(57)【要約】【課題】直接的な操作を必要とせずにコストの増加が抑えられた開閉弁装置を備える内燃機関の液化ガス燃料供給装置を提供する。【解決手段】液化ガス燃料供給装置において、内燃機関の停止後に、コモンレールに対して液化ガス燃料の気体成分を導入させながらコモンレール内の液化ガス燃料を燃料タンク内に回収するためのパージ手段を備え、パージ手段は、コモンレールに接続されたパージ用通路及び気相導入通路あるいはいずれか一方を備えるとともに、パージ用通路及び気相導入通路あるいはいずれか一方に設けられ、フィードポンプから高圧ポンプに送られる燃料圧力を受ける受圧部を有し、燃料圧力が所定値以上のときに閉弁する一方、燃料圧力が所定値未満のときに開弁する開閉弁装置を備える。【選択図】図１
2010163984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の液化ガス燃料をフィードポンプによって高圧ポンプへ送り、当該高圧ポンプで前記液化ガス燃料を高圧化して内燃機関の燃料噴射部が接続されたコモンレールに圧送し、前記燃料噴射部から前記内燃機関に前記液化ガス燃料を供給する液化ガス燃料供給装置において、
前記内燃機関の停止後に、前記コモンレールに対して前記液化ガス燃料の気体成分を導入させながら前記コモンレール内の前記液化ガス燃料を前記燃料タンク内に回収するためのパージ手段を備え、
前記パージ手段は、前記コモンレールに接続されたパージ用通路及び気相導入通路あるいはいずれか一方を備えるとともに、前記パージ用通路及び前記気相導入通路あるいはいずれか一方に設けられ、前記フィードポンプから前記高圧ポンプに送られる燃料圧力を受ける受圧部を有し、前記燃料圧力が所定値以上のときに閉弁する一方、前記燃料圧力が所定値未満のときに開弁する開閉弁装置を備えることを特徴とする内燃機関の液化ガス燃料供給装置。
【請求項２】
前記開閉弁装置は、
前記コモンレールに接続された第１ポートと、前記フィードポンプから前記高圧ポンプに送られる前記液化ガス燃料の一部が流入する第２ポートと、前記液化ガス燃料の吸引部又は気相導入部に接続された第３ポートと、を有するシリンダ本体と、
前記第２ポートから流入する前記燃料圧力を受圧する前記受圧部を有するとともに前記第１ポートと前記第３ポートとを連通及び遮断できるように前記シリンダ本体内に収容されたピストン弁部材と、
前記ピストン弁部材が前記燃料圧力に応じて前記第１ポートと前記第３ポートとを連通及び遮断できるよう前記ピストン弁部材を付勢するためのバネ部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の液化ガス燃料供給装置。
【請求項３】
前記開閉弁装置は、前記フィードポンプと、前記フィードポンプによって圧送され前記高圧ポンプに送られる前記液化ガス燃料の圧力を規定する圧力調整弁と、の間の低圧燃料供給通路に接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の液化ガス燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の液化ガス燃料供給装置に関し、特に、内燃機関の停止時にコモンレール内の液化ガス燃料を回収するパージ手段を備えた内燃機関の液化ガス燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンによる大気汚染対策として、軽油の代わりに排気がクリーンなＤＭＥ（ジメチルエーテル）を代替燃料として用いることが検討されている。このＤＭＥ燃料は、従来の燃料である軽油と異なり、液化ガス燃料である。すなわち、軽油と比較して沸点が低く、大気圧下で軽油が常温で液体であるのに対して、ＤＭＥは常温で気体となる性質を有している。
【０００３】
そのため、ＤＭＥ燃料を用いたディーゼルエンジンでは、エンジン停止後に噴射系内にＤＭＥ燃料が残留していると、ＤＭＥ燃料がインジェクタの噴孔からエンジンのシリンダ内に漏れて気化し、シリンダ内に充満することによって、次にエンジンを始動する際にノッキング等の異常燃焼が生じてエンジンの始動が正常に行えず大きな振動や騒音が発生するおそれがある。そこで、ＤＭＥ燃料を代替燃料として用いる場合、エンジン停止後に、噴射系内に残留しているＤＭＥ燃料を抜き去るためのパージ処理を行う必要がある。
【０００４】
そこで、本願の出願人は、これまでに、内燃機関に液化ガス燃料を噴射供給する燃料供給装置として、複数の燃料噴射弁が接続されたコモンレールを備えた蓄圧式燃料供給装置を用いる場合において、内燃機関の停止時に、コモンレール内の液化ガス燃料を回収できるように構成した燃料供給装置を提案した。
