WO2016194318A1

WO2016194318A1 - 燃料供給装置

Info

Publication number: WO2016194318A1
Application number: PCT/JP2016/002415
Authority: WO
Inventors: 加藤　正明; 竹内　久晴
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2017-12-03
Also published as: JP2016223417A; US10415520B2; JP6409685B2; US20180163678A1

Abstract

燃料供給装置は、燃料タンク（１９０）に貯留された燃料を機関（１１０）へ供給する燃料供給装置であって、燃料タンクの燃料を圧送する低圧ポンプ（１０）と、低圧ポンプから吐出された燃料を昇圧して機関に圧送する高圧ポンプ（２０）と、低圧ポンプから高圧ポンプまでの第一燃料流路（７１）、を形成する第一低圧路部材（８１，３８１）と、低圧分岐部（７３ａ）にて第一燃料流路から分岐され、低圧合流部（７３ｂ）にて第一燃料流路に合流する第二燃料流路（７２，２７２）、を形成する第二低圧路部材（８２，２８２，３８２）と、を備え、第二燃料流路は、流通する燃料の温度及び低圧分岐部から低圧合流部までの流路長さの少なくとも一方が第一燃料流路とは異なる。

Description

燃料供給装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１５年６月３日に出願された日本特許出願番号２０１５－１１３４２０号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、燃料タンクに貯留された燃料を機関へ供給する燃料供給装置に関する。

　燃料を機関へ供給する燃料供給装置は、燃料タンクの燃料を圧送する低圧ポンプと、低圧ポンプから吐出された燃料を昇圧して機関に圧送する高圧ポンプとを備えている。このような構成では、特許文献１に記載されているように、高圧ポンプを発生源とする圧力脈動が発生し得る。

　こうした圧力脈動を抑えるために、特許文献１に開示の構成では、高圧ポンプの燃料ギャラリよりも流路面積の大きい流路拡大配管が、低圧ポンプから高圧ポンプまでの燃料流路と燃料ギャラリとの間に設けられている。加えて、燃料ギャラリにおいて流路拡大配管とは反対側の端部には、オーバーフロー弁が設けられている。以上の構成では、燃料ギャラリと流路拡大配管との境界部で反射した位相反転反射波は、燃料ギャラリとオーバーフロー弁との境界部にて反射した正転反射波と合成される。その結果、燃料ギャラリ内の圧力脈動の低減が図られている。

特開２０１４‐７７４０４号公報

　ここで、特許文献１のような流路拡大配管を設ける構成は、燃料ギャラリ内に生じる圧力脈動を低減可能であるものの、圧力脈動は、流路拡大配管を通過し、高圧ポンプと繋がる燃料流路を通じて、燃料系の他の構成に伝播できる。そのため、圧力脈動に起因する不具合を低減させるために、高圧ポンプから他の構成へと伝播する圧力脈動、特にピーク圧力を抑える構成が必要とされていた。

　本開示の目的は、高圧ポンプから他の構成へ向けて伝播する圧力脈動のピーク圧力を抑えることが可能な燃料供給装置を提供することにある。

　本開示の第一態様による燃料供給装置は、燃料タンクに貯留された燃料を機関へ供給する燃料供給装置であって、燃料タンクの燃料を圧送する低圧ポンプと、低圧ポンプから吐出された燃料を昇圧して機関に圧送する高圧ポンプと、低圧ポンプから高圧ポンプまでの第一燃料流路、を形成する第一低圧路部材と、低圧分岐部にて第一燃料流路から分岐され、低圧合流部にて第一燃料流路に合流する第二燃料流路、を形成する第二低圧路部材と、を備え、第二燃料流路は、流通する燃料の温度及び低圧分岐部から低圧合流部までの流路長さの少なくとも一方が第一燃料流路とは異なる。

　この開示によれば、低圧ポンプから高圧ポンプまでの第一燃料流路から、第二燃料流路が分岐されているため、高圧ポンプを発生源とする圧力脈動は、第一燃料流路を伝播する成分と、第二燃料流路を伝播する成分とに分けられ得る。これら第一燃料流路と第二燃料流路には、流通する燃料の温度及び低圧分岐部から低圧合流部までの流路長さの少なくとも一方に差が設けられている。故に、低圧合流部において、第二燃料流路を伝播した成分と、第一燃料流路を伝播した成分との間には、位相のずれが生じている。そのため、二つの燃料流路をそれぞれ伝播した成分が合成されても、圧力脈動のピーク圧力は、第一燃料流路のみを伝播した場合と比較して、低減され得る。以上のように、二つの燃料流路を設けるという実現性の高い構成により、圧力脈動のピーク圧力が低減可能となる。

