(57)【要約】【課題】ポンプ吸引時のキャビテーションを抑制するとともに、排気通路内へ所定の圧力の燃料を供給する燃料供給装置を提供することを課題とする。【解決手段】燃料供給装置１は、燃焼室６内へ燃料を噴射する燃料噴射弁２と、燃料噴射弁２へ供給する燃料を加圧状態で蓄えるコモンレール３と、燃料タンク７から燃料を汲み上げるフィードポンプ４と、フィードポンプ４の汲み上げた燃料を昇圧し、コモンレール３へ供給する高圧ポンプ５と、排気通路１１へ燃料を噴射する燃料添加弁８と、クランクシャフト１３から高圧ポンプ５へ駆動力を伝達するとともに、フィードポンプ４の汲み上げた燃料を、燃料添加弁８に接続した供給通路１０へ供給するギアポンプ９と、を備える。【選択図】図１
2010101240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、
当該燃料噴射弁へ供給する燃料を加圧状態で蓄えるコモンレールと、
燃料タンクから燃料を汲み上げるフィードポンプと、
当該フィードポンプにより汲み上げられた燃料を昇圧し、前記コモンレールへ供給する高圧ポンプと、
エンジンの排気通路へ燃料を噴射する燃料添加弁と、
前記フィードポンプにより汲み上げられた燃料を前記燃料添加弁へ供給する供給手段と、
を備えたことを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料供給装置において、
前記供給手段は、エンジンのクランクシャフトから前記高圧ポンプへ駆動力を伝達することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項３】
請求項１記載の燃料供給装置において、
前記供給手段は、ギアポンプと、
当該ギアポンプと前記燃料添加弁との間を接続する供給通路と、
を備え、
前記ギアポンプは、エンジンのクランクシャフトに装着されたドライブギアと、前記高圧ポンプが有するシャフトに装着されたドリブンギアと、燃料の吸入口及び送出口とが形成され、前記ドライブギアと前記ドリブンギアとを収容するケースとを有していることを特徴とした燃料供給装置。
【請求項４】
請求項１記載の燃料供給装置において、
前記供給手段は、ギアポンプと、
当該ギアポンプと前記燃料添加弁との間を接続する供給通路と、
を備え、
前記ギアポンプは、エンジンのクランクシャフトに装着されたドライブギアと、前記高圧ポンプが有するシャフトに装着されたドリブンギアと、燃料の吸入口及び送出口とが形成され、前記ドライブギアと前記ドリブンギアとを収容するケースとを有し、
前記ドライブギアと前記ドリブンギアのギア比を小さくし、前記クランクシャフトの回転に対して、前記高圧ポンプのシャフトの回転を速くすることを特徴とした燃料供給装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の燃料供給装置において、
前記燃料噴射弁からのリターン燃料を燃料タンクへ戻す第１のリターン通路と、
前記供給通路からのリターン燃料を燃料タンクへ戻す第２のリターン通路と、
前記第１のリターン通路と前記第２のリターン通路とを連通する連通路と、
当該連通路に設けられ、前記第１のリターン通路から前記第２のリターン通路への燃料の流通を遮断するチェック弁と、
を備えたことを特徴とする燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼室へ燃料を供給するとともに、エンジンの排気通路内の触媒へ燃料を供給し、排気を改善する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気通路内のＮＯｘを吸着するＮＯｘ触媒を備えるエンジンがある。ＮＯｘ触媒は、排気中の酸素濃度が高い場合、ＮＯｘを吸着し、排気中の酸素濃度が低い場合、ＮＯｘを放出する特性を有する。また、ＮＯｘ触媒は、排気中の酸素濃度が高い場合であっても、限界量のＮＯｘを吸着するとそれ以上のＮＯｘを吸着することができない。
【０００３】
ところで、ガソリンや軽油に含まれるＨＣ成分は、気化又は微粒化することにより、ＮＯｘ触媒の還元剤として作用する。この作用を利用して、燃料を排気通路中に供給し、ＮＯｘ触媒を還元浄化し、ＮＯｘ吸着能力を回復させる制御を行う燃料供給装置が知られている。このような燃料供給装置は、燃料を燃料タンクから汲み上げるフィードポンプと、フィードポンプから供給された燃料を高圧化し、燃料噴射弁側へ圧送する高圧ポンプと、これらフィードポンプと高圧ポンプとの間を連絡する燃料通路の途中から分岐させた分岐通路とを備え、この分岐通路を排気系へ導くことにより、燃料が排気通路内へ供給される構成をしている。
【０００４】
