(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料を貯留する原燃料タンクと、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料をオクタン価が高い成分を前記原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料とオクタン価が低い成分を前記原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離する分離器と、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離器によって前記原燃料から分離された前記高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクとを有し、
前記分離器は、分離膜によって区画された２つの部屋を有し、前記部屋の一方に供給される前記原燃料から浸透気化法によって気体の前記高オクタン価燃料を、前記分離膜を透過させて前記部屋の他方に捕集し、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離器によって分離された気体の前記高オクタン価燃料を凝縮させる凝縮器を更に有することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記凝縮器は、前記高オクタン価燃料タンクよりも上方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料タンクから前記分離器に供給される前記原燃料を加熱する加熱器を更に有し、
前記凝縮器は、前記加熱器を通過する前の前記原燃料と前記高オクタン価燃料との間で熱交換させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
原燃料を貯留する原燃料タンクと、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料をオクタン価が高い成分を前記原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料とオクタン価が低い成分を前記原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離する分離器と、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離器によって前記原燃料から分離された前記高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクとを有し、
前記原燃料タンクの壁部の内面に沿って設けられ、前記分離器を通過した前記低オクタン価燃料と前記壁部との間で熱交換させる熱交換器を更に有することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項５】
前記熱交換器が設けられる前記壁部は、前記原燃料タンクの底壁部であることを特徴とする請求項４に記載の燃料供給装置。
【請求項６】
前記壁部の外面には、フィンが設けられていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の燃料供給装置。
【請求項７】
原燃料を貯留する原燃料タンクと、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料をオクタン価が高い成分を前記原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料とオクタン価が低い成分を前記原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離する分離器と、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離器によって前記原燃料から分離された前記高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクとを有し、
前記原燃料タンクは、当該原燃料タンクの上壁部を貫通する原燃料タンク開口と、前記原燃料タンク開口を開閉可能に閉塞するリッドとを有し、
前記高オクタン価燃料タンクは、当該高オクタン価燃料タンクの上壁部を貫通する高オクタン価燃料タンク開口を有し、
前記高オクタン価燃料タンク開口は、前記原燃料タンク開口と整合するように配置され、前記リッドによって開閉可能に閉塞されていることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項８】
前記高オクタン価燃料タンク内の前記高オクタン価燃料を外部に供給するべく、前記高オクタン価燃料タンク内から前記リッドを通過して外部に延びる高オクタン価燃料供給管を更に有することを特徴とする請求項７に記載の燃料供給装置。
【請求項９】
前記高オクタン価燃料タンク内に配置され、前記高オクタン価燃料供給管を介して外部に前記高オクタン価燃料を圧送する高オクタン価燃料ポンプと、
前記高オクタン価燃料ポンプの信号線及び電源線を含み、前記高オクタン価燃料タンク内から前記リッドを通過して外部に延びるケーブルとを更に有することを特徴とする請求項８に記載の燃料供給装置。
【請求項１０】