　本開示の第一態様による燃料供給装置は、燃料タンクに貯留された燃料を機関へ供給する燃料供給装置であって、低圧ポンプによって燃料タンクから圧送される燃料を昇圧する高圧ポンプと、高圧ポンプから燃料タンクへ向けて燃料を戻す第一リターン流路、を形成する第一リターン路部材と、戻り分岐部にて第一リターン流路から分岐され、戻り合流部にて第一リターン流路に合流する第二リターン流路、を形成する第二リターン路部材と、を備え、第二リターン流路は、流通する燃料の温度及び戻り分岐部から戻り合流部までの流路長さの少なくとも一方が第一リターン流路とは異なる。

　この開示によれば、高圧ポンプから燃料タンクへと燃料を戻す第一リターン流路から、第二リターン流路が分岐されているため、高圧ポンプを発生源とする圧力脈動は、第一リターン流路を伝播する成分と、第二リターン流路を伝播する成分とに分けられ得る。これら第一リターン流路と第二リターン流路には、流通する燃料の温度及び戻り分岐部から戻り合流部までの流路長さの少なくとも一方に差が設けられている。故に、戻り合流部において、第二リターン流路を伝播した成分と、第一リターン流路を伝播した成分との間には、位相のずれが生じている。そのため、二つのリターン流路をそれぞれ伝播した成分が合成されても、圧力脈動のピーク圧力は、第一リターン流路のみを伝播した場合と比較して、低減され得る。以上のように、二つのリターン流路を設けるという実現性の高い構成により、圧力脈動のピーク圧力が低減可能となる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、本開示の第一実施形態による燃料供給装置の全体構成を示す図であり、図２は、サプライポンプ及び各低圧配管の詳細を示す図であり、図３は、副低圧配管によるピーク圧力の低減効果を説明するための図であり、図４は、ジメチルエーテルのモリエル線図であり、図５は、本開示の第二実施形態による燃料供給装置の全体構成を示す図であり、図６は、主低圧配管と副低圧配管の変形例を示す図である。

　以下、本開示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に示す本開示の第一実施形態による燃料供給装置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ている。燃料供給装置１００は、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。内燃機関１１０へと供給された液化ガス燃料の一部は、燃料タンク１９０に還流される。

　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り、液化されている。燃料タンク１９０には、安全弁が設けられている。安全弁は、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。

　内燃機関１１０は、車両のエンジンルーム内に格納されている。内燃機関１１０は、具体的にはディーゼル機関である。内燃機関１１０は、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、各燃焼室において圧縮により燃焼するＤＭＥ燃料の熱エネルギを、動力に変換する。内燃機関１１０には、上述のインジェクタ４０に加えて、コモンレール３０が設けられている。

　インジェクタ４０は、内燃機関１１０の各気筒内にＤＭＥ燃料を供給する。インジェクタ４０は、内燃機関１１０のシリンダヘッド１１１に形成された貫通孔に挿入されることにより、燃焼室に噴孔を露出させている。インジェクタ４０は、入力される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。

　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の部材である。コモンレール３０は、燃料供給装置１００によって供給された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、調圧弁３１が設けられている。調圧弁３１は、コモンレール３０内の燃料圧力が所定の上限圧力を超えた場合に開弁する。

　燃料供給装置１００は、燃料ライン８０、フィードポンプ１０、及びサプライポンプ２０を備えている。燃料ライン８０は、燃料タンク１９０と内燃機関１１０との間において、ＤＭＥ燃料を流通させる燃料の流路を形成している。燃料ライン８０は、主低圧配管８１、高圧配管８３、分配配管８４、主リターン配管８５、レールリターン配管８７、及びインジェクタリターン配管８８等によって構成されている。これらの配管は、ポリエステル又はアラミド等により補強されたゴム製のホース材、及び湾曲させた金属製の管状部材等によって形成されている。

　主低圧配管８１は、フィードポンプ１０とサプライポンプ２０とを繋いでいる。主低圧配管８１は、フィードポンプ１０からサプライポンプ２０までの間に、燃料タンク１９０に貯留されたＤＭＥ燃料を流通させる第一燃料流路７１を形成している。主低圧配管８１には、燃料フィルタ８１ａが設けられている。燃料フィルタ８１ａは、第一燃料流路７１を流れるＤＭＥ燃料から異物を取り除くことができる。

　高圧配管８３は、サプライポンプ２０とコモンレール３０とを繋いでいる。高圧配管８３は、サプライポンプ２０からコモンレール３０までの間に、サプライポンプ２０によって吐出された高圧のＤＭＥ燃料を流通させる高圧燃料流路を形成している。分配配管８４は、コモンレール３０と各インジェクタ４０とを繋いでいる。分配配管８４は、コモンレール３０からインジェクタ４０までの間に、コモンレール３０に蓄えられた高圧のＤＭＥ燃料を流通させる分配流路を形成している。

　主リターン配管８５は、サプライポンプ２０のリーク燃料排出部２１と燃料タンク１９０とを繋いでいる。主リターン配管８５は、リーク燃料排出部２１から燃料タンク１９０までの間に、リーク燃料排出部２１から排出されるリーク燃料等を流通させる第一リターン流路７５を形成している。主リターン配管８５には、オーバーフロー弁８５ａ及びサーモスタット８５ｂが設けられている。

