(57)【要約】    【課題】  燃料系統に設けられているフィルタの目詰まりや燃焼への影響を抑制する。    【解決手段】  潤滑性を向上させる添加剤が添加されたＤＭＥを貯留する主燃料タンク１と、主燃料タンク１からエンジンにＤＭＥを供給する燃料供給路４、高圧ポンプ６、コモンレール７及び燃料噴射弁３からなる燃料系統に残留するＤＭＥを、エンジンが停止したときに回収する回収装置９と、回収装置９により燃料系統からＤＭＥを回収しているときに、添加剤が添加されていないＤＭＥを燃料系統に所定時間供給する補助燃料供給装置１０と、を含んでエンジンの燃料供給装置を構成する。【選択図】  図１
2006274997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑性を向上させる添加剤が添加された燃料を貯留する主燃料タンクと、
前記主燃料タンクからエンジンに燃料を供給する燃料系統に残留する燃料を、前記エンジンが停止したときに回収する回収装置と、
前記回収装置により前記燃料系統から燃料を回収しているときに、前記添加剤が添加されていない燃料を前記燃料系統に所定時間供給する補助燃料供給装置と、
を含んで構成されることを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
【請求項２】
前記補助燃料供給装置は、
前記添加剤が添加されていない燃料を貯留する補助燃料タンクと、
前記補助燃料タンクから補助燃料供給路を介して前記燃料系統に燃料を供給する補助燃料ポンプと、
前記補助燃料供給路を開閉する第１の開閉弁と、
前記回収装置により前記燃料系統から燃料を回収しているときに、前記第１の開閉弁を開弁させるとともに前記補助燃料ポンプを所定時間作動させる補助燃料供給制御手段と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項３】
前記主燃料タンクに貯留されている燃料と前記補助燃料タンクに貯留されている燃料とのいずれか一方が前記燃料系統に供給されるように流路を切り換える流路切換弁と、
前記エンジンが作動しているときには、前記主燃料タンクに貯留されている燃料が前記燃料系統に供給されるように前記流路切換弁の作動を制御する一方、前記補助燃料ポンプが作動しているときには、前記補助燃料タンクに貯留されている燃料が前記燃料系統に供給されるように前記流路切換弁の作動を制御する流路切換弁制御手段と、
を有することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項４】
前記補助燃料供給路と前記燃料系統との接続部の上流側の前記燃料系統に、前記主燃料タンクから前記接続部に向かって燃料が流通するときのみ開弁する逆止弁が設けられたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項５】
前記燃料は液化ガス燃料であるとともに、
前記回収装置は、
前記燃料系統から回収した燃料を貯留する回収タンクと、
前記燃料系統から前記回収タンクに燃料を排出する排出路を開閉する第２の開閉弁と、
前記回収タンクに貯留された燃料を加圧し、前記主燃料タンクに供給する加圧ポンプと、
前記エンジンが停止したときに、前記第２の開閉弁を開弁させる開閉弁制御手段と、
前記補助燃料供給装置により燃料が供給された後に、前記加圧ポンプを作動させるポンプ制御手段と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のエンジンの燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑性を向上させる添加剤が添加されたジメチルエーテル（以下ＤＭＥという）等を燃料とするエンジンの燃料供給装置（以下、燃料供給装置という）に関し、特に燃料系統に残留する添加剤を除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＭＥは、常温常圧では気体であるが、エンジンの燃料として用いられる場合には、加圧されて液化した状態で燃料タンクに貯留され、液体状態のままエンジンに供給される場合がある。ところが、ＤＭＥは液体状態であっても潤滑性が充分でないので、潤滑性を向上させる添加剤を添加させておく必要がある。
