(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンにおいて、フィードポンプのポンプ圧力を必要以上に高めに設計していることにより粒子状物質を多量に排出している欠点を改善する。【解決手段】燃料タンクと、高圧フィードポンプと、ディーゼルエンジンの各気筒に燃料を噴射すべき噴射ポンプとを具備し、上記高圧フィードポンプの吸入口に燃料吸入管を介して上記燃料タンクを該タンク内の燃料を吸入すべく接続すると共に、吐出口に燃料供給管を介して上記噴射ポンプを該噴射ポンプに燃料を供給すべく接続した燃料供給装置において、上記高圧フィードポンプの燃料供給管から分岐した減圧弁つき減圧管を上記燃料吸入管に接続し、該減圧弁による減圧燃料を上記燃料吸入管内を通る高圧燃料に付加して減圧する、ディーゼルエンジンにおける有害排出物削減用燃料供給装置。【選択図】        図１
2004360502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクと、高圧フィードポンプと、ディーゼルエンジンの各気筒に燃料を噴射すべき噴射ポンプとを具備し、上記高圧フィードポンプの吸入口に燃料吸入管を介して上記燃料タンクを該タンク内の燃料を吸入すべく接続すると共に、吐出口に燃料供給管を介して上記噴射ポンプを該噴射ポンプに燃料を供給すべく接続した燃料供給装置において、
上記高圧フィードポンプの燃料供給管から分岐した減圧弁つき減圧管を上記燃料吸入管に接続し、該減圧弁による減圧燃料を上記燃料吸入管内を通る高圧燃料に付加して減圧する、
ディーゼルエンジンにおける有害排出物削減用燃料供給装置。
【請求項２】
上記フィードポンプからの燃料供給管の途中に磁化装置を接続し、
上記磁化装置は、上記フィードポンプからの燃料供給管が吸入口に接続された磁化ポンプと、上記磁化ポンプの吐出口から一対の磁石の間を通って延長する磁化往路管、及び上記磁化往路管と連続して一対の磁石の間を通って上記磁化ポンプの吸入口に戻る磁化復路管からなる磁化循環路管と、からなり
上記磁化装置の磁化循環路管と、上記ディーゼルエンジンの噴射ポンプ及び上記減圧管とを接続し、
上記フィードポンプからの燃料供給管の上記磁化装置手前に、上記フィードポンプから吐出される高燃料圧力を上記磁化ポンプのポンプ圧力より低圧にするための減圧弁を設けた、
請求項１に記載のディーゼルエンジンにおける有害排出物削減用燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、大型車両に使用される軽油を燃料とするディーゼルエンジンにおいて、粒子状物質、窒素酸化物等の有害排出物を削減するためのエンジンへの燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トラック、バス等の大型車両に搭載されるディーゼルエンジンにおいて、排ガス中の有害物質として、粒子状物質が特に多いことが問題となっている。
【０００３】
そこで、本発明者は、粒子状物質の排出量が多い原因について、種々研究を重ねた結果、次のような事実が原因の１つとなっていることをつき止めることができた。
【０００４】
すなわち、ディーゼルエンジンでは、一般に、燃料タンクと、エンジンの各気筒に燃料を噴射するための噴射ポンプとの間にフィードポンプを接続し、該フィードポンプの駆動により燃料タンク内の燃料を吸引して噴射ポンプに圧送する燃料供給装置が装備されているが、大型車両においては、上記燃料タンクから噴射ポンプまでの距離が相当に長いために、上記フィードポンプの吸引、吐出圧力を必要以上に高めに設計していることである。それにより噴射ポンプが各気筒に燃料を過剰に噴射し、空燃比のバランスを崩したままの燃焼を長時間継続する結果、不完全燃焼を招来して粒子状物質を多量に排出することとなるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題及びその解決手段】
