JP6217325B2 - Fuel injection system, internal combustion engine, and fuel injection method for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、燃料噴射システム、内燃機関、及び内燃機関の燃料噴射方法に関し、より詳細には、ジメチルエーテル(以下、DMEという)などの液化ガス燃料を噴射する燃料噴射システム、内燃機関、及び内燃機関の燃料噴射方法に関する。 The present invention relates to a fuel injection system, an internal combustion engine, and a fuel injection method for an internal combustion engine, and more specifically, a fuel injection system that injects liquefied gas fuel such as dimethyl ether (hereinafter referred to as DME), an internal combustion engine, and an internal combustion engine. The present invention relates to a fuel injection method.
軽油の代わりに硫黄酸化物や微粒子状物質などを生じないクリーンな燃料としてDMEを用いた装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置のように、DMEを用いたエンジンでは、インジェクタ内で気化したDMEを貯留タンクに戻す戻り流路が設けられている。 An apparatus using DME as a clean fuel that does not generate sulfur oxide or particulate matter in place of light oil has been proposed (for example, see Patent Document 1). Like this device, an engine using DME is provided with a return flow path for returning DME vaporized in the injector to the storage tank.
上記の装置などに用いられるインジェクタは圧力バランス方式のものである。この圧力バランス方式のインジェクタは、圧力制御室のオリフィスを開閉する開閉弁をソレノイドにて駆動し、圧力制御室の圧力を圧力開放室に逃がすことによって、ニードル弁を駆動して噴射口を開放している。そのため、圧力制御室から圧力開放室に流入したDMEが気化して、戻り流路を経由して貯留タンクの気相へと戻るように構成されている。 The injector used in the above apparatus is of the pressure balance type. This pressure balance type injector uses a solenoid to drive an on-off valve that opens and closes the orifice of the pressure control chamber, and releases the pressure in the pressure control chamber to the pressure release chamber, thereby driving the needle valve to open the injection port. ing. Therefore, the DME that has flowed into the pressure release chamber from the pressure control chamber is vaporized and returned to the gas phase of the storage tank via the return channel.
しかし、このDMEが気化するときに、エンジンオイルを由来とする添加剤成分が析出して、開閉弁の周囲に付着するという問題がある。DMEを用いたエンジンでは、DMEが低粘性のため、サプライポンプのポンプカムやベアリングをエンジンオイルで潤滑している。このとき、サプライポンプのプランジャにてDMEとエンジンオイルを分離するシール部から、エンジンオイルがDME側に流入する場合があり、コモンレールやインジェクタにエンジンオイルが混入したDMEが行き渡る可能性がある。 However, when this DME is vaporized, there is a problem that an additive component derived from engine oil is deposited and adheres around the on-off valve. In an engine using DME, since DME has low viscosity, the pump cam and bearing of the supply pump are lubricated with engine oil. At this time, the engine oil may flow into the DME side from the seal portion that separates the DME and the engine oil by the plunger of the supply pump, and there is a possibility that the DME with the engine oil mixed in the common rail or the injector will spread.
そして、このエンジンオイルが混入したDMEが気化するときに、開閉弁の周囲に析出した添加剤成分が付着する。エンジンが暖気状態の場合では、析出した添加剤成分はインジェクタの温度が高く、粘性が低いため開閉弁の動作に影響は出ない。しかし、エンジン停止後の冷間状態となった場合では、析出した添加剤成分の粘性が高くなるので、開閉弁が固着して、圧力制御室の圧力を圧力開放室に逃がすことができなくなり、インジェクタの作動不良を起こす可能性がある。 When the DME mixed with the engine oil is vaporized, the additive component deposited around the on-off valve adheres. When the engine is in a warm-up state, the deposited additive component has a high injector temperature and low viscosity, and therefore does not affect the operation of the on-off valve. However, in the cold state after the engine is stopped, the viscosity of the deposited additive component becomes high, so the on-off valve sticks and the pressure in the pressure control chamber cannot be released to the pressure release chamber, Injector may malfunction.
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、液化ガス燃料を用いた場合に生じる燃料噴射装置内に付着する付着物による影響を回避して、内燃機関の始動時に燃焼噴射装置を確実に動作させて、内燃機関を始動することができる燃料噴射システム、内燃機関、及び内燃機関の燃料噴射方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its problem is to avoid the influence of deposits adhering to the fuel injection device that occurs when liquefied gas fuel is used, and at the time of starting the internal combustion engine. To provide a fuel injection system, an internal combustion engine, and a fuel injection method for an internal combustion engine that can start an internal combustion engine by reliably operating a combustion injection device.
