JP6085736B2 - ディーゼルエンジンの燃料供給制御装置、ディーゼルエンジン及び燃料供給制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、軽油や重油等の石油系燃料油と非精製の動植物性廃食油や鉱物油等の廃油とを混合し、当該混合油を燃料としてディーゼルエンジンに供給するディーゼルエンジンの燃料供給制御装置等に関し、詳しくは、上記混合油の混合割合をディーゼルエンジンの運転状態に応じて調節できるようにしたディーゼルエンジンの燃料供給制御装置、ディーゼルエンジン及び燃料供給制御方法に関する。

近年、食品産業や一般家庭などから排出され、廃棄物として処理されていた食用油脂などの動植物性の廃食油やエンジンオイル等の鉱物油をディーゼルエンジン燃料の原料として再利用する研究開発が資源の保護及び環境保全の観点から進められてきている。
本明細書中においては、上記使用済の廃食油及び鉱物油の総称を「廃油」と表記する。

例えば特許文献１には、廃食油とメチルアルコールを特定の条件下でエステル交換反応により精製して得た脂肪酸メチルエステルをバイオディーゼル燃料として利用する技術が開示されている。
このような廃食油を精製して得られるバイオディーゼル燃料はカーボンニュートラルであるため環境負荷の少ない燃料として注目されている。

しかし、廃食油をエステル化処理するための設備が別途必要になると共に、当該設備の建設費やエステル化処理費のコストが価格に転嫁されるために燃料価格が高くなってしまうという問題がある。
また、燃料価格が高いこと等が原因となってバイオディーゼル燃料の普及に遅れが生じている。

そこで、廃食油を石油系燃料油と改質せずに混合し、この混合油をディーゼルエンジンの燃料として使用する技術も知られている。
廃食油は一般的に粘度が高いため、例えば低温状況下でディーゼルエンジンを始動させた場合に燃料供給路内をスムーズに流れず、燃料供給が不安定になるおそれがある。したがって、廃食油を燃料供給路中で加熱することで適正な粘度に調整する技術が知られている。しかし、廃食油は加熱により酸化劣化し易いため、燃費悪化等の悪影響がでるおそれがある。
そこで、特許文献２には、低粘度の石油系燃料油と高粘度の非精製の廃食油を混合したものを燃料油とし、予め設定した粘度条件を満たしつつ且つ高粘度の非精製の廃食油の含有量が最大となるように、燃料油を加熱することなくその混合割合を補正していく技術が開示されている。これによれば、石油系燃料油と比較して価格及び二酸化炭素排出量の観点から有利な高粘度の非精製の廃食油を最大限に使用することができる。

特開平０７‐１９７０４７号公報 特開２００９‐１２１３６７号公報

しかしながら、上記特許文献２に開示された技術では以下のような問題があった。
すなわち、特許文献２に開示された技術は混合油の粘度に着目したものであり、ディーゼルエンジンへの供給に適した混合油の粘度条件を予め設定しておき、この粘度条件を満たすべく、混合割合と粘度と温度との対応関係を示す燃料マップを参照しながら混合割合を補正するものである。
したがって、予め設定しておいた粘度条件が適切でなかった場合や、ディーゼルエンジン運転中の環境変化（気温、湿度及び気圧の変化）や、廃食油の品質の変化及びバラツキに対応することが困難であるという問題があった。

また、非精製の廃食油には様々な不純物が含まれており、たとえ同一の原料から得られた廃食油であっても、その粘度と温度との対応関係は一様ではない。
したがって、ディーゼルエンジン運転中に燃料油の混合割合を正確に補正するには、使用予定の廃食油毎に燃料マップを作成する必要がある。換言すると、一種類の廃食油の原料に対して一種類の燃料マップを使用するものとすると、混合割合の補正を正確に行えず、ディーゼルエンジンを長期間にわたって安定して運転することが難しいという問題があった。

本発明はこのような問題に鑑み、石油系燃料油とエステル化処理のような改質をしない非精製の廃油との混合油を使用して、ディーゼルエンジンを長期間安定して運転可能にすると共に廃油の使用比率を大幅に増加できるディーゼルエンジンの燃料供給制御装置、ディーゼルエンジン及び燃料供給制御方法を提供することを目的とする。

本発明のディーゼルエンジンの燃料供給制御装置は、石油系燃料油と非精製の廃油とを混合し、当該混合油を燃料としてディーゼルエンジンに供給するディーゼルエンジンの燃料供給制御装置であって、ディーゼルエンジンの運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを所定の時間間隔で判定し、判定結果を第１、第２・・・第ｎ（ｎは正の整数）の判定情報として出力し続ける運転状態判定手段と、前記運転状態判定手段からの前記判定情報に基づいて前記石油系燃料油と前記廃油の混合割合を変更する混合割合変更手段と、前記混合割合を記憶する記憶手段とを備え、前記混合割合変更手段は、前記運転状態判定手段からディーゼルエンジンの運転が安定している旨及び今後不安定になる可能性がない旨の前記判定情報を受信する毎に前記廃油の混合割合を第１、第２・・・第ｎ段と段階的に増加させていき、前記運転状態判定手段からディーゼルエンジンの運転が不安定である旨又は今後不安定になる可能性がある旨の前記判定情報を受信した場合には、ディーゼルエンジンの運転が安定している旨及び今後不安定になる可能性がない旨の前記判定情報に基づいて決定された前記廃油の混合割合に対して２段階前の混合割合となるように前記廃油の混合割合を減少させ、前記記憶手段が当該減少させた状態での前記廃油の混合割合を最適な混合割合として記憶することを特徴とする。

