JPH0455245Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はデイーゼル機関用燃料への添加剤供給
装置に関する。

〔従来の技術〕

デイーゼル機関の排気ガス中には炭化化合物か
らなる可燃性の微粒子、即ちパテイキユレートが
含まれており、このパテイキユレートが大気に放
出されると大気汚染をひき起こす。そこで従来よ
りパテイキユレートが大気に放出されるのを阻止
するために機関排気通路内にパテイキユレート補
集用フイルタを配置したデイーゼル機関が公知で
ある。ところがこのようなデイーゼル機関ではフ
イルタにより補集されたパテイキユレートを定期
的に燃焼除去する必要がある。従つてこのような
デイーゼル機関は通常フイルタにより補集された
パテイキユレートを着火するための着火装置を具
備しており、所定量以上のパテイキユレートがフ
イルタにより補集されたときに着火装置を作動さ
せてパテイキユレートを着火燃焼せしめることに
よりフイルタを再生するようにしている（例えば
特開昭59−134316号公報および特開昭59−138713
号公報参照）。

ところで燃料中に例えば有機金属化合物、カル
シウム、マンガン、鉛、銅等を主成分とする添加
剤を加えておくとこれら有機金属化合物等がパテ
イキユレート中に微細に分布せしめられて触媒作
用をなし、その結果パテイキユレートの着火燃焼
が促進することが知られている。そこでパテイキ
ユレートの燃焼を促進するために燃料タンク内に
添加剤を供給したり或いは燃料噴射ポンプに向か
う燃料中に添加剤を供給するようにしたデイーゼ
ル機関が公知である（特開昭60−108516号公報お
よびSAEpaper8500117号参照）。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながらこのように添加剤を燃料タンクに
供給したり、或いは燃料噴射ポンプに向かう燃料
中に供給しようとした場合には添加剤を供給する
ための特別のポンプを必要とするという問題があ
つた。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本考案によれば、
機関駆動の燃料ポンプとプランジヤとを具備し、
燃料ポンプから吐出された燃料をプランジヤのシ
リンダ内に送り込んでプランジヤにより加圧され
たシリンダ内の燃料を燃料噴射弁から噴射するよ
うにしたデイーゼル機関において、燃料ポンプの
燃料流入口を電磁切換弁を介して燃料タンク又は
添加剤タンクに選択的に連結せしめると共に、燃
料ポンプの燃料流入口が添加剤タンクに連結され
た際に添加剤タンクから燃料ポンプに供給される
添加剤が燃料消費量に比例するように電磁切換弁
の開弁量を制御する制御装置を具備している。

〔作用〕

燃料ポンプの燃料流出口が添加剤タンクに連結
されたときには添加剤は燃料ポンプの吸引力によ
り燃料内に供給され、しかもこのとき燃料消費量
に比例した量の添加剤が燃料内に供給される。

〔実施例〕

第２図に参照すると、１はデイーゼル機関本
体、２は機関駆動の燃料噴射ポンプ、３はターボ
チヤージヤを夫々示す。ターボチヤージヤ３は排
気タービン４と吸気コンプレツサ５からなり、排
気タービン４の排気ガス流出口には排気管６が連
結される。排気管６にはフイルタ容器７が固締さ
れ、このフイルタ容器７内にはパテイキユレート
補集用のフイルタ８が配置される。また、フイル
タ容器７内にはフイルタ８の上流側端面に隣接し
て電気ヒータ９が配置される。一方、排気管６内
にはフイルタ８を迂回するバイパス通路１０が形
成され、このバイパス通路１０内にバイパス弁１
１が配置される。このバイパス弁１１は負圧ダイ
アフラム装置１２に連結されて負圧ダイアフラム
装置１２により開閉制御される。負圧ダイアフラ
ム装置１２の負圧室１３は電磁切換弁１４によつ
て大気又は負圧源のいずれか一方に連結される。
通常即ちフイルタ再生時でないときは負圧室１３
は大気に開放されており、このとき第２図に示す
ようにバイパス弁１１がバイパス通路１０を閉鎖
している。従つてこのとき排気タービン４から排
出された排気ガスは排気管６内の排気通路１５、
電気ヒータ９、フイルタ８およびフイルタ容器７
内の排気通路１６を介して排気管１７内に排出さ
れる。このときは電気ヒータ９が加熱されておら
ず、排気ガスがフイルタ８内を通過する際に排気
ガス中のパテイキユレートがフイルタ８によつて
捕獲される。機関が長時間に亘つて使用されるに
つれてフイルタ８に堆積するパテイキユレートの
量が増大し、その結果フイルタ８の流れ抵抗が大
きくなるためにフイルタ８上流の排気通路１５内
の背圧力が高くなる。第２図に示すように排気通
路１５内には背圧センサ１８が配置されており、
この背圧センサ１８によつて排気通路１５内の背
圧が予め定められた背圧以上になつたことが検出
されたときにフイルタ８の再生動作が開始され
る。即ち、まず始めに電磁切換弁１４が作動せし
められて負圧ダイアフラム装置１２の負圧室１３
が負圧源に連結される。その結果、バイパス弁１
１がバイパス通路１０を全開する。このとき大部
分の排気ガスはバイパス通路１０を通つて排気管
１７内に排出され、一部の排気ガスが電気ヒータ
９、フイルタ８および排気通路１６を介して排気
管１７内に排出される。次いで電気ヒータ９が加
熱せしめられると電気ヒータ９の最も近くにおい
てフイルタ８上に堆積しているパテイキユレート
がまず始めに着火され、次いで火災が下流に向け
て徐々に燃え広がる。次いでフイルタ８上に堆積
した全パテイキユレートが燃焼したときにフイル
タ８の再生動作が完了する。再生動作が完了する
と再び負圧ダイアフラム装置１２の負圧室１３が
大気に開放され、バイパス弁１１がバイパス通路
１０を閉鎖する。