上記の課題を解決するための本発明の燃料噴射システムは、液化ガス燃料を貯留する貯留タンクと、液化ガス燃料を加圧する噴射ポンプと、液化ガス燃料を噴射する燃料噴射装置を備えると共に、液体の液化ガス燃料を前記貯留タンクから前記噴射ポンプを経由させて前記燃料噴射装置に供給する供給流路と、前記燃料噴射装置で気化した液化ガス燃料を前記燃料噴射装置から前記貯留タンクに戻す戻り流路とを備える燃料噴射システムにおいて、前記噴射ポンプの上流側の前記供給流路から分岐すると共に前記噴射ポンプを迂回して前記燃料噴射装置に液体の液化ガス燃料を移送する移送流路と、前記供給流路及び前記移送流路の分岐よりも上流側に配置されて液体の液化ガス燃料を圧送する電動駆動の圧送ポンプと、前記供給流路と前記移送流路の分岐点に設けられた流路切換弁と、該流路切換弁の開閉及び前記圧送ポンプの駆動を制御する制御装置とを備えて、内燃機関の始動時は、前記制御装置により、前記流路切換弁に流路を切り換えさせて、予め定めた循環時間が経過するまで、液体の液化ガス燃料を前記圧送ポンプから前記移送流路を経由させて前記燃料噴射装置に送り、その燃料噴射装置から前記戻り流路を経由させて前記貯留タンクに循環させて、前記循環時間が経過した後に、液体の液化ガス燃料を前記圧送ポンプから前記供給流路の前記噴射ポンプを経由させて前記燃料噴射装置に送る制御を行う構成にしたことを特徴とするものである。 Fuel injection system of the present invention to solve the aforementioned problem, with comprises a reservoir tank for storing a liquefied gas fuel, the injection pump for pressurizing the liquefied gas fuel, a fuel injection device for injecting liquefied gas fuel, A supply flow path for supplying liquid liquefied gas fuel from the storage tank to the fuel injection device via the injection pump, and returning liquefied gas fuel vaporized by the fuel injection device from the fuel injection device to the storage tank And a return flow path that branches from the supply flow path upstream of the injection pump and bypasses the injection pump to transfer liquid liquefied gas fuel to the fuel injection device; An electrically driven pumping pump that is arranged upstream of the supply channel and the branch of the transfer channel and pumps liquid liquefied gas fuel; and the supply channel and A flow path switching valve provided at a branch point of the feed flow path, and a control device that controls opening and closing of the flow path switching valve and driving of the pressure feed pump. , By switching the flow path to the flow path switching valve, liquid liquefied gas fuel is sent from the pressure pump through the transfer flow path to the fuel injection device until a predetermined circulation time elapses. After circulating through the return tank from the fuel injection device to the storage tank and the circulation time has elapsed, liquid liquefied gas fuel is routed from the pressure pump to the injection pump of the supply channel. It is configured to perform control to be sent to the fuel injection device .
なお、ここでいう噴射ポンプとは、列型噴射ポンプ、分配型噴射ポンプ、独立型噴射ポンプ、及びユニットインジェクター式噴射ポンプなどの燃料噴射ポンプ、又はコモンレールなどを用いた蓄圧式で用いられるサプライポンプなどのことをいう。 The injection pump here is a fuel injection pump such as a row injection pump, a distribution injection pump, an independent injection pump, and a unit injector injection pump, or a supply pump used in a pressure accumulation type using a common rail or the like. And so on.
この構成によれば、循環流路により液体の液化ガス燃料を、噴射ポンプを経由させずに燃料噴射装置に液体の液化ガス燃料を移送して、循環する。これにより、燃料噴射装置内に付着して燃料噴射装置の噴射動作を妨げる付着物を液体の液化ガス燃料で溶解して、あるいは押し流して、燃料噴射装置内を洗浄するので、付着物による影響を回避することができる。 According to this configuration, the liquid liquefied gas fuel is circulated by transferring the liquid liquefied gas fuel to the fuel injection device without passing through the injection pump by the circulation channel. As a result, the deposit that adheres in the fuel injection device and hinders the injection operation of the fuel injection device is dissolved in the liquid liquefied gas fuel or washed away to clean the inside of the fuel injection device. It can be avoided.
例えば、液化ガス燃料にDME(ジメチルエーテル)を用いた場合に、上記の構成によれば、燃料噴射装置を経由させて液体のDMEを循環させることで、噴射ポンプを潤滑する潤滑油が燃料噴射装置内でDMEが気化する際に析出して燃料噴射装置内に付着しても、その析出した潤滑油由来の添加剤成分をDME中に溶解するので、添加剤成分などの付着物による燃料噴射装置の噴射動作の不良を回避することができる。つまり、長期に渡って付着した付着物があっても、その付着物を液体のDMEで溶解又は押し流して、燃料噴射装置の動作不良を確実に回避して、内燃機関を始動することができる。 For example, when DME (dimethyl ether) is used as the liquefied gas fuel, according to the above configuration, the lubricating oil for lubricating the injection pump is obtained by circulating the liquid DME via the fuel injection device. Even when DME is vaporized and deposited in the fuel injection device, the deposited additive component derived from the lubricating oil is dissolved in DME. It is possible to avoid the poor injection operation. That is, even if there is a deposit adhered for a long period of time, the deposit can be dissolved or washed away with liquid DME to reliably avoid malfunction of the fuel injection device and start the internal combustion engine.
また、上記の燃料噴射システムにおいて、液体の液化ガス燃料を圧送する電動駆動の圧送ポンプを備え、内燃機関の始動時の前記燃料噴射装置から液化ガス燃料を噴射する前に、前記圧送ポンプを駆動して、前記循環流路に液体の液化ガス燃料を循環させるように構成されると、内燃機関の始動前に電動駆動の圧送ポンプで液体の液化ガス燃料を圧送して、循環させることができる。これにより、内燃機関の始動前の内燃機関の温度が低く、粘性が高い燃料噴射装置に付着した付着物を、内燃機関の始動前に液体の液化ガス燃料で溶解する、あるいは押し流すことができる。 Further, the fuel injection system includes an electrically driven pump for pumping liquid liquefied gas fuel, and drives the pump before injecting the liquefied gas fuel from the fuel injection device at the time of starting the internal combustion engine. If the liquid liquefied gas fuel is circulated through the circulation flow path, the liquid liquefied gas fuel can be pumped and circulated by an electrically driven pressure feed pump before the internal combustion engine is started. . As a result, the adhering matter adhering to the low-temperature and high-viscosity fuel injection device before starting the internal combustion engine can be dissolved or swept away with the liquid liquefied gas fuel before starting the internal combustion engine.
