(57)【要約】【課題】気体燃料および液体燃料を内燃機関に供給する燃料供給装置において、装置コストに関してコストダウンを達成する。【解決手段】燃料供給装置は、気体燃料を液体燃料タンク５の気相部１３に供給するための気体燃料供給路３５と、液体燃料タンク５の気相圧を検出する第２圧力センサ４１と、気相部１３に向かう気体燃料の圧力を調整する第３圧力調整弁３９と、第３圧力調整弁３９を操作端として液体燃料タンク５の気相圧を制御するＥＣＵとを備え、液体燃料タンク５の気相圧により、液相部１２をなす液体燃料を加圧して燃料噴射ポンプに送り込む。これにより、液体燃料タンク５から燃料噴射ポンプまで液体燃料を輸送するために必要とされていたフィードポンプが不要になるので、装置コストに関してコストダウンを達成することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温常圧で気体状態の気体燃料、および、常温常圧で液体状態の液体燃料の両方を内燃機関に供給する燃料供給装置において、
前記液体燃料を高圧化して吐出するとともにインジェクタを介して前記内燃機関に噴射供給する燃料噴射ポンプと、
前記液体燃料を貯蔵する液体燃料タンクと、
前記気体燃料を前記液体燃料タンクの気相部に供給するための気体燃料供給路と、
前記液体燃料タンクの気相部の圧力を検出するタンク圧検出手段と、
前記気体燃料供給路に配されて、前記液体燃料タンクの気相部に向かう前記気体燃料の圧力を調整するタンク圧調整手段と、
前記タンク圧調整手段を操作して前記液体燃料タンクの気相部の圧力を制御するタンク圧制御手段とを備え、
前記液体燃料タンクの気相部の圧力により、前記液体燃料タンクに貯蔵された前記液体燃料を加圧して前記燃料噴射ポンプに送り込むことを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料供給装置において、
前記液体燃料タンクの気相部から前記気体燃料を放気するための気体燃料放気路と、
前記気体燃料放気路に配されて、前記液体燃料タンクの気相部の圧力を減圧する方向に調整する第２タンク圧調整手段とを備え、
前記タンク圧制御手段は、前記タンク圧調整手段および前記第２タンク圧調整手段を操作して前記液体燃料タンクの気相部の圧力を制御することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料供給装置において、
前記気体燃料供給路は、前記気体燃料を前記内燃機関に供給するための主気体燃料供給路から分岐していることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の燃料供給装置において、
前記気体燃料は天然ガスであり、前記液体燃料は軽油であることを特徴とする燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置では、排気ガスの清浄化や、燃料需給に対する危機管理等の観点から、複数種の燃料を内燃機関に供給するための技術的検討が続けられている（以下、複数種の燃料を内燃機関に供給して燃焼させることができる燃料供給装置を、複式燃料供給装置と呼ぶ。）。
【０００３】
ところで、複式燃料供給装置により供給すべき複数種の燃料として代表的な組み合わせは、天然ガスのように常温常圧で気体状態の気体燃料と、ガソリンや軽油のように常温常圧で液体状態の液体燃料との組み合わせである。そして、気体燃料および液体燃料の両方を内燃機関に供給する複式燃料供給装置では、２種の燃料を個別に内燃機関に供給する必要があることから装置コストが高くなってしまうので、装置コストに関してコストダウンを達成することが重要視されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、天然ガスと軽油とを内燃機関に供給する複式燃料供給装置に関して、既存のディーゼルエンジンに必要最小限の部品を後付けすることで、安価にかつ容易に天然ガスを供給できるようにする技術が開示されている。
しかし、複式燃料供給装置はなお装置コストが高く、コストダウンの余地が大きいとされており、一層のコストダウンが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２８４７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、気体燃料および液体燃料を内燃機関に供給する複式燃料供給装置において、装置コストに関してコストダウンを達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の燃料供給装置は、常温常圧で気体状態の気体燃料、および、常温常圧で液体状態の液体燃料の両方を内燃機関に供給するものである。
