JP2014084834A

JP2014084834A - 燃料供給装置

Info

Publication number: JP2014084834A
Application number: JP2012236021A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kojima; 弘幸小島; Takuya Mito; 卓也水戸; Akio Yamanaka; 昭央山中; Keita Ishizaki; 啓太石崎; Hiroshi Isayama; 央諌山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2014-05-12
Also published as: US20140116543A1

Abstract

【課題】燃料中における燃料添加物の濃度を所定値以上に維持して、ＤＰＦ再生性能に影響を及ぼすことを回避すること。
【解決手段】燃料タンク１２と、燃料タンク１２に燃料を供給するフィラーパイプ３２と、燃料タンク１２に供給する燃料添加物１４を貯蔵する貯蔵タンク１６とを有し、フィラーパイプ３２の連通ポート３４と近接して燃料タンク１２への給油時に直接燃料が流れ込む部位には延出部３６が形成され、燃料タンク１２には、貯蔵タンク１６からの燃料添加物１４を燃料タンク１２内に注入するインジェクタ４４が設けられ、燃料添加物１４は、延出部３６内に注入される。なお、燃料タンク１２内の燃料が、エンジン２０側に配置された燃料ポンプによって吸引される場合であっても、特に問題がない。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンクに供給する燃料添加物を貯蔵するための貯蔵手段を有する燃料供給装置に関する。

例えば、特許文献１には、ＦＢＣ（Fuel Borne Catalyst）等の燃料添加物をディーゼルエンジン用の燃料タンク内に自動的に適量を送るためのシステムが開示されている。このシステムは、燃料添加物を貯蔵する供給タンクや、ライン及びフィルタを介して燃料添加物を燃料タンクへ送給する容積式ポンプ等で構成されている。

なお、このシステムでは、燃料タンク内に供給される燃料添加物の添加量が、所定の車両に関する典型的な燃料消費速度に基づいて予定され、予定された範囲である約１ｐｐｍから約２０ｐｐｍ内に燃料中の平均濃度が維持されるとしている。

特表２００８−５２５７１１号公報

しかしながら、例えば、ディーゼルエンジンの燃料である軽油とＦＢＣとでは、その比重が大きく異なるため（軽油よりもＦＢＣの比重が大きい）、ＦＢＣが燃料タンク内に滴下された後、燃料タンク内の下端位置に溜まり、軽油中に十分に拡散されることがない。

ＦＢＣが軽油中で十分に拡散されずに軽油中におけるＦＢＣの濃度が基準範囲に対して低い方に外れると（ＦＢＣの濃度が基準範囲よりも低下すると）、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）再生時におけるＰＭ（Particulate Matter）の燃焼量が減少し、ＰＭがＤＰＦ内に過剰に堆積するおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、燃料中における燃料添加物の濃度を所定値以上に維持して、ＤＰＦ再生性能に影響を及ぼすことを回避することが可能な燃料供給装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、燃料タンクと、前記燃料タンクに連結され前記燃料タンクに燃料を供給するフィラーパイプと、前記燃料タンクに供給する燃料添加物を貯蔵する貯蔵手段とを有する燃料供給装置において、前記フィラーパイプ及び前記燃料タンクの内部のうち、前記燃料タンクへの給油時に直接燃料が流れ込む部位には、溜まり部が形成され、前記燃料タンクには、前記貯蔵手段からの前記燃料添加物を前記燃料タンク内に注入する注入口が設けられ、前記燃料添加物は、前記溜まり部内に注入されることを特徴とする。

本発明によれば、溜まり部内に注入された燃料添加物を、給油時に燃料タンクの内部へ導入される燃料の流れによって拡散することができ、この燃料の流れによる拡散効果によって燃料中における燃料添加物の濃度を所定値以上に維持することができる。従って、本発明では、ＤＰＦ再生時におけるＰＭの燃焼を促進して、ＰＭがＤＰＦ内に過剰に堆積することを阻止することができる。この結果、本発明では、燃料中における燃料添加物の濃度を所定値以上に維持して、ＤＰＦ再生性能に影響を及ぼすことを好適に回避することができる。