次に第１図を参照して燃料噴射ポンプ２につい
て説明する。第１図を参照すると、燃料噴射ポン
プ２のハウジング２０内にはハウジング２０の内
室２１に突出しかつ機関１のクランクシヤフト
（図示せず）により回転駆動せしめられる駆動軸
２２が配置される。ハウジング２０には燃料ポン
プ２３が一体的に形成されており、燃料ポンプ２
３の構造を理解しやすくするために第１図は燃料
ポンプ２３を90度回転したところを示している。
駆動軸２２には燃料ポンプ２３のロータ２４と、
内室２１内に配置されたタイミングギヤ２５と、
プランジヤ２６を駆動するためのカツプリング２
７とが固定される。タイミングギヤ２５の外周面
上には外歯が形成されており、この外歯に対向し
て電磁ピツクアツプからなる速度センサ２８が設
けられる。この速度センサ２８は電子制御ユニツ
ト３０に接続される。

電子制御ユニツト３０はデイジタルコンピユー
タからなり、双方向性バス３１によつて互いに連
結されたマイクロプロセツサ３２、RAM（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ROM（リードオン
リメモリ）３４、入力ポート３５および出力ポー
ト３６を具備する。速度センサ２８は入力ポート
３５に接続され、機関回転数を表わす回転数信号
を入力ポート３５に入力する。

ハウジング２０内にはシリンダ４０が形成さ
れ、このシリンダ４０内にプランジヤ２６の右端
部が挿入される。一方、プランジヤ２６の左端部
にはカム面４１を形成したデイスク状のカムプレ
ート４２とカツプリング２７とが固定される。こ
のようにプランジヤ２６と駆動軸２２とはカツプ
リング２７を介して互いに連結されているので駆
動軸２２が回転するとそれに伴つてプランジヤ２
６が回転せしめられる。なお、このカツプリング
２７はプランジヤ２６が軸線方向に移動可能なよ
うに駆動軸２２とプランジヤ２６とを連結してお
り、従つてプランジヤ２６は回転しつつ軸線方向
に移動することができる。内室２１内にはカツプ
リング２７を包囲するようにローラリング４３が
配置されており、このローラリング４３はプラン
ジヤ２６の軸線回りに回動することができる。ロ
ーラリング４３は下方に延びるレバー４４を具備
しており、このレバー４４上にはカム面４１と接
触してカム面４１上を転動するカムローラ４５が
回転可能に取付けられる。ローラリング４３の下
方にはタイマピストン４６を有するタイマシリン
ダ４７が設けられ、レバー４４の下端部はタイマ
ピストン４６と係合する。なお、タイマピストン
４６の作動を理解しやすくするために第１図にお
いてタイマシリンダ４７は90度回転したところを
示しており、従つてタイマピストン４６はレバー
４４の下端部の回転移動方向と同一方向に移動可
能である。斯くしてタイマピストン４６が移動す
るとそれに伴つてローラリング４３が回動せしめ
られる。

タイマシリンダ４７内にはタイマピストン４６
によつて分離された高圧室４８と低圧室４９が形
成され、高圧室４８は常時内室２１内に連通して
いる。一方、低圧室４９は燃料流入通路５０を介
して燃料流入口５１に連結される。低圧室４９内
にはタイマピストン４６を高圧室４８に向けて付
勢する圧縮ばね５２が挿入され、更に低圧室４９
内にはタイマピストン４６の位置を検出するため
にタイマピストン４６に固定されたコア５３の位
置により出力電圧が変化せしめられるタイマ位置
センサ５４が配置される。このタイマ位置センサ
５４は差動トランスからなり、タイマ位置センサ
５４の出力信号はAD変換器５５を介して入力ポ
ート３５に入力される。低圧室４９と高圧室４８
とは燃料逃し通路５６を介して互いに連結されて
おり、この燃料逃し通路５６内には駆動回路５７
を介して出力ポート３６に接続された調圧弁５８
が挿入される。この調圧弁５８は電子制御ユニツ
ト３０の出力制御信号によつて開閉制御され、そ
れによつてローラリング４３の回動位置を制御す
る。燃料ポンプ２３の燃料吐出通路５９は内室２
１内に連結され、リリーフ弁６０によつて調圧さ
れた燃料が常時内室２１内に供給される。

