(57)【要約】【課題】液化ガス燃料をエンジンの燃焼室に供給するための燃料供給装置において、高圧ポンプの燃料ギャラリ内の圧力変動を吸収可能にすることにある。【解決手段】燃料供給装置１は、燃料ギャラリ１１と連通するとともにフィードポンプ３からの燃料もしくは燃料ギャラリ１１からの戻り燃料が供給される空間であって、所定の熱源からの吸熱によって空間内の燃料が気相もしくは気液２相状態とされる圧力室３０を備える。これによれば、燃料ギャラリ１１での液相状態の燃料の体積変化を、圧力室３０での気相もしくは気液２相状態の燃料の体積変化で補うことができるため、燃料ギャラリ１１での圧力脈動を圧力室３０で吸収することができる。このため、ブラダ型アキュムレータやパルセーションダンパ等の脈動吸収のための機械要素を用いることなく、作動流体自体を用いた構造で脈動吸収を実施できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料として液化ガス燃料を貯留する燃料タンク（２）と、
前記燃料タンク（２）から燃料を送出するフィードポンプ（３）と、
前記フィードポンプ（３）からの燃料が導入されるとともに燃料を液相状態として保持する燃料ギャラリ（１１）、前記燃料ギャラリ（１１）から燃料の供給を受けるポンプ室（１２）、および往復移動により前記ポンプ室内の燃料を加圧するプランジャ（１４）を有する高圧ポンプ（４）と、
前記燃料ギャラリ（１１）と連通するとともに前記フィードポンプ（３）からの燃料もしくは前記燃料ギャラリ（１１）からの戻り燃料が供給される空間であって、所定の熱源からの吸熱によって空間内の燃料が気相もしくは気液２相状態とされる圧力室（３０）とを備える燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料供給装置において、
前記フィードポンプ（３）から前記燃料ギャラリ（１１）に燃料を導入するためのフィード流路（５）と、
前記燃料ギャラリ（１１）からの戻り燃料を前記燃料タンク（２）に戻すためのリターン流路（６）と、
前記フィード流路（５）と前記リターン流路（６）とを前記燃料ギャラリ（１１）をバイパスして接続するバイパス流路（３１）と
を備え、
前記圧力室（３０）は前記バイパス流路（３１）の途中に形成されていることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料供給装置において、
前記燃料ギャラリ（１１）からの戻り燃料を前記燃料タンク（２）に戻すためのリターン流路（６）を備え、
前記圧力室（３０）は前記リターン流路（６）の途中に形成されていることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか1つに記載の燃料供給装置において、
前記ポンプ室（１２）で加圧された燃料をエンジン（Ｅ）の燃料室へ噴射するインジェクタ（８）を備え、
前記圧力室（３０）には前記インジェクタ（８）からの戻り燃料が合流していることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料供給装置において、
前記圧力室（３０）は前記エンジン（Ｅ）のハウジング（２６）内に形成されていることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料供給装置において、
前記所定の熱源は、エンジン（Ｅ）であることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃料供給装置において、
前記圧力室（３０）を前記燃料ギャラリ（１１）に対して重力方向上に位置させる、もしくはサイホンの原理を利用することにより、前記圧力室（３０）内の気相もしくは気液２相状態の燃料の前記燃料ギャラリ（１１）への移動を阻止することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の燃料供給装置において、
前記燃料ギャラリ（１１）内の燃料を液相状態に維持するように前記燃料ギャラリ（１１）内の燃料の温度または圧力の少なくともいずれか一方を制御する第１相状態制御手段（５１）と、
