(57)【要約】【課題】バイオ燃料のインジェクタへの供給停止後、バイオ燃料からバイオ燃料析出物が生じる可能性がある場合であっても、バイオ燃料析出物が燃料フィルタを詰まらせることを抑制できる。【解決手段】バイオ燃料を燃料タンク１２から延びる燃料供給経路１４を介してインジェクタ３６に供給する燃料供給装置１０であって、バイオ燃料の供給を制御する制御装置３０と、バイオ燃料を燃料タンクから燃料供給経路に圧送する燃料圧送ポンプ１６と、燃料圧送ポンプの下流側の燃料供給経路上に設けられる燃料フィルタ１８と、燃料フィルタの下流側の燃料供給経路から分岐して燃料タンク内に戻る戻り流路２２と、戻り流路を開閉する戻り流路バルブ２４と、燃料タンク内に配置される燃料温度センサ２６と、燃料フィルタに付着したバイオ燃料析出物を加熱する加熱装置２８とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオ燃料を燃料タンクから延びる燃料供給経路を介してインジェクタに供給する燃料供給装置であって、
バイオ燃料の供給を制御する制御装置と、
バイオ燃料を前記燃料タンクから前記燃料供給経路に圧送する燃料圧送ポンプと、
前記燃料圧送ポンプの下流側の前記燃料供給経路上に設けられる燃料フィルタと、
前記燃料フィルタの下流側の前記燃料供給経路から分岐して前記燃料タンク内に戻る戻り流路と、
前記戻り流路を開閉する戻り流路バルブと、
前記燃料タンク内に配置される燃料温度センサと、
前記燃料フィルタに付着したバイオ燃料析出物を加熱する加熱装置と、
を備える
ことを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記燃料供給装置の加熱装置は、ヒータにより構成される
請求項１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、燃料供給装置に関し、特にバイオ燃料を燃料タンクから延びる燃料供給経路を介してインジェクタに供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エンジンの燃料には、主として、ガソリンや軽油等の化石燃料が広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、これら化石燃料には、燃焼により発生するＣＯ２が地球温暖化等に影響を与える課題がある。近年、このような化石燃料の課題に鑑み、燃焼により発生したＣＯ２排出量をカウントしない所謂バイオディーゼル燃料（以下「バイオ燃料」という）が用いられるようになっている。バイオ燃料としては、例えば、植物由来のエタノールやメタノール、脂肪酸メチルエステル等を原料とするものが広く実用化されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５６２７５号公報
【特許文献２】特開２００６−１４４７３６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、バイオ燃料は、例えば燃料温度が２０℃以下となる低温時に、析出物、例えばモノグリセライドを生じるという課題がある。例えばエンジン停止後に燃料温度が低温となる時にバイオ燃料から生じる析出物は、比較的大きな異物となって、エンジンの再始動時に、燃料フィルタの詰まりの原因となるという課題がある。
【０００５】
本開示の技術は、バイオ燃料のインジェクタへの供給停止後、バイオ燃料からバイオ燃料析出物が生じる可能性がある場合であっても、バイオ燃料析出物が燃料フィルタを詰まらせること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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、バイオ燃料を燃料タンクから延びる燃料供給経路を介してインジェクタに供給する燃料供給装置であって、バイオ燃料の供給を制御する制御装置と、バイオ燃料を燃料タンクから燃料供給経路に圧送する燃料圧送ポンプと、燃料圧送ポンプの下流側の燃料供給経路上に設けられる燃料フィルタと、燃料フィルタの下流側の燃料供給経路から分岐して燃料タンク内に戻る戻り流路と、戻り流路を開閉する戻り流路バルブと、燃料タンク内に配置される燃料温度センサと、燃料フィルタに付着したバイオ燃料析出物を加熱する加熱装置と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このように構成された本発明においては、バイオ燃料のインジェクタへの供給停止後、制御装置が燃料温度センサにより測定される燃料温度が所定温度以下になる条件を満たした後、所定時間を経過した場合に、燃料圧送ポンプを作動させ且つ戻り流路バルブを開状態と制御することにより、バイオ燃料を、燃料タンクから燃料供給経路上の燃料フィルタを通過させ、戻り流路を通過して燃料タンク内に循環させることができる。
