JP7351367B1

JP7351367B1 - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP7351367B1
Application number: JP2022047113A
Authority: JP
Inventors: 真一森田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2022-03-23
Filing date: 2022-03-23
Publication date: 2023-09-27
Anticipated expiration: 2042-03-23
Also published as: JP2023141002A

Abstract

【課題】再生可能エネルギー由来の燃料を効率よく利用することが可能な燃料噴射装置を提供する。【解決手段】燃料噴射装置は、第１燃料を貯留する第１タンクと、第１燃料とは異なり、かつ、再生可能エネルギー由来の燃料である第２燃料を貯留する第２タンクと、第１タンクから供給される第１燃料と、第２タンクから供給される第２燃料とを合流させる合流経路部と、合流経路部における第２タンクからの第２燃料の供給量を調整する調整部と、合流経路部と連通し、合流経路部の燃料を内燃機関に噴射する噴射部と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、燃料噴射装置に関する。

従来、２種類の燃料を内燃機関に噴射可能な構成が知られている。２種類の燃料のうちの１つを例えば、再生可能エネルギー由来の燃料とすることにより、二酸化炭素の排出量を削減することができる。

２種類の燃料を混合させて内燃機関に噴射するには、例えば、１つの燃料噴射装置に、予め２種類の燃料を合成した合成燃料を供給して、内燃機関に噴射することが考えられる。また、特許文献１に記載の構成のように、２つの燃料噴射装置によって内燃機関に２種類の燃料を供給する構成が考えられる。

特開２０１０－７６３０号公報

しかしながら、予め２種類の燃料を合成した合成燃料とする場合、２種類の燃料の割合が一定であるため、使い勝手が悪いものとなっていた。また、２つの燃料噴射装置を設ける場合、部品点数の増大等、コストが増大するという問題が生じる。つまり、これらの構成は、再生可能エネルギー由来の燃料を利用可能な構成として一定の限界があった。

本開示の目的は、再生可能エネルギー由来の燃料を効率よく利用することが可能な燃料噴射装置を提供することである。

本開示に係る燃料噴射装置は、
第１燃料を貯留する第１タンクと、
前記第１燃料とは異なり、かつ、再生可能エネルギー由来の燃料である第２燃料を貯留する第２タンクと、
前記第１タンクから供給される前記第１燃料と、前記第２タンクから供給される前記第２燃料とを合流させる合流経路部と、
前記合流経路部における前記第２タンクからの前記第２燃料の供給量を調整する調整部と、
前記合流経路部と連通し、前記合流経路部の燃料を内燃機関に噴射する噴射部と、
前記内燃機関が、前記内燃機関を搭載した車両が一定速度で走行している状態である通常運転状態、または、前記通常運転状態よりも負荷が小さい運転状態である場合、前記第２燃料の割合を前記第１燃料の割合よりも大きくするように前記調整部を制御する制御部と、
を備え、
前記第２燃料は、酸素を含むオキシメチレンエーテル燃料である。

本開示によれば、再生可能エネルギー由来の燃料を効率よく利用することができる。

本開示の実施の形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の燃料供給系を示す図である。制御部における第２燃料の供給量の調整制御の動作例を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る燃料噴射装置１００が適用された内燃機関１の燃料供給系を示す図である。

図１に示すように、内燃機関１は、車両に設けられるディーゼルエンジンであり、燃料噴射装置１００から噴射された燃料が供給される。内燃機関１の燃料供給系には、燃料噴射装置１００が設けられる。

燃料噴射装置１００は、２種類の燃料を合成した合成燃料を内燃機関１に噴射可能な装置であり、第１タンク１１０と、第２タンク１２０と、合流経路部１３０と、調整部１４０と、噴射部１５０と、制御部１６０とを有する。

第１タンク１１０および第２タンク１２０は、内燃機関１に供給する燃料を貯留するタンクである。第１タンク１１０は、例えば軽油等の、ディーゼルエンジンにおいて一般的に用いられる通常の燃料である第１燃料を貯留する。

第２タンク１２０は、第１燃料とは異なる第２燃料を貯留する。第２燃料は、再生可能エネルギー由来の燃料であり、例えば、酸素を含むオキシメチレンエーテル（ＯＭＥ：ＯｘｙＭｅｔｈｙｌｅｎｅＥｔｈｅｒ）燃料である。

