JP3951995B2 - 内燃機関の燃料分留方法及び燃料分留装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料分留方法及び燃料分留装置に関する。

内燃機関の排気管の周囲に蓄えられた燃料を排気熱で加熱して気相状態の軽質分と液相状態の重質分とに分留し、分留された軽質分をＮＯｘ吸収型の触媒に還元剤として供給してその触媒が放出したＮＯｘを還元させる排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。その他に本発明と関連する技術としては特許文献２〜４がある。
特許第３０９３９０５号公報 特許第２８５０５４７号公報 特開平１１−２１０４４７号公報 特開２００１−１９３５２５号公報

上述した従来の装置では、排気管の周囲に大量の燃料を蓄えているため、排気温度に対する燃料温度の変化の応答性が悪く、燃料温度を分留に適した温度範囲に制御することが困難な場合がある。そして、分留温度が不適切な場合には、軽質分が気化せず又は重質分が気化することにより、軽質分と重質分とが混ざり合うおそれがある。

そこで、本発明は、燃料を分留に適した状態に容易かつ迅速に制御して軽質分と重質分とを分離することが可能な内燃機関の燃料分留方法及び燃料分留装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の燃料分留方法は、内燃機関の燃料を分留通路に流しつつ、前記分留通路に前記燃料の分留を促す操作を施して、前記分留通路内で気相燃料と液相燃料とを分留し、分留された前記気相燃料と前記液相燃料とを前記分留通路の分岐点に導いて、重力により、前記気相燃料を上方の分岐通路に、前記液相燃料を下方の分岐通路にそれぞれ分離させ、前記分留通路に施される前記燃料の分留を促す操作として前記内燃機関から廃棄される熱による加熱操作が適用され、前記内燃機関から廃棄される熱として、前記内燃機関の排気熱を利用し、前記分岐点の温度が所定の目標温度に維持されるように、前記分岐点の温度を調整することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の燃料分留方法によれば、分留通路に燃料を流しつつその分留通路に対して分留を促す操作を施しているので、一定箇所に蓄えられた大量の燃料を一度に分留させる場合と比較して、分留を促す操作に対する燃料の反応が敏感となり、燃料を容易かつ迅速に分留に適した状態に制御することができる。

また、気相燃料と液相燃料の比重量の差を利用して気相燃料及び液相燃料を分岐点からそれぞれ異なる分岐通路に分けているので、分留された気相燃料と液相燃料との分離が簡単な構成で実現される。なお、分留を促す操作は、典型的には燃料の加熱であるが、燃料の気化を促すことができる限りは加熱以外の操作でもよい。

本発明の内燃機関の燃料分留装置は、内燃機関の燃料供給系統に接続され、燃料の分留促進作用が適用される分留区間を経て終端の分岐点に至る分留通路と、前記分岐点から下方に分岐された液相分岐通路と、前記分岐点から前記液相分岐通路よりも上方に分岐された気相分岐通路と、を備え、前記分留区間は、前記分留促進作用として前記内燃機関から廃棄される熱による加熱作用が適用される領域を通過し、前記内燃機関から廃棄される熱として、前記内燃機関の排気熱を利用し、前記分岐点の温度を検出する温度検出手段と、前記分岐点の温度を調整可能な温度調整手段と、前記分岐点の温度が所定の目標温度に維持されるように、前記温度検出手段の検出した温度に基づいて前記温度調整手段の動作を制御する温度制御手段と、を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項２）。