【０００８】
よって、燃料タンク内の燃料温度が所定温度以下になり且つ所定時間を経過することにより、バイオ燃料からバイオ燃料析出物が生じる場合であっても、燃料フィルタに付着したバイオ燃料析出物を加熱装置により加熱して溶解させることができる。
【０００９】
従って、バイオ燃料のインジェクタへの供給停止後、バイオ燃料からバイオ燃料析出物が生じる可能性がある場合であっても、バイオ燃料析出物が燃料フィルタを詰まらせることを抑制することができ、バイオ燃料のインジェクタへの供給再開時に、バイオ燃料をインジェクタへ良好に供給することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、燃料供給装置の加熱装置は、ヒータにより構成されることを特徴とする。
【００１１】
このように構成された本発明においては、燃料タンク内の燃料温度が所定温度以下になり且つ所定時間を経過することにより、バイオ燃料からバイオ燃料析出物が生じる場合であっても、燃料フィルタに付着したバイオ燃料析出物をヒータにより加熱して溶解させることができる。よって、ヒータにより比較的簡単に加熱装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の技術によれば、バイオ燃料のインジェクタへの供給停止後、バイオ燃料からバイオ燃料析出物が生じる可能性がある場合であっても、バイオ燃料析出物が燃料フィルタを詰まらせることを抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料供給装置を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による燃料供給装置のバイオ燃料のインジェクタへの供給停止後、燃料温度センサにより測定される燃料温度と、燃料圧送ポンプ、ヒータ及び戻り流路バルブの動作時期の関係を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る燃料供給装置について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１５】
まず、図１に基づいて、本実施形態に係る燃料供給装置１０の全体構成から説明する。燃料供給装置１０は、例えば車両のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）Ｅにバイオ燃料を供給する装置である。
【００１６】
燃料供給装置１０は、燃料タンク１２と、燃料吸入配管（燃料供給経路）１４と、燃料圧送ポンプ１６と、燃料フィルタ１８と、高圧ポンプ（サプライポンプ）２０と、戻り流路２２と、戻り流路バルブ２４と、燃料温度センサ２６と、ヒータ（加熱装置）２８と、エンジンコントロールユニット（制御装置）３０と、燃料供給配管３２と、コモンレール３４と、エンジンＥの各筒内に燃料を噴射する複数のインジェクタ３６と、圧力制御弁３８と、リターン配管４０とを備えている。
【００１７】
燃料タンク１２は、バイオ燃料を貯留する。燃料吸入配管１４は、一端側を燃料タンク１２内のバイオ燃料に浸漬させると共に、他端側を高圧ポンプ２０の吸入口に接続されている。
【００１８】
燃料タンク１２内にはバイオ燃料の温度を測定する燃料温度センサ２６が設けられている。燃料温度センサ２６は、エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）３０と電気的に接続され、ＥＣＵ３０にバイオ燃料の温度情報を伝達している。
【００１９】
燃料圧送ポンプ１６は、燃料タンク１２内に設けられている。燃料圧送ポンプ１６は、燃料タンク１２内の下部から延びる燃料吸入配管１４上に設けられている。燃料圧送ポンプ１６は、バイオ燃料を燃料タンク１２内から燃料吸入配管１４を介して燃料フィルタ１８に向けて圧送する。燃料圧送ポンプ１６は、電動ポンプであり、ＥＣＵ３０と電気的に接続され、燃料圧送ポンプ１６はＥＣＵ３０によって制御される。燃料圧送ポンプ１６は、バイオ燃料の供給が必要とされる場合に、ＥＣＵ３０からの指令を受けてバイオ燃料を供給する。
