(57)【要約】【課題】  シリンダ内燃料噴射エンジンの始動時に、ＤＭＥ燃料特有の実噴射量の目減りを補ってエンジン始動性を向上させる。【解決手段】  ＤＭＥ燃料を、加圧して液状に保ちながら燃料容器４００から供給配管５１０を介して燃料噴射ポンプ３００に供給し、この燃料噴射ポンプにより燃料噴射弁２００へ圧送してシリンダ内へ噴射する一方、燃料噴射ポンプから燃料噴射弁へ圧送されなかったＤＭＥ燃料を戻り配管５２０を介して燃料容器に戻すようにしたディーゼルエンジンその他のシリンダ内燃料噴射エンジンの燃料供給装置を対象とする。そして、本発明のシリンダ内燃料噴射エンジンの燃料供給装置では、戻り配管に、戻り配管を開閉する戻り燃料カット弁８００を設け、シリンダ内燃料噴射エンジンの始動時には戻り燃料カット弁を閉めるように構成している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＭＥ燃料を、加圧して液状に保ちながら燃料容器から供給配管を介して燃料噴射ポンプに供給し、この燃料噴射ポンプにより燃料噴射弁へ圧送してシリンダ内へ噴射する一方、燃料噴射ポンプから燃料噴射弁へ圧送されなかったＤＭＥ燃料を戻り配管を介して燃料容器に戻すようにしたディーゼルエンジンその他のシリンダ内燃料噴射エンジンの燃料供給装置において、
戻り配管に、戻り配管を開閉する戻り燃料カット弁を設け、シリンダ内燃料噴射エンジンの始動時には戻り燃料カット弁を閉めるように構成したシリンダ内燃料噴射エンジンの燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ内燃料噴射エンジンの燃料供給装置の技術分野に属し、シリンダ内燃料噴射エンジンの始動性の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンその他のシリンダ内燃料噴射エンジンとして、プランジャを有する燃料噴射ポンプを備え、燃料を燃料容器から供給配管を介して燃料噴射ポンプに供給し、燃料噴射ポンプのプランジャで加圧した燃料を燃料噴射弁へ送り、燃料噴射弁からシリンダ内に噴射するようにしたものが広く知られている。その場合、燃料噴射ポンプへは、燃料噴射弁への燃料圧送に用いられる燃料の他にその何倍もの量の燃料が燃料噴射ポンプ付属のフィードポンプによって燃料容器から送り込まれ、再び戻り配管を介して燃料容器に戻すことが行われている。このようにする目的は、主に燃料噴射ポンプにおける過度な燃料温度の上昇を防ぎ、燃料の膨張による燃料実噴射量（噴射燃料質量）の減少を防止することにある。
【０００３】
特許文献１には、このような燃料噴射ポンプが開示されている。この燃料噴射ポンプにおいては、プランジャの基端部に、ポンプ室に連通するカットオフポートが形成されると共に、プランジャには軸方向にスライド自由にコントロールスリーブが嵌挿されている。そして上記コントロールスリーブに係合するガバナ機構の作用によりアクセルぺダル踏込量とエンジン回転速度とでコントロールスリーブが制御される。プランジャがストロークしてカットオフポートがコントロールスリーブの端縁から外れるとプランジャ室内の加圧燃料がカットオフポートからポンプハウジング内にリリーフされ、燃料噴射弁への燃料の圧送が停止され燃料噴射が終了する。つまり、コントロールスリーブ位置により燃料噴射終了時期が制御され、燃料噴射開始はプランジャのストローク開始に同期するから燃料噴射量が制御されることとなる。
【０００４】
また、例えば特許文献２に開示されるように、シリンダ内燃料噴射エンジンを、一般的な軽油ではなくジメチルエーテルよりなるＤＭＥ燃料により運転することについて検討がなされている。
【０００５】
【特許文献１】実開昭６３−１９８４３４号公報
