JP2010163909A - On-vehicle fuel separation device - Google Patents

On-vehicle fuel separation device Download PDF

Info

Publication number
JP2010163909A
JP2010163909A JP2009005184A JP2009005184A JP2010163909A JP 2010163909 A JP2010163909 A JP 2010163909A JP 2009005184 A JP2009005184 A JP 2009005184A JP 2009005184 A JP2009005184 A JP 2009005184A JP 2010163909 A JP2010163909 A JP 2010163909A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
heat exchanger
raw material
heating device
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2009005184A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koseki Sugiyama
宏石 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2009005184A priority Critical patent/JP2010163909A/en
Publication of JP2010163909A publication Critical patent/JP2010163909A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel supply device, capable of preventing excessive heat of fuel by a fuel heating device even when operation of an internal combustion engine is stopped. <P>SOLUTION: The fuel supply device 24 for an internal combustion engine includes: the fuel heating device 56 for heating raw material fuel; a fuel pump 60 for feeding fuel in a fuel tank 23 to the fuel heating device; and a fuel distribution passage 62 for feeding the fuel from the fuel heating device to fuel injection valves 11a and 11b. When the operation of the internal combustion engine is stopped, the fuel in the fuel heating device is forcedly returned to the fuel tank by reversely rotating the fuel pump. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車載用燃料分離装置に関する。   The present invention relates to an on-vehicle fuel separator.

原料として供給される燃料(すなわち原料燃料)を分離して、原料燃料とは性状の異なる燃料を生成する燃料分離装置が知られている。このような燃料分離装置としては、例えば、燃料中の高オクタン価成分を選択的に透過させる分離膜を備えたものがある(例えば、特許文献1)。この燃料分離装置では、分離膜の一方の側に原料燃料よりもオクタン価の高い高オクタン価燃料が生成され、分離膜の他方の側には原料燃料よりもオクタン価の低い低オクタン価燃料が生成される。   2. Description of the Related Art There is known a fuel separation device that separates fuel supplied as a raw material (that is, raw material fuel) and generates a fuel having properties different from those of the raw material fuel. As such a fuel separation device, for example, there is a device equipped with a separation membrane that selectively permeates a high octane component in the fuel (for example, Patent Document 1). In this fuel separator, a high octane fuel having a higher octane number than that of the raw material fuel is generated on one side of the separation membrane, and a low octane fuel having a lower octane number than that of the raw material fuel is generated on the other side of the separation membrane.

特に、特許文献1に記載の燃料分離装置では、分離膜に供給する原料燃料を熱交換器により昇温することにより、燃料中に含まれる高オクタン価成分の量のうち分離膜を透過する高オクタン価成分の量の割合を増大させている。これにより、燃料分離装置における原料燃料の分離効率を高めることができる。   In particular, in the fuel separation device described in Patent Document 1, by heating the raw material fuel supplied to the separation membrane with a heat exchanger, the high octane number that permeates the separation membrane out of the amount of the high octane component contained in the fuel. Increasing the proportion of the amount of ingredients. Thereby, the separation efficiency of the raw material fuel in the fuel separator can be increased.

特開2004−232624号公報JP 2004-232624 A 特開2003−176766号公報JP 2003-176766 A 特開2004−162655号公報JP 2004-162655 A 特開2004−360645号公報JP 2004-360645 A

ところで、上述したように、燃料分離装置では、原料燃料の分離効率を高めるために、分離膜に供給される原料燃料を昇温する必要がある。このため、多くの場合、燃料分離装置には原料燃料を加熱するための燃料加熱装置、特に熱交換器が設けられる。   By the way, as described above, in the fuel separator, it is necessary to raise the temperature of the raw material fuel supplied to the separation membrane in order to increase the separation efficiency of the raw material fuel. For this reason, in many cases, the fuel separator is provided with a fuel heating device, particularly a heat exchanger, for heating the raw material fuel.

ここで、内燃機関が停止されると通常内燃機関への燃料の供給は停止せしめられる。内燃機関への燃料の供給が停止されると、燃料供給通路内の燃料はそのままその位置に残る。従って、内燃機関の停止時に熱交換器内にあった燃料は、そのまま熱交換器内に残ることになる。   Here, when the internal combustion engine is stopped, the supply of fuel to the internal combustion engine is normally stopped. When the supply of fuel to the internal combustion engine is stopped, the fuel in the fuel supply passage remains at that position. Therefore, the fuel that was in the heat exchanger when the internal combustion engine was stopped remains in the heat exchanger as it is.

ところが、一般に、熱交換器は内燃機関の停止後も一定期間に亘って熱交換器内の原料燃料に熱を供給することになる。このため、内燃機関の停止後に熱交換器内に残っている燃料は過剰に加熱されてしまう場合がある。このように燃料が過剰に加熱されてしまうと、燃料の変質や、燃料供給通路内での気泡の発生による燃料の循環効率低下等が発生する場合がある。   However, in general, the heat exchanger supplies heat to the raw material fuel in the heat exchanger for a certain period even after the internal combustion engine is stopped. For this reason, the fuel remaining in the heat exchanger after the internal combustion engine is stopped may be excessively heated. If the fuel is excessively heated in this manner, the fuel may be deteriorated or the circulation efficiency of the fuel may be reduced due to the generation of bubbles in the fuel supply passage.

そこで、本発明の目的は、内燃機関の運転停止時であっても燃料加熱装置によって燃料が過剰に加熱されてしまうことが防止される燃料供給装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel supply device that prevents the fuel from being excessively heated by the fuel heating device even when the operation of the internal combustion engine is stopped.

上記課題を解決するために、第1の発明では、燃料を加熱する燃料加熱装置と、燃料タンク内の燃料を該燃料加熱装置へと送る燃料ポンプと、上記燃料加熱装置から燃料を燃料噴射弁へと送る燃料流通路とを具備する、内燃機関の燃料供給装置において、上記内燃機関の運転停止時には、上記燃料ポンプを逆回転させることにより上記燃料加熱装置内の燃料を強制的に燃料タンク内へと戻すようにした。   In order to solve the above problems, in the first invention, a fuel heating device that heats fuel, a fuel pump that sends fuel in a fuel tank to the fuel heating device, and a fuel injection valve that sends fuel from the fuel heating device In the fuel supply device for an internal combustion engine, comprising the fuel flow passage for feeding to the fuel tank, when the operation of the internal combustion engine is stopped, the fuel pump is forcibly rotated to reversely rotate the fuel in the fuel heating device. Returned to

第2の発明では、第1の発明において、上記燃料流通路と燃料タンクとに連通するバイパス通路を更に具備し、該バイパス通路には燃料タンクから燃料流通路への流体の流れは許可するが燃料流通路から燃料タンクへの流体の流れは禁止する逆止弁が設けられる。   According to a second invention, in the first invention, a bypass passage communicating with the fuel flow passage and the fuel tank is further provided, and fluid flow from the fuel tank to the fuel flow passage is permitted in the bypass passage. A check valve is provided to prohibit the flow of fluid from the fuel flow passage to the fuel tank.

第3の発明では、第1の発明において、上記燃料流通路と燃料タンクとに連通するバイパス通路を更に具備し、該バイパス通路には開閉弁が設けられ、該開閉弁は内燃機関の運転停止時に開弁される。   According to a third invention, in the first invention, a bypass passage communicating with the fuel flow passage and the fuel tank is further provided, and an on-off valve is provided in the bypass passage, and the on-off valve stops the operation of the internal combustion engine. Sometimes it is opened.

第4の発明では、第3の発明において、上記開閉弁は燃料加熱装置内の燃料の温度が基準温度以上となったときにも開弁され、上記燃料ポンプは、上記内燃機関の運転停止時に加えて燃料加熱装置内の燃料の温度が基準温度以上となったときにも上記開閉弁が開弁された後に、逆回転されて上記燃料加熱装置内の燃料を強制的に燃料タンク内へと戻す。   According to a fourth invention, in the third invention, the on-off valve is opened even when the temperature of the fuel in the fuel heating device becomes equal to or higher than a reference temperature, and the fuel pump is operated when the operation of the internal combustion engine is stopped. In addition, even when the temperature of the fuel in the fuel heating device becomes equal to or higher than the reference temperature, after the opening / closing valve is opened, the fuel in the fuel heating device is forced into the fuel tank by reverse rotation. return.

第5の発明では、第1〜第4のいずれか一つの発明において、上記燃料加熱装置は内燃機関における混合気の燃焼によって生じた熱を利用した熱交換器である。   In a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the fuel heating device is a heat exchanger using heat generated by combustion of an air-fuel mixture in an internal combustion engine.