前記圧力室（３０）内の燃料を気相もしくは気液２相状態に維持するように前記圧力室（３０）内の燃料の温度または圧力の少なくともいずれか一方を制御する第２相状態制御手段（５２）とを備え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、液化ガス燃料をエンジンの燃焼室に供給するための燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化ガス燃料をエンジンの燃焼室に供給するための燃料供給装置として、燃料タンクからの燃料をフィードポンプで高圧ポンプに送り、高圧ポンプにて加圧された燃料をコモンレールを介してインジェクタにてエンジンの燃焼室に供給するものがある(特許文献１参照)。
【０００３】
高圧ポンプは、フィードポンプからの燃料が導入される燃料ギャラリ、燃料ギャラリから燃料の供給を受けるポンプ室、および往復移動によりポンプ室内の燃料を加圧するプランジャを有する。
【０００４】
高圧ポンプでは、プランジャの往復移動によって、ポンプ室への燃料の吸入及びポンプ室からの燃料の吐出が行われるが、このとき、燃料ギャラリ内では圧力脈動を生じる。
燃料ギャラリ内で圧力脈動が生じると、低圧側では吸入不良が生じ、十分な燃料の圧送が行えなくなる虞がある。また、高圧側では高圧ポンプや低圧系の流路（フィード流路、リターン流路）での油密保持が困難になる虞がある。
【０００５】
燃料ギャラリ内の圧力脈動を低減するための方法としては、ブラダ型アキュムレータやパルセーションダンパを設けるという方法が考えられる。
しかしながら、ブラダ型アキュムレータではゴム袋内の気体を定期的に補充しなければならずメンテナンスに手間がかかる。
また、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）を主成分とする燃料を用いる場合、特殊なゴム材料を使用する必要があり、高周波数の脈動吸収に対応しにくい場合がある。
【０００６】
また、ＤＭＥを主成分とする燃料等の液化ガス燃料を用いる場合、燃料ギャラリで発生する圧力脈動を吸収するためには、大きな容積のアキュムレータやパルセーションダンパが必要となる。しかしながら、空間の限られている車両用の燃料供給装置では、そのような大きな容積のアキュムレータやパルセーションダンパを配置することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１９３６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、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、液化ガス燃料をエンジンの燃焼室に供給するための燃料供給装置において、高圧ポンプの燃料ギャラリ内の圧力変動を吸収可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の燃料供給装置は、燃料タンクと、フィードポンプと、高圧ポンプと、圧力室とを備える。
燃料タンクは、燃料として液化ガス燃料を貯留する。
フィードポンプは、燃料タンクから燃料を送出する。
【００１０】
高圧ポンプは、フィードポンプからの燃料が導入されるとともに燃料を液相状態として保持する燃料ギャラリ、燃料ギャラリから燃料の供給を受けるポンプ室、および往復移動によりポンプ室内の燃料を加圧するプランジャを有する。
圧力室は、燃料ギャラリと連通するとともにフィードポンプからの燃料もしくは燃料ギャラリからの戻り燃料が供給される空間であって、所定の熱源からの吸熱によって空間内の燃料が気相もしくは気液２相状態とされる。
【００１１】
すなわち、燃料ギャラリと連通するとともにフィードポンプからの燃料や燃料ギャラリからの戻り燃料が流れる低圧流路内において、燃料ギャラリでは燃料が液相状態に、圧力室では気相もしくは気液２相状態になっている。
これによれば、ブラダ型アキュムレータやパルセーションダンパ等の脈動吸収のための機械要素を用いることなく、燃料ギャラリでの液相状態の燃料の体積変化を、圧力室での気相もしくは気液２相状態の燃料の体積変化で補うことにより、圧力脈動を吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】燃料供給装置の全体構成図である（実施例１）。
【図２】高圧ポンプの燃料ギャラリと圧力室の重力方向での位置関係を説明する説明図である（実施例１）。
【図３】インジェクタ及びインジェクタが組み付けられたシリンダヘッドの断面図である（実施例１）。
【図４】インジェクタの軸方向からみたインジェクタが組みつけられたシリンダヘッドの断面図を含む圧力室の説明図である（実施例１）。
【図５】液化ガス燃料のモリエル線図である（実施例１）。
【図６】燃料供給装置の全体構成図である（実施例２）。
【図７】燃料供給装置の全体構成図である（実施例３）。
