(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを貯留する燃料タンクから高圧ポンプを介してエンジンへの燃料噴射器に燃料を供給する高圧燃料供給経路と、
前記高圧燃料供給路から圧力調整器と冷却器を介して前記燃料タンクに燃料を戻す燃料リターン経路と、
エンジン停止時に、前記高圧燃料供給路における燃料噴射器部を隔離して、該隔離部分の残留高圧液状燃料を前記圧力調整器をバイパスして前記燃料リターン経路における冷却器の上流側に戻すバイパス経路と、
前記隔離部分の残留高圧液状燃料を燃料タンクへ戻した後に、隔離部分に残留するガス状燃料をコンプレッサを介して前記燃料リターン経路における冷却器の上流側に戻すバイパス経路と、
前記各経路への燃料の流れを制御する制御手段と、
前記燃料タンクから分岐して前記ガス状燃料用のバイパス経路におけるコンプレッサの上流側に接続されたガス抜き経路と、
エンジン停止時に、前記燃料タンクのガス状燃料を前記ガス抜き経路を介して前記冷却器を通して前記燃料タンクに循環させる圧力制御手段と、
を備えたことを特徴とする液化ガス燃料供給システム。
【請求項２】
液化ガスを貯留する燃料タンクから高圧ポンプを介してエンジンへの燃料噴射器に燃料を供給し、所定の燃料噴射圧力に調圧する圧力調整器と冷却器を介して前記燃料タンクに燃料を戻す液化ガス燃料供給システムであって、
前記高圧ポンプから前記燃料噴射器に接続される高圧燃料供給経路に設けられ、該高圧燃料供給経路を開閉する高圧経路開閉弁と、
前記圧力調整器を介して燃料タンクに燃料を戻す燃料リターン経路に設けられ、該燃料リターン経路を開閉すると共に前記圧力調整器をバイパスして前記燃料リターン経路に接続される第１のバイパス経路へ切り替えるリターン経路切替弁と、
前記高圧経路開閉弁と前記リターン経路切替弁とにより区画される隔離部分から分岐し、前記燃料リターン経路に於ける冷却器の上流側に接続される第２のバイパス経路と、
該第２のバイパス経路に設けられ、該第２のバイパス経路を開閉するバイパス経路開閉弁と、
前記バイパス経路開閉弁の下流側に位置する前記第２のバイパス経路に設けられ、前記隔離部分のガス状燃料を吸引圧縮して前記冷却器を通して前記燃料タンクに戻すコンプレッサと、
前記各経路への燃料の流れを制御する制御手段と、
前記燃料タンクから分岐して前記バイパス経路開閉弁と前記コンプレッサの間の前記第２のバイパス経路に接続されるガス抜き経路と、
エンジン停止時に、前記燃料タンクのガス状燃料を前記ガス抜き経路を介して前記冷却器を通して前記燃料タンクに循環させる圧力制御手段と、
を備えたことを特徴とする液化ガス燃料供給システム。
【請求項３】
液化ガスを貯留する燃料タンクから高圧ポンプを介してエンジンへの燃料噴射器に燃料を供給し、所定の燃料噴射圧力に調圧する圧力調整器と冷却器を介して前記燃料タンクに燃料を戻す液化ガス燃料供給システムであって、
前記高圧ポンプから前記燃料噴射器に接続される高圧燃料供給経路に設けられ、該高圧燃料供給経路を開閉する高圧経路開閉弁と、
前記圧力調整器を介して燃料タンクに燃料を戻す燃料リターン経路に設けられ、該燃料リターン経路を開閉するリターン経路開閉弁と、
前記高圧経路開閉弁と前記リターン経路開閉弁とにより区画される隔離部分から分岐し、前記燃料リターン経路に於ける冷却器の上流側に接続される第２のバイパス経路と、
該第２のバイパス経路に設けられ、該第２のバイパス経路を開閉するとともに前記圧力調整器をバイパスして前記燃料リターン経路に接続される第３のバイパス経路へ切り替えるバイパス経路切替弁と、
前記バイパス経路切替弁の下流側に位置する前記第２のバイパス経路に設けられ、前記隔離部分のガス状燃料を吸引圧縮して前記冷却器を通して前記燃料タンクに戻すコンプレッサと、
前記各経路への燃料の流れを制御する制御手段と、
前記燃料タンクから分岐して前記バイパス経路切替弁と前記コンプレッサの間の前記第２のバイパス経路に接続されるガス抜き経路と、
エンジン停止時に、前記燃料タンクのガス状燃料を前記ガス抜き経路を介して前記冷却器を通して前記燃料タンクに循環させる圧力制御手段と、
を備えたことを特徴とする液化ガス燃料供給システム。
【請求項４】
前記圧力制御手段が、前記燃料タンク内の圧力を検出する圧力センサと、該圧力センサの検出値に基づいて前記ガス抜き経路を開閉する開閉弁とよりなる請求項１又は２又は３に記載の液化ガス燃料供給システム。
【請求項５】
前記圧力制御手段が、前記燃料タンク内の圧力に応じて前記ガス抜き経路を開閉する圧力調整弁と、該圧力調整弁の開作動とともにコンプレッサを起動するコンプレッサ起動手段よりなる請求項１又は２又は３に記載の液化ガス燃料供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化ガスを燃料とする液化ガス燃料供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液化ガス燃料をエンジンシリンダ内に噴射して燃焼させる場合、液化ガスを加圧して液体の状態で噴射系に供給する必要があるが、特にディーゼルエンジンのような高圧縮エンジンに用いる場合には、液化ガスを極めて高い圧力で加圧して燃料噴射系に供給する必要がある。
【０００３】
