(57)【要約】【課題】低温時におけるエンジンの始動不良等の不具合を抑制できるエンジンを提供すること。【解決手段】エンジンが、燃料タンクと、燃料を昇圧して、昇圧された燃料を噴射装置に供給する燃料ポンプと、燃料タンクと燃料ポンプとを接続する燃料吸入経路と、燃料ポンプに供給された燃料の一部を、燃料ポンプから燃料タンクに戻す燃料戻し経路と、燃料戻し経路と燃料吸入経路とを接続するバイパス経路と、燃料戻し経路とバイパス経路との接続位置に配置され、燃料ポンプ側から流れてきた燃料の温度に応じて、バイパス経路へ流れる燃料の流量を調整するバイパス流量調整装置と、を備え、バイパス流量調整装置は、燃料ポンプ側から流れてきた燃料の温度が低い場合に、燃料の温度が高い場合に比して、バイパス経路へ流れる燃料の流量が多くなるように流量調整を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクと、
燃料を昇圧して、昇圧された燃料を噴射装置に供給する燃料ポンプと、
前記燃料タンクと前記燃料ポンプとを接続する燃料吸入経路と、
前記燃料ポンプに供給された燃料の一部を、前記燃料ポンプから前記燃料タンクに戻す燃料戻し経路と、
前記燃料戻し経路と前記燃料吸入経路とを接続するバイパス経路と、
前記燃料戻し経路と前記バイパス経路との接続位置に配置され、前記燃料ポンプ側から流れてきた燃料の温度に応じて、前記バイパス経路へ流れる燃料の流量を調整するバイパス流量調整装置と、を備え、
前記バイパス流量調整装置は、前記燃料ポンプ側から流れてきた燃料の温度が低い場合に、燃料の温度が高い場合に比して、前記バイパス経路へ流れる燃料の流量が多くなるように流量調整を行う、エンジン。
【請求項２】
前記バイパス流量調整装置は、燃料からの熱伝達量に応じて伸縮する熱伸縮部と、前記熱伸縮部の伸縮により開閉動作する弁体と、を備える、請求項１に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンとしては、例えば特許文献１に記載されているものがある。このエンジンは、燃料タンク内の燃料を、燃料フィードポンプ（低圧燃料ポンプ）を用いることによって、燃料パイプを介して燃料圧力制御手段（高圧燃料ポンプ）に送っている。また、このエンジンは、燃料圧力制御手段で昇圧された燃料を、燃料噴射手段によって燃料室内に噴射する一方、燃料圧力制御手段を通過した余剰の燃料を、リターンパイプを介して燃料タンクに戻している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３２６６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、エンジンにおいて、次の課題が生じる場合があることを見出した。具体的には、低温時においてエンジンの運転中、燃料ポンプの温度も低くなり、燃料ポンプ内に入り込んだ水分が凝縮して水滴となって燃料ポンプの内部に付着することを見出した。このような水分としては、例えば、燃料ポンプ内に入り込んだブローバイガス中の水分がある。燃料ポンプの内部に付着した水滴は、エンジンの停止時の低温下で、燃料調量のラック上で氷結し、エンジンの始動不良等の不具合が生じる可能性があるという新たな課題を見出した。また、エンジン運転中であっても、周囲が低温環境にある場合には、同様に水滴が氷結する可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、低温時におけるエンジンの始動不良等の不具合を抑制できるエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のエンジンは以下のように構成する。
【０００７】
