JP2008045463A - Fuel injection device for supercritical fuel - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection device for a vehicle, which keeps supercritical fuel in a fuel tank under a liquid form with keeping cost low. <P>SOLUTION: The fuel tank 7 is comprised of a main tank 21 of large capacity and a heat insulating structure sub tank 2 of small capacity, and an electric heater 26 heating fuel in the sub tank 22 is provided. DME in the fuel tank 7 is heated by the electric heater 26 and pressure in the fuel tank 7 rises due to evaporation of fuel. Concretely, pressure in the main tank 21 is controlled to keep fuel in a fuel suction side of a high pressure pump 6 under a liquid form. Pressure in the fuel tank 7 is raised, and DME in the fuel tank 7 is liquefied by the light weight low cost electric heater 26 instead of high cost compressor and nitrogen bomb which are used in former technology, and cost of the fuel injection device is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、常温常圧で液化しない超臨界燃料(低臨界燃料)を用いた車両用の燃料噴射装置に関する。   The present invention relates to a fuel injection device for a vehicle using a supercritical fuel (low critical fuel) that does not liquefy at normal temperature and pressure.

(従来技術1)
超臨界燃料の一例としてDME(ジメチルエーテル)を用いた車両用の燃料噴射装置が知られている(例えば、特許文献1)。
DMEを用いた燃料噴射装置の一例を、図9を参照して説明する。
天然ガス、石炭、バイオマス等を原料としてDMEが精製される。このDMEは、蒸気圧が比較的に低い。このため、10気圧前後に加圧されて液化された状態で燃料タンクJ1に蓄えられる。
(Prior art 1)
As an example of supercritical fuel, a vehicle fuel injection device using DME (dimethyl ether) is known (for example, Patent Document 1).
An example of a fuel injection device using DME will be described with reference to FIG.
DME is refined using natural gas, coal, biomass and the like as raw materials. This DME has a relatively low vapor pressure. For this reason, it is stored in the fuel tank J1 in a state of being pressurized and liquefied around 10 atm.

燃料タンクJ1内に蓄えられたDMEは、高圧フィードポンプJ2→高圧ポンプJ3→コモンレールJ4を介してインジェクタJ5に高圧供給され、インジェクタJ5からエンジンの気筒内に噴射される。インジェクタJ5の要求噴射圧は高圧であり、インジェクタJ5から戻り配管J6に導かれるリーク燃料は高温度となる。このため、戻り配管J6に導かれたリーク燃料は戻り配管J6内で容易に気化する。
この気化したリーク燃料を液化させて燃料タンクJ1内に戻すために、従来では専用のコンプレッサJ7を搭載していた。
しかし、リーク燃料を液化させて燃料タンクJ1内に戻すためだけに高価なコンプレッサJ7を搭載することで、DMEを用いた燃料噴射装置のコストが高いものになっていた。
The DME stored in the fuel tank J1 is supplied to the injector J5 at a high pressure via the high pressure feed pump J2, the high pressure pump J3, and the common rail J4, and is injected from the injector J5 into the engine cylinder. The required injection pressure of the injector J5 is high, and the leaked fuel led from the injector J5 to the return pipe J6 has a high temperature. For this reason, the leak fuel led to the return pipe J6 is easily vaporized in the return pipe J6.
In order to liquefy the vaporized leaked fuel and return it to the fuel tank J1, a dedicated compressor J7 has been conventionally mounted.
However, by installing an expensive compressor J7 only for liquefying leaked fuel and returning it to the fuel tank J1, the cost of the fuel injection device using DME has been increased.

(従来技術2)
DMEを用いた他の燃料噴射装置として、窒素ガスを燃料タンクに供給して、燃料タンク内を飽和蒸気圧を超える圧力にすることで、DMEを液化する方法が提案されている(図示しない:例えば、特許文献2)。
この窒素ガスを燃料タンクに供給して昇圧する燃料噴射装置は、置型であれば問題も少ない。
しかし、この技術を車両に適用しようとすると、窒素ボンベを車両に搭載する必要が生じるため、高価で且つ車両重量が重くなってしまう。また、DMEとは別に、窒素ガスの補充も行う必要が新たに生じるため、車両への適用は困難である。
特開2003−3925号公報 特開平10−306760号公報
(Prior art 2)
As another fuel injection device using DME, a method of liquefying DME by supplying nitrogen gas to the fuel tank and setting the pressure inside the fuel tank to exceed the saturated vapor pressure has been proposed (not shown: For example, Patent Document 2).
The fuel injection device that boosts the pressure by supplying nitrogen gas to the fuel tank is less problematic as long as it is stationary.
However, if this technology is applied to a vehicle, it is necessary to mount a nitrogen cylinder on the vehicle, which is expensive and heavy. In addition to DME, it is necessary to replenish nitrogen gas, so that it is difficult to apply to a vehicle.
JP 2003-3925 A JP-A-10-306760

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストを抑えて燃料タンク内の超臨界燃料を液状に維持することができる車両用の燃料噴射装置の提供にある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection device for a vehicle that can maintain supercritical fuel in a fuel tank in a liquid state at a reduced cost.

[請求項1の手段]
請求項1の手段を採用する超臨界燃料用燃料噴射装置は、加熱手段によって燃料タンク内の超臨界燃料を加熱することで燃料タンクの内圧を昇圧させる。これにより、燃料タンク内を飽和蒸気圧を超える圧力にすることができ、燃料タンク内の超臨界燃料を液化することができる。即ち、従来技術で用いられていた高価なコンプレッサや、窒素ボンベに代えて、加熱手段によって燃料タンク内を昇圧して超臨界燃料を液化できる。
加熱手段として、安価で軽量コンパクトな電気ヒータや、車両排熱(エンジン排熱、冷却水熱、インタークーラー排熱等)を利用できるため、従来技術で用いられていたコンプレッサや窒素ボンベを用いる場合に比較して、超臨界燃料用燃料噴射装置のコストを下げることができる。
[Means of claim 1]
The fuel injection device for a supercritical fuel employing the means of claim 1 raises the internal pressure of the fuel tank by heating the supercritical fuel in the fuel tank by the heating means. Thereby, the pressure in the fuel tank can be made to exceed the saturated vapor pressure, and the supercritical fuel in the fuel tank can be liquefied. That is, the supercritical fuel can be liquefied by increasing the pressure in the fuel tank by a heating means instead of the expensive compressor or nitrogen cylinder used in the prior art.
When using compressors and nitrogen cylinders that have been used in the prior art, you can use inexpensive, lightweight and compact electric heaters and vehicle exhaust heat (engine exhaust heat, cooling water heat, intercooler exhaust heat, etc.) as heating means. In comparison, the cost of the fuel injection device for supercritical fuel can be reduced.

[請求項2の手段]
請求項2の手段を採用する超臨界燃料用燃料噴射装置の燃料タンクは、メインタンクとサブタンクとからなり、加熱手段をサブタンク内に設けたものである。これにより、加熱手段によって容易に超臨界燃料の温度を上げることができ、燃料タンク内の昇圧を容易に行うことができる。
また、メインタンクとサブタンクは、上部において通路抵抗の小さい気体連通部を介して連通するとともに、下部において通路抵抗の大きい液体連通部を介して連通する。これにより、サブタンク内で発生した高圧は、通路抵抗の小さい気体連通部を介してメインタンク内に加えられる。一方、サブタンク内で加熱された高温の液体燃料と、メインタンク内の液体燃料とは、通路抵抗の大きい液体連通部を介して連通するため、メインタンク内の液体燃料の温度上昇が抑えられるとともに、サブタンク内における液体燃料の熱が外部に漏れるのを抑えることができる。
[Means of claim 2]
The fuel tank of the fuel injection apparatus for supercritical fuel adopting the means of claim 2 is composed of a main tank and a sub tank, and heating means is provided in the sub tank. Thereby, the temperature of the supercritical fuel can be easily raised by the heating means, and the pressure in the fuel tank can be easily increased.
The main tank and the sub tank communicate with each other through a gas communication portion having a small passage resistance in the upper portion and communicate with each other through a liquid communication portion having a large passage resistance in the lower portion. Thereby, the high pressure generated in the sub tank is applied to the main tank through the gas communication portion having a small passage resistance. On the other hand, since the high-temperature liquid fuel heated in the sub-tank and the liquid fuel in the main tank communicate with each other via a liquid communication portion having a large passage resistance, an increase in the temperature of the liquid fuel in the main tank can be suppressed. The heat of the liquid fuel in the sub tank can be prevented from leaking outside.

[請求項3の手段]
請求項3の手段を採用する超臨界燃料用燃料噴射装置のサブタンクは、メインタンクの外部に設けられる。
このように、サブタンクがメインタンクより分離することによって、加熱手段等の搭載性や断熱構造の採用が容易になる。
[Means of claim 3]
The sub-tank of the fuel injection device for supercritical fuel adopting the means of claim 3 is provided outside the main tank.
Thus, by separating the sub tank from the main tank, it becomes easy to mount a heating means or the like and adopt a heat insulating structure.

