JP5333424B2 - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に燃料タンクの燃料を供給するため装備される燃料供給装置、特に、内燃機関より燃料タンク内に還流される燃料の高温化を防止するための燃料クーラーを備えた内燃機関の燃料供給装置に関する。

内燃機関、例えば、ディーゼルエンジン（以後単にエンジンと記す）には、燃料タンクの燃料を供給管路を通して供給し、燃料噴射装置で消費されなかった余剰燃料を戻し管路により燃料タンクに戻すようにした燃料供給装置が設けられる。
ところで、従来式の副室式燃料噴射装置を備えたエンジン（ＩＤＩディーゼルエンジン）に比べ，直噴式コモンレール燃料噴射装置を備えたエンジン（ＤＩコモンレール式ディーゼルエンジン）は、通常、リターン燃料温度が高いことが知られている。更に、エンジンの高圧燃料ポンプへ供給する燃料の温度は高圧燃料ポンプ側要求燃料温度以下に抑える必要がある。このため、戻し管路（リターンフューエルライン）に燃料クーラーを装着する等の工夫で燃料を冷やしている。

例えば、従来の燃料供給装置では、図８に示すように、エンジン１００に装備される燃料噴射装置１１０に対し、燃料タンク１２０の燃料がフィルタ１３０を備える供給管路１４０を介して供給される。ここでの燃料噴射装置１００はエンジン駆動に連動して駆動する高圧ポンプ１５０を備え、高圧ポンプ１５０に連結された燃料噴射弁１６０が高圧燃料をエンジン本体内の燃焼室（不図示）に噴射することで、エンジン１００の出力発生が成されている。

この燃料噴射装置１００で消費されなかった余剰燃料はサーモスタット１９０及び燃料クーラー１７０を備えた戻し管路１８０を介して燃料タンク１２０に戻されている。この際、戻し管路１８０の燃料クーラー１７０が余剰燃料を冷却するので、一旦、燃料タンクに戻され、再度エンジン側に供給される燃料が過度に高温化することを抑制している。このため、高圧燃料ポンプ側要求燃料温度以下に抑制でき、またガソリンエンジンの場合は、燃料気化によりベーパ発生や燃料中のベーパ発生に起因する空燃比の希薄化が生じることを抑制でき、エンジン出力が低下することを防止している。

一方、雰囲気温度が低い場合、高圧ポンプ１５０と燃料クーラー１７０の間のサーモスタット１９０が切り換え操作され、これによりサーモスタット１９０の上流側の戻し管路１８０の燃料がサーモスタット１９０の下流側のバイパス路２００を通して燃料クーラー１７０を迂回して燃料タンク１２０に戻されている。ここでは、余剰燃料（低温軽油）が燃料クーラー１７０で過度に冷却されることを防ぐことが出来、余剰燃料が過冷却されてワックス析出温度を下回り、あるいは、燃料タンク１２０内の燃料温度が低温軽油中に析出したワックスを溶融させるに必要な溶融温度を確保することができない状態に至り、燃料中に含まれるワックス成分の析出が生じ、これに伴う流動抵抗急増によりエンジンの燃料供給不足が発生してしまうという事態の発生を防ぐようにしている。

なお、エンジンの燃料噴射装置からの余剰燃料を戻し管路に設けた燃料クーラーで冷却してから燃料タンクに戻すようにした燃料供給装置の一例が引用文献１（特開２００４−１６２５３８号公報）に開示される。
ここでは燃料クーラーの上流側分岐部に流路切換え用のサーモスタットを設け、このサーモスタットが余剰燃料の温度が高いと燃料クーラーに燃料を流して燃料の過度の高温化を抑制し、温度が低いとバイパス管路に燃料を流して燃料の過冷却を防止し燃料中に含まれるワックスの析出やエンジンへの燃料供給不足の発生を防止している。

更に、引用文献２（特開２００３−５６３４４号公報）に開示される燃料供給装置には、エンジンのラジエータと、オイルクーラーと、インタークーラーと、フューエルクーラーとを一体に配置した建設機械のエンジン冷却装置が開示される。ここで、燃料噴射ポンプ１７のリターンラインには燃料クーラーの上流側にサーモバルブが設けられ、このサーモバルブは燃料噴射ポンプからの燃料が低温時にあると、燃料クーラーをバイパスして燃料タンクに戻し、過冷却を防止している。

特開２００４−１６２５３８号公報 特開２００３−５６３４４号公報

上述のように、従来のＤＩコモンレール式ディーゼルエンジンでは、雰囲気温度が比較的高温の場合、例えば図８に示すように、余剰燃料を燃料クーラー１７０で冷却してから燃料タンク１２０に戻すことで、再度エンジン１００に供給される燃料が過度に高温化することを抑制し、高圧燃料ポンプ側要求燃料温度以下に抑え、エンジン出力低下を防止している。
一方、雰囲気温度が低い場合、例えば図８に示すように、燃料クーラー１７０の上流位置のサーモスタット１９０が燃料温度の低下を検出し、これに応じて燃料をバイパス路２００に流して燃料クーラーによる過冷却を避け、余剰燃料（低温軽油）が過度に冷却されることを防止し、燃料中に含まれるワックス成分の析出に伴う流動抵抗急増によりエンジンの燃料供給不足が発生することを抑制している。

しかし、上述の引用文献１、２や、図８に示した燃料供給装置では、燃料クーラーの上流位置である、燃料クーラーを通過する前の位置における余剰燃料の温度をサーモスタットで検知して、過冷却防止制御を行っている。
このため、従来装置では高圧ポンプからサーモスタットに達した余剰燃料の温度に応じて余剰燃料を燃料クーラーに流すか、バイパス路に流して保温性を維持するかの切換を行っており、燃料クーラー通過後の燃料温度が雰囲気温度の影響でどの程度低下するかは考慮していない。