また、前記運転状態判定手段が、ディーゼルエンジンの回転数の単位時間当たりの変動割合に基づいて当該ディーゼルエンジンの運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを判定することを特徴とする。
また、前記運転状態判定手段が、ディーゼルエンジンの排気温度に基づいて当該ディーゼルエンジンの運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを判定することを特徴とする。

また、前記運転状態判定手段が、ディーゼルエンジンの各気筒の排気温度を比較し、排気温度の最大値と最小値の差が一定割合又は一定量以上のときに当該ディーゼルエンジンの運転が不安定である又は今後不安定になる可能性があると判定することを特徴とする。
また、前記運転状態判定手段が、フライホイールの回転状態に基づいて当該ディーゼルエンジンの運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを判定することを特徴とする。
また、前記運転状態判定手段が、ディーゼルエンジンの運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かの判定を、ディーゼルエンジンの回転数の単位時間当たりの変動割合と、ディーゼルエンジンの排気温度と、フライホイールの回転状態のうち少なくとも一つに基づいて行うことを特徴とする。

本発明のディーゼルエンジンは上記燃料供給制御装置を備えることを特徴とする。
本発明のディーゼルエンジンの燃料供給制御方法は、石油系燃料油と非精製の廃油とを混合し、当該混合油を燃料としてディーゼルエンジンに供給するディーゼルエンジンの燃料供給制御方法であって、運転状態判定手段が、ディーゼルエンジンの運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを所定の時間間隔で判定すると共に当該判定結果を第１、第２・・・第ｎ（ｎは正の整数）の判定情報として出力し続けるステップと、混合割合変更手段が、ディーゼルエンジンの運転が安定している旨及び今後不安定になる可能性がない旨の前記判定情報を受信する毎に前記廃油の混合割合を第１、第２・・・第ｎ段と段階的に増加させていくステップと、混合割合変更手段が、ディーゼルエンジンの運転が不安定である旨又は今後不安定になる可能性がある旨の前記判定情報を受信した場合には、ディーゼルエンジンの運転が安定している旨及び今後不安定になる可能性がない旨の前記判定情報に基づいて決定された前記廃油の混合割合に対して２段階前の混合割合となるように前記廃油の混合割合を減少させ、記憶手段が当該減少させた状態での前記廃油の混合割合を最適な混合割合として記憶するステップとを備えることを特徴とする。

本発明のディーゼルエンジンの燃料供給制御装置、当該装置を使用したディーゼルエンジン及びディーゼルエンジンの燃料供給制御方法によれば、運転状態判定手段が、ディーゼルエンジンの運転が安定している及び今後不安定になる可能性がないと判定している間は燃料中の廃油の混合割合を段階的に増加させていく。そして、運転状態判定手段が、ディーゼルエンジンの運転が不安定である又は今後不安定になる可能性があると判定した場合には、その時点での廃油の混合割合ではなく、廃油の割合を減少させたものを最適な混合割合とする。
したがって、廃油をディーゼルエンジンの運転に不具合が生じない範囲内で、若干の安全マージンを取った混合割合で燃料として使用できるので、ディーゼルエンジンの運転コストを抑制し、且つ長期間安定して運転できる。廃油が比較的良質なものである場合は廃油の混合割合を９０％程度と従来と比較して大幅に高めることができる。
また、温度、湿度等の周囲の環境の変化に起因して石油系燃料油及び非精製の廃油の質が変化した場合でも、当該変化に対応して混合割合を適当な値に調節するため、高温多湿地帯や寒冷地帯などの厳しい環境下でもディーゼルエンジンを長期間安定して運転できる。

特に、運転状態判定手段が、ディーゼルエンジンの運転が不安定である旨又は今後不安定になる可能性がある旨を第ｍ（ｍは３以上の正の整数）の判定情報として出力した場合に、その２段階前に当たる第（ｍ−２）段目の廃油の混合割合を最適な混合割合とすることで、廃油の一部に品質不良がある場合や、燃料供給路に一時的な目詰まりが発生した場合などにも、安全マージンを十分に取った状態でディーゼルエンジンを長期間安定して運転できる。
また、当該ディーゼルエンジンの運転状態の判定をディーゼルエンジンの回転数の単位時間当たりの変動割合、ディーゼルエンジンの排気温度、フライホイールの回転状態に基づいて行う場合には、一般的なディーゼルエンジンが通常備えている機器を利用してこれらデータを得ることができるので、燃料供給制御装置の製造コストを抑えることができる。

本発明のディーゼルエンジンの燃料供給制御装置の第１の実施の形態の構成を示す図である。 本発明のディーゼルエンジンの燃料供給制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明のディーゼルエンジンの燃料供給制御方法を示すフローチャートである。 本発明のディーゼルエンジンの燃料供給制御装置の第２の実施の形態の構成を示す図である。 本発明のディーゼルエンジンの燃料供給制御装置を車両用のディーゼルエンジンに適用した場合の構成を示す図である。