前記原燃料タンクから前記分離器に供給される前記原燃料を加熱するための高温媒体を流通させるべく、外部から前記リッドを通過して前記高オクタン価燃料タンク内又は前記原燃料タンク内に延びる高温媒体輸送管を更に有することを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか１つの項に記載の燃料供給装置。
【請求項１１】
前記高オクタン価燃料タンクは、当該高オクタン価燃料タンク内の上部の気相部分と前記原燃料タンクの上部の気相部分とを連通する連通路を有することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１つの項に記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エタノール含有ガソリンのようなオクタン価が異なる成分を含有する原燃料を分離器によって、オクタン価が高い成分を原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料と、オクタン価が低い成分を原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離し、高オクタン価燃料及び低オクタン価燃料を選択的に内燃機関に供給する燃料供給装置が知られている（例えば、特許文献１）。燃料供給装置は、原燃料を貯留する原燃料タンクと、原燃料を加熱する加熱器と、加熱された原燃料を、分離膜を用いた浸透気化法によって高オクタン価燃料と低オクタン価燃料とに分離する分離器と、分離された各燃料をそれぞれ冷却する冷却器と、高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクとを有する。この燃料供給装置は、内燃機関が高圧縮比で運転するときに、燃焼室に噴射する高オクタン価燃料の比率を高めることによってノッキングを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０８５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係る燃料供給装置は、原燃料タンクに加え、分離器、加熱器、冷却器、及び高オクタン価燃料タンクを有するため、これらの各装置を自動車の車体に効率良く配置することが難しい。また、分離器、加熱器、冷却器、及びそれらを接続する継手を設けることによって、燃料蒸気の漏出対策を施さなければならない範囲が増加し、装置の複雑化及び高コスト化が生じるという問題がある。
【０００５】
本発明は、以上の背景を鑑み、原燃料を高オクタン価燃料及び低オクタン価燃料に分離して供給する燃料供給装置において、構成要素をコンパクトに配置すると共に、燃料蒸気のシールを容易にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の燃料供給装置（１）は、原燃料を貯留する原燃料タンク（２）と、前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料をオクタン価が高い成分を前記原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料とオクタン価が低い成分を前記原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離する分離器（６）と、前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離器によって前記原燃料から分離された前記高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンク（５）とを有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、分離器及び高オクタン価燃料タンクが原燃料タンク内に配置されるため、原燃料タンクとは別に分離器及び高オクタン価燃料タンクを配置するスペースを自動車の車体に確保する必要がなくなる。そのため、従来の燃料タンクを配置するスペースに燃料供給装置を配置することができる。また、燃料供給装置は、分離器、高オクタン価燃料タンク、及び原燃料タンクが一体に組み合わされ、１つのユニットとして構成されるため、車体への組付作業が容易である。また、分離器及び高オクタン価燃料タンクが原燃料タンク内に配置されるため、分離器、高オクタン価燃料タンク、及びこれらを接続する継手から燃料蒸気が漏れたとしても、燃料蒸気は原燃料タンク内に留まり、外部に漏れることがない。すなわち、原燃料タンクを気密に構成することによって、分離器、高オクタン価燃料タンク、及びこれらを接続する継手を気密に構成する必要がなくなり、気密に構成する部材を少なくすることができる。
【０００８】
また、上記発明において、前記分離器は、分離膜（６Ａ）によって区画された２つの部屋（６Ｂ、６Ｃ）を有し、前記部屋の一方（６Ｂ）に供給される前記原燃料から浸透気化法によって気体の前記高オクタン価燃料を、前記分離膜を透過させて前記部屋の他方（６Ｃ）に捕集し、前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離器によって分離された気体の前記高オクタン価燃料を凝縮させる凝縮器（７）を更に有するとよい。
【０００９】
この構成によれば、凝縮器も原燃料タンク内に配置されているため、凝集器の配置スペースを車体に確保する必要がない。また、凝縮器及び凝縮器の継手を気密に構成する必要がなくなる。
【００１０】
また、上記発明において、前記凝縮器は、前記高オクタン価燃料タンクよりも上方に配置されているとよい。
【００１１】
