(57)【要約】【課題】燃料の性質に応じて、ディーゼルエンジンに供給する燃料の温度の最適化を図る。【解決手段】ディーゼルエンジンに燃料を供給する燃料供給装置１０において、噴射ノズル１５からの余剰燃料を燃料タンク１１に戻す戻り管路Ｐ２上における噴射ノズル１５と燃料クーラー１８との間の位置にバルブ１６が配置されている。バルブ１６と燃料フィルタ１２とを接続するバイパス管路Ｐ３と、戻り管路Ｐ２を流れる燃料の温度を測定する温度センサー１７とが更に配置されている。バルブ１６は、温度センサー１７により測定された燃料温度が６０℃〜８０℃の設定温度の範囲で、噴射ノズル１５から戻り管路Ｐ２を通って流れる余剰燃料の流路を切り替え、設定温度以上の場合、燃料クーラー１８を介して燃料フィルタ１２へ燃料を戻し、設定温度以下の場合、バイパス管路Ｐ３を介して燃料フィルタ１２へ燃料を戻す。【選択図】図１
2015063935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンに燃料を供給する燃料供給装置であって、
燃料を貯留する燃料タンクと、
前記ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記燃料タンクと前記燃料噴射部とを接続し、前記燃料タンクから前記燃料噴射部へ燃料を供給する供給管路と、
前記供給管路上に配置され、前記燃料タンクから供給された燃料中の不純物を除去する燃料フィルタと、
少なくとも前記燃料噴射部と前記燃料フィルタとを接続し、前記燃料噴射部からの余剰燃料を前記燃料フィルタに戻す戻り管路と、
前記戻り管路上に配置され、当該戻り管路を流れる燃料を冷却して前記燃料フィルタに戻す燃料クーラーと、
前記戻り管路上における前記燃料噴射部と前記燃料クーラーとの間の位置に配置された流路切替部と、
前記流路切替部と前記燃料フィルタとを接続するバイパス管路と、
前記戻り管路を流れる燃料の温度を測定する温度センサーと、を備え、
前記流路切替部は、前記温度センサーにより測定された燃料温度が６０℃〜８０℃の設定温度の範囲で、前記燃料噴射部から前記戻り管路を通って流れる余剰燃料の流路を切り替え、
前記設定温度以上の場合、前記燃料クーラーを介して前記燃料フィルタへ燃料を戻し、
前記設定温度以下の場合、前記バイパス管路を介して前記燃料フィルタへ燃料を戻す、燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料供給装置であって、
前記流路切替部から燃料の供給を受け、燃料中におけるバイオディーゼル燃料の濃度を判別する燃料センサーを更に備える、燃料供給装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料供給装置であって、
前記燃料センサーが判別したバイオディーゼル燃料の濃度が所定の値以下である場合、前記流路切替部は、前記設定温度の範囲を６０℃〜８０℃からより低い温度の範囲に設定する、燃料供給装置。
【請求項４】
ディーゼルエンジンに燃料を供給する燃料供給装置であって、
燃料を貯留する燃料タンクと、
前記ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記燃料タンクと前記燃料噴射部とを接続し、前記燃料タンクから前記燃料噴射部へ燃料を供給する供給管路と、
前記供給管路上に配置され、前記燃料タンクから供給された燃料中の不純物を除去する燃料フィルタと、
少なくとも前記燃料噴射部と前記燃料フィルタとを接続し、前記燃料噴射部からの余剰燃料を前記燃料フィルタに戻す戻り管路と、
前記戻り管路上に配置され、当該戻り管路を流れる燃料を冷却して前記燃料フィルタに戻す燃料クーラーと、
前記戻り管路上における前記燃料噴射部と前記燃料クーラーとの間の位置に配置された流路切替部と、
前記流路切替部と前記燃料フィルタとを接続するバイパス管路と、
前記戻り管路を流れる燃料の温度を測定する温度センサーと、
前記流路切替部から燃料の供給を受け、燃料中におけるバイオディーゼル燃料の濃度を判別する燃料センサーと、を備え、