また、ＤＭＥは軽油等の液体燃料に比べて粘性が低いので、エンジン停止時に、燃料系統に残留したＤＭＥが、例えば燃料噴射弁で遮断されずにエンジンの燃焼室に漏れる恐れがある。そこで、特開２００３−５６３９３号公報（特許文献１）に記載されているように、エンジン停止時に燃料系統に残留するＤＭＥを回収し、燃料タンクに戻す回収装置を有するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−５６３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような回収装置を適用したエンジンでは、エンジン停止時に燃料系統からＤＭＥを回収すると、ＤＭＥはその圧力が低下して気化する場合がある。更に、このようにＤＭＥが気化したときに添加剤が気化せずに液体状態のままである場合には、この添加剤が燃料系統に残留してしまう恐れがある。そして、このように燃料系統に添加剤が残留すると、燃料系統に設けられているフィルタが目詰まりしたり、エンジンを再始動させたときにエンジンに供給されるＤＭＥに含まれる添加剤の濃度が必要以上に増加して、燃焼に影響を及ぼしたりする恐れがある。
【０００４】
本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、エンジン停止時に、添加剤が添加されていない燃料によって燃料系統を洗浄することにより、燃料系統に残留した添加剤を除去し、燃料系統に設けられているフィルタの目詰まりや燃焼への影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、請求項１記載の発明は、潤滑性を向上させる添加剤が添加された燃料を貯留する主燃料タンクと、主燃料タンクからエンジンに燃料を供給する燃料系統に残留する燃料を、エンジンが停止したときに回収する回収装置と、回収装置により燃料系統から燃料を回収しているときに、添加剤が添加されていない燃料を燃料系統に所定時間供給する補助燃料供給装置と、を含んでエンジンの燃料供給装置を構成することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明では、補助燃料供給装置は、添加剤が添加されていない燃料を貯留する補助燃料タンクと、補助燃料タンクから補助燃料供給路を介して燃料系統に燃料を供給する補助燃料ポンプと、補助燃料供給路を開閉する第１の開閉弁と、回収装置により燃料系統から燃料を回収しているときに、第１の開閉弁を開弁させるとともに補助燃料ポンプを所定時間作動させる補助燃料供給制御手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明では、主燃料タンクに貯留されている燃料と補助燃料タンクに貯留されている燃料とのいずれか一方が燃料系統に供給されるように流路を切り換える流路切換弁と、エンジンが作動しているときには、主燃料タンクに貯留されている燃料が燃料系統に供給されるように流路切換弁の作動を制御する一方、補助燃料ポンプが作動しているときには、補助燃料タンクに貯留されている燃料が燃料系統に供給されるように流路切換弁の作動を制御する流路切換弁制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明では、補助燃料供給路と燃料系統との接続部の上流側の燃料系統に、主燃料タンクから接続部に向かって燃料が流通するときのみ開弁する逆止弁が設けられたことを特徴とする。