[請求項4の手段]
請求項4の手段を採用する超臨界燃料用燃料噴射装置のサブタンクは、メインタンクの内部に設けられる。
これにより、燃料タンクの搭載スペースを小さくできる。
[Means of claim 4]
The sub tank of the fuel injection device for supercritical fuel adopting the means of claim 4 is provided inside the main tank.
Thereby, the mounting space of the fuel tank can be reduced.

[請求項5の手段]
請求項5の手段を採用する超臨界燃料用燃料噴射装置は、燃料タンク内の燃料を冷却する冷却手段を備える。
これにより、加熱手段の作動により燃料タンク内の温度(請求項2〜4ではサブタンク内の温度)が異常高温になるのを防止したり、燃料タンク内が異常高圧になるのを回避できる。
[Means of claim 5]
A fuel injection device for a supercritical fuel employing the means of claim 5 includes a cooling means for cooling the fuel in the fuel tank.
Thereby, it is possible to prevent the temperature in the fuel tank (the temperature in the sub-tank in claims 2 to 4) from becoming abnormally high due to the operation of the heating means, or to prevent the fuel tank from becoming abnormally high in pressure.

[請求項6の手段]
請求項6の手段を採用する超臨界燃料用燃料噴射装置は、送気手段によって燃料タンク内に加圧空気を供給して、燃料タンクの内圧を昇圧させる。これにより、燃料タンク内を飽和蒸気圧を超える圧力にすることができ、燃料タンク内の超臨界燃料を液化することができる。即ち、従来技術で用いられていた高価なコンプレッサや、窒素ボンベに代えて、送気手段によって燃料タンク内を昇圧して超臨界燃料を液化できる。
送気手段として、汎用性の大きい安価なエアコンプレッサや、車両に搭載される既存のエアポンプ(エアブレーキ用ポンプ等)を利用できるため、従来技術で用いられていたコンプレッサや窒素ボンベを用いる場合に比較して、超臨界燃料用燃料噴射装置のコストを下げることができる。
[Means of claim 6]
In the fuel injection device for supercritical fuel adopting the means of claim 6, pressurized air is supplied into the fuel tank by the air supply means to increase the internal pressure of the fuel tank. Thereby, the pressure in the fuel tank can be made to exceed the saturated vapor pressure, and the supercritical fuel in the fuel tank can be liquefied. In other words, the supercritical fuel can be liquefied by increasing the pressure in the fuel tank by the air supply means instead of the expensive compressor or nitrogen cylinder used in the prior art.
As an air supply means, a versatile and inexpensive air compressor or an existing air pump (air brake pump, etc.) mounted on a vehicle can be used. Therefore, when using a compressor or nitrogen cylinder used in the prior art In comparison, the cost of the fuel injection device for supercritical fuel can be reduced.

[請求項7の手段]
請求項7の手段を採用する超臨界燃料用燃料噴射装置は、燃料タンク内の圧力、あるいは燃料を高圧に圧縮して吐出する高圧ポンプの燃料吸引側の燃料圧力が、飽和蒸気圧以上となるように加熱手段または送気手段を制御する制御装置を備える。
このように制御装置が加熱手段または送気手段を制御することにより、燃料タンク内の超臨界燃料を液化状態に維持できる、あるいは燃料タンク内の燃料を液化状態にするのに加えて高圧ポンプの燃料吸引側の燃料を液化状態に維持できる。
[Means of Claim 7]
In the fuel injection device for supercritical fuel employing the means of claim 7, the pressure in the fuel tank or the fuel pressure on the fuel suction side of the high pressure pump that compresses and discharges the fuel to a high pressure is equal to or higher than the saturated vapor pressure. A control device for controlling the heating means or the air supply means.
In this way, the control device controls the heating means or the air supply means, so that the supercritical fuel in the fuel tank can be maintained in a liquefied state, or the fuel in the fuel tank can be liquefied and the high pressure pump can be maintained. The fuel on the fuel suction side can be maintained in a liquefied state.

最良の形態1の超臨界燃料用燃料噴射装置は、超臨界燃料を蓄える燃料タンク内の燃料を加熱して、燃料タンクの内圧を昇圧させる加熱手段(例えば、電気ヒータ、エンジン排熱、冷却水熱、インタークーラー排熱等)を備える。加熱手段が燃料タンク内の超臨界燃料を加熱して燃料タンクの内圧を昇圧させることで、燃料タンク内の超臨界燃料を液化できる。   The fuel injection device for supercritical fuel according to the best mode 1 is a heating means (for example, an electric heater, engine exhaust heat, cooling water) that heats fuel in a fuel tank that stores supercritical fuel to increase the internal pressure of the fuel tank. Heat, intercooler exhaust heat, etc.). The heating means heats the supercritical fuel in the fuel tank to increase the internal pressure of the fuel tank, whereby the supercritical fuel in the fuel tank can be liquefied.

最良の形態2の超臨界燃料用燃料噴射装置は、超臨界燃料を蓄える燃料タンク内に加圧空気を供給して、燃料タンクの内圧を昇圧させる送気手段(例えば、エアブレーキ用ポンプ等)を備える。   The fuel injection device for supercritical fuel according to the best mode 2 is an air supply means (for example, an air brake pump) that supplies pressurized air into a fuel tank that stores supercritical fuel to increase the internal pressure of the fuel tank. Is provided.

超臨界燃料の一例としてDMEを用いた燃料噴射装置を、図1〜図3を参照して説明する。
燃料噴射装置は、エンジン(図示しない)の各気筒に燃料噴射を行うシステムであり、図1に示すように、サプライポンプ1、コモンレール2、インジェクタ3、および制御装置4等によって構成される。
なお、制御装置4は、ECU(エンジン制御ユニット)4aとEDU(駆動ユニット)4bで構成されるものであり、ECU4aとEDU4bは別体に設けられるものであっても良いし、1つのケース内に内蔵されるものであっても良い。
A fuel injection device using DME as an example of supercritical fuel will be described with reference to FIGS.
The fuel injection device is a system that injects fuel into each cylinder of an engine (not shown), and includes a supply pump 1, a common rail 2, an injector 3, and a control device 4 as shown in FIG.
The control device 4 is composed of an ECU (engine control unit) 4a and an EDU (drive unit) 4b. The ECU 4a and the EDU 4b may be provided separately or in one case. It may be a built-in device.

(サプライポンプ1の説明)
サプライポンプ1は、フィードポンプ5と高圧ポンプ6を共通のカムシャフト(エンジンによって回転駆動される駆動軸)によって駆動する一体型の燃料ポンプである。このサプライポンプ1は、一般に使用されているコモンレール式燃料噴射装置(ディーゼルエンジン用の燃料噴射装置)に搭載されるタイプに、DME用の改良を加えたものである。
(Description of supply pump 1)
The supply pump 1 is an integrated fuel pump that drives the feed pump 5 and the high-pressure pump 6 by a common camshaft (a drive shaft that is rotationally driven by the engine). The supply pump 1 is obtained by adding an improvement for DME to a type mounted on a commonly used common rail fuel injection device (fuel injection device for a diesel engine).

フィードポンプ5は、燃料タンク7と燃料配管8を介して接続され、この燃料配管8の途中に設けられた遮断弁9および燃料フィルタ10を介して燃料タンク7内(具体的には後述するメインタンク21内)の燃料を吸引して高圧ポンプ6に送る燃料吸引ポンプである。
遮断弁9は、例えば常閉電磁弁であり、エンジン運転中(イグニッションスイッチのON時)にECU4aより通電を受けて燃料配管8を開き、エンジン停止中(イグニッションスイッチのOFF時)に通電停止されて燃料配管8を閉じるものである。
燃料フィルタ10は、燃料を濾過する本来の役割に加え、その内容積と、燃料配管8の接続通路断面積とにより、燃料配管8に生じる脈動(フィードポンプ5や高圧ポンプ6の作動に起因する脈動等)を吸収する役割を果たすものである。
なお、遮断弁9および燃料フィルタ10は、高フィード圧に対応できる構造になっていることはいうまでもない。
The feed pump 5 is connected to the fuel tank 7 via a fuel pipe 8, and the fuel pump 7 is disposed in the fuel tank 7 through a shutoff valve 9 and a fuel filter 10 provided in the middle of the fuel pipe 8. This is a fuel suction pump that sucks the fuel in the tank 21 and sends it to the high-pressure pump 6.
The shut-off valve 9 is, for example, a normally closed solenoid valve, and is energized from the ECU 4a to open the fuel pipe 8 while the engine is operating (when the ignition switch is ON), and is de-energized when the engine is stopped (when the ignition switch is OFF). The fuel pipe 8 is closed.
The fuel filter 10 has a pulsation (caused by the operation of the feed pump 5 and the high-pressure pump 6) generated in the fuel pipe 8 due to its internal volume and the cross-sectional area of the connection passage of the fuel pipe 8 in addition to the original role of filtering the fuel. It plays a role in absorbing pulsation and the like.
Needless to say, the shutoff valve 9 and the fuel filter 10 have a structure that can cope with a high feed pressure.

