JP6795898B2 - 燃料貯蔵システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される燃料貯蔵システムに関するものである。

従来より、ディーゼルエンジン（以下、エンジンと略す）の燃料として、軽油と比べて体積弾性係数が小さく、粘度が低く、また、沸点が低く気化し易いジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと呼ぶ）等の液化ガス燃料を使用する車両用の燃料供給装置が知られている（例えば、特許文献１）。
この特許文献１には、燃料タンク内に充填された液相状態のＤＭＥをエンジンに供給し、かつ、余剰となったＤＭＥを燃料タンクに戻す構成が開示されている。

ところが、燃料タンクの容量に対する充填率の上限値は、高温時における液相状態のＤＭＥと鉄製の燃料タンクとの熱膨張率の差による液体噴出を考慮して、例えば８５％に規定されている。
よって、燃料タンクの容量全体を燃料充填量として使用していないので、車両の走行距離は、燃料タンクの容量全体を燃料充填量として使用した場合と比べて短い。
したがって、液体噴出を防ぎながらも、燃料タンク内に充填されるＤＭＥの実質的な質量を増やして、ＤＭＥの質量の増加分を車両の走行距離に利用することが望まれている。

特許第４８６２７５０号公報

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、液体噴出を防ぎながらも、燃料タンク内に充填または貯蔵される液化ガス燃料の実質的な質量を増やして、液化ガス燃料の質量の増加分を車両の走行距離に利用することにある。

請求項１に記載の発明によれば、エンジンの燃料として液化ガス燃料を使用する車両に搭載されている。
そして、燃料貯蔵システムは、液化ガス燃料を貯蔵する燃料タンクと、燃料タンク内の温度を検出する温度センサと、燃料タンク内の圧力を検出する圧力センサと、液化ガス燃料を加熱する燃料加熱部と、エンジン停止時に、燃料タンク内の液化ガス燃料の燃料タンクの容量に対する充填率の上限値を超えた際に、温度センサの検出値および圧力センサの検出値が、燃料タンク内の液化ガス燃料の臨界点を越える超臨界状態となる場合があるように燃料加熱部の作動状態を制御する制御部とを備えている。
これによって、臨界点を越える超臨界状態の液化ガス燃料が燃料タンク内に充填または貯蔵されることになる。これにより、燃料充填量の上限を規制しつつ液相状態で液化ガス燃料を燃料タンク内に充填または貯蔵する場合よりも、燃料タンク内の燃料充填量を増やすことができる。
よって、燃料タンク内に充填または貯蔵される液化ガス燃料の実質的な質量を増やすことができるので、液化ガス燃料の質量の増加分を車両の走行距離に利用することができる。

燃料貯蔵システムを示した全体構成図である（実施例１）。 燃料加熱装置と制御部を示した構成図である（実施例１）。 燃料タンクの温度と圧力との関係を示したグラフである（実施例１）。 エンジン停止時の温度制御方法を示したフローチャートである（実施例１）。 エンジン作動時の温度制御方法を示したフローチャートである（実施例１）。

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。

［実施例１の構成］
図１ないし図５は、本発明を適用した実施例１を示したものである。

本実施例の燃料貯蔵システム１は、燃料に液化ガス燃料（ジメチルエーテル：以下、ＤＭＥと呼ぶ）を使用する車両（以下、ＤＭＥ自動車と呼ぶ場合がある）に搭載されている。この燃料貯蔵システム１は、燃料タンク２、燃料供給システム３、圧力センサ４、温度センサ５、電気ヒータ６、排気熱利用燃料加熱装置（以下、燃料加熱装置と呼ぶ）７および電子制御装置（以下、制御部と呼ぶ）８を備えている。
燃料タンク２は、ＤＭＥを保温貯蔵することが可能な燃料蓄熱タンクである。この燃料タンク２内に充填または貯蔵されたＤＭＥは、燃料供給システム３によって車両のエンジン９に供給される。
なお、燃料タンク２の詳細は、後述する。

エンジン９は、ディーゼルエンジンであり、シリンダヘッド１１とシリンダブロック１２との間に燃焼室が形成されている。このエンジン９には、冷却水回路（図示せず）が設けられている。
冷却水回路は、エンジン９を冷却する冷却水を、エンジン９のウォータジャケット（図示せず）からラジエータを経て再度ウォータジャケットへ循環させる冷却水配管と、冷却水回路中に冷却水の循環流を発生させるウォータジャケットとを備えている。なお、ラジエータで冷却水と冷却風とを熱交換させることで、所定の温度範囲（例えば６０〜９０℃）の冷却水をウォータジャケットへ戻すように構成されている。

燃料供給システム３は、燃料タンク２内のＤＭＥをエンジン９に供給するコモンレール式燃料噴射システムによって構成されている。
燃料供給システム３は、以下のフィードポンプ１３、燃料フィルタ１４、燃料冷却器１５、サプライポンプ１６、コモンレール１７、インジェクタ１８、燃料供給流路１９および燃料戻し流路２０等を備えている。

