WO2011004740A1 - Ｄｍｅ燃料供給方法及びｄｍｅ燃料供給システム - Google Patents

Ｄｍｅ燃料供給方法及びｄｍｅ燃料供給システム Download PDF

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カンドカー・アブ ライハン
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ヤンマー株式会社
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    • F02M37/0064—Layout or arrangement of systems for feeding fuel for engines being fed with multiple fuels or fuels having special properties, e.g. bio-fuels; varying the fuel composition

Definitions

  • It relates to a method and a system for supplying DME to an engine fuel tank.
  • a DME engine using DME as fuel is known.
  • An example of a technique using a DME engine is disclosed in Patent Document 1.
  • DME is manually supplied from the DME station to the fuel tank of the DME engine.
  • the DME engine is used in, for example, a cogeneration system.
  • a supply system that can supply DME to the fuel tank not automatically but automatically.
  • a system that directly supplies DME to a fuel tank via a fuel supply line can be considered as a supply system.
  • the DME cogeneration system can be operated continuously for 24 hours.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the temporal change of the tank internal pressure and the tank liquid level.
  • the tank internal pressure refers to the pressure in the fuel tank of the DME engine.
  • the liquid level in the tank indicates the height of the liquid level in the fuel tank, that is, the remaining amount of fuel in the tank.
  • a drop in the liquid level in the tank is caused by consumption of DME in the DME engine.
  • the increase in the liquid level in the tank is caused by manually replenishing the fuel tank with DME.
  • the tank internal pressure is generated by the vaporization of DME in the fuel tank. When DME is consumed, the free space in the tank increases, so that the DME vapor expands and the pressure in the tank decreases.
  • the pressure of the fuel supply line (supply pressure) needs to be larger than the pressure in the tank.
  • the supply pressure becomes equal to the pressure in the tank, the DME cannot flow and the DME cannot be supplied.
  • the tank internal pressure increases.
  • the pressure in the tank can be reduced.
  • the fuel tank is always open, a large amount of DME is released into the atmosphere.
  • the operator needs to monitor the reduction of the fuel in the fuel tank on a 24-hour basis, and the work efficiency may be deteriorated.
  • the present invention provides a supply method and a supply system that can automatically supply DME fuel to a fuel tank of a DME engine and that does not hinder the supply of DME due to a pressure increase in the fuel tank.
  • a first aspect of the present invention is a DME fuel supply method for supplying a supply target amount of DME into a fuel tank of an engine through a fuel supply line, while the DME is being supplied into the fuel tank.
  • a purge step of temporarily opening the purge valve for a predetermined time when it is determined in the determination step that the pressure difference is equal to or less than the set value, and the release step is executed. If it does, the DME fuel supply method with which the said determination process is performed again after completion
  • the DME fuel supply method according to the first aspect of the present invention can preferably employ the configuration (a).
  • the supply target amount is obtained by subtracting the remaining amount of DME in the fuel tank from the maximum amount of the fuel tank, and the DME fuel supply method is performed prior to opening of the fuel supply line.
  • the supply target amount is calculated by detecting the remaining amount.
  • a second aspect of the present invention is a DME fuel supply method for supplying a target amount of DME into a fuel tank of an engine through a fuel supply line, while the DME is being supplied into the fuel tank.
  • a DME fuel supply method is provided.
  • a third aspect of the present invention is a DME fuel supply system for supplying a target supply amount of DME into a fuel tank of an engine through a fuel supply line, the fuel electromagnetic valve for opening and closing the fuel supply line, and the fuel A purge valve that opens and closes the tank, a tank pressure sensor that detects the pressure in the fuel tank, a supply pressure sensor that detects the pressure in the fuel supply line, and information detected by the tank pressure sensor and the supply pressure sensor.
  • the control device opens and closes the solenoid valve and the purge valve.
  • a monitoring process for monitoring a pressure difference obtained by reducing the pressure, and determining whether the pressure difference is equal to or less than a predetermined set value.
  • a purge process that temporarily opens the purge valve for a predetermined time when it is determined in the determination step that the pressure difference is equal to or less than the set value.
  • the DME fuel supply system is provided in which the determination process is executed again after the opening process is completed.
  • a fourth aspect of the present invention is a DME fuel supply system for supplying a target amount of DME into a fuel tank of an engine through a fuel supply line, the fuel electromagnetic valve for opening and closing the fuel supply line, and the fuel
  • a purge valve that opens and closes the tank, a tank pressure sensor that detects the pressure in the fuel tank, a supply pressure sensor that detects the pressure in the fuel supply line, and information detected by the tank pressure sensor and the supply pressure sensor.
  • the control device opens and closes the solenoid valve and the purge valve.
  • a monitoring process for monitoring a pressure difference obtained by reducing the pressure, and determining whether the pressure difference is equal to or less than a predetermined set value.
  • a determination process an opening process for opening the purge valve of the fuel tank when the pressure difference is less than or equal to the set value; and a closing process for closing the purge valve when the pressure difference is greater than the set value;
  • the DME fuel can be automatically supplied to the fuel tank of the engine, and the supply of DME is not hindered by the pressure increase in the fuel tank.
  • DME engine system shows a DME engine system and a DME supply system. It is a flowchart of DME fuel supply control. It is a figure which shows an example of the time change of a tank internal pressure, supply pressure, and a liquid level in a tank. It is a flowchart of DME fuel supply control (another embodiment). It is a figure which shows an example of the time change of the pressure in a tank and the liquid level in a tank (prior art).
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a DME engine system 1 and a DME supply system 100.
  • the DME supply system 100 is a system that supplies DME and a lubricity improver from the DME supply source 101 to the fuel tank 3 of the engine 2.
  • the fuel tank 3 stores DME containing a lubricity improver.
  • the DME engine system 1 is a device that drives the engine 2 with DME containing a lubricity improver.
  • the DME supply source 101 is a DME pipeline system or a DME tank.
  • DME containing a lubrication improver and DME containing no lubrication improver are not distinguished, and both DMEs are simply referred to as “DME”.