サプライポンプ1には、高圧ポンプ6の燃料吸引側のギャラリー圧を、所定のフィードギャラリー圧に調整する調圧弁11が搭載されている。
この調圧弁11の背後には、燃料タンク7内の燃料蒸気圧が付加されており、燃料蒸気圧すなわち燃料温度に応じて開弁圧が自動調整され、高圧ポンプ6の燃料吸引側のギャラリー内においてDMEが気化しないように設けられている。調圧弁11を通過したDMEは戻り配管12へ導かれ、逆止弁13を介して燃料タンク7(具体的には、後述するメインタンク21)に戻される。
The supply pump 1 is equipped with a pressure regulating valve 11 that adjusts the gallery pressure on the fuel suction side of the high-pressure pump 6 to a predetermined feed gallery pressure.
The fuel vapor pressure in the fuel tank 7 is added behind the pressure regulating valve 11, and the valve opening pressure is automatically adjusted in accordance with the fuel vapor pressure, that is, the fuel temperature, and the inside of the gallery on the fuel suction side of the high-pressure pump 6. The DME is provided so as not to vaporize. The DME that has passed through the pressure regulating valve 11 is guided to the return pipe 12 and returned to the fuel tank 7 (specifically, a main tank 21 described later) via the check valve 13.

高圧ポンプ6は、調圧弁11で調圧された燃料を高圧に圧縮し、吐出弁(逆止弁)14を介してコモンレール2へ圧送する燃料圧縮ポンプである。
フィードポンプ5から高圧ポンプ6(具体的には高圧ポンプ6における燃料加圧室)に燃料を送る燃料流路には、その燃料流路の開度度合を調整するためのSCV(吸入調量弁)15が搭載されている。このSCV15は、制御装置4からのポンプ駆動信号によって制御されることで高圧ポンプ6に吸入される燃料の吸入量を調整し、コモンレール2へ圧送する燃料の吐出量を変更する調量バルブであり、コモンレール2へ圧送する燃料の吐出量を調整することにより、コモンレール圧を調整するものである。即ち、制御装置4はSCV15を制御することで、コモンレール圧を車両走行状態に応じた圧力に制御する。
The high pressure pump 6 is a fuel compression pump that compresses the fuel regulated by the pressure regulating valve 11 to a high pressure and pumps the fuel to the common rail 2 via a discharge valve (check valve) 14.
An SCV (suction metering valve) for adjusting the degree of opening of the fuel flow path is provided in a fuel flow path for sending fuel from the feed pump 5 to the high pressure pump 6 (specifically, a fuel pressurizing chamber in the high pressure pump 6). ) 15 is mounted. The SCV 15 is a metering valve that adjusts the amount of fuel sucked into the high-pressure pump 6 by being controlled by a pump drive signal from the control device 4 and changes the amount of fuel discharged to the common rail 2. The common rail pressure is adjusted by adjusting the discharge amount of fuel pumped to the common rail 2. That is, the control device 4 controls the SCV 15 to control the common rail pressure to a pressure corresponding to the vehicle running state.

(コモンレール2の説明)
コモンレール2は、インジェクタ3に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、燃料噴射圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように高圧ポンプ配管16を介して高圧ポンプ6の吐出弁14と接続されるとともに、各インジェクタ3へ高圧燃料を供給する複数のインジェクタ配管17が接続されている。
(Description of common rail 2)
The common rail 2 is a pressure accumulating container for accumulating high-pressure fuel supplied to the injector 3, and is connected to the discharge valve 14 of the high-pressure pump 6 via the high-pressure pump pipe 16 so that the common rail pressure corresponding to the fuel injection pressure is accumulated. In addition, a plurality of injector pipes 17 for supplying high pressure fuel to each injector 3 are connected.

コモンレール2の一端には、プレッシャリミッタを兼ねた減圧弁18が取り付けられている。この減圧弁18は、制御装置4から与えられる開弁指示信号によって開弁して戻り配管12を介してコモンレール圧を急速に減圧するものである。このように、コモンレール2に減圧弁18を搭載することによって、制御装置4はコモンレール圧を車両走行状態に応じた圧力へ素早く低減制御できる。   A pressure reducing valve 18 that also serves as a pressure limiter is attached to one end of the common rail 2. The pressure reducing valve 18 is opened by a valve opening instruction signal given from the control device 4 and rapidly reduces the common rail pressure via the return pipe 12. Thus, by mounting the pressure reducing valve 18 on the common rail 2, the control device 4 can quickly control the common rail pressure to be reduced to a pressure corresponding to the vehicle running state.

(インジェクタ3の説明)
インジェクタ3は、エンジンの各気筒毎に搭載されて燃料を各気筒内に噴射供給するものであり、コモンレール2より分岐する複数のインジェクタ配管17の下流端に接続されている。
インジェクタ3は、ソレノイド、ピエゾアクチュエータ等の電動アクチュエータを搭載している。電動アクチュエータは、制御装置4からの噴射信号によって制御されることにより、コモンレール2に蓄圧された高圧燃料を先端のノズル3aから噴射させるものである。
(Description of injector 3)
The injector 3 is mounted in each cylinder of the engine and supplies fuel into each cylinder, and is connected to the downstream ends of a plurality of injector pipes 17 branched from the common rail 2.
The injector 3 is equipped with an electric actuator such as a solenoid or a piezo actuator. The electric actuator is controlled by an injection signal from the control device 4 to inject high-pressure fuel accumulated in the common rail 2 from the nozzle 3a at the tip.

インジェクタ3からリークされる低圧のリーク燃料は、戻り配管12に導かれ、逆止弁13を介して燃料タンク7に戻される。
ここで、逆止弁13より上流側の戻り配管12には、燃料切替弁19が設けられている。この燃料切替弁19は、例えば電磁三方弁であり、通常時にはリーク燃料を燃料タンク7に戻し、制御装置4からパージ信号(例えば、エンジン停止に伴う通電停止)が与えられると戻り配管12をパージ通路に接続するものである。なお、パージ通路は、エンジンの吸気管、あるいはパージタンク等へ接続されている。
Low-pressure leaked fuel leaking from the injector 3 is guided to the return pipe 12 and returned to the fuel tank 7 via the check valve 13.
Here, a fuel switching valve 19 is provided in the return pipe 12 upstream of the check valve 13. The fuel switching valve 19 is, for example, an electromagnetic three-way valve, which normally returns leaked fuel to the fuel tank 7 and purges the return pipe 12 when a purge signal (for example, energization stop due to engine stop) is given from the control device 4. It connects to the passage. The purge passage is connected to an intake pipe of the engine, a purge tank or the like.

(燃料タンク7の説明)
燃料タンク7は、外部から10気圧程に加圧されて液化されたDMEが補充可能な安全性の考慮された耐圧性、耐腐食性、耐可燃性等に優れた容器であり、容積の大きいメインタンク21と、容積の小さいサブタンク22とからなる。
この実施例のサブタンク22は、メインタンク21とは独立して設けられ、メインタンク21と略同じ高さ位置で車両に搭載される。
メインタンク21とサブタンク22は、上部において通路抵抗の小さい気体連通部23を介して連通するとともに、下部において通路抵抗の大きい液体連通部24を介して連通する。
(Description of fuel tank 7)
The fuel tank 7 is a container having excellent pressure resistance, corrosion resistance, flammability, and the like that is safe and can be replenished with DME that has been pressurized to about 10 atm from the outside, and has a large volume. It consists of a main tank 21 and a sub tank 22 having a small volume.
The sub tank 22 of this embodiment is provided independently of the main tank 21 and is mounted on the vehicle at substantially the same height as the main tank 21.
The main tank 21 and the sub tank 22 communicate with each other via a gas communication portion 23 having a small passage resistance in the upper portion and communicate with each other via a liquid communication portion 24 having a large passage resistance in the lower portion.

具体的に、メインタンク21とサブタンク22の上部は、流路断面の大きい上部配管(気体連通部23の一例)で接続されており、サブタンク22内で発生した圧力(後述する電気ヒータ26の作動により発生するサブタンク22内の上昇圧力)が容易にメインタンク21に加わる構成になっている。
また、メインタンク21とサブタンク22の下部は、流路断面の小さい下部配管(液体連通部24の一例)で接続されており、サブタンク22内で温度上昇した液体燃料(後述する電気ヒータ26の作動により加熱されたサブタンク22内の燃料)がメインタンク21に容易に流れない構成になっている。
Specifically, the upper part of the main tank 21 and the sub tank 22 is connected by an upper pipe (an example of the gas communication part 23) having a large channel cross section, and the pressure generated in the sub tank 22 (operation of an electric heater 26 described later) The rising pressure in the sub tank 22 generated by the above is easily applied to the main tank 21.
The lower part of the main tank 21 and the sub tank 22 is connected by a lower pipe (an example of the liquid communication part 24) having a small channel cross section, and the liquid fuel whose temperature has risen in the sub tank 22 (operation of an electric heater 26 described later) The fuel in the sub-tank 22 heated by the gas does not easily flow into the main tank 21.