フィードポンプ１３は、燃料タンク２から吸入したＤＭＥを加圧して吐出する低圧燃料ポンプであって、燃料タンク２内に設置されている。このフィードポンプ１３は、臨界点を越える超臨界状態のＤＭＥおよび液相状態のＤＭＥをともに吸入して加圧することが可能なものである。
また、フィードポンプ１３は、モータにより駆動される。
なお、モータへの電力の供給および停止は、制御部８によって制御される。

燃料フィルタ１４は、ＤＭＥ中に含まれる不純物を濾過または捕捉してＤＭＥから除去するものである。
燃料冷却器１５は、フィードポンプ１３から流入したＤＭＥを冷却して液相状態にする冷却用熱交換器である。この燃料冷却器１５は、冷却水よりも低温の液体や、車両に搭載される空調装置の冷凍サイクル中の冷媒（膨張弁より流出した冷媒）や、もしくは、車両走行風等の冷却流体とＤＭＥとを熱交換させてＤＭＥを冷却するものである。なお、燃料冷却器１５への冷却流体の供給および停止を、制御部８によって制御しても良い。

サプライポンプ１６は、、フィードポンプ１３から加圧室内に吸入した液相状態のＤＭＥを加圧して高圧化するサプライポンプ１６である。このサプライポンプ１６は、加圧室およびシリンダ孔を有するシリンダ部材と、シリンダ孔を往復移動するプランジャと、このプランジャを駆動するカムシャフトとを備えている。

コモンレール１７は、サプライポンプ１６から導入された超高圧のＤＭＥを蓄圧するものである。このコモンレール１７は、蓄圧された超高圧のＤＭＥを各気筒のインジェクタ１８に分配する。また、コモンレール１７には、コモンレール圧を検出するコモンレール圧センサ（図示せず）が接続されている。また、コモンレール１７には、コモンレール圧が上限値を越える圧力の時に開弁するプレッシャリミッタ２１が接続されている。なお、プレッシャリミッタ２１の代わりに減圧弁をコモンレール１７に搭載しても良い。

インジェクタ１８は、エンジン９の各気筒の燃焼室内にＤＭＥを噴射するものである。このインジェクタ１８は、噴孔を開閉するニードルを有する燃料噴射ノズルと、ニードルを駆動するアクチュエータとを備えている。また、アクチュエータとしては、ニードルの直上に設けられる制御室内の燃料圧力を調整し、ニードルを開閉動作させるソレノイドアクチュエータまたはピエゾアクチュエータを採用している。なお、アクチュエータとして、ニードルを直接開閉動作させるソレノイドアクチュエータまたはピエゾアクチュエータを採用しても良い。

燃料供給流路１９は、燃料タンク２内のＤＭＥを複数のインジェクタ１８へ供給するためのものである。
燃料戻し流路２０は、サプライポンプ１６からリークした余剰なＤＭＥ、プレッシャリミッタ２１から流出した余剰なＤＭＥを燃料タンク２へ戻すためのものである。
なお、燃料戻し流路２０の詳細は、後述する。

［実施例１の特徴］
燃料タンク２は、内側容器２ａと外側容器２ｂとの間に、外部と内部とを断熱する断熱空間２２を有する２重構造の保温容器である。
内側容器２ａの内部には、ＤＭＥが貯蔵される。
内側容器２ａには、圧力センサ４および温度センサ５が設置されている。また、内側容器２ａと外側容器２ｂとの間には、電力の供給を受けると、内側容器２ａおよび内側容器２ａ内のＤＭＥを加熱する電気ヒータ６が設置されている。
また、内側容器２ａには、燃料タンク２内の圧力が、燃料タンク２の耐圧安全性を満たす規制値（例えば１５ＭＰａ）以上の圧力になったら開弁して、燃料タンク２内の圧力を規制値未満にするための圧力安全弁２３が設置されている。この圧力安全弁２３は、逆止弁構造を有し、スプリング２４によって閉じる側に付勢されている。

燃料戻し流路２０は、燃料加熱装置７、第１流路２５、第２流路２６、燃料ギャラリ２７、サーモスタット２８、圧力制御弁２９および燃料冷却器３０を備えている。
第１流路２５は、燃料ギャラリ２７を経由してサプライポンプ１６およびプレッシャリミッタ２１と燃料タンク２とを連通している。燃料ギャラリ２７の上流側の第１流路２５には、サーモスタット２８が設置されている。
第２流路２６は、燃料ギャラリ２７を迂回してサプライポンプ１６およびプレッシャリミッタ２１と燃料タンク２とを連通している。この第２流路２６には、圧力制御弁２９が設置されている。

燃料ギャラリ２７は、シリンダヘッド１１に設置されて、冷却水回路を循環する冷却水と余剰ＤＭＥとを熱交換して余剰ＤＭＥを加熱する燃料予備加熱部である。この燃料ギャラリ２７には、余剰ＤＭＥの圧力（以下、燃料圧力と呼ぶ）を検出する燃料圧センサ３１、および余剰ＤＭＥの温度（以下、燃料温度と呼ぶ）を検出する燃料温センサ３２が設置されている。
燃料ギャラリ２７には、各気筒のインジェクタ１８が差し込まれている。これにより、インジェクタ１８は、燃料ギャラリ２７においてＤＭＥと熱伝達可能に接触している。