即ち、引用文献１、２や図８に示した燃料供給装置では、寒冷地を走行する場合、例え、高圧ポンプ１からサーモスタットに達した段階での余剰燃料の温度が、バイパス路への切換を必要としない場合でも、燃料クーラー通過後の余剰燃料の温度が外気で過度に低温化されてしまうような場合には、ワックス析出温度を下回り、あるいは、燃料タンク内の燃料温度が低温化して燃料中に析出したワックスを溶融させるに必要な溶融温度を確保することができず、これに伴い流動抵抗急増によりエンジンの燃料供給不足が生じてしまうという事態の発生を防止できない。

本発明は以上のような課題に基づきなされたもので、目的とするところは、リターン燃料が燃料クーラーで過度に冷却されるような場合に、タンク内の燃料中に析出したワックスを溶融することができずフィルタが目詰まりし、エンジンの燃料供給不足が発生するという事態の発生を確実に防止できる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。

本願請求項１の発明は、燃料タンクからの燃料をエンジンの燃料噴射装置に供給する供給管路と、前記燃料噴射装置からの余剰燃料を燃料クーラーで冷却して前記燃料タンクへ戻す戻し管路と、該戻し管路を流動する燃料を前記燃料クーラーの上流側の分岐部より下流側の合流部に燃料クーラーを迂回して流動させるバイパス路と、前記合流部を通過する燃料の温度に応じて前記戻し管路又は前記バイパス路のどちらか一方と前記燃料タンクとを連通させる流路切換え手段を備え、前記流路切換え手段は、前記合流部を通過する燃料温度が高温側第一温度より高温であると前記燃料クーラーと燃料タンクを連通させ、該燃料温度が低温側第一温度以下の低温であると前記バイパス路と燃料タンクを連通させるように切換えるサーモスタットであり、前記燃料噴射装置からの余剰燃料量を制御する余剰燃料制御手段を備え、前記余剰燃料制御手段は、前記燃料温度が前記低温側第一温度より低温の低温側第二温度を下回ると前記余剰燃料量を増量することを特徴とする。

本願請求項２の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記バイパス路は車体下部に支持された収容ボックス内に保持されたことを特徴とする。

本願請求項３の発明は、請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記バイパス路は前記燃料クーラーと共に車体下部に支持された収容ボックス内に保持されたことを特徴とする。

本願請求項４の発明は、請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記収容ボックスは前記燃料クーラーに外気を導くシャッターを備え、前記制御手段は該シャッターを前記燃料温度が前記高温側第一温度を上回ると開放状態に切換え、前記低温側第二温度を下回ると閉鎖状態に切換えることを特徴とする。

本願請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記内燃機関が発生する出力を制御する出力制御手段を備え、前記出力制御手段は、前記燃料温度が前記高温側第一温度より高温の高温側第二温度を上回ると前期内燃機関からの所値以上の高出力発生を制限することを特徴とする。

請求項１の発明は、合流部を通過する燃料の温度、即ち燃料タンクに戻る実際の燃料温度に応じて戻し管路とバイパス路を切換え、燃料タンク内の燃料温度をより正確に制御する。この際、サーモスタットの切換えにより、合流部を通過する燃料の温度が高温側第一温度より高温であると、燃料クーラーで燃料を冷却し、高圧燃料ポンプ側要求燃料温度へと至ることを抑制してエンジン出力低下を防止する。一方、低温側第一温度以下の低温であると、燃料をバイパス路より燃料タンクに戻して、燃料中のワックス析出へと至ることを抑制し、ワックスによるフィルタの目詰まりを抑え、エンジンの燃料供給不足が発生することを確実に防止できる。特に、燃料温度が低温側第二温度を下回ると燃料タンクに戻される高温の余剰燃料量を増量させることで、燃料タンク内の燃料温度が過剰に冷却されることを防止できる。

請求項２の発明は、バイパス路が収容ボックス内に保持されるので、燃料温度が低温側第一温度以下の低温であって、燃料をバイパス路より燃料タンクに戻す際に、バイパス路での燃料温度の低下を防止して、より確実に、燃料の過冷却による燃料中のワックス析出を抑え、タンク内の燃料がワックスを溶融させるに必要な温度以上に保持することができ、フィルタの目詰まり、エンジンの燃料供給不足を確実に防止できる。

請求項３の発明は、バイパス路と燃料クーラーとが共に収容ボックス内に保持されるので、請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置と同様の効果に加え、バイパス路と燃料クーラーとを共に走行時における路面側の異物との接触を防止して、耐久性を確保できる。

請求項４の発明は、請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置と同様の効果に加え、収容ボックスに設けたシャッターを燃料温度が高温側第一温度を上回ると開放状態にあるように制御して燃料クーラーに外気を導き、燃料タンクに流入する燃料の過度の昇温を抑制でき、逆に、燃料温度が低温側第一温度以下でかつバイパス路側に流路が切換え状態にあってもなお低温状態にあると、即ち低温側第二温度を下回るとシャッターを閉鎖して燃料クーラーの冷却機能を抑え、バイパス路側より燃料タンクに流入する燃料の過冷却を防止できる。

請求項５の発明は、燃料温度が高温側第二温度を上回る場合、機関出力制御を行うことで余剰燃料の燃料温度を抑制し、燃料温度の過昇温を防止できる。

本発明の一実施形態としての内燃機関の燃料供給装置の全体構成図である。 図１の内燃機関の燃料供給装置の全体概略模式図である。 図１の内燃機関の燃料供給装置における複数箇所での燃料温度の変動特性を示す線図である。 本発明の他の実施形態である内燃機関の燃料供給装置の全体構成図である。 図４の内燃機関の燃料供給装置で用いる燃料流路切換え処理ルーチンのフローチャートである。 本発明の他の実施形態である内燃機関の燃料供給装置で用いる戻し管路とその周りの燃料クーラー、バイパス管路及び三方切換え弁、燃料クーラーシャッターの拡大部分切欠正面図である。 図６の内燃機関の燃料供給装置で用いる燃料流路切換え処理ルーチンのフローチャートである。 従来装置の内燃機関の燃料供給装置の全体概略模式図である。

