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JP3799520B2 - Diesel engine fuel supply device and diesel engine using the fuel supply device - Google Patents
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Diesel engine fuel supply device and diesel engine using the fuel supply device Download PDF

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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌、船舶、発電機などの駆動に用いられる液化低沸点燃料を主燃料とするディーゼル機関の燃料供給装置及びこの燃料供給装置を使用したディーゼル機関に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ディーゼル機関の燃料は、一般に軽油が用いられていたが、近時、軽油に代えてジメチルエーテル(以下、DMEという)を燃料として用いることが検討されている。DMEを燃料としてディーゼル機関に用いる場合、軽油と同様のセタン値をもつばかりでなく、軽油に比べて排ガス中のNOx濃度が低く、全出力領域で排煙がきめて少ないため、クリーンな燃料として期待されている。
【0003】
しかし、DME燃料は沸点が−25℃と低いため常温では気体であり、このような低沸点燃料をディーゼル機関に用いる場合は、燃料供給ポンプの吐出圧力、すなわち、燃料噴射ポンプへの燃料供給圧力は、燃焼容器内の燃料の飽和蒸気圧(例えば、0.5〜1.0MPs程度)以上の圧力(例えば、1.5〜2.5MPa程度)に加圧して供給する必要がある。
【0004】
このような問題を解決するための技術として、例えば、特開2000−11687号公報に記載されたディーゼル機関用低沸点燃料供給装置がある。この装置は、液化低沸点燃料を入れる圧力容器と、この圧力容器に接続され圧縮気体の吸込みと放出によって駆動される燃料送りポンプと、ディーゼル機関の始動と停止とに連動して燃料のエンジン本体への供給管路を開閉する弁機構とからなるもので、燃料送りポンプを構成する吸込み、放出の両室のピストン面積比分だけ作動ガス圧に対する燃料室側の燃料圧を増加させるようにしたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような燃料供給装置は、液化低沸点燃料を燃焼噴射ポンプに安定して供給することができるが、燃料送りポンプを駆動するためのエアーコンプレッサーを備えていない車輌等では、窒素ガスボンベなどの圧縮ガスボンベを設置しなければならないので、設置スペース、重量の増加などの問題が生じる。
【0006】
このようなことから、気体による圧縮駆動式の燃料送りポンプに代えて、LPGなどの液化低沸点燃料を昇圧するポンプとして市販されている、ギヤポンプ、トロコイドポンプ、ピストンポンプなどの電気モータによって駆動される機械式ポンプにより液化低沸点燃料を昇圧することも考えられる。しかしながら、前述のように、DME燃料は飽和蒸気圧以上の圧力に加圧して燃料噴射ポンプに供給する必要があるが、このような圧力を得るための小型の低沸点燃料用機械式ポンプは一般的ではなく、仕様に合う機械式ポンプは非常に大型になり、車載用としては利用できない。
また、1台の機械式ポンプで、燃料噴射ポンプへの供給圧を得ようとすると非常に大きな動力を必要とし、車載バッテリーで駆動することは困難である。
【0007】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、小型かつ軽量で、その上エアーコンプレッサーを備えていない場合にも容易に使用することができ、昇圧した燃料を安定して燃料噴射ポンプへ供給することのできるディーゼル機関の燃料供給装置及びこれを使用したディーゼル機関を提供することを目的としたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るディーゼル機関の燃料供給装置は、液化低沸点燃料を入れる燃焼容器と、該燃料容器と燃料噴射ポンプとの間に設けられて前記液化低沸点燃料を昇圧させる燃料供給装置とを有し、該燃料供給装置に、昇圧ポンプを燃料内に浸漬した複数の昇圧ポンプユニットを直列に接続してなる燃料昇圧手段を設けたものである。
【0009】
上記のディーゼル機関の燃料供給装置において、エンジン側の燃料戻し配管と燃料容器側の燃料戻し配管との間に、両者間の差圧を所定の圧力差に調整する差圧調整弁を設けた。
【0010】
上記いずれかのディーゼル機関の燃料供給装置において、燃料昇圧手段の最終段の昇圧ポンプユニットと、燃料噴射ポンプとの間にアキュムレータを設けた。
【0011】
