JP6430353B2 - ディーゼルエンジン - Google Patents

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Description

本発明は、ディーゼルエンジンに関し、詳しくは、ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度を高めることができるディーゼルエンジンに関する。
従来、ディーゼルエンジンとして、液体燃料がガス生成用燃料供給ポンプによりガス生成用燃料供給通路を介して可燃性ガス生成器に供給され、可燃性ガス生成器で液体燃料から可燃性ガスが生成され、可燃性ガスがエンジン排気に混入され、可燃性ガスの燃焼熱によりエンジン排気が昇温され、エンジン排気の熱によりＤＰＦに堆積されたＰＭが焼却除去されるように構成された排気処理装置を備えたものがある(例えば、特許文献１参照)。
特開２００７−５１５８０号公報(図１，図２参照)
《問題点》 ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度が低くなることがある。
特許文献１のものでは、寒冷時には低温の液体燃料がガス生成用燃料供給ポンプに供給され、ガス生成用燃料供給ポンプでの液体燃料の高粘度化やワキシング(パラフィン成分の固化)で、ガス生成用燃料供給ポンプから可燃性ガス生成器への燃料供給量が変動し、ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度が低くなることがある。
本発明の課題は、ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度を高めることができるディーゼルエンジンを提供することにある。
請求項１に係る発明の発明特定事項は次の通りである。
液体燃料(５)がガス生成用燃料供給ポンプ(２)によりガス生成用燃料供給通路(１２)を介して可燃性ガス生成器(３)に供給され、可燃性ガス生成器(３)で液体燃料(５)から可燃性ガス(６)が生成され、可燃性ガス(６)がエンジン排気(７)に混入され、可燃性ガス(６)の燃焼熱によりエンジン排気(７)が昇温され、エンジン排気(７)の熱によりＤＰＦ(４)に堆積されたＰＭが焼却除去されるように構成された排気処理装置を備えた、ディーゼルエンジンにおいて、
燃料供給ポンプ(８)で燃料タンク(１)の液体燃料(５)が燃料噴射ポンプ(９)に供給され、燃料噴射ポンプ(９)により液体燃料(５)が燃料噴射管(９ａ)を介して燃料噴射弁(１０)から噴射され、燃料噴射ポンプ(９)と燃料噴射弁(１０)からオーバーフローした液体燃料(５)が燃料還流通路(１１)により燃料タンク(１)に還流されるように構成された燃料噴射装置を備え、
気液分離タンク(１４)と燃料バイパス通路(１５)と感温性燃料弁(１６)を備え、気液分離タンク(１４)は、燃料噴射ポンプ(９)や燃料噴射弁(１０)よりも燃料還流方向下流で、燃料還流通路(１１)に設けられ、燃料バイパス通路(１５)は、気液分離タンク(１４)の液体燃料溜め(１４ａ)から導出され、燃料タンク(１)を迂回し、燃料バイパス通路(１５)の導出端は燃料タンク(１)と燃料供給ポンプ(８)の間の燃料通路(８ａ)に接続され、ガス生成用燃料供給通路(１２)は燃料バイパス通路(１５)から導出され、感温性燃料弁(１６)はガス生成用燃料供給通路(１２)の導出個所よりも燃料通過方向下流で燃料バイパス通路(１５)に設けられ、感温性燃料弁(１６)で感知された液体燃料温度が所定値以上の場合には、感温性燃料弁(１６)が閉弁状態となり、所定値未満の場合には、感温性燃料弁(１６)が開弁状態となるように構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度を高めることができる。