前記流路切替部は、前記燃料センサーが判別したバイオディーゼル燃料の濃度に応じて、前記燃料噴射部から前記戻り管路を通って流れる余剰燃料の流路を切り替える設定温度の範囲を変更する、燃料供給装置。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料供給装置であって、
前記流路切替部は、前記濃度が所定の値以上の場合、所定の値以下の場合に比べて前記設定温度の範囲を上昇させる、燃料供給装置。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料供給装置であって、
前記流路切替部は、前記濃度が所定の値以上の場合、前記設定温度の範囲を６０℃〜８０℃に設定する、燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンに燃料を供給する燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル車の燃料供給装置は高度に進化しており、精密な制御による低燃費や排出ガスのクリーン化が実現している。このような精密な制御において、使用される燃料の健全性は重要な事項である。ディーゼルエンジンの燃料である軽油には１８％前後でノルマルパラフィンが含有されており、ノルマルパラフィンの中でも重質なものは冬季や寒冷地などの低温環境下において結晶化し、ワックス（固形のパラフィン）が析出する場合がある。析出ワックスは、エンジンへ燃料を供給する燃料供給装置に設置されている燃料フィルタなどを閉塞させ、エンジンへの燃料供給を阻害し、エンジンの正常な運転を妨げる可能性がある。そこで、従来、析出ワックスの結晶サイズを抑制する添加剤を加えるといった対策が取られている。
【０００３】
軽油のワックスによる低温流動性の指標としては、ＪＩＳ−Ｋ２２８８に規定される軽油−目詰まり点試験方法（ＣＦＰＰ；Cold Filter Plugging Point）により規格化されている。このＣＦＰＰ規格値は、結晶サイズに相関し、ディーゼル機関が問題なく運転出来るように決められたものである。他方、燃料供給装置における種々の対策も提案されている。
【０００４】
特許文献１に記載された燃料供給装置は、燃料温度が低いためワックス析出の可能性がある場合に、燃料を加圧するポンプ及び該ポンプから燃料を供給されるエンジンの噴射ノズルからの余剰な燃料を燃料フィルタの上流側に還流させる弁を設けたものである。これにより、エンジン始動直後はポンプと噴射ノズルを通過して高温となった燃料が燃料フィルタの上流に供給されるため、ワックスによる燃料フィルタの閉塞が防止することができる。
【０００５】
また、特許文献２においては、燃料を還流させる際に燃料温度が過度に高くなる事を防止するために燃料クーラーを設置することが提案されている。本文献によると、エンジンからの余剰燃料を燃料タンクへ戻す戻し管路と、この戻し管路に設けられた燃料クーラーと、一方側が前記戻し管路の前記燃料クーラーより前記エンジン側の部分に接続され、他方側が前記戻し管路の前記燃料クーラーより前記燃料タンク側の部分に接続されたバイパス管路と、前記戻し管路と前記バイパス管路の分岐位置に設けられ、燃料の温度に応じて前記余剰燃料を前記燃料クーラー側へ供給するか前記バイパス管路側へ供給するかを切り替える第１切替弁とを有するエンジンの燃料冷却装置が提案されている。
【０００６】
これにより、例えば、燃料の温度が比較的高温となったら、第１切替弁を燃料クーラー側へ切り替えてエンジンからの余剰燃料を燃料クーラーに導き燃料の冷却を行う。一方、燃料の温度が比較的低温となったら第１切替弁をバイパス管路側へ切り替えて、エンジンからの余剰燃料を燃料クーラーを介することなく燃料タンクへ戻すようにすることが可能となる。従って、燃料低温時における過冷却の発生を防止でき、過冷却による燃料油中に含まれるワックス分の析出やエンジンへの燃料供給不足の発生を防止することができる。
【０００７】