請求項５記載の発明では、燃料は液化ガス燃料であるとともに、回収装置は、燃料系統から回収した燃料を貯留する回収タンクと、燃料系統から回収タンクに燃料を排出する排出路を開閉する第２の開閉弁と、回収タンクに貯留された燃料を加圧し、主燃料タンクに供給する加圧ポンプと、エンジンが停止したときに、第２の開閉弁を開弁させる開閉弁制御手段と、補助燃料供給装置により燃料が供給された後に、加圧ポンプを作動させるポンプ制御手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、エンジンが停止したときに燃料系統に残留する燃料が回収されるので、燃料系統内で燃料が気化してもエンジンの燃焼室や吸気通路内に漏れることが抑制される。また、燃料が回収されているときに、添加剤が添加されていない燃料が燃料系統に供給されるので、燃料系統に添加剤が残留していても、この燃料とともに燃料系統から排出される。これにより、添加剤が添加されていない燃料によって燃料系統が洗浄されて、燃料系統から添加剤が除去されるので、燃料系統に設けられているフィルタが目詰まりし難くなる。更に、その後エンジンを再始動させたときに、エンジンに供給される燃料中の添加剤の濃度が必要以上に増加することなく、燃焼への影響を抑制できる。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、回収装置により燃料系統から燃料を回収しているときに、第１の開閉弁が開弁するとともに補助燃料ポンプが所定時間作動するので、添加剤が添加されていない燃料を補助燃料タンクから補助燃料供給路を介して燃料系統に供給することができる。
請求項３記載の発明によれば、エンジンが作動しているときには、主燃料タンクから燃料系統に、添加剤が添加された燃料を供給することができる。
【００１１】
一方、エンジンが停止して補助燃料ポンプが作動したときには、補助燃料タンクから補助燃料供給路を介して燃料系統に、添加剤が添加されていない燃料を供給することができる。
請求項４記載の発明によれば、補助燃料供給路から主燃料タンクへの燃料の逆流を防止できる。特に、逆止弁により機械的に流路切換弁の機能が発揮されるので、流路切換弁を省くことが可能となり、構成の簡略化を通してコストダウン等を図ることができる。
【００１２】
請求項５記載の発明によれば、エンジンが停止したときに、第２の開閉弁が開弁するので、燃料系統から排出路を介して液化ガス燃料を回収タンクに回収することができる。そして、回収タンクに回収された液化ガス燃料は、加圧ポンプにより加圧され主燃料タンクに供給される。これにより、この液化ガス燃料が回収タンク内で気化していても、加圧ポンプの吐出圧を適宜設定することにより、その液化ガス燃料を再液化して、エンジンの燃料として利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、ＤＭＥを燃料とするコモンレール式ディーゼルエンジンに、本発明を適用して構築した燃料供給装置を示す。
燃料供給装置には、液体状態のＤＭＥを貯留する主燃料タンク１と、エンジンの燃焼室２内にＤＭＥを噴射供給する燃料噴射弁３と、主燃料タンク１から燃料噴射弁３にＤＭＥを供給する燃料供給路４と、が設けられている。主燃料タンク１に貯留されるＤＭＥには、潤滑性を向上させる添加剤が添加されている。
【００１４】
主燃料タンク１には、その内部に貯留されたＤＭＥを燃料供給路４に排出する主燃料ポンプ５が設けられている。燃料供給路４には、主燃料タンク１から供給されたＤＭＥを昇圧する高圧ポンプ６と、高圧ポンプ６により昇圧されたＤＭＥを蓄圧するコモンレール７と、が介装されている。高圧ポンプ６は、エンジンの作動に伴って作動する一方、停止時には、その吸入口と吐出口とが連通するようになっている。なお、燃料供給路４、高圧ポンプ６、コモンレール７及び燃料噴射弁３は、主燃料タンク１からエンジンに燃料を供給する燃料系統に該当する。
【００１５】
また、燃料供給装置には、コモンレール７等の燃料系統に残留するＤＭＥを回収し、主燃料タンク１に戻す回収装置９と、添加剤が添加されていないＤＭＥを燃料供給路４に供給する補助燃料供給装置１０と、が設けられている。
回収装置９は、コモンレール７からＤＭＥを排出する排出路に該当するパージ路１１と、パージ路１１により排出されたＤＭＥを貯留するパージタンク１２と、パージ路１１を開閉する第２の開閉弁に該当するパージ制御弁１３と、パージタンク１２に貯留されたＤＭＥを加圧して主燃料タンク１に供給する加圧ポンプ１４と、を含んで構成されている。加圧ポンプ１４の吐出圧は、気体状態のＤＭＥを液化できるように設定されている。なお、パージタンク１２は、燃料系統から回収したＤＭＥを貯留する回収タンクに該当する。