　オーバーフロー弁８５ａは、リーク燃料排出部２１から排出される燃料の圧力が所定の閾値圧力（例えば３ＭＰａ）を超えた場合に開弁する。サーモスタット８５ｂは、オーバーフロー弁８５ａと並列で配置されている。サーモスタット８５ｂは、リーク燃料排出部２１から排出される燃料の温度が所定の閾値温度（例えば９０℃）を超えた場合に開弁する。オーバーフロー弁８５ａ及びサーモスタット８５ｂは、サプライポンプ２０から燃料タンク１９０へ向かって戻るＤＭＥ燃料の流通を、開弁によって許容する。

　レールリターン配管８７は、コモンレール３０の調圧弁３１と主リターン配管８５とを繋いでいる。レールリターン配管８７は、コモンレール３０から排出される余剰燃料を、第一リターン流路７５へ合流させるレールリターン流路を形成している。コモンレール３０からの余剰燃料は、レールリターン流路及び第一リターン流路７５を通じて、リーク燃料等と共に燃料タンク１９０に戻される。

　インジェクタリターン配管８８は、シリンダヘッド１１１の燃料ギャラリ１１２と主リターン配管８５とを繋いでいる。燃料ギャラリ１１２は、クランクシャフトの軸方向に沿って、シリンダヘッド１１１内を延伸している。燃料ギャラリ１１２には、各インジェクタ４０から、リーク燃料が排出される。インジェクタリターン配管８８は、燃料ギャラリ１１２に排出されたリーク燃料を、第一リターン流路７５へ合流させるインジェクタリターン流路を形成している。インジェクタリターン配管８８には、背圧弁８８ａ及びサーモスタット８８ｂが設けられている。

　背圧弁８８ａは、燃料ギャラリ１１２の燃料の圧力が所定の閾値圧力（例えば３ＭＰａ）を超えた場合に開弁する。サーモスタット８８ｂは、背圧弁８８ａと並列で配置されている。サーモスタット８８ｂは、燃料ギャラリ１１２の燃料の温度が所定の閾値温度（例えば９０℃）を超えた場合に開弁する。背圧弁８８ａ及びサーモスタット８８ｂは、燃料ギャラリ１１２から燃料タンク１９０へ向かって戻るＤＭＥ燃料の流通を、開弁によって許容する。

　フィードポンプ１０は、燃料タンク１９０の内部に配置された電動ポンプである。フィードポンプ１０は、電動モータの動力を用いて、燃料タンク１９０に貯留されたＤＭＥ燃料を吸い込む。フィードポンプ１０は、ＤＭＥ燃料にフィード圧力（例えば３ＭＰａ程度）を加えて昇圧させ、第一燃料流路７１を通じてサプライポンプ２０へ向けて圧送する。

　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から吐出されたＤＭＥ燃料を加圧室２３に吸入させる。サプライポンプ２０は、内燃機関１１０の動力を用いて往復変位させるプランジャ２２により、加圧室２３のＤＭＥ燃料を加圧する。昇圧されたＤＭＥ燃料は、サプライポンプ２０からコモンレール３０へ向けて圧送される。

　サプライポンプ２０は、上述したリーク燃料排出部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第一リターン流路７５に排出する。リーク燃料は、プランジャ２２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。

　サプライポンプ２０は、加圧室２３に燃料を吸入し、加圧室２３から燃料を吐出する作動により、燃料ギャラリ内に圧力脈動を生じさせる（図２参照）。こうしたサプライポンプ２０を発生源とする圧力脈動は、燃料ライン８０の各構成に圧力水撃として伝播する。この圧力水撃による影響を抑えるため、燃料ライン８０には、図１及び図２に示す副低圧配管８２及び副リターン配管８６が設けられている。

　副低圧配管８２は、サプライポンプ２０と燃料フィルタ８１ａとの間において、主低圧配管８１とシリンダヘッド１１１とを繋いでいる。副低圧配管８２は、主低圧配管８１に対して、実質的に直交する方向に延伸している。副低圧配管８２は、主低圧配管８１及びシリンダヘッド１１１間を往復する第二燃料流路７２を形成している。副低圧配管８２の各端部は、二つの継ぎ手部材によって第一燃料流路７１とそれぞれ接続されている。二つの継手部材のうちで、サプライポンプ２０に近い一方が低圧分岐部７３ａを形成しており、フィードポンプ１０に近い他方が低圧合流部７３ｂを形成している。

　第二燃料流路７２は、低圧分岐部７３ａにて第一燃料流路７１から分岐されている。第二燃料流路７２は、第一燃料流路７１と並行するＤＭＥ燃料の流路を形成し、低圧合流部７３ｂにて第一燃料流路７１に合流している。第二燃料流路７２における低圧分岐部７３ａから低圧合流部７３ｂまでの流路長さは、第一燃料流路７１における低圧分岐部７３ａから低圧合流部７３ｂまでの流路長さと異なっている。具体的に、第二燃料流路７２の流路長さは、第一燃料流路７１の流路長さよりも、例えば１メートル程度長く設定されている。

