一体化されている。ケーシング31及びバルブボディ32には貫通孔31a,32aが設けられ、その貫通孔31a,32aには、弁体としてのニードル34が収容されている。ニードル34は、図の上下2箇所に摺動部34a,34bを有する。バルブボディ32の先端部には複数の噴射孔32bが設けられており、ニードル34の先端がバルブボディ32に当接することで噴射孔32bが閉じ、ニードル34の先端がバルブボディ32から離間することで噴射孔32bが開く。また、ケーシング31には吸入ポート35が組み付けられている。
【0028】
また、アクチュエータの構成として、ニードル34の図の上端にはアーマチャ36が固着され、そのアーマチャ36に対向してステータ37が設けられている。ニードル34はスプリング38により閉弁側(図の下側)に付勢されている。更に、ステータ37の外周にはコイル39が配設されている。コイル39が通電されると、アーマチャ36がステータ37に吸引され、スプリング38の付勢力に抗してニードル34が開弁側(図の上側)に移動する。これにより、噴射孔32bが開放され、燃料噴射が行われる。つまり、インジェクタ7は、高圧燃料のリークを伴うことなく、ニードル34の開弁動作を実現する。
【0029】
また、吸入ポート35より高圧燃料が導入される貫通孔31aは、連通路41を介してアーマチャ室42に連通されている。従って、ニードル34には何れの部位でも高圧燃料が作用し、摺動部34a,34bにおいて、高圧部位から低圧部位へ燃料が漏れるといった燃料リークがなくなる。
【0030】
本実施の形態の燃料噴射装置では、上記の通り高圧ポンプ4及びインジェクタ7において、リーク燃料を外部に漏らさない、或いはリーク燃料自体を減らすための対策が講じられている。なお、燃料リーク量を減らすことで、燃料タンク1に対して高温の燃料が戻る量も減り、燃料タンク1の温度上昇が抑制されるようになる。
【0031】
次に、上記構成の燃料噴射装置についてその作動を説明する。図3は、エンジンの始動時から停止時までの各電磁弁の動作と、噴射圧力及びエンジン回転数の推移とを示すタイムチャートである。
【0032】
さて図3において、エンジン始動が開始されるt1のタイミングでは、ECU20は、燃料供給弁5をそれまでの閉鎖状態から開放すると共に、減圧弁9をそれまでの開放状態から閉鎖する。但し、バイパス弁11は、それまでの開放状態まま維持される。またこのとき、エンジン始動に伴いフィードポンプ2に電源が供給され、その駆動が開始される。
【0033】
従って、t1以降、燃料タンク1内の燃料がフィードポンプ2により所定のフィード圧(2.5〜3MPa程度)で下流側に吐出される。この場合、フィードポンプ2の吐出燃料は、燃料供給配管3により高圧ポンプ4に給送されると共に、バイパス弁11が開放されていることから分岐配管10及びリターン配管8を経由してコモンレール6に給送される。エンジンの始動当初は、燃料供給配管3、高圧ポンプ4、コモンレール6等には燃料はなく、その内部は空間のままである。それ故、始動直後は、高圧ポンプ4が燃料の圧送を正常に行うことができず、コモンレール6には、フィードポンプ2からの燃料供給により同ポンプ2の吐出圧(2.5〜3MPa程度)相当の燃料が蓄えられるようになる。なおこの場合、フィードポンプ2は電動式であるため、エンジンの運転に関係なく始動当初から所定のフィード圧による燃料の供給が可能となっている。
【0034】
つまり、t1〜t2の期間では、2.5〜3MPa程度の噴射圧でインジェクタ7による燃料噴射が行われる。この場合、噴射圧は低いが、エンジン始動直後は低回転のため噴射期間が長く、エンジンの運転に支障はない。実際には、スタータによるクランキング期間において2.5〜3MPa程度の噴射圧で燃料噴射が行われる。
【0035】
t2のタイミングでは、エンジン回転数が所定の回転数(例えば、300rpm程度)まで上昇し、ECU20はバイパス弁11を閉鎖する。これにより、分岐配管10を通じてのフィードポンプ2からコモンレール6への連通が遮断される。このとき、フィードポンプ2からの燃料供給により、燃料供給配管3や高圧ポンプ4は液化した燃料で満たされており、高圧ポンプ4による燃料の加圧が正常に行われ、その加圧燃料がコモンレール6に対して圧送される。つまり、t2以降、通常の噴射圧(例えば50MPa)でインジェクタ7による燃料噴射が行われる。
【0036】
因みに、燃料タンク1内の燃料をフィードポンプ2で2.5〜3MPa程度に加圧したため、燃料供給配管3や高圧ポンプ4に供給される燃料は、通常運転状態での燃料の飽和蒸気圧よりも高い圧力で保持される。例えば、通常運転状態での燃料温度を80℃とすれば、燃料(DME)の飽和蒸気圧は2.2MPa程度である。そのため、燃料供給配管3や高圧ポンプ4において液化ガス燃料の気化が防止され、気泡の発生による不具合が防止できる。
