(57)【要約】【課題】液化ガス内燃機関の燃料供給装置において、電磁遮断弁の使用個数を減少してコスト低減と発熱の影響を減らすことを課題とする。【解決手段】燃料タンク１０と燃料ポンプ１５との間の低圧燃料供給配管１３には、燃料タンク１０から燃料ポンプ１５への液化ガス燃料の流れのみを許す逆止弁２０が配設され、燃料ポンプ１５と燃料レール１１との間の高圧燃料供給配管１４には電磁遮断弁２３が配設されている。燃料レール１１には複数の燃料噴射弁１２が連結され、燃料レール１１から燃料タンク１０へのリターン燃料配管２９には燃料調圧弁３２が配設されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液相の液化ガス燃料を燃料タンクから燃料噴射弁に供給するための燃料供給配管、残りの液化ガス燃料を燃料タンクに戻すためのリターン燃料配管があり、燃料供給配管には燃料ポンプが配設され、燃料リターン配管には燃料調圧弁が配設された液化ガス内燃機関の燃料供給装置において、
燃料タンクと燃料ポンプとの間の低圧燃料供給配管には、燃料タンクから燃料ポンプへの液化ガス燃料の流れのみを許す逆止弁が配設され、燃料ポンプと燃料レールとの間の高圧燃料供給配管には電磁遮断弁が配設され、燃料レールには複数の燃料噴射弁が連結されたことを特徴とする液化ガス内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
液相の液化ガス燃料を燃料タンクから燃料噴射弁に供給するための燃料供給配管、残りの液化ガス燃料を燃料タンクに戻すためのリターン燃料配管があり、燃料供給配管には燃料ポンプが配設され、燃料リターン配管には燃料調圧弁が配設された液化ガス内燃機関の燃料供給装置において、
燃料タンクと燃料ポンプとの間の低圧燃料供給配管には、燃料タンクから燃料ポンプへの液化ガス燃料の流れのみを許す逆止弁が配設され、燃料ポンプと燃料レールとの間は高圧燃料供給配管によって連通され、燃料レールには複数の燃料噴射弁が連結され、燃料レールと燃料調圧弁と間の燃料リターン配管には電磁遮断弁が配設されたことを特徴とする液化ガス内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
ニップル内に逆止弁が内設され、燃料ポンプの吸入ポートにニップルの出口側の雄ねじが螺合され、低圧燃料配管の下流端にニップルの入口側の雄ねじが螺合された請求項１又は２の液化ガス内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
ニップル内に逆止弁が内設され、燃料タンク側壁の手動燃料バルブ出口ポートにニップルの入口側の雄ねじが螺合され、低圧燃料配管の上流端にニップルの出口側の雄ねじが螺合された請求項１又は２の液化ガス内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
エンジンを始動するとき、制御ユニットからの出力信号が、燃料噴射弁、電磁遮断弁、燃料ポンプに同時に伝送され、エンジンを停止するとき、制御ユニットからの出力信号が、燃料噴射弁、電磁遮断弁、燃料ポンプへ同時に伝送されることを特徴とする請求項１ないし４項のいずれか一つの液化ガス内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化ガス燃料を液相噴射する内燃機関の燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォークリフト等において、液化石油ガス（ＬＰＧ），液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液化ガスを吸気ポート又は燃焼室に液相噴射する内燃機関の使用が考えられている。従来の液化ガス内燃機関の燃料供給装置には、液相の液化ガス燃料を燃料タンクから燃料噴射弁に供給するための燃料供給配管、及び燃料噴射弁で噴射されなかった残りの燃料を燃料噴射弁から燃料タンクに戻すための燃料リターン配管がある。そして、燃料供給配管には燃料タンク側から順に第１電磁遮断弁、電動燃料ポンプ等が配設され、燃料リターン配管には燃料噴射弁側から順に燃料調圧弁、第２電磁遮断弁等が配設されている。