本願第１発明は、上述のような原因に基づく粒子状物質の排出を削減することを主たる課題とし、
その解決手段として、
燃料タンクと、高圧フィードポンプと、ディーゼルエンジンの各気筒に燃料を噴射すべき噴射ポンプとを具備し、上記高圧フィードポンプの吸入口に燃料吸入管を介して上記燃料タンクを該タンク内の燃料を吸入すべく接続すると共に、吐出口に燃料供給管を介して上記噴射ポンプを該噴射ポンプに燃料を供給すべく接続した燃料供給装置において、
上記高圧フィードポンプの燃料供給管から分岐した減圧弁つき減圧管を上記燃料吸入管に接続し、該減圧弁による減圧燃料を上記燃料吸入管内を通る高圧燃料に付加して減圧する、
ディーゼルエンジンにおける有害排出物削減用燃料供給装置を提案する。
【０００６】
一方、本願第２発明は、従来知られている燃料改質用磁化器を上記第１発明に付加することによりさらに有害排出物の削減能力を高めると共に、従来の磁化器が、一対の磁石の間に燃料供給管を多数回ジグザグ状に屈曲配置した大型のものであるのを、より小型化することを課題とし、
その解決手段として、
上記第１発明におけるフィードポンプからの燃料供給管の途中に磁化装置を接続し、
上記磁化装置は、上記フィードポンプからの燃料供給管が吸入口に接続された磁化ポンプと、上記磁化ポンプの吐出口から一対の磁石の間を通って延長する磁化往路管、及び上記磁化往路管と連続して一対の磁石の間を通って上記磁化ポンプの吸入口に戻る磁化復路管からなる磁化循環路管と、からなり
上記磁化装置の磁化循環路管と、上記ディーゼルエンジンの噴射ポンプ及び上記減圧管とを接続し、
上記フィードポンプからの燃料供給管の上記磁化装置手前に、上記フィードポンプから吐出される高燃料圧力を上記磁化ポンプのポンプ圧力より低圧にするための減圧弁を設けた、
ディーゼルエンジンにおける有害排出物削減用燃料供給装置を提案する。
以下図面を参照して本願発明の実施例について詳述する。
【０００７】
【第１発明の実施例】
図１において、燃料（軽油）タンク（１）に一端を接続した燃料吸入管（２）の他端を、ピストン型ポンプからなるフィードポンプ（３）の吸入口（４）に接続し、該フィードポンプ（３）の吐出口（５）に一端を接続した燃料供給管（６）を、ストレーナー（７）を経て、ディーゼルエンジンの各気筒内へ燃料を噴射すべき噴射ノズル（９）…を有する噴射ポンプ（８）の燃料入口（１０）に接続してある。（１１）は上記噴射ポンプ（８）のリリーフ弁で、該噴射ポンプ（８）内の圧力が設定圧力を超えたとき、燃料をリリーフ管（１２）を経て燃料タンク（１）に逃す。
【０００８】
なお、上記噴射ポンプ（８）はディーゼルエンジンの回転と同期的に回転し、又上記フィードポンプ（３）は上記噴射ポンプ（８）の回転と比例して駆動するように設計してある。
【０００９】
上記のような燃料供給装置において、上記燃料供給管（６）から、減圧弁（１４）及び逆止弁（１５）を有する減圧管（１３）を分岐し、該減圧管（１３）の先端を、上記吸入管（２）にＴ型継手（１６）を介して接続してある。
【００１０】
上例の作用は次のようである。上記フィードポンプ（３）が、本例ではアイドリング時に２ｋｇ／ｃｍ２、高負荷時に５〜７ｋｇ／ｃｍ２のポンプ圧力で駆動して燃料タンク（１）内の燃料を吸入管（２）、Ｔ型継手（１６）を経て高圧で吸入するが、その際上記燃料供給管（６）から減圧管（１３）に分流した燃料を、減圧弁（１４）により一例として１ｋｇ／ｃｍ２の正圧に減圧してＴ型継手（１６）を経て吸入管（２）内の高圧燃料（負圧）に加え、それにより吸入管（２）内の高圧燃料を減圧してフィードポンプ（３）内に吸入させると共に、該フィードポンプ（３）から減圧燃料を燃料供給管（６）を経て噴射ポンプ（８）に供給し、この減圧燃料により噴射ノズル（９）…からディーゼルエンジンの各気筒へ過剰な燃料噴射が減少し、適正な空燃比が可能となる。
