(57)【要約】【課題】  コストの削減と同時に搭載性を向上することができ、又は分留に必要なエネルギーを低減できる内燃機関の燃料分留装置を提供する。【解決手段】  本発明の燃料分留装置は、燃料を気相と液相とに分留する分留部１７と、燃料タンク７から燃料を汲み上げる燃料フィードポンプ２８と、燃料フィードポンプ２８で汲み上げられた燃料を加圧するプランジャポンプ２９と、分留部１７で気相側に分留された燃料をエンジン１の排気通路３に供給する軽質燃料フィードポンプ３０と、を備え、燃料フィードポンプ２８、プランジャポンプ２９、及び軽質燃料フィードポンプ３０のそれぞれが共通の駆動軸３１で駆動されるように配置されている。【選択図】      図１
2006002668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を気相と液相とに分留する分留部と、燃料タンクから燃料を汲み上げる燃料フィードポンプと、前記燃料フィードポンプで汲み上げられた燃料を加圧する加圧ポンプと、前記分留部で気相側に分留された燃料を所定の供給先に供給する軽質燃料フィードポンプと、を備え、
前記燃料フィードポンプ、前記加圧ポンプ、及び前記軽質燃料フィードポンプのそれぞれが共通の駆動軸で駆動されるように配置されていることを特徴とする内燃機関の燃料分留装置。
【請求項２】
燃料タンクから燃料を汲み上げる燃料フィードポンプと、前記燃料フィードポンプで汲み上げられた燃料を加圧する加圧ポンプと、前記加圧ポンプで加圧された燃料を蓄圧するコモンレールと、前記コモンレールから前記燃料タンクに燃料を戻すリターン通路と、前記リターン通路に導かれた燃料を気相と液相とに分留する分留部と、を具備することを特徴とする内燃機関の燃料分留装置。
【請求項３】
前記燃料タンクには、前記燃料フィードポンプで燃料を汲み上げるための燃料取出口と、前記分留部で液相側に分留された燃料を戻すための燃料戻し口と、が設けられ、
前記燃料戻し口は前記燃料タンクの一端側に、前記燃料取出口は前記燃料タンクの他端側にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料分留装置。
【請求項４】
前記燃料タンクには、前記燃料戻し口を介して戻された燃料の前記燃料取出口側への移動が制限されるように、前記燃料取出口と前記燃料戻し口との間に移動制限手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料分留装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を液相と気相とに分留する内燃機関の燃料分留装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料分留装置として、燃料タンクから低圧ポンプによって汲み上げた燃料を分留室に導いて軽質分と重質分とに分留し、これらを別系統でエンジンに供給する装置が知られている（特許文献１）。その他本発明に関連する先行技術文献として、特許文献２及び３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９３５２５号公報
【特許文献２】特開平６−９３８３３号公報
【特許文献３】特開２００２−２４２７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような装置では、燃料の分留によって気相側に分留された燃料をエンジンに供給するポンプと、液相側に分留された燃料をエンジンに供給するポンプとを別々に用意しなければならないので、コストの増大を招く。そのうえ、これらのポンプを搭載するためのスペースをそれぞれ確保しなければならないので、搭載性が悪い。
【０００５】
また、燃料を分留するためには、その燃料を分留可能な温度まで加熱しなければならないので、分留する燃料の温度が低いほど分留のために多くのエネルギーが必要となる。燃料タンク内の温度は低温（一般には上限２０°Ｃ程度）であるため、従来の装置のように燃料タンクから汲み上げた燃料を直ちに分留するには多くのエネルギーが必要となる。
【０００６】
そこで、本発明はコストの削減と同時に搭載性を向上することができ、又は分留に必要なエネルギーを低減できる内燃機関の燃料分留装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の燃料分留装置は、燃料を気相と液相とに分留する分留部と、燃料タンクから燃料を汲み上げる燃料フィードポンプと、前記燃料フィードポンプで汲み上げられた燃料を加圧する加圧ポンプと、前記分留部で気相側に分留された燃料を所定の供給先に供給する軽質燃料フィードポンプと、を備え、前記燃料フィードポンプ、前記加圧ポンプ、及び前記軽質燃料フィードポンプのそれぞれが共通の駆動軸で駆動されるように配置されていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