また、特許文献３においては、燃料を貯蔵する燃料タンクと、燃料タンクからエンジンへ燃料を供給する供給路と、エンジンから燃料タンクへ燃料を還流する還流路と、エンジンの冷却ファンからの冷却風により還流路内を流通する燃料を冷却する燃料クーラーとを備える燃料供給装置が提案されている。これにより、供給路を介して燃料タンクからエンジンへ供給されながらエンジンでの燃焼に用いられずに余った燃料は、還流路を介して燃料タンクへ戻される際、燃料クーラーに流入し、エンジンにそなえられた冷却ファンを利用して冷却される。
【０００８】
また、特許文献４においては、燃料タンクからの燃料をエンジンの燃料噴射装置に供給する供給管路と、前記燃料噴射装置からの余剰燃料を燃料クーラーで冷却して前記燃料タンクへ戻す戻し管路と、該戻し管路を流動する燃料を前記燃料クーラーの上流側の分岐部より下流側の合流部に燃料クーラーを迂回して流動させるバイパス路と、前記合流部を通過する燃料の温度に応じて前記戻し管路又は前記バイパス路のどちらか一方と前記燃料タンクとを連通させる流路切換え手段を備えた内燃機関の燃料供給装置が提案されている。
【０００９】
これによれば、合流部を通過する燃料の温度、即ち燃料タンクに戻る実際の燃料温度に応じて戻し管路とバイパス路を切換えるため、燃料タンク内の燃料温度をより正確に制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開昭５８−１３６６６２号公報
【特許文献２】特開２００４−１６２５３８号公報
【特許文献３】特開２００３−２７８６１７号公報
【特許文献４】特開２０１２−１２２４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、ＣＯ２排出削減の観点から、燃焼によって発生したＣＯ２排出量がカウントされない、いわゆるカーボンニュートラルであるバイオディーゼル燃料（ＢＤＦ；Bio Diesel Fuel）の使用が社会的に要請されている。ＢＤＦには原料となる油脂からメチルエステル化などの化学処理を施して原料油脂からグリセリンを取り除くことにより得られる脂肪酸メチルエステルが含まれている。
【００１２】
しかし、脂肪酸メチルエステル中には不純物が残存しており、その一つとしてトリグリセリドが知られている。トリグリセリドの性質は脂肪酸の性質によるが、例えば飽和脂肪酸であるステアリン酸から構成されるトリグリセリドは融点が７２℃〜７５℃と高い融点を有することが知られている。上述した運用方法はＢＤＦを意識したものではないため、従来燃料を還流することによりワックス析出を防止できていたが、ＢＤＦの使用においては、従来の方法におけるワックスよりもより析出し易いトリグリセリドが燃料フィルタで目詰まりする懸念がある。
【００１３】
上記説明はバイオディーゼル燃料の例に関するものであるが、一般的に燃料の性質に応じて、ディーゼルエンジンに供給する燃料の温度を適したものにする必要性が高まっている。
【００１４】
本発明は、燃料の性質に応じて、ディーゼルエンジンに供給する燃料の温度の最適化を図ることの可能な燃料供給装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の燃料供給装置は、ディーゼルエンジンに燃料を供給する燃料供給装置であって、燃料を貯留する燃料タンクと、前記ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部と、前記燃料タンクと前記燃料噴射部とを接続し、前記燃料タンクから前記燃料噴射部へ燃料を供給する供給管路と、前記供給管路上に配置され、前記燃料タンクから供給された燃料中の不純物を除去する燃料フィルタと、少なくとも前記燃料噴射部と前記燃料フィルタとを接続し、前記燃料噴射部からの余剰燃料を前記燃料フィルタに戻す戻り管路と、前記戻り管路上に配置され、当該戻り管路を流れる燃料を冷却して前記燃料フィルタに戻す燃料クーラーと、前記戻り管路上における前記燃料噴射部と前記燃料クーラーとの間の位置に配置された流路切替部と、前記流路切替部と前記燃料フィルタとを接続するバイパス管路と、前記戻り管路を流れる燃料の温度を測定する温度センサーと、を備え、前記流路切替部は、前記温度センサーにより測定された燃料温度が６０℃〜８０℃の設定温度の範囲で、前記燃料噴射部から前記戻り管路を通って流れる余剰燃料の流路を切り替え、前記設定温度以上の場合、前記燃料クーラーを介して前記燃料フィルタへ燃料を戻し、前記設定温度以下の場合、前記バイパス管路を介して前記燃料フィルタへ燃料を戻す。