【図８】燃料供給装置の全体構成図である（実施例４）。
【図９】燃料供給装置の全体構成図である（実施例５）。
【図１０】燃料の相状態制御のフロー図である（実施例５）。
【図１１】高圧ポンプの燃料ギャラリと圧力室の重力方向での位置関係を説明する説明図である（変形例１）。
【図１２】燃料供給装置の全体構成図である（変形例２）。
【図１３】燃料供給装置の全体構成図である（変形例３）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
〔実施例１の構成〕
実施例１の燃料供給装置１を、図１〜５を用いて説明する。
燃料供給装置１は、ディーゼルエンジン（以下、エンジンＥと呼ぶ）の燃焼室Ｅａに燃料を供給するために用いられるものである。本実施例では、燃料としてＤＭＥ燃料を用いている。
【００１５】
燃料供給装置１は、以下に説明する燃料タンク２、フィードポンプ３、高圧ポンプ４、フィード流路５、リターン流路６、コモンレール７、およびインジェクタ８等を備える。
【００１６】
燃料タンク２には燃料が貯留されている。燃料タンク内の燃料は加圧されており、燃料は液相状態で貯留されている。
【００１７】
フィードポンプ３は、例えば燃料タンクの内部に配されており、燃料を汲み上げて、フィード流路５を介して高圧ポンプ４へと燃料を供給する。
フィードポンプ３には、燃料供給圧（フィード圧）を調節するフィード圧調節装置が搭載されている。
【００１８】
高圧ポンプ４は、コモンレール７の燃料がエンジンＥの状態に応じた目標圧力で蓄圧されるように、燃料を加圧して吐出するものである。
高圧ポンプ４は、燃料ギャラリ１１、ポンプ室１２、及びプランジャ１４等を有している（図２参照）。
【００１９】
燃料ギャラリ１１は、フィードポンプ３からの燃料が導入される空間であって、燃料ギャラリ内の燃料は液相状態となるように、温度や圧力が設定されている。
ポンプ室１２は燃料ギャラリ１１からの燃料の供給を受ける空間である。
そして、プランジャ１４の往復移動によって、燃料ギャラリ１１からの燃料の吸入、および、ポンプ室１２から高圧流路１６を介してコモンレール７に燃料の加圧吐出を行う。
【００２０】
フィード流路５は、高圧ポンプ４の上流に接続されて、フィードポンプ３から燃料ギャラリ１１に燃料を導入するための低圧系の流路である。
リターン流路６は、高圧ポンプ４の下流に接続されて、燃料ギャラリ１１からの戻り燃料を燃料タンク２に戻すための低圧系の流路である。
【００２１】
リターン流路６には、オーバーフローバルブ（以下、ＯＦＶ１８と呼ぶ）が設けられている。ＯＦＶ１８は、所定の開弁圧で開弁して余剰燃料を燃料タンク２へ流出させるバルブ装置である。
【００２２】
本実施例では、ＯＦＶ１８は感温弁と圧力作動弁を並列に配置した常閉型のバルブ装置である。すなわち、ＯＦＶ１８は所定の開弁温度以上もしくは開弁圧力以上で開弁する機械弁である。
【００２３】
コモンレール７は、高圧流路１６を介して高圧ポンプ４からの加圧された高圧の燃料の供給を受けて燃料を高圧状態で蓄圧する。
また、コモンレール７は高圧流路１９を介してインジェクタ８に接続され、燃料をインジェクタ８に供給する。すなわち、コモンレール７は、高圧の燃料を蓄圧する蓄圧容器として機能するとともに、高圧の燃料をインジェクタ８に分配する分配容器として機能する。
【００２４】
インジェクタ８は、エンジンＥの燃焼室Ｅａに燃料を噴射する燃料噴射ノズル２１、コモンレール７から高圧の燃料を受け入れて燃料噴射ノズル２１に導く本体２２、燃料噴射ノズル２１を作動させる電磁アクチュエータ２３等により構成されている。
また、インジェクタ８は、エンジンＥのシリンダヘッド２６に形成された挿入孔２６ａに挿入配置されている（図３参照）。
なお、インジェクタ８は、気筒数と同数だけ備えられている。
【００２５】
〔本実施例の特徴〕
燃料供給装置１は、燃料ギャラリ１１と連通するとともにフィードポンプ３からの燃料もしくは燃料ギャラリ１１からの戻り燃料が供給される空間であって、所定の熱源（本実施例では主にエンジン）からの吸熱によって空間内の燃料が気相もしくは気液２相状態とされる圧力室３０を備える。
本実施例では、燃料供給装置１は、フィード流路５とリターン流路６とを燃料ギャラリ１１をバイパスして接続するバイパス流路３１を備え、圧力室３０はバイパス流路３１の途中に形成されている。
【００２６】
本実施例のバイパス流路３１は、フィード流路５と、リターン流路６のＯＦＶ１８より上流側とを接続するように設けられている。