サブタンク22は、断熱構造あるいは簡易断熱構造に設けられており、後述する電気ヒータ26の作動により加熱されたサブタンク22内の燃料温度が容易に冷えない構造になっている。
また、メインタンク21あるいはサブタンク22の一方の上部には、燃料タンク7の内圧が所定の上限圧力に達すると開弁して、燃料タンク7内の圧力を外部に放出する安全弁25が設けられている。
The sub tank 22 is provided in a heat insulating structure or a simple heat insulating structure, and has a structure in which the fuel temperature in the sub tank 22 heated by the operation of an electric heater 26 described later does not easily cool.
In addition, a safety valve 25 that opens when the internal pressure of the fuel tank 7 reaches a predetermined upper limit pressure and releases the pressure in the fuel tank 7 to the outside is provided at one upper portion of the main tank 21 or the sub tank 22. Yes.

サブタンク22の内部には、サブタンク22内のDMEを加熱して、サブタンク22の内圧を昇圧させる加熱手段が設けられている。この実施例の加熱手段は、例えばサブタンク22内の下部などに設置され、通電により発熱してサブタンク22内の液体燃料を加熱する電気ヒータ26である。
この電気ヒータ26は、制御装置4によって通電状態が制御されることで、サブタンク22内の液体燃料の温度を調整し、メインタンク21内およびサブタンク22内の圧力をコントロールする。なお、電気ヒータ26の通電制御については後述する。
Inside the sub tank 22, heating means for heating the DME in the sub tank 22 and increasing the internal pressure of the sub tank 22 is provided. The heating means of this embodiment is an electric heater 26 that is installed, for example, in the lower part of the sub tank 22 and generates heat when energized to heat the liquid fuel in the sub tank 22.
The electric heater 26 is energized by the control device 4 to adjust the temperature of the liquid fuel in the sub tank 22 and control the pressure in the main tank 21 and the sub tank 22. The energization control of the electric heater 26 will be described later.

また、サブタンク22の内部には、サブタンク22内のDMEを冷却する燃料クーラ27(冷却手段)が設けられている。この燃料クーラ27は、エンジンの低温側の冷却水、冷房用の冷温冷媒、車両走行風などの冷却流体が導かれてサブタンク22のDMEを冷却する手段であり、この燃料クーラ27に導かれる冷却流体の供給および停止(燃料クーラ27に冷却流体を導く配管に設けられたバルブの開閉)は、制御装置4によって制御される。なお、燃料クーラ27の制御については後述する。   A fuel cooler 27 (cooling means) that cools the DME in the sub tank 22 is provided inside the sub tank 22. The fuel cooler 27 is a means for cooling the DME of the sub-tank 22 by the cooling fluid such as the cooling water on the low temperature side of the engine, the cooling / cooling refrigerant for cooling, the vehicle running wind, and the like. Supply and stop of the fluid (opening and closing of a valve provided in a pipe for guiding the cooling fluid to the fuel cooler 27) is controlled by the control device 4. The control of the fuel cooler 27 will be described later.

(制御装置4の説明)
制御装置4は、上述した各電気機能部品を通電制御するものであり、ECU4aとEDU4bにより構成される。
ECU4aは、制御処理、演算処理を行うCPU、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置(ROM、RAM、SRAM、EEPROM等のメモリ)、入力回路、出力回路、電源回路を含んで構成される周知構造のコンピュータよりなる。
ECU4aは、読み込まれたセンサ類の信号(エンジンパラメータ:乗員の運転状態、エンジンの運転状態に応じた信号)に基づいて各種の演算処理を行う。
(Description of the control device 4)
The control device 4 controls energization of each electrical functional component described above, and is configured by an ECU 4a and an EDU 4b.
The ECU 4a is a well-known structure including a CPU that performs control processing and arithmetic processing, a storage device (memory such as ROM, RAM, SRAM, and EEPROM) that stores various programs and data, an input circuit, an output circuit, and a power supply circuit. Of computers.
The ECU 4a performs various arithmetic processes based on the read sensor signals (engine parameters: signals corresponding to the operating state of the occupant and the operating state of the engine).

なお、ECU4aには、エンジンパラメータを検出するセンサ類として、アクセル開度を検出するアクセルセンサ、エンジン回転数やクランク角を検出する回転数センサ、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ、コモンレール圧を検出するコモンレール圧センサ31など、通常のディーゼルエンジン用のコモンレール式燃料噴射装置のセンサ類に加え、コモンレール2に蓄圧された燃料温度を検出するコモンレール温度センサ32、高圧ポンプ6の燃料吸引側の燃料温度を検出するギャラリー温度センサ33、サブタンク22内の燃料温度を検出するサブタンク温度センサ34、メインタンク21内の圧力を検出するメインタンク圧力センサ35が接続されている。   The ECU 4a includes, as sensors for detecting engine parameters, an accelerator sensor for detecting an accelerator opening, a rotational speed sensor for detecting engine speed and crank angle, a water temperature sensor for detecting engine cooling water temperature, a common rail pressure, and the like. In addition to the sensors of a common rail fuel injection device for a normal diesel engine, such as a common rail pressure sensor 31 for detecting the fuel pressure, a common rail temperature sensor 32 for detecting the fuel temperature accumulated in the common rail 2 and a fuel suction side of the high pressure pump 6 A gallery temperature sensor 33 for detecting the fuel temperature, a sub tank temperature sensor 34 for detecting the fuel temperature in the sub tank 22, and a main tank pressure sensor 35 for detecting the pressure in the main tank 21 are connected.

(圧力制御機能の説明)
制御装置4には、車両の運転状態に応じてインジェクタ3やSCV15の制御を行う通常の噴射制御機能に加え、高圧ポンプ6の燃料吸引側の燃料圧力(フィードギャラリー圧)がDMEの飽和蒸気圧以上となるように、即ち高圧ポンプ6の燃料吸引側のDMEが液体状態となるように、電気ヒータ26の通電状態を制御する圧力制御機能が搭載されている。
この圧力制御機能は、ECU4aのメモリに記憶され、ECU4aによって実行される制御プログラムであり、圧力制御機能による電気ヒータ26の通電制御の具体的な一例を図2のフローチャート、および図3の飽和蒸気圧曲線を参照して説明する。
(Explanation of pressure control function)
In addition to the normal injection control function for controlling the injector 3 and the SCV 15 according to the driving state of the vehicle, the control device 4 has a fuel pressure (feed gallery pressure) on the fuel suction side of the high-pressure pump 6 as the saturated vapor pressure of DME. As described above, that is, a pressure control function for controlling the energization state of the electric heater 26 is mounted so that the DME on the fuel suction side of the high-pressure pump 6 is in a liquid state.
This pressure control function is a control program stored in the memory of the ECU 4a and executed by the ECU 4a. A specific example of the energization control of the electric heater 26 by the pressure control function is shown in the flowchart of FIG. 2 and the saturated steam of FIG. This will be described with reference to the pressure curve.

ECU4aは、圧力制御機能の制御ルーチンに侵入すると(スタート)、下記の制御を実行する。
ステップS1:ギャラリー温度センサ33によって検出した高圧ポンプ6の燃料吸引側の燃料温度(ギャラリー温度Tgr)を読み込む。
ステップS2:ステップS1で読み込んだギャラリー温度Tgrから、タンク内目標圧力Ptt(=ギャラリー目標圧Pft)を算出する。
When entering the control routine for the pressure control function (start), the ECU 4a executes the following control.
Step S1: The fuel temperature (gallery temperature Tgr) on the fuel suction side of the high-pressure pump 6 detected by the gallery temperature sensor 33 is read.
Step S2: The tank target pressure Ptt (= gallery target pressure Pft) is calculated from the gallery temperature Tgr read in step S1.

このステップS2の具体例を説明する。ECU4aは、図3に示す飽和蒸気圧曲線のマップを記憶している。そして、読み込んだギャラリー温度Tgrの飽和圧力から、フィードギャラリー圧がDMEの飽和蒸気圧以上となるタンク内目標圧力Ptt(=ギャラリー目標圧Pft)を算出する。
さらに、タンク内目標圧力Ptt(=ギャラリー目標圧Pft)の算出の流れを具体例に基づいて説明する。
A specific example of step S2 will be described. The ECU 4a stores a map of the saturated vapor pressure curve shown in FIG. Then, the tank target pressure Ptt (= gallery target pressure Pft) at which the feed gallery pressure becomes equal to or higher than the saturated vapor pressure of DME is calculated from the read saturation pressure of the gallery temperature Tgr.
Furthermore, the calculation flow of the tank target pressure Ptt (= gallery target pressure Pft) will be described based on a specific example.