また、本発明は、溜まり部が、前記フィラーパイプの前記燃料タンク側の端部が前記燃料タンクの内部に向かって延出して形成された延出部であることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、エンジンの駆動中に燃料添加物の注入を予め行ない、燃料タンク側に向かって延出する延出部で注入された燃料添加物を給油時まで溜めておき易いと共に、給油後のエンジン始動時に燃料ポンプを駆動させることで燃料の流れによる燃料添加物の拡散効果をさらに拡大させ、燃料タンク内で効率的に撹拌させることができる。

さらに、本発明は、前記燃料添加物の注入量が、直前の給油量に基づいて算出されることを特徴とする。

本発明によれば、直前の給油量に対応して燃料添加物の注入量が設定されるため、給油量の傾向に応じて燃料添加物を溜まり部（延出部）に溜めておくことができる。

本発明では、燃料中における燃料添加剤の濃度を所定値以上に維持して、ＤＰＦ再生性能に影響を及ぼすことを回避することが可能な燃料供給装置を得ることができる。

本発明の実施形態に係る燃料供給装置の模式図である。（ａ）、（ｂ）は、溜まり部の変形例をそれぞれ示す模式図である。（ａ）、（ｂ）は、本実施形態における燃料添加物の混合状態を示す説明図である。（ａ）、（ｂ）は、比較例における燃料添加物の混合状態を示す説明図である。本実施形態において、複数回の給油と、燃料添加物の注入タイミングと、ＩＧ−ＯＮ／ＯＦＦとの関係を示す説明図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃料供給装置の模式図である。

図１に示されるように、燃料供給装置１０は、燃料タンク１２と、燃料タンク１２と別体で構成され燃料添加物１４を貯蔵する貯蔵タンク（貯蔵手段）１６と、燃料タンク１２と貯蔵タンク１６とを連結する添加物注入管１８とを備えて構成されている。なお、燃料添加物１４としては、ディーゼル車両の燃料である軽油よりも比重が大きいＦＢＣ（Fuel Borne Catalyst）を用いて以下説明する。

燃料タンク１２は、例えば、樹脂中空成形品からなり、自動車の図示しないリヤシート下方のフロア下に配置される。また、燃料タンク１２の形状は、例えば、車室の低床化及び車両の低重心化を達成するために上下方向の厚さ寸法を抑えた扁平形や、車両前後方向に沿って延在するプロペラシャフトを避けるために湾曲して形成された鞍形に形成される。

ディーゼル車両用のエンジン２０側には、図示しないサクションフィルタを介して燃料タンク１２内の燃料を吸引すると共に燃料を加圧状態で吐出する図示しない燃料ポンプが設けられる。この燃料ポンプによって、燃料タンク１２内の燃料がエンジン２０に対して供給される。燃料タンク１２には、チェック弁２３を介してエンジン２０側に対して燃料を供給する燃料供給管２４ａと、エンジン２０内の残余の燃料を再び燃料タンク１２内に戻らせる燃料戻り管２４ｂとが接続される。

燃料タンク１２の上部側には、燃料タンク１２内の燃料の容量を検出する周知のレベルセンサ２６が配設される。レベルセンサ２６は、燃料の増減変更に伴って上下動するフロート２８と、フロート２８を揺動可能に軸支するアーム３０とを有する。

燃料タンク１２の一側には、燃料タンク１２に連結され燃料タンク１２に燃料を供給するフィラーパイプ３２が設けられる。このフィラーパイプ３２の上端部には、燃料タンク１２の上面よりも上方に位置する図示しない給油口が設けられる。フィラーパイプ３２の下端部は、連通ポート３４を介して燃料タンク１２内と連通するように設けられる。なお、本実施形態では、燃料タンク１２の外部で燃料タンク１２に対してフィラーパイプ３２が連結される部位を略水平方向に沿って延在するように形成しているが、これに限定されるものではなく、フィラーパイプ３２を左下がりの勾配で傾斜するように配置してもよい。

フィラーパイプ３２の燃料タンク１２側の端部３３には、連通ポート３４から燃料タンク１２の内部側に向かって略水平に所定長だけ延出する延出部３６が設けられる。この延出部３６は、燃料タンク１２の内部であって燃料タンク１２への給油時に直接燃料が流れ込む部位に設けられることで、燃料添加物１４が注入される溜まり部として機能するものである。また、延出部３６は、鉛直上下方向の高さ位置において、インジケータに設けられた図示しない燃料計の指針がエンプティ（Empty；Ｅ）を示したときの燃料タンク１２内の燃料面の高さよりも低い位置に設定されている。