加えて、上記の燃料噴射システムにおいて、前記循環流路に、前記噴射ポンプの上流側の前記供給流路から分岐して、前記燃料噴射装置に液体の液化ガス燃料を移送する移送流路を設け、前記燃料噴射装置の圧力制御室のオリフィスを開閉する開閉弁が設けられ、且つ前記戻り流路と連通する圧力開放室に、前記移送流路を連通するように構成されると、燃料噴射装置の圧力開放室に液体の液化ガス燃料を流し込み、圧力バランス方式の燃料噴射装置の開閉弁に付着した付着物を溶解、又は押し流すことができるので、付着物によって開閉弁が圧力制御室のオリフィスを開放できなくなることを回避することができる。 In addition, in the fuel injection system described above, a transfer flow path that branches from the supply flow path upstream of the injection pump and transfers liquid liquefied gas fuel to the fuel injection device is provided in the circulation flow path. A fuel injection device provided with an on-off valve for opening and closing an orifice of a pressure control chamber of the fuel injection device, and configured to communicate the transfer flow channel with a pressure release chamber communicating with the return flow channel; The liquid liquefied gas fuel can be poured into the pressure release chamber, and the adhering matter adhering to the on-off valve of the pressure balance type fuel injection device can be dissolved or swept away. It is possible to avoid being unable to open.
更に、上記の燃料噴射システムにおいて、前記循環流路が、前記供給流路と、前記噴射ポンプの上流側の前記供給流路から分岐して、前記燃料噴射装置に液体の液化ガス燃料を移送する移送流路と、前記戻り流路とから形成されると共に、液体の液化ガス燃料を圧送する電動駆動の圧送ポンプと、前記供給流路と前記移送流路の分岐点に設けられ、開状態で液体の液化ガス燃料の流れを前記供給流路から前記移送流路に切り換える、及び閉状態で液体の液化ガス燃料の流れを前記供給流路のままにする流路切換弁と、該流路切換弁の開閉と前記圧送ポンプの駆動を制御する制御装置を備えて構成されることが望ましい。 Furthermore, in the fuel injection system, the circulation flow path branches from the supply flow path and the supply flow path upstream of the injection pump to transfer liquid liquefied gas fuel to the fuel injection device. It is formed from a transfer flow path and the return flow path, and is provided at the branch point between the supply flow path and the transfer flow path. A flow path switching valve for switching the flow of the liquid liquefied gas fuel from the supply flow path to the transfer flow path, and leaving the flow of the liquid liquefied gas fuel in the closed state in the supply flow path; It is desirable to include a control device that controls opening and closing of the valve and driving of the pressure pump.
この構成によれば、圧送ポンプにより圧送された液体の液化ガス燃料の流れを、流路切換弁により供給流路から移送流路に切り換えて、燃料噴射装置を経由させて戻り流路から貯留タンクに循環させることができる。これにより、圧送ポンプを駆動する、及び流路切
換弁を開状態にするという容易な制御で燃料噴射装置内に析出した付着物を液体の液化ガス燃料で洗浄して、付着物の影響を回避することができる。
According to this configuration, the flow of the liquid liquefied gas fuel pumped by the pumping pump is switched from the supply channel to the transfer channel by the channel switching valve, and the storage tank is connected from the return channel via the fuel injection device. Can be circulated. As a result, the deposits deposited in the fuel injection device can be washed with liquid liquefied gas fuel with the easy control of driving the pressure pump and opening the flow path switching valve to avoid the influence of the deposits. can do.
そして、上記の課題を解決するための内燃機関は、上記に記載の燃料噴射システムを設けて構成される。この構成によれば、液化ガス燃料を用いた場合に生じる燃料噴射装置内の付着物による影響を回避して、内燃機関の始動時に燃焼噴射装置を確実に動作させて、内燃機関を始動することができる。 And the internal combustion engine for solving said subject is provided and provided with the fuel injection system as described above. According to this configuration, the internal combustion engine can be started by reliably operating the combustion injection device when starting the internal combustion engine while avoiding the influence due to the deposits in the fuel injection device that occurs when liquefied gas fuel is used. Can do.
