JP2016142253A - 燃料供給システム及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンク内の温度上昇を抑えつつ、サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料の過度な温度上昇を抑制する燃料供給システムの提供。【解決手段】燃料供給システム１００は、燃料タンク１９０に貯留されたジメチルエーテル等の液化ガス燃料をサプライポンプ２０の圧送により内燃機関１１０に供給する。燃料供給システム１００の燃料ライン８０には、燃料タンク１９０からサプライポンプ２０に液化ガス燃料を供給する供給ライン８１に加えて、第一戻りライン９１と第二戻りライン９２とが形成されている。第一戻りライン９１は、サプライポンプ２０に吸い込まれる液化ガス燃料のうちで、内燃機関１１０にて燃焼に使用されなかったリーク燃料を、燃料タンク１９０に戻すことができる。第二戻りライン９２は、第一戻りライン９１から分岐し、供給ライン８１にリーク燃料を戻すことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンクに貯留された液化ガス燃料を、サプライポンプの圧送によって内燃機関に供給する燃料供給システム、及びこの燃料供給システムに適用される制御装置に関する。

内燃機関に燃料を供給する燃料供給システムでは、サプライポンプに吸い込まれた燃料の一部は、内燃機関にて燃焼に使用されることなく、リーク燃料として燃料タンクへと戻されている。こうしたリーク燃料は、高温な内燃機関の近傍を通過することで、燃料タンク内の液化ガス燃料よりも温度の高い状態となる。

ここで、特許文献１に記載のジメチルエーテルのような液化ガス燃料は、気化し易い特性を有する。故に、燃料タンクからサプライポンプへと繋がる供給ラインでの燃料の気化を防ぐためには、燃料タンク内の温度を低く抑制しておく必要がある。そのため、特許文献１に開示の燃料系統には、インジェクタにて余剰となったリーク燃料を供給ラインに戻す循環ラインが設けられている。

特開２０１２−７７７３５号公報

しかし、特許文献１に開示の燃料系統では、リーク燃料の全てがサプライポンプ前の供給ラインに戻されるため、サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料の温度は、高温になってしまう。その結果、燃料タンク内の温度上昇を抑えることがでたとしても、サプライポンプによる液化ガス燃料の圧送が、良好に行われなくなる虞が生じ得た。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料タンク内の温度上昇を抑えつつ、サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料の過度な温度上昇を抑制する技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、開示された一つの発明は、燃料タンク（１９０）に貯留された液化ガス燃料をサプライポンプ（２０）の圧送により内燃機関（１１０）に供給する燃料供給システムであって、サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料のうちで内燃機関にて燃焼に使用されなかったリーク燃料を、燃料タンクに戻す第一戻りライン（９１）と、第一戻りラインから分岐し、燃料タンクからサプライポンプに液化ガス燃料を供給する供給ライン（８１，２８１）に、リーク燃料を戻す第二戻りライン（９２，２９２）と、を備えている。

この発明によれば、内燃機関にて燃焼に使用されなかったリーク燃料は、第一戻りラインを通じて燃料タンクに戻されると共に、第一戻りラインから分岐する第二戻りラインを通じて供給ラインに戻される。以上の構成では、リーク燃料の一部が供給ラインに戻されるため、燃料タンク内の温度上昇は、抑制され得る。加えて、全てのリーク燃料が常に供給ラインに戻されるわけではないため、サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料の過度な温度上昇も、抑制され得る。

加えて、開示された他の一つの発明では、第二戻りラインを流れるリーク燃料の量を調整する流量調整部（７０，１７０，２７０）を、さらに備えている。

この発明では、流量調整部の機能により、サプライポンプの圧送不良を生じさせない範囲内で、サプライポンプ前に戻すリーク燃料の量を増やす調整が可能となる。その結果、燃料タンクに戻るリーク燃料の量が低減され得るので、燃料タンク内の温度上昇をいっそう抑えることができる。以上のように、流量調整部を設けることで、燃料タンク内の温度上昇の抑制と、サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料の温度上昇の抑制とを、高度に両立させることが可能となる。

さらに、開示された他の一つの発明は、燃料タンク（１９０）から供給ライン（８１，２８１）を通じてサプライポンプ（２０）に供給される液化ガス燃料を、当該サプライポンプの圧送によって内燃機関（１１０）に供給し、サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料のうちで内燃機関にて燃焼に使用されなかったリーク燃料を、第一戻りライン（９１）から燃料タンクに戻すと共に、第一戻りラインから分岐する第二戻りライン（９２，２９２）を通じて供給ラインに戻す燃料供給システムに適用され、第二戻りラインを流れるリーク燃料の量を調整する流量調整部（７０，１７０，２７０）を制御する制御装置であって、サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料の計測温度（ＭＴＦ）を示す信号が吸込温度計測部（６１）から入力される入力部（５１，２５１）と、入力部に入力された計測温度が高いほど、第二戻りラインを流れるリーク燃料量を減少させる制御信号を流量調整部へ出力する出力部（５２，２５２）と、を備えている。

この発明では、サプライポンプに圧送不良を生じさせない範囲内で、サプライポンプに戻るリーク燃料量が調整される。故に、燃料タンク内の温度上昇の抑制と、サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料の温度上昇の抑制との両立が、高い確実性をもって実現される。

尚、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。

本発明の第一実施形態による燃料供給システムの構成を示す図である。 ジメチルエーテルの温度と飽和蒸気圧との相関を示す図である。 第一実施形態の制御装置によって実施される処理を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態による燃料供給システムの構成を示す図である。 第二実施形態の制御装置によって実施される処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