以下、本発明の第１の実施の形態である内燃機関の燃料供給装置Ｍ１について説明する。
図１は本発明の内燃機関の燃料供給装置Ｍ１の全体構成を示し、図２には要部概略構成図を示した。
この内燃機関の燃料供給装置Ｍ１は内燃機関としてのディーゼルエンジン（以後エンジンと記す）１と、エンジン１に供給する燃料を貯蔵するための燃料タンク２と、燃料タンク２からの燃料をエンジン１の燃料噴射装置３に供給する供給管路４と、燃料噴射装置３からの余剰燃料を燃料タンク２へ戻す戻し管路５とを備え、図２に示すように、燃料供給路Ｒ１は概略的に環状を成すように形成される。

更に、内燃機関の燃料供給装置Ｍ１はエンジン１から燃料タンク２へ還流される燃料を冷却するための燃料クーラー６と、戻し管路５を流動する燃料を燃料クーラー６の上流側の分岐部７より下流側の合流部８に燃料クーラー６を迂回して流動させるバイパス管路９と、合流部８に配備された流路切換え手段１１とを備える。
流路切換え手段１１は合流部８に配備されたサーモスタット４５と、
合流部８を通過する燃料の温度を検知する温度センサ１３と、サーモスタット４５の切換え状態（不図示のリミットスイッチの出力）を検出し、ラジエーターシャッター、燃料クーラーシャッター、エンジン余剰燃料増量減量制御、エンジン出力制限を制御する制御手段１４とを有する。

図１に示す燃料噴射装置３はエンジン１に連動する高圧燃料ポンプ１５と、エンジン本体１０１の長手方向に沿って配備されると共に高圧燃料ポンプ１５から高圧燃料が供給されるコモンレール１６と、不図示の各気筒の燃焼室に燃料噴射する各気筒と対向配備された燃料噴射弁１７とを備える。エンジン本体１０１に支持された高圧燃料ポンプ１５には車体側２支持された燃料タンク２内の燃料が直接フィルタ３０を備える供給管路４を介して吸引されている。
また、図１に２点差線で示すように、低圧燃料ポンプ１８有り仕様の場合は、電動の低圧燃料ポンプ１８からフィルタ３０を備える供給管路４を介して燃料を吸引し、その低圧燃料が高圧燃料ポンプ１５で吸引され供給される。

ここでは、高圧燃料ポンプ３０のポンプ作動により供給された燃料を高圧化し、高圧燃料をコモンレール１６を経て各気筒の燃料噴射弁１７に供給し、制御手段１４に制御される燃料噴射弁１７により高圧燃料を対向する各燃焼室に噴射する。なお、図１中の符号１８１はタンク内フィルタを示す。更に、二点差線で示す符号１９は低圧燃料ポンプ１８有り仕様の場合に用いる供給管路４の低圧燃料圧を所定値に調整する調圧バルブである。
コモンレール１６の一端には燃料圧を検知する燃圧センサ２１が配備され、他端には燃圧調整弁２０が配備され、燃圧調整弁２０にはコモンレール１６からの余剰燃料を燃料タンク２へ戻す戻し管路５が接続される。ここでは燃圧センサ２１の燃圧信号に応じて制御手段１４が高圧燃料ポンプ１５の駆動及び燃圧調整弁２０、余剰燃料量を調整してコモンレール圧を所定値に保持するよう制御している。

戻し管路５はコモンレール１６よりの余剰燃料を燃料タンク２に戻す流路であり、その途中で、各燃料噴射弁１７や高圧燃料ポンプ１５側の各リーク燃料を流動させる噴射ポンプ側戻し管２２と合流し、それらの余剰燃料を下流側の分岐部７側に流動させる。戻し管路５の分岐部７はバイパス管路９の上流側が分岐して延出するように形成され、合流部８はバイパス管路９の下流側が合流するように形成される。戻し管路５の分岐部７と合流部８との間には燃料クーラー６が配設され、この燃料クーラー６と並列に直状のバイパス管路９が配備される。

バイパス管路９の主要部と燃料クーラー６とサーモスタット４５とは共に車体下部のフロア板２３に締結された収容ボックス２４内に収容される。収容ボックス２４は強化プラスチック、例えばガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）でよく、鋼板で形成されても良い。このような収容ボックス２４の内壁に収容部材の取り付け部を形成しておくことで、容易に車体側に収容部材を取り付け支持できる。しかも、走行時における路面側の異物との接触を防止でき、耐久性を確保できる。

特に、燃料クーラー６は収容ボックス２４の側壁に設けた導風口２５と対向配備され、この導風口より不図示の排気口に向かう走行風の流動により、燃料の放熱を容易に行なえるように形成される。一方、バイパス管路９は導風口２５より不図示の排気口に向かう走行風と干渉しないような形状部位、例えば、最も収容ボックス２４の上壁に近い部位に配備され、場合により、防風壁２４１で覆うように形成しておき、これによって、バイパス管路９を流動する燃料の放熱を抑制するようにしている。
ここで、戻し管路５は分岐部７と戻し管路５のとの間にバイパス管路９と燃料クーラー６の管路を並列に配備し、特に、合流部８にサーモスタット４５を配備した構成を採る。

流路切換え手段１１の要部を成すサーモスタット４５は収容ボックス２４の内壁に固着されたケーシング４６と、ケーシング４６内の弁摺動穴４７に摺動可能に支持された弁体４８と、弁体４８の一端と収容ボックス２４の上端部との間に配備されたサーモスタット本体を成す感温部４９と、弁体４８の他端と収容ボックス２４の下端部との間に配備された戻しばね５１とを備える。
収容ボックス２４にはバイパス管路９と連通するバイパスポートｈ１と、燃料クーラー６の管路と連通するクーラーポートｈ２と、これらと対向する位置に配備された流入ポートｈ３が形成され、更に、流入ポートｈ３は連絡路ｒｈを介して弁摺動穴４７の燃料流動室４７１に連通する。更に、燃料流動室４７１は連絡路ｒｈ側と離れた部位より下流側戻し管路５０１に連通している。