合流経路部１３０は、第１タンク１１０および第２タンク１２０と、噴射部１５０とを連通させる配管であり、第１タンク１１０から供給される第１燃料と、第２タンク１２０から供給される第２燃料とを合流させる経路である。合流経路部１３０は、第１部分１３１と第２部分１３２とを有する。

第１部分１３１は、第１タンク１１０と噴射部１５０とを連通させる部分である。第１部分１３１には、高圧ポンプ（不図示）が設けられており、第１部分１３１内の燃料を噴射部１５０内に供給することが可能である。

第２部分１３２は、第１部分１３１から分岐して、第２タンク１２０に接続されており、第１部分１３１を介して、第２タンク１２０と噴射部１５０とを連通させる部分である。

調整部１４０は、第２部分１３２に設けられたバルブであり、第２タンク１２０から、第１部分１３１への第２燃料の供給量を調整可能に構成されている。調整部１４０により、第２燃料の供給量を調整することで、合流経路部１３０の第１部分１３１において、合成される第１燃料と第２燃料との比率を調整することが可能となる。

噴射部１５０は、インジェクタであり、合流経路部１３０からの燃料を内燃機関１に噴射する。噴射部１５０は、調整部１４０の調整度合いに応じて、第１燃料と第２燃料との合成燃料を内燃機関１に噴射する。

制御部１６０は、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力回路を備えている。制御部１６０は、予め設定されたプログラムに基づいて、内燃機関１の動作状態に応じて第２燃料の供給量を調整するように調整部１４０を制御する。

例えば、制御部１６０は、内燃機関１が通常運転状態や、通常運転状態よりも負荷が小さい運転状態である場合、第２燃料の割合を増やすように調整部１４０を制御しても良い。通常運転状態は、例えば、内燃機関１が搭載される車両が一定速度等、大きな速度変動をしないような速度で走行している状態等である。この場合の、第２燃料の割合は、例えば、第１燃料の割合よりも大きくしても良い。

また、制御部１６０は、内燃機関１が通常運転状態よりも負荷が大きい運転状態である場合、第２燃料の割合を減らすように調整部１４０を制御しても良い。内燃機関が通常運転状態よりも負荷が大きい運転状態である場合としては、例えば、車両の発進時等、ターボチャージャーの過給性能不足の場合や、アクセルを運転者が強く踏み込んだ時のような場合である。この場合、第２燃料の割合は、第１燃料の割合よりも小さくしても良いし、負荷が大きくなるにつれて第２燃料の割合が小さくなるようにしても良い。

第２燃料であるＯＭＥ燃料は、発熱量が比較的小さいことが知られている。そのため、出力が比較的小さくて済む内燃機関１の通常運転状態等では、ＯＭＥ燃料の比率を大きくする。こうすることで、再生可能エネルギー由来の第２燃料を有効に活用することが可能となる。

また、出力を大きくする必要がある内燃機関１の負荷が大きい運転状態等では、発熱量が比較的小さいＯＭＥ燃料を用いると、内燃機関１内での燃焼時間がかかる可能性があるので、ＯＭＥ燃料の比率を小さくする。こうすることで、内燃機関１の出力を確保することが可能となる。

また、ディーゼルエンジン等においては、低回転領域等、低負荷状態において煤が発生しやすい。しかし、低負荷状態において、酸素を含むＯＭＥ燃料の比率を大きくすることにより、煤の発生を抑制することが可能となる。

また、第２タンク１２０内の第２燃料の貯留量がない場合、制御部１６０は、調整部１４０を制御して、第２燃料の供給量を０にするようにしても良い。

以上のように構成された制御部１６０における第２燃料の供給量の調整制御の動作例について説明する。図２は、制御部１６０における第２燃料の供給量の調整制御の動作例を示すフローチャートである。図２における処理は、例えば、車両が発進した際に適宜実行される。なお、本フローチャートの開始時は、第１燃料の割合が第２燃料の割合よりも多い状態であるとする。

図２に示すように、制御部１６０は、内燃機関１の動作が通常運転状態、つまり、内燃機関１の負荷が低い状態になったか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。判定の結果、内燃機関１の動作が通常運転状態になっていない場合（ステップＳ１０１、ＮＯ）、処理はステップＳ１０１を繰り返す。

