(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンに燃料を供給する燃料供給装置であって、
燃料を貯留する燃料タンクと、
前記燃料タンクから流入する燃料を加圧して前記ディーゼルエンジンに供給するポンプと、
前記燃料タンクから前記ポンプへの燃料流路に配設された燃料フィルタと、
前記燃料流路の前記ポンプへの流入口に直接設けられたポンプフィルタと、
前記ポンプフィルタが閉塞し、それにより前記ポンプ内に負圧が生じたことを検知するために前記ポンプ内に設けられた圧力センサと、を備え、
前記圧力センサが前記負圧が生じたことを検知する際に、該ポンプフィルタを迂回して燃料を該ポンプに直接流入せしめる迂回路が、前記燃料流路から分岐して前記ポンプに直接接続するように設けられている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、ディーゼルエンジンに燃料を供給する燃料供給装置に関し、詳しくは低温環境下におけるディーゼルエンジンの始動を容易にする燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの燃料である軽油には１８％前後でノルマルパラフィンが含有されており、ノルマルパラフィンの中でも重質なものは冬季や寒冷地などの低温環境下において結晶化し、ワックス（固形のパラフィン）が析出する場合がある。析出ワックスは、エンジンへ燃料を供給する燃料供給装置に設置されている燃料フィルタなどを閉塞させ、エンジンへの燃料供給を阻害し、エンジンの正常な運転を妨げる可能性がある。そこで従来、析出ワックスの結晶サイズを抑制する添加剤を加えるといった対策がとられている。
【０００３】
軽油のワックスによる低温流動性の指標としては、ＪＩＳ−Ｋ２２８８に規定される軽油−目詰まり点試験方法（Ｃｏｌｄ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｐｌｕｇｇｉｎｇ  Ｐｏｉｎｔ：ＣＦＰＰ）により規格化されている。このＣＦＰＰ規格値は、析出ワックスの結晶サイズに相関し、ディーゼルエンジンが問題なく運転できるよう決められたものである。
【０００４】
他方、車両側における対策も種々提案されている（例えば特許文献１，２参照）。特許文献１に記載された燃料供給装置は、燃料温度が低いためワックス析出の可能性がある場合に、燃料を加圧するポンプ及び該ポンプから燃料を供給されるエンジンの噴射ノズルからの余剰な燃料を燃料フィルタの上流側に還流させる弁を設けたものである。これにより、エンジン始動直後はポンプと噴射ノズルを通過して高温となった燃料が燃料フィルタの上流に供給されるため、ワックスによる燃料フィルタの閉塞を防止することができる。
【０００５】
また、特許文献２に記載されたディーゼルエンジンの寒冷地対策は、コモンレール式燃料噴射システムを備えたディーゼルエンジンにおいて、従来のコモンレールの形状が管状をなしていることに起因してコモンレール内の燃料が凍結することに鑑み、これを解決するため、コモンレール内の燃料を加熱する燃料ヒータを設け、凍結の防止、エンジンの低温始動性を向上させている。
【０００６】
【特許文献１】実開昭５８−１３６６６２号公報
【特許文献２】特開平８−３３８３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、ディーゼル車は、排ガス規制をクリアするため、高圧で燃料を噴射することにより微粒化して完全燃焼に近い状態を実現することのできる上記コモンレール式燃料噴射システムなどの超高圧の燃料噴射系が採用されてきている。これに伴い、燃料を加圧するポンプも従来に比べ高精度なものが必要となり、ポンプへの燃料の流入口に設置されているポンプフィルタも従来に比べて目開きの小さいものが使用されてきている。
【０００８】
