JP2010150957A - エマルジョン燃料の供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】余剰エマルジョンを再利用する構成において、制御の複雑化を招くことなく、所望の水比率となるエマルジョン燃料を安定して機関に供給する。
【解決手段】エマルジョン燃料の供給装置は、燃料油供給手段（１１，１５）から供給される燃料油、水供給手段（１２，１６）から供給される水、及び、乳化剤供給手段（１３，１７）から供給される乳化剤を混合させてエマルジョン燃料を生成するエマルジョン燃料生成部（１０）と、エマルジョン燃料生成部（１０）により生成されたエマルジョン燃料をエンジン（１）の燃焼室（３）に噴射供給する噴射供給部（２０）と、噴射供給部（２０）からの余剰エマルジョン燃料を燃料油と水とに分離し、分離された燃料油と水とをエマルジョン燃料生成部（１０）に供給可能なエマルジョン燃料分離部（３０）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料油と水とのエマルジョン燃料を機関に供給するエマルジョン燃料の供給装置に関する。

従来、ディーゼルエンジンにエマルジョン燃料を噴射供給し、燃焼室内の燃焼温度を低下させて窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制する技術が知られている。かかる技術では、多量に発生する余剰エマルジョン燃料を再利用することが行われている。例えば、特許文献１に記載のシステムでは、燃料噴射弁からの戻りエマルジョン燃料（すなわち、余剰エマルジョン燃料）の水比率を水比率センサで測定し、この測定した水比率に基づいて余剰エマルジョン燃料量、燃料油量、水量及び乳化剤量を調整してミキサに供給し、該ミキサでエマルジョン燃料を生成することにより、余剰エマルジョン燃料を再利用している。
特開２００２−４９４９号公報

しかし、上記従来の技術では、余剰エマルジョン燃料をエマルジョン燃料の生成に用いるため制御が複雑にならざるを得ないという課題がある。
また、車両用のディーゼルエンジンでは、エマルジョン燃料の水比率がエンジンの運転状態に応じて変化するため、エマルジョン燃料の生成に用いる、余剰エマルジョン燃料の水比率を安定して測定することが困難である。さらに、経時劣化や特性変動などにより水比率センサに測定誤差が生じてしまうと、余剰エマルジョン燃料の水比率を正確に測定できないこともある。このため、ディーゼルエンジンに供給するエマルジョン燃料の水比率を最適化することが難しく、エンジン性能が低下したり、エンジンから排出されるＮＯｘの抑制効果が低下したりするおそれがある。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的は、余剰エマルジョンを再利用する構成において、制御の複雑化を招くことなく、所望の水比率となるエマルジョン燃料を安定して機関に供給することのできる、エマルジョン燃料の供給装置を提供することである。

本発明によるエマルジョン燃料の供給装置は、燃料油供給手段から供給される燃料油、水供給手段から供給される水、及び、乳化剤供給手段から供給される乳化剤を混合させてエマルジョン燃料を生成する生成手段と、前記エマルジョン生成手段により生成されたエマルジョン燃料を機関の燃焼室に噴射供給する噴射供給手段と、前記噴射供給手段からの余剰エマルジョン燃料を燃料油と水とに分離し、分離された燃料油を前記燃料油供給手段に供給可能な分離手段と、を備える。

ここで、分離手段は、さらに分離された水を前記水供給手段に供給可能に構成されているのが好ましい。また、分離手段は、前記噴射供給手段からの余剰エマルジョン燃料を貯蔵するタンクと、前記タンク内に分離剤を供給可能な分離剤供給手段と、前記タンク内で余剰エマルジョン燃料から分離された燃料油を前記燃料油供給手段に供給可能な分離燃料油供給手段と、前記タンク内で余剰エマルジョン燃料から分離された水を前記水供給手段に供給可能な分離水供給手段と、を備えるものとすることができる。

また、前記タンク内の余剰エマルジョン燃料量を検出する燃料量検出手段を備え、前記分離剤供給手段が、前記タンク内の余剰エマルジョン燃料が所定量以上となると、前記分離剤を前記タンク内に供給するように構成するのが好ましい。

さらに、前記タンク内の余剰エマルジョン燃料の状態を検出する状態検出手段を備え、該状態検出手段により前記タンク内の余剰エマルジョン燃料が燃料油と水とに分離されたことが検出されると、前記分離剤供給手段が前記分離剤の供給を停止し、前記分離燃料油供給手段が前記分離された燃料油の前記燃料油供給手段への供給を行い、前記分離水供給手段が前記分離された水の前記水供給手段への供給を行うように構成してもよい。

さらにまた、前記分離手段は、エンジン停止時に、前記タンク内に貯留する前記分離された水の前記水供給手段への供給を行うように構成してもよい。

本発明によるエマルジョン燃料の供給装置によると、噴射供給手段からの余剰エマルジョン燃料を燃料油と水とに分離し、この分離された燃料油を燃料油供給手段に供給することができるので、余剰エマルジョン燃料の再利用を図りつつ、エマルジョン燃料の生成に際して制御を複雑化することなく、所望の水比率となるエマルジョン燃料を安定して生成することができる