延出部３６は、フィラーパイプ３２に連続し連通ポート３４から僅かに燃料タンク１２の内部側に向かって突出する上壁３８と、フィラーパイプ３２に連続し上壁３８よりも燃料タンク１２の内部側に向かって突出する底壁４０と、燃料タンク１２の内部側に臨む底壁４０の終端部から左上がりの勾配で傾斜する傾斜壁４２と、底壁４０に連続する図示しない側壁とを有する。また、傾斜壁４２と上壁３８との間には、後記するインジェクタ４４から滴下された燃料添加物１４を底壁４０へ導く開口部４６が形成される。さらに、延出部３６は、フィラーパイプ３２と連続して一体成形するようにしてもよいし、又は、フィラーパイプ３２と別体で成形しフィラーパイプ３２の端部３３に連結するようにしてもよい。さらにまた、フィラーパイプ３２の軸方向と直交する方向における延出部３６の断面形状は、フィラーパイプ３２と同様に環状に形成してもよいし、又は、フィラーパイプ３２と断面形状と異なって、例えば、断面矩形状に形成してもよい。なお、開口部４６は、フィラーパイプ３２と延出部３６とを一体成形して場合、パイプ状の端部を切り欠いて形成されるとよい。

燃料タンク１２の天井面で延出部３６の鉛直上方向の位置には、燃料タンク１２内に対して燃料添加物１４を注入するインジェクタ（注入口）４４が設けられる。このインジェクタ４４には、燃料タンク１２内に注入した燃料添加物１４の逆流を防止するチェック弁４６が配設される。

貯蔵タンク１６には、添加物注入管１８を介して燃料タンク１２内に燃料添加物１４を供給するポンプ４８と、ポンプ４８に付設されて燃料タンク１２内への燃料添加物１４の供給量を制御するコントローラ５０とが設けられる。

ここで、溜まり部の変形例を図２（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図１と同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

第１変形例では、フィラーパイプ３２ａが燃料タンク１２側に接続される連通ポート３４よりも前の位置において、フィラーパイプ３２ａの内部に燃料添加物１４が注入される凹部５２を形成している（図２（ａ）参照）。この場合、凹部５２の鉛直上方向に位置するフィラーパイプ３２ａには、燃料添加物１４を滴下するインジェクタ４４が配設される。凹部５２は、フィラーパイプ３２ａの内部であって燃料タンク１２への給油時に直接燃料が流れ込む部位に設けられることで、燃料添加物１４が注入される溜まり部として機能するものである。

第１変形例では、例えば、燃料タンク１２の形状や車両への取り付け位置等によってインジェクタ４４を燃料タンク１２の天井面（平坦面）に配設することが困難である場合、燃料タンク１２の内部ではなくフィラーパイプ３２ａの内部に凹部５２（溜まり部）を設けることでインジェクタ４４の配置が可能となる。

第２変形例では、燃料タンク１２ａの内部に臨むフィラーパイプ３２ａの端部３３に延出部３６を設けることがなく、燃料タンク１２の下端部５３で連通ポート３４に近接する部位にインジェクタ４４から滴下された燃料添加物１４が注入される凹部（溜まり部）５４を形成している（図２（ｂ）参照）。凹部５４は、燃料タンク１２ａの内部であって燃料タンク１２ａへの給油時に直接燃料が流れ込む部位に設けられることで、燃料添加物１４が注入される溜まり部として機能するものである。第２変形例では、例えば、燃料タンク１２ａを樹脂材料によって凹部５４を含んで一体成形することが可能となり、製造コストを低減することができる。

本実施形態に係る燃料供給装置１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

先ず、燃料中に燃料添加物１４が滴下された状態における混合状態を、本実施形態と比較例とを比較しながら説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、本実施形態における燃料添加物の混合状態を示す説明図、図４（ａ）、（ｂ）は、比較例における燃料添加物の混合状態を示す説明図である。なお、比較例では、溜まり部として機能する延出部３６が設けられていない点で、本実施形態と相違している。

図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）において、横軸は車両の走行距離を示し、縦軸は、燃料中のＦＢＣ濃度を示している。なお、図中において、白地三角マークの「再生」は、「ＤＰＦの再生」を意味し、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）に捕集されたＰＭを燃焼させて除去し、再度、ＤＰＦがＰＭを捕集できるようにすることをいう。また、「再生」から次の「再生」までの期間Ｔは、ＤＰＦ内にＰＭが堆積する期間を示している。さらに、網点付三角マークの「給油」は、フィラーパイプ３２の給油口からノズルを介して所定量の燃料が供給される給油時をいう。さらにまた、破線Ｓは、ＤＰＦの再生性能を維持するため閾値である性能許容値を示している。

