JP2004162586A

JP2004162586A - Fuel supply device

Info

Publication number: JP2004162586A
Application number: JP2002328662A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sakurai; 計宏桜井; Takaaki Ito; 隆晟伊藤; Yoshihiko Hyodo; 義彦兵道; Takeshi Yoshida; 健吉田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2004-06-10
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: JP4078956B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel supply device for improving combustibility of fuel. <P>SOLUTION: This fuel supply device supplies the fuel to an engine 2, and refines the fuel becoming a supercritical state by a refining catalyst 9 by putting the fuel in the supercritical state by pressurization and heating, and supplies the refined fuel to the engine 2. Thus, the combustibility of the fuel is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置として、特開平９−２８０１２３号公報に記載されるように、液体燃料を超臨界状態とし、その超臨界状態の燃料を内燃機関の燃焼室内に供給するものが知られている。この燃料供給装置は、液体燃料を超臨界状態とすることで、燃料の微細化を図り燃焼性を改善しようとするものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２８０１２３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような燃料供給装置では、燃料の改質が十分行えないという問題点がある。すなわち、液体燃料を超臨界状態にすることにより、燃料の一部が高沸点成分から低沸点成分へ改質されるが、短時間に高収率で低沸点成分に改質することは困難である。このため、例えば内燃機関の冷間始動時などに、燃料の燃焼性が不十分となり、十分にエミッションを低減することができない。
【０００５】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、燃料の燃焼性の向上が図れる燃料供給装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る燃料供給装置は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置であって、燃料を加圧及び加熱により超臨界状態とする超臨界状態生成手段と、超臨界状態となった燃料の改質を行う改質触媒とを備え、超臨界状態となり改質された燃料を内燃機関に供給することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、超臨界状態となった燃料を改質触媒に接触させることにより、燃料を迅速かつ高収率で高沸点成分（重質成分）から低沸点成分（軽質成分）に転化して燃料を改質することが可能となる。このため、超臨界状態となり改質された燃料を内燃機関に供給することができ、燃料の燃焼性の向上が図れる。
【０００８】
また本発明に係る燃料供給装置は、超臨界状態となり改質された燃料を内燃機関に供給する第一供給路と、非超臨界状態である通常の燃料を内燃機関に供給する第二供給路とを備え、内燃機関の駆動状態に応じて第一供給路及び第二供給路の一方を選択し、選択された第一供給路又は第二供給路を通じて燃料供給を行うことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、内燃機関の駆動状態に応じて第一供給路及び第二供給路の一方を選択し第一供給路又は第二供給路を通じて燃料を内燃機関に供給することにより、必要に応じて改質された燃料を内燃機関に供給することが可能となる。
【００１０】
例えば、内燃機関の冷間始動時や高負荷運転時に第一供給路を通じて超臨界状態で改質された燃料を供給することにより、燃料の燃焼性を向上でき、エミッションを低減し、ノッキングを抑制できる。一方、内燃機関の冷間始動時及び高負荷運転時以外の時に第二供給路を通じて非超臨界状態の通常の燃料を供給することにより、超臨界状態を生成するためのポンプやヒータの作動を停止させることができ、駆動損失の低減が図れ、燃費の向上が図れる。
【００１１】
また本発明に係る燃料供給装置は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置であって、燃料を加圧及び加熱により超臨界状態とする超臨界状態生成手段と、超臨界状態となった燃料と非超臨界状態の燃料とを分離する分離手段とを備え、超臨界状態となった燃料を内燃機関に供給することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、超臨界状態生成手段より燃料の全てが超臨界状態にならない場合でも、非超臨界状態の燃料を分離できるため、超臨界状態の燃料のみを内燃機関に供給することができる。このため、超臨界状態の燃料を内燃機関に供給でき、燃料の燃焼性向上が図れる。従って、冷間始動時におけるエミッションの低減及び高負荷駆動時におけるノッキングの抑制が図れる。
【００１３】
また本発明に係る燃料供給装置は、超臨界状態生成手段により超臨界状態され分離手段により分離された超臨界状態の燃料を内燃機関に供給する第一供給路と、超臨界状態生成手段を介さずに非超臨界状態である通常の燃料を内燃機関に供給する第二供給路とを備え、内燃機関の状態に応じて第一供給路及び第二供給路の一方を選択し第一供給路又は第二供給路を通じて燃料供給を行うことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、内燃機関の駆動状態に応じて第一供給路及び第二供給路の一方を選択し第一供給路又は第二供給路を通じて燃料を内燃機関に供給することにより、必要に応じて超臨界状態の燃料を内燃機関に供給することが可能となる。例えば、内燃機関の冷間始動時や高負荷運転時に第一供給路を通じて超臨界状態の燃料を供給することにより、燃料の燃焼性を向上でき、エミッションを低減し、ノッキングを抑制できる。一方、内燃機関の冷間始動時及び高負荷運転時以外の時に第二供給路を通じて非超臨界状態の通常の燃料を供給することにより、超臨界状態を生成するためのポンプやヒータの作動を停止させることができ、駆動損失の低減が図れ、燃費の向上が図れる。
【００１５】
また本発明に係る燃料供給装置は、分離手段により分離された非超臨界状態の燃料を超臨界状態生成手段の上流側へ戻すリターン路を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、分離手段により分離された非超臨界状態の燃料を燃料タンク側へ戻すことができ、内燃機関への燃料の連続供給が円滑に行える。
【００１７】
また本発明に係る燃料供給装置は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置であって、燃料を加圧及び加熱により超臨界状態とする超臨界状態生成手段と、超臨界状態生成手段と内燃機関との間に設けられ超臨界状態となった燃料を貯留する貯留手段とを備え、貯留手段に貯留される燃料を内燃機関に供給可能としたことを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、超臨界状態となった燃料を貯留することにより、内燃機関の冷間始動時にその貯留された燃料を供給することができる。このため、燃料の燃焼性の向上が図れ、内燃機関の始動性の向上及びエミッション低減が図れる。
【００１９】
また本発明に係る燃料供給装置は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置であって、燃料を加圧及び加熱により超臨界状態とする超臨界状態生成手段と、超臨界状態生成手段により超臨界状態とされる燃料の温度を計測する温度計測手段と、超臨界状態生成手段により超臨界状態とされる燃料の圧力を計測する圧力計測手段と、燃料の温度が所定の温度範囲内でなく又は燃料の圧力が所定の圧力範囲内でないときに装置異常を報知する報知手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
また本発明に係る燃料供給装置は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置であって、燃料を加圧及び加熱により超臨界状態とする超臨界状態生成手段と、超臨界状態生成手段により加圧及び加熱された燃料の粘性を計測する粘性計測手段と、粘性計測手段により計測された粘性値が所定の粘性値以上であるときに、装置異常を報知する報知手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、超臨界状態の燃料を内燃機関に供給することにより燃料の燃焼性の向上が図れるとともに、超臨界状態とされる燃料の温度及び圧力を計測し又は燃料の粘性を計測することにより、燃料が正常に超臨界状態となっているか否かを判別することができる。従って、装置の異常検出が可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。尚、各図において同一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
（第一実施形態）
図１に第一実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図を示す。本図に示すように、燃料供給装置１は、エンジン２に燃料を供給する装置であって、燃料タンク３に貯留される燃料を燃料供給路４を通じてエンジン２に供給するものである。
【００２３】
燃料供給路の途中には、ポンプ５が設けられている。ポンプ５は、燃料を加圧する加圧手段として機能するものであり、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）６に作動制御されている。ポンプ５の作動により、燃料タンク３から液体状の燃料が吸い上げられ、所定の圧力に加圧される。
【００２４】
ポンプ５の下流側には、超臨界状態室７が設けられている。超臨界状態室７は、燃料を超臨界状態とするための空間領域であり、耐圧耐熱構造となっている。超臨界状態室７には、ヒータ８が設けられている。ヒータ８は、超臨界状態室７を所定の温度に加熱する加熱手段として機能するものであり、ＥＣＵ６に作動制御されている。
【００２５】
ヒータ８としては、超臨界状態室７を所定の温度に加熱できるものであれば何れのものでもよく、例えば電気ヒータなどが用いられる。また、ヒータ８としては、エンジン２の排気熱を利用するものであってもよい。このヒータ８及びポンプ５は、エンジン２に供給される燃料を加圧及び加熱して超臨界状態とする超臨界状態生成手段として機能する。
【００２６】
ここで「超臨界状態」とは、燃料を臨界圧力以上の圧力下で臨界温度以上の温度まで昇温することにより得られる状態を意味する。超臨界状態まで液体状の燃料を昇圧昇温させることにより、燃料は気体に相変化するが、超臨界状態での気体は極めて高い密度を有するため液体に近い物性を示す。
【００２７】