また、本発明に係るディーゼル機関は、上記いずれかの燃料供給装置を備えたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施の形態のシステム図である。図において、1は例えば、DMEの如き液化低沸点燃料(以下、単に燃料という)が入れられた燃料容器で、この燃料容器1内の燃料は、通常、圧力P=0.5〜1.0MPa程度、温度T=20〜50℃程度に保持されている。
4は燃料容器1と後述の燃料噴射ポンプ25との間に設けられた燃料供給装置で、燃料容器1内の燃料を昇圧する燃料昇圧手段5を備えている。この燃料昇圧手段5は直列に接続した複数の昇圧ポンプユニット6a,6b,6cからなり、初段の昇圧ポンプユニット6aの下部と、燃料容器1の底部とは管路2により常時は開放している開閉弁3を介して接続されている。なお、図には昇圧ポンプユニット6を3段に直列接続した場合を示したが、2段以上であればよい。
【0013】
図2は昇圧ポンプユニット6の一例を示す断面図で、圧力容器7の中に昇圧ポンプ8を内蔵したものである。この昇圧ポンプ8は、その一例を図3に示すように、円筒状の容器9内に駆動モータ10と、この駆動モータ10によって回転駆動されるトロコイド式、ギヤ式などの機械式のポンプ11とによって構成したものである。なお、12は容器9の上部に設けた吐出ポート、13は駆動モータ10に給電するための電気配線が接続されるコネクタである。
【0014】
再び図2において、圧力容器7は上下が閉塞された円筒状の構造となっており、下部には、燃料入口14を介して燃料容器1に接続される低圧室15が設けられている。16は低圧室15の上部に設けられた高圧室であり、昇圧ポンプ8は高圧室16内に挿入されて固定され、低圧室15と高圧室16とは昇圧ポンプ8の下部に取付けたテフロン(登録商標)、銅などの材料からなるパッキン17を介して機密に保持されている。
【0015】
18は圧力容器7の上壁に設けられた高圧燃料出口で、次段の昇圧ポンプユニット6b,6cの燃料入口14に接続されている。19aは上壁に設けられた端子で、コネクタ13と例えば車載のバッテリー19とが接続される。
上記のような昇圧ポンプユニット6においては、高圧室16内には燃料が充填されており、昇圧ポンプ8はこの燃料内に浸漬されている。そして、昇圧ポンプユニット6a,6b,6cの駆動モータ10は例えば車載のバッテリー(DC24V又は12V)19に直列に接続されて駆動されるようになっており、1台あたりのΔp、すなわち、吸込み圧と吐出圧との差は約0.5MPaである。
【0016】
この昇圧ポンプユニット6は、昇圧ポンプ8が駆動されると、燃料容器1内と同圧の低圧室15内の燃料が、昇圧ポンプ8によって約0.5MPa昇圧されて吐出ポート12から高圧室16内に吐出され、昇圧ポンプ8内の圧力と同圧に保持されると共に、高圧燃料出口18から次段の昇圧ポンプユニット6b,6cに送られ、同様にして順次約0.5MPa昇圧される。
【0017】
図1の実施の形態によれば、昇圧ポンプユニット6a〜6cを3台直列に接続したので、燃料の昇圧量は約1.5MPaとなり、燃料容器1内の自圧、すなわち、DME燃料の場合、燃料容器1内の飽和蒸気圧力が約0.6MPaであるとすると、燃料昇圧手段により2.0MPa以上の燃料供給圧力が得られることになる。
また、昇圧ポンプユニット6a〜6cの駆動モータ10を、バッテリー19に直列に接続したことで、バッテリー19が24Vとすると、3台の昇圧ポンプユニット6a〜6cの負荷(Δp)配分が釣り合うため、各昇圧ポンプユニット6a〜6cの負荷電圧は8Vで釣り合い、計24Vとなって消費電流は8〜10A程度にすることができ、一般に車載されているバッテリーで十分対応することができる。
【0018】
再び図1において、20はディーゼル機関(以下、単にエンジンという)で、21はシリンダ、22はピストン、23は吸気口、24は排気口である。25はエンジン20に取付けられた燃料噴射ポンプ、26は各シリンダ21のシリンダヘッドに取付けられ、燃料噴射ポンプ25から供給された燃料をシリンダ21内に噴射する噴射ノズルである。
【0019】
30は燃料昇圧手段5の最終段の昇圧ポンプユニット6cの高圧燃料出口18と、燃料噴射ポンプ25とを接続する燃料供給配管で、昇圧ポンプユニット6cの出口側には電磁開閉弁31が設けられており、その下流側には燃料供給配管30内の圧力をエンジン停止時に大気に開放するための大気開放電磁弁32が設けられている。33は電磁開閉弁31の上流側(昇圧ポンプユニット6c側)において、燃料供給配管30から分岐した分岐管34に設けたアキュムレータである。35は昇圧ポンプユニット6c、電磁開閉弁31、アキュムレータ33、分岐管34内の圧力が異常に高くなったときに、圧力を燃料容器1内にリリーフさせるリリーフ弁である。
36は燃料噴射ポンプ25及び噴射ノズル26と燃料容器1との間に設けられ、燃料噴射ポンプ25からの燃料余り分及び噴射ノズル26からのリーク分を燃料容器1に戻す燃料戻し配管で、エンジン20側の燃料戻し配管35と燃料容器1側の燃料戻し配管37との間には差圧調整弁38が設けられている。
【0020】