【００１６】
本発明の燃料供給装置の一実施態様として例えば、前記流路切替部から燃料の供給を受け、燃料中におけるバイオディーゼル燃料の濃度を判別する燃料センサーを更に備える。
【００１７】
本発明の燃料供給装置の一実施態様として例えば、前記燃料センサーが判別したバイオディーゼル燃料の濃度が所定の値以下である場合、前記流路切替部は、前記設定温度の範囲を６０℃〜８０℃からより低い温度の範囲に設定する。
【００１８】
本発明の燃料供給装置は、ディーゼルエンジンに燃料を供給する燃料供給装置であって、燃料を貯留する燃料タンクと、前記ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部と、前記燃料タンクと前記燃料噴射部とを接続し、前記燃料タンクから前記燃料噴射部へ燃料を供給する供給管路と、前記供給管路上に配置され、前記燃料タンクから供給された燃料中の不純物を除去する燃料フィルタと、少なくとも前記燃料噴射部と前記燃料フィルタとを接続し、前記燃料噴射部からの余剰燃料を前記燃料フィルタに戻す戻り管路と、前記戻り管路上に配置され、当該戻り管路を流れる燃料を冷却して前記燃料フィルタに戻す燃料クーラーと、前記戻り管路上における前記燃料噴射部と前記燃料クーラーとの間の位置に配置された流路切替部と、前記流路切替部と前記燃料フィルタとを接続するバイパス管路と、前記戻り管路を流れる燃料の温度を測定する温度センサーと、前記流路切替部から燃料の供給を受け、燃料中におけるバイオディーゼル燃料の濃度を判別する燃料センサーと、を備え、前記流路切替部は、前記燃料センサーが判別したバイオディーゼル燃料の濃度に応じて、前記燃料噴射部から前記戻り管路を通って流れる余剰燃料の流路を切り替える設定温度の範囲を変更する。
【００１９】
本発明の燃料供給装置の一実施態様として例えば、前記流路切替部は、前記濃度が所定の値以上の場合、所定の値以下の場合に比べて前記設定温度の範囲を上昇させる。
【００２０】
本発明の燃料供給装置の一実施態様として例えば、前記流路切替部は、前記濃度が所定の値以上の場合、前記設定温度の範囲を６０℃〜８０℃に設定する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、バイオディーゼル燃料等、燃料の持つ性質に応じて、ディーゼルエンジンに供給する燃料の温度を最適化することが可能となり、燃料供給装置、ディーゼルエンジンの性能を高めると共に、長期にわたって安定的に性能を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態の燃料供給装置を示すブロック図。
【図２】従来の燃料供給装置を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の前提について説明する。
【００２４】
精密な制御を行うディーゼル車の燃料供給装置においては、使用される燃料の健全性は重要な事項となる。燃料の健全性を保つためには、燃料の熱劣化や燃料フィルタ閉塞物の溶解混入等を防止する必要がある。燃料の熱劣化は、燃料ポンプ、コモンレール、噴射ノズルからの戻り燃料がこれらの装置からの輻射熱を受けることより燃料温度が上昇することにより生ずる。燃料の熱劣化に対する対応としては、従来の装置構成において、燃料ポンプ、コモンレール、噴射ノズルと燃料タンクの間に燃料を冷却する燃料クーラーを設けることが考えられる（特許文献２、３参照）。しかしながら、燃料クーラーを単純に搭載した場合、燃料中にワックスが析出する低温環境下においては、燃料が低温にさらされるため、更にワックス結晶の析出を促進させ燃料フィルタの閉塞を引き起こす可能性が生ずる。