第6の発明では、第1〜第4のいずれか一つの発明において、上記燃料加熱装置は電力により発生した熱を利用して燃料を加熱する。   In a sixth invention, in any one of the first to fourth inventions, the fuel heating device heats fuel using heat generated by electric power.

第7の発明では、第1〜第6のいずれか一つの発明において、上記燃料加熱装置によって加熱された原料燃料を複数種の燃料に分離する分離器をさらに具備し、上記複数種の燃料は、原料燃料よりもオクタン価の高い高オクタン価燃料と原料燃料よりもオクタン価の低い低オクタン価燃料とを含む。   According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, the apparatus further comprises a separator for separating the raw material fuel heated by the fuel heating device into a plurality of types of fuel, And a high octane fuel having a higher octane number than that of the raw material fuel and a low octane fuel having a lower octane number than that of the raw material fuel.

本発明によれば、内燃機関の運転停止時には燃料ポンプを逆回転することによって燃料加熱装置から燃料が強制的に排出されるため、燃料加熱装置により燃料が過剰に加熱されることが防止される。   According to the present invention, when the operation of the internal combustion engine is stopped, the fuel is forcibly discharged from the fuel heating device by reversely rotating the fuel pump, so that the fuel is prevented from being excessively heated by the fuel heating device. .

以下、図面を参照して本発明の実施形態の燃料供給装置について詳細に説明する。図1に本発明の燃料供給装置の搭載される火花点火式内燃機関の側面断面図を示す。   Hereinafter, a fuel supply device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a side sectional view of a spark ignition type internal combustion engine on which the fuel supply device of the present invention is mounted.

図1を参照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は燃焼室5の頂面中央部に配置された点火プラグ、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排気弁、10は排気ポートをそれぞれ示す。シリンダヘッド4のシリンダ内壁面周辺部には燃焼室5内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁(以下、「筒内噴射用燃料噴射弁」という)11aが配置される。吸気ポート8は吸気枝管12を介してサージタンク13に連結され、各吸気枝管12にはそれぞれ対応する吸気ポート8内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁(以下、「ポート噴射用燃料噴射弁」という)11bが配置される。   Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is a spark plug disposed at the center of the top surface of the combustion chamber 5, and 7 is intake air. 8 is an intake port, 9 is an exhaust valve, and 10 is an exhaust port. A fuel injection valve (hereinafter referred to as “in-cylinder injection fuel injection valve”) 11 a that directly injects fuel into the combustion chamber 5 is disposed around the cylinder inner wall surface of the cylinder head 4. The intake port 8 is connected to a surge tank 13 via an intake branch pipe 12, and a fuel injection valve (hereinafter referred to as “port injection”) for injecting fuel into each intake branch pipe 12 into the corresponding intake port 8. 11b) (referred to as “fuel injection valve”).

サージタンク13は吸気ダクト14を介してエアクリーナ15に連結され、吸気ダクト14内にはアクチュエータ16によって駆動されるスロットル弁17とエアフロメータ18とが配置される。一方、排気ポート10は排気マニホルド19を介して排気浄化触媒(例えば三元触媒)を内蔵した触媒コンバータ20に連結される。触媒コンバータ20は排気管21に連結される。   The surge tank 13 is connected to an air cleaner 15 via an intake duct 14, and a throttle valve 17 and an air flow meter 18 driven by an actuator 16 are disposed in the intake duct 14. On the other hand, the exhaust port 10 is connected through an exhaust manifold 19 to a catalytic converter 20 containing an exhaust purification catalyst (for example, a three-way catalyst). Catalytic converter 20 is connected to exhaust pipe 21.

燃料噴射弁11a、11bは燃料供給装置24に接続される。また、排気マニホルド19又は排気管21には排気マニホルド19又は排気管21内を流れる排気ガスから熱を回収して加熱対象へと伝熱する排気熱回収装置25が設けられる。   The fuel injection valves 11 a and 11 b are connected to the fuel supply device 24. Further, the exhaust manifold 19 or the exhaust pipe 21 is provided with an exhaust heat recovery device 25 that recovers heat from the exhaust gas flowing in the exhaust manifold 19 or the exhaust pipe 21 and transfers the heat to the object to be heated.

次に、本実施形態の燃料供給装置24の構成について図2を参照して説明する。図2は燃料供給装置の概略構成を模式的に示す図である。   Next, the configuration of the fuel supply device 24 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the fuel supply apparatus.

図2に示した燃料供給装置24は、原料燃料タンク23、燃料分離装置50、高オクタン価燃料用タンク51と低オクタン価燃料用タンク52とを具備する。原料燃料タンク23には原料燃料(例えば、通常の(市販の)ガソリン)が供給され、貯留されている。原料燃料タンク23に貯留されている燃料は燃料分離装置50により、原料燃料よりもオクタン価の高い高オクタン価燃料と、原料燃料よりもオクタン価の低い低オクタン価燃料とに分離され、分離された燃料はそれぞれ高オクタン価燃料用タンク51と低オクタン価燃料用タンク52とに貯留される。   The fuel supply device 24 shown in FIG. 2 includes a raw material fuel tank 23, a fuel separator 50, a high octane fuel tank 51 and a low octane fuel tank 52. The raw material fuel tank 23 is supplied with raw material fuel (for example, normal (commercially available) gasoline) and stored. The fuel stored in the raw material fuel tank 23 is separated by the fuel separator 50 into a high octane fuel having a higher octane number than that of the raw material fuel and a low octane fuel having a lower octane number than that of the raw material fuel. It is stored in a high octane fuel tank 51 and a low octane fuel tank 52.

高オクタン価燃料用タンク51内の高オクタン価燃料は、フィードポンプ53によりポート噴射用燃料噴射弁11bに供給され、各気筒の吸気ポート8に噴射される。一方、低オクタン価燃料用タンク52内の低オクタン価燃料は、フィードポンプ54により筒内噴射用燃料噴射弁11aに供給され、各気筒の燃焼室5内に直接噴射される。   The high-octane fuel in the high-octane fuel tank 51 is supplied to the port injection fuel injection valve 11b by the feed pump 53 and injected into the intake port 8 of each cylinder. On the other hand, the low octane fuel in the low octane fuel tank 52 is supplied by the feed pump 54 to the in-cylinder fuel injection valve 11a and directly injected into the combustion chamber 5 of each cylinder.

このように、本実施形態では、低オクタン価燃料用と高オクタン価燃料用に互いに独立した燃料噴射弁11a、11bを使用しているため、機関運転状態に応じて低オクタン価燃料と高オクタン価燃料との一方を選択的に、或いは両方を所定の比率で同時に機関本体1の各気筒の燃焼室5に供給することが可能となっている。   Thus, in this embodiment, since the fuel injection valves 11a and 11b that are independent from each other are used for the low-octane fuel and the high-octane fuel, the low-octane fuel and the high-octane fuel are used according to the engine operating state. One of them can be selectively supplied to the combustion chamber 5 of each cylinder of the engine body 1 at a predetermined ratio.

次に、図2を参照して本実施形態の燃料分離装置50について簡単に説明する。燃料分離装置50は、熱交換器(燃料加熱装置)56、分離膜を用いた分離ユニット57、気液分離器58等を具備する。   Next, the fuel separator 50 of this embodiment will be briefly described with reference to FIG. The fuel separation device 50 includes a heat exchanger (fuel heating device) 56, a separation unit 57 using a separation membrane, a gas-liquid separator 58, and the like.

分離ユニット57は、耐熱容器からなるハウジング57aをアロマ分離膜57bで2つの区画57c、57dに区分した構成とされている。アロマ分離膜57bとしては、ガソリン中の芳香族成分を選択的に透過させる性質を有するものが使用される。すなわち、アロマ分離膜57bでは、原料燃料を一方の側(例えば、区画57c側、すなわち低オクタン価燃料側)に比較的高い圧力で供給し、もう一方の側(例えば、区画57d側、すなわち高オクタン価燃料側)を比較的低圧に保持すると、主に原料燃料中の芳香族成分が分離膜57bを透過して分離膜57bの低圧側(区画57d側、すなわち高オクタン価側)の表面に浸出して低圧側に面した分離膜57b表面を覆うようになる。   The separation unit 57 is configured such that a housing 57a made of a heat-resistant container is divided into two compartments 57c and 57d by an aroma separation membrane 57b. As the aroma separation membrane 57b, one having a property of selectively permeating aromatic components in gasoline is used. That is, in the aroma separation membrane 57b, the raw fuel is supplied to one side (for example, the section 57c side, that is, the low octane number fuel side) at a relatively high pressure, and the other side (for example, the section 57d side, that is, the high octane number). When the fuel side is kept at a relatively low pressure, aromatic components in the raw material fuel mainly permeate the separation membrane 57b and leached out to the surface of the separation membrane 57b on the low pressure side (section 57d side, that is, high octane number side) The surface of the separation membrane 57b facing the low pressure side is covered.