そしてバイパス流路３１の途中には、インジェクタ８からの戻り燃料が合流している。
【００２７】
具体的には、シリンダヘッド２６内にインジェクタ８からの戻り燃料が流出するリークギャラリ３３が形成されており、このリークギャラリ３３がバイパス流路３１と連通して、インジェクタ８からの戻り燃料とバイパス流路３１からのフィード燃料が合流する。そして、このリークギャラリ３３は後に述べるように、エンジンＥからの伝熱によって内部の燃料が気相もしくは気液２相状態にされており、圧力室３０として機能している。
【００２８】
なお、リークギャラリ３３に限らず、バイパス流路３１内でエンジンＥの伝熱を受けて、内部の燃料が気相もしくは気液２相となっている領域は圧力室３０の一部をなす。ただし、本実施例では、主に、リークギャラリ３３を圧力室３０とするために、リークギャラリ３３内の燃料を気相もしくは気液２相状態とするための設計をしているものであるため、以下、圧力室３０は主にリークギャラリ３３を指すものとして説明する。
【００２９】
図２に示すように、リークギャラリ３３（圧力室３０）は燃料ギャラリ１１に対して重力方向上に配置されている。これにより、圧力室３０内の気相もしくは気液２相状態の燃料の燃料ギャラリ１１への移動を阻止している。
【００３０】
リークギャラリ３３には、ＯＦＶ１８より下流側のリターン流路６に接続するインジェクタリーク流路３４が接続されている。そして、このインジェクタリーク流路３４には背圧弁３５が設けられている。
なお、リターン流路６にはＯＦＶ１８より下流でコモンレール７からの戻り燃料が合流している。
【００３１】
背圧弁３５は、リークギャラリ内の燃料の圧力（背圧）を調整するものである。本実施例では、感温弁と圧力作動弁を並列に配置した常閉型のバルブ装置である。すなわち、背圧弁３５は所定の開弁温度以上もしくは開弁圧力以上で開弁する機械弁である。
【００３２】
リークギャラリ３３は、図３及び図４に示すようにインジェクタ８を取り囲む空間としてシリンダヘッド２６内に設けられている。シリンダヘッド２６の挿入孔２６ａには、インジェクタ８に形成された戻り燃料が流出する出口３８と連通する低圧部３９が設けられており、リークギャラリ３３はこの低圧部３９と連通している。
【００３３】
図４に示すように、インジェクタ８の軸方向からみると、リークギャラリ３３は各気筒のインジェクタ８の周囲を取り囲む環状流路４１とその環状流路４１同士を接続する連通路４２とからなっている。
【００３４】
リークギャラリ３３（圧力室３０）はシリンダヘッド２６内に形成されているため、エンジンＥからの伝熱によって加熱される。
圧力室３０内の燃料を気相もしくは気液２相状態にするには、圧力室３０内の燃料温度Ｔａを、圧力室３０内の燃料圧Ｐａが飽和蒸気圧となる温度（飽和温度）以上にすればよい。
【００３５】
また、燃料ギャラリ１１内の燃料を液相状態にするには、燃料ギャラリ１１内の燃料温度Ｔｇを、燃料ギャラリ１１内の燃料圧Ｐｇが飽和蒸気圧となる温度（飽和温度）未満にすればよい。
【００３６】
ＤＭＥ燃料の場合、例えば１ＭＰａが飽和蒸気圧となる温度（飽和温度）が４０℃であり、２ＭＰａが飽和蒸気圧となる温度（飽和温度）が７３℃である（図５参照）。圧力室３０内の燃料圧Ｐａ及び燃料ギャラリ１１内の燃料圧Ｐｇを共にフィード圧Ｐｆとみなすと、フィード圧Ｐｆが２ＭＰａの場合、圧力室３０内の燃料温度Ｔａを７３℃以上にすれば燃料が気相か気液２相状態となる。そして、燃料ギャラリ１１内は燃料温度Ｔｇが７３℃未満であれば液相状態に維持される。
【００３７】
このため、フィードポンプ３の使用フィード圧範囲（例えば１ＭＰａ以上３ＭＰａ未満）で、圧力室３０ではエンジンＥからの伝熱でフィード圧Ｐｆが飽和蒸気圧となる温度（飽和温度）以上になるように圧力室３０と燃焼室Ｅａとの距離や伝熱面積等が設定されている。
また、燃料ギャラリ１１は逆にエンジンＥの伝熱を極力受けにくい位置に配置する等して、外部から加熱されないようにしている。
【００３８】
なお、燃料ギャラリ１１のギャラリ耐圧が３ＭＰａの場合、背圧弁３５及びＯＦＶ１８は共に開弁圧が３ＭＰａ以下の所定値に設定されている。そして、背圧弁３５及びＯＦＶ１８の開弁温度は共に９０℃以下の所定値となっている。なお、「９０℃」は、ＤＭＥ燃料において３ＭＰａが飽和蒸気圧となる温度（飽和温度）である。
これによれば、圧力室３０内及び燃料ギャラリ１１内は常に３ＭＰａ以下、９０℃以下に維持できる。
【００３９】
〔本実施例の作用効果〕