本実施形態では、給油前にインジェクタ４４から予め延出部３６に対して注入された燃料添加物１４がそのまま残った状態となっており、この延出部３６内に注入された燃料添加物１４がフィラーパイプ３２を通じて燃料タンク１２内に燃料が供給される給油時に、燃料の流れによって燃料添加物１４が拡散される（図３（ａ）参照）。この結果、本実施形態では、給油前と比較して燃料の容量が増大してもＦＢＣ濃度を性能許容値以上の高い濃度とすることができ、性能許容値を下回ることを好適に回避することができる。

これに対して、延出部３６が設けられていない比較例では、給油前にインジェクタ４４から予め燃料タンク１２内に注入された燃料添加物１４が、比重との関係で燃料タンク１２内の下端部５３でそのまま残存した状態であると推定される。給油時に所定量の新たな燃料が追加されて燃料の容量が増大することでＦＢＣ濃度が減少し、性能許容値を下回ることとなる（図４（ａ）参照）。この結果、比較例では、ＦＢＣ濃度が性能許容値を下回ることで、ＤＰＦ再生性能に影響を及ぼすおそれがある。

図３（ｂ）は、期間Ｔ内に複数回給油した場合の本実施形態におけるＦＢＣ濃度の変化を示す説明図、図５は、本実施形態において、複数回の給油と、燃料添加物の注入タイミングと、ＩＧ−ＯＮ／ＯＦＦとの関係を示す説明図である。また、図４（ｂ）は、期間Ｔ内に複数回給油した場合の比較例におけるＦＢＣ濃度の変化を示す説明図である。

本実施形態では、期間Ｔ内に複数回給油した場合、例えば、（Ｎ＋１）回目の給油前にインジェクタ４４から予め延出部３６に対して注入された燃料添加物１４がそのまま残った状態となっており、この延出部３６内に注入された燃料添加物１４がフィラーパイプ３２を通じて燃料タンク１２内に燃料が供給される(Ｎ＋１)給油時に、燃料の流れによって燃料添加物１４が拡散される（図３（ｂ）、図５参照）。この結果、本実施形態では、性能許容値を下回ることを好適に回避することができる（図３（ｂ）参照）。

また、燃料添加物１４は、各回の給油後でＩＧ−ＯＮのときにインジェクタ４４から注入される。なお、第１回目の燃料添加物１４の注入は、車両の工場出荷時に行なわれる。この燃料添加物１４の注入は、例えば、車両走行時であってもよい。さらに、ＩＧ−ＯＦＦとＩＧ−ＯＮとの間で燃料タンク１２内に供給される給油量は、レベルセンサ２６によって検出され、このレベルセンサ２６で検出される直前の給油量に基づいて燃料添加物１４の注入量が算出される。例えば、Ｎ回目の給油であればＮ回目の給油量に基づいてＩＧ−ＯＮ後における燃料添加物１４の注入量が算出され、（Ｎ＋１）回目の給油であれば（Ｎ＋１）回目の給油量に基づいてＩＧ−ＯＮ後における燃料添加物１４の注入量が算出される。

換言すると、本実施形態では、各給油時の前に注入された燃料添加物１４が延出部３６で予め溜められた状態にあり、給油時にフィラーパイプ３２を流通する燃料の流れを利用して延出部３６で溜められていた燃料添加物１４を円滑に拡散させることができる。また、給油時はＩＧ−ＯＦＦの状態であるが、給油後にＩＧ−ＯＮとなることで図示しない燃料ポンプが駆動し、燃料の流れによって拡散した燃料添加物１４を図示しない燃料ポンプの吸引作用によって拡散効果をより一層拡大させることができる。なお、この吸引作用は、エンジン２０側に配置された図示しない燃料ポンプによって発揮されるが、エンジン２０側で図示しない燃料ポンプを駆動させて吸引しても特に問題は発生しない。