本発明の一の態様にかかるエンジンは、燃料タンクと、燃料を昇圧して、昇圧された燃料を噴射装置に供給する燃料ポンプと、前記燃料タンクと前記燃料ポンプとを接続する燃料吸入経路と、前記燃料ポンプに供給された燃料の一部を、前記燃料ポンプから前記燃料タンクに戻す燃料戻し経路と、前記燃料戻し経路と前記燃料吸入経路とを接続するバイパス経路と、前記燃料戻し経路と前記バイパス経路との接続位置に配置され、前記燃料ポンプ側から流れてきた燃料の温度に応じて、前記バイパス経路へ流れる燃料の流量を調整するバイパス流量調整装置と、を備え、前記バイパス流量調整装置は、前記燃料ポンプ側から流れてきた燃料の温度が低い場合に、燃料の温度が高い場合に比して、前記バイパス経路へ流れる燃料の流量が多くなるように流量調整を行う、ものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のエンジンによれば、低温時におけるエンジンの始動不良等の不具合を抑制できるエンジンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一の実施の形態にかかるエンジンにおける燃料の流れを示す模式図
【図２】本発明の一の実施の形態のエンジンにおけるバイパス流量調整装置の構造を示す図
【図３】本発明の一の実施の形態のエンジンの実施例であって、燃料ポンプのラックの温度変化を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１態様にかかるエンジンは、燃料タンクと、燃料を昇圧して、昇圧された燃料を噴射装置に供給する燃料ポンプと、前記燃料タンクと前記燃料ポンプとを接続する燃料吸入経路と、前記燃料ポンプに供給された燃料の一部を、前記燃料ポンプから前記燃料タンクに戻す燃料戻し経路と、前記燃料戻し経路と前記燃料吸入経路とを接続するバイパス経路と、前記燃料戻し経路と前記バイパス経路との接続位置に配置され、前記燃料ポンプ側から流れてきた燃料の温度に応じて、前記バイパス経路へ流れる燃料の流量を調整するバイパス流量調整装置と、を備え、前記バイパス流量調整装置は、前記燃料ポンプ側から流れてきた燃料の温度が低い場合に、燃料の温度が高い場合に比して、前記バイパス経路へ流れる燃料の流量が多くなるように流量調整を行う、ものである。
【００１１】
このような構成によれば、燃料の温度が低い場合に、バイパス流量調整装置により、燃料ポンプを通過した燃料の少なくとも一部を、バイパス経路に流れるように調整することができる。これにより、燃料の少なくとも一部が燃料タンクを介することなく、燃料ポンプの上流側に供給され、燃料の温度低下を抑制して、あるいは燃料の温度を上昇させて燃料ポンプを暖めることができる。よって、燃料ポンプ中のブローバイガスに含まれる水分が水滴となって燃料ポンプに氷結（例えば、燃料調量ラック上などに氷結）することを抑制でき、エンジンの始動不良等の不具合が生じることを抑制できる。
【００１２】
本発明の第２態様にかかるエンジンは、第１態様のエンジンにおいて、前記バイパス流量調整装置は、燃料からの熱伝達量に応じて伸縮する熱伸縮部と、前記熱伸縮部の伸縮により開閉動作する弁体と、を備える、ものである。
【００１３】
このような構成によれば、バイパス流量装置を通過する燃料からの伝熱量に応じて熱伸縮部が伸縮して、弁体を開閉動作させて、バイパス経路へ流れる燃料の量を、燃料の温度に応じて調整することができる。よって、燃料の温度に基づいて流量調整を行う構成を、シンプルな構成にて実現できる。
【００１４】
（実施の形態）
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
本発明の一の実施の形態にかかるエンジン５０における燃料の流れを示す模式図を図１に示す。なお、図１では、エンジン５０の燃料の流れにおける主要な部分を概略的に示す図であり、全ての燃料の流れを示すものではない。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態のエンジン５０は、燃料タンク１と、燃料フィルタ２と、燃料ポンプ３と、バイパス流量調整装置４と、燃料吸入経路５と、燃料戻し経路６と、バイパス経路７とを備える。
【００１７】
燃料吸入経路５は、燃料タンク１と燃料ポンプ３とを接続する経路であって、燃料タンク１から燃料ポンプ３への燃料の供給経路となっている。また、燃料吸入経路５上には燃料フィルタ２が設けられており、燃料ポンプ３へ異物が流れ込むことが防止されている。
【００１８】
燃料戻し経路６は、燃料ポンプ３と燃料タンク１とを接続する経路であって、燃料ポンプ３から燃料タンク１への燃料の戻し経路となっている。
【００１９】