【特許文献２】特開２００４−１４４０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような燃料噴射ポンプを備えたシリンダ内燃料噴射エンジンの場合、エンジン回転速度が遅いときは燃料噴射ポンプ内のプランジャの往復速度が遅くなるので、一旦プランジャに吸い込まれた燃料の量に対してプランジャとコントロールスリーブとの間隙からポンプハウジング内にリリーフされる漏れ燃料の量の比率が多くなり、実際にシリンダ内に噴射される燃料量である実噴射量は、設計上シリンダ内に噴射されるとされる予定噴射量よりも少なくなり、その目減り率は大きい。逆にエンジン回転速度が速いときはプランジャの往復速度が速いので、吸い込み燃料量に対する漏れ燃料量の比率が少なくなり、実噴射量は、ほぼ予定噴射量に近くなり、その目減り率は比較的小さい。このような特性があるため、エンジン回転速度が最も遅くなるエンジン始動時にはガバナ機構の作用によって過剰な噴射量になるようセッティングされている。
【０００７】
しかし、ディーゼルエンジンの通常燃料である軽油の動粘度が約２．５〜３×１０-6ｍ2／ｓであるのに較べてＤＭＥ燃料の動粘度は約０．２５×１０-6ｍ2／ｓであり、このようにＤＭＥ燃料は軽油よりも粘度が低いので、ＤＭＥ燃料を燃料にしてシリンダ内燃料噴射エンジンを運転した場合、吸い込み燃料量に対する漏れ燃料量の比率がさらに多くなり、実噴射量の減少度合いが大きく、エンジン始動性が極端に悪くなる。
【０００８】
また、ＤＭＥ燃料を燃料とするディーゼルエンジンでは、通常、ＤＭＥ燃料容器内もしくは燃料容器より取り出された直後のＤＭＥ燃料が通る配管に設置され、又はその両方に設置されたＤＭＥ燃料ポンプによって加圧され、その後燃料圧力レギュレータに至るまでの燃料系は液状に保たれる。燃料噴射ポンプの内部ではＤＭＥ燃料がフィードポンプ等により、ＤＭＥ燃料ポンプによって加圧された燃料圧力よりも更に高い圧力に増圧されるが、エンジン始動時はフィードポンプ等の回転速度が低いために燃料が充分に加圧されない。プランジャ室への燃料吸い込み作用は、ＤＭＥ燃料ポンプによるライン圧とフィードポンプ等によって増圧されたフィードポンプ後燃料噴射ポンプ内燃料圧力との差圧によって行われるため、フィードポンプ等による増圧作用が充分機能しないとプランジャ室への燃料吸い込みが充分に行えず、実噴射量が充分に確保できない。
【０００９】
本発明はこのような点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、漏れ燃料を燃料容器に戻すための戻り配管を、シリンダ内燃料噴射エンジンの始動時には閉塞することで、燃料噴射ポンプの内部の燃料圧力を一時的に高め、プランジャ室への燃料吸い込みを促進し、ＤＭＥ燃料特有の実噴射量の目減りを補ってエンジン始動性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のシリンダ内燃料噴射エンジンの燃料供給装置は、ＤＭＥ燃料を、加圧して液状に保ちながら燃料容器から供給配管を介して燃料噴射ポンプに供給し、この燃料噴射ポンプにより燃料噴射弁へ圧送してシリンダ内へ噴射する一方、燃料噴射ポンプから燃料噴射弁へ圧送されなかったＤＭＥ燃料を戻り配管を介して燃料容器に戻すようにしたディーゼルエンジンその他のシリンダ内燃料噴射エンジンの燃料供給装置を対象とする。そして、本発明のシリンダ内燃料噴射エンジンの燃料供給装置では、戻り配管に、戻り配管を開閉する戻り燃料カット弁を設け、シリンダ内燃料噴射エンジンの始動時には戻り燃料カット弁を閉めるように構成している。
【００１１】