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、ディーゼルエンジンに適用された本発明の第１実施形態によるエマルジョン燃料の供給装置の全体構成を示している。図１に示すように、本実施形態によるエマルジョン燃料の供給装置は、燃料油（ここでは軽油）、水及び乳化剤を混合、攪拌させてエマルジョン燃料を生成するエマルジョン燃料生成部（生成手段）１０と、エマルジョン燃料生成部１０で生成されたエマルジョン燃料をエンジン１の燃焼室３に噴射供給する噴射供給部（噴射供給手段）２０と、噴射供給部２０からの余剰エマルジョン燃料を軽油と水とに分離し、分離された軽油及び水をエマルジョン燃料生成部１０に戻す（供給する）余剰エマルジョン燃料分離部（分離手段）３０と、を備える。

エマルジョン燃料生成部１０は、燃料油としての軽油を貯蔵する軽油タンク１１と、水を貯蔵する水タンク１２と、乳化剤を貯蔵し交換可能な乳化剤カートリッジ１３と、燃料、水及び乳化剤を混合、攪拌させるミキサ１４と、軽油タンク１１内の軽油をミキサ１４に供給可能な軽油供給装置１５と、水タンク１２内の水をミキサ１４に供給可能な水供給装置１６と、乳化剤カートリッジ１３内の乳化剤をミキサ１４に供給可能な乳化剤供給装置１７と、を有する。

軽油供給装置１５は、軽油ポンプ及び流量制御弁（いずれも図示省略）を内蔵し、その供給量を調整しつつ軽油タンク１１内の軽油をミキサ１４に供給することができる。水供給装置１６は、水ポンプ及び流量制御弁（いずれも図示省略）を内蔵し、その供給量を調整しつつ水タンク１２内の水をミキサ１４に供給することができる。乳化剤供給装置１７は、乳化剤ポンプ及び流量制御弁（いずれも図示省略）を内蔵し、その供給量を調整しつつ乳化剤カートリッジ１３内の乳化剤をミキサ１４に供給することができる。

ミキサ１４は、軽油供給装置１５、水供給装置１６及び乳化剤供給装置１７によってそれぞれ供給された軽油、水及び乳化剤を混合、攪拌させてエマルジョン燃料を生成し、供給管１８に出力する。なお、ミキサ１４は、軽油のみが供給された場合には供給管１８に軽油を出力することも可能である。但し、以下では、ミキサ１４からエマルジョン燃料が供給管１８に出力されるものとして説明する。

ここで、軽油タンク１１及び軽油供給装置１５が本発明における「燃料油供給手段」に相当し、水タンク１２及び水供給装置１６が本発明における「水供給手段」に相当し、乳化剤カートリッジ１３及び乳化剤供給装置１７が本発明における「乳化剤供給手段」に相当する。

噴射供給部２０は、エンジン１の燃焼室３に臨んで配置された燃料噴射弁２１と、ミキサ１４から出力されたエマルジョン燃料を、燃料供給管２２を介して燃料噴射弁２１に圧送する噴射ポンプ２３と、を有する。

燃料噴射弁２１は、その開弁動作により噴射ポンプ２３によって圧送されたエマルジョン燃料をエンジン１の燃焼室３内に噴射供給する。この噴射供給されたエマルジョン燃料が燃焼室３内で燃焼する。かかる燃焼は、燃料油としての軽油中に水が混合されたエマルジョン燃料を用いるため、燃焼温度の高温化が防止され、ＮＯｘの生成が抑制される。燃料噴射弁２１からエンジン１の燃焼室３内に噴射されなかった余剰エマルジョン燃料は、燃料噴射弁２１又は燃料供給管２２からリターン通路２４へと排出される。

軽油供給装置１５、水供給装置１６及び乳化剤供給装置１７の動作は、エマルジョン生成コントロールユニット（以下「エマルジョン生成ＥＣＵ」という）１９によって制御され、燃料噴射弁２１の動作は、エンジンコントロールユニット（以下「エンジンＥＣＵ」という）２５によって制御される。

エンジンＥＣＵ２５には、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ５１、エンジン１の回転数を検出する回転数センサ５２、エンジン１の冷却水温度を検出する温度センサ５３などの各種センサの出力信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ２５は、入力された各種センサの出力信号に基づいて噴射時期及び噴射期間を決定し、燃料噴射弁２１を制御する。