【０００３】
従来の燃料供給装置において、エンジン停止動作時には、燃料リターン配管の第２電磁遮断弁の閉弁を行い、その後に燃料供給配管の第１電磁遮断弁の閉弁と電動燃料ポンプの停止を行う。そして、エンジン始動動作時には先ず燃料供給配管の第１電磁遮断弁の開弁と電動燃料ポンプの起動を行い、その後に燃料リターン配管の第２電磁遮断弁の開弁を行う。こうして、エンジンの停止期間に、第１電磁遮断弁から電動燃料ポンプ，燃料噴射弁，第２電磁遮断弁にいたる箇所の燃料圧力を保持し、ベーパーの発生を抑制して、エンジンの始動が良好に行われるようにしている。
【０００４】
従来の燃料供給装置は、高価な電磁遮断弁を２個も用いているのでコスト高となり、また燃料タンク近傍の２個の電磁遮断弁で発熱した熱が、燃料タンク及び液化ガス燃料の温度上昇をもたらし、燃料タンク内の圧力上昇により、燃料タンクへの液化ガスの充填が困難になる可能性があった。
また、エンジンの停止動作時及び始動動作時には、電動燃料ポンプ、燃料噴射弁及び電磁遮断弁の動作タイミングを制御ユニットにより制御しているが、エンジン停止動作時とエンジン始動動作時とでは電動燃料ポンプ、燃料噴射弁及び各電磁遮断弁の動作順序が異なるので、複雑な動作ロジックを作成する必要があり、コスト高となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、液化ガス内燃機関の燃料供給装置において、電磁遮断弁の使用個数を減少させてコスト低減と発熱の影響を減らすことを第１課題とし、内燃機関の停止動作時と始動動作時とにおける電動燃料ポンプ、燃料噴射弁及び電磁遮断弁の動作順序が単純化して動作ロジックの作成コストを低減させることを第２課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液相の液化ガス燃料を燃料タンクから燃料噴射弁に供給するための燃料供給配管、残りの液化ガス燃料を燃料タンクに戻すためのリターン燃料配管があり、燃料供給配管には燃料ポンプが配設され、燃料リターン配管には燃料調圧弁が配設された液化ガス内燃機関の燃料供給装置において、燃料タンクと燃料ポンプとの間の低圧燃料供給配管には、燃料タンクから燃料ポンプへの液化ガス燃料の流れのみを許す逆止弁が配設され、燃料ポンプと燃料レールとの間の高圧燃料供給配管には電磁遮断弁が配設され、燃料レールには複数の燃料噴射弁が連結されたことを第１構成とする。なお、燃料レールと燃料調圧弁との間をリターン燃料配管で連通させることができる。
本発明は、液相の液化ガス燃料を燃料タンクから燃料噴射弁に供給するための燃料供給配管、残りの液化ガス燃料を燃料タンクに戻すためのリターン燃料配管があり、燃料供給配管には燃料ポンプが配設され、燃料リターン配管には燃料調圧弁が配設された液化ガス内燃機関の燃料供給装置において、燃料タンクと燃料ポンプとの間の低圧燃料供給配管には、燃料タンクから燃料ポンプへの液化ガス燃料の流れのみを許す逆止弁が配設され、燃料ポンプと燃料レールとの間は高圧燃料供給配管によって連通され、燃料レールには複数の燃料噴射弁が連結され、燃料レールと燃料調圧弁と間の燃料リターン配管には電磁遮断弁が配設されたことを第２構成とする。