各種の液化ガスのうち、軽油に代わるディーゼル燃料として、セタン価が高く且つＰＭとＮＯｘの発生が少なく、とりわけススの発生の極めて少ないジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと言う）が低公害燃料として検討されているが、軽油に比べて粘性が大幅に低いため、エンジン停止中に於いて燃料配管内の高い燃料残圧により、メタルシールの電磁弁を有するインジェクタにあっても、インジェクタの噴孔からエンジンシリンダ内へＤＭＥが徐々に漏れて滞留し、エンジンの始動時に異常燃焼を生じるという問題がある。
【０００４】
この問題を解決するため、従来より各種の提案がされているが、代表的なものとしてドイツ特許第１９６１１４３４号Ａ１公報が挙げられる。
【０００５】
前記公報は、エンジン停止中にインジェクタへ高圧燃料を供給するコモンレールを含む高圧燃料供給系及びインジェクタへの余剰燃料を燃料タンクに戻す燃料リターン系の配管内に残留する高圧液状のＤＭＥを、複数の弁装置を開閉制御して低圧の捕集容器（パージタンクとも言う）に回収することにより、インジェクタの噴孔を大気圧に維持して、噴孔からのＤＭＥの漏れを防止するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報に開示されているパージタンクは、高圧液状の残留ＤＭＥを低圧のガス状態で回収し貯留するために必然的に大容量となり、例えば、１８０リットルもある大型タンクとなるため、車両への搭載性に特に難点があることに加え装置コストも高くなるので、実用化に当たっては問題があった。
【０００７】
そこで、本出願人は、先に、エンジン停止時に、インジェクタの噴孔からエンジンのシリンダ内に粘性の低いジメチルエーテル（ＤＭＥ）のような液化ガス燃料が漏れるのを防止するため、エンジン停止時に於いて、インジェクタを含む高圧燃料経路の一部を弁手段により区画隔離し、この隔離された隔離部分に残留する高圧液状燃料を燃料タンクに冷却器を通して直接に戻し、次いで隔離部分の圧力が設定値以下に低下した時点で、隔離部分に未だ残留しているガス状燃料をコンプレッサにより吸引して燃料タンクに戻すようにし、インジェクタの噴孔を大気圧近くに維持して、インジェクタの噴孔からの燃料漏れを無くすようにしたものを特願２００２−２６３６０号で出願した。
【０００８】
ところで、エンジン運転中に、圧力調整器を介して冷却器を通り燃料タンクに戻って来る高圧液状燃料は、インジェクタから間欠的に噴射される燃料の一部が間欠的に戻って来るが、この場合は単位時間当たりの燃料戻り量は小さいので、所定の温度以下に冷却する冷却器の冷却能力は、それほど大きくなくても良い。そのため、燃料タンクに戻って来る燃料の冷却不足により、燃料タンクの圧力が限界値を超えることはエンジン運転中は無かった。
【０００９】
しかしながら、前記の先の出願では、エンジン停止時に、隔離部分に残留する高圧液状燃料がバイパス経路を介して冷却器を通り燃料タンクに一度に戻って来る方式を用いているため、単位時間当たりの燃料戻り量は大きく、それにより冷却器の冷却能力不足から所定の温度以下に燃料を冷却することが出来ない場合には、燃料タンク内が限界温度を超えてタンク内の圧力が限界値を超える事態を生じる。また、夏場の大気温度が高い場合には燃料タンク自身が輻射熱により高温（５０℃）となる。
【００１０】
すなわち、安全弁の作動圧力は高圧ガス保安法により各燃料の最高充填圧力から決まるものであり、ＤＭＥの場合、その設定圧力は１．４４ＭＰａである。前記のように、冷却不足の燃料が燃料タンクに戻ってその燃料タンク内の温度が、例えば６０℃になると、ＤＭＥの燃料タンク内圧力が図１１の蒸気圧線図から明らかなように、１．５ＭＰａ弱となり、前記圧力限界値よりも超える事態が生じる。
【００１１】
このような事態を解決するためには、冷却器の冷却能力を適合する能力まで上げれば良いが、その場合には冷却器が必然的に大型化するため、限定された車両の搭載スペースに対して、冷却器の大型化は車両への搭載上の問題を新たに抱えることになる。
【００１２】
そこで本願発明は、前記本出願人が先に出願した液化ガス燃料供給システムに於いて、エンジンの停止時に、燃料タンク内の蒸気（ガス）圧を、前記の冷却器を利用して制御する簡単な圧力制御機構を付加することにより、前記のような燃料タンク内の圧力が限界値を超える事態と、冷却器の大型化の問題を共に解決する液化ガス燃料供給システムを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１に記載の第１の発明は、液化ガスを貯留する燃料タンクから高圧ポンプを介してエンジンへの燃料噴射器に燃料を供給する高圧燃料供給経路と、
前記高圧燃料供給路から圧力調整器と冷却器を介して前記燃料タンクに燃料を戻す燃料リターン経路と、
エンジン停止時に、前記高圧燃料供給路における燃料噴射器部を隔離して、該隔離部分の残留高圧液状燃料を前記圧力調整器をバイパスして前記燃料リターン経路における冷却器の上流側に戻すバイパス経路と、
前記隔離部分の残留高圧液状燃料を燃料タンクへ戻した後に、隔離部分に残留するガス状燃料をコンプレッサを介して前記燃料リターン経路における冷却器の上流側に戻すバイパス経路と、
前記各経路への燃料の流れを制御する制御手段と、