この低圧側の分離膜57bの表面を覆う液状の浸出燃料を除去することにより、高圧区画57c側から低圧区画57d側に連続的に分離膜57bを通して芳香族成分の浸出が生じるようになる。本実施形態では、低圧側(区画57d側)の圧力を浸出した芳香族成分の蒸気圧よりも低い圧力に維持することにより、低圧側の分離膜57b表面を覆う芳香族成分を多く含む浸出燃料を蒸発させて連続的に表面から除去し、燃料蒸気の形で回収するようにしている。   By removing the liquid leached fuel that covers the surface of the low-pressure side separation membrane 57b, aromatic components are leached from the high-pressure compartment 57c side to the low-pressure compartment 57d side through the separation membrane 57b. In the present embodiment, by maintaining the pressure on the low pressure side (compartment 57d side) at a pressure lower than the vapor pressure of the brewed aromatic component, the leached fuel containing a large amount of aromatic component covering the surface of the separation membrane 57b on the low pressure side. Is evaporated and continuously removed from the surface and recovered in the form of fuel vapor.

分離ユニット57の低圧側区画57dから回収された燃料蒸気は、気液分離器58に送られて、そこで冷却される。これにより、比較的沸点の高い芳香族成分は液化し、気液分離器58の下部には芳香族成分を多く含む液体の高オクタン価燃料が生成される。このようにして生成された高オクタン価燃料は、高オクタン価燃料用タンク51に供給される。   The fuel vapor recovered from the low pressure side section 57d of the separation unit 57 is sent to the gas-liquid separator 58 where it is cooled. As a result, the aromatic component having a relatively high boiling point is liquefied, and a liquid high-octane fuel containing a large amount of the aromatic component is generated below the gas-liquid separator 58. The high-octane fuel produced in this way is supplied to the high-octane fuel tank 51.

一方、分離ユニット57の高圧側区画57cに残った燃料は、芳香族成分の一部が除去されて高オクタン価成分含有量が少なくなっている。従って、分離ユニット57の高圧側区画57c内には芳香族成分の含有量の少ない低オクタン価燃料が生成される。このようにして生成された低オクタン価燃料は、低オクタン価燃料用タンク52に供給される。   On the other hand, the fuel remaining in the high pressure side section 57c of the separation unit 57 has a high octane component content reduced by removing a part of the aromatic component. Therefore, a low octane fuel with a low content of aromatic components is generated in the high pressure side compartment 57c of the separation unit 57. The low-octane fuel produced in this way is supplied to the low-octane fuel tank 52.

ここで、分離膜57bの分離効率はこの分離膜57bの作動条件によって大きく変化する。従って、分離膜57bによる分離効率を高いものとするためには、分離膜57bの作動条件を適切に制御する必要がある。このような分離膜57bの分離効率に影響する作動条件として、分離膜57bに供給される原料燃料の温度が挙げられる。   Here, the separation efficiency of the separation membrane 57b varies greatly depending on the operating conditions of the separation membrane 57b. Therefore, in order to increase the separation efficiency by the separation membrane 57b, it is necessary to appropriately control the operating conditions of the separation membrane 57b. An operating condition that affects the separation efficiency of the separation membrane 57b includes the temperature of the raw material fuel supplied to the separation membrane 57b.

原料燃料中の芳香族成分の量のうち分離膜57bを透過するものの割合(透過率)は、大気温からある温度に到達するまでは原料燃料の温度上昇に応じて増大する。この或る温度は分離膜57bの低圧側(区画57d)の温度が或る下限温度に到達する温度である。この下限温度は分離膜57b低圧側の圧力の関数であり、例えば低圧側の圧力が5kPaで353°K(80°C)程度になる。   The ratio (permeability) of the aromatic component in the raw material fuel that permeates the separation membrane 57b increases as the temperature of the raw material fuel increases until the temperature reaches a certain temperature from the atmospheric temperature. This certain temperature is a temperature at which the temperature on the low pressure side (section 57d) of the separation membrane 57b reaches a certain lower limit temperature. This lower limit temperature is a function of the pressure on the low pressure side of the separation membrane 57b. For example, the pressure on the low pressure side is about 353 ° K (80 ° C.) at 5 kPa.

一方、低圧側での温度が上記下限温度を超えて上昇を続けると、透過率は或る温度以上では低下するようになる。すなわち、低圧側での温度を維持すべき最適温度範囲が存在し、この最適温度範囲は、例えば低圧側圧力が5〜20kPaの範囲で348K〜398K(約75°C〜125°C)程度となる。   On the other hand, if the temperature on the low pressure side continues to rise above the lower limit temperature, the transmittance will decrease above a certain temperature. That is, there exists an optimum temperature range in which the temperature on the low pressure side should be maintained, and this optimum temperature range is, for example, about 348 K to 398 K (about 75 ° C. to 125 ° C.) when the low pressure side pressure is in the range of 5 to 20 kPa. Become.

従って、分離膜57bによる分離効率を最大にするためには、分離膜57bの低圧側温度が上記最適温度範囲になるように原料燃料の温度を維持する必要がある。このため、本実施形態では、原料燃料を分離ユニット57に供給する前に熱交換器56を用いて原料燃料を加熱して、分離膜57bによる分離効率が最も高くなるような温度に維持するようにしている。   Therefore, in order to maximize the separation efficiency of the separation membrane 57b, it is necessary to maintain the temperature of the raw material fuel so that the low-pressure side temperature of the separation membrane 57b is in the optimum temperature range. For this reason, in this embodiment, before supplying the raw material fuel to the separation unit 57, the raw material fuel is heated using the heat exchanger 56 so as to maintain the temperature at which the separation efficiency by the separation membrane 57b becomes the highest. I have to.

なお、本発明の実施形態では、熱交換器56として排気ガスから熱を回収すると共にこの回収した熱を加熱対象(本実施形態では原料燃料)へと伝熱する排気熱回収装置25が利用される。しかしながら、熱交換器56は機関本体や冷却水と原料燃料との間で熱交換を行う熱交換器等、他の構成であってもよい。或いは、原料燃料を加熱する燃料加熱装置であれば、熱交換器でなくてもよく、例えば電気ヒータ(すなわち、電力により発生した熱を利用して原料燃料を加熱する装置)等を用いることも可能である。   In the embodiment of the present invention, an exhaust heat recovery device 25 that recovers heat from the exhaust gas and transfers the recovered heat to a heating target (raw material fuel in the present embodiment) is used as the heat exchanger 56. The However, the heat exchanger 56 may have other configurations, such as a heat exchanger that performs heat exchange between the engine body and the cooling water and the raw material fuel. Or if it is a fuel heating apparatus which heats raw material fuel, it may not be a heat exchanger, for example, an electric heater (namely, apparatus which heats raw material fuel using the heat generated by electric power) etc. may be used. Is possible.

また、上述した燃料供給装置24の構成は一つの例である。熱交換器を必要とする燃料分離装置が設けられれば、如何なる構成の燃料供給装置24が用いられても良い。従って、例えば、原料燃料を高オクタン価燃料と低オクタン価燃料に分離するのに上記分離ユニット57とは異なる分離器を用いても良い。   The configuration of the fuel supply device 24 described above is an example. As long as a fuel separation device that requires a heat exchanger is provided, the fuel supply device 24 of any configuration may be used. Therefore, for example, a separator different from the separation unit 57 may be used to separate the raw fuel into a high octane fuel and a low octane fuel.

次に、図3を参照して、本発明の第一実施形態の燃料供給装置24の構成についてより詳細に説明する。図3は、図2中のAで囲まれた部分を詳細に示す概念図である。   Next, with reference to FIG. 3, the structure of the fuel supply apparatus 24 of 1st embodiment of this invention is demonstrated in detail. FIG. 3 is a conceptual diagram showing in detail a portion surrounded by A in FIG.