すなわち、燃料は、超臨界状態となることにより、気体と液体の中間の物性を示す流体となり、種々の特異な性質を示す。例えば、液体状の燃料を超臨界状態にすることにより、インジェクタ１０によりエンジン２内に噴射する際、通常の液体時に比べはるかに微細な粒子が均一に形成される。
【００２８】
超臨界状態室７内には、改質触媒９が配設されている。改質触媒９は、超臨界状態となった燃料の改質を促進するものであり、例えばハニカム体に白金、ロジウムを付着させたものが用いられる。
【００２９】
超臨界状態室７の下流側には、インジェクタ１０が設けられている。インジェクタ１０は、超臨界状態となった燃料をエンジン２に噴射する噴射手段として機能するものである。このインジェクタ１０の作動制御は、ＥＣＵ６により行われる。
【００３０】
次に本実施形態に係る燃料供給装置の動作について説明する。
【００３１】
図１において、ＥＣＵ６からポンプ５に作動信号が出力され、ポンプ５が駆動する。このポンプ５の駆動により、燃料タンク３から液体状の燃料が吸い上げられ燃料供給路４の上流側に向けて流通する。そして、燃料は、超臨界状態室７に圧送される。このとき、燃料は、ポンプ５の駆動によって所定の圧力に加圧される。その際、燃料の圧力が３〜５ＭＰａになるように加圧することが望ましい。
【００３２】
一方、ＥＣＵ６からヒータ８に作動信号が出力され、ヒータ８が発熱する。これにより、超臨界状態室７が所定の温度に加熱される。その際、超臨界状態室７内の燃料の温度が２５０〜３５０゜Ｃとなるように加熱することが望ましい。
【００３３】
このようなポンプ５の加圧及びヒータ８の加熱により、燃料が超臨界状態となる。そして、燃料は超臨界状態室７内で改質触媒９に接触する。これにより、燃料は、迅速かつ高収率で高沸点成分（重質成分）から低沸点成分（軽質成分）に転化して改質される。
【００３４】
そして、超臨界状態となり改質された燃料は、超臨界状態室７からインジェクタ１０に向けて流通する。そして、ＥＣＵ６からインジェクタ１０に作動信号が出力され、インジェクタ１０から改質された燃料がエンジン２に噴射される。
【００３５】
エンジン２に噴射された燃料は改質された低沸点成分を多く含むものであるので、燃料の燃焼性が向上する。また、燃焼に寄与しない高沸点成分の未蒸発の燃料が吸気管や燃焼室の壁面に付着することを防止できる。
【００３６】
また、冷間始動時においては、改質された沸点４５゜Ｃ以下の低沸点成分の燃料をエンジン２に供給することにより、−２０゜Ｃまで理論空燃比で始動可能となる。その際、始動から暖機運転中までエンジン２から排出されるＨＣを８０％以上低減できる。
【００３７】
また、加速時などの高負荷運転時においては、炭素数４以下に改質された燃料をエンジン２に供給することにより、燃料のオクタン価が向上する。これにより、ノッキングが抑制され、エンジンの信頼性が向上する。また、エンジン出力及び燃費の向上が図れる。
【００３８】
更に、オクタン価の低い燃料を使用した場合でも、高圧縮比エンジンを駆動できるので、パーシャル運転域での燃費向上が図れ、低価格燃料使用による走行燃料費の低減が図れる。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係る燃料供給装置１によれば、超臨界状態となった燃料を改質触媒９に接触させることにより、燃料を迅速かつ高収率で高沸点成分（重質成分）から低沸点成分（軽質成分）に転化して燃料を改質することができる。このため、超臨界状態となり改質された燃料をエンジン２に供給でき、燃料の燃焼性を向上させることができる。従って、冷間始動時におけるエミッションの低減が図れ、高負荷運転時におけるノッキングを抑制できる。
（第二実施形態）
次に第二実施形態に係る燃料供給装置について説明する。
【００４０】
図２は、本実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。本図に示すように、本実施形態に係る燃料供給装置１ａは、超臨界状態となり改質された燃料をエンジン２に供給する第一供給路４ａと、非超臨界状態である燃料をエンジン２に供給する第二供給路４ｂとの二つの燃料供給路を備えたものである。
【００４１】
第一供給路４ａには、上流側からポンプ５ａ、超臨界状態室７、インジェクタ１０が順次設けられている。第二供給路４ｂには、上流側からポンプ５ｂ、デリバリパイプ１１、インジェクタ１２が設けられている。ポンプ５ａは、上述したポンプ５と同様な加圧機能を有するものであり、燃料を３〜５ＭＰａに加圧できるものが用いられる。
【００４２】
ポンプ５ｂは、ポンプ５ａより低圧タイプのものが用いられ、例えば燃料を０．３〜０．５ＭＰａに加圧するものが用いられる。ポンプ５ｂにより加圧された燃料は、デリバリパイプ１１を通じてインジェクタ１２に送られエンジン２に噴射される。例えば、インジェクタ１２は筒内噴射用として用いられ、インジェクタ１０はポート噴射用として用いられる。
【００４３】
このような燃料供給装置１ａによれば、第一供給路４ａを通じて、ポンプ５ａにより燃料を加圧しヒータ８により燃料を加熱して超臨界状態としつつ、改質触媒９により燃料の改質を促進し、改質された燃料をエンジン２に供給することができる。一方、第二供給路４ｂを通じて非超臨界状態である通常の燃料をエンジン２に供給することができる。
【００４４】
そして、エンジン２の駆動状態に応じて第一供給路４ａ及び第二供給路４ｂの一方を選択し、第一供給路４ａ又は第二供給路４ｂを通じて燃料をエンジン２に供給することにより、必要に応じて改質された燃料をエンジン２に供給することが可能となる。
【００４５】
例えば、エンジン２の冷間始動時や高負荷運転時に第一供給路４ａを通じて超臨界状態で改質された燃料を供給することにより、燃料の燃焼性を向上でき、エミッションを低減し、ノッキングを抑制できる。一方、エンジン２の冷間始動時及び高負荷運転時以外の時に第二供給路４ｂを通じて非超臨界状態の通常の燃料を供給することにより、超臨界状態を生成するためのポンプ５ａやヒータ８の作動を停止させることができ、駆動損失の低減が図れ、燃費の向上が図れる。
（第三実施形態）
次に第三実施形態に係る燃料供給装置について説明する。
【００４６】
図３は、本実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。本図に示すように、本実施形態に係る燃料供給装置１ｂは、図１の燃料供給装置１とほぼ同様な構成を有するものであり、超臨界状態室７内において改質触媒９に代え、燃料分離器２０を設置したものである。
【００４７】
燃料分離器２０は、超臨界状態の燃料の通過を許容し非超臨界状態の燃料の通過を防止して超臨界状態の燃料と非超臨界状態の燃料とを分離する分離手段である。この燃料分離器２０としては、例えば小さな孔を複数形成した板状体、多孔質体、金属繊維やセラミック繊維を網状にして積層したもの、細いスリットを形成した板体又はこれらの複合体などが用いられる。
【００４８】
燃料分離器２０は、例えば超臨界状態室７の出口近傍に一体に設けられる。図３では超臨界状態室７内に設置されているが、この超臨界状態室７外に設置してもよい。この場合は温度圧力が低下しないようにする必要がある。
【００４９】
次に本実施形態に係る燃料供給装置１ｂの動作について説明する。
【００５０】
図３において、ＥＣＵ６からポンプ５に作動信号が出力され、ポンプ５が駆動する。このポンプ５の駆動により、燃料タンク３から液体状の燃料が吸い上げられ燃料供給路４の上流側に向けて流通する。そして、燃料は、超臨界状態室７に圧送される。このとき、燃料は、ポンプ５の駆動によって所定の圧力に加圧される。その際、燃料の圧力が３〜５ＭＰａになるように加圧することが望ましい。
【００５１】
一方、ＥＣＵ６からヒータ８に作動信号が出力され、ヒータ８が発熱する。これにより、超臨界状態室７が所定の温度に加熱される。その際、超臨界状態室７内の燃料の温度が２００゜Ｃとなるように加熱することが望ましく、２００±１０゜Ｃに温度維持することが望ましい。
【００５２】
このように加熱することにより、燃料の低沸点成分のみを超臨界状態とすることができる。例えば、燃料タンク３に貯留される燃料がプロパン、ペンタン、ヘキサン、ベンゼン、トルエンを含むものである場合、臨界温度が低く低沸点成分であるプロパン、ペンタンのみを超臨界状態とすることが可能となる。
【００５３】
そして、ポンプ５の加圧及びヒータ８の加熱により、燃料の低沸点成分のみが超臨界状態となる。一方、燃料のうち高沸点成分は超臨界状態とならず非臨界状態のままとなる。
【００５４】
ここで、超臨界状態の液体は、粘性度が通常の気体程度であり通常の液体に対し非常に小さい。また、超臨界状態の液体は、拡散係数が通常の気体と通常の液体との中間程度の特性を有する。このため、超臨界状態の燃料成分は、通常の液体状態の場合に比べ、狭い通路を通過しやすい性質となる。
【００５５】
これにより、超臨界状態の燃料である低沸点成分は燃料分離器２０を通過し、インジェクタ１０に向けて流通していく。一方、非超臨界状態の燃料である高沸点成分は燃料分離器２０を通過できず、インジェクタ１０側へ向けて流通することが防止される。
【００５６】
そして、超臨界状態の低沸点成分の燃料は、インジェクタ１０からエンジン２に噴射される。エンジン２に噴射された燃料は低沸点成分を多く含むものであるので、燃料の燃焼性が向上する。また、燃焼に寄与しない高沸点成分の未蒸発の燃料が吸気管や燃焼室の壁面に付着することを防止できる。
【００５７】
また、冷間始動時においては、改質された沸点４５゜Ｃ以下の低沸点成分の燃料をエンジン２に供給することにより、−２０゜Ｃまで理論空燃比で始動可能となる。その際、始動から暖機運転中までエンジン２から排出されるＨＣを８０％以上低減できる。
【００５８】
また、加速時などの高負荷運転時においては、炭素数４以下に改質された燃料をエンジン２に供給することにより、燃料のオクタン価が向上する。これにより、ノッキングが抑制され、エンジンの信頼性が向上する。また、エンジン出力及び燃費の向上が図れる。
【００５９】
更に、オクタン価の低い燃料を使用した場合でも、高圧縮比エンジンを駆動できるので、パーシャル運転域での燃費向上が図れ、低価格燃料使用による走行燃料費の低減が図れる。
【００６０】
以上のように、本実施形態に係る燃料供給装置１ｂによれば、超臨界状態となった燃料を非臨界状態の燃料と分離することにより、低沸点成分（軽質成分）の燃料のみをエンジン２に供給でき、燃料の燃焼性を向上させることができる。従って、冷間始動時におけるエミッションの低減が図れ、高負荷運転時におけるノッキングを抑制できる。
【００６１】
なお、上述した実施形態に係る燃料供給装置１ｂでは、一つの燃料供給路４により燃料の供給を行う場合について説明したが、図４に示すように、第一供給路４ａ、第二供給路４ｂを通じ、いずれか一方を選択して燃料供給するものであってもよい。
【００６２】
この場合、第二実施形態係る燃料供給装置１ａと同様に、第一供給路４ａ又は第二供給路４ｂを通じ、必要に応じて低沸点成分の燃料をエンジン２に供給することが可能となる。例えば、エンジン２の冷間始動時や高負荷運転時に第一供給路４ａを通じて低沸点成分の燃料を供給することにより、燃料の燃焼性を向上でき、エミッションを低減し、ノッキングを抑制できる。一方、エンジン２の冷間始動時及び高負荷運転時以外の時に第二供給路４ｂを通じて非超臨界状態の通常の燃料を供給することにより、超臨界状態を生成するためのポンプ５ａやヒータ８の作動を停止させることができ、駆動損失の低減が図れ、燃費の向上が図れる。
（第四実施形態）
次に第四実施形態に係る燃料供給装置について説明する。
【００６３】
図５は、本実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。本図に示すように、本実施形態に係る燃料供給装置１ｄは、図１の燃料供給装置１とほぼ同様な構成を有するものであり、超臨界状態室７内において改質触媒９に加え、燃料分離器２０を設置したものである。改質触媒９は、第一実施形態で説明したものと同様なものが用いられる。また、燃料分離器２０は、第三実施形態で説明したものと同様なものが用いられる。
【００６４】
