(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの燃料が貯蔵される燃料タンクと、
前記燃料タンクからディーゼルエンジンへ燃料を高圧化して供給する噴射ポンプと、
前記燃料の潤滑性を向上させる潤滑性向上剤を貯蔵する潤滑性向上剤タンクと、
機器の状態に応じて、前記潤滑向上剤タンクから潤滑性向上剤を前記燃料に添加する添加手段とを備え、
前記添加手段は、前記潤滑性向上剤タンクと接続されて燃料への潤滑性向上剤の添加を制御する開閉弁と、機器の状態に応じて前記開閉弁の開閉を制御する制御手段と、前記制御手段により前記開閉弁が開放されたとき、前記潤滑性向上剤タンク内の前記潤滑性向上剤の残量に関わらず、前記開閉弁を通過して燃料に添加される潤滑性向上剤の添加量を定量に制御する圧力補償弁とを備えることを特徴とするディーゼルエンジンの燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１のディーゼルエンジンの燃料供給装置において、
前記制御手段は、ディーゼルエンジンが運転中であることを検出すると、潤滑性向上剤が燃料に添加されるように前記開閉弁を開位置へ切換えること特徴とするディーゼルエンジンの燃料供給装置。
【請求項３】
請求項２のディーゼルエンジンの燃料供給装置において、
前記開閉弁を介して潤滑性向上剤を燃料に添加する混合室を燃料通路に設けたこと特徴とするディーゼルエンジンの燃料供給装置。
【請求項４】
請求項２のディーゼルエンジンの燃料供給装置において、
前記開閉弁を前記燃料タンクと接続し、潤滑性向上剤を前記燃料タンク内の燃料に添加すること特徴とするディーゼルエンジンの燃料供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかのディーゼルエンジンの燃料供給装置において、
潤滑性向上剤タンク内の潤滑性向上剤の量に応じた信号を出力するセンサと、
潤滑性向上剤の量が所定量以下であることを示す信号がセンサから出力されると警報する警報手段とを備えること特徴とするディーゼルエンジンの燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、潤滑性の低い燃料を使用しても噴射ポンプの摩耗を抑制するようにしたディーゼルエンジンの燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの燃料供給装置は、ガバナと燃料噴射ポンプとを備えている。ガバナは、メカガバナと電子ガバナの２種類がある。燃料噴射ポンプは、列型噴射ポンプ、分配型噴射ポンプ、コモンレール型噴射ポンプがある。これらガバナと噴射ポンプをそれぞれ組み合わせて、次のような形式の燃料供給装置が知られている。
【０００３】
▲１▼メカガバナと列型噴射ポンプ
▲２▼メカガバナと分配型噴射ポンプ
▲３▼電子ガバナと列型噴射ポンプ
▲４▼電子ガバナと分配型噴射ポンプ
▲５▼電子ガバナとコモンレール型噴射ポンプ
【０００４】
近年、ディーゼルエンジンの燃料として環境に優しい低硫黄軽油が使用され始めている。この低硫黄軽油は従来の軽油に比べて潤滑性が低いため、日本国内では潤滑剤があらかじめ添加されている。近年、ディーゼルエンジンに供給される燃料の高圧化が進んでいる。これにともなって、潤滑剤が添加されていない低硫黄軽油を使用すると、噴射ポンプの可動部が焼き付きを起こすおそれがある。とくに、より高い燃料圧が要求される分配型噴射ポンプやコモンレール式噴射ポンプでは、このような問題が顕在化する。軽油の他に灯油などを使用した場合についても同様な問題が発生する。
【０００５】
本発明の目的は、潤滑性の低い軽油や灯油が使用されても噴射ポンプの耐久性を損なわないようにしたディーゼルエンジンの燃料供給装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明によるディーゼルエンジンの燃料供給装置は、ディーゼルエンジンの燃料が貯蔵される燃料タンクと、前記燃料タンクからディーゼルエンジンへ燃料を高圧化して供給する噴射ポンプと、前記燃料の潤滑性を向上させる潤滑性向上剤を貯蔵する潤滑性向上剤タンクと、機器の状態に応じて前記潤滑性向上剤タンクから潤滑性向上剤を前記燃料に添加する添加手段とを備え、前記添加手段は、前記潤滑性向上剤タンクと接続されて燃料への潤滑性向上剤の添加を制御する開閉弁と、機器の状態に応じて前記開閉弁の開閉を制御する制御手段と、前記制御手段により前記開閉弁が開放されたとき、前記潤滑性向上剤タンク内の前記潤滑性向上剤の残量に関わらず、前記開閉弁を通過して燃料に添加される潤滑性向上剤の添加量を定量に制御する圧力補償弁とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１のディーゼルエンジンの燃料供給装置において、前記制御手段は、ディーゼルエンジンが運転中であることを検出すると、潤滑性向上剤が燃料に添加されるように前記開閉弁を制御すること特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項２のディーゼルエンジンの燃料供給装置において、前記開閉弁を介して潤滑性向上剤を燃料に添加する混合室を燃料通路に設けたこと特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項２のディーゼルエンジンの燃料供給装置において、前記開閉弁を前記燃料タンクと接続し、潤滑性向上剤を前記燃料タンク内の燃料に添加すること特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかのディーゼルエンジンの燃料供給装置において、潤滑性向上剤タンク内の潤滑性向上剤の量に応じた信号を出力するセンサと、潤滑性向上剤の量が所定量以下であることを示す信号がセンサから出力されると警報する警報手段とを備えること特徴とする。
【０００７】
【実施の形態】
−第１の実施の形態−
図１〜図４により本発明によるディーゼルエンジンの燃料供給装置の第１の実施の形態について説明する。図１において、ディーゼルエンジン７０には燃料供給装置１００から燃料が供給される。燃料供給装置１００は燃料タンク１を備えている。燃料タンク１には燃料、例えば、低硫黄軽油が貯蔵される。タンク１内の燃料は、フィードポンプ２により燃料噴射ポンプ４へ供給される。タンク１から流出する燃料は管路２１からウオータセパレータ２２へ流れる。ウオータセパレータ２２で水分が分離された燃料は、管路２３を通ってフィードポンプ２とプライミングポンプ３へ、さらに管路２４からフューエルフィルタ２５に流れ込む。フィルタ２５でゴミが除去された燃料は管路２６により燃料噴射ポンプ４に流入する。噴射ポンプ４は、供給された燃料を高圧圧縮して、管路２７（１気筒分だけ図示）によりディーゼルエンジンの各気筒に設置されているノズル７２へ導く。高圧圧縮された燃料がノズル７２から各気筒に噴射される。ノズル７２から噴射しきれなかった燃料はリーケージパイプ２８から燃料タンク１へ戻る。一方、噴射ポンプ４の余剰燃料は管路２９から燃料タンク１へ戻る。
【０００８】
第１の実施の形態の燃料供給装置１００では、潤滑性向上剤添加装置５０から管路５２を介して潤滑性向上剤を燃料タンク１内の燃料に添加する。潤滑性向上剤添加装置５０は、図２に示すように、潤滑性向上剤を貯蔵する潤滑性向上剤タンク５１と、タンク５１の底面に接続された管路５２に配設された電磁開閉弁５３と、コントローラ５４とを備える。コントローラ５４は、ＣＰＵ、その周辺回路、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成される。コントローラ５４には、ディーゼルエンジンの作動状態を検出する各種センサ、例えば、オイルプレッシャスイッチ５５からの信号が入力される。ディーゼルエンジン７０が運転を始めると、エンジン潤滑油が所定圧力でエンジンの各部に供給され、オイルプレッシャスイッチ５５がオンする。コントローラ５４は、オイルプレッシャスイッチ５５からの信号によりディーゼルエンジンが運転中であると判定し、電磁開閉弁５３を開位置イへ切換える。
【０００９】
電磁開閉弁５３は、開位置イと閉位置ロの２位置に切り替わる。電磁開閉弁５３が開位置イに切換えられると、潤滑性向上剤タンク５１と燃料タンク１を接続する管路５２に絞り５３ａが介装される。したがって、タンク５１内の潤滑性向上剤がそのヘッド圧により管路５２に流れ込み、燃料タンク５１内の燃料に添加される。潤滑性向上剤は例えば有機系の酸化物であり、例えば５０〜１２０ｐｐｍの濃度で十分である。２００〜３００ｐｐｍ程度の濃度まで悪影響はない。例えば、燃料タンク１が２００〜３００リッターの容量を備えている場合、潤滑性向上剤タンク５１に２０リッターの潤滑性向上剤が貯蔵されていれば、数十ヶ月の間は潤滑性向上剤を補給する必要がない。
【００１０】
図２の潤滑性向上剤供給装置５０では、潤滑性向上剤タンク５１内の潤滑性向上剤の量が減ってくるとそのヘッド圧も低くなり、開閉弁５３の絞り５３ａを通過する潤滑性向上剤の量も変化する。そこで、図３に示すように、電磁開閉弁５３と燃料タンク１との間の管路５２に圧力補償流量調整弁５６を設ける。圧力補償流量調整弁５６は、潤滑性向上剤タンク５１内の潤滑性向上剤の貯蔵量が変化してヘッド圧が変動しても、電磁開閉弁５３が開位置イに切り換わっているときの絞り通過流量が変動しないようにしている。