　第二燃料流路７２を流通する燃料の温度は、第一燃料流路７１を流通する燃料の温度と異なっている。副低圧配管８２は、第二燃料流路７２を流通するＤＭＥ燃料を昇温する低圧昇温部７４を有している。低圧昇温部７４は、シリンダヘッド１１１に設けられている。低圧昇温部７４は、第二燃料流路７２の一部をシリンダヘッド１１１内に形成している。低圧昇温部７４は、内燃機関１１０にて発生する熱により、シリンダヘッド１１１内の第二燃料流路７２を流通するＤＭＥを加熱する。低圧昇温部７４は、内燃機関１１０の冷却水及び潤滑油の少なくとも一方の熱を、第二燃料流路７２を流通するＤＭＥ燃料に伝えることにより、ＤＭＥ燃料を高温に保つことができる。

　低圧分岐部７３ａにおける分岐は、流路面積を拡げている。具体的に、第一燃料流路７１において低圧分岐部７３ａよりもサプライポンプ２０側となる区間を分岐前区間７１ａとし、低圧分岐部７３ａと低圧合流部７３ｂとの間の区間を分岐後区間７１ｂとする。分岐前区間７１ａにおける流路面積Ａ１は、分岐後区間７１ｂにおける流路面積Ａ２と、低圧分岐部７３ａにて分岐された第二燃料流路７２の流路面積Ａ３との合計の流路面積よりも、小さく設定されている（図３も参照）。加えて、分岐後区間７１ｂ及び第二燃料流路７２は、流路面積を拡大されている。そのため、分岐後区間７１ｂにおける流路面積Ａ２及び第二燃料流路７２の流路面積Ａ３はそれぞれ、分岐前区間７１ａにおける流路面積Ａ１と実質的に同一か、又は流路面積Ａ１よりも大きくされている。さらに、合流後の流路面積Ａ４は、低圧合流部７３ｂの流路面積よりも大きくされ、分岐前区間７１ａの流路面積Ａ４と実質的に同一とされている。

　副リターン配管８６は、サプライポンプ２０とオーバーフロー弁８５ａとの間において、主リターン配管８５とシリンダヘッド１１１とを繋いでいる。副リターン配管８６は、主リターン配管８５に対して、実質的に直交する方向に延伸している。副リターン配管８６は、主リターン配管８５及びシリンダヘッド１１１間を往復する第二リターン流路７６を形成している。副リターン配管８６の各端部は、二つの継ぎ手部材によって主リターン配管８５とそれぞれ接続されている。二つの継手部材のうちで、サプライポンプ２０に近い一方が戻り分岐部７７ａを形成しており、サプライポンプ２０から遠い他方が戻り合流部７７ｂを形成している。

　第二リターン流路７６は、戻り分岐部７７ａにて第一リターン流路７５から分岐されている。第二リターン流路７６は、第一リターン流路７５と並行するリターン燃料の流路を形成し、戻り合流部７７ｂにて第一リターン流路７５に合流している。第二リターン流路７６における戻り分岐部７７ａから戻り合流部７７ｂまでの流路長さは、第一リターン流路７５における戻り分岐部７７ａから戻り合流部７７ｂまでの流路長さと異なっている。

　第二リターン流路７６を流通する燃料の温度は、第一リターン流路７５を流通する燃料の温度と異なっている。副リターン配管８６は、第二リターン流路７６を流通するＤＭＥ燃料を昇温するリターン昇温部７８を有している。リターン昇温部７８は、低圧昇温部７４と同様に、シリンダヘッド１１１に設けられている。リターン昇温部７８は、第二リターン流路７６の一部をシリンダヘッド１１１内に形成している。リターン昇温部７８は、内燃機関１１０にて発生する熱により、シリンダヘッド１１１内の第二リターン流路７６を流通するＤＭＥを加熱する。リターン昇温部７８は、内燃機関１１０の冷却水及び潤滑油の少なくとも一方の熱を、第二リターン流路７６を流通するＤＭＥ燃料に伝えることにより、ＤＭＥ燃料を高温に保つことができる。

　戻り分岐部７７ａにおける分岐は、流路面積を拡げている。具体的に、第一リターン流路７５において戻り分岐部７７ａよりもサプライポンプ２０側となる区間を分岐前区間７５ａとし、戻り分岐部７７ａと戻り合流部７７ｂとの間の区間を分岐後区間７５ｂとする。分岐前区間７５ａにおける流路面積は、分岐後区間７５ｂにおける流路面積と、戻り分岐部７７ａにて分岐された第二リターン流路７６の流路面積との合計の流路面積よりも、小さく設定されている。

