(57)【要約】【課題】パージタンクを大型化することなく、燃料タンクの外部の燃料通路に残存する液化ガス燃料を充分に吸い上げることが可能な燃料供給装置を提供すること。【解決手段】  液化ガス燃料としてのＤＭＥ燃料を貯留する燃料タンク１０と、ＤＭＥ燃料をエンジン１に供給するための噴射ポンプ３０と、燃料タンク１０と噴射ポンプ３０との間を連結した燃料通路にＤＭＥ燃料を循環させる燃料供給ポンプ３０と、燃料通路に連結可能であり、内部が負圧に保たれるパージタンク４０と、を備え、エンジン１停止後には、パージタンク４０によって燃料通路に残留したＤＭＥ燃料が吸い上げられる燃料供給装置１００であって、パージタンク４０は、内部を摺動するピストン４１を備え、ピストン４１の動作によって、パージタンク４０内に吸い上げられたＤＭＥ燃料を燃料タンク１０へと送出可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガス燃料を貯留する燃料タンクと、
液化ガス燃料をエンジンに供給するための噴射ポンプと、
前記燃料タンクと前記噴射ポンプとの間を連結した燃料通路に液化ガス燃料を循環させる燃料供給ポンプと、
前記燃料通路に連結可能であり、内部が負圧に保たれるパージタンクと、を備え、
エンジン停止後には、前記パージタンクが連結されることによって前記燃料通路に残留した液化ガス燃料が吸い上げられる燃料供給装置であって、
前記パージタンクは、内部を摺動するピストンを備え、
前記ピストンの動作によって、前記パージタンク内に吸い上げられた液化ガス燃料を前記燃料タンクへと送出可能であることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
圧縮空気を貯留するエアタンクを備え、
前記ピストンは、前記エアタンクからの圧縮空気によって駆動されることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
燃料タンク外に残存する気化した液化ガス燃料を再び液化する再液化ポンプを備え、
前記パージタンクは、前記再液化ポンプによって内部が負圧に保たれることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガス燃料を使用するエンジンの燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルエンジンによる大気汚染対策として、液化ガス燃料であるＤＭＥ（ジメチルエーテル：Ｄｉ−Ｍｅｔｈｙｌ  Ｅｔｈｅｒ）燃料の使用が検討されている。
【０００３】
液化ガス燃料を使用するエンジンでは、運転状態からエンジンを停止したときに燃料噴射ポンプなど燃料タンクの外部の燃料通路に液化ガス燃料が残留する。残留した液化ガス燃料は高圧であるため、エンジンに液化ガス燃料を噴射するための燃料噴射ポンプからリークするおそれがある。これを回避するために、エンジンを停止した後で、燃料通路に残留した液化ガス燃料を車両に搭載されたパージタンクに回収するシステムが用いられている。このシステムでは、減圧したパージタンクの負圧を利用して燃料通路に残留した液化ガス燃料を吸い上げている。
【０００４】
特許文献１には、パージタンクに回収した燃料をコンプレッサで再液化するＤＭＥエンジンの燃料供給装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−５６４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃料通路に残留した液化ガス燃料を充分に回収するためには、容量の大きな大型のパージタンクを車両に搭載する必要がある。しかしながら、車両に大型のパージタンクを搭載すると、車両が大きくなり車両重量が増加するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明ではパージタンクを大型化することなく、燃料タンクの外部の燃料通路に残留した液化ガス燃料を充分に回収することが可能な燃料供給装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、液化ガス燃料を貯留する燃料タンクと、液化ガス燃料をエンジンに供給するための噴射ポンプと、前記燃料タンクと前記噴射ポンプとの間を連結した燃料通路に液化ガス燃料を循環させる燃料供給ポンプと、前記燃料通路に連結可能であり、内部が負圧に保たれるパージタンクと、を備え、エンジン停止後には、前記パージタンクが連結されることによって前記燃料通路に残留した液化ガス燃料が吸い上げられる燃料供給装置であって、前記パージタンクは、内部を摺動するピストンを備え、前記ピストンの動作によって、前記パージタンク内に吸い上げられた液化ガス燃料を前記燃料タンクへと送出可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、パージタンク内に吸い上げられた液化ガスを燃料タンクへと送出することで、燃料通路の内部に残留した液化ガス燃料を再度パージタンク内に回収することが可能である。