なお、本実施形態では、図３（ｂ）に示されるように、給油間でＦＢＣ濃度が他の濃度と比較して高濃度となる場合があるが、ＤＰＦ再生性能には影響がない。また、本実施形態では、燃料添加物１４が燃料の流れによって拡散された後、燃料中におけるＦＢＣ濃度が均一又は略均一とならなくてもよく、燃料タンク１２内でＦＢＣ高濃度の領域とＦＢＣ低濃度の領域とが混在している状態であってもよい。

これに対して、図４（ｂ）に示される比較例では、給油前にインジェクタ４４から予め燃料タンク１２内に注入された燃料添加物１４が、比重との関係で燃料タンク１２の下端部５３でそのまま残存した状態であると推定され、給油時毎に、燃料の容量が増大することでＦＢＣ濃度が減少して性能許容値を下回る状態が発生する。この結果、比較例では、ＦＢＣ濃度が性能許容値を下回ることで、ＤＰＦ再生性能に影響を及ぼすおそれがある。

本実施形態では、延出部３６（溜まり部）内に注入された燃料添加物１４を、給油時に燃料タンク１２の内部へ導入される燃料の流れによって拡散することができ、この燃料の流れによる拡散効果によって燃料中における燃料添加物１４の濃度を性能許容値以上に維持することができる。従って、本実施形態では、ＤＰＦ再生時におけるＰＭ（Particulate Matter）の燃焼を促進して、ＰＭがＤＰＦ内に過剰に堆積することを阻止することができる。この結果、本実施形態では、燃料中における燃料添加物の濃度を所定値以上に維持して、ＤＰＦ再生性能に影響を及ぼすことを好適に回避することができる。なお、ＰＭの発生を抑制することができるため、燃費を向上させることができる。

また、本実施形態では、エンジン２０の駆動中に燃料添加物１４の注入を予め行ない、燃料タンク１２側に向かって延出する延出部３６で注入された燃料添加物１４を給油時まで溜めておき易くすることができる。

さらに、本実施形態では、直前の給油量に対応して燃料添加物１４の注入量が設定されるため、給油量の傾向に応じて燃料添加物１４を延出部３６に溜めておくことができる。この場合、ＩＧ−ＯＦＦとＩＧ−ＯＮとの間における燃料タンク１２内への給油量をレベルセンサ２６によって検出し、このレベルセンサ２６で検出される直前の給油量に基づいて燃料添加物１４の注入量が算出される。

このレベルセンサ２６の検出値を用いることがなく、エンジン２０の図示しない燃料噴射装置における燃料噴射量の積算値を図示しない制御手段で演算し、この燃料噴射量の積算値に基づいて燃料添加物１４の注入量を算出してもよい。さらにまた、各給油時における給油量の平均値を算出し、この給油量の平均値と実際の給油量との偏差に基づいて、燃料添加物１４の注入量を補正するようにしてもよい。

なお、本実施形態では、ディーゼル用のエンジン２０に用いられる燃料供給装置１０を用いて説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ガソリン用のエンジンでガソリン燃料よりも比重が大きい燃料添加物が注入される場合にも、好適に適用することができる。

１０燃料供給装置
１２、１２ａ燃料タンク
１４燃料添加物（ＦＢＣ）
１６貯蔵タンク（貯蔵手段）
３２フィラーパイプ
３３端部
３６延出部（溜まり部）
４４インジェクタ（注入口）
５２凹部（溜まり部）
５４凹部（溜まり部）

Claims

燃料タンクと、前記燃料タンクに連結され前記燃料タンクに燃料を供給するフィラーパイプと、前記燃料タンクに供給する燃料添加物を貯蔵する貯蔵手段とを有する燃料供給装置において、
前記フィラーパイプ及び前記燃料タンクの内部のうち、前記燃料タンクへの給油時に直接燃料が流れ込む部位には、溜まり部が形成され、
前記燃料タンクには、前記貯蔵手段からの前記燃料添加物を前記燃料タンク内に注入する注入口が設けられ、
前記燃料添加物は、前記溜まり部内に注入されることを特徴とする燃料供給装置。
請求項１記載の燃料供給装置において、
前記溜まり部は、前記フィラーパイプの前記燃料タンク側の端部が前記燃料タンクの内部に向かって延出して形成された延出部であることを特徴とする燃料供給装置。
請求項１又は２記載の燃料供給装置において、
前記燃料添加物の注入量は、直前の給油量に基づいて算出されることを特徴とする燃料供給装置。