（第一実施形態）
図１に示す燃料供給システム１００は、燃料タンク１９０及び内燃機関１１０と共に車両に搭載され、燃料タンク１９０に貯留された液化ガス燃料を内燃機関１１０に供給する。燃料タンク１９０は、液化ガス燃料の一種であるジメチルエーテル（Dimethyl Ether，ＤＭＥ）を貯留している。燃料タンク１９０内のＤＭＥ燃料は、燃料蒸気圧に応じた圧力で加圧されることによって液化されている。燃料タンク１９０には、安全弁１９１が設けられている。安全弁１９１は、燃料タンク１９０内の圧力が所定の上限圧力を超えた場合に開弁する。上限圧力は、例えば１．８ＭＰａ（＝１８ｂａｒ）程度に設定されている（図２参照）。内燃機関１１０は、具体的にはディーゼル機関であり、各気筒に配置されたインジェクタ４０から噴射されるＤＭＥ燃料を各気筒内にて圧縮する。内燃機関１１０は、圧縮によって燃焼するＤＭＥ燃料の熱エネルギーを動力に変換する。

燃料供給システム１００は、フィードポンプ１０、サプライポンプ２０、コモンレール３０、インジェクタ４０、これらの構成を互いに接続する燃料ライン８０、及び三方弁７０を備えている。加えて燃料供給システム１００には、各センサ６１〜６３及び制御装置５０が含まれている。

フィードポンプ１０は、燃料タンク１９０の外部に配置されている。フィードポンプ１０は、制御装置５０と電気的に接続された電動ポンプである。フィードポンプ１０は、制御装置５０から出力される制御信号に基づいて作動する。フィードポンプ１０は、燃料タンク１９０に貯留されたＤＭＥ燃料を吸い込み、ＤＭＥ燃料にフィード圧力（例えば１〜２ＭＰａ（＝１０〜２０ｂａｒ，図２参照））を加えて、サプライポンプ２０に圧送する。

サプライポンプ２０は、例えばプランジャポンプ等であり、内燃機関１１０によって駆動される。サプライポンプ２０は、フィードポンプ１０から供給されるＤＭＥ燃料をさらに加圧する。サプライポンプ２０は、昇圧されたＤＭＥ燃料をコモンレール３０に向けて圧送する。サプライポンプ２０は、制御装置５０と電気的に接続されている。サプライポンプ２０は、制御装置５０から出力される制御信号に基づいて、コモンレール３０に供給するＤＭＥ燃料量を増減させる。尚、サプライポンプ２０の駆動源は、電動モータ等であってもよい。

サプライポンプ２０は、リーク燃料排出部２１を有している。リーク燃料排出部２１は、サプライポンプ２０にて生じるリーク燃料を、サプライポンプ２０の外部に排出する。サプライポンプ２０のリーク燃料は、プランジャ等の摺動部の周囲に形成されたクリアランスを通じて漏れ出る燃料等である。

コモンレール３０は、鉄鋼材等の金属材料によって形成された管状部材である。コモンレール３０は、サプライポンプ２０にて加圧されたＤＭＥ燃料を、圧力を維持させたまま蓄積する。コモンレール３０は、各インジェクタ４０にＤＭＥ燃料を供給する。コモンレール３０には、減圧弁３１が設けられている。減圧弁３１は、コモンレール３０内の燃料圧力が所定の圧力を超えた場合に開弁することで、コモンレール３０内のＤＭＥ燃料の少なくとも一部を、コモンレール３０の外部に排出する。

インジェクタ４０は、コモンレール３０を通じて供給されるＤＭＥ燃料を、内燃機関１１０の各気筒内に供給する。インジェクタ４０は、内燃機関１１０のヘッド部に形成された貫通孔に挿入されることにより、燃焼室内に噴孔を露出させている。インジェクタ４０は、制御装置５０と電気的に接続されている。インジェクタ４０は、制御装置５０からの制御信号に基づいて、燃焼室に露出した噴孔からＤＭＥ燃料を噴射する。

インジェクタ４０は、余剰燃料排出部を有している。余剰燃料排出部は、インジェクタ４０にて生じる余剰燃料を、インジェクタ４０の外部に排出する。インジェクタ４０の余剰燃料は、コモンレール３０から供給されたＤＭＥ燃料のうちで、噴孔から噴射されなかった燃料である。余剰燃料は、具体的には、インジェクタ４０の背圧室から排出される燃料、及びインジェクタ４０の摺動部に形成されるクリアランスを通じて漏れ出る燃料等である。

燃料ライン８０は、ＤＭＥ燃料を流通させる配管である。燃料ライン８０には、供給ライン８１、高圧ライン８４、分配ライン８５、レールリークライン８６、インジェクタリターンライン８７、ポンプリークライン８８、第一戻りライン９１、及び第二戻りライン９２が含まれている。

供給ライン８１は、ポリエステル又はアラミド等によって補強されたゴム製のホース材により形成されている。供給ライン８１は、燃料タンク１９０からサプライポンプ２０にＤＭＥ燃料を供給する燃料流路を形成している。供給ライン８１は、第一区間８２及び第二区間８３を有している。第一区間８２は、供給ライン８１のうちで、燃料タンク１９０とフィードポンプ１０とを繋ぐ区間である。第二区間８３は、供給ライン８１のうちで、フィードポンプ１０とサプライポンプ２０とを繋ぐ区間である。

高圧ライン８４及び分配ライン８５は、湾曲させた金属製の管状部材によってそれぞれ形成されている。高圧ライン８４は、サプライポンプ２０とコモンレール３０とを繋ぐ配管である。高圧ライン８４は、サプライポンプ２０によって昇圧されたＤＭＥ燃料をコモンレール３０に供給する燃料流路を形成している。分配ライン８５は、コモンレール３０と各インジェクタ４０とを繋ぐ配管である。各分配ライン８５は、コモンレール３０内に蓄積された高圧のＤＭＥ燃料を、各インジェクタ４０に供給する燃料流路を形成している。