  • the DME engine system 1 includes an engine 2, a fuel tank 3, a high-pressure pump 4, and an engine control device 5.
  • the DME engine system 1 includes a first fuel line 11, a second fuel line 12, a third fuel line 13, and a fourth fuel line 14 as fuel lines.
  • the DME engine system 1 includes a first purge line 21, a second purge line 22, and a third purge line 23 as lines for purging DME vapor.
  • the DME engine system 1 includes a pressure regulating valve 30, a second cutoff valve 32, a third cutoff valve 33, and a check valve 34 as valves.
  • the first fuel line 11 connects the fuel tank 3 and the high-pressure pump 4.
  • the second fuel line 12 connects the high pressure pump 4 and the engine 2.
  • the third fuel line 13 and the fourth fuel line 14 connect the engine 2 and the fuel tank 3 via the pressure regulating valve 30.
  • the pressure adjustment valve 30 is provided between the third fuel line 13 and the fourth fuel line 14.
  • the check valve 34 is provided between the fuel tank 3 and the fourth fuel line 14.
  • the second shutoff valve 32 is provided between the second fuel line 12 and the second purge line 22.
  • the third shut-off valve 33 is provided between the third fuel line 13 and the third purge line 23.
  • the third shut-off valve 33 is opened, the DME vapor in the third fuel line 13 is released to the atmosphere via the third purge line 23.
  • the engine control device 5 controls each part of the DME engine system 1.
  • the engine control device 5 operates the high-pressure pump 4 when operating the engine 2.
  • the DME circulates through the fuel tank 3 and the engine 2 via the lines 11 to 14 by the operation of the high-pressure pump 4.
  • the DME supply system 100 includes an improver tank 102, an improver pump 103, and a supply control device 105.
  • the DME supply system 100 includes a fuel supply line 111, a first improver supply line 121, and a second improver supply line 122 as supply lines.
  • the DME supply system 100 includes an inlet cutoff valve SV-1, a DME electromagnetic valve CV-3, an improver electromagnetic valve CV-4, and a purge electromagnetic valve RV-2 as valves.
  • the DME supply system 100 includes a flow sensor 151, a supply pressure sensor PS-1, a temperature sensor 152, a tank pressure sensor PS-2, and a capacity level sensor 51 as sensors.
  • the fuel supply line 111 connects the DME supply source 101 and the fuel tank 3. DME is supplied from the DME supply source 101 toward the fuel tank 3. On the fuel supply line 111, along the DME flow direction, an inlet shutoff valve SV-1, a flow rate sensor 151, a merging portion 131, a supply pressure sensor PS-1, a temperature sensor 152, and a DME solenoid valve CV-3 are provided. Have been placed.
  • the first improver supply line 121 connects the improver tank 102 and the improver pump 103.
  • the second improver supply line 122 connects the improver pump 103 and the fuel supply line 111.
  • the junction 131 is a connection between the second improver supply line 122 and the fuel supply line 111.
  • the lubrication improver is supplied from the improver tank 102 to the junction 131 on the fuel supply line 111 via the improver pump 103.
  • An improver solenoid valve CV-4 is disposed on the second improver supply line 122.
  • the improver pump 103 is a metering pump in this embodiment.
  • the inlet shutoff valve SV-1 can open and close the fuel supply line 111 on the upstream side of the junction 131.
  • the DME solenoid valve CV-3 can open and close the fuel supply line 111 on the downstream side of the merging portion 131.
  • the improver electromagnetic valve CV-4 can open and close the second improver supply line 122.
  • the supply pressure sensor PS-1 can detect the pressure in the fuel supply line 111 on the downstream side of the junction 131.
  • the flow sensor 151 can detect the flow rate in the fuel supply line 111. For this reason, the flow sensor 151 can detect whether the flow is generated in the fuel supply line 111 or the flow is stopped.
  • the temperature sensor 152 can detect the temperature in the fuel supply line 111 on the downstream side of the junction 131.
  • the temperature sensor 152 is a thermocouple.
  • the purge solenoid valve RV-2 is provided on the first purge line 21.
  • the purge solenoid valve RV-2 is opened, the DME vapor in the fuel tank 3 is released to the atmosphere via the first purge line 21.
  • the tank internal pressure sensor PS-2 detects the pressure of the first fuel line 11. Here, the pressure in the first fuel line 11 is equal to the pressure in the fuel tank 3.
  • the capacity level sensor 51 detects the amount of DME stored in the fuel tank 3.
  • the supply control device 105 controls each part of the DME supply system 100. Specifically, the supply control device 105 controls the opening and closing of the purge solenoid valve RV-2, the inlet shutoff valve SV-1, the DME solenoid valve CV-3, and the improver solenoid valve CV-4. The supply control device 105 controls the driving of the improver pump 103. The supply control device 105 can grasp information detected by the supply pressure sensor PS-1, the tank pressure sensor PS-2, the capacity level sensor 51, and the temperature sensor 152.
  • DME that does not contain a lubricity improver is supplied from the DME supply source 101 to the fuel supply line 111.
  • a lubricity improver is charged into the DME. That is, the DME and the lubricity improver are mixed at the junction 131.
  • DME containing the lubricity improver is supplied to the fuel tank 3.
  • FIG. 2 is a flowchart of DME fuel supply control.
  • the supply control device 105 can execute DME fuel supply control.
  • DME fuel supply control is sequence control. In the DME fuel supply control, processing of each step described later is sequentially executed.
  • the inlet shutoff valve SV-1 is open, and the DME solenoid valve CV-3 and the improver solenoid valve CV-4 are closed.
  • the inlet shut-off valve SV-1 is normally open except during maintenance.
  • the DME supply system 100 includes a start switch for starting the system.
  • step S ⁇ b> 1 when the supply control device 105 detects that the start switch has been pressed, the supply control device 105 starts DME fuel supply control.
  • step S2 the supply control device 105 calculates a DME supply target amount.
  • the DME supply target amount means an amount by which the DME supply system 100 supplies DME to the fuel tank 3 in the current DME supply operation.
  • the free capacity in the fuel tank 3 is set to the target supply amount of DME.