分留部にて燃料を液相と気相とに分留し、気相側に分留された燃料（気相燃料）を利用する装置では、この燃料を所定の供給先へ供給するポンプが必要となる。この発明によれば、燃料フィードポンプ、加圧ポンプ、及び軽質燃料フィードポンプのそれぞれが共通の駆動軸で駆動されるので、分留された燃料を所定の供給先に供給するための専用ポンプを別途設ける必要がない。従って、専用ポンプの追加設置に伴うコストを削減できる。しかも、各ポンプの配置場所をそれぞれ確保する必要がないので、ポンプの搭載性が向上する。
【０００９】
本発明の第２の燃料分留装置は、燃料タンクから燃料を汲み上げるフィードポンプと、前記フィードポンプで汲み上げられた燃料を加圧する加圧ポンプと、前記加圧ポンプで加圧された燃料を蓄圧するコモンレールと、前記コモンレールから前記燃料タンクに燃料を戻すリターン通路と、前記リターン通路に導かれた燃料を気相と液相とに分留する分留部と、を具備することにより、上述した課題を解決する（請求項２）。
【００１０】
一般にコモンレールから燃料タンクに戻される燃料は高温状態にあるので、その燃料が導かれるリターン通路内には燃料タンクの燃料よりも高温の燃料が流れている。ちなみに、コモンレールから戻される燃料の温度は上限１００°Ｃ程度であり、燃料タンク内の燃料の温度は上限２０°Ｃ程度である。この発明によれば、燃料タンク内の燃料よりも高温の燃料が分留部に供給されるので、燃料タンクから汲み上げた燃料を直ちに加熱して分留する形態と比較して分留に要するエネルギーを低減できる。
【００１１】
本発明の第１又は第２燃料分留装置において、前記燃料タンクには、前記燃料フィードポンプで燃料を汲み上げるための燃料取出口と、前記分留部で液相側に分留された燃料を戻すための燃料戻し口と、が設けられ、前記燃料戻し口は前記燃料タンクの一端側に、前記燃料取出口は前記燃料タンクの他端側にそれぞれ配置されていてもよい（請求項３）。この形態によれば、分留部にて液相側に分留された燃料（液相燃料）の燃料戻し口と燃料取出口とが離れて配置されるので、燃料タンクに戻された液相燃料が直ちに燃料フィードポンプで汲み上げられることがない。従って、液相燃料つまり高沸点成分を多く含んだ燃料が分留に供されることを抑制できるので、分留部にて気相燃料を効率良く分留することができる。
【００１２】
このような燃料タンクには、前記燃料戻し口を介して戻された燃料の前記燃料取出口側への移動が制限されるように、前記燃料取出口と前記燃料戻し口との間に移動制限手段を設けてもよい（請求項５）。この移動制限手段を設けることにより、例えば、車両の運転等の外的要因によって燃料タンクに慣性力が作用しても、燃料戻し口を介して戻された燃料が燃料取出口側へ容易に移動しないので、効率の良い分留をより持続できる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、燃料フィードポンプ、加圧ポンプ、及び軽質燃料フィードポンプのそれぞれが共通の駆動軸で駆動されるように配置され、又はリターン通路に導かれた燃料を気相と液相とに分留する分留部を備えているので、コストの削減と同時に搭載性を向上することができ、又は分留に必要なエネルギーを低減できる内燃機関の燃料分留装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に係る燃料分留装置を内燃機関としてのディーゼルエンジン１に適用した一実施形態を示している。この図に示したように、エンジン１には吸気通路２及び排気通路３が接続されている。吸気通路２には、排気エネルギを利用して吸気圧を高める過給機４のコンプレッサ４ａ、吸気量調整量用のスロットルバルブ５がそれぞれ設けられ、排気通路３には、排気マニホールド３ａの下流側に配置された過給機４のタービン４ｂ、タービン４ｂよりも下流側に配置された排気浄化装置６がそれぞれ設けられている。排気浄化装置６は、例えばパティキュレートを捕集するためのフィルタ基材に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒物質を坦持させた公知のものである。なお、ＮＯｘの吸蔵はＮＯｘを保持できればよく、その形態は問わない。
【００１５】
エンジン１には、燃料（軽油）を貯留する燃料タンク７、燃料タンク７から延びるフィード通路８、燃料タンク７の燃料をフィード通路８を介してコモンレール９に圧送するサプライポンプユニット１０、コモンレール９に接続された複数（図では４つ）のインジェクタ１１、燃料タンク７から汲み上げた燃料を燃料タンク７に戻すリターン通路１２がそれぞれ設けられている。リターン通路１２には、コモンレール９から配管１３及びレギュレートバルブ１４を介して戻される燃料、インジェクタ１１から配管１５及びチェックバルブ１６を介して戻される燃料等の余分な燃料が導かれる。
