(57)【要約】【課題】高圧ポンプのガバナ室に溜まったオイルをカム室へ循環させる構造をもった、液化ガスエンジンの燃料噴射装置を提案する。【解決手段】本発明による燃料噴射装置は、オイルを溜めたカム室５４に収容しているカムによりプランジャを駆動して燃料ガスを昇圧すると共に、プランジャとその周囲の摺動壁との隙間からカム室５４へリークする燃料ガスを、ガバナ室５６を通して排出するようになっている高圧ポンプ５と、カム室５４の外周にシリンダが突設されると共に、ピストンロッドがカム室５４の室壁を貫通して中のカムにより駆動されるようになっており、ガバナ室５６から排出される燃料ガスを再液化する再液化ポンプ７と、再液化ポンプ７のシリンダ内空間をガバナ室５６の下部と連結するオイル戻し管１０と、オイル戻し管１０に設けられた逆止弁１１と、を含んで構成されることを特徴とする。【選択図】図２
2008248713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑用のオイルを溜めたカム室に収容しているカムによりプランジャを駆動して燃料ガスを昇圧すると共に、前記プランジャとその周囲の摺動壁との隙間から前記カム室へリークする燃料ガスを、ガバナ室を通して排出するようになっている高圧ポンプと、
前記カム室を構成する室壁の外周にシリンダが突設されると共に、該シリンダ内を摺動するピストンのピストンロッドが前記室壁を貫通して前記カムにより駆動されるようになっており、前記ガバナ室から排出される燃料ガスを前記シリンダの圧縮室に導入して再液化する再液化ポンプと、
前記ピストンロッド側の前記シリンダ内空間を前記ガバナ室の下部と連結するオイル戻し管と、
該オイル戻し管に設けられ、前記ガバナ室側への逆流を防止する逆止弁と、
を含んで構成されることを特徴とする液化ガスエンジンの燃料噴射装置。
【請求項２】
潤滑用のオイルを溜めたカム室に収容しているカムによりプランジャを駆動して燃料ガスを昇圧すると共に、前記プランジャとその周囲の摺動壁との隙間から前記カム室へリークする燃料ガスを、ガバナ室を通して排出するようになっている高圧ポンプと、
前記カム室を前記ガバナ室の下部と連結するオイル戻し管と、
該オイル戻し管に設けられ、前記ガバナ室側への逆流を防止する逆止弁と、
を含んで構成されることを特徴とする液化ガスエンジンの燃料噴射装置。
【請求項３】
前記ガバナ室に設けられている燃料ガスの排出口に、燃料ガスとオイルとを分離するための気液分離器を設置したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液化ガスエンジンの燃料噴射装置。
【請求項４】
前記気液分離器としてガス透過膜を使用することを特徴とする請求項３記載の液化ガスエンジンの燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）等の液化ガスを燃料とした液化ガスエンジンの燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化ガスを燃料として使用するようにした液化ガスエンジンでは、液化ガスを貯蔵した燃料タンクからフィードポンプにて圧送される燃料ガスを、ジャーク式高圧ポンプ（インジェクションポンプ）で昇圧した後にインジェクタから各気筒内へ直接噴射する燃料噴射装置を備えている。この燃料噴射装置の高圧ポンプは、カムによりプランジャを駆動して昇圧を図る仕組みで、そのカム軸潤滑のために専用のオイルを収容したカム室を有する。
【０００３】
このような高圧ポンプのカム室には、プランジャとその周囲の摺動壁（シリンダ）との隙間より燃料ガスがリークしてくるので、併設された調速用のガバナ室を通して排出している。ただし、ガバナ室から排出される燃料ガスには、カムによる攪拌で霧化したオイルも混じっているので、気液分離器（オイルセパレータ）にて分離し、分離したオイルはカム室へ戻し、燃料ガスは、再液化ポンプ（コンプレッサ）にて加圧してから燃料タンクへ戻すようにしている（特許文献１の段落００４７等）。
【０００４】
その再液化ポンプは、高圧ポンプのカム室に併設されており、該カム室のカムを駆動源としてピストンを動作させることにより、シリンダの圧縮室に導入した燃料ガスの昇圧を行う仕組みをもつ。
【特許文献１】特開２００５−１８０２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、燃料噴射装置の高圧ポンプでは、カム室へリークした燃料ガスをガバナ室を通し排出しているが、このガバナ室に、燃料ガスに混じったオイルの一部が排出しきれずに溜まってしまう可能性がある。ガバナ室は、カム室に貯留されているオイルがガバナ室へ漏れ出さないように、カム室との間を適切に仕切った構造としておく必要があり、このため、ガバナ室の下部に溜まったオイルをカム室へ戻す構造は存在しない。このような、燃料ガスに混じってガバナ室へ入り、そのままガバナ室に溜まって無駄になってしまうオイルの存在について改善が求められている。