弁摺動穴４７は収容ボックス２４の上下方向に長く形成され、そこに嵌合された弁体４８は上下弁部４８１、４８２の２区分に区分され、上端には感温部４９の外筒部材４９１が一体結合され、外筒部材４９１の中央に嵌合された内筒部材４９２が弁摺動穴４７の内壁に一体結合される。
この感温部４９は燃料流動室４７１を流動する燃料の温度に応じて内筒部材４９２に対し外筒部材４９１が伸縮変位し、これに応じて外筒部材４９１と一体の弁体４８が戻しばね５１の弾性力に抗して上下に摺動する。ここで、内筒部材４９２に対し外筒部材４９１が縮小変位し、上端の第１位置ｄ１に保持されると下弁部４８２がバイパスポートｈ１を流入ポートｈ３に連通させ、クーラーポートｈ２を閉じる状態を保持する。一方、内筒部材４９２に対し外筒部材４９１が伸長変位し、下端の第２位置ｄ２に保持されると上弁部４８１によりクーラーポートｈ２が流入ポートｈ３に連通され、バイパスポートｈ１を閉じる状態を保持する。

次に、このようなサーモスタット４５を合流部８に配し流路切換え手段１１を構成する第１実施形態としての内燃機関の燃料供給装置Ｍ１の作動を説明する。
ここで、車両の走行初期にエンジン１の暖気前には、燃料温度の比較的低温（低温側第一温度Ｔｆｃ）以下であり、サーモスタット４５はその感温部が燃料流動室４７１の燃料温度が低いので、収縮し、上端の第１位置ｄ１に保持され、下弁部４８２がバイパスポートｈ１と流入ポートｈ３を連通し、保温状態を保持するバイパス管路９より燃料を燃料タンク２側に導く。

この状態では、燃料の低温化を抑制し、燃料タンク２に流入する燃料温度の過度の低下を抑えるようにし、例え寒冷地走行時でも図３に符号Ｌｂ１で示す燃料温度の状態より、符号Ｌ１で示す昇温側の温度状態に早期に変位するように出来る。これにより、燃料タンク２に流入した燃料の温度が低温側第二温度（過冷却温度）Ｔｃより比較的高温に保持され、ワックス等の析出物を抑制し、析出物を溶融させることができ、各フィルタ１８１、３０の目詰まりや低圧燃料ポンプ１８の作動不良を防止でき、エンジンの燃料供給不足が発生することを確実に防止できる。

一方、車両が走行初期に高温側第一温度Ｔｆ２を下回る環境域にあるとし（例えばＬｎの温度域）、サーモスタット４５が第１位置ｄ１に保持され、下弁部４８２がバイパスポートｈ１と流入ポートｈ３を連通し、バイパス管路９より燃料を燃料タンク２側に導く状態にあると仮定する。この状態より、車両が高温地域に入り、高温側第一温度Ｔｆ２を上回る環境域を走行するとする。この場合、燃料温度の上昇により、感温部４９の内筒部材４９２に対し外筒部材４９１が伸長変位し、モスタット４５が第１位置ｄ１より第２位置ｄ２に切り換わる。これにより、上弁部４８１によりクーラーポートｈ２が流入ポートｈ３に連通し、バイパスポートｈ１を閉じる状態を保持する。

この状態では、燃料を燃料クーラー６で冷却して燃料の高温化を抑制し、燃料タンク２に流入させる。この場合、例えば、図３に符号Ｌｈで示す高温走行域側での温度変動が本来なされるとしても、燃料を燃料クーラー６で確実に冷却して、燃料タンク２側に導くので、燃料タンク２の燃料温度の昇温が抑制され、図３に符号Ｌｍで示す温度変位側に変動する。
これにより、たとえ高温地域走行でも、燃料クーラー６の冷却作用により、高圧燃料ポンプ３０の入口での燃料温度が高圧燃料ポンプ側要求燃料温度Ｔｋ、例えば、８０℃を上回り過度に高温化することを防止するという制御目標を達成できエンジン出力低下を防止できる。

次に、本発明の第２実施形態としての内燃機関の燃料供給装置Ｍ２を説明する。
この第２実施形態は、第１実施形態と対比し、流路切換え手段１１ａが合流部８に設けられた三方切換え弁１２である点、及びこの制御部を付加した点以外は同一構成部が多く、ここでは同一部材には同一符号を付し、重複説明を略す。
図４に示すように、ここでの合流部８に設けた流路切換え手段１１ａは収容ボックス２４ａ内に配備される。この収容ボックス２４ａはその側壁に常開の導風口２５が設けられ、導風口２５の奥側に燃料クーラー６画配備される。
合流部８に配備された三方切換え弁１２は第１流入ポートｐ１が燃料クーラー６に連通し、第２流入ポートｐ２がバイパス管路９に連通し、流出ポートｐ３が燃料タンク２に達する下流側戻し管路５０１に連通している。

ここでは合流部８の流出ポートｐ３の近傍に温度センサ１３が配備され、これにより合流部８を通過する、即ち、バイパス管路９で温度低下を抑制された燃料、あるいは、燃料クーラー６で冷却された燃料の各温度を検知し、制御手段１４に出力するようにしている。

ここでの三方切換え弁１２は電磁切換え弁であり、高温所定温度（高温側第一温度Ｔｆ２）を上回る出力を受ける燃料温度状態（Ｌｈの状態）では第１流入ポートｐ１が流出ポートｐ３に連通して燃料クーラー６の燃料を燃料タンク２に流動でき、低温所定温度（低温側第一温度Ｔｆ１）以下の出力を受ける燃料温度状態では第２流入ポートｐ２が流出ポートｐ３に連通して、バイパス管路９の燃料を燃料タンク２に流動できる。

