(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクから圧送されたジメチルエーテルを高圧燃料ポンプにて所定の圧力に高めて燃料噴射装置が接続されたコモンレールに送るジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構において、上記高圧燃料ポンプと上記燃料噴射装置との間に余剰のジメチルエーテルを上記燃料タンクに戻す燃料戻し流路を接続し、上記高圧燃料ポンプと上記燃料噴射装置との間にその内部のジメチルエーテルの温度を検出する温度センサを設け、上記燃料戻し流路に上記燃料噴射装置内の圧力を制御する制御弁を設け、この制御弁に開閉を制御するコントロールユニットを接続し、
該コントロールユニットは、エンジンを停止させる際に、上記温度センサにより検出された温度より上記燃料噴射装置内のジメチルエーテルが気化する圧力を求め、その圧力に所定の圧力値を加えた目標圧力値を算出すると共に、上記制御弁を開閉させて上記燃料噴射装置内の圧力を算出された目標圧力値にまで低下させるものであることを特徴とするジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構。
【請求項２】
上記温度センサが、上記高圧燃料ポンプと上記燃料噴射装置との間に配置された上記コモンレールに設けられた請求項１記載のジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構。
【請求項３】
上記制御弁が、上記燃料戻し流路に設けられた圧力調整弁をバイパスして配置されたバイパス流路に設けられた請求項１又は２いずれかに記載のジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構。
【請求項４】
燃料タンクから圧送されたジメチルエーテルを高圧燃料ポンプにて所定の圧力に高めて燃料噴射装置が接続されたコモンレールに送るジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構において、上記高圧燃料ポンプと上記燃料噴射装置との間に余剰のジメチルエーテルを上記燃料タンクに戻す燃料戻し流路を接続し、上記燃料戻し流路に上記燃料噴射装置内の圧力を制御する制御弁を設け、この制御弁に開閉を制御するコントロールユニットを接続し、
該コントロールユニットは、エンジンを停止させる際に、上記エンジンの温度やその周囲の温度等の環境条件より上記燃料噴射装置内のジメチルエーテルが気化する圧力を求め、その圧力に所定の圧力値を加えた目標圧力値を算出すると共に、上記制御弁を開閉させて上記燃料噴射装置内の圧力を算出された目標圧力値にまで低下させるものであることを特徴とするジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンクから圧送されたジメチルエーテルを高圧燃料ポンプにて所定の圧力に高めて燃料噴射装置が接続されたコモンレールに送るジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構に係り、特に、エンジン停止後の燃料噴射装置から燃焼室への燃料のリークを防止できるジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構は、図５に示すように、燃料タンク５１内に、ジメチルエーテル燃料供給用の電動の圧送ポンプ５２が設けられており、燃料パイプ５３を介して、高圧燃料ポンプ５４にジメチルエーテルを送るようになっている。この高圧燃料ポンプ５４は、燃料噴射装置５５が複数接続されたコモンレール５６に接続されており、ここでジメチルエーテルをエンジン内に噴射するのに適した所定の圧力に高めてコモンレール５６に送るようになっている。
【０００３】
コモンレール５６には、余剰の燃料を燃料タンク５１内に戻す燃料戻し流路５７が接続されている。この燃料戻し流路５７には、高圧燃料ポンプ５４のポンプ隙間部よりリークした燃料を燃料タンク５１内に戻す燃料戻し流路５８が接続されている。燃料戻し流路５７には圧力調整弁５９が設けられており、コモンレール５６内の圧力を燃料噴射に必要な圧力に調整するようになっている。
【０００４】