レールリークライン８６、インジェクタリターンライン８７、及びポンプリークライン８８は、補強されたゴム製のホース材によってそれぞれ形成されている。レールリークライン８６は、コモンレール３０と第一戻りライン９１とを繋ぐ配管である。レールリークライン８６は、減圧弁３１の開弁によってコモンレール３０から排出されたＤＭＥ燃料を第一戻りライン９１に流通させる燃料流路を形成している。インジェクタリターンライン８７は、各インジェクタ４０の各余剰燃料排出部と第一戻りライン９１とを繋ぐ配管である。インジェクタリターンライン８７は、各余剰燃料排出部から排出される余剰燃料を第一戻りライン９１に流通させる燃料流路を形成している。ポンプリークライン８８は、サプライポンプ２０のリーク燃料排出部２１と第一戻りライン９１とを繋ぐ配管である。ポンプリークライン８８は、リーク燃料排出部２１から排出されるリーク燃料を第一戻りライン９１に流通させる燃料流路を形成している。

第一戻りライン９１及び第二戻りライン９２は、補強されたゴム製のホース材によってそれぞれ形成されている。第一戻りライン９１は、各ライン８６〜８８と燃料タンク１９０とを繋ぐ配管である。第一戻りライン９１は、各ライン８６〜８８を通じて回収されたＤＭＥ燃料を、燃料タンク１９０に戻す燃料流路を形成している。ここで、各ライン８６〜８８から第一戻りライン９１に流入するＤＭＥ燃料を総称して、以下「リーク燃料」とする。リーク燃料は、サプライポンプ２０に吸い込まれるＤＭＥ燃料のうちで、内燃機関１１０にて燃焼に使用されなかった燃料である。リーク燃料は、高温な内燃機関１１０の近傍を通過することにより、燃料タンク１９０内のＤＭＥ燃料よりも温度の高い状態となっている。

第二戻りライン９２は、第一戻りライン９１から分岐し、第一戻りライン９１と燃料タンク１９０とを繋ぐ配管である。第二戻りライン９２は、供給ライン８１のうちの第二区間８３にリーク燃料を戻す燃料流路を形成している。第二戻りライン９２は、接続部９４によって供給ライン８１と接続されている。接続部９４は、例えばＴ型の継ぎ手部材によって形成されている。接続部９４は、第二戻りライン９２を流通するリーク燃料を、供給ライン８１を流通するＤＭＥ燃料に合流させる。

三方弁７０は、リーク燃料を流通させる弁本体と、弁本体を制御するアクチュエータ等とによって構成されている。弁本体は、第一戻りライン９１から第二戻りライン９２を分岐させる分岐部９３を形成している。弁本体には、複数のポート部７１〜７３が設けられている。第一ポート部７１及び第二ポート部７２は、第一戻りライン９１と接続されている。第三ポート部７３は、第二戻りライン９２と接続されている。三方弁７０は、弁本体によって第一ポート部７１から流入するリーク燃料を分流し、第二ポート部７２及び第三ポート部７３から流出させる。以上の構成によれば、リーク燃料の一部を第一戻りライン９１を通じて燃料タンク１９０に戻すと共に、リーク燃料の他の一部を第一戻りライン９１から分岐する第二戻りライン９２を通じて供給ライン８１に戻すことが可能となる。

三方弁７０のアクチュエータは、制御装置５０と電気的に接続されている。三方弁７０は、制御装置５０から出力される制御信号に基づいてアクチュエータを作動させることで、第二ポート部７２に流出させる燃料量と第三ポート部７３に流出させる燃料量との比率を変更する。こうした比率の変更は、第一ポート部７１から流入したリーク燃料を、第二ポート部７２及び第三ポート部７３のいずれか一方に全て流出させるまで可能である。制御装置５０による三方弁７０の制御により、第一戻りライン９１を流れるリーク燃料の量と、第二戻りライン９２を流れるリーク燃料の量とが共に調整される。

各センサ６１〜６３は、制御装置５０と電気的に接続されており、計測結果を制御装置５０に出力する。吸込温度センサ６１は、供給ライン８１の第二区間８３に配置されている。吸込温度センサ６１は、第二区間８３上において、接続部９４よりもサプライポンプ２０に近接する下流側の位置に設けられている。吸込温度センサ６１は、ＤＭＥの燃料経路においてサプライポンプ２０の前に位置することにより、サプライポンプ２０に吸い込まれるＤＭＥ燃料の燃料温度ＭＴＦを計測する。吸込温度センサ６１によって計測された燃料温度ＭＴＦは、制御装置５０に取得される。

タンク温度センサ６２は、燃料タンク１９０の壁部に取り付けられている。タンク温度センサ６２は、燃料タンク１９０内の雰囲気温度又は燃料温度を計測する。タンク温度センサ６２によって計測された温度は、タンク温度ＭＴＴとして制御装置５０に取得される。圧力センサ６３は、吸込温度センサ６１と並ぶ配置にて、供給ライン８１の第二区間８３に取り付けられている。圧力センサ６３は、第二区間８３上において、接続部９４よりもサプライポンプ２０に近接する下流側の位置に設けられている。ＤＭＥの燃料経路においてサプライポンプ２０の前に位置することにより、サプライポンプ２０に吸い込まれるＤＭＥ燃料の燃料圧力ＭＰＦを計測する。圧力センサ６３によって計測された燃料圧力ＭＰＦは、制御装置５０に取得される。

制御装置５０は、演算回路としてのプロセッサ５８、ＲＡＭ、及びフラッシュメモリ５９等の書き換え可能な記憶媒体を有するマイクロコンピュータと、駆動回路とを含む構成である。制御装置５０は、入力部５１及び出力部５２を有している。入力部５１は、各センサ６１〜６３を含む複数のセンサ類と接続されている。出力部５２は、各インジェクタ４０及び三方弁７０等を含む複数のアクチュエータ類と接続されている。制御装置５０は、フラッシュメモリ５９に記憶されている制御プログラムと入力部５１を通じて取得した各情報とに基づいて、出力部５２から出力する制御信号を生成する。