制御手段１４は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス１４１を介して相互に接続されたＲＯＭ１４２、ＲＡＭ１４３、ＣＰＵ１４４、入力ポート１４５および出力ポート１４６を備え、後述する切換え制御機能を発揮する。ここで、入力ポート１４５には車両の運転情報であるエンジン回転数Ｎｅや吸気量Ｑａや水温Ｔｗがそれぞれ不図示のセンサより入力され、更に、燃圧センサ２１より燃料圧Ｐｆが、温度センサ１３より合流部８の流出ポートｐ３の近傍の燃料温度Ｔｆｎが入力される。
このような第２実施形態の内燃機関の燃料供給装置Ｍ２の作動を、図３の温度変動特性線図及び図５の燃料供給制御ルーチンのフローチャートを用いて説明する。

制御手段１４は、車両の走行時に不図示のメインルーチンにおいて車両の運転情報に応じたエンジン１の駆動制御を行い、特に、燃料噴射装置３と燃料供給装置Ｍ２の制御をそれぞれの制御タイミングで順次行う。ここで燃料噴射制御では運転情報に応じてコモンレール圧と噴射量と噴射時期を演算し、その演算結果に応じて高圧燃料ポンプ１５と各気筒の燃料噴射弁１７を駆動し、所望の出力を発するよう制御している。
一方、燃料供給制御が図４の燃料供給制御ルーチンに沿って行われる。
ここで、ステップｓ１に達すると、最新の合流部８（図３には燃料クーラー出口と同一位置として概略的に示した）の燃料温度を温度センサ１３により余剰燃料温度であるリターン燃料温度Ｔｆｎとして検知し、記憶処理する。

ステップｓ２では、車両が常温域、例えば、予め、適宜設定された低温側第一温度である低温判定値Ｔｆ１（２０℃）以上の地域を走行か、それ以下の低温域を走行か判断し、常温域走行と判断するとステップｓ３に進み、低温域を走行と判断するとステップｓ４に進む。
ステップｓ４に達すると、オン出力を三方切換え弁１２に発して、燃料クーラー６と燃料タンク２を遮断し、バイパス路９と燃料タンク２を連通させる。

この寒冷地走行を継続した場合、本来、寒冷地走行のため、リターン燃料温度Ｔｆｎが外気で過度に冷却され、低温側第二温度（過冷却温度）Ｔｃ以下の低温側に変動する。例えば、図３に符号Ｌｂ１で示す２点差線のように、燃料温度が低温化し、符号ｃ１より変動し、噴射ポンプ１５で加圧、加熱され温度上昇するが、噴射ポンプ１５、燃料噴射弁１７及びコモンレール１６から余剰燃料として排出されると、再度、外気により冷却される。特に、この状態のままで燃料クーラー６を燃料が通過すると過度に冷却され、過冷却温度Ｔｃ以下に下がって燃料タンク２に流入し、その場合、過冷却によりワックス等の析出物を生じているタンク内の燃料中の析出物を溶融できない場合がある。このようにワックスが混入する燃料が再度低圧燃料ポンプ１８より吐出され燃料供給路Ｒ１を流動すると、ポンプ１８自体や、低圧燃料ポンプ側フィルタ１８１、フィルタ３０で目詰まりが進み、流路抵抗が増加し、所定の燃料供給量を確保する上で問題となる。

しかし、このような事態の発生を防止するため、この燃料供給制御装置Ｍ２では、ステップｓ４において、三方切換え弁１２をオンし、燃料をバイパス路９に迂回させ、燃料タンク２に戻すように切換え制御している。
このため、バイパス路９を通過して過度の低温化が防止され、本来、図３に示す符号Ｌｂ１（燃料タンク入口での温度ｃ１がＴｃを下回る状態）に沿って温度変動していた燃料は燃料クーラー６の影響を受けない状態に保持でき、図３に示す細い２点鎖線Ｌａ１に沿って変位し、燃料タンク２入口に達する位置での温度はｃ２を保持し、過冷却温度Ｔｃを下回ることを防止される。

さらに、この状態での燃料が２点鎖線Ｌｂ２に沿って温度上昇して循環することで、燃料タンク２の入口に再度達する位置での温度はｃ３を保持し、過冷却温度Ｔｃを更に上回ることなる。やがて、図３に実線で示す符号Ｌ１の変動状態に達し、外気への放熱とエンジン１側からの加熱との間でのバランスが保たれる。このような走行状態では、たとえ寒冷地走行でも、燃料温度が過冷却温度Ｔｃより十分高めに保持され、燃料タンク２に流入した燃料中にワックス等の析出物を生じることが防止される。
更に、たとえ、燃料タンク２にワックス等の析出物が生じていても、燃料タンク２中に流入した燃料温度の上昇によりタンク内でワックスを溶融させることができる。このため、再度、タンク内の燃料が供給管路４に流動するとしても、各フィルタ１８１、３０の目詰まりや低圧燃料ポンプ１８の作動不良を防止でき、エンジンの燃料供給不足が発生することを確実に防止できる。

更に、ステップｓ５、ｓ６に進むと、ここでは燃料噴射装置３からの余剰燃料の温度である最新のリターン燃料温度Ｔｆｎを読み取り、これが過冷却温度Ｔｃ以下か判断する。燃料が過冷却温度Ｔｃを上回るとこの周期の制御をリターンさせ、外気温が比較的低くいとステップｓ８に進む。
低温域を走行でステップｓ８に達すると、走行中の燃料のリターン燃料温度Ｔｆｎが過冷却状態を判定する低温側第二温度（過冷却温度）Ｔｃ以下の低温であるか否か判断する。
なお、燃料タンク２内の燃料が過冷却によりワックス等の析出物を生じる温度、例えば、−２℃に基づき設定され、ここでは、低温判定値Ｔｆ１は燃料タンク内のワックス等の析出物を溶融するに足る燃料温度およびばらつき修正のため、補正値を付けて２０℃として予め設定される。