本発明は、第１構成及び第２構成において、ニップル内に逆止弁が内設され、燃料ポンプの吸入ポートにニップルの出口側の雄ねじが螺合され、低圧燃料配管の下流端にニップルの入口側の雄ねじが螺合されたことを第３構成とする。
本発明は、第１構成及び第２構成において、ニップル内に逆止弁が内設され、燃料タンク側壁の手動燃料バルブ出口ポートにニップルの入口側の雄ねじが螺合され、低圧燃料配管の上流端にニップルの出口側の雄ねじが螺合されたことを第４構成とする。
本発明は、第１〜第４構成において、エンジンを始動するとき、制御ユニットからの出力信号が、燃料噴射弁、電磁遮断弁、燃料ポンプに同時に伝送され、エンジンを停止するとき、制御ユニットからの出力信号が、燃料噴射弁、電磁遮断弁、燃料ポンプへ同時に伝送されることを第５構成とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は、本発明の液化ガスの燃料供給装置の実施の形態第１〜第４をそれぞれ示す。
図１の実施の形態第１において、燃料タンク１０内の液相の液化ガス燃料は燃料供給配管を通って燃料レール１１へ供給され、液相の液化ガス燃料が燃料レール１１から燃料噴射弁１２に供給されるように構成されている。燃料供給配管は低圧燃料供給配管１３及び高圧燃料供給配管１４から構成され、燃料タンク１０の側面下方位置には手動燃料バルブ１７が固定され、手動燃料バルブ１７の入口ポートは燃料タンク１０内の液化ガス燃料の液相中に連通されている。低圧燃料供給配管１３は燃料タンク１０の手動燃料バルブ１７の吐出ポートと電動の燃料ポンプ１５の吸入ポートとの間を連通させ、高圧燃料供給配管１４は燃料ポンプ１５の吐出ポートと燃料レール１１の入口ポートとの間を連通させている。
【０００８】
低圧燃料供給配管１３には上流側（燃料タンク１０側）から順にセンサボックス１８、燃料フィルタ１９、逆止弁２０が配設され、センサボックス１８には燃料温度センサ２１と燃料圧力センサ２２とが内設されている。逆止弁２０は、燃料タンク１０から燃料ポンプ１５への液化ガス燃料の流れのみを許し、その反対方向には流れを阻止するものである。図１では、不図示のニップル内に逆止弁２０を内設し、燃料ポンプ１５の吸入ポートの雌ねじにニップルの出口側の雄ねじを螺合し、低圧燃料供給配管１３の下流端の雌ねじにニップルの入口側の雄ねじを螺合している。また、高圧燃料供給配管１４中に電磁遮断弁２３が配設されている。
【０００９】
燃料レール１１には複数個の燃料噴射弁１２が連結され、各燃料噴射弁１２はエンジンのそれぞれの吸気ポート２４（又は燃焼室）へ液相の液化ガス燃料を噴射するように構成されている。燃料レール１１には燃料温度センサ２５、燃料圧力センサ２６が配設され、燃料レール１１内の液化ガス燃料の温度と圧力を検出している。燃料温度センサ２１、燃料圧力センサ２２、燃料温度センサ２５、燃料圧力センサ２６の出力信号は配線４１〜４４を通って制御ユニット２７に伝送され、制御ユニット２７の出力信号は配線４５〜４７を通って電動の燃料ポンプ１５、燃料噴射弁１２、電磁遮断弁２３へ伝送される。
【００１０】
リターン燃料配管２９は燃料レール１１の出口ポートと燃料タンク１０のクイックカップリング３０とを連通させ、リターン燃料配管２９には燃料レール１１側から逆止弁３１及び燃料調圧弁３２が配設されている。逆止弁３１は、燃料レール１１から燃料タンク１０への液化ガス燃料の流れのみを許し、その反対方向には流れを阻止するものである。図１では、不図示のニップル内に逆止弁２０を内設し、燃料レール１１の出口ポートにニップルの入口側の雄ねじを螺合し、リターン燃料配管２９の上流端にニップルの出口側の雄ねじを螺合している。なお、前記クイックカップリング３０は燃料充填用クイックカップリング（不図示）と兼用してもよい。