【0037】
一方、エンジンの運転が停止されるt3のタイミングでは、ECU20は、燃料供給弁5を閉鎖すると共に、減圧弁9及びバイパス弁11を何れも開放する。これにより、コモンレール6内の燃料がリターン配管8を介して燃料タンク1に回収されると共に、高圧ポンプ4内の燃料が分岐配管10及びリターン配管8を介して燃料タンク1に回収される。その結果、コモンレール6内の圧力は、燃料タンク1内の圧力と等しくなる。
【0038】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
インジェクタ7として、コモンレール6より供給される高圧燃料の低圧側への漏れ(リーク)を無くしたリークレス構造のものを採用した。従って、リーク燃料を回収するための処理装置が不要となる。また、高圧燃料のリークを無くした分、高圧ポンプ4の余分な負荷が軽減され、同ポンプ4の大型化が抑制できる。その他に、大気への燃料リークといった不都合を生じることもない。その結果、本実施の形態によれば、簡素な構成で且つ信頼性の高い液化ガス燃料用の燃料噴射装置が提供できる。
【0039】
また、エンジンの停止時には、減圧弁9及びバイパス弁11が共に開放されるので、リターン配管8及び分岐配管10を通じての高圧燃料(コモンレール6及び高圧ポンプ4内の高圧燃料)の回収が可能となる。
【0040】
エンジンの始動直後に所定期間だけ、電動式のフィードポンプ2によりコモンレール6への燃料供給を行わせたので、エンジン始動時の燃料噴射を確実に行わせ、エンジンの始動性を向上させることができるようになる。特に、エンジン停止時においてコモンレール6内や高圧ポンプ4内の燃料が燃料タンク1に回収される場合には、これらコモンレール6内や高圧ポンプ4内は液体状態の燃料と気体状態の燃料とが混ざった状態となるが、この場合にも良好なるエンジン始動が実現できる。
【0041】
なお本発明は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
上記実施の形態では、エンジンの始動後、エンジン回転数が所定値に達するまでの所定期間でバイパス弁11を開放したが、これに代えて、エンジンの始動後、一定時間が経過するまではバイパス弁11を開放する構成としても良い。
【0042】
上記実施の形態では、図3のタイムチャートに示した通り、エンジン停止時に減圧弁9を開放し、次のエンジン始動時まで開放のままとしたが、エンジン停止後、所定時間が経過した時に減圧弁9を閉鎖し、エンジン停止中は燃料タンク1内を密閉するようにしても良い。
【0043】
上記実施の形態では、インジェクタ7として、図2のソレノイドコイル駆動式の構造を用いたが、これに代えて、ピエゾ駆動式など他の構造を用いても良い。何れにしても、アクチュエータによる直動式の構造であれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施の形態における燃料噴射装置の概要を示す構成図。
【図2】インジェクタの構成を示す断面図。
【図3】燃料噴射装置の作用を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
1…燃料タンク、2…フィードポンプ、3…燃料供給配管、4…高圧ポンプ、5…燃料供給弁(第3の開閉弁)、6…コモンレール、7…インジェクタ、8…リターン配管、9…減圧弁(第1の開閉弁)、10…分岐配管、11…バイパス弁(第2の開閉弁)、20…ECU、34…ニードル。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for liquefied gas fuel applied to an engine using liquefied gas as fuel.
[0002]
[Prior art]
Diesel engines generally use light oil as fuel, but LPG (dimethyl ether) and LPG with additives for improving cetane number are added in consideration of fuel vaporization, ignition and combustion, and emissions. The use of liquefied gas fuel (liquefied petroleum gas) has been proposed. In the following description, what is referred to as LPG refers to a material added with a cetane number improver unless otherwise specified.