　以上説明した構成により、圧力水撃のピーク圧力が低減される原理について説明する。

　サプライポンプ２０において加圧室２３への燃料の流入が遮断されると、図２及び図３に示す圧力水撃（吸入水撃）ＩＷＨがサプライポンプ２０の燃料ギャラリから第一燃料流路７１の分岐前区間７１ａへと伝播する（図３　ｔ１参照）。この吸入水撃ＩＷＨは、低圧分岐部７３ａにおいて、第一燃料流路７１を伝播する第一水撃成分ＷＨ１と、第二燃料流路７２を伝播する第二水撃成分ＷＨ２とに分けられる（図３　ｔ２参照）。

　低圧分岐部７３ａにおける分割により、吸入水撃ＩＷＨのエネルギは、実質的に半分ずつ第一水撃成分ＷＨ１と第二水撃成分ＷＨ２とに分けられ得る。その結果、第一水撃成分ＷＨ１及び第二水撃成分ＷＨ２の各ピーク圧力は、吸入水撃ＩＷＨのピーク圧力の５０％程度となる。加えて、低圧分岐部７３ａに設けられた流路の曲がりと、低圧分岐部７３ａ及び低圧合流部７３ｂの前後並びに第二燃料流路７２に設けられた流路面積の拡縮とによれば、損失水頭が発生する。この損失水頭は、各水撃成分ＷＨ１，ＷＨ２を減衰させることができる。

　ここで、各水撃成分ＷＨ１，ＷＨ２は、実質的に音速で伝播する。音速は、ＤＭＥ燃料の温度が低くなるほど速くなり、ＤＭＥ燃料の圧力が高くなるほど速くなる。低圧昇温部７４の昇温作用により、第二燃料流路７２を流通するＤＭＥ燃料における音速は、第一燃料流路７１を流通するＤＭＥ燃料における音速よりも遅くなる。故に、第二水撃成分ＷＨ２の伝播速度は、第一水撃成分ＷＨ１の伝播速度よりも遅くなる。また、第二燃料流路７２の流路長さは、第一燃料流路７１の流路長さよりも長くされている。以上により、低圧分岐部７３ａの直前において、第二水撃成分ＷＨ２は、第一水撃成分ＷＨ１に対して、位相遅れＰＬを生じる（図３　ｔ３参照）。

　さらに、ＤＭＥ燃料の温度が高くなるほど、ＤＭＥ燃料の弾性係数は低くなる。故に、低圧昇温部７４による燃料の加熱によれば、第二燃料流路７２のＤＭＥ燃料における弾性係数は、第一燃料流路７１のＤＭＥ燃料における弾性係数よりも低くなる。その結果、第二水撃成分ＷＨ２の波形は、第二燃料流路７２を伝播する過程にて次第に緩やかとなり、ピークの圧力の低減された波形へと変化する。

　以上のように、副低圧配管８２は、第二水撃成分ＷＨ２の低圧合流部７３ｂへの到達を第一水撃成分ＷＨ１に対して遅延させると共に、第二水撃成分ＷＨ２のピーク圧力を低下させることができる。故に、副低圧配管８２は、低圧合流部７３ｂからフィードポンプ１０（図１参照）へと伝播する圧力水撃のピーク圧力を、副低圧配管８２を設けない場合（図３　二点差線参照）と比較して、半分程度まで低減できる。

　同様に、図１に示すリーク燃料排出部２１から第一リターン流路７５の分岐前区間７５ａへと伝播する圧力水撃は、戻り分岐部７７ａにおいて、第一リターン流路７５を伝播する第一水撃成分と、第二リターン流路７６を伝播する第二水撃成分とに分けられる。第一リターン流路７５と第二リターン流路７６との間における燃料温度と流路長さの差によれば、戻り分岐部７７ａの直前において、第二水撃成分の位相は、第一水撃成分の位相に対して遅延する。加えて、リターン昇温部７８による燃料の加熱により、第二水撃成分の波形は、第二リターン流路７６を伝播する過程にて次第に緩やかとなり、ピークの圧力の低減された波形へと変化する。

　以上のように、副リターン配管８６は、第二水撃成分の戻り合流部７７ｂへの到達を第一水撃成分に対して遅延させると共に、第二水撃成分のピーク圧力を低下させることができる。故に、副リターン配管８６は、戻り合流部７７ｂからオーバーフロー弁８５ａへと伝播する圧力水撃のピーク圧力を、副リターン配管８６を設けない場合と比較して、半分程度まで低減できる。

　ここまで説明した第一実施形態では、第一燃料流路７１と第二燃料流路７２との間に、燃料温度及び流路長さの差が設けられている。その結果、低圧合流部７３ｂにおいて、第一水撃成分ＷＨ１と第二水撃成分ＷＨ２との間に、位相のずれが生じ得る。そのため、二つの水撃成分ＷＨ１，ＷＨ２が合成されても、圧力脈動による水撃のピーク圧力は、第一燃料流路７１のみを伝播した場合と比較して、低減され得る。