【００２０】
燃料フィルタ１８は、燃料圧送ポンプ１６の下流側の燃料吸入配管１４上に設けられ、燃料圧送ポンプ１６によって汲み上げられる燃料中の異物を除去する。燃料フィルタ１８は、後述するヒータ２８の加熱に耐えるような金属又はセラミックにより形成されている。
【００２１】
高圧ポンプ２０は、何れも図示しないシャフトの回転によって往復駆動するプランジャを備えており、プランジャの往復運動によって燃料を加圧して吐出する。高圧ポンプ２０で加圧された高圧燃料は、燃料供給配管３２を介してコモンレール３４に供給される。
【００２２】
コモンレール３４は、高圧ポンプ２０から供給される高圧燃料を蓄圧して各インジェクタ３６に分配する。また、コモンレール３４には、圧力制御弁３８が設けられており、コモンレール３４内の圧力が所定値に達すると、高圧燃料がリターン配管４０を介して燃料タンク１２に戻されるようになっている。
【００２３】
次に、図１に基づいて、本実施形態に係る燃料供給装置１０の戻り流路及び戻り流路バルブについて説明する。
【００２４】
図１に示すように、燃料供給装置１０の戻り流路２２は、燃料フィルタ１８の下流側の燃料吸入配管１４から分岐され且つ燃料タンク１２に戻る流路を構成している。戻り流路２２上には、戻り流路２２を開閉する戻り流路バルブ２４が設けられている。戻り流路バルブ２４は、リレー装置２５を備えている。リレー装置２５は、ＥＣＵ３０からの信号の入力を受けて、戻り流路バルブ２４を開閉させる制御を行うスイッチ機能を有している。リレー装置２５は、ＥＣＵ３０と電気的に接続され、ＥＣＵ３０の指令信号を受けて作動するようになっている。リレー装置２５は、ＥＣＵ３０の制御装置の一部として構成されていてもよい。戻り流路バルブ２４は、閉状態においては、戻り流路２２を閉止するように作動され、開状態においては、戻り流路２２を開放するように作動される。
【００２５】
次に、図１に基づいて、本実施形態に係る燃料供給装置１０のヒータ２８及びＥＣＵ３０について説明する。
【００２６】
ヒータ２８は、燃料フィルタ１８の外周部分に設けられ、燃料フィルタ１８の全体又は一部を加熱することができる。従って、ヒータ２８は、燃料フィルタ１８に捕捉されたバイオ燃料の析出物（バイオ燃料析出物）を加熱することとなる。ヒータ２８は、ＥＣＵ３０と電気的に接続され、ＥＣＵ３０によって制御される。ヒータ２８は、電気式のヒータである。
【００２７】
燃料温度センサ２６が測定したバイオ燃料温度が２０℃以下になる場合に、ＥＣＵ３０がヒータ２８を作動させ、燃料温度センサ２６が測定したバイオ燃料温度が２０℃超である場合には、ＥＣＵ３０がヒータ２８を作動させないように制御する。従って、バイオ燃料温度が２０℃超でありバイオ燃料中に析出物が生じにくいと想定される場合に、ヒータ２８が加熱を行って無駄に電力を消費することを防ぐことができる。
【００２８】
本実施形態のヒータ（加熱装置）２８は、電気式のヒータにより構成されるため、比較的簡単に加熱装置が構成できる。他の実施形態として、燃料フィルタに付着したバイオ燃料から生じた析出物を加熱する加熱装置は、他の方式による加熱装置、蓄熱式の蓄熱装置又は蓄熱材であってもよい。
【００２９】
ヒータ２８が、燃料フィルタ１８又は燃料フィルタ１８の領域を加熱することにより、バイオ燃料からの析出物が溶解される。バイオ燃料からの析出物を加熱して自身の温度上昇により再び溶解させることができるため、バイオ燃料からの析出物を溶解させ、析出物のサイズを小さくする及び/又は析出物を溶かしてバイオ燃料中に戻すことができる。すなわち、燃料フィルタ１８に付着していた析出物を溶解させ、燃料フィルタ１８を通過させて燃料タンク１２に戻すことができる。
【００３０】