［第１の実施の形態］
次に本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、本実施の形態に示すディーゼルエンジンの燃料供給制御装置１０は、軽油等の石油系燃料油と、エステル化処理による改質を行っていない非精製の廃食油等の廃油とを混合し、この混合油をディーゼルエンジン２０の燃料として供給するために使用するものである。
本実施の形態では発電機の駆動源として使用されるディーゼルエンジンに燃料供給制御装置を適用した例を示す。

まず、ディーゼルエンジン２０の構成について説明するが、一般的に広く知られているディーゼルエンジンの構成と同一となる箇所については詳しい説明を省略する。
ディーゼルエンジン２０は、石油系燃料油と非精製の廃油との混合油を燃焼させることにより回転エネルギーを取り出すエンジン本体３０と、エンジン本体３０に混合油を供給する燃料供給手段４０と、エンジン本体３０に空気を供給する空気供給手段５０と、エキゾーストマニホールド６０を含んで構成される。
なお、燃料供給手段４０からエンジン本体３０に対して上記混合油ではなく、エンジンの駆動状況に応じて石油系燃料油のみを供給することもできるが、以下、混合油を供給する場合について主に説明する。

燃料供給手段４０は、燃料混合タンク１３ａからの混合油をエンジン本体３０の燃料噴射弁(図示省略)に供給するものである。
燃料供給手段４０は、燃料供給ポンプ４１と、噴射量制御装置(ガバナ一)４２と、アクチュエータ４３とを含んで構成される。
噴射量制御装置４２は、後述するＥＣＵ(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)８０により制御されるアクチュエータ４３によって駆動されるものであり、燃料供給ホンプ４１から燃料噴射弁を介してシリンダ（図示省略）内に噴射される燃料の噴射量を調整する。

空気供給手段５０は、エアクリーナ５１、過給器５２等を備えており、空気中の塵埃をエアクリーナ５１で除去した後、過給器５２で外気圧より高圧にした状態でエンジン本体３０の各シリンダに供給する。各シリンダで燃焼された後の排気ガスはエキゾーストマニホールド６０及びマフラー（図示省略）を介して大気中に放出される。なお、過給器５２を備えないことにしてもよい。
ディーゼルエンジン２０の回転軸２１の一端には、三相交流発電機２２の回転軸２３が継手２４を介して連結されている。また、エンジン本体３０には、ディーゼルエンジン２０の回転数を検出する回転数検出器２５が設けられている。
回転数検出器２５は、回転軸２６の一端に設けられ、外周縁の全周に亘り一定ピッチの突起が形成されてなる円盤形状のフライホイール２５ａと、このフライホイール２５ａの突起に近接して配置された回転センサ２５ｂとから構成される。回転センサ２５ｂは回転するフライホイール２５ａの突起を検知し、突起に対応した正弦波状の信号を生成する。この信号はＥＣＵ８０内の運転状態判定手段８１にディーゼルエンジンの回転数算出用の情報として取り込まれる。

次に、ディーゼルエンジンの燃料供給制御装置１０の構成について説明する。
ディーゼルエンジンの燃料供給制御装置１０は、図２に示すように運転状態判定手段８１、混合割合変更手段８２及び記憶手段８３を含んで構成されており、更に、図１に示すように廃油を貯留する第１の燃料タンク１１、石油系燃料油を貯留する第２の燃料タンク１２、第１の燃料タンク１１及び第２の燃料タンク１２と繋がる燃料混合手段１３、廃油量調節手段１４、石油系燃料油量調節手段１５、燃料切換バルブ１６、ＥＣＵ８０、燃料リターン用切換バルブ１７を備えている。なお、運転状態判定手段８１、混合割合変更手段８２及び記憶手段８３はＥＣＵ８０内に格納されている。

第１の燃料タンク１１の廃油流出口１１ａには、廃油流出管１１ｂを介してフィルタ１１ｃが接続されている。このフィルタ１１ｃは、廃油中に浮遊している廃油の酸化劣化で生じた生成物質やその他の不純物質（塵埃）を捕集するもので、濾材を含んで構成されている。このフィルタ１１ｃを備えることによりレストランや各家庭等から集めた廃油、すなわちエステル化などの改質処理を施していない非精製の廃油を直接第１の燃料タンク１１に投入してディーゼルエンジン２０の燃料として利用することが可能になる。

燃料混合手段１３は、第１の燃料タンク１１から供給される廃油と、第２の燃料タンク１２から供給される石油系燃料油とを混合するもので、燃料混合タンク１３ａ、廃油と石油系燃料油を撹絆混合する撹絆機１３ｂ、燃料混合タンク１３ａ内の混合油ＭＯの液面レベルを上限レベルと下限レベルの２点で検出する液面計１３ｃを含んで構成されている。
液面計１３ｃで検出される上限レベル及び下限レベルの信号はＥＣＵ８０に取り込まれ、廃油量調節手段１４、石油系燃料油量調節手段１５及び撹絆機１３ｂの制御に供される。