  • DME supply target amount maximum tank amount-remaining tank amount (1)
  • the tank maximum amount is the maximum capacity of the fuel tank 3 and is specified.
  • the tank remaining amount is the amount of DME remaining in the fuel tank 3.
  • the supply control device 105 can specify the tank remaining amount based on the detection information from the capacity level sensor 51. For this reason, the supply control apparatus 105 can calculate the DME supply target amount based on the equation (1).
  • step S3 the supply control device 105 opens the DME solenoid valve CV-3. As a result, DME flows into the fuel tank 3.
  • the DME supply system 100 can supply not only the DME but also the lubricity improver to the fuel supply line 111.
  • the supply control device 105 opens the enhancer solenoid valve CV-4 and drives the enhancer pump 103.
  • the DME and the lubricant improver are mixed in the fuel supply line 111.
  • the supply control device 105 monitors the pressure difference between the fuel supply line 111 and the fuel tank 3, and controls the opening and closing of the purge solenoid valve RV-2 based on the pressure difference.
  • the pressure difference is a value obtained by subtracting the tank internal pressure from the pressure (supply pressure) of the fuel supply line 111.
  • the supply pressure is, for example, 1.5 MPa. If the tank internal pressure becomes equal to the supply pressure as a result of the increase in the tank internal pressure, the supply of DME is inhibited. Therefore, a predetermined set value is provided as an index for determining the suitability of the pressure difference.
  • the set value is a value of 0 MPa or more, for example, 0.2 MPa. As long as the pressure difference exceeds the set value, there is no problem in the supply of DME.
  • step S4 the supply control device 105 determines whether or not the pressure difference is larger than a predetermined set value. When the pressure difference is larger than the set value, the process proceeds to step S8. When the pressure difference is less than or equal to the set value, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the supply control device 105 opens the purge solenoid valve RV-2. As a result, the DME vapor in the fuel tank 3 is released into the atmosphere via the first purge line 21.
  • step S6 the supply control device 105 continues the opening state of the purge solenoid valve RV-2 for a predetermined opening time.
  • the opening time is 15 seconds.
  • the size of the opening time is set so that the tank pressure approaches the atmospheric pressure as much as possible when the opening time has elapsed. For this reason, the opening time varies depending on the capacity of the fuel tank 3 and the inner diameter of the first purge line 21.
  • the supply control device 105 closes the purge solenoid valve RV-2.
  • step S8 the supply control device 105 determines whether or not a supply target amount of mixed DME is filled in the fuel tank 3.
  • the supply control device 105 can grasp that the supply target amount is filled based on the detection information of the capacity level sensor 51. If the supply target amount is filled, the loop processing from step S4 to S8 ends, and the process proceeds to step S9. If the supply target amount is not filled, the process returns to step S4, and the loop process from steps S4 to S8 is executed again.
  • step S9 the supply control device 105 closes the DME solenoid valve CV-3. As a result, the supply of DME is stopped.
  • the enhancer solenoid valve CV-4 is closed and the drive of the enhancer pump 103 is stopped. That is, the supply of the lubricity improver is completed before the supply of DME is completed.
  • step S10 the supply control device 105 ends the DME fuel supply control.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the tank internal pressure, the supply pressure, and the liquid level in the tank.
  • the liquid level in the tank indicates the height of the liquid level in the fuel tank 3, that is, the remaining amount of fuel in the tank.
  • the liquid level in the tank is indicated by the ratio (%) of the remaining amount to the maximum capacity.
  • the drop in the liquid level in the tank is caused by the consumption of DME in the DME engine 2.
  • the rapid increase in the liquid level in the tank occurs when the DME supply system 100 replenishes the fuel tank 3 with DME.
  • the supply pressure pulsates due to the influence of the feed pump in the DME supply source 101, but the average value of the supply pressure is kept almost constant.
  • the pulsation of the tank internal pressure and the tank liquid level is also generated by the supply pressure pulsation. Therefore, the pulsation is not important in the change of the tank internal pressure and the tank liquid level, and the overall change is important.
  • the DME fuel supply method and the DME supply system 100 according to this embodiment can automatically supply DME fuel to the fuel tank 3 of the DME engine 2, and the supply of DME is hindered by the pressure increase in the fuel tank 3. There is no.
  • the DME supply system 100 includes not only a system related to the supply of DME but also a system related to the supply of the lubricity improver.
  • the DME supply system for executing the DME fuel supply control only needs to include a system related to the supply of DME, and does not need to include a system related to the supply of the lubricity improver.
  • FIG. 4 is a flowchart of DME fuel supply control in another embodiment.
  • the supply control device 105 can execute the DME fuel supply control shown in FIG. 4 instead of the DME fuel supply control shown in FIG.
  • Step S17 is a step of closing the purge solenoid valve RV-2, which is equivalent to step S7 in terms of content.
  • the timing at which step S17 is executed is different from the timing at which step S7 is executed.
  • Step S17 is executed when the pressure difference is larger than the set value in the determination of step S4.
  • the supply control device 105 monitors the pressure difference while supplying DME into the fuel tank, and determines whether or not the pressure difference is larger than a set value in step S4. If the pressure difference is less than or equal to the set value, step S5 is executed. In step S5, the supply control device 105 opens the purge solenoid valve RV-2. On the other hand, when the pressure difference is larger than the set value, step S17 is executed. In step S17, the supply control device 105 closes the purge solenoid valve RV-2. When step S5 or S17 ends, the determination in step S8 is executed. If the supply target amount is not filled in step S8, the process returns to step S4, and the loop processes of steps S4, S5, S17, and S8 are executed again. As described above, in the flow of FIG. 4, the purge solenoid valve RV-2 is immediately opened or closed in accordance with the magnitude comparison between the pressure difference and the set value.