【０００５】
より具体的には、燃料タンク内の液化ガス燃料をフィードポンプによって高圧ポンプへ送り、当該高圧ポンプで液化ガス燃料を高圧化して内燃機関の燃料噴射部が接続されたコモンレールに圧送し、燃料噴射部から内燃機関に液化ガス燃料を供給する液化ガス燃料供給装置において、フィードポンプと高圧ポンプとは低圧燃料供給通路で接続されるとともに、低圧燃料供給通路には第１の開閉手段が備えられ、燃料タンクの気相部分とコモンレールとは気相導入通路で接続されるとともに、気相導入通路には第２の開閉手段が備えられ、第１の開閉手段よりも高圧ポンプ側の燃料供給通路とコモンレールとはパージ用通路で接続されるとともに、パージ用通路には第３の開閉手段が備えられ、かつ、気相導入通路から液化ガス燃料の気体成分を導入させながら、高圧ポンプ、コモンレール及び燃料噴射部内の液化ガス燃料を燃料タンク内に回収するための液パージ手段と、液パージ手段の動作後に、高圧ポンプ、コモンレール及び燃料噴射部内に残留する液化ガス燃料を気化させて回収するための気化パージ手段と、を備える内燃機関の液化ガス燃料供給装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２８６１２１号公報  （段落［００２２］〜［００２８］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この特許文献１に記載された内燃機関の液化ガス燃料供給装置では、コモンレールに接続された気相導入通路及びパージ用通路に備えられた第２及び第３の開閉手段が設けられている。これらの第２及び第３の開閉手段は、内燃機関の運転時には閉弁される一方、内燃機関の停止後、コモンレール内の液化ガス燃料を回収する際には開弁される必要がある。ただし、電気的な制御等、直接的な開閉操作が必要な開閉手段では、開閉手段自体のコストはもちろん、その制御装置のコストアップにもつながるため、操作が不要な開閉手段が望ましい。
【０００８】
そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、コモンレールに接続された気相導入通路及びパージ用通路の少なくとも一方が備えられた液化ガス燃料装置において、気相導入通路又はパージ用通路に設けられる開閉手段として所定の構成の開閉弁装置を用いることによって、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、直接的な操作を必要とせずにコストの増加が抑えられた開閉弁装置を備える内燃機関の液化ガス燃料供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、燃料タンク内の液化ガス燃料をフィードポンプによって高圧ポンプへ送り、当該高圧ポンプで液化ガス燃料を高圧化して内燃機関の燃料噴射部が接続されたコモンレールに圧送し、燃料噴射部から内燃機関に液化ガス燃料を供給する液化ガス燃料供給装置において、内燃機関の停止後に、コモンレールに対して液化ガス燃料の気体成分を導入させながらコモンレール内の液化ガス燃料を燃料タンク内に回収するためのパージ手段を備え、パージ手段は、コモンレールに接続されたパージ用通路及び気相導入通路あるいはいずれか一方を備えるとともに、パージ用通路及び気相導入通路あるいはいずれか一方に設けられ、フィードポンプから高圧ポンプに送られる燃料圧力を受ける受圧部を有し、燃料圧力が所定値以上のときに閉弁する一方、燃料圧力が所定値未満のときに開弁する開閉弁装置を備えることを特徴とする内燃機関の液化ガス燃料供給装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１０】
また、本発明の内燃機関の液化ガス燃料供給装置を構成するにあたり、開閉弁装置は、コモンレールに接続された第１ポートと、フィードポンプから高圧ポンプに送られる液化ガス燃料の一部が流入する第２ポートと、液化ガス燃料の吸引部又は気相導入部に接続された第３ポートと、を有するシリンダ本体と、第２ポートから流入する燃料圧力を受圧する受圧部を有するとともに第１ポートと第３ポートとを連通及び遮断できるようにシリンダ本体内に収容されたピストン弁部材と、ピストン弁部材が燃料圧力に応じて第１ポートと第３ポートとを連通及び遮断できるようピストン弁部材を付勢するためのバネ部材と、を備えることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の内燃機関の液化ガス燃料供給装置を構成するにあたり、開閉弁装置は、フィードポンプと、フィードポンプによって圧送され高圧ポンプに送られる液化ガス燃料の圧力を規定する圧力調整弁と、の間の低圧燃料供給通路に接続されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の内燃機関の液化ガス燃料供給装置によれば、コモンレールに接続されたパージ用通路及び気相導入通路に設けられる開閉弁装置として、フィードポンプから高圧ポンプに送られる燃料圧力を受ける受圧部を有するとともに、当該燃料圧力に応じて開閉する開閉弁装置を採用したため、開閉弁装置の直接的な操作が不要になる。