(57)【要約】【課題】燃料に含まれる水を効果的に除去する。【解決手段】燃料タンク（１０）に貯留された燃料を送り出す電動式のフィードポンプ（２０）と、フィードポンプ（２０）から送り出された燃料の圧力を高めて内燃機関に圧送する燃料噴射ポンプ（４３）と、フィードポンプ（２０）と燃料噴射ポンプ（４３）とを接続する燃料供給流路（６２）と、燃料供給流路（６２）上に設けられ、燃料から水を分離する水分離器（３０）と、燃料噴射ポンプ（４３）と燃料タンク（１０）とを接続する燃料リターン流路（６１）と、を備える燃料噴射システム（１００）の制御装置（７０）であって、内燃機関の停止時にフィードポンプ（２０）を駆動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクに貯留された燃料を送り出す電動式のフィードポンプと、
前記フィードポンプから送り出された燃料の圧力を高めて内燃機関に圧送する燃料噴射ポンプと、
前記フィードポンプと前記燃料噴射ポンプとを接続する燃料供給流路と、
前記燃料供給流路上に設けられ、燃料から水を分離する水分離器と、
前記燃料噴射ポンプと前記燃料タンクとを接続する燃料リターン流路と、
を備える燃料噴射システムの制御装置であって、
前記内燃機関の停止時に前記フィードポンプを駆動させることを特徴とする燃料噴射システムの制御装置。
【請求項２】
前記燃料の温度が予め設定された温度を下回った場合に、前記フィードポンプを駆動させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射システムの制御装置。
【請求項３】
前記燃料の温度が外気温まで下がった場合に、前記フィードポンプを駆動させることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射システムの制御装置。
【請求項４】
前記燃料の温度を測定する温度計は、前記燃料タンク内に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料噴射システムの制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の停止から予め設定された時間を経過した場合に、前記フィードポンプを駆動させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射システムの制御装置。
【請求項６】
燃料タンクに貯留された燃料を送り出す電動式のフィードポンプと、
前記フィードポンプから送り出された燃料の圧力を高めて内燃機関に圧送する燃料噴射ポンプと、
前記フィードポンプと前記燃料噴射ポンプとを接続する燃料供給流路と、
前記燃料供給流路上に設けられ、燃料から水を分離する水分離器と、
前記燃料噴射ポンプと前記燃料タンクとを接続する燃料リターン流路と、
を備える燃料噴射システムの制御方法であって、
少なくとも前記フィードポンプの駆動を制御する制御装置により、前記内燃機関の停止時に前記フィードポンプを駆動させるステップを有することを特徴とする燃料噴射システムの制御方法。
【請求項７】
前記燃料の温度が予め設定された温度を下回った場合に、前記制御装置により前記フィードポンプを駆動させるステップを有することを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射システムの制御方法。
【請求項８】
前記燃料の温度が外気温まで下がった場合に、前記制御装置により前記フィードポンプを駆動させるステップを有することを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射システムの制御方法。
【請求項９】
前記内燃機関の停止から予め設定された時間を経過した場合に、前記制御装置により前記フィードポンプを駆動させるステップを有することを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射システムの制御装置、及び燃料噴射システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射システムが知られている。燃料噴射システムは、燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンクから燃料を汲み上げて送り出すフィードポンプと、フィードポンプから送り出される燃料から水分を除去する水分離器と、フィードポンプから供給された燃料を加圧して内燃機関に向けて圧送する燃料噴射ポンプと、燃料噴射を制御する制御装置と、を備えている（例えば、特許文献１参照。）。