ＤＭＥ燃料は、加圧されて液状に保たれながら燃料容器から供給配管を介して燃料噴射ポンプに供給され、この燃料噴射ポンプにより燃料噴射弁へ圧送されてシリンダ内へ噴射される一方、燃料噴射ポンプから燃料噴射弁へ圧送されなかったＤＭＥ燃料が戻り配管を介して燃料容器に戻される。その場合、シリンダ内燃料噴射エンジンの始動時には戻り燃料カット弁が閉まるので、燃料噴射ポンプの内部ではＤＭＥ燃料の圧力が一時的に高く維持される。そのため、プランジャ室への燃料吸い込みが促進され、ＤＭＥ燃料特有の実噴射量の目減りが補われて充分な実噴射量が確保され、エンジン始動性が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシリンダ内燃料噴射エンジンの燃料供給装置を用いれば、ＤＭＥ燃料特有の実噴射量の目減りを補って充分な実噴射量を確保でき、エンジン始動性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の燃料供給装置を備えたシリンダ内燃料噴射エンジンの全体図である。同図において、１００はシリンダ内燃料噴射エンジンである。この実施形態ではシリンダ内燃料噴射エンジン１００として公知のディーゼルエンジンを用いているが、これに限定されるものではなく、シリンダ内に燃料を噴射するエンジンであれば本発明の対象となる。また、この実施形態のシリンダ内燃料噴射エンジン１００は、車両に搭載され、車両走行の動力源として用いられるが、本発明の対象とするシリンダ内燃料噴射エンジンは他の用途に向けたものであってもよい。２００はシリンダ内燃料噴射エンジン１００のシリンダにそれぞれ設けられた燃料噴射弁であって、この燃料噴射弁２００は加圧された燃料を受け入れ、開弁圧に応じた高圧の燃料を噴口からシリンダ内に噴射するように構成されている。３００は燃料噴射ポンプであって、この燃料噴射ポンプ３００は供給された燃料を加圧し、燃料噴射弁２００へ圧送するように構成されている。４００は燃料を溜める燃料容器であって、内部に加圧された液状のＤＭＥ燃料が入っている。
【００１４】
燃料容器４００の内部は、供給配管５１０を介して後述する燃料噴射ポンプ３００の燃料受入口３６０に接続されている。また、燃料噴射ポンプ３００の燃料戻り口３８０、３９０は、戻り配管５２０を介して燃料容器４００の内部に接続されている。燃料噴射ポンプ３００の後述する燃料吐出口３７０は噴射配管５３０を介して燃料噴射弁２００の燃料受入口に接続されている。また、燃料噴射弁２００の燃料戻り口は、リーク配管５４０を介して戻り配管５２０に接続されている。このリーク配管５４０は直接に燃料容器４００の内部に接続してもよい。５５０は二次昇圧ポンプ６２０の燃料戻り口を燃料容器４００の内部に接続するポンプリーク配管であって、二次昇圧ポンプ６２０における戻り燃料を燃料容器４００の内部に戻すために機能する。
【００１５】
図２及び図３に示すように、燃料噴射ポンプ３００は、本体３０１と、この本体３０１に回転可能に嵌挿されたドライブシャフト３０２とを備える。本体３０１には、ドライブシャフト３０２によって駆動される公知のフィードポンプ３１０と、ドライブシャフト３０２によって駆動される公知のラジアルプランジャ３２０が設けられている。ラジアルプランジャ３２０は、ハウジングの内部に、ドライブシャフト３０２に連結されたロータが設けられ、このロータの回転半径方向に沿ってプランジャ室３２１が設けられ、このプランジャ室３２１にピストンが摺動自在に嵌挿され、ドライブシャフト３０２が回転するとハウジングのなかでロータが回転し、ハウジングの内壁の凹凸に応じてピストンがプランジャ室３２１のなかで往復運動することにより、プランジャ室３２１とピストンにより形成された容積が変動するようになっている。３２２は本体３０１に対するハウジングのロータ回転方向に沿った位置を調整するタイマーである。