【００２５】
燃料クーラーの過冷却で発生するワックス結晶の析出に起因するフィルタ閉塞は、低温環境下で起こるトラブルである。そこで、この対策として、図２の点線に示すように戻り燃料配管にバイパスラインを設け、戻り燃料が低温の場合、燃料クーラーを介さず、燃料を燃料タンクに還流するシステムが存在する（特許文献４）。このシステムは、燃料が過度に冷却されて燃料中に析出したワックス結晶を溶解することができない状態を防止することを目的としている。そこで、例えば特許文献４では、還流温度６０℃を一種の閾値温度として、燃料が還流する流路を切り替えている。すなわち、燃料温度が６０℃以下の場合、過度の冷却を防止するため、燃料は燃料クーラーを介さず燃料タンクに戻り、燃料温度が６０℃以上の場合は熱劣化を防止する観点から、燃料は燃料クーラーを通り、燃料タンクへ戻る。
【００２６】
従来の燃料では、上述した程度の温度で還流の条件設定をすることで問題の防止を図っていた。しかしながら、近年、ディーゼルエンジン用の軽油代替燃料として検討されているバイオディーゼル燃料を用いた場合、上述の装置ではトラブルが発生する懸念がある。
【００２７】
バイオディーゼル燃料は、地球温暖化防止や循環型社会の構築等、環境意識が高まっているため、軽油代替燃料として検討されている燃料である。バイオディーゼル燃料は、おおよそ以下の（１）〜（３）のステップに従って生成される。
【００２８】
（１）菜種油、パーム油等の植物油や動物油等の油脂にメタノールと触媒を加えてエステル交換反応を生じさせ、これに酸を加えて中和させたうえで、脂肪酸メチルエステルとグリセリンに分離する。
（２）分離した脂肪酸メチルエステルを水洗処理して触媒を取り除く。
（３）さらに蒸留処理をすることでメタノールを除去する。
【００２９】
脂肪酸メチルエステルを精製する工程で不純物を取り除く工程は存在するが、それでも原料として用いた油脂、特にトリグリセリドが未反応物質として残存する。トリグリセリドのような油脂は融点が非常に高く（例えばトリステアリンでは融点が７２〜７５℃）、従来の還流温度では、燃料フィルタに堆積するバイオディーゼル燃料の不純物（トリグリセリド）の溶解には至らず、燃料温度が高くなる時期に堆積した物質が一気に溶解し、噴射系のトラブルを起こす懸念が生ずる。この様に燃料の温度は、最新のディーゼルエンジンを長期間使用するためには、重要な事項であるが、十分な管理が依然としてなされていない。
【００３０】
上記の様な懸念事項を前提としつつ、発明者は鋭意検討を重ねることで新たな燃料供給装置を提供するに至った。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態の燃料供給装置１０を示すブロック図である。燃料供給装置１０は、燃料タンク１１と、燃料フィルタ１２と、燃料ポンプ１３と、コモンレール１４と、噴射ノズル１５と、バルブ１６と、温度センサー１７と、燃料クーラー１８と、燃料センサー１９とを備える。後述するように、各要素は供給管路Ｐ１、戻り管路Ｐ２、バイパス管路Ｐ３、燃料判別サブ管路Ｐ４を介して接続されている。
【００３２】
燃料供給装置１０は、エンジンに燃料を供給する装置であるが、本実施形態の装置は、いわゆるディーゼルエンジンにディーゼル燃料を供給するものである。ここでのディーゼル燃料は、上述したバイオディーゼル燃料をも含む。バイオディーゼル燃料は、一般的なディーゼル燃料に所定の濃度以上のバイオディーゼル燃料が配合されたものも含まれる。本実施形態において、燃料タンク１１にディーゼル燃料またはバイオディーゼル燃料が貯留されている。燃料タンク１１の構成、種類等は特に限定はされない。
【００３３】
燃料タンク１１に供給管路Ｐ１を介して接続された燃料フィルタ１２は、燃料中に含まれている夾雑物（不純物）を除去するフィルタである。一般的には、ディーゼル燃料がワックス析出温度以下の環境にさらされた場合、燃料タンク１１や燃料フィルタ１２で析出したワックスでフィルタが目詰まりし、エンジンが始動しないトラブルが発生する。エンジンが始動すればエンジンの輻射熱によりワックスが溶解するので、予めディーゼル燃料には低温流動性向上剤を加えることによりワックス結晶を微細化し、燃料の流動性を確保することによりエンジンが始動できるような対策が実施されている。
