(57)【要約】【課題】液化ガスを燃料とするディーゼルエンジンにおける燃焼室内への燃料リークの発生を感知するディーゼルエンジンの燃料リーク感知システム及び感知方法を提供する。【解決手段】ディーゼルエンジン２の始動時から一定の期間、吸気行程を除いて排気管１０の排気弁９を開放し、燃焼室７に連通する吸気管１２及び排気管１０にそれぞれ設置した酸素センサー１６ａ、１６ｂの計測値の差が所定値以上であるときに、燃焼室７内への燃料リークの発生を感知する。【選択図】図１
2013019320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを燃料とするディーゼルエンジンの噴射ノズルから燃焼室内への燃料リークを感知する燃料リーク感知システムであって、
前記燃焼室に連通する吸気管及び排気管にそれぞれ設置された酸素センサーと、前記酸素センサーの計測値を処理する検出手段と、前記排気管の排気弁を操作する開弁手段とを備え、
前記開弁手段は前記ディーゼルエンジンの始動時から一定の期間、吸気行程を除いて排気弁を開放するとともに、前記検出手段は前記酸素センサーの計測値の差が所定値以上であるときに前記燃焼室内への燃料リークの発生を感知することを特徴とするディーゼルエンジンの燃料リーク感知システム。
【請求項２】
前記一定の期間が、前記ディーゼルエンジンの運転の２〜３サイクルである請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料リーク感知システム。
【請求項３】
前記開弁手段が、デコンプ装置、可変タイミングバルブ機構及び圧縮開放ブレーキのいずれかである請求項１又は２に記載のディーゼルエンジンの燃料リーク感知システム。
【請求項４】
前記検出手段が通知手段を有する請求項１〜３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの燃料リーク感知システム。
【請求項５】
液化ガスを燃料とするディーゼルエンジンの噴射ノズルから燃焼室内への燃料リークを感知する燃料リーク感知方法であって、
前記ディーゼルエンジンの始動時から一定の期間、前記燃焼室の排気弁を吸気行程を除いて開放し、前記燃焼室への吸気中の酸素濃度と、該燃焼室からの排気中の酸素濃度とをそれぞれ計測し、前記吸気中の酸素濃度と前記排気中の酸素濃度との差が所定値以上であるときに燃料リークの発生を感知したと判断することを特徴とするディーゼルエンジンの燃料リーク感知方法。
【請求項６】
前記一定の期間が、前記ディーゼルエンジンの運転の２〜３サイクルである請求項５に記載のディーゼルエンジンの燃料リーク感知方法。
【請求項７】
前記燃料リークを感知したときに外部へ通知する請求項５又は６に記載のディーゼルエンジンの燃料リーク感知方法。
【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の燃料リーク感知システム及び感知方法に関し、更に詳しくは、液化ガスを燃料とするディーゼルエンジンにおける燃焼室内への燃料リークの発生を感知するディーゼルエンジンの燃料リーク感知システム及び感知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排ガスによる大気汚染の対策として、従来からの燃料である軽油の代わりに、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）などの液化ガスを使用することが検討されている（例えば、特許文献１を参照）。この液化ガスは、軽油よりも粘度が低いため、燃焼室内に燃料を噴射する噴射ノズルのニードル先端のシール状況によっては、燃焼室内に燃料がリークするおそれがある。このような燃料リークがエンジンの停止時に長時間続くと、エンジンの再始動時に初爆で異常燃焼を起こして、最悪の場合にはエンジンが故障するおそれがある。このことは、高圧で燃料を噴射するコモンレール式の噴射装置を用いた場合に一層顕著になる。
【０００３】
そこで、上記のような問題を解決するために、液化ガスを燃料とするディーゼルエンジンについて、燃焼室内への燃料リークを感知できるシステム及び方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３９６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、液化ガスを燃料とするディーゼルエンジンにおける燃焼室内への燃料リークの発生を感知するディーゼルエンジンの燃料リーク感知システム及び感知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成する本発明のディーゼルエンジンの燃料リーク感知システムは、液化ガスを燃料とするディーゼルエンジンの噴射ノズルから燃焼室内への燃料リークを感知する燃料リーク感知システムであって、前記燃焼室に連通する吸気管及び排気管にそれぞれ設置された酸素センサーと、前記酸素センサーの計測値を処理する検出手段と、前記排気管の排気弁を操作する開弁手段とを備え、前記開弁手段は前記ディーゼルエンジンの始動時から一定の期間、吸気行程を除いて排気弁を開放するとともに、前記検出手段は前記酸素センサーの計測値の差が所定値以上であるときに前記燃焼室内への燃料リークの発生を感知することを特徴とするものである。