【００１６】
本体３０１には、ラジアルプランジャ３２０を収容する冷却潤滑室３３０が設けられ、またポンプ室３４０が設けられている。本体３０１には、一端が燃料受入口３６０として本体３０１の外面に開口し且つ他端が冷却潤滑室３３０に連通する第１通路３５１と、一端が冷却潤滑室３３０に連通し且つ他端がフィードポンプ３１０の吸入口に連通する第２通路３５２と、一端がフィードポンプ３１０の吐出口に連通し且つ他端がポンプ室３４０に連通する第３通路３５３と、一端がポンプ室３４０に連通し且つ他端がデューティソレノイド弁等の通路抵抗を調整する手段を介して冷却潤滑室３３０に連通する第４通路３５４と、一端がドライブシャフト３０２の外周面に向けて開口し且つ他端が燃料吐出口３７０として本体３０１の外面に開口する第５通路３５５とが設けられている。
【００１７】
３５６は一端が設定圧を超えると開くレギュレーティングバルブを介して第３通路３５３に連通し、他端がフィードポンプ３１０の吸入口に連通する第６通路であって、フィードポンプ３１０の吐出圧が上限を超えないようにしている。３５７はタイマー３２２の内部の燃料を第４通路３５４に戻すための第７通路である。ドライブシャフト３０２には、一端がラジアルプランジャ３２０のプランジャ室３２１に連通し、他端が分岐してドライブシャフト３０２のうちポンプ室３４０の内部を通過する部位の外周面に第１開口及び燃料吐出口３７０に対応する第２開口としてそれぞれ開口する第８通路３５８が設けられている。このドライブシャフト３０２のうちポンプ室３４０の内部を通過する部位の外側にはコントロールスリーブ３２４が摺動可能に嵌挿し、このコントロールスリーブ３２４は本体３０１に対するドライブシャフト３０２の軸方向に沿った位置を変えられるようになっている。このコントロールスリーブ３２４の位置はＧＥアクチュエータ３２３によって変えられる。そして、ドライブシャフト３０２の回転により、燃料の吸入タイミングに合わせて第８通路３５８の第１開口がポンプ室３４０に連通し、また加圧された燃料の吐出タイミングに合わせて第２開口が燃料吐出口３７０に対して連通するように構成されている。
【００１８】
燃料噴射ポンプ３００の本体３０１には、ポンプ室３４０に連通して本体３０１の外面に開口する燃料戻り口３８０、３９０が設けられており、これらの燃料戻り口３８０、３９０は戻り配管５２０を介して燃料容器４００に戻る。燃料戻り口３８０には設定圧を超えると開くオーバーフローバルブが設けられ、ポンプ室３４０が設定圧を超えると燃料を戻すようになっている。また、燃料戻り口３９０にはピンホールが設けられ、通常、燃料噴射ポンプ３００を通過して燃料容器４００に戻る燃料の流量範囲では殆どポンプ室３４０内の燃料圧に影響を及ぼさない条件で上部に溜まるガスを排出する作用を奏する。
【００１９】
図１において、６１０は燃料容器４００の内部に設けられ、燃料容器内部のＤＭＥ燃料を供給配管５１０に送る一次燃料ポンプ、６２０は供給配管５１０に設けられ、一次燃料ポンプ６１０により送られたＤＭＥ燃料の圧力を上昇させる二次昇圧ポンプである。６３０は供給配管５１０に設けられ、ＤＭＥ燃料を濾過する燃料フィルタである。６４０は燃料容器４００に設けられた充填バルブであって、燃料容器４００へのＤＭＥ燃料の充填時に開かれる。この充填バルブ６４０には過充填防止機構、安全弁が付属している。６５０は燃料容器４００から供給配管５１０への接続部に設けられた液取出しバルブであって、エンジン使用時には開かれる。６６０は液取出しバルブ６５０よりもＤＭＥ燃料の下流側において供給配管５１０に設けられた緊急遮断弁であって、緊急時に閉じられる。６７０は供給配管５１０と戻り配管５２０とに接続された圧力レギュレータであって、供給配管５１０の圧力が設定値を超えると、供給配管５１０を戻り配管５２０に連通する機能を発揮する。