先ず、読み込んだギャラリー温度Tgrが図3中(1)の場合、そのギャラリー温度Tgrに対応した基礎ギャラリー圧Pgは図3中(2)となる。
フィードポンプ5には、図3中(3)で示すDMEの加圧力Pfpがあるため、燃料タンク7内の圧力は(2)−(3)で良い。しかし、実際には高圧ポンプ6において燃料吸入の圧力低下がある。そこで、フィードギャラリー圧をDMEの飽和蒸気圧以上の余裕圧力として、図3中(4)で示す余裕制御幅Pgmを持たせる。
このように、高圧ポンプ6の燃料吸引側のDMEを液体状態とするタンク内目標圧力Pttは、(5)=(2)−(3)+(4)で算出される。
即ち、Ptt=Pg−Pfp+Pgmで算出される。
First, when the read gallery temperature Tgr is (1) in FIG. 3, the basic gallery pressure Pg corresponding to the gallery temperature Tgr is (2) in FIG.
Since the feed pump 5 has the DME pressure Pfp indicated by (3) in FIG. 3, the pressure in the fuel tank 7 may be (2)-(3). However, in actuality, there is a pressure drop in fuel intake in the high-pressure pump 6. Therefore, the margin control width Pgm shown by (4) in FIG. 3 is given as the margin pressure equal to or higher than the saturated vapor pressure of DME.
In this way, the tank target pressure Ptt for bringing the DME on the fuel suction side of the high-pressure pump 6 into a liquid state is calculated by (5) = (2) − (3) + (4).
That is, it is calculated by Ptt = Pg−Pfp + Pgm.

ステップS3:サブタンク温度センサ34によって検出したサブタンク22内の燃料温度(タンク内温度Ttr)を読み込む。
ステップS4:ステップS2で算出したタンク内目標圧力Ptt(=ギャラリー目標圧Pft)に基づいて、サブタンク22内の目標温度Tttを算出する。具体的には、図3に示す飽和蒸気圧曲線のマップに基づき、タンク内目標圧力Ptt(=ギャラリー目標圧Pft)から、タンク内目標温度Tttを算出する。即ち、タンク内目標圧力Ptt(=ギャラリー目標圧Pft)が図3中(5)であれば、その(5)に対応したタンク内目標温度Tttとして図3中(6)を求める。
Step S3: The fuel temperature (tank temperature Ttr) in the sub tank 22 detected by the sub tank temperature sensor 34 is read.
Step S4: Based on the tank target pressure Ptt (= gallery target pressure Pft) calculated in Step S2, the target temperature Ttt in the sub tank 22 is calculated. Specifically, the tank target temperature Ttt is calculated from the tank target pressure Ptt (= gallery target pressure Pft) based on the map of the saturated vapor pressure curve shown in FIG. That is, if the tank target pressure Ptt (= gallery target pressure Pft) is (5) in FIG. 3, (6) in FIG. 3 is obtained as the tank target temperature Ttt corresponding to (5).

ステップS5:ステップS4で求めたタンク内目標温度Tttとなるように、電気ヒータ26または燃料クーラ27を制御する。
具体的には、ステップS3で読み込んだタンク内温度TtrからステップS4で求めたタンク内目標温度Tttを差し引き(Ttr−Ttt)、Ttr<Tttの場合は、電気ヒータ26を通電してタンク内温度Ttrをタンク内目標温度Tttに昇温させ、逆にTtr>Tttの場合は、燃料クーラ27を作動させてタンク内温度Ttrをタンク内目標温度Tttに降温させる。
Step S5: The electric heater 26 or the fuel cooler 27 is controlled so as to be the tank target temperature Ttt obtained in step S4.
Specifically, the tank internal temperature Ttt obtained in step S4 is subtracted from the tank internal temperature Ttr read in step S3 (Ttr−Ttt). If Ttr <Ttt, the electric heater 26 is energized to turn on the tank internal temperature. When Ttr is raised to the in-tank target temperature Ttt, conversely, when Ttr> Ttt, the fuel cooler 27 is operated to lower the in-tank temperature Ttr to the in-tank target temperature Ttt.

ステップS6:メインタンク圧力センサ35で検出されたメインタンク21内の圧力(タンク内圧力Ptr)を読み込む。
ステップS7:ステップS5においてタンク内温度Ttrとタンク内目標温度Tttが略等しい場合(Ttr≒Ttt)に、タンク内圧力Ptrとタンク内目標圧力Pttとが異なる場合(Ptr≠Ptt)は、タンク内圧力Ptrとタンク内目標圧力Pttの差(Ptr−Ptt)に基づいて補正制御を行う。
補正制御は、補正値を求めて、その補正値に基づいてタンク内圧力Ptrとタンク内目標圧力Pttとを一致させるものであり、演算による補正制御を行っても良いし、電気ヒータ26または燃料クーラ27の作動出力を補正制御するものであっても良い。
Step S6: The pressure in the main tank 21 (tank pressure Ptr) detected by the main tank pressure sensor 35 is read.
Step S7: When the tank internal temperature Ttr and the tank internal target temperature Ttt are substantially equal (Ttr≈Ttt) and the tank internal pressure Ptr and the tank internal target pressure Ptt are different (Ptr ≠ Ptt) in step S5 Correction control is performed based on a difference (Ptr−Ptt) between the pressure Ptr and the tank target pressure Ptt.
In the correction control, a correction value is obtained and the tank internal pressure Ptr and the tank target pressure Ptt are made to coincide with each other based on the correction value. The operation output of the cooler 27 may be corrected and controlled.

(制御の変形例)
この実施例では、上記ステップS5においてTtr>Tttの場合に燃料クーラ27を作動させてタンク内温度Ttrをタンク内目標温度Tttに降温させる例を示したが、タンク内温度Ttrが予め設定した上限温度に達しないように燃料クーラ27を作動させたり、タンク内圧力Ptrが予め設定した上限圧力に達しないように燃料クーラ27を作動させるようにしても良い。
また、上記ステップS6、S7の補正制御を廃止して、誤差分を加味してタンク内目標圧力Pttあるいはタンク内目標温度Tttを算出するようにしても良い。
(Modification of control)
In this embodiment, in the case where Ttr> Ttt in step S5, the fuel cooler 27 is operated to lower the tank temperature Ttr to the tank target temperature Ttt. However, the tank temperature Ttr is set to the upper limit set in advance. The fuel cooler 27 may be operated so as not to reach the temperature, or the fuel cooler 27 may be operated so that the tank internal pressure Ptr does not reach a preset upper limit pressure.
Further, the correction control in steps S6 and S7 may be abolished, and the tank target pressure Ptt or the tank target temperature Ttt may be calculated in consideration of the error.

(実施例1の作動)
制御装置4の作動により電気ヒータ26が通電されてサブタンク22内が加熱されると、サブタンク22内の液体燃料の一部が気化して内圧が上昇する。サブタンク22内で上昇した圧力は、流路断面の大きい上部配管を介してメインタンク21内に導かれ、メインタンク21内の圧力を上昇させる。メインタンク21内の圧力は、上述した圧力制御機能により、タンク内目標圧力Pttに制御される。即ち、高圧ポンプ6の燃料吸引側の燃料が液体状態となるように、メインタンク21内の圧力が制御される。
(Operation of Example 1)
When the electric heater 26 is energized by the operation of the control device 4 and the inside of the sub tank 22 is heated, a part of the liquid fuel in the sub tank 22 is vaporized and the internal pressure rises. The pressure increased in the sub tank 22 is guided into the main tank 21 via the upper pipe having a large flow path cross section, and the pressure in the main tank 21 is increased. The pressure in the main tank 21 is controlled to the tank target pressure Ptt by the pressure control function described above. That is, the pressure in the main tank 21 is controlled so that the fuel on the fuel suction side of the high-pressure pump 6 is in a liquid state.

(実施例1の効果)
実施例1の燃料噴射装置は、上述したように、電気ヒータ26によって燃料タンク7内のDMEを加熱することで燃料タンク7の内圧を昇圧させる。これにより、燃料タンク7内を飽和蒸気圧を超える圧力にすることができ、燃料タンク7内のDMEを液化することができる。即ち、従来技術で用いられていた高価なコンプレッサや、窒素ボンベに代えて、軽量で安価な電気ヒータ26によって燃料タンク7内を昇圧して燃料タンク7内のDMEを液化できる。
これにより、従来技術(コンプレッサや窒素ボンベを用いる場合)に比較して、DMEを用いた燃料噴射装置のコストを下げることができる。具体的には、図9に示す従来技術(特許文献1)から、高圧フィードポンプJ2、コンプレッサJ7、パージタンクJ8等を廃止することができる。
(Effect of Example 1)
As described above, the fuel injection device according to the first embodiment increases the internal pressure of the fuel tank 7 by heating the DME in the fuel tank 7 with the electric heater 26. Thereby, the inside of the fuel tank 7 can be set to a pressure exceeding the saturated vapor pressure, and the DME in the fuel tank 7 can be liquefied. In other words, the DME in the fuel tank 7 can be liquefied by increasing the pressure in the fuel tank 7 with a light and inexpensive electric heater 26 instead of the expensive compressor or nitrogen cylinder used in the prior art.
Thereby, the cost of the fuel injection device using DME can be reduced as compared with the conventional technique (when a compressor or a nitrogen cylinder is used). Specifically, the high pressure feed pump J2, the compressor J7, the purge tank J8, etc. can be eliminated from the prior art (Patent Document 1) shown in FIG.

