| 【発明の名称】 |
ジメチルエーテル用ディーゼルエンジン |
| 【発明者】 |
【氏名】瀬戸 雄史
【氏名】徳丸 武志
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| 【要約】 |
【課題】燃料としてのＤＭＥを最適且つ必要最小限に加圧する。
【解決手段】本発明は、ジメチルエーテルを燃料とするディーゼルエンジン１において、燃料タンク４の燃料をエンジン１側に供給するフィードポンプ５と、フィードポンプ５のフィード圧を調節する調圧装置９と、ジメチルエーテルの蒸気圧線図に基づいて予め作成されたマップに従い、上記調圧装置９を制御するフィード圧制御手段１０，１１，１２とを備えたものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ジメチルエーテルを燃料とするディーゼルエンジンにおいて、燃料タンクの燃料をエンジン側に供給するフィードポンプと、該フィードポンプのフィード圧を調節する調圧装置と、ジメチルエーテルの蒸気圧線図に基づいて予め作成されたマップに従い、上記調圧装置を制御するフィード圧制御手段とを備えたことを特徴とするジメチルエーテル用ディーゼルエンジン。
【請求項２】 上記マップが、各燃料温度毎に、ジメチルエーテルの蒸気圧より所定値高圧の目標フィード圧を与えるものである請求項１記載のジメチルエーテル用ディーゼルエンジン。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジメチルエーテルを燃料とするディーゼルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ディーゼルエンジンの分野では軽油の代替燃料としてジメチルエーテル（以下ＤＭＥともいう）が脚光を浴びつつある（特開平10-281029 号公報、特開平11-107871 号公報等参照）。ＤＭＥ（Ｃ2 Ｈ6 Ｏ）は融点-138.5℃、沸点-23.7 ℃（１気圧）で、軽油と同程度のセタン価を有し、空気より比重が大きく、一般に空気中で分解し易く無毒といわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＤＭＥは常温常圧で気体である。よってこれをディーゼルエンジンに適用しようとする場合、ＤＭＥを加圧し液体としてエンジンに供給しなければならない。こうしないと燃料の気化によって燃料中に気泡が混入し、エンジンの回転が不安定となり、配管や高圧ポンプ（コモンレール式の場合）内でキャビテーションが生じたりするからである。
【０００４】一方、ＤＭＥに過度の高圧を加えると、ＤＭＥの粘性が低いため、各摺動部でＤＭＥの漏れが発生し、大掛かりな回収システムが必要となる。またフィードポンプ自体の消費馬力が大きくなり燃費の悪化を招いてしまう。よってＤＭＥの加圧は適度に行うのが好ましい。
【０００５】以上の問題を解決するため、特開平9-96262 号公報のように、燃料のフィード圧（供給圧）を高圧に加圧すると共に、燃料温度に基づきフィード圧を制御することが考えられる。しかし、この公報技術では単にフィード圧を数種に切り替えるだけであり、現在の燃料温度との関係で必ずしも最適なフィード圧とならない可能性がある。そしてたとえ加圧により気化が防げたとしても、加圧が過剰となり、先のＤＭＥ漏れ等の問題が発生する可能性がある。
【０００６】以上のように、本発明は、燃料としてのＤＭＥを最適且つ必要最小限に加圧することができるジメチルエーテル用ディーゼルエンジンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ジメチルエーテルを燃料とするディーゼルエンジンにおいて、燃料タンクの燃料をエンジン側に供給するフィードポンプと、フィードポンプのフィード圧を調節する調圧装置と、ジメチルエーテルの蒸気圧線図に基づいて予め作成されたマップに従い、上記調圧装置を制御するフィード圧制御手段とを備えたものである。
【０００８】これによれば、ジメチルエーテルの蒸気圧線図に基づくマップに従ってフィード圧を制御するため、燃料としてのジメチルエーテルを最適且つ必要最小限に加圧できる。
【０００９】ここで、上記マップが、各燃料温度毎に、ジメチルエーテルの蒸気圧より所定値高圧の目標フィード圧を与えるものであるのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】図１に本発明に係るジメチルエーテル（ＤＭＥ）用ディーゼルエンジンを示す。ディーゼルエンジン１はここでは６気筒のコモンレール式とされ、コモンレール２に蓄圧した燃料を各インジェクタ３に供給するようになっている。燃料としてのＤＭＥは燃料タンク４内に貯留され、フィードポンプ５によりフィード通路６を通じて高圧ポンプ７に送られ、高圧ポンプ７で数10〜数100(MPa)まで加圧された後コモンレール２に送られる。高圧ポンプ７において燃料圧力制御が行われ、余剰の燃料はリターン通路８を通じて燃料タンク４に戻される。
【００１２】燃料タンク４内は高圧状態（例えば９(atm) ）に保持されてＤＭＥを液体の状態で貯留する。この燃料タンク４内にフィードポンプ５が設けられ、フィードポンプ５にはそのフィード圧（供給圧）を調節する調圧装置９が含まれる。調圧装置９の直近の下流側の位置にフィード圧を検知するための燃料圧力センサ１０が設けられる。また、高圧ポンプ７の直近の上流側の位置に、燃料の温度を検知するための燃料温度センサ１１が設けられる。