一方、エマルジョン生成ＥＣＵ１９は、ＣＡＮ（Controller Area Network）などのネットワークを介してエンジンＥＣＵ２５と相互に通信可能に接続され、エンジン運転状態などの各種情報を適宜読込み可能となっている。そして、エマルジョン生成ＥＣＵ１９は、エンジンＥＣＵ２５から読込んだエンジン運転状態等の情報に基づいてエマルジョン燃料の軽油と水との比率（以下単に「水比率」という）を決定し、軽油供給装置１５、水供給装置１６及び乳化剤供給装置１７を制御して最適な量の軽油、水及び乳化剤をミキサ１４に供給する。ここで、本実施形態におけるエマルジョン燃料の水比率は、基本的にはエンジン負荷が高くなるほど大きくなるように設定され、最大で３０％（軽油：水＝７０：３０）に制限されるものとする。

余剰エマルジョン燃料分離部３０は、余剰エマルジョン燃料を貯蔵すると共に貯蔵された余剰エマルジョン燃料の分離が行われる分離タンク３１と、（余剰）エマルジョン燃料を軽油と水とに分離するための分離剤を貯蔵し交換可能な分離剤カートリッジ３２と、分離剤カートリッジ３２内の分離剤を分離タンク３１内に供給する分離剤供給装置３３と、とを有する。なお、分離剤としては、日本油化工業株式会社製の「ユニック３００」などがある。

分離タンク３１には、分離剤が供給される分離剤供給口３１ａと、余剰エマルジョン燃料が流入する燃料流入口３１ｂと、分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された水を排出するための水排出口３１ｃと、分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された軽油を排出するための軽油排出口３１ｄと、が形成されている。

分離剤供給口３１ａは、分離タンク３１の上部に形成されており、分離剤カートリッジ３２に接続されている。燃料流入口３１ｂは、分離タンク３１の上部に形成されリターン通路２４が接続されており、この燃料流入口３１ｂを介して燃料噴射弁２１又は供給管２２からリターン通路２４に排出された余剰エマルジョン燃料が分離タンク３１内に流入する。水排出口３１ｃは、分離タンク３１の下部に形成されており、開閉弁３４が介装された水リターン通路３５を介して水タンク１２に接続されている。軽油排出口３１ｄは、分離タンク３１の水排出口３１ｃよりも上方位置に形成されており、開閉弁３６が介装された軽油リターン通路３７を介して軽油タンク１１に接続されている。

さらに、分離タンク３１には、該分離タンク３１内における余剰エマルジョン燃料の攪拌を補助する攪拌器３８が取り付けられている。攪拌器３８は、分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料を直接又は間接的に攪拌できればよく、その構成等は問わない。また、攪拌器３８は、エンジン１の回転を利用して動作するものとすることができる。但し、攪拌器３８は必須の構成ではなく、攪拌器３８を設けることなく、走行中の車体の揺れやエンジン１の振動などを利用して分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料を攪拌するものであってもよい。

分離剤供給装置３３は、分離剤ポンプ及び流量制御弁（いずれも図示省略）を内蔵し、その供給量を調整しつつ分離剤カートリッジ３２内の分離剤を分離タンク３１に供給することができる。ここで、分離剤カートリッジ３２及び分離剤供給装置３３が本発明における「分離剤供給手段」に相当する。

図２は、分離タンク３１の構成を具体的に示している。
図２に示すように、分離タンク３１は、断面積が一定で所定の深さを有するものとして形成されており、分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の液位（換言すれば、余剰エマルジョン燃料量）を検出する液位センサ（燃料量検出手段）５４と、分離タンク３１の異なる位置で分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の状態、より具体的には、余剰エマルジョン燃料の比重（水比率）を検出する第１〜第３比重計（状態検出手段）５５〜５７と、が取り付けられている。

本実施形態において、液位センサ５４は、主として余剰エマルジョン燃料量が分離タンク３１の容量の約８０％（液位が底面からＨｓ：図中破線で示す）となったことを検出するものであり、ここでは分離タンク３１の底面からＨｓの位置に取り付けられている。第１比重計５５は、液位センサ５４の位置よりも所定量ΔＨだけ下方の位置、ここでは分離タンク３１の底面からＨｎ（＝Ｈｓ−ΔＨ）の位置に取り付けられている。この第１比重計５５により検出される比重γ１は、主として分離剤の供給又はその停止を行う際に（すなわち、分離剤供給装置３３の制御に）用いられる。

また、水排出口３１ｃは分離タンク３１の底面に形成されており、第２比重計５６は、分離タンク３１の側面の底面近傍の位置（ここでは底面からＨｗの位置）に取り付けられている。ここで、上記したように、本実施形態においては、分離タンク３１はその断面積が一定であり、エマルジョン燃料の水比率は最大３０％としていることから、第２比重計５６の分離タンク３１底面からの位置Ｈｗは（０．３×Ｈｓ）以下とするのが好ましい。この第２比重計５６により検出される比重γ２は、主として分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された水の水タンク１２への供給又はその停止を行う際に（すなわち、開閉弁３４の開閉制御に）用いられる。