このような燃料供給装置１ｄによれば、図５において、ポンプ５の駆動により、燃料タンク３から液体状の燃料が吸い上げられ燃料供給路４の上流側に向けて流通する。そして、燃料は、超臨界状態室７に圧送される。このとき、燃料は、ポンプ５の駆動によって所定の圧力に加圧される。その際、燃料の圧力が３〜５ＭＰａになるように加圧することが望ましい。
【００６５】
一方、ヒータ８の発熱により、超臨界状態室７が所定の温度に加熱される。その際、超臨界状態室７内の燃料の温度が２５０〜３５０゜Ｃとなるように加熱することが望ましい。このようなポンプ５の加圧及びヒータ８の加熱により、燃料が超臨界状態となる。そして、燃料は超臨界状態室７内で改質触媒９に接触する。これにより、燃料は、迅速かつ高収率で高沸点成分（重質成分）から低沸点成分（軽質成分）に転化して改質される。
【００６６】
そして、超臨界状態となり改質された燃料は、燃料分離器２０を通過して超臨界状態室７からインジェクタ１０に向けて流通する。一方、超臨界状態室７にて、超臨界状態にならなかった非超臨界状態の燃料は、燃料分離器２０を通過できず、インジェクタ１０側へ向けて流通することが防止される。
【００６７】
そして、超臨界状態の低沸点成分の燃料は、インジェクタ１０からエンジン２に噴射される。エンジン２に噴射された燃料は低沸点成分を多く含むものであるので、燃料の燃焼性が向上する。また、燃焼に寄与しない高沸点成分の未蒸発の燃料が吸気管や燃焼室の壁面に付着することを防止できる。
【００６８】
また、冷間始動時においては、改質された沸点４５゜Ｃ以下の低沸点成分の燃料をエンジン２に供給することにより、−２０゜Ｃまで理論空燃比で始動可能となる。その際、始動から暖機運転中までエンジン２から排出されるＨＣを８０％以上低減できる。
【００６９】
また、加速時などの高負荷運転時においては、炭素数４以下に改質された燃料をエンジン２に供給することにより、燃料のオクタン価が向上する。これにより、ノッキングが抑制され、エンジンの信頼性が向上する。また、エンジン出力及び燃費の向上が図れる。
【００７０】
更に、オクタン価の低い燃料を使用した場合でも、高圧縮比エンジンを駆動できるので、パーシャル運転域での燃費向上が図れ、低価格燃料使用による走行燃料費の低減が図れる。
【００７１】
以上のように、本実施形態に係る燃料供給装置１ｄによれば、超臨界状態となった燃料を改質触媒９に接触させることにより、燃料を迅速かつ高収率で高沸点成分（重質成分）から低沸点成分（軽質成分）に転化して燃料を改質することができる。また、燃料分離器２０により超臨界状態とならなかった燃料がエンジン２に供給されることを防止できる。このため、改質された低沸点成分の燃料を高濃度でエンジン２に供給でき、燃料の燃焼性を向上させることができる。従って、冷間始動時におけるエミッションの低減が図れ、高負荷運転時におけるノッキングを抑制できる。
【００７２】
なお、上述した実施形態に係る燃料供給装置１ｄでは、一つの燃料供給路４により燃料の供給を行う場合について説明したが、図６に示すように、第一供給路４ａ、第二供給路４ｂを通じ、いずれか一方を選択して燃料供給するものであってもよい。
【００７３】
この場合、第二実施形態係る燃料供給装置１ａと同様に、第一供給路４ａ又は第二供給路４ｂを通じ、必要に応じて低沸点成分の燃料をエンジン２に供給することが可能となる。例えば、エンジン２の冷間始動時や高負荷運転時に第一供給路４ａを通じて低沸点成分の燃料を供給することにより、燃料の燃焼性を向上でき、エミッションを低減し、ノッキングを抑制できる。一方、エンジン２の冷間始動時及び高負荷運転時以外の時に第二供給路４ｂを通じて非超臨界状態の通常の燃料を供給することにより、超臨界状態を生成するためのポンプ５ａやヒータ８の作動を停止させることができ、駆動損失の低減が図れ、燃費の向上が図れる。
（第五実施形態）
次に第五実施形態に係る燃料供給装置について説明する。
【００７４】
図７は、本実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。本図に示すように、本実施形態に係る燃料供給装置１ｆは、図３の燃料供給装置１ｂとほぼ同様な構成を有するものであるが、超臨界状態にならなかった燃料を燃料供給路４の上流側に戻すリターン路３０を設けた点で異なっている。
【００７５】
リターン路３０は、超臨界状態室７の燃料分離器２０の上流側と燃料供給路４のポンプ５の上流側を連通している。このため、リターン路３０により、燃料分離器２０を通過できない非超臨界状態の燃料を超臨界状態生成手段として機能するポンプ５の上流側へ戻すことができる。
【００７６】
リターン路３０の途中には、ポンプ５側から超臨界状態室７側への流れを防止するチェック弁３１が設けられている。また、リターン路３０の途中には、ポンプ５側へ戻される燃料を冷却する冷却器３２が設けられている。また、燃料供給路４のポンプ５の下流側には、超臨界状態室７側からポンプ５側への流れを防止するチェック弁３３が設けられている。ポンプ５、チェック弁３１、チェック弁３３の圧力関係は、ポンプ５＞チェック弁３１≧チェック弁３３とされる。
【００７７】
次に本実施形態に係る燃料供給装置１ｆの動作について説明する。
【００７８】
図７において、ポンプ５の駆動により燃料タンク３から液体状の燃料が吸い上げられ燃料供給路４の上流側に向けて流通する。そして、燃料は、超臨界状態室７に圧送される。このとき、燃料は、ポンプ５の駆動によって所定の圧力に加圧される。その際、燃料の圧力が３〜５ＭＰａになるように加圧することが望ましい。
【００７９】
一方、ヒータ８の発熱により、超臨界状態室７が所定の温度に加熱される。その際、超臨界状態室７内の燃料の温度が２００゜Ｃとなるように加熱することが望ましく、２００±１０゜Ｃに温度維持することが望ましい。このように加熱することにより、燃料の低沸点成分のみを超臨界状態とすることができる。例えば、燃料タンク３に貯留される燃料がプロパン、ペンタン、ヘキサン、ベンゼン、トルエンを含むものである場合、臨界温度が低く低沸点成分であるプロパン、ペンタンのみを超臨界状態とすることが可能となる。
【００８０】
そして、ポンプ５の加圧及びヒータ８の加熱により、燃料の低沸点成分のみが超臨界状態となる。一方、燃料のうち高沸点成分は超臨界状態とならず非臨界状態のままとなる。
【００８１】
超臨界状態となった低沸点成分の燃料は、燃料分離器２０を通過し、インジェクタ１０に向けて流通していく。そして、超臨界状態の低沸点成分の燃料は、インジェクタ１０からエンジン２に噴射される。エンジン２に噴射された燃料は低沸点成分を多く含むものであるので、燃料の燃焼性が向上する。また、燃焼に寄与しない高沸点成分の未蒸発の燃料が吸気管や燃焼室の壁面に付着することを防止できる。
【００８２】
また、冷間始動時においては、改質された沸点４５゜Ｃ以下の低沸点成分の燃料をエンジン２に供給することにより、−２０゜Ｃまで理論空燃比で始動可能となる。その際、始動から暖機運転中までエンジン２から排出されるＨＣを８０％以上低減できる。また、加速時などの高負荷運転時においては、炭素数４以下に改質された燃料をエンジン２に供給することにより、燃料のオクタン価が向上する。これにより、ノッキングが抑制され、エンジンの信頼性が向上する。また、エンジン出力及び燃費の向上が図れる。更に、オクタン価の低い燃料を使用した場合でも、高圧縮比エンジンを駆動できるので、パーシャル運転域での燃費向上が図れ、低価格燃料使用による走行燃料費の低減が図れる。
【００８３】
一方、超臨界状態室７にて超臨界状態にならなかった非超臨界状態の燃料は、燃料分離器２０を通過できず、インジェクタ１０側へ向けて流通することが防止される。この非超臨界状態の燃料は、リターン路３０を通じて燃料タンク３側へ戻される。その際、冷却器３２により冷却され、高温状態から常温状態又は常温に近い温度状態となる。
【００８４】
以上のように、本実施形態に係る燃料供給装置１ｆによれば、燃料の燃焼性の向上という効果に加え、超臨界状態とならなかった燃料を燃料タンク３側へ戻せるため、超臨界状態とならなかった燃料が超臨界状態室７内に溜まることを防止できる。このため、連続的に超臨界状態の燃料を生成し、そのような燃料のエンジン２への連続供給が円滑に行える。
【００８５】
また、リターン路３０により戻される燃料を冷却器３２で冷却することにより、ベパーロックや蒸発燃料の発生を抑制できる。
（第六実施形態）
次に第六実施形態に係る燃料供給装置について説明する。
【００８６】
図８は、本実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。本図に示すように、本実施形態に係る燃料供給装置１ｇは、図７の燃料供給装置１ｆとほぼ同様な構成を有するものであるが、燃料タンク３から超臨界状態室７を介さずエンジン２に燃料を供給するバイパス供給路４０が設けられている点で異なっている。
【００８７】
図８に示すように、ポンプ５の下流側とデリバリパイプ１１との間にバイパス供給路４０が設けられている。バイパス供給路４０の途中には、開閉自在な電磁弁４１が設けられている。電磁弁４１は、ＥＣＵ６の作動信号を受けて開閉制御されている。また、デリバリパイプ１１には、燃料の圧力を検出する燃圧センサ１３が取り付けられている。燃圧センサ１３の検出信号は、ＥＣＵ６に入力される。
【００８８】
また、燃料供給路４における超臨界状態室７とデリバリパイプ１１との間には、デリバリパイプ１１側から超臨界状態室７への逆流を防止するチェック弁４２が設けられている。
【００８９】
このような燃料供給装置１ｇによれば、冷間始動時には、ポンプ５の加圧及びヒータ８の加熱により超臨界状態室７にて燃料を超臨界状態とし、燃料供給路４を通じて低沸点成分の燃料をエンジン２に供給する。
【００９０】
その際、エンジン２の吸入空気量、スロットル開度、燃圧の状態などに基づき、燃料噴射量の不足が予想されるときには、電磁弁４１を開いて、バイパス供給路４０を通じて燃料をエンジン２に供給する。これにより、燃料供給不足を防止することができる。
【００９１】
一方、暖機後には、電磁弁４１を開いて、バイパス供給路４０を通じて燃料をエンジン２に供給する。その際、ヒータ８の通電を停止する。これにより、駆動損失の低減が図れ、燃費向上が図れる。
【００９２】
なお、図８では、バイパス供給路４０をポンプ５の下流側とデリバリパイプ１１との間に設けているが、ポンプ５の上流側とデリバリパイプ１１との間に設けてもよい。
【００９３】
また、本実施形態では、図７の燃料供給装置１ｆにバイパス供給路４０を増設したものについて説明したが、図１、３、５の燃料供給装置に対しバイパス供給路４０を増設したものであってもよい。これらの場合も、本実施形態に係る燃料供給装置１ｇと同様に燃料供給不足の防止などの作用効果が得られる。
（第七実施形態）
次に第七実施形態に係る燃料供給装置について説明する。
【００９４】
図９は、本実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。本図に示すように、本実施形態に係る燃料供給装置１ｈは、図８の燃料供給装置１ｇとほぼ同様な構成を有するものであるが、燃料供給路４の途中に超臨界状態室７で生成された低沸点成分の燃料を貯留する貯留タンク５０を設けた点で異なっている。
【００９５】
図９に示すように、燃料供給路４における超臨界状態室７とデリバリパイプ１１の間には貯留タンク５０が設けられている。貯留タンク５０は、蓄圧容器により構成され、電磁弁５１の開くことに燃料の収容及び排出が可能となっている。
【００９６】
また、燃料供給路４における超臨界状態室７とデリバリパイプ１１の間には、貯留タンク５０から超臨界状態室７への逆流を防止するチェック弁５２が設けられている。
【００９７】
このような燃料供給装置１ｈによれば、電磁弁５１を開くことにより、超臨界状態室７にて生成した低沸点成分の燃料を貯留タンク５０に収容することができる。そして、電磁弁５１を閉じることにより、貯留タンク５０に低沸点成分の燃料を貯留しておくことができる。
【００９８】
そして、冷間始動時において、電磁弁５１を開くことにより、揮発性のよい低沸点成分の燃料を貯留タンク５０からエンジン２に直ちに供給することができる。これにより、エンジン始動性の向上、ドライビリィティの向上及びエミッションの低減を図ることができる。