Abstract

　エンジン（１）の燃料タンク（３）内に燃料供給ライン（１１１）を通じて供給目標量のＤＭＥを供給する、ＤＭＥ燃料供給方法であって、前記燃料供給ライン（１１１）を開放した（ステップＳ３）後、前記燃料供給ライン（１１１）の圧力から前記燃料タンク（３）内の圧力を減じることによって得られる圧力差を監視し（ステップＳ４）、前記圧力差が所定の設定値よりも小さいとき、前記燃料タンク（３）のパージ電磁弁ＲＶ－２を開放し（ステップＳ５）、前記圧力差が前記設定値以上であるとき、前記パージ電磁弁ＲＶ－２を閉鎖する、ＤＭＥ燃料供給方法。

Description

ＤＭＥ燃料供給方法及びＤＭＥ燃料供給システム
　エンジンの燃料タンクにＤＭＥを供給する方法及びシステムに関する。
　ＤＭＥを燃料とするＤＭＥエンジンが公知である。ＤＭＥエンジンを利用する技術の一例が、特許文献１に開示されている。従来、ＤＭＥは、ＤＭＥステーションからＤＭＥエンジンの燃料タンクに、手動により補給されている。
特開２００７－２６３０６４号公報
　ＤＭＥエンジンは、例えば、コージェネレーションシステムにおいて用いられる。ＤＭＥコージェネレーションシステムを継続的に運転するためには、燃料タンク内のＤＭＥの減量を補うように、ＤＭＥを補給する必要がある。このため、手動ではなく自動により、ＤＭＥを燃料タンクに供給できる供給システムが必要である。具体的には、供給システムとして、燃料タンクに燃料供給ラインを介してＤＭＥを直接供給するシステムが考えられる。ＤＭＥコージェネレーションシステムは、燃料タンク内の燃料が適切に補給されている限り、２４時間継続して稼働させることができる。
　図５は、タンク内圧力及びタンク内液面レベルの時間変化の一例を示す図である。タンク内圧力は、ＤＭＥエンジンの燃料タンク内の圧力を指している。タンク内液面レベルは、燃料タンク内の液面の高さ、すなわちタンク内の燃料の残量を指している。タンク内液面レベルの低下はＤＭＥエンジンにおけるＤＭＥの消費によって発生する。タンク内液面レベルの上昇は、燃料タンクに手動でＤＭＥを補給することによって発生する。タンク内圧力は、燃料タンク内のＤＭＥが気化することによって発生する。ＤＭＥが消費されるとタンク内の空き容量が増えるので、ＤＭＥ蒸気が膨張し、タンク内圧力が低下する。逆に、ＤＭＥが補給されるとタンク内の空き容量が減るので、ＤＭＥ蒸気が圧縮され、タンク内圧力が上昇する。このため、図５において、タンク内圧力の変化が、タンク内液面レベルの変化に連動している。ただし、時間経過に伴ってＤＭＥの蒸発量が増大するので、タンク内圧力の平均値は、徐々に上昇している。
　上述した供給システムを利用して、燃料タンクに燃料供給ラインを介してＤＭＥを直接供給する場合、燃料供給ラインの圧力（供給圧力）がタンク内圧力よりも大きいことが必要である。供給圧力がタンク内圧力に等しくなると、ＤＭＥが流れなくなり、ＤＭＥの供給ができなくなる。このため、タンク内圧力の上昇に応じて、タンク内圧力を低下させる必要がある。ここで、燃料タンクの蓋を開放するなど、燃料タンクを大気中に連通させることによって、タンク内圧力を低下させることができる。しかし、燃料タンクを常時開放していると、ＤＭＥが大気中に大量に放出されてしまう。また、燃料タンクを手動で開放する場合、作業者は燃料タンク内の燃料の減量を２４時間体制で監視する必要があり、作業効率の悪化が考えられる。
　そこで、本発明は、ＤＭＥエンジンの燃料タンクにＤＭＥ燃料を自動的に供給でき、且つ、燃料タンク内の圧力上昇によってＤＭＥの供給が阻害されることのない、供給方法及び供給システムを提供する。
　本発明の第１の観点は、エンジンの燃料タンク内に燃料供給ラインを通じて供給目標量のＤＭＥを供給する、ＤＭＥ燃料供給方法であって、前記ＤＭＥを前記燃料タンク内に供給している間、前記燃料供給ラインの圧力から前記燃料タンク内の圧力を減じることによって得られる圧力差を監視する、監視工程と、前記圧力差が所定の設定値以下であるか否かを判定する、判定工程と、前記判定工程において前記圧力差が前記設定値以下であることが判定される場合、前記パージバルブを所定時間の間、一時的に開放する、パージ工程と、を備えており、前記開放工程が実行されると、前記判定工程が前記開放工程の終了後に再度実行される、ＤＭＥ燃料供給方法を提供する。
　本発明の第１の観点に係るＤＭＥ燃料供給方法は、好ましくは、構成（ａ）を採用できる。
（ａ）前記供給目標量が、前記燃料タンクの最大量から前記燃料タンク内のＤＭＥの残量を減じて得られるものであり、前記ＤＭＥ燃料供給方法は、前記燃料供給ラインの開放に先立って、前記残量を検出することによって前記供給目標量を算出する。
　本発明の第２の観点は、エンジンの燃料タンク内に燃料供給ラインを通じて供給目標量のＤＭＥを供給する、ＤＭＥ燃料供給方法であって、前記ＤＭＥを前記燃料タンク内に供給している間、前記燃料供給ラインの圧力から前記燃料タンク内の圧力を減じることによって得られる圧力差を監視する、監視工程と、前記圧力差が所定の設定値以下であるか否かを判定する、判定工程と、前記圧力差が前記設定値以下であるとき、前記燃料タンクのパージバルブを開放する開放工程と、前記圧力差が前記設定値よりも大きいとき、前記パージバルブを閉鎖する閉鎖工程と、を備えている、ＤＭＥ燃料供給方法を提供する。