次に、上記のように構成した本発明の作用を説明する。なお、燃料昇圧手段5を構成する部品のうち、昇圧ポンプユニット6a,6b,6cの低圧室15及び高圧室16、閉じられた電磁開閉弁31の上流側と分岐管34、アキュムレータ33、差圧調整弁38から燃料容器1との間の燃料戻し配管37で形成された系内には、例えば燃料容器1内の飽和蒸気圧力とほぼ同圧の燃料が満たされているものとする。
【0021】
差圧調整弁38は、その上流側、すなわち図1においては、エンジン側の燃料戻し配管36と、下流側、すなわち燃料容器1側の燃料戻し配管37との間の差圧を所定の圧力差にするように常に機械的に調整するもので、圧力は下流側の圧力を基準に上流側の圧力を調整し、上流側の圧力の方が高くなるように調整される。
この差圧調整弁38は所定の差圧になるまで閉じた状態になっており、エンジン20が停止したとき、すなわち、昇圧ポンプユニット6a〜6cが停止状態においては、差圧調整弁38は閉じている。
【0022】
バッテリー19のスイッチ19bはエンジンキーと連動しており、エンジンキーを回して先ずスイッチ19bをONして各昇圧ポンプユニット6a〜6cの駆動モータ10を駆動すると、これと連動して電磁開閉弁31が開放され、大気開放電磁弁32が閉じる。
飽和蒸気圧力が例えば約0.6MPaの燃料容器1内の燃料は、前述のように各昇圧ポンプユニット6a〜6cでそれぞれ0.5MPa昇圧されるため、初段の昇圧ポンプユニット6aでは約1.1MPa、中段の昇圧ポンプユニット6bでは約1.6MPa、最終段の昇圧ポンプユニット6cの高圧燃料出口18では約2.1MPaとなって、燃料供給配管30から燃料噴射ポンプ25へ送られる。なお、DME燃料のように低沸点で低粘性の燃料は、昇圧ポンプのシール機構からリークすることが多いが、本発明の昇圧ポンプユニット6によれば、昇圧ポンプ8が燃料内に浸漬されているので、リークの処理を考慮する必要がない。
【0023】
そして、燃料噴射ポンプ25から各シリンダ21に設けられた噴射ノズル26に燃料が送られ、順次シリンダ21内に噴射してエンジン20を駆動する。噴射ノズル26からリークした燃料は、戻し配管36,37から燃料容器1に戻される。
【0024】
このように、燃料昇圧手段5の最終段の昇圧ポンプユニット6cの高圧燃料出口18から燃料噴射ポンプ25までの燃料供給配管30,燃料噴射ポンプ25及び噴射ノズル26、エンジン20側の燃料戻し配管35、差圧調整弁38、燃料容器1側の燃料戻し配管37とからなる燃料配管経路が形成されることで、差圧調整弁38の開度調整により、最終段の昇圧ポンプユニット6cの負荷、すなわち出口圧力、つまり噴射ポンプ26への燃料供給圧力を調整することができる。
【0025】
このエンジン20が、例えば始動直後の状況、あるいは寒冷地などで使用される場合において、燃料容器1内の燃料の温度が低く、燃料容器1内の飽和蒸気圧力が低いときには、燃料供給圧力調整に絶対的な圧力値が常に一定となる圧力調整弁を用いて、昇圧ポンプユニット6の吐出圧力を絶対値として一定圧力制御をしたとすると、昇圧ポンプユニット6の各段あたりの昇圧分が増加し、必要以上の負荷が昇圧ポンプユニット6にかかることになるが、燃料容器1内圧力に対する相対値として圧力を調整する差圧調整弁38を用いることにより、相対的に吐出圧力が決定されるので、燃料容器1内の飽和蒸気圧力の影響を受けることなく、昇圧ポンプユニット6への負荷を一定にすることができる。
【0026】
また、長時間エンジン20が運転されている状況下や、気温が高い条件下で動作するときにおいては、燃料噴射ポンプ25から燃料容器1に戻る燃料が、燃料噴射ポンプ25内を通過するために温度が高くなり、かつ、噴射ノズル26からリークして燃料容器1に戻る燃料も温度が高いため、例えば、燃料噴射ポンプ25及び噴射ノズル26から戻る燃料の温度は60℃程度になる。このため戻ってきた燃料によって燃料容器1内の燃料温度が高くなり、その結果燃料容器1内の飽和蒸気圧力が上昇する。
【0027】
このような場合でも、燃料容器1内の飽和蒸気圧力と、昇圧ポンプユニット6から送り出される燃料の圧力との差がほぼ一定になるように、圧力調整弁38によって調整されるので、昇圧ポンプユニット6の負荷はほぼ一定になる。
このように、差圧調整弁38を設けたことにより、使用状況が変化しても昇圧ポンプユニット6の負荷、つまり仕事量はほぼ一定になるので、安定した動作を得ることができる。
【0028】
また、燃料噴射ポンプ25には、通常多気筒のジャーク式ポンプが用いられることが多いが、この場合、燃料供給配管30には激しい脈動が生じ、最終段の昇圧ポンプユニット6cに過大な負荷(トルク)変動を生じさせる。このような脈動を最終段の昇圧ポンプユニット6cの出口側に設けたアキュムレータ33によって吸収させることにより、昇圧ポンプユニット6cの出口側の脈動が無くなり、昇圧ポンプユニット6cの負荷変動を軽減することができる。
【0029】
エンジン20の停止時の動作は、次の通りである。エンジン20が停止するとともに、電磁開閉弁31が閉じ、昇圧ポンプユニット6a〜6cが停止する。このとき、差圧調整弁38の入口と出口間で圧力差が無くなるため、差圧調整弁38は閉じる。その後、大気開放電磁弁32が開いて、燃料供給配管30、燃料噴射ポンプ25、噴射ノズル26、燃料戻し配管36内の圧力が大気に開放される。