また、この燃料供給装置は、液体燃料を高圧化して吐出するとともにインジェクタを介して内燃機関に噴射供給する燃料噴射ポンプと、液体燃料を貯蔵する液体燃料タンクと、気体燃料を液体燃料タンクの気相部に供給するための気体燃料供給路と、液体燃料タンクの気相部の圧力を検出するタンク圧検出手段と、気体燃料供給路に配されて、液体燃料タンクの気相部に向かう気体燃料の圧力を調整するタンク圧調整手段と、タンク圧調整手段を操作して液体燃料タンクの気相部の圧力（以下、「液体燃料タンクの気相圧」と略して呼ぶ。）を制御するタンク圧制御手段とを備える。
【０００８】
そして、この燃料供給装置は、液体燃料タンクの気相圧により、液体燃料タンクに貯蔵された液体燃料を加圧して燃料噴射ポンプに送り込む。
【０００９】
これにより、液体燃料タンクから燃料噴射ポンプまで液体燃料を輸送するために必要とされていたフィードポンプが不要になるので、装置コストに関してコストダウンを達成することができる。
すなわち、気体燃料は、気体燃料タンクにおいて高圧の液体や気体として貯蔵されているので、大きなエネルギーを有している。そして、気体燃料を液体燃料タンクの気相部に送り込むことで液相部をなす液体燃料を加圧し、気体燃料が保持するエネルギーを液体燃料の輸送エネルギーとして利用することができる。
【００１０】
このため、液体燃料タンクから燃料噴射ポンプまで液体燃料を輸送するために、フィードポンプを配して駆動する必要がなくなる。
以上により、従来の複式燃料供給装置において必要とされていたフィードポンプが不要になるので、装置コストに関してコストダウンを達成することができる。
なお、請求項１の手段によれば、タンク圧検出手段やタンク圧調整手段が新規に必要な機器として追加されることになる。しかし、タンク圧検出手段やタンク圧調整手段は、フィードポンプに比べて安価であり、確実にコストダウンを達成することができる。
【００１１】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の燃料供給装置は、液体燃料タンクの気相部から気体燃料を放気するための気体燃料放気路と、気体燃料放気路に配されて、液体燃料タンクの気相圧を減圧する方向に調整する第２タンク圧調整手段とを備える。そして、タンク圧制御手段は、タンク圧調整手段および第２タンク圧調整手段を操作して液体燃料タンクの気相圧を制御する。
【００１２】
これにより、液体燃料タンクの気相圧が上がり過ぎた場合等に、迅速に減圧することができるので、液体燃料タンクの気相圧をより高精度に制御することができる。また、液体燃料の補充時等に、液体燃料タンクの気相圧を迅速に減圧して早期に補充可能な状態にすることができる。
【００１３】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の燃料供給装置によれば、気体燃料供給路は、気体燃料を内燃機関に供給するための主気体燃料供給路から分岐している。
これにより、気体燃料を液体燃料タンクの気相部に供給するための流路構成に関して、下流部分のみを気体燃料供給路として新設し、上流部分を主気体燃料供給路と共有することができる。このため、気体燃料の流路構成についてコストダウンを達成することができる。
【００１４】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の燃料供給装置によれば、気体燃料は天然ガスであり、液体燃料は軽油である。
この手段は、気体燃料および液体燃料の一態様を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】燃料供給装置の構成図である。
【図２】内燃機関への燃料供給の状態を示す説明図である。
【図３】液体燃料タンク、および、液体燃料タンクの周囲の流路構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施形態の燃料供給装置は、常温常圧で気体状態の気体燃料、および、常温常圧で液体状態の液体燃料の両方を内燃機関に供給するものである。