【００１１】
次に、実施の形態第１の作動について説明する。エンジンの始動にあたり、スタータスイッチ３３がオンとされ、燃料ポンプ１５が駆動され、電磁遮断弁２３が開弁状態とされ、燃料噴射弁１２が作動される。このとき、燃料タンク１０内に貯蔵されている液相の液化ガス燃料は、手動燃料バルブ１７から低圧燃料供給配管１３によって接続されたセンサボックス１８、燃料フィルタ１９、逆止弁２０を順に通って燃料ポンプ１５に吸入される。燃料ポンプ１５で加圧された高圧の液相液化ガス燃料は、高圧燃料供給配管１４によって接続された電磁遮断弁２３を通って燃料レール１１に供給される。次いで、燃料レール１１から各燃料噴射弁１２に供給され、制御ユニット２７からの信号に従って各燃料噴射弁１２から個々の吸気ポート２４に液相液化ガス燃料が噴射される。
【００１２】
燃料レール１１内の高圧の液化ガス燃料は、逆止弁３１、リターン燃料配管２９を通って燃料調圧弁３２に送られる。燃料調圧弁３２は燃料タンク１０内の圧力よりも０．４ＭＰａ高い圧力に設定されており、燃料レール１１内及び各燃料噴射弁１２内の液相液化ガス燃料の圧力を、燃料タンク１０内の圧力よりも０．４ＭＰａ高い設定圧力に維持している。実際には燃料ポンプ１５の吐出側から燃料調圧弁３２の入口側までが設定圧に維持される。燃料レール１１内の液相液化ガス燃料のうちこの設定圧力を越える液化ガス燃料は、余剰液化ガス燃料として燃料調圧弁３２から排出され、リターン燃料配管２９、クイックカップリング３０を通って燃料タンク１０に戻される。
【００１３】
低圧燃料供給配管１３内の液相液化ガス燃料の温度及び圧力は、温度センサ２１及び圧力センサ２２によって検出され、その出力信号を制御ユニット２７が入力される。同様に燃料レール１１内の液相液化ガス燃料の温度及び圧力は、温度センサ２５及び圧力センサ２６によって検出され、その出力信号は制御ユニット２７に入力される。センサ２１、２２、２５、２６からの信号を制御ユニット２７で演算して、燃料噴射弁１２への燃料噴射量の出力信号を補正する。
【００１４】
エンジンの停止動作時に、制御ユニット２７からの出力信号が、配線４６、４７、４５を通って全燃料噴射弁１２、電磁遮断弁２３、燃料ポンプ１５へ同時に伝送され、従って全燃料噴射弁１２の燃料噴射停止、電磁遮断弁２３の閉弁（全閉）、燃料ポンプ１５の駆動停止が同期作動され、同時に行われる。停止動作の終了後は、電磁遮断弁２３が閉弁となって流れが遮断され、逆止弁２０の働きにより燃料ポンプ１５内の液相液化ガス燃料は燃料タンク１０側へは流れない。従って、逆止弁２０の二次側（燃料ポンプ１５側）から燃料ポンプ１５を通り電磁遮断弁２３の一次側（燃料ポンプ１５側）までの間は閉鎖・密封をされる。従って、エンジンを停止した状態で長時間放置したとき、燃料ポンプ１５などの雰囲気温度の上昇により、閉鎖・密封をされた領域内の燃料ポンプ１５内などの液相液化ガス燃料の温度が上昇しても、液化ガス燃料は高圧を維持され、燃料ベーパーの発生が抑制され、液化ガス燃料の液相状態が概ね維持される。
【００１５】
エンジンを再始動するとき、制御ユニット２７からの出力信号が、配線４６、４７、４５を通って燃料噴射弁１２、電磁遮断弁２３、燃料ポンプ１５へ同時に伝送され、従って燃料噴射弁１２の作動、電磁遮断弁２３の開弁、燃料ポンプ１５の駆動が同期作動され、同時に行われる。燃料ポンプ１５内部などの閉鎖・密封領域のベーパー発生が抑制され、液相状態が概ね維持されており、また燃料レール１１内及び全燃料噴射弁１２内の液化ガス燃料は燃料調圧弁３２の設定圧力に維持されている。従って、燃料ポンプ１５の駆動と同時に燃料噴射弁１２への液相液化ガス燃料供給が速やかに行われ、エンジン再始動時の燃料供給性がよい。