[0003]
As a fuel injection device for liquefied gas fuel, a common rail fuel injection device for diesel engines is generally applicable. That is, a high-pressure pump is connected to a fuel tank that stores liquefied gas fuel through a fuel supply pipe, and high-pressure fuel is discharged from the high-pressure pump to the common rail as the high-pressure pump is driven. The high-pressure fuel is accumulated at the common rail at a pressure corresponding to a predetermined injection pressure, and then injected from the injector.
[0004]
In addition, as a light oil injector, an injector using a hydraulic servo mechanism is used. In this injector, it is necessary to leak fuel for hydraulic control. An injector using a hydraulic servo mechanism is well known as an injector using a two-way valve or a three-way valve. A high-pressure fuel is introduced into a pressure control chamber provided at the back of the valve body, and the high-pressure fuel in the pressure control chamber is The valve opening operation of the valve body is realized by leaking fuel (hydraulic pressure) to the low pressure side for each injection. In this case, the liquefied gas fuel such as DME and LPG is a gas at normal temperature and normal pressure, and the fuel leaked from the injector is vaporized, so that a processing device for collecting and liquefying is required. Therefore, there is a problem that the configuration of the fuel injection device becomes complicated. For example, in the apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-22590, a purge tank (pressure release storage tank) and a fuel low pressure pump are provided as apparatuses for collecting leaked fuel.
[0005]
Furthermore, the amount of heat generated per unit volume of DME is smaller than that of light oil, and in order to obtain an output equivalent to that of an engine using light oil as fuel, it is necessary to inject twice as much fuel. Further, in the case of LPG, since the calorific value per unit volume is larger than that of light oil, the density is small, so that an injection amount of about 1.5 times is required to obtain an equivalent output. Therefore, in order to divert the injector and the high pressure pump of the light oil fuel injection device to the fuel injection device for the liquefied gas fuel, the discharge amount of the high pressure pump must be increased, resulting in an increase in the size of the high pressure pump. Therefore, an improved technique for suppressing an increase in size of the high-pressure pump is desired.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection device for liquefied gas fuel having a simple configuration and high reliability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the fuel injection device according to the first aspect, the liquefied gas fuel is stored in the fuel tank, and the liquefied gas fuel is increased in pressure by the high pressure pump. Then, the high-pressure fuel discharged from the high-pressure pump is accumulated at a pressure corresponding to a predetermined injection pressure on the common rail, and then injected from the injector. In particular, an injector having a leakless structure in which the high pressure fuel supplied from the common rail is not leaked to the low pressure side (leak) is used. In this case, unlike the conventional injector that leaks the high-pressure fuel in the pressure control chamber to the low-pressure side every time it is injected, a processing device for collecting the leaked fuel becomes unnecessary. In addition, since the leakage of the high-pressure fuel is eliminated, the extra load on the high-pressure pump is reduced, and the enlargement of the pump can be suppressed. In addition, there is no inconvenience such as fuel leakage to the atmosphere. As a result, according to the present invention, a highly reliable fuel injection device for liquefied gas fuel can be provided with a simple configuration.
In addition, in the fuel injection device according to the first aspect, the first on-off valve is provided in the middle of the fuel discharge passage leading from the common rail to the fuel tank. The first on-off valve is closed during engine operation, and the first on-off valve is opened when the engine is stopped. In this case, the first on-off valve is opened when the engine is stopped, so that the high-pressure fuel in the common rail is discharged to the fuel tank through the fuel discharge passage. Thereby, the high-pressure fuel in the common rail can be collected in the fuel tank when the engine is stopped. In this case, the residual fuel in the injector is also collected in the fuel tank through the common rail and the fuel discharge passage. Therefore, it is not sealed in the liquid state, and inconveniences such as breakage can be avoided even if the temperature rises after the engine is stopped.
In the first aspect of the present invention, as described in the second aspect, the fuel discharge passage and the high pressure pump are connected by the fuel passage, and when the engine is stopped, the high pressure pump and the fuel are opened along with the opening of the first on-off valve. It is good to communicate with the tank. Thereby, the high-pressure fuel in the high-pressure pump can be collected in the fuel tank when the engine is stopped.