【００１１】
図４は、ＣＰＵを主体とするコントローラ５４に代えてリレー５７を用いたものである。オイルプレッシャスイッチ５５が閉じると電源５９Ａからリレーコイルに電流が流れ、リレー接点が閉じる。リレー接点が閉じると電磁開閉弁５３のソレノイドに電源５９Ｂから電流が流れ、電磁開閉弁５３はイ位置に切換えられる。
【００１２】
図５は、電磁開閉弁５３に代えて油圧パイロット式開閉弁１５３を用いたものである。例えば、スタータスイッチ７１の操作によりディーゼルエンジン７０が起動すると、操作系油圧ポンプ６１が回転を始める。油圧ポンプ６１は、管路６２を経由してパイロット操作装置６３の減圧弁６３ａ、６３ｂにパイロット油を供給する。管路６２はパイロット式開閉弁１５３のパイロットポートに接続されている。したがって、ディーゼルエンジン７０が起動すると、パイロット式開閉弁１５３が開位置イに切り換わる。
【００１３】
操作系油圧ポンプ６１の吐出圧に代えて、ディーゼルエンジン７０の潤滑オイル圧、エンジン冷却系統のウオータポンプの吐出水圧により開閉弁１５３を切換えてもよい。
【００１４】
操作系油圧ポンプ６１の吐出圧に代えて、ディーゼルエンジン７０が搭載される作業機、例えば油圧ショベルの操作装置６３が操作されるのに連動して潤滑性向上剤を燃料に混入するようにしてもよい。図５において、パイロット操作装置の減圧弁６３ａまたは６３ｂが操作されると、パイロット管路６４に圧力が発生する。この圧力をシャトル弁６５で圧力スイッチ６６に導き、圧力スイッチ６５をオンする。圧力センサ６６の信号を図２のコントローラ５４に入力する。コントローラ５４は圧力スイッチ６６がオンしている信号を受けると、ディーゼルエンジンが運転中であると判定して電磁開閉弁５３を開位置イへ切換える。
【００１５】
ディーゼルエンジンのスタータスイッチがオン位置に操作されていることを検出して電磁開閉弁５３を切換えてもよい。この場合、ディーゼルエンジンは運転中である必要はない。ディーゼルエンジンの運転が終了したことを検出して電磁開閉弁５３を切換えてもよい。例えば、スタータスイッチがオン位置からオフ位置に切り換わったことを検出すればよい。あるいは、クランク軸の回転など、ディーゼルエンジンの回転部分の回転の有無を検出して電磁開閉弁５３を切換えてもよい。オルタネータの端子電圧を検出して電磁開閉弁５３を切換えてもよい。所定電圧以上であればディーゼルエンジンが運転中であり、電磁開閉弁５３を開位置へ切換える。
【００１６】
−第２の実施の形態−
図６は第２の実施の形態によるディーゼルエンジンの燃料供給装置を示す。第２の実施の形態の燃料供給装置１００Ａは、図７に拡大して示すように、燃料通路２１に混合室８１を設け、この混合室８１に潤滑性向上剤添加装置５０から潤滑性向上剤を添加するようにしたものである。潤滑性向上剤添加装置５０は、図２〜図５に示した各種のものが使用できる。ただし、ディーゼルエンジンの運転が終了したことを検出して電磁開閉弁５３を切換える方式は採用できない。
【００１７】
第２の実施の形態の燃料供給装置１００Ａでは、ディーゼルエンジン７０が起動されてフィードポンプ３により燃料が管路２１，２３，２４，２６から噴射ポンプ４に流れ込む。したがって、燃料通路２１に設けられた混合室８１内の燃圧は負圧である。ディーゼルエンジン７０の起動に同期して開閉弁５３を開くと、混合室８１内の燃料に潤滑性向上剤添加装置５０から潤滑性向上剤が添加される。管路２１などでは燃料が所定の流速で流れているから、添加された潤滑性向上剤が噴射ポンプ４に達するまでに十分に拡散される。
【００１８】
図８に示すように、混合室８１は種々の箇所８２〜８７に設置することができる。セパレータ２２とフィードポンプ３との間、フューエルフィルタ２５と噴射ポンプ４との間、噴射ポンプ４からの戻り管路内、ノズル７２とリンケージバルブ２８Ａとの間、リンケージバルブ２８Ａと燃料タンク１との間など、いずれの箇所でもよい。セパレータ２２内を混合室としてもよい。この場合、セパレータ２２に潤滑性向上剤添加装置５０を接続する。
【００１９】
このような混合室を設け、この混合室に潤滑性向上剤を添加することにより、ディーゼルエンジンの燃焼に必要な量だけ添加することができる。例えば、第１の実施の形態で説明した燃料タンクに直接潤滑性向上剤を添加するよりも少ない量で済む。
【００２０】
図９は潤滑性向上剤タンク５１内の潤滑性向上剤の量が所定量以下になったことを報知するようにしたものである。潤滑性向上剤タンク５１内にセンサ９１を設け、潤滑性向上剤の量が所定量以下のとき、センサ９１から所定量以下になったこと示す信号を出力する。この信号により警報ブザ−９２を鳴動させる。音声で報知してもよい。あるいは、表示モニタに文字表示してもよい。作業者は、このような警報に基づいて、潤滑性向上剤タンク５１へ潤滑性向上剤を補給する。