バイパス経路７は、燃料戻し経路６と燃料吸入経路５とを接続する経路であって、バイパス経路７を燃料が流れることにより、燃料タンク１を介することなく、燃料ポンプ３の下流側から上流側へと燃料を流すことができる。なお、本実施の形態では、燃料吸入経路５における燃料フィルタ２と燃料ポンプ３との間の経路部分であるポンプ側経路部分８に、バイパス経路７が接続されている。
【００２０】
バイパス流量調整装置４は、燃料戻し経路６とバイパス経路７との接続位置に配置されており、燃料ポンプ３側から流れてきた燃料の温度に応じて、バイパス経路７へ流れる燃料の流量を調整する機能を有する。すなわち、バイパス流量調整装置４は、燃料ポンプ３側から流れてきた燃料の温度が低い場合に、燃料の温度が高い場合に比して、バイパス経路７へ流れる燃料の流量が多くなるように、燃料の流量調整を行う。
【００２１】
燃料ポンプ３は、燃料吸入経路５を通じて吸入した燃料を昇圧して、昇圧された燃料をエンジン５０が備える噴射装置５１に供給する。噴射装置５１は、１または複数のイジェクタおよびコモンレールにより構成されていてもよい。イジェクタでは、燃焼室への燃料の噴射が行われる。一方、燃料ポンプ３に吸入された燃料の一部は、燃料戻し経路６を通じて燃料タンク１へ戻される。この際に、バイパス流量調整装置４により、燃料の温度に応じて、燃料タンク１へ戻される燃料と、バイパス経路７に流れる燃料との流量が調整される。なお、燃料タンク１には、噴射装置５１からの燃料の戻り経路が接続されていてもよい。
【００２２】
このような構成を有する本実施の形態のバイパス流量調整装置４の構造を、図２の模式図（概略的な構成を示す図）を用いて説明する。
【００２３】
図２に示すように、バイパス流量調整装置４は、ケース１０と、フレーム１１と、スピンドル１２と、感温部１３と、熱伸縮部１４と、ゴム部材１５と、コイルばね１６と、弁体１７と、を有する。
【００２４】
ケース１０は、フレーム１１、スピンドル１２、感温部１３、熱伸縮部１４、ゴム部材１５、コイルばね１６、および弁体１７をその内部空間２０に収容する。また、ケース１０には、ケース１０の外部と内部空間２０とを連通する第１開口２１、第２開口２２、および第３開口２３が形成されている。燃料ポンプ３からの燃料戻り経路６が第１開口２１に接続され、バイパス経路７が第２開口２２に接続され、燃料タンク１へと向かう燃料戻り経路６が第３開口２３に接続されている。
【００２５】
フレーム１１は、ケース１０の内壁に固定された外周縁３０と、外周縁３０より内側に向かって延在し、中央部分においてスピンドル１２の一端を支持する支持部３１と、を有する。フレーム１１において、外周縁３０の内側領域（すなわち、支持部３１が設けられている領域）には、複数の開口部分が設けられており、燃料が通過可能とされている。一方、フレーム１１の外周縁３０全体がケース１０の内壁に固定されており、この部分においては燃料の通過が制限されている。
【００２６】
感温部１３は密閉された容器であり、その内部にはゴム部材１５と熱伸縮部１４とが収容されているとともに、スピンドル１２の他端が挿入配置されている。感温部１３は、スピンドル１２に対して、スピンドル１２の軸方向に摺動可能となっている。また、感温部１３は、その外表面において燃料を接触し、燃料の温度による熱を熱伸縮部１４に伝熱する機能を有している。そのため、感温部１３は、熱伝導性の良好な材料により形成されることが好ましく、例えば、金属材料にて形成されてもよい。
【００２７】
感温部１３の内部において、ゴム部材１５はスピンドル１２の挿入部分全体を囲む（覆う）ように配置されている。また、感温部１３の内部において、熱伸縮部１４は、ゴム部材１５の外周を覆うようにゴム部材１５の外側に配置されている。ゴム部材１５としては、例えば合成ゴムが用いられ、熱伸縮部１４としては、温度によりその容積が大きく変化する（すなわち、伸縮する）材料が用いられ、例えばワックスが用いられる。ワックスは、例えば、相対的に低温域では固体状態にあり、相対的に高温域になると溶けて液体となって膨張するような特性を有する。熱伸縮部１４が伝熱により膨張すると、その内側に配置されているゴム部材１５が圧縮されて、スピンドル１２を押し出す。スピンドル１２はフレーム１１に固定されているため、感温部１３がスピンドル１２に沿って摺動して、フレーム１１から離れる方向（すなわち、図２の右向側方向）に向かって移動することになる。