図3に示したように、原料燃料タンク23内の燃料ポンプ60は上流側燃料流通管(上流側燃料流通路)61を介して熱交換器56に接続される。熱交換器56は下流側燃料流通管(下流側燃料流通路)62を介してレギュレータ63に接続される。レギュレータ63は、図2に示したように分離ユニット57の高圧区画57cに接続される。燃料ポンプ60は、順回転させると原料燃料タンク23内の燃料を熱交換器56に向かって吐出し、逆回転させると熱交換器56内の燃料を原料燃料タンク23内へと吸引する。   As shown in FIG. 3, the fuel pump 60 in the raw material fuel tank 23 is connected to the heat exchanger 56 via an upstream fuel circulation pipe (upstream fuel flow passage) 61. The heat exchanger 56 is connected to a regulator 63 via a downstream fuel flow pipe (downstream fuel flow passage) 62. The regulator 63 is connected to the high pressure section 57c of the separation unit 57 as shown in FIG. When the fuel pump 60 is rotated forward, the fuel in the raw material fuel tank 23 is discharged toward the heat exchanger 56, and when rotated reversely, the fuel in the heat exchanger 56 is sucked into the raw material fuel tank 23.

上流側燃料流通管62からは熱交換器56をバイパスするためのバイパス管(バイパス通路)64が分岐しており、このバイパス管64は原料燃料タンク23に連通せしめられる。このバイパス管64の原料燃料タンク23側の端部は原料燃料タンク23の上部に配置される。従って、バイパス管64は原料燃料タンク23の気相部分に連通せしめられる。   A bypass pipe (bypass passage) 64 for bypassing the heat exchanger 56 is branched from the upstream fuel circulation pipe 62, and the bypass pipe 64 is communicated with the raw fuel tank 23. The end of the bypass pipe 64 on the raw material fuel tank 23 side is disposed on the upper part of the raw material fuel tank 23. Therefore, the bypass pipe 64 is communicated with the gas phase portion of the raw material fuel tank 23.

下流側燃料流通管62には、バイパス管64の接続部の下流側において逆止弁65が設けられる。この逆止弁65は、熱交換器56からレギュレータ63に向かって燃料が流れるのは許可するが、レギュレータ63から熱交換器56に向かって燃料が流れるのを禁止する。   The downstream fuel flow pipe 62 is provided with a check valve 65 on the downstream side of the connection portion of the bypass pipe 64. The check valve 65 allows fuel to flow from the heat exchanger 56 toward the regulator 63, but prohibits fuel from flowing from the regulator 63 toward the heat exchanger 56.

また、バイパス管64にも逆止弁66が設けられる。この逆止弁66は、原料燃料タンク23から下流側燃料流通管62に向かって燃料が流れるのは許可するが、下流側燃料流通管62から原料燃料タンク23に向かって燃料が流れるのを禁止する。   The bypass pipe 64 is also provided with a check valve 66. The check valve 66 allows fuel to flow from the raw fuel tank 23 toward the downstream fuel circulation pipe 62, but prohibits fuel from flowing from the downstream fuel circulation pipe 62 toward the raw fuel tank 23. To do.

また、上流側燃料流通管61からは分岐管(分岐通路)67が分岐しており、この分岐管67にはレギュレータ68が設けられる。従って、上流側燃料流通管61内を流れる燃料の圧力はレギュレータ68によってほぼ一定圧力に維持される。   A branch pipe (branch passage) 67 branches off from the upstream fuel flow pipe 61, and a regulator 68 is provided in the branch pipe 67. Therefore, the pressure of the fuel flowing through the upstream side fuel flow pipe 61 is maintained at a substantially constant pressure by the regulator 68.

次に、このように構成された燃料供給装置24における燃料の流れについて説明する。図4は通常運転時における燃料の流れを示す図である。図中の矢印は燃料の流れを示している。   Next, the flow of fuel in the fuel supply device 24 configured as described above will be described. FIG. 4 is a diagram showing the flow of fuel during normal operation. The arrows in the figure indicate the flow of fuel.

通常運転時には、燃料ポンプ60は順回転せしめられる。従って、図4に矢印で示したように、燃料ポンプ60によって圧力の高められた原料燃料は、上流側燃料流通管61を通って熱交換器56へ流入する。その後、原料燃料は、熱交換器56から逆止弁65及びレギュレータ63を通って分離ユニット57に流入することになる。特に、逆止弁65は熱交換器56側からレギュレータ63側へ燃料が流れるのを許可するため、逆止弁65によっては下流側燃料流通管61内の燃料の流れは阻止されない。原料燃料は熱交換器56を通過する際に適切な温度にまで加熱される。このため、分離ユニット57に流入する原料燃料の温度は最適温度範囲内の温度となっている。   During normal operation, the fuel pump 60 is rotated forward. Therefore, as indicated by arrows in FIG. 4, the raw fuel whose pressure has been increased by the fuel pump 60 flows into the heat exchanger 56 through the upstream fuel flow pipe 61. Thereafter, the raw material fuel flows from the heat exchanger 56 through the check valve 65 and the regulator 63 into the separation unit 57. In particular, since the check valve 65 permits fuel to flow from the heat exchanger 56 side to the regulator 63 side, the flow of fuel in the downstream side fuel circulation pipe 61 is not blocked by the check valve 65. The raw material fuel is heated to an appropriate temperature when passing through the heat exchanger 56. For this reason, the temperature of the raw material fuel flowing into the separation unit 57 is a temperature within the optimum temperature range.

なお、燃料ポンプ60を順回転させることにより下流側燃料流通管62内の圧力が高くなると、下流側燃料流通管62内の圧力が原料燃料タンク23の気相部分の圧力よりも高くなり、これによりバイパス管64の両側で圧力差が発生し、下流側燃料流通管62から原料燃料タンク23へ向かって燃料が流れようとする。しかしながら、逆止弁66は下流側燃料流通管62から原料燃料タンク23へ向かってバイパス通路64内を燃料が流れることを禁止するため、バイパス通路64を通って燃料が流れることはない。   When the pressure in the downstream fuel circulation pipe 62 is increased by rotating the fuel pump 60 forward, the pressure in the downstream fuel circulation pipe 62 becomes higher than the pressure in the gas phase portion of the raw material fuel tank 23. As a result, a pressure difference is generated on both sides of the bypass pipe 64, and fuel tends to flow from the downstream fuel circulation pipe 62 toward the raw fuel tank 23. However, since the check valve 66 prohibits fuel from flowing through the bypass passage 64 from the downstream fuel flow pipe 62 toward the raw fuel tank 23, fuel does not flow through the bypass passage 64.

ところで、内燃機関の運転停止時には、内燃機関の運転を停止した直後に熱交換器56内の燃料が過剰に加熱されていなくても、その後或る程度の時間が経過してから熱交換器56内の燃料が過剰に加熱されてしまうことが多い。   By the way, when the operation of the internal combustion engine is stopped, even if the fuel in the heat exchanger 56 is not excessively heated immediately after the operation of the internal combustion engine is stopped, a certain amount of time passes after that, and then the heat exchanger 56. The fuel inside is often overheated.

すなわち、内燃機関の運転が停止されると、燃料噴射弁11a、11bへの燃料の供給が停止される。このため、熱交換器56内を流れる燃料の流量もほぼゼロとされる。従って、熱交換器56内には燃料が滞留することになる。一方、熱交換器56では内燃機関の運転が停止されても直ぐに燃料への熱の供給が停止されるわけではなく、熱交換器56に残る余熱等によって燃料へ熱が供給され続けることになる。このため、内燃機関の運転が停止された後にも熱交換器56内に滞留している燃料へ熱が供給され続けて、熱交換器56内の燃料が過剰に加熱されてしまうことになる。   That is, when the operation of the internal combustion engine is stopped, the supply of fuel to the fuel injection valves 11a and 11b is stopped. For this reason, the flow rate of the fuel flowing through the heat exchanger 56 is also almost zero. Therefore, fuel stays in the heat exchanger 56. On the other hand, in the heat exchanger 56, even if the operation of the internal combustion engine is stopped, the supply of heat to the fuel is not stopped immediately, and the heat is continuously supplied to the fuel due to residual heat remaining in the heat exchanger 56 and the like. . For this reason, even after the operation of the internal combustion engine is stopped, heat continues to be supplied to the fuel remaining in the heat exchanger 56, and the fuel in the heat exchanger 56 is excessively heated.

熱交換器56において燃料が過剰に加熱されてしまうと、燃料の変質や、気泡発生による燃料の循環効率の低下が発生する場合がある。斯かる問題が発生すると、内燃機関における燃焼状態の悪化を招いてしまう。   If the fuel is excessively heated in the heat exchanger 56, the fuel may be deteriorated or the circulation efficiency of the fuel may be reduced due to the generation of bubbles. When such a problem occurs, the combustion state in the internal combustion engine is deteriorated.