７００は供給配管５１０に設けられた燃料クーラであって、ＤＭＥ燃料の気化を防ぐものである。９００は戻り配管５２０に設けられた燃料クーラであって、燃料噴射ポンプ３００内を通過することで昇温した燃料を冷却するものである。これら一次燃料ポンプ６１０、二次昇圧ポンプ６２０、各バルブなどは例えばコントロールユニットにより制御される。このコントロールユニットには例えば、エンジンの回転を検出する回転センサー等の各種センサー、各種アクチュエータ等が電気的に接続され、これらとの間で信号の入出力が行われる。この実施形態では、一次燃料ポンプ６１０、二次昇圧ポンプ６２０を併設したが、ポンプの数及び配置は必要に応じて決めればよい。燃料フィルタ６３０、圧力レギュレータ６７０、燃料クーラ７００、９００、各バルブについても同様であり、必要に応じて設ければよい。要するに、ＤＭＥ燃料を、加圧して液状に保ちながら燃料容器４００から供給配管５１０を介して燃料噴射ポンプ３００に供給できるように構成されておればよい。
【００２０】
以上の構成により、ＤＭＥ燃料は、加圧されて液状に保たれながら燃料容器４００から供給配管５１０を介して燃料噴射ポンプ３００に供給され、この燃料噴射ポンプ３００により燃料噴射弁２００へ圧送されてシリンダ内燃料噴射エンジン１００のシリンダ内へ噴射する一方、燃料噴射ポンプ３００から燃料噴射弁２００へ圧送されなかったＤＭＥ燃料は戻り配管５２０を介して燃料容器４００に戻る。その場合、燃料噴射ポンプ３００へは、燃料噴射弁２００への燃料圧送に用いられる燃料の他にその何倍もの量の燃料がフィードポンプ３１０によって燃料容器４００から送り込まれ、再び戻り配管５２０を介して燃料容器４００に戻され、これによって燃料噴射ポンプ３００における過度な燃料温度の上昇を防ぎ、燃料の膨張による燃料実噴射量（噴射燃料質量）の減少が防止される。この燃料の流れを詳しく説明すると、ＤＭＥ燃料は、一次燃料ポンプ６１０、二次昇圧ポンプ６２０により加圧されて液状に保たれながら燃料容器４００から供給配管５１０を介して燃料噴射ポンプ３００に供給される。そして、燃料噴射ポンプ３００においては、ＤＭＥ燃料は燃料受入口３６０から第１通路３５１を通って冷却潤滑室３３０に入り、ラジアルプランジャ３２０のハウジングの周囲を通ることでラジアルプランジャ３２０を冷却、潤滑し、第２通路３５２を通ってフィードポンプ３１０に入って加圧され、第３通路３５３を通ってポンプ室３４０に入る。そして、吸入タイミングではコントロールスリーブ３２４の孔が第８通路３５８の第１開口に連通し且つ第５通路３５５が第８通路３５８の第２開口に連通しないので、ポンプ室３４０のＤＭＥ燃料は第８通路３５８から膨張するラジアルプランジャ３２０のプランジャ室３２１に吸い込まれる。次いで吐出タイミングではコントロールスリーブ３２４の孔が第８通路３５８の第１開口に連通せず且つ第５通路３５５が第８通路３５８の第２開口に連通するので、収縮するラジアルプランジャ３２０のプランジャ室３２１のＤＭＥ燃料は加圧されて第８通路３５８から燃料吐出口３７０に送られ、噴射配管５３０から燃料噴射弁２００へ圧送され、シリンダ内燃料噴射エンジン１００のシリンダ内へ噴射される。その場合、燃料の噴射開始時期はタイマー３２２の本体３０１に対するハウジングのロータ回転方向に沿った位置を変えることで調整され、これによって燃料の圧送開始時期が変わる。また、燃料の噴射終了時期はコントロールスリーブ３２４の本体３０１に対するドライブシャフト３０２の軸方向に沿った位置を変えることで調整され、これによって燃料の圧送終了時期が変わり、燃料噴射量が変わるようになっている。そして、燃料噴射ポンプ３００から燃料噴射弁２００へ圧送されなかったＤＭＥ燃料は、ポンプ室３４０から燃料戻り口３８０、３９０、戻り配管５２０により燃料容器４００に戻る。