このように、燃料フィルタ１８に付着していた析出物が溶解されるので、燃料フィルタ１８上に付着していた状態の析出物が次第に除去され、エンジンの低温状態における停止後の再始動時に燃料フィルタ１８のろ過機能を良好に機能させることができる。また、低温環境におけるエンジン停止後の再始動時に、燃料フィルタ１８を詰まりにくくすることができる。さらに、低温環境におけるエンジンの停止中において、燃料フィルタ１８に析出物が付着し、フィルタが詰まってしまうことを抑制することができる。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、車両の各部から送られてくるデータを受け入れる入力インターフェース（図示せず）と、車両の各部の制御を行うための演算を実行するＣＰＵ（図示せず）と、車両の各部の制御を行うためのプログラム、データ及び制御信号を格納するメモリ（図示せず）と、および車両の各部に制御信号を送る出力インターフェース（図示せず）とを備えている。本発明の燃料供給装置を実現するためのプログラム、およびこのプログラムの実行に使用するデータおよびテーブルは、メモリ上に格納されている。さらに、メモリには、ＣＰＵによる演算のための作業領域が設けられ、車両の各部から送られてくるデータおよび車両の各部に送り出す制御信号は、メモリに記憶される。
【００３２】
ＥＣＵ３０は、エンジンＥの駆動時においては、エンジンＥの出力要求に応じ、燃料供給装置１０の燃料圧送ポンプ１６を作動させ、バイオ燃料をエンジンＥに供給する。このとき、ＥＣＵ３０は、リレー装置２５に制御信号を送り、戻り流路バルブ２４を閉状態に操作している。よって、バイオ燃料は、燃料吸入配管１４を流れ、戻り流路２２には戻らないようになっている。
【００３３】
次に、図２により、バイオ燃料のインジェクタへの供給停止後、燃料温度センサにより測定される燃料温度と、燃料圧送ポンプ、ヒータ及び戻り流路バルブの動作時期の関係について説明する。
【００３４】
図２は、本発明の一実施形態による燃料供給装置のバイオ燃料のインジェクタへの供給停止後、燃料温度センサにより測定される燃料温度と、燃料圧送ポンプ、ヒータ及び戻り流路バルブの動作時期の関係を示すタイミングチャートである。
【００３５】
図２における時刻Ｔ０においては、ＥＣＵ３０はエンジンＥを停止させており且つバイオ燃料のインジェクタ３６への供給も停止されている。時刻Ｔ０においては、エンジンＥは２０℃以下の低温環境における停止状態となっている。燃料温度センサ２６により測定される燃料温度は２０℃より大きい値となっている。エンジンＥ及び燃料タンク１２の外部の外気温は例えば２０℃以下の値となっており、徐々にバイオ燃料が冷却される。時刻Ｔ０において、燃料圧送ポンプ１６はＯＦＦの状態であり、燃料圧送ポンプ１６によるバイオ燃料の燃料吸入配管１４への供給は停止されている状態である。また、ヒータ２８はＯＦＦの状態及び戻り流路バルブは閉の状態となっている。
【００３６】
次に、図２に示すように、時刻Ｔ１においては、燃料温度センサ２６により測定される燃料温度が２０℃に到達している。依然として燃料圧送ポンプ１６はＯＦＦの状態である。また、ヒータ２８はＯＦＦの状態及び戻り流路バルブは閉の状態となっている。ＥＣＵ３０は、燃料温度センサ２６により測定される燃料温度が所定温度以下、例えば２０℃以下になる条件を満たした後、所定時間（Ｔ２−Ｔ１＝ｔ）を経過するか否かの計測を開始する。燃料タンク１２内の燃料温度が所定温度、例えば２０℃以下となる条件を満たした後、バイオ燃料から析出物が生じるような所定時間ｔが経過する場合、燃料タンク１２内のバイオ燃料中に析出物が生じる場合がある。
【００３７】
時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの所定時間ｔ経過後に、ＥＣＵ３０は、時刻Ｔ２において、ほぼ同じタイミングで、燃料圧送ポンプ１６をＯＦＦからＯＮの状態に切り替え、ヒータ２８をＯＦＦからＯＮの状態に切り替え及び戻り流路バルブ２４を閉状態から開状態に切り替えるように制御する。
【００３８】
よって、燃料圧送ポンプ１６によるバイオ燃料の燃料吸入配管１４への供給が開始され、バイオ燃料は、燃料フィルタ１８を通過した後、戻り流路２２を流れ、燃料タンク１２に戻る。すなわち、バイオ燃料は、燃料タンク１２と燃料フィルタ１８とを循環するように流れる。
【００３９】
図２に示すように、時刻Ｔ２からＴ３において、ヒータ２８が燃料フィルタ１８及び燃料フィルタ１８を通過するバイオ燃料を加熱することとなるため、バイオ燃料の温度は徐々に上昇する。
【００４０】
バイオ燃料は、燃料タンク１２と燃料フィルタ１８との間を循環するように流れているので、バイオ燃料から生じた析出物がある場合は、析出物は燃料フィルタ１８上にろ過され且つ付着される。燃料フィルタ１８に付着したバイオ燃料から生じた析出物をヒータ２８により加熱して溶解させることができる。また、バイオ燃料の温度も上昇するため、バイオ燃料から生じた析出物を燃料フィルタ１８及び燃料タンク１２等の他の領域においても溶解させることができる。
【００４１】