【0030】
上記の説明では、本発明に係る燃料供給装置を主として車輌用のディーゼル機関に実施した場合を示したが、本発明はこれに限定するものではなく、船舶、発電機等の運転用ディーゼル機関にも実施することができる。
また、DME燃料を使用するディーゼル機関に本発明を実施した場合を示したが、例えば、LPGの如き液化低沸点燃料を使用するディーゼル機関にも本発明を実施することができる。
【0031】
以上の説明から明らかなように、本発明は、エンジン20の駆動に使用する液化低沸点燃料の昇圧手段5として、複数の昇圧ポンプユニット6を直列に接続してなり、バッテリー19による小さい動力で作動することのできる燃料供給装置4を設けたので、燃料の昇圧手段を大幅に小型かつ軽量化することができ、これにより、エアーコンプレッサーを備えていない車輌などにも容易に搭載することができる。
また、本発明は、液化低沸点燃料が入れられた燃料容器1とは別に昇圧ポンプユニット6からなる燃料昇圧手段5を設けたので、燃料容器1にLPG車用の車載液化低沸点燃料タンクを使用することができるため、コストを低減することができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明に係るディーゼル機関の燃料供給装置は、液化低沸点燃料を入れる燃焼容器と、この燃料容器と燃料噴射ポンプとの間に設けられて液化低沸点燃料を昇圧させる燃料供給装置とを有し、この燃料供給装置に、昇圧ポンプを燃料内に浸漬した複数の昇圧ポンプユニットを直列に接続してなる燃料昇圧手段を設けてバッテリーで駆動するようにしたので、燃料の昇圧手段を大幅に小型かつ軽量化することができ、エアーコンプレッサーを備えていない場合でも容易に使用することができ、燃料を安定して燃料噴射ポンプに供給することができる。
【0033】
また、エンジン側の燃料戻し配管と燃料容器側の燃料戻し配管との間に、両者間の差圧を所定の圧力差に調整する差圧調節弁を設けたので、使用状況が変化しても昇圧ポンプユニットの負荷はほぼ一定に保持される。
【0034】
さらに、上記の燃料昇圧手段の最終段の昇圧ポンプユニットと、燃料噴射ポンプとの間にアキュムレータを設けたので、燃料噴射ポンプから生じる脈動をアキュムレータで吸収させることにより、昇圧ポンプユニットの吐出側の脈動がなくなり、昇圧ポンプユニットの負荷変動を軽減することができる。
【0035】
また、本発明に係るディーゼル機関は、上記のいずれかの燃料供給装置を備えたので、燃料噴射ポンプに液化低沸点燃料を送るに必要な圧力の燃料が供給され、安定した運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のシステム図である。
【図2】図1の昇圧ポンプユニットの説明図である。
【図3】図2の昇圧ポンプユニットに内蔵する昇圧ポンプの説明図である。
【符号の説明】
1 燃料容器
4 燃料供給装置
5 燃料昇圧手段
6 昇圧ポンプユニット
7 圧力容器
8 昇圧ポンプ
12 燃料の吐出ポート
15 低圧室
16 高圧室
18 高圧燃料出口
19 バッテリー
20 ディーゼル機関(エンジン)
25 燃料噴射ポンプ
26 噴射ノズル
30 燃料供給配管
31 電磁開閉弁
32 大気開放電磁弁
33 アキュムレータ
35 リリーフ弁
36,37 燃料戻し配管
38 差圧調整弁
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel supply device for a diesel engine using a liquefied low-boiling point fuel used for driving a vehicle, a ship, a generator, etc. as a main fuel, and a diesel engine using the fuel supply device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, diesel oil is generally used as fuel for diesel engines, but recently, it has been studied to use dimethyl ether (hereinafter referred to as DME) as fuel instead of diesel oil. When DME is used as a fuel in a diesel engine, it not only has the same cetane value as light oil, but also has a lower NOx concentration in the exhaust gas than light oil and has very little flue gas in the entire output range. Expected.