本発明の燃料分留装置によれば、上述した分留方法と同様に、燃料を容易かつ迅速に分留に適した状態に制御することができる。また、分留された気相燃料と液相燃料との分離が簡単な構成で実現することができる。燃料の分留促進作用としては、加熱作用に加えて燃料の気化を促すあらゆる作用が行われてよい。分留促進作用として適用される加熱作用では、内燃機関から廃棄される熱を利用するので、燃料の分留を促すのに必要なエネルギを外部から供給する必要がない。内燃機関から廃棄される熱として排気熱を利用することにより、分留区間を通過する燃料を排気熱で加熱してその分留を促すことができる。さらに、本発明の燃料分留装置によれば、分岐点の温度を目標温度に維持して軽質分と重質分との分離性能を一定の望ましい状態に保持することができる。なお、目標温度は、気化させるべき軽質分の成分等の種々の条件に応じて適宜に設定してよい。

本発明の燃料分留装置において、前記液相分岐通路の入口には、液相燃料の存在により前記液相分岐通路の下流側への気相燃料の流入を抑制する気相燃料流入抑制部が設けられてもよい（請求項３）。この場合、分岐点から液相分岐通路の入口に気相燃料が流入しても、気相燃料流入抑制部にて液相分岐通路のさらに下流側への気相燃料の流入が抑制される。これにより、軽質分と重質分とをそれぞれの分岐通路から確実に分けて回収することができる。さらに、前記気相燃料流入抑制部にはオリフィスが設けられてもよい（請求項４）。オリフィスにより液相分岐通路がその入口部分で絞られるため、オリフィスよりも下流側の液相分岐通路に対して気相燃料が流入しにくくなり、オリフィスがない構造と比較して気相燃料と液相燃料との分離がより確実に行える。

本発明の燃料分留装置は、前記分留促進作用を生じさせる手段として前記分留通路内の圧力を調整する圧力調整手段を備えていてもよい（請求項５）。分留通路内の圧力を低下させることにより燃料の沸点を下げることができる。従って、圧力を調整することで、燃料の気化を促して分留を促進させることができる。

本発明の燃料分留装置は、前記分留通路を流れる燃料の温度に基づいて前記圧力調整手段の動作を制御する圧力制御手段を備えていてもよい（請求項６）。大気圧における燃料の沸点より分留通路を流れる燃料の温度が低い場合、燃料は気化し難い。この場合、分留通路内の圧力を低下させて燃料の沸点を下げることで、燃料の気化を促進させることができる。このように燃料の気化し難い温度でも分留通路内の圧力を調整することで、分留通路の分留性能を一定の望ましい状態に保持することができる。

本発明の燃料分留装置において、前記温度調整手段は、前記分留区間に導かれる前記燃料の流量を変化させて、前記分岐点の温度を調整してもよい（請求項７）。分岐点に達する燃料の温度は分留区間において排気から受ける熱量と分留区間を通過する燃料の流量とによって定まるから、分留区間に導かれる燃料の流量を変化させることにより分岐点の温度を調整することができる。このため、流量調整弁のような簡単な構成で分岐点の温度を所望の範囲に調整することができる。

本発明の燃料分留装置において、前記温度制御手段は、前記温度検出手段の検出した温度が、前記目標温度に対する許容範囲から外れているときは、前記分留区間に導かれる前記燃料の流量が最小値に制限されるように、前記温度調整手段を操作してもよい（請求項８）。分岐点の温度が低いときは、軽質分の燃料が気化しないか又は気化しても少量に止まるため、燃料を分留区間に導入しても軽質分が重質分とともに液相のまま分岐点に至ることが予想される。また、分岐点の温度が高いときは、重質分までも気化するおそれがある。そこで、分岐点の温度に許容範囲を設定し、それを外れた場合に流量を最小値に制限すれば、軽質分と重質分との混ざり合いを抑えることができる。なお、ここでいう最小値は零でもよいし、零よりも大きい任意の値でもよい。つまり、流量を最小限に制限する態様としては、燃料の供給を停止して分留区間へ燃料を導入しない場合と、分留区間へ燃料を供給するけれどもその流量を調整可能な最小値に制限する場合の両者が含まれる。