また、エンジンの高性能化などによりエンジンルーム内の部品が多くなったことや、夏場の燃料温度冷却のためなどから、図４（ａ）に示すように従来エンジンルームＥＲ内に配置されていた燃料フィルタ３（燃料タンク１とポンプ２との間に配設されるフィルタ）を、図４（ｂ）に示すようにエンジンルームＥＲ外へ出す車両も増えてきている。尚、図中、符号５は燃料タンク１からポンプ２への燃料流路を示し、符号６はポンプ２及びエンジン４の噴射ノズルからの余剰な燃料を燃料タンクへ戻すリターンラインを示し、符号Ｅはディーゼルエンジンを示す。
【０００９】
ここで、図４（ｂ）に示すように、燃料フィルタ３がエンジンルームＥＲ外に配置されることに伴って燃料フィルタ３からポンプフィルタまでのライン長Ｌが長くなり、そして、目開きの小さいポンプフィルタの使用と相まって、低温環境下におけるディーゼルエンジン始動時に、燃料フィルタとポンプフィルタとの間にある燃料に析出したワックスがポンプフィルタを閉塞させ、それにより必要な燃料流量が確保できないことが懸念される。
【００１０】
かかる車両側の変化で、上記ＣＦＰＰ規格のみではディーゼルエンジンの低温始動性を満足することは困難な場合がある。燃料の改質により上述の問題を解決するには、析出ワックスの結晶サイズを更に微細化させることが考えられるが、現状の添加剤では更なる微細化は困難な場合がある。また、軽油を軽質化することで重質なノルマルパラフィンの含有量を低下させることも考えられるが、それによると、軽油の得率が低下することにより経済性の面で劣ることになる。従って、車両側における対策が不可欠である。
【００１１】
本発明は、上述した事情に鑑み、ディーゼルエンジンの低温始動性を改善することのできる燃料供給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】
【００１２】
上記目的は、本発明に係る下記に記載の燃料供給装置により達成される。
【００１４】
ディーゼルエンジンに燃料を供給する燃料供給装置であって、燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンクから流入する燃料を加圧して前記ディーゼルエンジンに供給するポンプと、前記燃料タンクから前記ポンプへの燃料流路に配設された燃料フィルタと、前記燃料流路の前記ポンプへの流入口に直接設けられたポンプフィルタと、前記ポンプフィルタが閉塞し、それにより前記ポンプ内に負圧が生じたことを検知するために前記ポンプ内に設けられた圧力センサと、を備え、前記圧力センサが前記負圧が生じたことを検知する際に、該ポンプフィルタを迂回して燃料を該ポンプに直接流入せしめる迂回路が、前記燃料流路から分岐して前記ポンプに直接接続するように設けられていることを特徴とする燃料供給装置。
【発明の効果】
【００１６】
上記の構成の燃料供給装置によれば、低温環境下において燃料フィルタとポンプフィルタとの間にある燃料に析出したワックスがポンプフィルタに捕捉され、それによりポンプフィルタが閉塞した場合に、ポンプ内に生じた負圧を感知して迂回路を経て燃料をポンプに流入させ、必要な燃料流量を確保することができる。
【００１７】
以上述べたとおり、本発明によれば、ディーゼルエンジンの低温始動性を良好なものとすることができる。そして、将来的に燃料噴射系の高圧化が更に進みポンプフィルタの目開きが更に細かくなった場合にも対応することができ、ポンプフィルタ閉塞時に起こるポンプ内の過度の負圧を防ぎポンプを損傷から守ることができる。さらに、燃料流量を確保できることから、燃料噴射量等の燃料制御が正確に行われ最適な燃焼状態を維持でき、排ガス中の有害成分の抑制等にも寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る燃料供給装置の好適な実施形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る燃料供給装置の第１実施形態の概略構成を示す模式図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の燃料供給装置は、ディーゼルエンジンＥに燃料を供給する燃料供給装置であって、燃料を貯留する燃料タンク１と、燃料タンク１から流入する燃料を加圧してディーゼルエンジンＥに供給するポンプ２と、燃料タンク１からポンプ２への燃料流路５に配設された燃料フィルタ３と、燃料流路５のポンプ２への流入口に設けられたポンプフィルタ４と、を備えている。尚、図中、太い実線の矢印は燃料の流れを示し、細い実線の矢印は後述するポンプフィルタ用ヒータの制御系の信号経路を示す。