【００２８】
弁体１７は感温部１３の外周に固定されており、フレーム１１の外周縁３０に接触した状態にて、第１開口２１から第３開口２３への燃料の通過を制限する。弁体１７が第１開口２１側に向かって移動し、フレーム１１の外周縁３０から離間することにより、第１開口２１から第３開口２３への燃料の通過を可能とする。また、弁体１７は、フレーム１１の外周縁３０に接触する方向（すなわち、第３開口２３側に向かう方向）に、コイルばね１６により付勢されている。また、図２に示すように、ケース１０の第２開口２２は、弁体１７による燃料の通過制限位置よりも第１開口２１側に設けられている。そのため、弁体１７の開閉に関わらず、第１開口２１から第２開口２２への燃料の通過が可能となっている。
【００２９】
このような構成を有するバイパス流量調整装置４の動作について説明する。
【００３０】
バイパス流量調整装置４において、燃料ポンプ３より燃料戻り経路６を通じて、第１開口２１からケース１０の内部空間２０に燃料が導入される。燃料の温度に応じた熱が感温部１３を介して熱伸縮部１４に伝達される。
【００３１】
燃料の温度が所定温度よりも低い場合には、熱伸縮部１４の膨張量も小さく、感温部１３がスピンドル１２に沿ってフレーム１１から離れる方向に移動しようとする力が、コイルばね１６の付勢力よりも小さい。そのため、弁体１７は、フレーム１１の外周縁３０に接触した状態（すなわち、弁体１７が閉じた状態）となる。
【００３２】
このような状態では、ケース１０の内部空間２０において、第１開口２１と第３開口２３との連通が弁体１７により遮断され、第１開口２１と第２開口２２とが連通された状態となる。そのため、燃料の温度が所定温度よりも低い場合には、燃料ポンプ３から燃料戻り経路６を通じてバイパス流量調整装置４内に導入された燃料は、バイパス経路７へと流れる。
【００３３】
これにより、燃料が燃料タンク１を介することなく、燃料ポンプ３の上流側（ポンプ側経路部分８）に供給され、燃料ポンプ３に吸入される。よって、バイパス経路７を用いた循環経路にて燃料が循環されるため、燃料の温度の低下を抑制し、燃料の温度の低下抑制が燃料ポンプ３の温度上昇を促進し、結露の発生を抑制できる。その結果、水分が水滴となって燃料ポンプ３に氷結（例えば、燃料調量ラック上などに氷結）することを抑制でき、エンジン５０の始動不良等の不具合が生じることを抑制できる。
【００３４】
燃料の温度が所定温度よりも高くなると、熱伸縮部１４の膨張量が大きくなり、感温部１３がスピンドル１２に沿ってフレーム１１から離れる方向に移動しようとする力が、コイルばね１６の付勢力よりも大きくなる。そのため、感温部１３がフレーム１１から離れる方向に移動し、感温部１３に固定されている弁体１７は、フレーム１１の外周縁３０から離間した状態（すなわち、弁体１７が開いた状態）となる。
【００３５】
このような状態では、ケース１０の内部空間２０において、第１開口２１と、第２開口２２および第３開口２３とが連通された状態となる。そのため、燃料の温度が所定温度よりも高い場合には、燃料ポンプ３から燃料戻り経路６を通じてバイパス流量調整装置４内に導入された燃料の一部は、燃料戻り経路６を通じて燃料タンク１へと流れるとともに、残りの燃料はバイパス経路７へと流れる。
【００３６】
これにより、燃料の少なくとも一部は燃料タンク１へと流れる。よって、燃料がバイパス経路７を含む循環経路のみを循環するのではなく、燃料の少なくとも一部が燃料タンク１を含む循環経路においても循環するため、過剰な燃料の温度上昇を抑制することができる。なお、燃料の温度により熱伸縮部１４の熱膨張量が変化するため、感温部１３の移動量も温度に応じて変化する。そのため、燃料の温度に応じて、弁体１７の開度も変化し（すなわち、温度が高い程、開度が大きい）、燃料の温度が高くなる程、燃料タンク１へと流れる燃料の割合が高くなる。
【００３７】
本実施の形態のエンジン５０によれば、バイパス流量調整装置４が、燃料ポンプ３から流れてきた燃料の温度が低い場合に、燃料の温度が高い場合に比して、バイパス経路７へ流れる燃料の流量が多くなるように流量調整を行っている。そのため、燃料の温度が低い場合であっても、燃料の温度低下を抑制しながら、バイパス経路７の循環により温度上昇を促すことができる。よって、水分が水滴となって燃料ポンプ３に氷結（例えば、燃料調量ラック上などに氷結）することを抑制でき、エンジン５０の始動不良等の不具合が生じることを抑制できる。