【００１６】
リターン通路１２の途中には、分留部１７へ燃料を導くための分留通路１８が接続されている。リターン通路１２と分留通路１８との接続部には、圧力バランスを調整するための圧力調整バルブ１９が設けられている。圧力調整バルブ１９の下流側の分留通路１８には、分留部１７へ導かれる燃料の流量を制御する流量制御バルブ２０が設けられている。圧力調整バルブ１９及び流量制御バルブ２０は、それぞれ図示しないエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）と接続されており、これらのバルブ１９，２０はＥＣＵからの所定の指令に従って開度制御可能な電磁制御バルブとして構成されている。これらのバルブ１９，２０の開度を適宜に制御することにより、分留部１７に導かれる燃料量を調整することができる。なお、圧力調整バルブ１９及び流量制御バルブ２０の制御方法は本発明の要旨とは直接関係しないため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１７】
図２に詳しく示したように、分留通路１８は分留区間１８ａ、水平部１８ｂを経て、分岐点１８ｃに至り、液相通路２１と気相通路２２とに分岐する。分留区間１８ａは水平方向に対して傾斜しつつ、排気浄化装置６の下流側の排気通路３内を斜めに通過している。これにより分留区間１８ａは排気通路３内の排気によって加熱され、リターン通路１２から分留部１７に供給された燃料は液相燃料ｆ１と気相燃料ｆ２とに分けられる。水平部１８ｂ及び分岐点１８ｃはそれぞれ排気通路３の外側に設けられている。分留通路１８は全体として下方に向かって延びており、液相燃料ｆ１は、重力により分岐点１８ｃに向かって流れる。
【００１８】
液相通路２１は、分岐点１８ｃから鉛直下方に延びる気相よどみ部２１ａと、気相よどみ部２１ａから水平方向に延びる通路部２１ｂとを有している。通路部２１ｂの内径は気相よどみ部２１ａの内径より若干小さく設定されている。通路部２１ｂの下流側は、燃料タンク７に接続される（図１参照）。
【００１９】
気相通路２２は、分岐点１８ｃから水平方向に延びるとともに、その下流側は軽質分の燃料を貯留するための軽質燃料タンク２３（図１）と接続されており、分留された気相燃料ｆ２は分留通路１８及び気相通路２２内の圧力により軽質燃料タンク２３に導かれる。図１に示したように、軽質燃料タンク２３に貯留された燃料は添加用インジェクタ２４によって排気浄化装置６の上流側の排気通路３内に添加される。添加用インジェクタ２４に対する燃料の供給は添加用フィード通路２５の途中に設けられたサプライポンプユニット１０により行われる。軽質燃料タンク２３からサプライポンプユニット１０にて汲み上げられた燃料のうち余分な燃料は軽質燃料リターン通路２６に導かれ、軽質燃料タンク２３へ戻される。
【００２０】
図３に詳しく示したように、サプライポンプユニット１０は、燃料タンク７から燃料を汲み上げる燃料フィードポンプ２８と、燃料フィードポンプ２８より汲み上げられた燃料を加圧する加圧ポンプとしてのプランジャポンプ２９と、軽質燃料タンク２３から燃料を汲み上げて添加用インジェクタ２４へ送り出す軽質燃料フィードポンプ３０とを備えている。これらのポンプ２８〜３０は軸線ＣＬを中心に回転する共通の駆動軸３１でそれぞれ駆動されるように配置されている。駆動軸３１には、エンジン１のクランク軸（不図示）の回転がギア等の伝達手段を介して伝達される。
【００２１】
サプライポンプユニット１０は、プランジャポンプ２９のポンプ室３２が形成されたメインハウジング３３と、メインハウジング３３に取り付けられたフィードポンプハウジング３４とを備えている。ポンプ室３２内には、駆動軸３１を挟んで対向して配置された一対のプランジャ３５，３５が配置され、これらのプランジャ３５，３５は駆動軸３１に取り付けられたアウターカム３６により上下動し、これによりポンプ室３２の燃料はデリバリーバルブ３７及びフィード通路８を介してコモンレール９へ１８０ＭＰａ程度の高圧で圧送される。
【００２２】
フィードポンプハウジング３４には燃料フィードポンプ２８のポンプ室３８と軽質燃料フィードポンプ３０のポンプ室３９とが形成され、これらのポンプ室３８，３９は区画壁４０によって区画されている。ポンプ室３８には燃料フィードポンプ２８のロータ４１が、ポンプ室３９には軽質燃料フィードポンプ３０のロータ４２がそれぞれ収められている。ロータ４１，４２は駆動軸３１にそれぞれ取り付けられており、これらは駆動軸３１の回転に伴ってポンプ室３８，３９内を回転する。