実施例1の燃料噴射装置は、高圧ポンプ6の燃料吸引側の燃料が液体状態となるように、メインタンク21内の圧力を制御する。このため、燃料タンク7からフィードポンプ5に導かれるDMEを冷却する燃料供給クーラ51(符号、実施例6の図8参照)を廃止でき、DMEを用いた燃料噴射装置のコストを下げることができる。   The fuel injection device according to the first embodiment controls the pressure in the main tank 21 so that the fuel on the fuel suction side of the high-pressure pump 6 is in a liquid state. For this reason, the fuel supply cooler 51 (symbol, see FIG. 8 of Embodiment 6) for cooling DME guided from the fuel tank 7 to the feed pump 5 can be eliminated, and the cost of the fuel injection device using DME can be reduced. .

実施例1の燃料噴射装置は、燃料タンク7をメインタンク21とサブタンク22とに分け、電気ヒータ26を容積の小さいサブタンク22内に搭載した。これにより、電気ヒータ26によって容易に燃料温度が上昇するため、電気ヒータ26の容量を小さくできるとともに、電気ヒータ26の消費電力を抑えることができる。
また、メインタンク21とサブタンク22の上部を通路抵抗の小さい気体連通部23で連通し、メインタンク21とサブタンク22の下部を通路抵抗の大きい液体連通部24で連通した。これにより、サブタンク22内で発生した高圧は、通路抵抗の小さい気体連通部23を介してメインタンク21内に加えられるが、サブタンク22内で加熱された高温の液体燃料が通路抵抗の大きい液体連通部24によってメインタンク21にはほとんど流れないため、メインタンク21内の燃料の温度上昇が抑えられるとともに、サブタンク22内の燃料の熱が外部に漏れるのを抑えることができる。
さらに、この実施例では、サブタンク22をメインタンク21の外部に設けた。これにより、電気ヒータ26や燃料クーラ27の搭載性を向上できるとともに、サブタンク22の断熱構造を容易に採用できる。
In the fuel injection device of Example 1, the fuel tank 7 is divided into a main tank 21 and a sub tank 22, and an electric heater 26 is mounted in the sub tank 22 having a small volume. Thereby, since the fuel temperature easily rises by the electric heater 26, the capacity of the electric heater 26 can be reduced, and the power consumption of the electric heater 26 can be suppressed.
Further, the upper part of the main tank 21 and the sub tank 22 is communicated with a gas communication part 23 having a small passage resistance, and the lower part of the main tank 21 and the sub tank 22 is communicated with a liquid communication part 24 having a large passage resistance. As a result, the high pressure generated in the sub tank 22 is applied to the main tank 21 via the gas communication portion 23 having a small passage resistance, but the high-temperature liquid fuel heated in the sub tank 22 is connected to the liquid communication having a large passage resistance. Since the portion 24 hardly flows into the main tank 21, an increase in the temperature of the fuel in the main tank 21 can be suppressed, and the heat of the fuel in the sub tank 22 can be prevented from leaking to the outside.
Further, in this embodiment, the sub tank 22 is provided outside the main tank 21. Thereby, the mounting property of the electric heater 26 and the fuel cooler 27 can be improved, and the heat insulating structure of the sub tank 22 can be easily adopted.

さらに、実施例1の燃料噴射装置には、サブタンク22内にDMEを冷却する燃料クーラ27が設けられている。これにより、電気ヒータ26の作動によってサブタンク22内の燃料温度が異常高温になるのを防止できるとともに、燃料タンク7内が異常高圧になるのを回避できる。   Further, the fuel injection device of the first embodiment is provided with a fuel cooler 27 that cools the DME in the sub tank 22. As a result, it is possible to prevent the fuel temperature in the sub tank 22 from becoming abnormally high due to the operation of the electric heater 26, and to avoid the fuel tank 7 from becoming abnormally high in pressure.

実施例2を図4を参照して説明する。なお、以下の実施例において、実施例1と同一符号は、同一機能物を示すものである。
この実施例2は、上記実施例1で示した電気ヒータ26(符号、図1参照)に代えて、車両における排熱(エンジン排熱、冷却水熱、インタークーラー排熱等)を利用してサブタンク22内のDMEの加熱を行うものである。
A second embodiment will be described with reference to FIG. In the following examples, the same reference numerals as those in Example 1 denote the same functional objects.
In this second embodiment, in place of the electric heater 26 (reference numeral, see FIG. 1) shown in the first embodiment, exhaust heat (engine exhaust heat, cooling water heat, intercooler exhaust heat, etc.) in the vehicle is used. The DME in the 22 is heated.

具体的にこの実施例では、加熱手段として、排熱による高温流体が導入される熱交換器41をサブタンク22内に設けたものである。この熱交換器41は、内部を流れる高温流体と、サブタンク22内のDMEとを熱交換して、サブタンク22内のDMEを加熱することで、燃料タンク7の内圧を上昇させ、DMEの液化を図るものである。
熱交換器41に導かれる高温流体の一例として、エンジンの高温側の冷却水、過給機によって加圧された過給気、排気管から吸気管へ戻されるEGRガス等がある。即ち、冷却水が熱交換器41に導かれることにより熱交換器41がラジエータの一部の役割を果たし、過給気が熱交換器41に導かれることにより熱交換器41がインタークーラの役割を果たし、EGRガスが熱交換器41に導かれることにより熱交換器41がEGRクーラの役割を果たすものである。
Specifically, in this embodiment, a heat exchanger 41 into which a high-temperature fluid by exhaust heat is introduced is provided in the sub tank 22 as a heating means. This heat exchanger 41 exchanges heat between the high-temperature fluid flowing inside and the DME in the sub tank 22 to heat the DME in the sub tank 22, thereby increasing the internal pressure of the fuel tank 7 and liquefying the DME. It is intended.
As an example of the high-temperature fluid led to the heat exchanger 41, there are cooling water on the high temperature side of the engine, supercharged air pressurized by the supercharger, EGR gas returned from the exhaust pipe to the intake pipe, and the like. That is, when the cooling water is guided to the heat exchanger 41, the heat exchanger 41 serves as a part of the radiator, and when the supercharged air is guided to the heat exchanger 41, the heat exchanger 41 serves as the intercooler. And the EGR gas is guided to the heat exchanger 41 so that the heat exchanger 41 serves as an EGR cooler.

熱交換器41に導かれた高温流体がサブタンク22内の液体燃料を加熱すると、その熱を受けてサブタンク22内のDMEが気化する。このDMEが気化する際、その気化熱が熱交換器41内を流れる高温流体を効率良く冷却する。言い換えると、サブタンク22内に搭載される熱交換器41が小型でも、サブタンク22内の燃料を効率良く加熱できる。また、高温流体であるエンジン冷却水、過給機、EGRガスが効率良く冷却されるため、エンジン出力の向上や、排気ガスの低減を図ることができる。   When the high-temperature fluid guided to the heat exchanger 41 heats the liquid fuel in the sub tank 22, the DME in the sub tank 22 is vaporized by receiving the heat. When this DME vaporizes, the heat of vaporization efficiently cools the high-temperature fluid flowing in the heat exchanger 41. In other words, even if the heat exchanger 41 mounted in the sub tank 22 is small, the fuel in the sub tank 22 can be efficiently heated. In addition, since engine cooling water, supercharger, and EGR gas, which are high-temperature fluids, are efficiently cooled, engine output can be improved and exhaust gas can be reduced.

なお、上記の実施例1では、サブタンク22内の燃料の加熱量を制御する手段として、電気ヒータ26の通電を制御したが、この実施例では、熱交換器41に高温流体を導く配管42に設けた調量バルブ43の開度を制御装置4により制御することで、サブタンク22内の燃料の加熱量を制御するものである。   In the first embodiment, energization of the electric heater 26 is controlled as a means for controlling the heating amount of the fuel in the sub-tank 22, but in this embodiment, the pipe 42 that guides the high-temperature fluid to the heat exchanger 41 is used. The heating amount of the fuel in the sub tank 22 is controlled by controlling the opening of the metering valve 43 provided by the control device 4.

また、この実施例2では、実施例1で示した燃料切替弁19(符号、図1参照)を廃止し、戻り配管12の内圧を、逆止弁13と安全弁25の開弁圧で調圧している。即ち、戻り配管12の内圧は、逆止弁13の設定圧力と、燃料タンク7内の圧力により決定される。このため、安全弁25が最終の圧力設定手段となる。そして、燃料タンク7内の圧力が安全弁25の開弁圧まで上昇した場合や、戻り配管12の内圧が上昇して逆止弁13が開弁して燃料タンク7内の圧力が安全弁25の開弁圧まで上昇した場合に、安全弁25が開弁して異常高圧を防止する。   Further, in the second embodiment, the fuel switching valve 19 (symbol, see FIG. 1) shown in the first embodiment is abolished, and the internal pressure of the return pipe 12 is adjusted by the opening pressure of the check valve 13 and the safety valve 25. ing. That is, the internal pressure of the return pipe 12 is determined by the set pressure of the check valve 13 and the pressure in the fuel tank 7. For this reason, the safety valve 25 becomes the final pressure setting means. When the pressure in the fuel tank 7 rises to the opening pressure of the safety valve 25, or when the internal pressure of the return pipe 12 rises and the check valve 13 opens, the pressure in the fuel tank 7 opens the safety valve 25. When the valve pressure rises, the safety valve 25 is opened to prevent abnormal high pressure.