[0008]
Further, it is preferable to configure the injector as claimed in
[0011]
On the other hand, in the invention described in claim 4 , the high-pressure pump is driven in synchronization with the operation of the engine, whereas the feed pump is driven by an electric motor or the like. Further, a bypass passage is provided between the feed pump and the common rail so as to bypass the high-pressure pump, and a second on-off valve is provided in the middle of the bypass passage. When the engine is started, the second on-off valve is opened for a predetermined period from the start of the start (startup control means). At this time, the feed pump is communicated with the common rail through the bypass passage by opening the second on-off valve, and pressurized fuel at a feed pressure (for example, about 2.5 to 3 MPa) by the feed pump is supplied to the common rail. At the beginning of the engine start, there is no fuel in the common rail, and there is a mixture of liquid fuel and gaseous fuel inside, but the fuel is supplied to the common rail by the feed pump, and that fuel is injected from the injector into the engine. Supplied. In this case, since the feed pump is an electric type, fuel can be supplied with a predetermined feed pressure from the beginning of the start regardless of the operation of the engine.
[0012]
At this time, fuel is also supplied to the fuel supply passage extending from the feed pump and the high pressure pump by the feed pump. When the second on-off valve is closed after a predetermined period from the start of the start, the fuel from the high pressure pump is used. Pressurization can be performed properly. Thereafter, the high-pressure fuel discharged from the high-pressure pump is accumulated in the common rail, and the injector is injected at a normal injection pressure. As described above, the startability of the engine can be improved by supplying the fuel from the feed pump to the common rail immediately after the engine is started.
[0013]
In particular, as described in
[0014]
In the invention of claim 4 , as described in
[0015]
In a sixth aspect of the invention, a third on-off valve is provided immediately after the feed pump in the fuel supply passage. The third on-off valve is opened during engine operation, and the third on-off valve is closed when the engine is stopped. In this case, fuel supply from the fuel tank can be appropriately performed according to the engine operating state.
[0016]
In the invention according to claim 7 , the feed pump pressurizes the fuel at a pressure higher than the saturated vapor pressure of the liquefied gas fuel at a temperature in a normal operation state of the engine. In this case, the liquefied gas fuel is prevented from being vaporized in the fuel supply passage and the high-pressure pump downstream from the feed pump, and problems due to the generation of bubbles can be prevented.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is embodied in a fuel injection device for injecting fuel into a vehicle diesel engine using liquefied gas such as DME or LPG as fuel.
[0018]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fuel injection device in the present embodiment. In FIG. 1, liquefied gas fuel (DME or LPG) is stored in a
[0019]
An electromagnetically driven
[0020]
The
[0021]
Further, the
[0022]
In the present embodiment, the
[0023]
The
[0024]
By the way, since liquefied gas fuel (DME and LPG) has a high saturated vapor pressure and low viscosity, for example, unlike a fuel injection device using light oil as a fuel, fuel leaks at the sliding portion of the high-pressure pump 4 or the injector 7. Is likely to occur. Further, when the amount of fuel leakage increases, the size of the high-pressure pump 4 will be increased accordingly. Therefore, measures against fuel leakage must be taken.
[0025]
Specifically, in the high pressure pump 4, as an example, a piston is accommodated in a cylinder, and fuel is pressurized by the reciprocation of the piston. In this case, it is considered that fuel leaks from the sliding portion of the piston. Therefore, for example, a communication passage (not shown) that connects the high-pressure pump 4 and the
[0026]
On the other hand, in an existing common rail fuel injection device using light oil as a fuel, a two-way solenoid valve (or a three-way solenoid valve) is generally used as an injector. In this case, the high pressure fuel is introduced into the pressure control chamber provided on the back of the valve body, and the high pressure fuel (hydraulic pressure) in the pressure control chamber is leaked to the low pressure side for each injection, thereby opening the valve body. It is realized. Therefore, a high-pressure fuel leak occurs at every injection. Further, high-pressure fuel leaks also in the valve body sliding portion. Therefore, in the present embodiment, a so-called direct-acting injector that directly moves the valve element by an electromagnetic solenoid (actuator) is employed as the injector 7 so that fuel leakage is prevented. The configuration is shown in FIG.
