(57)【要約】【課題】エンジン停止時における高圧ポンプカム室の内圧上昇抑制機構を備えた液化ガスエンジンの燃料噴射装置を提供する。【解決手段】本発明による燃料噴射装置は、カム室５ｂに収容したカムによりプランジャを駆動して燃料ガスを昇圧し、インジェクタへ送出する高圧ポンプ５と、プランジャとその周囲の摺動壁との隙間からカム室５ｂへリークする燃料ガスを加圧して再液化する再液化ポンプ９と、カム室５ｂに連通し、該カム室内圧が所定圧以上となったときに開通する弁通路２０と、該開通した弁通路２０を通してカム室５ｂから燃料ガスを回収する回収タンク２１と、該回収タンク内に回収された燃料ガスを再液化ポンプ９へ送り出す送出通路２２と、を含んで構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム室に収容したカムによりプランジャを駆動して燃料ガスを昇圧し、インジェクタへ送出する高圧ポンプと、
前記プランジャとその周囲の摺動壁との隙間から前記カム室へリークする燃料ガスを加圧して再液化する再液化ポンプと、
前記カム室に連通し、該カム室内圧が所定圧以上となったときに開通する弁通路と、
該開通した弁通路を通して前記カム室から燃料ガスを回収する回収タンクと、
該回収タンク内に回収された燃料ガスを前記再液化ポンプへ送り出す送出通路と、
を含んで構成されることを特徴とする液化ガスエンジンの燃料噴射装置。
【請求項２】
前記弁通路に差圧弁が設けられていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記弁通路に電磁弁が設けられ、
前記カム室内圧に応じて該電磁弁の開閉を制御する制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記制御手段は、エンジン停止時に前記電磁弁の制御を実行することを特徴とする請求項３記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
カム室に収容したカムによりプランジャを駆動して燃料ガスを昇圧し、インジェクタへ送出する高圧ポンプと、
前記プランジャとその周囲の摺動壁との隙間から前記カム室へリークする燃料ガスを加圧して再液化する再液化ポンプと、
前記カム室に連通した開閉制御可能な弁通路と、
エンジン停止時に該弁通路を開通させる制御手段と、
該開通した弁通路を通して前記カム室から燃料ガスを回収する回収タンクと、
該回収タンク内に回収された燃料ガスを前記再液化ポンプへ送り出す送出通路と、
を含んで構成されることを特徴とする液化ガスエンジンの燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）等の液化ガスを燃料とした液化ガスエンジンの燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化ガスを燃料として使用するようにした液化ガスエンジンでは、液化ガスを貯蔵した燃料タンクからフィードポンプにて圧送される燃料ガスを、ジャーク式高圧ポンプ（インジェクションポンプ）で昇圧した後にインジェクタから各気筒内へ直接噴射する燃料噴射装置を備えている。この燃料噴射装置の高圧ポンプは、カムによりプランジャを駆動して昇圧を図る仕組みで、そのカム軸潤滑のために専用のオイルを収容したカム室を有する。
【０００３】
このような高圧ポンプのカム室には、プランジャとその周囲の摺動壁（シリンダ）との隙間より燃料ガスがリークしてくるので、エンジン運転時（燃焼時）には、再液化ポンプ（コンプレッサ）により加圧して再液化し、燃料タンクへ戻すようにしている（特許文献１）。再液化ポンプは、高圧ポンプのカム室に併設されており、該カム室のカムを駆動源として自身のピストンを動作させることにより、カム室にリークした燃料ガスを吸入して昇圧を行う仕組みをもつ。
【０００４】
また、特許文献１にあるように、液化ガスエンジンの燃料噴射装置には、エンジン停止時（無燃焼時）に、ポンプやパイプ内に残留する残留燃料を燃料タンクへ回収するリターン経路が設けられている。たとえば、高圧ポンプのプランジャ部分やその直前のフィードパイプに残留する燃料ガスは、燃料タンク内の気相圧力を利用してリターン経路へ圧送され、燃料タンクに回収される。