実施例3を図5を参照して説明する。
上記実施例1では、サブタンク22をメインタンク21と別体に設ける例を示した。
これに対し、この実施例3では、サブタンク22をメインタンク21の内部に設けたものである。具体的には、メインタンク21の内部に、メインタンク21の内部を区画する隔壁44を設けて、メインタンク21の内部に小容積のサブタンク22を設けたものである。
A third embodiment will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, an example in which the sub tank 22 is provided separately from the main tank 21 has been described.
On the other hand, in the third embodiment, the sub tank 22 is provided inside the main tank 21. Specifically, a partition wall 44 that partitions the inside of the main tank 21 is provided inside the main tank 21, and a small-capacity sub-tank 22 is provided inside the main tank 21.

隔壁44は、断熱構造であり、サブタンク22内の燃料の熱がメインタンク21内の燃料に伝わるのを抑えるように設けられている。
隔壁44は、上部において大きく開口してメインタンク21内とサブタンク22内とを連通するものであり、隔壁44の上部の開口が気体連通部23に相当する。また、隔壁44は、下部において小さな貫通孔が設けられており、この貫通孔が液体連通部24に相当する。
この実施例3に示すように、メインタンク21の内部に隔壁44を設けてサブタンク22を構成しているため、燃料タンク7をコンパクトにでき、車両への搭載性を向上することができる。なお、燃料切替弁19(符号、図1参照)を廃止しているのは、実施例2と同じである。
The partition wall 44 has a heat insulating structure and is provided so as to suppress the heat of the fuel in the sub tank 22 from being transmitted to the fuel in the main tank 21.
The partition wall 44 has a large opening in the upper part to communicate the inside of the main tank 21 and the sub tank 22, and the opening in the upper part of the partition wall 44 corresponds to the gas communication part 23. Further, the partition wall 44 is provided with a small through hole in the lower part, and this through hole corresponds to the liquid communication part 24.
As shown in the third embodiment, since the sub tank 22 is configured by providing the partition wall 44 inside the main tank 21, the fuel tank 7 can be made compact and the mounting property to the vehicle can be improved. It is to be noted that the fuel switching valve 19 (reference numeral, see FIG. 1) is omitted as in the second embodiment.

実施例4を図6を参照して説明する。
上記実施例1では、フィードポンプ5と高圧ポンプ6とを一体化したサプライポンプ1を用いる例を示した。
これに対し、この実施例4は、フィードポンプ5を廃止し、代わりに燃料タンク7内に電動燃料ポンプ45を搭載したものである。
A fourth embodiment will be described with reference to FIG.
In the said Example 1, the example using the supply pump 1 which integrated the feed pump 5 and the high pressure pump 6 was shown.
On the other hand, in the fourth embodiment, the feed pump 5 is eliminated, and an electric fuel pump 45 is mounted in the fuel tank 7 instead.

電動燃料ポンプ45は、ガソリンエンジンに使用している小型ポンプを用いることができるとともに、燃料タンク7内において燃料蒸気の圧力で加圧され液化したDMEを、さらに300kPaほどに加圧して高圧ポンプ6に送るため、燃料配管8内の燃料圧力を常に燃料タンク7内の圧力より高くできる。
この電動燃料ポンプ45の採用により、燃料配管8内の燃料圧力を常に燃料タンク7内の圧力より高くできることで、高圧ポンプ6の燃料吸込側の燃料を液化状態に保つことができる。
The electric fuel pump 45 can be a small pump used in a gasoline engine, and further pressurizes the liquefied DME by the pressure of the fuel vapor in the fuel tank 7 to about 300 kPa to increase the pressure of the high pressure pump 6. Therefore, the fuel pressure in the fuel pipe 8 can always be higher than the pressure in the fuel tank 7.
By adopting this electric fuel pump 45, the fuel pressure in the fuel pipe 8 can always be higher than the pressure in the fuel tank 7, so that the fuel on the fuel suction side of the high-pressure pump 6 can be kept in a liquefied state.

上記実施例1では、高圧ポンプ6の燃料吸込側の燃料を液化状態に保つために、高圧ポンプ6の燃料吸込側の圧力を、DMEの飽和蒸気圧以上に保つ必要があった。しかし、この実施例では、燃料タンク7内を飽和蒸気圧以上に保つだけで、高圧ポンプ6の燃料吸込側の燃料を液化状態に保つことができるため、燃料タンク7内の圧力を下げることができ、電気ヒータ26の消費電力を抑えることができる。
また、電動燃料ポンプ45を用いることで、エンジンの負荷状態に合わせてDMEを高圧ポンプ6に送ることができ、燃費の改善効果が期待できる。
In the first embodiment, in order to keep the fuel on the fuel suction side of the high-pressure pump 6 in a liquefied state, the pressure on the fuel suction side of the high-pressure pump 6 needs to be kept equal to or higher than the saturated vapor pressure of DME. However, in this embodiment, the fuel on the fuel suction side of the high-pressure pump 6 can be kept in a liquefied state simply by keeping the fuel tank 7 at or above the saturated vapor pressure, so that the pressure in the fuel tank 7 can be reduced. And power consumption of the electric heater 26 can be suppressed.
Further, by using the electric fuel pump 45, DME can be sent to the high-pressure pump 6 in accordance with the load state of the engine, and an improvement effect of fuel consumption can be expected.

実施例5を図7を参照して説明する。
上記実施例1〜4では、燃料タンク7内のDMEを加熱して、燃料タンク7内の圧力を上げる例を示した。
これに対し、この実施例5は、加熱手段を廃止して、代わりに送気手段を用い、その送気手段によってDMEを蓄える燃料タンク7内に加圧空気を供給して、燃料タンク7の内圧を昇圧させるものである。
具体的に、この実施例では、送気手段の一例としてエアブレーキ用のエアポンプ46を利用したものである。
A fifth embodiment will be described with reference to FIG.
In the first to fourth embodiments, the DME in the fuel tank 7 is heated to increase the pressure in the fuel tank 7.
On the other hand, in the fifth embodiment, the heating means is abolished, air supply means is used instead, and pressurized air is supplied into the fuel tank 7 storing DME by the air supply means. The internal pressure is increased.
Specifically, in this embodiment, an air pump 46 for air brake is used as an example of the air supply means.

また、実施例1〜4では燃料タンク7内(具体的にはサブタンク22内)のDMEの加熱量を制御して燃料タンク7内の圧力を制御したが、この実施例ではエアポンプ46(具体的にはエアタンク内)から燃料タンク7内に高圧エアを導く配管47に設けたエア調圧バルブ48の開度を制御装置4により制御することで、燃料タンク7内の圧力を制御するものである。なお、配管47の燃料タンク7側に設けられた逆止弁49は、燃料タンク7内の圧力が配管47を介して外部に漏れるのを防ぐものである。
なお、この実施例では、戻り配管12の燃料タンク7側に燃料戻りクーラ50を設け、燃料タンク7内に戻される燃料温度を下げるように設けられている。この燃料戻りクーラ50は、上述した燃料クーラ27と同様、エンジンの低温側の冷却水、冷房用の冷温冷媒、車両走行風などの冷却流体が導かれてDMEを冷却する手段である。
In the first to fourth embodiments, the heating amount of the DME in the fuel tank 7 (specifically, the sub tank 22) is controlled to control the pressure in the fuel tank 7, but in this embodiment, the air pump 46 (specifically, The pressure in the fuel tank 7 is controlled by controlling the opening degree of the air pressure regulating valve 48 provided in the pipe 47 for guiding the high-pressure air from the inside of the air tank into the fuel tank 7 by the control device 4. . A check valve 49 provided on the fuel tank 7 side of the pipe 47 prevents the pressure in the fuel tank 7 from leaking outside through the pipe 47.
In this embodiment, the fuel return cooler 50 is provided on the fuel tank 7 side of the return pipe 12 so as to lower the temperature of the fuel returned into the fuel tank 7. As with the fuel cooler 27 described above, the fuel return cooler 50 is a means for cooling the DME through the introduction of cooling fluid such as cooling water on the low temperature side of the engine, cooling / cooling refrigerant for cooling, and vehicle running wind.

この実施例5を採用することにより、実施例1〜4で開示したサブタンク22が不要になるため、コストを抑えることが可能になる。
また、エアポンプ46より与えられる高圧により、燃料タンク7内の圧力を実施例1〜4より高めることが可能となり、燃料タンク7内に与えられた高圧によって燃料タンク7内の燃料を高圧ポンプ6に供給できる。これにより、実施例1〜4で開示したフィードポンプ5あるいは電動燃料ポンプ45を廃止でき、これによってもコストを抑えることができる。
さらに、エアタンクに蓄圧された高圧エアにより、始動時にDMEを高圧ポンプ6に送ることができるため、始動性を向上させることができる。
By adopting the fifth embodiment, the sub-tank 22 disclosed in the first to fourth embodiments is not necessary, and the cost can be suppressed.
Further, the high pressure given from the air pump 46 allows the pressure in the fuel tank 7 to be higher than those in the first to fourth embodiments, and the high pressure given in the fuel tank 7 causes the fuel in the fuel tank 7 to be transferred to the high-pressure pump 6. Can supply. Thereby, the feed pump 5 or the electric fuel pump 45 disclosed in the first to fourth embodiments can be eliminated, and the cost can be suppressed by this.
Furthermore, since DME can be sent to the high pressure pump 6 at the time of start-up by the high-pressure air accumulated in the air tank, startability can be improved.