[0003]
However, since the DME fuel has a boiling point as low as −25 ° C., it is a gas at normal temperature. When such a low boiling point fuel is used in a diesel engine, the discharge pressure of the fuel supply pump, that is, the fuel supply pressure to the fuel injection pump. Needs to be pressurized and supplied to a pressure (e.g., about 1.5 to 2.5 MPa) or higher than the saturated vapor pressure (e.g., about 0.5 to 1.0 MPs) of the fuel in the combustion container.
[0004]
As a technique for solving such a problem, for example, there is a low-boiling point fuel supply device for a diesel engine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-11687. This device includes a pressure vessel for storing liquefied low-boiling point fuel, a fuel feed pump connected to the pressure vessel and driven by suction and discharge of compressed gas, and a fuel engine body in conjunction with starting and stopping of a diesel engine. With a valve mechanism that opens and closes the supply line to the fuel chamber, and increases the fuel pressure on the fuel chamber side relative to the operating gas pressure by the piston area ratio of the suction and discharge chambers of the fuel feed pump. It is.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The fuel supply device as described above can stably supply the liquefied low boiling point fuel to the combustion injection pump. However, in a vehicle that does not include an air compressor for driving the fuel feed pump, a nitrogen gas cylinder or the like is used. Since a compressed gas cylinder must be installed, problems such as an increase in installation space and weight arise.
[0006]
For this reason, it is driven by an electric motor such as a gear pump, a trochoid pump, or a piston pump that is commercially available as a pump for boosting liquefied low-boiling point fuel such as LPG instead of a gas-driven compression-driven fuel feed pump. It is also possible to increase the pressure of the liquefied low-boiling point fuel using a mechanical pump. However, as described above, it is necessary to pressurize the DME fuel to a pressure equal to or higher than the saturated vapor pressure and supply it to the fuel injection pump. A small-sized low-boiling point mechanical pump for obtaining such pressure is generally used. The mechanical pump that meets the specifications is very large and cannot be used for in-vehicle use.
Further, if a single mechanical pump is used to obtain the supply pressure to the fuel injection pump, very large power is required, and it is difficult to drive with a vehicle-mounted battery.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and is small and lightweight, and can be easily used even when an air compressor is not provided. It is an object of the present invention to provide a fuel supply device for a diesel engine that can be supplied to a pump and a diesel engine using the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A fuel supply apparatus for a diesel engine according to the present invention includes a combustion container for storing a liquefied low-boiling point fuel, and a fuel supply apparatus that is provided between the fuel container and a fuel injection pump and pressurizes the liquefied low-boiling point fuel. The fuel supply device is provided with fuel boosting means in which a plurality of booster pump units each having a booster pump immersed in the fuel are connected in series.
[0009]
In the fuel supply device for a diesel engine described above, a differential pressure adjusting valve is provided between the fuel return pipe on the engine side and the fuel return pipe on the fuel container side to adjust the differential pressure between the two to a predetermined pressure difference.
[0010]
In any of the above diesel engine fuel supply apparatuses, an accumulator is provided between the boost pump unit at the final stage of the fuel booster and the fuel injection pump.
[0011]
A diesel engine according to the present invention includes any one of the above fuel supply devices.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a system diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a fuel container in which a liquefied low-boiling point fuel such as DME (hereinafter simply referred to as fuel) is placed. The fuel in the fuel container 1 usually has a pressure P = 0.5 to 1.0 MPa. The temperature T is maintained at about 20 to 50 ° C.
A fuel supply device 4 is provided between the fuel container 1 and a fuel injection pump 25 described later, and includes a fuel boosting means 5 that boosts the fuel in the fuel container 1. This fuel boosting means 5 is composed of a plurality of booster pump units 6a, 6b, 6c connected in series, and the lower part of the first-stage booster pump unit 6a and the bottom of the fuel container 1 are always open by the pipe line 2. It is connected via the on-off valve 3. Although the figure shows a case where the booster pump units 6 are connected in series in three stages, it may be two or more stages.
[0013]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the booster pump unit 6 in which the booster pump 8 is built in the pressure vessel 7. As shown in FIG. 3, an example of the booster pump 8 is a drive motor 10 in a cylindrical container 9, and a mechanical pump 11 such as a trochoid type or a gear type that is rotationally driven by the drive motor 10. It is constituted by. In addition, 12 is a discharge port provided in the upper part of the container 9, and 13 is a connector to which electrical wiring for supplying power to the drive motor 10 is connected.
[0014]
In FIG. 2 again, the pressure vessel 7 has a cylindrical structure whose upper and lower sides are closed, and a low pressure chamber 15 connected to the fuel vessel 1 via the fuel inlet 14 is provided at the lower portion. Reference numeral 16 denotes a high-pressure chamber provided in the upper portion of the low-pressure chamber 15. The booster pump 8 is inserted and fixed in the high-pressure chamber 16, and the low-pressure chamber 15 and the high-pressure chamber 16 are attached to the lower portion of the booster pump 8 ( Registered trademark), and is kept secret via a packing 17 made of a material such as copper.