サーモスタット２８は、第１流路２５に設置されている。このサーモスタット２８は、第１流路２５を流れる余剰ＤＭＥの燃料温度が、所定の温度しきい値（例えば４００Ｋ＝１２７℃）以下の温度の時に第１流路２５を開く。また、サーモスタット２８は、第１流路２５を流れる余剰ＤＭＥの燃料温度が、温度しきい値を越える温度の時に第１流路２５を閉じる。

圧力制御弁２９は、第２流路２６に設置されている。この圧力制御弁２９は、逆止弁構造を有し、スプリング３３によって閉じる側に付勢されている。
そして、圧力制御弁２９は、第２流路２６を流れる余剰ＤＭＥの燃料圧力が、圧力しきい値を越える圧力の時に第２流路２６を開く。また、圧力制御弁２９は、第２流路２６を流れる余剰ＤＭＥの燃料圧力が、所定の圧力しきい値（開弁圧：例えば５．３ＭＰａ〜１５ＭＰａ）以下の圧力の時に第２流路２６を閉じる。

燃料加熱装置７は、図２に示したように、燃料加熱部４１、バイパスパイプ４２および切替弁４３を備えている。
燃料加熱部４１は、エンジン９の排気側に接続された排気パイプ４４、およびこの排気パイプ４４の周囲に螺旋状に巻回されたコイル状の燃料パイプ４５を有している。この燃料加熱部４１は、余剰ＤＭＥとエンジン９の排気ガスとを熱交換して余剰ＤＭＥを加熱するものである。
燃料パイプ４５の入口部は、図示しない燃料配管を介して、第１流路２５と第２流路２６との合流部に接続されている。また、燃料パイプ４５の出口部は、図示しない燃料配管を介して、燃料冷却器３０に接続されている。

排気パイプ４４の入口部は、図示しない排気管を介して、エンジン９と接続されている。また、排気パイプ４４の出口部は、図示しない排気管を介して、図示しないマフラと接続されている。この排気パイプ４４の内部には、エンジン９から排出された排気ガスが流れる排気流路４６が形成されている。
バイパスパイプ４２は、燃料加熱部４１よりも上流側で分岐し、燃料加熱部４１よりも下流側で合流するバイパス流路４７を有している。このバイパス流路４７は、燃料加熱部４１を迂回してエンジン９とマフラとを連通している。

切替弁４３は、モータ５４により駆動される。この切替弁４３は、燃料加熱部４１による余剰ＤＭＥの加熱を開始する場合、排気流路４６を開き、バイパス流路４７を閉じる。また、切替弁４３は、燃料加熱部４１による余剰ＤＭＥの加熱を停止する場合、排気流路４６を閉じ、バイパス流路４７を開く。
なお、切替弁４３のモータ５４への電力の供給および停止は、制御部８によって制御される。

燃料冷却器３０は、燃料加熱装置７から流入した余剰ＤＭＥを冷却して液相状態にする冷却用熱交換器である。この燃料冷却器３０は、冷却水よりも低温の液体や、空調装置の冷凍サイクル中の冷媒（膨張弁より流出した冷媒）や、もしくは車両走行風等の冷却流体とＤＭＥとを熱交換させてＤＭＥを冷却するものである。
ここで、燃料冷却器３０による余剰ＤＭＥの冷却を開始する場合には、燃料冷却器３０へ冷却流体を供給する。また、燃料冷却器３０による余剰ＤＭＥの冷却を停止する場合には、燃料冷却器３０への冷却流体の供給を停止する。

制御部８は、燃料タンク２内のＤＭＥの圧力および温度を制御するように設けられている。この制御部８は、マイクロコンピュータおよび駆動回路を内蔵し、圧力センサ４、温度センサ５、燃料圧センサ３１、燃料温センサ３２、燃料レベルセンサ５１、クランク角センサ５２およびアクセル開度センサ５３等を接続している。
圧力センサ４は、燃料タンク２内の圧力（以下、タンク圧力と呼ぶ）を検出する。
温度センサ５は、燃料タンク２内の温度（以下、タンク燃料温度と呼ぶ）を検出する。

燃料圧センサ３１は、燃料ギャラリ２７内のＤＭＥの圧力を検出する。
燃料温センサ３２は、燃料ギャラリ２７内のＤＭＥの温度を検出する。
燃料レベルセンサ５１は、燃料タンク２内に充填または貯蔵されたＤＭＥのうち、液相状態のＤＭＥ（以下、液体ＤＭＥとも呼ぶ）の液面の高さを計測する。この燃料レベルセンサ５１は、燃料タンク２内の液体ＤＭＥの液面レベルに応じて移動するフロートを有する周知の構造のものである。