さらに、軽油排出口３１ｄは、分離タンク３１の側面の底面からＨｖ（Ｈｗ＜Ｈｖ＜Ｈｎ）の位置に形成されており、第３比重計５７は、軽油排出口３１ｄの近傍の位置、ここでは軽油排出口３１ｄの上方の底面からＨｋ（＞Ｈｖ）の位置に取り付けられている。この第３比重計により検出される比重γ３は、主として分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された軽油の軽油タンク１１への供給又はその停止を行う際に（すなわち、開閉弁３６の開閉制御に）用いられる。

図１に戻って、分離剤供給装置３３、開閉弁３４及び開閉弁３６の動作は、エマルジョン分離コントールユニット（以下「エマルジョン分離ＥＣＵ」という）３９によって制御される。エマルジョン分離ＥＣＵ３９には、液位センサ５４、第１〜第３比重計５５〜５７の出力信号などが入力される。また、エマルジョン分離ＥＣＵ３９は、ＣＡＮなどのネットワークを介してエンジンＥＣＵ２５と相互に通信可能に接続され、各種情報を適宜読込み可能となっている。そして、エマルジョン分離ＥＣＵ３９は、入力した信号や情報に基づいて分離剤供給装置３３、開閉弁３４及び開閉弁３６の動作を制御して、分離タンク３１に回収された余剰エマルジョン燃料を軽油と水とに分離すると共に、分離された軽油及び水を、それぞれ軽油タンク１１、水タンク１２に戻すようにしている。ここで、開閉弁３４、水リターン通路３５及びエマルジョン分離ＥＣＵ３９が本発明における「分離燃料油供給手段」に相当し、開閉弁３６、軽油リターン通路３７及びエマルジョン分離ＥＣＵ３９が本発明における「分離水供給手段」に相当する。

図３〜図５は、エマルジョン分離ＥＣＵ３９が実行する制御を示している。
図３は、分離タンク３１内に貯蔵された余剰エマルジョン燃料の分離処理のフローチャートである。このフローは、例えばエンジン始動と共に開始され、所定時間毎に繰り返して実行される。ここで、エンジン始動時には開閉弁３４及び３６は「閉」となっている。

ステップＳ１では、液位センサ５３の出力信号に基づき、分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料量が所定量以上となったか否か、すなわち、余剰エマルジョン燃料の液位ＨがＨｓ以上となったか否かを判定する。そして、Ｈ≧ＨｓであればステップＳ２に進み、Ｈ＜Ｈｓであれば処理を終了する。

ステップＳ２では、第１比重計５５によって分離タンク３１の余剰エマルジョン燃料の比重（水比率）γ１を検出する。
ステップＳ３では、第１比重計５５により検出された比重γ１が軽油の比重γｆであるか否かを判定する。そして、第１比重計５５により検出された比重γ１が軽油の比重γｆでなければ、すなわち、γ１≠γｆであれば、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、分離剤供給装置３３を制御して分離剤カートリッジ３２からの分離剤を供給する。ここでは、分離剤供給装置３３は、予め設定された所定量だけ分離剤を分離タンク３１内に供給する。

一方、ステップＳ３において、第１比重計５５によって検出された比重γ１が軽油の比重γｆであれば、すなわち、γ１＝γｆであれば、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、分離剤供給装置３３を制御して分離剤カートリッジ３２からの分離剤の供給を停止する。

上記フローチャート（図３）に係る処理が繰り返し実行されることにより、分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の液位ＨがＨｓとなると、分離剤供給装置３３がＯＮとされて分離剤の供給が開始される。そして、この供給された分離剤によって分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料が軽油と水とに十分に分離されると第１比重計５５で検出される余剰エマルジョン燃料の比重γ１が軽油の比重γｆとなり、分離剤供給装置３３がＯＦＦとされて分離剤の供給が停止される。これにより、分離剤の過剰供給が防止され、分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の比重に応じた適量の分離剤を供給して余剰エマルジョン燃料を軽油と水とに分離することができる。

なお、第１比重計５５で余剰エマルジョン燃料の比重を検出することに代えて、第３比重計５７で余剰エマルジョン燃料の比重を検出するようにしてもよい。また、分離剤を供給する前に、あらかじめ第１比重計５５（又は第３比重計５７）で余剰エマルジョン燃料の比重（水比率）を検出し、この検出結果に基づいて分離剤の供給量を調整するようにしてもよい。

図４は、分離タンク３４内で分離された軽油と水とを、それぞれ軽油タンク１１、水タンク１２に戻す（供給する）処理を示している。このフローは、上記余剰エマルジョン燃料の分離処理（図３）と連動して実行される。

ステップＳ１１では、第３比重計５７によって分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の比重γ３を検出する。
ステップＳ１２では、第３比重計５７により検出された比重γ３が軽油の比重γｆであるか否かを判定し、検出された比重γ３が軽油の比重γｆ、すなわち、「γ３＝γｆ」であればステップＳ１３に進み、「γ３≠γｆ」であればステップＳ１６に進む。