そこで、本発明の実施形態では、内燃機関の運転停止時には、燃料ポンプ60を逆回転させることにより熱交換器56内の燃料を強制的に熱交換器56から原料燃料タンク23内へと戻すようにしている。   Therefore, in the embodiment of the present invention, when the operation of the internal combustion engine is stopped, the fuel in the heat exchanger 56 is forcibly returned from the heat exchanger 56 into the raw material fuel tank 23 by reversely rotating the fuel pump 60. I have to.

図5は、内燃機関の運転停止時における燃料の流れを示す図である。内燃機関の運転停止時には、燃料ポンプ60が逆回転せしめられる。これにより、逆止弁65よりも熱交換器56側(すなわち上流側)における下流側燃料流通管62、熱交換器56及び上流側燃料流通管61内の燃料が原料燃料タンク23内へと吸引せしめられ、原料燃料タンク23内へと戻される。ただし、逆止弁65の存在により逆止弁65よりもレギュレータ63側(すなわち下流側)における下流側燃料流通管62内の燃料は逆止弁65を通って熱交換器56側へと流れるのが禁止され、よって原料燃料タンク23内へは吸引されない。   FIG. 5 is a diagram showing the flow of fuel when the operation of the internal combustion engine is stopped. When the operation of the internal combustion engine is stopped, the fuel pump 60 is rotated in the reverse direction. Thereby, the fuel in the downstream fuel flow pipe 62, the heat exchanger 56, and the upstream fuel flow pipe 61 on the heat exchanger 56 side (that is, the upstream side) from the check valve 65 is sucked into the raw material fuel tank 23. It is swallowed and returned to the raw material fuel tank 23. However, the presence of the check valve 65 causes the fuel in the downstream fuel flow pipe 62 on the regulator 63 side (that is, downstream) from the check valve 65 to flow to the heat exchanger 56 side through the check valve 65. Is prohibited, and therefore, it is not sucked into the raw fuel tank 23.

一方、燃料ポンプ60を逆回転させることにより下流側燃料流通管62内に負圧が発生すると、下流側燃料流通管62内の圧力が原料燃料タンク23内の圧力よりも低くなり、これによりバイパス管64の両側で圧力差が発生し、原料燃料タンク23から下流側燃料流通管62へ向かって流体が流れようとする。逆止弁66は原料燃料タンク23から下流側燃料流通管62へ向かってバイパス通路64内を燃料が流れることを許可するため、バイパス通路64を通って流体が流れる。ここで、バイパス管64の端部は原料燃料タンク23の気相部分に連通されているため、原料燃料タンク23内の気体がバイパス通路64を通って流れることになる。   On the other hand, when negative pressure is generated in the downstream fuel circulation pipe 62 by rotating the fuel pump 60 in the reverse direction, the pressure in the downstream fuel circulation pipe 62 becomes lower than the pressure in the raw material fuel tank 23, thereby bypassing A pressure difference is generated on both sides of the pipe 64, and fluid tends to flow from the raw fuel tank 23 toward the downstream fuel circulation pipe 62. The check valve 66 allows the fuel to flow through the bypass passage 64 from the raw fuel tank 23 toward the downstream fuel flow pipe 62, and thus the fluid flows through the bypass passage 64. Here, since the end of the bypass pipe 64 communicates with the gas phase portion of the raw fuel tank 23, the gas in the raw fuel tank 23 flows through the bypass passage 64.

このように、燃料ポンプ60を逆回転させると上流側燃料流通管61、熱交換器56、下流側燃料流通管62、バイパス管64により循環経路が形成され、この循環経路からは熱交換器56等内に存在していた燃料が原料燃料タンクに流出せしめられると共に、この循環経路には原料燃料タンク23から気体が流入せしめられる。従って、やがてはこの循環経路内は気体で充満されることになり、熱交換器56内の燃料はほぼ完全に排除され、よって熱交換器56によりそれ以上燃料が加熱されてしまうことが防止される。このように本発明の燃料供給装置24では、内燃機関の運転停止時に、燃料ポンプ60を逆回転させることにより熱交換器56内の燃料を強制的に熱交換器から原料燃料タンク23内へと戻すことで、熱交換器56において燃料が過剰に加熱されることが防止される。燃料ポンプ60の逆回転は燃料ポンプ60の逆回転を開始してから所定時間経過後、熱交換器56内に残留する燃料が完全に無くなってから又はほぼ無くなってから停止せしめられる。   Thus, when the fuel pump 60 is rotated in the reverse direction, a circulation path is formed by the upstream fuel circulation pipe 61, the heat exchanger 56, the downstream fuel circulation pipe 62, and the bypass pipe 64. The fuel that has been present in the fuel is allowed to flow out into the raw material fuel tank, and gas is allowed to flow into the circulation path from the raw material fuel tank 23. Accordingly, eventually, the circulation path is filled with gas, and the fuel in the heat exchanger 56 is almost completely eliminated, so that the fuel is not further heated by the heat exchanger 56. The As described above, in the fuel supply device 24 of the present invention, when the operation of the internal combustion engine is stopped, the fuel in the heat exchanger 56 is forcibly transferred from the heat exchanger to the raw fuel tank 23 by rotating the fuel pump 60 in the reverse direction. By returning, the fuel is prevented from being excessively heated in the heat exchanger 56. The reverse rotation of the fuel pump 60 is stopped after a predetermined time has elapsed after the reverse rotation of the fuel pump 60 is started, and the fuel remaining in the heat exchanger 56 is completely or almost disappeared.

ここで、熱交換器56等内の燃料を吸引するために、燃料ポンプ60の他に小型のポンプ等を設けることも考えられる。これに対して上記実施形態によれば、燃料ポンプ60を逆回転することによって熱交換器56等内の燃料が吸引され、この燃料ポンプ60の吸引力は小型のポンプ等に比べて大きい。従って、迅速且つ効率的に燃料を熱交換器56内から除去することができる。   Here, in order to suck the fuel in the heat exchanger 56 and the like, it is conceivable to provide a small pump or the like in addition to the fuel pump 60. On the other hand, according to the above embodiment, the fuel in the heat exchanger 56 and the like is sucked by rotating the fuel pump 60 in reverse, and the suction force of the fuel pump 60 is larger than that of a small pump or the like. Therefore, the fuel can be removed from the heat exchanger 56 quickly and efficiently.

また、燃料ポンプ60の他に小型のポンプ等を設ける場合、小型のポンプ自体の他にこの小型のポンプ用の配管や弁等を設けなければならない。これに対して上記実施形態によれば、燃料の圧送用の燃料ポンプ60以外に新たにポンプ等を設ける必要がなく、よって部品点数を抑えることができる。   When a small pump or the like is provided in addition to the fuel pump 60, piping and valves for the small pump must be provided in addition to the small pump itself. On the other hand, according to the above-described embodiment, it is not necessary to newly provide a pump or the like other than the fuel pump 60 for pumping the fuel, and thus the number of parts can be reduced.

さらに、熱交換器56内の燃料を原料燃料タンク23へと吸引する際に、バイパス管64を介して原料燃料タンク23の気相部分の気体が熱交換器56等に流入しないと、熱交換器56等内に生じる負圧が大きくなり過ぎて熱交換器56自体や配管が破損してしまう可能性がある。これに対して上記実施形態によれば、熱交換器56内の燃料を原料燃料タンク23へと吸引する際に、バイパス管64を介して原料燃料タンク23の気相部分の気体が熱交換器56等に流入するため、燃料ポンプ60によって熱交換器56等内に生じる負圧が大きくなり過ぎることが防止される。   Further, when the fuel in the heat exchanger 56 is sucked into the raw fuel tank 23, if the gas in the gas phase portion of the raw fuel tank 23 does not flow into the heat exchanger 56 or the like via the bypass pipe 64, heat exchange is performed. There is a possibility that the negative pressure generated in the heat exchanger 56 or the like becomes too large and the heat exchanger 56 itself or the piping is damaged. On the other hand, according to the above embodiment, when the fuel in the heat exchanger 56 is sucked into the raw fuel tank 23, the gas in the gas phase portion of the raw fuel tank 23 is converted into the heat exchanger via the bypass pipe 64. Therefore, the negative pressure generated in the heat exchanger 56 by the fuel pump 60 is prevented from becoming too large.