その結果、開閉弁装置、ひいては、液化ガス燃料供給装置のコストの増加が抑えられる。
【００１３】
また、本発明の内燃機関の液化ガス燃料供給装置において、開閉弁装置が、所定のシリンダ本体と、ピストン弁部材と、バネ部材とで構成されることにより、内燃機関の運転状態において、第２及び第３の開閉手段がコモンレール内の高圧に晒される状況下であっても、当該高圧に耐えられる信頼性の高い開閉弁装置が提供される。
【００１４】
また、本発明の内燃機関の液化ガス燃料供給装置において、開閉弁装置が、低圧燃料供給通路の所定箇所に接続されることにより、フィードポンプの稼動又は停止によって開閉弁装置の開閉が行われるため、液化ガス燃料供給装置の作動のオンオフに対応して、開閉弁装置の開閉が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の内燃機関の液化ガス燃料供給装置の構成例を示す図である。
【図２】開閉弁装置の構成の一例を説明するための図である。
【図３】内燃機関の停止時における液化ガス燃料供給装置の状態を示す図である。
【図４】燃料充填時における液化ガス燃料供給装置の状態を示す図である。
【図５】内燃機関の運転時における液化ガス燃料供給装置の状態を示す図である。
【図６】液パージ時における液化ガス燃料供給装置の状態を示す図である。
【図７】気化パージ時における液化ガス燃料供給装置の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の内燃機関の液化ガス燃料供給装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００１７】
１．液化ガス燃料供給装置の全体構成
図１は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の液化ガス燃料供給装置の全体構成の概略図を示している。液化ガス燃料は、代表的なものとしてはジメチルエーテル（ＤＭＥ）が挙げられるが、これ以外にも、内燃機関の燃料として用いることができる液化ガス燃料であれば、本発明の液化ガス燃料供給装置に用いることができる。
【００１８】
この図１に示す内燃機関の液化ガス燃料供給装置１００は、燃料タンク１と、インタンクフィードポンプ２と、高圧ポンプ５と、コモンレール１０と、インジェクタ１３と、パージタンク９等を主要な構成要素として備えている。それぞれの構成要素は、燃料通路やパージ用通路で接続されている。
燃料タンク１には、液化ガス燃料が貯蔵されている。液化ガス燃料は、例えばＤＭＥ燃料であり、燃料タンク１は液化ガス燃料を密閉貯蔵しておくことができるものであれば特に制限されるものではない。
【００１９】
また、燃料タンク１内にはインタンクフィードポンプ２が配設され、このインタンクフィードポンプ２は、低圧燃料供給通路１８ａを介して燃料タンク１内の燃料を高圧ポンプ５に対して供給する。インタンクフィードポンプ２は、例えば電動ポンプが用いられ、パルス電圧を供給することにより所定の流量の液化ガス燃料が圧送される。また、インタンクフィードポンプ２の燃料吸い込み口にはプレフィルタ３が介在し、燃料タンク１内の液化ガス燃料に異物が混入している場合に、それらの異物が吸い込まれないように捕集される。
【００２０】
また、燃料タンク１と高圧ポンプ５とを接続する低圧燃料供給通路１８ａには、フィルタ４と第１の開閉手段１９とが備えられている。低圧燃料供給通路１８ａに備えられたフィルタ４によって液化ガス燃料中の浮遊物が捕集され、高圧ポンプ５に流入しないようになっている。また、第１の開閉手段１９は例えば電磁制御されるＯＮ−ＯＦＦ弁であり、低圧燃料供給通路１８ａの開放、遮断が行われる。
【００２１】