ステップｓ８でＹｅｓであると、燃料の昇温が進まない場合、低温化しているとしてステップｓ９に進む。ステップｓ９では余剰燃料であるリターン燃料を増量修正するための余剰燃料増量指令信号Ｓ１を制御手段１４の不図示のメインルーチン側に出力し、メインルーチンにリターンする。
なお、ステップｓ８で、この過冷却温度Ｔｃより高温であるとＮｏ側に進み、この回の制御を終了し、メインルーチンにリターンする。

燃料供給制御ルーチンからステップｓ９において余剰燃料増量指令信号Ｓ１を受けたメインルーチン側では、高圧燃料ポンプ１５の吐出量を所定量増量修正する。この増量修正制御により、コモンレール１６から戻し管路５を経て燃料タンク２へ戻す加熱された余剰燃料が増え、燃料タンク２の燃料温度の昇温が進み、図３に符号Ｌｂ１で示す温度変位より符号Ｌ１で示す昇温側に接近する温度変位を早めることができる。これにより、比較的高温化された燃料が徐々に増加し、燃料タンク２に先に流入していたワックス等の析出物を溶融させることができ、各フィルタ１８１、３０の目詰まりや低圧燃料ポンプ１８の作動不良を防止でき、エンジンの燃料供給不足が発生することを確実に防止できる。

一方、ステップｓ２で燃料温度Ｔｆｎが低温判定値Ｔｆ１（２０℃）以上として、ステップｓ３に達すると、ここでは、燃料温度Ｔｆｎが所定の高温判定値Ｔｆ２（６０℃）以上か否か判断し、以下では、現状保持し、この回の制御を終了し、メインルーチンにリターンする。
なお、高温所定温度（高温側第一温度Ｔｆ２：６０℃）は、高圧燃料ポンプ側要求燃料温度Ｔｋ、例えば、８０℃を上回ることを防止する制御を確実に行うことで、ここでは制御でのゆとり幅を持たせて高温所定温度（高温側第一温度Ｔｆ２６０℃）を適宜設定したが、これに代えて当該要求燃料温度Ｔｋ以下の他の温度を設定してもよい。

このように燃料温度Ｔｆｎが低温判定値Ｔｆ１（２０℃）以上で高温判定値Ｔｆ２（６０℃）以下の通常燃料温度領域にある場合、例えば、図３に符号Ｌｎで示す定常常温走行域にあると、ここでは外気温が過度に高くないため、燃料クーラー６の冷却作用を受け、燃料タンク２での温度は実線で示す符号Ｌｎの変動状態を保ち、即ち、外気への放熱作用とエンジン１側からの加熱作用とのバランスが保たれる。
一方、合流部８での燃料温度が高温判定値Ｔｆ２を上回るとステップｓ１０に達し、切換え燃料温度出力を三方切換え弁１２に発して、バイパス路９と燃料タンク２を遮断し、燃料クーラー６と燃料タンク２を連通させる。

この場合、例えば、図３に符号Ｌｈで示す高温走行域であることより、燃料温度が特に、エンジン側の加熱や、噴射ポンプの加圧、加熱作用で昇温する傾向にある上、外気温度により燃料供給系の各部材の温度が上昇し、燃料タンク２側で例えば、燃料温度Ｔｆｎが６０℃を上回る。
このような高温走行域でステップｓ１０より、ステップｓ１１、ｓ１２に達すると、ここでは、再度、最新のリターン燃料温度Ｔｆｎを読み取り、これが高温判定値Ｔｆ２（６０℃）を上回るか否か判断し、それより低いとこの制御周期の制御をリターンさせ、外気温が比較的高く、燃料の昇温が更に進む傾向にあり、高圧燃料ポンプ側要求燃料温度Ｔｋに到達する場合、ステップｓ１３に進む。

ステップｓ１３では余剰燃料であるリターン燃料を減量修正するための余剰燃料減量指令信号Ｓ２を制御手段１４の不図示のメインルーチン側に出力し、更に、ステップｓ１４では、最新のリターン燃料温度Ｔｆｎが高圧燃料ポンプ側要求燃料温度Ｔｋ（８０℃）を上回るか否か判断し、以下ではこの会の制御を終了し、上回ると、ステップｓ１５に進む。
ステップｓ１５に達すると、エンジンの一定値以上の高出力発生を制限する出力制御指令信号Ｓ３を不図示のメインルーチン側に出力し、この回の制御を終了してメインルーチンにリターンする。

燃料供給制御ルーチンのステップｓ１３において、余剰燃料減量指令信号Ｓ２を受けたメインルーチン側では、高圧燃料ポンプ１５の吐出量を所定量減量し、これによりコモンレール１６側から戻し管路５を経て燃料タンク２へ戻す加熱された余剰燃料が減量され、燃料タンク２の燃料温度の昇温が抑制され、図３に符号Ｌｈで示す温度変位より低温側の符号Ｌｍで示す温度変位側に変動する。

更に、燃料供給制御ルーチンのステップｓ１５において、出力制御指令信号Ｓ３を受けたメインルーチン側でエンジンの一定値以上の高出力発生を制限する制御に入ることで、エンジンの高出力発生が抑制され、低温変位が確実に進み、やがて図３に符号Ｌｍで示す温度変位側に達し、外気への放熱作用とエンジン１側の加熱作用とのバランスが保たれ、たとえ高温地域走行でも、燃料クーラー６の冷却作用も加わり、燃料タンク２での温度は実線で示す符号Ｌｍの変動状態が保たれる。この場合、過度の高温化に伴う高圧燃料ポンプ側要求燃料温度Ｔｋ、例えば、８０℃を上回ることは無く、エンジン出力低下を防止できる。

上述のところで、収容ボックス２４、２４ａの側壁に設けた導風口２５は常開であったが、場合により導風口２５を開閉する燃料クーラーシャッター３３を設けた収容ボックス２４ｂを用いた第３の実施形態を構成しても良い。この場合、燃料クーラー６の冷却、バイパス管路９の保温機能を高めることが可能となる。
この第３実施形態は、第２実施形態と対比し、燃料クーラーシャッター３３及びラジエーターシャッター３７を設け、これらの制御を付加した点で相違し、それ以外、例えば、第３実施形態の流路切換え手段は第２実施形態で用いた流路切換え手段１１ａと同一の構成のものを採用しており、ここでは同一部材には同一符号を付し、重複説明を略す。