このような燃料供給装置を改良したものが特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３９００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の燃料供給装置のフィードポンプは、クランクシャフトの出力で駆動されて燃料タンクから高圧ポンプへ燃料を供給している。このようなフィードポンプの燃料の吸入時には、負圧が生じ、キャビテーションが発生することが考えられる。
【０００７】
一方、触媒へ噴射する燃料は、噴霧を分散させる要求、噴孔詰りの回避のために、所定の圧力で噴射を行う必要がある。
【０００８】
そこで、本発明は、ポンプ吸引時のキャビテーションを抑制するとともに、排気通路内へ所定の圧力の燃料を供給する燃料供給装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決する本発明の燃料供給装置は、エンジンの燃焼室内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、当該燃料噴射弁へ供給する燃料を加圧状態で蓄えるコモンレールと、燃料タンクから燃料を汲み上げるフィードポンプと、当該フィードポンプにより汲み上げられた燃料を昇圧し、前記コモンレールへ供給する高圧ポンプと、エンジンの排気通路へ燃料を噴射する燃料添加弁と、前記フィードポンプにより汲み上げられた燃料を前記燃料添加弁へ供給する供給手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
このような構成としたことにより、燃料供給装置は、キャビテーションの発生を抑制し、排気通路内へ所定の圧力の燃料を供給できる。フィードポンプは、燃料を燃料タンクから正圧で汲み上げるため、燃料の圧力低下が抑えられ、キャビテーションの発生が抑制できる。さらに、燃料供給装置は、高圧ポンプにより燃料を昇圧し、燃焼室内へ噴射される燃料の噴射圧を、要求される運転状態を満たす所定の圧力とすることができる。同様に、燃料供給装置は、供給手段により、排気通路内へ所定の圧力の燃料を供給することができる。
【００１１】
このような燃料供給装置において、前記供給手段は、エンジンのクランクシャフトから前記高圧ポンプへ駆動力を伝達するとともに、前記フィードポンプにより汲み上げられた燃料を前記燃料添加弁へ供給する構成とすることができる。
【００１２】
このような構成とすることにより、供給手段は、クランクシャフトから高圧ポンプへの動力伝達の機能と、燃料添加弁への燃料供給の機能を満たす。これにより、部品点数を削減することができる。
【００１３】
また、このような燃料供給装置において、前記供給手段は、ギアポンプと、当該ギアポンプと前記燃料添加弁との間を接続する供給通路と、を備え、前記ギアポンプは、エンジンのクランクシャフトに装着されたドライブギアと、前記高圧ポンプが有するシャフトに装着されたドリブンギアと、燃料の吸入口及び送出口とが形成され、前記ドライブギアと前記ドリブンギアとを収容するケースとを有し、前記ドライブギアに対する前記ドリブンギアのギア比を小さくし、前記クランクシャフトの回転に対して、前記高圧ポンプのシャフトの回転を速くする構成とすることができる。
【００１４】
このような構成としたことにより、高圧ポンプに備えられたプランジャの往復運動の周期が短くなる。すなわち、単位時間当たりの往復回数が増加するため、従来、高圧ポンプに複数本備えられていたプランジャの本数を減少することができる。例えば、従来よりも２倍の速度で高圧ポンプを回転する場合、プランジャの本数を半分にすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の燃料供給装置は、ポンプ吸引時のキャビテーションを抑制するとともに、排気通路内へ所定の圧力の燃料を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の燃料供給装置１を組み込んだエンジン１００の概略構成を示した説明図である。エンジン１００は、４気筒のディーゼルエンジンである。燃料供給装置１は、燃料噴射弁２、コモンレール３、本発明におけるフィードポンプに相当するインタンクポンプ４、高圧ポンプ５を備えている。
【００１８】
燃料噴射弁２は、エンジン１００の燃焼室６内へ向けて燃料を噴射する噴射弁であり、気筒毎に備えられている。図１中では、１つの気筒のみを示しているが、他の気筒も同様に構成されている。コモンレール３は、燃料噴射弁２へ供給する燃料を加圧状態で蓄え、各気筒に備えられた燃料噴射弁２へ分配する。インタンクポンプ４は、燃料タンク７内に配置された電動式のフィードポンプであり、燃料タンク７から燃料を汲み上げる。インタンクポンプ４と高圧ポンプ５とは、第１燃料通路１４により接続されており、インタンクポンプ４により汲み上げられた燃料は第１燃料通路１４を通り、高圧ポンプ５に供給される。
【００１９】