【０００６】
本発明はこのような技術背景に鑑みたもので、高圧ポンプのガバナ室に溜まったオイルをカム室へ循環させる構造をもった、液化ガスエンジンの燃料噴射装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のため、請求項１記載の発明では、液化ガスエンジンの燃料噴射装置は、潤滑用のオイルを溜めたカム室に収容しているカムによりプランジャを駆動して燃料ガスを昇圧すると共に、前記プランジャとその周囲の摺動壁との隙間から前記カム室へリークする燃料ガスを、ガバナ室を通して排出するようになっている高圧ポンプと、前記カム室を構成する室壁の外周にシリンダが突設されると共に、該シリンダ内を摺動するピストンのピストンロッドが前記室壁を貫通して前記カムにより駆動されるようになっており、前記ガバナ室から排出される燃料ガスを前記シリンダの圧縮室に導入して再液化する再液化ポンプと、前記ピストンロッド側の前記シリンダ内空間を前記ガバナ室の下部と連結するオイル戻し管と、該オイル戻し管に設けられ、前記ガバナ室側への逆流を防止する逆止弁と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明では、液化ガスエンジンの燃料噴射装置は、潤滑用のオイルを溜めたカム室に収容しているカムによりプランジャを駆動して燃料ガスを昇圧すると共に、前記プランジャとその周囲の摺動壁との隙間から前記カム室へリークする燃料ガスを、ガバナ室を通して排出するようになっている高圧ポンプと、前記カム室を前記ガバナ室の下部と連結するオイル戻し管と、該オイル戻し管に設けられ、前記ガバナ室側への逆流を防止する逆止弁と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明では、ガバナ室に設けられている燃料ガスの排出口に、燃料ガスとオイルとを分離するための気液分離器を設置することを特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記気液分離器としてガス透過膜を使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、再液化ポンプのシリンダとガバナ室とを逆止弁付のオイル戻し管で連結している。このオイル戻し管により、再液化ポンプの動作中に、ピストンロッド側のシリンダ内空間、つまりピストン裏面側の空間に発生する負圧を利用して、ガバナ室に溜まるオイルをシリンダ内へ吸引し、そして、シリンダからカム室へ通じる間隙を通してカム室へオイルを帰還させることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、高圧ポンプのカム室とガバナ室とを逆止弁付のオイル戻し管で連結している。このオイル戻し管により、高圧ポンプの動作中にカム室内に生じる圧力変動を利用して、ガバナ室に溜まるオイルをカム室へ帰還させることができる。
請求項３記載の発明によれば、ガバナ室の燃料ガス排出口に気液分離器を設置しておくことにより、燃料ガスと霧化したオイルとを分離し、オイルをガバナ室に留め、ここからカム室へ帰還させることができる。
【００１２】
請求項４記載の発明によれば、気液分離器としてガス透過膜を使用することで、簡単な構成によりオイルを分離し、カム室へ帰還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】
図１に、液化ガスエンジンの燃料系統について概略を示す。
燃料タンク１に貯留された液化ガスとしてのジメチルエーテル（ＤＭＥ）は、フィードポンプ２により加圧されて送り出され、燃料温度制御装置３、調圧制御ユニット４を経て燃料噴射装置の高圧ポンプ５へ供給される。高圧ポンプ５に供給された燃料ガスは、各気筒のインジェクタ６へタイミングを計って圧送され、このときにオーバフローする燃料ガスは、リターン経路を経て燃料タンク１へ戻される。
【００１４】
高圧ポンプ５には、再液化ポンプ７が併設されており、高圧ポンプ５においてリークした燃料ガスが再液化ポンプ７により再液化されて、リターン経路により燃料タンク１へ戻される。これら高圧ポンプ５及び再液化ポンプ７の詳細について、図２及び図３に示している。
高圧ポンプ５は、プランジャにより燃料ガスを昇圧する気筒ごとのポンプエレメント５１（たとえば特許文献１参照）を備えており、各ポンプエレメント５１からインジェクタ６へ燃料ガスが圧送される。ポンプエレメント５１には、フィード管５２を通して燃料ガスが供給され、ここでオーバーフローした燃料ガスは、リターン管５３を通してリターン経路へ戻される。また、インジェクタ６においてオーバーフローする燃料ガスも、リターン管６１を通してリターン経路へ戻される。各ポンプエレメント５１のプランジャを駆動するカム５５は、カム室５４に収容されており、エンジン出力軸により駆動されるカム軸５５ａによって回転する。
【００１５】