廃油量調節手段１４は、フィルタ１１ｃと燃料混合タンク１３ａとの間を連通状態に接続する配管１４ａと、この配管１４ａの上流端側と下流端側にそれぞれ設けた開閉バルブ１４ｂ、１４ｃと、フィルタ１１ｃを透過した廃油を燃料混合タンク１３ａに送給する電磁ポンプ１４ｄと、電磁ボンプ１４ｄからの廃油流量を制御する流量制御バルブ１４ｅとを含んで構成される。また、電磁ホンプ１４ｄ及び流量制御バルブ１４ｅはＥＣＵ８０によって制御される。
石油系燃料油量調節手段１５は、第２の燃料タンク１２と燃料混合タンク１３ａの間を連通状態に接続する配管１５ａと、この配管１５ａの上流端側と下流端側にそれぞれ設けた開閉バルブ１５ｂ、１５ｃと、第２の燃料タンク１２からの石油系燃料油を燃料混合タンク１３ａに送給する電磁ホンプ１５ｄと、電磁ホンプ１５ｄからの石油系燃料油流量を制御する流量制御バルブ１５ｅとを含んで構成されている。また、電磁ボンプ１５ｄ及び流量制御バルブ１５ｅはＥＣＵ８０によって制御される。

燃料混合タンク１３ａに接続する混合油供給管１３ｄと、第２の燃料タンク１２に接続する石油系燃料油供給管１５ｆと、燃料供給ポンプ４１に接続する燃料供給管４１ａは燃料切換バルブ１６を介して接続されている。
燃料切換バルブ１６は、燃料供給管４１ａに接続する管を混合油供給管１３ｄと石油系燃料油供給管１５ｆのいずれか一方に切り換えるために設けられており、ＥＣＵ８０から出力される指令信号に基づいて動作する。
なお、混合油供給管１３ｄの上流側には開閉バルブ１４ｆが設けられ、石油系燃料油供給管１５ｆの上流側にも開閉バルブ１５ｇが設けられている。

燃料混合タンク１３ａに接続する混合油戻し管１３ｅと、第２の燃料タンク１２に接続する石油系燃料油戻し管１５ｈと、燃料供給ポンプ４１に接続する燃料戻し管４１ｂは燃料リターン用切換バルブ１７を介して接続されている。
燃料リターン用切換バルブ１７は、燃料戻し管４１ｂに接続する管を混合油戻し管１３ｅと石油系燃料戻し管１５ｈのいずれか一方に切り換えるために設けられており、ＥＣＵ８０から出力される指令信号に基づいて動作する。

なお、混合油戻し管１３ｅの上流側には開閉バルブ１３ｆが設けられ、石油系燃料油戻し管１５ｈの上流側にも開閉バルブ１５ｉが設けられている。
燃料供給ポンプ４１から燃料噴射ノズルに供給される廃油のうち余剰分は燃料リターン用切換バルブ１７の動作により混合油戻し管１３ｅを介して燃料混合タンク１３ａに戻される。また、燃料供給ボンプ４１から燃料噴射ノズルに石油系燃料油のみが供給される場合には、当該石油系燃料油のうち余剰分は燃料リターン用切換バルブ１７の動作により石油系燃料戻し管１５ｈを介して第２の燃料タンク１２に戻される。

ＥＣＵ８０は、ディーゼルエンジンの燃料供給制御装置１０全体を管理し制御するもので、機能的には図２に示すように運転状態判定手段８１、混合割合変更手段８２及び記憶手段８３を含んで構成される。
運転状態判定手段８１はディーゼルエンジン２０の運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを所定の時間間隔で判定し、判定結果を第１、第２・・・第ｎ（ｎは正の整数）の判定情報として出力し続けるものである。
本実施の形態においては、運転状態判定手段８１はディーゼルエンジン２０の回転数の単位時間当たりの変動割合に基づいて上記判定を行う。

具体的には、運転状態判定手段８１は、ディーゼルエンジン２０が廃油と石油系燃料油との混合油で運転（回転駆動）されている状態において、まず回転数検出器２５から出力される信号に基づいてディーゼルエンジン２０の単位時間当たり（例えば３０秒間当たり）の回転数の変動割合を算出する。例えば、単位時間を３０秒間とした場合、単位時間内で変動したエンジン回転数の最大値と最小値に基づいて回転数の変動割合を算出したり、あるいはエンジンが安定して運転されているときの回転数を例えば1,800rpmとして予め設定しておき、この値と単位時間におけるエンジン回転の平均値との差分を回転数の変動割合として算出するものとしてもよい。

次に、運転状態判定手段８１は、算出した上記変動割合を、予め設定されている許容変動割合と比較して、変動割合が許容変動割合を上回っている場合には「ディーゼルエンジンの運転が不安定である又は今後不安定になる可能性がある」と判定する。
あるいは、回転数の変動は発電した電力の周波数の変動として表れるため、例えば電力の基準周波数を５０Ｈｚと定めると共に変動の許容範囲を４８．５Ｈｚ〜５０．５Ｈｚと定めた上で、許容範囲を逸脱した場合に「ディーゼルエンジンの運転が不安定である」と判定し、許容範囲内で変動し続けている場合に「今後不安定になる可能性がある」と判定するものとしてもよい。
運転状態判定手段８１は、この判定結果を単位時間が経過する度に第１、第２・・・第ｎ（ｎは正の整数）の判定情報として混合割合変更手段８２に出力し続ける。
単位時間の計測はＥＣＵ８０に接続するタイマー８４によって行われる。タイマー８４は単位時間の始期と終期に運転状態判定手段８１に対して信号を出力し、運転状態判定手段８１はこの信号を受信する度に上記回転数の単位時間当たりの変動割合を算出して、上記判定情報を出力する。