以上の燃料供給システム１００において、第一戻りライン９１及び第二戻りライン９２のそれぞれを流れるリーク燃料量を調整するために、制御装置５０のプロセッサ５８にて実施される処理を説明する。制御装置５０にて実施される処理では、燃料の上限温度ＵＬＦ、燃料タンク１９０の上限温度ＵＬＴ、及び燃料温度ＭＴＦの設定温度ＰＴという三つ閾値が用いられる。まずこれらの閾値を図２に示すＤＭＥ燃料の飽和蒸気圧線に基づいて説明する。

図２には、飽和蒸気圧線が示す圧力に、余裕代となる圧力を加えた温度設定基準線が示されている。燃料の上限温度ＵＬＦは、例えば圧力センサ６３にて計測された現在の燃料圧力ＭＰＦに対応する温度設定基準線上の値に設定される。燃料タンク１９０の上限温度ＵＬＴは、例えば安全弁１９１の開弁圧力（例えば１８ｂａｒ）に基づいて予め設定されている。具体的に上限温度ＵＬＴは、安全弁１９１の開弁圧力に対応する飽和蒸気圧線上の値（７０℃程度）か、それよりも僅かに低い値に予め設定されている。設定温度ＰＴは、フィードポンプ１０によって加えられるフィード圧力の使用領域に基づいて予め設定されている。具体的に設定温度ＰＴは、使用領域の下限圧力に対応する温度設定基準線上の値よりも小さい範囲内に設定されている。

次に、上記各閾値を用いて制御装置５０が実施する処理の詳細を図３に基づき、図１を参照しつつ説明する。図３に示す処理は、例えばイグニッションをオン状態にする操作が入力されたことに基づいて、制御装置５０によって繰り返し開始される。

Ｓ１０１では、吸込温度センサ６１、タンク温度センサ６２、及び圧力センサ６３のそれぞれから出力されている信号に基づき、燃料温度ＭＴＦ、タンク温度ＭＴＴ、及び燃料圧力ＭＰＦの各値を取得し、Ｓ１０２に進む。Ｓ１０２では、Ｓ１０１にて取得した燃料圧力ＭＰＦに基づいて、現在の燃料圧力ＭＰＦに対応した上限温度ＵＬＦを設定し、Ｓ１０３に進む。

Ｓ１０３では、Ｓ１０２にて取得した燃料温度ＭＴＦがＳ１０２にて設定した上限温度ＵＬＦ以下であるか否かを判定する。燃料温度ＭＴＦが上限温度ＵＬＦを超えている場合には、Ｓ１０４に進む。Ｓ１０４では、サプライポンプ２０に吸い込まれる燃料の温度を低下させるために、第三ポート部７３を閉状態にさせる制御信号を三方弁７０に出力する。Ｓ１０４にて出力された制御信号に基づく三方弁７０の作動により、実質的に全てのリーク燃料は、第二ポート部７２を通じて第一戻りライン９１に流れ、燃料タンク１９０に戻される。

Ｓ１０３にて燃料温度ＭＴＦが上限温度ＵＬＦ以下であると判定された場合のＳ１０５では、Ｓ１０１にて取得したタンク温度ＭＴＴが予め設定された上限温度ＵＬＴ以下であるか否かを判定する。タンク温度ＭＴＴが上限温度ＵＬＴを超えている場合には、Ｓ１０６に進む。Ｓ１０６では、燃料タンク１９０内の温度を低下させるために、第二ポート部７２を閉状態にさせる制御信号を三方弁７０に出力する。Ｓ１０６にて出力された制御信号に基づく三方弁７０の作動により、実質的に全てのリーク燃料は、第三ポート部７３を通じて第二戻りライン９２に流れ、サプライポンプ２０前に戻される。

Ｓ１０５にてタンク温度ＭＴＴが上限温度ＵＬＴ以下であると判定された場合のＳ１０７では、Ｓ１０１にて取得した燃料温度ＭＴＦと設定温度ＰＴとを比較する。Ｓ１０７にて、燃料温度ＭＴＦが設定温度ＰＴと実質的に同一であると判定した場合には、処理を終了する。一方で、燃料温度ＭＴＦが設定温度ＰＴと異なっていると判定した場合には、Ｓ１０８に進む。

Ｓ１０８では、三方弁７０の各ポート部７２，７３に流出させるリーク燃料の分流比率を調整するための制御信号を、燃料温度ＭＴＦと設定温度ＰＴとの差分に基づいて生成し、Ｓ１０９に進む。Ｓ１０９では、Ｓ１０８にて生成された制御信号を三方弁７０へ出力し、一連の処理を終了する。

Ｓ１０８及びＳ１０９の処理によれば、計測された燃料温度ＭＴＦの値が設定温度ＰＴの値よりも高かった場合（ＭＴＦ＞ＰＴ）、三方弁７０では、第二ポート部７２に流出させるリーク燃料の比率が高められる。故に、燃料タンク１９０へと戻されるリーク燃料の流量が増加し、且つ、サプライポンプ２０前へと戻されるリーク燃料の流量は、少なくなる。その結果、サプライポンプ２０に吸い込まれるＤＭＥ燃料の燃料温度ＭＴＦは、設定温度ＰＴに近づくように低下する。

一方で、計測された燃料温度ＭＴＦの値が設定温度ＰＴの値よりも低かった場合（ＭＴＦ＜ＰＴ）、三方弁７０では、第三ポート部７３に流出させるリーク燃料の比率が高められる。故に、燃料タンク１９０へと戻されるリーク燃料の流量が少なくなり、且つ、サプライポンプ２０前へと戻されるリーク燃料の流量は、増加する。その結果、燃料タンク１９０内のタンク温度ＭＴＴが低下すると共に、サプライポンプ２０に吸い込まれるＤＭＥ燃料の燃料温度ＭＴＦは、設定温度ＰＴに近づくように上昇する。