圧力調整弁５９は、機械式であったり、電気式であったり、或いは両方を併用したものが使用されている。機械式の圧力調整弁５９の場合、コモンレール５６内の圧力がエンジンに求められる燃料噴射圧力となる所定の圧力になるように調整されている。電気式の圧力調整弁５９の場合は、コントロールユニットからの信号により、コモンレール５６内の圧力がエンジンの最適となる圧力になるように調整されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジン停止の際には、エンジンキーからのエンジン停止信号よりコントロールユニットにてエンジン停止を判断し、燃料噴射装置５５等の停止を行う。
【０００６】
しかしながら、上記従来のジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構では、エンジン停止時に、コモンレール５６内に燃料噴射圧力が残っている場合、燃料噴射装置５５の噴射ノズル近辺の残留燃料がエンジンの余熱で加熱されて、燃焼室内にリークしてしまうことがあった。これは、ジメチルエーテルが加熱されて膨張して燃料噴射装置５５内の圧力が上昇するのと、ジメチルエーテルが軽油と比較して粘性が低いため、燃料噴射装置５５のノズルシート部からリークするためである。このように、残留燃料が燃焼室内にリークすると、エンジン再始動時に、異常燃焼を起こしたり、エンジンを破損してしまう場合があるといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題を解決すべく案出されたものであり、その目的は、エンジン停止後の燃料噴射装置から燃焼室への燃料のリークを防止できるジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決すべく、本発明は、燃料タンクから圧送されたジメチルエーテルを高圧燃料ポンプにて所定の圧力に高めて燃料噴射装置が接続されたコモンレールに送るジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構において、上記高圧燃料ポンプと上記燃料噴射装置との間に余剰のジメチルエーテルを上記燃料タンクに戻す燃料戻し流路を接続し、上記高圧燃料ポンプと上記燃料噴射装置との間にその内部のジメチルエーテルの温度を検出する温度センサを設け、上記燃料戻し流路に上記燃料噴射装置内の圧力を制御する制御弁を設け、この制御弁に開閉を制御するコントロールユニットを接続し、該コントロールユニットは、エンジンを停止させる際に、上記温度センサにより検出された温度より上記燃料噴射装置内のジメチルエーテルが気化する圧力を求め、その圧力に所定の圧力値を加えた目標圧力値を算出すると共に、上記制御弁を開閉させて上記燃料噴射装置内の圧力を算出された目標圧力値にまで低下させるものである。
【０００９】
上記構成によれば、エンジンを停止させる際に、高圧燃料ポンプと燃料噴射装置との間のジメチルエーテルの温度から、コントロールユニットによって燃料噴射装置内のジメチルエーテルに気泡が発生しない目標圧力値を算出すると共に、制御弁を開閉させて燃料噴射装置内の圧力を調節することによって、燃料噴射装置の噴射ノズル近辺の残留燃料がエンジンの余熱で加熱されてその圧力が上昇しても、燃料噴射装置内の圧力をジメチルエーテルに気泡が発生しない程度まで下げることができ、エンジン停止後にジメチルエーテルが燃焼室内にリークするのを防止できる。
【００１０】
そして、上記温度センサが、上記高圧燃料ポンプと上記燃料噴射装置との間に配置された上記コモンレールに設けられたものが好ましい。
【００１１】
また、上記制御弁が、上記燃料戻し流路に設けられた圧力調整弁をバイパスして配置されたバイパス流路に設けられたものが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明は、燃料タンクから圧送されたジメチルエーテルを高圧燃料ポンプにて所定の圧力に高めて燃料噴射装置が接続されたコモンレールに送るジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構において、上記高圧燃料ポンプと上記燃料噴射装置との間に余剰のジメチルエーテルを上記燃料タンクに戻す燃料戻し流路を接続し、上記燃料戻し流路に上記燃料噴射装置内の圧力を制御する制御弁を設け、この制御弁に開閉を制御するコントロールユニットを接続し、該コントロールユニットは、エンジンを停止させる際に、上記エンジンの温度やその周囲の温度等の環境条件より上記燃料噴射装置内のジメチルエーテルが気化する圧力を求め、その圧力に所定の圧力値を加えた目標圧力値を算出すると共に、上記制御弁を開閉させて上記燃料噴射装置内の圧力を算出された目標圧力値にまで低下させるものでもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００１４】