なお、運転状態判定手段８１が運転状態を判定している間、すなわち単位時間が経過するまでの間は燃料供給ポンプ４１から燃料噴射弁に供給される混合油の混合割合は一定のまま維持されるものとする。
単位時間の設定は、燃料供給経路（混合油供給管１３ｄ、燃料供給管４１ａ及び燃料供給ポンプ４１）全てが当該混合割合の混合油で満たされるのに必要な時間と同程度あるいは少し長くするのが好ましく、経路の長さやポンプの能力等によって変動するものである。

混合割合変更手段８２は、運転状態判定手段８１から出力される判定情報に基づいて石油系燃料油と廃油の混合割合を変更するものである。
具体的には、運転状態判定手段８１から「ディーゼルエンジンの運転が安定している旨及び今後不安定になる可能性がない旨」の判定情報を受信する毎に、混合割合変更手段８２は廃油量調節手段１４の電磁ポンプ１４ｄ及び流量制御バルブ１４ｅを制御すると共に、石油系燃料油量調節手段１５の電磁ポンプ１５ｄ及び流量制御バルブ１５ｅを制御して、第１の燃料タンク１１から燃料混合タンク１３ａへ供給する廃油の量を増加させ、同時に第２の燃料タンク１２から燃料混合タンク１３ａへ供給する石油系燃料油の量を減少させることで燃料中の廃油の混合割合を増加させる。
ここで、例えば、運転状態判定手段８１から送信された第４の判定情報に基づいて廃油の量を増加させ石油系燃料油の量を減少させた場合には、その時点での混合割合を「第４段の混合割合」とし、次に第５の判定情報に基づいて廃油の量を増加させ石油系燃料油の量を減少させた場合には、その時点での混合割合を「第５段の混合割合」とする。このように運転状態判定手段８１から「ディーゼルエンジンの運転が安定している旨及び今後不安定になる可能性がない旨」の判定情報が、第１、第２・・・第ｎの判定情報として出力される度に、混合割合変更手段８２は廃油の混合割合を、第１、第２・・・第ｎ段と段階的に増加させていく。

廃油の混合割合の増加度は任意に設定できるが、例えば一定値（例えば５％）ずつ段階的に増加させていくことにしてもよいし、あるいは廃油の混合割合が一定割合に至るまで（例えば６０％に至るまで）は廃油の混合割合を大幅に（例えば１０％ずつ）増加させていき、一定割合に至った後は廃油の混合割合を小幅に（例えば３％ずつ）増加させることにしてもよい。
混合割合変更手段８２によって廃油の混合割合が変更される度に、当該混合割合を記憶手段８３が記憶していく。

一方、運転状態判定手段８１から「ディーゼルエンジンの運転が不安定である旨又は今後不安定になる可能性がある旨」の判定情報を受信した場合には、混合割合変更手段８２は廃油の混合割合を減少させる。
具体的には、混合割合変更手段８２は廃油量調節手段１４の電磁ポンプ１４ｄ及び流量制御バルブ１４ｅを制御すると共に、石油系燃料油量調節手段１５の電磁ポンプ１５ｄ及び流量制御バルブ１５ｅを制御して、第１の燃料タンク１１から燃料混合タンク１３ａへ供給する廃油の量を減少させ、同時に第２の燃料タンク１２から燃料混合タンク１３ａへ供給する石油系燃料油の量を増加させることで燃料中の廃油の混合割合を減少させる。

そして、記憶手段８３は、当該減少させた状態の廃油の混合割合を最適な混合割合として記憶し、この最適な混合割合を維持した状態でディーゼルエンジン２０が運転される。
この際に、運転状態判定手段８１から「ディーゼルエンジンの運転が不安定である旨又は今後不安定になる可能性がある旨」を第ｍ（ｍは３以上の正の整数）の判定情報として出力された場合には、第（ｍ−２）段目の廃油の混合割合を最適な混合割合として記憶手段８３が記憶するのが好ましい。つまり「ディーゼルエンジンの運転が安定している旨及び今後不安定になる可能性がない旨」の判定情報に基づいて決定された廃油の混合割合に対して２段階前の混合割合を最適な混合割合とするのが好ましい。

このように１段階前ではなく、２段階前の混合割合を最適な廃油の混合割合とすることが、第１の燃料タンク１１に貯蔵されている廃油の一部に品質不良がある場合や、燃料供給路に一時的な目詰まりが発生した場合などにも、安全マージンを十分に取った状態でディーゼルエンジン２０を長期間安定して運転可能にするという観点から好ましい。
なお、運転状態判定手段８１から「ディーゼルエンジン２０の運転が不安定である旨又は今後不安定になる可能性がある旨」を第ｍ（ｍは３以上の正の整数）の判定情報として出力された場合に、第（ｍ−１）段の廃油の混合割合を最適な混合割合としてもよいし、廃油の混合割合を一定値（例えば１０％）減少させたものを最適な混合割合にしてもよい。