内燃機関の稼働中は、フィードポンプが燃料タンクの燃料を汲み上げて燃料噴射ポンプに送り出しており、内燃機関に送られなかった余剰燃料はリターン流路を介して燃料タンクに戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０４８２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の稼働中は、内燃機関から伝わってくる熱や各部を通過する際の摩擦熱によって燃料は高温になっている。燃料が高温になると、燃料噴射システム内の水が燃料に溶け込みやすくなるため、内燃機関の稼働中に燃料に溶け込んだ水を水分離器で除去することが困難となっている。
燃料に溶け込んだ水を除去できないまま内燃機関が停止すると、燃料の温度は徐々に低下するため、燃料に溶け込んでいた水が燃料から徐々に分離してくる。この水が燃料噴射ポンプ等の駆動部に停滞することで、錆の発生や駆動部の潤滑不良を招き、駆動部の損傷を招いてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、燃料に含まれる水を効果的に除去することができる燃料噴射システムの制御装置及び燃料噴射システムの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料タンクに貯留された燃料を送り出す電動式のフィードポンプと、前記フィードポンプから送り出された燃料の圧力を高めて内燃機関に圧送する燃料噴射ポンプと、前記フィードポンプと前記燃料噴射ポンプとを接続する燃料供給流路と、前記燃料供給流路上に設けられ、燃料から水を分離する水分離器と、前記燃料噴射ポンプと前記燃料タンクとを接続する燃料リターン流路と、を備える燃料噴射システムの制御装置であって、前記内燃機関の停止時に前記フィードポンプを駆動させることを特徴とする。
【０００７】
また、前記燃料の温度が予め設定された温度を下回った場合に、前記フィードポンプを駆動させることが好ましい。
【０００８】
また、前記燃料の温度が外気温まで下がった場合に、前記フィードポンプを駆動させることが好ましい。
【０００９】
また、前記燃料の温度を測定する温度計は、前記燃料タンク内に配置されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記内燃機関の停止から予め設定された時間を経過した場合に、前記フィードポンプを駆動させることが好ましい。
【００１１】
本発明は、燃料タンクに貯留された燃料を送り出す電動式のフィードポンプと、前記フィードポンプから送り出された燃料の圧力を高めて内燃機関に圧送する燃料噴射ポンプと、前記フィードポンプと前記燃料噴射ポンプとを接続する燃料供給流路と、前記燃料供給流路上に設けられ、燃料から水を分離する水分離器と、前記燃料噴射ポンプと前記燃料タンクとを接続する燃料リターン流路と、を備える燃料噴射システムの制御方法であって、少なくとも前記フィードポンプの駆動を制御する制御装置により、前記内燃機関の停止時に前記フィードポンプを駆動させるステップを有することを特徴とする。
【００１２】
また、前記燃料の温度が予め設定された温度を下回った場合に、前記制御装置により前記フィードポンプを駆動させるステップを有することが好ましい。
【００１３】
また、前記燃料の温度が外気温まで下がった場合に、前記制御装置により前記フィードポンプを駆動させるステップを有することが好ましい。
【００１４】
また、前記内燃機関の停止から予め設定された時間を経過した場合に、前記制御装置により前記フィードポンプを駆動させるステップを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、燃料に含まれる水を効果的に燃料から除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】燃料噴射システムの構成を示す概略図である。
【図２】制御装置の説明に供されるブロック図である。
【図３】燃料における水の溶解量を燃料温度との関係において示すグラフである。