[0015]
Reference numeral 18 denotes a high-pressure fuel outlet provided on the upper wall of the pressure vessel 7, which is connected to the fuel inlet 14 of the next-stage booster pump units 6b and 6c. Reference numeral 19a denotes a terminal provided on the upper wall, to which the connector 13 and, for example, a vehicle-mounted battery 19 are connected.
In the booster pump unit 6 as described above, the high pressure chamber 16 is filled with fuel, and the booster pump 8 is immersed in this fuel. The drive motor 10 of the booster pump units 6a, 6b, 6c is connected to, for example, an in-vehicle battery (DC 24V or 12V) 19 in series and driven, and Δp per unit, that is, suction pressure And the discharge pressure is about 0.5 MPa.
[0016]
In the booster pump unit 6, when the booster pump 8 is driven, the fuel in the low pressure chamber 15 having the same pressure as that in the fuel container 1 is boosted by about 0.5 MPa by the booster pump 8, and is discharged from the discharge port 12 to the high pressure chamber 16. The pressure is discharged to the inside of the booster pump 8 and maintained at the same pressure as the pressure in the booster pump 8, and is sent from the high-pressure fuel outlet 18 to the next-stage booster pump units 6 b and 6 c, and similarly boosted by about 0.5 MPa.
[0017]
According to the embodiment of FIG. 1, since the three booster pump units 6a to 6c are connected in series, the pressure increase amount of the fuel is about 1.5 MPa, and the self-pressure in the fuel container 1, that is, the case of DME fuel Assuming that the saturated vapor pressure in the fuel container 1 is about 0.6 MPa, a fuel supply pressure of 2.0 MPa or more can be obtained by the fuel boosting means.
Further, since the drive motor 10 of the booster pump units 6a to 6c is connected in series to the battery 19, if the battery 19 is 24V, the load (Δp) distribution of the three booster pump units 6a to 6c is balanced, The load voltage of each booster pump unit 6a to 6c is balanced at 8V, and the total current is 24V, so that the current consumption can be reduced to about 8 to 10A.
[0018]
In FIG. 1 again, 20 is a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine), 21 is a cylinder, 22 is a piston, 23 is an intake port, and 24 is an exhaust port. A fuel injection pump 25 is attached to the engine 20, and an injection nozzle 26 is attached to the cylinder head of each cylinder 21 and injects fuel supplied from the fuel injection pump 25 into the cylinder 21.
[0019]
A fuel supply pipe 30 connects the high-pressure fuel outlet 18 of the booster pump unit 6c in the final stage of the fuel booster 5 and the fuel injection pump 25. An electromagnetic on-off valve 31 is provided on the outlet side of the booster pump unit 6c. An air release solenoid valve 32 for releasing the pressure in the fuel supply pipe 30 to the atmosphere when the engine is stopped is provided on the downstream side. Reference numeral 33 denotes an accumulator provided on a branch pipe 34 branched from the fuel supply pipe 30 on the upstream side (the boost pump unit 6 c side) of the electromagnetic on-off valve 31. Reference numeral 35 denotes a relief valve that relieves the pressure in the fuel container 1 when the pressure in the boost pump unit 6c, the electromagnetic on-off valve 31, the accumulator 33, and the branch pipe 34 becomes abnormally high.
A fuel return pipe 36 is provided between the fuel injection pump 25 and the injection nozzle 26 and the fuel container 1, and returns a fuel surplus from the fuel injection pump 25 and a leak from the injection nozzle 26 to the fuel container 1. A differential pressure regulating valve 38 is provided between the fuel return pipe 35 on the 20 side and the fuel return pipe 37 on the fuel container 1 side.
[0020]
Next, the operation of the present invention configured as described above will be described. Among the components constituting the fuel boosting means 5, the low pressure chamber 15 and the high pressure chamber 16 of the boost pump units 6a, 6b, 6c, the upstream side of the closed electromagnetic switching valve 31, the branch pipe 34, the accumulator 33, the differential pressure It is assumed that the system formed by the fuel return pipe 37 between the regulating valve 38 and the fuel container 1 is filled with fuel having substantially the same pressure as the saturated vapor pressure in the fuel container 1, for example.
[0021]
The differential pressure regulating valve 38 has a predetermined pressure difference between the upstream side, that is, in FIG. 1, the fuel return pipe 36 on the engine side and the downstream side, that is, the fuel return pipe 37 on the fuel container 1 side. The pressure is always adjusted mechanically, and the pressure is adjusted so that the pressure on the upstream side is adjusted based on the pressure on the downstream side, and the pressure on the upstream side becomes higher.
The differential pressure adjusting valve 38 is closed until a predetermined differential pressure is reached. When the engine 20 is stopped, that is, when the booster pump units 6a to 6c are stopped, the differential pressure adjusting valve 38 is closed. ing.