前記燃料タンクから分岐して前記ガス状燃料用のバイパス経路におけるコンプレッサの上流側に接続されたガス抜き経路と、
エンジン停止時に、前記燃料タンクのガス状燃料を前記ガス抜き経路を介して前記冷却器を通して前記燃料タンクに循環させる圧力制御手段と、
を備えたことを特徴とする液化ガス燃料供給システムである。
【００１４】
上記の発明において、エンジン停止時には、高圧燃料供給路における燃料噴射器部を隔離し、隔離部分に残留する高圧液状燃料をバイパス経路から燃料タンクに回収する。また、隔離部分に残留するガス状燃料をコンプレッサによりバイパス経路から燃料タンクに回収する。これにより、隔離部分の圧力を略大気圧に低下させることができ、エンジン停止時に於いて、隔離部分に連通している燃料噴射器の噴孔からエンジンシリンダ内への燃料漏れは無くなる。
【００１５】
また、エンジン停止時に於いて前記のように、隔離部分の燃料が燃料タンクへ戻される際に、燃料タンク内の圧力が設定値以上になると、圧力制御手段によって、ガス抜き経路が開かれるとともにコンプレッサが作動し、燃料タンク内のガス状燃料はコンプレッサに吸引され、冷却器で冷却されてから燃料タンク内に戻る循環を繰り返す。これにより、燃料タンク内の温度が低下し、燃料タンク内の圧力は急速に低下する。
【００１６】
燃料タンク内の圧力が設定値以下になると、圧力制御手段によりガス抜き経路が閉ざされる。
【００１７】
したがって、冷却器の能力を上げることなく、燃料タンク内の圧力が限界値を超えるような事態になることが未然に防止される。
【００１８】
請求項２記載の第２の発明は、液化ガスを貯留する燃料タンクから高圧ポンプを介してエンジンへの燃料噴射器に燃料を供給し、所定の燃料噴射圧力に調圧する圧力調整器と冷却器を介して前記燃料タンクに燃料を戻す液化ガス燃料供給システムであって、
前記高圧ポンプから前記燃料噴射器に接続される高圧燃料供給経路に設けられ、該高圧燃料供給経路を開閉する高圧経路開閉弁と、
前記圧力調整器を介して燃料タンクに燃料を戻す燃料リターン経路に設けられ、該燃料リターン経路を開閉すると共に前記圧力調整器をバイパスして前記燃料リターン経路に接続される第１のバイパス経路へ切り替えるリターン経路切替弁と、
前記高圧経路開閉弁と前記リターン経路切替弁とにより区画される隔離部分から分岐し、前記燃料リターン経路に於ける冷却器の上流側に接続される第２のバイパス経路と、
該第２のバイパス経路に設けられ、該第２のバイパス経路を開閉するバイパス経路開閉弁と、
前記バイパス経路開閉弁の下流側に位置する前記第２のバイパス経路に設けられ、前記隔離部分のガス状燃料を吸引圧縮して前記冷却器を通して前記燃料タンクに戻すコンプレッサと、
前記各経路への燃料の流れを制御する制御手段と、
前記燃料タンクから分岐して前記バイパス経路開閉弁と前記コンプレッサの間の前記第２のバイパス経路に接続されるガス抜き経路と、
エンジン停止時に、前記燃料タンクのガス状燃料を前記ガス抜き経路を介して前記冷却器を通して前記燃料タンクに循環させる圧力制御手段と、
を備えたことを特徴とする液化ガス燃料供給システムである。
【００１９】
上記の発明によれば、前記の高圧経路開閉弁とリターン経路切替弁とにより区画される隔離部分は、燃料噴射器の噴孔に連通しており、且つ前記の両弁により前記の燃料タンクに比べて大幅に小さい容積に区画設定されている。
【００２０】
ここで、エンジン停止時には、高圧経路開閉弁、リターン経路切替弁、バイパス経路開閉弁及びコンプレッサが制御され、隔離部分に残留する高圧液状燃料は第１のバイパス経路から燃料タンクに回収され、また、隔離部分のガス状の残留燃料は第２のバイパス経路を通じて、隔離部分の圧力が略大気圧に低下するまでコンプレッサにより吸引されて減圧される。そのため、エンジン停止時に於いて、隔離部分に連通している燃料噴射器の噴孔からエンジンシリンダ内への燃料漏れは無くなる。
【００２１】
また、エンジン停止時に於いて前記のように、第１のバイパス経路から高圧液状燃料が燃料タンクに戻される際及び第２のバイパス経路からガス状の燃料が燃料タンクへ戻される際に、燃料タンク内の圧力が設定値以上になると、圧力制御手段によって、ガス抜き経路が開かれ、燃料タンク内のガス状燃料はコンプレッサに吸引され、冷却器で冷却されてから燃料タンク内に戻る循環を繰り返す。これにより、燃料タンク内の温度が低下し、燃料タンク内の圧力は急速に低下する。
【００２２】
燃料タンク内の圧力が設定値以下になると、圧力制御手段によりガス抜き経路が閉ざされる。
【００２３】
したがって、冷却器の能力を上げることなく、燃料タンク内の圧力が限界値を超えるような事態になることが未然に防止される。
【００２４】
請求項３記載の第３の発明は、液化ガスを貯留する燃料タンクから高圧ポンプを介してエンジンへの燃料噴射器に燃料を供給し、所定の燃料噴射圧力に調圧する圧力調整器と冷却器を介して前記燃料タンクに燃料を戻す液化ガス燃料供給システムであって、
前記高圧ポンプから前記燃料噴射器に接続される高圧燃料供給経路に設けられ、該高圧燃料供給経路を開閉する高圧経路開閉弁と、
前記圧力調整器を介して燃料タンクに燃料を戻す燃料リターン経路に設けられ、該燃料リターン経路を開閉するリターン経路開閉弁と、