【０００９】
したがって、パージタンクを大型化することなく、燃料タンクの外部の燃料通路に残留した液化ガス燃料を充分に回収することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図１を参照しながら本発明の実施の形態に係る燃料供給装置１００について説明する。本実施形態では、液化ガス燃料としてＤＭＥ燃料を使用する。
【００１１】
図１は、燃料供給装置１００の構成図である。図中の実線はＤＭＥ燃料の通路を表し、破線は電気的な接続を表す。図中の矢印はエンジン１停止後におけるＤＭＥ燃料の流れを表し、白抜き矢印はエンジン１の通常の運転状態におけるＤＭＥ燃料の流れを表す。
【００１２】
燃料供給装置１００は、燃料タンク１０に貯留されたＤＭＥ燃料を燃料供給ポンプ２０によって噴射ポンプ３０へと供給し、インジェクタ（図示省略）によってエンジン１の気筒（図示省略）内へと直接噴射する。
【００１３】
燃料タンク１０は、ＤＭＥ燃料を貯留するタンクである。ＤＭＥ燃料は約−２５℃又は６気圧で液化するため、燃料タンク１０内部を高圧に保つ必要がある。
【００１４】
燃料タンク１０の内部では、液体のＤＭＥ燃料の液層と、気化したＤＭＥ燃料の気層とに分離して貯留される。気化したＤＭＥ燃料の比重よりも液体のＤＭＥ燃料の比重の方が大きいため、燃料タンク１０の下部には液層が形成され、その上部に気層が形成される。
【００１５】
燃料タンク１０は、燃料供給通路１１及び液化燃料還流通路１２によって噴射ポンプ３０と連結される。ＤＭＥ燃料は燃料タンク１０から燃料供給通路１１へと送出される。また、ＤＭＥ燃料は液化燃料還流通路１２から燃料タンク１０へと還流される。
【００１６】
液化燃料還流通路１２には、ＤＭＥ燃料の逆流を防止するための逆止弁１３が設けられる。逆止弁１３は、噴射ポンプ３０から燃料タンク１０へ向けてのみＤＭＥ燃料を流す。
【００１７】
気層が位置する燃料タンク１０の上部には、後述する気化燃料供給通路１５が連結される。
【００１８】
噴射ポンプ３０は、エンジン１へとＤＭＥ燃料を供給するポンプである。噴射ポンプ３０は、燃料タンク１０から送出されたＤＭＥ燃料を高圧に圧縮してエンジン１へと供給する。エンジン１停止時には噴射ポンプ３０も停止する。
【００１９】
また、噴射ポンプ３０は液化燃料還流通路１２に連結され、エンジン１へ供給されなかった余剰なＤＭＥ燃料を燃料タンク１０へと還流する。つまり、エンジン１の通常の運転中にはＤＭＥ燃料が燃料タンク１０と噴射ポンプ３０との間を循環しており、その一部がエンジン１へと供給されている。
【００２０】
燃料供給通路１１には、燃料タンク１０に貯留されたＤＭＥ燃料を予圧して噴射ポンプ３０へと圧送するための燃料供給ポンプ２０が設けられる。
【００２１】
上記機能の他に、燃料供給ポンプ２０は燃料タンク１０の外部の燃料通路に残留したＤＭＥ燃料を燃料タンク１０へと吸い上げて回収する機能を有する。ここで燃料通路とは、燃料供給通路１１，液化燃料還流通路１２などＤＭＥ燃料が流れる通路のことである。
【００２２】
燃料供給通路１１には第１の電磁弁５１が設けられる。第１の電磁弁５１はＥＣＵ（電子制御装置：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５０と電気的に接続され、ＥＣＵ５０によって開閉制御される。
【００２３】
燃料タンク１０と燃料供給通路１１とは、気化燃料供給通路１５によって燃料供給ポンプ２０をバイパスして直接連結される。気化燃料供給通路１５は、第１の電磁弁５１と噴射ポンプ３０との間の燃料供給通路１１に連結される。気化燃料供給通路１５からは、燃料タンク１０に貯留されるＤＭＥ燃料のうち、気化したＤＭＥ燃料が供給される。気化燃料供給通路１５には、第２の電磁弁５２が設けられる。第２の電磁弁５２はＥＣＵ５０と電気的に接続され、ＥＣＵ５０によって開閉制御される。