図１は本発明に係るジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構の好適な実施の形態を示した構成図、図２は本発明に係るジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構の作動を示したフローチャート、図３はジメチルエーテルの蒸気圧線図、図４は燃料噴射装置を示した断面図である。
【００１５】
まず、係るジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構の構成を説明する。
【００１６】
図１に示すように、燃料制御機構１は、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）燃料を溜める燃料タンク２と、エンジンの燃焼室（図示せず）に設けられた複数の燃料噴射装置３とを備えている。燃料タンク２と燃料噴射装置３間には、ジメチルエーテルを供給するための燃料供給流路４が接続されている。燃料タンク２内には、ジメチルエーテルの圧力を飽和蒸気圧以上に高めて燃料噴射装置３側に送るための圧送ポンプ５が設けられている。
【００１７】
燃料供給流路４には、燃料タンク２から圧送されたジメチルエーテルをエンジン内で噴射するのに適した所定の圧力に高める高圧燃料ポンプ６が設けられている。燃料供給流路４の下流側には、コモンレール７が設けられており、このコモンレール７を介して、燃料噴射装置３にジメチルエーテルを供給するようになっている。
【００１８】
コモンレール７には、余剰の燃料を燃料タンク２に戻す燃料戻し流路８が接続されている。この燃料戻し流路８の途中には、高圧燃料ポンプ６のポンプ隙間部からリークした燃料を燃料タンク２に戻す燃料戻し流路９が接続されている。燃料戻し流路８には、高圧燃料ポンプ６で昇圧されたジメチルエーテルを所定の圧力に保持する機械式の圧力調整弁１１が設けられている。
【００１９】
なお、図中、１２は燃料クーラ、１４は燃料遮断弁をそれぞれ示す。
【００２０】
本実施の形態では、燃料噴射装置３は、ノズルの針弁１８を電磁コイル２２によって直接引き上げるタイプとなっている。図４に示すように、燃料噴射装置３は、噴射孔１７を開閉する針弁１８と、この針弁１８を噴射孔１７の閉方向（下側）に付勢するスプリング１９と、針弁１８と一体化された可動子２１を噴射孔１７の開方向（上側）に移動させる電磁コイル２２とを有している。
【００２１】
詳しくは、燃料噴射装置３の下部には、その下端に噴射孔１７を有するチップホルダ２７が設けられている。このチップホルダ２７は円筒状に形成されており、その内部に、針弁１８を収容するようになっている。針弁１８の上部には、可動子２１と針弁１８とを一体的に接続するためのロッド２８が設けられている。チップホルダ２７には、針弁１８の上部で、内周面が拡径して形成された油溜まり３１が設けられている。チップホルダ２７の上部には、チップホルダ２７を押さえる押さえ部材３０が設けられており、その押さえ部材３０には燃料流路が形成されている。チップホルダ２７には、燃料流路２９から油溜まり３１に繋がる燃料流路３２が形成されている。
【００２２】
針弁１８は断面角形に形成されており、油溜まり３１内の燃料はチップホルダ２７の内周面と針弁１８との隙間を流れて、噴射孔１７側へと供給される。噴射孔１７の上部には、噴射孔１７の開閉を行うべく、針弁１８の下端面と密着するシート部３３が設けられている。針弁１８の下降時には、針弁１８がシート部３３と密着して、噴射孔１７を塞いで閉じるようになっている。
【００２３】