図６に示すように、車体下部のフロア板２３に締結された収容ボックス２４ｂはその内部に燃料クーラー６とバイパス管路９を収容支持し、燃料クーラー６と接近する側壁には導風口２５が形成される。この導風口２５は燃料クーラーシャッター３３により開閉可能に形成される。
燃料クーラーシャッター３３は矩形枠部材３３１と、その矩形枠部材３３１に支持され上下方向に複数並列配備のシャッター板３４と各シャッター板３４をその回転軸回りに開閉作動させるリンク部材３５と、リンク部材３５を介して複数並列配備のシャッター板３４を開閉駆動するモータ３６とで構成され、モータ３６の開閉駆動制御が制御手段１４により行われる。

一方、エンジン１の前部にはファン４２の駆動により冷却風をラジエータ４０側に導き、エンジン冷却を行うラジエータ４０が配備される。このラジエータ４０の前部にはラジエータ４０に向かう冷却風の流動を許容し、遮断可能なラジエーターシャッター３７が配設される。
ラジエーターシャッター３７は矩形枠部材３７１と、その矩形枠部材３７１に支持され上下方向に複数並列配備のシャッター板３８と各シャッター板３８をその回転軸回りに開閉作動させるリンク部材３９と、リンク部材３９を介して複数並列配備のシャッター板３８を開閉駆動するモータ４１とで構成され、モータ４１の開閉駆動制御が制御手段１４により行われる。

このような第３実施形態の内燃機関の燃料供給装置Ｍ３の作動を、図７の燃料供給制御ルーチンのフローチャートを用いて説明する。
ここで、図７の燃料供給制御ルーチンの各制御ステップは図５の燃料供給制御ルーチンと比較し、同一ステップ構成が多く、ここでは重複ステップ説明を簡略化する。
図７の燃料供給制御ルーチンでは、ステップａ１、ａ２で最新の合流部８のリターン燃料温度Ｔｆｎを検知し、これが低温判定値Ｔｆ１（２０℃）以上であるとステップａ３に進み、低温域を走行と判断するとステップａ４に進む。
ステップａ４に達すると、寒冷地走行でオン出力を三方切換え弁１２に発して、バイパス路９と燃料タンク２を連通させ、次いで、ステップａ５に進んでリターン燃料温度Ｔｆｎを検知する。

次いで、ステップａ６では再度、リターン燃料温度Ｔｆｎが低温判定値Ｔｆ１（２０℃）以上であるか否か判断し、低温判定値Ｔｆ１より高温であるとこの回の制御を終了し、低温判定値Ｔｆ１を下回ると、ステップａ７に進む。ここでは、燃料の昇温が進まない場合であり、リターン燃料を増量修正するための余剰燃料増量指令信号Ｓ１を出力する。
ステップａ７において余剰燃料増量指令信号Ｓ１を受けたメインルーチン側では高圧燃料ポンプ１５の吐出量を所定量増量修正し、加熱された余剰燃料が増えて燃料タンク２の燃料温度の昇温が進み、例えば、図３に符号Ｌｂ１で示す温度変位より符号Ｌ１で示す昇温側に接近する。更に、燃料タンク２内の燃料中のワックス等の析出物を溶融させることができ、各フィルタ１８１、３０の目詰まりや低圧燃料ポンプ１８の作動不良を防止でき、エンジンの燃料供給不足が発生することを確実に防止できる。

次いで、ステップａ８に進み、最新の合流部８のリターン燃料温度Ｔｆｎを検知し、次いで、ステップａ９、ステップａ１０に達すると、最新のリターン燃料温度Ｔｆｎが低温側第二温度（過冷却温度）Ｔｃ以下の低温であるか否か判断し、過冷却温度Ｔｃより高温であるとこの回の制御を終了する。一方、寒冷地走行で低温化が継続していると、ラジエーターシャッター３７のモータ４１にシャッター閉出力を発し、燃料クーラーシャッター３３のモータ３６にシャッター閉出力を発する。
これにより、各シャッター板３８を閉じてラジエータ３７の冷却風を遮断してエンジン１の水温上昇を図り、エンジン本体に接近する燃料の昇温化を図る。更に、収容ボックス２４ｂの導風口２５の各シャッター板３４を閉じてその内部の燃料クーラー６とバイパス管路９への走行風の流動を遮断してバイパス管路９より燃料タンク２に向かう燃料の冷却を防止し、保温を図る。

一方、上述のステップａ２よりステップａ３に達すると、ここでは、燃料温度Ｔｆｎが所定の高温判定値Ｔｆ２（６０℃）以下であると、現状保持のため、この回の制御を終了し、メインルーチンにリターンする。
一方、合流部８での燃料温度が高温判定値Ｔｆ２を上回りステップａ１１に達すると、切換え燃料温度出力を三方切換え弁１２に発して、燃料クーラー６と燃料タンク２を連通させ、例えば、図３に符号Ｌｈで示す高温走行域であるとすると、燃料クーラー６での冷却を図る。更に、このような高温走行域で、ステップａ１２、ａ１３に達すると、最新のリターン燃料温度Ｔｆｎが高温判定値Ｔｆ２（６０℃）を上回るか否か判断し、それより低いとこの制御周期の制御をリターンさせ、燃料の昇温が更に進む傾向にあると、ステップａ１４に進む。

ステップａ１４に進むと、ここでは、燃料の冷却が進まない場合であり、リターン燃料を減量修正するため、余剰燃料減量指令信号Ｓ２を出力する。
余剰燃料減量指令信号Ｓ２を受けたメインルーチン側では、高圧燃料ポンプ１５の吐出量を所定量減量し、これにより加熱された余剰燃料が減量され、燃料タンク２の燃料温度の昇温が抑制される。
ステップａ１４において余剰燃料減量指令信号Ｓ２が出力され、エンジンの高出力発生が抑制されることで、低温化が進むと、やがて図３に符号Ｌｈの温度変位より符号Ｌｍで示す温度変位側に達する。