ステップＳ１３では、開閉弁３６を「開」とし、分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された軽油を軽油排出口３１ｄから排出する。排出された軽油は、軽油リターン通路３７を介して軽油タンク１１に戻される（供給される）。

ステップＳ１４では、第３比重計５７によって分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の比重γ３を再び検出する。
ステップＳ１５では、第３比重計５７で検出された比重γ３が軽油の比重γｆであるか否かを再び判定する。そして、「検出された比重γ３≠軽油の比重γｆ」となるとステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、開閉弁３６を「閉」として軽油の排出を停止する。
ステップＳ１７では、第２比重計５６によって分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の比重γ２を検出する。

ステップＳ１８では、第２比重計５６により検出された比重γ２が水の比重γｗであるか否かを判定し、「γ２＝γｗ」であればステップＳ１９に進み、「γ２≠γｗ」であれば処理を終了する。

ステップＳ１９では、開閉弁３４を「開」とし、分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された水を水排出口３１ｃから排出する。排出された水は、水リターン通路３５を介して水タンク１２に戻される（供給される）。

ステップＳ２０では、第２比重計５６によって分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の比重γ２を再び検出する
ステップＳ２１では、第２比重計５６により検出された比重γ２が水の比重γｗであるか否かを再び判定する。そして、「検出された比重γ２≠水の比重γｗ」となるとステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、開閉弁３４を「閉」として水の排出を停止する。
上記余剰エマルジョン燃料の分離処理（図３）により、分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料は軽油と水とに分離され、分離タンク３１内の下方には水が溜まり、その上方に軽油が溜まることになる。そして、これと連動して上記フローチャート（図４）に係る処理が実行されることにより、第３比重計５７で検出される比重γ３が軽油の比重γｆとなると開閉弁３６が開弁され、その後、第３比重計５７で検出される比重γ３が軽油の比重γｆ以外となると開閉弁３６が閉弁される（ステップＳ１１〜Ｓ１６）。これにより、分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された軽油が軽油タンク１１に供給されると共に、余剰エマルジョン燃料が軽油タンク１１に供給されてしまうことが防止される。一方、第２比重計５６で検出される比重γ２が水の比重γｗとなると開閉弁３４が開弁され、その後、第２比重計５６で検出される比重γ２が水の比重γｗ以外となると開閉弁３４が閉弁される（ステップＳ１７〜Ｓ２２）。これにより、分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された水が水タンク１２に供給されると共に、軽油や余剰エマルジョン燃料が水タンク１２に供給されてしまうことが防止される。

なお、上記フローでは、軽油の排出を終了した後に水の排出を行っているが、これらを同時に（並列的に）行うようにしてもよい。
図５は、エンジン停止時における処理を示している。このフローは、例えばキースイッチのＯＦＦ信号に基づいて出力されるエンジン停止指令をエンジンＥＣＵ２５から受信すると開始される。

ステップＳ３１では、第２比重計５６によって分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の比重γ２を検出する。
ステップＳ３２では、第２比重計５６により検出された比重γ２が水の比重γｗであるか否かを判定し、検出された比重γ２が水の比重γｗ、すなわち、γ２＝γｗであればステップＳ３３に進み、γ２≠γｗであれば処理を終了する。

ステップＳ３３では、開閉弁３４を「開」とし、分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された水を水排出口３１ｃから排出する。排出された水は、水リターン通路３５を介して水タンク１２に戻される（供給される）。

ステップＳ３４では、第２比重計５６によって分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の比重γ２を再び検出する。
ステップＳ３５では、第２比重計５６により検出された比重γ２が水の比重γｗであるか否かを再び判定する。そして、「検出された比重γ２≠水の比重γｗ」となるとステップＳ３６に進む。

ステップＳ３６では、開閉弁３４を「閉」として水の排出を停止する。
なお、以上のステップＳ３１〜Ｓ３６における処理は、図４のステップＳ１７〜Ｓ２２における処理と基本的には同じである。

上記フローチャート（図５）に係る処理が実行されることにより、エンジン停止時に分離タンク３１内に貯留する水を排出し、分離タンク３１内に残存する水を極力少なくすることができるので、エンジン停止中における凍結の影響を抑制することができる。

なお、上記フローチャートでは、エンジン停止時に水の排出だけを行っているが、併せて軽油の排出を行うようにしてもよい。この場合は、図４のステップＳ１１〜Ｓ１６における処理と同様の処理を実行すればよい。

以上説明した実施形態によると、エマルジョン燃料を生成してエンジン１の燃焼室３内に噴射供給する一方、エンジン１に噴射されなかった余剰エマルジョン燃料を燃料油（軽油）と水とに分離して、それぞれを軽油タンク１１、水タンク１２に戻しているので、制御の複雑化を招くことなく、余剰エマルジョン燃料を再利用しつつ、水比率を最適化したエマルジョン燃料を安定して機関に供給することが可能となる。