【００３４】
供給管路Ｐ１を介して燃料フィルタ１２に接続された燃料ポンプ１３は、燃料の圧力を高め、噴射圧力を高圧にする装置であって、高圧で燃料を噴射するための加圧器としての役割を担う。昨今の厳しい粒子状物質（ＰＭ）に関する排ガス規制に対応するためには、燃料を燃焼する際に不完全燃焼を抑制する必要がある。燃料の噴射圧力を高圧にすることにより、噴射後の燃料を微粒にすることとなり、燃料の粒が小さくなることで中心部の燃え残りがなくなり、不完全燃焼を抑制するとともに粒子状物質の発生を抑制することができる。
【００３５】
供給管路Ｐ１を介して燃料ポンプ１３に接続されたコモンレール１４は、燃料ポンプ１３によって高圧化された燃料を蓄え、後述する噴射ノズル１５へ均一に供給するシステムである。電子制御で燃料の噴射圧力、噴射時期、噴射期間（噴射量）等の噴射条件をきめ細かくコントロールし、理想的な燃焼を実現してＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制する。
【００３６】
供給管路Ｐ１を介してコモンレール１４に接続された燃料噴射部としての噴射ノズル１５は、矢印Ａで示すように、図示せぬディーゼルエンジン内の燃焼室に高圧化された燃料を噴射する装置である。
【００３７】
流路切替部としてのバルブ１６は、燃料ポンプ１３、コモンレール１４、噴射ノズル１５の各々と戻り管路Ｐ２を介して接続されている。更にバルブ１６は、戻り管路Ｐ２上における燃料ポンプ１３、コモンレール１４、噴射ノズル１５の各々と、後述する燃料クーラー１８との間の位置に配置されている。すなわち、燃料タンク１１から供給された燃料の総てが、ディーゼルエンジン内の燃焼室に供給されるわけではなく、余剰燃料が発生する。したがって、燃料ポンプ１３、コモンレール１４、噴射ノズル１５の各々にて消費されなかった余剰燃料が、戻り管路Ｐ２を介して、バルブ１６に戻される。また、バルブ１６は、バイパス管路Ｐ３を介して直接に燃料フィルタ１２にも接続され、燃料判別サブ管路Ｐ４を介して、後述する燃料センサー１９にも接続される。したがって、バルブ１６は三方切替弁として機能するが、電磁弁、形状記憶合金、バイメタルなど種々のものを使用することができ、その種類は特に限定されない。
【００３８】
尚、本実施形態では、余剰燃料が燃料ポンプ１３、コモンレール１４、噴射ノズル１５から戻されているが、これらの要素すべてから余剰燃料を戻す必要はなく、少なくとも噴射ノズル１５にて発生した余剰燃料が、戻り管路Ｐ２を介して、バルブ１６に戻される。
【００３９】
温度センサー１７は、戻り管路Ｐ２に設けられ、燃料ポンプ１３、コモンレール１４、噴射ノズル１５から戻され、戻り管路Ｐ２を流れる燃料の温度を測定する。温度センサー１７は、その構造上バルブ１６と一体的に構成してもよく、その種類は特に限定はされず、戻り管路Ｐ２の任意の位置に配置できる。
【００４０】
戻り管路Ｐ２を介してバルブ１６に接続された燃料クーラー１８は、戻り管路Ｐ２を通って燃料ポンプ１３、コモンレール１４、噴射ノズル１５から戻る燃料を冷却する装置である。燃料クーラー１８は冷却ファン等を備えた空冷式の熱交換機などにより構成されるが、その種類は特に限定されない。燃料クーラー１８で冷却された燃料は、戻り管路Ｐ２を介して、バイパス管路Ｐ３に合流し、再び燃料フィルタ１２へ送られる。
【００４１】
燃料センサー１９は、燃料判別サブ管路Ｐ４を介してバルブ１６に接続されている。所定のタイミングにおいてバルブ１６が開放され、戻り管路Ｐ２と燃料判別サブ管路Ｐ４が接続される。このタイミングにおいて、燃料ポンプ１３、コモンレール１４、噴射ノズル１５から戻り管路Ｐ２を通って還流する燃料が、バルブ１６、燃料判別サブ管路Ｐ４を介して燃料センサー１９に供給される。燃料センサー１９は、燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度が所定の値以上であるか否かを判別する。