そして、上記の課題を解決するための本発明の内燃機関の燃料噴射方法は、液体の液化ガス燃料を、貯留タンクから供給流路を経由させて噴射ポンプへと送り、該噴射ポンプで加圧した液体の液化ガス燃料を燃料噴射装置で噴射すると共に、気化した液化ガス燃料を、前記燃料噴射装置から戻り流路を経由させて前記貯留タンクに戻す内燃機関の燃料噴射方法において、内燃機関の始動時は、圧送ポンプを駆動して液体の液化ガス燃料を圧送すると共に、予め設定した循環時間をカウントし、前記循環時間が経過するまでは、前記供給流路及び前記噴射ポンプの上流側の前記供給流路から分岐すると共に前記噴射ポンプを迂回して前記燃料噴射装置に液体の液化ガス燃料を移送する移送流路の分岐に配置された流路切換弁が、液体の液化ガス燃料を前記圧送ポンプから前記移送流路を経由させて前記燃料噴射装置に送り、送った液体の液化ガス燃料を前記燃料噴射装置から前記戻り流路を経由させて前記貯留タンクに循環させ、前記循環時間が経過した後に、前記流路切換弁が、液体の液化ガス燃料を前記圧送ポンプ、前記供給流路、及び前記噴射ポンプを経由させて前記燃料噴射装置に送り、送った液体の液化ガス燃料を前記燃料噴射装置から噴射させることを特徴とする方法である。 In the internal combustion engine fuel injection method of the present invention for solving the above-described problems, liquid liquefied gas fuel is sent from a storage tank to an injection pump via a supply channel, and pressurized by the injection pump. In the fuel injection method of the internal combustion engine, the liquid liquefied gas fuel is injected by the fuel injection device and the vaporized liquefied gas fuel is returned from the fuel injection device to the storage tank via a return flow path . At the time of start-up, the pressure pump is driven to pump liquid liquefied gas fuel, and a preset circulation time is counted. Until the circulation time elapses, the upstream side of the supply flow path and the injection pump is counted. A flow path switching valve that branches from the supply flow path and bypasses the injection pump and that is disposed at a branch of a transfer flow path that transfers liquid liquefied gas fuel to the fuel injection device is a liquid liquefied gas The fuel is sent from the pressure feed pump to the fuel injection device via the transfer flow path, and the liquefied gas fuel of the sent liquid is circulated from the fuel injection device to the storage tank via the return flow path, After the circulation time has elapsed, the flow path switching valve sends the liquid liquefied gas fuel to the fuel injection device via the pressure feed pump, the supply flow path, and the injection pump, and sent the liquid liquefied gas. A fuel is injected from the fuel injection device .
この方法によれば、液体の液化ガス燃料を、内燃機関の始動時の燃料噴射装置から燃料が噴射される前に、燃料噴射装置を経由させて循環するので、燃料噴射装置内の付着物を液体の液化ガス燃料で溶解、あるいは押し流して、洗浄するので、液化ガス燃料を用いた場合に生じる燃料噴射装置内の付着物による影響によって発生する燃料噴射装置の作動不良を回避して、内燃機関の始動を確実に行うことができる。 According to this method, since the liquid liquefied gas fuel is circulated through the fuel injection device before the fuel is injected from the fuel injection device at the start of the internal combustion engine, the deposits in the fuel injection device are removed. Since the liquid liquefied gas fuel is dissolved or washed away and washed, the malfunction of the fuel injector caused by the deposits in the fuel injector generated when using the liquefied gas fuel is avoided, and the internal combustion engine Can be reliably started.
本発明の燃料噴射システム、内燃機関、及び内燃機関の燃料噴射方法によれば、循環流路により液体の液化ガス燃料を循環させて、噴射ポンプを経由させずに燃料噴射装置に液体の液化ガス燃料を移送するので、燃料噴射装置内に付着して燃料噴射装置の噴射動作を妨げる付着物を、液体の液化ガス燃料で溶解して、あるいは押し流して、燃料噴射装置内を洗浄することができる。 According to the fuel injection system, the internal combustion engine, and the fuel injection method for the internal combustion engine of the present invention, the liquid liquefied gas fuel is circulated through the circulation flow path, and the liquid liquefied gas is supplied to the fuel injection device without passing through the injection pump. Since the fuel is transferred, the inside of the fuel injection device can be cleaned by dissolving or pushing away deposits that adhere to the fuel injection device and hinder the injection operation of the fuel injection device with liquid liquefied gas fuel. .
これにより、付着物による燃料噴射装置の動作不良を回避して、燃料噴射装置から燃料の噴射を確実に行うことができる。 Thereby, the malfunction of the fuel injection device due to deposits can be avoided, and fuel can be reliably injected from the fuel injection device.
以下、本発明に係る実施の形態の燃料噴射システム、内燃機関、及び内燃機関の燃料噴射方法について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a fuel injection system, an internal combustion engine, and a fuel injection method for an internal combustion engine according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明に係る実施の形態の燃料噴射システムと内燃機関の構成について、図1〜
図4を参照しながら説明する。図1に示すように、エンジン(内燃機関)1は、エンジン本体2に設けられた燃焼室(図示しない)にDME(ジメチルエーテル;液化ガス燃料)を噴射する燃料噴射システム3を備える。
First, regarding the configuration of the fuel injection system and the internal combustion engine of the embodiment according to the present invention, FIG.