ＥＣＵ８０には上記運転状態判定手段８１、混合割合変更手段８２及び記憶手段８３以外にも、図示は省略するが、ＣＰＵ、制御プログラムおよび各種データなどを格納するＲＯＭ、ワーキングエリアを提供するＲＡＭ、周辺回路とのインターフェース部などが格納されており、これらがバスによって接続されて構成されている。そして、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより上記運転状態判定手段８１、混合割合変更手段８２、記憶手段８３等が実現される。

次に、本実施の形態におけるディーゼルエンジン燃料供給制御装置１０の処理動作について図３を参照して説明する。
まず、操作者がディーゼルエンジン２０を始動させた時点での燃料中の廃油の混合割合はゼロあるいは低く（例えば５％）抑えられている。

また、ＥＣＵ８０の動作によりタイマー８４が単位時間（例えば３０秒）の計測を開始し、始期を告げる信号を運転状態判定手段８１に対して出力すると共に、回転数検出器２５から回転数算出用の情報が運転状態判定手段８１に対して出力される。

まずステップ１では、運転状態判定手段８１が、エンジン回転が不安定等の状態か否か、すなわち「変動割合測定中ではなく（変動割合の測定が完了しており）且つディーゼルエンジン２０の運転が不安定である又は今後不安定になる可能性がある」か否かを判定する。
このステップ１での判定は、上述の通りディーゼルエンジン２０の回転数の単位時間当たりの変動割合に基づいて行われる。
すなわち、単位時間が経過した時点で、タイマー８４から単位時間の終期を告げる信号が運転状態判定手段８１に出力されることにより、運転状態判定手段８１では、回転数検出器２５から出力された回転数算出用の情報に基づいて、単位時間当たりの回転数の変動割合を算出する。そして、算出した変動割合が予め設定している許容変動割合を逸脱している場合に（ステップ１において「ＹＥＳ」）、運転状態判定手段８１は「ディーゼルエンジンの運転が不安定又は今後不安定になる可能性がある」と判定し、判定情報を混合割合変更手段８２に送信すると共にステップ７に移行する。

ステップ７では、運転状態判定手段８１からの判定情報を受信した混合割合変更手段８２が廃油の混合割合を減少させる。
そして、ステップ８において、混合割合変更手段８２は当該減少させた状態での廃油の混合割合を最適な混合割合として決定すると共に、当該混合割合を記憶手段８３が記憶する。
また、ステップ１において「ＮＯ」、すなわち「ディーゼルエンジンの運転が不安定又は今後不安定になる可能性がある」と判定しなかった場合にはステップ２に移行する。
ステップ２では、運転状態判定手段８１は記憶手段８３の記憶に基づき、混合割合が最適な状態になっているか否か、すなわち、記憶手段８３に「最適な混合割合」が既に記憶されているか否かを判断する。
そして「最適な混合割合」が記憶されている（ＹＥＳ）と判断した場合にはステップ６へ移行する。
ステップ６では、廃油の混合割合を増減させずに維持することで一連のステップが終了し、その後は上記ステップ１に戻る。
一方、ステップ２において「最適な混合割合」がまだ記憶されていない（ＮＯ）と判断した場合にはステップ３へ移行する。

ステップ３では「変動割合測定中」すなわち、「未だ単位時間が経過しておらず、単位時間当たりの回転数の変動割合を算出できない状態」と判断した場合には（ＹＥＳ）ステップ６に移行し、一方、変動割合の測定が終了している状態と判断した場合には（ＮＯ）ステップ４に移行する。
ステップ６では、廃油の混合割合を増減させずに維持して一連のステップが一旦終了し、その後は上記ステップ１に戻る。
また、ステップ４では、エンジン回転が安定しており（ステップ１で「ＮＯ」）、最適な混合割合が未だ記憶されておらず（ステップ２で「ＮＯ」）、変動割合の測定が終了している（ステップ３で「ＮＯ」）ことから、運転状態判定手段８１は現時点での混合割合で「ディーゼルエンジンの運転が安定している及び今後不安定になる可能性がない」状態と判定し、この判定結果を第ｎの判定情報として混合割合変更手段８２に出力すると共にステップ５に移行する。

ステップ５において、第ｎの判定情報を受信した混合割合変更手段８２は、廃油の混合割合を所定量だけ増加させる。そして、記憶手段８３はこの時点での混合割合を第ｎ段の混合割合として記憶して一連のステップが一旦終了し、その後は上記ステップ１に戻る。
なお、混合油中に占める廃油の最大割合（限界値）は廃油の種類毎に予め定められており、記憶手段８３に記憶されている。したがって、最適な廃油の混合割合はこの限界値を超えない範囲で決定されることになり、廃油の混合割合が限界値に到達した場合には、当該限界値が最適な廃油の混合割合となる。
このように、「最適な混合割合」が一旦決定された後は原則当該最適な混合割合でディーゼルエンジンを安定的に運転し続けることになる。
しかし、最適な混合割合が決定された後でも、例えば廃油の一部に品質不良があった場合や、燃料供給路に一時的な目詰まりが発生した場合などにはディーゼルエンジンの運転が不安定になる場合がある。
本発明ではこのような場合を考慮して、一旦最適な混合割合を決定した後でも、ステップ１でディーゼルエンジンの運転が不安定等の場合はステップ７で廃油の混合割合を減らして、ステップ８で減らした後の混合割合を最適な混合割合として再記憶する。
つまり、廃油の混合割合を動的に変更するため、ディーゼルエンジンを長期間安定して運転することが可能となる。