【図４】燃料噴射システムの制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は一例であり、本発明の範囲において、種々の実施の形態をとりうる。
【００１８】
＜燃料噴射システム＞
図１は、本発明の実施の形態に係る燃料噴射システム１００の概略図である。
燃料噴射システム１００は、例えば、ディーゼルエンジンの気筒内に燃料を噴射するシステムとして用いられる。
燃料噴射システム１００は、燃料タンク１０と、電動式のフィードポンプ２０と、水分離器３０と、燃料噴射ポンプユニット４０と、コモンレール５０と、これらを繋ぐ燃料の流路６０と、図示しない複数のインジェクタと、制御装置７０と、を備えている。
【００１９】
（燃料タンク）
燃料タンク１０は、ディーゼルエンジンの燃料である軽油（以下、単に燃料という。）を貯留するものである。燃料タンク１０には、燃料の温度を測定する燃料温度センサ１１が設けられている。なお、燃料温度センサ１１は、燃料タンク１０に限らず、流路６０の一部に設けられていてもよいし、その他の部分に設けられていてもよい。
【００２０】
（フィードポンプ）
フィードポンプ２０は、燃料タンク１０内に設けられている。フィードポンプ２０は、燃料タンク１０から低圧燃料を汲み上げ、水分離器３０を介して燃料噴射ポンプユニット４０へ低圧燃料を供給する電動式のポンプである。フィードポンプ２０は、制御装置７０によって駆動が制御されている。
フィードポンプ２０は、制御装置７０により内蔵された電気モータへの通電量が制御され、通電量に応じて燃料を汲み上げる量が制御される。フィードポンプ２０は、内燃機関の稼働状態に左右されずに適切な圧力で燃料噴射ポンプユニット４０へ十分な量の燃料を供給する。
【００２１】
（水分離器）
水分離器３０は、フィードポンプ２０と燃料噴射ポンプ４３との間で、低圧燃料供給流路６２上に設けられている。水分離器３０は、燃料フィルタによって分離、除去できない水や澱を燃料から取り除くものである。
水分離器３０では、燃料の比重に比べて水の比重が重いという水の特性を利用して燃料から水を分離する。燃料から分離された水は、水分離器３０の下方に位置する容器に溜められて所定の量に達した後に捨てられる。ここで、水分離器３０は、燃料フィルタと一体に構成されており、燃料に含まれている不純物等も除去される。なお、燃料フィルタは、水分離器３０と別個に構成されていてもよく、別個に構成する場合には、水分離器３０と燃料噴射ポンプ４３との間で、低圧燃料供給流路６２上に設けられていることが好ましい。
【００２２】
（燃料噴射ポンプユニット）
燃料噴射ポンプユニット４０は、フィードポンプ２０によって燃料タンク１０から供給された燃料を加圧し、高圧燃料にして高圧燃料供給流路６３を通じてコモンレール５０に圧送する。燃料噴射ポンプユニット４０は、燃料メタリングユニット（ＭＰＲＯＰ）４１と、オーバーフローバルブ４２と、燃料噴射ポンプ４３と、を備えている。
燃料メタリングユニット４１は、水分離器３０と燃料噴射ポンプ４３との間に設けられている。燃料メタリングユニット４１は、フィードポンプ２０から水分離器３０を介して供給された燃料の流量を調整する比例制御式のバルブ機構であり、燃料噴射ポンプ４３に流量調整後の低圧燃料を供給する。
オーバーフローバルブ４２は、燃料噴射ポンプ４３のカム室に供給される低圧燃料の圧力を一定の圧力範囲に調圧する圧力調整弁である。
燃料噴射ポンプ４３は、燃料メタリングユニット４１を介して供給された低圧燃料を当該燃料噴射ポンプ４３の加圧室においてプランジャにより高圧にして高圧燃料供給流路６３を通じてコモンレール５０へ圧送する高圧ポンプである。燃料噴射ポンプ４３は、カム軸が設けられたカム室内に潤滑のための燃料が供給されるようになっている。
【００２３】
（コモンレール）
コモンレール５０は、燃料噴射ポンプ４３から高圧燃料供給流路６３を介して圧送されてくる高圧燃料を蓄積するものであり、高圧燃料供給流路６３を介して接続された複数のインジェクタ（図示せず）に対して高圧燃料を供給する。なお、コモンレール５０には、インジェクタに圧送できなかった余剰の燃料を燃料タンク１０に戻す第２リターン流路６１ｂが接続されている。第２リターン流路６１ｂには、コモンレール５０内の圧力を調節する圧力調整弁５１が設けられている。
【００２４】
（流路）
流路６０は、燃料リターン流路６１と、低圧燃料供給流路６２と、高圧燃料供給流路６３と、を備えている。