This will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, an engine (internal combustion engine) 1 includes a fuel injection system 3 that injects DME (dimethyl ether; liquefied gas fuel) into a combustion chamber (not shown) provided in an
この燃料噴射システム3は、貯留タンク4内のDMEをフィードポンプ(圧送ポンプ)5で加圧して圧送し、供給ライン(供給流路)6を介して液体の状態でサプライポンプ(噴射ポンプ)7に移送し、そのサプライポンプ7からコモンレール8を介してインジェクタ(燃料噴射装置)9に供給するように構成される。
This fuel injection system 3 pressurizes and pressurizes DME in a storage tank 4 with a feed pump (pressure pump) 5, and supplies a supply pump (injection pump) 7 in a liquid state via a supply line (supply channel) 6. To the injector (fuel injection device) 9 through the
また、この燃料噴射システム3は、サプライポンプ7、コモンレール8、及びインジェクタ9からの余剰となり、気化したDMEを戻りライン(戻り流路)10を介して貯留タンク4に戻すように構成される。この貯留タンク4に戻るDMEは気化しているため、戻りライン10は貯留タンク4の気相に連通するように接続される。
Further, the fuel injection system 3 is configured to return surplus vaporized DME from the
加えて、この燃料噴射システム3は、供給ライン6、戻りライン10、及び貯留タンク4への充填ライン11のそれぞれに、バルブ12a〜12d、チェックバルブ(逆止弁)13a〜13e、及び電磁弁14a〜14cを備え、各バルブ12a〜12d、及び電磁弁14a〜14cを開閉して、貯留タンク4へのDMEの充填、インジェクタ9へのDMEの供給、及び貯留タンク4へのDMEの戻しを行うように構成される。
In addition, this fuel injection system 3 includes
更に、この燃料噴射システム3は、サプライポンプ7内のDMEの圧力を検知する圧力センサ15、DMEの温度を検知する温度センサ16、コモンレール8内の圧力を検知する圧力センサ17を備え、それぞれのセンサ15〜17がECU(制御装置)18に接続されている。
The fuel injection system 3 further includes a
フィードポンプ5は、DMEを3MPa程度に加圧して、液体の状態のままで貯留タンク4からサプライポンプ7に圧送するポンプであり、ECU18により駆動を制御されている。このフィードポンプ5は、エンジン1が始動する前に駆動できるように電動駆動のポンプを用いる。
The
サプライポンプ7は、図2の(a)に示すように、供給ライン6からポンプギャラリ20に移送されたDMEをソレノイドバルブ21の開閉を介してプランジャシリンダ22内に流入させ、そのプランジャシリンダ22内のDMEを、ポンプカム23により摺動するリフタ24と接合されたプランジャ25がプランジャシリンダ22内を上下動して、出口に逆止弁26を設けた出口側流路27から吐出するように構成される。また、ポンプギャラリ20にプランジャシリンダ22からリークされたDMEを戻すリーク回収路28を備える。
As shown in FIG. 2A, the
このとき、ソレノイドバルブ21のバルブ21aの開閉タイミングをECU18が制御することで、プランジャシリンダ22から出口側流路27へと吐出されるDMEの吐出量を調整している。
At this time, the
このサプライポンプ7は、図2の(b)に示すように、プランジャ25をロッドシール(シール部材)29によりシールして、プランジャシリンダ22内のDMEと、ポンプカム23などを潤滑するエンジンオイルとが混ざらないように分離している。
As shown in FIG. 2B, the
このロッドシール29は、スプリング30によりプランジャ25に押し付けられるシール本体31を備え、二つのシール本体31とプランジャ25との間に中間室32を形成するように構成される。このシール本体31はロッドシール抑えにより固定される。
The
インジェクタ9は、圧力バランスタイプのインジェクタである。このインジェクタ9は、図3の(a)に示すように、コモンレール8から高圧のDMEがインジェクタボディ40内に供給されると、高圧のDMEが圧力制御室41に導入される。そして、圧力制御室41の圧力が上昇し、ニードルスプリング48によりニードル弁42が下方に付勢されると共に、噴射ノズル43を塞ぐように構成されている。
The
また、図3の(b)に示すように、圧力開放室44内に設けた図示しないスプリングにより閉方向に付勢されるアーマチュア(開閉弁)45をソレノイド46により上方に動かして、圧力制御室41の上方のオリフィス47を開放すると、圧力制御室41のDMEが圧力開放室44に流入して、圧力制御室41の圧力が下がる。このときに、ニードル弁42が上方に移動して、噴射ノズル43を開いて、DMEを噴射するように構成されている。
Further, as shown in FIG. 3B, an armature (open / close valve) 45 urged in a closing direction by a spring (not shown) provided in the
この燃料噴射システム3は、図2の(b)に示すロッドシール29からエンジンオイルがDME側に入る現象があり、コモンレール8及びインジェクタ9までエンジンオイルが混入したDMEが行き渡ることになる。
In this fuel injection system 3, there is a phenomenon in which engine oil enters the DME side from the
インジェクタ9は前述したように圧力バランスタイプであるため、ソレノイド46によりアーマチュア45を動かしたときに、圧力開放室44内にDMEが流入する。この圧力開放室44内のDMEが貯留タンク4へ戻る場合に、そのDMEは気化する。このときに、図4の(a)に示すように、エンジンオイル由来の添加剤成分(付着物)Dが析出し、アーマチュア45の周囲に付着する。
Since the
エンジン1が暖気状態の場合では、インジェクタ9の温度が高く、析出した添加剤成分Dの粘性が低くなるので、アーマチュア45の動作に支障がない。一方、エンジン1が停止後の冷間状態の場合では、インジェクタ9の温度が低く、添加剤成分Dの粘性が高くなるので、付着した添加剤成分Dによってアーマチュア45が固着する可能性がある。
When the
そこで、本発明に係る実施の形態の燃料噴射システム3は、図1に示すように、貯留タンク4からサプライポンプ7を経由させずに液体のDMEをインジェクタ9に送り、インジェクタ9から戻りライン10を経由させて液体のDMEを貯留タンク4に循環させる循環ライン19を備えて構成される。
Therefore, as shown in FIG. 1, the fuel injection system 3 according to the embodiment of the present invention sends liquid DME from the storage tank 4 to the
また、供給ライン6と移送ライン50との分岐点には、開状態で液体のDMEの流れを供給ライン6から移送ライン50に切り換える、及び閉状態で液体のDMEの流れを供給ライン6のままにする流路切換弁51が設けられ、この流路切換弁51の開閉は、ECU18により制御されている。
Further, at the branch point between the
循環ライン19は、供給ライン6と、サプライポンプ7の上流側の供給ライン6から分岐して、インジェクタ9に液体のDMEを移送する移送ライン50と、戻りライン10とから形成される。よって、この循環ライン19は、エンジン1の始動前で、サプライポンプ7が駆動していない場合でもインジェクタ9に液体のDMEを移送することができる。
The
移送ライン50は、図1に示すように、貯留タンク4とサプライポンプ7との間、より詳しくはフィードポンプ5とサプライポンプ7との間で供給ライン6から分岐して、図4の(a)及び(b)に示すように、インジェクタ9を介して戻りライン10に連通するように設けられる配管である。
As shown in FIG. 1, the
この移送ライン50は、詳しくは、インジェクタ9の圧力制御室41のオリフィス47を開閉するアーマチュア45が設けられ、且つ戻りライン10と連通する圧力開放室44
に連通されて構成される。
More specifically, the
It is configured to communicate with.