次に、図6を参照して、本発明の第二実施形態の燃料供給装置24’の構成について詳細に説明する。図6は、図3と同様に図2中のAで囲まれた部分を示す概念図である。図6において、図3に示した第一実施形態の燃料供給装置24と同様な構成要素については同じ参照番号を付している。   Next, the configuration of the fuel supply device 24 ′ according to the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a conceptual diagram showing a portion surrounded by A in FIG. 2 as in FIG. In FIG. 6, the same reference numerals are assigned to the same components as those of the fuel supply device 24 of the first embodiment shown in FIG.

図6に示したように、第二実施形態の燃料供給装置24’の構成は基本的に図3に示した第一実施形態の燃料供給装置24の構成と同様である。ただし、第一実施形態の燃料供給装置24ではバイパス通路64に逆止弁66が設けられていたのに対して、第二実施形態の燃料供給装置24’ではバイパス通路64に二方弁70が設けられている。   As shown in FIG. 6, the configuration of the fuel supply device 24 'of the second embodiment is basically the same as the configuration of the fuel supply device 24 of the first embodiment shown in FIG. However, the check valve 66 is provided in the bypass passage 64 in the fuel supply device 24 of the first embodiment, whereas the two-way valve 70 is provided in the bypass passage 64 in the fuel supply device 24 ′ of the second embodiment. Is provided.

次に、このように構成された燃料供給装置24’における燃料の流れについて説明する。図7は通常運転時における燃料の流れを示す図である。図中の矢印は燃料の流れを示している。   Next, the fuel flow in the fuel supply device 24 ′ configured as described above will be described. FIG. 7 is a diagram showing the flow of fuel during normal operation. The arrows in the figure indicate the flow of fuel.

通常運転時には、燃料ポンプ60は順回転せしめられる。従って、図7に矢印で示したように、燃料ポンプ60によって圧力の高められた原料燃料は、上流側燃料流通管61、熱交換器56、下流側燃料流通管62、レギュレータ63の順に流れて分離ユニット57に流入することになる。原料燃料は熱交換器56を通過する際に適切な温度にまで加熱される。このため、分離ユニット57に流入する原料燃料の温度は最適温度範囲内の温度となっている。   During normal operation, the fuel pump 60 is rotated forward. Therefore, as indicated by arrows in FIG. 7, the raw fuel whose pressure has been increased by the fuel pump 60 flows in the order of the upstream side fuel circulation pipe 61, the heat exchanger 56, the downstream side fuel circulation pipe 62, and the regulator 63. It flows into the separation unit 57. The raw material fuel is heated to an appropriate temperature when passing through the heat exchanger 56. For this reason, the temperature of the raw material fuel flowing into the separation unit 57 is a temperature within the optimum temperature range.

また、本実施形態では、内燃機関の運転停止時には、熱交換器56内での燃料の過剰な加熱を抑制すべく、燃料ポンプ60を逆回転させて熱交換器56内の燃料を強制的に熱交換器56から原料燃料タンク23内へ戻すと共に、二方弁70を開弁するようにしている。   In the present embodiment, when the operation of the internal combustion engine is stopped, the fuel pump 60 is reversely rotated to force the fuel in the heat exchanger 56 in order to suppress excessive heating of the fuel in the heat exchanger 56. While returning from the heat exchanger 56 into the raw material fuel tank 23, the two-way valve 70 is opened.

図8は、内燃機関の運転停止時における燃料の流れを示す図である。内燃機関の運転停止時には燃料ポンプ60が逆回転されるため、逆止弁65よりも熱交換器56側における下流側燃料流通管62、熱交換器56及び上流側燃料流通管61内の燃料が原料燃料タンク23内へと吸引せしめられ、原料燃料タンク23内へと戻される。   FIG. 8 is a diagram showing the flow of fuel when the operation of the internal combustion engine is stopped. When the operation of the internal combustion engine is stopped, the fuel pump 60 is reversely rotated. Therefore, the fuel in the downstream fuel flow pipe 62, the heat exchanger 56, and the upstream fuel flow pipe 61 on the heat exchanger 56 side of the check valve 65 is reduced. The fuel is sucked into the raw fuel tank 23 and returned to the raw fuel tank 23.

また、内燃機関の運転停止時には二方弁70が開弁される。燃料ポンプ60を逆回転させることにより下流側燃料流通管62内には負圧が発生しており、よって下流側燃料流通管62内の圧力が原料燃料タンク23の気相部分の圧力よりも低くなり、よって原料燃料タンク23内の気体が下流側燃料流通管62へ向かって流れるようになる。   Further, the two-way valve 70 is opened when the operation of the internal combustion engine is stopped. By rotating the fuel pump 60 in the reverse direction, a negative pressure is generated in the downstream fuel circulation pipe 62, so that the pressure in the downstream fuel circulation pipe 62 is lower than the pressure in the gas phase portion of the raw fuel tank 23. Therefore, the gas in the raw material fuel tank 23 flows toward the downstream fuel circulation pipe 62.

従って、本実施形態においても、図5に示した場合と同様に、内燃機関の運転停止時には上流側燃料流通管61、熱交換器56、下流側燃料流通管62、バイパス管64により循環経路が形成され、やがて熱交換器56内の燃料がほぼ完全に排除される。燃料ポンプ60の逆回転は燃料ポンプ60の逆回転を開始してから所定時間経過後、熱交換器56内に残留する燃料が完全に無くなってから又はほぼ無くなってから停止せしめられる。これと同時に、二方弁70も閉弁せしめられる。   Therefore, also in this embodiment, as in the case shown in FIG. 5, when the operation of the internal combustion engine is stopped, the upstream fuel circulation pipe 61, the heat exchanger 56, the downstream fuel circulation pipe 62, and the bypass pipe 64 provide a circulation path. Over time, the fuel in the heat exchanger 56 is almost completely eliminated. The reverse rotation of the fuel pump 60 is stopped after a predetermined time has elapsed after the reverse rotation of the fuel pump 60 is started, and the fuel remaining in the heat exchanger 56 is completely or almost disappeared. At the same time, the two-way valve 70 is also closed.

ところで、内燃機関の運転状態によっては燃料噴射弁11a、11bから噴射される燃料が少なく、よってこのような場合には上流側燃料流通管61、熱交換器56、下流側燃料流通管62を通って流れる燃料の流量も少ない。このような場合に、熱交換器56において燃料に供給される熱量が多いままだと、熱交換器56内の原料燃料が過剰に加熱されてしまうことになる。特に、内燃機関から排出された排気ガスの熱を利用して原料燃料の昇温を行う場合、熱交換器56において原料燃料に伝達される熱量は排気ガスの温度及び流量に応じて定まる。内燃機関から排出された排気ガスの温度が高く且つ流量が多いと原料燃料に伝達される熱量は多く、逆に斯かる排気ガスの温度が低く且つ流量が少ないと原料燃料に伝達される熱量は少ない。従って、原料燃料に伝達される熱量を最適に制御することは困難であり、原料燃料が過剰に加熱されるという事態が発生してしまう。   By the way, depending on the operation state of the internal combustion engine, the amount of fuel injected from the fuel injection valves 11a and 11b is small. Therefore, in such a case, the fuel flows through the upstream fuel circulation pipe 61, the heat exchanger 56, and the downstream fuel circulation pipe 62. The flow rate of flowing fuel is small. In such a case, if the amount of heat supplied to the fuel in the heat exchanger 56 remains large, the raw material fuel in the heat exchanger 56 will be excessively heated. In particular, when the temperature of the raw material fuel is raised using the heat of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, the amount of heat transferred to the raw material fuel in the heat exchanger 56 is determined according to the temperature and flow rate of the exhaust gas. When the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is high and the flow rate is high, the amount of heat transferred to the raw material fuel is large. Conversely, when the temperature of the exhaust gas is low and the flow rate is low, the amount of heat transferred to the raw material fuel is Few. Therefore, it is difficult to optimally control the amount of heat transferred to the raw material fuel, and a situation occurs in which the raw material fuel is excessively heated.

そこで、本実施形態では、熱交換器56において原料燃料が過剰に加熱されている場合、或いは熱交換器56において原料燃料が過剰に加熱されると予想される場合には、熱交換器56内の原料燃料を強制的に排出するようにしている。   Therefore, in the present embodiment, when the raw material fuel is excessively heated in the heat exchanger 56 or when the raw material fuel is expected to be excessively heated in the heat exchanger 56, The raw material fuel is forcibly discharged.