また、この燃料供給装置は、液体燃料を高圧化して吐出するとともにインジェクタを介して内燃機関に噴射供給する燃料噴射ポンプと、液体燃料を貯蔵する液体燃料タンクと、気体燃料を液体燃料タンクの気相部に供給するための気体燃料供給路と、液体燃料タンクの気相圧を検出するタンク圧検出手段と、気体燃料供給路に配されて、液体燃料タンクの気相部に向かう気体燃料の圧力を調整するタンク圧調整手段と、タンク圧調整手段を操作して液体燃料タンクの気相圧を制御するタンク圧制御手段とを備える。
【００１７】
そして、燃料供給装置は、液体燃料タンクの気相圧により、液体燃料タンクに貯蔵された液体燃料を加圧して燃料噴射ポンプに送り込む。
また、燃料供給装置は、液体燃料タンクの気相部から気体燃料を放気するための気体燃料放気路と、気体燃料放気路に配されて、液体燃料タンクの気相圧を減圧する方向に調整する第２タンク圧調整手段とを備える。そして、タンク圧制御手段は、タンク圧調整手段および第２タンク圧調整手段を操作して液体燃料タンクの気相圧を制御する。
【００１８】
また、気体燃料供給路は、気体燃料を内燃機関に供給するための主気体燃料供給路から分岐している。
さらに、気体燃料は天然ガスであり、液体燃料は軽油である。
【実施例】
【００１９】
〔実施例の構成〕
実施例の燃料供給装置１の構成を、図面に基づいて説明する。
燃料供給装置１は、例えば、気体燃料としての天然ガスと、液体燃料としての軽油とを内燃機関２に供給して燃焼させることができる複式燃料供給装置である。
【００２０】
燃料供給装置１は、液体燃料を内燃機関２に供給するための液体燃料供給路４に、以下のような構成を備える。
すなわち、燃料供給装置１は、液体燃料を貯蔵する液体燃料タンク５と、液体燃料に含まれる異物を除去するフィルタ６と、液体燃料を高圧化して吐出する燃料噴射ポンプ７と、液体燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール８と、コモンレール８から液体燃料の分配を受けて内燃機関２の気筒９内に液体燃料を噴射するインジェクタ１０とを、液体燃料供給路４上に備える。
【００２１】
ここで、液体燃料タンク５の内部は、液体燃料により形成される液相部１２と、液相部１２と気液の界面を形成して液相部１２の上側に形成される気相部１３とを含んでいる。
また、フィルタ６、燃料噴射ポンプ７、コモンレール８、およびインジェクタ１０は、軽油を噴射供給するために利用することができる周知構造を有するものである。
【００２２】
また、燃料供給装置１は、気体燃料を内燃機関２に供給するための主気体燃料供給路１５に、以下のような構成を備える。
すなわち、燃料供給装置１は、気体燃料を貯蔵する気体燃料タンク１６と、気体燃料の圧力を段階的に減圧して調整する第１、第２圧力調整弁１７、１８と、内燃機関２の気筒９毎に設けられる吸気ポート１９内に気体燃料を噴射するインジェクタ２０とを、主気体燃料供給路１５上に備える。
【００２３】
ここで、気体燃料タンク１６の内部では、気体燃料が高圧の液体および気体の２相で貯蔵されている。
また、第１、第２圧力調整弁１７、１８およびインジェクタ２０は、気体燃料を噴射供給するために利用することができる周知構造を有するものである。
【００２４】
さらに、燃料供給装置１は、燃料噴射ポンプ７、インジェクタ１０、２０、および第１、第２圧力調整弁１７、１８等の機器を制御するための制御系統として、電子制御装置（ＥＣＵ）２３および各種センサ等を備える。
【００２５】
ここで、ＥＣＵ２３は、各種センサから入力される検出信号に基づき、各機器のアクチュエータ（図示せず）を駆動制御するための制御信号を出力するマイコン（図示せず）、制御信号の入力を受けて各アクチュエータに電力を供給する駆動回路（図示せず）等により構成されている。また、マイコンは、制御処理および演算処理を行うＣＰＵ、各種のデータおよびプログラム等を記憶するＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶装置、入力装置、ならびに出力装置等を含んで構成される周知構造を有する。
【００２６】
また、制御系統としての各種センサとは、液体燃料タンク５における液体燃料の残量を示す信号を出力する残量センサ２５、コモンレール８に蓄圧された液体燃料の圧力を検出するレール圧センサ２６、気体燃料タンク１６における気体燃料の残量を示す信号を出力する残量センサ２７、第１、第２圧力調整弁１７、１８により調整された気体燃料の圧力を示す信号を出力する圧力センサ２８、内燃機関２の回転数を示す信号を出力する回転数センサ２９、アクセル開度を示す信号を出力するアクセル開度センサ３０、排気ガスの状態を示す信号を出力する排気センサ３１等である。