この構成によれば、凝縮器において凝縮された高オクタン価燃料を、重力によって高オクタン価燃料タンクに移動させることができる。
【００１２】
また、上記発明において、前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料タンクから前記分離器に供給される前記原燃料を加熱する加熱器（１７）を更に有し、前記凝縮器は、前記加熱器を通過する前の前記原燃料と前記高オクタン価燃料との間で熱交換させるとよい。
【００１３】
この構成によれば、原燃料タンクに貯留された比較的温度が低い原燃料を凝縮器における冷却用の低温熱媒体として利用することによって、原燃料タンク内における凝縮器の冷却源を確保することができる。
【００１４】
また、上記発明において、前記原燃料タンクの壁部（２Ｄ）の内面に沿って設けられ、前記分離器を通過した前記低オクタン価燃料と前記壁部との間で熱交換させる熱交換器（１０）を更に有するとよい。
【００１５】
この構成によれば、昇温された状態で分離器を通過した低オクタン価燃料は、外部に放熱することができる原燃料タンクの壁部と熱交換することによって冷却される。
【００１６】
また、上記発明において、前記熱交換器が設けられる前記壁部は、前記原燃料タンクの底壁部（２Ｄ）であるとよい。
【００１７】
この構成によれば、車両走行時の走行風によって原燃料タンクの底壁部は、原燃料タンクの他の壁部よりも冷却され易いため、熱交換器による低オクタン価燃料の冷却効果を高めることができる。
【００１８】
また、上記発明において、前記壁部の外面には、フィン（４１）が設けられているとよい。
【００１９】
この構成によれば、壁部の冷却効果を高めることができ、熱交換器による低オクタン価燃料の冷却効果を高めることができる。
【００２０】
また、上記発明において、前記原燃料タンクは、当該原燃料タンクの上壁部（２Ａ）を貫通する原燃料タンク開口（５１）と、前記原燃料タンク開口を開閉可能に閉塞するリッド（５３）とを有し、前記高オクタン価燃料タンクは、当該高オクタン価燃料タンクの上壁部（５Ａ）を貫通する高オクタン価燃料タンク開口（５Ｄ）を有し、前記高オクタン価燃料タンク開口は、前記原燃料タンク開口と整合するように配置され、前記リッドによって開閉可能に閉塞されているとよい。
【００２１】
この構成によれば、リッドを開くことによって、高オクタン価燃料タンクの内部を開くことができる。
【００２２】
また、上記発明において、前記高オクタン価燃料タンク内の前記高オクタン価燃料を外部に供給するべく、前記高オクタン価燃料タンク内から前記リッドを通過して外部に延びる高オクタン価燃料供給管（６５）を更に有するとよい。
【００２３】
この構成によれば、高オクタン価燃料供給管がリッドを通過するため、気密構造をリッドに集約することができ、気密構造にする範囲を小さくすることができる。
【００２４】
また、上記発明において、前記高オクタン価燃料タンク内に配置され、前記高オクタン価燃料供給管を介して外部に前記高オクタン価燃料を圧送する高オクタン価燃料ポンプ（１６）と、前記高オクタン価燃料ポンプの信号線及び電源線を含み、前記高オクタン価燃料タンク内から前記リッドを通過して外部に延びるケーブル（６６）とを更に有するとよい。
【００２５】
この構成によれば、ケーブルがリッドを通過するため、気密構造をリッドに集約することができ、気密構造にする範囲を小さくすることができる。
【００２６】
また、上記発明において、前記原燃料タンクから前記分離器に供給される前記原燃料を加熱するための高温媒体を流通させるべく、外部から前記リッドを通過して前記高オクタン価燃料タンク内又は前記原燃料タンク内に延びる高温媒体輸送管（４７）を更に有するとよい。
【００２７】
この構成によれば、高温媒体輸送管がリッドを通過するため、気密構造をリッドに集約することができ、気密構造にする範囲を小さくすることができる。
【００２８】
また、上記発明において、前記高オクタン価燃料タンクは、当該高オクタン価燃料タンク内の上部の気相部分と前記原燃料タンクの上部の気相部分とを連通する連通路（５Ｂ）を有するとよい。
【００２９】
この構成によれば、高オクタン価燃料タンク及び原燃料タンクの気相部分が連通路を介して互いに連通するため、外部環境に燃料蒸気を放出することなく、高オクタン価燃料タンクの圧力変動を抑制することができる。また、高オクタン価燃料タンクから放出される燃料蒸気の外部放出を回避するためのパージシステムを新たに設ける必要が無い。
【発明の効果】
【００３０】
以上の構成によれば、原燃料を高オクタン価燃料及び低オクタン価燃料に分離して供給する燃料供給装置において、構成要素をコンパクトに配置すると共に、燃料蒸気のシールを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態に係る燃料供給装置の断面図
【図２】一部変形実施形態に係る燃料供給装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して本発明に係る燃料供給装置の実施形態を説明する。本実施形態に係る燃料供給装置は、自動車に搭載され、同じく自動車に搭載された内燃機関に燃料を供給するものである。
【００３３】
図１に示すように、燃料供給装置１は、原燃料を貯留する原燃料タンク２を有する。原燃料は、オクタン価が異なる成分を含む燃料であり、例えばエタノール等のアルコールがガソリンに混合された混合燃料（例えばエタノール含有ガソリン）である。
【００３４】