高圧ポンプ５は、インタンクポンプ４により汲み上げられた燃料を昇圧し、コモンレール３へ供給する。高圧ポンプ５は、シャフト５ａの回転によって往復駆動されるプランジャ（図示しない）を備え、プランジャの往復運動により、加圧室（図示しない）に供給された燃料を圧縮してコモンレール３へ吐出するように構成されている。また、燃料の吸入量を調整するＳＣＶ（Ｓｕｃｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ）５ｂが、高圧ポンプ５からコモンレール３へ供給する燃料の圧送量を調整する。このようなＳＣＶ５ｂは後述するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１９により制御される。
【００２０】
また、燃料供給装置１は、燃料添加弁８、ギアポンプ９、供給通路１０を備えている。燃料添加弁８は、燃焼室６で発生する排気ガスが通過する排気通路１１内へ燃料を噴射する噴射弁である。排気通路１１には、ＮＯｘ触媒１２が配置されており、燃料添加弁８は、ＮＯｘ触媒１２よりも上流側で、噴射口８ａを排気通路１１内に向けて装着されている。
【００２１】
ギアポンプ９は、エンジン１００のクランクシャフト１３から高圧ポンプ５へ駆動力を伝達するとともに、燃料添加弁８へ燃料を供給するポンプであり、本発明の供給手段の一例である。図２は、ギアポンプ９を拡大して示した説明図であって、図２（ａ）は、正面図を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。ギアポンプ９は、クランクシャフト１３に装着されたドライブギア９ａと、高圧ポンプ５が有するシャフト５ａに装着されたドリブンギア９ｂと、ドライブギア９ａ及びドライブギア９ｂを覆うケース９ｃとを備えている。
【００２２】
ドライブギア９ａとドリブンギア９ｂとはケース９ｃ内でかみあうように構成されており、クランクシャフト１３の回転が高圧ポンプ５のシャフト５ａへ伝達される。ドライブギア９ａとドリブンギア９ｂのギア比は、０．５であって、シャフト５ａはクランクシャフト１３の２倍の速度で回転するように構成されている。また、ケース９ｃには、吸入口９ｄ及び送出口９ｅが形成されている。吸入口９ｄは、第１燃料通路１４から分岐する第２燃料通路１５と接続されている。ギアポンプ９内のドライブギア９ａとドリブンギア９ｂとが回転すると、燃料が第２燃料通路１５からケース９ｃ内に吸い上げられる。送出口９ｅは、供給通路１０により、燃料添加弁８と接続されている。ドライブギア９ａとドリブンギア９ｂとが回転すると、ケース９ｃ内の燃料が供給通路１０へ送り出される。供給通路１０内に送り出された燃料は、燃料添加弁８へ供給される。
【００２３】
また、燃料噴射弁２、コモンレール３、高圧ポンプ５、供給通路１０には、リターン燃料を燃料タンク７へ戻すリターン通路１６が接続されている。燃料噴射弁２と燃料タンク７とを接続するリターン通路１６ａには、第１チェック弁１７が配置されている。第１チェック弁１７は、逆止弁であり、リターン通路１６ａ内の燃料の逆流、すなわち、燃料噴射弁２への燃料の逆流を防止する。また、供給通路１０と燃料タンク７とを接続するリターン通路１６ｂには、第２チェック弁１８が配置されている。第２チェック弁１８は、所定の開弁圧が加わると開弁する。このため、第２チェック弁１８は、リターン通路１６ｂの逆流を防止するとともに、供給通路１０内が所定の圧力に上昇するまで燃料を供給通路１０内に維持する。これにより、供給通路１０はギアポンプ９から供給される燃料を蓄え、昇圧させる。本実施例において、第２チェック弁１８の開弁圧は、燃料添加弁８で要求される噴射圧により決定される。燃料添加弁８で要求される噴射圧は、例えば、排気通路１１内へ噴射される燃料が排気通路内に分散する圧力、または、噴孔詰りを回避する圧力とすることができる。
【００２４】
さらに、燃料供給装置１は、ＥＣＵ１９を備えている。ＥＣＵ１９は、燃料噴射弁２、燃料添加弁８、インタンクポンプ４、高圧ポンプ５のＳＣＶ５ｂ、と電気的に接続されている。ＥＣＵ１９は、燃料噴射弁２、燃料添加弁８へ噴射指示を送る。燃料噴射弁２、燃料添加弁８は、噴射指示を受け取ることにより、燃焼室６、排気通路１１へ燃料を噴射する。また、ＥＣＵ１９は、インタンクポンプ４へ駆動指示を送る。駆動指示を受け取ったインタンクポンプ４は燃料タンク７から燃料を汲み上げる。ＥＣＵ１９は、ＳＣＶ５ｂへ燃料の吐出量に関する制御信号を送る。これにより、コモンレール３への燃料の圧送量が調整される。
【００２５】
このように構成された燃料供給装置１では、インタンクポンプ４が燃料タンク７から燃料を正圧で汲み上げるため、燃料の圧力低下を抑え、キャビテーションの発生を抑制する。また、インタンクポンプ４で汲み上げた燃料を機械式の高圧ポンプ５、ギアポンプ９により吸引するので、インタンクポンプ４は燃料を昇圧しなくてもよい。このように、インタンクポンプ４により汲み上げられる燃料は、高圧にする必要がないため、燃料が通る配管の強度を上げる必要がない。
【００２６】