流路切換弁51は、図1に示すように、貯留タンク4からサプライポンプ7に移送される液体のDMEの流れを供給ライン6から移送ライン50に切り換える弁である。この流路切換弁51は、閉状態で、貯留タンク4からフィードポンプ5で加圧された液体のDMEをサプライポンプ7まで移送可能にし、開状態で、貯留タンク4からフィードポンプ5で加圧された液体のDMEの流れを供給ライン6から移送ライン50に分岐させて、インジェクタ9まで移送するように構成される三方切換弁である。
As shown in FIG. 1, the flow
また、この流路切換弁51は、ECU18により開閉を制御されており、エンジン1の始動時のインジェクタ9からDMEを噴射する前に、開状態に制御され、移送ライン50を経由させて液体のDMEを循環させるように構成される。
The flow
ECU18は、エンジン1の運転状況や各センサの検出値に基づいてエンジン1や燃料噴射システム3を電気的に制御するマイクロコントローラである。この実施の形態では、サプライポンプ7のポンプ圧やDMEの温度の制御、コモンレール8のコモンレール圧の制御、及びインジェクタ9の噴射量の制御に加えて、フィードポンプ5の駆動制御と流路切換弁51の開閉制御を行っている。
The
次に、本発明に係る実施の形態の内燃機関の燃料噴射方法について、図4及び図5のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下で説明する燃料噴射方法については、エンジン1の始動時に行われる工程のみを説明するが、エンジン1が始動してからは、インジェクタ9から運転状況に基づいた噴射量を制御するなどを行う。
Next, a fuel injection method for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the flowcharts of FIGS. In addition, about the fuel injection method demonstrated below, although only the process performed at the time of the start of the
図5に示すように、まず、運転手が図示しないイグニッションキーをONにするステップS100を行う。このとき、エンジン1は停止後の冷間状態であり、図4の(a)に示すように、インジェクタ9の圧力開放室44内のアーマチュア45に析出した添加剤成分Dが付着している。エンジン1が冷間状態で、インジェクタ9の温度が低い場合に、この添加剤成分Dの粘性は高い。
As shown in FIG. 5, first, the driver performs step S100 for turning on an ignition key (not shown). At this time, the
図5に示すように、ステップS100でイグニッションキーがONとなると、ECU18がフィードポンプ5を駆動するステップS110を行う。このステップS110により貯留タンク4からサプライポンプ7に向けて液体のDMEを圧送する。
As shown in FIG. 5, when the ignition key is turned on in step S100, the
次に、ECU18が流路切換弁51を開状態にするステップS120を行う。ステップS120により、液体のDMEの流れを供給ライン6から移送ライン50に切り換えて、液体のDMEをインジェクタ9に移送する。これにより、図4の(b)に示すように、インジェクタ9の圧力開放室44内に、移送ライン50から移送された液体のDMEを流して、アーマチュア45に付着した添加剤成分Dを溶解、あるいは押し流す。そして、この液体のDMEを戻りライン10を経由させて貯留タンク4へ循環する。
Next, the
このように、ステップS120で流路切換弁51を開状態にすることで、液体のDMEを、インジェクタ9を経由させて、詳しくはインジェクタ9内の添加剤成分Dが付着するアーマチュア45が設けられ、且つ戻りライン10に連通される圧力開放室44を経由させて、貯留タンク4へ循環することで、インジェクタ9の圧力開放室44内を洗浄することができる。
As described above, by opening the flow
図5に示すうように、次に、ステップS130として予め定めた循環時間t1が経過する。この循環時間t1は、インジェクタ9の圧力開放室44に流入した液体のDMEが添加剤成分Dを溶解する、あるいは押し流せる時間に設定される。この実施の形態では、こ
の循環時間t1を5秒に設定し、イグニッションキーがONになってから5秒間の間で、液体のDMEを圧力開放室44に移送するようにした。
As shown in FIG. 5, next, a circulation time t1 predetermined as step S130 elapses. The circulation time t1 is set to a time during which the liquid DME flowing into the
ステップS130で循環時間t1が経過すると、次に、ECU18が流路切換弁51を閉状態にするステップS140を行う。このステップS140により、フィードポンプ5で加圧された液体のDMEを供給ライン6を経由させてサプライポンプ7に移送する。そして、サプライポンプ7で加圧されたDMEをコモンレール8を介してインジェクタ9に供給する。
When the circulation time t1 has elapsed in step S130, the
次に、ECU18がインジェクタ9のソレノイド46を制御して、インジェクタ9からDMEが噴射を開始するステップS150を行う。このステップS150は、ECU18がソレノイド46を制御して、アーマチュア45を駆動する。次に、アーマチュア45の駆動により開放されたオリフィス47から圧力制御室41内のDMEが圧力開放室44に流れこむ。次に、圧力制御室41の圧力が低下したことによりニードル弁42が上方に駆動する。そして、開口された噴射ノズル43からDMEを噴射して、エンジン1を始動する。
Next, the
本発明の燃料噴射システム3、それを備えるエンジン1、及びエンジン1の燃料噴射方法によれば、循環ライン19により液体のDME液化ガス燃料を、サプライポンプ7を経由させずにインジェクタ9に移送して、循環する。これによりインジェクタ9内に付着してインジェクタ9の噴射動作を妨げる添加剤成分Dを液体のDMEで溶解して、あるいは押し流して、インジェクタ9内を洗浄するので、添加剤成分Dによる影響を回避することができる。