原燃料タンク２の形状は、任意に設定することができる。本実施形態では、原燃料タンク２は、水平方向に延びた扁平形状に形成され、その上壁部２Ａの幅方向における中央部に下方に向けて凹んだ凹部２Ｂを有する。原燃料タンク２が自動車に搭載された状態で、凹部２Ｂは幅方向における中央部に配置され、プロペラシャフト等の自動車の部品が内部に配置される。原燃料タンク２は、上壁部２Ａに給油管２Ｃを有し、給油管２Ｃを介して外部から原燃料の補給が可能となっている。
【００３５】
原燃料タンク２の内部には、高オクタン価燃料タンク５、分離器６、凝縮器７、バッファータンク８、第１熱交換器９及び第２熱交換器１０、燃料循環ポンプ１１、バキュームポンプ１２、原燃料ポンプ１３、及びこれらの各要素を支持する骨格部材である第１キャリア１４が設けられている。高オクタン価燃料タンク５の内部には、高オクタン価燃料ポンプ１６、第３熱交換器１７、及びこれらの各要素を支持する骨格部材である第２キャリア１８が設けられている。
【００３６】
燃料循環ポンプ１１は、原燃料タンク２内の底部に設けられ、原燃料タンク２内に貯留された原燃料を加圧し、分離器６に向けて圧送する。燃料循環ポンプ１１と分離器６と接続する導管２１の経路上には、燃料循環ポンプ１１側から凝縮器７、第１熱交換器９、及び第３熱交換器１７が順に配置されている。燃料循環ポンプ１１から圧送される原燃料は、凝縮器７、第１熱交換器９、及び第３熱交換器１７で熱交換することによって、原燃料タンク２内の底部に貯留されている原燃料よりも昇温された状態で分離器６に供給される。凝縮器７、第１熱交換器９、及び第３熱交換器１７の詳細については後述する。
【００３７】
分離器６は、透過気化法（パーベーパレーション：ＰＶ）に基づいて、オクタン価が高い成分を原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料及びオクタン価が低い成分を原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに原燃料を分離する装置である。分離器６は、原燃料中の高オクタン価成分を選択的に透過させる分離膜６Ａと、分離膜６Ａによって区画された第１室６Ｂ及び第２室６Ｃとを有する。分離膜６Ａは、例えば孔のない高分子膜や分子レベルの微細孔を有する無機膜であり、原燃料から分離する成分に応じて適宜選択される。例えば、原燃料がエタノール含有ガソリンである場合、分離膜６Ａはエタノール及び芳香族を選択的に通過させる膜を選択するとよい。
【００３８】
燃料循環ポンプ１１によって凝縮器７、第１熱交換器９、及び第３熱交換器１７を経た高温高圧の原燃料は分離器６の第１室６Ｂに供給される。第２室６Ｃは、後述するバキュームポンプ１２によって減圧される。これにより、第１室６Ｂに供給された原燃料中の高オクタン価成分は、気体となって分離膜６Ａを透過し、第２室６Ｃに捕集される。そのため、第２室６Ｃの燃料は、オクタン価が高い成分を原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料となる。一方、第１室６Ｂに供給された原燃料は、第１室６Ｂの出口側に進むほどオクタン価が高い成分が分離され、オクタン価が低い成分を原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料となる。原燃料がエタノール含有ガソリンである場合、第２室６Ｃに捕集される高オクタン価燃料は主としてエタノールを含み、第１室６Ｂを通過する低オクタン価燃料はエタノール含有量（濃度）が低下したガソリンを含む。
【００３９】
凝縮器７は、分離器６の第２室６Ｃと隣接して配置されていることが好ましい。本実施形態では、凝縮器７は分離器６と結合され、１つのユニットとして構成されている。凝縮器７では、第２室６Ｃから供給される気体の高オクタン価燃料と、燃料循環ポンプ１１から供給される原燃料とが互いに混ざり合わない状態で熱交換を行う。この熱交換によって、気体の高オクタン価燃料は冷却されて凝縮し、原燃料は加熱される。
【００４０】
凝縮器７は、導管２２によって高オクタン価燃料タンク５に接続されている。導管２２の経路上にはバッファータンク８が設けられている。凝縮器７は、バッファータンク８及び高オクタン価燃料タンク５よりも上方に配置され、バッファータンク８は高オクタン価燃料タンク５よりも上方に配置されている。詳細には、凝縮器７内の液面が、バッファータンク８の液面及び高オクタン価燃料タンク５の液面より上方に位置し、バッファータンク８の液面が高オクタン価燃料タンク５の液面より上方に位置するように、凝縮器７、バッファータンク８、及び高オクタン価燃料タンク５の位置関係が設定されている。また、分離器６は、バッファータンク８及び高オクタン価燃料タンク５よりも上方に配置されていることが好ましい。凝縮器７、バッファータンク８、及び高オクタン価燃料タンク５の位置関係によって、凝縮器７において液体となった高オクタン価燃料は、重力によってバッファータンク８に流れ、更にバッファータンク８から高オクタン価燃料タンク５に流れる。
【００４１】
導管２２の凝縮器７とバッファータンク８とを接続する部分には、凝縮器７からバッファータンク８に向う流体の流れのみを許容する第１一方向弁２４が設けられている。また、導管２２のバッファータンク８と高オクタン価燃料タンク５とを接続する部分には、バッファータンク８から高オクタン価燃料タンク５に向う流体の流れのみを許容する第２一方向弁２５が設けられている。
【００４２】