【００２４】
噴射ポンプ３０には、再液化ポンプ３１が設けられる。再液化ポンプ３１は噴射ポンプ３０のカム（図示省略）によって駆動され、噴射ポンプ３０内の気化したＤＭＥ燃料を圧縮して再液化する。燃料通路を流れるＤＭＥ燃料の一部は、温度上昇などにより気化するためである。
【００２５】
ＤＭＥ燃料は約６気圧で液化する性質であるため、気化したＤＭＥ燃料は、再液化ポンプ３１で圧縮することによって再液化する。ＤＭＥ燃料は、液化すると気体の場合の約４００分の１の体積になるので、ＤＭＥ燃料を再液化することで貯留に必要な容積を抑えることが可能である。
【００２６】
再液化ポンプ３１は、液化燃料還流通路１２と連結され、再液化されたＤＭＥ燃料を液化燃料還流通路１２へと合流させ還流する。また、再液化ポンプ３１は、再液化ポンプ吸込通路３２によって気化燃料還流通路６０と連結される。
【００２７】
噴射ポンプ３０と逆止弁１３との間の液化燃料還流通路１２には、燃料還流通路１４が連結される。
【００２８】
燃料還流通路１４は、液体のＤＭＥ燃料を還流させる液化燃料還流通路５７と、気化したＤＭＥ燃料を還流させる気化燃料還流通路５８とに分岐する。液化燃料還流通路５７には第３の電磁弁５３が設けられ、気化燃料還流通路５８には第４の電磁弁５４が設けられる。第３の電磁弁５３及び第４の電磁弁５４はＥＣＵ５０と電気的に接続され、ＥＣＵ５０によって開閉制御される。
【００２９】
液化燃料還流通路５７は、燃料供給ポンプ２０を経由して液化燃料還流通路１２へと連結される。液化燃料還流通路５７内に残留するＤＭＥ燃料は、燃料タンク１０へと吸い上げる燃料供給ポンプ２０の機能によって燃料タンク１０へと回収される。
【００３０】
気化燃料還流通路５８は、パージタンク４０と連結される。パージタンク４０は、第４の電磁弁５４によって連結及び遮断可能である。
【００３１】
パージタンク４０は、燃料タンク１０の外部の燃料通路に残留する気化したＤＭＥ燃料を内部に吸い上げる機能を有する。
【００３２】
パージタンク４０の内部には、ピストン４１が摺動自在に設けられる。パージタンク４０の内部は、ピストン４１によって第１気室４３と第２気室４４とに区画される。ピストン４１は、ばね４２によって第１気室４３へ向けて付勢されている。つまり、エンジン１を運転していない状態では、ばね４２の付勢力によってピストン４１で第１気室４３が圧縮されており、第１気室４３の容積は第２気室４４の容積よりも大きくなる。エンジン１の通常の運転状態では、後述するように第１気室４３の内部は負圧になるため、ピストン４１は第１気室４３に向かって移動し、第２気室４４の容積は第１気室４３の容積よりも大きくなる。よって、図１に示す状態はエンジン１の通常の運転状態である。
【００３３】
第１気室４３は、気化燃料還流通路６０及び再液化ポンプ吸込通路３２によって再液化ポンプ３１と連結されている。第１気室４３は、エンジン１の運転中には常に再液化ポンプ３１によって真空引きされて負圧になっている。第１気室４３は、気化燃料還流通路６０によって気化燃料供給通路１５と連結される。第１気室４３の内部には、圧力センサ４５が設けられる。圧力センサ４５はＥＣＵ５０と電気的に接続され、測定した圧力をＥＣＵ５０へと送る。
【００３４】
第２気室４４は、車両に搭載されるエアタンク４８と連結される。エアタンク４８は、エンジン１によって駆動されるエアコンプレッサ（図示省略）が吐出する圧縮空気を、車両のブレーキ制動などに利用するために貯留している。第２気室４４とエアタンク４８との間には第５の電磁弁５５が設けられる。第５の電磁弁５５はＥＣＵ５０と電気的に接続され、ＥＣＵ５０によって開閉制御される。第２気室４４には、内部の圧縮空気を排出するための排出弁（図示省略）が設けられる。
【００３５】
第５の電磁弁５５が開状態になると、エアタンク４８に貯留されている圧縮空気が第２気室４４へと流入し、ピストン４１を第１気室４３に向けて押圧する。
【００３６】
気化燃料還流通路６０には、ＤＭＥ燃料の逆流を防止するための逆止弁６１が設けられる。逆止弁６１は、パージタンク４０の第１気室４３から気化燃料供給通路１５へ向けてのみＤＭＥ燃料を流す。
【００３７】
ＥＣＵ５０は、燃料供給装置１００の制御を行うものであり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインタフェース（入出力インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。ＣＰＵやＲＡＭなどをＲＯＭに格納されたプログラムに従って動作させることによって燃料供給装置１００の制御が実現される。