本発明の燃料分留装置において、前記気相分岐通路により導かれた燃料を貯留する蒸留燃料用容器と、前記蒸留燃料用容器の貯留量を検出する貯留量検出手段と、を備え、前記温度制御手段は、前記貯留量検出手段の検出した貯留量が多いほど前記目標温度を低くしてもよい（請求項９）。気相状態の燃料が貯留量に多く蓄えられている場合には、目標温度を下げることにより沸点が低いより軽質の燃料に限って気相分岐通路へ導くことができる。一方、貯留量が少ない場合には、目標温度を上げて気化成分の収率を上げ、速やかに貯留量を増加させることができる。

本発明の燃料分留装置において、前記分留区間は前記内燃機関の排気通路内に設けられ、前記分岐点は前記排気通路の外側に設けられていてもよい（請求項１０）。この場合、分留区間は排気通路内に設けられるから、排気と燃料とを効率的に熱交換させることができる。その一方で、分岐点は排気通路の外側に設けられるから、排気ガスの温度変動が分岐点の温度変動に及ぼす影響は小さくなり、分岐点の温度の制御がさらに容易となる。

本発明の燃料分留装置において、前記内燃機関の排気通路には排気浄化手段が設けられ、前記分留区間は、前記排気浄化手段の下流側にて前記排気通路と熱交換可能に設けられていてもよい（請求項１１）。この場合、排気ガスの温度変動は排気浄化手段による吸熱や発熱により緩和されるから、その下流側の分留区間や分岐点の温度制御がさらに容易となる。排気浄化手段の温度が所定の温度域に制御される場合には、分岐点の温度制御が一層容易になるとともに、排気浄化手段の温度制御を行なう装置を利用して分岐点の温度制御をすることもできる。

本発明の燃料分留装置において、分離された気相燃料（軽質分）及び液相燃料（重質分）の用途は問わないが、その好適な一態様としては、軽質分を還元剤としてＮＯｘ吸蔵還元型触媒へ添加することが挙げられる。この場合、触媒内における還元剤の反応が改善されてＮＯｘの還元効率が向上する。また、軽質な還元剤は蒸発性が良好であるため、そのような軽質分を使用すれば還元剤の触媒への付着による触媒前端面の閉塞が抑制される。

本発明によれば、分留通路に燃料を流しつつその分留通路に対して分留を促す操作を施しているので、一定箇所に蓄えられた大量の燃料を一度に分留させる場合と比較して、分留を促す操作に対する燃料の反応が敏感となり、燃料を容易かつ迅速に分留に適した状態に制御することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る燃料分留装置を内燃機関としてのディーゼルエンジン１に適用した一実施形態を示している。エンジン１には吸気通路２及び排気通路３が接続されている。吸気通路２には排気エネルギを利用して吸気圧を高める過給機４のコンプレッサ４ａ、吸気量調節用のスロットルバルブ５がそれぞれ設けられ、排気通路３側にはマニホールド３ａの下流側に配置された過給器４のタービン４ｂ、タービン４ｂよりも下流側に配置された排気浄化装置６がそれぞれ設けられている。排気浄化装置６は、例えばパティキュレートを捕集するためのフィルタ基材に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒物質を坦持させた公知のものである。なお、ＮＯｘの吸蔵は、ＮＯｘを保持できればよく、その形態は問わない。

エンジン１は、燃料（軽油）を貯留する燃料タンク７と、燃料タンク７から延びるフィード通路８と、燃料タンク７の燃料をフィード通路８を介してインジェクタ（不図示）に送り込むための高圧ポンプ９と、高圧ポンプ９の下流側のフィード通路８から分岐し、送り込まれた燃料のうち余剰な燃料を燃料タンク７に戻すためのリターン通路１０とを備えている。

エンジン１の運転状態はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１により制御される。ＥＣＵ１１はマイクロプロセッサ及びその主記憶装置として機能するＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を組み合わせたコンピュータとして構成され、各種センサからの出力信号を参照して燃料噴射量等を調整することにより、エンジン１の運転状態を制御する。