【００９９】
貯留タンク５０への低沸点成分の燃料の収容は、冷間始動時における超臨界状態の燃料生成時に行ってもよいし、暖機後における超臨界状態の燃料生成時に行ってもよい。
【０１００】
なお、本実施形態では、図８の燃料供給装置１ｇに貯留タンク５０を設けた場合について説明したが、図１〜７の燃料供給装置に貯留タンク５０を設けた場合でもよい。これらの場合も、本実施形態に係る燃料供給装置１ｈと同様に、冷間始動時において、揮発性のよい低沸点成分の燃料を貯留タンク５０からエンジン２に直ちに供給することによって、エンジン始動性の向上、ドライビリィティの向上及びエミッションの低減が図れる。
（第八実施形態）
次に第八実施形態に係る燃料供給装置について説明する。
【０１０１】
図１０は、本実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。本図に示すように、本実施形態に係る燃料供給装置１ｉは、図３の燃料供給装置１ｂとほぼ同様な構成を有するものであるが、燃料の超臨界状態の生成が正常に行われているか否かを検出する検出手段を設けた点で異なっている。
【０１０２】
図１０に示すように、超臨界状態室７には温度センサ６１が設けられている。温度センサ６１は、超臨界状態とされる燃料の温度を計測する温度計測手段である。また、超臨界状態室７の下流位置には、圧力センサ６２が設けられている。圧力センサ６２は、超臨界状態とされる燃料の圧力を計測する圧力計測手段である。
【０１０３】
次に本実施形態に係る燃料供給装置における異常検出について説明する。
【０１０４】
図１１は、本実施形態に係る燃料供給装置における異常検出処理のフローチャートである。本図のＳ１０に示すように、燃料の温度が読み込まれる。この燃料の温度の読み込みは、温度センサ６１の検出信号に基づいて行われる。そして、燃料の温度が所定の温度範囲内であるか否かが判断される（Ｓ１２）。
【０１０５】
所定の温度範囲は、予めＥＣＵ６に設定され、例えば２００±１００゜Ｃに設定される。Ｓ１２にて所定の温度範囲内でないと判断されたときには、Ｓ１４に移行し、異常報知処理が行われる。異常報知処理は、燃料が正常に超臨界状態になっていないことを報知する処理であり、例えば異常表示や異常音の発生などにより行われる。
【０１０６】
一方、Ｓ１２にて所定の温度範囲内であると判断されたときには、Ｓ１６に移行し、燃料の圧力が読み込まれる。この燃料の圧力の読み込みは、圧力センサ６２の検出信号に基づいて行われる。そして、燃料の圧力が所定の圧力範囲内であるか否かが判断される（Ｓ１８）。
【０１０７】
所定の温度範囲は、予めＥＣＵ６に設定され、例えば１〜７ＭＰａに設定される。Ｓ１８にて所定の温度範囲内でないと判断されたときには、Ｓ１４に移行し、異常報知処理が行われる。一方、Ｓ１８にて所定の圧力範囲内であると判断されたときには、制御処理を終了する。
【０１０８】
以上のように、本実施形態に係る燃料供給装置１ｉによれば、超臨界状態とされる燃料の温度及び圧力を計測することにより、燃料が正常に超臨界状態となっているか否かを判別することができる。従って、装置の異常検出が行える。
【０１０９】
なお、本実施形態では、図３の燃料供給装置１ｂに温度センサ６１及び圧力センサ６２を設けて燃料の超臨界状態の生成が正常に行われているか否かを検出するものについて説明したが、図１、２、４〜９の燃料供給装置に温度センサ６１及び圧力センサ６２を設け、同様にして燃料の超臨界状態の生成が正常に行われているか否かを検出するものであってもよい。更に、超臨界状態室７内に改質触媒９や燃料分離器２０を設置しない燃料供給装置に温度センサ６１及び圧力センサ６２を設けて適用してもよい。
【０１１０】
また、図１２に示すように、超臨界状態室７には粘度センサ６３を設け、超臨界状態とされる燃料の粘度を計測し、その粘度の状態に応じて燃料の超臨界状態の生成が正常に行われているか否かを検出するものであってもよい。この場合、粘度センサ６３としては、燃料の粘度を計測できるものであればよく、例えば細管粘度計、回転粘度計、落体粘度計、振動粘度計などが用いられる。燃料の粘度が予め設定される粘度以上であるときには異常として報知処理を行う。このような燃料供給装置であっても、上述した燃料供給装置１ｉと同様に、燃料が正常に超臨界状態となっているか否かを判別することができ、装置の異常検出が行える。
（第九実施形態）
次に第九実施形態に係る燃料供給装置について説明する。
【０１１１】
図１３は、本実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。本図に示すように、燃料供給路４には、上流側から電磁弁７１、チェック弁７２が順次設けられている。デリバリパイプ１１と電磁弁７１の上流側との間には、リターン路７３が設けられている。リターン路７３には電磁弁７４が設けられている。電磁弁７２の下流位置には、分岐路８０を介して容器８１が接続されている。分岐路８０には、電磁弁８２、ポンプ８３が設けられている。
【０１１２】
容器８１は、低沸点成分の燃料を収容可能とした容器であり、燃料供給装置１ｋに対し着脱自在とするカートリッジタイプのものが用いられる。このため、容器８１を取り外して低沸点成分の燃料を補充することが可能である。
【０１１３】
なお、電磁弁７１、７４、８２及びポンプ８３などは図示しないＥＣＵにより作動制御されている。
【０１１４】
次に本実施形態に係る燃料供給装置１ｋの動作について説明する。
【０１１５】
図１３において、冷間始動時では、電磁弁７１を閉じ、電磁弁８２及び７４を開いた状態でポンプ８３を駆動させる。これにより、容器８１に収容される低沸点成分の燃料が分岐路８０を通じてデリバリパイプ１１に向けて圧送される。このため、低沸点成分の燃料を直ちにエンジン２に供給することができる。従って、エンジン始動性の向上、ドライビリィティの向上及びエミッションの低減を図ることができる。
【０１１６】
一方、冷間始動時以外の時には、電磁弁８２、７４を閉じ、電磁弁７１を開いた状態で燃料タンク３内の燃料ポンプ９０を作動させることにより通常の燃料を燃料供給路４を通じてエンジン２に供給することができる。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、燃料の燃焼性の向上が図れる燃料供給装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。
【図２】第二実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。
【図３】第三実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。
【図４】第三実施形態に係る燃料供給装置の変形例の説明図である。
【図５】第四実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。
【図６】第四実施形態に係る燃料供給装置の変形例の説明図である。
【図７】第五実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。
【図８】第六実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。
【図９】第七実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。
【図１０】第八実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。
【図１１】図１０の燃料供給装置における異常検出処理のフローチャートである。
【図１２】第八実施形態に係る燃料供給装置の変形例の説明図である。
【図１３】第九実施形態に係る燃料供給装置の構成概要図である。
【符号の説明】
１…燃料供給装置、２…エンジン、３…燃料タンク、４…燃料供給路、５…ポンプ、６…ＥＣＵ、７…超臨界状態室、８…ヒータ、９…改質触媒。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel supply device that supplies fuel to an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a fuel supply device for supplying fuel to an internal combustion engine, as described in JP-A-9-280123, a liquid fuel is brought into a supercritical state, and the fuel in the supercritical state is supplied to a combustion chamber of the internal combustion engine. Is known. This fuel supply device aims at miniaturizing the fuel and improving the combustibility by bringing the liquid fuel into a supercritical state.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-9-280123
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a fuel supply device has a problem that fuel reforming cannot be performed sufficiently. That is, by bringing the liquid fuel into a supercritical state, part of the fuel is reformed from a high-boiling component to a low-boiling component, but it is difficult to reform into a low-boiling component in a high yield in a short time. is there. For this reason, for example, at the time of a cold start of the internal combustion engine or the like, the combustibility of the fuel becomes insufficient, and the emission cannot be sufficiently reduced.
[0005]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a fuel supply device capable of improving the combustibility of fuel.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, the fuel supply device according to the present invention is a fuel supply device that supplies fuel to the internal combustion engine, and a supercritical state generating unit that pressurizes and heats the fuel to a supercritical state, and has a supercritical state. A reforming catalyst for reforming the fuel; and supplying the reformed fuel to a supercritical state to the internal combustion engine.