実施例6を図8を参照して説明する。
上記実施例1〜5では、高圧ポンプ6の燃料吸引側の燃料が液体状態となるように、燃料タンク7内の圧力を制御する例を示した。
これに対し、この実施例6は、燃料タンク7内のDMEが液体状態となるように、燃料タンク7内の圧力をDMEの飽和蒸気圧以上に制御するものである。具体的にこの実施例6は、上記実施例1において、燃料タンク7内のDMEが液体状態となるように、燃料タンク7内の圧力をDMEの飽和蒸気圧以上に制御するものである。もちろん、他の実施例と組み合わせても良い。
A sixth embodiment will be described with reference to FIG.
In the first to fifth embodiments, the example in which the pressure in the fuel tank 7 is controlled so that the fuel on the fuel suction side of the high-pressure pump 6 is in a liquid state.
On the other hand, in the sixth embodiment, the pressure in the fuel tank 7 is controlled to be equal to or higher than the saturated vapor pressure of DME so that the DME in the fuel tank 7 is in a liquid state. Specifically, in the sixth embodiment, the pressure in the fuel tank 7 is controlled to be equal to or higher than the saturated vapor pressure of DME so that the DME in the fuel tank 7 is in a liquid state in the first embodiment. Of course, you may combine with another Example.

このような制御を実施すると、燃料タンク7から高圧ポンプ6にDMEを送る燃料配管8においてDMEが周囲から受熱して気化する不具合が発生する。そこで、この実施例では、燃料配管8に気化防止用の燃料供給クーラ51を設け、燃料配管8内でDMEが気化する不具合を回避している。
なお、燃料供給クーラ51は、上述した燃料クーラ27と同様、エンジンの低温側の冷却水、冷房用の冷温冷媒、車両走行風などの冷却流体が導かれてDMEを冷却する手段である。
この実施例6では、燃料タンク7内を飽和蒸気圧以上に保つだけで済むため、燃料タンク7内の圧力を下げることができ、電気ヒータ26の消費電力を抑えることができる。
When such control is performed, there is a problem that the DME receives heat from the surroundings and vaporizes in the fuel pipe 8 that sends DME from the fuel tank 7 to the high-pressure pump 6. Therefore, in this embodiment, the fuel supply cooler 51 for preventing vaporization is provided in the fuel pipe 8 to avoid the problem that DME vaporizes in the fuel pipe 8.
The fuel supply cooler 51 is a means for cooling the DME by introducing cooling fluid such as cooling water on the low temperature side of the engine, cooling / cooling refrigerant for cooling, vehicle traveling wind, and the like, similar to the fuel cooler 27 described above.
In the sixth embodiment, since it is only necessary to keep the fuel tank 7 at the saturated vapor pressure or higher, the pressure in the fuel tank 7 can be reduced, and the power consumption of the electric heater 26 can be suppressed.

[変形例]
上記の実施例では、超臨界燃料の一例としてDMEを例に示したが、低温で容易に気化して高圧蒸気圧を持つ他のDME、例えばプロパン、ブタンなどを用いた燃料噴射装置に本発明を適用しても良い。
[Modification]
In the above embodiment, DME is shown as an example of a supercritical fuel. However, the present invention is applied to a fuel injection device using other DME, such as propane and butane, which is easily vaporized at a low temperature and has a high pressure vapor pressure. May be applied.

燃料噴射装置の概略図である(実施例1)。It is the schematic of a fuel-injection apparatus (Example 1). 圧力制御機能の制御例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of control of a pressure control function. DMEにおける温度と飽和蒸気圧の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature and saturated vapor pressure in DME. 燃料噴射装置の概略図である(実施例2)。(Example 2) which is the schematic of a fuel-injection apparatus. 燃料噴射装置の概略図である(実施例3)。(Example 3) which is the schematic of a fuel-injection apparatus. 燃料噴射装置の概略図である(実施例4)。(Example 4) which is the schematic of a fuel-injection apparatus. 燃料噴射装置の概略図である(実施例5)。(Example 5) which is the schematic of a fuel-injection apparatus. 燃料噴射装置の概略図である(実施例6)。(Example 6) which is the schematic of a fuel-injection apparatus. 燃料噴射装置の概略図である(従来例)。It is the schematic of a fuel-injection apparatus (conventional example).

符号の説明Explanation of symbols

4 制御装置
6 高圧ポンプ
7 燃料タンク
21 メインタンク
22 サブタンク
23 気体連通部
24 液体連通部
26 電気ヒータ(加熱手段)
27 燃料クーラ(冷却手段)
41 熱交換器(加熱手段)
46 エアポンプ(送気手段)
4 Control device 6 High pressure pump 7 Fuel tank 21 Main tank 22 Sub tank 23 Gas communication part 24 Liquid communication part 26 Electric heater (heating means)
27 Fuel cooler (cooling means)
41 Heat exchanger (heating means)
46 Air pump (air supply means)

Claims (7)

超臨界燃料を用いた車両用の燃料噴射装置であって、
この燃料噴射装置は、超臨界燃料を蓄える燃料タンク内の燃料を加熱して、前記燃料タンクの内圧を昇圧させる加熱手段を備えることを特徴とする超臨界燃料用燃料噴射装置。
A fuel injection device for vehicles using supercritical fuel,
The fuel injection device includes a heating unit that heats fuel in a fuel tank that stores supercritical fuel to increase the internal pressure of the fuel tank.
請求項1に記載の超臨界燃料用燃料噴射装置において、
前記燃料タンクは、メインタンクとサブタンクとからなり、
前記メインタンクと前記サブタンクは、上部において通路抵抗の小さい気体連通部を介して連通するとともに、下部において通路抵抗の大きい液体連通部を介して連通するものであり、
前記加熱手段は、前記サブタンク内において液体燃料を加熱することを特徴とする超臨界燃料用燃料噴射装置。
The fuel injection device for a supercritical fuel according to claim 1,
The fuel tank comprises a main tank and a sub tank,
The main tank and the sub tank communicate with each other through a gas communication portion having a small passage resistance in the upper portion and communicate with each other through a liquid communication portion having a large passage resistance in the lower portion,
The fuel injection device for supercritical fuel, wherein the heating means heats the liquid fuel in the sub tank.
請求項2に記載の超臨界燃料用燃料噴射装置において、
前記サブタンクは、前記メインタンクの外部に設けられたことを特徴とする超臨界燃料用燃料噴射装置。
The fuel injection device for a supercritical fuel according to claim 2,
The fuel injection device for a supercritical fuel, wherein the sub tank is provided outside the main tank.
請求項2に記載の超臨界燃料用燃料噴射装置において、
前記サブタンクは、前記メインタンクの内部に設けられたことを特徴とする超臨界燃料用燃料噴射装置。
The fuel injection device for a supercritical fuel according to claim 2,
The fuel injection device for a supercritical fuel, wherein the sub tank is provided in the main tank.
請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の超臨界燃料用燃料噴射装置において、
この超臨界燃料用燃料噴射装置は、前記燃料タンク内の燃料を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする超臨界燃料用燃料噴射装置。
The fuel injection device for a supercritical fuel according to any one of claims 1 to 4,
The fuel injection device for a supercritical fuel is provided with a cooling means for cooling the fuel in the fuel tank.
超臨界燃料を用いた車両用の燃料噴射装置であって、
この燃料噴射装置は、超臨界燃料を蓄える燃料タンク内に加圧空気を供給して、前記燃料タンクの内圧を昇圧させる送気手段を備えることを特徴とする超臨界燃料用燃料噴射装置。
A fuel injection device for vehicles using supercritical fuel,
The fuel injection device comprises a fuel supply device for supercritical fuel, comprising air supply means for supplying pressurized air into a fuel tank for storing supercritical fuel to increase the internal pressure of the fuel tank.
請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の超臨界燃料用燃料噴射装置において、
この超臨界燃料用燃料噴射装置は、前記燃料タンク内の圧力、あるいは燃料を高圧に圧縮して吐出する高圧ポンプの燃料吸引側の燃料圧力が、飽和蒸気圧以上となるように前記加熱手段または前記送気手段を制御する制御装置を備えることを特徴とする超臨界燃料用燃料噴射装置。
The fuel injection device for a supercritical fuel according to any one of claims 1 to 6,
The fuel injection device for supercritical fuel is configured so that the pressure in the fuel tank or the fuel pressure on the fuel suction side of the high-pressure pump that compresses and discharges the fuel to a high pressure is equal to or higher than the saturated vapor pressure. A fuel injection device for a supercritical fuel, comprising a control device for controlling the air supply means.
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