ここまで説明した第二実施形態による燃料供給システム１００は、燃料タンク１９０及び供給ライン８１の一方に、全てのリーク燃料を常に戻す構成ではない。燃料供給システム１００は、リーク燃料の一部を供給ライン８１に戻すことができるため、燃料タンク１９０内の温度上昇を抑制し得る。加えて燃料供給システム１００は、リーク燃料の一部を燃料タンク１９０に戻すことができるため、サプライポンプ２０に吸い込まれるＤＭＥ燃料の過度な温度上昇も抑制し得る。

加えて第一実施形態では、各戻りライン９１，９２に流すリーク燃料の比率を調整可能な三方弁７０の機能により、サプライポンプ２０の圧送不良を生じさせない範囲内で、供給ライン８１に戻すリーク燃料の量の増加が可能である。その結果、燃料タンク１９０に戻すリーク燃料の量を低減し得るので、燃料タンク１９０内の温度上昇は、いっそう抑制され得る。以上のように、三方弁７０を設けることで、燃料タンク１９０内の温度上昇の抑制と、サプライポンプ２０に吸い込まれるＤＭＥ燃料の温度上昇の抑制とを、高度に両立させることが可能となる。

また第一実施形態では、実測された燃料温度ＭＴＦに基づいてサプライポンプ２０前に戻されるリーク燃料量が調整される。故に、サプライポンプ２０に圧送不良を生じさせない範囲内で、サプライポンプ２０に戻るリーク燃料量が最大限に確保され得る。したがって、燃料タンク１９０内の温度上昇の抑制と、サプライポンプ２０に吸い込まれるＤＭＥ燃料の温度上昇の抑制との両立が、高い確実性をもって実現される。

さらに第一実施形態の制御装置５０は、フィードポンプ１０のフィード圧力に基づいて設定された設定温度ＰＴに、燃料温度ＭＴＦが近づくよう三方弁７０を制御する。こうした制御によれば、サプライポンプ２０に吸い込まれるＤＭＥ燃料の温度変化を抑えることができる。その結果、温度依存性の高いＤＭＥ燃料の物性値の変動が低減されるので、内燃機関１１０は、安定化に稼動可能となる。

また加えて第一実施形態では、タンク温度ＭＴＴが上限温度ＵＬＴを超えた場合に、全てのリーク燃料が第二戻りライン９２を流れて、供給ライン８１に戻される。燃料タンク１９０へのリーク燃料の流入が中止されることで、燃料タンク１９０内の温度上昇は、確実に抑制され得る。加えて、安全弁１９１の開弁圧力に基づいて上限温度ＵＬＴが設定されているので、燃料タンク１９０にリーク燃料を多量に戻したことに起因して安全弁１９１が開弁する事態は、確実に回避され得る。

一方で、燃料温度ＭＴＦが上限温度ＵＬＦを超えた場合には、全てのリーク燃料が第一戻りライン９１を流れて、燃料タンク１９０に戻される。供給ライン８１へのリーク燃料の流入が中止されることにより、供給ライン８１にてＤＭＥ燃料が気化する事態は、防がれ得る。加えて、圧力センサ６３によって計測された燃料圧力ＭＰＦに基づいて上限温度ＵＬＦが設定されるので、ＤＭＥ燃料が気化する事態は、さらに確実に回避される。

さらに加えて第一実施形態における吸込温度センサ６１及び圧力センサ６３の配置によれば、接続部９４から各センサ６１，６３に至るまでの流路長さが確保され得る。故に、リーク燃料と十分に混ざり合うことで温度が均一化されたＤＭＥ燃料の温度及び圧力を、各センサ６１，６３は計測できる。その結果、各センサ６１，６３の計測結果は、サプライポンプに吸い込まれるＤＭＥ燃料の状態を正確に反映した値となり得る。したがって、サプライポンプ２０に圧送不良を生じさせない範囲を確実に維持しつつ、当該ポンプ２０前に戻されるリーク燃料量を増加させることが可能となる。

またさらに第一実施形態では、第一戻りライン９１から第二戻りライン９２が分岐する分岐部９３に、三方弁７０が配置されている。こうした構成であれば、各戻りライン９１，９２を流れるリーク燃料の流量の割合が精度良く調整され得る。したがって、燃料タンク１９０内の温度上昇の抑制と、サプライポンプ２０に吸い込まれるＤＭＥ燃料の温度上昇の抑制との両立が、確実に可能となる。

そして第一実施形態では、第二戻りライン９２が第二区間８３に接続されているので、フィードポンプ１０に吸い込まれるＤＭＥ燃料には、リーク燃料は、直接的に混入しない。以上によれば、フィードポンプ１０に吸い込まれるＤＭＥ燃料の温度を低く維持できるので、フィードポンプ１０からサプライポンプ２０への圧送不良が生じ難くなる。

尚、第一実施形態において、制御装置５０が特許請求の範囲に記載の「制御部」に相当し、吸込温度センサ６１が特許請求の範囲に記載の「吸込温度計測部」に相当する。また、タンク温度センサ６２が特許請求の範囲に記載の「タンク温度計測部」に相当し、圧力センサ６３が特許請求の範囲に記載の「圧力計測部」に相当し、三方弁７０が特許請求の範囲に記載の「流量調整部」に相当する。

（第二実施形態）
図４及び図５に示す本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態による燃料供給システム２００は、第一実施形態と異なる構成として、第二戻りライン２９２と第一流量調整弁１７０及び第二流量調整弁２７０とを備えている。また、燃料供給システム２００からは、タンク温度センサ６２及び圧力センサ６３（図１参照）が省略されている。加えて、供給ライン２８１の第二区間２８３における吸込温度センサ６１の取り付け位置が第一実施形態と異なっている。