クランク角センサ５２は、エンジン９のクランクシャフトの回転角度を電気信号（以下、パルス信号と呼ぶ）に変換するピックアップコイルよりなる。制御部８は、クランク角センサ５２から出力されるパルス信号の間隔時間を計測することによりエンジン回転数を検出する回転速度検出部を兼ねている。
アクセル開度センサ５３は、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出する。

マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。このマイクロコンピュータは、エンジン９の運転状態、タンク圧力およびタンク燃料温度を取得するようになっている。また、取得した運転状態、タンク圧力およびタンク燃料温度に基づいて、フィードポンプ１３、サプライポンプ１６、インジェクタ１８、電気ヒータ６、切替弁４３、燃料冷却器３０等へ駆動信号を出力するようになっている。

ここで、制御部８は、制御データや制御プログラム等を記憶する記憶部を有している。制御データは、温度と圧力との影響によって、ＤＭＥが液相状態、気相状態および超臨界状態と変化する相状態を示している。
また、燃料タンク２内に戻されるＤＭＥの加熱源として、エンジン９の作動時は、エンジン９の燃焼熱と排気熱を使用し、エンジン９の停止時は、電気ヒータ６を使用する。
なお、ＤＭＥの臨界点は、図３に示したように、臨界温度４００Ｋ＝１２７℃、臨界圧力５．３ＭＰａである。

［実施例１の制御方法］
次に、本実施例の燃料タンク２内のＤＭＥの温度制御方法を図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。
ここで、図４は、制御部８によるエンジン停止時におけるＤＭＥの温度制御方法を示したフローチャートである。この図４の制御ルーチンは、エンジンスイッチがＯＦＦされた後に、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

図４の制御ルーチンが起動するタイミングになると、先ず、ステップＳ１１に進み、燃料タンク２内のＤＭＥの相状態、燃料充填量（質量）や燃料充填率を推定するのに必要な各種センサからの出力信号を取得する。
このステップＳ１１では、圧力センサ４からの出力信号に基づいてタンク圧力Ｐｔａｎｋを読み込み、温度センサ５の出力信号に基づいてタンク燃料温度Ｔｆｕｅｌを読み込む。

次に、ステップＳ１２では、タンク圧力Ｐｔａｎｋが、停止時圧力しきい値Ｐｓ（例えば５．３ＭＰａ）を越える圧力であるか否かを判定する（停止時圧力判定部）。
このステップＳ１２の判定結果がＮＯの場合、つまりＰｓ≧Ｐｔａｎｋの場合には、ステップＳ１３の処理に進む。
このステップＳ１３では、電気ヒータ６をＯＦＦする。
具体的には、電気ヒータ６をＯＦＦするように駆動回路に対して制御信号を出力する。その後、図４の制御ルーチンを抜ける。

また、ステップＳ１２の判定結果がＹＥＳの場合、つまりＰｓ＜Ｐｔａｎｋの場合には、ステップＳ１４の判定に進む。
このステップＳ１４では、タンク圧力Ｐｔａｎｋが、燃料タンク２の耐圧許容上限値に対応した停止時圧力しきい値Ｐｔ（例えば１５ＭＰａ）未満の圧力であるか否かを判定する。
このステップＳ１４の判定結果がＹＥＳの場合、つまりＰｔａｎｋ＜Ｐｔの場合には、ステップＳ１５の判定に進む。
このステップＳ１５では、タンク燃料温度Ｔｆｕｅｌが、臨界温度である温度しきい値Ｔｓ（例えば４００Ｋ）を越える温度であるか否かを判定する。

また、ステップＳ１５の判定結果がＮＯの場合、つまりＴｆｕｅｌ≧Ｔｓの場合には、ステップＳ１６の処理に進む。
このステップＳ１６では、タンク燃料温度Ｔｆｕｅｌが、燃料タンク２の耐圧許容上限値に対応した温度上限値である温度しきい値Ｔｔ（例えば４４０Ｋ）を越える温度であるか否かを判定する。
このステップＳ１６の判定結果がＹＥＳの場合、つまりＴｔ＜Ｔｆｕｅｌの場合には、ステップＳ１３の処理に進む。

また、ステップＳ１６の判定結果がＮＯの場合、つまりＴｔ≧Ｔｆｕｅｌの場合には、ステップＳ１７の処理に進む。
このステップＳ１７では、電気ヒータ６をＯＮする（停止時加熱開始部）。
具体的には、電気ヒータ６をＯＮするように駆動回路に対して制御信号を出力する。その後、図４の制御ルーチンを抜ける。

また、ステップＳ１５の判定結果がＹＥＳの場合、つまりＴｆｕｅｌ＜Ｔｓの場合には、ステップＳ１７の処理に進む。以上の制御ルーチンがＤＭＥを燃料タンク２に貯蔵する場合の説明である。
ここで、燃料タンク２内に液体ＤＭＥを充填する場合には、液化ガス充填装置によって燃料タンク２内に所定の圧力で液体ＤＭＥが充填されるようになっている。なお、燃料タンク２の容量の９０％以上液体ＤＭＥを充填する場合には、電気ヒータ６をＯＮして、燃料タンク２内のＤＭＥを超臨界状態にすることが望ましい。