【００１６】
補助燃料供給装置１０は、添加剤が添加されていないＤＭＥを貯留する補助燃料タンク１５と、補助燃料タンク１５から補助燃料供給路１６を介して、添加剤が添加されていないＤＭＥを燃料供給路４に供給する補助燃料ポンプ１７と、補助燃料供給路１６を開閉する第１の開閉弁に該当するラインフラッシングバルブ１８と、を含んで構成される。また、燃料供給路４と補助燃料供給路１６との接続部には三方弁１９が設けられている。燃料供給路４は、三方弁１９を境にして上流側燃料供給路４ａと下流側燃料供給路４ｂとに分割される。三方弁１９は、上流側燃料供給路４ａ及び補助燃料供給路１６のいずれか一方と下流側燃料供給路４ｂとが連通するように流路を切り換える。即ち、三方弁１９は、主燃料タンク１に貯留されているＤＭＥと、補助燃料タンク１５に貯留されているＤＭＥと、のいずれか一方が下流側燃料供給路４ｂに供給されるように流路を切り換える流路切換弁に該当する。なお、三方弁１９は、その非作動時には上流側燃料供給路４ａと下流側燃料供給路４ｂとを連通する。
【００１７】
更に、燃料供給装置には、コモンレール７内の圧力Ｐｃを検出する圧力センサ２０と、パージタンク１２内の圧力Ｐｐを検出する圧力センサ２１と、コントロールユニット２２と、が設けられている。コントロールユニット２２は、圧力センサ２０により検出した圧力Ｐｃと、圧力センサ２１により検出した圧力Ｐｐと、エンジンの運転状態と、に応じて、主燃料ポンプ５、補助燃料ポンプ１７、ラインフラッシングバルブ１８、三方弁１９、パージ制御弁１３及び加圧ポンプ１４の作動を制御する。
【００１８】
ここで、図２を用いて、コントロールユニット２２での制御手順を説明する。
まず、コントロールユニット２２は、エンジンが停止したときに、制御を開始する。
始めにステップ１（図ではＳ１と表記する、以下同様）では、主燃料ポンプ５の作動を停止させる。
ステップ２では、パージ制御弁１３を開弁させる。なお、ステップ２は、開閉弁制御手段に該当する。
【００１９】
ステップ３では、圧力センサ２０により検出した圧力Ｐｃが所定圧力Ｐ１以下となったか否かを判定する。圧力Ｐｃが所定圧力Ｐ１以下であるときにはステップ４に進む。圧力Ｐｃが所定圧力Ｐ１より大きいときには、ステップ３を繰り返す。なお、所定圧力Ｐ１は、パージ制御弁１３が開弁することによって燃料系統内の圧力とパージタンク１２内の圧力とが平衡状態となった場合のその圧力より若干大きな値に設定すればよい。
【００２０】
ステップ４では、補助燃料供給路１６と下流側燃料供給路４ｂとが連通するように三方弁１９を作動させる。なお、ステップ４は、流路切換弁制御手段に該当する。
ステップ５では、ラインフラッシングバルブ１８を開弁させる。
ステップ６では、補助燃料ポンプ１７を作動させる。
ステップ７では、ステップ６において補助燃料ポンプ１７の作動が開始してからの経過時間Ｔｈが所定時間Ｔ１以上となったか否かを判定する。経過時間Ｔｈが所定時間Ｔ１以上であるときには、ステップ８に進む。経過時間Ｔｈが所定時間Ｔ１より少ないときには、ステップ７を繰り返す。なお、所定時間Ｔ１は、燃料系統に溜まっている添加剤が補助燃料タンク１５からのＤＭＥによって充分に洗浄されるような時間に設定すればよい。
【００２１】
ステップ８では、補助燃料ポンプ１７を停止させる。
ステップ９では、ラインフラッシングバルブ１８を閉弁させる。なお、ステップ５からステップ９までの一連の処理は、補助燃料供給制御手段に該当する。
ステップ１０では、パージ制御弁１３を閉弁させる。
ステップ１１では、加圧ポンプ１４を作動させる。
【００２２】
ステップ１２では、圧力センサ２１により検出した圧力Ｐｐが所定圧力Ｐ２以下となったか否かを判定する。圧力Ｐｐが所定圧力Ｐ２以下であるときにはステップ１３に進む。圧力Ｐｐが所定圧力Ｐ２より大きいときには、ステップ１２を繰り返す。なお、所定圧力Ｐ２は、パージ制御弁１３が次回開弁したときに、燃料系統に残留するＤＭＥがパージタンク１２内に充分に回収されるように、極力低い値が望ましい。
【００２３】
ステップ１３では、加圧ポンプ１４の作動を停止させる。なお、ステップ１１からステップ１３までの一連の制御は、ポンプ制御手段に該当する。