図１に例示するように、気液分離タンク(１４)は、燃料噴射ポンプ(９)や燃料噴射弁(１０)よりも燃料還流方向下流で、燃料還流通路(１１)に設けられ、燃料バイパス通路(１５)は、気液分離タンク(１４)の液体燃料溜め(１４ａ)から導出され、ガス生成用燃料供給通路(１２)は燃料バイパス通路(１５)から導出されているので、寒冷時でも、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)に供給される液体燃料(５)は、燃料噴射ポンプ(９)や燃料噴射弁(１０)を介してシリンダブロック(１８)やシリンダヘッド(１９)の熱で加温され、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)での液体燃料(５)の高粘度化やワキシングが防止され、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)から可燃性ガス生成器(３)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
また、燃料供給ポンプ(８)や燃料噴射ポンプ(９)による液体燃料(５)の脈動圧は燃料還流通路(１１)と燃料噴射弁(１０)と気液分離タンク(１４)と燃料バイパス通路(１５)とガス生成用燃料供給通路(１２)で減衰されるので、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)が燃料供給ポンプ(８)や燃料噴射ポンプ(９)による液体燃料(５)の脈動圧の影響を受け難く、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)から可燃性ガス生成器(３)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
また、気液分離タンク(１４)で液体燃料(５)に含まれる空気が分離され、空気が分離された液体燃料(５)が液体燃料溜め(１４ａ)から燃料バイパス通路(１５)を介してガス生成用燃料供給通路(１２)に流入するので、ガス生成用燃料供給通路(１２)の空気溜まりでガス生成用燃料供給ポンプ(２)から可燃性ガス生成器(３)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
また、寒冷時には感温性燃料弁(１６)が開弁状態となり、燃料パイパス通路(１５)を通過する液体燃料(１５)が液体燃料タンク(１)を迂回するため、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)に供給される液体燃料(５)の温度が上昇しやすく、ガス生成用燃料供給ポンプ(９)での液体燃料(５)の高粘度化やワキシングが防止され、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)から可燃性ガス生成器(３)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
これらの理由により、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)の燃料供給精度を高めることができる。
(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度を高めることができる。
図１に例示するように、ガス生成用燃料供給通路(１２)は下突形状部分(１２ａ)を備え、下突形状部分(１２ａ)は、燃料バイパス通路(１５)から下向きに導出された後、上向きに反転された下突形状とされ、下突形状部分(１２ａ)よりも燃料供給方向下流にガス生成用燃料供給ポンプ(２)が配置されているので、ガス生成用燃料供給通路(１２)が長くなり、ガス生成用燃料供給通路(１２)の脈動圧の減衰効率が高く、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)から可燃性ガス生成器(３)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
また、下突形状部分(１２ａ)で燃料バイパス通路(１５)内の空気がガス生成用燃料供給通路(１２)に流入し難く、ガス生成用燃料供給通路(１２)の空気溜まりでガス生成用燃料供給ポンプ(２)から可燃性ガス生成器(３)への燃料供給量が変動する不具合が防止される。
これらの理由により、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)の燃料供給精度を高めることができる。
(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 寒冷地で下突形状部分が液体燃料のワキシングや凍結で詰る不具合を防止することができる。