[0022]
The switch 19b of the battery 19 is interlocked with the engine key. When the engine key is turned and the switch 19b is first turned on to drive the drive motor 10 of each booster pump unit 6a-6c, the electromagnetic on-off valve 31 is interlocked with this. Is opened, and the open air solenoid valve 32 is closed.
As described above, the fuel in the fuel container 1 having a saturated vapor pressure of, for example, about 0.6 MPa is boosted by 0.5 MPa in each of the booster pump units 6a to 6c as described above. Therefore, in the first-stage booster pump unit 6a, about 1.1 MPa The pressure is about 1.6 MPa at the middle boost pump unit 6 b and about 2.1 MPa at the high pressure fuel outlet 18 of the final boost pump unit 6 c, and is sent from the fuel supply pipe 30 to the fuel injection pump 25. Note that low boiling point and low viscosity fuel, such as DME fuel, often leaks from the booster pump seal mechanism, but according to the booster pump unit 6 of the present invention, the booster pump 8 is immersed in the fuel. Therefore, it is not necessary to consider the processing of leaks.
[0023]
Then, fuel is sent from the fuel injection pump 25 to the injection nozzles 26 provided in the respective cylinders 21 and sequentially injected into the cylinders 21 to drive the engine 20. The fuel leaking from the injection nozzle 26 is returned to the fuel container 1 from the return pipes 36 and 37.
[0024]
As described above, the fuel supply pipe 30, the fuel injection pump 25 and the injection nozzle 26, and the fuel return pipe 35 on the engine 20 side from the high-pressure fuel outlet 18 to the fuel injection pump 25 of the booster pump unit 6c in the final stage of the fuel booster 5 are provided. By forming a fuel pipe path including the differential pressure adjusting valve 38 and the fuel return pipe 37 on the fuel container 1 side, the load of the final boost pump unit 6c is adjusted by adjusting the opening of the differential pressure adjusting valve 38. That is, the outlet pressure, that is, the fuel supply pressure to the injection pump 26 can be adjusted.
[0025]
For example, when the engine 20 is used in a situation immediately after starting or in a cold region, when the temperature of the fuel in the fuel container 1 is low and the saturated vapor pressure in the fuel container 1 is low, the fuel supply pressure is adjusted. If a constant pressure control is performed using a pressure regulating valve whose absolute pressure value is always constant and the discharge pressure of the booster pump unit 6 is an absolute value, the boosted pressure per stage of the booster pump unit 6 increases. Although an excessive load is applied to the booster pump unit 6, the discharge pressure is relatively determined by using the differential pressure adjustment valve 38 that adjusts the pressure as a relative value to the pressure in the fuel container 1. The load on the booster pump unit 6 can be made constant without being affected by the saturated vapor pressure in the fuel container 1.
[0026]
In addition, when the engine 20 is operated for a long time or when the engine 20 operates under a high air temperature, the fuel returning from the fuel injection pump 25 to the fuel container 1 passes through the fuel injection pump 25. Since the temperature is high and the temperature of the fuel leaking from the injection nozzle 26 and returning to the fuel container 1 is also high, the temperature of the fuel returning from the fuel injection pump 25 and the injection nozzle 26 is about 60 ° C., for example. For this reason, the fuel temperature in the fuel container 1 is increased by the returned fuel, and as a result, the saturated vapor pressure in the fuel container 1 is increased.
[0027]
Even in such a case, since the pressure adjustment valve 38 adjusts so that the difference between the saturated vapor pressure in the fuel container 1 and the pressure of the fuel delivered from the booster pump unit 6 is substantially constant, the booster pump unit The load of 6 becomes almost constant.
As described above, by providing the differential pressure adjusting valve 38, the load of the booster pump unit 6, that is, the work amount becomes substantially constant even when the usage state changes, so that a stable operation can be obtained.
[0028]
The fuel injection pump 25 is usually a multi-cylinder jerk-type pump. In this case, however, the fuel supply pipe 30 is pulsated violently, and the final booster pump unit 6c has an excessive load ( Torque) fluctuations are generated. By absorbing such pulsation by the accumulator 33 provided on the outlet side of the booster pump unit 6c in the final stage, the pulsation on the outlet side of the booster pump unit 6c is eliminated, and the load fluctuation of the booster pump unit 6c can be reduced. it can.
[0029]
The operation when the engine 20 is stopped is as follows. While the engine 20 is stopped, the electromagnetic on-off valve 31 is closed, and the booster pump units 6a to 6c are stopped. At this time, since there is no pressure difference between the inlet and the outlet of the differential pressure regulating valve 38, the differential pressure regulating valve 38 is closed. Thereafter, the atmospheric release solenoid valve 32 is opened, and the pressure in the fuel supply pipe 30, the fuel injection pump 25, the injection nozzle 26, and the fuel return pipe 36 is released to the atmosphere.