前記高圧経路開閉弁と前記リターン経路開閉弁とにより区画される隔離部分から分岐し、前記燃料リターン経路に於ける冷却器の上流側に接続される第２のバイパス経路と、
該第２のバイパス経路に設けられ、該第２のバイパス経路を開閉するとともに前記圧力調整器をバイパスして前記燃料リターン経路に接続される第３のバイパス経路へ切り替えるバイパス経路切替弁と、
前記バイパス経路切替弁の下流側に位置する前記第２のバイパス経路に設けられ、前記隔離部分のガス状燃料を吸引圧縮して前記冷却器を通して前記燃料タンクに戻すコンプレッサと、
前記各経路への燃料の流れを制御する制御手段と、
前記燃料タンクから分岐して前記バイパス経路切替弁と前記コンプレッサの間の前記第２のバイパス経路に接続されるガス抜き経路と、
エンジン停止時に、前記燃料タンクのガス状燃料を前記ガス抜き経路を介して前記冷却器を通して前記燃料タンクに循環させる圧力制御手段と、
を備えたことを特徴とする液化ガス燃料供給システムである。
【００２５】
この第３の発明によれば、請求項２に記載の発明に対して異なる点は、請求項２に記載のリターン経路切替弁に代えてリターン経路開閉弁を用いた点と、バイパス経路開閉弁に代えてバイパス経路切替弁を用いた点であり、それに伴い前記の隔離部分を区画する弁と、前記の第１のバイパス経路に相当する第３のバイパス経路に切り替える弁とが違っているだけであるので、前述の請求項２に記載の発明に於いて述べた作用、効果が得られる。
【００２６】
請求項４記載の第４の発明は、前記第１又は第２又は第３の発明において、前記圧力制御手段が、前記燃料タンク内の圧力を検出する圧力センサと、該圧力センサの検出値に基づいて前記ガス抜き経路を開閉する開閉弁とよりなる液化ガス燃料供給システムである。
【００２７】
本第４の発明によれば、前記のガス抜き経路を開閉する圧力制御手段として、燃料タンク内の圧力を検出する圧力センサの検出値に応じてガス抜き経路を開閉する開閉弁を用いているので、燃料タンクの圧力制御が精度良く行われる。
【００２８】
請求項５記載の第５の発明は、前記第１又は第２又は第３の発明において、前記圧力制御手段が、前記燃料タンク内の圧力に応じて前記ガス抜き経路を開閉する圧力調整弁と、該圧力調整弁の開作動とともにコンプレッサを起動するコンプレッサ起動手段よりなる液化ガス燃料供給システムである。
【００２９】
本発明によれば、前記の圧力センサと開閉弁に代えて、燃料タンクの圧力に応じて前記のガス抜き経路を開閉する圧力制御弁とコンプレッサ起動手段を用いているので、前記第１の発明と同等の効果がある。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図１乃至図８に基づいて説明する。
【００３１】
図１は本発明の第１実施例を示すシステム構成図で、図中、１は液化ガスを貯留する燃料タンクであり、例えば２０℃で約０．５ＭＰａの蒸気圧を有するＤＭＥが貯留されている。この燃料タンク１内には、ＤＭＥを所定圧（例えば約３ＭＰａ）に昇圧して圧送するフィードポンプ２が配設されており、フィードポンプ２から圧送されたＤＥＭを更に所定圧（例えば２５ＭＰａ〜３５ＭＰａ）の高圧に昇圧する高圧ポンプ３が配設されていて、この高圧ポンプ３から圧送される高圧のＤＭＥを蓄圧するコモンレール４を通じ、エンジン６の各シリンダ（図示せず）に高圧のＤＭＥを噴射する電磁弁（図示せず）を内蔵したインジェクタ５が設けられている。
【００３２】
高圧ポンプ３とコモンレール４を結ぶ高圧燃料供給経路Ｓには、該経路Ｓを開閉する電磁式の二方弁より成る高圧経路開閉弁１１が設けられている。また、コモンレール４からは、圧力調整器７を介して前記燃料タンク１へ連通する燃料リターン経路Ｒが設けられており、コモンレール４から高圧の余剰ＤＭＥが圧力調整器７で所定の燃料噴射圧力（例えば２５ＭＰａ〜３５ＭＰａ）に調圧されてから、燃料リターン経路Ｒを介して、例えば熱交換器より成る冷却器８と逆止弁９を通じて燃料タンク１に戻されるようになっている。
【００３３】
なお、冷却器８は燃料タンク１にリターンして来るＤＭＥを出来るだけ冷却して燃料タンク１に戻すために用いられるものであり、逆止弁９は燃料タンク１内の圧力が過大となった場合、燃料リターン経路ＲにＤＭＥが逆流するのを阻止するためのものである。
【００３４】
ここで、コモンレール４と圧力調整器７とを結ぶ燃料リターン経路部分には、該燃料リターン経路部分を開閉すると共に、圧力調整器７をバイパスして燃料リターン経路Ｒに接続される第１のバイパス経路Ｒ１に切り替えることができる電磁式の三方弁より成るリターン経路切替弁１２が設けられている。更に、コモンレール４から分岐され、前記圧力調整器７をバイパスして燃料リターン経路Ｒに接続される第２のバイパス経路Ｒ２が設けられていて、この第２のバイパス経路Ｒ２には、上流側に位置して該経路Ｒ２を開閉する電磁式の二方弁より成るバイパス経路開閉弁１３と下流側に位置してコンプレッサ１０が設けられている。
【００３５】
コモンレール４とインジェクタ５を含む高圧燃料経路部分には、高圧経路開閉弁１１とリターン経路切替弁１２との閉弁によって区画される隔離部分Ｋが形成され、隔離部分Ｋと前記の各インジェクタ５の噴孔（図示せず）は連通している。この隔離部分Ｋの容積は、エンジン停止時に残留ＤＭＥを迅速に燃料タンク１に回収するため、燃料タンク１に比べて遙かに小さい容積となるように前記の両弁１１と１２の配設位置が設定されている。