また、高圧ポンプ５には流量制御弁８が備えられ、低圧燃料供給通路１８ａを介して供給され高圧ポンプ５の加圧室に送られる低圧燃料の流量を、要求されるコモンレール圧に応じて制御する。この流量制御弁８は、例えば電磁比例式の流量制御弁が用いられる。また、流量制御弁８よりも上流側では低圧燃料供給通路１８ａから低圧燃料供給通路１８ｂが分岐し、燃料タンク１に通じる燃料戻し通路３０ａ、３０ｂに接続されている。この燃料戻し通路３０ｂには、流量制御弁８と並列的に配置されたオーバーフローバルブ１４が備えられており、流量制御弁８に送られる燃料流量が過大なときに開弁され、余剰の燃料が燃料タンク１に戻される。このオーバーフローバルブ１４によって、高圧ポンプ５の加圧室に送られる低圧燃料の圧力が調節される。
【００２２】
また、燃料戻し通路３０ａの途中には流量センサ１５及び燃料クーラー１６が備えられている。このうち、燃料クーラー１６は、燃料タンク１内に戻される液化ガス燃料を冷却し、液化ガス燃料の温度が所定温度以下に維持されるようになっている。また、流量センサ１５は、燃料戻し通路３０ａ内を通過する液化ガス燃料の流量を検出し、内燃機関の始動タイミングを計るために用いられる。
【００２３】
また、高圧ポンプ５は、加圧室に導入された液化ガス燃料をプランジャ（図示せず）によって加圧し、燃料吐出弁（図示せず）及び高圧燃料通路３７ａ、３７ｂを介してコモンレール１０に圧送する。この高圧ポンプ５における、プランジャを往復動させるためのカムが収容されたカム室（図示せず）は、内燃機関の潤滑系と分離された専用潤滑系となっている。
【００２４】
また、図１に示すコモンレール１０は、高圧ポンプ５から圧送されてくる高圧燃料を蓄積し、高圧燃料通路３９を介して複数のインジェクタ１３に対して均等な圧力で供給する。このコモンレール１０に接続された燃料噴射部としてのインジェクタ１３では、コモンレール１０から供給される高圧燃料の噴射制御が行われ、内燃機関の気筒内に燃料が供給される。インジェクタ１３の形態は特に制限されるものでは無いが、例えば、公知の電磁制御式の燃料噴射弁が用いられる。このインジェクタ１３の背圧制御に用いられ、排出された燃料は、逆止弁３１を介して燃料戻し通路３０ｅに流され、燃料タンク１に戻される。
【００２５】
２．パージ手段
（１）液パージ手段
（１）−１  液パージ手段の全体構成
本実施形態の内燃機関の液化ガス燃料供給装置には、液パージ手段が備えられている。この液パージ手段は、気相導入通路２０ａ、２０ｂと、第１のパージ用通路２４ａ、２４ｂと、低圧燃料供給通路１８ｂから分岐した第２のパージ用通路２２と、燃料循環通路２８と、吸引部としてのアスピレータ１７とを備えている。
【００２６】
このうち、アスピレータ１７は、コモンレール１０やインジェクタ１３、高圧ポンプ５の内部の液化ガス燃料を燃料タンク１に回収するための吸引部として用いられる。このアスピレータ１７は、図１に示すように、入口７ａと出口７ｂと吸入口７ｃとを有しており、入口７ａと出口７ｂは真っ直ぐに連通しており、吸入口７ｃは、入口７ａと出口７ｂとの間の連通路から略垂直方向に分岐し、第１のパージ用通路２４ｂが接続されている。
【００２７】
また、気相導入通路２０ａ、２０ｂは燃料タンク１の気相部分とコモンレール１０との間に配設され、途中に第１の開閉弁装置５０ａが設けられている。また、第１のパージ用通路２４ａ、２４ｂはアスピレータ１７とコモンレール１０との間に配設され、途中に第２の開閉弁装置５０ｂが設けられている。
さらに、燃料循環通路２８は低圧燃料供給通路１８ａから分岐し再び燃料タンク１に戻される循環通路として構成され、途中に第３の開閉手段２９とアスピレータ１７とが配置されている。さらに、第２のパージ用通路２２は低圧燃料供給通路１８ｂと第１のパージ用通路２４ｂとの間に配設され、途中に第２の開閉手段２３が設けられている。
【００２８】
低圧燃料供給通路１８ａに設けられた第１の開閉手段１９、第２のパージ用通路２２に設けられた第２の開閉手段２３、燃料循環通路２８に設けられた第３の開閉手段２９は、例えば電磁制御式のＯＮ−ＯＦＦ弁が用いられる。
一方、気相導入通路２０ａ、２０ｂに設けられた第１の開閉弁装置５０ａ、第１のパージ用通路２４ａ、２４ｂに設けられた第２の開閉弁装置５０ｂは、低圧燃料供給通路１８ａ、１８ｂ内の燃料圧力に応じて開閉される、直接的な操作が不要な弁装置として構成されている。
【００２９】
（１）−２  開閉弁装置
図２は、第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂの構成の一例を示す概略図である。