本実施例の燃料供給装置１は、燃料ギャラリ１１と連通するとともにフィードポンプ３からの燃料もしくは燃料ギャラリ１１からの戻り燃料が供給される空間であって、所定の熱源からの吸熱によって空間内の燃料が気相もしくは気液２相状態とされる圧力室３０を備える。圧力室３０は、フィード流路５とリターン流路６とを燃料ギャラリ１１をバイパスして接続するバイパス流路３１の途中に形成されている。
【００４０】
これによれば、燃料ギャラリ１１での液相状態の燃料の体積変化を、圧力室３０での気相もしくは気液２相状態の燃料の体積変化で補うことができるため、燃料ギャラリ１１での圧力脈動を圧力室３０で吸収することができる。
【００４１】
気体ＤＭＥ燃料の体積弾性係数は液相ＤＭＥ燃料の１／３００〜１／４００である。このため、燃料ギャラリ１１内での液相状態の燃料の圧力変化は圧力室３０での気相もしくは気相もしくは気液２相状態の燃料の体積変化で容易に吸収することができる。このため、ブラダ型アキュムレータやパルセーションダンパ等の脈動吸収のための機械要素を用いることなく、作動流体（燃料）自体を用いた構造で脈動吸収を実施できる。
【００４２】
また、圧力室３０にはインジェクタ８からの戻り燃料が合流している。これによれば、圧力室３０内の燃料温度が上がりやすく、圧力室３０内の燃料を気相もしくは気液２相状態に維持しやすくなる。
【００４３】
また、本実施例では、圧力室３０がエンジンＥのハウジングであるシリンダヘッド２６内に形成されている。
これによれば、圧力室３０がエンジンＥからの熱を受けやすく、エンジンを熱源とする圧力室３０内の燃料の加熱をしやすくなる。すなわち、圧力室３０内の燃料温度が上がりやすく圧力室３０内の燃料を気相もしくは気液２相状態に維持しやすくなる。
なお、実施例では、シリンダヘッド２６内に圧力室３０を設けたが、エンジンＥのハウジングをなす部材に設ければよく、例えば、シリンダブロックに設けてもよい。
【００４４】
また、圧力室３０を燃料ギャラリ１１に対して重力方向上に位置させることにより、圧力室３０内の気相もしくは気液２相状態の燃料の燃料ギャラリ１１への移動を阻止している。
燃料ギャラリ１１に連通する低圧系の燃料流路に圧力室３０を設けているため、圧力室３０内の気相状態の燃料が燃料ギャラリ１１に侵入する虞がある。燃料ギャラリ１１への気相燃料が侵入すると、燃料ギャラリ１１からポンプ室１２への燃料供給での不具合を生じる場合もある。本実施例では圧力室３０を燃料ギャラリ１１に対して重力方向上に位置させて燃料ギャラリ１１への気相燃料の侵入を阻止しているため、燃料ギャラリ１１に連通する低圧系の燃料流路に圧力室３０を設けても、燃料ギャラリ１１からポンプ室１２への燃料供給を行う上での不具合を生じない。
【００４５】
〔実施例２〕
実施例２を、実施例１とは異なる点を中心に、図６を用いて説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
【００４６】
本実施例では、バイパス流路３１はインジェクタ８からの戻り燃料が合流しない独立した流路であって、一部がシリンダヘッド２６の近傍に配されて、エンジンＥからの伝熱によって加熱されている。
これにより、バイパス流路３１内の燃料は加熱されて気相もしくは気液２相状態となる。すなわち、バイパス流路３１の内、飽和温度以上の加熱を受けている部分が圧力室３０として機能する。
【００４７】
本実施例によっても、実施例１と同様、ブラダ型アキュムレータやパルセーションダンパ等の脈動吸収のための機械要素を用いることなく、作動流体自体を用いた構造で脈動吸収を実施できる。
【００４８】
〔実施例３〕
実施例３を、実施例１とは異なる点を中心に、図７を用いて説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
【００４９】
本実施例では、圧力室３０がエンジンＥのハウジングの外に設けられている。
すなわち、本実施例では、バイパス流路３１の途中に、エンジンＥのハウジングの外に設けられるとともに、各気筒のインジェクタ８からの戻り燃料が合流する空間４５を有している。
この空間４５はエンジンＥのハウジング（シリンダヘッド２６）に近接して配されている。そして、空間４５内の燃料は、エンジンＥからの伝熱やインジェクタ８からの戻り燃料の合流によって加熱されて、気相もしくは気液２相状態となる。
すなわち、この空間４５が圧力室３０をなす。
【００５０】
本実施例によっても、実施例１と同様、ブラダ型アキュムレータやパルセーションダンパ等の脈動吸収のための機械要素を用いることなく、作動流体自体を用いた構造で脈動吸収を実施できる。
【００５１】