　本発明の第３の観点は、エンジンの燃料タンク内に燃料供給ラインを通じて供給目標量のＤＭＥを供給する、ＤＭＥ燃料供給システムであって、前記燃料供給ラインを開閉する燃料電磁弁と、前記燃料タンクを開閉するパージバルブと、前記燃料タンク内の圧力を検出するタンク内圧力センサと、前記燃料供給ラインの圧力を検出する供給圧力センサと、前記タンク内圧力センサ及び前記供給圧力センサによる検出情報に基づいて、前記電磁弁及び前記パージバルブを開閉する、制御装置と、を備えており、前記制御装置が、前記燃料供給ラインを開放している間、前記燃料供給ラインの圧力から前記燃料タンク内の圧力を減じることによって得られる圧力差を監視する、監視処理と、前記圧力差が所定の設定値以下であるか否かを判定する、判定処理と、前記判定工程において前記圧力差が前記設定値以下であることが判定される場合、前記パージバルブを所定時間の間、一時的に開放する、パージ処理と、を実行し、前記開放工程が実行されると、前記判定工程が前記開放工程の終了後に再度実行される、ＤＭＥ燃料供給システムを提供する。
　本発明の第４の観点は、エンジンの燃料タンク内に燃料供給ラインを通じて供給目標量のＤＭＥを供給する、ＤＭＥ燃料供給システムであって、前記燃料供給ラインを開閉する燃料電磁弁と、前記燃料タンクを開閉するパージバルブと、前記燃料タンク内の圧力を検出するタンク内圧力センサと、前記燃料供給ラインの圧力を検出する供給圧力センサと、前記タンク内圧力センサ及び前記供給圧力センサによる検出情報に基づいて、前記電磁弁及び前記パージバルブを開閉する、制御装置と、を備えており、前記制御装置が、前記燃料供給ラインを開放している間、前記燃料供給ラインの圧力から前記燃料タンク内の圧力を減じることによって得られる圧力差を監視する、監視処理と、前記圧力差が所定の設定値以下であるか否かを判定する、判定処理と、前記圧力差が前記設定値以下であるとき、前記燃料タンクのパージバルブを開放する開放処理と、前記圧力差が前記設定値よりも大きいとき、前記パージバルブを閉鎖する閉鎖処理と、を実行する、ＤＭＥ燃料供給方法を提供する。
　本発明は、エンジンの燃料タンクにＤＭＥ燃料を自動的に供給でき、且つ、燃料タンク内の圧力上昇によってＤＭＥの供給が阻害されることがない。
ＤＭＥエンジンシステム及びＤＭＥ供給システムを示す概略図である。 ＤＭＥ燃料供給制御のフローチャートである。 タンク内圧力、供給圧力、及びタンク内液面レベルの時間変化の一例を示す図である。 ＤＭＥ燃料供給制御のフローチャートである（別実施形態）。 タンク内圧力及びタンク内液面レベルの時間変化の一例を示す図である（従来技術）。
　図１は、ＤＭＥエンジンシステム１及びＤＭＥ供給システム１００を示す概略図である。ＤＭＥ供給システム１００は、ＤＭＥ供給源１０１からエンジン２の燃料タンク３に、ＤＭＥ及び潤滑向上剤を供給するシステムである。燃料タンク３には、潤滑向上剤を含むＤＭＥが蓄えられる。ＤＭＥエンジンシステム１は、潤滑向上剤を含むＤＭＥにより、エンジン２を駆動する装置である。ＤＭＥ供給源１０１は、ＤＭＥのパイプラインシステム、又はＤＭＥのタンクである。
　以下、特に必要がない限り、潤滑向上剤を含むＤＭＥと潤滑向上剤を含まないＤＭＥとを区別せず、どちらのＤＭＥも単に「ＤＭＥ」と称する。
　図１において、ＤＭＥエンジンシステム１は、エンジン２と、燃料タンク３と、高圧ポンプ４と、エンジン制御装置５と、を備えている。ＤＭＥエンジンシステム１は、燃料用のラインとして、第１燃料ライン１１と、第２燃料ライン１２と、第３燃料ライン１３と、第４燃料ライン１４と、を備えている。ＤＭＥエンジンシステム１は、ＤＭＥ蒸気をパージするためのラインとして、第１パージライン２１と、第２パージライン２２と、第３パージライン２３と、を備えている。ＤＭＥエンジンシステム１は、弁として、圧力調整弁３０と、第２遮断弁３２と、第３遮断弁３３と、逆止弁３４と、を備えている。
　第１燃料ライン１１は、燃料タンク３と高圧ポンプ４とを接続している。第２燃料ライン１２は、高圧ポンプ４とエンジン２とを接続している。第３燃料ライン１３及び第４燃料ライン１４は、圧力調整弁３０を介して、エンジン２と燃料タンク３とを接続している。圧力調整弁３０は、第３燃料ライン１３と第４燃料ライン１４との間に設けられている。逆止弁３４は、燃料タンク３と第４燃料ライン１４との間に設けられている。
　第２遮断弁３２は、第２燃料ライン１２と第２パージライン２２との間に設けられている。第２遮断弁３２が開放されると、第２燃料ライン１２内のＤＭＥ蒸気が、第２パージライン２２を介して大気中に解放される。第３遮断弁３３は、第３燃料ライン１３と第３パージライン２３との間に設けられている。第３遮断弁３３が開放されると、第３燃料ライン１３内のＤＭＥ蒸気が、第３パージライン２３を介して大気中に解放される。
　エンジン制御装置５は、ＤＭＥエンジンシステム１の各部を制御する。エンジン制御装置５は、エンジン２を作動させるときに、高圧ポンプ４を作動させる。ＤＭＥは、高圧ポンプ４の作動により、ライン１１～１４を経由して、燃料タンク３及びエンジン２を循環する。
　図１において、ＤＭＥ供給システム１００は、向上剤タンク１０２と、向上剤ポンプ１０３と、供給制御装置１０５と、を備えている。ＤＭＥ供給システム１００は、供給ラインとして、燃料供給ライン１１１と、第１向上剤供給ライン１２１と、第２向上剤供給ライン１２２と、を備えている。ＤＭＥ供給システム１００は、弁として、入口遮断弁ＳＶ－１と、ＤＭＥ電磁弁ＣＶ－３と、向上剤電磁弁ＣＶ－４と、パージ電磁弁ＲＶ－２と、を備えている。ＤＭＥ供給システム１００は、センサとして、流量センサ１５１と、供給圧力センサＰＳ－１と、温度センサ１５２と、タンク内圧力センサＰＳ－２と、容量レベルセンサ５１と、を備えている。