【００１３】調圧装置９、燃料圧力センサ１０及び燃料温度センサ１１が電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）１２に接続される。ＥＣＵ１２は燃料圧力センサ１０及び燃料温度センサ１１の出力信号から各センサ位置における燃料圧力及び燃料温度を読み取る。またＥＣＵ１２は調圧装置９を電気的に制御する。即ち、調圧装置９にはサーボ式電磁リリーフ弁等が採用される。
【００１４】ＥＣＵ１２には、ＤＭＥの蒸気圧線図に基づいて予め作成されたマップ、即ちフィード圧制御マップが記憶されている。即ち、図２にＤＭＥの蒸気圧線図とマップとを併せて示す。図２をＤＭＥの蒸気圧線図として見た場合、横軸はＤＭＥ温度Ｔ（℃）、縦軸は蒸気圧Ｐ(atm) であり、蒸気圧の線図はａである。一方、図２をマップとして見た場合、横軸は燃料温度Ｔｆ（℃）、縦軸は目標フィード圧Ｐｔ(atm) であり、目標フィード圧の線図はｂである。
【００１５】図から分かるように、各燃料温度Ｔｆ毎の目標フィード圧Ｐｔは、同じＤＭＥ温度Ｔの蒸気圧Ｐより所定値ΔＰだけ高い。換言すれば、マップは、現在の燃料温度Ｔｆに対し、蒸気圧Ｐより所定値ΔＰだけ高い目標フィード圧Ｐｔを与える。ΔＰの値は、エンジンの各摺動部においてＤＭＥ漏れを発生させず、且つフィードポンプの消費馬力を過度に大きくしないような値が設定される。これにより、後述するように、最適且つ必要最小限のＤＭＥの加圧が達成できる訳である。
【００１６】次に、このエンジンにおける燃料フィード圧の制御方法を説明する。
【００１７】ＥＣＵ１２は、燃料温度センサ１１の検出値即ち現在の燃料温度Ｔｆから、図２のマップに従い目標フィード圧Ｐｔを算出する。そして燃料圧力センサ１０の検出値即ち実際のフィード圧が目標フィード圧Ｐｔに等しくなるよう、調圧装置９をフィードバック制御する。例えば、図２を参照して、現在の燃料温度Ｔｆが２０（℃）なら線図ｂから目標フィード圧Ｐｔ＝6.8(atm)を算出し、これに実際のフィード圧を合わせる制御を行う。そして燃料温度Ｔｆが１０（℃）に下降したら、線図ｂから対応する目標フィード圧Ｐｔ＝3.4(atm)を読み取ってこれに実際のフィード圧を合わせる。
【００１８】これにより、実際のフィード圧は全ての燃料温度において必ずＤＭＥの蒸気圧Ｐより高くなり、燃料の気化、燃料中への気泡混入を免れることができる。そしてエンジン回転が不安定になるのを防止でき、フィード通路６をなす配管や高圧ポンプ７内でのキャビテーション発生を防止できる。
【００１９】一方、ΔＰを上記の如く設定したので、最適且つ必要最小限の加圧を達成でき、過度の加圧を防止できる。ここで図２に示すように、本実施形態では線図ａに平行な線図ｂを設定し、ΔＰを燃料温度Ｔｆに応じて約２〜３(atm) の範囲で変化させている。しかしこれに限らず、ΔＰを燃料温度Ｔｆに拘らず一定値としたり、特定温度のみΔＰを大きくしたり小さくしたりすることができる。このようにΔＰは前述の問題が生じるような過度の値とならない限り自由に設定できる。ただし、ゼロよりは大きくする必要がある。ゼロだと蒸気圧Ｐに一致し気化の可能性があるからである。この他ΔＰの決定には、フィード通路６の配管の圧力損失や高圧ポンプ７の性能等を考慮するとよい。
【００２０】上記制御はマップ制御なので制御が容易であり、現在の燃料温度との関係で最適なフィード圧を常に連続して与えられる利点がある。
【００２１】上記から分かるように、本実施形態においては、ＥＣＵ１２、燃料温度センサ１１及び燃料圧力センサ１０が本発明のフィード圧制御手段を構成する。
【００２２】ここで本実施形態では、高圧ポンプ７の直近の上流側の位置に燃料温度センサ１１を設けたので、燃料の気化を高圧ポンプ７手前で確実に防止できる。また調圧装置９の直近の下流側の位置に燃料圧力センサ１０を設けたので、正確なフィード圧を確実に検知できる。
【００２３】なお、本発明の実施形態は上述のものに限られない。
【００２４】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２５】（１） 燃料としてのＤＭＥを最適且つ必要最小限に加圧できる。
【００２６】（２） マップ制御なので制御が容易であり、現在の燃料温度との関係で最適なフィード圧を常に連続して与えることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００１７０
【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月２０日（１９９９．１０．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８０２１
【弁理士】
【氏名又は名称】絹谷 信雄
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１１５９１６（Ｐ２００１−１１５９１６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２７日（２００１．４．２７） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２９８５３３ |
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