燃料リターン流路６１は、一端が燃料タンク１０に接続されており、余剰燃料を燃料タンク１０に戻す燃料の流路である。
燃料リターン流路６１は、オーバーフローバルブ４２の下流側に配置されると共に、燃料噴射ポンプ４３の下流側に配置される第１リターン流路６１ａに流出された燃料、圧力調整弁５１の下流側に配置される第２リターン流路６１ｂに流出された燃料、インジェクタの下流側に配置される第３リターン流路６１ｃに流出された燃料が合流し、これらの燃料を燃料タンク１０に戻す。
低圧燃料供給流路６２は、一端がフィードポンプ２０に接続され、他端が燃料噴射ポンプ４３に接続されている。低圧燃料供給流路６２は、フィードポンプ２０から汲み上げた燃料を燃料噴射ポンプ４３に送る燃料の流路である。
高圧燃料供給流路６３は、一端が燃料噴射ポンプ４３に接続され、他端がコモンレール５０に接続されている。高圧燃料供給流路６３は、燃料噴射ポンプ４３にて高圧にされた燃料をコモンレール５０に送る燃料の流路である。
【００２５】
（制御装置）
制御装置７０は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等から構成されており、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えている。
図２に示すように、制御装置７０には、例えば、フィードポンプ２０、燃料噴射ポンプユニット４０、圧力調整弁５１、燃料温度センサ１１、時刻を計測する計時部８１が接続されている。制御装置７０には、燃料温度センサ１１によって測定された燃料タンク１０内の燃料の温度、内燃機関停止後の経過時間等に関する情報が入力信号として入力される。他にも、制御装置７０には、例えば、各種センサから内燃機関の回転数、アクセル開度等に関する情報が入力信号として入力される。制御装置７０は、入力信号の内容に基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期、燃料噴射圧、内燃機関停止時におけるフィードポンプ２０の駆動を制御する。
【００２６】
＜制御装置による内燃機関停止時の燃料循環制御＞
次に、内燃機関停止時における制御装置７０による燃料循環制御について説明する。内燃機関停止時には、通常、フィードポンプ２０により燃料タンク１０から燃料を送り出す必要はない。しかしながら、燃料タンク１０内には、例えば、結露や湿気等により水が溜まることがあり、この水は内燃機関の稼働時に高温の燃料に溶け込む。水が溶け込んだ燃料は、燃料噴射ポンプユニット４０に送り出される。
図３に示すように、高温状態、例えば、６０℃の燃料における水の飽和溶解度（量）［ｍｇ／ｋｇ］は、低温状態、例えば２０℃の燃料における水の飽和溶解度よりも高い。つまり、水は、高温状態にある燃料に溶けやすい。
例えば、欧州規格（ＥＮ５９０）においては、燃料において許容できる水の飽和溶解度（量）を２００ｍｇ／ｋｇに設定している。内燃機関の稼働中に燃料の温度が６０℃を超えた場合、６０℃を超えた燃料の飽和溶解度は、２００ｍｇ／ｋｇを超えるので燃料中に許容量以上の水が溶解することがある。この場合、燃料に溶けている水を除去することが望まれるが、高温状態にある燃料に溶け込んでいる水を、内燃機関の稼働中に水分離器３０において分離、除去することは困難である。
【００２７】
内燃機関が停止すると燃料温度は、一旦、予熱により上昇するがその後は下がり始める。例えば、水が図３に示す飽和溶解度だけ燃料中に溶け込んでいた場合、燃料温度が６５℃から２０℃に下がると、燃料に溶け込んでいる水のうち約２００ｍｇ／ｋｇが燃料から分離する。
燃料から分離した水を除去するために、制御装置７０は、内燃機関停止後、燃料の温度が下がった後に、フィードポンプ２０を駆動させて燃料タンク１０から燃料を汲み上げて低圧燃料供給流路６２を通じて水分離器３０、燃料噴射ポンプ４３に燃料を送り出す。燃料は、燃料噴射ポンプ４３から第１リターン流路６１ａを介して燃料リターン流路６１を通じて燃料タンク１０に戻る。このような流れで燃料が循環させられ、この循環過程において水分離器３０で水が分離、除去される。
さらに、燃料の温度は、燃料が燃料タンク１０から水分離器３０、燃料噴射ポンプ４３を通って再度燃料タンク１０へ戻る循環を繰り返す過程において徐々に下がり、高温時に燃料に溶け込んでいた水が燃料からさらに分離し始める。このように、内燃機関停止後に制御装置７０によりフィードポンプ２０を駆動させて、燃料を循環させることで、水分離器３０を通過する際に水を燃料から効果的にかつ容易に除去することができる。