図9及び図8は、熱交換器56において原料燃料が過剰に加熱されていると判断された時、或いは熱交換器56において原料燃料が過剰に加熱されると予想された時(以下、「過剰加熱時」という)における燃料の流れを示す図である。   9 and 8 show that when it is determined that the raw material fuel is excessively heated in the heat exchanger 56, or when it is predicted that the raw material fuel is excessively heated in the heat exchanger 56 (hereinafter, “ It is a figure which shows the flow of the fuel in "when overheating".

熱交換器56内の原料燃料の過剰加熱時には、まず、燃料ポンプ60の作動が停止せしめられると共に二方弁70が開弁せしめられる。このとき熱交換器56及び下流側燃料流通管62内の燃料の圧力は原料燃料タンク23内の圧力よりも高くなっている。従って、過剰に加熱された熱交換器56及び下流側燃料流通管62内の原料燃料は、図9に矢印で示したように、二方弁70を介して原料燃料タンク23内へと戻される。これにより、熱交換器56及び下流側燃料流通管62内の原料燃料の一部は原料燃料タンク23内へと戻されることになる。特に、過剰加熱時には熱交換器56及び下流側燃料流通管62内に気化した高圧の燃料が存在することになるが、この燃料の気体部分が原料燃料タンク23内の気相部分へと流れることになる。   When the raw material fuel in the heat exchanger 56 is overheated, first, the operation of the fuel pump 60 is stopped and the two-way valve 70 is opened. At this time, the pressure of the fuel in the heat exchanger 56 and the downstream fuel flow pipe 62 is higher than the pressure in the raw fuel tank 23. Accordingly, the excessively heated heat exchanger 56 and the raw fuel in the downstream fuel circulation pipe 62 are returned to the raw fuel tank 23 via the two-way valve 70 as indicated by arrows in FIG. . Thereby, a part of the raw material fuel in the heat exchanger 56 and the downstream side fuel circulation pipe 62 is returned to the raw material fuel tank 23. In particular, during overheating, vaporized high-pressure fuel exists in the heat exchanger 56 and the downstream fuel flow pipe 62, but the gas portion of this fuel flows to the gas phase portion in the raw fuel tank 23. become.

このように二方弁70を開弁することにより熱交換器56内の燃料が或る程度原料燃料タンク23内へと戻され、熱交換器56内の燃料圧力が或る程度低下せしめられると、次に燃料ポンプ60が逆回転せしめられる。従って、図8に矢印で示したように、逆止弁65よりも熱交換器56側における下流側燃料流通管62、熱交換器56及び上流側燃料流通管61内の燃料が原料燃料タンク23内へと吸引せしめられ、原料燃料タンク23内へと戻される。また、燃料ポンプ60が逆回転を開始しても二方弁70は開弁されたままに維持される。従って、図8に示したように、原料燃料タンク23内の気体が下流側燃料流通管62へ向かって流れるようになる。   When the two-way valve 70 is thus opened, the fuel in the heat exchanger 56 is returned to the raw material fuel tank 23 to some extent, and the fuel pressure in the heat exchanger 56 is reduced to some extent. Next, the fuel pump 60 is rotated in the reverse direction. Therefore, as shown by the arrows in FIG. 8, the fuel in the downstream fuel flow pipe 62, the heat exchanger 56, and the upstream fuel flow pipe 61 on the heat exchanger 56 side of the check valve 65 is fed to the raw fuel tank 23. It is sucked in and returned to the raw material fuel tank 23. Even if the fuel pump 60 starts reverse rotation, the two-way valve 70 is kept open. Accordingly, as shown in FIG. 8, the gas in the raw material fuel tank 23 flows toward the downstream fuel flow pipe 62.

従って、本実施形態では、原料燃料の過剰加熱時においても、上流側燃料流通管61、熱交換器56、下流側燃料流通管62、バイパス管64により循環経路が形成され、やがて熱交換器56内の燃料がほぼ完全に排除される。燃料ポンプ60の逆回転は、熱交換器56等内に残留する燃料が完全に又はほぼ無くなったり、燃料噴射弁11a、11bから噴射される燃料が多くなって熱交換器56を通過する燃料の流量が多くなったり、熱交換器56に供給される熱量が少なくなったりすると、停止せしめられる。これと同時に、二方弁70も閉弁せしめられる。   Therefore, in the present embodiment, even when the raw material fuel is excessively heated, a circulation path is formed by the upstream fuel circulation pipe 61, the heat exchanger 56, the downstream fuel circulation pipe 62, and the bypass pipe 64, and the heat exchanger 56 is eventually added. The fuel inside is almost completely eliminated. The reverse rotation of the fuel pump 60 causes the fuel remaining in the heat exchanger 56 or the like to be completely or almost eliminated, or the amount of fuel injected from the fuel injection valves 11a and 11b increases and the fuel passing through the heat exchanger 56 passes. When the flow rate increases or the amount of heat supplied to the heat exchanger 56 decreases, the heat exchanger 56 is stopped. At the same time, the two-way valve 70 is also closed.

なお、本実施形態では、熱交換器56において原料燃料が過剰に加熱されているか否かは、熱交換器56内又は熱交換器56の下流側に設けられた温度センサ(図示せず)によって検出された燃料温度に基づいて判断される。例えば、温度センサによって検出された燃料温度が所定の基準温度よりも低い場合には、熱交換器56において原料燃料は過剰に加熱されていないと判断される。逆に、温度センサによって検出された燃料温度が所定の基準温度以上である場合には熱交換器56において原料燃料が過剰に加熱されていると判断され、上述したように熱交換器56から燃料が排出される。ここで、基準温度とは、例えば、それ以上燃料温度が上昇すると、燃料性状の悪化や気泡発生による原料燃料の循環効率低下等が発生する可能性があるような温度とされ、予め実験により又は計算により求められる。   In the present embodiment, whether the raw material fuel is excessively heated in the heat exchanger 56 is determined by a temperature sensor (not shown) provided in the heat exchanger 56 or on the downstream side of the heat exchanger 56. Judgment is made based on the detected fuel temperature. For example, when the fuel temperature detected by the temperature sensor is lower than a predetermined reference temperature, it is determined that the raw material fuel is not heated excessively in the heat exchanger 56. On the other hand, when the fuel temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than a predetermined reference temperature, it is determined that the raw material fuel is excessively heated in the heat exchanger 56, and the fuel from the heat exchanger 56 as described above. Is discharged. Here, the reference temperature is, for example, a temperature at which if the fuel temperature rises further, there is a possibility that deterioration of the fuel properties or reduction of the circulation efficiency of the raw material fuel due to the generation of bubbles, etc. may occur. It is obtained by calculation.

或いは、熱交換器56において原料燃料が過剰に加熱されているか否か、又は熱交換器56において原料燃料が過剰に加熱されると予想されるか否かを、熱交換器56内を流れる原料燃料の流量及び熱交換器から原料燃料に加えられる熱量等に基づいて算出された燃料温度をもとに判断してもよい。この場合、熱交換器56から原料燃料に加えられる熱量は、熱交換器56として排気熱回収装置25を用いている場合、排気ガスの温度及び排気ガスの流量に基づいて算出することができる。   Alternatively, whether the raw material fuel is excessively heated in the heat exchanger 56, or whether the raw material fuel is expected to be excessively heated in the heat exchanger 56, is the raw material flowing in the heat exchanger 56 The determination may be based on the fuel temperature calculated based on the flow rate of the fuel and the amount of heat applied to the raw fuel from the heat exchanger. In this case, when the exhaust heat recovery device 25 is used as the heat exchanger 56, the amount of heat applied from the heat exchanger 56 to the raw material fuel can be calculated based on the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate.

なお、上述した第一実施形態においても、原料燃料の過剰加熱時に燃料ポンプ60を逆回転させて熱交換器56等内の燃料を原料燃料タンク23内に戻すようにしてもよい。ただし、この場合、高温・高圧の原料燃料はバイパス管64を通って原料燃料タンク23内に戻ることができず、燃料ポンプ60を通って原料燃料タンク23内に戻ることになるため、燃料ポンプ60を耐久性の高いものにしておく必要がある。   In the first embodiment described above, the fuel pump 60 may be rotated in the reverse direction when the raw material fuel is overheated to return the fuel in the heat exchanger 56 and the like into the raw material fuel tank 23. However, in this case, the high-temperature and high-pressure raw fuel cannot return to the raw fuel tank 23 through the bypass pipe 64, but returns to the raw fuel tank 23 through the fuel pump 60. It is necessary to make 60 highly durable.