【００２１】
低温環境下にてポンプフィルタ４を閉塞させる要因となる析出ワックスは、主として燃料流路５における燃料フィルタ３とポンプフィルタ４との間の部分で析出したワックスである。なぜなら、上述のように近年のディーゼル車では燃料フィルタ３をエンジンルーム外に配置しており、燃料フィルタ３とポンプフィルタ４との間の部分は外気にさらされ燃料タンク１内の燃料より温度が低く、よって、該部分の析出ワックスの結晶サイズも大きくなる傾向にあるからである。ただし、該部分で析出するワックスは量的には少なく、そこで、本実施形態においてはエンジン始動時に加熱溶解することで、ポンプフィルタ４の閉塞を防止している。
【００２２】
ポンプフィルタ４は有底の略円筒状をなし、その周壁が目開きの小さいメッシュとされている。尚、目開きは一般的には１５０μｍ程度である。燃料は、燃料流路５を経てポンプフィルタ４の内部に流入し、そして周壁の内側から外側に向けて流れるようになっている。従って、析出ワックスはポンプフィルタ４の内側に捕捉される。本実施形態においては、ポンプフィルタ４の内部に捕捉されたワックスを加熱溶解するためのポンプフィルタ用ヒータ１０が、ポンプフィルタ４の内側に組み込まれている。
【００２３】
ポンプフィルタ用ヒータ１０の制御は種々の方法が考えられる。その一例としては、熱電対や白金抵抗体などの温度センサ１１により、燃料流路５におけるポンプフィルタ４の直前の箇所の燃料の温度を測定し、燃料温度が所定の閾値を超えた（例えば０℃を下回る）場合に制御部１２がヒータ１０に電力を供給するようにする。尚、ヒータ１０と温度センサ１１とを一体としてもよい。また、他の例としては、ポンプフィルタ４が閉塞してポンプ２に燃料が十分に流入しないとポンプ２内に負圧が生じるが、この負圧をポンプ２内に配設された圧力センサ１３で検出し、該負圧が所定の閾値を超えた（例えば−３０〜−５０ｋＰａを下回る）場合に制御部１２がヒータ１０に電力を供給するようにする。ヒータ１０に供給する電力としては、現行の自動車用電源電圧１２Ｖで１０〜５０Ｗ程度が適当であるが、ヒータ１０の発熱量が大きければエンジンの始動性向上により寄与し得る。
【００２４】
ポンプフィルタ用ヒータ１０への電力の供給は、エンジンＥの始動後５〜１０分程度が適当である。その後は、燃料フィルタ３を通過して析出ワックスを殆んど含んでいない燃料が流入し、ポンプフィルタ４の閉塞の虞はない。
【００２５】
本実施形態の燃料供給装置によれば、低温環境下において燃料フィルタ３とポンプフィルタ４との間にある燃料に析出したワックスがポンプフィルタ４に捕捉された場合に、ポンプフィルタ用ヒータ１０により該ワックスを溶解し、ポンプフィルタ４が閉塞することを防止して必要な燃料流量を確保することができる。
【００２６】
（第２実施形態）
図２は本発明に係る燃料供給装置の第２実施形態の概略構成を示す模式図、図３は図２に示す燃料供給装置の変形例の概略構成を示す模式図である。尚、上述した第１実施形態の燃料供給装置と共通する部分には同一符号を付して説明を省略あるいは簡略化する。
【００２７】