【特許文献１】特開２００５−１８０２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、液化ガスエンジンの燃料噴射装置は、エンジン停止時に燃料ガスを回収するリターン経路をもっているが、これによる残留燃料回収中にも、高圧ポンプにおいてプランジャ部分からカム室へリークする燃料ガスが存在する。しかし、このときには再液化ポンプが停止しているので、当該リークした燃料ガスはカム室内に留まり、カム室の内圧を４〜５倍ほどにまで上昇させる。この内圧の上昇によってカム室のシールが影響を受け得るので、できればこのような内圧上昇は抑制した方が良い。
【０００６】
本発明はこのような技術背景に鑑みたもので、エンジン停止時における高圧ポンプカム室の内圧上昇抑制機構を備えた液化ガスエンジンの燃料噴射装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に関係する液化ガスエンジンの燃料噴射装置は、カム室に収容したカムによりプランジャを駆動して燃料ガスを昇圧し、インジェクタへ送出する高圧ポンプと、そのプランジャと該プランジャ周囲の摺動壁との隙間からカム室へリークする燃料ガスを加圧して再液化する再液化ポンプと、を含んで構成される。
【０００８】
そして、このような燃料噴射装置に関し、本発明では、カム室に連通し、該カム室内圧が所定圧以上となったときに開通する弁通路と、該開通した弁通路を通してカム室から燃料ガスを回収する回収タンクと、該回収タンク内に回収された燃料ガスを再液化ポンプへ送り出す送出通路と、を含んで構成することを提案する。あるいは別の態様として、カム室に連通した開閉制御可能な弁通路と、エンジン停止時に該弁通路を開通させる制御手段と、該開通した弁通路を通してカム室から燃料ガスを回収する回収タンクと、該回収タンク内に回収された燃料ガスを再液化ポンプへ送り出す送出通路と、を含んで構成することを提案する。
【発明の効果】
【０００９】
この提案に係る液化ガスエンジンの燃料噴射装置によれば、残留燃料回収等でカム室の内圧が上昇したとしても、その内圧が所定圧に達したときには、あるいは、再液化ポンプが停止しているエンジン停止時には、弁通路が開通してカム室と回収タンクとが連通し、カム室にリークした燃料ガスが回収タンクへ回収される。したがってカム室内圧の上昇が抑制され、シールに影響するまでの内圧上昇は未然に防止される。
【００１０】
また、回収タンクに回収された燃料ガスは、再液化ポンプが動作を開始すれば、送出通路を通して再液化ポンプへ送り出され、再液化されて再利用されるので、無駄になることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に、本発明に係る液化ガスエンジンの燃料噴射装置について実施形態を示している。
【００１２】
燃料タンク１に貯留された液化ガスとしてのジメチルエーテル（ＤＭＥ）は、フィードポンプ２により加圧して送り出され、燃料温度制御ユニット３、調圧制御ユニット４を経て高圧ポンプ５へ供給される。高圧ポンプ５に供給された燃料ガスは、各気筒のインジェクタへタイミングを計って圧送される。
【００１３】
高圧ポンプ５は、プランジャにより燃料ガスを昇圧する気筒ごとのポンプエレメント５ａ（たとえば特許文献１参照）を備えており、各ポンプエレメント５ａから各インジェクタへ燃料ガスが圧送される。ポンプエレメント５ａには、フィードパイプ６を通して燃料ガスが供給され、ここでオーバーフローした燃料ガスは、リターンパイプ７を通してリターン経路から燃料タンク１へ戻される。また、インジェクタにおいてオーバーフローする燃料ガスも、図示せぬリターンパイプを通してリターン経路から燃料タンク１へ戻される。
【００１４】