【００３８】
ＥＣＵ５０のＩ／Ｏインターフェースからは圧力センサ４５で測定した圧力が入力される。また、ＥＣＵ５０のＩ／Ｏインターフェースには、第１〜第５の電磁弁５１〜５５が電気的に接続される。ＥＣＵ５０は、第１〜第５の電磁弁５１〜５５の開閉制御を行う。
【００３９】
以下、図２を参照しながら燃料供給装置１００の作用について説明する。図２は、燃料供給装置１００における電磁弁の開閉動作を示す図である。図２の中で、Ｖ１〜Ｖ５とは第１の電磁弁５１〜第５の電磁弁５５を指す。
【００４０】
まず、エンジン１の通常の運転状態について説明する。
【００４１】
エンジン１の通常の運転状態では、第１の電磁弁５１のみが開状態であり、第２〜第５の電磁弁５２〜５５は閉状態である。
【００４２】
燃料タンク１０に貯留されたＤＭＥ燃料は、燃料供給ポンプ２０によって燃料供給通路１１へと吸い出される。吸い出されたＤＭＥ燃料は予圧され、開状態である電磁弁５１を通過して噴射ポンプ３０へと供給される。
【００４３】
噴射ポンプ３０に供給されたＤＭＥ燃料の一部は、インジェクタによってエンジン１の気筒内へと噴射される。エンジン１へと供給されなかったＤＭＥ燃料は、液化燃料還流通路１２を通って燃料タンク１０へと還流される。このとき、ＤＭＥ燃料は液化燃料還流通路１２の逆止弁１３を通過できる方向に流れる。
【００４４】
噴射ポンプ３０内で気化したＤＭＥ燃料は、再液化ポンプ３１によって圧縮され再液化する。液化したＤＭＥ燃料は、液化燃料還流通路１２へと合流させられ、燃料タンク１０へと還流される。
【００４５】
このとき、パージタンク４０の第１気室４３内部は、再液化ポンプ３１によって真空引きされている。つまり、パージタンク４０の内圧は低下している。よって、パージタンク４０内のピストン４１は、第１気室４３に向かって移動している。
【００４６】
次に、エンジン１が停止された場合について説明する。エンジン１が停止されると、以下の３つのステップを経てＤＭＥ燃料は燃料タンク１０に還流される。
【００４７】
第１のステップでは、液体のＤＭＥ燃料を燃料タンク１０へと還流させる。この第１のステップでは、エンジン１の停止に伴って噴射ポンプ３０も停止する。しかし、燃料供給ポンプ２０は動作を継続する。
【００４８】
エンジン１が停止されると、まず第１の電磁弁５１を閉状態とし、第２の電磁弁５２及び第３の電磁弁５３を開状態とする。第４，５の電磁弁５４，５５は閉状態のままである。
【００４９】
第１の電磁弁５１が閉状態であるため、燃料タンク１０内のＤＭＥ燃料は燃料供給通路１１へと吸い出されない。第２の電磁弁５２が開状態であるため、気化燃料供給通路１５が燃料供給通路１１と連通する。第３の電磁弁５３が開状態であるため、噴射ポンプ３０内や液化燃料還流通路１２内のＤＭＥ燃料は燃料供給ポンプ２０によって吸い上げられる。これは、ＤＭＥ燃料を燃料タンク１０へと吸い上げる燃料供給ポンプ２０の機能を利用するものである。
【００５０】
このとき、燃料タンク１０に貯留されているＤＭＥ燃料のうち気化したＤＭＥ燃料を供給することによって液体のＤＭＥ燃料を押し出している。即ち、液体のＤＭＥ燃料が残留していた燃料通路には気化したＤＭＥ燃料が置換されることとなる。
【００５１】
第２のステップでは、燃料通路内の気化したＤＭＥ燃料をパージタンク４０の第１気室４３に流入させる。
【００５２】
液体のＤＭＥ燃料を燃料タンク１０へと還流した後に、第２，３の電磁弁５２，５３を閉状態にし、第４の電磁弁５４を開状態にする。第１，５の電磁弁５１，５５は閉状態のままである。
【００５３】
第１気室４３は、再液化ポンプ３１によって真空引きをされており、その内部は負圧である。第４の電磁弁５４が開状態になると、燃料供給ポンプ２０によって圧送されていた高圧のＤＭＥ燃料が、低圧のパージタンク４０内部へと流入する。よって、ＤＭＥ燃料が圧送され高圧になっていた燃料通路の圧力が下がり、残留したＤＭＥ燃料の体積も減少する。このように、燃料通路内部の圧力を下げることによって、残留したＤＭＥ燃料を充分に少なくできる。また、燃料通路内部の圧力が充分に下がれば、噴射ポンプ３０の構造上の隙間からＤＭＥ燃料がリークすることを抑制できる。
【００５４】
このとき、負圧であったパージタンク４０の第１気室４３内の圧力は相対的に上昇し、ピストン４１は、ばね４２の付勢力によって第２気室４４に向かって移動することとなる。