〔実施例４〕
実施例４を、実施例１とは異なる点を中心に、図８を用いて説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、バイパス流路３１は存在しない。そして、圧力室３０はリターン流路６の途中に形成されている。
【００５２】
リターン流路６はＯＦＶ１８の上流側の一部がシリンダヘッド２６の近傍に配されて、エンジンＥからの伝熱によって加熱されている。
これにより、リターン流路６内の燃料は加熱されて気相もしくは気液２相状態となる。すなわち、リターン流路６の内、飽和温度以上の加熱を受けている部分が圧力室３０として機能する。
【００５３】
本実施例によっても、実施例１と同様、ブラダ型アキュムレータやパルセーションダンパ等の脈動吸収のための機械要素を用いることなく、作動流体自体を用いた構造で脈動吸収を実施できる。
【００５４】
〔実施例５〕
実施例５を、実施例１とは異なる点を中心に、図９、１０を用いて説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
【００５５】
実施例１では、燃料ギャラリ１１と圧力室３０との間に燃料の温度勾配を設けることで、燃料ギャラリ１１内の燃料を液相とし、圧力室３０内の燃料を気相もしくは気液２相としていた。しかし、外気温度などによって燃料ギャラリ１１及び圧力室３０内の燃料温度が設計どおりの温度とはならず変動する場合がある。そこで、本実施例の燃料供給装置では、より確実に燃料ギャラリ１１と圧力室３０との相状態を制御可能な構成としている。
【００５６】
本実施例では、燃料ギャラリ１１内の燃料を液相状態に維持するように燃料ギャラリ内の燃料の温度または圧力の少なくともいずれか一方を制御する第１相状態制御手段５１を備える。また、圧力室３０内の燃料を気相もしくは気液２相状態に維持するように圧力室３０内の燃料の温度または圧力の少なくともいずれか一方を制御する第２相状態制御手段５２を備える。
【００５７】
燃料の相状態は、圧力と温度の関係で決まるため、圧力と温度が共に変化しやすい状況では圧力及び温度を共に制御する。また、圧力一定の場合には温度のみを制御し、温度一定の場合には圧力のみを制御してもよい。
【００５８】
そして、ＯＦＶ１８及び背圧弁３５は、機械弁ではなく、電気信号に応じて開閉可能な常閉型の電磁弁である。
【００５９】
本実施例の第１相状態制御手段５１は、燃料ギャラリ１１内の燃料温度Ｔｇを検出するＴｇセンサ５３、燃料ギャラリ１１内の燃料圧Ｐｇを検出するＰｇセンサ、フィード圧Ｐｆを検出するフィード圧センサ５５、フィードポンプ３、ＯＦＶ１８、および、フィードポンプ３とＯＦＶ１８の駆動を制御するコントローラとしてのＥＣＵ５６を有する。
なお、本実施例では、燃料ギャラリ１１内の燃料圧Ｐｇはフィード圧Ｐｆと等しいとみなせるため、フィード圧センサ５５がＰｇセンサを兼ねている。
【００６０】
ＥＣＵ５６は、燃料温度Ｔｇ及び燃料圧Ｐｇ（Ｐｆ）に基づいて、フィードポンプ３及びＯＦＶ１８の駆動を制御する。
すなわち、燃料圧Ｐｇ（Ｐｆ）の目標値及び燃料温度Ｔｇの目標値に応じて、ＯＦＶ１８及び背圧弁３５の開閉指令信号、フィードポンプ３の指令フィード圧Ｐｆａを出力する。
【００６１】
例えば、燃料圧Ｐｇを昇圧したい場合には、ＯＦＶ１８の閉弁指令、及び、指令フィード圧Ｐｆａの上昇指令を出力すればよい。
また、燃料温度Ｔｇを下げたい場合には、ＯＦＶ１８の開弁指令を出力して、燃料ギャラリ１１内の燃料を入れ替えればよい。すなわち、高温の燃料を排出して燃料タンク２からの低温の燃料が導入されるようにすればよい。
【００６２】
また、第２相状態制御手段５２は、圧力室３０内の燃料温度Ｔａを検出するＴａセンサ５７、圧力室３０内の燃料圧Ｐａを検出するＰａセンサ、フィード圧Ｐｆを検出するフィード圧センサ５５、フィードポンプ３、ＯＦＶ１８、背圧弁３５、フィードポンプ３とＯＦＶ１８と背圧弁３５の駆動を制御するコントローラとしてのＥＣＵ５６を有する。
なお、本実施例では、圧力室３０内の燃料圧Ｐａはフィード圧Ｐｆと等しいとみなせるため、フィード圧センサ５５がＰａセンサを兼ねている。
【００６３】
ＥＣＵ５６は、燃料温度Ｔａ及び燃料圧Ｐａ（Ｐｆ）に基づいて、フィードポンプ３、ＯＦＶ１８及び背圧弁３５の駆動を制御する。
すなわち、燃料圧Ｐａ（Ｐｆ）の目標値及び燃料温度Ｔａの目標値に応じて、ＯＦＶ１８及び背圧弁３５の開閉指令信号、フィードポンプ３の指令フィード圧Ｐｆａを出力する。
【００６４】
また、本実施例の燃料供給装置１は、燃料タンクの温度を検出するＴｔセンサ６１を備えている。