各ポンプエレメント５ａのプランジャを駆動するカムがカム室５ｂに収容されており、エンジン出力軸により駆動されるカム軸５ｃによって回転する。カム室５ｂには、カム軸潤滑のためのオイルが溜められている。そして、該カム室５ｂに隣接させて、カム調速用のガバナ室５ｄが設けられている。カム室５ｂとガバナ室５ｄとは、カム室５ｂのオイルが漏洩しないように仕切られている。
【００１５】
カム室５ｂには、リークした燃料ガスを排出するための排出口５ｅが天井付近に設けられており、ポンプエレメント５ａのプランジャとその周囲の摺動壁（シリンダ）との隙間からカム室５ｂにリークしてきた燃料ガスは、この排出口５ｅから再液化通路８を通して再液化ポンプ９へ吸入される。排出口５ｅには、燃料ガスとオイルとを分離するための気液分離器としてガス透過膜を設置することができ、燃料ガスはこれを透過して排出される一方、霧化して燃料ガスと一緒に出ようとするオイルは堰き止められて、カム室５ｂ内に溜まることになる。なお、排出口５ｅは、ガバナ室５ｄに設けることもできる。
【００１６】
カム室５ｂへリークする燃料ガスを加圧して再液化する再液化ポンプ９は、カム室５ｂの外側面に設けられている。すなわち、カム室５ｂの外側面にシリンダが突設され、このシリンダ内を、カム室５ｂのカムに従動するピストンが摺動する構造である。再液化通路８はそのシリンダに連通しており、ピストンの動作に伴いリークした燃料ガスが吸入され、そして加圧されて再液化されたる。再液化された燃料ガスは、再液化ポンプ９に連通したリターン通路１０を通してリターン経路から燃料タンク１へ戻される。なお、再液化通路８及びリターン通路１０には、燃料ガスがカム室５ｂの方へ逆流しないように、逆止弁８ａ，１０ａが設けられている。
【００１７】
この燃料噴射装置において、リターンパイプ７を通り燃料タンク１へ至る経路が、エンジン停止時に残留燃料ガスを燃料タンクへ回収するリターン経路の一つとして配設されている。このリターン経路は、調圧制御ユニット４を介して燃料タンク１内の気相圧力を利用し、フィードパイプ６から各ポンプエレメント５ａを通りリターンパイプ７へ至る部分の残留燃料ガスを圧送して、燃料タンク１に回収するための経路である。これによる残留燃料回収中に、高圧ポンプ５においてポンプエレメント５ａからカム室５ｂへリークする燃料ガスが存在する。しかし、このとき、再液化ポンプ５は停止しているので、カム室５ｂから燃料ガスが排出されず、内圧を上昇させることになる。
【００１８】
そこで、本実施形態では、排出口５ｅを介してカム室５ｂに連通し、カム室５ｂの内圧が所定圧、一例として０．２Ｍｐａ以上となったときに開通する弁通路２０と、該開通した弁通路２０を通してカム室５ｂから燃料ガスを回収する回収タンク２１と、該回収タンク２１に回収された燃料ガスを再液化ポンプ９へ送り出す送出通路２２と、を備えている。この例の弁通路２０には、差圧弁２０ａが設けられており、排出口５ｅの側に０．２Ｍｐａ以上の圧力がかかったときに自動的に差圧弁２０ａが開くことで、所定圧以上で開通する弁通路２０が形成されている。また、送出通路２２には逆止弁２２ａが設けられ、再液化ポンプ９から回収タンク２１への逆流を防止している。なお、本例の送出通路２２は、再液化通路８における逆止弁８ａよりも再液化ポンプ９に寄った箇所に連通して、燃料ガスを再液化ポンプ９へ送り出すものとしてある。
【００１９】
このように、弁通路２０、回収タンク２１及び送出通路２２を含めて構成した内圧上昇抑制機構により、ポンプエレメント５ａからカム室５ｂにリークした燃料ガスは、開通した弁通路２０を通して回収タンク２１へ回収される。そして、リークした燃料ガスが回収タンク２１に回収されることでカム室５ｂの内圧が下降すれば、差圧弁２０ａが自動的に閉じて弁通路２０が閉鎖状態となる。したがって、カム室５ｂの内圧上昇は抑制され、シールに影響するまでの内圧上昇は未然に防止される。
【００２０】
回収タンク２１に回収された燃料ガスは、エンジン運転が開始されて再液化ポンプ９が動作を開始すれば、送出通路２２を通して再液化ポンプ９へ送り出され、再液化されてリターン経路を通し燃料タンク１へ戻されるので、再利用されることになる。つまり、無駄にならない。また、本実施形態の差圧弁２０ａによる弁通路２０は、エンジン運転中であってもガス室５ｂの内圧が上昇したときには開通するので、ガス室５ｂのシール特性維持の点では都合がよい。