なお、操作者はディーゼルエンジン２０の回転が安定した後、ブレーカー（図示略）をＯＮにすることで三相交流発電機２２から電力が供給される。なお、最適な混合割合が決定される前であっても電力供給は可能であるため、ディーゼルエンジン２０の回転が安定する前の状態で電力供給を開始してもよい。

［第２の実施の形態］
つぎに、本発明の第２の実施の形態について説明するが、上記第１の実施の形態と同様の構成になる箇所については同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態では、運転状態判定手段８１が、ディーゼルエンジンの運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを、当該ディーゼルエンジン２０の排気温度に基づいて判定する点に特徴を有する。

ディーゼルエンジン２０の排気温度を測定する場合、例えば図４に示すように、エンジン本体３０の各気筒から繋がる各排気管３１（３１ａ〜３１ｄ）の内部又は外部であって、各排気管がエキゾーストマニホールド６０で一つにまとめられる前の位置に周知の温度センサ９０（９０ａ〜９０ｄ）を各々取り付けるのが好ましい。このような構成にすることで各気筒の排気温度を測定することができる。
温度センサ９０で検出された各気筒の排気温度に関する信号は運転状態判定手段８１に送信される。
運転状態判定手段８１では、各気筒の排気温度に基づいてディーゼルエンジン２０の運転状態を判定する。

具体的には、例えば各気筒の排気温度を比較して温度差が著しい場合、例えば排気温度の最大値が最小値の２倍以上のとき、あるいは最大値と最小値の差が３０度以上のときなど、最大値と最小値の差が一定割合又は一定量以上のときに、当該最大値を記録した気筒又は最小値を記録した気筒の内部で不完全燃焼等の不具合が発生しており、当該ディーゼルエンジン２０の運転が不安定である又は今後不安定になる可能性があると判定できる。あるいは各気筒の排気温度の平均値を算出し、この値を予め設定しているディーゼルエンジン２０の安定状態における排気温度の平均値と比較して判定してもよい。また、一つの温度センサ９０をエキゾーストマニホールド６０の内部又は外部に取り付けることにしてもよく、この場合は各気筒の排気がエキゾーストマニホールド６０で混ざった状態の温度を測定することになるので、各気筒の排気温度の平均値を算出するのとほぼ同じ値を得られる。

［第３の実施の形態］
つぎに、本発明の第３の実施の形態について説明するが、上記第１及び第２の実施の形態と同様の構成になる箇所については同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態では、図１に示すように、運転状態判定手段８１が、ディーゼルエンジン２０の運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを、フライホイール２５ａの回転状態に基づいてディーゼルエンジン２０の各気筒の燃焼状態を判断し、判定する点に特徴を有する。
具体的には、上述の通り、フライホイール２５ａの外周縁全周に亘って形成した突起を回転センサ２５ｂが検知して、当該突起に対応した正弦波状の信号（パルス）を運転状態判定手段８１に送信している。

ディーゼルエンジン２０の運転が安定している状態、つまり各気筒において圧縮・自己着火・燃焼・排気のサイクルが規則正しく行われている状態では、各気筒での燃焼時にフライホイール２５ａの回転速度が上昇し、次の燃焼までフライホイール２５ａの回転速度（角速度）が下降することが繰り返され、全気筒の燃焼が完了した時点でフライホイール２５ａが一回転することになる。したがって、フライホイール２５ａの回転速度の上昇・下降を示す上記正弦波状のパルスに乱れが生じている場合には、当該乱れの原因となった気筒において不完全燃焼等の不具合が生じていると判断できる。
このように、フライホイール２５ａの回転状態に基づいて各気筒の燃焼状態を判断することで、ディーゼルエンジン２０の運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを運転状態判定手段８１が判定することができる。

また、上記各実施の形態では、ディーゼルエンジン２０の運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かの判定を、ディーゼルエンジン２０の回転数の単位時間当たりの変動割合（第１の実施の形態）、ディーゼルエンジン２０の排気温度（第２の実施の形態）、フライホイール２５ａの回転状態（第３の実施の形態）に基づいて行うものとしたが、これらディーゼルエンジン２０の回転数の単位時間当たりの変動割合、ディーゼルエンジン２０の排気温度及びフライホイール２５ａの回転状態のうちの２つ以上を組み合わせて判定することにしてもよい。この場合、回転数の単位時間当たりの変動割合、ディーゼルエンジン２０の排気温度及びフライホイール２５ａの回転状態の３要素のうちいずれか２つの要素の判定結果が一致した場合や３つの要素全ての判定結果が一致した場合に当該判定結果に基づいて上記判定処理を行うことにしてもよい。