【００１１】
上記減圧弁（１４）による減圧燃料を吸入管（２）内に注入する目的は次の点にある。元来、燃料タンク（１）内には燃料のベーパーが発生しており、このベーパーには窒素酸化物、一酸化炭素等の有害物が多量に含まれている。このような燃料タンク（１）からフィードポンプ（３）の駆動により高負圧で燃料を吸引すると、燃料タンク（１）内を激しく撹拌しつつ燃料とともにベーパーを吸引すると共に、さらにベーパーの発生を促進することになる。
そこで、本発明は、減圧弁（１４）により減圧した正圧の低圧燃料を上記吸入管（２）内の負圧の高圧燃料に注入することにより、吸入管（２）内の高負圧を相殺してその吸引力を弱め、それにより燃料タンク（１）内を比較的静穏に保って有害ベーパーの吸引を抑制しつつ燃料を吸引すると共に、新たなベーパーの発生を少量に止めるのである。
【００１２】
本願第１発明による燃料供給装置と従来装置との粒子状物質及びＮＯｘの排出量について比較実験を行った結果を〔表１〕及び〔表２〕に示す。
【表１】
2004360502.tif 000003
【表２】
2004360502.tif 000004
【００１３】
上記比較実験から明らかなように、本願第１発明の装置は、粒子状物質及びＮＯｘの各排出量について従来装置よりも相当量削減することができた。
【００１４】
【第２発明の実施例】
本例は、図２に示すようにフィードポンプ（３ａ）からの燃料供給管（６ａ）におけるストレーナー（７ａ）と、減圧管（１３ａ）の分岐点との間に磁化装置（１７ａ）を設けると共に、上記燃料供給管（６ａ）におけるストレーナー（７ａ）と、磁化装置（１７ａ）との間にリリーフつき減圧弁（１８ａ）を設け、他の構成は図１と実質的に同一の例である。
【００１５】
上記磁化装置（１７ａ）は、上記燃料供給管（６ａ）とポンプ吸入口で接続された回転ポンプ等からなる一定圧連続圧送型磁化ポンプ（１９ａ）と、上記磁化ポンプ（１９ａ）の吐出口に後端を接続して前端部を一対の磁石からなる磁化器（２０ａ）に通過させた磁化往路管（２１ａ）と、上記往路管（２１ａ）の前端に後端を接続して前端部を上記磁化器（２０ａ）に戻して通過させ、その前端をＴ型継手（２３ａ）を介して上記磁化ポンプ（１９ａ）の吸入口と接続した磁化復路管（２２ａ）とからなるもので、上記磁化ポンプ（１９ａ）の定圧連続駆動により燃料を往路管（２１ａ）と復路管（２２ａ）とからなる磁化循環路管に循環させ、循環ごとに磁化器（２０ａ）による磁気的処理を２回づつ施すのである。
【００１６】
上記磁化器（２０ａ）は、図３に示すようにケース（２４ａ）内に往路管（２１ａ）及び復路管（２２ａ）を平行に貫通し、両管（２１ａ）、（２２ａ）をはさんで９０００〜１００００ガウスの磁石（２５ａ）、（２５ａ）を対設すると共に、その外側にヨーク（２６ａ）、（２６ａ）を配置したものである。
【００１７】
上記リリーフつき減圧弁（１８ａ）の設置目的は次の点にある。上記フィードポンプ（３ａ）のポンプ圧力は、エンジンのアイドリング時（約６００ｒ．ｐ．ｍ）に２ｋｇ／ｃｍ２、２０００ｒ．ｐ．ｍ時に５ｋｇ／ｃｍ２、３０００ｒ．ｐ．ｍ時に７ｋｇ／ｃｍ２となり、それに対し磁化ポンプ（１９ａ）のポンプ圧力は、通常３〜３．５ｋｇ／ｃｍ２に設定してあるから、アイドリング時又はフィードポンプ（３ａ）のポンプ圧力により磁化ポンプ（１９ａ）のポンプ圧力が高い間は、燃料は磁化ポンプ（１９ａ）の駆動により往、復路管（２１ａ）、（２２ａ）を支障なく循環する。しかし、エンジンの高速回転（２０００〜３０００ｒ．ｐ．ｍ）時に、フィードポンプ（３ａ）のポンプ圧力が磁化ポンプ（１９ａ）のポンプ圧力（３〜３．５ｋｇ／ｃｍ２）を超えたときは、燃料供給管（６ａ）から磁化装置（１７ａ）に送られる燃料がＴ型継手（２３ａ）、往路管（２２ａ）及び減圧管（１３ａ）へと流れ、磁化器（２０ａ）を循環することがなくなる。