エンジン１には燃料タンク７の燃料を分留するための分留装置２０が設けられている。分留装置２０は、リターン通路１０に接続された分留通路２１と、分留通路２１から分岐する液相通路２２及び気相通路２３とを備えている。

図２にも示すように、分留通路２１は、分留区間２１ａ、水平部２１ｂを経て、分岐点２１ｃに至っている。分留区間２１ｂは、水平方向に対して傾斜しつつ、排気浄化装置６の上流側の排気通路３内を斜めに通過している。水平部２１ｂ及び分岐点２１ｃは、排気通路３の外側に設けられている。分留通路２１は全体として下方に向かって延びており、リターン通路１０から供給された燃料（液相燃料）ｆ１は、重力により分岐点２１ｃに向かって流れる。

液相通路２２は、分岐点２１ｃから鉛直下方に延びる気相よどみ部（気相燃料流入抑制部）２２ａと、気相よどみ部２２ａから水平方向に延びる通路部２２ｂと、を有している。通路部２２ｂの内径は気相よどみ部２２ａの内径より若干小さく設定されている。通路部２２ｂの下流側は、燃料タンク７に燃料を戻すことができる位置に接続される。例えば、燃料タンク７に直接接続されてもよいし、分留通路２１が接続された位置よりも下流側のリターン通路１０に接続されてもよい。

気相通路２３は、分岐点２１ｃから水平方向に延びるとともに、図１に示すように、その下流側は軽質分の燃料を貯留するための蒸留燃料用容器２４と接続されており、分留された気相燃料ｆ２は分留通路２１及び気相通路２３内の圧力により蒸留燃料用容器２４に導かれる。なお、各通路２１〜２３は、適宜な材料によって形成してよく、例えば金属製のパイプを用いてもよい。

図１に示す分留装置２０は更に、温度調整手段としてのバルブ２５と、温度検出手段としての温度センサ２６と、貯留量検出手段としての貯留量検出センサ２７とを備えている。バルブ２５は、リターン通路１０と分留通路２１との接続部を開閉可能な電磁弁として設けられ、温度制御手段としてのＥＣＵ１１によってその動作が制御される。温度センサ２６は、分岐点２１ｃに設けられ、検出した温度に応じた信号をＥＣＵ１１に出力する。貯留量検出センサ２７は、蒸留燃料用容器２４の貯留量を検出し、検出した貯留量に応じた信号をＥＣＵ１１に出力する。

エンジン１はこの他、蒸留燃料用容器２４に貯留された燃料を還元剤として排気浄化装置６の上流側に添加するための添加装置２８を備えている。添加装置２８は、例えば、蒸留燃料用容器２４に接続された添加用フィード通路２９と、蒸留燃料用容器２４の燃料を添加用フィード通路２９に吸入するための添加用フィードポンプ３０と、還元剤を排気通路３に噴出するための添加用インジェクタ３１とを含んで構成されている。

上記の構成を有する分留装置２０の動作について説明する。図３は、ＥＣＵ１１がバルブ２５の開閉動作を制御するために実行する開閉制御ルーチンの手順を示すフローチャートである。この処理は、エンジン１の運転中に所定の周期（例えば０．５秒）で繰り返し実行される。

ＥＣＵ１１は、まず、貯留量検出センサ２７の検出した貯留量に基づいて、蒸留燃料用容器２４が満杯か否か判定する（ステップＳ１）。満杯と判定した場合は、バルブ２５を全閉して（ステップＳ１１）、処理を終了する。満杯でないと判定した場合は、貯留量に応じて分岐点２１ｃの目標温度を設定する（ステップＳ２）。この際、図４（ａ）に示すように、貯留量が多いほど目標温度が低くなるように設定する。目標温度は分留により得ようとする燃料の成分に応じて適宜に設定してよいが、例えば２２０°Ｃを中心とした範囲で設定されるようにしてもよい。なお、図４（ａ）では、目標温度を貯留量の増加に対して一定の変化率で低下させる場合を例示しているが、貯留量に対して変化率を変動させてもよい。ステップＳ１では蒸留燃料用容器２４が満杯か否かを判定したが、満杯時の貯留量よりも少ない任意の所定量以上か否かを判定してもよい。