【００２７】
このような制御系統において、ＥＣＵ２３は、例えば、回転数センサ２９やアクセル開度センサ３０等の検出信号に応じて、液体燃料を基準として内燃機関２に供給すべき燃料の総供給量を算出するとともに、例えば、排気センサ３１から得られる検出信号に応じて、液体燃料に対する気体燃料の供給比を算出する。そして、ＥＣＵ２３は、算出した総供給量や供給比に基づいて、インジェクタ１０、２０をそれぞれ操作端とする液体、気体燃料の噴射制御、燃料噴射ポンプ７を操作端とする液体燃料の噴射圧制御、および第１、第２圧力調整弁１７、１８を操作端とする気体燃料の噴射圧制御等を実行する。
【００２８】
なお、図１は、内燃機関２が４つの気筒９を具備する例を示すものであり、インジェクタ１０、２０は、それぞれ４つずつ備わっている。そして、インジェクタ１０のアクチュエータへの電力供給ラインは、４つのインジェクタ１０の全てについて図示せず、１つのインジェクタ１０についてのみ図示しており、インジェクタ２０についても同様に１つのインジェクタ２０についてのみ図示している。
【００２９】
〔実施例の特徴〕
実施例の燃料供給装置１の特徴を、図面を用いて説明する。
燃料供給装置１は、気体燃料を液体燃料タンク５の気相部１３に供給するための気体燃料供給路３５と、気相部１３から気体燃料を放気するための気体燃料放気路３６とを備える。また、気体燃料供給路３５は、第２圧力調整弁１８よりも下流側の主気体燃料供給路１５から分岐して、液体燃料タンク５に接続しており、気体燃料放気路３６は、例えば、液体燃料タンク５と内燃機関２の排気路３７とを接続している。
【００３０】
そして、燃料供給装置１は、気相部１３に向かう気体燃料の圧力を調整するタンク圧調整手段としての第３圧力調整弁３９を気体燃料供給路３５に備え、液体燃料タンク５の気相圧（以下、「タンク気相圧」と略して呼ぶことがある。）を減圧する方向に調整する第２タンク圧調整手段としての第４圧力調整弁４０を気体燃料放気路３６に備える。
【００３１】
なお、第３、第４圧力調整弁３９、４０は、例えば、自身が有するソレノイドコイルへの通電量に応じて弁開度を可変することができる周知の構造を有しており、ソレノイドコイルへの通電は、ＥＣＵ２３に備わる第３、第４圧力調整弁３９、４０用のそれぞれの駆動回路を介して行われる。
【００３２】
また、燃料供給装置１は、第３、第４圧力調整弁３９、４０を制御するための制御系統として、ＥＣＵ２３、および、タンク気相圧を検出するタンク圧検出手段としての第２圧力センサ４１等を備える。そして、ＥＣＵ２３は、第３、第４圧力調整弁３９、４０を操作端としてタンク気相圧を制御するタンク圧制御手段として機能する。
そして、燃料供給装置１は、タンク気相圧により、液体燃料タンク５に貯蔵された液体燃料を加圧して燃料噴射ポンプ７に送り込む。
【００３３】
すなわち、第１、第２圧力調整弁１７、１８によりインジェクタ２０による噴射圧相当に減圧された気体燃料の一部が、主気体燃料供給路１５から気体燃料供給路３５に流入し、第３圧力調整弁３９により、タンク気相圧の目標値まで減圧されて気相部１３に流入する。これにより、タンク気相圧は目標値に維持される。そして、液相部１２をなす液体燃料は、タンク気相圧に応じた流量で液体燃料タンク５から押し出されて燃料噴射ポンプ７に向かって流れる。
【００３４】
また、タンク気相圧が上がり過ぎて第２圧力センサ４１による検出値が目標値を大きく上回った場合等には、第４圧力調整弁４０の弁開度を、例えば、検出値と目標値との差に応じた数値に操作して検出値を目標値に略一致させる。さらに、液体燃料の補充時等にも、タンク気相圧を早期に大気圧相当まで減圧するため、第４圧力調整弁４０の弁開度を操作する。
なお、図３には、液体燃料の補充時に液体燃料が通る給油路４２、および、乗員等により開閉される手動の給油弁４３が示されている。
【００３５】
また、インジェクタ１０による液体燃料の噴射量を増減する場合には、気相圧の目標値を上下させて液体燃料タンク５から燃料噴射ポンプ７へ向かう液体燃料の流量を増減してもよい。
また、第４圧力調整弁４０の弁開度操作は、弁開度を低流量側のＬＯ（例えば、全閉状態）と、高流量側のＨＩ（例えば、全開状態）の２値間で切り換えるようにしてもよい。