【００４２】
尚、図示の例では燃料センサー１９は燃料判別サブ管路Ｐ４上に配置されているが、温度センサー１７と同様に、戻り管路Ｐ２上の任意の位置に配置してバイオディーゼル燃料の濃度を判別してもよく、燃料センサー１９の配置位置は特に限定されない。また、図示の例では燃料センサー１９を通過した燃料は、燃料判別サブ管路Ｐ４を介して戻り管路Ｐ２に再び戻されているが、必ずしも戻り管路Ｐ２に戻す必要はない。
【００４３】
また、燃料センサー１９によるバイオディーゼル燃料の濃度判別方法として、特定波長域内の光に対する混合燃料の光透過率を用いる方法（例えば特開２００９−２８１７３３号公報参照）や、超音波センサーを用いる方法（例えば「超音波センサーを用いたバイオディーゼル混合軽油の濃度測定」、社団法人自動車技術会  学術講演会前刷集Ｎｏ．１３８−１０参照）など種々の技術を利用することができるので、燃料センサー１９の種類は特に限定はされない。
【００４４】
燃料センサー１９は、燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度が所定の値以上であるか否かの判別に関しての信号をバルブ１６に送信する（点線矢印線Ｂ参照）。バイオディーゼル燃料の濃度が所定の値以上の場合（例えば５質量％）、上述した様に、トリグリセリドの様に７２℃〜７５℃のような高い融点を有する成分が多く含まれることになる。
【００４５】
そして、バイオディーゼル燃料の濃度が所定の値以上の場合、バルブ１６は、従来の切替温度よりも高い、例えば６０℃〜８０℃、好ましくは７０℃〜８０℃、より好ましくは７５℃〜８０℃の設定温度範囲で、流路切替動作を行う。すなわち、戻り管路Ｐ２を通って還流してきた余剰燃料の温度がこの温度範囲以下の場合（温度は温度センサー１７にて測定）、バルブ１６は戻り管路Ｐ２とバイパス管路Ｐ３とを接続する流路の切替・設定動作を行うことで、燃料フィルタ１２へ燃料を戻す。一方、燃料の温度がこの温度範囲以上の場合、バルブ１６は戻り管路Ｐ２上の燃料クーラー１８への接続を維持する流路の切替・設定動作を行うことで、燃料クーラー１８へ燃料を戻す。この燃料は更に燃料フィルタ１２へ戻される。
【００４６】
もし戻り管路Ｐ２、バイパス管路Ｐ３を通った余剰燃料を燃料タンク１１へ戻すと、燃料タンク１１と燃料フィルタ１２との間で燃料温度が低下し、燃料中のワックスが析出し、燃料フィルタ１２が詰る懸念がある。本実施形態では、一旦熱を受けた燃料を燃料フィルタ１２に直接戻すので、このような懸念は生じにくい。また、燃料クーラー１８を介して冷却された燃料であっても、燃料タンク１１に貯蔵されている燃料に比較すると温度が高いため、燃料タンク１１内の温度の上昇を防ぎ燃料の劣化を防ぐことを目的として、燃料クーラー１８から燃料タンク１１ではなく燃料フィルタ１２へ直接燃料を戻す構成を採っている。
【００４７】
一方、バイオディーゼル燃料の濃度が所定の値以下の場合、バルブ１６の切替動作の温度は６０℃〜８０℃といった高温である必要がないため、設定温度範囲を例えば４０℃〜５０℃の範囲に引き下げる。これにより燃料に無駄に熱を与えることを防ぐことができる。尚、使用する燃料がバイオディーゼル燃料であるか否か予め判明している場合、設定温度範囲を手動で切り替えられる構成としても良い。
【００４８】
すなわち、本実施形態では、バルブ１６が、燃料センサー１９が判別したバイオディーゼル燃料の濃度に応じて、噴射ノズル１５等から戻り管路Ｐ２を通って流れる余剰燃料の流路を切り替える設定温度の範囲を変更する。そして、この濃度が所定の値以上の場合、バルブ１６は、所定の値以下の場合に比べて設定温度の範囲を上昇させる。
【００４９】
本実施形態では、濃度が所定の値以上の場合、設定温度の範囲が６０℃〜８０℃に設定され、濃度が所定の値以下の場合、設定温度の範囲が４０℃〜５０℃に設定される。しかしながら、設定温度の範囲は、バイオディーゼル燃料の種類は燃料中の濃度に応じて、適宜最適なものを選択することができる。