According to the fuel injection system 3 of the present invention, the
詳しく説明すると、第一に、エンジン1の始動時のインジェクタ9からDMEを噴射する前に、フィードポンプ5を電動駆動して、液体のDMEを循環させることができるので、エンジン1の温度が低いために、インジェクタ9に付着した添加剤成分Dの粘性が高くなるエンジン1の始動前に、液体のDMEでその添加剤成分Dを溶解する、あるいは押し流すことができる。
More specifically, first, before the DME is injected from the
第二に、循環ライン19の移送ライン50を、インジェクタ9の圧力制御室41のオリフィス47を開閉するアーマチュア45が設けられ、且つ戻りライン10と連通する圧力開放室44に連通することで、ニードル弁42を動作させるために圧力開放室44に流入したDMEが気化する際に析出する添加剤成分Dを、液体のDMEが直接溶解して、あるいは押し流して、圧力開放室44内を洗浄することができる。
Secondly, the
第三に、エンジン1の始動前に、電動駆動のフィードポンプ5を駆動して、貯留タンク4から液体のDMEを圧送すると共に、流路切換弁51を開状態にするだけで、液体のDMEをインジェクタ9内に移送して、循環させることができる。
Third, before the
これにより、長期に渡って添加剤成分Dが付着しても、その添加剤成分Dを液体のDMEで溶解して、あるいは押し流して、インジェクタ9内を洗浄するので、添加剤成分Dによる影響を回避することができる。よって、インジェクタ9からDMEの噴射を確実に行うことができ、エンジン1を正常に始動することができる。
Thereby, even if the additive component D adheres over a long period of time, the additive component D is dissolved in the liquid DME or washed away to wash the inside of the
なお、上記の実施の形態では、直列四気筒のディーゼルエンジンを例に説明したが、本発明はこれに限定されずに、DMEなどの液化ガス燃料を用いたエンジンに適用することができ、その気筒数や配列は限定されない。また、上記のエンジン1は車両に搭載されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されない。
In the above embodiment, an in-line four-cylinder diesel engine has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to an engine using liquefied gas fuel such as DME. The number of cylinders and arrangement are not limited. Moreover, although said
また、上記の実施の形態では、液化ガス燃料としてDMEを用いたエンジン1を例に説明したが、本発明はDMEに限定されずに、LPG(液化石油ガス)やLNG(液化天然ガス)などを用いたエンジンにも適用することができる。
In the above embodiment, the
加えて、上記の実施の形態では、コモンレール8を用いたコモンレール式の燃料噴射システム3を例に説明したが、本発明はこれに限定されずに、例えば、列型噴射ポンプ、分配型噴射ポンプ、独立型噴射ポンプ、及びユニットインジェクター式噴射ポンプなど用いた燃料噴射システムにも適用することができる。
In addition, in the above-described embodiment, the common rail fuel injection system 3 using the
更に、上記の実施の形態の燃料噴射システム3、サプライポンプ7、及びインジェクタ9の構成は一例であり、本発明はこれに限定されない。例えば、燃料噴射システム3に複数の貯留タンクを設けた構成としてもよく、また、インジェクタ9を圧力バランス方式以外のものにしてもよい。加えて、インジェクタ9として圧力バランス方式のものを用いたため、インジェクタ9の圧力開放室44に液体のDMEを導入する構成としたが、添加剤成分Dなどの付着物を液体のDMEで溶解、あるいは押し流すように構成すればよく、上記の構成に限定されない。
Furthermore, the configurations of the fuel injection system 3, the
その上、上記の実施の形態の燃料噴射方法は、エンジン1の始動前に行われるものとして説明したが、アイドリングストップなどの一時的なエンジン1の停止からの始動時の場合で、エンジン1の温度やインジェクタ9の温度などから添加剤成分Dなどの付着物の粘性が高くなっていないと判断されるときは、液体のDMEを循環させないように構成してもよい。
In addition, the fuel injection method of the above embodiment has been described as being performed before the
本発明の燃料噴射システムは、液化ガス燃料を用いた場合に生じる燃料噴射装置内に付着する付着物による影響を回避して、内燃機関の始動時に燃焼噴射装置を確実に動作させて、内燃機関を始動することができるので、特に液化ガス燃料としてDMEを用いたディーゼルエンジンを搭載したトラックなどの車両に利用することができる。 The fuel injection system according to the present invention avoids the influence of deposits adhering to the fuel injection device that occurs when liquefied gas fuel is used, and operates the combustion injection device reliably when the internal combustion engine is started. Can be started, so that it can be used for vehicles such as trucks equipped with diesel engines using DME as liquefied gas fuel.