第二戻りライン２９２は、第一戻りライン９１と供給ライン２８１の第一区間２８２とを繋ぐ配管である。第二戻りライン２９２は、供給ライン２８１のうちの第一区間２８２にリーク燃料を戻す燃料流路を形成している。第二戻りライン２９２は、分岐部２９３によって第一戻りライン９１から分岐されている。第二戻りライン２９２は、接続部２９４によって第一区間２８２と接続されている。分岐部２９３及び接続部２９４は、例えばＴ型の継ぎ手部材によって形成されている。分岐部２９３は、第一戻りライン９１を流通するリーク燃料の一部を、第二戻りライン２９２に流すことができる。接続部２９４は、第二戻りライン２９２を流通するリーク燃料を、第一区間２８２を流通するＤＭＥ燃料に合流させる。

第一流量調整弁１７０及び第二流量調整弁２７０はそれぞれ、リーク燃料を流通させる弁本体と、弁本体を制御するアクチュエータ等とによって構成された二方弁である。第一流量調整弁１７０の弁本体は、第一戻りライン９１のうちで接続部２９４と燃料タンク１９０とを繋ぐ区間に配置されている。第一流量調整弁１７０の弁本体には、それぞれ第一戻りライン９１と接続された第一ポート部１７１及び第二ポート部１７２が設けられている。第二流量調整弁２７０の弁本体は、第二戻りライン２９２に配置されている。第二流量調整弁２７０の弁本体には、それぞれ第二戻りライン２９２と接続された第一ポート部２７１及び第二ポート部２７２が設けられている。

第一流量調整弁１７０及び第二流量調整弁２７０の各アクチュエータは、制御装置２５０の出力部２５２と電気的に接続されている。各流量調整弁１７０，２７０は、制御装置２５０から出力される制御信号に基づいてアクチュエータを作動させることで、各第一ポート部１７１，２７１から各第二ポート部１７２，２７２へと流通させる燃料量を増減させる。制御装置２５０による各流量調整弁１７０，２７０の制御により、第一戻りライン９１を流れるリーク燃料の量と、第二戻りライン２９２を流れるリーク燃料の量とが共に調整される。以下、制御装置２５０が繰り返し実施する処理の詳細を図５に基づき、図４を参照しつつ説明する。

Ｓ２０１では、吸込温度センサ６１から出力されて、入力部２５１に入力される信号に基づき、燃料温度ＭＴＦの値を取得し、Ｓ２０２に進む。Ｓ２０２では、Ｓ２０１にて取得した燃料温度ＭＴＦと設定温度ＰＴとを比較する。Ｓ２０２にて、燃料温度ＭＴＦが設定温度ＰＴと実質的に同一であると判定した場合には、処理を終了する。一方で、燃料温度ＭＴＦが設定温度ＰＴと異なっていると判定した場合には、Ｓ２０３に進む。

Ｓ２０３では、各流量調整弁１７０，２７０の各第二ポート部１７２，２７２から流出するリーク燃料量を増減させるための制御信号を、燃料温度ＭＴＦと設定温度ＰＴとの差分に基づいて生成し、Ｓ２０４に進む。Ｓ２０４では、Ｓ２０３にて生成された制御信号を各流量調整弁１７０，２７０へ出力し、一連の処理を終了する。

Ｓ２０３及びＳ２０４の処理によれば、燃料温度ＭＴＦの値が設定温度ＰＴの値よりも高かった場合（ＭＴＦ＞ＰＴ）、第一流量調整弁１７０の開弁量が増やされると共に、第二流量調整弁２７０の開弁量が減らされる。以上により、燃料タンク１９０へと戻されるリーク燃料の流量が増加し、且つ、サプライポンプ２０前へと戻されるリーク燃料の流量は、少なくなる。

一方で、燃料温度ＭＴＦの値が設定温度ＰＴの値よりも低かった場合（ＭＴＦ＜ＰＴ）、第一流量調整弁１７０の開弁量が減らされると共に、第二流量調整弁２７０の開弁量が増やされる。以上により、燃料タンク１９０へと戻されるリーク燃料の流量が少なくなり、且つ、サプライポンプ２０前へと戻されるリーク燃料の流量は、増加する。

ここまで説明した第一実施形態による燃料供給システム２００でも、第一実施形態と同様の効果を奏し、リーク燃料の一部を燃料タンク１９０又は供給ライン２８１の両方に戻すことができる。故に、燃料タンク１９０内の温度上昇と、サプライポンプ２０に吸い込まれるＤＭＥ燃料の過度な温度上昇とを、共に抑制することが可能となる。

加えて第二実施形態の第二戻りライン２９２は、フィードポンプ１０よりも前の第一区間２８２と接続されている。そのため、第二戻りライン２９２を流れるリーク燃料は、フィードポンプ１０によってフィード圧力を加えられていないＤＭＥ燃料に戻される。よって、内燃機関１１０の近傍で昇温されることによって圧力が低下したリーク燃料であっても、供給ライン２８１を流れるＤＭＥ燃料への合流が可能となる。その結果、燃料供給システム２００は、リーク燃料の少なくとも一部を供給ライン２８１へ戻し、燃料タンク１９０の温度上昇を抑える作動を確実に実施可能となる。

尚、第二実施形態において、制御装置２５０が特許請求の範囲に記載の「制御部」に相当し、第一流量調整弁１７０及び第二流量調整弁２７０が特許請求の範囲に記載の「流量調整部」に相当する。

（他の実施形態）
以上、本発明による複数の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

上記実施形態では、液化ガス燃料としてＤＭＥが用いられていた。ＤＭＥ燃料の粘性は、一般的なディーゼル燃料である軽油の粘性よりも低い。故に、良好な潤滑を確保するために、サプライポンプ及びインジェクタにおける各摺動部のクリアランスは、大きくされる傾向にある。その結果、サプライポンプ及びインジェクタから排出されるリーク燃料量が多くなり易い。そのため、リーク燃料を燃料タンクと供給ラインとに振り分けることで、それぞれの温度上昇を抑える上記の燃料供給システムは、ＤＭＥ燃料を内燃機関に供給するシステムとして好適なのである。