【００３６】
また、コモンレール４内には、例えば電極間のインピーダンスによりガス比率を検出する気液センサ２１と圧力を検出する圧力センサ２２が設けられている。
【００３７】
前記のフィードポンプ２、高圧ポンプ３、各インジェクタ５の電磁弁、コンプレッサ１０と、高圧経路開閉弁１１、リターン経路切替弁１２、バイパス経路開閉弁１３と、気液センサ２１、圧力センサ２２等は、制御手段である電子制御装置（以下、ＥＣＵと言う）３０に接続されており、エンジンの始動運転と停止の作動区分及び気液センサ２１と圧力センサ２２の検出値に基づいて、フィードポンプ２、高圧ポンプ３、コンプレッサ１０の作動と、各インジェクタ５の電磁弁、高圧経路開閉弁１１、リターン経路切替弁１２、バイパス経路開閉弁１３の開閉切り替えが、ＥＣＵ３０によって制御される。
【００３８】
前記燃料タンク１にはガス抜き経路Ｇの一端が、燃料タンク１内の気相部に開口して設けられており、該ガス抜き経路Ｇの他端が、前記バイパス経路開閉弁１３とコンプレッサ１０との間の第２のバイパス経路Ｒ２に接続されている。更に、該ガス抜き経路Ｇには、燃料タンク１側（上流側）に位置して、燃料タンク１方向へのガスの流れを阻止する逆止弁４１が設けられ、第２のバイパス経路Ｒ２側（下流側）に位置して電磁式の二方向弁よりなるガス抜き用開閉弁４２が設けられている。更に、前記燃料タンク１には、該燃料タンク１内の圧力を検出する圧力センサ４３が設けられている。
【００３９】
前記ガス抜き用開閉弁４２と圧力センサ４３はＥＣＵ３０によって制御されるようになっており、燃料タンク１内の圧力が設定値以上になると、これを圧力センサ４３により検出してその信号をＥＣＵ３０に入力し、ＥＣＵ３０からの信号によりガス抜き用開閉弁４２が開作動し、燃料タンク１内の圧力が設定値以下になるとガス抜き用開閉弁４２が閉作動するようになっている。これらのＥＣＵ３０と、ガス抜き用開閉弁４２と圧力センサ４３により圧力制御手段を構成している。
【００４０】
次に、前記第１実施例の作用について説明する。
【００４１】
先ず、先の出願に係る液化ガス燃料の漏れ防止システムについて説明する。
【００４２】
エンジン始動及び運転時は、図１に於いて、ＥＣＵ３０によりフィードポンプ２と高圧ポンプ３が作動すると共に、各インジェクタ５の電磁弁、高圧経路開閉弁１１、リターン経路切替弁１２が開き、且つバイパス経路開閉弁１３が閉じる。そのため、燃料タンク１内のＤＭＥは、高圧燃料供給経路Ｓを通じてコモンレール４に流入して蓄圧され、各インジェクタ５の噴孔からエンジン６の各シリンダ（図示せず）内に高圧噴射されてエンジン６が始動する。各シリンダ内に噴射されたＤＭＥの余剰燃料は、圧力調整器７で調圧されてから燃料リターン経路Ｒを介して冷却器８と逆止弁９を通り、燃料タンク１に戻るエンジン始動及び運転時の周知の燃料循環が行われる。
【００４３】
ここで、エンジン停止時について、図２と図３の燃料流れ経路図及び図９の制御フローチャートに基づいて説明する。
【００４４】
先ず、エンジン停止時には、図９に示すように、エンジンスイッチ（図示せず）がＯＦＦされ（ステップ１０１）、このＯＦＦ信号がＥＣＵ３０に入力される。それにより、周知の如くフィードポンプ２と高圧ポンプ３の作動が停止し、且つ各インジェクタ５の電磁弁が閉じるが、これに加えて本発明では、高圧経路開閉弁１１が閉じバイパス経路開閉弁１３が継続して閉じ（ステップ１０２）、リターン経路切替弁１２が第１のバイパス経路Ｒ１側に切り替わる（ステップ１０３）。
【００４５】
この場合、図２の矢印で示すように、コモンレール４と各インジェクタ５を含む隔離部分Ｋに残留する高圧液状のＤＭＥは、リターン経路切替弁１２通じ、第１のバイパス経路Ｒ１を介して冷却器８と逆止弁９を通り、燃料タンク１内へ直接に戻る流れとなる。
【００４６】
ここで、隔離部分Ｋは容積が小さいので、高圧液状のＤＭＥは急速に比較的低圧のガス状ＤＭＥに変化し、隔離部分Ｋの温度によって決まる蒸気圧でバランスするが、図９に於いて、気液センサ２１により直接に検出される隔離部分Ｋのガス比率が設定値以上（例えばガス比率９０％以上）になると（ステップ１０４）、リターン経路切替弁１２が閉じて（ステップ１０５）、バイパス経路開閉弁１３が開き（ステップ１０６）、コンプレッサ１０が作動する（ステップ１０７）。なお、ステップ１０４で気液センサ２１の検出値が設定値以下の場合は、ステップ１０２に戻り前記のフローを繰り返す。
【００４７】
コンプレッサ１０の作動により、隔離部分Ｋに残留するガス状のＤＭＥ（例えば図１１に示すように、ＤＭＥは８０℃で約２．２ＭＰａの蒸気圧を有している。）は、図３の矢印で示すように、隔離部分Ｋから第２のバイパス経路Ｒ２を介してコンプレッサ１０により吸引され、冷却器８と逆止弁９を通り、燃料タンク１に戻る流れとなる。
【００４８】
ここで、コンプレッサ１０の作動により、隔離部分Ｋ内は急速に減圧されていくが、図９に示すように、圧力センサ２２により検出される隔離部分Ｋ内の圧力が設定値以下（例えば圧力０．１２ＭＰａ以下）になると（ステップ１０８）、バイパス経路開閉弁１３が閉じ（ステップ１０９）、コンプレッサ１０の作動が停止する（ステップ１１０）。なお、ステップ１０８で圧力センサ２２の検出値が設定値以上の場合は、ステップ１０５に戻り前記のフローを繰り返す。これにより、各インジェクタ５の噴孔に通じる隔離部分Ｋの圧力は大気圧近くになるので、噴孔からエンジンシリンダ内にＤＭＥが漏れることは無くなる。