バキュームポンプ１２の吸気口は、導管２７を介してバッファータンク８の上部の気相部分に接続されている。バキュームポンプ１２の排気口は、導管２８を介して高オクタン価燃料タンク５の下部に接続されている。バキュームポンプ１２が駆動すると、導管２７、２８を介してバッファータンク８の上部の気体が高オクタン価燃料タンク５に輸送され、バッファータンク８が減圧される。バッファータンク８が減圧されることによって、凝縮器７からバッファータンク８に向う流体の流れが促進され、第１一方向弁２４が開かれ、バッファータンク８に連通する凝縮器７及び分離器６の第２室６Ｃが減圧される。このとき、バッファータンク８が減圧されることによって、第２一方向弁２５は閉じられ、高オクタン価燃料タンク５は減圧されない。
【００４３】
バキュームポンプ１２とバッファータンク８とを連通する導管２７は、分岐した枝管２９を有する。枝管２９の先端部は、原燃料タンク２の気相部分と連通している。本実施形態では、高オクタン価燃料タンク５の上壁部５Ａに、高オクタン価燃料タンク５の内部の上部における気相部分と原燃料タンク２の上部の気相部分とを連通する連通管５Ｂが設けられており、枝管２９は連通管５Ｂに接続され、連通管５Ｂを介して原燃料タンク２の気相部分と連通している。連通管５Ｂは、原燃料タンク２の上壁部２Ａの内面に近接して配置される一端と、高オクタン価燃料タンク５の上壁部５Ａの内面に近接して配置される他端とを有する。
【００４４】
枝管２９の経路上には電磁弁である開閉弁３３が設けられている。開閉弁３３は、バッファータンク８を減圧するときに閉じられる。開閉弁３３が開くと、原燃料タンク２内の気体が連通管５Ｂ、枝管２９及び導管２７を介してバッファータンク８に流れ込み、バッファータンク８内の圧力は原燃料タンク２内の圧力と等しくなる。バッファータンク８内の液体の高オクタン価燃料を高オクタン価燃料タンク５に輸送するときには、バキュームポンプ１２を停止すると共に、開閉弁３３を開くことによって、バッファータンク８内の減圧が解除され、重力によって高オクタン価燃料がバッファータンク８から高オクタン価燃料タンク５側に流れ、第２一方向弁２５が開く。
【００４５】
分離器６の第１室６Ｂの出口は、導管３４を介して原燃料タンク２内の空間の下部に連通している。導管３４の経路上には、分離器６側から第１熱交換器９、第２熱交換器１０、ストレーナ３６、及び圧力調整弁３７が順に設けられている。
【００４６】
第１熱交換器９は、燃料循環ポンプ１１から分離器６に供給される比較的温度が低い原燃料と、分離器６を通過した比較的温度が高い低オクタン価燃料とを、混ざり合わない状態で熱交換させる装置である。第１熱交換器９は、公知の対向流式の熱交換器であってよい。第１熱交換器９での熱交換によって、燃料循環ポンプ１１から分離器６に供給される原燃料は加熱され、分離器６を通過した低オクタン価燃料は冷却される。
【００４７】
第２熱交換器１０は、分離器６を通過した比較的温度が高い低オクタン価燃料が通過する内部空間と、原燃料タンク２の壁部の内面に接触する外面とを有し、低オクタン価燃料と原燃料タンク２との壁部との間で熱交換を行う。本実施形態では、第２熱交換器１０は、扁平なシート状に形成され、原燃料タンク２の底壁部２Ｄの内面と接触するように配置されている。第２熱交換器１０は、底壁部２Ｄとの接触面積を広く確保するために、底壁部２Ｄの内面の広範囲にわたって延在している。
【００４８】
原燃料タンク２の底壁部２Ｄの外面には複数のフィン４１が設けられている。フィン４１は、底壁部２Ｄの外表面を拡張し、底壁部２Ｄの空冷による放熱を促進する。フィン４１は、例えばひだ状（波形）に形成されたコルゲートフィンであってよい。原燃料タンク２の底壁部２Ｄは、燃料供給装置１が搭載される自動車の走行風によって冷却が促進される。
【００４９】
原燃料タンク２の底壁部２Ｄの外面には、ファン４２が設けられている。ファン４２は、底壁部２Ｄの外面に向けて空気を供給し、底壁部２Ｄの強制冷却を行う。他の実施形態では、ファン４２は、原燃料タンク２に代えて、自動車を構成する車体骨格や他の装置に支持されてもよい。
【００５０】
本実施形態では、第１熱交換器９は、扁平なシート状に形成され、第２熱交換器１０の上面に重ねて配置されている。第１熱交換器９及び第２熱交換器１０は、互いに結合され、１つのユニットとして構成されている。
【００５１】
第２熱交換器１０を通過した低オクタン価燃料は、ストレーナ３６を通過して異物が取り除かれた後、圧力調整弁３７を通過して原燃料タンク２内の底部に放出され、原燃料と混合される。低オクタン価燃料が原燃料に混合されることによって、原燃料タンク２内の燃料のオクタン価は低下する。分離のサイクルが進む（分離器６を通過する原燃料の総量が増加する）と、原燃料タンク２内の燃料のオクタン価は低下し、低オクタン価燃料の成分に近付く。圧力調整弁３７は、燃料循環ポンプ１１から圧力調整弁３７に到る経路内の原燃料及び低オクタン価燃料の圧力を調整し、分離器６の第１室６Ｂの原燃料の圧力を所定の圧力に維持する。具体的には、圧力調整弁３７は、燃料循環ポンプ１１によって昇圧される原燃料（低オクタン価燃料）が所定の圧力以上になる場合に、原燃料（低オクタン価燃料）を原燃料タンク２内に放出し、圧力を所定値に維持する。
【００５２】
第３熱交換器１７は、燃料循環ポンプ１１から分離器６に圧送される原燃料と、原燃料タンク２の外部から供給される高温熱媒体とを混ざり合わない状態で熱交換する装置であり、原燃料を加熱する加熱器として使用される。第３熱交換器１７は、公知の対向流式の熱交換器であってよい。第３熱交換器１７に供給される高温熱媒体は、例えば内燃機関４５を通過することによって昇温される冷却水や、内燃機関４５やトランスミッションを通過することによって昇温される潤滑油、オートマチックフルード、内燃機関４５の排気ガスと熱交換することによって昇温された液体や、排気ガス等であってよい。本実施形態における高温熱媒体は内燃機関４５の冷却水であり、内燃機関４５の冷却水通路４６と連通する媒体輸送管４７が第３熱交換器１７に接続されている。