一方、内燃機関１の動作が通常運転状態になった場合（ステップＳ１０１、ＹＥＳ）、制御部１６０は、第２燃料の割合を増やすように調整部１４０を制御する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の後、本制御は終了する。

なお、本制御においては、車両の走行中において、内燃機関１の動作の負荷が上昇した場合、第１燃料の割合を増やすように調整部１４０を制御しても良い。また、第２タンク１２０内の第２燃料の貯留量がなくなった場合、第２燃料の供給量を０にするように調整部１４０を制御しても良い。

以上のように構成された本実施の形態によれば、再生可能エネルギー由来の燃料である第２燃料と、第１燃料とを合流させる合流経路部１３０により、第１燃料と第２燃料とを合成した合成燃料を噴射部１５０により内燃機関１に供給することができる。そして、第２燃料の供給量を調整する調整部１４０により、合成燃料における第２燃料の割合を調整することができる。

その結果、再生可能エネルギー由来の第２燃料の割合を自由に調整することができるとともに、噴射部を複数設ける必要がないので、部品点数を削減することができる。すなわち、本実施の形態では、再生可能エネルギー由来の燃料を効率よく利用することができる。

また、第２燃料が酸素を含むので、低負荷状態において、第２燃料の比率を大きくすることにより、煤の発生を抑制することが可能となる。

なお、上記実施の形態では、第２燃料が酸素を含むＯＭＥ燃料であったが、本開示はこれに限定されず、酸素を含まないバイオディーゼル燃料（ＢＤＦ（登録商標）：Bio Diesel Fuel）等の、その他の再生可能エネルギー由来の燃料であっても良い。

また、上記実施の形態では、第２燃料の供給量のみを調整可能であったが、本開示はこれに限定されず、第１燃料の供給量および第２燃料の供給量の両方を調整可能であっても良い。この場合、合流経路部の第１部分における第１タンクの供給部分にバルブを設ければよい。

また、上記実施の形態では、第１タンクおよび第２タンクを有する構成であったが、本開示はこれに限定されず、第１タンクおよび第２タンク以外のタンクを有する構成であっても良い。当該タンクには、第１燃料または第２燃料が貯留されていても良いし、第１燃料および第２燃料以外の燃料が貯留されていても良い。また、当該タンクからの燃料の供給量を調整可能にしても良い。

また、上記実施の形態では、内燃機関１がディーゼルエンジンであったが、本開示はこれに限定されず、内燃機関がガソリンエンジンであっても良い。

その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本開示の燃料噴射装置は、再生可能エネルギー由来の燃料を効率よく利用することが可能な燃料噴射装置として有用である。

１内燃機関
１００燃料噴射装置
１１０第１タンク
１２０第２タンク
１３０合流経路部
１３１第１部分
１３２第２部分
１４０調整部
１５０噴射部
１６０制御部

Claims

第１燃料を貯留する第１タンクと、
前記第１燃料とは異なり、かつ、再生可能エネルギー由来の燃料である第２燃料を貯留する第２タンクと、
前記第１タンクから供給される前記第１燃料と、前記第２タンクから供給される前記第２燃料とを合流させる合流経路部と、
前記合流経路部における前記第２タンクからの前記第２燃料の供給量を調整する調整部と、
前記合流経路部と連通し、前記合流経路部の燃料を内燃機関に噴射する噴射部と、
前記内燃機関が、前記内燃機関を搭載した車両が一定速度で走行している状態である通常運転状態、または、前記通常運転状態よりも負荷が小さい運転状態である場合、前記第２燃料の割合を前記第１燃料の割合よりも大きくするように前記調整部を制御する制御部と、
を備え、
前記第２燃料は、酸素を含むオキシメチレンエーテル燃料である、
燃料噴射装置。
前記制御部は、前記内燃機関が、前記通常運転状態よりも負荷が大きい運転状態である場合、前記第２燃料の割合を前記第１燃料の割合よりも小さくする、または、前記負荷が大きくなるにつれ前記第２燃料の割合を小さくするように前記調整部を制御する、
請求項１に記載の燃料噴射装置。
前記内燃機関は、ディーゼルエンジンである、
請求項１または請求項２に記載の燃料噴射装置。