また、余剰エマルジョン燃料から分離された水、軽油の分離タンク３１からの排出を、第２、第３比重計５６，５７により検出される比重γ２、γ３よって制御するので、軽油タンク１１に余剰エマルジョン燃料や水が供給されることが防止されると共に、水タンク１２に余剰エマルジョン燃料や軽油が供給されることが防止される。

さらに、エンジン停止時に分離タンク３１内に貯留する水を排出するので、エンジン停止中の凍結による影響を小さくすることができる。
図６は、本発明の第２実施形態によるエマルジョン燃料の供給装置の全体構成を示している。本実施形態によるエマルジョン燃料の供給装置は、上記第１実施形態（図１）に対して、余剰エマルジョン燃料分離部のみが異なる。なお、上記第１実施形態と共通する構成要素については同一の番号を付してその説明を省略する。

図６に示すように、第２実施形態における余剰エマルジョン燃料分離部３００は、リターン通路２４に接続された予備タンク３０１を有しており、この予備タンク３０１に開閉弁３０２が介装された接続管３０３を介して分離タンク３１が接続されている。その他の構成ついては第１実施形態と同じである。

図７〜図９は、第２実施形態においてエマルジョン分離ＥＣＵ３９が実行する制御を示している。図７は、分離タンク３１内に貯蔵された余剰エマルジョン燃料の分離処理のフローチャートであり、図３に対応するものである。このフローは、エンジン始動と共に開始され、所定時間毎に繰り返して実行される。なお、エンジン始動時においては、開閉弁３２は「開」となっており、開閉弁３７及び３９は「閉」となっている。

ステップＳ１０１では、液位センサ５３の出力信号に基づき、分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料量が所定量以上となったか否か、すなわち、余剰エマルジョン燃料の液位ＨがＨｓ以上となったか否かを判定する。そして、Ｈ≧ＨｓであればステップＳ１０２に進み、Ｈ＜Ｈｓであれば処理を終了する。

ステップＳ１０２では、開閉弁３０２を「閉」とし、予備タンク３０１から分離タンク３１への余剰エマルジョン燃料の供給を停止する。
ステップＳ１０３では、第１比重計５５によって分離タンク３１の余剰エマルジョン燃料の比重（水比率）γ１を検出する。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で検出された比重γ１に基づいて分離剤の供給量を設定する。かかる設定は、例えば、余剰エマルジョン燃料の比重（水比率）に対応した分離剤供給量が予め設定された分離剤供給量マップを参照することにより行う。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で設定された分離剤の供給量に基づいて分離剤供給装置３３を制御し、分離剤を分離タンク３１内に供給する。ここで、設定された供給量を一度に供給するのではなく、時間をかけて徐々に供給するのが好ましい。

上記フローチャート（図７）に係る処理が繰り返し実行されることにより、分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の液位ＨがＨｓとなると、余剰エマルジョン燃料の分離タンク３１への供給が停止され、分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料量を一定とした上で、余剰エマルジョン燃料の比重（水比率）に応じた分離剤が分離タンク３１内に供給される。これにより、分離剤を過不足なく供給し、余剰エマルジョン燃料を軽油と水とに効果的に分離することができる。

図８は、分離タンク３４内で分離された燃料油（軽油）と水とをそれぞれ軽油タンク１１、水タンク１２に戻す（供給する）処理のフローチャートであり、図４に対応するものである。このフローは、上記余剰エマルジョン燃料の分離処理（図７）が終了してから所定時間が経過すると開始される。なお、所定時間は、分離剤の供給から余剰エマルジョン燃料が十分に分離される時間として予め実験等によって求めたものである。

ステップＳ１１１では、開閉弁３６を「開」とし、分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された軽油を軽油排出口３１ｄから排出する。排出された軽油は、軽油リターン通路３７を介して軽油タンク１１に戻される（供給される）。

ステップＳ１１２では、第３比重計５７によって分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の比重γ３を検出する。
ステップＳ１１３では、第３比重計５７で検出される比重γ３が軽油の比重γｆであるか否かを判定する。そして、「検出された比重γ３≠軽油の比重γｆ」となるとステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４では、開閉弁３６を「閉」として軽油の排出を停止する。
ステップＳ１１５では、開閉弁３４を「開」とし、分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された水を水排出口３１ｃから排出する。排出された水は、水リターン通路３５を介して水タンク１２に戻される（供給される）。

ステップＳ１１６では、第２比重計５６によって分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の比重γ３を検出する。
ステップＳ１１７では、第２比重計５６で検出される比重γ５が水の比重γｗであるか否かを判定する。そして、「検出された比重γ２≠水の比重γｗ」となるとステップＳ１１７に進む。

ステップＳ１１８では、開閉弁３４を「閉」として水の排出を停止する。
これにより、第１実施形態と同様、分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された軽油及び水が、それぞれ軽油タンク１１、水タンク１２に供給されると共に、軽油に余剰エマルジョン燃料や水が混入すること、及び、水に余剰エマルジョン燃料や軽油が混入することが防止される。