しかしながら、液化ガス燃料は、純粋なＤＭＥ燃料に限定されない。例えば、主成分としてＤＭＥを含む軽油等のディーゼル燃料が、液化ガス燃料として使用可能である。加えて、圧縮天然ガス（Compressed Natural Gas，ＣＮＧ）、液化天然ガス（Liquefied Natural Gas，ＬＮＧ）、液化石油ガス（Liquefied Petroleum Gas，ＬＰＧ）等が液化ガス燃料として使用可能である。

上記第二実施形態では、第一戻りライン９１と第二戻りライン２９２のそれぞれに、流量調整弁１７０，２７０が設けられていた。しかし、第一戻りライン及び第二戻りラインのいずれか一方のみに流量調整弁を設ける形態であっても、第二戻りラインを流れるリーク燃料量を調整することが可能である。また、燃料タンクから流入するＤＭＥ燃料に、第二戻りラインから流入するリーク燃料を合流させて、供給ラインに流出させる三方弁が、流量調整部として設けられていてもよい。この三方弁は、制御装置からの制御信号に基づいて、供給ラインに流入するリーク燃料量を調整できる。加えて三方弁は、第二戻りラインが供給ラインと接続される接続部を形成している。

上記実施形態における三方弁７０及び各流量調整弁１７０，２７０は、弁本体から流出させるリーク燃料量を調整可能であった。しかし、リーク燃料を流出させるポート部を二つのうちで選択的に切り替える切替弁、及び流通と遮断とを単純に切り替えるオンオフ弁等が、流量調整部として使用可能である。これらの構成では、第二戻りラインにリーク燃料を流通状態にさせる時間と、第二戻りラインを遮断状態にさせる時間との比率を変えることにより、各戻りラインを流れるリーク燃料量の調整が可能となる。

さらに、上記実施形態の三方弁及び流量調整弁のような流量調整部は、省略可能である。具体的に燃料供給システムは、Ｔ型の継ぎ手部材等によって第一戻りラインから第二戻りラインを分岐させることにより、リターン燃料の一部を常に供給ラインに戻す構成であってもよい。

上記実施形態における制御装置は、サプライポンプ前に設けられた吸込温度センサの計測結果に基づいて、第二戻りラインを流れるリーク燃料量を調整していた。しかし、吸込温度センサが省略された形態であれば、制御装置は、例えばタンク温度センサの計測結果に基づいて、第二戻りラインを流れるリーク燃料量を調整可能である。具体的に制御装置は、燃料タンク内のタンク温度ＭＴＴが高くなるほど、当該温度ＭＴＴが所定の値を超えないように、第一戻りラインを流れるリーク燃料量を減少させ、且つ、第二戻りラインを流れるリーク燃料量を増加させる制御を実施できる。

上記実施形態では、設定温度ＰＴは、フィードポンプ１０のフィード圧力に基づいて、ＤＭＥ燃料が気化しない温度範囲に設定されていた。しかし、上記第一実施形態のようにサプライポンプ２０に吸い込まれるＤＭＥ燃料の燃料圧力ＭＰＦを計測可能な形態であれば、設定温度ＰＴは、実測された現在の燃料圧力ＭＰＦに対応する温度設定基準線上の値を上限とした温度範囲内で設定されてよい。

上記実施形態において、設定温度ＰＴ及び燃料の上限温度ＵＬＦは、共に飽和蒸気圧に余裕代を加えた温度設定基準線（図２参照）に基づいて設定されていた。しかし、それぞれの温度を設定する際に基準とする値は、上記の温度設定基準線に限定されず、且つ、互いに異なっていてもよい。例えば、燃料の上限温度ＵＬＦは、飽和蒸気圧線（図２参照）に基づいて設定されていてもよい。また、上限温度ＵＬＦは、計測された燃料圧力ＭＰＦに対応する値に適宜設定されなくてもよく、予め設定された所定の温度値であってもよい。

上記実施形態では、吸込温度センサ６１によって計測された燃料温度ＭＴＦが燃料の上限温度ＵＬＦを超えた場合に、全てのリーク燃料が第一戻りラインに流されていた。しかし、こうした場合でも、供給ラインの温度上昇を抑えられるのであれば、リーク燃料の一部を供給ラインに戻すことが可能である。同様に、上記実施形態では、タンク温度センサ６２によって計測されたタンク温度ＭＴＴが燃料タンク１９０の上限温度ＵＬＴを超えた場合に、全てのリーク燃料が第二戻りラインに流されていた。しかし、こうした場合でも、燃料タンクの温度上昇を抑えられるのであれば、リーク燃料の一部を燃料タンクに戻すことが可能である。

上記第一実施形態における吸込温度センサ６１は、接続部９４よりもサプライポンプ２０に近接した位置に設けられていた。しかし、供給ラインへの吸込温度センサの取り付け位置は、適宜変更可能である。例えば、上記第二実施形態のように、第二戻りラインが第一区間に接続される形態であれば、リーク燃料は、フィードポンプ１０の撹拌作用によって燃料タンクから供給されたＤＭＥ燃料と強制的に混ぜられる。その結果、吸込温度センサは、第二区間に配置されていれば、サプライポンプの直前に位置していなくても、均一化されたＤＭＥ燃料の温度を計測することができる。

上記実施形態において、制御装置５０，２５０によって提供されていた機能は、所定のプログラムを実行するプロセッサの機能ブロックであってもよく、又は専用の集積回路によって実現されていてもよい。或いは、上述のものとは異なるハードウェア及びソフトウェア、或いはこれらの組み合わせによって、各機能が提供されてよい。

上記実施形態では、車両に搭載された内燃機関に液化ガス燃料を供給する燃料供給システムに本発明を適用した例を説明した。しかし、こうした車両用の燃料供給システムに限らず、船舶及び鉄道車両等に搭載される燃料供給システム、並びに発電用の内燃機関に適用される燃料供給システム全般に、本発明は適用可能である。