ロッド２８の上部に接続された可動子２１は、下部が縮径しており、その周囲に空洞部３４が形成されている。可動子２１は、その上方に設けられた燃料受入パイプ３５から延出された固定鉄心部３６に接続されている。固定鉄心部３６は筒状部材からなり、その内部に燃料が流れる燃料流路３７が形成されている。
【００２４】
燃料供給流路３７と可動子２１の間には、上述のスプリング１９が設けられている。このスプリング１９は、噴射孔１７の閉鎖時に、針弁１８を噴射孔１７のシート部３３に押圧する役目を有している。
【００２５】
可動子２１の縮径部分には、燃料流路３７の燃料を、空洞部３４に流すための燃料流路３８が形成されている。空洞部３４は、その下部の空洞部２９に繋がっており、燃料を油溜まり３１に供給するようになっている。
【００２６】
可動子２１の上部には、電磁コイル２２と、その電磁力を発生させるコア３９が設けられている。コア３９は、筒状に形成され、燃料流路３７を囲繞して配置されており、その外周部に、電磁コイル２２が配置されている。
【００２７】
上述したチップホルダ２７、押さえ部材３０，空洞部３４、可動子２１及び電磁コイル２２の外周部は、燃料噴射装置の外殻を構成するボス部４１で覆われている。
【００２８】
燃料受入パイプ３５には、コモンレール７から延びる燃料パイプを接続するための接続ノズル４３が取り付けられている。
【００２９】
ところで、本実施の形態は、高圧燃料ポンプ６と燃料噴射装置３との間にその内部のジメチルエーテルの温度を検出する温度センサ２３を設け、燃料戻し流路８に燃料噴射装置３内の圧力を制御する制御弁２４を設け、この制御弁２４に温度センサ２３により検出された温度より燃料噴射装置３内のジメチルエーテルに気泡が発生しない圧力を算出すると共に制御弁２４を開けて燃料噴射装置３内の圧力を算出された圧力にまで低下させるコントロールユニット２５を接続したことを特徴とする。
【００３０】
温度センサ２３は、高圧燃料ポンプ６と燃料噴射装置３との間に配置されたコモンレール７に設けられている。これは、燃料噴射装置３が、ノズルの針弁１８を電磁コイル２２によって直接引き上げるタイプとなっているので、燃料噴射装置３のシート部３３とコモンレール７内が繋がっており、各部の温度を実験等にて相関をとることによって、シート部３３の燃料の温度を算出することが可能であるためである。
【００３１】
これによって、熱的条件が厳しい燃料噴射装置３のシート部３３の近傍に温度センサを設ける場合よりも、取付の構造が簡単であると共に、温度センサの信頼性及び耐久性を高めることができる。
【００３２】
コモンレール７には、その内部の燃料圧を検出する圧力センサ２６が設けられている。一方、燃料タンク２には、その内部の燃料圧を検出する圧力センサ４４が設けられている。この圧力センサ２６，４４及び温度センサ２３は共に、コントロールユニット２５に電気的に接続されている。
【００３３】
燃料戻し流路８には、その流路８内に設けられた圧力調整弁１１をバイパスして配置されたバイパス流路４５が設けられており、制御弁２４は、そのバイパス流路４５に設けられている。
【００３４】
制御弁２４は、電子制御ＰＣＶ又は電磁弁により構成されている。制御弁２４は、コントロールユニット２５によって、開閉が制御され、その開閉によってコモンレール７内の燃料圧をコントロールするようになっている。
【００３５】
次に、上記構成によるジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構１の作動と共にその作用を説明する。
【００３６】
図２に示すように、エンジンキーを停止位置に回すと、コントロールユニット２５がエンジン停止信号を受信する（ｓｔｅｐ１）。そして、温度センサ２３によってコモンレール７内のジメチルエーテルの温度を検出して、コントロールユニット２５で、上記温度より燃料噴射装置３のシート部３３内部のジメチルエーテルの温度を算出すると共に、図３に示したジメチルエーテルの蒸気圧線図を参照して、上記シート部３３内部の温度におけるジメチルエーテルの気化する圧力を算出する。そして、その圧力に所定の安全率（圧力値）を加えて、目標圧力値（図３中、破線にて示す）を設定する。
【００３７】
この目標圧力値は、圧力センサ４４にて検出される燃料タンク２内の圧力よりも低くならないように設定されるようになっており、燃料タンク２からの燃料の逆流を防止するようになっている。