1 エンジン(内燃機関)
3 燃料噴射システム
4 貯留タンク
5 フィードポンプ(圧送ポンプ)
6 供給ライン(供給流路)
7 サプライポンプ(噴射ポンプ)
8 コモンレール
9 インジェクタ(燃料噴射装置)
10 戻りライン(戻り流路)
18 ECU(制御装置)
19 循環ライン(循環流路)
40 インジェクタボディ
41 圧力制御室
42 ニードル弁
43 噴射ノズル(噴射口)
44 圧力開放室
45 アーマチュア(開閉弁)
46 ソレノイド
47 オリフィス
50 移送ライン(移送流路)
51 流路切換弁
1 engine (internal combustion engine)
3 Fuel injection system 4
6 Supply line (supply flow path)
7 Supply pump (injection pump)
8
10 Return line (return channel)
18 ECU (control device)
19 Circulation line (circulation flow path)
40
44
46
51 Channel switching valve
Claims (5)
前記噴射ポンプの上流側の前記供給流路から分岐すると共に前記噴射ポンプを迂回して前記燃料噴射装置に液体の液化ガス燃料を移送する移送流路と、前記供給流路及び前記移送流路の分岐よりも上流側に配置されて液体の液化ガス燃料を圧送する電動駆動の圧送ポンプと、前記供給流路と前記移送流路の分岐点に設けられた流路切換弁と、該流路切換弁の開閉及び前記圧送ポンプの駆動を制御する制御装置とを備えて、
内燃機関の始動時は、前記制御装置により、前記流路切換弁に流路を切り換えさせて、予め定めた循環時間が経過するまで、液体の液化ガス燃料を前記圧送ポンプから前記移送流路を経由させて前記燃料噴射装置に送り、その燃料噴射装置から前記戻り流路を経由させて前記貯留タンクに循環させて、前記循環時間が経過した後に、液体の液化ガス燃料を前記圧送ポンプから前記供給流路の前記噴射ポンプを経由させて前記燃料噴射装置に送る制御を行う構成にしたことを特徴とする燃料噴射システム。 A storage tank for storing the liquefied gas fuel, an injection pump for pressurizing the liquefied gas fuel, and a fuel injection device for injecting the liquefied gas fuel, and a liquid liquefied gas fuel from the storage tank via the injection pump In a fuel injection system comprising: a supply flow path for supplying to the fuel injection device; and a return flow path for returning the liquefied gas fuel vaporized by the fuel injection device from the fuel injection device to the storage tank.
A transfer flow path that branches from the supply flow path upstream of the injection pump and bypasses the injection pump to transfer liquid liquefied gas fuel to the fuel injection device; and the supply flow path and the transfer flow path An electrically driven pressure pump disposed upstream of the branch to pump liquid liquefied gas fuel, a flow path switching valve provided at a branch point of the supply flow path and the transfer flow path, and the flow path switching A control device for controlling opening and closing of the valve and driving of the pressure pump,
When starting the internal combustion engine, the control device causes the flow path switching valve to switch the flow path, and the liquid liquefied gas fuel is transferred from the pressure pump to the transfer flow path until a predetermined circulation time elapses. Via the return flow path from the fuel injection device to circulate to the storage tank, after the circulation time has elapsed, liquid liquefied gas fuel from the pressure pump A fuel injection system configured to perform control to be sent to the fuel injection device via the injection pump of a supply channel .
化ガス燃料を、前記燃料噴射装置から戻り流路を経由させて前記貯留タンクに戻す内燃機関の燃料噴射方法において、
内燃機関の始動時は、圧送ポンプを駆動して液体の液化ガス燃料を圧送すると共に、予め設定した循環時間をカウントし、
前記循環時間が経過するまでは、前記供給流路及び前記噴射ポンプの上流側の前記供給流路から分岐すると共に前記噴射ポンプを迂回して前記燃料噴射装置に液体の液化ガス燃料を移送する移送流路の分岐に配置された流路切換弁が、液体の液化ガス燃料を前記圧送ポンプから前記移送流路を経由させて前記燃料噴射装置に送り、送った液体の液化ガス燃料を前記燃料噴射装置から前記戻り流路を経由させて前記貯留タンクに循環させ、
前記循環時間が経過した後に、前記流路切換弁が、液体の液化ガス燃料を前記圧送ポンプ、前記供給流路、及び前記噴射ポンプを経由させて前記燃料噴射装置に送り、送った液体の液化ガス燃料を前記燃料噴射装置から噴射させることを特徴とする内燃機関の燃料噴射方法。 Liquid liquefied gas fuel is sent from the storage tank to the injection pump via the supply channel, and the liquid liquefied gas fuel pressurized by the injection pump is injected by the fuel injection device, and the vaporized liquefied gas fuel is In the fuel injection method of the internal combustion engine for returning from the fuel injection device to the storage tank via a return flow path,
At the start of the internal combustion engine, the pressure pump is driven to pump liquid liquefied gas fuel, and the preset circulation time is counted,
Until the circulation time elapses, a transfer branching from the supply flow channel and the supply flow channel upstream of the injection pump and bypassing the injection pump to transfer liquid liquefied gas fuel to the fuel injection device A flow path switching valve arranged at a branch of the flow path sends liquid liquefied gas fuel from the pressure feed pump to the fuel injection device via the transfer flow path, and the sent liquid liquefied gas fuel is injected into the fuel. Circulate from the device to the storage tank via the return channel,
After the circulation time has elapsed, the flow path switching valve sends liquid liquefied gas fuel to the fuel injection device via the pressure feed pump, the supply flow path, and the injection pump, and liquefies the sent liquid. A fuel injection method for an internal combustion engine , wherein gas fuel is injected from the fuel injection device .
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