次に、図５は、制御部８によるエンジン作動時におけるＤＭＥの温度制御方法を示したフローチャートである。この図５の制御ルーチンは、エンジンスイッチがＯＮされた後に、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
図５の制御ルーチンが起動するタイミングになると、先ず、ステップＳ２１に進み、エンジン９の運転状態を計算するのに必要な各種センサからの出力信号を取得する。
このステップＳ２１では、エンジン９の運転状態を読み込む。具体的には、燃料圧センサ３１、燃料温センサ３２、クランク角センサ５２およびアクセル開度センサ５３等の出力信号に基づいて燃料圧力、燃料温度、クランク角度およびアクセル開度等を読み込む。

次に、ステップＳ２２では、圧力センサ４の出力信号に基づいてタンク圧力Ｐｔａｎｋを読み込み、温度センサ５の出力信号に基づいてタンク燃料温度Ｔｆｕｅｌを読み込む。 次に、ステップＳ２３では、タンク圧力Ｐｔａｎｋが、臨界圧力である第１圧力しきい値Ｐａ（例えば５．３ＭＰａ）を越える圧力であるか否かを判定する（第１圧力判定部）。なお、第１圧力しきい値は、燃料タンク２の圧力上昇による液体噴出や液漏れを防止したり、燃料タンク２の耐圧安全性を満たすタンク圧力許容値以下にしたりすることが可能な圧力に設定されている。

また、ステップＳ２３の判定結果がＮＯの場合、つまりＰａ≧Ｐｔａｎｋの場合には、ステップＳ２４の処理に進む。
このステップＳ２４では、燃料加熱部４１による余剰ＤＭＥの加熱を停止する（加熱停止部）。
具体的には、切替弁４３のモータ５４をＯＦＦするように駆動回路に対して制御信号を出力する。これにより、切替弁４３が、排気流路４６を閉じ、バイパス流路４７を開く。 次に、ステップＳ２５では、燃料冷却器３０による余剰ＤＭＥの冷却を開始する（冷却開始部）。
具体的には、燃料冷却器３０へ冷却流体を供給するように駆動回路に対して制御信号を出力する。その後、図５の制御ルーチンを抜ける。

また、ステップＳ２３の判定結果がＹＥＳの場合、つまりＰａ＜Ｐｔａｎｋの場合には、ステップＳ２６の判定に進む。
このステップＳ２６では、タンク圧力Ｐｔａｎｋが、燃料タンク２の耐圧許容上限値に対応した第２圧力しきい値Ｐｂ（例えば１５ＭＰａ）未満の圧力であるか否かを判定する（第２圧力判定部）。
このステップＳ２６の判定結果がＹＥＳの場合、つまりＰｔａｎｋ＜Ｐｂの場合には、ステップＳ２７の判定に進む。
このステップＳ２７では、タンク燃料温度Ｔｆｕｅｌが、臨界温度である第１温度しきい値Ｔａ（例えば４００Ｋ）を越える温度であるか否かを判定する（第１温度判定部）。

また、ステップＳ２７の判定結果がＹＥＳの場合、つまりＴｆｕｅｌ＜Ｔａの場合には、ステップＳ２８の処理に進む。
このステップＳ２８では、燃料加熱部４１による余剰ＤＭＥの加熱を開始する（加熱開始部）。
具体的には、切替弁４３のモータ５４をＯＮするように駆動回路に対して制御信号を出力する。これにより、切替弁４３が、排気流路４６を開き、バイパス流路４７を閉じる。なお、ステップＳ２８において、電気ヒータ６をＯＮするように駆動回路に対して制御信号を出力しても良い。
その後、図５の制御ルーチンを抜ける。

また、ステップＳ２７の判定結果がＮＯの場合、つまりＴｆｕｅｌ≧Ｔａの場合には、ステップＳ２９の判定に進む。
このステップＳ２９では、タンク燃料温度Ｔｆｕｅｌが、燃料タンク２の耐圧許容上限値に対応した温度上限値である第２温度しきい値Ｔｂ（例えば４４０Ｋ）を越える温度であるか否かを判定する（第２温度判定部）。
このステップＳ２９の判定結果がＹＥＳの場合、つまりＴｂ＜Ｔｆｕｅｌの場合には、ステップＳ２４の処理に進む。
また、ステップＳ２９の判定結果がＮＯの場合、つまりＴｂ≧Ｔｆｕｅｌの場合には、ステップＳ３０の処理に進む。
このステップＳ３０では、燃料加熱部４１による余剰ＤＭＥの加熱を継続する（加熱継続部）。その後、図５の制御ルーチンを抜ける。