【０００７】
上記のディーゼルエンジンの燃料リーク感知システムにおける一定の期間は、リークした全燃料を確実に計測でき、かつディーゼルエンジンが搭載された車両の機能を妨げることがないように、ディーゼルエンジンの運転の２〜３サイクルとすることが望ましい。
【０００８】
また開弁手段としては、デコンプ装置、可変タイミングバルブ機構及び圧縮開放ブレーキのいずれかを用いるようにする。
【０００９】
更に、検出手段は警告表示や警報吹鳴などの通知手段を有することが望ましい。
【００１０】
上記の目的を達成する本発明のディーゼルエンジンの燃料リーク感知方法は、液化ガスを燃料とするディーゼルエンジンの噴射ノズルから燃焼室内への燃料リークを感知する燃料リーク感知方法であって、前記ディーゼルエンジンの始動時から一定の期間、前記燃焼室の排気弁を吸気行程を除いて開放し、前記燃焼室への吸気中の酸素濃度と、該燃焼室からの排気中の酸素濃度とをそれぞれ計測し、前記吸気中の酸素濃度と前記排気中の酸素濃度との差が所定値以上であるときに燃料リークの発生を感知したと判断することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のディーゼルエンジンの燃料リーク感知システム及び感知方法によれば、ディーゼルエンジンの始動時から一定の期間、吸気行程を除いて排気弁を開放するとともに、吸気管と排気管にそれぞれ設置した酸素センサーの計測値の差が所定値以上であるときに燃焼室内への燃料リークの発生を感知するようにしたので、ディーゼルエンジンの停止中に噴射ノズルから燃焼室内にリークした燃料の量を計測して、燃料リークの発生を感知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態からなるディーゼルエンジンの燃料リーク感知システムの構成図である。
【図２】図１に示すＸ部の拡大図（反時計回りに９０度回転）である。
【図３】本発明の実施の形態からなるディーゼルエンジンの燃料リーク感知方法における吸気行程でのＸ部の状態を示す拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態からなるディーゼルエンジンの燃料リーク感知方法における圧縮行程でのＸ部の状態を示す拡大図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態からなるディーゼルエンジンの燃料リーク感知システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１、２は、本発明の第１の実施形態からなるディーゼルエンジンの燃料リーク感知システムを示す。
【００１５】
このディーゼルエンジンの燃料リーク感知システム（以下、「燃料リーク感知システム」という。）は、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）などの液化ガス１を燃料とするディーゼルエンジン２に装備される。
【００１６】
ディーゼルエンジン２において、液化ガス１は高圧ポンプ３によりコモンレール４内で蓄圧され、噴射ノズル５の先端のニードル６を通じて適切なタイミングで燃焼室７内の圧縮空気中に噴射されて燃焼・膨張することでピストン８を押し下げる。燃焼後のガスは、排気弁９の開放時に燃焼室７に連通する排気管１０へ送られ、タービン１１を回転駆動しつつ大気中へ放出される。その一方で、吸気された空気はタービン１１により圧縮され、燃焼室７に連通する吸気管１２に介設されたインタークーラ１３で冷却された後に、吸気弁１４の開放時に燃焼室７内へ導入される。
【００１７】
排気管１０の排気弁９は、開弁手段１５により強制的に開閉されるようになっている。この開弁手段１５としては、デコンプ装置、可変タイミングバルブ機構及び圧縮開放ブレーキのいずれかを用いることが望ましい。
【００１８】