また、高圧ポンプ５は吸引した燃料をコモンレール３へ圧送する。コモンレール３へ送られた燃料は、燃料噴射弁２へ供給されて燃焼室６内へ噴射され、燃焼する。ギアポンプ９は、吸引した燃料を供給経路１０へ送出する。供給経路１０内の燃料は、燃料添加弁８から排気通路１１内へ噴射され、ＮＯｘ触媒１２の還元浄化に寄与する。このような燃料添加弁８への燃料は、高圧ポンプ５の圧送と独立して供給される。こうした構成により、燃料供給装置１は、燃料添加弁８における燃料の噴射が受ける高圧ポンプ５の脈動による影響を抑制する。
【００２７】
さらに、ギアポンプ９のドライブギア９ａとドリブンギア９ｂのギア比を０．５としたことにより、高圧ポンプ５のシャフト５ａを高速に回転させる。これにより、高圧ポンプ５のプランジャの本数を、従来の場合と比較して減少させ、部品点数を削減する。
【００２８】
なお、ドライブギア９ａとドリブンギア９ｂのギア比を大きくして、高圧ポンプ５のプランジャポンプの本数を増加させる構成としても良い。この場合でも、供給通路１０内の圧力は高圧ポンプ５の駆動と独立し、燃料添加弁８の噴射は、高圧ポンプ５の脈動の影響を受けない。また、インタンクポンプ４により燃料を汲み上げるため、キャビテーションが抑制される。
【実施例２】
【００２９】
次に、本発明の実施例２について説明する。図３は、本発明の燃料供給装置２１を組み込んだエンジン２００の概略構成を示した説明図である。エンジン２００は、４気筒のディーゼルエンジンであり、その構成は、実施例１のエンジン１００とほぼ同様である。本実施例の燃料供給装置２１は、実施例１の燃料供給装置１とほぼ同様の構成をしている。燃料供給装置２１は、連通路２２と、第３チェック弁２３とを備えた点で燃料供給装置１と相違する。
【００３０】
連通路２２は、リターン通路１６ａとリターン通路１６ｂとを連通する。リターン通路１６ａは本発明の第１のリターン通路に相当し、リターン通路１６ｂは、本発明の第２のリターン通路に相当する。第３チェック弁２３は、連通路２２に配置されて、リターン通路１６ａからリターン通路１６ｂへの燃料の流通を遮断する逆止弁である。この第３チェック弁２３の開弁圧は、第１チェック弁１７の開弁圧よりも低く設定されている。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の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。
【００３１】
エンジン２００がガス欠を起こすと、燃料噴射弁２内の油圧経路、例えば、リターン通路１６ａにエアが混入する。リターン通路１６ａ内にエアが混入すると、燃料噴射弁２の背圧の制御が機能せず、作動に問題が生じる。この場合、連通路２２で連通されたリターン通路１６ｂ内の燃料が、連通路２２を通り、リターン通路１６ａへ供給されるため、リターン通路１６ａ内に混入したエアが取り除かれる。このようなエアの混入は、エンジンが停止した際に顕著に影響するが、燃料供給装置２１は、上記の構成により、ガス欠後の始動性を向上する。
【００３２】
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、さら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。
【００３３】
例えば、本発明の供給手段は、トロコイド型ポンプ、ベーン型ポンプを組み込んで構成することもできる。また、供給手段は、例えば、クランクシャフトから動力が伝達されるカムシャフトを介して動力を伝達してもよい。この場合、実施例１のギアポンプ９は、カムシャフトにドリブンギア９ａが装着された構成となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例の燃料供給装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。
【図２】ギアポンプを拡大して示した説明図であって、（ａ）は、正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】他の実施例の燃料供給装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、２１  燃料供給装置
２  燃料噴射弁
３  コモンレール
４  インタンクポンプ
５  高圧ポンプ
５ａ  シャフト
５ｂ  ＳＣＶ
７  燃料タンク
８  燃料添加弁
９  ギアポンプ
９ａ  ドライブギア
９ｂ  ドリブンギア
９ｃ  ケース
９ｄ  吸入口
９ｅ  送出口
１０  供給通路
１３  クランクシャフト
１６、１６ａ、１６ｂ  リターン通路
１７  第１チェック弁
１８  第２チェック弁
１９  ＥＣＵ
２２  連通路
２３  第３チェック弁
【図１】
2010101240.tif 000003
【図２】
2010101240.tif 000004
【図３】
2010101240.tif 000005