　同様に、第一リターン流路７５と第二リターン流路７６との間にも、燃料温度及び流路長さの差が設けられている。その結果、戻り合流部７７ｂにおいて、第一水撃成分と第二水撃成分との間に、位相のずれが生じ得る。そのため、二つの水撃成分が合成されても、圧力脈動による水撃のピーク圧力は、第一リターン流路７５のみを伝播した場合と比較して、低減され得る。

　したがって、二つの燃料流路を設けるという実現性の高い構成により、圧力脈動のピーク圧力は、低減可能となる。その結果、燃料フィルタ８１ａ、並びにオーバーフロー弁８５ａ及びサーモスタット８５ｂといった構成は、圧力脈動による水撃から保護される。

　加えて第一実施形態よれば、第二燃料流路７２及び第二リターン流路７６のるＤＭＥ燃料を液相の状態（図４の破線領域を参照）に維持したまま、ピーク圧力を低減させる効果が発揮される。以上のように、燃料供給装置は、ＤＭＥ燃料を気液二相状態又は気相状態にすることでアキュムレータ効果によって圧力脈動を減衰させるのではなく、液相状態のままで損失水頭を利用して、圧力脈動の低減を実現できる。

　また第一実施形態では、内燃機関１１０にて発生する熱を利用することで、燃料を昇温させるためのエネルギの消費を抑えたうえで、第二燃料流路７２及び第二リターン流路７６を伝わる各第二水撃成分の伝播速度の低減が実現されている。加えて、第二燃料流路７２及び第二リターン流路７６の燃料温度が高く保たれれば、第二水撃成分の波形は、伝播する過程において、ピーク圧力の低下した波形へと変化する。故に、低圧合流部７３ｂ及び戻り合流部７７ｂで二つの水撃成分が合成された状態において、ピーク圧力の確実な低減が可能となる。

　さらに第一実施形態によれば、低圧分岐部７３ａ及び戻り分岐部７７ａでの分岐により、圧力水撃の伝播する流路の面積が拡大されている。こうした流路面積の拡大によれば、損失水頭が生じる。その結果、圧力水撃を減衰させて、ピーク圧力を低減させることが可能となる。

　加えて第一実施形態のように、ＤＭＥ燃料を内燃機関１１０へ供給する燃料供給装置１００では、燃料が気化しないように、フィードポンプ１０から吐出される燃料のフィード圧力は、例えば軽油等の液体燃料を供給する形態のフィード圧力よりも高くなる。故に、ＤＭＥ燃料を供給する燃料供給装置１００では、圧力水撃によって生じるピーク圧力は、液体燃料を供給する形態のピーク圧力よりも高い値を示す。そのため、副低圧配管８２及び副リターン配管８６を設けてピーク圧力を低減させる構成は、ＤＭＥ燃料を供給する燃料供給装置１００に適用されることで、燃料フィルタ８１ａ等の保護に顕著な効果を発揮できる。

　尚、第一実施形態において、フィードポンプ１０が低圧ポンプに相当し、サプライポンプ２０が高圧ポンプに相当し、主低圧配管８１が第一低圧路部材に相当し、副低圧配管８２及びシリンダヘッド１１１が第二低圧路部材に相当する。また、主リターン配管８５が第一リターン路部材に相当し、副リターン配管８６及びシリンダヘッド１１１が第二リターン路部材に相当し、内燃機関１１０が機関に相当する。

　（第二実施形態）
　図５に示す本開示の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態による燃料ライン２８０からは、第一実施形態の副リターン配管８６（図１参照）に相当する構成が省略されている。一方で、副低圧配管２８２は、二つの配管部材を有している。各配管部材はそれぞれ、第一燃料流路７１のうちでサプライポンプ２０及び燃料フィルタ８１ａの間の区間と、シリンダヘッド１１１に設けられた燃料ギャラリ１１２の各両端とに接続されている。以上の構成により、第一燃料流路７１と燃料ギャラリ１１２とを往復する第二燃料流路２７２が形成されている。この第二燃料流路２７２の少なくとも一部は、燃料ギャラリ１１２によって形成されている。

　以上の第二燃料流路２７２において、低圧分岐部７３ａから低圧合流部７３ｂまでの流路長さは、第一燃料流路７１の流路長さと異なっており、第一燃料流路７１よりも長くされている。加えて、第二燃料流路２７２のうちで特に燃料ギャラリ１１２を流通するＤＭＥ燃料は、内燃機関１１０の冷却水及び潤滑油から伝わる熱と、燃料室から伝わる熱等とによって加熱される。その結果、第二燃料流路２７２のＤＭＥ燃料は、第一燃料流路７１のＤＭＥ燃料よりも高温を維持する。