【００４９】
次に、前記ガス燃料の漏れ防止システムに付加したガス抜きシステムの作用について説明する。
【００５０】
前記のエンジン停止時に於いて、前記図２に示すように、隔離部分Ｋに残留する液状のＤＭＥが第１のバイパス経路Ｒ１から燃料タンク１内へ戻される際に於いて、圧力センサ４３とＥＣＵ３０によって燃料タンク１内の圧力値が設定値以上と判断されると、コンプレッサ１０が作動されるとともにガス抜き用開閉弁４２が開作動してガス抜き経路Ｇが開かれ、燃料タンク１内の気相部のガス状燃料は、逆止弁４１、ガス抜き用開閉弁４２、第２バイパス経路Ｒ２、コンプレッサ１０、冷却器８、逆止弁９を経て燃料タンク１に戻る循環を繰り返し、燃料タンク１内の温度が低下して燃料タンク１内の圧力が急速に低下する。
【００５１】
また、前記のエンジン停止時に於いて、前記図３に示すように、コンプレッサ１０が作動して隔離部分Ｋに残留するガス状のＤＭＥが第２のバイパス経路Ｒ２から燃料タンク１内へ戻される際に於いて、圧力センサ４３とＥＣＵ３０によって燃料タンク１内の圧力値が設定値以上と判断されると、ガス抜き用開閉弁４２が開作動してガス抜き経路Ｇが開かれ、燃料タンク１内の気相部のガス状燃料は、逆止弁４１、ガス抜き用開閉弁４２、第２バイパス経路Ｒ２、コンプレッサ１０、冷却器８、逆止弁９を経て燃料タンク１に戻る循環を繰り返し、燃料タンク１内の温度が低下して燃料タンク１内の圧力が急速に低下する。
【００５２】
以上のように、燃料タンク１内の圧力が設定値以下に低下すると、その圧力が圧力センサ４３により検出され、ＥＣＵ３０によってガス抜き開閉弁４２が閉じ、ガス抜き経路Ｇが閉ざされる。
【００５３】
更に詳しくは、燃料タンク１内の気相部のガス状燃料の取り出しにより、燃料タンク１内の液相部の燃料が次々に気化していくため、液相部の燃料の気化によって蒸発潜熱が奪われ、燃料タンク１内の温度は低下していく。
【００５４】
この温度低下に伴い、圧力センサ４３の検出圧力が前記の設定圧力よりも低くなった場合には，ＥＣＵ３０によりガス抜き用開閉弁４２が閉じるので、燃料タンク１内の気相部のガス状燃料の取り出しが停止する。
【００５５】
図１２は、上記の制御による燃料タンク１内の圧力の推移を模式的に示したものであり、エンジンの作動状況、外気温度により燃料タンク１内の圧力が設定圧力より上昇すると、ガス抜き用開閉弁４２が開弁し、燃料タンク１の気相部からガス状燃料が取り出され、コンプレッサ１０、冷却器８を経由して冷却されて燃料タンク１内に戻されるので、燃料タンク１内の圧力はＰで示す一定の圧力範囲に制御される。
【００５６】
したがって、前記のようなガス抜き経路Ｇによるガスの循環により、燃料リターン通路Ｒに配置される冷却器８を利用し、且つ、この冷却器８の能力を上げることなく、燃料タンク１内の圧力が限界値を超えるような事態になることを未然に防止することができる。なお、圧力センサ２２と４３の両者の検知圧力が設定値以下であることを確認してコンプレッサ１０の作動を停止するとよい。
【００５７】
なお、前記のように、ガス抜き経路Ｇを開閉する圧力制御手段を、燃料タンク１内の圧力を検出する圧力センサ４３と、該圧力センサ４３の検出値に基づいて作動するガス抜き開閉弁４２を用いて構成したので、燃料タンク１の圧力制御が精度良く行われる。
【００５８】
図４は第２実施例を示す。
【００５９】
本第２実施例は、前記第１実施例に於けるガス抜き開閉弁４２と圧力センサ４３を排し、この代わりに、ガス抜き経路Ｇに圧力調整弁５０と流量計５１を設けたものである。この圧力調整弁５０は、設定圧力で開閉するもので、燃料タンク１内の圧力が設定値以上になるとその圧力がガス抜き経路Ｇを経て圧力調整弁５０に作用して自動的に開弁し、設定値以下になると自動的に閉弁するものである。また、流量計５１は、ガス燃料が流れてくるとＥＣＵ３０に信号を発し、この信号によってＥＣＵ３０がコンプレッサ１０を起動するようになっている。したがって、この流量計５１はコンプレッサ起動手段を構成する。
【００６０】
その他の構造は前記第１実施例と同様であるため、同一部分には前記と同一符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
本第２実施例に於いては、前記のようなエンジン停止時に於いて、前記図２及び図３のような液状及びガス状燃料の戻りの動作に際し、燃料タンク１内の温度が上昇して燃料タンク１内の圧力が設定値以上になると、圧力調整弁５０が開作動し、流量計５１がガスの流通を検知し、もってコンプレッサ１０が起動し、燃料タンク１内のガスが前記と同様にガス抜き経路Ｇを循環し、燃料タンク１内の温度を下げて燃料タンク１内の圧力を低下させる。
【００６２】
燃料タンク１内の圧力が設定値以下になると、圧力調整弁５０が自動的に閉弁するとともに流量計５１の流量が０となり、コンプレッサ１０が停止する。
【００６３】