【００２１】
上記の実施形態は、弁通路を機械式の差圧弁により構成した例であるが、電磁弁を用いて開閉制御可能な弁通路を構成し、制御手段としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）により開閉制御することも可能である。その例を図２に示している。なお、当該ＥＣＵは、エンジンＥＣＵに組み込むこともできるが、ここでは専用のものとして図示してある。
【００２２】
図２の実施形態の弁通路３０は、上記実施形態の差圧弁２０ａに代えて電磁弁３０ａを備えており、当該弁通路３０に回収タンク３１が接続され、そして、回収タンク３１から再液化ポンプ９へ、逆止弁３２ａを備えた送出通路３２が配設されている。回収タンク３１及び送出通路３２は、上記図１の実施形態と同様のものである。また、燃料タンク１や高圧ポンプ５などその他の物も、図１の実施形態と同様である。
【００２３】
弁通路３０は、電磁弁３０ａを備えているので、ＥＣＵ４０により開閉制御される。ＥＣＵ４０は、カム室５ｂに設置された圧力センサ４１の出力を監視しており、当該出力によりカム室５ｂの内圧が所定圧、たとえば上記のように０．２Ｍｐａ以上となることが検知されると、電磁弁３０ａを開く信号を出力する。これにより電磁弁３０ａが開くことで弁通路３０が開通し、ガス室５ｂの内圧を上昇させている燃料ガスが回収タンク３１へ回収され、図１の実施形態同様の作用効果が得られることになる。
【００２４】
リークした燃料ガスが回収されてガス室５ｂの内圧が下降すると、圧力センサ４１によりＥＣＵ４０がこれを検知するので、電磁弁３０ａを閉じる信号が出力され、弁通路３０が閉鎖状態に制御される。回収タンク３１に回収された燃料ガスは、本例においても、再液化ポンプ９の動作開始で再液化され、リターン経路を通し燃料タンク１へ戻される。このように、カム室５ｂの内圧に応じてＥＣＵ４０が弁通路３０の開閉制御を実行する場合、エンジン運転中であってもガス室５ｂの内圧が上昇したときには、弁通路３０を開通制御するようにもできる。
【００２５】
また、これとは別に、ＥＣＵ４０は、エンジン停止を判別して、エンジン停止時に電磁弁３０ａを開き、弁通路３０を開通させるように制御することもできる。この場合、エンジン停止の判断は、エンジンＥＣＵからイグニッションキーのオフや燃料噴射停止の制御信号を受信することで、ＥＣＵ４０において判別することができる。そして、ＥＣＵ４０は、イグニッションキーのオンあるいは燃料噴射開始の制御信号をエンジンＥＣＵから受信したときに、電磁弁３０ａを閉じ、弁通路３０を閉鎖状態に制御する。
【００２６】
さらに、これら制御を組み合わせることも可能で、たとえばＥＣＵ４０は、上記のようにエンジン停止を判別し、エンジン停止と判断されたときにカム室５ｂの内圧を検知し、所定圧以上に上昇するときに電磁弁３０ａを開く制御を実行することができる。
【００２７】
また、ＥＣＵ４０は、いずれの場合も、弁通路３０を開通させた回数を記憶し、該開通回数が所定の回数に達したときに警報を発するようにし、カム室５ｂのシール点検をドライバに促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る燃料噴射装置の第１実施形態を示した概略図。
【図２】本発明に係る燃料噴射装置の第２実施形態を示した概略図。
【符号の説明】
【００２９】
５  高圧ポンプ
５ａ  ポンプエレメント
５ｂ  カム室
６  フィードパイプ
７  リターンパイプ
８  再液化通路
９  再液化ポンプ
１０  リターン通路
２０，３０  弁通路
２０ａ  差圧弁
３０ａ  電磁弁
２１，３１  回収タンク
２２，３２  送出通路
２２ａ，３２ａ  逆止弁
４０  ＥＣＵ（制御手段）
４１  圧力センサ
【図１】
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【図２】
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