また、上記各実施の形態では、本発明のディーゼルエンジンの燃料供給制御装置を発電機の駆動源として使用されるディーゼルエンジンに適用した例を示したが、これに限らず、車両用のディーゼルエンジンにも適用できる。
図５は車両用のディーゼルエンジンに適用した場合の構成を示すものである。基本構成は上記各実施の形態で示したものと同様だが、ディーゼルエンジン２０の出力が三相交流発電機２２ではなく、ドライブシャフトや駆動輪等からなる車両駆動機構１００に伝達される点及び噴射量制御装置４２を駆動するためのアクチュエータ４３を備えない点が相違する。なお、噴射量制御装置４２は操作者がアクセルペダル（図示略）の踏み込み量を調節することで制御される。

石油系燃料油と非精製の廃油との混合油を使用して、ディーゼルエンジンを長期間安定して運転可能にすると共に廃油の使用比率を大幅に増加できるディーゼルエンジンの燃料供給制御装置等に関するものであり産業上の利用可能性を有する。

１０ ディーゼルエンジンの燃料供給制御装置
１１ 第１の燃料タンク
１２ 第２の燃料タンク
１３ａ 燃料混合タンク
１４ 廃油量調節手段
１５ 石油系燃料油量調節手段
２０ ディーゼルエンジン
２５ 回転数検出器
２５ａ フライホイール
２５ｂ 回転センサ
３０ エンジン本体
４０ 燃料供給手段
５０ 空気供給手段
６０ エキゾーストマニホールド
８０ ＥＣＵ
８１ 運転状態判定手段
８２ 混合割合変更手段
８３ 記憶手段
８４ タイマー
９０ 温度センサ
１００ 車両駆動機構

Claims (8)

1. 石油系燃料油と非精製の廃油とを混合し、当該混合油を燃料としてディーゼルエンジンに供給するディーゼルエンジンの燃料供給制御装置であって、
   ディーゼルエンジンの運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを所定の時間間隔で判定し、判定結果を第１、第２・・・第ｎ（ｎは正の整数）の判定情報として出力し続ける運転状態判定手段と、
   前記運転状態判定手段からの前記判定情報に基づいて前記石油系燃料油と前記廃油の混合割合を変更する混合割合変更手段と、
   前記混合割合を記憶する記憶手段とを備え、
   前記混合割合変更手段は、前記運転状態判定手段からディーゼルエンジンの運転が安定している旨及び今後不安定になる可能性がない旨の前記判定情報を受信する毎に前記廃油の混合割合を第１、第２・・・第ｎ段と段階的に増加させていき、前記運転状態判定手段からディーゼルエンジンの運転が不安定である旨又は今後不安定になる可能性がある旨の前記判定情報を受信した場合には、ディーゼルエンジンの運転が安定している旨及び今後不安定になる可能性がない旨の前記判定情報に基づいて決定された前記廃油の混合割合に対して２段階前の混合割合となるように前記廃油の混合割合を減少させ、前記記憶手段が当該減少させた状態での前記廃油の混合割合を最適な混合割合として記憶することを特徴とするディーゼルエンジンの燃料供給制御装置。
2. 前記運転状態判定手段が、ディーゼルエンジンの回転数の単位時間当たりの変動割合に基づいて当該ディーゼルエンジンの運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料供給制御装置。
3. 前記運転状態判定手段が、ディーゼルエンジンの排気温度に基づいて当該ディーゼルエンジンの運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料供給制御装置。
4. 前記運転状態判定手段が、ディーゼルエンジンの各気筒の排気温度を比較し、排気温度の最大値と最小値の差が一定割合又は一定量以上のときに当該ディーゼルエンジンの運転が不安定である又は今後不安定になる可能性があると判定することを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジンの燃料供給制御装置。
5. 前記運転状態判定手段が、フライホイールの回転状態に基づいて当該ディーゼルエンジンの運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料供給制御装置。
6. 前記運転状態判定手段が、ディーゼルエンジンの運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かの判定を、ディーゼルエンジンの回転数の単位時間当たりの変動割合と、ディーゼルエンジンの排気温度と、フライホイールの回転状態のうち少なくとも一つに基づいて行うことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料供給制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料供給制御装置を備えることを特徴とするディーゼルエンジン。
8. 石油系燃料油と非精製の廃油とを混合し、当該混合油を燃料としてディーゼルエンジンに供給するディーゼルエンジンの燃料供給制御方法であって、
   運転状態判定手段が、ディーゼルエンジンの運転が安定しているか否か及び今後不安定になる可能性があるか否かを所定の時間間隔で判定すると共に当該判定結果を第１、第２・・・第ｎ（ｎは正の整数）の判定情報として出力し続けるステップと、
   混合割合変更手段が、ディーゼルエンジンの運転が安定している旨及び今後不安定になる可能性がない旨の前記判定情報を受信する毎に前記廃油の混合割合を第１、第２・・・第ｎ段と段階的に増加させていくステップと、
   混合割合変更手段が、ディーゼルエンジンの運転が不安定である旨又は今後不安定になる可能性がある旨の前記判定情報を受信した場合には、ディーゼルエンジンの運転が安定している旨及び今後不安定になる可能性がない旨の前記判定情報に基づいて決定された前記廃油の混合割合に対して２段階前の混合割合となるように前記廃油の混合割合を減少させ、記憶手段が当該減少させた状態での前記廃油の混合割合を最適な混合割合として記憶するステップとを備えることを特徴とするディーゼルエンジンの燃料供給制御方法。

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