【００３６】
〔実施例の効果〕
実施例の燃料供給装置１は、気体燃料を液体燃料タンク５の気相部１３に供給するための気体燃料供給路３５と、液体燃料タンク５の気相圧を検出する第２圧力センサ４１と、気体燃料供給路３５に配されて、気相部１３に向かう気体燃料の圧力を調整する第３圧力調整弁３９と、第３圧力調整弁３９を操作端として液体燃料タンク５の気相圧を制御するタンク圧制御手段としてのＥＣＵ２３とを備え、液体燃料タンク５の気相圧により、液体燃料タンク５の液相部１２をなす液体燃料を加圧して燃料噴射ポンプ７に送り込む。
【００３７】
これにより、液体燃料タンク５から燃料噴射ポンプ７まで液体燃料を輸送するために必要とされていたフィードポンプが不要になるので、装置コストに関してコストダウンを達成することができる。
すなわち、気体燃料は、気体燃料タンク１６において高圧の液体や気体として貯蔵されているので、大きなエネルギーを有している。そして、気体燃料を液体燃料タンク５の気相部１３に送り込むことで液相部１２をなす液体燃料を加圧し、気体燃料が保持するエネルギーを液体燃料の輸送エネルギーとして利用することができる。
【００３８】
このため、液体燃料タンク５から燃料噴射ポンプ７まで液体燃料を輸送するために、フィードポンプを配して駆動する必要がなくなる。
以上により、従来、必要とされていたフィードポンプが不要となるので、装置コストに関してコストダウンを達成することができる。
【００３９】
なお、実施例１の燃料供給装置１によれば、第２圧力センサ４１や第３圧力調整弁３９等が新規に必要な機器として追加されることになる。しかし、第２圧力センサ４１や第３圧力調整弁３９等は、フィードポンプに比べて安価であり、確実にコストダウンを達成することができる。
【００４０】
また、燃料供給装置１は、気相部１３から気体燃料を放気するための気体燃料放気路３６と、気体燃料放気路３６に配されて、液体燃料タンク５の気相圧を減圧する方向に調整する第４圧力調整弁４０とを備える。そして、タンク圧制御手段としてのＥＣＵ２３は、第３、第４圧力調整弁３９、４０の両方を操作端として液体燃料タンク５の気相圧を制御する。
【００４１】
これにより、液体燃料タンク５の気相圧が上がり過ぎた場合等に、迅速に減圧することができるので、液体燃料タンク５の気相圧をより高精度に制御することができる。また、液体燃料の補充時等に、液体燃料タンク５の気相圧を迅速に減圧して早期に補充可能な状態にすることができる。
【００４２】
また、気体燃料供給路３５は、気体燃料を内燃機関２に供給するための主気体燃料供給路１５から分岐している。
これにより、気体燃料を気相部１３に供給するための流路構成に関して、下流部分のみを気体燃料供給路３５として新設し、上流部分を主気体燃料供給路１５と共有することができる。このため、気体燃料の流路構成についてコストダウンを達成することができる。
【００４３】
〔変形例〕
燃料供給装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。例えば、実施例の燃料供給装置１は、気体燃料として天然ガス、液体燃料として軽油を供給するものであったが、気体燃料として液化石油ガスやジメチルエーテル等を供給してもよく、液体燃料としてガソリン等を供給してもよい。
【００４４】
また、気体燃料放気路３６は排気路３７に接続していたが、例えば、気体燃料を回収するための回収タンクを設けて気体燃料放気路３６を回収タンクに接続してもよい。
さらに、気体燃料と液体燃料とを同時に供給するのではなく、いずれか一方のみを内燃機関２の運転状態に応じて選択して供給するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  燃料供給装置
２  内燃機関
５  液体燃料タンク
７  燃料噴射ポンプ
１０  インジェクタ
１３  気相部（液体燃料タンクの気相部）
１５  主気体燃料供給路
２３  ＥＣＵ（タンク圧制御手段）
３５  気体燃料供給路
３６  気体燃料放気路
３９  第３圧力調整弁（タンク圧調整手段）
４０  第４圧力調整弁（第２タンク圧調整手段）
４１  第２圧力センサ（タンク圧検出手段）
【図１】
2011111994.tif 000003
【図２】
2011111994.tif 000004
【図３】
2011111994.tif 000005