【００３８】
（実施例）
ここで、本発明の一の実施の形態のエンジンの実施例において、燃料ポンプ３の燃料調量ラックの温度変化を測定した。また、本実施例との比較のため、バイパス流量調整装置を備えていないエンジンを比較例として、燃料ポンプの燃料調量ラックの温度変化を測定した。温度変化の測定結果を図３のグラフに示す。図３のグラフでは、燃料ポンプの燃料調量ラックの温度Ｔ（℃）を縦軸に示し、エンジンの運転開始からの時間ｔ（ｓｅｃ）を横軸に示している。
【００３９】
図３に示すように、実施例のエンジン５０では、比較例のエンジンと比べて、燃料ポンプの燃料調量ラックの温度がより速く上昇している。したがって、実施例のエンジンでは、バイパス経路への燃料の循環を行うことで、燃料の温度低下を抑制するだけではなく、燃料の温度をより早く上昇させて、水滴の燃料調量のラック上で氷結を抑制できることが分かる。
【００４０】
上述の実施の形態の説明では、バイパス流量調整装置４が、燃料からの熱伝達量に応じて伸縮する熱伸縮部１４と、前記熱伸縮部の伸縮により開閉動作する弁体１７と、を備えた構成が採用されている。このような構成では、バイパス流量装置４を通過する燃料からの伝熱量に応じて熱伸縮部１４が伸縮して、弁体１７を開閉動作させて、バイパス経路７へ流れる燃料の量を、燃料の温度に応じて調整することができる。よって、燃料の温度に基づいて流量調整を行う構成を、シンプルな構成にて実現できる。
【００４１】
本実施の形態のバイパス流量調整装置４は、このような構成に限られず、その他の構成を採用してもよい。例えば、周知の三方自動弁または二方自動弁と、燃料の温度を検出する温度検出器とにより、バイパス流量調整装置を構成し、温度検出器により検出された燃料の温度が低い場合に、自動弁を制御して、燃料の少なくとも一部がバイパス経路に流れるようにしてもよい。
【００４２】
また、上述の実施の形態の説明では、燃料の温度が低い場合には、燃料ポンプ３からバイパス流量調整装置４に導入された全ての燃料が、バイパス経路７に流れるようにしていたが、導入された燃料の一部のみをバイパス経路７に流れるようにしてもよい。また、燃料の温度が高い場合には、バイパス流量調整装置４に導入された燃料の全てが燃料タンク１へと流れ、バイパス経路７には流れないようにしてもよい。この場合、バイパス流量調整装置４において、第１開口２１と第２開口２２との連通を遮断可能とする構成（弁など）を設けてもよい。
【００４３】
また、燃料吸入経路５において、燃料フィルタ２の下流側にバイパス経路７が接続される場合を例としたが、燃料フィルタ２の上流側にバイパス経路７が接続される場合であってもよい。
【００４４】
また、燃料の温度とは、何処かに存在する燃料の温度を特定（推定）できる温度であれば如何なる温度であってもよい。そして、例えば、燃料タンクの何処かの部分の温度、燃料ポンプの何処かの部分の温度、バイパス流量調整装置の何処かの部分の温度等であってもよい。このような燃料の温度に基づいて、その温度が低い場合に、燃料ポンプを通過した燃料のより多くを、燃料タンクを介することなく、バイパス経路を介して燃料ポンプの上流側に戻すようにしてもよい。
【００４５】
また、この発明では、エンジンは、如何なるエンジンであってもよい。例えば、本発明のエンジンは、何気筒でもよく、横型でもよく、縦型でもよく、水冷でもよく、空冷でもよく、コモンレールを有しても有さなくてもよい。本発明は、エンジンとして、特にディーゼルエンジンに適用することができる。
【００４６】
なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  燃料タンク
２  燃料フィルタ
３  燃料ポンプ
４  バイパス流量調整装置
５  燃料吸入経路
６  燃料戻し経路
７  バイパス経路
８  燃料吸入経路におけるポンプ側経路部分
１４  熱伸縮部
１７  弁体
【図１】
2017066979.tif 000003
【図２】
2017066979.tif 000004
【図３】
2017066979.tif 000005