[0007]
According to the present invention, by bringing the fuel in a supercritical state into contact with the reforming catalyst, the fuel is quickly and with high yield converted from a high-boiling component (heavy component) to a low-boiling component (light component). To reform the fuel. For this reason, the fuel which has become supercritical and reformed can be supplied to the internal combustion engine, and the combustibility of the fuel can be improved.
[0008]
The fuel supply device according to the present invention includes a first supply path for supplying the supercritically reformed fuel to the internal combustion engine, and a second supply path for supplying non-supercritical normal fuel to the internal combustion engine. Wherein one of the first supply path and the second supply path is selected according to the driving state of the internal combustion engine, and fuel is supplied through the selected first supply path or the second supply path.
[0009]
According to the present invention, it is necessary to select one of the first supply path and the second supply path according to the driving state of the internal combustion engine and supply the fuel to the internal combustion engine through the first supply path or the second supply path. It becomes possible to supply the fuel reformed accordingly to the internal combustion engine.
[0010]
For example, by supplying supercritically reformed fuel through the first supply path during cold start or high load operation of the internal combustion engine, fuel combustibility can be improved, emissions can be reduced, and knocking can be suppressed. it can. On the other hand, at the time other than the cold start and the high load operation of the internal combustion engine, the normal fuel in the non-supercritical state is supplied through the second supply passage, so that the operation of the pump and the heater for generating the supercritical state is performed. It can be stopped, driving loss can be reduced, and fuel efficiency can be improved.
[0011]
Further, a fuel supply device according to the present invention is a fuel supply device for supplying fuel to an internal combustion engine, comprising: a supercritical state generating means for converting fuel into a supercritical state by pressurizing and heating; And separating means for separating the fuel in a non-supercritical state from the fuel, and the fuel in the supercritical state is supplied to the internal combustion engine.
[0012]
According to the present invention, even when all of the fuel does not enter the supercritical state by the supercritical state generating means, the non-supercritical state fuel can be separated, so that only the supercritical state fuel can be supplied to the internal combustion engine. . Therefore, fuel in a supercritical state can be supplied to the internal combustion engine, and the combustibility of the fuel can be improved. Therefore, it is possible to reduce the emission during the cold start and to suppress the knocking during the high-load driving.
[0013]
Further, the fuel supply device according to the present invention includes a first supply path for supplying the supercritical state fuel which is supercritical by the supercritical state generating means and separated by the separating means to the internal combustion engine, and which is connected to the supercritical state generating means. A second supply path for supplying normal fuel in a non-supercritical state to the internal combustion engine without selecting the first supply path or the second supply path according to the state of the internal combustion engine. Alternatively, fuel is supplied through the second supply path.
[0014]
According to the present invention, it is necessary to select one of the first supply path and the second supply path according to the driving state of the internal combustion engine and supply the fuel to the internal combustion engine through the first supply path or the second supply path. Accordingly, supercritical fuel can be supplied to the internal combustion engine. For example, by supplying fuel in a supercritical state through the first supply path at the time of a cold start or a high load operation of the internal combustion engine, it is possible to improve fuel combustibility, reduce emissions, and suppress knocking. On the other hand, at the time other than the cold start and the high load operation of the internal combustion engine, the normal fuel in the non-supercritical state is supplied through the second supply passage, so that the operation of the pump and the heater for generating the supercritical state is performed. It can be stopped, driving loss can be reduced, and fuel efficiency can be improved.
[0015]
Further, the fuel supply device according to the present invention includes a return path for returning the non-supercritical state fuel separated by the separating unit to the upstream side of the supercritical state generating unit.
[0016]
According to the present invention, the fuel in the non-supercritical state separated by the separating means can be returned to the fuel tank side, and the continuous supply of fuel to the internal combustion engine can be smoothly performed.
[0017]
Further, a fuel supply device according to the present invention is a fuel supply device for supplying fuel to an internal combustion engine, comprising: a supercritical state generating means for converting fuel into a supercritical state by pressurizing and heating; A storage means provided between the engine and the engine for storing fuel in a supercritical state, wherein the fuel stored in the storage means can be supplied to the internal combustion engine.
[0018]
According to the present invention, by storing the fuel in the supercritical state, the stored fuel can be supplied at the time of cold start of the internal combustion engine. For this reason, the combustibility of the fuel can be improved, and the startability of the internal combustion engine and the emission can be reduced.
[0019]
Further, a fuel supply device according to the present invention is a fuel supply device for supplying fuel to an internal combustion engine, wherein a supercritical state generating means for converting the fuel into a supercritical state by pressurizing and heating, and a supercritical state generating means Temperature measuring means for measuring the temperature of the fuel in a critical state, pressure measuring means for measuring the pressure of the fuel in the supercritical state by the supercritical state generating means, and the temperature of the fuel is not within a predetermined temperature range. Alternatively, there is provided a notifying means for notifying a device abnormality when the fuel pressure is not within a predetermined pressure range.
[0020]
Further, the fuel supply device according to the present invention is a fuel supply device for supplying fuel to an internal combustion engine, wherein a supercritical state generating means for converting the fuel to a supercritical state by pressurizing and heating, and a supercritical state generating means. It is characterized by comprising a viscosity measuring means for measuring the pressure and the viscosity of the heated fuel, and a notifying means for notifying a device abnormality when the viscosity value measured by the viscosity measuring means is equal to or higher than a predetermined viscosity value. And
[0021]
According to the present invention, the fuel in the supercritical state is supplied to the internal combustion engine to improve the combustibility of the fuel, and the temperature and pressure of the fuel in the supercritical state are measured or the viscosity of the fuel is measured. This makes it possible to determine whether the fuel is normally in a supercritical state. Accordingly, it is possible to detect an abnormality of the device.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Also, the dimensional ratios in the drawings do not always match those described.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a fuel supply device according to the first embodiment. As shown in the figure, a fuel supply device 1 is a device for supplying fuel to an engine 2, and supplies fuel stored in a fuel tank 3 to the engine 2 through a fuel supply path 4.
[0023]
A pump 5 is provided in the middle of the fuel supply path. The pump 5 functions as a pressurizing unit that pressurizes the fuel, and the operation of the pump 5 is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 6. By the operation of the pump 5, liquid fuel is sucked up from the fuel tank 3 and pressurized to a predetermined pressure.
[0024]
A supercritical state chamber 7 is provided downstream of the pump 5. The supercritical state chamber 7 is a space region for bringing the fuel into a supercritical state, and has a pressure-resistant and heat-resistant structure. The supercritical state chamber 7 is provided with a heater 8. The heater 8 functions as a heating unit that heats the supercritical state chamber 7 to a predetermined temperature, and is controlled by the ECU 6 to operate.
[0025]
Any heater can be used as the heater 8 as long as it can heat the supercritical state chamber 7 to a predetermined temperature. For example, an electric heater or the like is used. The heater 8 may use exhaust heat of the engine 2. The heater 8 and the pump 5 function as a supercritical state generating unit that pressurizes and heats the fuel supplied to the engine 2 to bring the fuel into a supercritical state.
[0026]
Here, the “supercritical state” means a state obtained by heating the fuel to a temperature equal to or higher than the critical temperature under a pressure equal to or higher than the critical pressure. By raising the temperature of the liquid fuel to the supercritical state under pressure, the fuel changes into a gas phase, but the gas in the supercritical state has an extremely high density and exhibits physical properties close to that of a liquid.
[0027]
That is, when the fuel enters a supercritical state, it becomes a fluid having physical properties intermediate between a gas and a liquid, and exhibits various unique properties. For example, by setting the liquid fuel in a supercritical state, when the injector 10 injects the fuel into the engine 2, much finer particles are formed uniformly than in a normal liquid.
[0028]
In the supercritical state chamber 7, a reforming catalyst 9 is provided. The reforming catalyst 9 promotes reforming of the fuel in a supercritical state. For example, a catalyst obtained by attaching platinum and rhodium to a honeycomb body is used.
[0029]
An injector 10 is provided downstream of the supercritical state chamber 7. The injector 10 functions as an injection unit that injects the supercritical fuel into the engine 2. The operation control of the injector 10 is performed by the ECU 6.
[0030]
Next, the operation of the fuel supply device according to the present embodiment will be described.
[0031]
In FIG. 1, an operation signal is output from the ECU 6 to the pump 5, and the pump 5 is driven. By driving the pump 5, liquid fuel is sucked up from the fuel tank 3 and flows toward the upstream side of the fuel supply path 4. Then, the fuel is pumped to the supercritical state chamber 7. At this time, the fuel is pressurized to a predetermined pressure by driving the pump 5. At that time, it is desirable to pressurize the fuel so that the pressure of the fuel becomes 3 to 5 MPa.
[0032]
On the other hand, an operation signal is output from the ECU 6 to the heater 8, and the heater 8 generates heat. Thereby, the supercritical state chamber 7 is heated to a predetermined temperature. At this time, it is desirable to heat the fuel in the supercritical state chamber 7 so that the temperature of the fuel becomes 250 to 350 ° C.
[0033]
By the pressurization of the pump 5 and the heating of the heater 8, the fuel is brought into a supercritical state. Then, the fuel contacts the reforming catalyst 9 in the supercritical state chamber 7. As a result, the fuel is rapidly and efficiently converted from a high-boiling component (heavy component) to a low-boiling component (light component) with high yield.
[0034]
Then, the fuel reformed to the supercritical state flows from the supercritical state chamber 7 to the injector 10. Then, an operation signal is output from the ECU 6 to the injector 10, and the reformed fuel is injected from the injector 10 into the engine 2.
[0035]
Since the fuel injected into the engine 2 contains a large amount of reformed low-boiling components, the combustibility of the fuel is improved. In addition, it is possible to prevent the non-evaporated fuel of the high boiling point component that does not contribute to combustion from adhering to the intake pipe and the wall surface of the combustion chamber.
[0036]
Further, at the time of cold start, by supplying the engine 2 with the reformed low-boiling component fuel having a boiling point of 45 ° C. or less, the engine 2 can be started at a stoichiometric air-fuel ratio up to −20 ° C. At this time, HC discharged from the engine 2 from the start to the warm-up operation can be reduced by 80% or more.
[0037]
In addition, during high-load operation such as acceleration, the octane value of the fuel is improved by supplying the fuel reformed to carbon number 4 or less to the engine 2. As a result, knocking is suppressed, and the reliability of the engine is improved. Further, the engine output and the fuel efficiency can be improved.
[0038]
Further, even when a fuel having a low octane number is used, the high compression ratio engine can be driven, so that the fuel efficiency can be improved in the partial operation range, and the running fuel cost can be reduced by using the low-priced fuel.