図３のステップＳ３及びＳ４では、ＥＣＵ１１は温度センサ２６の検出した温度が、目標温度に対する許容範囲の下限値よりも低いか否か、及び許容範囲の上限値よりも高いか否か判定する。下限値よりも低い、又は上限値よりも高いと判定した場合は、バルブ２５を全閉して（ステップＳ１１）、処理を終了する。許容範囲内と判定した場合はステップＳ５に進む。ＥＣＵ１１がステップＳ３及びＳ４の処理を実行することにより、図４（ｂ）に直線Ｌ１及びＬ３で示すように、検出された温度が下限値Ｔｍｉｎ〜上限値Ｔｍａｘの範囲にない場合、バルブ２５は閉じられる。なお、許容範囲の下限値及び上限値は目標温度に対して適宜に設定してよいが、例えば、得ようとする軽質分の収率が略ゼロになる温度を下限値としてもよい。

図３のステップＳ５では、ＥＣＵ１１は、バルブ２５が全閉されているか否かを判定し、全閉されていると判定した場合は、所定の開度までバルブ２５を開くようにバルブ２５の動作を制御する（ステップＳ６）。なお、このときの開度は、目標温度、温度センサ２６により検出された温度、内燃機関の運転状態等の条件に基づいて、速やかに分岐点２１ｃの温度を目標温度にすることができる開度を求めて設定してもよい。ＥＣＵ１１は、ステップＳ５でバルブ２５が全閉されていないと判定した場合は、ステップＳ６をスキップしてステップＳ７に進む。

ステップＳ７以降では、ＥＣＵ１１は、温度センサ２６により検出された温度に基づいて、分岐点２１ｃの温度が目標温度になるようにバルブ２５の開度を制御して分留通路２１に流入する燃料の流量を調整する。バルブ２５の開度は種々の制御方法により制御してよいが、例えば、ステップＳ７〜Ｓ１０に示すような制御を行なってもよい。

ステップＳ７では、ＥＣＵ１１は、検出された温度と目標温度とが同じか否か判定し、同じと判定した場合は処理を終了する。同じでないと判定した場合は、検出された温度が目標温度よりも高いか否かを判定する（ステップＳ８）。目標温度よりも高いと判定した場合は、検出された温度と目標温度との差に応じた量だけバルブ２５の開度を大きくし（ステップＳ９）、処理を終了する。検出された温度が目標温度よりも高くないと判定した場合は、検出された温度と目標温度との差に応じた量だけバルブ２５の開度を小さくし（ステップＳ１０）、処理を終了する。ステップＳ７〜Ｓ１０の処理により、図４（ｂ）に直線Ｌ２で示すように、バルブ２５は、開度が検出温度に比例するように制御される。これにより検出温度は目標温度Ｔｓに収束する。なお、検出温度が速やかに又は正確に目標温度Ｔｓに収束するように微分制御や積分制御を取り入れてもよいし、エンジン１の運転状態等の種々の条件に基づいて排気温度の変化を予測し、分岐点２１ｃの温度が変動する前に分留通路２１の流量を変化させてもよい。

本実施形態ではリターン通路１０を介してインジェクタからのリターン燃料を分留通路２１に導いている。インジェクタからのリターン燃料の温度は最高で約１５０°Ｃであり、燃料タンク７の燃料よりも温度が高いことから、分留区間２１ａにて速やかに分留温度まで昇温することができる。