　ここまで説明した第二実施形態によっても、第一実施形態と同様の効果を奏することにより、圧力脈動のピーク圧力が低減可能となる。加えて第二実施形態によれば、燃料ギャラリ１１２という既存の構成を利用することで、第二燃料流路２７２を備える構成の実現性は、いっそう高くなる。また、燃料ギャラリ１１２にＤＭＥ燃料を通過させる構成であれば、内燃機関１１０の機関熱による燃料の昇温が確実に行われ得る。さらに、燃料ギャラリ１１２が複雑な流路形状であることにより、燃料ギャラリ１１２を通過した第二水撃成分は、確実に減衰される。したがって、圧力脈動のピーク圧力を低減させる効果は、いっそう確実に発揮される。尚、第二実施形態において、副低圧配管２８２が第二低圧路部材に相当する。

　（他の実施形態）
　以上、本開示による複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示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。

　上記第一実施形態では、分岐後の各流路面積Ａ２，Ａ３は、分岐前の流路面積Ａ１と同程度とされていた。こうした構成であれば、低圧分岐部７３ａにおける縮流と分岐後における拡大、さらに低圧合流部７３ｂにおける縮流と合流後における拡大により、圧力脈動を減衰させる効果が顕著に発揮される。しかし、分岐後の主低圧配管及び副低圧配管の各流路面積は、分岐前の主低圧配管の流路面積よりも十分に大きくされていてもよい。さらに、図６に示す変形例の主低圧配管３８１及び副低圧配管３８２のように、分岐後の各流路面積Ａ３０２，Ａ３０３がそれぞれ、分岐前の流路面積Ａ３０１より小さくても、圧力脈動の減衰作用は発揮され得る。

　上記第一実施形態では、主低圧配管及び主リターン配管のそれぞれに副配管が設けられていた。また上記第二実施形態では、主低圧配管及び主リターン配管のうちで、主低圧配管のみに副配管が設けられていた。しかし、副配管は、主低圧配管及び主リターン配管のうちで、主リターン配管のみに設けられていてもよい。また、副配管は、高圧配管に設けられていてもよい。尚、主リターン配管に副配管を設けない形態では、図５に示すように、オーバーフロー弁８５ａ及びサーモスタット８５ｂは、サプライポンプ２０のリーク燃料排出部２１に直接的に取り付け可能である。

　上記実施形態において、第一燃料流路及び第二燃料流路の間には、温度差及び流路長さ差の両方が設定されていた。しかし、主低圧配管及び副低圧配管の各配管長さを実質的に揃えたうえで、流通するＤＭＥ燃料の温度のみが異なっていてもよい。又は、主低圧配管及び副低圧配管のＤＭＥ燃料温度に差が生じるような構成を設けることなく、主低圧配管及び副低圧配管の各配管長さを異ならせる構成が、実施可能である。

　例えば、圧力脈動の周波数が１２０ヘルツの場合、周期は約８ｍｓとなる。音速を毎秒５００メートルとすると、半波長分として４ｍｓの位相遅れを生じさせるためには、約２メートル程度の流路（配管）長さの差が必要とされる。さらに、フィードポンプ１０のフィード圧を上述の３ＭＰａとし、第一燃料流路と第二燃料流路との温度差を４０℃とした場合、約１メートル程度の流路長さの差を設ければ、半波長分としての４ｍｓの位相遅れが生じ得る。

　上記実施形態において、第二燃料流路及び第二リターン流路のＤＭＥ燃料は、内燃機関１１０の機関熱によって温められていた。しかし、低圧昇温部及びリターン昇温部として、ヒータ等の電熱機器を設けることが可能である。また、第二実施形態のように燃料ギャラリを第二燃料流路の一部とする形態では、例えばインジェクタの外周面とシリンダヘッドの貫通穴の内周面との間に、熱伝導率の高い銅製のチューブ等を設けることが可能である。銅製のチューブは、燃料ギャラリ１１２のＤＭＥ燃料に燃焼熱を効率的に伝えることで、ＤＭＥ燃料の昇温を支援することができる。

　上記実施形態では、第一燃料流路のＤＭＥ燃料と第二燃料流路のＤＭＥ燃料との間に温度差を生じさせるために、第二燃料流路の温度を昇温させる昇温構成が採用されていた。しかし、ＤＭＥ燃料の温度差は、第一燃料流路及び第一リターン流路のＤＭＥ燃料を冷却する冷却器の機能によって生じさせることが可能である。

　上記実施形態において、流路長さに差を設けるために、第一燃料流路が第二燃料流路よりも短くされることで、流路長さの差が設けられていた。しかし、第二燃料流路よりも第一燃料流路を長くすることで、流路長さの差が設けられていてもよい。同様に、上記実施形態では、第一燃料流路の燃料温度よりも第二燃料流路の燃料温度を高くすることで、温度差が設定されていた。しかし、第二燃料流路の燃料温度よりも第一燃料流路の燃料温度を高くすることで、温度差を生じさせることが可能である。

　上記実施形態では、第二燃料流路及び第二リターン流路の一部がシリンダヘッド内に形成されることで、シリンダヘッド１１１は、第二低圧路部材及び第二リターン路部材を兼ねていた。しかし、第二燃料流路及び第二リターン流路は、内燃機関の本体構造系の他の部品、例えばシリンダブロック等に形成されて、ＤＭＥ燃料を昇温可能であってもよい。さらに、副低圧配管及び副リターン配管を、主低圧配管及び主リターン配管よりも内燃機関の近くに配置する構成により、第二燃料流路及び第二リターン流路のＤＭＥ燃料が昇温されてもよい。