[0027]
In FIG. 2, the
[0028]
Further, as a configuration of the actuator, an
[0029]
Further, the through
[0030]
In the fuel injection device of the present embodiment, as described above, measures are taken in the high pressure pump 4 and the injector 7 to prevent leakage fuel from leaking to the outside or to reduce the leakage fuel itself. By reducing the amount of fuel leak, the amount of high-temperature fuel returned to the
[0031]
Next, the operation of the fuel injection device having the above configuration will be described. FIG. 3 is a time chart showing the operation of each solenoid valve from the start to the stop of the engine, and the transition of the injection pressure and the engine speed.
[0032]
In FIG. 3, at the timing t <b> 1 when the engine start is started, the
[0033]
Therefore, after t1, the fuel in the
[0034]
That is, during the period from t1 to t2, fuel injection by the injector 7 is performed at an injection pressure of about 2.5 to 3 MPa. In this case, although the injection pressure is low, the injection period is long because of the low rotation immediately after the engine is started, and there is no problem in the operation of the engine. Actually, fuel injection is performed at an injection pressure of about 2.5 to 3 MPa during the cranking period by the starter.
[0035]
At the timing t2, the engine speed increases to a predetermined speed (for example, about 300 rpm), and the
[0036]
Incidentally, since the fuel in the
[0037]
On the other hand, at the timing t3 when the operation of the engine is stopped, the
[0038]
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
The injector 7 employs a leakless structure in which the high pressure fuel supplied from the
[0039]
Further, since both the pressure reducing valve 9 and the
[0040]
Since the fuel is supplied to the
[0041]
In addition to the above, the present invention can be embodied in the following forms.
In the above embodiment, the
[0042]
In the above embodiment, as shown in the time chart of FIG. 3, the pressure reducing valve 9 is opened when the engine is stopped and is kept open until the next engine start. The valve 9 may be closed and the
[0043]
In the above embodiment, the solenoid coil drive type structure of FIG. 2 is used as the injector 7, but other structures such as a piezo drive type may be used instead. In any case, a direct acting structure using an actuator may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a fuel injection device according to an embodiment of the invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of an injector.
FIG. 3 is a time chart for explaining the operation of the fuel injection device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記インジェクタとして、前記コモンレールより供給される高圧燃料の低圧側への漏れを無くしたリークレス構造のものを用いるとともに、前記コモンレールから前記燃料タンクへと通じる燃料排出通路と、その燃料排出通路の途中に設けられる第1の開閉弁とを備え、エンジン運転中には前記第1の開閉弁を閉鎖し、エンジン停止時には前記第1の開閉弁を開放することを特徴とする液化ガス燃料用の燃料噴射装置。A high-pressure pump is connected to the fuel tank that stores the liquefied gas fuel through a fuel supply passage. The high-pressure fuel discharged from the high-pressure pump is stored in the common rail at a pressure corresponding to a predetermined injection pressure, and then injected from the injector. In a fuel injection device for liquefied gas fuel,
As the injector, with using those Rikuresu structure without leakage to the low pressure side of the high pressure fuel supplied from the common rail, and the fuel discharge passage leading to the fuel tank from the common rail, in the middle of the fuel discharge passage A fuel injection for liquefied gas fuel, wherein the first on-off valve is closed during engine operation, and the first on-off valve is opened when the engine is stopped. apparatus.
高圧ポンプよりも燃料タンク側に配設され、所定のフィード圧の燃料を吐出する電動式のフィードポンプと、
高圧ポンプを迂回するようにしてフィードポンプとコモンレールとの間に設けられるバイパス通路と、
バイパス通路の途中に設けられ、当該バイパス通路を開閉するための第2の開閉弁と、
エンジンの始動時に始動開始から所定期間だけ前記第2の開閉弁を開放する始動時制御手段と、を備えた請求項1〜3の何れか1項に記載の液化ガス燃料用の燃料噴射装置。 The high-pressure pump is a fuel injection device driven in synchronism with the operation of the engine,
An electric feed pump that is disposed closer to the fuel tank than the high-pressure pump and discharges fuel at a predetermined feed pressure;
A bypass passage provided between the feed pump and the common rail so as to bypass the high-pressure pump;
A second on-off valve provided in the middle of the bypass passage for opening and closing the bypass passage;
The fuel injection device for liquefied gas fuel according to any one of claims 1 to 3, further comprising a start-time control means that opens the second on-off valve for a predetermined period from the start of the engine when the engine is started .
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