また、ステップＳ２６の判定結果がＮＯの場合、つまりＰｔａｎｋ≧Ｐｂの場合には、ステップＳ３１の判定に進む。
このステップＳ３１では、タンク燃料温度Ｔｆｕｅｌが、燃料タンク２の耐圧許容上限値に対応した温度上限値である第３温度しきい値Ｔｃ（例えば４４０Ｋ）を越える温度であるか否かを判定する（第３温度判定部）。
このステップＳ３１の判定結果がＮＯの場合、つまりＴｃ≧Ｔｆｕｅｌの場合には、ステップＳ２８の処理に進む。

また、ステップＳ３１の判定結果がＹＥＳの場合、つまりＴｃ＜Ｔｆｕｅｌの場合には、ステップＳ３２の処理に進む。
このステップＳ３２では、燃料加熱部４１による余剰ＤＭＥの加熱を停止するとともに、電気ヒータ６をＯＦＦする（加熱停止部）。
具体的には、切替弁４３のモータ５４をＯＦＦするように駆動回路に対して制御信号を出力する。これにより、切替弁４３が、排気流路４６を閉じ、バイパス流路４７を開く。 また、電気ヒータ６をＯＦＦするように駆動回路に対して制御信号を出力する。その後、図５の制御ルーチンを抜ける。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の燃料貯蔵システム１においては、エンジン停止時に、燃料タンク内の液化ガス燃料の燃料タンクの容量に対する充填率の上限値を超えた際に、温度センサ５の検出値および圧力センサ４の検出値が、燃料タンク２内のＤＭＥの臨界点を越える超臨界状態となる場合があるように燃料加熱部４１によりＤＭＥを加熱している。これにより、燃料充填量の上限を規制する規定値よりも、燃料タンク２内の燃料充填量を増加した場合でも、ＤＭＥの温度上昇による体積弾性係数の低下に伴ってタンク圧力の上昇を抑えることができる。
したがって、臨界点を越える超臨界状態のＤＭＥが燃料タンク２内に貯蔵されることになる。これにより、燃料充填量の上限を規制しつつ液相状態でＤＭＥを燃料タンク２内に貯蔵する場合よりも、燃料タンク２内の燃料充填量を増やすことができる。
この結果、燃料タンク２内に貯蔵されるＤＭＥの実質的な質量を増やすことができるので、ＤＭＥの質量の増加分を車両の走行距離に利用することができる。

また、エンジン９を作動させることで、燃料タンク２内のＤＭＥが消費されると、圧力センサ４の検出値がＤＭＥの消費量に応じて低下していく。
そして、圧力センサ４の検出値であるタンク圧力Ｐｔａｎｋが、所定のしきい値以下の圧力であると判定された場合には、燃料タンク２内の燃料充填量（残量）が、燃料充填量の上限を規制する規定値以下の量であると判断できる。このため、燃料タンク２およびＤＭＥの加熱を停止しても、燃料タンク２とＤＭＥとの熱膨張率の差に起因する液体噴出等を防止することができる。

また、燃料タンク２とＤＭＥの加熱を停止すると、温度低下によりタンク圧力Ｐｔａｎｋが低下する。これにより、燃料タンク２内に液相状態のＤＭＥが充満することはなく、タンク圧力Ｐｔａｎｋを耐圧許容上限値以下にすることが可能となり、燃料タンク２の耐圧安全性を確保することができる。
したがって、ＤＭＥが消費されて液体ＤＭＥの残量が、燃料充填量の上限を規制する規定値以下の量になった場合には、燃料加熱部４１によるＤＭＥの加熱を停止することで、従来の気液混合での貯蔵に切り替わり、ＤＭＥを加熱するのに必要な熱エネルギーの消費を抑えることができる。
また、燃料タンク２内に液相状態のＤＭＥが貯蔵されるため、液相状態のＤＭＥの液面レベルを検出する、既存の燃料レベルセンサ５１のままで燃料タンク２内における液体ＤＭＥの残量を測定することもできる。

また、エンジン９の停止時に、圧力センサ４の検出値であるタンク圧力Ｐｔａｎｋが、所定の停止時しきい値以下の圧力であると判定された場合には、燃料タンク２とＤＭＥとの熱膨張率の差が２桁以上あり、燃料タンク２とＤＭＥの温度低下による体積弾性係数の増加に伴う圧力上昇よりも、熱膨張率の差による体積縮小の方が大きく、タンク圧力Ｐｔａｎｋが低下する。このため、外気温の高温時における、エンジン９の停止時であっても、液体ＤＭＥの残量が燃料タンク２の容量以下になった場合には、電気ヒータ６をＯＦＦする。これにより、燃料タンク２とＤＭＥとの熱膨張率の差に起因する液体噴出等を防止することができる。