[0030]
In the above description, the fuel supply device according to the present invention is mainly applied to a diesel engine for a vehicle. However, the present invention is not limited to this, and the operation is applied to a diesel engine for operation such as a ship or a generator. Can also be implemented.
Moreover, although the case where this invention was implemented to the diesel engine which uses DME fuel was shown, this invention can be implemented also to the diesel engine which uses liquefied low boiling point fuel like LPG, for example.
[0031]
As is apparent from the above description, the present invention comprises a plurality of booster pump units 6 connected in series as the booster 5 for liquefied low-boiling point fuel used to drive the engine 20, and with a small amount of power from the battery 19. Since the fuel supply device 4 that can be operated is provided, the fuel pressure-increasing means can be greatly reduced in size and weight, so that it can be easily mounted on a vehicle without an air compressor. .
Further, in the present invention, since the fuel boosting means 5 including the boosting pump unit 6 is provided separately from the fuel container 1 in which the liquefied low boiling point fuel is placed, an in-vehicle liquefied low boiling point fuel tank for LPG vehicles is provided in the fuel container 1. Since it can be used, cost can be reduced.
[0032]
【The invention's effect】
A fuel supply apparatus for a diesel engine according to the present invention includes a combustion container for storing a liquefied low boiling point fuel, and a fuel supply apparatus provided between the fuel container and a fuel injection pump for boosting the liquefied low boiling point fuel. Since this fuel supply device is provided with fuel boosting means in which a plurality of booster pump units in which a booster pump is immersed in the fuel is connected in series and is driven by a battery, the fuel boosting means is greatly reduced in size. And it can be reduced in weight, can be used easily even if it does not have an air compressor, and can supply fuel to a fuel injection pump stably.
[0033]
In addition, a differential pressure adjustment valve is provided between the fuel return pipe on the engine side and the fuel return pipe on the fuel container side to adjust the differential pressure between the two to a predetermined pressure difference. The load of the booster pump unit is kept almost constant.
[0034]
Further, since the accumulator is provided between the boost pump unit at the final stage of the fuel booster and the fuel injection pump, the pulsation generated from the fuel injection pump is absorbed by the accumulator, so that the discharge side of the boost pump unit is The pulsation is eliminated, and the load fluctuation of the booster pump unit can be reduced.
[0035]
In addition, since the diesel engine according to the present invention includes any one of the fuel supply devices described above, the fuel at a pressure necessary to send the liquefied low-boiling point fuel to the fuel injection pump is supplied, and stable operation can be performed. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the booster pump unit of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a booster pump built in the booster pump unit of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel container 4 Fuel supply apparatus 5 Fuel pressure | voltage rise means 6 Pressure | voltage rise pump unit 7 Pressure vessel 8 Boost pressure pump 12 Fuel discharge port 15 Low pressure chamber 16 High pressure chamber 18 High pressure fuel outlet 19 Battery 20 Diesel engine (engine)
25 Fuel injection pump 26 Injection nozzle 30 Fuel supply piping 31 Electromagnetic on-off valve 32 Atmospheric release electromagnetic valve 33 Accumulator 35 Relief valves 36, 37 Fuel return piping 38 Differential pressure adjustment valve

Claims (4)

液化低沸点燃料を入れる燃料容器と、該燃料容器と燃料噴射ポンプとの間に設けられて前記液化低沸点燃料を昇圧させる燃料供給装置とを有し、
該燃料供給装置に、昇圧ポンプを燃料内に浸漬した複数の昇圧ポンプユニットを直列に接続してなる燃料昇圧手段を設けたことを特徴とするディーゼル機関の燃料供給装置。
A fuel container for containing liquefied low-boiling point fuel, and a fuel supply device that is provided between the fuel container and a fuel injection pump and pressurizes the liquefied low-boiling point fuel,
A fuel supply device for a diesel engine, characterized in that fuel boosting means comprising a plurality of booster pump units in which a booster pump is immersed in fuel is connected in series to the fuel supply device.
エンジン側の燃料戻し配管と燃料容器側の燃料戻し配管との間に、両者間の差圧を所定の圧力差に調整する差圧調整弁を設けたことを特徴とする請求項1記載のディーゼルエンジンの燃料供給装置。2. The diesel engine according to claim 1, wherein a differential pressure adjusting valve is provided between the fuel return pipe on the engine side and the fuel return pipe on the fuel container side to adjust the differential pressure between the two to a predetermined pressure difference. Engine fuel supply device. 燃料昇圧手段の最終段の昇圧ポンプユニットと、燃料噴射ポンプとの間にアキュムレータを設けたことを特徴とする請求項1又は2記載のディーゼル機関の燃料供給装置。3. The fuel supply apparatus for a diesel engine according to claim 1, wherein an accumulator is provided between the boost pump unit at the final stage of the fuel booster and the fuel injection pump. 請求項1,2又は3のいずれかの燃料供給装置を備えたことを特徴とするディーゼル機関。A diesel engine comprising the fuel supply device according to claim 1.
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