本第２実施例に於いては、圧力制御手段を圧力調整弁５０と流量計５１で構成したので、前記第１実施例の圧力制御手段とほぼ同様の効果が得られる。なお、前記流量計５１の代りに、圧力センサを燃料タンクの気相部に設け、この圧力センサが、圧力調整弁５０が開作動する圧力を検知したときにコンプレッサ１０を起動するようにしてもよい。すなわち、この圧力センサによりコンプレッサ起動手段を構成してもよい。
または、上記の圧力センサに代えて燃料タンク液相部に温度センサを設け、燃料タンク内の温度が設定値以上になったときにコンプレッサ１０を起動するようにしてコンプレッサ起動手段を構成してもよい。
【００６４】
次に、図５は本発明の第３実施例を示すシステム構成図で、図１の第１実施例と同じ符号を付したものは、同一又は同等の部分を示す。
【００６５】
前述の第１実施例に比べて構成上から異なる点は、図５に示すように、前記のリターン経路切替弁１２に代えて、電磁式の二方弁より成るリターン経路開閉弁１４を用いた点と、前記のバイパス経路開閉弁１３に代えて、電磁式の三方弁より成るバイパス経路切替弁１５を用いた点である。
【００６６】
それに伴い、前記の隔離部分Ｋが前記のリターン経路切替弁１２に代わって、リターン経路開閉弁１４によって区画され、且つ前記第１のバイパス経路Ｒ１に代わってバイパス経路切替弁１５と燃料リターン経路Ｒを連通する第３のバイパス経路Ｒ３を設け、調圧弁７をバイパスする切り替えが前記のリターン経路切替弁１２と第１のバイパス通路Ｒ１に代わって、バイパス経路切替弁１５と第３のバイパス経路Ｒ３によって切り替えられる点が違っており、その他の点については図１の第１実施例と同じである。
【００６７】
次に、本第３実施例の作用について説明する。
【００６８】
先ず、液化ガス燃料の漏れ防止システムについて説明する。
【００６９】
エンジン始動及び運転時は、第１実施例の場合と同じ燃料循環であるので、説明は省略する。
【００７０】
エンジン停止時については、図６と図７の燃料流れ経路図及び図１０の制御フローチャートに基づいて、第１実施例の場合と同じ部分は省略しながら説明する。
【００７１】
初めに、エンジン６が停止すると、図１０に示すように、エンジンスイッチのＯＦＦ（ステップ２０１）により、高圧経路開閉弁１１とリターン経路開閉弁１４が閉じ（ステップ２０２）、バイパス経路切替弁１５が第３のバイパス経路Ｒ３側に切り替わる（ステップ２０３）。
【００７２】
この場合、図６の矢印で示すように、隔離部分Ｋに残留する高圧液状のＤＭＥは、バイパス経路切替弁１５を通じ、第３のバイパス経路Ｒ３を介して冷却器８と逆止弁９を通り、燃料タンク１内へ直接に戻る流れとなる。
【００７３】
次いで、図１０に示すように、気液センサ２１により検出される隔離部分Ｋのガス比率が設定値以上（例えばガス比率９０％以上）になると（ステップ２０４）、バイパス経路切替弁１５が第２のバイパス経路Ｒ２側に切り替わり（ステップ２０５）、コンプレッサ１０が作動する（ステップ２０６）。
【００７４】
この場合、隔離部分Ｋに残留するガス状のＤＭＥは、図７の矢印で示すように、第２のバイパス経路Ｒ２を介してコンプレッサ１０に吸引され、冷却器８と逆止弁９を通り、燃料タンク１内へ戻る流れとなる。そして、図１０に示すように、圧力センサ２２により検出される隔離部分Ｋの圧力が設定値以下（例えば圧力０．１２ＭＰａ以下）になると（ステップ２０７）、バイパス経路切替弁１５が閉じ（ステップ２０８）、コンプレッサ１０の作動が停止するので（ステップ２０９）、第１実施例の場合と同じく、各インジェクタ５の噴孔からエンジンの各シリンダ内にＤＭＥが漏れることは無くなる。
【００７５】
次に、前記のガス燃料の漏れ防止システムに付加したガス抜きシステムの作用について説明する。
【００７６】
本第３実施例においても、図６に示すように、前記高圧経路開閉弁１１とリターン経路開閉弁１４の閉弁によりバイパス経路切替弁１５が第３のバイパス経路Ｒ３側に切り替って高圧液状のＤＭＥが該経路Ｒ３を介して冷却器８、逆止弁９を経て燃料タンク１へ戻る流れと、図７に示すように、気液センサ２１により検出される隔離部分Ｋのガス比率が設定値以上になって、バイパス経路切替弁１５が第２のバイパス経路Ｒ２に切り替り、コンプレッサ１０が作動して隔離部分Ｋに残留するガス状のＤＭＥが第２のバイパス経路Ｒ２から燃料タンク１内へ戻される。このとき、圧力センサ４３とＥＣＵ３０によって燃料タンク１内の圧力値が設定値以上と判断されると、ガス抜き用開閉弁４２が開作動してガス抜き経路Ｇが開かれ、燃料タンク１内のガス状燃料は、逆止弁４１、ガス抜き用開閉弁４２、第２バイパス経路Ｒ２、コンプレッサ１０、冷却器８、逆止弁９を経て燃料タンク１に戻る循環を繰り返し、燃料タンク１内の温度が低下して燃料タンク１内の圧力が急速に低下する。尚、本実施例における燃料タンク１の圧力制御は前記第１実施例の場合と同じであるので、重複説明は省略する。
【００７７】
したがって、本第３実施例に於いても前記第１実施例と同様の効果を発揮する。
【００７８】
図８は第４実施例を示す。
【００７９】
本第４実施例は、前記図５に示す第３実施例に於けるガス抜き開閉弁４２と圧力センサ４３を排し、この代わりに、ガス抜き経路Ｇに、前記図４に示す第２実施例と同様の圧力調整弁５０と流量計５１を設けたものである。
【００８０】
その他の構造は前記第３実施例と同様であるため、前記と同一部分には前記と同一符号を付してその説明を省略する。