　燃料供給ライン１１１は、ＤＭＥ供給源１０１と燃料タンク３とを接続している。ＤＭＥは、ＤＭＥ供給源１０１から燃料タンク３に向けて供給される。燃料供給ライン１１１上には、ＤＭＥの流れ方向に沿って、入口遮断弁ＳＶ－１、流量センサ１５１、合流部１３１、供給圧力センサＰＳ－１、温度センサ１５２、及びＤＭＥ電磁弁ＣＶ－３が、配置されている。
　第１向上剤供給ライン１２１は、向上剤タンク１０２と、向上剤ポンプ１０３とを接続している。第２向上剤供給ライン１２２は、向上剤ポンプ１０３と燃料供給ライン１１１とを接続している。合流部１３１は、第２向上剤供給ライン１２２と燃料供給ライン１１１との接続部である。潤滑向上剤は、向上剤タンク１０２から向上剤ポンプ１０３を経由して、燃料供給ライン１１１上の合流部１３１に供給される。第２向上剤供給ライン１２２上には、向上剤電磁弁ＣＶ－４が配置されている。
　向上剤ポンプ１０３は、本実施形態では、定量ポンプである。
　入口遮断弁ＳＶ－１は、合流部１３１の上流側において、燃料供給ライン１１１を開閉できる。ＤＭＥ電磁弁ＣＶ－３は、合流部１３１の下流側において、燃料供給ライン１１１を開閉できる。向上剤電磁弁ＣＶ－４は、第２向上剤供給ライン１２２を開閉できる。
　供給圧力センサＰＳ－１は、合流部１３１の下流側において、燃料供給ライン１１１内の圧力を検出できる。
　流量センサ１５１は、燃料供給ライン１１１内の流量を検出できる。このため、流量センサ１５１は、当然ながら、燃料供給ライン１１１内に流れが発生しているか流れが停止しているかも、検出できる。
　温度センサ１５２は、合流部１３１の下流側において、燃料供給ライン１１１内の温度を検出できる。温度センサ１５２は、本実施形態では、熱電対である。
　パージ電磁弁ＲＶ－２は、第１パージライン２１上に設けられている。パージ電磁弁ＲＶ－２が開放されると、燃料タンク３内のＤＭＥ蒸気が、第１パージライン２１を介して大気中に解放される。
　タンク内圧力センサＰＳ－２は、第１燃料ライン１１の圧力を検出する。ここで、第１燃料ライン１１の圧力は、燃料タンク３内の圧力に等しい。
　容量レベルセンサ５１は、燃料タンク３内に蓄えられているＤＭＥの量を検出する。
　供給制御装置１０５は、ＤＭＥ供給システム１００の各部を制御する。具体的には、供給制御装置１０５は、パージ電磁弁ＲＶ－２、入口遮断弁ＳＶ－１、ＤＭＥ電磁弁ＣＶ－３、及び向上剤電磁弁ＣＶ－４の開閉を制御する。供給制御装置１０５は、向上剤ポンプ１０３の駆動を制御する。供給制御装置１０５は、供給圧力センサＰＳ－１、タンク内圧力センサＰＳ－２、容量レベルセンサ５１、及び温度センサ１５２による検出情報を、把握できる。
　ＤＭＥ供給システム１００において、潤滑向上剤を含まないＤＭＥが、ＤＭＥ供給源１０１から燃料供給ライン１１１に供給される。燃料供給ライン１１１上の合流部１３１において、ＤＭＥに、潤滑向上剤が投入される。つまり、合流部１３１において、ＤＭＥと潤滑向上剤とが混合される。この結果、潤滑向上剤を含むＤＭＥが、燃料タンク３に供給される。
　図２は、ＤＭＥ燃料供給制御のフローチャートである。供給制御装置１０５は、ＤＭＥ燃料供給制御を実行できる。ＤＭＥ燃料供給制御は、シーケンス制御である。ＤＭＥ燃料供給制御において、後述の各ステップの処理が、順次実行される。
　ＤＭＥ燃料供給制御の開始時点において、入口遮断弁ＳＶ－１は開放されており、ＤＭＥ電磁弁ＣＶ－３及び向上剤電磁弁ＣＶ－４は閉じられている。入口遮断弁ＳＶ－１は、メンテナンス時などを除いて通常は開放されている。
　ＤＭＥ供給システム１００は、システムを起動するための起動スイッチを備えている。ステップＳ１において、供給制御装置１０５は、起動スイッチが押されたことを検出すると、ＤＭＥ燃料供給制御を開始する。
　ステップＳ２において、供給制御装置１０５は、ＤＭＥ供給目標量を計算する。ＤＭＥ供給目標量は、今回のＤＭＥ供給作業において、ＤＭＥ供給システム１００が燃料タンク３にＤＭＥを供給する量を意味する。本実施形態では、燃料タンク３内の空き容量が、ＤＭＥの供給目標量に設定されている。
　ＤＭＥ供給目標量＝タンク最大量－タンク残量・・・（１）
　タンク最大量は、燃料タンク３の最大容量であり、特定されている。タンク残量は、燃料タンク３内に残っているＤＭＥの量である。供給制御装置１０５は、容量レベルセンサ５１による検出情報に基づいて、タンク残量を特定できる。このため、供給制御装置１０５は、式（１）に基づいて、ＤＭＥ供給目標量を算出できる。
　ステップＳ３において、供給制御装置１０５は、ＤＭＥ電磁弁ＣＶ－３を開放する。この結果、ＤＭＥが燃料タンク３内へと流れ込んでいく。
　上述したように、ＤＭＥ供給システム１００は、ＤＭＥだけでなく潤滑向上剤を燃料供給ライン１１１に供給できる。供給制御装置１０５は、ＤＭＥ電磁弁ＣＶ－３を開放した後、向上剤電磁弁ＣＶ－４を開放すると共に、向上剤ポンプ１０３を駆動する。この結果、燃料供給ライン１１１内で、ＤＭＥと潤滑向上剤とが混合される。
　ステップＳ４～Ｓ８までのループ処理において、供給制御装置１０５は、燃料供給ライン１１１と燃料タンク３内との圧力差を監視し、圧力差に基づいてパージ電磁弁ＲＶ－２の開閉を制御する。ここで、圧力差は、燃料供給ライン１１１の圧力（供給圧力）からタンク内圧力を減じることによって得られる値である。