　上記実施形態では、分岐、曲げ、拡大、及び縮小といった流路形状の変化で損失水頭を生じさせることにより、水撃圧力の平準化が図られていた。しかし、流路形状を変化させる構成が省略された場合でも、燃料温度の差又は流路長さの差が設けられていれば、ピーク圧力の低減は、可能である。

　以上、ディーゼル機関にＤＭＥ燃料を供給する燃料供給装置に本開示を適用した例を説明したが、本開示は、ディーゼル機関に限らず、他の内燃機関及び外燃機関に燃料を供給する燃料供給装置にも適用可能である。加えて、燃料供給装置によって供給される燃料は、ＤＭＥ燃料に限らず、ＤＭＥを含有する燃料、液化石油ガス、圧縮天然ガス、軽油、ガソリン等であってもよい。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims

　燃料タンク（１９０）に貯留された燃料を機関（１１０）へ供給する燃料供給装置であって、
　前記燃料タンクの燃料を圧送する低圧ポンプ（１０）と、
　前記低圧ポンプから吐出された燃料を昇圧して前記機関に圧送する高圧ポンプ（２０）と、
　前記低圧ポンプから前記高圧ポンプまでの第一燃料流路（７１）、を形成する第一低圧路部材（８１，３８１）と、
　低圧分岐部（７３ａ）にて前記第一燃料流路から分岐され、低圧合流部（７３ｂ）にて前記第一燃料流路に合流する第二燃料流路（７２，２７２）、を形成する第二低圧路部材（８２，２８２，３８２）と、を備え、
　前記第二燃料流路は、流通する燃料の温度及び前記低圧分岐部から前記低圧合流部までの流路長さの少なくとも一方が前記第一燃料流路とは異なる燃料供給装置。
　前記第二低圧路部材は、前記機関にて発生する熱により前記第二燃料流路を流通する燃料を昇温する低圧昇温部（７４）を有する請求項１に記載の燃料供給装置。
　前記第一燃料流路において前記低圧分岐部よりも前記高圧ポンプ側となる区間を分岐前区間（７１ａ）とし、前記低圧分岐部と前記低圧合流部との間の区間を分岐後区間（７１ｂ）とすると、
　前記分岐前区間における流路面積（Ａ１，Ａ３０１）は、前記分岐後区間における流路面積（Ａ２，Ａ３０２）と前記低圧分岐部から分岐された前記第二燃料流路の流路面積（Ａ３，Ａ３０３）との合計よりも小さい請求項１又は２に記載の燃料供給装置。
　前記分岐後区間における流路面積及び前記第二燃料流路の流路面積はそれぞれ、前記分岐前区間における流路面積以上である請求項３に記載の燃料供給装置。
　前記機関のシリンダヘッド（１１１）に設けられた燃料ギャラリ（１１２）が、前記第二燃料流路の少なくとも一部を形成する請求項１～４のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
　前記高圧ポンプから前記燃料タンクへ向けて燃料を戻す第一リターン流路（７５）、を形成する第一リターン路部材（８５）と、
　戻り分岐部（７７ａ）にて前記第一リターン流路から分岐され、戻り合流部（７７ｂ）にて前記第一リターン流路に合流する第二リターン流路（７６）、を形成する第二リターン路部材（８６）と、をさらに備え、
　前記第二リターン流路は、流通する燃料の温度及び前記戻り分岐部から前記戻り合流部までの流路長さの少なくとも一方が前記第一リターン流路とは異なる請求項１～５のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
　燃料タンク（１９０）に貯留された燃料を機関へ供給する燃料供給装置であって、
　低圧ポンプ（１０）によって前記燃料タンクから圧送される燃料を昇圧する高圧ポンプ（２０）と、
　前記高圧ポンプから前記燃料タンクへ向けて燃料を戻す第一リターン流路（７５）、を形成する第一リターン路部材（８５）と、
　戻り分岐部（７７ａ）にて前記第一リターン流路から分岐され、戻り合流部（７７ｂ）にて前記第一リターン流路に合流する第二リターン流路（７６）、を形成する第二リターン路部材（８６）と、を備え、
　前記第二リターン流路は、流通する燃料の温度及び前記戻り分岐部から前記戻り合流部までの流路長さの少なくとも一方が前記第一リターン流路とは異なる燃料供給装置。
　前記第二リターン路部材は、前記機関にて発生する熱により前記第二リターン流路を流通する燃料を昇温するリターン昇温部（７８）を有する請求項６又は７に記載の燃料供給装置。
　前記低圧ポンプは、液化されたジメチルエーテルを含有する燃料を前記高圧ポンプへ向けて圧送する請求項１～８のいずれか一項に記載の燃料供給装置。