この開閉弁装置５０ａ（５０ｂ）は、内部にシリンダ５１ａが設けられたシリンダ部材としてのシリンダボディ５１と、シリンダボディ５１のシリンダ５１ａ内を軸方向移動可能なピストン弁部材としてのバルブピストン５３と、バルブピストン５３を付勢するバネ部材としてのコイルスプリング５５と、バルブピストン５３の最大移動量を規定するストッパ５７とを備えている。
【００３０】
シリンダボディ５１のシリンダ５１ａの内周面の一部には燃料ギャラリ５１ｂが形成され、当該燃料ギャラリ５１ｂには第１ポート６１が設けられている。また、シリンダボディ５１のシリンダ５１ａの軸方向両端には、第２ポート６３及び第３ポート６５がそれぞれ設けられている。シリンダボディ５１のシリンダ５１ａ内の空間のうち、バルブピストン５３によって区画され、第２ポート６３が開口する空間が圧力室５２として構成されている。
【００３１】
第１の開閉弁装置５０ａでは、シリンダボディ５１の第１ポート６１に、コモンレール１０に連通する気相導入通路２０ａが接続され、第２ポート６３に、オーバーフローバルブ１４の上流側の低圧燃料供給通路１８ｂに連通する低圧導入路２５ａが接続され、第３ポート６５に、燃料タンク１の気相部分に連通する気相導入通路２０ｂが接続されている。
また、第２の開閉弁装置５０ｂでは、シリンダボディ５１の第１ポート６１に、コモンレール１０に連通する第１のパージ用通路２４ａが接続され、第２ポート６３に、オーバーフローバルブ１４の上流側の低圧燃料供給通路１８ｂに連通する低圧導入路２５ｂが接続され、第３ポート６５に、アスピレータ１７の吸入口７ｃに連通する第１のパージ用通路２４ｂが接続されている。
【００３２】
シリンダボディ５１内に軸方向移動可能に保持されたバルブピストン５３は、シリンダ５１ａの内周面に臨み、燃料ギャラリ５１ｂと連通可能な径方向通路５３ａと、径方向通路５３ａに連通し、第３ポート６５が形成された側の端部に開口する軸方向通路５３ｂとを備えている。バルブピストン５３のうち、軸方向通路５３ｂが開口していない側、すなわち、圧力室５２に面する側の端面が、低圧燃料の圧力を受ける受圧面５３ｃとして構成される。
【００３３】
シリンダボディ５１内のコイルスプリング５５は、第３ポート６５が形成されたシリンダボディ５１の端部とバルブピストン５３とに両端が当接し、バルブピストン５３を、第２ポート６３が形成されたシリンダボディ５１の端部側に付勢する。
また、シリンダボディ５１内のストッパ５７は、第３ポート６５が形成された端部に固定され、一端がバルブピストン５３のシリンダ５１ａ内に開放されるとともに他端が第３ポート６５に連通可能な軸方向通路５７ａを備えている。
【００３４】
上記のように構成された第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂは、第２ポート６３を介して圧力室５２内に低圧燃料が流れ込み、圧力室５２内の圧力がコイルスプリング５５の付勢力を上回る状態において、バルブピストン５３が第３のポート６５が形成された端部側に移動し、バルブピストン５３の径方向通路５３ａとシリンダボディ５１の燃料ギャラリ５１ｂとの連通が遮断される。
【００３５】
一方、第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂは、圧力室５２内の圧力がコイルスプリング５５の付勢力を下回った状態においてバルブピストン５３が第２のポート６３が形成された端部側に移動し、バルブピストン５３の径方向通路５３ａとシリンダボディ５１の燃料ギャラリ５１ｂが連通する。そうすると、第１の開閉弁装置５０ａでは、コモンレール１０と燃料タンク１内の気相部分とが連通した状態になり、第２の開閉弁装置５０ｂでは、コモンレール１０とアスピレータ１７とが連通した状態になる。
【００３６】
本実施形態の液化ガス燃料供給装置１００では、第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂとしていわゆるスプール弁構造を採用しているため、コモンレール１０内の圧力が高くなった場合であっても、その高圧はシリンダボディ５１の燃料ギャラリ５１ｂを介して、バルブピストン５３の外周面に作用する。そのため、バルブピストン５３を軸方向移動させるような力の作用が生じないため、開閉弁装置の耐久性が確保され、信頼性の向上が図られている。
【００３７】
（１）−３  液パージ方法
本実施形態の液化ガス燃料供給装置１００に備えられた液パージ手段では、液パージを実行する際、低圧燃料供給通路１８ａに設けられた第１の開閉手段１９及び第３のパージ用通路２６に設けられた第４の開閉手段２７を閉じる一方、第２のパージ用通路２２に設けられた第２の開閉手段２３及び燃料循環通路２８に設けられた第３の開閉手段２９を開く。この状態でインタンクフィードポンプ２を駆動させると、燃料タンク１内の低圧燃料は燃料循環通路２８を循環する。