ここで、第１実施形態（図４）のように、開閉弁３６を「開」とする前（ステップＳ１１１の前）及び開閉弁３４を「開」とする前（ステップＳ１１５の前）に余剰エマルジョン燃料の比重の検出・確認を行わないのは、本フローが余剰エマルジョン燃料の分離処理の終了後に行うため省略できるからであり、必要に応じて追加してもよい。

なお、本フローにおいても、ステップＳ１１１〜Ｓ１１４における処理（軽油の排出）と、ステップＳ１１５〜Ｓ１１８における処理（水の排出）とを同時に（並列的に）行うようにしてもよい。

図９は、エンジン停止時における処理のフローチャートであり、図５に対応するものである。本フローは、エンジンＥＣＵ２５からエンジン停止指令を受信すると開始される。
ステップＳ１２１では、開閉弁３０２を「閉」とし、予備タンク３０１から分離タンク３１への余剰エマルジョン燃料の供給を停止する。

ステップＳ１２２では、第１比重計５５によって分離タンク３１の余剰エマルジョン燃料の比重（水比率）γ１を検出する。
ステップＳ１２３では、ステップＳ１２２で検出された比重γ１に基づいて分離剤の供給量を設定する。

ステップＳ１２４では、ステップＳ１２３で設定された分離剤の供給量に基づいて分離剤供給装置３３を制御し、分離剤を分離タンク３１内に供給する
なお、以上のステップＳ１２１〜Ｓ１２４における処理は、図７のステップＳ１０２〜Ｓ１０５における処理と基本的には同じである。

ステップＳ１２５では、第３比重計５７によって分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の比重γ３を検出する。
ステップＳ１２６では、第３比重計５７により検出された比重γ３が軽油の比重γｆであるか否かを判定し、検出された比重γ３が軽油の比重γｆ、すなわち、「γ３＝γｆ」となるとステップＳ１２７に進む。

ステップＳ１２７では、開閉弁３６を「開」とし、分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された軽油を軽油排出口３１ｄから排出する。
ステップＳ１２８では、第３比重計５７によって分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の比重γ３を検出する。

ステップＳ１２９では、第３比重計５７で検出された比重γ３が軽油の比重γｆであるか否かを再び判定する。そして、「検出された比重γ３≠軽油の比重γｆ」となるとステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、開閉弁３６を「閉」として軽油の排出を停止する。
ステップＳ１３１では、第２比重計５６によって分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の比重γ２を検出する。

ステップＳ１３２では、第２比重計５６により検出された比重γ２が水の比重γｗであるか否かを判定し、検出された比重γ２が水の比重γｗ、すなわち、「γ２＝γｗ」となるとステップＳ１３３に進む。

ステップＳ１３３では、開閉弁３４を「開」とし、分離タンク３１内で余剰エマルジョン燃料から分離された水を水排出口３１ｃから排出する。
ステップＳ１３４では、第２比重計５６によって分離タンク３１内の余剰エマルジョン燃料の比重γ２を検出する
ステップＳ１３５では、第２比重計５６により検出された比重γ２が水の比重γｗであるか否かを再び判定する。そして、「検出された比重γ２≠水の比重γｗ」となるとステップＳ１３６に進む。

ステップＳ１３６では、開閉弁３４を「閉」として水の排出を停止する。
上記フローチャート（図９）に係る処理が実行されることにより、エンジン停止時に分離タンク３１内に残存している余剰エマルジョン燃料が軽油と水とに分離され、それぞれ軽油タンク１１、水タンク１２に供給される。これにより、エンジン停止中における凍結の影響をさらに抑制できる。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができることに加えて、さらに以下の効果を有する。
分離タンク３１内への余剰エマルジョン燃料の供給を停止すると共に、分離タンク内３１の余剰エマルジョン燃料の比重（水比率）に応じた分離剤が供給されるので、分離剤の過不足を抑制して余剰エマルジョン燃料を軽油と水とに効果的かつ安定して分離することができる。

また、エンジン停止時に、分離タンク３１内に余剰エマルジョン燃料及び水が残存することが抑制されるので、エンジン停止中における凍結による影響をさらに小さくすることができる。

なお、以上説明した第１、第２実施形態においては、余剰エマルジョン燃料を軽油と水とに分離し、分離された軽油を軽油タンク１１に戻すと共に分離された水を水タンク１２に戻すようにしているが、分離された水を水タンク１２に戻すことなく、分離された軽油のみを軽油タンク１１に戻すようにしてもよい。この場合には、例えば、分離された水を一時的の貯蔵できるタンクをさらに設け、該タンクに貯蔵された水を廃水として定期的に除去できる構成とすればよい。

さらに、第１、第２実施形態において、分離タンク３１の周囲にエンジン冷却水を循環させるように構成してもよい。このようにすると、余剰エマルジョン燃料の軽油と水との分離が促進され、より効果的に分離処理を行うことができる。また、エンジン停止中に分離タンク３１内に残存した水や余剰エマルジョン燃料が凍結したとしても、これをできるだけ早く解消することができる。