【００５３】
原燃料タンク２は、上壁部２Ａを厚み方向に貫通する第１開口５０及び第２開口５１を有する。第１開口５０は第１リッド５２によって、第２開口５１は第２リッド５３によって開閉可能に気密に閉塞される。
【００５４】
高オクタン価燃料タンク５は、水平方向に延びる扁平形を呈し、凹部２Ｂの下方に配置されると共に、第１熱交換器９及び第２熱交換器１０の上方に配置される。高オクタン価燃料タンク５の上壁部５Ａには、筒状に上方に延出し、第１開口５０に連通する通路を形成する通路壁部５Ｃが設けられている。通路壁部５Ｃの上端開口５Ｄは、第２開口５１と整合するように配置されている。これにより、第２リッド５３を開くと、原燃料タンク２の外部と高オクタン価燃料タンク５の内部とが連通する。通路壁部５Ｃの上端開口５Ｄの縁部と第１開口５０の縁部との間は、気密にシールされている必要はなく、隙間が存在してもよい。
【００５５】
第１リッド５２には、原燃料ポンプ１３と内燃機関４５の第１インジェクタ５５とを接続する第１燃料ライン５６、原燃料ポンプ１３の信号線及び電源線を含む第１ケーブル束５７、原燃料タンク２の上部の気相部分と給油管２Ｃの上流端部とを接続するブリーザパイプ５８、及び原燃料タンク２の上部の気相部分とキャニスタ５９とを接続するベーパ管６０が貫通している。第１燃料ライン５６、第１ケーブル束５７、ブリーザパイプ５８、及びベーパ管６０が第１リッド５２を貫通する部分は、気密にシールされている。
【００５６】
ブリーザパイプ５８は、給油管２Ｃを通して給油を行うときに、原燃料タンク２内の気体を給油管２Ｃに逃がし、原燃料の原燃料タンク２への流入を促進する。ベーパ管６０は、原燃料タンク２内の燃料蒸気をキャニスタ５９に逃がし、原燃料タンク２内の圧力を大気圧に維持する。キャニスタ５９に送られた燃料蒸気は、キャニスタ５９内の活性炭に吸蔵される。キャニスタ５９に吸蔵された燃料は、内燃機関４５の運転時に吸気通路６１の負圧を受けて吸い込まれ、燃焼室において燃焼される。ベーパ管６０の原燃料タンク２内における端部には、フロート弁６２が設けられている。フロート弁６２は、原燃料タンク２内の原燃料の液位に応じて開閉し、ベーパ管６０への液体燃料の流入を防止する。
【００５７】
第２リッド５３には、高オクタン価燃料ポンプ１６と内燃機関４５の第２インジェクタ６４とを接続する第２燃料ライン６５、高オクタン価燃料ポンプ１６の信号線及び電源線を含む第２ケーブル束６６、第３熱交換器１７に高温熱媒体を循環させるための媒体輸送管４７が貫通している。第２燃料ライン６５、第２ケーブル束６６、及び媒体輸送管４７が第２リッド５３を貫通する部分は、気密にシールされている。媒体輸送管４７は、内燃機関４５のウォータジャケットを含む冷却水通路４６に接続されており、比較的高温の水が流通する。
【００５８】
第２インジェクタ６４は例えば吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射型インジェクタであり、第１インジェクタ５５は例えば燃焼室に燃料を噴射する直噴型インジェクタであってよい。第２燃料供給ラインの第２リッド５３よりも第２インジェクタ６４側の部分には、燃料中の異物を捕集するストレーナ６８が配置されている。
【００５９】
第２ケーブル束６６は、開閉弁３３への信号線や、燃料循環ポンプ１１の信号線及び電源線、バキュームポンプ１２の信号線及び電源線、原燃料ポンプ１３の信号線及び電源線を含むことができる。この場合、第２ケーブル束６６は、高オクタン価燃料タンク５内から連通管５Ｂを通過して原燃料タンク２内に延びるとよい。
【００６０】
原燃料タンク２内に配置される、燃料循環ポンプ１１、分離器６、第１一方向弁２４、バッファータンク８、バキュームポンプ１２、開閉弁３３、第２一方向弁２５、高オクタン価燃料ポンプ１６、第１熱交換器９、第２熱交換器１０、ストレーナ３６、圧力調整弁３７、原燃料ポンプ１３、及びフロート弁６２は、骨格部材としての第１キャリア１４に組みつけられ、第１組立体を構成する。第１キャリア１４は原燃料タンク２の内面と係合することによって、原燃料タンク２に対する相対位置が定められている。第１組立体を構成する各装置は、第１キャリア１４に組み付けられることによって、それぞれの相対位置、及び原燃料タンク２に対する位置が定められている。
【００６１】
高オクタン価燃料タンク５内に配置される、第３熱交換器１７及び高オクタン価燃料ポンプ１６は骨格部材として第２キャリア１８に組み付けられ、第２組立体を構成する。第２キャリア１８は高オクタン価燃料タンク５の内面と係合することによって、高オクタン価燃料タンク５に対する相対位置が定められている。第２組立体を構成する各装置は、第２キャリア１８に組み付けられることによって、それぞれの相対位置、及び高オクタン価燃料タンク５に対する位置が定められている。
【００６２】
上記した燃料供給装置１の製造方法の一例を以下に説明する。最初に、第３熱交換器１７及び高オクタン価燃料ポンプ１６を第２キャリア１８に組み付け第２組立体を形成する。このとき、第２組立体を構成する各装置に付随する導管及び配線も適宜接続する。そして、第２組立体を挟むように２枚のパリソンを配置し、かつ２枚のパリソンを金型内に配置してブロー成形を行い、高オクタン価燃料タンク５を成形する。これにより、第２組立体を内部に備えた高オクタン価燃料タンク５が形成される。