下突形状部分(１２ａ)は燃料ドレイン装置(１３)を備えているので、下突形状部分(１２ａ)に溜まる液体燃料(５)を燃料ドレイン装置(１３)で排出することができ、エンジンを寒冷地仕様として出荷する場合、排気処理装置の出荷前試験で用いた通常温度仕様の液体燃料が下突形状部分(１２ａ)に残留する不備が防止され、寒冷地で下突形状部分(１２ａ)が液体燃料(５)のワキシングや凍結で詰る不具合を防止することができる。
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 寒冷地で気液分離タンクが液体燃料のワキシングや凍結で詰る不具合を防止することができる。
気液分離タンク(１４)の液体燃料溜め(１４ａ)は燃料ドレイン装置(１３)を備えているので、液体燃料溜め(１４ａ)に溜まる液体燃料(５)を燃料ドレイン装置(１３)で排出することができ、エンジンを寒冷地仕様として出荷する場合、排気処理装置の出荷前試験で用いた通常温度仕様の液体燃料が気液分離タンク(１４)に残留する不備が防止され、寒冷地で気液分離タンク(１４)が液体燃料(５)のワキシングや凍結で詰る不具合を防止することができる。
(請求項５に係る発明)
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ガス生成用燃料供給ポンプの燃料供給精度を高めることができる。
ガス生成用燃料供給通路(１２)はガス生成用燃料供給ポンプ(２)の燃料入口(２ａ)に接続されるエア抜き装置(１７)を備えているので、エア抜き装置(１７)でエア抜きを行いながら、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)の燃料入口までガス生成用燃料供給通路(１２)に液体燃料(５)を満たすことができ、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)への空気の進入で、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)から可燃性ガス生成器(３)への燃料供給量が変動する不具合が防止され、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)の燃料供給精度を高めることができる。
本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図である。
図１は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図であり、実施形態では、立形の直列４気筒ディーゼルエンジンについて説明する。
このエンジンは、排気処理装置を備えている。
排気処理装置では、液体燃料(５)がガス生成用燃料供給ポンプ(２)によりガス生成用燃料供給通路(１２)を介して可燃性ガス生成器(３)に供給され、可燃性ガス生成器(３)で液体燃料(５)から可燃性ガス(６)が生成され、可燃性ガス(６)がエンジン排気(７)に混入され、可燃性ガス(６)の燃焼熱によりエンジン排気(７)が昇温され、排気(７)の熱によりＤＰＦ(４)に堆積されたＰＭがエンジン焼却除去されるように構成されている。
ガス生成用燃料供給ポンプ(２)は電動ポンプである。可燃性ガス生成器(３)は可燃性ガス生成触媒(３ａ)を備えている。可燃性ガス生成触媒(３ａ)は酸化触媒である。排気処理装置は、ブロワ(２０)、排気処理ケース(２１)、ＤＯＣ(２２)、制御装置(２３)、ＤＯＣ入口温度センサ(２４)、ＤＰＦ入口温度センサ(２５)、差圧センサ(２６)、着火装置(３０)を備えている。ブロワ(２０)は電動式ブロワであり、エンジンの吸気通路(２７)を空気供給源としている。排気処理ケース(２１)はエンジンの排気経路(２８)の途中に配置され、排気処理ケース(２１)内の排気方向上流側にはＤＯＣ(２２)が収容され、下流側にはＤＰＦ(４)が収容されている。ＤＯＣはディーゼル酸化触媒、ＤＰＦはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称である。制御装置(２３)はエンジンＥＣＵである。ＥＣＵは電子制御ユニットの略称であり、マイコンである。着火装置(３０)はグロープラグである。