【００２８】
図４のフローチャートに示すように、制御装置７０によるフィードポンプ２０の駆動は、例えば、燃料温度センサ１１から受信した燃料温度情報に基づいている。具体的には、まず、制御装置７０は、燃料温度が予め設定した温度（例えば、外気温程度の温度。少なくとも、内燃機関の稼働時の燃料温度より低い温度）を下回ったか否かを判定する（ステップＳ１）。制御装置７０は、燃料温度が設定温度を下回っていないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、燃料温度が当該設定温度を下回るまで制御装置７０は、ステップＳ１を繰り返す。
制御装置７０は、燃料温度が設定温度を下回ったと判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御装置７０は、フィードポンプ２０に対して駆動信号を出力し、フィードポンプ２０を駆動させる（ステップＳ２）。
次いで、制御装置７０は、フィードポンプ２０を駆動させ始めてからの経過時間が予め設定した駆動時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、駆動時間は、水分離器３０で水を除去するのに十分な時間を設定しておくことが好ましい。制御装置７０は、予め設定した駆動時間を経過していないと判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御装置７０は、フィードポンプ２０を駆動し続ける。制御装置７０は、フィードポンプ２０の駆動時間が予め設定した駆動時間を超えたと判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御装置７０は、フィードポンプ２０を停止させる（ステップＳ４）。これにより、制御装置７０による内燃機関停止中にフィードポンプ２０を駆動させる燃料循環の制御が終了する。
【００２９】
以上のように、内燃機関停止中に、燃料中に溶け込む水の飽和溶解度と燃料温度との関係（例えば、図３参照。）を考慮して燃料温度に基づいて制御装置７０によりフィードポンプ２０を駆動させることができるので、効果的に水を燃料から除去することができる。また、内燃機関停止時に制御装置７０がフィードポンプ２０を駆動させる基準となる燃料温度は、設定変更可能であり、例えば、欧州、日本、米国等の各国の規格に容易に適合させることができる。
また、燃料温度センサ１１が、燃料タンク１０内に配置されていると、フィードポンプ２０が送り出す燃料の温度を正確に測定することができる。
【００３０】
＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、図４に示すような燃料循環制御におけるステップＳ１においては、制御装置７０は、燃料温度に基づいてフィードポンプ２０を駆動させていたが、燃料温度ではなく、内燃機関の停止時間、つまり、内燃機関が停止してからの経過時間に基づいてフィードポンプ２０を駆動させてもよい。これは、内燃機関停止後の経過時間が長くなるにつれて、燃料の温度が徐々に低下し、燃料から水が分離するようになるためである。
また、内燃機関停止時における制御装置７０による燃料循環制御は、所定の期間（週、月、年）中に実施する回数を設定してもよい。さらに、フィードポンプ２０の駆動時間は、任意に設定することができる。
また、上記の実施の形態においては、ディーゼルエンジンを例に挙げて説明したが、本発明は、ガソリンエンジンにも適用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  燃料タンク
１１  燃料温度センサ
２０  フィードポンプ
３０  水分離器
４０  燃料噴射ポンプユニット
４１  燃料メタリングユニット
４２  オーバーフローバルブ
４３  燃料噴射ポンプ
５０  コモンレール
６０  流路
６１  燃料リターン流路
６２  低圧燃料供給流路
６３  高圧燃料供給流路
７０  制御装置
１００  燃料噴射システム
【図１】
2018141394.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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