[0039]
As described above, according to the fuel supply device 1 according to the present embodiment, by bringing the fuel in a supercritical state into contact with the reforming catalyst 9, the fuel can be rapidly and in high yield with a high boiling point component (heavy component). Component) to a low-boiling component (light component) to reform the fuel. For this reason, the fuel which has been brought into a supercritical state and reformed can be supplied to the engine 2, and the combustibility of the fuel can be improved. Therefore, emission during cold start can be reduced, and knocking during high load operation can be suppressed.
(Second embodiment)
Next, a fuel supply device according to a second embodiment will be described.
[0040]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the fuel supply device according to the present embodiment. As shown in the figure, a fuel supply device 1a according to the present embodiment includes a first supply passage 4a for supplying a reformed fuel in a supercritical state to the engine 2, and a fuel supply device 1a for supplying the non-supercritical fuel to the engine 2. And two fuel supply passages, namely a second supply passage 4b for supplying the fuel to the fuel supply line.
[0041]
In the first supply path 4a, a pump 5a, a supercritical state chamber 7, and an injector 10 are sequentially provided from the upstream side. The pump 5b, the delivery pipe 11, and the injector 12 are provided in the second supply path 4b from the upstream side. The pump 5a has a pressurizing function similar to that of the above-described pump 5, and a pump capable of pressurizing the fuel to 3 to 5 MPa is used.
[0042]
As the pump 5b, a pump of a lower pressure type than the pump 5a is used, for example, a pump that pressurizes the fuel to 0.3 to 0.5 MPa. The fuel pressurized by the pump 5 b is sent to the injector 12 through the delivery pipe 11 and injected into the engine 2. For example, the injector 12 is used for in-cylinder injection, and the injector 10 is used for port injection.
[0043]
According to such a fuel supply device 1a, the fuel is reformed by the reforming catalyst 9 while the fuel is pressurized by the pump 5a and heated by the heater 8 to the supercritical state through the first supply passage 4a. Then, the reformed fuel can be supplied to the engine 2. On the other hand, normal fuel in a non-supercritical state can be supplied to the engine 2 through the second supply passage 4b.
[0044]
Then, one of the first supply path 4a and the second supply path 4b is selected according to the driving state of the engine 2, and the fuel is supplied to the engine 2 through the first supply path 4a or the second supply path 4b. Can be supplied to the engine 2.
[0045]
For example, by supplying the fuel reformed in a supercritical state through the first supply passage 4a during a cold start or a high load operation of the engine 2, it is possible to improve the combustibility of the fuel, reduce the emission, and reduce the knocking. Can be suppressed. On the other hand, by supplying normal fuel in a non-supercritical state through the second supply passage 4b at the time other than the cold start of the engine 2 and the high load operation, a pump 5a and a heater 8 for generating a supercritical state are provided. Can be stopped, drive loss can be reduced, and fuel efficiency can be improved.
(Third embodiment)
Next, a fuel supply device according to a third embodiment will be described.
[0046]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the fuel supply device according to the present embodiment. As shown in the figure, a fuel supply device 1b according to the present embodiment has a configuration substantially similar to that of the fuel supply device 1 of FIG. The fuel separator 20 is installed.
[0047]
The fuel separator 20 is a separation unit that allows the passage of supercritical fuel and prevents the passage of non-supercritical fuel, thereby separating the supercritical fuel and the non-supercritical fuel. Examples of the fuel separator 20 include a plate-like body having a plurality of small holes, a porous body, a metal fiber or a ceramic fiber laminated in a net-like form, a plate having a narrow slit, or a composite of these. Used.
[0048]
The fuel separator 20 is provided integrally, for example, near the outlet of the supercritical state chamber 7. Although it is installed in the supercritical state chamber 7 in FIG. 3, it may be installed outside the supercritical state chamber 7. In this case, it is necessary to prevent the temperature and pressure from decreasing.
[0049]
Next, the operation of the fuel supply device 1b according to the present embodiment will be described.
[0050]
In FIG. 3, an operation signal is output from the ECU 6 to the pump 5, and the pump 5 is driven. By driving the pump 5, liquid fuel is sucked up from the fuel tank 3 and flows toward the upstream side of the fuel supply path 4. Then, the fuel is pumped to the supercritical state chamber 7. At this time, the fuel is pressurized to a predetermined pressure by driving the pump 5. At that time, it is desirable to pressurize the fuel so that the pressure of the fuel becomes 3 to 5 MPa.
[0051]
On the other hand, an operation signal is output from the ECU 6 to the heater 8, and the heater 8 generates heat. Thereby, the supercritical state chamber 7 is heated to a predetermined temperature. At this time, it is desirable to heat the fuel in the supercritical state chamber 7 so that the temperature thereof becomes 200 ° C., and it is desirable to maintain the temperature at 200 ± 10 ° C.
[0052]
By heating in this way, only the low-boiling components of the fuel can be brought into a supercritical state. For example, when the fuel stored in the fuel tank 3 contains propane, pentane, hexane, benzene, and toluene, only the propane and pentane having low critical temperatures and low boiling components can be brought into a supercritical state.
[0053]
Then, by the pressurization of the pump 5 and the heating of the heater 8, only the low-boiling components of the fuel enter a supercritical state. On the other hand, the high-boiling components of the fuel do not enter a supercritical state but remain in a non-critical state.
[0054]
Here, the liquid in the supercritical state has a viscosity approximately equal to that of a normal gas and is much smaller than that of a normal liquid. In addition, the liquid in the supercritical state has a diffusion coefficient approximately equal to that between a normal gas and a normal liquid. For this reason, the fuel component in the supercritical state has a property of easily passing through a narrow passage as compared with the case of the normal liquid state.
[0055]
As a result, the low-boiling component, which is a fuel in a supercritical state, passes through the fuel separator 20 and flows toward the injector 10. On the other hand, high-boiling components, which are non-supercritical fuels, cannot pass through the fuel separator 20 and are prevented from flowing toward the injector 10.
[0056]
Then, the fuel of the low boiling point component in the supercritical state is injected from the injector 10 to the engine 2. Since the fuel injected into the engine 2 contains a large amount of low-boiling components, the combustibility of the fuel is improved. Further, it is possible to prevent the non-evaporated fuel of the high boiling point component that does not contribute to combustion from adhering to the intake pipe or the wall surface of the combustion chamber.
[0057]
Further, at the time of cold start, by supplying the engine 2 with the reformed low-boiling component fuel having a boiling point of 45 ° C. or less, the engine 2 can be started at a stoichiometric air-fuel ratio up to −20 ° C. At this time, HC discharged from the engine 2 from the start to the warm-up operation can be reduced by 80% or more.
[0058]
In addition, during high-load operation such as acceleration, the octane number of the fuel is improved by supplying the fuel reformed to carbon number 4 or less to the engine 2. Thereby, knocking is suppressed, and the reliability of the engine is improved. Further, the engine output and the fuel efficiency can be improved.
[0059]
Further, even when a fuel having a low octane number is used, the high compression ratio engine can be driven, so that the fuel efficiency can be improved in the partial operation range, and the running fuel cost can be reduced by using the low-priced fuel.
[0060]
As described above, according to the fuel supply device 1b according to the present embodiment, the fuel in the supercritical state is separated from the fuel in the noncritical state, so that only the fuel of the low boiling point component (light component) is used in the engine 2 And the fuel combustibility can be improved. Therefore, emission during cold start can be reduced, and knocking during high load operation can be suppressed.
[0061]
In the fuel supply device 1b according to the above-described embodiment, the case where the fuel is supplied through one fuel supply passage 4 has been described. However, as shown in FIG. 4, the first supply passage 4a and the second supply passage 4b Through which the fuel may be selected and supplied.
[0062]
In this case, similarly to the fuel supply device 1a according to the second embodiment, it is possible to supply a low-boiling component fuel to the engine 2 through the first supply passage 4a or the second supply passage 4b as necessary. For example, by supplying a low-boiling component fuel through the first supply passage 4a at the time of a cold start or a high-load operation of the engine 2, it is possible to improve the combustibility of the fuel, reduce the emission, and suppress knocking. On the other hand, by supplying normal fuel in a non-supercritical state through the second supply passage 4b at the time other than the cold start of the engine 2 and the high load operation, a pump 5a and a heater 8 for generating a supercritical state are provided. Can be stopped, drive loss can be reduced, and fuel efficiency can be improved.
(Fourth embodiment)
Next, a fuel supply device according to a fourth embodiment will be described.
[0063]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the fuel supply device according to the present embodiment. As shown in the figure, a fuel supply device 1d according to the present embodiment has a configuration substantially similar to that of the fuel supply device 1 of FIG. 1, and in addition to the reforming catalyst 9 in the supercritical state chamber 7, The fuel separator 20 is installed. As the reforming catalyst 9, the same one as described in the first embodiment is used. Further, the same fuel separator as that described in the third embodiment is used.
[0064]
According to such a fuel supply device 1 d, in FIG. 5, by driving the pump 5, the liquid fuel is sucked up from the fuel tank 3 and flows toward the upstream side of the fuel supply path 4. Then, the fuel is pumped to the supercritical state chamber 7. At this time, the fuel is pressurized to a predetermined pressure by driving the pump 5. At that time, it is desirable to pressurize the fuel so that the pressure of the fuel becomes 3 to 5 MPa.
[0065]
On the other hand, the supercritical state chamber 7 is heated to a predetermined temperature by the heat generated by the heater 8. At this time, it is desirable to heat the fuel in the supercritical state chamber 7 so that the temperature of the fuel becomes 250 to 350 ° C. By the pressurization of the pump 5 and the heating of the heater 8, the fuel is brought into a supercritical state. Then, the fuel contacts the reforming catalyst 9 in the supercritical state chamber 7. As a result, the fuel is rapidly and efficiently converted from a high-boiling component (heavy component) to a low-boiling component (light component) with high yield.
[0066]
Then, the fuel reformed to the supercritical state passes through the fuel separator 20 and flows from the supercritical state chamber 7 toward the injector 10. On the other hand, in the supercritical state chamber 7, the fuel in the non-supercritical state that has not been brought into the supercritical state cannot pass through the fuel separator 20 and is prevented from flowing toward the injector 10.
[0067]
Then, the fuel of the low boiling point component in the supercritical state is injected from the injector 10 to the engine 2. Since the fuel injected into the engine 2 contains a large amount of low-boiling components, the combustibility of the fuel is improved. Further, it is possible to prevent the non-evaporated fuel of the high boiling point component that does not contribute to combustion from adhering to the intake pipe or the wall surface of the combustion chamber.