【００５５】
第３のステップでは、パージタンク４０内部に貯留された気化したＤＭＥ燃料を燃料タンク１０へと還流させる。
【００５６】
気化したＤＭＥ燃料をパージタンク４０内部に流入させた後に、第４の電磁弁５４を閉状態にし、第５の電磁弁５５を開状態にする。第１〜第３の電磁弁５１〜５３は閉状態のままである。
【００５７】
第５の電磁弁５５が開状態にされたことによって、エアタンク４８内部に貯留された圧縮空気がパージタンク４０の第２気室４４内部へと流入する。ピストン４１を支持するばね４２の付勢力よりも圧縮空気の圧力の方が大きくなると、ピストン４１は第１気室４３を圧縮する方向へパージタンク４０内を移動する。ピストン４１が移動することによって、第１気室４３内部に貯留されていた気化したＤＭＥ燃料は押し出され、気化燃料還流通路６０を通って燃料タンク１０へと還流されることとなる。
【００５８】
エアタンク４８内部に貯留された圧縮空気では力が足りない場合や、圧縮空気の体積が少ない場合などには、エアタンク４８と第２気室４４の間を直接連結せずに、図示しない車両の倍力装置を介して連結することも可能である。倍力装置を用いることによって圧縮空気の圧力を倍力することができ、より少ない圧縮空気でピストン４１を移動させることができる。
【００５９】
以上の第１〜第３のステップによって、第１気室４３に配設された圧力センサ４５の測定値が所定の値よりも小さくなれば、即ち残留したＤＭＥ燃料の体積が充分に少なくなればこのまま停止する。しかし、圧力センサ４５の測定値が所定の値よりも大きければ、即ち残留したＤＭＥ燃料の体積が充分に少なくなっていない場合には、第２，第３のステップを繰り返して更にＤＭＥ燃料を回収する。ここでいう所定の値とは、第１気室４３内の圧力及び燃料通路内の圧力が充分に低下して、残留するＤＭＥ燃料が充分に少なくなったときの値である。
【００６０】
この第２，第３のステップをエンジン１停止後に少なくとも一回以上行うことによって、第１気室４３内に吸い上げられたＤＭＥ燃料を燃料タンク１０へと送出し、燃料通路に残留したＤＭＥ燃料を再度パージタンク４０内に回収することが可能である。
【００６１】
その後、圧力センサ４５の測定値が所定の値よりも小さくなると第１〜第５の電磁弁５１〜５５は全て閉状態となり、燃料供給ポンプ２０も停止する。つまり、エンジン１停止時には第１〜第５の電磁弁５１〜５５は全て閉状態であり、ＤＭＥ燃料は燃料タンク１０内部に貯留されることとなる。このとき、パージタンク４０の第２気室４４に設けられた排出弁によって、第２気室４４内の圧縮空気は外部へ排出される。
【００６２】
以上の実施の形態によれば、次のような効果を奏する。
【００６３】
パージタンク４０内のピストン４１を移動させることによって、第１気室４３を押圧し、第１気室４３に吸い上げられたＤＭＥ燃料を燃料タンク１０へと送出する。よって、燃料タンク１０外部の燃料通路に残留したＤＭＥ燃料を再度パージタンク４０内に回収することが可能である。
【００６４】
したがって、パージタンク４０を大型化することなく、燃料タンク１０外部の燃料通路に残留したＤＭＥ燃料を充分に回収することが可能である。
【００６５】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る燃料供給装置は、ＤＭＥ燃料などの液化ガス燃料を使用するエンジンを搭載する車両などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の構成図である。
【図２】燃料供給装置における電磁弁の開閉動作を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１００  燃料供給装置
１      エンジン
１０    燃料タンク
１１    燃料供給通路
１２    液化燃料還流通路
１４    燃料還流通路
１５    気化燃料供給通路
２０    燃料供給ポンプ
３０    噴射ポンプ
３１    再液化ポンプ
４０    パージタンク
４１    ピストン
４３    第１気室
４４    第２気室
５１    電磁弁
５２    電磁弁
５３    電磁弁
５４    電磁弁
５５    電磁弁
５７    液化燃料還流通路
５８    気化燃料還流通路
６０    気化燃料還流通路
【図１】
2010144658.tif 000003
【図２】
2010144658.tif 000004