【００６３】
次に、高オクタン価燃料タンク５を含む各装置を第１キャリア１４に組み付けて第１組立体を形成する。このとき、第１組立体を構成する各装置に付随する導管及び配線も適宜接続する。そして、第１組立体を挟むように２枚のパリソンを配置し、かつ２枚のパリソンを金型内に配置してブロー成形を行い、原燃料タンク２を成形する。これにより、第１組立体を内部に備えた原燃料タンク２が形成される。
【００６４】
次に、第１燃料ライン５６、第１ケーブル束５７、ブリーザパイプ５８、及びベーパ管６０が第１リッド５２を貫通するように配置し、それぞれが第１リッド５２を貫通する部分に気密シールを施す。また、第２燃料ライン６５、第２ケーブル束６６、及び媒体輸送管４７が第２リッド５３を貫通するように配置し、それぞれが第２リッド５３を貫通する部分に気密シールを施す。そして、第１リッド５２を第１開口５０に取り付け、第２リッド５３を第２開口５１に取り付ける。これにより、燃料供給装置１が構成される。
【００６５】
上記の製造方法では、予め高オクタン価燃料ポンプ１６を第２キャリア１８に取り付け、原燃料ポンプ１３を第１キャリア１４に取り付ける構成としたが、高オクタン価燃料ポンプ１６及び原燃料ポンプ１３は、原燃料タンク２が成形された後に第１開口５０及び第２開口５１を通して高オクタン価燃料タンク５内及び原燃料タンク２に配置してもよい。
【００６６】
また、上記の製造方法では、原燃料タンク２及び高オクタン価燃料タンク５を樹脂によって形成する例を示したが、他の実施形態では原燃料タンク２及び高オクタン価燃料タンク５を金属タンクとしてもよい。この場合には、各タンク２、５を２つ以上の部品から構成し、第１組立体及び第２組立体をそれぞれ内部に配置した後に、各タンク２、５を構成する部品を溶接等によって結合し、タンクを形成するとよい。
【００６７】
以上のように構成した燃料供給装置１の作用及び効果について説明する。燃料供給装置１では、原燃料タンク２内の原燃料は、燃料循環ポンプ１１によって加圧され、凝縮器７、第１熱交換器９、及び第３熱交換器１７を順に通過して分離機の第１室６Ｂに送られる。このとき、原燃料は、凝縮器７において高温の高オクタン価燃料の気体と熱交換し、第１熱交換器９において分離器６を通過した高温の低オクタン価燃料と熱交換し、第３熱交換器１７において高温熱媒体と熱交換することによって昇温される。
【００６８】
分離器６の第２室６Ｃは、開閉弁３３が閉じられた状態で、バキュームポンプ１２が作動することによって減圧される。分離器６では、第２室６Ｃがバキュームポンプ１２の吸引作用によって減圧されたときに、第１室６Ｂに供給された高温高圧の原燃料から高オクタン価燃料が気体となって分離膜６Ａを通過して第２室６Ｃに捕集される。第２室６Ｃに捕集された気体の高オクタン価燃料は、凝縮器７に流れ、凝縮器７において燃料循環ポンプ１１によって分離器６に送られる原燃料と熱交換し、冷却されて凝縮する。凝縮器７において凝縮した高オクタン価燃料は、重力によってバッファータンク８に流れ、貯留される。
【００６９】
開閉弁３３が閉じられ、かつバキュームポンプ１２が作動いているときには、第２一方向弁２５が閉じられるため、バッファータンク８に貯留された液体の高オクタン価燃料は高オクタン価燃料タンク５に流れることはできない。所定のタイミングで開閉弁３３が開き、かつバキュームポンプ１２が停止することによって、バッファータンク８の内部と原燃料タンク２の内部とが連通し、バッファータンク８の内部が大気圧になる。バッファータンク８内が大気圧になると、バッファータンク８内の高オクタン価燃料は、重力によって第２一方向弁２５を開き、高オクタン価燃料タンク５内に流れる。このようにして、高オクタン価燃料が高オクタン価燃料タンク５に貯留される。原燃料がエタノール含有ガソリンである場合、高オクタン価燃料タンク５はエタノールを主として貯留するエタノールタンクといえる。
【００７０】
分離器６の第１室６Ｂを通過した低オクタン価燃料は、第１熱交換器９において燃料循環ポンプ１１によって分離器６に送られる原燃料と熱交換して冷却され、第２熱交換器１０において原燃料タンク２の底壁部２Ｄと熱交換して冷却される。その後、低オクタン価燃料は、ストレーナ３６及び圧力調整弁３７を通過して原燃料タンク２内に放出され、原燃料タンク２内の原燃料と混合される。
【００７１】
燃料供給装置１では、分離器６を通過する原燃料の総量が増加するにつれて、高オクタン価燃料タンク５に貯留される高オクタン価燃料の量が増加すると共に、原燃料中に含まれる低オクタン価燃料の比率が増大する。燃料循環ポンプ１１、バキュームポンプ１２及び開閉弁３３の制御によって、分離器６を通過する原燃料の量を制御することができる。燃料循環ポンプ１１、バキュームポンプ１２及び開閉弁３３は、高オクタン価燃料タンク５の液位、原燃料中の高オクタン価燃料の濃度、燃料循環ポンプ１１の作動継続時間等に基づいて制御されるとよい。
【００７２】
本実施形態に係る燃料供給装置１は、分離器６、高オクタン価燃料タンク５、第１熱交換器９、第２熱交換器１０、第３熱交換器１７、バッファータンク８、バキュームポンプ１２が原燃料タンク２内に配置されるため、原燃料タンク２とは別にこれらの装置を配置するスペースを自動車の車体に確保する必要がない。そのため、従来の燃料タンクを配置するスペースに燃料供給装置１を配置することができる。また、燃料供給装置１は、分離器６及び高オクタン価燃料タンク５等を含む各装置と、原燃料タンク２とが一体に組み合わされて１ユニットを構成するため、車体への組付作業が容易である。