図２に示すように、本実施形態の燃料供給装置は、ディーゼルエンジンＥに燃料を供給する燃料供給装置であって、燃料を貯留する燃料タンク１と、燃料タンク１から流入する燃料を加圧してディーゼルエンジンＥに供給するポンプ２と、燃料タンク１からポンプ２への燃料流路５に配設された燃料フィルタ３と、燃料流路５のポンプ２への流入口に設けられたポンプフィルタ４と、を備えている。そして、本実施形態の燃料供給装置では、ポンプフィルタ４が閉塞してポンプ２に燃料が十分に流入せずにポンプ２内に負圧が生じた際に、ポンプフィルタ４を迂回して燃料をポンプ２に流入せしめる迂回路１４が設けられている。尚、図中、太い実線の矢印は燃料の流れを示し、細い実線の矢印は迂回路１４への燃料流路の切換えをなす制御系の信号経路を示す。
【００２８】
迂回路１４は、燃料流路５におけるポンプフィルタ４の上流側に配設された電磁弁１５を介して燃料流路５から分岐し、ポンプ２に直接接続している。迂回路１４への燃料流路の切換えは、例えば次ぎのように行われる。ポンプフィルタ４の閉塞時に生じるポンプ２内の圧力低下（完全閉塞時には−９０ｋＰａ程度となる。）を圧力センサ１３で検出し、該圧力が所定の値（例えば−３０〜５０ｋＰａ程度）となったところで制御部１６が電磁弁１５を迂回路１４に向けて開くように駆動する。
【００２９】
本実施形態の燃料供給装置によれば、低温環境下において燃料フィルタ３とポンプフィルタ４との間にある燃料に析出したワックスがポンプフィルタ４に捕捉され、それによりポンプフィルタ４が閉塞した場合に、ポンプ２内に生じた負圧を感知して迂回路１４を経て燃料をポンプ２に流入させ必要な燃料流量を確保することができる。
【００３０】
尚、図３に示すように、電磁弁１５に替えてバネやバイメタルを用いて機械的に動作する弁１７を用いてもよい。図３に示す燃料供給装置は、迂回路１４が燃料流路５におけるポンプフィルタ４の上流側から直接分岐し、弁１７を介してポンプ２に接続している。弁１７にバネを用いた場合は、ポンプ２内における圧力と迂回路１４における圧力との圧力差によってバネが変形して弁が開閉し、ポンプ２内に負圧が生じた時に開くように構成する。また、弁１７にバイメタルを用いた場合は、燃料の温度変化に伴いバイメタルが変形して弁が開閉し、低温の時に開くように構成する。
【００３１】
尚、迂回路１４を設けた場合にポンプ２内への異物の侵入も考えられなくはないが、迂回路１４の使用はディーゼルエンジンの始動後、エンジンの熱でポンプフィルタ内捕捉ワックスが溶解するまでの限られた時間であり、また、ポンプフィルタ４の上流側に燃料フィルタ（目開き５〜２０μｍ程度）が配設されているので、特に問題とはならない。
【００３２】
以上述べたように、本発明によれば、ディーゼルエンジンの低温始動性を良好とすることができる。そして、将来的に燃料噴射系の高圧化が進みポンプフィルタの目開きが更に細かくなった場合にも対応することができ、ポンプフィルタ閉塞時に起こるポンプ内の過度の負圧を防ぎポンプを損傷から守ることができる。さらに、燃料流量を確保できることから、燃料噴射量等の燃料制御が正確に行われ最適な燃焼状態を維持でき、排ガス中の有害成分の抑制等にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る燃料供給装置の第１実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る燃料供給装置の第２実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図３】図２に示す燃料供給装置の変形例の概略構成を示す模式図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）はディーゼル車の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    燃料タンク
２    ポンプ
３    燃料フィルタ
４    ポンプフィルタ
５    燃料流路
１０  ポンプフィルタ用ヒータ
１４  迂回路
Ｅ    ディーゼルエンジン
【図１】
0004817852.tif 000002
【図２】
0004817852.tif 000003
【図３】
0004817852.tif 000004
【図４】
0004817852.tif 000005