１０ フィードポンプ、２０ サプライポンプ、５０，２５０ 制御装置（制御部）、５１，２５１ 入力部、５２，２５２ 出力部、６１ 吸込温度センサ（吸込温度計測部）、６２ タンク温度センサ（タンク温度計測部）、６３ 圧力センサ（圧力計測部）、７０ 三方弁（流量調整部）、１７０ 第一流量調整弁（流量調整部）、２７０ 第二流量調整弁（流量調整部）、８１，２８１ 供給ライン、８２，２８２ 第一区間、８３，２８３ 第二区間、８４ 高圧ライン、８５ 分配ライン、８６ レールリークライン、８７ インジェクタリターンライン、８８ ポンプリークライン、９１ 第一戻りライン、９２，２９２ 第二戻りライン、９３，２９３ 分岐部、９４，２９４ 接続部、１００，２００ 燃料供給システム、１１０ 内燃機関、１９０ 燃料タンク、ＭＰＦ 燃料圧力（圧力計測部による計測圧力）、ＭＴＦ 燃料温度（吸込温度計測部による計測温度）、ＭＴＴ タンク温度（タンク温度計測部による計測温度）、ＰＴ 設定温度、ＵＬＦ 燃料の上限温度、ＵＬＴ 燃料タンクの上限温度

Claims (12)

1. 燃料タンク（１９０）に貯留された液化ガス燃料をサプライポンプ（２０）の圧送により内燃機関（１１０）に供給する燃料供給システムであって、
   前記サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料のうちで前記内燃機関にて燃焼に使用されなかったリーク燃料を、前記燃料タンクに戻す第一戻りライン（９１）と、
   前記第一戻りラインから分岐し、前記燃料タンクから前記サプライポンプに液化ガス燃料を供給する供給ライン（８１，２８１）に、リーク燃料を戻す第二戻りライン（９２，２９２）と、を備えることを特徴とする燃料供給システム。
2. 前記第二戻りラインを流れるリーク燃料の量を調整する流量調整部（７０，１７０，２７０）を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システム。
3. 前記サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料の温度を計測する吸込温度計測部（６１）と、
   前記吸込温度計測部による計測温度（ＭＴＦ）が高いほど、前記第二戻りラインを流れるリーク燃料量が減少するよう前記流量調整部を制御する制御部（５０，２５０）と、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給システム。
4. 前記燃料タンクに貯留された液化ガス燃料がフィードポンプ（１０）の圧送により前記サプライポンプに供給される燃料供給システムであって、
   前記制御部は、前記フィードポンプから圧送される液化ガス燃料に加えられるフィード圧力に基づいて設定された設定温度（ＰＴ）に、前記吸込温度計測部による計測温度が近づくよう前記流量調整部を制御することを特徴とする請求項３に記載の燃料供給システム。
5. 前記制御部は、前記吸込温度計測部による計測温度が上限温度（ＵＬＦ）を超えた場合に、全てのリーク燃料が前記第一戻りラインを流れるよう前記流量調整部を制御することを特徴とする請求項３又は４に記載の燃料供給システム。
6. 前記サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料の圧力を計測する圧力計測部（６３）、をさらに備え、
   前記制御部は、前記圧力計測部による計測圧力（ＭＰＦ）に対応した前記上限温度を設定することを特徴とする請求項５に記載の燃料供給システム。
7. 前記吸込温度計測部は、前記供給ラインにおいて、前記第二戻りラインが前記供給ラインと接続される接続部（９４）よりも前記サプライポンプに近接する位置に設けられることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の燃料供給システム。
8. 前記燃料タンク内の温度を計測するタンク温度計測部（６２）、をさらに備え、
   前記制御部は、前記タンク温度計測部による計測温度（ＭＴＴ）が上限温度（ＵＬＴ）を超えた場合に、全てのリーク燃料が前記第二戻りラインを流れるよう前記流量調整部を制御することを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の燃料供給システム。
9. 前記流量調整部は、前記第一戻りラインから前記第二戻りラインが分岐する分岐部（９３）を形成する三方弁であることを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載の燃料供給システム。
10. 前記燃料タンクに貯留された液化ガス燃料がフィードポンプ（１０）の圧送により前記サプライポンプに供給される燃料供給システムであって、
    前記第二戻りラインは、前記供給ラインのうちで、前記フィードポンプと前記サプライポンプとを繋ぐ区間（８３）に接続されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の燃料供給システム。
11. 前記燃料タンクに貯留された液化ガス燃料がフィードポンプ（１０）の圧送により前記サプライポンプに供給される燃料供給システムであって、
    前記第二戻りラインは、前記供給ラインのうちで、前記燃料タンクと前記フィードポンプとを繋ぐに区間（２８２）に接続されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の燃料供給システム。
12. 燃料タンク（１９０）から供給ライン（８１，２８１）を通じてサプライポンプ（２０）に供給される液化ガス燃料を、当該サプライポンプの圧送によって内燃機関（１１０）に供給し、前記サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料のうちで前記内燃機関にて燃焼に使用されなかったリーク燃料を、第一戻りライン（９１）から前記燃料タンクに戻すと共に、前記第一戻りラインから分岐する第二戻りライン（９２，２９２）を通じて前記供給ラインに戻す燃料供給システムに適用され、前記第二戻りラインを流れるリーク燃料の量を調整する流量調整部（７０，１７０，２７０）を制御する制御装置であって、
    前記サプライポンプに吸い込まれる液化ガス燃料の計測温度（ＭＴＦ）を示す信号が吸込温度計測部（６１）から入力される入力部（５１，２５１）と、
    前記入力部に入力された前記計測温度が高いほど、前記第二戻りラインを流れるリーク燃料量を減少させる制御信号を前記流量調整部へ出力する出力部（５２，２５２）と、を備えることを特徴とする制御装置。

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