また、本実施形態では目標温度を２２０°Ｃを中心として設定している。低硫黄軽油（５０ｐｐｍ以下）中に残存する硫黄分のうち、沸点が最も低いベンゾチオンフェンが２２０°Ｃであるため、この温度以下にて分留すれば気相通路２３を介して得られる燃料は、硫黄分を全く、あるいはほとんど含まない。従って、本実施形態では硫黄分が含まれない燃料を中心として得ることができる。なお、硫黄分を含まない燃料には種々の有用性があり、例えば、硫黄分が含まれない軽油を還元剤として排気通路３に添加すると、排気浄化装置６の硫黄被毒が防止される。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図５に示す。但し、本実施形態において、第１の実施形態との共通部分には同一の参照符号を使用し、それらの詳細な説明は省略する。本実施形態では、排気浄化装置６がタービン４ｂの比較的近くに設けられるとともに、分留区間２１ａが排気浄化装置６の下流側の排気通路３を通過するように設けられている。また、添加用インジェクタ３１はマニホールド３ａに設けられている。本実施形態では、ＮＯｘ還元触媒は効率的に機能するように２５０〜４００°Ｃに制御されて運転される。このため、分岐点２１ｃの温度を分留温度２２０°Ｃに制御して、硫黄分を含まない蒸留燃料を得ることが容易である。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を図６に示す。また、図７に、図６の分留装置２０の一部を拡大した図を示す。なお、図７（ａ）は図６の内燃機関１のシリンダヘッド１ａの平面図を、図７（ｂ）は図７（ａ）のVII−VII線におけるシリンダヘッド１ａの断面をマニホールド３ａ側から見た場合の図を示している。但し、本実施形態において、第１の実施形態との共通部分には同一の参照符号を使用し、それらの詳細な説明は省略する。図６及び図７から明らかなように、本実施形態では、分留通路２１がエンジン１の燃焼室を囲む機関本体であるシリンダヘッド１ａ内に配置されるとともに、分留通路２１内の圧力を調整する圧力調整手段として減圧ポンプ３２が気相通路２３に設けられている点が他の実施形態と異なる。シリンダヘッド１ａの温度は、エンジン１の運転中でも冷却され、分留温度よりも低い所定の温度以下に維持されている。そこで、減圧ポンプ３２により分留通路２１内の圧力を負圧にし、燃料の沸点を低下させて燃料の気化を促進させる。

本実施形態では、温度の安定しているシリンダヘッド１ａに分留通路２１を配置したことで、分留通路２１へ安定に熱を供給することができる。これにより、分留された気相燃料の性状を安定させることができる。なお、分留通路２１をシリンダヘッド１ａの中でも温度の高い排気ポート側に配置することにより、さらに燃料の分留を促進させることができる。また、シリンダヘッド１ａ内へは、ほぼ追加工のみで分留通路２１を設けることができるので、分留装置２０の部品数の増加を抑制して、コストを低減させることができる。

本実施形態において、分留通路２１を配置する場所は、エンジン１の機関本体に限定されない。例えば、エンジン１の冷却水と分留通路２１とが熱交換可能なように設けられていてもよい。また、図８に示したように分留区間２１ａが排気通路３を通過するように設けられていてもよい。

エンジン１の始動直後等排気温度が低い場合、分留通路２１を流れる燃料の温度が分留温度まで上昇しないので、燃料は気化し難い。そこで図８の実施形態では、このような場合に気相通路２３に設けた減圧ポンプ３２を動作させて分留通路２１内の圧力を低下させ、燃料の沸点を下げて燃料の気化を促進させる。減圧ポンプ３２の動作は、ＥＣＵ１１により制御される。図９は、ＥＣＵ１１が図８の減圧ポンプ３２の動作を制御するために実行する圧力制御ルーチンを示すフローチャートである。図９の制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。図９の制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ１１は圧力制御手段として機能する。