【００８１】
したがって、本第４実施例に於いても前記図４に示す第２実施例と同様の効果を発揮できる。
【００８２】
なお、前記各実施例では、隔離部分Ｋのガス比率を気液センサ２１で直接に検出する方法を用いたが、気液センサ２１に代えて温度センサを用いることにより、温度センサで検出される隔離部分Ｋの温度と、前記の圧力センサ２２で検出される隔離部分Ｋの圧力とにより、図１１に示すＤＭＥの蒸気圧線図から隔離部分Ｋのガス比率を間接的に求めることが可能である。
【００８３】
更に、第１のバイパス経路Ｒ１又はＲ３側への切り替えから第２のバイパス経路Ｒ２側への切り替えに要する時間を予め実験で求めておけば、この時間をタイマで制御することにより、隔離部分Ｋのガス比率を間接的に検出して制御するのと同じになるので、気液センサ２１は廃止される。
なお、本実施例においても、前記図４の実施例と同様に、流量計５１に代えて圧力センサ、もしくは温度センサを利用して、これをコンプレッサ起動手段としてもよい。
【００８４】
更に、前記各実施例では、コモンレール式の燃料噴射装置に適用した場合について述べたが、従来からあるジャーク式の燃料噴射装置にも適用することができる。
【００８５】
なお、液化ガス燃料としてＤＭＥを取り上げたが、ＤＭＥのように粘性の低い液化ガスならば、本実施例と同様の効果が得られる。また、燃料リターン経路やバイパス経路の切替弁として電磁式の三方弁を用いたが、通常の電磁式の二方弁をそれぞれ２個用いることにより、同様の機能を得ることができる。
【００８６】
【発明の効果】
本発明は以上述べたように構成されているので、次の効果を奏する。
【００８７】
隔離部分に連通している各燃料噴射器の各噴孔は、エンジン停止時に於いて、略大気圧に維持されるので、各噴孔からエンジンの各シリンダ内への燃料の漏れが無くなり、それによってエンジン始動時の異常燃焼の発生が防止される。
【００８８】
更に、高圧液状の燃料を捕集するための大型パージタンクを必要としないので、車両への搭載性も問題が無く、且つシステムが比較的簡単な構成と簡単な制御で成り立つので、システムの装置コストが安くなる。
【００８９】
更に、エンジンの停止中に於ける前記の燃料の戻し時に、燃料タンク内の圧力が設定値以上になった場合には、燃料タンク内のガス状燃料を、ガス抜き経路から冷却器を介して燃料タンクに戻すような循環を繰り返すことができるので、燃料タンク内の圧力を急速に低下させることができる。そのため、冷却器の能力を上げることなく、燃料タンク内の圧力が限界値を超えるような事態になることを未然に防止できる。
【００９０】
また、請求項４及び５に記載の発明によれば、燃料タンク内の圧力制御が精度良く行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すシステム構成図。
【図２】図１のシステムに於けるエンジン停止当初の燃料流れを示す経路図。
【図３】図１のシステムに於けるエンジン停止途中からの燃料流れを示す経路図。
【図４】本発明の第２実施例を示すシステム構成図。
【図５】本発明の第３実施例を示すシステム構成図。
【図６】図５のシステムに於けるエンジン停止当初の燃料流れを示す経路図。
【図７】図５のシステムに於けるエンジン停止途中からの燃料流れを示す経路図。
【図８】本発明の第４実施例を示すシステム構成図。
【図９】図１の第１実施例のエンジン停止時の制御フローチャート。
【図１０】図５に示す第３実施例のエンジン停止時の制御フローチャート。
【図１１】ＤＭＥ（ジメチルエーテル）の蒸気圧線図。
【図１２】本発明による燃料タンク内の圧力推移を示す図。
【符号の説明】
１      燃料タンク
２      フィードポンプ
３      高圧ポンプ
４      コモンレール
５      燃料噴射器（インジェクタ）
６      エンジン
７      圧力調整器
８      冷却器
９      逆止弁
１０    コンプレッサ
１１    高圧経路開閉弁
１２    リターン経路切替弁
１３    バイパス経路開閉弁
１４    リターン経路開閉弁
１５    バイパス経路切替弁
３０    電子制御装置（ＥＣＵ）
Ｓ      高圧燃料供給経路
Ｒ      燃料リターン経路
Ｒ１    第１のバイパス経路
Ｒ２    第２のバイパス経路
Ｒ３    第３のバイパス経路
Ｇ      ガス抜き経路
４１    逆止弁
４２    開閉弁
４３    圧力センサ
５０    圧力調整弁
５１    コンプレッサ起動手段である流量計
【図１】
0003966749.tif 000002
【図２】
0003966749.tif 000003
【図３】
0003966749.tif 000004
【図４】
0003966749.tif 000005
【図５】
0003966749.tif 000006
【図６】
0003966749.tif 000007
【図７】
0003966749.tif 000008
【図８】
0003966749.tif 000009
【図９】
0003966749.tif 000010
【図１０】
0003966749.tif 000011
【図１１】
0003966749.tif 000012
【図１２】
0003966749.tif 000013