これにより、たとえ高温地域走行でも、燃料クーラー６の冷却作用も加わり、燃料タンク２での温度は実線で示す符号Ｌｍの変動状態が保たれる。この場合、過度の高温化に伴う高圧燃料ポンプ側要求燃料温度Ｔｋ、例えば、８０℃を上回ることは無く、エンジン出力低下を防止できる。
次いで、ステップａ１５、ａ１６に進む。ここでは最新のリターン燃料温度Ｔｆｎを取り込み、これが過度の高温化に伴う高圧燃料ポンプ側要求燃料温度Ｔｋ（８０℃）を上回るか，否か判定し、それより低いとこの制御周期の制御をリターンさせ、燃料の昇温が更に進む傾向にあると、ステップａ１７、ａ１８に進む。

ステップａ１７では、燃料の昇温が進む傾向にあり、ここでは、ラジエーターシャッター３７及び燃料クーラーシャッター３３の各開状態が不図示のリミットスイッチにより検出され、開状態ではステップａ１９に進み、閉状態ではステップａ１８に進む。ここでは、ラジエーターシャッター３７のモータ４１にシャッター開出力を発し、燃料クーラーシャッター３３のモータ３６にシャッター開出力を発する。
これにより、各シャッター板３８を開いてラジエータ３７に冷却風を通してエンジン１の冷却を図り、エンジン本体に接近する燃料の昇温を阻止する。更に、収容ボックス２４ｂの導風口２５の各シャッター板３４を開いてその内部の燃料クーラー６へ走行風を導入して燃料タンク２に向かう燃料の冷却を促進する。

次いで、ステップａ１９に進むと、最新のリターン燃料温度Ｔｆｎが高圧燃料ポンプ側要求燃料温度Ｔｋを上回るか判断し、以下であり、低温化しているとこの周期の制御をリターンさせ、燃料の冷却が進まない場合、ステップａ２０に進む。
ステップａ２０に達すると、エンジンの一定値以上の高出力発生を制限する出力制御指令信号Ｓ３を不図示のメインルーチン側に出力し、この回の制御を終了してメインルーチンにリターンする。

上述のように、燃料供給制御ルーチンのステップａ１４において、余剰燃料減量指令信号Ｓ２を受けたメインルーチン側では、高圧燃料ポンプ１５の吐出量を所定量減量し、これによりコモンレール１６側から戻し管路５を経て燃料タンク２へ戻す加熱された余剰燃料が減量され、燃料タンク２の燃料温度の昇温が抑制され、図３に符号Ｌｈで示す温度変位より低温側の符号Ｌｍで示す温度変位側に変動する。

更に、燃料供給制御ルーチンのステップａ２０において、出力制御指令信号Ｓ３を受けたメインルーチン側でエンジンの一定値以上の高出力発生を制限する制御に入ることで、エンジンの高出力発生が抑制され、低温変位が確実に進み、やがて図３に符号Ｌｍで示す温度変位側に達し、外気への放熱作用とエンジン１側の加熱作用とのバランスが保たれ、たとえ高温地域走行でも、燃料クーラー６の冷却作用も加わり、燃料タンク２での温度は実線で示す符号Ｌｍの変動状態が保たれる。この場合、過度の高温化に伴う高圧燃料ポンプ側要求燃料温度Ｔｋ（８０℃）を上回ることは無く、エンジン出力低下を防止できる。
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

１ エンジン
２ 燃料タンク
３ 燃料噴射装置
４ 供給管路
５ 戻し管路
６ 燃料クーラー
７ 分岐部
８ 合流部
９ バイパス路
１１ 流路切換え手段
１２ 三方切換え弁
１３ 温度センサ
１４ 制御手段
４５ サーモスタット
Ｔｆ１ 低温判定値
Ｔｆ２ 高温判定値
Ｔｆｎ 燃料温度
Ｔｋ 高圧燃料ポンプ側要求燃料温度（高温側第二温度）
Ｔｃ 過冷却温度（低温側第二温度）
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ 内燃機関の燃料供給装置

Claims (5)

1. 燃料タンクからの燃料をエンジンの燃料噴射装置に供給する供給管路と、前記燃料噴射装置からの余剰燃料を燃料クーラーで冷却して前記燃料タンクへ戻す戻し管路と、該戻し管路を流動する燃料を前記燃料クーラーの上流側の分岐部より下流側の合流部に燃料クーラーを迂回して流動させるバイパス路と、前記合流部を通過する燃料の温度に応じて前記戻し管路又は前記バイパス路のどちらか一方と前記燃料タンクとを連通させる流路切換え手段を備え、
   前記流路切換え手段は、前記合流部を通過する燃料温度が高温側第一温度より高温であると前記燃料クーラーと燃料タンクを連通させ、該燃料温度が低温側第一温度以下の低温であると前記バイパス路と燃料タンクを連通させるように切換えるサーモスタットであり、
   前記燃料噴射装置からの余剰燃料量を制御する余剰燃料制御手段を備え、
   前記余剰燃料制御手段は、前記燃料温度が前記低温側第一温度より低温の低温側第二温度を下回ると前記余剰燃料量を増量することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記バイパス路は車体下部に支持された収容ボックス内に保持されたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
3. 前記バイパス路は前記燃料クーラーと共に車体下部に支持された収容ボックス内に保持されたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
4. 前記収容ボックスは前記燃料クーラーに外気を導くシャッターを備え、前記制御手段は該シャッターを前記燃料温度が前記高温側第一温度を上回ると開放状態に切換え、前記低温側第二温度を下回ると閉鎖状態に切換えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の燃料供給装置。
5. 前記内燃機関が発生する出力を制御する出力制御手段を備え、
   前記出力制御手段は、前記燃料温度が前記高温側第一温度より高温の高温側第二温度を上回ると前期内燃機関からの所値以上の高出力発生を制限することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。

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