そして、吸気管１２と排気管１０には、管内を流れる気体中に含まれる酸素濃度を計測する酸素センサー１６ａ、１６ｂがそれぞれ設けられている。これらの酸素センサー１６ａ、１６ｂは、それぞれ信号線１７ａ、１７ｂを通じて検出手段１８に接続されている。なお、図１に示す実施形態では、複数の燃焼室７に分岐する直前の吸気管１２、及びそれらの燃焼室７から収束した直後の排気管１０に酸素センサー１６ａ、１６ｂを１個ずつ設置しているが、分岐後の吸気管１２ｘ及び収束前の排気管１０ｘのそれぞれに設置するようにしてもよい。また検出手段１８は、記憶部を備えたＣＰＵ（中央演算処理装置）から構成することができるが、既存のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）に機能を代行させるようにしてもよい。
【００１９】
このような燃料リーク感知システムを用いた燃料リーク感知方法を以下に説明する。
【００２０】
ディーゼルエンジン２の始動時から一定の期間、開弁手段１５を用いて吸気行程を除く行程で排気弁９を開放する。つまり、吸気管１２の吸気弁１４を開放して燃焼室７内に空気を導入する吸気行程では、図３に示すように排気弁９を閉止する。一方、その後の圧縮行程、膨張行程及び排気行程では、図４に示すように排気弁９を開放するのである。なお、図４は圧縮行程の状態を例示している。また、開弁手段１５の動作については、検出手段１８やＥＣＵにより制御する。
【００２１】
上記のように排気弁９を開放・閉止することで、ディーゼルエンジン２の停止中に噴射ノズル５から燃焼室７内へ燃料がリークしていた場合には、そのリークした燃料がピストン８の動作によりそのまま排気管１０へ排出されることになる。
【００２２】
そして、酸素センサー１６ａ、１６ｂの計測値を検出手段１８で処理し、吸気管１２の酸素センサー１６ａの計測値から排気管１０の酸素センサー１６ｂの計測値を差し引いた値（酸素濃度差）が、あらかじめ定めた所定値以上となった場合に、噴射ノズル５から燃焼室７内への燃料リークが発生したものと判断する。
【００２３】
なお、具体的な酸素濃度差としては、一定の期間内の平均値や最大値を用いるようにする。また、燃焼室７毎の吸気管１２ｘ及び排気管１０ｘに取り付けるなど、酸素センサー１６ａ、１６ｂが吸気側及び排気側でそれぞれ複数個になる場合には、それぞれの酸素センサー１６ａ、１６ｂ群での計測値の平均値や最大値を算出してから酸素濃度差を求めるようにする。
【００２４】
このように、ディーゼルエンジン２の始動時から一定の期間、吸気行程を除いて排気弁９を開放するとともに、吸気管１２と排気管１０の酸素センサー１６ａ、１６ｂの計測値の差が所定値以上であるときに燃焼室７内への燃料リークの発生を感知するようにしたので、ディーゼルエンジン２の停止中に噴射ノズル５から燃焼室７内にリークした燃料の量を計測して、燃料リークの発生を感知することができる。また、その燃料リークの感知を受けて、エンジン停止などの適切な処置をとることで、ディーゼルエンジン２の停止時における長時間の燃料リークに起因するエンジン再始動時の初爆の異常燃焼を防止して、ディーゼルエンジン２が損傷を受けないようにすることができる。
【００２５】
吸気行程を除いて排気弁９を開放する一定の期間については、リークした全燃料を確実に計測でき、かつディーゼルエンジン２が搭載された車両の機能を妨げることがないように、ディーゼルエンジン２の運転の２〜３サイクルとすることが望ましい。
【００２６】
図５は、本発明の第２の実施形態からなる燃料リーク感知システムの構成を示す。
【００２７】
この燃料リーク感知システムは、図１の燃料リーク感知システムの構成に、検出手段１８により制御される通知手段１９を設置したものである。この通知手段１９としては、ディーゼルエンジン２が搭載された車両の運転手等に対して警告を表示するディスプレイや警報を吹鳴する警報器などが例示され、検出手段１８が燃料リークを感知したときに自動的に起動される。
【００２８】
このように通知手段１９を設けることで、車両の運転手などが燃料リークの発生を即座に知ることができるので、エンジン停止などの適切な処置をとることが容易になる。
【符号の説明】
【００２９】
１  液化ガス
２  ディーゼルエンジン
３  高圧ポンプ
４  コモンレール
５  噴射ノズル
６  ニードル
７  燃焼室
８  ピストン
９  排気弁
１０  排気管
１１  タービン
１２  吸気管
１３  インタークーラ
１４  吸気弁
１５  開弁手段
１６ａ、１６ｂ  酸素センサー
１７ａ、１７ｂ  信号線
１８  検出手段
１９  通知手段
【図１】
2013019320.tif 000003
【図２】
2013019320.tif 000004
【図３】
2013019320.tif 000005
【図４】
2013019320.tif 000006
【図５】
2013019320.tif 000007