カムプレート４２のカム面４１上には気筒数と
同数の、例えば４個の凸部が形成され、カム面４
１は戻しばね６１のばね力によつて常時カムロー
ラ４５上に押圧される。駆動軸２２が回転すると
カム面４１の凸部がカムローラ４５と係合したと
きにプランジヤ２６は軸線方向に移動せしめら
れ、従つて駆動軸２２が一回転するとその間にプ
ランジヤ２６が４回往復動する。このときタイマ
ピストン４６の作用によつてローラリング４３が
回動せしめられるとカム面４１の凸部とカムロー
ラ４５とが係合する時期が変化し、従つて燃料噴
射時期が変化する。従つてタイマピストン４６は
燃料噴射時期を制御するために設けられているこ
とがわかる。

一方、プランジヤ２６はシリンダ４０内に連通
する１個の燃料吐出口６２と燃料逃し孔６３とを
具備し、更にシリンダ４０の内周面上には燃料吐
出口６２と連通可能な４個の燃料流出孔６４が形
成される。これらの燃料流出孔６４は夫々逆止弁
６５を介して対応する気筒の燃料噴射弁に連結さ
れる。プランジヤ２６が左方に移動すると内室２
１内の燃料が燃料供給路６６を介してシリンダ４
０内に供給され、次いでプランジヤ２６が右方に
移動するとシリンダ４０内の燃料が圧縮される。
次いでプランジヤ２６の燃料吐出口６２がいづれ
か一つの燃料流出孔６４に連通するとシリンダ４
０内の高圧の燃料が燃料噴射弁から噴射される。
このようにしてプランジヤ２６の燃料吐出口６２
が４個の燃料流出孔６４と順次連通するために各
気筒の燃料噴射弁から順次燃料が噴射される。な
お、燃料供給路６６内には駆動回路６７を介して
出力ポート３６に接続された燃料カツト弁６８が
配置され、例えば車両減速運転時に燃料供給路６
６を閉鎖して燃料噴射作用を停止する。

一方、プランジヤ２６上にはプランジヤ２６の
燃料逃し孔６３を閉鎖可能なスピルリング６９が
摺動可能に挿入され、内室２１内にはスピルリン
グ６９を移動させるためのレバー７０が挿入され
る。このレバー７０はピボツトピン７１によりハ
ウジング２０に回動可能に取付けられており、レ
バー７０の下端部はスピルリング６９の外周面上
に形成された凹溝内に嵌着される。一方、レバー
７０の上端部はリニアソレノイド７２のコア７３
と係合可能に配置され、レバー７０の上端部は圧
縮ばね７４のばね力によつてコア７３の先端面に
常時圧接される。リニアソレノイド７２は駆動回
路７４を介して出力ポート３６に接続され、コア
７３の移動量が電子制御ユニツト３０の出力信号
によつて制御される。一方、コア７３の先端面に
対向してコア７３の位置を検出するスピルリング
位置センサ７５が配置され、このスピルリング位
置センサ７５はAD変換器７６を介して入力ポー
ト３５に接続される。リニアソレノイド７２のコ
ア７３が右方に移動してスピルリング６９が左方
に移動するとプランジヤ２６が右方に移動した際
に比較的早い時期にプランジヤ２６の燃料逃し孔
６３が内室２１内に開口し、燃料噴射弁からの燃
料噴射作用が停止する。一方、スピルリング６９
が右方に移動せしめられると燃料逃し孔６３が内
室２１内に開口するまでプランジヤ２６はかなり
右方に移動する。従つてスピルリング６９の位置
によつて、即ちリニアソレノイド７２を制御する
ことによつて燃料噴射量を制御できることがわか
る。なお、電子制御ユニツト３０の入力ポート３
５にはアクセルペダル７７の踏み込み量を検出す
るアクセルペダルセンサ７８および背圧センサ１
８が夫々対応するAD変換器７９，８０を介して
接続される。また、電気ヒータ９および電磁切換
弁１４が夫々対応する駆動回路８１，８２を介し
て出力ポート３６に接続される。