図９の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１１は、まずステップＳ２１で分留通路２１内を流れる燃料の温度が目標温度よりも低いか否かを判断する。燃料の温度は、温度センサ２６や排気の温度に対応した信号を出力する排気温センサ３３等、燃料の分留に関係する温度から推定することができる。燃料の温度が低くないと判断した場合、今回の制御ルーチンを終了する。

一方、燃料の温度が低いと判断した場合はステップＳ２２へ進み、ＥＣＵ１１は減圧ポンプ３２を動作させて分留通路２１内の圧力を調整する。燃料の沸点は、圧力が低下するほど低くなるので、ＥＣＵ１１は燃料の温度が低いほど分留通路２１内の圧力を低下させるように減圧ポンプ３２の動作を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

このように分留通路２１内の圧力を調整することにより、エンジン１の排気温度が低い場合でも、安定に燃料を気化させることができる。また、分留通路２１内の圧力を調整して燃料の沸点を調整することにより、軽質分の燃料のみが気化する条件にすることができる。従って、気相燃料の性状を安定させることができる。なお、図８の実施形態においてＥＣＵ１１は、図９の圧力制御ルーチンと並列に図３のバルブ２５の開閉制御ルーチンを実行し、分留通路２１内の圧力と分岐点２１ｃの温度とを調整してもよい。

本発明は以上の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内において、種々の形態で実施してよい。例えば、燃料の分留促進に利用される内燃機関のエネルギは、排気熱等の内燃機関から廃棄される熱エネルギに限定されない。内燃機関の運転に基づいて生じるあらゆるエネルギを分留促進に利用することができる。

分留区間２１ａは排気通路３の適宜な位置と熱交換可能に設けてよく、例えばマニホールド３ａ内を通過するように設けてもよい。この場合、より排気温度が高い位置に分留区間２１ａが設けられるから、速やかに燃料を昇温することができる。

気相よどみ部２２ａと、通路部２２ｂは、液相燃料により気相よどみ部２２ａの下流側を塞ぐことができれば適宜な形状にしてよい。図１０に示すように、気相よどみ部２２ａの途中にオリフィス２２ｃを追加して液相通路２２の内径を絞るようにしてもよい。この場合には、オリフィス２２ｃよりも下流側に気相燃料が流入し難くなり、液相通路２２の下流側への気相燃料の流入をより確実に抑えることができる。図１１に示すように、液相通路２２をＳ字状に屈折した形状とすることにより、気相よどみ部２２ａ及び通路部２２ｂを形成してもよい。

分留通路２１は燃料供給系の適宜な位置に接続されてよく、例えば、フィード通路８に接続されていてもよいし、燃料タンク７に接続されていてもよい。

目標温度は気化させる軽質分の成分に応じて適宜に設定してよい。例えば２２０°Ｃを中心とした範囲に限られず、２２０°Ｃ以下の範囲で蒸留燃料用容器２４の貯留量に応じて目標温度が設定されるようにしてもよいし、２２０°Ｃ又はその付近の温度に固定して設定してもよい。

本発明の分留装置の第１の実施形態を示す図。 図１の分留装置の一部を拡大して示す図。 図１の分留装置のＥＣＵが実行する開閉制御ルーチンの手順を示すフローチャート。 図３の開閉制御ルーチンで使用される目標温度及び図３の開閉制御ルーチンにおけるバルブの開閉動作を示す図。 本発明の分留装置の第２の実施形態を示す図。 本発明の分留装置の第３の実施形態を示す図。 図６の分留装置の一部を拡大して示す図。 本発明の第３の実施形態における他の例を示す図。 図８のＥＣＵが実行する圧力制御ルーチンを示すフローチャート。 液相燃料分岐通路の入口にオリフィスを設けた例を示す図。 図１の分留装置の液相通路の変形例を示す図。