【００５０】
本実施形態の燃料供給装置１０には、脂肪酸アルキルエステルを含むバイオディーゼル燃料を使用することができる。もちろん、使用可能なバイオディーゼル燃料は特に限定されない。
【００５１】
脂肪酸アルキルエステルは、動物油脂および植物油脂等を原料として生成される。例えば、本実施形態において使用する脂肪酸アルキルエステルは、トリグリセリドが主成分である動物油脂、植物油脂から、種々の反応と精製により得られる。しかしながら、牛脂、ラード、魚油に代表される動物油脂由来の脂肪酸アルキルエステルは、不飽和脂肪酸の量、特に不飽和結合数が２以上の多価不飽和脂肪酸の量が多い傾向があり、精製油の夾雑物が多い。このため、使用する脂肪酸アルキルエステルは、ココナツ、パームヤシ、オリーブ、ヒマワリ、ナタネ、大豆など、種々の植物を原料とする植物油脂が原料であることが好ましい。
【００５２】
また、産業用や、食用などで使用された廃食用油を原料とした脂肪酸アルキルエステルについても、近年の研究の結果、反応法、精製法が精査されており、夾雑物の少ない脂肪酸アルキルエステルが生産されていることから、使用可能である。
【００５３】
反応方法および精製方法については、一般的なアルカリ金属を用いたアルカリ触媒法、有機酸などの酸触媒を用いた酸触媒法、リパーゼ酵素を用いたリパーゼ法などがあるが、用いられる脂肪酸アルキルエステルは、反応方法、精製方法の観点から特に限定はされない。
【００５４】
脂肪酸アルキルエステルのアルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などの、異性体を含む各種アルキル基である。
【００５５】
表１に、上記アルキル基が結合した脂肪酸アルキルエステルの代表例を示す。ただし、使用される脂肪酸アルキルエステルの種類は、下記代表例に限定されるものではない。
【００５６】
【表１】
2015063935.tif 000003
【００５７】
以上の様に、本発明によれば、バイオディーゼル燃料等、燃料の持つ性質に応じて、ディーゼルエンジンに供給する燃料の温度を最適化することが可能となり、燃料供給装置、ディーゼルエンジンの性能を高めると共に、長期にわたって安定的に性能を維持することが可能となる。そして、燃料の健全性維持がより確実となるので、燃料供給についてより精密な制御動作が可能となり、ディーゼルエンジンの有用性が高まることにもなる。
【００５８】
特に燃料温度が低温時は、ワックス結晶や軽油添加剤に加え、不純物等の析出物を溶解させることができ、燃料の健全性を保ち、燃料温度が高温時には、燃料をクーラーで冷却することにより燃料の熱劣化を防止することができる。また、本発明のこのようなメカニズムは、酸化安定性が悪い分解軽油を軽油基材として用いた場合においても有効な対応である。
【００５９】
なお、本発明は、本発明の趣旨ならびに範囲を逸脱することなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が様々な変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の燃料供給装置によれば、バイオディーゼル燃料等、燃料の持つ性質に応じて、ディーゼルエンジンに供給する燃料の温度を最適化することが可能となり、燃料供給装置、ディーゼルエンジンの性能を高めると共に、長期にわたって安定的に性能を維持することが可能となる。したがって、ディーゼルエンジンの有用性が高まり、種々の産業分野への応用の可能性が高まる。
【符号の説明】
【００６１】
１０  燃料供給装置
１１  燃料タンク
１２  燃料フィルタ
１３  燃料ポンプ
１４  コモンレール
１５  噴射ノズル（燃料噴射部）
１６  バルブ（流路切替部）
１７  温度センサー
１８  燃料クーラー
１９  燃料センサー
Ｐ１  供給管路
Ｐ２  戻り管路
Ｐ３  バイパス管路
Ｐ４  燃料判別サブ管路
【図１】
2015063935.tif 000004
【図２】
2015063935.tif 000005