【００７３】
また、分離器６及び高オクタン価燃料タンク５等の各装置が原燃料タンク２内に配置されるため、分離器６及び高オクタン価燃料タンク５等を含む各装置と、これらの各装置を接続する継手から燃料蒸気が漏れたとしても、燃料蒸気は原燃料タンク２内に留まり、外部に漏れることがない。すなわち、原燃料タンク２を気密に構成することによって、分離器６、高オクタン価燃料タンク５、及びこれらを接続する継手を気密に構成する必要がなくなり、気密に構成する部材を少なくすることができる。
【００７４】
凝縮器７及び第１熱交換器９では、原燃料タンク２内に存在する原燃料を冷却用の低温熱媒体として使用するため、低温熱媒体を外部から原燃料タンク２内に引き込む構成を省略することができ、燃料蒸気のシール構造を簡素にすることができる。また、原燃料に注目すると、分離器６に供給する前の原燃料は、原燃料タンク２内に存在する気体の高オクタン価燃料及び高温となった低オクタン価燃料を加熱用の高温熱媒体として使用することができる。
【００７５】
第２熱交換器１０では、第１熱交換器９において冷却された低オクタン価燃料を、原燃料タンク２の底壁部２Ｄと熱交換させることによって一層冷却することができる。原燃料タンク２の底壁部２Ｄは、自動車の走行時に走行風を受けて原燃料タンク２の他の壁部よりも冷却され易いため、第２熱交換器１０における低オクタン価燃料の冷却効果を高めることができる。また、底壁部２Ｄの外面に設けたフィン４１や、強制冷却を行うファン４２によって底壁部２Ｄの冷却が促進され、低オクタン価燃料の冷却効果が一層高められる。
【００７６】
本実施形態に係る燃料供給装置１は、原燃料タンク２の内外を延びる第１燃料ライン５６、第１ケーブル束５７、ブリーザパイプ５８、及びベーパ管６０が貫通する部分を第１リッド５２に集約し、第２燃料ライン６５、第２ケーブル束６６、及び媒体輸送管４７が貫通する部分を第２リッド５３に集約したため、燃料蒸気のシール構造を簡素かつ確実にすることができる。
【００７７】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、第３熱交換器１７を高オクタン価燃料タンク５内に配置する構成としたが、他の実施形態では第３熱交換器１７は原燃料タンク２内の高オクタン価燃料タンク５外に配置してもよい。この場合には、媒体輸送管４７が第２リッド５３を通過して高オクタン価燃料タンク５内に延びた後、連通管５Ｂを通過して原燃料タンク２内に延びるようにしてもよい。また、媒体輸送管４７が第１リッド５２を通過して原燃料タンク２内に延びるようにしてもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では第２キャリア１８を高オクタン価燃料タンク５内に設け、第２キャリア１８に第３熱交換器１７及び高オクタン価燃料ポンプ１６を支持させる構成としたが、第２キャリア１８は省略してもよい。この場合には、高オクタン価燃料タンク５の壁部内面に第３熱交換器１７及び高オクタン価燃料ポンプ１６を係止させ、位置を固定するとよい。
【００７９】
上記実施形態では、原燃料タンク２に第１開口５０及び第２開口５１を形成し、それぞれ第１リッド５２及び第２リッド５３で閉塞するようにしたが、図２に示すように、第２開口５１及び第２リッド５３を省略し、１つの第１開口５０を拡張するようにしてもよい。この場合には、高オクタン価燃料タンク５の通路壁部５Ｃの上端開口５Ｄが第１開口５０と重なるように配置し、第１リッド５２を開くと原燃料タンク２の外部と高オクタン価燃料タンク５の内部とが連通するようにするとよい。そして、第２燃料ライン６５、第２ケーブル束６６、及び媒体輸送管４７が第１リッド５２を通過するように配置するとよい。これにより、燃料蒸気のシール構造が必要となる箇所が第１リッド５２に集約され、燃料蒸気のシール構造が一層簡素かつ確実になる。
【００８０】
また、上記実施形態では分離器６として、分離膜６Ａを利用した透過気化法による分離器を採用したが、他の実施形態では様々な分離器を採用することができる。分離器には、例えば、改質触媒を使用してガソリンからアルコールを改質して分離する分離器を採用してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１...燃料供給装置、２...原燃料タンク、２Ａ...上壁部、２Ｄ...底壁部、５...高オクタン価燃料タンク、５Ａ...上壁部、５Ｂ...連通管、５Ｃ...通路壁部、５Ｄ...上端開口（高オクタン価燃料タンク開口）、６...分離器、６Ａ...分離膜、６Ｂ...第１室、６Ｃ...第２室、７...凝縮器、８...バッファータンク、９...第１熱交換器、１０...第２熱交換器、１１...燃料循環ポンプ、１２...バキュームポンプ、１３...原燃料ポンプ、１４...第１キャリア、１６...高オクタン価燃料ポンプ、１７...第３熱交換器、１８...第２キャリア、３３...開閉弁、３７...圧力調整弁、４１...フィン、４２...ファン、４５...内燃機関、４６...冷却水通路、４７...媒体輸送管（高温媒体輸送管）、５０...第１開口、５１...第２開口（原燃料タンク開口）、５２...第１リッド、５３...第２リッド、５６...第１燃料ライン、５７...第１ケーブル束、５８...ブリーザパイプ、６０...ベーパ管、６４...第２インジェクタ、６５...第２燃料ライン（高オクタン価燃料供給管）、６６...第２ケーブル束
【図１】
0006034823.tif 000002
【図２】
0006034823.tif 000003