【００１６】
実施の形態第２について図２を参照して説明する。実施の形態第２では、逆止弁２０を手動燃料バルブ１７と燃料フィルタ１９との間の低圧燃料供給配管１３内又は手動燃料バルブ１７と一体化させた点に特徴があり、その他の構成は実施の形態第１と同じである。図２において、実施の形態第１と同一の部材には図１と同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００１７】
実施の形態第２において、低圧燃料供給配管１３には上流側から順に逆止弁２０、センサボックス１８、燃料フィルタ１９が配設され、または上流側から順にセンサボックス１８、逆止弁２０、燃料フィルタ１９が配設されている。図２では、不図示のニップル内に逆止弁２０を内設し、手動燃料バルブ１７の出口ポートにニップルの入口側の雄ねじを螺合し、低圧燃料供給配管１３の上流端にニップルの出口側の雄ねじを螺合している。
【００１８】
実施の形態第２の作動について説明する。エンジンの始動動作時及び停止動作時の操作、制御信号の伝送及び燃料ポンプ１５・燃料噴射弁１２・電磁遮断弁２３の動作は、実施の形態第２と第１とは同じである。
エンジンの停止時における、逆止弁２０の二次側から電磁遮断弁２３の一次側までの間の閉鎖、密封領域が、実施の形態第１では主として燃料ポンプ１５内であったが、実施の形態第２では主としてセンサボックス１８、燃料フィルタ１９、燃料ポンプ１５内、又は燃料フィルタ１９、燃料ポンプ１５内となった。実施の形態第２では閉鎖・密封の領域は広くなったが、作動は実施の形態第１と同様である。
【００１９】
実施の形態第３について図３を参照して説明する。実施の形態第３では、電磁遮断弁２３が燃料レール１１と燃料調圧弁３２と間の燃料リターン配管２９に配設された点に特徴があり、高圧燃料供給配管１４は燃料ポンプ１５の吐出ポートと燃料レール１１の入口ポートとを連通させるのみであり、その他の構成は実施の形態第１と同じである。図３において、実施の形態第１と同一の部材には図１と同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２０】
実施の形態第３の作動について説明する。エンジンを始動動作時及び停止動作時の操作、制御信号の伝送及び燃料ポンプ１５・燃料噴射弁１２・電磁遮断弁２３の動作は、実施の形態第３と第１とは同じである。
エンジンの停止動作時において、電磁遮断弁２３が閉弁となって流れを遮断する働き、逆止弁２０の上流側への流れを阻止する働きにより、逆止弁２０の出口ポートから燃料ポンプ１５、燃料レール１１、逆止弁３１をとおり電磁遮断弁２３の一次側まで間の領域内の液相液化ガス燃料は、閉鎖・密封をされ領域外へは流れない。従って、エンジンを停止した状態で長時間放置したとき、燃料ポンプ１５・燃料レール１１・燃料噴射弁１２の雰囲気温度の上昇により、閉鎖・密封をされた領域内の燃料ポンプ１５・燃料レール１１・燃料噴射弁１２内部の液化ガス燃料の温度が上昇しても高圧が維持され、燃料ベーパーの発生が抑制され、液化ガス燃料の液相状態が概ね維持される。
【００２１】
エンジンを再始動するとき、燃料噴射弁１２の作動、電磁遮断弁２３の開弁、燃料ポンプ１５の駆動が同期作動され、同時に行われる。そして、燃料ポンプ１５・燃料レール１１・燃料噴射弁１２内部等の広範囲の領域内でベーパー発生が抑制され、液相状態が概ね維持されている。従って、燃料ポンプ１５の駆動と同時に燃料噴射弁１２への液相液化ガス燃料供給が一層速やかに行われ、エンジン再始動時の燃料供給性がよい。