本発明の第１実施形態によるエマルジョン燃料の供給装置の全体構成を示す図である。 分離タンクの構成を具体的に示す図である。 第１実施形態における余剰エマルジョン燃料の分離処理のフローチャートである。 第１実施形態における、分離された軽油と水とをエマルジョン燃料生成部に戻す処理のフローチャートである。 第１実施形態におけるエンジン停止時の処理のフローチャートである。 本発明の第２実施形態によるエマルジョン燃料の供給装置の全体構成を示す図である。 第２実施形態における余剰エマルジョン燃料の分離処理のフローチャートである。 第２実施形態における、分離された軽油と水とをエマルジョン燃料生成部に戻す処理のフローチャートである。 第２実施形態におけるエンジン停止時の処理のフローチャートである。

符号の説明

１…エンジン、３…燃焼室、１０…エマルジョン燃料生成部（生成手段）、１１…軽油タンク、１２…水タンク、１３…乳化剤カートリッジ、１４…ミキサ、１５…軽油供給装置、１６…水供給装置、１７…乳化剤供給装置、１９…エマルジョン生成ＥＣＵ、２０…噴射供給部（噴射供給手段）、２１…燃料噴射弁、２２…燃料供給管、２３…噴射ポンプ、２４…リターン通路、２５…エンジンＥＣＵ、３０…エマルジョン燃料分離部（分離手段）、３１…分離タンク、３２…分離剤カートリッジ、３３…分離剤供給装置、３４…開閉弁、３５…水リターン通路、３６…開閉弁、３７…軽油リターン通路、３９…エマルジョン分離ＥＣＵ、５１…アクセル開度センサ、５２…回転数センサ、５３…温度センサ、５４…液位センサ、５５〜５７…比重計、３００…エマルジョン燃料分離部（分離手段）、３０１…予備タンク、３０２…開閉弁、３０３…接続管

Claims (8)

1. 燃料油供給手段から供給される燃料油、水供給手段から供給される水、及び、乳化剤供給手段から供給される乳化剤を混合させてエマルジョン燃料を生成する生成手段と、
   前記エマルジョン生成手段により生成されたエマルジョン燃料を機関の燃焼室に噴射供給する噴射供給手段と、
   前記噴射供給手段からの余剰エマルジョン燃料を燃料油と水とに分離し、分離された燃料油を前記燃料油供給手段に供給可能な分離手段と、
   を備える、エマルジョン燃料の供給装置。
2. 前記分離手段は、さらに分離された水を前記水供給手段に供給可能に構成されている、請求項１に記載のエマルジョン燃料の供給装置。
3. 前記分離手段は、
   前記噴射供給手段からの余剰エマルジョン燃料を貯蔵するタンクと、
   前記タンク内に分離剤を供給可能な分離剤供給手段と、
   前記タンク内で前記余剰エマルジョン燃料から分離された燃料油を前記燃料供給手段に供給可能な分離燃料油供給手段と、
   前記タンク内で前記余剰エマルジョン燃料から分離された水を前記水供給手段に供給可能な分離水供給手段と、
   を備える、請求項２に記載のエマルジョン燃料の供給装置。
4. 前記タンク内の余剰エマルジョン燃料量を検出する燃料量検出手段を備え、
   前記分離剤供給手段は、前記タンク内の余剰エマルジョン燃料が所定量以上となると、前記分離剤を前記タンク内に供給する、請求項３に記載のエマルジョン燃料の供給装置。
5. 前記タンク内の余剰エマルジョン燃料の状態を検出する状態検出手段を備え、
   前記分離剤供給手段は、前記状態検出手段により前記タンク内の余剰エマルジョン燃料が燃料油と水とに分離されたことが検出されると、前記分離剤の供給を停止する、請求項４に記載のエマルジョン燃料の供給装置。
6. 前記タンク内の余剰エマルジョン燃料の状態を検出する状態検出手段を備え、
   前記分離燃料油供給手段は、前記状態検出手段により前記タンク内の余剰エマルジョン燃料が燃料油と水とに分離されたことが検出されると、前記分離された燃料油の前記燃料供給手段への供給を開始する、請求項４又は請求項５に記載のエマルジョン燃料の供給装置。
7. 前記タンク内の余剰エマルジョン燃料の状態を検出する状態検出手段を備え、
   前記分離水供給手段は、前記状態検出手段により前記タンク内の余剰エマルジョン燃料が燃料油と水とに分離されたことが検出されると、前記分離された水の前記水供給手段への供給を開始する、請求項４〜６のいずれか１つに記載のエマルジョン燃料の供給装置。
8. 前記分離手段は、エンジン停止時に、前記タンク内に貯留する前記分離された水を前記水供給手段に供給する、請求項２〜７のいずれか１つに記載のエマルジョン燃料の供給装置。

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