　供給圧力は、例えば、１．５ＭＰａである。タンク内圧力が上昇した結果、タンク内圧力が供給圧力に等しくなると、ＤＭＥの供給が阻害される。そこで、圧力差の適否を判定するための指標として、所定の設定値が設けられている。設定値は、０ＭＰａ以上の値であり、例えば、０．２ＭＰａである。圧力差が設定値を越えている限り、ＤＭＥの供給に問題はない。
　ステップＳ４において、供給制御装置１０５は、圧力差が所定の設定値よりも大きいか否かを判定する。圧力差が設定値よりも大きいとき、処理がステップＳ８に進む。圧力差が設定値以下であるとき、処理がステップＳ５に進む。
　ステップＳ５において、供給制御装置１０５は、パージ電磁弁ＲＶ－２を開放する。この結果、燃料タンク３内のＤＭＥ蒸気が、第１パージライン２１を介して大気中に解放される。
　ステップＳ６において、供給制御装置１０５は、パージ電磁弁ＲＶ－２の開放状態を所定の開放時間の間、継続する。本実施形態では、開放時間は、１５秒である。開放時間が経過したときにタンク内圧力が大気圧にできるだけ近づくように、開放時間の大きさが設定されている。このため、開放時間は、燃料タンク３の容量や、第１パージライン２１の内径などによって、変化する。ステップＳ７において、供給制御装置１０５は、パージ電磁弁ＲＶ－２を閉じる。
　ステップＳ８において、供給制御装置１０５は、供給目標量の混合ＤＭＥが燃料タンク３内に充填されたか否かを判定する。供給制御装置１０５は、容量レベルセンサ５１の検出情報に基づいて、供給目標量が充填されたことを、把握できる。供給目標量が充填されている場合、ステップＳ４～Ｓ８までのループ処理が終了して、処理がステップＳ９に進む。供給目標量が充填されていない場合、処理がステップＳ４に戻り、ステップＳ４～Ｓ８までのループ処理が再度実行される。
　ステップＳ９において、供給制御装置１０５は、ＤＭＥ電磁弁ＣＶ－３を閉じる。この結果、ＤＭＥの供給が停止される。
　ここで、ＤＭＥ電磁弁ＣＶ－３が閉鎖される前に、向上剤電磁弁ＣＶ－４が閉鎖されると共に向上剤ポンプ１０３の駆動が停止されている。つまり、ＤＭＥの供給が終了する前に、潤滑向上剤の供給が終了している。
　ステップＳ１０において、供給制御装置１０５は、ＤＭＥ燃料供給制御を終了させる。
　図３を用いて、ＤＭＥ燃料供給制御が実行された状況の一例を説明する。図３は、タンク内圧力、供給圧力、及びタンク内液面レベルの時間変化の一例を示す図である。タンク内液面レベルは、燃料タンク３内の液面の高さ、すなわちタンク内の燃料の残量を指している。図３において、タンク内液面レベルは、最大容量に対する残量の割合（％）によって示されている。タンク内液面レベルの低下は、ＤＭＥエンジン２におけるＤＭＥの消費によって発生する。タンク内液面レベルの急上昇は、ＤＭＥ供給システム１００が燃料タンク３にＤＭＥを補給することによって発生する。
　図３において、供給圧力は、ＤＭＥ供給源１０１内のフィードポンプの影響によって脈動しているが、供給圧力の平均値はほぼ一定に保たれている。タンク内圧力及びタンク内液面レベルの脈動も、供給圧力の脈動によって発生している。したがって、タンク内圧力及びタンク内液面レベルの変化において、脈動は重要ではなく、全体的な変化が重要である。
　ＤＭＥが消費されるとタンク内の空き容量が増えるので、タンク内圧力が低下する。このため、図３において、タンク内液面レベルの低下に連動して、タンク内圧力が低下している。一方、ＤＭＥが補給されるとタンク内の空き容量が減るので、タンク内圧力が上昇する。このため、図３において、タンク内液面レベルの上昇に連動して、タンク内圧力が上昇している。本実施形態では、ＤＭＥ供給システム１００によるＤＭＥの供給が実行されるたびに、圧力差が設定値に到達し、燃料タンク３のパージ（パージ電磁弁ＲＶ－２の開放）が実行される。タンク内圧力は概ね周期的な変化をしているが、タンク内圧力の最大高さ及び最小高さも各周期において概ね一定である。このため、図３では、タンク内圧力の平均値はほぼ一定であり、従来技術における図５のように、タンク内圧力が上昇することが防止されている。
　本実施形態におけるＤＭＥ燃料供給方法及びＤＭＥ供給システム１００は、ＤＭＥエンジン２の燃料タンク３にＤＭＥ燃料を自動的に供給でき、且つ、燃料タンク３内の圧力上昇によってＤＭＥの供給が阻害されることがない。
　本実施形態では、ＤＭＥ供給システム１００は、ＤＭＥの供給に係わるシステムだけでなく、潤滑向上剤の供給に係わるシステムも備えている。ＤＭＥ燃料供給制御を実行するためのＤＭＥ供給システムは、ＤＭＥの供給に係わるシステムを備えていればよく、潤滑向上剤の供給に係わるシステムを備えていなくても良い。
　図４は、別実施形態におけるＤＭＥ燃料供給制御のフローチャートである。供給制御装置１０５は、図２に示されるＤＭＥ燃料供給制御に代えて、図４に示されるＤＭＥ燃料供給制御を実行できる。
　図４のフローには、図４のフローにおけるステップＳ６及びＳ７が削除されると共に、新たにステップＳ１７が追加されている。ステップＳ１７は、パージ電磁弁ＲＶ－２を閉鎖するステップであり、内容的にはステップＳ７に等しい。ただし、ステップＳ１７が実行されるタイミングは、ステップＳ７が実行されるタイミングとは異なっている。ステップＳ１７は、ステップＳ４の判定において、圧力差が設定値よりも大きいときに実行される。