【００６５】
以下、図１０を用いて、相状態を制御するための制御フローの一例を説明する。
図１０に示すフローは、燃料ギャラリ１１内の燃料を液相に、圧力室３０内の燃料を気液２相に維持するための制御フローの一例である。
【００６６】
まず、Ｓ１００では、エンジンの運転目標と今の運転状態から算出されたフィード圧Ｐｆの指令値である指令フィード圧Ｐｆａを読み込むとともに、指令フィード圧Ｐｆａが飽和蒸気圧となる温度（飽和温度Ｔｖｆ）を読み込む。
そして、Ｓ２００では、Ｔｔセンサ６１、Ｔｇセンサ５３、Ｔａセンサ５７からの出力を読み込む。
【００６７】
そして、Ｓ３００で、燃料タンク２内の燃料温度Ｔｔが所定値Ｔｔ１より小さいか否かの判定を行う。この所定値Ｔｔ１は燃料タンク２内の燃料温度がこの値以上になると退避制御（リンプホーム制御）を行わなければならないというタンク限界温度である。
従って、このＳ３００の判定結果がＮＯの場合には、リンプホーム制御指令を出力する。
なお、Ｓ３００では、燃料タンク２の限界圧力と燃料タンク２内の燃料圧との比較を行うものであってもよい。
そして、Ｓ３００での判定結果がＹＥＳの場合には、Ｓ４００へ進む。
【００６８】
Ｓ４００では、燃料ギャラリ１１内の燃料温度Ｔｇが飽和温度Ｔｖｆより小さいか否かの判定を行う。
この判定結果がＮＯの場合には、燃料ギャラリ１１内の燃料温度Ｔｇが飽和温度Ｔｖｆ以上である、つまり、燃料ギャラリ１１内の燃料が液相ではないことになるため、液相に維持するためのフロー（Ｓ４１０以降）に入る。
【００６９】
まず、Ｓ４１０では、燃料タンク２内の燃料温度Ｔｔが燃料ギャラリ１１内の燃料温度Ｔｇよりも低いか否かを判定する。
この判定結果がＹＥＳであれば、燃料タンク２の燃料を燃料ギャラリ１１へ供給することで燃料ギャラリ１１内の燃料温度Ｔｇを下げることができる。そこで、Ｓ４２０へ進み、ＯＦＶ１８を開弁させ、燃料ギャラリ１１内の燃料を入れ替える。すなわち、高温の燃料を排出して燃料タンク２からの低温の燃料が導入されるようにする。そして、再びＳ２００へ戻って、燃料温度Ｔｇを読み込む。
【００７０】
そして、Ｓ４１０の判定がＮＯである場合には、燃料タンク２内の燃料温度が高く、ＯＦＶ１８を開いても、燃料ギャラリ１１内の温度を低下させることができない。
そこで、この場合には、ＯＦＶ１８を閉じたままの状態にして（Ｓ４３０）、フィード圧を昇圧する。すなわち、指令フィード圧Ｐｆａを燃料ギャラリ１１内の燃料温度Ｔｇで液相を維持できる圧力（燃料温度Ｔｇ相当の蒸気圧より大きい圧力）となるように更新する。
なお、指令フィード圧Ｐｆａを燃料タンク内の燃料温度Ｔｔ相当の蒸気圧となるように更新してもよい。
【００７１】
その後、Ｓ４５０で、更新された指令フィード圧Ｐｆａが燃料ギャラリ１１のギャラリ耐圧以下であるか否かを判定する。本実施例では、ギャラリ耐圧を例えば３ＭＰａとしている。
この判定結果がＮＯである場合には、フィード圧すなわち燃料ギャラリ１１内の燃料圧力Ｐｇが燃料ギャラリ１１のギャラリ耐圧を超えることになるため、リンプホーム制御指令を出力する（Ｓ４６０）。
そして、Ｓ４５０の判定結果がＹＥＳの場合には、Ｓ１００に戻る。
【００７２】
また、Ｓ４００の判定結果がＹＥＳの場合には、燃料ギャラリ１１内の燃料は液相状態であるとして、次に圧力室３０内の燃料を気液２相に維持するためのフロー（Ｓ５００以降）に入る。
【００７３】
Ｓ５００では、圧力室３０の圧力制御を行うためにＯＦＶ１８及び背圧弁３５を閉弁状態とする。ここでは、ＯＦＶ１８及び背圧弁３５は常閉型であるため、閉弁を確認するのみである。
【００７４】
そして、Ｓ６００に進み、圧力室３０内の燃料温度Ｔａが飽和温度Ｔｖｆ以上であるか否かの判定を行う。
この判定結果がＮＯの場合には、圧力室３０内の燃料温度Ｔａが飽和温度Ｔｖｆよりも小さく、燃料が液相であるということになる。
【００７５】
このため、圧力室３０内の燃料温度を上げたいが、本実施例では、圧力室３０の加熱は主にエンジンＥからの伝熱によるため温度制御が困難である。そこで、Ｓ６１０では、指令フィード圧Ｐｆａを燃料温度Ｔａで気液２相を維持できる圧力（燃料温度Ｔａ相当の蒸気圧）となるように更新する。すなわち、指令フィード圧Ｐｆａを下げる。
これにより、圧力室３０内の燃料は気液２相状態となる。
【００７６】
そして、Ｓ６００の判定結果がＹＥＳの場合には、圧力室３０内の燃料温度Ｔａが飽和温度Ｔｖｆ以上であって、圧力室３０内の燃料が気相もしくは気液２相状態となる。
【００７７】