【００２３】
図４は燃料フィードポンプ２８の内部を模式的に示した説明図である。この図に示したように、ロータ４１はポンプ室３８に対して偏心して設けられており、ロータ４１には複数個（図では８つ）のベーン４３が溝４４内を移動可能に取り付けられている。ロータ４１が図の矢印の向きに回転することにより、各ベーン４３は遠心力によってロータ４１の外側に押し出される。このため、入口４５からポンプ室３８に導かれて各ベーン４３の間に挟まれた燃料は圧縮された後、プランジャポンプ２９のポンプ室３２へ連通路４６（図３も参照）を介して送り出される。燃料フィードポンプ２８がプランジャポンプ２９へ送り出す圧力は０．７ＭＰａ程度である。なお、連通路４６の途中には、リターン通路１２に余分な燃料を導くための通路（不図示）が接続されており、この通路にレギュレートバルブ（不図示）が設けられている。燃料フィードポンプ２８によってプランジャポンプ２９のポンプ室３２へ送り込むことができない燃料はこのレギュレートバルブを介してリターン通路１２に導かれる。
【００２４】
図５に示したように、軽質燃料フィードポンプ３０も図４と同様の構成を有する。軽質燃料タンク２３から入口４７を介してポンプ室３９に汲み上げられた燃料は、ポンプ室３９内で圧縮されて出口４８から０．７ＭＰａ程度の圧力で吐出される。吐出された燃料は添加用フィード通路２５を介して添加用インジェクタ２４へ送り出される（図１も参照）。なお、図５の符号４９はベーンを、符号５０は溝を、それぞれ示している。
【００２５】
図１に戻り、燃料タンク７には、タンク内の燃料を汲み上げるための燃料取出口５１と、液相燃料を戻すための燃料戻し口５２とが設けられている。燃料取出口５１はフィード通路８に、燃料戻し口５２は液相通路２１（通路部２１ｂ）に、それぞれ接続されている。燃料取出口５１と燃料戻し口５２とは、互いに離れるようにして燃料タンク７の両端にそれぞれ配置されている。
【００２６】
燃料取出口５１と燃料戻し口５２との間、即ち燃料タンク７の中央部には、鉛直上方に突出する凸部７ａが燃料タンク７を横断するように形成されている。更に、燃料タンク７には、隔壁５３が燃料タンク７を横断するようにして凸部７ａの上側に取り付けられている。凸部７ａ及び隔壁５３は、燃料タンク７に戻された液相燃料が燃料取出口５１側へ移動することを制限する移動制限手段としてそれぞれ機能する。なお、移動制限手段として効果を発揮させるためには、必ずしも図１のように凸部７ａ及び隔壁５３の両者を設ける必要はなく、これらのいずれか一方を燃料タンク７に設ければよい。
【００２７】
本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の形態で実施してよい。分留区間１８ａは排気通路３の適宜な位置と熱交換可能に設けてよく、例えば排気マニホールド３ａ内を通過するように設けてもよいし、排気通路３の外側に沿わせるようにして配置してもよい。また、分留方式は排気の熱エネルギを利用する形態に限定されず、例えばヒータ等の加熱手段を利用して分留を行う形態でもよい。
【００２８】
また、燃料フィードポンプ、加圧ポンプ、及び軽質燃料フィードポンプがそれぞれ共通の駆動軸で駆動される限り、上述した実施形態に限定されない。例えば、燃料フィードポンプ又は軽質燃料フィードポンプとしてインナギア式のポンプを用いてもよい。また、各ポンプが共通のハウジングで一体化されていてもよいし、ポンプ毎にハウジングが分離されていてもよい。
【００２９】
軽質燃料の供給先は特に限定されず、エンジン１の筒内でもよい。この場合には、軽質燃料フィードポンプとして１８０ＭＰａ程度の圧送が可能なポンプを適宜に用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の分留装置の一実施形態を示す図。
【図２】図１の分留部を拡大して示した図。
【図３】サプライポンプユニットの詳細を示した図。
【図４】燃料フィードポンプの内部を模式的に示した図。
【図５】軽質燃料フィードポンプの内部を模式的に示した図。
【符号の説明】
【００３１】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
７  燃料タンク
７ａ  凸部（移動制限手段）
９  コモンレール
１２  リターン通路
１７  分留部
２８  燃料フィードポンプ
２９  プランジャポンプ（加圧ポンプ）
３０  軽質燃料フィードポンプ
３１  駆動軸
５０  燃料取出口
５１  燃料戻し口
５２  隔壁（移動制限手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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