　供給制御装置１０５は、ＤＭＥを燃料タンク内に供給している間、前記圧力差を監視し、ステップＳ４において圧力差が設定値よりも大きいか否かを判定する。圧力差が設定値以下である場合、ステップＳ５が実行される。ステップＳ５において、供給制御装置１０５は、パージ電磁弁ＲＶ－２を開く。一方、圧力差が設定値よりも大きい場合、ステップＳ１７が実行される。ステップＳ１７において、供給制御装置１０５は、パージ電磁弁ＲＶ－２を閉じる。ステップＳ５又はＳ１７が終了すると、ステップＳ８の判定が実行される。ステップＳ８において供給目標量が充填されていない場合、処理がステップＳ４に戻り、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ１７、及びＳ８のループ処理が再度実行される。このように、図４のフローでは、圧力差と設定値との大小比較に応じて、直ちに、パージ電磁弁ＲＶ－２が開放又は閉鎖される。
　　１　ＤＭＥエンジンシステム
　　２　エンジン
　　３　燃料タンク
　　２１　第１パージライン
　　５１　容量レベルセンサ
　　１００　ＤＭＥ供給システム
　　１０５　供給制御装置
　　１１１　燃料供給ライン
　　ＰＳ－１　供給圧力センサ
　　ＰＳ－２　タンク内圧力センサ
　　ＲＶ－２　パージ電磁弁
　　ＣＶ－３　ＤＭＥ電磁弁

Claims (5)

  1. 　エンジンの燃料タンク内に燃料供給ラインを通じて供給目標量のＤＭＥを供給する、ＤＭＥ燃料供給方法であって、
    　前記ＤＭＥを前記燃料タンク内に供給している間、前記燃料供給ラインの圧力から前記燃料タンク内の圧力を減じることによって得られる圧力差を監視する、監視工程と、
    　前記圧力差が所定の設定値以下であるか否かを判定する、判定工程と、
    　前記判定工程において前記圧力差が前記設定値以下であることが判定される場合、前記パージバルブを所定時間の間、一時的に開放する、パージ工程と、を備えており、
    　前記開放工程が実行されると、前記判定工程が前記開放工程の終了後に再度実行される、
    　ＤＭＥ燃料供給方法。
  2. 　エンジンの燃料タンク内に燃料供給ラインを通じて供給目標量のＤＭＥを供給する、ＤＭＥ燃料供給方法であって、
    　前記ＤＭＥを前記燃料タンク内に供給している間、前記燃料供給ラインの圧力から前記燃料タンク内の圧力を減じることによって得られる圧力差を監視する、監視工程と、
    　前記圧力差が所定の設定値以下であるか否かを判定する、判定工程と、
    　前記圧力差が前記設定値以下であるとき、前記燃料タンクのパージバルブを開放する開放工程と、
    　前記圧力差が前記設定値よりも大きいとき、前記パージバルブを閉鎖する閉鎖工程と、を備えている、
    　ＤＭＥ燃料供給方法。
  3. 　前記供給目標量が、前記燃料タンクの最大量から前記燃料タンク内のＤＭＥの残量を減じて得られるものであり、
    　前記燃料供給ラインの開放に先立って、前記残量を検出することによって前記供給目標量を算出する、
    　請求項１に記載のＤＭＥ燃料供給方法。
  4. 　エンジンの燃料タンク内に燃料供給ラインを通じて供給目標量のＤＭＥを供給する、ＤＭＥ燃料供給システムであって、
    　前記燃料供給ラインを開閉する燃料電磁弁と、
    　前記燃料タンクを開閉するパージバルブと、
    　前記燃料タンク内の圧力を検出するタンク内圧力センサと、
    　前記燃料供給ラインの圧力を検出する供給圧力センサと、
    　前記タンク内圧力センサ及び前記供給圧力センサによる検出情報に基づいて、前記電磁弁及び前記パージバルブを開閉する、制御装置と、
    　を備えており、
    　前記制御装置が、
    　前記燃料供給ラインを開放している間、前記燃料供給ラインの圧力から前記燃料タンク内の圧力を減じることによって得られる圧力差を監視する、監視処理と、
    　前記圧力差が所定の設定値以下であるか否かを判定する、判定処理と、
    　前記判定工程において前記圧力差が前記設定値以下であることが判定される場合、前記パージバルブを所定時間の間、一時的に開放する、パージ処理と、を実行し、
    　前記開放工程が実行されると、前記判定工程が前記開放工程の終了後に再度実行される、
    　ＤＭＥ燃料供給システム。
  5. 　エンジンの燃料タンク内に燃料供給ラインを通じて供給目標量のＤＭＥを供給する、ＤＭＥ燃料供給システムであって、
    　前記燃料供給ラインを開閉する燃料電磁弁と、
    　前記燃料タンクを開閉するパージバルブと、
    　前記燃料タンク内の圧力を検出するタンク内圧力センサと、
    　前記燃料供給ラインの圧力を検出する供給圧力センサと、
    　前記タンク内圧力センサ及び前記供給圧力センサによる検出情報に基づいて、前記電磁弁及び前記パージバルブを開閉する、制御装置と、
    　を備えており、
    　前記制御装置が、
    　前記燃料供給ラインを開放している間、前記燃料供給ラインの圧力から前記燃料タンク内の圧力を減じることによって得られる圧力差を監視する、監視処理と、
    　前記圧力差が所定の設定値以下であるか否かを判定する、判定処理と、
    　前記圧力差が前記設定値以下であるとき、前記燃料タンクのパージバルブを開放する開放処理と、
    　前記圧力差が前記設定値よりも大きいとき、前記パージバルブを閉鎖する閉鎖処理と、を実行する、
    　ＤＭＥ燃料供給方法。
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