【００１８】
そこで上記リリーフつき減圧弁（１８ａ）は、磁化装置（１７ａ）に送られる燃料が常に磁化器（２０ａ）を循環するように、該燃料を磁化ポンプ（１９ａ）のポンプ圧力より低い圧力で磁化装置（１７ａ）に送るように減圧するのである。本例の減圧弁（１８ａ）は２ｋｇ／ｃｍ２に減圧する設計である。図２中、（２７ａ）はリリーフ管である。
【００１９】
使用においては、フィードポンプ（３ａ）の駆動により燃料供給管（６ａ）に押出された燃料は減圧弁（１８ａ）により本例では２ｋｇ／ｃｍ２に減圧されて磁化装置（１７ａ）に送られ、そこで磁化ポンプ（１９ａ）の３〜３．５ｋｇ／ｃｍ２のポンプ圧力により往、復路管（２１ａ）、（２２ａ）を経て磁化器（２０ａ）を連続的に循環して繰り返し磁気的処理を受ける。
【００２０】
上記磁気的処理により、軽油の分子が、いわゆるローレンツ力により微粒子化され、それら微粒子化分子は表面積が増えて酸化し易くなると共に、火炎伝播が速くなることにより完全燃焼が容易になるといわれている。
【００２１】
上記のように改質された燃料が噴射ポンプ（８ａ）を経て噴射ノズル（９ａ）…によりエンジンの各気筒に噴射される。また磁化循環路管から減圧管（１３ａ）に送り出された改質燃料が上記第１発明と同様に減圧弁（１４ａ）により本例では１ｋｇ／ｃｍ２に減圧されて上記吸入管（２ａ）内の高圧吸入燃料に付加され、それにより該高圧吸入燃料（負圧）を減圧し、そしてフィードポンプ（３ａ）により減圧燃料を燃料供給管（６ａ）を経て磁化装置（１７ａ）に送り同じく改質を行い、噴射ポンプ（８ａ）に送る。
【００２２】
本願第２発明の燃料供給装置と従来装置との粒子状物質及びＮＯｘの排出量について比較実験を行った結果を〔表１〕及び〔表２〕に示す。上記比較実験から明らかなように、本願第２発明による装置は、粒子状物質及びＮＯｘの排出削減に従来装置よりもすぐれた効果を得た。
【００２３】
【発明の効果】
本願第１発明によれば、従来ディーゼルエンジンを搭載した大型車の燃料供給装置において、フィードポンプのポンプ圧力を必要以上に高く設計していることから、エンジンの各気筒に燃料を過剰噴射して粒子状物質を多量に排出している現状に対し、上記フィードポンプからの高圧燃料を減圧して再びフィードポンプに吸入させることにより、エンジンの各気筒に低圧燃料を噴射するようにし、それにより粒子状物質の相当量の排出削減を行うことができるのである。
【００２４】
本願第２発明によれば、上記第１発明の効果に加え、磁化装置により燃料を改質してエンジン各気筒に噴射することにより、粒子状物質及びＮＯｘの排出量を大幅に削減することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願第１発明による燃料供給装置のブロック図である。
【図２】本願第２発明による燃料供給装置のブロック図である。
【図３】磁化器の拡大横断面図である。
【符号の説明】
１、１ａ  燃料タンク
２、２ａ  燃料吸入管
３、３ａ  フィードポンプ
６、６ａ  燃料供給管
８、８ａ  噴射ポンプ
１３、１３ａ  減圧管
１４、１４ａ  減圧弁
１７ａ  磁化装置
１８ａ  減圧弁
１９ａ  磁化ポンプ
２１ａ  磁化往路管
２２ａ  磁化復路管
【図１】
2004360502.tif 000005
【図２】
2004360502.tif 000006
【図３】
2004360502.tif 000007