【００２１】
さらに、戻り配管５２０には、戻り配管５２０を開閉する戻り燃料カット弁８００が設けられている。そして、シリンダ内燃料噴射エンジン１００の始動時には戻り燃料カット弁８００を閉めるように構成している。この制御は、例えばシリンダ内燃料噴射エンジン１００のスタータ始動信号を受け、このスタータの始動に連動して戻り燃料カット弁８００を閉めるように構成してもよいし、シリンダ内燃料噴射エンジン１００の始動スイッチのオン作動を受けて戻り燃料カット弁８００を閉めるように構成してもよい。この制御は、例えばコントロールユニットにより行われる。その一例を図４に示すと、スタート後、ステップＳ１でエンジンがスタータによりクランキングされているか否かを判断し、クランキングされていると判断した「ＹＥＳ」のときにはステップＳ２で戻り燃料カット弁８００を閉めてその回の制御ルーチンを終了し、クランキングされていないと判断した「ＮＯ」のときにはステップＳ３で戻り燃料カット弁８００を開いてその回の制御ルーチンを終了する。
【００２２】
したがって、上記実施形態のシリンダ内燃料噴射エンジンの燃料供給装置においては、戻り配管５２０に、戻り配管５２０を開閉する戻り燃料カット弁８００を設け、シリンダ内燃料噴射エンジン１００の始動時には戻り燃料カット弁８００を閉めるように構成しているので、ＤＭＥ燃料は、加圧されて液状に保たれながら燃料容器４００から供給配管５１０を介して燃料噴射ポンプ３００に供給され、この燃料噴射ポンプ３００により燃料噴射弁２００へ圧送されてシリンダ内へ噴射される一方、燃料噴射ポンプ３００から燃料噴射弁２００へ圧送されなかったＤＭＥ燃料が戻り配管５２０を介して燃料容器４００に戻される。その場合、シリンダ内燃料噴射エンジン１００の始動時には戻り燃料カット弁８００が閉まるので、燃料噴射ポンプ３００の内部ではＤＭＥ燃料の圧力が一時的に高く維持される。そのため、プランジャ室３２１への燃料吸い込みが促進され、ＤＭＥ燃料特有の実噴射量の目減りが補われて充分な実噴射量が確保され、エンジン始動性が向上する。
【００２３】
本発明の燃料供給装置は、上記実施形態で説明した構成の燃料噴射装置を備えたシリンダ内燃料噴射エンジンに適用することができるが、背景技術の欄で説明したような構成の燃料噴射装置を備えたシリンダ内燃料噴射エンジンに適用することもできることは勿論である。要するに、ＤＭＥ燃料を、燃料噴射ポンプにより燃料噴射弁へ圧送してシリンダ内へ噴射する一方、燃料噴射ポンプから燃料噴射弁へ圧送されなかったＤＭＥ燃料を戻り配管を介して燃料容器に戻すように構成されておればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態の燃料供給装置を備えたシリンダ内燃料噴射エンジンを示す全体図である。
【図２】実施形態のシリンダ内燃料噴射エンジンが備える燃料噴射ポンプの断面図である。
【図３】実施形態のシリンダ内燃料噴射エンジンが備える燃料噴射ポンプの断面を模式的に示した図である。
【図４】コントロールユニットの作動を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
【００２５】
１００  シリンダ内燃料噴射エンジン
２００  燃料噴射弁
３００  燃料噴射ポンプ
４００  燃料容器
５１０  供給配管
５２０  戻り配管
８００  戻り燃料カット弁  
【図１】
2006250136.tif 000003
【図２】
2006250136.tif 000004
【図３】
2006250136.tif 000005
【図４】
2006250136.tif 000006