【００２１】
図１０および図１１は燃料タンク１内の燃料に応じて電磁開閉弁５３を駆動する実施の形態である。図１０において、フロート式燃料センサ１１０は燃料タンク１内の燃料水位に応じてフロートが回動し、燃料の量に応じた信号を出力する。この検出信号はコントローラ５４に入力される。コントローラ５４は、燃料センサ１１０で検出された燃料の量が燃料補給により増加したことを判定し、燃料タンク１に潤滑性向上剤を添加する。潤滑性向上剤の添加量は燃料増量に比例して増量する。
【００２２】
図１１は、燃料増量に応じて潤滑性向上剤を添加するためのプログラムを示すフローチャートである。プログラムはコントローラ５４で実行される。ステップＳ１において、コントローラ５４は燃料センサ１１０からの信号に基づいて燃料が補給されたか否かを判定する。燃料センサ１１０からの信号に基づいて、燃料増量を監視し、増量開始後に増量が停止したときに燃料補給が行われたと判定することができる。燃料補給が判定されるとステップＳ２に進む。ステップＳ２では、燃料センサ１１０からの信号により補給された燃料の量を算出する。ステップＳ３において、補給された燃料の量に応じた弁開時間をテーブルから算出する。ステップＳ４において、算出された時間だけ電磁開閉弁５３を開く。
【００２３】
図１０および図１１で説明した実施の形態によれば、潤滑性向上剤タンク５１から燃料タンク１へ、燃料補給に見合った量の潤滑性向上剤が添加される。したがって、過不足なく潤滑性向上剤を燃料に添加することができる。また、ディーゼルエンジンの運転状態に限らず、燃料の消費に関連する情報を潤滑性向上剤の添加の指標とすることもできる。
【００２４】
以上説明したディーゼルエンジンの燃料供給装置は各種の建設機械に使用される。例えば、上述した油圧ショベル、油圧式クローラクレーン、油圧式基礎機械、鉱山用大型ダンプトラック、ホイルローダ、土壌改良機、破砕装置などである。燃料供給装置は上記実施の形態に限定されない。ディーゼルエンジンの運転状態、建設機械の運転状態、あるいは建設機械を構成する各種機器の状態を検出して潤滑性向上剤を燃料に添加するものであれば、どのようなものでもあってもよい。例えば、開閉弁に代えて、流量制御弁を用いてもよい。あるいは、潤滑性向上剤を燃料に添加することが制御できるものであれば、その他の弁手段でもよい。さらには、潤滑性向上剤をポンプにより燃料に添加したり、シリンダにより潤滑性向上剤を燃料に添加する方式でもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、機器の状態に応じて潤滑性向上剤が燃料に添加されるから、低硫黄軽油や灯油など、潤滑性が低い燃料が使用される場合でも、噴射ポンプの可動部品が摩耗するおそれが低減される。また、機器の状態に応じて燃料への添加が自動的に行われるから、オペレータが潤滑性向上剤を添加することを忘れるおそれもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディーゼルエンジンの燃料供給装置の第１の実施の形態を示す図
【図２】図１の潤滑性向上剤添加装置の詳細を示す図
【図３】潤滑性向上剤添加装置の他の例を示す図
【図４】コントローラをリレーで構成した場合の回路図
【図５】電磁開閉弁をパイロット油圧開閉弁で置換した場合の構成図
【図６】本発明によるディーゼルエンジンの燃料供給装置の第２の実施の形態を示す図
【図７】混合室の拡大図
【図８】混合室の設置場所を説明する図
【図９】潤滑性向上剤タンク内の潤滑性向上剤の量に応じて警報するようにした実施の形態を説明する図
【図１０】燃料タンク内の燃料増量に応じて潤滑性向上剤を添加するようにした実施の形態を説明する図
【図１１】図１０の実施の形態におけるプログラムを説明するフローチャート
【符号の説明】
１：燃料タンク              ３：フィードポンプ
４：燃料噴射ポンプ        ５０：潤滑性向上剤添加装置
５１：潤滑性向上剤タンク    ５３：電磁開閉弁
５４：コントローラ          ５５：オイルプレッシャスイッチ
７０：ディーゼルエンジン    １００，１００Ａ：燃料供給装置
１１０：燃料センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004334785.tif 000009
【図９】
0004334785.tif 000010
【図１０】
0004334785.tif 000011
【図１１】
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