次に、Ｓ７００に進み、圧力室３０内の燃料温度Ｔａが飽和温度Ｔｖｆであるか否かの判定を行う。
この判定結果がＮＯの場合は、圧力室３０内の燃料温度Ｔａが飽和温度Ｔｖｆよりも大きいことになり、圧力室３０内の燃料が気相状態であるということになる。
【００７８】
圧力室３０内の燃料が気相状態であっても、燃料ギャラリ１１での圧力脈動を吸収可能であるが、気相状態では過熱度（図５参照）となると体積が増加しすぎるという懸念があるため、本実施例では気液２相状態にして圧力脈動を吸収することを目標とする。
そこで、この場合は、Ｓ７１０に進み、指令フィード圧Ｐｆａを上げる。すなわち、指令フィード圧Ｐｆａを燃料温度Ｔａで気液２相を維持できる圧力（燃料温度Ｔａ相当の蒸気圧）となるように更新する。
これにより、圧力室３０内の燃料は気液２相状態となる。
【００７９】
Ｓ７００の判定結果がＹＥＳの場合には、圧力室３０内の燃料温度Ｔａは飽和温度Ｔｖｆと等しく、圧力室３０内の燃料が気液２相状態であることになる。
【００８０】
Ｓ８００では、圧力室３０内の燃料温度Ｔａが限界温度９０℃を未満であるか否かを判定する。この判定結果がＮＯの場合には、Ｓ４２０に進み、ＯＦＶ１８を開弁させ、燃料ギャラリ１１内の燃料を入れ替える。すなわち、高温の燃料を排出して燃料タンク２からの低温の燃料が導入されるようにする。
【００８１】
なお、圧力室３０内の限界温度は、圧力室３０内の燃料圧Ｐａの最大値における飽和温度となっている。本実施例では、燃料ギャラリ１１のギャラリ耐圧に合わせてフィード圧の最大値を３ＭＰａとしているため、燃料圧Ｐａの最大値も３ＭＰａであり、その飽和温度である９０℃を圧力室３０内の限界温度としている。
【００８２】
Ｓ８００の判定結果がＹＥＳの場合には、指令フィード圧Ｐｆａをフィードポンプ３に出力する。
【００８３】
本実施例によれば、圧力室３０内の燃料を確実に気液２相状態とし、燃料ギャラリ１１内の燃料を確実に液相状態とすることができる。このため、燃料ギャラリ１１での圧力脈動の圧力室３０での吸収をより確実に行うことができる。
【００８４】
〔変形例〕
実施例１では、圧力室３０を燃料ギャラリ１１に対して重力方向上に位置させることにより、圧力室３０内の気相もしくは気液２相状態の燃料の燃料ギャラリ１１への移動を阻止していた。しかし、図１１に示すように、圧力室３０と燃料ギャラリ１１とをサイホン管６４で接続し、サイホンの原理により圧力室３０内の気相もしくは気液２相状態の燃料の燃料ギャラリ１１への移動を阻止してもよい。
すなわち、圧力室３０が燃料ギャラリ１１に対して重力方向下に位置している場合でも、サイホン管６４が圧力室３０よりも重力方向下を経由していれば、圧力室３０内の気相もしくは気液２相状態の燃料が燃料ギャラリ１１へ移動することはない。
【００８５】
また、実施例１では、インジェクタ８からの戻り燃料は、リークギャラリ３３及びバイパス流路３１を通る経路と、インジェクタリーク流路３４を通る経路の２つによって燃料タンク２に戻されていた。しかし、図１２に示すように、インジェクタリーク流路３４を設けなくてもよい。これによれば、バイパス流路３１をインジェクタ８からの戻り燃料を戻すためのリーク流路とすることで、インジェクタリーク流路３４を別で設ける必要がなくなる。なお、図１２に示す態様においては、ＯＦＶ１８が背圧弁３５としても機能する。このため、ＯＦＶ１８と背圧弁３５を別に設ける必要がなくなる。
【００８６】
また、図１３に示すように、実施例１において、リークギャラリ３３とＯＦＶ１８の上流側のリターン流路６とを接続する流路を設けなくてもよい。
すなわち、フィード流路５とリークギャラリ３３とを接続する流路、リークギャラリ３３、及びインジェクタリーク流路３４によってバイパス流路３１を形成し、バイパス流路３１の途中であるリークギャラリ３３を圧力室３０とする態様であってもよい。
【００８７】
また、実施例では、燃料がＤＭＥ燃料であったが、ＤＭＥを主成分として他の成分を含む燃料であってもよい。また、他の液化ガス燃料であってもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１  燃料供給装置
２  燃料タンク
３  フィードポンプ
４  高圧ポンプ
１１  燃料ギャラリ
１２  ポンプ室
１４  プランジャ
３０  圧力室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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