以上のような構成によれば、エンジン作動時には、図３（Ａ）に示すように、主燃料タンク１内のＤＭＥが、主燃料ポンプ５、三方弁１９、高圧ポンプ６、コモンレール７を介して、燃料噴射弁３に供給される。
【００２４】
その後、エンジンが停止したときには、まず、高圧ポンプ６及び主燃料ポンプ５が停止するとともにパージ制御弁１３が開弁するので、同図（Ｂ）に示すように、コモンレール７等の燃料系統に残留しているＤＭＥがパージタンク１２に回収される。
そして、コモンレール７内の圧力が低下したら、同図（Ｃ）に示すように、補助燃料供給路１６と下流側燃料供給路４ｂとが連通するように三方弁１９が作動するとともにラインフラッシングバルブ１８が開弁し、補助燃料ポンプ１７が所定時間作動する。これにより、燃料供給路４に、添加剤が添加されていないＤＭＥが供給される。このＤＭＥは、高圧ポンプ６、コモンレール７を通過してパージタンク１２に回収される。したがって、添加剤が添加されていない燃料によってコモンレール７等の燃料系統が洗浄されるので、燃料系統に添加剤が残留していても燃料系統から除去することができる。これにより、燃料系統に設けられているフィルタが目詰りに難くなるとともに、エンジンを再始動させたときに、エンジンに供給されるＤＭＥ中の添加剤の濃度が必要以上に増加することなく、燃焼への影響を抑制できる。
【００２５】
そして、補助燃料ポンプ１７が所定時間作動した後には、パージ制御弁１３が閉弁し、加圧ポンプ１４が作動するので、同図（Ｄ）に示すように、パージタンク１２内のＤＭＥが主燃料タンク１に供給される。このとき、パージタンク１２内のＤＭＥが気体状態であっても、加圧ポンプ１４により加圧されて液化するので、パージタンク１２に回収されたＤＭＥをエンジンの燃料として使用することができる。
【００２６】
なお、コントロールユニット２２での制御手順におけるステップ３にて、パージ制御弁１３が開弁してから所定時間Ｔ２経過後にステップ４に進むようにしてもよい。この所定時間Ｔ２は、コモンレール７内の圧力Ｐｃが確実に所定圧力Ｐ１以下となるような時間であればよい。
燃料供給路４と補助燃料供給路１６との接続部に三方弁１９を設ける代わりに、図４に示すように、上流側燃料供給路４ａに逆止弁２３を設けてもよい。この逆止弁２３は、主燃料タンク１から接続部に向かってＤＭＥが流通するときのみ開弁する。逆止弁２３により機械的に三方弁１９の機能が発揮されるので、このように三方弁１９を省くことが可能となり、構成の簡略化を通してコストダウン等を図ることができる。また、この三方弁１９と逆止弁２３とを両方設けてもよい。
【００２７】
なお、本発明は、エンジンの燃料がＤＭＥに限定されるものではなく、潤滑性が充分でないために添加剤が添加されている燃料であれば適用可能である。
また、本発明は、コモンレール７を有しないディーゼルエンジンや、吸気通路内に燃料を噴射供給するようなエンジンにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の燃料供給装置の実施形態の構成図
【図２】コントロールユニットにおける制御手順を示すフローチャート
【図３】燃料供給装置でのＤＭＥの流通を示し、（Ａ）はエンジン作動時での説明図、（Ｂ）はＤＭＥの回収時での説明図、（Ｃ）は添加剤が添加されていないＤＭＥの供給時での説明図、（Ｄ）はパージタンクから主燃料タンクへのＤＭＥの供給時での説明図
【図４】燃料供給装置の他の実施形態の構成図
【符号の説明】
【００２９】
１  主燃料タンク
３  燃料噴射装置
４  燃料供給路
９  回収装置
１０  補助燃料供給装置
１１  パージ路
１２  パージタンク
１３  パージ制御弁
１４  加圧ポンプ
１５  補助燃料タンク
１６  補助燃料供給路
１７  補助燃料ポンプ
１８  ラインフラッシングバルブ
１９  三方弁
２２  コントロールユニット
２３  逆止弁
【図１】
2006274997.tif 000003
【図２】
2006274997.tif 000004
【図３】
2006274997.tif 000005
【図４】
2006274997.tif 000006