火花点火式内燃機関の側面断面図を示す図である。It is a figure which shows side surface sectional drawing of a spark ignition type internal combustion engine. 燃料供給装置の概略構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically schematic structure of a fuel supply apparatus. 図2中のAで囲まれた部分を詳細に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the part enclosed by A in FIG. 2 in detail. 通常時における原料燃料の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the raw material fuel in the normal time. 内燃機関の運転停止時における原料燃料の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the raw material fuel at the time of the operation stop of an internal combustion engine. 本発明の第二実施形態の燃料供給装置の図3と同様な概念図である。It is a conceptual diagram similar to FIG. 3 of the fuel supply apparatus of 2nd embodiment of this invention. 通常時における原料燃料の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the raw material fuel in the normal time. 内燃機関の運転停止時における原料燃料の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the raw material fuel at the time of the operation stop of an internal combustion engine. 熱交換器内の燃料の過剰加熱時における原料燃料の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the raw material fuel at the time of the overheating of the fuel in a heat exchanger.

1 機関本体
23 原料燃料タンク
24 燃料供給装置
25 排気熱回収装置
60 燃料ポンプ
61 上流側燃料供給管
62 下流側燃料供給管
63 レギュレータ
64 バイパス管
65、66 逆止弁
67 分岐管
68 レギュレータ
70 二方弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 23 Raw material fuel tank 24 Fuel supply apparatus 25 Exhaust heat recovery apparatus 60 Fuel pump 61 Upstream fuel supply pipe 62 Downstream fuel supply pipe 63 Regulator 64 Bypass pipe 65, 66 Check valve 67 Branch pipe 68 Regulator 70 Two-way valve

Claims (7)

燃料を加熱する燃料加熱装置と、燃料タンク内の燃料を該燃料加熱装置へと送る燃料ポンプと、上記燃料加熱装置から燃料を燃料噴射弁へと送る燃料流通路とを具備する、内燃機関の燃料供給装置において、
上記内燃機関の運転停止時には、上記燃料ポンプを逆回転させることにより上記燃料加熱装置内の燃料を強制的に燃料タンク内へと戻すようにした、燃料供給装置。
An internal combustion engine comprising: a fuel heating device that heats fuel; a fuel pump that sends fuel in a fuel tank to the fuel heating device; and a fuel flow passage that sends fuel from the fuel heating device to a fuel injection valve. In the fuel supply device,
A fuel supply device configured to forcibly return the fuel in the fuel heating device into the fuel tank by reversely rotating the fuel pump when the operation of the internal combustion engine is stopped.
上記燃料流通路と燃料タンクとに連通するバイパス通路を更に具備し、該バイパス通路には燃料タンクから燃料流通路への流体の流れは許可するが燃料流通路から燃料タンクへの流体の流れは禁止する逆止弁が設けられる、請求項1に記載の燃料供給装置。   A bypass passage communicating with the fuel flow passage and the fuel tank is further provided, and fluid flow from the fuel tank to the fuel flow passage is permitted in the bypass passage, but fluid flow from the fuel flow passage to the fuel tank is The fuel supply apparatus according to claim 1, wherein a check valve for prohibiting is provided. 上記燃料流通路と燃料タンクとに連通するバイパス通路を更に具備し、該バイパス通路には開閉弁が設けられ、該開閉弁は内燃機関の運転停止時に開弁される、請求項1に記載の燃料供給装置。   2. The bypass passage according to claim 1, further comprising a bypass passage communicating with the fuel flow passage and the fuel tank, wherein the bypass passage is provided with an on-off valve, and the on-off valve is opened when the operation of the internal combustion engine is stopped. Fuel supply device. 上記開閉弁は燃料加熱装置内の燃料の温度が基準温度以上となったときにも開弁され、上記燃料ポンプは、上記内燃機関の運転停止時に加えて燃料加熱装置内の燃料の温度が基準温度以上となったときにも上記開閉弁が開弁された後に、逆回転されて上記燃料加熱装置内の燃料を強制的に燃料タンク内へと戻す、請求項3に記載の燃料供給装置。   The on-off valve is also opened when the temperature of the fuel in the fuel heating device becomes equal to or higher than the reference temperature, and the fuel pump has a reference temperature of the fuel in the fuel heating device in addition to when the internal combustion engine is stopped. The fuel supply device according to claim 3, wherein the fuel supply device according to claim 3, wherein the fuel in the fuel heating device is forcibly returned to the fuel tank by being reversely rotated after the on-off valve is opened even when the temperature becomes higher than the temperature. 上記燃料加熱装置は内燃機関における混合気の燃焼によって生じた熱を利用した熱交換器である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料供給装置。   The fuel supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel heating device is a heat exchanger using heat generated by combustion of an air-fuel mixture in an internal combustion engine. 上記燃料加熱装置は電力により発生した熱を利用して燃料を加熱する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料供給装置。   The fuel supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel heating device heats the fuel using heat generated by electric power. 上記燃料加熱装置によって加熱された原料燃料を複数種の燃料に分離する分離器をさらに具備し、上記複数種の燃料は、原料燃料よりもオクタン価の高い高オクタン価燃料と原料燃料よりもオクタン価の低い低オクタン価燃料とを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の燃料供給装置。   The separator further includes a separator that separates the raw material fuel heated by the fuel heating device into a plurality of types of fuel, the plurality of types of fuel having a high octane number higher than that of the raw material fuel and a lower octane number than that of the raw material fuel. The fuel supply device according to any one of claims 1 to 6, comprising a low octane fuel.
JP2009005184A 2009-01-13 2009-01-13 On-vehicle fuel separation device Withdrawn JP2010163909A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009005184A JP2010163909A (en) 2009-01-13 2009-01-13 On-vehicle fuel separation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009005184A JP2010163909A (en) 2009-01-13 2009-01-13 On-vehicle fuel separation device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010163909A true JP2010163909A (en) 2010-07-29

Family

ID=42580269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009005184A Withdrawn JP2010163909A (en) 2009-01-13 2009-01-13 On-vehicle fuel separation device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010163909A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014025470A (en) * 2012-06-18 2014-02-06 Honda Motor Co Ltd Fuel supply device
JP2015113796A (en) * 2013-12-13 2015-06-22 株式会社デンソー Fuel supply device for internal combustion engine
CN107605620A (en) * 2016-07-12 2018-01-19 现代自动车株式会社 Apparatus and method for preventing fuel from being overflowed from vehicle fuel tank

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014025470A (en) * 2012-06-18 2014-02-06 Honda Motor Co Ltd Fuel supply device
JP2015113796A (en) * 2013-12-13 2015-06-22 株式会社デンソー Fuel supply device for internal combustion engine
CN107605620A (en) * 2016-07-12 2018-01-19 现代自动车株式会社 Apparatus and method for preventing fuel from being overflowed from vehicle fuel tank
US9982623B2 (en) 2016-07-12 2018-05-29 Hyundai Motor Company Apparatus and method for preventing overflow of fuel from vehicle fuel tank
KR101876036B1 (en) * 2016-07-12 2018-07-06 현대자동차주식회사 Apparatus and method for preventing fuel flowing of vehicle fuel tank

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5340134B2 (en) In-vehicle fuel separator
JP5424857B2 (en) In-vehicle fuel separator
JP5334830B2 (en) Exhaust heat recovery device
US10337477B2 (en) Internal combustion engine fuel supply system and internal combustion engine fuel supply method
JP3969454B1 (en) Diesel engine diesel engine
US9803563B2 (en) Fuel supply apparatus
JP5638586B2 (en) Fuel supply device
US8935079B2 (en) Fuel supply system for internal combustion engine
JP2010163909A (en) On-vehicle fuel separation device
JP2010163901A (en) Fuel separating device
JP4345443B2 (en) In-vehicle fuel separation system
JP2006257967A (en) Liquified gas fuel feed device for internal combustion engine
WO2013167753A1 (en) Fuel system, kit and method for directly injecting a fuel in a combustion engine
JP6414522B2 (en) Engine fuel supply system
JP6058930B2 (en) Fuel supply device for internal combustion engine
JP5945824B2 (en) Fuel supply device for internal combustion engine
JP6109644B2 (en) Fuel separation system for internal combustion engines
JP6012543B2 (en) Fuel supply device for internal combustion engine
JP6004987B2 (en) Fuel separation system for internal combustion engines
JP6095485B2 (en) Control device for fuel separation system
JP2002188518A (en) Gas fuel supply device for internal combustion engine
JP6428328B2 (en) Intake air cooling system and control device
JP2014227896A (en) Fuel separation system of internal combustion device
JP2010163910A (en) Fuel separation device
JP2009228444A (en) Gaseous fuel supplying device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20120403