符号の説明

１ エンジン
１ａ シリンダヘッド（機関本体）
３ 排気通路
６ 排気浄化装置
１０ リターン通路
１１ エンジンコントロールユニット（圧力制御手段、温度制御手段）
２０ 分留装置
２１ 分留通路
２１ａ 分留区間
２１ｃ 分岐点
２２ 液相通路
２２ａ 気相よどみ部（気相燃料流入抑制部）
２２ｂ 通路部
２２ｃ オリフィス
２３ 気相通路
２５ バルブ（流量調整手段）
２６ 温度センサ
２７ 貯留量検出センサ
３２ 減圧ポンプ（圧力制御手段）

Claims (11)

1. 内燃機関の燃料を分留通路に流しつつ、前記分留通路に前記燃料の分留を促す操作を施して、前記分留通路内で気相燃料と液相燃料とを分留し、分留された前記気相燃料と前記液相燃料とを前記分留通路の分岐点に導いて、重力により、前記気相燃料を上方の分岐通路に、前記液相燃料を下方の分岐通路にそれぞれ分離させ、
   前記分留通路に施される前記燃料の分留を促す操作として前記内燃機関から廃棄される熱による加熱操作が適用され、
   前記内燃機関から廃棄される熱として、前記内燃機関の排気熱を利用し、
   前記分岐点の温度が所定の目標温度に維持されるように、前記分岐点の温度を調整することを特徴とする内燃機関の燃料分留方法。
2. 内燃機関の燃料供給系統に接続され、燃料の分留促進作用が適用される分留区間を経て終端の分岐点に至る分留通路と、
   前記分岐点から下方に分岐された液相分岐通路と、
   前記分岐点から前記液相分岐通路よりも上方に分岐された気相分岐通路と、
   を備え、
   前記分留区間は、前記分留促進作用として前記内燃機関から廃棄される熱による加熱作用が適用される領域を通過し、
   前記内燃機関から廃棄される熱として、前記内燃機関の排気熱を利用し、
   前記分岐点の温度を検出する温度検出手段と、
   前記分岐点の温度を調整可能な温度調整手段と、
   前記分岐点の温度が所定の目標温度に維持されるように、前記温度検出手段の検出した温度に基づいて前記温度調整手段の動作を制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料分留装置。
3. 前記液相分岐通路の入口には、液相燃料の存在により前記液相分岐通路の下流側への気相燃料の流入を抑制する気相燃料流入抑制部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料分留装置。
4. 前記気相燃料流入抑制部にはオリフィスが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の燃料分留装置。
5. 前記分留促進作用を生じさせる手段として前記分留通路内の圧力を調整する圧力調整手段を備えていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の燃料分留装置。
6. 前記分留通路を流れる燃料の温度に基づいて前記圧力調整手段の動作を制御する圧力制御手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載の燃料分留装置。
7. 前記温度調整手段は、前記分留区間に導かれる前記燃料の流量を変化させて、前記分岐点の温度を調整することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の燃料分留装置。
8. 前記温度制御手段は、前記温度検出手段の検出した温度が、前記目標温度に対する許容範囲から外れているときは、前記分留区間に導かれる前記燃料の流量が最小値に制限されるように、前記温度調整手段を操作することを特徴とする請求項７に記載の燃料分留装置。
9. 前記気相分岐通路により導かれた燃料を貯留する蒸留燃料用容器と、前記蒸留燃料用容器の貯留量を検出する貯留量検出手段と、を備え、
   前記温度制御手段は、前記貯留量検出手段の検出した貯留量が多いほど前記目標温度を低くすることを特徴とする請求項７又は８に記載の燃料分留装置。
10. 前記分留区間は前記内燃機関の排気通路内に設けられ、前記分岐点は前記排気通路の外側に設けられていることを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載の燃料分留装置。
11. 前記内燃機関の排気通路には排気浄化手段が設けられ、
    前記分留区間は、前記排気浄化手段の下流側にて前記排気通路と熱交換可能に設けられていることを特徴とする請求項２〜１０のいずれか一項に記載の燃料分留装置。

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