【００３８】
次に、制御弁２４を開き（ｓｔｅｐ２）、圧力センサ２６によってコモンレール７内の圧力を検出する。そして、コモンレール７内の圧力が上記目標圧力値まで低下したところ（ｓｔｅｐ３）で、制御弁２４を閉じる（ｓｔｅｐ４）。このように、制御弁２４を開いて、コモンレール７内、すなわち燃料噴射装置３内の燃料の圧力を制御するので、その圧力を即座に低下させることができ、噴射孔１７からの燃料のリークを防止できる。
【００３９】
そして、最後に燃料遮断弁１４を閉じて（ｓｔｅｐ５）、エンジン停止動作が終了する。
【００４０】
以上のように、高圧燃料ポンプ６と燃料噴射装置３との間のコモンレール７内のジメチルエーテルの温度から、コントロールユニット２５によって燃料噴射装置３内のジメチルエーテルに気泡が発生しない圧力を算出すると共に、制御弁２４を開閉させて燃料噴射装置３内の圧力を調節することによって、燃料噴射装置３の噴射ノズル近辺（シート部３３）内部の残留燃料がエンジンの余熱で加熱されてその圧力が上昇しても、燃料噴射装置３内の圧力をジメチルエーテルに気泡が発生しない程度まで下げることができ、エンジン停止後にジメチルエーテルが燃焼室内にリークするのを防止できる。これによって、エンジン再始動時の異常燃焼やエンジンの破損を未然に防ぐことができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態においては、コモンレール７内の温度を検出して、その温度より目標圧力値を設定するようになっているが、これに限られるものではない。
【００４２】
例えば、温度センサに代えて、エンジンの温度やその周囲の温度、或いは外気温、燃料温度等の環境条件と燃料噴射装置３内のジメチルエーテル温度との相関を、実験等により予めとっておき、コントロールユニット２５にて、その相関とジメチルエーテルの蒸気圧線図とを参照して、燃料噴射装置３内のジメチルエーテルに気泡が発生しない所定の圧力を算出し、その圧力に燃料噴射装置３内の燃料圧を制御するものであっても、上記と同様の作用を得ることができる。
【００４３】
また、温度センサ２３を使用せずに、燃料タンク２内（圧力調整弁１１から燃料タンク２間の燃料戻し流路８であってもよい）の圧力よりも一定圧力高い所定圧力まで、コモンレール７内の圧力を低下させるようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、エンジンを停止させる際に、高圧燃料ポンプと燃料噴射装置との間のジメチルエーテルの温度、或いはエンジンの温度やその周囲の温度等の環境条件から、コントロールユニットによって燃料噴射装置内のジメチルエーテルに気泡が発生しない目標圧力値を算出すると共に、制御弁を開閉させて燃料噴射装置内の圧力を調節することによって、燃料噴射装置の噴射ノズル近辺の残留燃料がエンジンの余熱で加熱されてその圧力が上昇しても、燃料噴射装置内の圧力をジメチルエーテルに気泡が発生しない程度まで下げることができ、エンジン停止後にジメチルエーテルが燃焼室内にリークするのを防止できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構の好適な実施の形態を示した構成図である。
【図２】本発明に係るジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構の作動を示したフローチャートである。
【図３】ジメチルエーテルの蒸気圧線図である。
【図４】燃料噴射装置を示した断面図である。
【図５】従来のジメチルエーテルエンジンの燃料制御機構を示した構成図である。
【符号の説明】
１  燃料制御機構
２  燃料タンク
３  燃料噴射装置
６  高圧燃料ポンプ
７  コモンレール
８  燃料戻し流路
１１  圧力調整弁
２３  温度センサ
２４  制御弁
２５  コントロールユニット
４５  バイパス流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003965936.tif 000005
【図５】
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