制御装置(２３)には、上記各センサ(２４)(２５)(２６)とガス生成用燃料供給ポンプ(２)とブロワ(２０)と着火装置(３０)が電気的に接続され、上記各センサ(２４)(２５)(２６)からの検出信号が制御装置(２３)で受信され、検出信号に基づいて、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)とブロワ(２０)と着火装置(３０)が制御装置(２３)で制御される。
具体的には、差圧センサ(２６)によるＤＰＦ(４)の入口と出口の差圧の検出に基づいて、制御装置(２３)がＤＰＦ(４)に堆積したＰＭ堆積量を推定し、このＰＭ堆積値が所定値に至ったら、制御装置(２３)の指令信号に基づいて、ガス生成用燃料供給ポンプ(２)とブロワ(２０)と着火装置(３０)が制御され、可燃性ガス生成器(３)に液体燃料(５)と空気(２９)が供給され、液体燃料(５)が可燃性ガス生成触媒(３ａ)で酸化され、可燃性ガス(６)となり、排気経路(２８)の排気(７)に混入され、可燃性ガス(６)はＤＯＣ(２２)で触媒燃焼され、この燃焼熱で排気(７)が昇温され、ＤＰＦ(４)に堆積したＰＭが焼却除去され、ＤＰＦ(４)が再生される。
なお、ＤＯＣ入口温度がＤＯＣ(２２)の活性化温度未満の場合には、着火装置(３０)で可燃性ガス(６)が着火され、可燃性ガス(６)の火炎燃焼で排気(７)が昇温され、ＤＯＣ入口温度がＤＯＣ(２２)の活性化温度になる。また、ＤＰＦ入口温度が所定のＰＭ焼却温度となるように、制御装置(２３)でガス生成用燃料供給ポンプ(２)とブロワ(２０)が制御され、可燃性ガス生成器(３)への液体燃料(５)と空気(２９)の供給量が調節される。また、可燃性ガス(６)は排気(７)中の酸素によって燃焼されるが、燃焼促進のため、可燃性ガス(６)にはブロワ(２０)から二次空気が供給される。
このエンジンは、燃料噴射装置を備えている。
図１に示すように、燃料噴射装置では、燃料供給ポンプ(８)により燃料タンク(１)の液体燃料(５)が燃料噴射ポンプ(９)に供給され、燃料噴射ポンプ(９)により液体燃料(５)が燃料噴射管(９ａ)を介して燃料噴射弁(１０)から噴射され、燃料噴射ポンプ(９)と燃料噴射弁(１０)からオーバーフローした液体燃料(５)が燃料還流通路(１１)により燃料タンク(１)に還流されるように構成されている。
燃料供給ポンプ(８)は、メカ式ポンプで、シリンダブロック(１８)に取り付けられ、燃料噴射カム軸(図示せず)のポンプカムで駆動される。燃料噴射ポンプ(９)はカム駆動式のプランジャ式列型ポンプで、シリンダブロック(１８)に取り付けられ、燃料噴射カム軸の燃料噴射カムで駆動される。燃料噴射カム軸はクランク軸(図示せず)で駆動される。燃料噴射弁(１０)は、シリンダヘッド(１９)に取り付けられている。
図１に示すように、このエンジンは、気液分離タンク(１４)と燃料バイパス通路(１５)と感温性燃料弁(１６)を備え、気液分離タンク(１４)は、燃料噴射ポンプ(９)や燃料噴射弁(１０)よりも燃料還流方向下流で、燃料還流通路(１１)に設けられ、燃料バイパス通路(１５)は、気液分離タンク(１４)の液体燃料溜め(１４ａ)から導出され、燃料タンク(１)を迂回し、燃料バイパス通路(１５)の導出端は燃料タンク(１)と燃料供給ポンプ(８)の間の燃料通路(８ａ)に接続され、ガス生成用燃料供給通路(１２)は燃料バイパス通路(１５)から導出され、感温性燃料弁(１６)はガス生成用燃料供給通路(１２)の導出個所よりも燃料通過方向下流で燃料バイパス通路(１５)に設けられ、感温性燃料弁(１６)で感知された液体燃料温度が所定値以上の場合には、感温性燃料弁(１６)が閉弁状態となり、所定値未満の場合には、感温性燃料弁(１６)が開弁状態となるように構成されている。
感温性燃料弁(１６)はワックスタイプのもので、感知された液体燃料温度が所定値以上の場合には、液化したワックスの体積で弁体が開弁状態となっているが、所定値未満の場合には、固化したワックスの体積の減少で弁体が閉弁状態となる。
図１に示すように、ガス生成用燃料供給通路(１２)は下突形状部分(１２ａ)を備え、下突形状部分(１２ａ)は、燃料バイパス通路(１５)から下向きに導出された後、上向きに反転された下突形状とされ、下突形状部分(１２ａ)よりも燃料供給方向下流にガス生成用燃料供給ポンプ(２)が配置されている。
下突形状部分(１２ａ)と気液分離タンク(１４)の液体燃料溜め(１４ａ)はいずれも燃料ドレイン装置(１３)を備えている。
ガス生成用燃料供給通路(１２)はガス生成用燃料供給ポンプ(２)の燃料入口(２ａ)に接続されるエア抜き装置(１７)を備えている。