【００３８】
低圧燃料が低圧燃料供給通路１８ａ、１８ｂに供給されなくなり、第１のパージ用通路２４ａ、２４ｂに設けられた第２の開閉弁装置５０ｂの圧力室５２内の圧力が低下すると、直接的な操作をしなくとも第２の開閉弁装置５０ｂが開かれ、インジェクタ１３及びコモンレール１０がアスピレータ１７に連通する。そうすると、アスピレータ１７内を燃料が通過する際に発生する吸入差圧によって、インジェクタ１３及びコモンレール１０内の液化ガス燃料が、第１のパージ用通路２４ａ、２４ｂを介して吸引される。
【００３９】
このとき、気相導入通路２０ａ、２０ｂに設けられた第１の開閉弁装置５０ａの圧力室５２内の圧力も低下しており、直接的な操作をしなくとも第１の開閉弁装置５０ａが開かれる。そのため、コモンレール１０内の液化ガス燃料がアスピレータ１７によって吸引されることに伴って、気相導入通路２０ａ、２０ｂを介してコモンレール１０内に気相が吸引される。したがって、インジェクタ１３及びコモンレール１０内の液化ガス燃料が、気相導入通路２０ａ、２０ｂを介してコモンレール１０に導入される気相部分で置換されながら、燃料タンク１に回収される。また、高圧ポンプ５内の液化ガス燃料についても、アスピレータ１７内を燃料が通過する際に発生する吸入差圧によって、第２のパージ用通路２２を介して吸引され、燃料タンク１に回収される。
【００４０】
なお、本実施形態の例では、液化ガス燃料を吸引する手段としてアスピレータ１７を用いているが、その他の吸引手段を用いて構成することもできる。アスピレータ以外の吸引手段を用いる場合には、燃料循環通路が省略される場合もある。
【００４１】
（２）気化パージ手段
（２）−１  気化パージ手段の全体構成
本実施形態の内燃機関の液化ガス燃料供給装置１００には、気化パージ手段が備えられている。この気化パージ手段は、主として低圧燃料供給通路１８ｂから分岐した第３のパージ用通路（気化パージ用通路）２６と、パージタンク（低圧タンク）９とを備えている。第３のパージ用通路２６は高圧ポンプ５とパージタンク９との間に配設され、途中に第４の開閉手段２７が備えられている。この第４の開閉手段２７についても、例えば電磁制御式のＯＮ−ＯＦＦ弁が用いられる。
【００４２】
この気化パージ手段は、第３のパージ用通路２６に連通する高圧ポンプ５内に残留する液化ガス燃料を気化させて回収する。パージタンク９は公知のものが用いられるが、本実施形態の液化ガス燃料供給装置１００では、大部分の液化ガス燃料が液パージ手段によって回収された後に気化パージが行われるため、比較的容量の小さいパージタンクであっても利用することができる。
【００４３】
（２）−２  気化パージ方法
本実施形態の液化ガス燃料供給装置１００の気化パージ手段では、気化パージを実行する際、低圧燃料供給通路１８に配置された第１の開閉手段１９、及び第２のパージ用通路２２に配置された第２の開閉手段２３を閉じる一方、第３のパージ用通路２６に配置された第４の開閉手段２７を開く。そうすると、高圧ポンプ５が第３のパージ用通路２６に連通する。その結果、高圧ポンプ５が減圧されたパージタンク９と連通した状態になり、高圧ポンプ５内に残留する液化ガス燃料が気化されて、パージタンク９に回収される。
気化パージによって回収された燃料は、次回の内燃機関の始動後において、逆止弁３３を介して再液化コンプレッサ６に送られ、再液化された後、燃料タンク１に回収される。
【００４４】
３．液化ガス燃料供給装置の動作
次に、これまで説明した本実施形態の内燃機関の液化ガス燃料供給装置１００の動作について、図３〜図７を参照して説明する。なお、図３〜図７においては、低圧燃料通路１８ａ、１８ｂ、気相導入通路２０ａ、２０ｂ、第１のパージ用通路２４ａ、２４ｂ、第２のパージ用通路２２、第３のパージ用通路２６、低圧導入路２５ａ、２５ｂ、燃料循環通路２８、燃料戻し通路３０ａ〜３０ｅ、高圧燃料通路３７ａ、３７ｂ、３９のうち、液化ガス燃料あるいは気相の流通状態の通路が実線で示され、流通しない状態の通路が破線で示されている。
【００４５】
（１）内燃機関の停止時
まず、内燃機関の停止時の状態を図３に示す。内燃機関の停止時には、第１〜第４の開閉手段１９、２３、２７、２９のすべてが閉じられた状態となっている。また、インタンクフィードポンプ２が駆動しておらず、第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂの圧力室５２内の圧力が上昇しないため、第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂは開かれた状態となる。