また、エンジン９の停止時に、タンク圧力Ｐｔａｎｋが、所定の停止時しきい値を越える圧力であると判定された場合には、燃料タンク２内の燃料充填量（残量）が、燃料充填量の上限を規制する規定値を越えた量であると判断できる。この場合、エンジン９を停止することで、燃料加熱部４１の作動が停止し、燃料タンク２とＤＭＥの温度低下による体積弾性係数の増加に伴う圧力上昇を吸収できない恐れある。このため、燃料タンク２からの液体噴出等を防止する必要があり、燃料タンク２の断熱性を利用して燃料タンク２内のＤＭＥを保温するとともに、電気ヒータ６による燃料タンク２とＤＭＥの加熱を開始してＤＭＥの温度を臨界点付近に維持する。
これによって、超臨界状態のＤＭＥが燃料タンク２内に貯蔵されることにより、エンジン９の停止時であっても、燃料充填量の上限の規定値を越えた量のＤＭＥを燃料タンク２内に貯蔵することができる。加えて、外気温等の温度上昇による燃料タンク２内の圧力上昇を起因とする、燃料タンク２からの液体噴出等を防止することができる。

ここで、エンジン９の停止時における所定の停止時しきい値には、液体燃料を燃料タンク２に充填する際（満タン）に、燃料タンク２内の圧力が規制値（タンク燃料温度が８５℃、液体燃料の充填率：１００％）に対応した圧力（８７ＭＰａ）を越えたか否かを判定するためのしきい値と、燃料を消費しても未だ燃料タンク２内の圧力が臨界点（５．３ＭＰａ）を越えているか否かを判定するためのしきい値とがある。
なお、液体燃料の充填率は、燃料タンク２の温度が上昇する程、小さくなる傾向にあり、燃料タンク２の圧力が上昇する程、大きくなる傾向にある。
また、液体燃料の体積弾性係数は、燃料タンク２の温度が低下する程、増加する傾向にある。

また、燃料戻し流路２０のうちの第１流路２５を流れる余剰のＤＭＥの温度が、所定の温度しきい値以下の温度の場合、サーモスタット２８が第１流路２５を開く。これにより、サプライポンプ１６からリークした余剰のＤＭＥは、燃料ギャラリ２７においてエンジン９を冷却する冷却水と熱交換して昇温する。そして、昇温したＤＭＥは、燃料タンク２内に戻されるため、燃料タンク２内の温度および圧力が上昇する。
また、第１流路２５を流れる余剰のＤＭＥの温度が、所定の温度しきい値を越える温度の場合、サーモスタット２８が第１流路２５を閉じる。これにより、サプライポンプ１６からリークした余剰のＤＭＥは、燃料ギャラリ２７を迂回する第２流路２６に流れ込む。

そして、燃料戻し流路２０のうちの第２流路２６を流れる余剰のＤＭＥの圧力が、所定の圧力しきい値を越える圧力の場合、圧力制御弁２９が第２流路２６を開く。これにより、所定の温度しきい値を越える温度のＤＭＥは、燃料ギャラリ２７を迂回して燃料タンク２内に戻される。
したがって、サプライポンプ１６の加圧によって所定の温度しきい値を越える温度まで上昇した余剰のＤＭＥとインジェクタ１８とが、燃料ギャラリ２７において熱伝達可能に接触しなくなる。このため、インジェクタ１８が過剰に加熱されることで起きるインジェクタ１８の故障を防止することができる。

また、燃料加熱部４１の熱源が、エンジン９から排出される排気熱である。これにより、エンジン９の排熱を利用してＤＭＥを加熱しているので、電力を必要としない。
ところで、車両には、各種電気負荷への電力供給、およびバッテリへの充電を行うためにオルタネータ等の発電機が搭載されている。発電機は、エンジン９に駆動されて発電を行うため、燃料が消費される。
上述したように、ＤＭＥを加熱する際に電力を必要としないので、発電機による発電のための負荷を抑えることができる。このため、燃料の消費を抑えることができる。よって、燃費が良くなるので、車両の航続距離が長くなる。

［変形例］
本実施例では、燃料加熱部の熱源として、エンジン９から排出される排気熱を利用しているが、燃料加熱部の熱源として、エンジン９を冷却する冷却水、あるいはエンジン９の各部を潤滑する潤滑油を利用しても良い。
エンジン９から排出される排気熱と液化ガス燃料とを熱交換して液化ガス燃料を加熱する場合には、燃料加熱部として排気熱回収器やＥＧＲクーラを使用しても良い。
すなわち、排気ガスまたはＥＧＲガスと熱交換させて液化ガス燃料を加熱しても良い。 また、燃料加熱部の熱源として、電力の供給を受けて液化ガス燃料を加熱する電気ヒータを使用しても良い。
また、燃料タンクを加熱する方法、エンジン９から排出される排気熱を利用しているが、燃料加熱部の熱源として、エンジン９を冷却する冷却水、あるいはエンジン９の各部を潤滑する潤滑油を利用しても良い。