第１図に示されるように燃料ポンプ２３はベー
ンポンプからなり、燃料ポンプ２３はベーンが摺
動するほぼ円筒状のポンプ内周壁面９０を有す
る。このポンプ内周壁面９０上にはロータ２４に
対して反対側に燃料吸入溝９１と燃料吐出溝９２
とが形成されている。燃料吸入溝９１は燃料流入
通路５０を介して燃料流入口５１に連結されてお
り、燃料吐出溝９２は燃料吐出通路５９を介して
内室２１内に連結される。燃料流入口５１は電磁
切換弁９３を介して燃料タンク９４又は添加剤タ
ンク９５に連結される。電磁切換弁９３は第１の
通路９６ａおよび第２の通路９６ｂを形成した摺
動弁９６を有し、ソレノイドが消勢されているて
きには第１図に示すように燃料流入口５１は第１
通路９６ａおよび燃料供給通路９４ａを介して燃
料タンク９４に連結される。一方、ソレノイドが
付勢されると摺動弁９６が下降し、燃料流入口５
１は第２通路９６ｂおよび添加剤供給通路９５ａ
を介して添加剤タンク９５に連結される。添加剤
供給通路９５ａ内には断面一定の固定絞り９７が
配置される。電磁切換弁９３は駆動回路９８を介
して出力ポート３６に接続され、従つてこの電磁
切換弁９３は電子制御ユニツト３０の出力信号に
基いて制御される。

次に第３図を参照して添加剤の供給制御につい
て説明する。

第３図に参照するとまず始めにステツプ１００
において図示しないイグニツシヨンスイツチがオ
ンであるか否かが判別される。イクニツシヨンス
イツチがオンであればステツプ１０１に進んで機
関回転数NEを表わす速度センサ２８の出力信
号、および負荷Ｌを表わすアクセルペダルセンサ
７８の出力信号を読込む。次いでステツプ１０２
では電磁切換弁９３の制御パルスのデユーテイー
比を機関回転数NEおよび負荷Ｌから定め、次い
でステツプ１０３ではこのデユーテイー比に基い
て電磁切換弁９３の切換制御が行なわれる。即
ち、燃料消費量に比例した量の添加剤を供給する
のに必要なデユーテイー比が機関回転数NEおよ
び負荷Ｌの関数として予めROM３４内に記憶さ
れており、このデユーテイー比に従つて燃料流入
口５１が電磁切換弁９３の第２通路９６ｂを介し
て添加剤タンク９５に連結されるために燃料内に
は燃料消費量に比例した量の添加剤が供給され
る。燃料ポンプ２３が作動しているときには燃料
吸入溝９１内は負圧となつており、従つて添加剤
は添加剤タンク９５から燃料ポンプ２３の吸引力
によつて吸引される。従つて添加剤を供給するた
めに特別のポンプを設ける必要がないという利点
がある。

一方、イグニツシヨンスイツチがオフのときは
ステツプ１０４に進んで電磁切換弁９３のソレノ
イドが消勢状態に保持される。このように電磁切
換弁９３のソレノイドを消勢することによつて機
関停止中に添加剤が燃料内に拡散するのを阻止す
ることができる。

〔考案の効果〕

燃料ポンプの吸引力を利用して添加剤を燃料内
に供給することができるので添加剤を供給するた
めの特別のポンプを設ける必要がないという利点
がある。また、パテイキユレートの発生量は燃料
消費量にほぼ比例するので燃料消費量に比例した
量の添加剤を燃料内に供給させることが好まし
い、この点に関し、本考案によれば燃料消費量に
比例した量の添加剤が燃料内に供給されるので添
加剤の無駄な消費を阻止しつつパテイキユレート
の着火燃焼を良好に促進することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料噴射ポンプの側面断面図、第２図
は機関排気系を断面図で示した内燃機関の側面
図、第３図は添加剤の供給制御を行なうためのフ
ローチヤートである。 ６，１７……排気管、８……フイルタ、９……
電気ヒータ、１０……バイパス通路、１１……バ
イパス弁、１５，１６……排気通路、２３……燃
料ポンプ、２６……プランジヤ、４０……シリン
ダ、５１……燃料流入口、９３……電磁切換弁、
９４……燃料タンク、９５……添加剤タンク。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関駆動の燃料ポンプとプランジヤとを具備
   し、燃料ポンプから吐出された燃料をプランジヤ
   のシリンダ内に送り込んでプランジヤにより加圧
   されたシリンダ内の燃料を燃料噴射弁から噴射す
   るようにしたデイーゼル機関において、燃料ポン
   プの燃料流入口を電磁切換弁を介して燃料タンク
   又は添加剤タンクに選択的に連結せしめると共
   に、該燃料ポンプの燃料流入口が添加剤タンクに
   連結された際に添加剤タンクから燃料ポンプに供
   給される添加剤が燃料消費量に比例するように該
   電磁切換弁の開弁量を制御する制御装置を具備し
   たデイーゼル機関用燃料への添加剤供給装置。