時刻Ｔ２から、ヒータ２８がバイオ燃料を加熱するため、バイオ燃料全体の温度を上昇させ、バイオ燃料中に新たな析出物が生じにくくすることができる。また、燃料フィルタ１８の領域においてバイオ燃料中に新たな析出物が生じにくくすることができる。
【００４２】
なお、変形例として、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までに経過する所定時間ｔを比較的短く設定することにより、時刻Ｔ２におけるヒータ２８の加熱開始を早める場合には、バイオ燃料の温度が２０℃以下になってから比較的早期のタイミングで、ヒータ２８によるバイオ燃料の加熱が開始されることとなるため、バイオ燃料全体の温度が比較的早期に上昇され、バイオ燃料中に新たな析出物が生じにくくすることができる。
【００４３】
本実施形態において、図２に示すように、時刻Ｔ３において、バイオ燃料の温度が徐々に上昇し、所定温度（例えば２５℃）に到達した場合に、ＥＣＵ３０は、燃料圧送ポンプ１６をＯＮからＯＦＦの状態に切り替え、ヒータ２８をＯＮからＯＦＦの状態に切り替え及び戻り流路バルブ２４を開から閉の状態に切り替える制御を行う。時刻Ｔ３以後、ヒータ２８はＯＦＦの状態が維持されているため、バイオ燃料の温度が徐々に下降する。
【００４４】
時刻Ｔ４において、再び、燃料温度センサ２６により測定される燃料温度が２０℃以下となると、ＥＣＵ３０は時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの所定時間ｔ経過後に、時刻Ｔ５において、ほぼ同じタイミングで、燃料圧送ポンプ１６をＯＦＦからＯＮの状態に切り替え、ヒータ２８をＯＦＦからＯＮの状態に切り替え及び戻り流路バルブ２４を閉から開の状態に切り替える制御を行う。
【００４５】
よって、時刻Ｔ５以降、燃料圧送ポンプ１６によるバイオ燃料の燃料吸入配管１４への供給が開始され、バイオ燃料は、燃料フィルタ１８を通過した後、戻り流路２２を流れ、燃料タンク１２に戻る。すなわち、バイオ燃料は、燃料タンク１２と燃料フィルタ１８との間を循環するように流れる。
【００４６】
以後、バイオ燃料の温度に対応して、ＥＣＵ３０は、燃料圧送ポンプ１６、ヒータ２８及び戻り流路バルブ２４を同様に制御するので、以後の説明は省略する。なお、燃料圧送ポンプ１６、ヒータ２８及び戻り流路バルブ２４はバッテリ（図示せず）により駆動されるようになっており、バッテリの充電率が残っている間は、時刻Ｔ１からＴ３に至る間の一連の処理と同様の処理を以後繰り返し継続することができる。
【００４７】
図２に示すように、バイオ燃料のインジェクタ３６への供給が停止された後、バイオ燃料から析出物が生じる可能性がある場合であっても、バイオ燃料を燃料フィルタ１８を通して敢えて循環させ、燃料フィルタ１８に付着された析出物を効率よく溶解させることができる。燃料フィルタ１８に付着した析出物がヒータ２８により加熱され且つ溶解されるので、エンジンＥ停止時においてバイオ燃料から生じた析出物が燃料フィルタ１８を閉塞させ又は詰まらせることを防ぐことができる。さらに、バイオ燃料のインジェクタ３６への供給再開時、すなわちエンジンＥの再始動時に、バイオ燃料を燃料フィルタ１８を介してインジェクタ３６へ良好に供給することができ、エンジンＥが始動できなくなることを防ぐことができる。さらに、バイオ燃料から生じた析出物を燃料フィルタ１８から取り除くことができるため、燃料フィルタ１８の詰まり及び性能低下による燃料フィルタ１８の交換回数を抑制することができる。
【００４８】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００４９】
例えば、エンジンＥは車両のディーゼルエンジンに限定されず、設備機器に設けられたディーゼルエンジン、器具（例えば、農機具、作業器具）のディーゼルエンジンにも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  燃料供給装置
１２  燃料タンク
１４  燃料吸入配管
１８  燃料フィルタ
２０  高圧ポンプ
２２  戻り流路
２４  戻り流路バルブ
２６  燃料温度センサ
２８  ヒータ
３０  エンジンコントロールユニット
３２  燃料供給配管
３４  コモンレール
３６  インジェクタ
３８  圧力制御弁
４０  リターン配管
【図１】
2018100617.tif 000003
【図２】
2018100617.tif 000004