【００２２】
実施の形態第４について図４を参照して説明する。実施の形態第４では、逆止弁２０を手動燃料バルブ１７と燃料フィルタ１９との間の低圧燃料供給配管１３内又は手動燃料バルブ１７と一体化させた点に特徴があり、その他の構成は実施の形態第３と同じである。図４において、実施の形態第３と同一の部材には図３と同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２３】
実施の形態第４において、低圧燃料供給配管１３には上流側から順に逆止弁２０、センサボックス１８、燃料フィルタ１９が配設され、又は上流側から順にセンサボックス１８、逆止弁２０、燃料フィルタ１９が配設される。図４では、不図示のニップル内に逆止弁２０を内設し、手動燃料バルブ１７の出口ポートにニップルの入口側の雄ねじを螺合し、低圧燃料供給配管１３の上流端にニップルの出口側の雄ねじを螺合している。
【００２４】
実施の形態第４の作動について説明する。エンジンの始動動作時及び停止動作時の操作、制御信号の伝送及び燃料ポンプ１５・燃料噴射弁１２・電磁遮断弁２３の動作は、実施の形態第４と第３とは同じである。
エンジンの停止動作時において、逆止弁２０の二次側から電磁遮断弁２３の一次側の間は閉鎖、密封される。この閉鎖・密封の領域が、実施の形態第３では燃料ポンプ１５・燃料噴射弁１２・燃料レール１１・逆止弁３１内であったが、実施の形態第４ではセンサボックス１８、燃料フィルタ１９、燃料ポンプ１５・燃料噴射弁１２・燃料レール１１・逆止弁３１内、又は燃料フィルタ１９、燃料ポンプ１５・燃料噴射弁１２・燃料レール１１・逆止弁３１内となった。実施の形態第４では閉鎖・密封の領域は広くなったが、動作は実施の形態第３と同様である。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１，２の液化ガス内燃機関の燃料供給装置は、１個の電磁遮断弁と１個の逆止弁とを用い、エンジン停止時に逆止弁と電磁遮断弁との間の燃料ポンプ，燃料レール、燃料噴射弁の内部を閉鎖・密封して液化ガス燃料ベーパーの発生を抑制し、液化ガス燃料の液相状態が概ね維持している。電磁遮断弁の使用個数が減少して１個となったので、コスト低減を低減することができる。また、電磁遮断弁が燃料タンクから離れた箇所に配置されているので、発熱の影響を減らすことができる。
請求項３，４の液化ガス内燃機関の燃料供給装置は、逆止弁がニップル内に内設され、そのニップルを燃料ポンプ又は手動燃料バルブと結合させたので、配管の手数を少なくすることができる。
また、請求項５の液化ガス内燃機関の燃料供給装置は、内燃機関の停止時と始動時とにおける電動燃料ポンプ及び各電磁遮断弁の動作順序が単純化されて同時となったので、動作ロジックの作成コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液化ガス内燃機関の燃料供給装置の実施の形態第１を示す図である。
【図２】本発明の液化ガス内燃機関の燃料供給装置の実施の形態第２を示す図である。
【図３】本発明の液化ガス内燃機関の燃料供給装置の実施の形態第３を示す図である。
【図４】本発明の液化ガス内燃機関の燃料供給装置の実施の形態第４を示す図である。
【符号の説明】
１０  燃料タンク
１１  燃料レール
１２  燃料噴射弁
１３  低圧燃料配管
１４  高圧燃料配管
１５  燃料ポンプ
２０  逆止弁
【図１】
2004150333.tif 000003
【図２】
2004150333.tif 000004
【図３】
2004150333.tif 000005
【図４】
2004150333.tif 000006