[0068]
Further, at the time of cold start, by supplying the engine 2 with the reformed low-boiling component fuel having a boiling point of 45 ° C. or less, the engine 2 can be started at a stoichiometric air-fuel ratio up to −20 ° C. At this time, HC discharged from the engine 2 from the start to the warm-up operation can be reduced by 80% or more.
[0069]
In addition, during high-load operation such as acceleration, the octane number of the fuel is improved by supplying the fuel reformed to carbon number 4 or less to the engine 2. Thereby, knocking is suppressed, and the reliability of the engine is improved. Further, the engine output and the fuel efficiency can be improved.
[0070]
Further, even when a fuel having a low octane number is used, the high compression ratio engine can be driven, so that the fuel efficiency can be improved in the partial operation range, and the running fuel cost can be reduced by using the low-priced fuel.
[0071]
As described above, according to the fuel supply device 1d according to the present embodiment, the fuel in a supercritical state is brought into contact with the reforming catalyst 9 so that the fuel can be rapidly and with high yield with a high boiling point component (heavy heavy component). Component) to a low-boiling component (light component) to reform the fuel. Further, it is possible to prevent the fuel that has not been brought into the supercritical state by the fuel separator 20 from being supplied to the engine 2. Therefore, the reformed low-boiling component fuel can be supplied to the engine 2 at a high concentration, and the combustibility of the fuel can be improved. Therefore, emission during cold start can be reduced, and knocking during high load operation can be suppressed.
[0072]
In the fuel supply device 1d according to the above-described embodiment, the case where the fuel is supplied through one fuel supply passage 4 has been described. However, as shown in FIG. 6, the first supply passage 4a and the second supply passage 4b Through which the fuel may be selected and supplied.
[0073]
In this case, similarly to the fuel supply device 1a according to the second embodiment, it is possible to supply a low-boiling component fuel to the engine 2 through the first supply passage 4a or the second supply passage 4b as necessary. For example, by supplying a low-boiling component fuel through the first supply passage 4a at the time of a cold start or a high-load operation of the engine 2, it is possible to improve the combustibility of the fuel, reduce the emission, and suppress knocking. On the other hand, by supplying normal fuel in a non-supercritical state through the second supply passage 4b at the time other than the cold start of the engine 2 and the high load operation, a pump 5a and a heater 8 for generating a supercritical state are provided. Can be stopped, drive loss can be reduced, and fuel efficiency can be improved.
(Fifth embodiment)
Next, a fuel supply device according to a fifth embodiment will be described.
[0074]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the fuel supply device according to the present embodiment. As shown in the figure, the fuel supply device 1f according to the present embodiment has a configuration substantially similar to that of the fuel supply device 1b of FIG. In that a return path 30 for returning to the upstream side is provided.
[0075]
The return path 30 connects the upstream side of the fuel separator 20 in the supercritical state chamber 7 and the upstream side of the pump 5 in the fuel supply path 4. For this reason, the non-supercritical state fuel that cannot pass through the fuel separator 20 can be returned to the upstream side of the pump 5 functioning as the supercritical state generating means by the return path 30.
[0076]
A check valve 31 for preventing flow from the pump 5 side to the supercritical state chamber 7 side is provided in the middle of the return path 30. In the middle of the return path 30, a cooler 32 for cooling the fuel returned to the pump 5 side is provided. Further, a check valve 33 for preventing a flow from the supercritical state chamber 7 to the pump 5 is provided downstream of the pump 5 in the fuel supply path 4. The pressure relationship between the pump 5, the check valve 31, and the check valve 33 is such that pump 5> check valve 31 ≧ check valve 33.
[0077]
Next, the operation of the fuel supply device 1f according to the present embodiment will be described.
[0078]
In FIG. 7, liquid fuel is sucked up from the fuel tank 3 by driving the pump 5 and flows toward the upstream side of the fuel supply path 4. Then, the fuel is pumped to the supercritical state chamber 7. At this time, the fuel is pressurized to a predetermined pressure by driving the pump 5. At that time, it is desirable to pressurize the fuel so that the pressure of the fuel becomes 3 to 5 MPa.
[0079]
On the other hand, the supercritical state chamber 7 is heated to a predetermined temperature by the heat generated by the heater 8. At this time, it is desirable to heat the fuel in the supercritical state chamber 7 so that the temperature thereof becomes 200 ° C., and it is desirable to maintain the temperature at 200 ± 10 ° C. By heating in this way, only the low-boiling components of the fuel can be brought into a supercritical state. For example, when the fuel stored in the fuel tank 3 contains propane, pentane, hexane, benzene, and toluene, only the propane and pentane having low critical temperatures and low boiling components can be brought into a supercritical state.
[0080]
Then, by the pressurization of the pump 5 and the heating of the heater 8, only the low-boiling components of the fuel enter a supercritical state. On the other hand, the high-boiling components of the fuel do not enter a supercritical state but remain in a non-critical state.
[0081]
The low-boiling component fuel that has entered the supercritical state passes through the fuel separator 20 and flows toward the injector 10. Then, the fuel of the low boiling point component in the supercritical state is injected from the injector 10 to the engine 2. Since the fuel injected into the engine 2 contains a large amount of low-boiling components, the combustibility of the fuel is improved. Further, it is possible to prevent the non-evaporated fuel of the high boiling point component that does not contribute to combustion from adhering to the intake pipe or the wall surface of the combustion chamber.
[0082]
Further, at the time of cold start, by supplying the engine 2 with the reformed low-boiling component fuel having a boiling point of 45 ° C. or less, the engine 2 can be started at a stoichiometric air-fuel ratio up to −20 ° C. At this time, HC discharged from the engine 2 from the start to the warm-up operation can be reduced by 80% or more. In addition, during high-load operation such as acceleration, the octane number of the fuel is improved by supplying the fuel reformed to carbon number 4 or less to the engine 2. Thereby, knocking is suppressed, and the reliability of the engine is improved. Further, the engine output and the fuel efficiency can be improved. Further, even when a fuel having a low octane number is used, the high compression ratio engine can be driven, so that the fuel efficiency can be improved in the partial operation range, and the running fuel cost can be reduced by using the low-priced fuel.
[0083]
On the other hand, the fuel in the non-supercritical state that has not been brought into the supercritical state in the supercritical state chamber 7 cannot pass through the fuel separator 20 and is prevented from flowing toward the injector 10. The fuel in the non-supercritical state is returned to the fuel tank 3 through the return path 30. At that time, it is cooled by the cooler 32 and changes from a high temperature state to a normal temperature state or a temperature state close to normal temperature.
[0084]
As described above, according to the fuel supply device 1f according to the present embodiment, in addition to the effect of improving the combustibility of the fuel, the fuel that has not been in the supercritical state can be returned to the fuel tank 3 side. It is possible to prevent the unreacted fuel from accumulating in the supercritical state chamber 7. Therefore, fuel in a supercritical state is continuously generated, and continuous supply of such fuel to the engine 2 can be smoothly performed.
[0085]
Further, by cooling the fuel returned by the return path 30 with the cooler 32, it is possible to suppress the generation of the vapor lock and the evaporated fuel.
(Sixth embodiment)
Next, a fuel supply device according to a sixth embodiment will be described.
[0086]
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the fuel supply device according to the present embodiment. As shown in the figure, a fuel supply device 1g according to the present embodiment has a configuration substantially similar to that of the fuel supply device 1f in FIG. 7, but the engine is not interposed from the fuel tank 3 via the supercritical state chamber 7. 2 in that a bypass supply path 40 for supplying fuel to the fuel cell 2 is provided.
[0087]
As shown in FIG. 8, a bypass supply path 40 is provided between the downstream side of the pump 5 and the delivery pipe 11. In the middle of the bypass supply path 40, an openable / closable solenoid valve 41 is provided. The solenoid valve 41 is controlled to open and close in response to an operation signal from the ECU 6. The delivery pipe 11 is provided with a fuel pressure sensor 13 for detecting the pressure of the fuel. The detection signal of the fuel pressure sensor 13 is input to the ECU 6.
[0088]
Further, a check valve 42 is provided between the supercritical state chamber 7 and the delivery pipe 11 in the fuel supply path 4 to prevent a backflow from the delivery pipe 11 side to the supercritical state chamber 7.
[0089]
According to such a fuel supply device 1g, at the time of a cold start, the fuel is brought into a supercritical state in the supercritical state chamber 7 by pressurization of the pump 5 and heating of the heater 8, and the low boiling point component is passed through the fuel supply path 4. The fuel is supplied to the engine 2.
[0090]
At this time, when a shortage of the fuel injection amount is expected based on the intake air amount of the engine 2, the throttle opening, the state of the fuel pressure, etc., the solenoid valve 41 is opened and the fuel is supplied to the engine 2 through the bypass supply passage 40. I do. Thereby, fuel supply shortage can be prevented.
[0091]
On the other hand, after warming up, the solenoid valve 41 is opened to supply fuel to the engine 2 through the bypass supply passage 40. At that time, the energization of the heater 8 is stopped. As a result, drive loss can be reduced and fuel efficiency can be improved.
[0092]
In FIG. 8, the bypass supply path 40 is provided between the downstream side of the pump 5 and the delivery pipe 11, but may be provided between the upstream side of the pump 5 and the delivery pipe 11.
[0093]
In this embodiment, the fuel supply device 1f shown in FIG. 7 is provided with an additional bypass supply path 40. However, the fuel supply device shown in FIGS. 1, 3, and 5 is provided with an additional bypass supply path 40. You may. In these cases as well, effects similar to those of the fuel supply device 1g according to the present embodiment, such as prevention of fuel supply shortage, can be obtained.
(Seventh embodiment)
Next, a fuel supply device according to a seventh embodiment will be described.
[0094]
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the fuel supply device according to the present embodiment. As shown in the figure, a fuel supply device 1h according to the present embodiment has a configuration substantially similar to that of the fuel supply device 1g in FIG. The difference is that a storage tank 50 for storing the generated fuel of the low boiling point component is provided.
[0095]
As shown in FIG. 9, a storage tank 50 is provided between the supercritical state chamber 7 and the delivery pipe 11 in the fuel supply path 4. The storage tank 50 is constituted by a pressure accumulator, and can store and discharge fuel when the solenoid valve 51 is opened.
[0096]
A check valve 52 for preventing backflow from the storage tank 50 to the supercritical state chamber 7 is provided between the supercritical state chamber 7 and the delivery pipe 11 in the fuel supply path 4.