【００４６】
（２）始動前燃料充填時
次に、内燃機関の始動前の燃料充填時の状態を図４に示す。燃料充填時には、高圧ポンプ５とアスピレータ１７との間に配設された第２のパージ用通路２２に備えられた第２の開閉手段２３と、低圧燃料供給通路１８ｂから分岐する第３のパージ用通路２６に備えられた第４の開閉手段２７と、燃料循環通路２８に備えられた第３の開閉手段２９は閉じられる。一方、燃料タンク１と高圧ポンプ５との間に配設された低圧燃料供給通路１８ａに備えられた第１の開閉手段１９は開かれる。
【００４７】
この状態で、インタンクフィードポンプ２を駆動させると、燃料タンク１内の液化ガス燃料が低圧燃料供給通路１８ａを介して高圧ポンプ５側に流入する。このとき、インタンクフィードポンプ２によって送られる低圧燃料は、低圧燃料供給通路１８ｂから分岐する低圧導入路２５ａ、２５ｂを介して、第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂの圧力室５２にも流入する。その結果、直接的な操作をしなくても第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂのバルブピストン５３が移動して第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂが閉じられた状態になる。そして、高圧ポンプ５内に液化ガス燃料が満たされると、低圧燃料供給通路１８ａ、１８ｂ内の圧力が次第に上昇し、所定の圧力値を超えたときにオーバーフローバルブ１４が開かれ、低圧燃料が燃料戻し通路３０ａ、３０ｂを介して燃料タンク１に戻される。
【００４８】
その後、燃料戻し通路３０ａに備えられた流量センサ１５の検出値が所定のしきい値を超えたときに、高圧ポンプ５内に確実に液化ガス燃料が充填されたと判断され、内燃機関の始動が許可される。
【００４９】
（３）内燃機関運転時
次に、内燃機関の運転時の状態を図５に示す。内燃機関の運転時には、第１の開閉手段１９が引き続き開かれ、第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂや第２〜第４の開閉手段２３、２７、２９は引き続き閉じられる。
【００５０】
この状態で、燃料タンク１内の液化ガス燃料は、流量制御弁８によって流量を制御されながら高圧ポンプ５の加圧室に流入し、プランジャによって加圧されて、燃料吐出弁及び高圧燃料通路３７ａ、３７ｂを介してコモンレール１０に圧送される。コモンレール１０に圧送される燃料は、コモンレール１０に接続された複数のインジェクタ１３に対して高圧燃料通路３９を介して均一な圧力で供給され、インジェクタ１３の噴射制御によって、内燃機関のシリンダ内に供給される。このとき、コモンレール１０内の圧力が高くなるが、本実施形態で採用している第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂは高圧にも耐えられる信頼性の高い構造となっているため、高圧燃料が気相導入通路２０ｂや第１のパージ通路２４ｂ側へ流れることがない。
【００５１】
内燃機関の運転時において、高圧ポンプ５からオーバーフローする燃料や、コモンレール１０の圧力制御弁１２から排出される燃料、インジェクタ１３の背圧制御に用いられ、逆止弁３１を介して排出される燃料については、燃料戻し通路を介して燃料タンクに戻される。
【００５２】
また、内燃機関が始動され、高圧ポンプ５の駆動が開始されると、再液化コンプレッサ６も作動するため、パージタンク９内に回収されていたガス燃料が逆止弁３３を介して再液化コンプレッサ６に送られ、再液化されて燃料タンク１に戻される。
【００５３】
（４）液パージ時
次に、内燃機関が停止され、液パージが行われる状態を図６に示す。液パージ時には、内燃機関の運転時に閉じられていた第４の開閉手段２７は引き続き閉じられる。一方、内燃機関の運転時に開かれていた第１の開閉手段１９が閉じられ、内燃機関の運転時に閉じられていた第２及び第３の開閉手段２３、２９が開かれる。また、第１の開閉手段１９が閉じられることによって、低圧燃料供給通路１８ｂ及び低圧導入路２５ａ、２５ｂへの低圧燃料の供給が停止するため、第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂの圧力室５２内の圧力が低下し、バルブピストン５３が移動することによって、第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂが開かれる。