本実施例では、本発明を、燃料にＤＭＥを利用するＤＭＥ自動車の燃料貯蔵システム１に適用しているが、本発明を、燃料に液化石油ガス（ＬＰＧ）を利用するＬＰＧ自動車の燃料貯蔵システム１に適用しても良い。
また、液化ガス燃料として、プロパン、ブタン、メタン等の液化ガス燃料を使用しても良い。また、液化ガス燃料として、メタノール、エタノール等のアルコール燃料を使用しても良い。
また、上述した各圧力しきい値Ｐｓ、Ｐｔ、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃは、燃料タンク２内に充填または貯蔵される液化ガス燃料の種類、あるいは燃料タンク２の耐圧許容上限値によって変わる。
また、上述した各温度しきい値Ｔｓ、Ｔｔ、Ｔａ、Ｔｂは、燃料タンク２内に充填または貯蔵される液化ガス燃料の種類、あるいは燃料タンク２の耐圧許容上限値によって変わる。
本発明は、上述の実施例に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

１ 燃料貯蔵システム
２ 燃料タンク
４ 圧力センサ
５ 温度センサ
８ 制御部
９ エンジン
４１ 燃料加熱部

Claims (5)

1. エンジン（９）の燃料として液化ガス燃料を使用する車両に搭載された燃料貯蔵システム（１）において、
   液化ガス燃料を貯蔵する燃料タンク（２）と、
   液化ガス燃料を加熱する燃料加熱部（４１）と、
   前記エンジン停止時に、前記燃料タンク内の液化ガス燃料の前記燃料タンクの容量に対する充填率の上限値を超えた際に、前記燃料タンク内の液化ガス燃料が、その臨界点を越える超臨界状態となる場合があるように前記燃料加熱部の作動状態を制御する制御部（８）と
   を備えたことを特徴とする燃料貯蔵システム。
2. 請求項１に記載の燃料貯蔵システムにおいて、
   前記燃料タンク内の圧力を検出する圧力センサ（４）を備え、
   前記制御部は、前記圧力センサの検出値が、所定のしきい値以下の圧力であるか否かを判定する圧力判定部（Ｓ２３）、
   およびこの圧力判定部において、前記圧力センサの検出値が、前記しきい値以下の圧力であると判定された場合、前記燃料加熱部による液化ガス燃料の加熱を停止する加熱停止部（Ｓ２４）を有していることを特徴とする燃料貯蔵システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料貯蔵システムにおいて、
   前記燃料タンク内の圧力を検出する圧力センサと、
   前記燃料タンク内の温度を検出する温度センサ（５）と、
   前記エンジンの停止時でも、前記燃料タンク内の液化ガス燃料を加熱することが可能なヒータ（６）とを備え、
   前記制御部は、前記エンジンの停止時に、前記圧力センサの検出値が、所定の停止時しきい値を越える圧力であるか否かを判定する停止時圧力判定部（Ｓ１２）、
   およびこの停止時圧力判定部において、前記圧力センサの検出値が、前記停止時しきい値を越える圧力であると判定された場合、前記温度センサの検出値および前記圧力センサの検出値が、前記超臨界状態となるように前記ヒータによる液化ガス燃料の加熱を開始する停止時加熱開始部（Ｓ１７）を有していることを特徴とする燃料貯蔵システム。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の燃料貯蔵システムにおいて、
   前記燃料タンクから吸入した液化ガス燃料を加圧して高圧化する高圧燃料ポンプ（１６）と、
   この高圧燃料ポンプから導入された液化ガス燃料を前記エンジンに噴射するインジェクタ（１８）と、
   前記高圧燃料ポンプから前記燃料タンクへ余剰の液化ガス燃料を戻す燃料戻し流路（２０）と、
   前記余剰の液化ガス燃料を、前記エンジンを冷却する冷却水と熱交換させる熱交換部（２７）と、
   前記余剰の液化ガス燃料の温度に応じて前記燃料戻し流路の開閉動作を行うサーモスタット（２８）と、
   前記余剰の液化ガス燃料の圧力に応じて前記燃料戻し流路の開閉動作を行う圧力制御弁（２９）と
   を備え、
   前記インジェクタは、前記熱交換部において液化ガス燃料と熱伝達可能に接触しており、
   前記燃料戻し流路は、前記熱交換部を経由して前記高圧燃料ポンプと前記燃料タンクとを連通する第１流路（２５）、および前記熱交換部を迂回して前記高圧燃料ポンプと前記燃料タンクとを連通する第２流路（２６）を有し、
   前記サーモスタットは、前記第１流路に設置されるとともに、前記余剰の液化ガス燃料の温度が、所定の温度しきい値以下の温度の時に前記第１流路を開き、前記温度しきい値を越える温度の時に前記第１流路を閉じ、
   前記圧力制御弁は、前記第２流路に設置されるとともに、前記余剰の液化ガス燃料の圧力が、所定の圧力しきい値を越える圧力の時に前記第２流路を開き、前記圧力しきい値以下の圧力の時に前記第２流路を閉じることを特徴とする燃料貯蔵システム。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の燃料貯蔵システムにおいて、
   前記燃料加熱部は、その熱源が、前記エンジンを冷却する冷却水、前記エンジンの各部を潤滑する潤滑油、前記エンジンから排出される排気熱のうちのいずれかであることを特徴とする燃料貯蔵システム。
   
   

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