カム室５４には、カム軸潤滑のためのオイルが溜められている。そして、該カム室５４に隣接させて、ガバナ室５６が設けられている。カム室５４とガバナ室５６とは、カム室５４のオイルが漏洩しないように仕切られており、連通孔５４ａのみで互いに連通している。連通孔５４ａは、振動等でオイル液面が揺れたとしても、その液面が到達しない程度の高さに開けられている。
【００１６】
ガバナ室５６には、その天井付近の側壁に、リーク燃料ガスを排出するための排出口５６ａが設けられており、ポンプエレメント５１のプランジャとその周囲の摺動壁（シリンダ）との隙間からカム室５４にリークした燃料ガスは、連通孔５４ａからガバナ室５６へ入り、排出口５６ａを通して排出される。この排出口５６ａには、燃料ガスとオイルとを分離するための気液分離器としてガス透過膜５６ｂが設置されており、燃料ガスはこれを透過して排出される一方、霧化して燃料ガスと一緒にガバナ室５６へ入ったオイルは堰き止められて、ガバナ室５６の下部に溜まることになる。このように簡単な構造で、燃料ガスと霧化したオイルとを分離し、オイルをガバナ室５６に留めることができる。
【００１７】
再液化ポンプ７は、カム室５４を構成する室壁５４ｂに設けられている。すなわち、室壁５４ｂの外周にシリンダ７１が突設され、このシリンダ７１内をピストン７２が摺動する。シリンダ７１とピストン７２とでシリンダヘッド側に形成される圧縮室７１ａに対しては、ガバナ室５６の排出口５６ａにつながった燃料ガス戻し管８が連結されており、リークした燃料ガスが導入される。燃料ガス戻し管８には、燃料ガスがガバナ室５６の方へ逆流しないように、逆止弁８１が途中に設けられている。圧縮室７１ａに導入されて再液化された燃料ガスは、圧縮室７１ａに連通したリターン管９を通してリターン経路へ戻される。このリターン管９にも、燃料ガスが圧縮室７１ａへ逆流しないように、逆止弁９１が設けられている。
【００１８】
再液化ポンプ７のピストン７２を動作させるピストンロッド７２ａは、室壁５４ｂを貫通してカム室５４内へ臨んでおり、カム５５により駆動される。本実施形態の場合、ピストンロッド７２ａの外周面にフランジ部７２ｂが周設されている。一方、ピストン７２の裏面側（圧縮室７１ａの反対側）におけるシリンダ７１の内周面にも、フランジ部７１ｂが周設されており、これらシリンダ内周面のフランジ部７１ｂとピストンロッド外周面のフランジ部７２ｂとの間に、コイルスプリング等のバネ７３が挿入されている。これによりピストン７２は、ピストンロッド７２ｂをカム５５へ押し付ける方向へ付勢され、カム５５のカムプロファイルに沿って動作する。
【００１９】
この再液化ポンプ７におけるピストンロッド７２ａ側、つまり、シリンダヘッド側の圧縮室７１ａとは反対側であるピストン７２裏面側のシリンダ内空間７１ｃに対し、オイル戻し管１０が連結されている。オイル戻し管１０は、ガバナ室５６の底面もしくは底面付近の側壁に開けられたオイル排出口５６ｃつながっており、その途中に、ガバナ室５６の方へオイルが逆流しないように、逆止弁１０１が設けられている。
【００２０】
ガバナ室５６の下部に溜まったオイルは、ピストン７２が圧縮行程にあるときにシリンダ内空間７１ｃで生じる負圧により、オイル戻し管１０を通ってシリンダ内空間７１ｃに吸い出され、そして、シリンダ７１からカム室５４へ通じる間隙を通してカム室５４へ戻ることになる。このように、ガバナ室５６に溜まるオイルをカム室５４へ循環させる経路が形成されるので、カム室５４のオイル量減少が抑制され、メンテナンスの頻度を減らすことができる。
【００２１】
以上の他の実施形態として、カム室５４とガバナ室５６とを、逆止弁１０１を設けたオイル戻し管１０で連結する構成も可能である。この場合は、高圧ポンプ５の動作に伴ってカム室５４内に生じる圧力変動により、ガバナ室５６からカム室５４へオイルを吸い出すことができる。カム室５４からガバナ室５６へのオイル逆流は、逆止弁１０１により防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】液化ガスエンジンの燃料系統を説明する概略図。
【図２】本発明に係る燃料噴射装置の実施形態を概略的に示した側面図。
【図３】図２中のＡ−Ａ断面で見た再液化ポンプの断面図。
【符号の説明】
【００２３】
５  高圧ポンプ
５４  カム室
５５  カム
５５ａ  カム軸
５４ａ  連通孔
５４ｂ  室壁
５６  ガバナ室
５６ａ  排出口
５６ｂ  ガス透過膜
５６ｃ  オイル排出口
６  インジェクタ
７  再液化ポンプ
７１  シリンダ
７１ａ  圧縮室
７１ｂ  フランジ部
７１ｃ  ピストンロッド側シリンダ内空間
７２  ピストン
７２ａ  ピストンロッド
７２ｂ  フランジ部
７３  バネ
８  燃料ガス戻し管
８１  逆止弁
９  リターン管
９１  逆止弁
１０  オイル戻し管
１０１  逆止弁
【図１】
2008248713.tif 000003
【図２】
2008248713.tif 000004
【図３】
2008248713.tif 000005