【００５４】
この状態でインタンクフィードポンプ２によって液化ガス燃料が送られると、液化ガス燃料は燃料循環通路２８を流れ、アスピレータ１７に流入する。アスピレータ１７内を液化ガス燃料が通過すると、発生する吸入差圧によって第１のパージ用通路２４ａ、２４ｂ及び第２のパージ用通路２２内の液化ガス燃料が吸引される。そうすると、コモンレール１０に接続された気相導入通路２０に配置された第１の開閉弁装置５０ａが開かれているため、コモンレール１０及びインジェクタ１３内の液化ガス燃料が気相によって置換されながら、燃料タンク１内に回収される。
【００５５】
また、高圧ポンプ５内の液化ガス燃料についても、第２のパージ用通路２２を介してアスピレータ１７によって吸引され、燃料タンク１内に回収される。
この液パージの終了時には、高圧ポンプ５、コモンレール１０、及びインジェクタ１３内の大部分の液化ガス燃料が回収された状態となる。
【００５６】
（５）気化パージ時
次に、気化パージが行われる状態を図７に示す。気化パージ時には、液パージ時に閉じられていた第１の開閉手段１９は引き続き閉じられ、液パージ時に開かれていた第１及び第２の開閉弁装置５０ａ、５０ｂは引き続き開かれている。一方、液パージ時に開かれていた第２及び第３の開閉手段２３、２９が閉じられ、液パージ時に閉じられていた第４の開閉手段２７が開かれる。また、インタンクフィードポンプ２の駆動は停止される。
【００５７】
この状態では、高圧ポンプ５は減圧されたパージタンク９と連通した状態になるため、内部に残留していた微量の液化ガス燃料が気化されて、第３のパージ用通路２６を介して、パージタンク９内に回収される。
本実施形態の例では、上述の液パージ時において大部分の液化ガス燃料が回収されているために、気化パージ時にパージタンク９にかかる負担が最小限に抑えられるようになっている。したがって、小型のパージタンク９を用いた場合であっても、気化パージに要する時間が短縮される。
【００５８】
この気化パージの終了時には、高圧ポンプ５、コモンレール１０、及びインジェクタ１３の内部からほぼすべての液化ガス燃料がパージされた状態となる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上説明した本実施形態の液化ガス燃料供給装置は、コモンレールに接続された気相導入通路及び第１のパージ用通路に設けられる第１及び第２の開閉弁装置として、インタンクフィードポンプから高圧ポンプに送られる低圧燃料の圧力に応じて開閉する所定構造の開閉弁装置が採用されている。そのため、開閉弁装置の直接的な操作が不要になり、開閉弁装置、ひいては、液化ガス燃料供給装置のコストの増加が抑えられる。また、本実施形態の開閉弁装置であれば、コモンレール内の高圧にも耐えられ、信頼性の向上が図られる。
【符号の説明】
【００６０】
１００：液化ガス燃料供給装置、１：燃料タンク、２：インタンクフィードポンプ、３：プレフィルタ、４：フィルタ、５：高圧ポンプ、６：再液化コンプレッサ、８：流量制御弁、９：パージタンク、１０：コモンレール、１２：圧力制御弁、１３：燃料噴射部（インジェクタ）、１４：オーバーフローバルブ、１５：流量センサ、１６：燃料クーラー、１７：アスピレータ、１８ａ・１８ｂ：低圧燃料供給通路、１９：第１の開閉手段、２０ａ・２０ｂ：気相導入通路、２２：第２のパージ用通路、２３：第２の開閉手段、２４ａ・２４ｂ：第１のパージ用通路、２５ａ・２５ｂ：低圧導入路、２６：第３のパージ用通路、２７：第４の開閉手段、２８：燃料循環通路、２９：第３の開閉手段、３０ａ・３０ｂ・３０ｃ・３０ｄ・３０ｅ：燃料戻し通路、３１・３３：逆止弁、３７ａ・３７ｂ・３９：高圧燃料通路、５０ａ：第１の開閉弁装置、５０ｂ：第２の開閉弁装置、５１：シリンダボディ、５１ａ：シリンダ、５１ｂ：燃料ギャラリ、５２：圧力室、５３：バルブピストン、５３ａ：径方向通路、５３ｂ：軸方向通路、５３ｃ：受圧面、５５：コイルスプリング、５７：ストッパ、５７ａ：軸方向通路、６１：第１ポート、６３：第２ポート、６５：第３ポート
【図１】
2010163984.tif 000003
【図２】
2010163984.tif 000004
【図３】
2010163984.tif 000005
【図４】
2010163984.tif 000006
【図５】
2010163984.tif 000007
【図６】
2010163984.tif 000008
【図７】
2010163984.tif 000009