下突形状部分(１２ａ)は、Ｕ字状の下突形状とされている。
燃料ドレイン装置(１３)とエア抜き装置(１７)はいずれも手動開閉式コックである。
(１) 燃料タンク
(２) ガス生成用燃料供給ポンプ
(２ａ) 燃料入口
(３) 可燃性ガス生成器
(４) ＤＰＦ
(５) 液体燃料
(６) 可燃性ガス
(７) エンジン排気
(８) 燃料供給ポンプ
(８ａ) 燃料通路
(９) 燃料噴射ポンプ
(９ａ) 燃料噴射管
(１０) 燃料噴射弁
(１１) 燃料還流通路
(１２) ガス生成用燃料供給通路
(１２ａ) 下突形状部分
(１３) 燃料ドレイン装置
(１４) 気液分離タンク
(１４ａ) 液体燃料溜め
(１５) 燃料バイパス通路
(１６) 感温性燃料弁
(１７) エア抜き装置

Claims (5)

  1. 液体燃料(５)がガス生成用燃料供給ポンプ(２)によりガス生成用燃料供給通路(１２)を介して可燃性ガス生成器(３)に供給され、可燃性ガス生成器(３)で液体燃料(５)から可燃性ガス(６)が生成され、可燃性ガス(６)がエンジン排気(７)に混入され、可燃性ガス(６)の燃焼熱によりエンジン排気(７)が昇温され、エンジン排気(７)の熱によりＤＰＦ(４)に堆積されたＰＭが焼却除去されるように構成された排気処理装置を備えた、ディーゼルエンジンにおいて、
    燃料供給ポンプ(８)により燃料タンク(１)の液体燃料(５)が燃料噴射ポンプ(９)に供給され、燃料噴射ポンプ(９)により液体燃料(５)が燃料噴射管(９ａ)を介して燃料噴射弁(１０)から噴射され、燃料噴射ポンプ(９)と燃料噴射弁(１０)からオーバーフローした液体燃料(５)が燃料還流通路(１１)により燃料タンク(１)に還流されるように構成された燃料噴射装置を備え、
    気液分離タンク(１４)と燃料バイパス通路(１５)と感温性燃料弁(１６)を備え、気液分離タンク(１４)は、燃料噴射ポンプ(９)や燃料噴射弁(１０)よりも燃料還流方向下流で、燃料還流通路(１１)に設けられ、燃料バイパス通路(１５)は、気液分離タンク(１４)の液体燃料溜め(１４ａ)から導出され、燃料タンク(１)を迂回し、燃料バイパス通路(１５)の導出端は燃料タンク(１)と燃料供給ポンプ(８)の間の燃料通路(８ａ)に接続され、ガス生成用燃料供給通路(１２)は燃料バイパス通路(１５)から導出され、感温性燃料弁(１６)はガス生成用燃料供給通路(１２)の導出個所よりも燃料通過方向下流で燃料バイパス通路(１５)に設けられ、感温性燃料弁(１６)で感知された液体燃料温度が所定値以上の場合には、感温性燃料弁(１６)が閉弁状態となり、所定値未満の場合には、感温性燃料弁(１６)が開弁状態となるように構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  2. 請求項１に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    ガス生成用燃料供給通路(１２)は下突形状部分(１２ａ)を備え、下突形状部分(１２ａ)は、燃料バイパス通路(１５)から下向きに導出された後、上向きに反転された下突形状とされ、下突形状部分(１２ａ)よりも燃料供給方向下流にガス生成用燃料供給ポンプ(２)が配置されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  3. 請求項２に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    下突形状部分(１２ａ)は燃料ドレイン装置(１３)を備えている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    気液分離タンク(１４)の液体燃料溜め(１４ａ)は燃料ドレイン装置(１３)を備えている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    ガス生成用燃料供給通路(１２)はガス生成用燃料供給ポンプ(２)の燃料入口(２ａ)に接続されたエア抜き装置(１７)を備えている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。


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