[0097]
According to such a fuel supply device 1h, by opening the electromagnetic valve 51, the fuel of the low boiling point component generated in the supercritical state chamber 7 can be stored in the storage tank 50. Then, by closing the electromagnetic valve 51, the fuel of the low boiling point component can be stored in the storage tank 50.
[0098]
Then, at the time of cold start, by opening the electromagnetic valve 51, the fuel of the volatile component having a low boiling point can be immediately supplied from the storage tank 50 to the engine 2. As a result, it is possible to improve the engine startability, improve the driveability, and reduce the emission.
[0099]
The storage of the fuel of the low boiling point component in the storage tank 50 may be performed at the time of generating the supercritical state fuel during the cold start, or may be performed at the time of generating the supercritical state fuel after the warm-up.
[0100]
In this embodiment, the case where the storage tank 50 is provided in the fuel supply device 1g of FIG. 8 has been described, but the case where the storage tank 50 is provided in the fuel supply device of FIGS. Also in these cases, as in the case of the fuel supply device 1h according to the present embodiment, at the time of a cold start, the fuel of a low-boiling component having good volatility is immediately supplied from the storage tank 50 to the engine 2, thereby improving the engine startability. , Improved drivability and reduced emissions.
(Eighth embodiment)
Next, a fuel supply device according to an eighth embodiment will be described.
[0101]
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the fuel supply device according to the present embodiment. As shown in the figure, the fuel supply device 1i according to the present embodiment has substantially the same configuration as that of the fuel supply device 1b in FIG. 3, but the supercritical state of the fuel is normally generated. The difference is that a detection means for detecting whether or not there is provided.
[0102]
As shown in FIG. 10, a temperature sensor 61 is provided in the supercritical state chamber 7. The temperature sensor 61 is a temperature measuring unit that measures the temperature of the fuel that is brought into a supercritical state. Further, a pressure sensor 62 is provided downstream of the supercritical state chamber 7. The pressure sensor 62 is a pressure measuring unit that measures the pressure of the fuel that is brought into a supercritical state.
[0103]
Next, abnormality detection in the fuel supply device according to the present embodiment will be described.
[0104]
FIG. 11 is a flowchart of an abnormality detection process in the fuel supply device according to the present embodiment. As shown in S10 of the figure, the temperature of the fuel is read. The reading of the fuel temperature is performed based on the detection signal of the temperature sensor 61. Then, it is determined whether the temperature of the fuel is within a predetermined temperature range (S12).
[0105]
The predetermined temperature range is set in the ECU 6 in advance, and is set to, for example, 200 ± 100 ° C. When it is determined that the temperature is not within the predetermined temperature range in S12, the process proceeds to S14, and an abnormality notification process is performed. The abnormality notification process is a process of notifying that the fuel is not in a supercritical state normally, and is performed by, for example, displaying an abnormality or generating an abnormal sound.
[0106]
On the other hand, when it is determined in S12 that the temperature is within the predetermined temperature range, the process proceeds to S16, and the fuel pressure is read. The reading of the fuel pressure is performed based on the detection signal of the pressure sensor 62. Then, it is determined whether or not the fuel pressure is within a predetermined pressure range (S18).
[0107]
The predetermined temperature range is set in the ECU 6 in advance, and is set, for example, to 1 to 7 MPa. When it is determined that the temperature is not within the predetermined temperature range in S18, the process proceeds to S14, and an abnormality notification process is performed. On the other hand, when it is determined in S18 that the pressure is within the predetermined pressure range, the control process ends.
[0108]
As described above, according to the fuel supply device 1i according to the present embodiment, it is determined whether the fuel is in the supercritical state normally by measuring the temperature and pressure of the fuel in the supercritical state. can do. Therefore, abnormality of the device can be detected.
[0109]
In the present embodiment, the fuel supply device 1b shown in FIG. 3 is provided with the temperature sensor 61 and the pressure sensor 62 to detect whether the supercritical state of the fuel is normally generated. 1, 2 and 4 to 9 are provided with a temperature sensor 61 and a pressure sensor 62 to similarly detect whether or not the supercritical state of the fuel is normally generated. Good. Further, a temperature sensor 61 and a pressure sensor 62 may be provided in a fuel supply device in which the reforming catalyst 9 and the fuel separator 20 are not provided in the supercritical state chamber 7.
[0110]
As shown in FIG. 12, a viscosity sensor 63 is provided in the supercritical state chamber 7 to measure the viscosity of the fuel which is brought into a supercritical state, and the supercritical state of the fuel is generated in accordance with the viscosity state. It may detect whether or not the operation is performed normally. In this case, the viscosity sensor 63 only needs to be able to measure the viscosity of the fuel, and for example, a capillary viscometer, a rotational viscometer, a falling body viscometer, a vibration viscometer, or the like is used. When the viscosity of the fuel is equal to or higher than the preset viscosity, the notification process is performed as an abnormality. Even with such a fuel supply device, similarly to the fuel supply device 1i described above, it can be determined whether or not the fuel is normally in a supercritical state, and abnormality of the device can be detected.
(Ninth embodiment)
Next, a fuel supply device according to a ninth embodiment will be described.
[0111]
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of the fuel supply device according to the present embodiment. As shown in the figure, an electromagnetic valve 71 and a check valve 72 are sequentially provided in the fuel supply path 4 from the upstream side. A return path 73 is provided between the delivery pipe 11 and the upstream side of the solenoid valve 71. The return path 73 is provided with an electromagnetic valve 74. A container 81 is connected to a position downstream of the solenoid valve 72 via a branch passage 80. The branch 80 is provided with an electromagnetic valve 82 and a pump 83.
[0112]
The container 81 is a container capable of storing a fuel having a low boiling point component, and is of a cartridge type detachable from the fuel supply device 1k. Therefore, it is possible to remove the container 81 and replenish the fuel of the low boiling point component.
[0113]
The operation of the solenoid valves 71, 74, 82 and the pump 83 is controlled by an ECU (not shown).
[0114]
Next, the operation of the fuel supply device 1k according to the present embodiment will be described.
[0115]
In FIG. 13, at the time of the cold start, the pump 83 is driven with the solenoid valve 71 closed and the solenoid valves 82 and 74 opened. As a result, the fuel of the low boiling point component contained in the container 81 is pumped toward the delivery pipe 11 through the branch passage 80. Therefore, the fuel of the low boiling point component can be supplied to the engine 2 immediately. Therefore, it is possible to improve the engine startability, improve the driveability, and reduce the emission.
[0116]
On the other hand, at times other than the cold start, the normal fuel is supplied to the engine 2 through the fuel supply path 4 by operating the fuel pump 90 in the fuel tank 3 with the solenoid valves 82 and 74 closed and the solenoid valve 71 opened. Can be supplied to
[0117]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a fuel supply device capable of improving the combustibility of fuel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel supply device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a fuel supply device according to a second embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a fuel supply device according to a third embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a modified example of the fuel supply device according to the third embodiment.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a fuel supply device according to a fourth embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a modified example of the fuel supply device according to the fourth embodiment.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a fuel supply device according to a fifth embodiment.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a fuel supply device according to a sixth embodiment.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a fuel supply device according to a seventh embodiment.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a fuel supply device according to an eighth embodiment.
11 is a flowchart of an abnormality detection process in the fuel supply device of FIG.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a modified example of the fuel supply device according to the eighth embodiment.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a fuel supply device according to a ninth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel supply apparatus, 2 ... Engine, 3 ... Fuel tank, 4 ... Fuel supply path, 5 ... Pump, 6 ... ECU, 7 ... Supercritical state chamber, 8 ... Heater, 9 ... Reforming catalyst.

Claims

In a fuel supply device for supplying fuel to an internal combustion engine,
Supercritical state generating means for converting the fuel to a supercritical state by pressurization and heating,
A reforming catalyst for reforming the fuel in a supercritical state,
Supplying the reformed fuel to a supercritical state to the internal combustion engine,
A fuel supply device characterized by the above-mentioned.

A first supply path for supplying a reformed fuel to a supercritical state to the internal combustion engine,
A second supply path for supplying normal fuel in a non-supercritical state to the internal combustion engine,
Selecting one of the first supply path and the second supply path according to the drive state of the internal combustion engine, and supplying fuel through the selected first supply path or the second supply path;
The fuel supply device according to claim 1, wherein:

In a fuel supply device for supplying fuel to an internal combustion engine,
Supercritical state generating means for converting the fuel to a supercritical state by pressurization and heating,
Separating means for separating the fuel in a supercritical state and the fuel in a non-supercritical state,
Supplying the fuel in the supercritical state to the internal combustion engine,
A fuel supply device characterized by the above-mentioned.

A first supply path that supplies the fuel in the supercritical state that has been supercritical by the supercritical state generation means and separated by the separation means to the internal combustion engine,
A second supply path for supplying normal fuel in a non-supercritical state to the internal combustion engine without passing through the supercritical state generating means,
Selecting one of the first supply path and the second supply path according to the state of the internal combustion engine, and performing fuel supply through the first supply path or the second supply path;
The fuel supply device according to claim 3, wherein:

A return path for returning the fuel in the non-supercritical state separated by the separation means to the upstream side of the supercritical state generation means,
The fuel supply device according to claim 3 or 4, wherein:

In a fuel supply device for supplying fuel to an internal combustion engine,
Supercritical state generating means for converting the fuel to a supercritical state by pressurization and heating,
A storage means provided between the supercritical state generating means and the internal combustion engine, for storing fuel in a supercritical state,
With
That the fuel stored in the storage means can be supplied to the internal combustion engine,
A fuel supply device characterized by the above-mentioned.

In a fuel supply device for supplying fuel to an internal combustion engine,
Supercritical state generating means for converting the fuel to a supercritical state by pressurization and heating,
Temperature measurement means for measuring the temperature of the fuel that is brought into a supercritical state by the supercritical state generation means,
Pressure measuring means for measuring the pressure of the fuel to be supercritical by the supercritical state generating means,
When the temperature of the fuel is not within a predetermined temperature range or when the pressure of the fuel is not within a predetermined pressure range, a notifying unit that notifies a device abnormality,
A fuel supply device comprising:

In a fuel supply device for supplying fuel to an internal combustion engine,
Supercritical state generating means for converting the fuel to a supercritical state by pressurization and heating,
Viscosity measuring means for measuring the viscosity of the fuel pressurized and heated by the supercritical state generating means,
When the viscosity value measured by the viscosity measuring means is equal to or more than a predetermined viscosity value, a notifying means for notifying an apparatus abnormality,
A fuel supply device comprising: